バッテリ制御装置及び車両
【課題】小型軽量であるバッテリ制御装置、及び当該装置を備える車両を提供する。
【解決手段】バッテリ制御装置１は、外部電源ＰＳから供給される電力により充電が可能なバッテリＢの充放電を制御するものであって、バッテリＢから供給される直流電力をモータＭＴの駆動に用いられる交流電力に変換する第１変換と、外部電源ＰＳから供給される交流電力をバッテリＢの充電に用いられる直流電力に変換する第２変換とが可能な電力変換回路１２と、外部電源ＰＳの接続が行われた場合に、モータＭＴが有する巻線ｍ１〜ｍ３の結線状態を切り替え、モータＭＴの巻線ｍ１〜ｍ３を介して外部電源ＰＳを電力変換回路１２に接続させる切替器１３とを備える。
【解決手段】バッテリ制御装置１は、外部電源ＰＳから供給される電力により充電が可能なバッテリＢの充放電を制御するものであって、バッテリＢから供給される直流電力をモータＭＴの駆動に用いられる交流電力に変換する第１変換と、外部電源ＰＳから供給される交流電力をバッテリＢの充電に用いられる直流電力に変換する第２変換とが可能な電力変換回路１２と、外部電源ＰＳの接続が行われた場合に、モータＭＴが有する巻線ｍ１〜ｍ３の結線状態を切り替え、モータＭＴの巻線ｍ１〜ｍ３を介して外部電源ＰＳを電力変換回路１２に接続させる切替器１３とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部電源から供給される電力により充電が可能なバッテリの充放電を制御するバッテリ制御装置、及び当該装置を備える車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、低炭素社会を実現すべく、動力発生源としてエンジンとモータとを併用するハイブリッド自動車（ＨＶ：Hybrid Vehicle）や動力発生源としてモータのみを用いる電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）の研究が盛んに行われている。これらハイブリッド自動車や電気自動車は、モータに対して電力を供給する再充電が可能なリチウムイオン二次電池等の二次電池（バッテリ）を備えている。
【０００３】
電気自動車は、基本的には外部の充電装置を電気自動車に装着することによってバッテリの充電が可能である。また、ハイブリッド自動車のうち、所謂プラグイン・ハイブリッド車と呼ばれるものは、電気自動車とは異なり、自ら充電装置（プラグイン充電装置）を備えている。このため、プラグイン・ハイブリッド車は、外部の電源（例えば、電圧が２００Ｖの商用交流電源）のプラグをプラグイン充電装置の差し込み口に介挿することでバッテリの充電が可能である。
【０００４】
電気自動車が備えるバッテリの充電に用いられる充電装置は、例えばＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）コンバータ、ＰＷＭインバータ、及び整流器を備えており、電圧が２００Ｖの商用交流電源からバッテリの充電に必要となる直流電力を生成する。従って、充電装置が電気自動車に装着されると、充電装置で生成された直流電力が電気自動車に供給されてバッテリの充電が行われる。
【０００５】
プラグイン・ハイブリッド車が備えるプラグイン充電装置は、例えばＰＷＭコンバータ及びＤＣ／ＤＣコンバータを備えており、外部の電源から供給される電力からバッテリの充電に必要となる直流電力を生成する。従って、外部電源のプラグがプラグイン充電装置の差し込み口に介挿されると、バッテリを充電する直流電力がプラグイン充電装置で生成されてバッテリの充電が行われる。以下の特許文献１には、プラグイン充電装置を備えており、外部からバッテリを充電することができる車両の一例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２０１１９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、車両の重量が重くなるにつれて車両を加速・減速させるためにより多くのエネルギーが必要になることから、燃費は一般的に低下する傾向がある。このため、燃費が重視される車種では、車両の重量を軽減する対策が行われている。上述したプラグイン充電装置は、燃費が重視されるプラグイン・ハイブリッド車等の車両に常時搭載されるものであるため極力小型軽量であることが望ましい。
【０００８】
ここで、プラグイン・ハイブリッド車等の車両に設けられるプラグイン充電装置は、差し込み口に外部電源のプラグが挿入されるときに流れる突入電流を防止するためのリアクトルを備えている。しかも、このリアクトルは、外部電源が供給する交流電力の各相毎に設けられる。前述した通り、外部電源は、例えば電圧が２００Ｖの商用交流電源であるため、重量及び形状が共に大きなリアクトルをプラグイン充電装置に備える必要がある。このリアクトルを省略することができれば、プラグイン充電装置の小型化及び軽量化を実現することができると考えられる。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、小型軽量であるバッテリ制御装置、及び当該装置を備える車両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】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明のバッテリ制御装置は、外部電源（ＰＳ）から供給される電力により充電が可能なバッテリ（Ｂ）の充放電を制御するバッテリ制御装置（１、２）であって、前記バッテリから供給される直流電力をモータ（ＭＴ）の駆動に用いられる交流電力に変換する第１変換と、前記外部電源から供給される交流電力を前記バッテリの充電に用いられる直流電力に変換する第２変換とが可能な電力変換部（１２）と、前記外部電源の接続が行われた場合に、前記モータが有する巻線（ｍ１〜ｍ３）の結線状態を切り替え、前記モータの巻線を介して前記外部電源を前記電力変換部に接続させる切替部（１３）とを備えることを特徴としている。
また、本発明のバッテリ制御装置は、前記モータが、各々の一端が前記電力変換部に接続された三相の巻線を有しており、前記切替部が、前記三相の巻線の他端を短絡又は開放することにより、前記モータが有する巻線の結線状態を切り替えることを特徴としている。
また、本発明のバッテリ制御装置は、前記切替部が、前記外部電源の接続が行われていない場合には、前記三相の巻線の他端を短絡して前記巻線をＹ結線にし、前記外部電源の接続が行われた場合には、前記三相の巻線の他端を開放するとともに、開放された三相の巻線の他端を前記外部電源の各相に接続することを特徴としている。
また、本発明のバッテリ制御装置は、前記外部電源の接続が行われているか否かを検出する検出部（１４）を備えており、前記切替部は、前記検出部の検出結果に基づいて前記モータが有する巻線の結線状態を切り替えることを特徴としている。
また、本発明のバッテリ制御装置は、前記検出部の検出結果に応じて、前記切替部による前記巻線の結線状態の切り替えを制御するとともに、前記電力変換部に前記第１，第２変換のうちの何れの変換を行わせるかを制御する制御部（１５）を備えることを特徴としている。
