JP2022082221A - 車載充電器及び車載充電システム - Google Patents

Abstract

【課題】低電圧バッテリが上がるといった異常が生じていても一般的な外部電力供給システムによりＡＣ普通充電可能な車載充電器を提供する。【解決手段】ＥＶ１００Ａの車載充電器１０Ａでは、ＡＣ電源１のＡＣ電圧を低電圧バッテリ１２のＤＣ低電圧ＤＣ３の電圧値未満又は超過する予備用ＤＣ電圧ＤＣ４に変換するＡＣ／ＤＣ変換・制御電力供給回路２２から供給された予備用ＤＣ電力で制御電力供給回路１５が起動する。制御電力供給回路１５は、マイクロコントローラユニット１６に電力を供給し、マイクロコントローラユニット１６による駆動回路１７の制御で駆動される電力変換電圧生成部がＡＣ電圧をＤＣ電圧ＤＣ１に変換してから高電圧印加用のＤＣ高電圧ＤＣ２に変換する。これにより、低電圧バッテリ１２の充電状態に依らず、電力変換電圧生成部からのＤＣ高電圧ＤＣ２で高電圧バッテリ１１を充電できる。【選択図】図２

Description

本発明は、高電圧バッテリ及び低電圧バッテリを備えた電気自動車（以下、ＥＶとする）やＰＨＥＶ（プラグインハイブリッド車両）等の電動車両に搭載される車載充電器及び車載充電システムに関する。

従来、この種の電動車両は、走行用動力源のモータを駆動するためのＤＣ（直流）高電圧用蓄電池の高電圧バッテリと、補機類を作動させるためのＤＣ低電圧用蓄電池の低電圧バッテリと、を備える。

高電圧バッテリは車両が走行することで電力を消費し充電率が低下する。高電圧バッテリは、車載充電器により外部電力供給システムから供給されるＡＣ（交流）電源からのＡＣ電圧を用いて高電圧バッテリへの充電が可能となっている。この外部電力供給システムから供給されるＡＣ電源による高電圧バッテリの充電動作を一般的にＡＣ普通充電と言う。

また、低電圧バッテリが動作させる補機類は種々の機器を動作させるがその中には事故が起きた際に、高電圧バッテリによる感電を防ぐために動作する接触器といった安全面において重要な機器も含まれる。よって低電圧バッテリも高電圧バッテリと同様に充電する必要がある。電動車両において、低電圧バッテリの充電は高電圧バッテリに充電されている電力を変換し充電される。

車載充電器の制御に用いる電力は、低電圧バッテリから供給される。そのため、電動車両が長期間使用されずに放置され、高電圧バッテリ及び低電圧バッテリの双方の充電率が低下し高電圧バッテリ、低電圧バッテリ共にバッテリ上りの状態となった場合、低電圧バッテリから電力供給できないため車載充電器を動作することができず、ＡＣ普通充電ができない。よって、高電圧バッテリが上がっている状態を解消できない。また、高電圧バッテリが上がっている状態を解消できないため低電圧バッテリを充電することができない。

よって高電圧バッテリ及び低電圧バッテリの双方がバッテリ上りの状態となった場合、高電圧バッテリ及び低電圧バッテリが上がっている状態を車載充電器により解消することができない。

このような場合には、一般的なエンジン自動車の場合と同様に、低電圧バッテリを交換するか、或いは外部からブースターケーブルを使用して低電圧バッテリを充電している。

尚、バッテリ上がり状態の低電圧バッテリへの充電に関連する周知技術として、バッテリ上がりした補機用バッテリを充電できる「電動車両のバッテリ充電制御装置」（特許文献１参照）が挙げられる。

特開２０１９－１７０１２９号公報

上述した特許文献１に係る技術の場合、補機用バッテリが働かないときに、電動車両に充電コネクタが接続されたことを検知するコネクタ接続信号線を用いて充電ボックスから充電コネクタを介し、車載充電器を制御するための電力を供給する。しかし、特許文献１で開示されている充電コネクタおよび充電ボックスは一般的な充電コネクタおよび充電ボックスの電気仕様と異なる。よって特許文献１に係る技術の場合、専用の外部電力供給システムが必要となるといった問題がある。尚、ここでの補機用バッテリは低電圧バッテリを示す。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものである。本発明の目的は、低電圧バッテリが上がるといった異常が生じていても一般的な外部電力供給システムによりＡＣ普通充電可能な車載充電器及び車載充電システムを提供することにある。

上記目的を達成するための一態様に係る車載充電器は、車載された高電圧バッテリを充電する車載充電器であって、自動車外部のＡＣ電源の電力を、前記高電圧バッテリを充電するための第１電力に変換する第１電力変換部と、前記外部電源の電力を、前記第１電力変換部を制御するための第２電力に変換する第２電力変換部と、前記第２電力もしくは低電圧バッテリから出力される電力の何れかを、前記第１電力変換部の制御部に供給する選択部と、を備える車載充電器である。

また、前記第２電力の電圧は、前記低電圧バッテリから出力される電力の電圧未満または超過しても良い。

また、前記制御部は、前記第２電力変換部に停止信号を入力し、前記第２電力変換部は、前記停止信号が入力されるまで起動しても良い。

また、前記制御部は、前記低電圧バッテリから前記制御部に出力される電力の電圧が、第１の所定電圧以下であれば、前記第２電力を用いて前記第１電力変換部を動作させても良い。

また、前記制御部は、前記第２電力の電圧が、第２の所定電圧でなければ、
前記第２電力変換部に前記停止信号を入力し、前記低電圧バッテリから前記制御部に出力される電力を用いて、前記第１電力変換部を動作させても良い。

