車両用駆動装置、車両及び非接触充電システム
【課題】バッテリの充電に必要な充電器を別途設ける必要がなく、バッテリへの充電を安定して行う。
【解決手段】一対の直流ライン１１，１２間に、インバータ１７と、インバータ１７に供給する直流電圧を平滑する平滑回路１６とが接続されている。平滑回路１６は、直列接続された２つの容量部として例えば２つのコンデンサＣ１１，Ｃ１２を有する。交流電力が供給される一対の交流ライン１３，１４のうち一方の交流ライン１３が、２つのコンデンサＣ１１，Ｃ１２間に接続され、他方の交流ライン１４が、インバータ１７のうちいずれか１つのアーム、例えばアーム２１の２つのダイオードＤ１１，Ｄ１２間に接続される。
【解決手段】一対の直流ライン１１，１２間に、インバータ１７と、インバータ１７に供給する直流電圧を平滑する平滑回路１６とが接続されている。平滑回路１６は、直列接続された２つの容量部として例えば２つのコンデンサＣ１１，Ｃ１２を有する。交流電力が供給される一対の交流ライン１３，１４のうち一方の交流ライン１３が、２つのコンデンサＣ１１，Ｃ１２間に接続され、他方の交流ライン１４が、インバータ１７のうちいずれか１つのアーム、例えばアーム２１の２つのダイオードＤ１１，Ｄ１２間に接続される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリの充電を可能とする車両用駆動装置、車両用駆動装置を備えた車両及び非接触充電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車やエンジンを有するハイブリッド自動車では、モータを搭載すると共に、モータ駆動用にバッテリを搭載したものが普及している。モータを用いて走行する際には、バッテリからの直流電力をインバータによって交流電力に変換してモータに供給するようにしている。また、モータを発電機として作動させて、回生電力をバッテリに充電するようにしたものも知られている。
【０００３】
電気自動車では、バッテリの充電残量がなくなると走行できないため、外部電源によりバッテリを充電する必要がある。また、近年、ハイブリッド自動車においても、モータ走行の割合を大きくすることが考えられており、外部電源によりバッテリを充電する必要がある。
【０００４】
従って、従来、ＡＣ／ＤＣ変換回路、ＤＣ／ＡＣ変換回路、整流回路等を備えた専用の充電器を車両に搭載し、この充電器を車両用駆動装置に接続して外部電源によりバッテリを充電するようにしていた（特許文献１参照）。
【０００５】
しかし、充電器は重量及び体積が大きく、車両に充電器を設置するには広い設置スペースが必要であったため、このような充電器を搭載せずにバッテリの充電が可能なものが求められている。
【０００６】
これに対し、外部電源が接続される交流ラインをモータのＹ結線の中点に接続し、モータの巻線をリアクトルとして使用することで、リアクトル、インバータのスイッチング素子、インバータのフリーホイールダイオードで昇圧チョッパを構成し、スイッチング素子をＰＷＭ制御してバッテリに供給する電圧及び電流を調整することで、バッテリを充電するようにしたものが提案されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−５７１１７号公報
【特許文献２】特開平８−１２６１２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、モータの巻線の中点に交流ラインを接続した従来の構成では、モータの巻線をリアクトルとして使用しているため、モータの巻線がバッテリの充電に必要なインダクタンスを有しているとは限らず、別途リアクトルが必要になる場合もあり、重量やコストの削減効果が低かった。また、交流ラインを巻線の中点からモータ筐体の外部に引き出さなければならないため、モータに中点引出機構を設ける必要があり、モータの構造が複雑になり、コストアップとなっていた。
【０００９】
更に、従来の構成では、バッテリの電圧が外部電源の電圧よりも高い場合は、スイッチング素子のスイッチング動作によって、リアクトルにエネルギーが蓄積されてバッテリ電圧よりも高い電圧に昇圧され、フリーホイールダイオードを通じて充電に必要な電力がバッテリに供給される。
【００１０】
しかし、バッテリの電圧が外部電源の電圧よりも低い場合は、外部電源から供給された電圧を昇圧しなくてもフリーホイールダイオードが導通状態となるので、スイッチング素子により制御されていない非制御の電流が外部電源からダイオードを通じてバッテリに供給されることになる。そのため、過剰な電流がバッテリに供給されてバッテリの劣化が速まり、バッテリの寿命が短くなるという問題があった。
【００１１】
そこで、本発明は、バッテリの充電に必要な充電器を別途設ける必要がなく、バッテリへの充電を安定して行うことが可能な車両用駆動装置、車両及び非接触充電システムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の車両用駆動装置は、バッテリ（４０）の両端子（４０ａ，４０ｂ）に接続される一対の直流ライン（１１，１２）と、
交流電力が供給される一対の交流ライン（１３，１４）と、
ダイオードが逆並列接続された２つのスイッチング素子を直列接続してなるアームを複数有し、前記一対の直流ライン間に接続されたインバータ（１７），（１８，１９）と、
前記一対の直流ライン間に接続され、前記インバータに供給する直流電圧を平滑する平滑回路（１６）と、
前記インバータに接続された回転電機（ＭＧ），（ＭＧ１，ＭＧ２）と、を備え、
前記平滑回路（１６）は、直列接続された２つの容量部（Ｃ１１，Ｃ１２）を有し、
前記一対の交流ラインのうち一方の交流ライン（１３）が、前記２つの容量部（Ｃ１１，Ｃ１２）間に接続され、
前記一対の交流ラインのうち他方の交流ライン（１４）が、前記インバータ（１７），（１８，１９）のうちいずれか１つのアーム（２１），（２４）の２つのダイオード（Ｄ１１，Ｄ１２），（Ｄ２１，Ｄ２２）間に接続される、ことを特徴とする。
【００１３】
また、前記バッテリ（４０）の充電時に前記インバータ（１７），（１８，１９）の各スイッチング素子（Ｔｒ１１〜Ｔｒ１６），（Ｔｒ２１〜Ｔｒ２６，Ｔｒ３１〜Ｔｒ３６）をオフにすることで、前記２つの容量部（Ｃ１１，Ｃ１２）と前記他方の交流ラインが接続されたアームの２つのダイオード（Ｄ１１，Ｄ１２），（Ｄ２１，Ｄ２２）とにより、前記一対の交流ラインに供給された交流電力を直流電力に変換して該直流電力を前記バッテリ（４０）に供給する倍電圧整流回路（２０），（２０Ａ）が形成される。
【００１４】
また、前記インバータとして、複数のインバータ（１８，１９）を備えると共に、
前記回転電機として、前記複数のインバータ（１８，１９）のそれぞれに接続される複数の回転電機（ＭＧ１，ＭＧ２）を備え、
前記他方の交流ライン（１４）が前記複数のインバータ（１８，１９）のうちいずれか１つのアーム（２４）の２つのダイオード（Ｄ２１，Ｄ２２）間に接続され、
前記バッテリ（４０）の充電時に前記複数のインバータ（１８，１９）の各スイッチング素子（Ｔｒ２１〜Ｔｒ２６，Ｔｒ３１〜Ｔｒ３６）をオフにすることで、前記倍電圧整流回路（２０Ａ）が形成される。
【００１５】
また、前記回転電機が力行する際に前記バッテリから出力された直流電圧を昇圧して前記インバータに出力する昇圧チョッパとして機能するＤＣ／ＤＣコンバータ（１５）を備え、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータ（１５）が、前記倍電圧整流回路（２０），（２０Ａ）から出力された直流電圧を降圧して前記バッテリ（４０）に出力する降圧チョッパとして機能する。
【００１６】
また、本発明の車両は、車両用駆動装置（１０），（１０Ａ），（１０Ｂ）と、
前記一対の直流ラインに接続されたバッテリ（４０）と、
前記一対の交流ラインを外部電源に接続する接続端子（６０）と、を備えたことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の車両は、車両用駆動装置（１０），（１０Ａ），（１０Ｂ）と、
前記一対の直流ラインに接続されたバッテリ（４０）と、
交流電力が供給される一次コイルと電磁結合し、前記一対の交流ラインに接続されて、前記一対の交流ラインに交流電力を出力する二次コイル（７３）と、を備えたことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の非接触充電システムは、車両用駆動装置（１０Ｂ）と、
外部電源の交流電力を高周波の交流電力に変換して出力する電源部（８３）と、
前記電源部からの交流電力の入力を受ける一次コイル（８５）と、
前記一次コイルと電磁結合し、前記一対の交流ラインに接続されて、前記一対の交流ラインに交流電力を出力する二次コイル（７３）と、
前記一対の直流ラインに接続されたバッテリ（４０）と、
前記バッテリの電圧及び前記バッテリの電池残量に基づき充電電流指令値を生成する指令部（７５）と、
前記バッテリに供給される電流と前記充電電流指令値との差を補償するように前記電源部が出力する交流電圧を調整する電源制御部（８４）と、を備えたことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の非接触充電システムは、車両用駆動装置（１０），（１０Ａ）と、
外部電源の交流電力を高周波の交流電力に変換して出力する電源部（８３）と、
前記電源部からの交流電力の入力を受ける一次コイル（８５）と、
前記一次コイルと電磁結合し、前記一対の交流ラインに接続されて、前記一対の交流ラインに交流電力を出力する二次コイル（７３）と、
前記一対の直流ラインに接続されたバッテリ（４０）と、を備えたことを特徴とする。
【００２０】
なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、これは、発明の理解を容易にするための便宜的なものであり、特許請求の範囲の構成に何等影響を及ぼすものではない。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１に係る本発明によると、バッテリの充電に必要な充電器を別途設けることなく、平滑回路の２つの容量部間に一方の交流ラインを接続し、インバータのうちいずれか１つのアームの２つのダイオード間に他方の交流ラインを接続する簡単な構成で、バッテリに充電することが可能となる。
【００２２】
請求項２に係る本発明によると、平滑回路の２つの容量部とインバータのアームの２つのダイオードとで倍電圧整流回路を形成したので、非制御の電流がバッテリに流れ込むことがなく、安定してバッテリを充電することができる。
【００２３】
請求項３に係る本発明によると、バッテリの充電に必要な充電器を別途設けることなく、平滑回路の２つの容量部間に一方の交流ラインを接続し、複数のインバータのうちいずれか１つのアームの２つのダイオード間に他方の交流ラインを接続する簡単な構成で、バッテリに充電することが可能となる。また、平滑回路の２つの容量部とインバータのアームの２つのダイオードとで倍電圧整流回路を形成したので、非制御の電流がバッテリに流れ込むことがなく、安定してバッテリを充電することができる。
【００２４】
請求項４に係る本発明によると、回転電機が力行する際に使用するＤＣ／ＤＣコンバータが、バッテリに充電する直流電圧を降圧する降圧チョッパとして機能するので、別途、回路部品を追加することなく、バッテリに供給する電力を調整することができ、より安定してバッテリを充電することができる。
【００２５】
請求項５に係る本発明によると、車両に車両用駆動装置の他に別途充電器を搭載する必要がなく、接続端子を外部電源に接続することで、安定してバッテリを充電することができる。
【００２６】
請求項６に係る本発明によると、車両が車両用駆動装置の他に別途充電器を搭載する必要がなく、車両の二次コイルを一次コイルに電磁結合することで、非接触でバッテリを安定して充電することができる。
【００２７】
請求項７に係る本発明によると、指令部及び電源制御部の動作により電源部から出力される電流及び電圧が調整されるので、バッテリに供給される電力が調整され、より安定してバッテリを充電することができる。
【００２８】
請求項８に係る本発明によると、ＤＣ／ＤＣコンバータによりバッテリに供給される電力が調整されるので、より安定してバッテリを充電することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る車両を示す模式図である。
【図２】倍電圧整流回路の回路構成を示す模式図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る車両を示す模式図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る非接触充電システムを示す模式図である。
【図５】本発明の第４実施形態に係る非接触充電システムを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態に係る車両用駆動装置を備えた車両について図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る車両を示す模式図である。図１に示す本第１実施形態の車両１は、電気自動車又はハイブリッド車であり、車両用駆動装置１０と、遮断回路３０と、車両用駆動装置１０に遮断回路３０を介して接続されたバッテリ４０と、遮断回路３０に接続されたドライブ回路５１と、車両用駆動装置１０に接続されたドライブ回路５２，５３と、ドライブ回路５１，５３，５３に接続された制御部５６と、車両用駆動装置１０を交流電源である外部電源９０に接続するための接続端子であるインレット６０と、バッテリ４０の電圧を検出する電圧センサ７１と、バッテリ４０の電流を検出する電流センサ７２と、を備えている。本第１実施形態では、充電ケーブル８０で外部電源９０とインレット６０とを接続することにより、充電ケーブル８０を介して外部電源９０からの給電によりバッテリ４０を充電するプラグインシステムが構成される。なお、外部電源９０としては、商用電源のほか、太陽光発電設備等の自家発電設備が含まれる。
【００３１】
車両用駆動装置１０は、バッテリ４０の両端子４０ａ，４０ｂに遮断回路３０を介して接続される一対の直流ライン１１，１２と、インレット６０に接続され、外部電源９０から交流電力が供給される一対の交流ライン１３，１４と、一対の直流ライン１１，１２間に接続された平滑回路１６と、一対の直流ライン１１，１２間に接続されたインバータ１７と、インバータ１７に接続された回転電機であるモータジェネレータＭＧと、を備えている。また、車両用駆動装置１０は、一対の直流ライン１１，１２に設けられたＤＣ／ＤＣコンバータ１５を備えている。
【００３２】
バッテリ４０は、充放電可能なリチウムイオン電池、ニッケル水素電池等の二次電池であり、正極端子４０ａ及び負極端子４０ｂを備えている。
【００３３】
遮断回路３０は、バッテリ４０の正極端子４０ａに接続されたリレー３１と、リレー３１に並列接続された補助リレー３２及び抵抗器３３と、バッテリ４０の負極端子４０ｂに接続されたリレー３４とからなり、各リレー３１，３２，３４がドライブ回路５１により開閉操作される。
【００３４】
一対の直流ライン１１，１２のうち一方の直流ラインは、正極側の直流ライン１１であり、他方の直流ラインは、負極側の直流ライン１２である。
【００３５】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１５は、一対の直流ライン１１，１２間に接続されたコンデンサＣ１と、正極側の直流ライン１１に設けられたリアクトルＬ１及びスイッチング素子としてのトランジスタＴｒ１と、トランジスタＴｒ１に逆並列接続されたダイオードＤ１と、リアクトルＬ１とトランジスタＴｒ１との間の接続点と負極側の直流ライン１２との間に接続されたトランジスタＴｒ２と、トランジスタＴｒ２に逆並列接続されたダイオードＤ２と、を有している。
【００３６】
