JP5566490B1

JP5566490B1 - 車両の充電制御装置

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Publication number: JP5566490B1
Application number: JP2013049838A
Authority: JP
Inventors: 亮篠原
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-03-13
Filing date: 2013-03-13
Publication date: 2014-08-06
Anticipated expiration: 2033-03-13
Also published as: JP2014176272A

Abstract

【課題】外部電源から供給される電力をバッテリ充電電力に変換する電力変換回路を複数並列に備えることによって、それぞれの電力変換回路に流れる電流を小さくし、電力変換回路の発熱が抑えられる熱設計の容易な低コストの車両の充電制御装置を得る。
【解決手段】外部電源１１から供給される電力により車両に搭載されるバッテリ１２を充電する車両の充電制御装置であって、外部電源１１から供給される電力をバッテリ１２の充電電力に変換する電力変換回路１３、１４を複数並列に備えると共に、複数の前記電力変換回路１３、１４の回路毎充電電流指令値を演算する充電電流指令値演算部２０ｂを備え、充電電流指令値演算部２０ｂは、前記回路毎充電電流指令値に応じた充電電流を出力するように電力変換回路１３、１４のそれぞれを制御する。
【選択図】図１

Description

この発明は、車両の充電制御装置に係り、特に外部電源によって車両のバッテリを充電できる車両の充電制御装置に関するものである。

近年、走行駆動力を発生する電動機とその電動機に供給する電力を蓄えるバッテリとを搭載する電動車両が、環境に配慮した車両として注目を浴びている。この電動車両として、電気自動車やハイブリッド車、燃料電池車などがあり、これらの電動車両に搭載されるバッテリを外部電源によって充電できる技術が一般的に知られている。例えば、一般家庭に設けられた商用電源のコンセントと電動車両とを充電ケーブルにより接続することにより、充電ケーブルを介して商用電源から電動車両のバッテリを充電できる電気自動車が知られている。

このような電動車両の充電制御装置は、外部電源から供給される電力を電力変換回路によりバッテリを充電するのに適切な所定の電圧、電流に変換してバッテリへの充電を行っている。電力変換回路は、交流電源を直流に変換する整流器やＡＣ／ＤＣコンバータ、直流電圧を昇圧あるいは降圧するＤＣ／ＤＣコンバータなどで構成される。従来、電動車両の充電制御装置は、外部電源の電力をバッテリ充電電力に変換する１組の電力変換回路で構成されるのが一般的である（例えば、特許文献１参照）。

特開平７−２９８５０６号公報

ところで、近年、電動車両の充電制御装置は、電動車両の充電時間の短縮を目的として、充電能力の高出力化が要求されつつある。例えば、現在、国内の電動車両の充電制御装置は、３．３ＫＷ級（例えば定格２２０Ｖ・１５Ａ）の外部電源に対応した３．３ＫＷ級の充電能力を有しているものが主流であるが、北米地域では６．６ＫＷ級（例えば定格２２０Ｖ・３０Ａ）の外部電源に対応した６．６ＫＷ級の充電能力を有しているものが主流となりつつある。このような高出力な充電能力を有する充電制御装置を１組の電力変換回路で構成する場合、電力変換回路に流れる電流が大きくなるため、電力変換回路にて使用する素子（リアクトル、トランス、ＩＧＢＴ、ＦＥＴ等）の発熱が増え、熱設計が難しくなる。また、これらの素子に求められる耐熱、耐電流スペックが厳しくなり、使用する部品コストが増大する場合がある。

この発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、外部電源から供給される電力をバッテリ充電電力に変換する電力変換回路を複数並列に備えることによって、それぞれの電力変換回路に流れる電流を小さくし、電力変換回路の発熱が抑えられる熱設計の容易な低コストの車両の充電制御装置を提供することを目的とするものである。

この発明に係る車両の充電制御装置は、外部電源から供給される電力により車両に搭載されるバッテリを充電する車両の充電制御装置であって、前記外部電源から供給される電力を前記バッテリの充電電力に変換する電力変換回路を複数並列に備えると共に、複数の前記電力変換回路の回路毎充電電流指令値を演算し出力する充電電流指令値演算部と、
複数の前記電力変換回路のそれぞれの異常を検出する電力変換回路異常検出部と、
を備えた車両の充電制御装置において、
前記充電電流指令値演算部は、前記回路毎充電電流指令値を演算する回路毎充電電流指令値演算部と、前記バッテリの充電状態を示す状態量から総充電電流指令値を算出する総充電電流指令値演算部を有する充電電流指令値演算部を備え、
前記回路毎充電電流指令値演算部は、複数の前記電力変換回路の回路毎充電電流指令値の合計が、前記総充電電流指令値と等しくなるように、複数の前記電力変換回路のそれぞれに応じた充電電流指令値を演算し、
前記電力変換回路異常検出部により異常が検出された場合に、異常が検出された電力変換回路は充電動作を停止し、その他の電力変換回路は異常が検出された電力変換回路の充電動作を停止することにより減少する前記バッテリの充電電流を補うように前記回路毎充電電流指令値を補正し、異常が検出されていない電力変換回路の回路毎充電電流指令値の合計が前記総充電電流指令値と等しくなるようにするものである。

