JP2013070546A - 充電制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】太陽電池専用の電圧変換回路を設けることで高くなるコストを抑制する充電制御装置を提供する。
【解決手段】バッテリ５と、太陽電池１と、外部電源２０からの電力及び太陽電池１からの電力を変換し、バッテリ５を充電する充電器３と、充電器３への電力が外部電源２０から供給されるか、または、太陽電池１から供給されるかを判別する判別手段と、判別手段の判別結果に基づいて、外部電源２０からの電力供給及び太陽電池１からの電力供給の何れか一方を選択して、充電器３を制御しバッテリ５を充電する充電制御手段とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、充電制御装置に関するものである。

太陽光電荷を収集するように構成された太陽光電荷収集器、及び、前記太陽光電荷収集器からの電荷を受けてそれを蓄積するように構成された、少なくとも第１の電荷蓄積器を有する電荷蓄積システム、を備え、前記電荷蓄積システムは、少なくとも第２の電荷蓄積器に対して選択的に接続されるパワーエレクトロニクス回路をさらに有し、前記パワーエレクトロニクス回路は、電圧コンバータを有し、前記蓄積された電荷を、所定の電圧レベルで、前記少なくとも第２の電荷蓄積器に送るように構成されている太陽電池式ハイブリッドパワーシステムが知られている（特許文献１）。

特表２０１１−５０１０１３号公報

しかしながら、太陽電池専用のコンバータを必要とするためコストが高くなる、という問題があった。

本発明は、太陽電池専用の電圧変換回路を設けることで高くなるコストを抑制する充電制御装置を提供する。

本発明は、外部電源からの電力及び太陽電池からの電力を変換し、バッテリを充電する充電器を備え、外部電源からの電力供給及び太陽電池からの電力供給の何れか一方を選択して、バッテリを充電することによって上記課題を解決する。

本発明によれば、充電器内において、外部電源からの電力供給または太陽電池からの電力供給のうち、選択された電力供給に応じた電力変換が行われるため、太陽電池専用の電圧変換回路を省くことができ、その結果として、コストを抑制することができる。

本発明の実施形態に係る充電制御装置のブロック図である。 図１の充電ポートを覆う充電リッドの斜視図である。 図１の充電器のブロック図である。 図１の充電制御装置の制御手順を示すフローチャートである。 本発明の他の実施形態に係る充電制御装置のブロック図である。 図５の充電制御装置の制御手順を示すフローチャートである。 本発明の他の実施形態に係る充電制御装置のブロック図である。 図７の充電器のブロック図である。 本発明の他の実施形態に係る充電制御装置のブロック図である。 図９の充電制御装置の制御手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

《第１実施形態》
図１は、発明の実施形態に係る充電制御装置を示すブロック図である。以下、本例の充電制御装置を電気自動車に適用した例を挙げて説明するが、本例のモータ制御装置は、例えばプラグインハイブリッド自動車等の電気自動車以外の車両にも適用可能である。

図１に示すように、本例の充電制御装置は、太陽電池１と、切替回路２と、充電器３と、充電ポート４と、バッテリ５と、インバータ６と、モータ７と、バッテリ８と、ＤＣ／ＤＣコンバータ９と、コントローラ１０とを備えている。太陽電池１は、例えば車両のルーフパネルに設けられ、太陽エネルギーを電力に変換する電力機器である。切替手段２は、スイッチ２ａ及びスイッチ２ｂで構成されるリレースイッチを備え、太陽電池１と充電器３との間に接続されている。切替手段２は、コントローラ１０の制御信号に基づいて、オン及びオフを切り替える。

充電器３は、入力側で切替回路２及び充電ポート４に接続され、出力側でバッテリ５に接続されている。充電器３は、太陽電池１からの電力及び外部電源２０からの電力を、バッテリ５を充電するための充電電力に変換し、バッテリ５に供給しバッテリ５を充電する。また充電器３は、コントローラ１０からの制御信号に基づいて、太陽電池１からの電力供給によりバッテリ５を充電するか、または、外部電源２０からの電力供給によりバッテリ５を充電するかを切り替える。また、太陽電池１からの電力供給及び外部電源２０からの電力供給によりバッテリ５を充電する際、充電器３の入力からバッテリ５に接続するための充電ラインが共通しており、充電器３は、充電回路を少なくとも１つ含んでいればよい。

充電ポート４は、外部からの充電コネクタと接続可能な充電口であり、充電器３と配線を介して接続されている。外部電源２０は、家庭用の交流電源等の商用電力系統の電源である。充電コードの一端が外部電源２０に接続され、当該充電コードの他端が充電ポート４に接続されると、外部電源２０と充電器３との間が、導通状態となる。ここで、充電ポート４の蓋になる充電リッド４０の構成を、図２を用いて説明する。図２は充電リッド４０の斜視図である。

