(57)【要約】  電源の出力電圧の変動幅を考慮して車載用充電器の入力電流を制御することにより、充電できなくなることを防ぐことができるとともに、家屋等で他の電気機器の使用ができない状態を防ぐことができる車載用充電装置。車載用充電装置（１７０）は、車両（１６０）の外部にある電源（１０１）から車両（１６０）に搭載された蓄電池（１１５）を充電する。充電器（１１４）は、外部にある電源（１０１）と接続し、蓄電池（１１５）を充電するための入力電流が可変である。制御部（１１３）は、充電器（１１４）の入力電流を複数の値に変化させ、それぞれ変化させた際の入力電流と電圧測定部（１１１）により測定した入力電圧との対応関係に従って、入力電流および入力電圧の適正範囲の下限閾値を決定するとともに、充電開始後に、対応関係及び下限閾値に従って、入力電圧が変化した際に入力電流を制御する。
2012132459.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の外部にある電源から前記車両に搭載された蓄電池を充電する車載用充電装置であって、
前記外部にある電源と接続し、前記蓄電池を充電するための入力電流が可変である充電器と、
前記充電器の入力電流と前記入力電流に対応する入力電圧とを測定する測定部と、
前記充電器の入力電流を複数の値に変化させ、それぞれ変化させた際の前記入力電流と前記測定部により測定した前記入力電圧との対応関係に従って、前記入力電流および前記入力電圧の適正範囲の下限閾値を決定するとともに、充電開始後に、前記対応関係及び前記下限閾値に従って、前記入力電圧が変化した際に前記入力電流を制御する制御部と、
を具備する車載用充電装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記対応関係を一次近似直線として求めるとともに前記下限閾値を前記一次近似直線の切片に基づいて決定し、前記一次近似直線及び前記下限閾値に従って、前記入力電圧が変化した際に前記入力電流を制御する、
請求項１記載の車載用充電装置。
【請求項３】
前記制御部は、充電開始後に前記入力電圧が前記一次近似直線と同一の傾きでかつ前記下限閾値を通る制御用直線を求め、前記制御用直線上において低下前の前記入力電圧と略同一の入力電圧となる入力電流まで前記入力電流を低下させる制御を行い、充電開始後に前記入力電圧が上昇した場合には、前記一次近似直線と同一の傾きでかつ上昇前の前記入力電圧と略同一の入力電圧となる入力電流まで前記入力電流を上昇させる制御を行う、
請求項２記載の車載用充電装置。
【請求項４】
前記制御部は、複数回に渡って測定した前記一次近似直線の切片の測定時点までの最小値を前記下限閾値とする、
請求項２記載の車載用充電装置。
【請求項５】
前記制御部は、所定回数に渡って測定した前記一次近似直線の切片の最小値を前記所定回数毎に求め、求めた各々の前記最小値の平均値を求めるとともに、前記平均値よりも所定の偏差だけ小さい値を前記下限閾値とする、
請求項２記載の車載用充電装置。
【請求項６】
前記制御部は、複数回に渡って測定した前記一次近似直線の切片の平均値よりも所定の偏差だけ小さい値を前記下限閾値とする、
請求項２記載の車載用充電装置。
【請求項７】
前記制御部は、複数回に渡って測定した前記一次近似直線の切片の変化量を求めるとともに、前記変化量の平均値を暫定閾値とし、前記下限閾値より前記暫定閾値だけ大きい値を新たな前記下限閾値とする、
請求項２記載の車載用充電装置。
【請求項８】
前記制御部は、
複数回に渡って測定した前記一次近似直線の切片の測定時点までの最小値、
所定回数に渡って測定した前記一次近似直線の切片の最小値を前記所定回数毎に求め、求めた各々の前記最小値の平均値を求めるとともに、前記平均値よりも所定の偏差だけ小さい値、
および複数回に渡って測定した前記一次近似直線の切片の平均値よりも所定の偏差だけ小さい値、
の少なくとも２つの値を算出し、前記２つの値のうちいずれか大きい方の値を前記下限閾値とする、
請求項２記載の車載用充電装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記対応関係を求める過程において前記外部にある電源からの前記蓄電池に対する電源の供給が遮断された場合には、次回に前記対応関係を求める際には、前記遮断の前に設定した入力電流のうちの最大値以下の入力電流により前記対応関係を求める
請求項１記載の車載用充電装置。
【請求項１０】
前記制御部は、充電開始前、および、充電開始後の少なくとも一方において、前記対応関係に従って前記下限閾値を決定する、