本発明の車両は、動力発生源としてのモータ（ＭＴ）と、外部電源（ＰＳ）から供給される電力により充電が可能であって前記モータに電力を供給するバッテリ（Ｂ）とを備える車両であって、前記バッテリの充放電を制御する上記の何れかに記載のバッテリ制御装置を備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、バッテリから供給される直流電力をモータの駆動に用いられる交流電力に変換する第１変換と、外部電源から供給される交流電力をバッテリの充電に用いられる直流電力に変換する第２変換とが可能な電力変換部を設け、外部電源の接続が行われた場合に、切替部によりモータが有する巻線の結線状態を切り替え、モータの巻線を介して外部電源を電力変換部に接続させるようにしている。このため、従来必要であった突入電流を防止するためのリアクトルをモータの巻線で代用することができ、しかも、モータの駆動制御を行う場合とバッテリの充電制御を行う場合とで電力変換部を共用することができるため、バッテリ制御装置を小型軽量にすることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態によるバッテリ制御装置の要部構成を示す回路図である。
【図２】本発明の第２実施形態によるバッテリ制御装置の要部構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態によるバッテリ制御装置及び車両について詳細に説明する。尚、以下では、車両がプラグイン・ハイブリッド車であるものとし、バッテリ制御装置がプラグイン・ハイブリッド車に設けられたバッテリの充放電を制御するものであるとする。
【００１４】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態によるバッテリ制御装置の要部構成を示す回路図である。図１に示す通り、本実施形態のバッテリ制御装置１は、コンデンサ１１、電力変換回路１２（電力変換部）、切替器１３（切替部）、位相検出回路１４（検出部）、及び制御回路１５（制御部）を備えており、バッテリＢの充放電を制御する。
【００１５】
ここで、バッテリＢは、プラグイン・ハイブリッド車に設けられたリチウムイオン二次電池等の二次電池であり、外部電源ＰＳから供給される電力により充電が可能であって、プラグイン・ハイブリッド車に設けられている動力発生源としてのモータＭＴに電力を供給する。外部電源ＰＳは、例えば電圧が２００Ｖの三相交流電力を供給する商用交流電源であり、プラグイン・ハイブリッド車に設けられた充電用の差し込み口（図示省略）にプラグを介挿することでバッテリ制御装置１に接続される。
【００１６】
また、モータＭＴは、三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の巻線ｍ１〜ｍ３を有しており、これらの巻線ｍ１〜ｍ３の各々にバッテリＢからの電力（電力変換回路１２で変換された交流電力）が供給されることにより回転駆動する。モータＭＴが有する巻線ｍ１〜ｍ３は、一端が電力変換回路１２に接続されており、他端が切替器１３に接続されている。尚、詳細は後述するが、モータＭＴが有する巻線ｍ１〜ｍ３は、その他端が切替器１３によって短絡又は開放可能されることにより結線状態が切り替えられる。
【００１７】
コンデンサ１１は、バッテリＢの正電極と負電極との間に接続されており、バッテリＢの充電時に外部電源ＰＳから供給されて電力変換回路１２で整流された電力を平滑化して直流電力にするために設けられる。電力変換回路１２は、制御回路１５の制御の下で、バッテリＢから供給される直流電力をモータＭＴの駆動に用いられる交流電力（三相交流電力）に変換する直流交流変換（第１変換）、又は外部電源ＰＳから供給される交流電力（三相交流交流電力）をバッテリＢの充電に用いられる直流電力に変換する交流直流変換（第２変換）を行う。
【００１８】
この電力変換回路１２は、トランジスタ２１ａ〜２１ｆとダイオード２２ａ〜２２ｆとを備えている。トランジスタ２１ａ〜２１ｆは、バイポーラトランジスタであり、制御回路１５によってオン状態及びオフ状態が制御される。尚、トランジスタ２１ａ〜２１ｆとしてＦＥＴトランジスタ（Field Effect Transistor：電界効果トランジスタ）を用いることも可能である。
【００１９】
トランジスタ２１ａ，２１ｃ，２１ｅは、コレクタ電極がコンデンサ１１の一方の電極に接続されており、エミッタ電極がトランジスタ２１ｂ，２１ｄ，２１ｆのコレクタ電極にそれぞれ接続されている。また、トランジスタ２１ｂ，２１ｄ，２１ｆは、エミッタ電極がコンデンサ１１の他方の電極に接続されている。これらトランジスタ２１ａ〜２１ｆのベース電極は制御回路１５に接続されている。また、ダイオード２２ａ〜２２ｆは、トランジスタ２１ａ〜２１ｆのコレクタ・エミッタ間にそれぞれ接続されている。
【００２０】
トランジスタ２１ａ〜２１ｆの各々を、予め設定された規則に従ってスイッチング動作（例えば、ＰＷＭスイッチング動作）させることにより、バッテリＢからの直流電力が交流電力に変換されてモータＭＴに出力される。尚、このような直流交流変換は、外部電源ＰＳのプラグが不図示の充電用の差し込み口に介挿されておらず、外部電源ＰＳの接続が行われていない場合に制御回路１５の制御の下で行われる。
【００２１】
これに対し、トランジスタ２１ａ〜２１ｆが全てオフ状態である場合に、モータＭＴを介して交流電力（外部電源ＰＳからの交流電力）が供給されると、その交流電力がダイオード２２ａ〜２２ｆによって整流されてコンデンサ１１で平滑化されることにより直流電力に変換されてバッテリＢに出力される。ここで、電力変換回路１２で交流直流変換が行われる場合にも、電力の変換量が制御されるときには、トランジスタ２１ａ〜２１ｆのスイッチング動作が行われる。尚、このような交流直流変換は、外部電源ＰＳの接続が行われている場合に制御回路１５の制御の下で行われる。
【００２２】
切替器１３は、モータＭＴが有する巻線ｍ１〜ｍ３の他端が接続されており、外部電源ＰＳの接続が行われたか否かに応じて制御回路１５の制御の下で巻線ｍ１〜ｍ３の結線状態を切り替える。具体的に、外部電源ＰＳの接続が行われていない場合には、切替器１３は、モータＭＴが有する巻線ｍ１〜ｍ３の他端を短絡して巻線ｍ１〜ｍ３をＹ結線にする。尚、短絡された巻線ｍ１〜ｍ３の他端は中性点になる。
【００２３】
これに対し、外部電源ＰＳの接続が行われた場合には、切替器１３は、モータＭＴが有する巻線ｍ１〜ｍ３の他端を開放して巻線ｍ１〜ｍ３の結線状態を切り替え、モータＭＴの巻線ｍ１〜ｍ３を介して外部電源ＰＳを電力変換回路１２に接続させる。つまり、例えば外部電源ＰＳのＵ相は巻線ｍ１を介して電力変換回路１２に接続され、Ｖ相は巻線ｍ２を介して電力変換回路１２に接続され、Ｗ相は巻線ｍ３を介して電力変換回路１２に接続される。このような接続がなされた巻線ｍ１〜ｍ３は、差し込み口に外部電源ＰＳのプラグが挿入されるときに流れる突入電流を防止するためのリアクトルとして機能する。
【００２４】
尚、本実施形態では、切替器１３の切り替えが制御回路１５によって制御される例について説明するが、その切り替え制御は必ずしも制御回路１５が行う必要はない。例えば、不図示の充電用の差し込み口にプラグが介挿されたか否かを検出するスイッチを設け、このスイッチがオン状態になったときに、切替器１３の切り替えが機械的又は電気的に自動的に行われるようにしても良い。
【００２５】
