JP5524019B2

JP5524019B2 - 充電装置、及び充電方法

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Publication number: JP5524019B2
Application number: JP2010230599A
Authority: JP
Inventors: 裕之松岡; 博文新; 俊雄岡澤
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2010-10-13
Filing date: 2010-10-13
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2030-10-13
Also published as: JP2012085467A

Description

本発明は、充電装置、及び充電方法に関する。

従来、電動モーターを駆動源とする車両は、電動モーターを駆動する電力を供給するための蓄電池を備えている。近年、車両外部の家庭用の商用電源のコンセントと車両に備えられたコネクタとをケーブルを用いて接続することにより、家庭用の商用電源から供給される電力によって蓄電池を充電する方法がある。この場合、自宅の駐車場などにおいて手軽に充電することが可能であるが、反面、車両に搭載されている蓄電池の容量に対して家庭用の商用電源では供給できる電力容量が小さいため、充電時間が長くなる。そのため、複数の家庭用の商用電源から車両に電力を供給することにより、充電時間を短縮する方法がある。例えば、複数の商用電源のうち電圧位相の極性が反対である電源について同極性に変換して接続する技術が提案されている（特許文献１参照）。

特開２００９−２７８７０６号公報

しかしながら、蓄電池は、高電圧により短い時間で充電された場合に劣化しやすく、また、蓄電池の状態（残存容量、温度など）に応じて、適した制限内の電力で充電されることが望ましい。特許文献１に示す充電装置は、異なる電圧位相の極性の電源を複数接続した場合であっても同極性に変換して充電するものであるが、複数の電源から供給される電力に対して充電電力を制御するものではない。そのため、複数の家庭用の商用電源から供給される電力により高電圧で充電される場合、充電時間は短縮されるが蓄電池においては劣化が生じやすくなる場合があるという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、車両外部の複数の電源から供給される電力により蓄電池に充電する際の充電電力を、適切に制御する充電装置及び充電方法を提供することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、車載された蓄電池（例えば、実施形態による蓄電池２００）を車両（例えば、実施形態による電気自動車４００）外部の複数の電源により充電する充電装置（例えば、実施形態による充電装置１００）であって、外部の電源と電気的に接続可能な充電ケーブル（例えば、実施形態による充電ケーブル３１０）を用いて、前記車両外部の複数の電源に対してそれぞれ電気的に接続可能な複数の充電コネクタ（例えば、実施形態による充電口１）と、複数の前記充電コネクタから供給される電力の電圧を可変して前記蓄電池に電力を供給する電圧可変部（例えば、実施形態による電圧可変部５）と、前記蓄電池の状態を検出する検出部（例えば、実施形態による検出部７）と、前記電圧可変部が供給する電力の電圧を制御する制御部（例えば、実施形態による制御部８）であって、前記検出部の検出結果に基づいて、前記蓄電池の劣化状態および残容量を検出し、前記検出した劣化状態が所定の閾値を超えるときには、前記蓄電池の残容量が所定の閾値以下であるか否かを判定し、前記蓄電池の残容量が所定の閾値を超えると判定した場合に、前記蓄電池の残容量が所定の閾値以下である場合に比して、同じユーザ要求の充電時間に対して小さな電圧に、前記電圧可変部が供給する電力の電圧を制御し、前記検出した劣化状態が所定の閾値以下のときには、前記蓄電池の残容量によらずに、ユーザ要求の充電時間に基づいて前記電圧可変部が供給する電力の電圧を決定する制御部と、を備えることを特徴としている。

請求項２に記載した発明は、前記検出部は、前記蓄電池の電圧を検出する電池電圧検出部（例えば、実施形態による電池電圧検出部７１）と、前記蓄電池において充放電される電流を検出する電池電流検出部（例えば、実施形態による電池電流検出部７２）と、前記蓄電池の温度を検出する電池温度検出部（例えば、実施形態による電池温度検出部７３）とを備え、前記制御部は、検出された前記電圧、前記電流、または前記温度に基づいて、前記蓄電池の残容量、及び劣化状態を検出する、ことを特徴としている。

請求項３に記載した発明は、前記制御部は、前記蓄電池の前記温度が所定の温度範囲であるか否かと、前記入力される充電時間に関する要求とに基づいて、前記電圧可変部が供給する電力の電圧を制御することを特徴としている。

請求項４に記載した発明は、前記充電装置は、複数の前記充電コネクタから供給される電力における電圧の周波数及び位相を比較する電圧比較部（例えば、実施形態による電圧比較部３）と、複数の前記充電コネクタと前記電圧可変部との各々の接続を、導通状態または遮断状態に切換える切換部（例えば、実施形態による切換部４）とを備え、前記制御部は、複数の前記充電コネクタから供給される電力における電圧の周波数または位相が異なる場合、複数の前記充電コネクタと前記電圧可変部との各々の接続を遮断状態に制御することを特徴としている。

