特許 7622546 充電装置、バッテリ暖機方法

(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】

(24)【登録日】2025-01-20

(45)【発行日】2025-01-28

(54)【発明の名称】充電装置、バッテリ暖機方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/633 20140101AFI20250121BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20250121BHJP

   H02J 7/04 20060101ALI20250121BHJP

   H01M 10/667 20140101ALI20250121BHJP

   H01M 10/6568 20140101ALI20250121BHJP

   H01M 10/6556 20140101ALI20250121BHJP

   H01M 10/625 20140101ALI20250121BHJP

   H01M 10/615 20140101ALI20250121BHJP

   H01M 10/613 20140101ALI20250121BHJP

   B60L 53/14 20190101ALI20250121BHJP

   B60L 58/27 20190101ALI20250121BHJP

   B60L 3/00 20190101ALI20250121BHJP

【ＦＩ】

H01M10/633

H02J7/00 P

H02J7/04 L

H01M10/667

H01M10/6568

H01M10/6556

H01M10/625

H01M10/615

H01M10/613

B60L53/14

B60L58/27

B60L3/00 S

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021085386

(22)【出願日】2021-05-20

(65)【公開番号】P2022178519

(43)【公開日】2022-12-02

【審査請求日】2024-02-12

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003199

【氏名又は名称】弁理士法人高田・高橋国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】谷口 聡

【審査官】山口 大

(56)【参考文献】

【文献】特開平６－２３１８０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１４６２５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－３３３５７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２７２２８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１１９２５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－００４５４７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ １０／６３３

Ｈ０２Ｊ ７／００

Ｈ０２Ｊ ７／０４

Ｈ０１Ｍ １０／６６７

Ｈ０１Ｍ １０／６５６８

Ｈ０１Ｍ １０／６５５６

Ｈ０１Ｍ １０／６２５

Ｈ０１Ｍ １０／６１５

Ｈ０１Ｍ １０／６１３

Ｂ６０Ｌ ５３／１４

Ｂ６０Ｌ ５８／２７

Ｂ６０Ｌ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

系統電源と接続し、給電される電力を変換して車両のバッテリを充電する充電装置であって、
前記充電装置の熱をクーラント液により前記バッテリに伝熱する伝熱構造と、
前記充電装置に流れる電流を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記バッテリの温度を監視する第１処理と、
前記バッテリの温度が所定の閾値以下となる場合、前記充電装置に流れる電流を増加させる第２処理と、
を実行する
ことを特徴とする充電装置。

【請求項2】

請求項１に記載の充電装置であって、
電力の力率を調整するＰＦＣ回路と、
前記ＰＦＣ回路の出力側に接続し、前記ＰＦＣ回路の出力電圧を前記バッテリの充電電圧に変換するＤＣＤＣコンバータと、
をさらに備え、
前記制御装置は、
前記第２処理において、前記ＰＦＣ回路の出力電圧を低下させることにより前記電流を増加させる
ことを特徴とする充電装置。

【請求項3】

請求項２に記載の充電装置であって、
前記制御装置は、
前記第１処理において、
さらに前記クーラント液の温度及び前記系統電源の電圧を監視し、
前記第２処理において、
前記クーラント液の温度及び前記系統電源の電圧に応じて前記ＰＦＣ回路の出力電圧を定める
ことを特徴とする充電装置。

【請求項4】

系統電源と接続する充電装置により車両のバッテリを充電中に、前記充電装置の熱をクーラント液により前記バッテリに伝熱させて前記バッテリを温めるバッテリ暖機方法であって、
前記バッテリの温度を監視する第１ステップと、
前記バッテリの温度が所定の閾値以下となる場合、前記充電装置に流れる電流を増加させる第２ステップと、
を含むことを特徴とするバッテリ暖機方法。

【請求項5】

請求項４に記載のバッテリ暖機方法であって、
前記充電装置は、
電力の力率を調整するＰＦＣ回路と、
前記ＰＦＣ回路の出力側に接続し、前記ＰＦＣ回路の出力電圧を前記バッテリの充電電圧に変換するＤＣＤＣコンバータと、
を備え、
前記第２ステップは、
前記ＰＦＣ回路の出力電圧を低下させることにより前記電流を増加させることを含む
ことを特徴とするバッテリ暖機方法。