この発明によれば、電力変換回路の発熱が抑えられた熱設計の容易な低コストの車両の充電制御装置を提供することができる。また、一部の電力変換回路に異常が発生した場合も充電動作を継続できるロバストで信頼性の高い車両の充電制御装置を提供することができる。

この発明の実施の形態１に係る電動車両の充電制御装置を用いた充電システムの概略図である。この発明の実施の形態１に係る電動車両の充電制御装置の充電制御ＥＣＵの処理ブロック図である。この発明の実施の形態１に係る電動車両の充電制御装置の回路毎充電電流指令値演算部の処理を説明するフローチャートである。この発明の実施の形態１に係る電動車両の充電制御装置の回路毎充電電流指令値演算部の処理を説明するフローチャートである。この発明の実施の形態１に係る電動車両の充電制御装置の充電電流制限状態判定部の処理を説明するフローチャートである。この発明の実施の形態２に係る電動車両の充電制御装置を用いた充電システムの概略図である。この発明の実施の形態２に係る電動車両の充電制御装置の回路毎充電電流指令値演算部の処理を説明するフローチャートである。この発明の実施の形態２に係る電動車両の充電制御装置の充電電流制限状態判定部の処理を説明するフローチャートである。

以下、この発明に係る車両の充電制御装置の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本実施の形態では、外部電源によって車両のバッテリを充電することができる電動車両の充電制御装置について説明するが、充電できるバッテリが搭載された車両であれば、電動車両以外の車両、たとえば内燃機関によって走行する車両にも適用可能である。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る電動車両の充電制御装置を用いた充電システムの概略図である。なお、電動車両は、外部電源により充電できるバッテリからの電力によって走行可能であれば、その構成は特に限定されるものではない。また、電動車両には、たとえば電気自動車やハイブリッド車、燃料電池車などが含まれる。

本実施の形態に係る電動車両の充電制御装置１０は、外部電源１１から供給される電力により電動車両に搭載されるバッテリ１２を充電するものである。この電動車両の充電制御装置１０は、外部電源１１から供給される電力をバッテリ１２への充電電力に変換する第１の電力変換回路１３、第２の電力変換回路１４を並列に接続し、それぞれの電力変換回路１３、１４の駆動を制御する充電制御ＥＣＵ２０を備えて構成される。

外部電源１１は、一般的には商用の交流電源であり、その定格（電圧値および電流値）は電力会社との契約によって決められている。ただし、外部電源１１は、特に商用の交流電源に限定されるものではなく、発電機や大容量蓄電池などでもよく、また交流電源に限らず直流電源であってもよい。また、電動車両の充電では、外部電源１１から供給可能な定格電流値を、充電ケーブルに搭載される発振器から発信される矩形波信号ＰＬＴにより充電制御装置１０に通知されることが一般的である。

バッテリ１２は、充電制御装置１０により直流電力が蓄えられ、蓄えられた直流電力は主に車両駆動用モータ（図示せず）に供給されるものである。また、バッテリ１２は、充放電可能に構成された電力貯蔵要素であれば、その構成は特に限定されるものではない。たとえば、バッテリ１２は、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池あるいは鉛蓄電池などの二次電池や、電気二重層キャパシタなどの蓄電素子などで構成される。

また、バッテリ１２は、バッテリ１２に接続される電力線間に接続された電圧センサ（図示せず）と、正極側もしくは負極側の電力線に接続された電流センサ（図示せず）と、バッテリ１２の温度を検出する温度センサ（図示せず）をさらに含み、それらのセンサによって検出された電圧、電流、温度の検出値（総称して、バッテリ情報ＢＡＴという。）を充電制御ＥＣＵ２０に出力する。なお、バッテリ１２の電圧、電流の検出値はバッテリ１２内のセンサによる検出値ではなく、充電制御装置１０内にてバッテリ１２に接続される電力線間の電圧およびバッテリ１２の正極側もしくは負極側の電力線の電流を検出するセンサを設け、この検出値を用いる構成としてもよい。

