(57)【要約】【課題】外部電源から供給される交流電力をバッテリに充電可能に構成された充電装置において、交流電源から異常な電圧波形が入力された場合であっても、充電装置を保護しつつ、できるだけ大きな充電電力を確保する。【解決手段】充電ＥＣＵ２５０は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１０からの出力電圧ＶＨが所定の基準範囲から外れた場合に、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１０およびＤＣ／ＤＣコンバータ２２０を制御することによってバッテリ１５０に供給される充電電力を変更し、変更後の充電電力において、出力電圧ＶＨが基準範囲に含まれているか否かを判定する。充電ＥＣＵ２５０は、出力電圧ＶＨが基準範囲から外れた場合には、出力電圧ＶＨが基準範囲に含まれるようになるまで、充電電力が段階的に小さくなるようにＡＣ／ＤＣコンバータ２１０およびＤＣ／ＤＣコンバータ２２０を制御する。【選択図】図４
2017063555.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バッテリに充電可能に構成された充電装置であって、
前記外部電源から供給された交流電力を直流電力に変換する第１の変換回路と、
前記第１の変換回路からの出力電圧を前記バッテリの電圧に変換して前記バッテリに供給する第２の変換回路と、
前記出力電圧が所定の基準範囲から外れた場合に、前記第１および第２の変換回路を制御することによって前記バッテリに供給される充電電力を変更し、変更後の充電電力において、前記出力電圧が前記基準範囲に含まれているか否かを判定する制御部とを備え、
前記制御部は、前記出力電圧が前記基準範囲から外れた場合には、前記出力電圧が前記基準範囲に含まれるようになるまで、前記充電電力が段階的に小さくなるように前記第１および第２の変換回路を制御する、充電装置。
【請求項２】
前記制御部は、
前記第１の変換回路からの出力電圧が前記基準範囲から外れた場合に、前記充電電力の供給を一時的に停止するように前記第１および第２の変換回路を制御する協調制御を実行し、
所定の期間内に前記協調制御が実行された回数が所定回数に達する毎に、前記充電電力が段階的に小さくなるように前記第１および第２の変換回路を制御する、請求項１に記載の充電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は充電装置に関し、より特定的には、外部電源から供給される交流電力をバッテリに充電可能に構成された充電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境に配慮した車両として、ハイブリッド車、電気自動車、および燃料電池車が注目されている。これら車両に搭載されたバッテリを、車両外部の電源から供給される交流電力により充電するための各種技術が提案されている。
【０００３】
たとえば特開２０１４−１７９１７号公報（特許文献１）は、交流電源から供給される交流を直流に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ（具体的には力率改善回路）と、ＡＣ／ＤＣコンバータからの出力電圧を変換してバッテリに出力するＤＣ／ＤＣコンバータとを備える車載用電源装置を開示する。この装置の制御装置（ＤＳＰ：Digital  Signal  Processor）は、ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が目標電圧まで昇圧または降圧するようにＡＣ／ＤＣコンバータおよびＤＣ／ＤＣコンバータを制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１７９１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
たとえば特許文献１に開示された車載用電源装置では、交流電源から異常な電圧波形が入力された場合に、交流電源からＡＣ／ＤＣコンバータへの供給電力が正常時と比べて小さくなり得る。それにも関わらず、ＤＣ／ＤＣコンバータからバッテリへ通常通りの充電電力を供給しようとすると、供給電力と充電電力との電力収支が崩れ得る。その結果、ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の変動が生じ、車載用電源装置の故障の要因となる可能性がある。具体的には、車載用電源装置に過電圧が印加されたり、交流電源から車載用電源装置へ過電流が流れ込んだりすることが懸念される。
【０００６】
その対策として、たとえば、異常な電圧波形によりＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が所定の基準範囲から外れた場合には、充電を一時的に停止し、所定の期間経過後に充電を再開することが考えられる。しかしながら、このような手法では、電圧波形の異常が比較的長期に亘って続くと、充電の間欠動作（充電を再開しても直ぐに再停止される動作）が繰り返されることになる。そうすると、十分な充電電力を確保することができず、充電時間が過度に長くなる可能性がある。
