JP5567100B2

JP5567100B2 - 充電制御装置

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Publication number: JP5567100B2
Application number: JP2012251797A
Authority: JP
Inventors: 隆徳松永
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-11-16
Filing date: 2012-11-16
Publication date: 2014-08-06
Anticipated expiration: 2032-11-16
Also published as: JP2014116989A

Description

本発明は充電制御装置に関し、特に、複数種類の充電装置を搭載する電動車両において、外部電源の種類、充電規格を自動的に判別して充電制御を行う充電制御装置に関する。

従来、電動車両の充電システムとしては、例えば特許文献１に開示されるように、単相、または三相の交流商用電源を、走行用の交流電動機を駆動するインバータにより直流電力に変換し、バッテリを充電するシステムが知られている。

また、例えば特許文献２に開示されるように、単相、または三相の交流商用電源の種類を判別し、自動的に単相用または三相用に制御を切り替えることで、高力率、高効率で充電するシステムが提案されている。

特開昭５９−６１４０２号公報特開平６−１２１４０８号公報

以上説明したように、従来の充電システムでは、交流電源の種類（単相か三相か）を判断して、充電制御を切り替えることは可能であるが、コネクタ形状が同じでも、交流ではなく直流の外部電源装置に接続された場合には、誤挿入となって動作しなかったり、故障する可能性があった。

また、商用電源の種類や外部電源設備は、国や州によって規格が異なり、米国など州をまたぐ移動の際は、自分の車両にあった充電設備であるかを利用者が確認する必要があった。

さらに、交流商用電源から充電する普通充電用と、直流電源から充電する急速充電用とで、コネクタ形状が異なる複数の給電口を持つ電動車両の場合、普通充電中に急速充電のコネクタを接続したとしても、普通充電が終了するまで急速充電が始まらない可能性があり、急速充電のメリットが得られないという課題があった。

本発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、外部電源装置から供給される電力が交流であっても直流であっても対応できると共に、商用電源の種類や外部電源設備の規格に左右されることなく充電が可能で、かつ急速充電を優先的に行うことが可能な充電制御装置を提供することを目的とする。

本発明に係る充電制御装置は、バッテリに充電された電力を駆動源として走行する電動車両に対し、外部電源装置から前記バッテリへの充電を制御する充電制御装置であって、前記電動車両は、給電電力の定格値が比較的低い充電に対応する第１の充電コネクタと、前記第１の充電コネクタよりも給電電力の定格値が高い充電に対応する第２の充電コネクタとを備え、前記第１の充電コネクタは、前記外部電源装置から電力が与えられる電力線と、前記外部電源装置から信号が与えられる信号線とを有し、前記充電制御装置は、前記第１および第２の充電コネクタへの前記外部電源装置の接続の有無を検知すると共に、前記第１の充電コネクタに前記外部電源装置が接続された場合には、前記第１の充電コネクタの前記電力線の電位を計測して、前記外部電源装置の充電方式を判定するか、あるいは前記信号線を介して与えられる前記外部電源装置の充電方式の情報に基づいて前記外部電源装置の充電方式を判定する充電方式判定部と、前記充電方式判定部で判定した充電方式に基づいて充電制御を行う制御部とを備え、前記充電方式判定部は、前記第１および第２の充電コネクタが同時に前記外部電源装置に接続されたことを検知した場合は、前記第２の充電コネクタを介しての充電の充電制御を優先的に行い、前記第１の充電コネクタの前記電力線の電位の瞬時値および時間的変化を計測することで、前記外部電源装置の電圧および周波数を取得し、前記第１の充電コネクタの前記電力線の電位が時間的に変化しない場合は直流充電であると判定する。

本発明に係る充電制御装置によれば、第１の充電コネクタに外部電源装置が接続された場合には、第１の充電コネクタの電力線の電位を計測して、外部電源装置の充電方式を判定するか、あるいは信号線を介して与えられる外部電源装置の充電方式の情報に基づいて外部電源装置の充電方式を判定するので、第１の充電コネクタの挿入時に、入力信号や充電電力などから様々な充電規格、充電方式を自動的に判別でき、コネクタの形状が同じでも充電方式が異なったり、コネクタピンの配置が異なるような場合でも、動作不良や故障などすることなく充電することが可能になる。

