JP6541713B2 - 車両の電源装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の電源装置に関する。より詳しくは、２つの蓄電器の少なくとも何れかを充電対象として外部電力供給源から電力を供給可能な車両の電源装置に関する。

バッテリに蓄えられた電力を用いて走行する電動車両の多くは、主に走行モータや空調機器等に電力を供給する高圧バッテリと、ライト、ナビゲーションシステム、及び電子制御ユニット等の所謂補機類に電力を供給する低圧バッテリと、の２種類のバッテリを備える。これらバッテリの充電は、車両の走行中であれば、車両に搭載された発電機を用いて行われ、車両の停止中であれば、普通充電設備や急速充電設備等の車両外部の電力供給源と車両とを接続することによって行われる。

特許文献１には、外部の電力供給源を用いて高圧バッテリと低圧バッテリとを充電している間に、低圧バッテリに何らかの異常が発生し、その電圧が低下した場合には、低圧バッテリに印加する充電電圧を通常時よりも低くするフェールセーフ処理を実行して外部充電を継続する技術が示されている。特許文献１の技術によれば、異常が生じた低圧バッテリに過剰な充電電圧が印加されることを防止できる。

特開２０１０−２３９６７０号公報

ところで、低圧バッテリや、外部充電の際には外部の電力供給源から供給される電力の電圧を低下させて低圧バッテリに供給する電力変換器等に異常が生じた場合、特許文献１の技術のようなフェールセーフ処理を行い続けても、低圧バッテリの電圧が低下し続ける場合がある。

また外部充電を終了する際には、外部充電設備と車両との間で通信を行ったり、外部充電設備のコネクタと車両のインレットとの間のロックを解除したりする様々な充電停止処理が実行されるが、これら充電停止処理の中には低圧バッテリの電力が用いられる処理が多い。ところが上述のように低圧バッテリやその電力変換器等に何らかの異常が生じ、外部充電を行っている間に低圧バッテリの電圧が下がり続けてしまった場合、低圧バッテリの電力を用いて上記充電停止処理を適切に実行することができなくなるおそれがある。

本発明は、外部電力供給源を用いて低圧バッテリや高圧バッテリの外部充電を行っている間に低圧バッテリに何らかの不具合が生じた場合であっても、外部充電を終了させる充電停止処理を実行するために必要な電圧を低圧バッテリに確保できる車両の電源装置を提供することを目的とする。

（１）車両（例えば、後述の車両Ｖ）の電源装置（例えば、後述の電源装置１）は、第１蓄電器（例えば、後述の高圧バッテリ２）と、当該第１蓄電器より低電圧の第２蓄電器（例えば、後述の低圧バッテリ３）と、インレット（例えば、後述のインレット５１）と、を備え、外部電力供給源（例えば、後述の外部電源８０）のコネクタ（例えば、後述の給電コネクタ８３）を前記インレットに接続して、当該外部電力供給源から前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の少なくとも何れかである充電対象に電力を供給可能である。前記電源装置は、前記充電対象の充電を制御する充電制御手段（例えば、後述の充電ＥＣＵ６０及びバッテリＥＣＵ６２）と、前記第２蓄電器の電圧を検出する電圧検出手段（例えば、後述のバッテリ電圧センサ３３）と、を備え、前記充電制御手段は、前記コネクタを前記インレットに接続し前記外部電力供給源から前記充電対象へ電力を供給している間に前記第２蓄電器の電圧値（例えば、後述の低圧バッテリ電圧値ＶＬ）が所定の充電停止閾値（例えば、後述の充電停止閾値Ｖａｂｏｒｔ）以下になった場合には、前記外部電力供給源から前記充電対象への電力の供給を停止することを特徴とする。

（２）この場合、前記電源装置は、前記コネクタが前記インレットに接続された状態で、当該コネクタの引抜方向（例えば、後述の引抜方向８３２）への移動を規制するロック状態と、前記移動を規制していないアンロック状態とを、電磁アクチュエータ（例えば、後述のロックモータ５３３）を駆動することによって切換可能なロック機構（例えば、後述のコネクタロック機構５３）をさらに備え、前記充電制御手段は、前記第２蓄電器の電力を用いて前記電磁アクチュエータを駆動し、前記アンロック状態から前記ロック状態に切り換えるロック処理（例えば、後述の図４のＳ２のコネクタロック処理）又は前記ロック状態から前記アンロック状態に切り換えるロック解除処理（例えば、後述の図５のＳ３４のコネクタロック解除処理）を実行することが好ましい。

（３）この場合、前記充電制御手段は、前記第２蓄電器の電圧値が前記充電停止閾値以下になった場合には、前記外部電力供給源から前記充電対象への電力の供給を停止した後、前記ロック解除処理を実行することが好ましい。

（４）この場合、前記電源装置は、入力電力を変換し前記第２蓄電器に供給する電力変換器（例えば、後述のＤＣ／ＤＣコンバータ３２）と、前記電力変換器の異常を検出する異常検出手段（例えば、後述の充電ＥＣＵ６０）と、を備え、前記充電制御手段は、前記外部電力供給源から前記充電対象へ電力を供給している間に前記電力変換器の異常が検出された場合であっても、前記第２蓄電器の電圧値が前記充電停止閾値より大きい間は前記外部電力供給源から前記充電対象への電力の供給を継続することが好ましい。

（５）この場合、前記電源装置は、前記外部電力供給源と前記第１蓄電器とを接続する第１電力線（例えば、後述の第１電力線２１ｐ，２１ｎ）と、前記第１電力線と前記第２蓄電器とを接続する第２電力線（例えば、後述の第２電力線３１ｐ，３１ｎ）と、を備え、前記電力変換器は前記第２電力線に設けられることが好ましい。

