JP2013085395A - 充電システム、車両および充電システムの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】部品の劣化を均等化して、寿命を延ばすことができる充電システム、車両および充電システムの制御方法を提供する。
【解決手段】車両側コネクタ１０１およびインバータ２０との間には、インバータ２０に通電される相を選択可能とするため、コネクタ部切離しリレーＲＹ１，ＲＹ２，およびＲＹ３が設けられている。車両側コネクタ１０１およびインバータ２０との間には、インバータ２０に通電される相を選択可能な相選択部としての第１相選択リレーＲＹ４と、第２相選択リレーＲＹ５とが設けられている。コネクタ部切離しリレーＲＹ１等は、メインバッテリＢ側から、モータジェネレータＭＧ１に電流を出力する際には、切断状態となり、外部電源２００から、メインバッテリＢ側に電力が供給される場合は、相を前回用いた相と異なる相を含めて切換える。
【選択図】図１

Description

この発明は、電動車両の充電システム、車両および充電システムの制御方法に関し、より特定的には、モータを駆動するインバータを用いて車両外部から充電を行う充電システム、車両および充電システムの制御方法に関する。

モータを駆動する電動機駆動装置の充電システムの一形式として、予めモータの異常な相を検知して、充電に正常な相を用いる制御が、たとえば特開２０１０−１６９５４号公報（特許文献１）に記載されている。これにより、モータを駆動するインバータを介して、外部電源から車載されたバッテリに、直流電流による充電が可能となる。

同様に、特開２００９−２７８７０６号公報（特許文献２）には、各充電プラグに対応した電圧検出器の検出結果に基づいて、接続切換器の切換スイッチを切換えるものが記載されている。このようなものでは、電圧位相の極性を揃えることにより、外部電源から車載バッテリに充電が可能となる。

特開２０１０−１６９５４号公報 特開２００９−２７８７０６号公報

一方、単相として特定された相を用いて、外部電源からバッテリに充電電流を供給していると、車両側充電口のインレット端子と充電されるバッテリとの間を接続するインバータのスイッチング素子が、常に特定のものを使用し続けることとなる。

このため、スイッチング素子の寿命劣化に偏りが発生してしまうといった問題があった。

この発明の目的は、部品の劣化を均等化して、寿命を延ばすことができる充電システム、車両および充電システムの制御方法を提供することである。

この発明は、要約すると、充電システムであって、充放電可能な蓄電装置と、蓄電装置から供給される電流をモータに出力するインバータと、インバータを介して蓄電装置に外部から供給される外部電力の充電時に、外部電源側コネクタが接続される車両側コネクタと、車両側コネクタおよびインバータの間に介装されて、外部電力による充電時に用いる相を選択可能な相選択部と、外部電源側コネクタが車両側コネクタに接続されることに応じて、前回充電時に使用した相とは異なる相を含むように、相選択部を制御する制御部とを備える。

好ましくは、車両側コネクタの接続状況を検知して、制御部にコネクタ情報信号を送出する接続検知センサを更に備え、制御部は、接続検知センサからのコネクタ情報信号に応じて、車両側コネクタに接続された外部電源側コネクタの種類を判別するコネクタ情報判別部を含む。

好ましくは、制御部は、前回充電時に使用した相を記憶する前回値情報記憶部と、前回値情報記憶部に記憶された、前回充電時に使用した相とは異なる相を含めて使用するように相選択部に切換信号を出力するリレー切換出力部とを含む。

この発明は、他の局面では、車両であって、充放電可能な蓄電装置と、蓄電装置から供給される電流をモータに出力するインバータと、インバータを介して蓄電装置に外部から供給される外部電力を充電する際に、外部電源側コネクタが接続される車両側コネクタと、車両側コネクタおよびインバータとの間に介装されて、外部電力による充電時に用いる相を選択可能な相選択部と、外部電源側コネクタが車両側コネクタに接続されることに応じて、前回充電時に使用した相とは異なる相を含むように、相選択部を制御する。

好ましくは、車両は、インバータからモータに電流を出力する際、車両側コネクタおよびインバータ間を電力遮断状態に切換可能なコネクタ部切離しリレーと、インバータとモータとの間に介装されて、外部電源からの充電を行う際には、電力遮断状態とされるモータ部切離しリレーと、外部電源側コネクタの接続状況をコネクタ情報信号として送出する接続検知センサとを更に備え、制御部は、接続検知センサからのコネクタ情報信号に応じて、外部電力による前回充電時に使用した相とは異なる相を含むように、相選択部を制御する。

好ましくは、車両のモータは、走行用モータと、発電用モータとを含み、モータ部切離しリレーは、発電用モータとインバータとの間に介装される。

この発明は更に他の局面では、充電システムの制御方法であって、外部から供給される外部電力の電源の種類を車両側コネクタに接続された外部電源側コネクタで識別するステップと、前回充電時に使用した相とは異なる相を含ませて、今回の充電に用いる相として決定するステップと、今回充電に用いる相として決定された相が識別された外部電源側コネクタに接続されるように接続を切換えるステップとを備える。

本発明によれば、上記構成により、相選択部で、前回充電時に使用した相とは異なる相を含むように、インバータの相が選択される。このため、使用頻度の偏りが減少して部品の劣化を均等化して寿命を延ばすことができる充電システム、車両および充電システムの制御方法を提供することができる。

本発明の実施の形態による電動車両に搭載された充電システムの構成を説明するブロック図である。 実施の形態のＥＣＵの構成を示すブロック図である。 実施の形態の充電システムの動作を示すフローチャートである。 ＷＵ相を用いていた場合、今回ＵＶ相を充電に用いるために切換えた充電システムの要部のブロック図である。 ＵＶ相を用いていた場合、今回ＶＷ相を充電に用いるために切換えた充電システムの要部のブロック図である。 ＶＷ相を用いていた場合、今回ＵＷ相を充電に用いるために切換えた充電システムの要部のブロック図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下図中の同一または相当部分には同一符号を付してその説明は原則的に繰返さないものとする。

