JP2013183520A - 外部給電・充電可能な電動車両 - Google Patents

Abstract

【課題】外部負荷の消費電力に適した単相交流電圧を生成することを可能とすると共に、必要に応じて外部充電用交流電源の供給電力に適した充電を行えるようにし、単相交流電圧の生成時及び外部充電用交流電源による充電時における損失を低減可能な外部給電・充電可能な電動車両を提供する。
【解決手段】制御装置６０が、ＡＣコンセント５０に接続される外部負荷の必要電力の大きさ又はＡＣコンセント５０に接続される外部交流電源の供給電力の大きさに基づき、第１インバータ２０の３相アームの駆動相数と、第２インバータ３０の３相アームの駆動相数とを変更するようにしたので、外部負荷の消費電力に適した単相交流電圧を生成でき、又外部充電用交流電源の供給電力に適した充電を行うことができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、車両に設けられたＡＣコンセントを使用して外部負荷に単相交流の電力の供給、いわゆる外部給電が可能であり、又、外部交流電源を前記ＡＣコンセントに接続して前記車両に搭載された蓄電装置を充電することが可能な外部給電・充電可能な電動車両に関し、例えば、電気自動車、プラグインハイブリッド車両、又は燃料電池車両等に適用して好適な外部給電・充電可能な電動車両に関する。

従来から、車内にＡＣコンセント（ＡＣアウトレット）を設け、単相交流を出力できるようにした電動車両が種々提案されている（特許文献１〜４）。

特許文献１の図８には、バッテリと、前記バッテリの電圧を昇圧し高電圧にする昇圧コンバータと、前記高電圧をＵＶＷの３相の駆動電圧に変換する第１の３相アームからなる第１インバータと、回転エネルギにより３相交流電力を発電する発電機と、前記３相交流電力を前記高電圧に変換するＵＶＷの第２の３相アームからなる第２インバータと、を備え、前記第１の３相アームの各相アームの各中点と、前記第２の３相アームの各相アームの各中点との間に、各単相トランスの１次コイルを接続し、前記各単相トランスの２次コイルを直列に接続した後、整流して、整流電圧をインバータにより単相交流に変換してＡＣコンセントに接続し、前記ＡＣコンセントから単相交流を出力可能としたハイブリッド自動車に搭載可能な交流電圧出力装置が開示されている。

特許文献２の図１には、バッテリと、前記バッテリの電圧をＵＶＷの３相の第１駆動電圧に変換する第１の３相アームからなる第１インバータと、前記バッテリの電圧をＵＶＷの３相の第２駆動電圧に変換する第２の３相アームからなる第２インバータと、前記第１駆動電圧により駆動される第１電動機と、前記第２駆動電圧により駆動される第２電動機と、を備え、前記第１及び第２電動機の各中性点にＡＣコンセントを接続し、前記ＡＣコンセントから単相交流を出力可能にすると共に、外部交流電源により前記バッテリを充電可能としたとした電気動力駆動の車両に搭載可能な電動機駆動及び動力処理装置が開示されている。

特許文献３の図１には、特許文献２と同様な構成を有する電力制御装置を備えた車両において、前記各中性点と前記ＡＣコンセントとの間に、コモンモードチョークコイルとラインバイパスコンデンサとを備え、前記単相交流中の雑音を除去する構成が開示されている。

特許文献４の図２には、第１及び第２の多相交流回転電機と、前記第１及び第２の多相交流回転電機をそれぞれ通電制御する第１及び第２インバータと、前記第１及び第２インバータに直流電力を供給する直流電源と、前記第１の多相交流回転電機における各相コイルの中性点及び前記第２の多相交流回転電機におけるいずれかのコイルの反中性点側にそれぞれ接続され、外部と電力のやり取りを行う第１及び第２の電力線と、前記第１の多相交流回転電機における中性点が第１の電圧となるように前記第１インバータを制御し、前記第２の多相交流回転電機におけるいずれかのコイルの反中性点側が第２の電圧となるように前記第２のインバータを制御すると共に、前記第１及び第２の電圧差が商用交流電圧となるようにする制御装置と、を備えるハイブリッド自動車が開示されている。

特開２００６−３２００７１号公報 特開平４−２９５２０２号公報 特開２００８−１９３７８８号公報 特開２００５−３１８６８２号公報

ところで、特許文献２〜４に係る上記の技術では、電動機及び／又は発電機の中性点を通じて外部給電・充電を行うようにしているので、外部給電・充電処理中に、電動機等の巻線（コイル）の抵抗損失が大きいという課題がある。

一方、特許文献１に係る上記の技術では前記中性点を通じて外部給電を行わないようにしているので、抵抗損失が大きいという課題は解決されるが、特許文献１の図９に示されるように、第１インバータの第１の３相アーム及び第２インバータの第２の３相アームの合計６相アーム全てを使用して単相交流を生成するようにしているので、外部負荷の定格電力に適した生成状態とはなっていない場合が多くなり、又全相アームを使用するので前記第１及び第２インバータ自体の損失が大きく改良の余地がある。

つまり、ＡＣコンセントに接続される外部負荷は、その定格電力が様々であり、又、ＡＣコンセントに接続される外部交流電源の定格電力も様々である。

この発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、外部負荷の消費電力に適した単相交流電圧を生成することを可能とすると共に、必要に応じて外部充電用交流電源の供給電力に適した充電を行えるようにし、単相交流電圧の生成時における損失及び外部充電用交流電源による充電時における損失を低減可能な外部給電・充電可能な電動車両を提供することを目的とする。

この発明に係る外部給電・充電可能な電動車両は、蓄電装置の直流電圧を３相交流の駆動電圧に変換する第１の３相アームからなる第１インバータと、回転エネルギにより３相交流電力を発電する発電機と、前記３相交流電力を前記直流電圧に変換する第２の３相アームからなる第２インバータと、を備え、前記第１の３相アームの上アームと下アームの中点と、前記第２の３相アームの上アームと下アームの中点とが、ＡＣコンセントに電気的に接続可能に構成され、前記ＡＣコンセントから外部給電用の単相交流が出力可能な、又は前記ＡＣコンセントに外部交流電源を接続して前記蓄電装置を充電可能な外部給電・充電可能な電動車両であって、前記第１インバータ及び前記第２インバータのうち少なくとも一方は前記ＡＣコンセントに接続される前記中点が複数設けられており、前記ＡＣコンセントに接続される外部負荷の必要電力の大きさに基づき、又は前記ＡＣコンセントに接続される前記外部交流電源の供給電力の大きさに基づき、前記第１の３相アームからなる前記第１インバータの駆動相数と、前記第２の３相アームからなる前記第２インバータの駆動相数の少なくとも一方を変更する制御装置を備えることを特徴とする。

この発明によれば、制御装置が、ＡＣコンセント（ＡＣアウトレット）に接続される外部負荷の必要電力の大きさ又は前記ＡＣコンセント（ＡＣインレット）に接続される外部交流電源の供給電力の大きさに基づき、第１の３相アームの駆動相数及び第２の３相アームの駆動相数の少なくとも一方を変更するようにしたので、外部負荷の消費電力に適した単相交流電圧を生成でき、又外部充電用交流電源の供給電力に適した充電を行うことができる。結果として、単相交流電圧の生成時及び外部充電用交流電源による充電時における損失を低減することができる。換言すれば、外部負荷の消費電力又は外部充電用交流電源の供給電力に応じて駆動相数（駆動相アーム数）を最適化することができる。

この場合、前記制御装置が、前記第１の３相アームの各相アーム当たりの定格電流値、及び前記第２の３相アームの各相アーム当たりの定格電流値を上回らない範囲に各前記駆動相数を設定することが好ましい。

