(57)【要約】【課題】入力される電力を電圧変換してバッテリへ出力するように構成されるＤＣ／ＤＣコンバータの低出力故障を的確に検出することができる充電システムを提供する。【解決手段】充電システムは、補機バッテリ２０と、サブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０と、制御装置（制御部２５０及びＨＶ−ＥＣＵ５００）とを備える。サブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０は、入力される電力を電圧変換して補機バッテリ２０へ出力するように構成される。制御装置は、サブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０の出力電圧が目標電圧になるようにサブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０を制御するように構成される。制御装置は、目標電圧がサブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０の出力電圧よりも所定の電圧差以上高く、かつ、サブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０の出力電流が所定の閾値以下である場合に、サブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０に故障が生じていると判定するように構成される。【選択図】図２
2020099104.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１バッテリと、
入力される電力を電圧変換して前記第１バッテリへ出力する第１ＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を検出する電圧検出部と、
前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を検出する電流検出部と、
前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が目標電圧になるように前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記目標電圧が前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧よりも所定の電圧差以上高く、かつ、前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流が所定の閾値以下である場合に、前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータに故障が生じていると判定する判定部を含む、充電システム。
【請求項２】
車両を電動走行させる走行駆動部に電力を供給する第２バッテリと、
前記第２バッテリの電力を電圧変換して前記第１バッテリへ出力する第２ＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記車両外部からの電力を受けるインレットとをさらに備え、
前記第１バッテリは、前記車両の補機類に電力を供給する補機バッテリであり、
前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記インレットから供給される電力を電圧変換して前記第１バッテリへ出力するように構成される、請求項１に記載の充電システム。
【請求項３】
前記所定の閾値は、前記電流検出部の検出誤差よりも大きい、請求項１又は２に記載の充電システム。
【請求項４】
前記所定の電圧差は、前記目標電圧の誤差及び前記電圧検出部の検出誤差の総和よりも大きい、請求項３に記載の充電システム。
【請求項５】
前記電圧検出部は、前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を所定の倍率で降圧して出力する分圧回路を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の充電システム。
【請求項６】
前記制御装置は、前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧と前記目標電圧とが入力され、前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータを駆動するための信号を出力する信号生成回路を含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の充電システム。
【請求項７】
前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧と前記第１バッテリの電圧とが等しくなる態様で、前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータと前記第１バッテリとが電気的に接続されており、
前記制御装置は、前記目標電圧を算出する演算装置を含み、
前記電流検出部は、前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を示す電流信号を出力するように設けられた電流センサを含み、
前記電圧検出部は、前記第１バッテリの電圧を示す電圧信号を出力するように設けられた電圧センサを含み、
前記判定部は、前記演算装置によって算出される前記目標電圧と、前記電流センサから出力される前記電流信号と、前記電圧センサから出力される前記電圧信号とを用いて、前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータに故障が生じているか否かを判定するように構成される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の充電システム。
【請求項８】
前記制御装置は、前記第１ＤＣ／ＤＣコンバータに故障が生じていると判定したときに、故障が生じたことの報知と、故障が生じたことの記録との少なくとも一方を行なう、請求項１〜７のいずれか１項に記載の充電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、充電システムに関し、たとえば車両において好適に用いられる充電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２０１５−１８０１３８号公報（特許文献１）には、車両外部の電源から供給される電力を車両において電圧変換して補機バッテリへ出力するように構成されるＤＣ／ＤＣコンバータを含む充電システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１８０１３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載される充電システムでは、ＤＣ／ＤＣコンバータの自己診断機能を利用して過電流及び過電圧を検知することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータの故障診断を行なっている。しかし、この故障診断方法では、ＤＣ／ＤＣコンバータから出力される電流及び電圧が目標値よりも小さくなるようなＤＣ／ＤＣコンバータの故障（以下、「低出力故障」とも称する）を検出することは困難である。