インバータ１７は、上段のスイッチング素子としてのトランジスタと下段のスイッチング素子としてのトランジスタとを有するアームを複数備えており、本第１実施形態では、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相、即ち３つのアーム２１，２２，２３を備えている。
【００３７】
Ｕ相のアーム２１は、直列接続された２つのトランジスタＴｒ１１，Ｔｒ１２と、トランジスタＴｒ１１，Ｔｒ１２のそれぞれに逆接続された２つのダイオードＤ１１，Ｄ１２と、を有している。Ｖ相のアーム２２は、直列接続された２つのトランジスタＴｒ１３，Ｔｒ１４と、トランジスタＴｒ１３，Ｔｒ１４のそれぞれに逆接続された２つのダイオードＤ１３，Ｄ１４と、を有している。Ｗ相のアーム２３は、直列接続された２つのトランジスタＴｒ１５，Ｔｒ１６と、トランジスタＴｒ１５，Ｔｒ１６のそれぞれに逆接続された２つのダイオードＤ１５，Ｄ１６と、を有している。
【００３８】
そして、各アーム２１，２２，２３の上段のトランジスタＴｒ１１，Ｔｒ１３，Ｔｒ１５が正極側の直流ライン１１に接続され、各アーム２１，２２，２３の下段のトランジスタＴｒ１４，Ｔｒ１６，Ｔｒ１８が負極側の直流ライン１２に接続されている。
【００３９】
インバータ１７のダイオードＤ１１〜Ｄ１６は、例えばモータジェネレータＭＧの逆起電力等によって生じた電流を還流させることで対応するトランジスタＴｒ１１〜Ｔｒ１６を保護するフリーホイールダイオードとして機能する。
【００４０】
なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５及びインバータ１７のスイッチング素子としてのトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ１１〜Ｔｒ１６は、本第１実施形態では、ｎｐｎ型のバイポーラトランジスタであるが、ｐｎｐ型のバイポーラトランジスタ、バイポーラトランジスタ以外のトランジスタ（例えば、ＦＥＴ（field effect transistor）、ＭＯＳＦＥＴ（metal oxide semiconductor field effect transistor）、ＩＧＢＴ（insulated gate bipolar transistor））であってもよい。
【００４１】
モータジェネレータＭＧは、Ｙ結線されたＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相のステータコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗを有するステータＳｔと、不図示のロータとを有している。また、モータジェネレータＭＧの３相のステータコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗのそれぞれは、各アーム２１，２２，２３の２つのトランジスタ間に接続されている。具体的には、Ｕ相のステータコイルＬｕの一端がアーム２１の２つのトランジスタＴｒ１１，Ｔｒ１２間に接続され、Ｖ相のステータコイルＬｖの一端がアーム２２の２つのトランジスタＴｒ１３，１４間に接続され、Ｗ相のステータコイルＬｗの一端がアーム２３の２つのトランジスタＴｒ１５，Ｔｒ１６間に接続され、各ステータコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの他端同士が接続されている。
【００４２】
モータジェネレータＭＧは、力行時にインバータ１７から受ける交流電力によって不図示のロータが回転し、車両１の不図示の駆動輪を駆動する電動機として動作する。また、モータジェネレータＭＧは、回生制動時に交流電力を発生させてインバータ１７へ出力する発電機として動作する。
【００４３】
制御部５６は、ドライブ回路５１を駆動して遮断回路３０の各リレー３１，３２，３４のオン／オフを制御すると共に、各ドライブ回路５２，５３を駆動してＤＣ／ＤＣコンバータ１５及びインバータ１７の各トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ１１〜Ｔｒ１６のオン／オフを制御するものである。具体的に説明すると、制御部５６は、ドライブ回路５２，５３にＰＷＭ信号（通電タイミング信号）を出力する。ドライブ回路５２，５３は、制御部５６から入力したＰＷＭ信号に基づき、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ１１〜Ｔｒ１６をそれぞれオン／オフするための制御パルス（ベース信号）を発生して、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ１１〜Ｔｒ１６のベースに出力する。
【００４４】
トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ１１〜Ｔｒ１６は、ベースにハイレベルの電圧の制御パルスが印加されることによりエミッタ−コレクタ間が導通するオン状態となり、エミッタ−コレクタ間を電流が流れるようになっている。また、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ１１〜Ｔｒ１６は、ベースに制御パルスが印加されない、即ちベースにおける電圧がローレベルの場合にエミッタ−コレクタ間が非導通となるオフ状態となる。
【００４５】
平滑回路１６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５とインバータ１７との間に配置されており、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５又はインバータ１７から出力された直流電圧を平滑するものである。平滑回路１６は、直列接続された２つの容量部としてのコンデンサＣ１１，Ｃ１２を有している。つまり、一方の容量部は、１つのコンデンサＣ１１からなり、他方の容量部は、１つのコンデンサＣ１２からなる。コンデンサＣ１１とコンデンサＣ１２とは同一の公称容量値に設定されており、略同一の静電容量値に設定されている。
【００４６】
なお、２つの容量部の静電容量値が略同一であればよく、各容量部が１つのコンデンサＣ１１，Ｃ１２からなるものに限らず、各容量部が複数のコンデンサを並列又は直列接続して形成したものであってもよい。
【００４７】
本第１実施形態では、一対の交流ライン１３，１４のうち一方の交流ライン１３の一端１３ａは、平滑回路１６の２つのコンデンサＣ１１，Ｃ１２間に接続されている。他方の交流ライン１４の一端１４ａは、インバータ１７の３相（複数）のアーム２１，２２，２３のうち、いずれか１つのアームの２つのダイオード間、本第１実施形態では、アーム２１の２つのダイオードＤ１１，Ｄ１２間に接続されている。換言すると、交流ライン１４は、アーム２１の２つのトランジスタＴｒ１１，Ｔｒ１２間に接続されている。一対の交流ライン１３，１４の他端１３ｂ，１４ｂは、インレット６０に接続されており、一対の交流ライン１３，１４には、インレット６０から交流電力が供給されるよう構成されている。
【００４８】
以上の構成で、まず、モータジェネレータＭＧが力行する場合について説明する。バッテリ４０から出力された直流電圧は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５に印加される。制御部５６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５のトランジスタＴｒ１をオフ状態にし、トランジスタＴｒ２をＰＷＭ制御することでオン／オフを切り替える。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５は、昇圧チョッパとして機能し、バッテリ４０から出力された直流電圧を昇圧する。昇圧された直流電圧は、平滑回路１６で平滑されてインバータ１７に出力される。制御部５６は、インバータ１７が直流電力を３相の交流電力に変換するよう、インバータ１７の各トランジスタＴｒ１１〜Ｔｒ１６をＰＷＭ制御する。これにより、インバータ１７が直流電力を３相の交流電力に変換してモータジェネレータＭＧに出力することで、モータジェネレータＭＧが力行し、不図示の駆動輪が駆動されて車両１が走行する。
【００４９】
次に、モータジェネレータＭＧが回生する場合について説明する。回生制動時にモータジェネレータＭＧにて発電された３相の交流電力は、インバータ１７に出力される。制御部５６は、インバータ１７が３相の交流電力を直流電力に変換するよう、インバータ１７のトランジスタＴｒ１１〜Ｔｒ１６をＰＷＭ制御する。これにより、インバータ１７は３相の交流電力を直流電力に変換し、その変換した直流電力を直流ライン１１，１２に出力する。変換された直流電力は、平滑回路１６を介してＤＣ／ＤＣコンバータ１５へ出力される。制御部５６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５のトランジスタＴｒ２をオフ状態にし、トランジスタＴｒ１をＰＷＭ制御することでオン／オフを切り替える。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５は、降圧チョッパとして機能し、降圧された直流電圧がバッテリ４０に出力され、直流電力でバッテリ４０が充電される。
【００５０】
次に、外部電源９０を用いてバッテリ４０を充電する場合について説明する。バッテリ４０の充電時には、車両１のインレット６０に充電ケーブル８０のコネクタ８１が接続され、充電ケーブル８０のプラグ８２が外部電源９０に接続される。これにより、一対の交流ライン１３，１４には、交流電力が供給される。
【００５１】
このとき、制御部５６がインバータ１７の各トランジスタＴｒ１１〜Ｔｒ１６をオフ状態に制御することで、平滑回路１６の２つのコンデンサＣ１１，Ｃ１２と交流ライン１４が接続されたアーム２１の２つのダイオードＤ１１，Ｄ１２とにより、図２に示すような倍電圧整流回路２０が形成される。なお、図２は、倍電圧整流回路２０の回路構成を示す模式図であり、オフ状態のトランジスタＴｒ１１〜Ｔｒ１６の図示を省略している。
【００５２】
この倍電圧整流回路２０は、一対の交流ライン１３，１４に供給された交流電力を直流電力に変換し、その変換した直流電力をＤＣ／ＤＣコンバータ１５及び遮断回路３０を介してバッテリ４０に出力する。このとき、図１に示す制御部５６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５のトランジスタＴｒ２をオフ状態にし、トランジスタＴｒ１をＰＷＭ制御することでオン／オフを切り替える。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５は、降圧チョッパとして機能し、降圧調整された直流電圧が出力され、直流電力によりバッテリ４０が充電される。つまり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５は、バッテリ４０に供給する直流電力（直流電圧及び直流電流）を調整する。
【００５３】
詳述すると、制御部５６は、電圧センサ７１の電圧検出結果及び電流センサ７２の電流検出結果に基づき、バッテリ４０の電池残量（ＳＯＣ）を算出し、この電池残量に応じて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５のトランジスタＴｒ１のデューティ比を調整してバッテリ４０に供給する直流電力を調整する充電制御を行う。例えば、制御部５６は、電池残量が所定値よりも低い場合は、定電流制御を行うことで供給する電力を調整し、バッテリ４０を充電する。また、制御部５６は、電池残量が増加して所定値よりも高くなった場合は、定電圧制御を行うことで供給する電力を調整し、バッテリ４０を充電する。つまり、充電初期では、定電流制御を行うことで充電電力を大きくして急速にバッテリ４０を充電すると共に、充電終期では、定電圧制御を行うことで充電電力を小さくして過充電を防止している。
【００５４】
以上、本第１実施形態によると、車両用駆動装置１０の回路にバッテリ４０の充電に必要な充電器を別途設けることなく、平滑回路１６を構成するコンデンサを２つに分割して、２つのコンデンサＣ１１，Ｃ１２間に一方の交流ライン１３を接続し、インバータ１７のうちいずれか１つのアーム２１の２つのダイオードＤ１１，Ｄ１２間に他方の交流ライン１４を接続する簡単な構成で、バッテリ４０に充電することが可能となる。また、平滑回路１６の２つのコンデンサＣ１１，Ｃ１２とインバータ１７のアーム２１の２つのダイオードＤ１１，Ｄ１２とで倍電圧整流回路２０（図２参照）を形成し、昇圧チョッパ１５を降圧チョッパとして制御することにより、安定してバッテリ４０を充電することができる。また、この倍電圧整流回路２０が形成されることにより、バッテリ４０に印加する入力電圧を高めることが可能となり、バッテリ電圧の対応上限を引き上げることができ、設計の自由度が向上する。
【００５５】
また、モータジェネレータＭＧが力行する際に使用するＤＣ／ＤＣコンバータ１５が、バッテリ４０に充電する直流電圧を降圧する降圧チョッパとして機能するので、別途、回路部品を追加することなく、バッテリ４０に供給する電力を調整することができ、より安定してバッテリ４０を充電することができる。
【００５６】
また、車両１に車両用駆動装置１０の他に別途充電器を搭載する必要がなく、インレット６０を外部電源９０に接続することで、安定してバッテリ４０を充電することができる。
【００５７】
なお、本第１実施形態では、回転電機がモータジェネレータＭＧの場合について説明したが、回転電機が電動機専用のモータの場合であってもよい。
【００５８】
また、本第１実施形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５を、倍電圧整流回路２０が出力する直流電圧を降圧調整する降圧チョッパとして機能させる場合について説明したが、車両１の外部に一対の交流ライン１３，１４に供給する交流電流及び交流電圧を調整する機器があれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５を降圧チョッパとして機能させなくてもよく、或いはＤＣ／ＤＣコンバータ１５を省略してもよい。
【００５９】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る車両用駆動装置を備えた車両について説明する。図３は、本発明の第２実施形態に係る車両を示す模式図である。本第２実施形態の車両用駆動装置は、複数のインバータと、複数のインバータのそれぞれに接続される複数の回転電機とを備えているものであり、その他の構成については、上記第１実施形態と同様であるため、同一符号を付してその説明を省略する。
【００６０】
図３に示すように、車両１Ａは、電気自動車又はハイブリッド自動車であり、車両用駆動装置１０Ａと、遮断回路３０と、車両用駆動装置１０Ａに遮断回路３０を介して接続されたバッテリ４０と、遮断回路３０に接続されたドライブ回路５１と、車両用駆動装置１０Ａに接続されたドライブ回路５２，５４，５５と、ドライブ回路５１，５２，５４，５５に接続された制御部５６と、車両用駆動装置１０Ａを交流電源である外部電源９０に接続するための接続端子であるインレット６０と、バッテリ４０の電圧を検出する電圧センサ７１と、バッテリ４０の電流を検出する電流センサ７２と、を備えている。本第２実施形態では、充電ケーブル８０で外部電源９０とインレット６０とを接続することにより、充電ケーブル８０を介して外部電源９０からの給電によりバッテリ４０を充電するプラグインシステムが構成される。
【００６１】
車両用駆動装置１０Ａは、一対の直流ライン１１，１２と、一対の交流ライン１３，１４と、平滑回路１６と、一対の直流ライン１１，１２間に接続された複数（本第２実施形態では２つ）のインバータ１８，１９と、複数のインバータ１８，１９に接続された複数（本第２実施形態では２つ）の回転電機であるモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、を備えている。また、車両用駆動装置１０Ａは、一対の直流ライン１１，１２に設けられたＤＣ／ＤＣコンバータ１５を備えている。
