JP7137387B2

JP7137387B2 - 充電制御装置、及び電動車両

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Publication number: JP7137387B2
Application number: JP2018139413A
Authority: JP
Inventors: 忠一植竹
Original assignee: Mercedes Benz Group AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2018-07-25
Filing date: 2018-07-25
Publication date: 2022-09-14
Anticipated expiration: 2038-07-25
Also published as: JP2020018092A

Description

本発明は、充電制御装置、及び電動車両に関する。

近年、ＰＨＥＶ車（プラグインハイブリッド電動車両）やＥＶ車（電動車両）は、車両の航続距離を延長するために、複数のバッテリパック（電池）を並列接続したバッテリシステムを搭載することでバッテリ容量を増加させることが検討されている。

このようなバッテリシステムの充電において、安全性を確保しつつ、充電時間の短縮を図る必要があるため、バッテリパック間に充電量の差が生じている場合、低充電量バッテリパックから先行して充電し、バッテリパック間の充電量が略同一になってから並列接続された他の高充電量バッテリパックのコンタクタを閉じて同時に充電することが提案されている（例えば特許文献１を参照）。

上記の充電制御を実施する場合、各バッテリパックの充電実行中における正確な電圧値を測定することは困難であることから、充電回路から充電電力が供給された状態の低充電量バッテリパックにおける見せかけのシステム電圧と高充電量バッテリパックの電圧とが一致したタイミングにおいて、高充電量バッテリパックのコンタクタが閉じられて並列充電が開始されることになる。

ここで、低充電量バッテリパックは、高充電量バッテリパックよりも充電回路との電位差が大きいことから、高充電量バッテリパックよりも大きな充電電流が供給される。このため、並列充電される各バッテリパックは、充電前に充電量の差があったとしても、充電の進行に伴って次第にバッテリパック間での電圧値が縮小し、つまりは充電量が均一化されることとなる。

特開２０１５－７０６９０号公報

しかしながら、上記のような充電制御では、充電開始時における高電圧バッテリパックの充電量が既に高い場合、各バッテリパックを並列に接続したときのシステム電圧に基づいて充電終了が判定され、バッテリパック間での電圧の均一化が完了しないまま充電が終了してしまう虞が生じる。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、互いに並列接続された複数のバッテリパックを充電する場合において、確実に充電量の均一化を図ることができる充電制御装置を提供することにある。

本発明に係る充電制御装置は、互いに並列に接続される複数のバッテリパックを充電する充電制御装置であって、外部給電装置から供給される充電電力で前記バッテリパックを充電する充電回路と、前記バッテリパックと前記充電回路とを電気的に接続するコンタクタと、前記充電回路に供給される前記充電電力を制御する充電電力制御部と、前記バッテリパックの充電量情報を取得する充電量情報取得部と、前記充電量情報取得部により取得された前記充電量情報に基づき、複数の前記バッテリパックのうち充電量の低い前記バッテリパックから充電を開始するように前記コンタクタを順次制御する充電制御部と、を含み、前記充電制御部は、複数の前記バッテリパックの電位差が所定の第１閾値以上で、且つ最も充電量が高い前記バッテリパックの充電量が所定の第２閾値以上である場合に、全ての前記コンタクタが閉じてから全ての前記バッテリパックの充電量が略均一となるまで、前記充電電力制御部から前記充電回路への前記充電電力の供給を制限する。

充電制御装置は、複数のバッテリパックに対する充電において、充電量の低いバッテリパックから充電を開始しつつ並列数を増加させていくことにより、バッテリパック間の電位差に対する安全性を確保しつつ充電時間の短縮を図っている。その上で、充電制御装置は、充電前における充電量が最も高いバッテリパックの充電量が所定の第２閾値以上である場合に、全てのバッテリパックが並列に接続されてから充電量が略均一となるまでの間に限り充電電力を制限している。これにより、本発明に係る充電制御装置は、充電中における各バッテリパックの正確な電圧値を取得できない急速充電中においても、充電を完全に停止する時間を設けず、又は最小限に抑えつつ、充電量が偏在したまま充電終了が判定されてしまうことを回避することができる。従って、本発明に係る充電制御装置によれば、互いに並列接続された複数のバッテリパックを充電する場合において、確実に充電量の均一化を図ることができる。
また、本発明に係る充電制御装置は、充電量情報取得部に取得される充電量情報は、充電回路に複数のバッテリパックの少なくとも１つが接続された状態における見せかけのシステム電圧であってもよい。
また、本発明に係る充電制御装置は、充電制御部による充電電力制御部から充電回路への充電電力の供給を制限は、充電中における各バッテリパックの正確な電圧を取得できない急速充電を適用した場合に実施されてもよい。
また、本発明に係る電動車両は、上記いずれかに記載の充電制御装置を備える。