充電リッド４０は、充電ポート４を覆う蓋により構成され、車両に設けられている。また充電リッド４０は、ロック機構４１が設けられている。外部電源２０によりバッテリ５を充電する際には、充電リッド４０を開く必要がある。そして、ユーザの操作等に基づきロック機構４１を解除することで、充電リッド４０が開き、充電ポート４が目視できる状態となる。また充電リッド４０には、充電リッド４０の開閉を検出センサが設けられ、当該センサは、例えばロック機構４１に設けられた接点センサにより構成される。当該接点センサは、ロック機構４１が施錠状態である時には、充電リッド４０が閉じている状態を検出し、ロック機構４１が解錠状態であるときには、充電リッド４０が開いている状態を検出し、検出結果をコントローラ１０に送信する。

図１に戻り、バッテリ５は、複数の二次電池により構成され、車両の駆動源となり、後述するバッテリ８と比較して、高電圧のバッテリである。バッテリ５は、充電器３とインバータ６との間に接続されている。バッテリ５は、充電器２からの充電電力により充電され、またインバータ６を介してモータ７を駆動させる。またバッテリ５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ９を介して、バッテリ８に電力を供給することも可能である。

インバータ６は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）等のスイッチング素子を複数備え、平滑用のコンデンサ等を備えている。インバータ６は、コントローラ１０から送信させるスイッチング信号に基づき、当該スイッチング素子をＰＷＭ制御することで、バッテリ５から供給される直流電力を交流電力に変換し、モータ７の各相に提供する。また、インバータ６は、モータ７の回生によりモータ７から供給される電力を変換して、バッテリ５に供給する。モータ７は、例えば三相交流モータであり、インバータ６に接続されている。

バッテリ８は、複数の二次電池により構成され、車両のヘッドライトやオーディオ機器などの補機類を運転させるための電力源となり、バッテリ５と比較して、低電圧のバッテリである。バッテリ８は、ＤＣ／ＤＣコンバータ９に接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ９は、バッテリ５とバッテリ８との間に接続され、バッテリ５からの電力を変換して、バッテリ８へ供給する。

コントローラ１０は、判定部１１及び充電制御部１２を備え、本例の充電制御装置の全体を制御する制御部である。コントローラ１０は、切替回路２のスイッチ２ａ、２ｂのオン及びオフを制御し、充電器３を制御し、インバータ６を制御する。またコントローラ１０は、バッテリ５に接続されるセンサ（図示しない）及びバッテリ８に接続されるセンサ（図示しない）の検出値に基づき、バッテリ５及びバッテリ８の充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を算出して、バッテリ５及びバッテリ８を管理する。モータ７を駆動させる際には、コントローラ１０は、外部から入力されるトルク指令、アクセル開度などの車両情報及びモータ７の相電流の検出値等に基づいて、インバータ６のスイッチング素子を駆動させるためのスイッチング信号を生成し、インバータ６のスイッチング素子に送信することでインバータ６を制御し、モータ７を駆動させる。

次に、図３を用いて、充電器３の具体的な構成を説明する。図３は、充電器３のブロック図である。充電器３は、入力端子３１ａ、３１ｂと、全波整流回路３２と、昇圧チョッパ３３と、ＤＣ／ＤＣコンバータ３４と、電流センサ３５ａ、３５ｂと、電圧センサ３６ａ、３６ｂ、３６ｃと、昇圧チョッパ制御器３７と、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御器３８と、出力端子３９ａ、３９ｂとを備えている。入力端子３１ａ、３１ｂは、充電ポート４及び切替回路２にそれぞれ接続されている。全波整流回路３２は、４個のダイオードによるブリッジ回路により構成され、入力端子３１ａ、３１ｂと昇圧チョッパ３３との間に接続されている。また、全波整流回路３２のダイオードブリッジにおいて、一のダイオードのアノードと他のアノードが接続される一対の接続点には、入力端子３１ａ及び入力端子３１ｂがそれぞれ接続されている。入力端子３１ａ、３１ｂから入力される電力は、全波整流回路３２で整流され、昇圧チョッパ３３に出力される。

昇圧チョッパ３３は、直列に接続されたコイル及びダイオードと、当該コイルと当該ダイオードとの接続点に接続される、トランジスタとダイオードとの並列回路とにより構成され、全波整流回路３２とＤＣ／ＤＣコンバータ３４との間に接続されている。昇圧チョッパ３３は、入力される電力を調整する力率改善回路であり、昇圧チョッパ制御器３７の制御信号に基づいて、ＰＦＣ（Ｐｏｗｅｒ Ｆａｃｔｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）制御を行う。ＰＦＣ制御は、外部電源２０からの電力供給によりバッテリ５を充電する際に行われる。具体的には、外部電源２０から供給され、全波整流回路３２により整流された交流電圧波形に合わせて、入力電流の波形が正弦波になるよう調整し、力率を１に近づけるように、昇圧チョッパ３３を駆動させる。昇圧チョッパ３３は、昇圧チョッパ制御器３７からの駆動信号に基づき、トランジスタのオン及びオフを切り替えることで、上記のように、入力電力の力率を改善する。

