特許 6222744 電源制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6222744

(24)【登録日】2017年10月13日

(45)【発行日】2017年11月1日

(54)【発明の名称】電源制御装置

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/02 20160101AFI20171023BHJP

   H02J 7/10 20060101ALI20171023BHJP

   H01M 10/44 20060101ALI20171023BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20171023BHJP

   B60L 11/18 20060101ALI20171023BHJP

【ＦＩ】

   H02J7/02 F

   H02J7/10 B

   H02J7/10 H

   H01M10/44 Q

   H01M10/48 P

   B60L11/18 C

【請求項の数】6

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2015-7064(P2015-7064)

(22)【出願日】2015年1月16日

(65)【公開番号】特開2016-134969(P2016-134969A)

(43)【公開日】2016年7月25日

【審査請求日】2016年9月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】510123839

【氏名又は名称】オムロンオートモーティブエレクトロニクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100101786

【弁理士】

【氏名又は名称】奥村 秀行

(72)【発明者】

【氏名】安藤 正則

(72)【発明者】

【氏名】井戸 勇作

【審査官】 高野 誠治

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−１４３８４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０２３２３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−３２７０９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／１４２００４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−０１６１１６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ ７／００ − ７／１２

Ｈ０２Ｊ ７／３４ − ７／３６

Ｈ０１Ｍ １０／４２ − １０／４８

Ｂ６０Ｌ １１／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

外部から供給される交流電圧を、高電圧バッテリを充電するための直流電圧に変換する充電器と、
前記充電器から出力される直流電圧を、補機を駆動するための直流電圧に変換する降圧用のＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記充電器を制御する第１制御部と、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する第２制御部と、
外部装置から前記交流電圧の給電情報と前記高電圧バッテリの電力情報とを受信するための外部通信部と、を備え、
前記第２制御部は、前記外部通信部により受信した前記交流電圧の給電情報と前記高電圧バッテリの電力情報とに基づいて、前記高電圧バッテリを充電するための充電電流指令値を設定して、該充電電流指令値を前記第１制御部へ送信し、
前記第１制御部は、前記第２制御部から受信した前記充電電流指令値に基づいて、前記充電器を制御する、電源制御装置において、
前記充電器は、外部の普通充電装置による制御に基づいて交流電源から供給される交流電圧を、直流電圧に変換し、
前記高電圧バッテリは、前記充電器から出力される前記直流電圧により充電される普通充電と、外部の急速充電装置から供給される直流電圧により充電される急速充電とが可能なバッテリであり、
前記普通充電時に、前記第２制御部は、前記外部通信部により前記普通充電装置に給電指令を送信するとともに、前記充電電流指令値を設定して該充電電流指令値を前記第１制御部へ送信し、
前記急速充電時に、前記第２制御部は、前記外部通信部により前記急速充電装置に給電指令を送信するとともに、前記外部通信部により受信した前記急速充電装置からの前記給電情報と、前記高電圧バッテリの電力情報とに基づいて充電電流指令値を設定して、該充電電流指令値を前記急速充電装置へ送信する、ことを特徴とする電源制御装置。

【請求項2】

請求項１に記載の電源制御装置において、
当該電源制御装置は、回路の電位レベルによって、高圧部１次側と高圧部２次側と低圧部とに区分され、
前記高圧部１次側と前記高圧部２次側と前記低圧部とはそれぞれ絶縁され、
前記高圧部１次側には、前記交流電圧の入力部と、前記充電器の一部と、前記第１制御部とが設けられ、
前記高圧部２次側には、前記充電器の残部と、前記高電圧バッテリへの出力部と、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの一部とが設けられ、
前記低圧部には、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの残部と、前記補機への出力部と、前記第２制御部と、前記外部通信部とが設けられている、ことを特徴とする電源制御装置。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の電源制御装置において、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を検出する第１検出部をさらに備え、
前記第２制御部は、前記第１検出部の検出値に基づいて、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する、ことを特徴とする電源制御装置。

【請求項4】

請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の電源制御装置において、
当該電源制御装置の各部を駆動するための内部電源をさらに備え、
前記第２制御部は、当該電源制御装置の起動後に、前記内部電源の電力を前記充電器と前記第１制御部と前記ＤＣ／ＤＣコンバータとに供給する、ことを特徴とする電源制御装置。

【請求項5】

請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の電源制御装置において、
前記充電器に対して入出力される電流または電圧を検出する第２検出部をさらに備え、
前記第１制御部は、前記充電器の制御状態と前記第２検出部の検出値とを前記第２制御部に送信する、ことを特徴とする電源制御装置。

【請求項6】

請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の電源制御装置において、
前記第２制御部は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ、前記外部通信部、または前記充電器の異常を検出したときに、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを停止するとともに、前記第１制御部に停止指令を送信し、
前記第１制御部は、前記充電器の異常を検出したとき、または前記第２制御部から前記停止指令を受信したときに、前記充電器を停止する、ことを特徴とする電源制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、外部から供給される交流電圧を高電圧バッテリ充電用の直流電圧に変換する充電器と、充電器から出力される直流電圧を補機駆動用の直流電圧に変換する降圧用のＤＣ／ＤＣコンバータとを備えた電源制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

電気自動車やハイブリッドカーには、高電圧バッテリ、充電器、降圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ、および補機などが設けられている。高電圧バッテリは、走行モータの駆動源である。

