以下、図を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本発明を適用した車載用充電システムの一実施の形態を示すブロック図である。なお、図中、交流および直流の電力線を太い実線により示し、通信線および信号線を細い実線により示し、制御線を点線により示している。
図1の車載用充電システム11は、EV(Electric Vehicle、電気自動車),HEV(Hybrid Electric Vehicle、ハイブリッドカー)など、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充電を行うシステムである。なお、以下、車載用充電システム11が設けられている車両を自車と称する。
図1の車載用充電システム11は、給電口21、充電制御トリガ22、充電設定IF(インタフェース)装置23、車載用充電器24、接続リレー25、高圧バッテリ26、および、BMU(Battery Management Unit)27を含むように構成される。
車載用充電システム11は、ケーブル13を介して、商用電源などにより構成される交流電源12に接続される。より具体的には、ケーブル13のプラグ13Aが、交流電源12の出力部であるコンセント(outlet)に接続され、ケーブル13のプラグ13Bが、自車の外側に設けられている給電口21に接続される。そして、交流電源12から出力される交流電力(以下、入力電力とも称する)が、ケーブル13および給電口21を介して、車載用充電器24に供給される。なお、図1に示されるように、交流電源12が通信できない場合、中継器14が、交流電源12の情報を記録または判別し、車載用充電器24と通信を行うことで、車載用充電器24が交流電源12の情報を得るようにしてもよい。
充電制御トリガ22は、ボタンやスイッチなどの操作手段により構成される。ユーザは、充電制御トリガ22を介して、高圧バッテリ26の充電の開始および停止の指令を車載用充電器24に入力する。
充電設定IF装置23は、ボタン、スイッチなどの操作手段、LCD(Liquid Crystal Display)などの表示手段などにより構成される。ユーザは、充電設定IF装置23を介して、高圧バッテリ26の充電に必要な情報を入力する。この情報には、高圧バッテリ26の充電電圧および充電電流の遷移を規定する充電シーケンスの作成に必要なパラメータ、交流電源12に関する情報である交流電源情報などが含まれる。また、交流電源情報には、交流電源12から車載用充電システム11に入力される入力電圧および交流電源12の所在地(例えば、国名、地域名など)のうちの少なくとも一方、並びに、交流電源12から車載用充電システム11から入力される電流の上限である最大入力電流が含まれる。
車載用充電器24は、充電制御トリガ22から入力される指令に従って、高圧バッテリ26の充電を行う。具体的には、車載用充電器24は、入力電力を直流電力に変換し、変換した直流電力を、接続リレー25を介して、高圧バッテリ26に供給し、高圧バッテリ26を充電する。
接続リレー25は、BMU27の制御の基に、オンまたはオフし、車載用充電器24から高圧バッテリ26への電力の供給の有無を切替える。
高圧バッテリ26に蓄えられている電力は、インバータ(不図示)により直流電力から交流電力に変換される。そして、その交流電力が図示せぬモータに供給され、モータが駆動することにより、自車が走行する。また、高圧バッテリ26に蓄えられている電力は、図示せぬDCDCコンバータにより所定の電圧に変換され、ECU(Electronic Control Unit)などの低圧で動作する電気部品(不図示)や、それらの電気部品に電力を供給する低圧バッテリ(不図示)に供給される。
BMU27は、高圧バッテリ26の管理を行う装置である。例えば、BMU27は、高圧バッテリ26の状態(例えば、電圧、電流、温度など)を監視し、監視結果を示す情報を車載用充電器24に供給する。また、BMU27は、接続リレー25のオンまたはオフを制御する。
次に、図2乃至図4を参照して、充電制御トリガ22の構成の具体例について説明する。
図2は、操作部101により充電制御トリガ22を構成する場合の例を示している。操作部101は、例えば、自車の外側に設けられ、給電口21、キー差込口111、および、開始スイッチ112を含むように構成される。例えば、ユーザが、自車のキーをキー差込口111に差し込み、開始スイッチ112を押下すると、充電の開始の指令が、車載用充電器24に入力される。なお、キー差込口111にキーが差し込まれていない場合には、開始スイッチ112に対する操作は無効とされる。また、ユーザが、キー差込口111からキーを抜くと、充電の停止の指令が、車載用充電器24に入力される。
図3は、操作部121により充電制御トリガ22を構成する場合の例を示している。操作部121は、例えば、自車の室内に設けられ、開口スイッチ131、開始スイッチ132、および、停止スイッチ133を含むように構成される。例えば、ユーザが、開口スイッチ131を押下すると、自車の外側に設けられておいる給電口21のカバーが開き、給電口21にケーブル13を接続することが可能になる。また、例えば、ユーザが、開始スイッチ132を押下すると、充電の開始の指令が、車載用充電器24に入力され、停止スイッチ133を押下すると、充電の停止の指令が、車載用充電器24に入力される。
図4は、運転者が携帯する携帯端末141により、充電制御トリガ22を構成する場合の例を示している。なお、図4では、携帯端末141を、キーレスエントリシステムのリモートコントローラにより構成する例を示している。携帯端末141には、車載用充電システム11が設けられている車両142のドアを解錠するための解錠スイッチ151、施錠するための施錠スイッチ152、開始スイッチ153、および、停止スイッチ154が設けられている。例えば、ユーザが、開始スイッチ153を押下すると、充電の開始の指令が、車両142に設けられている図示せぬ受信機を介して、車載用充電器24に入力され、停止スイッチ154を押下すると、充電の停止の指令が、図示せぬ受信機を介して、車載用充電器24に入力される。なお、キーレスエントリシステムのリモートコントローラ以外にも、キーフォブ、携帯電話機などにより、携帯端末141を構成することも可能である。
次に、図5乃至図11を参照して、充電設定IF装置23の構成の具体例について説明する。
図5は、設定スイッチ201により充電設定IF装置23を構成する場合の例を示している。設定スイッチ201は、自車の外側または室内に設けられ、スイッチ211乃至スイッチ213を含むように構成される。例えば、ユーザが、スイッチ211を押下すると、最大入力電流を3Aに設定する指令が車載用充電器24に入力され、車載用充電システム11の最大入力電流が3Aに設定される。同様に、ユーザが、スイッチ212を押下すると、最大入力電流が5Aに設定され、スイッチ213を押下すると、最大入力電流が10Aに設定される。なお、この場合、車載用充電システム11の入力電圧は、例えば、車載用充電器24に予め登録されていたり、最大入力電流とは別の方法により車載用充電器24に設定されたりする。
図6は、設定スイッチ221により充電設定IF装置23を構成する場合の例を示している。設定スイッチ221は、自車の外側または室内に設けられ、スイッチ231乃至スイッチ233を含むように構成される。例えば、ユーザが、スイッチ231を押下すると、入力電圧を100V、最大入力電流を3Aに設定する指令が車載用充電器24に入力され、車載用充電システム11の入力電圧が100V、最大入力電流が3Aに設定される。同様に、ユーザが、スイッチ232を押下すると、入力電圧が100V、最大入力電流が5Aに設定され、スイッチ233を押下すると、入力電圧が200V、最大入力電流が10Aに設定される。
図7は、設定スイッチ241により充電設定IF装置23を構成する場合の例を示している。設定スイッチ241は、自車の外側または室内に設けられ、スイッチ251乃至スイッチ253を含むように構成される。例えば、ユーザが、スイッチ251を押下すると、最大入力電流を5A、入力周波数を50Hzに設定する指令が車載用充電器24に入力され、車載用充電システム11の最大入力電流が5A、入力周波数が50Hzに設定される。同様に、ユーザが、スイッチ252を押下すると、最大入力電流が5A、入力周波数が60Hzに設定され、スイッチ233を押下すると、最大入力電流が10A、入力周波数が50Hzに設定される。設定スイッチ241は、例えば、車載用充電器24に入力周波数を設定する必要がある場合に採用される。なお、この場合、車載用充電システム11の入力電圧は、例えば、車載用充電器24に予め登録されていたり、最大入力電流とは別の方法により車載用充電器24に設定されたりする。
図8は、操作部261により充電設定IF装置23を構成する場合の例を示している。操作部261は、例えば、自車の外側に設けられ、給電口21および設定スイッチ271を含むように構成される。また、設定スイッチ271は、スイッチ281乃至スイッチ283を含むように構成される。例えば、ユーザが、スイッチ281を押下すると、入力電圧を100V、最大入力電流を5Aに設定する指令が車載用充電器24に入力され、車載用充電システム11の入力電力が100V、最大入力電流が5Aに設定される。同様に、ユーザが、スイッチ282を押下すると、入力電圧が100V、最大入力電流が10Aに設定され、スイッチ283を押下すると、入力電圧が200V、最大入力電流が10Aに設定される。操作部261では、給電口21の近くに設定スイッチ271が設けられているため、高圧バッテリ26の充電時に、入力電圧および最大入力電流を迅速に設定することができる。
なお、図5乃至図8におけるスイッチの数、並びに、設定される入力電圧、最大入力電流および入力周波数の値は、その一例であり、他の値にすることが可能である。
図9および図10は、ディスプレイ301および操作部331により充電設定IF装置23を構成する場合の例を示している。例えば、ディスプレイ301は、カーナビゲーションシステムまたはインストルメントパネルのディスプレイにより構成され、操作部331は、カーナビゲーションシステムまたはインストルメントパネルの操作スイッチにより構成される。
図9のディスプレイ301に表示されている充電管理画面は、交流電源情報の設定、および、高圧バッテリ26の充電の状態の確認などを行うための画面である。充電管理画面には、ウインドウ311乃至317、および、充電停止ボタン318が表示される。
ウインドウ311には、交流電源12の種類を選択するためのメニューが表示される。ユーザは、ウインドウ311内のメニューの中から交流電源12の所在地(国名)、電圧および周波数を選択することができる。
ウインドウ312には、最大入力電流の設定画面が表示される。ユーザは、ウインドウ312内の表示に従って、最大入力電流(ただし、ウインドウ312では、コンセント最大電流と表示されている)を任意の値に設定することができる。また、ウインドウ312から伸びる矢印A1の先に、設定されている最大入力電流の値が表示される。
ウインドウ313には、自車の充電に使用しているコンセント以外で使用可能な電流の値が表示される。具体的には、設定されている最大入力電流から、実際に自車に入力されている電流の大きさを引いた値が表示される。
