JP5267675B2

JP5267675B2 - 車両の充電システムおよびそれを備える電動車両

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Publication number: JP5267675B2
Application number: JP2011532837A
Authority: JP
Inventors: 憲治板垣; ワンリンアン; 義信杉山; 義和片岡; 直美松本
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-09-25
Filing date: 2009-09-25
Publication date: 2013-08-21
Anticipated expiration: 2029-09-25
Also published as: EP2481624A1; WO2011036758A1; CN102574470A; JPWO2011036758A1; CN102574470B; US20120169281A1; US8907622B2; EP2481624B1; EP2481624A4

Description

この発明は、車両の充電システムおよびそれを備える電動車両に関し、特に、車両に搭載される蓄電装置を車両外部の外部電源によって充電可能に構成された車両の充電システムおよびそれを備える電動車両に関する。

二次電池に代表される車載蓄電装置に蓄えられた電力を用いて車両駆動用の電動機を駆動可能に構成された電動車両として、電気自動車やハイブリッド自動車、燃料電池自動車等が知られている。そして、これらの電動車両について、車両外部の電源（以下、単に「外部電源」とも称し、さらに、外部電源による車載蓄電装置の充電を単に「外部充電」とも称する。）によって車載蓄電装置を充電する構成が提案されている。

特開２００９−２７７７４号公報（特許文献１）は、外部充電時の充電効率を改善した車両を開示する。この車両は、外部電源によって充電可能なバッテリと、バッテリの電圧を降圧して出力するＤＣ／ＤＣコンバータと、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧によって充電され、かつ補機負荷に電力を供給する補機バッテリと、制御装置とを備える。制御装置は、車両運転時はＤＣ／ＤＣコンバータを連続運転させ、外部充電時はＤＣ／ＤＣコンバータを間欠運転させる。

この車両によれば、外部充電時はＤＣ／ＤＣコンバータを間欠運転させるので、外部充電時の損失を抑えつつ蓄電装置に対して充電を行なうことができる（特許文献１参照）。

特開２００９−２７７７４号公報

上記公報に開示される車両では、車両運転時に補機電圧を生成するＤＣ／ＤＣコンバータを外部充電時は間欠運転させることによって外部充電時の損失を抑え、充電効率を向上させる。しかしながら、外部充電時は、充電制御を実行するコントローラや必要最小限の表示機能など一部の補機が動作するのみであり、車両運転時に比べて必要な補機電力は小さいので、車両運転時に用いる大きなＤＣ／ＤＣコンバータを低負荷の外部充電時に使用すると効率が悪い。

また、外部充電時に補機バッテリを充電すると、補機バッテリの内部抵抗によって電力が消費されることにより損失が発生するので、外部充電時には、補機バッテリを充電することなく必要な補機電力のみを供給できることが望ましい。

さらに、補機負荷の抵抗成分等で消費される電力は電圧の２乗に比例するので、外部充電時の補機電圧が高いとそれだけ補機負荷における消費電力が大きくなり、充電効率は悪化する。

そこで、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、外部充電時の充電効率のさらなる向上を図ることができる車両の充電システムおよびそれを備える電動車両を提供することである。

この発明によれば、充電システムは、車両に搭載される蓄電装置を車両外部の外部電源によって充電可能に構成された車両の充電システムであって、コンバータと、補機電源と、ダイオードと、電流センサと、制御装置とを備える。コンバータは、外部電源によって蓄電装置を充電する外部充電時に、外部電源から供給される電力を電圧変換して補機負荷へ供給するように構成される。補機電源は、補機負荷へ供給される電力を蓄える。ダイオードは、外部充電時に、補機電源の充電を防止しつつ補機電源の放電を許容する。電流センサは、補機電源の放電を検出する。制御装置は、電流センサの検出値に基づいて、補機電源の放電有無を確認しつつコンバータの出力電圧を調整する。

好ましくは、制御装置は、電流センサの検出値が零のとき、コンバータの出力電圧を低減するようにコンバータを制御する。

さらに好ましくは、制御装置は、電流センサの検出値が非零のとき、コンバータの出力電圧を増加するようにコンバータを制御する。

好ましくは、制御装置は、電流センサの異常が検出されたとき、コンバータの出力電圧を所定の最大値にするようにコンバータを制御する。

好ましくは、充電システムは、ＤＣ／ＤＣコンバータをさらに備える。ＤＣ／ＤＣコンバータは、車両が走行可能なシステム起動時に、蓄電装置から出力される電力を電圧変換して補機負荷へ電力を供給するように構成される。そして、外部充電時にコンバータでは補機負荷の動作電力が不足する場合、ＤＣ／ＤＣコンバータがさらに動作する。