位相検出回路１４は、不図示の充電用の差し込み口にプラグが介挿された場合に、外部電源ＰＳから供給される交流電力の各相の位相を検出する回路である。尚、位相検出回路１４による位相の検出は、プラグが不図示の充電用の差し込み口に介挿されている場合に行われ、プラグが介挿されていない場合には行われない。このため、位相検出回路１４の検出結果は、上記の不図示の充電用の差し込み口にプラグが介挿されたか否かを判断するためにも用いられる。
【００２６】
制御回路１５は、位相検出回路１４の検出結果を参照しつつ、バッテリＢの充放電電流が予め指示された電流になるように電力変換回路１２を制御する。尚、図１では図示を諸略しているが、バッテリ制御装置１にはバッテリＢの出力電圧を検出する電圧センサと、バッテリＢに流れる電流を検出する電流センサとが設けられており、制御回路１５は、これらのセンサの検出結果も参照しつつ電力変換回路１２の制御を行う。また、制御回路１５は、位相検出回路１４の検出結果に応じて切替器１３の切り替え制御も行う。
【００２７】
次に、上記構成におけるバッテリ制御装置１の動作について説明する。バッテリ制御装置１の動作は、バッテリＢの電力を用いてモータＭＴを駆動する場合の駆動動作と、外部電源ＰＳを用いてバッテリＢを充電する場合の充電動作とに大別される。以下、各々の動作について順に説明する。
【００２８】
［駆動動作］
バッテリＢの電力を用いてモータＭＴの駆動が行われる場合には、プラグイン・ハイブリッド車に設けられた不図示の充電用の差し込み口に対するプラグ（外部電源ＰＳのプラグ）の介挿は行われない。このため、位相検出回路１４で位相検出が行われないことから、制御回路１５は、切替器１３を制御してモータＭＴに設けられた巻線ｍ１〜ｍ３の他端を短絡させる。これにより、モータＭＴに設けられた巻線ｍ１〜ｍ３はＹ結線にされる。
【００２９】
切替器１３に対する制御が終了すると、制御回路１５は電力変換回路１２に設けられたトランジスタ２１ａ〜２１ｆの各々のスイッチング動作を開始させる。トランジスタ２１ａ〜２１ｆのスイッチング動作が開始されると、バッテリＢからの直流電力が交流電力に変換される。この交流電力は切替器１３を介してモータＭＴが有する巻線ｍ１〜ｍ３の各々に供給され、これによりモータＭＴが駆動される。
【００３０】
ここで、制御回路１５の制御によって、トランジスタ２１ａ〜２１ｆのスイッチング周期の長さと、トランジスタ２１ａ〜２１ｆがオン状態である時間との比であるデューティ比が大きくなると、モータＭＴに供給される平均的な電力量が増大し、これによりモータＭＴの回転数が高くなる。これに対し、制御回路１５の制御によってデューティ比が小さくなると、モータＭＴに供給される平均的な電力量が減少し、これによりモータＭＴの回転数は低くなる。このようにして、モータＭの駆動制御が行われる。
【００３１】
［充電動作］
外部電源ＰＳからの電力を用いてバッテリＢの充電を行う場合には、まずユーザが外部電源ＰＳのプラグをプラグイン・ハイブリッド車に設けられた不図示の充電用の差し込み口に介挿する。すると、外部電源ＰＳからの交流電力がプラグを介してバッテリ制御装置１に供給され、位相検出回路１４で交流電力の位相検出が行われる。
【００３２】
位相検出回路１４の検出結果が制御回路１５に出力されると、制御回路１５は切替器１３を制御してモータＭＴに設けられた巻線ｍ１〜ｍ３の他端を開放させて巻線ｍ１〜ｍ３の結線状態を切り替え、巻線ｍ１〜ｍ３を介して外部電源ＰＳを電力変換回路１２に接続させる。かかる制御により、リアクトルとして機能する巻線ｍ１〜ｍ３が、外部電源ＰＳと電力電力変換回路１２との間に介在することになり突入電流が防止される。
【００３３】
以上の制御が終了すると、制御回路１５は、位相検出回路１４の検出結果等を参照しつつ、電力変換回路１２に設けられたトランジスタ２１ａ〜２１ｆの各々のスイッチング動作を開始させる。尚、バッテリＢの仕様や充電状態によってはトランジスタ２１ａ〜２１ｆをオフ状態に維持することもある。
【００３４】
ここで、説明を簡単にするために、トランジスタ２１ａ〜２１ｆの全てがオフ状態に維持されているとすると、電力変換回路１２に設けられたダイオード２２ａ〜２２ｆによって三相全波整流回路が構成される。外部電源ＰＳから供給される交流電力は、モータＭＴの巻線ｍ１〜ｍ３を介して電力変換回路１２に入力し、三相全波整流回路を構成するダイオード２２ａ〜２２ｆによって整流され、コンデンサ１１で平滑されることにより直流電力に変換される。このようにして変換された直流電力は、バッテリＢに供給されてバッテリＢが充電される。
【００３５】
ここで、あるデューティ比でトランジスタ２１ａ〜２１ｆの各々のスイッチング動作が行われている場合について考える。かかる場合に、例えばトランジスタ２１ａ〜２１ｆの各々のスイッチング動作のデューティー比を適宜変更することにより、電力変換回路１２で交流電力から直流電力に変換される電力の量を増大或いは減少させて、バッテリＢの充電に用いられる電力量を可変することができる。このようにして、バッテリＢの充電制御が行われる。
【００３６】
以上の通り、本実施形態では、外部電源ＰＳの接続が行われた場合に、モータＭＴが有する巻線ｍ１〜ｍ３の結線状態を切替器１３により切り替え、モータＭ３の巻線ｍ１〜ｍ３を介して外部電源ＰＳを電力変換回路１２接続させるようにしている。このため、本実施形態では、外部電源ＰＳの接続が行われた場合に、モータＭＴが有する巻線ｍ１〜ｍ３を、突入電流を防止するためのリアクトルとして用いることができ、バッテリ制御装置１を小型・軽量にすることができる。
【００３７】
また、本実施形態では、バッテリＢから供給される直流電力をモータＭＴの駆動に用いられる交流電力に変換する直流交流変換と、外部電源ＰＳから供給される交流電力をバッテリＢの充電に用いられる直流電力に変換する交流直流変換とが可能な電力変換回路１２を備えている。このため、本実施形態では、電力変換回路１２をモータＭＴの駆動制御を行う場合とバッテリＢの充電制御を行う場合とで共用することができるため、バッテリ制御装置１を小型・軽量にすることができる。また、以上の小型・軽量のバッテリ制御装置１をプラグイン・ハイブリッド車に設けることで、プラグイン・ハイブリッド車の燃費を向上させることができる。
【００３８】
〔第２実施形態〕
図２は、本発明の第２実施形態によるバッテリ制御装置の要部構成を示す回路図である。尚、図２においては、図１に示した構成と同じ構成については、同一の符号を付してある。図２に示す通り、本実施形態のバッテリ制御装置２は、図１に示したバッテリ制御装置１にＤＣ／ＤＣコンバータ３０を追加し、制御回路１５を制御回路４０に代えた構成である。電力変換回路１２は、外部電源ＰＳからの電力を用いたバッテリＢの充電を行う場合に昇圧動作しかできない。バッテリＢの仕様によってはバッテリＢに印加する電圧を低減する必要があることから、本実施形態ではＤＣ／ＤＣコンバータ３０及び制御回路４０を設け、このような仕様のバッテリＢに対応したものである。
【００３９】
ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、バッテリＢとコンデンサ１１との間に設けられており、制御回路４０の制御の下で、バッテリＢから供給される直流電力、或いはコンデンサ１１で平滑化された直流電力の電力変換を行う。このＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、コンデンサ３１、チョークコイル３２、トランジスタ３３ａ，３３ｂ、及びダイオード３４ａ，３４ｂを備えている。コンデンサ３１は、バッテリＢの正電極と負電極との間に接続されている。チョークコイル３２は、一端がコンデンサ３１の一方の電極に接続されており、他端がトランジスタ３３ａのエミッタ電極とトランジスタ３３ｂのコレクタ電極との接続点に接続されている。