【請求項6】

請求項５に記載のバッテリ暖機方法であって、
前記第１ステップは、
さらに前記クーラント液の温度及び前記系統電源の電圧を監視することを含み、
前記第２ステップは、
前記クーラント液の温度及び前記系統電源の電圧に応じて前記ＰＦＣ回路の出力電圧を定めることを含む
ことを特徴とするバッテリ暖機方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、系統電源と接続し、給電される電力を変換して車両のバッテリを充電する充電装置、並びに、系統電源と接続する充電装置により車両のバッテリを充電中に、バッテリを暖機するバッテリ暖機方法に関する。

【背景技術】

【0002】

バッテリは温度が下がると過電圧の増加のため、放電時の電池出力の低下や、充電時の電池容量の低下が起きることが知られている。このため、バッテリの温度が過度に低下しないように、適度にバッテリを温める技術が求められている。

【0003】

特許文献１には、主機電池から電気暖房手段への電力供給を制御することで、バッテリを暖機する電池暖機システムが開示されている。この電池暖機システムは、主機電池から電気暖房手段への電力供給を制御することで主機電池の電池温度を制御する制御装置を備え、制御装置は、電気暖房手段に要求される暖房要求出力に加算される電気暖房出力増加量を、主機電池の電池温度、車室温度、及び主機電池の電池残量に基づいて算出し、暖房要求出力に電気暖房出力増加量を加算した値を電気暖房指令値とする。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１５－０８０２８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１で開示される技術では、バッテリ（主機電池）の温度が制御されることで、電池出力の低下を抑制することができる。しかしながら、バッテリを温めるためには、バッテリからの電力供給を上げることとなる。従って、充電時に適用すると、充電効率が低下する。このため、充電時の電池容量の低下を抑制する手段としては適当ではない。

【0006】

本開示は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、バッテリの充電時において、バッテリの電力を使用することなくバッテリを温めることが可能な充電装置、並びにバッテリ暖機方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

第１の開示に係る充電装置は、系統電源と接続し、給電される電力を変換して車両のバッテリを充電する充電装置である。この充電装置は、充電装置の熱をクーラント液によりバッテリに伝熱する伝熱構造と、充電装置に流れる電流を制御する制御装置と、を備えている。そして、制御装置は、バッテリの温度を監視する第１処理と、バッテリの温度が所定の閾値以下となる場合、充電装置に流れる電流を増加させる第２処理と、を実行する。

【0008】

第２の開示に係る充電装置は、第１の開示に係る充電装置に対して、さらに以下の特徴を含んでいる。
充電装置は、電力の力率を調整するＰＦＣ回路と、ＰＦＣ回路の出力側に接続し、ＰＦＣ回路の出力電圧をバッテリの充電電圧に変換するＤＣＤＣコンバータと、をさらに備えている。そして、制御装置は、第２処理において、ＰＦＣ回路の出力電圧を低下させることにより充電装置に流れる電流を増加させる。

【0009】

第３の開示に係る充電装置は、第２の開示に係る充電装置に対して、さらに以下の特徴を含んでいる。
制御装置は、第１処理において、さらにクーラント液の温度及び系統電源の電圧を監視する。また、制御装置は、第２処理において、クーラント液の温度及び系統電源の電圧に応じてＰＦＣ回路の出力電圧を定める。

【0010】

第４の開示に係るバッテリ暖機方法は、系統電源と接続する充電装置により車両のバッテリを充電中に、充電装置の熱をクーラント液によりバッテリに熱を伝熱させてバッテリを温めるバッテリ暖機方法である。このバッテリ暖機方法は、バッテリの温度を監視する第１ステップと、バッテリの温度が所定の閾値以下となる場合、充電装置に流れる電流を増加させる第２ステップと、を含んでいる。

【0011】

第５の開示に係るバッテリ暖機方法は、第４の開示に係るバッテリ暖機方法に対して、さらに以下の特徴を含んでいる。
充電装置は、電力の力率を調整するＰＦＣ回路と、ＰＦＣ回路の出力側に接続し、ＰＦＣ回路の出力電圧をバッテリの充電電圧に変換するＤＣＤＣコンバータと、を備えている。そして、第２ステップは、ＰＦＣ回路の出力電圧を低下させることにより充電装置に流れる電流を増加させることを含んでいる。

【0012】

第６の開示に係るバッテリ暖機方法は、第５の開示に係るバッテリ暖機方法に対して、さらに以下の特徴を含んでいる。
第１ステップは、さらにクーラント液の温度及び系統電源の電圧を監視することを含んでいる。また、第２ステップは、クーラント液の温度及び系統電源の電圧に応じてＰＦＣ回路の出力電圧を定めることを含んでいる。

