(57)【要約】【課題】車載の電源装置から車外への給電時において、制御装置の処理負荷の増加を極力抑えつつ、電源装置を流れるリップル電流のピーク値を計測する。【解決手段】制御システムは、車載の電源装置から車外の負荷装置に給電可能な車両の制御システムであって、電源装置を流れる電流を検出するように構成された電流センサと、制御装置とを備える。制御装置は、車載の電源装置から車外の負荷装置への給電中において、負荷装置に供給される電力の大きさが閾値以上変動した場合あるいは使用される負荷装置が変更された場合に、制御周期を通常周期よりも短い高速周期に一時的に変更し、その状態でリップル電流を計測する処理を行なう。リップル電流を計測する処理が実行された後に前記制御周期を前記第２制御周期から前記第１制御周期に変更する。【選択図】図２
2020120551.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車載の電源装置から車外の負荷装置に給電可能な車両の制御システムであって、
前記電源装置を流れる電流を検出するように構成された電流センサと、
第１制御周期および前記第１制御周期よりも短い第２制御周期のどちらかの制御周期で作動可能に構成された制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記電源装置から前記負荷装置への給電中において、
前記電源装置から前記負荷装置に供給される電力の大きさが閾値以上変動した場合あるいは前記電源装置からの電力が供給される前記負荷装置が変更された場合、前記制御周期を前記第１制御周期から前記第２制御周期に変更し、
前記制御周期が前記第１制御周期から前記第２制御周期に変更された状態で前記電流センサの出力を用いて前記電源装置を流れるリップル電流を計測する処理を実行し、
前記リップル電流を計測する処理が実行された後に前記制御周期を前記第２制御周期から前記第１制御周期に変更する、車両の制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、車載の蓄電装置から車外の負荷装置に給電可能な車両の制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００５−１７２６５３号公報（特許文献１）には、負荷装置に直流電力を供給する電源装置を監視する監視装置が開示されている。この監視装置は、電源装置の出力に含まれるリップル電圧を常時監視することで、電源装置の寿命を判定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１７２６５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電源装置の出力に含まれるリップル電流の大きさは、負荷装置に供給される電力の大きさ、および、使用される負荷装置の種類などによって変動し得る。そのため、電源装置の過電流を防止するためには、制御装置がリップル電流のピーク値を計測することが望ましい。
【０００５】
しかしながら、リップル電流の周波数とリップル電流を計測する制御周期とが重なると、リップル電流のピーク値を計測することができない。この対策として制御装置の制御周期を短い周期（高速周期）に固定しておくと、制御装置の処理負荷が常時高くなってしまうという背反が生じてしまう。このような問題およびその対策について、特許文献１には何ら示されていない。
【０００６】
本開示は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、車載の電源装置から車外への給電時において、制御装置の処理負荷の増加を極力抑えつつ、電源装置を流れるリップル電流のピーク値を適切に計測することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示による制御システムは、車載の電源装置から車外の負荷装置に給電可能な車両の制御システムであって、電源装置を流れる電流を検出するように構成された電流センサと、第１制御周期および第１制御周期よりも短い第２制御周期のどちらかの制御周期で作動するように構成された制御装置とを備える。制御装置は、電源装置から負荷装置への給電中において、電源装置から負荷装置に供給される電力の大きさが閾値以上変動した場合あるいは電源装置からの電力が供給される負荷装置が変更された場合、制御周期を第１制御周期から第２制御周期に変更し、制御周期が第１制御周期から第２制御周期に変更された状態で電流センサの出力を用いて電源装置を流れるリップル電流を計測する処理を実行し、リップル電流を計測する処理が実行された後に制御周期を第２制御周期から第１制御周期に変更する。