【００６２】
２つのインバータ１８，１９のうち、一方を第１のインバータ１８、他方を第２のインバータ１９と称する。また、２つのモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のうち、一方（つまり、第１のインバータ１８に接続されるモータジェネレータ）を第１のモータジェネレータＭＧ１と称し、他方（つまり、第２のインバータ１９に接続されるモータジェネレータ）を第２のモータジェネレータＭＧ２と称する。
【００６３】
第１のインバータ１８は、上段のスイッチング素子としてのトランジスタと下段のスイッチング素子としてのトランジスタとを有するアームを複数備えており、本第２実施形態では、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相、即ち３つのアーム２４，２５，２６を備えている。
【００６４】
Ｕ相のアーム２４は、直列接続された２つのトランジスタＴｒ２１，Ｔｒ２２と、トランジスタＴｒ２１，Ｔｒ２２のそれぞれに逆接続された２つのダイオードＤ２１，Ｄ２２と、を有している。Ｖ相のアーム２５は、直列接続された２つのトランジスタＴｒ２３，Ｔｒ２４と、トランジスタＴｒ２３，Ｔｒ２４のそれぞれに逆接続された２つのダイオードＤ２３，Ｄ２４と、を有している。Ｗ相のアーム２６は、直列接続された２つのトランジスタＴｒ２５，Ｔｒ２６と、トランジスタＴｒ２５，Ｔｒ２６のそれぞれに逆接続された２つのダイオードＤ２５，Ｄ２６と、を有している。
【００６５】
また、第２のインバータ１９は、上段のスイッチング素子としてのトランジスタと下段のスイッチング素子としてのトランジスタとを有するアームを複数備えており、本第２実施形態では、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相、即ち３つのアーム２７，２８，２９を備えている。
【００６６】
Ｕ相のアーム２７は、直列接続された２つのトランジスタＴｒ３１，Ｔｒ３２と、トランジスタＴｒ３１，Ｔｒ３２のそれぞれに逆接続された２つのダイオードＤ３１，Ｄ３２と、を有している。Ｖ相のアーム２８は、直列接続された２つのトランジスタＴｒ３３，Ｔｒ３４と、トランジスタＴｒ３３，Ｔｒ３４のそれぞれに逆接続された２つのダイオードＤ３３，Ｄ３４と、を有している。Ｗ相のアーム２９は、直列接続された２つのトランジスタＴｒ３５，Ｔｒ３６と、トランジスタＴｒ３５，Ｔｒ３６のそれぞれに逆接続された２つのダイオードＤ３５，Ｄ３６と、を有している。
【００６７】
そして、各インバータ１８，１９の各アーム２４〜２９の上段のトランジスタＴｒ２１，Ｔｒ２３，Ｔｒ２５，Ｔｒ３１，Ｔｒ３３，Ｔｒ３５が正極側の直流ライン１１に接続され、各アーム２４〜２９の下段のトランジスタＴｒ２２，Ｔｒ２４，Ｔｒ２６，Ｔｒ３２，Ｔｒ３４，Ｔｒ３６が負極側の直流ライン１２に接続されている。
【００６８】
なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５及び第１及び第２のインバータ１８，１９のスイッチング素子としてのトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ２１〜Ｔｒ２６，Ｔｒ３１〜Ｔｒ３６は、本第２実施形態では、ｎｐｎ型のバイポーラトランジスタであるが、ｐｎｐ型のバイポーラトランジスタ、バイポーラトランジスタ以外のトランジスタ（例えば、ＦＥＴ、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ）であってもよい。
【００６９】
第１のモータジェネレータＭＧ１は、Ｙ結線されたＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相のステータコイルＬｕ１，Ｌｖ１，Ｌｗ１を有するステータＳｔ１と、不図示のロータとを有している。また、第１のモータジェネレータＭＧ１の３相のステータコイルＬｕ１，Ｌｖ１，Ｌｗ１のそれぞれは、第１のインバータ１８の各アーム２４，２５，２６の２つのトランジスタ間に接続されている。
【００７０】
また、第２のモータジェネレータＭＧ２は、Ｙ結線されたＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相のステータコイルＬｕ２，Ｌｖ２，Ｌｗ２を有するステータＳｔ２と、不図示のロータとを有している。また、第２のモータジェネレータＭＧ２の３相のステータコイルＬｕ２，Ｌｖ２，Ｌｗ２のそれぞれは、第２のインバータ１９の各アーム２７，２８，２９の２つのトランジスタ間に接続されている。
【００７１】
第１のモータジェネレータＭＧ１は、内燃機関である不図示のエンジンによって駆動される発電機として動作し、また、エンジン始動を行い得る電動機として動作する。第２のモータジェネレータＭＧ２は、車両１Ａの不図示の駆動輪を駆動する電動機として動作し、また、回生制動時に発電機として動作する。
【００７２】
本第２実施形態では、一対の交流ライン１３，１４のうち一方の交流ライン１３の一端１３ａは、平滑回路１６の２つのコンデンサＣ１１，Ｃ１２間に接続されている。他方の交流ライン１４の一端１４ａは、２つのインバータ１８，１９の３相（複数）のアーム２４〜２９のうち、いずれか１つのアームの２つのダイオード間、本第２実施形態では、アーム２４の２つのダイオードＤ２１，Ｄ２２間に接続されている。換言すると、交流ライン１４は、アーム２４の２つのトランジスタＴｒ２１，Ｔｒ２２間に接続されている。
【００７３】
以上の構成で、本第２実施形態の車両１Ａは、不図示のエンジン及び第２のモータジェネレータＭＧ２のうち少なくとも一方からの駆動力により走行する。例えば、アクセル開度が小さい場合、車速が低い場合などには、第２のモータジェネレータＭＧ２のみを駆動源として車両１Ａが走行する。また、アクセル開度が大きい場合、車速が高い場合、バッテリ４０の電池残量が小さい場合には、不図示のエンジンが駆動され、エンジンのみ、或いはエンジン及び第２のモータジェネレータＭＧ２の両方を駆動源として車両１Ａが走行する。
【００７４】
まず、第１のモータジェネレータＭＧ１が回生する場合について説明する。第１のモータジェネレータＭＧ１は、不図示のエンジンからの回転力により３相の交流電力を発生し、その発生した交流電力を第１のインバータ１８に出力する。制御部５６は、第１のインバータ１８が３相の交流電力を直流電力に変換するよう、第１のインバータ１８のトランジスタＴｒ２１〜Ｔｒ２６をＰＷＭ制御する。これにより、第１のインバータ１８は３相の交流電力を直流電力に変換し、その変換した直流電力を直流ライン１１，１２に出力する。
【００７５】
次に、第１のモータジェネレータＭＧ１が力行する場合について説明する。制御部５６は、第１のインバータ１８が直流電力を３相の交流電力に変換するよう、第１のインバータ１８の各トランジスタＴｒ２１〜Ｔｒ２６をＰＷＭ制御する。これにより、第１のインバータ１８は供給された直流電力を３相の交流電力に変換し、交流電力を第１のモータジェネレータＭＧ１に出力する。第１のモータジェネレータＭＧ１は、第１のインバータ１８から受ける交流電力によって力行する。これにより、不図示のエンジンの始動が行われる。
【００７６】
また、第２のモータジェネレータＭＧ２が力行する場合について説明する。制御部５６は、第２のインバータ１９が直流電力を３相の交流電力に変換するよう、第２のインバータ１９の各トランジスタＴｒ３１〜Ｔｒ３６をＰＷＭ制御する。これにより、第２のインバータ１９は直流電力を３相の交流電力に変換し、交流電力を第２のモータジェネレータＭＧ２に出力する。第２のモータジェネレータＭＧ２は、第２のインバータ１９から受ける交流電力によって力行する。これにより、不図示の駆動輪が駆動され、車両１Ａが走行する。
【００７７】
次に、第２のモータジェネレータＭＧ２が回生する場合について説明する。第２のモータジェネレータＭＧ２は３相の交流電力を第２のインバータ１９に出力する。制御部５６は、第２のインバータ１９が３相の交流電力を直流電力に変換するよう、第２のインバータ１９のトランジスタＴｒ３１〜Ｔｒ３６をＰＷＭ制御する。これにより、第２のインバータ１９は３相の交流電力を直流電力に変換し、その変換した直流電力を直流ライン１１，１２に出力する。
【００７８】
第１のモータジェネレータＭＧ１及び／又は第２のモータジェネレータＭＧ２の回生による発電電力をバッテリ４０に充電する場合、第１のインバータ１８及び／又は第２のインバータ１９から出力された直流電力は、平滑回路１６を介してＤＣ／ＤＣコンバータ１５へ出力される。制御部５６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５のトランジスタＴｒ２をオフ状態にし、トランジスタＴｒ１をＰＷＭ制御することでオン／オフを切り替える。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５は、降圧チョッパとして機能し、降圧された直流電圧がバッテリ４０に出力され、直流電力でバッテリ４０が充電される。
【００７９】
また、第１のモータジェネレータＭＧ１及び／又は第２のモータジェネレータＭＧ２が力行する場合、バッテリ４０から直流電圧がＤＣ／ＤＣコンバータ１５に印加される。制御部５６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５のトランジスタＴｒ１をオフ状態にし、トランジスタＴｒ２をＰＷＭ制御することでオン／オフを切り替える。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５は、昇圧チョッパとして機能し、バッテリ４０から出力された直流電圧を昇圧する。昇圧された直流電圧は、平滑回路１６で平滑される。そして、第１のインバータ１８及び／又は第２のインバータ１９がスイッチング動作することにより交流電力が第１のモータジェネレータＭＧ１及び／又は第２のモータジェネレータＭＧ２に供給される。
【００８０】
次に、外部電源９０を用いてバッテリ４０を充電する場合、車両１Ａのインレット６０に充電ケーブル８０のコネクタ８１が接続され、充電ケーブル８０のプラグ８２が外部電源９０に接続される。これにより、一対の交流ライン１３，１４には、交流電力が供給される。
【００８１】
このとき、制御部５６が第１及び第２のインバータ１８，１９の各トランジスタＴｒ２１〜Ｔｒ２６，Ｔｒ３１〜Ｔｒ３６をオフ状態に制御することで、平滑回路１６の２つのコンデンサＣ１１，Ｃ１２と交流ライン１４が接続されたアーム２４の２つのダイオードＤ２１，Ｄ２２とにより、倍電圧整流回路２０Ａが形成される。
【００８２】
この倍電圧整流回路２０Ａは、一対の交流ライン１３，１４に供給された交流電力を直流電力に変換し、その変換した直流電力をＤＣ／ＤＣコンバータ１５を介してバッテリ４０に出力する。このとき、制御部５６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５のトランジスタＴｒ２をオフ状態にし、トランジスタＴｒ１をＰＷＭ制御することでオン／オフを切り替える。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５は、降圧チョッパとして機能し、降圧調整された直流電圧が出力され、直流電力によりバッテリ４０が充電される。つまり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５は、バッテリ４０に供給する直流電力（直流電圧及び直流電流）を調整する。
【００８３】
以上、本第２実施形態によると、車両用駆動装置１０Ａの回路にバッテリ４０の充電に必要な充電器を別途設けることなく、平滑回路１６を構成するコンデンサを２つに分割し、２つのコンデンサＣ１１，Ｃ１２間に一方の交流ライン１３を接続し、第１及び第２のインバータ１８，１９のうちいずれか１つのアーム２４の２つのダイオードＤ２１，Ｄ２２間に他方の交流ライン１４を接続する簡単な構成で、バッテリ４０に充電することが可能となる。また、平滑回路１６の２つのコンデンサＣ１１，Ｃ１２とアーム２４の２つのダイオードＤ２１，Ｄ２２とで倍電圧整流回路２０Ａを形成し、昇圧チョッパ１５を降圧チョッパとして制御することにより、安定してバッテリ４０を充電することができる。また、この倍電圧整流回路２０Ａが形成されることにより、バッテリ４０に印加する入力電圧を高めることが可能となり、バッテリ電圧の対応上限を引き上げることができ、設計の自由度が向上する。
【００８４】
また、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２が力行する際に使用するＤＣ／ＤＣコンバータ１５が、バッテリ４０に充電する直流電圧を降圧する降圧チョッパとして機能するので、別途、回路部品を追加することなく、バッテリ４０に供給する電力を調整することができ、より安定してバッテリ４０を充電することができる。
【００８５】
また、車両１Ａに車両用駆動装置１０Ａの他に別途充電器を搭載する必要がなく、インレット６０を外部電源９０に接続することで、安定してバッテリ４０を充電することができる。
【００８６】
なお、本第２実施形態では、回転電機がモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の場合について説明したが、回転電機が電動機専用のモータの場合であってもよい。また、第１のモータジェネレータＭＧ１がエンジンを始動する電動機として動作すると共に、エンジンにより駆動される発電機として動作し、第２のモータジェネレータＭＧ２が駆動輪を駆動する場合について説明したが、第１及び第２のモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２が、車両の左右の前輪又は左右の後輪を各々駆動する場合であってもよい。また、車両用駆動装置が３つ以上のモータジェネレータを備えていてもよい。
【００８７】
また、本第２実施形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５を用いて倍電圧整流回路２０Ａが出力する直流電圧を降圧調整する降圧チョッパとして機能させる場合について説明したが、車両１Ａの外部に一対の交流ライン１３，１４に供給する交流電流及び交流電圧を調整する機器があれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５を降圧チョッパとして機能させなくてもよく、或いはＤＣ／ＤＣコンバータ１５を省略してもよい。
【００８８】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図４は、本発明の第３実施形態に係る非接触充電システムを示す模式図である。上記第１実施形態では、プラグインシステムによりバッテリが外部電源により充電される場合について説明したが、本第３実施形態では、非接触充電システムによりバッテリが外部電源から充電される場合について説明する。なお、本第３実施形態において、上記第１実施形態と同様の構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００８９】
図４に示す非接触充電システム１００は、一次側非接触充電装置２００及び二次側非接触充電装置３００からなる。車両１Ｂは、電気自動車又はハイブリッド自動車であり、二次側非接触充電装置３００を有している。
【００９０】
一次側非接触充電装置２００は、外部電源９０の交流電力を高周波の交流電力に変換して出力する電源部８３と、電源部８３が出力する電力を制御する電源制御部としてのコントローラ８４と、電源部８３からの交流電力の入力を受ける一次コイル８５と、一次コイル８５に直列に接続された共振コンデンサ８６と、を有している。
【００９１】