好ましくは、外部電源は、交流電源であり、コンバータは、ＡＣ／ＤＣコンバータによって構成される。

また、この発明によれば、電動車両は、上述したいずれかの充電システムと、充電システムによって充電される蓄電装置に蓄えられる電力を用いて走行トルクを発生する車両駆動システムとを備える。

この発明においては、外部充電時に補機電源の充電を防止しつつ補機電源の放電を許容するダイオードが設けられるので、外部充電時に補機電源の充電は行なわれない。さらに、補機電源の放電を検出する電流センサが設けられ、電流センサの検出値に基づいて、補機電源の放電有無を確認しつつコンバータの出力電圧が調整されるので、外部充電時に、補機電源が放電しない範囲でコンバータの出力電圧すなわち補機負荷への供給電圧を下げることが可能である。したがって、この発明によれば、外部充電時の充電効率のさらなる向上を図ることが可能となる。

この発明の実施の形態１による充電システムが適用される電動車両の全体ブロック図である。図１に示すシステムメインリレーおよびリレーのオン／オフを説明するための図表である。図１に示すコントローラの制御構造を説明するためのフローチャートである。補機用蓄電装置の電圧が安定するまで、図３に示す一連の処理を所定回数繰り返し実行するようにしたフローチャートである。補機用蓄電装置の電圧が安定するまで、図３に示す一連の処理を所定時間繰り返し実行するようにしたフローチャートである。実施の形態２におけるコントローラの制御構造を説明するためのフローチャートである。補機用蓄電装置の電圧が安定するまで、図６に示す一連の処理を所定回数繰り返し実行するようにしたフローチャートである。補機用蓄電装置の電圧が安定するまで、図６に示す一連の処理を所定時間繰り返し実行するようにしたフローチャートである。補機負荷の動作電力が不足した場合の各関連機器の動作状態を説明するための図表である。実施の形態４による充電システムが適用される電動車両の全体ブロック図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による充電システムが適用される電動車両の全体ブロック図である。図１を参照して、この電動車両１００は、主蓄電装置１０と、システムメインリレーＳＭＲと、車両駆動システム１２と、主ＤＣ／ＤＣコンバータ１４と、補機負荷１６と、補機用蓄電装置１８とを備える。また、電動車両１００は、充電器２０と、充電インレット２２と、ＡＣ／ＤＣコンバータ２４と、ダイオード２６と、電流センサ２８と、リレーＲＬ１，ＲＬ２と、コントローラ３０とをさらに備える。

主蓄電装置１０は、電源線３４に接続され、車両駆動システム１２が接続される電源線３６と電源線３４との間にシステムメインリレーＳＭＲが接続される。主ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は、電源線３６と補機電源線３８との間に接続される。補機負荷１６は、補機電源線３８に接続される。補機用蓄電装置１８は、ダイオード２６を介して補機電源線３８に接続される。より詳しくは、ダイオード２６のアノードに補機用蓄電装置１８の正極が接続され、ダイオード２６のカソードが補機電源線３８に接続される。リレーＲＬ２は、ダイオード２６に並列に接続される。

また、充電器２０は、電源線３４と充電インレット２２との間に接続される。ＡＣ／ＤＣコンバータ２４は、充電器２０と充電インレット２２との間に配設される電源線３２に接続され、ＡＣ／ＤＣコンバータ２４の出力端は、リレーＲＬ１を介して補機電源線３８に接続される。

主蓄電装置１０は、再充電可能な直流電源であり、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池によって構成される。主蓄電装置１０は、システムメインリレーＳＭＲがオンしているとき、車両駆動システム１２および主ＤＣ／ＤＣコンバータ１４へ電力を供給する。また、主蓄電装置１０は、車両の制動時に車両駆動システム１２によって発電される回生電力を受けて充電される。さらに、主蓄電装置１０は、車両外部の交流電源５０（たとえば商用系統電源）による電動車両１００の充電時（外部充電時）、充電器２０によって充電される。なお、主蓄電装置１０として大容量のキャパシタも採用可能であり、車両駆動システム１２から受ける回生電力や交流電源５０から供給される電力を一時的に蓄え、その蓄えた電力を車両駆動システム１２および主ＤＣ／ＤＣコンバータ１４へ供給可能な電力バッファであれば如何なるものでもよい。