請求項１記載の車載用充電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自宅の電源を用いて電気自動車等の車両の動力源である蓄電池を充電する車載用充電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気自動車等の車両に搭載されている蓄電池を、自宅の電源を用いて充電することが行われている。家屋（自宅）の電源は、エアコン等の様々な電気機器にも電力を供給するので、使用する電気機器の数が増える等により、電源供給回路に流れる電流が過電流となる可能性がある。過電流となった場合には、電源供給回路が遮断されて電源から電気機器への電源の供給が停止して、全ての電気機器が一時的に使用できなくなる。【０００３】
従来、家屋の電源供給回路に流れる電流が過電流になることを防ぐ方法として、受電電圧の低下に応じて電流量を抑制する電気機器システムが知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１の電気機器システムでは、電圧検出器で受電電圧の低下を検出した場合に、この低下に応じて電力変換器を制御してシステム全体の電流量を抑制する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−９２８２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１においては、電源の出力電圧の変動幅を考慮せずに自身の電流量を制御するので、電流量を抑制しても電源の出力電圧が低下した場合には、電源供給能力を超える負荷を電源供給回路に与えることとなり、電源供給回路が遮断されて充電できなくなるとともに、全ての電気機器が一時的に使用できなくなるという問題がある。【０００６】
本発明の目的は、電源の出力電圧の変動幅を考慮して車載用充電器の入力電流を制御することにより、充電できなくなることを防ぐことができるとともに、家屋等で他の電気機器の使用ができない状態を防ぐことができる車載用充電装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の車載用充電装置は、車両の外部にある電源から前記車両に搭載された蓄電池を充電する車載用充電装置であって、前記外部にある電源と接続し、前記蓄電池を充電するための入力電流が可変である充電器と、前記充電器の入力電流と前記入力電流に対応する入力電圧とを測定する測定部と、前記充電器の入力電流を複数の値に変化させ、それぞれ変化させた際の前記入力電流と前記測定部により測定した前記入力電圧との対応関係に従って、前記入力電流および前記入力電圧の適正範囲の下限閾値を決定するとともに、充電開始後に、前記対応関係及び前記下限閾値に従って、前記入力電圧が変化した際に前記入力電流を制御する制御部と、を具備する構成を採る。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、電源の出力電圧の変動幅を考慮して車載用充電器の入力電流を制御することにより、充電できなくなることを防ぐことができるとともに、家屋等で他の電気機器の使用ができない状態を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態における充電システムの構成を示す図
【図２】本発明の実施の形態における下限閾値を決定する第１の方法を示す図
【図３】本発明の実施の形態における下限閾値を決定する第２の方法を示す図
【図４】本発明の実施の形態における下限閾値を決定する第３の方法を示す図
【図５】本発明の実施の形態における下限閾値を決定する第４の方法を示す図
【図６】本発明の実施の形態における下限閾値を決定する第５の方法を示す図
【図７】本発明の実施の形態における下限閾値を決定する第６の方法の一例を示す図
【図８】本発明の実施の形態における下限閾値を決定する第６の方法の他の一例を示す図
【図９】本発明の実施の形態における電圧測定部で測定した入力電圧の変化量を求める方法を示す図
【図１０】本発明の実施の形態における下限閾値を決定する第７の方法を示す図
【図１１】本発明の実施の形態における充電開始後における充電器の入力電流の制御方法を示すフロー図
【図１２】本発明の実施の形態における充電開始後において充電器の入力電流を低下させる制御を示す図
【図１３】本発明の実施の形態における充電開始後における充電器の入力電流を上昇させる制御を示す図
【図１４】本発明の実施の形態における入力電圧と入力電流との関係を一次近似直線として求める方法における入力電圧と入力電流との関係を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
