JP2019118221A - 充電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両外部の電源によって車両に搭載された蓄電装置の充電を行なう際の充電効率を向上させる。【解決手段】蓄電装置は、組電池１１，１２を直列に接続する第１状態と組電池１１，１２を並列に接続する第２状態とのいずれかの状態に切り替え可能な切替リレーを含む。ＥＣＵは、車両の利用終了操作が行なわれると、メインリレーを開状態にし、切替リレーを第１状態にする。ＥＣＵは、車両にプラグイン操作が行なわれると、初期確認および診断処理を実行し、その後に車両の充電を行なう。切替リレーの状態が第１状態において、初期確認、診断処理および車両の充電が行なわれる。【選択図】図５

Description

本開示は、車両外部の電源によって、車両に搭載された蓄電装置を充電可能な充電装置に関する。

特開２０１３−８１３１６公報（特許文献１）には、車両外部の電源から供給される電力を受けて充電可能に構成された蓄電装置を備えた車両が開示されている。この車両が備える蓄電装置は、複数の組電池と、複数の組電池を直列に接続する第１状態および並列に接続する第２状態のいずれかの状態に切り替えられるリレーとを含む。このリレーの状態は、蓄電装置の温度および蓄電装置のＳＯＣ（State Of Charge）等に基づいて切り替えられるように構成されている。

特開２０１３−８１３１６号公報

電気自動車およびプラグインハイブリッド自動車等の電動車両（以下、単に「車両」ともいう）に搭載された蓄電装置に直流電力を供給する充電（以下「ＤＣ充電」ともいう）を行なうＤＣ充電設備がある。近年においては、車両に搭載された蓄電装置の充電に要する時間を短縮するために、ＤＣ充電設備の大電力化が進められてきている。以下においては、車両に搭載された蓄電装置を充電することを「車両の充電」ともいう。

ＤＣ充電設備から車両に供給される充電電力が大きくなると、通電電流も大きくなる。通電電流が大きくなると、充電時に充電電流が流れるケーブルや部品等（以下「通電部品」ともいう）における発熱による損失が大きくなり、充電効率が低下してしまう可能性がある。

特許文献１に開示された充電装置においては、蓄電装置の温度および蓄電装置のＳＯＣ等に基づいて、第１状態または第２状態のいずれかのリレーの状態で車両の充電が行なわれる。第２状態においては、第１状態よりも蓄電装置の端子間電圧が小さくなる。そのため、同じ充電電力でＤＣ充電を行なう場合、第２状態で車両の充電がされるときは第１状態で車両の充電がされるときに比べて、充電電圧を小さくしなければならず、通電電流が大きくなる。通電電流が大きくなると、通電部品の発熱による損失が大きくなり、充電効率の低下が顕著になり得る。

本開示は、上記問題を解決するためになされたものであり、その目的は、車両外部の電源によって車両に搭載された蓄電装置の充電を行なう際の充電効率を向上させることである。

この開示に係る充電装置は、複数の電池と、複数の電池を直列に接続する第１状態と複数の電池を並列に接続する第２状態とのいずれかの状態に切り替え可能な切替リレーとを含み、車両外部の電源から供給される電力を受けて充電可能に構成された蓄電装置と、蓄電装置と車両の電気的負荷との間に設けられたメインリレーと、切替リレーの開閉を制御する制御装置とを備える。制御装置は、メインリレーが開状態である場合に、切替リレーを第１状態にする。

上記構成によれば、メインリレーが開状態である場合には、複数の電池は直列に接続される。メインリレーが開状態であると、蓄電装置から車両の電気的負荷（駆動部）に電力の供給ができないため、車両が走行不能な状態（以下「ＲＥＡＤＹ−ＯＦＦ状態」ともいう）となる。つまり、ＲＥＡＤＹ−ＯＦＦ状態においては、複数の電池は直列に接続される。複数の電池が直列に接続される場合は、複数の電池が並列に接続される場合よりも蓄電装置の端子間電圧が大きくなる。そのため、ＲＥＡＤＹ−ＯＦＦ状態において同じ充電電力で車両の充電を行なう場合、複数の電池が直列に接続された状態で充電が行なわれるときは、複数の電池が並列に接続された状態で車両の充電が行なわれるときよりも充電電圧が大きくなり通電電流を小さくすることができる。よって、通電部品の発熱による損失を抑制して充電効率を向上させることができる。

好ましくは、制御装置は、さらに、メインリレーが閉状態であって、かつ、蓄電装置を充電するための操作が行なわれた場合に、切替リレーを第１状態にする。

上記構成によれば、メインリレーが閉状態であっても蓄電装置を充電するための操作が行なわれると、複数の電池は直列に接続される。これによって、複数の電池が直列に接続された状態で充電が開始される。ゆえに、上述のように通電電流を小さくすることができ、通電部品の発熱による損失を抑制して充電効率を向上させることができる。

