WO2012059988A1 - 充電装置およびそれを備える車両 - Google Patents

Abstract

　切替回路（５０）は、充電器（４５）の複数の電力取出点と電力出力部（６０）との間に設けられ、複数の電力取出点のいずれかを電力出力部（６０）に電気的に接続するように構成される。ＰＭ－ＥＣＵ（６５）は、外部電源（８５）からの供給電力の電圧および電力出力部（６０）の出力電圧に基づいて、切替回路（５０）を制御することによって充電インレット（４０）から電力出力部（６０）への給電経路を切替える。また、ＰＭ－ＥＣＵ（６５）は、蓄電装置（１０）の電圧および電力出力部（６０）の出力電圧に基づいて、切替回路（５０）を制御することによって蓄電装置（１０）から電力出力部（６０）への給電経路を切替える。

Description

充電装置およびそれを備える車両

　この発明は、充電装置およびそれを備える車両に関し、特に、車両に搭載された蓄電装置を車両外部の電源によって充電するための充電装置およびそれを備える車両に関する。

　蓄電装置に蓄えられた電力によって電動機を駆動して走行する電気自動車やハイブリッド自動車等の電動車両が知られている。このような電動車両においては、車両外部の電源（以下「外部電源」とも称する。）によって蓄電装置を充電する構成が提案されている（以下、外部電源による蓄電装置の充電を「外部充電」とも称する。）。

　たとえば、特開２００８－３１２３９５号公報（特許文献１）には、主バッテリと主バッテリより低圧の補助バッテリとを系統電源によって充電可能な電源装置が開示されている。また、この公報には、系統電源により主バッテリまたは補助バッテリを充電するための双方向インバータを用いて、主バッテリまたは補助バッテリの電力を車載コンセント（outlet）から出力可能な構成が開示されている（特許文献１参照）。

特開２００８－３１２３９５号公報 特開２００９－２２５５８７号公報 特開２００１－１６３０４１号公報

　車載コンセントへの電力供給は、できるだけ効率よく行なう必要がある。外部充電可能な車両において外部電源が接続されている場合には、外部電源から車載コンセントへ電力を供給できれば効率面から望ましい。また、その場合においても、さらに効率のよい給電を目指すことは重要である。

　また、国や地域によって外部電源の電圧は異なり、さらに、コンセントに接続される機器によってコンセントから出力すべき電圧も異なる。したがって、利便性向上の面から、複数の外部電源電圧および複数の出力電圧に対応可能な構成とすることも重要である。

　さらに、上記の課題を低コストで実現することも必要である。すなわち、上記課題を実現するために専用の電力変換器を別途設けることは、大きなコスト増加となり望ましくない。既存の構成を流用してできるだけ低コストで実現することが重要である。上記公報では、これらの課題については特に検討されていない。

　この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、車載コンセントへの給電を高効率に実現する充電装置およびそれを備える車両を提供することである。

　また、この発明の別の目的は、車載コンセントへの給電を高効率に実現し、かつ、複数の外部電源電圧および複数の出力電圧に対応可能な充電装置およびそれを備える車両を提供することである。

　また、この発明の別の目的は、車載コンセントへの給電を高効率に実現する充電装置およびそれを備える車両を低コストで提供することである。

　この発明によれば、充電装置は、車両に搭載された蓄電装置を外部電源によって充電するための充電装置であって、受電部と、電力変換器と、電力出力部と、切替回路と、制御装置とを備える。受電部は、外部電源から供給される供給電力を受ける。電力変換器は、受電部と蓄電装置との間に設けられ、外部電源からの供給電力を蓄電装置の充電電力に変換するように構成される。電力出力部は、電力変換器から電力を取り出すためのコンセントを有する。切替回路は、電力変換器の複数の電力取出点と電力出力部との間に設けられ、複数の電力取出点のいずれかを電力出力部に電気的に接続するように構成される。制御装置は、外部電源からの供給電力の電圧および電力出力部の出力電圧に基づいて、切替回路を制御することによって受電部から電力出力部への給電経路を切替える。

　好ましくは、電力変換器は、第１の変換回路、第２の変換回路、絶縁トランスおよび第３の変換回路を含む。第１の変換回路は、外部電源からの供給電力を直流電力に変換可能に構成される。第２の変換回路は、直流電力を交流電力に変換可能に構成される。絶縁トランスは、第２の変換回路に接続される一次コイルと、一次コイルに対応する二次コイルとを含む。第３の変換回路は、二次コイルから受ける交流電力を直流電力に変換して蓄電装置へ出力可能に構成される。切替回路は、受電部と第１の変換回路との間の第１の電路、および第２の変換回路と絶縁トランスとの間の第２の電路に電気的に接続される。制御装置は、外部電源からの供給電力の電圧および電力出力部の出力電圧に基づいて、第１の電路から電力出力部へ電力を供給する第１の給電経路と、第２の電路から電力出力部へ電力を供給する第２の給電経路とを切替える。

　さらに好ましくは、外部電源からの供給電力の電圧が電力出力部の出力電圧と等しいとき、制御装置は、第１の給電経路を選択するように切替回路を制御する。外部電源からの供給電力の電圧が電力出力部の出力電圧と異なるとき、制御装置は、第２の給電経路を選択するように切替回路を制御する。