ウインドウ314には、現在の車載用充電システム11の入力の状態が表示される。具体的には、給電口21にケーブル13が接続されているか否か、現在の入力電圧の値、および、現在の入力電流の値が表示される。
ウインドウ315には、現在の車載用充電システム11の入力に関する設定値が表示される。具体的には、交流電源12の所在地(国名)、入力周波数、入力電圧、および、最大入力電流の設定値が表示される。
ウインドウ316には、現在の高圧バッテリ26の充電電圧および充電電流の値が表示される。
ウインドウ317には、現在の高圧バッテリ26の状態が表示される。具体的には、高圧バッテリ26の状態が正常であるか否か、高圧バッテリ26の劣化の度合いを示す健全度、高圧バッテリ26の充電率、高圧バッテリ26の温度が表示される。
充電停止ボタン318は、高圧バッテリ26の充電を停止するためのボタンである。充電停止ボタン318を押下すると、充電の停止の指令が、車載用充電器24に入力される。
図10の操作部331は、図9の充電管理画面に対する操作を行うためのスイッチにより構成される。具体的には、操作部331は、ボリュームスイッチ341、選択スイッチ342,343、および、決定スイッチ344を含むように構成される。
ボリュームスイッチ341は、例えば、ウインドウ311内のメニューをスクロールさせたり、画面内の図示せぬカーソルを移動させたりするためのスイッチである。
選択スイッチ342,343は、例えば、ウインドウ311内のメニューをスクロールさせたり、ウインドウ312内の最大入力電流の値を増減させたりするためのスイッチである。
決定スイッチ344は、例えば、ウインドウ311内の交流電源の種類の選択を決定したり、ウインドウ312内の最大入力電流の値を決定したりするためのスイッチである。
図11は、運転者が携帯する携帯端末351、および、車両352に設けられている受信機371により充電設定IF装置23を構成する場合の例を示している。なお、図11では、携帯端末351を携帯電話機により構成する例を示している。また、携帯端末351は、非接触ICカード、RFID(Radio Frequency IDentification)、または、Bluetooth(登録商標)などの規格に沿った無線通信が可能であり、受信機371は、その無線通信の受信機により構成される。
携帯端末351には、ディスプレイ361および操作部362が設けられている。例えば、ユーザは、ディスプレイ361を見ながら、操作部362を操作して、交流電源12の所在地(国名)、電圧、周波数、および、最大入力電流(ただし、ディスプレイ361には充電電流と表示されている)などを含む交流電源情報を入力する。そして、無線通信により、携帯端末351から受信機371を介して車載用充電器24に、入力した交流電源情報を送信することにより、交流電源12の所在地、電圧、周波数、および、最大入力電流などが車載用充電器24に設定される。
なお、携帯端末351に充電制御トリガ22の機能を持たせて、携帯端末351から充電の開始および停止の指令を車載用充電器24に送信するようにしてもよい。また、携帯電話機以外にも、情報携帯端末(PDA)、非接触ICカードなどにより携帯端末351を構成するようにすることも可能である。さらに、携帯端末351を直接操作して交流電源情報を入力する以外にも、携帯端末351に予め交流電源情報を登録しておいたり、外部の装置を用いて携帯端末351に交流電源情報を入力するようにしてもよい。例えば、携帯端末351が非接触ICカードにより構成される場合、リーダライタにより交流電源情報を携帯端末351に書き込み、書き込まれた交流電源情報を携帯端末351から受信機371に転送するようにすることが可能である。
また、携帯端末351にGPS(Global Positioning System)の受信機を設けておき、GPSの受信機が受信した位置情報に基づいて、自車の所在地を認識し、ディスプレイ361に表示するようにしてもよい。この場合、自車の所在地において交流電源12の電圧の種類が複数存在するとき、その選択候補をユーザに提示し、選択させるようにしてもよい。
同様に、充電設定IF装置23の一部を、カーナビゲーションシステムなどに設けられているGPSの受信機により構成するようにしてもよい。そして、GPSの受信機が受信した位置情報に基づいて自車の所在地を認識し、自車の所在地における交流電源12の電圧を入力電圧として車載用充電器24に設定するようにしてもよい。この場合、自車の所在地において交流電源12の電圧の種類が複数存在するとき、その選択候補をユーザに提示し、選択させるようにしてもよい。なお、自車の位置情報を取得する方法は、GPSに限定されるものではなく、例えば、ITS(Intelligent Transport Systems)などを利用するようにすることも可能である。
次に、図12を参照して、車載用充電器24の詳細な構成例について説明する。車載用充電器24は、整流器401、DCDCコンバータスイッチング回路402、降圧回路403、制御装置404、および、DCDCコンバータ制御装置405を含むように構成される。
なお、図中、図1において1本の線で示していた電力線を、2本の線で示している。それに応じて、図1の接続リレー25を接続リレー25P,25Nに分けて表示している。
整流器401は、制御装置404の制御の基に、力率改善を行いながら、交流の入力電力を直流電力に整流し、DCDCコンバータスイッチング回路402、および、降圧回路403に供給する。
DCDCコンバータスイッチング回路402は、DCDCコンバータ制御装置405の制御の基に、整流器401から供給される直流電力の電圧および電流を変換する。DCDCコンバータスイッチング回路402は、電圧および電流を変換した電力を、接続リレー25P,25Nを介して、高圧バッテリ26に供給する。
すなわち、整流器401およびDCDCコンバータスイッチング回路402により、交流の入力電力が、直流電力に変換されて高圧バッテリ26に供給され、高圧バッテリ26が充電される。
降圧回路403は、整流器401から供給される直流電力の電圧を、所定の電圧に変換し、制御装置404に供給する。
制御装置404は、降圧回路403から供給される電力により動作し、車載用充電器24の制御を行う。制御装置404は、入力電圧監視装置411、入力電流監視装置412、出力電圧監視装置413、出力電流監視装置414、温度監視装置415、通信装置416、EEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory)417、および、マイクロコンピュータ418を含むように構成される。
入力電圧監視装置411は、入力電力を整流器401により直流電力に変換した後の直流の入力電圧の測定および監視を行う。入力電圧監視装置411は、監視結果を示す情報をマイクロコンピュータ418に供給する。
入力電流監視装置412は、入力電力を整流器401により直流電力に変換した後の直流の入力電流の測定および監視を行う。入力電流監視装置412は、監視結果を示す情報をマイクロコンピュータ418に供給する。
出力電圧監視装置413は、DCDCコンバータスイッチング回路402の出力電圧、すなわち、高圧バッテリ26の充電電圧の測定および監視を行う。出力電圧監視装置413は、監視結果を示す情報をマイクロコンピュータ418に供給する。
出力電流監視装置414は、DCDCコンバータスイッチング回路402の出力電流、すなわち、高圧バッテリ26の充電電流の測定および監視を行う。出力電流監視装置414は、監視結果を示す情報をマイクロコンピュータ418に供給する。
温度監視装置415は、BMU27から供給される温度情報に基づいて、高圧バッテリ26の温度を監視する。温度監視装置415は、監視結果を示す情報をマイクロコンピュータ418に供給する。
通信装置416は、充電設定IF装置23、BMU27、図示せぬECUなど車載用充電器24の外部の装置と通信を行い、各種の情報を送受信する。
EEPROM417は、車載用充電器24の動作設定値、保守用のエラーログなどを記憶する。
マイクロコンピュータ418は、車載用充電器24の制御のための演算、判断などを行うCPU(Central Processing Unit)、制御プログラムを保存するROM(Read Only Memory)、作業用のメモリであるRAM(Random Access Memory)、A/D(Analog/Digital)変換器、DA(Digital/Analog)変換器などにより構成され、車載用充電器24の制御を行う。また、マイクロコンピュータ418は、高圧バッテリ26の充電電圧および充電電流の目標値を設定し、設定した目標電圧および目標電流を示す制御基準電圧をDCDCコンバータ制御装置405に供給する。さらに、マイクロコンピュータ418は、DCDCコンバータ制御装置405の動作の開始または停止を制御するDCDC制御信号をDCDCコンバータ制御装置405に供給する。
DCDCコンバータ制御装置405は、DCDCコンバータスイッチング回路402に、スイッチング信号を供給し、DCDCコンバータスイッチング回路402を制御する。より具体的には、DCDCコンバータ制御装置405は、スイッチング信号により示されるスイッチング波形の周期やDuty比を変化させることにより、マイクロコンピュータ418により指令される目標電圧および目標電流に近づくように、DCDCコンバータスイッチング回路402の出力電圧および出力電流を制御する。
次に、図13および図14を参照して、DCDCコンバータ制御装置405の詳細について説明する。なお、図13は、DCDCコンバータ制御装置405の詳細な構成の例を示し、図14は、DCDCコンバータ制御装置405の制御信号の波形の例を示している。
DCDCコンバータ制御装置405は、誤差増幅器451,452、鋸波発信器453、比較器454、および、AND回路455を含むように構成される。
誤差増幅器451には、DCDCコンバータスイッチング回路402の出力電圧の値を示す電圧Vv、および、マイクロコンピュータ418から目標電圧の値を示す基準電圧Vref1が入力される。誤差増幅器451は、電圧Vvと基準電圧Vref1の差分を、利得Av1により増幅した電圧V1を出力する。すなわち、電圧V1は、以下の式(1)により求められる。
V1=Av1×(Vv−Vref1) ・・・(1)
誤差増幅器452には、DCDCコンバータスイッチング回路402の出力電流の値を示す電圧Vi、および、マイクロコンピュータ418から目標電流の値を示す基準電圧Vref2が入力される。誤差増幅器452は、電圧Viと基準電圧Vref2の差分を、利得Av2により増幅した電圧V2を出力する。すなわち、電圧V2は、以下の式(2)により求められる。
V2=Av2×(Vi−Vref2) ・・・(2)
そして、比較器454には、電圧V1と電圧V2の大きい方の電圧が制御電圧Vcとして入力される。
鋸波発信器453は、図14に示される鋸波STを示す鋸波信号を生成し、生成した鋸波信号を比較器454に入力する。
比較器454は、制御電圧Vcと鋸波STの電圧に基づいて、スイッチング波形SWを示すスイッチング信号をAND回路455に供給する。具体的には、比較器454は、鋸波STの電圧≧制御電圧Vcの場合にオン(例えば、5V)となり、鋸波STの電圧<制御電圧Vcの場合にオフ(例えば、0V)となるスイッチング波形SWを示すスイッチング信号を生成し、AND回路455に出力する。
