(57)【要約】【課題】車両外部の電源（外部電源）による車載蓄電装置の充電期間を短縮する。【解決手段】充電ケーブル３００は、複数個の充電プラグ３２０と、ＣＣＩＤ３３０♯とを含む。充電プラグ３２０は、別個に外部電源のコンセントと接続可能に構成される。ＣＣＩＤ３３０♯は、各充電プラグ３２０に対応した電圧検出器４５０および接続切換機構４００を含む。制御部５００は、各電圧検出器４５０の検出結果に基づいて、各接続切換機構４００において、切換スイッチ４１０，４１５をＩ側およびＩＩ側のいずれに接続するかを制御する。これにより、別個の充電プラグ３２０に接続された複数の外部電源が、電圧位相の極性を揃えた状態で、車載蓄電装置の充電電力を受けるためのケーブルコネクタ３１０に対して並列に接続される。【選択図】図６
2009278706.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両外部の電源によって充電可能に構成された車載蓄電装置を充電する電動車両の充電装置であって、
複数の外部電源とそれぞれ電気的に接続可能に構成された複数の充電プラグと、
前記電動車両に設けられた前記蓄電装置の充電用コネクタに対して電気的に接続可能に構成されたコネクタと、
前記複数の充電プラグの各々に対応して設けられ、対応の充電プラグに接続された前記外部電源の電圧を検出する電圧検出器と、
前記複数の充電プラグの各々と前記コネクタとの間に設けられ、対応の前記充電プラグと前記コネクタとの間の接続の極性を切換可能に構成された接続切換機構と、
前記電圧検出器の出力に基づいて、各前記外部電源が同一の極性で前記コネクタに対して電気的に接続されるように、前記接続切換機構における各前記充電プラグと前記コネクタとの間の接続の極性を制御する制御部とを備える、電動車両の充電装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記電圧検出器の出力に基づいて、前記複数の充電プラグに接続された複数個の前記外部電源のうちの、同一コンセントに対応する外部電源群を識別するとともに、前記外部電源群について、１つの外部電源を除く他の少なくとも１つの外部電源については、対応する前記充電プラグと前記コネクタとの間を開放するように前記接続切換機構を制御する、請求項１記載の電動車両の充電装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記複数の充電プラグのうちの１つの充電プラグに接続された外部電源によって前記蓄電装置の外部充電が開始され、かつ、残りの充電プラグと前記コネクタとの間が開放されるように前記接続切換機構を制御した状態において、前記残りの充電プラグの各々における前記電圧検出器の出力に基づいて、前記残りの充電プラグの各々と接続されている前記外部電源が、前記外部充電を開始している前記外部電源と同一コンセントに対応する前記外部電源群を構成しているか否かを判断する、請求項２記載の電動車両の充電装置。
【請求項４】
前記複数の充電プラグのうちの、前記コネクタと接続された前記充電プラグによる充電電流容量の合計値を前記電動車両に出力する信号出力部をさらに備える、請求項１または２記載の電動車両の充電装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記電動車両からの指示に従って、前記接続切換機構が各前記充電プラグと前記コネクタとの間を接続および開放するタイミングを制御する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動車両の充電装置。
【請求項６】
前記複数の充電プラグの各々と前記接続切換機構との間に接続されて、前記電動車両からの指示に従ったタイミングでオンオフされるリレーをさらに備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動車両の充電装置。
【請求項７】
前記接続切換機構および前記コネクタとの間を電気的に接続するための第１の配線は、各前記充電プラグと前記接続切換機構との間を電気的に接続するための第２の配線と比較して断面積が大きい、請求項１〜６のいずれか１項に記載の電動車両の充電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電動車両の充電装置に関し、より特定的には、車両外部の電源によって充電可能に構成された車載蓄電装置を充電する電動車両の充電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ハイブリッド車、電気自動車、燃料電池車など、電動モータを駆動源として用いる車両が知られている。これらの電動車両には、電動モータを駆動する電力を蓄えるために、バッテリなどの蓄電装置が搭載される。バッテリには、回生制動時に発電された電力、もしくは車両に搭載された発電機が発電した電力が蓄えられる。
【０００３】
また、近年では、家屋の電源など車両外部の電源から車載バッテリ（蓄電装置）を充電する電動車両も提案されている。具体的には、家屋に設けられたコンセントと、車両に設けられたコネクタとをケーブルで連結することによって、車両外部の電源から車載バッテリに電力が供給される。以下では、車両外部の電源を「外部電源」とも称する。
【０００４】
たとえば、特開平６−１２１４０８号公報（特許文献１）には、充電用コネクタによって外部商用電源を接続された走行用のインバータを使用して車載バッテリの充電を行なうバッテリ充電システムが記載されている。特に、特許文献１では、外部商用電源の種類（単相／三相）に応じて充電回路を自動的に切換える構成および、電源が瞬停した場合でも高効率充電を続けることができる構成が記載されている。
【０００５】
また、特開２００３−３３３７０６号公報（特許文献２）では、車両用バッテリ充電装置として、電源設備に繋がる負荷の状態を使用者が確認しなくてもブレーカを飛ばすことなく充電できるようにするための構成が記載されている。具体的には、通信手段によって他の充電装置との間で情報を送受信することにより当該充電装置によるトータル電流の制限値を設定し、外部電源から供給を受けている電流の検出結果が、制限値を超えることのないようにバッテリに供給する充電電流が制御される。