本発明に係る実施の形態の充電制御装置の概略構成を示すブロック図である。普通充電用コネクタの構成の一例を示す平面図である。普通充電用コネクタの各コネクタピンの機能をまとめた図である。急速充電用コネクタの構成の一例を示す平面図である。急速充電用コネクタの各コネクタピンの機能をまとめた図である。本発明に係る実施の形態の充電制御装置の詳細構成を示すブロック図である。本発明に係る実施の形態の充電制御装置の動作を説明するフローチャートである。

＜実施の形態＞
本発明に係る実施の形態の充電制御装置の構成および動作について、図１〜図７を用いて説明する。

図１は本発明に係る実施の形態の充電制御装置を備えた電動車両１００の構成を示すブロック図である。

電動車両１００は、外部電源装置からの充電を受ける普通充電コネクタ１０１（第１の充電コネクタ）および急速充電コネクタ１０２（第２の充電コネクタ）と、充電制御装置１０８と、バッテリ１１０とを備えている。なお、図１には充電に関する構成だけを開示しており、バッテリ１１０からの電力で電動車両１００を駆動するモータなどの発明との関連の薄い構成は図示を省略している。

普通充電コネクタ１０１と充電制御装置１０８との間には、普通充電制御用の複数の制御信号線１０３および普通充電用の複数の電力線１０４が接続されている。制御信号線１０３は、コネクタ接続確認や給電量制御のための信号線であり、電力線１０４は、単相交流（ＡＣ）、三相交流および直流（ＤＣ）の電力が給電される電力線である。なお、給電電圧は１００Ｖ、２００Ｖ、４００Ｖなど外部電源の様々な種類や規格に対応できるように構成されている。

急速充電コネクタ１０２と充電制御装置１０８との間には、急速充電制御用の複数の通信信号線１０５、急速充電制御用の複数の制御信号線１０６および急速充電用の複数の電力線１０７が接続されている。通信信号線１０５には、例えばＣＨＡｄｅＭＯ方式によるＣＡＮ（Controller Area Network）通信の差動信号線などが含まれる。制御信号線１０６は、コネクタ接続確認や給電量制御のための信号線であり、電力線１０７は、急速充電における電力線であり、最大５００Ｖの電圧が給電可能である。

充電制御装置１０８とバッテリ１１０の間には複数の直流電力線１０９が接続されている。なお、バッテリ１１０に供給される直流電力の電圧は約４００Ｖである。

外部電源装置１２０は、単相交流式の普通充電用の電源装置であり、コネクタ１２３との間は、複数の電力線１２１および複数の制御線１２２によって接続されている。

外部電源装置１３０は、三相交流式の普通充電用の電源装置であり、コネクタ１３３との間は、複数の電力線１３１および複数の制御線１３２によって接続されている。

外部電源装置１４０は、直流式の普通充電用の電源装置であり、コネクタ１４３との間は、複数の電力線１４１および複数の制御線１４２によって接続されている。

外部電源装置１５０は、直流式の急速充電用の電源装置で、コネクタ１５４との間は、複数の電力線１５１、複数の制御線１５２および複数の通信線１５３によって接続されている。

なお、コネクタ１２３、１３３および１４３はいずれも同じ形状の普通充電用コネクタであり、コネクタ１５４は急速充電用コネクタである。

図２に、普通充電用コネクタの一例を示す。図２は、普通充電コネクタを給電面方向から見た平面図であり、Ｐｉｎ１〜Ｐｉｎ７の符号が付された７本のコネクタピンを備えている。

コネクタピンＰｉｎ１は、単相交流式および三相交流式においてＬ１相の電力線に対応し、コネクタピンＰｉｎ２は、三相交流式においてはＬ２相の電力線に対応し、直流式においては＋側の電力線に対応する。コネクタピンＰｉｎ３は、三相交流式においてはＬ３相の電力線に対応し、直流式においては−側の電力線に対応する。コネクタピンＰｉｎ４は、単相交流式、三相交流式において中性点（Ｎ）の電力線に対応し、コネクタピンＰｉｎ５は接地線に対応する。

コネクタピンＰｉｎ６は、Control Pilot線と呼ばれるＳＡＥ（Society of Automotive Engineers）標準化組織のＪ１７７２規格によって規定された普通充電用の機器制御および給電量制御のための制御信号を与える信号線に対応する。また、コネクタピンＰｉｎ７はコネクタ接続を確認（検知）するための信号線に対応する。

図３は、上述した普通充電用コネクタの各コネクタピンの機能を電源の種類ごとにまとめた一覧表である。このように、複数のコネクタピンを組み合わせて用いることで、１つのコネクタで複数種類の充電方式に対応することができる。