AND回路455は、マイクロコンピュータ418から供給されるDCDC制御信号がオン(High)の場合、スイッチング信号をDCDCコンバータスイッチング回路402に出力し、DCDC制御信号がオフ(Low)の場合、スイッチング信号をDCDCコンバータスイッチング回路402に出力しない。
次に、図15を参照して、制御装置404のマイクロコンピュータ418により実現される機能の構成の例について説明する。図15に示されるように、マイクロコンピュータ418が所定の制御プログラムを実行することにより、充電電力設定部501、充電シーケンス作成部502、充電制御部503、通知部504、および、高圧バッテリ診断部505を含む機能が実現される。
充電電力設定部501は、充電設定IF装置23から交流電源情報を取得する。充電電力設定部501は、交流電源情報、および、車載用充電器24の電力の変換効率に基づいて、車載用充電器24から高圧バッテリ26に供給する電力の上限である最大充電電力を設定する。交流電力設定部501は、設定した最大充電電力を示す情報を充電シーケンス作成部502および充電制御部503に供給する。
充電シーケンス作成部502は、充電シーケンスの作成に必要な情報を充電設定IF装置23から取得する。充電シーケンス作成部502は、高圧バッテリ26の状態を示す情報を充電制御部503から取得する。充電シーケンス作成部502は、取得した最大充電電力、パラメータ、および、高圧バッテリ26の状態に基づいて、充電シーケンスを作成する。充電シーケンス作成部502は、作成した充電シーケンスを示す情報を充電制御部503に供給する。
充電制御部503は、高圧バッテリ26の充電制御に必要な情報を充電設定IF装置23から取得する。また、充電制御部503は、通信装置416を介して、BMU27と通信を行い、高圧バッテリ26の状態の監視結果を示す情報を取得する。さらに、充電制御部503は、入力電圧監視装置411、入力電流監視装置412、出力電圧監視装置413、出力電流監視装置414から、それぞれ入力電圧、入力電流、充電電圧、充電電流の監視結果を示す情報を取得する。また、充電制御部503は、温度監視装置415から高圧バッテリ26の温度の監視結果を示す情報を取得する。
また、充電制御部503は、車載用充電器24や高圧バッテリ26の状態などの各種の情報、各種の指令等を、充電電力設定部501、充電シーケンス作成部502、通知部504、および、高圧バッテリ診断部505に供給する。さらに、充電制御部503は、充電の開始または終了の指令を充電制御トリガ22から取得する。充電制御部503は、充電シーケンス作成部502により作成された充電シーケンスに従って充電電圧および充電電流が遷移するように、DCDCコンバータ制御装置405を制御する。
通知部504は、充電設定IF装置などを介して、高圧バッテリ26の充電の状況を通知する。
高圧バッテリ診断部505は、通信装置416を介してBMU27と通信を行い、高圧バッテリ26の診断を行う。高圧バッテリ診断部505は、診断結果を示す情報を充電制御部503に供給する。
次に、図16のフローチャートを参照して、車載用充電システム11により実行される充電処理について説明する。
なお、以下、図17に示されるように、車載用充電器24の入力電圧をVi、入力電流をIi、入力電力をWi、車載用充電器24の入力電圧の設定値(以下、設定入力電圧とも称する)をViset、最大入力電流の設定値をIimaxとする。また、車載用充電器24の力率をPf(%)、ACDC変換効率(交流−直流変換効率)、すなわち、整流器401の変換効率をPc(%)、DCDC変換効率(直流−直流変換効率)、すなわち、DCDCコンバータスイッチング回路402の変換効率をP(%)とする。さらに、車載用充電器24の出力電圧、すなわち、高圧バッテリ26の充電電圧をVc、車載用充電器24の出力電流、すなわち、高圧バッテリ26の充電電流をIc、車載用充電器24の出力電力、すなわち、高圧バッテリ26の充電電力をWcとする。また、高圧バッテリの電圧をVb、高圧バッテリ26の満充電時の電圧(以下、満充電電圧と称する)をVbfull、最大充電可能電流をIbrate、最大充電可能電力をWbrate(=Vbfull×Ibrate)とする。
ケーブル13を介して交流電源12と給電口21を接続し、交流電源12から車載用充電器24への電力の供給が開始されたとき、整流器401への入力電力の供給が開始され、整流器401は、入力電力を整流し、整流した後の直流電力をDCDCコンバータスイッチング回路402および降圧回路403に供給する処理を開始する。降圧回路403は、整流器401から供給される直流電力の電圧を、所定の電圧に変換し、制御装置404に供給する処理を開始する。そして、制御装置404のマイクロコンピュータ418が起動し、図16の充電処理が開始される。
ステップS1において、車載用充電システム11は、交流電源12に関する情報を取得する。具体的には、ユーザは、例えば、図5乃至図11を参照して上述した方法により、充電設定IF装置23を介して、交流電源情報を入力する。充電設定IF装置23は、入力された交流電源情報を、通信装置416を介して充電電力設定部501および充電制御部503に供給する。
なお、充電設定IF装置23は、交流電源情報に交流電源12の所在地が含まれている場合、その所在地から交流電源12の電圧を求め、求めた電圧を設定入力電圧Visetとして充電電力設定部501および充電制御部503に通知する。このとき、交流電源12の電圧の候補が複数存在する場合、充電設定IF装置23は、選択候補をユーザに提示し、選択された電圧を設定入力電圧Visetとして充電電力設定部501および充電制御部503に通知する。
なお、交流電源情報を、充電処理の開始時より前に予め入力しておくことも可能である。
ステップS2において、充電制御部503は、充電の開始が指令されたか否かを判定する。充電制御部503は、充電制御トリガ22からの入力に基づいて、充電の開始が指令されたか否かを判定し、充電の開始が指令されていない場合には、充電の開始が指令されるまで待機する。そして、充電制御トリガ22を介して、充電開始の指令が充電制御部503に入力されたとき、処理はステップS3に進む。
ステップS3において、充電制御部503は、入力電圧監視装置411から、入力電圧Viを読み込む。
ステップS4において、充電制御部503は、入力電圧Viが設定値と一致するか否かを判定する。具体的には、充電制御部503は、ステップS3において読み込んだ入力電圧Viと設定入力電圧Visetとの差が所定の許容範囲(例えば、±15V)を超えている場合、入力電圧Viが設定値と一致しないと判定し、処理はステップS5に進む。なお、この入力電圧Viの許容範囲は、例えば、ユーザにより設定することが可能である。
ステップS5において、通知部504は、異常の発生を通知する。具体的には、充電制御部503は、入力電圧Viが設定値と一致しないことを通知部504に通知する。通知部504は、例えば、充電設定IF装置23に設けられている表示装置に、入力電圧Viが設定値と一致しないこと、車載用充電器24の状態、および、車載用充電システム11の入力に関する現在の設定値などを通知する画面を表示させる。
図18は、図9および図10を参照して上述したディスプレイ301および操作部331により充電設定IF装置23が構成されている場合に、ステップS6においてディスプレイ301に表示される画面の例を示している。
図18の充電管理画面では、図9の充電管理画面に、ウインドウ551が追加されて表示されている。ウインドウ551には、入力電圧Viが設定値と一致しないことを通知するとともに、再設定を促すメッセージが表示されている。また、現在の車載用充電器24の入力の状態、および、現在の車載用充電システム11の入力に関する設定値がすぐに分かるように、ウインドウ314およびウインドウ315の色が変わり、強調して表示される。
また、例えば、画面の表示だけでなく、LED(Light Emitting Diode)、ランプなどの光や、ガイダンス音、警告音などにより異常を通知するようにしてもよい。
さらに、運転者が携帯する携帯電話機、キーフォブ、キーレスエントリのリモートコントローラなどに異常の発生を通知するようにしてもよい。
ステップS6において、充電制御部503は、交流電源12に関する設定が変更されたか否かを判定する。交流電源12に関する設定が変更されていないと判定された場合、処理はステップS7に進む。
ステップS7において、充電制御部503は、充電の停止が指令されたか否かを判定する。充電の停止が指令されていないと判定された場合、処理はステップS6に戻る。その後、ステップS6において、交流電源12に関する設定が変更されたと判定されるか、ステップS7において、充電の停止が指令されたと判定されるまで、ステップS6およびS7の処理が繰り返し実行される。
一方、ステップS7において、充電制御トリガ22を介して、充電停止の指令が充電制御部503に入力されたとき、充電処理は終了する。
また、ステップS1の処理と同様にして、交流電源情報が再度入力された場合、ステップS6において、充電制御部503は、交流電源12に関する設定が変更されたと判定する。その後、処理はステップS3に戻り、ステップS3以降の処理が実行される。
さらに、ステップS4において、充電制御部503は、ステップS3において読み込んだ入力電圧Viと設定入力電圧Visetとの差が所定の許容範囲内である場合、入力電圧Viが設定値と一致すると判定する。充電制御部503は、充電電力設定部501、充電シーケンス作成部502、通知部504、および、高圧バッテリ診断部505に、車載用充電器24の入力が正常であることを通知する。その後、処理はステップS8に進む。
ステップS8において、車載用充電システム11は、高圧バッテリ充電処理を実行する。その後、充電処理は終了する。
次に、図19のフローチャートを参照して、ステップS8の高圧バッテリ充電処理の詳細について説明する。
ステップS31において、高圧バッテリ診断部505は、高圧バッテリ診断を行う。ここで、図20のフローチャートを参照して、高圧バッテリ診断の詳細について説明する。
ステップS51において、高圧バッテリ診断部505は、BMU動作診断を実行する。ここで、図21のフローチャートを参照して、BMU動作診断の詳細について説明する。
ステップS71において、高圧バッテリ診断部505は、通信装置416を介して、BMU27に動作確認メッセージを送信する。
ステップS72において、高圧バッテリ診断部505は、動作確認メッセージに対する返信があったか否かを判定する。動作確認メッセージに対する返信がないと判定された場合、処理はステップS73に進む。
ステップS73において、高圧バッテリ診断部505は、所定の時間が経過したか否かを判定する。所定の時間が経過していないと判定された場合、処理はステップS72に戻る。その後、ステップS72において、動作確認メッセージに対する返信があったと判定されるか、ステップS73において、所定の時間が経過したと判定されるまで、ステップS72およびステップS73の処理が繰り返し実行される。