請求項５に記載した発明は、前記電圧可変部は、複数の前記充電コネクタと電気的に接続される複数の１次コイル（例えば、実施形態によるコイルＬ１ａ,Ｌ１ｂ）と、複数の前記１次コイルに供給される電力に応じて電力を発生する２次コイル（例えば、実施形態によるコイルＬ２）と、前記２次コイルの発生する電力の電圧を可変するために前記２次コイルの巻数を選択して変更する可変部（例えば、実施形態による可変部６）とを備えることを特徴としている。

請求項６に記載した発明は、外部の電源と電気的に接続可能な充電ケーブルを用いて、前記車両外部の複数の電源に対してそれぞれ電気的に接続可能な複数の充電コネクタを備え、車載された蓄電池を前記車両外部の複数の電源により充電する充電装置の充電方法であって、電圧可変部が、複数の前記充電コネクタから供給される電力の電圧を可変して前記蓄電池に電力を供給する手順と、検出部が、前記蓄電池の状態を検出する手順と、制御部が、前記検出部の検出結果に基づいて、前記蓄電池の劣化状態および残容量を検出する手順と、前記制御部が、前記検出した劣化状態が所定の閾値を超えるときに、前記蓄電池の残容量が所定の閾値以下であるか否かを判定する手順と、前記蓄電池の残容量が所定の閾値を超えると判定した場合に、前記蓄電池の残容量が所定の閾値以下である場合に比して、同じユーザ要求の充電時間に対して小さな電圧に、前記電圧可変部が供給する電力の電圧を制御する手順と、前記検出した劣化状態が所定の閾値以下のときに、前記蓄電池の残容量によらずに、ユーザ要求の充電時間に基づいて前記電圧可変部が供給する電力の電圧を決定する手順と、を備えることを特徴としている。

請求項１に記載した発明によれば、充電装置は、車載された蓄電池の状態に基づいて、蓄電池の状態を優先するか、またはユーザー要求による充電時間を優先するかの何れかを選択して、充電電圧を制御する。これにより、充電装置は、車両外部の複数の電源から供給される電力により蓄電池に充電する際の充電電力を、適切に制御することができる。また、充電装置は、蓄電池の劣化が進んでいる場合は、蓄電池の状態を優先した充電電圧の制御を行い、蓄電池の劣化が少ない場合は、ユーザー要求による充電時間を優先した充電電圧の制御を行うため、蓄電池に充電する際の充電電力を適切に制御することができる。また、充電装置は、蓄電池の充電電圧を制御する際に、蓄電池の状態として残容量に基づいて制御するため、蓄電池に充電する際の充電電力を、蓄電池の状態を考慮して適切に制御することができる。

請求項２に記載した発明によれば、充電装置は、蓄電池の残容量、温度、及び劣化状態を検出し、検出した劣化状態に基づいて、蓄電池の状態（残容量もしくは温度）を優先するか、またはユーザー要求による充電時間を優先するかの何れかを選択して、充電電圧を制御する。これにより、充電装置は、蓄電池に充電する際の充電電力を適切に制御することができる。

請求項３に記載した発明によれば、充電装置は、蓄電池の充電電圧を制御する際に、蓄電池の状態として温度と、ユーザー要求による充電時間とに基づいて制御するため、蓄電池に充電する際の充電電力を、蓄電池の状態とユーザー要求との両方を考慮して適切に制御することができる。

請求項４に記載した発明によれば、充電装置は、車両外部から供給される電力の電圧の周波数、または位相が異なる場合、電圧可変部への電力供給を遮断するため、蓄電池への電力供給を停止するとともに、充電装置における不要な電力消費を防止できる。

請求項５に記載した発明によれば、充電装置の電圧可変部は、複雑な回路を必要とせずコストの増加を抑制できる。

請求項６に記載した発明によれば、充電装置における充電方法は、車載された蓄電池の状態に基づいて、蓄電池の状態を優先するか、またはユーザー要求による充電時間を優先するかの何れかを選択して、充電電圧を制御する方法であるため、車両外部の複数の電源から供給される電力により蓄電池に充電する際の充電電力を、適切に制御することができる。また、充電装置は、蓄電池の劣化が進んでいる場合は、蓄電池の状態を優先した充電電圧の制御を行い、蓄電池の劣化が少ない場合は、ユーザー要求による充電時間を優先した充電電圧の制御を行うため、蓄電池に充電する際の充電電力を適切に制御することができる。また、充電装置は、蓄電池の充電電圧を制御する際に、蓄電池の状態として残容量に基づいて制御するため、蓄電池に充電する際の充電電力を、蓄電池の状態を考慮して適切に制御することができる。

本発明の実施形態における電気自動車の概略構成図である。本発明の実施形態における充電装置の一例を示す概略ブロック図である。本発明の実施形態における充電装置の一例を示す概略回路図である。本実施形態における充電制御の動作の一例を示すフローチャートである。２次側のコイルの巻数を選択するためのマップの一例を示している。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、本実施形態において、車両として電気自動車を用いて説明する。

図１は、本発明の実施形態における電気自動車４００の概略構成図であり、図１（ａ）は側面図、図１（ｂ）は平面図（底面視）である。また、図１に示す電気自動車４００は、車載された蓄電池２００を、車両外部の家庭用の２つの商用電源から供給される電力により充電する充電装置１００を備えている。なお、図１は、本実施形態における充電装置１００に係わる主な構成のみについて図示している。

