(57)【要約】  電気負荷（２９０）は、外部電源（２６０）および蓄電装置（１１０）の間の経路に電気的に接続される。電気負荷（２９０）の消費電力は、外部充電器（２００）の出力電力（Ｐｏ）と外部電源（２６０）からの供給電力Ｐｓｙｓの和によって確保される。ＥＣＵ（３００）は、蓄電装置（１１０）の低温時には、蓄電装置（１１０）の充放電を伴って電気負荷（２９０）の消費電力が確保される昇温制御を実行する。ＥＣＵ（３００）は昇温制御の実行時には、外部充電器（２００）の出力電力（Ｐｏ）が正に制御されて、蓄電装置（１１０）の放電を伴って電気負荷（２９０）の消費電力が確保される放電モードと、外部充電器（２００）の出力電力（Ｐｏ）が負に制御されて、蓄電装置（１１０）の充電を伴って電気負荷（２９０）の消費電力が確保される充電モードとが交互に生じるように、外部充電器（２００）の電力指令値（Ｐｏｕｔ＊）を設定する。
2012056543.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両駆動パワーを発生する電動機（１３０）に対して入出力される電力を蓄積するための蓄電装置（１１０）と、
外部充電時に外部電源（２６０）と接続される電力線（ＡＣＬ１，ＡＣＬ２）と、
前記電力線の交流電力と前記蓄電装置に入出力される直流電力との間で双方向の電力変換を実行するための電力変換器（２００）と、
前記外部電源および前記蓄電装置の間の経路に電気負荷（２９０）を接続するための接続ノード（２３０）と、
前記電力変換器によって前記蓄電装置に入出力される直流電力を制御するための制御装置（３００）とを備え、
前記制御装置は、前記外部電源が前記電力線に接続され、かつ、前記外部電源および前記蓄電装置の間の経路に前記電気負荷が接続されている場合に、前記蓄電装置の温度（ＴＢ）が所定温度（Ｔｔｈ１，Ｔｔｈ２）より低いときには、前記蓄電装置の放電を伴って前記電気負荷の消費電力（Ｐｌ）が確保されるように前記電力変換器を制御する第１の状態と、前記蓄電装置の充電を伴って前記電気負荷の消費電力が確保されるように前記電力変換器を制御する第２の状態とを交互に生じさせる昇温制御を実行するように構成される、電動車両の電源装置。
【請求項２】
前記制御装置（３００）は、前記蓄電装置の充電状態に応じて、前記第１の状態から前記第２の状態への遷移、および、前記第２の状態から前記第１の状態への遷移を制御する、請求の範囲第１項に記載の電動車両の電源装置。
【請求項３】
前記制御装置（３００）は、前記第１の状態では、前記昇温制御の開始時点におけるＳＯＣよりも低い第１の判定値までＳＯＣが低下すると前記第２の状態への遷移を指示するとともに、前記第２の状態では、前記昇温制御の開始時点におけるＳＯＣよりも高い第２の判定値までＳＯＣが上昇すると前記第１の状態への遷移を指示する、請求の範囲第２項に記載の電動車両の電源装置。
【請求項４】
前記制御装置（３００）は、前記第１の状態における前記蓄電装置からの放電電力が前記電気負荷（２９０）の消費電力（Ｐｌ）と同等となるように、前記電力変換器（２００）を制御する、請求の範囲第１項に記載の電動車両の電源装置。
【請求項５】
前記電力変換器（２００）は、
前記電力線の前記交流電力を、前記蓄電装置を充電する前記直流電力に変換するための充電装置（２０６）と、
前記蓄電装置からの前記直流電力を前記交流電力に変換して前記電力線に出力するための発電装置（２０７）とを含み、
前記制御装置（３００）は、前記第１の状態では前記発電装置を作動する一方で前記充電装置を停止し、前記第２の状態では前記充電装置を作動する一方で前記発電装置を停止する、請求の範囲第１項に記載の電動車両の電源装置。
【請求項６】
前記接続ノードは、前記電力線に前記電気負荷（２９０）を接続するためのアウトレット（２３０）によって構成される、請求の範囲第１項〜第５項のいずれか１項に記載の電動車両の電源装置。
【請求項７】
車両駆動パワーを発生するための電動機（１３０）と、
前記電動機に対して入出力される電力を蓄積するための蓄電装置（１１０）と、
外部充電時に外部電源（２６０）と接続される電力線（ＡＣＬ１，ＡＣＬ２）と、
前記電力線の交流電力と前記蓄電装置に入出力される直流電力との間で双方向の電力変換を実行するための電力変換器（２００）と、
前記外部電源および前記蓄電装置の間の経路に電気負荷（２９０）を接続するための接続ノード（２３０）と、
前記電力変換器によって前記蓄電装置に入出力される直流電力を制御するための制御装置（３００）とを備え、
前記制御装置は、前記外部電源が前記電力線に接続され、かつ、前記外部電源および前記蓄電装置の間の経路に前記電気負荷が接続されている場合に、前記蓄電装置の温度（ＴＢ）が所定温度（Ｔｔｈ１，Ｔｔｈ２）より低いときには、前記蓄電装置の放電を伴って前記電気負荷の消費電力（Ｐｌ）が確保されるように前記電力変換器を制御する第１の状態と、前記蓄電装置の充電を伴って前記電気負荷の消費電力が確保されるように前記電力変換器を制御する第２の状態とを交互に生じさせる昇温制御を実行するように構成される、電動車両。
【請求項８】
前記制御装置（３００）は、前記第１の状態における前記蓄電装置からの放電電力が前記電気負荷（２９０）の消費電力（Ｐｌ）と同等となるように、前記電力変換器（２００）を制御する、請求の範囲第７項に記載の電動車両。
【請求項９】
前記電力変換器（２００）は、
前記電力線の前記交流電力を、前記蓄電装置を充電する前記直流電力に変換するための充電装置（２０６）と、
前記蓄電装置からの前記直流電力を前記交流電力に変換して前記電力線に出力するための発電装置（２０７）とを含み、
前記制御装置（３００）は、前記第１の状態では前記発電装置を作動する一方で前記発電装置を停止し、前記第２の状態では前記充電装置を作動する一方で前記発電装置を停止する、請求の範囲第７項に記載の電動車両。
【請求項１０】
前記接続ノードは、前記電力線に前記電気負荷（２９０）を接続するためのアウトレット（２３０）によって構成される、請求の範囲第７項〜第９項のいずれか１項に記載の電動車両。
【請求項１１】
車両駆動パワーを発生する電動機（１３０）を搭載した電動車両の電源装置の制御方法であって、
前記電源装置は、
前記電動機（１３０）に対して入出力される電力を蓄積するための蓄電装置（１１０）と、
外部充電時に外部電源（２６０）と接続される電力線（ＡＣＬ１，ＡＣＬ２）と、
前記電力線の交流電力と前記蓄電装置に入出力される直流電力との間で双方向の電力変換を実行するための電力変換器（２００）と、
前記外部電源および前記蓄電装置の間の経路に電気負荷（２９０）を接続するための接続ノード（２３０）とを備え、
前記制御方法は、
前記外部電源が前記電力線に接続され、かつ、前記外部電源および前記蓄電装置の間の経路に前記電気負荷が接続されている場合に、前記蓄電装置の温度（ＴＢ）に基づいて前記蓄電装置の昇温制御の要否を判定するステップ（Ｓ１００）と、
前記昇温制御が必要と判定されたときに、前記蓄電装置の放電を伴って前記電気負荷の消費電力（Ｐｌ）が確保されるように前記電力変換器を制御する第１の状態と、前記蓄電装置の充電を伴って前記電気負荷の消費電力が確保されるように前記電力変換器を制御する第２の状態とを交互に生じさせることによって前記昇温制御を実行するステップ（Ｓ１５０−Ｓ２１０）とを備える、電動車両の電源装置の制御方法。
【請求項１２】
前記実行するステップは、
前記蓄電装置の充電状態に応じて、前記第１の状態から前記第２の状態への遷移、および、前記第２の状態から前記第１の状態への遷移を制御するステップ（Ｓ１６０，Ｓ１７０）を含む、請求の範囲第１１項に記載の電動車両の電源装置の制御方法。
【請求項１３】
前記制御するステップは、
前記第１の状態において、前記昇温制御の開始時点におけるＳＯＣよりも低い第１の判定値までＳＯＣが低下すると前記第２の状態への遷移を指示するステップ（Ｓ１６０）と、
前記第２の状態において、前記昇温制御の開始時点におけるＳＯＣよりも高い第２の判定値までＳＯＣが上昇すると前記第１の状態への遷移を指示するステップ（Ｓ１７０）とを有する、請求の範囲第１２項に記載の電動車両の電源装置の制御方法。
【請求項１４】
前記実行するステップは、
前記第１の状態における前記蓄電装置からの放電電力が前記電気負荷（２９０）の消費電力（Ｐｌ）と同等となるように前記電力変換器（２００）を制御するステップ（Ｓ１９０）を含む、請求の範囲第１１項に記載の電動車両の電源装置の制御方法。
【請求項１５】
前記電力変換器（２００）は、
前記電力線の前記交流電力を、前記蓄電装置を充電する前記直流電力に変換するための充電装置（２０６）と、
前記蓄電装置からの前記直流電力を前記交流電力に変換して前記電力線に出力するための発電装置（２０７）とを含み、
前記実行するステップは、
前記第１の状態において、前記発電装置を作動する一方で前記充電装置を停止するステップ（Ｓ１９０♯）と、