（実施の形態）
＜充電システムの構成＞
図１は、本発明の実施の形態に係る充電システム１００の構成を示す図である。
【００１２】
家屋１５０は、例えば車両１６０の所有者の自宅である。家屋１５０には、車両１６０の車載用充電装置１７０と接続するソケット１０５が備えられている。家屋１５０は、電源１０１より電源電流を供給する電源供給回路１８０を有する。家屋１５０には、電源供給回路１８０に過電流が流れた場合に、電源供給回路１８０を遮断するブレーカ盤１０６が備えられている。
【００１３】
車両１６０は、家屋１５０の宅内に例えば発電所等から供給される電源１０１を用いて、ソケット１０５に接続された車載用充電装置１７０により、車両１６０に搭載している蓄電池１１５を充電する。車両１６０は、蓄電池１１５を駆動源として走行する電気自動車等である。
【００１４】
車載用充電装置１７０は、車両１６０に搭載されている蓄電池１１５を充電する。なお、車載用充電装置１７０の構成の詳細については、後述する。
【００１５】
電源供給回路１８０は、電源１０１と、電源１０１の出力インピーダンス１０２と、電源１０１と充電器１１４とを接続する配線のインピーダンス１０４と、から構成される。電源供給回路１８０は、電気機器１０３または車載用充電装置１７０に電源１０１より電源を供給するための回路である。
【００１６】
＜車載用充電装置の構成＞
車載用充電装置１７０は、電圧測定部１１１と、電流測定部１１２と、制御部１１３と、充電器１１４とを有する。
【００１７】
電圧測定部１１１は、充電器１１４の入力電圧を測定し、電圧測定値を制御部１１３へ出力する。
【００１８】
電流測定部１１２は、充電器１１４の入力電圧に対する充電器１１４の入力電流を測定し、電流測定値を制御部１１３へ出力する。
【００１９】
制御部１１３は、充電停止中に電圧測定部１１１により複数回に渡って測定した充電器１１４の入力電圧を取得し、取得したこれらの入力電圧より、入力電圧の適正範囲の下限閾値を決定する。ここで、充電停止中とは、充電器１１４の入力電流を「略０」（無負荷）（Ｉｃ＝０）にした状態を意味する。制御部１１３は、電圧測定部１１１から入力した複数の電圧測定値と、電流測定部１１２から入力した前記複数の電圧測定値に対応する複数の電流測定値との各々の関係を一次近似直線として求め、求めた値をテーブルとして記憶する。制御部１１３は、充電開始後において、下限閾値と一次近似直線のテーブルとに従って、入力電圧が低下した際に入力電流を低下させる制御を行う。なお、下限閾値を決定する方法、及び充電開始後における入力電流の制御方法については、後述する。
【００２０】
充電器１１４は、電源１０１を用いて、制御部１１３により制御された入力電流で蓄電池１１５を充電する。
【００２１】
＜下限閾値を決定する方法＞
下限閾値Ｖｋｍｉｎは、ブレーカ盤１０６のＡ点の電圧Ｖｋの下限とする値であり、蓄電池１１５の充電開始後において電気機器１０３の使用を開始した際に、電源供給回路１８０に過電流が流れないように入力電流を制御するために、一次近似直線と共に用いられるパラメータである。入力電圧Ｖｃが下限閾値以下になった場合に入力電流Ｉｃを低下させる制御が、また入力電圧Ｖｃが下限閾値以上である場合に入力電流Ｉｃを増加させる制御が、それぞれ行われる。この電流制御と一次近似直線との関係については、後述する。
【００２２】
入力電圧Ｖｃと一次近似直線Ｖｋとの関係は（１）式のようになり、（１）式において入力電流Ｉｃが略０のときはＶｃ≒Ｖｋになる。
Ｖｃ＝Ｖｋ−Ｚｓ＊Ｉｃ                      （１）
ただし、Ｖｃは、充電器１１４の入力電圧
Ｖｋは、一次近似直線の切片
Ｚｓは、電源１０１の出力インピーダンスと、電源１０１と充電器１１４との間の配線のインピーダンスとの合成インピーダンス
Ｉｃは、充電器１１４の入力電流
【００２３】
下限閾値Ｖｋｍｉｎは、一次近似直線の切片に基づいて、以下の方法により決定される。
【００２４】
（第１の方法）
図２は、下限閾値を決定する第１の方法を示す図である。
【００２５】
第１の方法では、制御部１１３は、充電停止中に電圧測定部１１１において複数回に渡って測定した入力電圧Ｖｃ、及び入力電流Ｉｃから得られる一次近似直線の切片Ｖｋの測定時点までの最小値＃２０１を、下限閾値Ｖｋｍｉｎとする。なお、図２において、Ｖｋａｖｅは、電圧測定部１１１において複数回に渡って測定した入力電圧Ｖｃの平均値から得られる、Ａ点の電圧Ｖｋの平均値である。
【００２６】
