JP5607569B2 - 車両の充電装置およびそれを備える車両、ならびに電流センサのオフセット補正方法 - Google Patents

Description

この発明は、車両外部の電源によって蓄電装置を充電可能な車両の充電装置およびそれを備える車両、ならびに電流センサのオフセット補正方法に関する。

環境に配慮した車両として、電気自動車やハイブリッド自動車などの車両が注目されている。電気自動車は、蓄電装置とインバータとインバータによって駆動される電動機とを走行用の動力源として搭載する。ハイブリッド自動車は、従来の内燃機関に加え、蓄電装置とインバータと電動機とを走行用の動力源として搭載する。このような車両においては、蓄電装置の入出力を管理するために、蓄電装置に対して入出力される電流を検出するための電流センサが設けられている。

特開２００８−７２８７５号公報（特許文献１）は、電気自動車において走行用バッテリの電流を電流センサで検出する際の電流検出方法を開示する。この電流検出方法においては、走行用バッテリの電流検出を一時的に停止できる電流検出停止状態（車両が停止状態にあり、かつ、走行用バッテリから車両駆動用モータへ電流を供給しない、非走行・無負荷状態）にあるとき、走行用バッテリからモータへ電力を供給できる状態に保持しながら、走行用バッテリの高電圧ラインの電流検出部から電流センサを切離して電流センサのオフセット値が検出される。そして、その検出されたオフセット値でもって電流センサの検出電流が補正される。

この電流検出方法によれば、電気自動車を走行できる状態においても、電流センサのオフセットを正確に演算して走行用バッテリの電流を高い精度で検出することができるとされる（特許文献１参照）。

特開２００８−７２８７５号公報

近年、ハイブリッド自動車においても、電気自動車と同様に、車両外部の電源（以下「外部電源」とも称する。）によって走行用バッテリ等の蓄電装置を充電する構成が提案されている（以下、外部電源による蓄電装置の充電を「外部充電」とも称する。）。そして、外部充電可能な車両において、外部充電時にも、蓄電装置の充電電流を検出するための電流センサのオフセット補正（以下では、単に「オフセット学習」とも称する。）を定期的に行なう必要がある。

外部充電時にオフセット学習を行なう場合に、上記公報に開示される電流検出方法を適用して、充電器を一時的に停止させて電流検出停止状態をつくることによりオフセット学習を実施することも考えられる。しかしながら、外部充電時においては、充電器へ停止指令を出力したにも拘わらず、停止指令信号線の断線や補機負荷の動作等により実際に電流が０となっていない場合には、オフセット学習が正確に行なわれないおそれがある。

それゆえに、この発明の目的は、外部充電可能な車両において、外部充電時に実施される電流センサのオフセット学習を正確に行なうことである。

この発明によれば、車両の充電装置は、外部充電可能な車両の充電装置であって、充電器と、電流センサと、制御装置とを備える。充電器は、外部電源から供給される電力を受けて蓄電装置を充電する。電流センサは、蓄電装置に対して入出力される電流を検出する。制御装置は、外部充電時、蓄電装置に電気的に接続され、かつ、外部充電時に動作する、充電器を含む全ての電気機器が停止し、かつ、電流センサの検出値に基づいて電流が０であると判定するための判定条件が成立すると、電流センサのオフセット補正を実行する。

好ましくは、制御装置は、オフセット補正を実行することができない場合、外部充電時に蓄電装置の過充電を防止するための予め定められたフェールセーフ処理を実行する。

さらに好ましくは、フェールセーフ処理は、蓄電装置の入力電力の許容値を示す入力許容電力を相対的に小さくする処理を含む。

また、好ましくは、制御装置は、外部充電時に蓄電装置の電圧が所定値に達すると、充電電流を相対的に小さくして蓄電装置を満充電状態まで充電する押込み充電制御を実行する。そして、フェールセーフ処理は、押込み充電制御を禁止する処理を含む。

また、好ましくは、フェールセーフ処理は、充電器の遮断および外部電源からの給電経路の遮断の少なくとも一方を強制的に実行するための処理を含む。

好ましくは、制御装置は、電気機器へ停止指令が出力されているとき、電気機器が停止しているものと判定する。

さらに好ましくは、制御装置は、電気機器へ停止指令が出力され、かつ、停止指令に対する応答を電気機器から受けているとき、電気機器が停止しているものと判定する。

好ましくは、電気機器は、外部充電時に動作する補機負荷を含む。
好ましくは、判定条件は、電流センサの検出値が予め定められたしきい値を下回ると成立する。

また、好ましくは、判定条件は、電流センサの検出値においてリップル変動が検知されないときに成立する。

また、好ましくは、判定条件は、電気機器の停止前後で電流センサの検出値の変化が予め定められたしきい値を超えると成立する。

また、この発明によれば、車両は、蓄電装置と、上述したいずれかの充電装置とを備える。

また、この発明によれば、オフセット補正方法は、外部充電可能な車両の充電装置に用いられる電流センサのオフセット補正方法である。車両は、蓄電装置と、充電器と、電流センサとを備える。充電器は、外部電源から供給される電力を受けて蓄電装置を充電する。電流センサは、蓄電装置に対して入出力される電流を検出する。そして、オフセット補正方法は、蓄電装置に電気的に接続され、かつ、外部充電時に動作する全ての電気機器（充電器を含む）が停止しているか否かを判定するステップと、電流センサの検出値に基づいて電流が０であると判定するための判定条件が成立したか否かを判定するステップと、外部充電時、電気機器が停止し、かつ、判定条件が成立したと判定されると、電流センサのオフセット補正を実行するステップとを含む。