好ましくは、充電装置は、蓄電装置の電圧を検出する電圧センサをさらに備える。制御装置は、切替リレーが第１状態である場合における蓄電装置の電圧が所定の範囲内である場合に、蓄電装置の充電を行なう。

上記構成によれば、切替リレーが第１状態である場合、つまり、複数の電池が直列に接続されている場合の蓄電装置の端子間電圧が所定の範囲内にあるときは、正常に充電を行なうことができるとして充電が行なわれる。メインリレーが開状態のときには、複数の電池は直列に接続されるため、蓄電装置の端子間電圧と比較される所定の範囲を、複数の電池が直列に接続されていることを前提として設定しておくことができる。メインリレーが開状態のときの複数の電池が接続される状態が決まっていない場合には、直列および並列に接続されているときの双方を考慮した範囲を所定の範囲に設定しておく必要がある。このような場合と比べ、精度よい所定の範囲を設定することができる。

好ましくは、制御装置は、メインリレーが開状態における蓄電装置の電圧を学習する。所定の範囲は、学習された電圧によって定められる。

上記構成によれば、所定の範囲は、メインリレーが開状態のときに学習された蓄電装置の電圧によって定められる。メインリレーが開状態のときには複数の電池は直列に接続されているため、複数の電池が並列に接続されているときの電圧が学習される電圧に混ざることなく、精度よく蓄電装置の電圧の学習をすることができる。

本開示によれば、車両外部の電源によって車両に搭載された蓄電装置の充電を行なう際の充電効率を向上させることができる。

本実施の形態に係る車両とＤＣ充電設備とを含む充電システムの全体構成図である。 切替リレーが第２状態であるときの蓄電装置を概略的に示す図である。 切替リレーが第１状態であるときの蓄電装置を概略的に示す図である。 ある充電電力で急速充電した場合の車両におけるエネルギー損失の比較図である。 蓄電装置の端子間電圧の変化を示すタイミングチャート（その１）である。 車両の使用時から利用終了時においてＥＣＵで実行される処理を示すフローチャートである。 プラグイン操作が行なわれるときにＥＣＵにおいて実行される処理を示すフローチャート（その１）である。 蓄電装置の端子間電圧の変化を示すタイミングチャート（その２）である。 プラグイン操作が行なわれるときにＥＣＵにおいて実行される処理を示すフローチャート（その２）である。

以下、本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。

図１は、本実施の形態に係る車両１とＤＣ充電設備２００とを含む充電システムの全体構成図である。本実施の形態に係る車両１は、蓄電装置１０と、パワーコントロールユニット（以下「ＰＣＵ（Power Control Unit）」ともいう）４０と、動力出力装置５０と、駆動輪６０と、補機負荷７０と、インレット９０と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００と、メインリレー装置２０と、充電リレー装置３０と、監視ユニット８０とを備える。

蓄電装置１０は、２個の組電池１１，１２と、切替リレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３とを含む。組電池１１は、複数の電池が積層されている。電池は、再充電可能な直流電源であり、たとえば、ニッケル水素、リチウムイオン等の二次電池である。組電池１１には、車両１外部の電源から供給されてインレット９０から入力される電力の他、動力出力装置５０において発電される電力が蓄えられる。組電池１２についても組電池１１と同様である。なお、本実施の形態においては、蓄電装置１０には２個の組電池１１，１２が含まれる例について説明するが、蓄電装置１０に含まれる組電池の数は２個に限られない。蓄電装置１０に含まれる組電池の数は３個以上であってもよい。また、組電池は、複数の電池が積層されていることに限られるものではなく、１個の電池から構成されてもよい。また、組電池１１，１２として、大容量のキャパシタも採用可能である。

切替リレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３は、２個の組電池１１，１２を直列に接続する第１状態と２個の組電池１１，１２を並列に接続する第２状態とのいずれかの状態に切り替え可能に構成されている。切替リレーＲ２は、メインリレー装置２０と組電池１１の正極端子との間に設けられている。切替リレーＲ３は、メインリレー装置２０と組電池１２の負極端子との間に設けられている。切替リレーＲ１は、切替リレーＲ２と組電池１１の正極端子との間のノードＮ１と、切替リレーＲ３と組電池１２の負極端子との間のノードＮ２との間に設けられている。切替リレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３のそれぞれの第１状態および第２状態における開閉状態に関しては、後述する。なお、切替リレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３には、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、および、ＭＯＳＦＥＴ（metal oxide semiconductor field effect transistor）等のトランジスタや機械式リレー等が用いられる。

