JP6183709B2 - 電動車両の充放電システム - Google Patents

Description

本発明は、電気自動車やハイブリッド自動車等の電動車両の充放電システムに関するもので、より具体的には、搭載された駆動用バッテリを家庭用電源として利用可能な電動車両の充放電システムに関する。

電気自動車車やハイブリッド自動車等の電動車両には、駆動用バッテリが搭載されている。駆動用バッテリは、外部に設置された充電器によって充電され、駆動用バッテリに充電された電力は電動車両を駆動するモータに供給される。また、電動車両に搭載された駆動用バッテリは、家庭用電源として利用可能であり、例えば、ＤＣ３００Ｖ以上の電力は、電力変換器で系統電源と同じ交流電圧（例えば、ＡＣ１００Ｖ）の電力に変換され、家庭用電気機器に供給される。電力変換器は、電力入力部、電力変換部、電力出力部を備えている。電力入力部は、駆動用バッテリに充電された電力が供給される部分であって、電源ケーブルの一端が接続可能である。一端が電力入力部に接続された電源ケーブルの他端は、電動車両の充電コネクタに接続可能である。これにより、駆動用バッテリに充電された電力は、一端が電力入力部に接続され、他端が充電コネクタに接続された電源ケーブルを通り、電力入力部に供給される。電力変換部は、駆動用バッテリから電力入力部に供給された電力を直流から交流に変換するとともに降圧するためのもので、電力変換器（ＤＣ／ＡＣインバータ）を備えている。これにより、電力入力部から電力変換部に供給された電力は、電力変換部を通る際に、直流電流から交流電流に変換されるとともに降圧される。電力出力部は、直流電流から交流電流に変換されるとともに降圧された電力を家庭用電気機器に供給するためのもので、アクセサリコンセントを備えている。これにより、電力変換部で直流電流から交流電流に変換されるとともに降圧された電力は、アクセサリコンセントを通り、アクセサリコンセントに接続された家庭用電気機器に供給される（例えば、特許文献１参照）。

尚、特許文献２には、それぞれ複数の単位電池を直列接続した二つのバッテリを設け、アクセルペダルの踏み込み量やモータの出力が第１の閾値よりも大きくなった場合に二つのバッテリを直列接続とする一方、アクセルの踏み込み量やモータの出力が第２の閾値よりも小さくなった場合に二つのバッテリを並列接続とする電動車両が記載されている。しかしながら、特許文献２には、駆動用バッテリ（二つのバッテリ）を家庭用電源として利用する旨の記載はない。

また、特許文献３には、複数のバッテリと一つの充電回路とを設け、電源供給先回路の動作時は複数のバッテリを並列接続して放電させる一方、複数のバッテリの充電時は複数のバッテリを直列接続して充電させる充放電装置が記載されている。しかしながら、特許文献３には、充電コネクタに接続された外部機器が電力変換器であると検出した場合に並列接続とする旨の記載はない。

特開２０１３―７４７１９号公報 特開平５−２３６６０８号公報 特開２００２−１７１６７５号公報

しかしながら、特許文献１に記載された電動車両では、駆動用バッテリの電圧は、図９に示すように、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）が１００％から０％の範囲（Ｂの範囲）で３３０Ｖ〜２５０Ｖとなり、電圧変動範囲が大きいため、使用電圧範囲全般にわたって、電力変換器の効率を高めることができない（図１０のＢの範囲参照）。
本発明は、上記実情を鑑みて、搭載された駆動用バッテリを家庭用電源として利用する場合に、電力変換器の効率を高めることができる電動車両の充放電システムを提供することを目的とする。

本発明は、外部電源によって充電されるとともに家庭用電源として利用される駆動用バッテリが搭載された電動車両の充放電システムであって、前記駆動用バッテリは、第１のバッテリと、前記第１のバッテリから独立して設けられた第２のバッテリと、により構成され、前記第１のバッテリと前記第２のバッテリとの接続状態を、直列接続あるいは並列接続へと切り替える接続切替手段と、前記接続切替手段を切替制御する切替制御手段と、前記電動車両に設けられ、前記駆動用バッテリからの電力を外部に供給可能なコネクタと、前記コネクタに接続可能であるとともに家庭用電気機器が接続可能に構成され、前記コネクタを介して前記駆動用バッテリから供給される電力を前記家庭用電気機器に供給する電力に変換する電力変換器と、を備え、前記切替制御手段は、前記コネクタに前記電力変換器が接続された場合に、前記接続切替手段を並列接続とする、ことを特徴とする。
本発明によれば、コネクタに電力変換器が接続された場合に、接続切替手段を並列接続とするので、第１のバッテリと第２のバッテリとが並列接続となる。これにより、第１のバッテリと第２のバッテリとが直列接続となる場合よりも使用電圧範囲が狭まるので、駆動用バッテリを家庭用電源として利用する場合に、電力変換器の効率を高めることができる。