前記第２の状態において、前記充電装置を作動する一方で前記発電装置を停止するステップ（Ｓ２１０♯）とを有する、請求の範囲第１１項に記載の電動車両の電源装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電動車両の電源装置およびその制御方法ならびに電動車両に関し、より特定的には、車両外部の電源によって車載蓄電装置を充電可能な機構を搭載した電動車両の電気システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池に代表される蓄電装置からの電力によって車両駆動用電動機を駆動する電気自動車やハイブリッド自動車等の電動車両では、車両外部の電源（以下、単に「外部電源」とも称する）によってこの蓄電装置を充電する構成が提案されている。また、以下では、外部電源による蓄電装置の充電を「外部充電」とも称する。【０００３】
たとえば、特開２００９−２２５５８７号公報（特許文献１）には、外部充電時に充電効率向上および補機負荷系の動作確保を両立するための構成が記載されている。具体的には、車両駆動力用電動機およびメインバッテリの間のリレーをオフしたままでも、外部充電と補機負荷系の動作とが可能なように、外部充電によるメインバッテリの充電経路を設ける構成が記載される。さらに、特許文献１には、外部充電用の電力変換器を双方向に電力変換可能に構成することによって、メインバッテリの電力を交流電力に変換してＡＣコンセントから出力する構成が記載されている。【０００４】
また、特開２００９−２２４２５６号公報（特許文献２）には、低温時のバッテリ充電効率が低下することに鑑みて、バッテリを暖機するための構成が記載されている。具体的には、車両停止中に外部電源との接続によりモータ駆動用バッテリを充電する際に、暖房用電気ヒータの熱がモータ駆動用バッテリに伝達させる構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２２５５８７号公報
【特許文献２】特開２００９−２２４２５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
二次電池は、低温時には、内部抵抗が高くなるため、充放電の際に内部抵抗での損失が増大することによって効率が低下する。したがって、特許文献１に記載された電動車両では、メインバッテリの温度が低いときには、外部充電の効率を高めることができない。これに対して、特許文献２によれば、バッテリ暖機専用の電気ヒータを設けることなく、外部充電時にバッテリ暖機を実行することができる。【０００７】
しかしながら、特許文献２の構成では、バッテリ筐体の外部から熱を与えることによって暖機するため効率が良くなく、暖機に必要な電力が大きくなることが懸念される。【０００８】
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、この発明の目的は、車載蓄電装置を外部電源によって充電する機構を搭載した電動車両において、蓄電装置を効率的に暖機することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明のある局面では、電動車両の電源装置は、蓄電装置と、電力線と、電力変換器と、接続ノードと、制御装置とを備える。蓄電装置は、車両駆動パワーを発生する電動機に対して入出力される電力を蓄積する。電力線は、外部充電時に外部電源と接続される。電力変換器は、電力線の交流電力と蓄電装置に入出力される直に流電力との間で双方向の電力変換を実行するように構成される。接続ノードは、外部電源および蓄電装置の間の経路に電気負荷を接続するために設けられる。制御装置は、電力変換器によって蓄電装置に入出力される直流電力を制御するように構成される。制御装置は、外部電源が電力線に接続され、かつ、外部電源および蓄電装置の間の経路に電気負荷が接続されている場合に、蓄電装置の温度が所定温度より低いときには、蓄電装置の放電を伴って電気負荷の消費電力が確保されるように電力変換器を制御する第１の状態と、蓄電装置の充電を伴って電気負荷の消費電力が確保されるように電力変換器を制御する第２の状態とを交互に生じさせる昇温制御を実行する。【００１０】
好ましくは、制御装置は、蓄電装置の充電状態に応じて、第１の状態から第２の状態への遷移、および、第２の状態から第１の状態への遷移を制御する。【００１１】
さらに好ましくは、制御装置は、第１の状態では、昇温制御の開始時点におけるＳＯＣよりも低い第１の判定値までＳＯＣが低下すると第２の状態への遷移を指示するとともに、第２の状態では、昇温制御の開始時点におけるＳＯＣよりも高い第２の判定値までＳＯＣが上昇すると第１の状態への遷移を指示する。【００１２】
また好ましくは、制御装置は、第１の状態における蓄電装置からの放電電力が電気負荷の消費電力と同等となるように、電力変換器を制御する。【００１３】
あるいは好ましくは、電力変換器は、電力線の交流電力を、蓄電装置を充電する直流電力に変換するための充電装置と、蓄電装置からの直流電力を交流電力に変換して電力線に出力するための発電装置とを含む。そして、制御装置は、第１の状態では発電装置を作動する一方で充電装置を停止し、第２の状態では充電装置を作動する一方で発電装置を停止する。【００１４】
好ましくは、接続ノードは、電力線に電気負荷を接続するためのアウトレットによって構成される。【００１５】
この発明の他の局面では、電動車両であって、車両駆動パワーを発生するための電動機と、蓄電装置と、電力線と、電力変換器と、接続ノードと、制御装置とを備える。蓄電装置は、車両駆動パワーを発生する電動機に対して入出力される電力を蓄積する。電力線は、外部充電時に外部電源と接続される。電力変換器は、電力線の交流電力と蓄電装置に入出力される直流電力との間で双方向の電力変換を実行するように構成される。接続ノードは、外部電源および蓄電装置の間の経路に電気負荷を接続するために設けられる。制御装置は、電力変換器によって蓄電装置に入出力される直流電力を制御するように構成される。さらに、制御装置は、外部電源が電力線に接続され、かつ、外部電源および蓄電装置の間の経路に電気負荷が接続されている場合に、蓄電装置の温度が所定温度より低いときには、蓄電装置の放電を伴って電気負荷の消費電力が確保されるように電力変換器を制御する第１の状態と、蓄電装置の充電を伴って電気負荷の消費電力が確保されるように電力変換器を制御する第２の状態とを交互に生じさせる昇温制御を実行するように構成される。【００１６】
好ましくは、制御装置は、第１の状態における蓄電装置からの放電電力が電気負荷の消費電力と同等となるように、電力変換器を制御する。【００１７】
また好ましくは、電力変換器は、電力線の交流電力を、蓄電装置を充電する直流電力に変換するための充電装置と、蓄電装置からの直流電力を交流電力に変換して電力線に出力するための発電装置とを含む。制御装置は、第１の状態では発電装置を作動する一方で発電装置を停止し、第２の状態では充電装置を作動する一方で発電装置を停止する。【００１８】
好ましくは、接続ノードは、電力線に電気負荷を接続するためのアウトレットによって構成される。【００１９】
この発明のさらに他の局面では、車両駆動パワーを発生する電動機を搭載した電動車両の電源装置の制御方法であって、電源装置は、蓄電装置と、電力線と、電力変換器と、接続ノードとを備える。蓄電装置は、電動機に対して入出力される電力を蓄積する。電力線は、外部充電時に外部電源と接続される。電力変換器は、電力線の交流電力と蓄電装置に入出力される直流電力との間で双方向の電力変換を実行するように構成される。接続ノードは、外部電源および蓄電装置の間の経路に電気負荷を接続するために設けられる。制御方法は、外部電源が電力線に接続され、かつ、外部電源および蓄電装置の間の経路に電気負荷が接続されている場合に、蓄電装置の温度に基づいて蓄電装置の昇温制御の要否を判定するステップと、昇温制御が必要と判定されたときに、蓄電装置の放電を伴って電気負荷の消費電力が確保されるように電力変換器を制御する第１の状態と、蓄電装置の充電を伴って電気負荷の消費電力が確保されるように電力変換器を制御する第２の状態とを交互に生じさせることによって昇温制御を実行するステップとを備える。【００２０】
好ましくは、実行するステップは、蓄電装置の充電状態に応じて、第１の状態から第２の状態への遷移、および、第２の状態から第１の状態への遷移を制御するステップを含む。【００２１】
さらに好ましくは、制御するステップは、第１の状態において、昇温制御の開始時点におけるＳＯＣよりも低い第１の判定値までＳＯＣが低下すると第２の状態への遷移を指示するステップと、第２の状態において、昇温制御の開始時点におけるＳＯＣよりも高い第２の判定値までＳＯＣが上昇すると第１の状態への遷移を指示するステップとを有する。【００２２】
また好ましくは、実行するステップは、第１の状態における蓄電装置からの放電電力が電気負荷の消費電力と同等となるように電力変換器を制御するステップを含む。【００２３】
