JP2009017675A - 電動車両 - Google Patents

Abstract

【課題】外部電源によって充電可能な電源車両において、外部電源および電動車両の間を接続している期間中における、外部電源から見た非充電期間の待機電力をほぼ０とする。
【解決手段】電動車両５は、充電プラグ２０により外部電源１０と接続される。リレー３０，４０は、充電プラグ２０によって外部電源１０と電気的に接続される給電ノードＮ１，Ｎ２から蓄電装置１００へ至る通電経路に介挿される。制御装置２００は、蓄電装置１００とは別個に設けられた補機電源２５０からの電力により動作して、蓄電装置１００の充電期間に対応させてリレー３０，４０の開閉を制御する。そして、給電ノードＮ１、Ｎ２には、電動車両５に搭載される電力消費機器の全てが非接続とされる。したがって、電動車両５が外部電源１０と接続される期間中においても、リレー３０，４０をオフすることにより、全ての電力消費機器を外部電源１０から電気的に切離すことができる。
【選択図】図１

Description

この発明は電動車両に関し、より特定的には、外部電源より充電可能な電気自動車あるいはハイブリッド自動車等の電動車両に関する。

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では、外部電源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。

たとえば、特開平１１−１６４４０９号公報（特許文献１）では、電気自動車用バッテリの充電制御方法として、充電プラグを介して接続される外部充電器と動力用電池との間に電気経路を遮断可能なコンタクタを含んだジャンクションボックスが配置されるとともに、補助電池については、充電プラグを介して充電器に接続されるＤＣ／ＤＣコンバータによって充電する構成が開示されている。特許文献１では、充電のための所定時間が経過した時点で補助電池の電圧が所定基準値に達した場合には、ジャンクションボックスのコンタクタをオフ状態に設定するとともに、ＤＣ／ＤＣコンバータを停止制御することによって、充電された動力用電池の無駄な消費が有効に低減される。

また、特開２０００−２３２７３７号公報（特許文献２）には、外部からの交流電流をインバータにより直流電力に変換して二次電池を充電する充電装置において、充電プラグがコンセントから抜かれたときに確実にインバータの制御を停止するための構成が開示される。具体的には、二次電池に入力する電流とインバータの制御目標値との比較に基づいて外部からの電力供給の有無を判断し、外部からの電力供給がなされないと判断した場合には、インバータを停止して充電を停止する構成が開示されている。

さらに、特開平１０−２９０５３４号公報（特許文献３）には、バッテリの残容量を逐次計算するとともに残容量が１００％であった場合には、自動的に充電を停止するバッテリ充電装置が開示されている。具体的には、残容量が１００％のときには、充電指示スイッチが操作されても、充電器とバッテリとの間に配置されたコンタクタ（リレー、スイッチ）が開放される。これにより、バッテリの過充電および電力の無用な消費を回避することができる。

また、特開２００４−２８９９５４号公報（特許文献４）には、キースイッチのオフ時における消費電流を低減することが可能なバッテリ車の電源制御装置として、キースイッチのオフ時にはコントローラへ電源を供給するＤＣ／ＤＣコンバータについてもオフすることにより、消費電流を低減することが可能な制御構成が開示される。この電源制御装置では、充電コネクタに充電プラグが差込まれると、交流検出回路からの検知信号に応答してリレー接点を閉することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータからコントローラへの電源供給が開始されてコントローラを作動状態とすることができる。

特開平１１−２０５９０９号公報（特許文献５）には、電気自動車の充電に際して漏電遮断器の動作を確認することが可能な電気自動車用充電装置が開示される。この電気自動車用充電装置によれば、充電時には漏電テストリレーを閉状態として強制的に短絡させて漏電リレーが遮断するかどうかを確認し、遮断リレーが遮断したことを確認した後に充電リレーを閉状態として充電を開始することができる。

同様に、特開２０００−３５４３３２号公報（特許文献６）では、充電開始のために充電装置のプラグをコンセントに接続する際に、試験回路によって技術的な漏電を発生させるとともに、このときに漏電検出回路が正常に動作したことを条件に充電を開始する構成が開示されている。このようにすると、感電事故等の不具合の発生を防止して安全を確保することができる。
特開平１１−１６４４０９号公報 特開２０００−２３２７３７号公報 特開平１０−２９０５３４号公報 特開２００４−２８９９５４号公報 特開平１１−２０５９０９号公報 特開２０００−３５４３３２号公報

上記のように、電気自動車やハイブリッド自動車等の電動車両を外部電源により充電する際には、たとえば、帰宅時の降車の際に電動車両の充電プラグを充電用のコンセントに接続して夜間に充電を行い、翌日の出発時に当該充電プラグをコンセントから取外して運転を開始するといった使用形態が予測される。したがって、外部電源による電動車両の充電時には、充電プラグが比較的長時間、外部電源と接続される形態となる。

また、電動車両が通勤等に日常的に用いられる場合には、このような充電が毎日繰返されることとなるため、上記のような長時間の充電プラグ接続時における、外部電源側から見た待機電力を抑制することが、家電製品における待機電力の抑制と同様に、強く要求される可能性がある。

このような観点に立てば、特許文献１に開示された構成では、電気自動車側の無駄な電力消費を抑制する点では効果があるものの、充電プラグの接続時には充電プラグに対して、ＤＣ／ＤＣコンバータが常時接続された構成となる。したがって、ＤＣ／ＤＣコンバータが稼動停止状態に設定されても、当該コンバータによって待機電力が消費されるため、充電プラグ接続中における外部電源（充電器）から見た待機電力を抑制することは限界がある。

同様に、特許文献２の構成においても、プラグとリレーとの間にゼロクロス検出器が常時接続される構成となるため、プラグの接続中には、このゼロクロス検出器による消費電力が定常的に発生する。したがって、外部電源から見た待機電力抑制が妨げられる。

