(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１蓄電器と、
前記第１蓄電器よりも低電圧の複数の第２蓄電器と、
外部電源から供給された電力を変換する電力変換部と、
前記複数の第２蓄電器の各々に対応して前記第２蓄電器の数と同数設けられた、前記電力変換部によって変換された電力の電圧を変換する電圧変換部と、
前記第１蓄電器及び前記複数の第２蓄電器のうち、充電対象の蓄電器を判定して、前記充電対象の蓄電器を充電するよう前記電力変換部及び前記電圧変換部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部の前記電力変換部及び前記電圧変換部の制御には、充電対象の蓄電器に定電圧を印加する第１充電態様と、充電対象の蓄電器に定電流を供給する第２充電態様と、が含まれ、
前記制御部は、充電対象の蓄電器が単数の前記第２蓄電器である場合、前記第２蓄電器の残容量に応じて、前記電力変換部又は前記電圧変換部を前記第２充電態様で制御して定電流を生成し、前記第２蓄電器を充電する、蓄電制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の蓄電制御装置であって、
前記制御部は、充電対象の単数の前記第２蓄電器の残容量が閾値未満であれば、前記電力変換部を制御して前記定電流を生成する、蓄電制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の蓄電制御装置であって、
前記制御部は、充電対象の単数の前記第２蓄電器の残容量が閾値以上であれば、前記電圧変換部を制御して前記定電流を生成する、蓄電制御装置。
【請求項４】
第１蓄電器と、
前記第１蓄電器よりも低電圧の複数の第２蓄電器と、
外部電源から供給された電力を変換する電力変換部と、
前記複数の第２蓄電器の各々に対応して前記第２蓄電器の数と同数設けられた、前記電力変換部によって変換された電力の電圧を変換する電圧変換部と、
前記第１蓄電器及び前記複数の第２蓄電器のうち、充電対象の蓄電器を判定して、前記充電対象の蓄電器を充電するよう前記電力変換部及び前記電圧変換部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部の前記電力変換部及び前記電圧変換部の制御には、充電対象の蓄電器に定電圧を印加する第１充電態様と、充電対象の蓄電器に定電流を供給する第２充電態様と、が含まれ、
前記制御部は、充電対象の蓄電器が単数の前記第２蓄電器である場合、前記第２蓄電器の電圧に応じて、前記電力変換部又は前記電圧変換部を前記第２充電態様で制御して定電流を生成し、前記第２蓄電器を充電する、蓄電制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載の蓄電制御装置であって、
前記制御部は、充電対象の単数の前記第２蓄電器の電圧が閾値未満であれば、前記電力変換部を制御して前記定電流を生成する、蓄電制御装置。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の蓄電制御装置であって、
前記制御部は、充電対象の単数の前記第２蓄電器の電圧が閾値以上であれば、前記電圧変換部を制御して前記定電流を生成する、蓄電制御装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の蓄電制御装置であって、
前記制御部は、充電対象の蓄電器が複数の前記第２蓄電器である場合、前記第１充電態様で充電対象の前記第２蓄電器を充電するよう制御する、蓄電制御装置。
【請求項８】
請求項７に記載の蓄電制御装置であって、
前記第１充電態様で得られる前記定電圧は、前記制御部が前記電力変換部を制御することによって生成される、蓄電制御装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の蓄電制御装置を有する、輸送機器。
【請求項１０】
第１蓄電器と、
前記第１蓄電器よりも低電圧の複数の第２蓄電器と、
外部電源から供給された電力を変換する電力変換部と、
前記複数の第２蓄電器の各々に対応して前記第２蓄電器の数と同数設けられた、前記電力変換部によって変換された電力の電圧を変換する電圧変換部と、
前記第１蓄電器及び前記複数の第２蓄電器のうち、充電対象の蓄電器を判定して、前記充電対象の蓄電器を充電するよう前記電力変換部及び前記電圧変換部を制御する制御部と、を備えた蓄電制御装置が行う蓄電制御方法であって、
前記制御部の前記電力変換部及び前記電圧変換部の制御には、充電対象の蓄電器に定電圧を印加する第１充電態様と、充電対象の蓄電器に定電流を供給する第２充電態様と、が含まれ、