システムメインリレーＳＭＲは、車両が走行可能なシステム起動時（以下、単に「車両運転時」とも称する。）にオンし、外部充電時にオフする。車両駆動システム１２は、主蓄電装置１０から電力の供給を受けて車両駆動力を発生する。具体的には、車両駆動システム１２は、車両駆動力を発生する電動機と、主蓄電装置１０から電力の供給を受けて電動機を駆動するインバータとを含む（いずれも図示せず）。なお、車両駆動システム１２は、主蓄電装置１０から出力される電力を昇圧してインバータへ供給可能な昇圧コンバータをさらに含んでもよい。また、車両駆動システム１２は、車両駆動力を発生するエンジンと、エンジンの動力を用いて発電する発電機とをさらに含んでもよい（このようなシステムは、一般に「ハイブリッドシステム」と称される。）。あるいは、車両駆動システム１２は、エンジンを主動力源とし、必要に応じて上記電動機によりエンジンをアシストするものであってもよい。

主ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は、車両運転時、主蓄電装置１０から出力される電力を補機負荷１６の電圧レベルに電圧変換して補機負荷１６および補機用蓄電装置１８へ供給する。

補機負荷１６は、車両に搭載される各種補機を含む。なお、外部充電時は、充電制御を実行するコントローラ３０（後述）や必要最小限の表示機能など一部の補機が動作するのみであり、外部充電時における補機負荷１６の負荷の大きさは、車両運転時の負荷よりも小さい。そして、補機負荷１６は、車両運転時は、主ＤＣ／ＤＣコンバータ１４および補機用蓄電装置１８から電力の供給を受け、外部充電時は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２４（後述）から電力の供給を受ける。

補機用蓄電装置１８は、再充電可能な直流電源であり、たとえば、鉛蓄電池によって構成される。補機用蓄電装置１８は、車両運転時は、ダイオード２６および車両運転時にオンするリレーＲＬ２を介して補機負荷１６へ電力を供給し、蓄電量が低下した場合には主ＤＣ／ＤＣコンバータ１４によって充電される。外部充電時は、リレーＲＬ２がオフすることによって補機用蓄電装置１８の充電が禁止され、後述するように、補機用蓄電装置１８が放電しないように補機電源線３８の電圧がＡＣ／ＤＣコンバータ２４によって調整される。

一方、充電インレット２２は、車両外部の交流電源５０に接続されるコネクタ５２と接続可能に構成され、交流電源５０から供給される交流電力を受ける。充電器２０は、外部充電時、交流電源５０から供給される交流電力を所定の充電電圧（直流）に変換して主蓄電装置１０を充電する。充電器２０は、たとえば、公知のＡＣ／ＤＣコンバータによって構成される。

ＡＣ／ＤＣコンバータ２４は、外部充電時、交流電源５０から供給される交流電力を補機負荷１６の電圧レベル（直流）に電圧変換して補機負荷１６へ供給する。ここで、ＡＣ／ＤＣコンバータ２４は、コントローラ３０から与えられる電圧指令値Ｖｃｃに従って、ＡＣ／ＤＣコンバータ２４の出力電圧Ｖｃを電圧指令値Ｖｃｃに制御する。なお、上述のように、外部充電時は、コントローラ３０や必要最小限の表示機能など一部の補機が動作するのみであり、車両運転時に比べて必要な補機電力は小さいので、このＡＣ／ＤＣコンバータ２４には、車両運転時に補機電圧を生成する主ＤＣ／ＤＣコンバータ１４よりも小型のものが採用される。

リレーＲＬ１は、車両運転時にオフし、外部充電時にオンする。ダイオード２６は、外部充電時に補機用蓄電装置１８の充電を防止しつつ補機用蓄電装置１８の放電を許容するために設けられる。すなわち、外部充電時は、リレーＲＬ２がオフすることによって、補機電源線３８から補機用蓄電装置１８への通電は防止され、補機用蓄電装置１８から補機電源線３８への通電は許容される。