本発明に係る充電制御装置を備える電気自動車のシステム構成図である。本発明の充電制御に係る回路及び制御信号の流れを模式的に示す回路図である。本発明に係る充電制御を示すフローチャートである。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下に説明する内容に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において任意に変更して実施することが可能である。また、実施の形態の説明に用いる図面は、いずれも構成部材を模式的に示すものであって、理解を深めるべく部分的な強調、拡大、縮小、または省略などを行っており、構成部材の縮尺や形状等を正確に表すものとはなっていない場合がある。

図１は、本発明に係る充電制御装置を備える電気自動車のシステム構成図である。図１に示す車両１は、走行駆動源としてのモータ２を備える電気自動車のトラック（すなわち、電気トラック）である。モータ２は例えば永久磁石式同期電動機のように発電機としても作動可能な電動機である。モータ２の出力軸はプロペラシャフト３を介して差動装置４が連結され、差動装置４には駆動軸５を介して左右の駆動輪６が連結されている。尚、車両１は、トラックタイプに限定されることなく、走行駆動源としてのモータを備えていれば、一般的な乗用自動車、バス、及びその他の自動車のタイプであってもよい。

モータ２は、インバータ１０、ジャンクションボックス１１、及び充電回路１２を介して高電圧蓄電部１３が接続されている。高電圧蓄電部１３に蓄えられた直流電力はインバータ１０により交流電力に変換されてモータ２に供給され、モータ２が発生させた駆動力は駆動輪６に伝達されて車両１を走行させる。また、例えば車両１の減速時や降坂路での走行時（回生走行時）には、駆動輪６側からの逆駆動によりモータ２が発電機として作動する（回生運転）。モータ２が発生させた負側の駆動力は制動力として駆動輪６側に伝達されると共に、モータ２が発電した交流電力がインバータ１０で直流電力に変換されて、ジャンクションボックス１１及び充電回路１２を介して高電圧蓄電部１３に充電される。また、高電圧蓄電部１３の内部には、電路の断接を行う各種のコンタクタスイッチ（電磁接触器）が設けられており、当該コンタクタスイッチの断接を行うことで、高電圧蓄電部１３への電力の供給及び遮断を制御可能である。

ジャンクションボックス１１は、車両１に搭載された各種電気機器と接続されている。当該ジャンクションボックス１１により各種電気機器に対して配電可能である。

ジャンクションボックス１１は、例えばクーラコンプレッサやパワーステアリング装置のポンプ等の高圧補機類１４が接続されている。高圧補機類１４は、高電圧蓄電部１３からの電力供給を受けることでそれぞれ作動する。

また、ジャンクションボックス１１には、ＤＣ－ＤＣコンバータを介して低電圧蓄電部（いずれも図示せず）が接続されていてもよい。これにより、例えば、後述するＶＣＵ３０等の低電圧で駆動する装置に適切な電力供給が可能になる。

更に、ジャンクションボックス１１には、受電口１５が電力供給回路１６を介して接続されている。これにより、ジャンクションボックス１１には、例えば急速充電の場合、高電圧蓄電部１３を充電するための直流電流が外部給電装置２０から供給可能となる。また、普通充電の場合には、高電圧蓄電部１３を充電するための交流電流が外部給電装置２０から供給可能である。本実施形態において、外部給電装置２０は、充電プラグ２１、ＡＣ－ＤＣコンバータ２２、交流電源２３を備えている。このような構成から、充電プラグ２１を車両１の側面又は背面に設けられた受電口１５に差し込むことにより、交流電源２３から供給される交流電流がＡＣ－ＤＣコンバータ２２によって直流電流に変換され、当該直流電流が充電プラグ２１から車両１に供給されることになる。なお、外部給電装置２０には、例えば家庭用の１００Ｖ、２００Ｖの普通充電や、急速充電、非接触充電を適宜用いることができる。