あるいは好ましくは、電力変換器は、電力線の交流電力を、蓄電装置を充電する直流電力に変換するための充電装置と、蓄電装置からの直流電力を交流電力に変換して電力線に出力するための発電装置とを含む。実行するステップは、第１の状態において、発電装置を作動する一方で充電装置を停止するステップと、第２の状態において、充電装置を作動する一方で発電装置を停止するステップとを有する。
【発明の効果】
【００２４】
この発明によれば、車載蓄電装置を外部電源によって充電する機構を搭載した電動車両において、蓄電装置を効率的に暖機することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態による電源装置を備えた電動車両の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示したＰＣＵの構成例を示すブロック図である。
【図３】図１に示した外部充電器の構成例を示す回路図である。
【図４】本発明の実施の形態によるバッテリ暖機制御の制御処理を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態によるバッテリ暖機制御の動作を説明する波形図である。
【図６】本発明の実施の形態の変形例による電動車両の電源装置における外部充電器の構成例を示すブロック図である。
【図７】本発明の実施の形態の変形例によるバッテリ暖機制御の制御処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に、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として繰返さないものとする。
【００２７】
図１は、本発明の実施の形態による電源装置を備えた電動車両の構成を示すブロック図である。
【００２８】
図１を参照して、電動車両１００は、「蓄電装置」に対応する蓄電装置１１０と、システムメインリレー（以下、ＳＭＲ（System  Main  Relay）とも称する。）１１５と、ＰＣＵ（Power  Control  Unit）１２０と、走行用電動機であるモータジェネレータ１３０と、動力伝達ギア１４０と、駆動輪１５０と、制御装置３００とを備える。
【００２９】
蓄電装置１１０は、充放電可能に構成された電力貯蔵要素であり、代表的にはリチウムイオン電池やニッケル水素電池等の二次電池により構成される。たとえば、蓄電装置１１０の出力電圧は２００Ｖ程度である。あるいは、蓄電装置１１０は、電気二重層キャパシタなどの蓄電素子によって、あるいは、蓄電素子と二次電池との組み合わせによって構成されてもよい。
【００３０】
制御装置３００は、図示しない、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、記憶装置、および入出力バッファを含む電子制御ユニット（Electronic  Control  Unit）により構成される。制御装置３００（以下、ＥＣＵ３００とも称する）は、電動車両１００に搭載された各機器の制御を行なう。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。
【００３１】
蓄電装置１１０は、ＳＭＲ１１５を介して、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１と接続さされる。電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１は、モータジェネレータ１３０を駆動するためのＰＣＵ１２０に接続される。蓄電装置１１０は、電動車両１００の駆動力を発生させるための電力をＰＣＵ１２０に供給する。また、蓄電装置１１０は、モータジェネレータ１３０で発電された電力を蓄える。
【００３２】
ＳＭＲ１１５に含まれるリレーの一方端は、蓄電装置１１０の正極端子および負極端子にそれぞれ接続される。ＳＭＲ１１５に含まれるリレーの他方端は、ＰＣＵ１２０に接続された電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１にそれぞれ接続される。そして、ＳＭＲ１１５は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ１に基づいて、蓄電装置１１０とＰＣＵ１２０との間での電力の供給と遮断とを切換える。
【００３３】
図２は、ＰＣＵ１２０の内部構成の一例を示す図である。
図２を参照して、ＰＣＵ１２０は、コンバータ１２１と、インバータ１２２と、平滑コンデンサＣ１，Ｃ２とを含む。
【００３４】
コンバータ１２１は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＣに基づいて、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１と電力線ＨＰＬおよび接地線ＮＬ１との間で双方向の電力変換を行なう。コンバータ１２１については、直流電圧変換機能を有する電力変換回路（たとえば、双方向のチョッパ回路）の回路構成を任意に適用できる。
【００３５】
インバータ１２２は、電力線ＨＰＬおよび接地線ＮＬ１に接続される。インバータ１２２は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＩに基づいて、コンバータ１２１から供給される直流電力を交流電力に変換し、モータジェネレータ１３０を駆動する。インバータ１２２については、一般的な三相インバータの回路構成を適用できる。
【００３６】
なお、本実施の形態においては、モータジェネレータおよびインバータの対が１つ設けられる構成を一例として示すが、モータジェネレータおよびインバータの対を複数備える構成としてもよい。
【００３７】
平滑コンデンサＣ１は、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１の間に設けられ、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１間の電圧変動を減少させる。また、コンデンサＣ２は、電力線ＨＰＬおよび接地線ＮＬ１の間に設けられ、電力線ＨＰＬおよび接地線ＮＬ１間の電圧変動を減少させる。
【００３８】
再び図１を参照して、モータジェネレータ１３０は、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機である。
【００３９】
モータジェネレータ１３０の出力トルクは、図示しない減速機や動力分割機構によって構成される動力伝達ギア１４０を介して、駆動輪１５０に伝達される。駆動輪１５０に伝達されたトルクによって、電動車両１００は走行する。モータジェネレータ１３０は、電動車両１００の回生制動時には、駆動輪１５０の回転力によって発電することができる。そして、その発電電力は、ＰＣＵ１２０によって蓄電装置１１０の充電電力に変換される。
【００４０】
また、モータジェネレータ１３０の他にエンジン（図示せず）が搭載されたハイブリッド自動車では、このエンジンおよびモータジェネレータ１３０を協調的に動作させることによって、必要な車両駆動力が発生される。この場合、エンジンの回転による発電電力を用いて、蓄電装置１１０を充電することも可能である。
【００４１】
このように、本実施の形態における電動車両１００は、車両駆動力を発生するための電動機を搭載する車両を示すものであり、エンジンおよび電動機により車両駆動力を発生するハイブリッド自動車、ならびにエンジンを搭載しない電気自動車および燃料電池自動車などを含むものである点について、確認的に記載する。
【００４２】
図１に示された電動車両１００の構成から、モータジェネレータ１３０、動力伝達ギア１４０および駆動輪１５０を除いた部分によって、電動車両の電源装置が構成される。
【００４３】
電源装置は、さらに、外部電源２６０からの電力によって蓄電装置１１０を外部充電するための構成（外部充電系）として、外部充電器２００と、充電リレー２４０と、充電用インレット２５０とを含む。一般的には、外部電源２６０は商用交流電源で構成される。
【００４４】
充電用インレット２５０には、外部電源２６０および電動車両１００を電気的に接続するための充電ケーブル２８０の充電コネクタ２７０が接続される。そして、外部電源２６０からの電力が、充電ケーブル２８０を介して電動車両１００に伝達される。これにより、電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２は、外部充電時に外部電源２６０と接続される。すなわち、電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２は「電力線」に対応する。
【００４５】
外部充電器２００は、電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２を介して充電用インレット２５０に接続される。また、外部充電器２００は、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ２と、外部充電時にオンされる充電リレー２４０（以下、ＣＨＲ２４０とも称する）とを介して、蓄電装置１１０と電気的に接続される。
