(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃料の補給と蓄電装置への充電によって外部からエネルギ補給が可能な車両の電源装置であって、
前記蓄電装置と、
車両の外部に商用電力系統とは独立して設置され、出力の周波数または電圧が不規則に変動し得る発電装置から、与えられる電力を受けて前記蓄電装置に充電を行なうための接続部と、
運転時において前記蓄電装置から電力を受ける負荷回路として動作し、前記発電装置から電力を受ける充電時において前記接続部と前記蓄電装置との間に接続され、前記接続部から与えられる前記電力の電圧の変動を検知して前記蓄電装置の充電に適した電流及び電圧に変換する電力変換部とを備える、車両の電源装置。
【請求項２】
前記接続部は、
第１、第２の端子を含み、
前記電力変換部は、
前記第１の端子に接続される第１の回転電機と、
前記第１の回転電機に対応して設けられ、前記蓄電装置との間で電力を授受する第１のインバータと、
前記第２の端子に接続される第２の回転電機と、
前記第２の回転電機に対応して設けられ、前記蓄電装置との間で電力を授受する第２のインバータと、
前記第１、第２の端子を経由して与えられる前記電力の電圧および電流を検知するセンサと、
前記センサの出力に応じて、前記第１、第２の端子間に与えられる電力が直流電力に変換されて前記蓄電装置に与えられるように前記第１、第２のインバータに対して制御を行なう制御装置とを含む、請求項１に記載の車両の電源装置。
【請求項３】
前記第１の端子は、前記第１の回転電機のステータの中性点に接続され、
前記第２の端子は、前記第２の回転電機のステータの中性点に接続される、請求項２に記載の車両の電源装置。
【請求項４】
前記発電装置は、
入力回転軸に回転子が接続された第３の回転電機を含み、
前記制御装置は、前記第１、第２のインバータを制御して前記蓄電装置の電力によって前記第３の回転電機を制御して前記入力回転軸の初動を補助した後に前記第３の回転電機による発電電力を受入れて前記蓄電装置を蓄電する、請求項２に記載の車両の電源装置。
【請求項５】
前記第２の回転電機の回転軸は、車輪の回転軸と機械的に結合され、
前記内燃機関は、クランク軸が前記第１の回転電機の回転軸に機械的に結合される、請求項２に記載の車両の電源装置。
【請求項６】
蓄電装置と、
車両の外部に設置された発電電力が変動する発電装置から、与えられる電力を受けて前記蓄電装置に充電を行なうための接続部と、
運転時において前記蓄電装置から電力を受ける負荷回路として動作し、前記発電装置から電力を受ける充電時において前記接続部と前記蓄電装置との間に接続され、前記接続部から与えられる前記電力の電圧の変動を検知して前記蓄電装置の充電に適した電流及び電圧に変換する電力変換部とを備え、
前記接続部は、
接続端子群を含み、
前記電力変換部は、
前記蓄電装置との間で電力を授受するインバータと、
車両運転時において前記インバータによって回転制御が行なわれる第１の回転電機と、
前記インバータと前記第1の回転電機との間に設けられ前記第１の回転電機と前記接続端子群のいずれか一方を選択して前記インバータに接続する接続切換部とを含み、
前記発電装置は、
入力回転軸に回転子が接続された第２の回転電機を含み、
前記制御装置は、前記接続端子群に前記発電装置が接続されたことを検知した場合は、前記インバータを制御して前記蓄電装置の電力によって前記第２の回転電機を制御して前記入力回転軸の初動を補助した後に前記第２の回転電機による発電電力を受入れて前記蓄電装置を蓄電する、車両の電源装置。
【請求項７】
前記発電装置は、風力発電装置である、請求項１または６に記載の車両の電源装置。
【請求項８】
前記発電装置は、太陽電池である、請求項１に記載の車両の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両の電源装置に関し、特に外部からの充電が可能な車両の電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車では、バッテリに直流で充電を行なうための充電装置が必要となる。充電装置は、車載する場合や、ある地点に固定設置する場合が考えられる。
【０００３】
ある地点に充電装置を固定設置する場合は電気自動車をその場所に移動させ、充電を行なう必要がある。すなわち、固定設置した場合、充電装置が固定設置された場所以外では充電が行なえないという欠点がある。
【０００４】
一方、充電装置を車載する場合は車両重量が増加するという問題があった。
特許第２６９５０８３号公報（特許文献１）には、電気動力駆動の車両に使用されるモータ駆動装置および動力処理装置が開示されている。この技術では、モータ駆動装置は２つの誘導電動機を含み、一方の誘導電動機のステータ巻線の中性点と他方の誘導電動機のステータ巻線の中性点との間に交流電力供給源を接続して充電を行なう。
【０００５】
特許第２６９５０８３号公報（特許文献１）では、重量増加の問題を解決するために、駆動モータのコイルをリアクトルとして用い、前記モータの制御を行なうインバータの回路素子を制御することによって、交流電源から充電を行なう。これにより、すでに存在する部品を利用することによって、新たに搭載する部品を減らし、重量増加を抑制している。
【特許文献１】特許第２６９５０８３号公報
【特許文献２】特開２００５−１３０６５０号公報
【特許文献３】特開平１０−２７１６９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許第２６９５０８３号公報（特許文献１）では、交流電源としては商用電力のように電力が固定された場合しか想定されていない。しかしながら、車両の保管場所が家屋から離れている場合もありこのような場合では車両の保管場所に商用電力の電力線を敷設する電気工事に費用がかかる。
【０００７】
このような場合は、自然の力を利用した独立型発電装置を用いて車両のバッテリに充電を行なうことが考えられる。
【０００８】
独立型発電装置は、たとえば、天候や時刻によって周波数や電圧がランダムに変化する風力発電装置や、電圧が変化する太陽光発電装置のようなものが考えられる。このような発電装置との直接的な接続は、特許第２６９５０８３号公報（特許文献１）では想定されていない。
【０００９】
この発明の目的は、独立型発電装置から好適に充電可能な車両の電源装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明は、要約すると、車両の電源装置であって、蓄電装置と、車両の外部に設置された発電電力が変動する発電装置から、与えられる電力を受けて蓄電装置に充電を行なうための接続部と、運転時において蓄電装置から電力を受ける負荷回路として動作し、発電装置から電力を受ける充電時において接続部と蓄電装置との間に接続され、接続部から与えられる電力の電圧の変動を検知して蓄電装置の充電に適した電流及び電圧に変換する電力変換部とを備える。
【００１１】