図１（ａ）及び（ｂ）に示す電気自動車は、２つの充電口１（充電コネクタ）、電圧比較部３、切換部４、電圧可変部５、制御部８、ＡＣ／ＤＣコンバータ９、及び蓄電池２００を備えている。電気自動車４００の底面に配置されている蓄電池２００は、複数のバッテリモジュール２０１を備えており、電気自動車４００を駆動させるために必要な電力容量を蓄電する。

電気自動車４００の左側面の後方に備えている２つの充電口１は、充電ケーブル３１０を用いて家庭用の２つの商用電源と電気的に接続可能な充電コネクタである。そして、家庭用の２つの商用電源と２つの充電口１とが接続されることにより、蓄電池２００を充電するための電力が供給される。２つの充電口１に供給された各々の電力は、電圧比較部３、及び切換部４を介して電圧可変部５に入力され、電圧可変部５において充電電圧が制御された後、ＡＣ／ＤＣコンバータ９を介して蓄電池２００に供給される。また、制御部８は、蓄電池２００の充電を制御するために充電装置１００が備えている各部を制御する。

図２は、本発明の実施形態における充電装置１００の一例を示す概略ブロック図である。図２を用いて、充電装置１００の構成について詳細を説明する。
図２に示す充電装置１００は、２つの充電口１、電圧計２、電圧比較部３、切換部４、電圧可変部５、検出部７、制御部８、ＡＣ／ＤＣコンバータ９、及び入力部１１を備えている。

充電ケーブル３１０は、車両外部の家庭用の電源コンセント３００と充電装置１００とを接続するケーブルである。充電ケーブル３１０の一端は、充電プラグ３１１を介して家庭用の電源コンセント３００に接続される。また、充電ケーブル３１０の他端は、充電装置１００の充電口１に接続される。そして、充電装置１００における２つの充電口１は、家庭用の２つの電源コンセント３００に、２本の充電ケーブル３１０を用いて各々接続可能な構成となっている。よって、２つの充電口１が２本の充電ケーブル３１０を用いて家庭用の２つの電源コンセント３００に各々接続されることにより、２つの充電口１には、家庭用の２つの商用電源から蓄電池２００を充電するための電力が各々供給される。

２つの充電口１から供給された電力は、各々電圧計２及び電圧比較部３を介して切換部４に入力される。電圧計２は、家庭用の２つの商用電源から２つの充電口１に供給された電力の電圧を測定して、測定結果を制御部８に出力する。電圧比較部３は、２つの充電口１に供給された電力における電圧を比較することにより、各々の電圧の周波数及び位相を比較する。そして、電圧比較部３は、各々の電圧が同周波数及び同位相であるか否かを検出し、検出結果を制御部８に出力する。ここで、電圧比較部３は、例えば、所定のサンプリング周波数により２つの充電口１に供給された電力の各々の電圧を比較し、比較した２つの電力の電圧差が所定の閾値以下である場合、２つの電力の電圧が同周波数及び同位相であることを検出し、検出結果を制御部８に出力する。また、電圧比較部３は、比較した２つの電力の電圧差が所定の閾値より大きい場合、２つの電力の電圧が異なる極性の周波数または位相であることを検出し、検出結果を制御部８に出力する。

切換部４は、制御部８の制御により、２つの充電口１から電圧計２及び電圧比較部３を介して切換部４へ接続される各々の配線と電圧可変部５との接続を、導通状態または遮断状態に切換える。すなわち、切換部４は、制御部８の制御により、２つの充電口１から供給された電力を、各々電圧可変部５に出力するか否かを切換える。そして、充電装置１００が２つの充電口１から供給された電力により蓄電池２００に電力を供給して充電する場合、切換部４は、制御部８の制御により、２つの充電口１から切換部４へ接続される各々の配線と電圧可変部５との接続を、遮断状態から導通状態に切換える。

次に、電圧可変部５は、切換部４から入力される２つの充電口１から供給された電力に基づいて、制御部８の制御により出力電圧を可変し、蓄電池２００を充電するための電力をＡＣ／ＤＣコンバータ９に出力する。
電圧可変部５は、例えば変圧器であり、変圧器の出力電圧の接続を可変する可変部６を有する。電圧可変部５は、制御部８により可変部６の接続を切換える制御がされ、出力電圧を可変する。ＡＣ／ＤＣコンバータ９は、電圧可変部５から入力された電力を、交流電力から直流電力に変換し、蓄電池２００に充電電力として供給する。

検出部７は、蓄電池２００の状態を検出するための電池電圧検出部７１、電池電流検出部７２、及び電池温度検出部７３を備えている。電池電圧検出部７１は、制御部８の制御により蓄電池２００の電圧を検出して、制御部８に出力する。電池電流検出部７２は、制御部８の制御により蓄電池２００の充電電流または放電電流を検出して、制御部８に出力する。電池温度検出部７３は、制御部８の制御により蓄電池２００の温度を検出して、制御部８に出力する。