好ましくは、オフセット補正を実行することができないと判定されると、外部充電時に蓄電装置の過充電を防止するための予め定められたフェールセーフ処理を実行するステップをさらに含む。

この発明においては、外部充電時、蓄電装置に電気的に接続され、かつ、外部充電時に動作する全ての電気機器（充電器を含む）が停止し、かつ、電流センサの検出値に基づいて電流が０であると判定するための判定条件が成立すると、電流センサのオフセット補正（オフセット学習）が実行されるので、蓄電装置の電流が実際に０でない状態でオフセット学習が実行されることがない。したがって、この発明によれば、外部充電可能な車両において、外部充電時に実施される電流センサのオフセット学習を正確に行なうことができる。

この発明の実施の形態１による充電装置を備える車両の全体ブロック図である。 制御装置の構成を示すブロック図である。 図２に示す充電制御部の機能ブロック図である。 図２に示す電力制御部の機能ブロック図である。 制御装置における主要な信号のタイムチャートである。 制御装置により実行されるオフセット学習の処理手順を示すフローチャートである。 実施の形態２における制御装置の充電制御部の機能ブロック図である。 蓄電装置の入力許容電力を説明するための図である。 蓄電装置の押込み充電を説明するための図である。 オフセット学習が失敗したときの、制御装置における主要な信号のタイムチャートである。 実施の形態２における制御装置の処理手順を示すフローチャートである。 変形例による充電装置を備える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による充電装置を備える車両の全体ブロック図である。図１を参照して、車両１０は、蓄電装置１２と、パワーコントロールユニット（以下「ＰＣＵ（Power Control Unit）」と称する。）１４と、動力出力装置１６と、駆動輪１８と、補機負荷２０とを備える。また、車両１０は、インレット２２と、充電器２４と、制御装置２６と、電流センサ２８と、電圧センサ３０とをさらに備える。

蓄電装置１２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。蓄電装置１２には、外部電源から供給されてインレット２２から入力される電力の他、動力出力装置１６において発電される電力が蓄えられる。なお、蓄電装置１２として、大容量のキャパシタも採用可能である。

ＰＣＵ１４は、蓄電装置１２から電力を受けて動力出力装置１６を駆動するための電力変換装置を総括して示したものである。たとえば、ＰＣＵ１４は、動力出力装置１６に含まれるモータを駆動するためのインバータや、蓄電装置１２から出力される電力を昇圧してインバータへ供給するコンバータ等を含む。

動力出力装置１６は、駆動輪１８を駆動するための装置を総括して示したものである。たとえば、動力出力装置１６は、駆動輪１８を駆動するモータやエンジン等を含む。また、動力出力装置１６は、駆動輪１８を駆動するモータが回生モードで動作することによって車両の制動時等に発電し、その発電された電力をＰＣＵ１４へ出力する。

補機負荷２０は、蓄電装置１２に接続される正極線ＰＬおよび負極線ＮＬに接続される。この補機負荷２０は、外部充電時に動作する補機を総括して示したものであり、たとえば、正極線ＰＬの電圧を降圧して補機用電圧を生成するＤＣ／ＤＣコンバータや電動エアコン等を含む。

インレット２２は、図示されない外部電源から車両１０へ電力を供給するための充電ケーブルのコネクタと接続可能に構成される。そして、外部充電時、インレット２２は、外部電源から供給される電力を受ける。

充電器２４は、正極線ＰＬおよび負極線ＮＬに接続される。充電器２４は、制御装置２６からの制御信号に基づいて、インレット２２から入力される電力を所定の充電電圧（直流）に変換する。そして、充電器２４によって電圧変換された電力は蓄電装置１２へ供給され、蓄電装置１２が充電される。

電流センサ２８は、蓄電装置１２に対して入出力される電流ＩＢを検出し、その検出値を制御装置２６へ出力する。電圧センサ３０は、蓄電装置１２の電圧ＶＢを検出し、その検出値を制御装置２６へ出力する。

制御装置２６は、外部充電時、充電器２４による蓄電装置１２の充電を制御するための種々の処理を実行する。具体的には、制御装置２６は、充電器２４の起動指令および停止指令や、充電電力の目標値を示す電力指令等を生成して充電器２４へ出力する。また、制御装置２６は、外部充電時、電流センサ２８のオフセット学習を実行する。具体的には、制御装置２６は、充電器２４および補機負荷２０が停止し、かつ、電流センサ２８の検出値に基づいて電流ＩＢが０であると判定するための判定条件が成立すると、電流センサ２８のオフセット学習を実行する。