また、本発明の一態様では、前記コネクタは、前記外部電源から前記駆動用バッテリに対して所定電圧で充電する普通充電よりも大きい電圧での充電となる急速充電用に設置された急速充電コネクタを有して構成され、前記切替制御手段は、前記急速充電コネクタに前記電力変換器が接続された場合に前記接続切替手段を並列接続とする一方、前記急速充電コネクタに前記外部電源からの電力を供給する充電ケーブルが接続された場合には前記接続切替手段を直列接続とすることが好ましい。
このようにすれば、急速充電コネクタに電力変換器が接続された場合に並列接続とする一方、急速充電コネクタに外部電源からの電力を供給する充電ケーブルが接続された場合に接続切替手段を直列接続とするので、急速充電コネクタに電力変換器が接続された場合には第１のバッテリと第２のバッテリとが並列接続となる。これにより、第１のバッテリと第２のバッテリとが直列接続となる場合よりも使用電圧範囲が狭まるので、駆動用バッテリを家庭用電源として利用する場合に、電力変換器の効率を高めることができる。

また、前記コネクタは、さらに、前記外部電源から前記駆動用バッテリに対して前記所定電圧で充電する普通充電用に設置された普通充電コネクタを有して構成され、前記切替制御手段は、前記普通充電コネクタに充放電ケーブルが接続された場合に前記接続切替手段を並列接続とすることが好ましい。
このようにすれば、普通充電コネクタに充放電ケーブルが接続された場合に接続切替手段を並列接続とするので、普通充電コネクタに充放電ケーブルが接続された場合には第１のバッテリと第２のバッテリとが並列接続となる。これにより、第１のバッテリと第２のバッテリとが直列接続となる場合よりも使用電圧範囲が狭まるので、駆動用バッテリを家庭用電源として利用する場合及び家庭用電源から駆動用バッテリを充電する場合に、電力変換器の効率を高めることができる。

以上説明したように、本発明によれば、コネクタに電力変換器が接続された場合に、接続切り替え手段を並列接続とするので、第１のバッテリと第２のバッテリとが並列接続となる。これにより、第１のバッテリと第２のバッテリとが直列接続となる場合よりも使用電圧範囲が狭まるので、駆動用バッテリを家庭用電源として利用する場合に、電力変換器の効率を高めることができる。

本発明の実施の形態である電動車両のシステム構成を示す図である。 図１に示した駆動用バッテリの詳細構成を示す図である。 図１に示したＥＣＵの制御構成を示すブロック図である。 図１に示したＥＣＵの制御手順を示すフローチャートである。 急速充電コネクタに接続された充放電制御コントローラへの放電状態を示す図である。 急速充電コネクタに接続された急速充電器による充電状態を示す図である。 普通充電コネクタに接続された充放電制御コントローラによる充放電状態を示す図である。 電動車両の走行／車両スリープ状態を示す図である。 駆動用バッテリのＳＯＣと電圧との関係を示す図である。 外部機器のＤＣ／ＡＣインバータの入力電圧と効率との関係を示す図である。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る電動車両の充放電システムの好適な実施の形態を詳細に説明する。ここで説明する電動車両には、電気自動車やハイブリッド自動車等が含まれるが、駆動用バッテリを搭載したものであれば、これらに限定されるものではなく、また、本実施の形態により、この発明が限定されるものでもない。

図１は、本発明の実施の形態に係る電動車両のシステム構成を示す図であり、図２は、図１に示した駆動用バッテリの詳細構成を示す図である。また、図３は、図１に示したＥＣＵの制御構成を示すブロック図である。

図１に示すように、本発明の実施の形態である電動車両１は、駆動用バッテリ２に充電された電力をエネルギー源とし、モータ１１を動力源として走行するもので、駆動用バッテリ２、モータ１１のほか、インバータ１２、トランスミッション１３を備えている。