入力部１１は、ユーザーから充電時間に関する要求等、充電制御に関する要求が入力され、入力された要求情報に基づいた入力信号を制御部８に出力する。例えば、入力部１１には、充電時間に関する要求として、短い充電時間（急速充電）、標準の充電時間（通常充電）、または長い充電時間（ゆっくり充電）からユーザーにより選択された充電時間に関する要求が入力される。

制御部８は、車両外部の家庭用の２つの商用電源から供給される電力により車載された蓄電池２００を充電制御するために、充電装置１００が備えている各部を制御する。そして、制御部８は、蓄電池２００の状態に基づいて、電圧可変部５がＡＣ／ＤＣコンバータ９を介して蓄電池２００に供給する電力の電圧を、蓄電池２００の状態に応じた電圧、または入力される充電時間に関する要求に応じた電圧の何れかを優先した電圧に制御する。

ここで、蓄電池２００の状態とは、蓄電池２００の残容量（ＳＯＣ：ＳｔａｔｅｏｆＣｈａｒｇｅ）、温度、及び劣化状態である。制御部８は、検出部７の備えている電池電圧検出部７１、電池電流検出部７２、及び電池温度検出部７３により検出された蓄電池２００の電圧、電流、または温度に基づいて、蓄電池２００の残容量及び劣化状態を検出する。例えば、制御部８は、蓄電池２００の残容量を、蓄電池２００の負荷状態の電圧及び電流に基づいて算出する。そして、制御部８は、算出した残容量を所定の閾値と比較し、残容量が所定の閾値以下であるか否かを検出する。また、制御部８は、検出された電圧−電流特性から内部抵抗を算出し、算出した内部抵抗に基づいて蓄電池２００の劣化状態を算出する。そして、制御部８は、劣化状態を所定の指標に数値化した後に所定の閾値と比較し、劣化状態が所定の閾値以下であるか否かを検出する。

そして、制御部８は、上記において検出した劣化状態に基づいて、電圧可変部５が供給する電力の電圧を、蓄電池２００の残容量もしくは温度に応じた電圧、または入力される充電時間に関する要求に応じた電圧の何れかを優先した電圧に制御する。つまり、蓄電池２００の劣化状態が所定の閾値以下でない場合（所定の劣化状態より劣化が進んだ状態を示している場合）、制御部８は、電圧可変部５が供給する電力の電圧を、蓄電池２００の残容量もしくは温度に応じた電圧を優先した電圧に制御する。また、劣化状態が所定の閾値以下の場合（所定の劣化状態より劣化が少ない状態を示すものである場合）、制御部８は、電圧可変部５が供給する電力の電圧を、入力される充電時間に関する要求に応じた電圧を優先した電圧に制御する。

例えば、制御部８は、蓄電池２００の残容量が所定の閾値以下であるか否か、蓄電池２００の温度が所定の温度範囲であるか否か、及び入力された充電時間に関する要求、の各々のパラメータに基づいて電圧可変部５が供給する電力の電圧が設定されている複数の所定のマップを有している。そして、制御部８は、蓄電池２００の劣化状態に基づいて、複数の所定のマップから、蓄電池の状態（残容量もしくは温度）に応じた電圧を優先して設定されているマップ、または入力される充電時間に関する要求に応じた電圧を優先して設定されているマップの何れかを選択する。次に、制御部８は、選択したマップから各々のパラメータに基づいて、電圧可変部５が供給する電力の電圧を決定する。この所定のマップについての具体例は、図５を用いて後述する。

また、制御部８は、電圧比較部３の検出結果により、２つの充電口１から供給される電力における電圧の周波数または位相が異なる場合、２つの充電口１から切換部４へ接続される各々の配線と電圧可変部５との接続を、遮断状態に制御する。また、制御部８は、２つの充電口１から供給される電力における電圧が同周波数及び同位相の場合、２つの充電口１から切換部４へ接続される各々の配線と電圧可変部５との接続を、導通状態に制御する。つまり、制御部８は、車両外部の２つの電源が同極性の場合、切換部４を導通状態に制御して充電を許可し、異なる極性の場合、切換部４を遮断状態に制御して充電を許可しない制御をする。また、２つの電源が異なる極性の場合であっても１つの電源による充電は可能であるため、制御部８は、ユーザーに１つの電源により充電するか否かを入力部１１に入力させて選択させる。

次に、図３は、本発明の実施形態における充電装置の一例を示す概略回路図である。図３は、充電装置１００の切換部４、及び電圧可変部５の内部の回路とその接続先の回路とを示しており、この図を用いて、家庭用の商用電源から供給された電力が、電圧可変部５において電圧が可変されて出力される構成について説明する。

切換部４は、切換器４ａ、及び切換器４ｂを備えている。電圧可変部５は変圧器（トランス）であり、１次側にコイルＬ１ａ及びコイルＬ１ｂ、２次側にコイルＬ２を備えている。また、電圧可変部５のコイルＬ２は、巻数Ａ、巻数Ｂ、及び巻数Ｃの３つのタップ（接続点）を有しており、可変部６により３つのタップ（接続点）のうち１つのタップ（接続点）が選択される。

