(57)【要約】【課題】リレーのハンチングを防止しつつ、交流電圧の周波数が低い場合においても外部充電を継続する。【解決手段】充電器は、外部電源に接続される入力線と、入力線と蓄電装置との間に設けられた変換回路と、入力線と変換回路との間に設けられたリレーと、入力線に入力される交流電圧を検出する電圧センサと、所定期間の交流電圧の波形に基づいて交流電圧の実効値および周波数を算出する制御装置とを備える。制御装置は、外部充電の実行中に充電停止条件が成立した場合にリレーを開状態にし、外部充電の停止後に充電再開条件が成立した場合にリレーを閉状態にする。充電停止条件は、算出された交流電圧の実効値が電圧閾値よりも小さいという条件に設定される。充電再開条件は、算出された交流電圧の実効値が電圧閾値よりも大きく、かつ算出された交流電圧の周波数が周波数閾値よりも大きいという条件に設定される。【選択図】図８
2020145787.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部電源から供給される交流電力を用いて蓄電装置を充電する外部充電を実行するための充電器であって、
前記外部電源に接続可能に構成された入力線と、
前記入力線と前記蓄電装置との間で電力変換を行なうように構成された変換回路と、
前記入力線と前記変換回路との間に設けられたリレーと、
前記入力線に入力される交流電圧を検出する電圧センサと、
所定期間内における前記交流電圧の波形に基づいて前記交流電圧の実効値および周波数を算出する処理を周期的に行なう制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記外部充電の実行中に充電停止条件が成立した場合に前記リレーを開状態にし、
前記外部充電の停止後に充電再開条件が成立した場合に前記リレーを閉状態にし、
前記充電停止条件は、算出された前記交流電圧の実効値が電圧閾値よりも小さいという条件に設定され、
前記充電再開条件は、算出された前記交流電圧の実効値が前記電圧閾値よりも大きく、かつ算出された前記交流電圧の周波数が周波数閾値よりも大きいという条件に設定される、充電器。
【請求項２】
前記制御装置は、
前記所定期間内における前記交流電圧の波形に１周期分の前記交流電圧の波形が含まれる場合には、当該１周期分の前記交流電圧の実効値および周波数を算出し、
前記所定期間内における前記交流電圧の波形に前記１周期分の前記交流電圧の波形が含まれない場合には、前記所定期間の前記交流電圧の実効値を算出し、
前記周波数閾値は、前記所定期間を周波数に換算した値に設定される、請求項１に記載の充電器。
【請求項３】
前記充電器は、前記入力線と前記変換回路との間に設けられた抵抗をさらに備え、
前記リレーは、前記抵抗と並列に接続される、請求項１または２に記載の充電器。
【請求項４】
外部電源から供給される交流電力を用いて蓄電装置を充電する外部充電を実行するための充電器の制御方法であって、
前記充電器は、
前記外部電源に接続可能に構成された入力線と、
前記入力線と前記蓄電装置との間で電力変換を行なうように構成された変換回路と、
前記入力線と前記変換回路との間に設けられたリレーと、
前記入力線に入力される交流電圧を検出する電圧センサととを備え、
前記制御方法は、
所定期間内における前記交流電圧の波形に基づいて前記交流電圧の実効値および周波数を算出する処理を周期的に行なうステップと、
前記外部充電の実行中に充電停止条件が成立した場合に前記リレーを開状態にするステップと、
前記外部充電の停止後に充電再開条件が成立した場合に前記リレーを閉状態にするステップとを含み、
前記充電停止条件は、算出された前記交流電圧の実効値が電圧閾値よりも小さいという条件に設定され、
前記充電再開条件は、算出された前記交流電圧の実効値が前記電圧閾値よりも大きく、かつ前記交流電圧の周波数が周波数閾値よりも大きいという条件に設定される、充電器の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、充電器および充電器の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、外部電源から供給される交流電力を用いて車載の蓄電装置を充電する外部充電を行なうための充電器を備えた車両が知られている。このような車両に搭載される充電器のなかには、外部充電中に外部電源から入力される交流電圧の実効値が電圧閾値未満に低下した場合に外部充電を停止するように構成されるものが存在する（たとえば国際公開第２０１２／１４４０３２号）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１２／１４４０３２号
【特許文献２】特開２００７−３００７８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的に、外部充電に用いられる充電器の入力側には、外部充電開始時の突入電流を防止するためのリレー（プリチャージリレー）が設けられる。このリレーは、外部充電中は閉状態に制御されるが、外部充電の停止時には次回の充電再開に備えて開状態とされる。
【０００５】
外部充電中においては、交流電圧の周波数が低下した場合であっても、交流電圧の実効値が正常値あるいはそれに近い値である場合には、外部充電は可能であるため、外部充電を継続させたいというニーズがある。
【０００６】
