(57)【要約】【課題】電流リップルを抑制しつつ、コンデンサを小型化することができる電動車両の充電システム及び車載充電ユニットを提供すること。【解決手段】車外電力変換装置100と、車載蓄電装置２０と、を備える。電流を平滑化するコンデンサ１３，１４を有し、車外電力変換装置100から供給される入力電圧Vinを車載蓄電装置２０の充電電圧に変換する車載電力変換装置１０を備える。入力情報に基づき入力電圧値Vinを演算で導出し、車外電力変換装置100に対して入力電圧値Vinを供給電圧指示値として通信により出力する制御通信装置３０を備える。車載電力変換装置１０は、少なくとも２相以上のインターリーブ回路を有する。制御通信装置３０は、車載電力変換装置１０のインターリーブ相数と車載蓄電装置２０の正負端子間電圧とを入力情報とし、入力電圧値Vinとして、車載電力変換装置１０の入力電流リップルが抑制される電圧値を演算で導出する。【選択図】図１
2018093608.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車外電力変換装置と、
車載蓄電装置と、
電流を平滑化するコンデンサを有し、前記車外電力変換装置から供給される入力電圧を前記車載蓄電装置の充電電圧に変換する車載電力変換装置と、
入力情報に基づき入力電圧値を演算で導出し、前記車外電力変換装置に対して前記入力電圧値を供給電圧指示値として通信により出力する制御通信装置と、を備え、
前記車載電力変換装置は、少なくとも２相以上のインターリーブ回路を有し、
前記制御通信装置は、前記車載電力変換装置のインターリーブ相数と前記車載蓄電装置の正負端子間電圧とを前記入力情報とし、前記入力電圧値として、前記車載電力変換装置の入力電流リップルが抑制される電圧値を演算で導出する
ことを特徴とする電動車両の充電システム。
【請求項２】
請求項１に記載された電動車両の充電システムにおいて、
前記制御通信装置は、前記入力電圧値の電圧値候補が演算により複数導出されるとき、前記電圧値候補のうち、前記車載電力変換装置の定格入力電圧値以下で最も高い値を前記入力電圧値として選択する
ことを特徴とする電動車両の充電システム。
【請求項３】
請求項２に記載された電動車両の充電システムにおいて、
前記制御通信装置は、
第１インターリーブ相数による第１電圧値候補と、前記第１インターリーブ相数の値よりも小さな第２インターリーブ相数による第２電圧値候補と、を演算により導出し、
前記第１電圧値候補と前記第２電圧値候補のうち、前記定格入力電圧値以下で最も高い値を前記入力電圧値として選択し、
前記車載電力変換装置は、前記入力電圧値として選択された電圧値候補のインターリーブ相数分の相のインターリーブ回路として動作させ、電力変換を行う
ことを特徴とする電動車両の充電システム。
【請求項４】
請求項１から請求項３までの何れか一項に記載された電動車両の充電システムにおいて、
前記車載電力変換装置は、前記入力電圧を前記充電電圧に変換せずに、前記入力電圧を前記充電電圧として前記車載蓄電装置に印加する経路と、前記経路の途中に設けられるスイッチと、を有し、
前記制御通信装置は、
前記車載電力変換装置を使用して、前記車載蓄電装置を充電する場合の車載電力変換装置損失と、前記車載電力変換装置を使用せず、前記車載蓄電装置を充電する場合の入力損失と、を比較し、
前記入力損失よりも前記車載電力変換装置損失の方が大きいと判断されるとき、前記スイッチをＯＮ状態とし、前記経路を利用して、前記車載蓄電装置を充電する
ことを特徴とする電動車両の充電システム。
【請求項５】
請求項１から請求項４までの何れか一項に記載された電動車両の充電システムにおいて、
前記車外電力変換装置は、前記制御通信装置に対して、前記車外電力変換装置が供給可能な供給電圧値と供給電力値の供給範囲を通信により出力する車外通信部を有し、
前記制御通信装置は、前記入力電圧値の電圧値候補が演算により複数導出されるとき、前記電圧値候補のうち、前記車外通信部から受信した前記供給範囲であって、かつ、前記車載電力変換装置の定格入力電圧値以下で最も高い値を前記入力電圧値として選択する
ことを特徴とする電動車両の充電システム。
【請求項６】
請求項１から請求項５までの何れか一項に記載された電動車両の充電システムにおいて、
前記車載電力変換装置は、前記入力電圧を前記充電電圧に降圧する降圧コンバータである
ことを特徴とする電動車両の充電システム。
【請求項７】
請求項１から請求項６までの何れか一項に記載された電動車両の充電システムにおいて、
前記コンデンサは、前記車載電力変換装置の入力電流を平滑化する入力コンデンサと、前記車載電力変換装置の出力電流を平滑化する出力コンデンサと、であり、
前記車載電力変換装置は、リアクトルと、前記リアクトルへの通電を断続的に制御して、前記入力電圧を前記充電電圧に変換するスイッチ回路と、を備える単相電力変換装置が、前記インターリーブ相数の分、並列に接続されるインターリーブ電力変換装置を有する
ことを特徴とする電動車両の充電システム。
【請求項８】
請求項７に記載された電動車両の充電システムにおいて、
前記スイッチ回路は、電動車両の走行時に走行用モータに電力を供給するためのインバータ回路を構成する半導体スイッチである
ことを特徴とする電動車両の充電システム。
【請求項９】
請求項７又は請求項８に記載された電動車両の充電システムにおいて、
前記リアクトルは、電動車両の走行用モータの磁気回路に磁束を発生させるコイルである
ことを特徴とする電動車両の充電システム。
【請求項１０】
車載蓄電装置と、
電流を平滑化するコンデンサを有し、外部から供給される入力電圧を前記車載蓄電装置の充電電圧に変換する車載電力変換装置と、
入力情報に基づき入力電圧値を演算で導出し、外部に対して前記入力電圧値を供給電圧指示値として通信により出力する制御通信装置と、を備え、
前記車載電力変換装置は、少なくとも２相以上のインターリーブ回路を有し、
前記制御通信装置は、前記車載電力変換装置のインターリーブ相数と前記車載蓄電装置の正負端子間電圧とを前記入力情報とし、前記入力電圧値として、前記車載電力変換装置の入力電流リップルが抑制される電圧値を演算で導出する
ことを特徴とする車載充電ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電動車両の充電システム及び車載充電ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気自動車において、車載蓄電装置へ充電を行う際、外部電源装置から直流電圧の供給を受けて、車載電力変換装置にて車載蓄電装置への充電電圧に電圧変換している。このとき、車載電力変換装置は、外部電源装置から給電端子に供給された電圧を降圧し、車載蓄電装置へ電力を供給している（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2013-208008号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、このような車載電力変換装置としては、電流リップルを平滑するためのコンデンサ等から構成される降圧チョッパ型回路等がある。しかし、この降圧チョッパ型回路では、入力電流リップルが増加する。このため、そのリップルを抑制するためのコンデンサは大きな容量値のものが必要となり、コンデンサが大型になってしまう、という問題がある。
【０００５】
本開示は、上記問題に着目してなされたもので、電流リップルを抑制しつつ、コンデンサを小型化することができる電動車両の充電システム及び車載充電ユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本開示は、車外電力変換装置と、車載蓄電装置と、電流を平滑化するコンデンサを有し、車外電力変換装置から供給される入力電圧を車載蓄電装置の充電電圧に変換する車載電力変換装置と、を備える。本開示は、入力情報に基づき入力電圧値を演算で導出し、車外電力変換装置に対して入力電圧値を供給電圧指示値として通信により出力する制御通信装置と、を備える。
この電動車両の充電システムにおいて、車載電力変換装置は、少なくとも２相以上のインターリーブ回路を有する。
制御通信装置は、車載電力変換装置のインターリーブ相数と車載蓄電装置の正負端子間電圧とを入力情報とし、入力電圧値として、車載電力変換装置の入力電流リップルが抑制される電圧値を演算で導出する。
【発明の効果】
【０００７】
このように、制御通信装置は、入力電圧値として車載電力変換装置の入力電流リップルが抑制される電圧値を演算で導出する。このため、電流リップルを抑制しつつ、コンデンサを小型化することができる電動車両の充電システム及び車載充電ユニットを提供することができうる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１における充電システムの全体構成を示す全体図である。