電流センサ２８は、補機用蓄電装置１８から出力される電流Ｉｂを検出し、その検出値をコントローラ３０へ出力する。この電流センサ２８は、外部充電時に補機用蓄電装置１８の放電を検出するために設けられる。補機電源線３８の電圧（ＡＣ／ＤＣコンバータ２４の出力電圧Ｖｃ）が補機用蓄電装置１８の電圧よりも低いとき、電流センサ２８によって非零の電流が検出される。一方、補機電源線３８の電圧が補機用蓄電装置１８の電圧よりも高いときは、電流センサ２８によって零の電流が検出される。

コントローラ３０は、電流センサ２８から電流Ｉｂの検出値を受ける。そして、コントローラ３０は、後述の方法により、外部充電時、電流Ｉｂの検出値に基づいて、補機用蓄電装置１８の放電有無を確認しつつＡＣ／ＤＣコンバータ２４の出力電圧Ｖｃを調整する。より詳しくは、コントローラ３０は、補機用蓄電装置１８が放電しない範囲でＡＣ／ＤＣコンバータ２４の出力電圧Ｖｃをできるだけ低くするように、電流Ｉｂの検出値に基づいて、コンバータの出力電圧Ｖｃの目標値を示す電圧指令値Ｖｃｃを設定する。そして、コントローラ３０は、その設定された電圧指令値ＶｃｃをＡＣ／ＤＣコンバータ２４へ出力する。

図２は、図１に示したシステムメインリレーＳＭＲおよびリレーＲＬ１，ＲＬ２のオン／オフを説明するための図表である。図２を参照して、外部充電時、システムメインリレーＳＭＲはオフし、リレーＲＬ１，ＲＬ２はそれぞれオン，オフする。これにより、外部充電時は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２４から補機負荷１６へ電力が供給されるとともに、補機用蓄電装置１８は充電されない。

一方、車両運転時は、システムメインリレーＳＭＲがオンし、リレーＲＬ１，ＲＬ２はそれぞれオフ，オンする。これにより、車両運転時は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２４が補機電源線３８から電気的に切離され、主ＤＣ／ＤＣコンバータ１４および補機用蓄電装置１８から補機負荷１６へ電力が供給される。また、補機用蓄電装置１８の充電量が低下した場合には、主ＤＣ／ＤＣコンバータ１４によって補機用蓄電装置１８が充電される。

再び図１を参照して、この実施の形態１では、充電インレット２２と補機電源線３８との間に接続されるＡＣ／ＤＣコンバータ２４が設けられ、外部充電時は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２４から補機負荷１６へ電力が供給される。このＡＣ／ＤＣコンバータ２４には、主ＤＣ／ＤＣコンバータ１４よりも小型のものが採用される。

また、補機用蓄電装置１８と補機電源線３８との間には、ダイオード２６およびそれに並列に接続されるリレーＲＬ２が設けられ、外部充電時は、リレーＲＬ２がオフされる。これにより、外部充電時は、補機用蓄電装置１８の充電が防止される。

さらに、補機用蓄電装置１８から出力される電流Ｉｂを検出する電流センサ２８が設けられる。そして、コントローラ３０は、後述の方法により、外部充電時に補機用蓄電装置１８が放電しない範囲でＡＣ／ＤＣコンバータ２４の出力電圧Ｖｃをできるだけ低くするように、電流Ｉｂの検出値に基づいて、ＡＣ／ＤＣコンバータ２４の出力電圧Ｖｃの目標値を示す電圧指令値Ｖｃｃを設定する。これにより、外部充電時に、補機用蓄電装置１８の充放電を防止しつつ補機電圧をできる限り低くすることができ、外部充電時における補機負荷１６の消費電力を最小限に抑えることができる。

図３は、図１に示したコントローラ３０の制御構造を説明するためのフローチャートである。図３を参照して、外部充電が開始されると、コントローラ３０は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２４によって補機へ供給される電圧（補機供給電圧）すなわちＡＣ／ＤＣコンバータ２４の出力電圧Ｖｃを所定の最大値に設定する（ステップＳ１０）。より詳しくは、コントローラ３０は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２４の出力電圧Ｖｃの目標値を示す電圧指令値Ｖｃｃを、補機用蓄電装置１８の電圧よりも十分に高い所定値に設定する。