しかしながら、交流電圧の周波数が非常に低い値（極低周波数）である時には、たとえ実際の交流電圧の実効値が正常値であっても、充電器による交流電圧の実効値の算出手法によっては、充電器によって算出される交流電圧の実効値が、正常値とはならず、交流電圧の瞬時値の変動に応じて周期的に電圧閾値よりも大きくなったり小さくなったりする場合が生じ得る。したがって、単純に、充電器によって算出される交流電圧の実効値と電圧閾値との比較結果に応じて外部充電の停止および再開を行なうと、極低周波数時において、外部充電の停止および再開（すなわちリレーの開閉）が、交流電圧の瞬時値の変動に応じて周期的に繰り返されるリレーハンチングが生じてしまい、リレーの劣化の要因となり得る。
【０００７】
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、外部電源から供給される交流電力を用いて車載の蓄電装置を充電する外部充電を行なうための充電器において、リレーのハンチングを防止しつつ、交流電圧の周波数が低い場合においても外部充電を継続することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）  本開示による充電器は、外部電源から供給される交流電力を用いて蓄電装置を充電する外部充電を実行するための充電器であって、外部電源に接続可能に構成された入力線と、入力線と蓄電装置との間で電力変換を行なうように構成された変換回路と、入力線と変換回路との間に設けられたリレーと、入力線に入力される交流電圧を検出する電圧センサと、所定期間内における交流電圧の波形に基づいて交流電圧の実効値および周波数を算出する処理を周期的に行なう制御装置とを備える。制御装置は、外部充電の実行中に充電停止条件が成立した場合にリレーを開状態にし、外部充電の停止後に充電再開条件が成立した場合にリレーを閉状態にする。充電停止条件は、算出された交流電圧の実効値が電圧閾値よりも小さいという条件に設定される。充電再開条件は、算出された交流電圧の実効値が電圧閾値よりも大きく、かつ算出された交流電圧の周波数が周波数閾値よりも大きいという条件に設定される。
【０００９】
上記の充電器においては、入力線と変換回路との間にリレーが設けられる。外部充電の実行中にリレーを開状態にする「充電停止条件」は、算出された交流電圧の実効値が電圧閾値よりも小さいという条件に設定される。そのため、たとえ交流電圧の周波数が周波数閾値未満に低下しても、算出された交流電圧の実効値が電圧閾値を下回るまでは、リレーは開状態に維持される。そのため、交流電圧の周波数が周波数閾値未満の低い値であっても、外部充電を継続することができる。
【００１０】
その後、交流電圧の周波数が極低周波数に低下したことなどに起因して、算出された交流電圧の実効値が電圧閾値よりも小さくなると、充電停止条件が成立するため、その後の充電再開に備えてリレーが開状態にされる。
【００１１】
外部充電の停止後にリレーを再び閉状態にする「充電再開条件」は、算出された交流電圧の実効値が電圧閾値よりも大きく、かつ算出された交流電圧の周波数が周波数閾値よりも大きいという条件に設定される。これにより、たとえば交流電圧の周波数が充電停止時の極低周波数に維持されている場合には、算出された交流電圧の実効値が交流電圧の瞬時値の変動に応じて周期的に電圧閾値よりも大きくなったり小さくなったりしたとしても、交流電圧の周波数が周波数閾値よりも大きいと判定されない限り、リレーは開状態に維持される。これにより、極低周波数時における交流電圧の瞬時値の変動に応じてリレーの状態が閉状態と開状態との間でハンチングすることが防止される。
【００１２】
その結果、外部電源から供給される交流電力を用いて車載の蓄電装置を充電する外部充電を行なうための充電器において、リレーのハンチングを防止しつつ、交流電圧の周波数が低い場合においても外部充電を継続することができる。
【００１３】
（２）  ある形態においては、制御装置は、所定期間内における交流電圧の波形に１周期分の交流電圧の波形が含まれる場合には、当該１周期分の交流電圧の実効値および周波数を算出する。制御装置は、所定期間内における交流電圧の波形に１周期分の交流電圧の波形が含まれない場合には、所定期間の交流電圧の実効値を算出する。周波数閾値は、所定期間を周波数に換算した値に設定される。
【００１４】
上記形態においては、実際の交流電圧の周波数が周波数閾値未満に低下すると、所定期間内に１周期分の交流電圧の波形が含まれなくなるため、算出される交流電圧の実効値は、１周期分の実効値ではなく、１周期よりも短い期間の実効値となり、交流電圧の瞬時値の変動に応じて変化することになる。このような状況においても、上記形態においては、直ちに充電を停止してリレーを開くのではなく、算出された交流電圧の実効値が電圧閾値を下回るまで（すなわち実際の交流電圧の周波数がさらに低下して極周波数未満となるまで）は、リレーを閉状態に維持して外部充電を継続することができる。
【００１５】
（３）  ある形態においては、充電器は、入力線と変換回路との間に設けられた抵抗をさらに備える。リレーは、抵抗と並列に接続される。
【００１６】
上記形態においては、外部充電の開始時にリレーを開状態にすることによって、外部電源から充電器に入力される電流を抵抗によって制限して突入電流を防止することができる。また、突入電流を防止した後にはリレーを閉状態にすることによって、抵抗による制限を受けることなく外部充電を実行することができる。
【００１７】