【０００５】
ＤＣ／ＤＣコンバータの低出力故障を検出する方法としては、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を監視することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータが作動状態であるにもかかわらず出力電流が０ＡになっていたらＤＣ／ＤＣコンバータの低出力故障が生じていると判断する方法が考えられる。しかし、ＤＣ／ＤＣコンバータが指令どおりに動作しても、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流が０Ａになることがある。
【０００６】
たとえば、特許文献１に記載される上記充電システムでは、上記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力側に補機バッテリの電圧が印加され、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が高くなっている。補機バッテリの電圧は充電状態（ＳＯＣ（State  Of  Charge）等）に応じて変動する。ＳＯＣが十分高い場合には、ＳＯＣが低下している場合よりも補機バッテリの電圧（ひいては、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧）が高くなる。ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧に対する目標電圧がＤＣ／ＤＣコンバータの現在の出力電圧と比べて十分高くない場合には、その目標電圧に従って正常にＤＣ／ＤＣコンバータが動作しても電流は流れない。すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流は０Ａになる。このため、前述の方法によっては、ＤＣ／ＤＣコンバータの低出力故障を的確に検出することは困難である。
【０００７】
本開示は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、入力される電力を電圧変換してバッテリへ出力するように構成されるＤＣ／ＤＣコンバータの低出力故障を的確に検出することができる充電システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示に係る充電システムは、第１バッテリと、第１ＤＣ／ＤＣコンバータと、電圧検出部と、電流検出部と、制御装置とを備える。第１ＤＣ／ＤＣコンバータは、入力される電力を電圧変換して第１バッテリへ出力するように構成される。電圧検出部は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を検出するように構成される。電流検出部は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を検出するように構成される。制御装置は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が目標電圧になるように第１ＤＣ／ＤＣコンバータを制御するように構成される。制御装置は判定部を含む。判定部は、目標電圧が第１ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧よりも所定の電圧差以上高く、かつ、第１ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流が所定の閾値以下である場合に、第１ＤＣ／ＤＣコンバータに故障が生じていると判定するように構成される。
【０００９】
第１ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧に対する目標電圧が第１ＤＣ／ＤＣコンバータの現在の出力電圧と比べて十分高いにもかかわらず第１ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流が微量しか流れない（又は、全く流れない）場合には、第１ＤＣ／ＤＣコンバータに故障が生じている可能性が高い。このため、上記充電システム（特に、判定部）によれば、第１ＤＣ／ＤＣコンバータの低出力故障を的確に検出することが可能になる。
【００１０】
判定部は、目標電圧から第１ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を減算した値が所定値以上である場合に、目標電圧が第１ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧よりも所定の電圧差以上高いと判断してもよい。また、判定部は、目標電圧が第１ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧よりも高く、かつ、第１ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧と目標電圧との偏差が所定値以上である場合に、目標電圧が第１ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧よりも所定の電圧差以上高いと判断してもよい。なお、偏差は、２つの値のずれの大きさ（相違の度合い）を示すパラメータである。上記偏差としては、たとえば差（｜目標電圧−出力電圧｜）又は比率（出力電圧／目標電圧、又は目標電圧／出力電圧）を採用できる。差（絶対値）が大きいほど偏差が大きいことになる。また、比率が１に近いほど偏差が小さいことになる。
【００１１】
上記充電システムは、車両を電動走行させる走行駆動部に電力を供給する第２バッテリと、第２バッテリの電力を電圧変換して第１バッテリへ出力する第２ＤＣ／ＤＣコンバータと、車両外部からの電力を受けるインレットとをさらに備えてもよい。第１バッテリは、車両の補機類に電力を供給する補機バッテリであってもよい。第１ＤＣ／ＤＣコンバータは、インレットから供給される電力を電圧変換して第１バッテリへ出力するように構成されてもよい。
