(57)【要約】【課題】充電装置により車両のバッテリの充電を行う際の充電制御の信頼性を高めることである。【解決手段】電流制御信号により大電流を流すことが指示された場合には、制御部１７は、電流制御回路１２の入出力端子間の抵抗値が最小となるように、スイッチＳＷ１〜ＳＷｎをオン、オフ制御する。また、電流制御信号により小電流を流すことが指示された場合には、抵抗値が最大となるようにスイッチＳＷ１〜ＳＷｎを個別にオン、オフ制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部の充電装置によりバッテリの充電を行う充電型車両において、
バッテリの充電状態を示す充電状態情報と充電電流を指示する電流制御情報とを出力する制御部と、
前記バッテリと直列に接続され、前記電流制御情報又は前記充電状態情報から得られる電流値に基づいて、前記充電装置から供給される電流を制御する電流制御回路とを備える充電型車両。
【請求項２】
前記電流制御回路は、複数のスイッチと前記複数のスイッチの内の２以上のスイッチとそれぞれ直列に接続される複数の抵抗とを有し、前記複数のスイッチと前記複数の抵抗の組はそれぞれ並列に接続され、前記複数のスイッチは前記電流制御情報又は充電状態情報に基づいてオン、オフ制御される請求項１記載の充電型車両。
【請求項３】
前記電流制御回路は、前記電流制御情報又は充電状態情報が１番目に大きい充電電流の供給を指示しているときには、最大の電流を出力するように前記複数のスイッチを個別にオン、オフして抵抗値が最小になるように制御し、前記電流制御情報又は充電状態情報が２番目に大きい充電電流の供給を指示しているときには、前記複数のスイッチを個別にオン、オフして抵抗値が２番目に小さくなるように制御する請求項２記載の充電型車両。
【請求項４】
外部の充電装置によりバッテリの充電を行う車両の電流制御回路であって、
バッテリの充電状態を示す充電状態情報と充電電流を指示する電流制御情報の少なくとも１つを取得し、取得した前記電流制御情報又は前記充電状態情報から得られる電流値に基づいて前記充電装置から供給される電流を制御する電流制御回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充電型車両及びその電流制御回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車の普及が進み、電気自動車の実用化も進んでいる。バッテリを駆動モータの電源とする自動車においては、充電装置を用いてバッテリを短時間で充電できるようにすることが求められている。
【０００３】
特許文献１には、例えば、充電条件を周囲温度に応じて設定する車両用バッテリの充電装置において、充電装置自体の発熱による影響を受けないように、充電停止時間が短い場合には、充電条件の設定を禁止する手段を有する充電装置について記載されている。
【０００４】
特許文献２には、例えば、車両用の充電装置において、交流電源側に対する負荷の平準化を図り、かつ急速充電を可能にするために、設備用二次電池を備え、設備用二次電池から負荷の二次電池に急速充電電流を供給することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４０３０９３２号公報
【特許文献２】特許第３２１１３２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、充電装置を用いて車両のバッテリを急速充電する場合には、充電電流の制御は外部の充電装置により行われる。そのため、充電装置側に故障が発生すると、必要以上の充電電流がバッテリに供給されバッテリの寿命が短くなる可能性がある。
【０００７】
本発明の課題は、充電装置により車両のバッテリの充電を行う際の充電制御の信頼性を高めることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、外部の充電装置によりバッテリの充電を行う充電型車両において、バッテリの充電状態を示す充電状態情報と充電電流を指示する電流制御情報とを出力する制御部と、
前記バッテリと直列に接続され、前記電流制御情報又は前記充電状態情報から得られる電流値に基づいて、前記充電装置から供給される電流を制御する電流制御回路とを備える。
【０００９】
この充電型車両によれば、外部の充電装置から供給される充電電流が適正でないときにも充電電流を制限することができる。これにより、充電制御の信頼性を高め、バッテリの過充電等を防止できる。
【００１０】