駆動用バッテリ２は、外部に設置された急速充電器５（図６参照）や充放電制御コントローラ６（図７参照）等の外部電源により充電され、駆動用バッテリ２に充電された電力は、インバータ１２を介してモータ１１に供給される。また、本発明の実施の形態に係る駆動用バッテリ２は、家庭用電源としても利用される。

本発明の実施の形態に係る駆動用バッテリ２は、それぞれ独立した二つのバッテリ（駆動用バッテリハーフパック）２１，２２と、一つの直列／並列切り替えユニット２３とにより構成されている。
図２に示すように、二つのバッテリ２１，２２（以下の説明において「第１のバッテリ２１」と「第２のバッテリ２２」）という）は、それぞれ、電池モジュール２１１，２２１を直列接続したもので、直流１２０Ｖ〜１７０Ｖ程度の電圧が出力可能であり、これらを直列接続した場合に直流３３０〜２５０Ｖ程度の電圧が出力可能である。

また、図１に示すように、第１のバッテリ２１と第２のバッテリ２２は、それぞれＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）２４でバッテリマネージメントユニット２５に接続され、ＳＯＣ等がバッテリマネージメントユニット２５で管理される。

直列／並列切り替えユニット２３は、第１のバッテリ２１と第２のバッテリ２２との接続状態を直列接続あるいは並列接続へと切り替えるもので、接続切替手段を構成する。図２に示すように、直列／並列切り替えユニット２３は、直列電源回路２３１、直列コンタクタ２３２、並列電源回路２３４、並列コンタクタ２３５を含んでいる。

直列電源回路２３１は、第１のバッテリ２１と第２のバッテリ２２を直列接続とするもので、第１のバッテリ２１と第２のバッテリ２２との間に設けられている。より具体的には、第１のバッテリ２１の正極２１Ａと第２のバッテリ２２の負極２２Ｂとの間に設けられている。直列コンタクタ２３２は、直列電源回路２３１を開閉するもので、直列電源回路２３１に設けられている。これにより、後述する並列コンタクタ２３５が並列電源回路２３４を開いた状態で、直列コンタクタ２３２が直列電源回路２３１を閉じると、第１のバッテリ２１と第２のバッテリ２２とが直列接続される。

並列電源回路２３４は、第１のバッテリ２１と第２のバッテリ２２を並列接続とするもので、第１のバッテリ２１と第２のバッテリ２２との間に設けられている。より具体的には、第１のバッテリ２１の正極２１Ａと第２のバッテリ２２の正極２２Ａとの間と、第１のバッテリ２１の負極２１Ｂと第２のバッテリ２２の負極２２Ｂとの間と、に設けられている。並列コンタクタ２３５は、並列電源回路２３４を開閉するもので、並列電源回路２３４に設けられている。より具体的には、第１のバッテリ２１の正極２１Ａと第２のバッテリ２２の正極２２Ａとの間と、第１のバッテリ２１の負極２１Ｂと第２のバッテリ２２の負極２２Ｂとの間と、に設けられている。これにより、上述した直列コンタクタ２３２が直列電源回路２３１を開いた状態で、並列コンタクタ２３５が並列電源回路２３４を閉じると、第１のバッテリ２１と第２のバッテリ２２とが並列接続される。

本発明の実施の形態に係る電動車両１の一方の側面（例えば、左側面）には急速充電用の急速充電コネクタ２６が設置され、他方の側面（例えば、右側面）には普通充電用の普通充電コネクタ２７が設置されている。普通充電コネクタ２７は、所定電圧で充電する普通充電用に設置され、急速充電コネクタ２６は、普通充電よりも大きい電圧での充電となる急速充電用に設置される。なお、急速充電コネクタ２６、普通充電コネクタ２７の設置位置はこれらに限定されるものではない。

急速充電コネクタ２６には、急速充電器５の充電ケーブル５１の開放端に設けられた急速充電ガン５２（図６参照）が接続可能であり、駆動用バッテリ２に接続されている。より具体的には、急速充電コネクタ２６に第１のバッテリ２１の負極（Ｎ相）２１Ｂと第２のバッテリ２２の正極（Ｐ相）２２Ｂとがそれぞれ接続されている。これにより、急速充電器５の充電ケーブル５１の開放端に設けられた急速充電ガン５２から急速充電コネクタ２６を通り、駆動用バッテリ２に充電される。

