JP2012130193A - 車両用電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の蓄電池と車両外部の電源部との電力授受を行う際に、導通式あるいは非接触式のいずれかを使い分けることのできるものにおいて、電力変換装置を簡素化して、車載への搭載性、重量面、コスト面に優れる車両用電源装置を提供する。
【解決手段】車両に搭載される蓄電池１０と、車両外部の電源部２１２、２２２との間で電力授受を行う車両用電源装置において、導通電力授受手段５０に設けられて、蓄電池１０および電源部２１２間の電力変換を行う導通電力授受用の電力変換部４２と、非接触電力授受手段６０に設けられて、蓄電池１０および電源部２２２間の電力変換を行う非接触電力授受用の電力変換部４２とが、１つの共通電力変換部４２として設定されるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両に搭載される蓄電池と、車両外部の電源部との間で電力の授受を行う車両用電源装置に関するものである。

従来の車両用電源装置として、例えば特許文献１に示されたものが知られている。特許文献１の車両用電源装置（システム）は、車両に搭載された蓄電部と住宅電源とが電気的に接続された状態で電力の授受を行う導通充電手段と、蓄電部と車両外部の誘導充電型充電器とが磁気的に結合された状態で電力の授受を行う誘導充電手段との、２つの充電手段を備えている。

導通充電手段においては、コネクタによって住宅電源と車両とが接続されると、住宅電源からの商用交流電力は、インバータによって直流電力に変換されて、蓄電部に充電されるようになっている。また、誘導充電手段においては、誘導充電型充電器のパドルに自己誘導起電力が誘起され、これによって車両側のポートに相互誘導起電力が誘起され、ポートに誘起された電圧が整流回路によって直流電圧に整流されて、蓄電部に充電されるようになっている。このように、特許文献１では、導通式あるいは誘導式による２種類の充電が可能となっている。

特開２００８−２２０１３０号公報

しかしながら、上記特許文献１では、導通充電手段において電力変換用のインバータを設けており、また、誘導充電手段において電力変換（整流）用の整流回路を設けている。即ち、各充電手段に１つずつの電力変換装置を設けるようにしているので、装置全体としての大型化を招き、車載時のスペースを大きく必要とすると共に、重量増、コスト増を招くという問題がある。

本発明の目的は、上記問題に鑑み、車両の蓄電池と車両外部の電源部との電力授受を行う際に、導通式あるいは非接触式のいずれかを使い分けることのできるものにおいて、電力変換装置を簡素化して、車載への搭載性、重量面、コスト面に優れる車両用電源装置を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。

請求項１に記載の発明では、車両に搭載される蓄電池（１０）と、車両外部の電源部（２１２、２２２）との間で電力授受を行う車両用電源装置において、
蓄電池（１０）と電源部（２１２）との間を電気的に接続した状態で電力授受を行う導通電力授受手段（５０）と、
蓄電池（１０）と電源部（２２２）との間を磁気的に結合した状態で電力授受を行う非接触電力授受手段（６０）とを備え、
導通電力授受手段（５０）に設けられて、蓄電池（１０）および電源部（２１２）間の電力変換を行う導通電力授受用の電力変換部（４２）と、
非接触電力授受手段（６０）に設けられて、蓄電池（１０）および電源部（２２２）間の電力変換を行う非接触電力授受用の電力変換部（４２）とは、１つの共通電力変換部（４２）として設定されたことを特徴としている。

この発明によれば、前述した特許文献１のように各充電手段に１つずつの電力変換装置を設けるものに比較して、１つの共通電力変換部（４２）での対応を可能とすることができるので、電力変換部（４２）を簡素化して、車載への搭載性、重量面、コスト面に優れる車両用電源装置１００とすることができる。

請求項２に記載の発明では、共通電力変換部（４２）は、電源部（２１２、２２２）から蓄電池（１０）への電力変換、および蓄電池（１０）から電源部（２１２、２２２）への電力変換の双方を可能とすることを特徴としている。

この発明によれば、電源部（２１２、２２２）から蓄電池（１０）への充電に加えて、電源部（２１２、２２２）側で電力が必要とされるときに、車両の蓄電池（１０）から電源部（２１２、２２２）への放電も可能となる。

請求項３に記載の発明では、車両は、蓄電池（１０）の電力の形態を変換する電動機用電力変換部（４２）と、
電動機用電力変換部（４２）によって変換された電力によって駆動する電動機部（４３）とを備え、
共通電力変換部（４２）は、電動機用電力変換部（４２）と共用されたことを特徴としている。

この発明によれば、車両に搭載される電動機用電力変換部（４２）を活用することで、導通電力授受手段（５０）、および非接触電力授受手段（６０）における電力変換部（４２）を新たに設定する必要がないので、更に、電力変換部を簡素化して、車載への搭載性、重量面、コスト面に優れる車両用電源装置（１００）とすることができる。

ここで、前述した特許文献１の車両用電源装置には、インダクティブチャージ選択スイッチが設けられており、充電を実施するに際して、ユーザは導通式および誘導式のうち、誘導式を行う際には、選択スイッチを押して誘導式を実施する要求を入力するようにしている。この場合は、ユーザの手間が増え、使い勝手の面が良くないという問題があった。

よって、この使い勝手を向上させるために、請求項４に記載の発明では、導通電力授受手段（５０）、および非接触電力授受手段（６０）の作動を制御する制御部（７０）を備え、
制御部（７０）は、非接触電力授受手段（６０）を作動させているときに、導通電力授受手段（５０）による電力授受の準備段階であることを検知すると、非接触電力授受手段（６０）の作動を停止させると共に、導通電力授受手段（５０）による蓄電池（１０）と電源部（２１２）との間の電気的接続を検知すると、導通電力授受手段（５０）を作動させることを特徴としている。