好ましくは、接続部は、第１、第２の端子を含む。電力変換部は、第１の端子に接続される第１の回転電機と、第１の回転電機に対応して設けられ、蓄電装置との間で電力を授受する第１のインバータと、第２の端子に接続される第２の回転電機と、第２の回転電機に対応して設けられ、蓄電装置との間で電力を授受する第２のインバータと、第１、第２の端子を経由して与えられる電力の電圧および電流を検知するセンサと、センサの出力に応じて、第１、第２の端子間に与えられる電力が直流電力に変換されて第２の蓄電装置に与えられるように第１、第２のインバータに対して制御を行なう制御装置とを含む。
【００１２】
より好ましくは、第１の端子は、第１の回転電機のステータの中性点に接続され、第２の端子は、第２の回転電機のステータの中性点に接続される。
【００１３】
より好ましくは、発電装置は、入力回転軸に回転子が接続された第３の回転電機を含む。制御装置は、インバータを制御して蓄電装置の電力によって第３の回転電機を制御して入力回転軸の初動を補助した後に第３の回転電機による発電電力を受入れて蓄電装置を蓄電する。
【００１４】
より好ましくは、第１の回転電機の回転軸は、車輪の回転軸と機械的に結合される。車両は、クランク軸が第２の回転電機の回転軸に機械的に結合された内燃機関を備える。
【００１５】
好ましくは、接続部は、接続端子群を含む。電力変換部は、蓄電装置との間で電力を授受するインバータと、車両運転時においてインバータによって回転制御が行なわれる第１の回転電機と、インバータと回転電機との間に設けられ第１の回転電機と接続端子群のいずれか一方を選択してインバータに接続する接続切換部とを含む。発電装置は、入力回転軸に回転子が接続された第２の回転電機を含む。制御装置は、接続端子群に発電装置が接続されたことを検知した場合は、インバータを制御して蓄電装置の電力によって第２の回転電機を制御して入力回転軸の初動を補助した後に回転電機による発電電力を受入れて蓄電装置を蓄電する。
【００１６】
好ましくは、発電装置は、風力発電装置である。
好ましくは、発電装置は、太陽電池である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、車外の低コストの発電装置をもちいて充電可能となり、燃料補給が少なくて済む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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。
【００１９】
［実施の形態１］
商用電力系統に接続されていない独立型発電装置は、たとえば風力発電装置や太陽光発電装置のように電力供給が変動するものがある。このような電力供給が安定しない発電装置では、電気自動車の充電装置としては充電完了までの時間が変動し、専用のエネルギ供給手段としては問題がある場合もある。
【００２０】
一方、近年では、環境に配慮した自動車として、車輪の駆動にモータとエンジンとを併用するハイブリッド自動車が注目されている。ハイブリッド自動車であれば、エネルギ供給手段として別途燃料を供給できるので、必ずしもバッテリを充電完了状態にまで充電する必要がなく、上記の独立型発電装置からのエネルギ供給を併用することで燃料消費を低減させることができ実用的である。
【００２１】
図１は、この発明の実施の形態に係る車両の概略ブロック図である。
図１を参照して、この車両１００は、バッテリユニットＢＵと、昇圧コンバータ１０と、インバータ２０，３０と、電源ラインＰＬ１，ＰＬ２と、接地ラインＳＬと、Ｕ相ラインＵＬ１，ＵＬ２と、Ｖ相ラインＶＬ１，ＶＬ２と、Ｗ相ラインＷＬ１，ＷＬ２と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、エンジン４と、動力分配機構３と、車輪２とを含む。
【００２２】
この車両１００は、車輪の駆動にモータとエンジンとを併用するハイブリッド自動車（Hybrid Vehicle）である。
【００２３】
動力分配機構３は、エンジン４とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に結合されてこれらの間で動力を分配する機構である。たとえば動力分配機構としてはサンギヤ、プラネタリキャリヤ、リングギヤの３つの回転軸を有する遊星歯車機構を用いることができる。この３つの回転軸がエンジン４、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各回転軸にそれぞれ接続される。たとえば、モータジェネレータＭＧ１のロータを中空としてその中心にエンジン４のクランク軸を通すことで動力分配機構３にエンジン４とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２とを機械的に接続することができる。
【００２４】
なお、モータジェネレータＭＧ２の回転軸は車輪２に図示しない減速ギヤや作動ギヤによって結合されている。また動力分配機構３の内部にモータジェネレータＭＧ２の回転軸に対する減速機をさらに組み込んでもよい。
【００２５】
そして、モータジェネレータＭＧ１は、エンジンによって駆動される発電機として動作し、かつ、エンジン始動を行ない得る電動機として動作するものとしてハイブリッド自動車に組み込まれ、モータジェネレータＭＧ２は、ハイブリッド自動車の駆動輪を駆動する電動機としてハイブリッド自動車に組み込まれる。
【００２６】
モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、たとえば、３相交流同期電動機である。モータジェネレータＭＧ１はＵ相コイルＵ１、Ｖ相コイルＶ１、Ｗ相コイルＷ１からなる３相コイルをステータコイルとして含む。モータジェネレータＭＧ２はＵ相コイルＵ２、Ｖ相コイルＶ２、Ｗ相コイルＷ２からなる３相コイルをステータコイルとして含む。
【００２７】
そして、モータジェネレータＭＧ１は、エンジン出力を用いて３相交流電圧を発生し、その発生した３相交流電圧をインバータ２０へ出力する。また、モータジェネレータＭＧ１は、インバータ２０から受ける３相交流電圧によって駆動力を発生し、エンジンの始動を行なう。
【００２８】
モータジェネレータＭＧ２は、インバータ３０から受ける３相交流電圧によって車両の駆動トルクを発生する。また、モータジェネレータＭＧ２は、車両の回生制動時、３相交流電圧を発生してインバータ３０へ出力する。
【００２９】
バッテリユニットＢＵは、負極が接地ラインＳＬに接続された蓄電装置であるバッテリＢ１と、バッテリＢ１の電圧ＶＢ１を測定する電圧センサ７０と、バッテリＢ１の電流ＩＢ１を測定する電流センサ８４とを含む。車両負荷は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、インバータ２０，３０と、インバータ２０，３０に昇圧した電圧を供給する昇圧コンバータ１０とを含む。
【００３０】
バッテリユニットＢＵにおいては、バッテリＢ１は、たとえば、ニッケル水素、リチウムイオンや鉛蓄電池等の二次電池を用いることができる。また、バッテリＢ１に代えて大容量の電気二重層コンデンサを用いることもできる。
【００３１】
バッテリユニットＢＵは、バッテリＢ１から出力される直流電圧を昇圧コンバータ１０へ出力する。また、昇圧コンバータ１０から出力される直流電圧によってバッテリユニットＢＵ内部のバッテリＢ１が充電される。