ＰＣＵ４０は、蓄電装置１０から電力を受けて動力出力装置５０を駆動するための電力変換装置を総括して示したものである。たとえば、ＰＣＵ４０は、動力出力装置５０に含まれるモータを駆動するためのインバータや、蓄電装置１０から出力される電力を昇圧してインバータへ供給するコンバータなどを含む。

動力出力装置５０は、駆動輪６０を駆動するための装置を総括して示したものである。たとえば、動力出力装置５０は、駆動輪６０を駆動するモータやエンジンなどを含む。また、動力出力装置５０は、駆動輪６０を駆動するモータが回生モードで動作することによって、車両の制動時などに発電し、その発電された電力をＰＣＵ４０へ出力する。以下においては、ＰＣＵ４０、動力出力装置５０および駆動輪６０を総称して「駆動部」ともいう。駆動部は、車両１の電気的な負荷である。

補機負荷７０は、蓄電装置１０に接続される正極線ＰＬおよび負極線ＮＬに接続される。この補機負荷７０は、外部充電時に動作する補機を総括して示したものであり、たとえば、正極線ＰＬの電圧を降圧して補機用電圧を生成するＤＣ／ＤＣコンバータ、および電動エアコンなどを含む。

インレット９０は、車両１に直流電力を供給するためのＤＣ充電設備２００の充電コネクタ３００と接続可能に構成される。ＤＣ充電時に、インレット９０は、ＤＣ充電設備２００から供給される電力を受ける。

メインリレー装置２０は、蓄電装置１０と駆動部との間に設けられる。メインリレー装置２０は、メインリレー２１およびメインリレー２２を含む。メインリレー２１およびメインリレー２２は、それぞれ正極線ＰＬおよび負極線ＮＬに接続される。

メインリレー２１，２２が開状態であると、蓄電装置１０から駆動部への電力の供給ができず、車両１の走行が不能であるＲＥＡＤＹ−ＯＦＦ状態となる。メインリレー２１，２２が閉状態であると、蓄電装置１０から駆動部への電力の供給が可能となり、車両１の走行が可能であるＲＥＡＤＹ−ＯＮ状態にすることができる。

充電リレー装置３０は、メインリレー装置２０と駆動部との間に接続される。充電リレー装置３０は、充電リレー３１および充電リレー３２を含む。充電リレー３１および充電リレー３２は、それぞれ正極線ＰＬおよび負極線ＮＬに接続される。充電リレー３１，３２は、ＤＣ充電設備２００による車両１の充電を行なう場合に閉状態にされる。

メインリレー２１，２２を閉状態、かつ、充電リレー３１，３２を閉状態にすることにより、ＤＣ充電設備２００による蓄電装置１０の充電が行える状態となる（以下「外部充電状態」ともいう）。

なお、本実施の形態においては、充電リレー装置３０をメインリレー装置２０と駆動部との間に接続したが、充電リレー装置３０は蓄電装置１０とメインリレー装置２０との間に接続されても良い。

監視ユニット８０は、電圧センサ８１と電流センサ８２とを含む。電圧センサ８１は、蓄電装置１０の端子間電圧ＶＢを検出し、その検出値をＥＣＵ１００に出力する。電流センサ８２は、蓄電装置１０に流れる電流ＩＢを検出し、その検出値をＥＣＵ１００に出力する。具体的には、電流センサ８２は、蓄電装置１０を充電するためにＤＣ充電設備２００から供給される充電電流、および、蓄電装置１０から駆動部等に供給される放電電流を検出する。

ＥＣＵ１００は、いずれも図示しないがＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ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、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）で構築して処理することも可能である。

具体的には、ＥＣＵ１００は、蓄電装置１０の充電を制御する。ＥＣＵ１００は、蓄電装置１０に含まれる切替リレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３の開閉を制御して、切替リレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３を第１状態と第２状態とのいずれかの状態に切り替える。また、ＥＣＵ１００は、メインリレー装置２０に含まれるメインリレー２１，２２の開閉を制御する。また、ＥＣＵ１００は、充電リレー装置３０に含まれる充電リレー３１，３２の開閉を制御する。

さらに、ＥＣＵ１００は、監視ユニット８０から取得した検出値を用いて所定の演算を行ない、種々の処理を実行する。具体的には、たとえば、ＥＣＵ１００は、ＲＥＡＤＹ−ＯＦＦ状態における蓄電装置１０の端子間電圧ＶＢを学習し、学習した値を用いて蓄電装置１０の診断を行なう。また、ＥＣＵ１００は、監視ユニット８０から取得した検出値を記憶する。なお、本実施の形態に係るＥＣＵ１００は、本開示に係る「制御装置」の一例に相当する。