この発明によれば、ユーザが選択スイッチ等でいちいち充電方式を選択しなくても、制御部（７０）によって、導通電力授受手段（５０）による電力授受の準備段階であることが検知されれば、自動的に非接触電力授受手段（６０）による電力授受から導通電力授受手段（５０）による電力授受に切替えられるので、使い勝手の良い車両用電源装置（１００）とすることができる。

更に、請求項４に記載の発明に対して、請求項５に記載の発明では、制御部（７０）は、導通電力授受手段（５０）を作動させているときに、導通電力授受手段（５０）による蓄電池（１０）と電源部（２１２）との間の電気的接続の解除を検知すると、導通電力授受手段（５０）の作動を停止させ、非接触電力授受手段（６０）を作動させることを特徴としている。

この発明によれば、ユーザが選択スイッチ等でいちいち充電方式を選択しなくても、制御部（７０）によって、導通電力授受手段（５０）による蓄電池（１０）と電源部（２１２）との間の電気的接続の解除が検知されれば、自動的に導通電力授受手段（５０）による電力授受から非接触電力授受手段（６０）による電力授受に切替えられるので、使い勝手の良い車両用電源装置（１００）とすることができる。

請求項６に記載の発明では、車両には、導通電力授受手段（５０）、および非接触電力授受手段（６０）の作動状態を表示する表示部（９０）が設けられており、
制御部（７０）は、導通電力授受手段（５０）、あるいは非接触電力授受手段（６０）の作動を制御しているときに、導通電力授受手段（５０）、あるいは非接触電力授受手段（６０）のいずれが作動状態にあるかを表示部（９０）に表示することを特徴としている。

この発明によれば、充電時において、ユーザは表示部（９０）によって、いずれの充電方式で充電が成されているかを容易に認識することができる。よって、例えばユーザが導通電力授受手段（５０）を用いた充電を実施しており、この充電が完了した後に、車両と電源部（２１２）とを接続したまま、車両を作動させてしまうような事態を防止することができる。

請求項７に記載の発明では、車両に搭載される蓄電池（１０）と、車両外部の電源部（２１２、２２２）との間で電力授受を行う車両用電源装置において、
蓄電池（１０）と電源部（２１２）との間を電気的に接続した状態で電力授受を行う導通電力授受手段（５０）と、
蓄電池（１０）と電源部（２２２）との間を磁気的に結合した状態で電力授受を行う非接触電力授受手段（６０）と、
導通電力授受手段（５０）、および非接触電力授受手段（６０）の作動を制御する制御部（７０）とを備え、
制御部（７０）は、非接触電力授受手段（６０）を作動させているときに、導通電力授受手段（５０）による電力授受の準備段階であることを検知すると、非接触電力授受手段（６０）の作動を停止させると共に、導通電力授受手段（５０）による蓄電池（１０）と電源部（２１２）との間の電気的接続を検知すると、導通電力授受手段（５０）を作動させることを特徴としている。

この発明によれば、請求項４に記載の発明と同様に、ユーザが選択スイッチ等でいちいち充電方式を選択しなくても、制御部（７０）によって、導通電力授受手段（５０）による電力授受の準備段階であることが検知されれば、自動的に非接触電力授受手段（６０）による電力授受から導通電力授受手段（５０）による電力授受に切替えられるので、使い勝手の良い車両用電源装置（１００）とすることができる。

請求項８に記載の発明では、制御部（７０）は、導通電力授受手段（５０）を作動させているときに、導通電力授受手段（５０）による記蓄電池（１０）と電源部（２１２）との間の電気的接続の解除を検知すると、導通電力授受手段（５０）の作動を停止させ、非接触電力授受手段（６０）を作動させることを特徴としている。

この発明によれば、請求項５に記載の発明と同様に、ユーザが選択スイッチ等でいちいち充電方式を選択しなくても、制御部（７０）によって、導通電力授受手段（５０）による蓄電池（１０）と電源部（２１２）との間の電気的接続の解除が検知されれば、自動的に導通電力授受手段（５０）による電力授受から非接触電力授受手段（６０）による電力授受に切替えられるので、使い勝手の良い車両用電源装置（１００）とすることができる。

尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

第１実施形態における車両用電源装置を示す概略構成図である。 第１実施形態における車両用電源装置を示す詳細構成図である。 第１実施形態において、充電制御装置が行う導通電力授受装置と非接触電力授受装置との切り替え要領を示すフローチャートである。 第２実施形態における車両用電源装置を示す詳細構成図である。 第３実施形態における表示部を示す正面図である。 第４実施形態における車両用電源装置を示す概略構成図である。 第４実施形態における車両用電源装置を示す詳細構成図である。

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

（第１実施形態）
以下、本発明にかかる車両用電源装置１００をハイブリッド車両に適用した場合の第１実施形態について、図１〜図３を参照しながら説明する。

図１、図２に示すように、車両には、高電圧バッテリ１０、主機ユニット２０、電動パワステユニット３０、および空調ユニット４０が搭載されており、高電圧バッテリ１０の電力を基にして各ユニット２０、３０、４０が駆動されるようになっている。各ユニット２０、３０、４０の作動は、車両制御装置８０によって制御されるようになっている。そして、車両用電源装置１００は、高電圧バッテリ１０と、車両外部に設けられた外部電源２１２、２２２（各充電器２１０、２２０）との間で電力の授受を行う装置であり、導通電力授受装置５０、非接触電力授受装置６０、および充電制御装置７０を備えている。

まず、高電圧バッテリ１０、各ユニット２０、３０、４０、および車両制御装置８０について説明する。

高電圧バッテリ１０は、車載高電圧システムを構成する直流用の蓄電池であり、その端子電圧が高圧（例えば百Ｖ以上）となるように設定されている。高電圧バッテリ１０は、充放電可能に構成された二次電池であり、例えばニッケル水素電池やリチウムイオン電池等が使用されている。高電圧バッテリ１０には、負荷として、主機ユニット２０、電動パワステユニット３０、および空調ユニット４０が接続されている。