【００４６】
ＣＨＲ２４０は、蓄電装置１１０の正極端子と電力線ＰＬ２との間、および、蓄電装置１１０の負極端子と接地線ＮＬ２との間に接続される。ＣＨＲ２４０は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ２に基づいて、蓄電装置１１０と外部充電器２００との間での通電経路を形成あるいは遮断する。
【００４７】
外部充電時には、ＣＨＲ２４０をオンすることによって、外部電源２６０からの電力によって蓄電装置１１０を充電するための通電経路が形成される。一方、外部充電時以外（非外部充電時）においては、ＳＭＲ２４０をオフすることによって、外部充電系の機器群に対して、蓄電装置１１０の出力電圧が印加されることを回避できる。
【００４８】
外部充電器２００は、ＥＣＵ３００からの電力指令値Ｐｏｕｔ＊に従って、外部電源２６０から供給される交流電力を、蓄電装置１１０を充電するための直流電力に変換する。また、外部充電器２００は、ＥＣＵ３００からの電力指令値Ｐｏｕｔ＊に従って、蓄電装置１１０からの直流電力を、外部電源２６０からの交流電力と同等の交流電力に変換して、電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２に出力する。外部充電器２００は、双方向のＡＣ／ＤＣ電力変換を実行するように構成されている。すなわち、外部充電器２００は、「電力変換器」に対応する。
【００４９】
外部充電器２００の出力電力Ｐｏは、電力検出器２０５によって検出される。出力電力Ｐｏが正のとき（Ｐｏ＞０）には、外部充電器２００から電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２に電力が出力される。一方、出力電力Ｐｏが負のとき（Ｐｏ＜０）には、電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２から外部充電器２００に電力が入力される。
【００５０】
したがって、図１の構成では、Ｐｏ＞０のときには蓄電装置１１０は放電し、Ｐｏ＜０のときには蓄電装置１１０は充電される。外部充電器２００の出力電力Ｐｏは、ＥＣＵ３００からの電力指令値Ｐｏｕｔ＊に従って制御される。すなわち、電力指令値Ｐｏｕｔ＊によって、蓄電装置１１０の充電／放電を制御することができる。
【００５１】
図３には、外部充電器２００の構成例が示される。
図３を参照して、外部充電器２００は、制御回路２０１と、ＡＣ／ＤＣ変換器２０２と、ＤＣ／ＤＣ変換器２０４とを含む。
【００５２】
ＡＣ／ＤＣ変換器２０２は、リアクトルＬ１，Ｌ２と、平滑コンデンサＣ３と、ブリッジ回路１１２とを含む。リアクトルＬ１は、電力線ＡＣＬ１と直列に接続される。リアクトルＬ２は、電力線ＡＣＬ２と直列に接続される。ブリッジ回路１１２は、電力用半導体スイッチング素子のオンオフ制御によって、電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２間の交流電圧Ｖａｃを直流電圧に変換して、電力線ＰＬ３および接地線ＮＬ３の間に出力する。平滑コンデンサＣ１は、電力線ＰＬ３および接地線ＮＬ３の間に接続される。
【００５３】
ＤＣ／ＤＣ変換器２０４は、ブリッジ回路１１４，１１６と、トランス１１７とを含む。
【００５４】
ブリッジ回路１１４は、電力用半導体スイッチング素子のオンオフ制御によって、電力線ＰＬ３および接地線ＮＬ３の直流電圧を交流電力に変換して、トランス１１７の一次側に出力する。トランス１１７は、所定の一次／二次側巻線比に従って一次側の交流電圧を電圧変換して、二次側へ出力する。
【００５５】
ブリッジ回路１１６は、電力用半導体スイッチング素子のオンオフ制御によって、トランス１１７の二次側の交流電圧を直流電圧に変換して、変換した直流電圧Ｖｄｃを、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ２の間に出力する。
【００５６】
このようにすると、外部電源２６０および蓄電装置１１０との間で絶縁を確保しながら、外部電源２６０からの交流電圧Ｖａｃ（たとえば１００ＶＡＣ）を、蓄電装置１１０を充電する直流電圧Ｖｄｃに変換することができる。
【００５７】
図１および図３の例では、ＡＣ／ＤＣ変換器２０２およびＤＣ／ＤＣ変換器２０４の各々は、双方向に電力変換可能に構成される。
【００５８】
具体的には、ＤＣ／ＤＣ変換器２０４は、蓄電装置１１０から電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ２に伝達された直流電圧Ｖｄｃを、直流電圧変換して電力線ＰＬ３および接地線ＮＬ３の間に出力する機能をさらに有する。この機能は、ブリッジ回路１１４，１１６を構成する電力用半導体スイッチング素子のオンオフ制御によって実現できる。
【００５９】
同様に、ＡＣ／ＤＣ変換器２０２は、電力線ＰＬ３および接地線ＮＬ３の間の直流電圧を、外部電源２６０からの電力と同等の交流電力に変換して、電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２に出力する機能を有する。この機能は、ブリッジ回路１１２を構成する電力用半導体スイッチング素子のオンオフ制御によって実現できる。
【００６０】
制御回路２０１は、ＥＣＵ３００からの電力指令値Ｐｏｕｔ＊に従って、ＡＣ／ＤＣ変換器２０２の制御信号ＰＷＡおよび、ＤＣ／ＤＣ変換器２０４の制御信号ＰＷＤを生成する。ブリッジ回路１１２，１１４，１１６を構成する電力用半導体スイッチング素子のオンオフは、制御信号ＰＷＡ，ＰＷＤに従って制御される。制御信号ＰＷＡ，ＰＷＤは、電力指令値Ｐｏｕｔ＊と検出された出力電力Ｐｏとの偏差に応じて調整される。
【００６１】
なお、ブリッジ回路１１２，１１４，１１６における、電力制御を伴うＡＣ／ＤＣ変換およびＤＣ／ＡＣ変換のための電力用半導体スイッチング素子の具体的な制御については、公知のものを任意に適用可能であるので、詳細な説明は省略する。
【００６２】
再び、図１を参照して、電源装置は、さらに、アウトレット２３０と、リレー２３５とを備える。アウトレット２３０は、商用交流電源を取出すためのＡＣコンセントである。
【００６３】
アウトレット２３０は、リレー２３５を介して、電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２に接続される。リレー２３５は、電動車両１００のユーザのスイッチ操作、あるいは、アウトレット２３０への電気負荷２９０の接続に応答してオンするように制御される。
【００６４】
図１の構成例において、アウトレット２３０は、電気負荷２９０を外部電源２６０および蓄電装置１１０の間の経路に接続するための「接続ノード」を構成することが理解される。すなわち、電気負荷２９０は、アウトレット２３０に接続されることにより、電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２上の交流電力によって作動可能になる。電力検出器２５５は、電気負荷２９０の消費電力Ｐｌを検出するように構成される。検出された消費電力Ｐｌは、ＥＣＵ３００へ送出される。
【００６５】
外部電源２６０が電動車両１００に接続されている状態で、アウトレット２８０に電気負荷２９０が接続されると、外部電源２６０および蓄電装置１１０の間の経路に電気負荷２９０が接続される。そして、電気負荷２９０の消費電力Ｐｌは、外部充電器２００の出力電力Ｐｏと外部電源２６０からの供給電力Ｐｓｙｓとの和によって確保される。すなわち、Ｐｌ＝Ｐｓｙｓ＋Ｐｏの関係が成立する。Ｐｏ＜０のときには、外部電源２６０は、蓄電装置１１０の充電電力と、電気負荷２９０の消費電力Ｐｌとの和を供給する。一方、Ｐｏ＞０のときには、消費電力Ｐｌに対する出力電力Ｐｏの不足分が、外部電源２６０から供給される。なお、逆潮流を発生させないように、Ｐｓｙｓ≧０が維持されるように制御することが望ましい。
【００６６】
ＥＣＵ３００は、ＳＭＲ１１５、ＰＣＵ１２０、外部充電器２００および、ＣＨＲ２４０などを制御するための制御信号を出力する。
【００６７】
ＥＣＵ３００は、蓄電装置１１０に含まれるセンサ（図示せず）からの電圧ＶＢ、温度ＴＢおよび電流ＩＢの検出値を受ける。ＥＣＵ３００は、これらの検出値の少なくとも一部に基づいて、蓄電装置１１０の充電状態を示すＳＯＣ（State  of  Charge）を演算する。また、外部充電時には、蓄電装置１１０の充放電を制御するために、電力指令値Ｐｏｕｔ＊を適切に設定する。
【００６８】
なお、図１においては、電動車両１００の各機器の制御機能を包括的にＥＣＵ３００に持たせる構成を例示したが、ＥＣＵ３００の機能の一部分を分割配置することも可能である。たとえば、外部充電系の機器（たとえば、外部充電器２００およびＣＨＲ２４０）の制御機能については、ＥＣＵ３００とは別個のＥＣＵを設ける構成としてもよい。
【００６９】
