電動車両、車両充電装置および車両充電システム
【課題】充放電可能な蓄電部を搭載する電動車両を外部電源により充電する際に、当該外部電源の充電を司る制御装置を作動させるための電力を確保して、外部電源による蓄電部の充電を確実に実行することのできる電動車両、車両充電装置および車両充電システムを提供する。
【解決手段】車両１００は、コネクタ部２００の連結によって商用電源と電気的に接続されると、受動的に低圧電力を生成する低圧電力生成部４を搭載する。巻線変圧器１２は、一次側に入力される商用電源を所定の変圧比で変圧し、この変圧動作は何らの外部からの制御信号をも必要とすることなく行われる。巻線変圧器１２の二次側から出力される降圧後の交流電力は、ダイオード部１４によって整流されて低圧電力が生成される。ダイオード部１４で生成された低圧電力は、低圧直流補助線ＳＤＣＬを介して、副バッテリＳＢおよび制御装置２へ供給される。
【解決手段】車両１００は、コネクタ部２００の連結によって商用電源と電気的に接続されると、受動的に低圧電力を生成する低圧電力生成部４を搭載する。巻線変圧器１２は、一次側に入力される商用電源を所定の変圧比で変圧し、この変圧動作は何らの外部からの制御信号をも必要とすることなく行われる。巻線変圧器１２の二次側から出力される降圧後の交流電力は、ダイオード部１４によって整流されて低圧電力が生成される。ダイオード部１４で生成された低圧電力は、低圧直流補助線ＳＤＣＬを介して、副バッテリＳＢおよび制御装置２へ供給される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、充放電可能な蓄電部を搭載し、外部電源により充電可能な電動車両、およびその電動車両を充電するための車両充電装置、ならびにそれらからなる車両充電システムに関し、特に当該蓄電部を充電する際の制御動作に必要な電力を確保するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題を考慮して、電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車などのように、電動機を駆動力源とする電動車両が注目されている。このような電動車両は、電動機に電力を供給したり、回生制動時に運動エネルギーを電気エネルギーに変換して蓄えたりするために、充放電可能な蓄電部を搭載している。
【０００３】
従来から、このような電動車両に搭載された蓄電部を商用電源などの外部電源により充電する車両充電システムが存在する。たとえば、特開平０８−１０７６０６号公報（特許文献１）には、充電器から充電用電圧が供給されている間は、メインスイッチがオン状態であっても電動車両が運転状態になるのを禁止するとともに、バッテリへの充電を継続させる充電優先制御手段を備えたことを特徴とする電動車両用充電装置が開示されている。この電動車両用充電装置によれば、メインスイッチが誤操作されても充電を優先して行なうことができる。
【０００４】
特に、ハイブリッド自動車に搭載された蓄電部を外部電源により充電することで、総合的な燃料消費効率を高めることができるため、近年注目が集まっている。
【特許文献１】特開平０８−１０７６０６号公報
【特許文献２】特開平１１−１７８２２８号公報
【特許文献３】特開２００２−２０９３０７号公報
【特許文献４】特開平０９−０６５５０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、充電対象となる蓄電部は、車両駆動力の発生に必要な電力を供給するために比較的高電圧のものが採用される。このような高圧蓄電部を効率的に充電するためには、充電電流および充電電圧を最適化することが望ましい。そのため、このような電動車両には、外部電源から当該蓄電部に適した充電電圧および充電電流を生成するための電力変換装置が搭載されることが一般化しつつある。
【０００６】
このような電力変換装置は、トランジスタなどのスイッチング素子で構成されているので、電力変換装置での電力変換には、トランジスタでのスイッチング動作を行なわせるための制御信号（たとえば、ゲート電圧やベース電流）が必要となる。多くの場合、このような制御信号は、充電対象となる蓄電部とは別に設けられた、たとえば１２Ｖや２４Ｖといった相対的に低い出力電圧をもつ低圧蓄電部からの低圧電力によって作動する制御装置で生成される。
【０００７】
そのため、低圧蓄電部が過放電状態、いわゆる「バッテリ上がり」の状態になってしまうと、たとえ電動車両に外部電源が供給されたとしても、制御装置を起動することができないため、電力変換装置での電力変換動作を実行できず、外部電源による充電を行なうことができないという問題があった。
【０００８】
また、電圧変換装置を用いて高圧蓄電部の電圧を降圧し、「バッテリ上がり」状態の低圧蓄電部に供給する構成も考えられるが、このような電圧変換装置を制御するための制御信号も低圧蓄電部からの低圧電力によって作動する制御装置によって生成する必要があるため、問題の解決にならない。
【０００９】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、充放電可能な蓄電部を搭載する電動車両を外部電源により充電する際に、当該外部電源の充電を司る制御装置を作動させるための電力を確保して、外部電源による蓄電部の充電を確実に実行することのできる電動車両、車両充電装置および車両充電システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明のある局面に従えば、充放電可能な第１蓄電部を搭載し、第１蓄電部を外部電源により充電可能な電動車両である。この局面に従う電動車両は、充電時に車両外部のコネクタ部と連結され、外部電源からの電力を受入れるためのコネクタ受入部と、コネクタ部とコネクタ受入部との連結によって供給される外部電源からの電力を変換して第１充電部を充電する電力変換部と、第１蓄電部に比較して出力電圧の低い充放電可能な第２蓄電部と、第２蓄電部からの電力によって作動し、電力変換部の電力変換動作を制御する制御部と、コネクタ部がコネクタ受入部と連結されると、制御部の作動状態と無関係に第２蓄電部を充電する低圧充電手段とを備える。
【００１１】
この局面に従う電動車両によれば、搭載した第１蓄電部が充電されるために、コネクタ部が連結されると、制御部の作動状態と無関係に第２蓄電部が充電される。そのため、コネクタ部と電動車両とが連結された時点で、第２蓄電部が電力を供給できない過放電状態であっても、低圧充電手段から供給される電力によって制御部を作動させることができる。そのため、制御部は、第２蓄電部の充電状態にかかわらず、電力変換部で電力変換動作を実行させることができるので、第１蓄電部を確実に充電できる。
【００１２】
好ましくは、低圧充電手段は、外部電源からの電力の少なくとも一部を受けて第２蓄電部を充電するための低圧電力を受動的に生成する低圧電力生成部を含む。
【００１３】
また好ましくは、コネクタ受入部は、外部電源からの電力に加えて、車両外部で生成された第２蓄電部を充電するための低圧電力を受入れるように構成され、低圧充電手段は、コネクタ受入部を介して受入れた低圧電力で第２蓄電部を充電するための電力線を含む。
【００１４】
また好ましくは、低圧充電手段は、第１蓄電部の出力電圧を降圧して第２蓄電部を充電するための低圧電力を受動的に生成する降圧部と、第１蓄電部と降圧部との間に接続され、両者を電気的に接続または遮断するリレー部とを含み、リレー部は、コネクタ部がコネクタ受入部に連結されて発せられる駆動指令に応答して、第１蓄電部と降圧部とを電気的に接続する。
【００１５】
この発明の別の局面に従えば、充放電可能な第１蓄電部を搭載する電動車両に対して、第１蓄電部を外部電源により充電するための車両充電装置である。そして、電動車両は、充電時に外部電源から供給される電力を変換して第１蓄電部を充電する電力変換部と、第１蓄電部に比較して出力電圧の低い充放電可能な第２蓄電部と、第２蓄電部からの電力によって作動し、電力変換部の電力変換動作を制御する制御部とを備える。さらに、この局面に従う車両充電装置は、充電時に電動車両と連結され、外部電源と電動車両とを電気的に接続するコネクタ部と、コネクタ部が電動車両に連結されると、電動車両の制御部の作動状態と無関係に第２蓄電部を充電する低圧充電手段とを備える。
【００１６】
この局面に従う車両充電装置によれば、電動車両に搭載された第１蓄電部を充電するために、電動車両にコネクタ部が連結されると、制御部の作動状態と無関係に電動車両の第２蓄電部が充電される。そのため、コネクタ部と電動車両とが連結された時点で、第２蓄電部が電力を供給できない過放電状態であっても、低圧充電手段から供給される電力によって制御部を作動させることができる。そのため、制御部は、第２蓄電部の充電状態にかかわらず、電力変換部で電力変換動作を実行させることができるので、第１蓄電部を確実に充電できる。
【００１７】
好ましくは、低圧充電手段は、前記外部電源からの電力を受けて第２蓄電部を充電するための低圧電力を受動的に生成する低圧電力生成部を含み、コネクタ部は、外部電源からの電力に加えて、低圧電力を電動車両へ供給するように構成される。そして、この局面に従う電動車両は、コネクタ部を介して供給される低圧電力で第２蓄電部を充電するための電力線を含む。
【００１８】
好ましくは、この局面に従う電動車両は、第１蓄電部の出力電圧を降圧して第２蓄電部を充電するための低圧電力を受動的に生成する降圧部と、第１蓄電部と降圧部との間に接続され、両者を電気的に接続または遮断するリレー部とをさらに備える。そして、低圧充電手段は、コネクタ部と電動車両との連結に応答して、リレー部が第１蓄電部と降圧部とを電気的に接続するための駆動指令を電動車両のスイッチ部へ与える指令生成部を含む。
【００１９】
この発明のさらに別の局面に従えば、充放電可能な第１蓄電部を搭載する電動車両と、電動車両に搭載された第１蓄電部を外部電源により充電するための車両充電装置とを備えた車両充電システムである。そして、車両充電装置は、充電時に電動車両と連結され、外部電源と電動車両とを電気的に接続するコネクタ部を含み、電動車両は、充電時に外部電源から供給される電力を変換して第１蓄電部を充電する電力変換部と、第１蓄電部に比較して出力電圧の低い充放電可能な第２蓄電部と、第２蓄電部からの電力によって作動し、電力変換部の電力変換動作を制御する制御部とを含む。さらに、この局面に従う車両充電システムは、コネクタ部が電動車両に連結されると、制御部の作動状態と無関係に第２蓄電部を充電する低圧充電手段を備える。
【００２０】
この局面に従う車両充電システムによれば、電動車両に搭載された第１蓄電部を充電するためにコネクタ部が電動車両に連結されると、制御部の作動状態と無関係に第２蓄電部が充電される。そのため、コネクタ部と電動車両とが連結された時点で、第２蓄電部が電力を供給できない過放電状態であっても、低圧充電手段から供給される電力によって制御部を作動させることができる。そのため、制御部は、第２蓄電部の充電状態にかかわらず、電力変換部で電力変換動作を実行させることができるので、第１蓄電部を確実に充電できる。
【００２１】
好ましくは、低圧充電手段は、外部電源からの電力を受けて第２蓄電部を充電するための低圧電力を受動的に生成する低圧電力生成部を含む。
【００２２】
さらに好ましくは、低圧電力生成部は、電動車両に搭載されるとともに、コネクタ部の連結によって電動車両に供給された外部電源からの電力の少なくとも一部を受取るように構成される。
【００２３】
また、さらに好ましくは、低圧電力生成部は、コネクタ部に含まれ、電動車両へ供給されるべき外部電源からの電力の少なくとも一部を受けて低圧電力を生成するとともに、低圧電力がコネクタ部を介して電動車両の第２蓄電部へ供給されるように構成される。
【００２４】
また好ましくは、低圧充電手段は、第１蓄電部の出力電圧を降圧して第２蓄電部を充電するための低圧電力を受動的に生成する降圧部と、第１蓄電部と降圧部との間に接続され、両者を電気的に接続または遮断するリレー部とを含み、リレー部は、コネクタ部が電動車両に連結されると、第１蓄電部と降圧部とを電気的に接続する。
【００２５】
さらに好ましくは、低圧充電手段は、コネクタ部と電動車両との連結に応答して、リレー部が第１蓄電部と降圧部とを電気的に接続するための駆動指令を発する指令生成部をさらに含み、指令生成部は、コネクタ部に設けられ、外部電源からの電力を受けて作動する。
【発明の効果】
【００２６】
この発明によれば、充放電可能な蓄電部を搭載する電動車両を外部電源により充電する際に、当該外部電源の充電を司る制御装置を作動させるための電力を確保して、外部電源による蓄電部の充電を確実に実行することのできる電動車両、車両充電装置および車両充電システムを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００２８】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１に従う車両充電システム１の全体構成図である。
【００２９】
図１を参照して、この発明の実施の形態１に従う車両充電システム１は、電動車両１００と、車両充電装置２１０とからなる。
【００３０】
電動車両１００は、駆動力源である電動機と、当該電動機に電力を供給するための蓄電部とを備える車両を総称したものであり、少なくとも、電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車などを含む。本実施の形態では、電動機とエンジンとを搭載し、それぞれからの駆動力を最適な比率に制御して走行するハイブリッド自動車である電動車両１００（以下、単に「車両」とも記す）について説明する。