高電圧バッテリ１０の一方の端子（ここでは、正極を例示）には、リレー１１を介して負荷が接続されており、また、他方の端子（ここでは、負極を例示）には、高抵抗リレー１２および抵抗体１３と、低抵抗リレー１４との並列接続体を介して負荷が接続されている。

主機ユニット２０は、車両における走行用の駆動源、および発電部となるユニットであり、コンデンサ２１、主機用インバータ２２、主機用モータジェネレータ２３、および車両制御装置８０を備えている。

コンデンサ２１は、高電圧バッテリ１０から出力される電力、あるいは主機用モータジェネレータ２３から出力される回生電力に含まれる変動成分を低減する蓄電部である。

主機用インバータ２２は、高電圧バッテリ１０と主機用モータジェネレータ２３との間において電力形態の変換および電力量を調整する電力変換部である。つまり、主機用インバータ２２は、高電圧バッテリ１０の直流電力を交流電力に変換（ＤＣ／ＡＣ変換）すると共に、主機用モータジェネレータ２３に必要とされる電力量を調整するようになっている。あるいは、主機用インバータ２２は、減速時において車両の駆動輪からの駆動力によって、主機用モータジェネレータ２３が回転駆動されることで交流の回生電力が得られたときには、交流の回生電力を直流電力に変換（ＡＣ／ＤＣ変換）して高電圧バッテリ１０に供給（充電）するようになっている。このように、主機用インバータ２２は、双方向の電力変換が可能となっている。

主機用インバータ２２は、詳細には、高電位側のスイッチング素子２２ａと、低電位側のスイッチング素子２２ｃとの直列接続体を３対備えている。また、高電位側のスイッチング素子２２ａには逆並列にフリーホイールダイオード２２ｂが接続されており、低電位側のスイッチング素子２２ｃには、逆並列にフリーホイールダイオード２２ｄが接続されている。尚、図２では、スイッチング素子２２ａ、２２ｃとして、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を例示している。各スイッチング素子２２ａ、２２ｃの開閉切替えは、車両用制御装置８０によって制御されるようになっており、上記のような高電圧バッテリ１０と主機用モータジェネレータ２３との間における電力変換および電力量調整が可能となっている。

尚、車両用制御装置８０は、車載高電圧システムから絶縁された車載低電圧システムを構成しており、端子電圧が低い（例えば数Ｖ〜十数Ｖ）低電圧バッテリを直接の電源とする。この低電圧バッテリは、高電圧バッテリ１０を電力供給源としており、高電圧バッテリ１０の電圧がＤＣ／ＤＣコンバータによって降下されて、降下された出力電圧が引加されるようになっている。

主機用モータジェネレータ２３は、電動機および発電機の両機能を有する３相交流の回転電機である。主機用モータジェネレータ２３の回転軸の一方の端部は、内燃機関の出力軸（クランク軸）に直結されており、他方の端部は、変速装置を介して駆動輪に機械的に連結されている。主機用モータジェネレータ２３は、上記の主機用インバータ２２に接続されて、主機用インバータ２２によって作動制御されるようになっている。つまり、主機用モータジェネレータ２３は、主機用インバータ２２によって電力変換および電力調整された電量が供給されると、回転数および駆動トルクが制御されて、駆動輪に必要とされる駆動力を与える電動機（走行用駆動源）として機能する。あるいは、主機用モータジェネレータ２３は、減速時において駆動輪からの駆動力によって回転駆動されると、交流の回生電力を発生する発電機として機能する。

電動パワステユニット３０は、パワステ用モータ３３の駆動力によって、車両におけるステアリングの操作力を軽減するユニットであり、コンデンサ３１、パワステ用インバータ３２、パワステ用モータ３３、および車両制御装置８０を備えている。

コンデンサ３１は、高電圧バッテリ１０から出力される電力に含まれる変動成分を低減する蓄電部である。

パワステ用インバータ３２は、高電圧バッテリ１０とパワステ用モータ３３との間において電力形態の変換および電力量を調整する電力変換部である。つまり、パワステ用インバータ３２は、高電圧バッテリ１０の直流電力を交流電力に変換（ＤＣ／ＡＣ変換）すると共に、パワステ用モータ３３に必要とされる電力量を調整するようになっている。

パワステ用インバータ３２は、主機用インバータ２２と同様に、高電位側のスイッチング素子３２ａと、低電位側のスイッチング素子３２ｃとの直列接続体を３対備えている。また、高電位側のスイッチング素子３２ａには逆並列にフリーホイールダイオード３２ｂが接続されており、低電位側のスイッチング素子３２ｃには、逆並列にフリーホイールダイオード３２ｄが接続されている。尚、図２では、スイッチング素子３２ａ、３２ｃとして、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を例示している。各スイッチング素子３２ａ、３２ｃの開閉切替えは、車両用制御装置８０によって制御されるようになっており、上記のような高電圧バッテリ１０とパワステ用モータ３３との間における電力変換および電力量調整が可能となっている。

パワステ用モータ３３は、３相交流の電動機である。パワステ用モータ３３の回転軸は、ステアリングの主軸にギア機構等を介して連結されている。パワステ用モータ３３は、上記のパワステ用インバータ３２に接続されて、パワステ用インバータ３２によって作動制御されるようになっている。つまり、パワステ用モータ３３は、パワステ用インバータ３２によって電力変換および電力調整された電量が供給されると、回転数および駆動トルクが制御されて、ステアリングの主軸に必要とされる駆動力を付加（アシスト）するようになっている。

空調ユニット４０は、空調用モータ４３の駆動力によって、冷凍サイクル内の圧縮機を駆動すると共に、冷凍サイクル内の蒸発器、およびエンジン冷却水を加熱源とするヒータコアを用いた空調空気の温度調整を行うユニットであり、コンデンサ４１、空調用インバータ４２、空調用モータ４３、および車両制御装置８０を備えている。

