JP2019030184A - 充電制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蓄電装置の性能が劣化することなく、充電時間を短縮することができる充電制御装置を提供すること。【解決手段】実施形態に係る充電制御装置は、複数の蓄電装置と複数の電源系統と、充電回路と、検出部と、切替部とを備える。複数の電源系統は、外部電源に接続可能である。充電回路は、複数の電源系統それぞれに接続可能に設けられ、外部電源から供給される電力によって複数の蓄電装置を充電する。検出部は、複数の電源系統のうち、外部電源に接続される系統数を検出する。切替部は、検出部によって検出された系統数に基づいて充電回路を切り替えることで、複数の蓄電装置それぞれが接続される電源系統を切り替える。【選択図】図２

Description

本発明は、充電制御装置に関する。

従来、例えば、ＰＨＶ（Plug-in Hybrid Vehicle）等の電気自動車において、外部電源に接続することで車載の蓄電装置の充電を行う充電制御装置がある。また、充電制御装置は、外部電源から単一の電源系統に供給される電力に基づいて複数の蓄電装置を充電する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平５−２７６６７３号公報

しかしながら、従来の技術では、例えば、家庭用電源（２００Ｖ、１５Ａ）で充電を行った場合、複数の蓄電装置の充電に時間がかかるおそれがあった。また、例えば、急速充電器（５００Ｖ、１２５Ａ）を用いた場合、充電時間を短縮できるものの、蓄電装置の性能劣化が大きくなる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、蓄電装置の性能が劣化することなく、充電時間を短縮することができる充電制御装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る充電制御装置は、複数の蓄電装置と複数の電源系統と、充電回路と、検出部と、切替部とを備える。前記複数の電源系統は、外部電源に接続可能である。前記充電回路は、前記複数の電源系統それぞれに接続可能に設けられ、前記外部電源から供給される電力によって前記複数の蓄電装置を充電する。前記検出部は、前記複数の電源系統のうち、前記外部電源に接続される系統数を検出する。前記切替部は、前記検出部によって検出された前記系統数に基づいて前記充電回路を切り替えることで、前記複数の蓄電装置それぞれが接続される前記電源系統を切り替える。

本発明によれば、蓄電装置の性能が劣化することなく、充電時間を短縮することができる。

図１は、実施形態に係る充電制御方法の概要を示す図である。 図２は、実施形態に係る充電制御装置の構成を示すブロック図である。 図３は、１つの電源系統に接続された場合の充電回路を示す図である。 図４は、実施形態に係る充電制御装置が実行する切替処理の処理手順を示すフローチャートである。 図５は、実施形態の変形例に係る充電制御装置の構成を示すブロック図である。

以下、添付図面を参照して、本願の開示する充電制御装置の実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。

まず、図１を用いて実施形態に係る充電制御装置が実行する充電制御方法の概要について説明する。図１は、実施形態に係る充電制御方法の概要を示す図である。図１には、車両Ｃに搭載された複数の蓄電装置２０ａ，２０ｂに対して外部電源１００から電力を供給して充電する場面を示している。

図１に示す車両Ｃは、例えば一人乗り用の３輪小型モビリティであり、蓄電装置２０ａ，２０ｂに貯蔵された電力によって走行可能な車両である。３輪小型モビリティは、蓄電装置２０ａ，２０ｂそれぞれから独立的に電力が供給される。これにより、車両Ｃは、蓄電装置２０ａ，２０ｂのうち一方が故障等した場合であっても、他方から供給される電力により走行が可能となっている。なお、車両Ｃは、３輪小型モビリティに限らず、電気自動車や、ハイブリッド自動車、燃料電池自動車等の電力により走行可能な車両であればよい。