特許文献３に開示されたバッテリ充電装置においても、リレー１８を遮断しても充電器に対して補機が常時接続される形態となるので、外部電源から見た待機電力の抑制が困難である。また、特許文献４に開示されたバッテリ車の電源制御装置においても、コネクタの接続中には、交流検出回路による常に消費電力が発生する。この点は、特許文献５および特許文献６の構成においても同様であり、コンセントとリレーとの間に接続された漏電遮断器や電圧センサによって電力が消費されるため、充電プラグ接続中における待機電力の抑制に限界がある。

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、外部電源によって充電可能な電源車両において、外部電源および電動車両の間を接続している期間中における、非充電期間での外部電源から見た待機電力をほぼ０とすることである。

この発明による電動車両は、外部電源により充電可能な電動車両であって、給電ノードと、車両駆動力の発生に用いられる電力を蓄積するための蓄電装置と、開閉装置と、制御装置とを備える。給電ノードは、接続装置によって外部電源と電気的に接続される。蓄電装置は、外部電源からの供給電力によって充電可能に構成される。開閉装置は、給電ノードから蓄電装置へ至る通電経路上に介挿される。制御装置は、蓄電装置とは別個に設けられた補助蓄電装置からの電力により動作して、蓄電装置の充電期間に対応させて開閉装置の開閉を制御する。そして、電動車両に搭載される電力消費機器の全ては、開閉装置の開放によって、給電ノードから電気的に切離されるように配置される。

上記電動車両では、非充電期間において開閉装置によって給電ノードを外部電源から切離すことにより、当該電動車両に搭載される電力消費機器のすべてを給電ノードから、すなわち外部電源より電気的に切離すことができる。このため、外部電源および電動車両の接続期間中における、非充電期間での外部電源から見た待機電力をほぼ０とすることができる。また外部電源側に開閉装置（リレー、コンタクタ等）を配置する構成と比較して、電動車両と外部（外部電源）との間で情報を通信することなく、待機電力をほぼ０とすることが可能となる。

好ましくは、制御装置は、蓄電装置の充電要求指示を発生させる充電開始指示部と、蓄電装置の充電終了を判定する充電終了判定部と、開閉制御部とを含む。開閉制御部は、充電要求指示の発生に応答して開閉装置を投入するとともに、充電終了が判定されるのに応答して開閉装置を開放する。

このような構成とすることにより、充電要求指示の発生に応答して開閉装置を投入することにより充電期間を設けることが可能となる。また、充電要求指示の発生から充電終了までの期間以外を非充電期間として、外部電源から見た待機電力をほぼ０とすることができる。

また好ましくは、電動車両は、外部電源からの電力を伝達するための内部電源線をさらに備え、開閉装置は、給電ノードと内部電源線との間に接続される。そして、電力消費機器は、検出器を含む。検出器は、内部電源線に接続され、外部電源から内部電源線への電力供給の有無を検出する。

このような構成とすることにより、接続装置（プラグ、コネクタ等）によって外部電源と電動車両とが接続されているかどうかを検出器によって確実に検出することが可能となる。また、この検出器は、開閉装置を介して給電ノードと接続されるので、この検出器によって待機電力が発生することがなく、非充電期間における待機電力をほぼ０とすることができる。

さらに好ましくは、制御装置は、蓄電装置の充電要求指示を発生させる充電開始指示部と、蓄電装置の充電終了を判定する充電終了判定部と、充電要求指示の発生に応答して開閉装置を投入するとともに、充電終了が判定されるのに応答して開閉装置を開放するための開閉制御部とを含む。特に、開閉制御部は、充電要求指示の発生時であっても、検出器によって内部電源線への電力供給が検出されないときには、開閉装置を開放する。

このような構成とすることにより、充電要求指示の発生時であっても接続装置によって外部電源と給電ノードが接続されていない場合には、開閉装置を開放状態のまま維持できる。この結果、電動車両内部に無用な通電経路を形成することを回避して、漏電の発生を防止することができる。

また、さらに好ましくは、制御装置は、蓄電装置の充電要求指示を発生させる充電開始指示部と、蓄電装置の充電終了を判定する充電終了判定部と、開閉制御部とを含む。開閉制御部は、充電要求指示の発生に応答して開閉装置を投入するとともに、充電終了が判定されるのに応答して開閉装置を開放する。そして、電動車両の電源停止後（たとえば、パワースイッチのオフ後）の所定タイミングにおいて、開閉装置が投入される所定期間が少なくとも１つ設けられる。さらに、充電開始指示部は、所定期間中に検出器によって内部電源線への電力供給が検出されたときに、充電要求指示を発生する。

このような構成とすることにより、電動車両の運転終了後（パワースイッチオフ後）において、接続装置（プラグ、コネクタ等）によって電動車両が外部電源と接続された場合に、自動的に充電要求指示を発生することができる。

あるいは好ましくは、制御装置は、電動車両の内部での異常発生を検知する異常検知部をさらに含む。そして、開閉制御部は、異常検知部により異常発生が検知されたときに、開閉装置を開放する。

このような構成とすることにより、電動車両の内部に異常が発生している場合には、開閉装置を開放状態に維持して、外部電源から電力が過剰に供給される状態を回避することができる。この結果、蓄電装置の過充電等、外部電源からの充電によって引起こされる異常状態を回避することができる。また、外部電源の不必要な電力消費についても防止できる。

さらに好ましくは、充電開始指示部は、所定の指示部への操作入力に応答して充電要求指示を発生する。

このような構成とすることにより、充電指示ボタン等の操作によるユーザの手動操作に対応して、蓄電装置の充電期間を設けることが可能となる。

また、さらに好ましくは、充電開始指示部は、蓄電装置の充電残量に応じて充電要求指示を発生する。

このような構成とすることにより、蓄電装置の充電残量が減少したときに限定して、自動的に充電期間を設けることができる。この結果、蓄電装置の充電残量が十分である期間には開閉装置を開放することによって、外部電源および電動車両の接続期間中における外部電源の消費電力を抑制できる。