図４に、急速充電用コネクタの一例を示す。図４は、普通充電コネクタを給電面方向から見た平面図であり、Ｐｉｎ１〜Ｐｉｎ１０の符号が付された１０本のコネクタピンを備えている。ここでは、現在実用化されているＣＨＡｄｅＭＯ規格のコネクタを示す。

コネクタピンＰｉｎ１は、接地線（ＧＮＤ）に対応し、コネクタピンＰｉｎ２、は車両１００におけるバッテリ１１０の＋側コンタクタの駆動を制御するための信号線に対応し、コネクタピンＰｉｎ３は未使用であり、コネクタピンＰｉｎ４は充電許可・禁止を示す制御線に対応し、コネクタピンＰｉｎ５は、直流式においては−側の電力線に対応し、コネクタピンＰｉｎ６は、直流式においては＋側の電力線に対応する。

コネクタピンＰｉｎ７は、コネクタ接続を確認（検知）するための信号線に対応し、コネクタピンＰｉｎ８は、通信線１、ここではＣＡＮの差動電圧用Ｈｉｇｈ側信号線に対応し、コネクタピンＰｉｎ９は、通信線２、ここではＣＡＮの差動電圧用Ｌｏｗ側信号線に対応し、Ｐｉｎ１０は、バッテリ１１０の−側コンタクタの駆動を制御するための信号線に対応する。図５は、上述した急速充電用コネクタの各コネクタピンの機能をまとめた一覧表である。

なお、以上の説明では、何れの外部電源装置も制御線を有するものとして説明したが、充電方式や規格によっては制御線が存在しないものや、電力線に電力線通信（ＰＬＣ：Power Line Communication）を重畳して通信を可能にするものなどがあり、図示していないが、それらを接続する構成であっても、本発明における電動車両の充電制御装置は正常に動作する。

図６は、充電制御装置１０８の詳細構成を示すブロック図である。図６に示すように、充電制御装置１０８は、接続される信号線や電力線の状態によって充電方式や規格を自動判定する充電方式判定部２０１、電力線を切り替える切替部２０２および２０６、単相交流を直流に変換する単相ＡＣ／ＤＣ変換部２０３、三相交流を直流に変換する三相ＡＣ／ＤＣ変換部２０４を備えている。また、単相ＡＣ／ＤＣ変換部２０３および三相ＡＣ／ＤＣ変換部２０４から出力される直流電力を、バッテリ１１０の充電電圧まで昇圧するＤＣ／ＤＣ変換部２０５、充電方式判定部２０１の判定結果を受け、切替部２０２および２０６、単相ＡＣ／ＤＣ変換部２０３および三相ＡＣ／ＤＣ変換部２０４、ＤＣ／ＤＣ変換部２０５を制御する制御部２０７を備えている。

なお、単相ＡＣ／ＤＣ変換部２０３、三相ＡＣ／ＤＣ変換部２０４およびＤＣ／ＤＣ変換部２０５は外部電源装置から与えられる電力の電圧や周波数に合わせて定格を変更できる構成となっている。

例えば、米国では州によって電力の規格が異なるが、おおむね１００Ｖ系（１００〜１２７Ｖ）と２００Ｖ系（２００〜２５０Ｖ）に分類でき、周波数は５０Ｈｚと６０Ｈｚに分かれる。この程度の違いであれば対応できるように定格を切り替えることが可能なように構成されている。

充電方式判定部２０１には、普通充電コネクタ１０１に接続された複数の制御信号線１０３および普通充電用の複数の電力線１０４が接続されると共に、急速充電コネクタ１０２に接続された複数の通信信号線１０５、複数の制御信号線１０６および急速充電用の複数の電力線１０７が接続されている。

複数の制御信号線１０３は、普通充電コネクタ１０１の接続を確認（検知）するための信号線１０３１およびControl Pilot線１０３２を含み、複数の電力線１０４は、三相交流式においてはそれぞれＬ１相、Ｌ２相およびＬ３相となる電力線１０４１、１０４２および１０４３を含んでいる。

複数の信信号線１０５は、ＣＡＮの差動電圧用の通信線１および通信線２に相当する通信線１０５１および１０５２を含み、制御信号線１０６は、急速充電コネクタ１０２の接続を確認（検知）するための信号線１０６１、バッテリ１１０の＋側コンタクタの駆動を制御するための信号線１０６２、バッテリ１１０の−側コンタクタの駆動を制御するための信号線１０６３および充電許可・禁止を示す制御線１０６４を含んでいる。また、複数の電力線１０７は、直流式における＋側の電力線１０７１および−側の電力線１０７２を含んでいる。