一般的に二次電池で構成される蓄電装置１１０は、低温時に、内部抵抗の上昇のために充放電の効率が低下する。したがって、蓄電装置１１０の低温時に、外部電源２６０が電動車両１００に接続されている場合には、外部充電あるいはその後の車両走行に備えて、蓄電装置１１０を暖機することが好ましい。本実施の形態では、外部電源２６０および蓄電装置１１０の間の経路に接続された電気負荷２９０を利用して、蓄電装置１１０の暖機制御（以下、バッテリ暖機制御とも称する）を実行する。
【００７０】
図４は、本発明の実施の形態によるバッテリ暖機制御の制御処理を示すフローチャートである。図４に示す各ステップの処理は、ＥＣＵ３００によるソフトウェア処理またはハードウェア処理によって実現することができる。
【００７１】
図４に示すフローチャートは、外部電源２６０が電動車両１００に接続されており、かつ、外部電源２６０および蓄電装置１１０の間の経路に電気負荷２９０が接続されている場合に、周期的に実行される。
【００７２】
図４を参照して、ＥＣＵ３００は、ステップＳ１００により、蓄電装置１１０の温度ＴＢに基づいて、バッテリ暖機が必要な温度であるか否かを判定する。たとえば、温度ＴＢが判定値Ｔｔｈよりも低いときに、バッテリ暖機が必要と判定される。
【００７３】
ＥＣＵ３００は、バッテリ暖機が不要であるとき（Ｓ１００のＮＯ判定時）には、ステップＳ２５０により、バッテリ暖機のための昇温制御をオフする。
【００７４】
一方で、ＥＣＵ３００は、バッテリ暖機が必要であるときには、ステップＳ１１０により、昇温制御が既に実行（オン）されているかを判定する。ＥＣＵ３００は、昇温制御がまだ実行されていないとき（Ｓ１１０のＮＯ判定時）には、ステップＳ１２０により、昇温制御をオンする。これにより、昇温制御が開始される。
【００７５】
ＥＣＵ３００は、ステップＳ１３０により、昇温制御開始時の蓄電装置１１０のＳＯＣを、昇温制御におけるＳＯＣ基準値（ＳＯＣｒ）として記憶する。昇温制御が開始されると、次回の処理ではステップＳ１１０がＹＥＳ判定とされる。
【００７６】
ＥＣＵ３００は、昇温制御のオン時（Ｓ１１０のＹＥＳ判定時）には、以下に示すステップＳ１５０〜Ｓ２１０の処理により、放電モード（第１の状態）と、充電モード（第２の状態）とを交互に生じさせるような昇温制御を実行する。
【００７７】
ＥＣＵ３００は、まずステップＳ１５０により、放電モードおよび充電モードのいずれが選択されているかを判定する。なお、昇温制御の開始時には、固定的に一方のモード（たとえば、放電モード）が選択されるように予め設定される。
【００７８】
ＥＣＵ３００は、放電モードが選択されているとき（Ｓ１５０のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ１６０により、現在のＳＯＣと、昇温制御におけるＳＯＣ下限値とを比較する。このＳＯＣ下限値は、ステップＳ１２０で設定したＳＯＣ基準値（ＳＯＣｒ）から所定値ｄＳＯＣを減算した値に設定される。
【００７９】
ＥＣＵ３００は、放電モード時に現在のＳＯＣがＳＯＣ下限値よりも高いとき（Ｓ１６０のＮＯ判定時）には、ステップＳ１８０により、放電モードを継続する。さらに、ＥＣＵ３００は、ステップＳ１９０により、外部充電器２００の電力指令値Ｐｏｕｔ＊＝＋Ｐａに設定する。これにより、外部充電器２００は、電力指令値（Ｐｏｕｔ＊＝Ｐａ）に従って、蓄電装置１１０から放電された電力を交流電力に変換して、電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２に出力する。
【００８０】
したがって、放電モードでは、外部電源２６０は、電気負荷２９０の消費電力Ｐｌに対する外部充電器２００からの出力電力Ｐｏの不足分を供給する（Ｐｓｙｓ＝Ｐｌ−Ｐａ）。このように、放電モードでは、蓄電装置１１０の放電を伴って、電気負荷２９０の消費電力Ｐｌが確保される。
【００８１】
一方、ＥＣＵ３００は、放電モード時に現在のＳＯＣがＳＯＣ下限値よりも低下すると（Ｓ１６０のＹＥＳ判定時）、ステップＳ２００により、放電モードから充電モードへの遷移を指示する。さらに、ＥＣＵ３００は、ステップＳ２１０により、外部充電器２００の電力指令値Ｐｏｕｔ＊＝−Ｐａに設定する。これにより、外部充電器２００は、電力指令値（Ｐｏｕｔ＊＝−Ｐａ）に従って、電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２の交流電力を、蓄電装置１１０を充電するための直流電力に変換して電力線ＰＬ２に出力する。
【００８２】
したがって、外部電源２６０は、蓄電装置１１０の充電電力（−Ｐａ）と、電気負荷２９０の消費電力Ｐｌとの両方を供給する（Ｐｓｙｓ＝Ｐｌ＋Ｐａ）。このように、放電モードでは、蓄電装置１１０の充電を伴って、電気負荷２９０の消費電力Ｐｌが確保される。
【００８３】
充電モードが選択されているとき（Ｓ１５０のＮＯ判定時）には、ＥＣＵ３００は、ステップＳ１７０により、現在のＳＯＣと、昇温制御におけるＳＯＣ上限値とを比較する。このＳＯＣ上限値は、ステップＳ１２０で設定したＳＯＣ基準値（ＳＯＣｒ）に所定値ｄＳＯＣを加算した値に設定される。
【００８４】
ＥＣＵ３００は、充電モード時に現在のＳＯＣがＳＯＣ上限値よりも低いとき（Ｓ１７０のＮＯ判定時）には、ステップＳ２００，Ｓ２１０に処理を進めて、充電モードを継続する。一方、充電モード時に現在のＳＯＣがＳＯＣ上限値よりも上昇すると（Ｓ１７０のＹＥＳ判定時）、ステップＳ１８０，Ｓ１９０に処理を進めて、充電モードから放電モードへの遷移を指示する。
【００８５】
このように、充電モードおよび放電モードを交互に設定する昇温制御が実行されることにより、蓄電装置１１０の温度ＴＢが充放電によって上昇する。そして、昇温制御によって、温度ＴＢが判定値Ｔｔｈよりも上昇するようになると、ステップＳ１００がＮＯ判定される。これにより、ＥＣＵ３００は、ステップＳ２１０に処理を進めて昇温制御をオフする。この結果、昇温制御が終了される。
【００８６】
なお、判定値Ｔｔｈは、昇温制御オフ時および昇温制御オン時の間、すなわち、昇温制御の開始判定および終了判定の間でヒステリシスを設けることが好ましい。したがって、昇温制御が開始されると、判定値Ｔｔｈは昇温制御の開始前よりも上昇される。
【００８７】
図５には、本発明の実施の形態によるバッテリ暖機制御の動作波形例が示される。
図５を参照して、時刻ｔ１以前では、蓄電装置１１０の温度ＴＢが、昇温制御の開始判定用の判定値Ｔｔｈ１よりも高いため、昇温制御はオフされている。そして、アウトレット２３０によって、外部電源２６０および蓄電装置１１０の間の経路に接続された電気負荷２９０の消費電力Ｐｌは、外部電源２６０によって供給される。すなわち、Ｐｓｙｓ＝Ｐｌである。
【００８８】
時刻ｔ１において、温度ＴＢが判定値Ｔｔｈ１よりも低下すると、昇温制御がオンされる。昇温制御が開始されると、その時点（時刻ｔ１）でのＳＯＣが、昇温制御におけるＳＯＣ基準値（ＳＯＣｒ）に設定される。さらに、昇温制御におけるＳＯＣ上限値（ＳＯＣｒ＋ｄＳＯＣ）およびＳＯＣ下限値（ＳＯＣｒ−ｄＳＯＣ）が、ＳＯＣｒを基準に決められる。
【００８９】
図５の例では、昇温制御の開始時には放電モードが選択される。これにより、時刻ｔ１からは、蓄電装置１１０の放電を伴って外部充電器２００からＰａが出力される。このため、外部電源２６０からの供給電力Ｐｓｙｓは、ＰｌからＰｌ−Ｐａに減少する。放電モードでは、蓄電装置１１０のＳＯＣは徐々に低下する。
【００９０】
時刻ｔａでは、ＳＯＣが昇温制御におけるＳＯＣ下限値（ＳＯＣｒ−ｄＳＯＣ）まで低下することにより、昇温制御が放電モードから充電モードに切換えられる。これにより、時刻ｔ１からは、蓄電装置１１０を充電するために、外部充電器２００の出力電力Ｐｏ＝−Ｐａとなる。このため、外部電源２６０からの供給電力Ｐｓｙｓは、Ｐｌ＋Ｐａへ増加する。充電モードでは、蓄電装置１１０のＳＯＣは徐々に上昇する。
【００９１】
そして、時刻ｔｂでは、蓄電装置ＳＯＣが昇温制御におけるＳＯＣ上限値（ＳＯＣｒ＋ｄＳＯＣ）まで上昇することにより、昇温制御が充電モードから放電モードに切換えられる。以降では、放電モードでの蓄電装置１１０の放電に伴うＳＯＣの低下、および充電モードでの蓄電装置１１０の充電に伴うＳＯＣの上昇に伴って、放電モードと充電モードとが交互に設定されることになる。
【００９２】
この結果、蓄電装置１１０が繰り返し充放電されることにより、蓄電装置１１０の温度ＴＢが上昇する。そして、時刻ｔ２では、温度ＴＢが昇温制御の終了判定用の判定値Ｔｔｈ２に達することにより、昇温制御はオフされる。
【００９３】
このように、本実施の形態によるバッテリ暖機制御では、電気負荷２９０を駆動しながら蓄電装置１１０が充放電を繰返すことにより、充放電に伴う内部発熱によって直接蓄電装置１１０の内部を暖めることができ効率的に昇温することができる。また、電気負荷２９０の消費電力を確保する中で蓄電装置１１０を充放電するので、加熱用の電気ヒータ等の駆動のように、暖機制御のための無用な消費電力が発生することがない。これらから、蓄電装置１１０の昇温のために要する消費電力を抑制して、蓄電装置１１０を効率的に暖機することができる。