蓄電装置２０ａ，２０ｂは、例えば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等の二次電池といった再充電可能に構成される電力貯蔵要素である。なお、蓄電装置２０ａ，２０ｂは、二次電池に限定されず、キャパシタ等の電力貯蔵要素で構成されてもよい。また、以下では、蓄電装置２０ａを第１の蓄電装置２０ａと記載し、蓄電装置２０ｂを第２の蓄電装置２０ｂと記載する場合がある。

また、蓄電装置２０ａ，２０ｂそれぞれは、充電回路４０に接続される。充電回路４０は、後述する複数の電源系統１０ａ，１０ｂそれぞれに接続可能に設けられ、外部電源１００から供給される電力によって複数の蓄電装置２０ａ，２０ｂを充電する回路である。なお、充電回路４０の詳細については、図２で後述する。

外部電源１００は、例えば１００Ｖや２００Ｖ等の家庭用電源である。また、外部電源１００は、複数の電源系統１０ａ，１０ｂに接続可能である。複数の電源系統１０ａ，１０ｂそれぞれは、例えば充電ケーブル等によって外部電源１００に接続される。

具体的には、複数の電源系統１０ａ，１０ｂは、充電ケーブルの両端が外部電源１００および車両Ｃの電源プラグ３０ａ，３０ｂに接続されることで形成される。これにより、外部電源１００から電源系統１０ａ，１０ｂを介して充電回路４０へ電力の供給が可能となる。

なお、図１では、複数の電源系統１０ａ，１０ｂが同じ外部電源１００に接続される場合について示しているが、複数の電源系統１０ａ，１０ｂそれぞれが異なる外部電源１００に接続されてもよい。また、以下では、電源系統１０ａを第１の電源系統１０ａと記載し、電源系統１０ｂを第２の電源系統１０ｂと記載する場合がある。

実施形態に係る充電制御装置１は、複数の電源系統１０ａ，１０ｂのうち、外部電源１００に接続される系統数を検出し、検出された系統数に基づいて充電回路４０を切り替える制御を行う。

ここで、従来の充電制御方法について説明する。従来は、外部電源から単一の電源系統を介して電力が供給されていた。このため、例えば、家庭用電源を外部電源とした場合に、複数の蓄電装置を充電しようとすると、充電に時間がかかるおそれがあった。

また、電圧値や電流値が比較的高い急速充電器を外部電源とした場合、充電時間を短縮できるものの、充電時の温度上昇により蓄電装置の性能劣化が大きくなってしまうおそれがあった。

そこで、実施形態に係る充電制御装置１は、家庭用電源である外部電源１００に接続可能な複数の電源系統１０ａ，１０ｂを備える。そして、実施形態に係る充電制御装置１は、複数の電源系統１０ａ，１０ｂのうち、外部電源１００に接続される系統数に基づいて充電回路４０を切り替えることで、複数の蓄電装置２０ａ，２０ｂそれぞれが接続される電源系統１０ａ，１０ｂを切り替える。

例えば、図１に示すように、実施形態に係る充電制御装置１は、２つの電源系統１０ａ，１０ｂが接続された場合、２つの電源系統１０ａ，１０ｂそれぞれが、対応する蓄電装置２０ａ，２０ｂへ接続される充電回路４０に切り替える。つまり、充電制御装置１は、各電源系統１０ａ，１０ｂから各蓄電装置２０ａ，２０ｂへそれぞれ１対１で電力を供給することで充電を行う。

従って、従来のような単一の電源系統で充電する場合と比較して、充電時間を半減できる。また、外部電源１００として家庭用電源を用いることができるため、蓄電装置の性能劣化を防ぐことができる。すなわち、蓄電装置２０ａ，２０ｂの性能が劣化することなく、充電時間を短縮することができる。

なお、実施形態に係る充電制御装置１は、２つの電源系統１０ａ，１０ｂのうち、いずれか一方のみが接続された場合には、接続された１つの電源系統１０ａ，または１０ｂによって複数の蓄電装置２０ａ，２０ｂの充電を行う充電回路４０に切り替える。かかる点については、図３で後述する。

