(57)【要約】      （修正有）【課題】燃料電池レンジエクステンダー式の電動車両に搭載された二次電池への充電の安全性を向上可能な充電制御装置及び充電システムを提供する。【解決手段】外部電源装置８０から、燃料電池システムを備えた電動車両１の二次電池３０への充電を制御する充電制御装置において、燃料電池システムに設けられた第１の水素検出器１５により検出される第１の水素濃度の情報及び電動車両の充電接続部である第１の充電接続部と外部電源装置の充電接続部である第２の充電接続部との連結部に設けられた第２の水素検出器８９により検出される第２の水素濃度の情報を取得する取得部と、第１の水素濃度の情報及び第２の水素濃度の情報に基づいて充電のオンオフを制御する電力供給制御部と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部電源装置から、燃料電池システムを備えた電動車両の二次電池への充電を制御する充電制御装置において、
前記燃料電池システムに設けられた第１の水素検出器により検出される第１の水素濃度の情報、及び、前記電動車両の充電接続部である第１の充電接続部と前記外部電源装置の充電接続部である第２の充電接続部との連結部に設けられた第２の水素検出器により検出される第２の水素濃度の情報を取得する取得部と、
前記第１の水素濃度の情報及び前記第２の水素濃度の情報に基づいて充電のオンオフを制御する電力供給制御部と、
を備える、充電制御装置。
【請求項２】
前記電力供給制御部は、前記第１の水素濃度又は前記第２の水素濃度の少なくとも一方が基準値を超える場合、前記充電をオフにする、請求項１に記載の充電制御装置。
【請求項３】
前記第２の水素濃度の基準値は、前記第１の水素濃度の基準値よりも小さい値である、請求項２に記載の充電制御装置。
【請求項４】
前記電力供給制御部は、前記第１の充電接続部と前記第２の充電接続部との連結状態で前記外部電源装置から前記第１の水素検出器への電力供給を制御する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の充電制御装置。
【請求項５】
前記電力供給制御部は、前記第２の水素濃度が基準値以下の場合に前記第１の水素検出器への電力供給を開始する、請求項４に記載の充電制御装置。
【請求項６】
外部電源装置から、燃料電池システムを備えた電動車両の二次電池への充電を制御する充電システムにおいて、
前記燃料電池システムに設けられた第１の水素検出器と、
前記電動車両の充電接続部である第１の充電接続部と前記外部電源装置の充電接続部である第２の充電接続部との連結部に設けられた第２の水素検出器と、
前記第１の水素検出器により検出される第１の水素濃度の情報、及び、前記第２の水素検出器により検出される第２の水素濃度の情報に基づいて充電のオンオフを制御する充電制御装置と、
を備える、充電システム。
【請求項７】
前記充電システムは、前記第１の水素検出器への供給電力の電力源を前記二次電池又は前記外部電源装置に切り換える切換回路をさらに備え、
前記切換回路は、前記第１の充電接続部と前記第２の充電接続部とが連結されて前記外部電源装置からの電力の供給を受けたときに前記電力源を前記外部電源装置に切り換える、請求項６に記載の充電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充電制御装置及び充電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、二次電池からの供給電力を用いて駆動される駆動用モータの出力により走行する電気自動車等の電動車両として、二次電池の残存容量（ＳＯＣ：State  Of  Charge）が低下したときに燃料電池の発電電力により走行の継続を可能にする電動車両がある。このような電動車両は燃料電池レンジエクステンダー式の電動車両とも言われる。燃料電池は、水素ガスと酸素ガス（空気）とを反応させて発電する発電機であり、燃料電池レンジエクステンダー式の電動車両には水素タンクが搭載される。また燃料電池レンジエクステンダー式の電動車両に搭載される二次電池は、充電スタンド等の外部電源装置からの電力の供給を受けて充電される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０５−２１１７２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
車載の二次電池への充電は、車両の充電口に外部電源装置の充電プラグを連結して行われる。充電中に充電プラグが外れるとスパーク（火花放電）が発生する場合がある。この際に周囲大気中の水素濃度が高い場合には水素ガスに引火するおそれがあるため、電動車両に搭載された水素タンクからの水素ガスの漏出が生じているおそれがある場合には、充電を停止させることが望ましい。
【０００５】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、燃料電池レンジエクステンダー式の電動車両に搭載された二次電池への充電の安全性を向上可能な、新規かつ改良された充電制御装置及び充電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、外部電源装置から、燃料電池システムを備えた電動車両の二次電池への充電を制御する充電制御装置において、燃料電池システムに設けられた第１の水素検出器により検出される第１の水素濃度の情報、及び、電動車両の充電接続部である第１の充電接続部と外部電源装置の充電接続部である第２の充電接続部との連結部に設けられた第２の水素検出器により検出される第２の水素濃度の情報を取得する取得部と、第１の水素濃度の情報及び第２の水素濃度の情報に基づいて充電のオンオフを制御する電力供給制御部と、を備える、充電制御装置が提供される。