コンデンサ４１は、高電圧バッテリ１０から出力される電力に含まれる変動成分を低減する蓄電部である。

空調用インバータ４２は、高電圧バッテリ１０と空調用モータ４３との間において電力形態の変換および電力量を調整する電動機用電力変換部である。つまり、空調用インバータ４２は、高電圧バッテリ１０の直流電力を交流電力に変換（ＤＣ／ＡＣ変換）すると共に、空調用モータ４３に必要とされる電力量を調整するようになっている。あるいは、後述するように、外部電源２１０、２２０からの商用交流電力を直流電力に変換（ＡＣ／ＤＣ変換）して高電圧バッテリ１０に供給（充電）するようになっている。このように、空調用インバータ４２は、双方向の電力変換が可能となっている。

空調用インバータ４２は、主機用インバータ２２と同様に、高電位側のスイッチング素子４２ａと、低電位側のスイッチング素子４２ｃとの直列接続体を３対備えている。また、高電位側のスイッチング素子４２ａには逆並列にフリーホイールダイオード４２ｂが接続されており、低電位側のスイッチング素子４２ｃには、逆並列にフリーホイールダイオード４２ｄが接続されている。尚、図２では、スイッチング素子４２ａ、４２ｃとして、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を例示している。各スイッチング素子４２ａ、４２ｃの開閉切替えは、車両用制御装置８０によって制御されるようになっており、上記のような高電圧バッテリ１０と空調用モータ４３との間における電力変換および電力量調整が可能となっている。

空調用モータ４３は、３相交流の電動機である。空調用モータ４３の回転軸は、圧縮機の主軸に連結されている。空調用モータ４３は、上記の空調用インバータ４２に接続されて、空調用インバータ４２によって作動制御されるようになっている。つまり、空調用モータ４３は、空調用インバータ４２によって電力変換および電力調整された電量が供給されると、回転数および駆動トルクが制御されて、圧縮機の主軸に必要とされる駆動力を付加するようになっている。

そして、空調用モータ４３のＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルに対応する各端子と、空調用インバータ４２の各出力端子とを結ぶ各電気線には、リレー４４がそれぞれ設けられている。リレー４４は、各電気線を開閉する開閉手段であり、空調用インバータ４２を介して外部電源２１２、２２２と高電圧バッテリ１０との間で電力の授受がなされる際に、この電力が空調用モータ４３に流れ込むことを阻止するためのものである。リレー４４の開閉作動は、充電制御装置７０によって制御されるようになっている。

次に、車両用電源装置１００における導通電力授受装置５０、非接触電力授受装置６０、および充電制御装置７０について説明する。

導通電力授受装置５０は、高電圧バッテリ１０と導通充電型充電器２１０（外部電源２１２）との間で電気的に接続された状態で電力の授受を行う導通電力授受手段である。ここで言う電力の授受とは、高電圧バッテリ１０に対する外部電源２１２からの充電、あるいは外部電源２１２に対する高電圧バッテリ１０からの放電を意味する。導通電力授受装置５０は、上記各インバータ２２、３２、４２のうち、例えば空調用インバータ４２を共通電力変換部として共用しており、空調用インバータ４２、車両側コネクタ５１、電力授受用電気経路５２、リアクトル５３、コンデンサ５４、およびリレー５５等より構成されている。

コネクタ５１は、導通充電型充電器２１０（充電器側コネクタ２１１）との直接の電気的接続を行う車両側接続部であり、外部電源２１２の型式に応じて、商用単相交流電源（１００Ｖ）、あるいは商用３相交流電源（２００Ｖ）に対応可能なように形成されている。車両の前方（例えばボンネットの前方中央位置）、あるいは後ろ側方（例えば給油口の反対側となる側方位置）のボディ表面には開口部が形成されており、この開口部から内側となる所定空間内にコネクタ５１は収容されている。そして、開口部には、この開口部を開閉する充電リッド（充電用蓋）が設けられている。充電リッドを開くと、ユーザは外部からコネクタ５１と対峙することができるようになっている。

コネクタ５１には、２本あるいは３本の電力授受用電気経路５２の一端側が接続されており、電力授受用電気経路５２の他端側は、空調用インバータ４２の各出力端子と、空調用モータ４３の各コイルの端子との間に結線されている。そして、各電力授受用電気経路５２には、コネクタ５１側から空調用インバータ４２側に向けて、リアクトル５３、コンデンサ５４、およびリレー５５が設けられている。

リアクトル５３は、エネルギを蓄える充電用の巻線であり、コンデンサ５３は、充電時の電力に含まれる変動成分を低減する蓄電部である。リレー５５は、各電力授受用電気経路５２を開閉する開閉手段であり、空調用インバータ４２が空調用モータ４３の作動制御を行っている際に、空調用インバータ４２と、外部電源２１２とが電気的に接続される事態を回避するためのものである。リレー５５の開閉作動は、充電制御装置７０によって制御されるようになっている。

尚、導通充電型充電器２１０は、例えば住宅、あるいは充電ステーションにおける電源、つまり車両にとって外部となる外部電源２１２から充電器側コネクタ２１１を延設した充電器である。外部電源２１２としては、例えば住宅、あるいは充電ステーションの商用単相交流電源（１００Ｖ）、あるいは商用３相交流電源（２００Ｖ）が使用される。充電器側コネクタ２１１は、車両側コネクタ５１に対して接続および分離が可能となっている。外部電源２１２は、本発明の電源部に対応する。