次に、図２および図３を参照して、実施形態に係る充電制御装置１の構成について詳細に説明する。図２および図３は、実施形態に係る充電制御装置１の構成を示すブロック図である。図２では、外部電源１００に２つの電源系統１０ａ，１０ｂが接続された場合の充電回路４０を示す。図３では、外部電源１００に１つの電源系統１０ａが接続された場合の充電回路４０を示す。まず、図２を用いて、外部電源１００に２つの電源系統１０ａ，１０ｂが接続された場合について説明する。また、図２および図３では、各電源系統１０ａ，１０ｂのラインを２本ずつ示しており、それぞれのラインが＋側の電源プラグ３０ａ（＋），３０ｂ（＋）と、−側の電源プラグ３０ａ（−），３０ｂ（−）とに接続される。

図２に示すように、実施形態に係る充電制御装置１は、検出部１１と、切替部１２と、充電回路４０と、複数の蓄電装置２０ａ，２０ｂとを備える。ここで、充電制御装置１は、たとえば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、入出力ポートなどを有するコンピュータや各種の回路を含む。

コンピュータのＣＰＵは、たとえば、ＲＯＭに記憶されたプログラムを読み出して実行することによって、検出部１１および切替部１２として機能する。

また、検出部１１および切替部１２の少なくともいずれか一つまたは全部をＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアで構成することもできる。

また、充電制御装置１は、たとえば、ＲＡＭやＨＤＤ等の記憶部を有する。ＲＡＭやＨＤＤは、各種プログラムの情報等を記憶することができる。なお、充電制御装置１は、有線や無線のネットワークで接続された他のコンピュータや可搬型記録媒体を介して上記したプログラムや各種情報を取得することとしてもよい。

検出部１１は、複数の電源系統１０ａ，１０ｂのうち、外部電源１００に接続される系統数を検出する。例えば、検出部１１は、各電源系統１０ａ，１０ｂの＋側の電源プラグ３０ａ（＋），３０ｂ（−）が接続されるラインの電圧値を計測し、かかる電圧値が所定値以上となった場合に、電源系統１０ａ，１０ｂが外部電源１００に接続されたことを検出する。あるいは、検出部１１は、＋側および−側の電圧差を検出し、かかる電圧差が所定値以上となった場合に、電源系統１０ａ，１０ｂが外部電源１００に接続されたことを検出してもよい。

また、例えば、検出部１１は、充電ケーブルの挿入を検知するセンサを有し、かかるセンサの信号に基づいて電源系統１０ａ，１０ｂが接続されたことを検出してもよい。

また、例えば、検出部１１は、充電ケーブルの挿入後、ユーザのスイッチ操作等の手動入力を受け付けることで、電源系統１０ａ，１０ｂが接続されたことを検出してもよい。

切替部１２は、検出部１１によって検出された系統数に基づいて充電回路４０を切り替えることで、複数の蓄電装置２０ａ，２０ｂそれぞれが接続される電源系統１０ａ，１０ｂを切り替える。

具体的には、切替部１２は、第１のスイッチ素子１２ａと、第２のスイッチ素子１２ｂと、第３のスイッチ素子１２ｃとを有し、接続される系統数に応じて各スイッチ素子を切り替える。なお、図２では、各スイッチ素子をメカニカルスイッチ等の有接点型のスイッチ素子で構成したが、例えばトランジスタ等の無接点型の半導体スイッチ素子で構成してもよい。

第１のスイッチ素子１２ａは、一端が第１の電源系統１０ａに接続され、接点１２ａａ側である他端が第１の蓄電装置２０ａに接続される。なお、第１のスイッチ素子１２ａと接点１２ａａの位置は互いに入れ替わってもよい。

第２のスイッチ素子１２ｂは、一端が第２の蓄電装置２０ｂに接続され、接点１２ｂａ，１２ｂｂ側である他端が第２の電源系統１０ｂまたは第１の蓄電装置２０ａに接続される。