【０００７】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、外部電源から供給される交流電力をバッテリに充電可能に構成された充電装置において、外部電源から異常な電圧波形が入力された場合であっても、充電装置を保護しつつ、できるだけ大きな充電電力を確保可能な技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のある局面に従う充電装置は、外部の電源から供給される交流電力をバッテリに充電可能に構成される。充電装置は、電源から供給された交流電力を直流電力に変換する第１の変換回路と、第１の変換回路からの出力電圧をバッテリの電圧に変換してバッテリに供給する第２の変換回路と、制御部とを備える。制御部は、上記出力電圧が所定の基準範囲から外れた場合に、第１および第２の変換回路を制御することによってバッテリに供給される充電電力を変更し、変更後の充電電力において、上記出力電圧が基準範囲に含まれているか否かを判定する。制御部は、上記出力電圧が基準範囲から外れた場合には、上記出力電圧が基準範囲に含まれるようになるまで、充電電力が段階的に小さくなるように第１および第２の変換回路を制御する。
【０００９】
好ましくは、制御部は、第１の変換回路からの出力電圧が基準範囲から外れた場合に、充電電力の供給を一時的に停止するように第１および第２の変換回路を制御する協調制御を実行する。制御部は、所定の期間内に協調制御が実行された回数が所定回数に達する毎に、充電電力が段階的に小さくなるように第１および第２の変換回路を制御する。
【００１０】
上記構成によれば、第１の変換回路からの出力電圧が基準範囲から外れた場合には、第１の変換回路の出力電圧が基準範囲に含まれるようになるまで、充電電力が段階的に小さく調整される。これにより、第１の変換回路への入力電力（外部電源からの供給電力）と、第２の変換回路からの出力電力（バッテリへの充電電力）との電力収支が成立する条件を見出すことができるので、第１の変換回路の出力電圧の変動を抑制して充電装置を保護することができる。また、第１の変換回路の出力電圧が基準範囲に含まれるようになると、そのときの条件にてバッテリの充電が行なわれる。つまり、電力収支が成立する条件のうち、充電電力がより大きな条件での充電が行なわれるので、充電電力を直ちに大きく制限する場合と比べて、できるだけ大きな充電電力を確保することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、外部電源から供給される交流電力をバッテリに充電可能に構成された充電装置において、外部電源から異常な電圧波形が入力された場合であっても、充電装置を保護しつつ、できるだけ大きな充電電力を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１に係る充電装置が搭載された車両の全体構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】充電装置の構成例を詳細に示す回路ブロック図である。
【図３】実施の形態１における充電電力制御を説明するための状態遷移図である。
【図４】実施の形態１における充電電力制御の一例を説明するためのタイムチャートである。
【図５】実施の形態１における充電電力制御を説明するためのフローチャートである。
【図６】実施の形態２における充電電力制御を説明するための状態遷移図である。
【図７】実施の形態２における充電電力制御の一例を説明するためのタイムチャートである。
【図８】実施の形態２における充電電力制御を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、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り返さない。
【００１４】
以下に説明する実施の形態では、本発明に係る充電装置がハイブリッド車に搭載される構成を例に説明する。しかし、本発明に係る充電装置を搭載可能な車両は、バッテリが搭載されるものであればハイブリッド車に限定されず、電気自動車または燃料自動車であってもよい。さらに、本発明に係る充電装置の用途は車両用に限定されるものではない。
【００１５】
［実施の形態１］
＜ハイブリッド車の構成＞
図１は、本実施の形態に係る充電装置が搭載された車両の全体構成を概略的に示すブロック図である。図１を参照して、車両１は、ハイブリッド車であり、バッテリ１５０と、システムメインリレー（ＳＭＲ：System  Main  Relay）１６０と、駆動装置（ＰＣＵ：Power  Control  Unit）１７０と、モータジェネレータ１０，２０と、動力伝達ギヤ３０と、エンジン１００と、駆動輪３５０と、制御装置（ＥＣＵ：Electronic  Control  Unit）３００とを備える。
【００１６】