【００１２】
補機バッテリの電圧は変動しやすい。補機バッテリの電圧が高いまま維持されると、第１ＤＣ／ＤＣコンバータが目標電圧に従って正常に動作しても電流が流れない前述の現象が起こりやすくなる。しかし、上記充電システムでは、前述の判定部によって、補機バッテリへ電力を出力する第１ＤＣ／ＤＣコンバータの低出力故障を的確に検出することが可能になる。
【００１３】
上記所定の閾値は電流検出部の検出誤差よりも大きいことが好ましい。また、上記所定の電圧差は目標電圧の誤差及び電圧検出部の検出誤差の総和を考慮し、必ず電流が流れるように設定することが好ましい。すなわち、所定の電圧差は、目標電圧の誤差及び電圧検出部の検出誤差の総和よりも大きいことが好ましい。これにより、低出力故障を的確に検出することが可能になる。
【００１４】
上記電圧検出部は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を所定の倍率で降圧して出力する分圧回路を含んでいてもよい。
【００１５】
第１ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧は、半導体回路で扱うには高すぎる傾向がある。上記分圧回路によれば、第１ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を、半導体回路で適切に処理可能な低電圧の信号に変換することが可能になる。
【００１６】
上記制御装置は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧と目標電圧とが入力され、第１ＤＣ／ＤＣコンバータを駆動するための信号を出力する信号生成回路を含んでいてもよい。こうした信号生成回路を採用することで、第１ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧と目標電圧とが信号生成回路に入力されることによって、第１ＤＣ／ＤＣコンバータを駆動するための信号が信号生成回路によって自動的に生成され、信号生成回路から出力されるようになる。
【００１７】
上記充電システムにおいて、第１ＤＣ／ＤＣコンバータと第１バッテリとは、第１ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧と第１バッテリの電圧とが等しくなる態様で電気的に接続されていてもよい。上記制御装置は、目標電圧を算出する演算装置を含んでいてもよい。電流検出部は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を示す電流信号を出力するように設けられた電流センサを含んでいてもよい。電圧検出部は、第１バッテリの電圧を示す電圧信号を出力するように設けられた電圧センサを含んでいてもよい。判定部は、演算装置によって算出される目標電圧と、電流センサから出力される電流信号と、電圧センサから出力される電圧信号とを用いて、第１ＤＣ／ＤＣコンバータに故障が生じているか否かを判定するように構成されてもよい。
【００１８】
上記構成によれば、判定部は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータの低出力故障を高い精度で検出することができる。
【００１９】
上記制御装置は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータに故障が生じていると判定したときに、故障が生じたことの報知と、故障が生じたことの記録との少なくとも一方を行なうように構成されてもよい。
【００２０】
上記構成によれば、第１ＤＣ／ＤＣコンバータに故障が生じたときにユーザは早期に対策を講じることが可能になる。たとえば、上記の報知又は記録により、第１ＤＣ／ＤＣコンバータに故障が生じたことをユーザは把握できる。そして、ユーザは、故障が生じている部品を交換することによって第１ＤＣ／ＤＣコンバータを回復させる（正常な状態に戻す）ことが可能になる。
【発明の効果】
【００２１】
本開示によれば、入力される電力を電圧変換してバッテリへ出力するように構成されるＤＣ／ＤＣコンバータの低出力故障を的確に検出することができる充電システムを提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本開示の実施の形態に係る充電システムの構成図である。
【図２】本開示の実施の形態に係る充電システムの一部の構成（より特定的には、故障判定を行なうための構成）の詳細を示す図である。
【図３】本開示の実施の形態に係る充電システムの制御装置によって実行されるＤＣ／ＤＣコンバータの故障判定の処理手順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】
【００２３】
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。図中、同一又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。以下では、車両がプラグインハイブリッド車である例について説明するが、充電システムが適用される車両は、プラグインハイブリッド車に限定されず、エンジンを搭載しない電気自動車であってもよい。また、以下では、電子制御ユニット（Electronic  Control  Unit）を「ＥＣＵ」と称する。
【００２４】
図１は、この実施の形態に係る充電システムの構成図である。図１を参照して、この充電システムは、車両１００と、車両外部の電源３００Ａを備える給電設備（以下、「充電スタンド」とも称する）３００とを含む。
【００２５】
車両１００は、電動車両である。車両１００は、駆動バッテリ１０と、ＳＭＲ（システムメインリレー）１２と、駆動バッテリ１０の状態を監視する監視ユニット１０ａと、走行駆動部５０と、車両１００に搭載される各種機器を制御するＨＶ（ハイブリッド）−ＥＣＵ５００とを備える。駆動バッテリ１０は、走行駆動部５０に電力を供給するように構成される。ＳＭＲ１２は、走行駆動部５０と駆動バッテリ１０との間に位置し、ＨＶ−ＥＣＵ５００によってＯＮ／ＯＦＦ制御される。ＳＭＲ１２がＯＦＦ状態（遮断状態）であるときには、ＳＭＲ１２によって電流が遮断される。ＳＭＲ１２がＯＮ状態（接続状態）であるときには、駆動バッテリ１０と走行駆動部５０との間での電力の授受が可能になる。走行駆動部５０は、ＰＣＵ（Power  Control  Unit）３０とＭＧ（Motor  Generator）４０とを含み、駆動バッテリ１０に蓄えられた電力を用いて車両１００を電動走行させるように構成される。ＭＧ４０は、車両１００の走行用モータに相当し、ＭＧ４０の回転軸は車両１００の駆動輪（図示せず）と機械的に接続されている。この実施の形態では、ＭＧ４０として三相交流モータジェネレータを採用する。ＰＣＵ３０は、制御部３１と、インバータ３２とを含んで構成される。制御部３１は、ＨＶ−ＥＣＵ５００からの指示（制御信号）を受信し、その指示に従ってインバータ３２を制御する。ＭＧ４０の力行駆動時には、駆動バッテリ１０に蓄えられた電力をインバータ３２が交流電力に変換してＭＧ４０へ供給し、ＭＧ４０による発電時には、発電された電力をインバータ３２が整流して駆動バッテリ１０へ供給する。また、図示は省略しているが、車両１００はエンジン（内燃機関）をさらに備える。車両１００は、駆動バッテリ１０に蓄えられた電力とエンジン（図示せず）の出力との両方を用いて走行可能なハイブリッド車である。