第１の方法によれば、最小値＃２０１を単に下限閾値Ｖｋｍｉｎにするので、下限閾値Ｖｋｍｉｎを決定する際の処理負荷を軽減することができる。
【００２７】
（第２の方法）
図３は、下限閾値を決定する第２の方法を示す図である。
【００２８】
第２の方法では、制御部１１３は、充電停止中に電圧測定部１１１において複数回に渡って測定した入力電圧Ｖｃから得られる、各々の一次近似直線の切片Ｖｋの最小値を平均して平均値＃３０１（Ｖｋｍｉｎ＿ａｖｅ）を求め、求めた平均値＃３０１より所定の偏差（例えば３σ）だけ低い値＃３０２を、下限閾値Ｖｋｍｉｎとする。なお、図３において、Ｖｋａｖｅは、電圧測定部１１１において複数回に渡って測定した入力電圧Ｖｃから得られる、一次近似直線の切片Ｖｋの平均値である。
【００２９】
第２の方法によれば、一次近似直線の切片Ｖｋの複数の最小値の平均値＃３０１より所定の偏差だけ低い値を下限閾値Ｖｋｍｉｎにするので、下限閾値Ｖｋｍｉｎの信頼性を向上させることができる。
【００３０】
（第３の方法）
図４は、下限閾値を決定する第３の方法を示す図である。
【００３１】
第３の方法では、制御部１１３は、充電停止中に電圧測定部１１１において複数回に渡って測定した入力電圧Ｖｃの平均値＃４０１より所定の偏差（例えば３σ）だけ低い値＃４０２を、下限閾値Ｖｋｍｉｎとする。
【００３２】
第３の方法によれば、入力電圧の平均値＃４０１に基づいて下限閾値Ｖｋｍｉｎを決定することにより、下限閾値Ｖｋｍｉｎを高めに設定することができるので、入力電圧が低下した際に早めに入力電流を低減することができ、高い安全性を確保することができる。
【００３３】
（第４の方法）
図５は、下限閾値を決定する第４の方法を示す図である。
【００３４】
第４の方法では、制御部１１３は、充電停止中に電圧測定部１１１において複数回に渡って測定した入力電圧Ｖｃにおける最小値＃５０１を求める。さらに、制御部１１３は、充電停止中に電圧測定部１１１において複数回に渡って測定した入力電圧の平均値＃５０２より所定の偏差（例えば３σ）だけ低い値＃５０３を求める。制御部１１３は、最小値＃５０１と値＃５０３とを比較して、高い方の値＃５０３を下限閾値Ｖｋｍｉｎとする。
【００３５】
（第５の方法）
図６は、下限閾値を決定する第５の方法を示す図である。
【００３６】
第５の方法では、制御部１１３は、充電停止中に電圧測定部１１１において複数回に渡って測定した入力電圧Ｖｃにおける最小値＃６０１を求める。さらに、制御部１１３は、充電停止中に電圧測定部１１１において複数回に渡って測定した入力電圧の平均値＃６０２より所定の偏差（例えば３σ）だけ低い値＃６０３を求める。制御部１１３は、最小値＃６０１と値＃６０３とを比較して、高い方の最小値＃６０１を下限閾値Ｖｋｍｉｎとする。
【００３７】
（第６の方法）
図７は、下限閾値を決定する第６の方法の一例を示す図である。図８は、下限閾値を決定する第６の方法の他の一例を示す図である。
【００３８】
第６の方法では、制御部１１３は、充電停止中に電圧測定部１１１において複数回に渡って測定した入力電圧Ｖｃにおける最小値の平均値＃７０１より所定の偏差（例えば３σ）だけ低い値＃７０２を求める。さらに、制御部１１３は、充電停止中に電圧測定部１１１において複数回に渡って測定した入力電圧の平均値＃７０３より所定の偏差（例えば３σ）だけ低い値＃７０４を求める。
【００３９】
制御部１１３は、値＃７０２と値＃７０４とを比較して、高い方の値を下限閾値Ｖｋｍｉｎとする。具体的には、図７の場合は値＃７０４を下限閾値Ｖｋｍｉｎとし、図８の場合は値＃７０２を下限閾値Ｖｋｍｉｎとする。
【００４０】
第４の方法〜第６の方法によれば、異なる２つの方法により求めた値のうち、高い方の値を下限閾値Ｖｋｍｉｎにするので、適切な下限閾値を設定することができるとともに高い安全性を確保することができる。
【００４１】
また、第６の方法の変形例として、上記の第１の方法〜第３の方法の任意の２つの方法にて求めた下限閾値のうち、いずれか大きい方の値を下限閾値Ｖｋｍｉｎとすることも可能である。複数の方法を組み合わせることで、より正確に電源の出力電圧の変動幅を考慮することが可能となる。
【００４２】
（第７の方法）
図９は、電圧測定部１１１で測定した入力電圧の変化量を求める方法を示す図である。図１０は、下限閾値を決定する第７の方法を示す図である。
【００４３】