バッテリ１５０は、充放電可能に構成された蓄電装置であり、リチウムイオン電池もしくはニッケル水素電池などの二次電池、または、電気二重層キャパシタなどのキャパシタを含んで構成される。バッテリ１５０はＰＣＵ１７０に電気的に接続される。バッテリ１５０は、車両１の駆動力を発生させるための電力をＰＣＵ１７０に供給する。また、バッテリ１５０は、モータジェネレータ１０，２０により発電された電力を蓄える。
【００１７】
バッテリ１５０には、いずれも図示しないが、電圧センサ、電流センサ、および温度センサが設けられている。電圧センサは、バッテリ１５０の電圧ＶＢを検出する。電流センサは、バッテリ１５０に入出力される電流ＩＢを検出する。温度センサは、バッテリ１５０の温度ＴＢを検出する。各センサは、その検出値をＥＣＵ３００に出力する。ＥＣＵ３００は、これらの検出値に基づいて、バッテリ１５０の充放電を制御する。
【００１８】
ＳＭＲ１６０は、バッテリ１５０とＰＣＵ１７０との間に電気的に接続される。ＳＭＲ１６０は、ＥＣＵ３００からの制御信号に応じて、バッテリ１５０とＰＣＵ１７０との間での電力の供給と遮断とを切り替える。
【００１９】
ＰＣＵ１７０は、いずれも図示しないが、コンバータおよびインバータを含む。コンバータは、バッテリ１５０からの直流電圧を昇圧する。インバータは、ＥＣＵ３００からの制御信号に応じて、コンバータからの直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータ１０，２０に供給する。
【００２０】
モータジェネレータ１０，２０の各々は、交流回転電機であり、たとえば三相交流永久磁石型同期モータである。モータジェネレータ１０，２０からの出力トルクは、減速機および動力分割機構を含んで構成される動力伝達ギヤ３０を介して駆動輪３５０に伝達される。
【００２１】
モータジェネレータ１０は、エンジン１００を始動させる際にはバッテリ１５０の電力を用いてエンジン１００のクランクシャフトを回転させる。また、モータジェネレータ１０は、エンジン１００の動力を用いて発電することも可能である。モータジェネレータ１０によって発電された交流電力は、ＰＣＵ１７０により直流電力に変換されてバッテリ１５０に充電される。また、モータジェネレータ１０によって発電された交流電力がモータジェネレータ２０に供給される場合もある。
【００２２】
モータジェネレータ２０は、バッテリ１５０からの供給電力およびモータジェネレータ１０による発電電力のうちの少なくとも一方を用いてプロペラシャフトを回転させる。また、モータジェネレータ２０は、回生制動によって発電することも可能である。モータジェネレータ２０によって発電された交流電力は、ＰＣＵ１７０により直流電力に変換されてバッテリ１５０に充電される。
【００２３】
エンジン１００は、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジン等の内燃機関である。エンジン１００は、ＥＣＵ３００からの制御信号に応じて、車両１が走行するための動力を発生する。
【００２４】
車両１は、外部電源５００から供給された電力によってバッテリ１５０を充電するための構成として、充電リレー（ＣＨＲ：Charge  Relay）１８０と、インレット１９０と、充電装置２００とをさらに備える。外部電源５００は、発電機であってもよいし、商用電源などの系統電源であってもよい。
【００２５】
外部電源５００からの電力は、充電ケーブル４００を介して車両１に伝送される。より詳細には、インレット１９０は、車両１の外表面に設けられ、充電ケーブル４００のコネクタ４１０が接続可能に構成される。充電ケーブル４００は、外部電源５００のコンセント５１０に接続するためのプラグ４２０と、コネクタ４１０およびプラグ４２０を電気的に結ぶ電線部４３０とをさらに含む。
【００２６】
充電装置２００は、充電リレーＣＨＲ１６０を介してバッテリ１５０に電気的に接続される。また、充電装置２００は、インレット１９０に電気的に接続される。充電装置２００は、ＥＣＵ３００からの制御信号に応じて、外部電源５００からインレット１９０を介して供給される交流電力をバッテリ１５０の充電電力に変換する。
【００２７】
ＣＨＲ１６０は、バッテリ１５０と充電装置２００との間に電気的に接続される。ＣＨＲ１８０は、ＥＣＵ３００からの制御信号に応じて、充電装置２００からバッテリ１５０への電力の供給と遮断とを切り替える。
【００２８】
ＥＣＵ３００および後述する充電ＥＣＵ２５０（図２参照）は、いずれも図示しないが、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）と、メモリと、入出力バッファ等とを含んで構成される。ＥＣＵ３００は、各センサおよび機器からの信号、ならびにメモリに格納されたマップおよびプログラムに基づいて、車両１が所望の走行状態となるように各種機器を制御する。なお、各種制御については、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）により処理することも可能である。
【００２９】
＜充電装置の構成＞