（６）この場合、前記第２蓄電器には、前記電力変換器を介して前記第１蓄電器の電力が供給されることが好ましい。

（１）本発明の電源装置は、外部電力供給源のコネクタをインレットに接続し、第１蓄電器及び第２蓄電器の少なくとも何れかを充電対象として電力を供給している間に、第２蓄電器の電圧値が充電停止閾値以下になった場合には、外部電力供給源から充電対象への電力の供給を停止する。これにより、第２蓄電器に何らかの不具合が生じ、外部電力供給源を用いた外部充電中にその電圧値が低下した場合には、第２蓄電器の電圧値が充電停止閾値よりも大きく低下してしまう前に充電対象への外部充電を停止することができる。したがって本発明によれば、第２蓄電器やその周辺の装置に何らかの不具合が生じ、第２蓄電器の電圧が低下した場合であっても、第２蓄電器に少なくとも充電停止閾値程度の電圧を確保した状態で外部充電を停止できるので、外部充電の停止後、この第２蓄電器の電力を用いて充電停止処理を適切に行うことができる。

（２）本発明の電源装置は、コネクタの引抜方向への移動を規制するロック状態とこの移動を規制しないアンロック状態とを、電磁アクチュエータを駆動することによって切換可能なロック機構を備える。これによりコネクタをインレットに接続し充電対象へ外部充電を行っている間におけるコネクタのインレットからの意図しない引き抜きを防止できる。また本発明の電源装置は、第２蓄電器の電力を用いて電磁アクチュエータを駆動し、アンロック状態からロック状態に切り換えるロック処理又はロック状態からアンロック状態に切り換えるロック解除処理を実行する。第２蓄電器よりも高電圧の第１蓄電器の電力を用いてロック処理やロック解除処理を実行する場合、第１蓄電器の電圧を降圧する必要があり、電力のロスが大きくなるおそれがあるところ、本発明の電源装置ではロック処理やロック解除処理に伴う電力のロスを抑制できる。また上述のように本発明の電源装置では、外部充電中に第２蓄電器の電圧が低下した場合であっても、充電停止閾値程度の電圧を確保できる。このため本発明の電源装置によれば、第２蓄電器やその周辺の装置に何らかの不具合が生じた場合でもロック処理やロック解除処理を適切に実行できるので、利便性が高い。よって本発明の電源装置によれば、利便性を向上しつつ電力のロスを抑制できる。

（３）本発明の電源装置は、外部充電中に第２蓄電器の電圧値が充電停止閾値以下になった場合には、外部電力供給源から充電対象への電力の供給を停止した後、ロック解除処理を実行する。本発明の電源装置によれば、このような順序でロック解除処理を実行することにより、外部電力供給源から充電対象への電力の供給を停止していない状態でコネクタがインレットから取り外されるのを防止できる。また本発明の電源装置によれば、外部充電中に第２蓄電器の電圧が低下した場合であっても、外部充電を停止した時点では充電停止閾値程度の電圧を確保できるため、外部充電の停止後、ロック解除処理を適切に実行できず、コネクタをインレットから抜き出せなくなることもない。

（４）本発明の電源装置は、外部充電中に、第２蓄電器に電力を供給する電力変換器に異常が生じた場合であっても、第２蓄電器の電圧値が充電停止閾値より大きい間は、充電対象への外部充電を停止せずに継続する。すなわち本発明の電源装置では、第２蓄電器に電力を供給する電力変換器に異常が生じた場合であっても、第２蓄電器の電圧値が充電停止閾値より大きい限りは、第１蓄電器の外部充電を継続できる。

（５）本発明の電源装置は、外部電力供給源と第１蓄電器とを第１電力線で接続し、この第１電力線と第２蓄電器とを第２電力線で接続し、上述の電力変換器をこの第２電力線に設ける。これにより、第２蓄電器には、外部電力供給源又は第１蓄電器から電力変換器を介して電力を供給することができる。またこのような位置に電力変換器を設けることにより、外部充電中に電力変換器に異常が生じた場合であっても、第１蓄電器の充電を継続することができる。

（６）本発明の電源装置は、第２蓄電器よりも高電圧である第１蓄電器からの電力を、電力変換器を介して第２蓄電器に供給する。これにより、第２蓄電器の残容量が低下した場合には、第１蓄電器からの電力を供給し、適宜第２蓄電器を充電することができる。

本発明の一実施形態に係る電源装置を備える車両とその充電システムの構成を示す図である。 互いに接続された状態における給電コネクタ及びインレットの断面図である。 コネクタロック機構の内部構成を示す図である。 外部充電制御処理の具体的な手順を示すフローチャートである。 外部充電アボート処理の具体的な手順を示すフローチャートである。 外部充電アボート処理のタイムチャートである。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態に係る電源装置１を備える電動車両Ｖ（以下、単に「車両Ｖ」という）と、その充電システムＳの構成を示す図である。充電システムＳは、車両Ｖと、外部充電器Ｃと、を組み合わせて構成される。

外部充電器Ｃは、直流を出力する外部電源８０と、外部電源８０の出力を制御する外部充電制御装置８１と、直流電源８０と電力線８２を介して接続された給電コネクタ８３と、電力線８２を介した通信であるＰＬＣ通信を行うためのＰＬＣモデム８４と、を備える。

外部充電制御装置８１は、ＰＬＣモデム８４を介して車両Ｖに搭載されている後述の充電ＥＣＵ６０との間でＰＬＣ通信を行い、このＰＬＣ通信によって得られた情報に基づいて外部電源８０の出力を制御する。

利用者は、外部充電器Ｃを用いて車両Ｖに搭載されている後述のバッテリ２，３の充電を行う際には、給電コネクタ８３を車両Ｖに設けられた後述のインレット５１に接続する。また給電コネクタ８３をインレット５１に接続すると、始めに外部充電器Ｃ側の電力線８２と、車両Ｖ側の後述の通信線５５とが電気的に接続され、これにより外部充電器Ｃ及び車両Ｖ間でコントロールパイロット信号（以下、「ＣＰＬＴ信号」という）の送受信を行うＰＬＣ通信とが可能な状態になる。

ここでＣＰＬＴ信号とは、外部電源８０から車両Ｖ側への電力供給の可否に関する情報、外部電源８０の定格電流に関する情報、車両Ｖ側で要求される充電量に関する情報、及び車両Ｖ側からの充電停止要求に関する情報等、外部充電器Ｃと車両Ｖとの間で外部充電を行う上で必要な情報を含むパルス信号である。