【発明の効果】

【0013】

本開示に係る充電装置及びバッテリ暖機方法によれば、充電装置の熱はクーラント液によりバッテリに伝熱する。また、バッテリの温度が所定の閾値以下となる場合、充電装置に流れる電流が増加する。これにより、バッテリを充電中に、充電装置の発熱を大きくし、バッテリを温めバッテリの温度を高くすることができる。また、系統電源の電力によって充電装置の発熱を大きくするため、バッテリの電力を使用することなくバッテリを温めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本実施形態に係る充電装置が適用される充電システムを示す概念図である。

【図2】充電装置及びバッテリの冷却時の水冷システムの動作について説明するための概念図である。

【図3】充電装置及びバッテリの暖機時の水冷システムの動作について説明するための概念図である。

【図4】充電装置の構成を説明するためのブロック図である。

【図5】制御装置によるＰＦＣ回路の出力電圧制御に係る処理を示すブロック図である。

【図6】図５に示す出力電圧指令値算出処理における処理の例について説明するためのブロック図である。

【図7】本実施形態に係る充電装置が適用された充電システムにより実現されるバッテリの暖機方法を説明するためのフローチャートである。

【図8】本実施形態の変形例に係る出力電圧指令値算出処理における処理の例を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、図面を参照して本開示の実施の形態について説明する。ただし、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲などの数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数が特定される場合を除いて、その言及した数に、本開示に係る思想が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構成等は、特に明示した場合や原理的に明らかにそれに特定される場合を除いて、本開示に係る思想に必ずしも必須のものではない。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を附しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

【0016】

１．充電システム
本実施形態に係る充電装置は、系統電源から給電される電力により車両に搭載されたバッテリを充電する充電システムに適用される。図１は、本実施形態に係る充電装置１００が適用される充電システム１０を示す概念図である。ただし、図１では、車両１に備える装置のうち、充電システム１０によるバッテリ２００の充電に係る装置について示し、それ以外の装置については省略している。例えば、バッテリ２００から車両１の駆動モータに動力を伝達する動力伝達機構に係る装置（インバータ、パワーコントロールユニット、駆動モータ等）や、バッテリ２００の充電と放電を切り替えるためのリレー等は省略している。

【0017】

車両１は、典型的には、バッテリ２００に充電された電力を動力源として走行する電気自動車である。あるいは、内燃機関の出力及びバッテリ２００に充電された電力を動力源として走行するハイブリッドカーである。ただし、バッテリ２００は、車両１の外部の系統電源２から充電可能である。典型的には、車両１は、系統電源２の電力を供給する充電コネクタを接続可能な充電インレットを有している。

【0018】

系統電源２は、典型的には、交流電源である。例えば、電圧２００Ｖ、周波数５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの商用電源である。

【0019】

充電装置１００は、系統電源２から電力を受電し、バッテリ２００に電力を送電することができるように構成されている。図１では、充電装置１００は、系統電源２と電力伝送路３ａにより接続し、バッテリ２００と電力伝送路３ｂにより接続している。

【0020】

電力伝送路３ａは、典型的には、系統電源２の電力を供給する充電コネクタと、充電コネクタが接続する充電インレットと、充電インレットと充電装置１００を接続するケーブルと、により構成される。電力伝送路３ｂは、一般的な電力伝送用のケーブルであって良い。

【0021】

充電装置１００は、系統電源２から給電される電力を変換し、変換した電力をバッテリ２００に送電することにより、バッテリ２００を充電する。典型的には、充電装置１００は、車両１に備えるＯＢＣ（On Board Charger）である。充電装置１００は、電力変換回路と、電力変換回路に係る制御を実行する制御装置と、を備えている。充電装置１００の構成については後述する。

【0022】

バッテリ２００は、典型的には、再充電可能な二次電池である。例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池である。バッテリ２００は、放電時において車両１に備える駆動モータに動力を供給する駆動用バッテリである。典型的には、複数の電池セルが直列に接続されてパッケージされた高電圧バッテリである。

【0023】

なお、バッテリ２００は、車両１の制動時の回生エネルギーにより充電が行われるように構成されていても良い。

【0024】

車両１は、車両１に備える低電圧機器（ＥＣＵ（Electronic Control Unit）、ＡＣコンプレッサ、カーナビゲーション等）に動力を供給するための補機バッテリを備えていても良い。