第７の方法では、制御部１１３は、所定時間（Δｔ）毎に電圧測定部１１１により測定した入力電圧Ｖｃの変化量（ΔＶｋ）を算出する。制御部１１３は、この結果の絶対値を平均化することにより全体の変化量を求め、上記の第１の方法〜第６の方法の何れか１つの方法で決定した暫定閾値＃１００１より上記の全体の変化量だけ高い値（＃１００２）を下限閾値Ｖｋｍｉｎとする。なお、図１０において、Ｖｋａｖｅは、電圧測定部１１１において複数回に渡って測定した入力電圧の平均値である。
【００４４】
第７の方法によれば、変化量の分だけ余裕を持たせることができ、上記の第１の方法〜第６の方法に比べて、さらに安全性を確保することができる。
【００４５】
＜充電時における充電器の入力電流の制御方法＞
車載用充電装置１７０の充電中に、家屋１５０側の電気機器１０３の電力使用量が増加し、充電器１１４への入力電圧が低下した場合の制御は、以下のように行われる。
【００４６】
図１１は、充電開始後における充電器１１４の入力電流の制御方法を示すフロー図である。図１２は、充電開始後における充電器１１４の入力電流を低下させる制御を示す図である。図１３は、充電開始後における充電器１１４の入力電流を上昇させる制御を示す図である。
【００４７】
図１２において、Ｖｃ１は低下前の入力電圧であり、Ｖｃ２は低下した入力電圧であり、Ｉｃ１は低下前の入力電流であり、Ｉｃ２は低下後の入力電流である。ΔＶｃｒは、電気機器１０３に流れる負荷電流Ｉｄの増加による電圧低下である。ΔＩｃｒは制御部１１３の制御により低下される電流である。Ｖｋｒは一次近似直線＃１２０１と縦軸との交点における入力電圧Ｖｃの値である。
【００４８】
図１３において、Ｖｃ３は上昇前の入力電圧であり、Ｖｃ４は上昇後の入力電圧であり、Ｉｃ３は上昇後の入力電流であり、Ｉｃ４は上昇前の入力電流である。ΔＶｃｓは電気機器１０３に流れる負荷電流Ｉｄの減少による電圧上昇である。ΔＩｃｓは制御部１１３の制御により上昇される電流である。Ｖｋｓは制御用直線＃１３０１と縦軸との交点における入力電圧Ｖｃの値である。
【００４９】
制御部１１３は、充電開始後において、予め求めておいた一次近似直線＃１２０１を用いて、充電器１１４の入力電流を制御する。なお、一次近似直線＃１２０１を求める方法については、後述する。
【００５０】
まず、制御部１１３は、上記で説明した方法により下限閾値Ｖｋｍｉｎを決定する（ステップＳＴ１１０１）。
【００５１】
次に、制御部１１３は、電圧測定部１１１から入力電圧Ｖｃの測定値を取得するとともに、電流測定部１１２から入力電流Ｉｃの測定値を取得する。
【００５２】
制御部１１３は、充電が必要であるか否かを判定する（ステップＳＴ１１０２）。例えば、制御部１１３は、蓄電池１１５が満充電の状態である場合には充電が不要と判定し、蓄電池１１５が満充電の状態ではない場合には充電が必要と判定する。
【００５３】
充電が不要であると判定した場合には（ステップＳＴ１１０２：ＮＯ）、制御部１１３は、処理を終了する。
【００５４】
一方、充電が必要であると判定した場合には（ステップＳＴ１１０２：ＹＥＳ）、制御部１１３は、取得した入力電圧の測定値及び入力電流の測定値が一次近似直線＃１２０１上にあるか否かを判定する（ステップＳＴ１１０３）。
【００５５】
入力電圧が安定しており、一次近似直線＃１２０１上にある場合には（ステップＳＴ１１０３：ＹＥＳ）、充電器１１４の入力電流を調整しなくても電源供給回路に流れる電流が過電流にならないので、制御部１１３は、そのままの入力電流で充電を継続させる。
【００５６】
一方、一次近似直線＃１２０１上にない場合には（ステップＳＴ１１０３：ＮＯ）、制御部１１３は、Ｉｃ＝０の場合の現在の入力電圧Ｖｋが下限閾値Ｖｋｍｉｎ以上であるか否かを判定する（ステップＳＴ１１０４）。
【００５７】
具体的には、充電開始後においては、入力電流Ｉｃ＝０となることはないため、現在の入力電圧Ｖｋが下限閾値Ｖｋｍｉｎ以上であるか否かの判定は、一次近似直線＃１２０１を用いて判定する。即ち、制御部１１３は、一次近似直線＃１２０１と同一の傾きでかつ下限閾値Ｖｋｍｉｎを切片とする制御用直線＃１２０２を求め、入力電流Ｉｃが一定（Ｉｃ＝Ｉｃ１）であるとした場合において、電圧低下（ΔＶｃ）した入力電圧が制御用直線＃１２０２以上であるか否かを判定する。
【００５８】
入力電圧Ｖｃが下限閾値Ｖｋｍｉｎ未満の場合（電圧低下した入力電圧が制御用直線＃１２０２未満の場合）には（ステップＳＴ１１０４：ＮＯ）、制御部１１３は、制御用直線＃１２０２に従って、入力電流Ｉｃｒを低減するように充電器１１４を制御する（ステップＳＴ１１０５）。
【００５９】