上記の充電型車両において、前記電流制御回路は、複数のスイッチと前記複数のスイッチの内の２以上のスイッチとそれぞれ直列に接続される複数の抵抗とを有し、前記複数のスイッチと前記複数の抵抗の組はそれぞれ並列に接続され、前記複数のスイッチは前記電流制御情報又は充電状態情報に基づいてオン、オフ制御される。
【００１１】
このように構成することで、電流制御情報に基づいて、複数のスイッチを個別にオン、オフすることで電流制御回路の出力電流を制限することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、外部の充電装置から車両のバッテリに供給される充電電流を制限してバッテリが過充電となるのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１（Ａ）は充電システムを示す図、図１（Ｂ）は電流制御回路の構成を示す図である。
【図２】図２（Ａ）は充電スタンドの構成を示す図、図２（Ｂ）は充電制御回路の構成を示す図である。
【図３】車両の充電制御回路の動作を示すフローチャートである。
【図４】充電スタンドの動作を示すフローチャートである。
【図５】電流制御回路の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、発明の実施の形態について説明する。図１（Ａ）は、充電システムの一例を示す図であり、図１（Ｂ）は電流制御回路の構成を示す図である。この実施の形態は、ハイブリッドカー、電気自動車等の充電型車両に関するものである。
【００１５】
充電型車両（以下、車両と呼ぶ）には、走行用モータを駆動する電源となるバッテリパック１１と電流制御回路１２とＥＣＵ（electronic control unit）１３とが設けられている。インフラストラクチャ側には充電スタンド（充電装置）１４が設けられている。充電時には、充電スタンド１４の充電用プラグを車両の充電用ソケットに挿入することで、充電スタンド１４の電源ライン１５から車両の電源ライン１６に充電電流が供給される。
【００１６】
車両側のＥＣＵ（制御部に対応する）１３は、バッテリパック１１の充電状態を示す充電状態情報ＳＯＣ（State Of Charge）と、充電電流の指示を与える電流制御信号（電流制御情報）とを充電スタンド１４に出力する。また、ＥＣＵ１３は、電流制御信号を電流制御回路１２に出力する。充電状態情報ＳＯＣと電流制御信号は、例えば、専用の通信線又は充電電流が供給される電源ライン１６、１５によって伝送される。
【００１７】
電流制御回路１２は、例えば、複数のスイッチと複数の抵抗を有し、スイッチをオン、オフ制御することで回路全体の抵抗値を変化させ電流を制限する。スイッチは電流制御信号に基づいてオン、オフ制御される。
【００１８】
充電スタンド１４は、ＥＣＵ１３から充電状態情報と電流制御信号を受信すると、それらの情報の一方又は双方に基づいてバッテリパック１１に供給する充電電流を可変制御する。充電時には、車両側の電源ライン１６と充電スタンド側の電源ライン１５が接続され、電源ライン１５、１６と電流制御回路１２を介してバッテリパック１１に充電電流が供給される。
【００１９】
図１（Ｂ）は、電流制御回路１２の構成の一例を示す図である。電流制御回路１２は、ｎ個のスイッチＳＷ１〜ＳＷｎとｎ−１個の抵抗Ｒ２〜Ｒｎとを有し、スイッチＳＷ２〜ＳＷｎと抵抗Ｒ２〜Ｒｎはそれぞれ直列に接続され、直列に接続されたスイッチＳＷ２〜ＳＷｎと抵抗Ｒ２〜Ｒｎの組とスイッチＳＷ１は並列に接続されている。スイッチＳＷ１〜ＳＷｎは、制御部１７により電流制御信号から生成される信号によりオン、オフ制御される。
【００２０】
なお、スイッチＳＷ１〜ＳＷｎの制御は必ずしも制御部１７が行う必要はなく、例えば、ＥＣＵ１３が、電流制御信号の代わりにスイッチＳＷ１〜ＳＷｎを個別にオン、オフする信号を出力するようにしても良い。その場合、制御部１７は不要となる。
【００２１】
例えば、電流制御信号により大電流を流すことが指示された場合には、制御部１７はスイッチＳＷ１をオンにし、他のスイッチＳＷ２〜ＳＷｎをオフにする制御信号をスイッチＳＷ１〜ＳＷｎの制御端子に与える。この結果、充電スタンド１４から出力される大電流は、電流制御回路１２をスルーで通過してバッテリパック１１に供給される。
【００２２】