【０００７】
電力供給制御部は、第１の水素濃度又は第２の水素濃度の少なくとも一方が基準値を超える場合、充電をオフにしてもよい。
【０００８】
第２の水素濃度の基準値は、第１の水素濃度の基準値よりも小さい値であってもよい。
【０００９】
電力供給制御部は、第１の充電接続部と第２の充電接続部との連結状態で外部電源装置から第１の水素検出器への電力供給を制御してもよい。
【００１０】
電力供給制御部は、第２の水素濃度が基準値以下の場合に第１の水素検出器への電力供給を開始してもよい。
【００１１】
また上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、外部電源装置から、燃料電池システムを備えた電動車両の二次電池への充電を制御する充電システムにおいて、燃料電池システムに設けられた第１の水素検出器と、電動車両の充電接続部である第１の充電接続部と外部電源装置の充電接続部である第２の充電接続部との連結部に設けられた第２の水素検出器と、第１の水素検出器により検出される第１の水素濃度の情報、及び、第２の水素検出器により検出される第２の水素濃度の情報に基づいて充電のオンオフを制御する充電制御装置と、を備える、充電システムが提供される。
【００１２】
充電システムは、第１の水素検出器への供給電力の電力源を二次電池又は外部電源装置に切り換える切換回路をさらに備え、切換回路は、第１の充電接続部と第２の充電接続部とが連結されて外部電源装置からの電力の供給を受けたときに電力源を外部電源装置に切り換えてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように本発明によれば、燃料電池レンジエクステンダー式の電動車両に搭載された二次電池への充電の安全性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態に係る電動車両の充電システムの構成例を示す概略図である。
【図２】第２の水素検出器の設置方法を示す説明図である。
【図３】同実施形態に係る電動車両の充電時の電力供給経路を示す説明図である。
【図４】参考例の充電時の電力供給経路を示す説明図である。
【図５】車載の第１の水素検出器の電力切換回路を示す説明図である。
【図６】同実施形態に係る充電制御装置の構成例を示す説明図である。
【図７】同実施形態に係る充電制御装置による充電制御方法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】
【００１５】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１６】
＜１．電動車両の充電システムの構成例＞
図１を参照して、本発明の実施の形態に係る燃料電池レンジエクステンダー式の電動車両（以下、単に「電動車両」ともいう。）１の充電システムの構成例について説明する。図１は、燃料電池レンジエクステンダー式の電動車両１に搭載された二次電池に、外部電源装置８０の電力を充電するシステムの構成例を示す概略図である。
【００１７】
（１−１．電動車両のシステム構成例）
まず、燃料電池レンジエクステンダー式の電動車両１のシステム構成の一例について説明する。電動車両１は、水素タンク１０と、燃料電池２０と、二次電池３０と、駆動用モータ４０と、駆動輪５０と、電力変換ユニット６０と、車載充電器７０と、充電接続部（第１の充電接続部）７５と、車両制御装置１００とを備える。電力変換ユニット６０は、第１の電力変換器６１と、第２の電力変換器６３と、第３の電力変換器６５とを備える。燃料電池レンジエクステンダー式の電動車両１は、二次電池３０からの供給電力を用いて駆動される駆動用モータ４０を駆動源として駆動トルクを得る。また電動車両１は、二次電池３０の残存容量ＳＯＣが低下したときに燃料電池２０を起動して発電を行い、二次電池３０の充電及び駆動用モータ４０の駆動を行うことにより走行の継続を可能にする。
【００１８】
水素タンク１０には、燃料電池２０に供給される高圧水素が充填される。水素タンク１０の数は特に限定されない。水素タンク１０は１台であってもよく、複数台であってもよい。燃料電池２０は、水素ガスと酸素ガスとを反応させて発電を行う。水素タンク１０と燃料電池２０とは配管１２を介して接続されており、図示しないモータポンプ等により水素タンク１０から燃料電池２０に水素ガスが供給される。また燃料電池２０には、図示しないコンプレッサ等により酸素ガスとしての空気が供給される。水素ガス及び酸素ガスの供給量は発電電力の電圧Ｖｆｃに応じて車両制御装置１００により制御される。燃料電池２０は、上記の機能を有する限り公知の燃料電池２０であってよい。
【００１９】
なお、本明細書において「燃料電池システム」とは、少なくとも水素タンク１０及び燃料電池２０を含む発電システムを意味する。
【００２０】
水素タンク１０の近傍には水素ガスセンサ（第１の水素ガスセンサ）１５が設けられている。第１の水素ガスセンサ１５は、燃料電池システムに設けられた水素ガスセンサであり、本発明の第１の水素検出器に相当する。第１の水素ガスセンサ１５としては、例えば供給電力の電圧が水素濃度に応じて変化する構成の公知のセンサが用いられる。第１の水素ガスセンサ１５の設置位置は、水素タンク１０からの水素ガスの漏出時における水素濃度の上昇を検出し得る位置であれば特に限定されない。例えば第１の水素ガスセンサ１５は、水素タンク１０と配管１２との接続部分の近傍に設けられてもよい。