一方、ステップS72において、高圧バッテリ診断部505は、通信装置416を介して、BMU27から動作確認メッセージに対する返信を受信した場合、動作確認メッセージに対する返信があったと判定し、処理はステップS74に進む。
ステップS74において、高圧バッテリ診断部505は、BMU27が正常に動作していると判断し、BMU動作診断処理は終了する。
一方、ステップS73において、所定の時間が経過したと判定された場合、すなわち、動作確認メッセージを送信してから所定の時間内にBMU27からの返信がなかった場合、処理はステップS75に進む。
ステップS75において、高圧バッテリ診断部505は、BMU27に異常が発生していると判断し、BMU動作診断処理は終了する。
図20に戻り、ステップS52において、高圧バッテリ診断部505は、ステップS51の処理の結果に基づいて、BMU27の動作が正常であるか否かを判定する。BMU27の動作が正常であると判定された場合、処理はステップS53に進む。
ステップS53において、高圧バッテリ診断部505は、高圧バッテリ26の充電が許可されたか否かを判定する。具体的には、高圧バッテリ診断部505は、通信装置416を介して、BMU27に高圧バッテリ26の充電の可否を打診する。BMU27は、高圧バッテリ26の電圧、電流、温度などに基づいて、充電の可否を判定し、判定結果を示す情報を、通信装置416を介して高圧バッテリ診断部505に供給する。高圧バッテリ診断部505が、取得した判定結果に基づいて、高圧バッテリ26の充電が許可されたと判定した場合、処理はステップS54に進む。
ステップS54において、高圧バッテリ診断部505は、高圧バッテリ26の診断結果が正常であると判定し、充電制御部503に診断結果を通知する。その後、高圧バッテリ診断処理は終了する。
一方、ステップS52において、BMU27の動作が正常でないと判定された場合、または、ステップS53において、高圧バッテリ26の充電が許可されなかったと判定された場合、処理はステップS55に進む。
ステップS55において、高圧バッテリ診断部505は、高圧バッテリ26の診断結果が異常であると判定し、充電制御部503に診断結果を通知する。その後、高圧バッテリ診断は終了する。
図19に戻り、ステップS32において、充電制御部503は、高圧バッテリ26から通知された診断結果に基づいて、高圧バッテリ26が正常であるか否かを判定する。高圧バッテリ26が正常でないと判定された場合、高圧バッテリ充電処理は終了する。
一方、ステップS32において、高圧バッテリ26が正常であると判定された場合、処理はステップS33に進む。
ステップS33において、充電電力設定部501は、最大充電電力Wcmaxを設定する。具体的には、充電制御部503は、充電電力設定部501に、最大充電電力Wcmaxの設定を指令する。充電電力設定部501に、最大充電電力Wcmaxを算出し、算出した最大充電電力Wcmaxを示す情報を、充電シーケンス作成部502および充電制御部503に供給する。
ここで、図22乃至図25を参照しながら、最大充電電力Wcmaxの算出方法の例について説明する。
高圧バッテリ26の充電時に高圧バッテリ26に供給することが可能な最大充電電力Wcmaxは、設定入力電圧Visetおよび最大入力電流Iimaxに基づいて、以下の式(3)により求めることができる。
Wcmax=Viset×Iimax×K ・・・(3)
ここで、Kは、車載用充電器24全体の電力変換効率を表す。なお、設定入力電圧Visetの代わりに、実際の入力電圧Viを用いるようにすることも可能である。
なお、この変換効率Kの設定の仕方には、いくつかの方法が考えられる。
第1の方法は、変換効率Kを所定の値(例えば、0.8)に固定してしまう方法である。この場合、変換効率Kを、例えば、車載用充電器24における実測値に基づいて設定するようにしてもよいし、ユーザが任意の値に設定するようにしてもよい。
第2の方法は、車載用充電器24の使用条件に基づいて、変換効率Kを変化させる方法である。例えば、車載用充電器24の入力電圧Viに対する変換効率Kの特性に基づいて、変換効率Kを設定することが考えられる。
図22は、入力電圧Viに対する変換効率Kの特性の例を示すグラフである。なお、図22の横軸は入力電圧Viを示し、縦軸は変換効率Kを示している。このグラフでは、変換効率Kは、入力電圧Viが大きくなるにつれて大きくなり、入力電圧Viが所定の大きさを超えるとほぼ一定の値になり、さらに入力電圧Viが大きくなると減少に転じている。
この方法では、例えば、図22のグラフに基づいて、設定入力電圧Visetに対応する変換効率Kを求め、上述した式(3)に適用して、最大充電電力Wcmaxを算出する。あるいは、実際の入力電圧Viに対応する変換効率Kを求め、上述した式(3)に適用して、最大充電電力Wcmaxを算出するようにしてもよい。
なお、この特性は、例えば、車載用充電器24の各部品の特性などに基づいて計算で求めるようにしてもよいし、実際に測定して求めるようにしてもよい。
また、入力電圧Viに対する変換効率Kの特性以外にも、その他の車載用充電器24の入力(例えば、入力電力Wi、入力電流Viなど)に対する変換効率Kの特性を用いたり、車載用充電器24の出力(例えば、充電電力Wc、充電電圧Vc、充電電流Ic、充電電圧Vc/充電電流Icなど)に対する変換効率Kの特性などを用いたりすることも可能である。また、変換効率Kの特性を表すパラメータに、高圧バッテリ26の温度を用いるようにしてもよい。
第3の方法は、変換効率Kを、車載用充電器24の力率Pf、ACDC変換効率Pc、DCDC変換効率Pに基づいて設定する方法である。例えば、力率Pfを0.98、ACDC変換効率Pcを0.9、DCDC変換効率Pを0.8とした場合、変換効率Kは0.7056(=0.9×0.98×0.8)に設定される。この場合、ACDC変換効率Pc、力率Pf、DCDC変換効率Pを、例えば、車載用充電器24における実測値に基づいて設定するようにしてもよいし、ユーザが任意の値に設定するようにしてもよい。
第4の方法は、第3の方法において、車載用充電器24の使用条件に基づいて、力率Pf、ACDC変換効率Pc、DCDC変換効率Pを変化させる方法である。
図23乃至図25は、力率Pfの特性、ACDC変換効率Pc、DCDC変換効率Pの特性の例を示している。
図23は、入力電力Wiに対する力率Pfの特性を示すグラフである。なお、図23の横軸は、入力電力Wiを示し、縦軸は力率Pfを示している。このグラフでは、力率Pfは、入力電力Wiが大きくなるにつれて大きくなり、入力電力Wiが所定の大きさを超えると、ほぼ一定の値になっている。
図24は、入力電圧Viおよび入力電流Iiに対するACDC変換効率Pcの特性を示すグラフである。なお、図24の横軸は入力電流Iiを示し、奥行き方向の軸は入力電圧Viを示し、縦軸はACDC変換効率Pcを示している。このグラフでは、ACDC変換効率Pcは、基本的に入力電流Iiの値に関わらず入力電圧Viが大きくなるにつれて大きくなっている。ただし、入力電流Iiが所定の大きさを超えている場合、入力電圧Viが所定の大きさを超えると、ACDC変換効率Pcは減少に転じている。また、ACDC変換効率Pcは、基本的に入力電圧Viの値に関わらず入力電流Iiが大きくなるにつれて大きくなっている。ただし、入力電圧Viが所定の大きさを超えている場合、入力電流Iiが所定の大きさを超えると、ACDC変換効率Pcは減少に転じている。
図25は、充電電圧Vcおよび充電電流Icに対するDCDC変換効率Pの特性を示すグラフである。なお、図25の横軸は充電電流Icを示し、奥行き方向の軸は充電電圧Vcを示し、縦軸はDCDC変換効率Pを示している。このグラフでは、DCDC変換効率Pは、基本的に充電電流Icの値に関わらず充電電圧Vcが大きくなるにつれて大きくなっている。ただし、充電電流Icが所定の大きさを超えている場合、充電電圧Vcが所定の大きさを超えると、DCDC変換効率Pは減少に転じている。また、DCDC変換効率Pは、基本的に充電電圧Vcの値に関わらず充電電流Icが大きくなるにつれて大きくなっている。ただし充電電圧Vcが所定の大きさを超えている場合、充電電流Icが所定の大きさを超えると、DCDC変換効率Pは減少に転じている。また、DCDC変換効率Pは、充電電圧Vcに対する変化に比べて、充電電流Icに対する変化の方が大きい。
そして、変換効率Kは、図23乃至図25の特性を用いて、以下の式(4)により求められる。
K=Pf[Viset×Iimax]×Pc[Viset][Iimax]×P[Vbfull][Ibrate] ・・・(4)
なお、式(4)において、設定入力電圧Visetの代わりに、入力電圧Viを用いるようにしてもよい。
なお、図23乃至図25に示される特性は、例えば、車載用充電器24の各部品の特性などに基づいて計算で求めるようにしてもよいし、実際に測定して求めるようにしてもよい。また、変換効率Kの算出に用いる力率Pf、ACDC変換効率Pc、および、DCDC変換効率Pの特性は、上述した例に限定されるものではない。例えば、力率Pfの特性として、入力電圧Vi、入力電流Iiに対する特性を用いるようにしてもよい。また、入力電圧Viおよび入力電流Iiのどちらか一方のみに対するACDC変換効率Pcの特性を用いたり、充電電圧Vcおよび充電電流Icのどちらか一方のみに対するDCDC変換効率Pの特性を用いるようにしてもよい。さらに、力率Pf、ACDC変換効率Pc、および、DCDC変換効率Pの特性を表すパラメータに、高圧バッテリ26の温度を用いるようにしてもよい。
また、各変換効率の特性のグラフから近似式を求め、近似式を用いて各変換効率を算出するようにしてもよい。
充電シーケンス作成部502は、以上の第1乃至第4のいずれかの方法に基づいて、最大充電電力Wcmaxを算出する。なお、以下、基本的に第4の方法に基づいて、最大充電電力Wcmaxを算出する場合について説明する。
図19に戻り、ステップS34において、充電制御部503は、通信装置416を介して、BMU27から高圧バッテリ26の電圧Vbを読み込む。充電制御部503は、読み込んだ高圧バッテリ26の電圧Vbを示す情報を充電シーケンス作成部502に供給する。
ステップS35において、充電シーケンス作成部502は、充電シーケンスを作成する。ここで、図26乃至図31を参照して、充電シーケンスの詳細について説明する。
図26は、基本的な充電シーケンスの例を示すグラフである。図内の上のグラフは、充電電流Icと充電電圧Vcの遷移を示すグラフであり、横軸が充電電流Icを示し、縦軸が充電電圧Vcを示している。図内の下のグラフは、充電電流Icと充電電圧Vcの時系列の遷移を示すグラフであり、横軸は時間を示し、縦軸は、充電電流Icおよび充電電圧Vcを示している。なお、図内の点線のグラフは、車載用充電器24の変換効率Kを考慮しない場合の充電電圧Vcおよび充電電流Icの遷移を示しており、実線のグラフは、変換効率Kを考慮した場合の充電電圧Vcおよび充電電流Icの遷移を示している。
図26に示される充電シーケンスは、ソフトスタート充電工程P1、定電流充電工程P2、定電力充電工程P3、定電圧充電工程P4の4つの工程により構成されている。