また、前記制御部は、通常モードか定期診断モードであるかを判定し、通常モードであれば、前記第２電力変換部に前記停止信号を入力し、前記低電圧バッテリから前記制御部に出力される電力を用いて、前記第１電力変換部を動作させても良い。

上記目的を達成するための一態様に係る車載充電システムは、前記第２電力の電圧が前記低電圧バッテリから出力される電力を超過する電圧となる、前記車載充電器において、前記車載充電器の外部から前記第２電力変換部が起動する信号を入力する起動信号入力部を備える。

本発明の一態様又は他の態様に係る車載充電器は、外部ＡＣ電源のＡＣ電圧を低電圧バッテリの電圧値未満か、或いは低電圧バッテリの電圧値を超過する第２電力に変換し制御部へ供給する。これにより、低電圧バッテリに状態が生じても、第２電力により起動した制御部により高電圧バッテリへの充電が可能になる。この結果、低電圧バッテリが異常状態でも、高電圧バッテリへの充電が可能になり、その後に低電圧バッテリへの充電も実行することができるため、低電圧バッテリの導電線との冗長化が可能になる。また、上記別の態様に係る車載充電器の充電システムにおいても、同様な作用効果が得られる。

一般的な車載充電器を搭載したＥＶの基本構成について、周辺構成を含めて示したブロック図である。 本発明の実施形態１に係る車載充電器を搭載したＥＶの基本構成について、周辺構成を含めて示したブロック図である。 本発明の実施形態２に係る車載充電器を搭載したＥＶの基本構成について、周辺構成を含めて示したブロック図である。 本発明の実施形態３に係る車載充電器を搭載したＥＶの基本構成について、周辺構成を含めて示したブロック図である。 図４に示すＥＶの各部を起動させての充電に係る動作処理を示したフローチャートである。

以下、本発明の車載充電器及び車載充電器のシステムについて、幾つかの実施形態を挙げ、図面を参照して詳細に説明する。

最初に、本発明の車載充電器の技術的要旨の理解を助けるため、周知の一般的な車載充電器の基本的な構成及び機能について、ＥＶに搭載された場合を想定して説明する。

図１は、一般的な車載充電器１０を搭載したＥＶ１００の基本構成について、周辺構成を含めて示したブロック図である。

図１を参照すれば、このＥＶ１００は、外部に面した箇所において、外部の周辺構成であるＡＣ電源１に接続された充電器２を接続するための車外充電ケーブル接続部３を有する。ＡＣ電源１は、家庭等に設置される場合を例示できる。充電器２は、地上に設置される充電ステーションとみなして良い。なお、ＡＣ電源１、充電器２、車外充電ケーブル接続部３から構成される充電設備は一般的な外部電力供給システムの一例である。また、ＥＶ１００は、ＤＣ高電圧用の高電圧バッテリ１１と、ＤＣ低電圧用の低電圧バッテリ１２と、を備え、後述する車載充電器１０によって、ＡＣ電源１のＡＣ電圧を用いて高電圧バッテリ１１への充電が可能となっている。尚、ＡＣ電源１からのＡＣ電圧は、充電器２及び車外充電ケーブル接続部３を経由してＥＶ１００の内部に取り込まれる。

車載充電器１０は、制御電力供給回路１５と、マイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）１６と、駆動回路（ドライバ）１７と、ＡＣ／ＤＣ変換器（ＡＣ／ＤＣ１）１９と、ＤＣ／ＤＣ変換器（ＤＣ１／ＤＣ２）１８と、を備える。即ち、図１に示すＥＶ１００では、制御電力供給回路１５、マイクロコントローラユニット１６、駆動回路１７、ＤＣ／ＤＣ変換器１８、及びＡＣ／ＤＣ変換器１９によって車載充電器１０を構成する。このうち、制御電力供給回路１５、マイクロコントローラユニット１６、駆動回路１７は、高電圧バッテリ１１への充電を制御する制御部とみなすことができる。ＥＶ１００は、低電圧バッテリ１２によるＤＣ低電圧によって駆動されるエレクトロニックコントロールユニット（ＥＣＵ１）１３、（ＥＣＵ２）１４と、ＤＣ／ＤＣ変換器（ＤＣ２／ＤＣ３）２０と、車載充電器１０とを備える。このうち、エレクトロニックコントロールユニット（ＥＣＵ１）１３、（ＥＣＵ２）１４の数は、例示した場合に限定されず、多数備えられていても良い。また、ＤＣ／ＤＣ変換器２０は、高電圧バッテリ１１とＤＣ／ＤＣ変換器１８とに接続されている。更に、ＤＣ／ＤＣ変換器１８は、車外充電ケーブル接続部３とＡＣ／ＤＣ変換器１９とに接続されている。車載充電器１０では、制御電力供給回路１５が低電圧バッテリ１２によるＤＣ低電圧で駆動される。尚、ＤＣ／ＤＣ変換器２０は、高電圧バッテリ１１の電力で低電圧バッテリ１２を充電することができる。

このＥＶ１００では、低電圧バッテリ１２が正常であれば、車載充電器１０において、低電圧バッテリ１２によりＤＣ低電圧ＤＣ３が印加され制御電力供給回路１５が起動する。そして、制御電力供給回路１５は、マイクロコントローラユニット１６に電力を供給して制御を働かせ、高電圧バッテリ１１を充電する。このとき、マイクロコントローラユニット１６は、駆動回路１７を制御し、駆動回路１７により駆動されたＡＣ／ＤＣ変換器１９が外部のＡＣ電源１からのＡＣ電圧をＤＣ電圧ＤＣ１に変換する。