電力供給回路１６は、普通充電の場合、受電口１５を介して外部給電装置２０より受電する交流電流をジャンクションボックス１１を介して充電回路１２に供給する。例えば、電力供給回路１６は、コイル、ダイオード、トランジスタ、及びコンデンサ等の電子部品が配設され、所望の特性を備える回路であってもよく、或いは単なる直流電流を一方向に供給する回路であってもよい。また、電力供給回路１６は、ジャンクションボックス１１内の所望の回路と共通化してもよい。すなわち、電力供給回路１６をジャンクションボックス１１内に設けてもよい。

そして、ジャンクションボックス１１には、充電回路１２を介して高電圧蓄電部１３が接続されている。このような接続構成により、充電回路１２には、電力供給回路１６からジャンクションボックス１１を介して直流電流が供給され、更に当該直流電流が高電圧蓄電部１３に供給されることになる。

充電回路１２は、詳細を後述するように、受電口１５、電力供給回路１６、及びジャンクションボックス１１を介して外部給電装置２０から供給される充電電力により、高電圧蓄電部１３を充電する。また、充電回路１２は、ジャンクションボックス１１内の所望の回路と共通化してもよい。すなわち、充電回路１２をジャンクションボックス１１内に設けてもよい。

上述したように、本実施形態においては、高電圧蓄電部１３に蓄電された電力が、充電回路１２を介してジャンクションボックス１１に供給されるため、充電回路１２は放電回路としても機能することになる。なお、充電回路と放電回路とを独立して設けてもよい。

高電圧蓄電部１３は、後述するように複数のバッテリパックを含み、駆動源であるモータ２等に用いる走行用の電源である。また、高電圧蓄電部１３は、性能を発揮するのに適正な所定の作動温度範囲を有している。ここで、高電圧蓄電部１３に含まれるバッテリパックの数は、複数であればその個数は問わず、車両１に必要な電力容量等に基づき適宜変更されてもよい。

図１に示すように、車両１には、入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭなど）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタなど（いずれも図示せず）を備えたＶＣＵ３０が搭載されている。本実施形態におけるＶＣＵ３０は、主に高電圧蓄電部１３の充電制御を行う制御部であるが、車両１の全体を統括制御するためのその他の機能が設けられていてもよい。

ＶＣＵ３０は、高電圧蓄電部１３の充電量に相当するＳＯＣ（State Of Charge）及びバッテリ温度等のバッテリ状態に関する情報を高電圧蓄電部１３から取得可能である。また、ＶＣＵ３０は、高電圧蓄電部１３に対する充電の進行状況等に係る情報も取得可能であるほか、高電圧蓄電部１３内のスイッチの断接を制御する制御信号を送信することもできる。

更に、ＶＣＵ３０は、受電口１５から外部給電装置２０の接続の有無についての情報も取得可能である。例えば、受電口１５には接触センサが設けられ、充電プラグ２１が受電口１５に接触することで、当該接触センサからのセンサ信号がＶＣＵ３０に供給され、外部給電装置２０が接続されていることをＶＣＵ３０が認識してもよい。

次に、図２を参照しつつ、高電圧蓄電部１３の充電に係る動作をより具体的に説明する。図２は、本発明の充電制御に係る回路及び制御信号の流れを模式的に示す回路図である。図２においては外部給電装置２０が車両１に接続された状態を示しているが、外部給電装置２０と充電回路１２との間に介在するコンポーネントについては図示及び以下での説明を省略している。また、本実施形態においては、高電圧蓄電部１３は、説明の簡単化のため、互いに並列に接続される第１バッテリパックＰ１及び第２バッテリパックＰ２の２つから構成されているものとする。