また昇圧チョッパ３３は、太陽電池１の最大電力点を追従するＭＰＰＴ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｐｏｗｅｒ Ｐｏｉｎｔ Ｔｒａｃｋｉｎｇ）制御機能も有している。ＭＰＰＴ制御は、太陽電池１からの電力供給によりバッテリ５を充電する際に行われる。ＭＰＰＴ制御では、昇圧チョッパ３３の出力側に接続される平滑コンデンサ３０１により出力電圧をほぼ一定に維持しつつ、入力電圧の動作点を操作する。入力電圧の動作点の操作は、トランジスタのスイッチング波形のデューティ比により調整され、当該デューティ比は昇圧チョッパ制御器３７で設定される。すなわち、昇圧チョッパ３３は、昇圧チョッパ制御器３７で設定されたデューティ比のスイッチング信号に基づき、トランジスタを駆動させて、ＭＰＰＴ制御を行う。

ＤＣ／ＤＣコンバータ３４は、トランスを備えた絶縁型のコンバータであり、昇圧チョッパ３３と出力端子３９ａ、３９ｂとの間に接続される。ＤＣ／ＤＣコンバータ３４は、バッテリ５の充電に適した充電電力になるよう、昇圧チョッパ３３の出力電力を変換する回路である。出力端子３９ａ、３９ｂは、バッテリ５及びＤＣ／ＤＣコンバータ９に接続されている。電流センサ３５ａは及び電圧センサ３６ａは、全波整流回路３２と昇圧チョッパ３３との間に接続され、昇圧チョッパ３３の入力電流及び入力電圧をそれぞれ検出する。電圧センサ３６ｃは、昇圧チョッパ３３とＤＣ／ＤＣコンバータ３４との間に接続され、昇圧チョッパ３３の出力電圧を検出する。電流センサ３５ｂ及び電圧センサ３６ｂは、ＤＣ／ＤＣコンバータ３４と出力端子３９ａ、３９ｂとの間に接続され、充電器３の出力電流及び出力電圧を検出する。

昇圧チョッパ制御器３７及びＤＣ／ＤＣコンバータ制御器３８は、コントローラ１０から送信される信号に基づいて、昇圧チョッパ３３及びＤＣ／ＤＣコンバータ３４をそれぞれ制御する。外部電源２０からの電力供給によりバッテリ５を充電する旨の信号がコントローラ１０から送信された場合には、昇圧チョッパ制御器３７は、電圧センサ３６ａの検出電圧と電流センサ３５ａの検出電流を用いて、ＰＦＣ制御のためのスイッチング信号を生成し、昇圧チョッパ３３に送信して、入力電力を調整する。またＤＣ／ＤＣコンバータ制御器３８は、コントローラ１０から送信される充電電力指令値を受信し、当該充電電力指令値に追従するよう、電圧センサ３６ｂ、３６ｃの検出電圧及び電流センサ３５ｂの検出電流を用いて、スイッチング信号を生成して、ＤＣ／ＤＣコンバータ３４に送信して、当該充電電力指令値に相当する電力に変換させる。

また、外部電源２０からの電力供給によりバッテリ５を充電する旨の信号がコントローラ１０から送信された場合には、昇圧チョッパ制御器３７は、電圧センサ３６ａ、３６ｃの検出電圧と電流センサ３５ａの検出電流を用いて、ＭＰＰＴ制御のためのスイッチング信号を生成し、昇圧チョッパ３３に送信して、太陽電池１の電力点を最適化させる。またＤＣ／ＤＣコンバータ制御器３８は、電圧センサ３６ｂ、３６ｃの検出電圧を用いて、スイッチング信号を生成して、バッテリ５の充電電力に適した電圧に変換する。

次に、本例の充電制御装置の制御内容を説明する。まず、コントローラ１０の判別部１１について説明する。判別部１１は、充電器３への電力が外部電源２０から供給されるか、または、太陽電池１から供給されるかを判別する。判別部１１は、ロック機構４１に設けられた接点センサの出力値から、充電リッド４０の開閉を検出する。そして、充電リッド４０が開いている場合には、充電ポート４に充電コネクタが接続されることで外部電源２０から電力が供給されるため、判別部１１は、充電器３への電力が外部電源２０から供給されると、判別する。一方、充電リッド４０が閉じている場合には、充電ポート４に充電コネクタが接続されることはないため、判別部１１は、充電器３への電力が太陽電池１から供給されると、判別する。