第１の電力変換回路１３、第２の電力変換回路１４は、交流電源を直流に変換する整流器やＡＣ／ＤＣコンバータ、直流電圧を昇圧あるいは降圧するＤＣ／ＤＣコンバータなどで構成される。前記ＡＣ／ＤＣコンバータ、ＤＣ／ＤＣコンバータはＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴなどのスイッチング素子、リアクトル、トランスなどで構成され、充電制御ＥＣＵ２０により演算される制御指令ＣＨＲ１、ＣＨＲ２に応じて、各スイッチング素子が駆動制御される。第１の電力変換回路１３と第２の電力変換回路１４は、同一の回路構成とすることも出来るし、異なる回路構成とすることも出来る。本実施の形態では、同一の回路構成とした場合について説明する。

また、第１の電力変換回路１３、第２の電力変換回路１４は、外部電源１１に接続される電力線間に接続された電圧センサ（図示せず）を含み、検出された入力電圧情報ＶＩＮを充電制御ＥＣＵ２０に出力する。また、電力変換回路内部の電流、電圧、温度などを検出するセンサ（図示せず）を含み、内部状態量ＳＴＡとして充電制御ＥＣＵ２０に出力する。

充電制御ＥＣＵ２０は、いずれも図１に図示しないＣＰＵ、メモリ、インターフェースなどを含み、ＣＰＵが以下に述べる処理を行い、バッテリ１２を充電するように第１の電力変換回路１３、第２の電力変換回路１４を制御するものである。なお、充電制御ＥＣＵ２０は複数のＥＣＵに分割するようにしても良い。また、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で構築して処理することも可能である。

充電制御ＥＣＵ２０は、図２に示すような処理ブロックにより処理が構成され、電力変換回路異常検出部２０ａと、充電電流指令値演算部２０ｂと、電力変換回路制御指令部２０ｃ、充電電流制限状態判定部２０ｄとを備える。

電力変換回路異常検出部２０ａは、第１の電力変換回路１３、第２の電力変換回路１４で検出される内部状態情報ＳＴＡに基づき、第１および第２の電力変換回路１３、１４のそれぞれの異常有無を判定し、第１の電力変換回路１３、第２の電力変換回路１４毎の回路異常検出信号ＥＲＲを出力する。異常とは、意図した充電動作ができない状態を意味し、例えば、素子の破損や過電流、過電圧が発生している状態などである。

充電電流指令値演算部２０ｂは、バッテリ１２で検出されるバッテリ情報ＢＡＴと、第１の電力変換回路１３、第２の電力変換回路１４のそれぞれで検出される入力電圧情報ＶＩＮと、外部電源１１から通知される矩形波信号ＰＬＴと、電力変換回路異常検出部２０ａより検出される回路異常検出信号ＥＲＲに基づき、第１の電力変換回路１３、第２の電力変換回路１４毎の充電電流指令値ＩＲＥＦ１、ＩＲＥＦ２を演算し出力する。より詳細には、充電電流指令値演算部２０ｂは、総充電電流指令値演算部２０ｅと、回路毎充電電流指令値演算部２０ｆの処理ブロックで構成され、以下の処理を行う。

総充電電流指令値演算部２０ｅは、バッテリ情報ＢＡＴの入力を受け、バッテリ１２の充電状態を示す状態量であるＳＯＣ（State of Charge）の算出を行なう。ＳＯＣの算出方法は、周知の一般的な技術を利用すればよいため、ここではその詳細な説明は省略する。さらに、総充電電流指令値演算部２０ｅは、入力電圧情報ＶＩＮおよび外部電源１１の定格電流を示す矩形波信号ＰＬＴの入力を受け、これらの情報から外部電源１１の入力容量を得る。そして、算出したＳＯＣに応じた充電電流値を例えばマップ等により設定し、また、外部電源１１の入力容量から出力可能な充電電流値を演算し、これらの小さい方の充電電流値をバッテリ１２への総充電電流指令値ＩＲＥＦ０とする。これにより、外部電源１１の入力容量を超えない範囲でバッテリ１２への総充電電流指令値ＩＲＥＦ０が演算される。

回路毎充電電流指令値演算部２０ｆは、バッテリ１２への総充電電流指令値ＩＲＥＦ０と回路異常検出信号ＥＲＲの入力を受け、以下の処理に従って第１の電力変換回路１３、第２の電力変換回路１４の回路毎充電電流指令値ＩＲＥＦ１、ＩＲＥＦ２を演算する。

