(57)【要約】      （修正有）【課題】充電時に補機バッテリのＳＯＣ不足による充電リレーの作動不能を防止できるようにする。【解決手段】電力変換装置１０は、外部電源２０からの電力を変換して２系統の直流出力を行なう。ＥＣＵ３００は、充電リレー４０および電力変換装置１０を制御して、メインバッテリ３０の充電制御を行なう。充電リレー４０は、補機バッテリ５０からの電力を用いて駆動される。ＥＣＵ３００は、メインバッテリ３０への充電を開始する際、補機バッテリ５０のＳＯＣが所定値に到達していない場合は、充電リレー４０を非接続の状態のまま補機バッテリ５０を充電し、補機バッテリ５０のＳＯＣが所定値を超えたことに応答して、充電リレー４０を接続してメインバッテリ３０を充電する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部電源からの電力を変換して２系統の直流出力を行なう電力変換装置と、
前記電力変換装置の一方の直流出力が供給されるメインバッテリと、
前記電力変換装置と前記メインバッテリとの間に設けられる充電リレーと、
前記電力変換装置の他方の直流出力が供給される補機バッテリと、
前記充電リレーおよび電力変換装置を制御して、前記メインバッテリの充電制御を行なう制御部とを備え、
前記充電リレーは前記補機バッテリからの電力を用いて駆動され、
前記制御部は、前記メインバッテリへの充電を開始する際、前記補機バッテリのＳＯＣが所定値に到達していない場合は、前記充電リレーを非接続の状態のまま前記補機バッテリを充電し、前記補機バッテリの前記ＳＯＣが前記所定値を超えたことに応答して、前記充電リレーを接続して前記メインバッテリを充電する、車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両に関し、特に外部から電力の供給を受けて、メインバッテリおよび補機バッテリに電力を蓄えることができる車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の充電システムとして、電気自動車、プラグインハイブリッド車など、走行に用いる電気エネルギを外部から供給して、車両に搭載されている蓄電装置に蓄電する技術が知られている。このような車両の充電システムでは、外部電源から供給される電力を蓄電装置に充電する際、外部電源を接続する車両のインレットと、外部の電源との間を充電ケーブルにより接続する。
【０００３】
特許文献１（特開２０１３−２４０１９１号公報）および特許文献２（特開２０１３−２２９９５９号公報）には、充電ケーブルを用いて外部電源から車両への給電を行ない、車両に搭載されたメインバッテリに充電を行なうものが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２４０１９１号公報
【特許文献２】特開２０１３−２２９９５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような車両では、メインバッテリとは別に、補機類を作動させる電力を蓄える補機バッテリが搭載されている。
【０００６】
一般に充電電圧の異なる補機バッテリには、車両側のメインバッテリに一旦蓄電された電力を、ＤＣ／ＤＣコンバータなどを介して電圧変換を行ない、蓄電する充電方法が用いられている。
【０００７】
また、車両には、メインバッテリへの電力の供給と遮断とを切換える充電リレーが設けられている。この充電リレーの駆動には、補機バッテリに蓄電されている電力が用いられる。
【０００８】
しかしながら、補機バッテリのＳＯＣが低い場合や、あるいは補機バッテリに接続されている他の補機類からの要求電力が大きい場合には、補機バッテリに充電された電力を用いて充電リレーを駆動させて接続させることができない可能性があった。
【０００９】
本発明は、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、充電時に補機バッテリのＳＯＣ不足による充電リレーの作動不能を防止できる、車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による車両は、電力変換装置と、メインバッテリと、充電リレーと、補機バッテリと、制御部とを備える。
【００１１】