前記制御部は、充電対象の蓄電器が単数の前記第２蓄電器である場合、前記第２蓄電器の残容量に応じて、前記電力変換部又は前記電圧変換部を前記第２充電態様で制御して定電流を生成し、前記第２蓄電器を充電する、蓄電制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電圧の異なる第１蓄電器と複数の第２蓄電器とを備えた蓄電制御装置及び輸送機器、並びに、蓄電制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、大容量のメインバッテリと、定期交換を前提とした小容量のサブバッテリとを具備した電動車両用バッテリサブシステムが記載されている。当該システムのバッテリ制御装置は、メインバッテリのＳＯＣが長寿命化の観点で好適値になるようにメインバッテリとサブバッテリ間で適宜電力の移動を行い、メインバッテリの寿命を優先したＳＯＣの設定値でサブバッテリを使用する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１４７１９７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のシステムは、バッテリ劣化要因をサブバッテリに集中させることにより、メインバッテリの長寿命化を図るものであり、当該システムに設けられたサブバッテリの数は１つである。しかし、サブバッテリが電動車両の直接的又は間接的な駆動電力源として利用される場合、運転者の要望に応じて電動車両の航続距離を延長するためにはサブバッテリを複数設けた構成が望ましい。また、特許文献１のシステムは、メインバッテリとサブバッテリ間で行われる電力の移動とは異なる処理として、充電器を用いた各バッテリの充電を行う。当該システムでは、メインバッテリとサブバッテリのどちらを優先して充電するかといった制御は行われるが、各バッテリを効率的に充電するといった点での制御は行われていない。さらには、サブバッテリの数はあくまで１つであり、複数のサブバッテリをどの様にして効率的に充電するかについても記載されていない。
【０００５】
本発明の目的は、充電対象の蓄電器に応じた効率的な充電が可能な蓄電制御装置及び輸送機器、並びに、蓄電制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、
第１蓄電器（例えば、後述の実施形態でのメインバッテリＢＡＴｍ）と、
前記第１蓄電器よりも低電圧の複数の第２蓄電器（例えば、後述の実施形態でのサブバッテリＢＡＴｓ１，ＢＡＴｓ２）と、
外部電源から供給された電力を変換する電力変換部（例えば、後述の実施形態での充電器ＣＨＧ）と、
前記複数の第２蓄電器の各々に対応して前記第２蓄電器の数と同数設けられた、前記電力変換部によって変換された電力の電圧を変換する電圧変換部（例えば、後述の実施形態でのＶＣＵ１０１，１０３）と、
前記第１蓄電器及び前記複数の第２蓄電器のうち、充電対象の蓄電器を判定して、前記充電対象の蓄電器を充電するよう前記電力変換部及び前記電圧変換部を制御する制御部（例えば、後述の実施形態でのＥＣＵ１０７）と、を備え、
前記制御部の前記電力変換部及び前記電圧変換部の制御には、充電対象の蓄電器に定電圧を印加する第１充電態様と、充電対象の蓄電器に定電流を供給する第２充電態様と、が含まれ、
前記制御部は、充電対象の蓄電器が単数の前記第２蓄電器である場合、前記第２蓄電器の残容量に応じて、前記電力変換部又は前記電圧変換部を前記第２充電態様で制御して定電流を生成し、前記第２蓄電器を充電する、蓄電制御装置である。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記制御部は、充電対象の単数の前記第２蓄電器の残容量が閾値未満であれば、前記電力変換部を制御して前記定電流を生成する。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、
前記制御部は、充電対象の単数の前記第２蓄電器の残容量が閾値以上であれば、前記電圧変換部を制御して前記定電流を生成する。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、
第１蓄電器（例えば、後述の実施形態でのメインバッテリＢＡＴｍ）と、
前記第１蓄電器よりも低電圧の複数の第２蓄電器（例えば、後述の実施形態でのサブバッテリＢＡＴｓ１，ＢＡＴｓ２）と、
外部電源から供給された電力を変換する電力変換部（例えば、後述の実施形態での充電器ＣＨＧ）と、
前記複数の第２蓄電器の各々に対応して前記第２蓄電器の数と同数設けられた、前記電力変換部によって変換された電力の電圧を変換する電圧変換部（例えば、後述の実施形態でのＶＣＵ１０１，１０３）と、
前記第１蓄電器及び前記複数の第２蓄電器のうち、充電対象の蓄電器を判定して、前記充電対象の蓄電器を充電するよう前記電力変換部及び前記電圧変換部を制御する制御部（例えば、後述の実施形態でのＥＣＵ１０７）と、を備え、
前記制御部の前記電力変換部及び前記電圧変換部の制御には、充電対象の蓄電器に定電圧を印加する第１充電態様と、充電対象の蓄電器に定電流を供給する第２充電態様と、が含まれ、