第１バッテリパックＰ１は、第１コンタクタＣＯＮ１と第１バッテリモジュールＢ１とを含み、両者が直列に接続されている。また、第１バッテリモジュールＢ１は、内部抵抗Ｒを有している。そして、第１コンタクタＣＯＮ１は、閉状態において第１バッテリパックＰ１と充電回路１２とを電気的に接続し、開状態において第１バッテリパックＰ１と充電回路１２との接続を遮断する。

第２バッテリパックＰ２は、第２コンタクタＣＯＮ２と第２バッテリモジュールＢ２とを含み、両者が直列に接続されている。また、第２バッテリモジュールＢ２は、内部抵抗Ｒを有している。そして、第２コンタクタＣＯＮ２は、閉状態において第２バッテリパックＰ２と充電回路１２とを電気的に接続し、開状態において第２バッテリパックＰ２と充電回路１２との接続を遮断する。なお、それぞれのバッテリパックにおけるコンタクタの数は１つに限定されず、複数搭載されていてもよい。

ＶＣＵ３０は、より詳しくは、第１コンタクタＣＯＮ１及び第２コンタクタＣＯＮ２の開閉を個別に制御する充電制御部３１、第１バッテリモジュールＢ１及び第２バッテリモジュールＢ２の個別の充電量情報（ＳＯＣ）を取得する充電量情報取得部３２、及び高電圧蓄電部１３の充電に必要な電力を制御する充電電力制御部３３を含む。

充電制御部３１は、第１バッテリパックＰ１及び第２バッテリパックＰ２の電位差が所定の第１閾値Ｔ１未満である場合に、両者の電圧が略同一であると見做して並列充電を許可する。ここで、第１閾値Ｔ１とは、第１バッテリパックＰ１と第２バッテリパックＰ２とを並列に接続した場合であっても十分に安全性が確保できるような電位差として予め設定される閾値であり、例えば本実施形態においては２．５Ｖとして設定されている。

充電量情報取得部３２は、第１バッテリモジュールＢ１における充電量情報としてのＳＯＣ１と、第２バッテリモジュールＢ２における充電量情報としてのＳＯＣ２とを取得することで、各バッテリモジュールの充電状態を監視する。なお、それぞれのバッテリモジュールにおける充電量は、図示しないバッテリコントロールユニット（ＢＣＵ）により算出され、ＶＣＵ３０の充電量情報取得部３２に送信される。ここで、ＢＧＷ(バッテリゲートウェイ:各バッテリを統括する中間ＶＣＵ、図示せず)を介在させて、当該ＢＧＷにＳＯＣ値を送信したのち、ＶＣＵ３０の充電量情報取得部３２がＳＯＣ情報を取得してもよい。

充電電力制御部３３は、高電圧蓄電部１３の充電状態に応じて必要な充電電力を把握することにより充電回路１２から高電圧蓄電部１３へ供給される充電電力を所望の充電電力に制御する。ここで、ＶＣＵ３０は、充電回路１２が接続された状態の高電圧蓄電部１３に対して、車両１の電力系統全体の電圧値、すなわちシステム電圧Ｖ_Ｓを取得する。これにより、充電電力制御部３３は、取得したシステム電圧Ｖ_Ｓに基づいて必要な上記の充電電力を把握する他、システム電圧Ｖ_Ｓに基づいて高電圧蓄電部１３の充電終了を判定する。

このほか、ＶＣＵ３０は、第１バッテリモジュールＢ１及び第２バッテリモジュールＢ２のそれぞれの電圧値をそれぞれ電圧Ｖ１、電圧Ｖ２として取得することもできる。そして、ＶＣＵ３０は、特に両者の充電開始前において各バッテリモジュールの電圧値を取得しておくことで、充電開始時において並列接続可能なバッテリパックの有無を確認する。ただし、電圧Ｖ１及び電圧Ｖ２は、充電中において取得される場合には、動的に変化するため不正確な値となる。ここで、並列接続可能なバッテリパックの有無を、ＶＣＵ３０に代わり、中間ＶＣＵであるＢＧＷ（図示せず）が確認・判断を行ってもよい。