また、マイクロコントローラユニット１６は、駆動回路１７を制御し、駆動回路１７により駆動されたＤＣ／ＤＣ変換器１８がＤＣ電圧ＤＣ１を高電圧印加用のＤＣ高電圧ＤＣ２に変換する。そして、高電圧印加用のＤＣ高電圧ＤＣ２を用いて高電圧バッテリ１１を充電する。ここでのＡＣ／ＤＣ変換器１９及びＤＣ／ＤＣ変換器１８は、ＡＣ電圧をＤＣ電圧ＤＣ１に変換すると共に、ＤＣ電圧ＤＣ１をＤＣ高電圧ＤＣ２に変換する電力変換電圧生成部として機能する。即ち、ＡＣ／ＤＣ変換器１９がＡＣ電圧からＤＣ電圧ＤＣ１を生成し、ＤＣ／ＤＣ変換器１８がＤＣ電圧ＤＣ１からＤＣ高電圧ＤＣ２を生成する。

ところが、このＥＶ１００の場合、課題として問題提起したように、低電圧バッテリ１２が異常により働かないときにバックアップ用の予備機能を持たないため、車外充電ケーブル接続部３と車載充電器１０を接続しても低電圧バッテリ１２からマイクロコントローラユニット１６へ電力が供給されず車載充電器１０を起動することができない。よって、図１の構成では低電圧バッテリ１２が異常状態で働かないときに高電圧バッテリ１１を充電することができない。また、以上のことから図１のようなバックアップ用の予備機能を持たない構成は、低電圧バッテリ１２の導電線との冗長化が十分に図られていないと云える。

（実施形態１）
図２に本発明の第１の実施形態を示す。図２を参照すれば、本発明のＥＶ１００Ａは図１に示した従来のＥＶ１００と同じく、外部に面した箇所において、外部の周辺構成であるＡＣ電源１に接続された充電器２を接続するための車外充電ケーブル接続部３を有する。なお、ＡＣ電源１と充電器２と車外充電ケーブル接続部３から構成される外部電力供給システムが請求項における外部電源の一例である。なお、外部電力供給システムは上述した一般的な外部電力供給システムと同様である。また、ＥＶ１００Ａは従来のＥＶ１００と同じく、ＤＣ高電圧用の高電圧バッテリ１１と、ＤＣ低電圧用の低電圧バッテリ１２と、を備え、後述する車載充電器１０Ａによって、ＡＣ電源１を用いて高電圧バッテリ１１への充電が可能となっている。

本発明である図２の車載充電器１０Ａは、従来の車載充電器１０と同じく、制御電力供給回路１５と、マイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）１６と、駆動回路（ドライバ）１７と、ＡＣ／ＤＣ変換器（ＡＣ／ＤＣ１）１９と、ＤＣ／ＤＣ変換器（ＤＣ１／ＤＣ２）１８と、を備えさらに、ＡＣ／ＤＣ変換・制御電力供給回路（ＡＣ／ＤＣ４）２２、およびダイオードＤ１、Ｄ２を備えた構成となっている。

本発明の車載充電器１０Ａにおいて、制御電力供給回路１５、マイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）１６、駆動回路（ドライバ）１７、ＡＣ／ＤＣ変換器（ＡＣ／ＤＣ１）１９、ＤＣ／ＤＣ変換器（ＤＣ１／ＤＣ２）１８から構成される回路は、従来の車載充電器１０と同様に制御電力供給回路１５から電力の供給を受けたマイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）１６と、駆動回路（ドライバ）１７によってＡＣ／ＤＣ変換器（ＡＣ／ＤＣ１）１９と、ＤＣ／ＤＣ変換器（ＤＣ１／ＤＣ２）１８を制御し、車外充電ケーブル接続部３から車載充電器１０Ａに印加されるＡＣ電源１の電圧をＤＣ高電圧ＤＣ２に変換し高電圧バッテリ１１を充電する電力変換器を構成する。なお、制御電力供給回路１５、マイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）１６、駆動回路（ドライバ）１７、ＡＣ／ＤＣ変換器（ＡＣ／ＤＣ１）１９、ＤＣ／ＤＣ変換器（ＤＣ１／ＤＣ２）１８から構成される電力変換器は請求項における第１電力変換部の一例である。また、制御電力供給回路１５、マイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）１６、駆動回路（ドライバ）１７から構成される回路は請求項における制御部の一例である。

本発明の車載充電器１０Ａにおいて従来の車載充電器１０との差異であるＡＣ／ＤＣ変換・制御電力供給回路２２は、低電圧バッテリ１２の状態によらず車外充電ケーブル接続部３から車載充電器１０Ａに印加されるＡＣ電源１の電圧を予備用ＤＣ電圧ＤＣ４に変換する。また、ＡＣ／ＤＣ変換・制御電力供給回路２２は、低電圧バッテリ１２に異常が生じた場合に、予備用ＤＣ電圧ＤＣ４を、ダイオードＤ１を介し、制御電力供給回路１５に印加し、予備用ＤＣ電力を制御電力供給回路１５に供給する回路である。なお、ＡＣ／ＤＣ変換・制御電力供給回路２２は請求項における第２電力変換部の一例であり、予備用ＤＣ電力は請求項における第２電力の一例である。