家庭用の電源コンセント３００は、充電口１を介して切換部４に接続される。２つの電源コンセント３００において、電圧Ｖａ及び電圧Ｖｂで示す電源の一端は各々の充電口１を介して切換器４ａ、及び切換器４ｂの一端に各々接続され、電源の他端は接地されている。また、電圧Ｖａで示す電源の一端と切換器４ａの一端との接続点、及び電圧Ｖｂで示す電源の一端と切換器４ｂの一端との接続点には、各々に対応する電圧計２の一端、及び電圧比較部３の第一の入力端子、第二の入力端子が各々接続されている。各々の電圧計２の他端、及び電圧比較部３の第三の入力端子、第四の入力端子は、接地されている。

切換器４ａの他端は電圧可変部５の１次側のコイルＬ１ａの一端に接続され、コイルＬ１ａの他端は接地されている。つまり、切換器４ａが導通状態にある場合、コイルＬ１ａには電圧Ｖａが供給されている。また、切換器４ｂの他端は電圧可変部５の１次側のコイルＬ１ｂの一端に接続され、コイルＬ１ｂの他端は接地されている。つまり、切換器４ｂが導通状態にある場合、コイルＬ１ｂには電圧Ｖｂが供給されている。

また、電圧可変部５の２次側のコイルＬ２の一端は、ＡＣ／ＤＣコンバータ９の第一の入力端子に接続されている。また、２次側のコイルＬ２は、巻数Ａ、巻数Ｂ、及び巻数Ｃのタップ（接続点）を有しており、可変部６により接続されたタップ（接続点）がＡＣ/ＤＣコンバータ９の第二の入力端子に接続されている。

上述した図３の構成において、切換器４ａ及び切換器４ｂが導通状態にある場合、１次側のコイルＬ１ａ及びコイルＬ１ｂに電圧Ｖａ及び電圧Ｖｂが各々供給され、１次側コイルに供給された電力に応じて発生する電磁誘導により、２次側のコイルＬ２に電力が生じる。２次側のコイルＬ２に生じる電力の電圧は、可変部６により接続される巻数Ａ、巻数Ｂ、及び巻数Ｃのタップ（接続点）に応じて可変され、ＡＣ／ＤＣコンバータ９に出力される。また、切換器４ａ及び切換器４ｂが遮断状態にある場合、１次側のコイルＬ１ａ及びコイルＬ１ｂに電圧Ｖａ及び電圧Ｖｂが供給されないため、２次側のコイルＬ２には電力が生じない。

図３に示す電圧可変部５において、２次側のコイルＬ２の巻数は、「巻数Ａ＜巻数Ｂ＜巻数Ｃ」である。例えば、電圧可変部５は、電圧Ｖａ＝電圧Ｖｂ＝１００Ｖの場合、可変部６により巻数Ｃのタップ（接続点）に接続された際に、２００Ｖの電圧を出力するように巻数が設定されている。そして、巻数Ａまたは巻数Ｂに接続された場合、電圧可変部５は、２００Ｖの電圧から巻数比に応じて降圧された電圧を出力する。よって、この場合の電圧可変部５の出力する電圧は、「巻数Ａの電圧＜巻数Ｂの電圧＜巻数Ｃの電圧（＝２００Ｖ）」の関係となる。

次に、本実施形態における充電制御の動作について説明する。
図４は、本実施形態における充電制御を示すフローチャートである。以下、図４に示すフローチャートを用いて、充電装置１００の充電制御について説明する。

まず、家庭用の２つの商用電源に接続された２本の充電ケーブル３１０が、２つの充電口１に各々接続されて、電力が供給される（ステップＳ０１）。次に、制御部８は、電圧比較部３に、２つの商用電源が同周波数及び同位相であるか否かを検出させる（ステップＳ０２）。２つの商用電源が同周波数及び同位相である場合(ＹＥＳ)、制御部８は、ステップＳ０３に制御を進める。一方、２つの商用電源が異なる周波数または位相である場合(ＮＯ)、制御部８はステップＳ１６に制御を進める。

ステップＳ０３において、制御部８は、電圧計２に入力電圧を検出させる。これにより、制御部８は、供給される商用電源の電圧を検出する。次に、制御部８は、検出部７の検出結果に基づいて、蓄電池２００の状態（残容量、温度、及び劣化状態）を検出する（ステップＳ０４）。そして、制御部８は、蓄電池２００の劣化状態が所定の閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ０５）。蓄電池２００の劣化状態が所定の閾値以下の場合(ＹＥＳ)、制御部８は、ステップＳ０６に処理を進める。また、蓄電池２００の劣化状態が所定の閾値以下でない場合(ＮＯ)、制御部８は、ステップＳ０７に制御を進める。