（４）  本開示による充電器の制御方法は、外部電源から供給される交流電力を用いて蓄電装置を充電する外部充電を実行するための充電器の制御方法である。充電器は、外部電源に接続可能に構成された入力線と、入力線と蓄電装置との間で電力変換を行なうように構成された変換回路と、入力線と変換回路との間に設けられたリレーと、入力線に入力される交流電圧を検出する電圧センサととを備える。制御方法は、所定期間内における交流電圧の波形に基づいて交流電圧の実効値および周波数を算出する処理を周期的に行なうステップと、外部充電の実行中に充電停止条件が成立した場合にリレーを開状態にするステップと、外部充電の停止後に充電再開条件が成立した場合にリレーを閉状態にするステップとを含む。充電停止条件は、算出された交流電圧の実効値が電圧閾値よりも小さいという条件に設定される。充電再開条件は、算出された交流電圧の実効値が電圧閾値よりも大きく、かつ交流電圧の周波数が周波数閾値よりも大きいという条件に設定される。
【００１８】
上記の制御方法においても、上記（１）と同様の作用効果を奏することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本開示によれば、外部電源から供給される交流電力を用いて車載の蓄電装置を充電する外部充電を行なうための充電器において、リレーのハンチングを防止しつつ、交流電圧の周波数が低い場合においても外部充電を継続することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】充電器を備える充電システムの全体構成の一例を示す図である。
【図２】充電器の回路構成を示す図である。
【図３】正常時における系統電圧ＶＩＮの波形（上段）と制御装置によって算出される系統電圧実効値ＶＩＮｒｍｓ（下段）とを模式的に示す図である。
【図４】停電時における系統電圧ＶＩＮの波形（上段）と制御装置によって算出される系統電圧実効値ＶＩＮｒｍｓ（下段）とを模式的に示す図である。
【図５】極低周波数時における系統電圧ＶＩＮの波形（上段）と制御装置によって算出される系統電圧実効値ＶＩＮｒｍｓの算出値（下段）とを模式的に示す図である。
【図６】実際の系統電圧ＶＩＮの周波数と、実際の系統電圧ＶＩＮの実効値と、リレーハンチング領域との対応関係を模式的に示す図である。
【図７】系統周波数Ｆと、系統電圧実効値ＶＩＮｒｍｓと、リレーハンチング領域と、充電停止条件が成立する充電停止領域と、充電再開条件が成立する充電再開領域との対応関係を模式的に示す図である。
【図８】制御装置の処理手順の概要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】
【００２１】
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返さない。
【００２２】
図１は、本実施の形態による充電器２００を備える充電システムの全体構成の一例を示す図である。充電システムは、車両１０と、給電設備１００とを備える。
【００２３】
給電設備１００は、車両外部の交流電源１１０と、ＥＶＳＥ（Electric  Vehicle  Supply  Equipment）１１５と、コネクタ１２０とを含む。交流電源１１０は、たとえば商用系統電源によって構成されるが、これに限定されるものではなく、種々の電源を適用可能である。ＥＶＳＥ１１５は、交流電源１１０から車両１０へ電力を供給するための充電ケーブルを備え、交流電源１１０から充電ケーブルを介して車両１０へ交流電力を供給するように構成される。
【００２４】
車両１０は、蓄電装置１２と、システムメインリレー（以下「ＳＭＲ（System  Main  Relay）」ともいう）１５と、パワーコントロールユニット（以下「ＰＣＵ（Power  Control  Unit）」ともいう）２０と、動力出力装置２５と、駆動輪３０とを含む。
【００２５】
蓄電装置１２は、再充電可能な直流電源であり、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池によって構成される。蓄電装置１２には、給電設備１００の交流電源１１０から供給される電力の他、動力出力装置２５において発電された電力が蓄えられる。なお、蓄電装置１２として、大容量のキャパシタも採用可能である。ＳＭＲ１５は、蓄電装置１２とＰＣＵ２０に接続される電力線Ｌ１との間に設けられる。ＳＭＲ１５は、蓄電装置１２と電力線Ｌ１との電気的な接続／切離を行なうためのリレーである。
【００２６】
ＰＣＵ２０は、蓄電装置１２から電力を受けて動力出力装置２５を駆動するための電力変換装置を総括して示したものである。たとえば、ＰＣＵ２０は、動力出力装置２５に含まれるモータを駆動するためのインバータや、蓄電装置１２から出力される電力を昇圧するコンバータ等を含む。動力出力装置２５は、駆動輪３０を駆動するための装置を総括して示したものである。たとえば、動力出力装置２５は、駆動輪３０を駆動するモータ等を含む。また、動力出力装置２５は、駆動輪３０を駆動するモータによって車両の制動時等に発電し、その発電された電力をＰＣＵ２０へ出力する。
【００２７】
車両１０は、さらに、インレット４０と、充電リレー５０と、充電器２００とを含む。
インレット４０は、充電器２００の入力線Ｌ２に接続される。インレット４０は、給電設備１００のコネクタ１２０に接続可能に構成される。充電リレー５０は、電力線Ｌ１と充電器２００の出力線Ｌ３との電気的な接続／切離を行なうためのリレーである。
【００２８】
給電設備１００のコネクタ１２０が車両１０のインレット４０に接続された状態（以下「プラグイン状態」ともいう）において、充電器２００の入力線Ｌ２には、給電設備１００からの交流電力（以下「系統電力」ともいう）が入力される。充電器２００は、給電設備１００から供給される系統電力を用いた蓄電装置１２の充電（以下「外部充電」ともいう）の実行時、入力線Ｌ２から入力される系統電力を直流電力に変換して出力線Ｌ３に出力する。出力線Ｌ３に出力された直流電力は、充電リレー５０およびＳＭＲ１５を介して蓄電装置１２に供給される。これにより、蓄電装置１２の外部充電が行なわれる。