また以上のようにして外部充電器Ｃ及び車両Ｖ間のＰＬＣ通信が可能となった後は、このＰＬＣ通信に基づき車両Ｖにおいて後述のメインコンタクタ２２ｐ，２２ｎがオンにされ、さらに給電コンタクタ５６ｐ，５６ｎがオンにされ、これにより、外部充電器Ｃ側の電力線８２と車両Ｖ側の第１電力線２１ｐ，２１ｎとが電気的に接続される。これにより外部充電器Ｃの外部電源８０から車両Ｖのバッテリ２，３への電力の供給（以下、単に「外部充電」ともいう）が可能な状態になる。

車両Ｖは、図示しない駆動輪と機械的に連結された走行モータ７０と、この走行モータ７０に接続されたインバータ７１と、これら走行モータ７０及びインバータ７１や車両Ｖに搭載される電気機器の電力供給源となる電源装置１と、を備える。

走行モータ７０は、例えば、三相交流モータである。走行モータ７０は、電源装置１の高圧バッテリ２からインバータ７１を介して電力が供給されると駆動力を発生する。また走行モータ７０は、回生運転を行うことによって電力を生成する。走行モータ７０の回生運転によって生成された電力は、インバータ７１を介して電源装置１の高圧バッテリ２や低圧バッテリ３に供給され、これらバッテリ２，３を充電する。

インバータ７１は、後述の第１電力線２１ｐ，２１ｎに接続され、これら第１電力線２１ｐ，２１ｎを介して高圧バッテリ２から供給される直流を三相の交流に変換し、走行モータ７０に供給する。また走行モータ７０の回生運転の際には、走行モータ７０から供給される交流を直流に変換し、高圧バッテリ２や低圧バッテリ３に供給する。

電源装置１は、高圧バッテリ２と、この高圧バッテリ２より低電圧の低圧バッテリ３と、外部充電器Ｃが接続される外部充電ユニット５と、外部充電ユニット５と高圧バッテリ２とを接続する正極側第１電力線２１ｐ及び負極側第１電力線２１ｎ（以下、これらをまとめて「第１電力線２１ｐ，２１ｎ」という）と、これら第１電力線２１ｐ，２１ｎと低圧バッテリ３とを接続する正極側第２電力線３１ｐ及び負極側第２電力線３１ｎ（以下、これらをまとめて「第２電力線３１ｐ，３１ｎ」という）と、これら第２電力線３１ｐ，３１ｎに設けられたＤＣ／ＤＣコンバータ３２と、バッテリ２，３の外部充電を制御する充電ＥＣＵ６０及びバッテリＥＣＵ６２と、を備える。

高圧バッテリ２は、化学エネルギを電気エネルギに変換する放電と、及び電気エネルギを化学エネルギに変換する充電との両方が可能な二次電池である。以下では、この高圧バッテリ２として、電極間をリチウムイオンが移動することで充放電を行う所謂リチウムイオン蓄電池を用いた場合について説明するが、本発明はこれに限らない。

高圧バッテリ２から外部充電ユニット５へ延びる第１電力線２１ｐ，２１ｎのうち、第２電力線３１ｐ，３１ｎやインバータ７１が接続される部分よりも高圧バッテリ２側には、これら第１電力線２１ｐ，２１ｎを断続する正極側メインコンタクタ２２ｐ及び負極側メインコンタクタ２２ｎ（以下、これらをまとめて「メインコンタクタ２２ｐ，２２ｎ」という）が設けられている。

これらメインコンタクタ２２ｐ，２２ｎは、外部からの指令信号が入力されていない状態では開成するノーマルオープン型である。これらメインコンタクタ２２ｐ，２２ｎは、バッテリＥＣＵ６２からの指令信号に応じて閉成する。より具体的には、これらメインコンタクタ２２ｐ，２２ｎは、例えば、車両Ｖの走行中に高圧バッテリ２とインバータ７１との間で充放電を行う場合、外部充電器Ｃからの電力を高圧バッテリ２に供給し高圧バッテリ２の外部充電を行う場合、或いは高圧バッテリ２の電力を低圧バッテリ３に供給し低圧バッテリ３の充電を行う場合等には、バッテリＥＣＵ６２からの指令信号に応じて閉成する。

低圧バッテリ３は、上述の高圧バッテリ２と同様に、放電と充電との両方が可能な二次電池である。以下では、この低圧バッテリ３として、電極に鉛を用いた鉛蓄電池を用いた場合について説明するが、本発明はこれに限らない。

なお、高圧バッテリ２及び低圧バッテリ３は、互いに異なる特性を有するものが用いられる。より具体的には、高圧バッテリ２には、低圧バッテリ３と比較して、出力電圧及び出力密度が高くかつ電池容量が大きいものが用いられる。

ＤＣ／ＤＣコンバータ３２は、第１電力線２１ｐ，２１ｎ側又は低圧バッテリ３側の出力電圧を昇圧又は降圧する。

また第２電力線３１ｐ，３１ｎのうちＤＣ／ＤＣコンバータ３２よりも低圧バッテリ３側には、低圧バッテリ３の正負極端子間の電圧を検出するバッテリ電圧センサ３３が設けられている。このバッテリ電圧センサ３３は、低圧バッテリ３の正負極端子間の電圧値ＶＬに応じた検出信号を充電ＥＣＵ６０やバッテリＥＣＵ６２へ送信する。

外部充電ユニット５は、給電コネクタ８３を接続可能なインレット５１と、このインレット５１を保護する充電リッド５２と、インレット５１に接続されている給電コネクタ８３の移動を規制するコネクタロック機構５３と、外部充電制御装置８１と充電ＥＣＵ６０との間でＰＬＣ通信を行うためのＰＬＣモデム５４と、ＰＬＣモデム５４とインレット５１とを接続する通信線５５と、第１電力線２１ｐ，２１ｎに設けられた正極側給電コンタクタ５６ｐ及び負極側給電コンタクタ５６ｎ（以下、これらをまとめて「給電コンタクタ５６ｐ，５６ｎ」という）と、インレット５１の正負極端子間の電圧を検出するインレット電圧センサ５７と、を備える。この外部充電ユニット５は、車両Ｖの側部に設けられる。