ステップＳ０６において、制御部８は、ユーザー要求を優先したパラメータマップを選択して、ステップＳ０８に処理を進める。一方、ステップＳ０７において、制御部８は、蓄電池の状態を優先したパラメータマップを選択して、ステップＳ０８に処理を進める。次に、ステップＳ０８において、制御部８は、入力部１１に入力された充電時間（短い充電時間、標準の充電時間、または長い充電時間からユーザーの要求により選択された充電時間）を読み取る。そして、制御部８は、ステップＳ０６またはステップＳ０７において選択したパラメータマップと、ステップＳ０８において読み取りをしたユーザー要求の充電時間とに基づいて、電圧可変部５の２次側のコイルＬ２の巻数Ａ、巻数Ｂ、または巻数Ｃの選択を決定する（ステップＳ０９）。このステップＳ０６からステップＳ０９において、パラメータマップを選択して、電圧可変部５の２次側のコイルＬ２の巻数Ａ、巻数Ｂ、または巻数Ｃの選択を決定する制御の具体例については、図５を用いて後述する。

次に、制御部８は、電圧可変部５において、可変部６を制御して２次側のコイルＬ２の巻数をステップＳ０９で決定した巻数に設定する（ステップＳ１０）。そして、制御部８は、切換部４の２つの切換器４ａ,４ｂの接続を導通状態に制御し（ステップＳ１１）、充電を開始する（ステップＳ１２）。

充電中において、制御部８は、蓄電池２００の状態に基づいて推測される満充電になるまでに必要な残りの充電時間を表示部（図示せず）に表示させる（ステップＳ１４）。そして、制御部８は、蓄電池２００の状態に基づいて充電終了か否かを判定する（ステップＳ１４）。充電終了でない場合、制御部８は、ステップＳ１３に制御を戻し、充電を継続する。一方、充電終了の場合、制御部８は、ステップＳ１５に制御を進める。ステップＳ１５において、制御部８は、充電終了の通知を表示部（図示せず）に表示させて処理を終了する。

また、ステップＳ０２において、２つの商用電源が異なる周波数または位相である場合(ＮＯ)、ステップＳ１６において、制御部８は、１つの商用電源から充電を実行するか否かをユーザーに選択させる。ユーザーの選択により１つの商用電源から充電を実行する場合、制御部８は、ステップＳ０３に処理を進め、上述した充電処理を実行する。一方、ユーザーの選択により１つの商用電源から充電を実行しない場合、制御部８は、ステップＳ１７に処理を進め、充電を実行しない通知を表示部（図示せず）に表示させて処理を終了する。

図５は、本実施形態における充電制御において、コイルＬ２の巻数を選択するためのマップ（パラメータマップ）の一例を示している。図５を用いて、図４のステップＳ０６からステップＳ０９において、マップを選択して電圧可変部５の２次側のコイルＬ２の巻数Ａ、巻数Ｂ、または巻数Ｃの選択を決定する制御の具体例を説明する。

図５に示すマップＡ、マップＢ、及びマップＣの各マップには、ユーザー要求の充電時間（短い／標準／長い）と蓄電池２００の温度（高い／普通／低い）とに基づいて選択される電圧可変部５の２次側のコイルＬ２の巻数Ａ、巻数Ｂ、または巻数Ｃが、各々対応付けられている。そして、これらの各マップは、制御部８に予め設定されている。ここで、蓄電池２００の温度は、所定の温度範囲の場合を「普通」、所定の温度範囲より高い場合を「高い」、及び所定の温度範囲より低い場合を「低い」としている。また、電圧可変部５の２次側のコイルＬ２の巻数Ａ、巻数Ｂ、及び巻数Ｃの関係は、巻数Ａ＜巻数Ｂ＜巻数Ｃとしている。

マップＡ及びマップＣは、蓄電池２００の状態を優先したマップであり、電圧可変部５が供給する電力の電圧を、蓄電池２００の状態に応じた電圧を優先した電圧に設定されるように２次側のコイルＬ２の巻数が設定されている。また、マップＢは、ユーザー要求の充電時間を優先したマップであり、電圧可変部５が供給する電力の電圧を、ユーザーの充電時間に対する要求に応じた電圧を優先した電圧に設定されるように２次側のコイルＬ２の巻数が設定されている。

マップＡとマップＢとを比較すると、例えば、ユーザー要求により「短い」の充電時間が選択されている場合、マップＢにおいては蓄電池２００の温度によらず巻数Ｃが設定されており、短い時間で充電するための高い電圧が電圧可変部５から出力される。一方、マップＡにおいては、蓄電池２００の温度が「普通」の場合はマップＢと同様に巻数Ｃが設定されているが、温度が「高い」または「低い」の場合はマップＢに設定されている巻数Ｃと比較して小さい巻数Ｂが設定されており、巻数Ｃの場合に比べて降圧された電圧が電圧可変部５から出力される。また、ユーザー要求により「標準」の充電時間が選択されている場合においても、マップＡには、マップＢと比較して小さい巻数が設定されている。このように、マップＡには、蓄電池２００の状態を優先し、蓄電池２００が保護される電圧になるようにコイルＬ２の巻数が設定されており、蓄電池２００の劣化状態が閾値以上の場合に選択される。一方、マップＢには、ユーザー要求の充電時間を優先した電圧になるようにコイルＬ２の巻数の設定がされており、蓄電池２００の劣化状態が所定の閾値以下の場合に選択される。