　好ましくは、電力変換器は、蓄電装置に蓄えられた電力を電力出力部へ出力可能に構成される。制御装置は、蓄電装置の電圧および電力出力部の出力電圧に基づいて、切替回路を制御することによって蓄電装置から電力出力部への給電経路をさらに切替可能に構成される。

　さらに好ましくは、電力変換器は、第１の変換回路、第２の変換回路、絶縁トランスおよび第３の変換回路を含む。第１の変換回路は、外部電源からの供給電力を直流電力に変換可能に構成される。第２の変換回路は、直流電力を交流電力に変換可能に構成される。絶縁トランスは、第２の変換回路に接続される一次コイルと、一次コイルに対応する二次コイルとを含む。第３の変換回路は、二次コイルから受ける交流電力を直流電力に変換して蓄電装置へ出力可能に構成される。第１から第３の変換回路の各々は、双方向に電力変換可能に構成される。切替回路は、受電部と第１の変換回路との間の第１の電路、第２の変換回路と絶縁トランスとの間の第２の電路、および絶縁トランスと第３の変換回路との間の第３の電路に電気的に接続される。受電部が外部電源に接続されているとき、制御装置は、外部電源からの供給電力の電圧および電力出力部の出力電圧に基づいて、第１の電路から電力出力部へ電力を供給する第１の給電経路と、第２の電路から電力出力部へ電力を供給する第２の給電経路とを切替える。受電部が外部電源に接続されていないとき、制御装置は、蓄電装置の電圧および電力出力部の出力電圧に基づいて、蓄電装置に蓄えられた蓄電電力を第３の電路から電力出力部へ供給する第３の給電経路と、第１の電路から電力出力部へ蓄電電力を供給する第４の給電経路とを切替える。

　さらに好ましくは、受電部が外部電源に接続されており、かつ、外部電源からの供給電力の電圧が電力出力部の出力電圧と等しいとき、制御装置は、第１の通電経路を選択するように切替回路を制御する。受電部が外部電源に接続されており、かつ、外部電源からの供給電力の電圧が電力出力部の出力電圧と異なるとき、制御装置は、第２の通電経路を選択するように切替回路を制御する。受電部が外部電源に接続されておらず、かつ、蓄電装置の電圧により定まる所定電圧よりも電力出力部の出力電圧が低いとき、制御装置は、第３の通電経路を選択するように切替回路を制御する。受電部が外部電源に接続されておらず、かつ、電力出力部の出力電圧が所定電圧以上のとき、制御装置は、第４の通電経路を選択するように切替回路を制御する。

　好ましくは、電力出力部は、出力電圧に対応して複数のコンセントを含む。切替回路は、複数の電力取出点のいずれかを複数のコンセントのいずれかに電気的に接続するように構成される。制御装置は、電力出力部の出力電圧に対応するコンセントを電気的に接続するように切替回路を制御する。

　また、この発明によれば、車両は、上述したいずれかの充電装置と、充電装置によって充電される蓄電装置とを備える。

　この発明においては、電力変換器の複数の電力取出点と電力出力部との間に切替回路が設けられ、複数の電力取出点のいずれかを電力出力部に電気的に接続可能である。そして、外部電源からの供給電力の電圧および電力出力部の出力電圧に基づいて、切替回路を制御することによって受電部から電力出力部への給電経路を切替可能であるので、最も効率のよい給電経路を選択可能である。したがって、この発明によれば、電力出力部への給電を高効率に実現することが可能となる。また、複数の外部電源電圧および複数の出力電圧に対応することが可能となる。

　また、この発明においては、外部電源からの供給電力を蓄電装置の充電電力に変換する電力変換器を流用して電力出力部へ給電するので、電力出力部へ給電するための専用の電力変換器を別途設ける必要はない。したがって、この発明によれば、電力出力部への給電を高効率に実現する充電装置を低コストで提供することができる。

　また、この発明においては、電力変換器は、蓄電装置に蓄えられた電力を電力出力部へ出力可能に構成される。そして、蓄電装置の電圧および電力出力部の出力電圧に基づいて、切替回路を制御することによって蓄電装置から電力出力部への給電経路をさらに切替可能である。したがって、この発明によれば、蓄電装置から電力出力部への給電が行なわれる場合においても、電力出力部への給電を高効率に実現することができ、さらに、複数の出力電圧に対応することも可能となる。

この発明の実施の形態による充電装置を搭載した車両の全体ブロック図である。 図１に示す充電器、切替回路および電力出力部の回路図である。 電力出力部への給電経路を示した図である。 電力出力部への給電経路の選択例を説明するための図である。 図１に示すＰＭ－ＥＣＵの機能ブロック図である。 図５に示す切替制御部により実行される処理の手順を説明するためのフローチャートである。

　以下、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、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

　図１は、この発明の実施の形態による充電装置を搭載した車両の全体ブロック図である。図１を参照して、車両１００は、蓄電装置１０と、システムメインリレー（以下「ＳＭＲ（System　Main　Relay）」と称する。）１５と、パワーコントロールユニット（以下「ＰＣＵ（Power　Control　Unit）」と称する。）２０と、モータジェネレータ２５と、駆動輪３０と、ＭＧ－ＥＣＵ３５とを備える。また、車両１００は、充電インレット４０と、充電器４５と、充電リレー４７と、切替回路５０と、電力出力部６０と、ＰＭ－ＥＣＵ６５とをさらに備える。