また、急速充電器５は、急速充電コネクタ２６にＣＡＮ３で情報を送信する。具体的には、急速充電器５が急速充電コネクタ２６に接続された場合に急速充電器５が急速充電コネクタ２６に急速充電ガン接続信号を送信する。尚、急速充電ガン接続信号は、急速充電コネクタ２６に接続された機器が急速充電器５である旨の識別信号である。

また、図５に示すように、急速充電コネクタ２６には、駆動用バッテリ２から電力を取り出す充放電制御コントローラ（電力変換器）７が接続可能である。充放電制御コントローラ７は、駆動用バッテリ２に充電された直流電圧の電力を系統電源と同じ交流電圧の電力に変換し、家庭用電気機器に供給するためのもの（電力変換器）で、電力入力部７１、電力変換部７２、電力出力部７３を備えている。電力入力部７１は、駆動用バッテリ２に充電された電力が供給される部分であって、一端（急速充電ガン７１１）が急速充電コネクタ２６に接続された電源ケーブル７１２の他端が接続可能である。これにより、駆動用バッテリ（第１のバッテリ２１と第２のバッテリ２２）２に充電された電力は、一端（急速充電ガン７１１）が急速充電コネクタ２６に接続され、他端が充放電制御コントローラ７に接続された電源ケーブル７１２を通り、電力入力部７１に供給される。電力変換部７２は、駆動用バッテリ２から供給された電力を直流から交流に変換するとともに電圧を調整するためのもので、ＤＣ／ＡＣインバータ７２１を備えている。これにより、電力入力部７１から供給された電力は、ＤＣ／ＡＣインバータ７２１を通る際に、直流電流から交流電流に変換され、電圧が調整される。電力出力部７３は、直流電流から交流電流に変換されるとともに電圧が調整された電力を家庭用電気機器に供給するためのもので、アクセサリコンセント（図示せず）を備えている。これにより、電力変換部７２で直流電流から交流電流に変換されるとともに電圧が調整された電力は、アクセサリコンセントを通り、アクセサリコンセントに接続された家庭用電気機器に供給される。

また、充放電制御コントローラ７は、急速充電コネクタ２６にＣＡＮで情報を送信する。具体的には、充放電制御コントローラ７が急速充電コネクタ２６に接続された場合に充放電コントローラ７が急速充電コネクタ２６に接続信号と充放電対応信号とを送信する。尚、接続信号は、急速充電コネクタ２６に接続された旨の識別信号であり、充放電対応信号は、急速充電コネクタ２６に接続された機器が充電器（急速充電器５）であるか、充放電制御コントローラ７であるか、の識別信号である。

普通充電コネクタ２７には、充放電制御コントローラ６の充放電ケーブル６１の開放端に設けられた普通充電ガン６２（図７参照）が接続可能であり、電動車両１に搭載された車載充電器２８が接続されている。車載充電器２８は、充放電制御コントローラ６から供給された交流電流（例えば、ＡＣ２００ＶまたはＡＣ１００Ｖ）を直流電流に変換し、駆動用バッテリ２に充電するためもので、駆動用バッテリ２に接続されている。より具体的には、車載充電器２８に第１のバッテリ２１の負極（Ｎ相）２１Ｂ、第２のバッテリ２２の負極（Ｎ相）２２Ｂと第２のバッテリ２２の正極（Ｐ相）２２Ａ、第１のバッテリ２１の正極（Ｐ相）２１Ａとがそれぞれ接続されている。これにより、充放電制御コントローラ６の充放電ケーブル６１の開放端に設けられた普通充電ガン６２から普通充電コネクタ２７を通り、車載充電器２８に供給された交流電流は、車載充電器２８において交流電流から直流電流に変換され、駆動用バッテリ２に充電される。

また、充放電制御コントローラ６は、普通充電コネクタ２７にＰＬＣ（Ｐｏｗｅｒ Ｌｉｎｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）で情報を送信する。具体的には、充放電制御コントローラ６が普通充電コネクタ２７に接続された場合に充放電制御コントローラ６が普通充電コネクタ２７に普通充電ガン接続信号を送信する。尚、普通充電ガン接続信号は、普通充電コネクタ２７に接続された機器が充放電制御コントローラ６である旨の識別信号である。