【００２９】
図２は、充電器２００の回路構成を示す図である。なお、図２に示す回路構成はあくまで一例であって、充電器２００の回路構成は図２に示す構成に限定されるものではない。
【００３０】
充電器２００は、フィルタ回路２０５と、ＰＦＣ回路２１０と、インバータ２１５と、絶縁トランス２２０と、整流回路２２５と、制御装置２５０と、コンデンサＣ１と、放電抵抗Ｒ１とを含む。フィルタ回路２０５、ＰＦＣ回路２１０、インバータ２１５、絶縁トランス２２０、および整流回路２２５は、入力線Ｌ２から出力線Ｌ３までの電路に、この順に直列的に接続される。
【００３１】
フィルタ回路２０５は、交流電源１１０から入力線Ｌ２に入力される系統電力に含まれるノイズを除去し、ノイズが除去された系統電力をＰＦＣ回路２１０へ出力する。
【００３２】
フィルタ回路２０５には、入力線Ｌ２とＰＦＣ回路２１０との間の電路に設けられたプリチャージ回路２０６が備えられる。プリチャージ回路２０６は、プリチャージ抵抗２０７およびヒューズ２０８と、プリチャージリレー２０９とを含む。プリチャージ抵抗２０７およびヒューズ２０８は、互いに直列に接続される。プリチャージリレー２０９は、プリチャージ抵抗２０７およびヒューズ２０８とは並列に接続される。
【００３３】
プリチャージリレー２０９は、制御装置２５０からの制御信号に基づいて開閉される。プリチャージリレー２０９が開状態である場合には、入力線Ｌ２からフィルタ回路２０５を通ってＰＦＣ回路２１０およびインバータ２１５に向う電流がプリチャージ抵抗２０７によって制限される。そのため、プリチャージリレー２０９を開状態にしておくことで、ＰＦＣ回路２１０への突入電流を防止しながらコンデンサＣ１を充電するプリチャージを行なうことができる。また、コンデンサＣ１のプリチャージが完了した後は、プリチャージリレー２０９を閉状態にすることで、プリチャージ抵抗２０７による制限を受けることなく、外部充電を行なうことができる。
【００３４】
ＰＦＣ回路２１０は、制御装置２５０からの制御信号に基づいて、フィルタ回路２０５から供給される交流電力を直流電力に変換してインバータ２１５へ出力する。ＰＦＣ回路２１０は、交流電力を直流電力に変換するためのスイッチング回路と、スイッチング回路の入力側に設けられるリアクトル２１２とを含む。ＰＦＣ回路２１０のスイッチング回路はリアクトル２１２とともに昇圧チョッパ回路を構成し、インレット４０から入力される電力を昇圧することができる。
【００３５】
インバータ２１５は、正極線ＰＬおよび負極線ＮＬ（直流電力線対）によってＰＦＣ回路２１０と接続される。インバータ２１５は、制御装置２５０からの制御信号に基づいて、ＰＦＣ回路２１０から受ける直流電力を交流電力に変換して絶縁トランス２２０へ出力する。インバータ２１５は、たとえば単相ブリッジ回路によって構成される。
【００３６】
コンデンサＣ１は、正極線ＰＬと負極線ＮＬとの間に接続される。コンデンサＣ１は、正極線ＰＬと負極線ＮＬとの間の電圧変動を平滑化する。
【００３７】
放電抵抗Ｒ１は、正極線ＰＬと負極線ＮＬとの間に、コンデンサＣ１とは並列に接続される。放電抵抗Ｒ１は、たとえば外部充電が停止された場合に、コンデンサＣ１が蓄える電力を放電する。
【００３８】
絶縁トランス２２０は、磁性材から成るコアと、コアに巻回された一次コイルおよび二次コイルを含む。一次コイルおよび二次コイルは、電気的に絶縁されており、それぞれインバータ２１５および整流回路２２５に接続される。そして、絶縁トランス２２０は、インバータ２１５からの交流電力を一次コイルおよび二次コイルの巻数比に応じた電圧に変換して整流回路２２５へ出力する。
【００３９】
整流回路２２５は、絶縁トランス２２０から受ける交流電力を直流電力に変換し、変換された直流電力を出力線Ｌ３に出力する。整流回路２２５から出力線Ｌ３に出力された直流電力は蓄電装置１２に供給される。
【００４０】
充電器２００は、さらに、電圧センサ４１，４２，４３，４４、電流センサ５１，５２を備える。電圧センサ４１は、フィルタ回路２０５に入力される系統電力の電圧（以下「系統電圧ＶＩＮ」ともいう）を検出する。電圧センサ４２は、ＰＦＣ回路２１０の入力側の電圧ＶＡＣを検出する。電圧センサ４３は、インバータ２１５の入力側の電圧ＶＨを検出する。電圧センサ４４は、整流回路２２５の出力側の電圧ＶＣＨＧを検出する。電流センサ５１は、ＰＦＣ回路２１０内のリアクトル２１２を流れる電流ＩＡＣを検出する。電流センサ５２は、インバータ２１５の出力側の電流ＩＶＨを検出する。各センサは、検出結果を示す信号を制御装置２５０に出力する。
【００４１】
制御装置２５０は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit、処理装置）２５２と、メモリ２５４と、各種信号を入出力するためのＩ／Ｆ装置２５６とを含んで構成される。制御装置２５０は、Ｉ／Ｆ装置２５６から入力される各種信号、及びメモリ２５４に記憶された情報に基づいて、ＣＰＵ２５２により所定の演算処理を実行し、演算結果に基づいてプリチャージリレー２０９、ＰＦＣ回路２１０およびインバータ２１５を制御することにより外部充電を実行する。
【００４２】
＜系統電圧ＶＩＮに基づく外部充電の継続、停止および再開＞