【0003】

充電器は、外部の商用交流電源から供給される交流電圧を、高電圧バッテリを充電するための直流電圧に変換して、該直流電圧で高電圧バッテリを充電する。詳しくは、たとえば特許文献１に開示されているように、高電圧バッテリの正極側の出力電圧と負極側の出力電流が検出され、該検出値に基づいて制御目標値（電圧値または電流値）が設定される。そして、その制御目標値に基づいて充電器から出力される直流電圧が制御され、高電圧バッテリが充電される。

【0004】

降圧用のＤＣ／ＤＣコンバータは、充電器から出力される直流電圧を、補機を駆動するための直流電圧に変換する。補機は、車両に備わるカーナビゲーションシステムやオーディオなどの電装品であり、ＤＣ／ＤＣコンバータから出力される直流電圧により駆動される。ＤＣ／ＤＣコンバータと補機の間には、低電圧バッテリが接続される場合もある。

【0005】

特許文献２および特許文献３には、車両用の充電器とＤＣ／ＤＣコンバータとを備えた電源制御装置が開示されている。特許文献２では、充電器とＤＣ／ＤＣコンバータとが別々の制御部により制御される。特許文献３では、充電器とＤＣ／ＤＣコンバータとが１つの制御部により制御される。

【0006】

また、特許文献４〜６には、走行モータを駆動するためのパワーモジュール（インバータなど）と、ＤＣ／ＤＣコンバータとが一体化された電源制御装置が開示されている。この電源制御装置では、パワーモジュールとＤＣ／ＤＣコンバータとの間に冷却体が介在している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００７−２０２９９号公報

【特許文献2】特開２０１１−７２０６９号公報

【特許文献3】特開２０１４−３７５０号公報

【特許文献4】特開２００９−２７９０１号公報

【特許文献5】特開２０１３−２１１９４３号公報

【特許文献6】特開２０１３−９９０５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

充電器と降圧用のＤＣ／ＤＣコンバータとを備えた電源制御装置において、充電器とＤＣ／ＤＣコンバータとを１つの制御部で制御するよりも、別々の制御部で制御する方が、各制御部の負荷を軽減することができる。しかし、ＤＣ／ＤＣコンバータの制御に比べて、充電器の制御では、電圧変換に伴う処理が複雑となるので、ＤＣ／ＤＣコンバータ用の制御部の負荷より、充電器用の制御部の負荷の方が大きくなってしまう。これは、充電器用の制御部における処理の高速化を阻害する要因となる。

【0009】

本発明の課題は、充電器と降圧用のＤＣ／ＤＣコンバータとを別々の制御部で制御する電源制御装置において、各制御部の負荷の差を減少させることである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明による電源制御装置は、外部から供給される交流電圧を、高電圧バッテリを充電するための直流電圧に変換する充電器と、充電器から出力される直流電圧を、補機を駆動するための直流電圧に変換する降圧用のＤＣ／ＤＣコンバータと、充電器を制御する第１制御部と、ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する第２制御部と、外部装置から送信される交流電圧の給電情報と高電圧バッテリの電力情報とを受信するための外部通信部とを備える。第２制御部は、外部通信部により受信した交流電圧の給電情報と高電圧バッテリの電力情報とに基づいて、高電圧バッテリを充電するための充電電流指令値を設定して、該充電電流指令値を第１制御部へ送信し、第１制御部は、第２制御部から受信した充電電流指令値に基づいて、充電器を制御する。充電器は、外部の普通充電装置による制御に基づいて交流電源から供給される交流電圧を、直流電圧に変換する。高電圧バッテリは、充電器から出力される直流電圧により充電される普通充電と、外部の急速充電装置から供給される直流電圧により充電される急速充電とが可能なバッテリである。普通充電時には、第２制御部は、外部通信部により普通充電装置に給電指令を送信するとともに、充電電流指令値を設定して該充電電流指令値を第１制御部へ送信する。急速充電時には、第２制御部は、外部通信部により急速充電装置に給電指令を送信するとともに、外部通信部により受信した急速充電装置からの給電情報と、高電圧バッテリの電力情報とに基づいて充電電流指令値を設定して、該充電電流指令値を急速充電装置へ送信する。

【0011】

本発明によると、ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する第２制御部が、高電圧バッテリを充電するための充電電流指令値を、外部装置から受信した交流電流の給電情報と高電圧バッテリの電力情報とに基づいて設定する。そして、第２制御部は、その充電電流指令値を充電器を制御する第１制御部へ送信する。つまり、充電器の制御に必要な処理の一部を第２制御部が担うので、第１制御部と第２制御部の負荷の差を減少させることができる。その結果、第１制御部における処理を高速に行うことが可能となる。

【0012】

また、本発明では、上記電源制御装置において、回路の電位レベルによって、高圧部１次側と高圧部２次側と低圧部とに区分され、高圧部１次側と高圧部２次側と低圧部とはそれぞれ絶縁され、高圧部１次側には、交流電圧の入力部と、充電器の一部と、第１制御部とが設けられ、高圧部２次側には、充電器の残部と、高電圧バッテリへの出力部と、ＤＣ／ＤＣコンバータの一部とが設けられ、低圧部には、ＤＣ／ＤＣコンバータの残部と、補機への出力部と、第２制御部と、外部通信部とが設けられていてもよい。

【0013】

また、本発明では、上記電源制御装置において、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を検出する第１検出部をさらに備え、第２制御部は、第１検出部の検出値に基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータを制御してもよい。

