JP2025024589A - 外部充電制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】過熱保護モードの場合であっても、再度、外部充電する外部充電制御装置を提供する。
【解決手段】外部充電制御装置（車両１）は、通電されることで発熱する発熱体（プリチャージ抵抗１５４）を備え、発熱体の過熱を保護するための過熱保護モードおよび発熱体に通電されることを禁止する通電禁止モードのいずれか一方のモードを選択可能であり、かつ、外部充電の実行を許可または禁止を制御可能なであって、ＥＣＵ３を備える。ＥＣＵ３のプロセッサＣＰＵ３１は、過熱保護モードが選択されている場合、外部充電の実行を許可する制御を行う一方、通電禁止モードが選択されている場合、外部充電の実行を禁止する制御を行う。
【選択図】図２

Description

本開示は、外部充電制御装置に関する。

特許文献１には、外部充電の停止後に、再度、外部充電が行われた場合、充電リレーの温度が閾値温度を超えた場合、充電リレーの温度が閾値温度未満である場合と比べて、供給電力を抑制する。

特開２０２３－０４６５１７号公報

しかしながら、特許文献１では、外部充電の停止後に、再度、外部充電できることが前提した制御内容のため、抵抗等の発熱体が過熱することを抑制するための過熱保護モードの場合、再度、外部充電することが想定されていなかった。

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、過熱保護モードの場合であっても、再度、外部充電することができる外部充電制御装置を提供することを目的とする。

上記した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係る外部充電制御装置は、通電されることで発熱する発熱体を備え、前記発熱体の過熱を保護するための過熱保護モードおよび前記発熱体に通電されることを禁止する通電禁止モードのいずれか一方のモードを選択可能であり、かつ、外部充電の実行を許可または禁止を制御可能な外部充電制御装置であって、プロセッサを備え、前記プロセッサは、前記過熱保護モードが選択されている場合、前記外部充電の実行を許可する制御を行う一方、前記通電禁止モードが選択されている場合、前記外部充電の実行を禁止する制御を行う。

本開示によれば、供給装置から車両への送電量を確保しつつ、車両の周囲に位置する歩行者に配慮することができるという効果を奏する。

図１は、一実施の形態に係る充電システムの全体構成を概略的に示す図である。 図２は、一実施の形態に係る車両および充電設備の概略構成を示すブロック図である。 図３は、一実施の形態に係る外部充電制御の処理手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態における充電システムについて具体的に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。

〔充電システムの全体構成〕
図１は、一実施の形態に係る充電システムの全体構成を概略的に示す図である。図１に示す充電システム１００は、車両１と、充電設備５と、充電ケーブル６と、を備える。なお、図１では、充電設備５から充電ケーブル６を経由して車両１へと電力が供給される外部充電時（いわゆるプラグイン充電時）の状況が示されている。

車両１は、電気自動車（ＢＥＶ：Battery Electric Vehicle）である。なお、車両１は、外部充電が可能に構成された車両であれば、たとえばプラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ：Plug-in Hybrid Electric Vehicle）であってもよい。

充電設備５は、公共の充電スタンド（例えば充電ステーション、充電スポットとも呼ばれる）に設けられた充電器である。

〔車両および充電設備の概略構成〕
次に、車両１および充電設備５の概略構成について説明する。図２は、車両１および充電設備５の概略構成を示すブロック図である。

まず、充電設備５の概略構成について説明する。
充電設備５は、高電圧かつ大電流の大電力を供給する充電方式に対応するＤＣ（Direct Current）充電器、いわゆる急速充電器である。充電設備５は、系統電源７から供給される交流電力を、車両１に搭載されたバッテリ２を充電するための直流電力に変換する。充電設備５は、電力線ＡＣＬと、ＡＣ／ＤＣ変換器５１と、電圧センサ５２と、給電線ＰＬ０，ＮＬ０と、制御回路５０と、を備える。

電力線ＡＣＬは、系統電源７に電気的に接続される。電力線ＡＣＬは、系統電源７からの交流電力をＡＣ／ＤＣ変換器５１へ伝送する。

ＡＣ／ＤＣ変換器５１は、電力線ＡＣＬ上の交流電力を、車両１に搭載されたバッテリ２を充電するための直流電力に変換する。ＡＣ／ＤＣ変換器５１による電力変換は、力率改善のためのＡＣ／ＤＣ変換と、電圧レベル調整のためのＤＣ／ＤＣ変換と、の組み合わせによって実行されてもよい。また、ＡＣ／ＤＣ変換器５１から出力された直流電力は、正極側の給電線ＰＬ０および負極側の給電線ＮＬ０によって供給される。

電圧センサ５２は、給電線ＰＬ０と給電線ＮＬ０との間に電気的に接続される。電圧センサ５２は、給電線ＰＬ０と給電線ＮＬ０との間の電圧を検出し、この検出結果を制御回路５０に出力する。