【特許文献１】特開平６−１２１４０８号公報
【特許文献２】特開２００３−３３３７０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１および２は、いずれも単一の電源（外部電源）によってバッテリ（蓄電装置）を充電することを想定したシステムに関するものである。このようなシステムでは、走行距離を延ばすために車載蓄電装置を大容量化するのに伴い、外部電源による充電所要期間が長期化することによって電動車両の商品性が損なわれることが懸念される。
【０００７】
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、車両外部の電源（外部電源）による車載蓄電装置の充電期間を短縮することが可能な電動車両の充電装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明による電動車両の充電装置は、車両外部の電源によって充電可能に構成された車載蓄電装置を充電する電動車両の充電装置であって、複数の充電プラグと、コネクタと、電圧検出器と、接続切換機構と、制御部とを備える。複数の充電プラグは、複数の外部電源とそれぞれ電気的に接続可能に構成される。コネクタは、電動車両に設けられた蓄電装置の充電用コネクタと電気的に接続可能に構成される。電圧検出器は、複数の充電プラグの各々に対応して設けられ、対応の充電プラグに接続された外部電源の電圧を検出する。接続切換機構は、複数の充電プラグの各々とコネクタとの間に設けられ、対応の充電プラグとコネクタとの間の接続の極性を切換可能に構成される。制御部は、電圧検出器の出力に基づいて、各外部電源が同一の極性でコネクタに対して電気的に接続されるように、接続切換機構における各充電プラグとコネクタとの間の接続の極性を制御するように構成される。
【０００９】
このようにすると、複数の充電プラグとそれぞれ接続された外部電源のうち、電圧位相の極性が反対である外部電源同士についてもコネクタに対して同極性で並列接続することができる。この結果、複数の外部電源によって車載蓄電装置を並列に充電することができるので、外部電源による充電所要時間を短縮することが可能となり、電動車両の商品性を高めることができる。
【００１０】
好ましくは、制御部は、電圧検出器の出力に基づいて、複数の充電プラグに接続された複数個の外部電源のうちの、同一コンセントに対応する外部電源群を識別するとともに、外部電源群について、１つの外部電源を除く他の少なくとも１つの外部電源については、対応する充電プラグとコネクタとの間を開放するように接続切換機構を制御する。
【００１１】
このようにすると、同一コンセントに対する外部電源群については、並列に車載蓄電装置の充電に用いることを回避できるので、当該コンセントに対応したブレーカが飛ぶ等の不具合の発生を回避することができる。
【００１２】
さらに好ましくは、制御部は、複数の充電プラグのうちの１つの充電プラグに接続された外部電源によって蓄電装置の外部充電が開始され、かつ、残りの充電プラグとコネクタとの間が開放されるように接続切換機構を制御した状態において、残りの充電プラグの各々における電圧検出器の出力に基づいて、残りの充電プラグの各々と接続されている外部電源が、外部充電を開始している外部電源と同一コンセントに対応する外部電源群を構成しているか否かを判断する。
【００１３】
このようにすると、車載蓄電装置を充電中の外部電源の電圧検出との比較に基づいて、残りの充電プラグに接続された外部電源が、充電中の外部電源と同一コンセントに対応するか否かを簡易に判断することができる。
【００１４】
また好ましくは、電動車両の充電装置は、信号出力部をさらに備える。信号出力部は、複数の充電プラグのうちの、コネクタと接続された充電プラグによる充電電流容量の合計値を電動車両に出力するように構成される。
【００１５】
このようにすると、複数の充電プラグを用いて複数の外部電源により車載充電装置を並列に充電可能に構成した充電装置において、外部充電時の合計電流容量を電動車両側に通知することができる。これにより、電動車両側では、合計電流容量基づいて外部充電を短期間に終了させる制御を行なうことができる。
【００１６】
好ましくは、制御部は、電動車両からの指示に従って、接続切換機構が各充電プラグとコネクタとの間を接続および開放するタイミングを制御する。
【００１７】
このようにすると、通常、ＣＣＩＤ（Charging Circuit Interrupt Device）によって実行される、外部充電の準備状況等を考慮した外部充電シーケンスに従うリレーのオン、オフ制御についても、接続切換機構によって実現できる。このため、充電装置の小型化に有利である。
【００１８】
あるいは好ましくは、電動車両の充電装置は、複数の充電プラグの各々と接続切換機構との間に接続されて、電動車両からの指示に従ったタイミングでオンオフされるリレーさらにを備える。
【００１９】
このようにすると、通常のＣＣＩＤ（リレー）に対して、接続切換機構を外付けすることによって、複数の外部電源による並列充電が可能な充電装置を構成できるので、設計の汎用性の面で有利である。
【００２０】
好ましくは、接続切換機構およびコネクタとの間を電気的に接続するための第１の配線は、各充電プラグと接続切換機構との間を電気的に接続するための第２の配線と比較して断面積が大きい。
【００２１】
このようにすると、充電装置の各部位の配線スペックを電流容量に対応して適切に設計できるので、製造コストを抑制することができる。
【発明の効果】
【００２２】
この発明によれば、電動車両の車載蓄電装置を車両外部の電源（外部電源）によって短時間で充電することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
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。
【００２４】
（電動車両の構成）