なお、この実施の形態１では、補機負荷２０は、蓄電装置１２が接続される正極線ＰＬおよび負極線ＮＬから電力を受けているので、電流センサ２８のオフセット学習の実行条件として補機負荷２０の停止を含むものとしたが、補機負荷２０の電源が蓄電装置１２と独立している場合には、オフセット学習の実行条件に補機負荷２０の停止を含める必要はない。

図２は、制御装置２６の構成を示すブロック図である。図２を参照して、制御装置２６は、充電制御部１０２と、電力制御部１０４とを含む。充電制御部１０２は、外部充電の実行が要求されると、充電器２４へ起動指令を出力するとともに、充電器２４の出力電力を所定の目標値に制御するための駆動信号を生成して充電器２４へ出力する。

また、充電制御部１０２は、外部充電時、予め定められた間隔で定期的に電流センサ２８のオフセット学習を実行する。具体的には、オフセット学習の実行が要求されると、充電制御部１０２は、充電器２４の停止を指示する停止指令ＣＧＳＴＰを充電器２４へ出力するとともに、補機負荷２０の停止を要求する負荷停止要求指令ＲＥＱを電力制御部１０４へ出力する。

なお、充電制御部１０２は、停止指令ＣＧＳＴＰが充電器２４へ出力されると充電器２４が停止したものと判定してもよいし、停止指令ＣＧＳＴＰに応答して充電器２４からフィードバック（Ｆ／Ｂ）信号ＣＧＦＢを受けると充電器２４が停止したものと判定してもよい。同様に、補機負荷２０の停止判定についても、充電制御部１０２は、負荷停止要求指令ＲＥＱが電力制御部１０４へ出力されるか、あるいは負荷停止要求指令ＲＥＱに応答して電力制御部１０４から補機負荷２０へ停止指令ＬＤＳＴＰが出力されると、補機負荷２０が停止したものと判定してもよいし、停止指令ＬＤＳＴＰに応答して補機負荷２０からＦ／Ｂ信号ＬＤＦＢを受けると補機負荷２０が停止したものと判定してもよい。

また、充電制御部１０２は、電力制御部１０４において実行される電流停止判定（後述）の判定結果を示す電流停止判定信号ＺＥＲＯを電力制御部１０４から受ける。そして、充電制御部１０２は、オフセット学習の実行が要求された場合に、充電器２４および補機負荷２０が停止し、かつ、蓄電装置の入出力電流が０であることを電流停止判定信号ＺＥＲＯが示しているとき、オフセット補正の実行を指示する指令ＯＦＳＴを電力制御部１０４へ出力する。

電力制御部１０４は、負荷停止要求指令ＲＥＱを充電制御部１０２から受けると、補機負荷２０の停止を指示する停止指令ＬＤＳＴＰを補機負荷２０へ出力する。また、電力制御部１０４は、停止指令ＬＤＳＴＰに応答して補機負荷２０が停止したことを示すＦ／Ｂ信号ＬＤＦＢを補機負荷２０から受ける。

また、電力制御部１０４は、電流センサ２８から受ける電流ＩＢの検出値に基づいて、電流ＩＢが実際に０であるか否かを判定するための電流停止判定を実行する。この電流停止判定の方法については、後ほど説明する。電流停止判定により電流ＩＢが実際に０であると判定されると、電力制御部１０４は、電流停止判定信号ＺＥＲＯによってその判定結果を充電制御部１０２へ通知する。そして、電力制御部１０４は、電力制御部１０４から指令ＯＦＳＴを受けると、電流センサ２８のオフセット学習を実行する。具体的には、このときの電流センサ２８の検出値を０と認識するように電流センサ２８のオフセット補正を実行する。

なお、充電制御部１０２および電力制御部１０４は、別々の電子制御ユニット（ＥＣＵ（Electronic Control Unit））として構成してもよいし、同一のＥＣＵ上に構成してもよい。

図３は、図２に示した充電制御部１０２の機能ブロック図である。図３を参照して、充電制御部１０２は、充電器制御部１１２と、オフセット学習制御部１１４とを含む。充電器制御部１１２は、外部充電の実行要求に応じて、充電器２４の起動指令や、充電電力の目標値あるいは充電電力を目標値に制御するための充電器２４の駆動信号等を生成して充電器２４へ出力する。

また、充電器制御部１１２は、オフセット学習制御部１１４においてオフセット学習の実行要件が成立すると、停止指令ＣＧＳＴＰを充電器２４へ出力する。そして、充電器制御部１１２は、停止指令ＣＧＳＴＰに応答してＦ／Ｂ信号ＣＧＦＢを充電器２４から受けると、その旨をオフセット学習制御部１１４へ通知する。

オフセット学習制御部１１４は、外部充電時、予め定められた間隔で定期的に電流センサ２８のオフセット学習を実行する。具体的には、オフセット学習制御部１１４は、オフセット学習の実行が要求されると、その旨を充電器制御部１１２へ通知するとともに、負荷停止要求指令ＲＥＱを電力制御部１０４（図２）へ出力する。