制御回路５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサと、ＲＯＭ
（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）などのメモリと、入出
力ポート（いずれも図示せず）と、を有する。制御回路５０は、電圧センサ５２により検出された電圧、車両１からの信号、ならびに、メモリに記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、ＡＣ／ＤＣ変換器５１による電力変換動作を制御する。

次に、車両１の概略構成について説明する。
車両１は、インレット１１と、充電線ＰＬ１，ＮＬ１と、電圧センサ１２１と、電流センサ１２２と、充電リレー１３１，１３２と、温度センサ１４と、システムメインリレー（ＳＭＲ：System Main Relay）１５１，１５２と、システムメインプリチャージリレー（ＳＭＲＰ：System Main Pre-charge Relay）１５３と、プリチャージ抵抗１５４と、電力線ＰＬ２，ＮＬ２と、ＰＣＵ（Power Control Unit）１６と、モータジェネレータ１７と、動力伝達ギヤ１８と、駆動輪１９と、バッテリ２と、電圧センサ２１と、電流センサ２２と、温度センサ２３と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３と、を備える。

インレット１１は、嵌合等の機械的な連結を伴って充電ケーブル６の充電コネクタ６１を挿入可能に構成されている。充電コネクタ６１の挿入に伴い、給電線ＰＬ０とインレット１１の正極側の接点との間の電気的な接続が確保されるとともに、給電線ＮＬ０とインレット１１の負極側の接点との間の電気的な接続が確保される。また、インレット１１と充電コネクタ６１とが充電ケーブル６により接続されることで、車両１のＥＣＵ３と充電設備５の制御回路５０とがＣＡＮ（Controller Area Network）等の通信規格に従う通信により、各種信号（指令、要求、メッセージ、データ等）を相互に送受信する。

電圧センサ１２は、充電リレー１３１，１３２よりもインレット１１側において、充電線ＰＬ１と充電線ＮＬ１との間に電気的に接続される。電圧センサ１２は、充電線ＰＬ１と充電線ＮＬ１との間の直流電圧を検出し、その検出結果をＥＣＵ３に出力する。

充電リレー１３１は、充電線ＰＬ１に接続される。充電リレー１３２は、充電線ＮＬ１に接続される。充電リレー１３１，１３２の閉成／開放は、ＥＣＵ３からの指令に応じて制御される。充電リレー１３１，１３２が閉成され、かつＳＭＲ１５１，１５２が閉成されると、インレット１１とバッテリ２との間での電力伝送が可能な状態となる。

温度センサ１４は、例えばサーミスタである。温度センサ１４は、充電リレー１３１，１３２の温度を検出し、この検出結果をＥＣＵ３に出力する。具体的には、温度センサ１４は、充電リレー１３１，１３２それぞれのリレー端子の温度を検出し、この検出結果をＥＣＵ３に出力する。

ＳＭＲ１５１は、一方がノードＮＤ１に電気的に接続され、他方がバッテリ２に電気的に接続される。ＳＭＲ１５２は、一方がノードＮＤ２に電気的に接続され、他方がバッテリ２に電気的に接続される。ＳＭＲ１５１，１５２の閉成／開放は、ＥＣＵ３からの指令に応じて制御される。充電リレー１３１，１３２が閉成され、かつＳＭＲ１５１，１５２が閉成されると、インレット１１とバッテリ２との間での電力伝送が可能な状態となる。

ＳＭＲＰ１５３は、プリチャージ抵抗１５４と電気的に接続される。ＳＭＲＰ１５３およびプリチャージ抵抗１５４は、ＳＭＲ１５１，１５２の接点に並列に接続され、ＳＭＲ１５１，１５２が開放状態のときに、ＳＭＲＰ１５３をオンに切り換えて、突入電流を制限しながら図示しない平滑コンデンサをプリチャージする。プリチャージ抵抗１５４は、平滑コンデンサの突入電流を制限する突入防止用の抵抗（例えば、１００Ω）である。プリチャージ抵抗１５４は、ＳＭＲ１５１，１５２が閉成状態に切り換えられた直後に大きな突入電流が流れることを防止するとともに、ＳＭＲ１５１，１５２が開放状態のときにプリチャージ抵抗１５４を介して平滑コンデンサがプリチャージされる。なお、一実施の形態では、プリチャージ抵抗１５４が発熱体に相当する。

バッテリ２は、複数のセル２０を含む組電池である。各セル２０は、リチウムイオン電池またはニッケル水素電池などの二次電池である。バッテリ２は、車両１の駆動力を発生させるための電力を供給する。また、バッテリ２は、モータジェネレータ１７により発電された電力を蓄える。バッテリ２の正極は、ＳＭＲ１５１を経由してノードＮＤ１に電気的に接続される。ノードＮＤ１は、充電線ＰＬ１および電力線ＰＬ２に電気的に接続される。同様に、バッテリ２の負極は、ＳＭＲ１５２を経由してノードＮＤ２に電気的に接続さる。ノードＮＤ２は、充電線ＮＬ１および電力線ＮＬ２に電気的に接続される。ＳＭＲ１５１，１５２の閉成／開放は、ＥＣＵ３からの指令に応じて制御される。