次いで、コントローラ３０は、電流センサ２８によって検出される電流Ｉｂが０アンペア（Ａ）であるか否かを判定する（ステップＳ２０）。すなわち、コントローラ３０は、補機用蓄電装置１８の放電電流が０であるか否かを判定する。そして、電流Ｉｂが０Ａであると判定されると（ステップＳ２０においてＹＥＳ）、コントローラ３０は、補機供給電圧の設定値をΔＶ１だけ下げる（ステップＳ３０）。より詳しくは、コントローラ３０は、電圧指令値ＶｃｃをΔＶ１だけ下げる。

その後、コントローラ３０は、電流Ｉｂが０Ａよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ４０）。すなわち、コントローラ３０は、補機用蓄電装置１８が放電しているか否かを判定する。電流Ｉｂが０Ａよりも大きくない、すなわち電流Ｉｂが０Ａであると判定されると（ステップＳ４０においてＮＯ）、ステップＳ３０へ処理が戻され、再び電圧指令値ＶｃｃがΔＶ１だけ下げられる。

ステップＳ４０において電流Ｉｂが０Ａよりも大きいと判定されると（ステップＳ４０においてＹＥＳ）、コントローラ３０は、補機供給電圧の設定値をΔＶ２だけ上げる（ステップＳ５０）。より詳しくは、コントローラ３０は、電圧指令値ＶｃｃをΔＶ２だけ上げる。

その後、コントローラ３０は、電流Ｉｂが０Ａよりも大きいか否かを再び判定する（ステップＳ６０）。すなわち、コントローラ３０は、補機用蓄電装置１８が放電しているか否かを判定する。そして、電流Ｉｂが０Ａよりも大きくない、すなわち電流Ｉｂが０Ａであると判定されると（ステップＳ６０においてＮＯ）、ステップＳ７０へ処理が移行され、一連の処理が終了する。

以上のような処理により、補機用蓄電装置１８が放電しない範囲で、ＡＣ／ＤＣコンバータ２４から補機負荷１６へ供給される電圧をできる限り低く設定することができる。その結果、外部充電時における補機負荷１６の消費電力が抑えられ、充電効率が向上する。

なお、補機用蓄電装置１８が車両運転中に十分に充電された直後に外部充電が実施される場合など、補機用蓄電装置１８の電圧変動（安定電圧までの低下）が予測される場合には、補機用蓄電装置１８の電圧が安定するまで、図３に示した一連の処理を繰り返し実行するようにしてもよい。

図４は、補機用蓄電装置１８の電圧が安定するまで、図３に示した一連の処理を所定回数繰り返し実行するようにしたフローチャートである。図４を参照して、このフローチャートは、図３に示したフローチャートにおいて、ステップＳ２，Ｓ６２，Ｓ６４をさらに含む。すなわち、外部充電が開始されると、コントローラ３０は、カウンタｉに０をセットする（ステップＳ２）。その後、ステップＳ１０へ処理が移行される。

また、ステップＳ６０において、電流Ｉｂが０Ａよりも大きくない、すなわち電流Ｉｂが０Ａであると判定されると（ステップＳ６０においてＮＯ）、コントローラ３０は、カウンタｉを１だけ加算する（ステップＳ６２）。その後、コントローラ３０は、カウンタｉが所定値Ｎよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ６４）。この所定値Ｎは、補機用蓄電装置１８の電圧が安定するのに要する時間に応じて設計される。

そして、カウンタｉがＮ以下のときは（ステップＳ６４においてＮＯ）、ステップＳ３０へ処理が戻され、補機供給電圧の設定値が再び変更される。一方、ステップＳ６４においてカウンタｉがＮよりも大きいと判定されると（ステップＳ６４においてＹＥＳ）、ステップＳ７０へ処理が移行され、一連の処理が終了する。

なお、図４では、図３に示した一連の処理を所定回数繰り返し実行するものとしたが、処理回数に代えて時間としてもよい。

図５は、補機用蓄電装置１８の電圧が安定するまで、図３に示した一連の処理を所定時間繰り返し実行するようにしたフローチャートである。図５を参照して、このフローチャートは、図３に示したフローチャートにおいて、ステップＳ４，Ｓ６６をさらに含む。すなわち、外部充電が開始されると、コントローラ３０は、タイマー値ｔに０をセットする（ステップＳ４）。その後、ステップＳ１０へ処理が移行される。