さらに、前記蓄電装置よりも低電圧の蓄電装置の直流電圧を、前記直流電圧に昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータをさらに有し、前記ＡＣコンセントを使用して外部給電、又は充電を行うときには、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを直結状態にすることで、外部給電時におけるサージ電圧を低減することができる。

また、前記ＡＣコンセントを使用して外部給電、又は充電を行うときには、前記発電機に前記回転エネルギを付与しないようにすることで、回転エネルギの発生源と発電機とを分離することができる。

この発明によれば、制御装置が、ＡＣコンセントに接続される外部負荷の必要電力の大きさ又は前記ＡＣコンセントに接続される外部交流電源の供給電力の大きさに基づき、第１の３相アームの駆動相数及び第２の３相アームの駆動相数の少なくとも一方を変更するようにしたので、外部負荷の消費電力に適した単相交流電圧を生成でき、又は外部充電用交流電源の供給電力に適した充電を行うことができる。結果として、単相交流電圧の生成時、及び外部充電用交流電源による充電時における損失を低減することができるという効果が達成される。

この実施形態に係る外部給電・充電可能な電動車両の要部のシステム構成図である。 この実施形態に係る外部給電・充電可能な電動車両の要部の回路図である。 この実施形態に係る外部給電・充電可能な電動車両に適用される駆動相数選択表の説明図である。 給電電力と第１インバータの駆動相数との対応関係説明図である。 この実施形態に係る外部給電・充電可能な電動車両の外部給電動作説明に供されるフローチャートである。 第１及び第２インバータとも、駆動相数が各１相の場合の動作説明図である。 第１インバータが２相駆動、第２インバータが１相駆動の場合の動作説明図である。 第１インバータが３相駆動、第２インバータが２相駆動の場合の動作説明図である。 この実施形態に係る外部給電・充電可能な電動車両の充電動作説明に供されるフローチャートである。 他の実施形態に係る外部給電・充電可能な電動車両の要部の回路図である。 他の実施形態に係る外部給電・充電可能な電動車両の駆動相数選択表の説明図である。

以下、この発明に係る外部給電・充電可能な電動車両の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、この実施形態に係る外部給電・充電可能な電動車両１００の要部のシステム構成図、図２は、この実施形態に係る外部給電・充電可能な電動車両１００の要部の回路図である。

図１及び図２において、電動車両１００は、蓄電装置（ＢＡＴ）１０２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０と、第１インバータ２０と、第２インバータ３０と、発電機（ＧＥＮ）１１と、電動機（ＭＯＴ）１２と、エンジン４０と、トランスシステム５１と、電力計５６と、ＡＣコンセント５０と、クラッチ５７と、制御装置６０と、コンデンサＣ１、Ｃ２と、電源ラインＰＬ１、ＰＬ２と、接地ラインＧＬ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、ＡＣ出力ラインＡＣＬ１、ＡＣＬ２と、電圧センサ７０、７２と、電流センサ８０、８２と、を備える。

この実施形態に係る電動車両１００は、プラグインハイブリッド自動車である。

発電機１１は、発電機１１を駆動するエンジン４０に対してクラッチ５７を介して連結され、エンジン４０の始動を行い得る電動機として動作し、且つ、エンジン４０によって駆動される発電機として動作する。

電動機１２は、走行用の駆動輪９４に連結され、駆動輪９４を駆動するとともに、回生電力を発生する発電機として動作する。

蓄電装置１０２の正極は、電源ラインＰＬ１に接続され、蓄電装置１０２の負極は、接地ラインＧＬに接続される。コンデンサＣ１は、電源ラインＰＬ１と接地ラインＧＬとの間に接続される。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、リアクトルＬと、トランジスタＱ１、Ｑ２と、ダイオードＤ１、Ｄ２とを含む。トランジスタＱ１、Ｑ２は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＧＬとの間に直列に接続される。各トランジスタ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。そして、リアクトルＬの一端は、トランジスタＱ１、Ｑ２の接続点に接続され、リアクトルＬの他端は、電源ラインＰＬ１に接続される。トランジスタＱ１は、ハイサイド側（上アーム側）のトランジスタ（電力素子）であり、トランジスタＱ２は、ローサイド（下アーム側）のトランジスタ（電力素子）である。

コンデンサＣ２は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＧＬとの間に接続される。

第１インバータ２０は、第１の３相アームである、Ｕ相アーム２２、Ｖ相アーム２４及びＷ相アーム２６を含む。Ｕ相アーム２２、Ｖ相アーム２４及びＷ相アーム２６は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＧＬとの間に並列に接続される。Ｕ相アーム２２は、直列に接続された電力用のトランジスタＱ１１、Ｑ１２からなり、Ｖ相アーム２４は、直列に接続されたトランジスタＱ１３、Ｑ１４からなり、Ｗ相アーム２６は、直列に接続されたトランジスタＱ１５、Ｑ１６からなる。

トランジスタＱ１１とトランジスタＱ１２の接続点、トランジスタＱ１３とトランジスタＱ１４の接続点、及びトランジスタＱ１５とトランジスタＱ１６の接続点をそれぞれ中点という。

各トランジスタ（電力素子）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。トランジスタＱ１１、Ｑ１３、Ｑ１５は、ハイサイド側（上アーム側）のトランジスタであり、トランジスタＱ１２、Ｑ１４、Ｑ１６は、ローサイド側（下アーム側）のトランジスタである。上アーム側にダイオードＤ１１、Ｄ１３、Ｄ１５が介装され、下アーム側にダイオードＤ１２、Ｄ１４、Ｄ１６が介装される。

第２インバータ３０は、Ｕ相アーム３２、Ｖ相アーム３４及びＷ相アーム３６を含む。Ｕ相アーム３２、Ｖ相アーム３４及びＷ相アーム３６は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＧＬとの間に並列に接続される。Ｕ相アーム３２は、直列に接続されたトランジスタＱ２１、Ｑ２２からなり、Ｖ相アーム３４は、直列に接続されたトランジスタＱ２３、Ｑ２４からなり、Ｗ相アーム３６は、直列に接続されたトランジスタＱ２５、Ｑ２６からなる。

トランジスタＱ２１とトランジスタＱ２２の接続点、トランジスタＱ２３とトランジスタＱ２４の接続点、及びトランジスタＱ２５とトランジスタＱ２６の接続点をそれぞれ中点という。

各トランジスタ（電力素子）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。トランジスタＱ２１、Ｑ２３、Ｑ２５は、ハイサイド側（上アーム側）のトランジスタであり、トランジスタＱ２２、Ｑ２４、Ｑ２６は、ローサイド側（下アーム側）のトランジスタである。上アーム側にダイオードＤ２１、Ｄ２３、Ｄ２５が介装され、下アーム側にダイオードＤ２２、Ｄ２４、Ｄ２６が介装される。

この実施形態では、電動機１２の定格容量は、発電機１１の約２倍となっており、そのため、第２インバータ３０を構成する各トランジスタＱ２１〜Ｑ２６の各定格電流値が、第１インバータ２０を構成する各トランジスタＱ１１〜Ｑ１６の各定格電流値に比較して、約２倍の定格電流値の素子が選択されている。以下の理解の便宜のために、この実施形態では、発電機１１に接続された第１インバータ２０を構成する各トランジスタＱ１１〜Ｑ１６の各定格電流値、すなわち連続して流せる最大電流値を定格電流値（最大許容電流値、又は最大電流値ともいう。）Ｉｒ［Ａｒｍｓ］とする。

発電機１１と電動機１２は、それぞれ３相コイル１３、１４をステータコイルとして含む。

発電機１１の３相コイル１３を形成するＵ、Ｖ、Ｗ各相コイルの一端は、互いに接続されて中性点Ｎ１を形成し、そのＵ、Ｖ、Ｗ各相コイルの他端は、第１インバータ２０のＵ、Ｖ、Ｗ各相アームにおける各トランジスタの接続点（中点：トランジスタＱ１１、Ｑ１２の接続点、トランジスタＱ１３、Ｑ１４の接続点、トランジスタＱ１５、Ｑ１６の接続点）にそれぞれ接続される。