ＤＣ充電設備２００は、充電コネクタ３００を介して、車両１に充電電力（直流）を供給する。本実施の形態に係るＤＣ充電設備２００は、同じ充電電力を供給する場合において、供給電圧（充電電圧）を変えることができる。たとえば、同じ充電電力を供給する場合において、車両１からの要求に応じて高電圧（たとえば８００Ｖ）での充電電力の供給と、低電圧（たとえば４００Ｖ）での充電電力の供給とを変えることができる。

具体的に一例を説明すると、たとえば、ＤＣ充電設備２００は、１６０ｋＷの充電電力を供給する場合に、車両１の蓄電装置１０が８００Ｖで充電可能であった場合に８００Ｖ−２００Ａで充電電力を供給し、車両１の蓄電装置１０が４００Ｖで充電可能であった場合に４００Ｖ−４００Ａで充電電力を供給する。上記の例におけるＤＣ充電設備２００のスペックとしては、最大充電電力は１６０ｋＷ、最大充電電圧は８００Ｖ、最大充電電流は４００Ａとなる。

本実施の形態においては、ある一定以上の充電電力（たとえば１６０ｋＷ）でＤＣ充電を行なうＤＣ充電設備２００を例に説明するが、ＤＣ充電設備２００には様々な充電電力のものを適用可能である。なお、ある一定以上の充電電力で行なわれるＤＣ充電を「急速充電」ともいう。

図２は、切替リレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３が第２状態であるときの蓄電装置１０を概略的に示す図である。図２に示されるように、切替リレーＲ１を開状態、切替リレーＲ２，Ｒ３を閉状態にすることにより、組電池１１と組電池１２とが並列に接続される。

図３は、切替リレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３が第１状態であるときの蓄電装置１０を概略的に示す図である。図３に示されるように、切替リレーＲ１を閉状態、切替リレーＲ２，Ｒ３を開状態にすることにより、組電池１１と組電池１２とが直列に接続される。

図４は、ある充電電力で急速充電した場合の車両１におけるエネルギー損失の比較図である。図４には、第２状態におけるエネルギー損失と第１状態でのエネルギー損失とが示されている。エネルギー損失は、電池発熱、冷却エネルギーおよび機器発熱の３つの項目に分けて示されている。

電池発熱は、蓄電装置１０を充電したときの組電池１１，１２に含まれる各電池の発熱による熱損失の総和である。冷却エネルギーは、上記の電池の発熱を抑制するために、たとえば、組電池１１，１２を冷媒冷却するために用いられるエネルギーである。機器発熱は、たとえば、インレット９０から蓄電装置１０までのケーブルや部品など車両１の通電部品の発熱の総和である。

図４に示されるように、電池発熱による損失は、第２状態および第１状態のいずれにおいても損失Ｌ１である。冷却エネルギーによる損失は、第２状態および第１状態のいずれにおいても損失Ｌ２である。機器発熱による損失は、第２状態においては損失Ｌ３であり、第１状態においては損失Ｌ３より小さい損失Ｌ４である（Ｌ３＞Ｌ４）。

組電池１１，１２が直列に接続される場合は、組電池１１，１２が並列に接続される場合よりも蓄電装置１０の端子間電圧ＶＢが大きくなる。そのため、ＲＥＡＤＹ−ＯＦＦ状態において同じ充電電力で車両１の充電を行なう場合、組電池１１，１２は直列に接続された状態で充電が開始されるので、並列に接続された状態で車両１の充電が行なわれる場合よりも充電電圧が大きくなり通電電流を小さくすることができる。そのため、第１状態での車両１の充電は、第２状態での車両１の充電よりも車両１の通電部品の発熱が小さくなる。ゆえに、第１状態における機器発熱による損失Ｌ４は、第２状態における機器発熱による損失Ｌ３よりも小さくなる。

このように、同じ充電電力で急速充電する場合、第１状態の方が第２状態よりもエネルギー損失が小さく、充電効率が高くなることがわかる。

そこで、本実施の形態に係る充電装置は、メインリレー２１，２２が開状態である場合、切替リレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３を第１状態にする。そのため、車両１の充電が開始されるときの切替リレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３の状態は、第１状態となっている。これによって、切替リレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３が第２状態で急速充電が行なわれる場合に比べて、通電電流を小さくすることができる。ゆえに、通電部品の発熱を抑制でき充電効率を向上させることができる。なお、以下においては、メインリレー２１，２２が開状態であり、かつ、プラグイン操作がされていないときの切替リレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３の状態を「デフォルト状態」ともいう。