そして、オフセット学習制御部１１４は、充電器２４および補機負荷２０が停止し、かつ、電力制御部１０４から受ける電流停止判定信号ＺＥＲＯに基づき蓄電装置１２の電流ＩＢが０であると判定すると、電流センサ２８のオフセット学習の実行を指示する指令ＯＦＳＴを電力制御部１０４へ出力する。

図４は、図２に示した電力制御部１０４の機能ブロック図である。図４を参照して、電力制御部１０４は、負荷制御部１２２と、電流停止判定部１２４と、電流検出部１２６とを含む。負荷制御部１２２は、負荷停止要求指令ＲＥＱを充電制御部１０２（図２，図３）から受けると、停止指令ＬＤＳＴＰを補機負荷２０へ出力する。また、負荷制御部１２２は、停止指令ＬＤＳＴＰに応答して補機負荷２０が停止したことを示すＦ／Ｂ信号ＬＤＦＢを補機負荷２０から受ける。

電流停止判定部１２４は、電流検出部１２６から受ける電流ＩＢの検出値に基づいて、電流ＩＢが実際に０であるか否かを判定するための電流停止判定を実行する。たとえば、電流ＩＢの絶対値が予め定められたしきい値（微小値が設定される。）を下回ると、電流ＩＢが０であると判定される。または、電流ＩＢの検出値にリップル変動が見られないときは、電流ＩＢが０であると判定してもよい。あるいは、オフセット学習に伴なう充電器２４および補機負荷２０の停止前後で電流ＩＢの変化が予め定められたしきい値を超えると、電流ＩＢが０であると判定してもよい。なお、これらを適宜組合わせて電流ＩＢが０であると判定してもよい。そして、電流停止判定部１２４は、電流停止判定の結果を示す電流停止判定信号ＺＥＲＯを充電制御部１０２へ出力する。

電流検出部１２６は、電流ＩＢの検出値を電流検出部１２６から受ける。そして、電流検出部１２６は、充電制御部１０２から指令ＯＦＳＴを受けると、そのときの電流センサ２８の検出値を０と認識するように電流センサ２８のオフセット補正を行なう。また、電流検出部１２６は、電流センサ２８の検出値またはオフセット補正後の電流ＩＢの検出値を電流停止判定部１２４へ出力する。

図５は、制御装置２６における主要な信号のタイムチャートである。図５を参照して、時刻ｔ１において、電流センサ２８のオフセット学習の実行が要求されたものとする。なお、電流センサ２８のオフセット学習は、外部充電中に予め定められた間隔で定期的に実施される。オフセット学習の実行が要求されると、制御装置２６から充電器２４へ停止指令ＣＧＳＴＰが出力されることによって充電器２４の停止が要求される。また、制御装置２６において充電制御部１０２から電力制御部１０４へ（図２）負荷停止要求指令ＲＥＱが出力され、負荷停止要求指令ＲＥＱに応答して制御装置２６から補機負荷２０へ停止指令ＬＤＳＴＰが出力されることによって補機負荷２０の停止が要求される。

充電器２４の停止要求に応答して充電器２４が停止すると、充電器２４の停止を示すＦ／Ｂ信号ＣＧＦＢが充電器２４から制御装置２６へ出力される。同様に、補機負荷２０の停止要求に応答して補機負荷２０が停止すると、補機負荷２０の停止を示すＦ／Ｂ信号ＬＤＦＢが補機負荷２０から制御装置２６へ出力される。そして、充電器２４および補機負荷２０が停止すると、電流ＩＢの検出値は０付近の値を示す。なお、電流センサ２８のオフセットがあるので、検出値が０を示すとは限らない。

さらに、時刻ｔ２において、電流ＩＢが実際に０であるか否かを判定する電流停止判定が電流ＩＢの検出値に基づいて実行される。そして、電流ＩＢが実際に０であると判定されると、オフセット学習条件が成立し、電流センサ２８のオフセット学習が実行される。オフセット学習が終了すると、時刻ｔ３において、充電器２４および補機負荷２０の停止が解除され、充電器２４による外部充電が再開される。

図６は、制御装置２６により実行されるオフセット学習の処理手順を示すフローチャートである。なお、このフローチャートに示される一連の処理は、外部充電の実行中、一定時間毎または所定の条件が成立する毎に実行される。

図６を参照して、制御装置２６は、電流センサ２８のオフセット学習の実行が要求されたか否かを判定する（ステップＳ１０）。なお、上述のように、オフセット学習は、外部充電中に予め定められた間隔で定期的に実施される。オフセット学習の実行要求はないと判定されると（ステップＳ１０においてＮＯ）、制御装置２６は、以降の一連の処理を実行することなくステップＳ６０へ処理を移行する。

ステップＳ１０においてオフセット学習の実行が要求されたと判定されると（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、制御装置２６は、停止指令ＣＧＳＴＰを充電器２４へ出力するとともに停止指令ＬＤＳＴＰを補機負荷２０へ出力する。次いで、制御装置２６は、充電器２４が停止したか否かを判定する（ステップＳ２０）。なお、充電器２４の停止判定は、停止指令ＣＧＳＴＰを充電器２４へ出力した時点で停止したものと判定してもよいし、停止指令ＣＧＳＴＰに応答してＦ／Ｂ信号ＣＧＦＢを充電器２４から受信した時点で停止したものと判定してもよい。