【0014】

また、本発明では、上記電源制御装置において、電源制御装置の各部を駆動するための内部電源をさらに備え、第２制御部は、電源制御装置の起動後に、内部電源の電力を充電器と第１制御部とＤＣ／ＤＣコンバータとに供給してもよい。

【0016】

また、本発明では、上記電源制御装置において、充電器に対して入出力される電流または電圧を検出する第２検出部をさらに備え、第１制御部は、充電器の制御状態と第２検出部の検出値とを第２制御部に送信してもよい。

【0017】

さらに、本発明では、上記電源制御装置において、第２制御部は、ＤＣ／ＤＣコンバータ、外部通信部、または充電器の異常を検出したときに、ＤＣ／ＤＣコンバータを停止するとともに、第１制御部に停止指令を送信し、第１制御部は、充電器の異常を検出したとき、または第２制御部から停止指令を受信したときに、充電器を停止してもよい。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、充電器と降圧用のＤＣ／ＤＣコンバータとを別々の制御部で制御する電源制御装置において、各制御部の負荷の差を減少させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の電源制御装置の構成を示したブロック図である。

【図2】普通充電時の図１の電源制御装置の動作を示した図である。

【図3】急速充電時の図１の電源制御装置の動作を示した図である。

【図4】車両走行時の図１の電源制御装置の動作を示した図である。

【図5】図１のメイン制御部の動作を示したフローチャートである。

【図6】図１のサブ制御部の動作を示したフローチャートである。

【図7】図５および図６の制御部間通信管理の詳細を示したフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0020】

本発明の実施形態につき、図面を参照しながら説明する。以下では、本発明を電気自動車に適用した場合を例に挙げる。

【0021】

まず、本発明の電源制御装置１の構成を、図１を参照しながら説明する。

【0022】

図１は、電源制御装置１の構成を示したブロック図である。電源制御装置１は、電気自動車に搭載されている。電源制御装置１には、充電器２、降圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ（以下「降圧コンバータ」という。）３、サブ制御部４、メイン制御部５、外部通信部６、および内部電源７などが備わっている。これらの各部は一体化されて、１つのケース内に収納されている（図示省略）。

【0023】

また、電源制御装置１には、電力の入力部８と出力部９、１０、ならびに信号の入出力部１１が設けられている。これらはコネクタなどから構成されている。

【0024】

入力部８には、ハーネスなどを介して、商用の交流電源２１が接続される。交流電源２１からの交流電圧の供給と停止は、普通充電装置２０で制御される。普通充電装置２０は、たとえばＥＶＳＥ（Electric Vehicle Service Equipment）から成る。

【0025】

出力部９には、ハーネスなどを介して、高電圧バッテリ２２が接続される。高電圧バッテリ２２は、車両の走行モータ（図示省略）の駆動源であり、リチウムイオン電池などの二次電池から成る。高電圧バッテリ２２には、別のハーネスなどを介して、急速充電装置２３の給電部が接続される（図３）。

【0026】

出力部１０には、ハーネスなどを介して、低電圧バッテリ２４が接続される。低電圧バッテリ２４は、補機２５の駆動源であり、鉛蓄電池などの二次電池から成る。補機２５は、走行モータの駆動電圧より低い電圧で駆動される低電圧負荷である。補機２５には、車両に備わるオーディオ、カーナビゲーションシステム、ＥＰＳ（Electric Power Steering）、ＡＢＳ（Antilock Brake System）などの電装品が含まれる。

【0027】

入出力部１１には、ハーネスなどを介して、普通充電装置２０、急速充電装置２３、または車両側ＥＣＵ（電子制御装置）２６などの外部装置が接続される。また、入出力部１１には、車両のイグニッションスイッチの出力配線と低電圧バッテリ２４からの給電配線も接続される（図示省略）。車両側ＥＣＵ２６には、高電圧バッテリ２２を管理する装置や、車両の状態を管理する装置などが含まれる。

【0028】

充電器２は、一端が入力部８に接続され、他端が出力部９に接続されている。充電器２は、外部の交流電源２１から入力部８を介して供給される交流電圧（たとえばＡＣ８５〜２６４〔Ｖ〕）を、高電圧バッテリ２２を充電するための直流電圧（たとえばＤＣ１８０〜４５０〔Ｖ〕）に変換する。そして、充電器２は、その変換後の直流電圧を、出力部９を介して高電圧バッテリ２２に出力する。

【0029】

詳しくは、充電器２は、ＰＦＣ（Power Factor Correction；力率改善）回路２ａと、充電用のＤＣ／ＤＣコンバータ（以下「充電コンバータ」という。）２ｂとから構成されている。ＰＦＣ回路２ａには、ＭＯＳ−ＦＥＴなどのスイッチング素子が含まれている。充電コンバータ２ｂには、ＭＯＳ−ＦＥＴなどのスイッチング素子のブリッジ回路、トランス、整流回路、および平滑回路が含まれている。