電力変換装置は、外部電源からの電力を変換して２系統の直流出力を行なう。メインバッテリに、電力変換装置の一方の直流出力からの電力が供給される。補機バッテリには、電力変換装置の他方の直流出力からの電力が供給される。充電リレーは、電力変換装置とメインバッテリとの間に設けられて補機バッテリからの電力を用いて駆動される。制御部は、充電リレーおよび電力変換装置を制御して、メインバッテリの充電制御を行なう。制御部は、メインバッテリへの充電を開始する際、補機バッテリのＳＯＣが所定値に到達していない場合は、充電リレーを非接続の状態のまま補機バッテリを充電し、補機バッテリのＳＯＣが所定値を超えたことに応答して、充電リレーを接続してメインバッテリを充電する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、制御部は、充電の開始時において補機バッテリのＳＯＣが低下している場合又は補機類からの補機バッテリへ要求される要求電力が大きい場合には、充電リレーを駆動させる前に、外部電源からの電力を用いて補機バッテリのＳＯＣを回復させることができる。これによって、充電リレーを接続させるのに、十分な電力を補機バッテリに確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態に従う外部充電が可能な車両の構成を説明する全体ブロック図の例である。
【図２】実施の形態において実行される充電開始制御を説明するフローチャートである。
【図３】実施の形態の変形例において実行される充電開始制御を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下において、本発明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。
【００１５】
[車両の全体構成]
図１は、この発明の実施の形態１に従う外部充電が可能な車両の全体構成を示すブロック図である。図１を参照して、車両１は、電力変換装置１０と、メインバッテリ３０と、充電リレー４０と、補機バッテリ５０と、制御部に相当するＥＣＵ３００とを備える。また、この実施の形態の車両１は、さらに補機バッテリ５０に接続される低圧負荷６０を備え得る。
【００１６】
電力変換装置１０は、外部電源２０からの交流電力を変換して２系統の直流出力を行なう。
【００１７】
電力変換装置１０は、ＰＦＣ１１０と、コンデンサ１２０と、ＰＦＣ１１０に並列に接続されるＤＣ／ＤＣコンバータ１３０およびサブＤＣ／ＤＣコンバータ１４０とを含む。
【００１８】
ＰＦＣ１１０は、力率改善回路（Power Factor Correction）である。ＰＦＣ１１０は、外部電源２０からの交流電力を効率よく取り込んで直流電力に整流して、出力する。コンデンサ１２０は、ＰＦＣ１１０から出力される直流電圧の変動を低減する。
【００１９】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０は、ＰＦＣ１１０から出力される直流電圧を、メインバッテリ３０に適合する所望の電圧の直流電圧、たとえば２２０Ｖなどに変換する。
【００２０】
サブＤＣ／ＤＣコンバータ１４０は、ＰＦＣ１１０から出力される直流電圧を、補機バッテリ５０に適合する所望の電圧の直流電圧、たとえば１２Ｖなどに変換する。
【００２１】
メインバッテリ３０は、充電リレー４０を介して、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０に接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０からの電力により充電される。補機バッテリ５０は、サブＤＣ／ＤＣコンバータ１４０に接続され、サブＤＣ／ＤＣコンバータ１４０からの電力により充電される。
【００２２】
補機バッテリ５０に接続される低圧負荷６０としては、バッテリ冷却用の送風ファンなどの補機類がある。送風ファンは補機バッテリ５０から電力供給を受けて回転駆動することにより、メインバッテリ３０を冷却することができる。
【００２３】
補機バッテリ５０には、図示しない電流センサおよび電圧センサが設けられており、検出された電圧Ｖｂおよび電流ＩｂをＥＣＵ３００に出力する。ＥＣＵ３００は、検出された補機バッテリ５０の電圧Ｖｂおよび電流Ｉｂに基づいて、補機バッテリ５０の充電状態(「ＳＯＣ(State  Of  Charge)」とも称する。)を演算する。