図２は、充電装置２００の構成例を詳細に示す回路ブロック図である。図２を参照して、充電装置２００は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２０と、出力回路２３０と、充電ＥＣＵ２５０とを備える。
【００３０】
ＡＣ／ＤＣコンバータ（第１の変換回路）２１０は、外部電源５００から供給された交流電力を直流電力に変換する。ＡＣ／ＤＣコンバータ２１０は、ＡＣフィルタ２１１と、突入電流防止回路２１２と、力率改善（ＰＦＣ：Power  Factor  Correction）回路２１３と、電流センサ２１４と、コンデンサＣ２と、電圧センサ２１５とを含む。
【００３１】
ＡＣフィルタ２１１は、リアクトルＬ１，Ｌ２と、コンデンサＣ１とを含む。リアクトルＬ１，Ｌ２は、正側および負側の電力線にそれぞれ設けられる。コンデンサＣ１は、上記電力線の間に接続される。ＡＣフィルタ２１１は、外部電源５００から供給される交流電力に含まれるノイズ成分を除去する。
【００３２】
突入電流防止回路２１２は、リレーＲＹ１〜ＲＹ３と、抵抗Ｒ１とを含む。リレーＲＹ１，ＲＹ２は、正側および負側の電力線にそれぞれ設けられ、外部電源５００からの電力の供給と遮断とを切り替える。リレーＲＹ３および抵抗Ｒ１は、互いに直列に接続され、かつリレーＲＹ２に並列に接続される。充電装置２００の電源投入の際は、リレーＲＹ２は開放状態のまま、リレーＲＹ１，ＲＹ３が閉成される。これにより、抵抗Ｒ１によって一部の電流が消費されて、コンデンサＣ２に流れ込む電流を小さくすることができるので、コンデンサＣ２への突入電流が防止される。コンデンサＣ１のプリチャージが完了すると、リレーＲＹ２が閉成され、それに続いてリレーＲＹ３が開放される。
【００３３】
ＰＦＣ回路２１３は、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を含む。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４は、フルブリッジを形成し、交流電力を直流電力に整流するとともに、直流電流の交流成分を正弦波に近づけることによって力率を改善する。
【００３４】
電流センサ２２３は、ＰＦＣ回路２１３からの出力電流を検出し、その検出値を充電ＥＣＵ２５０に出力する。
【００３５】
コンデンサＣ２は、ＰＦＣ回路２１３の出力ノード間に接続され、ＰＦＣ回路２１３から出力される直流電圧を平滑化する。
【００３６】
電圧センサ２１５は、コンデンサＣ２の端子間に接続される。電圧センサ２１５は、ＰＦＣ回路２１３からの出力電圧ＶＨを検出し、その検出値を充電ＥＣＵ２５０に出力する。
【００３７】
ＤＣ／ＤＣコンバータ（第２の変換回路）２２０は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１０からの出力電圧ＶＨを直流電圧ＶＤＣに変換する。直流電圧ＶＤＣは、バッテリ１５０の充電電圧に相当する。ＤＣ／ＤＣコンバータ２２０は、インバータ回路２２１と、トランスＴＲ１と、整流回路２２２と、チョークコイルＬ３と、電流センサ２２３と、コンデンサＣ３とを含む。
【００３８】
インバータ回路２２１は、スイッチング素子Ｑ５〜Ｑ８を含む。スイッチング素子Ｑ５〜Ｑ８は、充電ＥＣＵ２５０からの制御信号に応じて、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１０から出力された直流電力を交流電力に変換してトランスＴＲ１の一次巻線に供給する。
【００３９】
トランスＴＲ１は、インバータ回路２２１からの交流電圧を、一次巻線と二次巻線との巻線比に応じた電圧値を有する交流電圧に変換する。
【００４０】
整流回路２２２は、ダイオードＤ１〜Ｄ４を含む。ダイオードＤ１〜Ｄ４は、ダイオードブリッジを形成し、トランスＴＲ１の二次巻線からの交流電力を整流して直流電力に変換する。
【００４１】
チョークコイルＬ３およびコンデンサＣ３は、整流回路２２２の出力ノード間に互いに直列に接続される。チョークコイルＬ３およびコンデンサＣ３は、ＬＣフィルタを形成し、整流回路２２２から出力される直流電流に含まれる、スイッチング素子Ｑ５〜Ｑ８のスイッチング動作によって生じたリプル成分を除去する。
【００４２】
電流センサ２２３は、チョークコイルＬ３を流れる電流を検出し、その検出値を充電ＥＣＵ２５０に出力する。
【００４３】
出力回路２３０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２０からの直流電圧ＶＤＣをバッテリ１５０に出力する。出力回路２３０は、ダイオードＤ５と、リレーＲＹ４と、電圧センサ２３１とを含む。
【００４４】
ダイオードＤ５は、逆流防止用のダイオードである。ダイオードＤ５は、正側の電力線において、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２０からリレーＲＹ４へと向かう方向が順方向となるように接続される。
【００４５】
リレーＲＹ４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２０と充電装置２００の出力端子との間に接続される。リレーＲＹ４は、充電装置２００から充電装置２００外部への電力の供給と遮断とを切り替える。