回路毎充電電流指令値演算部２０ｆの処理は、図３および図４のフローチャートのとおりで、この図を用いて回路毎充電電流指令値演算部２０ｆの処理について説明する。

図３および図４において、まず、ステップＳ１００にて、総充電電流指令値演算部２０ｅにて演算された総充電電流指令値ＩＲＥＦ０を読み込む。ステップＳ１０１にて、正常時における第１の電力変換回路１３、第２の電力変換回路１４の充電電流指令値の合計が総充電電流指令値ＩＲＥＦ０と等しくなるように、第１の電力変換回路１３、第２の電力変換回路１４の充電電流指令値ＩＲＥＦ１’、ＩＲＥＦ２’を以下のように演算する。

ＩＲＥＦ１’＝ＩＲＥＦ０×０．５
ＩＲＥＦ２’＝ＩＲＥＦ０×０．５
なお、第１の電力変換回路１３、第２の電力変換回路１４の演算された充電電流指令値ＩＲＥＦ１’、ＩＲＥＦ２’は、合計が総充電電流指令値ＩＲＥＦ０と等しくなれば、前記の演算式に限定されるものではない。例えば、各電力変換回路の特性に応じてＩＲＥＦ１’、ＩＲＥＦ２’の比率を変えてもよい。

ステップＳ１０２にて、電力変換回路異常検出部２０ａで検出された回路異常検出信号ＥＲＲを読み込む。

次に、ステップＳ１０３からステップＳ１１１において、ステップＳ１０１にて演算された充電電流指令値ＩＲＥＦ１’、ＩＲＥＦ２’と、ステップＳ１０２で読み込まれた回路異常検出信号ＥＲＲに基づいて、回路異常検出信号ＥＲＲが異常ありの場合に、異常が検出された電力変換回路の充電動作を停止し、異常が検出された電力変換回路の充電動作を停止することにより減少するバッテリ充電電流をその他の電力変換回路で補うように、回路毎充電電流指令値ＩＲＥＦ１、ＩＲＥＦ２を以下のように演算する。

（１）第１の電力変換回路１３、第２の電力変換回路１４ともに異常なしの場合（ステップＳ１０３にてＹＥＳ、ステップＳ１０４にてＹＥＳの場合）
ＩＲＥＦ１＝ＩＲＥＦ１’ （ステップＳ１０５）
ＩＲＥＦ２＝ＩＲＥＦ２’ （ステップＳ１０５）
（２）第１の電力変換回路１３が異常なし、第２の電力変換回路１４が異常ありの場合（ステップＳ１０３にてＹＥＳ、ステップＳ１０４にてＮＯの場合）
ＩＲＥＦ１＝ＩＲＥＦ１’＋ＩＲＥＦ２’ （ステップＳ１０７）
ＩＲＥＦ２＝０（ステップＳ１０６）
（３）第１の電力変換回路１３が異常あり、第２の電力変換回路１４が異常なしの場合（ステップＳ１０３にてＮＯ、ステップＳ１０９にてＹＥＳの場合）
ＩＲＥＦ１＝０（ステップＳ１０８）
ＩＲＥＦ２＝ＩＲＥＦ１’＋ＩＲＥＦ２’ （ステップＳ１１０）
（４）第１の電力変換回路１３、第２の電力変換回路１４ともに異常ありの場合（ステップＳ１０３にてＮＯ、ステップＳ１０９にてＮＯの場合）
ＩＲＥＦ１＝０ＩＲＥＦ２＝０（ステップＳ１１１）
次に、充電電流指令値ＩＲＥＦ１、ＩＲＥＦ２を、第１の電力変換回路１３、第２の電力変換回路１４が出力可能な充電電流上限値ＩＭＡＸ１、ＩＭＡＸ２で上限リミット処理を行う。ＩＭＡＸ１、ＩＭＡＸ２は、第１の電力変換回路１３、第２の電力変換回路１４のハードウェア部品の仕様等によって予め決定される設計値である。