【００９４】
さらに、充電モードおよび放電モードの間の遷移をＳＯＣに応じて判定するため、昇温制御によるＳＯＣの変化範囲を管理することができる。特に、昇温開始時点のＳＯＣを基準としてＳＯＣの変化範囲を設定することにより、蓄電装置のＳＯＣが昇温制御によって大きく変わることを防止できる。
【００９５】
また、昇温制御における外部充電器２００から入出力される電力（Ｐａ）については、電気負荷２９０の消費電力Ｐｌと同等であることが好ましい。このようにすると、外部電源２６０に対して電動車両１００から電力が出力されること、すなわち系統電力に対する逆潮流が発生することを防止した下で、蓄電装置１１０の充放電電力を最大限に確保できるので、昇温効果を高めることが可能となる。
【００９６】
（変形例）
図６は、本発明の実施の形態の変形例による電動車両の電源装置における外部充電器の構成例を示すブロック図である。
【００９７】
図６を参照して、本発明の実施の形態の変形例では、図１の構成において、外部充電器２００を、図６に示した外部充電器２００♯に置換する。本発明の実施の形態の変形例による電動車両の電源装置のその他の部分の構成は、図１と同様であるので詳細な説明は繰返さない。
【００９８】
外部充電器２００♯は、制御回路２０１♯と、充電装置２０６と、発電装置２０７とを含む。
【００９９】
充電装置２０６は、電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２上の交流電力を、蓄電装置１１０を充電するための直流電力に変換する。発電装置２０７は、蓄電装置１１０からの電力（直流電力）を、外部電源２６０からの交流電力と同等の交流電力に変換して、電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２に出力する。
【０１００】
すなわち、外部充電器２００♯は、双方向のＡＣ／ＤＣ電力変換を実行する外部充電器２００（図１）を、単方向のＡＣ／ＤＣ電力変換のための充電装置２０６と、単方向のＤＣ／ＡＣ電力変換のための発電装置２０７とに分割したものに相当する。
【０１０１】
たとえば、充電装置２０６は、図３に示した外部充電器２００において、ブリッジ回路１１２を、電力用半導体スイッチング素子を用いずにダイオードブリッジで構成することによって得られる。同様に、発電装置２０７は、図３に示した外部充電器２００において、ブリッジ回路１１４を、電力用半導体スイッチング素子を用いずにダイオードブリッジで構成することによって得られる。
【０１０２】
制御回路２０１♯は、ＥＣＵ３００からの電力指令値Ｐｏｕｔ＊に従って、充電装置２０６の制御信号ＰＷＣＨおよび、発電装置２０７の制御信号ＰＷＧを生成する。外部充電器２００♯では、電力指令値Ｐｏｕｔ＊の正負に応じて、充電装置２０６および発電装置２０７の一方が選択的に作動される。制御信号ＰＷＣＨまたはＰＷＧは、電力指令値Ｐｏｕｔ＊と検出された出力電力Ｐｏとの偏差に応じて調整される。
【０１０３】
図７は、本発明の実施の形態の変形例によるバッテリ暖機制御の処理を説明するフローチャートである。
【０１０４】
図７を図４と比較して、本発明の実施の形態の変形例によるバッテリ暖機制御では、ＥＣＵ３００は、図４のステップＳ１９０およびＳ２１０に代えて、ステップＳ１９０♯およびＳ２１０♯を実行する。その他のステップでの処理については図４と同様であるので詳細な説明は繰返さない。
【０１０５】
ＥＣＵ３００は、放電モードが選択されると、ステップＳ１９０♯において、発電装置２０７を作動させる。そして、発電装置２０７の出力電力について、電力指令値Ｐｏｕｔ＊＝＋Ｐａに設定する。この際に、充電装置２０６では全ての電力用半導体スイッチング素子をオフに固定できる。さらに、発電装置２０７でオンオフ制御される電力用半導体スイッチング素子の数も、図３の外部充電器２００よりも少ない。
【０１０６】
一方、ＥＣＵ３００は、充電モードが選択されると、ステップＳ２１０♯において、充電装置２０６を作動させる。そして、充電装置２０６の出力電力について、電力指令値Ｐｏｕｔ＊＝−Ｐａに設定する。この際に、発電装置２０７では全ての電力用半導体スイッチング素子をオフに固定できる。さらに、充電装置２０６でオンオフ制御される電力用半導体スイッチング素子の数も、図３の外部充電器２００よりも少ない。
【０１０７】
このように、実施の形態の変形例による電動車両の電源装置においても、図１および図３に示した構成と同様に、蓄電装置１１０の充放電を伴って電気負荷２９０の消費電力を確保するための放電モードおよび放電モードの繰返しによって、高効率のバッテリ暖機制御を実行することが可能である。
【０１０８】
さらに、図６に示した構成では、発電装置２０７を除去すれば、アウトレット２３０が配置されないタイプの電動車両に適用される外部充電器を構成できる。したがって、図６の外部充電器２００♯は、アウトレット２３０を具備するタイプの電動車両と、具備しないタイプの電動車両との間で、部品の共有度が高められるので、設計の汎用化の面で有利である。
【０１０９】
なお、本実施の形態およびその変形例において、電力線ＰＬ１以降（車両走行系）の構成は、図示された構成に限定されるものではない。すなわち、上述したように、電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池自動車等、車輪駆動力発生用の電動機を搭載した電動車両に対して、共通に適用することができる。
【０１１０】
さらに、外部充電器２００についても、上述した、電力制御を伴う双方向または単方向の電力変換が可能であれば、任意の回路構成を適用することが可能である点を確認的に記載する。たとえば、図３には、トランス１１７を用いた絶縁型の外部充電器を例示したが、非絶縁型の回路構成を用いることも可能である。
【０１１１】
また、本実施の形態およびその変形例では、電気負荷２９０はアウトレット２３０に接続されるものとしたが、本発明の適用は、このような構成に限定されるものではない。すなわち、電気負荷２９０は、アウトレット２３０を介することなく、外部電源２６０および蓄電装置１１０の間の経路に接続されてもよい。たとえば、外部充電時に使用される補機を、電気負荷２９０としてバッテリ暖機制御に用いることも可能である。
【０１１２】
また、アウトレット２３０の接続先、すなわち、電気負荷２９０の接続先が、電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２に限定されない点についても確認的に記載する。要は、電気負荷２９０が、外部電源２６０および蓄電装置１１０の間の経路に電気的に接続されることによって、蓄電装置１１０および外部電源２６０の両者から電力が供給可能な構成が実現可能であれば、本発明を適用することができる。
【０１１３】
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。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
この発明は、車両外部の電源によって車載蓄電装置を充電可能な機構を搭載した電動車両に適用することができる。
【符号の説明】
【０１１５】
１００  電動車両、１１０  蓄電装置、１１２，１１４，１１６  ブリッジ回路、１１５  システムメインリレー（ＳＭＲ）、１１７  トランス、１２１，１７０  コンバータ、１２２  インバータ、１３０  モータジェネレータ、１４０  動力伝達ギア、１４５  リレー（ＳＭＲ）、１５０  駆動輪、２００，２００♯  外部充電器、２０１、２０１♯  制御回路、２０２  ＡＣ／ＤＣ変換器、２０４  ＤＣ／ＤＣ変換器、２０５，２５５  電力検出器、２０６  充電装置、２０７  発電装置、２３０  アウトレット、２３５  リレー（アウトレット）、２４０  充電リレー（ＣＨＲ）、２５０  充電用インレット、２６０  外部電源、２７０  充電コネクタ、２８０  充電ケーブル、２８０  アウトレット、２９０  電気負荷、３００  制御装置（ＥＣＵ）、ＡＣＬ１，ＡＣＬ２，ＨＰＬ，ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３，  電力線、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３  平滑コンデンサ、ＩＢ  電流（蓄電装置）、Ｌ１，Ｌ２，  リアクトル、ＮＬ１，ＮＬ２，ＮＬ３  接地線、ＰＷＡ，ＰＷＤ，ＰＷＣ，ＰＷＣＨ，ＰＷＤ，ＰＷＧ，ＰＷＩ，ＳＥ１，ＳＥ２  制御信号、Ｐｌ  消費電力（電気負荷）、Ｐｏ  出力電力（外部充電器）、Ｐｏｕｔ＊  電力指令値、Ｐｓｙｓ  供給電力（外部電源）、ＴＢ  温度（蓄電装置）、Ｔｔｈ，Ｔｔｈ１，Ｔｔｈ２  判定値、ＶＢ  電圧、Ｖａｃ  交流電圧、Ｖｄｃ  直流電圧。
【図１】
2012056543.tif 000003
【図２】
2012056543.tif 000004