まず本発明の実施の形態による電動車両の充電装置の充電対象となる電動車両の構成について図１〜図５を用いて説明する。なお、以下では、外部電源により車載蓄電装置を充電可能な車両をプラグイン車とも称する。また、外部電源による車載蓄電装置を充電を、以下では単に「外部充電」とも称する。なお、本明細書において、「電動車両」は、ハイブリッド車、電気自動車、燃料電池車など、電動モータを駆動源として用いる車両を包括する概念を示すものとする。
【００２５】
図１は、本発明の実施の形態による電動車両の充電装置の充電対象の代表例として示されるプラグインハイブリッド車の概略構成図である。
【００２６】
図１を参照して、プラグインハイブリッド車は、エンジン１００と、第１ＭＧ（Motor Generator）１１０と、第２ＭＧ１２０と、動力分割機構１３０と、減速機１４０と、バッテリ１５０とを備える。
【００２７】
この車両は、エンジン１００および第２ＭＧ１２０のうちの少なくともいずれか一方からの駆動力により走行する。
【００２８】
エンジン１００、第１ＭＧ１１０および第２ＭＧ１２０は、動力分割機構１３０を介して接続されている。エンジン１００が発生する動力は、動力分割機構１３０により、２経路に分割される。一方は減速機１４０を介して前輪１６０を駆動する経路である。もう一方は、第１ＭＧ１１０を駆動させて発電する経路である。
【００２９】
第１ＭＧ１１０は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルを備える、三相交流回転電機である。第１ＭＧ１１０は、動力分割機構１３０により分割されたエンジン１００の動力により発電する。第１ＭＧ１１０により発電された電力は、車両の走行状態や、バッテリ１５０のＳＯＣ（State Of Charge）の状態に応じて使い分けられる。たとえば、通
常走行時では、第１ＭＧ１１０により発電された電力はそのまま第２ＭＧ１２０を駆動させる電力となる。一方、バッテリ１５０のＳＯＣが予め定められた値よりも低い場合、第１ＭＧ１１０により発電された電力は、後述するインバータにより交流から直流に変換される。その後、後述するコンバータにより電圧が調整されてバッテリ１５０に蓄えられる。
【００３０】
第１ＭＧ１１０が発電機として作用している場合、第１ＭＧ１１０は負のトルクを発生している。ここで、負のトルクとは、エンジン１００の負荷となるようなトルクをいう。第１ＭＧ１１０が電力の供給を受けてモータとして作用している場合、第１ＭＧ１１０は正のトルクを発生する。ここで、正のトルクとは、エンジン１００の負荷とならないようなトルク、すなわち、エンジン１００の回転をアシストするようなトルクをいう。なお、第２ＭＧ１２０についても同様である。
【００３１】
第２ＭＧ１２０は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルを備える、三相交流回転電機である。第２ＭＧ１２０は、バッテリ１５０に蓄えられた電力および第１ＭＧ１１０により発電された電力のうちの少なくともいずれかの電力により駆動する。
【００３２】
第２ＭＧ１２０の駆動力は、減速機１４０を介して前輪１６０に伝えられる。これにより、第２ＭＧ１２０はエンジン１００をアシストしたり、第２ＭＧ１２０からの駆動力により車両を走行させたりする。なお、前輪１６０の代わりにもしくは加えて後輪を駆動するようにしてもよい。
【００３３】
プラグインハイブリッド車の回生制動時には、減速機１４０を介して前輪１６０により第２ＭＧ１２０が駆動され、第２ＭＧ１２０が発電機として作動する。これにより第２ＭＧ１２０は、制動エネルギを電力に変換する回生ブレーキとして作動する。第２ＭＧ１２０により発電された電力は、バッテリ１５０に蓄えられる。
【００３４】
動力分割機構１３０は、サンギヤと、ピニオンギヤと、キャリアと、リングギヤとを含む遊星歯車から構成される。ピニオンギヤは、サンギヤおよびリングギヤと係合する。キャリアは、ピニオンギヤが自転可能であるように支持する。サンギヤは第１ＭＧ１１０の回転軸に連結される。キャリアはエンジン１００のクランクシャフトに連結される。リングギヤは第２ＭＧ１２０の回転軸および減速機１４０に連結される。
【００３５】
エンジン１００、第１ＭＧ１１０および第２ＭＧ１２０が、遊星歯車からなる動力分割機構１３０を介して連結されることで、エンジン１００、第１ＭＧ１１０および第２ＭＧ１２０の回転数は、図２に示すように、共線図において直線で結ばれる関係になる。
【００３６】
図１に戻って、バッテリ１５０は、複数のバッテリセルを一体化したバッテリモジュールを、さらに複数直列に接続して構成された組電池である。バッテリ１５０の電圧は、たとえば２００Ｖ程度である。バッテリ１５０には、第１ＭＧ１１０および第２ＭＧ１２０の他、車両の外部の電源から供給される電力が充電される。バッテリ１５０は、「車載蓄電装置」の代表例として示されるものであり、バッテリに代えて電気二重層キャパシタ等の他の蓄電装置を用いることも可能である点について確認的に記載する。
【００３７】
エンジン１００、第１ＭＧ１１０、第２ＭＧ１２０は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１７０により制御される。なお、ＥＣＵ１７０は複数のＥＣＵに分割するようにしてもよい。
【００３８】
図３および図４は、図１に示したプラグインハイブリッド車の電気システムを説明する図である。
【００３９】
図３を参照して、プラグインハイブリッド車の電気システムについてさらに説明する。プラグインハイブリッド車には、コンバータ２００と、第１インバータ２１０と、第２インバータ２２０と、ＳＭＲ（System Main Relay）２５０と、ＤＦＲ（Dead Front Relay）２６０と、コネクタ２７０と、ＬＣフィルタ２８０とが設けられる。
【００４０】
コンバータ２００は、リアクトルと、２つのｎｐｎ型トランジスタと、２つのダイオードとを含む。リアクトルは、バッテリ１５０の正極側に一端が接続され、２つのｎｐｎ型トランジスタの接続点に他端が接続される。
【００４１】