【００３１】
車両充電装置２１０は、車両１００に搭載された蓄電部を外部電源の一例である商用電源により充電するための装置であり、コネクタ部２００と、充電ステーション２０２とを含む。コネクタ部２００は、キャブタイヤケーブルなどからなる電力線ＡＣＬを介して充電ステーション２０２と接続される。充電ステーション２０２は、外部電源線ＰＳＬを介して住宅２０４に供給される商用電源を取り出して、コネクタ部２００へ供給する。そして、コネクタ部２００は、充電時に車両１００と連結され、外部電源である商用電源と車両１００とを電気的に接続する。一方、車両１００には、コネクタ部２００と連結され、商用電源を受入れるためのコネクタ受入部（図示しない）が設けられる。
【００３２】
なお、コネクタ部２００を介して車両１００に供給される外部電源は、住宅２０４の屋根などに設置された太陽電池パネルの発電電力などであってもよい。
【００３３】
また、充電ステーション２０２は、コネクタ部２００の収納機構やコネクタ部２００と繋がる電力線ＡＣＬの巻取機構（いずれも図示しない）を備えていてもよい。さらに、充電ステーション２０２には、使用者に対するセキュリティ機構や課金機構などを備えてもよい。
【００３４】
図２は、この発明の実施の形態１に従う車両充電システムの要部を示す概略構成図である。
【００３５】
図２を参照して、車両１００は、主バッテリＭＢ１，ＭＢ２と、第１コンバータ（ＣＯＮＶ１）８−１と、第２コンバータ（ＣＯＮＶ２）８−２と、第１インバータ（ＩＮＶ１）３０−１と、第２インバータ（ＩＮＶ２）３０−２と、第１モータジェネレータ（ＭＧ１）３４−１と、第２モータジェネレータ（ＭＧ２）３４−２と、副バッテリＳＢと、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０と、制御装置２とを備える。
【００３６】
主バッテリＭＢ１，ＭＢ２は、充放電可能な直流電力の貯蔵要素であり、走行時に車両１００の駆動力を発生するために、モータジェネレータ３４−１，３４−２との間で電力授受を行なう。主バッテリＭＢ１，ＭＢ２は、一例として、ニッケル水素電池からなる。代替的に、リチウムイオン電池といった他の種類の二次電池、もしくは電気二重層キャパシタで構成してもよい。そして、主バッテリＭＢ１，ＭＢ２の各々は、モータジェネレータ３４−１，３４−２で駆動力を発生するための比較的大きな電力を供給できるように、多数の電池セルを直列接続して、定格出力電圧が相対的に高電圧、たとえば３００Ｖ〜５００Ｖとなるように構成されている。
【００３７】
なお、車両１００に搭載される主バッテリの数は車両１００に要求される走行性能に応じて決定すればよく、２個に限られず、１個であってもよいし、３個以上であってもよい。
【００３８】
主バッテリＭＢ１は、正線ＰＬ１および負線ＮＬ１を介して、第１コンバータ８−１と電気的に接続される。また、主バッテリＭＢ２は、正線ＰＬ２および負線ＮＬ２を介して、第２コンバータ８−２と電気的に接続される。そして、正線ＰＬ１，負線ＮＬ１および正線ＰＬ２，負線ＮＬ２には、それぞれシステムリレーＳＭＲ１およびＳＭＲ２が介挿される。
【００３９】
システムリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２は、制御装置２からのシステムイネーブル信号ＳＥ１，ＳＥ２に応じて、それぞれ主バッテリＭＢ１，ＭＢ２とコンバータ８−１，８−２との間を電気的に接続または遮断する。より詳細には、システムリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２は、制御装置２からシステムイネーブル信号ＳＥ１，ＳＥ２が与えられたときに、導通状態になる。
【００４０】
コンバータ８−１，８−２は、対応する主バッテリＭＢ１，ＭＢ２と、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬとの間に配置され、それぞれの間で電圧変換動作を行なうための電圧変換部である。すなわち、コンバータ８−１および８−２は、主正母線ＭＰＬ，主負母線ＭＮＬに対して並列接続され、それぞれ主バッテリＭＢ１およびＭＢ２と主正母線ＭＰＬ，主負母線ＭＮＬとの間での電力授受量を制御する。
【００４１】
より具体的には、コンバータ８−１および８−２は、それぞれ主バッテリＭＢ１およびＭＢ２の放電電力（出力電力）を昇圧した後に主正母線ＭＰＬ，主負母線ＭＮＬへ供給可能である一方、主正母線ＭＰＬ，主負母線ＭＮＬから供給される回生電力を降圧した後にそれぞれ主バッテリＭＢ１およびＭＢ２へ供給可能である。これは、モータジェネレータ３４−１，３４−２への供給電圧を高くすることで、モータジェネレータ３４−１，３４−２の運転範囲（回転数範囲）を拡大させるためである。
【００４２】
一例として、コンバータ８−１，８−２は、スイッチング素子によるスイッチング（回路開閉）によって昇圧動作および降圧動作のいずれもが可能な「チョッパ」型の昇降圧回路で構成される。そして、このような電圧変換動作は、それぞれ後述する制御装置２からのスイッチング指令ＰＷＣ１およびＰＷＣ２により制御される。
【００４３】
主正母線ＭＰＬと主負母線ＭＮＬとの線間には、平滑コンデンサＣが接続され、主正母線ＭＰＬ，主負母線ＭＮＬを介して授受される電力に含まれる変動成分が低減される。
【００４４】
主正母線ＭＰＬ，主負母線ＭＮＬの他方端には、インバータ３０−１および３０−２が電気的に並列接続される。インバータ３０−１および３０−２は、それぞれモータジェネレータ３４−１および３４−２と電気的に接続され、主正母線ＭＰＬ，主負母線ＭＮＬとの間で電力変換を行なう。インバータ３０−１および３０−２の各々は、三相分のアーム回路を含むブリッジ回路で構成され、各々の電力変換動作は、後述する制御装置２からのスイッチング指令ＰＷＭ１およびＰＷＭ２により制御される。
【００４５】
より具体的には、車両１００の走行時において、インバータ３０−１および３０−２は、運転者の運転操作や走行状況に応じて必要な電力をそれぞれモータジェネレータ３４−１および３４−２との間で授受する。また、車両１００の充電時において、インバータ３０−１および３０−２は互いに連携動作することで、後述するようにモータジェネレータ３４−１および３４−２を介して供給される商用電源（単相交流）を直流電力に変換し、主正母線ＭＰＬ，主負母線ＭＮＬを介して主バッテリＭＢ１，ＭＢ２へ供給する（主バッテリＭＢ１，ＭＢ２の充電）。
【００４６】
モータジェネレータ３４−１および３４−２は、電力と回転駆動力とを相互に変換可能な回転電機であり、モータジェネレータ３４−１および３４−２で発生された回転駆動力は、駆動力分配機構および駆動軸などを介して駆動輪（いずれも図示しない）に伝達される。具体的には、モータジェネレータ３４−１および３４−２は、それぞれインバータ３０−１および３０−２から供給される交流電力から回転駆動力を発生可能であるとともに、車両１００の回生制動時やエンジン（図示しない）からの回転駆動力を受けて電力を発生可能（発電可能）である。
【００４７】
モータジェネレータ３４−１，３４−２は、一例として、永久磁石が埋設されたロータを備える三相交流回転電機である。そして、モータジェネレータ３４−１，３４−２のステータには、Ｙ（スター）結線された３相分のステータコイルが設けられ、各相のステータコイルは、それぞれインバータ３０−１および３０−２の対応する相と電気的に接続される。さらに、各ステータコイルの中性点Ｎ１およびＮ２は、コネクタ部２００が車両１００に連結されて、電力線ＡＣＬを構成するそれぞれ正供給線ＡＣＬｐおよび負供給線ＡＣＬｎと電気的に接続される。
【００４８】
ＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、正線ＰＬ１，負線ＮＬ１に対して、コンバータ８−１と並列に接続され、正線ＰＬ１，負線ＮＬ１を介して授受される電力の一部を降圧して低圧電力を生成した後に、当該低圧電力（正極）を低圧直流母線ＭＤＣＬへ出力する。なお、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０の出力端子の負極側は、車体（ボディ）アースに接続される。ここで、「低圧電力」とは、主バッテリＭＢ１，ＭＢ２の出力電圧に比較して、電圧が低いことを意味するものであり、一例として、その電圧値は１２Ｖ（もしくは２４Ｖ）に設定される。
【００４９】
一例として、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、直流電力を交流電力に変換した上で巻線変圧器（トランス）を用いて電圧変換を行い、電圧変換後の交流電力を直流電力に再変換する、いわゆる「トランス型」の電圧変換回路からなる。そして、このような電圧変換動作は、それぞれ後述する制御装置２からのスイッチング指令ＳＷＰにより制御される。
【００５０】
副バッテリＳＢは、充放電可能な直流電力の貯蔵要素であり、低圧直流母線ＭＤＣＬと車体アースとの間に接続される。そして、副バッテリＳＢは、低圧直流母線ＭＤＣＬを介して供給されるＤＣ−ＤＣコンバータ１０からの低圧電力で充電される一方で、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０からの低圧電力の供給が開始される前（たとえば、車両１００のシステム起動時）などにおいて、低圧電力を制御装置２へ供給する。副バッテリＳＢは、一例として鉛蓄電池などからなり、その定格出力電圧が約１２Ｖとなるように構成されている。なお、副バッテリＳＢの定格出力電圧が１２Ｖとなるように構成される場合には、副バッテリＳＢを浮動充電できるように、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０の出力電圧を１４Ｖ程度にしてもよい。
【００５１】
制御装置２は、車両１００の制御動作を総合的に司る制御部であり、一例として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）などの記憶部とを含むマクロコンピュータを主体として構成される。そして、制御装置２は、低圧直流母線ＭＤＣＬに接続された低圧直流線ＤＣＬを介して供給される低圧電力によって作動する。
【００５２】
具体的には、運転者の操作によってイグニッションオン指令（図示しない）が与えられると、制御装置２は、システムイネーブル信号ＳＥ１，ＳＥ２を発し、主バッテリＭＢ１，ＭＢ２とコンバータ８−１，８−２との間を電気的に接続するとともに、コンバータ８−１，８−２にスイッチング指令ＰＷＣ１，ＰＷＣ２を与えて、主正母線ＭＰＬ，主負母線ＭＮＬを所定の電圧まで充電する。このとき、制御装置２は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０にスイッチング指令ＳＷＰを与えて低圧電力の供給を開始する。このようにして、車両１００がシステム起動される。このシステム起動後、制御装置２は、運転者の操作に応じた必要な駆動力を発生するために、インバータ３０−１，３０−２にスイッチング指令ＰＷＭ１，ＰＷＭ２を与える。
【００５３】
一方、車両１００のシステム停止時において、車両１００にコネクタ部２００が連結されると、制御装置２は主バッテリＭＢ１，ＭＢ２を充電するための動作を開始する。具体的には、制御装置２は、システムイネーブル信号ＳＥ１，ＳＥ２を与えて、主バッテリＭＢ１，ＭＢ２とコンバータ８−１，８−２との間を電気的に接続する。そして、制御装置２は、インバータ３０−１，３０−２にスイッチング指令ＰＷＭ１，ＰＷＭ２を与えるとともに、コンバータ８−１，８−２にスイッチング指令ＰＷＣ１，ＰＷＣ２を与える。
【００５４】
このように、制御装置２は、車両１００のシステム起動および主バッテリＭＢ１，ＭＢ２の充電動作のいずれにおいても、その制御処理の全体を司る。
【００５５】
次に、主バッテリＭＢ１，ＭＢ２の充電動作について説明する。
図３は、インバータ３０−１，３０−２およびモータジェネレータ３４−１，３４−２の概略構成図である。
【００５６】
図３を参照して、インバータ３０−１は、それぞれＵ相，Ｖ相，Ｗ相アーム回路を構成するトランジスタＱ１Ｕｐ，Ｑ１Ｕｎ、トランジスタＱ１Ｖｐ，Ｑ１Ｖｎ、トランジスタＱ１Ｗｐ，Ｑ１Ｗｎを含み、各アーム回路は、主正母線ＭＰＬと主負母線ＭＮＬとの間に接続される。そして、各アーム回路におけるトランジスタ間の接続点Ｎ１Ｕ，Ｎ１Ｖ，Ｎ１Ｗがモータジェネレータ３４−１の対応するステータコイルに接続され、モータジェネレータ３４−１へ対応する相電圧が供給される。なお、トランジスタＱ１Ｕｐ，Ｑ１Ｕｎ，Ｑ１Ｖｐ，Ｑ１Ｖｎ，Ｑ１Ｗｐ，Ｑ１Ｗｎは、一例として、ＩＧＢＴ（Insulated Gated Bipolar Transistor）などのスイッチング素子からなる。
【００５７】
さらに、インバータ３０−１は、ダイオードＤ１Ｕｐ，Ｄ１Ｕｎ，Ｄ１Ｖｐ，Ｄ１Ｖｎ，Ｄ１Ｗｐ，Ｄ１Ｗｎを含み、各ダイオードは、同じ符号を有するトランジスタのエミッタ側からコレクタ側に帰還電流を流すことができるように、対応のトランジスタに並列接続される。
【００５８】
インバータ３０−１では、スイッチング指令ＰＷＭ１に応じて、各トランジスタがスイッチング動作することで、直流電力と交流電力との電力変換動作が実現される。より具体的には、主正母線ＭＰＬに接続された上アーム側（正側）のトランジスタＱ１Ｕｐ，Ｑ１Ｖｐ，Ｑ１Ｗｐと、主負母線ＭＮＬに接続された下アーム側（負側）のトランジスタＱ１Ｕｎ，Ｑ１Ｖｎ，Ｑ１Ｗｎとのうち、上アーム側および下アーム側からそれぞれ１個ずつ順次選択され、当該選択された２個のトランジスタがオン状態に駆動される。なお、同一のアーム回路を構成する２個のトランジスタが同時に選択されることはない。