図１は、本発明の実施の形態による電動車両に搭載された充電システムの構成を説明するブロック図である。

図１を参照して、電動車両１００は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、図示省略の駆動軸および車輪（駆動輪）とを備える。電動車両１００は、さらに、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するための充放電可能な蓄電装置としてのメインバッテリＢを含む直流電圧発生部１０と、平滑コンデンサＣ０と、インバータ２０，３０と、コンバータ４０と、制御部５０とを備える。

モータジェネレータＭＧ１は、図示しないエンジンによって駆動される発電機として動作し、かつ、エンジンの始動を行なう電動機として動作するものとして、電動機および発電機の機能を併せ持つように構成してもよい。

モータジェネレータＭＧ２は、出力軸および減速機等の動力伝達機構を介して、車両の駆動軸へ出力するように構成してもよい。さらに、モータジェネレータＭＧ２は、回転方向と反対方向の出力トルクを発生することによって回生発電を行なうように発電機としての機能を併せ持たせて構成されていてもよい。

このうち、直流電圧発生部１０は、蓄電装置としてのメインバッテリＢと、平滑コンデンサＣ１と、コンバータ４０とを有している。

メインバッテリＢは、ＳＭＲ（システムメインリレー）６０により遮断制御可能に構成されている。メインバッテリＢとしては、ニッケル水素電池またはリチウムイオン電池等の二次電池を適用可能である。なお、以下、本実施の形態では、蓄電装置として二次電池で構成されたメインバッテリＢを含む構成を説明するが、メインバッテリＢに代えて、電気二重層キャパシタ等の蓄電装置を適用することも可能である。

コンバータ４０による昇圧された電圧は、電圧センサ１１によって検知されて、制御部５０へ出力される。

平滑コンデンサＣ１は、負極線５および正極線６の間に接続される。また、ＳＭＲ６０は、メインバッテリＢの正極端子および正極線６の間、ならびに、メインバッテリＢの負極端子および負極線５の間に介装されている。

ＳＭＲ６０は、車両運転時および外部電源２００による充電時にＯＮ動作されて車両運転停止時にＯＦＦ動作される。

コンバータ４０は、リアクトルＬ１と、スイッチング制御される電力用半導体素子（以下、「スイッチング素子」と称する）Ｑ１，Ｑ２とを含む。リアクトルＬ１は、スイッチング素子Ｑ１およびＱ２の接続ノードと正極線６の間に接続される。また、コンバータ４０は平滑コンデンサＣ１の両端部の電圧を昇圧し、インバータ側正極線７および負極線５の間に接続された平滑コンデンサＣ０の両端部に電圧を印加する。

インバータ側正極線７および負極線５の間には、スイッチング素子Ｑ１およびＱ２が、直列に接続される。スイッチング素子Ｑ１およびＱ２のＯＮ，ＯＦＦは、制御部５０からのスイッチング制御信号Ｓ９およびＳ１０によって制御される。

この発明の実施の形態において、スイッチング素子としては、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、電力用ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタあるいは、電力用バイポーラトランジスタ等を用いることができる。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２には、逆並列ダイオードＤ１，Ｄ２が接続されている。

インバータ２０および３０は、共通の負極線５およびインバータ側正極線７を介して、コンバータ４０と接続されている。

インバータ２０のＵ相アーム２２と、Ｖ相アーム２４と、Ｗ相アーム２６とは、負極線５およびインバータ側正極線７との間に互いに並列に設けられている。

各Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相アーム２２，２４，２６は、インバータ側正極線７および負極線５の間に直列接続されたスイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６から構成される。たとえば、Ｕ相アーム２２は、スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２からなり、Ｖ相アーム２４は、スイッチング素子Ｑ１３，Ｑ１４からなり、Ｗ相アーム２６は、スイッチング素子Ｑ１５，Ｑ１６からなる。

スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６は、逆並列ダイオードＤ１１〜Ｄ１６がそれぞれ接続されている。スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６のＯＮ，ＯＦＦは、制御部５０からのスイッチング制御信号Ｓ１１〜Ｓ１６によって制御される。

インバータ３０の構成および作用については、インバータ２０の構成と略同一であるので説明は繰返さない。

また、モータジェネレータＭＧ１は、固定子に設けられたＵ相コイルＵ１、Ｖ相コイルＶ１およびＷ相コイルＷ１と、図示しない回転子とを含む。Ｕ相コイルＵ１、Ｖ相コイルＶ１およびＷ相コイルＷ１の一端は、中性点Ｎ１で互いに接続され、それらの他端は、インバータ２０のＵ相アーム２２、Ｖ相アーム２４およびＷ相アーム２６とそれぞれ接続される。

インバータ２０は、スイッチング制御信号Ｓ１１〜Ｓ１６によってＯＮ，ＯＦＦ制御を行うスイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６を含んでいる。スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６は、制御部５０から送られてくるスイッチング制御信号Ｓ１１〜Ｓ１６によってＯＮ，ＯＦＦ制御（スイッチング制御）される。そして、直流電圧発生部１０およびモータジェネレータＭＧ１の間での双方向の電力変換が行なわれるように構成されている。

具体的には、インバータ２０は、制御部５０によるスイッチング制御に従って、負極線５とインバータ側正極線７との間の電圧であるシステム電圧ＶＨを三相交流電圧に変換し、その変換した三相交流電圧をモータジェネレータＭＧ１へ出力することができる。これにより、モータジェネレータＭＧ１は、指定されたトルクを発生するように駆動される。