【0025】

充電システム１０は、充電装置１００及びバッテリ２００の温度を調節するための水冷システムを有している。水冷システムは、クーラント液と、流路４と、ウォーターポンプ３００と、ラジエーター４００と、ラジエーターファン４１０と、サーモスタット５００と、により構成されている。ここで、クーラント液は、流路４を流れている。

【0026】

流路４は、典型的には、合成樹脂により形成されたホースである。なお、図１において、流路４の各部分を区別するために符号に記号（ａ、ｂ、・・・）を附している。

【0027】

ウォーターポンプ３００は、クーラント液を循環させるためのポンプである。典型的には、流路４上に設けられた回転部材を駆動しクーラント液を循環させる遠心ポンプである。ウォーターポンプ３００は、流路４ｆから流路４ａに向けて（矢印の方向）クーラント液を送液する。

【0028】

ラジエーター４００及びラジエーターファン４１０は、クーラント液の放熱を行うための装置である。ラジエーター４００及びラジエーターファン４１０は、一般的なものであって良く、流路４ｄに流れるクーラント液の放熱を行い、放熱を行ったクーラント液を流路４eに流す。

【0029】

サーモスタット５００は、クーラント液の温度に応じてクーラント液が流れる流路４を切り替えるための装置である。サーモスタット５００は、典型的には、温度変化により部材が変形しバルブが開閉する装置である。ただし、クーラント液の温度を検出し、電気的に動作する装置であっても良い。

【0030】

クーラント液の温度が高い場合は、サーモスタット５００は、流路４ｃから流路４ｆにはクーラント液が流れず、流路４ｅから流路４ｆにクーラント液が流れるように動作する。一方で、クーラント液の温度が低い場合は、サーモスタット５００は、流路４ｅから流路４ｆにクーラント液が流れず、流路４ｃから流路４ｆにクーラント液が流れるように動作する。

【0031】

ただし、サーモスタット５００は、クーラント液の温度に応じて、流路４ｃから流路４ｆに流れるクーラント液の量と、流路４ｅから流路４ｆに流れるクーラント液の量と、の比が変動するように動作しても良い。この場合、サーモスタット５００は、クーラント液の温度が高くなるほど、流路４ｅから流路４ｆに流れるクーラント液の量が多くなるように動作する。

【0032】

クーラント液が充電装置１００及びバッテリ２００を通過して、クーラント液と充電装置１００及びバッテリ２００との間で伝熱が行われることで、充電装置１００及びバッテリ２００の温度が調節される。つまり、充電装置１００及びバッテリ２００は、流路４に流れるクーラント液を通過させ、クーラント液との間で伝熱を行うための構造を備えている。例えば、充電装置１００は、アルミニウム等の熱伝導性の高い素材により形成され、電力変換回路を取り囲むような形状の流路を備えている。同様に、バッテリ２００は、熱伝導性の高い素材により形成され、電池セルを取り囲むような形状の流路を備えている。

【0033】

ここで、充電装置１００は、充電装置１００を通過したクーラント液をバッテリ２００に流す伝熱路１１０を備えている。伝熱路１１０は、流路４と同等の構造であって良い。クーラント液は、流路４ａから充電装置１００を通過した後、伝熱路１１０を伝ってバッテリ２００に到達する。そして、バッテリ２００を通過して、流路４ｂに流れ出る。

【0034】

すなわち、充電装置１００は、充電装置１００の熱をクーラント液によりバッテリ２００に伝熱構造を備えている。

【0035】

水冷システムによる充電装置１００及びバッテリ２００の温度を調節する動作の詳細については後述する。

【0036】

充電システム１０は、複数のセンサ６００を備えている。センサ６００には、バッテリ２００の状態を検出するセンサ６００ａ、伝熱路１１０に流れるクーラント液の温度を検出するセンサ６００ｂ、系統電源２の電圧を検出するセンサ６００ｃが含まれている。ここで、センサ６００ａが検出するバッテリ２００の状態は、バッテリ２００の温度、バッテリ２００の電池電圧等である。ただし、センサ６００には、その他のセンサが含まれていても良い。

【0037】

充電装置１００は、これらのセンサ６００と互いに情報を伝達することができるように構成されている。典型的には、ワイヤーハーネスにより電気的に接続される。そして、これらのセンサ６００の検出情報は充電装置１００に伝達される。