さらに好ましくは、充電開始指示部は、定期的に蓄電装置の充電残量を検知するとともに、検知した充電残量が所定値以下のときに充電要求指示を発生する、
このような構成とすることにより、定期的に蓄電装置の充電残量をチェックして、必要に応じて充電要求指示を発生することができる。このため、蓄電装置の充電残量を検知するために制御装置を常時動作させる必要がなくなり、制御装置による消費電力の削減が可能となる。

また、さらに好ましくは、充電開始指示部は、時刻に応じて充電要求指示を発生する。
このような構成とすることにより、ユーザの指定時刻に対応して充電期間を設定できるので、安価な深夜電力による充電等が可能となりユーザの利便性を向上することができる。また、指定時刻となる迄の間は開閉装置を開放することによって、外部電源および電動車両の接続期間中における外部電源の消費電力を抑制できる。

好ましくは、電動車両は、外部電源からの電力を伝達するための内部電源線をさらに備え、開閉装置は、給電ノードと内部電源線との間に接続される。そして、電力消費機器は、電力変換器を含む。電力変換器は、内部電源線および蓄電装置の間に設けられ、内部電源線から受けた外部電源からの供給電力を蓄電装置の充電電力に変換する。

このような構成とすることにより、電動車両が外部電源と接続されていても、非充電期間には、充電用の電力変換器を外部電源から切離すことができる。したがって、電力変換器による消費電力が発生せず、外部電源から見た待機電力をほぼ０とすることができる。

この発明によれば、外部電源より充電可能な電源車両において、外部電源および電動車両の接続期間中において、非充電期間での外部電源から見た待機電力をほぼ０とできる。

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、以下では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。

［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に従う電動車両５のうちの、外部電源からの充電に関連する部分の構成を説明する概略ブロック図である。

図１を参照して、電動車両５は、プラグやコネクタで構成される充電用の接続装置２０（以下充電プラグ２０と称する）と、リレー３０，４０と、リレー３０，４０の励磁回路３５，４５と、充電用の電力変換器５０と、車両駆動力の発生に用いられる電力を蓄積する蓄電装置１００と、蓄電装置１００の蓄積電力により車両駆動力発生用のモータジェネレータＭＧを駆動制御するモータ駆動装置１１０と、モータジェネレータＭＧによって発生された駆動力が伝達される車輪１２０と、電動車両５の全体動作を制御する制御装置２００と、制御装置２００に動作電力を供給する補機電源２５０とを備える。

蓄電装置１００は、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。あるいは、電気二重層キャパシタによって蓄電装置１００を構成してもよい。

モータ駆動装置１１０は、制御装置２００によって制御されて、蓄電装置１００の蓄積電力を、モータジェネレータＭＧを駆動制御するための電力に変換する。代表的には、モータジェネレータＭＧが永久磁石型の三相同期電動機で構成され、モータ駆動装置１１０は、三相インバータにより構成される。モータジェネレータＭＧの出力トルクは、図示しない動力分割機構や減速器等を介して、車輪１２０に伝達されて、電動車両５を走行させる。

モータジェネレータＭＧは、電動車両５の回生制動動作時には、車輪１２０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、モータ駆動装置１１０を用いて、蓄電装置１００および補機電源２５０の充電電力とすることができる。

また、モータジェネレータＭＧ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ＭＧを協調的に動作させることによって、必要な電動車両５の車両駆動力が発生される。この際には、エンジンの回転による発電発電電力を用いて、蓄電装置１００および補機電源２５０を充電することも可能である。

充電プラグ２０をコンセント１５に差込むことにより、給電ノードＮ１，Ｎ２が外部電源１０と電気的に接続される。これにより、電動車両５が外部電源１０と接続された状態となる。以下、本実施の形態では外部電源１０を交流電源（単相）として説明するが、三相交流電源や直流電源により構成された外部電源１０によって、蓄電装置１００を充電する構成とすることも可能である。

リレー３０は、給電ノードＮ１および内部電源線４２の間に接続され、リレー４０は、給電ノードＮ２と内部電源線４４との間に接続される。リレー３０は、励磁回路３５の通電時にオンし、励磁回路３５の非通電時にオフされる。同様に、リレー４０は、励磁回路４５の通電時にオンし、励磁回路４５の非通電時にオフされる。励磁回路３５，４５の通電および非通電は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）によって構成される制御装置２００により制御される。

電力変換器５０は、制御装置２００によって制御されて、リレー３０，４０および充電プラグ２０を経由して内部電源線４２，４４に伝達された外部電源１０からの交流電力を、蓄電装置１００を充電するための直流電力に変換する。なお、外部電源１０からの供給電力によって、蓄電装置１００を直接充電する構成とすることも可能であり、この場合には、電力変換器５０の配置が省略される。

このように、リレー３０，４０は、給電ノードＮ１，Ｎ２から蓄電装置１００に至る通電経路（充電経路）上に介挿されており、かつ、制御装置２００によってそのオン(投入）およびオフ（開放）を制御される。なお、リレー３０，４０は、本発明での「開閉装置」の代表例として記載されるものであり、電流経路を開閉可能な任意の素子をリレー３０，４０に代えて適用することが可能である。

制御装置２００は、蓄電装置１００とは別個に設けられた補機電源２５０（代表的には、二次電池）から電力供給を受けて動作する。制御装置２００は、充電プラグ２０およびリレー３０，４０によって外部電源１０および電動車両とが電気的に接続されていなくても、補機電源２５０からの電力によって動作可能である。なお、補機電源２５０については、蓄電装置１００の出力電圧をＤＣ／ＤＣコンバータ（図示せず）により電圧変換することによって充電可能な構成とすることができる。

図１に示した電動車両５では、給電ノードＮ１，Ｎ２に対しては、電力を消費する車両搭載機器群が一切接続されない点が特徴である。すなわち、全ての電力消費機器は、内部電源線４２，４４および、それよりも車両内部側に接続されることとなる。この結果、充電プラグ２０をコンセント１５に差し込むことにより、給電ノードＮ１，Ｎ２が外部電源１０と電気的に接続された状態においても、リレー３０，４０をオフすることにより、
全ての電力消費機器を外部電源１０から切離すことができるので、外部電源１０側から見た待機電力をほぼ０とすることができる。