充電方式判定部２０１では、上述した信号線や電力線の状態に基づいて充電方式や規格を判定し、その判定結果を制御部２０７に与えると共に、電力線１０４１、１０４２および１０４３を介して与えられる外部からの交流電力や直流電力を切替部２０２に与える。

切替部２０２では、充電方式判定部２０１から出力される電力が、単相交流、三相交流および直流の何れであるかによって、充電方式判定部２０１に接続される電力線の切り替えを行う。

すなわち、切替部２０２は、制御部２０７によって制御され、単相交流である場合は単相ＡＣ／ＤＣ変換部２０３に電力が与えられるように切り替えを行い、三相交流である場合は三相ＡＣ／ＤＣ変換部２０４に電力が与えられるように切り替えを行い、直流である場合はＤＣ／ＤＣ変換部２０５に電力が与えられるように切り替えを行う。

なお、単相ＡＣ／ＤＣ変換部２０３の出力および三相ＡＣ／ＤＣ変換部２０４の出力は、ＤＣ／ＤＣ変換部２０５に与えられる。

また、電力線１０７１および１０７２を介して与えられる外部からの電力は、充電方式判定部２０１から切替部２０６に与えられる。

なお、充電方式判定部２０１は、Control Pilot線１０３２を介して与えられる普通充電用の機器制御および給電量制御のための制御信号を制御部２０７に与え、制御部２０７ではこの制御信号に基づいて充電制御を行う。

切替部２０６は、制御部２０７によって制御され、充電方式判定部２０１から出力される電力が急速充電用の直流電力である場合は、直流電力線１０９を介してバッテリ１１０に与えるように切り替えを行う。

また、切替部２０６は、ＤＣ／ＤＣ変換部２０５から出力される直流電力を、直流電力線１０９を介してバッテリ１１０に与えるように切り替えを行う。

次に、図１〜図６を参照しつつ図７に示すフローチャートを用いて充電制御装置の動作について説明する。

充電のために、車両１００の給電口に充電コネクタ（普通充電コネクタ１０１および急速充電コネクタ１０２の少なくとも一方）を挿入すると、充電フローが開始する。

充電フローが開始すると、まずステップＳ１００において、急速充電を示す信号があるか否かが判断される。本実施の形態では、急速充電用の制御信号線１０６に含まれる急速充電コネクタ１０２の接続を確認（検知）するための信号線１０６１、すなわち図４におけるコネクタピンＰｉｎ７から信号の入力があるか否かが充電方式判定部２０１において判定される。

ステップＳ１００において、急速充電を示す信号が入力されていることが確認された場合は、ステップＳ１２３に移行し、ステップＳ１２３において急速充電制御が実行される。より具体的には制御部２０７により切替部２０６を制御し、電力線１０７１および１０７２を介して与えられる外部からの直流電力が与えられる急速充電側の電力線を直流電力線１０９に接続し、普通充電側の電力線を開放して急速充電制御を行う。

一方、ステップＳ１００において、急速充電を示す信号が入力されていることが確認されない場合は、ステップＳ１０１に移行する。

ステップＳ１０１では、普通充電用の制御信号があるか否かが判断される。本実施の形態では、普通充電用の制御信号線１０３に含まれるControl Pilot線１０３２、すなわち図２におけるコネクタピンＰｉｎ６からControl Pilot信号の入力があるか否かが充電方式判定部２０１において判定される。

ステップＳ１０１において、Control Pilot信号の入力が確認された場合は、ステップＳ１０９に移行し、Control Pilot信号の入力が確認されない場合はステップＳ１０２に移行する。

なお、急速充電の有無を確認するステップＳ１００を、普通充電の有無を確認するステップＳ１０１よりも先に行うことで、普通充電コネクタ１０１および急速充電コネクタ１０２に同時に外部電源装置が接続されたような場合に、急速充電を優先的に行うことが可能となる。

これにより、急速充電によって短時間に大部分の充電を完了して走行可能状態とすることができる。

ステップＳ１０２では、普通充電の電位があるか否かが判断される。本実施の形態では、充電方式判定部２０１において普通充電の複数の電力線１０４の電位の有無を計測し、電位が計測されない場合は、ステップＳ１０３に移行して充電中止処理を行い、充電フローを終了する。一方、複数の電力線１０４の一本でも所定の電位を計測できればステップＳ１０４に移行する。