ソフトスタート充電工程P1では、車載用充電器24に過大な突入電流が流れ込まないように、充電電圧Vcおよび充電電流Icを徐々に増やしながら充電が行われる。そして、ソフトスタート充電工程P1では、充電電圧Vcが、充電開始前の高圧バッテリ26の電圧Vn(以下、初期電圧Vnと称する)から所定の電圧Vs(以下、定電流充電開始電圧Vsと称する)まで上昇される。また、充電電流Icが、所定の電流Is(以下、充電開始電流Isと称する)から最大充電電流Icmaxまで上昇される。
なお、定電流充電開始電圧Vsおよび充電開始電流Isは、以下の式(5)および式(6)により求められる。
Vs=Vn+ソフトスタート電圧上昇幅 ・・・(5)
Is=Ibrate×充電開始電流率 ・・・(6)
なお、ソフトスタート電圧上昇幅および充電開始電流率は、例えば、充電設定IF装置23を介して、ユーザにより任意の値に設定される。
また、最大充電電流Icmaxは、例えば、高圧バッテリ26の最大充電可能電流Ibrateに設定される。
定電流充電工程P2では、充電電流Icを最大充電電流Icmaxに保ちながら充電が行われ、充電電圧Vcが次第に上昇していく。そして、充電電力Wcが最大充電電力Wcmaxに到達したとき、定電流充電工程P2は終了する。
定電力充電工程P3では、充電電力Wcを最大充電電力Wcmaxに保ちつつ、充電電圧Vcを上昇させ、充電電流Icを減少させながら充電が行われる。そして、充電電圧Vcが最大充電電圧Vcmaxに到達したとき、定電力充電工程P3は終了する。
なお、最大充電電圧Vcmaxは、例えば、高圧バッテリ26の満充電電圧Vbfullに設定される。
定電圧充電工程P4では、充電電圧Vcを最大充電電圧Vcmaxに保ちながら充電が行われ、充電電流Icが次第に減少していく。そして、充電電流Icが、定電圧充電終了電流Iend以下になったとき、定電圧充電工程P4は終了し、高圧バッテリ26の充電が終了する。
なお、定電圧充電終了電流Iendは、例えば、充電設定IF装置23を介して、ユーザにより任意の値に設定される。
このように、充電シーケンス作成部502は、最大充電電力Wcmaxの範囲内で充電電圧Vcおよび充電電流Icが遷移し、ソフトスタート充電工程P1乃至定電圧充電工程P4からなる充電シーケンスを作成する。
なお、車載用充電器24の変換効率Kを考慮した場合、考慮しない場合と比較して、最大充電電力Wcmaxが低く設定される。従って、変換効率Kを考慮しない点線のグラフと比較して、変換効率Kを考慮した実線のグラフは、充電時間が長くなっている。
次に、図27乃至図30を参照して、充電シーケンスのパターンの例について説明する。
図27は、Wcmax>Wbrateの場合、すなわち、車載用充電器24から高圧バッテリ26に供給可能な電力の最大値が、高圧バッテリ26に入力可能な充電電力の最大値を上回っている場合の充電シーケンスの例を示している。この場合、最大充電電圧Vcmaxは、満充電電圧Vbfullに設定され、最大充電電流Icmaxは、最大充電可能電流Ibrateに設定される。
まず、上述したように、ソフトスタート充電工程P1において、充電電圧Vcが、初期電圧Vnから定電流充電開始電圧Vsまで上昇され、充電電流Icが、充電開始電流Isから最大充電電流Icmax(=Ibrate)まで上昇される。
次に、定電流充電工程P2において、充電電流Icが最大充電電流Icmaxに保たれたまま充電が行われ、充電電圧Vcが最大充電電圧Vcmax(=Vbfull)まで上昇される。この時点で充電電圧Vcが最大充電電圧Vcmaxに到達しているので、定電力充電工程P3は省略され、定電圧充電工程P4が行われる。
そして、定電圧充電工程P4では、上述したように、充電電圧Vcを最大充電電圧Vcmaxに保ちながら充電が行われ、充電電流Icが、定電圧充電終了電流Iend以下になったとき、高圧バッテリ26の充電は終了する。
図28は、Vbfull×Iend≦Wcmax≦Wbrateの場合の充電シーケンスの例を示している。この場合も、図27の場合と同様に、最大充電電圧Vcmaxは、満充電電圧Vbfullに設定され、最大充電電流Icmaxは、最大充電可能電流Ibrateに設定される。
この場合、図26を参照して上述した充電シーケンスと同様の充電シーケンスとなる。すなわち、ソフトスタート充電工程P1において、充電電圧Vcが、初期電圧Vnから定電流充電開始電圧Vsまで上昇され、充電電流Icが、充電開始電流Isから最大充電電流Icmax(=Ibrate)まで上昇される。
次に、定電流充電工程P2において、充電電流Icが最大充電電流Icmaxに保たれたまま充電が行われ、充電電圧Vcが定電力充電開始電圧Vw(=Wcmax/Icmax=Wcmax/Ibrate)まで上昇した時点で、充電電力Wcが最大充電電力Wcmaxに到達し、定電流充電工程P2は終了する。
次に、定電力充電工程P3において、充電電力Wcを最大充電電力Wcmaxに保ちつつ、充電電圧Vcが最大充電電圧Vcmax(=Vbfull)まで上昇され、充電電流Icが定電圧充電開始電流Iw(=Wcmax/Vcmax=Wcmax/Vbfull)まで減少される。
そして、定電圧充電工程P4において、充電電圧Vcが最大充電電圧Vcmaxに保たれたまま充電が行われ、充電電流Icが定電圧充電終了電流Iend以下になったとき、高圧バッテリ26の充電は終了する。
なお、図29に示されるように、Vn>Vw(=Wcmax/Ibrate)である場合、すなわち、充電開始時の高圧バッテリ26の電圧が、定電力充電開始電圧Vwを上回っている場合、最大充電電流Icmaxが再計算され、Wcmax/Vsに設定される。この場合、ソフトスタート充電工程P1が終了したとき、すでに充電電力Wcが最大充電電力Wcmaxに到達しているので、定電流充電工程P2は省略され、定電力充電工程P3が行われる。
図30は、満充電電圧Vbfull×定電圧充電終了電流Iend>最大充電電力Wcmaxの場合の充電シーケンスの例を示している。
この場合、ソフトスタート充電工程P1および定電流充電工程P2は、図26に示される場合と同様に設定できるが、定電力充電工程P3において、充電電流Icが定電圧充電終了電流Iendに到達しても、充電電圧Vcが最大充電電圧Vcmax(=Vbfull)に到達しない。従って、定電圧充電工程P4において、定電圧充電終了電流Iend未満の非常に小さい電流で充電を行わなければならず、充電時間が非常に長くなってしまう。従って、この場合、例えば、充電不可と判断し、充電できないことがユーザに通知される。
図31は、充電シーケンスを作成する際に設定される各設定値の具体例を示している。なお、ここで、高圧バッテリ26の初期電圧Vnを10V、最大充電可能電流Ibrateを10A、満充電電圧Vbfullを330V、車載用充電器24の変換効率Kを0.9とする。
また、図31の各グラフは、他のグラフとの違いを明確にするために、各軸における値の位置が実際の位置とは異なる位置に示されている。例えば、右上のグラフにおいて、縦軸の90Vの位置が実際の位置より上に示されている。
図31の左上のグラフは、設定入力電圧Visetが100V、最大入力電流Iimaxが2A、充電開始電流率が5%、ソフトスタート電圧上昇幅が5V、定電圧充電終了電流Iendが0.5Aに設定されている場合の充電シーケンスの例を示している。この場合、最大充電電力Wcmax、最大充電電圧Vcmax、最大充電電流Icmax、充電開始電流Is、定電流充電開始電圧Vs、定電力充電開始電圧Vw、および、定電圧充電開始電流Iwは以下の式(7)乃至式(13)により求められる。
Wcmax=Viset×Iimax×K=100V×2A×0.9=180W ・・・(7)
Vcmax=Vbfull=330V ・・・(8)
Icmax=Ibrate=10A ・・・(9)
Is=Ibrate×充電開始電流率=10A×5%=0.5A ・・・(10)
Vs=Vn+ソフトスタート電圧上昇幅=10V+5V=15V ・・・(11)
Vw=Wcmax÷Icmax=180W÷10A=18V ・・・(12)
Iw=Wcmax÷Vcmax=180W÷330A≒0.54A ・・・(13)
図31の左下のグラフは、設定入力電圧Visetが200V、最大入力電流Iimaxが2A、充電開始電流率が10%、ソフトスタート電圧上昇幅が5V、定電圧充電終了電流Iendが1.0Aに設定されている場合の充電シーケンスの例を示している。この場合、最大充電電力Wcmax、最大充電電圧Vcmax、最大充電電流Icmax、充電開始電流Is、定電流充電開始電圧Vs、定電力充電開始電圧Vw、および、定電圧充電開始電流Iwは以下の式(14)乃至式(20)により求められる。
Wcmax=Viset×Iimax×K=200V×2A×0.9=380W ・・・(14)
Vcmax=Vbfull=330V ・・・(15)
Icmax=Ibrate=10A ・・・(16)
Is=Ibrate×充電開始電流率=10A×10%=1.0A ・・・(17)
Vs=Vn+ソフトスタート電圧上昇幅=10V+5V=15V ・・・(18)
Vw=Wcmax÷Icmax=380W÷10A=38V ・・・(19)
Iw=Wcmax÷Vcmax=380W÷330A≒1.09A ・・・(20)
図31の右上のグラフは、設定入力電圧Visetが100V、最大入力電流Iimaxが10A、充電開始電流率が10%、ソフトスタート電圧上昇幅が5V、定電圧充電終了電流Iendが1.0Aに設定されている場合の充電シーケンスの例を示している。この場合、最大充電電力Wcmax、最大充電電圧Vcmax、最大充電電流Icmax、充電開始電流Is、定電流充電開始電圧Vs、定電力充電開始電圧Vw、および、定電圧充電開始電流Iwは以下の式(21)乃至式(27)により求められる。
Wcmax=Viset×Iimax×K=100V×10A×0.9=900W ・・・(21)
Vcmax=Vbfull=330V ・・・(22)
Icmax=Ibrate=10A ・・・(23)
Is=Ibrate×充電開始電流率=10A×10%=1.0A ・・・(24)
Vs=Vn+ソフトスタート電圧上昇幅=10V+5V=15V ・・・(25)
Vw=Wcmax÷Icmax=900W÷10A=90V ・・・(26)
Iw=Wcmax÷Vcmax=900W÷330A≒2.7A ・・・(27)
図31の右下のグラフは、設定入力電圧Visetが200V、最大入力電流Iimaxが10A、充電開始電流率が10%、ソフトスタート電圧上昇幅が5V、定電圧充電終了電流Iendが1.0Aに設定されている場合の充電シーケンスの例を示している。この場合、最大充電電力Wcmax、最大充電電圧Vcmax、最大充電電流Icmax、充電開始電流Is、定電流充電開始電圧Vs、定電力充電開始電圧Vw、および、定電圧充電開始電流Iwは以下の式(28)乃至式(34)により求められる。
Wcmax=Viset×Iimax×K=200V×10A×0.9=1800W ・・・(28)
Vcmax=Vbfull=330V ・・・(29)
Icmax=Ibrate=10A ・・・(30)
Is=Ibrate×充電開始電流率=10A×10%=1.0A ・・・(31)
Vs=Vn+ソフトスタート電圧上昇幅=10V+5V=15V ・・・(32)
Vw=Wcmax÷Icmax=1800W÷10A=180V ・・・(33)
Iw=Wcmax÷Vcmax=1800W÷330A≒5.4A ・・・(34)