【００４０】
トランジスタ３３ａ，３３ｂは、バイポーラトランジスタであり、制御回路４０によってオン状態及びオフ状態が制御される。尚、トランジスタ３３ａ，３３ｂとしてＦＥＴトランジスタを用いることも可能である。トランジスタ３３ａは、コレクタ電極がコンデンサ１１の一方の電極に接続されており、エミッタ電極がトランジスタ３３ｂのコレクタ電極に接続されている。また、トランジスタ３３ｂは、エミッタ電極がコンデンサ１１の他方の電極に接続されている。これらトランジスタ３３ａ，３３ｂのベース電極は制御回路４０に接続されている。また、ダイオード３４ａ，３４ｂは、トランジスタ３３ａ〜３３ｂのコレクタ・エミッタ間にそれぞれ接続されている。
【００４１】
トランジスタ３３ａをオフ状態にし、トランジスタ３３ｂをスイッチング動作（例えば、ＰＷＭスイッチング動作）させることにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、非絶縁型昇圧チョークコンバータとして動作する。このため、バッテリＢの出力電圧を昇圧することができる。尚、かかる動作は、外部電源ＰＳの接続が行われていないときに制御回路４０の制御の下で行われる。
【００４２】
これに対し、トランジスタ３３ｂをオフ状態にし、トランジスタ３３ａをスイッチング動作（例えば、ＰＷＭスイッチング動作）させることにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、非絶縁型降圧チョークコンバータとして動作する。このため、コンデンサ１１に現れる電圧をバッテリＢに適した電圧に降圧することができる。尚、かかる動作は、外部電源ＰＳの接続が行われているときに制御回路４０の制御の下で行われる。
【００４３】
制御回路４０は、図１に示す制御回路１５と同様に、位相検出回路１４の検出結果等参照しつつ電力変換回路１２の制御を行うとともに、位相検出回路１４の検出結果に応じた切替器１３の切り替え制御を行う。これらの制御に加えて、制御回路４０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０に設けられたトランジスタ３３ａ，３３ｂの各々をスイッチング動作（ＰＷＭスイッチング動作）させる。
【００４４】
具体的には、外部電源ＰＳの接続が行われていない場合には、例えばトランジスタ３３ａをオフ状態にし、トランジスタ３３ｂをスイッチング動作させる制御を行う。これに対し、外部電源ＰＳの接続が行われている場合には、例えばトランジスタ３３ｂをオフ状態にし、トランジスタ３３ａをスイッチング動作させる制御を行う。尚、トランジスタ３３ａ，３３ｂをＰＷＭスイッチング動作させる場合のデューティ比は、電圧を昇圧させ又は降圧させる度合いに応じて制御される。
【００４５】
以上の構成におけるバッテリ制御装置２の動作は、モータＭＴの駆動制御時にバッテリＢの出力電圧がＤＣ／ＤＣコンバータ３０で昇圧され、バッテリＢの充電制御時にコンデンサ１１に現れる電圧が降圧される点を除いて、基本的には第１実施形態のバッテリ制御装置１の動作と同様である。このため、ここでは、バッテリ制御装置２の動作の詳細については省略する。
【００４６】
本実施形態においても、外部電源ＰＳの接続が行われた場合に、モータＭＴが有する巻線ｍ１〜ｍ３の結線状態を切替器１３により切り替え、モータＭ３の巻線ｍ１〜ｍ３を介して外部電源ＰＳを電力変換回路１２接続させるようにしている。このため、本実施形態では、外部電源ＰＳの接続が行われた場合に、モータＭＴが有する巻線ｍ１〜ｍ３を、突入電流を防止するためのリアクトルとして用いることができ、バッテリ制御装置１を小型・軽量にすることができる。
【００４７】
また、本実施形態においても、バッテリＢから供給される直流電力をモータＭＴの駆動に用いられる交流電力に変換する直流交流変換と、外部電源ＰＳから供給される交流電力をバッテリＢの充電に用いられる直流電力に変換する交流直流変換とが可能な電力変換回路１２を備えている。このため、電力変換回路１２をモータＭＴの駆動制御を行う場合とバッテリＢの充電制御を行う場合とで共用することができるため、バッテリ制御装置１を小型・軽量にすることができる。また、以上の小型・軽量のバッテリ制御装置２をプラグイン・ハイブリッド車に設けることで、プラグイン・ハイブリッド車の燃費を向上させることができる。
【００４８】
以上、本発明の実施形態によるバッテリ制御装置及び車両について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されず、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態では、車両がプラグイン・ハイブリッド車である場合を例に挙げて説明した。しかしながら、本発明は、外部電源から供給される電力により充電が可能なバッテリと、このバッテリから供給される電力によって動力を発生する動力発生源としてのモータを備える車両一般に適用することができる。例えば、上記のプラグイン・ハイブリッド車以外に、電気自動車、電動式の重機等の車両にも本発明を適用可能である
【符号の説明】
【００４９】
１，２ バッテリ制御装置
１２ 電力変換回路
１３ 切替器
１４ 位相検出回路
１５ 制御回路
Ｂ バッテリ
ｍ１〜ｍ３ 巻線
ＭＴ モータ
ＰＳ 外部電源
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部電源から供給される電力により充電が可能なバッテリの充放電を制御するバッテリ制御装置、及び当該装置を備える車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、低炭素社会を実現すべく、動力発生源としてエンジンとモータとを併用するハイブリッド自動車（ＨＶ：Hybrid Vehicle）や動力発生源としてモータのみを用いる電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）の研究が盛んに行われている。これらハイブリッド自動車や電気自動車は、モータに対して電力を供給する再充電が可能なリチウムイオン二次電池等の二次電池（バッテリ）を備えている。
【０００３】
電気自動車は、基本的には外部の充電装置を電気自動車に装着することによってバッテリの充電が可能である。また、ハイブリッド自動車のうち、所謂プラグイン・ハイブリッド車と呼ばれるものは、電気自動車とは異なり、自ら充電装置（プラグイン充電装置）を備えている。このため、プラグイン・ハイブリッド車は、外部の電源（例えば、電圧が２００Ｖの商用交流電源）のプラグをプラグイン充電装置の差し込み口に介挿することでバッテリの充電が可能である。
【０００４】
電気自動車が備えるバッテリの充電に用いられる充電装置は、例えばＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）コンバータ、ＰＷＭインバータ、及び整流器を備えており、電圧が２００Ｖの商用交流電源からバッテリの充電に必要となる直流電力を生成する。従って、充電装置が電気自動車に装着されると、充電装置で生成された直流電力が電気自動車に供給されてバッテリの充電が行われる。
【０００５】