【０００８】
上記システムによれば、車載の電源装置を流れるリップル電流の大きさが負荷装置に供給される電力の大きさおよび使用される負荷装置の種類あるいは数よって変動し得ることに着眼し、負荷装置に供給される電力の大きさが閾値以上変動した場合あるいは使用される負荷装置が変更された場合に、一時的に制御周期が第１制御周期（通常周期）から第１制御周期よりも短い第２制御周期（高速周期）に変更され、その状態でリップル電流が計測される。そして、リップル電流の計測後には制御周期が第２制御周期から第１制御周期に戻される。その結果、車載の電源装置から車外への給電時において、制御装置の処理負荷の増加を極力抑えつつ、電源装置を流れるリップル電流のピーク値を適切に計測することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、車載の電源装置から車外への給電時において、制御装置の処理負荷の増加を極力抑えつつ、電源装置を流れるリップル電流のピーク値を計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】給電システムの構成の一例を概略的に示す図である。
【図２】制御装置の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本開示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り返さない。
【００１２】
＜全体構成＞
図１は、本実施の形態による制御システムを含む給電システム１の構成の一例を概略的に示す図である。この給電システム１は、車両１０と、外部給電器２０と、ＨＥＭＳ（Home  Energy  Management  System、電力管理装置）３０と、センター４０とを含む。
【００１３】
ＨＥＭＳ３０は、系統電力網（図示せず）から供給される電力、あるいは、外部給電器２０を介して車両１０から供給される電力を、住宅３１において使用される負荷装置３２に供給したり、負荷装置３２の種類、および負荷装置３２で消費される電力を制御および管理したり装置である。負荷装置３２は、たとえば、商用電源から供給される交流電力で作動する照明、冷蔵庫、電子レンジ、洗濯機等の家電製品を含む。
【００１４】
車両１０は、電源装置１１と、給電口１５と、通信装置１６と、制御装置１７とを備える。
【００１５】
電源装置１１は、車内から車外に給電する外部給電を実行可能に構成される。蓄電装置１２と、電流センサ１２ａと、ＰＣＵ（Power  Control  Unit、パワーコントロールユニット）１３と、発電装置１４とを備える。
【００１６】
蓄電装置１２は、車両１０の駆動力を発生させるための電力を蓄える。蓄電装置１２は、再充電可能な直流電源であり、たとえば、リチウムイオン電池またはニッケル水素電池などの二次電池を含んで構成される。車両１０は、蓄電装置１２に蓄えられた電力を用いて走行可能に構成される電動車両（ハイブリッド自動車、燃料電池車など）である。
【００１７】
電流センサ１２ａは、電源装置１１内の蓄電装置１２を流れる電流を検出するように構成される。
【００１８】
車両１０は、外部給電器２０およびＨＥＭＳ３０を介して、車載の電源装置１１から車外に給電するための給電口１５を備える。給電口１５は、電力線対ＰＬ，ＮＬを介して蓄電装置１２に接続されるとともに、外部給電器２０のコネクタ２１に接続可能に構成される。
【００１９】
外部給電器２０は、車両１０の給電口１５に接続可能に構成されたコネクタ２１を備える。また、外部給電器２０は、住宅３１に設けられたＨＥＭＳ３０に接続される。外部給電器２０のコネクタ２１が車両１０の給電口１５に接続された状態において、外部給電器２０は、車両１０の電源装置１１から供給される直流電力を負荷装置３２に供給可能な交流電力に変換するためのスイッチング動作を行ない、変換された交流電力をＨＥＭＳ３０を介して負荷装置３２に供給する。
【００２０】