ステップＳ１０４では、複数の電力線１０４の電位の詳細な計測が行われる。ここでは、複数の電力線１０４のそれぞれについて電位（電圧）の瞬時値だけでなく時間的変化を計測する。この計測結果に基づいて、ステップＳ１０５において、複数の電力線１０４が時間的に電圧が変化しない直流なのか、時間的に変化する交流なのか、また交流の場合はＬ１相のみに電圧が計測される単相交流なのか、Ｌ２相およびＬ３相にも電圧が計測される三相交流なのかを判定する。また、電圧の時間的変化を計測することで、交流周波数も取得できる。

ステップＳ１０４での電位計測が終了した後はステップＳ１０５に移行する。ステップＳ１０５では、ステップＳ１０４での電位計測結果に基づいて充電方式の判定が行われる。例えば、充電方式判定部２０１において、Ｌ１相のみ、すなわち図６の電力線１０４１のみ（図２のコネクタピンＰｉｎ１のみ）に交流の電位が計測され、Ｌ２相、すなわち図６の電力線１０４２（図２のコネクタピンＰｉｎ２）およびＬ３相、すなわち図６の電力線１０４３（図２のコネクタピンＰｉｎ３）に電位が計測されなければ、単相交流電源が接続されたものと判定し、ステップＳ１０６に移行する。

一方、電力線１０４２および１０４３においても交流の電位が計測されれば、三相交流電源が接続されたものと判定し、ステップＳ１０７に移行する。

また、電力線１０４１の電位が計測されず、かつ、電力線１０４２に直流の電位が計測された場合は、直流電源が接続されたものと判定し、ステップＳ１０８に移行する。

ステップＳ１０６では、単相交流による普通充電が実行される。より具体的には、制御部２０７により切替部２０２を制御して、Ｌ１相、すなわち電力線１０４１の電力が単相ＡＣ／ＤＣ変換部２０３に与えられるように電力線を接続し、三相ＡＣ／ＤＣ変換部２０４につながる電力線とＤＣ充電用の電力線を開放する。さらに切替部２０６を制御し、急速充電側の電力線を開放し、普通充電側の電力線を接続して単相交流による普通充電の制御を行う。

ステップＳ１０７では、三相交流による普通充電が実行される。より具体的には、制御部２０７により切替部２０２を制御し、Ｌ１相、すなわち電力線１０４１の電力、Ｌ２相、すなわち電力線１０４２の電力およびＬ３相、すなわち電力線１０４３の電力が三相ＡＣ／ＤＣ変換部２０４に与えられるように電力線を接続し、単相ＡＣ／ＤＣ変換部２０３につながる電力線とＤＣ充電用の電力線を開放する。さらに切替部２０６を制御し、急速充電側の電力線を開放、普通充電側の電力線を接続して三相交流による普通充電の制御を行う。

ステップＳ１０８では、直流により普通充電が実行される。より具体的には、制御部２０７により切替部２０２を制御し、＋側の電力線に対応する電力線１０４２の電力および−側の電力線に対応する電力線１０４３の電力がＤＣ／ＤＣ変換部２０５に与えられるように電力線を接続し、単相ＡＣ／ＤＣ変換部２０３につながる電力線と三相ＡＣ／ＤＣ変換部２０４につながる電力線を開放する。さらに切替部２０６を制御し、急速充電側の電力線を開放、普通充電側の電力線を接続して直流による普通充電の制御を行う。

ステップＳ１０１において、Control Pilot信号の入力が確認された場合は、ステップＳ１０９において普通充電用の制御通信の有無が判定される。本実施の形態では、充電方式判定部２０１において、Control Pilot線１０３２（図６）を介した通信や複数の電力線１０４を介した電力線通信の有無が判定され、制御通信があればステップＳ１１５に移行し、なければステップＳ１１０に移行する。

ステップＳ１１０では、複数の電力線１０４の電位の詳細な計測が行われる。ここでは、複数の電力線１０４のそれぞれについて電位（電圧）の時間的変化を計測する。この計測結果に基づいて、ステップＳ１１１において、複数の電力線１０４が時間的に電圧が変化しない直流なのか、時間的に変化する交流なのか、また交流の場合はＬ１相のみに電圧が計測される単相交流なのか、Ｌ２相およびＬ３相にも電圧が計測される三相交流なのかを判定する。また、電圧の時間的変化を計測することで、交流周波数も取得できる。