【0030】

ＰＦＣ回路２ａは、交流電源２１から入力部８を介して入力された交流電圧を、スイッチング素子のオン・オフ動作により、たとえばＤＣ３９０〔Ｖ〕に昇圧・整流し、かつ入力された電流の波形を正弦波に近づけて力率改善を行う。充電コンバータ２ｂは、ＰＦＣ回路２ａから出力された直流電圧を、スイッチング素子のオン・オフ動作により高電圧バッテリ２２の充電用の直流電圧に変換する。そして、充電コンバータ２ｂは、変換後の直流電圧を整流回路により整流してから、出力部９を介して高電圧バッテリ２２へ出力する。高電圧バッテリ２２は、充電器２から出力部９を介して出力される直流電圧により充電される。このような交流電源２１と充電器２による高電圧バッテリ２２の充電を、普通充電という。

【0031】

サブ制御部４は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）などのマイクロコンピュータから成り、充電器２を制御する。詳しくは、サブ制御部４は、ＰＦＣ回路２ａと充電コンバータ２ｂとに備わるスイッチング素子を、それぞれ駆動回路１２ａ、１２ｂによりＰＷＭ（Pulse Width Modulation；パルス幅変調）信号で駆動して、該スイッチング素子のオン・オフを制御する。サブ制御部４は、本発明の「第１制御部」の一例である。

【0032】

入力部８からＰＦＣ回路２ａへの入力電圧は、電圧検出回路１３ａにより検出される。入力部８からＰＦＣ回路２ａへの入力電流は、電流検出回路１３ｂにより検出される。ＰＦＣ回路２ａから充電コンバータ２ｂへの出力電圧は、電圧検出回路１３ｃにより検出される。充電コンバータ２ｂからの出力電流は、電流検出回路１３ｄにより検出され、充電コンバータ２ｂからの出力電圧は、電圧検出回路１３ｅにより検出される。

【0033】

各検出回路１３ａ〜１３ｅの検出値は、サブ制御部４に出力される。サブ制御部４は、各検出回路１３ａ〜１３ｅの検出値と充電器２の制御状態を示す情報とを、通信線１６を介してメイン制御部５に送信する。検出回路１３ａ〜１３ｅは、本発明の「第２検出部」の一例である。

【0034】

高電圧バッテリ２２は、充電器２を介さずに、急速充電装置２３によっても充電可能である。詳しくは、急速充電装置２３と高電圧バッテリ２２とを接続した後（図３）、高電圧バッテリ２２は、急速充電装置２３の給電部から供給される直流電圧により、上述した普通充電時よりも急速に充電される。このような急速充電装置２３による高電圧バッテリ２２の充電を、急速充電という。急速充電時に、充電器２およびサブ制御部４は機能しない。

【0035】

降圧コンバータ３は、一端が充電器２および出力部９に接続され、他端が出力部１０に接続されている。降圧コンバータ３は、充電器２から出力される直流電圧を、補機２５を駆動するための直流電圧（たとえばＤＣ１０〜１５〔Ｖ〕）に変換する。そして、降圧コンバータ３は、その変換後の直流電圧を、出力部１０を介して低電圧バッテリ２４に出力する。

【0036】

詳しくは、降圧コンバータ３には、ＭＯＳ−ＦＥＴなどのスイッチング素子のブリッジ回路、トランス、整流回路、および平滑回路が含まれている。降圧コンバータ３は、充電器２の充電コンバータ２ｂから出力された直流電圧を、スイッチング素子のオン・オフ動作により補機２５の駆動用の直流電圧に変換する。そして、降圧コンバータ３は、変換後の直流電圧を整流回路により整流してから、出力部１０を介して低電圧バッテリ２４へ出力する。低電圧バッテリ２４は、降圧コンバータ３から出力部１０を介して出力される直流電圧により充電される。補機２５は、低電圧バッテリ２４の電力により駆動される。

【0037】

メイン制御部５は、ＤＳＰなどのマイクロコンピュータから成り、降圧コンバータ３を制御する。詳しくは、メイン制御部５は、降圧コンバータ３に備わるスイッチング素子を、駆動回路１４によりＰＷＭ信号で駆動して、該スイッチング素子のオン・オフを制御する。メイン制御部５は、本発明の「第２制御部」の一例である。

【0038】

充電器２の充電コンバータ２ｂから降圧コンバータ３への入力電流は、電流検出回路１５ａによっても検出される。降圧コンバータ３から出力部１０への出力電圧は、電圧検出回路１５ｂにより検出される。各検出回路１５ａ、１５ｂの検出値は、メイン制御部５に出力される。メイン制御部５は、電流検出回路１５ａまたは電圧検出回路１５ｂの検出値に基づいて、降圧コンバータ３を制御する。電圧検出回路１５ｂは、本発明の「第１検出部」の一例である。

【0039】

外部通信部６は、一端がメイン制御部５に接続され、他端が入出力部１１に接続されている。外部通信部６は、普通充電装置２０や急速充電装置２３と通信するためのインタフェイスと、車両側ＥＣＵ２６とＣＡＮ（Control Area Network）通信するための通信回路とから構成されている。

【0040】

高電圧バッテリ２２の普通充電時に、メイン制御部５は、普通充電装置２０から送信された交流電圧の給電情報と、車両側ＥＣＵ２６から送信された高電圧バッテリ２２の電力情報とを、外部通信部６により受信する。そして、メイン制御部５は、それらの情報に基づいて高電圧バッテリ２２を充電するための充電電流指令値を設定し、該充電電流指令値を通信線１６によりサブ制御部４へ送信する。サブ制御部４は、メイン制御部５から受信した充電電流指令値に基づいて、充電器２を制御する。