発電装置１４は、燃料を用いて発電可能に構成される。たとえば、車両１０がガソリン等の化石燃料で作動するエンジンとエンジンの動力で発電可能なモータジェネレータとを備えるハイブリッド自動車である場合には、発電装置１４を、エンジンの動力で発電可能なモータジェネレータとすることができる。また、車両１０が水素と酸素を化学反応させて発電する燃料電池を備える燃料電池車である場合には、発電装置１４を燃料電池とすることができる。
【００２１】
ＰＣＵ１３は、発電装置１４と電力線対ＰＬ，ＮＬとの間に接続される。ＰＣＵ１３は、制御装置１７からの指令に従って、発電装置１４で発電された電力あるいは電圧を変換して電力線対ＰＬ，ＮＬに出力する。発電装置１４がエンジンの動力で発電可能なモータジェネレータである場合には、ＰＣＵ１３は、モータジェネレータが発電した交流を直流に変換して電力線対ＰＬ，ＮＬに出力する。発電装置１４が燃料電池である場合には、ＰＣＵ１３は、燃料電池からの直流電圧を降圧して電力線対ＰＬ，ＮＬに出力する。
【００２２】
外部給電器２０のコネクタ２１が車両１０の給電口１５に接続された状態において、発電装置１４が発電していない場合には、蓄電装置１２に蓄えられた電力が外部給電器２０に供給される。この際、ＰＣＵ１３は停止される。
【００２３】
一方、外部給電器２０のコネクタ２１が車両１０の給電口１５に接続された状態において、発電装置１４が発電している場合には、制御装置１７からの指令に従ってＰＣＵ１３が作動する。これにより、発電装置１４によって発電された電力が、図１の矢印Ａ１に示すように外部給電器２０に供給されるとともに、図１の矢印Ａ２に示すように蓄電装置１２にも供給される。
【００２４】
通信装置１６は、センター４０を介してＨＥＭＳ３０と無線通信可能に構成される。
制御装置１７は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、メモリ、および、各種信号を入出力するための入出力ポート（図示せず）等を含んで構成されている。制御装置１７は、車両１０が所望の状態となるように車両１０内の各機器を制御する。制御装置１７により実行される各種制御は、ソフトウェア処理、すなわち、メモリに格納されたプログラムがＣＰＵにより読み出されることにより実行される。制御装置１７による各種制御は、ソフトウェア処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理してもよい。
【００２５】
制御装置１７は、通信装置１６を介して様々な情報をＨＥＭＳ３０に送信したり、ＨＥＭＳ３０からの情報を受信したりする。
【００２６】
制御装置１７は、通常周期ｆ１（第１制御周期）、および通常周期ｆ１よりも短い高速周期ｆ２（第２制御周期）のどちらかの制御周期で作動するように構成される。
【００２７】
＜外部給電時のリップル電流の計測＞
上述したように、外部給電時において発電装置１４が発電している場合には、発電装置１４によって発電された電力が電力線対ＰＬ，ＮＬを介して外部給電器２０に供給されるとともに蓄電装置１２にも供給される。
【００２８】
外部給電時において電力線対ＰＬ，ＮＬには、外部給電器２０のスイッチング動作などに起因したリップル電流が流れることが知られている。このリップル電流の大きさは、住宅３１内の負荷装置３２に供給される電力の大きさ、および、使用される負荷装置３２の種類などによって変動し得る。そのため、外部給電時において、過大なリップル電流が蓄電装置１２に入力され得る。蓄電装置１２の過電流を防止するためには、制御装置１７がリップル電流のピーク値を適切に計測し、蓄電装置１２に入力される電流が蓄電装置１２の許容電流および許容電力を超えないように制御することが望ましい。
【００２９】
しかしながら、リップル電流の周波数とリップル電流を計測する制御周期とが重なると、リップル電流のピーク値を適切に計測することができない。この対策として制御装置１７の制御周期をリップル電流の周波数に対応する周期よりも短い高速周期に固定しておくと、制御装置の処理負荷が増加してしまうという背反が生じ得る。より具体的には、リップル電流の周波数は商用周波数（日本国内においては５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚ）の２倍で一定であることから、制御装置１７の制御周期を商用周波数の２倍に対応する周期よりも短い高速周期に設定することでリップル電流のピーク値を適切に計測することは可能であるが、制御装置１７の制御周期をこのような高速周期に固定すると制御装置１７の処理負荷が常時高くなってしまう。
【００３０】