【図２】実施例１における充電システムの回路構成を示す回路図である。
【図３】実施例１における制御通信装置の制御通信処理構成を示す構成図である。
【図４】実施例１における車載電力変換器の２相及び３相インターリーブ動作時での入出力電圧と出力電流リップルとの関係を示す関係図である。
【図５】実施例１における車載電力変換器の３相インターリーブ動作時であって、ON_Dutyが「１／３」または「２／３」の時間と出力電流リップルとの関係を示す関係図である。
【図６】実施例１における車載電力変換器の３相インターリーブ動作時であって、ON_Dutyが「２／５」の時間と出力電流リップルとの関係を示す関係図である。
【図７】実施例１における車載電力変換器の３相インターリーブ動作時であって、ON_Dutyが「１／３、または、２／３」の時間と入力電流リップルとの関係を示す関係図である。
【図８】実施例１における車載電力変換器の３相インターリーブ動作時であって、ON_Dutyが「２／５」の時間と入力電流リップルとの関係を示す関係図である。
【図９】実施例２における充電システムの回路構成を示す回路図である。
【図１０】本開示における車載電力変換器の２相インターリーブ動作時での入出力電圧と出力電流リップルとの関係を示す関係図である。
【図１１】本開示における車載電力変換器の４相インターリーブ動作時での入出力電圧と出力電流リップルとの関係を示す関係図である。
【図１２】本開示における車載電力変換器の５相インターリーブ動作時での入出力電圧と出力電流リップルとの関係を示す関係図である。
【図１３】本開示における車載電力変換器の６相インターリーブ動作時での入出力電圧と出力電流リップルとの関係を示す関係図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本開示の電動車両の充電システム及び車載充電ユニットを実現する最良の形態を、図面に示す実施例１〜実施例２に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１０】
まず、構成を説明する。
実施例１における電動車両の充電システム及び車載充電ユニットは、電気自動車（電動車両の一例）の充電システムに適用したものである。以下、実施例１の構成を、「充電システムの全体構成」と、「充電システムの回路構成」と、「制御通信装置の制御通信処理構成」に分けて説明する。
【００１１】
［充電システムの全体構成］
図１は、実施例１における充電システムの全体構成の全体図を示す。以下、図１に基づいて、実施例１の充電システムの全体構成を説明する。
【００１２】
前記充電システムＡは、電気自動車１に設けられた車載充電ユニットＡ１と、車外電力変換装置100（急速充電器や外部充電器や外部電源装置等ともいう。）と、を備える。
【００１３】
前記車載充電ユニットＡ１は、車載電力変換装置１０と、車載蓄電装置２０（例えば、リチウムイオンバッテリ）と、制御通信装置３０（コントローラ）と、を有する。この車載充電ユニットＡ１は、車外電力変換装置100から供給される直流電圧（供給電圧、すなわち車載電力変換装置１０の入力電圧Vin）を、車載電力変換装置１０によって充電電圧に電圧変換して、車載蓄電装置２０への充電を行うものである。車外電力変換装置100は、制御通信装置３０から受信した供給電圧指示値に基づいて、供給電圧を車載電力変換装置１０へ供給する。
【００１４】
車載電力変換装置１０は、車載通信部10aを有する。また、車外電力変換装置100は、車外通信部101を有する。この車載通信部10aと車外通信部101のそれぞれは、制御通信装置３０と双方向情報交換可能に接続される。また、車載蓄電装置２０は、電圧計２１により正負端子間電圧Voutを測定される。この電圧計２１は、正負端子間電圧Voutを制御通信装置３０へ通信により出力する。制御通信装置３０は、入力情報（正負端子間電圧Vout等）に基づき入力電圧値Vinを演算で導出する。制御通信装置３０は、車外電力変換装置100（外部）に対して入力電圧値Vinを供給電圧指示値として通信により出力する。この制御通信装置３０における演算等については後述する。
【００１５】
［充電システムの回路構成］
図２は、実施例１における充電システムの回路構成の回路図を示す。以下、図２に基づいて、実施例１の充電システムの回路構成を説明する。
【００１６】
充電システムＡは、電気自動車１に設けられた車載充電ユニットＡ１と、車外電力変換装置100と、ケーブル200と、を備える。車載充電ユニットＡ１は、車載電力変換装置１０と、車載蓄電装置２０と、制御通信装置３０と、給電接続端子４０と、を備える。ケーブル200は、給電ケーブル201と、通信ケーブル202と、を備える。車載充電ユニットＡ１と車外電力変換装置100は給電ケーブル201と給電接続端子４０により接続され、車外電力変換装置100から車載充電ユニットＡ１へ電力が供給される。
【００１７】
前記車外電力変換装置100は、給電ケーブル201と給電接続端子４０により、車載電力変換装置１０に接続される。この車外電力変換装置100は、給電ケーブル201である第１電力線ＰＬ（正極）及び第２電力線ＮＬ（負極）の間に直流電圧（入力電圧Vin）を供給する。また、車外通信部101は、通信ケーブル202と給電接続端子４０により、制御通信装置３０に接続される。なお、給電ケーブル201と通信ケーブル202は、１つのケーブル200に束ねられる。
【００１８】
前記車載電力変換装置１０（非絶縁型スイッチング電源回路の方式）は、スイッチ回路１１と、リアクトル１２と、入力平滑コンデンサ１３（コンデンサ、入力コンデンサ）と、出力平滑コンデンサ１４（コンデンサ、出力コンデンサ）と、を有する。この車載電力変換装置１０は、車外電力変換装置100から供給されるVin（入力電圧Vin）を、入力電圧Vinよりも低い車載蓄電装置２０の充電電圧に降圧変換して、充電電力を車載蓄電装置２０へ出力する。つまり、車載電力変換装置１０は、降圧チョッパ型の回路（降圧コンバータ）である。
【００１９】
また、車載電力変換装置１０は、後述する各相のスイッチ回路11A，11B，11Cと各リアクトル１２の組み合わせ（単相電力変換装置、スイッチング電源回路）を３つ並列に配置し、入力および出力に平滑コンデンサ１３，１４を配置した構成である。言い換えると、車載電力変換装置１０は、インターリーブ電力変換装置と、入力平滑コンデンサ１３と、出力平滑コンデンサ１４と、から構成されるインターリーブ方式のコンバータである。「インターリーブ電力変換装置」は、単相電力変換装置（インターリーブ回路）が、インターリーブ相数（３相）の分、並列に接続されたものである。「単相電力変換装置」は、各相のスイッチ回路11A，11B，11Cと各リアクトル１２を組み合わせたものである。即ち、車載電力変換装置１０は、３相のインターリーブ回路を有する。また、「インターリーブ方式」とは、複数のスイッチ回路の位相をずらして動作させる構成とし、回路の合計の電流リップルを抑制する方式である。このため、車載電力変換装置１０は、３つのスイッチ回路１１が等しい位相差（３並列の実施例１の回路では１２０度の位相差）で電力変換動作を行う。即ち、３相のインターリーブ回路として動作させる。このとき、車載電力変換装置１０のインターリーブ相数Ｐは「３相（第１インターリーブ相数）」となる。また、車載電力変換装置１０は、３つのスイッチ回路11A，11B，11Cのうちいずれか１つのスイッチ回路を停止することも可能である。このため、車載電力変換装置１０は、２つのスイッチ回路１１が等しい位相差（２並列の回路では１８０度の位相差）で電力変換動作を行うこともできる。即ち、２相のインターリーブ回路として動作させることもできる。このとき、車載電力変換装置１０のインターリーブ相数Ｐは「２相（第２インターリーブ相数）」となる。
【００２０】
前記スイッチ回路１１は、Ａ相スイッチ回路11Aと、Ｂ相スイッチ回路11Bと、Ｃ相スイッチ回路11Cと、から構成される。各相のスイッチ回路11A，11B，11Cは、上下アームの半導体スイッチから構成される。各相のスイッチ回路11A，11B，11Cは、リアクトル１２への通電を断続的に制御する。つまり、各相のスイッチ回路11A，11B，11Cは、各リアクトル１２に流れる電流を制御して、入力電圧Vinを充電電圧に電圧変換する。また、各相のスイッチ回路11A，11B，11Cは、複数のスイッチング素子と複数のダイオードを有する。スイッチング素子には、IGBT又はMOSFET等のトランジスタが用いられる。ダイオードは還流用のダイオードである。スイッチング素子とダイオードは、互いに電流の導通方向を逆向きにしつつ、並列に接続される。スイッチング素子とダイオードとの並列回路を複数直列に接続した回路が、Ａ，Ｂ，Ｃ相の各アーム回路となる。複数のアーム回路は、第１電力線ＰＬと第２電力線ＮＬの間に並列に接続される。なお、「IGBT」は、「Insulated Gate Bipolar Transistor」の略である。また、「MOSFET」は、「Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor」の略である。