【００２１】
第１の水素ガスセンサ１５には、二次電池３０の電力（以下、「バッテリ電力」ともいう。）及び外部電源装置８０の電力（以下、「外部電力」ともいう。）が供給可能になっている。外部電源装置８０が車両１に連結されている状態では、外部電源装置８０から第１の水素ガスセンサ１５に対して外部電力の供給が可能になる。一方、外部電源装置８０が車両１に連結されていない状態では、バッテリ電力が第１の水素ガスセンサ１５に供給可能になる。したがって、第１の水素ガスセンサ１５は、外部電源装置８０による二次電池３０の充電時だけでなく、電動車両１の通常使用時においても水素濃度の検出が可能になっている。本実施形態の充電システムにおいて、第１の水素ガスセンサ１５への電力供給源の切り換えは、後述する電力切換回路により行われる。
【００２２】
第１の電力変換器６１は、燃料電池２０から出力された発電電力の電圧Ｖｆｃを所定の直流ステージ電圧Ｖｄｃに変換する。燃料電池２０の発電電力の電圧Ｖｆｃは、直流電力のままで変換される。第１の電力変換器６１は、車両制御装置１００により駆動制御される。第１の電力変換器６１は、いわゆるＤＣＤＣコンバータであり、例えば燃料電池２０側から第２の電力変換器６３又は第３の電力変換器６５側への単方向の電力変換を行う。第１の電力変換器６１は、上記の機能を有する限り公知の電力変換器であってよい。
【００２３】
二次電池３０は、駆動用モータ４０の電力源であり駆動用モータ４０に対して供給される電力を蓄電する。二次電池３０から供給される電力は、図示しない補機用バッテリに充電可能になっていてもよい。例えば二次電池３０の供給電力は、降圧コンバータによって降圧されて補機用バッテリに充電される。また二次電池３０は、燃料電池２０の発電電力及び駆動用モータ４０の回生発電電力を充電可能になっている。さらに二次電池３０は、車載充電器７０を含む充電回路及び第１の充電接続部７５を介して外部電源装置８０に接続可能に構成され、外部電源装置８０からの充電が可能になっている。二次電池３０は、例えば２００Ｖの電圧の電力を出力可能な電池である。二次電池３０としては、例えばリチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池又は鉛蓄電池が用いられるが、これら以外の二次電池であってもよい。
【００２４】
二次電池３０にはバッテリ管理装置（ＢＭＳ：Battery  Management  System）３５が設けられている。本実施形態においてバッテリ管理装置３５は、二次電池３０の出力電圧（以下、「バッテリ電圧」ともいう。）Ｖｂ及び残存容量ＳＯＣ等を算出し、これらの情報を示す信号を車両制御装置１００に出力する。
【００２５】
第２の電力変換器６３は、二次電池３０から出力された直流電力の電圧（バッテリ電圧）Ｖｂを直流ステージ電圧Ｖｄｃに変換する。二次電池３０から出力された電力は直流電力のままで電圧変換される。また第２の電力変換器６３は、燃料電池２０の発電電力又は駆動用モータ４０の回生発電電力の電圧（直流ステージ電圧）Ｖｄｃを所定の充電電圧Ｖｂ＿ｃに変換する。発電電力は直流電力のままで二次電池３０に供給される。例えば二次電池３０の残存容量ＳＯＣが十分であって燃料電池２０が起動していない場合、第２の電力変換器６３は駆動用モータ４０の回生駆動時の発電電力を二次電池３０に充電する。また二次電池３０の残存容量ＳＯＣが低下して燃料電池２０が起動している場合、第２の電力変換器６３は燃料電池２０の発電電力を二次電池３０に充電する。
【００２６】
第２の電力変換器６３は車両制御装置１００により駆動制御される。第２の電力変換器６３は、いわゆるＤＣＤＣコンバータとしての機能を有し、二次電池３０側から第３の電力変換器６５側と、第１の電力変換器６１及び第３の電力変換器６５側から二次電池３０側との双方向の電力変換を行う。第２の電力変換器６３は、上記の機能を有する限り公知の電力変換器であってよい。
【００２７】
駆動用モータ４０は、供給される電力によって駆動されて駆動輪５０を駆動させるトルクを出力する。駆動用モータ４０は、例えば三相交流式のモータであり、二次電池３０及び燃料電池２０からの供給電力を用いて駆動（力行駆動）されて駆動輪５０の駆動トルクを生成する。また駆動用モータ４０は、車両の減速時に回生駆動されて駆動輪５０の回転トルクを用いて発電する発電機としての機能（回生機能）を有してもよい。駆動用モータ４０は、上記の機能を有する限り公知の駆動用モータ４０であってよい。
【００２８】
第３の電力変換器６５は、燃料電池２０又は二次電池３０から供給される直流電力を交流電力に変換する。また第３の電力変換器６５は、駆動用モータ４０により回生発電された交流電力を直流電力に変換する。第３の電力変換器６５は車両制御装置１００により駆動制御される。
【００２９】
具体的に、駆動用モータ４０を力行駆動させる場合、車両制御装置１００は第３の電力変換器６５を制御して直流電力を交流電力に変換し、駆動用モータ４０に供給して駆動用モータ４０を駆動する。また駆動用モータ４０を回生駆動させる場合、車両制御装置１００は第３の電力変換器６５を制御して駆動用モータ４０で発電された交流電力を直流電力に変換し、二次電池３０の充電電力として第２の電力変換器６３に供給する。第３の電力変換器６５は、いわゆるインバータとしての機能を有し、第１の電力変換器６１及び第２の電力変換器６３側から駆動用モータ４０側と、駆動用モータ４０側から第２の電力変換器６３側との双方向の電力変換を行う。第３の電力変換器６５は、上記の機能を有する限り公知の電力変換器であってよい。