図19に戻り、ステップS36において、充電シーケンス作成部502は、充電シーケンスを作成した結果に基づいて、充電可能であるか否かを判定する。充電シーケンス作成部502は、充電不可であると判定した場合、高圧バッテリ26の充電が不可であることを充電制御部503に通知する。その後、処理は、ステップS37に進む。
ステップS37において、通知部504は、充電不可を通知する。具体的には、充電制御部503は、高圧バッテリ26の充電が不可であることを通知部504に通知する。通知部504は、充電設定IF装置23に設けられている表示装置に、高圧バッテリ26の充電が不可であることを通知する画面を表示させる。その後、高圧バッテリ充電処理は終了する。
一方、ステップS36において、充電シーケンス作成部502は、充電可能であると判定した場合、作成した充電シーケンスを示す情報を充電制御部503に供給する。その後、処理はステップS38に進む。
ステップS38において、車載用充電システム11は、充電シーケンス実行処理を実行し、高圧バッテリ充電は終了する。ここで、図32のフローチャートを参照して、充電シーケンス実行処理の詳細について説明する。
ステップS101において、BMU27は、接続リレー25P,25Nをオンする。
ステップS102において、車載用充電器24は、ソフトスタート制御を実行する。ここで、図33のフローチャートを参照して、ソフトスタート制御の詳細について説明する。
ステップS131において、充電制御部503は、以下の式(35)および式(36)に基づいて、電圧増加量ΔV1および電流増加量ΔI1を設定する。
電圧増加量ΔV1=(Vs−Vn)÷ソフトスタート電圧分解能 ・・・(35)
電流増加量ΔI1=(Icmax−Is)÷ソフトスタート電流分解能 ・・・(36)
なお、ソフトスタート電圧分解能およびソフトスタート電流分解能は、ソフトスタート充電工程P1において、目標電圧および目標電流を変化させる回数を示す値である。ソフトスタート電圧分解能およびソフトスタート電流分解能は、例えば、充電設定IF装置23を介してユーザにより設定され、5、10などの値に設定される。
ステップS132において、車載用充電器24は、目標電圧を高圧バッテリ26の初期電圧Vnに設定し、目標電流を充電開始電流Isに設定する。具体的には、充電制御部503は、車載用充電器24の目標電圧および目標電流を、それぞれ高圧バッテリ26の初期電圧Vn(=現在の高圧バッテリ26の電圧Vb)および充電開始電流Isに設定し、DCDCコンバータ制御装置405の基準電圧Vref1および基準電圧Vref2(図13)を、それぞれ設定した目標電圧および目標電流に対応する値に設定する。また、充電制御部503は、DCDC制御信号がオフである場合、DCDC制御信号をオンにする。DCDCコンバータ制御装置405は、充電電圧Vcおよび充電電流Icが、それぞれ設定された目標電圧および目標電流になるように、DCDCコンバータスイッチング回路402を制御する。
ステップS133において、充電制御部503は、充電時間の計測用の充電時間カウンタをリセットする。これにより、充電時間の計測がゼロから行われる。
ステップS134において、充電制御部503は、通信装置416を介して、BMU27から高圧バッテリ26の電圧Vbおよび充電電流Icを読み込む。
ステップS135において、充電制御部503は、充電電流Ic=最大充電電流Icmaxであるか否かを判定する。充電電流Ic=最大充電電流Icmaxでないと判定された場合、処理はステップS136に進む。
ステップS136において、充電制御部503は、充電電流Ic≧目標電流であるか否かを判定する。充電電流Ic<目標電流であると判定された場合、処理はステップS137に進む。
ステップS137において、充電制御部503は、充電時間カウンタ>ソフトスタート充電時間判定値であるか否かを判定する。充電時間カウンタ≦ソフトスタート充電時間判定値であると判定された場合、処理はステップS140に進む。
一方、ステップS136において、充電電流Ic≧目標電流であると判定された場合、処理はステップS138に進む。
ステップS138において、ステップS132と同様の処理により、目標電圧が現在の高圧バッテリ26の電圧Vb+電圧増加量ΔV1に設定され、目標電流が現在の充電電流Ic+電流増加量ΔI1に設定される。
ステップS139において、ステップS133の処理と同様に、充電時間カウンタがリセットされる。その後、処理はステップS140に進む。
ステップS140において、車載用充電器24は、入力電流制御を行う。入力電流制御は、最大充電電力Wcmax付近で充電を行っている場合に、交流電源12からの入力電圧Viや入力電流Iiが変動し、入力電流Iiが最大入力電流Iimaxを超えそうになったときに、充電電力Wcを下げる目的で行われる。ここで、図34のフローチャートを参照して、入力電流制御の詳細について説明する。
ステップS161において、充電制御部503は、入力電流監視装置412から入力電流Iiを読み込む。
ステップS162において、充電制御部503は、入力電流Ii>補正閾値電流Icthであるか否かを判定する。ここで、補正閾値電流Icthとは、最大充電電力Wcmaxを補正するか否かを判定するための閾値であり、例えば、以下の式(37)により求められる。
Icth=Iimax−閾値設定値 ・・・(37)
なお、閾値設定値は、例えば、充電設定IF装置23を介してユーザにより設定され、例えば、0.5Aに設定される。
入力電流Ii>補正閾値電流Icthであると判定された場合、処理はステップS163に進む。
ステップS163において、充電制御部503は、最大充電電力Wcmaxおよび目標電流を補正する。具体的には、充電制御部503は、以下の式(38)に基づいて、最大充電電力Wcmaxの補正値である補正最大充電電力Wcmax'を算出する。
Wcmax'=Viset×Icth×Pf[Viset×Icth]×Pc[Viset][Icth]×P[Vbfull][Ibrate]
・・・(38)
すなわち、最大入力電流Iimaxの代わりに、補正閾値電流Icthを用いて最大充電電力Wcmaxが補正される。
さらに、充電制御部503は、補正最大充電電力Wcmax'を用いて、以下の式(39)に基づいて、目標電流を補正する。
目標電流=Wcmax'÷現在の目標電圧 ・・・(39)
充電制御部503は、図33のS132と同様の処理により、補正した目標電圧および補正した目標電流が車載用充電器24に設定される。その後、入力電流制御は終了する。
なお、このとき、車載用充電器24のDCDC変換効率が高くなるように、目標電圧および目標電流を最適化するようにしてもよい。
例えば、現在の充電電圧Vcが250V、充電電流Icが4.2A、充電電力Wcが1050Wのときに、充電電流Icが補正閾値電流Icthを超え、補正最大充電電力Wcmax'が1000Wに設定された場合について考える。この場合、充電電力Wcが1000Wとなる充電電圧Vcおよび充電電流Icの組み合わせのうち、充電電圧Vcが250V、充電電流Icが4.2A付近で車載用充電器24のDCDC変換効率が最も高くなる組み合わせが、目標電圧および目標電流に設定される。
図35は、充電電圧Vcおよび充電電流Icの組み合わせに対する、車載用充電器24のDCDC変換効率の特性の一例を示している。なお、図内の斜線により示される欄は、充電電力Wcが1000Wとなる充電電圧Vcおよび充電電流Icの組み合わせに対応する欄である。この例の場合、充電電力Wcが1000Wとなる充電電圧Vcおよび充電電流Icの組み合わせのうち、充電電圧Vcが260V、充電電流Icが3.85Aの組み合わせのとき、DCDC変換効率が最大の0.87となる。従って、目標電圧が260Vに設定され、目標電流が3.85Aに設定される。
一方、ステップS162において、入力電流Ic≦補正閾値電流Icthであると判定された場合、ステップS163の処理はスキップされ、入力充電制御は終了する。
図33に戻り、ステップS140の処理の後、処理はステップS134に戻り、ステップS135において、充電電流Ic=最大充電電流Icmaxであると判定されるか、ステップS136において、充電時間カウンタ>ソフトスタート充電時間判定値であると判定されるまで、ステップS134乃至S140の処理が繰り返し実行される。
一方、ステップS135において、充電電流Ic=最大充電電流Icmaxであると判定された場合、ソフトスタート制御は終了する。
また、ステップS137において、充電時間カウンタ>ソフトスタート充電時間判定値であると判定された場合、すなわち、充電電流Icが、ソフトスタート充電時間判定値により規定される時間内に目標電流に到達しない場合、処理はステップS141に進む。
ステップS141において、充電制御部503は、充電異常が発生していると判定する。その後、ソフトスタート制御は終了する。
図32に戻り、ステップS103において、充電制御部503は、ステップS102の処理の結果に基づいて、充電異常が発生していないか否かをする。充電異常が発生していないと判定された場合、処理はステップS104に進む。
ステップS104において、車載用充電器24は、定電流制御を実行する。ここで、図36のフローチャートを参照して、定電流制御の詳細について説明する。
ステップS181において、図33のステップS132と同様の処理により、目標電圧が定電力充電開始電圧Vwに設定され、目標電流が最大充電電流Icmaxに設定される。これにより、ソフトスタート充電工程P1において、すでに充電電流Icが最大充電電流Icに到達しているので、充電電流Icが最大充電電流Icmaxに保たれたまま、充電電圧Vcが上昇していく。
ステップS182において、図33のステップS133の処理と同様に、充電時間カウンタがリセットされる。
ステップS183において、充電制御部503は、通信装置416を介してBMU27から高圧バッテリ26の電圧Vbを読み込む。
ステップS184において、充電制御部503は、高圧バッテリ26の電圧Vb≧定電力充電開始電圧Vwであるか否かを判定する。高圧バッテリ26の電圧Vb<定電力充電開始電圧Vwであると判定された場合、処理はステップS185に進む。
ステップS185において、充電制御部503は、充電時間カウンタ>定電流充電時間判定値であるか否かを判定する。充電時間カウンタ>定電流充電時間判定値であると判定された場合、処理はステップS186に進む。
ステップS186において、充電制御部503は、高圧バッテリ26の電圧変化量<最小電圧上昇値であるか否かを判定する。高圧バッテリ26の電圧変化量≧最小電圧上昇値であると判定された場合、すなわち、定電流充電時間判定値により規定される時間内の高圧バッテリ26の電圧Vbの上昇値が、最小電圧上昇値に達した場合、処理はステップS187に進む。
ステップS187において、図33のステップS132の処理と同様に、充電時間カウンタがリセットされる。その後、処理はステップS188に進む。
一方、ステップS185において、充電時間カウンタ≦定電流充電時間判定値であると判定された場合、ステップS186およびS187の処理はスキップされ、処理はステップS188に進む。