続いて、本発明の充電制御における基本動作について、引き続き図２を参照しながら説明する。ここでは、充電開始前における状態として、第１バッテリモジュールＢ１の電圧Ｖ１が４０５Ｖ、第２バッテリモジュールＢ２の電圧Ｖ２が３５０Ｖであるものとして説明する。また、充電回路１２は、一定の電流で急速充電を行う場合には、高電圧蓄電部１３に対して１００[Ａ]の充電電流を供給するものとする。さらに、各バッテリパックの内部抵抗Ｒを０．１[Ω] とする。

ＶＣＵ３０は、高電圧蓄電部１３の充電において、充電開始前の各バッテリモジュールの電圧Ｖ１、電圧Ｖ２を確認し、仮に電位差が第１閾値Ｔ１未満である場合には、第１バッテリパックＰ１及び第２バッテリパックＰ２を並列充電するための制御を実行する。この場合、ＶＣＵ３０は、システム電圧Ｖ_Ｓに基づいて、高電圧蓄電部１３の充電に必要な充電電力を外部給電装置２０に対して要求すると共に、充電制御部３１が第１コンタクタＣＯＮ１及び第２コンタクタＣＯＮ２の両方を閉じるよう制御する。また、第１コンタクタＣＯＮ１及び第２コンタクタＣＯＮ２の断接制御を、ＶＣＵ３０に代わり、中間ＶＣＵであるＢＧＷ（図示せず）が行ってもよい。これにより、第１バッテリモジュールＢ１及び第２バッテリモジュールＢ２は、充電回路１２からそれぞれ充電電力が供給されて充電される。

一方、本実施形態では、充電前における第１バッテリモジュールＢ１と第２バッテリモジュールＢ２との電位差が、第１閾値Ｔ１以上であることから、まずは、低充電量バッテリパックである第２バッテリパックＰ２から急速充電が開始される。すなわち、充電制御部３１（又は図示しないＢＧＷ）は、第１コンタクタＣＯＮ１を開状態に維持し、第２コンタクタＣＯＮ２を閉じる。

このとき、充電回路１２が出力する電圧を充電電圧Ｖ_Ｃとすると、充電電圧Ｖ_Ｃと第２バッテリパックＰ２の電圧Ｖ２との電位差を内部抵抗Ｒで割った値が充電電流になることから、（Ｖ_Ｃ－３５０）／０．１[Ω]＝１００[Ａ]の式より、充電電圧Ｖ_Ｃは３６０[Ｖ]となる。換言すると、充電回路１２は、第２バッテリパックＰ２の電圧Ｖ２が３５０[Ｖ]である場合には、充電電圧Ｖ_Ｃとして３６０[Ｖ]を出力することにより、１００[Ａ]の一定電流で急速充電を行うことができる。

ここで、第２バッテリパックＰ２の電圧Ｖ２は、第２バッテリパックＰ２の充電の進行に伴い電圧値が上昇する。このため、充電回路１２は、１００[Ａ]の充電電流を維持するために、電圧Ｖ２の上昇に合わせて充電電圧Ｖ_Ｃを上昇させている。

第２バッテリパックＰ２の充電が進行し、第２バッテリパックＰ２の電圧Ｖ２が４００[Ｖ]まで上昇すると、このときの充電電圧Ｖ_Ｃは、（Ｖ_Ｃ－４００）／０．１[Ω]＝１００[Ａ]の式より、４１０[Ｖ]まで上昇していることになる。このとき、４１０[Ｖ]の充電電圧Ｖ_Ｃを出力する充電回路１２と、４００[Ｖ]の第２バッテリパックＰ２とにより、ＶＣＵ３０は、両者の間の電圧として、おおよそ４０５[Ｖ]のシステム電圧Ｖ_Ｓを取得することになる。

このとき、ＶＣＵ３０は、システム電圧Ｖ_Ｓと第１バッテリパックＰ１の電圧Ｖ１との電位差が、第１閾値Ｔ１未満となったことにより、第１バッテリパックＰ１と第２バッテリパックＰ２との並列充電が可能になったものと判定する。すなわち、充電制御部３１（又は図示しないＢＧＷ）は、第１コンタクタＣＯＮ１を閉じることにより、第１バッテリパックＰ１の充電を許可する。