制御装置２５０は、電圧センサ４１によって検出される系統電圧ＶＩＮに基づいて、系統電圧ＶＩＮの実効値および周波数を算出する。なお、信号の実効値は、信号を２乗して平均した値の平方根と定義され、「ＲＭＳ」（Ｒｏｏｔ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ、２乗平均平方根）とも呼ばれる。以下では、制御装置２５０によって算出される系統電圧ＶＩＮの実効値を「系統電圧実効値ＶＩＮｒｍｓ」とも称し、制御装置２５０によって算出される系統電圧ＶＩＮの周波数を「系統周波数Ｆ」とも称する。
【００４３】
また、以下では、正常時における系統電圧ＶＩＮのピーク値を「正常ピーク値Ｖ１」とも称し、正常時における系統電圧ＶＩＮの実効値を「正常実効値Ｖ１ｒｍｓ」とも称し、正常時における系統電圧ＶＩＮの周波数を「正常周波数」とも称する。正常実効値Ｖ１ｒｍｓは、正常ピーク値Ｖ１を２の平方根で除算した値となる。たとえば、正常ピーク値Ｖ１が１４１ボルト程度である場合、正常実効値Ｖ１ｒｍｓは１００ボルト程度となる。また、正常周波数はたとえば５０Ｈｚ程度とすることができる。
【００４４】
制御装置２５０は、電圧センサ４１によって検出される系統電圧ＶＩＮの波形を予め定められた所定期間Ｔ（たとえば４０ｍｓｅｃ）サンプリングし、サンプリングされた所定期間Ｔの電圧波形から系統電圧実効値ＶＩＮｒｍｓおよび系統周波数Ｆを算出する処理を、周期的に繰り返す。
【００４５】
所定期間Ｔの電圧波形に少なくとも１周期分の交流電圧波形が含まれる場合、制御装置２５０は、その１周期分の交流電圧波形の実効値（２乗平均平方根）を「系統電圧実効値ＶＩＮｒｍｓ」として算出する。具体的には、制御装置２５０は、系統電圧ＶＩＮの瞬時値を２乗した値を１周期分だけ積算し、その積算値を交流電圧の１周期で除算した値の平方根をとった値を「系統電圧実効値ＶＩＮｒｍｓ」として算出する。さらに、制御装置２５０は、その交流電圧の１周期（系統電圧ＶＩＮの符号が負から正に変化する零クロス点から次に系統電圧ＶＩＮの符号が負から正に変化する零クロス点までの時間）の逆数を「系統周波数Ｆ」として算出する。
【００４６】
一方、所定期間Ｔの電圧波形に少なくとも１周期分の交流電圧波形が含まれていない場合、制御装置２５０は、所定期間Ｔの電圧波形の実効値（２乗平均平方根）を「系統電圧実効値ＶＩＮｒｍｓ」として算出する。具体的には、制御装置２５０は、系統電圧ＶＩＮの瞬時値を２乗した値を所定期間Ｔ分だけ積算し、その積算値を所定期間Ｔで除算した値の平方根をとった値を、「系統電圧実効値ＶＩＮｒｍｓ」として算出する。なお、所定期間Ｔの電圧波形に少なくとも１周期分の交流電圧波形が含まれていない場合には、交流電圧の周期が不明であることから、制御装置２５０は、系統周波数Ｆを算出できない。そのため、制御装置２５０は、系統周波数Ｆが周波数閾値Ｆｔｈ未満であると判定するに留め、系統周波数Ｆの詳細な値を算出しない。なお、周波数閾値Ｆｔｈは、所定期間Ｔを周波数に換算した値、すなわち所定期間Ｔの逆数（＝１／Ｔ）に設定される。したがって、周波数閾値Ｆｔｈは、制御装置２５０が算出可能な系統周波数Ｆの最小値である。たとえば、所定期間Ｔが４０ｍｓｅｃである場合、周波数閾値Ｆｔｈは２５Ｈｚ（＝１／４０ｍｓｅｃ）であり、制御装置２５０は２５Ｈｚ未満の系統周波数Ｆを算出できない。以下では、周波数閾値Ｆｔｈ未満の周波数を「低周波数」とも称する。
【００４７】
制御装置２５０は、外部充電中において、算出された系統電圧実効値ＶＩＮｒｍｓと予め定められた電圧閾値Ｖｔｈとを比較することによって、停電などによる系統電圧ＶＩＮの低下が生じているか否かを判定する。電圧閾値Ｖｔｈは、正常実効値Ｖ１ｒｍｓよりも低い値に設定される。たとえば、正常実効値Ｖ１ｒｍｓが１００ボルト程度である場合、電圧閾値Ｖｔｈを５０ボルト程度に設定することができる。
【００４８】
算出された系統電圧実効値ＶＩＮｒｍｓが電圧閾値Ｖｔｈよりも大きい場合、制御装置２５０は、系統電圧ＶＩＮの低下は生じていないと判定して、外部充電を継続する。具体的には、制御装置２５０は、ＰＦＣ回路２１０およびインバータ２１５の動作を継続するとともに、プリチャージリレー２０９を閉状態に維持する。
【００４９】
一方、算出された系統電圧実効値ＶＩＮｒｍｓが電圧閾値Ｖｔｈよりも小さい場合、制御装置２５０は、系統電圧ＶＩＮの低下が生じていると判定して、外部充電を停止する。具体的には、制御装置２５０は、ＰＦＣ回路２１０およびインバータ２１５の動作を停止するとともに、次の充電再開に備えてプリチャージリレー２０９を開状態にする。
【００５０】
図３は、正常時における系統電圧ＶＩＮの波形（上段）と制御装置２５０によって算出される系統電圧実効値ＶＩＮｒｍｓ（下段）とを模式的に示す図である。なお、図３の上段に示す波形は、系統電圧ＶＩＮのピーク値および周波数がそれぞれ正常ピーク値Ｖ１および正常周波数である正常時の波形を模式的に示したものである。図３の下段に示す「正常実効値Ｖ１ｒｍｓ」は、上述したように、正常ピーク値Ｖ１を２の平方根で除算した値（たとえば、正常ピーク値Ｖ１が１４１ボルト程度である場合、正常実効値Ｖ１ｒｍｓは１００ボルト程度）である。
【００５１】
図３に示す例では、所定期間Ｔの電圧波形に１周期分の交流電圧波形が含まれるため、制御装置２５０は、その１周期分の交流電圧波形に基づいて系統電圧実効値ＶＩＮｒｍｓおよび系統周波数Ｆを算出する。より具体的には、制御装置２５０は、１周期分の交流電圧の実効値（図３の斜線部分の面積の平均に相当する値）を系統電圧実効値ＶＩＮｒｍｓとして算出するとともに、交流電圧の周期（系統電圧ＶＩＮの符号が負から正に変化する零クロス点から次に系統電圧ＶＩＮの符号が負から正に変化する零クロス点までの時間）の逆数を系統周波数Ｆとして算出する。