【００５９】
このように選択されるトランジスタの組合せは、６通り存在する。さらに、各トランジスタが導通される期間（デューティ比）および位相（タイミング）を調整することで、電力変換量および電力変換方向（直流電力から交流電力、もしくは交流電力から直流電力）が制御される。
【００６０】
インバータ３０−２は、インバータ３０−１と同様に、それぞれＵ相，Ｖ相，Ｗ相アーム回路を構成するトランジスタＱ２Ｕｐ，Ｑ２Ｕｎ、トランジスタＱ２Ｖｐ，Ｑ２Ｖｎ、トランジスタＱ２Ｗｐ，Ｑ２Ｗｎを含む。そして、各アーム回路におけるトランジスタ間の接続点Ｎ２Ｕ，Ｎ２Ｖ，Ｎ２Ｗがモータジェネレータ３４−２の対応するステータコイルに接続され、モータジェネレータ３４−２へ対応する相電圧が供給される。また、インバータ３０−２は、ダイオードＤ２Ｕｐ，Ｄ２Ｕｎ，Ｄ２Ｖｐ，Ｄ２Ｖｎ，Ｄ２Ｗｐ，Ｄ２Ｗｎを含む。電力変換動作については、上述のインバータ３０−１と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【００６１】
次に、インバータ３０−１，３０−２およびモータジェネレータ３４−１，３４−２を用いて、商用電源により主バッテリＭＢ１，ＭＢ２を充電する構成について説明する。なお、インバータ３０−１，３０−２が本願発明の「電力変換部」に相当する。
【００６２】
商用電源により主バッテリＭＢ１，ＭＢ２を充電する場合には、インバータ３０−１，３０−２は、上述した通常のスイッチング動作とは異なる「零電圧モード」で動作する。「零電圧モード」は、上アーム側および下アーム側の各々において、３個のトランジスタを一括してスイッチング（オンまたはオフ）させるモードである。この動作モードでは、上アーム側の３個のスイッチング素子は、いずれも同じスイッチング状態（すべてオン、または、すべてオフ）となり、また、下アーム側の３個のトランジスタについてもいずれも同じスイッチング状態となる。
【００６３】
図４は、零電圧モードにおけるインバータ３０−１，３０−２およびモータジェネレータ３４−１，３４−２の零相等価回路である。
【００６４】
図４を参照して、インバータ３０−１，３０−２が上述のような零電圧モードで動作する場合には、インバータ３０−１における上アーム側の３個のトランジスタＱ１Ｕｐ，Ｑ１Ｖｐ，Ｑ１ＷｐおよびダイオードＤ１Ｕｐ，Ｄ１Ｖｐ，Ｄ１Ｗｐは、上アームＡＲＭ１ｐとしてまとめて示され、インバータ３０−１における下アーム側の３個のトランジスタＱ１Ｕｎ，Ｑ１Ｖｎ，Ｑ１ＷｎおよびダイオードＤ１Ｕｎ，Ｄ１Ｖｎ，Ｄ１Ｗｎは、下アームＡＲＭ１ｎとしてまとめて示される。同様に、インバータ３０−２における上アーム側の３個のトランジスタおよびダイオードは上アームＡＲＭ２ｐとしてまとめて示され、インバータ３０−２における下アーム側の３個のトランジスタおよびダイオードは下アームＡＲＭ２ｎとしてまとめて示されている。
【００６５】
すなわち、各アームＡＲＭ１ｐ，ＡＲＭ１ｎ，ＡＲＭ２ｐ，ＡＲＭ２ｎは、それぞれ３個のトランジスタをまとめたトランジスタＱと、３個のダイオードをまとめたダイオードＤとを含む。したがって、この零相等価回路は、主正母線ＭＰＬ，主負母線ＭＮＬを介して供給される直流電力を単相交流電力へ変換可能であるとともに、正供給線ＡＣＬｐ，負供給線ＡＣＬｎを介して中性点Ｎ１，Ｎ２に入力される単相交流電力を直流電力へ変換可能な単相インバータとみることができる。
【００６６】
そこで、インバータ３０−１，３０−２が単相インバータとして動作するようにスイッチング指令ＰＷＭ１，ＰＷＭ２を連携して制御することによって、商用電源から供給される単相交流電力を直流電力に変換して、主正母線ＭＰＬ，主負母線ＭＮＬへ供給できる。この直流電力によって、主バッテリＭＢ１，ＭＢ２を充電できる。
【００６７】
なお、商用電源により主バッテリＭＢ１，ＭＢ２を充電する場合には、主バッテリＭＢ１，ＭＢ２の充電状態（ＳＯＣ：State Of Charge）に応じて、適切な充電電流および充電電圧が供給されるように、コンバータ８−１，８−２に与えられるスイッチング指令ＰＷＣ１，ＰＷＣ２も制御される。
【００６８】
上述のように、商用電源による主バッテリＭＢ１，ＭＢ２の充電を実現するためには、制御装置２の作動が必須である。そのため、コネクタ部２００が車両１００に連結されたとしても、制御装置２が作動できなければ、主バッテリＭＢ１，ＭＢ２を充電できない。
【００６９】
再度、図２を参照して、制御装置２は、副バッテリＳＢからの低圧電力によって作動するように構成されているが、副バッテリＳＢを充電する低圧電力は、主バッテリＭＢ１の電力をＤＣ−ＤＣコンバータ１０で降圧して生成される。そのため、副バッテリＳＢが過放電状態にあれば、制御装置２がスイッチング指令ＳＷＰを生成できず、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０は電力変換動作を実行できない。そのため、制御装置２の動作不能状態が継続するので、主バッテリＭＢ１，ＭＢ２を充電することもできない。
【００７０】
特に、本実施の形態においては、外部電源の一例である商用電源の電圧値は１００Ｖ（もしくは２００Ｖ）であるので、３００Ｖ〜５００Ｖに設計される主バッテリＭＢ１，ＭＢ２を充電するためには、インバータ３０−１，３０−２を用いて昇圧する必要がある。すなわち、商用電源を単純に整流しただけでは、主バッテリＭＢ１，ＭＢ２を充電することはできない。
【００７１】
これに対して、副バッテリＳＢの電圧値は１２Ｖもしくは２４Ｖに設計されるので、商用電源の電圧値に比較して低い。そのため、副バッテリＳＢを充電するための直流電力は、商用電源を降圧することで比較的容易に得ることができる。
【００７２】
そこで、本実施の形態１に従う車両１００は、コネクタ部２００が車両１００に連結されると、制御装置２の作動状態と無関係に副バッテリＳＢを充電する機構を備える。本明細書に記載の実施の形態において、制御装置２の「作動状態と無関係に」とは、「制御装置２における制御動作が実行中および停止中のいずれであっても」という意味であり、言い換えれば、「制御装置２が動作不能状態に維持されたまま」という意味である。さらに別の言い方をすれば、「スイッチング指令といった制御装置２からの制御指令に依存することなく自律的に」副バッテリＳＢを充電できる構成を意味する。
【００７３】
具体的には、本実施の形態１に従う車両１００は、コネクタ部２００の連結によって商用電源と電気的に接続されると、受動的に低圧電力を生成する低圧電力生成部４を搭載する。
【００７４】
低圧電力生成部４は、正供給線ＡＣＬｐおよび負供給線ＡＣＬｎと電気的に接続され、コネクタ部２００およびコネクタ受入部４０を介して車両１００に入力される商用電源からの電力を供給されることで、低圧電力を生成する。
【００７５】
より詳細には、低圧電力生成部４は、巻線変圧器１２と、ダイオード部１４とを含む。巻線変圧器１２は、一次側に入力される商用電源を所定の変圧比（巻数比）で変圧して二次側に出力する電圧変換装置である。この巻線変圧器１２での変圧動作は、交流電力を入力することで当然に生じるものであり、何らの外部からの制御信号をも必要としない。そのため、巻線変圧器１２での変圧動作は、受動的かつ自発的なものとなる。
【００７６】
巻線変圧器１２の二次側から出力される降圧後の交流電力は、ダイオード部１４によって整流されて低圧電力が生成される。一例として、ダイオード部１４は、４個のダイオードからなる全波整流ブリッジ回路であり、ダイオード部１４に電圧が供給されるだけで、低圧電力が出力される。ダイオード部１４で生成された低圧電力は、低圧直流補助線ＳＤＣＬを介して、副バッテリＳＢおよび制御装置２へ供給される。
【００７７】
なお、巻線変圧器１２の変圧比は、一次側に入力される商用電源の電圧値（たとえば、１００Ｖもしくは２００Ｖ）と、ダイオード部１４の回路構成（全波整流もしくは半波整流）とに応じて、低圧電力（たとえば、１２Ｖ）を生成するのに適した値に設定される。
【００７８】
このように、低圧電力生成部４は、コネクタ部２００が車両１００（コネクタ受入部４０）に連結されることで、制御装置２からの制御指令を必要とすることなく副バッテリＳＢを充電する。そのため、コネクタ部２００が車両１００に連結された際に、副バッテリＳＢが過放電状態のため制御装置２が作動不能であっても、低圧電力を供給することで制御装置２を確実に作動させることができるため、主バッテリＭＢ１，ＭＢ２を商用電源により充電することができる。
【００７９】
この発明の実施の形態１によれば、車両１００に搭載された主バッテリＭＢ１，ＭＢ２を充電するためにコネクタ２００が車両１００に連結されると、制御装置２の作動状態と無関係に低圧電力生成部４から供給される低圧電力によって、制御装置２を作動させることができる。そのため、副バッテリＳＢの充電状態にかかわらず、制御装置２がインバータ３０−１，３０−２およびコンバータ８−１，８−２における電圧変換動作を制御できるので、主バッテリＭＢ１，ＭＢ２を確実に充電できる。
【００８０】
［実施の形態２］
上述の実施の形態１では、低圧電力を受動的に生成するための低圧電力生成部４が車両１００側に搭載される構成について説明したが、実施の形態２では、低圧電力生成部４が車両充電装置側に配置される構成について説明する。
【００８１】
図５は、この発明の実施の形態２に従う車両充電システムの要部を示す概略構成図である。
【００８２】
図５を参照して、この発明の実施の形態２に従う車両充電システムを構成する車両１００Ａは、図２に示す車両１００において、低圧電力生成部４を除くとともに、コネクタ受入部４０に代えて、商用電源に加えて車両充電装置で生成された低圧電力を受入れ可能なコネクタ受入部４０Ａを設けたものである。また、本実施の形態２に従う車両充電装置を構成するコネクタ部２００Ａは、図２に示すコネクタ部２００に低圧電力生成部４を内蔵したものである。その他については、図２に示す車両充電システムと同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【００８３】
コネクタ部２００Ａは、上述の低圧電力生成部４を含み、電力線ＡＣＬ（正供給線ＡＣＬｐおよび負供給線ＡＣＬｎ）を介して供給される商用電源からの電力を供給されることで低圧電力を生成する。
【００８４】
そして、コネクタ部２００Ａおよびコネクタ受入部４０Ａの接合面の各々には、商用電源および低圧電力を伝送するための導電性の接触部が設けられ、コネクタ部２００Ａとコネクタ受入部４０Ａとの連結によって、それぞれの接触部が互いに電気的に接続される。これにより、電力線ＡＣＬ（正供給線ＡＣＬｐおよび負供給線ＡＣＬｎ）を介して供給される商用電源がモータジェネレータ３４−１，３４−２の中性点Ｎ１，Ｎ２に供給される第１経路、およびコネクタ部２００Ａで生成された低圧電力が低圧直流補助線ＳＤＣＬを介して、副バッテリＳＢおよび制御装置２へ供給される第２経路が形成される。
【００８５】
このように、低圧電力生成部４は、コネクタ部２００Ａが車両１００Ａ（コネクタ受入部４０Ａ）に連結されることで、何らの制御指令を必要とすることなく副バッテリＳＢを充電できる。そのため、コネクタ部２００Ａが車両１００Ａに連結された際に、副バッテリＳＢが過放電状態のため制御装置２が作動不能であっても、低圧電力を供給することで制御装置２を確実に作動させることができるため、主バッテリＭＢ１，ＭＢ２を商用電源により充電することができる。
【００８６】
この発明の実施の形態２によれば、車両１００Ａに搭載された主バッテリＭＢ１，ＭＢ２を充電するためにコネクタ２００Ａが車両１００Ａに連結されると、制御装置２の作動状態と無関係にコネクタ部２００Ａに内蔵された低圧電力生成部４から供給される低圧電力によって、制御装置２を作動させることができる。そのため、副バッテリＳＢの充電状態にかかわらず、制御装置２がインバータ３０−１，３０−２およびコンバータ８−１，８−２における電圧変換動作を制御できるので、主バッテリＭＢ１，ＭＢ２を確実に充電できる。
【００８７】
［実施の形態３］
上述の実施の形態１では、車両１００側に搭載された低圧電力生成部４が低圧電力を受動的に生成する構成について説明したが、実施の形態３では、主バッテリの出力電圧を降圧することで低圧電力が生成される構成について説明する。
【００８８】
図６は、この発明の実施の形態３に従う車両充電システムの要部を示す概略構成図である。
【００８９】
図６を参照して、この発明の実施の形態３に従う車両１００Ｂは、図２に示す車両１００において、降圧部５と、システムリレーＳＭＲ３，ＳＭＲ４と、識別タグ４２を含むコネクタ受入部４０Ｂとを追加したものである。また、この発明の実施の形態３に従うコネクタ部２００Ｂは、識別タグ４２を検出するための検出部４４と、車両１００ＢのシステムリレーＳＭＲ３，ＳＭＲ４を駆動するためのシステムイネーブル信号ＳＥ３を発する指令生成部４６とを追加したものである。その他については、図２に示す車両充電システムと同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【００９０】
車両１００の降圧部５は、主バッテリＭＢ１の出力側に電気的に接続され、主バッテリＭＢ１の出力電圧を降圧して低圧電力を受動的に生成し、低圧直流補助線ＳＤＣＬを介して、生成した低圧電力を副バッテリＳＢおよび制御装置２へ供給する。
【００９１】