具体的には、図１２より、入力電圧ＶｃがＶｃ１からＶｃ２未満の値に低下した際に、下限閾値Ｖｋｍｉｎを切片とする制御用直線＃１２０２において、低下前の入力電圧Ｖｃ１と略同一の入力電圧になるように、入力電流をＩｃ１から低下するように充電器１１４を制御する。ここで、入力電圧Ｖｃ１と略同一の入力電圧Ｖｃの範囲は、入力電圧Ｖｃ１以上、かつ入力電圧Ｖｃ１よりも所定量α（ただしα＞０）だけ大きい値以下（Ｖｃ１≦Ｖｃ≦（Ｖｃ１＋α））である。すなわち、低下前の入力電圧Ｖｃ１から所定量αだけ高い電圧となるような入力電流となるまで、入力電流をＩｃ１から低下させることを含む概念である。
【００６０】
一方、入力電圧Ｖｃが下限閾値Ｖｋｍｉｎ以上の場合（電圧低下した入力電圧が制御用直線＃１２０２以上の場合）には（ステップＳＴ１１０４：ＹＥＳ）、制御部１１３は、入力電流Ｉｃを増加するように充電器１１４を制御する（ステップＳＴ１１０６）。
【００６１】
具体的には、図１３より、入力電圧ＶｃがＶｃ３以下の値からＶｃ４に上昇した際に、入力電流Ｉｃが一定であるとした場合において、制御用直線＃１２０２と同一の傾きでかつ上昇後の入力電圧Ｖｃ４を通る制御用直線＃１３０１を求める。制御部１１３は、求めた制御用直線＃１３０１において上昇前の入力電圧Ｖｃ３と略同一の入力電圧になるように、入力電流をＩｃ４から上昇するように充電器１１４を制御する。ただし、制御部１１３は、この際、最大許容電流値Ｉｃｍａｘ以上にならないように制御を行う。ここで、入力電圧Ｖｃ３と略同一の入力電圧Ｖｃの範囲は、入力電圧Ｖｃ３以下、かつ入力電圧Ｖｃ３よりも所定量β（ただしβ＞０）だけ小さい値以上（Ｖｃ３≧Ｖｃ≧（Ｖｃ３−β））である。すなわち、上昇前の入力電圧Ｖｃ３から所定量βだけ低い電圧となるような入力電流となるまで、入力電流をＩｃ４から上昇させることを含む概念である。
【００６２】
なお、図１１において、充電が必要であるか否かを判定するステップＳＴ１１０２の処理を行い、充電が必要であると判定した後に、下限閾値を決定するステップＳＴ１１０１の処理を行うようにしてもよい。
【００６３】
＜入力電流Ｉｃの制御の具体例＞
電気機器１０３が停止している状態において、車載用充電装置１７０が電源１０１を用いて蓄電池１１５の充電を開始した後に、電気機器１０３が電源１０１から電源の供給を受けて動作を開始する場合を例に、図１２を用いて説明する。
【００６４】
電気機器１０３の動作の開始による制御用直線＃１２０２までの電圧低下ΔＶｃは、（２）式により求めることができる。
ΔＶｃ＝−ＺＰ＊ΔＩｄ                    （２）
ただし、Ｉｄは、電気機器１０３に流れる電流
ＺＰは、電源１０１の出力インピーダンス
【００６５】
制御部１１３は、入力電流Ｉｃを低下させて、（２）式より求められる電圧低下ΔＶｃによる影響を補償する。
【００６６】
ここで、入力電圧Ｖｃは、（３）式により求めることができる。
Ｖｃ＝Ｖｐ−ＺＰ（Ｉｃ＋Ｉｄ）−ＺＬ＊Ｉｃ        （３）
ただし、Ｖｐは、電源１０１の電圧
Ｉｃは、ブレーカ盤１０６のＡ点（図１参照）から充電器１１４に流れる電流
Ｉｄは、電気機器１０３に流れる電流
ＺＰは、電源１０１の出力インピーダンス
ＺＬは、電源１０１と充電器１１４との間の配線のインピーダンス
【００６７】
（３）式を変形することにより、入力電圧Ｖｃは、（４）式になる。
Ｖｃ＝（Ｖｐ−ＺＰ＊Ｉｄ）−ＺＳ＊Ｉｃ            （４）
ただし、Ｚｓは、ＺＰとＺＬとの合成インピーダンス
【００６８】
入力電流Ｉｃ＝０の場合のブレーカ盤１０６の出力電圧Ｖｋは、（５）式により求めることができる。
Ｖｋ＝Ｖｐ−ＺＰ＊Ｉｄ                    （５）
ただし、Ｖｐは、電源１０１の電圧
Ｉｄは、電気機器１０３に流れる電流
ＺＰは、電源１０１の出力インピーダンス
【００６９】
（５）式を（４）式に代入して（１）式が得られる。
【００７０】
（１）式より、低下前の入力電圧Ｖｃ１及び低下後の入力電圧Ｖｃ２は、各々（６）式及び（７）式になる。
Ｖｃ１＝Ｖｋ−ＺＳ＊Ｉｃ１                  （６）
Ｖｃ２＝Ｖｋ−ＺＳ＊Ｉｃ２                  （７）
【００７１】
電圧低下ΔＶｃ＝Ｖｃ２−Ｖｃ１なので、（７）式から（６）式を減算することにより、電圧低下ΔＶｃは（８）式のようになる。
ΔＶｃ＝−ＺＳ＊ΔＩｃ                      （８）
【００７２】
（８）式を変形することにより（９）式を得ることができる。
ΔＩｃ＝−ΔＶｃ／ＺＳ                      （９）
【００７３】
従って、電圧低下ΔＶｃによる影響を補償する入力電流Ｉｃの低下量ΔＩｃは、（９）式により求めることができる。
【００７４】
ここで、（１）式を（９）式に代入することにより（１０）式が得られる。