【００２１】
前記リアクトル１２は、各相のスイッチ回路11A，11B，11Cと出力平滑コンデンサ１４の間に接続される。各リアクトル１２は、電気エネルギーを磁気エネルギーに変換して一時的に蓄積/放出する。
【００２２】
前記入力平滑コンデンサ１３は、給電接続端子４０とスイッチ回路１１との間であって、第１電力線ＰＬ及び第２電力線ＮＬに接続される。入力平滑コンデンサ１３は、車載電力変換装置１０の入力電流を平滑化する。
【００２３】
前記出力平滑コンデンサ１４は、リアクトル１２と車載蓄電装置２０との間であって、第１電力線ＰＬ及び第２電力線ＮＬに接続される。出力平滑コンデンサ１４は、車載電力変換装置１０の出力電流を平滑化する。
【００２４】
前記車載蓄電装置２０は、第１電力線ＰＬ及び第２電力線ＮＬに接続される。車載蓄電装置２０は、車載電力変換装置１０から供給される充電電力により充電する。また、車載蓄電装置２０は、電気自動車１に搭載される不図示の走行用モータへ電力を供給するバッテリある。車載蓄電装置２０の正負端子間電圧Vout（充電電圧）は、電圧計２１（図１参照）により随時測定される。
【００２５】
前記制御通信装置３０は、通信ケーブル202と給電接続端子４０により、車外通信部101に接続される。
【００２６】
［制御通信装置の制御通信処理構成］
図３は、実施例１における制御通信装置の制御通信処理構成の構成図を示す。以下、図３に基づいて、制御通信装置３０の処理構成を説明する。
【００２７】
まず、給電接続端子４０に給電ケーブル201と通信ケーブル202が接続される（図２等）と、制御通信装置３０には、入力情報が入力される。制御通信装置３０には、車外通信部101から、車外電力変換装置100が供給可能な供給電圧値（入力電圧Vin）と供給電力値の供給範囲が通信により入力される。また、制御通信装置３０には、車載通信部10aから、インターリーブ相数Ｐと、車載電力変換装置１０の定格入力電圧値（車載電力変換装置１０が電圧変換可能な定格入力電圧値）と、が通信により入力される。さらに、制御通信装置３０には、電圧計２１から、車載蓄電装置２０の正負端子間電圧Voutが随時（例えば、10msec毎）通信により入力される。即ち、この電圧計２１により正負端子間電圧Voutが随時測定され、その測定結果が電圧計２１（図１参照）から制御通信装置３０に対し、随時通信により入力される。この理由は、リチウムイオン電池等の車載蓄電装置２０の充電においては、車載蓄電装置２０が許容できる充電電圧は電池の充電状態SOC（State of Charge）や温度等の電池の状態によって様々に変化するからである。そして、リチウムイオン電池等の車載蓄電装置２０の充電においては、１回の充電の間にも、充電による充電状態SOCの変化によって充電電圧が変化するからである。
【００２８】
次いで、制御通信装置３０は、それらを入力情報（インターリーブ相数Ｐ、定格入力電圧値、正負端子間電圧Vout等）とし、入力電圧値Vinとして、車載電力変換装置１０の入力電流リップルが抑制される電圧値を演算で導出する（インターリーブ方式）。
【００２９】
インターリーブ方式による電流リップルの抑制は、動作するインターリーブ相数Ｐと、入力電圧Vin・出力電圧Voutの高圧側電圧ＶＨ・低圧側電圧ＶＬの関係が、下記の式（１）の関係が成立するときに、最も効果が大きくなる。即ち、入力電流リップルが最小となる。
ＶＬ／ＶＨ＝（Ｐ未満の自然数）／Ｐ  ・・・（１）
【００３０】
ここで、車載電力変換装置１０は降圧コンバータであるから、高圧側電圧ＶＨが入力電圧Vinとなり、低圧側電圧ＶＬが出力電圧Voutとなる。また、車載充電ユニットＡ１では、出力電圧Voutは正負端子間電圧Voutとなる。このため、車載充電ユニットＡ１では、高圧側電圧ＶＨが入力電圧値Vinとなり、低圧側電圧ＶＬが正負端子間電圧Voutとなる。さらに、車載充電ユニットＡ１では、インターリーブ相数Ｐは「３」または「２」となる。このため、式（１）は、下記の式（２）となる。
正負端子間電圧Vout（出力電圧）／入力電圧値Vin＝（Ｐ未満の自然数）／Ｐ  ・・・（２）
【００３１】
この式（２）から、制御通信装置３０は、正負端子間電圧Vout等を入力情報とし、入力電圧値Vinとして、車載電力変換装置１０の入力電流リップルが抑制される電圧値を演算により導出する。なお、入力電圧値Vinの電圧値候補が演算により複数導出されるとき、電圧値候補のうち、車外電力変換装置100の供給範囲であって、車載電力変換装置１０の定格入力電圧値以下で最も高い値を入力電圧値Vinとして選択する。具体的には下記のとおりである。
【００３２】
例えば、インターリーブ相数Ｐが「３」の場合には、「（Ｐ未満の自然数）／Ｐ」は、「１／３」または「２／３」になる。このため、正負端子間電圧Voutが「400V」のとき、入力電圧値Vinとしての電圧値は、「１／３」では「1200V」になり、「２／３」では、「600V」になる。このように、インターリーブ相数Ｐが「３」の場合には、２つの電圧値候補（第１電圧値候補）が演算により導出される。
【００３３】
また、インターリーブ相数Ｐが「２」の場合には、「（Ｐ未満の自然数）／Ｐ」は、「１／２」になる。このため、正負端子間電圧Voutが「400V」のとき、入力電圧値Vinとしての電圧値は、「１／２」では「800V」になる。このように、インターリーブ相数Ｐが「２」の場合には、１つの電圧値候補（第２電圧値候補）が演算により導出される。
【００３４】
このため、２つの電圧値候補のうち、定格入力電圧値と供給範囲により、入力電圧値Vinを選択する。例えば、定格入力電圧値が「1200V」で、供給範囲の供給電圧値が「1500V」で供給電力値が「7500W」だとする。この場合、入力電圧値Vinの電圧値は、３つのうち最も高い「1200V」が選択される。また、定格入力電圧値が「1000V」で、供給範囲が上記と同一だとする。この場合、入力電圧値Vinの電圧値は、３つのうち「1000V」以下で最も高い「800V」が選択される。さらに、定格入力電圧値が「1000V」で、供給範囲の供給電圧値が「600V」で供給電力値が「9000W」だとする。この場合、入力電圧値Vinの電圧値は、３つのうち「600V」以下の「600V」が選択される。
【００３５】
次いで、制御通信装置３０は、車外通信部101に対して、入力電圧値Vinを供給電圧指示値として通信により出力する。これにより、車外電力変換装置100は、車載電力変換装置１０へ供給電圧指示値の直流電圧を供給する。
【００３６】
また、制御通信装置３０は、車載通信部10aに対して、入力電圧値Vinとして選択された電圧値候補のインターリーブ相数Ｐ（動作させる相数Ｐ）を通信により出力する。例えば、入力電圧値Vinとして選択された電圧値候補が「1200V」または「600V」の場合には、インターリーブ相数Ｐは「３」を通信により出力する。入力電圧値Vinとして選択された電圧値候補が「800V」の場合には、インターリーブ相数Ｐは「２」を通信により出力する。これにより、車載電力変換装置１０は、通信により受信したインターリーブ相数Ｐ分の相のインターリーブ回路として動作させ、電力変換を行う。この変換された電力が充電電力として、車載電力変換装置１０から車載蓄電装置２０へ供給される。
【００３７】
このように、制御通信装置３０は、正負端子間電圧Voutや定格入力電圧値や供給範囲等を考慮して、電流リップルを抑制しつつ所定の充電電力を得るうえで、３相インターリーブ動作と２相インターリーブ動作のどちらの動作を行うかを選択（判断）する。
【００３８】
次に作用を説明する。
実施例１の電動車両の充電システムＡ及び車載充電ユニットＡ１における作用を、「インターリーブと電流リップル抑制のメカニズム」と、「電動車両の充電システムの特徴作用」と、「車載充電ユニットの特徴作用」に分けて説明する。
【００３９】
［インターリーブと電流リップル抑制のメカニズム］
図４は、実施例１における車載電力変換器の２相及び３相インターリーブ動作時での入出力電圧と出力電流リップルとの関係図を示す。図５は、実施例１における車載電力変換器の３相インターリーブ動作時であって、ON_Dutyが「１／３」または「２／３」の時間と出力電流リップルとの関係図を示す。図６は、実施例１における車載電力変換器の３相インターリーブ動作時であって、ON_Dutyが「２／５」の時間と出力電流リップルとの関係図を示す。図７は、実施例１における車載電力変換器の３相インターリーブ動作時であって、ON_Dutyが「１／３、または、２／３」の時間と入力電流リップルとの関係図を示す。図８は、実施例１における車載電力変換器の３相インターリーブ動作時であって、ON_Dutyが「２／５」の時間と入力電流リップルとの関係図を示す。以下、図４〜図８に基づいて、インターリーブと電流リップル抑制のメカニズムについて説明する。