【００２６】
駆動バッテリ１０は、たとえばリチウムイオン電池又はニッケル水素電池のような二次電池を含んで構成される。監視ユニット１０ａは、駆動バッテリ１０の状態（温度、電流、電圧等）を検出する各種センサを含み、検出結果をＨＶ−ＥＣＵ５００へ出力する。ＨＶ−ＥＣＵ５００は、監視ユニット１０ａの出力（各種センサの検出値）に基づいて駆動バッテリ１０の状態（ＳＯＣ等）を取得する。この実施の形態に係る駆動バッテリ１０は、本開示に係る「第２バッテリ」の一例に相当する。
【００２７】
車両１００は、補機バッテリ２０と、補機バッテリ２０の電圧を検出する電圧センサ２１と、補機バッテリ２０の電流を検出する電流センサ２２と、補機類（より特定的には、低圧補機１７０及び高圧補機１８０）とをさらに備える。補機バッテリ２０は、低電圧系の車載バッテリであり、低電圧系の補機類（たとえば、低圧補機１７０）に電力を供給するように構成される。また、車両１００に搭載された各制御装置（制御部３１、制御部２５０、及びＨＶ−ＥＣＵ５００）にも、補機バッテリ２０の電力が供給される。補機バッテリ２０としては、たとえば鉛バッテリを採用できる。ただし、鉛バッテリ以外の二次電池（たとえば、ニッケル水素電池）を補機バッテリ２０として採用してもよい。二次電池は、単電池であってもよいし、組電池であってもよい。電圧センサ２１及び電流センサ２２の各々の検出結果（すなわち、各センサの検出値）はＨＶ−ＥＣＵ５００へ出力される。ＨＶ−ＥＣＵ５００は、補機バッテリ２０の電圧及び電流の少なくとも一方に基づいて補機バッテリ２０のＳＯＣを求めることができる。この実施の形態に係る補機バッテリ２０は、本開示に係る「第１バッテリ」の一例に相当する。
【００２８】
補機類は、車両１００において電動走行以外で電力を消費する負荷である。車両１００に搭載される補機類には、低圧補機１７０及び高圧補機１８０が含まれる。補機バッテリ２０と低圧補機１７０とは並列に接続されている。補機バッテリ２０は、低圧補機１７０に電力を供給するように構成される。低圧補機１７０の例としては、音響機器、映像機器、及びナビゲーションシステムが挙げられる。高圧補機１８０には、駆動バッテリ１０の電力が供給される。ＳＭＲ１２は、高圧補機１８０と駆動バッテリ１０との間に位置し、ＳＭＲ１２がＯＮ状態（接続状態）であるときに、駆動バッテリ１０と高圧補機１８０との間での電力の授受が可能になる。高圧補機１８０の例としては、空調装置、及び車内コンセント用の１００Ｖインバータが挙げられる。この実施の形態では、ＨＶ−ＥＣＵ５００が、低圧補機１７０の駆動量に基づいて補機バッテリ２０のＳＯＣ低下を予測するように構成される。たとえば、低圧補機１７０の駆動量が所定速度よりも大きな速度で増加するときには、補機バッテリ２０のＳＯＣ低下が生じると予測される。低圧補機１７０の駆動量が増加するときには、低圧補機１７０が停止状態（駆動量＝０）から駆動状態（駆動量＞０）になるときが含まれる。
【００２９】
車両１００は、充電器２００（車載充電器）と、メインＤＣ／ＤＣコンバータ１４０と、インレット３２０と、報知装置５１０とをさらに備える。充電器２００は、整流回路２１０と、高圧用ＤＣ／ＤＣコンバータ２２０と、サブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０と、信号生成回路２４０と、制御部２５０と、平滑コンデンサ２６０と、電圧検出回路２７０とを含む。また、充電器２００と駆動バッテリ１０との間には充電リレー１１が設けられている。充電リレー１１は、ＨＶ−ＥＣＵ５００によってＯＮ／ＯＦＦ制御される。充電リレー１１がＯＦＦ状態（遮断状態）であるときには、充電リレー１１によって電流が遮断される。この実施の形態に係るサブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０、メインＤＣ／ＤＣコンバータ１４０はそれぞれ、本開示に係る「第１ＤＣ／ＤＣコンバータ」、「第２ＤＣ／ＤＣコンバータ」の一例に相当する。
【００３０】
インレット３２０は、車両外部からの電力を受けるように構成される。インレット３２０には、充電ケーブルの充電コネクタ３１０が接続される。充電スタンド３００につながれた充電ケーブルの充電コネクタ３１０が車両１００のインレット３２０に接続されることで、充電スタンド３００の電源３００Ａから充電ケーブルを通じて車両１００に電力を供給することが可能になる。充電スタンド３００の例としては、普通充電器が挙げられる。電源３００Ａの例としては、系統電源が挙げられる。系統電源は、電力系統（たとえば、電力会社によって提供される電力網）から電力の供給を受ける交流電源（たとえば、電圧１００Ｖ又は２００Ｖの単相交流電源）である。以下、インレット３２０から入力される電力によって駆動バッテリ１０及び補機バッテリ２０の少なくとも一方を充電することを、「外部充電」と称する場合がある。
【００３１】
インレット３２０で受電された電力は、充電器２００に入力される。整流回路２１０は、インレット３２０から入力される交流電力を直流電力に変換して高圧用ＤＣ／ＤＣコンバータ２２０及びサブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０の各々へ出力するように構成される。整流回路２１０の出力電力は、平滑コンデンサ２６０によって平滑される。高圧用ＤＣ／ＤＣコンバータ２２０は、インレット３２０から整流回路２１０を経て供給される電力を駆動バッテリ１０の充電に適した直流電力（例えば、電圧２００Ｖの直流電力）に変換（より特定的には、電圧変換）して駆動バッテリ１０へ出力するように構成される。サブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０は、インレット３２０から整流回路２１０を経て供給される電力を補機バッテリ２０の充電に適した直流電力（例えば、電圧１４Ｖの直流電力）に変換（より特定的には、電圧変換）して補機バッテリ２０へ出力するように構成される。メインＤＣ／ＤＣコンバータ１４０は、駆動バッテリ１０の電力を補機バッテリ２０の充電に適した直流電力（例えば、電圧１４Ｖの直流電力）に変換（より特定的には、電圧変換）して補機バッテリ２０へ出力するように構成される。