また、ステップＳ６０において、電流Ｉｂが０Ａよりも大きくない、すなわち電流Ｉｂが０Ａであると判定されると（ステップＳ６０においてＮＯ）、コントローラ３０は、タイマー値ｔが所定時間Ｔよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ６６）。この所定時間Ｔは、補機用蓄電装置１８の電圧が安定するのに要する時間である。

そして、タイマー値ｔが所定時間Ｔ以下のときは（ステップＳ６６においてＮＯ）、ステップＳ３０へ処理が戻され、補機供給電圧の設定値が再び変更される。一方、ステップＳ６６においてタイマー値ｔが所定時間Ｔよりも大きいと判定されると（ステップＳ６６においてＹＥＳ）、ステップＳ７０へ処理が移行され、一連の処理が終了する。

以上のように、この実施の形態１においては、ダイオード２６が設けられるので、外部充電時に補機用蓄電装置１８の充電は行なわれない。さらに、補機用蓄電装置１８の放電を検出する電流センサ２８が設けられ、電流センサ２８の検出値に基づいて、補機用蓄電装置１８の放電有無を確認しつつＡＣ／ＤＣコンバータ２４の出力電圧Ｖｃが調整される。より詳しくは、補機用蓄電装置１８が放電しない範囲でＡＣ／ＤＣコンバータ２４の出力電圧Ｖｃすなわち補機負荷１６への供給電圧を低くするように、電流センサ２８の検出値に基づいてコントローラ３０によりＡＣ／ＤＣコンバータ２４が制御される。したがって、この実施の形態１によれば、外部充電時の充電効率のさらなる向上を図ることが可能となる。

［実施の形態２］
実施の形態１では、外部充電時に、電流センサ２８によって補機用蓄電装置１８の放電の有無が検知され、補機用蓄電装置１８が放電しない範囲で、ＡＣ／ＤＣコンバータ２４から補機負荷１６へ供給される電圧をできる限り低く設定するものとした。したがって、電流センサ２８が異常の場合には、補機用蓄電装置１８の放電の有無を検知できず、補機供給電圧（ＡＣ／ＤＣコンバータ２４の出力電圧）をどのレベルまで下げてよいかの判断ができなくなる。そこで、この実施の形態２では、電流センサ２８の異常が検知された場合には、ＡＣ／ＤＣコンバータ２４の出力電圧が所定の最大値に設定される。

実施の形態２における電動車両の全体構成は、図１に示した実施の形態１における電動車両１と同じである。

図６は、実施の形態２におけるコントローラ３０の制御構造を説明するためのフローチャートである。図６を参照して、このフローチャートは、図３に示したフローチャートにおいて、ステップＳ１５をさらに含む。すなわち、ステップＳ１０において、補機供給電圧すなわちＡＣ／ＤＣコンバータ２４の出力電圧Ｖｃが所定の最大値に設定されると、コントローラ３０は、電流センサ２８の異常が検出されているか否かを判定する（ステップＳ１５）。電流センサ２８の異常は、電流センサ２８の自己診断機能によって検出されてもよいし、電流センサ２８からの検出信号に基づいてコントローラ３０において検出されるようにしてもよい。

そして、ステップＳ１５において電流センサ２８の異常が検出されたと判定されると（ステップＳ１５においてＹＥＳ）、コントローラ３０は、その後の処理を実行することなくステップＳ７０へ処理を移行する。すなわち、この場合は、電圧指令値Ｖｃｃが所定の最大値に設定され（ステップＳ１０）、ＡＣ／ＤＣコンバータ２４の出力電圧Ｖｃ（補機供給電圧）がその最大値に制御される。なお、ステップＳ１５において電流センサ２８の異常が検出されない場合には（ステップＳ１５においてＮＯ）、ステップＳ２０へ処理が移行される。

図７は、補機用蓄電装置１８の電圧が安定するまで、図６に示した一連の処理を所定回数繰り返し実行するようにしたフローチャートである。図７を参照して、このフローチャートは、図６に示したフローチャートにおいて、ステップＳ２，Ｓ２５，Ｓ６２，Ｓ６４，Ｓ６８をさらに含む。ステップＳ２，Ｓ６２，Ｓ６４については、図４で説明したとおりである。