２つのｎｐｎ型トランジスタは、直列に接続される。ｎｐｎ型トランジスタは、ＥＣＵ１７０により制御される。各ｎｐｎ型トランジスタのコレクタ−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がそれぞれ接続される。
【００４２】
なお、本実施の形態において、ｎｐｎ型トランジスタは、電力用半導体スイッチング素子の代表例として示されるものであり、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor）等を電力用半導体スイッチング素子として用いることも可能である。
【００４３】
バッテリ１５０から放電された電力を第１ＭＧ１１０もしくは第２ＭＧ１２０に供給する際、電圧がコンバータ２００により昇圧される。逆に、第１ＭＧ１１０もしくは第２ＭＧ１２０により発電された電力をバッテリ１５０に充電する際、電圧がコンバータ２００により降圧される。
【００４４】
コンバータ２００と、第１インバータ２１０および第２インバータ２２０との間のシステム電圧ＶＨは、電圧計１８０により検出される。電圧計１８０の検出結果は、ＥＣＵ１７０に送信される。
【００４５】
第１インバータ２１０は、Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームを含む。Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームは並列に接続される。Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームは、それぞれ、直列に接続された２つのｎｐｎ型トランジスタを有する。各ｎｐｎ型トランジスタのコレクタ−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がそれぞれ接続される。そして、各アームにおける各ｎｐｎ型トランジスタの接続点は、第１ＭＧ１１０の各コイルの中性点１１２とは異なる端部にそれぞれ接続される。
【００４６】
第１インバータ２１０は、バッテリ１５０から供給される直流電流を交流電流に変換し、第１ＭＧ１１０に供給する。また、第１インバータ２１０は、第１ＭＧ１１０により発電された交流電流を直流電流に変換する。
【００４７】
第２インバータ２２０は、Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームを含む。Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームは並列に接続される。Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームは、それぞれ、直列に接続された２つのｎｐｎ型トランジスタを有する。各ｎｐｎ型トランジスタのコレクタ−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がそれぞれ接続される。そして、各アームにおける各ｎｐｎ型トランジスタの接続点は、第２ＭＧ１２０の各コイルの中性点１２２とは異なる端部にそれぞれ接続される。
【００４８】
第２インバータ２２０は、バッテリ１５０から供給される直流電流を交流電流に変換し、第２ＭＧ１２０に供給する。また、第２インバータ２２０は、第２ＭＧ１２０により発電された交流電流を直流電流に変換する。
【００４９】
各インバータにおいて、Ｕ相コイルとＵ相アームの組、Ｖ相コイルとＶ相アームの組およびＷ相コイルとＷ相アームの組は、それぞれコンバータ２００と同様の構成を有する。したがって、第１インバータ２１０および第２インバータ２２０は、電圧を昇圧できる。本実施の形態においては、車両外部の電源から供給された電力をバッテリ１５０に充電する際、第１インバータ２１０および第２インバータ２２０は、電圧を昇圧する。たとえば、１００Ｖの電圧が２００Ｖ程度の電圧に昇圧される。
【００５０】
また、バッテリ１５０の出力電圧は、図示しないＤＣ／ＤＣコンバータによって降圧されて、補機バッテリ（図示せず）へ供給される。この補機バッテリの電力は、電動オイルポンプ等の補機およびＥＣＵ１７０に供給される。
【００５１】
ＳＭＲ（System Main Relay）２５０は、バッテリ１５０とＤＣ／ＤＣコンバータ２３
０との間に設けられる。ＳＭＲ２５０は、バッテリ１５０と電気システムとを接続した状態および遮断した状態を切換えるリレーである。ＳＭＲ２５０が開いた状態であると、バッテリ１５０が電気システムから遮断される。ＳＭＲ２５０が閉じた状態であると、バッテリ１５０が電気システムに接続される。ＳＭＲ２５０の状態は、ＥＣＵ１７０により制御される。たとえば、プラグインハイブリッド車のシステム起動を指示するパワーオンスイッチ（図示せず）のオン操作に応答してＥＣＵ１７０が起動すると、ＳＭＲ２５０が閉じられる。反対に、パワースイッチのオフ操作に応答してＥＣＵ１７０が休止する際、ＳＭＲ２５０が開かれる。
【００５２】
次に、プラグインハイブリッド車両（電動車両）を外部充電するための基本的な構成例を説明する。
【００５３】
ＤＦＲ（Dead Front Relay）２６０は、第１ＭＧ１１０の中性点１１２および第２ＭＧ１２０の中性点１２２に接続される。ＤＦＲ２６０は、プラグインハイブリッド車の電気システムと外部の電源とを接続した状態および遮断した状態を切換えるリレーである。ＤＦＲ２５０が開いた状態であると、プラグインハイブリッド車の電気システムが外部の電源から遮断される。ＤＦＲ２５０が閉じた状態であると、プラグインハイブリッド車の電気システムが外部の電源に接続される。
【００５４】
コネクタ２７０は、たとえばプラグインハイブリッド車の側部に設けられる。後述するように、コネクタ２７０には、プラグインハイブリッド車と外部の電源とを連結する充電ケーブルのコネクタが接続される。ＬＣフィルタ２８０は、ＤＦＲ２６０とコネクタ２７０との間に設けられる。
【００５５】
次に図４を用いて、外部充電のための構成について、さらに詳細に説明する。図４では、本発明の比較例として、単一の外部電源による外部充電構成を説明する。
【００５６】
図４を参照して、プラグインハイブリッド車と外部電源４０２とを連結する充電ケーブル３００は、コネクタ３１０と、プラグ３２０と、ＣＣＩＤ（Charging Circuit Interrupt Device）３３０とを含む。