第１コンタクタＣＯＮ１と第２コンタクタＣＯＮ２とが閉じられると、充電回路１２は、並列に接続された第１バッテリパックＰ１と第２バッテリパックＰ２とを同時に充電する。ただし、第１バッテリパックＰ１と第２バッテリパックＰ２との間には、充電回路１２の出力電圧Ｖ_Ｃの影響による電位差が存在する。しかしながら、第１バッテリパックＰ１よりも第２バッテリパックＰ２の方が充電回路１２との電位差が大きいことにより、第１バッテリパックＰ１よりも第２バッテリパックＰ２の方に大きな充電電流が分配されることになる。このため、第１バッテリパックＰ１及び第２バッテリパックＰ２は、充電の進行に伴って電位差が縮小し、両者の充電量が均一化されて満充電状態に至る。

ただし、充電開始前の第１バッテリパックＰ１の充電量が比較的高い場合には（例えばＳＯＣ８５％以上）、各バッテリパックの充電量が均一化する前に、ＶＣＵ３０がシステム電圧Ｖ_Ｓに基づき充電停止の判定をしてしまう可能性が生じる。そこで、本発明に係る充電制御装置は、以下に説明する制御に従って各バッテリパックの充電制御を実行することにより、各バッテリパックの充電量を確実に均一化しつつ充電を完了させる。

図３は、本発明に係る充電制御を示すフローチャートである。車両１は、充電プラグ２１が受電口１５に差し込まれることにより、図３の充電制御に従って高電圧蓄電部１３の急速充電を開始する。

充電制御が開始されると、ＶＣＵ３０は、充電前における第１バッテリパックＰ１の電圧Ｖ１及び第２バッテリパックＰ２の電圧Ｖ２を確認する（ステップＳ１）。ここで取得される電圧Ｖ１及び電圧Ｖ２は、各バッテリパックに急速充電が開始される前の状態における測定値であるため正確な値である。そして、ＶＣＵ３０は、充電前の状態における電圧Ｖ１及び電圧Ｖ２を一時的に記憶することにより、後述するように並列充電が可能な程度まで充電が進行したかを判定する。また、各バッテリパックの電圧値は常時測定され、その値は常時更新されているため、充電直前の電圧値を取得可能である。しかしながら、電圧値データが更新・記憶された後にコンタクタが閉じていない場合、記憶されている電圧値データを用いてステップＳ１を実施してもよい。

次に、ＶＣＵ３０（又は図示しないＢＧＷ）は、第１バッテリパックＰ１及び第２バッテリパックＰ２の電位差が上記した第１閾値Ｔ１未満であるかを判定する（ステップＳ２）。両者の電位差が第１閾値Ｔ１未満であれば、各バッテリパックを並列充電することができ、ＳＯＣ１及びＳＯＣ２に差があったとしても、満充電状態に至るまでにその差が解消される。

第１バッテリパックＰ１及び第２バッテリパックＰ２の電位差が第１閾値Ｔ１未満であると判定された場合（ステップＳ２でＹｅｓ）、充電制御部３１は、第１コンタクタＣＯＮ１及び第２コンタクタＣＯＮ２を閉じることにより、第１バッテリモジュールＢ１及び第２バッテリモジュールＢ２を並列接続した急速充電を許可する（ステップＳ３）。

そして、ＶＣＵ３０は、システム電圧Ｖ_Ｓに基づいて高電圧蓄電部１３の充電状況を確認しつつ、満充電状態を検知したか否かを判定する（ステップＳ４）。さらに、高電圧蓄電部１３が満充電状態に達した場合には充電制御を終了し（ステップＳ４でＹｅｓ）、満充電状態に達するまでは充電を継続する（ステップＳ４でＮｏ）。

また、充電前における第１バッテリパックＰ１及び第２バッテリパックＰ２の電位差が第１閾値Ｔ１以上であると判定された場合（ステップＳ２でＮｏ）、ＶＣＵ３０の充電量情報取得部３２は、第１バッテリパックＰ１のＳＯＣ１及び第２バッテリパックＰ２のＳＯＣ２をそれぞれ確認する（ステップＳ５）。