【００３２】
メインＤＣ／ＤＣコンバータ１４０及びサブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０としては、各々独立して、公知のＤＣ／ＤＣコンバータを採用できる。採用されるＤＣ／ＤＣコンバータの回路方式は、フライバック方式であってもよいし、ハーフブリッジ方式であってもよい。
【００３３】
充電リレー１１がＯＮ状態（接続状態）であるときに、充電器２００と駆動バッテリ１０との間での電力の授受が可能になる。外部充電時には、ＨＶ−ＥＣＵ５００が充電リレー１１をＯＮ状態にすることにより、高圧用ＤＣ／ＤＣコンバータ２２０から出力される電力によって駆動バッテリ１０を充電する。電源３００Ａの電力は整流回路２１０及び高圧用ＤＣ／ＤＣコンバータ２２０を経て駆動バッテリ１０に供給される。
【００３４】
ＳＭＲ１２がＯＮ状態（接続状態）であるときに、駆動バッテリ１０とメインＤＣ／ＤＣコンバータ１４０との間での電力の授受が可能になる。たとえば、駆動バッテリ１０のＳＯＣが所定の第１ＳＯＣ値よりも高く、かつ、補機バッテリ２０のＳＯＣが所定の第２ＳＯＣ値よりも低い場合には、ＨＶ−ＥＣＵ５００がＳＭＲ１２をＯＮ状態にするとともにメインＤＣ／ＤＣコンバータ１４０を制御して、駆動バッテリ１０の電力によって補機バッテリ２０を充電する。また、低圧補機１７０の駆動量から補機バッテリ２０のＳＯＣ低下が予測される場合にも、ＨＶ−ＥＣＵ５００は、上記と同様にして、駆動バッテリ１０の電力によって補機バッテリ２０を充電する。駆動バッテリ１０の電力はメインＤＣ／ＤＣコンバータ１４０を経て補機バッテリ２０に供給される。
【００３５】
車両１００の走行中においては、充電リレー１１がＯＦＦ状態（遮断状態）とされ、ＳＭＲ１２がＯＮ状態（接続状態）とされる。また、車両１００の停車中において外部充電が行なわれるときには、ＳＭＲ１２がＯＦＦ状態とされ、充電リレー１１がＯＮ状態とされる。外部充電中は、所定の補機類（たとえば、低圧補機１７０に含まれる一部の補機類、及び高圧補機１８０に含まれる全ての補機類）の使用が禁止される。ただし、マイルームモードでの外部充電中には、充電リレー１１及びＳＭＲ１２の両方がＯＮ状態とされ、全ての補機類の使用が可能になる。ＨＶ−ＥＣＵ５００は、通常の外部充電（すなわち、マイルームモードではない外部充電）を行なっているときに、ユーザからマイルームモードの要求を受けると、ＳＭＲ１２をオンして、マイルームモードでの外部充電に移行する。マイルームモードでは、通常の外部充電時よりも補機バッテリ２０の放電量が増える。このため、ＨＶ−ＥＣＵ５００は、マイルームモードでの外部充電中にはメインＤＣ／ＤＣコンバータ１４０を起動させるとともに駆動バッテリ１０の電力を補機バッテリ２０に供給することによって、補機バッテリ２０が電力不足になることを抑制する。
【００３６】
電圧検出回路２７０は、サブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０の出力電圧に相関する電圧信号を信号生成回路２４０及び制御部２５０の各々へ出力するように構成される。制御部２５０は、ＨＶ−ＥＣＵ５００からの指示（制御信号）を受信し、その指示に従ってサブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０を制御する。サブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０はパルス幅変調（ＰＷＭ）によって制御される。サブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０を駆動するための信号（以下、「駆動信号」とも称する）は、信号生成回路２４０によって生成される。駆動信号は、たとえばサブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０に含まれるスイッチに印加される電圧のパルス波信号である。信号生成回路２４０は、制御部２５０から入力される目標電圧に応じたデューティ比を有する駆動信号を生成する。信号生成回路２４０により生成された駆動信号は、サブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０に入力される。サブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０は、駆動信号によって駆動される。信号生成回路２４０としては、たとえば半導体素子を含むカスタムＩＣ（集積回路）を採用できる。
【００３７】
この実施の形態では、ＨＶ−ＥＣＵ５００が、駆動バッテリ１０及び補機バッテリ２０の各々のＳＯＣと、低圧補機１７０の駆動量とに基づいて、サブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０の出力電圧に対する目標電圧と、メインＤＣ／ＤＣコンバータ１４０の出力電力に対する目標電力とを算出するように構成される。ＨＶ−ＥＣＵ５００は、メインＤＣ／ＤＣコンバータ１４０から出力される電力が目標電力になるようにメインＤＣ／ＤＣコンバータ１４０を制御するように構成される。メインＤＣ／ＤＣコンバータ１４０の出力電力はフィードバック制御される。また、ＨＶ−ＥＣＵ５００は、以下に説明するように、制御部２５０を通じてサブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０を制御するように構成される。
【００３８】
ＨＶ−ＥＣＵ５００により算出された目標電圧は、制御部２５０に送信され、さらに制御部２５０から信号生成回路２４０へ送信される。信号生成回路２４０は、制御部２５０から目標電圧を受信して、サブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０の出力電圧を目標電圧に一致させるための駆動信号を生成してサブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０へ出力するように構成される。こうして生成される駆動信号によってサブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０が駆動されることによって、サブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０の出力電圧が目標電圧に近づくようにサブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０が制御される。サブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０の出力電圧はフィードバック制御される。