充電制御部１２は、判別部１１の判別結果に基づいて、外部電源２０からの電力供給及び太陽電池１からの電力供給のいずれか一方を選択して、選択した電力供給に合わせて、切替回路２及び充電器３を制御し、バッテリ５を充電する。すなわち、判別部１１が、充電器３への電力が外部電源２０から供給されると判別した場合には、充電制御部１２は、外部電源２０からの電力供給を選択し、切替回路２のスイッチ２ａ、２ｂをオフにし、昇圧チョッパ制御器３７にＰＦＣ制御のための信号を送信し、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御器３８に、ＰＦＣ制御による出力電力をバッテリ５の充電電力に変換させるための信号を送信する。切替回路２のスイッチ２ａ、２ｂはオフになっているため、外部電源２０の電力でバッテリ５を充電しても、外部電源２０の電力は太陽電池１に供給されることはない。一方、判別部１１が、充電器３への電力が太陽電池１から供給されると判別した場合には、充電制御部１２は、切替回路２のスイッチ２ａ、２ｂをオンにし、太陽電池１からの電力供給を選択し、昇圧チョッパ制御器３７にＭＰＰＴ制御のための信号を送信し、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御器３８に、ＭＰＰＴ制御による出力電力をバッテリ５の充電電力に変換させるための信号を送信する。

また、コントローラ１０は、上記の制御の他に、ＤＣ／ＤＣコンバータ９を制御して、バッテリ５の電力をバッテリ８に出力し、バッテリ５の電力によりバッテリ８の電力を充電する制御を行う。

図４を用いて、本例の充電制御装置の制御手順を説明する。図４は、本例の充電制御装置の制御手順を示すフローチャートである。ステップＳ１にて、判別部１１は、ロック機構４１の接点センサから、充電リッド４０が開いているか否かを検出する。充電リッド４０が開いていることを検出した場合には、ステップＳ２にて、判別部１１は、充電器３への電力が外部電源２０から供給される、と判別する。一方、充電リッド４０が閉じていることを検出した場合には、ステップＳ３にて、判別部１１は、充電器３への電力が太陽電池１から供給される、と判別する。

ステップＳ４にて、充電制御部１２は、判別部１１により、充電器３への電力が外部電源２０から供給されると判別されたか否かを判別する。充電器３への電力が外部電源２０から供給されると判別された場合には、ステップＳ５にて、充電制御部１２は、切替回路２のスイッチ２ａ、２ｂをオフにし、ステップＳ６にて、充電器３を制御して、外部電源２０を用いた充電制御を行い、コントローラ１０はバッテリ５のＳＯＣから満充電に達したら、充電制御を終了する。

ステップＳ４に戻り、充電器３への電力が太陽電池１から供給されると判別された場合には、ステップＳ７にて、充電制御部１２は、切替回路２のスイッチ２ａ、２ｂをオンにし、ステップＳ６にて、充電器３を制御して、太陽電池１を用いた充電制御を行い、コントローラ１０はバッテリ５のＳＯＣから満充電に達したら、充電制御を終了する。

上記のように、本例は、判別部１１により、充電器３への電力が外部電源２０から供給されるか、または、太陽電池１から供給されるかを判別し、判別結果に基づいて、充電制御部１２により、外部電源２０からの電力供給及び太陽電池１からの電力供給の何れか一方を選択して、充電器３を制御しバッテリ５を充電する。これにより、外部電源２０を用いてバッテリ５を充電する充電器と、太陽電池１を用いてバッテリ５を充電する充電器とを、充電器３により兼用した上で、外部電源２０からの電力によるバッテリ５の充電及び太陽電池１からの電力によるバッテリ５の充電をそれぞれ行うことができるため、太陽電池１による充電専用のコンバータを省略することができ、コストを抑制することができる。また、本例は、太陽電池１による充電専用のコンバータを省略ことで、スペースを確保することができ、レイアウトの自由度を高めることができる。

また、本例は、判別部１１による判別結果に基づいて、切替回路２のスイッチ２ａ、２ｂのオン及びオフを制御する。これにより、外部電源２０からの電力によりバッテリ５を充電する場合に、外部電源２０からの出力電力が太陽電池１に印加されないように、スイッチ２ａ、２ｂを開放することができ、太陽電池１の保護を図ることができる。また、必ずしも保護用のダイオードを太陽電池１に接続しなくてもよいため、部品点数を削減することができる。

また、本例は、スイッチ２ａ、２ｂを設けることで、太陽電池１の出力と外部電源２０の出力が、充電器３の入力側で同時に接続されないため、外部電源２０の充電制御と太陽電池１の充電制御とを選択して行うことができる。

また、本例は、充電リッド４０の開閉を検出するセンサを設け、充電リッド４０が開いていることを検出した場合には、電力が外部電源２０から供給されると判断する。これにより、本例は充電リッド４０の開閉と対応させて、外部電源２０による充電制御と太陽電池１による充電制御とを選択して行うことができる。

また、本例は、充電器３への電力が外部電源２０から供給されると判別された場合には、ＰＦＣ制御により昇圧チョッパ３３を制御し、充電器３への電力が太陽電池１から供給されると判別された場合には、ＭＰＰＴ制御により昇圧チョッパ３３を制御する。これにより、充電器３の共通した回路を用いて、太陽電池１の発電電力制御を行うことができ、その結果として、コストを抑えつつ、スペースの増加を抑制することができる。

また、本例は、外部電源２０からの電力供給及び太陽電池１からの電力供給によりバッテリ５を充電する際に、ＤＣ／ＤＣコンバータ９を共通して用いる。これにより、太陽電池１による充電専用のコンバータを省略することで、スペースを確保することができ、レイアウトの自由度を高めることができる。