車載充電器１０Ａにおいて従来の車載充電器１０との差異であるダイオードＤ１、Ｄ２の、それぞれのカソードは共に制御電力供給回路１５に接続されており、それぞれのアノードはＡＣ／ＤＣ変換・制御電力供給回路２２から予備用ＤＣ電圧ＤＣ４を制御電力供給回路１５に印加する導電線と、低電圧バッテリ１２から制御電力供給回路１５にＤＣ低電圧ＤＣ３を印加する導電線とに接続されている。このように接続することで、それぞれの給電経路に電圧が逆印加されることを防ぐ以外に、制御電力供給回路１５に電力を供給する電源を低電圧バッテリ１２またはＡＣ／ＤＣ変換・制御電力供給回路２２へ切替えることができる。つまり、ダイオードＤ１、Ｄ２は請求項における選択部の一例である。なお、選択部はダイオードに限定するものではなく、電流の逆流を防止することができる素子であればよい。より選択部により電力損失を低減させるために、ＯＲＩＮＧ ＭＯＳＦＥＴ等を使用してもよい。

本発明のＥＶ１００Ａは、車載充電器１０Ａ、高電圧バッテリ１１、低電圧バッテリ１２に加え従来のＥＶ１００と同様に、エレクトロニックコントロールユニット（ＥＣＵ１）１３、（ＥＣＵ２）１４、ＤＣ／ＤＣ変換器（ＤＣ２／ＤＣ３）２０を備える。これらの機器は従来のＥＶ１００と同様の機器であるため説明は割愛する。

上記内容をまとめると、本発明のＥＶ１００Ａと従来のＥＶ１００は車載充電器にＡＣ／ＤＣ変換・制御電力供給回路２２とダイオードＤ１、Ｄ２を備える点で相違する。この相違により、低電圧バッテリ１２に異常が生じ、制御電力供給回路１５へ電力が供給できない状態であっても、ＡＣ／ＤＣ変換・制御電力供給回路２２から制御電力供給回路１５へ電力が供給されるため、高電圧バッテリ１１の充電が可能となる。以下に本発明の、高電圧バッテリ１１の充電方法を記す。

まず、本発明であるＥＶ１００ＡのＡＣ電源１を用いた高電圧バッテリ１１の充電動作において低電圧バッテリ１２が正常な場合の動作につて説明する。なお、実施例１において予備用ＤＣ電圧ＤＣ４は低電圧バッテリ１２が制御電力供給回路１５に印加する電圧（ＤＣ低電圧ＤＣ３）よりも低くなっている。

この本発明であるＥＶ１００Ａでは、低電圧バッテリ１２が正常であれば、低電圧バッテリ１２によりＤＣ低電圧ＤＣ３がダイオードＤ２を介し制御電力供給回路１５に印加され、制御電力供給回路１５に電力が供給される。低電圧バッテリ１２から電力の供給を受けた制御電力供給回路１５は起動し、マイクロコントローラユニット１６に電力を供給する。制御電力供給回路１５からの電力供給を受け起動したマイクロコントローラユニット１６は、駆動回路１７とＡＣ／ＤＣ変換器１９およびＤＣ／ＤＣ変換器１８を制御し、外部電源ＡＣ１の電圧をＤＣ高電圧ＤＣ２に変換する。そして、マイクロコントローラユニット１６は、高圧電圧印加用のＤＣ高電圧ＤＣ２を用いて高電圧バッテリ１１を充電する。

このとき、ＡＣ／ＤＣ変換・制御電力供給回路２２は起動状態であるが、予備用ＤＣ電圧ＤＣ４はＤＣ低電圧ＤＣ３よりも低いため、ダイオードＤ１がオフする。そのためＡＣ／ＤＣ変換・制御電力供給回路２２から制御電力供給回路１５への電力の供給は発生しない。

つまり、実施例１において低電圧バッテリ１２が正常な場合は、低電圧バッテリ１２から制御電力供給回路１５に電力を供給する際にダイオードＤ２を介する以外は従来のＥＶ１００と同じ動作となる。

次にＥＶ１００ＡのＡＣ電源１を用いた高電圧バッテリ１１の充電動作において低電圧バッテリ１２の異常な場合の動作につて説明する。なお、実施例１において予備用ＤＣ電圧ＤＣ４は正常な低電圧バッテリ１２が制御電力供給回路１５に印加する電圧（ＤＣ低電圧ＤＣ３）よりも低くなっている。

車載充電器１０Ａでは、低電圧バッテリ１２に異常が生じＤＣ低電圧ＤＣ３が低下していると、予備用ＤＣ電圧ＤＣ４がＤＣ低電圧ＤＣ３を上回り、ダイオードＤ１がオン、ダイオードＤ２がオフとなる。よってＡＣ／ＤＣ変換・制御電力供給回路２２からダイオードＤ１を経て供給された予備用ＤＣ電力により制御電力供給回路１５が起動し、マイクロコントローラユニット１６に電力を供給する。制御電力供給回路１５からの電力供給を受け起動したマイクロコントローラユニット１６は、駆動回路１７とＡＣ／ＤＣ変換器１９およびＤＣ／ＤＣ変換器１８を制御し、外部電源ＡＣ１の電圧をＤＣ高電圧ＤＣ２に変換する。そして、マイクロコントローラユニット１６は、高圧電圧印加用のＤＣ高電圧ＤＣ２を用いて高電圧バッテリ１１を充電する。この結果、低電圧バッテリ１２が異常状態でも、起動されたマイクロコントローラユニット１６の制御によって高電圧バッテリ１１への充電が可能になる。

以上から、車載充電器１０Ａでは、低電圧バッテリ１２が異常状態でも、高電圧バッテリ１１への充電が可能になり、その後に低電圧バッテリ１２への充電も実行することができる。このため、低電圧バッテリ１２の導電線との冗長化が可能になる。低電圧バッテリ１２への充電は、充電された高電圧バッテリ１１からＤＣ高電圧ＤＣ２が印加されるＤＣ／ＤＣ変換器２０が動作することによって実行される。このとき、ＤＣ／ＤＣ変換器２０は、ＤＣ／ＤＣ変換器１８からのＤＣ高電圧ＤＣ２を低電圧印加用のＤＣ低電圧ＤＣ３に変換し、そのＤＣ低電圧ＤＣ３で低電圧バッテリ１２を充電する。