【００３０】
なお、第３の電力変換器６５の数は１台に限定されるものではなく、複数台の第３の電力変換器６５が備えられてもよい。また１台の第３の電力変換器６５に対して接続される駆動用モータ４０の数は１台に限定されるものではなく、１台の第３の電力変換器６５に対して複数台の駆動用モータ４０が接続されていてもよい。
【００３１】
車載充電器７０は、図示しない整流回路、インバータ及びトランス等によって構成される。車載充電器７０には通電線７８，７９を介して二次電池３０が接続されている。また車載充電器７０には、通電線７６，７７を介して第１の充電接続部７５が接続されている。第１の充電接続部７５には、外部電源装置８０の充電接続部（第２の充電接続部）８３が連結可能になっている。第１の充電接続部７５と第２の充電接続部８３とが連結され、外部電源装置８０から外部電力が供給されると、外部電力が車載充電器７０により所定の充電電圧に変換されて二次電池３０に供給される。供給される外部電力が直流電流である場合、車載充電器７０は、直流電流を交流電流に変換する回路を有する。これにより二次電池３０の充電が行われる。つまり、本実施形態に係る電動車両１は、いわゆるプラグイン方式の電動車両１として構成されている。
【００３２】
また車載充電器７０には、図示しない通電線を介して第１の水素ガスセンサ１５が接続されている。第１の充電接続部７５と第２の充電接続部８３とが連結され、外部電源装置８０から外部電力が供給されて所定の条件が成立すると、外部電力が車載充電器７０により所定の電圧に変換されて第１の水素ガスセンサ１５に供給される。
【００３３】
車両制御装置１００は、電力変換ユニット６０の第１の電力変換器６１、第２の電力変換器６３及び第３の電力変換器６５の駆動を制御する。車両制御装置１００は、主としてＣＰＵ（Central  Processing  Unit）又はＭＰＵ（Micro  Processing  Unit）等のプロセッサと、ソフトウェアプログラムや制御パラメータ、取得した情報等を記憶する記憶装置とを備える。記憶装置は、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）及びＲＯＭ（Read  Only  Memory）を含んでもよい。車両制御装置１００には、図示しないセンサ等により検出される情報が入力される。また車両制御装置１００には、二次電池３０に設けられたバッテリ管理装置３５からの出力信号が入力される。なお、図示した車両制御装置１００は単体の制御装置として構成されているが、車両制御装置１００は複数の制御装置が相互に通信可能に構成されたものであってもよい。
【００３４】
（１−２．外部電源装置の構成例）
外部電源装置８０は、電動車両１に対して外部電力を供給する電源装置である。外部電源装置８０は、例えば２００Ｖの電圧の交流電流を供給可能な充電スタンドであってもよい。あるいは、外部電源装置８０は、例えば１００Ｖ又は２００Ｖの電圧の直流電流を電動車両１に供給可能な家庭用の電源であってもよい。外部電源装置８０は、例えば電力網に接続されていてもよい。外部電源装置８０は、車載の二次電池３０への充電を制御する充電制御装置１５０を備える。外部電源装置８０には給電線８６，８７を介して第２の充電接続部８３が接続されている。第２の充電接続部８３は、車両の第１の充電接続部７５に対して連結可能になっており、第１の充電接続部７５と第２の充電接続部８３とが連結されると給電線８６，８７と通電線７６，７７とが電気的に接続される。例えば第２の充電接続部８３が充電プラグであり、第１の充電接続部７５が充電プラグを挿入可能な充電口であってもよい。
【００３５】
第２の充電接続部８３には水素ガスセンサ（第２の水素ガスセンサ）８９が設けられている。第２の水素ガスセンサ８９は、電動車両１の第１の充電接続部７５と外部電源装置８０の第２の充電接続部８３との連結部９０に設けられた水素ガスセンサであり、本発明の第２の水素検出器に相当する。第２の水素ガスセンサ８９は、第１の水素ガスセンサ１５と同様に公知のセンサであってよい。第２の水素ガスセンサ８９は、電動車両１の第１の充電接続部７５と外部電源装置８０の第２の充電接続部８３との連結部９０おける水素濃度を検出し得る位置であれば配置位置は特に限定されない。
【００３６】
ただし、第２の水素ガスセンサ８９は、第２の充電接続部８３における第１の充電接続部７５に対向する部位に設けられることが好ましい。第２の水素ガスセンサ８９は、外部電源装置８０の第２の充電接続部８３が電動車両１の第１の充電接続部７５に連結されている状態で水素濃度を検出できればよく、外部電源装置８０が切り離された状態においては電力の供給を受けなくてもよい。このため、第２の水素ガスセンサ８９が第２の充電接続部８３に設けられ、外部電源装置８０から第２の水素ガスセンサ８９に外部電力が供給可能になっていることにより、電動車両１に第２の水素ガスセンサ８９への電力供給経路を設ける必要がなくなる。
【００３７】