インレット５１には、第１電力線２１ｐ，２１ｎ及び通信線５５の端子が設けられている。給電コネクタ８３をインレット５１に接続すると、外部充電器Ｃ側の電力線８２と車両Ｖ側の第１電力線２１ｐ，２１ｎ及び通信線５５とが電気的に接続され、これにより外部充電器Ｃの外部電源８０から車両Ｖのバッテリ２，３への電力の供給と、外部充電器Ｃの外部充電制御装置８１と車両Ｖの充電ＥＣＵ６０との間の相互のＰＬＣ通信とが可能になる。

充電リッド５２は、板状であり、車両Ｖの図示しない車体に設けられたヒンジ５２ａによって開閉可能に軸支されている。充電リッド５２を閉じると、この充電リッド５２は車両Ｖのアウタパネルの一部を構成するようになっており、これによりインレット５１は保護される。また充電リッド５２を開くと、インレット５１が外部に露出し、これにより利用者は給電コネクタ８３をインレット５１に接続することが可能となる。

給電コンタクタ５６ｐ，５６ｎは、第１電力線２１ｐ，２１ｎのうち第２電力線３１ｐ，３１ｎやインバータ７１が接続される部分よりもインレット５１側に設けられ、これら第１電力線２１ｐ，２１ｎを断続する。これら給電コンタクタ５６ｐ，５６ｎは、外部からの指令信号が入力されていない状態では開成するノーマルオープン型である。これら給電コンタクタ５６ｐ，５６ｎは、充電ＥＣＵ６０からの指令信号に応じて閉成する。より具体的には、これら給電コンタクタ５６ｐ，５６ｎは、例えば、給電コネクタ８３をインレット５１に接続しバッテリ２，３の外部充電を行う場合には、充電ＥＣＵ６０からの指令信号に応じて閉成する。

インレット電圧センサ５７は、第１電力線２１ｐ，２１ｎのうち給電コンタクタ５６ｐ，５６ｎよりもインレット５１側に設けられる。インレット電圧センサ５７は、インレット５１の正負極端子間の電圧値Ｖｉｎに応じた検出信号を充電ＥＣＵ６０へ送信する。

次に、図２及び図３を参照して、給電コネクタ８３とインレット５１との間の接続構造について説明する。
図２は、給電コネクタ８３及びインレット５１の断面図である。図２には、互いに接続された状態における給電コネクタ８３及びインレット５１の一部の、給電コネクタ８３の差込方向８３１及び引抜方向８３２と平行な面に沿った断面図を示す。

給電コネクタ８３には、接続時にインレット５１と対向する先端面８３３からインレット５１側へ突出して延びる平板状のコネクタラッチ８３４が設けられている。このコネクタラッチ８３４の先端部には、図２中下方へ突出する爪部８３５が設けられている。なお給電コネクタ８３には、利用者が給電コネクタ８３をインレット５１から引き抜く際に操作する図示しない解除スイッチが設けられている。なおこの解除スイッチを押圧すると、コネクタラッチ８３４の先端部は、図２中上方へ反り上がるようになっている。

インレット５１は、第１電力線２１ｐ，２１ｎ及び通信線５５（図１参照）の端子を保護する円柱状の端子部５１２と、この端子部５１２の図２中上方に設けられた凸部５１３と、端子部５１２を図２中上方から覆う保護カバー５１４と、を備える。保護カバー５１４と端子部５１２との間には隙間が形成されており、給電コネクタ８３をインレット５１に接続する際には、コネクタラッチ８３４が挿入されるラッチ挿入部５１８となっている。また保護カバー５１４のうち給電コネクタ８３と反対側の基端部５１６はフランジ状になっており、この基端部５１６にはねじ５１７によって箱状のコネクタロック機構５３が取り付けられている。

コネクタロック機構５３は、そのケース５３１の先端面５３１ａから突没自在な棒状のロックピン５３２を備える。このロックピン５３２は、後に図３を参照して説明する機構によって、先端面５３１ａからラッチ挿入部５１８の内部側へ突出させたり、先端面５３１ａ側へ退避させたりすることが可能となっている。なお図２には、ロックピン５３２をラッチ挿入部５１８の内部側へ突出させた状態を示す。

給電コネクタ８３をインレット５１に接続し、この給電コネクタ８３をコネクタロック機構５３でロックするまでの手順は、以下のようになっている。先ず、利用者は、給電コネクタ８３をインレット５１の内部へ差込方向８３１に沿って差し込む。すると、給電コネクタ８３に設けられた電力線８２（図１参照）の端子とインレット５１に設けられた第１電力線２１ｐ，２１ｎ及び通信線５５（図１参照）の端子とが接触し、またコネクタラッチ８３４の先端部に形成された爪部８３５が、インレット５１に設けられた凸部５１３に係止する。またこのようにして給電コネクタ８３とインレット５１とが接続された後、コネクタロック機構５３は、ロックピン５３２をラッチ挿入部５１８の内部側へ突出させる。すると、図２に示すように、ロックピン５３２の先端部は、コネクタラッチ８３４の先端部の上面に係止する。これにより、給電コネクタ８３は、インレット５１に接続された状態でその引抜方向８３２への移動が規制されたロック状態となる。なお、このロック状態では、コネクタラッチ８３４の先端部は凸部５１３とロックピン５３２との間で挟まれているため、上述の解除スイッチを押圧してもコネクタラッチ８３４の爪部８３５を凸部５１３から外すことができない。

次に、給電コネクタ８３のロック状態を解除し、給電コネクタ８３をインレット５１から引き抜くまでの手順は、以下のようになっている。先ず、コネクタロック機構５３は、ロックピン５３２を先端面５３１ａ側へ退避させる。すると、ロックピン５３２の先端部は、コネクタラッチ８３４の先端部の上面から離れる。これにより、給電コネクタ８３は、インレット５１に接続された状態でその引抜方向８３２への移動が規制されていないアンロック状態となる。またアンロック状態となった後、利用者は、給電コネクタ８３に設けられた解除スイッチを押圧することによってコネクタラッチ８３４の爪部８３５を凸部５１３から外し、さらに給電コネクタ８３をインレット５１から引抜方向８３２に沿って引き抜く。

図３は、コネクタロック機構５３のケース５３１の内部の構成を示す図である。
コネクタロック機構５３は、ロックピン５３２と、ロックモータ５３３と、ロックモータ５３３で発生した回転力によってロックピン５３２を進退させる動力伝達機構５３４と、ロックピン５３２の位置を検出するピン位置センサ５３９と、これらを収容する箱状のケース５３１と、を備える。