【００５２】
正常時においては、図３の下段に示すように、系統電圧実効値ＶＩＮｒｍｓが正常実効値Ｖ１ｒｍｓとなるため、系統電圧実効値ＶＩＮｒｍｓは電圧閾値Ｖｔｈよりも大きくなる。この場合、制御装置２５０は、系統電圧ＶＩＮの低下異常は生じていないと判定し、外部充電を継続する。制御装置２５０は、このような処理を周期的に繰り返す。
【００５３】
図４は、停電時における系統電圧ＶＩＮの波形（上段）と制御装置２５０によって算出される系統電圧実効値ＶＩＮｒｍｓ（下段）とを模式的に示す図である。図４に示すように、停電時においては、系統電圧ＶＩＮが０ボルトで一定であり、所定期間Ｔ内に交流電圧波形は含まれない。この場合、制御装置２５０は、系統電圧実効値ＶＩＮｒｍｓを０と算出するとともに、系統周波数Ｆを算出せず、系統周波数Ｆが周波数閾値Ｆｔｈ未満であると判定する。
【００５４】
その結果、停電時においては、図４の下段に示すように系統電圧実効値ＶＩＮｒｍｓ（＝０）が電圧閾値Ｖｔｈよりも小さくなる。この場合、制御装置２５０は、系統電圧ＶＩＮの低下異常が生じていると判定し、外部充電を停止するとともに、次の充電再開に備えてプリチャージリレー２０９を開状態にする。
【００５５】
図５は、系統周波数Ｆが極低周波数である時（以下「極低周波数時」ともいう）における系統電圧ＶＩＮの波形（上段）と制御装置２５０によって算出される系統電圧実効値ＶＩＮｒｍｓの算出値（下段）とを模式的に示す図である。「極低周波数」とは、低周波数（周波数閾値Ｆｔｈ未満の周波数）のうち、制御装置２５０によって算出される系統電圧実効値ＶＩＮｒｍｓが系統電圧ＶＩＮの瞬時値の変動に応じて周期的に電圧閾値Ｖｔｈよりも大きくなったり小さくなったりする、非常に小さい周波数を意味する。
【００５６】
系統周波数Ｆが低周波数（周波数閾値Ｆｔｈ未満の周波数）である場合であっても、系統電圧ＶＩＮのピーク値が正常ピーク値Ｖ１あるいはそれに近い値であれば、外部充電は可能であるため、外部充電を継続させたいというニーズがある。しかしながら、極低周波数時においては、図５に示すように、たとえ系統電圧ＶＩＮのピーク値が正常ピーク値Ｖ１であっても、系統電圧実効値ＶＩＮｒｍｓの算出値が、正常実効値Ｖ１ｒｍｓとはならず、系統電圧ＶＩＮの瞬時値の変動に応じて周期的に電圧閾値Ｖｔｈよりも大きくなったり小さくなったりする。具体的には、系統電圧ＶＩＮが正のピーク値（＝Ｖ１）付近である場合は所定期間Ｔの系統電圧ＶＩＮの積算値（図５の斜線部分Ｓ１の面積に相当する値）が大きいため系統電圧実効値ＶＩＮｒｍｓが電圧閾値Ｖｔｈよりも大きくなるが、系統電圧ＶＩＮが０ボルト付近である場合は所定期間Ｔの系統電圧ＶＩＮの積算値（図５の斜線部分Ｓ２の面積に相当する値）が小さいため系統電圧実効値ＶＩＮｒｍｓが電圧閾値Ｖｔｈよりも小さくなる。その後、系統電圧ＶＩＮが負のピーク値（＝−Ｖ１）付近になると、所定期間Ｔの系統電圧ＶＩＮの積算値（図５の斜線部分Ｓ３の面積に相当する値）が再び大きくなるため系統電圧実効値ＶＩＮｒｍｓが再び電圧閾値Ｖｔｈよりも大きくなる。
【００５７】
したがって、単純に系統電圧実効値ＶＩＮｒｍｓと電圧閾値Ｖｔｈとの比較結果に応じて外部充電の停止および再開を行なうと、極低周波数時において、外部充電が停止されてプリチャージリレー２０９が開かれる動作と、外部充電が再開されてプリチャージリレー２０９が閉じられる動作とが系統電圧ＶＩＮの瞬時値の変動に応じて周期的に繰り返される現象（以下、単に「リレーハンチング」ともいう）が生じてしまい、プリチャージリレー２０９の劣化の要因となり得る。
【００５８】
図６は、実際の系統電圧ＶＩＮの周波数と、実際の系統電圧ＶＩＮの実効値（すなわち１周期分の系統電圧ＶＩＮの実効値）と、リレーハンチングが生じる極低周波数領域（以下「リレーハンチング領域」ともいう）との対応関係を模式的に示す図である。図６において、横軸は実際の系統電圧ＶＩＮの周波数を示し、縦軸は実際の系統電圧ＶＩＮの実効値を示す。なお、図６の横軸に示す「周波数閾値Ｆｔｈ」は、上述のように、所定期間Ｔを周波数に換算した値（＝１／Ｔ）である。したがって、実際の系統電圧ＶＩＮの周波数が周波数閾値Ｆｔｈよりも大きい領域に含まれる場合には、制御装置２５０による系統周波数Ｆの算出が可能であるが、実際の系統電圧ＶＩＮの周波数が周波数閾値Ｆｔｈ未満の領域（以下「低周波数領域」ともいう）に含まれる場合には制御装置２５０による系統周波数Ｆの算出は不能である。
【００５９】
実際の系統電圧ＶＩＮの周波数と実効値との組合せをプロットした点が図６に示すリレーハンチング領域に含まれる場合、制御装置２５０によって算出される系統電圧実効値ＶＩＮｒｍｓは系統電圧ＶＩＮの周期に応じて電圧閾値Ｖｔｈよりも大きくなったり小さくなったりする。すなわち、実際の系統電圧ＶＩＮの周波数と実効値との組合せをプロットした点がリレーハンチング領域に含まれる状態が、上述の図５に示した「極低周波数時」に相当する。したがって、単純に系統電圧実効値ＶＩＮｒｍｓと電圧閾値Ｖｔｈとの比較結果に応じて充電の停止および再開を行なうと、極低周波数時において、系統電圧ＶＩＮの周期に応じて上述のリレーハンチングが生じてしまい、プリチャージリレー２０９の劣化の要因となり得る。
【００６０】
そこで、本実施の形態においては、系統電圧ＶＩＮに基づく充電停止条件および充電再開条件が次のように設定されている。
【００６１】