そして、ＶＣＵ３０は、各ＳＯＣのうちの最大のＳＯＣが第２閾値Ｔ２未満であるかを判定する（ステップＳ６）。ここで、第２閾値Ｔ２とは、充電前における電圧が既に高いバッテリパックが存在するか否かを判定するための閾値である。すなわち、第２閾値Ｔ２よりもＳＯＣが高いバッテリパックが存在した場合、電位差が第１閾値Ｔ１以上の複数のバッテリパックを並列に急速充電すると、各バッテリパックの充電量が均一化される前に、充電終了が判定されてしまう。第２閾値Ｔ２は、本実施形態においては、例えばＳＯＣ８５％として設定されている。

最大ＳＯＣが第２閾値Ｔ２未満であると判定された場合（ステップＳ６でＹｅｓ）、ＳＯＣの最も低いバッテリパック、すなわち本実施形態においては、第２バッテリパックＰ２から急速充電が開始される（ステップＳ１１）。

そして、ＶＣＵ３０は、第１バッテリパックＰ１及び第２バッテリパックＰ２の電位差が上記した第１閾値Ｔ１未満であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。ここでは、充電前に測定された第１バッテリパックＰ１の電圧Ｖ１と、第２バッテリパックＰ２の電圧Ｖ２として充電回路１２の影響を受けたシステム電圧Ｖ_Ｓとの電位差が、第１閾値Ｔ１に対する比較対象となる。

第１バッテリパックＰ１及び第２バッテリパックＰ２の電位差が第１閾値Ｔ１以上である場合（ステップＳ１２でＮｏ）、まだ両者を並列充電することができないものとして、第２バッテリパックＰ２の急速充電を継続する。

ここで、例えば、高電圧蓄電部１３が充電量の異なる３つのバッテリパックからなる場合には、ステップＳ１１及びステップＳ１２において、各コンタクタを順次制御することで段階的に並列数を増加させながら急速充電が行われる。すなわち、この場合には、まず低充電量バッテリパックから充電が開始され、低充電量バッテリパックと中充電量バッテリパックとの電位差が第１閾値Ｔ１未満になると、低充電量バッテリパックと中充電量バッテリパックとを並列に接続して充電する。さらに、低充電量バッテリパック及び中充電量バッテリパックと、高充電量バッテリパックとの電位差が、第１閾値Ｔ１未満となるまで（ステップＳ１２でＹｅｓ）充電が進行すると、全てのバッテリパックを並列に接続する。

一方、最大ＳＯＣが第２閾値Ｔ２以上であると判定された場合（ステップＳ６でＮｏ）、ＳＯＣの最も低いバッテリパック、すなわち本実施形態においては、第２バッテリパックＰ２から急速充電が開始される（ステップＳ７）。

そして、ＶＣＵ３０は、第１バッテリパックＰ１及び第２バッテリパックＰ２の電位差が上記した第１閾値Ｔ１未満であるか否かを判定する（ステップＳ８）。ここでは、充電前に測定された第１バッテリパックＰ１の電圧Ｖ１と、第２バッテリパックＰ２の電圧Ｖ２として充電回路１２の影響を受けたシステム電圧Ｖ_Ｓとの電位差が、第１閾値Ｔ１に対する比較対象となる。

第１バッテリパックＰ１及び第２バッテリパックＰ２の電位差が第１閾値Ｔ１以上である場合（ステップＳ８でＮｏ）、まだ両者を並列充電することができないものとして、第２バッテリパックＰ２の急速充電を継続する。

ここで、例えば、高電圧蓄電部１３が充電量の異なる３つのバッテリパックからなる場合には、ステップＳ６及びステップＳ７において、各コンタクタを順次制御することで段階的に並列数を増加させながら急速充電が行われる。すなわち、この場合には、まず低充電量バッテリパックから充電が開始され、低充電量バッテリパックと中充電量バッテリパックとの電位差が第１閾値Ｔ１未満になると、低充電量バッテリパックと中充電量バッテリパックとを並列に接続して充電する。さらに、低充電量バッテリパック及び中充電量バッテリパックと、高充電量バッテリパックとの電位差が、第１閾値Ｔ１未満となるまで充電が進行すると、全てのバッテリパックを並列に接続する。