【００４０】
まず、インターリーブ方式は、上述したとおり、１つのスイッチ回路のみで構成するのではなく、スイッチ回路を複数並べた構成である。また、インターリーブ方式は、複数のスイッチ回路の位相をずらして動作させる構成とし、回路の合計の電流リップルを抑制する。
【００４１】
次いで、非インターリーブ動作（図４の破線）の場合と３相インターリーブ動作（図４の実線）の場合との出力側（車載蓄電装置側）に発生する電流リップルの関係について、図４に基づいて説明する。ここで、「非インターリーブ動作」とは、複数の全てのスイッチが同位相で動作することである。
【００４２】
いずれの場合も、電流リップルは、入力電圧Vinと出力電圧Voutの関係によって変化する。しかし、インターリーブ動作を行うことにより、非インターリーブ動作時に対して出力電流リップルの最大値を「１／３」に抑制することができる。
【００４３】
また、実施例１のような降圧チョッパ型の回路の場合、スイッチ回路のスイッチング１周期（図５〜図８参照）に対するＯＮ時間の比（ON_Duty）は、定常状態において下記の式（３）となる。
ON_Duty＝Vout／Vin  ・・・（３）
このため、図３のように、インターリーブ動作時には、「Vout／Vin」が「１／３」または「２／３」のとき、電流リップルがゼロになる動作ポイントが現れる。
【００４４】
次いで、電流リップルがゼロになる動作ポイントが現れる理由を説明する。なお、図５と図６の上段が各相の電流で、下段が３相の平均値を３倍したもの（３相の合計電流）である。
【００４５】
電流リップルがゼロになる（抑制される）のは、図５に示すように、３つのリアクトル１２に流れる電流のリップル成分が足しあわされることにより、電流リップルがキャンセルされるためである。これに対し、異なるON_Duty条件（例えば、ON_Duty＝２／５）の動作では、図６に示すように、各相の電流リップルはキャンセルしきれず、出力電流にリップルが発生することになる。即ち、図６の合計電流では、図５の合計電流のように平坦にはならない。
【００４６】
また、入力電流においても、図７に示すようにON_Dutyが「１／３」のときには、図８に示すようにON_Dutyが「２／５」のときに比べて、３相分を合計した電流のリップル成分は抑制される。即ち、図７の合計電流では、図８の合計電流の領域Ｄの部分が抑制される。
【００４７】
このため、入力電流及び出力電流の両方とも、ON_Dutyが「１／３」または「２／３」のときに電流リップルが最も小さくなる。
【００４８】
このように、インターリーブ動作を行う車載電力変換装置１０においては、入力電圧Vinと出力電圧Voutの関係によって電流リップルが変化する。車載蓄電装置２０に充電するという目的においては車載電力変換装置１０が出力すべき電圧は、車載蓄電装置２０の端子電圧により概ね決定される。よって、３相インターリーブ回路においては、車載電力変換装置１０の入力電圧Vinが、「蓄電装置端子間電圧（正負端子間電圧Vout）／供給電圧（入力電圧Vin）＝（１／３または２／３）」のときに電流リップルが最小となることになる。
【００４９】
実施例１は、このインターリーブ回路のリップル抑制特性を考慮したものである。このため、制御通信装置３０は、車載電力変換装置１０の電流リップルが抑制されるよう、図３に示すように、インターリーブ相数Ｐと車載蓄電装置２０の正負端子間電圧Voutから演算した電圧値を入力電圧値Vinとする。そして、制御通信装置３０は、その入力電圧値Vinを供給電圧指示値として車外電力変換装置100に対して通信により出力するものである。
【００５０】
また、実施例１において、２相のインターリーブ回路として動作させる場合、（図４の一点鎖線）に示すように、電流リップルが最も抑制されるのはON_Dutyが「１／２」のとき、すなわち入出力電圧の比が「出力電圧Vout：入力電圧Vin＝１：２」のときとなる。
【００５１】
［電動車両の充電システムの特徴作用］
例えば、電気自動車において、車載蓄電装置へ充電を行う際、外部電源装置から直流電圧の供給を受けて、車載電力変換装置にて車載蓄電装置への充電電圧に電圧変換している。このとき、車載電力変換装置は、外部電源装置から給電端子に供給された電圧を降圧し、車載蓄電装置へ電力を供給している。
【００５２】
ところで、このような車載電力変換装置としては、高効率に電力を変換するための方法として、非絶縁型スイッチング電源回路がある。一般的に、非絶縁型スイッチング電源回路の方式としては、降圧チョッパ型回路と、昇圧チョッパ型回路と、の２つの方式がある。降圧チョッパ型回路では、入力された電圧が回路により降圧された電圧として出力される。昇圧チョッパ型回路では、入力された電圧が回路により昇圧された電圧として出力される。しかし、変換する電力の増加に伴い、降圧チョッパ型回路では入力電流リップルが増加し、昇圧チョッパ型回路では出力電流リップルが増加する。このため、それらの電流リップルを平滑するためのコンデンサは大きな容量値のものが必要となり、コンデンサはより大型で高価なものになってしまう、という課題がある。
【００５３】
さらに、車載電力変換装置の構成として、１つのスイッチング電源回路のみで構成するのではなく、スイッチング電源回路を複数並べ、位相をずらして動作させる構成とすることにより。合計の電流リップルを抑制可能なインターリーブ方式がある。このインターリーブ方式による電流リップルの抑制は、上述した通り、式（１）の関係が成立する時に最も効果が大きくなる。しかし、リチウムイオン電池等の車載電力変換装置の充電においては、車載蓄電装置が許容できる充電電圧は電池の充電状態SOC（State of Charge）や温度等の電池の状態によって様々に変化する。そして、１回の充電の間にも、充電によるSOC等の変化によって充電電圧が変化する。即ち、充電電圧の変化により、式（１）の関係が成立しなくなる。
【００５４】
このため、車両に供給される電圧が、動作するインターリーブ相数と無関係に決定される充電システムにおいては、特に車載電力変換装置の入出力電圧の関係が変化してしまう。また、このような充電システムでは、充電電圧の変化により、単に式（１）の条件が成立しないばかりか、式（１）の条件から大きく離れた動作条件も存在することになる。それゆえ、その動作条件の中で想定されうる電流リップルが最悪となる条件においても電流リップルによる影響を十分抑制できるようなコンデンサ容量が必要となる。これにより、コンデンサは大型になってしまい、車載電力変換装置の小型化が困難である、という課題がある。
【００５５】
これに対し、実施例１では、車載電力変換装置１０は、３相のインターリーブ回路を有する。また、制御通信装置３０は、車載電力変換装置１０のインターリーブ相数Ｐと車載蓄電装置２０の正負端子間電圧Voutとを入力情報とし、入力電圧値Vinとして、車載電力変換装置１０の入力電流リップルが抑制される電圧値を演算で導出する。
即ち、車載電力変換装置１０に供給される入力電圧Vinが、動作するインターリーブ相数Ｐと正負端子間電圧Voutとに基づいて決定されるので、車載蓄電装置２０の充電状態SOC等によらず車載電力変換装置１０の電流リップルが抑制される。このため、電流リップルが悪化する条件においても、電流リップルによる影響を十分抑制できるコンデンサ容量が不要となる。
この結果、電流リップルを抑制しつつ、コンデンサを小型化することができる。
【００５６】
実施例１では、制御通信装置３０は、入力電圧値Vinの電圧値候補が演算により複数導出されるとき、電圧値候補のうち、車載電力変換装置１０の定格入力電圧値以下で最も高い値を入力電圧値Vinとして選択する。
即ち、定格入力電圧値以下で最も高い電圧が、車外電力変換装置100から車載電力変換装置１０へ供給されるので、車載蓄電装置２０へ充電される電力が増大する。
従って、定格入力電圧値に基づき入力電圧値Vinを選択することにより、車載蓄電装置２０の充電時間を短縮することが可能となる。
【００５７】
実施例１では、制御通信装置３０は、インターリーブ相数Ｐが「３」の第１電圧値候補とインターリーブ相数Ｐが「２」の第２電圧値候補のうち、車載電力変換装置１０の定格入力電圧値以下で最も高い値を入力電圧値Vinとして選択する。また、車載電力変換装置１０は、入力電圧値Vinとして選択された電圧値候補のインターリーブ相数Ｐ（２または３）分の相のインターリーブ回路として動作させ、電力変換を行う。
即ち、電圧値候補を、車載電力変換装置１０が持つ最大のインターリーブ相数Pmaxと、インターリーブ相数Pmaxよりも小さいインターリーブ相数Poと、から演算により導出する。これにより、より定格入力電圧値以下で最も高い電圧が、車外電力変換装置100から車載電力変換装置１０へ供給されるので、車載蓄電装置２０へ充電される電力が増大する。