【００５７】
充電ケーブル３００のコネクタ３１０（以下、ケーブルコネクタ３１０とも称する）は、プラグインハイブリッド車に設けられたコネクタ２７０（以下、車両側コネクタ２７０とも称する）に接続される。ケーブルコネクタ３１０のＧＮＤ線には、スイッチ３１２が介挿接続される。ケーブルコネクタ３１０が、車両側コネクタ２７０に接続された状態でスイッチ３１２が閉じると、ケーブルコネクタ３１０が、プラグインハイブリッド車に設けられた車両側コネクタ２７０に接続された状態であることを表わすコネクタ信号ＣＮＣＴがＥＣＵ１７０に入力される。車両側コネクタ２７０は、「蓄電装置の充電用コネクタ」に対応し、ケーブルコネクタ３１０は「コネクタ」に対応する。
【００５８】
スイッチ３１２は、充電ケーブル３００のコネクタ３１０をプラグインハイブリッド車のコネクタ２７０に係止する係止金具（図示せず）に連動して開閉する。係止金具（図示せず）は、コネクタ３１０に設けられたボタン（図示せず）を操作者が押すことにより揺動する。
【００５９】
たとえば、ケーブルコネクタ３１０が車両側コネクタ２７０に接続した状態で、操作者がボタンから指を離した場合、係止金具が車両側コネクタ２７０に係合するとともに、スイッチ３１２が閉じる。操作者がボタンを押すと、係止金具と車両側コネクタ２７０との係合が解除されるとともに、スイッチ３１２が開く。なお、スイッチ３１２を開閉する方法はこれに限らない。
【００６０】
充電ケーブル３００のプラグ３２０は、家屋に設けられたコンセント４０１に接続される。コンセント４０１には、代表的には系統電源である外部電源４０２から交流電力が供給される。
【００６１】
ＣＣＩＤ３３０は、ＣＣＩＤリレー３３２およびコントロールパイロット回路３３４を有する。ＣＣＩＤリレー３３２が開いた状態では、外部電源４０２からプラグインハイブリッド車へ電力を供給する経路が遮断される。ＣＣＩＤリレー３３２が閉じた状態では、外部電源４０２からプラグインハイブリッド車へ電力を供給可能になる。ＣＣＩＤリレー３３２の状態は、ケーブルコネクタ３１０がプラグインハイブリッド車のコネクタ２７０に接続された状態でＥＣＵ１７０により制御される。
【００６２】
コントロールパイロット回路３３４は、充電ケーブル３００のプラグ３２０がコンセント４０１、すなわち外部電源４０２に接続され、かつケーブルコネクタ３１０が車両側コネクタ２７０に接続された状態において、コントロールパイロット線にパイロット信号（方形波信号）ＣＰＬＴを送る。
【００６３】
パイロット信号は、コントロールパイロット回路３３４内に設けられた発振器から発振される。パイロット信号は、発振器の動作が遅れる分だけ遅れて出力されたり停止されたりする。
【００６４】
コントロールパイロット回路３３４は、充電ケーブル３００のプラグ３２０がコンセント４０１に接続されると、ケーブルコネクタ３１０が車両側コネクタ２７０から外されていても、一定のパイロット信号ＣＰＬＴを出力し得る。ただし、ケーブルコネクタ３１０が車両側コネクタ２７０から外された状態で出力されたパイロット信号ＣＰＬＴを、ＥＣＵ１７０は検出できない。
【００６５】
充電ケーブル３００のプラグ３２０がコンセント４０１に接続され、かつケーブルコネクタ３１０が車両側コネクタ２７０に接続されると、コントロールパイロット回路３３４は、予め定められたパルス幅（デューティサイクル）のパイロット信号ＣＰＬＴを発振する。
【００６６】
パイロット信号ＣＰＬＴのパルス幅により、外部充電時に供給可能な電流容量がプラグインハイブリッド車に通知される。たとえば、充電ケーブル３００の電流容量がプラグインハイブリッド車に通知される。パイロット信号ＣＰＬＴのパルス幅は、外部の電源４０２の電圧および電流に依存せずに一定である。一方、用いられる充電ケーブルの種類が異なれば、パイロット信号ＣＰＬＴのパルス幅は異なり得る。すなわち、パイロット信号ＣＰＬＴのパルス幅は、充電ケーブルの種類毎に定められ得る。
【００６７】
本実施の形態においては、外部充電時には、充電ケーブル３００によってプラグインハイブリッド車と外部電源４０２とが連結された状態において、外部電源４０２から供給された電力によってバッテリ１５０が充電される。
【００６８】
車両側コネクタ２７０へ伝達された外部電源４０２の交流電圧ＶＡＣは、プラグインハイブリッド車の内部に設けられた電圧計１７１により検出される。また、外部電源４０２から供給される交流電流ＩＡＣは電流計１７３によって検出される。電圧計１７１および電流計１７３の検出値は、ＥＣＵ１７０へ入力される。
【００６９】
外部充電時には、ＥＣＵ１７０は、電圧ＶＡＣの零クロス点を検出し、零クロス点に基づいて検出されたＶＡＣの位相に従って、電圧ＶＡＣと同相の正弦波指令を生成する。そして、ＥＣＵ１７０は、この正弦波指令と充電電流指令値との乗算によって電流指令を生成し、電流ＩＡＣが電流指令に一致するように、第１インバータ２１０および第２インバータ２２０を制御する。この充電電流指令値は、基本的にはパイロット信号ＣＰＬＴによって通知された電流容量に基づいて定められる。
【００７０】
より具体的には、外部充電時には、第１インバータ２１０および第２インバータ２２０は、相間電圧が零となるように、それぞれの相の上アームおよび下アームのオンオフが制御される。すなわち、第１インバータ２１０および第２インバータ２２０は、外部電源４０２から第１ＭＧ１１０の中性点１１２および第２ＭＧ１２０の中性点１２２に与えられる単相交流電力を入力とする単相ＰＷＭコンバータとして動作する。この状態では、第１および第２インバータ２１０，２２０の少なくとも一方において、零相電圧指令に基づいて零電圧ベクトルが制御される。したがって、電流ＩＡＣと電流指令との偏差に基づいて当該零相電圧指令を変化させることによって、充電電流指令値に従って、外部電源４０２から供給される交流電力を、バッテリ１５０を充電するための直流電圧に変換することができる。
【００７１】
あるいは、プラグインハイブリッド車（電動車両）の外部充電構成は、図５に示すようにしてもよい。
【００７２】