図２は、第２の充電接続部８３の構成例を示している。第２の充電接続部８３は、内部に給電線８６，８７及び信号送信線を収容するケーブル８２によって外部電源装置８０に接続されている。第２の充電接続部８３は、電動車両１の第１の充電接続部７５に挿入される挿入部８１を有する。図示した例では、挿入部８１は円筒形状を有する。挿入部８１の先端部には、給電線８６に電気的に接続された端子８６ａと、給電線８７に電気的に接続された端子８７ａと、それぞれ図示しない信号送信線に電気的に接続された端子８５ａ，８５ｂとが設けられている。第２の充電接続部８３が第１の充電接続部７５に連結された状態で、これらの端子８５ａ，８５ｂ，８６ａ，８７ａは第１の充電接続部７５側に設けられたそれぞれ対応する端子と電気的に接続される。これにより、外部電源装置８０から電動車両１へ外部電力が供給され、また、外部電源装置８０と電動車両１との間で信号の送受信が行われる。
【００３８】
４つの端子８５ａ，８５ｂ，８６ａ，８７ａは、円筒形状の挿入部８１の端面において、中心点の周りに約９０度おきに設けられている。４つの端子８５ａ，８５ｂ，８６ａ，８７ａに囲まれた中央部分には、第２の水素ガスセンサ８９が設けられている。第２の水素ガスセンサ８９は、４つの端子８５ａ，８５ｂ，８６ａ，８７ａに囲まれた凹部８４内に設けられている。第２の水素ガスセンサ８９には、ケーブル８２内に収容された給電線を介して外部電力が供給される。
【００３９】
第２の水素ガスセンサ８９の配置位置は図示した例に限られないが、第１の充電接続部７５と第２の充電接続部８３とを連結した状態においても密閉されることなく外部との連通が維持される位置に第２の水素ガスセンサ８９を配置することが好ましい。このような位置に第２の水素ガスセンサ８９を配置することにより、第１の充電接続部７５と第２の充電接続部８３との連結状態で周囲大気中の水素濃度を検出することができる。また水素ガスは空気よりも軽いことを利用して、第２の充電接続部８３に水素ガスが貯留しやすい空間を設け、当該空間内に第２の充電接続部８３を配置してもよい。
【００４０】
＜２．電力供給系の構成例＞
次に、外部電源装置８０から第１の水素ガスセンサ１５、第２の水素ガスセンサ８９及び二次電池３０に電力を供給するための電力供給系について説明する。
【００４１】
（２−１．電力供給経路の構成）
図３は、本実施形態に係る充電システムにおける外部電源装置８０からの外部電力の供給経路を矢印で示した説明図である。本実施形態に係る充電システムにおいて、第２の水素ガスセンサ８９は第２の充電接続部８３に設けられている。したがって、外部電力は、ケーブル８２内の給電線を介して第２の水素検出器８９に対して供給される。また、第１の充電接続部７５と第２の充電接続部８３とが連結された状態において、外部電力は車載充電器７０を介して第１の水素ガスセンサ１５及び二次電池３０に対して供給される。具体的に、外部電力は、車載充電器７０から第１の水素ガスセンサ１５と二次電池３０とに対してそれぞれ個別の通電経路を介して供給される。このとき、必要に応じて車載充電器７０により電圧が調節されて第１の水素ガスセンサ１５又は二次電池３０に対して外部電力が供給される。
【００４２】
図４は、本実施形態に係る充電システムとの比較のための参考例に係る充電システムの電力供給経路を示した説明図である。参考例に示した充電システムでは、二次電池３０から第１の水素ガスセンサ１５に対してバッテリ電力の供給が可能である一方、外部電源装置８０から第１の水素ガスセンサ１５に対して直接的に外部電力の供給ができない構成となっている。二次電池３０から第１の水素ガスセンサ１５に対してバッテリ電力が供給される場合、必要に応じて図示しない制御回路により電圧が調節される。つまり、参考例に係る充電システムは、電動車両１の通常使用時においても使用され得る第１の水素ガスセンサ１５への電力供給経路を介して、外部電源装置８０から第１の水素ガスセンサ１５に対して電力を供給する。したがって、外部電源装置８０から二次電池３０に充電された電力を再び取り出して第１の水素ガスセンサ１５に電力が供給されるため、エネルギー損失が発生する。
【００４３】
これに対して、図３に示した本実施形態に係る充電システムでは、第１の水素ガスセンサ１５は、外部電源装置８０から供給される外部電力によって直接起動される。したがって、外部電源装置８０から供給される電力が二次電池３０に出入りする際に生じるエネルギー損失を低減することができる。
【００４４】
（２−２．電力切換回路の構成例）
図５は、本実施形態に係る充電システムの電力供給系において、第１の水素ガスセンサ１５の電力供給源の切り換えを行う電力切換回路２００の構成例を示している。かかる電力切換回路２００は、電動車両１を外部電源装置８０に連結しない状態ではバッテリ電力により第１の水素ガスセンサ１５を起動し、電動車両１を外部電源装置８０に連結した状態では外部電力により第１の水素ガスセンサ１５を起動する回路として構築されている。
【００４５】
電力切換回路２００は、リレースイッチ２１０及びトランジスタ２１９を備える。リレースイッチ２１０は、可動接点２１１と、第１の固定接点２１３と、第２の固定接点２１５と、電磁コイル２１７とを有する。このうち、可動接点２１１は第１の水素ガスセンサ１５に対して電気的に接続されている。また、第１の固定接点２１３は二次電池３０に対して電気的に接続され、第２の固定接点２１５は車載充電器７０に対して電気的に接続されている。電磁コイル２１７は、トランジスタ２１９を介して車載充電器７０に電気的に接続されている。
【００４６】
トランジスタ２１９は、制御部２２０によってオンオフが切り換えられ、電磁コイル２１７への電力の供給及び遮断を切り換える。トランジスタ２１９がオフの状態では、車載充電器７０を介した外部電源装置８０から電磁コイル２１７への電力供給は遮断される。一方、トランジスタ２１９がオンの状態では、車載充電器７０を介した外部電源装置８０から電磁コイル２１７への電力供給が行われる。トランジスタ２１９は、電流の通電のオンオフを切り換え得る他のスイッチング素子等に置き換えられてもよい。