電流制御信号により小電流を流すことが指示された場合には、制御部１７は、スイッチＳＷ３をオンにし、他のスイッチをオフにする制御信号をスイッチＳＷ１〜ＳＷｎの制御端子に与える。この場合、充電スタンド１４から電流制御信号により指示される電流より大きい電流（中電流又は大電流）が出力されている場合でも、電流制御回路１２の出力電流は抵抗Ｒ３により制限されるので電流値は小さくなる。これにより、バッテリパック１１に必要以上の充電電流が供給されるのを防ぎ、バッテリパック１１の過充電を防止できる。
【００２３】
図２（Ａ）は、充電スタンド１４の構成を示す図である。充電スタンド１４は、充電制御回路２１と電流計２２と直流生成回路２３とを有する。
直流生成回路２３は、交流電源２４から出力される交流電圧を直流電圧に変換し、充電制御回路２１から指示される直流電流を出力する。
【００２４】
充電制御回路２１は、車両側から与えられる充電状態情報ＳＯＣと電流制御信号とに基づいて、直流生成回路２３の出力電流を制御する制御信号を出力する。そして、電流計２２で計測される直流生成回路２３の出力電流が、目標とする電流値となるように直流生成回路２３の出力電流を制御する。
【００２５】
図２（Ｂ）は、充電制御回路２１の回路構成の一例を示す図である。この充電制御回路２１は、充電状態情報ＳＯＣから求める適正電流値と、電流制御信号により定まる電流値を比較して、充電スタンド１４の出力電流を適正に制御する。
【００２６】
充電制御回路２１は、充電状態情報ＳＯＣと電流制御信号をデコードするデコーダ３１と、適正な充電電流値を計算する適正電流値計算部３２と、比較回路３３とを有する。
デコーダ３１は、車両から送信されてくる充電状態情報ＳＯＣと電流制御信号をデコードし、充電状態情報を適正電流値計算部３２に出力し、電流制御信号を比較回路３３に出力する。
【００２７】
適正電流値計算部３２は、充電状態情報ＳＯＣに基づいてバッテリパック１１の充電に適した電流値を計算して比較回路３３に出力する。
比較回路３３は、適正電流値計算部３２から出力される適正電流値と、デコーダ３１から出力される電流制御信号により指示される電流値を比較し、比較結果に基づいて直流生成回路２３の出力電流を制御する制御信号を出力する。
【００２８】
比較回路３３は、充電状態情報から計算した適正電流値と電流制御信号により要求される電流値を比較し、両者がかけ離れている場合には、直流生成回路２３の出力電流が、比較した２つの電流値の内で小さい方の電流値となるように制御する。
【００２９】
これにより、電流制御信号又は充電状態情報に誤りがあり、充電に必要な電流値より大きな電流値が比較回路３３に与えられた場合でも、充電状態情報ＳＯＣから計算した電流値と電流制御信号により指示される電流値の内で小さい方の電流値となるように直流生成回路２３の出力電流が制御される。
【００３０】
図３は、車両側の電流制御回路１２の動作を示すフローチャートである。以下の処理は、例えば、図１（Ｂ）の制御部１７又はＥＣＵ１３により実行される。電流制御回路１２の電流制御の機能はハードウェアで実現しても良いし、ソフトウェアで実現しても良い。以下、電流制御回路１２のスイッチＳＷが３個の場合を例に取り説明する。
【００３１】
制御部１７は、ＥＣＵ１３から出力される電流制御信号により充電電流として大電流が要求されているか否かを判定する（Ｓ１１）。
電流制御信号により大電流が要求されているときには（Ｓ１１、ＹＥＳ）、ステップＳ１２に進み、スイッチＳＷ１をオン、他のスイッチＳＷ２、ＳＷ３をオフにする。大電流の要求ではないときには（Ｓ１１、ＮＯ）、ステップＳ１１の処理を繰り返す。
【００３２】
次に、電流制御信号により中電流が要求されているか否かを判定する（Ｓ１３）。電流制御信号により中電流が要求されているときには（Ｓ１３、ＹＥＳ）、ステップＳ１４に進み、電流制御回路１２のスイッチＳＷ２をオン、他のスイッチＳＷ１、ＳＷ３をオフにする。中電流の要求ではないときには（Ｓ１３、ＮＯ）、ステップＳ１２に戻る。
【００３３】
上記のステップＳ１３及びＳ１４の処理により、例えば、充電スタンド１４から供給される充電電流が、電流制御信号により要求される中電流より大きい場合でも、電流制御回路１２のスイッチＳＷ１〜ＳＷ３を電流制御信号により切り換え、大電流が要求されたときの抵抗値「０」より大きい抵抗値Ｒ１に切り換えることで、バッテリパック１１に過剰な充電電流が供給されるのを防止できる。
【００３４】
次に、電流制御信号により小電流が要求されているか否かを判定する（Ｓ１５）。電流制御信号により小電流が要求されているときには（Ｓ１５、ＹＥＳ）、ステップＳ１６に進み、電流制御回路１２のスイッチＳＷ３をオン、他のスイッチＳＷ１、ＳＷ２をオフにする。他方、小電流の要求ではないときには（Ｓ１５、ＮＯ）、ステップＳ１４に戻る。