【図３】
2012056543.tif 000005
【図４】
2012056543.tif 000006
【図５】
2012056543.tif 000007
【図６】
2012056543.tif 000008
【図７】
2012056543.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成24年8月23日(2012.8.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両駆動パワーを発生する電動機（１３０）に対して入出力される電力を蓄積するための蓄電装置（１１０）と、
外部充電時に外部電源（２６０）と接続される電力線（ＡＣＬ１，ＡＣＬ２）と、
前記電力線の交流電力と前記蓄電装置に入出力される直流電力との間で双方向の電力変換を実行するための電力変換器（２００）と、
前記電力線に対して電気的に接続されたアウトレット（２３０）と、
前記電力変換器によって前記蓄電装置に入出力される直流電力を制御するための制御装置（３００）とを備え、
前記制御装置は、前記外部電源が前記電力線に接続され、かつ、前記アウトレットに電気負荷が接続されている場合に、前記蓄電装置の温度（ＴＢ）が所定温度（Ｔｔｈ１，Ｔｔｈ２）より低いときには、前記蓄電装置の放電を伴って前記電気負荷の消費電力（ＰＩ）が確保されるように前記電力変換器から前記電力線への出力電力を制御する第１の状態と、前記蓄電装置の充電を伴って前記電気負荷の消費電力が確保されるように前記電力変換器から前記蓄電装置への入力電力を制御する第２の状態とを交互に生じさせる昇温制御を実行するように構成される、電動車両の電源装置。
【請求項２】
前記制御装置（３００）は、前記蓄電装置の充電状態に応じて、前記第１の状態から前記第２の状態への遷移、および、前記第２の状態から前記第１の状態への遷移を制御する、請求の範囲第１項に記載の電動車両の電源装置。
【請求項３】
前記制御装置（３００）は、前記第１の状態では、前記昇温制御の開始時点におけるＳＯＣよりも低い第１の判定値までＳＯＣが低下すると前記第２の状態への遷移を指示するとともに、前記第２の状態では、前記昇温制御の開始時点におけるＳＯＣよりも高い第２の判定値までＳＯＣが上昇すると前記第１の状態への遷移を指示する、請求の範囲第２項に記載の電動車両の電源装置。
【請求項４】
前記制御装置（３００）は、前記第１の状態における前記蓄電装置からの放電電力が前記電気負荷（２９０）の消費電力（ＰＩ）と同等となるように、前記電力変換器（２００）を制御する、請求の範囲第１項に記載の電動車両の電源装置。
【請求項５】
前記電力変換器（２００）は、
前記電力線の前記交流電力を、前記蓄電装置を充電する前記直流電力に変換するための充電装置（２０６）と、
前記蓄電装置からの前記直流電力を前記交流電力に変換して前記電力線に出力するための発電装置（２０７）とを含み、
前記制御装置（３００）は、前記第１の状態では前記発電装置を作動する一方で前記充電装置を停止し、前記第２の状態では前記充電装置を作動する一方で前記発電装置を停止する、請求の範囲第１項に記載の電動車両の電源装置。
【請求項６】
（削除）
【請求項７】
車両駆動パワーを発生するための電動機（１３０）と、
前記電動機に対して入出力される電力を蓄積するための蓄電装置（１１０）と、
外部充電時に外部電源（２６０）と接続される電力線（ＡＣＬ１，ＡＣＬ２）と、
前記電力線の交流電力と前記蓄電装置に入出力される直流電力との間で双方向の電力変換を実行するための電力変換器（２００）と、
前記電力線に対して電気的に接続されたアウトレット（２３０）と、
前記電力変換器によって前記蓄電装置に入出力される直流電力を制御するための制御装置（３００）とを備え、
前記制御装置は、前記外部電源が前記電力線に接続され、かつ、前記アウトレットに電気負荷が接続されている場合に、前記蓄電装置の温度（ＴＢ）が所定温度（Ｔｔｈ１，Ｔｔｈ２）より低いときには、前記蓄電装置の放電を伴って前記電気負荷の消費電力（ＰＩ）が確保されるように前記電力変換器から前記電力線への出力電力を制御する第１の状態と、前記蓄電装置の充電を伴って前記電気負荷の消費電力が確保されるように前記電力変換器から前記蓄電装置への入力電力を制御する第２の状態とを交互に生じさせる昇温制御を実行するように構成される、電動車両。
【請求項８】
前記制御装置（３００）は、前記第１の状態における前記蓄電装置からの放電電力が前記電気負荷（２９０）の消費電力（ＰＩ）と同等となるように、前記電力変換器（２００）を制御する、請求の範囲第７項に記載の電動車両。
【請求項９】
前記電力変換器（２００）は、
前記電力線の前記交流電力を、前記蓄電装置を充電する前記直流電力に変換するための充電装置（２０６）と、
前記蓄電装置からの前記直流電力を前記交流電力に変換して前記電力線に出力するための発電装置（２０７）とを含み、
前記制御装置（３００）は、前記第１の状態では前記発電装置を作動する一方で前記発電装置を停止し、前記第２の状態では前記充電装置を作動する一方で前記発電装置を停止する、請求の範囲第７項に記載の電動車両。
【請求項１０】
（削除）
【請求項１１】
車両駆動パワーを発生する電動機（１３０）を搭載した電動車両の電源装置の制御方法であって、
前記電源装置は、
前記電動機（１３０）に対して入出力される電力を蓄積するための蓄電装置（１１０）と、
外部充電時に外部電源（２６０）と接続される電力線（ＡＣＬ１，ＡＣＬ２）と、
前記電力線の交流電力と前記蓄電装置に入出力される直流電力との間で双方向の電力変換を実行するための電力変換器（２００）と、
前記電力線に対して電気的に接続されたアウトレット（２３０）と
を備え、
前記制御方法は、
前記外部電源が前記電力線に接続され、かつ、前記アウトレットに電気負荷が接続されている場合に、前記蓄電装置の温度（ＴＢ）に基づいて前記蓄電装置の昇温制御の要否を判定するステップ（Ｓ１００）と、
前記昇温制御が必要と判定されたときに、前記蓄電装置の放電を伴って前記電気負荷の消費電力（ＰＩ）が確保されるように前記電力変換器から前記電力線への出力電力を制御する第１の状態と、前記蓄電装置の充電を伴って前記電気負荷の消費電力が確保されるように前記電力変換器から前記蓄電装置への入力電力を制御する第２の状態とを交互に生じさせることによって前記昇温制御を実行するステップ（Ｓ１５０−Ｓ２１０）とを備える、電動車両の電源装置の制御方法。
【請求項１２】
前記実行するステップは、
前記蓄電装置の充電状態に応じて、前記第１の状態から前記第２の状態への遷移、および、前記第２の状態から前記第１の状態への遷移を制御するステップ（Ｓ１６０，Ｓ１７０）を含む、請求の範囲第１１項に記載の電動車両の電源装置の制御方法。
【請求項１３】
前記制御するステップは、
前記第１の状態において、前記昇温制御の開始時点におけるＳＯＣよりも低い第１の判定値までＳＯＣが低下すると前記第２の状態への遷移を指示するステップ（Ｓ１６０）と、
前記第２の状態において、前記昇温制御の開始時点におけるＳＯＣよりも高い第２の判定値までＳＯＣが上昇すると前記第１の状態への遷移を指示するステップ（Ｓ１７０）とを有する、請求の範囲第１２項に記載の電動車両の電源装置の制御方法。
【請求項１４】
前記実行するステップは、
前記第１の状態における前記蓄電装置からの放電電力が前記電気負荷（２９０）の消費電力（ＰＩ）と同等となるように前記電力変換器（２００）を制御するステップ（Ｓ１９０）を含む、請求の範囲第１１項に記載の電動車両の電源装置の制御方法。
【請求項１５】
前記電力変換器（２００）は、
前記電力線の前記交流電力を、前記蓄電装置を充電する前記直流電力に変換するための充電装置（２０６）と、
前記蓄電装置からの前記直流電力を前記交流電力に変換して前記電力線に出力するための発電装置（２０７）とを含み、
前記実行するステップは、
前記第１の状態において、前記発電装置を作動する一方で前記充電装置を停止するステップ（Ｓ１９０♯）と、
前記第２の状態において、前記充電装置を作動する一方で前記発電装置を停止するステップ（Ｓ２１０♯）とを有する、請求の範囲第１１項に記載の電動車両の電源装置の制御方法。
【手続補正書】
【提出日】平成25年4月19日(2013.4.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両駆動パワーを発生する電動機（１３０）に対して入出力される電力を蓄積するための蓄電装置（１１０）と、
外部充電時に外部電源（２６０）と接続される電力線（ＡＣＬ１，ＡＣＬ２）と、
前記電力線の交流電力と前記蓄電装置に入出力される直流電力との間で双方向の電力変換を実行するための電力変換器（２００）と、
前記電力線に対して電気的に接続されたアウトレット（２３０）と、
前記電力変換器によって前記蓄電装置に入出力される直流電力を制御するための制御装置（３００）とを備え、