　蓄電装置１０は、走行用の電力を蓄える直流電源であり、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池によって構成される。蓄電装置１０は、充電器４５を用いて外部電源８５により充電される。また、車両１００の制動時や下り斜面での加速度低減時にも、蓄電装置１０は、モータジェネレータ２５によって発電される電力をＰＣＵ２０から受けて充電される。そして、蓄電装置１０は、蓄えられた電力をＰＣＵ２０へ出力する。なお、蓄電装置１０として、二次電池に代えて大容量のキャパシタも採用可能である。

　ＳＭＲ１５は、蓄電装置１０とＰＣＵ２０との間に設けられる。ＳＭＲ１５は、車両１００を走行させるために車両システムが起動するとオン状態となり、充電器４５による蓄電装置１０の充電時はオフ状態となる。

　ＰＣＵ２０は、蓄電装置１０から電力の供給を受け、ＭＧ－ＥＣＵ３５からの制御信号に基づいてモータジェネレータ２５を駆動する。また、車両１００の制動時等には、ＰＣＵ２０は、駆動輪３０から運動エネルギーを受けてモータジェネレータ２５が発電した電力を電圧変換して蓄電装置１０へ出力する。ＰＣＵ２０は、たとえば、三相分のスイッチング素子を含む三相ＰＷＭインバータによって構成される。なお、三相ＰＷＭインバータと蓄電装置１０との間に昇圧コンバータを設けてもよい。

　モータジェネレータ２５は、力行動作および回生動作可能な電動発電機であり、たとえば、ロータに永久磁石が埋設された三相交流同期電動発電機によって構成される。モータジェネレータ２５は、ＰＣＵ２０によって駆動され、走行用の駆動トルクを発生して駆動輪３０を駆動する。また、車両１００の制動時等には、モータジェネレータ２５は、車両１００の有する運動エネルギーを駆動輪３０から受けて発電する。

　ＭＧ－ＥＣＵ３５は、電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic　Control　Unit）により構成され、予め記憶されたプログラムをＣＰＵ（Central　Processing　Unit）で実行することによるソフトウェア処理および／または専用の電子回路によるハードウェア処理により、ＰＣＵ２０の動作を制御する。具体的には、ＭＧ－ＥＣＵ３５は、ＰＣＵ２０によりモータジェネレータ２５を駆動するための制御信号（たとえば、ＰＷＭ（Pulse　Width　Modulation）信号）を生成し、その生成された制御信号をＰＣＵ２０へ出力する。

　充電インレット４０は、外部電源８５に接続されるコネクタ８０と嵌合可能に構成される。そして、充電インレット４０は、外部電源８５から供給される供給電力を受けて充電器４５へ出力する。なお、充電インレット４０に代えて、外部電源８５のコンセントに接続可能に構成された充電プラグを設けてもよい。

　充電器４５は、外部電源８５から電力を受けて蓄電装置１０を充電するように構成される。詳しくは、充電器４５は、外部電源８５から供給される電力をＰＭ－ＥＣＵ６５からの制御信号に基づいて蓄電装置１０の充電電力に変換する。また、充電器４５には切替回路５０が接続され、充電器４５は、外部電源８５から供給される電力を切替回路５０を介して電力出力部６０へ出力可能に構成される。さらに、充電器４５は、蓄電装置１０に蓄えられた電力を切替回路５０を介して電力出力部６０へ出力可能に構成される。なお、充電器４５の構成については、後ほど詳しく説明する。

　充電リレー４７は、蓄電装置１０およびＳＭＲ１５間に配線される電源線ＰＬ１，ＮＬ１と充電器４５との間に設けられる。充電リレー４７は、外部充電時にオン状態となり、外部充電が終了するとオフ状態となる。

　切替回路５０は、充電器４５の複数の電力取出点（図示せず）と電力出力部６０との間に設けられる。この切替回路５０は、充電器４５の複数の電力取出点のいずれかを電力出力部６０に電気的に接続するように構成され、ＰＭ－ＥＣＵ６５からの切替信号に基づいて上記複数の電力取出点の一つを電力出力部６０に電気的に接続する。なお、切替回路５０の構成については、充電器４５の構成とともに後ほど詳しく説明する。電力出力部６０は、充電器４５から電力を取り出すためのコンセントを有し、家電製品等の電源プラグを嵌合可能に構成される。

　ＰＭ－ＥＣＵ６５は、ＥＣＵにより構成され、予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理および／または専用の電子回路によるハードウェア処理により、充電器４５および切替回路５０の動作を制御する。具体的には、ＰＭ－ＥＣＵ６５は、外部充電時、外部電源８５からの供給電力を蓄電装置１０の充電電力に変換するように充電器４５を動作させるための制御信号を生成し、その生成された制御信号を充電器４５へ出力する。

　また、ＰＭ－ＥＣＵ６５は、充電インレット４０が外部電源８５に接続されているとき、外部電源８５の電圧および電力出力部６０の出力電圧に基づいて、充電インレット４０から電力出力部６０への給電経路を切替えるための切替信号を生成して切替回路５０へ出力する。そして、家電製品等の電源プラグが電力出力部６０に接続されると、ＰＭ－ＥＣＵ６５は、外部電源８５からの供給電力を電力出力部６０の出力電圧に変換するように充電器４５を動作させるための制御信号を生成し、その生成された制御信号を充電器４５へ出力する。