プラグイン・ハイブリッド車が備えるプラグイン充電装置は、例えばＰＷＭコンバータ及びＤＣ／ＤＣコンバータを備えており、外部の電源から供給される電力からバッテリの充電に必要となる直流電力を生成する。従って、外部電源のプラグがプラグイン充電装置の差し込み口に介挿されると、バッテリを充電する直流電力がプラグイン充電装置で生成されてバッテリの充電が行われる。以下の特許文献１には、プラグイン充電装置を備えており、外部からバッテリを充電することができる車両の一例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２０１１９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、車両の重量が重くなるにつれて車両を加速・減速させるためにより多くのエネルギーが必要になることから、燃費は一般的に低下する傾向がある。このため、燃費が重視される車種では、車両の重量を軽減する対策が行われている。上述したプラグイン充電装置は、燃費が重視されるプラグイン・ハイブリッド車等の車両に常時搭載されるものであるため極力小型軽量であることが望ましい。
【０００８】
ここで、プラグイン・ハイブリッド車等の車両に設けられるプラグイン充電装置は、差し込み口に外部電源のプラグが挿入されるときに流れる突入電流を防止するためのリアクトルを備えている。しかも、このリアクトルは、外部電源が供給する交流電力の各相毎に設けられる。前述した通り、外部電源は、例えば電圧が２００Ｖの商用交流電源であるため、重量及び形状が共に大きなリアクトルをプラグイン充電装置に備える必要がある。このリアクトルを省略することができれば、プラグイン充電装置の小型化及び軽量化を実現することができると考えられる。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、小型軽量であるバッテリ制御装置、及び当該装置を備える車両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】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明のバッテリ制御装置は、外部電源（ＰＳ）から供給される電力により充電が可能なバッテリ（Ｂ）の充放電を制御するバッテリ制御装置（１、２）であって、前記バッテリから供給される直流電力をモータ（ＭＴ）の駆動に用いられる交流電力に変換する第１変換と、前記外部電源から供給される交流電力を前記バッテリの充電に用いられる直流電力に変換する第２変換とが可能な電力変換部（１２）と、前記外部電源の接続が行われた場合に、前記モータが有する巻線（ｍ１〜ｍ３）の結線状態を切り替え、前記モータの巻線を介して前記外部電源を前記電力変換部に接続させる切替部（１３）とを備えることを特徴としている。
また、本発明のバッテリ制御装置は、前記モータが、各々の一端が前記電力変換部に接続された三相の巻線を有しており、前記切替部が、前記三相の巻線の他端を短絡又は開放することにより、前記モータが有する巻線の結線状態を切り替えることを特徴としている。
また、本発明のバッテリ制御装置は、前記切替部が、前記外部電源の接続が行われていない場合には、前記三相の巻線の他端を短絡して前記巻線をＹ結線にし、前記外部電源の接続が行われた場合には、前記三相の巻線の他端を開放するとともに、開放された三相の巻線の他端を前記外部電源の各相に接続することを特徴としている。
また、本発明のバッテリ制御装置は、前記外部電源の接続が行われているか否かを検出する検出部（１４）を備えており、前記切替部は、前記検出部の検出結果に基づいて前記モータが有する巻線の結線状態を切り替えることを特徴としている。
また、本発明のバッテリ制御装置は、前記検出部の検出結果に応じて、前記切替部による前記巻線の結線状態の切り替えを制御するとともに、前記電力変換部に前記第１，第２変換のうちの何れの変換を行わせるかを制御する制御部（１５）を備えることを特徴としている。
本発明の車両は、動力発生源としてのモータ（ＭＴ）と、外部電源（ＰＳ）から供給される電力により充電が可能であって前記モータに電力を供給するバッテリ（Ｂ）とを備える車両であって、前記バッテリの充放電を制御する上記の何れかに記載のバッテリ制御装置を備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、バッテリから供給される直流電力をモータの駆動に用いられる交流電力に変換する第１変換と、外部電源から供給される交流電力をバッテリの充電に用いられる直流電力に変換する第２変換とが可能な電力変換部を設け、外部電源の接続が行われた場合に、切替部によりモータが有する巻線の結線状態を切り替え、モータの巻線を介して外部電源を電力変換部に接続させるようにしている。このため、従来必要であった突入電流を防止するためのリアクトルをモータの巻線で代用することができ、しかも、モータの駆動制御を行う場合とバッテリの充電制御を行う場合とで電力変換部を共用することができるため、バッテリ制御装置を小型軽量にすることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態によるバッテリ制御装置の要部構成を示す回路図である。
【図２】本発明の第２実施形態によるバッテリ制御装置の要部構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態によるバッテリ制御装置及び車両について詳細に説明する。尚、以下では、車両がプラグイン・ハイブリッド車であるものとし、バッテリ制御装置がプラグイン・ハイブリッド車に設けられたバッテリの充放電を制御するものであるとする。
【００１４】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態によるバッテリ制御装置の要部構成を示す回路図である。図１に示す通り、本実施形態のバッテリ制御装置１は、コンデンサ１１、電力変換回路１２（電力変換部）、切替器１３（切替部）、位相検出回路１４（検出部）、及び制御回路１５（制御部）を備えており、バッテリＢの充放電を制御する。
【００１５】
ここで、バッテリＢは、プラグイン・ハイブリッド車に設けられたリチウムイオン二次電池等の二次電池であり、外部電源ＰＳから供給される電力により充電が可能であって、プラグイン・ハイブリッド車に設けられている動力発生源としてのモータＭＴに電力を供給する。外部電源ＰＳは、例えば電圧が２００Ｖの三相交流電力を供給する商用交流電源であり、プラグイン・ハイブリッド車に設けられた充電用の差し込み口（図示省略）にプラグを介挿することでバッテリ制御装置１に接続される。
【００１６】
また、モータＭＴは、三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の巻線ｍ１〜ｍ３を有しており、これらの巻線ｍ１〜ｍ３の各々にバッテリＢからの電力（電力変換回路１２で変換された交流電力）が供給されることにより回転駆動する。モータＭＴが有する巻線ｍ１〜ｍ３は、一端が電力変換回路１２に接続されており、他端が切替器１３に接続されている。尚、詳細は後述するが、モータＭＴが有する巻線ｍ１〜ｍ３は、その他端が切替器１３によって短絡又は開放可能されることにより結線状態が切り替えられる。
【００１７】