図５は、蓄電装置１０の端子間電圧ＶＢの変化を示すタイミングチャートである。図５には、横軸に時間、縦軸に電圧が示されている。縦軸に示される「並列電圧」は、組電池１１，１２が並列に接続されたときの蓄電装置１０の端子間電圧ＶＢを示し、「直列電圧」は、組電池１１，１２が直列に接続されたときの蓄電装置１０の端子間電圧ＶＢを示している。

図５に示す例においては、時刻Ｔ１までは車両１が使用されており（メインリレー２１，２２は閉状態）、時刻Ｔ１に車両１の利用終了操作が行なわれている。利用終了操作とは、車両１をＲＥＡＤＹ−ＯＮ状態からＲＥＡＤＹ−ＯＦＦ状態に切り替えるためにユーザが車両１に対して行なう操作である。

時刻Ｔ１において利用終了操作が行なわれたことに伴なって、時刻Ｔ２においてメインリレー２１，２２が開状態にされると、切替リレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３が第２状態から第１状態に切り替えられる。

上記のように、利用終了操作が行なわれたことに伴なって、メインリレー２１，２２が開状態、つまり、ＲＥＡＤＹ−ＯＦＦ状態になると、切替リレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３が第１状態にされる。換言すると、デフォルト状態は、第１状態となる。

時刻Ｔ３において、インレット９０にＤＣ充電設備２００の充電コネクタ３００を接続するプラグイン操作が行なわれている。なお、本実施の形態に係るプラグイン操作は、本開示に係る「充電するための操作」の一例に相当する。

プラグイン操作が行なわれると、時刻Ｔ３から時刻Ｔ４の間において、蓄電装置１０の初期確認および診断処理が行なわれる。初期確認とは、充電が正常に行えるか否かを確認する処理である。診断処理とは、蓄電装置１０が正常であるか否かを診断する処理である。本実施の形態においては、診断処理としては、第１の診断処理および第２の診断処理が行なわれる。

蓄電装置１０の診断処理は、デフォルト状態が第１状態に固定されるため、切替リレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３が第１状態の状態で行なわれる。このように、診断処理を行なうときの組電池１１，１２が直列に接続されていることが決まっていることにより、組電池１１，１２が直列に接続されていることを前提として診断処理を行なうことが可能となる。初期確認および診断処理の詳細については後述する。

蓄電装置１０の初期確認および診断処理が行なわれた後の時刻Ｔ４において、車両１の充電が開始される。車両１の充電も切替リレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３が第１状態で行なわれるため、第２状態で車両１の充電が行なわれる場合よりも蓄電装置１０の端子間電圧ＶＢが大きくなる。そのため、同じ充電電力で急速充電を行なう場合には、第２状態で車両１の充電が行なわれる場合よりも通電電流を小さくでき、通電部品の発熱を抑制できる。ゆえに、充電効率を高めることができる。

図６は、車両１の使用時から利用終了時においてＥＣＵ１００で実行される処理を示すフローチャートである。この処理は、ＥＣＵ１００において、車両１がＲＥＡＤＹ−ＯＦＦ状態からＲＥＡＤＹ−ＯＮ状態になったときに開始される。なお、図６に示すフローチャートの各ステップは、ＥＣＵ１００によるソフトウェア処理によって実現されるが、その一部がＥＣＵ１００内に作製されたハードウェア（電気回路）によって実現されてもよい。図７、図９においても同様である。

ＥＣＵ１００は、車両１がＲＥＡＤＹ−ＯＦＦ状態からＲＥＡＤＹ−ＯＮ状態になると、処理を開始する。ＥＣＵ１００は、車両１の利用終了操作、具体的には、車両１をＲＥＡＤＹ−ＯＦＦ状態に切り替えるための操作が行なわれたか否かを判定する（ステップ１００、以下ステップを「Ｓ」と略す）。

ＥＣＵ１００は、利用終了操作が行なわれていないと判定すると（Ｓ１００においてＮＯ）、処理をリターンに進める。

ＥＣＵ１００は、利用終了操作が行なわれたと判定すると（Ｓ１００においてＹＥＳ）、メインリレー２１，２２を開状態に切り替える（Ｓ１２０）。メインリレー２１，２２が開状態に切り替わることによって、蓄電装置１０から駆動部への電力の供給できなくなり、車両１はＲＥＡＤＹ−ＯＦＦ状態となる。

次いで、ＥＣＵ１００は、切替リレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３を第１状態にする（Ｓ１３０）。具体的には、ＥＣＵ１００は、すでに、切替リレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３が第１状態であった場合は第１状態を維持し、切替リレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３が第２状態であった場合は第１状態に切り替える。これによって、ＲＥＡＤＹ−ＯＦＦ状態において、切替リレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３は第１状態になる。ゆえに、車両１がＲＥＡＤＹ−ＯＦＦ状態においてプラグイン操作が行なわれる場合には、デフォルト状態では切替リレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３が第１状態となっている。