ステップＳ１１２にて、充電電流指令値ＩＲＥＦ１と充電電流上限値ＩＭＡＸ１を比較し、充電電流指令値ＩＲＥＦ１が充電電流上限値ＩＭＡＸ１より大きければ（ステップＳ１１２にてＹＥＳの場合）、ステップＳ１１３にて、充電電流指令値ＩＲＥＦ１に充電電流上限値ＩＭＡＸ１を代入する。同様に、ステップＳ１１４にて、充電電流指令値ＩＲＥＦ２と充電電流上限値ＩＭＡＸ２を比較し、充電電流指令値ＩＲＥＦ２が充電電流上限値ＩＭＡＸ２より大きければ（ステップＳ１１４にてＹＥＳの場合）、ステップＳ１１５にて、充電電流指令値ＩＲＥＦ２に充電電流上限値ＩＭＡＸ２を代入する。

以上の処理により、第１の電力変換回路１３、第２の電力変換回路１４に異常が検出された場合に、異常が検出された電力変換回路の充電動作を停止することにより減少するバッテリ充電電流を、その他の電力変換回路で出力可能な範囲で補うよう補正した回路毎充電電流指令値ＩＲＥＦ１、ＩＲＥＦ２が演算される。

電力変換回路制御指令部２０ｃは、回路毎充電電流指令値ＩＲＥＦ１、ＩＲＥＦ２の入力を受け、回路毎充電電流指令値ＩＲＥＦ１、ＩＲＥＦ２に応じた充電電流を出力するように第１の電力変換回路１３、第２の電力変換回路１４のスイッチング素子を駆動する制御指令ＣＨＲ１、ＣＨＲ２を出力する。

充電電流制限状態判定部２０ｄは、異常が検出された電力変換回路の充電動作を停止することにより減少するバッテリ充電電流の全てをその他の電力変換回路で補うことが出来ない場合に、充電電流制限状態ありと判定する。判定処理は、図５に示すフローチャートで説明する。

図５において、充電電流制限状態判定部２０ｄは、まずステップＳ２００にて、充電電流指令値演算部２０ｂで演算された回路毎充電電流指令値ＩＲＥＦ１、ＩＲＥＦ２およびＩＲＥＦ１’、ＩＲＥＦ２’を読み込む。次に、回路毎充電電流指令値ＩＲＥＦ１’、ＩＲＥＦ２’を、第１の電力変換回路１３、第２の電力変換回路１４が出力可能な充電電流上限値ＩＭＡＸ１、ＩＭＡＸ２で上限リミット処理を行う。

ステップＳ２０１にて、充電電流指令値ＩＲＥＦ１’と充電電流上限値ＩＭＡＸ１を比較し、充電電流指令値ＩＲＥＦ１’が充電電流上限値ＩＭＡＸ１より大きければ（ステップＳ２０１にてＹＥＳの場合）、ステップＳ２０２にて、充電電流指令値ＩＲＥＦ１’に充電電流上限値ＩＭＡＸ１を代入する。同様に、ステップＳ２０３にて、充電電流指令値ＩＲＥＦ２’と充電電流上限値ＩＭＡＸ２を比較し、充電電流指令値ＩＲＥＦ２’が充電電流上限値ＩＭＡＸ２より大きければ（ステップＳ２０３にてＹＥＳの場合）、ステップＳ２０４にて、充電電流指令値ＩＲＥＦ２’に充電電流上限値ＩＭＡＸ２を代入する。

次に、ステップＳ２０５にて、充電電流指令値ＩＲＥＦ１とＩＲＥＦ２の合計値と、充電電流指令値ＩＲＥＦ１’とＩＲＥＦ２’の合計値を比較し、充電電流指令値ＩＲＥＦ１とＩＲＥＦ２の合計値がＩＲＥＦ１’とＩＲＥＦ２’の合計値より小さければ（ステップＳ２０５にてＹＥＳの場合）、ステップＳ２０６にて充電電流制限ありと判定し、充電電流指令値ＩＲＥＦ１とＩＲＥＦ２の合計値が演算された充電電流指令値ＩＲＥＦ１’とＩＲＥＦ２’の合計値より小さくなければ（ステップＳ２０５にてＮＯの場合）、ステップＳ２０７にて充電電流制限なしと判定する。

以上の処理により、異常が検出された電力変換回路の充電動作を停止することにより減少するバッテリ充電電流の全てをその他の電力変換回路で補うことが出来ない場合に、充電電流制限ありと判定することが出来る。充電電流制限状態の判定結果は、ＥＥＰＲＯＭ等の記憶領域に内部記憶として残し、回収時の故障解析などに利用することが出来る。また、充電電流制限状態の判定結果は、通常時と比べ充電電力が小さいこと、充電時間が長くなることを使用者や外部システムに通知することに利用することが出来る。