なお、充電リッド４０の開閉を検出するセンサは、必ずしも上記の接点センサである必要はなく、例えば赤外線センサなどのセンサを用いてもよい。また判別部１１は、必ずしも充電リッド４０の開閉の検出信号に基づいて、電力供給の状態を判別する必要はなく、例えば、外部電源２０に接続された充電コードが充電ポート４に接続されたか否かによって、判別してもよい。

上記の判別部１１が本発明の「判別手段」に相当し、充電制御部１２が「充電制御手段」に、スイッチ２ａ、２ｂが「第１のスイッチング手段」に、充電リッド４０が「蓋体」に、ロック機構４１に設けられる接点センサが「開閉検出手段」に、昇圧チョッパ３３が「力率改善回路」に相当する。

《第２実施形態》
図５は、発明の他の実施形態に係る充電制御装置のブロック図である。本例では上述した第１実施形態に対して、スイッチ２ｃ、２ｄ、ダイオード５１及び電圧センサ５２を設ける点及びコントローラ１０の制御の一部が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであるため、その記載を援用する。

図５に示すように、切替回路２は、スイッチ２ａ〜２ｄを備え、スイッチ２ｃ、２ｄは、太陽電池１とバッテリ８との間に接続されている。スイッチ２ｃ、２ｄはコントローラ１０の制御信号に基づいて、オン及びオフを切り替える。スイッチ２ｃ、２ｄがオンになると、太陽電池１から出力電力が、バッテリ８に供給され、バッテリ８が充電される。太陽電池１の出力線のうち、一方の配線には、ダイオード５１が接続されている。ダイオード５１は、太陽電池１の保護回路であり、スイッチ２ｃ、２ｄがオン状態の時に、バッテリ８からの電流が太陽電池１に流れないようにするための逆流防止ダイオードである。電圧センサ５２は、充電器３の入力側に接続され、充電器３への入力電圧を検出する。

コントローラ１０は、シフトレバーなどの車両情報に基づいて、車両の運転状態を検出する。そして、判別部１１により車両走行中であると判別した場合には、充電制御部１２は、スイッチ２ａ、２ｂをオフにし、スイッチ２ｃ、２ｄをオンにして、太陽電池１の電力をバッテリ８に供給し、バッテリ８を充電する。また判別部１２は、電圧センサ５２の検出電圧が交流電圧である場合には、充電器３への電力が外部電源２０から供給されると判別し、電圧センサ５２の検出電圧が交流電圧でない場合には、充電器３への電力が太陽電池１から供給されると判別する。すなわち、太陽電池１から出力される電力は直流であり、外部電源２０から出力される電力は交流であるため、充電器３の入力電力が交流であるか否かを検出することで、バッテリ５への充電電力の供給源を判別することができる。

そして、判別部１１が、充電器３への電力が外部電源２０から供給されると判別した場合には、充電制御部１２は、外部電源２０からの電力供給を選択し、切替回路２のスイッチ２ａ、２ｂをオフにスイッチ２ｃ、２ｄをオンにし、昇圧チョッパ制御器３７にＰＦＣ制御のための信号を送信し、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御器３８に、ＰＦＣ制御による出力電力をバッテリ５の充電電力に変換させるための信号を送信する。これにより、外部電源２０の電力でバッテリ５を充電しつつ、太陽電池１の電力でバッテリ８を充電する。一方、判別部１１が、充電器３への電力が太陽電池１から供給されると判別した場合には、充電制御部１２は、切替回路２のスイッチ２ａ、２ｂをオンに、スイッチ２ｃ、２ｄをオフにし、太陽電池１からの電力供給を選択し、昇圧チョッパ制御器３７にＭＰＰＴ制御のための信号を送信し、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御器３８に、ＭＰＰＴ制御による出力電力をバッテリ５の充電電力に変換させるための信号を送信する。これにより、太陽電池１の電力でバッテリ５を充電する。

次に、図６を用いて、本例の充電制御装置の制御手順を説明する。図６は、本例の充電制御装置の制御手順を示すフローチャートである。ステップＳ１１にて、判別部１１は、電圧センサ５２の検出電圧から、充電器３への入力電圧が交流電圧であるか否かを検出する。入力電圧が交流電圧である場合には、ステップＳ１２にて、判別部１１は、充電器３への電力が外部電源２０から高電圧バッテリ５に供給される、と判別する。

一方、入力電圧が交流電圧でない場合には、ステップＳ１３にて、判別部１１は、シフトレバーがＰ（駐車）レンジであるか否かを検出する。シフトレバーがＰレンジである場合には、ステップＳ１４にて、判別部１１は、充電器３への電力が太陽電池１から高電圧バッテリ５に供給される、と判別する。シフトレバーがＰレンジでない場合には、ステップＳ１５にて、判別部１１は、太陽電池１から低電圧バッテリ８に電力が供給される、と判別する。