また、電動機１２の３相コイル１４を形成するＵ、Ｖ、Ｗ各相コイルの一端は、互いに接続されて中性点Ｎ２を形成し、そのＵ、Ｖ、Ｗ各相コイルの他端は、第２インバータ３０のＵ、Ｖ、Ｗ各相アームにおける各トランジスタの接続点（中点：トランジスタＱ２１、Ｑ２２の接続点、トランジスタＱ２３、Ｑ２４の接続点、トランジスタＱ２５、Ｑ２６の接続点）にそれぞれ接続される。

トランスシステム５１は、単相トランス１０１を形成する１次コイル５２ａと２次コイル５５ｂとを含む。１次コイル５２ａの一方の極は、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３の各可動接点に接続され、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３の各固定接点は、発電機１１のそれぞれＵ相ラインＵＬ１、Ｖ相ラインＶＬ１、Ｗ相ラインＷＬ１に接続される。１次コイル５２ａの他方の極は、スイッチＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６の各可動接点に接続され、スイッチＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６の各固定接点は、電動機１２のそれぞれＵ相ラインＵＬ２、Ｖ相ラインＶＬ２、Ｗ相ラインＷＬ２に接続される。

２次コイル５５ｂは、ＡＣ出力ラインＡＬＣ１、ＡＬＣ２、及び電力計５６を通じてＡＣコンセント５０に接続される。

ＡＣコンセント５０には、図１に示すように、外部負荷のＡＣプラグ１５０、又は外部交流電源のＡＣプラグ１５０が接続される。

蓄電装置１０２は、直流電源であり、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池からなる。キャパシタでもよい。蓄電装置１０２は、直流電圧を発生し、その発生した直流電圧を、昇降圧コンバータであるＤＣ／ＤＣコンバータ１０へ出力する。蓄電装置１０２は、また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０から蓄電装置１０２側へ出力される直流電圧によって充電される。

コンデンサＣ１は、電源ラインＰＬ１と接地ラインＧＬとの間の電圧変動を平滑化する。電圧センサ７０は、蓄電装置１０２から出力される電圧Ｖｂを検出し、その検出した電圧Ｖｂを制御装置６０へ出力する。

制御装置６０は、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）を含む。ＥＣＵは、マイクロコンピュータを含む計算機であり、ＣＰＵ（中央処理装置）、メモリであるＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭも含む。）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、その他、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器等の入出力装置、計時部としてのタイマ等を有しており、前記ＣＰＵが前記ＲＯＭに記録されているプログラムを読み出し実行することで各種機能実現部（機能実現手段）、たとえば制御部、演算部、及び処理部等として機能する。

この実施形態において、制御装置６０は、ＡＣコンセント５０に接続されたＡＣプラグ１５０に係る機器の情報や電力計５６で検出された電圧値Ｖａｃ、電流値、及び電力値の情報を信号ＡＣとして検出して、充放電動作（ＡＣコンセント５０を使用する非走行時動作）と通常運転動作（走行時動作）とを切り替えるための動作切替検出部１６１（図１参照）等として機能する。

動作切替検出部１６１は、ＡＣコンセント５０にＡＣプラグ１５０を通じて外部負荷又は外部交流電源が接続されたとき、プラグイン情報を出力し、ＡＣコンセント５０にＡＣプラグ１５０を通じて外部負荷又は外部交流電源が接続されていないとき（切断されているとき）、プラグアウト情報を出力する。

制御装置６０は、さらに、充放電動作制御部１６２と通常運転動作制御部１６０とを有し、充放電動作制御部１６２は、前記プラグイン情報を受領したとき、エンジン４０にプラグイン情報を出力する。このプラグイン情報に基づき、エンジン４０と発電機１１とを接続するクラッチ（接続・遮断機）５７が遮断状態とされ、エンジン４０と発電機１１とが切り離される。なお、エンジン４０と発電機１１との間にクラッチ５７が存在しない電動車両も存在するので、充放電動作制御部１６２は、プラグイン情報を受領したときには、併せてエンジン４０の停止指令を出力する。

また、通常運転動作制御部１６０は、前記プラグアウト情報を受領したとき、ＤＣ電圧調整部１７０を通じ、ゲートドライブ１７４を介して、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０をスイッチングさせ昇降圧動作を行うと共に、３相交流発生部１７１、１７２を通じ、ゲートドライブ１７６、１７８を介して第１インバータ２０及び第２インバータ３０を３相通電する。３相通電された第２インバータ３０を通じて電動機１２が駆動され、駆動輪９４が駆動される。また、第１インバータ２０を通じて発電機１１が駆動され、クラッチ５７を通じてエンジン４０が始動される。エンジン４０が始動すると、逆に、エンジン４０によりクラッチ５７を通じて発電機１１が回転され、発電機１１の発電電力が第２インバータ３０、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を通じて蓄電装置１０２に充電される。

なお、通常運転動作制御部１６０は、蓄電装置１０２の出力により第２インバータ３０を通じて電動機１２を駆動しているときに、電動機１２の必要出力が蓄電装置１０２の出力だけでは不足すると判断した場合、エンジン４０によりクラッチ５７を通じて発電機１１を回転し、蓄電装置１０２の出力に併せて第１インバータ２０側からも第２インバータ３０を通じて電動機１２に対して電力供給を行う。

通常運転動作制御部１６０は、動作切替検出部１６１から前記プラグアウト情報を受領しなくなったとき、通常運転動作制御を停止する。

一方、前記の充放電動作制御部１６２は、前記プラグイン情報を受領したとき、駆動相数選択表（駆動相選択表）１６６を参照して、ＡＣコンセント５０に接続される前記外部負荷の必要電力の大きさに基づき、又はＡＣコンセント５０に接続される前記外部交流電源の供給電力の大きさに基づき、前記第１の３相アームからなる第１インバータ２０の駆動相数と、前記第２の３相アームからなる第２のインバータ３０の駆動相数とを変更乃至設定する。実際上、駆動相数、例えば「２」と、駆動相、例えば「Ｕ相とＶ相」とが選択される。このとき、同時に、トランスシステム５１を構成するスイッチＳＷ１〜ＳＷ６中、対応するスイッチを閉状態にする。なお、スイッチＳＷ１〜ＳＷ６は、通常運転動作中（主に電動車両１００の走行中）は、全て開状態にされる。

第１及び第２インバータ２０、３０の各駆動相数の変更乃至設定は、制御装置６０を構成する単相交流発生部１６３、１６４、１６５及びゲートドライブ１７６、１７８を通じて信号ＰＷＭ１、ＰＷＭ２により遂行される。

なお、ゲートドライブ１７６、１７８は、制御装置６０又は電力変換ユニット２００内に設けられる。

充放電動作制御部１６２は、また、前記プラグイン情報を受領したとき、昇圧停止指令をスイッチング停止部１６８に出力する。スイッチング停止部１６８は、前記昇圧停止指令を受領したとき、ゲートドライブ１７４を通じてＤＣ／ＤＣコンバータ１０を構成するトランジスタＱ１のデューティを１００％固定に制御すると共に、トランジスタＱ２のデューティを０％固定に制御する。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、いわゆる直結状態とされ、ＡＣコンセント５０から前記外部負荷への単相交流の外部給電時には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の昇圧動作時における電圧サージを発生させずに、蓄電装置１０２の電力がリアクトルＬ、ダイオードＤ１、及び単相交流を出力するようにスイッチングされる第１及び第２インバータ２０、３０を通じ、閉じられたスイッチＳＷ１〜ＳＷ６を介し、さらに、単相トランス１０１及び電力計５６、並びにＡＣコンセント５０、ＡＣプラグ１５０を通じて前記外部負荷に単相交流が供給される。