特に、インターリーブ相数Poの電圧値候補が、定格入力電圧値以下で最も高い値となる場合には、インターリーブ相数Pmaxの電圧値候補よりも高い電圧が、車外電力変換装置100から車載電力変換装置１０へ供給される。このため、車載蓄電装置２０へ充電される電力がインターリーブ相数Pmaxの電圧値候補より増大する。
従って、定格入力電圧値に基づきインターリーブ相数Ｐを変更することにより、車載蓄電装置２０の充電時間をより短縮することが可能となる。
【００５８】
実施例１では、制御通信装置３０は、入力電圧値Vinの電圧値候補が演算により複数導出されることがある。この入力電圧値Vinの電圧値候補が演算により複数導出されるとき、電圧値候補のうち、車外通信部101から受信した供給範囲であって、かつ、車載電力変換装置１０の定格入力電圧値以下で最も高い値を入力電圧値Vinとして選択する。
即ち、車外電力変換装置100の出力可能な供給電力値が、車外電力変換装置100の出力する供給電圧値により異なるときでも、制御通信装置３０が車外電力変換装置100の供給範囲を踏まえることができる。
このため、制御通信装置３０が車外電力変換装置100の供給範囲を踏まえた上で、定格入力電圧値以下で最も高い電圧が、車外電力変換装置100から車載電力変換装置１０へ供給されるので、車載蓄電装置２０へ充電される電力が増大する。
従って、供給範囲と定格入力電圧値に基づき入力電圧値Vinを選択することにより、車載蓄電装置２０の充電時間を短縮することが可能となる。
【００５９】
実施例１では、車載電力変換装置１０は、入力電圧Vinを充電電圧に降圧する降圧コンバータである。
即ち、車載電力変換装置１０から車載蓄電装置２０へ供給される充電電圧より、車外電力変換装置100から車載電力変換装置１０に供給される入力電圧Vinを高い電圧にすることができる。言い換えると、車外電力変換装置100の供給電圧を車載蓄電装置２０に直接印加する場合に比べて、車外電力変換装置100から車載電力変換装置１０に供給される入力電圧Vinを高い電圧にすることができる。このため、その直接印加する場合に比べて、車外電力変換装置100から車載電力変換装置１０に供給される入力電流を低い電流にすることができる。これにより、その直接印加する場合に比べて、給電ケーブル201と給電接続端子４０の許容電流を抑えられ、金属等の電気伝導体を削減することができる。それゆえ、給電ケーブル201と給電接続端子４０の小型化・軽量化が可能となる。
従って、使用者が電気自動車１の充電を行う前後の接続作業が容易となる。
【００６０】
実施例１では、車載電力変換装置１０は、インターリーブ電力変換装置と、入力平滑コンデンサ１３と、出力平滑コンデンサ１４と、を有する。「インターリーブ電力変換装置」は、単相電力変換装置（インターリーブ回路）が、インターリーブ相数Ｐ（３相）の分、並列に接続されたものである。「単相電力変換装置」は、各相のスイッチ回路11A，11B，11Cと各リアクトル１２を組み合わせたものである。
即ち、単相電力変換装置は、入力電圧Vinを、リアクトル１２に流れる電流をスイッチ回路１１によって断続的に制御することで出力電圧Vout（正負端子間電圧Vout）に変換する。そして、車載電力変換装置１０は、３つのスイッチ回路１１が均等に位相をシフトしてスイッチング動作することにより、電力変換を行う。このため、車載電力変換装置１０は、インターリーブ方式コンバータである。
従って、リアクトル１２に一時的に電気エネルギーを蓄積して異なる電圧に変換することで、高効率に電力変換が行うことが可能である。
【００６１】
［車載充電ユニットの特徴作用］
実施例１の車載充電ユニットＡ１では、外部を、車外電力変換装置100とした。そして、車載電力変換装置１０は、３相のインターリーブ回路を有する。また、制御通信装置３０は、車載電力変換装置１０のインターリーブ相数Ｐと車載蓄電装置２０の正負端子間電圧Voutとを入力情報とし、入力電圧値Vinとして、車載電力変換装置１０の入力電流リップルが抑制される電圧値を演算で導出する。
即ち、車載電力変換装置１０に供給される入力電圧Vinが、動作するインターリーブ相数Ｐと正負端子間電圧Voutとに基づいて決定されるので、車載蓄電装置２０の充電状態SOC等によらず車載電力変換装置１０の電流リップルが抑制される。このため、電流リップルが悪化する条件においても、電流リップルによる影響を十分抑制できるコンデンサ容量が不要となる。
この結果、電流リップルを抑制しつつ、コンデンサを小型化することができる。
【００６２】
次に、効果を説明する。
実施例１における電動車両の充電システム及び車載充電ユニットにあっては、下記に列挙する効果が得られる。
【００６３】
(1) 車外電力変換装置100と、車載蓄電装置２０と、を備える（図１と図２）。
電流を平滑化するコンデンサ（入力平滑コンデンサ１３、出力平滑コンデンサ１４）を有し、車外電力変換装置100から供給される入力電圧Vinを車載蓄電装置２０の充電電圧に変換する車載電力変換装置１０を備える（図１と図２）。
入力情報に基づき入力電圧値Vinを演算で導出し、車外電力変換装置100に対して入力電圧値Vinを供給電圧指示値として通信により出力する制御通信装置３０を備える（図１と図２）。
車載電力変換装置１０は、少なくとも２相以上のインターリーブ回路を有する（図２）。
制御通信装置３０は、車載電力変換装置１０のインターリーブ相数Ｐと車載蓄電装置２０の正負端子間電圧Voutとを入力情報とし、入力電圧値Vinとして、車載電力変換装置１０の入力電流リップルが抑制される電圧値を演算で導出する（図３）。
このため、電流リップルを抑制しつつ、コンデンサ（入力平滑コンデンサ１３、出力平滑コンデンサ１４）を小型化することができる電動車両（電気自動車１）の充電システムＡを提供することができる。
【００６４】
(2) 制御通信装置３０は、入力電圧値Vinの電圧値候補が演算により複数導出されるとき、電圧値候補のうち、車載電力変換装置１０の定格入力電圧値以下で最も高い値を入力電圧値Vinとして選択する（図３）。
このため、(1)の効果に加え、定格入力電圧値に基づき入力電圧値Vinを選択することにより、車載蓄電装置２０の充電時間を短縮することが可能となる。
【００６５】
(3) 制御通信装置３０は、第１インターリーブ相数による第１電圧値候補と、第１インターリーブ相数（３相、Pmax）の値よりも小さな第２インターリーブ相数（２相、Po）による第２電圧値候補と、を演算により導出する（図３）。
制御通信装置３０は、第１電圧値候補と第２電圧値候補のうち、定格入力電圧値以下で最も高い値を入力電圧値Vinとして選択する（図３）。
車載電力変換装置１０は、入力電圧値Vinとして選択された電圧値候補のインターリーブ相数Ｐ分の相のインターリーブ回路として動作させ、電力変換を行う（図３）。
このため、(2)の効果に加え、定格入力電圧値に基づきインターリーブ相数Ｐを変更することにより、車載蓄電装置２０の充電時間をより短縮することが可能となる。
【００６６】
(4) 車外電力変換装置100は、制御通信装置３０に対して、車外電力変換装置100が供給可能な供給電圧値と供給電力値の供給範囲を通信により出力する車外通信部101を有する（図１と図３）。
制御通信装置３０は、入力電圧値Vinの電圧値候補が演算により複数導出されることがある。この入力電圧値Vinの電圧値候補が演算により複数導出されるとき、電圧値候補のうち、車外通信部101から受信した供給範囲であって、かつ、車載電力変換装置１０の定格入力電圧値以下で最も高い値を入力電圧値Vinとして選択する（図３）。
このため、(1)〜(3)の効果に加え、供給範囲と定格入力電圧値に基づき入力電圧値Vinを選択することにより、車載蓄電装置２０の充電時間を短縮することが可能となる。
【００６７】
(5) 車載電力変換装置１０は、入力電圧Vinを充電電圧に降圧する降圧コンバータである（図１と図２）。
このため、(1)〜(4)の効果に加え、使用者が電動車両（電気自動車１）の充電を行う前後の接続作業が容易となる。
【００６８】
(6) コンデンサは、車載電力変換装置１０の入力電流を平滑化する入力コンデンサ（入力平滑コンデンサ１３）と、車載電力変換装置１０の出力電流を平滑化する出力コンデンサ（出力平滑コンデンサ１４）と、である。
車載電力変換装置１０は、単相電力変換装置が、インターリーブ相数Ｐ（３相）の分、並列に接続されるインターリーブ電力変換装置を有する（図２）。「単相電力変換装置（インターリーブ回路）」は、各リアクトル１２と、各リアクトル１２への通電を断続的に制御して、入力電圧Vinを充電電圧に変換する各相のスイッチ回路11A，11B，11Cとを組み合わせたものである（図２）。
このため、リアクトル１２に一時的に電気エネルギーを蓄積して異なる電圧に変換することで、高効率に電力変換が行うことが可能である。