以上のように、実施の形態１に係る電動車両の充電制御装置によれば、外部電源１１から供給される電力をバッテリ充電電力に変換する第１の電力変換回路１３と第２の電力変換回路１４とを並列に備え、バッテリ１２への充電電力を２組の電力変換回路１３、１４で分担して供給することが出来るので、第１の電力変換回路１３、第２の電力変換回路１４に流れる電流を小さくすることができ、電力変換回路の発熱が抑えられた熱設計の容易な低コストの電動車両の充電制御装置を得ることが出来る。

また、電力変換回路異常検出部２０ａにより異常が検出された場合に、異常が検出された電力変換回路は充電動作を停止し、その他の電力変換回路は、異常が検出された電力変換回路の充電動作を停止することにより減少するバッテリ充電電流を補うように、出力可能な範囲で補正して充電動作を継続するので、ロバストで信頼性の高い電動車両の充電制御装置を提供することが出来る。

なお、実施の形態１では、充電指令値として充電電流指令値を用いたが、特にこれに限定されるものではなく、充電指令値として充電電力指令値や充電電圧指令値などを用いても良い。

また、実施の形態１では、電力変換回路異常検出部２０ａにより異常が検出された場合に、異常が検出された電力変換回路は充電動作を停止し、その他の電力変換回路は、異常が検出された電力変換回路の充電動作を停止することにより減少するバッテリ充電電流を補うよう出力可能な範囲で補正して充電動作を継続するとしたが、その他の電力変換回路は、異常が検出された電力変換回路の充電動作を停止することにより減少するバッテリ充電電流を補うよう補正せずに充電動作を継続する簡易な処理としてもよい。
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２に係る電動車両の充電制御装置について説明する。図６は、実施の形態２に係る電動車両の充電制御装置を用いた充電システムの概略図である。実施の形態２は、実施の形態１が備える電力変換回路の個数を拡張したもので、実施の形態１と異なる点は、電力変換回路の個数と充電制御ＥＣＵの処理内容である。従って、実施の形態１と同一もしくは相当する部分に同一符号を付すことにより、その部分の構成説明並びに処理内容の説明を省略し、以下に充電制御ＥＣＵの詳細な処理を説明する。なお、実施の形態２では、備える電力変換回路の個数をＮとし、図６の符号１５は第Ｎの電力変換回路を示している。また、以降の記述では、ｎは１〜Ｎの任意の整数を意味する。

電力変換回路異常検出部２０ａは、実施の形態１と同内容の処理を行い、第１の電力変換回路１３から第Ｎの電力変換回路１５の各回路異常検出信号ＥＲＲを出力する。

充電電流指令値演算部２０ｂは、バッテリ１２で検出されるバッテリ情報ＢＡＴと、電力変換回路ｎで検出される入力電圧情報ＶＩＮと、外部電源１１から通知される矩形波信号ＰＬＴと、電力変換回路異常検出部２０ａより検出される回路異常検出信号ＥＲＲに基づき、電力変換回路毎の充電電流指令値ＩＲＥＦｎを演算し出力する。より詳細には、充電電流指令値演算部２０ｂは、総充電電流指令値演算部２０ｅと、回路毎充電電流指令値演算部２０ｆの処理ブロックで構成され、以下の処理を行う。

総充電電流指令値演算部２０ｅは、実施の形態１と同内容の処理を行い、バッテリ１２への総充電電流指令値ＩＲＥＦ０を演算する。

回路毎充電電流指令値演算部２０ｆは、バッテリ１２への総充電電流指令値ＩＲＥＦ０と回路異常検出信号ＥＲＲの入力を受け、以下の処理に従って、第１から第Ｎの電力変換回路１３、１４、１５の充電電流指令値ＩＲＥＦｎを演算する。

回路毎充電電流指令値演算部２０ｆの処理は、図７のフローチャートのとおりで、この図を用いて回路毎充電電流指令値演算部２０ｆの処理について説明する。

図７において、まず、ステップＳ３００にて、総充電電流指令値演算部２０ｅにて演算された総充電電流指令値ＩＲＥＦ０を読み込む。ステップＳ３０１にて、電力変換回路異常検出部２０ａで検出された回路異常検出信号ＥＲＲを読み込み、ステップＳ３０２にて、回路異常検出信号ＥＲＲに基づいて異常無しの電力変換回路の個数ｍを求める。

次に、異常なし電力変換回路数ｍが０である場合（ステップＳ３０３にてＮＯの場合）、全ての電力変換回路に異常が発生しているので充電動作を停止するように、ステップＳ３０４にて、充電電流指令値ＩＲＥＦｎを０とする。