また、図７に示すように、普通充電コネクタ２７に接続された充放電制御コントローラ６からは、駆動用バッテリ２から電力を取り出すことも可能である。放電対応車載充電器２８は、駆動用バッテリ２に充電された直流電圧の電力を系統電源と同じ交流電圧の電力に変換し、家庭用電気機器に供給するためのもの（電力変換器）も備えている。これにより、駆動用バッテリ（第１のバッテリ２１と第２のバッテリ２２）２に充電された電力は、一端（普通充電ガン６２）が普通充電コネクタ２７に接続され、他端が充放電制御コントローラ６を通り、家庭用電気機器に供給される。充放電コントローラ６は、電圧が調整された電力を家庭用電気機器に供給するものとしても機能するもので、アクセサリコンセント（図示せず）を備えている。これにより、放電対応車載充電器２８で直流電流から交流電流に変換されるとともに電圧が調整された電力は、アクセサリコンセントを通り、アクセサリコンセントに接続された家庭用電気機器に供給される。

また、充放電制御コントローラ６は、普通充電コネクタ２７を通して放電対応車載充電器２８にＰＬＣで情報を送信する。具体的には、充放電制御コントローラ６が普通充電コネクタ２７を通して放電対応車載充電器２８に接続された場合に充放電制御コントローラ６が普通充電コネクタ２７を通して放電対応車載充電器２８に接続信号と充放電対応信号を送信する。充放電対応信号は、放電対応可能か否かの識別信号である。

また、図１に示すように、インバータ１２、バッテリマネージメントユニット２５、駆動用バッテリ２に設けられた直列／並列切り替えユニット２３、車載充電器２８、急速充電コネクタ２６、普通充電コネクタ２７は、それぞれＣＡＮ３でＥＣＵ（制御装置）４に管理され、ＥＣＵ４に制御される。

図３に示すように、ＥＣＵ４は、直列／並列切り替えユニット２３を切り替え制御する切替制御手段としても機能するもので、急速充電コネクタ接続検出手段４１、普通充電コネクタ接続検出手段４２、直列コンタクタ作動信号出力手段４３、並列コンタクタ作動信号出力手段４４、放電識別制御手段４５、を備えている。

急速充電コネクタ接続検出手段４１は、急速充電コネクタ２６に外部機器（急速充電器５や充放電制御コントローラ７）が接続されているか否かを検出するもので、急速充電コネクタ２６に接続された外部機器から急速充電コネクタ２６に送信された接続信号により、外部機器が接続されているか否かを検出する。

普通充電コネクタ接続検出手段４２は、普通充電コネクタ２７に外部機器（充放電制御コントローラ６）が接続されているか否かを検出するもので、普通充電コネクタ２７に接続された外部機器から普通充電コネクタ２７を通して放電対応車載充電器２８に送信された接続信号により、外部機器に接続されているか否かを検出する。

直列コンタクタ作動信号出力手段４３は、駆動用バッテリ２の直列／並列切り替えユニット２３に直列コンタクタ作動信号（ＯＮ／ＯＦＦ）を出力するためのものである。これにより、直列コンタクタ作動信号出力手段４３から直列／並列切り替えユニット２３に直列コンタクタ作動信号（ＯＮ）が出力されると、直列コンタクタ２３２が直列電源回路２３１を閉じ、第１のバッテリ２１と第２のバッテリ２２が直列接続される。一方、直列コンタクタ作動信号出力手段４３から直列／並列切り替えユニット２３に直列開放信号（ＯＦＦ）が出力されると、直列コンタクタ２３２が直列電源回路を開放する。

並列コンタクタ作動信号出力手段４４は、駆動用バッテリ２の直列／並列切り替えユニット２３に並列コンタクタ作動信号（ＯＮ／ＯＦＦ）を出力するためのものである。これにより、並列コンタクタ作動信号出力手段４４から直列／並列切り替えユニット２３に並列作動信号（ＯＮ）が出力されると、並列コンタクタ２３５が並列電源回路２３４を閉じ、第１のバッテリ２１と第２のバッテリ２２とが並列接続される。一方、並列コンタクタ作動信号出力手段４４から直列／並列切り替えユニット２３に並列開放信号（ＯＦＦ）が出力されると、並列コンタクタ２３５が並列電源回路２３４を開放する。