ステップＳ１１０での電位計測が終了した後はステップＳ１１１に移行する。ステップＳ１１１では、ステップＳ１１０での電位計測結果に基づいて充電方式の判定が行われる。例えば、充電方式判定部２０１において、Ｌ１相のみ、すなわち図６の電力線１０４１のみ（図２のコネクタピンＰｉｎ１のみ）に交流の電位が計測され、Ｌ２相、すなわち図６の電力線１０４２（図２のコネクタピンＰｉｎ２）およびＬ３相、すなわち図６の電力線１０４３（図２のコネクタピンＰｉｎ３）に電位が計測されなければ、単相交流電源が接続されたものと判定し、ステップＳ１１２に移行する。

一方、電力線１０４２および１０４３においても交流の電位が計測されれば、三相交流電源が接続されたものと判定し、ステップＳ１１３に移行する。

また、電力線１０４１の電位が計測されず、かつ、電力線１０４２に直流の電位が計測された場合は、直流電源が接続されたものと判定し、ステップＳ１１４に移行する。

ステップＳ１１２では、制御信号を使った単相交流による普通充電が実行される。より具体的には、制御部２０７により切替部２０２を制御し、Ｌ１相、すなわち電力線１０４１の電力が単相ＡＣ／ＤＣ変換部２０３に与えられるように電力線を接続し、三相ＡＣ／ＤＣ変換部２０４につながる電力線とＤＣ充電用の電力線を開放する。さらに切替部２０６を制御し、急速充電側の電力線を開放し、普通充電側の電力線を接続してControl Pilot信号を用いた単相交流による普通充電の制御を行う。

ステップＳ１１３では、制御信号を使った三相交流による普通充電が実行される。より具体的には、制御部２０７により切替部２０２を制御し、Ｌ１相、すなわち電力線１０４１の電力、Ｌ２相、すなわち電力線１０４２の電力およびＬ３相、すなわち電力線１０４３の電力が三相ＡＣ／ＤＣ変換部２０４に与えられるように電力線を接続し、単相ＡＣ／ＤＣ変換部２０３につながる電力線とＤＣ充電用の電力線を開放する。さらに切替部２０６を制御し、急速充電側の電力線を開放し、普通充電側の電力線を接続してControl Pilot信号を用いた三相交流による普通充電の制御を行う。

ステップＳ１１４では、制御信号を使った直流による普通充電が実行される。より具体的には、制御部２０７により切替部２０２を制御し、＋側の電力線に対応する電力線１０４２の電力および−側の電力線に対応する電力線１０４３の電力がＤＣ／ＤＣ変換部２０５に与えられるように電力線を接続し、単相ＡＣ／ＤＣ変換部２０３につながる電力線と三相ＡＣ／ＤＣ変換部２０４につながる電力線を開放する。さらに切替部２０６を制御し、急速充電側の電力線を開放し、普通充電側の電力線を接続してControl Pilot信号を用いた直流による普通充電の制御を行う。

ステップＳＳ１０９において普通充電用の制御通信があると判定された場合、ステップＳ１１５において、制御通信のセットアップを実行する。本実施の形態ではControl Pilot線１０３２（図６）を介した通信や複数の電力線１０４を介した電力線通信を確立し、電動車両１００と外部電源装置との通信が可能な状態になったら、ステップＳ１１６に移行する。

ステップＳ１１６では、充電方式の判定が行われる。すなわち、充電方式判定部２０１において、単相交流電源、三相交流電源および直流電源の何れの充電方式の電源が接続されているかの情報、電源電圧および周波数の情報等を通信により取得し、単相交流電源が接続されている場合はステップＳ１１７に移行し、三相交流電源に接続されている場合はステップＳ１１８に移行し、直流電源に接続されている場合はステップＳ１１９に移行する。

このように充電方式、電源電圧および周波数の情報を外部電源装置との通信で取得できるので、電力線の電位計測などを行う必要がなく、充電方式の判定に費やす時間を短縮できる。

ステップＳ１１７では、制御通信を使った単相交流による普通充電が実行される。より具体的には、制御部２０７により切替部２０２を制御し、Ｌ１相、すなわち電力線１０４１の電力が単相ＡＣ／ＤＣ変換部２０３に与えられるように電力線を接続し、三相ＡＣ／ＤＣ変換部２０４につながる電力線とＤＣ充電用の電力線を開放する。さらに切替部２０６を制御し、急速充電側の電力線を開放し、普通充電側の電力線を接続して制御通信を使った単相交流による普通充電の制御を行う。