ΔＩｄ＝−（ＺＳ／ＺＰ）＊ΔＩｃ              （１０）
【００７５】
（１０）式より、（ＺＳ／ＺＰ）≧１なのでΔＩｃ≦ΔＩｄとなり、ΔＩｄの増加に対応したΔＩｃの低下量を得ることができ、また、ΔＩｄの低下に対応したΔＩｃの上昇量を得ることができる。
【００７６】
＜一次近似直線を求める方法＞
図１４は、入力電圧と入力電流との関係を一次近似直線＃１２０１として求める方法における入力電圧と入力電流との関係を示す図である。
【００７７】
制御部１１３は、例えば充電開始前において一次近似直線＃１２０１を求める。
【００７８】
制御部１１３は、所定の時間間隔で順次入力電流Ｉｃを変化させ、そのタイミング毎に入力電圧Ｖｃの測定値を取得する。例えば、制御部１１３は、図１４に示すように、入力電流Ｉｃを「０」、「１／４Ｉｃｍａｘ」、「２／４Ｉｃｍａｘ」、「３／４Ｉｃｍａｘ」、「Ｉｃｍａｘ」の順に順次変化させ、各々の入力電圧Ｖｃの測定値を取得する。そして、取得した入力電流Ｉｃと入力電圧Ｖｃとを対応させて、テーブルとして記憶する。
【００７９】
制御部１１３は、図１４に示すように、変化させた各入力電流Ｉｃの値と、各入力電流Ｉｃに対する各入力電圧Ｖｃの測定値との関係を一次近似直線＃１２０１として求める。一次近似直線＃１２０１は、例えば最小２乗法により求める。なお、一次近似直線＃１２０１を求める方法は、最小２乗法に限らず、最小２乗法以外の方法を用いることができる。
【００８０】
一次近似直線＃１２０１の傾きは、電源１０１の出力インピーダンスＺＰと、電源１０１と充電器１１４との間の配線のインピーダンスＺＬとを合成した合成インピーダンスＺｓ（Ｚｓ＝ＺＰ＋ＺＬ）になる。
【００８１】
＜本実施の形態の効果＞
このように、本実施の形態によれば、電源の出力電圧の変動幅を考慮して車載用充電器の入力電流を制御することにより、不安定な電源を用いて充電する場合であっても、充電できなくなることを防ぐことができるとともに、家屋等で他の電気機器の使用ができない状態を防ぐことができる。
【００８２】
また、本実施の形態によれば、充電中に他の電気機器の使用により入力電圧の電圧低下が生じた際に、下限閾値までの電圧低下による影響を補償する分の入力電流のみを低減するので、充電に使用できる最大入力電流で充電することができる。
【００８３】
＜本実施の形態の変形例＞
上記の実施の形態において、充電器１１４の入力電流を一段階で低減する制御を行ったが、本発明はこれに限らず、複数段階に分けて低減するように制御してもよい。
【００８４】
また、上記の実施の形態において、Ｖｋｍｉｎ，Ｖｋａｖｅ、偏差３σ等の算出は、充電停止中に行っているが、本発明はこれに限らず、充電開始後（充電時）にも、引き続きＶｋｍｉｎ，Ｖｋａｖｅ、偏差３σ等の算出を行うようにしてもよい。このようにすることにより、充電中の電源の出力電圧の変動を考慮した制御が可能となる。
【００８５】
また、上記の実施の形態において、充電開始前に一次近似直線を求め、充電開始後に一次近似直線に従って充電器の入力電流を制御したが、本発明はこれに限らず、充電開始後の所定のタイミングで一次近似直線を求めるようにしてもよい。
【００８６】
また、上記の実施の形態において、制御部１１３は、入力電流Ｉｃを順次変化させる過程で、ブレーカ盤１０６にて電源供給回路１８０が遮断されて電源１０１から蓄電池１１５に対する電源の供給が遮断された場合には、遮断されなったときの最大のＩｃを記憶しておくことができる。次回に一次近似直線を求める際には、この記憶したＩｃを最大値として、Ｉｃを順次変化させて一次近似直線を算出することができる。
【００８７】
これにより、電源１０１の供給能力が低いために、Ｉｃを順次変化させている途中でブレーカ盤１０６にて電源供給回路１８０が遮断されてしまう可能性を低減することができる。
【００８８】
また、上記実施の形態において、制御部１１３は、蓄電池１１５の充電を行う際には、最大許容電流値Ｉｃｍａｘを、一次近似直線を求める際に記憶した最大のＩｃとして、この値を超えない範囲にて入力電流Ｉｃを調整することができる。
【００８９】
これにより、電源１０１の電源供給能力が低いために、入力電流Ｉｃを変化させている途中でブレーカ盤１０６にて電源供給回路１８０が遮断されてしまう可能性を低減することができる。
【００９０】
２０１１年３月３０日出願の特願２０１１−７６１２４の日本出願に含まれる明細書、図面及び要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明にかかる車載用充電装置は、例えば自宅の電源を用いて電気自動車等の車両の動力源である蓄電池を充電するのに好適である。