そこで、本実施の形態による制御装置１７は、車載の電源装置１１を流れるリップル電流の大きさが負荷装置３２に供給される電力の大きさおよび使用される負荷装置３２の種類あるいは数よって変動し得ることに着眼し、負荷装置３２に供給される電力の大きさが閾値以上変動した場合あるいは使用される負荷装置３２が変更された場合に、制御周期を通常周期ｆ１（第１制御周期）から通常周期ｆ１よりも短い高速周期ｆ２（第２制御周期）に変更し、その状態でリップル電流を計測する処理を行なう。そして、制御装置１７は、リップル電流を計測した後に、制御周期を高速周期ｆ２から通常周期ｆ１に戻す。これにより、外部給電時において、制御装置１７の処理負荷の増加を極力抑えつつ、電源装置１１（蓄電装置１２）を流れるリップル電流のピーク値を適切に計測することができる。
【００３１】
図２は、制御装置１７が外部給電時のリップル電流を計測する際に実行する処理手順の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは、外部給電中に予め定められた条件が成立する毎に繰り返し実行される。
【００３２】
制御装置１７は、外部給電中における車外への給電電力が閾値以上変動したか否かを判定する（ステップＳ１０）。たとえば、制御装置１７は、ＨＥＭＳ３０との通信によって、車両１０から負荷装置３２に供給される電力を示す情報を所定周期で取得し、今回取得した電力と前回取得した電力との差が閾値以上である場合に、給電電力が閾値以上変動したと判定する。
【００３３】
給電電力が閾値以上変動していない場合（ステップＳ１０においてＮＯ）、制御装置１７は、ＨＥＭＳ３０からの情報に基づいて、使用される負荷装置３２（車両１０からの電力が供給される負荷装置３２）が変更されたか否かを判定する（ステップＳ２０）。たとえば、制御装置１７は、住宅３１において家電製品が新たに使用された場合あるいは使用中であった家電製品が使用されなくなった場合に、使用される負荷装置３２が変更されたと判定する。使用される負荷装置３２が変更されていない場合（ステップＳ２０においてＮＯ）、制御装置１７は、以降の処理をスキップしてリターンへと処理を移す。
【００３４】
給電電力が閾値以上変動した場合（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、あるいは、使用される負荷装置３２が変更された場合（ステップＳ２０においてＹＥＳ）、制御装置１７は、自らの制御周期を通常周期ｆ１から通常周期ｆ１よりも短い高速周期ｆ２に変更する（ステップＳ３０）。そして、制御装置１７は、制御周期が高速周期ｆ２に変更された状態で電流センサ１２ａの出力を用いて前記電源装置を流れるリップル電流を計測する処理を実行する（ステップＳ４０）。
【００３５】
リップル電流を計測する処理が実行された後、制御装置１７は、制御周期を高速周期ｆ２から通常周期ｆ１に変更する（ステップＳ５０）。
【００３６】
以上のように、本実施の形態による制御装置１７は、リップル電流の大きさが負荷装置３２に供給される電力の大きさおよび使用される負荷装置３２の種類あるいは数よって変動し得ることに着眼し、負荷装置３２に供給される電力の大きさが閾値以上変動した場合あるいは使用される負荷装置３２が変更された場合に、制御周期を高速周期ｆ２に一時的に変更した状態でリップル電流を計測する処理を行なう。そして、制御装置１７は、リップル電流を計測した後に、制御周期を高速周期ｆ２から通常周期ｆ１に戻す。これにより、外部給電時において、制御装置１７の処理負荷の増加を極力抑えつつ、電源装置１１（蓄電装置１２）を流れるリップル電流のピーク値を適切に計測することができる。
【００３７】
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。本開示の範囲は上記した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。
【符号の説明】
【００３８】
１  給電システム、１０  車両、１１  電源装置、１２  蓄電装置、１２ａ  電流センサ、１３  ＰＣＵ、１４  発電装置、１５  給電口、１６  通信装置、１７  制御装置、２０  外部給電器、２１  コネクタ、３０  ＨＥＭＳ、３１  住宅、３２  負荷装置、４０  センター、ＮＬ，ＰＬ  電力線対。
【図１】
2020120551.tif 000003
【図２】
2020120551.tif 000004