二次側非接触充電装置３００は、車両用駆動装置１０Ｂと、遮断回路３０と、車両用駆動装置１０Ｂに遮断回路３０を介して接続されたバッテリ４０と、車両用駆動装置１０Ｂの一対の交流ライン１３，１４に設けられたスイッチ回路６１と、遮断回路３０に接続されたドライブ回路５１と、車両用駆動装置１０Ｂに接続されたドライブ回路５３と、スイッチ回路６１に接続されたドライブ回路５７と、ドライブ回路５１，５３，５７に接続された制御部５６と、バッテリ４０の電圧を検出する電圧センサ７１と、バッテリ４０の電流を検出する電流センサ７２と、一対の交流ライン１３，１４の他端１３ｂ，１４ｂに接続された二次コイル７３と、二次コイル７３に並列に接続された共振コンデンサ７４と、バッテリ４０の充電状態を監視する指令部としてのＢＭＳ（Battery Management System）７５と、を有している。
【００９２】
車両用駆動装置１０Ｂは、一対の直流ライン１１，１２と、一対の交流ライン１３，１４と、平滑回路１６と、インバータ１７と、モータジェネレータＭＧと、を有している。
【００９３】
一次側非接触充電装置２００は、駐車場に設置されている。車両１Ｂが駐車場に停車することで、一次側非接触充電装置２００の一次コイル８５と二次側非接触充電装置３００の二次コイル７３とが電磁結合するように構成されている。
【００９４】
外部電源９０によりバッテリ４０を充電しない場合、制御部５６は、スイッチ回路６１が開成するようドライブ回路５７を制御し、二次コイル７３及び共振コンデンサ７４を車両用駆動装置１０Ｂから切り離す。
【００９５】
バッテリ４０を外部電源９０により充電する際、電源部８３が交流電力を一次コイル８５に出力して、二次コイル７３に交流電力を発生させ、一対の交流ライン１３，１４に交流電力を出力する。制御部５６がインバータ１７の各トランジスタＴｒ１１〜Ｔｒ１６をオフ状態に制御することで、平滑回路１６の２つのコンデンサＣ１１，Ｃ１２と交流ライン１４が接続されたアーム２１の２つのダイオードＤ１１，Ｄ１２とにより、倍電圧整流回路２０が形成される。その際、制御部５６は、スイッチ回路６１が閉成するようドライブ回路５７を制御する。この倍電圧整流回路２０は、一対の交流ライン１３，１４に供給された交流電力を直流電力に変換し、その変換した直流電力をバッテリ４０に出力する。
【００９６】
二次側非接触充電装置３００のＢＭＳ７５は、電圧センサ７１により検出されたバッテリ４０の電圧及び電流センサ７２により検出されたバッテリ４０への電流に基づき、バッテリ４０の電池残量（ＳＯＣ）を算出する。そして、ＢＭＳ７５は、バッテリ４０の電圧及びバッテリ４０の電池残量に基づき、充電電流指令値を生成して、充電電流指令値を示すデータ信号をコントローラ８４に送信すると共に、電流センサ７２により検出されたバッテリ４０への電流を示すデータ信号を一次側非接触充電装置２００のコントローラ８４に送信する。これらデータ信号を受信したコントローラ８４は、バッテリ４０に供給される電流と充電電流指令値との差を補償するように電源部８３が出力する交流電圧を調整する。これにより、バッテリ４０に供給される電流が充電電流指令値に近づけられ、バッテリ４０への充電電力が調整される。
【００９７】
以上、本第３実施形態によると、車両１Ｂが車両用駆動装置１０Ｂの他に別途充電器を搭載する必要がなく、車両１Ｂの二次コイル７３を一次コイル８５に電磁結合することで、非接触でバッテリ４０を安定して充電することができる。
【００９８】
また、ＢＭＳ７５及びコントローラ８４の動作により電源部８３から出力される電流及び電圧が調整されるので、バッテリ４０に供給される電力が調整され、より安定してバッテリ４０を充電することができる。
【００９９】
なお、本第３実施形態では、一次側非接触充電装置２００の電源部８３によりバッテリ４０に供給する電力を調整したが、上記第１実施形態のように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５により電力を調整するようにしてもよい。
【０１００】
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態について説明する。図５は、本発明の第４実施形態に係る非接触充電システムを示す模式図である。上記第２実施形態では、プラグインシステムによりバッテリが外部電源により充電される場合について説明したが、本第４実施形態では、非接触充電システムによりバッテリが外部電源から充電される場合について説明する。また、本第４実施形態の車両用駆動装置は、複数のインバータと、複数のインバータのそれぞれに接続される複数の回転電機とを備えているものである。なお、本第３実施形態において、上記第２実施形態と同様の構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【０１０１】
図５に示す非接触充電システム１００Ｃは、一次側非接触充電装置２００Ｃ及び二次側非接触充電装置３００Ｃからなる。車両１Ｃは、電気自動車又はハイブリッド自動車であり、二次側非接触充電装置３００Ｃを有している。
【０１０２】
一次側非接触充電装置２００Ｃは、外部電源９０の交流電力を高周波の交流電力に変換して出力する電源部８３と、電源部８３からの交流電力の入力を受ける一次コイル８５と、一次コイル８５に直列に接続された共振コンデンサ８６と、を有している。
【０１０３】
二次側非接触充電装置３００Ｃは、車両用駆動装置１０Ａと、遮断回路３０と、車両用駆動装置１０Ａに遮断回路３０を介して接続されたバッテリ４０と、車両用駆動装置１０Ａの一対の交流ライン１３，１４に設けられたスイッチ回路６１と、遮断回路３０に接続されたドライブ回路５１と、車両用駆動装置１０Ａに接続されたドライブ回路５２，５４，５５と、スイッチ回路６１に接続されたドライブ回路５７と、ドライブ回路５１，５２，５４，５５，５７に接続された制御部５６と、バッテリ４０の電圧を検出する電圧センサ７１と、バッテリ４０の電流を検出する電流センサ７２と、一対の交流ライン１３，１４の他端１３ｂ，１４ｂに接続された二次コイル７３と、二次コイル７３に並列に接続された共振コンデンサ７４と、を有している。
【０１０４】
車両用駆動装置１０Ａは、一対の直流ライン１１，１２と、一対の交流ライン１３，１４と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５と、平滑回路１６と、複数（本第４実施形態では２つ）のインバータ１８，１９と、複数のインバータ１８，１９に接続された複数（本第４実施形態では２つ）の回転電機であるモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、を備えている。
【０１０５】
一次側非接触充電装置２００Ｃは、駐車場に設置されている。車両１Ｃが駐車場に停車することで、一次側非接触充電装置２００Ｃの一次コイル８５と二次側非接触充電装置３００Ｃの二次コイル７３とが電磁結合するように構成されている。
【０１０６】
外部電源９０によりバッテリ４０を充電しない場合、制御部５６は、スイッチ回路６１が開成するようドライブ回路５７を制御し、二次コイル７３及び共振コンデンサ７４を車両用駆動装置１０Ａから切り離す。
【０１０７】
バッテリ４０を外部電源９０により充電する際、電源部８３が交流電力を一次コイル８５に出力して、二次コイル７３に交流電力を発生させ、一対の交流ライン１３，１４に交流電力を出力する。制御部５６が第１及び第２のインバータ１８，１９の各トランジスタＴｒ２１〜Ｔｒ２６，Ｔｒ３１〜３６をオフ状態に制御することで、平滑回路１６の２つのコンデンサＣ１，Ｃ２と交流ライン１４が接続されたアーム２４の２つのダイオードＤ２１，Ｄ２２とにより、倍電圧整流回路２０Ａが形成される。その際、制御部５６は、スイッチ回路６１が閉成するようドライブ回路５７を制御する。この倍電圧整流回路２０Ａは、一対の交流ライン１３，１４に供給された交流電力を直流電力に変換し、その変換した直流電力をＤＣ／ＤＣコンバータ１５を介してバッテリ４０に出力する。
【０１０８】
このとき、制御部５６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５のトランジスタＴｒ２をオフ状態にし、トランジスタＴｒ１をＰＷＭ制御することでオン／オフを切り替える。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５は、降圧チョッパとして機能し、降圧調整された直流電圧が出力され、直流電力によりバッテリ４０が充電される。つまり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５は、バッテリ４０に供給する直流電力（直流電圧及び直流電流）を調整する。
【０１０９】
以上、本第４実施形態によると、車両１Ｃが車両用駆動装置１０Ａの他に別途充電器を搭載する必要がなく、車両１Ｃの二次コイル７３を一次コイル８５に電磁結合することで、非接触でバッテリ４０を安定して充電することができる。
【０１１０】
また、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２が力行する際に使用するＤＣ／ＤＣコンバータ１５が、バッテリ４０に充電する直流電圧を降圧する降圧チョッパとして機能するので、別途、回路部品を追加することなく、バッテリ４０に供給する電力を調整することができ、より安定してバッテリ４０を充電することができる。
【０１１１】
なお、本第４実施形態では、回転電機がモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の場合について説明したが、回転電機が電動機専用のモータの場合であってもよい。また、第１のモータジェネレータＭＧ１がエンジンを始動する電動機として動作すると共に、エンジンにより駆動される発電機として動作し、第２のモータジェネレータＭＧ２が駆動輪を駆動する場合について説明したが、第１及び第２のモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２が、車両の左右の前輪又は左右の後輪を各々駆動する場合であってもよい。また、車両用駆動装置が３つ以上のモータジェネレータを備えていてもよい。
【０１１２】
また、本第４実施形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５を用いて倍電圧整流回路２０Ａが出力する直流電圧を降圧調整する降圧チョッパとして機能させる場合について説明したが、車両１Ｃの外部に一対の交流ライン１３，１４に供給する交流電流及び交流電圧を調整する機器があれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５を降圧チョッパとして機能させなくてもよく、或いはＤＣ／ＤＣコンバータ１５を省略してもよい。
【０１１３】
以上、本発明は、上記第１〜第４実施形態に限定されるものではなく、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能である。
【符号の説明】
【０１１４】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ 車両
１０，１０Ａ，１０Ｂ 車両用駆動装置
１１，１２ 直流ライン
１３，１４ 交流ライン
１５ ＤＣ／ＤＣコンバータ
１６ 平滑回路
１７，１８，１９ インバータ
２０，２０Ａ 倍電圧整流回路
４０ バッテリ
６０ 接続端子（インレット）
７３ 二次コイル
７５ 指令部（ＢＭＳ）
８３ 電源部
８４ 電源制御部（コントローラ）
８５ 一次コイル
９０ 外部電源
１００，１００Ｃ 非接触充電システム
Ｃ１１，Ｃ１２ 容量部（コンデンサ）
Ｄ１１〜Ｄ１６，Ｄ２１〜Ｄ２６，Ｄ３１〜Ｄ３６ ダイオード
ＭＧ 回転電機（モータジェネレータ）
ＭＧ１，ＭＧ２ 回転電機（モータジェネレータ）
Ｔｒ１１〜Ｔｒ１６，Ｔｒ２１〜Ｔｒ２６，Ｔｒ３１〜Ｔｒ３６ スイッチング素子（トランジスタ）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリの充電を可能とする車両用駆動装置、車両用駆動装置を備えた車両及び非接触充電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車やエンジンを有するハイブリッド自動車では、モータを搭載すると共に、モータ駆動用にバッテリを搭載したものが普及している。モータを用いて走行する際には、バッテリからの直流電力をインバータによって交流電力に変換してモータに供給するようにしている。また、モータを発電機として作動させて、回生電力をバッテリに充電するようにしたものも知られている。
【０００３】
電気自動車では、バッテリの充電残量がなくなると走行できないため、外部電源によりバッテリを充電する必要がある。また、近年、ハイブリッド自動車においても、モータ走行の割合を大きくすることが考えられており、外部電源によりバッテリを充電する必要がある。
【０００４】
従って、従来、ＡＣ／ＤＣ変換回路、ＤＣ／ＡＣ変換回路、整流回路等を備えた専用の充電器を車両に搭載し、この充電器を車両用駆動装置に接続して外部電源によりバッテリを充電するようにしていた（特許文献１参照）。
【０００５】
しかし、充電器は重量及び体積が大きく、車両に充電器を設置するには広い設置スペースが必要であったため、このような充電器を搭載せずにバッテリの充電が可能なものが求められている。
【０００６】
これに対し、外部電源が接続される交流ラインをモータのＹ結線の中点に接続し、モータの巻線をリアクトルとして使用することで、リアクトル、インバータのスイッチング素子、インバータのフリーホイールダイオードで昇圧チョッパを構成し、スイッチング素子をＰＷＭ制御してバッテリに供給する電圧及び電流を調整することで、バッテリを充電するようにしたものが提案されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−５７１１７号公報
【特許文献２】特開平８−１２６１２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、モータの巻線の中点に交流ラインを接続した従来の構成では、モータの巻線をリアクトルとして使用しているため、モータの巻線がバッテリの充電に必要なインダクタンスを有しているとは限らず、別途リアクトルが必要になる場合もあり、重量やコストの削減効果が低かった。また、交流ラインを巻線の中点からモータ筐体の外部に引き出さなければならないため、モータに中点引出機構を設ける必要があり、モータの構造が複雑になり、コストアップとなっていた。
【０００９】
更に、従来の構成では、バッテリの電圧が外部電源の電圧よりも高い場合は、スイッチング素子のスイッチング動作によって、リアクトルにエネルギーが蓄積されてバッテリ電圧よりも高い電圧に昇圧され、フリーホイールダイオードを通じて充電に必要な電力がバッテリに供給される。
【００１０】
しかし、バッテリの電圧が外部電源の電圧よりも低い場合は、外部電源から供給された電圧を昇圧しなくてもフリーホイールダイオードが導通状態となるので、スイッチング素子により制御されていない非制御の電流が外部電源からダイオードを通じてバッテリに供給されることになる。そのため、過剰な電流がバッテリに供給されてバッテリの劣化が速まり、バッテリの寿命が短くなるという問題があった。
【００１１】
そこで、本発明は、バッテリの充電に必要な充電器を別途設ける必要がなく、バッテリへの充電を安定して行うことが可能な車両用駆動装置、車両及び非接触充電システムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の車両用駆動装置は、バッテリ（４０）の両端子（４０ａ，４０ｂ）に接続される一対の直流ライン（１１，１２）と、
交流電力が供給される一対の交流ライン（１３，１４）と、
ダイオードが逆並列接続された２つのスイッチング素子を直列接続してなるアームを複数有し、前記一対の直流ライン間に接続されたインバータ（１７），（１８，１９）と、
前記一対の直流ライン間に接続され、前記インバータに供給する直流電圧を平滑する平滑回路（１６）と、