充電システムの外部電力による充電は、車体の一部に設けられている車両側コネクタ１０１を用いて行われる。

車両側コネクタ１０１は、インバータ２０とモータジェネレータＭＧ１との間に接続される。外部電力が外部電源２００から送られてくると、車両側コネクタ１０１に接続された外部電源側コネクタ２０１を介して、インバータ２０に加えられる。充電システムのインバータ２０は、この外部電力を制御部５０によるスイッチング制御に従って直流電圧（システム電圧ＶＨ）に変換し、その変換した直流電圧を直流電圧発生部１０のメインバッテリＢへ出力する。

この実施の形態では、インバータ２０の三相を構成するＵ相アーム２２，Ｖ相アーム２４，Ｗ相アーム２６のうち、２つの相が用いられてメインバッテリＢへの外部電力による充電が行われる。

そして、前回充電時に使用した相のアームと異なる一つの相が、一義的に今回使用する相として決定される。

例えば、前回充電時に使用した相がＷＵ相である場合は、Ｖ相が、前回充電時に使用した相とは異なる相として、今回使用する相に含まれる。よって、今回使用する相は、たとえばＵＶ相となる。前回充電時に使用した相がＵＶ相である場合は、Ｗ相が、前回充電時に使用した相とは異なる相として、今回使用する相に含まれる。よって、今回使用する相は、たとえばＶＷ相となる。前回充電時に使用した相が、ＶＷ相である場合は、Ｕ相が、前回充電時に使用した相とは異なる相として、今回使用する相に含まれる。よって、今回使用する相は、たとえばＷＵ相となる。

車両側コネクタ１０１と、インバータ２０との間には、コネクタ部切離しリレーＲＹ１，ＲＹ２，およびＲＹ３が設けられている。

コネクタ部切離しリレーＲＹ１，ＲＹ２，およびＲＹ３は、モータジェネレータＭＧ１のＵ相コイルＵ１、Ｖ相コイルＶ１およびＷ相コイルＷ１と、インバータ２０との間をそれぞれ接続する各電力供給線に接続されている。

コネクタ部切離しリレーＲＹ１，ＲＹ２，およびＲＹ３は、個別にＯＮ，ＯＦＦ制御可能で、インバータ２０側のアーム２２，２４，２６と、車両側コネクタ１０１とを、ＯＮ制御で接続した充電可能状態およびＯＦＦ制御で電力遮断状態となるように構成されている。

この実施の形態では、コネクタ部切離しリレーＲＹ１，ＲＹ２，およびＲＹ３は、後述する第１相選択リレーＲＹ４及び、第２相選択リレーＲＹ５と共に相選択部の一部に含まれる。

そして、今回充電に用いる相として決定された相が識別された外部電源側コネクタ２０１に接続されるように、第１相選択リレーＲＹ４，第２相選択リレーＲＹ５およびコネクタ部切離しリレーＲＹ１，ＲＹ２，ＲＹ３が連携して切換えられる。

このため、コネクタ部切離しリレーＲＹ１，ＲＹ２，ＲＹ３を、相の切換えリレー装置として共用することが出来、リレー装置の数量の増大を抑制して、製造コスト増大を抑制できる。

また、モータジェネレータＭＧ１と、インバータ２０との間には、モータ部切離しリレーＲＹ６，ＲＹ７，およびＲＹ８が設けられている。

モータ部切離しリレーＲＹ６，ＲＹ７，およびＲＹ８は、外部電力による充電状態では、ＯＦＦ制御されて、インバータ２０からモータジェネレータＭＧ１への電路が遮断されることで電力遮断状態となるように構成されている。

更に車両側コネクタ１０１およびインバータ２０との間には、インバータ２０に通電される相を選択可能な相選択部として含まれる第１相選択リレーＲＹ４と、第２相選択リレーＲＹ５とが設けられている。

この実施の形態の充電システムでは、第１相選択リレーＲＹ４，第２相選択リレーＲＹ５が、上述したコネクタ部切離しリレーＲＹ１，ＲＹ２，ＲＹ３と連携して、個別にＯＮ，ＯＦＦ制御される。これらの第１相選択リレーＲＹ４，第２相選択リレーＲＹ５は、ＥＣＵ５０に含まれるリレー切換出力部５５から送出されたリレー切換信号ＥＮに基づいて、ＯＮ，ＯＦＦ制御されて、接続状態または電力遮断状態となるように切換えられる。

そして、第１相選択リレーＲＹ４，第２相選択リレーＲＹ５，コネクタ部切離しリレーＲＹ１，ＲＹ２，及びＲＹ３が、ＯＮ，ＯＦＦ制御による切換により、前回充電時に使用した相とは異なる相を含ませるように組み合わせが換えられて、インバータ２０に今回通電される相を接続する。

例えば、通常の走行を行う通常走行モードでは、メインバッテリＢから、モータジェネレータＭＧ１に電流を出力する際には、モータ部切離しリレーＲＹ６，ＲＹ７，およびＲＹ８は、全てＯＮ状態となり、電力を供給可能な状態となる。

この際、モータジェネレータＭＧ１に電力を供給する状態は、コネクタ部切離しリレーＲＹ１，ＲＹ２，ＲＹ３が、全てＯＦＦ制御されてメインバッテリＢの出力電圧が、車両側コネクタ１０１に到達しない電力遮断状態となる。

また、車両側コネクタ１０１には、外部電源側コネクタ２０１との間の接続状況を、コネクタ情報信号ＣＮとして送出する接続検知センサとしての近接センサ１０２が設けられている。

近接センサ１０２は、外部電源側コネクタ２０１との間の接続状況が接続されている状態か、否かを判別可能とするように、接続および非接続状態で異なるコネクタ情報信号ＣＮを生成して送出する。

また、近接センサ１０２は、車両側コネクタ１０１に嵌合される外部電源側コネクタ２０１の種別を検出可能である。

外部電源側コネクタ２０１が車両側コネクタ１０１に嵌合した際に、近接センサ１０２は、コネクタ嵌合形状に応じた単相コネクタの情報、あるいは三相コネクタの種別の情報が、形状から検出される。検出により異なるコネクタ形状毎に、異なるコネクタ情報信号ＣＮが生成されて、各々コネクタ情報信号ＣＮとして送出する。