【００６９】
(7) 車載蓄電装置２０を備える（図１と図２）。
電流を平滑化するコンデンサ（入力平滑コンデンサ１３、出力平滑コンデンサ１４）を有し、外部（車外電力変換装置100）から供給される入力電圧Vinを車載蓄電装置２０の充電電圧に変換する車載電力変換装置１０を備える（図１と図２）。
入力情報に基づき入力電圧値Vinを演算で導出し、車外電力変換装置100に対して入力電圧値Vinを供給電圧指示値として通信により出力する制御通信装置３０を備える（図１と図２）。
車載電力変換装置１０は、少なくとも２相以上のインターリーブ回路を有する（図２）。
制御通信装置３０は、車載電力変換装置１０のインターリーブ相数Ｐと車載蓄電装置２０の正負端子間電圧Voutとを入力情報とし、入力電圧値Vinとして、車載電力変換装置１０の入力電流リップルが抑制される電圧値を演算で導出する（図３）。
このため、電流リップルを抑制しつつ、コンデンサ（入力平滑コンデンサ１３、出力平滑コンデンサ１４）を小型化することができる車載充電ユニットＡ１を提供することができる。
【実施例２】
【００７０】
実施例２は、スイッチ回路を、車両の走行時に走行用モータに電力を供給するためのインバータ回路を構成する半導体スイッチとした例である。また、実施例２は、リアクトルを、電動車両の走行用モータの磁気回路に磁束を発生させるコイルとした例である。さらに、実施例２では、車外電力変換装置から供給される供給電力を充電電力に変換せずに、車載蓄電装置へ印加する経路と、経路の途中に設けられるスイッチと、を有する例である。
【００７１】
まず、構成を説明する。
実施例２における電動車両の充電システム及び車載充電ユニットは、電気自動車（電動車両の一例）の充電システムに適用したものである。また、実施例２の「充電システムの全体構成」における充電システムＢと車載充電ユニットＢ１は、実施例１の「充電システムの全体構成」における充電システムＡと車載充電ユニットＡ１と同様であるので、図示並びに説明を省略する。以下、実施例２の構成を、「充電システムの回路構成」と、「スイッチ切り替え制御」と、「制御通信装置の制御通信処理構成」に分けて説明する。
【００７２】
［充電システムの回路構成］
図９は、実施例２における充電システムの回路構成の全体図を示す。以下、図９に基づいて、実施例２の充電システムの回路構成を説明する。
【００７３】
充電システムＢは、電気自動車１に設けられた車載充電ユニットＢ１と、車外電力変換装置100と、ケーブル200と、を備える。車載充電ユニットＢ１は、車載電力変換装置１０と、車載蓄電装置２０と、制御通信装置３０と、給電接続端子４０と、を備える。ケーブル200は、給電ケーブル201と、通信ケーブル202と、を備える。車載充電ユニットＢ１と車外電力変換装置100は給電ケーブル201と給電接続端子４０により接続され、車外電力変換装置100から車載充電ユニットＢ１へ電力が供給される。
【００７４】
前記車載電力変換装置１０（非絶縁型スイッチング電源回路の方式）は、入力平滑コンデンサ１３（コンデンサ、入力コンデンサ）と、出力平滑コンデンサ１４（コンデンサ、出力コンデンサ）と、を有する。さらに、車載電力変換装置１０は、主インバータ回路１５と、走行用モータ１６（スイッチ）と、走行時用スイッチ１７と、充電時用スイッチ１８と、を有する。実施例２の車載電力変換装置１０について、他の構成（インターリーブ方式等）は、実施例１の車載電力変換装置１０と同様であるので説明を省略する。
【００７５】
前記主インバータ回路１５は、走行用モータ１６に電力を供給するものである。主インバータ回路１５は、半導体スイッチ111を有する。半導体スイッチ111は、Ａ相半導体スイッチ111Aと、Ｂ相半導体スイッチ111Bと、Ｃ相半導体スイッチ111Cと、から構成される。即ち、実施例２では、車載電力変換装置１０を構成するスイッチ回路として、主インバータ回路１５を構成する半導体スイッチ111を使用するものである。このため、実施例２の半導体スイッチ111は、実施例１のスイッチ回路１１と同様の構成であるので、説明を省略する。
【００７６】
前記走行用モータ１６は、電気自動車１の駆動用トルクを発生させるモータ（動力源）である。走行用モータ１６は、不図示のロータとステータ等から構成される。その不図示のステータは、ステータコイル121（リアクトル）を有する。即ち、実施例２では、車載電力変換装置１０を構成するリアクトルとして、走行用モータ１６のステータコイル121を使用するものである。ステータコイル121は、各相の半導体スイッチ111A,111B,111Cと出力平滑コンデンサ１４の間に接続される。と出力平滑コンデンサ１４の間に接続される。ステータコイル121は、電気エネルギーを磁気エネルギーに変換して一時的に蓄積/放出する。
【００７７】
前記走行時用スイッチ１７は、主インバータ回路１５のインバータ回路正極端子15aと車載蓄電装置２０の蓄電正極端子20aとの間に配置される。この走行時用スイッチ１７は、第１電力線ＰＬの途中に設けられる。走行時用スイッチ１７は、主に電気自動車１の走行モードのときに、ＯＮ状態となる。
【００７８】
前記充電時用スイッチ１８は、ステータコイル121のステータ巻線122の中性点Ｎと車載蓄電装置２０の蓄電正極端子20aとの間に配置される。充電時用スイッチ１８は、主に電気自動車１の充電モードのときに、ＯＮ状態となる。
【００７９】
走行時用スイッチ１７と充電時用スイッチ１８のＯＮ/ＯＦＦ状態の切り替えは、例えば、車載電力変換装置１０によって行われる。車載電力変換装置１０は、電気自動車１の走行・充電等のモードによって、走行時用スイッチ１７と充電時用スイッチ１８のＯＮ/ＯＦＦ状態を切り替える。制御通信装置３０は、車載通信部10aに対して、走行時用スイッチ１７と充電時用スイッチ１８のＯＮ/ＯＦＦ状態の切替信号を通信により出力する。
これにより、車載電力変換装置１０は、車載蓄電装置２０と主インバータ回路１５の接続と、車載蓄電装置２０と走行用モータ１６の接続と、を制御する。
なお、図９に図示する他の構成は、実施例１と同様であるので、対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。
【００８０】
［スイッチ切り替え制御］
走行時用スイッチ１７と充電時用スイッチ１８のスイッチ切り替え制御について説明する。以下、スイッチ切り替え制御について、「電気自動車の走行時」と、「電気自動車の第１充電時」と、「電気自動車の第２充電時」に分けて説明する。
【００８１】
（電気自動車の走行時）
まず、電気自動車１の走行時には、制御通信装置３０は、車載通信部10aに対して、走行時用スイッチ１７をＯＮ状態に切り替える切替信号と、充電時用スイッチ１８をＯＦＦ状態に切り替える切替信号と、を通信により出力する。
【００８２】
次いで、車載電力変換装置１０は、走行時用スイッチ１７をＯＮ状態に切り替え、充電時用スイッチ１８をＯＦＦ状態に切り替える。これにより、主インバータ回路１５の正負端子間には、車載蓄電装置２０の正負端子間電圧Voutが印加される。続いて、主インバータ回路１５の半導体スイッチ111がＯＮ・ＯＦＦ制御され、ステータコイル121のステータ巻線122に流れる電流を制御する。これにより、電気自動車１が駆動される。なお、車載充電ユニットＢ１は、車外電力変換装置100とは接続されていない。
【００８３】
（電気自動車の第１充電時）
まず、電気自動車１の第１充電時には、制御通信装置３０は、車載通信部10aに対して、走行時用スイッチ１７はＯＦＦ状態に切り替える切替信号と、充電時用スイッチ１８はＯＮ状態に切り替える切替信号と、を通信により出力する。
【００８４】
次いで、車載電力変換装置１０は、走行時用スイッチ１７をＯＦＦ状態に切り替え、充電時用スイッチ１８をＯＮ状態に切り替える。これにより、主インバータ回路１５の正負端子間には、車外電力変換装置100から直流電圧が印加される。続いて、主インバータ回路１５の半導体スイッチ111をインターリーブ回路として動作させ、リアクトルとしてステータコイル121のステータ巻線122に流れる電流を制御する。これにより、走行用モータ１６の中性点Ｎと充電時用スイッチ１８を通じて車載蓄電装置２０への充電が行われる。
【００８５】
（電気自動車の第２充電時）
まず、電気自動車１の第２充電時には、制御通信装置３０は、車載通信部10aに対して、走行時用スイッチ１７をＯＮ状態に切り替える切替信号と、充電時用スイッチ１８をＯＦＦ状態に切り替える切替信号と、を通信により出力する。また、制御通信装置３０は、車載通信部10aに対して、主インバータ回路１５の半導体スイッチ111を全てＯＦＦ状態とする信号を通信により出力する。
【００８６】