【００３２】
昇圧コンバータ１０は、リアクトルＬと、ｎｐｎ型トランジスタＱ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。リアクトルＬは、電源ラインＰＬ１に一端が接続され、ｎｐｎ型トランジスタＱ１，Ｑ２の接続点に他端が接続される。ｎｐｎ型トランジスタＱ１，Ｑ２は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に直列に接続され、制御装置６０からの信号ＰＷＣをベースに受ける。そして、各ｎｐｎ型トランジスタＱ１，Ｑ２のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すようにダイオードＤ１，Ｄ２がそれぞれ接続される。
【００３３】
なお、上記のｎｐｎ型トランジスタおよび以下の本明細書中のｎｐｎ型トランジスタとして、たとえば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を用いることができ、またｎｐｎ型トランジスタに代えて、パワーＭＯＳＦＥＴ（metal oxide semiconductor field-effect transistor）等の電力スイッチング素子をもちいることができる。
【００３４】
インバータ２０は、Ｕ相アーム２２、Ｖ相アーム２４およびＷ相アーム２６を含む。Ｕ相アーム２２、Ｖ相アーム２４およびＷ相アーム２６は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に並列に接続される。
【００３５】
Ｕ相アーム２２は、直列に接続されたｎｐｎ型トランジスタＱ１１，Ｑ１２を含み、Ｖ相アーム２４は、直列に接続されたｎｐｎ型トランジスタＱ１３，Ｑ１４を含み、Ｗ相アーム２６は、直列に接続されたｎｐｎ型トランジスタＱ１５，Ｑ１６を含む。各ｎｐｎ型トランジスタＱ１１〜Ｑ１６のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ１１〜Ｄ１６がそれぞれ接続される。そして、各相アームにおける各ｎｐｎ型トランジスタの接続点は、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相ラインＵＬ１，ＶＬ１，ＷＬ１を介してモータジェネレータＭＧ１の各相コイルの中性点Ｎ１と異なるコイル端にそれぞれ接続される。
【００３６】
インバータ３０は、Ｕ相アーム３２、Ｖ相アーム３４およびＷ相アーム３６を含む。Ｕ相アーム３２、Ｖ相アーム３４およびＷ相アーム３６は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に並列に接続される。
【００３７】
Ｕ相アーム３２は、直列に接続されたｎｐｎ型トランジスタＱ２１，Ｑ２２を含み、Ｖ相アーム３４は、直列に接続されたｎｐｎ型トランジスタＱ２３，Ｑ２４を含み、Ｗ相アーム３６は、直列に接続されたｎｐｎ型トランジスタＱ２５，Ｑ２６を含む。各ｎｐｎ型トランジスタＱ２１〜Ｑ２６のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ２１〜Ｄ２６がそれぞれ接続される。そして、インバータ３０においても、各相アームにおける各ｎｐｎ型トランジスタの接続点は、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相ラインＵＬ２，ＶＬ２，ＷＬ２を介してモータジェネレータＭＧ２の各相コイルの中性点Ｎ２と異なるコイル端にそれぞれ接続される。
【００３８】
車両１００は、さらに、コンデンサＣ１，Ｃ２と、リレー回路４０と、コネクタ５０と、ＥＶ優先スイッチ５２と、制御装置６０と、電力入力ラインＡＣＬ１，ＡＣＬ２と、電圧センサ７２〜７４と、電流センサ８０，８２とを含む。
【００３９】
コンデンサＣ１は、電源ラインＰＬ１と接地ラインＳＬとの間に接続され、電圧変動に起因するバッテリＢ１および昇圧コンバータ１０への影響を低減する。電源ラインＰＬ１と接地ラインＳＬとの間の電圧ＶＬは、電圧センサ７３で測定される。
【００４０】
コンデンサＣ２は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に接続され、電圧変動に起因するインバータ２０，３０および昇圧コンバータ１０への影響を低減する。電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間の電圧ＶＨは、電圧センサ７２で測定される。
【００４１】
昇圧コンバータ１０は、バッテリユニットＢＵから電源ラインＰＬ１を介して供給される直流電圧を昇圧して電源ラインＰＬ２へ出力する。より具体的には、昇圧コンバータ１０は、制御装置６０からの信号ＰＷＣに基づいて、ｎｐｎ型トランジスタＱ２のスイッチング動作に応じて流れる電流をリアクトルＬに磁場エネルギを蓄積し、その蓄積したエネルギをｎｐｎ型トランジスタＱ２がＯＦＦされたタイミングに同期してダイオードＤ１を介して電源ラインＰＬ２へ電流を流すことによって放出することにより昇圧動作を行なう。
【００４２】
また、昇圧コンバータ１０は、制御装置６０からの信号ＰＷＣに基づいて、電源ラインＰＬ２を介してインバータ２０および３０のいずれか一方または両方から受ける直流電圧をバッテリユニットＢＵの電圧レベルに降圧してバッテリユニットＢＵ内部のバッテリを充電する。
【００４３】
インバータ２０は、制御装置６０からの信号ＰＷＭ１に基づいて、電源ラインＰＬ２から供給される直流電圧を３相交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧ１を駆動する。
【００４４】
これにより、モータジェネレータＭＧ１は、トルク指令値ＴＲ１によって指定されたトルクを発生するように駆動される。また、インバータ２０は、エンジンからの出力を受けてモータジェネレータＭＧ１が発電した３相交流電圧を制御装置６０からの信号ＰＷＭ１に基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を電源ラインＰＬ２へ出力する。
【００４５】
インバータ３０は、制御装置６０からの信号ＰＷＭ２に基づいて、電源ラインＰＬ２から供給される直流電圧を３相交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧ２を駆動する。
【００４６】
これにより、モータジェネレータＭＧ２は、トルク指令値ＴＲ２によって指定されたトルクを発生するように駆動される。また、インバータ３０は、車両１００が搭載されたハイブリッド自動車の回生制動時、駆動軸からの回転力を受けてモータジェネレータＭＧ２が発電した３相交流電圧を制御装置６０からの信号ＰＷＭ２に基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を電源ラインＰＬ２へ出力する。
【００４７】