コンデンサ１１は、バッテリＢの正電極と負電極との間に接続されており、バッテリＢの充電時に外部電源ＰＳから供給されて電力変換回路１２で整流された電力を平滑化して直流電力にするために設けられる。電力変換回路１２は、制御回路１５の制御の下で、バッテリＢから供給される直流電力をモータＭＴの駆動に用いられる交流電力（三相交流電力）に変換する直流交流変換（第１変換）、又は外部電源ＰＳから供給される交流電力（三相交流交流電力）をバッテリＢの充電に用いられる直流電力に変換する交流直流変換（第２変換）を行う。
【００１８】
この電力変換回路１２は、トランジスタ２１ａ〜２１ｆとダイオード２２ａ〜２２ｆとを備えている。トランジスタ２１ａ〜２１ｆは、バイポーラトランジスタであり、制御回路１５によってオン状態及びオフ状態が制御される。尚、トランジスタ２１ａ〜２１ｆとしてＦＥＴトランジスタ（Field Effect Transistor：電界効果トランジスタ）を用いることも可能である。
【００１９】
トランジスタ２１ａ，２１ｃ，２１ｅは、コレクタ電極がコンデンサ１１の一方の電極に接続されており、エミッタ電極がトランジスタ２１ｂ，２１ｄ，２１ｆのコレクタ電極にそれぞれ接続されている。また、トランジスタ２１ｂ，２１ｄ，２１ｆは、エミッタ電極がコンデンサ１１の他方の電極に接続されている。これらトランジスタ２１ａ〜２１ｆのベース電極は制御回路１５に接続されている。また、ダイオード２２ａ〜２２ｆは、トランジスタ２１ａ〜２１ｆのコレクタ・エミッタ間にそれぞれ接続されている。
【００２０】
トランジスタ２１ａ〜２１ｆの各々を、予め設定された規則に従ってスイッチング動作（例えば、ＰＷＭスイッチング動作）させることにより、バッテリＢからの直流電力が交流電力に変換されてモータＭＴに出力される。尚、このような直流交流変換は、外部電源ＰＳのプラグが不図示の充電用の差し込み口に介挿されておらず、外部電源ＰＳの接続が行われていない場合に制御回路１５の制御の下で行われる。
【００２１】
これに対し、トランジスタ２１ａ〜２１ｆが全てオフ状態である場合に、モータＭＴを介して交流電力（外部電源ＰＳからの交流電力）が供給されると、その交流電力がダイオード２２ａ〜２２ｆによって整流されてコンデンサ１１で平滑化されることにより直流電力に変換されてバッテリＢに出力される。ここで、電力変換回路１２で交流直流変換が行われる場合にも、電力の変換量が制御されるときには、トランジスタ２１ａ〜２１ｆのスイッチング動作が行われる。尚、このような交流直流変換は、外部電源ＰＳの接続が行われている場合に制御回路１５の制御の下で行われる。
【００２２】
切替器１３は、モータＭＴが有する巻線ｍ１〜ｍ３の他端が接続されており、外部電源ＰＳの接続が行われたか否かに応じて制御回路１５の制御の下で巻線ｍ１〜ｍ３の結線状態を切り替える。具体的に、外部電源ＰＳの接続が行われていない場合には、切替器１３は、モータＭＴが有する巻線ｍ１〜ｍ３の他端を短絡して巻線ｍ１〜ｍ３をＹ結線にする。尚、短絡された巻線ｍ１〜ｍ３の他端は中性点になる。
【００２３】
これに対し、外部電源ＰＳの接続が行われた場合には、切替器１３は、モータＭＴが有する巻線ｍ１〜ｍ３の他端を開放して巻線ｍ１〜ｍ３の結線状態を切り替え、モータＭＴの巻線ｍ１〜ｍ３を介して外部電源ＰＳを電力変換回路１２に接続させる。つまり、例えば外部電源ＰＳのＵ相は巻線ｍ１を介して電力変換回路１２に接続され、Ｖ相は巻線ｍ２を介して電力変換回路１２に接続され、Ｗ相は巻線ｍ３を介して電力変換回路１２に接続される。このような接続がなされた巻線ｍ１〜ｍ３は、差し込み口に外部電源ＰＳのプラグが挿入されるときに流れる突入電流を防止するためのリアクトルとして機能する。
【００２４】
尚、本実施形態では、切替器１３の切り替えが制御回路１５によって制御される例について説明するが、その切り替え制御は必ずしも制御回路１５が行う必要はない。例えば、不図示の充電用の差し込み口にプラグが介挿されたか否かを検出するスイッチを設け、このスイッチがオン状態になったときに、切替器１３の切り替えが機械的又は電気的に自動的に行われるようにしても良い。
【００２５】
位相検出回路１４は、不図示の充電用の差し込み口にプラグが介挿された場合に、外部電源ＰＳから供給される交流電力の各相の位相を検出する回路である。尚、位相検出回路１４による位相の検出は、プラグが不図示の充電用の差し込み口に介挿されている場合に行われ、プラグが介挿されていない場合には行われない。このため、位相検出回路１４の検出結果は、上記の不図示の充電用の差し込み口にプラグが介挿されたか否かを判断するためにも用いられる。
【００２６】
制御回路１５は、位相検出回路１４の検出結果を参照しつつ、バッテリＢの充放電電流が予め指示された電流になるように電力変換回路１２を制御する。尚、図１では図示を諸略しているが、バッテリ制御装置１にはバッテリＢの出力電圧を検出する電圧センサと、バッテリＢに流れる電流を検出する電流センサとが設けられており、制御回路１５は、これらのセンサの検出結果も参照しつつ電力変換回路１２の制御を行う。また、制御回路１５は、位相検出回路１４の検出結果に応じて切替器１３の切り替え制御も行う。
【００２７】
次に、上記構成におけるバッテリ制御装置１の動作について説明する。バッテリ制御装置１の動作は、バッテリＢの電力を用いてモータＭＴを駆動する場合の駆動動作と、外部電源ＰＳを用いてバッテリＢを充電する場合の充電動作とに大別される。以下、各々の動作について順に説明する。
【００２８】
［駆動動作］
バッテリＢの電力を用いてモータＭＴの駆動が行われる場合には、プラグイン・ハイブリッド車に設けられた不図示の充電用の差し込み口に対するプラグ（外部電源ＰＳのプラグ）の介挿は行われない。このため、位相検出回路１４で位相検出が行われないことから、制御回路１５は、切替器１３を制御してモータＭＴに設けられた巻線ｍ１〜ｍ３の他端を短絡させる。これにより、モータＭＴに設けられた巻線ｍ１〜ｍ３はＹ結線にされる。
【００２９】
切替器１３に対する制御が終了すると、制御回路１５は電力変換回路１２に設けられたトランジスタ２１ａ〜２１ｆの各々のスイッチング動作を開始させる。トランジスタ２１ａ〜２１ｆのスイッチング動作が開始されると、バッテリＢからの直流電力が交流電力に変換される。この交流電力は切替器１３を介してモータＭＴが有する巻線ｍ１〜ｍ３の各々に供給され、これによりモータＭＴが駆動される。
【００３０】
ここで、制御回路１５の制御によって、トランジスタ２１ａ〜２１ｆのスイッチング周期の長さと、トランジスタ２１ａ〜２１ｆがオン状態である時間との比であるデューティ比が大きくなると、モータＭＴに供給される平均的な電力量が増大し、これによりモータＭＴの回転数が高くなる。これに対し、制御回路１５の制御によってデューティ比が小さくなると、モータＭＴに供給される平均的な電力量が減少し、これによりモータＭＴの回転数は低くなる。このようにして、モータＭの駆動制御が行われる。
【００３１】
［充電動作］
外部電源ＰＳからの電力を用いてバッテリＢの充電を行う場合には、まずユーザが外部電源ＰＳのプラグをプラグイン・ハイブリッド車に設けられた不図示の充電用の差し込み口に介挿する。すると、外部電源ＰＳからの交流電力がプラグを介してバッテリ制御装置１に供給され、位相検出回路１４で交流電力の位相検出が行われる。
【００３２】
位相検出回路１４の検出結果が制御回路１５に出力されると、制御回路１５は切替器１３を制御してモータＭＴに設けられた巻線ｍ１〜ｍ３の他端を開放させて巻線ｍ１〜ｍ３の結線状態を切り替え、巻線ｍ１〜ｍ３を介して外部電源ＰＳを電力変換回路１２に接続させる。かかる制御により、リアクトルとして機能する巻線ｍ１〜ｍ３が、外部電源ＰＳと電力電力変換回路１２との間に介在することになり突入電流が防止される。