　さらに、ＰＭ－ＥＣＵ６５は、充電インレット４０が外部電源８５に接続されていないときは、蓄電装置１０の電圧および電力出力部６０の出力電圧に基づいて、蓄電装置１０から電力出力部６０への給電経路を切替えるための切替信号を生成して切替回路５０へ出力する。そして、家電製品等の電源プラグが電力出力部６０に接続されると、ＰＭ－ＥＣＵ６５は、蓄電装置１０からの供給電力を電力出力部６０の出力電圧に変換するように充電器４５を動作させるための制御信号を生成し、その生成された制御信号を充電器４５へ出力する。

　図２は、図１に示した充電器４５、切替回路５０および電力出力部６０の回路図である。図２を参照して、充電器４５は、ＡＣ／ＤＣ変換部１１０，１４０と、ＤＣ／ＡＣ変換部１２０と、絶縁トランス１３０とを含む。ＡＣ／ＤＣ変換部１１０，１４０およびＤＣ／ＡＣ変換部１２０の各々は、双方向に電力変換可能な単相ブリッジ回路から成る。

　ＡＣ／ＤＣ変換部１１０は、ＰＭ－ＥＣＵ６５からの制御信号に基づいて、外部電源８５から供給される交流電力を直流電力に変換してＤＣ／ＡＣ変換部１２０へ出力する。また、ＡＣ／ＤＣ変換部１１０は、ＤＣ／ＡＣ変換部１２０から受ける直流電力を交流電力に変換して切替回路５０へも出力可能である。

　ＤＣ／ＡＣ変換部１２０は、ＰＭ－ＥＣＵ６５からの制御信号に基づいて、ＡＣ／ＤＣ変換部１１０からの直流電力を交流電力に変換して絶縁トランス１３０へ出力する。また、ＤＣ／ＡＣ変換部１２０は、絶縁トランス１３０からの交流電力を直流電力に変換してＡＣ／ＤＣ変換部１１０へも出力可能である。

　絶縁トランス１３０は、磁性材から成るコアと、コアに巻回された一次コイル１３２および二次コイル１３４を含む。一次コイル１３２および二次コイル１３４は、電気的に絶縁されており、それぞれＤＣ／ＡＣ変換部１２０およびＡＣ／ＤＣ変換部１４０に接続される。そして、絶縁トランス１３０は、ＤＣ／ＡＣ変換部１２０からの交流電力を一次コイル１３２および二次コイル１３４の巻数比に応じた電圧に変換してＡＣ／ＤＣ変換部１４０へ出力する。また、絶縁トランス１３０は、ＡＣ／ＤＣ変換部１４０からの交流電力を二次コイル１３４および一次コイル１３２の巻数比に応じた電圧に変換してＤＣ／ＡＣ変換部１２０へも出力可能である。

　ＡＣ／ＤＣ変換部１４０は、ＰＭ－ＥＣＵ６５からの制御信号に基づいて、絶縁トランス１３０からの交流電力を直流電力に変換して蓄電装置１０へ出力する。また、ＡＣ／ＤＣ変換部１４０は、蓄電装置１０から供給される直流電力を交流電力に変換して切替回路５０へも出力可能である。

　電圧センサ７０は、外部電源８５からの供給電力の電圧ＶＩを検出し、その検出値をＰＭ－ＥＣＵ６５へ出力する。電圧センサ７５は、蓄電装置１０の電圧ＶＢを検出し、その検出値をＰＭ－ＥＣＵ６５へ出力する。

　切替回路５０は、リレー５２，５４，５６と、スイッチ５８とを含む。リレー５２は、充電インレット４０およびＡＣ／ＤＣ変換部１１０間の電路と切替回路５０内のノードＮＤ１，ＮＤ２との間に配設される電路上に設けられる。リレー５４は、ＤＣ／ＡＣ変換部１２０および絶縁トランス１３０間の電路とノードＮＤ１，ＮＤ２との間に配設される電路上に設けられる。リレー５６は、絶縁トランス１３０と電力出力部６０のコンセント６２（後述）との間に配設される電路上に設けられる。リレー５２，５４，５６の各々は、ＰＭ－ＥＣＵ６５からの切替信号に応じてオン／オフされる。

　スイッチ５８は、ノードＮＤ１，ＮＤ２と、電力出力部６０のコンセント６２およびコンセント６４（後述）との間に配設される。スイッチ５８は、ＰＭ－ＥＣＵ６５からの切替信号に基づいて、ノードＮＤ１，ＮＤ２をコンセント６２およびコンセント６４のいずれかと電気的に接続する。

　電力出力部６０は、コンセント６２と、コンセント６４とを含む。コンセント６２は、リレー５６とスイッチ５８とに接続される。コンセント６４は、スイッチ５８に接続される。コンセント６２は、交流電圧Ｖ１（たとえばＡＣ１００Ｖ）を出力するためのコンセントである。コンセント６４は、交流電圧Ｖ１と異なる交流電圧Ｖ２（たとえばＡＣ２００Ｖ）を出力するためのコンセントである。