図５の構成では、図３および図４に示した中性点充電に代えて、外部充電用の電力変換器２３０を用いた外部充電が実行される。すなわち、外部電源４０２からの電力は、第１ＭＧ１１０および第２ＭＧ１２０ならびにインバータ２１０，２２０およびコンバータ２００を介することなく、バッテリ１５０へ供給される。
【００７３】
電力変換器２３０は、外部電源４０２から供給される交流電力を、バッテリ１５０を充電するための直流電圧に変換する。上記と同様に、この電力変換には、パイロット信号ＣＰＬＴによって通知された電流容量が反映される。
【００７４】
図５の構成では、電力変換器２３０を絶縁型とすることにより、外部電源４０２および車両側の絶縁確保が容易となる。これに対して、図３および図４の中性点充電構成では、外部充電用の電力変換器２３０を新たに配置する必要がないので、装置の小型化、低コスト化を図ることができる。
【００７５】
（本実施の形態による充電装置の構成）
以上では、単一の外部電源４０２からの外部充電を想定した構成を例示したが、このような構成では、大容量のバッテリ１５０を外部充電すると所要時間が長くなることが懸念される。このため、本実施の形態による充電装置は、複数個の外部電源によって車両側コネクタ２７０に対して並列に給電可能な充電装置の構成、より具体的には、充電ケーブル３００の構成およびその制御に向けられるものである。すなわち、車両側コネクタ２７０以降のハイブリッドプラグイン車（電動車両）の内部構成については、図３〜図５で説明したのと同様である。
【００７６】
図６は本発明の実施の形態による電動車両の充電装置の構成を説明する図である。
図６を参照して、充電ケーブル３００は、複数個の充電プラグ３２０（１）〜３２０（ｎ）と、ＣＣＩＤ３３０♯とを含むように構成される。
【００７７】
充電プラグ３２０（１）〜（ｎ）は、それぞれ別個に外部電源のコンセントと接続可能に構成されている。この結果、充電ケーブル３００に対しては、ｎ個（ｎ：２以上の整数）の外部電源を接続することが可能である。なお、図６では図示を省略しているが、各充電プラグ３２０に対して、図４と同様のＧＮＤ線が設けられ、各ＧＮＤ線にはスイッチ３１２が介挿接続されている。
【００７８】
ＣＣＩＤ３３０♯は、充電プラグ３２０（１）〜（ｎ）にそれぞれ対応する、電圧検出器４５０（１）〜（ｎ）および接続切換機構４００（１）〜（ｎ）と、ＣＰＬＴ回路３３４とを含む。
【００７９】
接続切換機構４００（１）〜（ｎ）と、充電プラグ３２０（１）〜（ｎ）との間は配線３２５（１）〜（ｎ）により接続されている。接続切換機構４００（１）〜（ｎ）の各々は、各充電プラグ３２０と、ノードＮ１およびＮ２との間の接続の極性を制御する。ノードＮ１およびＮ２は、接続切換機構４００（１）〜（ｎ）と共通に接続され、かつ、配線３１５を介して、ケーブルコネクタ３１０と接続される。
【００８０】
なお、各要素の添字（１）〜（ｎ）は、充電プラグ３２０（１）〜（ｎ）にそれぞれ対応する要素であることを示すものである。以下では、充電プラグ３２０（１）〜（ｎ）の区別あるいはこれらの対応要素の区別が不要な場合には、添字の記載を省略して包括的に表記するものとする。
【００８１】
電圧検出器４５０（１）〜４５０（ｎ）は、配線３２５（１）〜３２５（ｎ）のそれぞれの交流電圧を検出する。これにより、充電プラグ３２０（１）〜３２０（ｎ）にそれぞれ接続された外部電源から供給される交流電圧を検知することができる。
【００８２】
なお、一般の家屋等における単相３線式の系統電源からの充電を考えた場合、充電プラグ３２０（１）〜３２０（ｎ）と接続される外部電源からの交流電圧は、図７に示すように、ＶＡＣ１およびその逆位相のＶＡＣ２の２種類が存在する。以下では、交流電圧ＶＡＣ１およびＶＡＣ２の関係について、電圧位相の極性が反対（逆）であると称する。
【００８３】
各電圧検出器４５０は、対応の充電プラグ３２０に接続された外部電源が、電圧ＶＡＣ１およびＶＡＣ２のいずれであるか、すなわち外部電源の極性を検出する機能を有する。たとえば、ゼロクロス検出器によって電圧検出器４５０を構成できる。あるいは、電圧値をサンプリング可能な電圧計によっても電圧検出器４５０を構成することが可能である。
【００８４】
接続切換機構４００（１）は、極性スイッチ４１０（１）および４１５（１）を含む。極性スイッチ４１０（１）は、交流電圧を伝達する配線３２５（１）の対線の一方と、ノードＮ１，Ｎ２の間の接続を切換える。同様に、接続スイッチ４１５（１）は、配線３２５（１）の対線の他方と、ノードＮ１，Ｎ２の間の接続を切換える。
【００８５】
極性スイッチ４１０（１）および４１５（１）がＩ側に制御されると、充電プラグ３２０（１）に接続された外部電源の交流電圧が、そのままの位相でノードＮ１，Ｎ２間に伝達される。これに対して、極性スイッチ４１０（１）および４１５（１）がＩＩ側に制御されると、当該外部電源の交流電圧は、位相が反転されてノードＮ１，Ｎ２間に伝達される。
【００８６】
接続切換機構４００（１）〜（ｎ）の各々は同様に構成されて、各充電プラグ３２０に接続された外部電源は、ノードＮ１，Ｎ２に対して、そのままの電圧位相、または、反転した電圧位相で接続される。すなわち、接続切換機構４００（１）〜（ｎ）によって、充電プラグ３２０（１）〜（ｎ）の各々とケーブルコネクタ３１０との間の接続の極性が切換可能に構成される。
【００８７】
制御部５００は、電圧検出器４５０（１）〜４５０（ｎ）の検出結果に基づいて、接続切換機構４００（１）〜４００（ｎ）のそれぞれにおいて、極性スイッチ４１０（１）〜（ｎ），４１５（１）〜（ｎ）を、Ｉ側およびＩＩ側のいずれに接続するかを制御する。これにより、ノードＮ１およびＮ２に対して、電圧位相の極性を揃えた形で、充電プラグ３２０（１）〜３２０（ｎ）にそれぞれ接続された外部電源の交流電圧を伝達できる。
【００８８】
なお、制御部５００は、各接続切換機構４００において、図４に示したＣＣＩＤリレー３３２のオフ期間では、極性スイッチ４１０，４１５の各々をＩ側およびＩＩ側のいずれとも接続されない開放状態とする一方で、ＣＣＩＤリレー３３２のオフ期間では、対応の外部電源の電圧位相（極性）に応じて、極性スイッチ４１０，４１５をＩ側またはＩＩ側に接続する。これにより、各接続切換機構４００により、図４に示したＣＣＩＤリレー３３２の機能を兼用できる。