第３のスイッチ素子１２ｃは、一端が第２の蓄電装置２０ｂにおける第２のスイッチ素子１２ｂとは反対側に接続され、接点１２ｃａ，１２ｃｂ側である他端が第２の電源系統１０ｂまたは第１の電源系統１０ａに接続される。

切替部１２は、検出部１１によって検出された系統数が複数であった場合、複数の電源系統１０ａ，１０ｂそれぞれに対応する蓄電装置２０ａ，２０ｂが接続される充電回路４０に切り替える。

図２に示すように、切替部１２は、例えば、検出された系統数が２つであった場合、第１のスイッチ素子１２ａを接点１２ａａに接着させることでオンする。また、切替部１２は、第２のスイッチ素子１２ｂを接点１２ｂａに接着させる。また、切替部１２は、第３のスイッチ素子１２ｃを接点１２ｃａに接着させる。

これにより、第１の電源系統１０ａから供給された電力によって第１の蓄電装置２０ａが充電され、第２の電源系統１０ｂから供給された電力によって第２の蓄電装置２０ｂが充電される。すなわち、蓄電装置２０ａ，２０ｂ毎に独立した充電回路４０が形成される。

このように、２つの電源系統１０ａ，１０ｂが接続された場合には、各電源系統１０ａ，１０ｂで各蓄電装置２０ａ，２０ｂを１対１で充電することで、従来のような単一の電源系統で充電を行った場合に比べて、充電時間を半分に短縮することができる。

次に、図３を用いて、外部電源１００に第１の電源系統１０ａが接続された場合について説明する。

図３に示すように、切替部１２は、検出部１１によって検出された系統数が１つであった場合、１つの電源系統１０ａに複数の蓄電装置２０ａ，２０ｂが接続される充電回路４０に切り替える。

具体的には、切替部１２は、第１のスイッチ素子１２ａを接点１２ａａから離すことでオフする。また、切替部１２は、第２のスイッチ素子１２ｂを接点１２ｂｂに接着させる。また、切替部１２は、第３のスイッチ素子１２ｃを接点１２ｃｂに接着させる。

これにより、第２の電源系統１０ｂが電気的に切断され、第１の電源系統１０ａに複数の蓄電装置２０ａ，２０ｂが接続される充電回路４０が形成される。また、複数の蓄電装置２０ａ，２０ｂは、充電回路４０において直列に接続される。従って、複数の電源系統１０ａ，１０ｂのうち、１つの電源系統１０ａ，１０ｂのみが接続された場合であっても、複数の蓄電装置２０ａ，２０ｂの充電を行うことができる。

なお、図３に示す充電回路４０において、第１の電源系統１０ａが接続されず、第２の電源系統１０ｂのみが接続された場合には、第２の蓄電装置２０ｂのみを充電することとしてもよい。つまり、切替部１２は、第２のスイッチ素子１２ｂを接点１２ｂａに接着させ、第３のスイッチ素子１２ｃを接点１２ｃａに接着させる。

あるいは、切替部１２は、第２の電源系統１０ｂに接続された場合に、複数の蓄電装置２０ａ，２０ｂに充電が行えない旨をユーザに対して通知するとともに、第１の電源系統１０ａに接続し直すように促す通知を行ってもよい。

また、第４のスイッチ素子１２ｄ（図５参照）を追加して、第２の電源系統１０ｂのみに接続された場合であっても、複数の蓄電装置２０ａ，２０ｂに充電可能な充電回路４０を形成するようにしてもよいが、かかる点については図５で後述する。

次に、図４を用いて、実施形態に係る充電制御装置１が実行する切替処理の処理手順について説明する。図４は、実施形態に係る充電制御装置１が実行する切替処理の処理手順を示すフローチャートである。