ところで、車載充電器１０ＡにおけるＡＣ／ＤＣ変換・制御電力供給回路２２は、ＡＣ電圧をＤＣ低電圧ＤＣ３の電圧値を超過する予備用ＤＣ電圧ＤＣ４に変換するようにしても良い。こうした場合、低電圧バッテリ１２の状態に依らず、ＡＣ／ＤＣ変換・制御電力供給回路２２からダイオードＤ１を経て供給された予備用ＤＣ電力により制御電力供給回路１５が起動することとなる。なお、高電圧バッテリ１１を充電する動作、及びその後の低電圧バッテリ１２を充電する動作は同様に行われ、作用効果もほぼ同等となるため、説明を省略する。

要するに、ＡＣ／ＤＣ変換・制御電力供給回路２２が変換する予備用ＤＣ電圧ＤＣ４、及びその変換で得られる予備用ＤＣ電力は、制御電力供給回路１５を起動させることが可能であれば良い。何れにしても、車載充電器１０Ａでは、車載充電器１０の場合と異なり、低電圧バッテリ１２が働かなくても、高電圧バッテリ１１を充電することができるという格別な長所を奏する。

なお、上述したとおり、ＤＣ低電圧ＤＣ３に対し予備用ＤＣ電源ＤＣ４を低く設定することで、低電圧バッテリ１２が正常な場合、制御電力供給回路１５にＡＣ／ＤＣ変換・制御電力供給回路２２からの電力供給を無くすことができる。つまり、ＡＣ／ＤＣ変換・制御電力供給回路２２で発生する電力損失を抑制することができ、高電圧バッテリ１１を充電する際の電力損失を低減することができる。また、ＡＣ／ＤＣ変換・制御電力供給回路２２の使用頻度、使用期間を短くすることができるため、安価な部品を採用することができ、低コストな回路にすることが期待できる。

これに対し、ＤＣ低電圧ＤＣ３に対して予備用ＤＣ電圧ＤＣ４を高く設定した場合を想定する。この場合、低電圧バッテリ１２が正常な場合にも制御電力供給回路１５にＡＣ／ＤＣ変換・制御電力供給回路２２からの電力供給が発生してしまい、ＤＣ低電圧ＤＣ３に対して予備用ＤＣ電圧ＤＣ４が低くい設定と比べ、電力損失が増加する。しかし、多機能化への応用が可能となる。こうした構成は、以下に幾つかの実施形態を挙げて具体例に説明する。

（実施形態２）
図３は、本発明の実施形態２に係る車載充電器１０Ｂを搭載したＥＶ１００Ｂの基本構成について、周辺構成を含めて示したブロック図である。

図３を参照すれば、ＥＶ１００Ｂは、上記ＥＶ１００Ａと比べ、予備用ＤＣ電圧ＤＣ４は低電圧バッテリ１２のＤＣ低電圧ＤＣ３に対して高く設定されている他に、車載充電器の構成が一部相違している。即ち、ＥＶ１００Ｂの車載充電器１０Ｂは、上記ＥＶ１００Ａの車載充電器１０Ａと比べると、車載充電器１０Ｂ内のＡＣ／ＤＣ変換・制御電力供給回路２２と接続されて車両（ＥＶ１００Ｂ）の外部に配置されたスイッチＳＷが引き出されている点で相違する。このスイッチＳＷは、ＡＣ／ＤＣ変換・制御電力供給回路２２の動作のオン・オフを切り替え操作可能なものである。その他の構成は、車載充電器１０Ａの場合と同様になっている。なお、スイッチＳＷは請求項における起動信号入力部の一例である。

上述したようにＥＶ１００Ｂにおいて、予備用ＤＣ電圧ＤＣ４はＤＣ低電圧ＤＣ３に対して高く設定されている。このような設定でスイッチＳＷをオン状態にすると、予備用ＤＣ電圧ＤＣ４がＤＣ低電圧ＤＣ３よりも高い電圧であるため、ダイオードＤ１がオン、ダイオードＤ２がオフとなる。これにより、低電圧バッテリ１２が正常であってもＡＣ／ＤＣ変換・制御電力供給回路２２から制御電力供給回路１５に電力が供給される。よって、低電圧バッテリ１２の状態によらず、スイッチＳＷをオン状態にした場合はＡＣ／ＤＣ変換・制御電力供給回路２２から制御電力供給回路１５に電力が供給され、マイクロコントローラユニット１６が起動し、ＡＣ電圧から生成されたＤＣ高電圧ＤＣ２で高電圧バッテリ１１を充電する。

なお、ＥＶ１００Ｂにおいては高電圧バッテリ１１及び低電圧バッテリ１２の充電を済ませた後には、スイッチＳＷをオフ操作してＡＣ／ＤＣ変換・制御電力供給回路２２を動作させないように設定することが好ましい。これは、制御電力供給回路１５に電力を供給するために電力変換が必要となるＡＣ／ＤＣ変換・制御電力供給回路２２を経由するよりも、低電圧バッテリ１２から電力変換せずに電力を供給する方が電力損失を抑制することができるためである。このため、ＥＶ１００Ｂでは、充電時以外でスイッチＳＷのオン操作が継続されていれば、これを検知して通知（アラーム表示等）させることが好ましい。