前記制御部は、充電対象の蓄電器が単数の前記第２蓄電器である場合、前記第２蓄電器の電圧に応じて、前記電力変換部又は前記電圧変換部を前記第２充電態様で制御して定電流を生成し、前記第２蓄電器を充電する、蓄電制御装置である。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、
前記制御部は、充電対象の単数の前記第２蓄電器の電圧が閾値未満であれば、前記電力変換部を制御して前記定電流を生成する。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、請求項４又は５に記載の発明において、
前記制御部は、充電対象の単数の前記第２蓄電器の電圧が閾値以上であれば、前記電圧変換部を制御して前記定電流を生成する。
【００１２】
請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれか１項に記載の発明において、
前記制御部は、充電対象の蓄電器が複数の前記第２蓄電器である場合、前記第１充電態様で充電対象の前記第２蓄電器を充電するよう制御する。
【００１３】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、
前記第１充電態様で得られる前記定電圧は、前記制御部が前記電力変換部を制御することによって生成される。
【００１６】
請求項９に記載の発明は、請求項１から８のいずれか１項に記載の蓄電制御装置を有する、輸送機器である。
【００１７】
請求項１０に記載の発明は、
第１蓄電器（例えば、後述の実施形態でのメインバッテリＢＡＴｍ）と、
前記第１蓄電器よりも低電圧の複数の第２蓄電器（例えば、後述の実施形態でのサブバッテリＢＡＴｓ１，ＢＡＴｓ２）と、
外部電源から供給された電力を変換する電力変換部（例えば、後述の実施形態での充電器ＣＨＧ）と、
前記複数の第２蓄電器の各々に対応して前記第２蓄電器の数と同数設けられた、前記電力変換部によって変換された電力の電圧を変換する電圧変換部（例えば、後述の実施形態でのＶＣＵ１０１，１０３）と、
前記第１蓄電器及び前記複数の第２蓄電器のうち、充電対象の蓄電器を判定して、前記充電対象の蓄電器を充電するよう前記電力変換部及び前記電圧変換部を制御する制御部（例えば、後述の実施形態でのＥＣＵ１０７）と、を備えた蓄電制御装置が行う蓄電制御方法であって、
前記制御部の前記電力変換部及び前記電圧変換部の制御には、充電対象の蓄電器に定電圧を印加する第１充電態様と、充電対象の蓄電器に定電流を供給する第２充電態様と、が含まれ、
前記制御部は、充電対象の蓄電器が単数の前記第２蓄電器である場合、前記第２蓄電器の残容量に応じて、前記電力変換部又は前記電圧変換部を前記第２充電態様で制御して定電流を生成し、前記第２蓄電器を充電する、蓄電制御方法である。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１の発明及び請求項１０の発明によれば、単数の第２蓄電器を第２充電態様で充電する場合、定電流を生成する変換部は当該第２蓄電器の残容量によって異なる。このため、エネルギー効率の点で第２蓄電器の残容量に適した制御を電力変換部又は電圧変換部に対して行うことで第２充電態様での充電を行うことができる。
【００１９】
請求項２の発明によれば、充電対象の単数の第２蓄電器の残容量が閾値未満であれば、電力変換部を制御して定電流を生成することにより第２充電態様での充電が行われる。充電対象の第２蓄電器の数が複数から単数に変わると第１充電態様から第２充電態様に切り替わるが、電力変換部が定電流を生成する第２充電態様が行われることによって、電圧変換部におけるスイッチング損失は発生しない。充電対象の単数の第２蓄電器の残容量が閾値未満であれば、当該第２蓄電器の充電が終了するまでには相当時間を要するため、上記説明したスイッチング損失が発生しないといった効果を相当時間享受できる。このように、充電対象の第２蓄電器の充電に相当時間を要する場合は、電力変換部の制御を変えないことによる電力損失よりも電圧変換部におけるスイッチング損失が発生しない恩恵の方が高いため、エネルギー効率が優れる。
【００２０】
請求項３の発明によれば、充電対象の単数の第２蓄電器の残容量が閾値以上であれば、電圧変換部を制御して定電流を生成することにより第２充電態様での充電が行われる。充電対象の第２蓄電器の数が複数から単数に変わると第１充電態様から第２充電態様に切り替わるが、第１充電態様では定電圧を出力するよう電力変換部が制御されているため、第２充電態様への切り替わりに伴って定電流を生成するよう電力変換部の制御が切り替えられると、当該切り替えに伴う電力損失が発生する。一方、充電態様の切り替わりに伴い電力変換部の制御が変わらなければ、上記電力損失は発生しない。このため、電圧変換部を制御して定電流を生成すると電圧変換部におけるスイッチング損失は発生するが、充電対象の単数の第２蓄電器の残容量が閾値以上であれば、当該第２蓄電器の充電は短時間で終了するため、上記説明した電力変換部の制御を変えないことによる電力損失の抑制といった効果を享受する。このように、充電対象の第２蓄電器の充電が短時間で終了するのならば、電圧変換部におけるスイッチング損失よりも電力変換部の制御を変えないことによる電力損失の恩恵が高いため、エネルギー効率が優れる。