なお、ここで言う回生制動とは、ハイブリッド自動車を運転するドライバーによるフットブレーキ操作があった場合の回生発電を伴う制動や、フットブレーキを操作しないものの、走行中にアクセルペダルをＯＦＦすることで回生発電をさせながら車両を減速（または加速の中止）させることを含む。
【００４８】
リレー回路４０は、リレーＲＹ１，ＲＹ２を含む。リレーＲＹ１，ＲＹ２としては、たとえば、機械的な接点リレーを用いることができるが、半導体リレーを用いてもよい。リレーＲＹ１は、電力入力ラインＡＣＬ１とコネクタ５０との間に設けられ、制御装置６０からの制御信号ＣＮＴＬに応じてＯＮ／ＯＦＦされる。リレーＲＹ２は、電力入力ラインＡＣＬ２とコネクタ５０との間に設けられ、制御装置６０からの制御信号ＣＮＴＬに応じてＯＮ／ＯＦＦされる。
【００４９】
このリレー回路４０は、制御装置６０からの制御信号ＣＮＴＬに応じて、電力入力ラインＡＣＬ１，ＡＣＬ２とコネクタ５０との接続／切離しを行なう。すなわち、リレー回路４０は、制御装置６０からＨ（論理ハイ）レベルの制御信号ＣＮＴＬを受けると、電力入力ラインＡＣＬ１，ＡＣＬ２をコネクタ５０と電気的に接続し、制御装置６０からＬ（論理ロー）レベルの制御信号ＣＮＴＬを受けると、電力入力ラインＡＣＬ１，ＡＣＬ２をコネクタ５０から電気的に切離す。
【００５０】
コネクタ５０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の中性点Ｎ１，Ｎ２間に外部から電力を入力するための端子を含む。である。たとえば、風力発電装置や太陽光発電装置などの入力電力が変動する発電装置５５から与えられる電力を、コネクタ５０を介して車両に入力することができる。なお、もちろん、家庭用商用電力線からも交流１００Ｖを入力することができる。電力入力ラインＡＣＬ１，ＡＣＬ２の線間電圧ＶＩＮは、電圧センサ７４で測定され測定値が制御装置６０に送信される。
【００５１】
電圧センサ７０は、バッテリＢ１のバッテリ電圧ＶＢ１を検出し、その検出したバッテリ電圧ＶＢ１を制御装置６０へ出力する。
電圧センサ７３は、コンデンサＣ１の両端の電圧、すなわち、昇圧コンバータ１０の入力電圧ＶＬを検出し、その検出した電圧ＶＬを制御装置６０へ出力する。電圧センサ７２は、コンデンサＣ２の両端の電圧、すなわち、昇圧コンバータ１０の出力電圧ＶＨ（インバータ２０，３０の入力電圧に相当する。以下同じ。）を検出し、その検出した電圧ＶＨを制御装置６０へ出力する。
【００５２】
電流センサ８０は、モータジェネレータＭＧ１に流れるモータ電流ＭＣＲＴ１を検出し、その検出したモータ電流ＭＣＲＴ１を制御装置６０へ出力する。電流センサ８２は、モータジェネレータＭＧ２に流れるモータ電流ＭＣＲＴ２を検出し、その検出したモータ電流ＭＣＲＴ２を制御装置６０へ出力する。
【００５３】
制御装置６０は、外部に設けられるＥＣＵ（Electronic Control Unit）から出力されたモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２およびモータ回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２、電圧センサ７３からの電圧ＶＬ、ならびに電圧センサ７２からの電圧ＶＨに基づいて、昇圧コンバータ１０を駆動するための信号ＰＷＣを生成し、その生成した信号ＰＷＣを昇圧コンバータ１０へ出力する。
【００５４】
また、制御装置６０は、電圧ＶＨならびにモータジェネレータＭＧ１のモータ電流ＭＣＲＴ１およびトルク指令値ＴＲ１に基づいて、モータジェネレータＭＧ１を駆動するための信号ＰＷＭ１を生成し、その生成した信号ＰＷＭ１をインバータ２０へ出力する。さらに、制御装置６０は、電圧ＶＨならびにモータジェネレータＭＧ２のモータ電流ＭＣＲＴ２およびトルク指令値ＴＲ２に基づいて、モータジェネレータＭＧ２を駆動するための信号ＰＷＭ２を生成し、その生成した信号ＰＷＭ２をインバータ３０へ出力する。
【００５５】
ここで、制御装置６０は、イグニッションスイッチ（またはイグニッションキー）からの信号ＩＧおよびバッテリＢ１の充電状態ＳＯＣに基づいて、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の中性点Ｎ１，Ｎ２間に与えられる商用電源用の交流電圧からバッテリＢ１に対する充電が行なわれるようにインバータ２０，３０を制御するための信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２を生成する。
【００５６】
さらに、制御装置６０は、バッテリＢ１の充電状態ＳＯＣに基づいて、外部から充電可能かを判断し、充電可能と判断したときは、Ｈレベルの制御信号ＣＮＴＬをリレー回路４０へ出力する。一方、制御装置６０は、バッテリＢ１がほぼ満充電状態であり、充電可能でないと判断したときは、Ｌレベルの制御信号ＣＮＴＬをリレー回路４０へ出力し、信号ＩＧが停止状態を示す場合にはインバータ２０および３０を停止させる。
【００５７】
制御装置６０は、運転者からＥＶ優先スイッチ５２によって与えられる指示に応じて、通常のガソリン消費を前提とするハイブリッド走行モードと、ハイブリッド走行よりも最大トルクを控えめにしてモータのみで走行してなるべくバッテリ電力を使用することを優先させるＥＶ優先走行モードとを切換える。
【００５８】
図１について総括的に再度説明すると、車両の電源装置は、蓄電装置であるバッテリＢ１と、車両の外部に設置された発電電力が変動する風力発電等の発電装置５５から、与えられる電力を受けて蓄電装置に充電を行なうための接続部５０と、運転時において蓄電装置から電力を受ける負荷回路として動作し、発電装置から電力を受ける充電時において接続部と蓄電装置との間に接続され、接続部５０から与えられる電力の電圧の変動を検知して蓄電装置の充電に適した電流及び電圧に変換する電力変換部とを備える。
【００５９】
好ましくは、接続部は、第１、第２の端子を含む。電力変換部は、第１の端子に接続されるモータジェネレータＭＧ１と、モータジェネレータＭＧ１に対応して設けられ、蓄電装置との間で電力を授受する第１のインバータ２０と、第２の端子に接続されるモータジェネレータＭＧ２と、モータジェネレータＭＧ２に対応して設けられ、蓄電装置との間で電力を授受する第２のインバータ３０と、第１、第２の端子を経由して与えられる電力の電圧および電流を検知するセンサ７４，８０，８２と、センサの出力に応じて、第１、第２の端子間に与えられる電力が直流電力に変換されて第２の蓄電装置に与えられるように第１、第２のインバータに対して制御を行なう制御装置６０とを含む。
【００６０】
より好ましくは、第１の端子は、モータジェネレータＭＧ１のステータの中性点Ｎ１に接続され、第２の端子は、モータジェネレータＭＧ２のステータの中性点Ｎ２に接続される。
【００６１】
より好ましくは、発電装置５５は、入力回転軸に回転子が接続された第３の回転電機を含む。制御装置６０は、インバータ２０，３０を制御して蓄電装置の電力によって第３の回転電機を制御して入力回転軸の初動を補助した後に第３の回転電機による発電電力を受入れて蓄電装置を蓄電する。
【００６２】
図２は、図１に示した制御装置６０の機能ブロック図である。