ステップＳ２０において電流Ｉｂが０Ａであると判定されると（ステップＳ２０においてＹＥＳ）、コントローラ３０は、電流センサ２８の異常が検出されているか否かを判定する（ステップＳ２５）。そして、電流センサ２８の異常が検出されていると判定されると（ステップＳ２５においてＹＥＳ）、コントローラ３０は、ステップＳ６８へ処理を移行し、電流センサ２８の異常が検出されていない場合には（ステップＳ２５においてＮＯ）、ステップＳ３０へ処理が移行される。

ステップＳ１５またはＳ２５において電流センサ２８の異常が検出されたと判定されると（ステップＳ１５またはＳ２５においてＹＥＳ）、コントローラ３０は、補機供給電圧すなわちＡＣ／ＤＣコンバータ２４の出力電圧Ｖｃを所定の最大値に設定する（ステップＳ６８）。より詳しくは、コントローラ３０は、電圧指令値Ｖｃｃを補機用蓄電装置１８の電圧よりも十分に高い所定値に設定する。その後、コントローラ３０は、ステップＳ７０へ処理を移行する。

なお、ステップＳ６４においてカウンタｉがＮ以下であると判定されると（ステップＳ６４においてＮＯ）、ステップＳ２５へ処理が戻され、電流センサ２８の異常が検出されているか否かが再び判定される。

図８は、補機用蓄電装置１８の電圧が安定するまで、図６に示した一連の処理を所定時間繰り返し実行するようにしたフローチャートである。図８を参照して、このフローチャートは、図６に示したフローチャートにおいて、ステップＳ４，Ｓ２５，Ｓ６６，Ｓ６８をさらに含む。すなわち、ステップＳ６６においてタイマー値ｔが所定時間Ｔ以下であると判定されると（ステップＳ６６においてＮＯ）、ステップＳ２５へ処理が戻され、電流センサ２８の異常が検出されているか否かが再び判定される。

そして、ステップＳ１５またはＳ２５において電流センサ２８の異常が検出されたと判定されると（ステップＳ１５またはＳ２５においてＹＥＳ）、ステップＳ６８へ処理が移行され、補機供給電圧が所定の最大値に設定される。

以上のように、この実施の形態２によれば、電流センサ２８の異常が検知された場合には、補機供給電圧（ＡＣ／ＤＣコンバータ２４の出力電圧Ｖｃ）が所定の最大値に設定されるので、電流センサ２８が異常のために補機用蓄電装置１８が放電するのを防止することができる。

［実施の形態３］
この実施の形態３では、外部充電時に、補機負荷１６の負荷変動によりＡＣ／ＤＣコンバータ２４では補機負荷１６の動作電力が不足する場合、主ＤＣ／ＤＣコンバータ１４を動作させる。

図９は、補機負荷１６の動作電力が不足した場合の各関連機器の動作状態を説明するための図表である。図９を参照して、外部充電時に補機負荷１６の動作電力が不足した場合には、システムメインリレーＳＭＲがオンし、リレーＲＬ１，ＲＬ２はそれぞれオン，オフする。そして、ＡＣ／ＤＣコンバータ２４が動作するとともに主ＤＣ／ＤＣコンバータ１４も動作する。

これにより、車両外部の交流電源５０からＡＣ／ＤＣコンバータ２４を介して補機電力が供給されるルートに加えて、交流電源５０から充電器２０、システムメインリレーＳＭＲおよび主ＤＣ／ＤＣコンバータ１４を順次介して補機電力が供給されるルートも確保され、交流電源５０から補機負荷１６へ必要な電力を供給することができる。

この実施の形態３によれば、外部充電時に、補機負荷１６の負荷変動によりＡＣ／ＤＣコンバータ２４では補機負荷１６の動作電力が不足する場合、主ＤＣ／ＤＣコンバータ１４を動作させるので、補機負荷１６の動作電力を確保しつつ補機用蓄電装置１８の放電を防止することができる。

［実施の形態４］
この実施の形態４では、外部電源が直流電源の場合に、上述したＡＣ／ＤＣコンバータ２４に代えてＤＣ／ＤＣコンバータが設けられる構成が示される。

図１０は、実施の形態４による充電システムが適用される電動車両の全体ブロック図である。図１０を参照して、この電動車両１００Ａは、図１に示した電動車両１００の構成において、ＡＣ／ＤＣコンバータ２４に代えて副ＤＣ／ＤＣコンバータ２５を備える。