充電停止条件は、「系統電圧実効値ＶＩＮｒｍｓが電圧閾値Ｖｔｈよりも小さい」という条件に設定される。これにより、たとえ実際の系統電圧ＶＩＮの周波数が周波数閾値Ｆｔｈ未満に低下したとしても、系統電圧実効値ＶＩＮｒｍｓが電圧閾値Ｖｔｈを下回るまでは、外部充電を継続することができる。なお、たとえば、その後に実際の系統電圧ＶＩＮの周波数がさらに低下して極低周波数となった場合には、系統電圧ＶＩＮが０ボルト付近である時に系統電圧実効値ＶＩＮｒｍｓが電圧閾値Ｖｔｈを下回って充電停止条件が成立するため、制御装置２５０は、外部充電を停止するとともに、その後の充電再開時に備えてプリチャージリレー２０９を開状態にすることになる。
【００６２】
一方、充電再開条件は、単純に「系統電圧実効値ＶＩＮｒｍｓが電圧閾値Ｖｔｈよりも大きい」という条件ではなく、「系統電圧実効値ＶＩＮｒｍｓが電圧閾値Ｖｔｈよりも大きく、かつ、系統周波数Ｆが周波数閾値Ｆｔｈよりも大きい」という条件に設定される。これにより、たとえば実際の系統電圧ＶＩＮの周波数が極低周波数に維持されているような場合には、たとえ系統電圧ＶＩＮがピーク値付近になって系統電圧実効値ＶＩＮｒｍｓが一時的に電圧閾値Ｖｔｈよりも大きくなったとしても、制御装置２５０による系統周波数Ｆの算出は不能であり系統周波数Ｆが周波数閾値Ｆｔｈよりも大きいと判定されることはないため、充電再開条件は成立せず、プリチャージリレー２０９は開状態に維持される。これにより、極低周波数時における系統電圧ＶＩＮの周期に応じた系統電圧実効値ＶＩＮｒｍｓの変動によってリレーハンチングが生じることが防止される。
【００６３】
図７は、系統周波数Ｆと、系統電圧実効値ＶＩＮｒｍｓと、リレーハンチング領域と、充電停止条件が成立する充電停止領域と、充電再開条件が成立する充電再開領域との対応関係を模式的に示す図である。図７において、横軸は系統周波数Ｆを示し、縦軸は系統電圧実効値ＶＩＮｒｍｓを示す。図７に示すように、充電停止領域は、系統電圧実効値ＶＩＮｒｍｓが電圧閾値Ｖｔｈよりも小さい領域である。また、充電再開領域は、系統電圧実効値ＶＩＮｒｍｓが電圧閾値Ｖｔｈよりも大きく、かつ系統周波数Ｆが周波数閾値Ｆｔｈよりも大きい領域である。
【００６４】
ここで、系統電圧ＶＩＮのピーク値が正常ピーク値Ｖ１に維持された状態において、実際の系統電圧ＶＩＮの周波数が正常周波数から極低周波数まで低下し、その後、再び正常周波数に復帰した場合を想定する。この場合、実際の系統電圧ＶＩＮの周波数が周波数閾値Ｆｔｈ未満に低下しても、極低周波数に低下しない限り、制御装置２５０によって算出される系統電圧実効値ＶＩＮｒｍｓは電圧閾値Ｖｔｈよりも大きい状態が維持されるため、外部充電は継続される。
【００６５】
その後、実際の系統電圧ＶＩＮの周波数がさらに低下してリレーハンチング領域（極低周波数領域）に含まれるようになると、系統電圧ＶＩＮが０ボルト付近である時に系統電圧実効値ＶＩＮｒｍｓが電圧閾値Ｖｔｈを一時的に下回って充電停止条件が成立するため、外部充電が停止され、プリチャージリレー２０９が開かれる。しかしながら、実際の系統電圧ＶＩＮの周波数がリレーハンチング領域に含まれている間は、制御装置２５０による系統周波数Ｆの算出は不能であり系統周波数Ｆが周波数閾値Ｆｔｈよりも大きいと判定されることはないため、充電復帰条件は成立しない。そのため、たとえ系統電圧ＶＩＮがピーク値付近になって系統電圧実効値ＶＩＮｒｍｓが一時的に電圧閾値Ｖｔｈよりも大きくなったとしても、外部充電は再開されず、プリチャージリレー２０９は開状態に維持される。これにより、リレーハンチングが防止される。
【００６６】
その後、実際の系統電圧ＶＩＮの周波数が増加してリレーハンチング領域（極低周波数領域）に含まれなくなったとしても、実際の系統電圧ＶＩＮの周波数が低周波領域（周波数閾値Ｆｔｈ未満の領域）に含まれる間は、依然として制御装置２５０による系統周波数Ｆの算出は不能であり、系統周波数Ｆが周波数閾値Ｆｔｈよりも大きいと判定されることはないため、充電復帰条件は成立しない。
【００６７】
その後、実際の系統電圧ＶＩＮの周波数がさらに増加して周波数閾値Ｆｔｈよりも大きくなると、制御装置２５０による系統周波数Ｆの算出が可能となり系統周波数Ｆが周波数閾値Ｆｔｈよりも大きいと判定され、かつ系統電圧実効値ＶＩＮｒｍｓが正常実効値Ｖ１ｒｍｓ（＞電圧閾値Ｖｔｈ）となるため、充電復帰条件が成立し、外部充電が再開され、コンデンサＣ１のプリチャージ後にプリチャージリレー２０９が閉じられる。
【００６８】
図８は、制御装置２５０の処理手順の概要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、プラグイン状態において、予め定められた条件が成立する毎（たとえば所定周期毎）に繰り返し実行される。
【００６９】
制御装置２５０は、所定期間Ｔの系統電圧ＶＩＮの波形を取得（サンプリング）する（ステップＳ１０）。
【００７０】
次いで、制御装置２５０は、ステップＳ１０において取得された所定期間Ｔの電圧波形に、少なくとも１周期分の交流電圧波形が含まれるか否かを判定する（ステップＳ１１）。
【００７１】
所定期間Ｔの電圧波形に少なくとも１周期分の交流電圧波形が含まれる場合（ステップＳ１１においてＹＥＳ）、制御装置２５０は、その１周期分の交流電圧波形から系統電圧実効値ＶＩＮｒｍｓを算出する（ステップＳ１２）。具体的には、制御装置２５０は、上述したように、１周期分の交流電圧波形の実効値（２乗平均平方根）、すなわち系統電圧ＶＩＮの瞬時値を２乗した値を１周期分積算し、その積算値を１周期で除算した値の平方根をとった値を、系統電圧実効値ＶＩＮｒｍｓとして算出する。さらに、制御装置２５０は、その交流電圧の周期から系統周波数Ｆを算出する（ステップＳ１３）。具体的には、制御装置２５０は、系統電圧ＶＩＮの符号が負から正に変化する零クロス点から次に系統電圧ＶＩＮの符号が負から正に変化する零クロス点までの時間を交流電圧の１周期として計測し、計測された周期の逆数を系統周波数Ｆとして算出する。