図２を参照して、制御装置６０は、コンバータ制御部６１と、第１のインバータ制御部６２と、第２のインバータ制御部６３と、電力入力制御部６４とを含む。コンバータ制御部６１は、バッテリ電圧ＶＢ１、電圧ＶＨ、トルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２、およびモータ回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２に基づいて昇圧コンバータ１０のｎｐｎ型トランジスタＱ１，Ｑ２をＯＮ／ＯＦＦするための信号ＰＷＣを生成し、その生成した信号ＰＷＣを昇圧コンバータ１０へ出力する。
【００６３】
第１のインバータ制御部６２は、モータジェネレータＭＧ１のトルク指令値ＴＲ１およびモータ電流ＭＣＲＴ１ならびに電圧ＶＨに基づいてインバータ２０のｎｐｎ型トランジスタＱ１１〜Ｑ１６をＯＮ／ＯＦＦするための信号ＰＷＭ１を生成し、その生成した信号ＰＷＭ１をインバータ２０へ出力する。
【００６４】
第２のインバータ制御部６３は、モータジェネレータＭＧ２のトルク指令値ＴＲ２およびモータ電流ＭＣＲＴ２ならびに電圧ＶＨに基づいてインバータ３０のｎｐｎ型トランジスタＱ２１〜Ｑ２６をＯＮ／ＯＦＦするための信号ＰＷＭ２を生成し、その生成した信号ＰＷＭ２をインバータ３０へ出力する。
【００６５】
電力入力制御部６４は、トルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２およびモータ回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２に基づいてモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の駆動状態を判定し、信号ＩＧとバッテリＢ１のＳＯＣに応じて、インバータ２つを協調制御して外部から与えられる電力を直流に変換すると共に昇圧し、バッテリへの充電を行なう。
【００６６】
ここで、Ｈレベルの信号ＩＧは、車両１００が搭載されたハイブリッド自動車が起動されたことを意味する信号であり、Ｌレベルの信号ＩＧは、ハイブリッド自動車が停止されたことを意味する信号である。
【００６７】
そして、電力入力制御部６４は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の駆動状態が停止状態であり、信号ＩＧもハイブリッド自動車が停止していることを示している場合には、バッテリＢ１のＳＯＣが所定レベルよりも低ければ充電動作を行なわせる。具体的には、信号ＣＮＴＬによってリレーＲＹ１，ＲＹ２を導通させ、電圧ＶＩＮの入力があればこれに応じて制御信号ＣＴＬ１を生成しインバータ２０，３０を協調制御して外部から与えられる交流電圧を直流に変換すると共に昇圧し、バッテリへの充電を行なわせる。
【００６８】
一方、電力入力制御部６４は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の駆動状態が稼動状態であるかまたは信号ＩＧがハイブリッド自動車の運転中を示している場合、および、バッテリＢ１のＳＯＣが所定レベルよりも高い場合には、充電動作を行なわせない。具体的には、信号ＣＮＴＬによってリレーＲＹ１，ＲＹ２を開放させ、制御信号ＣＴＬ０を生成して、昇圧コンバータ１０とインバータ２０，３０に車両運転時の通常動作を行なわせる。
【００６９】
図３は、図２に示したコンバータ制御部６１の機能ブロック図である。
図３を参照して、コンバータ制御部６１は、インバータ入力電圧指令演算部１１２と、フィードバック電圧指令演算部１１４と、デューティー比演算部１１６と、ＰＷＭ信号変換部１１８とを含む。
【００７０】
インバータ入力電圧指令演算部１１２は、トルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２およびモータ回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２に基づいてインバータ入力電圧の最適値（目標値）、すなわち電圧指令ＶＨ＿ｃｏｍを演算し、その演算した電圧指令ＶＨ＿ｃｏｍをフィードバック電圧指令演算部１１４へ出力する。
【００７１】
フィードバック電圧指令演算部１１４は、電圧センサ７２によって検出される昇圧コンバータ１０の出力電圧ＶＨと、インバータ入力電圧指令演算部１１２からの電圧指令ＶＨ＿ｃｏｍとに基づいて、出力電圧ＶＨを電圧指令ＶＨ＿ｃｏｍに制御するためのフィードバック電圧指令ＶＨ＿ｃｏｍ＿ｆｂを演算し、その演算したフィードバック電圧指令ＶＨ＿ｃｏｍ＿ｆｂをデューティー比演算部１１６へ出力する。
【００７２】
デューティー比演算部１１６は、電圧センサ７０からのバッテリ電圧ＶＢ１と、フィードバック電圧指令演算部１１４からのフィードバック電圧指令ＶＨ＿ｃｏｍ＿ｆｂとに基づいて、昇圧コンバータ１０の出力電圧ＶＨを電圧指令ＶＨ＿ｃｏｍに制御するためのデューティー比を演算し、その演算したデューティー比をＰＷＭ信号変換部１１８へ出力する。
【００７３】
ＰＷＭ信号変換部１１８は、デューティー比演算部１１６から受けたデューティー比に基づいて昇圧コンバータ１０のｎｐｎ型トランジスタＱ１，Ｑ２をＯＮ／ＯＦＦするためのＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を生成し、その生成したＰＷＭ信号を信号ＰＷＣとして昇圧コンバータ１０のｎｐｎ型トランジスタＱ１，Ｑ２へ出力する。
【００７４】
なお、昇圧コンバータ１０の下アームのｎｐｎ型トランジスタＱ２のＯＮデューティーを大きくすることによりリアクトルＬにおける電力蓄積が大きくなるため、より高電圧の出力を得ることができる。一方、上アームのｎｐｎ型トランジスタＱ１のＯＮデューティーを大きくすることにより電源ラインＰＬ２の電圧が下がる。そこで、ｎｐｎ型トランジスタＱ１，Ｑ２のデューティー比を制御することで、電源ラインＰＬ２の電圧をバッテリＢ１の出力電圧以上の任意の電圧に制御することができる。
【００７５】
さらに、ＰＷＭ信号変換部１１８は、制御信号ＣＴＬ１が活性化しているときは、デューティー比演算部１１６の出力に拘わらず、ｎｐｎ型トランジスタＱ１を導通状態とし、ｎｐｎ型トランジスタＱ２を非導通状態とする。これにより、電源ラインＰＬ２から電源ラインＰＬ１に向けて充電電流を流すことが可能となる。
【００７６】
図４は、図２に示した第１および第２のインバータ制御部６２，６３の機能ブロック図である。
【００７７】
図４を参照して、第１および第２のインバータ制御部６２，６３の各々は、モータ制御用相電圧演算部１２０と、ＰＷＭ信号変換部１２２とを含む。
【００７８】
モータ制御用相電圧演算部１２０は、インバータ２０，３０の入力電圧ＶＨを電圧センサ７２から受け、モータジェネレータＭＧ１（またはＭＧ２）の各相に流れるモータ電流ＭＣＲＴ１（またはＭＣＲＴ２）を電流センサ８０（または８２）から受け、トルク指令値ＴＲ１（またはＴＲ２）をＥＣＵから受ける。そして、モータ制御用相電圧演算部１２０は、これらの入力値に基づいて、モータジェネレータＭＧ１（またはＭＧ２）の各相コイルに印加する電圧を演算し、その演算した各相コイル電圧をＰＷＭ信号変換部１２２へ出力する。