ステップＳ１６にて、充電制御部１２は、判別部１１により、充電器３への電力が外部電源２０から供給されると判別されたか否かを判別する。電力が外部電源２０から供給されると判別された場合には、ステップＳ１７にて、充電制御部１２は、切替回路２のスイッチ２ａ、２ｂをオフにし、ステップＳ１８にて、充電制御部１２は、切替回路２のスイッチ２ｃ、２ｄをオンにし、ステップＳ１９にて、充電器３を制御して、外部電源２０を用いた充電制御を行い、コントローラ１０はバッテリ５及びバッテリ８のＳＯＣから満充電に達したら、充電制御を終了する。

ステップＳ１６に戻り、判別部１１により、充電器３への電力が外部電源２０から供給されると判別されていない場合は、充電制御部１２は、判別部１１により、充電器３への電力が太陽電池１から高電圧バッテリ５に供給される、と判別されたか否かを判別する（ステップＳ２０）。電力が太陽電池１から高電圧バッテリ５に供給される、と判別された場合には、ステップＳ２１にて、充電制御部１２は、切替回路２のスイッチ２ｃ、２ｄをオフにし、ステップＳ２２にて、充電制御部１２は、切替回路２のスイッチ２ａ、２ｂをオンにし、ステップＳ２３にて、充電器３を制御して、太陽電池１を用いた充電制御を行い、コントローラ１０はバッテリ５のＳＯＣから満充電に達したら、充電制御を終了する。

ステップＳ２０に戻り、電力が太陽電池１から高電圧バッテリ５に供給されない、と判別された場合には、ステップＳ２４にて、充電制御部１２は、切替回路２のスイッチ２ａ、２ｂをオフにし、ステップＳ２５にて、充電制御部１２は、切替回路２のスイッチ２ｃ、２ｄをオフにし、コントローラ１０はバッテリ８のＳＯＣから満充電に達したら、充電制御を終了する。

上記のように、本例は、充電器３の入力側に電圧センサ５２を設け、検出電圧が交流電圧である場合には、電力が外部電源２０から供給されると判別する。これにより、例えば、充電器３の制御等のために、充電器３の入力電圧を検出するセンサを設けている場合には、当該センサを用いて電力供給の状態を判別することができ、新たにセンサを設けなくてもよく、部品点数を削減することができる。

また本例は、車両の停車中に、外部電源２０の電力でバッテリ５を充電しつつ、太陽電池１の電力でバッテリ５を充電する。これにより、昼間の外部電源２０からの充電時には、太陽電池１の発電電力を、充電中に消費する制御電源、空調用のファンなどの補機類に供給することができる。そのため、バッテリ５からＤＣ／ＤＣコンバータ９を介して電力を供給しなくてもよいため、ＤＣ／ＤＣコンバータ９での変換損失を発生させず、充電中の全損失を低減することができ、充電時間を短縮することもできる。

また本例は、シフトレンジがＰレンジか否かで車両の状態を検出し、太陽電池１の出力をバッテリ８に直接供給することによって、走行時のバッテリ８への消費電力を抑制し、走行中の全損失を低減することができるため、走行距離を延長することができる。

上記の電圧センサ５２は本発明の「電圧検出手段」に相当する。

《第３実施形態》
図７は、発明の他の実施形態に係る充電制御装置のブロック図である。本例では上述した第１実施形態に対して、充電器３の入力端子３１ａ〜３１ｃに係る構成が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであるため、その記載を援用する。

図７及び図８に示すように、太陽電池１の二つの出力配線のうち一方の配線は、外部電源２０の二つの出力配線のうち一方の配線と接続され、太陽電池１の二つの出力配線のうち他方の配線は、外部電源２０の二つの出力配線のうち他方の配線と接続されず、これら他方の配線は独立して充電器３に接続されている。太陽電池１の二つの出力配線のうち一方の配線及び外部電源２０の二つの出力配線のうち一方の配線は、充電器３の入力端子３１ａに接続されている。太陽電池１の二つの出力配線のうち他方の配線は、充電器３の入力端子３１ｃに接続され、外部電源２０の二つの出力配線のうち他方の配線は、充電器３の入力端子３１ｂに接続されている。

入力端子３１ａはダイオード３２ａとダイオード３２ｂとの接続点に接続され、入力端子３１ｂはダイオード３２ｃとダイオード３２ｄとの接続点に接続され、入力端子３１ｃは全波整流回路３２の出力端子に接続されている。太陽電池１から出力される電力はスイッチ２ａ、２ｂを介して、充電器３に入力されると、４個のダイオード３２ａ〜３２ｄのうち、ダイオード３２ａだけを通過することになる。これにより、太陽電池１からの出力電力は、４個のダイオード３２ａ〜３２ｄを通過しないため、充電器３で電力変換する際の損失を抑制することができる。