【００７２】
一方、ステップＳ１０において取得された所定期間Ｔの電圧波形に少なくとも１周期分の交流電圧波形が含まれていない場合（ステップＳ１１においてＮＯ）、制御装置２５０は、所定期間Ｔの電圧波形に基づいて系統電圧実効値ＶＩＮｒｍｓを算出する（ステップＳ１４）。具体的には、制御装置２５０は、上述したように、所定期間Ｔの電圧波形の実効値（２乗平均平方根）、すなわち、系統電圧ＶＩＮの瞬時値を２乗した値を所定期間Ｔ分だけ積算し、その積算値を所定期間Ｔで除算した値の平方根をとった値を、系統電圧実効値ＶＩＮｒｍｓとして算出する。さらに、制御装置２５０は、系統周波数Ｆが周波数閾値Ｆｔｈ未満であると判定する（ステップＳ１５）。
【００７３】
ステップＳ１３あるいはステップＳ１５の後、制御装置２５０は、外部充電中であるか否かを判定する（ステップＳ２０）。たとえば、制御装置２５０は、プリチャージリレー２０９を閉じた状態でＰＦＣ回路２１０およびインバータ２１５を動作させている場合に外部充電中であると判定し、プリチャージリレー２０９を開いた状態でＰＦＣ回路２１０およびインバータ２１５を停止させている場合に外部充電中でないと判定する。
【００７４】
外部充電中である場合（ステップＳ２０においてＹＥＳ）、制御装置２５０は、ステップＳ１２あるいはステップＳ１４において算出された系統電圧実効値ＶＩＮｒｍｓが電圧閾値Ｖｔｈよりも小さいか否か、すなわち上述の充電停止条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ３０）。系統電圧実効値ＶＩＮｒｍｓが電圧閾値Ｖｔｈ以上である場合、すなわち充電停止条件が成立していない場合（ステップＳ３０においてＮＯ）、制御装置２５０は、外部充電の実行を継続する（ステップＳ３２）。具体的には、制御装置２５０は、ＰＦＣ回路２１０およびインバータ２１５の動作を継続するとともに、プリチャージリレー２０９を閉状態に維持する。
【００７５】
系統電圧実効値ＶＩＮｒｍｓが電圧閾値Ｖｔｈよりも小さい場合、すなわち上述の充電停止条件が成立している場合（ステップＳ３０においてＹＥＳ）、制御装置２５０は、ＰＦＣ回路２１０およびインバータ２１５の動作を停止して外部充電を停止する（ステップＳ３４）とともに、次回の充電再開に備えてプリチャージリレー２０９を開状態にする（ステップＳ３６）。その後、制御装置２５０は、処理をリターンへと移す。
【００７６】
一方、外部充電中でない場合（ステップＳ２０においてＮＯ）、制御装置２５０は、ステップＳ１２あるいはステップＳ１４において算出された系統電圧実効値ＶＩＮｒｍｓが電圧閾値Ｖｔｈよりも大きく、かつステップＳ１３において算出された系統周波数Ｆが周波数閾値Ｆｔｈよりも大きいか否か、すなわち上述の充電再開条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ４０）。
【００７７】
充電再開条件が成立していない場合（ステップＳ４０においてＮＯ）、制御装置２５０は、外部充電の停止を継続する（ステップＳ４２）。具体的には、制御装置２５０は、ＰＦＣ回路２１０およびインバータ２１５の停止を維持するとともに、プリチャージリレー２０９を開状態に維持する。
【００７８】
充電再開条件が成立している場合（ステップＳ４０においてＹＥＳ）、制御装置２５０は、ＰＦＣ回路２１０およびインバータ２１５を動作させて外部充電を実行（再開）する（ステップＳ４４）とともに、コンデンサＣ１のプリチャージ後にプリチャージリレー２０９を閉状態にする（ステップＳ４６）。
【００７９】
以上のように、本実施の形態においては、充電停止条件が「系統電圧実効値ＶＩＮｒｍｓが電圧閾値Ｖｔｈよりも小さい」という条件に設定され、充電再開条件が「系統電圧実効値ＶＩＮｒｍｓが電圧閾値Ｖｔｈよりも大きく、かつ、系統周波数Ｆが周波数閾値Ｆｔｈよりも大きい」という条件に設定される。これにより、プリチャージリレー２０９のハンチングを防止しつつ、実際の系統電圧ＶＩＮの周波数が低い場合においても外部充電を継続することができる。
【００８０】
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】
【００８１】
１０  車両、１２  蓄電装置、２０  ＰＣＵ、２５  動力出力装置、３０  駆動輪、４０  インレット、４１，４２，４３，４４  電圧センサ、５０  充電リレー、５１，５２  電流センサ、１００  給電設備、１１０  交流電源、１２０  コネクタ、２００  充電器、２０５  フィルタ回路、２０６  プリチャージ回路、２０７  プリチャージ抵抗、２０８  ヒューズ、２０９  プリチャージリレー、２１０  ＰＦＣ回路、２１２  リアクトル、２１５  インバータ、２２０  絶縁トランス、２２５  整流回路、２５０  制御装置、２５４  メモリ、２５６  Ｉ／Ｆ装置、Ｃ１  コンデンサ、Ｌ１  電力線、Ｌ２  入力線、Ｌ３  出力線、Ｒ１  放電抵抗。
【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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