図４に示すように、まず、検出部１１は、プラグイン、つまり車両Ｃの電源プラグ３０ａ，３０ｂに充電ケーブルが接続されたか否かを判定する（ステップＳ１０１）。

検出部１１は、プラグインがあった場合（ステップＳ１０１，Ｙｅｓ）、接続された電源系統１０ａ，１０ｂの系統数を検出する（ステップＳ１０２）。つづいて、切替部１２は、検出部１１によって検出された系統数が１つであるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。

切替部１２は、検出された系統数が１つであった場合（ステップＳ１０３，Ｙｅｓ）、１系統用の充電回路４０に切り替えて（ステップＳ１０４）、処理を終了する。具体的には、切替部１２は、１つの電源系統１０ａ，１０ｂに複数の蓄電装置２０ａ，２０ｂが接続される充電回路４０に切り替える。

一方、ステップＳ１０３において、切替部１２は、検出された系統数が複数（例えば２つ）であった場合（ステップＳ１０３，Ｎｏ）、２系統用の充電回路４０に切り替えて（ステップＳ１０５）、処理を終了する。具体的には、切替部１２は、複数の電源系統１０ａ，１０ｂそれぞれに対応する蓄電装置２０ａ，２０ｂが接続される充電回路４０に切り替える。

また、ステップＳ１０１において、切替部１２は、プラグインがなかった場合（ステップＳ１０１，Ｎｏ）、充電回路４０を非形成の状態にして（ステップＳ１０６）、処理を終了する。

上述してきたように、実施形態に係る充電制御装置１は、複数の蓄電装置２０ａ，２０ｂと複数の電源系統１０ａ，１０ｂと、充電回路４０と、検出部１１と、切替部１２とを備える。複数の電源系統１０ａ，１０ｂは、外部電源１００に接続可能である。充電回路４０は、複数の電源系統１０ａ，１０ｂそれぞれに接続可能に設けられ、外部電源１００から供給される電力によって複数の蓄電装置２０ａ，２０ｂを充電する。検出部１１は、複数の電源系統１０ａ，１０ｂのうち、外部電源１００に接続される系統数を検出する。切替部１２は、検出部１１によって検出された系統数に基づいて充電回路４０を切り替えることで、複数の蓄電装置２０ａ，２０ｂそれぞれが接続される電源系統１０ａ，１０ｂを切り替える。これにより、蓄電装置２０ａ，２０ｂの性能が劣化することなく、充電時間を短縮することができる。

なお、上述した実施形態では、第１の電源系統１０ａが接続された場合（図３参照）に複数の蓄電装置２０ａ，２０ｂが充電される充電回路４０について示したが、これに限定されない。例えば、第２の電源系統１０ｂが接続された場合に、複数の蓄電装置２０ａ，２０ｂが充電される充電回路４０を形成することも可能である。かかる点について、図５を用いて説明する。

図５は、実施形態の変形例に係る充電制御装置１の構成を示すブロック図である。図５に示す充電回路４０は、第４のスイッチ素子１２ｄがさらに追加された点が上述した実施形態と異なる。

具体的には、第４のスイッチ素子１２ｄは、一端が第２の電源系統１０ｂに接続され接点１２ｄａ側である他端が第１の電源系統１０ａおよび第１の蓄電装置２０ａの間に接続される。

そして、検出部１１は、第１の電源系統１０ａおよび第２の電源系統１０ｂそれぞれについて接続の有無を検出する。切替部１２は、検出部１１によって、第１の電源系統１０ａが接続されず、第２の電源系統１０ｂが接続された場合、第２の電源系統１０ｂに複数の蓄電装置２０ａ，２０ｂが接続される充電回路４０に切り替える。

具体的には、切替部１２は、第１のスイッチ素子１２ａをオフにする。また、切替部１２は、第２のスイッチ素子１２ｂを接点１２ｂｂに接着させる。また、切替部１２は、第３のスイッチ素子１２ｃを接点１２ｃａに接着させる。また、切替部１２は、第４のスイッチ素子１２ｄを接点１２ｄａに接着させる。