ステップＳ１１８では、制御通信を使った三相交流による普通充電が実行される。より具体的には制御部２０７により切替部２０２を制御し、Ｌ１相、すなわち電力線１０４１の電力、Ｌ２相、すなわち電力線１０４２の電力およびＬ３相、すなわち電力線１０４３の電力が三相ＡＣ／ＤＣ変換部２０４に与えられるように電力線を接続し、単相ＡＣ／ＤＣ変換部２０３につながる電力線とＤＣ充電用の電力線を開放する。さらに切替部２０６を制御し、急速充電側の電力線を開放し、普通充電側の電力線を接続して制御通信を使った三相交流による普通充電の制御を行う。

ステップＳ１１９では、制御通信を使った直流による普通充電が実行される。より具体的には、制御部２０７により切替部２０２を制御し、＋側の電力線に対応する電力線１０４２の電力および−側の電力線に対応する電力線１０４３の電力がＤＣ／ＤＣ変換部２０５に与えられるように電力線を接続し、単相ＡＣ／ＤＣ変換部２０３につながる電力線と三相ＡＣ／ＤＣ変換部２０４につながる電力線を開放する。さらに切替部２０６を制御し、急速充電側の電力線を開放し、普通充電側の電力線を接続して制御通信を使った直流による普通充電の制御を行う。

ステップＳ１０６〜Ｓ１０８、ステップＳ１１２〜Ｓ１１４、ステップＳ１１７〜Ｓ１１９の何れかにおいて普通充電の制御中である場合、充電方式判定部２０１において急速充電用のコネクタが接続されたか否かの判定動作を随時行っている（ステップＳ１２０）。この動作は、ステップＳ１００と同様に、急速充電用の制御信号線１０６に含まれる急速充電コネクタ１０２の接続を確認（検知）するための信号線１０６１が接続されたか否か、すなわち図４におけるコネクタピンＰｉｎ７からの信号入力があるか否かによって判定される。そして、急速充電コネクタが接続されたと判定された場合はステップＳ１２２に移行し、そうでない場合はステップＳ１２１に進む。

ステップＳ１２１では、例えば、バッテリ１１０のＳＯＣ（State Of Charge：充電状態）が１００％（満充電）に達したか否かで普通充電が終了したか否かが判定され、終了していればそのまま普通充電のフローを終了し、普通充電が終了していなければ、ステップＳ１２０以下の処理を繰り返す。

ステップＳ１２２では、急速充電コネクタが接続されたとの判定結果に基づいて、制御部２０７が普通充電の中断処理を実行する。具体的には、制御部２０７によって単相ＡＣ／ＤＣ変換部２０３、三相ＡＣ／ＤＣ変換部２０４およびＤＣ／ＤＣ変換部２０５を制御して電力の変換動作を停止させ、切替部２０２および２０６を全て開放する。その後ステップＳ１２３に移行する。

ステップＳ１２３では、急速充電制御が実行される。より具体的には制御部２０７により切替部２０６を制御し、電力線１０７１および１０７２を介して与えられる直流電力の電力線を直流電力線１０９に接続し、普通充電側の電力線を開放して急速充電の制御を行う。

ステップＳ１２４では、急速充電が終了したか否かが判定され、終了していればステップＳ１２５に移行し、急速充電が終了していなければ、ステップＳ１２３以下の処理を繰り返す。なお、急速充電では原則としてバッテリ１１０を満充電にはせず、予め定めたＳＯＣ（State Of Charge：充電状態）、例えば８０％に達することで急速充電を終了する。ここで予め定めたＳＯＣは変更も可能であり、急速に１００％まで充電したい場合などはユーザーが設定を変更できる。

ステップＳ１２５では、普通充電用のコネクタが接続されているか否かが判定される。本実施の形態では、普通充電用の制御信号線１０３に含まれる普通充電コネクタ１０１の接続を確認（検知）するための信号線１０３１が接続されたか否か、すなわち図２におけるコネクタピンＰｉｎ７からの普通充電を示す信号の入力があるか否かが充電方式判定部２０１において判定される。そして普通充電を示す信号が入力されている場合には、ステップＳ１２６に移行し、普通充電用のコネクタの接続がない場合は充電フローを終了する。