【００４６】
電圧センサ２３１は、充電装置２００の出力端子間に接続される。電圧センサ２３１は、充電装置２００から出力される直流電圧ＶＤＣを検出し、その検出値を充電ＥＣＵ２５０に出力する。
【００４７】
充電ＥＣＵ（制御部）２５０は、ＥＣＵ３００からの制御信号（図１参照）に基づいて、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１０およびＤＣ／ＤＣコンバータ２２０を制御する。充電ＥＣＵ２５０により実行される主要な制御として、充電ＥＣＵ２５０は、バッテリ１５０への充電電力を目標値（目標電力）に制御するためのフィードバック制御を実行する。より詳細には、充電ＥＣＵ２５０は、電流センサ２１４および電圧センサ２１５の検出値に基づいて、正常な正弦波交流電圧が入力されるとの仮定の下に目標電力を生成する。そして、充電ＥＣＵ２５０は、電流センサ２２３および電圧センサ２３１の検出値に基づいて、インバータ回路２２１に含まれるスイッチング素子Ｑ５〜Ｑ８に対するＰＷＭ（Pulse  Width  Modulation）信号のデューティを調整することによって、整流回路２２２からの出力電力（充電電力）を目標電力に制御する。
【００４８】
＜協調制御＞
以上のように構成された充電装置２００において、外部電源５００から異常な電圧波形が入力される場合がある。異常な電圧波形の例としては、歪んだ正弦波形、瞬間的な電圧低下を含む正弦波形、あるいは矩形波形などが挙げられる。この場合には、外部電源５００からＡＣ／ＤＣコンバータ２１０への供給電力が正常時と比べて小さくなり得る。それにも関わらず、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２０からバッテリ１５０へ通常通りの充電電力を供給しようとすると、供給電力と充電電力との電力収支が崩れ得る。その結果、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１０の出力電圧ＶＨの変動が生じ、充電装置２００の故障の要因となる可能性がある。具体的には、充電装置２００に過電圧が印加されたり、外部電源５００から充電装置２００へ過電流が流れ込んだりすることが懸念される。
【００４９】
その対策として、本実施の形態に係る充電装置２００では、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１０の出力電圧ＶＨが所定の基準範囲から外れた場合には、充電を一時的に停止し、所定の期間経過後に充電を再開するようにＡＣ／ＤＣコンバータ２１０およびＤＣ／ＤＣコンバータ２２０を制御する。本明細書では、この制御を「協調制御」とも称する。協調制御を実行することにより、充電装置２００を保護することができる。
【００５０】
その一方で、たとえば外部電源５００として安価な発電機が用いられる場合などには、電圧波形の異常が比較的長期に亘って続き得る。そうすると、充電装置２００では、充電の間欠動作が繰り返されることになる。その結果、十分な充電電力を確保することができず、充電時間が過度に長くなる可能性がある。
【００５１】
また、外部電源５００の設備容量（あるいは電力供給能力）によっては、協調制御の繰り返しに伴い、外部電源５００からの供給電圧に変動が生じ得る。そのため、外部電源５００から電力供給を受けて動作する他の機器が設けられている場合には、それら機器の動作が不安定になってしまう可能性がある。たとえば電灯においてはフリッカが生じ得る。
【００５２】
そこで、本実施の形態によれば、出力電圧ＶＨが基準範囲に含まれない場合には、出力電圧ＶＨが基準範囲に含まれるようになるまで、充電電力が段階的に小さくなるようにＡＣ／ＤＣコンバータ２１０およびＤＣ／ＤＣコンバータ２２０を制御する構成を採用する。以下、本実施の形態における充電電力制御について詳細に説明する。
【００５３】
＜充電電力制御＞
図３は、実施の形態１における充電電力制御を説明するための状態遷移図である。図２および図３を参照して、充電装置２００は、初期モードと、制限モード１〜３とを有する。
【００５４】
外部電源５００からバッテリ１５０への充電開始時には、充電装置２００は初期モードである。初期モードにおいては、充電電力がＷ０以下となるようにＡＣ／ＤＣコンバータ２１０およびＤＣ／ＤＣコンバータ２２０のフィードバック制御が行なわれる。
【００５５】
初期モードにおいて所定の制限条件が成立すると、充電装置２００は、初期モードから制限モード１へと遷移する。制限モード１において、充電電力は、初期モードにおける充電電力の上限値Ｗ０よりも小さな値（上限値Ｗ１）以下に制限される。
【００５６】
制限条件は、たとえば、所定の期間内に協調制御が実行された回数が所定回数に達したときに成立したものと判定される。一例として、出力電圧ＶＨが基準範囲から外れ協調制御が開始されてから１０秒以内に協調制御がさらに３回実行された場合に、制限条件が成立したものと判定される。
【００５７】