　この実施の形態においては、充電インレット４０にコネクタ８０が接続されているとき、外部電源８５から供給される電力を充電器４５から電力出力部６０へ取り出すことができる。ここで、この実施の形態においては、外部電源８５からの供給電力の電圧および電力出力部６０の出力電圧に基づいてＰＭ－ＥＣＵ６５により切替回路５０を制御することによって、充電インレット４０から電力出力部６０への給電経路が切替えられる。

　また、この実施の形態においては、充電インレット４０に外部電源８５のコネクタ８０が接続されていないときは、蓄電装置１０に蓄えられた電力を充電器４５から電力出力部６０へ取り出すことができる。ここで、この実施の形態においては、蓄電装置１０の電圧および電力出力部６０の出力電圧に基づいてＰＭ－ＥＣＵ６５により切替回路５０を制御することによって、蓄電装置１０から電力出力部６０への給電経路が切替えられる。

　図３は、電力出力部６０への給電経路を示した図である。図３とともに図２も参照して、充電インレット４０に外部電源８５が接続されているとき、切替回路５０において、リレー５２をオンにし、リレー５４，５６をオフにすることによって、充電インレット４０から電力出力部６０への給電経路Ａが選択される。また、切替回路５０において、リレー５２，５６をオフにし、リレー５４をオンにすることによって、充電インレット４０から電力出力部６０への給電経路Ｂが選択される。なお、スイッチ５８は、電力出力部６０の出力電圧に応じて切替えられる。

　また、充電インレット４０に外部電源８５が接続されていないときは、切替回路５０において、リレー５６をオンにし、リレー５２，５４をオフにすることによって、蓄電装置１０から電力出力部６０への給電経路Ｃが選択される。また、切替回路５０において、リレー５４，５６をオフにし、リレー５２をオンにすることによって、蓄電装置１０から電力出力部６０への給電経路Ｄが選択される。なお、この場合も、スイッチ５８は、電力出力部６０の出力電圧に応じて切替えられる。

　図４は、電力出力部６０への給電経路の選択例を説明するための図である。図４とともに図３も参照して、充電インレット４０に外部電源８５が接続されている場合に、外部電源８５の電圧が電力出力部６０の出力電圧と等しいとき、図３に示した給電経路Ａを選択するように切替回路５０が制御される。また、充電インレット４０に外部電源８５が接続されている場合に、外部電源８５の電圧が電力出力部６０の出力電圧と異なるときは、図３に示した給電経路Ｂを選択するように切替回路５０が制御される。

　一方、充電インレット４０に外部電源８５が接続されていない場合に、電力出力部６０の出力電圧がＶ１のとき、図３に示した給電経路Ｃを選択するように切替回路５０が制御される。ここで、電圧Ｖ１は、給電経路Ｃを介して電力出力部６０へ供給可能な最大電圧（蓄電装置１０の電圧ＶＢにより定まる。）よりも低いものとする。また、充電インレット４０に外部電源８５が接続されていない場合に、電力出力部６０の出力電圧がＶ２のときは、図３に示した給電経路Ｄを選択するように切替回路５０が制御される。ここで、電圧Ｖ２は、給電経路Ｃを介して出力可能な最大電圧よりも高いものとする。

　このように、外部電源８５から電力出力部６０への給電経路を切替可能とすることで効率向上を図ることができる。具体的には、給電経路ＡはＡＣ／ＤＣ変換部１１０およびＤＣ／ＡＣ変換部１２０を介さないので、給電経路Ａは給電経路Ｂよりも効率がよい。外部電源８５の電圧と電力出力部６０の出力電圧とが異なる場合には給電経路Ｂを選択する必要があるが、外部電源８５の電圧と電力出力部６０の出力電圧とが等しい場合に給電経路Ａが選択されることにより、トータルで効率の向上を図ることができる。

　また、充電インレット４０に外部電源８５が接続されていない場合は、蓄電装置１０から電力出力部６０へ給電可能であるが、この場合も、蓄電装置１０から電力出力部６０への給電経路を切替可能とすることで効率向上を図ることができる。具体的には、給電経路Ｃは絶縁トランス１３０、ＤＣ／ＡＣ変換部１２０およびＡＣ／ＤＣ変換部１１０を介さないので、給電経路Ｃは給電経路Ｄよりも効率がよい。給電経路Ｃを介して出力可能な最大電圧よりも電力出力部６０の出力電圧が高い場合には給電経路Ｄを選択する必要があるが、給電経路Ｃを介して出力可能な最大電圧よりも電力出力部６０の出力電圧が低い場合に給電経路Ｃが選択されることにより、トータルで効率の向上を図ることができる。

　図５は、図１に示したＰＭ－ＥＣＵ６５の機能ブロック図である。図５を参照して、ＰＭ－ＥＣＵ６５は、充電器制御部１５０と、切替制御部１５２とを含む。充電器制御部１５０は、外部充電時、外部電源８５からの供給電力を充電器４５により蓄電装置１０の充電電力に変換するための制御信号を生成し、その生成された制御信号を充電器４５へ出力する。

　また、充電器制御部１５０は、電力出力部６０への給電経路および出力電圧を指示する指令を切替制御部１５２から受けると、その受けた指令に従って充電器４５を動作させるための制御信号を生成し、その生成された制御信号を充電器４５へ出力する。