ＥＣＵ１００は、車両１の利用終了時における蓄電装置１０の端子間電圧（以下「終了電圧」ともいう）を取得して記憶する（Ｓ１４０）。終了電圧は、後述する蓄電装置１０の自己放電量の診断に用いられる。

図７は、プラグイン操作が行なわれるときにＥＣＵ１００において実行される処理を示すフローチャートである。この処理は、車両１にプラグイン操作が行なわれる毎に実行される。なお、以下の図７の説明においては、車両１がＲＥＡＤＹ−ＯＦＦ状態のときにプラグイン操作が行なわれる例について説明する。

ＥＣＵ１００は、プラグイン操作、具体的には、車両１のインレット９０にＤＣ充電設備２００の充電コネクタ３００が接続されると、初期確認を行なう（Ｓ２００）。初期確認とは、たとえば、インレット９０と充電コネクタ３００とのコンタクトチェック、車両１に電気的な故障がないかのセルフチェック等である。

ＥＣＵ１００は、初期確認が異常なしと判定すると（Ｓ２００においてＹＥＳ）、蓄電装置１０の端子間電圧ＶＢを診断する第１の診断処理を実行する。ＥＣＵ１００は、第１の診断処理として、監視ユニット８０から蓄電装置１０の端子間電圧ＶＢを取得し、端子間電圧ＶＢが所定の範囲内であるか否かを判定する（Ｓ２１０）。以下においては、Ｓ２１０で取得される蓄電装置１０の端子間電圧ＶＢを「初期電圧」ともいう。本実施の形態においては、ＲＥＡＤＹ−ＯＦＦ状態では切替リレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３は第１状態となっている。ゆえに、初期電圧を取得するときの切替リレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３は第１状態となっている。切替リレーの状態が第１状態と決まっているため、第１状態を想定した適切な所定の範囲を設定しておくことができる。

初期電圧を取得するときの切替リレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３の状態が決まっていない場合には、第１状態および第２状態の双方の場合における蓄電装置１０の端子間電圧ＶＢを考慮した所定の範囲の設定が必要となる。そのため、所定の範囲を広範囲に設定することが必要となる。ゆえに、第１の診断処理の精度が低下してしまうことが想定されるが、初期電圧を取得するときの切替リレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３の状態が第１状態に決まっていることにより、第１の診断処理の精度を向上させることができる。

また、本実施の形態においては、ＥＣＵ１００は、初期電圧を学習する（後述のＳ２１５）。ＥＣＵ１００は、学習した初期電圧によって、所定の範囲を定め、初期電圧が所定の範囲から外れた場合に異常値と判定する。具体的な一例として、所定の範囲は以下のように設定される。ＥＣＵ１００は、初期電圧の取得時の蓄電装置１０のＳＯＣ毎に初期電圧を学習する。そして、ＥＣＵ１００は、ＳＯＣ毎に、学習した初期電圧の平均値から一定範囲を定めて、平均値から一定範囲内を所定の範囲として設定する。このように、学習によって所定の範囲が設定されることにより、蓄電装置１０の特性を反映させた精度よい範囲を所定の範囲として設定することができる。なお、所定の範囲は、ＳＯＣ毎に固定値から一定範囲内を所定の範囲として設定してもよい。

本実施の形態においては、Ｓ２１０における判定は、前回までの学習によって設定された所定の範囲内に、初期電圧が入っているか否かによって判定される。

ＥＣＵ１００は、初期電圧が所定の範囲内であると判定すると（Ｓ２１０においてＹＥＳ）、初期電圧を学習する（Ｓ２１５）。

次いで、ＥＣＵ１００は、車両１の利用終了時に記憶した終了電圧を読み出し（Ｓ２２０）、蓄電装置１０の自己放電量を診断する第２の診断処理を実行する（Ｓ２３０）。第２の診断処理とは、車両１の利用終了時から車両１の充電が行なわれるまでの間の放置時間における蓄電装置１０の自己放電量を診断する処理である。放置時間とは、具体的な一例を説明すると、図５における時刻Ｔ２から時刻Ｔ３の期間である。

Ｓ２３０において、ＥＣＵ１００は、第２診断処理として、自己放電量が基準値以内であるか否かを判定する（Ｓ２３０）。自己放電量は、たとえば、下記（１）の式で表される。

自己放電量＝（終了電圧−初期電圧）／放置時間・・・（１）
ＥＣＵ１００は、自己放電量が基準値以内であれば（Ｓ２３０においてＹＥＳ）、ＤＣ充電設備２００のスペックを取得する（Ｓ２５０）。本実施の形態においては、ＤＣ充電設備２００のスペックとして、ＤＣ充電設備２００の供給可能な最大充電電圧を取得する。