【００４７】
制御部２２０は、電動車両１の第１の充電接続部７５と外部電源装置８０の第２の充電接続部８３とが連結されて外部電力の供給が開始されることによって起動されて、トランジスタ２１９をオフからオンに切り換える。制御部２２０は、例えば外部電源装置８０から供給される外部電力の電圧を適切な電圧に制御してトランジスタ２１９に供給する回路であってもよい。電磁コイル２１７に電力が供給されると、電磁コイル２１７に磁界が発生して可動接点２１１が電磁コイル２１７に引き付けられて、可動接点２１１と第２の固定接点２１５とが接続する。これにより、車載充電器７０を介して外部電源装置８０から第１の水素ガスセンサ１５に対して外部電力が供給される。
【００４８】
一方、電動車両１の第１の充電接続部７５と外部電源装置８０の第２の充電接続部８３とが切り離されている場合や、外部電源装置８０から電動車両１への外部電力の供給が停止している場合等、制御部２２０が起動していない状態ではトランジスタ２１９がオフになる。この状態では、電磁コイル２１７に発生する磁界は消滅して、可動接点２１１と第１の固定接点２１３とが接続する。これにより、二次電池３０から第１の水素ガスセンサ１５に対して電力が供給可能になる。
【００４９】
例示した電力切換回路２００によれば、電動車両１の第１の充電接続部７５と外部電源装置８０の第２の充電接続部８３とが切り離されている場合には車載の二次電池３０の電力により第１の水素ガスセンサ１５が起動される一方、電動車両１の充電時においては外部電源装置８０の電力により第１の水素ガスセンサ１５が起動される。したがって、外部電力が二次電池３０へ出入りすることによるエネルギー損失を低減することができる。
【００５０】
なお、上記の電力切換回路２００の構成は一例であって、電力切換回路は上記の構成とは異なる構成を有してもよい。
【００５１】
＜３．充電制御装置の構成例＞
次に、本実施形態に係る充電制御装置１５０の構成例について説明する。図６は、充電制御装置１５０の構成例を示すブロック図である。充電制御装置１５０は、ＣＰＵ又はＭＰＵ等のプロセッサと、ソフトウェアプログラム、制御パラメータ及び取得した情報等を記憶する記憶装置とを備えている。記憶装置は、ＲＡＭ及びＲＯＭ等を含んでもよく、ＣＤ−ＲＯＭやストレージ装置等の他の記憶媒体を含んでもよい。充電制御装置１５０は、第１の充電接続部７５と第２の充電接続部８３とが連結された状態で第１の水素ガスセンサ１５のセンサ信号を取得可能になっている。また充電制御装置１５０は、第１の充電接続部７５と第２の充電接続部８３との連結の有無にかかわらず第２の水素ガスセンサ８９のセンサ信号を取得可能になっている。
【００５２】
充電制御装置１５０は、取得部１５１と、プラグ連結検出部１５３と、電力供給制御部１５５とを備える。これらの各部は、プロセッサ及び電気回路を有して構成されるとともに、プロセッサによるソフトウェアプログラムの実行により実現される機能であってもよい。なお、充電制御装置１５０の一部又は全部は、例えばＣＰＵ又はＭＰＵで構成される例以外に、ファームウェア等の更新可能なもので構成されていてもよい。あるいは、充電制御装置１５０の一部又は全部が、ＣＰＵ等からの指令によって実行されるプログラムモジュール等であってもよい。
【００５３】
取得部１５１は、第１の水素ガスセンサ１５により検出される第１の水素濃度の情報と、第２の水素ガスセンサ８９により検出される第２の水素濃度の情報とを取得する。取得部１５１は、例えば外部電源装置８０の第２の充電接続部８３が電動車両１の第１の充電接続部７５に連結された状態で第１の水素濃度の情報を取得可能になっている。一方、第２の水素ガスセンサ８９は外部電源装置８０の第２の充電接続部８３に設けられていることから、取得部１５１は、第１の充電接続部７５と第２の充電接続部８３との連結の有無にかかわらず第２の水素濃度の情報を取得可能になっている。
【００５４】
また取得部１５１は、例えば第１の充電接続部７５と第２の充電接続部８３との連結状態において、バッテリ電圧Ｖｂの情報を取得してもよい。あるいは取得部１５１は、例えば第１の充電接続部７５と第２の充電接続部８３との連結状態において、ＢＭＳ３５からバッテリ電圧Ｖｂ及び残存容量ＳＯＣの情報を示す信号を取得してもよい。
【００５５】
連結検出部１５３は、第１の充電接続部７５と第２の充電接続部８３との連結を検出する。例えば第１の充電接続部７５と第２の充電接続部８３とが適切に連結されたときに微弱な電流が流れ、連結検出部１５３は、当該電流を検出することによって第１の充電接続部７５と第２の充電接続部８３との連結を検出してもよい。なお、第１の充電接続部７５と第２の充電接続部８３との連結を検出する方法は特に限定されない。
【００５６】
電力供給制御部１５５は、取得部１５１により取得された第１の水素濃度の情報及び第２の水素濃度の情報に基づいて二次電池３０への充電のオンオフを制御する。電力供給制御部１５５は、第１の水素濃度の情報及び第２の水素濃度の情報に基づき、水素タンク１０から水素ガスが漏出している可能性が低いと判断される場合に、外部電源装置８０から二次電池３０への充電を行う。例えば電力供給制御部１５５は、第１の水素濃度及び第２の水素濃度をそれぞれ基準値と比較し、第１の水素濃度及び第２の水素濃度の少なくとも一方が基準値を超える場合に充電を禁止する。