【0041】

内部電源７は、充電器２、降圧コンバータ３、およびサブ制御部４などを駆動するための電源である。

【0042】

メイン制御部５には、低電圧バッテリ２４などから常に電力が供給される。電源制御装置１の停止中、メイン制御部５は待機状態にある。イグニションスイッチがオンされたり、普通充電装置２０、急速充電装置２３が接続されたりすると、電源制御装置１は起動する。電源制御装置１が起動すると、メイン制御部５は起動して、内部電源７の電力を充電器２と降圧コンバータ３とサブ制御部４とに供給する。

【0043】

降圧コンバータ３を構成する部品の数と、充電器２の充電コンバータ２ｂを構成する部品の数は、同等または近い値になっている。充電コンバータ２ｂに加えてＰＦＣ回路２ａを有する充電器２の構成部品は、降圧コンバータ３の構成部品より多くなっている。

【0044】

電源制御装置１は、回路の電位レベルによって、高圧部１次側１Ａと高圧部２次側１Ｂと低圧部１Ｃとに区分される。高圧部１次側１Ａと高圧部２次側１Ｂと低圧部１Ｃとは、それぞれ絶縁されている。

【0045】

高圧部１次側１Ａには、入力部８、充電器２のＰＦＣ回路２ａ、充電コンバータ２ｂのトランスの１次側にある回路、サブ制御部４、駆動回路１２ａ、１２ｂ、および検出回路１３ａ〜１３ｃが含まれる。高圧部２次側１Ｂには、充電コンバータ２ｂのトランスの２次側にある回路、出力部９、および降圧コンバータ３のトランスの１次側にある回路が含まれる。低圧部１Ｃには、降圧コンバータ３のトランスの２次側にある回路、出力部１０、駆動回路１４、電圧検出回路１５ｂ、メイン制御部５、外部通信部６、および入出力部１１が含まれる。

【0046】

電流検出回路１３ｄと電圧検出回路１３ｅは、高圧部１次側１Ａと高圧部２次側１Ｂの境界に設けられていて、高圧部１次側１Ａと高圧部２次側１Ｂを絶縁している。電流検出回路１５ａは、高圧部２次側１Ｂと低圧部１Ｃの境界に設けられていて、高圧部２次側１Ｂと低圧部１Ｃを絶縁している。内部電源７は、高圧部１次側１Ａと高圧部２次側１Ｂと低圧部１Ｃの境界に設けられていて、高圧部１次側１Ａと高圧部２次側１Ｂと低圧部１Ｃを絶縁している。通信線１６は、高圧部１次側１Ａと低圧部１Ｃに跨っていて、高圧部１次側１Ａと低圧部１Ｃを絶縁している。

【0047】

次に、電源制御装置１の動作を、図２〜図７を参照しながら説明する。

【0048】

図２は、普通充電時の電源制御装置１の動作を示した図である。図３は、急速充電時の電源制御装置１の動作を示した図である。図４は、車両走行時の電源制御装置１の動作を示した図である。図５は、メイン制御部５の動作を示したフローチャートである。図６は、サブ制御部４の動作を示したフローチャートである。図７は、図５および図６の制御部間通信管理の詳細を示したフローチャートである。

【0049】

＜普通充電時の動作＞
電源制御装置１の起動後に、メイン制御部５は、たとえば外部通信部６により普通充電装置２０との所定の通信が完了すると、図２に示すように、入出力部１１に普通充電装置２０が接続され、入力部８に交流電源２１が接続されたと判断する（図５のステップＳ１：ＹＥＳ）。そして、メイン制御部５は、普通充電指令値設定処理を実行する（図５のステップＳ２）。

【0050】

普通充電指令値設定処理において、メイン制御部５は、普通充電装置２０から送信された交流電圧の給電情報を、外部通信部６により受信する。この交流電圧の給電情報には、たとえば電流の上限値が含まれる。また、メイン制御部５は、車両側ＥＣＵ２６から送信された高電圧バッテリ２２の電力情報を、外部通信部６により受信する。この高電圧バッテリ２２の電力情報には、高電圧バッテリ２２の充電量（または高電圧バッテリ２２の電圧）などが含まれる。メイン制御部５は、交流電圧の給電情報と高電圧バッテリ２２の電力情報とを受信すると、これらの情報に基づいて高電圧バッテリ２２を普通充電するための充電電流指令値を設定する。これらの充電指令値設定処理は、所定の周期で実行される。

【0051】

次に、メイン制御部５は、交流電源２１からの給電を許可する給電指令を、外部通信部６により普通充電装置２０に送信する（図５のステップＳ３）。普通充電装置２０は、給電指令を受信すると、交流電源２１からの交流電圧の供給を開始する。

【0052】

また、メイン制御部５とサブ制御部４とが、制御部間通信管理処理を実行する（図５のステップＳ４、図６のステップＳ２１）。制御部間通信管理処理の詳細につき、図７を参照しながら説明する。まずメイン制御部５が、サブ制御部４に対して、ＰＦＣ回路２ａと充電コンバータ２ｂのオフ（停止）を指示するとともに、充電電流指令値を送信する（図７のステップＳ３１）。すると、サブ制御部４が、メイン制御部５に対して、検出回路１３ａ〜１３ｅにより検出した充電器２の入出力検出値（入出力電流値・電圧値）を送信するとともに、ＰＦＣ回路２ａと充電コンバータ２ｂがアイドル（準備）状態であることを示す情報を送信する（図７のステップＳ３２）。