【００３５】
上記のステップＳ１５及びＳ１６の処理により、例えば、充電スタンド１４から供給される充電電流が、電流制御信号により要求される電流（この場合、小電流）より大きい場合でも、電流制御回路１２のスイッチＳＷ１〜ＳＷ３を電流制御信号により切り換え、中電流のときの抵抗値Ｒ２より大きな抵抗値Ｒ３に切り換えることで、バッテリパック１１に過剰な充電電流が供給されるのを防止できる。
【００３６】
次に、充電停止が要求されたか否かを判定する（Ｓ１７）。充電停止が要求されたときには（Ｓ１７、ＹＥＳ）、そこで処理を終了する。充電停止の要求ではないときには（Ｓ１７、ＮＯ）、ステップＳ１６に戻る。
【００３７】
次に、図４は、充電スタンド１４の動作を示すフローチャートである。車両から受信する充電状態情報ＳＯＣから充電状態に適合した適正電流値を計算する（Ｓ２１）。このとき計算により得られる適正電流値をＩ１とする。ステップＳ２１の処理は、適正電流値計算部３２の動作に対応する。
【００３８】
次に、車両から受信する電流制御信号により要求される電流値Ｉ２と、充電状態情報から計算した適正電流値Ｉ１を比較して、Ｉ１≧Ｉ２か否かを判定する（Ｓ２２）。
充電状態情報ＳＯＣから求めた適正電流値Ｉ１が、電流制御信号により要求される電流値Ｉ２と等しいか又は大きいときには（Ｉ１≧Ｉ２）、ステップＳ２３に進み、電流制御信号により定まる電流値Ｉ２を充電電流として出力する。
【００３９】
適正電流値Ｉ１が電流制御信号により要求される電流値Ｉ２未満のときには（Ｉ１＜Ｉ２）、ステップＳ２４に進み、小さい方の電流値Ｉ１を充電電流として出力する。
すなわち、電流制御信号により要求される電流値が、充電状態情報ＳＯＣから計算した適正電流値より大きいときには、電流値の小さい適正電流値Ｉ１で充電を行う。上記のステップＳ２２〜Ｓ２４の処理は、比較回路３３の動作に対応する。
【００４０】
上述した実施の形態によれば、車両と充電スタンド１４との通信の不具合等により充電スタンド１４の出力電流が、電流制御信号により要求される電流値より大きい場合にも、車両側の電流制御回路１２により充電電流を制限することができる。これにより、バッテリパック１１に過剰な電流が供給され、バッテリパック１１の寿命が低下するのを防止できる。
【００４１】
図５は、電流制御回路４１の他の例を示す図である。この電流制御回路４１は、スイッチＳＷ１〜ＳＷｎにそれぞれ直列に抵抗Ｒ１〜Ｒｎを接続した場合の例である。スイッチＳＷ１には抵抗Ｒ１が直列に接続され、スイッチＳＷ２には抵抗Ｒ２が直列に接続されている。以下、同様に各スイッチＳＷ３〜ＳＷｎにそれぞれ直列に抵抗Ｒ３〜Ｒｎが接続されている。抵抗Ｒ１〜Ｒｎは抵抗値が、例えば、Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ３・・・＜Ｒｎの関係を持っている。
【００４２】
各スイッチＳＷ１〜ＳＷｎは電流制御信号によりオン、オフ制御され、例えば、電流制御信号により要求される充電電流が最大値のときには、スイッチＳＷ１〜ＳＷｎが全てオンとなり、抵抗Ｒ１〜Ｒｎが並列に接続された状態となる。このとき、電流制御回路４１の入出力端子間の抵抗値は最小となる（抵抗値は（１/Ｒ１）＋（１/Ｒ２）＋・・＋（１/Ｒｎ）の逆数）。
【００４３】
電流制御信号が２番目に大きな電流を要求しているときには、スイッチＳＷ１がオンで、他のスイッチＳＷ２〜ＳＷｎがオフとなる。この場合、電流制御回路４１の入出力端子間の抵抗値は２番目に小さい値Ｒ１となる。
【００４４】
上記の電流制御回路４１は、ＥＣＵ１３から出力される電流制御信号に基づいて抵抗値を切り換えることで、バッテリパック１１に供給される電流値を制限することができる。これにより、仮に充電スタンド１４から供給される電流値が充電に必要な電流値を超えている場合でも、バッテリパック１１の充電電流を抑制することができる。
【００４５】
上記の実施の形態では、電流制御信号に基づいて、電流制御回路１２の出力電流を制御しているが、充電状態情報ＳＯＣに基づいて出力電流を制御しても良い。
【符号の説明】
【００４６】
１１    バッテリパック
１２    電流制御回路
１３    ＥＣＵ
１４    充電スタンド
１７    制御部
【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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