具体的には、降圧部５は、主バッテリＭＢ１とシステムリレーＳＭＲ１との間で、正線ＰＬ１および負線ＮＬ１と電気的に接続される。そのため、システムリレーＳＭＲ１の状態にかかわらず、主バッテリＭＢ１の出力電圧は降圧部５へ供給される。さらに、主バッテリＭＢ１と降圧部５との間には、両者を電気的に接続または遮断するシステムリレーＳＭＲ３が介挿される。後述するように、システムリレーＳＭＲ３は、コネクタ部２００Ｂに設けられる指令生成部４６からのシステムイネーブル信号ＳＥ３によって駆動され、両者を電気的に接続する。すなわち、システムイネーブル信号ＳＥ３は駆動指令に相当する。
【００９２】
そして、降圧部５では、正線ＰＬ１から供給される電位（主バッテリＭＢ１の正極電位）が直列接続された分圧抵抗Ｒ１およびＲ２を介して車体アースへ接続される。また、正線ＰＬ１から供給される電位（主バッテリＭＢ１の正極電位）が車体アースへ直接的に接続される。そのため、分圧抵抗Ｒ１と分圧抵抗Ｒ２との接続点ＶＮに生じる車体アースを基準とした電圧ＶＬは、主バッテリＭＢ１の出力電圧を分圧抵抗Ｒ１と分圧抵抗Ｒ２との比率で分圧された値となる。具体的には、電圧ＶＬ＝主バッテリＭＢ１の出力電圧×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）の関係が成立する。主バッテリＭＢ１からは直流電力が供給されるので、電圧ＶＬが低圧電力に相当する値（たとえば、１２Ｖ）となるように、分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２の値が適切に選択される。
【００９３】
このように降圧部５で生成された低圧電力は、低圧直流補助線ＳＤＣＬを介して、副バッテリＳＢおよび制御装置２へ供給される。なお、低圧直流補助線ＳＤＣＬには、非充電時に副バッテリＳＢから車体アースへ電流が逆流しないように、システムリレーＳＭＲ４が介挿される。システムリレーＳＭＲ４は、システムリレーＳＭＲ３と同様に、システムイネーブル信号ＳＥ３によって駆動される。そのため、降圧部５は、システムイネーブル信号ＳＥ３が発せられる期間、すなわちコネクタ部２００Ｂが車両１００に連結されて充電が行われる期間に限って、副バッテリＳＢおよび制御装置２と電気的に接続される。
【００９４】
一方、コネクタ部２００Ｂでは、検出部４４がコネクタ部２００Ｂとコネクタ受入部４０Ｂとの連結を監視し、連結が検出されると指令生成部４６へ連結を通知する信号を発する。検出部４４がコネクタ部２００Ｂとコネクタ受入部４０Ｂとの連結を監視する方法は、公知の方法を用いることができるが、一例として、コネクタ受入部４０Ｂに車両１００の固有の情報を格納する識別タグ４２を設け、検出部４４が定期的に当該識別タグ４２の内容を電気的に（たとえば、電波を用いて）読出すような処理を実行し、その読出し結果に基づいて、コネクタ部２００Ｂとコネクタ受入部４０Ｂとの連結を判断する。
【００９５】
指令生成部４６は、検出部４４からの連結通知信号に応答して、システムイネーブル信号ＳＥ３を発する。コネクタ受入部４０Ｂは、商用電源に加えて車両充電装置で生成されたシステムイネーブル信号ＳＥ３を車両１００Ｂ内に受入れる。車両１００Ｂでは、コネクタ受入部４０Ｂを介して受入れられたシステムイネーブル信号ＳＥ３がシステムリレーＳＭＲ３，ＳＭＲ４へ伝達される。
【００９６】
ここで、指令生成部４６は、モータジェネレータ３４−１，３４−２と並列に正供給線ＡＣＬｐおよび負供給線ＡＣＬｎに接続され、商用電源からの電力を受けて作動するため、車両１００の動作状態にかかわらず、システムイネーブル信号ＳＥ３を出力することができる。また、指令生成部４６は、商用電源からの電力を受けてシステムイネーブル信号ＳＥ３を生成するので、システムイネーブル信号ＳＥ３として、システムリレーＳＭＲ３，ＳＭＲ４を電気的に駆動可能な電力を供給できる。
【００９７】
このように、コネクタ部２００Ｂの指令生成部４６は、コネクタ部２００Ｂと車両１００Ｂ（コネクタ受入部４０Ｂ）との連結に応答して、車両１００Ｂの外部から車両１００Ｂにシステムイネーブル信号ＳＥ３を与え、車両１００Ｂに搭載されたシステムリレーＳＭＲ３，ＳＭＲ４を駆動する。これにより、車両１００Ｂの内部で何らの制御指令を生成することなく副バッテリＳＢを充電できる。そのため、コネクタ部２００Ｂが車両１００Ｂに連結された際に、副バッテリＳＢが過放電状態のため制御装置２が作動不能であっても、低圧電力を供給することで制御装置２を確実に作動させることができるため、主バッテリＭＢ１，ＭＢ２を商用電源により充電することができる。
【００９８】
この発明の実施の形態３によれば、車両１００Ｂに搭載された主バッテリＭＢ１，ＭＢ２を充電するためにコネクタ２００Ｂが車両１００Ｂに連結されると、制御装置２の作動状態と無関係に降圧部５が主バッテリＭＢの出力電圧を降圧して低圧電力を供給する。そのため、副バッテリＳＢの充電状態にかかわらず、制御装置２を作動させることができる。そのため、制御装置２によるインバータ３０−１，３０−２およびコンバータ８−１，８−２における電圧変換動作を維持でき、主バッテリＭＢ１，ＭＢ２を確実に充電できる。
【００９９】
なお、上述の実施の形態１〜３では、２つのモータジェネレータの中性点に入力される外部電源（単相交流）を２つのインバータを用いて直流電力に変換して、主バッテリを充電する構成について例示したが、この構成に限られことはない。本願発明は、外部電源により主バッテリを充電するに際して、制御装置を作動させる必要がある構成について同様に適用可能である。たとえば、商用電源から供給される１００Ｖ（もしくは２００Ｖ）の電圧値をもつ交流電力を直流電力に変換する整流機能と、整流された直流電力の電圧値より高く設定される主バッテリの定格電圧値を超える電圧値まで昇圧可能な直流昇圧機能と、を備える電力変換装置（インバータなど）を別に設けた車両においても適用できる。
【０１００】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】この発明の実施の形態１に従う車両充電システムの全体構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１に従う車両充電システムの要部を示す概略構成図である。
【図３】インバータおよびモータジェネレータの概略構成図である。
【図４】零電圧モードにおけるインバータおよびモータジェネレータの零相等価回路である。
【図５】この発明の実施の形態２に従う車両充電システムの要部を示す概略構成図である。
【図６】この発明の実施の形態３に従う車両充電システムの要部を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１ 車両充電システム、２ 制御装置、４ 低圧電力生成部、５ 降圧部、８−１，８−２ コンバータ、１０ ＤＣ−ＤＣコンバータ、１２ 巻線変圧器、１４ ダイオード部、３０−１，３０−２ インバータ、３４−１，３４−２ モータジェネレータ、４０，４０Ａ，４０Ｂ コネクタ受入部、４２ 識別タグ、４４ 検出部、４６ 指令生成部、１００，１００Ａ，１００Ｂ 電動車両（車両）、２００，２００Ａ，２００Ｂ コネクタ部、２０２ 充電ステーション、２０４ 住宅、２１０ 車両充電装置、ＡＣＬ 電力線、ＡＣＬｎ 負供給線、ＡＣＬｐ 正供給線、ＡＲＭ１ｎ，ＡＲＭ２ｎ 下アーム、ＡＲＭ１ｐ，ＡＲＭ２ｐ 上アーム、Ｃ 平滑コンデンサ、Ｄ，Ｄ１Ｕｐ，Ｄ１Ｕｎ，Ｄ１Ｖｐ，Ｄ１Ｖｎ，Ｄ１Ｗｐ，Ｄ１Ｗｎ ダイオード、ＤＣＬ 低圧直流線、ＭＢ１，ＭＢ２ 主バッテリ、ＭＤＣＬ 低圧直流母線、ＭＮＬ 主負母線、ＭＰＬ 主正母線、Ｎ１，Ｎ２ 中性点、Ｎ１Ｕ，Ｎ１Ｖ，Ｎ１Ｗ，Ｎ２Ｕ，Ｎ２Ｖ，Ｎ２Ｗ 接続点、ＮＬ１，ＮＬ２ 負線、ＰＬ１，ＰＬ２ 正線、ＰＳＬ 外部電源線、Ｑ，Ｑ１Ｕｐ，Ｑ１Ｕｎ，Ｑ１Ｖｐ，Ｑ１Ｖｎ，Ｑ１Ｗｐ，Ｑ１Ｗｎ トランジスタ、Ｒ１，Ｒ２ 分圧抵抗、ＳＢ 副バッテリ、ＳＤＣＬ 低圧直流補助線、ＳＭＲ１，ＳＭＲ２，ＳＭＲ３，ＳＭＲ４ システムリレー、ＶＮ 接続点。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、充放電可能な蓄電部を搭載し、外部電源により充電可能な電動車両、およびその電動車両を充電するための車両充電装置、ならびにそれらからなる車両充電システムに関し、特に当該蓄電部を充電する際の制御動作に必要な電力を確保するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題を考慮して、電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車などのように、電動機を駆動力源とする電動車両が注目されている。このような電動車両は、電動機に電力を供給したり、回生制動時に運動エネルギーを電気エネルギーに変換して蓄えたりするために、充放電可能な蓄電部を搭載している。
【０００３】
従来から、このような電動車両に搭載された蓄電部を商用電源などの外部電源により充電する車両充電システムが存在する。たとえば、特開平０８−１０７６０６号公報（特許文献１）には、充電器から充電用電圧が供給されている間は、メインスイッチがオン状態であっても電動車両が運転状態になるのを禁止するとともに、バッテリへの充電を継続させる充電優先制御手段を備えたことを特徴とする電動車両用充電装置が開示されている。この電動車両用充電装置によれば、メインスイッチが誤操作されても充電を優先して行なうことができる。
【０００４】
特に、ハイブリッド自動車に搭載された蓄電部を外部電源により充電することで、総合的な燃料消費効率を高めることができるため、近年注目が集まっている。
【特許文献１】特開平０８−１０７６０６号公報
【特許文献２】特開平１１−１７８２２８号公報
【特許文献３】特開２００２−２０９３０７号公報
【特許文献４】特開平０９−０６５５０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、充電対象となる蓄電部は、車両駆動力の発生に必要な電力を供給するために比較的高電圧のものが採用される。このような高圧蓄電部を効率的に充電するためには、充電電流および充電電圧を最適化することが望ましい。そのため、このような電動車両には、外部電源から当該蓄電部に適した充電電圧および充電電流を生成するための電力変換装置が搭載されることが一般化しつつある。
【０００６】
このような電力変換装置は、トランジスタなどのスイッチング素子で構成されているので、電力変換装置での電力変換には、トランジスタでのスイッチング動作を行なわせるための制御信号（たとえば、ゲート電圧やベース電流）が必要となる。多くの場合、このような制御信号は、充電対象となる蓄電部とは別に設けられた、たとえば１２Ｖや２４Ｖといった相対的に低い出力電圧をもつ低圧蓄電部からの低圧電力によって作動する制御装置で生成される。
【０００７】
そのため、低圧蓄電部が過放電状態、いわゆる「バッテリ上がり」の状態になってしまうと、たとえ電動車両に外部電源が供給されたとしても、制御装置を起動することができないため、電力変換装置での電力変換動作を実行できず、外部電源による充電を行なうことができないという問題があった。
【０００８】
また、電圧変換装置を用いて高圧蓄電部の電圧を降圧し、「バッテリ上がり」状態の低圧蓄電部に供給する構成も考えられるが、このような電圧変換装置を制御するための制御信号も低圧蓄電部からの低圧電力によって作動する制御装置によって生成する必要があるため、問題の解決にならない。
【０００９】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、充放電可能な蓄電部を搭載する電動車両を外部電源により充電する際に、当該外部電源の充電を司る制御装置を作動させるための電力を確保して、外部電源による蓄電部の充電を確実に実行することのできる電動車両、車両充電装置および車両充電システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明のある局面に従えば、充放電可能な第１蓄電部を搭載し、第１蓄電部を外部電源により充電可能な電動車両である。この局面に従う電動車両は、充電時に車両外部のコネクタ部と連結され、外部電源からの電力を受入れるためのコネクタ受入部と、コネクタ部とコネクタ受入部との連結によって供給される外部電源からの電力を変換して第１充電部を充電する電力変換部と、第１蓄電部に比較して出力電圧の低い充放電可能な第２蓄電部と、第２蓄電部からの電力によって作動し、電力変換部の電力変換動作を制御する制御部と、コネクタ部がコネクタ受入部と連結されると、制御部の作動状態と無関係に第２蓄電部を充電する低圧充電手段とを備える。
【００１１】
この局面に従う電動車両によれば、搭載した第１蓄電部が充電されるために、コネクタ部が連結されると、制御部の作動状態と無関係に第２蓄電部が充電される。そのため、コネクタ部と電動車両とが連結された時点で、第２蓄電部が電力を供給できない過放電状態であっても、低圧充電手段から供給される電力によって制御部を作動させることができる。そのため、制御部は、第２蓄電部の充電状態にかかわらず、電力変換部で電力変換動作を実行させることができるので、第１蓄電部を確実に充電できる。
【００１２】
好ましくは、低圧充電手段は、外部電源からの電力の少なくとも一部を受けて第２蓄電部を充電するための低圧電力を受動的に生成する低圧電力生成部を含む。
【００１３】
また好ましくは、コネクタ受入部は、外部電源からの電力に加えて、車両外部で生成された第２蓄電部を充電するための低圧電力を受入れるように構成され、低圧充電手段は、コネクタ受入部を介して受入れた低圧電力で第２蓄電部を充電するための電力線を含む。