前記インバータに接続された回転電機（ＭＧ），（ＭＧ１，ＭＧ２）と、を備え、
前記平滑回路（１６）は、直列接続された２つの容量部（Ｃ１１，Ｃ１２）を有し、
前記一対の交流ラインのうち一方の交流ライン（１３）が、前記２つの容量部（Ｃ１１，Ｃ１２）間に接続され、
前記一対の交流ラインのうち他方の交流ライン（１４）が、前記インバータ（１７），（１８，１９）のうちいずれか１つのアーム（２１），（２４）の２つのダイオード（Ｄ１１，Ｄ１２），（Ｄ２１，Ｄ２２）間に接続される、ことを特徴とする。
【００１３】
また、前記バッテリ（４０）の充電時に前記インバータ（１７），（１８，１９）の各スイッチング素子（Ｔｒ１１〜Ｔｒ１６），（Ｔｒ２１〜Ｔｒ２６，Ｔｒ３１〜Ｔｒ３６）をオフにすることで、前記２つの容量部（Ｃ１１，Ｃ１２）と前記他方の交流ラインが接続されたアームの２つのダイオード（Ｄ１１，Ｄ１２），（Ｄ２１，Ｄ２２）とにより、前記一対の交流ラインに供給された交流電力を直流電力に変換して該直流電力を前記バッテリ（４０）に供給する倍電圧整流回路（２０），（２０Ａ）が形成される。
【００１４】
また、前記インバータとして、複数のインバータ（１８，１９）を備えると共に、
前記回転電機として、前記複数のインバータ（１８，１９）のそれぞれに接続される複数の回転電機（ＭＧ１，ＭＧ２）を備え、
前記他方の交流ライン（１４）が前記複数のインバータ（１８，１９）のうちいずれか１つのアーム（２４）の２つのダイオード（Ｄ２１，Ｄ２２）間に接続され、
前記バッテリ（４０）の充電時に前記複数のインバータ（１８，１９）の各スイッチング素子（Ｔｒ２１〜Ｔｒ２６，Ｔｒ３１〜Ｔｒ３６）をオフにすることで、前記倍電圧整流回路（２０Ａ）が形成される。
【００１５】
また、前記回転電機が力行する際に前記バッテリから出力された直流電圧を昇圧して前記インバータに出力する昇圧チョッパとして機能するＤＣ／ＤＣコンバータ（１５）を備え、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータ（１５）が、前記倍電圧整流回路（２０），（２０Ａ）から出力された直流電圧を降圧して前記バッテリ（４０）に出力する降圧チョッパとして機能する。
【００１６】
また、本発明の車両は、車両用駆動装置（１０），（１０Ａ），（１０Ｂ）と、
前記一対の直流ラインに接続されたバッテリ（４０）と、
前記一対の交流ラインを外部電源に接続する接続端子（６０）と、を備えたことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の車両は、車両用駆動装置（１０），（１０Ａ），（１０Ｂ）と、
前記一対の直流ラインに接続されたバッテリ（４０）と、
交流電力が供給される一次コイルと電磁結合し、前記一対の交流ラインに接続されて、前記一対の交流ラインに交流電力を出力する二次コイル（７３）と、を備えたことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の非接触充電システムは、車両用駆動装置（１０Ｂ）と、
外部電源の交流電力を高周波の交流電力に変換して出力する電源部（８３）と、
前記電源部からの交流電力の入力を受ける一次コイル（８５）と、
前記一次コイルと電磁結合し、前記一対の交流ラインに接続されて、前記一対の交流ラインに交流電力を出力する二次コイル（７３）と、
前記一対の直流ラインに接続されたバッテリ（４０）と、
前記バッテリの電圧及び前記バッテリの電池残量に基づき充電電流指令値を生成する指令部（７５）と、
前記バッテリに供給される電流と前記充電電流指令値との差を補償するように前記電源部が出力する交流電圧を調整する電源制御部（８４）と、を備えたことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の非接触充電システムは、車両用駆動装置（１０），（１０Ａ）と、
外部電源の交流電力を高周波の交流電力に変換して出力する電源部（８３）と、
前記電源部からの交流電力の入力を受ける一次コイル（８５）と、
前記一次コイルと電磁結合し、前記一対の交流ラインに接続されて、前記一対の交流ラインに交流電力を出力する二次コイル（７３）と、
前記一対の直流ラインに接続されたバッテリ（４０）と、を備えたことを特徴とする。
【００２０】
なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、これは、発明の理解を容易にするための便宜的なものであり、特許請求の範囲の構成に何等影響を及ぼすものではない。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１に係る本発明によると、バッテリの充電に必要な充電器を別途設けることなく、平滑回路の２つの容量部間に一方の交流ラインを接続し、インバータのうちいずれか１つのアームの２つのダイオード間に他方の交流ラインを接続する簡単な構成で、バッテリに充電することが可能となる。
【００２２】
請求項２に係る本発明によると、平滑回路の２つの容量部とインバータのアームの２つのダイオードとで倍電圧整流回路を形成したので、非制御の電流がバッテリに流れ込むことがなく、安定してバッテリを充電することができる。
【００２３】
請求項３に係る本発明によると、バッテリの充電に必要な充電器を別途設けることなく、平滑回路の２つの容量部間に一方の交流ラインを接続し、複数のインバータのうちいずれか１つのアームの２つのダイオード間に他方の交流ラインを接続する簡単な構成で、バッテリに充電することが可能となる。また、平滑回路の２つの容量部とインバータのアームの２つのダイオードとで倍電圧整流回路を形成したので、非制御の電流がバッテリに流れ込むことがなく、安定してバッテリを充電することができる。
【００２４】
請求項４に係る本発明によると、回転電機が力行する際に使用するＤＣ／ＤＣコンバータが、バッテリに充電する直流電圧を降圧する降圧チョッパとして機能するので、別途、回路部品を追加することなく、バッテリに供給する電力を調整することができ、より安定してバッテリを充電することができる。
【００２５】
請求項５に係る本発明によると、車両に車両用駆動装置の他に別途充電器を搭載する必要がなく、接続端子を外部電源に接続することで、安定してバッテリを充電することができる。
【００２６】
請求項６に係る本発明によると、車両が車両用駆動装置の他に別途充電器を搭載する必要がなく、車両の二次コイルを一次コイルに電磁結合することで、非接触でバッテリを安定して充電することができる。
【００２７】
請求項７に係る本発明によると、指令部及び電源制御部の動作により電源部から出力される電流及び電圧が調整されるので、バッテリに供給される電力が調整され、より安定してバッテリを充電することができる。
【００２８】
請求項８に係る本発明によると、ＤＣ／ＤＣコンバータによりバッテリに供給される電力が調整されるので、より安定してバッテリを充電することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る車両を示す模式図である。
【図２】倍電圧整流回路の回路構成を示す模式図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る車両を示す模式図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る非接触充電システムを示す模式図である。
【図５】本発明の第４実施形態に係る非接触充電システムを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態に係る車両用駆動装置を備えた車両について図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る車両を示す模式図である。図１に示す本第１実施形態の車両１は、電気自動車又はハイブリッド車であり、車両用駆動装置１０と、遮断回路３０と、車両用駆動装置１０に遮断回路３０を介して接続されたバッテリ４０と、遮断回路３０に接続されたドライブ回路５１と、車両用駆動装置１０に接続されたドライブ回路５２，５３と、ドライブ回路５１，５３，５３に接続された制御部５６と、車両用駆動装置１０を交流電源である外部電源９０に接続するための接続端子であるインレット６０と、バッテリ４０の電圧を検出する電圧センサ７１と、バッテリ４０の電流を検出する電流センサ７２と、を備えている。本第１実施形態では、充電ケーブル８０で外部電源９０とインレット６０とを接続することにより、充電ケーブル８０を介して外部電源９０からの給電によりバッテリ４０を充電するプラグインシステムが構成される。なお、外部電源９０としては、商用電源のほか、太陽光発電設備等の自家発電設備が含まれる。
【００３１】
車両用駆動装置１０は、バッテリ４０の両端子４０ａ，４０ｂに遮断回路３０を介して接続される一対の直流ライン１１，１２と、インレット６０に接続され、外部電源９０から交流電力が供給される一対の交流ライン１３，１４と、一対の直流ライン１１，１２間に接続された平滑回路１６と、一対の直流ライン１１，１２間に接続されたインバータ１７と、インバータ１７に接続された回転電機であるモータジェネレータＭＧと、を備えている。また、車両用駆動装置１０は、一対の直流ライン１１，１２に設けられたＤＣ／ＤＣコンバータ１５を備えている。
【００３２】
バッテリ４０は、充放電可能なリチウムイオン電池、ニッケル水素電池等の二次電池であり、正極端子４０ａ及び負極端子４０ｂを備えている。
【００３３】
遮断回路３０は、バッテリ４０の正極端子４０ａに接続されたリレー３１と、リレー３１に並列接続された補助リレー３２及び抵抗器３３と、バッテリ４０の負極端子４０ｂに接続されたリレー３４とからなり、各リレー３１，３２，３４がドライブ回路５１により開閉操作される。
【００３４】
一対の直流ライン１１，１２のうち一方の直流ラインは、正極側の直流ライン１１であり、他方の直流ラインは、負極側の直流ライン１２である。
【００３５】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１５は、一対の直流ライン１１，１２間に接続されたコンデンサＣ１と、正極側の直流ライン１１に設けられたリアクトルＬ１及びスイッチング素子としてのトランジスタＴｒ１と、トランジスタＴｒ１に逆並列接続されたダイオードＤ１と、リアクトルＬ１とトランジスタＴｒ１との間の接続点と負極側の直流ライン１２との間に接続されたトランジスタＴｒ２と、トランジスタＴｒ２に逆並列接続されたダイオードＤ２と、を有している。
【００３６】
インバータ１７は、上段のスイッチング素子としてのトランジスタと下段のスイッチング素子としてのトランジスタとを有するアームを複数備えており、本第１実施形態では、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相、即ち３つのアーム２１，２２，２３を備えている。
【００３７】
Ｕ相のアーム２１は、直列接続された２つのトランジスタＴｒ１１，Ｔｒ１２と、トランジスタＴｒ１１，Ｔｒ１２のそれぞれに逆接続された２つのダイオードＤ１１，Ｄ１２と、を有している。Ｖ相のアーム２２は、直列接続された２つのトランジスタＴｒ１３，Ｔｒ１４と、トランジスタＴｒ１３，Ｔｒ１４のそれぞれに逆接続された２つのダイオードＤ１３，Ｄ１４と、を有している。Ｗ相のアーム２３は、直列接続された２つのトランジスタＴｒ１５，Ｔｒ１６と、トランジスタＴｒ１５，Ｔｒ１６のそれぞれに逆接続された２つのダイオードＤ１５，Ｄ１６と、を有している。
【００３８】
そして、各アーム２１，２２，２３の上段のトランジスタＴｒ１１，Ｔｒ１３，Ｔｒ１５が正極側の直流ライン１１に接続され、各アーム２１，２２，２３の下段のトランジスタＴｒ１４，Ｔｒ１６，Ｔｒ１８が負極側の直流ライン１２に接続されている。
【００３９】
インバータ１７のダイオードＤ１１〜Ｄ１６は、例えばモータジェネレータＭＧの逆起電力等によって生じた電流を還流させることで対応するトランジスタＴｒ１１〜Ｔｒ１６を保護するフリーホイールダイオードとして機能する。
【００４０】
なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５及びインバータ１７のスイッチング素子としてのトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ１１〜Ｔｒ１６は、本第１実施形態では、ｎｐｎ型のバイポーラトランジスタであるが、ｐｎｐ型のバイポーラトランジスタ、バイポーラトランジスタ以外のトランジスタ（例えば、ＦＥＴ（field effect transistor）、ＭＯＳＦＥＴ（metal oxide semiconductor field effect transistor）、ＩＧＢＴ（insulated gate bipolar transistor））であってもよい。
【００４１】
モータジェネレータＭＧは、Ｙ結線されたＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相のステータコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗを有するステータＳｔと、不図示のロータとを有している。また、モータジェネレータＭＧの３相のステータコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗのそれぞれは、各アーム２１，２２，２３の２つのトランジスタ間に接続されている。具体的には、Ｕ相のステータコイルＬｕの一端がアーム２１の２つのトランジスタＴｒ１１，Ｔｒ１２間に接続され、Ｖ相のステータコイルＬｖの一端がアーム２２の２つのトランジスタＴｒ１３，１４間に接続され、Ｗ相のステータコイルＬｗの一端がアーム２３の２つのトランジスタＴｒ１５，Ｔｒ１６間に接続され、各ステータコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの他端同士が接続されている。
【００４２】
モータジェネレータＭＧは、力行時にインバータ１７から受ける交流電力によって不図示のロータが回転し、車両１の不図示の駆動輪を駆動する電動機として動作する。また、モータジェネレータＭＧは、回生制動時に交流電力を発生させてインバータ１７へ出力する発電機として動作する。
【００４３】
制御部５６は、ドライブ回路５１を駆動して遮断回路３０の各リレー３１，３２，３４のオン／オフを制御すると共に、各ドライブ回路５２，５３を駆動してＤＣ／ＤＣコンバータ１５及びインバータ１７の各トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ１１〜Ｔｒ１６のオン／オフを制御するものである。具体的に説明すると、制御部５６は、ドライブ回路５２，５３にＰＷＭ信号（通電タイミング信号）を出力する。ドライブ回路５２，５３は、制御部５６から入力したＰＷＭ信号に基づき、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ１１〜Ｔｒ１６をそれぞれオン／オフするための制御パルス（ベース信号）を発生して、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ１１〜Ｔｒ１６のベースに出力する。
【００４４】
トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ１１〜Ｔｒ１６は、ベースにハイレベルの電圧の制御パルスが印加されることによりエミッタ−コレクタ間が導通するオン状態となり、エミッタ−コレクタ間を電流が流れるようになっている。また、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ１１〜Ｔｒ１６は、ベースに制御パルスが印加されない、即ちベースにおける電圧がローレベルの場合にエミッタ−コレクタ間が非導通となるオフ状態となる。
【００４５】