次いで、車載電力変換装置１０は、走行時用スイッチ１７をＯＮ状態に切り替え、充電時用スイッチ１８をＯＦＦ状態に切り替える。また、車載電力変換装置１０は、主インバータ回路１５の半導体スイッチ111を全てＯＦＦ状態とし、半導体スイッチ111の動作を停止させる。言い換えると、車載電力変換装置１０を使用しないということである。即ち、車載電力変換装置１０が、入力電圧Vinを充電電圧に変換せずに、入力電圧Vinを充電電圧として車載蓄電装置２０に直接印加する経路（第１電力線ＰＬと走行時用スイッチ１７、車載電力変換装置１０を使用しない経路）となる。
【００８７】
これにより、第１電力線ＰＬには、車外電力変換装置100から直流電圧が印加される。続いて、車載電力変換装置１０を使用せず、走行時用スイッチ１７を通じて車載蓄電装置２０への充電が行われる。
【００８８】
［制御通信装置の制御通信処理構成］
制御通信装置３０は、充電時、「電気自動車の第１充電時」と「電気自動車の第２充電時」のうち、どちらを使用するか判断する。
【００８９】
この判断基準は、同じ電力を充電する場合の効率によって判断される。即ち、車載電力変換装置１０による電力変換を行う場合の効率と、車載電力変換装置１０による電力変換を行わない場合の効率と、によって判断される。具体的には、車載電力変換装置１０による電力変換を行う場合の変換損失（車載電力変換装置損失）と、車載電力変換装置１０による電力変換を行わない場合の入力損失と、により判断される。
【００９０】
このため、入力損失より変換損失の方が小さい場合には、「電気自動車の第１充電時」のスイッチ切り替え制御が行われる。即ち、車載電力変換装置１０による電力変換を行う。反対に、変換損失より入力損失の方が小さい場合には、「電気自動車の第２充電時」のスイッチ切り替え制御が行われる。即ち、車載電力変換装置１０による電力変換を行わない。
【００９１】
これにより、「電気自動車の第１充電時」のスイッチ切り替え制御が行われる場合、実施例２の制御通信装置３０の制御通信処理構成として、実施例１と同様の「制御通信装置の制御通信処理構成」が適用される。なお、実施例１と同様であるため、説明を省略する。
【００９２】
一方、「電気自動車の第２充電時」のスイッチ切り替え制御が行われる場合、制御通信装置３０は、入力電圧値Vinとして、車載蓄電装置２０の充電電圧（正負端子間電圧Vout）を電圧計２１より取得する。また、制御通信装置３０は、車外通信部101に対して、その入力電圧値Vinを供給電圧指示値として通信により出力する。
【００９３】
次いで、車外電力変換装置100は、車載蓄電装置２０へ供給電圧指示値の直流電圧を供給する。即ち、供給電圧指示値の直流電圧は、車載電力変換装置１０により充電電圧に変換されず、車載蓄電装置２０へ供給される。これにより、車載電力変換装置１０を使用せず、第１電力線ＰＬと走行時用スイッチ１７を通じて車載蓄電装置２０への充電が行われる。
【００９４】
次に作用を説明する。
実施例２の作用は、実施例１の電動車両の充電システムＡ及び車載充電ユニットＡ１を、電動車両の充電システムＢ及び車載充電ユニットＢ１に置き換えると、実施例１と同様の作用を示す。即ち、実施例２の作用は、実施例１と同様に、「電動車両の充電システムの特徴作用」と「車載充電ユニットの特徴作用」を示す。なお、実施例２において、実施例１の「インターリーブと電流リップル抑制のメカニズム」は同様である。また、以下に、実施例２の充電システムＢに特有の「電動車両の充電システムの特徴作用」を説明する。
【００９５】
実施例２では、制御通信装置３０は、変換損失と入力損失とを比較する。また、制御通信装置３０は、入力損失よりも変換損失の方が大きいと判断されるとき、走行時用スイッチ１７をＯＮ状態とし、第１電力線ＰＬと走行時用スイッチ１７の経路を利用して、車載蓄電装置２０を充電する。
即ち、車載電力変換装置１０を使用する場合より、車載電力変換装置１０を使用しない場合の方が、同じ電力を充電するときの効率が高いと判断されると、入力電圧Vinを車載蓄電装置２０に直接印加する経路を通じて車載蓄電装置２０への充電を行う。
具体例としては、車載蓄電装置２０の充電状態SOCや温度等の条件から、車載蓄電装置２０の受入可能電力（充電電力）が比較的小さい場合がある。加えて、車外電力変換装置100からの入力電圧Vinを車載電力変換装置１０で降圧せずに車載蓄電装置２０へ供給しても給電接続端子４０や給電ケーブル201の電流容量に対して余裕がある場合等がある。このような場合が重なったときには、入力電圧Vinを車載蓄電装置２０に直接印加する経路を通じて車載蓄電装置２０への充電を行う。
従って、車載蓄電装置２０への充電効率を高めることができる。
【００９６】
実施例２では、スイッチ回路を、電気自動車１の走行時に走行用モータ１６に電力を供給するための主インバータ回路１５を構成する半導体スイッチ111とした。
従って、車載電力変換装置１０のための専用のスイッチ回路を電気自動車１に搭載する必要がなく、充電システムＢを搭載する電気自動車１のコスト及び重量を低減することが可能となる。
【００９７】
実施例２では、リアクトルを、電気自動車１の走行用モータ１６の磁気回路に磁束を発生させるステータコイル121とした。
従って、車載電力変換装置１０のための専用のリアクトルを電気自動車１に搭載する必要がなく、充電システムＢを搭載する電気自動車１のコスト及び重量を低減することが可能となる。
【００９８】
次に、効果を説明する。
実施例２における電動車両の充電システムＢ及び車載充電ユニットＢ１にあっては、実施例１の(1)〜(7)に記載した効果が得られる。また、実施例２における電動車両の充電システムＢ及び車載充電ユニットＢ１にあっては、下記に列挙する効果が得られる。
【００９９】
(8) 車載電力変換装置１０は、入力電圧Vinを充電電圧に変換せずに、入力電圧Vinを充電電圧として車載蓄電装置２０に印加する経路（第１電力線ＰＬ）を有する（図９）。車載電力変換装置１０は、経路（第１電力線ＰＬ）の途中に設けられるスイッチ（走行時用スイッチ１７）を有する（図９）。
制御通信装置３０は、車載電力変換装置１０を使用して、車載蓄電装置２０を充電する場合の車載電力変換装置損失（変換損失）と、車載電力変換装置１０を使用せず、車載蓄電装置２０を充電する場合の入力損失と、を比較する。
また、制御通信装置３０は、入力損失よりも車載電力変換装置損失（変換損失）の方が大きいと判断されるとき、スイッチ（走行時用スイッチ１７）をＯＮ状態とし、経路（第１電力線ＰＬ）を利用して、車載蓄電装置２０を充電する。
このため、上記(1)〜(3)の効果に加え、車載蓄電装置２０への充電効率を高めることができる。
【０１００】
(9) スイッチ回路は、電動車両（電気自動車１）の走行時に走行用モータ１６に電力を供給するためのインバータ回路（主インバータ回路１５）を構成する半導体スイッチ111である（図９）。
このため、上記(6)の効果に加え、車載電力変換装置１０のための専用のスイッチ回路を電気自動車１に搭載する必要がなく、充電システムＢを搭載する電気自動車１のコスト及び重量を低減することが可能となる。
【０１０１】
(10) リアクトルは、電動車両（電気自動車１）の走行用モータ１６の磁気回路に磁束を発生させるコイル（ステータコイル121）である（図９）。
このため、上記(6)または(9)に加え、車載電力変換装置１０のための専用のリアクトルを電気自動車１に搭載する必要がなく、充電システムＢを搭載する電気自動車１のコスト及び重量を低減することが可能となる。
【０１０２】
以上、本開示の電動車両の充電システム及び車載充電ユニットを実施例１〜実施例２に基づき説明してきた。しかし、具体的な構成については、実施例１〜実施例２に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【０１０３】
実施例１〜実施例２では、車載電力変換装置１０が３相のインターリーブ回路を有する例を示した。しかし、車載電力変換装置は、少なくとも２相以上のインターリーブ回路を有すれば良い。以下、例えば、車載電力変換装置１０が、２相、４相〜６相のインターリーブ回路を有する場合について説明する。
【０１０４】
車載電力変換装置１０が２相のインターリーブ回路を有する場合、図１０に示すように、インターリーブ動作（図１０の実線）を行うことにより、非インターリーブ動作（図１０の破線）時に対して出力電流リップルの最大値を「１／２」に抑制することができる。即ち、２相のインターリーブ動作時には、「Vout／Vin」が「１／２」のとき、電流リップルがゼロになる動作ポイントが現れる。このように２相のインターリーブ回路に構成しても、実施例１の(1)及び(5)〜(7)並びに実施例２の(8)〜(10)に記載した効果が得られる。
【０１０５】
車載電力変換装置１０が４相のインターリーブ回路を有する場合、図１１に示すように、インターリーブ動作（図１１の実線）を行うことにより、非インターリーブ動作（図１１の破線）時に対して出力電流リップルの最大値を「１／４」に抑制することができる。即ち、４相のインターリーブ動作時には、「Vout／Vin」が「１／４」，「２／４」または「３／４」のとき、電流リップルがゼロになる動作ポイントが現れる。４相のインターリーブ回路の場合には、２〜３相のインターリーブ回路として動作させることもできる。このように４相のインターリーブ回路に構成しても、実施例１の(1)〜(7)及び実施例２の(8)〜(10)に記載した効果が得られる。