ロックモータ５３３は、例えば直流モータである。ロックモータ５３３は、充電ＥＣＵ６０からの指令信号に応じてそのシャフト５３３ａを正転又は逆転させる。ロックピン５３２は、ケース５３１の先端面５３１ａに形成された貫通孔５３１ｂ内に、進退可能に設けられている。

動力伝達機構５３４は、ロックモータ５３３のシャフト５３３ａに設けられた第１かさ歯車５３５と、この第１かさ歯車５３５と噛合する第２かさ歯車５３６と、第２かさ歯車５３６に設けられたピニオンギヤと噛合する第３ピニオンギヤ５３７と、この第３ピニオンギヤ５３７と噛合する第４ピニオンギヤ５３８と、この第４ピニオンギヤ５３８と噛合しかつロックピン５３２の基端部に設けられたラックギヤ（図示せず）と、を備える。これにより、コネクタロック機構５３では、ロックモータ５３３を正転させると、第２かさ歯車５３６が図３中反時計周りに回転し、ロックピン５３２が先端面５３１ａから突出し、ロック状態となる。またロックモータ５３３を逆転させると、第２かさ歯車５３６が図３中時計周りに回転し、ロックピン５３２が先端面５３１ａ側へ退避し、アンロック状態となる。

ピン位置センサ５３９は、プランジャ５３９ａが突没可能に設けられたスイッチケース５３９ｂと、このスイッチケース５３９ｂの内部に設けられたスイッチ（図示せず）と、スイッチケース５３９ｂのうちプランジャ５３９ａ側の側部に設けられたレバー５３９ｃと、を備えるリミットスイッチである。

ピン位置センサ５３９のレバー５３９ｃは、ロックピン５３２が先端面５３１ａから突出し、ロック状態になると、スイッチケース５３９ｂ側へ倒れ、プランジャ５３９ａをスイッチケース５３９ｂ側へ押圧し、スイッチケース５３９ｂの内部のスイッチがオン状態になり、ロック状態であることを示すロー信号を充電ＥＣＵ６０へ送信する。またピン位置センサ５３９のレバー５３９ｃは、ロックピン５３２が先端面５３１ａ側へ退避し、アンロック状態になると、スイッチケース５３９ｂ側から離れ、図示しないスプリングによってプランジャ５３９ａがスイッチケース５３９ｂから突出し、スイッチケース５３９ｂの内部のスイッチがオフ状態になり、アンロック状態であることを示すハイ信号を充電ＥＣＵ６０へ送信する。充電ＥＣＵ６０では、このピン位置センサ５３９からの信号を用いることによってロック状態であるかアンロック状態であるかを判別することができる。

図１に戻り、充電ＥＣＵ６０は、各種センサの検出信号をＡ／Ｄ変換するＩ／Ｏインターフェースと、外部充電制御装置８１と自身との間のＰＬＣ通信処理、後述の図４の外部充電制御処理、及び図５の外部充電アボート処理等の各種プログラムを記憶するＲＡＭやＲＯＭと、上記プログラムに従って各種演算処理を実行するＣＰＵと、及びＣＰＵの演算処理結果に応じて各種アクチュエータの通電制御を行う駆動回路と、を備えるマイクロコンピュータである。

またバッテリＥＣＵ６２は、各種センサの検出信号をＡ／Ｄ変換するＩ／Ｏインターフェースと、各種プログラムを記憶するＲＡＭやＲＯＭと、上記プログラムに従って各種演算処理を実行するＣＰＵと、及びＣＰＵの演算処理結果に応じて各種アクチュエータの通電制御を行う駆動回路と、を備えるマイクロコンピュータである。

これら充電ＥＣＵ６０やバッテリＥＣＵ６２等の制御装置は、各種の制御情報を授受するバス型ネットワークであるＣＡＮバス６４を介して相互に接続されており、これらの間で必要な制御情報の送受信が可能となっている。

高圧バッテリ２には、そのセル電圧、出力電流、及び温度等を検出するセンサ（図示せず）が設けられている。また低圧バッテリ３には、上述のバッテリ電圧センサ３３の他、その出力電流や温度等を検出するセンサ（図示せず）が設けられている。

バッテリＥＣＵ６２は、これら高圧バッテリ２や低圧バッテリ３の状態を検出するセンサの検出信号に基づいて、これらバッテリ２，３の充電率（バッテリの残容量の満充電容量に対する割合を百分率で表したものであり、以下では「ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）」という）を監視する。

図４は、外部充電制御処理の具体的な手順を示すフローチャートである。図４の処理は、例えば、車両の停止中に、利用者によって外部充電器Ｃを用いて外部充電を行うための予備的な操作（例えば、充電リッド５２を開く操作）が行われたことを契機として、充電ＥＣＵ６０及びバッテリＥＣＵ６２によって実行される。

始めにＳ１では、充電ＥＣＵ６０は、給電コネクタ８３がインレット５１に接続されたか否かを判別する。Ｓ１の判別がＮＯである場合には、充電ＥＣＵ６０は、今回の処理を終了し、所定時間後に再びＳ１の処理を実行する。Ｓ１の判別がＹＥＳである場合には、Ｓ２に移る。

Ｓ２では、充電ＥＣＵ６０は、低圧バッテリ３の電力を用いてロックモータ５３３を正転駆動し、コネクタロック機構５３をアンロック状態からロック状態に切り換えるコネクタロック処理を実行し、Ｓ３に移る。これにより、外部充電を行っている間に、給電コネクタ８３がインレット５１から意図せず引き抜かれるのを防止できる。次にＳ３では、充電ＥＣＵ６０は、給電コンタクタ５６ｐ，５６ｎを閉成し、Ｓ４に移る。これにより、外部充電器Ｃの外部電源８０と、車両Ｖのバッテリ２，３とが電気的に接続され、これらバッテリ２，３の外部充電が可能な状態となる。