【００２４】
ＥＣＵ３００は、充電リレー４０および電力変換装置１０を制御して、メインバッテリ３０および補機バッテリ５０の充電制御を行なう。充電リレー４０は、ＥＣＵ３００からの制御指令に基づいて補機バッテリ５０からの電力を用いて駆動される。
【００２５】
ＥＣＵ３００は、いずれも図１には図示しないがＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、記憶装置および入出力バッファを含み、各センサ等からの信号の入力や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、車両１の各機器の制御を行なう。なお、これらの制御については、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。
【００２６】
メインバッテリ３０の充電に用いる充電リレー４０は、補機バッテリ５０に蓄電されている電力により駆動される。
【００２７】
しかしながら、充電を行なう際、補機バッテリ５０のＳＯＣが低い場合や、あるいは補機バッテリ５０に接続されている送風ファンなどの低圧負荷６０からの要求電力が大きい場合には、補機バッテリ５０に充電された電力を用いて充電リレーを駆動させて接続させることができない可能性がある。
【００２８】
そこで、本実施の形態の車両１は、充電時に補機バッテリ５０のＳＯＣ不足により、充電リレー４０が作動不能となることを防止できるように、充電開始時に補機バッテリ５０に、充電リレー４０の駆動に必要とされる電力量を優先的に確保することが可能な構成を採用する。
【００２９】
すなわち、ＥＣＵ３００は、メインバッテリ３０への充電を開始する際、補機バッテリ５０のＳＯＣが所定のしきい値αに到達していない場合は、充電リレー４０を非接続の状態のまま補機バッテリ５０を充電する。そして、補機バッテリ５０のＳＯＣが所定のしきい値を超えたことに応答して、充電リレー４０を接続してメインバッテリ３０を充電する。これにより、車両１は、充電リレー４０を駆動させる前に、外部電源２０からの電力を用いて補機バッテリ５０のＳＯＣを回復させて充電リレー４０を確実に駆動することができる。
【００３０】
図２は、本実施の形態において実行される充電開始制御の処理を説明するフローチャートである。図２に示されるフローチャートは、ＥＣＵ３００に予め格納されたプログラムが所定周期で実行されることによって処理が実現される。あるいは、一部のステップについては、専用のハードウェア（電子回路）を構築して処理を実現することも可能である。
【００３１】
ＥＣＵ３００は、ユーザによる充電開始操作または、タイマー充電において開始時刻になることにより処理をスタートさせる。ＥＣＵ３００は、ステップ（以下、ステップを「Ｓ」と略す）１０にて、インレットに充電ケーブルのコネクタが装着されて、充電処理が開始可能な状態で次のＳ２０に処理を進める。
【００３２】
Ｓ２０にて、ＥＣＵ３００は、まず、補機バッテリ５０を充電するために、ＰＦＣ１１０およびサブＤＣ／ＤＣコンバータ１４０を駆動する。
【００３３】
Ｓ３０にて、ＥＣＵ３００は、インフラとしての外部電源２０の許容電流を算出する。これにより、たとえば、充電電流の上限が設定され得る。
【００３４】
Ｓ４０にて、ＥＣＵ３００は、補機バッテリ５０のＳＯＣが予め設定されたしきい値α以上であるか否かを判定する。補機バッテリ５０のＳＯＣがしきい値α以上である場合（Ｓ４０にてＹＥＳ）は、ＥＣＵ３００は、ＳＯＣが充電リレー４０の駆動に十分であると判断して、次のＳ５０に処理を進める。
【００３５】
一方、補機バッテリ５０のＳＯＣがしきい値α未満の場合（Ｓ４０にてＮＯ）は、Ｓ４０に処理が戻され、ＳＯＣがしきい値αを上回るまで、補機バッテリ５０の充電が継続される。
【００３６】
ＥＣＵ３００は、Ｓ５０に処理を進めて、メインバッテリ３０側の充電リレー４０を接続する。
【００３７】
Ｓ６０にて、ＥＣＵ３００は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０を駆動して、メインバッテリ３０へ充電を開始する。メインバッテリ３０が満充電となり充電処理が終了すると、ＥＣＵ３００は、処理をメインルーチンに戻す。
【００３８】