ＥＶ１００Ｂの場合、予備用ＤＣ電圧ＤＣ４の電圧値をＤＣ低電圧ＤＣ３の電圧値よりも十分に高く設定しておけば、低電圧バッテリ１２に異常が無くてもＡＣ／ＤＣ変換・制御電力供給回路２２を使用できる。特に外部のスイッチＳＷの操作でＡＣ／ＤＣ変換・制御電力供給回路２２の動作の可否を選択できるので、必要とする時期にＡＣ／ＤＣ変換・制御電力供給回路２２が使用可能であることを確認することができる。即ち、車両（ＥＶ１００Ｂ）の運転手等の人手によるＡＣ／ＤＣ変換・制御電力供給回路２２の定期診断を行うことができる。定期診断は、例えば運転手による日常点検の他、業者による１２ヶ月点検や車検時点検等が挙げられる。

実施形態２のＥＶ１００Ｂにおいても、低電圧バッテリ１２に異常が生じても、高電圧バッテリ１１への充電が可能になり、その後に低電圧バッテリ１２への充電も実行できる。このため、低電圧バッテリ１２の導電線との冗長化が可能になる。車載充電器１０Ｂの場合には、上述のように人手によるＡＣ／ＤＣ変換・制御電力供給回路２２の定期診断を行うことができるので、この点がＥＶ１００Ａと相違する特色となっている。

（実施形態３）
図４は、本発明の実施形態３に係る車載充電器１０Ｃを搭載したＥＶ１００Ｃの基本構成について、周辺構成を含めて示したブロック図である。

図４を参照すれば、ＥＶ１００Ｃは、上記ＥＶ１００Ａ比べ、予備用ＤＣ電圧ＤＣ４が正常な場合の低電圧バッテリ１２のＤＣ低電圧ＤＣ３に対して高く設定されている他に、マイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）１６がＡＣ／ＤＣ変換・制御電力供給回路２２に印加する予備用ＤＣ電圧ＤＣ４をオン・オフする機能を有する点で相違する。これにより、通常充電動作、定期診断動作、ＡＣ／ＤＣ変換・制御電力供給回路２２の異常検出及び低電圧バッテリ異常時充電動作の切り替えが可能になっている。

図５は、ＥＶ１００Ｃの各部を起動させての充電に係る動作処理を示したフローチャートである。但し、ＥＶ１００Ｃにおける車載充電器１０Ｃでは、ＡＣ／ＤＣ変換・制御電力供給回路２２の予備用ＤＣ電圧ＤＣ４が低電圧バッテリ１２のＤＣ低電圧ＤＣ３よりも十分に高く設計されている。尚、ここでの動作処理は、マイクロコントローラユニット１６が自律的に判定して実施される。

図５を参照すれば、充電開始されると、ステップＳ５０１において、マイクロコントローラユニット１６のソフトウェアプログラム上のデフォルト（初期設定値）として、ＤＣ４ＥＮ＝ＯＮ（デフォルト）が採択される。このＤＣ４ＥＮ＝ＯＮは、車載充電器１０ＣのＡＣ／ＤＣ変換・制御電力供給回路２２を起動させる意味を示すものである。このようにＡＣ／ＤＣ変換・制御電力供給回路２２のデフォルト状態をＯＮとすることで低電圧バッテリ１２の状態によらず、マイクロコントローラユニット１６を起動することができる。なお、ＡＣ／ＤＣ変換・制御電力供給回路２２に異常が生じており予備用ＤＣ電圧ＤＣ４が出力できない場合は、低電圧バッテリ１２から電力を供給しマイクロコントローラユニット１６を起動する。

ステップＳ５０２において、ＡＣ／ＤＣ変換・制御電力供給回路２２の動作がオンとなることを示すＡＣ／ＤＣ４ ＯＮの状態に移行する。これにより、制御電力供給回路１５が動作するとマイクロコントローラユニット１６へ制御電力が供給され、ステップＳ５０３において、マイクロコントローラユニット１６が起動する。

動作したマイクロコントローラユニット１６は、低電圧バッテリ１２のＤＣ低電圧ＤＣ３の電圧レベルを検知し、ステップＳ５０４において、ＤＣ低電圧ＤＣ３の電圧レベルが規定された下限電圧値Ｖ_LOWよりも高いか否かを判定する。即ち、この判定は、ＤＣ３＞Ｖ_LOWであるか否かを判定するものである。尚、低電圧バッテリ１２のＤＣ低電圧ＤＣ３に係る電圧レベルは、外部のエレクトロニックコントロールユニット用の電源でもあるため、ＣＡＮ情報から収集して検知することも可能である。また、専用に低電圧バッテリ１２のＤＣ低電圧ＤＣ３の電圧レベルを検出するセンサが設けられる場合には、そのセンサから情報取得しても良い。

上記判定の結果、ＤＣ低電圧ＤＣ３の電圧レベルが下限電圧値Ｖ_LOW未満であれば、マイクロコントローラユニット１６は、低電圧バッテリ１２のＤＣ低電圧ＤＣ３は出力異常状態で、ＡＣ／ＤＣ変換・制御電力供給回路２２は正常動作状態とみなす。そこで、ステップＳ５０５において、高電圧バッテリ１１のＡＣ普通充電開始とする。なお、下限電圧値Ｖ_LOWは請求項における第１の所定電圧の一例である。

電力変換電圧生成部の具体例は、上述した車載充電器１０、１０Ａ、１０Ｂの場合と同様にＤＣ／ＤＣ変換器１８及びＡＣ／ＤＣ変換器１９による機能構成である。ここでは、マイクロコントローラユニット１６が駆動回路１７を制御し、駆動回路１７により駆動されたＡＣ／ＤＣ変換器１９が外部のＡＣ電源１からのＡＣ電圧をＤＣ電圧ＤＣ１に変換する。また、マイクロコントローラユニット１６が駆動回路１７を制御し、駆動回路１７により駆動されたＤＣ／ＤＣ変換器１８がＤＣ電圧ＤＣ１をＤＣ高電圧ＤＣ２に変換する。そして、マイクロコントローラユニット１６は、高圧電圧印加用のＤＣ高電圧ＤＣ２を用いて高電圧バッテリ１１を充電する。