【0038】

２．水冷システム
以下、図２及び図３を参照して、水冷システムによる充電装置１００及びバッテリ２００の温度を調節する動作について説明する。図２は、冷却時の水冷システムの動作を示し、図３は、暖機時の水冷システムの動作を示している。なお、図２及び図３において、矢印はクーラント液の流れを示している。

【0039】

まず、図２を参照して、冷却時の水冷システムの動作について説明する。図２に示すように、冷却時は、クーラント液の温度が高くサーモスタット５００が、流路４ｃから流路４ｆにクーラント液が流れず、流路４ｅから流路４ｆにクーラント液が流れるように動作している状態である。

【0040】

これにより、クーラント液は、充電装置１００及びバッテリ２００の熱を吸熱する一方で、ラジエーター４００において放熱が行われることで、充電装置１００及びバッテリ２００を冷却する。

【0041】

次に、図３を参照して、暖機時の水冷システムの動作について説明する。図３に示すように、暖機時は、クーラント液の温度が低くサーモスタット５００が、流路４ｅから流路４ｆにクーラント液が流れず、流路４ｃから流路４ｆにクーラント液が流れるように動作している状態である。

【0042】

暖機時においては、図３に示すように、クーラント液は、放熱が行われることなく循環し、充電装置１００及びバッテリ２００の発熱により暖機が行われる。

【0043】

バッテリ２００の充電時においては、典型的には、充電装置１００及びバッテリ２００が冷却を必要とするまで発熱することはなく、暖機時の状態である。このとき、充電装置１００が動作し、充電装置１００に流れる電流により発生する銅損等によって充電装置１００は発熱している。そして、充電装置１００が備える伝熱構造により、充電装置１００の熱がクーラント液によりバッテリ２００に伝熱する。すなわち、充電装置１００に流れる電流が増加し充電装置１００の発熱が大きくなるほど、バッテリ２００の温度は高くなる。

【0044】

本実施形態に係る充電装置１００は、バッテリ２００の充電時において、バッテリ２００の温度が所定の閾値以下となる場合、充電装置１００に流れる電流を増加させるように動作することを特徴とする。これにより、バッテリ２００の温度が低い場合は、充電装置１００に流れる電流が増加することで充電装置１００の発熱が大きくなり、バッテリ２００の温度を高くすることができる。延いては、充電時においてバッテリ２００の電池容量をより高くすることができる。

【0045】

３．充電装置
図４は、充電装置１００の構成を説明するためのブロック図である。充電装置１００は、電力変換回路１２０と、制御装置１３０と、を備えている。

【0046】

電力変換回路１２０は、ＡＣ入力フィルタ１２１と、ＰＦＣ回路１２２と、ＤＣＤＣコンバータ１２３と、ＤＣ出力フィルタ１２４と、を含んでいる。ここで、ＡＣ入力フィルタ１２１、ＰＦＣ回路１２２、ＤＣＤＣコンバータ１２３、及びＤＣ出力フィルタ１２４は、図４に示すように、それぞれ縦続接続している。また、ＡＣ入力フィルタ１２１の入力側は、系統電源２と接続し、ＤＣ出力フィルタ１２４の出力側は、バッテリ２００と接続している。

【0047】

ＡＣ入力フィルタ１２１は、系統電源２から給電される交流電力のフィルタリングを行う。ＡＣ入力フィルタ１２１は、例えば、ローパスフィルタやバイパスコンデンサにより構成される。

【0048】

ＰＦＣ回路１２２は、ＡＣ入力フィルタ１２１から出力される交流電力を、力率が調整され高調波を抑制した直流電力に変換し出力する。ＰＦＣ回路１２２は、例えば、整流回路と昇圧チョッパ回路により構成される。あるいは、ＰＷＭコンバータにより構成されていても良い。ＰＦＣ回路１２２は、スイッチング素子を含んでおり、制御装置１３０によるスイッチング制御によって出力電圧の力率及び大きさが制御される。制御装置１３０によるスイッチング制御は、ＰＦＣ回路１２２のスイッチング素子が制御装置１３０から伝達される制御信号に従って動作することにより実現される。