Ｓ４では、充電ＥＣＵ６０は、高圧バッテリ２及び低圧バッテリ３のＳＯＣをバッテリＥＣＵ６２から取得し、各々のＳＯＣに応じて、これらバッテリ２，３のうち少なくとも何れかを充電対象として決定し、外部電源８０からの電力を決定した充電対象に供給する外部充電処理を実行する。ここで、充電対象に高圧バッテリ２を含む場合、バッテリＥＣＵ６２は、メインコンタクタ２２ｐ，２２ｎを閉成し、外部電源８０からの電力を高圧バッテリ２に供給し、これを充電する。

また充電対象に低圧バッテリ３を含む場合、充電ＥＣＵ６０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２を駆動し、外部電源８０からの電力を降圧して低圧バッテリ３に供給し、これを充電する。また充電ＥＣＵ６０は、低圧バッテリ３の外部充電を行っている間は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２の異常の有無を検出する。より具体的には、充電ＥＣＵ６０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２の入力側の電圧値及び／又は電流値と出力側の電圧値及び／又は電流値とを比較し、入力側の値に対し出力側の値が規定範囲外となった場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２に異常が生じたと判断する。そして充電ＥＣＵ６０は、低圧バッテリ３の外部充電を行っている間にＤＣ／ＤＣコンバータ３２の異常を検出した場合には、例えばＤＣ／ＤＣコンバータ３２の駆動を停止することによって外部電源８０と低圧バッテリ３との間の導通を遮断し、低圧バッテリ３への電力の供給を停止する。なお上述のように、外部電源８０からの電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２を経由せずに高圧バッテリ２に供給することが可能である。このためＤＣ／ＤＣコンバータ３２に異常が検出された場合であっても、高圧バッテリ２への電力の供給は継続することが好ましい。

なおこのＳ４の外部充電処理は、充電ＥＣＵ６０と外部充電制御装置８１との間のＰＬＣ通信に基づいて定められた充電量の充電が完了するまで、又は以下で説明する外部充電アボート処理によって強制的に終了するまで実行される。

図５は、外部充電アボート処理の具体的な手順を示すフローチャートである。図５の処理は、上述のＳ４における外部充電制御処理を実行している間、すなわち外部電源からの電力を充電対象へ供給している間、充電ＥＣＵ６０によって所定の周期で繰り返し実行される。

Ｓ３１では、充電ＥＣＵ６０は、バッテリ電圧センサ３３の検出信号に基づいて現在の低圧バッテリ電圧値ＶＬを取得し、この低圧バッテリ電圧値ＶＬが所定の充電停止閾値Ｖａｂｏｒｔ以下であるか否かを判別する。Ｓ３１の判別がＮＯである場合、充電ＥＣＵ６０は、今回の処理を終了し、所定時間後に再びＳ３１の処理を実行する。Ｓ３１の判別がＹＥＳである場合には、Ｓ３２に移る。ここで、上記充電停止閾値Ｖａｂｏｒｔは、ロックモータ５３３の最低作動電圧値と所定の正のマージン値とを合せた値に設定される（Ｖａｂｏｒｔ＝ロックモータ５３３の最低作動電圧値＋マージン値）。従ってＳ３１の判別がＹＥＳである場合、低圧バッテリ電圧値ＶＬがロックモータ５３３の最低作動電圧値に近づきつつあり、この状態を放置し続けると、近いうちに低圧バッテリ電圧値ＶＬが最低作動電圧値を下回るおそれがある。

Ｓ３２では、充電ＥＣＵ６０は、外部電源８０から充電対象への電力の供給を停止するべく、ＰＬＣ通信を利用して外部充電制御装置８１へ、外部電源８０からの電力の供給の停止を要求する旨のＰＬＣＴ信号を送信する（アボート要求）。外部充電制御装置８１は、充電ＥＣＵ６０からのアボート要求を受けたことに応じて、外部電源８０の出力電圧を０まで低下させる。

Ｓ３３では、充電ＥＣＵ６０は、インレット電圧センサ５７の検出信号に基づいて現在のインレット端電圧値Ｖｉｎを取得し、このインレット端電圧値Ｖｉｎが０よりもやや大きな値に設定されたロック解除閾値Ｖｒｏｃｋ以下であるか否かを判別する。Ｓ３３の判別がＮＯである場合、充電ＥＣＵ６０は、今回の処理を終了し、所定時間後に再びＳ３１の処理を実行する。Ｓ３３の判別がＹＥＳである場合には、充電ＥＣＵ６０は、外部電源８０から充電対象への電力の供給が停止したと判断し、Ｓ３４に移る。

Ｓ３４では、充電ＥＣＵ６０は、低圧バッテリ３の電力を用いてロックモータ５３３を逆転駆動し、コネクタロック機構５３をロック状態からアンロック状態に切り換えるコネクタロック解除処理を実行し、Ｓ３５に移る。これ以降、利用者は給電コネクタ８３をインレット５１から引き抜くことが可能となる。このコネクタロック解除処理では、コネクタロック機構５３による給電コネクタ８３のロックが確実に解除されるよう、充電ＥＣＵ６０は、以下の２つの解除終了条件の何れかが満たされるまでロックモータ５３３を逆転駆動するための指令信号をロックモータ５３３のドライバに入力し、ロックモータ５３３を逆転駆動し続けることが好ましい。

第１の解除終了条件とは、ピン位置センサ５３９の信号レベルがロック状態を意味するローからアンロック状態を意味するハイに切り替わった後、さらに所定の解除検知後指示継続時間が経過すること、である。充電ＥＣＵ６０は、ロックモータ５３３を逆転駆動し始めてから、この第１の解除終了条件が満たされたと判断した場合には、コネクタロック機構５３による給電コネクタ８３のロックが解除されたと判断し、ロックモータ５３３の逆転駆動を終了する。

第２の解除終了条件とは、ロックモータ５３３の逆転駆動を開始してから、所定の解除指示継続時間が経過すること、である。ピン位置センサ５３９の状態によらず確実にロックが解除されるよう、この解除指示継続時間は、第１の解除終了条件が満たされるまでにかかる平均的な時間よりも十分に長く設定することが好ましい。充電ＥＣＵ６０は、ピン位置センサ５３９の信号レベルが何らかの理由によりローからハイに切り替わらなかった場合であっても、第２の解除終了条件が満たされたと判断した場合には、コネクタロック機構５３による給電コネクタ８３のロックが解除されたと判断し、ロックモータ５３３の逆転駆動を終了する。