充電器２４が停止していないと判定されると（ステップＳ２０においてＮＯ）、制御装置２６は、オフセット学習を実行することなくステップＳ６０へ処理を移行する。ステップＳ２０において充電器２４が停止したものと判定されると（ステップＳ２０においてＹＥＳ）、制御装置２６は、補機負荷２０が停止したか否かを判定する（ステップＳ３０）。なお、補機負荷２０の停止判定についても、停止指令ＬＤＳＴＰを補機負荷２０へ出力した時点で停止したものと判定してもよいし、停止指令ＬＤＳＴＰに応答してＦ／Ｂ信号ＬＤＦＢを補機負荷２０から受信した時点で停止したものと判定してもよい。

補機負荷２０が停止していないと判定されると（ステップＳ３０においてＮＯ）、制御装置２６は、オフセット学習を実行することなくステップＳ６０へ処理を移行する。ステップＳ３０において補機負荷２０が停止したものと判定されると（ステップＳ３０においてＹＥＳ）、制御装置２６は、電流ＩＢが実際に０であることを示す電流停止判定が成立したか否かを判定する（ステップＳ４０）。

上述のように、たとえば、電流ＩＢの絶対値が予め定められたしきい値を下回ったとき、または、電流ＩＢの検出値にリップル変動が見られないとき、または、オフセット学習に伴なう充電器２４および補機負荷２０の停止前後で電流ＩＢの変化が予め定められたしきい値を超えたときに、電流停止判定が成立したものと判定される。なお、これらを適宜組合わせて電流ＩＢが実際に０であるか否かを判定してもよい。

そして、ステップＳ４０において電流停止判定が成立したと判定されると（ステップＳ４０においてＹＥＳ）、制御装置２６は、電流センサ２８のオフセット補正（オフセット学習）を実行する（ステップＳ５０）。なお、電流停止判定が不成立のときは（ステップＳ４０においてＮＯ）、ステップＳ５０は実行されずにステップＳ６０へ処理が移行される。

以上のように、この実施の形態１においては、外部充電時、蓄電装置１２に電気的に接続され、かつ、外部充電時に動作する全ての電気機器（充電器２４および補機負荷２０）が停止し、かつ、電流センサ２８の検出値に基づいて電流ＩＢが０であると判定するための電流停止判定条件が成立すると、電流センサ２８のオフセット学習が実行されるので、蓄電装置１２の電流ＩＢが実際に０でない状態でオフセット学習が実行されることがない。したがって、この実施の形態１によれば、外部充電可能な車両１０において、外部充電時に実施される電流センサ２８のオフセット学習を正確に行なうことができる。

［実施の形態２］
電流停止判定の不成立等によって電流センサ２８のオフセット学習を正しく実行することができない場合、そのままの状態で外部充電を継続すると、蓄電装置１２の過充電が発生し得る。具体的には、電流センサ２８の検出値が放電側にオフセットしていると、電流センサ２８は、充電電流については、実際よりも少ない充電電流が流れているものと認識する。その結果、外部充電時に、上限値を超える充電電流が流れてしまうおそれがある。

また、電流センサ２８の検出値が充電側にオフセットしていると、電流センサ２８は、実際よりも多い充電電流が流れているものと認識する。ここで、外部充電時の満充電判定には、蓄電装置１２の充電状態（ＳＯＣ）と相関する蓄電装置１２の開回路電圧（ＯＣＶ）が用いられ、ＯＣＶは、充電実行中の閉回路電圧（ＣＣＶ）すなわち蓄電装置１２の電圧ＶＢから内部抵抗による電圧上昇分を差引くことによって推定される。したがって、実際よりも多い充電電流が流れているものと電流センサ２８が誤認識すると、蓄電装置１２の電圧ＶＢからＯＣＶを推定する際にＯＣＶを実際よりも低い側に誤認識することになる。その結果、ＯＣＶに基づく満充電判定が遅れることになり、蓄電装置１２の過充電が発生する。

そこで、この実施の形態２では、電流センサ２８のオフセット学習を正しく実行することができない場合、蓄電装置１２の過充電を防止するためのフェールセーフ処理を実行する。具体的には、オフセット学習が正しく実行されない場合、蓄電装置１２の入力電力の許容値を示す入力許容電力Ｗｉｎを小さくしたり、蓄電装置１２が満充電状態に近づくと充電電流を小さくして満充電状態まで充電を行なう押込み充電（詳しくは後述）を禁止したりする。

この実施の形態２における車両の全体構成は、図１に示した実施の形態１における車両１０と同じである。

図７は、実施の形態２における制御装置２６の充電制御部１０２Ａの機能ブロック図である。図７を参照して、充電制御部１０２Ａは、図３に示した実施の形態１における充電制御部１０２の構成において、オフセット学習制御部１１４に代えてオフセット学習制御部１１４Ａを含み、フェールセーフ処理実行部１１６をさらに含む。