非接触電力授受装置６０は、高電圧バッテリ１０と非接触充電型充電器２２０（外部電源２２２）との間で磁気的に結合された状態、つまり電磁誘導あるいは磁気共鳴によって電力の授受を行う非接触電力授受手段である。ここで言う電力の授受とは、高電圧バッテリ１０に対する外部電源２２２からの充電、あるいは外部電源２２２に対する高電圧バッテリ１０からの放電を意味する。非接触電力授受装置６０は、導通電力授受装置５０と同様に、上記各インバータ２２、３２、４２のうち、例えば空調用インバータ４２を共通電力変換部として共用しており、空調用インバータ４２、ポート６１、電力授受用電気経路６２、コンデンサ６３、およびリレー６４等より構成されている。

ポート６１は、非接触充電型充電器２２０のパドル２２１と共にトランス（２次側トランス）を形成し、非接触充電型充電器２２０（パドル２２１）との磁気的な結合を行うものである。ポート６１には、２本の電力授受用電気経路６２の一端側が接続されており、電力授受用電気経路６２の他端側は、空調用インバータ４２の３つ出力端子のうちの２つと、これに対応する空調用モータ４３のコイルの端子との間に結線されている。そして、各電力授受用電気経路６２には、ポート６１側から空調用インバータ４２側に向けて、コンデンサ６３、およびリレー６４が設けられている。

コンデンサ６３は、充電時の電力に含まれる変動成分を低減する蓄電部である。リレー６４は、各電力授受用電気経路６２を開閉する開閉手段であり、空調用インバータ４２が空調用モータ４３の作動制御を行っている際に、空調用インバータ４２と、外部電源２２２とが電気的に接続される事態を回避するためのものである。リレー６４の開閉作動は、充電制御装置７０によって制御されるようになっている。

尚、非接触充電型充電器２２０は、例えば充電ステーションにおける電源、つまり車両にとって外部となる外部電源２２２から整流回路２２３、高周波インバータ２２４、コンデンサ２２５を介してパドル２２１が接続された充電器である。外部電源２２２は、本発明の電源部に対応する。パドル２２１は、非接触電力授受装置６０のポート６１と共にトランス（１次側トランス）を形成する。外部電源２２２から整流回路２２３、高周波インバータ２２４、コンデンサ２２５を介してパドル２２１に電流が流れると、パドル２２１には起電力（自己誘導起電力）が誘起され、さらに、トランスの２次側を形成するポート６１には起電力（相互誘導起電力）が誘起されるようになっている。

充電制御装置７０は、導通電力授受装置５０と導通充電型充電器２１０とによって、あるいは非接触電力授受装置６０と非接触充電型充電器２２０とによって高電圧バッテリ１０に充電する際に（あるいは、高電圧バッテリ１０から放電させる際に）、導通電力授受装置５０、あるいは非接触電力授受装置６０の作動を制御する制御部である。

充電制御装置７０は、高電圧バッテリ１０の充電（放電）の際に、リレー４４、５５、６４の開閉、および空調用インバータ４２の各スイッチング素子４２ａ、４２ｃの開閉（切替え）を行う。また、充電制御装置７０は、充電リッドの開閉状態の検知機能、車両ドアの開閉状態の検知機能、車両側コネクタ５１と充電器側コネクタ２１１との接続状態の検知機能、車両が非接触充電型充電器２２０に近接したときの非接触充電型充電器２２０有無の検知機能を備えている。

次に、本実施形態における作動について、説明する。

車両作動時においては、車両制御装置８０によって、各インバータ２２、３２、４２が制御され、これに伴い、主機用モータジェネレータ２３、パワステ用モータ３３、空調用モータ４３が、必要とされる回転数、駆動トルクとなるように作動制御される。そして、各ユニット２０、３０、４０の作動が制御されることになる。

そして、主機用モータジェネレータ２３、パワステ用モータ３３、空調用モータ４３の使用により、高電圧バッテリ１０の蓄電量が低下すると、充電が必要になり、ユーザによって充電が行われることになる。本実施形態の車両用電源装置１００では、導通電力授受装置５０、および非接触電力授受装置６０を備えており、以下の各種状況に応じて、充電制御装置７０によって、いずれかの電力授受装置５０、６０が自動的に選択され、充電の制御がなされるようになっている。以下、図３のフローチャートを用いて、その詳細について説明する。

まず、図３のステップＳ１００で、充電制御装置７０は、車両側コネクタ５１への充電器側コネクタ２１１の接続の有無を判定する。充電制御装置７０は、両コネクタ５１、２１１の接続を検知すれば、例えば、ユーザが自宅、あるいは充電ステーションで導通充電型充電器２１０を用いた充電要求を持ったことを認識する。以下、導通充電型充電器２１０を用いた充電を接触充電と呼ぶ。

ステップＳ１００で否定判定、つまり車両側コネクタ５１へ充電器側コネクタ２１１は接続されていない判定すると、ステップＳ１１０で、充電制御装置７０は、例えば無線通信によって非接触充電型充電器２２０を認識したか否かを判定する。これは、例えば、ユーザが充電のために充電ステーションに車両を乗り入れ、所定の充電位置に停車させると、充電制御装置７０は、充電ステーションに設けられた非接触充電型充電器２２０が車両の近傍にあることを認識する、あるいは、ユーザが車両を充電ステーションに停車させなければ、車両の近傍には非接触充電型充電器２２０は無いと認識する、とうことである。充電制御装置７０は、非接触充電型充電器２２０の存在を認識すれば、ユーザが非接触充電型充電器２２０を用いた充電要求を持ったことを認識する。以下、非接触充電型充電器２２０を用いた充電を非接触充電と呼ぶ。尚、充電制御装置７０は、ステップＳ１１０で否定判定すると、ステップＳ１００に戻る。

ステップＳ１１０で肯定判定すると、ステップＳ１２０で、充電制御装置７０は、充電リッド、および車両ドアが閉じられているか否かを判定する。充電制御装置７０は、充電リッドが閉じられていることを検知すれば、ユーザは導通充電型充電器２１０を用いた充電を行わないことを認識する。また、充電制御装置７０は、車両ドアが閉じられていることを検知すれば、ユーザは車外での何らかの作業を行わないことを認識する。充電制御装置７０は、ステップＳ１２０で否定判定すると、ステップＳ１００に戻る。