【0053】

そして、メイン制御部５は、普通充電装置２０と交流電源２１の接続状態が継続していることを確認すると、サブ制御部４に対して、ＰＦＣ回路２ａのオン（駆動）を指示するとともに、充電電流指令値を送信する（図７のステップＳ３３）。すると、サブ制御部４が、駆動回路１２ａによりＰＦＣ回路２ａを駆動して、検出回路１３ａ〜１３ｅの検出値に基づいて、ＰＦＣ回路２ａを制御する（図６のステップＳ２２）。そして、サブ制御部４は、メイン制御部５に対して、充電器２の入出力検出値を送信するとともに、ＰＦＣ回路２ａが制御中でかつ充電コンバータ２ｂがアイドル状態であることを示す情報を送信する（図７のステップＳ３４）。

【0054】

次に、メイン制御部５は、サブ制御部４に対して、充電コンバータ２ｂのオンを指示するとともに、充電電流指令値を送信する（図７のステップＳ３５）。すると、サブ制御部４が、駆動回路１２ｂにより充電コンバータ２ｂを駆動して、検出回路１３ａ〜１３ｅの検出値と充電電流指令値とに基づいて、充電コンバータ２ｂを制御する（図６のステップＳ２３）。そして、サブ制御部４が、メイン制御部５に対して、充電器２の入出力検出値を送信するとともに、ＰＦＣ回路２ａと充電コンバータ２ｂが制御中であることを示す情報を送信する（図７のステップＳ３６）。

【0055】

上記のように、サブ制御部４がＰＦＣ回路２ａと充電コンバータ２ｂを制御することにより、交流電源２１から供給される交流電圧が、充電器２で高電圧バッテリ２２の充電用の直流電圧に変換されて、高電圧バッテリ２２が普通充電されて行く（図２）。

【0056】

そして、普通充電が終了したり、電源制御装置１で異常が発生したりするまで、メイン制御部５がサブ制御部４に対して、充電電流指令値を送信し（図７のステップＳ３７）、サブ制御部４がメイン制御部５に対して、充電器２の入出力検出値を送信する（図７のステップＳ３８）。また、サブ制御部４が、ＰＦＣ回路２ａと充電コンバータ２ｂの制御を継続する。

【0057】

また、サブ制御部４がＰＦＣ回路２ａと充電コンバータ２ｂの制御を開始すると、メイン制御部５は、降圧コンバータ３を駆動して、検出回路１５ａ、１５ｂの検出値に基づいて降圧コンバータ３を制御する（図５のステップＳ５）。これにより、充電器２の充電コンバータ２ｂから出力される直流電圧が、降圧コンバータ３で補機２５の駆動用の直流電圧に変換されて、低電圧バッテリ２４が充電されて行く。また、補機２５が、低電圧バッテリ２４の電力により適宜駆動される。

【0058】

この後、メイン制御部５は、たとえば、車両側ＥＣＵ２６から高電圧バッテリ２２が満充電状態であることを示す情報を受信したり、普通充電装置２０から給電停止を示す情報を受信したりすると、普通充電が終了したと判断する（図５のステップＳ６：ＹＥＳ）。そして、メイン制御部５は、停止処理を実行する（図５のステップＳ７）。このとき、メイン制御部５は、降圧コンバータ３の制御を停止するとともに、サブ制御部４に対して、ＰＦＣ回路２ａと充電コンバータ２ｂのオフを指示する停止指令を送信する（図７のステップＳ３９）。

【0059】

サブ制御部４は、メイン制御部５から停止指令を受信すると（図６のステップＳ２４：ＹＥＳ）、停止処理を実行する（図６のステップＳ２５）。このとき、サブ制御部４は、ＰＦＣ回路２ａと充電コンバータ２ｂの制御を停止して、メイン制御部５に対して、ＰＦＣ回路２ａと充電コンバータ２ｂがアイドル状態になったことを示す情報を送信する（図７のステップＳ４０）。

【0060】

普通充電中に、メイン制御部５は、検出回路１５ａ、１５ｂの検出値などに基づいて、降圧コンバータ３の異常の有無を検出する。また、メイン制御部５は、サブ制御部４から受信した検出回路１３ａ〜１３ｅの検出値などに基づいて、充電器２の異常の有無を検出する。サブ制御部４も、検出回路１３ａ〜１３ｅの検出値などに基づいて、充電器２の異常の有無を検出する。

【0061】

普通充電が終了する前に、メイン制御部５は、降圧コンバータ３または充電器２で異常が生じたことを検出すると（図５のステップＳ８：ＹＥＳ）、異常停止処理を実行する（図５のステップＳ９）。このときも、メイン制御部５は、降圧コンバータ３を停止するとともに、サブ制御部４に対して、ＰＦＣ回路２ａと充電コンバータ２ｂのオフを指示する停止指令を送信する（図７のステップＳ３９）。そして、サブ制御部４が、上述したように停止処理を実行する（図６のステップＳ２５、図７のステップＳ４０）。

【0062】

また、普通充電中に、サブ制御部５が、充電器２で異常が生じたことを検出したときも（図６のステップＳ２６：ＹＥＳ）、上述したように異常停止処理または停止処理が実行される。このとき、メイン制御部４でも、充電器２で異常が生じたことが検出され、降圧コンバータ３の制御が停止される。