放電識別制御手段４５は、直列コンタクタ作動信号出力手段４３、並列コンタクタ作動信号出力手段４４を制御するためのもので、急速充電コネクタ２６又は普通充電コネクタ２７に接続された外部機器（急速充電器５や充放電制御コントローラ６，７）から送信された充放電対応信号に基づいて直列コンタクタ作動信号出力手段４３、あるいは、並列コンタクタ作動信号出力手段４４に作動信号を出力させる。

図４は、図３に示したＥＣＵの充放電制御手順を示すフローチャートである。図４に示すように、直列／並列切り替えユニット２３は、初期状態において、直列コンタクタ２３２がＯＦＦに設定され、並列コンタクタ２３５がＯＦＦに設定される（図２参照）。

ＥＣＵ４が充放電制御を開始すると（ステップＳ１）、まず、急速充電コネクタ接続検出手段４１と普通充電コネクタ接続検出手段４２が、急速充電コネクタ２６または普通充電コネクタ２７に外部機器が接続されているかを検出する（ステップＳ２，Ｓ２１）。急速充電コネクタ２６に外部機器が接続されている場合には（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、放電識別制御手段４５が接続されている外部機器が家庭用電気機器に電力を供給する電力変換器であるか否かを検出する（ステップＳ３）。具体的には、ＥＣＵ４が急速充電コネクタ２６に接続されている外部機器とＣＡＮ通信を行うことにより、急速充電コネクタ２６に接続されている外部機器が家庭用電気機器に電力を供給する電力変換器（充放電制御コントローラ７）であるか否かを検出する。

図５に示すように、急速充電コネクタ２６に接続されている外部機器が充放電制御コントローラ７である場合には（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、図４に示すように、放電識別制御手段４５が並列コンタクタ作動信号出力手段４４に作動信号（ＯＮ信号）を出力させる（ステップＳ４）。これにより、並列コンタクタ２３５はＯＮとなり、急速充電コネクタ２６に接続された充放電制御コントローラ７に放電を開始する（ステップＳ５）。その後、ＥＣＵ４は、急速充電コネクタ２６に接続された充放電制御コントローラ７からの入力等により、充放電制御コントローラ７への放電が終了するまで放電を継続する（ステップＳ６）。

急速充電コネクタ２６に接続された充放電制御コントローラ７からの入力等により、充放電制御コントローラ７への放電が終了すると（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、放電識別制御手段４５は、並列コンタクタ作動信号出力手段４４に直列開放信号（ＯＦＦ）を出力させる。これにより、並列コンタクタ２３５はＯＦＦとなり（ステップＳ７）、車両スリープ状態に移行する（ステップＳ８）。尚、このとき、直列コンタクタ２３２はＯＦＦに維持され、並列コンタクタ２３５はＯＦＦに維持される。

一方、急速充電コネクタ２６に接続されている外部機器が電力変換器でない場合（ステップＳ３：Ｎｏ）、すなわち、図６に示すように、外部機器が急速充電器５である場合には、急速充電を開始する（ステップＳ１１）。具体的には、図４に示すように、放電識別制御手段４５が直列コンタクタ作動信号出力手段４３に作動信号（ＯＮ）を出力させる（ステップＳ１２）。これにより、直列コンタクタ２３２はＯＮとなり、急速充電コネクタ２６に接続された急速充電器５から駆動用バッテリ２に充電する。その後、ＥＣＵ４は、バッテリマネージメントユニット２５からの入力等により、急速充電器５から駆動用バッテリ２への充電が終了するまで充電を継続する（ステップＳ１３）。

バッテリマネージメントユニット２５からの入力等により、急速充電器５から駆動用バッテリ２への充電が終了すると（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）、放電識別制御手段４５は、直列コンタクタ２３２はＯＦＦとなり（ステップＳ１４）、車両スリープ状態に移行する（ステップＳ１５）。尚、このとき、直列コンタクタ２３２はＯＦＦに維持され、並列コンタクタ２３５はＯＦＦに維持される。

急速充電コネクタ２６に外部機器が接続されないで、普通充電コネクタ２７に外部機器が接続されている場合には（ステップＳ２：Ｎｏ，ステップＳ２１：Ｙｅｓ）、放電識別制御手段４５は並列コンタクタ作動信号出力手段４４に作動信号（ＯＮ）を出力させる。これにより、並列コンタクタ２３５はＯＮとなる（ステップＳ２２）。つぎに、放電識別制御手段４５は、普通充電コネクタ２７に接続されている外部機器が家庭用電気機器に電力を供給する電力変換器であるか否かを検出する（ステップＳ２３）。具体的には、ＥＣＵ４が普通充電コネクタ２７とＣＡＮ通信を行うとともに、普通充電コネクタ２７と外部機器とがＰＬＣ通信を行うことにより、普通充電コネクタ２７に接続されている外部機器が家庭用電気機器に電力を供給する放電対応可能か否かを検出する。