平滑回路１６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５とインバータ１７との間に配置されており、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５又はインバータ１７から出力された直流電圧を平滑するものである。平滑回路１６は、直列接続された２つの容量部としてのコンデンサＣ１１，Ｃ１２を有している。つまり、一方の容量部は、１つのコンデンサＣ１１からなり、他方の容量部は、１つのコンデンサＣ１２からなる。コンデンサＣ１１とコンデンサＣ１２とは同一の公称容量値に設定されており、略同一の静電容量値に設定されている。
【００４６】
なお、２つの容量部の静電容量値が略同一であればよく、各容量部が１つのコンデンサＣ１１，Ｃ１２からなるものに限らず、各容量部が複数のコンデンサを並列又は直列接続して形成したものであってもよい。
【００４７】
本第１実施形態では、一対の交流ライン１３，１４のうち一方の交流ライン１３の一端１３ａは、平滑回路１６の２つのコンデンサＣ１１，Ｃ１２間に接続されている。他方の交流ライン１４の一端１４ａは、インバータ１７の３相（複数）のアーム２１，２２，２３のうち、いずれか１つのアームの２つのダイオード間、本第１実施形態では、アーム２１の２つのダイオードＤ１１，Ｄ１２間に接続されている。換言すると、交流ライン１４は、アーム２１の２つのトランジスタＴｒ１１，Ｔｒ１２間に接続されている。一対の交流ライン１３，１４の他端１３ｂ，１４ｂは、インレット６０に接続されており、一対の交流ライン１３，１４には、インレット６０から交流電力が供給されるよう構成されている。
【００４８】
以上の構成で、まず、モータジェネレータＭＧが力行する場合について説明する。バッテリ４０から出力された直流電圧は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５に印加される。制御部５６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５のトランジスタＴｒ１をオフ状態にし、トランジスタＴｒ２をＰＷＭ制御することでオン／オフを切り替える。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５は、昇圧チョッパとして機能し、バッテリ４０から出力された直流電圧を昇圧する。昇圧された直流電圧は、平滑回路１６で平滑されてインバータ１７に出力される。制御部５６は、インバータ１７が直流電力を３相の交流電力に変換するよう、インバータ１７の各トランジスタＴｒ１１〜Ｔｒ１６をＰＷＭ制御する。これにより、インバータ１７が直流電力を３相の交流電力に変換してモータジェネレータＭＧに出力することで、モータジェネレータＭＧが力行し、不図示の駆動輪が駆動されて車両１が走行する。
【００４９】
次に、モータジェネレータＭＧが回生する場合について説明する。回生制動時にモータジェネレータＭＧにて発電された３相の交流電力は、インバータ１７に出力される。制御部５６は、インバータ１７が３相の交流電力を直流電力に変換するよう、インバータ１７のトランジスタＴｒ１１〜Ｔｒ１６をＰＷＭ制御する。これにより、インバータ１７は３相の交流電力を直流電力に変換し、その変換した直流電力を直流ライン１１，１２に出力する。変換された直流電力は、平滑回路１６を介してＤＣ／ＤＣコンバータ１５へ出力される。制御部５６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５のトランジスタＴｒ２をオフ状態にし、トランジスタＴｒ１をＰＷＭ制御することでオン／オフを切り替える。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５は、降圧チョッパとして機能し、降圧された直流電圧がバッテリ４０に出力され、直流電力でバッテリ４０が充電される。
【００５０】
次に、外部電源９０を用いてバッテリ４０を充電する場合について説明する。バッテリ４０の充電時には、車両１のインレット６０に充電ケーブル８０のコネクタ８１が接続され、充電ケーブル８０のプラグ８２が外部電源９０に接続される。これにより、一対の交流ライン１３，１４には、交流電力が供給される。
【００５１】
このとき、制御部５６がインバータ１７の各トランジスタＴｒ１１〜Ｔｒ１６をオフ状態に制御することで、平滑回路１６の２つのコンデンサＣ１１，Ｃ１２と交流ライン１４が接続されたアーム２１の２つのダイオードＤ１１，Ｄ１２とにより、図２に示すような倍電圧整流回路２０が形成される。なお、図２は、倍電圧整流回路２０の回路構成を示す模式図であり、オフ状態のトランジスタＴｒ１１〜Ｔｒ１６の図示を省略している。
【００５２】
この倍電圧整流回路２０は、一対の交流ライン１３，１４に供給された交流電力を直流電力に変換し、その変換した直流電力をＤＣ／ＤＣコンバータ１５及び遮断回路３０を介してバッテリ４０に出力する。このとき、図１に示す制御部５６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５のトランジスタＴｒ２をオフ状態にし、トランジスタＴｒ１をＰＷＭ制御することでオン／オフを切り替える。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５は、降圧チョッパとして機能し、降圧調整された直流電圧が出力され、直流電力によりバッテリ４０が充電される。つまり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５は、バッテリ４０に供給する直流電力（直流電圧及び直流電流）を調整する。
【００５３】
詳述すると、制御部５６は、電圧センサ７１の電圧検出結果及び電流センサ７２の電流検出結果に基づき、バッテリ４０の電池残量（ＳＯＣ）を算出し、この電池残量に応じて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５のトランジスタＴｒ１のデューティ比を調整してバッテリ４０に供給する直流電力を調整する充電制御を行う。例えば、制御部５６は、電池残量が所定値よりも低い場合は、定電流制御を行うことで供給する電力を調整し、バッテリ４０を充電する。また、制御部５６は、電池残量が増加して所定値よりも高くなった場合は、定電圧制御を行うことで供給する電力を調整し、バッテリ４０を充電する。つまり、充電初期では、定電流制御を行うことで充電電力を大きくして急速にバッテリ４０を充電すると共に、充電終期では、定電圧制御を行うことで充電電力を小さくして過充電を防止している。
【００５４】
以上、本第１実施形態によると、車両用駆動装置１０の回路にバッテリ４０の充電に必要な充電器を別途設けることなく、平滑回路１６を構成するコンデンサを２つに分割して、２つのコンデンサＣ１１，Ｃ１２間に一方の交流ライン１３を接続し、インバータ１７のうちいずれか１つのアーム２１の２つのダイオードＤ１１，Ｄ１２間に他方の交流ライン１４を接続する簡単な構成で、バッテリ４０に充電することが可能となる。また、平滑回路１６の２つのコンデンサＣ１１，Ｃ１２とインバータ１７のアーム２１の２つのダイオードＤ１１，Ｄ１２とで倍電圧整流回路２０（図２参照）を形成し、昇圧チョッパ１５を降圧チョッパとして制御することにより、安定してバッテリ４０を充電することができる。また、この倍電圧整流回路２０が形成されることにより、バッテリ４０に印加する入力電圧を高めることが可能となり、バッテリ電圧の対応上限を引き上げることができ、設計の自由度が向上する。
【００５５】
また、モータジェネレータＭＧが力行する際に使用するＤＣ／ＤＣコンバータ１５が、バッテリ４０に充電する直流電圧を降圧する降圧チョッパとして機能するので、別途、回路部品を追加することなく、バッテリ４０に供給する電力を調整することができ、より安定してバッテリ４０を充電することができる。
【００５６】
また、車両１に車両用駆動装置１０の他に別途充電器を搭載する必要がなく、インレット６０を外部電源９０に接続することで、安定してバッテリ４０を充電することができる。
【００５７】
なお、本第１実施形態では、回転電機がモータジェネレータＭＧの場合について説明したが、回転電機が電動機専用のモータの場合であってもよい。
【００５８】
また、本第１実施形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５を、倍電圧整流回路２０が出力する直流電圧を降圧調整する降圧チョッパとして機能させる場合について説明したが、車両１の外部に一対の交流ライン１３，１４に供給する交流電流及び交流電圧を調整する機器があれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５を降圧チョッパとして機能させなくてもよく、或いはＤＣ／ＤＣコンバータ１５を省略してもよい。
【００５９】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る車両用駆動装置を備えた車両について説明する。図３は、本発明の第２実施形態に係る車両を示す模式図である。本第２実施形態の車両用駆動装置は、複数のインバータと、複数のインバータのそれぞれに接続される複数の回転電機とを備えているものであり、その他の構成については、上記第１実施形態と同様であるため、同一符号を付してその説明を省略する。
【００６０】
図３に示すように、車両１Ａは、電気自動車又はハイブリッド自動車であり、車両用駆動装置１０Ａと、遮断回路３０と、車両用駆動装置１０Ａに遮断回路３０を介して接続されたバッテリ４０と、遮断回路３０に接続されたドライブ回路５１と、車両用駆動装置１０Ａに接続されたドライブ回路５２，５４，５５と、ドライブ回路５１，５２，５４，５５に接続された制御部５６と、車両用駆動装置１０Ａを交流電源である外部電源９０に接続するための接続端子であるインレット６０と、バッテリ４０の電圧を検出する電圧センサ７１と、バッテリ４０の電流を検出する電流センサ７２と、を備えている。本第２実施形態では、充電ケーブル８０で外部電源９０とインレット６０とを接続することにより、充電ケーブル８０を介して外部電源９０からの給電によりバッテリ４０を充電するプラグインシステムが構成される。
【００６１】
車両用駆動装置１０Ａは、一対の直流ライン１１，１２と、一対の交流ライン１３，１４と、平滑回路１６と、一対の直流ライン１１，１２間に接続された複数（本第２実施形態では２つ）のインバータ１８，１９と、複数のインバータ１８，１９に接続された複数（本第２実施形態では２つ）の回転電機であるモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、を備えている。また、車両用駆動装置１０Ａは、一対の直流ライン１１，１２に設けられたＤＣ／ＤＣコンバータ１５を備えている。
【００６２】
２つのインバータ１８，１９のうち、一方を第１のインバータ１８、他方を第２のインバータ１９と称する。また、２つのモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のうち、一方（つまり、第１のインバータ１８に接続されるモータジェネレータ）を第１のモータジェネレータＭＧ１と称し、他方（つまり、第２のインバータ１９に接続されるモータジェネレータ）を第２のモータジェネレータＭＧ２と称する。
【００６３】
第１のインバータ１８は、上段のスイッチング素子としてのトランジスタと下段のスイッチング素子としてのトランジスタとを有するアームを複数備えており、本第２実施形態では、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相、即ち３つのアーム２４，２５，２６を備えている。
【００６４】
Ｕ相のアーム２４は、直列接続された２つのトランジスタＴｒ２１，Ｔｒ２２と、トランジスタＴｒ２１，Ｔｒ２２のそれぞれに逆接続された２つのダイオードＤ２１，Ｄ２２と、を有している。Ｖ相のアーム２５は、直列接続された２つのトランジスタＴｒ２３，Ｔｒ２４と、トランジスタＴｒ２３，Ｔｒ２４のそれぞれに逆接続された２つのダイオードＤ２３，Ｄ２４と、を有している。Ｗ相のアーム２６は、直列接続された２つのトランジスタＴｒ２５，Ｔｒ２６と、トランジスタＴｒ２５，Ｔｒ２６のそれぞれに逆接続された２つのダイオードＤ２５，Ｄ２６と、を有している。
【００６５】
また、第２のインバータ１９は、上段のスイッチング素子としてのトランジスタと下段のスイッチング素子としてのトランジスタとを有するアームを複数備えており、本第２実施形態では、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相、即ち３つのアーム２７，２８，２９を備えている。
【００６６】
Ｕ相のアーム２７は、直列接続された２つのトランジスタＴｒ３１，Ｔｒ３２と、トランジスタＴｒ３１，Ｔｒ３２のそれぞれに逆接続された２つのダイオードＤ３１，Ｄ３２と、を有している。Ｖ相のアーム２８は、直列接続された２つのトランジスタＴｒ３３，Ｔｒ３４と、トランジスタＴｒ３３，Ｔｒ３４のそれぞれに逆接続された２つのダイオードＤ３３，Ｄ３４と、を有している。Ｗ相のアーム２９は、直列接続された２つのトランジスタＴｒ３５，Ｔｒ３６と、トランジスタＴｒ３５，Ｔｒ３６のそれぞれに逆接続された２つのダイオードＤ３５，Ｄ３６と、を有している。
【００６７】
そして、各インバータ１８，１９の各アーム２４〜２９の上段のトランジスタＴｒ２１，Ｔｒ２３，Ｔｒ２５，Ｔｒ３１，Ｔｒ３３，Ｔｒ３５が正極側の直流ライン１１に接続され、各アーム２４〜２９の下段のトランジスタＴｒ２２，Ｔｒ２４，Ｔｒ２６，Ｔｒ３２，Ｔｒ３４，Ｔｒ３６が負極側の直流ライン１２に接続されている。
【００６８】
なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５及び第１及び第２のインバータ１８，１９のスイッチング素子としてのトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ２１〜Ｔｒ２６，Ｔｒ３１〜Ｔｒ３６は、本第２実施形態では、ｎｐｎ型のバイポーラトランジスタであるが、ｐｎｐ型のバイポーラトランジスタ、バイポーラトランジスタ以外のトランジスタ（例えば、ＦＥＴ、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ）であってもよい。
【００６９】
第１のモータジェネレータＭＧ１は、Ｙ結線されたＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相のステータコイルＬｕ１，Ｌｖ１，Ｌｗ１を有するステータＳｔ１と、不図示のロータとを有している。また、第１のモータジェネレータＭＧ１の３相のステータコイルＬｕ１，Ｌｖ１，Ｌｗ１のそれぞれは、第１のインバータ１８の各アーム２４，２５，２６の２つのトランジスタ間に接続されている。
【００７０】
また、第２のモータジェネレータＭＧ２は、Ｙ結線されたＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相のステータコイルＬｕ２，Ｌｖ２，Ｌｗ２を有するステータＳｔ２と、不図示のロータとを有している。また、第２のモータジェネレータＭＧ２の３相のステータコイルＬｕ２，Ｌｖ２，Ｌｗ２のそれぞれは、第２のインバータ１９の各アーム２７，２８，２９の２つのトランジスタ間に接続されている。
【００７１】
第１のモータジェネレータＭＧ１は、内燃機関である不図示のエンジンによって駆動される発電機として動作し、また、エンジン始動を行い得る電動機として動作する。第２のモータジェネレータＭＧ２は、車両１Ａの不図示の駆動輪を駆動する電動機として動作し、また、回生制動時に発電機として動作する。
【００７２】
本第２実施形態では、一対の交流ライン１３，１４のうち一方の交流ライン１３の一端１３ａは、平滑回路１６の２つのコンデンサＣ１１，Ｃ１２間に接続されている。他方の交流ライン１４の一端１４ａは、２つのインバータ１８，１９の３相（複数）のアーム２４〜２９のうち、いずれか１つのアームの２つのダイオード間、本第２実施形態では、アーム２４の２つのダイオードＤ２１，Ｄ２２間に接続されている。換言すると、交流ライン１４は、アーム２４の２つのトランジスタＴｒ２１，Ｔｒ２２間に接続されている。