そして、電動車両１００の充電システムは、制御部としてのＥＣＵ５０を備えている。
ＥＣＵ５０は、近接センサ１０２からのコネクタ情報信号ＣＮに応じて、外部電源２００からメインバッテリＢへの前回充電時に使用した相とは異なる相を含むように、第１相選択リレーＲＹ４および第２相選択リレーＲＹ５を切換える。

また、ＥＣＵ５０は、第１相選択リレーＲＹ４及び第２相選択リレーＲＹ５と連携させてコネクタ部切離しリレーＲＹ１，ＲＹ２，ＲＹ３を切換えるシーケンス制御を行う。

図２は、この実施の形態のＥＣＵ５０の構成を示すブロック図である。
図２を参照して説明すると、ＥＣＵ５０は、近接センサ１０２からのコネクタ情報信号ＣＮが入力されるコネクタ情報信号入力部５１と、コネクタ情報信号入力部５１からのコネクタ情報に基づいて、外部電源側コネクタ２０１が単相コネクタであるか、あるいは三相コネクタであるかの種類を判別するコネクタ情報判別部５２とを含む。

このうち、コネクタ情報判別部５２は、予めコネクタ嵌合形状情報記憶部５４に記憶された単相コネクタの情報、あるいは三相コネクタの情報に基づいて、外部電源側コネクタ２０１の種類を判別可能に構成されている。

外部電源側コネクタ２０１の種類の判別は、近接センサ１０２からコネクタ情報信号入力部５１へ送られてくるコネクタ情報信号ＣＮのうち、嵌合された外部電源側コネクタ２０１の形状のコネクタ情報を、コネクタ嵌合形状情報記憶部５４に記憶されたコネクタ情報と照合させることに応じて行われる。

また、ＥＣＵ５０は、外部電源２００からメインバッテリＢへ、前回充電時に使用した相を記憶する前回値情報記憶部５３を含む。

コネクタ情報判別部５２によって外部電源側コネクタ２０１が単相コネクタであると判別された場合には、前回値情報記憶部５３に記憶された前回充電時に使用した相とは異なる相を含めて使用するように制御信号ＳＮが、生成される。

そして、この生成された制御信号ＳＮがリレー切換出力部５５に出力される。
コネクタ情報判別部５２から出力された制御信号ＳＮは、リレー切換出力部５５によって変換されて、第１，第２相選択リレーＲＹ４，ＲＹ５にリレー切換信号ＥＮとして出力される。

また、リレー切換出力部５５では、第１，第２相選択リレーＲＹ４，ＲＹ５と連携するコネクタ部切離しリレーＲＹ１，ＲＹ２，ＲＹ３にもリレー切換信号ＥＮが出力される。

更に、リレー切換出力部５５を含むＥＣＵ５０からは、インバータ２０に対してスイッチング制御信号Ｓ１１〜Ｓ１６が送出されるように構成されている。インバータ２０に入力されたスイッチング制御信号Ｓ１１〜Ｓ１６は、外部電源２００からの充電電流を通電するアーム２２，２４，２６を、リレー切換信号ＥＮに基づき適宜選択して切換えて、スイッチング制御する。

図３は、実施の形態の充電システムの動作を示すフローチャートである。
このフローチャートでは、外部電源側コネクタ２０１を介して、単相電源としてＵ相，Ｖ相またはＷ相のうち、二つの相を接続に用いるか若しくは、三相電源を接続させるかを判別可能とするものが示されている。

以下に、車両側コネクタ１０１に嵌合される外部電源側コネクタ２０１から、単相もしくは三相の外部電源２００が接続される様子を説明する。

まず、充電システムの制御をスタートすると、ステップＳ１では、外部電源２００の外部電源側コネクタ２０１が、車体に設けられた車両側コネクタ１０１に挿入されて嵌合される。

ステップＳ２では、近接センサ１０２からのコネクタ情報信号ＣＮに基づいて、車両側コネクタ１０１に挿入された外部電源側コネクタ２０１のコネクタ形状の識別が行われる。

この識別は、挿入により嵌合されたコネクタ形状が、近接センサ１０２によって検出されて、予めコネクタ嵌合形状情報記憶部５４に記憶された単相コネクタであるのか、あるいは三相コネクタであるかの情報と照合されることに応じて行われる。

ステップＳ２の識別結果が単相である場合は、ステップＳ３に処理が進み、三相である場合には、ステップＳ４に処理が進む。

ステップＳ４では、コネクタ部切離しリレーＲＹ１，ＲＹ２，ＲＹ３を全てＯＮ状態に切換えると共に、第１相選択リレーＲＹ４と第２相選択リレーＲＹ５とをＯＦＦ状態となるように切換える。

そして、ステップＳ８で、インバータ２０のアーム２２，２４，２６の三相を全て用いた三相電源による充電が開始される。

また、ステップＳ２の識別結果が単相である場合は、単相の外部電源２００が、外部電源側コネクタ２０１を介して車両側コネクタ１０１に対して嵌合されて、単相の外部電源２００が、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の何れかの相のうち、２つの相に接続されて充電状態となる。

ステップＳ３では、充電に用いる２つの相を選択して組み合わせるため、ＥＣＵ５０の前回値情報記憶部５３に記憶されている前回充電時に使用した相が、コネクタ情報判別部５２によって呼び出される。

コネクタ情報判別部５２によって、前回値情報記憶部５３から呼び出された前回充電時に使用した相がＷＵ相である場合、異なるＶ相を含むＵＶ相が用いられる。また、呼び出された前回充電時に使用した相がＵＶ相である場合、異なるＷ相を含むＶＷ相が用いられる。更に、呼び出された前回充電時に使用した相がＶＷ相である場合、異なるＵ相を含むＵＷ相が用いられる。