ＥＣＵ１００は、ＤＣ充電設備２００の最大充電電圧が閾値より大きいか否かを判定する（Ｓ２６０）。閾値は、組電池１１，１２が直列に接続されているときの蓄電装置１０の端子間電圧ＶＢ１と並列に接続されているときの蓄電装置１０の端子間電圧ＶＢ２との間で任意に設定される値である。つまり、ＤＣ充電設備２００の最大充電電圧が、組電池１１，１２が直列に接続されているときの蓄電装置１０を充電することができる電圧に対応しているか否かを判定するためにＳ２６０の処理が行なわれる。

ＥＣＵ１００は、ＤＣ充電設備２００の最大充電電圧が閾値以下であると判定すると（Ｓ２６０においてＮＯ）、切替リレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３を第２状態に切り替えて（Ｓ２７０）、処理をＳ２８０に進める。

ＥＣＵ１００は、ＤＣ充電設備２００の最大充電電圧が閾値より大きいと判定すると（Ｓ２６０においてＹＥＳ）、メインリレー２１，２２および充電リレー３１，３２を閉状態にして（Ｓ２８０）、車両１の充電を開始する（Ｓ２９０）。

ＥＣＵ１００は、初期確認が異常ありと判定した場合（Ｓ２００においてＮＯ）、初期電圧が所定の範囲内でないと判定した場合（Ｓ２１０においてＮＯ）、および、自己放電量が基準値以内でないと判定した場合（Ｓ２３０においてＮＯ）に、エラー処理を実行する（Ｓ２４０）。エラー処理としては、たとえば、ＥＣＵ１００は、車両１の充電を禁止する処理を実行する。

以上のように、本実施の形態に係る充電装置においては、メインリレー２１，２２が開状態である場合、切替リレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３を第１状態にする。これによって、車両１の充電が開始されるときには、切替リレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３は第１状態となっている。第１状態における蓄電装置１０の端子間電圧ＶＢ１は、第２状態における蓄電装置１０の端子間電圧ＶＢ２よりも大きくなる（ＶＢ１＞ＶＢ２）。そのため、同じ充電電力で急速充電が行なわれる場合、第１状態での急速充電は第２状態での急速充電よりも充電電圧が大きくなり通電電流を小さくすることができる。よって、通電部品の発熱による損失を抑制でき充電効率を向上させることができる。

＜変形例＞
実施の形態においては、プラグイン操作は、ＲＥＡＤＹ−ＯＦＦ状態において行なわれる例について説明した。つまり、プラグイン操作によって、車両１がＲＥＡＤＹ−ＯＦＦ状態から外部充電状態になる例について説明した。しかしながら、電動車両においては、車両１がＲＥＡＤＹ−ＯＮ状態においてプラグイン操作が行なわれてもよい。つまり、プラグイン操作によって、車両１がＲＥＡＤＹ−ＯＮ状態から外部充電状態になってもよい。変形例においては、ＲＥＡＤＹ−ＯＮ状態においてプラグイン操作が行なわれる例について説明する。

図８は、蓄電装置１０の端子間電圧ＶＢの変化を示すタイミングチャートである。図８には、横軸に時間、縦軸に電圧が示されている。縦軸に示される「並列電圧」は、組電池１１，１２が並列に接続されたときの蓄電装置１０の端子間電圧ＶＢを示し、「直列電圧」は、組電池１１，１２が直列に接続されたときの蓄電装置１０の端子間電圧ＶＢを示している。

図８に示す例においては、時刻Ｔ１０までは車両１が使用されており（メインリレー２１，２２は閉状態）、時刻Ｔ１０にプラグイン操作が行なわれている。具体的には、たとえば、走行していた車両１が停止して、時刻Ｔ１０にＲＥＡＤＹ−ＯＮ状態のままプラグイン操作が行なわれるような場合が想定される。

時刻Ｔ１０においてプラグイン操作が行なわれると、プラグイン操作を契機として、時刻Ｔ１１において切替リレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３が第２状態から第１状態に切り替えられる。このように、ＲＥＡＤＹ−ＯＮ状態においてプラグイン操作が行なわれた場合にも、切替リレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３が第１状態に切り替えられる。なお、ＲＥＡＤＹ−ＯＮ状態においては、プラグイン操作が行なわれた際に、切替リレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３が第１状態である場合もある。このような場合には、第１状態が維持される。