図２は、図１に示した電動車両５における、外部電源による蓄電装置の充電制御を説明するための概略ブロック図である。図２に示した各ブロックは、制御装置２００によるソフトウェアあるいはハードウェア的動作によって実現される。

図２を参照して、充電開始指示部２１０は、電動車両５の起動時にオンされる一方で運転終了時にオフされるパワースイッチのオフ期間（パワーオン信号ＰＯＮのオフ期間）において、充電期間の開始を指示する制御信号Ｓｓｔを出力する。たとえば、充電開始指示部２１０は、所定の充電要求スイッチ２０５の操作や、蓄電装置１００の充電残量（ＳＯＣ）、あるいは、時刻等をトリガとして、充電期間を開始させることができる。

充電終了判定部２３０は、充電期間が開始されたときに、蓄電装置１００が目標状態まで充電されたかどうかを判定して、目標状態まで充電されたと判定されたとき、充電期間の終了を指示する制御信号Ｓｅｎを発生する。たとえば、充電終了判定部２３０は、蓄電装置１００の充電残量（ＳＯＣ：State of Change）、端子間出力電圧、温度、あるいは充電開始からの経過時間、または、これらの適宜の組合わせに基づいて、蓄電装置１００が目標状態まで充電されたかどうかを判定することができる。

リレー制御部２２０は、電動車両５の運転終了時に一旦オフされるリレー３０，４０を、制御信号Ｓｓｔの発生に応答してリレー３０，４０をオンするとともに、制御信号Ｓｅｎの発生に応答してオンされていたリレー３０，４０をオフして充電期間を終了する。

図３は、図２に示した充電制御を制御装置２００によるソフトウェア処理によって実現するためのフローチャートである。図３に示したフローチャートに従うプログラムは、電動車両５の運転終了後、具体的には、パワースイッチのオフ後に所定周期で起動される。

図３を参照して、制御装置２００は、ステップＳ１００では、電動車両５の運転終了後でのデフォルト値として、リレー３０，４０をオフさせる。そして、制御装置２００は、ステップＳ１１０により、充電開始指示が発生されるべきかどうかを判定し、充電開始指示を発生すべきであるとき（Ｓ１１０のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ１２０により、リレー３０，４０をオンする。これにより、充電期間が開始される。一方、充電開始指示を発生すべきでないとき（Ｓ１１０のＮＯ判定時）には、制御装置２００は、リレー３０，４０をオフしたままで、処理を終了する。すなわち、ステップＳ１１０による処理は、図２の充電開始指示部２１０の動作に相当する。

一旦、充電期間が開始されると、制御装置２００は、ステップＳ１３０により、蓄電装置１００が目標状態まで充電されたかどうかに基づき、充電終了条件が成立したかどうかを判定する。すなわち、ステップＳ１３０による処理は、図２の充電終了判定部２３０の動作に相当する。そして、充電終了条件が成立するまで（Ｓ１３０のＮＯ判定時）は、充電期間が継続されてリレー３０，４０のオンが継続される。

一方、充電終了条件が成立すると（Ｓ１３０のＹＥＳ判定時）には、制御装置２００は、ステップＳ１４０により、リレー３０，４０をオフする。これにより、充電期間が終了される。このように、ステップＳ１１０，Ｓ１３０での判定結果に従った、ステップＳ１２０，Ｓ１４０での処理は、図２のリレー制御部２２０の動作に相当する。

再び図２を参照して、充電開始指示部２１０による制御信号Ｓｓｔの生成、すなわち充電開始指示の生成は、充電プラグ２０がコンセント１５に差込まれているか否か、すなわち、電動車両５が外部電源１０に接続されているか否かにかかわらず発生される。

たとえば、充電開始指示部２１０は、ユーザが充電要求スイッチ２０５を操作するのに応答して、手動で制御信号Ｓｓｔを発生する。

あるいは、充電開始指示部２１０は、電動車両５に設けられた時計（図示せず）によって得られる現在時刻に基づいて、たとえばユーザにより予め設定された所定時刻になることに応答して、自動的に制御信号Ｓｓｔを生成する。また、充電開始指示部２１０は、蓄電装置１００の端子間出力電圧、温度、これまでの入出力電流積算等に基づいて推定された充電残量（ＳＯＣ）が所定レベル以下となることに応答して、自動的に制御信号Ｓｓｔを生成することができる。

あるいは、端子間電圧に基づいて充電残量をある程度正確に推定することが可能な蓄電装置１００では、充電残量を常時監視するのではなく、時計（図示せず）による計時に基づく所定時間の経過ごとに、定期的に蓄電装置１００の充電残量を推定して、推定された充電残量が所定以下であるときに制御信号Ｓｓｔを自動的に生成する構成としてもよい。このようにすると、制御装置２００によって蓄電装置１００の充電残量を常時監視する必要がなくなるので、電動車両５の運転終了後における制御装置２００の消費電力を削減して、補機電源２５０を保護することができる。

図４および図５は、上述した、充電開始指示部２１０による自動的な充電開始指示の発生を、ソフトウェア処理によって実現するためのフローチャートである。

図４を参照して、図３に示したステップＳ１１０は、以下に説明する、ステップＳ１０２、Ｓ１０４、Ｓ１０８およびＳ１０９により構成される。

制御装置２００は、ステップＳ１０２では、蓄電装置１００に設けられたセンサ類（図示せず）からの出力に基づいて充電残量を検知し、ステップＳ１０４により、充電残量が判定値未満となっているかどうかを判定する。

そして、制御装置２００は、充電残量が判定値未満のとき（Ｓ１０４のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ１０８により、充電開始を指示する。これにより、ステップＳ１１０（図２）がＹＥＳ判定とされる。