一方、異常なし電力変換回路数ｍが０でない場合（ステップＳ３０３にてＹＥＳの場合）、異常なしの電力変換回路の充電電流指令値の合計が総充電電流指令値ＩＲＥＦ０となるように、ステップＳ３０５にて、異常なしの電力変換回路の充電電流指令値ＩＲＥＦｎをＩＲＥＦ０／ｍに、異常ありの電力変換回路の充電電流指令値ＩＲＥＦｎを０に設定する。さらに、ステップＳ３０６にて、充電電流指令値ＩＲＥＦｎと各電力変換回路が出力可能な充電電流上限値ＩＭＡＸｎとを比較し、充電電流指令値ＩＲＥＦｎが充電電流上限値ＩＭＡＸｎより大きければ（ステップＳ３０６にてＹＥＳの場合）、ステップＳ３０７にて、充電電流指令値ＩＲＥＦｎに充電電流上限値ＩＭＡＸｎを代入する。

なお、ステップＳ３０５にて、異常なしの電力変換回路の充電電流指令値ＩＲＥＦｎをＩＲＥＦ０／ｍに設定するとしたが、異常なしの電力変換回路の充電電流指令値ＩＲＥＦｎの合計が総充電電流指令値ＩＲＥＦ０と等しくなれば、前記の演算式に限定されるものではない。例えば、各電力変換回路の特性に応じて異常なしの電力変換回路の充電電流指令値ＩＲＥＦｎの比率を変えてもよい。

以上の処理により、電力変換回路に異常が検出された場合に、異常が検出された電力変換回路の充電動作を停止することにより減少するバッテリ充電電流を、その他の電力変換回路で出力可能な範囲で補うよう補正した各回路毎充電電流指令値ＩＲＥＦｎが演算される。

電力変換回路制御指令部２０ｃは、実施の形態１と同内容の処理を行い、第１の電力変換回路１３から第Ｎの電力変換回路１５の各スイッチング素子を駆動する制御指令ＣＨＲｎを出力する。

充電電流制限状態判定部２０ｄは、異常が検出された電力変換回路の充電動作を停止することにより減少するバッテリ充電電流の全てをその他の電力変換回路で補うことが出来ない場合に、充電電流制限状態ありと判定する。判定処理は、図８に示すフローチャートで説明する。

図８において、充電電流制限状態判定部２０ｄは、まずステップＳ４００にて、充電電流指令値演算部２０ｂで演算された充電電流指令値ＩＲＥＦｎおよび総充電電流指令値ＩＲＥＦ０を読み込む。次に、ステップＳ４０１にて、正常時における各電力変換回路の充電電流指令値ＩＲＥＦｎ’を、ＩＲＥＦｎ’＝ＩＲＥＦ０／Ｎの演算式で演算する。

次に、ステップＳ４０２にて、充電電流指令値ＩＲＥＦｎ’と充電電流上限値ＩＭＡＸｎを比較し、充電電流指令値ＩＲＥＦｎ’が充電電流上限値ＩＭＡＸｎより大きければ（ステップＳ０２にてＹＥＳの場合）、ステップＳ４０３にて、充電電流指令値ＩＲＥＦｎ’に充電電流上限値ＩＭＡＸｎを代入する。

次に、ステップＳ４０４にて、充電電流指令値ＩＲＥＦｎの合計値と充電電流指令値ＩＲＥＦｎ’の合計値を比較し、ＩＲＥＦｎの合計値がＩＲＥＦｎ’の合計値より小さければ（ステップＳ４０４にてＹＥＳの場合）、ステップＳ４０５にて充電電流制限ありと判定し、ＩＲＥＦｎの合計値がＩＲＥＦｎ’の合計値より小さくなければ（ステップＳ４０４にてＮＯの場合）、ステップＳ４０６にて充電電流制限なしと判定する。

以上の処理により、異常が検出された電力変換回路の充電動作を停止することにより減少するバッテリ充電電流の全てをその他の電力変換回路で補うことが出来ない場合に、充電電流制限ありと判定することが出来る。充電電流制限状態の判定結果は、ＥＥＰＲＯＭ等の記憶領域に内部記憶として残して、回収時の故障解析などに利用することが出来る。また、充電電流制限状態の判定結果は、通常時と比べ充電電力が小さいこと、充電時間が長くなることを使用者や外部システムに通知することに利用することが出来る。