【0063】

＜急速充電時の動作＞
電源制御装置１の起動後に、メイン制御部５は、たとえば外部通信部６により急速充電装置２３との所定の通信が完了すると、図３に示すように、入出力部１１と高電圧バッテリ２２とに、急速充電装置２３が接続されたと判断する（図５のステップＳ１０：ＹＥＳ）。そして、メイン制御部５は、急速充電指令値設定処理を実行する（図５のステップＳ１１）。

【0064】

急速充電指令値設定処理において、メイン制御部５は、急速充電装置２３から送信された給電情報を、外部通信部６により受信する。この給電情報には、たとえば電流の上限値が含まれる。また、メイン制御部５は、車両側ＥＣＵ２６から送信された高電圧バッテリ２２の電力情報を、外部通信部６により受信する。メイン制御部５は、急速充電装置２３からの給電情報と高電圧バッテリ２２の電力情報とを受信すると、これらの情報に基づいて高電圧バッテリ２２を急速充電するための充電電流指令値を設定する。そして、メイン制御部５は、その充電電流指令値を外部通信部６により、急速充電装置２３に送信する。これらの充電指令値設定処理は、所定の周期で実行される。

【0065】

次に、メイン制御部５は、急速充電装置２３に対して給電を許可する給電指令を外部通信部６により送信する（図５のステップＳ１２）。急速充電装置２３は、給電指令を受信すると、高電圧バッテリ２２に対して直流電圧の供給を開始して、高電圧バッテリ２２を急速充電して行く。このとき、メイン制御部５は、降圧コンバータ３を駆動して、検出回路１５ａ、１５ｂの検出値に基づいて降圧コンバータ３を制御する（図５のステップＳ１３）。これにより、高電圧バッテリ２２から出力される直流電圧が、降圧コンバータ３で補機２５の駆動用の直流電圧に変換されて、低電圧バッテリ２４が充電されて行く。また、補機２５が、低電圧バッテリ２４の電力により適宜駆動される。そして、メイン制御部５は、急速充電が終了したり、電源制御装置１で異常が発生したりするまで、図５のステップＳ１１〜Ｓ１４およびＳ１６の処理を繰り返し実行する。

【0066】

その後、メイン制御部５は、たとえば、車両側ＥＣＵ２６から高電圧バッテリ２２が満充電状態であることを示す情報を受信したり、急速充電装置２３から給電停止を示す情報を受信したりすると、急速充電が終了したと判断する（図５のステップＳ１４：ＹＥＳ）。そして、メイン制御部５は、停止処理を実行する（図５のステップＳ１５）。このとき、メイン制御部５は、降圧コンバータ３を停止するとともに、急速充電装置２３に対して給電停止を指示する停止指令を送信する。急速充電装置２３は、停止指令を受信すると、高電圧バッテリ２２に対する直流電圧の供給を停止して、高電圧バッテリ２２の急速充電を終了する。

【0067】

急速充電中に、メイン制御部５は、検出回路１５ａ、１５ｂの検出値などに基づいて、降圧コンバータ３の異常の有無を検出する。また、急速充電装置２３で異常が生じた場合は、異常を示す情報が急速充電装置２３から外部通信部６を介してメイン制御部５に送信される。

【0068】

急速充電が終了する前に、メイン制御部５は、降圧コンバータ３または急速充電装置２３で異常が生じたことを検出すると（図５のステップＳ１６：ＹＥＳ）、異常停止処理を実行する（図５のステップＳ１７）。このときも、メイン制御部５は、降圧コンバータ３を停止するとともに、急速充電装置２３に対して給電停止を指示する停止指令を送信する。

【0069】

＜車両走行時の動作＞
電源制御装置１の起動後に、メイン制御部５は、たとえば車両側ＥＣＵ２６から車速が０以外であることを示す情報を外部通信部６により受信すると、車両が走行中であると判断する（図５のステップＳ１８：ＹＥＳ）。そして、メイン制御部５は、降圧コンバータ３を駆動して、検出回路１５ａ、１５ｂの検出値に基づいて降圧コンバータ３を制御する（図５のステップＳ１９）。これにより、図４に示すように、高電圧バッテリ２２から出力される直流電圧が、降圧コンバータ３で補機２５の駆動用の直流電圧に変換されて、低電圧バッテリ２４が充電されて行く。また、補機２５が、低電圧バッテリ２４の電力により適宜駆動される。このとき、メイン制御部５は、車両側ＥＣＵ２６から送信された高電圧バッテリ２２の電力情報を、外部通信部６により受信する。

【0070】

上記実施形態によると、降圧コンバータ３を制御するメイン制御部５が、外部の普通充電装置２０から受信した交流電流の給電情報と、車両側ＥＣＵ２６から受信した高電圧バッテリ２２の電力情報とに基づいて、高電圧バッテリ２２を充電するための充電電流指令値を設定している。そして、メイン制御部５は、その充電電流指令値を、充電器２を制御するサブ制御部４へ送信する。つまり、充電器２の制御に必要な処理の一部をメイン制御部５が担うので、メイン制御部５とサブ制御部４の負荷の差を減少させることができる。その結果、サブ制御部４において処理を高速に行うことが可能となる。

【0071】

また、上記実施形態では、電源制御装置１の起動後に、メイン制御部５が内部電源７の電力を、充電器２とサブ制御部４と降圧コンバータ３とに供給している。つまり、サブ制御部４より負荷が少ないメイン制御部５が、電源制御装置１の各部への給電動作を担うので、サブ制御部４とメイン制御部５との負荷の差をより減少させることができる。