一方、制御装置２００は、検知した充電残量が判定値以上であるとき（Ｓ１０４のＮＯ判定時）には、ステップＳ１０９により、充電開始が不要であると判断する。このときはステップＳ１１０（図２）がＮＯ判定とされる。

このように充電開始を判断することにより、蓄電装置１００の充電残量が十分である期間にはリレー３０，４０をオフすることによって、外部電源１０および電動車両５の接続期間中における外部電源１０の消費電力を抑制できる。

図５を参照して、図３に示したステップＳ１１０は、以下に説明する、ステップＳ１０３、Ｓ１０５、Ｓ１０８およびＳ１０９により構成される。

制御装置２００は、ステップＳ１０３により、時計（図示せず）から現在時刻を検知して、ステップＳ１０５により、ユーザが予め指定した所定時刻が到来したかどうかを判定する。そして、制御装置２００は、ユーザの指定時刻になった場合（Ｓ１０５のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ１０８により、充電開始を指示する。これにより、ステップＳ１１０（図２）がＹＥＳ判定とされる。

一方、制御装置２００は、ユーザの指定時刻が到来していないとき（Ｓ１０５のＮＯ判定時）には、ステップＳ１０９により、充電開始が不要であると判断する。このときはステップＳ１１０（図２）がＮＯ判定とされる。

このように充電開始を判断することにより、ユーザの指定時刻に対応して充電期間を設定できるので、安価な深夜電力による充電等が可能となりユーザの利便性を向上することができる。また、指定時刻となる迄の間はリレー３０，４０をオフすることによって、外部電源１０および電動車両５の接続期間中における外部電源１０の消費電力を抑制できる。

また、上述のように、図４に示した充電残量に基づく充電開始指示と、図５に示した時刻に基づく充電開始指示とを組合わせて、所定時刻の到来時、あるいは、所定時間経過毎（すなわち定期的に）、図４に示したフローチャートに従う処理を実行して、充電開始要否を判断する制御構成とすることも可能である。

以上説明したように、実施の形態１に従う電動車両では、充電プラグ２０によって電動車両５が外部電源１０に接続されている期間中においても、リレー３０，４０がオフされる非充電期間には、電動車両５に搭載される電力消費機器のすべてを給電ノードＮ１、Ｎ２から、すなわち外部電源１０より電気的に切離すことができる。したがって、外部電源１０および電動車両５の接続期間中における、非充電期間での外部電源１０から見た待機電力をほぼ０とすることができる。また、外部電源１０側に開閉装置（リレー、コンタクタ等）を配置する構成と比較して、電動車両５と外部（外部電源１０）との間で情報を通信することなく、待機電力をほぼ０とすることが可能となる。

さらに、電動車両５の運転終了後（パワースイッチオフ後）において、ユーザによる手動操作に応じて、あるいは自動的に、リレー３０，４０がオンされる充電期間を設定することができる。

［実施の形態２］
図６は、本発明の実施の形態２に従う電動車両のうちの外部電源からの充電に関連する部分の構成を説明する概略ブロック図である。

図６を図１と比較して、実施の形態２に従う電動車両５♯は、実施の形態１に従う電動車両５と比較して、内部電源線４２，４４に接続されたゼロクロス検出器６０をさらに備える点で異なる。電動車両５♯のその他の部分の構成は、図１に示した電動車両５と同様であるので詳細な説明は繰返さない。

ゼロクロス検出器６０は、内部電源線４２，４４の間の交流電圧を検出し、当該交流電圧がハイレベル（正電圧）からローレベル（負電圧）へ変化する際に、ゼロクロス信号を発生する。すなわち、ゼロクロス検出器６０は、内部電源線４２，４４に対して外部電源１０からの交流電力が供給されているかどうかを検出するための「検出器」に相当する。

なお、外部電源１０が直流電源で構成される場合には、ゼロクロス検出器６０に代えて、所定レベル以上の直流電圧が内部電源線４２，４４に印加されているか否かを検出する電圧センサにより、この「検出器」を構成することができる。

図７は、実施の形態２に従う電動車両における、外部電源による蓄電装置の充電制御を説明するための概略ブロック図である。

図７を図２と比較して、実施の形態２に従う電動車両の充電制御では、リレー制御部２２０に対して、ゼロクロス検出器６０からのゼロクロス信号Ｚｃｒがさらに入力される。リレー制御部２２０は、充電開始指示部２１０によって制御信号Ｓｓｔが発生されると、ゼロクロス検出器６０によってゼロクロス信号Ｚｃｒが発生されているかどうかを判断する。

そして、リレー制御部２２０は、ゼロクロス信号Ｚｃｒが生成されていないとき、すなわち充電プラグ２０により電動車両５♯が外部電源１０と接続されていない場合には、制御信号Ｓｓｔが生成されても充電期間を開始しないように制御する。すなわち、充電開始要求があっても、電動車両５♯が外部電源１０に接続されていないケースでは、リレー３０，４０をオフのままに維持する。

図８は、図７に示した充電制御を制御装置２００によるソフトウェア処理によって実現するためのフローチャートである。

図８を図３と比較して、実施の形態２に従う充電制御では、図３に示したステップＳ１２０およびＳ１３０の間に、制御装置２００は、ステップＳ２００およびＳ２１０をさらに実行する。

制御装置２００は、充電開始指示に応答してリレー３０，４０がオンされると（Ｓ１２０）、ステップＳ２００により、ゼロクロス検出器６０によってゼロクロス信号が発生されているかどうかを判定する。そして、制御装置２００は、ゼロクロス信号が発生されている場合（Ｓ２００のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ２１０により充電を開始する。そして、ステップＳ１３０によって蓄電装置１００が目標状態まで充電されたと判定されるまで、充電を継続する。

一方、制御装置２００は、ゼロクロス信号が発生されていない場合（Ｓ２００のＮＯ判定時）には、ステップＳ１３０をスキップして、ステップＳ１４０によりリレー３０，４０をオフする。