前記制御装置は、前記外部電源が前記電力線に接続され、かつ、前記アウトレットに電気負荷が接続されている場合に、前記蓄電装置の温度（ＴＢ）が所定温度（Ｔｔｈ１，Ｔｔｈ２）より低いときには、前記蓄電装置の放電を伴って前記電気負荷の消費電力（Ｐｌ）が確保されるように前記電力変換器から前記電力線への出力電力を制御する第１の状態と、前記蓄電装置の充電を伴って前記電気負荷の消費電力が確保されるように前記電力変換器から前記蓄電装置への入力電力を制御する第２の状態とを交互に生じさせる昇温制御を実行するように構成される、電動車両の電源装置。
【請求項２】
前記制御装置（３００）は、前記蓄電装置の充電状態に応じて、前記第１の状態から前記第２の状態への遷移、および、前記第２の状態から前記第１の状態への遷移を制御する、請求項１記載の電動車両の電源装置。
【請求項３】
前記制御装置（３００）は、前記第１の状態では、前記昇温制御の開始時点におけるＳＯＣよりも低い第１の判定値までＳＯＣが低下すると前記第２の状態への遷移を指示するとともに、前記第２の状態では、前記昇温制御の開始時点におけるＳＯＣよりも高い第２の判定値までＳＯＣが上昇すると前記第１の状態への遷移を指示する、請求項２記載の電動車両の電源装置。
【請求項４】
前記制御装置（３００）は、前記第１の状態における前記蓄電装置からの放電電力が前記電気負荷（２９０）の消費電力（Ｐｌ）と同等となるように、前記電力変換器（２００）を制御する、請求項１記載の電動車両の電源装置。
【請求項５】
前記電力変換器（２００）は、
前記電力線の前記交流電力を、前記蓄電装置を充電する前記直流電力に変換するための充電装置（２０６）と、
前記蓄電装置からの前記直流電力を前記交流電力に変換して前記電力線に出力するための発電装置（２０７）とを含み、
前記制御装置（３００）は、前記第１の状態では前記発電装置を作動する一方で前記充電装置を停止し、前記第２の状態では前記充電装置を作動する一方で前記発電装置を停止する、請求項１記載の電動車両の電源装置。
【請求項６】
車両駆動パワーを発生するための電動機（１３０）と、
前記電動機に対して入出力される電力を蓄積するための蓄電装置（１１０）と、
外部充電時に外部電源（２６０）と接続される電力線（ＡＣＬ１，ＡＣＬ２）と、
前記電力線の交流電力と前記蓄電装置に入出力される直流電力との間で双方向の電力変換を実行するための電力変換器（２００）と、
前記電力線に対して電気的に接続されたアウトレット（２３０）と、
前記電力変換器によって前記蓄電装置に入出力される直流電力を制御するための制御装置（３００）とを備え、
前記制御装置は、前記外部電源が前記電力線に接続され、かつ、前記アウトレットに電気負荷が接続されている場合に、前記蓄電装置の温度（ＴＢ）が所定温度（Ｔｔｈ１，Ｔｔｈ２）より低いときには、前記蓄電装置の放電を伴って前記電気負荷の消費電力（Ｐｌ）が確保されるように前記電力変換器から前記電力線への出力電力を制御する第１の状態と、前記蓄電装置の充電を伴って前記電気負荷の消費電力が確保されるように前記電力変換器から前記蓄電装置への入力電力を制御する第２の状態とを交互に生じさせる昇温制御を実行するように構成される、電動車両。
【請求項７】
前記制御装置（３００）は、前記第１の状態における前記蓄電装置からの放電電力が前記電気負荷（２９０）の消費電力（Ｐｌ）と同等となるように、前記電力変換器（２００）を制御する、請求項６記載の電動車両。
【請求項８】
前記電力変換器（２００）は、
前記電力線の前記交流電力を、前記蓄電装置を充電する前記直流電力に変換するための充電装置（２０６）と、
前記蓄電装置からの前記直流電力を前記交流電力に変換して前記電力線に出力するための発電装置（２０７）とを含み、
前記制御装置（３００）は、前記第１の状態では前記発電装置を作動する一方で前記充電装置を停止し、前記第２の状態では前記充電装置を作動する一方で前記発電装置を停止する、請求項６記載の電動車両。
【請求項９】
車両駆動パワーを発生する電動機（１３０）を搭載した電動車両の電源装置の制御方法であって、
前記電源装置は、
前記電動機（１３０）に対して入出力される電力を蓄積するための蓄電装置（１１０）と、
外部充電時に外部電源（２６０）と接続される電力線（ＡＣＬ１，ＡＣＬ２）と、
前記電力線の交流電力と前記蓄電装置に入出力される直流電力との間で双方向の電力変換を実行するための電力変換器（２００）と、
前記電力線に対して電気的に接続されたアウトレット（２３０）とを備え、
前記制御方法は、
前記外部電源が前記電力線に接続され、かつ、前記アウトレットに電気負荷が接続されている場合に、前記蓄電装置の温度（ＴＢ）に基づいて前記蓄電装置の昇温制御の要否を判定するステップ（Ｓ１００）と、
前記昇温制御が必要と判定されたときに、前記蓄電装置の放電を伴って前記電気負荷の消費電力（Ｐｌ）が確保されるように前記電力変換器から前記電力線への出力電力を制御する第１の状態と、前記蓄電装置の充電を伴って前記電気負荷の消費電力が確保されるように前記電力変換器から前記蓄電装置への入力電力を制御する第２の状態とを交互に生じさせることによって前記昇温制御を実行するステップ（Ｓ１５０−Ｓ２１０）とを備える、電動車両の電源装置の制御方法。
【請求項１０】
前記実行するステップは、
前記蓄電装置の充電状態に応じて、前記第１の状態から前記第２の状態への遷移、および、前記第２の状態から前記第１の状態への遷移を制御するステップ（Ｓ１６０，Ｓ１７０）を含む、請求項９記載の電動車両の電源装置の制御方法。
【請求項１１】
前記制御するステップは、
前記第１の状態において、前記昇温制御の開始時点におけるＳＯＣよりも低い第１の判定値までＳＯＣが低下すると前記第２の状態への遷移を指示するステップ（Ｓ１６０）と、
前記第２の状態において、前記昇温制御の開始時点におけるＳＯＣよりも高い第２の判定値までＳＯＣが上昇すると前記第１の状態への遷移を指示するステップ（Ｓ１７０）とを有する、請求項１０記載の電動車両の電源装置の制御方法。
【請求項１２】
前記実行するステップは、
前記第１の状態における前記蓄電装置からの放電電力が前記電気負荷（２９０）の消費電力（Ｐｌ）と同等となるように前記電力変換器（２００）を制御するステップ（Ｓ１９０）を含む、請求項９記載の電動車両の電源装置の制御方法。
【請求項１３】
前記電力変換器（２００）は、
前記電力線の前記交流電力を、前記蓄電装置を充電する前記直流電力に変換するための充電装置（２０６）と、
前記蓄電装置からの前記直流電力を前記交流電力に変換して前記電力線に出力するための発電装置（２０７）とを含み、
前記実行するステップは、
前記第１の状態において、前記発電装置を作動する一方で前記充電装置を停止するステップ（Ｓ１９０♯）と、
前記第２の状態において、前記充電装置を作動する一方で前記発電装置を停止するステップ（Ｓ２１０♯）とを有する、請求項９記載の電動車両の電源装置の制御方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
この発明のある局面では、電動車両の電源装置は、蓄電装置と、電力線と、電力変換器と、接続ノードと、制御装置とを備える。蓄電装置は、車両駆動パワーを発生する電動機に対して入出力される電力を蓄積する。電力線は、外部充電時に外部電源と接続される。電力変換器は、電力線の交流電力と蓄電装置に入出力される直流電力との間で双方向の電力変換を実行するように構成される。接続ノードは、外部電源および蓄電装置の間の経路に電気負荷を接続するために設けられる。制御装置は、電力変換器によって蓄電装置に入出力される直流電力を制御するように構成される。制御装置は、外部電源が電力線に接続され、かつ、外部電源および蓄電装置の間の経路に電気負荷が接続されている場合に、蓄電装置の温度が所定温度より低いときには、蓄電装置の放電を伴って電気負荷の消費電力が確保されるように電力変換器を制御する第１の状態と、蓄電装置の充電を伴って電気負荷の消費電力が確保されるように電力変換器を制御する第２の状態とを交互に生じさせる昇温制御を実行する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
また好ましくは、電力変換器は、電力線の交流電力を、蓄電装置を充電する直流電力に変換するための充電装置と、蓄電装置からの直流電力を交流電力に変換して電力線に出力するための発電装置とを含む。制御装置は、第１の状態では発電装置を作動する一方で充電装置を停止し、第２の状態では充電装置を作動する一方で発電装置を停止する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０７】
このように、実施の形態の変形例による電動車両の電源装置においても、図１および図３に示した構成と同様に、蓄電装置１１０の充放電を伴って電気負荷２９０の消費電力を確保するための充電モードおよび放電モードの繰返しによって、高効率のバッテリ暖機制御を実行することが可能である。
【国際調査報告】
2012056543.tif 000010
2012056543.tif 000011
2012056543.tif 000012
2012056543.tif 000013