高電圧バッテリ１１の充電後、マイクロコントローラユニット１６は、低電圧バッテリ１２の異常、及びＡＣ／ＤＣ変換・制御電力供給回路２２の正常動作状態を記録する。尚、低電圧バッテリ１２の異常記録のタイミングは、ステップＳ５０４の判定結果がＮＯを選択したタイミングでも良い。また、必要に応じてＤＣ／ＤＣ変換器２０を動作させ、ＤＣ／ＤＣ変換器２０によりＤＣ低電圧ＤＣ３で低電圧バッテリ１２を充電する。ここで、低電圧バッテリ１２の電圧レベルの異常状態を記録しておき、使用者向けに表示を行えば、低電圧バッテリ１２に異常が生じていることを使用者に通知することができる。

これに対し、上記ステップＳ５０４の判定の結果、ＤＣ低電圧ＤＣ３の電圧レベルが下限電圧値Ｖ_LOWよりも高ければ、マイクロコントローラユニット１６は、電圧レベルが正常であるため、引き続いてステップＳ５０６の判定を行う。ステップＳ５０６は、予備用ＤＣ電圧ＤＣ４が正常に出力されているかを判定するステップである。本実施例においてＡＣ／ＤＣ変換・制御電力供給回路２２は、回路コストを下げるために自身の出力電圧、つまりダイオードＤ１のアノード端子に印加される電圧を検出するための電圧センサを有さない。よって、ＡＣ／ＤＣ変換・制御電力供給回路２２の出力電圧である予備用ＤＣ電圧ＤＣ４が正常であるかの判定には、制御電力供給回路１５の入力電圧となる制御電力供給回路入力電圧ＤＣ５を利用する。マイクロコントローラユニット１６は、ＤＣ５の電圧値と予めマイクロコントローラユニット１６に記録されたＤＣ４の正常値を表す電圧であるＤＣ４ａと等しいか判定する。なお、ＤＣ４ａは請求項における第２の所定電圧の一例である。

ステップＳ５０６の判定の結果、ＤＣ５＝ＤＣ４ａでなければ、車載充電器１０ＣをＤＣ低電圧ＤＣ３で起動中に制御電力供給回路１５が正常動作状態でもＡＣ／ＤＣ変換・制御電力供給回路２２が出力異常状態になっているとみなす。そこで、ステップＳ５０７において、マイクロコントローラユニット１６は、ＤＣ４ＥＮ＝ＯＦＦとしＡＣ／ＤＣ変換・制御電力供給回路２２に動作を停止させる信号を入力する。なお、ＡＣ／ＤＣ変換・制御電力供給回路２２を停止させる信号は請求項における停止信号の一例である。なお、ＡＣ／ＤＣ変換・制御電力供給回路２２を構成する部品のばらつきや入力電圧の変動を考慮し、ＤＣ４の正常値を表す電圧であるＤＣ４ａにはマージンを持たせても良い。

次に、ステップＳ５０８のＡＣ／ＤＣ変換・制御電力供給回路２２の動作停止を示す。ＡＣ／ＤＣ４ ＯＦＦの時点で予備用ＤＣ電圧ＤＣ４が低電圧バッテリＤＣ３の電圧値を超過しておれば、マイクロコントローラユニット１６への電力供給は低電圧バッテリ１２に切り替わる。また、予備用ＤＣ電圧ＤＣ４が低電圧バッテリＤＣ３を超過していなければＡＣ／ＤＣ４ ＯＦＦ以前からマイクロコントローラユニット１６への電力供給は低電圧バッテリ１２から行われていたと考えられるが、安全のためＡＣ／ＤＣ変換・制御電力供給回路２２を停止させる。

ＡＣ／ＤＣ変換・制御電力供給回路２２を停止後、マイクロコントローラユニット１６は、ステップＳ５０５において、高電圧バッテリ１１のＡＣ普通充電開始とする。また、必要に応じてＤＣ／ＤＣ変換器２０を動作させ、ＤＣ／ＤＣ変換器２０によりＤＣ低電圧ＤＣ３で低電圧バッテリ１２を充電する。

なお、高電圧バッテリ１１の充電後、マイクロコントローラユニット１６は、低電圧バッテリ１２の正常動作状態、及びＡＣ／ＤＣ変換・制御電力供給回路２２の出力異常状態を記録する。なお、ＡＣ／ＤＣ変換・制御電力供給回路２２の出力異常状態の記録は、ステップＳ５０６のＤＣ５＝ＤＣ４ａでないことを検出したタイミングでも良いし、ステップＳ５０７のＤＣ４ＥＮ＝ＯＦＦとしたタイミングでも良いし、ステップＳ５０８のＡＣ／ＤＣ４ ＯＦＦのタイミングでも良い。

更に、ステップＳ５０６の判定の結果、ＤＣ５＝ＤＣ４ａであれば、マイクロコントローラユニット１６は、引き続いてステップＳ５０９に移行する。ステップＳ５０９ではマイクロコントローラユニット１６は、通常モードであるか、定期診断モードであるかを判定する。判定の結果が定期診断モードであれば、マイクロコントローラユニット１６は、ステップＳ５０５において、ＡＣ／ＤＣ変換・制御電力供給回路２２から電力の供給を受けた状態で、電力変換電圧生成部を制御してＡＣ電圧から生成されたＤＣ高電圧ＤＣ２で高電圧バッテリ１１のＡＣ普通充電開始とする。