このような構成とすることにより、ユーザの手動操作により、あるいは充電残量や時刻に基づいて自動的に充電開始指示が発生されたときに、一瞬だけ試験的にリレー３０，４０をオンさせて、充電プラグ２０によって電動車両５♯が外部電源１０に接続されているかどうかを確認することができる。そして、電動車両５♯が外部電源１０と非接続であり、充電が不可能である場合には、リレー３０，４０をオフすることができるので、不要な通電経路を形成することによって漏電が発生することを防止できる。

［実施の形態２の変形例］
再び、図７を参照して、実施の形態２に従う電動車両５♯では、実施の形態１，２で説明した制御信号Ｓｓｔに加えて、ゼロクロス検出器６０によるゼロクロス信号Ｚｃｒに基づく制御信号Ｓｔｓをさらに生成する。

図７に点線で示されるように、充電開始指示部２１０には、ゼロクロス信号Ｚｃｒがさらに入力される。そして、充電開始指示部２１０は、実施の形態１で説明したケースに加えて、パワーオン信号ＰＯＮがオフされた時点からの所定期間（たとえば、数分以内）、あるいは、パワーオン信号のオフ後に定期的に設けられる所定期間において、制御信号Ｓｔｓをオンする。

リレー制御部２２０は、制御信号Ｓｔｓが発生されると、リレー３０，４０のオン期間を試験的に設ける。充電開始指示部２１０は、このオン期間におけるゼロクロス信号Ｚｃｒの有無に基づいて、充電プラグ２０により電動車両５♯が外部電源１０と接続されているかどうかを判断する。そして、充電開始指示部２１０は、ゼロクロス信号Ｚｃｒが検出されるときには、充電開始を指示する。一方、ゼロクロス信号Ｚｃｒが検出されないときには、充電期間は開始されず、リレー３０，４０はオフされる。

パワースイッチのオフ後に、充電プラグ２０がコンセント１５に差し込まれて電動車両５♯が外部電源１０と接続されることは、ユーザによる蓄電装置１００の充電意思を示したものと考えることができる。したがって、実施の形態２の変形例では、制御信号Ｓｔｓの発生期間中にゼロクロス信号Ｚｃｒが検知された場合においても、実施の形態１，２と同様に充電期間を開始させる。

図９は、実施の形態２の変形例によるゼロクロス検出に基づく充電開始指示の発生をソフトウェア的に実現するためのフローチャートである。

図９を参照して、図８に示したステップＳ１１０は、ステップＳ１０６、Ｓ１０７ａ、Ｓ１０７ｂ、Ｓ１０８およびＳ１０９によって構成される。

制御装置２００は、ステップＳ１０６では、制御信号Ｓｔｓが発生されるべき所定タイミングであるかどうかを判断する。上述のように、所定タイミングは、パワーオンスイッチオフ操作からの所定期間（数分程度）および／または、パワーオンスイッチ後の所定周期毎（たとえば１時間毎）に、ごく短期間設けられる。

制御装置２００は、制御信号Ｓｔｓの非発生時、すなわち、上記所定タイミング外では（Ｓ１０６のＮＯ判定時）には、図８のステップＳ１１０をＮＯ判定とする。

一方、制御装置２００は、制御信号Ｓｔｓの発生時（Ｓ１０６のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ１０７ａにより、ごく短期間リレー３０，４０をオンするとともに、ステップＳ１０７ｂにおいて、ステップＳ１０７ａによるリレー３０，４０のオン期間にゼロクロス信号が発生されているかどうかを判定する。

そして、制御装置２００は、ゼロクロス信号が発生されている場合（Ｓ１０７ｂのＹＥＳ判定時）には、ステップＳ１０８により、充電開始を指示する。これにより、ステップＳ１１０（図９）がＹＥＳ判定とされる。なお、この場合には、ステップＳ１０７ａによるリレー３０，４０のオンを継続したままで、充電期間を開始するシーケンスとしてもよい。

一方、制御装置２００は、ゼロクロス信号が発生されていない場合（Ｓ１０７ｂのＮＯ判定時）には、ステップＳ１０９により、充電開始が不要であると判断する。このときはステップＳ１１０（図９）がＮＯ判定とされる。

このように、実施の形態２の変形例によれば、実施の形態２による効果に加えて、電動車両５♯の運転終了後（パワーオンスイッチのオフ後）に、充電プラグ２０によって外部電源１０が電源車両５♯と接続されている場合には、自動的に充電開始を指示することが可能となる。

［実施の形態３］
図１０は、実施の形態３に従う外部電源による蓄電装置の充電制御を説明するための概略ブロック図である。なお、実施の形態３による充電制御構成は、電動車両５（実施の形態１）および電動車両５♯（実施の形態２）のいずれにおいても、制御装置２００の構成を変更することにより実現できる。

図１０を参照して、実施の形態３に従う充電制御構成では、図２に示した実施の形態１による構成と比較して、異常検出部２４０がさらに設けられる。

異常検出部２４０は、電動車両５に搭載された各種センサ出力や、ダイアグコード、あるいは、故障コード出力に基づいて、電動車両５，５♯の内部に、外部電源１０による蓄電装置１００の充電に障害となる異常が発生してないかどうかを判断する。たとえば、電力変換器５０内の素子に故障が発生した場合や、蓄電装置１００のセンサ類が故障して充電残量を正確に検知不能となった場合に、異常検出部２４０は、異常検出信号Ｆｌｔを発生する。

リレー制御部２２０は、異常検出部２４０によって異常検出信号Ｆｌｔが発生されると、充電開始指示部２１０によりリレー３０，４０のオンを要求する制御信号（図３，７に示した制御信号Ｓｓｔ、あるいは、図７に示した制御信号Ｓｔｓ）が発生されても、リレー３０，４０をオフに維持する。