オフセット学習制御部１１４Ａは、電流停止判定の不成立等によって電流センサ２８のオフセット学習を正しく実行することができない場合、フェールセーフ処理の実行を指示するＦＳ処理要求指令ＦＳＲＥＱをフェールセーフ処理実行部１１６へ出力する。なお、オフセット学習制御部１１４Ａのその他の構成は、図３に示したオフセット学習制御部１１４と同じである。

フェールセーフ処理実行部１１６は、ＦＳ処理要求指令ＦＳＲＥＱをオフセット学習制御部１１４Ａから受けると、蓄電装置１２の過充電を防止するためのフェールセーフ処理を実行する。

フェールセーフ処理の一例として、フェールセーフ処理実行部１１６は、定期的に実行が予定されるオフセット学習が失敗するごとに、蓄電装置１２の入力許容電力Ｗｉｎを相対的に小さくする処理を実行する。

図８は、蓄電装置１２の入力許容電力Ｗｉｎを説明するための図である。図８を参照して、横軸は、蓄電装置１２のＳＯＣを示し、縦軸は、放電を正として（充電を負として）、蓄電装置１２に対して入出力される電力の許容値を示す。蓄電装置１２のＳＯＣに応じて入力許容電力Ｗｉｎが設定される。なお、蓄電装置１２の温度に応じて入力許容電力Ｗｉｎを変化させてもよい。なお、放電側についても、蓄電装置１２の出力電力の許容値を示す出力許容電力Ｗｏｕｔが設定される。

フェールセーフ処理実行部１１６は、電流センサ２８のオフセット学習が失敗すると、この入力許容電力Ｗｉｎをそのときの値から所定量小さくする（絶対値を小さくする。）。入力許容電力Ｗｉｎの修正量については、たとえば、オフセット学習の実行間隔（時間）において電流センサ２８に発生し得るオフセット量の最悪値を用いて算出される。すなわち、電流センサ２８については、単位温度変化あたりのオフセット発生量が仕様上定められている。そして、オフセット学習の実行間隔（時間）において生じ得る温度変化量を仮定し、それに基づいて、前回のオフセット学習の実施時から生じ得るオフセット量の最悪値ΔＡが算出される。このΔＡに蓄電装置１２の電圧ＶＢを乗算することによって、オフセット学習が失敗したときの入力許容電力Ｗｉｎの修正量を設定することができる。

なお、オフセット学習が連続して正しく実行されない場合には、入力許容電力Ｗｉｎも連続的に（段階的に）修正される。そして、オフセット学習が一度でも正しく実行された場合には、入力許容電力Ｗｉｎは修正前の当初レベルに戻される。

フェールセーフ処理の他の例として、フェールセーフ処理実行部１１６は、オフセット学習が失敗した場合、蓄電装置１２が満充電状態に近づくと充電電流を小さくして満充電状態まで充電を行なう押込み充電を禁止するようにしてもよい。

図９は、蓄電装置１２の押込み充電を説明するための図である。図９を参照して、外部充電時、蓄電装置１２の電圧ＶＢが値ＯＣＶＦに達するまでは、定格を超えない範囲で充電電流をＩＢ１として充電が実施される。なお、値ＯＣＶＦは、蓄電装置１２が満充電状態のときの開回路電圧（ＯＣＶ）であり、時刻ｔ１において電圧ＶＢが値ＯＣＶＦに達しても、このときの電圧ＶＢは閉回路電圧（ＣＣＶ）であるので、蓄電装置１２のＳＯＣは満充電状態には達していない。

時刻ｔ１において電圧ＶＢ（ＣＣＶ）が値ＯＣＶＦに達すると、充電電流の大きさをＩＢ１（大電流）からＩＢ２（小電流）に変更して充電が実施される。充電電流が小さい場合には、電圧ＶＢ（ＣＣＶ）はＯＣＶに近いので、電圧ＶＢの検出値に基づいて満充電状態ぎりぎりまで十分に充電することができる。この時刻ｔ１以降に実施される、充電電流を小さくして満充電状態まで充電することを「押込み充電」と称する。そして、フェールセーフ処理実行部１１６は、オフセット学習が失敗すると、この押込み充電を禁止する。これにより、蓄電装置１２の過充電が防止される。

図１０は、オフセット学習が失敗したときの、制御装置２６における主要な信号のタイムチャートである。図１０を参照して、時刻ｔ１において電流センサ２８のオフセット学習の実行が要求され、充電器２４および補機負荷２０の停止が要求される。しかしながら、何らかの異常（停止指令線の断線など）により充電器２４および補機負荷２０の少なくとも一方が停止せず、電流ＩＢが０とならない。

時刻ｔ２において、制御装置２６により電流停止判定が実行されるが、電流ＩＢが０でないと判定され、その結果、オフセット学習が実行されない。そうすると、時刻ｔ３において、オフセット学習の失敗が検知され、蓄電装置１２の入力許容電力ＷｉｎがＷｉｎ１からＷｉｎ２（｜Ｗｉｎ２｜＜｜Ｗｉｎ１｜）に変更されるとともに、蓄電装置１２の押込み充電が禁止される。