電圧センサ２１は、バッテリ２の電圧ＶＢを検出する。電流センサ２２は、バッテリ２に入出力される電流ＩＢを検出する。温度センサ２３は、バッテリ２の温度ＴＢを検出する。各センサは、その検出結果をＥＣＵ３に出力する。

ＰＣＵ１６は、電力線ＰＬ２，ＮＬ２とモータジェネレータ１７との間に電気的に接続される。ＰＣＵ１６は、コンバータおよびインバータ（いずれも図示せず）を含み、ＥＣＵ３からの指令に従ってモータジェネレータ１７を駆動する。

モータジェネレータ１７は、交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機である。モータジェネレータ１７の出力トルクは、動力伝達ギヤ１８を通じて駆動輪１９に伝達され、車両１を走行させる。また、モータジェネレータ１７は、車両１の制動動作時には、駆動輪１９の回転力によって発電することができる。モータジェネレータ１７による発電電力は、ＰＣＵ１６によってバッテリ２の充電電力に変換される。

ＥＣＵ３は、制御回路５０と同様に、ＣＰＵなどのプロセッサ３１と、ＲＯＭおよびＲＡＭなどのメモリ３２と、入出力ポート３３と、を含む。ＥＣＵ３は、各センサ等からの信号に応じて、車両１が所望の状態となるように機器類を制御する。具体的には、ＥＣＵ３は、温度センサ１４が検出した検出結果に基づいて、充電リレー１３１，１３２の温度を監視する。また、ＥＣＵ３は、車両１のモードが発熱体であるプリチャージ抵抗１５４の過熱を保護するための過熱保護モードに選択されている場合、外部充電の実行を許可する制御を行う。これに対して、ＥＣＵ３は、車両１のモードが発熱体であるプリチャージ抵抗１５４に通電されることを禁止する通電禁止モードが選択されている場合、外部充電の実行を禁止する制御を行う。なお、一実施の形態では、ＥＣＵ３がプロセッサとして機能する。また、ＥＣＵ３は、機能毎に複数のＥＣＵに分割して構成されていてもよい。例えば、ＥＣＵ３は、充電ＥＣＵ、電池ＥＣＵ、ＭＧ－ＥＣＵ、過熱保護モードおよび通電禁止モードのいずれか一方のモードを選択するモード選択ＥＣＵ、外部充電の実行を許可または禁止の制御を行うＥＣＵに分割して構成されてもよい。

〔ＥＣＵの処理〕
次に、ＥＣＵ３が実行する処理について説明する。図３は、外部充電制御の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートによる処理は、外部充電中に予め定められた条件が成立した場合、たとえば所定の周期毎にメインルーチンから呼び出されて実行される。各ステップは、ＥＣＵ３によるソフトウェア処理により実現されるが、ＥＣＵ３内に配置されたハードウェア（電気回路）により実現されてもよい。

図３に示すように、ＥＣＵ３は、車両１のモード状態が充給電モードである場合（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）において、ＳＭＲ即遮断要求を行ったとき（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、ＨＶシステムの起動要求を行う（ステップＳ１０３）。具体的には、ＥＣＵ３は、ＨＶシステムの起動要求をオフとする信号を出力する。

続いて、ＥＣＵ３は、充給電モードによる高圧準備要求をし（ステップＳ１０４）、ＳＭＲ１５１，１５２の遮断操作を要求する（ステップＳ１０５）。具体的には、ＥＣＵ３は、充給電モードによる高圧準備要求をオフとする信号を出力する。ステップＳ１０５の後、本処理を終了する。

ステップＳ１０１において、車両１のモード状態が充給電モードである場合（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）において、ＳＭＲ即遮断要求を行ってないとき（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、ＥＣＵ３は、後述するステップＳ１０６へ移行する。

ステップＳ１０１において、車両１のモード状態が充給電モードでない場合（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、ＥＣＵ３は、本処理を終了する。

ステップＳ１０６において、ＥＣＵ３は、ユーザが充電ケーブル６を車両１のインレット１１から引き抜くことによってプラグアウトしたか否かを判断する。具体的には、ＥＣＵ３は、充電設備５の制御回路５０からの各種信号に基づいて、ユーザが充電ケーブル６を車両１のインレット１１から引き抜くことによってプラグアウトしたか否かを判断する。ＥＣＵ３によってユーザが充電ケーブル６を車両１のインレット１１から引き抜くことによってプラグアウトしたと判断した場合（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０７へ移行する。これに対して、ＥＣＵ３によってユーザが充電ケーブル６を車両１のインレット１１から引き抜くことによってプラグアウトしていないと判断した場合（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、ステップＳ１１０へ移行する。