図１１は、外部電源による実施の形態３に従う充電制御を制御装置２００によるソフトウェア処理によって実現するためのフローチャートである。

図１１および図３の比較から理解されるように、外部電源による実施の形態３に従う充電制御では、制御装置２００は、図３に示したステップＳ１１０のＹＥＳ判定時、すなわち充電開始指示発生時には、ステップＳ１２０の処理前に、ステップＳ２５０およびステップＳ２６０を実行する。

制御装置２００は、ステップＳ２５０では、電動車両５，５♯内部の異常検出結果を参照し、ステップＳ２６０では、図１０に示した異常検出信号Ｆｌｔが発生されるような異常が検出されているかどうかを確認する。

制御装置２００は、異常検出信号Ｆｌｔが発生されていないとき（Ｓ２６０のＮＯ判定時）には、ステップＳ１２０以降を実行して、充電期間を開始する。一方、制御装置２００は、異常検出信号Ｆｌｔの発生時（Ｓ２６０のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ１２０以降の処理をスキップして処理を終了する。すなわち、充電開始指示が発生されても、リレー３０，４０はオフのまま維持される。

このような構成とすることにより、電動車両５，５♯内部で、外部電源１０による蓄電装置１００の充電に支障を来すような異常が発生した場合には、フェールセーフのために外部電源１０による充電を強制的に非実行とできる。この結果、外部電源１０による過充電によってトラブルが発生することを防止できる。また、外部電源１０の不必要な電力消費についても防止できる。

［モータ駆動装置および充電のための電力変換器の構成について］
以上の説明で理解されるように、本発明の実施の形態において、図１に示したモータ駆動装置１１０および電力変換器５０については回路構成を特に限定することなく、本発明を適用することが可能であるが、モータ駆動装置１１０の代表的な構成例について説明しておく。

図１２を参照して、モータ駆動装置１１０は、蓄電装置１００の出力電圧（直流電圧）を昇圧可能に構成されたコンバータＣＮＶと、コンバータＣＮＶが出力する直流電圧を平滑化するための平滑コンデンサＣ０と、平滑コンデンサＣ０に保持された直流電圧を交流電圧に変換するためのインバータＩＶ１，ＩＶ２とを含む。そして、２つのモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２が，インバータＩＶ１，ＩＶ２にそれぞれ対応して設けられる。

コンバータＣＮＶは、リアクトルＬ１と、半導体スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と、半導体スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と並列に接続された逆並列ダイオードＤ１，Ｄ２を含む。コンバータＣＮＶは、半導体スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオンオフ制御により、いわゆる昇圧チョッパとして動作できる。すなわち、半導体スイッチング素子Ｑ１およびＱ２のデューティ制御により、平滑コンデンサＣ０に印加される電圧、すなわちコンバータの出力電圧を可変制御することができる。

インバータＩＶ１は、半導体スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６および逆並列ダイオードＤ１１〜Ｄ１６からなる通常の三相インバータである。同様に、インバータＩＶ２は、半導体スイッチング素子Ｑ２１〜Ｑ２６および逆並列ダイオードＤ２１〜Ｄ２６からなる通常の三相インバータである
モータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２は、エンジン（図示せず）および動力分割機構（図示せず）に共通に接続されており、モータジェネレータＭＧ２は、図１に示したモータジェネレータＭＧと同様に、車輪１２０の駆動力を発生可能に構成されている。

すなわち、図１２に示した構成では、エンジンの出力およびモータジェネレータＭＧ２の出力によって車輪１２０の駆動力が発生される。また、モータジェネレータＭＧ２は、電動車両５，５♯の回生制動時には回生発電を行なう。この回生発電電力はインバータＩＶ２によって直流電圧に変換されて平滑コンデンサＣ０に印加され、コンバータＣＮＶを介して蓄電装置１００を充電する。

また、モータジェネレータＭＧ１は、エンジンの回転力によって回転駆動されて発電機として動作するとともに、エンジンの起動時には、エンジンのスタータとして電動機として動作することができる。また、動力分割機構を遊星歯車機構によって構成することにより、モータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２の回転数およびエンジン回転数の比率を可変に制御する無段変速機構を構成できるので、エンジンの動作点を適切に設定することが可能となる。

図１２に示すモータ駆動装置１１０の構成では、図１，７のように、外部電源１０による充電用の電力変換器５０を別個に設けることなく、モータジェネレータＭＧ１の中性点ＮＰ１およびモータジェネレータＭＧ２の中性点ＮＰ２を単相交流の外部電源１０と接続して、蓄電装置１００を充電する構成とすることもできる。

この場合には、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のリアクトル成分（コイル巻線）と、インバータＩＶ１，ＩＶ２とによって、外部電源１０からの交流電圧を直流電圧に変換する電力変換器が構成される。このように、モータ駆動装置１１０によって電力変換器５０を構成することも可能である。

このような充電構成においても、中性点ＮＰ１およびＮＰ２をリレー３０，４０を介して給電ノードＮ１，Ｎ２と接続する構成とし、給電ノードＮ１，Ｎ２については、図１で説明したように、電力を消費する車両搭載機器群の全てと非接続とする。これにより、上述の実施の形態１，２および２の変形例に従う、外部電源１０および電動車両５，５♯の接続期間中における、非充電期間での外部電源１０から見た待機電力をほぼ０とする充電制御構成を実現することができる。

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。

本発明の実施の形態１に従う電動車両のうちの外部電源からの充電に関連する部分の構成を説明する概略ブロック図である。 図１に示した電動車両における、外部電源による蓄電装置の充電制御を説明するための概略ブロック図である。 図２に示した充電制御をソフトウェア処理によって実現するためのフローチャートである。 自動的な充電開始指示の発生をソフトウェア処理によって実現するための第１のフローチャートである。 自動的な充電開始指示の発生をソフトウェア処理によって実現するための第２のフローチャートである。 本発明の実施の形態２に従う電動車両のうちの外部電源からの充電に関連する部分の構成を説明する概略ブロック図である。 実施の形態２に従う電動車両における、外部電源による蓄電装置の充電制御を説明するための概略ブロック図である。 図７に示した充電制御をソフトウェア処理によって実現するためのフローチャートである。 実施の形態２の変形例によるゼロクロス検出に基づく充電開始指示の発生をソフトウェア的に実現するためのフローチャートである。 実施の形態３に従う外部電源による蓄電装置の充電制御を説明するための概略ブロック図である。 図１０に示した充電制御をソフトウェア処理によって実現するためのフローチャートである。 図１，７に示したモータ駆動装置の代表的な構成を示す回路図である。