【００１４】
また好ましくは、低圧充電手段は、第１蓄電部の出力電圧を降圧して第２蓄電部を充電するための低圧電力を受動的に生成する降圧部と、第１蓄電部と降圧部との間に接続され、両者を電気的に接続または遮断するリレー部とを含み、リレー部は、コネクタ部がコネクタ受入部に連結されて発せられる駆動指令に応答して、第１蓄電部と降圧部とを電気的に接続する。
【００１５】
この発明の別の局面に従えば、充放電可能な第１蓄電部を搭載する電動車両に対して、第１蓄電部を外部電源により充電するための車両充電装置である。そして、電動車両は、充電時に外部電源から供給される電力を変換して第１蓄電部を充電する電力変換部と、第１蓄電部に比較して出力電圧の低い充放電可能な第２蓄電部と、第２蓄電部からの電力によって作動し、電力変換部の電力変換動作を制御する制御部とを備える。さらに、この局面に従う車両充電装置は、充電時に電動車両と連結され、外部電源と電動車両とを電気的に接続するコネクタ部と、コネクタ部が電動車両に連結されると、電動車両の制御部の作動状態と無関係に第２蓄電部を充電する低圧充電手段とを備える。
【００１６】
この局面に従う車両充電装置によれば、電動車両に搭載された第１蓄電部を充電するために、電動車両にコネクタ部が連結されると、制御部の作動状態と無関係に電動車両の第２蓄電部が充電される。そのため、コネクタ部と電動車両とが連結された時点で、第２蓄電部が電力を供給できない過放電状態であっても、低圧充電手段から供給される電力によって制御部を作動させることができる。そのため、制御部は、第２蓄電部の充電状態にかかわらず、電力変換部で電力変換動作を実行させることができるので、第１蓄電部を確実に充電できる。
【００１７】
好ましくは、低圧充電手段は、前記外部電源からの電力を受けて第２蓄電部を充電するための低圧電力を受動的に生成する低圧電力生成部を含み、コネクタ部は、外部電源からの電力に加えて、低圧電力を電動車両へ供給するように構成される。そして、この局面に従う電動車両は、コネクタ部を介して供給される低圧電力で第２蓄電部を充電するための電力線を含む。
【００１８】
好ましくは、この局面に従う電動車両は、第１蓄電部の出力電圧を降圧して第２蓄電部を充電するための低圧電力を受動的に生成する降圧部と、第１蓄電部と降圧部との間に接続され、両者を電気的に接続または遮断するリレー部とをさらに備える。そして、低圧充電手段は、コネクタ部と電動車両との連結に応答して、リレー部が第１蓄電部と降圧部とを電気的に接続するための駆動指令を電動車両のスイッチ部へ与える指令生成部を含む。
【００１９】
この発明のさらに別の局面に従えば、充放電可能な第１蓄電部を搭載する電動車両と、電動車両に搭載された第１蓄電部を外部電源により充電するための車両充電装置とを備えた車両充電システムである。そして、車両充電装置は、充電時に電動車両と連結され、外部電源と電動車両とを電気的に接続するコネクタ部を含み、電動車両は、充電時に外部電源から供給される電力を変換して第１蓄電部を充電する電力変換部と、第１蓄電部に比較して出力電圧の低い充放電可能な第２蓄電部と、第２蓄電部からの電力によって作動し、電力変換部の電力変換動作を制御する制御部とを含む。さらに、この局面に従う車両充電システムは、コネクタ部が電動車両に連結されると、制御部の作動状態と無関係に第２蓄電部を充電する低圧充電手段を備える。
【００２０】
この局面に従う車両充電システムによれば、電動車両に搭載された第１蓄電部を充電するためにコネクタ部が電動車両に連結されると、制御部の作動状態と無関係に第２蓄電部が充電される。そのため、コネクタ部と電動車両とが連結された時点で、第２蓄電部が電力を供給できない過放電状態であっても、低圧充電手段から供給される電力によって制御部を作動させることができる。そのため、制御部は、第２蓄電部の充電状態にかかわらず、電力変換部で電力変換動作を実行させることができるので、第１蓄電部を確実に充電できる。
【００２１】
好ましくは、低圧充電手段は、外部電源からの電力を受けて第２蓄電部を充電するための低圧電力を受動的に生成する低圧電力生成部を含む。
【００２２】
さらに好ましくは、低圧電力生成部は、電動車両に搭載されるとともに、コネクタ部の連結によって電動車両に供給された外部電源からの電力の少なくとも一部を受取るように構成される。
【００２３】
また、さらに好ましくは、低圧電力生成部は、コネクタ部に含まれ、電動車両へ供給されるべき外部電源からの電力の少なくとも一部を受けて低圧電力を生成するとともに、低圧電力がコネクタ部を介して電動車両の第２蓄電部へ供給されるように構成される。
【００２４】
また好ましくは、低圧充電手段は、第１蓄電部の出力電圧を降圧して第２蓄電部を充電するための低圧電力を受動的に生成する降圧部と、第１蓄電部と降圧部との間に接続され、両者を電気的に接続または遮断するリレー部とを含み、リレー部は、コネクタ部が電動車両に連結されると、第１蓄電部と降圧部とを電気的に接続する。
【００２５】
さらに好ましくは、低圧充電手段は、コネクタ部と電動車両との連結に応答して、リレー部が第１蓄電部と降圧部とを電気的に接続するための駆動指令を発する指令生成部をさらに含み、指令生成部は、コネクタ部に設けられ、外部電源からの電力を受けて作動する。
【発明の効果】
【００２６】
この発明によれば、充放電可能な蓄電部を搭載する電動車両を外部電源により充電する際に、当該外部電源の充電を司る制御装置を作動させるための電力を確保して、外部電源による蓄電部の充電を確実に実行することのできる電動車両、車両充電装置および車両充電システムを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００２８】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１に従う車両充電システム１の全体構成図である。
【００２９】
図１を参照して、この発明の実施の形態１に従う車両充電システム１は、電動車両１００と、車両充電装置２１０とからなる。
【００３０】
電動車両１００は、駆動力源である電動機と、当該電動機に電力を供給するための蓄電部とを備える車両を総称したものであり、少なくとも、電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車などを含む。本実施の形態では、電動機とエンジンとを搭載し、それぞれからの駆動力を最適な比率に制御して走行するハイブリッド自動車である電動車両１００（以下、単に「車両」とも記す）について説明する。
【００３１】
車両充電装置２１０は、車両１００に搭載された蓄電部を外部電源の一例である商用電源により充電するための装置であり、コネクタ部２００と、充電ステーション２０２とを含む。コネクタ部２００は、キャブタイヤケーブルなどからなる電力線ＡＣＬを介して充電ステーション２０２と接続される。充電ステーション２０２は、外部電源線ＰＳＬを介して住宅２０４に供給される商用電源を取り出して、コネクタ部２００へ供給する。そして、コネクタ部２００は、充電時に車両１００と連結され、外部電源である商用電源と車両１００とを電気的に接続する。一方、車両１００には、コネクタ部２００と連結され、商用電源を受入れるためのコネクタ受入部（図示しない）が設けられる。
【００３２】
なお、コネクタ部２００を介して車両１００に供給される外部電源は、住宅２０４の屋根などに設置された太陽電池パネルの発電電力などであってもよい。
【００３３】
また、充電ステーション２０２は、コネクタ部２００の収納機構やコネクタ部２００と繋がる電力線ＡＣＬの巻取機構（いずれも図示しない）を備えていてもよい。さらに、充電ステーション２０２には、使用者に対するセキュリティ機構や課金機構などを備えてもよい。
【００３４】
図２は、この発明の実施の形態１に従う車両充電システムの要部を示す概略構成図である。
【００３５】
図２を参照して、車両１００は、主バッテリＭＢ１，ＭＢ２と、第１コンバータ（ＣＯＮＶ１）８−１と、第２コンバータ（ＣＯＮＶ２）８−２と、第１インバータ（ＩＮＶ１）３０−１と、第２インバータ（ＩＮＶ２）３０−２と、第１モータジェネレータ（ＭＧ１）３４−１と、第２モータジェネレータ（ＭＧ２）３４−２と、副バッテリＳＢと、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０と、制御装置２とを備える。
【００３６】
主バッテリＭＢ１，ＭＢ２は、充放電可能な直流電力の貯蔵要素であり、走行時に車両１００の駆動力を発生するために、モータジェネレータ３４−１，３４−２との間で電力授受を行なう。主バッテリＭＢ１，ＭＢ２は、一例として、ニッケル水素電池からなる。代替的に、リチウムイオン電池といった他の種類の二次電池、もしくは電気二重層キャパシタで構成してもよい。そして、主バッテリＭＢ１，ＭＢ２の各々は、モータジェネレータ３４−１，３４−２で駆動力を発生するための比較的大きな電力を供給できるように、多数の電池セルを直列接続して、定格出力電圧が相対的に高電圧、たとえば３００Ｖ〜５００Ｖとなるように構成されている。
【００３７】
なお、車両１００に搭載される主バッテリの数は車両１００に要求される走行性能に応じて決定すればよく、２個に限られず、１個であってもよいし、３個以上であってもよい。
【００３８】
主バッテリＭＢ１は、正線ＰＬ１および負線ＮＬ１を介して、第１コンバータ８−１と電気的に接続される。また、主バッテリＭＢ２は、正線ＰＬ２および負線ＮＬ２を介して、第２コンバータ８−２と電気的に接続される。そして、正線ＰＬ１，負線ＮＬ１および正線ＰＬ２，負線ＮＬ２には、それぞれシステムリレーＳＭＲ１およびＳＭＲ２が介挿される。
【００３９】
システムリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２は、制御装置２からのシステムイネーブル信号ＳＥ１，ＳＥ２に応じて、それぞれ主バッテリＭＢ１，ＭＢ２とコンバータ８−１，８−２との間を電気的に接続または遮断する。より詳細には、システムリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２は、制御装置２からシステムイネーブル信号ＳＥ１，ＳＥ２が与えられたときに、導通状態になる。
【００４０】
コンバータ８−１，８−２は、対応する主バッテリＭＢ１，ＭＢ２と、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬとの間に配置され、それぞれの間で電圧変換動作を行なうための電圧変換部である。すなわち、コンバータ８−１および８−２は、主正母線ＭＰＬ，主負母線ＭＮＬに対して並列接続され、それぞれ主バッテリＭＢ１およびＭＢ２と主正母線ＭＰＬ，主負母線ＭＮＬとの間での電力授受量を制御する。
【００４１】
より具体的には、コンバータ８−１および８−２は、それぞれ主バッテリＭＢ１およびＭＢ２の放電電力（出力電力）を昇圧した後に主正母線ＭＰＬ，主負母線ＭＮＬへ供給可能である一方、主正母線ＭＰＬ，主負母線ＭＮＬから供給される回生電力を降圧した後にそれぞれ主バッテリＭＢ１およびＭＢ２へ供給可能である。これは、モータジェネレータ３４−１，３４−２への供給電圧を高くすることで、モータジェネレータ３４−１，３４−２の運転範囲（回転数範囲）を拡大させるためである。
【００４２】
一例として、コンバータ８−１，８−２は、スイッチング素子によるスイッチング（回路開閉）によって昇圧動作および降圧動作のいずれもが可能な「チョッパ」型の昇降圧回路で構成される。そして、このような電圧変換動作は、それぞれ後述する制御装置２からのスイッチング指令ＰＷＣ１およびＰＷＣ２により制御される。
【００４３】
主正母線ＭＰＬと主負母線ＭＮＬとの線間には、平滑コンデンサＣが接続され、主正母線ＭＰＬ，主負母線ＭＮＬを介して授受される電力に含まれる変動成分が低減される。
【００４４】
主正母線ＭＰＬ，主負母線ＭＮＬの他方端には、インバータ３０−１および３０−２が電気的に並列接続される。インバータ３０−１および３０−２は、それぞれモータジェネレータ３４−１および３４−２と電気的に接続され、主正母線ＭＰＬ，主負母線ＭＮＬとの間で電力変換を行なう。インバータ３０−１および３０−２の各々は、三相分のアーム回路を含むブリッジ回路で構成され、各々の電力変換動作は、後述する制御装置２からのスイッチング指令ＰＷＭ１およびＰＷＭ２により制御される。
【００４５】
より具体的には、車両１００の走行時において、インバータ３０−１および３０−２は、運転者の運転操作や走行状況に応じて必要な電力をそれぞれモータジェネレータ３４−１および３４−２との間で授受する。また、車両１００の充電時において、インバータ３０−１および３０−２は互いに連携動作することで、後述するようにモータジェネレータ３４−１および３４−２を介して供給される商用電源（単相交流）を直流電力に変換し、主正母線ＭＰＬ，主負母線ＭＮＬを介して主バッテリＭＢ１，ＭＢ２へ供給する（主バッテリＭＢ１，ＭＢ２の充電）。
【００４６】
モータジェネレータ３４−１および３４−２は、電力と回転駆動力とを相互に変換可能な回転電機であり、モータジェネレータ３４−１および３４−２で発生された回転駆動力は、駆動力分配機構および駆動軸などを介して駆動輪（いずれも図示しない）に伝達される。具体的には、モータジェネレータ３４−１および３４−２は、それぞれインバータ３０−１および３０−２から供給される交流電力から回転駆動力を発生可能であるとともに、車両１００の回生制動時やエンジン（図示しない）からの回転駆動力を受けて電力を発生可能（発電可能）である。
【００４７】