上記のように、本例は、太陽電池１の複数の端子のうち一方の端子は、複数のダイオード３２ａ〜３２ｄうち一のダイオード３２ａのアノード端子と他のダイオード３２ｃのカソード端子との接続点に接続され、太陽電池１の複数の端子のうち他方の端子は、全波整流回路３２の出力端子に接続されている。これにより、太陽電池１の出力電力を充電器３で変換する際の損失を抑制することができ、太陽電池１の発電電力を効率よくバッテリ５の充電に用いることができる。

《第４実施形態》
図９は、発明の他の実施形態に係る充電制御装置のブロック図である。本例では上述した第１実施形態に対して、本例では上述した第１実施形態に対して、スイッチ２ｅ、２ｆ及びタイマー１３を設ける点及びコントローラ１０の制御の一部が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであるため、その記載を援用する。

図９に示すように、切替回路２は、スイッチ２ａ、２ｂ、２ｅ、２ｆを備え、スイッチ２ｅ、２ｆは、太陽電池１とバッテリ８との間に接続されている。スイッチ２ｅ、２ｆはコントローラ１０の制御信号に基づいて、オン及びオフを切り替える。スイッチ２ｅ、２ｆがオンになると、外部電源２０から出力電力が、充電器３に供給される。

コントローラ１０は、タイマー１３を備えている。タイマー１３は、充電開始時刻を管理するためのタイマーである。ユーザにより充電開始時刻が設定されると、タイマー１３が当該時刻を記憶する。そして、現在時刻が充電開始時刻になると、タイマー１３は、判別部１１に対してバッテリ５を充電する旨の充電指令を送る。判別部１１は、当該充電指令を受信した場合には、外部電源２０からの電力供給によりバッテリ５を充電すると判別し、当該充電指令を受信していない場合には、太陽電池１からの電力供給によりバッテリ５を充電すると判別する。

判別部１１が、充電器３への電力が外部電源２０から供給されると判別した場合には、充電制御部１２は、外部電源２０からの電力供給を選択し、切替回路２のスイッチ２ａ、２ｂをオフにし、スイッチ２ｅ、２ｆをオンにし、昇圧チョッパ制御器３７にＰＦＣ制御のための信号を送信し、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御器３８に、ＰＦＣ制御による出力電力をバッテリ５の充電電力に変換させるための信号を送信する。一方、判別部１１が、充電器３への電力が太陽電池１から供給されると判別した場合には、充電制御部１２は、切替回路２のスイッチ２ａ、２ｂをオンにし、スイッチ２ｅ、２ｆをオフにし、太陽電池１からの電力供給を選択し、昇圧チョッパ制御器３７にＭＰＰＴ制御のための信号を送信し、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御器３８に、ＭＰＰＴ制御による出力電力をバッテリ５の充電電力に変換させるための信号を送信する。これにより、充電ポート４に外部電源２０と接続された充電コードが接続された状態であっても、充電指令が入力されない限り、スイッチ２ｅ、２ｆはオフになり、スイッチ２ａ、２ｂがオンになる。そのため、例えば、夜間電力を利用してバッテリ５を充電するように充電開始時間が設定され、予め充電コードが充電ポート４に接続されている場合に、昼間の時間帯では、太陽電池１によりバッテリ５を充電させることができ、電気代を削減することができる。

また、充電制御部１２は、スイッチ２ａ、２ｂがオンの状態から、外部電源２０の電力でバッテリ５を充電する場合には、スイッチ２ａ、２ｂをオフにしてから、スイッチ２ｅ、２ｆをオンにし、充電を開始させる。これにより、外部電源２０からの電力が、太陽電池１に印加されないよう制御する。

図１０を用いて、本例の充電制御装置の制御手順を説明する。図１０は、本例の充電制御装置の制御手順を示すフローチャートである。なお、図１０に示すステップＳ２〜Ｓ８の制御は、図４に示すステップＳ２〜Ｓ８と同様であるため、説明を省略する。ステップＳ１０にて、充電制御部１２は、タイマー１３から充電指令が入力された否かを判断する。充電指令が入力された場合には、ステップＳ２に遷移し、充電指令が入力されていない場合には、ステップＳ３に遷移する。

上記のように本例は、外部電源２０と充電器３との間にスイッチ２ｅ、２ｆを設ける。これにより、外部電源２０と充電ポート４が接続されている状態であっても、外部電源２０と充電器３との間のスイッチ２ｅ、２ｆをオフすることによって、充電器３と太陽電池１の間のスイッチ２ａ、２ｂをオンさせて太陽電池１からバッテリ５を充電することができる。

また本例は、バッテリ５を充電する旨の充電指令が入力された場合には、バッテリ５への電力が外部電源２０から供給される、と判別する。これにより、充電ポート４と外部電源２０とが接続されている間でも、充電開始の指令が入るまでは太陽電池１との接続に切り替えることで、太陽電池１の発電電力をバッテリ５に充電することができる。

また本例は、スイッチ２ａ、２ｂをオフにした状態で、スイッチ２ｅ、２ｆをオンにする。これにより、充電器３と外部電源２０とを接続する前に、予め太陽電池１と充電器３との間のスイッチ２ａ、２ｂをオフすることによって、太陽電池１と充電器３の接続を開放して太陽電池１に外部電源２０の電圧が加わることを防ぐことができる。また太陽電池１に逆流防止ダイオードを省くこともできる。