また、ＡＣコンセント５０にＡＣプラグ１５０を通じて接続された外部交流電源からの外部充電時にも、同様にＤＣ／ＤＣコンバータ１０は直結状態とされ、ＡＣコンセント５０から電力計５６、単相トランス１０１、閉じられたスイッチＳＷ１〜ＳＷ６、単相交流を入力するようにスイッチングされる第１及び第２インバータ２０、３０を通じ、オン状態となっているトランジスタＱ１及びリアクトルＬを介して蓄電装置１０２が充電される。

通常運転動作時の電動機１２の駆動時に、上述したように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、制御装置６０からの信号ＶＣＵ（トランジスタＱ１に供給されるＶＣＵＨとトランジスタＱ２に供給されるＶＣＵＬ）に基づいて、トランジスタＱ１、Ｑ２をスイッチングし、蓄電装置１０２から受ける直流電圧を、リアクトルＬを用いて昇圧し、その昇圧した昇圧電圧を電源ラインＰＬ２に供給する。なお、前記電動機１２の回生時には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、リアクトルＬを用いて降圧し、降圧した降圧電圧により電源ラインＰＬ１を通じて蓄電装置１０２を充電する。

コンデンサＣ２は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＧＬとの間の電圧変動を平滑化する。電圧センサ７２は、コンデンサＣ２の端子間電圧、すなわちＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電圧Ｖｄｃ（第１及び第２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Ｖｄｃを制御装置６０へ出力する。

第１インバータ２０は、通常運転の始動時に、制御装置６０からの信号ＰＷＭ１に基づいて、電源ラインＰＬ２から受ける直流電圧を３相交流電圧に変換し、その変換した３相交流電圧を発電機１１へ出力する。これにより、発電機１１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（始動）される。また、第１インバータ２０は、始動後のエンジン４０からの出力を受けて発電機１１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。電源ラインＰＬ２に出力された直流電圧は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０によって降圧され、蓄電装置１０２を充電する。さらに、電動機１２の必要出力が蓄電装置１０２だけでは不足している場合、発電機１１にて電力供給を行う。具体的には、第１インバータ２０は、始動後のエンジン４０からの出力を受けて発電機１１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へ出力し、第２インバータ３０へ電力を供給させる。

第２インバータ３０は、通常運転動作時に、制御装置６０からの信号ＰＷＭ２に基づいて、電源ラインＰＬ２から受ける直流電圧を３相交流電圧に変換し、その変換した３相交流電圧を電動機１２へ出力する。これにより、電動機１２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、第２インバータ３０は、車両の回生制動時、駆動輪９４からの回転力を受けて電動機１２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。電源ラインＰＬ２に出力された直流電圧は、上述したように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０によって降圧され、蓄電装置１０２を充電等する。なお、ここで言う回生制動とは、車両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オフ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。

ＡＣコンセント５０は、ＡＣ出力ラインＡＣＬ１、ＡＣＬ２間に生じる交流電圧Ｖａｃを外部負荷へ出力するための出力端子であり、電気機器の電源用コンセントや家庭の非常用電源のコンセント等がＡＣプラグ１５０を通じて接続される。

ＡＣコンセント５０は、また、外部交流電源から交流電圧ＶａｃをＡＣプラグ１５０を通じてＡＣ出力ライン（この場合、ＡＣ入力ラインとして機能する）ＡＣＬ１、ＡＣＬ２に取り込む、入力端子としても機能する。

上述したように、外部給電用の単相交流電力の出力電力及び、蓄電装置１０２の充電用の外部交流電源の入力電力は、電力計５６により検出され、検出された電力は、動作切替検出部１６１等を備える制御装置６０へ信号ＡＣの一部として出力される。

電流センサ８０は、発電機１１に流れるモータ電流Ｉｍ１を検出し、その検出したモータ電流Ｉｍ１を制御装置６０へ出力する。電流センサ８２は、電動機１２に流れるモータ電流Ｉｍ２を検出し、その検出したモータ電流Ｉｍ２を制御装置６０へ出力する。

制御装置６０は、他の制御装置（不図示）から出力される発電機１１、電動機１２のトルク指令値ＴＲ１、ＴＲ２及びモータ回転数ＭＮ１、ＭＮ２、電圧センサ７０からの電圧Ｖｂ、並びに電圧センサ７２からの電圧Ｖｄｃに基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を駆動するための信号ＶＣＵを生成し、その生成した信号ＶＣＵをＤＣ／ＤＣコンバータ１０へ出力する。

また、制御装置６０は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＧＬ間の電圧Ｖｄｃ、発電機１１のトルク指令値ＴＲ１及び電流センサ８０からのモータ電流Ｉｍ１に基づいて、発電機１１を駆動するための信号ＰＷＭ１を生成し、その生成した信号ＰＷＭ１を第１インバータ２０へ出力する。さらに、制御装置６０は、電圧Ｖｄｃ、電動機１２のトルク指令値ＴＲ２及び電流センサ８２からのモータ電流Ｉｍ２に基づいて、電動機１２を駆動するための信号ＰＷＭ２を生成し、その生成した信号ＰＷＭ２を第２インバータ３０へ出力する。さらにまた、制御装置６０は、信号ＡＣに基づき、上述した通常運転動作と充放電動作とを切り替える。

制御装置６０は、また、イグニッションスイッチ（またはイグニッションキー、以下同じ。）からの信号ＩＧ及び前記信号ＡＣに基づいて、上述したように、ＡＣコンセント５０に接続される外部負荷に商用交流周波数からなる交流電流を流すように、第１及び第２インバータ２０、３０を制御するための信号ＰＷＭ１、ＰＷＭ２を、単相交流発生部１６３、１６４、１６５を通じて生成する。

図３に示すように、駆動相数選択表１６６には、この実施形態では、ＡＣコンセント５０から外部給電される単相交流の低出力時には、第１インバータ２０を１相アーム分及び第２インバータ３０を１相アーム分駆動し、単相交流の中出力時には、第１インバータ２０を２相アーム分及び第２インバータ３０を１相アーム分、単相交流の高出力時には、第１インバータ２０の３相アーム全部及び第２インバータ３０を１相アーム分利用することが規定（設定）されている。

このように設定制御することにより、例えば、図４の給電電力と第１インバータ２０の駆動相数の対応表３０２に示すように、ＡＣコンセント５０から外部給電する単相交流ＡＣ１００［Ｖｒｍｓ］出力時に、給電電力［Ｗ］が、出力電流［Ａｒｍｓ］に対して比例するように直線的に得られ、且つ第１インバータ２０の駆動相数１、２、３に比例して前記低出力、中出力、及び高出力の傾斜に示すように得られる。

［外部給電動作の説明］
基本的には以上のように構成されるこの実施形態に係る外部給電・充電可能な電動車両１００の外部給電動作について、図５に示すフローチャートを参照しながら説明する。

ステップＳ１にて、動作切替検出部１６１は、信号ＡＣに基づき、ＡＣコンセント５０に外部負荷のＡＣプラグ１５０が接続されているか否かを検出する。

外部負荷のＡＣプラグ１５０が接続されているとき（ステップＳ１：ＹＥＳ）、ステップＳ２にて、動作切替検出部１６１は、外部充放電モード中、外部給電モードであると判定する。

次いで、ステップＳ３にて、充放電動作制御部１６２は、信号ＡＣに基づく動作切替検出部１６１からのプラグイン情報に基づきエンジン４０を通じてクラッチ５７を切り離す指令（クラッチ切断指令）を出力する。