このような処理にしたがって制御を行なうことによって、本実施の形態の車両１は、充電リレー４０を駆動させるのに必要な電力を補機バッテリ５０に確保した状態でメインバッテリ３０の充電を行なうことができる。これにより、補機バッテリ５０のＳＯＣの不足による充電リレー４０の駆動不能を防止できる。
[変形例]
図３は、実施の形態の変形例において実行される充電開始制御を説明するフローチャートである。この変形例は、補機類である送風ファンなどの低圧負荷６０による要求電力が多く、充電リレー４０駆動用の電力が確保できない場合のように、補機バッテリ５０のＳＯＣが不足して充電リレー４０が駆動不能とならないように防止することができるようにしている。
【００３９】
なお、変形例のフローチャート中、Ｓ１１０〜Ｓ１３０およびＳ１４０〜Ｓ１６０については、図２に示すＳ１０〜Ｓ６０と同様であるのでそれらのステップの説明は繰り返さない。
【００４０】
図３を参照して、Ｓ１３０にて、インフラとしての外部電源２０の許容電流が算出されると、Ｓ１３５にて充電前のメインバッテリ３０の冷却要求があるか否かが判定される。
【００４１】
メインバッテリ３０は、高温状態となると、本来は電池保護のために、充電電力（Ｗｉｎ）をＥＣＵ３００が減少させる。この充電制限により、充電効率が低下してしまうため、高温状態のまま充電制御を行なうよりも、一定の温度までメインバッテリ３０を冷却してから充電を行なうことが好ましい。しかしながら、冷却のために、送風ファンを駆動させると補機バッテリ５０のＳＯＣが低下してしまい、充電リレー４０が駆動できなくなる可能性がある。
【００４２】
そこで、メインバッテリ３０に冷却要求がある場合（Ｓ１３５にてＹＥＳ）には、サブＤＣ／ＤＣコンバータ１４０からの電力を用いて送風ファンによるファン冷却が行われる。
【００４３】
冷却要求がない場合（Ｓ１３５にてＮＯ）は、ＥＣＵ３００は、Ｓ１４０に処理を進めて、補機バッテリ５０のＳＯＣが十分であるか否かを判定する。ＥＣＵ３００は、ＳＯＣが低下している場合（Ｓ１４０にてＮＯ）は、補機バッテリ５０へ充電を継続し、ＳＯＣが十分高い場合（Ｓ１４０にてＹＥＳ）は、Ｓ１５０に処理を進めて、充電リレー４０をＯＮとして充電を実行する。
【００４４】
なお、変形例のＳ１３５は、充電前、バッテリに冷却要求があるか否かという判定をＥＣＵ３００が行なっているが、冷却要求の有無に代えて、たとえば、低圧負荷６０から補機バッテリ５０に要求される補機要求電力が予め設定されたしきい値β以上であるか否かをＥＣＵ３００が判定するようにしてもよい。
【００４５】
上述してきたように、本実施の形態の変形例の車両１は、実施の形態の作用効果に加えてさらに、補機バッテリ５０により充電リレー４０を駆動させる前に、外部電源２０からの電力の供給を受けることができる。このため、充電リレー４０を駆動させるのに必要な電力を補機バッテリ５０に維持した状態でメインバッテリ３０の充電を行なうことができる。
【００４６】
これにより、実施の形態の充電リレー４０の駆動に必要な補機バッテリ５０のＳＯＣを確保する作用効果に加えてさらに、この変形例では、メインバッテリ３０の充電に先立って補機バッテリ５０を充電して充電リレー４０が作動不能となることを防止しつつ、充電前にメインバッテリ３０の温度が高い場合に、外部電源２０を用いて送風ファンを回転駆動させて、メインバッテリ３０を冷却することができる。
【００４７】
また、補機バッテリ５０に接続されている送風ファンなど、補機類が消費する電力が大きい場合であっても、補機バッテリ５０のＳＯＣが回復してから、充電リレー４０を接続させることができる。
【００４８】
さらに、変形例においては、低圧負荷６０として、送風ファンが用いられているが特にこれに限らず、たとえば、低圧負荷６０としてエアコン装置などが用いられてもよい。
【００４９】
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】
【００５０】
１  車両、１０  電力変換装置、２０  外部電源、３０  メインバッテリ、４０  充電リレー、５０  補機バッテリ、６０  低圧負荷、１２０  コンデンサ、１３０  ＤＣ／ＤＣコンバータ、１４０  サブＤＣ／ＤＣコンバータ、３００  ＥＣＵ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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