制限モード１において制限条件が成立すると、充電装置２００は、制限モード１から制限モード２へと遷移する。制限モード２において、充電電力は、制限モード１における充電電力の上限値Ｗ１よりもさらに小さな値（上限値Ｗ２）以下に制限される。
【００５８】
同様に、制限モード２において制限条件が成立すると、充電装置２００は、制限モード２から制限モード３へと遷移する。制限モード３において、充電電力は、制限モード２における充電電力の上限値Ｗ２よりもさらに小さな値（上限値Ｗ３）以下に制限される。
【００５９】
図４は、実施の形態１における充電電力制御を説明するためのタイムチャートである。図４および後述する図７において、横軸は経過時間を表し、縦軸は充電電力の上限値を表す。
【００６０】
図２および図４を参照して、時刻ｔ１１までは充電装置２００は初期モードであるため、充電電力はＷ０以下に制限される。時刻ｔ１１において制限条件が成立すると、充電装置２００は、初期モードから制限モード１へと遷移する。これに伴い、充電電力の上限値はＷ０からＷ１へと変更される。時刻ｔ１２において制限条件がさらに成立すると、充電装置２００は、制限モード１から制限モード２へと遷移する。これに伴い、充電電力の上限値はＷ１からＷ２へと変更される。
【００６１】
このように、本実施の形態では、電圧波形の異常が続く場合には充電電力を段階的に絞る制御が実行される。これにより、外部電源５００からの供給電力とバッテリ１５０への充電電力との電力収支が成立する条件を見出すことができるので、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１０の出力電圧ＶＨの変動を抑制して充電装置２００を保護することができる。また、出力電圧ＶＨが基準範囲に含まれるようになると、そのときの条件にてバッテリ１５０の充電が行なわれる。つまり、電力収支が成立する条件のうち、充電電力がより大きな条件での充電が行なわれるので、充電電力を直ちに大きく制限する場合と比べて、できるだけ大きな充電電力を確保することができる。
【００６２】
なお、図４ではステップ的に充電電力の上限値を変更する例について説明したが、上限値の変更手法は、これに限定されるものではない。上限値は段階的に変更されればよいので、図４において、たとえば制限条件が成立する毎に上限値の減少度合い（傾き）を変化させてもよい。
【００６３】
また、図３および図４では、各制限モードにおける制限条件が共通の構成について説明したが、制限モード毎に制限条件が異なってもよい。
【００６４】
図５は、実施の形態１における充電電力制御を説明するためのフローチャートである。図５および後述する図８に示すフローチャートは、所定時間毎または所定条件の成立時にメインルーチンから呼び出されて実行される。なお、これらフローチャートに含まれる各ステップは、基本的には充電ＥＣＵ２５０によるソフトウェア処理によって実現されるが、充電ＥＣＵ２５０内に作製されたハードウェア（電子回路）によって実現されてもよい。
【００６５】
充電ＥＣＵ２５０は、ＰＦＣ回路２１３またはインバータ回路２２１の動作を停止させた回数をカウントするためのカウンタを有する。このカウンタの初期値は０である。カウント値は、所定の期間（たとえば１０秒間）が経過する毎にリセットされ、０に戻る。
【００６６】
図２および図５を参照して、Ｓ１０において、充電ＥＣＵ２５０は、バッテリ１５０への充電制御が（一時的に）停止されているか否かを判定する。充電制御が停止されている場合（Ｓ１０においてＹＥＳ）、充電ＥＣＵ２５０は、処理をＳ８０に進め、ＰＦＣ回路２１３およびインバータ回路２２１を動作させることにより、バッテリ１５０の充電を再開する。
【００６７】
一方、バッテリ１５０の充電が行なわれている場合（Ｓ１０においてＮＯ）、充電ＥＣＵ２５０は、制限条件が成立したか否かを判定する（Ｓ２０）。より具体的には、充電ＥＣＵ２５０は、上述した所定の期間内におけるカウント値がＮ（たとえばＮ＝３）に達すると、制限条件が成立したと判定する。上記所定の期間の開始時刻としては、ある協調制御の実行開始時刻を用いることができる。
【００６８】
制限条件が成立した場合（Ｓ２０においてＹＥＳ）、充電ＥＣＵ２５０は、処理をＳ３０に進め、バッテリ１５０への充電電力の上限値を、現状の上限値よりも一段階だけ小さく変更する（図４の時刻ｔ１１，ｔ１２参照）。その後、充電ＥＣＵ２５０は、カウント値を初期値にリセットし（Ｓ４０）、処理をＳ５０に進める。一方、制限条件が成立していない場合（Ｓ２０においてＮＯ）、充電ＥＣＵ２５０は、Ｓ３０，Ｓ４０の処理をスキップして、処理をＳ５０に進める。
【００６９】
Ｓ５０において、充電ＥＣＵ２５０は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１０の出力電圧ＶＨを取得する。そして、充電ＥＣＵ２５０は、出力電圧ＶＨが正常値であることを示す基準範囲に出力電圧ＶＨが含まれるか否かを判定する（Ｓ６０）。
【００７０】
出力電圧ＶＨが基準範囲内の場合（Ｓ６０においてＮＯ）、充電ＥＣＵ２５０は、処理をＳ８０に進め、ＰＦＣ回路２１３およびインバータ回路２２１の動作を継続させる。