【０１０６】
車載電力変換装置１０が５相のインターリーブ回路を有する場合、図１２に示すように、インターリーブ動作（図１２の実線）を行うことにより、非インターリーブ動作（図１２の破線）時に対して出力電流リップルの最大値を「１／５」に抑制することができる。即ち、５相のインターリーブ動作時には、「Vout／Vin」が「１／５」，「２／５」，「３／５」または「４／５」のとき、電流リップルがゼロになる動作ポイントが現れる。５相のインターリーブ回路の場合には、２〜４相のインターリーブ回路として動作させることもできる。このように５相のインターリーブ回路に構成しても、実施例１の(1)〜(7)及び実施例２の(8)〜(10)に記載した効果が得られる。
【０１０７】
車載電力変換装置１０が６相のインターリーブ回路を有する場合、図１３に示すように、インターリーブ動作（図１３の実線）を行うことにより、非インターリーブ動作（図１３の破線）時に対して出力電流リップルの最大値を「１／６」に抑制することができる。即ち、６相のインターリーブ動作時には、「Vout／Vin」が「１／６」，「２／６」，「３／６」，「４／６」または「５／６」のとき、電流リップルがゼロになる動作ポイントが現れる。６相のインターリーブ回路の場合には、２〜５相のインターリーブ回路として動作させることもできる。このように６相のインターリーブ回路に構成しても、実施例１の(1)〜(7)及び実施例２の(8)〜(10)に記載した効果が得られる。
【０１０８】
また、車載電力変換装置１０が７相以上のインターリーブ回路を有する場合、７相以上のインターリーブ動作においても、式（２）の条件において電流リップルが最も抑制される。式（２）の関係をもとに演算した入力電圧値Vinを供給電圧指示値として車外電力変換装置100の車外通信部101に対して通信を行うことで、電流リップルが抑制される効果を得ることができる。さらに、７相以上のインターリーブ回路に構成しても、実施例１の(1)〜(7)及び実施例２の(8)〜(10)に記載した効果が得られる。
【０１０９】
実施例１〜実施例２では、制御通信装置３０は、入力電圧値Vinの電圧値候補が演算により複数導出されることがある。この入力電圧値Vinの電圧値候補が演算により複数導出されるとき、電圧値候補のうち、車外電力変換装置100の供給範囲であって、かつ、車載電力変換装置１０の定格入力電圧値以下で最も高い値を入力電圧値Vinとして選択する例を示した。しかし、これに限られない。例えば、給電端子や給電ケーブル等の給電経路上の部品の電流容量等によって車両への給電電流等が制限される場合には、電圧値候補のうち、定格入力電圧値等に加えて給電経路上の部品の定格を考慮して、最も高い値を入力電圧値として選択しても良い。このように選択することにより、車載蓄電装置の充電時間を短縮することが可能となる。
【０１１０】
実施例１〜実施例２では、制御通信装置３０は、入力電圧値Vinの電圧値候補が演算により複数導出されるとき、電圧値候補のうち、所定の条件に基づき、最も高い値を入力電圧値Vinとして選択する例を示した。しかしこれに限られない。例えば、制御通信装置の演算前に、車外電力変換装置の供給範囲を予め通信で受け取ることで、車載制御通信装置は不要な演算処理を削減することが可能となる。
【０１１１】
実施例１〜実施例２では、制御通信装置３０に、車載通信部10aから、インターリーブ相数Ｐと、車載電力変換装置１０の定格入力電圧値（車載電力変換装置１０が電圧変換可能な定格入力電圧値）と、が通信により出力される例を示した。しかし、これに限られない。例えば、制御通信装置の記憶部等に、インターリーブ相数Ｐと、車載電力変換装置の定格入力電圧値と、が予め記憶されていても良い。
【０１１２】
実施例１〜実施例２では、車載電力変換装置１０は、降圧チョッパ型の回路（降圧コンバータ）である例を示した。しかし、これに限られない。例えば、車載電力変換装置１０は、昇圧チョッパ型の回路（昇圧コンバータ）であっても良い。ただし、この場合、式（２）は、下記の式（３）となる。
入力電圧値Vin／正負端子間電圧Vout（出力電圧）＝（Ｐ未満の自然数）／Ｐ  ・・・（３）
【０１１３】
実施例１〜実施例２では、外部として、車外電力変換装置100とする例を示した。しかし、これに限られない。要するに、車載充電ユニットの制御通信装置は、外部に対して入力電圧値を供給電圧指示値として通信により出力すれば良い。
【０１１４】
実施例１〜実施例２では、車外電力変換装置100は、給電ケーブル201と給電接続端子４０により、車載電力変換装置１０に接続される例を示した。しかし、これに限られない。例えば、車外電力変換装置と車載電力変換装置はケーブルで接続しなくても良い。即ち、非接触により、車外電力変換装置から車外電力変換装置へ電力が供給されても良い（非接触充電）。
【０１１５】
実施例１〜実施例２では、車外電力変換装置100の車外通信部101は、通信ケーブル202と給電接続端子４０により、制御通信装置３０に接続される例を示した。しかし、これに限られない。例えば、車外電力変換装置の車外通信部と制御通信装置は、無線により通信しても良い。
【０１１６】
実施例１〜実施例２では、車外電力変換装置100が車外通信部101を有する例を示した。また、制御通信装置３０には、車外通信部101から、車外電力変換装置100の供給範囲が通信により入力される例を示した。しかし、これに限られない。例えば、車外通信部は受信専用とし、制御通信装置には供給範囲が入力されなくても良い。このように供給範囲が入力されない場合、制御通信装置は、受信専用の車外通信部に対して、入力電圧値を供給電圧指示値として通信により出力する。そして、所定時間内に、車外電力変換装置から車載電力変換装置へ供給電圧指示値の直流電圧が供給されない場合には、その出力した供給電圧指示値が、車外電力変換装置の供給範囲外であると判断する。そして、制御通信装置は、改めて、受信専用の車外通信部に対して、異なる入力電圧値を供給電圧指示値として通信により出力しても良い。
【０１１７】
実施例１〜実施例２では、停車中の電気自動車１に充電する例を示した。しかし、これに限られない。例えば、走行中の電気自動車に、非接触充電により充電する場合でも良い。
【０１１８】
実施例１では、実施例２のようにスイッチ切り替え制御が無い例を示した。しかし、実施例１に、車載電力変換装置１０を使用しない経路と、経路の途中に経路を切り替えられるスイッチと、を有しても良い。このため、そのスイッチをＯＮ状態とした場合には、実施例２と同様に、供給電圧指示値の直流電圧は、車載電力変換装置１０により充電電圧に変換されず、車載蓄電装置へ供給される。これにより、車載電力変換装置１０を使用せず、経路とスイッチを通じて車載蓄電装置への充電が行われる。このように経路とスイッチを有する構成にすると、実施例１では実施例２の(8)に記載した効果が得られる。
【０１１９】
実施例１〜実施例２では、入力電圧Vin（車外電力変換装置100から供給される電圧、供給電圧、車載電力変換装置１０の入力電圧Vin）を直流電圧とする例を示した。しかし、これに限られない。例えば、入力電圧Vinを交流電圧としても良い。
【０１２０】
実施例１〜実施例２では、本開示の電動車両の充電システム及び車載充電ユニットを、電気自動車１の充電システムＡ，Ｂ及び車載充電ユニットＡ１，Ｂ１に適用する例を示した。しかし、ハイブリッド車やプラグインハイブリッド車等の充電システム及び車載充電ユニットに対しても、本開示の電動車両の充電システム及び車載充電ユニット適用しても良い。
【符号の説明】
【０１２１】
Ａ，Ｂ  充電システム
Ａ１，Ｂ１  車載充電ユニット
Ｐ  インターリーブ相数
ＰＬ  第１電力線（経路）
Vin  入力電圧値、入力電圧
Vout  正負端子間電圧、出力電圧
１  電気自動車（電動車両）
１０  車載電力変換装置
１１  スイッチ回路
１２  リアクトル
１３  入力平滑コンデンサ（コンデンサ、入力コンデンサ）
１４  出力平滑コンデンサ（コンデンサ、出力コンデンサ）
１５  主インバータ回路
１６  走行用モータ
１７  走行時用スイッチ（スイッチ）
１８  充電時用スイッチ
２０  車載蓄電装置
３０  制御通信装置
100  車外電力変換装置（外部）
111  半導体スイッチ（スイッチ回路）
121  ステータコイル（コイル、リアクトル）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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