　切替制御部１５２は、充電インレット４０に外部電源８５のコネクタ８０が接続されているか否かを示す接続信号を受ける。なお、この接続信号は、たとえば、充電インレット４０にコネクタ８０が接続されると信号状態が変化する近接スイッチ等を用いて生成される。また、切替制御部１５２は、電圧センサ７０，７５（図２）からそれぞれ電圧ＶＩ，ＶＢの検出値を受ける。さらに、切替制御部１５２は、電力出力部６０のコンセント６２，６４のどちらが選択されたかを示すＡＣ出力選択信号を受ける。なお、このＡＣ出力選択信号は、たとえば、利用者が操作可能なスイッチ等によって生成してもよいし、コンセント６２，６４への電気機器の接続有無に基づいて生成してもよい。

　そして、切替制御部１５２は、後述の処理手順に従って、リレー５２，５４，５６（図２）のオン／オフを指示するためのリレー信号およびスイッチ５８を制御するための切替信号を生成して切替回路５０へ出力する。また、切替制御部１５２は、選択された給電経路および電力出力部６０の出力電圧を指示する指令を充電器制御部１５０へ出力する。

　図６は、図５に示した切替制御部１５２により実行される処理の手順を説明するためのフローチャートである。図６を参照して、切替制御部１５２は、充電インレット４０に外部電源８５のコネクタ８０が接続されているか否かを示す接続信号に基づいて、充電インレット４０が外部電源８５に接続されているか否かを判定する（ステップＳ１０）。

　充電インレット４０が外部電源８５に接続されていると判定されると（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、切替制御部１５２は、電圧センサ７０からの電圧ＶＩの検出値に基づいて、外部電源８５の電圧が電力出力部６０のＡＣ出力電圧と等しいか否かを判定する（ステップＳ２０）。なお、外部電源８５の交流周波数がＡＣ出力電圧の周波数と異なるときは、電圧は異なるものと判定される。外部電源８５の電圧はＡＣ出力電圧と異なると判定されると（ステップＳ２０においてＮＯ）、切替制御部１５２は、ＡＣ出力電圧がＶ１（たとえばＡＣ１００Ｖ）であるか否かを判定する（ステップＳ３０）。

　そして、ＡＣ出力電圧がＶ１であると判定されると（ステップＳ３０においてＹＥＳ）、切替制御部１５２は、リレー５２，５４，５６をそれぞれオフ，オン，オフにするためのリレー信号、およびスイッチ５８をコンセント６２側に切替えるための切替信号を生成して切替回路５０へ出力する（ステップＳ４０）。

　ステップＳ３０においてＡＣ出力電圧がＶ１でない（たとえばＡＣ２００Ｖ）と判定されると（ステップＳ３０においてＮＯ）、切替制御部１５２は、リレー５２，５４，５６をそれぞれオフ，オン，オフにするためのリレー信号、およびスイッチ５８をコンセント６４側に切替えるための切替信号を生成して切替回路５０へ出力する（ステップＳ５０）。

　一方、ステップＳ２０において、外部電源８５の電圧はＡＣ出力電圧と等しいと判定されると（ステップＳ２０においてＹＥＳ）、切替制御部１５２は、ＡＣ出力電圧がＶ１であるか否かを判定する（ステップＳ６０）。そして、ＡＣ出力電圧がＶ１であると判定されると（ステップＳ６０においてＹＥＳ）、切替制御部１５２は、リレー５２，５４，５６をそれぞれオン，オフ，オフにするためのリレー信号、およびスイッチ５８をコンセント６２側に切替えるための切替信号を生成して切替回路５０へ出力する（ステップＳ６５）。ステップＳ６０においてＡＣ出力電圧がＶ１でないと判定されると（ステップＳ６０においてＮＯ）、切替制御部１５２は、ステップＳ９０（後述）へ処理を移行する。

　ステップＳ１０において、充電インレット４０が外部電源８５に接続されていないと判定されると（ステップＳ１０においてＮＯ）、切替制御部１５２は、蓄電装置１０の残存容量を示すＳＯＣ（たとえば、蓄電装置１０の容量に対する百分率で表される。）が予め定められたしきい値よりも高いか否かを判定する（ステップＳ７０）。なお、このＳＯＣは、蓄電装置１０の電圧ＶＢおよび入出力電流等に基づいて、種々の公知の手法を用いて算出することができる。

　蓄電装置１０のＳＯＣがしきい値よりも高いと判定されると（ステップＳ７０においてＹＥＳ）、切替制御部１５２は、ＡＣ出力電圧がＶ１であるか否かを判定する（ステップＳ８０）。そして、ＡＣ出力電圧がＶ１でないと判定されると（ステップＳ８０においてＮＯ）、切替制御部１５２は、リレー５２，５４，５６をそれぞれオン，オフ，オフにするためのリレー信号、およびスイッチ５８をコンセント６４側に切替えるための切替信号を生成して切替回路５０へ出力する（ステップＳ９０）。

　ステップＳ８０においてＡＣ出力電圧がＶ１であると判定されると（ステップＳ８０においてＹＥＳ）、切替制御部１５２は、リレー５２，５４，５６をそれぞれオフ，オフ，オンにするためのリレー信号、およびスイッチ５８をコンセント６２側に切替えるための切替信号を生成して切替回路５０へ出力する（ステップＳ１００）。