【符号の説明】
【００９２】
１００  充電システム
１０１  電源
１０２  出力インピーダンス
１０３  電気機器
１０４  インピーダンス
１０５  ソケット
１０６  ブレーカ盤
１１１  電圧測定部
１１２  電流測定部
１１３  制御部
１１４  充電器
１１５  蓄電池
１５０  家屋
１６０  車両
１７０  車載用充電装置
１８０  電源供給回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年8月23日(2012.8.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の外部にある電源から前記車両に搭載された蓄電池を充電する車載用充電装置であって、
前記外部にある電源と接続し、前記蓄電池を充電するための入力電流が可変である充電器と、
前記充電器の入力電流と前記入力電流に対応する入力電圧とを測定する測定部と、
前記充電器の入力電流を複数の値に変化させ、それぞれ変化させた際の前記入力電流と前記測定部により測定した前記入力電圧との対応関係に従って、前記入力電圧の適正範囲の下限閾値を決定するとともに、前記対応関係及び前記下限閾値に従って、前記入力電流を制御する制御部と、
を具備する車載用充電装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記対応関係を一次近似直線として求めるとともに前記下限閾値を前記一次近似直線の切片に基づいて決定し、前記一次近似直線及び前記下限閾値に従って、前記入力電流を制御する、
請求項１記載の車載用充電装置。
【請求項３】
前記制御部は、充電開始後に前記入力電圧が前記一次近似直線と同一の傾きでかつ前記下限閾値を通る制御用直線を求め、前記制御用直線上において低下前の前記入力電圧と略同一の入力電圧となる入力電流まで前記入力電流を低下させる制御を行い、充電開始後に前記入力電圧が上昇した場合には、前記一次近似直線と同一の傾きでかつ上昇前の前記入力電圧と略同一の入力電圧となる入力電流まで前記入力電流を上昇させる制御を行う、
請求項２記載の車載用充電装置。
【請求項４】
前記制御部は、複数回に渡って測定した前記一次近似直線の切片の測定時点までの最小値を前記下限閾値とする、
請求項２記載の車載用充電装置。
【請求項５】
前記制御部は、所定回数に渡って測定した前記一次近似直線の切片の最小値を前記所定回数毎に求め、求めた各々の前記最小値の平均値を求めるとともに、前記平均値よりも所定の偏差だけ小さい値を前記下限閾値とする、
請求項２記載の車載用充電装置。
【請求項６】
前記制御部は、複数回に渡って測定した前記一次近似直線の切片の平均値よりも所定の偏差だけ小さい値を前記下限閾値とする、
請求項２記載の車載用充電装置。
【請求項７】
前記制御部は、複数回に渡って測定した前記一次近似直線の切片の変化量を求めるとともに、前記変化量の平均値を暫定閾値とし、前記下限閾値より前記暫定閾値だけ大きい値を新たな前記下限閾値とする、
請求項２記載の車載用充電装置。
【請求項８】
前記制御部は、
複数回に渡って測定した前記一次近似直線の切片の測定時点までの最小値、
所定回数に渡って測定した前記一次近似直線の切片の最小値を前記所定回数毎に求め、求めた各々の前記最小値の平均値を求めるとともに、前記平均値よりも所定の偏差だけ小さい値、
および複数回に渡って測定した前記一次近似直線の切片の平均値よりも所定の偏差だけ小さい値、
の少なくとも２つの値を算出し、前記２つの値のうちいずれか大きい方の値を前記下限閾値とする、
請求項２記載の車載用充電装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記対応関係を求める過程において前記外部にある電源からの前記蓄電池に対する電源の供給が遮断された場合には、次回に前記対応関係を求める際には、前記遮断の前に設定した入力電流のうちの最大値以下の入力電流により前記対応関係を求める
請求項１記載の車載用充電装置。
【請求項１０】
前記制御部は、充電開始前、および、充電開始後の少なくとも一方において、前記対応関係に従って前記下限閾値を決定する、
請求項１記載の車載用充電装置。
【請求項１１】
前記制御部は、充電開始後、前記入力電圧が変化した際に前記対応関係及び前記下限閾値に従って前記入力電流を制御する、
請求項１記載の車載用充電装置。
【国際調査報告】
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