【００５７】
第１の水素濃度の基準値と第２の水素濃度の基準値とは同じであってもよく、異なっていてもよい。例えば水素タンク１０からより離れた位置に設けられる第２の水素ガスセンサ８９により検出される第２の水素濃度の基準値が第１の水素濃度の基準値より小さい値であってもよい。つまり、水素タンク１０から離れた位置における水素濃度（第２の水素濃度）が上昇している場合、水素タンク１０の近傍での水素濃度（第２の水素濃度）がより高い値となっている可能性がある。このため、第２の水素濃度の基準値を第１の水素濃度の基準値よりも小さい値に設定することで、水素タンク１０からの水素ガスの漏出の検出の遅れを低減することができる。
【００５８】
また本実施形態に係る充電制御装置１５０の電力供給制御部１５５は、第１の充電接続部７５と第２の充電接続部８３との連結状態において、外部電源装置８０から第１の水素ガスセンサ１５への電力供給を制御する。電力供給制御部１５５は、第１の充電接続部７５と第２の充電接続部８３とが連結された後、常時第１の水素ガスセンサ１５に外部電力を供給するのではなく、第２の水素濃度が基準値以下の場合に第１の水素ガスセンサ１５への外部電力の供給を開始する。つまり、電力供給制御部１５５は、第１の充電接続部７５と第２の充電接続部８３との連結部９０の周囲の水素濃度（第２の水素濃度）が低く、安全であることが確認されてから第１の水素ガスセンサ１５への外部電力の供給を開始する。これにより、仮に第１の充電接続部７５と第２の充電接続部８３との連結が外れてスパークが生じた場合であっても、水素ガスに引火するおそれを低減することができる。
【００５９】
＜４．充電制御装置による処理フロー＞
次に、図７を参照して、本実施形態に係る充電制御装置１５０により実行される処理のフローチャートの一例について説明する。
【００６０】
まず、充電制御装置１５０の連結検出部１５３は、第１の充電接続部７５と第２の充電接続部８３との連結を検出する（ステップＳ１１）。例えば連結検出部１５３は、第１の充電接続部７５と第２の充電接続部８３とが適切に連結されたときに流れる微弱な電流を検出することによって第１の充電接続部７５と第２の充電接続部８３との連結を検出してもよい。なお、第１の充電接続部７５と第２の充電接続部８３との連結を検出する方法は特に限定されない。第１の充電接続部７５と第２の充電接続部８３との連結が検出されると、充電制御装置１５０の電力供給制御部１５５は、第２の充電接続部８３に設けられた第２の水素ガスセンサ８９への外部電力の供給を開始する（ステップＳ１３）。
【００６１】
次いで、電力供給制御部１５５は、取得部１５１により取得される第２の水素ガスセンサ８９の検出濃度（第２の水素濃度）があらかじめ設定された基準値Ｃ２以下であるか否かを判別する（ステップＳ１５）。大気中の水素ガスの体積濃度が４％以上の場合に水素ガスに引火しやすいことが知られて。このため、第２の水素濃度の基準値Ｃ２は４％未満の値であることが好ましく、例えば１％に設定されてもよい。第２の水素濃度が基準値Ｃ２を超える場合（Ｓ１５／Ｎｏ）、仮に第１の充電接続部７５と第２の充電接続部８３との連結が外れてスパークが生じたときに水素ガスに引火するおそれがあることから、電力供給制御部１５５は外部電源装置８０から電動車両１側への外部電力の供給を停止する（ステップＳ２７）。これにより車載の二次電池３０への充電は停止される。
【００６２】
一方、第２の水素濃度が基準値Ｃ２以下の場合（Ｓ１５／Ｙｅｓ）、電力供給制御部１５５は、第１の水素ガスセンサ１５への外部電力の供給がオフになっているか否かを判別する（ステップＳ１７）。第１の水素ガスセンサ１５への外部電力の供給がオフになっている場合（Ｓ１７／Ｙｅｓ）、電力供給制御部１５５は、第１の水素ガスセンサ１５への外部電力の供給を開始する（ステップＳ１９）。例えば電動車両１が図５に示した電力切換回路２００を備えている場合、車載充電器７０に外部電力が供給されることにより制御部２２０が起動し、リレースイッチ２１０の可動接点２１１が車載充電器７０に電気的に接続された第２の固定接点２１５に接続される。これにより、第１の水素ガスセンサ１５に対して外部電力が供給される。
【００６３】
つまり、本実施形態において、電力供給制御部１５５は、第１の充電接続部７５と第２の充電接続部８３との連結部９０の周囲の水素濃度（第２の水素濃度）が低く、安全であることが確認されてから第１の水素ガスセンサ１５への外部電力の供給を開始する。これにより、仮に第１の充電接続部７５と第２の充電接続部８３との連結が外れてスパークが生じた場合であっても、水素ガスに引火するおそれを低減することができる。
【００６４】
ステップＳ１９で第１の水素ガスセンサ１５への外部電力の供給を開始した後、あるいは、ステップＳ１７ですでに第１の水素ガスセンサ１５への外部電力の供給がオンになっていた場合（Ｓ１７／Ｙｅｓ）、電力供給制御部１５５は、取得部１５１により取得される第１の水素ガスセンサ１５の検出濃度（第１の水素濃度）があらかじめ設定された基準値Ｃ１以下であるか否かを判別する（ステップＳ２１）。上述のように、第１の水素濃度の基準値Ｃ１と第２の水素濃度の基準値Ｃ２と同じ値であってもよいが、第２の水素濃度の基準値Ｃ２が、第１の水素濃度の基準値Ｃ１よりも小さい値であることが好ましい。
【００６５】