　なお、ステップＳ７０において蓄電装置１０のＳＯＣがしきい値以下であると判定されると（ステップＳ７０においてＮＯ）、電力出力部６０からのＡＣ出力は不可とされる（ステップＳ１１０）。

　以上のように、この実施の形態においては、充電器４５の複数の電力取出点と電力出力部６０との間に切替回路５０が設けられ、複数の電力取出点のいずれかを電力出力部６０に電気的に接続可能である。そして、外部電源８５からの供給電力の電圧および電力出力部６０の出力電圧に基づいて、切替回路５０を制御することによって充電インレット４０から電力出力部６０への給電経路を切替可能であるので、効率のよい給電経路を選択可能である。具体的には、外部電源８５からの供給電力の電圧と電力出力部６０の出力電圧とが等しいとき、ＡＣ／ＤＣ変換部１１０およびＤＣ／ＡＣ変換部１２０を介さない給電経路Ａが選択される。したがって、この実施の形態によれば、電力出力部６０への給電を高効率に実現することが可能となる。また、複数の外部電源電圧および複数のＡＣ出力電圧に対応することが可能となる。

　また、この実施の形態においては、外部電源８５からの供給電力を蓄電装置１０の充電電力に変換する充電器４５を流用して電力出力部６０へ給電するので、電力出力部６０へ給電するための専用の電力変換器を別途設ける必要はない。したがって、この実施の形態によれば、電力出力部６０への給電を高効率に実現する充電装置を低コストで提供することができる。

　また、この実施の形態においては、充電器４５は、蓄電装置１０に蓄えられた電力を電力出力部６０へ出力可能に構成される。そして、蓄電装置１０の電圧および電力出力部６０の出力電圧に基づいて、切替回路５０を制御することによって蓄電装置１０から電力出力部６０への給電経路をさらに切替可能であるので、この場合にも効率のよい給電経路を選択可能である。具体的には、電力出力部６０の出力電圧が低い場合には、ＤＣ／ＡＣ変換部１２０およびＡＣ／ＤＣ変換部１１０を介さない給電経路Ｃが選択される。したがって、この実施の形態によれば、蓄電装置１０から電力出力部６０への給電が行なわれる場合においても、電力出力部６０への給電を高効率に実現することができ、さらに、複数の出力電圧に対応することも可能となる。

　なお、上記の実施の形態において、切替回路５０の回路構成は、図２に示した構成に限定されるものではなく、切替回路５０と同様の機能を有すれば、如何なる回路構成であってもよい。

　また、上記においては、電力出力部６０は、電圧Ｖ１（たとえばＡＣ１００Ｖ）用のコンセント６２および電圧Ｖ２（たとえばＡＣ２００Ｖ）用のコンセント６４を含むものとしたが、電圧Ｖ１，Ｖ２に対応可能な一つのコンセントで実現してもよい。

　また、上記の実施の形態においては、車両１００は、モータジェネレータ２５を動力源とする電動車両としたが、車両１００は、モータジェネレータ２５のみを動力源とする電気自動車であってもよいし、モータジェネレータ２５に加えてエンジン（図示せず）をさらに搭載したハイブリッド自動車であってもよい。

　なお、上記において、充電インレット４０は、この発明における「受電部」の一実施例に対応し、充電器４５は、この発明における「電力変換器」の一実施例に対応する。また、ＰＭ－ＥＣＵ６５は、この発明における「制御装置」の一実施例に対応し、ＡＣ／ＤＣ変換部１１０は、この発明における「第１の変換回路」の一実施例に対応する。さらに、ＤＣ／ＡＣ変換部１２０は、この発明における「第２の変換回路」の一実施例に対応し、ＡＣ／ＤＣ変換部１４０は、この発明における「第３の変換回路」の一実施例に対応する。

　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、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、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。

　１０　蓄電装置、１５　ＳＭＲ、２０　ＰＣＵ、２５　モータジェネレータ、３０　駆動輪、３５　ＭＧ－ＥＣＵ、４０　充電インレット、４５　充電器、４７　充電リレー、５０　切替回路、５２，５４，５６　リレー、５８　スイッチ、６０　電力出力部、６２，６４　コンセント、６５　ＰＭ－ＥＣＵ、７０，７５　電圧センサ、８０　コネクタ、８５　外部電源、１００　車両、１１０，１４０　ＡＣ／ＤＣ変換部、１２０　ＤＣ／ＡＣ変換部、１３０　絶縁トランス、１３２　一次コイル、１３４　二次コイル、１５０　充電器制御部、１５２　切替制御部。

Claims (8)