ステップＳ３で、前回充電時に使用した相がＷＵ相である場合、異なるＶ相を含むＵＶ相を用いるように、ステップＳ５へ処理が進む。

図４は、前回充電時にＷＵ相を用いていた場合、今回ＵＶ相を使用するようにインバータ２０のアーム２２，２４に電路が切換えられた充電システムの要部のブロック図である。

ステップＳ５では、コネクタ情報判別部５２で選択された制御信号ＳＮに基づいて、リレー切換出力部５５からリレー切換信号ＥＮが送出される。

前回充電時に使用した相がＷＵ相である場合、ＥＣＵ５０内で前回値情報記憶部５３から読み出されたＷＵ相と異なるＶ相を含むＵＶ相が用いられる。

このため、送出されたリレー切換信号ＥＮに基づいて、第１相選択リレーＲＹ４と第２相選択リレーＲＹ５とがＯＦＦ状態となるように切換えられる。

また、これらの第１相選択リレーＲＹ４および第２相選択リレーＲＹ５と連携して、同時にコネクタ部切離しリレーＲＹ１が、ＯＮ状態となり、コネクタ部切離しリレーＲＹ２がＯＮ状態となる。

また、コネクタ部切離しリレーＲＹ３がＯＦＦ状態となるように切換えられる。
この切換により、前回充電時に使用した相がＷＵ相であり、インバータ２０でＷＵ相のアーム２６，２２が前回使用されて、外部電源２００からの充電電流が通電されて場合には、今回は、インバータ２０で、前回充電時に使用されていなかったＶ相を含むＵＶ相のアーム２２，２４が用いられて、図４中矢印に示す経路で充電電流が通電される。

このため、特定のスイッチング素子に外部電源２００からの充電電流が流れ続けることがない。

図５は、前回充電時にＵＶ相を使用していた場合、今回ＶＷ相を充電に用いるために切換えられた充電システムの要部のブロック図である。

ステップＳ６では、前回充電時に使用した相がＵＶ相であった場合、ＥＣＵ５０内で前回値情報記憶部５３から読み出されたＵＶ相と異なるＷ相を含むＶＷ相を用いるように、コネクタ情報判別部５２で選択された制御信号ＳＮに基づいて、リレー切換出力部５５からリレー切換信号ＥＮが送出される。

このリレー切換信号ＥＮに基づいて、第１相選択リレーＲＹ４がＯＮ状態となると共に、第２相選択リレーＲＹ５がＯＦＦ状態となるように切換えられる。

また、これらの第１相選択リレーＲＹ４および第２相選択リレーＲＹ５と連携するコネクタ部切離しリレーＲＹ１がＯＦＦ状態となり、コネクタ部切離しリレーＲＹ２がＯＮ状態となると共に、コネクタ部切離しリレーＲＹ３がＯＮ状態となるように切換えられる。

この切換により前回充電時に使用した相がＵＶ相であり、インバータ２０でＵＶ相のアーム２２，２４が使用されて、外部電源２００からの充電電流が通電されていた場合には、今回は、インバータ２０で前回充電時に使用されていなかったＷ相を含むＶＷ相のアーム２４，２６が使用されて、図６中矢印に示す経路で充電電流が通電される。

このため、特定のスイッチング素子に外部電源２００からの充電電流が流れ続けることがない。

図６は、前回充電時に使用した相がＶＷ相である場合、今回ＵＷ相を充電に用いるために切換えられた充電システムの要部のブロック図である。

ステップＳ７では、前回充電時に使用した相がＶＷ相であった場合、ＥＣＵ５０内で前回値情報記憶部５３から読み出されたＶＷ相と異なるＵ相を含むＷＵ相を用いるように、コネクタ情報判別部５２で選択された制御信号ＳＮに基づいて、リレー切換出力部５５からリレー切換信号ＥＮが送出される。

このリレー切換信号ＥＮに基づいて、第１相選択リレーＲＹ４が、ＯＦＦ状態となるように、また第２相選択リレーＲＹ５がＯＮ状態となるように切換えられる。

また、これらの第１相選択リレーＲＹ４および第２相選択リレーＲＹ５と連携するコネクタ部切離しリレーＲＹ１が、ＯＮ状態となり、コネクタ部切離しリレーＲＹ２がＯＦＦ状態となると共に、コネクタ部切離しリレーＲＹ３がＯＮ状態となるように切換えられる。

この切換により、前回充電時に使用した相が、ＶＷ相であり、インバータ２０でＶＷ相のアーム２４，２６が使用されて、外部電源２００からの充電電流が通電されていた場合には、今回は、インバータ２０で前回充電時に使用されていなかったＵ相を含むＷＵ相のアーム２６，２２が使用されて、図６矢印に示す経路で、充電電流が通電される。

このため、単相の外部電源側コネクタ２０１が車両側コネクタ１０１と接続される度に、前回充電時に使用されていた経路とは毎回異なる経路が使用されて、充電電流の通電が行われる。よって、特定のスイッチング素子に外部電源２００からの充電電流が流れ続けることがない。

最後に、本実施の形態について、再び図を参照して総括する。
再び図１、図２を参照して、本実施の形態に示される車両の充電システムは、充放電可能なメインバッテリＢと、メインバッテリＢから供給される電流を、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に出力するインバータ２０，３０とを備えている。

インバータ２０とモータジェネレータＭＧ１との間には、車両側コネクタ１０１が接続されている。この車両側コネクタ１０１が、外部電源側コネクタ２０１と嵌合されることに応じて、外部電源２００と接続される。

そして、この外部電源側コネクタ２０１および車両側コネクタ１０１間の接続に応じて、インバータ２０を介して外部電源２００から外部電力が供給されて、メインバッテリＢへ充電が行われる。