ステップＳ１０７において、ＥＣＵ３は、車両１のモード状態が過熱保護モードであるか否かを判断する。ＥＣＵ３によって車両１のモード状態が過熱保護モードであると判断された場合（ステップＳ１０７：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０８へ移行する。これに対して、ＥＣＵ３によって車両１のモード状態が過熱保護モードでないと判断された場合（ステップＳ１０５：Ｎｏ）、ステップＳ１０３へ移行する。具体的には、ＥＣＵ３によって車両１のモード状態が過熱保護モードでない、即ち、通電禁止モードである場合、ステップＳ１０３へ移行する。

ステップＳ１０８において、ＥＣＵ３は、充給電モードによる高圧準備要求を行う。具体的には、ＥＣＵ３は、外部受電の実行を許可する制御を行うために、充給電モードによる高圧準備要求をオンとする信号を出力する。

続いて、ＥＣＵ３は、ＳＭＲ１５１，１５２操作要求を行う（ステップＳ１０９）。具体的には、ＥＣＵ３は、ＳＭＲ１５１，１５２の状態を閉成状態とする信号を出力する。これにより、過熱保護モードの場合であっても、再度、外部充電することができる。ステップＳ１０９の後、ＥＣＵ３は、本処理を終了する。

ステップＳ１１０において、ＥＣＵ３は、ユーザが充電ケーブル６を車両１のインレット１１に挿入することによってプラグインしたか否かを判断する。具体的には、ＥＣＵ３は、充電設備５の制御回路５０からの各種信号に基づいて、ユーザが充電ケーブル６を車両１のインレット１１に挿入することによってプラグインしたか否かを判断する。ＥＣＵ３によってユーザが充電ケーブル６を車両１のインレット１１に挿入することによってプラグインしたと判断した場合（ステップＳ１１０：Ｙｅｓ）、ステップＳ１１１へ移行する。これに対して、ＥＣＵ３によってユーザが充電ケーブル６を車両１のインレット１１に挿入することによってプラグインしていないと判断した場合（ステップＳ１１０：Ｎｏ）、ＥＣＵ３は、本処理を終了する。

ステップＳ１１１において、ＥＣＵ３は、充給電モード起動を要求する。具体的には、ＥＣＵ３は、充電リレー１３１，１３２の状態を閉成状態とする信号を出力する。

続いて、ＥＣＵ３は、充給電モードによる高圧準備要求を行い（ステップＳ１１２）、ＥＣＵ３は、ＳＭＲ１５１，１５２操作要求を行う（ステップＳ１１３）。ＥＣＵ３は、ＳＭＲ１５１，１５２の状態を閉成状態とする信号を出力する。ステップＳ１１３の後、ＥＣＵ３は、本処理を終了する。

以上説明した一実施の形態によれば、車両１のモード状態が過熱保護モードである場合、ＥＣＵ３が外部充電の実行を許可する制御を行う一方、車両１のモード状態が通電禁止モードである場合、外部充電の実行を禁止する制御を行うため、過熱保護モードの場合であっても、再度、外部充電することができる。

また、実施形態に係る充電システムでは、上記してきた「制御回路」は、「手段」や「装置」などに読み替えることができる。例えば、制御回路は、受電手段または受電装置に読み替えることができる。

なお、本明細書におけるフローチャートの説明では、「まず」、「その後」、「続いて」等の表現を用いてステップ間の処理の前後関係を明示していたが、本実施の形態を実施するために必要な処理の順序は、それらの表現によって一意的に定められるわけではない。即ち、本明細書で記載したフローチャートにおける処理の順序は、矛盾のない範囲で変更することができる。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施の形態に限定されるものではない。従って、添付のクレームおよびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

以上、本願の実施の形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説明したが、これらは例示であり、本発明の開示の欄に記載の態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施した他の形態で本発明を実施することが可能である。

１ 車両
２ バッテリ
３ ＥＣＵ
５ 充電設備
６ 充電ケーブル
７ 系統電源
１１ インレット

Claims (1)

1. 通電されることで発熱する発熱体を備え、前記発熱体の過熱を保護するための過熱保護モードおよび前記発熱体に通電されることを禁止する通電禁止モードのいずれか一方のモードを選択可能であり、かつ、外部充電の実行を許可または禁止を制御可能な外部充電制御装置であって、
   プロセッサを備え、
   前記プロセッサは、
   前記過熱保護モードが選択されている場合、前記外部充電の実行を許可する制御を行う一方、
   前記通電禁止モードが選択されている場合、前記外部充電の実行を禁止する制御を行う、
   外部充電制御装置。

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