1. 　車両に搭載された蓄電装置（１０）を車両外部の外部電源（８５）によって充電するための充電装置であって、
   　前記外部電源から供給される供給電力を受ける受電部（４０）と、
   　前記受電部と前記蓄電装置との間に設けられ、前記供給電力を前記蓄電装置の充電電力に変換するように構成された電力変換器（４５）と、
   　前記電力変換器から電力を取り出すためのコンセントを有する電力出力部（６０）と、
   　前記電力変換器の複数の電力取出点と前記電力出力部との間に設けられ、前記複数の電力取出点のいずれかを前記電力出力部に電気的に接続するように構成された切替回路（５０）と、
   　前記供給電力の電圧および前記電力出力部の出力電圧に基づいて、前記切替回路を制御することによって前記受電部から前記電力出力部への給電経路を切替える制御装置（６５）とを備える充電装置。
2. 　前記電力変換器は、第１の変換回路（１１０）、第２の変換回路（１２０）、絶縁トランス（１３０）および第３の変換回路（１４０）を含み、
   　前記第１の変換回路は、前記供給電力を直流電力に変換可能に構成され、
   　前記第２の変換回路は、前記直流電力を交流電力に変換可能に構成され、
   　前記絶縁トランスは、
   　前記第２の変換回路に接続される一次コイル（１３２）と、
   　前記一次コイルに対応する二次コイル（１３４）とを含み、
   　前記第３の変換回路は、前記二次コイルから受ける交流電力を直流電力に変換して前記蓄電装置へ出力可能に構成され、
   　前記切替回路は、前記受電部と前記第１の変換回路との間の第１の電路、および前記第２の変換回路と前記絶縁トランスとの間の第２の電路に電気的に接続され、
   　前記制御装置は、前記供給電力の電圧および前記電力出力部の出力電圧に基づいて、前記第１の電路から前記電力出力部へ電力を供給する第１の給電経路と、前記第２の電路から前記電力出力部へ電力を供給する第２の給電経路とを切替える、請求の範囲第１項に記載の充電装置。
3. 　前記供給電力の電圧が前記電力出力部の出力電圧と等しいとき、前記制御装置は、前記第１の給電経路を選択するように前記切替回路を制御し、
   　前記供給電力の電圧が前記電力出力部の出力電圧と異なるとき、前記制御装置は、前記第２の給電経路を選択するように前記切替回路を制御する、請求の範囲第２項に記載の充電装置。
4. 　前記電力変換器は、前記蓄電装置に蓄えられた電力を前記電力出力部へ出力可能に構成され、
   　前記制御装置は、前記蓄電装置の電圧および前記電力出力部の出力電圧に基づいて、前記切替回路を制御することによって前記蓄電装置から前記電力出力部への給電経路をさらに切替可能に構成される、請求の範囲第１項に記載の充電装置。
5. 　前記電力変換器は、第１の変換回路（１１０）、第２の変換回路（１２０）、絶縁トランス（１３０）および第３の変換回路（１４０）を含み、
   　前記第１の変換回路は、前記供給電力を直流電力に変換可能に構成され、
   　前記第２の変換回路は、前記直流電力を交流電力に変換可能に構成され、
   　前記絶縁トランスは、
   　前記第２の変換回路に接続される一次コイル（１３２）と、
   　前記一次コイルに対応する二次コイル（１３４）とを含み、
   　前記第３の変換回路は、前記二次コイルから受ける交流電力を直流電力に変換して前記蓄電装置へ出力可能に構成され、
   　前記第１から第３の変換回路の各々は、双方向に電力変換可能に構成され、
   　前記切替回路は、前記受電部と前記第１の変換回路との間の第１の電路、前記第２の変換回路と前記絶縁トランスとの間の第２の電路、および前記絶縁トランスと前記第３の変換回路との間の第３の電路に電気的に接続され、
   　前記受電部が前記外部電源に接続されているとき、前記制御装置は、前記供給電力の電圧および前記電力出力部の出力電圧に基づいて、前記第１の電路から前記電力出力部へ電力を供給する第１の給電経路と、前記第２の電路から前記電力出力部へ電力を供給する第２の給電経路とを切替え、
   　前記受電部が前記外部電源に接続されていないとき、前記制御装置は、前記蓄電装置の電圧および前記電力出力部の出力電圧に基づいて、前記蓄電装置に蓄えられた蓄電電力を前記第３の電路から前記電力出力部へ供給する第３の給電経路と、前記第１の電路から前記電力出力部へ前記蓄電電力を供給する第４の給電経路とを切替える、請求の範囲第４項に記載の充電装置。
6. 　前記受電部が前記外部電源に接続されており、かつ、前記供給電力の電圧が前記電力出力部の出力電圧と等しいとき、前記制御装置は、前記第１の通電経路を選択するように前記切替回路を制御し、
   　前記受電部が前記外部電源に接続されており、かつ、前記供給電力の電圧が前記電力出力部の出力電圧と異なるとき、前記制御装置は、前記第２の通電経路を選択するように前記切替回路を制御し、
   　前記受電部が前記外部電源に接続されておらず、かつ、前記蓄電装置の電圧により定まる所定電圧よりも前記電力出力部の出力電圧が低いとき、前記制御装置は、前記第３の通電経路を選択するように前記切替回路を制御し、
   　前記受電部が前記外部電源に接続されておらず、かつ、前記電力出力部の出力電圧が前記所定電圧以上のとき、前記制御装置は、前記第４の通電経路を選択するように前記切替回路を制御する、請求の範囲第５項に記載の充電装置。
7. 　前記電力出力部は、出力電圧に対応して複数のコンセント（６２，６４）を含み、
   　前記切替回路は、前記複数の電力取出点のいずれかを前記複数のコンセントのいずれかに電気的に接続するように構成され、
   　前記制御装置は、前記電力出力部の出力電圧に対応するコンセントを電気的に接続するように前記切替回路を制御する、請求の範囲第１項から第６項のいずれかに記載の充電装置。
8. 　請求の範囲第１項から第６項のいずれかに記載の充電装置と、
   　前記充電装置によって充電される蓄電装置（１０）とを備える車両。

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