また、外部電源２００からの充電を行う際には、モータ部切離しリレーＲＹ６，ＲＹ７，ＲＹ８をＯＦＦ状態として、電力遮断状態とする。電力遮断状態では、今回充電時に使用する外部電源２００からの外部電力が、モータジェネレータＭＧ１に駆動電流として出力されることがない。

更に、車両側コネクタ１０１には、外部電源側コネクタ２０１の接続状況および種別をを、コネクタ情報信号として送出する近接センサ１０２が設けられている。更に近接センサ１０２は、外部電源側コネクタ２０１が接続されているか否かを検出する。そして、近接センサ１０２は、単相または三相のうち、何れの種類の外部電源側コネクタ２０１が接続されているかを検出して、コネクタ情報信号ＣＮをＥＣＵ５０に送出する。

ＥＣＵ５０は、リレー切換信号ＥＮをコネクタ部切離しリレーＲＹ１，ＲＹ２，ＲＹ３，第１，第２相選択リレーＲＹ４，ＲＹ５に送出する。リレー切換信号ＥＮは、近接センサ１０２からのコネクタ情報信号ＣＮに応じて、外部電源２００からメインバッテリＢへの前回充電時に使用されていた相と異なる相となるように、第１，第２相選択リレーＲＹ４，ＲＹ５を切換える
更に、ＥＣＵ５０から送出されるリレー切換信号ＥＮは、コネクタ部切離しリレーＲＹ１，ＲＹ２，ＲＹ３を、第１，第２相選択リレーＲＹ４，ＲＹ５に連携させて切換える。

このように、充電に用いる相が、ＷＵ相→ＵＶ相→ＶＷ相→再びＷＵ相と毎回、単相の外部電源側コネクタ２０１が接続される度に、充電に用いる各アーム２２，２４，２６が順次変更される。よって、前回充電時に使用されていた相とは異なる相で前回充電時に使用していない相を含む相が、今回の充電時に使用される。

この実施の形態では、インバータ２０のＵ相，Ｖ相，Ｗ相のアーム２２，２４，２６が、順次一対づつ組み合わせられて充電電流が通電される。このため、使用頻度の偏りが減少して何れかのスイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６に偏って充電電流が、通電され続けることがない。

また、車両側コネクタ１０１に設けられた近接センサ１０２によって、単相または三相の接続可能の何れの形状の外部電源側コネクタ２０１が接続されているかが検出されて、コネクタ情報信号ＣＮがＥＣＵ５０に送出される。

ＥＣＵ５０は、外部電源側コネクタ２０１が、三相の形状である場合、複数回連続して三相の形状である場合、単相の外部電源側コネクタ２０１が接続された場合に照合を行うコネクタ嵌合形状情報記憶部５４を設けている。

このコネクタ嵌合形状情報記憶部５４には、外部電源側コネクタの種類として、単相形状のコネクタ情報および三相形状のコネクタ情報が記憶されている。

コネクタ情報信号ＣＮがコネクタ情報信号入力部５１に入力されると、コネクタ情報判別部５２では、コネクタ嵌合形状情報記憶部５４に記憶されたコネクタ情報から、コネクタ嵌合形状に応じた単相コネクタの情報、あるいは三相コネクタの情報が呼び出される。そして、いずれの形状の外部電源側コネクタ２０１が車両側コネクタ１０１に接続されているかの種別の判別が行われる。

ＥＣＵ５０の前回値情報記憶部５３は、前回充電時に使用した相を記憶している。また、前回値情報記憶部５３は、前回単相の外部電源側コネクタ２０１による充電時のコネクタ情報信号ＣＮを記憶している。

前回値情報記憶部５３は、三相の外部電源側コネクタ２０１が接続された場合には、最も近い前回単相の外部電源側コネクタ２０１による充電時のコネクタ情報信号ＣＮを記憶している。

今回単相の外部電源側コネクタ２０１が接続されると、コネクタ情報判別部５２が、前回値情報記憶部５３に記憶されている前回のコネクタ情報信号ＣＮが読み出される。

また、前回三相の外部電源側コネクタ２０１が接続されていた場合、最も近い前回単相の外部電源側コネクタ２０１が接続された際の充電時のコネクタ情報信号ＣＮが読み出される。

そして、ＥＣＵ５０内で前回値情報記憶部５３から読み出された相と異なる相を含む相の組み合わせを使用するように、コネクタ情報判別部５２から、制御信号ＳＮが送出される。

制御信号ＳＮがリレー切換出力部５５に入力されると、リレー切換出力部５５は、第１，第２相選択リレーＲＹ４，ＲＹ５およびコネクタ部切離しリレーＲＹ１，ＲＹ２，ＲＹ３を切換えるリレー切換信号ＥＮを出力する。

また、ＥＣＵ５０からのスイッチング制御信号Ｓ１１〜Ｓ１６により、インバータ２０の相がリレー切換信号ＥＮに合わせて切換えられて、インバータ２０のＵ相，Ｖ相，Ｗ相が一対選択されて組合わせられて、充電に使用される経路が形成される。

この実施の形態は、近接センサ１０２が、外部電源側コネクタ２０１の形状を検知する。検知された外部電源側コネクタ２０１の形状は、単相または三相によって異なる。

このため、検出した形状によって外部電源側コネクタ２０１の種類の判別を接続と同時に行うことが出来る。

実施の形態の充電システムでは、充電電流の通電前に相が任意の相に切換えられる。そして、今回充電に用いる相として決定された相が識別された外部電源側コネクタ２０１に接続されるように、インバータ２０の相が切換えられる。

リレー切換出力部５５では、第１，第２相選択リレーＲＹ４，ＲＹ５およびコネクタ部切離しリレーＲＹ１，ＲＹ２，ＲＹ３をリレー切換信号ＥＮを用いてＯＮ，ＯＦＦ制御して切換えて、今回充電に用いる相として決定された相を識別された外部電源側コネクタ２０１に接続する。