ステップＳ１２６では、バッテリ１１０のＳＯＣ（State Of Charge：充電状態）が８０％に達したか否かが判断され、達していなければ、ステップＳ１２３以下の急速充電の制御のステップが繰り返される。一方、バッテリ１１０のＳＯＣが８０％に達していれば、ステップＳ１０１以下の普通充電の制御のステップを繰り返す。

以上説明したように、本発明に係る充電制御装置によれば、充電コネクタの挿入時に、入力信号や充電電力などから様々な充電規格、充電方式を自動的に判別できるので、コネクタの形状が同じでも充電方式と異なったり、コネクタピンの配置が異なるような場合でも、動作不良や故障などすることなく充電することが可能になる。

また、本発明に係る充電制御装置によれば、充電電圧や周波数を自動的に判別するので、その情報を単相ＡＣ／ＤＣ変換部２０３、三相ＡＣ／ＤＣ変換部２０４およびＤＣ／ＤＣ変換部２０５に与えて、定格を切り替えて対応させることで、米国など州をまたぐ移動であっても、車両にあった充電設備を確認したり探したりすることなく、充電が可能になり、長距離移動が可能になる。

さらに、本発明に係る充電制御装置によれば、普通充電用と急速充電用とでコネクタ形状の異なる複数の給電口を持つ電動車両の場合、普通充電中に急速充電用のコネクタが接続された場合でも、普通充電の終了を待たずに急速充電を行うことができる。このため、急速充電によってバッテリ１１０のＳＯＣが所定の充電状態（例えば８０％）に達するまで短時間に充電を完了して走行可能状態にできる。

また、その後、自動的に普通充電に切り替わって残りの電力を少ない電流で充電するので、バッテリの消耗を抑制して満充電にすることが可能になる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１０１普通充電コネクタ、１０２急速充電コネクタ、１０３制御信号線、１０４電力線、１０８充電制御装置、２０１充電方式判定部、２０７制御部。

Claims

バッテリに充電された電力を駆動源として走行する電動車両に対し、外部電源装置から前記バッテリへの充電を制御する充電制御装置であって、
前記電動車両は、
給電電力の定格値が比較的低い充電に対応する第１の充電コネクタと、
前記第１の充電コネクタよりも給電電力の定格値が高い充電に対応する第２の充電コネクタと、を備え、
前記第１の充電コネクタは、
前記外部電源装置から電力が与えられる電力線と、前記外部電源装置から信号が与えられる信号線と、を有し、
前記充電制御装置は、
前記第１および第２の充電コネクタへの前記外部電源装置の接続の有無を検知すると共に、前記第１の充電コネクタに前記外部電源装置が接続された場合には、前記第１の充電コネクタの前記電力線の電位を計測して、前記外部電源装置の充電方式を判定するか、あるいは前記信号線を介して与えられる前記外部電源装置の情報に基づいて前記外部電源装置の充電方式を判定する充電方式判定部と、
前記充電方式判定部で判定した充電方式に基づいて充電制御を行う制御部と、を備え、
前記充電方式判定部は、
前記第１および第２の充電コネクタが同時に前記外部電源装置に接続されたことを検知した場合は、
前記第２の充電コネクタを介しての充電の充電制御を優先的に行い、
前記第１の充電コネクタの前記電力線の電位の瞬時値および時間的変化を計測することで、前記外部電源装置の電圧および周波数を取得し、
前記第１の充電コネクタの前記電力線の電位が時間的に変化しない場合は直流充電であると判定する、充電制御装置。
前記第１の充電コネクタを介しての充電中に、前記第２の充電コネクタが前記外部電源装置に接続されたことを前記充電方式判定部が検知した場合は、
前記制御部は、
前記第１の充電コネクタを介しての充電を中断して、前記第２の充電コネクタを介しての充電を開始する、請求項１記載の充電制御装置。
前記制御部は、
前記第２の充電コネクタを介しての充電に際しては、前記バッテリを満充電とせず所定の充電状態となるように充電制御を行う、請求項１または請求項２に記載の充電制御装置。
前記制御部は、
前記第２の充電コネクタを介しての充電により前記バッテリが前記所定の充電状態となった後、前記第１の充電コネクタを介しての充電制御を行う、請求項３記載の充電制御装置。
前記外部電源装置の前記情報は、
前記外部電源装置の充電方式、電圧および周波数の情報を含む、請求項１記載の充電制御装置。