符号の説明

５，５♯ 電動車両、１０ 外部電源、１５ コンセント、２０ 充電プラグ（接続装置）、３０，４０ リレー（開閉装置）、３５，４５ 励磁回路、４２，４４ 内部電源線、５０ 電力変換器（充電用）、６０ ゼロクロス検出部、１００ 蓄電装置、１１０ モータ駆動装置、１２０ 車輪、２００ 制御装置（ＥＣＵ）、２０５ 充電要求スイッチ、２１０ 充電開始指示部、２２０ リレー制御部、２３０ 充電終了判定部、２４０ 異常検出部、２５０ 補機電源、Ｃ０ 平滑コンデンサ、ＣＮＶ コンバータ、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ１１〜Ｄ１６，Ｄ２１〜Ｄ２６ 逆並列ダイオード、Ｆｌｔ 異常検出信号、ＩＶ１，ＩＶ２ インバータ、Ｌ１ リアクトル、ＭＧ，ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、Ｎ１，Ｎ２ 給電ノード、ＮＰ１，ＮＰ２ 中性点、ＰＯＮ パワーオン信号、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ１１〜Ｑ１６，Ｑ２１〜Ｑ２６ 半導体スイッチング素子、Ｓｅｎ 制御信号（充電終了指示）、Ｓｓｔ 制御信号（充電開始指示）、Ｓｔｓ 制御信号（接続有無確認）、Ｚｃｒ ゼロクロス信号。

Claims (11)

1. 外部電源により充電可能な電動車両であって、
   接続装置によって前記外部電源と電気的に接続される給電ノードと、
   車両駆動力の発生に用いられる電力を蓄積するための、前記外部電源からの供給電力によって充電可能に構成された蓄電装置と、
   前記給電ノードから前記蓄電装置へ至る通電経路上に介挿される開閉装置と、
   前記蓄電装置とは別個に設けられた補助蓄電装置からの電力により動作して、前記蓄電装置の充電期間に対応させて前記開閉装置の開閉を制御するための制御装置とを備え、
   前記電動車両に搭載される電力消費機器の全ては、前記開閉装置の開放によって、前記給電ノードから電気的に切離されるように配置される、電動車両。
2. 前記制御装置は、
   前記蓄電装置の充電要求指示を発生させる充電開始指示部と、
   前記蓄電装置の充電終了を判定する充電終了判定部と、
   前記充電要求指示の発生に応答して前記開閉装置を投入するとともに、前記充電終了が判定されるのに応答して前記開閉装置を開放する開閉制御部とを含む、請求項１記載の電動車両。
3. 前記外部電源からの電力を伝達するための内部電源線をさらに備え、
   前記開閉装置は、前記給電ノードと前記内部電源線との間に接続され、
   前記電力消費機器は、
   前記内部電源線に接続され、前記外部電源から前記内部電源線への電力供給の有無を検出するための検出器を含む、請求項１記載の電動車両。
4. 前記制御装置は、
   前記蓄電装置の充電要求指示を発生させる充電開始指示部と、
   前記蓄電装置の充電終了を判定する充電終了判定部と、
   前記充電要求指示の発生に応答して前記開閉装置を投入するとともに、前記充電終了が判定されるのに応答して前記開閉装置を開放するための開閉制御部とを含み、
   前記開閉制御部は、前記充電要求指示の発生時であっても、前記検出器によって前記内部電源線への電力供給が検出されないときには、前記開閉装置を開放する、請求項３記載の電動車両。
5. 前記制御装置は、
   前記蓄電装置の充電要求指示を発生させる充電開始指示部と、
   前記蓄電装置の充電終了を判定する充電終了判定部と、
   前記充電要求指示の発生に応答して前記開閉装置を投入するとともに、前記充電終了が判定されるのに応答して前記開閉装置を開放するための開閉制御部とを含み、
   前記電動車両の電源停止後の所定タイミングにおいて、前記開閉装置が投入される所定期間が少なくとも１つ設けられ、
   前記充電開始指示部は、前記所定期間中に前記検出器によって前記内部電源線への電力供給が検出されたときに、前記前記充電要求指示を発生する、請求項３記載の電動車両。
6. 前記制御装置は、
   前記電動車両の内部での異常発生を検知する異常検知部をさらに含み、
   前記開閉制御部は、前記異常検知部により異常発生が検知されたときに、前記開閉装置を開放する、請求項２記載の電動車両。
7. 前記充電開始指示部は、所定の指示部への操作入力に応答して前記充電要求指示を発生する、請求項２、４または６記載の電動車両。
8. 前記充電開始指示部は、前記蓄電装置の充電残量に応じて前記充電要求指示を発生する、請求項２、４または６記載の電動車両。
9. 前記充電開始指示部は、定期的に前記蓄電装置の充電残量を検知するとともに、検知した充電残量が所定値以下のときに前記充電要求指示を発生する、請求項８記載の電動車両。
10. 前記充電開始指示部は、時刻に応じて前記充電要求指示を発生する、請求項２、４または６記載の電動車両。
11. 前記外部電源からの電力を伝達するための内部電源線をさらに備え、
    前記開閉装置は、前記給電ノードと前記内部電源線との間に接続され、
    前記電力消費機器は、
    前記内部電源線および前記蓄電装置の間に設けられ、前記内部電源線から受けた前記外部電源からの供給電力を前記蓄電装置の充電電力に変換するための電力変換器を含む、請求項１記載の電動車両。

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