第１の水素濃度が基準値Ｃ１を超える場合（Ｓ２１／Ｎｏ）、第１の充電接続部７５と第２の充電接続部８３との連結部９０の周囲の水素濃度（第２の水素濃度）が上昇するおそれがあり、仮に連結部９０が外れてスパークが生じたときに水素ガスに引火するおそれがあることから、電力供給制御部１５５は外部電源装置８０から電動車両１側への外部電力の供給を停止する（ステップＳ２７）。これにより車載の二次電池３０への充電は停止される。
【００６６】
一方、第１の水素濃度が基準値Ｃ１以下の場合（Ｓ２１／Ｙｅｓ）、電力供給制御部１５５は、現在二次電池３０の充電中であるか否かを判別する（ステップＳ２３）。二次電池３０の充電中である場合（Ｓ２３／Ｙｅｓ）、電力供給制御部１５５は、ステップＳ１５に戻ってここまでに説明した各ステップの処理を繰り返す。一方、二次電池３０の充電中ではない場合（Ｓ２３／Ｎｏ）、電力供給制御部１５５は、二次電池３０の充電が完了しているか否かを判別する（ステップＳ２５）。電力供給制御部１５５は、二次電池３０の充電中であるか否か、あるいは、二次電池３０の充電が完了しているか否かを、例えば取得部１５１により取得されるバッテリ電圧Ｖｂ又は残存容量ＳＯＣの情報に基づいて判別してもよい。
【００６７】
二次電池３０の充電が完了している状態でない場合（Ｓ２５／Ｎｏ）、電力供給制御部１５５は、外部電源装置８０から二次電池３０への充電を開始する（ステップＳ２９）。その後、電力供給制御部１５５は、ステップＳ１５に戻ってここまでに説明した各ステップの処理を繰り返す。一方、二次電池３０の充電が完了している状態である場合（Ｓ２５／Ｙｅｓ）、電力供給制御部１５５は、外部電源装置８０から電動車両１側への外部電力の供給を停止し（ステップＳ２７）、二次電池３０の充電制御を終了する。
【００６８】
以上説明したように、本実施形態に係る充電制御装置１５０は、燃料電池システムに設けられた第１の水素ガスセンサ１５により検出される第１の水素濃度の情報、及び電動車両１の第１の充電接続部７５と外部電源装置８０の第２の充電接続部８３との連結部９０に設けられた第２の水素ガスセンサ８９により検出される第２の水素濃度の情報に基づいて二次電池３０への充電のオンオフを制御する。このため、連結部９０の周囲大気中の水素濃度だけでなく、車載の燃料電池システムの周囲大気中の水素濃度の上昇時に二次電池３０の充電をオフにすることができる。したがって、連結部９０の周囲大気中の水素濃度が実際に上昇した時だけでなく、燃料電池システム付近の水素ガスが連結部９０に移動して連結部９０の周囲大気中の水素濃度が上昇するおそれがある場合においても二次電池３０への充電がオフにされる。これにより、連結部９０が外れてスパークが生じることによる水素ガスへの引火のおそれを低減することができ、二次電池３０への充電時の安全性を向上することができる。
【００６９】
また本実施形態に係る充電制御装置１５０は、第２の水素濃度が基準値Ｃ２以下の場合に、車載の第１の水素ガスセンサ１５への外部電力の供給を開始する。つまり、連結部９０の周囲の安全が確認された後に第１の水素ガスセンサ１５への外部電力の供給が行われ、連結部９０が外れた場合に生じるスパークにより水素ガスに引火するおそれを低減することができる。
【００７０】
また本実施形態に係る充電システムでは、外部電源装置８０から供給される外部電力により車載の第１の水素ガスセンサ１５が起動される。このため、二次電池３０から第１の水素ガスセンサ１５に対して電力が供給される場合と比べて、外部電力が一旦二次電池３０に出入りすることによるエネルギー損失を低減することができる。
【００７１】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００７２】
例えば上記実施形態に係る充電制御装置１５０は外部電源装置８０に備えられていたが、本発明はかかる例に限定されない。充電制御装置は電動車両１側に備えられてもよい。この場合、例えば第１の充電接続部７５と第２の充電接続部８３との連結状態で車載の充電制御装置によって外部電力による二次電池３０の充電制御が実行される。電動車両１に搭載された充電制御装置によっても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７３】
また上記実施形態に係る充電システムでは、車載充電器７０が電動車両１に搭載されていたが、本発明はかかる例に限定されない。充電器は外部電源装置８０に備えられてもよい。このように構成された充電システムによっても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００７４】
１        電動車両
１０      水素タンク
１５      第１の水素ガスセンサ（第１の水素検出器）
２０      燃料電池
３０      二次電池
４０      駆動用モータ
７０      車載充電器
７５      第１の充電接続部
８０      外部電源装置
８３      第２の充電接続部
８９      第２の水素ガスセンサ（第２の水素検出器）
９０      連結部
１５０    充電制御装置
１５１    取得部
１５３    連結検出部
１５５    電力供給制御部
２００    電力切換回路
【図１】
2018143032.tif 000003
【図２】
2018143032.tif 000004
【図３】
2018143032.tif 000005
【図４】
2018143032.tif 000006
【図５】
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【図６】
2018143032.tif 000008
【図７】
2018143032.tif 000009