次に、ステップＳ４にて、充放電動作制御部１６２は、信号ＡＣに基づく動作切替検出部１６１からのプラグイン情報に基づき昇圧停止指令をスイッチング停止部１６８に出力する。これによりスイッチング停止部１６８を通じてゲートドライブ１７４がオフ状態とされ、トランジスタＱ１のデューティが１００％固定、Ｑ２のデューティが０％固定にされる。

次いで、ステップＳ５にて、充放電動作制御部１６２は、プラグイン情報からＡＣコンセント５０に接続された外部給電用の外部負荷から電圧値と電流値を読み取り、ステップＳ６にて、読み取った電圧値と電流値とから充放電動作制御部１６２は、信号ＡＣに基づく動作切替検出部１６１からのプラグイン情報に基づきＡＣコンセント５０に接続された外部給電用のＡＣプラグ１５０、すなわち外部負荷の電力容量を算出（取得）する。

次いで、ステップＳ７にて、算出した電力容量［Ｗ］と電流値［Ａｒｍｓ］とから図４の給電電力と第１インバータ２０の駆動相数の対応表３０２を参照して、第１インバータ２０の駆動相数を決定し、すなわち、出力が低出力であるのか、中出力であるのか、高出力であるのかを決定し、決定した出力に基づき、図３の駆動相数選択表１６６を参照して、第２インバータ３０の駆動相数を決定する。なお、駆動相数選択表１６６には、相数とともに、駆動相アームを規定することもできる。

なお、相数を決定する際、基本動作としては、第１及び第２インバータ２０、３０の各１相ずつ固定した通電を行い、出力が不足すると判断したときに、相数を増加する。但し、第１及び第２インバータ２０、３０の各１相ずつ固定した通電の選択時に、当該通電している１相の相アームのトランジスタあるいはダイオードに電流が集中する結果、インバータ搭載部の温度が上昇すると、第１及び第２インバータ２０、３０が温度保護動作、すなわち、第１及び第２インバータ２０、３０を停止する動作に入ってしまうことを防止するために、温度上昇時（温度が閾値を上回る可能性があるとき）には、通電する相数を増加して素子温度を低下するように制御するモードも選択できるようにしておくことが好ましい。
［低出力時の動作］

ステップＳ７で、低出力であると判定した場合には、図３の駆動相数選択表１６６の出力「低」が参照され、図６に示すように、充放電動作制御部１６２は、第１インバータ２０側のスイッチＳＷ１と第２インバータ３０側のスイッチＳＷ４のみを閉状態とし、他のスイッチＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ５、ＳＷ６は、開状態とする。

この場合、第１インバータ２０のトランジスタＱ１１、Ｑ１２（それぞれ定格電流値Ｉｒ［Ａｒｍｓ］）が、それぞれゲートドライブ１７６のゲートドライブ回路Ｔ３、Ｔ４により単相交流となるよう前記定格電流値Ｉｒ［Ａｒｍｓ］を上限として駆動される。

また、第２インバータ３０のトランジスタＱ２１、Ｑ２２は、それぞれゲートドライブ１７８のゲートドライブ回路Ｔ１、Ｔ２により前記定格電流値Ｉｒ［Ａｒｍｓ］まで、単相交流となるように駆動される。

単相交流となるように駆動する際には、周知のように、例えば、Ｕ相の単相交流発生部１６３において、図示しない正弦波と三角波が比較されて、ゲートドライブ１７８のゲートドライブ回路Ｔ１、Ｔ２の信号ＰＷＭ２が決定されると共に、図示しない余弦波と前記三角波が比較されて、ゲートドライブ１７６のゲートドライブ回路Ｔ３、Ｔ４の信号ＰＷＭ１が決定される。

このとき、周期２π（１周期に相当する。）中、最初の半周期（π）で、蓄電装置１０２の正極側から流れ出した電流がリアクトルＬ、ダイオードＤ１、電源ラインＰＬ２、トランジスタＱ２１、スイッチＳＷ４、単相トランス１０１の１次コイル５２ａ、スイッチＳＷ１、トランジスタＱ１２、接地ラインＧＬを通じて蓄電装置１０２の負極側に流れる。そして、単相交流出力のゼロクロス点側でパルス幅が最小となり単相交流出力の正の最大値でパルス幅が最大となる。

残りの半周期（π）で、蓄電装置１０２の正極側から電流がリアクトルＬ、ダイオードＤ１、電源ラインＰＬ２、トランジスタＱ１１、スイッチＳＷ１、単相トランス１０１の１次コイル５２ａ、スイッチＳＷ４、トランジスタＱ２２、接地ラインＧＬを通じて蓄電装置１０２の負極側に流れる。そして、単相交流出力のゼロクロス点側でパルス幅が最小となり単相交流出力の負の最大値でパルス幅が最大となる。

これにより、単相トランス１０１の１次コイル５２ａには、最大で定格電流値Ｉｒ［Ａｒｍｓ］相当の電流を流すことができる。電流値は、制御装置６０により電流センサ８０、８２の検出電流値Ｉｍ１、Ｉｍ２を利用したフィードバック制御により合わせる（制御する、制限する）ことができる。

単相トランス１０１の１次コイル５２ａで発生した電力は、図１及び図２に示すように、単相トランス１０１の２次コイル５５ｂ、電力計５６、及びＡＣコンセント５０、ＡＣプラグ１５０を通じて外部負荷に供給（給電）される。電流値は、制御装置６０により電流センサ８０、８２の検出モータ電流（電流検出値）Ｉｍ１、Ｉｍ２を利用したフィードバック制御により合わせることができる。

このように、単相交流の低出力時には、第１及び第２インバータ２０、３０の駆動相数が各１相アームとされ、第１インバータ２０のトランジスタＱ１１、Ｑ１２の電流定格値Ｉｒ［Ａｒｍｓ］で出力可能な最大電流が規定される。必要な低出力時の電力容量に対応して、各１相のみ使っているので損失が小さい。

また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を直結としているので、蓄電装置１０２の直流電圧をスイッチングすることとなり、スイッチングノイズ（サージ）を小さくすることができる。

［中出力時の動作］
ステップＳ７で、中出力であると判定した場合には、図３の駆動相数選択表１６６の出力「中」が参照され、図７に示すように、充放電動作制御部１６２は、第１インバータ２０側のスイッチＳＷ１、ＳＷ２と第２インバータ３０のスイッチＳＷ４を閉状態とし、他のスイッチＳＷ３、ＳＷ５、ＳＷ６は、開状態とする。

この場合、第１インバータ２０のトランジスタＱ１１、Ｑ１２、Ｑ１３、Ｑ１４（それぞれ定格電流値Ｉｒ［Ａｒｍｓ］）がそれぞれゲートドライブ１７６のゲートドライブ回路Ｔ３、Ｔ４により２相並列駆動され、２相並列駆動で最大２×Ｉｒ［Ａｒｍｓ］まで単相交流となるよう駆動される。

また、第２インバータ３０のトランジスタＱ２１、Ｑ２２がそれぞれゲートドライブ１７８のゲートドライブ回路Ｔ１、Ｔ２により最大２×Ｉｒ［Ａｒｍｓ］まで単相交流となるように駆動される。

この場合にも、Ｕ相の単相交流発生部１６３において、図示しない正弦波と三角波が比較されて、ゲートドライブ１７８のゲートドライブ回路Ｔ１、Ｔ２の信号ＰＷＭ２が決定されると共に、Ｕ相の単相交流発生部１６３及びＶ相の単相交流発生部１６４で図示しない余弦波と前記三角波が比較されて、ゲートドライブ１７６のゲートドライブ回路Ｔ３、Ｔ４の信号ＰＷＭ１が決定される。

このとき、周期２π（１周期に相当する。）中、最初の半周期（π）で、蓄電装置１０２の正極側から流れ出した電流がリアクトルＬ、ダイオードＤ１、電源ラインＰＬ２、トランジスタＱ２１、スイッチＳＷ４、単相トランス１０１の１次コイル５２ａ、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、トランジスタＱ１２、Ｑ１４、接地ラインＧＬを通じて蓄電装置１０２の負極側に流れる。そして、単相交流出力のゼロクロス点側でパルス幅が最小となり単相交流の正の最大値でパルス幅が最大となる。