ステップＳ１２０で肯定判定すると、接触充電の可能性がないことから、充電制御装置７０は、ステップＳ１３０で、非接触充電型充電器２２０を用いた非接触充電を実施する。このとき、充電制御装置７０は、非接触電力授受装置６０を作動させる。つまり、リレー４４、５５を開き、また、リレー６４を閉じる。そして、パドル２２１、およびポート６１において起電力を誘起させ、更に、空調用インバータ４２の各スイッチング素子４２ａ、４２ｃの切替えを行うことで、外部電源２２２からの交流電力を直流電力に変換して、高電圧バッテリ１０への充電を行う。

そして、ステップＳ１４０で、非接触充電による充電が完了したか否かを判定する。ここでは、充電制御装置７０は、高電圧バッテリ１０が満充電となった場合、あるいは、充電システム、ユーザによって設定された充電量に到達した場合に充電が完了したと判定する。充電制御装置７０は、ステップＳ１４０で充電が完了したと判定すると充電制御を終了させる。また、充電制御装置７０は、充電が完了していないと判定するとステップＳ１５０に進む。

ステップＳ１５０では、上記ステップＳ１３０を実行する中で、充電制御装置７０は、充電リッド、あるいは車両ドアが開かれたか否かを判定する。充電制御装置７０は、充電リッドが開かれたことを検知すれば、ユーザは導通充電型充電器２１０を用いた充電要求を持ったことを認識する。あるいは、充電制御装置７０は、車両ドアが開かれたことを検知すれば、ユーザは車外に出て、何らかの作業を行うことを認識する。これら充電リッドが開かれたこと、あるいは車両ドアが開かれたことは、本発明において「導通電力授受手装置５０による電力授受の準備段階であること」に対応する。よって、ステップＳ１５０で肯定判定すると、充電制御装置７０は、次のステップ１６０において、ステップＳ１３０で実施し始めた非接触充電型充電器２２０を用いた非接触充電を停止させる。非接触充電の停止にあたっては、充電制御装置７０は、非接触電力授受装置６０の作動を停止させる。つまり、リレー６４を開き、空調用インバータ４２の各スイッチング素子４２ａ、４２ｃの切替えを停止させる。そして、充電制御装置７０は、ステップＳ１００に戻る。尚、ステップＳ１５０で否定判定すれば、充電制御装置７０は、ステップＳ１３０における非接触充電を継続する。

一方、ステップＳ１１０で、肯定判定、即ち、車両側コネクタ５１への充電器側コネクタ２１１の接続が有ると判定すると、充電制御装置７０は、ステップＳ１７０で、導通充電型充電器２１０を用いた接触充電を実施する。このとき、充電制御装置７０は、導通電力授受装置５０を作動させる。つまり、リレー４４、６０を開き、また、リレー５５を閉じる。そして、空調用インバータ４２の各スイッチング素子４２ａ、４２ｃの切替えを行うことで、外部電源２１２からの交流電力を直流電力に変換して、高電圧バッテリ１０への充電を行う。

そして、ステップＳ１８０で、接触充電による充電が完了したか否かを判定する。充電完了の判定要領は、ステップＳ１４０の場合と同様である。充電制御装置７０は、ステップＳ１８０で充電が完了したと判定すると充電制御を終了させる。また、充電が完了していないと判定するとステップＳ１９０に進む。

ステップＳ１９０では、上記ステップＳ１７０を実行する中で、充電制御装置７０は、車両側コネクタ５１から充電器側コネクタ２１１が外されたか否かを判定する。充電制御装置７０は、車両側コネクタ５１から充電器側コネクタ２１１が外されたことを検知すれば、ユーザは導通充電型充電器２１０を用いた接触充電を終了したことを認識する。車両側コネクタ５１から充電器側コネクタ２１１が外されたことは、本発明において「導通電力授受装置５０による高圧バッテリ１０との外部電源２１２との間の電気的接続が解除されたこと」に対応する。よって、充電制御装置７０は、ステップＳ１９０で肯定判定すると、ステップＳ２００で、接触充電を停止させる。接触充電の停止にあたっては、充電制御装置７０は、導通電力授受装置５０の作動を停止させる。つまり、リレー５５を開き、空調用インバータ４２の各スイッチング素子４２ａ、４２ｃの切替えを停止させる。尚、ステップＳ１９０で否定判定すれば、充電制御装置７０は、ステップＳ１７０の接触充電を継続する。

そして、ステップＳ２００で、充電制御装置７０は、接触充電を停止させると、再びステップＳ１００に戻り、コネクタ５１、２１１の接続有無（ステップＳ１００）、非接触充電型充電器２２０の有無（ステップＳ１１０）、および非接触充電型充電器２２０の有無、充電リッド、車両ドアの閉状態を確認して、非接触充電の要求に合致すればステップＳ１３０で非接触充電を実施していく。

以上のように、本実施形態では、まず、導通電力授受装置５０、および非接触電力授受装置６０の２つを有する車両用電源装置１００において、導通電力授受装置５０の電力変換部、および非接触電力授受装置６０の電力変換部を、１つの共通電力変換部４２として設定しているので、電力変換部を簡素化して、車載への搭載性、重量面、コスト面に優れる車両用電源装置１００とすることができる。

また、共通電力変換部４２は、スイッチング素子４２ａ、４２ｃ、およびフリーホイールダイオード４２ｂ、４２ｄを用いた双方向の電力変換を可能としているので、上記実施形態で説明した高電圧バッテリ１０への充電に加えて、住宅や充電ステーション側で電力が必要とされるときに、車両の高電圧バッテリ１０から住宅や充電ステーションの外部電源２１２、２２２への放電も可能となる。