図３のフローチャートに戻り、第１バッテリパックＰ１及び第２バッテリパックＰ２の電位差が第１閾値Ｔ１未満となった場合（ステップＳ８でＹｅｓ）、上記のように全てのバッテリパックが並列に接続される。

ただし、各バッテリパックは、システム電圧Ｖ_Ｓに基づいて並列接続の可否が判定されるため、並列に接続されたからといって各ＳＯＣが均一化されているとは限らない。そのため、ＶＣＵ３０の充電電力制御部３３は、外部給電装置２０に対する電力要求を変更し、充電回路から高電圧蓄電部１３へ供給される充電電力を制限する（ステップＳ９）。すなわち、充電電力制御部３３は、高電圧蓄電部１３への充電電力の供給を停止又は低下させる。これにより、高電圧蓄電部１３は、各バッテリパック間で電力の授受が行われることにより、両者のＳＯＣの差が縮小していくことになる。

充電電力が制限されると、ＶＣＵ３０は、各バッテリパック間のＳＯＣの差が解消されたか否かを判定する（ステップＳ１０）。そして、ＳＯＣの差が解消されたと判定された場合には（ステップＳ１０でＹｅｓ）、上記したステップＳ３及びステップＳ４を経て、満充電後に充電制御が終了する。

以上のように、本発明に係る充電制御装置は、第１バッテリパックＰ１及び第２バッテリパックＰ２に対する充電において、充電量の低いバッテリパックから充電を開始しつつ並列数を増加させていくことにより、各バッテリパック間の電位差に対する安全性を確保しつつ充電時間の短縮を図っている。その上で、充電制御装置は、充電前におけるＳＯＣが最も高いバッテリパックの充電量が所定の第２閾値Ｔ２以上である場合に、全てのバッテリパックが並列に接続されてからＳＯＣが略均一となるまでの間に限り充電電力を制限している。これにより、本発明に係る充電制御装置は、充電中における第１バッテリパックＰ１及び第２バッテリパックＰ２の正確な電圧Ｖ１及び電圧Ｖ２を取得できない急速充電においても、充電を停止する時間を設けず、又は最小限に抑えつつ、ＳＯＣが偏在したまま充電終了が判定されてしまうことを回避することができる。従って、本発明に係る充電制御装置によれば、互いに並列接続された複数のバッテリパックを充電する場合において、確実に充電量の均一化を図ることができる。

１車両
１２充電回路
１３高電圧蓄電部
２０外部給電装置
３０ＶＣＵ
３１充電制御部
３２充電量情報取得部
３３充電電力制御部
Ｐ１第１バッテリパック
Ｐ２第２バッテリパック

Claims

互いに並列に接続される複数のバッテリパックを充電する充電制御装置であって、
外部給電装置から供給される充電電力で前記バッテリパックを充電する充電回路と、
前記バッテリパックと前記充電回路とを電気的に接続するコンタクタと、
前記充電回路に供給される前記充電電力を制御する充電電力制御部と、
前記バッテリパックの充電量情報を取得する充電量情報取得部と、
前記充電量情報取得部により取得された前記充電量情報に基づき、充電の開始時において、複数の前記バッテリパックの電位差が所定の第１閾値以上であれば、複数の前記バッテリパックのうち充電量の低い前記バッテリパックから充電を開始するように前記コンタクタを順次制御する充電制御部と、を含み、
前記充電制御部は、前記充電の開始時において最も充電量が高い前記バッテリパックの充電量が所定の第２閾値以上である場合は、前記電位差が前記第１閾値未満となるまで充電された後、全ての前記コンタクタが閉じてから全ての前記バッテリパックの充電量が略均一となるまで、前記充電電力制御部から前記充電回路への前記充電電力の供給を制限する、充電制御装置。
前記充電量情報取得部に取得される充電量情報は、前記充電回路に複数のバッテリパックの少なくとも１つが接続された状態におけるシステム電圧である、請求項１に記載の充電制御装置。
前記充電制御部による前記充電電力制御部から前記充電回路への前記充電電力の供給を制限は、充電中における各バッテリパックの正確な電圧を取得できない急速充電を適用した場合に実施される、請求項１または２に記載の充電制御装置。
請求項１乃至３のいずれかに記載の充電制御装置を備える電動車両。