【0049】

ＤＣＤＣコンバータ１２３は、ＰＦＣ回路１２２の出力側に接続し、ＰＦＣ回路１２２の出力電圧をバッテリ２００の充電電圧に変換する。ＤＣＤＣコンバータ１２３は、例えば、インバータと、トランスと、整流回路と、により構成される。ＤＣＤＣコンバータ１２３は、スイッチング素子を含んでおり、制御装置１３０によるスイッチング制御によって出力となる充電電圧が制御される。制御装置１３０によるスイッチング制御は、ＤＣＤＣコンバータ１２３のスイッチング素子が制御装置１３０から伝達される制御信号に従って動作することにより実現される。

【0050】

ここで、ＤＣＤＣコンバータ１２３の入力電圧（ＰＦＣ回路１２２の出力電圧）が小さくなるほど、ＤＣＤＣコンバータ１２３において流れる電流、延いては、充電装置１００に流れる電流が増加する。

【0051】

ＤＣ出力フィルタ１２４は、ＤＣＤＣコンバータ１２３から出力される電力のフィルタリングを行う。ＤＣ出力フィルタ１２４は、例えば、コモンモードフィルタやバイパスコンデンサにより構成される。

【0052】

制御装置１３０は、取得する情報に基づいて、電力変換回路１２０に係る制御を実行し、制御信号を出力する。制御装置１３０が取得する情報には、センサ６００の検出情報が含まれる。ただし、その他の情報を含んでいても良い。例えば、バッテリ２００の車両１に備えるＥＣＵの制御情報を含んでいても良い。

【0053】

ここで、制御装置１３０は、センサ６００から、バッテリ２００の状態、クーラント液の温度、及び系統電源２の電圧に係る検出情報を所定の周期毎に取得し、バッテリ２００の温度、クーラント液の温度、及び系統電源２の電圧を監視する（第１処理）。

【0054】

制御装置１３０は、メモリと、プロセッサと、を備えるコンピュータである。メモリは、プロセッサで実行可能なプログラムと、制御装置１３０が取得する情報やプログラムに係る種々の情報を含むデータを記憶している。プロセッサは、メモリからプログラムを読み出し、メモリから読み出すデータの情報に基づいて、プログラムに従う処理を実行する。

【0055】

制御装置１３０が実行する処理、より詳しくは、プログラムに従ってプロセッサが実行する処理には、ＰＦＣ回路１２２の出力電圧の力率及び大きさの制御と、ＤＣＤＣコンバータ１２３の出力となる電池電圧の制御と、が含まれる。

【0056】

ここで、本実施形態に係る充電装置１００では、ＰＦＣ回路１２２の出力電圧の大きさの制御（以下、単に「出力電圧制御」とも称する。）に特徴を有している。制御装置１３０によるＰＦＣ回路１２２の出力電圧制御の詳細については後述する。ＰＦＣ回路１２２の出力電圧の力率、及びＤＣＤＣコンバータ１２３の出力となる電池電圧の制御については、ＰＦＣ回路１２２及びＤＣＤＣコンバータ１２３の構成に応じて適当な公知技術を採用して良く、本開示において詳細な説明は省略する。

【0057】

なお、制御装置１３０は、複数のコンピュータにより構成される系であっても良い。また、制御装置１３０が実行する処理は、複数のプログラムの組み合わせに従って実行されても良い。

【0058】

４．ＰＦＣ回路の出力電圧制御
以下、制御装置１３０によるＰＦＣ回路１２２の出力電圧制御について説明する。図５は、制御装置１３０によるＰＦＣ回路１２２の出力電圧制御に係る処理（第２処理）を示すブロック図である。出力電圧制御は、電流増加判定処理１３１と、出力電圧指令値算出処理１３２と、制御信号生成処理１３３と、により構成される。なお、これらの処理は、プログラムの部分として実現されていても良いし、制御装置１３０を構成する別個のコンピュータにより実現されていても良い。

【0059】

電流増加判定処理１３１は、バッテリ２００の温度をより高くするために、充電装置１００に流れる電流を増加させるように充電装置１００を動作させるか否かを判定し、判定結果を出力する。電流増加判定処理１３１では、制御装置１３０が監視するバッテリ２００の温度（バッテリ温度）が、所定の閾値を超える場合に、充電装置１００に流れる電流を増加させると判定する。ここで、判定結果は、典型的には、充電装置１００に流れる電流を増加させると判定する場合に１となり、増加させないと判定する場合に０となるブール値である。また、所定の閾値は、プログラムにあらかじめ与えられ、実験的に最適に定められて良い。