ステップS188において、図33のステップS140の処理と同様に、入力電力制御が実行される。その後、処理はステップS183に戻り、ステップS184において、高圧バッテリ26の電圧Vb≧定電力充電開始電圧Vwであると判定されるか、ステップS186において、高圧バッテリ26の電圧変化量<最小電圧上昇値であると判定されるまで、ステップS183乃至S188の処理が繰り返し実行される。
一方、ステップS184において、高圧バッテリ26の電圧Vb≧定電力充電開始電圧Vwであると判定された場合、定電流制御は終了する。
また、ステップS186において、高圧バッテリ26の電圧変化量<最小電圧上昇値であると判定された場合、すなわち、定電流充電時間判定値により規定される時間内の高圧バッテリ26の電圧Vbの上昇値が、最小電圧上昇値に達しなかった場合、処理はステップS189に進む。
ステップS189において、充電制御部503は、充電異常が発生していると判定する。その後、定電流制御は終了する。
図32に戻り、ステップS105において、充電制御部503は、ステップS104の処理の結果に基づいて、充電異常が発生していないか否かをする。充電異常が発生していないと判定された場合、処理はステップS106に進む。
ステップS106において、車載用充電器24は、定電力制御を実行する。ここで、図37のフローチャートを参照して、定電力制御の詳細について説明する。
ステップS201において、図33のステップS132と同様の処理により、目標電圧が定電力充電開始電圧Vw+電圧増加量ΔV2に設定され、目標電流が最大充電電流Icmax−電流減少量ΔI2に設定される。ここで、電圧増加量ΔV2は、定電力充電中に目標電圧を増加させる単位を示し、電流減少量ΔI2は、定電力充電中に目標電流を減少させる単位を示す。電圧増加量ΔV2および電流減少量ΔI2は、例えば、充電設定IF装置23を介して、ユーザにより任意の値に設定される。
ステップS202において、図33のステップS133の処理と同様に、充電時間カウンタがリセットされる。
ステップS203において、充電制御部503は、通信装置416を介して、BMU27から高圧バッテリ26の電圧Vbおよび充電電流Icを読み込む。
ステップS204において、充電制御部503は、高圧バッテリ26の電圧Vb≧最大充電電圧Vcmaxであるか否かを判定する。高圧バッテリ26の電圧Vb<最大充電電圧Vcmaxであると判定された場合、処理はステップS205に進む。
ステップS205において、充電制御部503は、高圧バッテリ26の電圧Vb×充電電流Ic≧目標電圧×目標電流であるか否かを判定する。高圧バッテリ26の電圧Vb×充電電流Ic<目標電圧×目標電流であると判定された場合、処理はステップS206に進む。
ステップS206において、充電制御部503は、充電時間カウンタ>定電力充電時間判定値であるか否かを判定する。充電時間カウンタ≦定電力充電時間判定値であると判定された場合、処理はステップS209に進む。
一方、ステップS205において、高圧バッテリ26の電圧Vb×充電電流Ic≧目標電圧×目標電流であると判定された場合、処理はステップS207に進む。
ステップS207において、図33のステップS132と同様の処理により、目標電圧が現在の高圧バッテリ26の電圧Vb+電圧増加量ΔV2に設定され、目標電流が現在の充電電流Ic−電流減少量ΔI2に設定される。
ステップS208において、図33のステップS133の処理と同様に、充電時間カウンタがリセットされる。その後、処理はステップS209に進む。
ステップS209において、図33のステップS140の処理と同様に、入力電流制御が実行される。
その後、処理はステップS203に戻り、ステップS204において、高圧バッテリ26の電圧Vb≧最大充電電圧Vcmaxであると判定されるか、ステップS206において、充電時間カウンタ>定電力充電時間判定値であると判定されるまで、ステップS203乃至S209の処理が繰り返し実行される。
一方、ステップS204において、高圧バッテリ26の電圧Vb≧最大充電電圧Vcmaxであると判定された場合、定電力制御は終了する。
また、ステップS206において、充電時間カウンタ>定電力充電時間判定値であると判定された場合、すなわち、充電電力Wcが、定電力充電時間判定値により規定される時間内に最大充電電力Wcmaxに到達しない場合、処理はステップS210に進む。
ステップS210において、充電制御部503は、充電異常が発生していると判定する。その後、定電力制御は終了する。
図32に戻り、ステップS107において、充電制御部503は、ステップS106の処理の結果に基づいて、充電異常が発生していないか否かをする。充電異常が発生していないと判定された場合、処理はステップS108に進む。
ステップS108において、車載用充電器24は、定電圧制御を実行する。ここで、図38のフローチャートを参照して、定電圧制御の詳細について説明する。
ステップS231において、図33のステップS132と同様の処理により、目標電圧が最大充電電圧Vcmaxに設定される。これにより、前の充電工程において、すでに充電電圧Vcが最大充電電圧Vcmaxに到達しているので、充電電圧Vcが最大充電電圧Vcmaxに保たれたまま、充電電流Icが減少していく。
ステップS232において、図33のステップS133の処理と同様に、充電時間カウンタがリセットされる。
ステップS233において、充電制御部503は、通信装置416を介して、BMU27から充電電流Icを読み込む。
ステップS234において、充電制御部503は、充電電流Ic<定電圧充電終了電流Iendであるか否かを判定する。充電電流Ic≧定電圧充電終了電流Iendであると判定された場合、処理はステップS235に進む。
ステップS235において、充電制御部503は、充電時間カウンタ>定電圧充電時間最大値であるか否かを判定する。充電時間カウンタ≦定電圧充電時間最大値であると判定された場合、処理はステップS233に戻る。その後、ステップS234において、充電電流Ic<定電圧充電終了電流Iendであると判定されるか、ステップS235において、充電時間カウンタ>定電圧充電時間最大値であると判定されるまで、ステップS233乃至S235の処理が繰り返し実行される。
一方、ステップS234において、充電電流Ic<定電圧充電終了電流Iendであると判定された場合、定電圧制御は終了する。
また、ステップS235において、充電時間カウンタ>定電圧充電時間最大値であると判定された場合、すなわち、定電圧充電時間最大値により規定される時間内に、充電電流Icが定電圧充電終了電流Iendに到達しなかった場合、処理はステップS236に進む。
ステップS236において、充電制御部503は、充電異常が発生していると判定する。その後、定電圧充電制御は終了する。
図32に戻り、ステップS109において、充電制御部503は、ステップS108の処理の結果に基づいて、充電異常が発生していないか否かをする。充電異常が発生していないと判定された場合、処理はステップS111に進む。
一方、ステップS103、S105、S107、または、S109において、充電異常が発生していると判定された場合、処理はステップS110に進む。
ステップS110において、通知部504は、充電異常を通知する。具体的には、充電制御部503は、充電異常が発生していることを通知部504に通知する。通知部504は、例えば、充電設定IF装置23に設けられている表示装置に、充電異常の発生およびその内容を通知する画面を表示させる。その後、処理はステップS111に進む。
ステップS111において、BMU27は、接続リレー25P,25Nをオフする。その後、充電シーケンス実行処理は終了する。
以上のようにして、入力電流Iiが、予め設定されている最大入力電流Iimaxを超えないように高圧バッテリ26の充電が行われる。その結果、車載用充電器24に過大な電流が流れ込み、例えば、他のコンセントから出力される電圧が大幅に降下したり、ブレーカが作動し、交流電源12からの電力の供給がストップしたりして、他の電気製品に悪影響を及ぼしたり、高圧バッテリ26の充電が停止したりすることが防止される。
また、車載用充電器24の変換効率Kを考慮して最大充電電力Wcmaxが設定されるため、入力電流Iiが最大入力電流Iimaxを超えることがより確実に防止される。また、設定された設定入力電圧Visetおよび最大入力電流Iimaxの範囲内で、より迅速に高圧バッテリ26の充電を行うことができる。
次に、本発明の実施の形態の変形例、応用例について説明する。
高圧バッテリ26は、充電が完了した状態でさらに余分な充電を行おうとすると、過大に発熱する。これを利用して、充電シーケンスにおいて、高圧バッテリ26の温度変化に基づいて、充電の完了を判定するようにしてもよい。
図39は、高圧バッテリ26の温度変化に基づいて充電の完了を判定するようにした場合に、図19のステップS35において作成される充電シーケンスの例を示すグラフである。図39の充電シーケンスは、図26の充電シーケンスと比較して、定電力充電工程P3および定電圧充電工程P4の代わりに、温度制御充電工程P11が設けられている点が異なる。温度制御充電工程P11では、充電電圧Vcが、定電力充電開始電圧Vwから最大充電電圧Vcmaxまで上昇し、充電電流Icが、最大充電電流Icmaxから定電圧充電終了電流Iendまで下降するように、高圧バッテリ26の充電が制御される。
ここで、図40のフローチャートを参照して、高圧バッテリ26の温度変化に基づいて、高圧バッテリ26の充電の完了を判定するようにした場合の、図19のステップS38の充電シーケンス実行処理の詳細について説明する。
ステップS301乃至S304の処理は、図32のステップS101乃至S104の処理と同様であり、その説明は繰り返しになるため省略する。なお、ステップS301乃至S304において、高圧バッテリ26のソフトスタート充電および定電流充電が行われる。
ステップS305において、充電制御部305は、充電異常が発生していないか否かを判定する。充電異常が発生していないと判定された場合、処理はステップS306に進む。
ステップS306において、車載用充電器24は、温度制御を実行する。ここで、図41のフローチャートを参照して、温度制御の詳細について説明する。
ステップS331において、充電制御部503は、以下の式(40)および式(41)に基づいて、電圧増加量ΔV3および電流増加量ΔI3を設定する。
電圧増加量ΔV3=(Vcmax−Vw)÷温度制御電圧分解能 ・・・(40)
電流増加量ΔI3=(Icmax−Iend)÷温度制御電流分解能 ・・・(41)
なお、温度制御電圧分解能および温度制御電流分解能は、温度制御充電工程P11において、目標電圧および目標電流を変化させる回数を示す値である。温度制御電圧分解能および温度制御電流分解能は、例えば、充電設定IF装置23を介してユーザにより設定され、5、10などの値に設定される。
ステップS332において、図33のステップS132と同様の処理により、目標電圧が定電力充電開始電圧Vwに設定され、目標電流が最大充電電流Icmaxに設定される。
ステップS333において、図33のステップS133の処理と同様に、充電時間カウンタがリセットされる。
ステップS334において、充電制御部503は、通信装置416を介して、BMU27から高圧バッテリ26の電圧Vb、充電電流Icおよび温度を読み込む。