このように、選択されて組み合わせられた相を接続してから、充電に用いる電圧を印加することが出来、更に、通電状態から切換える場合に比して、部品の劣化を遅らせることができる。

また、近接センサ１０２で、外部電源側コネクタ２０１の接続を検知すると、コネクタの形状および相数の種別情報が載せられたコネクタ情報信号ＣＮがＥＣＵ５０に送出される。

この外部電源側コネクタ２０１の接続に応じて、図３に示すフローチャートのような充電システムの相の切換制御をスタートさせることが出来る。

したがって、コネクタ接続を検出する他のセンサを増設したり、あるいは充電用に専用のインバータを設ける必要が無く、部品点数の増大を抑制することが出来る。

そして、今回充電に用いる相として決定された相が識別された外部電源側コネクタ２０１に接続されるように、第１，第２相選択リレーＲＹ４，ＲＹ５、コネクタ部切離しリレーＲＹ１，ＲＹ２，ＲＹ３を切換える。

この実施の形態では、ステップＳ５〜ステップＳ７で今回充電に用いる相として決定された前回未使用の相を含ませて、識別された外部電源側コネクタ２０１に接続されるように、各第１，第２相選択リレーＲＹ４，ＲＹ５、コネクタ部切離しリレーＲＹ１，ＲＹ２，ＲＹ３が切換えられる。

また、コネクタ情報信号ＣＮがＥＣＵ５０によって受信されると、ＥＣＵ５０からは、モータ部切離しリレーＲＹ６，ＲＹ７，ＲＹ８にリレー切換信号ＥＮが送出される。 モータ部切離しリレーＲＹ６，ＲＹ７，ＲＹ８にこのリレー切換信号ＥＮが入力すると、発電用のモータジェネレータＭＧ１とインバータ２０との間に介装されるモータ部切離しリレーＲＹ６，ＲＹ７，ＲＹ８がＯＦＦ制御される。

このモータ部切離しリレーＲＹ６，ＲＹ７，ＲＹ８がＯＦＦ制御されることに応じて、電動車両１００のモータジェネレータＭＧ１がインバータ２０から電力遮断状態となるように切り離される。

このため、電動車両１００のメインバッテリＢに充電電流が供給されている充電状態では、モータジェネレータＭＧ１に外部電源２００からの充電電流が流されることなく、モータジェネレータＭＧ１が回転駆動される虞が無い。

図１に示す電動車両１００は、モータジェネレータＭＧ２と対となる発電用のモータジェネレータＭＧ１のインバータ２０の他に走行用のモータジェネレータＭＧ２のインバータ３０を備える。

走行用のモータジェネレータＭＧ２のインバータ３０は、発電用のモータジェネレータＭＧ１のインバータ２０と適宜個別に設けることが出来る。

このため、走行用として適切な、例えば比較的大容量に設定して高い耐久性をモータジェネレータＭＧ２のインバータ３０に与えることが出来る。

この実施の形態の電動車両１００は、発電用のモータジェネレータＭＧ１に用いるインバータ２０を外部充電用にも用いるので、インバータを充電システム専用に増設する必要が無い。

しかも、モータジェネレータＭＧ２のインバータ３０とは、適宜個別に発電用のモータジェネレータＭＧ１およびインバータ２０の仕様を設定できる。

例えば、エンジン等の駆動装置を搭載する電動車両１００では、エンジンの始動用のモータジェネレータＭＧ１のインバータ２０を、外部電源２００によるメインバッテリＢの外部充電時にも用いることが出来る。このため、インバータ２０を、モータジェネレータＭＧ１で発電された電力による充電および外部充電の電圧制御に共用できる。

したがって、この電動車両１００は、充電システム専用のインバータを設ける必要が無く、部品点数の増大を抑制することが出来ると共に、エンジン始動用の他の回転駆動源として機能させることにより、更に部品点数の増大を抑制できる。

しかも、充電に用いるインバータ２０の相の組み合わせが、実施の形態のように前回と異なる相に、順番で他の相が組み合わせられるに留まらない。例えば、３つの相のうち前回と異なる相と組み合わせられる今回用いられた相が、実施の形態とは、逆の順番で組み合わせられても良い。

また、３つの相のうち前回と異なる相をランダムに組み合わせても、前回の相とは異なる相が含まれていれば良い。

更に、組み合わせが変更されるに留まらず、モータジェネレータＭＧ２のインバータ３０とは個別に、発電用のモータジェネレータＭＧ１のインバータ２０を設定することが出来る。

このため、インバータ２０，３０では、主に使用する電圧が異なる場合や、両インバータ２０，３０間で使用頻度の偏りが生じている場合も、各々の部品の耐久性を向上させることが出来る。よって、少ない部品で更に充電システム全体の耐久性も向上させて、寿命を延ばすことができる。

上述の実施の形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。

例えば、上述の実施形態においては、インバータ２０を共用するものを示して説明してきたが、特にこれに限らず、例えば、図１に示すインバータ３０側で、モータジェネレータＭＧ２とインバータ３０との間に外部電源２００が接続される車両側コネクタ１０１を設けても良い。

更には、車両側コネクタ１０１の筐体内に、相選択部としての第１相選択リレーＲＹ４および第２相選択リレーＲＹ５等を配置するものであってもよく、第１相選択リレーＲＹ４および第２相選択リレーＲＹ５は、車両側コネクタ１０１およびインバータ２０との間に介装されるものであればよい。

例えば、第１相選択リレーＲＹ４および第２相選択リレーＲＹ５が、コネクタ部切離しリレーＲＹ１，ＲＹ２，ＲＹ３と、インバータ２０との間に介装されるものであってもよい。

また、この実施の形態では、車両側コネクタ１０１に設けられた近接センサ１０２によって、単相または三相の形状の異なる外部電源側コネクタ２０１が接続されたかを検知している。