【００３９】
ところで、ＤＣ／ＤＣコンバータの自己診断機能を利用して過電流及び過電圧を検知することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータの故障診断を行なう方法が知られている。しかし、この故障診断方法では、ＤＣ／ＤＣコンバータの低出力故障（すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータから出力される電流及び電圧が目標値よりも小さくなるようなＤＣ／ＤＣコンバータの故障）を検出することは困難である。
【００４０】
ＤＣ／ＤＣコンバータの低出力故障を検出する方法としては、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を監視することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータが作動状態であるにもかかわらず出力電流が０ＡになっていたらＤＣ／ＤＣコンバータの低出力故障が生じていると判断する方法が考えられる。しかし、ＤＣ／ＤＣコンバータが指令どおりに動作しても、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流が０Ａになることがある。
【００４１】
たとえば、図１に示す回路では、サブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０の出力端子が補機バッテリ２０と直接的に接続されている。サブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０の出力端子には補機バッテリ２０の電圧が常時印加されている。この実施の形態では、サブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０の出力電圧と補機バッテリ２０の電圧とが等しくなる態様で、サブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０と補機バッテリ２０とが電気的に接続されている。補機バッテリ２０の電圧はＳＯＣに応じて変動し、ＳＯＣが十分高い場合には、補機バッテリ２０の電圧（ひいては、サブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０の出力電圧）が高くなる。サブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０の出力電圧に対する目標電圧がサブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０の現在の出力電圧と比べて十分高くない場合には、その目標電圧に従って正常にサブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０が動作しても電流は流れない。すなわち、サブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０の出力電流は０Ａになる。このため、前述の方法によっては、サブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０の低出力故障を的確に検出することは困難である。
【００４２】
これに対し、この実施の形態に係るＨＶ−ＥＣＵ５００は、目標電圧がサブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０の出力電圧よりも所定の電圧差以上高く、かつ、サブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０の出力電流が所定の閾値以下である場合に、サブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０に故障が生じていると判定するように構成される。以下、図２を用いて、この故障判定を行なうための構成について詳述する。
【００４３】
図２は、この実施の形態に係る充電システムの一部の構成（より特定的には、故障判定を行なうための構成）の詳細を示す図である。
【００４４】
図１とともに図２を参照して、電圧検出回路２７０は、第１分圧回路２７１及び第２分圧回路２７２を含む。サブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０の出力電圧ＶＤ（以下、単に「ＶＤ」とも称する）は、第１分圧回路２７１及び第２分圧回路２７２の各々に入力される。第１分圧回路２７１及び第２分圧回路２７２は、各々独立して、ＶＤを所定の倍率（以下、「分圧率」とも称する）で降圧して出力するように構成される。第１分圧回路２７１及び第２分圧回路２７２の各々の分圧率は、たとえば０．２倍である。第１分圧回路２７１及び第２分圧回路２７２の各々は、半導体回路で適切に処理可能な低電圧の信号（たとえば、２Ｖ程度の電圧信号）を出力する。第１分圧回路２７１は、降圧後の電圧信号ＶＤ１を信号生成回路２４０へ出力する。第２分圧回路２７２は、降圧後の電圧信号ＶＤ２を制御部２５０へ出力する。この実施の形態に係る第１分圧回路２７１及び第２分圧回路２７２の各々は、本開示に係る「分圧回路」の一例に相当する。
【００４５】
信号生成回路２４０には、制御部２５０から信号生成回路２４０へ送信される目標電圧ＶＸと、第１分圧回路２７１の出力電圧（電圧信号ＶＤ１）とが入力される。そして、信号生成回路２４０は、これらの入力信号に基づいて駆動信号ＶＷを生成してサブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０へ出力する。
【００４６】
サブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０の出力側（より特定的には、サブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０と補機バッテリ２０との間）には、サブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０の出力電流を示す電流信号ＩＤを出力する電流センサ２７３が設けられている。電流信号ＩＤは、電流センサ２７３から制御部２５０へ出力される。制御部２５０は、第２分圧回路２７２の出力と電流センサ２７３の出力とに基づいて、サブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０の出力電圧及び出力電流を監視している。この実施の形態に係る電流センサ２７３は、本開示に係る「電流検出部」の一例に相当する。