残りの半周期（π）で、蓄電装置１０２の正極側から電流がリアクトルＬ、ダイオードＤ１、電源ラインＰＬ２、トランジスタＱ１１、Ｑ１３、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、単相トランス１０１の１次コイル５２ａ、スイッチＳＷ４、トランジスタＱ２２、接地ラインＧＬを通じて蓄電装置１０２の負極側に流れる。そして、単相交流出力のゼロクロス点でパルス幅が最小となり単相交流の負の最大値でパルス幅が最大となる。

これにより、単相トランス１０１の１次コイル５２ａには、最大で２×Ｉｒ［Ａｒｍｓ］相当の電流を流すことができる。

単相トランス１０１の１次コイル５２ａで発生した電力は、２次コイル５５ｂ、電力計５６、及びＡＣコンセント５０、ＡＣプラグ１５０を通じて外部負荷に供給（給電）される。電流値は、制御装置６０により電流センサ８０、８２の検出モータ電流（電流検出値）Ｉｍ１、Ｉｍ２を利用したフィードバック制御により合わせることができる。

このように、中出力時には、第１インバータ２０の駆動相数が２相アームとされ、第２インバータ３０の駆動相数が１相アームとされ、第１インバータ２０のトランジスタＱ１１、Ｑ１２、Ｑ１３、Ｑ１４の電流定格値Ｉｒの並列で最大電流値２×Ｉｒ［Ａｒｍｓ］が規定される。必要な中出力時の電力容量に対応して、相数を設定しているので損失が小さくなる。

この場合にも、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を直結としているので、蓄電装置１０２の直流電圧をスイッチングすることとなり、スイッチングノイズ（サージ）を小さくすることができる。

［高出力時の動作］
ステップＳ７で、高出力であると判定した場合には、図３の駆動相数選択表１６６の出力「高」が参照され、図８に示すように、充放電動作制御部１６２は、第１インバータ２０側のスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３と第２インバータ３０のスイッチＳＷ４、ＳＷ５を閉状態とし、他のスイッチＳＷ６のみを、開状態とする。

この場合、第１インバータ２０のトランジスタＱ１１、Ｑ１２、Ｑ１３、Ｑ１４、Ｑ１５、Ｑ１６（それぞれ定格電流値Ｉｒ［Ａｒｍｓ］）がそれぞれゲートドライブ１７６のゲートドライブ回路Ｔ３、Ｔ４により３相並列駆動され、３相並列駆動で最大電流３×Ｉｒ［Ａｒｍｓ］まで単相交流となるよう駆動される。

また、第２インバータ３０のトランジスタＱ２１、Ｑ２２、Ｑ２３、Ｑ２４がそれぞれゲートドライブ１７８のゲートドライブ回路Ｔ１、Ｔ２により２相並列駆動され、２相並列駆動で電流（３／２）Ｉｒ×２［Ａｒｍｓ］＝最大電流３×Ｉｒ［Ａｒｍｓ］まで単相交流となるように駆動される。

この場合にも、ＵＶ相の単相交流発生部１６３、１６４において、図示しない正弦波と三角波が比較されて、ゲートドライブ１７８のゲートドライブ回路Ｔ１、Ｔ２の信号ＰＷＭ２が決定されると共に、ＵＶＷ相の単相交流発生部１６３〜１６５において、図示しない余弦波と前記三角波が比較されて、ゲートドライブ１７６のゲートドライブ回路Ｔ３、Ｔ４の信号ＰＷＭ１が決定される。

このとき、周期２π（１周期）中、最初の半周期（π）で、蓄電装置１０２の正極側から流れ出した電流がリアクトルＬ、ダイオードＤ１、電源ラインＰＬ２、トランジスタＱ２１、Ｑ２３、スイッチＳＷ４、ＳＷ５、単相トランス１０１の１次コイル５２ａ、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、トランジスタＱ１２、Ｑ１４、Ｑ１６、接地ラインＧＬを通じて蓄電装置１０２の負極側に流れる。そして、単相交流出力のゼロクロス点でパルス幅が最小となり単相交流の正の最大値でパルス幅が最大となる。

残りの半周期（π）で、蓄電装置１０２の正極側から電流がリアクトルＬ、ダイオードＤ１、電源ラインＰＬ２、トランジスタＱ１１、Ｑ１３、Ｑ１５、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、単相トランス１０１の１次コイル５２ａ、スイッチＳＷ４、ＳＷ５、トランジスタＱ２２、Ｑ２４、接地ラインＧＬを通じて蓄電装置１０２の負極側に流れる。そして単相交流出力のゼロクロス点でパルス幅が最小となり単相交流の負の最大値でパルス幅が最大となる。

これにより、単相トランス１０１の１次コイル５２ａには、最大で３×Ｉｒ［Ａｒｍｓ］相当の電流を流すことができる。

単相トランス１０１の１次コイル５２ａで発生した電力は、２次コイル５５ｂ、電力計５６、及びＡＣコンセント５０、ＡＣプラグ１５０を通じて外部負荷に供給（給電）される。電流値は、制御装置６０により電流センサ８０、８２の検出モータ電流（電流検出値）Ｉｍ１、Ｉｍ２を利用したフィードバック制御により合わせることができる。

このように、高出力時には、第１インバータ２０の駆動相数が３相アームとされ、第２インバータ３０の駆動相数が２相アームとされ、第１インバータ２０のトランジスタＱ１１〜Ｑ１６の最大電流定格値Ｉｒの三並列で最大電流３×Ｉｒ［Ａｒｍｓ］が規定される。必要な高出力時の電力容量に対応して、相数を設定しているので損失が小さくなる。

この場合にも、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を直結としているので、蓄電装置１０２の直流電圧をスイッチングすることとなり、スイッチングノイズ（サージ）を小さくすることができる。

なお、上述したステップＳ１にて、ＡＣコンセント５０にＡＣプラグ１５０が差し込まれていない場合には、プラグアウト情報により通常運転動作制御部１６０を通じて通常運転動作とされる。

以上の説明が、外部給電・充電可能な電動車両１００の外部給電動作の説明である。

［充電動作の説明］
次に、外部給電・充電可能な電動車両１００の充電動作（外部充電動作）について、図９に示すフローチャートを参照しながら説明する。なお、以下に参照する図面において、上記図５のフローチャートを参照して説明した内容と同様な内容については、その詳細な説明は省略する。

ステップＳ１１にて、ステップＳ１と同様に、動作切替検出部１６１は、信号ＡＣに基づき、ＡＣコンセント５０にＡＣプラグ１５０が接続されているか否かを検出する。

外部交流電源のＡＣプラグ１５０が接続されているとき（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、ステップＳ１２にて、動作切替検出部１６１は、外部充放電モード中、外部充電モードであると判定する。

次いで、ステップＳ１３にて、ステップＳ３と同様に、充放電動作制御部１６２は、信号ＡＣに基づく動作切替検出部１６１からのプラグイン情報に基づきエンジン４０を通じてクラッチ５７を切り離す指令（クラッチ切断指令）を出力する。

次いで、ステップＳ１４にて、ステップＳ４と同様に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０に供給される信号ＶＣＵによりトランジスタＱ１のデューティが１００％固定に設定され、トランジスタＱ２のデューティが０％固定に設定される。これにより、トランジスタＱ１は、オン状態とされ、トランジスタＱ２は、オフ状態とされる。すなわち、充放電電流が電源ラインＰＬ２側からトランジスタＱ１を通じて蓄電装置１０２の電源ラインＰＬ１側に流れるように設定される。