副ＤＣ／ＤＣコンバータ２５は、外部充電時、車両外部の直流電源５１から供給される直流電力を補機負荷１６の電圧レベルに電圧変換して補機負荷１６へ供給する。ここで、副ＤＣ／ＤＣコンバータ２５は、コントローラ３０から与えられる電圧指令値Ｖｃｃに従って、副ＤＣ／ＤＣコンバータ２５の出力電圧Ｖｃを電圧指令値Ｖｃｃに制御する。なお、この副ＤＣ／ＤＣコンバータ２５についても、ＡＣ／ＤＣコンバータ２４と同様に、車両運転時に補機電圧を生成する主ＤＣ／ＤＣコンバータ１４よりも小型のものが採用される。

なお、電動車両１００Ａのその他の構成は、電動車両１００と同じである。この実施の形態４によっても、上記の実施の形態１−３と同様の効果を得ることができる。

なお、上記の実施の形態において、ＡＣ／ＤＣコンバータ２４は、この発明における「コンバータ」の一実施例に対応し、副ＤＣ／ＤＣコンバータ２５も、この発明における「コンバータ」の一実施例に対応する。また、補機用蓄電装置１８は、この発明における「補機電源」の一実施例に対応し、コントローラ３０は、この発明における「制御装置」の一実施例に対応する。さらに、主ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は、この発明における「ＤＣ／ＤＣコンバータ」の一実施例に対応する。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０主蓄電装置、１２車両駆動システム、１４主ＤＣ／ＤＣコンバータ、１６補機負荷、１８補機用蓄電装置、２０充電器、２２充電インレット、２４ＡＣ／ＤＣコンバータ、２５副ＤＣ／ＤＣコンバータ、２６ダイオード、２８電流センサ、３０コントローラ、３２，３４，３６電源線、３８補機電源線、５０交流電源、５１直流電源、５２コネクタ、１００，１００Ａ電動車両、ＳＭＲシステムメインリレー、ＲＬ１，ＲＬ２リレー。

Claims

車両に搭載される蓄電装置（１０）を車両外部の外部電源（５０，５１）によって充電可能に構成された車両の充電システムであって、
前記外部電源によって前記蓄電装置を充電する外部充電時に、前記外部電源から供給される電力を電圧変換して補機負荷（１６）へ供給するように構成されたコンバータ（２４，２５）と、
前記補機負荷へ供給される電力を蓄える補機電源（１８）と、
前記外部充電時に、前記補機電源の充電を防止しつつ前記補機電源の放電を許容するためのダイオード（２６）と、
前記補機電源の放電を検出するための電流センサ（２８）と、
前記電流センサの検出値に基づいて、前記補機電源の放電有無を確認しつつ前記コンバータの出力電圧を調整するための制御装置（３０）とを備える、車両の充電システム。
前記制御装置は、前記電流センサの検出値が零のとき、前記コンバータの出力電圧を低減するように前記コンバータを制御する、請求の範囲１に記載の車両の充電システム。
前記制御装置は、前記電流センサの検出値が非零のとき、前記コンバータの出力電圧を増加するように前記コンバータを制御する、請求の範囲２に記載の車両の充電システム。
前記制御装置は、前記電流センサの異常が検出されたとき、前記コンバータの出力電圧を所定の最大値にするように前記コンバータを制御する、請求の範囲１に記載の車両の充電システム。
車両が走行可能なシステム起動時に、前記蓄電装置から出力される電力を電圧変換して前記補機負荷へ電力を供給するように構成されたＤＣ／ＤＣコンバータ（１４）をさらに備え、
前記外部充電時に前記コンバータでは前記補機負荷の動作電力が不足する場合、前記ＤＣ／ＤＣコンバータがさらに動作する、請求の範囲１に記載の車両の充電システム。
前記外部電源は、交流電源（５０）であり、
前記コンバータは、ＡＣ／ＤＣコンバータ（２４）によって構成される、請求の範囲１に記載の車両の充電システム。
請求の範囲１に記載の充電システムと、
前記充電システムによって充電される蓄電装置（１０）に蓄えられる電力を用いて走行トルクを発生する車両駆動システム（１２）とを備える電動車両。