また、マップＡ及びマップＣは、どちらも蓄電池２００の状態を優先したマップであるが、蓄電池２００の残容量が所定の閾値以下である場合はマップＡが選択され、所定の閾値以下でない場合はマップＣが選択される。マップＡとマップＣとを比較すると、例えば、ユーザー要求により「短い」の充電時間が選択されている場合、マップＣには、マップＡに設定されている巻数Ｃまたは巻数Ｂと比較してそれぞれ小さい巻数Ｂまたは巻数Ａが設定されている。また、ユーザー要求により「標準」の充電時間が選択されている場合においては、マップＣには、蓄電池２００の温度が「高い」または「低い」の場合はマップＡと同様に最小の巻数Ａが設定されているが、温度が「普通」の場合はマップＡの巻数Ｂと比較して小さい巻数Ａが設定されている。このように、マップＣには、蓄電池２００の残容量が所定の閾値以下で無い場合、すなわち、蓄電池２００が満充電に近づいている場合、マップＡの設定よりも更に蓄電池２００が保護される電圧になるようにコイルＬ２の巻数が設定されている。

そして、上述したマップは、次のように選択され巻数が決定される。
蓄電池２００の劣化状態が所定の閾値以下である場合、制御部８は、ユーザー要求を優先したマップＢを選択する。また、蓄電池２００の劣化状態が所定の閾値以下でない場合、制御部８は、蓄電池２００の状態を優先したマップＡまたはマップＣを選択する。マップＡまたはマップＣについては、制御部８は、蓄電池２００の残容量が所定の閾値以下である場合はマップＡを選択し、残容量が所定の閾値以下でない場合はマップＣを選択する。次に、制御部８は、検出された蓄電池２００の温度と入力されたユーザー要求の充電時間に基づいて、選択したマップから巻数を決定する。
例えば、蓄電池２００の劣化状態が所定の閾値以下であって、蓄電池２００の温度が「普通」であり、且つユーザー要求の充電時間が「短い」の場合、制御部８は、マップＢを選択し、選択したマップＢから巻数Ｃを選択して２次側のコイルＬ２の巻数を巻数Ｃに決定する。

以上のように、本実施形態における充電装置１００は、蓄電池２００の残容量や温度といった蓄電池２００の状態を優先した電圧により蓄電池２００を充電するか、またはユーザーの充電時間に対する要求を優先した電圧により蓄電池２００を充電するかを、蓄電池２００の劣化状態に基づいて制御する。よって、本実施形態の充電装置１００によれば、蓄電池２００の状態を検出することにより、蓄電池２００の劣化が少ない場合、ユーザーによる早く充電したいという要求を優先させた短い時間で充電し、一方、蓄電池２００の劣化が進んでいる場合、蓄電池２００を保護するために標準もしくは長い時間で充電する制御が可能である。これにより、本実施形態の充電装置１００は、車両外部の２つの電源から供給される電力により蓄電池２００に充電する際の充電電力を、適切に制御することができる。

以上、本発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

例えば、上記実施形態において、車両外部の２つの電源により蓄電池２００を充電する場合について説明したが、これに限られるものではなく、車両外部の複数の電源により蓄電池２００を充電する構成としてもよい。この場合、充電装置１００は、複数の充電口１（充電コネクタ）を備え、複数の充電口１から供給される電力に対して、各々上述した充電装置１００の備える各部の機能において、２つの電源から複数の電源に対応することで、本実施形態における充電制御と同様の制御が可能である。つまり、充電装置１００は、複数の充電口１から供給される電力に対して、電圧比較部３が複数の電圧の比較を実行し、切換部４が供給される複数分の電源の接続を各々切換えるための切換器を備え、電圧可変部５が供給される複数分の電源に対応した１次側のコイルを備えることで、同様の制御が可能である。

なお、本実施形態における電圧可変部５の有する２次側のコイルＬ２のタップ（接続点）は、巻数Ａ、巻数Ｂ、及び巻数Ｃの３つのタップ（接続点）としたが、これに限られるものではなく、２つのタップ（接続点）、または４つ以上の複数のタップ（接続点）としてもよい。

また、本実施形態における電圧可変部５は、供給される２つの電源の電圧の総和から降圧する変圧器（トランス）を例として説明したが、これに限られるものではなく、昇圧する変圧器、または昇圧及び降圧する変圧器としてもよい。

また、本実施形態において、制御部８は、図５において３種類のマップ（パラメータマップ）から選択する制御をする例について示したが、これに限られるものではない。例えば、マップは、各々のパラメータ（蓄電池２００の状態やユーザー要求の充電時間）の条件または閾値に対応した更に多くのマップを有しても良いし、供給される電源の数に対応して各々マップを有しても良い。また、図５において、制御部８が有するデータ構成をマップとして模式的に示したが、制御部８が有するデータ構成の態様はこれに限られるものではない。