モータジェネレータ３４−１，３４−２は、一例として、永久磁石が埋設されたロータを備える三相交流回転電機である。そして、モータジェネレータ３４−１，３４−２のステータには、Ｙ（スター）結線された３相分のステータコイルが設けられ、各相のステータコイルは、それぞれインバータ３０−１および３０−２の対応する相と電気的に接続される。さらに、各ステータコイルの中性点Ｎ１およびＮ２は、コネクタ部２００が車両１００に連結されて、電力線ＡＣＬを構成するそれぞれ正供給線ＡＣＬｐおよび負供給線ＡＣＬｎと電気的に接続される。
【００４８】
ＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、正線ＰＬ１，負線ＮＬ１に対して、コンバータ８−１と並列に接続され、正線ＰＬ１，負線ＮＬ１を介して授受される電力の一部を降圧して低圧電力を生成した後に、当該低圧電力（正極）を低圧直流母線ＭＤＣＬへ出力する。なお、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０の出力端子の負極側は、車体（ボディ）アースに接続される。ここで、「低圧電力」とは、主バッテリＭＢ１，ＭＢ２の出力電圧に比較して、電圧が低いことを意味するものであり、一例として、その電圧値は１２Ｖ（もしくは２４Ｖ）に設定される。
【００４９】
一例として、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、直流電力を交流電力に変換した上で巻線変圧器（トランス）を用いて電圧変換を行い、電圧変換後の交流電力を直流電力に再変換する、いわゆる「トランス型」の電圧変換回路からなる。そして、このような電圧変換動作は、それぞれ後述する制御装置２からのスイッチング指令ＳＷＰにより制御される。
【００５０】
副バッテリＳＢは、充放電可能な直流電力の貯蔵要素であり、低圧直流母線ＭＤＣＬと車体アースとの間に接続される。そして、副バッテリＳＢは、低圧直流母線ＭＤＣＬを介して供給されるＤＣ−ＤＣコンバータ１０からの低圧電力で充電される一方で、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０からの低圧電力の供給が開始される前（たとえば、車両１００のシステム起動時）などにおいて、低圧電力を制御装置２へ供給する。副バッテリＳＢは、一例として鉛蓄電池などからなり、その定格出力電圧が約１２Ｖとなるように構成されている。なお、副バッテリＳＢの定格出力電圧が１２Ｖとなるように構成される場合には、副バッテリＳＢを浮動充電できるように、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０の出力電圧を１４Ｖ程度にしてもよい。
【００５１】
制御装置２は、車両１００の制御動作を総合的に司る制御部であり、一例として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）などの記憶部とを含むマクロコンピュータを主体として構成される。そして、制御装置２は、低圧直流母線ＭＤＣＬに接続された低圧直流線ＤＣＬを介して供給される低圧電力によって作動する。
【００５２】
具体的には、運転者の操作によってイグニッションオン指令（図示しない）が与えられると、制御装置２は、システムイネーブル信号ＳＥ１，ＳＥ２を発し、主バッテリＭＢ１，ＭＢ２とコンバータ８−１，８−２との間を電気的に接続するとともに、コンバータ８−１，８−２にスイッチング指令ＰＷＣ１，ＰＷＣ２を与えて、主正母線ＭＰＬ，主負母線ＭＮＬを所定の電圧まで充電する。このとき、制御装置２は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０にスイッチング指令ＳＷＰを与えて低圧電力の供給を開始する。このようにして、車両１００がシステム起動される。このシステム起動後、制御装置２は、運転者の操作に応じた必要な駆動力を発生するために、インバータ３０−１，３０−２にスイッチング指令ＰＷＭ１，ＰＷＭ２を与える。
【００５３】
一方、車両１００のシステム停止時において、車両１００にコネクタ部２００が連結されると、制御装置２は主バッテリＭＢ１，ＭＢ２を充電するための動作を開始する。具体的には、制御装置２は、システムイネーブル信号ＳＥ１，ＳＥ２を与えて、主バッテリＭＢ１，ＭＢ２とコンバータ８−１，８−２との間を電気的に接続する。そして、制御装置２は、インバータ３０−１，３０−２にスイッチング指令ＰＷＭ１，ＰＷＭ２を与えるとともに、コンバータ８−１，８−２にスイッチング指令ＰＷＣ１，ＰＷＣ２を与える。
【００５４】
このように、制御装置２は、車両１００のシステム起動および主バッテリＭＢ１，ＭＢ２の充電動作のいずれにおいても、その制御処理の全体を司る。
【００５５】
次に、主バッテリＭＢ１，ＭＢ２の充電動作について説明する。
図３は、インバータ３０−１，３０−２およびモータジェネレータ３４−１，３４−２の概略構成図である。
【００５６】
図３を参照して、インバータ３０−１は、それぞれＵ相，Ｖ相，Ｗ相アーム回路を構成するトランジスタＱ１Ｕｐ，Ｑ１Ｕｎ、トランジスタＱ１Ｖｐ，Ｑ１Ｖｎ、トランジスタＱ１Ｗｐ，Ｑ１Ｗｎを含み、各アーム回路は、主正母線ＭＰＬと主負母線ＭＮＬとの間に接続される。そして、各アーム回路におけるトランジスタ間の接続点Ｎ１Ｕ，Ｎ１Ｖ，Ｎ１Ｗがモータジェネレータ３４−１の対応するステータコイルに接続され、モータジェネレータ３４−１へ対応する相電圧が供給される。なお、トランジスタＱ１Ｕｐ，Ｑ１Ｕｎ，Ｑ１Ｖｐ，Ｑ１Ｖｎ，Ｑ１Ｗｐ，Ｑ１Ｗｎは、一例として、ＩＧＢＴ（Insulated Gated Bipolar Transistor）などのスイッチング素子からなる。
【００５７】
さらに、インバータ３０−１は、ダイオードＤ１Ｕｐ，Ｄ１Ｕｎ，Ｄ１Ｖｐ，Ｄ１Ｖｎ，Ｄ１Ｗｐ，Ｄ１Ｗｎを含み、各ダイオードは、同じ符号を有するトランジスタのエミッタ側からコレクタ側に帰還電流を流すことができるように、対応のトランジスタに並列接続される。
【００５８】
インバータ３０−１では、スイッチング指令ＰＷＭ１に応じて、各トランジスタがスイッチング動作することで、直流電力と交流電力との電力変換動作が実現される。より具体的には、主正母線ＭＰＬに接続された上アーム側（正側）のトランジスタＱ１Ｕｐ，Ｑ１Ｖｐ，Ｑ１Ｗｐと、主負母線ＭＮＬに接続された下アーム側（負側）のトランジスタＱ１Ｕｎ，Ｑ１Ｖｎ，Ｑ１Ｗｎとのうち、上アーム側および下アーム側からそれぞれ１個ずつ順次選択され、当該選択された２個のトランジスタがオン状態に駆動される。なお、同一のアーム回路を構成する２個のトランジスタが同時に選択されることはない。
【００５９】
このように選択されるトランジスタの組合せは、６通り存在する。さらに、各トランジスタが導通される期間（デューティ比）および位相（タイミング）を調整することで、電力変換量および電力変換方向（直流電力から交流電力、もしくは交流電力から直流電力）が制御される。
【００６０】
インバータ３０−２は、インバータ３０−１と同様に、それぞれＵ相，Ｖ相，Ｗ相アーム回路を構成するトランジスタＱ２Ｕｐ，Ｑ２Ｕｎ、トランジスタＱ２Ｖｐ，Ｑ２Ｖｎ、トランジスタＱ２Ｗｐ，Ｑ２Ｗｎを含む。そして、各アーム回路におけるトランジスタ間の接続点Ｎ２Ｕ，Ｎ２Ｖ，Ｎ２Ｗがモータジェネレータ３４−２の対応するステータコイルに接続され、モータジェネレータ３４−２へ対応する相電圧が供給される。また、インバータ３０−２は、ダイオードＤ２Ｕｐ，Ｄ２Ｕｎ，Ｄ２Ｖｐ，Ｄ２Ｖｎ，Ｄ２Ｗｐ，Ｄ２Ｗｎを含む。電力変換動作については、上述のインバータ３０−１と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【００６１】
次に、インバータ３０−１，３０−２およびモータジェネレータ３４−１，３４−２を用いて、商用電源により主バッテリＭＢ１，ＭＢ２を充電する構成について説明する。なお、インバータ３０−１，３０−２が本願発明の「電力変換部」に相当する。
【００６２】
商用電源により主バッテリＭＢ１，ＭＢ２を充電する場合には、インバータ３０−１，３０−２は、上述した通常のスイッチング動作とは異なる「零電圧モード」で動作する。「零電圧モード」は、上アーム側および下アーム側の各々において、３個のトランジスタを一括してスイッチング（オンまたはオフ）させるモードである。この動作モードでは、上アーム側の３個のスイッチング素子は、いずれも同じスイッチング状態（すべてオン、または、すべてオフ）となり、また、下アーム側の３個のトランジスタについてもいずれも同じスイッチング状態となる。
【００６３】
図４は、零電圧モードにおけるインバータ３０−１，３０−２およびモータジェネレータ３４−１，３４−２の零相等価回路である。
【００６４】
図４を参照して、インバータ３０−１，３０−２が上述のような零電圧モードで動作する場合には、インバータ３０−１における上アーム側の３個のトランジスタＱ１Ｕｐ，Ｑ１Ｖｐ，Ｑ１ＷｐおよびダイオードＤ１Ｕｐ，Ｄ１Ｖｐ，Ｄ１Ｗｐは、上アームＡＲＭ１ｐとしてまとめて示され、インバータ３０−１における下アーム側の３個のトランジスタＱ１Ｕｎ，Ｑ１Ｖｎ，Ｑ１ＷｎおよびダイオードＤ１Ｕｎ，Ｄ１Ｖｎ，Ｄ１Ｗｎは、下アームＡＲＭ１ｎとしてまとめて示される。同様に、インバータ３０−２における上アーム側の３個のトランジスタおよびダイオードは上アームＡＲＭ２ｐとしてまとめて示され、インバータ３０−２における下アーム側の３個のトランジスタおよびダイオードは下アームＡＲＭ２ｎとしてまとめて示されている。
【００６５】
すなわち、各アームＡＲＭ１ｐ，ＡＲＭ１ｎ，ＡＲＭ２ｐ，ＡＲＭ２ｎは、それぞれ３個のトランジスタをまとめたトランジスタＱと、３個のダイオードをまとめたダイオードＤとを含む。したがって、この零相等価回路は、主正母線ＭＰＬ，主負母線ＭＮＬを介して供給される直流電力を単相交流電力へ変換可能であるとともに、正供給線ＡＣＬｐ，負供給線ＡＣＬｎを介して中性点Ｎ１，Ｎ２に入力される単相交流電力を直流電力へ変換可能な単相インバータとみることができる。
【００６６】
そこで、インバータ３０−１，３０−２が単相インバータとして動作するようにスイッチング指令ＰＷＭ１，ＰＷＭ２を連携して制御することによって、商用電源から供給される単相交流電力を直流電力に変換して、主正母線ＭＰＬ，主負母線ＭＮＬへ供給できる。この直流電力によって、主バッテリＭＢ１，ＭＢ２を充電できる。
【００６７】
なお、商用電源により主バッテリＭＢ１，ＭＢ２を充電する場合には、主バッテリＭＢ１，ＭＢ２の充電状態（ＳＯＣ：State Of Charge）に応じて、適切な充電電流および充電電圧が供給されるように、コンバータ８−１，８−２に与えられるスイッチング指令ＰＷＣ１，ＰＷＣ２も制御される。
【００６８】
上述のように、商用電源による主バッテリＭＢ１，ＭＢ２の充電を実現するためには、制御装置２の作動が必須である。そのため、コネクタ部２００が車両１００に連結されたとしても、制御装置２が作動できなければ、主バッテリＭＢ１，ＭＢ２を充電できない。
【００６９】
再度、図２を参照して、制御装置２は、副バッテリＳＢからの低圧電力によって作動するように構成されているが、副バッテリＳＢを充電する低圧電力は、主バッテリＭＢ１の電力をＤＣ−ＤＣコンバータ１０で降圧して生成される。そのため、副バッテリＳＢが過放電状態にあれば、制御装置２がスイッチング指令ＳＷＰを生成できず、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０は電力変換動作を実行できない。そのため、制御装置２の動作不能状態が継続するので、主バッテリＭＢ１，ＭＢ２を充電することもできない。
【００７０】
特に、本実施の形態においては、外部電源の一例である商用電源の電圧値は１００Ｖ（もしくは２００Ｖ）であるので、３００Ｖ〜５００Ｖに設計される主バッテリＭＢ１，ＭＢ２を充電するためには、インバータ３０−１，３０−２を用いて昇圧する必要がある。すなわち、商用電源を単純に整流しただけでは、主バッテリＭＢ１，ＭＢ２を充電することはできない。
【００７１】
これに対して、副バッテリＳＢの電圧値は１２Ｖもしくは２４Ｖに設計されるので、商用電源の電圧値に比較して低い。そのため、副バッテリＳＢを充電するための直流電力は、商用電源を降圧することで比較的容易に得ることができる。
【００７２】
そこで、本実施の形態１に従う車両１００は、コネクタ部２００が車両１００に連結されると、制御装置２の作動状態と無関係に副バッテリＳＢを充電する機構を備える。本明細書に記載の実施の形態において、制御装置２の「作動状態と無関係に」とは、「制御装置２における制御動作が実行中および停止中のいずれであっても」という意味であり、言い換えれば、「制御装置２が動作不能状態に維持されたまま」という意味である。さらに別の言い方をすれば、「スイッチング指令といった制御装置２からの制御指令に依存することなく自律的に」副バッテリＳＢを充電できる構成を意味する。
【００７３】
具体的には、本実施の形態１に従う車両１００は、コネクタ部２００の連結によって商用電源と電気的に接続されると、受動的に低圧電力を生成する低圧電力生成部４を搭載する。
【００７４】
低圧電力生成部４は、正供給線ＡＣＬｐおよび負供給線ＡＣＬｎと電気的に接続され、コネクタ部２００およびコネクタ受入部４０を介して車両１００に入力される商用電源からの電力を供給されることで、低圧電力を生成する。
【００７５】