高電圧バッテリ１１の充電後、マイクロコントローラユニット１６は、低電圧バッテリ１２の正常動作電圧値、及びＡＣ／ＤＣ変換・制御電力供給回路２２の正常動作状態を診断結果として記録する。また、必要に応じてＤＣ／ＤＣ変換器２０を動作させ、ＤＣ／ＤＣ変換器２０によりＤＣ低電圧ＤＣ３で低電圧バッテリ１２を充電する。

また、ステップＳ５０９の判定の結果、通常モードと判定すると、マイクロコントローラユニット１６は、ステップＳ５１０において、ＡＣ／ＤＣ変換・制御電力供給回路２２の動作オフを示すＡＣ／ＤＣ４＝ＯＦＦの状態に移行する。そして、ステップＳ５１１のＡＣ／ＤＣ変換・制御電力供給回路２２の動作停止を示す。ＡＣ／ＤＣ４ ＯＦＦの時点で、マイクロコントローラユニット１６への電力供給は低電圧バッテリ１２へ切り替わる。その後、ステップＳ５０５において、マイクロコントローラユニット１６は高電圧バッテリ１１のＡＣ普通充電開始とする。

高電圧バッテリ１１の充電後、マイクロコントローラユニット１６は、低電圧バッテリ１２の正常動作状態、及びＡＣ／ＤＣ変換・制御電力供給回路２２の正常動作電圧値を記録する。また、必要に応じてＤＣ／ＤＣ変換器２０を動作させ、ＤＣ／ＤＣ変換器２０によりＤＣ低電圧ＤＣ３で低電圧バッテリ１２を充電する。

係る車載充電器１０Ｃの場合も、予備用ＤＣ電圧ＤＣ４の電圧値をＤＣ低電圧ＤＣ３の電圧値よりも十分に高く設定すると、低電圧バッテリ１２に異常が無くてもＡＣ／ＤＣ変換・制御電力供給回路２２を使用できる。特にＡＣ／ＤＣ変換・制御電力供給回路２２の実負荷で動作可能か否かを定期健診できる。

実施形態３の車載充電器１０Ｃの場合も、低電圧バッテリ１２が上がり等の異常状態でも、高電圧バッテリ１１への充電が可能になり、その後に低電圧バッテリ１２への充電も実行できる。このため、低電圧バッテリ１２の導電線との冗長化が可能になる。車載充電器１０Ｃの場合、実負荷でＡＣ／ＤＣ変換・制御電力供給回路２２の定期診断が可能である他、低電圧バッテリ１２の劣化も通知可能なため、電動車両用として、車載充電器１０Ｂよりも多機能化させての利便性で優れた特色を有している。

１ ＡＣ電源
２ 充電器
３ 車外充電ケーブル接続部
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ 車載充電器
１１ 高電圧バッテリ
１２ 低電圧バッテリ
１３ エレクトロニックコントロールユニット（ＥＣＵ１）
１４ エレクトロニックコントロールユニット（ＥＣＵ２）
１５ 制御電力供給回路
１６ マイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）
１７ 駆動回路（ドライバ）
１８ ＤＣ／ＤＣ変換器（ＤＣ１／ＤＣ２）
１９ ＡＣ／ＤＣ変換器（ＡＣ／ＤＣ１）
２０ ＤＣ／ＤＣ変換器（ＤＣ２／ＤＣ３）
２２ ＡＣ／ＤＣ変換・制御電力供給回路（ＡＣ／ＤＣ４）
１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ ＥＶ

Claims (8)

1. 車載された高電圧バッテリを充電する車載充電器であって、
   外部電源の電力を、前記高電圧バッテリを充電するための第１電力に変換する第１電力変換部と、
   前記外部電源の電力を、前記第１電力変換部を制御するための第２電力に変換する第２電力変換部と、
   前記第２電力もしくは低電圧バッテリから出力される電力の何れかを、前記第１電力変換部の制御部に供給する選択部と、
   を備える車載充電器。
2. 前記第２電力の電圧は、
   前記低電圧バッテリから出力される電圧よりも低い
   請求項１に記載の車載充電器。
3. 前記第２電力の電圧は、
   前記低電圧バッテリから出力される電圧よりも高い
   請求項１に記載の車載充電器。
4. 前記制御部は、
   前記第２電力変換部に停止信号を入力し、
   前記第２電力変換部は、
   前記停止信号が入力されるまで起動する
   請求項３に記載の車載充電器。
5. 前記制御部は、
   前記低電圧バッテリから前記制御部に出力される電力の電圧が、
   第１の所定電圧以下であれば、
   前記第２電力を用いて前記第１電力変換部を動作させる
   請求項４に記載の車載充電器。
6. 前記制御部は、
   前記第２電力の電圧が、
   第２の所定電圧でなければ、
   前記第２電力変換部に前記停止信号を入力し、
   前記低電圧バッテリから前記制御部に出力される電力を用いて、
   前記第１電力変換部を動作させる
   請求項５に記載の車載充電器。
7. 前記制御部は、
   通常モードか定期診断モードであるかを判定し、
   通常モードであれば、
   前記第２電力変換部に前記停止信号を入力し、
   前記低電圧バッテリから前記制御部に入力される電力を用いて、
   前記第１電力変換部を動作させる
   請求項６に記載の車載充電器。
8. 請求項３に記載の車載充電器を備え、
   さらに、前記車載充電器の外部から前記第２電力変換部が起動する信号を入力する
   起動信号入力部を備えた
   車載充電システム。

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