ステップS335において、充電制御部503は、高圧バッテリ26の電圧Vb≧目標電圧であるか否かを判定する。高圧バッテリ26の電圧Vb≧目標電圧であると判定された場合、処理はステップS336に進む。
ステップS336において、図33のステップS132と同様の処理により、目標電圧が現在の高圧バッテリ26の電圧Vb+電圧増加量ΔV3に設定され、目標電流が現在の充電電流Ic−電流減少量ΔI3に設定される。その後、処理はステップS337に進む。
一方、ステップS335において、高圧バッテリ26の電圧Vb<目標電圧であると判定された場合、ステップS336の処理はスキップされ、処理はステップS337に進む。
ステップS337において、充電制御部503は、高圧バッテリ26の温度変化率を算出する。具体的には、充電制御部503は、現在の高圧バッテリ26の温度と、所定の時間前(例えば、1分前)の高圧バッテリ26の温度との差分を求め、その期間における単位時間(例えば、1秒)あたりの温度の変化率を算出する。
ステップS338において、充電制御部503は、高圧バッテリ26の温度変化率>設定閾値であるか否かを判定する。この設定閾値は、高圧バッテリ26の充電が完了したか否かを判定するための閾値であり、例えば、充電設定IF装置23を介してユーザにより設定される。温度変化率≦設定閾値であると判定された場合、処理はステップS339に進む。
ステップS339において、充電制御部503は、充電時間カウンタ>温度制御時間最大値であるか否かを判定する。充電時間カウンタ≦温度制御時間最大値であると判定された場合、処理はステップS334に戻る。その後、ステップS338において、温度変化率>設定閾値であると判定されるか、ステップS339において、充電時間カウンタ>温度制御時間最大値であると判定されるまで、ステップS334乃至S339の処理が繰り返し実行される。
一方、ステップS338において、温度変化率>設定閾値であると判定された場合、温度制御は終了する。
また、ステップS339において、充電時間カウンタ>温度制御時間最大値であると判定された場合、すなわち、温度制御時間最大値により規定される時間内に、高圧バッテリ26の温度変化率が設定閾値を超えなかった場合、処理はステップS340に進む。
ステップS340において、充電制御部503は、充電異常が発生していると判定する。その後、温度制御は終了する。
図40に戻り、ステップS307において、充電制御部305は、ステップS306の処理の結果に基づいて、充電異常が発生していないか否かを判定する。充電異常が発生していないと判定された場合、処理はステップS309に進む。
一方、ステップS303、S305、または、S307において、充電異常が発生していると判定された場合、処理はステップS308に進む。
ステップS308において、図32のステップS110の処理と同様に、充電異常が通知され、処理はステップS309に進む。
ステップS309において、図32のステップS111の処理と同様に、接続リレー25P,25Nがオフされ、充電シーケンス実行処理は終了する。
なお、以上の説明では、高圧バッテリ26の温度の判定を充電制御部503が行う例を示したが、温度監視装置415が行うようにしてもよい。
次に、図42を参照して、高圧バッテリ26の充電異常の検出方法の変形例について説明する。例えば、単位時間(例えば、1分間)あたりの充電電圧Vcの変化率ΔVc/ΔTを検出し、変化率ΔVc/ΔTが、以下の式(42)を満足しない場合、すなわち、変化率ΔVc/ΔTが規定の範囲を下回るか、超えている場合、充電異常が発生していると判定し、高圧バッテリ26の充電を停止するようにしてもよい。
最小変化量<変化率ΔVc/ΔT<最大変化量 ・・・(42)
次に、図43のフローチャートを参照して、図19の高圧バッテリ診断の変形例について説明する。この処理は、例えば、車載用充電システム11にBMU27が設けられておらず、代わりに高圧バッテリ26の温度を計測する温度センサが設けられている場合に適用される。
ステップS351において、高圧バッテリ診断部505は、図示せぬ温度センサから、高圧バッテリ26の温度を読み込む。
ステップS352において、高圧バッテリ診断部505は、充電不可低温値<高圧バッテリ26の温度<充電不可高温値であるか否かを判定する。なお、充電不可低温値および充電不可高温値は、高圧バッテリ26の温度が正常であるか否かを判定するために予め設定される閾値である。充電不可低温値<高圧バッテリ26の温度<充電不可高温値であると判定された場合、すなわち、高圧バッテリ26の温度が正常な範囲内である場合、処理はステップS353に進む。
ステップS353において、高圧バッテリ診断部505は、図示せぬ電流測定部から高圧バッテリ26の電流(放電電流)を読み込む。
ステップS354において、高圧バッテリ診断部505は、高圧バッテリ26の電流<過電流判定値であるか否かを判定する。なお、過電流判定値は、高圧バッテリ26の放電電流が正常であるか否かを判定するために予め設定される閾値である。高圧バッテリ26の電流<過電流判定値と判定された場合、処理はステップS355に進む。
ステップS355において、高圧バッテリ診断部505は、高圧バッテリ26の診断結果が正常であると判定し、充電制御部503に診断結果を通知する。その後、高圧バッテリ診断処理は終了する。
一方、ステップS352において、充電不可低温値<高圧バッテリ26の温度<充電不可高温値でないと判定された場合、または、ステップS354において、高圧バッテリ26の電流≧過電流判定値であると判定された場合、処理はステップS356に進む。
ステップS356において、高圧バッテリ診断部505は、高圧バッテリ26の診断結果が異常であると判定し、充電制御部503に診断結果を通知する。その後、高圧バッテリ診断処理は終了する。
次に、図44を参照して、車載用充電システムの変形例について説明する。図44の車載用充電システム611は、給電口621、充電制御トリガ622、充電設定IF装置623、車載用充電器624、接続リレー625、高圧バッテリ626、および、温度センサ627を含むように構成される。なお、図中、図1と対応する部分については下2桁が同じ符号を付してあり、処理が同じ部分に関しては、その説明は繰り返しになるので省略する。
車載用充電システム611は、図1の車載用充電システム11と比較して、BMUの代わりに温度センサ631が設けられている点が異なる。そして、車載用充電システム611では、高圧バッテリ626の状態を車載用充電器624により監視する。具体的には、車載用充電器624では、高圧バッテリ626の電圧として車載用充電器624の出力電圧を出力電圧監視装置413(図12)により測定および監視し、高圧バッテリ626の充電電流として車載用充電器624の出力電流を出力電流監視装置414(図12)により測定および監視する。また、車載用充電器624では、高圧バッテリ26に取り付けられている温度センサ631からの信号に基づいて、高圧バッテリ626の温度を温度監視装置415(図12)により測定および監視する。さらに、車載用充電システム611では、接続リレー625のオンまたはオフの制御を車載用充電器624が行う。
次に、図45を参照して、車載用充電器の変形例について説明する。図45の車載用充電器700は、整流器701、DCDCコンバータスイッチング回路702、降圧回路703、および、制御装置704を含むように構成される。また、制御装置704は、入力電圧監視装置711、入力電流監視装置712、出力電圧監視装置713、出力電流監視装置714、温度監視装置715、通信装置716、EEPROM717、マイクロコンピュータ718、および、DCDCコンバータ制御装置719を含むように構成される。なお、図中、図12と対応する部分については下2桁が同じ符号を付してあり、処理が同じ部分に関しては、その説明は繰り返しになるので省略する。
車載用充電器700と図12の車載用充電器24を比較して、車載用充電器24では、制御装置404とDCDCコンバータ制御装置405とが別々に設けられているのに対し、車載用充電器700では、DCDCコンバータ制御装置719が制御装置704に組み込まれている点が異なる。
DCDCコンバータ制御装置719は、例えば、PWM出力機能を有するマイクロコンピュータなどにより構成され、PID制御などの処理をソフトウエアにより実現する。DCDCコンバータ制御装置719は、そして、DCDCコンバータスイッチング回路702に供給するスイッチング信号に示されるPWMのスイッチング波形の周期やDuty比などを制御する。
次に、図46および図47を参照して、交流電源情報の取得方法の変形例について説明する。
例えば、図46に示されるように、車載用充電システム11が設けられている車両801の高圧バッテリ26を充電するために、ケーブル803を介して車両801を交流電源802に接続した場合について考える。この場合、ケーブル803を介して車両801と交流電源802が通信を行い、交流電源802に関する交流電源情報を交流電源802から車両801に供給するようにしてもよい。また、車両801および交流電源802に無線装置811および無線装置821をそれぞれ設けておき、無線通信により交流電源802から車両801に交流電源情報を供給するようにしてもよい。
また、テレマティクス、VICS(Vehicle Information and Communication System)などのサービスを提供する外部設定所804に設けられている設定装置831と車両801が所定の通信方法により通信を行い、交流電源802に関する交流電源情報を設定装置831から車両801に供給するようにしてもよい。
図47は、交流電源802または設定装置831から車両801に交流電源情報を提供する場合の通信シーケンスの例を示している。
例えば、車両801は、交流電源情報の送信を交流電源802または設定装置831に要求する。なお、車両801が交流電源情報を要求するタイミングは、例えば、車両801のユーザにより指令されたとき、車両801と交流電源802がケーブル803により接続されたときなどが考えられる。また、このとき、必要に応じて、車載用充電器24の設定情報を車両801から交流電源802または設定装置831に送信するようにしてもよい。交流電源情報の送信の要求を受けた交流電源802または設定装置831は、交流電源情報を車両801に送信する。
これにより、交流電源802の電圧、最大入力電流などを含む交流電源情報を簡単かつ確実に取得することができる。
なお、以上の説明では、充電電圧Vcおよび充電電流IcをBMU27から読み込んで充電制御を行う例を示したが、出力電圧監視装置413および出力電流監視装置414から読み込んで充電制御を行うようにしてもよい。
なお、上述した一連のマイクロコンピュータ418(図12)およびマイクロコンピュータ718(図45)の処理は、ハードウエアにより実行させるようにすることも可能である。
また、マイクロコンピュータ418およびマイクロコンピュータ718が実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。
なお、本明細書において、システムの用語は、複数の装置、手段などより構成される全体的な装置を意味するものとする。
また、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。