【００７９】
ＰＷＭ信号変換部１２２は、電力入力制御部６４から制御信号ＣＴＬ０を受けると、モータ制御用相電圧演算部１２０から受ける各相コイル電圧指令に基づいて、実際にインバータ２０（または３０）の各ｎｐｎ型トランジスタＱ１１〜Ｑ１６（またはＱ２１〜Ｑ２６）をＯＮ／ＯＦＦする信号ＰＷＭ１＿０（信号ＰＷＭ１の一種）（またはＰＷＭ２＿０（信号ＰＷＭ２の一種））を生成し、その生成した信号ＰＷＭ１＿０（またはＰＷＭ２＿０）をインバータ２０（または３０）の各ｎｐｎ型トランジスタＱ１１〜Ｑ１６（またはＱ２１〜Ｑ２６）へ出力する。
【００８０】
このようにして、各ｎｐｎ型トランジスタＱ１１〜Ｑ１６（またはＱ２１〜Ｑ２６）がスイッチング制御され、モータジェネレータＭＧ１（またはＭＧ２）が指令されたトルクを出力するようにモータジェネレータＭＧ１（またはＭＧ２）の各相に流す電流が制御さ
れる。その結果、トルク指令値ＴＲ１（またはＴＲ２）に応じたモータトルクが出力される。
【００８１】
また、ＰＷＭ信号変換部１２２は、電力入力制御部６４から制御信号ＣＴＬ１を受けると、モータ制御用相電圧演算部１２０の出力に拘わらず、インバータ２０（または３０）のＵ相アーム２２（または３２）、Ｖ相アーム２４（または３４）およびＷ相アーム２６（または３６）に同位相の交流電流を流すようにｎｐｎ型トランジスタＱ１１〜Ｑ１６（またはＱ２１〜Ｑ２６）をＯＮ／ＯＦＦする信号ＰＷＭ１＿１（信号ＰＷＭ１の一種）（またはＰＷＭ２＿１（信号ＰＷＭ２の一種））を生成し、その生成した信号ＰＷＭ１＿１（またはＰＷＭ２＿１）をインバータ２０（または３０）のｎｐｎ型トランジスタＱ１１〜Ｑ１６（またはＱ２１〜Ｑ２６）へ出力する。
【００８２】
Ｕ，Ｖ，Ｗの各相コイルに同位相の交流電流が流れる場合には、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２には回転トルクは発生しない。そしてインバータ２０および３０が協調制御されることにより交流の電圧ＶＩＮが直流の充電電圧に変換される。
【００８３】
次に、車両１００において商用電源用の交流電圧ＶＩＮから直流の充電電圧を発生する方法について説明する。
【００８４】
図５は、図１の回路図を充電に関する部分に簡略化して示した図である。
図５では、図１のインバータ２０および３０のうちのＵ相アームが代表として示されている。またモータジェネレータの３相コイルのうちＵ相コイルが代表として示されている。Ｕ相について代表的に説明すれば各相コイルには同相の電流が流されるので、他の２相の回路もＵ相と同じ動きをする。
【００８５】
発電装置５５としては、たとえば、風力発電装置５５ａのように風力を受けて発電機を回転させて交流または直流の電力を出力するものや、太陽電池５５ｂのように太陽光エネルギを直流の電力に変換して出力するものを用いることができる。非常の停電時等には、手回し式の発電機を発電装置５５として用いて車両バッテリに充電を行なっても良い。
【００８６】
さらには、地熱、水力、海水温度差発電等のように、発電電力に変動が予想される発電装置で発電されるエネルギを蓄積するのに車両１００の電源装置は好適に用いることができる。
【００８７】
図５を見ればわかるように、Ｕ相コイルＵ１とＵ相アーム２２の組、およびＵ相コイルＵ２とＵ相アーム３２の組はそれぞれ昇圧コンバータ１０と同様な構成となっている。したがって、たとえば変動する交流電圧を直流電圧に変換するだけでなく、さらに昇圧してたとえば２００Ｖ程度のバッテリ充電電圧に変換することが可能である。
【００８８】
図６は、充電時のトランジスタの制御状態を示した図である。
図５、図６を参照して、まず電圧ＶＩＮ＞０すなわちラインＡＣＬ１の電圧ＶＭ１がラインＡＣＬ２の電圧ＶＭ２よりも高い場合には、昇圧コンバータのトランジスタＱ１はＯＮ状態とされ、トランジスタＱ２はＯＦＦ状態とされる。これにより昇圧コンバータ１０は電源ラインＰＬ２から電源ラインＰＬ１に向けて充電電流を流すことができるようになる。
【００８９】
そして第１のインバータではトランジスタＱ１２が電圧ＶＩＮに応じた周期およびデューティー比でスイッチングされ、トランジスタＱ１１はＯＦＦ状態またはダイオードＤ１１の導通に同期して導通されるスイッチング状態に制御される。このとき第２のインバータではトランジスタＱ２１はＯＦＦ状態とされ、トランジスタＱ２２はＯＮ状態に制御される。
【００９０】
電圧ＶＩＮ＞０ならば、トランジスタＱ１２のＯＮ状態において電流がコイルＵ１→トランジスタＱ１２→ダイオードＤ２２→コイルＵ２の経路で流れる。このときコイルＵ１，Ｕ２に蓄積されたエネルギはトランジスタＱ１２がＯＦＦ状態となると放出され、ダイオードＤ１１を経由して電流が電源ラインＰＬ２に流れる。ダイオードＤ１１による損失を低減させるためにダイオードＤ１１の導通期間に同期させてトランジスタＱ１１を導通させても良い。電圧ＶＩＮおよび電圧ＶＨの値に基づいて、昇圧比が求められトランジスタＱ１２のスイッチングの周期およびデューティー比が定められる。
【００９１】
次に、電圧ＶＩＮ＜０すなわちラインＡＣＬ１の電圧ＶＭ１がラインＡＣＬ２の電圧ＶＭ２よりも低い場合には、昇圧コンバータのトランジスタＱ１はＯＮ状態とされ、トランジスタＱ２はＯＦＦ状態とされる。これにより昇圧コンバータ１０は電源ラインＰＬ２から電源ラインＰＬ１に向けて充電電流を流すことができるようになる。
【００９２】
そして第２のインバータではトランジスタＱ２２が電圧ＶＩＮに応じた周期およびデューティー比でスイッチングされ、トランジスタＱ２１はＯＦＦ状態またはダイオードＤ２１の導通に同期して導通されるスイッチング状態に制御される。このとき第１のインバータではトランジスタＱ１１はＯＦＦ状態とされ、トランジスタＱ１２はＯＮ状態に制御される。
【００９３】
電圧ＶＩＮ＜０ならば、トランジスタＱ２２のＯＮ状態において電流がコイルＵ２→トランジスタＱ２２→ダイオードＤ１２→コイルＵ１の経路で流れる。このときコイルＵ１，Ｕ２に蓄積されたエネルギはトランジスタＱ２２がＯＦＦ状態となると放出され、ダイオードＤ２１を経由して電流が電源ラインＰＬ２に流れる。ダイオードＤ２１による損失を低減させるためにダイオードＤ２１の導通期間に同期させてトランジスタＱ２１を導通させても良い。このときも電圧ＶＩＮおよび電圧ＶＨの値に基づいて、昇圧比が求められトランジスタＱ２２のスイッチングの周期およびデューティー比が定められる。
【００９４】
電圧ＶＩＮ＞０、電圧ＶＩＮ＜０のときの充電制御を交互に繰返すことで、風力発電装置や手回し発電機、水車発電機等から車両に直接供給される交流電力を直流に変換してバッテリの充電に必要な電圧まで昇圧することができる。
【００９５】
また、電圧ＶＩＮ＞０のときの充電制御のみを行なえば、太陽電池のように直流電力が供給される発電装置からも車両に直接電力を受入れてバッテリの充電に必要な電圧まで昇圧し、バッテリの充電を行なうことができる。
【００９６】
図７は、図１の制御装置６０が行なう充電開始の判断に関するプログラムの制御構造を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、一定時間毎または所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼び出されて実行される。