しかしながらこれに限らず、例えば、接触センサや、電流検知センサ等、外部電力を供給する外部電源側コネクタ２０１の接続が検出できれば、外部電源側コネクタ２０１に近接センサを設ける等、何れの位置にどのような種類のセンサを設けても良く、形状、数量及び検出方法が限定されるものではない。

更に、この実施の形態の充電システムは、第１相選択リレーＲＹ４および第２相選択リレーＲＹ５が上述したコネクタ部切離しリレーＲＹ１，ＲＹ２，およびＲＹ３と連携している。

このため、通電される相を前回充電時に使用していた相とは異なる相を含んで選択する相選択部の一部として用いられている。

しかしながら、相を選択する際の第１相選択リレーＲＹ４および第２相選択リレーＲＹ５と、連携するコネクタ部切離しリレーＲＹ１，ＲＹ２，ＲＹ３との組み合わせおよび順序が限定されるものではなく、各リレー部を構成するリレーの種別、形状、数量および材質が、特に限定されるものではない。

そして、モータとして、一対のモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を例示して説明してきたが特にこれに限らず、電動機又はモータ等、発電機能を有していなくても、インバータから供給される電力で駆動するものであれば、モータの形状、数量および材質が、特に限定されるものではない。

また、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の用途も、電動車両１００の駆動用や発電用に限らず、例えば、エアーコンディショナ装置のコンプレッサ駆動用やあるいは他の補機等に用いられても良い。

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、上記した範囲説明ではなくて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。

５ 負極線、６ 正極線、７ インバータ側正極線、１０ 直流電圧発生部、１１ 電圧センサ、２０，３０ インバータ、２２，２４，２６ アーム、４０ コンバータ、５０ 制御部、５１ コネクタ情報信号入力部、５２ コネクタ情報判別部、５３ 前回値情報記憶部、５４ 嵌合形状情報記憶部、５５ リレー切換出力部、１００ 電動車両、１０１ 車両側コネクタ、１０２ 近接センサ、２００ 外部電源、２０１ 外部電源側コネクタ、Ｂ メインバッテリ（蓄電装置）、Ｃ０，Ｃ１ 平滑コンデンサ、ＣＮ コネクタ情報信号、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ１１〜Ｄ１６ 逆並列ダイオード、ＥＮ リレー切換信号、Ｌ１ リアクトル、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ（モータ）、Ｎ１ 中性点、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ１１〜Ｑ１６ スイッチング素子、ＲＹ１，ＲＹ２，ＲＹ３ コネクタ部切離しリレー、ＲＹ４，ＲＹ５ 第１，第２相選択リレー（相選択部）、ＲＹ６，ＲＹ７，ＲＹ８ モータ部切離しリレー。

Claims (7)

1. 充放電可能な蓄電装置と、
   前記蓄電装置から供給される電流をモータに出力するインバータと、
   前記インバータを介して前記蓄電装置に外部から供給される外部電力を充電する際に、外部電源側コネクタが接続される車両側コネクタと、
   前記車両側コネクタおよび前記インバータの間に介装されて、前記外部電力による充電時に用いる相を選択可能な相選択部と、
   前記外部電源側コネクタが前記車両側コネクタに接続されることに応じて、前回充電時に使用した相とは異なる相を含むように、前記相選択部を制御する制御部とを備える、充電システム。
2. 前記車両側コネクタの接続状況を検知して、前記制御部にコネクタ情報信号を送出する接続検知センサを更に備え、
   前記制御部は、前記接続検知センサからのコネクタ情報信号に応じて、前記車両側コネクタに接続された外部電源側コネクタの種類を判別するコネクタ情報判別部を含む、請求項１に記載の充電システム。
3. 前記制御部は、前回充電時に使用した相を記憶する前回値情報記憶部と、
   前記前回値情報記憶部に記憶された、前回充電時に使用した相とは異なる相を含めて使用するように前記相選択部に切換信号を出力するリレー切換出力部とを含む、請求項１または２に記載の充電システム。
4. 充放電可能な蓄電装置と、
   前記蓄電装置から供給される電流をモータに出力するインバータと、
   前記インバータを介して前記蓄電装置に外部から供給される外部電力を充電する際に、外部電源側コネクタが接続される車両側コネクタと、
   前記車両側コネクタおよび前記インバータとの間に介装されて、前記外部電力による充電時に用いる相を選択可能な相選択部と、
   前記外部電源側コネクタが前記車両側コネクタに接続されることに応じて、前回充電時に使用した相とは異なる相を含むように、前記相選択部を制御する制御部とを備える、車両。
5. 前記インバータからモータに電流を出力する際前記車両側コネクタおよび前記インバータ間を電力遮断状態に切換可能なコネクタ部切離しリレーと、
   前記インバータと前記モータとの間に介装されて、外部電源からの充電を行う際には、電力遮断状態とされるモータ部切離しリレーと、
   前記外部電源側コネクタの接続状況をコネクタ情報信号として送出する接続検知センサとを更に備え、
   前記制御部は、前記接続検知センサからのコネクタ情報信号に応じて、外部電力による前回充電時に使用した相とは異なる相を含むように、前記相選択部を制御する、請求項４に記載の車両。
6. 前記モータは、走行用モータと、発電用モータとを含み、
   前記モータ部切離しリレーは、前記発電用モータと前記インバータとの間に介装される、請求項５に記載の車両。
7. 充電システムの制御方法であって、
   外部から供給される外部電力の電源の種類を車両側コネクタに接続された外部電源側コネクタで識別するステップと、
   前回充電時に使用した相とは異なる相を含ませて、今回の充電に用いる相として決定するステップと、
   今回充電に用いる相として決定された相が識別された前記外部電源側コネクタに接続されるように接続を切換えるステップとを備える、充電システムの制御方法。

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