【００７１】
出力電圧ＶＨが基準範囲外の場合（Ｓ６０においてＹＥＳ）、充電ＥＣＵ２５０は、処理をＳ７０に進め、インバータ回路２２１またはＰＦＣ回路２１３の動作を停止させる。
【００７２】
より具体的に、出力電圧ＶＨが基準範囲の下限値Ｖ１よりも低い場合には、充電ＥＣＵ２５０は、ＰＦＣ回路２１３の動作は継続させつつインバータ回路２２１の動作を停止させる。つまり、充電装置２００への入力は継続しつつ充電装置２００からの出力が停止されるので、コンデンサＣ２が充電される。これにより、出力電圧ＶＨの過度の低下が抑制される。一方、出力電圧ＶＨが基準範囲の上限値Ｖ２よりも高い場合には、充電ＥＣＵ２５０は、インバータ回路２２１の動作は継続させつつＰＦＣ回路２１３の動作を停止させる。つまり、充電装置２００からの出力は継続しつつ充電装置２００への入力が停止されるので、コンデンサＣ２が放電される。これにより、出力電圧ＶＨの過度の上昇が抑制される。
【００７３】
充電ＥＣＵ２５０は、インバータ回路２２１またはＰＦＣ回路２１３の動作を停止させると、カウント値を１だけインクリメントする（Ｓ９０）。Ｓ８０またはＳ９０の処理が終了すると、充電ＥＣＵ２５０は、処理をメインルーチンへと戻す。Ｓ６０〜Ｓ８０の処理は協調制御に相当する。
【００７４】
なお、出力電圧ＶＨが基準範囲から外れた場合には、それがたとえ外部電源５００からの異常波形の入力によるものであっても、充電装置２００に異常があるとのダイアグが誤って生じてしまう可能性がある。そのため、充電ＥＣＵ２５０は、出力電圧ＶＨが基準範囲から外れ、ＰＦＣ回路２１３またはインバータ回路２２１の動作を停止させる際には、誤ダイアグが生じないようにダイアグマスクを行なう（ダイアグの発生を停止する）ことが望ましい。
【００７５】
以上のように、実施の形態１では、図５のフローチャートに示される処理が繰り返され実行されることによって、出力電圧ＶＨが基準範囲から外れた場合には、出力電圧ＶＨが基準範囲に含まれるようになるまで、充電電力が段階的に小さくなる。これにより、外部電源５００からの供給電力とバッテリ１５０への充電電力との電力収支が成立する条件を見出すことができるので、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１０の出力電圧ＶＨの変動を抑制して充電装置２００を保護することができる。また、出力電圧ＶＨが基準範囲に含まれるようになると、そのときの充電電力の上限値を上回らないように充電が行なわれる。つまり、電力収支が成立する条件のうち、充電電力がより大きな条件での充電が行なわれるので、充電電力を直ちに大きく制限する場合と比べて、できるだけ大きな充電電力を確保することができる。よって、充電時間が過度に長くなることを防止できる。
【００７６】
また、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１０の出力電圧ＶＨの変動が抑制されるので、外部電源５００から電力供給を受けて動作する他の機器の動作が不安定になることを抑制できる。したがって、それら機器におけるフリッカの発生を低減することができる。
【００７７】
［実施の形態２］
実施の形態１では、制限条件が成立した場合に、充電電力を、その時点でのモードにおける充電電力の上限値よりも一段階小さな値以下に制限する構成について説明した。実施の形態２では、所定の緩和条件が成立したか否かをさらに判定し、緩和条件が成立した場合には充電電力の制限を緩和する構成について説明する。
【００７８】
図６は、実施の形態２における充電電力制御を説明するための状態遷移図である。図２および図６を参照して、初期モードおよび制限モード１〜３の各モードおいて、制限条件が成立した場合のモード間の遷移は、実施の形態１における遷移と同等であるため、説明は繰り返さない。
【００７９】
実施の形態２では、制限条件に加えて、緩和条件が成立したか否かが判定される。制限モード３において、出力電圧ＶＨが基準範囲内であり協調制御が行なわれない状態が所定の期間（たとえば１０分間）継続すると、充電装置２００は、緩和条件が成立したとして制限モード３から制限モード２へと復帰する。これに伴い、充電電力の上限値について、Ｗ３からＷ２へと制限の緩和が行なわれる。制限モード２から制限モード１への復帰、および、制限モード１から初期モードへの復帰についても同様であるため、説明は繰り返さない。
【００８０】
なお、緩和条件が成立した場合には、上述のような段階的な復帰に代えて、初期モードへと直ちに復帰してもよい。つまり、たとえば制限モード３から制限モード１，２をスキップして初期モードへと復帰してもよい。
【００８１】
図７は、実施の形態２における充電電力制御を説明するためのタイムチャートである。図２および図７を参照して、時刻ｔ２２までの制御は、図４に示すタイムチャートにおける時刻ｔ１２までの制御と同等であるため、説明は繰り返さない。時刻ｔ２３において緩和条件が成立すると、充電装置２００は、制限モード２から制限モード１へと復帰する。これに伴い、充電電力の上限値はＷ２からＷ１へと変更される。