【００３３】
以上の制御が終了すると、制御回路１５は、位相検出回路１４の検出結果等を参照しつつ、電力変換回路１２に設けられたトランジスタ２１ａ〜２１ｆの各々のスイッチング動作を開始させる。尚、バッテリＢの仕様や充電状態によってはトランジスタ２１ａ〜２１ｆをオフ状態に維持することもある。
【００３４】
ここで、説明を簡単にするために、トランジスタ２１ａ〜２１ｆの全てがオフ状態に維持されているとすると、電力変換回路１２に設けられたダイオード２２ａ〜２２ｆによって三相全波整流回路が構成される。外部電源ＰＳから供給される交流電力は、モータＭＴの巻線ｍ１〜ｍ３を介して電力変換回路１２に入力し、三相全波整流回路を構成するダイオード２２ａ〜２２ｆによって整流され、コンデンサ１１で平滑されることにより直流電力に変換される。このようにして変換された直流電力は、バッテリＢに供給されてバッテリＢが充電される。
【００３５】
ここで、あるデューティ比でトランジスタ２１ａ〜２１ｆの各々のスイッチング動作が行われている場合について考える。かかる場合に、例えばトランジスタ２１ａ〜２１ｆの各々のスイッチング動作のデューティー比を適宜変更することにより、電力変換回路１２で交流電力から直流電力に変換される電力の量を増大或いは減少させて、バッテリＢの充電に用いられる電力量を可変することができる。このようにして、バッテリＢの充電制御が行われる。
【００３６】
以上の通り、本実施形態では、外部電源ＰＳの接続が行われた場合に、モータＭＴが有する巻線ｍ１〜ｍ３の結線状態を切替器１３により切り替え、モータＭ３の巻線ｍ１〜ｍ３を介して外部電源ＰＳを電力変換回路１２接続させるようにしている。このため、本実施形態では、外部電源ＰＳの接続が行われた場合に、モータＭＴが有する巻線ｍ１〜ｍ３を、突入電流を防止するためのリアクトルとして用いることができ、バッテリ制御装置１を小型・軽量にすることができる。
【００３７】
また、本実施形態では、バッテリＢから供給される直流電力をモータＭＴの駆動に用いられる交流電力に変換する直流交流変換と、外部電源ＰＳから供給される交流電力をバッテリＢの充電に用いられる直流電力に変換する交流直流変換とが可能な電力変換回路１２を備えている。このため、本実施形態では、電力変換回路１２をモータＭＴの駆動制御を行う場合とバッテリＢの充電制御を行う場合とで共用することができるため、バッテリ制御装置１を小型・軽量にすることができる。また、以上の小型・軽量のバッテリ制御装置１をプラグイン・ハイブリッド車に設けることで、プラグイン・ハイブリッド車の燃費を向上させることができる。
【００３８】
〔第２実施形態〕
図２は、本発明の第２実施形態によるバッテリ制御装置の要部構成を示す回路図である。尚、図２においては、図１に示した構成と同じ構成については、同一の符号を付してある。図２に示す通り、本実施形態のバッテリ制御装置２は、図１に示したバッテリ制御装置１にＤＣ／ＤＣコンバータ３０を追加し、制御回路１５を制御回路４０に代えた構成である。電力変換回路１２は、外部電源ＰＳからの電力を用いたバッテリＢの充電を行う場合に昇圧動作しかできない。バッテリＢの仕様によってはバッテリＢに印加する電圧を低減する必要があることから、本実施形態ではＤＣ／ＤＣコンバータ３０及び制御回路４０を設け、このような仕様のバッテリＢに対応したものである。
【００３９】
ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、バッテリＢとコンデンサ１１との間に設けられており、制御回路４０の制御の下で、バッテリＢから供給される直流電力、或いはコンデンサ１１で平滑化された直流電力の電力変換を行う。このＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、コンデンサ３１、チョークコイル３２、トランジスタ３３ａ，３３ｂ、及びダイオード３４ａ，３４ｂを備えている。コンデンサ３１は、バッテリＢの正電極と負電極との間に接続されている。チョークコイル３２は、一端がコンデンサ３１の一方の電極に接続されており、他端がトランジスタ３３ａのエミッタ電極とトランジスタ３３ｂのコレクタ電極との接続点に接続されている。
【００４０】
トランジスタ３３ａ，３３ｂは、バイポーラトランジスタであり、制御回路４０によってオン状態及びオフ状態が制御される。尚、トランジスタ３３ａ，３３ｂとしてＦＥＴトランジスタを用いることも可能である。トランジスタ３３ａは、コレクタ電極がコンデンサ１１の一方の電極に接続されており、エミッタ電極がトランジスタ３３ｂのコレクタ電極に接続されている。また、トランジスタ３３ｂは、エミッタ電極がコンデンサ１１の他方の電極に接続されている。これらトランジスタ３３ａ，３３ｂのベース電極は制御回路４０に接続されている。また、ダイオード３４ａ，３４ｂは、トランジスタ３３ａ〜３３ｂのコレクタ・エミッタ間にそれぞれ接続されている。
【００４１】
トランジスタ３３ａをオフ状態にし、トランジスタ３３ｂをスイッチング動作（例えば、ＰＷＭスイッチング動作）させることにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、非絶縁型昇圧チョークコンバータとして動作する。このため、バッテリＢの出力電圧を昇圧することができる。尚、かかる動作は、外部電源ＰＳの接続が行われていないときに制御回路４０の制御の下で行われる。
【００４２】
これに対し、トランジスタ３３ｂをオフ状態にし、トランジスタ３３ａをスイッチング動作（例えば、ＰＷＭスイッチング動作）させることにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、非絶縁型降圧チョークコンバータとして動作する。このため、コンデンサ１１に現れる電圧をバッテリＢに適した電圧に降圧することができる。尚、かかる動作は、外部電源ＰＳの接続が行われているときに制御回路４０の制御の下で行われる。
【００４３】
制御回路４０は、図１に示す制御回路１５と同様に、位相検出回路１４の検出結果等参照しつつ電力変換回路１２の制御を行うとともに、位相検出回路１４の検出結果に応じた切替器１３の切り替え制御を行う。これらの制御に加えて、制御回路４０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０に設けられたトランジスタ３３ａ，３３ｂの各々をスイッチング動作（ＰＷＭスイッチング動作）させる。
【００４４】
具体的には、外部電源ＰＳの接続が行われていない場合には、例えばトランジスタ３３ａをオフ状態にし、トランジスタ３３ｂをスイッチング動作させる制御を行う。これに対し、外部電源ＰＳの接続が行われている場合には、例えばトランジスタ３３ｂをオフ状態にし、トランジスタ３３ａをスイッチング動作させる制御を行う。尚、トランジスタ３３ａ，３３ｂをＰＷＭスイッチング動作させる場合のデューティ比は、電圧を昇圧させ又は降圧させる度合いに応じて制御される。
【００４５】
以上の構成におけるバッテリ制御装置２の動作は、モータＭＴの駆動制御時にバッテリＢの出力電圧がＤＣ／ＤＣコンバータ３０で昇圧され、バッテリＢの充電制御時にコンデンサ１１に現れる電圧が降圧される点を除いて、基本的には第１実施形態のバッテリ制御装置１の動作と同様である。このため、ここでは、バッテリ制御装置２の動作の詳細については省略する。