【００９７】
図１、図７を参照して、まずステップＳ１において制御装置６０は、信号ＩＧがＯＦＦ状態であるか否かを判断する。ステップＳ１で信号ＩＧがＯＦＦ状態でなければ、充電ケーブルを車両に接続して充電を行なわせるのは不適切であるのでステップＳ６に処理が進み、制御はメインルーチンに移される。
【００９８】
ステップＳ１において、信号ＩＧがＯＦＦ状態である場合には、充電を行なうのに適切であると判断されステップＳ２に処理が進む。ステップＳ２ではリレーＲＹ１およびＲＹ２が非導通状態から導通状態に制御され、電圧センサ７４によって電圧ＶＩＮが測定される。そして、交流電圧が観測されない場合には、充電ケーブルがコネクタ５０のソケットに接続されていないか、または発電装置が発電を行なっていないと考えられるため、充電処理を行なわずにステップＳ６に処理が進み、制御はメインルーチンに移される。
【００９９】
なお、発電装置が風力発電は水力発電のように、変動する自然の力を受けてモータジェネレータを回転させて発電を行なうものである場合には、電圧ＶＩＮの絶対値が所定値よりも小さい場合には、１回ないし数回はインバータ２０および３０を協調制御して、外部の発電機をモータとして初動させる制御を行なっても良い。風車や水車が予備的に強制回転させられることで、以降は弱い風や水の力でも風車や水車が回転可能になる場合があり発電を行なえる確率が高まる。
【０１００】
ステップＳ２において電圧ＶＩＮとして交流電圧または直流電圧が観測されたら処理はステップＳ３に進む。ステップＳ３ではバッテリＢ１の充電状態ＳＯＣが満充電状態を表すしきい値Ｓｔｈ（Ｆ）より小さいか否かが判断される。
【０１０１】
ＳＯＣ＜Ｓｔｈ（Ｆ）が成立すれば充電可能状態であるため処理はステップＳ４に進む。ステップＳ４では、制御装置６０は、２つのインバータを協調制御してバッテリＢ１に充電を行なう。
【０１０２】
ステップＳ３においてＳＯＣ＜Ｓｔｈ（Ｆ）が成立しないときは、バッテリＢ１は、満充電状態であるので充電を行なう必要がなく、ステップＳ５に処理が進む。ステップＳ５では、充電停止処理が行なわれる。具体的には、インバータ２０及び３０は停止され、リレーＲＹ１，ＲＹ２は開放されて交流電力の車両１００への入力は遮断される。そして処理はステップＳ６に進み制御はメインルーチンに戻される。
【０１０３】
以上説明したように、実施の形態１では、出力電力の変動が予期される発電装置から車両の蓄電装置を充電することができる。車両のモータジェネレータの駆動に用いるインバータ、ステータコイル等の既存の回路を用いて変動する電圧を蓄電装置の充電に適した電圧に変換して供給可能であるため、車両外部に設ける発電装置の構成は電圧変換回路などの複雑な構成を必要とせず簡単なものでよくなる。特に、発電装置が商用電力系統から離れており独立して設置される場合に、車両保管場所付近に簡単な発電装置を設けることで、燃料消費の低減が期待できる。
【０１０４】
［実施の形態２］
実施の形態１では、車両に接続される発電装置からは二相交流または直流が与えられる場合について説明した。実施の形態２では発電装置から三相交流が与えられる場合の例について説明する。
【０１０５】
図８は、実施の形態２に係る車両２００の構成を示す回路図である。
図８を参照して、車両２００は、図１に示した車両１００の構成において電圧センサ７４、リレー回路４０およびコネクタ５０に代えて接続切換部２４０と、コネクタ２５０とを含む。他の部分の構成については図１で示した車両１００と同じであるので説明は繰返さない。
【０１０６】
コネクタ２５０には、自宅等に設置された発電装置２５５が車両停止時に接続される。発電装置２５５は、たとえば風力発電装置であり回転軸に風車が取付けられその回転軸がロータとともに回転するモータジェネレータＭＧ３と、モータジェネレータＭＧ３の回転軸の回転数を検知する回転センサ２６０とを含む。モータジェネレータＭＧ３はＹ結線されたステータコイルＵ３，Ｖ３，Ｗ３を含む。
【０１０７】
コネクタ２５０には少なくとも４つの端子が設けられ、第１〜第３の端子にはそれぞれモータジェネレータＭＧ３のステータコイルＵ３，Ｖ３，Ｗ３が接続されている。そしてコネクタ２５０の第４の端子には回転センサ２６０の出力信号線が接続される。この出力信号線によりモータジェネレータＭＧ３の回転数ＭＲＮ３が制御装置６０に与えられる。
【０１０８】
また、コネクタ２５０からは発電装置２５５が車両に接続されたか否かを示す信号ＧＣＯＮが出力される。この信号ＧＣＯＮは制御装置６０に与えられる。たとえばコネクタ２５０に対する物理的な接続を検出するスイッチを設けて信号ＧＣＯＮを出力することができる。また、コネクタの接続により図示しないスイッチが押されて、このスイッチが導通状態から開放状態または開放状態から導通状態へ抵抗が変化することを制御装置６０が検出して発電装置２５５の接続を検知してもよい。
【０１０９】
信号ＧＣＯＮによって発電装置が接続されたことを検知すると制御装置６０は接続切換部２４０に対して制御信号ＣＮＴＬを送りインバータ２０の接続先をモータジェネレータＭＧ１からコネクタ２５０の第１〜第３の端子に切換える。これによりインバータ２０がモータジェネレータＭＧ３に接続されることになる。
【０１１０】
図８について総括的に再度説明すると、車両の電源装置は、蓄電装置であるバッテリＢ１と、車両の外部に設置された発電電力が変動する発電装置２５５から、与えられる電力を受けて蓄電装置に充電を行なうための接続部２５０と、運転時において蓄電装置から電力を受ける負荷回路として動作し、発電装置から電力を受ける充電時において接続部２５０と蓄電装置との間に接続され、接続部２５０から与えられる電力の電圧の変動を検知して蓄電装置の充電に適した電流及び電圧に変換する電力変換部とを備える。
【０１１１】
好ましくは、接続部２５０は、接続端子群を含む。電力変換部は、蓄電装置との間で電力を授受するインバータ２０と、車両運転時においてインバータ２０によって回転制御が行なわれるモータジェネレータＭＧ１と、インバータ２０とモータジェネレータＭＧ１との間に設けられモータジェネレータＭＧ１と接続端子群のいずれか一方を選択してインバータ２０に接続する接続切換部２４０とを含む。発電装置２５５は、入力回転軸に回転子が接続されたモータジェネレータＭＧ３を含む。制御装置６０は、接続端子群に発電装置２５５が接続されたことを検知した場合は、インバータ２０を制御して蓄電装置の電力によってモータジェネレータＭＧ３を制御して入力回転軸の初動を補助した後にモータジェネレータＭＧ３による発電電力を受入れて蓄電装置を蓄電する。
【０１１２】
図９は、実施の形態２において実行される充電制御の動作を説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理は、一定時間毎または所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼び出されて実行される。
【０１１３】