上記のスイッチ２ｅ、２ｆが本発明の「第２のスイッチング素子」に相当する。

１…太陽電池
２…切替回路
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆ…スイッチ
３…充電器
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ…入力端子
３２…全波整流回路
３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ…ダイオード
３３…昇圧チョッパ
３４…ＤＣ／ＤＣコンバータ
３５ａ、３５ｂ…電流センサ
３６ａ、３６ｂ…電圧センサ
３７…昇圧チョッパ制御器
３８…ＤＣ／ＤＣコンバータ制御器
３９ａ、３９ｂ…出力端子
３０１…平滑コンデンサ
４…充電ポート
５…バッテリ
６…インバータ
７…モータ
８…バッテリ
９…ＤＣ／ＤＣコンバータ
１０…コントローラ
１１…判別部
１２…充電制御部
１３…タイマー
２０…外部電源
４０…充電リッド
４１…ロック機構
５１…ダイオード
５２…電圧センサ

Claims (11)

1. バッテリと、
   太陽電池と、
   外部電源からの電力及び前記太陽電池からの電力を変換し、前記バッテリを充電する充電器と、
   前記充電器への電力が前記外部電源から供給されるか、または、前記太陽電池から供給されるかを判別する判別手段と、
   前記判別手段の判別結果に基づいて、前記外部電源からの電力供給及び前記太陽電池からの電力供給の何れか一方を選択して、前記充電器を制御し前記バッテリを充電する充電制御手段とを備える
   ことを特徴とする充電制御装置。
2. 前記太陽電池と前記充電器との間に接続される第１のスイッチング手段をさらに備え、
   前記充電制御手段は、
   前記判別手段の判別結果に基づいて、前記第１のスイッチング手段を制御する
   ことを特徴とする請求項１記載の充電制御装置。
3. 前記充電器は、
   複数のダイオードのブリッジ回路により構成される整流回路を有し、
   前記太陽電池の複数の端子のうち一方の端子は、
   前記複数のダイオードうち一のダイオードのアノード端子と他のダイオードのカソード端子との接続点に接続され、
   前記太陽電池の複数の端子のうち他方の端子は、
   前記整流回路の出力端子に接続されている
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の充電制御装置。
4. 前記外部電源と前記充電器との間に接続される第２のスイッチング手段をさらに備え、
   前記充電制御手段は、
   前記判別手段の判別結果に基づいて、前記第２のスイッチング手段を制御する
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の充電制御装置。
5. 前記外部電源との接続端子と、前記接続端子を覆う蓋体とを備え、
   前記判別手段は、
   前記蓋体の開閉を検出する開閉検出手段を有し、
   前記蓋体が開いていることを検出した場合には、前記電力が前記外部電源から供給される、と判別する
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の充電制御装置。
6. 前記判別手段は、
   前記充電器への入力電圧を検出する電圧検出手段を有し、
   前記電圧検出手段により検出された電圧が交流電圧である場合には、前記電力が前記外部電源から供給される、と判別する
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の充電制御装置。
7. 前記判別手段は、
   前記外部電源からの電力により前記バッテリを充電する旨の充電指令が入力された場合には、前記電力が前記外部電源から供給される、と判別する
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の充電制御装置。
8. 前記太陽電池と前記充電器との間に接続される第１のスイッチング手段と、
   前記外部電源と前記充電器との間に接続される第２のスイッチング手段とをさらに備え、
   前記充電制御手段は、
   前記第１のスイッチング手段をオフにした状態で、前記第２のスイッチング手段をオンにする
   ことを特徴とする請求項１記載の充電制御装置。
9. 前記判別手段は、タイマーを有し、
   前記タイマーによる検出時間に基づいて、前記電力が前記外部電源から供給されるか、前記電力が前記太陽電池から供給されるか、を判別し、
   前記充電制御手段は、
   前記電力が前記太陽電池から供給されると判別した場合には前記第１のスイッチング手段をオンに、前記第２のスイッチング手段をオフし、
   前記電力が前記外部電源から供給されると判別した場合には前記第１のスイッチング手段をオフに、前記第２のスイッチング手段をオンにする、
   ことを特徴とする請求項８記載の充電制御装置。
10. 前記充電器は、電力の力率を調整する力率改善回路を有し、
    前記充電制御手段は、
    前記判別手段により、前記電力が前記外部電源から供給される、と判別された場合には、前記力率改善回路を制御して、前記外部電源からの入力電流波形を調整し、
    前記判別手段により、前記電力が前記太陽電池から供給される、と判別された場合には、前記力率改善回路を制御して、前記太陽電池の電力点を最適化させる
    ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の充電制御装置。
11. 前記充電器は、前記外部電源からの電力供給及び前記太陽電池からの電力供給に共通して用いられるＤＣ／ＤＣコンバータを有する
    ことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の充電制御装置。

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