図１１は、実施の形態２における制御装置２６の処理手順を示すフローチャートである。なお、このフローチャートに示される一連の処理も、外部充電の実行中、一定時間毎または所定の条件が成立する毎に実行される。

図１１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Ｓ５２，Ｓ５４をさらに含む。すなわち、ステップＳ２０において充電器２４が停止していないと判定された場合（ステップＳ２０においてＮＯ）、またはステップＳ３０において補機負荷２０が停止していないと判定された場合（ステップＳ３０においてＮＯ）、またはステップＳ４０において電流停止判定の不成立が判定された場合（ステップＳ４０においてＮＯ）、制御装置２６は、オフセット学習の要求が終了したか否かを判定する（ステップＳ５２）。なお、この学習要求終了タイミングは、オフセット学習が正しく実施される場合にオフセット学習に要する時間に基づいて適宜決定される。

そして、ステップＳ５２においてオフセット学習の要求が終了したと判定されると（ステップＳ５２においてＹＥＳ）、制御装置２６は、オフセット学習が失敗したものと判定し、蓄電装置１２の過充電を防止するための上記フェールセーフ処理を実行する（ステップＳ５４）。具体的には、蓄電装置１２の入力許容電力Ｗｉｎを小さくしたり、蓄電装置１２が満充電状態に近づくと実施される押込み充電を禁止したりする。

以上のように、この実施の形態２においては、外部充電時に電流センサ２８のオフセット学習を正しく実施することができない場合、蓄電装置１２の入力許容電力Ｗｉｎを小さくしたり、蓄電装置１２が満充電状態に近づくと実施される押込み充電を禁止したりするフェールセーフ処理が実行される。したがって、この実施の形態２によれば、外部充電時に蓄電装置１２の過充電を防止することができる。

［変形例］
電流センサ２８のオフセット学習を実行することができない場合には、充電器２４の遮断および／または外部電源からの給電経路の遮断を行なうことにより、蓄電装置１２への電力供給を停止するようにしてもよい。

図１２は、この変形例による充電装置を備える車両の全体ブロック図である。図１２を参照して、この車両１０Ａは、図１に示した車両１０の構成において、制御装置２６に代えて制御装置２６Ａを含む。

車両１０Ａの外部には、外部電源５０と、ＥＶＳＥ（Electric Vehicle Supply Equipment）５２と、コネクタ５８とが設けられる。ＥＶＳＥ５２は、ＣＣＩＤ（Charging Circuit Interrupt Device）５４と、ＣＰＬＴ制御回路５６とを含む。

外部電源５０は、車両外部に設けられ、たとえば商用系統電源によって構成される。ＥＶＳＥ５２は、外部電源５０から車両１０Ａへ電力を供給するための電路を遮断可能に構成される。ＥＶＳＥ５２は、たとえば、外部電源５０から車両１０Ａへ電力を供給するための充電ケーブルや、充電ケーブルを介して車両１０Ａへ電力を供給するための充電スタンド内等に設けられる。ＣＣＩＤ５４は、外部電源５０から車両１０Ａへの給電経路に設けられる遮断器であり、ＣＰＬＴ制御回路５６によって制御される。

ＣＰＬＴ制御回路５６は、パイロット信号ＣＰＬＴを生成し、生成されたパイロット信号ＣＰＬＴをコントロールパイロット線を介して車両１０Ａへ出力する。パイロット信号ＣＰＬＴは、車両１０Ａの制御装置２６Ａにおいて電位が操作され、ＣＰＬＴ制御回路５６は、パイロット信号ＣＰＬＴの電位に基づいてＣＣＩＤ５４を制御する。すなわち、車両１０Ａの制御装置２６Ａにおいてパイロット信号ＣＰＬＴの電位を操作することによって、車両１０ＡからＣＣＩＤ５４を遠隔操作することができる。なお、このパイロット信号ＣＰＬＴは、たとえば、アメリカ合衆国の「ＳＡＥ Ｊ１７７２（SAE Electric Vehicle Conductive Charge Coupler）」に準拠するものである。

制御装置２６Ａは、外部充電時、ＥＶＳＥ５２のＣＣＩＤ５４のオン／オフ操作を実行する。ＣＣＩＤ５４のオン／オフ操作については、パイロット信号ＣＰＬＴを用いて制御装置２６Ａにより遠隔操作される。すなわち、制御装置２６Ａは、ＥＶＳＥ５２のＣＰＬＴ制御回路５６から受けるパイロット信号ＣＰＬＴの電位を操作することによってＣＣＩＤ５４を遠隔操作する。

そして、制御装置２６Ａは、電流センサ２８のオフセット学習が失敗すると、充電器２４へ遮断指令（ゲート遮断）を出力するとともに、パイロット信号ＣＰＬＴの電位を操作することによってＣＣＩＤ５４を強制的にオフさせる。なお、制御装置２６Ａは、充電器２４の遮断およびＣＣＩＤ５４の遮断のいずれかのみを実行するものとしてもよい。