より詳細には、低圧電力生成部４は、巻線変圧器１２と、ダイオード部１４とを含む。巻線変圧器１２は、一次側に入力される商用電源を所定の変圧比（巻数比）で変圧して二次側に出力する電圧変換装置である。この巻線変圧器１２での変圧動作は、交流電力を入力することで当然に生じるものであり、何らの外部からの制御信号をも必要としない。そのため、巻線変圧器１２での変圧動作は、受動的かつ自発的なものとなる。
【００７６】
巻線変圧器１２の二次側から出力される降圧後の交流電力は、ダイオード部１４によって整流されて低圧電力が生成される。一例として、ダイオード部１４は、４個のダイオードからなる全波整流ブリッジ回路であり、ダイオード部１４に電圧が供給されるだけで、低圧電力が出力される。ダイオード部１４で生成された低圧電力は、低圧直流補助線ＳＤＣＬを介して、副バッテリＳＢおよび制御装置２へ供給される。
【００７７】
なお、巻線変圧器１２の変圧比は、一次側に入力される商用電源の電圧値（たとえば、１００Ｖもしくは２００Ｖ）と、ダイオード部１４の回路構成（全波整流もしくは半波整流）とに応じて、低圧電力（たとえば、１２Ｖ）を生成するのに適した値に設定される。
【００７８】
このように、低圧電力生成部４は、コネクタ部２００が車両１００（コネクタ受入部４０）に連結されることで、制御装置２からの制御指令を必要とすることなく副バッテリＳＢを充電する。そのため、コネクタ部２００が車両１００に連結された際に、副バッテリＳＢが過放電状態のため制御装置２が作動不能であっても、低圧電力を供給することで制御装置２を確実に作動させることができるため、主バッテリＭＢ１，ＭＢ２を商用電源により充電することができる。
【００７９】
この発明の実施の形態１によれば、車両１００に搭載された主バッテリＭＢ１，ＭＢ２を充電するためにコネクタ２００が車両１００に連結されると、制御装置２の作動状態と無関係に低圧電力生成部４から供給される低圧電力によって、制御装置２を作動させることができる。そのため、副バッテリＳＢの充電状態にかかわらず、制御装置２がインバータ３０−１，３０−２およびコンバータ８−１，８−２における電圧変換動作を制御できるので、主バッテリＭＢ１，ＭＢ２を確実に充電できる。
【００８０】
［実施の形態２］
上述の実施の形態１では、低圧電力を受動的に生成するための低圧電力生成部４が車両１００側に搭載される構成について説明したが、実施の形態２では、低圧電力生成部４が車両充電装置側に配置される構成について説明する。
【００８１】
図５は、この発明の実施の形態２に従う車両充電システムの要部を示す概略構成図である。
【００８２】
図５を参照して、この発明の実施の形態２に従う車両充電システムを構成する車両１００Ａは、図２に示す車両１００において、低圧電力生成部４を除くとともに、コネクタ受入部４０に代えて、商用電源に加えて車両充電装置で生成された低圧電力を受入れ可能なコネクタ受入部４０Ａを設けたものである。また、本実施の形態２に従う車両充電装置を構成するコネクタ部２００Ａは、図２に示すコネクタ部２００に低圧電力生成部４を内蔵したものである。その他については、図２に示す車両充電システムと同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【００８３】
コネクタ部２００Ａは、上述の低圧電力生成部４を含み、電力線ＡＣＬ（正供給線ＡＣＬｐおよび負供給線ＡＣＬｎ）を介して供給される商用電源からの電力を供給されることで低圧電力を生成する。
【００８４】
そして、コネクタ部２００Ａおよびコネクタ受入部４０Ａの接合面の各々には、商用電源および低圧電力を伝送するための導電性の接触部が設けられ、コネクタ部２００Ａとコネクタ受入部４０Ａとの連結によって、それぞれの接触部が互いに電気的に接続される。これにより、電力線ＡＣＬ（正供給線ＡＣＬｐおよび負供給線ＡＣＬｎ）を介して供給される商用電源がモータジェネレータ３４−１，３４−２の中性点Ｎ１，Ｎ２に供給される第１経路、およびコネクタ部２００Ａで生成された低圧電力が低圧直流補助線ＳＤＣＬを介して、副バッテリＳＢおよび制御装置２へ供給される第２経路が形成される。
【００８５】
このように、低圧電力生成部４は、コネクタ部２００Ａが車両１００Ａ（コネクタ受入部４０Ａ）に連結されることで、何らの制御指令を必要とすることなく副バッテリＳＢを充電できる。そのため、コネクタ部２００Ａが車両１００Ａに連結された際に、副バッテリＳＢが過放電状態のため制御装置２が作動不能であっても、低圧電力を供給することで制御装置２を確実に作動させることができるため、主バッテリＭＢ１，ＭＢ２を商用電源により充電することができる。
【００８６】
この発明の実施の形態２によれば、車両１００Ａに搭載された主バッテリＭＢ１，ＭＢ２を充電するためにコネクタ２００Ａが車両１００Ａに連結されると、制御装置２の作動状態と無関係にコネクタ部２００Ａに内蔵された低圧電力生成部４から供給される低圧電力によって、制御装置２を作動させることができる。そのため、副バッテリＳＢの充電状態にかかわらず、制御装置２がインバータ３０−１，３０−２およびコンバータ８−１，８−２における電圧変換動作を制御できるので、主バッテリＭＢ１，ＭＢ２を確実に充電できる。
【００８７】
［実施の形態３］
上述の実施の形態１では、車両１００側に搭載された低圧電力生成部４が低圧電力を受動的に生成する構成について説明したが、実施の形態３では、主バッテリの出力電圧を降圧することで低圧電力が生成される構成について説明する。
【００８８】
図６は、この発明の実施の形態３に従う車両充電システムの要部を示す概略構成図である。
【００８９】
図６を参照して、この発明の実施の形態３に従う車両１００Ｂは、図２に示す車両１００において、降圧部５と、システムリレーＳＭＲ３，ＳＭＲ４と、識別タグ４２を含むコネクタ受入部４０Ｂとを追加したものである。また、この発明の実施の形態３に従うコネクタ部２００Ｂは、識別タグ４２を検出するための検出部４４と、車両１００ＢのシステムリレーＳＭＲ３，ＳＭＲ４を駆動するためのシステムイネーブル信号ＳＥ３を発する指令生成部４６とを追加したものである。その他については、図２に示す車両充電システムと同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【００９０】
車両１００の降圧部５は、主バッテリＭＢ１の出力側に電気的に接続され、主バッテリＭＢ１の出力電圧を降圧して低圧電力を受動的に生成し、低圧直流補助線ＳＤＣＬを介して、生成した低圧電力を副バッテリＳＢおよび制御装置２へ供給する。
【００９１】
具体的には、降圧部５は、主バッテリＭＢ１とシステムリレーＳＭＲ１との間で、正線ＰＬ１および負線ＮＬ１と電気的に接続される。そのため、システムリレーＳＭＲ１の状態にかかわらず、主バッテリＭＢ１の出力電圧は降圧部５へ供給される。さらに、主バッテリＭＢ１と降圧部５との間には、両者を電気的に接続または遮断するシステムリレーＳＭＲ３が介挿される。後述するように、システムリレーＳＭＲ３は、コネクタ部２００Ｂに設けられる指令生成部４６からのシステムイネーブル信号ＳＥ３によって駆動され、両者を電気的に接続する。すなわち、システムイネーブル信号ＳＥ３は駆動指令に相当する。
【００９２】
そして、降圧部５では、正線ＰＬ１から供給される電位（主バッテリＭＢ１の正極電位）が直列接続された分圧抵抗Ｒ１およびＲ２を介して車体アースへ接続される。また、正線ＰＬ１から供給される電位（主バッテリＭＢ１の正極電位）が車体アースへ直接的に接続される。そのため、分圧抵抗Ｒ１と分圧抵抗Ｒ２との接続点ＶＮに生じる車体アースを基準とした電圧ＶＬは、主バッテリＭＢ１の出力電圧を分圧抵抗Ｒ１と分圧抵抗Ｒ２との比率で分圧された値となる。具体的には、電圧ＶＬ＝主バッテリＭＢ１の出力電圧×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）の関係が成立する。主バッテリＭＢ１からは直流電力が供給されるので、電圧ＶＬが低圧電力に相当する値（たとえば、１２Ｖ）となるように、分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２の値が適切に選択される。
【００９３】
このように降圧部５で生成された低圧電力は、低圧直流補助線ＳＤＣＬを介して、副バッテリＳＢおよび制御装置２へ供給される。なお、低圧直流補助線ＳＤＣＬには、非充電時に副バッテリＳＢから車体アースへ電流が逆流しないように、システムリレーＳＭＲ４が介挿される。システムリレーＳＭＲ４は、システムリレーＳＭＲ３と同様に、システムイネーブル信号ＳＥ３によって駆動される。そのため、降圧部５は、システムイネーブル信号ＳＥ３が発せられる期間、すなわちコネクタ部２００Ｂが車両１００に連結されて充電が行われる期間に限って、副バッテリＳＢおよび制御装置２と電気的に接続される。
【００９４】
一方、コネクタ部２００Ｂでは、検出部４４がコネクタ部２００Ｂとコネクタ受入部４０Ｂとの連結を監視し、連結が検出されると指令生成部４６へ連結を通知する信号を発する。検出部４４がコネクタ部２００Ｂとコネクタ受入部４０Ｂとの連結を監視する方法は、公知の方法を用いることができるが、一例として、コネクタ受入部４０Ｂに車両１００の固有の情報を格納する識別タグ４２を設け、検出部４４が定期的に当該識別タグ４２の内容を電気的に（たとえば、電波を用いて）読出すような処理を実行し、その読出し結果に基づいて、コネクタ部２００Ｂとコネクタ受入部４０Ｂとの連結を判断する。
【００９５】
指令生成部４６は、検出部４４からの連結通知信号に応答して、システムイネーブル信号ＳＥ３を発する。コネクタ受入部４０Ｂは、商用電源に加えて車両充電装置で生成されたシステムイネーブル信号ＳＥ３を車両１００Ｂ内に受入れる。車両１００Ｂでは、コネクタ受入部４０Ｂを介して受入れられたシステムイネーブル信号ＳＥ３がシステムリレーＳＭＲ３，ＳＭＲ４へ伝達される。
【００９６】
ここで、指令生成部４６は、モータジェネレータ３４−１，３４−２と並列に正供給線ＡＣＬｐおよび負供給線ＡＣＬｎに接続され、商用電源からの電力を受けて作動するため、車両１００の動作状態にかかわらず、システムイネーブル信号ＳＥ３を出力することができる。また、指令生成部４６は、商用電源からの電力を受けてシステムイネーブル信号ＳＥ３を生成するので、システムイネーブル信号ＳＥ３として、システムリレーＳＭＲ３，ＳＭＲ４を電気的に駆動可能な電力を供給できる。
【００９７】
このように、コネクタ部２００Ｂの指令生成部４６は、コネクタ部２００Ｂと車両１００Ｂ（コネクタ受入部４０Ｂ）との連結に応答して、車両１００Ｂの外部から車両１００Ｂにシステムイネーブル信号ＳＥ３を与え、車両１００Ｂに搭載されたシステムリレーＳＭＲ３，ＳＭＲ４を駆動する。これにより、車両１００Ｂの内部で何らの制御指令を生成することなく副バッテリＳＢを充電できる。そのため、コネクタ部２００Ｂが車両１００Ｂに連結された際に、副バッテリＳＢが過放電状態のため制御装置２が作動不能であっても、低圧電力を供給することで制御装置２を確実に作動させることができるため、主バッテリＭＢ１，ＭＢ２を商用電源により充電することができる。
【００９８】
この発明の実施の形態３によれば、車両１００Ｂに搭載された主バッテリＭＢ１，ＭＢ２を充電するためにコネクタ２００Ｂが車両１００Ｂに連結されると、制御装置２の作動状態と無関係に降圧部５が主バッテリＭＢの出力電圧を降圧して低圧電力を供給する。そのため、副バッテリＳＢの充電状態にかかわらず、制御装置２を作動させることができる。そのため、制御装置２によるインバータ３０−１，３０−２およびコンバータ８−１，８−２における電圧変換動作を維持でき、主バッテリＭＢ１，ＭＢ２を確実に充電できる。
【００９９】
なお、上述の実施の形態１〜３では、２つのモータジェネレータの中性点に入力される外部電源（単相交流）を２つのインバータを用いて直流電力に変換して、主バッテリを充電する構成について例示したが、この構成に限られことはない。本願発明は、外部電源により主バッテリを充電するに際して、制御装置を作動させる必要がある構成について同様に適用可能である。たとえば、商用電源から供給される１００Ｖ（もしくは２００Ｖ）の電圧値をもつ交流電力を直流電力に変換する整流機能と、整流された直流電力の電圧値より高く設定される主バッテリの定格電圧値を超える電圧値まで昇圧可能な直流昇圧機能と、を備える電力変換装置（インバータなど）を別に設けた車両においても適用できる。
【０１００】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】この発明の実施の形態１に従う車両充電システムの全体構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１に従う車両充電システムの要部を示す概略構成図である。
【図３】インバータおよびモータジェネレータの概略構成図である。
【図４】零電圧モードにおけるインバータおよびモータジェネレータの零相等価回路である。
【図５】この発明の実施の形態２に従う車両充電システムの要部を示す概略構成図である。