【0060】

出力電圧指令値算出処理１３２は、ＰＦＣ回路１２２の出力電圧の大きさの指令値（出力電圧指令値）を算出し出力する。出力電圧指令値算出処理１３２は、電流増加判定処理１３１における判定が否定である場合は、通常動作として与える出力電圧指令値を出力する。一方で、電流増加判定処理１３１における判定が肯定である場合は、クーラント液の温度（クーラント液温度）及び系統電源２の電圧（系統電源電圧）に応じて定める出力電圧指令値を出力する。以下、図６を参照して、出力電圧指令値算出処理１３２における処理の例について説明する。

【0061】

まず、第１マップに基づいて、クーラント液温度に応じた電圧値（第１電圧値）を算出する（１３２ａ）。第１マップは、クーラント液温度が低いほど、より小さな第１電圧値を与えるマップである。つまり、バッテリ２００の温度が適当な温度よりも低いほど、充電装置１００の発熱をより大きくするように出力電圧指令値を与えようとするものである。ここで、第１マップは最適なものを採用して良い。例えば、クーラント液温度に比例して第１電圧値を与えるマップであっても良いし、クーラント液温度を変数とする所定の関数により第１電圧値を与えるマップであっても良い。あるいは、クーラント液温度に対して離散的に第１電圧値を与えるマップであっても良い。

【0062】

次に、第２マップに基づいて、系統電源電圧に応じた電圧値（第２電圧値）を算出する（１３２ｂ）。第２マップは、系統電源電圧に対してＰＦＣ回路１２２の動作（力率の調整や昇圧等）を保障することが可能な電圧値を与えるマップである。典型的には、そのような電圧値の下限が与えられる。ただし、第２マップは、ＰＦＣ回路１２２の特性に準じて最適に与えられて良い。

【0063】

次に、第１電圧値と第２電圧値を比較し、大きい方の電圧値（電流増加用電圧指令値）を算出する（１３２ｃ）。これは、ＰＦＣ回路１２２の動作を保障することが可能な範囲で、クーラント液温度（バッテリ２００の温度）に対して十分な充電装置１００の発熱を与える電圧値を定めるものである。

【0064】

最後に、判定結果に応じて、電流増加用電圧指令値又は通常動作用電圧指令値を出力電圧指令値として出力する（１３２ｄ）。つまり、電流増加判定処理１３１における判定が否定である場合は、通常動作用電圧指令値を出力電圧指令値として出力し、電流増加判定処理１３１における判定が肯定である場合は、電流増加用電圧指令値を出力電圧指令値として出力する。

【0065】

ここで、通常動作用電圧指令値は、充電装置１００が通常動作をする場合の出力電圧指令値を定めるものである。典型的には、系統電源電圧が高い場合であってもＰＦＣ回路１２２が適当に動作することができるように、ＰＦＣ回路１２２の動作を保障することが可能な範囲で十分大きな電圧値が与えられる。つまり、通常動作用指令値は、電流増加用電圧指令値より大きな値となる。

【0066】

従って、電流増加用電圧指令値を出力電圧指令値とする場合は、通常動作用電圧指令値を出力電圧指令値とする場合に対して、ＰＦＣ回路の出力電圧は低下する。延いては、充電装置１００に流れる電流が増加し、充電装置１００の発熱が大きくなる。

【0067】

再度図５を参照する。制御信号生成処理１３３は、出力電圧指令値算出処理１３２が算出した出力電圧指令値を実現するように制御信号を生成する。典型的には、出力電圧指令値を目標値とするＰＦＣ回路１２２のスイッチング制御を行う。ここで、スイッチング制御は、ＰＦＣ回路１２２の構成に応じて適当な公知技術を採用して良く、本開示において詳細な説明は省略する。

【0068】

制御信号生成処理１３３により生成された制御信号が、制御装置１３０からＰＦＣ回路１２２に伝達されることで、ＰＦＣ回路１２２の出力電圧制御が実現される。

【0069】

５．バッテリ暖機方法
以下、図７を参照して、本実施形態に係る充電装置１００が適用された充電システム１０により実現されるバッテリ２００の暖機方法について説明する。

【0070】

図７は、本実施形態に係る充電装置１００が適用された充電システム１０により実現されるバッテリ２００の暖機方法を説明するためのフローチャートである。図７に示す処理は、充電時に充電装置１００において実行され、所定の周期毎に繰り返し実行される。

【0071】

ステップＳ１００において、検出情報を取得し、バッテリ２００の温度、クーラント液の温度、及び系統電源の電圧を監視する（第１ステップ）。ステップＳ１００の後、ステップＳ１１０に進む。