図７に示すように、普通充電コネクタ２７が外部機器と接続されている場合は、外部機器が放電対応可能か否かにかかわらず並列コンタクタ２３５をＯＮとする（ステップＳ２２）。外部機器が放電対応機器である場合には（ステップＳ２３：Ｙｅｓ）、図４に示すように、ＥＣＵ４は、普通充電コネクタ２７に接続された充放電制御コントローラ６に放電を開始する（ステップＳ２４）。これにより、ＥＣＵ４は、普通充電コネクタ２７に接続された充放電制御コントローラ６からの入力等により、充放電制御コントローラ６への放電が終了するまで放電を継続する（ステップＳ２５）。

普通充電コネクタ２７に接続された充放電制御コントローラ６からの入力等により、充放電制御コントローラ６への放電が終了すると（ステップＳ２５：Ｙｅｓ）、放電識別制御手段４５が並列コンタクタ作動信号出力手段４４に開放信号（ＯＦＦ）を出力させる。これにより、並列コンタクタ２３５はＯＦＦとなり（ステップＳ２６）、車両スリープ状態に移行する（ステップＳ２７）。尚、このとき、直列コンタクタ２３２はＯＦＦに維持され、並列コンタクタ２３５はＯＦＦに維持される。

一方、普通充電コネクタ２７に接続されている外部機器が電力変換器でない場合（ステップＳ２３：Ｎｏ）、図４に示すように、ＥＣＵ４は、普通充電を開始する（ステップＳ３１）。これにより、ＥＣＵ４は、バッテリマネージメントユニット２５からの入力等により、充放電制御コントローラ６から駆動用バッテリ２への充電が終了するまで充電を継続する（ステップＳ３２）。

バッテリマネージメントユニット２５からの入力等により、充放電制御コントローラ６から駆動用バッテリ２への充電が終了すると（ステップＳ３２）、放電識別制御手段４５が並列コンタクタ作動信号出力手段４４に開放信号（ＯＦＦ）を出力させる。これにより、並列コンタクタ２３５はＯＦＦとなり（ステップＳ３３）、車両スリープ状態に移行する（ステップＳ３４）。尚、このとき、直列コンタクタ２３２はＯＦＦに維持され、並列コンタクタ２３５はＯＦＦに維持される。

図８に示すように、急速充電コネクタ２６に外部機器が接続されないで、普通充電コネクタ２７にも外部機器が接続されていない場合には（ステップＳ２：Ｎｏ，ステップＳ２１：Ｎｏ）、ＥＣＵ４は車両スリープ状態に移行する（ステップＳ４１）。尚、このとき、直列コンタクタ２３２はＯＦＦに維持され、並列コンタクタ２３５はＯＦＦに維持される。

上述した本発明の実施の形態である電動車両の充放電システムは、急速充電コネクタ２６または普通充電コネクタ２７に接続された外部機器が家庭用電気機器に電力を供給する電力変換器であるか否かを検出し、電力変換器であると検出した場合に並列接続とするので、第１のバッテリ２１と第２のバッテリ２２とが並列接続となる。これにより、第１のバッテリ２１と第２のバッテリ２２の電圧は、図９に示すように、ＳＯＣ１００％〜０％の範囲（Ａの範囲）で電圧が１７５Ｖ〜１３０Ｖとなり、図１０に示すように、充放電制御コントローラ７の電力変換部７２に設けられたＤＣ／ＡＣインバータ７２１、及び電動車両に搭載された放電対応車載充電器２８の効率を高めることができる（Ａの範囲参照）。

また、急速充電コネクタ２６に充放電制御コントローラ７が接続された場合に第１のバッテリ２１と第２のバッテリ２２とが並列接続となるので、第１のバッテリ２１と第２のバッテリ２２とが誤って直列接続となることを回避できる。同様に、急速充電コネクタ２６に急速充電器５が接続された場合に第１のバッテリ２１と第２のバッテリ２２とが直列接続となるので、第１のバッテリ２１と第２のバッテリ２２とが誤って並列接続となることを回避できる。