【００２１】
請求項４の発明によれば、単数の第２蓄電器を第２充電態様で充電する場合、定電流を生成する変換部は当該第２蓄電器の電圧によって異なる。このため、エネルギー効率の点で第２蓄電器の電圧に適した制御を電力変換部又は前記電圧変換部に対して行うことで第２充電態様での充電を行うことができる。
【００２２】
請求項５の発明によれば、充電対象の単数の第２蓄電器の電圧が閾値未満であれば、電力変換部を制御して定電流を生成することにより第２充電態様での充電が行われる。充電対象の第２蓄電器の数が複数から単数に変わると第１充電態様から第２充電態様に切り替わるが、電力変換部が定電流を生成する第２充電態様が行われることによって、電圧変換部におけるスイッチング損失は発生しない。充電対象の単数の第２蓄電器の電圧が閾値未満であれば、当該第２蓄電器の充電が終了するまでには相当時間を要するため、上記説明したスイッチング損失が発生しないといった効果を相当時間享受できる。このように、充電対象の第２蓄電器の充電に相当時間を要する場合は、電力変換部の制御を変えないことによる電力損失よりも電圧変換部におけるスイッチング損失が発生しない恩恵の方が高いため、エネルギー効率が優れる。
【００２３】
請求項６の発明によれば、充電対象の単数の第２蓄電器の電圧が閾値以上であれば、電圧変換部を制御して定電流を生成することにより第２充電態様での充電が行われる。充電対象の第２蓄電器の数が複数から単数に変わると第１充電態様から第２充電態様に切り替わるが、第１充電態様では定電圧を出力するよう電力変換部が制御されているため、第２充電態様への切り替わりに伴って定電流を生成するよう電力変換部の制御が切り替えられると、当該切り替えに伴う電力損失が発生する。一方、充電態様の切り替わりに伴い電力変換部の制御が変わらなければ、上記電力損失は発生しない。このため、電圧変換部を制御して定電流を生成すると電圧変換部におけるスイッチング損失は発生するが、充電対象の単数の第２蓄電器の電圧が閾値以上であれば、当該第２蓄電器の充電は短時間で終了するため、上記説明した電力変換部の制御を変えないことによる電力損失の抑制といった効果を享受する。このように、充電対象の第２蓄電器の充電が短時間で終了するのならば、電圧変換部におけるスイッチング損失よりも電力変換部の制御を変えないことによる電
力損失の恩恵が高いため、エネルギー効率が優れる。
【００２４】
請求項７の発明によれば、充電対象の蓄電器が複数の第２蓄電器であれば第１充電態様で当該複数の第２蓄電器が充電されるが、第１充電態様の充電は定電圧で行われるため、第２蓄電器を充電する際の制御を安定して行うことができる。
【００２５】
請求項８の発明によれば、電力変換部を制御することによって得られる定電圧は、充電対象の複数の第２蓄電器の各々に印加されるため、各第２蓄電器に対応する電圧変換部がそれぞれ定電圧を生成する場合と比較して、エネルギー損失が少ない。このように、複数の第２蓄電器を充電する際は、電力変換部を制御して定電圧を生成した方が効率が良い。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る一実施形態の蓄電制御装置を搭載した電動車両の概略構成を示すブロック図である。
【図２】充電器を用いて２つのサブバッテリを充電する際の電流の流れと、ＥＣＵによって制御される充電器及びＶＣＵの各動作を示す図である。
【図３】充電器を用いてＳＯＣが閾値未満の単数のサブバッテリを充電する際の電流の流れと、ＥＣＵによって制御される充電器及びＶＣＵの各動作を示す図である。
【図４】充電器を用いてＳＯＣが閾値以上の単数のサブバッテリを充電する際の電流の流れと、ＥＣＵによって制御される充電器及びＶＣＵの各動作を示す図である。
【図５】メインバッテリのＳＯＣ及び電圧が低い段階における、充電器を用いてメインバッテリ及びサブバッテリを充電する際の電流の流れと、充電器がＣＣモードで動作するよう制御される場合の充電器及びＶＣＵの各動作を示す図である。
【図６】メインバッテリのＳＯＣ及び電圧が高い段階における、充電器を用いてメインバッテリ及びサブバッテリを充電する際の電流の流れと、充電器がＣＶモードで動作するよう制御される場合の充電器及びＶＣＵの各動作を示す図である。
【図７】ＥＣＵが行う充電制御の全体的な処理の流れ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】
【００２９】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００３０】