Ｓ３５では、充電ＥＣＵ６０は、上記コネクタロック解除処理以外の充電停止処理を、低圧バッテリ３の電力を用いることによって実行し、この処理を終了する。ここで、低圧バッテリ３の電力を用いて実行する充電停止処理とは、具体的には、ＰＬＣ通信を終了するための処理、メインコンタクタ２２ｐ，２２ｎの溶着の有無を判定する処理、及び図示しないテレマティクス・ナビゲーション装置を介したサーバへの車両情報送信処理、等がある。

図６は、外部充電アボート処理のタイムチャートである。図６には、外部充電を行っている間に、低圧バッテリ３又はＤＣ／ＤＣコンバータ３２に異常が発生し、時刻ｔ１から低圧バッテリ電圧値ＶＬが徐々に低下し始めた場合を示す。ここで、外部充電を行っている間に低圧バッテリ電圧値ＶＬが低下する異常としては、例えば、低圧バッテリ３の断線、短絡や、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２のスイッチング素子の故障等が挙げられる。

低圧バッテリ電圧値ＶＬは、時刻ｔ１から徐々に低下し、時刻ｔ２では充電停止閾値Ｖａｂｏｒｔ以下になる。このため時刻ｔ２では、充電ＥＣＵ６０は、電圧値ＶＬが閾値Ｖａｂｏｒｔ以下になったことに応じて（図５のＳ３１参照）、外部電源８０からの電力の供給を停止するべく、外部充電のアボートを要求する（図５のＳ３２参照）。このアボート要求を受けて外部充電制御装置８１は、外部電源８０の出力電圧を０に向けて低下させる。このため、時刻ｔ３からインレット端電圧値Ｖｉｎが低下し始める。

その後時刻ｔ４では、充電ＥＣＵ６０は、インレット端電圧値Ｖｉｎがロック解除閾値Ｖｒｏｃｋ以下になったことに応じて、外部充電が停止したと判断する（図５のＳ３３参照）。

その後時刻ｔ５では、充電ＥＣＵ６０は、外部充電が停止したことに応じてコネクタロック解除処理（図５のＳ３４参照）を開始する。より具体的には、時刻ｔ５から、充電ＥＣＵ６０は、ロックモータ５３３を逆転駆動するための信号をドライバに送信する。これにより、ロックモータ５３３は逆転し、ロックピン５３２はロック状態側からアンロック状態側へ退避し始める。その後時刻ｔ６では、ロックピン５３２が退避したことに応じて、ピン位置センサ５３９の信号レベルがロック状態を意味するローからアンロック状態を意味するハイに変化する。その後時刻ｔ７では、充電ＥＣＵ６０は、ピン位置センサ５３９の信号レベルがハイになってから解除検知後指示継続時間Ｔ４が経過したことに応じて、第１の解除終了条件が満たされ、コネクタロック機構５３がロック状態からアンロック状態に切り替わったと判断し、ロックモータ５３３の逆転駆動を終了する。これにより、コネクタロック解除処理が終了する。

また図６には、第２の解除終了条件が満たされたことに応じてコネクタロック解除処理を終了した場合に実現される信号の変化を破線で示す。図６における破線で示すように、ピン位置センサ５３９の信号レベルが何らかの事情によりローからハイに切り替わらなかった場合であっても、充電ＥＣＵ６０は、ロックモータ５３３の逆転駆動を開始した時刻ｔ５から解除指示継続時間Ｔ３が経過した場合には、第２の解除終了条件が満たされ、コネクタロック機構５３がロック状態からアンロック状態に切り替わったと判断し、ロックモータ５３３の逆転駆動を終了する。

本実施形態の電源装置１によれば、以下の効果を奏する。
（１）電源装置１は、外部電源８０の給電コネクタ８３をインレット５１に接続し、高圧バッテリ２及び低圧バッテリ３の少なくとも何れかを充電対象として電力を供給している間に、低圧バッテリ電圧値ＶＬが充電停止閾値Ｖａｂｏｒｔ以下になった場合には、外部電源８０から充電対象への電力の供給を停止する。これにより、低圧バッテリ３に何らかの不具合が生じ、外部電源８０を用いた外部充電中にその電圧値ＶＬが低下した場合には、電圧値ＶＬが充電停止閾値Ｖａｂｏｒｔよりも大きく低下してしまう前に充電対象への外部充電を停止することができる。したがって電源装置１によれば、低圧バッテリ３やその周辺の装置に何らかの不具合が生じ、その電圧値ＶＬが低下した場合であっても、低圧バッテリ３に少なくとも充電停止閾値Ｖａｂｏｒｔ程度の電圧を確保した状態で外部充電を停止できるので、外部充電の停止後、この低圧バッテリ３の電力を用いて充電停止処理（図５のＳ３４〜Ｓ３５の処理）を適切に行うことができる。

（２）電源装置１は、給電コネクタ８３の引抜方向８３２への移動を規制するロック状態とこの移動を規制しないアンロック状態とを、ロックモータ５３３を駆動することによって切換可能なコネクタロック機構５３を備える。これにより給電コネクタ８３をインレット５１に接続し充電対象へ外部充電を行っている間における給電コネクタ８３のインレット５１からの意図しない引き抜きを防止できる。また電源装置１は、低圧バッテリ３の電力を用いてロックモータ５３３を駆動し、アンロック状態からロック状態に切り換えるコネクタロック処理又はロック状態からアンロック状態に切り換えるコネクタロック解除処理を実行する。低圧バッテリ３よりも高電圧の高圧バッテリ２の電力を用いてコネクタロック処理やコネクタロック解除処理を実行する場合、高圧バッテリ２の電圧を降圧する必要があり、電力のロスが大きくなるおそれがあるところ、電源装置１ではコネクタロック処理やコネクタロック解除処理に伴う電力のロスを抑制できる。また上述のように電源装置１では、外部充電中に低圧バッテリ３の電圧が低下した場合であっても、充電停止閾値Ｖａｂｏｒｔ程度の電圧を確保できる。このため電源装置１によれば、低圧バッテリ３やその周辺の装置に何らかの不具合が生じた場合でもコネクタロック処理やコネクタロック解除処理を適切に実行できるので、利便性が高い。よって電源装置１によれば、利便性を向上しつつ電力のロスを抑制できる。