このように、第４のスイッチ素子１２ｄを配置することで、複数の電源系統１０ａ，１０ｂのいずれが接続された場合であっても、複数の蓄電装置２０ａ，２０ｂの充電を行うことができる。

なお、上述した実施形態では、蓄電装置２０ａ，２０ｂおよび電源系統１０ａ，１０ｂがそれぞれ２つである場合の充電回路４０について説明したが、蓄電装置２０ａ，２０ｂおよび電源系統１０ａ，１０ｂの数がそれぞれ３つ以上であってもよい。

かかる場合、無論、充電回路４０も蓄電装置２０ａ，２０ｂおよび電源系統１０ａ，１０ｂの数に合わせたスイッチ素子の配置により実現可能である。また、蓄電装置２０ａ，２０ｂおよび電源系統１０ａ，１０ｂの数が例えば３つの場合、以下の３つの充電回路４０の構成が考えられる。

かかる３つの充電回路４０は、３つの電源系統それぞれによって３つの蓄電装置それぞれが充電される回路構成、１つの電源系統によって３つの蓄電装置が充電される回路構成、１つの電源系統によって２つの蓄電装置が充電される回路構成が考えられる。

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。このため、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形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲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。

１ 充電制御装置
１０ａ，１０ｂ 電源系統
１１ 検出部
１２ 切替部
１２ａ 第１のスイッチ素子
１２ｂ 第２のスイッチ素子
１２ｃ 第３のスイッチ素子
１２ｄ 第４のスイッチ素子
２０ａ，２０ｂ 蓄電装置
３０ａ，３０ｂ 電源プラグ
４０ 充電回路
１００ 外部電源
Ｃ 車両

Claims (5)

1. 複数の蓄電装置と、
   外部電源に接続可能な複数の電源系統と、
   前記複数の電源系統それぞれに接続可能に設けられ、前記外部電源から供給される電力によって前記複数の蓄電装置を充電する充電回路と、
   前記複数の電源系統のうち、前記外部電源に接続される系統数を検出する検出部と、
   前記検出部によって検出された前記系統数に基づいて前記充電回路を切り替えることで、前記複数の蓄電装置それぞれが接続される前記電源系統を切り替える切替部と
   を備えることを特徴とする充電制御装置。
2. 前記切替部は、
   前記検出部によって検出された前記系統数が１つであった場合、当該１つの電源系統に前記複数の蓄電装置が接続される前記充電回路に切り替えること
   を特徴とする請求項１に記載の充電制御装置。
3. 前記切替部は、
   前記検出部によって検出された前記系統数が複数であった場合、当該複数の電源系統それぞれに対応する前記蓄電装置が接続される前記充電回路に切り替えること
   を特徴とする請求項１または２に記載の充電制御装置。
4. 前記複数の蓄電装置は、
   前記充電回路において直列に接続可能に配置され、
   前記切替部は、
   一端が第１の前記蓄電装置に接続され、他端が第１の前記電源系統に接続される第１のスイッチ素子と、
   一端が第２の前記蓄電装置に接続され、他端が第２の前記電源系統または前記第１の蓄電装置に接続される第２のスイッチ素子と、
   一端が前記第２の蓄電装置における前記第２のスイッチ素子とは反対側に接続され、他端が前記第１の電源系統または前記第２の電源系統に接続される第３のスイッチ素子とを有すること
   を特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の充電制御装置。
5. 前記検出部は、
   前記第１の電源系統および前記第２の電源系統それぞれについて接続の有無を検出し、
   前記切替部は、
   一端が前記第２の電源系統に接続され、他端が前記第１の電源系統および前記第１の蓄電装置の間に接続される第４のスイッチ素子を有し、前記検出部によって検出された前記接続の有無に基づいて当該第４のスイッチ素子を切り替えること
   を特徴とする請求項４に記載の充電制御装置。

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