図１は、本発明に係る一実施形態の蓄電制御装置を搭載した電動車両の概略構成を示すブロック図である。図１に示すように、電動車両は、モータジェネレータ（MG）１１と、ＰＤＵ（Power Drive Unit）１３と、一実施形態の蓄電制御装置１００とを備える。以下、電動車両が備える各構成要素について説明する。
【００３１】
モータジェネレータ１１は、蓄電制御装置１００から供給される電力によって電動車両が走行するための駆動力を発生する。また、モータジェネレータ１１は、回生ブレーキ時には発電機として動作し、モータジェネレータ１１が発電した電力は蓄電制御装置１００に蓄電される。ＰＤＵ１３は、直流電圧を交流電圧に変換して３相電流をモータジェネレータ１１に供給する。また、ＰＤＵ１３は、モータジェネレータ１１の回生動作時に入力される交流電圧を直流電圧に変換する。
【００３２】
蓄電制御装置１００は、商用電源等の外部電源から得られる電力の蓄電を制御する。図１に示すように、蓄電制御装置１００は、メインバッテリＢＡＴｍと、２つのサブバッテリＢＡＴｓ１，ＢＡＴｓ２と、充電器ＣＨＧと、２つのＶＣＵ（Voltage Control Unit）１０１，１０３と、スイッチ１０５と、ＥＣＵ１０７とを備える。
【００３３】
メインバッテリＢＡＴｍは、主にモータジェネレータ１１に電力を供給する二次電池であって、例えば１００〜２００Ｖといった直流の高電圧を出力する。メインバッテリＢＡＴｍは、スイッチ１０５を介して充電器ＣＨＧと並列に接続されており、充電器ＣＨＧを介した外部電源からの電力によって充電することができる。
【００３４】
サブバッテリＢＡＴｓ１，ＢＡＴｓ２は、メインバッテリＢＡＴｍよりも低圧の直流電圧を出力する二次電池であり、ユーザによる電動車両からの取り外しが可能である。サブバッテリＢＡＴｓ１，ＢＡＴｓ２は、それぞれＶＣＵ１０１，１０３を介して充電器ＣＨＧと並列に接続されており、充電器ＣＨＧを介した外部電源からの電力によって充電することができる。
【００３５】
充電器ＣＨＧは、ジャンクションボックスＪＢを介してメインバッテリＢＡＴｍ及びサブバッテリＢＡＴｓ１，ＢＡＴｓ２と並列に接続されている。充電器ＣＨＧは、商用電源等の外部電源からの交流電力を直流電力に変換する。充電器ＣＨＧが出力する直流電力の電圧レベル又は電流レベルは、ＥＣＵ１０７によって制御される。なお、商用電源等の外部電源からの充電は、交流電力による通常充電に限定されず、急速充電や非接触充電であっても構わない。
【００３６】
ＶＣＵ１０１は、サブバッテリＢＡＴｓ１と充電器ＣＨＧの間に接続され、２つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をオンオフ切換動作することによって、充電器ＣＨＧが出力した直流電力を直流のまま降圧する。ＶＣＵ１０１が出力する直流電力の電圧レベル又は電流レベルは、ＥＣＵ１０７によって制御される。また、ＥＣＵ１０７が２つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をオンオフ切換動作せずに、エミッタがリアクトルＬに接続されたスイッチング素子Ｑ１をオン状態とし、スイッチング素子Ｑ２をオフ状態としたスルーモード制御を行うことによって、充電器ＣＨＧが出力した直流電力をＶＣＵ１０１が降圧することなくサブバッテリＢＡＴｓ１に入力することができる。また、ＥＣＵ１０７が２つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をオンオフ切換動作せずに、スイッチング素子Ｑ１をオフ状態とした停止制御を行うことによって、充電器ＣＨＧとサブバッテリＢＡＴｓ１との間の電流経路を絶つことができる。なお、ＶＣＵ１０１は、サブバッテリＢＡＴｓ１の出力電圧を入力電圧とした場合、２つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をオンオフ切換動作すればサブバッテリＢＡＴｓ１の出力電圧を昇圧して出力する。
【００３７】
ＶＣＵ１０３は、サブバッテリＢＡＴｓ２と充電器ＣＨＧの間に接続され、２つのスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４をオンオフ切換動作することによって、充電器ＣＨＧが出力した直流電力を直流のまま降圧する。ＶＣＵ１０３が出力する直流電力の電圧レベル又は電流レベルは、ＥＣＵ１０７によって制御される。また、ＥＣＵ１０７が２つのスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４をオンオフ切換動作せずに、エミッタがリアクトルＬに接続されたスイッチング素子Ｑ３をオン状態とし、スイッチング素子Ｑ４をオフ状態としたスルーモード制御を行うことによって、充電器ＣＨＧが出力した直流電力をＶＣＵ１０３が降圧することなくサブバッテリＢＡＴｓ２に入力することができる。また、ＥＣＵ１０７が２つのスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４をオンオフ切換動作せずに、スイッチング素子Ｑ３をオフ状態とした停止制御を行うことによって、充電器ＣＨＧとサブバッテリＢＡＴｓ２との間の電流経路を絶つことができる。なお、ＶＣＵ１０３は、サブバッテリＢＡＴｓ２の出力電圧を入力電圧とした場合、２つのスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４をオンオフ切換動作すればサブバッテリＢＡＴｓ２の出力電圧を昇圧して出力する。