【0072】

また、上記実施形態では、高電圧バッテリ２２の普通充電時に、メイン制御部５が、普通充電装置２０への給電指令の送信と充電電流指令値の設定とを担っている。そして、高電圧バッテリ２２の急速充電時に、メイン制御部５が、急速充電装置２３への給電指令の送信と充電電流指令値の設定とを担っている。このため、メイン制御部５の役割を増やして、サブ制御部４の負荷を軽減し、サブ制御部４とメイン制御部５との負荷の差をより減少させることができる。

【0073】

また、上記実施形態では、充電器２に対して入出力される電流または電圧を検出回路１３ａ〜１３ｅにより検出し、サブ制御部４がその検出値と充電器２の制御状態とをメイン制御部５に送信している。このため、メイン制御部５は、サブ制御部４から受信したそれらの情報に基づいて、充電器２の異常の有無を判断することができる。なお、上記実施形態では、メイン制御部５が外部から受信した交流電流の給電情報と高電圧バッテリ２２の電力情報とに基づいて普通充電用の充電電流指令値を設定しているが、他の例として、検出回路１３ａ〜１３ｅの検出値も利用して、充電電流指令値を設定することもできる。

【0074】

また、上記実施形態では、メイン制御部５が、降圧コンバータ３や充電器２などの異常を検出したときに、降圧コンバータ３を停止するとともに、サブ制御部４に停止指令を送信している。そして、サブ制御部４は、充電器２の異常を検出したとき、またはメイン制御部５から停止指令を受信したときに、充電器２を停止している。このため、異常検出に伴うメイン制御部５の役割を増やして、サブ制御部４の負荷をより軽減することができる。

【0075】

また、上記実施形態では、電源制御装置１の高圧部１次側１Ａに、入力部８、充電器２の一部（トランスの１次側にある回路）、サブ制御部４、駆動回路１２ａ、１２ｂ、および検出回路１３ａ〜１３ｃが設けられている。このため、充電器２のＰＦＣ回路２ａや充電コンバータ２ｂに備わるスイッチング素子、駆動回路１２ａ、１２ｂ、および検出回路１３ａ〜１３ｃを、サブ制御部４に接続するための配線長を短くすることができる。

【0076】

また、上記実施形態では、高圧部２次側１Ｂに、充電器２の残部（トランスの２次側にある回路）、出力部９、および降圧コンバータ３の一部（トランスの１次側にある回路）が設けられている。さらに、低圧部１Ｃに、降圧コンバータ３の残部（トランスの２次側にある回路）、出力部１０、駆動回路１４、電圧検出回路１５ｂ、メイン制御部５、外部通信部６、および入出力部１１が設けられている。このため、降圧コンバータ３のトランスの２次側にある回路とメイン制御部５とを接続するための配線長を短くすることができる。さらに、メイン制御部５と外部通信部６が低圧部１Ｃにあるため、高電圧によりノイズが生じて、車両側ＥＣＵ２６や普通充電装置２０、急速充電装置２３との通信に支障が生じるのを防止することができる。

【0077】

さらに、上記実施形態では、メイン制御部５が、検出回路１５ａ、１５ｂの検出値に基づいて、降圧コンバータ３を制御している。このため、降圧コンバータ３の動作をフィードバック制御して、補機２５を駆動するための直流電圧を精度良く生成し、補機２５を安定に駆動することができる。

【0078】

本発明では、以上述べた以外にも、種々の実施形態を採用することができる。たとえば、以上の実施形態では、検出回路１３ａ〜１３ｅの検出値などに基づいて、サブ制御部４とメイン制御部５が充電器２の異常を検出した例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。これ以外に、たとえばメイン制御部５が充電器２の異常を検出し、サブ制御部４では充電器２の異常を検出しないようにして、サブ制御部４の負荷を一層軽減してもよい。

【0079】

また、以上の実施形態では、普通充電と急速充電が可能な高電圧バッテリ２２を例に示したが、本発明はこれのみに限定するものではない。たとえば、普通充電だけが可能な高電圧バッテリを用いてもよい。また、低電圧バッテリ２４を介さず、降圧コンバータ３から出力される直流電圧を補機２５に供給してもよい。

【0080】

さらに、以上の実施形態では、電気自動車などに搭載される電源制御装置１に本発明を適用した例を挙げたが、本発明は、たとえばハイブリッドカーなどの他の車両や、各種機器に搭載される電源制御装置にも適用することができる。

【符号の説明】

【0081】

１ 電源制御装置
１Ａ 高圧部１次側
１Ｂ 高圧部２次側
１Ｃ 低圧部
２ 充電器
３ 降圧コンバータ（降圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ）
４ サブ制御部（第１制御部）
５ メイン制御部（第２制御部）
６ 外部通信部
７ 内部電源
１３ａ 電圧検出回路（第２検出部）
１３ｂ 電流検出回路（第２検出部）
１３ｃ 電圧検出回路（第２検出部）
１３ｄ 電流検出回路（第２検出部）
１３ｅ 電圧検出回路（第２検出部）
１５ｂ 電圧検出回路（第１検出部）
２０ 普通充電装置（外部装置）
２１ 交流電源
２２ 高電圧バッテリ
２３ 急速充電装置（外部装置）
２５ 補機
２６ 車両側ＥＣＵ（外部装置）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】