図８、図９を参照して、まず処理が開始されるとステップＳ１１において制御装置６０は信号ＩＧがオフ状態であるか否かを判断する。システム起動中に停車して運転者がパワースイッチを押した場合等に信号ＩＧがオフ状態となる。
【０１１４】
ステップＳ１１において信号ＩＧがオフ状態でない場合にはステップＳ１９に処理が進み制御はメインルーチンに戻される。一方ステップＳ１１において信号ＩＧがオフ状態であると検知された場合にはステップＳ１２に処理が進む。
【０１１５】
ステップＳ１２では、制御装置６０は、信号ＧＣＯＮを観測して発電装置２５５がコネクタ２５０に接続されたか否かを検知する。この発電装置２５５はたとえば風力発電装置である。なおモータジェネレータＭＧ３を有するものであれば他の動力による発電装置であってもかまわない。
【０１１６】
ステップＳ１２において発電装置が接続されていないと判断された場合にはステップＳ１９に進み処理はメインルーチンに戻される。一方ステップＳ１２において発電装置の接続がありと判断された場合には、処理はステップＳ１３に進む。
【０１１７】
ステップＳ１３においては、制御装置６０はインバータ２０を用いて、モータジェネレータＭＧ１の代わりにモータジェネレータＭＧ３を制御する。これによりモータジェネレータＭＧ３が発電をしていた場合には発電された三相交流電力がインバータ２０によって直流に変換されて接地ラインＳＬと電源ラインＰＬ２に与えられる。この際の入力電力が所定のしきい値Ｐｔｈよりも小さい場合には発電装置２５５の回転軸が回転していないことが考えられるのでステップＳ１４に処理が進む。なお、回転数ＭＲＮ３を観測して所定値より小さい場合にステップＳ１４に処理を進めても良い。
【０１１８】
ステップＳ１４では、モータジェネレータＭＧ３の回転数が所定回転数に至るまでバッテリＢ１の電力を用いて風車を初動させる。このような制御は風力発電において風の強さが弱い場合によく行なわれる制御である。そしてモータジェネレータＭＧ３の回転数が所定回転数に達すると再び制御装置６０はインバータ２０によってモータジェネレータＭＧ３で発電された電力を回収するように制御を行なう。
【０１１９】
そしてステップＳ１５において入力される電力がしきい値Ｐｔｈより小さいか否かを判断する。ステップＳ１３またはステップＳ１５において入力される電力がしきい値Ｐｔｈを超えていた場合には処理はステップＳ１６に進みバッテリＢ１の充電状態ＳＯＣが満充電を示すしきい値Ｓｔｈ（Ｆ）を超えていないかどうかを判断する。
【０１２０】
ステップＳ１６においてＳＯＣ＜Ｓｔｈ（Ｆ）が成立した場合には、バッテリＢ１に対してまだ充電を行なうことが可能であるのでステップＳ１７に処理が進みインバータ２０を制御してバッテリＢ１に対して充電を行なう。
【０１２１】
一方、ステップＳ１５において入力電力がしきい値Ｐｔｈより小さい場合には、風の強さが発電するのに十分でないと考えられるのでステップＳ１８に処理が進む。またステップＳ１６においてＳＯＣ＜Ｓｔｈ（Ｆ）が成立しない場合は、バッテリＢ１はほぼ満充電状態であり、これ以上充電できないと判断されるので、この場合もステップＳ１８に処理が進む。ステップＳ１８においては充電停止という判断となり以降車両に発電装置が接続された状態であっても充電は行なわれない。
【０１２２】
ステップＳ１７またはステップＳ１８の処理が終了するとステップＳ１９に処理が進み、制御がメインルーチンに戻される。
【０１２３】
以上説明したように、実施の形態２においては車両に搭載したインバータを用いて、車両に搭載するモータジェネレータの代わりに車外の発電装置であるモータジェネレータを制御する。このインバータは、もともとハイブリッド車両に搭載されているモータジェネレータを回転させたり、またこの車載のモータジェネレータから電力を回収したりするために搭載されているものであるので、その制御をそのまま用いることができるので実施の形態１に比べて一層処理が簡単となる。
【０１２４】
なお、図８では、主として発電機として働くモータジェネレータＭＧ１への接続を外部発電装置に切換える例を示したが、主として車輪を駆動するためのモータジェネレータＭＧ２への接続を外部発電装置に切換えるようにしてもよい。
【０１２５】
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特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１２６】
【図１】この発明の実施の形態に係る車両の概略ブロック図である。
【図２】図１に示した制御装置６０の機能ブロック図である。
【図３】図２に示したコンバータ制御部６１の機能ブロック図である。
【図４】図２に示した第１および第２のインバータ制御部６２，６３の機能ブロック図である。
【図５】図１の回路図を充電に関する部分に簡略化して示した図である。
【図６】充電時のトランジスタの制御状態を示した図である。
【図７】図１の制御装置６０が行なう充電開始の判断に関するプログラムの制御構造を示すフローチャートである。
【図８】実施の形態２に係る車両２００の構成を示す回路図である。
【図９】実施の形態２において実行される充電制御の動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【０１２７】
２  車輪、３  動力分配機構、４  エンジン、１０  昇圧コンバータ、２０，３０  インバータ、２２，３２  Ｕ相アーム、２４，３４  Ｖ相アーム、２６，３６  Ｗ相アーム、４０  リレー回路、５０，２５０  コネクタ、５２  ＥＶ優先スイッチ、５５  発電装置、５５ａ  風力発電装置、５５ｂ  太陽電池、６０  制御装置、６１  コンバータ制御部、６２，６３  インバータ制御部、６４  電力入力制御部、７０  電圧センサ、７２〜７４  電圧センサ、８０，８２  電流センサ、８４  電流センサ、１００  車両、２００  車両、１１２  インバータ入力電圧指令演算部、１１４  フィードバック電圧指令演算部、１１６  デューティー比演算部、１１８，１２２  ＰＷＭ信号変換部、１２０  モータ制御用相電圧演算部、２４０  接続切換部、２５５  発電装置、２６０  回転センサ、ＡＣＬ１，ＡＣＬ２  電力入力ライン、Ｂ１  バッテリ、ＢＵ  バッテリユニット、Ｃ１，Ｃ２  コンデンサ、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ１１〜Ｄ１６，Ｄ２１〜Ｄ２６  ダイオード、Ｌ  リアクトル、ＭＧ１〜ＭＧ３  モータジェネレータ、ＰＬ１，ＰＬ２  電源ライン、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ１１〜Ｑ１６，Ｑ２１〜Ｑ２６  トランジスタ、ＲＹ１，ＲＹ２  リレー、ＳＬ  接地ライン、Ｕ１〜Ｕ３，Ｖ１〜Ｖ３，Ｗ１〜Ｗ３  ステータコイル、ＵＬ１，ＶＬ１，ＷＬ１，ＵＬ２，ＶＬ２，ＷＬ２  各相ライン。
【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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