【００７３】
以上の構成で、本第２実施形態の車両１Ａは、不図示のエンジン及び第２のモータジェネレータＭＧ２のうち少なくとも一方からの駆動力により走行する。例えば、アクセル開度が小さい場合、車速が低い場合などには、第２のモータジェネレータＭＧ２のみを駆動源として車両１Ａが走行する。また、アクセル開度が大きい場合、車速が高い場合、バッテリ４０の電池残量が小さい場合には、不図示のエンジンが駆動され、エンジンのみ、或いはエンジン及び第２のモータジェネレータＭＧ２の両方を駆動源として車両１Ａが走行する。
【００７４】
まず、第１のモータジェネレータＭＧ１が回生する場合について説明する。第１のモータジェネレータＭＧ１は、不図示のエンジンからの回転力により３相の交流電力を発生し、その発生した交流電力を第１のインバータ１８に出力する。制御部５６は、第１のインバータ１８が３相の交流電力を直流電力に変換するよう、第１のインバータ１８のトランジスタＴｒ２１〜Ｔｒ２６をＰＷＭ制御する。これにより、第１のインバータ１８は３相の交流電力を直流電力に変換し、その変換した直流電力を直流ライン１１，１２に出力する。
【００７５】
次に、第１のモータジェネレータＭＧ１が力行する場合について説明する。制御部５６は、第１のインバータ１８が直流電力を３相の交流電力に変換するよう、第１のインバータ１８の各トランジスタＴｒ２１〜Ｔｒ２６をＰＷＭ制御する。これにより、第１のインバータ１８は供給された直流電力を３相の交流電力に変換し、交流電力を第１のモータジェネレータＭＧ１に出力する。第１のモータジェネレータＭＧ１は、第１のインバータ１８から受ける交流電力によって力行する。これにより、不図示のエンジンの始動が行われる。
【００７６】
また、第２のモータジェネレータＭＧ２が力行する場合について説明する。制御部５６は、第２のインバータ１９が直流電力を３相の交流電力に変換するよう、第２のインバータ１９の各トランジスタＴｒ３１〜Ｔｒ３６をＰＷＭ制御する。これにより、第２のインバータ１９は直流電力を３相の交流電力に変換し、交流電力を第２のモータジェネレータＭＧ２に出力する。第２のモータジェネレータＭＧ２は、第２のインバータ１９から受ける交流電力によって力行する。これにより、不図示の駆動輪が駆動され、車両１Ａが走行する。
【００７７】
次に、第２のモータジェネレータＭＧ２が回生する場合について説明する。第２のモータジェネレータＭＧ２は３相の交流電力を第２のインバータ１９に出力する。制御部５６は、第２のインバータ１９が３相の交流電力を直流電力に変換するよう、第２のインバータ１９のトランジスタＴｒ３１〜Ｔｒ３６をＰＷＭ制御する。これにより、第２のインバータ１９は３相の交流電力を直流電力に変換し、その変換した直流電力を直流ライン１１，１２に出力する。
【００７８】
第１のモータジェネレータＭＧ１及び／又は第２のモータジェネレータＭＧ２の回生による発電電力をバッテリ４０に充電する場合、第１のインバータ１８及び／又は第２のインバータ１９から出力された直流電力は、平滑回路１６を介してＤＣ／ＤＣコンバータ１５へ出力される。制御部５６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５のトランジスタＴｒ２をオフ状態にし、トランジスタＴｒ１をＰＷＭ制御することでオン／オフを切り替える。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５は、降圧チョッパとして機能し、降圧された直流電圧がバッテリ４０に出力され、直流電力でバッテリ４０が充電される。
【００７９】
また、第１のモータジェネレータＭＧ１及び／又は第２のモータジェネレータＭＧ２が力行する場合、バッテリ４０から直流電圧がＤＣ／ＤＣコンバータ１５に印加される。制御部５６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５のトランジスタＴｒ１をオフ状態にし、トランジスタＴｒ２をＰＷＭ制御することでオン／オフを切り替える。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５は、昇圧チョッパとして機能し、バッテリ４０から出力された直流電圧を昇圧する。昇圧された直流電圧は、平滑回路１６で平滑される。そして、第１のインバータ１８及び／又は第２のインバータ１９がスイッチング動作することにより交流電力が第１のモータジェネレータＭＧ１及び／又は第２のモータジェネレータＭＧ２に供給される。
【００８０】
次に、外部電源９０を用いてバッテリ４０を充電する場合、車両１Ａのインレット６０に充電ケーブル８０のコネクタ８１が接続され、充電ケーブル８０のプラグ８２が外部電源９０に接続される。これにより、一対の交流ライン１３，１４には、交流電力が供給される。
【００８１】
このとき、制御部５６が第１及び第２のインバータ１８，１９の各トランジスタＴｒ２１〜Ｔｒ２６，Ｔｒ３１〜Ｔｒ３６をオフ状態に制御することで、平滑回路１６の２つのコンデンサＣ１１，Ｃ１２と交流ライン１４が接続されたアーム２４の２つのダイオードＤ２１，Ｄ２２とにより、倍電圧整流回路２０Ａが形成される。
【００８２】
この倍電圧整流回路２０Ａは、一対の交流ライン１３，１４に供給された交流電力を直流電力に変換し、その変換した直流電力をＤＣ／ＤＣコンバータ１５を介してバッテリ４０に出力する。このとき、制御部５６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５のトランジスタＴｒ２をオフ状態にし、トランジスタＴｒ１をＰＷＭ制御することでオン／オフを切り替える。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５は、降圧チョッパとして機能し、降圧調整された直流電圧が出力され、直流電力によりバッテリ４０が充電される。つまり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５は、バッテリ４０に供給する直流電力（直流電圧及び直流電流）を調整する。
【００８３】
以上、本第２実施形態によると、車両用駆動装置１０Ａの回路にバッテリ４０の充電に必要な充電器を別途設けることなく、平滑回路１６を構成するコンデンサを２つに分割し、２つのコンデンサＣ１１，Ｃ１２間に一方の交流ライン１３を接続し、第１及び第２のインバータ１８，１９のうちいずれか１つのアーム２４の２つのダイオードＤ２１，Ｄ２２間に他方の交流ライン１４を接続する簡単な構成で、バッテリ４０に充電することが可能となる。また、平滑回路１６の２つのコンデンサＣ１１，Ｃ１２とアーム２４の２つのダイオードＤ２１，Ｄ２２とで倍電圧整流回路２０Ａを形成し、昇圧チョッパ１５を降圧チョッパとして制御することにより、安定してバッテリ４０を充電することができる。また、この倍電圧整流回路２０Ａが形成されることにより、バッテリ４０に印加する入力電圧を高めることが可能となり、バッテリ電圧の対応上限を引き上げることができ、設計の自由度が向上する。
【００８４】
また、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２が力行する際に使用するＤＣ／ＤＣコンバータ１５が、バッテリ４０に充電する直流電圧を降圧する降圧チョッパとして機能するので、別途、回路部品を追加することなく、バッテリ４０に供給する電力を調整することができ、より安定してバッテリ４０を充電することができる。
【００８５】
また、車両１Ａに車両用駆動装置１０Ａの他に別途充電器を搭載する必要がなく、インレット６０を外部電源９０に接続することで、安定してバッテリ４０を充電することができる。
【００８６】
なお、本第２実施形態では、回転電機がモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の場合について説明したが、回転電機が電動機専用のモータの場合であってもよい。また、第１のモータジェネレータＭＧ１がエンジンを始動する電動機として動作すると共に、エンジンにより駆動される発電機として動作し、第２のモータジェネレータＭＧ２が駆動輪を駆動する場合について説明したが、第１及び第２のモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２が、車両の左右の前輪又は左右の後輪を各々駆動する場合であってもよい。また、車両用駆動装置が３つ以上のモータジェネレータを備えていてもよい。
【００８７】
また、本第２実施形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５を用いて倍電圧整流回路２０Ａが出力する直流電圧を降圧調整する降圧チョッパとして機能させる場合について説明したが、車両１Ａの外部に一対の交流ライン１３，１４に供給する交流電流及び交流電圧を調整する機器があれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５を降圧チョッパとして機能させなくてもよく、或いはＤＣ／ＤＣコンバータ１５を省略してもよい。
【００８８】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図４は、本発明の第３実施形態に係る非接触充電システムを示す模式図である。上記第１実施形態では、プラグインシステムによりバッテリが外部電源により充電される場合について説明したが、本第３実施形態では、非接触充電システムによりバッテリが外部電源から充電される場合について説明する。なお、本第３実施形態において、上記第１実施形態と同様の構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００８９】
図４に示す非接触充電システム１００は、一次側非接触充電装置２００及び二次側非接触充電装置３００からなる。車両１Ｂは、電気自動車又はハイブリッド自動車であり、二次側非接触充電装置３００を有している。
【００９０】
一次側非接触充電装置２００は、外部電源９０の交流電力を高周波の交流電力に変換して出力する電源部８３と、電源部８３が出力する電力を制御する電源制御部としてのコントローラ８４と、電源部８３からの交流電力の入力を受ける一次コイル８５と、一次コイル８５に直列に接続された共振コンデンサ８６と、を有している。
【００９１】
二次側非接触充電装置３００は、車両用駆動装置１０Ｂと、遮断回路３０と、車両用駆動装置１０Ｂに遮断回路３０を介して接続されたバッテリ４０と、車両用駆動装置１０Ｂの一対の交流ライン１３，１４に設けられたスイッチ回路６１と、遮断回路３０に接続されたドライブ回路５１と、車両用駆動装置１０Ｂに接続されたドライブ回路５３と、スイッチ回路６１に接続されたドライブ回路５７と、ドライブ回路５１，５３，５７に接続された制御部５６と、バッテリ４０の電圧を検出する電圧センサ７１と、バッテリ４０の電流を検出する電流センサ７２と、一対の交流ライン１３，１４の他端１３ｂ，１４ｂに接続された二次コイル７３と、二次コイル７３に並列に接続された共振コンデンサ７４と、バッテリ４０の充電状態を監視する指令部としてのＢＭＳ（Battery Management System）７５と、を有している。
【００９２】
車両用駆動装置１０Ｂは、一対の直流ライン１１，１２と、一対の交流ライン１３，１４と、平滑回路１６と、インバータ１７と、モータジェネレータＭＧと、を有している。
【００９３】
一次側非接触充電装置２００は、駐車場に設置されている。車両１Ｂが駐車場に停車することで、一次側非接触充電装置２００の一次コイル８５と二次側非接触充電装置３００の二次コイル７３とが電磁結合するように構成されている。
【００９４】
外部電源９０によりバッテリ４０を充電しない場合、制御部５６は、スイッチ回路６１が開成するようドライブ回路５７を制御し、二次コイル７３及び共振コンデンサ７４を車両用駆動装置１０Ｂから切り離す。
【００９５】
バッテリ４０を外部電源９０により充電する際、電源部８３が交流電力を一次コイル８５に出力して、二次コイル７３に交流電力を発生させ、一対の交流ライン１３，１４に交流電力を出力する。制御部５６がインバータ１７の各トランジスタＴｒ１１〜Ｔｒ１６をオフ状態に制御することで、平滑回路１６の２つのコンデンサＣ１１，Ｃ１２と交流ライン１４が接続されたアーム２１の２つのダイオードＤ１１，Ｄ１２とにより、倍電圧整流回路２０が形成される。その際、制御部５６は、スイッチ回路６１が閉成するようドライブ回路５７を制御する。この倍電圧整流回路２０は、一対の交流ライン１３，１４に供給された交流電力を直流電力に変換し、その変換した直流電力をバッテリ４０に出力する。
【００９６】
二次側非接触充電装置３００のＢＭＳ７５は、電圧センサ７１により検出されたバッテリ４０の電圧及び電流センサ７２により検出されたバッテリ４０への電流に基づき、バッテリ４０の電池残量（ＳＯＣ）を算出する。そして、ＢＭＳ７５は、バッテリ４０の電圧及びバッテリ４０の電池残量に基づき、充電電流指令値を生成して、充電電流指令値を示すデータ信号をコントローラ８４に送信すると共に、電流センサ７２により検出されたバッテリ４０への電流を示すデータ信号を一次側非接触充電装置２００のコントローラ８４に送信する。これらデータ信号を受信したコントローラ８４は、バッテリ４０に供給される電流と充電電流指令値との差を補償するように電源部８３が出力する交流電圧を調整する。これにより、バッテリ４０に供給される電流が充電電流指令値に近づけられ、バッテリ４０への充電電力が調整される。
【００９７】
以上、本第３実施形態によると、車両１Ｂが車両用駆動装置１０Ｂの他に別途充電器を搭載する必要がなく、車両１Ｂの二次コイル７３を一次コイル８５に電磁結合することで、非接触でバッテリ４０を安定して充電することができる。
【００９８】
また、ＢＭＳ７５及びコントローラ８４の動作により電源部８３から出力される電流及び電圧が調整されるので、バッテリ４０に供給される電力が調整され、より安定してバッテリ４０を充電することができる。
【００９９】
なお、本第３実施形態では、一次側非接触充電装置２００の電源部８３によりバッテリ４０に供給する電力を調整したが、上記第１実施形態のように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５により電力を調整するようにしてもよい。
【０１００】
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態について説明する。図５は、本発明の第４実施形態に係る非接触充電システムを示す模式図である。上記第２実施形態では、プラグインシステムによりバッテリが外部電源により充電される場合について説明したが、本第４実施形態では、非接触充電システムによりバッテリが外部電源から充電される場合について説明する。また、本第４実施形態の車両用駆動装置は、複数のインバータと、複数のインバータのそれぞれに接続される複数の回転電機とを備えているものである。なお、本第３実施形態において、上記第２実施形態と同様の構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【０１０１】
図５に示す非接触充電システム１００Ｃは、一次側非接触充電装置２００Ｃ及び二次側非接触充電装置３００Ｃからなる。車両１Ｃは、電気自動車又はハイブリッド自動車であり、二次側非接触充電装置３００Ｃを有している。
【０１０２】
一次側非接触充電装置２００Ｃは、外部電源９０の交流電力を高周波の交流電力に変換して出力する電源部８３と、電源部８３からの交流電力の入力を受ける一次コイル８５と、一次コイル８５に直列に接続された共振コンデンサ８６と、を有している。
【０１０３】