【００４６】
本実施形態においても、外部電源ＰＳの接続が行われた場合に、モータＭＴが有する巻線ｍ１〜ｍ３の結線状態を切替器１３により切り替え、モータＭ３の巻線ｍ１〜ｍ３を介して外部電源ＰＳを電力変換回路１２接続させるようにしている。このため、本実施形態では、外部電源ＰＳの接続が行われた場合に、モータＭＴが有する巻線ｍ１〜ｍ３を、突入電流を防止するためのリアクトルとして用いることができ、バッテリ制御装置１を小型・軽量にすることができる。
【００４７】
また、本実施形態においても、バッテリＢから供給される直流電力をモータＭＴの駆動に用いられる交流電力に変換する直流交流変換と、外部電源ＰＳから供給される交流電力をバッテリＢの充電に用いられる直流電力に変換する交流直流変換とが可能な電力変換回路１２を備えている。このため、電力変換回路１２をモータＭＴの駆動制御を行う場合とバッテリＢの充電制御を行う場合とで共用することができるため、バッテリ制御装置１を小型・軽量にすることができる。また、以上の小型・軽量のバッテリ制御装置２をプラグイン・ハイブリッド車に設けることで、プラグイン・ハイブリッド車の燃費を向上させることができる。
【００４８】
以上、本発明の実施形態によるバッテリ制御装置及び車両について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されず、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態では、車両がプラグイン・ハイブリッド車である場合を例に挙げて説明した。しかしながら、本発明は、外部電源から供給される電力により充電が可能なバッテリと、このバッテリから供給される電力によって動力を発生する動力発生源としてのモータを備える車両一般に適用することができる。例えば、上記のプラグイン・ハイブリッド車以外に、電気自動車、電動式の重機等の車両にも本発明を適用可能である
【符号の説明】
【００４９】
１，２ バッテリ制御装置
１２ 電力変換回路
１３ 切替器
１４ 位相検出回路
１５ 制御回路
Ｂ バッテリ
ｍ１〜ｍ３ 巻線
ＭＴ モータ
ＰＳ 外部電源
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部電源から供給される電力により充電が可能なバッテリの充放電を制御するバッテリ制御装置であって、
前記バッテリから供給される直流電力をモータの駆動に用いられる交流電力に変換する第１変換と、前記外部電源から供給される交流電力を前記バッテリの充電に用いられる直流電力に変換する第２変換とが可能な電力変換部と、
前記外部電源の接続が行われた場合に、前記モータが有する巻線の結線状態を切り替え、前記モータの巻線を介して前記外部電源を前記電力変換部に接続させる切替部と
を備えることを特徴とするバッテリ制御装置。
【請求項２】
前記モータは、各々の一端が前記電力変換部に接続された三相の巻線を有しており、
前記切替部は、前記三相の巻線の他端を短絡又は開放することにより、前記モータが有する巻線の結線状態を切り替えることを特徴とする請求項１記載のバッテリ制御装置。
【請求項３】
前記切替部は、前記外部電源の接続が行われていない場合には、前記三相の巻線の他端を短絡して前記巻線をＹ結線にし、
前記外部電源の接続が行われた場合には、前記三相の巻線の他端を開放するとともに、開放された三相の巻線の他端を前記外部電源の各相に接続する
ことを特徴とする請求項２記載のバッテリ制御装置。
【請求項４】
前記外部電源の接続が行われているか否かを検出する検出部を備えており、
前記切替部は、前記検出部の検出結果に基づいて前記モータが有する巻線の結線状態を切り替える
ことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載のバッテリ制御装置。
【請求項５】
前記検出部の検出結果に応じて、前記切替部による前記巻線の結線状態の切り替えを制御するとともに、前記電力変換部に前記第１，第２変換のうちの何れの変換を行わせるかを制御する制御部を備えることを特徴とする請求項４記載のバッテリ制御装置。
【請求項６】
動力発生源としてのモータと、外部電源から供給される電力により充電が可能であって前記モータに電力を供給するバッテリとを備える車両であって、
前記バッテリの充放電を制御する請求項１から請求項５の何れか一項に記載のバッテリ制御装置を備えることを特徴とする車両。
【請求項１】
外部電源から供給される電力により充電が可能なバッテリの充放電を制御するバッテリ制御装置であって、
前記バッテリから供給される直流電力をモータの駆動に用いられる交流電力に変換する第１変換と、前記外部電源から供給される交流電力を前記バッテリの充電に用いられる直流電力に変換する第２変換とが可能な電力変換部と、
前記外部電源の接続が行われた場合に、前記モータが有する巻線の結線状態を切り替え、前記モータの巻線を介して前記外部電源を前記電力変換部に接続させる切替部と
を備えることを特徴とするバッテリ制御装置。
【請求項２】
前記モータは、各々の一端が前記電力変換部に接続された三相の巻線を有しており、
前記切替部は、前記三相の巻線の他端を短絡又は開放することにより、前記モータが有する巻線の結線状態を切り替えることを特徴とする請求項１記載のバッテリ制御装置。
【請求項３】
前記切替部は、前記外部電源の接続が行われていない場合には、前記三相の巻線の他端を短絡して前記巻線をＹ結線にし、
前記外部電源の接続が行われた場合には、前記三相の巻線の他端を開放するとともに、開放された三相の巻線の他端を前記外部電源の各相に接続する
ことを特徴とする請求項２記載のバッテリ制御装置。
【請求項４】
前記外部電源の接続が行われているか否かを検出する検出部を備えており、
前記切替部は、前記検出部の検出結果に基づいて前記モータが有する巻線の結線状態を切り替える
ことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載のバッテリ制御装置。
【請求項５】
前記検出部の検出結果に応じて、前記切替部による前記巻線の結線状態の切り替えを制御するとともに、前記電力変換部に前記第１，第２変換のうちの何れの変換を行わせるかを制御する制御部を備えることを特徴とする請求項４記載のバッテリ制御装置。
【請求項６】
動力発生源としてのモータと、外部電源から供給される電力により充電が可能であって前記モータに電力を供給するバッテリとを備える車両であって、
前記バッテリの充放電を制御する請求項１から請求項５の何れか一項に記載のバッテリ制御装置を備えることを特徴とする車両。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−４４７６５（Ｐ２０１２−４４７６５Ａ）
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８３１９６（Ｐ２０１０−１８３１９６）
【出願日】平成２２年８月１８日（２０１０．８．１８）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月１８日（２０１０．８．１８）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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