次いで、時刻Ｔ１１から時刻Ｔ１２の間において、蓄電装置１０の初期確認および診断処理が行なわれる。蓄電装置１０の診断処理は、切替リレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３が第１状態で行なわれる。このように、診断処理を行なうときの組電池１１，１２が直列に接続されていることが決まっていることにより、組電池１１，１２が直列に接続されていることを前提として診断処理を行なうことが可能となる。

蓄電装置１０の初期確認および診断処理が行なわれた後の時刻Ｔ１２において、車両１の充電が開始される。車両１の充電も切替リレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３が第１状態で行なわれるため、第２状態で車両１の充電が行なわれる場合よりも蓄電装置１０の端子間電圧ＶＢが大きくなる。そのため、同じ充電電力で急速充電を行なう場合には、第２状態で車両１の充電が行なわれる場合よりも通電電流を小さくでき、通電部品の発熱を抑制できる。ゆえに、充電効率を高めることができる。

図９は、プラグイン操作が行なわれるときにＥＣＵ１００において実行される処理を示すフローチャートである。この処理は、車両１にプラグイン操作が行なわれる毎に実行される。なお、以下の図９の説明においては、車両１がＲＥＡＤＹ−ＯＮ状態のときにプラグイン操作が行なわれる例について説明する。

図９に示すフローチャートは、図７のフローチャートに対して、Ｓ３０５を追加し、Ｓ２２０およびＳ２３０を除いた。その他の各ステップについては、図７のフローチャートにおける各ステップと同様であるため、繰り返し説明しない。

ＥＣＵ１００は、プラグイン操作が行なわれると、切替リレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３を第１状態にする（Ｓ３０５）。車両１がＲＥＡＤＹ−ＯＮ状態である場合、切替リレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３は第２状態または第１状態のいずれかの状態となっている。Ｓ３０５の処理によって、切替リレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３が第２状態であっても、プラグイン操作を契機として切替リレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３が第１状態に切り替えられる。プラグイン操作が行なわれた際に、切替リレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３が第１状態である場合は、第１状態が維持される。

変形例においては第２の診断処理が実行されないのは、プラグイン操作がＲＥＡＤＹ−ＯＮ状態において行なわれた場合には、利用終了操作が行なわれていないために終了電圧がない。そのため、自己放電量を診断することができない。

以上のように、変形例においては、車両１がＲＥＡＤＹ−ＯＮ状態であるときにプラグイン操作が行なわれた場合に切替リレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３を第１状態にする。これによって、車両１の充電が開始されるときには、切替リレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３は第１状態となっている。第１状態における蓄電装置１０の端子間電圧ＶＢ１は、第２状態における蓄電装置１０の端子間電圧ＶＢ２よりも大きくなる。同じ充電電力で急速充電が行なわれる場合、第１状態での急速充電は第２状態での急速充電よりも充電電圧が大きくなり通電電流を小さくすることができる。よって、通電部品の発熱による損失を抑制でき充電効率を向上させることができる。

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。本開示の範囲は、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。

１ 車両、１０ 蓄電装置、１１，１２ 組電池、２０ メインリレー装置、２１，２２ メインリレー、３０ 充電リレー装置、３１，３２ 充電リレー、５０ 動力出力装置、６０ 駆動輪、７０ 補機負荷、８０ 監視ユニット、８１ 電圧センサ、８２ 電流センサ、９０ インレット、１００ ＥＣＵ、２００ 充電設備、３００ 充電コネクタ、ＮＬ 負極線、ＰＬ 正極線、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３ 切替リレー。

Claims (4)

1. 複数の電池と、前記複数の電池を直列に接続する第１状態と前記複数の電池を並列に接続する第２状態とのいずれかの状態に切り替え可能な切替リレーとを含み、車両外部の電源から供給される電力を受けて充電可能に構成された蓄電装置と、
   前記蓄電装置と前記車両の電気的負荷との間に設けられたメインリレーと、
   前記切替リレーの開閉を制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記メインリレーが開状態である場合に、前記切替リレーを前記第１状態にする、充電装置。
2. 前記制御装置は、さらに、前記メインリレーが閉状態であって、かつ、前記蓄電装置を充電するための操作が行なわれた場合に、前記切替リレーを前記第１状態にする、請求項１に記載の充電装置。
3. 前記蓄電装置の電圧を検出する電圧センサをさらに備え、
   前記制御装置は、前記切替リレーが前記第１状態である場合における前記蓄電装置の電圧が所定の範囲内である場合に、前記蓄電装置の充電を行なう、請求項１または請求項２に記載の充電装置。
4. 前記制御装置は、前記メインリレーが開状態における前記蓄電装置の電圧を学習し、
   前記所定の範囲は、前記学習された電圧によって定められる、請求項３に記載の充電装置。

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