二次側非接触充電装置３００Ｃは、車両用駆動装置１０Ａと、遮断回路３０と、車両用駆動装置１０Ａに遮断回路３０を介して接続されたバッテリ４０と、車両用駆動装置１０Ａの一対の交流ライン１３，１４に設けられたスイッチ回路６１と、遮断回路３０に接続されたドライブ回路５１と、車両用駆動装置１０Ａに接続されたドライブ回路５２，５４，５５と、スイッチ回路６１に接続されたドライブ回路５７と、ドライブ回路５１，５２，５４，５５，５７に接続された制御部５６と、バッテリ４０の電圧を検出する電圧センサ７１と、バッテリ４０の電流を検出する電流センサ７２と、一対の交流ライン１３，１４の他端１３ｂ，１４ｂに接続された二次コイル７３と、二次コイル７３に並列に接続された共振コンデンサ７４と、を有している。
【０１０４】
車両用駆動装置１０Ａは、一対の直流ライン１１，１２と、一対の交流ライン１３，１４と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５と、平滑回路１６と、複数（本第４実施形態では２つ）のインバータ１８，１９と、複数のインバータ１８，１９に接続された複数（本第４実施形態では２つ）の回転電機であるモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、を備えている。
【０１０５】
一次側非接触充電装置２００Ｃは、駐車場に設置されている。車両１Ｃが駐車場に停車することで、一次側非接触充電装置２００Ｃの一次コイル８５と二次側非接触充電装置３００Ｃの二次コイル７３とが電磁結合するように構成されている。
【０１０６】
外部電源９０によりバッテリ４０を充電しない場合、制御部５６は、スイッチ回路６１が開成するようドライブ回路５７を制御し、二次コイル７３及び共振コンデンサ７４を車両用駆動装置１０Ａから切り離す。
【０１０７】
バッテリ４０を外部電源９０により充電する際、電源部８３が交流電力を一次コイル８５に出力して、二次コイル７３に交流電力を発生させ、一対の交流ライン１３，１４に交流電力を出力する。制御部５６が第１及び第２のインバータ１８，１９の各トランジスタＴｒ２１〜Ｔｒ２６，Ｔｒ３１〜３６をオフ状態に制御することで、平滑回路１６の２つのコンデンサＣ１，Ｃ２と交流ライン１４が接続されたアーム２４の２つのダイオードＤ２１，Ｄ２２とにより、倍電圧整流回路２０Ａが形成される。その際、制御部５６は、スイッチ回路６１が閉成するようドライブ回路５７を制御する。この倍電圧整流回路２０Ａは、一対の交流ライン１３，１４に供給された交流電力を直流電力に変換し、その変換した直流電力をＤＣ／ＤＣコンバータ１５を介してバッテリ４０に出力する。
【０１０８】
このとき、制御部５６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５のトランジスタＴｒ２をオフ状態にし、トランジスタＴｒ１をＰＷＭ制御することでオン／オフを切り替える。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５は、降圧チョッパとして機能し、降圧調整された直流電圧が出力され、直流電力によりバッテリ４０が充電される。つまり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５は、バッテリ４０に供給する直流電力（直流電圧及び直流電流）を調整する。
【０１０９】
以上、本第４実施形態によると、車両１Ｃが車両用駆動装置１０Ａの他に別途充電器を搭載する必要がなく、車両１Ｃの二次コイル７３を一次コイル８５に電磁結合することで、非接触でバッテリ４０を安定して充電することができる。
【０１１０】
また、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２が力行する際に使用するＤＣ／ＤＣコンバータ１５が、バッテリ４０に充電する直流電圧を降圧する降圧チョッパとして機能するので、別途、回路部品を追加することなく、バッテリ４０に供給する電力を調整することができ、より安定してバッテリ４０を充電することができる。
【０１１１】
なお、本第４実施形態では、回転電機がモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の場合について説明したが、回転電機が電動機専用のモータの場合であってもよい。また、第１のモータジェネレータＭＧ１がエンジンを始動する電動機として動作すると共に、エンジンにより駆動される発電機として動作し、第２のモータジェネレータＭＧ２が駆動輪を駆動する場合について説明したが、第１及び第２のモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２が、車両の左右の前輪又は左右の後輪を各々駆動する場合であってもよい。また、車両用駆動装置が３つ以上のモータジェネレータを備えていてもよい。
【０１１２】
また、本第４実施形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５を用いて倍電圧整流回路２０Ａが出力する直流電圧を降圧調整する降圧チョッパとして機能させる場合について説明したが、車両１Ｃの外部に一対の交流ライン１３，１４に供給する交流電流及び交流電圧を調整する機器があれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５を降圧チョッパとして機能させなくてもよく、或いはＤＣ／ＤＣコンバータ１５を省略してもよい。
【０１１３】
以上、本発明は、上記第１〜第４実施形態に限定されるものではなく、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能である。
【符号の説明】
【０１１４】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ 車両
１０，１０Ａ，１０Ｂ 車両用駆動装置
１１，１２ 直流ライン
１３，１４ 交流ライン
１５ ＤＣ／ＤＣコンバータ
１６ 平滑回路
１７，１８，１９ インバータ
２０，２０Ａ 倍電圧整流回路
４０ バッテリ
６０ 接続端子（インレット）
７３ 二次コイル
７５ 指令部（ＢＭＳ）
８３ 電源部
８４ 電源制御部（コントローラ）
８５ 一次コイル
９０ 外部電源
１００，１００Ｃ 非接触充電システム
Ｃ１１，Ｃ１２ 容量部（コンデンサ）
Ｄ１１〜Ｄ１６，Ｄ２１〜Ｄ２６，Ｄ３１〜Ｄ３６ ダイオード
ＭＧ 回転電機（モータジェネレータ）
ＭＧ１，ＭＧ２ 回転電機（モータジェネレータ）
Ｔｒ１１〜Ｔｒ１６，Ｔｒ２１〜Ｔｒ２６，Ｔｒ３１〜Ｔｒ３６ スイッチング素子（トランジスタ）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリの両端子に接続される一対の直流ラインと、
交流電力が供給される一対の交流ラインと、
ダイオードが逆並列接続された２つのスイッチング素子を直列接続してなるアームを複数有し、前記一対の直流ライン間に接続されたインバータと、
前記一対の直流ライン間に接続され、前記インバータに供給する直流電圧を平滑する平滑回路と、
前記インバータに接続された回転電機と、を備え、
前記平滑回路は、直列接続された２つの容量部を有し、
前記一対の交流ラインのうち一方の交流ラインが、前記２つの容量部間に接続され、
前記一対の交流ラインのうち他方の交流ラインが、前記インバータのうちいずれか１つのアームの２つのダイオード間に接続される、
ことを特徴とする車両用駆動装置。
【請求項２】
前記バッテリの充電時に前記インバータの各スイッチング素子をオフにすることで、前記２つの容量部と前記他方の交流ラインが接続されたアームの２つのダイオードとにより、前記一対の交流ラインに供給された交流電力を直流電力に変換して該直流電力を前記バッテリに供給する倍電圧整流回路が形成される、
ことを特徴とする請求項１に記載の車両用駆動装置。
【請求項３】
前記インバータとして、複数のインバータを備えると共に、
前記回転電機として、前記複数のインバータのそれぞれに接続される複数の回転電機を備え、
前記他方の交流ラインが前記複数のインバータのうちいずれか１つのアームの２つのダイオード間に接続され、
前記バッテリの充電時に前記複数のインバータの各スイッチング素子をオフにすることで、前記倍電圧整流回路が形成される、
ことを特徴とする請求項２に記載の車両用駆動装置。
【請求項４】
前記回転電機が力行する際に前記バッテリから出力された直流電圧を昇圧して前記インバータに出力する昇圧チョッパとして機能するＤＣ／ＤＣコンバータを備え、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータが、前記倍電圧整流回路から出力された直流電圧を降圧して前記バッテリに出力する降圧チョッパとして機能する、
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の車両用駆動装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の車両用駆動装置と、
前記一対の直流ラインに接続されたバッテリと、
前記一対の交流ラインを外部電源に接続する接続端子と、を備えた、
ことを特徴とする車両。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の車両用駆動装置と、
前記一対の直流ラインに接続されたバッテリと、
交流電力が供給される一次コイルと電磁結合し、前記一対の交流ラインに接続されて、前記一対の交流ラインに交流電力を出力する二次コイルと、を備えた、
ことを特徴とする車両。
【請求項７】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車両用駆動装置と、
外部電源の交流電力を高周波の交流電力に変換して出力する電源部と、
前記電源部からの交流電力の入力を受ける一次コイルと、
前記一次コイルと電磁結合し、前記一対の交流ラインに接続されて、前記一対の交流ラインに交流電力を出力する二次コイルと、
前記一対の直流ラインに接続されたバッテリと、
前記バッテリの電圧及び前記バッテリの電池残量に基づき充電電流指令値を生成する指令部と、
前記バッテリに供給される電流と前記充電電流指令値との差を補償するように前記電源部が出力する交流電圧を調整する電源制御部と、を備えた、
ことを特徴とする非接触充電システム。
【請求項８】
請求項４に記載の車両用駆動装置と、
外部電源の交流電力を高周波の交流電力に変換して出力する電源部と、
前記電源部からの交流電力の入力を受ける一次コイルと、
前記一次コイルと電磁結合し、前記一対の交流ラインに接続されて、前記一対の交流ラインに交流電力を出力する二次コイルと、
前記一対の直流ラインに接続されたバッテリと、を備えた、
ことを特徴とする非接触充電システム。
【請求項１】
バッテリの両端子に接続される一対の直流ラインと、
交流電力が供給される一対の交流ラインと、
ダイオードが逆並列接続された２つのスイッチング素子を直列接続してなるアームを複数有し、前記一対の直流ライン間に接続されたインバータと、
前記一対の直流ライン間に接続され、前記インバータに供給する直流電圧を平滑する平滑回路と、
前記インバータに接続された回転電機と、を備え、
前記平滑回路は、直列接続された２つの容量部を有し、
前記一対の交流ラインのうち一方の交流ラインが、前記２つの容量部間に接続され、
前記一対の交流ラインのうち他方の交流ラインが、前記インバータのうちいずれか１つのアームの２つのダイオード間に接続される、
ことを特徴とする車両用駆動装置。
【請求項２】
前記バッテリの充電時に前記インバータの各スイッチング素子をオフにすることで、前記２つの容量部と前記他方の交流ラインが接続されたアームの２つのダイオードとにより、前記一対の交流ラインに供給された交流電力を直流電力に変換して該直流電力を前記バッテリに供給する倍電圧整流回路が形成される、
ことを特徴とする請求項１に記載の車両用駆動装置。
【請求項３】
前記インバータとして、複数のインバータを備えると共に、
前記回転電機として、前記複数のインバータのそれぞれに接続される複数の回転電機を備え、
前記他方の交流ラインが前記複数のインバータのうちいずれか１つのアームの２つのダイオード間に接続され、
前記バッテリの充電時に前記複数のインバータの各スイッチング素子をオフにすることで、前記倍電圧整流回路が形成される、
ことを特徴とする請求項２に記載の車両用駆動装置。
【請求項４】
前記回転電機が力行する際に前記バッテリから出力された直流電圧を昇圧して前記インバータに出力する昇圧チョッパとして機能するＤＣ／ＤＣコンバータを備え、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータが、前記倍電圧整流回路から出力された直流電圧を降圧して前記バッテリに出力する降圧チョッパとして機能する、
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の車両用駆動装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の車両用駆動装置と、
前記一対の直流ラインに接続されたバッテリと、
前記一対の交流ラインを外部電源に接続する接続端子と、を備えた、
ことを特徴とする車両。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の車両用駆動装置と、
前記一対の直流ラインに接続されたバッテリと、
交流電力が供給される一次コイルと電磁結合し、前記一対の交流ラインに接続されて、前記一対の交流ラインに交流電力を出力する二次コイルと、を備えた、
ことを特徴とする車両。
【請求項７】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車両用駆動装置と、
外部電源の交流電力を高周波の交流電力に変換して出力する電源部と、
前記電源部からの交流電力の入力を受ける一次コイルと、
前記一次コイルと電磁結合し、前記一対の交流ラインに接続されて、前記一対の交流ラインに交流電力を出力する二次コイルと、
前記一対の直流ラインに接続されたバッテリと、
前記バッテリの電圧及び前記バッテリの電池残量に基づき充電電流指令値を生成する指令部と、
前記バッテリに供給される電流と前記充電電流指令値との差を補償するように前記電源部が出力する交流電圧を調整する電源制御部と、を備えた、
ことを特徴とする非接触充電システム。
【請求項８】
請求項４に記載の車両用駆動装置と、
外部電源の交流電力を高周波の交流電力に変換して出力する電源部と、
前記電源部からの交流電力の入力を受ける一次コイルと、
前記一次コイルと電磁結合し、前記一対の交流ラインに接続されて、前記一対の交流ラインに交流電力を出力する二次コイルと、
前記一対の直流ラインに接続されたバッテリと、を備えた、
ことを特徴とする非接触充電システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−１１５９７５（Ｐ２０１３−１１５９７５Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６１６１４（Ｐ２０１１−２６１６１４）
【出願日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【出願人】（０００１００７６８）アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 (3,717)
【出願人】（５０４１９０５４８）国立大学法人埼玉大学 (292)
【出願人】（５９１２０６８８７）株式会社テクノバ (20)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【出願人】（０００１００７６８）アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 (3,717)
【出願人】（５０４１９０５４８）国立大学法人埼玉大学 (292)
【出願人】（５９１２０６８８７）株式会社テクノバ (20)
【Ｆターム（参考）】
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