【００３８】
スイッチ１０５は、ジャンクションボックスＪＢ内に設けられた、メインバッテリＢＡＴｍから充電器ＣＨＧ又はサブバッテリＢＡＴｓ１，ＢＡＴｓ２までの電流経路を開閉するスイッチである。スイッチ１０５は、ＥＣＵ１０７の制御によって開閉される。
【００３９】
ＥＣＵ１０７は、充電器ＣＨＧの制御、ＶＣＵ１０１，１０３の制御、並びに、スイッチ１０５の開閉制御を行う。また、ＥＣＵ１０７は、電流積算方式及び／又はＯＣＶ（開放電圧）推定方式によって、メインバッテリＢＡＴｍ及びサブバッテリＢＡＴｓ１，ＢＡＴｓ２の各残容量（ＳＯＣ：State of Charge）を導出する。ＥＣＵ１０７は、充電器ＣＨＧを用いたメインバッテリＢＡＴｍの充電時に、メインバッテリＢＡＴｍのＳＯＣが所定値以上になるとスイッチ１０５をオフする。ＥＣＵ１０７の詳細については後述する。
【００４０】
次に、本実施形態の蓄電制御装置１００が行うサブバッテリＢＡＴｓ１，ＢＡＴｓ２の充電制御について、図２〜図４を参照して説明する。なお、図２〜図４に示す例では、メインバッテリＢＡＴｍの充電は行われない。
【００４１】
図２は、充電器ＣＨＧを用いてサブバッテリＢＡＴｓ１，ＢＡＴｓ２を充電する際の電流の流れと、ＥＣＵ１０７によって制御される充電器ＣＨＧ及びＶＣＵ１０１，１０３の各動作を示す図である。図２に示すように、充電器ＣＨＧを介した外部電源からの電力によって、メインバッテリＢＡＴｍは充電せずに２つのサブバッテリＢＡＴｓ１，ＢＡＴｓ２を充電する際、ＥＣＵ１０７は、充電器ＣＨＧに対しては定電圧の直流電力を出力するＣＶモードでの制御を行い、ＶＣＵ１０１，１０３に対しては、充電器ＣＨＧの出力電圧を降圧してサブバッテリＢＡＴｓ１，ＢＡＴｓ２への充電電流が一定となるＣＣモードでの制御を行う。
【００４２】
複数のサブバッテリＢＡＴｓ１，ＢＡＴｓ２を充電する際には、それぞれのＳＯＣが異なっている可能性が高く、この様な場合には充電器ＣＨＧはＣＶモードで制御することによって、充電制御の安定性を向上させることができる。
【００４３】
図３は、充電器ＣＨＧを用いてＳＯＣが閾値未満のサブバッテリＢＡＴｓ１のみを充電する際の電流の流れと、ＥＣＵ１０７によって制御される充電器ＣＨＧ及びＶＣＵ１０１，１０３の各動作を示す図である。図３に示すように、充電器ＣＨＧを介した外部電源からの電力によって、メインバッテリＢＡＴｍは充電せずに２つのサブバッテリＢＡＴｓ１，ＢＡＴｓ２を充電する状態から、メインバッテリＢＡＴｍは充電せずに１つのサブバッテリＢＡＴｓ１のみを充電する状態に移行する際は、ＥＣＵ１０７は、充電対象のサブバッテリＢＡＴｓ１のＳＯＣが閾値ｔｈｓ未満であれば、充電器ＣＨＧに対しては定電流の直流電力を出力するＣＣモードでの制御を行い、充電対象のサブバッテリＢＡＴｓ１に対応するＶＣＵ１０１に対しては、スイッチング素子Ｑ１をオン状態とし、スイッチング素子Ｑ２をオフ状態としたスルーモード制御を行い、充電対象ではないサブバッテリＢＡＴｓ２に対応するＶＣＵ１０３に対しては、スイッチング素子Ｑ３をオフ状態とした停止制御を行う。この場合、充電器ＣＨＧは定電流を出力し、充電対象のサブバッテリＢＡＴｓ１に対応するＶＣＵ１０１は当該定電流をそのままサブバッテリＢＡＴｓ１に流すためサブバッテリＢＡＴｓ１への充電電流は一定である。また、スルーモード制御されるＶＣＵ１０１ではスイッチング素子のオンオフ切換動作が行われないため、スイッチング損失の発生を防止できる。図３に示した例ではサブバッテリＢＡＴｓ１を充電対象としたが、サブバッテリＢＡＴｓ２のみを充電対象とした場合も同様である。
【００４４】
図４は、充電器ＣＨＧを用いてＳＯＣが閾値以上のサブバッテリＢＡＴｓ１のみを充電する際の電流の流れと、ＥＣＵ１０７によって制御される充電器ＣＨＧ及びＶＣＵ１０１，１０３の各動作を示す図である。図４に示すように、充電器ＣＨＧを介した外部電源からの電力によって、メインバッテリＢＡＴｍは充電せずに２つのサブバッテリＢＡＴｓ１，ＢＡＴｓ２を充電する状態から、メインバッテリＢＡＴｍは充電せずに１つのサブバッテリＢＡＴｓ１のみを充電する状態に移行する際は、ＥＣＵ１０７は、充電対象のサブバッテリＢＡＴｓ１のＳＯＣが閾値ｔｈｓ以上であれば、充電器ＣＨＧに対しては定電圧の直流電力を出力するＣＶモードでの制御を行い、充電対象のサブバッテリＢＡＴｓ１に対応するＶＣＵ１０１に対しては、充電器ＣＨＧの出力電圧を降圧してサブバッテリＢＡＴｓ１への充電電流が一定となるＣＣモードでの制御を行い、充電対象ではないサブバッテリＢＡＴｓ２に対応するＶＣＵ１０３に対しては、スイッチング素子Ｑ３をオフ状態とした停止制御を行う。図４に示した例ではサブバッテリＢＡＴｓ１を充電対象としたが、サブバッテリＢＡＴｓ２のみを充電対象とした場合も同様である。