【００８９】
ここで、制御部５００の機能については、充電ケーブル３００に内蔵してもよく、電動車両のＥＣＵ１７０によってその機能を構成してもよい。制御部５００の機能は、ＥＣＵ等に予め記憶されたプログラムを実行することによってソフトウェア的に処理されてもよく、機能の一部を専用の電子回路（ハードウェア）によって構成することもできる。
【００９０】
次に図８のフローチャートを用いて、上記のような接続制御を実現するための制御部５００による制御動作の詳細を説明する。
【００９１】
図８に示したフローチャートに従う制御処理は、充電プラグ３２０毎に個別に実行され、かつ、充電プラグ３２０への外部電源の接続時に起動されるものとする。
【００９２】
図８を参照して、制御部５００は、ステップＳ１００により、充電プラグ３２０に外部電源４０２が接続されたことを検出する。たとえば、電圧検出器４５０の出力に基づいてステップＳ１００の判定を実行できる。当該充電プラグへの外部電源の接続が検出されない場合（Ｓ１００におけるＮＯ判定時）には、以降の処理は実行されない。
【００９３】
一方、充電プラグ３２０への外部電源の接続が検出されると（Ｓ１００のＹＥＳ判定時）、制御部５００は、ステップＳ１１０に処理を進めて、既に外部電源が接続され、かつ、外部充電を開始している充電プラグ３２０（充電開始プラグ）が、当該充電プラグの他に存在しているか否かを判定する。ステップＳ１１０の判定は、たとえば以下に説明するフラグＦＣＨの値に基づいて実行される。
【００９４】
ステップＳ１１０がＮＯ判定であり、この充電プラグ３２０（以下、当該充電プラグと称する）への外部電源の接続が、最初の充電プラグ接続である場合には、制御部５００は、ステップＳ１２０に処理を進めて、極性スイッチ４１０，４１５を、所定側（たとえばＩ側）に接続する。さらに、フラグＦＣＨをデフォルト値である“０”から“１”に変更する。さらに、制御部５００は、ステップＳ１９０により、当該充電プラグによる外部充電の電流容量（たとえば定格値）をカウントする。
【００９５】
そして、図４または図５に示した構成により、単一の外部電源による外部充電シーケンスが実行されて、条件が整っていれば、当該外部電源によるバッテリ１５０の充電が開始される。
【００９６】
一方、既に充電開始プラグが存在している場合には、上記フラグＦＣＨの値が１となっていることから、ステップＳ１１０はＹＥＳ判定とされる。制御部５００は、この際には、ステップＳ１４０に処理を進めて、当該充電プラグが充電開始プラグと同一のコンセントに対応する同一系であるかどうかを判定する。たとえば、充電開始プラグに対応する電圧検出器４５０の出力と、当該充電プラグに対応する電圧検出器４５０の出力（振幅および／または位相）との比較によって、ステップＳ１４０の判定を実行できる。
【００９７】
そして、制御部５００は、充電開始プラグと当該充電プラグとが同一系と判定されるとき（Ｓ１４０のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ１５０に処理を進めて、極性スイッチ４１０，４１５を、Ｉ側およびＩＩ側のいずれとも接続せずに開放状態とする。この結果、図４に示したＣＣＩＤリレー３３２のオン期間においても、極性スイッチ４１０，４１５が開放される。すなわち、当該充電プラグに接続された外部電源によるバッテリ１５０の外部充電は非実行とされる。このため、制御部５００は、ステップＳ２００により、当該充電プラグによる外部充電の電流容量はカウントしない。
【００９８】
一方、制御部５００は、充電開始プラグと当該充電プラグとが同一系ではないと判定されるとき（Ｓ１４０のＮＯ判定時）にはステップＳ１６０に処理を進めて、充電開始プラグと、当該充電プラグ３２０との間で、それぞれに接続された外部電源の極性が一致しているかどうかを判定する。ステップＳ１６０の判定についても、充電開始プラグおよび当該充電プラグのそれぞれ対応する電圧検出器４５０の出力同士の比較によって実行できる。
【００９９】
そして、制御部５００は、両者の極性が同一である場合（Ｓ１６０のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ１７０により、極性スイッチ４１０，４１５の接続側を、上記ステップＳ１２０による制御側（Ｉ側）と同様に設定する。これにより、図４のＣＣＩＤリレー３３２のオン期間において、極性スイッチ４１０，４１５はＩ側に接続されることになる。
【０１００】
一方、充電開始プラグと当該充電プラグとの間で外部電源の極性が異なる場合（Ｓ１６０のＮＯ判定時）には、制御部５００は、ステップＳ１８０に処理を進めて、極性スイッチ４１０，４１５の接続を、ステップＳ１２０による制御側（Ｉ側）とは反対のＩＩ側に設定する。これにより、図４のＣＣＩＤリレー３３２のオン期間において、極性スイッチ４１０，４１５はＩＩ側に接続されることになる。
【０１０１】
この結果、ノードＮ１およびＮ２に対しては、充電開始プラグに接続された外部電源と、当該充電プラグに接続された外部電源とが、電圧位相の極性が揃った状態で並列に接続されることとなる。
【０１０２】
制御部５００は、ステップＳ１４０がＮＯ判定であり、当該充電プラグに接続された外部電源によってバッテリ１５０の外部充電が可能である場合には、ステップＳ１９０により、当該充電プラグによる外部充電の電流容量をカウントする。
【０１０３】
各充電プラグ３２０について、図８に示した処理を外部電源の接続時に起動することによって、充電プラグ３２０に接続された複数個の外部電源を、電圧位相の極性を一致させた状態で、ケーブルコネクタ３１０（ノードＮ１，Ｎ２）を介して、車両側コネクタ２７０に並列に接続できる。この際に、同一コンセントに対応する同一系からは、車両側コネクタ２７０に対して、複数の外部電源が並列に接続されることを回避できる。
【０１０４】
この結果、並列接続された複数個の外部電源によってバッテリ１５０を充電できるので、外部充電の所要時間が短縮される。さらに、同一コンセントに対応する複数の外部電源による並列充電を回避できるので、同一のコンセント系から過大電流が持ち出されて、外部電源でのブレーカ落ち等の悪影響が発生することを防止できる。