また、共通電力変換部４２は、車両に搭載される各種ユニット２０、３０、４０に設けられているインバータ（電力変換部）２２、３２、４２のうち、いずれかと共用されるようにしているので、更に、電力変換部を簡素化して、車載への搭載性、重量面、コスト面に優れる車両用電源装置１００とすることができる。

また、導通電力授受装置５０、および非接触電力授受装置６０の２つを有する車両用電源装置１００において、図３で説明したように、各種状況に応じて充電制御装置７０が、導通電力授受装置５０、あるいは非接触電力授受装置６０を選択して作動させるようにしているので、ユーザが都度、選択スイッチ等で充電方式の要求設定をする必要がなく、また、誤りがなく、使い勝手の良い車両用電源装置１００とすることができる。

（第２実施形態）
第２実施形態の車両用充電装置１００Ａを図４に示す。第２実施形態は、上記第１実施形態の導通電力授受装置５０、および非接触電力授受装置６０における共通電力変換部（空調用インバータ）４２を共通電力変換部４２Ａに変更したものである。

共通電力変換部４２Ａは、整流回路４２ｅと力率改善回路４２ｆを備えている。整流回路４２ｅは、整流用のダイオードを備えた回路であり、外部電源２１２、２２２からの交流電力を直流電力に変換（ＡＣ／ＤＣ変換）するようになっている。整流回路４２ｅでは、第１実施形態の空調用インバータ４２におけるスイッチング素子４２ａ、４２ｃは備えておらず、よって、整流回路４２ｅは、外部電源２１２、２２２から高電圧バッテリ１０へ充電する際の一方向の電力変換を可能としている。共通電力変換部４２Ａは、充電制御装置７０によって制御されるようになっている。尚、力率改善回路４２ｆは、皮相電力に対する実行電力の割合を示す力率を向上させる、つまり力率をできるだけ１に近づけるための回路である。

第２実施形態では、上記第１実施形態と同様の充電制御（図３のフローチャート）が可能であり、同様の効果を奏することができる。ただし、共通電力変換部４２Ａは、一方向（充電時）の電力変換のみが可能であるため、上記第１実施形態のように、高電圧バッテリ１０から外部電源２１２、２２２側への放電はできない。

（第３実施形態）
第３実施形態を図５に示す。第３実施形態は、上記第１、第２実施形態に対して、充電時において、接触充電と非接触充電のいずれが実施されているかをユーザに示すための表示部９０を設けたものである。

表示部９０は、導通電力授受装置５０の作動による接触充電を実施中であることを示す有線充電表示部９１と、非接触電力授受装置６０の作動による非接触充電を実施中であることを示す無線充電表示部９２とを備えている。各表示部９１、９２は、例えば、車両の速度やエンジン回転数を示す車両計器部９５や、車両の作動状況を示すモニター画面の中の所定領域に配置されている。有線充電表示部９１は、例えば、「有線充電」と表示されたランプとして形成されている。有線充電表示部９１は、接触充電が実施されているときに、充電制御装置７０によって点灯され、それ以外は消灯される。また、無線充電表示部９２は、例えば、「有線充電」と表示されたランプとして形成されている。有線充電表示部９１は、非接触充電が実施されているときに、充電制御装置７０によって点灯され、それ以外は消灯される。

このように、充電時において、ユーザは表示部９０によって、いずれの充電方式（接触充電か非接触充電）で充電が成されているかを容易に認識することができる。よって、例えばユーザが接触充電を実施しており、この充電が完了した後に、車両側コネクタ５１から充電器側コネクタ２１１を外すのを忘れたまま（接続したまま）、車両を作動させてしまうような事態を防止することができる。

（第４実施形態）
第４実施形態の車両用充電装置１００Ｂを図６、図７に示す。第４実施形態は、上記第１〜第３実施形態の空調用インバータ４２、あるいは共通電力変換部４２Ａに対して、導通電力授受装置５０用の電力変換部４２１と、非接触電力授受装置６０用の電力変換部４２２とをそれぞれ設けたものである。

各電力変換部４２１、４２２は、各ユニット２０、３０、４０の各インバータ２２、３２、４２とは独立して設けられている。各電力変換部４２１、４２２は、空調用インバータ４２のようにスイッチング素子およびフリーホイールダイオードによって、双方向の電力変換可能なもの、あるいは、共通電力変換部４２Ａのようにダイオードによって一方向のみの電力変換可能なもの等、いずれとしても良い。

電力変換部４２１は、導通電力授受装置５０の電力授受用電気経路５２に配設されており、外部電源２１２からの交流電力を直流電力に変換（ＡＣ／ＤＣ変換）するようになっている。また、電力変換部４２２は、非接触電力授受装置６０の電力授受用電気経路６２に配設されており、外部電源２２２からの交流電力を直流電力に変換（ＡＣ／ＤＣ変換）するようになっている。各電力変換部４２１、４２２は、充電制御装置７０によって制御されるようになっている。尚、本実施形態では、空調ユニット４０におけるリレー４４は、廃止している。

車両用電源装置１００Ｂの充電時の作動（充電制御）は、基本的には、第１実施形態の場合（図３のフローチャート）と同じであり、充電制御時における同一の効果を奏することができる。つまり、導通電力授受装置５０、および非接触電力授受装置６０の２つを有する車両用電源装置１００において、図３で説明したように、各種状況に応じて充電制御装置７０が、導通電力授受装置５０、あるいは非接触電力授受装置６０を選択して作動させるようにしているので、ユーザが都度、選択スイッチ等で充電方式の要求設定をする必要がなく、また、誤りがなく、使い勝手の良い車両用電源装置１００Ｂとすることができる。