【００４５】
次に、本実施形態の蓄電制御装置１００が行うメインバッテリＢＡＴｍ及びサブバッテリＢＡＴｓ１，ＢＡＴｓ２の充電制御について、図５及び図６を参照して説明する。なお、図５及び図６に示す例では、メインバッテリＢＡＴｍ及び２つのサブバッテリＢＡＴｓ１，ＢＡＴｓ２の全てが充電器ＣＨＧを介して外部電力によって充電される。
【００４６】
図５は、メインバッテリＢＡＴｍのＳＯＣ及び電圧が低い段階における、充電器ＣＨＧを用いてメインバッテリＢＡＴｍ及びサブバッテリＢＡＴｓ１，ＢＡＴｓ２を充電する際の電流の流れと、充電器ＣＨＧがＣＣモードで動作するよう制御される場合の充電器ＣＨＧ及びＶＣＵ１０１，１０３の各動作を示す図である。図５に示すように、充電器ＣＨＧを介した外部電源からの電力によって、メインバッテリＢＡＴｍ及び２つのサブバッテリＢＡＴｓ１，ＢＡＴｓ２の全てを充電する際、メインバッテリＢＡＴｍのＳＯＣ及び電圧が低い段階では、ＥＣＵ１０７は、充電器ＣＨＧに対しては定電流の直流電力を出力するＣＣモードでの制御を行い、ＶＣＵ１０１，１０３に対しては、充電器ＣＨＧの出力電圧を降圧してサブバッテリＢＡＴｓ１，ＢＡＴｓ２への充電電流が一定となるＣＣモードでの制御を行う。
【００４７】
図６は、メインバッテリＢＡＴｍのＳＯＣ及び電圧が高い段階における、充電器ＣＨＧを用いてメインバッテリＢＡＴｍ及びサブバッテリＢＡＴｓ１，ＢＡＴｓ２を充電する際の電流の流れと、充電器ＣＨＧがＣＶモードで動作するよう制御される場合の充電器ＣＨＧ及びＶＣＵ１０１，１０３の各動作を示す図である。図６に示すように、充電器ＣＨＧを介した外部電源からの電力によって、メインバッテリＢＡＴｍ及び２つのサブバッテリＢＡＴｓ１，ＢＡＴｓ２の全てを充電する際、メインバッテリＢＡＴｍのＳＯＣ及び電圧が高い段階では、ＥＣＵ１０７は、充電器ＣＨＧに対しては定電圧の直流電力を出力するＣＶモードでの制御を行い、ＶＣＵ１０１，１０３に対しては、充電器ＣＨＧの出力電圧を降圧してサブバッテリＢＡＴｓ１，ＢＡＴｓ２への充電電流が一定となるＣＣモードでの制御を行う。
【００４８】
次に、ＥＣＵ１０７による充電制御の全体的な処理について、図７を参照して説明する。図７は、ＥＣＵ１０７が行う充電制御の全体的な処理の流れを示すフローチャートである。
【００４９】
図７に示すように、ＥＣＵ１０７は、メインバッテリＢＡＴｍ及びサブバッテリＢＡＴｓ１，ＢＡＴｓ２の各ＳＯＣを導出する（ステップＳ１０１）。次に、ＥＣＵ１０７は、ステップＳ１０１で導出したＳＯＣに基づいて、受電対象とするバッテリを決定する（ステップＳ１０３）。次に、ＥＣＵ１０７は、ステップＳ１０３で決定した充電対象のバッテリにメインバッテリＢＡＴｍが含まれるか否かを判断し（ステップＳ１０５）、メインバッテリＢＡＴｍが充電対象であればステップＳ１０７に進み、充電対象でなければステップＳ１１３に進む。
【００５０】
ステップＳ１０７では、ＥＣＵ１０７は、メインバッテリＢＡＴｍのＳＯＣが閾値ｔｈｍ未満か否かを判断し、当該ＳＯＣ＜ｔｈｍであればステップＳ１０９に進み、当該ＳＯＣ≧ｔｈｍであればステップＳ１１１に進む。ステップＳ１０９では、ＥＣＵ１０７は、充電器ＣＨＧを用いて、図５に示した充電態様でメインバッテリＢＡＴｍ及びサブバッテリＢＡＴｓ１，ＢＡＴｓ２を充電するよう制御する。一方、ステップＳ１１１では、ＥＣＵ１０７は、充電器ＣＨＧを用いて、図６に示した充電態様でメインバッテリＢＡＴｍ及びサブバッテリＢＡＴｓ１，ＢＡＴｓ２を充電するよう制御する。
【００５１】
なお、ステップＳ１０７では、ステップＳ１０９とステップＳ１１１の条件分岐にメインバッテリＢＡＴｍのＳＯＣに代えてメインバッテリＢＡＴｍの電圧値を使用しても良い。この場合は、メインバッテリＢＡＴｍの電圧値が閾値未満であれば、ステップＳ１０９に進む。一方、メインバッテリＢＡＴｍの電圧値が閾値以上であれば、ステップＳ１１１に進む。
【００５２】
ステップＳ１１３では、ＥＣＵ１０７は、ステップＳ１０３で決定した充電対象のバッテリに含まれるサブバッテリの数が複数（２つ）か否かを判断し、複数の場合はステップＳ１１５に進み、単数の場合はステップＳ１１７に進む。ステップＳ１１５では、ＥＣＵ１０７は、充電器ＣＨＧを用いて、図２に示した充電態様でサブバッテリＢＡＴｓ１，ＢＡＴｓ２を充電するよう制御する。
【００５３】
ステップＳ１１７では、ＥＣＵ１０７は、充電対象の単数のサブバッテリのＳＯＣが閾値ｔｈｓ未満か否かを判断し、当該ＳＯＣ＜ｔｈｓであればステップＳ１１９に進み、当該ＳＯＣ≧ｔｈｓであればステップＳ１２１に進む。ステップＳ１１９では、ＥＣＵ１０７は、充電器ＣＨＧを用いて、図３に示した充電態様で充電対象の単数のサブバッテリを充電するよう制御する。一方、ステップＳ１２１では、ＥＣＵ１０７は、充電器ＣＨＧを用いて、図４に示した充電態様で充電対象の単数のサブバッテリを充電するよう制御する。