【０１０５】
また、図８のステップＳ１９０における電流容量のカウントの積算結果により、並列接続された複数個の外部電源による電流容量（たとえば定格値）の合計値を知ることができる。そして、制御部５００は、この電流容量の合計値を示す情報に基づいてＣＰＬＴ信号を発生するように、ＣＰＬＴ回路３３４に指令を発する。これにより、電動車両のＥＣＵ１７０は、複数個の外部電源による外部充電の合計電流容量を取得することができ、この合計電流容量に基づいて、外部充電を制御することが可能となる。すなわち、ＣＰＬＴ回路３３４は、「信号出力部」に対応する。
【０１０６】
さらに、図６に示されるように、充電プラグ３２０（１）〜（ｎ）によって共有される、ノードＮ１およびＮ２からケーブルコネクタ３１０までの通電経路を構成する配線３１５は、充電プラグ３２０（１）〜（ｎ）にそれぞれ対応して設けられる配線３２５（１）〜（ｎ）の各々よりも断面積を大きくして、電流容量を確保するように設計される。たとえば、配線３１５の配線径（断面積）は、充電プラグ３２０（１）〜（ｎ）のすべてに、規定の外部電源が接続された状態における電流容量に対応して設計される。
【０１０７】
一方で、配線３２５（１）〜（ｎ）については、それぞれの充電プラグ３２０に対応する外部電源単独の電流容量に対応して設計される。すなわち、配線３１５は「第１の配線」に対応し、配線３２５（１）〜（ｎ）の各々は、「第２の配線」に対応する。このように配線３１５および３２５（１）〜（ｎ）の電流容量（配線径）を設計することによって、製造コストの上昇を抑制できる。
【０１０８】
（変形例）
図９には、本発明の実施の形態の変形例に従う電動車両の充電装置の構成が示される。
【０１０９】
図９に示した変形例では、充電ケーブル３００が、図４と同様のＣＣＩＤ３３０と、接続制御回路３３５とを含むように構成される。接続制御回路３３５は、ＣＣＩＤ３３０と、コネクタ３１０との間に接続される。
【０１１０】
接続制御回路３３５は、図６に示した接続切換機構４００（１）〜４００（ｎ）と電圧検出器４５０（１）〜４５０（ｎ）とによって構成される。すなわち、図９に示した変形例では、接続切換機構４００（１）〜４００（ｎ）と充電プラグ３２０（１）〜３２０（ｎ）の間に、ＣＣＩＤリレー３３２（１）〜３３２（ｎ）がそれぞれ介挿接続される。
【０１１１】
ＣＣＩＤリレー３３２（１）〜３３２（ｎ）の各々は、図４に示したＣＣＩＤリレー３３２と同様にオンオフされる。そして、図９の構成では、制御部５００は、接続切換機構４００（１）〜４００（ｎ）中の各極性スイッチ４１０，４１５について、ＣＣＩＤリレー３３２のオン期間およびオフ期間と連動させることなく、常時、Ｉ側に接続、ＩＩ側に接続、または開放状態のいずれかに制御することができる。
【０１１２】
すなわち、図９の構成では、図８に示したステップＳ１５０，Ｓ１７０，Ｓ１８０による極性スイッチの設定に従う接続状態が、ＣＣＩＤリレー３３２のオン期間およびオフ期間とは無関係に維持されることになる。
【０１１３】
このような構成としても、図６に示した電動車両の充電装置と同様の効果を享受することができる。なお、図６および図９の構成を比較すると、図９の構成によれば、ＣＣＩＤ３３０の構成および制御を従来と同一とした上で、接続制御回路３３５を外付けすることによって、本発明による電動車両の充電装置を実現できるので、設計汎用化の面で好ましい。一方、図６の構成によれば、ＣＣＩＤ３３０♯について、通常のＣＣＩＤ３３０とは異なる構成および制御が必要となるものの、充電ケーブル３００の小型化を図ることが可能となる。
【０１１４】
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】
【０１１５】
【図１】本発明の実施の形態による電動車両の充電装置の充電対象の代表例として示されるプラグインハイブリッド車の概略構成図である。
【図２】図１の動力分割機構における共線図である。
【図３】図１に示したプラグインハイブリッド車の電気システム構成図（その１）である。
【図４】図１に示したプラグインハイブリッド車の電気システム構成図（その２）である。
【図５】基本的な外部充電構成の他の例を説明する図である。
【図６】本発明の実施の形態による電動車両の充電装置の構成を説明する図である。
【図７】外部電源の電圧位相を説明する波形図である。
【図８】図６に示した制御部による制御動作を説明するフローチャートである。
【図９】本発明の実施の形態の変形例による電動車両の充電装置の構成を説明する図である。
【符号の説明】
【０１１６】
１００  エンジン、１１０  第１ＭＧ、１１２，１２２  中性点、１２０  第２ＭＧ、１３０  動力分割機構、１４０  減速機、１５０  バッテリ（蓄電装置）、１６０  前輪、１７０  ＥＣＵ、１７１，１８０  電圧計、１７３  電流計、２００  コンバータ、２１０，２２０  インバータ、２３０  電力変換器（外部充電用）、２５０  ＳＭＲ、２６０  ＤＦＲ、２７０  車両側コネクタ、２８０  ＬＣフィルタ、３００  充電ケーブル、３１０  ケーブルコネクタ、３１２  スイッチ、３１５，３２５（１）〜（ｎ）  配線、
３２０，３２０（１）〜（ｎ）  充電プラグ、３３０，３３０♯  ＣＣＩＤ、３３２  ＣＣＩＤリレー、３３４  コントロールパイロット回路、３３５  接続制御回路、４００（１）〜（ｎ）  接続切換機構、４０１  コンセント、４０２  外部電源、４１０（１）〜（ｎ），４１５（１）〜（ｎ）  極性スイッチ、４５０（１）〜（ｎ）  電圧検出器、５００  制御部、ＣＮＣＴ  コネクタ信号、ＣＰＬＴ  パイロット信号、ＩＡＣ  交流電流、Ｎ１，Ｎ２  ノード、ＶＡＣ  交流電圧、ＶＡＣ１，ＶＡＣ２  交流電圧（外部電源）。
【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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