（３）電源装置１は、外部充電中に低圧バッテリ電圧値ＶＬが充電停止閾値Ｖａｂｏｒｔ以下になった場合には、外部電源８０から充電対象への電力の供給を停止した後、コネクタロック解除処理を実行する。電源装置１によれば、このような順序でコネクタロック解除処理を実行することにより、外部電源８０から充電対象への電力の供給を停止していない状態で給電コネクタ８３がインレット５１から取り外されるのを防止できる。また電源装置１によれば、外部充電中に低圧バッテリ３の電圧が低下した場合であっても、外部充電を停止した時点では充電停止閾値Ｖａｂｏｒｔ程度の電圧を確保できるため、外部充電の停止後、コネクタロック解除処理を適切に実行できず、給電コネクタ８３をインレット５１から抜き出せなくなることもない。

（４）電源装置１は、外部充電中に、低圧バッテリ３に電力を供給するＤＣ／ＤＣコンバータ３２に異常が生じた場合であっても、低圧バッテリ電圧値ＶＬが充電停止閾値Ｖａｂｏｒｔより大きい間は、充電対象への外部充電を停止せずに継続する。すなわち電源装置１では、低圧バッテリ３に電力を供給するＤＣ／ＤＣコンバータ３２に異常が生じた場合であっても、低圧バッテリ電圧値ＶＬが充電停止閾値Ｖａｂｏｒｔより大きい限りは、高圧バッテリ２の外部充電を継続できる。

（５）電源装置１は、外部電源８０と高圧バッテリ２とを第１電力線２１ｐ，２１ｎで接続し、これら第１電力線２１ｐ，２１ｎと低圧バッテリ３とを第２電力線３１ｐ，３１ｎで接続し、上述のＤＣ／ＤＣコンバータ３２をこの第２電力線３１ｐ，３１ｎに設ける。これにより、低圧バッテリ３には、外部電源８０又は高圧バッテリ２からＤＣ／ＤＣコンバータ３２を介して電力を供給することができる。またこのような位置にＤＣ／ＤＣコンバータ３２を設けることにより、外部充電中にＤＣ／ＤＣコンバータ３２に異常が生じた場合であっても、高圧バッテリ２の充電を継続することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限らない。本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜変更してもよい。例えば、上記実施形態では、外部電力供給源として直流を出力する外部電源８０を用いた場合について説明したが、本発明はこれに限らない。本発明は、外部電力供給源として交流を出力する外部電源を用いてもよい。

Ｓ…充電システム
Ｃ…外部充電器
Ｖ…車両
１…電源装置
２…高圧バッテリ（第１蓄電器）
２１ｐ，２１ｎ…第１電力線
３…低圧バッテリ（第２蓄電器）
３１ｐ，３１ｎ…第２電力線
３２…ＤＣ／ＤＣコンバータ（電力変換器）
３３…バッテリ電圧センサ（電圧検出手段）
５１…インレット
５３…コネクタロック機構（ロック機構）
５３３…ロックモータ（電磁アクチュエータ）
６０…充電ＥＣＵ（充電制御手段、異常検出手段）
６２…バッテリＥＣＵ（充電制御手段）
８０…外部電源（外部電力供給源）
８３…給電コネクタ（コネクタ）

Claims (6)

1. 第１蓄電器と、当該第１蓄電器より低電圧の第２蓄電器と、インレットと、を備え、外部電力供給源のコネクタを前記インレットに接続して、当該外部電力供給源から前記第１蓄電器及び前記第２蓄電器の少なくとも何れかである充電対象に電力を供給可能な車両の電源装置であって、
   前記充電対象の充電を制御する充電制御手段と、
   前記第２蓄電器の電圧値を検出する電圧検出手段と、
   前記コネクタが前記インレットに接続された状態で当該コネクタの引抜方向への移動を規制するロック状態と、前記移動を規制していないアンロック状態とを、電磁アクチュエータを駆動することによって切換可能なロック機構と、を備え、
   前記充電制御手段は、前記コネクタを前記インレットに接続し前記外部電力供給源から前記充電対象へ電力を供給している間に前記第２蓄電器の電圧値が所定の充電停止閾値以下になった場合には、前記外部電力供給源から前記充電対象への電力の供給を停止するように構成され、更に、前記コネクタを前記インレットに接続後、前記第２蓄電器の電力を用いて前記電磁アクチュエータを駆動し、前記アンロック状態から前記ロック状態に切り換えるロック処理を実行し、外部充電の停止後、前記第２蓄電器の電力を用いて前記電磁アクチュエータを駆動し、前記ロック状態から前記アンロック状態に切り換えるロック解除処理を実行するように構成され、且つ、前記充電停止閾値は前記ロック機構の最低作動電圧に基づく値である
   ことを特徴とする車両の電源装置。
2. 前記ロック機構の最低作動電圧に基づく値は、前記ロック機構の最低作動電圧に所定のマージン値を加えた値であることを特徴とする請求項１に記載の車両の電源装置。
3. 前記充電制御手段は、前記第２蓄電器の電圧値が前記充電停止閾値以下になった場合には、前記外部電力供給源から前記充電対象への電力の供給を停止した後、前記ロック解除処理を実行することを特徴とする請求項１または２に記載の車両の電源装置。
4. 入力電力を変換し前記第２蓄電器に供給する電力変換器と、
   前記電力変換器の異常を検出する異常検出手段と、を備え、
   前記充電制御手段は、前記外部電力供給源から前記充電対象へ電力を供給している間に前記電力変換器の異常が検出された場合であっても、前記第２蓄電器の電圧値が前記充電停止閾値より大きい間は前記外部電力供給源から前記充電対象への電力の供給を継続することを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の車両の電源装置。
5. 前記外部電力供給源と前記第１蓄電器とを接続する第１電力線と、
   前記第１電力線と前記第２蓄電器とを接続する第２電力線と、を備え、
   前記電力変換器は前記第２電力線に設けられることを特徴とする請求項４に記載の車両の電源装置。
6. 前記第２蓄電器には、前記電力変換器を介して前記第１蓄電器の電力が供給されることを特徴とする請求項４に記載の車両の電源装置。
   

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