【００５４】
なお、ステップＳ１１７では、ステップＳ１１９とステップＳ１２１の条件分岐に充電対象の単数のサブバッテリのＳＯＣに代えて当該サブバッテリの電圧値を使用しても良い。この場合は、充電対象のサブバッテリの電圧値が閾値未満であれば、ステップＳ１１９に進む。一方、充電対象のサブバッテリの電圧値が閾値以上であれば、ステップＳ１２１に進む。
【００５５】
以上説明したように、本実施形態によれば、図２〜図４又は図７のステップＳ１１３〜ステップＳ１２１に示したように、充電対象のサブバッテリの数が単数か複数かに応じて、異なる充電態様で充電対象のサブバッテリが充電される。このため、エネルギー効率の点で、充電対象のサブバッテリの数が単数の場合にはこの場合に適した図３又は図４の充電態様、複数の場合にはこの場合に適した図２の充電態様でサブバッテリを充電することができる。すなわち、充電対象のサブバッテリの数に応じた効率的な充電が可能である。
【００５６】
また、図２に示したように、充電対象のバッテリが２つのサブバッテリＢＡＴｓ１，ＢＡＴｓ２であれば充電器はＣＶモードでの制御が行われるため、これら２つのサブバッテリＢＡＴｓ１，ＢＡＴｓ２を充電する際の制御を安定して行うことができる。また、充電器をＣＶモードで制御して得られる定電圧は、充電対象の２つのサブバッテリＢＡＴｓ１，ＢＡＴｓ２の各々に印加されるため、各サブバッテリに対応するＶＣＵがそれぞれ定電圧を生成する場合と比較して、エネルギー損失が少ない。このように、２つのサブバッテリＢＡＴｓ１，ＢＡＴｓ２を充電する際は、充電器ＣＨＧをＣＶモードで制御して定電圧を生成した方が効率が良い。
【００５７】
また、図３及び図４に示したように、充電対象のバッテリが１つのサブバッテリのみの場合、当該充電対象のサブバッテリの充電は定電流で行われるため、このサブバッテリを充電する際の効率を向上できる。また、充電対象のバッテリが１つのサブバッテリのみの場合、当該サブバッテリのＳＯＣ又は電圧に応じてＣＣモードで制御される対象が異なる。すなわち、図３に示すように充電対象のサブバッテリのＳＯＣが閾値ｔｈｓ未満であれば、充電器ＣＨＧがＣＣモードで制御され、図４に示すように充電対象のサブバッテリのＳＯＣが閾値ｔｈｓ以上であれば、ＶＣＵがＣＣモードで制御される。また、充電対象のサブバッテリの電圧が閾値未満であれば、充電器ＣＨＧがＣＣモードで制御され、充電対象のサブバッテリの電圧が閾値以上であれば、ＶＣＵがＣＣモードで制御される。
【００５８】
このため、充電対象のサブバッテリの数が２つであるため充電器がＣＶモードで制御されている状態から、充電対象がいずれか１つのサブバッテリに変わる際、充電器ＣＨＧの制御モードが切り替わると充電器ＣＨＧに電力損失が発生する。しかし、充電対象のサブバッテリのＳＯＣ又は電圧が低ければ、当該サブバッテリの充電が終了するまでには相当時間を要するため、図２に示した充電態様から図３に示した充電態様に切り替えても、ＶＣＵにおけるスイッチング損失が発生しないといった効果を相当時間享受できる。このように、充電対象のサブバッテリの充電に相当時間を要する場合は、充電器ＣＨＧの制御を変えないことによる電力損失よりもＶＣＵにおけるスイッチング損失が発生しない恩恵の方が高いため、エネルギー効率が優れる。
【００５９】
一方、充電態様の切り替わりに伴い充電器ＣＨＧの制御が変わらなければ、上記説明した電力損失は発生しない。このため、ＶＣＵに対してＣＣモードでの制御を行うとＶＣＵにおけるスイッチング損失は発生するが、充電対象のサブバッテリのＳＯＣ又は電圧が高ければ当該サブバッテリの充電は短時間で終了するため、上記説明した充電器ＣＨＧの制御を変えないことによる電力損失の抑制といった効果を享受する。このように、充電対象のサブバッテリの充電が短時間で終了するのならば、ＶＣＵにおけるスイッチング損失よりも充電器ＣＨＧの制御を変えないことによる電力損失の恩恵が高いため、エネルギー効率が優れる。
【００６０】
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。例えば、上記実施形態では、サブバッテリが２つ設けられているが、３つ以上設けられていても良い。
【００６１】
また、本発明はバッテリから供給される電力のみで駆動する電気自動車といった輸送機器のみならず、内燃機関を備えたプラグインハイブリッド自動車といった輸送機器に適用されても良い。
【符号の説明】
【００６２】
１００  蓄電制御装置
１０１，１０３  ＶＣＵ
１０５  スイッチ
１０７  ＥＣＵ
ＢＡＴｍ  メインバッテリ
ＢＡＴｓ１，ＢＡＴｓ２  サブバッテリ
ＣＨＧ  充電器
【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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