【0072】

ステップＳ１１０において、バッテリ２００の温度が所定の閾値以下となるか否かを判定する。バッテリ２００の温度が所定の閾値以下となる場合（ステップＳ１１０；Ｙｅｓ）、ステップＳ１２０に進む。バッテリ２００の温度が所定の閾値より大きい場合（ステップＳ１１０；Ｎｏ）、ステップＳ１３０に進む。

【0073】

ステップＳ１２０において、充電装置１００に流れる電流を増加させる（第２ステップ）。これは、前述したように、ＰＦＣ回路１２２の出力電圧を、電流増加用電圧指令値とすることにより行われる。これにより、充電装置１００の発熱が大きくなり、伝熱構造を介してバッテリ２００の温度を高くすることができる。ステップＳ１２０の後、処理は終了する。

【0074】

ステップＳ１３０において、充電装置１００は通常動作を行う。ステップＳ１３０の後、処理は終了する。

【0075】

６．効果
以上説明したように、本実施形態に係る充電装置１００は、充電装置１００の熱をクーラント液によりバッテリ２００に伝熱する伝熱構造を備えている。また、充電装置１００に備える制御装置１３０は、バッテリ２００を充電中にバッテリ２００の温度が所定の閾値以下となる場合、充電装置１００に流れる電流を増加させる処理を実行する。これにより、充電装置１００の発熱を大きくし、バッテリ２００の温度を高くすることができる。延いては、充電時においてバッテリ２００の電池容量をより高くすることができる。

【0076】

また、充電装置１００の発熱によりバッテリ２００を温めているため、系統電源２の電力を使用する一方で、バッテリ２００の電力を使用することはない。さらに、ＰＦＣ回路１２２の出力電圧を制御することにより充電装置１００に流れる電流を増加させるため、ＰＦＣ回路１２２の出力電圧に応じてＤＣＤＣコンバータ１２３の出力電圧を適当に制御することで、バッテリ２００の充電制御を従来通り実施することができる。延いては、充電効率の低下を抑制することができる。

【0077】

なお、充電装置１００が備える伝熱構造は、充電装置１００の熱をクーラント液によりバッテリ２００に伝熱することができる構造であれば良く、図１において説明した伝熱構造に限定されなくても良い。例えば、冷却用の流路が、充電装置１００が備える伝熱構造と独立に設けられていても良い。

【0078】

７．変形例
本実施形態に係る充電装置１００は、以下のように変形した態様を採用しても良い。以下の説明において、前述した内容と重複する事項については適宜省略している。

【0079】

出力電圧指令値算出処理１３２において、電流増加用電圧指令値の算出は、バッテリ２００の電池電圧及び充電電力指令値が考慮されても良い。ここで、充電電力指令値は、バッテリ２００の充電状態や電池電圧等の情報に基づいて制御装置１３０が実行する処理により算出されるものであって良い。図８は、本実施形態の変形例に係る出力電圧指令値算出処理１３２における処理の例を示すブロック図である。

【0080】

本実施形態の変形例においては、第３マップに基づいて、電池電圧及び充電電力指令値に応じた電圧値（第３電圧値）を算出する（１３２ｅ）。第３マップは、電池電圧に対して充電電力指令値を満足することが可能な電圧値を与えるマップである。典型的には、そのような電圧値の下限が与えられる。ただし、第３マップは、ＰＦＣ回路１２２の特性に準じて最適に与えられて良い。

【0081】

そして、本実施形態の変形例においては、第１電圧値、第２電圧値、及び第３電圧値を比較し、大きい方の電圧値を電流増加用電圧指令値とする（１３２ｃ）。

【0082】

このように変形した態様を採用することで、充電装置１００に流れる電流を増加させる場合であっても、充電電力指令値を満足する範囲でＰＦＣ回路１２２の出力電圧を与えることができる。

【符号の説明】

【0083】

１ 車両
２ 系統電源
１０ 充電システム
１００ 充電装置
１１０ 伝熱路
１２０ 電力変換回路
１２１ ＡＣ入力フィルタ
１２２ ＰＦＣ回路
１２３ ＤＣＤＣコンバータ
１２４ ＤＣ出力フィルタ
１３０ 制御装置
２００ バッテリ
３００ ウォーターポンプ
４００ ラジエーター
４１０ ラジエーターファン
５００ サーモスタット
６００ センサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】