また、本実施形態において、充電装置１００を備える車両として電気自動車４００を用いて説明したが、これに限られるものではなく、例えば、電動二輪車や電動カートとしてもよい。

また、本実施形態における制御部８は専用のハードウェアにより実現されるものであってもよく、また、上述の制御部８はメモリおよびＣＰＵ（中央演算装置）により構成され、上述の制御部８の機能を実現するためのプログラムをメモリにロードして実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。

また、上述の制御部８の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより上述の制御部８の制御を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。

また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。

１充電口（充電コネクタ）、２電圧計、３電圧比較部、４切換部、４ａ,４ｂ切換器、５電圧可変部、６可変部、７検出部、８制御部、９ＡＣ／ＤＣコンバータ、１１入力部、７１電池電圧検出部、７２電池電流検出部、７３電池温度検出部、１００充電装置、２００蓄電池、２０１バッテリモジュール、３００電源コンセント、３１０充電ケーブル、４００電気自動車（車両）、Ｌ１ａ，Ｌ１ｂ１次側のコイル（１次コイル）、Ｌ２２次側のコイル（２次コイル）

Claims

車載された蓄電池を車両外部の複数の電源により充電する充電装置であって、
外部の電源と電気的に接続可能な充電ケーブルを用いて、前記車両外部の複数の電源に対してそれぞれ電気的に接続可能な複数の充電コネクタと、
複数の前記充電コネクタから供給される電力の電圧を可変して前記蓄電池に電力を供給する電圧可変部と、
前記蓄電池の状態を検出する検出部と、
前記電圧可変部が供給する電力の電圧を制御する制御部であって、
前記検出部の検出結果に基づいて、前記蓄電池の劣化状態および残容量を検出し、
前記検出した劣化状態が所定の閾値を超えるときには、前記蓄電池の残容量が所定の閾値以下であるか否かを判定し、前記蓄電池の残容量が所定の閾値を超えると判定した場合に、前記蓄電池の残容量が所定の閾値以下である場合に比して、同じユーザ要求の充電時間に対して小さな電圧に、前記電圧可変部が供給する電力の電圧を制御し、
前記検出した劣化状態が所定の閾値以下のときには、前記蓄電池の残容量によらずに、ユーザ要求の充電時間に基づいて前記電圧可変部が供給する電力の電圧を決定する制御部と、
を備えることを特徴とする充電装置。
前記検出部は、
前記蓄電池の電圧を検出する電池電圧検出部と、
前記蓄電池において充放電される電流を検出する電池電流検出部と、
前記蓄電池の温度を検出する電池温度検出部と、
を備え、
前記制御部は、
検出された前記電圧、前記電流、または前記温度に基づいて、前記蓄電池の残容量及び劣化状態を検出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の充電装置。
前記制御部は、
前記蓄電池の前記温度が所定の温度範囲であるか否かと、前記入力される充電時間に関する要求とに基づいて、前記電圧可変部が供給する電力の電圧を制御する
ことを特徴とする請求項２に記載の充電装置。
複数の前記充電コネクタから供給される電力における電圧の周波数及び位相を比較する電圧比較部と、
複数の前記充電コネクタと前記電圧可変部との各々の接続を、導通状態または遮断状態に切換える切換部と、
を備え、
前記制御部は、
複数の前記充電コネクタから供給される電力における電圧の周波数または位相が異なる場合、複数の前記充電コネクタと前記電圧可変部との各々の接続を遮断状態に制御する
ことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の充電装置。
前記電圧可変部は、
複数の前記充電コネクタと電気的に接続される複数の１次コイルと、
複数の前記１次コイルに供給される電力に応じて電力を発生する２次コイルと、
前記２次コイルの発生する電力の電圧を可変するために前記２次コイルの巻数を選択して変更する可変部と、
を備えることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載の充電装置。
外部の電源と電気的に接続可能な充電ケーブルを用いて、前記車両外部の複数の電源に対してそれぞれ電気的に接続可能な複数の充電コネクタを備え、車載された蓄電池を前記車両外部の複数の電源により充電する充電装置の充電方法であって、
電圧可変部が、複数の前記充電コネクタから供給される電力の電圧を可変して前記蓄電池に電力を供給する手順と、
検出部が、前記蓄電池の状態を検出する手順と、
制御部が、前記検出部の検出結果に基づいて、前記蓄電池の劣化状態および残容量を検出する手順と、
前記制御部が、前記検出した劣化状態が所定の閾値を超えるときに、前記蓄電池の残容量が所定の閾値以下であるか否かを判定する手順と、
前記蓄電池の残容量が所定の閾値を超えると判定した場合に、前記蓄電池の残容量が所定の閾値以下である場合に比して、同じユーザ要求の充電時間に対して小さな電圧に、前記電圧可変部が供給する電力の電圧を制御する手順と、
前記検出した劣化状態が所定の閾値以下のときに、前記蓄電池の残容量によらずに、ユーザ要求の充電時間に基づいて前記電圧可変部が供給する電力の電圧を決定する手順と、
を備えることを特徴とする充電方法。