（その他の実施形態）
上記第１実施形態では、空調用インバータ４２を導通電力授受装置５０、および非接触電力授受装置６０の共通電力変換部として使用したが、各ユニット２０、３０、４０の各インバータ２２、３２、４２とは別に共通電力変換部を設定して、使用するようにしても良い。

また、上記第４実施形態では、導通電力授受装置５０の電力変換部４２１、および非接触電力授受装置６０の電力変換部４２２を、各ユニット２０、３０、４０の各インバータ２２、３２、４２とは別に設定したが、各ユニット２０、３０、４０の各インバータ２２、３２、４２と共用して、それぞれ、導通電力授受装置５０の電力変換部４２１、および非接触電力授受装置６０の電力変換部４２２としても良い。

なお、上記各実施形態では、ポート６１、パドル２２１を用いて特許文献１に記載の誘導方式を例に示したが、この部分を非接触電力として公知技術である、直列あるいは並列共振を伴う複数の誘導コイル、あるいは複数のアンテナを用いた共鳴方式に置き換える構成も可能である。

１００、１００Ａ、１００Ｂ 車両用電源装置
１０ 高電圧バッテリ（蓄電池）
４２ 空調用インバータ（電力変換部、共通電力変換部）
４３ 空調用モータ（電動機部）
５０ 導通電力授受装置（導通電力授受手段）
６０ 非接触電力授受装置（非接触電力授受手段）
７０ 充電制御装置（制御部）
９０ 表示部
２１２ 外部電源（電源部）
２２２ 外部電源（電源部）

Claims (8)

1. 車両に搭載される蓄電池（１０）と、車両外部の電源部（２１２、２２２）との間で電力授受を行う車両用電源装置において、
   前記蓄電池（１０）と前記電源部（２１２）との間を電気的に接続した状態で電力授受を行う導通電力授受手段（５０）と、
   前記蓄電池（１０）と前記電源部（２２２）との間を磁気的に結合した状態で電力授受を行う非接触電力授受手段（６０）とを備え、
   前記導通電力授受手段（５０）に設けられて、前記蓄電池（１０）および前記電源部（２１２）間の電力変換を行う導通電力授受用の電力変換部（４２）と、
   前記非接触電力授受手段（６０）に設けられて、前記蓄電池（１０）および前記電源部（２２２）間の電力変換を行う非接触電力授受用の電力変換部（４２）とは、１つの共通電力変換部（４２）として設定されたことを特徴とする車両用電源装置。
2. 前記共通電力変換部（４２）は、前記電源部（２１２、２２２）から前記蓄電池（１０）への電力変換、および前記蓄電池（１０）から前記電源部（２１２、２２２）への電力変換の双方を可能とすることを特徴とする請求項１に記載の車両用電源装置。
3. 前記車両は、前記蓄電池（１０）の電力の形態を変換する電動機用電力変換部（４２）と、
   前記電動機用電力変換部（４２）によって変換された電力によって駆動する電動機部（４３）とを備え、
   前記共通電力変換部（４２）は、前記電動機用電力変換部（４２）と共用されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用電源装置。
4. 前記導通電力授受手段（５０）、および前記非接触電力授受手段（６０）の作動を制御する制御部（７０）を備え、
   前記制御部（７０）は、前記非接触電力授受手段（６０）を作動させているときに、前記導通電力授受手段（５０）による電力授受の準備段階であることを検知すると、前記非接触電力授受手段（６０）の作動を停止させると共に、前記導通電力授受手段（５０）による前記蓄電池（１０）と前記電源部（２１２）との間の電気的接続を検知すると、前記導通電力授受手段（５０）を作動させることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の車両用電源装置。
5. 前記制御部（７０）は、前記導通電力授受手段（５０）を作動させているときに、前記導通電力授受手段（５０）による前記蓄電池（１０）と前記電源部（２１２）との間の電気的接続の解除を検知すると、前記導通電力授受手段（５０）の作動を停止させ、前記非接触電力授受手段（６０）を作動させることを特徴とする請求項４に記載の車両用電源装置。
6. 前記車両には、前記導通電力授受手段（５０）、および前記非接触電力授受手段（６０）の作動状態を表示する表示部（９０）が設けられており、
   前記制御部（７０）は、前記導通電力授受手段（５０）、あるいは前記非接触電力授受手段（６０）の作動を制御しているときに、前記導通電力授受手段（５０）、あるいは前記非接触電力授受手段（６０）のいずれが作動状態にあるかを前記表示部（９０）に表示することを特徴とする請求項４または請求項５に記載の車両用電源装置。
7. 車両に搭載される蓄電池（１０）と、車両外部の電源部（２１２、２２２）との間で電力授受を行う車両用電源装置において、
   前記蓄電池（１０）と前記電源部（２１２）との間を電気的に接続した状態で電力授受を行う導通電力授受手段（５０）と、
   前記蓄電池（１０）と前記電源部（２２２）との間を磁気的に結合した状態で電力授受を行う非接触電力授受手段（６０）と、
   前記導通電力授受手段（５０）、および前記非接触電力授受手段（６０）の作動を制御する制御部（７０）とを備え、
   前記制御部（７０）は、前記非接触電力授受手段（６０）を作動させているときに、前記導通電力授受手段（５０）による電力授受の準備段階であることを検知すると、前記非接触電力授受手段（６０）の作動を停止させると共に、前記導通電力授受手段（５０）による前記蓄電池（１０）と前記電源部（２１２）との間の電気的接続を検知すると、前記導通電力授受手段（５０）を作動させることを特徴とする車両用電源装置。
8. 前記制御部（７０）は、前記導通電力授受手段（５０）を作動させているときに、前記導通電力授受手段（５０）による前記蓄電池（１０）と前記電源部（２１２）との間の電気的接続の解除を検知すると、前記導通電力授受手段（５０）の作動を停止させ、前記非接触電力授受手段（６０）を作動させることを特徴とする請求項７に記載の車両用電源装置。

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