以上のように、実施の形態２に係る電動車両の充電制御装置によれば、外部電源１１から供給される電力をバッテリ充電電力に変換する第１の電力変換回路１３、第２の電力変換回路１４、第Ｎの電力変換回路１５を並列に備え、バッテリ１１への充電電力を複数の電力変換回路で分担して供給することが出来るので、各電力変換回路１３、１４、１５に流れる電流を小さくすることができ、電力変換回路の発熱が抑えられた熱設計の容易な低コストの充電制御装置を提供することが出来る。

また、電力変換回路異常検出部２０ａにより異常が検出された場合に、異常が検出された電力変換回路は充電動作を停止し、その他の電力変換回路は、異常が検出された電力変換回路の充電動作を停止することにより減少するバッテリ充電電流を、出力可能な範囲で補うよう補正して充電動作を継続するので、ロバストで信頼性の高い充電制御装置を提供することが出来る。

なお、実施の形態２では、充電指令値として充電電流指令値を用いたが、特にこれに限定されるものではなく、充電指令値として充電電力指令値や充電電圧指令値などを用いても良い。

また、実施の形態２では、電力変換回路異常検出部２０ａにより異常が検出された場合に、異常が検出された電力変換回路は充電動作を停止し、その他の電力変換回路は、異常が検出された電力変換回路の充電動作を停止することにより減少するバッテリ充電電流を補うよう出力可能な範囲で補正して充電動作を継続するとしたが、その他の電力変換回路は、異常が検出された電力変換回路の充電動作を停止することにより減少するバッテリ充電電流を補うよう補正せずに充電動作を継続する簡易な処理としてもよい。

以上、この発明の実施の形態１および２に係る電動車両の充電制御装置について説明したが、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１０電動車両の充電制御装置、１１外部電源、１２バッテリ、１３第１の電力変換回路、１４第２の電力変換回路、１５第Ｎの電力変換回路、２０充電制御ＥＣＵ、２０ａ電力変換回路異常検出部、２０ｂ充電電流指令値演算部、２０ｃ電力変換回路制御指令部、２０ｄ充電電流制限状態判定部、２０ｅ総充電電流指令値演算部、２０ｆ各回路毎充電電流指令値演算部、ＢＡＴバッテリ情報、ＣＨＲ１、ＣＨＲ２制御指令、ＶＩＮ入力電圧情報、ＳＴＡ内部状態量、ＥＲＲ回路異常検出信号、ＰＬＴ矩形波信号。

Claims

外部電源から供給される電力により車両に搭載されるバッテリを充電する車両の充電制御装置であって、
前記外部電源から供給される電力を前記バッテリの充電電力に変換する電力変換回路を複数並列に備えると共に、複数の前記電力変換回路の回路毎充電電流指令値を演算し出力する充電電流指令値演算部と、
複数の前記電力変換回路のそれぞれの異常を検出する電力変換回路異常検出部と、
を備えた車両の充電制御装置において、
前記充電電流指令値演算部は、前記回路毎充電電流指令値を演算する回路毎充電電流指令値演算部と、前記バッテリの充電状態を示す状態量から総充電電流指令値を算出する総充電電流指令値演算部を有する充電電流指令値演算部を備え、
前記回路毎充電電流指令値演算部は、複数の前記電力変換回路の回路毎充電電流指令値の合計が、前記総充電電流指令値と等しくなるように、複数の前記電力変換回路のそれぞれに応じた充電電流指令値を演算し、
前記電力変換回路異常検出部により異常が検出された場合に、異常が検出された電力変換回路は充電動作を停止し、その他の電力変換回路は異常が検出された電力変換回路の充電動作を停止することにより減少する前記バッテリの充電電流を補うように前記回路毎充電電流指令値を補正し、異常が検出されていない電力変換回路の回路毎充電電流指令値の合計が前記総充電電流指令値と等しくなるようにすることを特徴とする車両の充電制御装置。
前記充電電流指令値演算部は、複数の前記電力変換回路のそれぞれが出力可能な充電電流上限値である回路毎充電電流上限値で、前記回路毎充電電流指令値に上限リミットを設けることを特徴とする請求項１に記載の車両の充電制御装置。
充電電流の制限状態を判定する充電電流制限状態判定部を備え、
前記充電電流制限状態判定部は、前記充電電流指令値演算部において、前記電力変換回路異常検出部により異常が検出された場合に、異常が検出された電力変換回路の充電動作を停止することにより減少する前記バッテリの充電電流の全てを、その他の電力変換回路で補うことが出来ない場合に充電電流制限ありと判定することを特徴とする請求項２に記載の車両の充電制御装置。