【００８２】
図８は、実施の形態２における充電電力制御を説明するためのフローチャートである。図２および図８を参照して、このフローチャートは、Ｓ１２２，Ｓ１２４の処理をさらに含む点、および、Ｓ６０，Ｓ７０の処理を詳細に説明したＳ１６２，Ｓ１６４，Ｓ１７２，Ｓ１７４を含む点において、実施の形態１におけるフローチャート（図５参照）と異なる。Ｓ１１０，Ｓ１２０，１３０，Ｓ１４０の処理は、図５のフローチャートのＳ１０，Ｓ２０，Ｓ３０，Ｓ４０の処理とそれぞれ同等であるため、説明は繰り返さない。
【００８３】
制限条件が成立していない場合（Ｓ１２０においてＮＯ）、充電ＥＣＵ２５０は、緩和条件が成立したか否かを判定する（Ｓ１２２）。緩和条件が成立した場合（Ｓ１２２においてＹＥＳ）、すなわち、たとえば協調制御が行なわれない状態が所定の期間継続した場合、充電ＥＣＵ２５０は、充電電力の制限を緩和する（Ｓ１２４）。具体的には、充電ＥＣＵ２５０は、バッテリ１５０への充電電力の上限値を、現状の上限値よりも一段階大きく変更する（図７の時刻ｔ２３参照）。
【００８４】
緩和条件が成立していない場合（Ｓ１２２においてＮＯ）、充電ＥＣＵ２５０は、Ｓ１３０，Ｓ１４０の処理をスキップして、処理をＳ１５０へと進める。
【００８５】
Ｓ１５０において、充電ＥＣＵ２５０は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１０の出力電圧ＶＨを取得する。そして、充電ＥＣＵ２５０は、出力電圧ＶＨが基準範囲に含まれるか否かを判定する（Ｓ１６２，Ｓ１６４）。
【００８６】
出力電圧ＶＨが基準範囲の下限値Ｖ１よりも低い場合（Ｓ１６２においてＹＥＳ）には、充電ＥＣＵ２５０は、ＰＦＣ回路２１３の動作は継続させつつインバータ回路２２１の動作を停止させる（Ｓ１７２）。つまり、充電装置２００への入力は継続しつつ充電装置２００からの出力が停止されるので、コンデンサＣ２が充電される。これにより、出力電圧ＶＨの過度の低下が抑制される。
【００８７】
一方、出力電圧ＶＨが基準範囲の上限値Ｖ２よりも高い場合（Ｓ１６４においてＹＥＳ）には、充電ＥＣＵ２５０は、インバータ回路２２１の動作は継続させつつＰＦＣ回路２１３の動作を停止させる（Ｓ１７４）。つまり、充電装置２００からの出力は継続しつつ充電装置２００への入力が停止されるので、コンデンサＣ２が放電される。これにより、出力電圧ＶＨの過度の上昇が抑制される。
【００８８】
充電ＥＣＵ２５０は、Ｓ１７２またはＳ１７４の処理を行なうと、カウント値を１だけインクリメントする（Ｓ１９０）。一方、出力電圧ＶＨが基準範囲内の場合（Ｓ１６４においてＮＯ）、充電ＥＣＵ２５０は、処理をＳ１８０に進め、ＰＦＣ回路２１３およびインバータ回路２２１の動作を継続または再開させる。Ｓ１８０またはＳ１９０の処理が終了すると、充電ＥＣＵ２５０は、処理をメインルーチンへと戻す。なお、Ｓ１６２〜Ｓ１８０の処理は協調制御に相当する。
【００８９】
以上のように、実施の形態２によれば、実施の形態１と同様に、外部電源５００から異常な電圧波形が入力された場合であっても、充電装置２００を保護しつつ、できるだけ大きな充電電力を確保することができる。さらに、実施の形態２では、協調制御が所定の期間実行されない場合には、外部電源５００からの異常波形の入力が終了した可能性があるとして、充電電力の制限が緩和される。これにより、外部電源５００が安定化した場合には、協調制御が実行されている期間と比べて、大きな充電電力で充電を行なうことができるので充電時間を短縮することができる。
【００９０】
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、上記した実施の形態の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】
【００９１】
１  車両、１０，２０  モータジェネレータ、３０  動力伝達ギヤ、１００  エンジン、１５０  バッテリ、１６０  ＳＭＲ、１７０  ＰＣＵ、１８０  ＣＨＲ、１９０  インレット、２００  充電装置、２１０  ＡＣ／ＤＣコンバータ、２１１  フィルタ、２１２  突入電流防止回路、２１３  ＰＦＣ回路、２１４，２２３  電流センサ、２１５，２３１  電圧センサ、２２０  ＤＣ／ＤＣコンバータ、２２１  インバータ回路、２２２  整流回路、２３０  出力回路、２５０  充電ＥＣＵ、３５０  駆動輪、４００  充電ケーブル、４１０  コネクタ、４２０  プラグ、４３０  電線部、５００  外部電源、５１０  コンセント、Ｃ１〜Ｃ３  コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ５  ダイオード、Ｌ１，Ｌ２  リアクトル、Ｌ３  チョークコイル、Ｑ１〜Ｑ８  スイッチング素子、Ｒ１  抵抗、ＲＹ１〜ＲＹ４  リレー。
【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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