さらに、普通充電コネクタ２７に外部機器が接続された場合に第１のバッテリ２１と第２のバッテリ２２とが誤って直列接続となることを回避できる。

なお、上述した実施形態では、第１のバッテリ２１と第２のバッテリ２２の二つのバッテリで構成される電源回路を示したが、これに限定されず、四つ以上の偶数個のバッテリから構成される電源回路であってもよい。つまり、多段切替可能な直列／並列切替回路構成であってもよい。これにより、並列切替時に多段の並列接続で構成された並列電源回路とすることができるため、さらに使用電圧範囲を狭めることができ、電力変換器の効率を高めることができる。

本発明は、駆動用バッテリを家庭用電源として利用する場合に、第１のバッテリと第２のバッテリとが並列接続となり、第１のバッテリと第２のバッテリとが直列接続となる場合よりも使用電圧範囲が狭まるので、電流変換器の効率を高めることができる。これにより、駆動用バッテリを家庭用電源として利用可能な電動車両の充放電システムに好適である。

１ 電動車両
１１ モータ
１２ インバータ
１３ トランスミッション
２ 駆動用バッテリ
２１ 第１のバッテリ（駆動用バッテリ）
２２ 第２のバッテリ（駆動用バッテリ）
２３ 直列／並列切り替えユニット（接続切替手段）
２３１ 直列電源回路
２３２ 直列コンタクタ
２３４ 並列電源回路
２３５ 並列コンタクタ
２５ バッテリマネージメントユニット
２６ 急速充電コネクタ
２７ 普通充電コネクタ
２８ 車載充電器
３ ＣＡＮ
４ ＥＣＵ（制御装置）（切替制御手段）
４１ 急速充電コネクタ接続検出手段
４２ 普通充電コネクタ接続検出手段
４３ 直列コンタクタ作動信号出力手段
４４ 並列コンタクタ作動信号出力手段
４５ 放電識別制御手段
５ 急速充電器
５１ 充電ケーブル
５２ 急速充電ガン
６ 充放電制御コントローラ
６１ 充放電ケーブル
６２ 普通充電ガン
７ 充放電制御コントローラ（電力変換器）
７１ 電力入力部
７１１ 急速充電ガン
７１２ 電源ケーブル
７２ 電力変換部
７２１ ＤＣ／ＡＣインバータ（電流変換器）
７３ 電力出力部

Claims (3)

1. 外部電源によって充電されるとともに家庭用電源として利用される駆動用バッテリが搭載された電動車両の充放電システムであって、
   前記駆動用バッテリは、第１のバッテリと、前記第１のバッテリから独立して設けられた第２のバッテリと、により構成され、
   前記第１のバッテリと前記第２のバッテリとの接続状態を、直列接続あるいは並列接続へと切り替える接続切替手段と、
   前記接続切替手段を切替制御する切替制御手段と、
   前記電動車両に設けられ、前記駆動用バッテリからの電力を外部に供給可能なコネクタと、
   前記コネクタに接続可能であるとともに家庭用電気機器が接続可能に構成され、前記コネクタを介して前記駆動用バッテリから供給される電力を前記家庭用電気機器に供給する電力に変換する電力変換器と、を備え、
   前記切替制御手段は、前記コネクタに前記電力変換器が接続された場合に、前記接続切替手段を並列接続とする、
   ことを特徴とする電動車両の充放電システム。
2. 前記コネクタは、前記外部電源から前記駆動用バッテリに対して所定電圧で充電する普通充電よりも大きい電圧での充電となる急速充電用に設置された急速充電コネクタを有して構成され、
   前記切替制御手段は、前記急速充電コネクタに前記電力変換器が接続された場合に前記接続切替手段を並列接続とする一方、前記急速充電コネクタに前記外部電源からの電力を供給する充電ケーブルが接続された場合には前記接続切替手段を直列接続とすることを特徴とする請求項１に記載の電動車両の充放電システム。
3. 前記コネクタは、さらに、前記外部電源から前記駆動用バッテリに対して前記所定電圧で充電する普通充電用に設置された普通充電コネクタを有して構成され、
   前記切替制御手段は、前記普通充電コネクタに充放電ケーブルが接続された場合に前記接続切替手段を並列接続とすることを特徴とする請求項２に記載の電動車両の充放電システム。

Images