次いで、ステップＳ１５にて、ステップＳ５と同様に、ＡＣコンセント５０に接続された外部交流電源のＡＣプラグ１５０を通じて電圧値と電流値を読み取り、ステップＳ１６にて、ステップＳ６と同様に、読み取った電圧値と電流値とから充放電動作制御部１６２は、信号ＡＣに基づく動作切替検出部１６１からのプラグイン情報に基づきＡＣコンセント５０に接続された外部充電用のＡＣプラグ１５０、すなわち外部交流電源の電力容量を算出（取得）する。

次いで、ステップＳ１７にて、電力容量が正であるか否かを判定する。

正である場合には（ステップＳ１７：ＹＥＳ）、ステップＳ１８にて単相外部給電モードに設定され、上述したステップＳ７で説明した外部給電モードでの単相インバータ動作（単相交流出力動作）を実行する。

ステップＳ１７の判定において、電力容量が負である場合には（ステップＳ１７：ＮＯ）、ステップＳ１９にて単相充電モードであることを決定する。

次いで、ステップＳ２０にて、単相インバータ（充電モード）が実行されるが、この動作は、上述したステップＳ７の単相インバータ（外部給電動作）と同様の動作であるので、その詳細な説明は省略する。

例えば、充電電力容量が中出力相当である場合、図７を参照して説明したように、単相交流の１周期（２π）中、最初の半周期（π）では、２次コイルとして機能する１次コイル５２ａの一極側からスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ダイオードＤ１１、Ｄ１３（２相並列）、トランジスタＱ１、リアクトルＬ、蓄電装置１０２の正極側、蓄電装置１０２の負極側からダイオードＤ２２、スイッチＳＷ４を通じて１次コイル５２ａの他極側に流れる。残りの半周期（π）では、２次コイルとして機能する１次コイル５２ａの前記他極側からスイッチＳＷ４、ダイオードＤ２１、トランジスタＱ１、リアクトルＬ、蓄電装置１０２の正極側、蓄電装置１０２の負極側からダイオードＤ１２、Ｄ１４、スイッチＳＷ１、ＳＷ２を通じて１次コイル５２ａの前記一極側に流れる。この場合にも、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ４をＰＷＭ制御しながら電流制御を行う。つまり、蓄電装置１０２の残存容量であるＳＯＣを監視しながら、電力制御を行う。

これにより、蓄電装置１０２には、ＡＣプラグ１５０を通じてＡＣコンセント５０に接続された外部単相交流電源の出力容量に対応した最大で２×Ｉｒ［Ａｒｍｓ］相当の充電電流を流すことができる。

なお、ステップＳ１１において、ＡＣコンセント５０にＡＣプラグ１５０が接続されていない場合には、上記と同様にステップＳ８にて通常運転動作モードが実行される。

［他の実施形態］
図１０は、他の実施形態に係る外部給電・充電可能な電動車両１００Ａの要部の回路図である。図１に示した要部のシステム構成図は、この外部給電・充電可能な電動車両１００Ａにも適用される。この外部給電・充電可能な電動車両１００Ａは、図２に示した外部給電・充電可能な電動車両１００に比較して下記の点が異なる。

第１に、スイッチＳＷ１〜ＳＷ６を有するトランスシステム５１が、スイッチＳＷ１〜ＳＷ６の不要な単相トランス１０１Ａに代替される。この単相トランス１０１Ａでは、第１インバータ２０のＵ相ラインＵＬ１と第２インバータ３０のＵ相ラインＵＬ２間に１次コイル５２が、第１インバータ２０のＶ相ラインＶＬ１と第２インバータ３０のＶ相ラインＶＬ２間に１次コイル５３が、第１インバータ２０のＷ相ラインＷＬ１と第２インバータ３０のＷ相ラインＷＬ２間に１次コイル５４が、それぞれ接続される。単相トランス１０１Ａの２次コイル５５ｂは、単相トランス１０１の２次コイル５５ｂと同等である。

第２に、駆動相数選択表１６６が、図１１に示す駆動相数選択表（駆動相選択表）１６６Ａに代替される。これに伴い、制御装置６０が制御装置６０Ａに代替される。

図１０に示す他の実施形態に係る外部給電・充電可能な電動車両１００Ａでは、その駆動相数選択表１６６Ａに示すように、ＡＣコンセント５０に接続されるＡＣプラグ１５０の電力容量に応じて、出力「低」（低出力）の場合には、第１インバータ２０及び第２インバータ３０共に各１相駆動とされ、出力「中」（中出力）の場合には、第１インバータ２０及び第２インバータ３０共に各２相駆動とされ、出力「高」（高出力）の場合には、第１インバータ２０及び第２インバータ３０共に各３相駆動とされるように設定される。

例えば、２相駆動の外部給電動作について、図１０を参照して、簡単に説明すると、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０が直結状態とされ、単相交流の１周期（２π）中の、最初の半周期（π）において、蓄電装置１０２の正極からの電流が、インダクタＬ、ダイオードＤ１、トランジスタＱ１１、Ｑ１３、１次コイル５２、５３、トランジスタＱ２２、Ｑ２４、接地ラインＧＬ、蓄電装置１０２の負極に流れる。残りの半周期（π）において、蓄電装置１０２の正極からの電流が、インダクタＬ、ダイオードＤ１、トランジスタＱ２１、Ｑ２３、１次コイル５２、５３、トランジスタＱ１２、Ｑ１４、接地ラインＧＬ、蓄電装置１０２の負極に流れる。

以上説明したように、上述した外部給電・充電可能な電動車両１００（図１、図２）及び外部給電・充電可能な電動車両１００Ａ（図１、図１０）によれば、蓄電装置（前記蓄電装置１０２よりも高圧の直流電圧Ｖｄｃを発生する図示しない蓄電装置）の直流電圧ＶｄｃをＵＶＷの３相の駆動電圧に変換する第１の３相アーム（Ｕ相アーム２２、Ｖ相アーム２４、Ｗ相アーム２６）からなる第１インバータ２０と、エンジン４０の回転エネルギにより３相交流電力を発電する発電機１１と、前記３相交流電力を前記直流電圧に変換するＵＶＷの第２の３相アーム（Ｕ相アーム３２、Ｖ相アーム３４、Ｗ相アーム３６）からなる第２インバータ３０と、を備え、前記第１の３相アーム（Ｕ相アーム２２、Ｖ相アーム２４、Ｗ相アーム２６）の中点（トランジスタＱ１１、Ｑ１２の接続点、トランジスタＱ１３、Ｑ１４の接続点、トランジスタＱ１５、Ｑ１６の接続点）と、前記第２の３相アーム（Ｕ相アーム３２、Ｖ相アーム３４、Ｗ相アーム３６）の中点（トランジスタＱ２１、Ｑ２２の接続点、トランジスタＱ２３、Ｑ２４の接続点、トランジスタＱ２５、Ｑ２６の接続点）とが、ＡＣコンセント５０に電気的に接続可能に構成され、前記ＡＣコンセント５０から外部給電用の単相交流が出力可能な、又は前記ＡＣコンセント５０に外部交流電源を接続して前記蓄電装置１０２を充電可能な外部給電・充電可能な電動車両１００（１００Ａ）であって、前記第１インバータ２０及び前記第２インバータ３０のうち少なくとも一方は前記ＡＣコンセント５０に接続される前記中点が複数設けられており（中点は、例えば、図７例の結線では、第２インバータ３０側が、トランジスタＱ２１、Ｑ２２の共通接続点の１個所、第１インバータ２０側が、トランジスタＱ１１、Ｑ１２及びトランジスタＱ１３、Ｑ１４の各共通接続点の２個所）、前記ＡＣコンセント５０に接続される外部負荷の必要電力の大きさに基づき、又は前記ＡＣコンセント５０に接続される前記外部交流電源の供給電力の大きさに基づき、前記第１の３相アームからなる前記第１インバータ２０の駆動相数と、前記第２の３相アームからなる前記第２インバータ３０の駆動相数の少なくとも一方を変更する｛上記図７例の結線（第２インバータ３０側が、トランジスタＱ２１、Ｑ２２の共通接続点の１個所、第１インバータ２０側が、トランジスタＱ１１、Ｑ１２及びトランジスタＱ１３、Ｑ１４の各共通接続点の２個所）では、図６例の結線に示すように、第１インバータ２０の駆動相数を２相（スイッチＳＷ１、ＳＷ２）から１相（スイッチＳＷ１）に変更している。｝制御装置６０（６０Ａ）を備える。