【図６】この発明の実施の形態３に従う車両充電システムの要部を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１ 車両充電システム、２ 制御装置、４ 低圧電力生成部、５ 降圧部、８−１，８−２ コンバータ、１０ ＤＣ−ＤＣコンバータ、１２ 巻線変圧器、１４ ダイオード部、３０−１，３０−２ インバータ、３４−１，３４−２ モータジェネレータ、４０，４０Ａ，４０Ｂ コネクタ受入部、４２ 識別タグ、４４ 検出部、４６ 指令生成部、１００，１００Ａ，１００Ｂ 電動車両（車両）、２００，２００Ａ，２００Ｂ コネクタ部、２０２ 充電ステーション、２０４ 住宅、２１０ 車両充電装置、ＡＣＬ 電力線、ＡＣＬｎ 負供給線、ＡＣＬｐ 正供給線、ＡＲＭ１ｎ，ＡＲＭ２ｎ 下アーム、ＡＲＭ１ｐ，ＡＲＭ２ｐ 上アーム、Ｃ 平滑コンデンサ、Ｄ，Ｄ１Ｕｐ，Ｄ１Ｕｎ，Ｄ１Ｖｐ，Ｄ１Ｖｎ，Ｄ１Ｗｐ，Ｄ１Ｗｎ ダイオード、ＤＣＬ 低圧直流線、ＭＢ１，ＭＢ２ 主バッテリ、ＭＤＣＬ 低圧直流母線、ＭＮＬ 主負母線、ＭＰＬ 主正母線、Ｎ１，Ｎ２ 中性点、Ｎ１Ｕ，Ｎ１Ｖ，Ｎ１Ｗ，Ｎ２Ｕ，Ｎ２Ｖ，Ｎ２Ｗ 接続点、ＮＬ１，ＮＬ２ 負線、ＰＬ１，ＰＬ２ 正線、ＰＳＬ 外部電源線、Ｑ，Ｑ１Ｕｐ，Ｑ１Ｕｎ，Ｑ１Ｖｐ，Ｑ１Ｖｎ，Ｑ１Ｗｐ，Ｑ１Ｗｎ トランジスタ、Ｒ１，Ｒ２ 分圧抵抗、ＳＢ 副バッテリ、ＳＤＣＬ 低圧直流補助線、ＳＭＲ１，ＳＭＲ２，ＳＭＲ３，ＳＭＲ４ システムリレー、ＶＮ 接続点。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充放電可能な第１蓄電部を搭載し、前記第１蓄電部を外部電源により充電可能な電動車両であって、
充電時に車両外部のコネクタ部と連結され、前記外部電源からの電力を受入れるためのコネクタ受入部と、
前記コネクタ部と前記コネクタ受入部との連結によって供給される前記外部電源からの電力を変換して前記第１充電部を充電する電力変換部と、
前記第１蓄電部に比較して出力電圧の低い充放電可能な第２蓄電部と、
前記第２蓄電部からの電力によって作動し、前記電力変換部の電力変換動作を制御する制御部と、
前記コネクタ部が前記コネクタ受入部と連結されると、前記制御部の作動状態と無関係に前記第２蓄電部を充電する低圧充電手段とを備える、電動車両。
【請求項２】
前記低圧充電手段は、前記外部電源からの電力の少なくとも一部を受けて前記第２蓄電部を充電するための低圧電力を受動的に生成する低圧電力生成部を含む、請求項１に記載の電動車両。
【請求項３】
前記コネクタ受入部は、前記外部電源からの電力に加えて、車両外部で生成された前記第２蓄電部を充電するための低圧電力を受入れるように構成され、
前記低圧充電手段は、前記コネクタ受入部を介して受入れた前記低圧電力で前記第２蓄電部を充電するための電力線を含む、請求項１に記載の電動車両。
【請求項４】
前記低圧充電手段は、
前記第１蓄電部の出力電圧を降圧して前記第２蓄電部を充電するための低圧電力を受動的に生成する降圧部と、
前記第１蓄電部と前記降圧部との間に接続され、両者を電気的に接続または遮断するリレー部とを含み、
前記リレー部は、前記コネクタ部が前記コネクタ受入部に連結されて発せられる駆動指令に応答して、前記第１蓄電部と前記降圧部とを電気的に接続する、請求項１に記載の電動車両。
【請求項５】
充放電可能な第１蓄電部を搭載する電動車両に対して、前記第１蓄電部を外部電源により充電するための車両充電装置であって、
前記電動車両は、
充電時に前記外部電源から供給される電力を変換して前記第１蓄電部を充電する電力変換部と、
前記第１蓄電部に比較して出力電圧の低い充放電可能な第２蓄電部と、
前記第２蓄電部からの電力によって作動し、前記電力変換部の電力変換動作を制御する制御部とを備え、
前記車両充電装置は、
充電時に前記電動車両と連結され、前記外部電源と前記電動車両とを電気的に接続するコネクタ部と、
前記コネクタ部が前記電動車両に連結されると、前記電動車両の前記制御部の作動状態と無関係に前記第２蓄電部を充電する低圧充電手段とを備える、車両充電装置。
【請求項６】
前記低圧充電手段は、前記外部電源からの電力を受けて前記第２蓄電部を充電するための低圧電力を受動的に生成する低圧電力生成部を含み、
前記コネクタ部は、前記外部電源からの電力に加えて、前記低圧電力を前記電動車両へ供給するように構成され、
前記電動車両は、前記コネクタ部を介して供給される前記低圧電力で前記第２蓄電部を充電するための電力線を含む、請求項５に記載の車両充電装置。
【請求項７】
前記電動車両は、
前記第１蓄電部の出力電圧を降圧して前記第２蓄電部を充電するための低圧電力を受動的に生成する降圧部と、
前記第１蓄電部と前記降圧部との間に接続され、両者を電気的に接続または遮断するリレー部とをさらに備え、
前記低圧充電手段は、前記コネクタ部と前記電動車両との連結に応答して、前記リレー部が前記第１蓄電部と前記降圧部とを電気的に接続するための駆動指令を前記電動車両の前記スイッチ部へ与える指令生成部を含む、請求項５に記載の車両充電装置。
【請求項８】
車両充電システムであって、
充放電可能な第１蓄電部を搭載する電動車両と、
前記電動車両に搭載された前記第１蓄電部を外部電源により充電するための車両充電装置とを備え、
前記車両充電装置は、充電時に前記電動車両と連結され、前記外部電源と前記電動車両とを電気的に接続するコネクタ部を含み、
前記電動車両は、
充電時に前記外部電源から供給される電力を変換して前記第１蓄電部を充電する電力変換部と、
前記第１蓄電部に比較して出力電圧の低い充放電可能な第２蓄電部と、
前記第２蓄電部からの電力によって作動し、前記電力変換部の電力変換動作を制御する制御部とを含み、
前記車両充電システムは、前記コネクタ部が前記電動車両に連結されると、前記制御部の作動状態と無関係に前記第２蓄電部を充電する低圧充電手段をさらに備える、車両充電システム。
【請求項９】
前記低圧充電手段は、前記外部電源からの電力を受けて前記第２蓄電部を充電するための低圧電力を受動的に生成する低圧電力生成部を含む、請求項８に記載の車両充電システム。
【請求項１０】
前記低圧電力生成部は、前記電動車両に搭載されるとともに、前記コネクタ部の連結によって前記電動車両に供給された前記外部電源からの電力の少なくとも一部を受取るように構成される、請求項９に記載の車両充電システム。
【請求項１１】
前記低圧電力生成部は、前記コネクタ部に含まれ、前記電動車両へ供給されるべき外部電源からの電力の少なくとも一部を受けて前記低圧電力を生成するとともに、前記低圧電力が前記コネクタ部を介して前記電動車両の前記第２蓄電部へ供給されるように構成される、請求項９に記載の車両充電システム。
【請求項１２】
前記低圧充電手段は、
前記第１蓄電部の出力電圧を降圧して前記第２蓄電部を充電するための低圧電力を受動的に生成する降圧部と、
前記第１蓄電部と前記降圧部との間に接続され、両者を電気的に接続または遮断するリレー部とを含み、
前記リレー部は、前記コネクタ部が前記電動車両に連結されると、前記第１蓄電部と前記降圧部とを電気的に接続する、請求項８に記載の車両充電システム。
【請求項１３】
前記低圧充電手段は、前記コネクタ部と前記電動車両との連結に応答して、前記リレー部が前記第１蓄電部と前記降圧部とを電気的に接続するための駆動指令を発する指令生成部をさらに含み、
前記指令生成部は、前記コネクタ部に設けられ、前記外部電源からの電力を受けて作動する、請求項１２に記載の車両充電システム。
【請求項１】
充放電可能な第１蓄電部を搭載し、前記第１蓄電部を外部電源により充電可能な電動車両であって、
充電時に車両外部のコネクタ部と連結され、前記外部電源からの電力を受入れるためのコネクタ受入部と、
前記コネクタ部と前記コネクタ受入部との連結によって供給される前記外部電源からの電力を変換して前記第１充電部を充電する電力変換部と、
前記第１蓄電部に比較して出力電圧の低い充放電可能な第２蓄電部と、
前記第２蓄電部からの電力によって作動し、前記電力変換部の電力変換動作を制御する制御部と、
前記コネクタ部が前記コネクタ受入部と連結されると、前記制御部の作動状態と無関係に前記第２蓄電部を充電する低圧充電手段とを備える、電動車両。
【請求項２】
前記低圧充電手段は、前記外部電源からの電力の少なくとも一部を受けて前記第２蓄電部を充電するための低圧電力を受動的に生成する低圧電力生成部を含む、請求項１に記載の電動車両。
【請求項３】
前記コネクタ受入部は、前記外部電源からの電力に加えて、車両外部で生成された前記第２蓄電部を充電するための低圧電力を受入れるように構成され、
前記低圧充電手段は、前記コネクタ受入部を介して受入れた前記低圧電力で前記第２蓄電部を充電するための電力線を含む、請求項１に記載の電動車両。
【請求項４】
前記低圧充電手段は、
前記第１蓄電部の出力電圧を降圧して前記第２蓄電部を充電するための低圧電力を受動的に生成する降圧部と、
前記第１蓄電部と前記降圧部との間に接続され、両者を電気的に接続または遮断するリレー部とを含み、
前記リレー部は、前記コネクタ部が前記コネクタ受入部に連結されて発せられる駆動指令に応答して、前記第１蓄電部と前記降圧部とを電気的に接続する、請求項１に記載の電動車両。
【請求項５】
充放電可能な第１蓄電部を搭載する電動車両に対して、前記第１蓄電部を外部電源により充電するための車両充電装置であって、
前記電動車両は、
充電時に前記外部電源から供給される電力を変換して前記第１蓄電部を充電する電力変換部と、
前記第１蓄電部に比較して出力電圧の低い充放電可能な第２蓄電部と、
前記第２蓄電部からの電力によって作動し、前記電力変換部の電力変換動作を制御する制御部とを備え、
前記車両充電装置は、
充電時に前記電動車両と連結され、前記外部電源と前記電動車両とを電気的に接続するコネクタ部と、
前記コネクタ部が前記電動車両に連結されると、前記電動車両の前記制御部の作動状態と無関係に前記第２蓄電部を充電する低圧充電手段とを備える、車両充電装置。
【請求項６】
前記低圧充電手段は、前記外部電源からの電力を受けて前記第２蓄電部を充電するための低圧電力を受動的に生成する低圧電力生成部を含み、
前記コネクタ部は、前記外部電源からの電力に加えて、前記低圧電力を前記電動車両へ供給するように構成され、
前記電動車両は、前記コネクタ部を介して供給される前記低圧電力で前記第２蓄電部を充電するための電力線を含む、請求項５に記載の車両充電装置。
【請求項７】
前記電動車両は、
前記第１蓄電部の出力電圧を降圧して前記第２蓄電部を充電するための低圧電力を受動的に生成する降圧部と、
前記第１蓄電部と前記降圧部との間に接続され、両者を電気的に接続または遮断するリレー部とをさらに備え、
前記低圧充電手段は、前記コネクタ部と前記電動車両との連結に応答して、前記リレー部が前記第１蓄電部と前記降圧部とを電気的に接続するための駆動指令を前記電動車両の前記スイッチ部へ与える指令生成部を含む、請求項５に記載の車両充電装置。
【請求項８】
車両充電システムであって、
充放電可能な第１蓄電部を搭載する電動車両と、
前記電動車両に搭載された前記第１蓄電部を外部電源により充電するための車両充電装置とを備え、
前記車両充電装置は、充電時に前記電動車両と連結され、前記外部電源と前記電動車両とを電気的に接続するコネクタ部を含み、
前記電動車両は、
充電時に前記外部電源から供給される電力を変換して前記第１蓄電部を充電する電力変換部と、
前記第１蓄電部に比較して出力電圧の低い充放電可能な第２蓄電部と、
前記第２蓄電部からの電力によって作動し、前記電力変換部の電力変換動作を制御する制御部とを含み、
前記車両充電システムは、前記コネクタ部が前記電動車両に連結されると、前記制御部の作動状態と無関係に前記第２蓄電部を充電する低圧充電手段をさらに備える、車両充電システム。
【請求項９】
前記低圧充電手段は、前記外部電源からの電力を受けて前記第２蓄電部を充電するための低圧電力を受動的に生成する低圧電力生成部を含む、請求項８に記載の車両充電システム。
【請求項１０】
前記低圧電力生成部は、前記電動車両に搭載されるとともに、前記コネクタ部の連結によって前記電動車両に供給された前記外部電源からの電力の少なくとも一部を受取るように構成される、請求項９に記載の車両充電システム。
【請求項１１】
前記低圧電力生成部は、前記コネクタ部に含まれ、前記電動車両へ供給されるべき外部電源からの電力の少なくとも一部を受けて前記低圧電力を生成するとともに、前記低圧電力が前記コネクタ部を介して前記電動車両の前記第２蓄電部へ供給されるように構成される、請求項９に記載の車両充電システム。
【請求項１２】
前記低圧充電手段は、
前記第１蓄電部の出力電圧を降圧して前記第２蓄電部を充電するための低圧電力を受動的に生成する降圧部と、
前記第１蓄電部と前記降圧部との間に接続され、両者を電気的に接続または遮断するリレー部とを含み、
前記リレー部は、前記コネクタ部が前記電動車両に連結されると、前記第１蓄電部と前記降圧部とを電気的に接続する、請求項８に記載の車両充電システム。
【請求項１３】
前記低圧充電手段は、前記コネクタ部と前記電動車両との連結に応答して、前記リレー部が前記第１蓄電部と前記降圧部とを電気的に接続するための駆動指令を発する指令生成部をさらに含み、
前記指令生成部は、前記コネクタ部に設けられ、前記外部電源からの電力を受けて作動する、請求項１２に記載の車両充電システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−２０６３００（Ｐ２００８−２０６３００Ａ）
【公開日】平成２０年９月４日（２００８．９．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３９３２７（Ｐ２００７−３９３２７）
【出願日】平成１９年２月２０日（２００７．２．２０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月４日（２００８．９．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月２０日（２００７．２．２０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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