【００４７】
電圧センサ２１からＨＶ−ＥＣＵ５００へは、補機バッテリ２０の電圧を示す電圧信号ＶＢが出力される。電流センサ２２からＨＶ−ＥＣＵ５００へは、補機バッテリ２０の電流を示す電流信号ＩＢが出力される。この実施の形態では、サブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０の出力電流と、低圧補機１７０に流れる電流との差分が、補機バッテリ２０の電流と等しくなる。この実施の形態に係る第１分圧回路２７１、第２分圧回路２７２、及び電圧センサ２１の各々は、本開示に係る「電圧検出部」の一例に相当する。
【００４８】
制御部２５０は、演算装置２５１及び記憶装置２５２を含んで構成される。ＨＶ−ＥＣＵ５００は、演算装置５０１及び記憶装置５０２を含んで構成される。演算装置２５１及び５０１の各々としては、たとえばＣＰＵ（Central  Processing  Unit）を採用できる。記憶装置２５２及び５０２の各々は、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Random  Access  Memory）と、各種情報を保存するストレージ（たとえば、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）及び書き換え可能な不揮発性メモリ）とを含む。ストレージには、各種制御で用いられるプログラムのほか、プログラムで使用される各種パラメータも予め格納されている。記憶装置２５２，５０２に記憶されているプログラムを演算装置２５１，５０１が実行することで、各種制御が実行される。なお、各種制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。
【００４９】
再び図１を参照して、報知装置５１０は、ＨＶ−ＥＣＵ５００から要求があったときに、ユーザ（たとえば、車両１００の運転者）へ所定の報知処理を行なうように構成される。報知装置５１０の例としては、表示装置、スピーカー、ランプが挙げられる。
【００５０】
この実施の形態では、ＨＶ−ＥＣＵ５００、制御部２５０、及び信号生成回路２４０が協働することによって、本開示に係る「制御装置」が具現化されている。この実施の形態では、演算装置５０１が目標電圧を算出するように構成される。ＨＶ−ＥＣＵ５００は、本開示に係る「判定部」を含む。判定部は、目標電圧ＶＸからサブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０の出力電圧ＶＤを減算した値（ΔＶ）が閾値Ｘ１以上であり、かつ、サブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０の出力電流が閾値Ｘ２以下である場合に、サブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０に故障が生じていると判定するように構成される。こうした判定部によって、サブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０の低出力故障を的確に検出することが可能になる。ＨＶ−ＥＣＵ５００においては、たとえば、演算装置５０１と、演算装置５０１により実行されるプログラムとによって、判定部が具現化される。この実施の形態に係る判定部は、演算装置５０１によって算出される目標電圧ＶＸと、電流センサ２７３から出力される電流信号ＩＤと、電圧センサ２１から出力される電圧信号ＶＢとを用いて、サブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０に故障が生じているか否かを判定するように構成される。
【００５１】
図３は、この実施の形態に係るＨＶ−ＥＣＵ５００によって実行されるサブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０の故障判定の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される処理は、たとえば所定の制御周期ごとにメインルーチン（図示せず）から呼び出されて繰り返し実行される。
【００５２】
図２とともに図３を参照して、ステップ（以下、単に「Ｓ」とも表記する）１１では、ＨＶ−ＥＣＵ５００が電圧センサ２１から電圧信号ＶＢを取得する。この実施の形態では、サブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０の出力電圧ＶＤと補機バッテリ２０の電圧とが等しくなるため、電圧信号ＶＢによって示される電圧はＶＤと等しくなる。ＨＶ−ＥＣＵ５００は、電圧信号ＶＢからサブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０の出力電圧ＶＤを求めることができる。
【００５３】
Ｓ１２では、ＨＶ−ＥＣＵ５００が、目標電圧ＶＸ（以下、単に「ＶＸ」とも称する）からサブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０の出力電圧ＶＤを減算した値（以下、「ΔＶ」とも表記する）を算出する。ΔＶは、「ΔＶ＝ＶＸ−ＶＤ」のような式で表すことができる。目標電圧ＶＸは、演算装置５０１によって算出される。
【００５４】
Ｓ１３では、上記Ｓ１２で取得したΔＶが閾値Ｘ１以上であるか否かが、ＨＶ−ＥＣＵ５００によって判断される。閾値Ｘ１は任意に設定できるが、この実施の形態では、閾値Ｘ１を２．５Ｖとする。この実施の形態に係る閾値Ｘ１は、本開示に係る「所定の電圧差」の一例に相当する。
【００５５】
Ｓ１３においてΔＶが閾値Ｘ１未満である（ＮＯ）と判断された場合には、図３の一連の処理は終了する。他方、Ｓ１３においてΔＶが閾値Ｘ１以上である（ＹＥＳ）と判断された場合には、処理がＳ１４に進む。
【００５６】
Ｓ１４では、ＨＶ−ＥＣＵ５００が、サブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０の出力電流を取得する。より具体的には、ＨＶ−ＥＣＵ５００は、サブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０の出力電流を示す電流信号ＩＤを制御部２５０から取得する。
【００５７】
Ｓ１５では、上記Ｓ１４で取得したサブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０の出力電流が閾値Ｘ２以下であるか否かが、ＨＶ−ＥＣＵ５００によって判断される。閾値Ｘ２は任意に設定できるが、この実施の形態では、閾値Ｘ２を３Ａとする。この実施の形態に係る閾値Ｘ２は、本開示に係る「所定の閾値」の一例に相当する。
【００５８】
サブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０の出力電流が３Ａ以下ではない場合、すなわちＳ１５においてＮＯと判断された場合には、図３の一連の処理は終了する。他方、サブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０の出力電流が３Ａ以下である場合、すなわちＳ１５においてＹＥＳと判断された場合には、サブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０に故障が生じていると判定され、Ｓ１６において、ＨＶ−ＥＣＵ５００が所定の処理（サブＤＣ／ＤＣコンバータ故障時の処理）を実行する。
【００５９】
この実施の形態では、ＨＶ−ＥＣＵ５００が、Ｓ１６において、故障が生じていることの報知と、故障が生じていることの記録との少なくとも１つを実行する。ＨＶ−ＥＣＵ５００は、報知装置５１０（図１）に上記報知を行なわせる。報知方法は任意であり、所定の表示装置への表示（たとえば、文字又は画像の表示）で知らせてもよいし、スピーカーにより音（音声を含む）で知らせてもよいし、所定のランプを点灯（点滅を含む）させてもよい。ＨＶ−ＥＣＵ５００は、無線通信を通じて所定の携帯機器（たとえば、スマートフォン又はスマートウォッチ）による表示及び／又は鳴動を制御して、故障が生じていることをユーザへ報知してもよい。また、ＨＶ−ＥＣＵ５００は、記憶装置５０２内のダイアグ（自己診断）のフラグの値（初期値はＯＦＦ）をＯＮにすることにより、故障が生じていることを記憶装置５０２に記録してもよい。
【００６０】
以上説明したように、この実施の形態に係るＨＶ−ＥＣＵ５００は、サブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０の出力電圧と目標電圧との差が閾値Ｘ１以上であり、かつ、サブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０の出力電流が閾値Ｘ２以下である場合（Ｓ１３及びＳ１５の両方でＹＥＳ）に、サブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０に故障が生じていると判定するように構成される。
【００６１】
サブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０の出力電圧に対する目標電圧ＶＸがサブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０の現在の出力電圧（すなわち、Ｓ１１で取得されるサブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０の出力電圧ＶＤ）と比べて十分高いにもかかわらず第１ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流が流れない場合（Ｓ１３及びＳ１５の両方でＹＥＳ）には、サブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０に故障が生じている可能性が高い。このため、上記ＨＶ−ＥＣＵ５００によれば、サブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０の低出力故障を的確に検出することが可能になる。
【００６２】
上記実施の形態では、ＨＶ−ＥＣＵ５００、制御部２５０、及び信号生成回路２４０が協働して、本開示に係る「制御装置」を具現化している。しかしこれに限られず、たとえば制御部２５０が単独で、本開示に係る「制御装置」を具現化してもよい。信号生成回路２４０を割愛して、制御部２５０から直接的にサブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０に駆動信号が送信されるようにしてもよい。制御部２５０が、本開示に係る「判定部」を含むように構成されてもよい。制御部２５０が図３の処理（ひいては、故障判定）を実行するように構成されてもよい。演算装置２５１が目標電圧を算出するように構成されてもよい。判定部は、演算装置２５１によって算出される目標電圧ＶＸと、電流センサ２７３から出力される電流信号ＩＤと、第２分圧回路２７２の出力電圧（電圧信号ＶＤ２）とを用いて、サブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０に故障が生じているか否かを判定するように構成されてもよい。
【００６３】
上記実施の形態では、充電器２００として交流電力用の充電器を例示したが、充電システムにおける充電器は、直流電力用の充電器であってもよいし、ワイヤレス充電（非接触充電）用の充電器であってもよい。
【００６４】
上記実施の形態に係る充電システムは、サブＤＣ／ＤＣコンバータ２３０に故障が生じているか否かを判定するように構成される。しかしこれに限られず、充電システムは、他のＤＣ／ＤＣコンバータ（たとえば、メインＤＣ／ＤＣコンバータ１４０）に故障が生じているか否かを判定するように構成されてもよい。
【００６５】
充電システムが適用される対象は、車両に限られず任意である。充電システムの適用対象は、たとえば、他の乗り物（船、飛行機等）であってもよいし、無人の移動体（無人搬送車（ＡＧＶ）、農業機械、ドローン等）であってもよいし、建物（住宅、工場等）であってもよい。
【００６６】
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及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】
【００６７】
１０  駆動バッテリ、１０ａ  監視ユニット、１１  充電リレー、２０  補機バッテリ、２１  電圧センサ、２２  電流センサ、３０  ＰＣＵ、３１  制御部、３２  インバータ、４０  ＭＧ、５０  走行駆動部、１００  車両、１４０  メインＤＣ／ＤＣコンバータ、１７０  低圧補機、１８０  高圧補機、２００  充電器、２１０  整流回路、２２０  高圧用ＤＣ／ＤＣコンバータ、２３０  サブＤＣ／ＤＣコンバータ、２４０  信号生成回路、２５０  制御部、２５１  演算装置、２５２  記憶装置、２６０  平滑コンデンサ、２７０  電圧検出回路、２７１  第１分圧回路、２７２  第２分圧回路、２７３  電流センサ、３００  充電スタンド、３００Ａ  電源、３１０  充電コネクタ、３２０  インレット、５００  ＨＶ−ＥＣＵ、５０１  演算装置、５０２  記憶装置、５１０  報知装置。
【図１】
2020099104.tif 000003
【図２】
2020099104.tif 000004
【図３】
2020099104.tif 000005