なお、制御装置２６Ａのその他の構成は、図１に示した制御装置２６と同じである。
以上のように、この変形例によれば、外部充電時に電流センサ２８のオフセット学習を実施することができない場合、充電器２４および／またはＣＣＩＤ５４において充電電路が遮断されるので、外部充電時に蓄電装置１２の過充電を確実に防止することができる。

なお、上記において、車両１０，１０Ａは、エンジンを搭載しない電気自動車であってもよいし、動力源としてモータおよびエンジンを搭載したハイブリッド自動車であってもよく、また、直流電源として燃料電池をさらに搭載した燃料電池自動車であってもよい。

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特許請求の範囲によって示され、特許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。

１０，１０Ａ 車両、１２ 蓄電装置、１４ ＰＣＵ、１６ 動力出力装置、１８ 駆動輪、２０ 補機負荷、２２ インレット、２４ 充電器、２６，２６Ａ 制御装置、２８ 電流センサ、３０ 電圧センサ、５０ 外部電源、５２ ＥＶＳＥ、５４ ＣＣＩＤ、５６ ＣＰＬＴ制御回路、５８ コネクタ、１０２ 充電制御部、１０４ 電力制御部、１１２ 充電器制御部、１１４，１１４Ａ オフセット学習制御部、１１６ フェールセーフ処理実行部、１２２ 負荷制御部、１２４ 電流停止判定部、１２６ 電流検出部、ＰＬ 正極線、ＮＬ 負極線。

Claims (12)

1. 車両外部の外部電源によって蓄電装置を充電可能な車両の充電装置であって、
   前記外部電源から供給される電力を受けて前記蓄電装置を充電するための充電器と、
   前記蓄電装置に対して入出力される電流を検出するための電流センサと、
   前記外部電源による前記蓄電装置の充電時、前記蓄電装置に電気的に接続され、かつ、前記外部電源による前記蓄電装置の充電時に動作する、前記充電器を含む全ての電気機器が停止し、かつ、前記電流センサの検出値に基づいて前記電流が零であると判定するための判定条件が成立すると、前記電流センサのオフセット補正を実行する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記オフセット補正を実行することができない場合、前記外部電源による前記蓄電装置の充電時に前記蓄電装置の過充電を防止するための予め定められたフェールセーフ処理を実行する、車両の充電装置。
2. 前記フェールセーフ処理は、前記蓄電装置の入力電力の許容値を示す入力許容電力を相対的に小さくする処理を含む、請求項１に記載の車両の充電装置。
3. 前記制御装置は、前記外部電源による前記蓄電装置の充電時に前記蓄電装置の電圧が所定値に達すると、充電電流を相対的に小さくして前記蓄電装置を満充電状態まで充電する押込み充電制御を実行し、
   前記フェールセーフ処理は、前記押込み充電制御を禁止する処理を含む、請求項１に記載の車両の充電装置。
4. 前記フェールセーフ処理は、前記充電器の遮断および前記外部電源からの給電経路の遮断の少なくとも一方を強制的に実行するための処理を含む、請求項１に記載の車両の充電装置。
5. 前記制御装置は、前記電気機器へ停止指令が出力されているとき、前記電気機器が停止しているものと判定する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の車両の充電装置。
6. 前記制御装置は、前記電気機器へ停止指令が出力され、かつ、前記停止指令に対する応答を前記電気機器から受けているとき、前記電気機器が停止しているものと判定する、請求項５に記載の車両の充電装置。
7. 前記電気機器は、前記外部電源による前記蓄電装置の充電時に動作する補機負荷を含む、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の車両の充電装置。
8. 前記判定条件は、前記電流センサの検出値が予め定められたしきい値を下回ると成立する、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の車両の充電装置。
9. 前記判定条件は、前記電流センサの検出値においてリップル変動が検知されないときに成立する、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の車両の充電装置。
10. 前記判定条件は、前記電気機器の停止前後で前記電流センサの検出値の変化が予め定められたしきい値を超えると成立する、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の車両の充電装置。
11. 前記蓄電装置と、
    請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の充電装置とを備える車両。
12. 車両外部の外部電源によって蓄電装置を充電可能な車両の充電装置に用いられる電流センサのオフセット補正方法であって、
    前記車両は、
    前記蓄電装置と、
    前記外部電源から供給される電力を受けて前記蓄電装置を充電するための充電器と、
    前記蓄電装置に対して入出力される電流を検出するための電流センサとを備え、
    前記オフセット補正方法は、
    前記蓄電装置に電気的に接続され、かつ、前記外部電源による前記蓄電装置の充電時に動作する、前記充電器を含む全ての電気機器が停止しているか否かを判定するステップと、
    前記電流センサの検出値に基づいて前記電流が零であると判定するための判定条件が成立したか否かを判定するステップと、
    前記外部電源による前記蓄電装置の充電時、前記電気機器が停止し、かつ、前記判定条件が成立したと判定されると、前記電流センサのオフセット補正を実行するステップと、
    前記オフセット補正を実行することができないと判定されると、前記外部電源による前記蓄電装置の充電時に前記蓄電装置の過充電を防止するための予め定められたフェールセーフ処理を実行するステップとを含む、電流センサのオフセット補正方法。

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