より具体的には、上述した外部給電・充電可能な電動車両１００（図１、図２）及び外部給電・充電可能な電動車両１００Ａ（図１、図１０）によれば、蓄電装置（前記蓄電装置１０２よりも高圧の直流電圧Ｖｄｃを発生する図示しない蓄電装置）の直流電圧ＶｄｃをＵＶＷの３相の駆動電圧に変換する第１の３相アーム（Ｕ相アーム２２、Ｖ相アーム２４、Ｗ相アーム２６）からなる第１インバータ２０と、エンジン４０の回転エネルギにより３相交流電力を発電する発電機１１と、前記３相交流電力を前記直流電圧に変換するＵＶＷの第２の３相アーム（Ｕ相アーム３２、Ｖ相アーム３４、Ｗ相アーム３６）からなる第２インバータ３０と、を備え、前記第１の３相アーム（Ｕ相アーム２２、Ｖ相アーム２４、Ｗ相アーム２６）の各相アームの各中点（トランジスタＱ１１、Ｑ１２の接続点、トランジスタＱ１３、Ｑ１４の接続点、トランジスタＱ１５、Ｑ１６の接続点）と、前記第２の３相アーム（Ｕ相アーム３２、Ｖ相アーム３４、Ｗ相アーム３６）の各相アームの各中点（トランジスタＱ２１、Ｑ２２の接続点、トランジスタＱ２３、Ｑ２４の接続点、トランジスタＱ２５、Ｑ２６の接続点）との間に、単相トランス１０１（１０１Ａ）の１次コイル５２ａ（５２、５３、５４）を接続し、前記単相トランス１０１（１０１Ａ）の２次コイル５５ｂをＡＣコンセント５０に接続し、前記ＡＣコンセント５０から外部給電用の単相交流が出力可能な、又は前記ＡＣコンセント５０に外部交流電源を接続して前記蓄電装置１０２を充電可能な外部給電・充電可能な電動車両１００（１００Ａ）であって、前記ＡＣコンセント５０に接続される外部負荷の必要電力の大きさに基づき、又は前記ＡＣコンセント５０に接続される前記外部交流電源の供給電力の大きさに基づき、前記第１の３相アームからなる前記第１インバータ２０の駆動相数と、前記第２の３相アームからなる前記第２のインバータ３０の駆動相数とを変更して設定する制御装置６０（６０Ａ）を備える。

このように、制御装置６０（６０Ａ）が、ＡＣコンセント５０（ＡＣアウトレット）に接続される外部負荷の必要電力の大きさ又は前記ＡＣコンセント５０（ＡＣインレット）に接続される外部交流電源の供給電力の大きさに基づき、第１の３相アーム（Ｕ相アーム２２、Ｖ相アーム２４、Ｗ相アーム２６）の駆動相数及び第２の３相アーム（Ｕ相アーム３２、Ｖ相アーム３４、Ｗ相アーム３６）の駆動相数の少なくとも一方を変更乃至設定するようにしたので、外部負荷の消費電力に適した単相交流電圧を生成でき、又外部充電用交流電源の供給電力に適した充電を行うことができる。

結果として、単相交流電圧の生成時及び外部充電用交流電源による充電時における損失を低減することができる。また、外部負荷の消費電力又は外部充電用交流電源の供給電力に応じて駆動相数（駆動相アーム数）を最適化することができる。

なお、単相交流（商用交流）を生成する際、上述したように、単相交流（正弦波）の１周期（２π）のうち、最初の半周期（π）にて、第１インバータ２０中、選択された相アーム（例えば、Ｕ相アーム２２とＶ相アーム２４）の上アーム（トランジスタＱ１１、Ｑ１３）と、第２インバータ３０の選択された相アーム（例えば、Ｕ相アーム３２）の下アーム（トランジスタＱ２２）とが、ＰＷＭ駆動されて前記単相交流の正弦波の正側の半波が形成され、残りの半周期（π）にて、第２インバータ３０中、選択された相アーム（前記Ｕ相アーム３２）の上アーム（トランジスタＱ２１）と、第１インバータ２０の選択された相アーム（前記Ｕ相アーム２２とＶ相アーム２４）の下アーム（トランジスタＱ１２、Ｑ１４）とが、ＰＷＭ駆動されて前記単相交流の正弦波の負側の半波が形成される。また、同一の相アームの上アームと下アームの切替時には、当該上アームと当該下アームとが短絡しないように、デッドタイムが設けられる。

この場合、制御装置６０（６０Ａ）が、前記第１の３相アーム（Ｕ相アーム２２、Ｖ相アーム２４、Ｗ相アーム２６）の各相アーム当たりの定格電流値、及び前記第２の３相アーム（Ｕ相アーム３２、Ｖ相アーム３４、Ｗ相アーム３６）の各相アーム当たりの定格電流値を上回らない範囲に各前記駆動相数を設定するようにしたので、必要最小限の相アーム数の駆動で外部給電及び充電を行うことができる。換言すれば、第１インバータ２０及び第２インバータ３０の定格容量の相違を考慮して、第１インバータ２０及び第２インバータ３０の駆動相アーム数を決定しているので、駆動相アーム数（トランジスタの数、スイッチング素子の数、スイッチング素子の駆動素子数）の最適化が図れる。

この場合において、前記図示しない高電圧の蓄電装置に代替して、低電圧の蓄電装置１０２の直流電圧Ｖｂを、前記直流電圧Ｖｄｃに昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータ１０をさらに有し、前記ＡＣコンセント５０を使用して外部給電、又は充電を行うときには、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を直結状態（外部給電時は、トランジスタＱ１、Ｑ２とも、デューティ０％、すなわちオフ状態として、充電時は、トランジスタＱ１のデューティ１００％、トランジスタＱ２のデューティ０％）にすることで、外部給電時におけるＡＣコンセント５０に現れる単相交流に含まれるサージ電圧を低減することができる。

また、前記ＡＣコンセント５０を使用して外部給電、又は充電を行うときには、クラッチ５７を切断して発電機１１にエンジン４０から回転エネルギを付与しないようにしているので、回転エネルギの発生源であるエンジン４０と発電機１１とを分離することができる。

なお、この発明は、上述の実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

１０…ＤＣ／ＤＣコンバータ １１…発電機
１２…電動機 ２０…第１インバータ
３０…第２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…エンジン ５０…ＡＣコンセント
５２、５２ａ、５３、５４…１次コイル ５５ｂ…２次コイル
５７…クラッチ ６０、６０Ａ…制御装置
９４…駆動輪 １００、１００Ａ…電動車両
１０１、１０１Ａ…単相トランス １０２…蓄電装置
１５０…ＡＣプラグ １６６、１６６Ａ…駆動相数選択表

Claims (4)

1. 蓄電装置の直流電圧を３相交流の駆動電圧に変換する第１の３相アームからなる第１インバータと、回転エネルギにより３相交流電力を発電する発電機と、前記３相交流電力を前記直流電圧に変換する第２の３相アームからなる第２インバータと、を備え、
   前記第１の３相アームの上アームと下アームの中点と、前記第２の３相アームの上アームと下アームの中点とが、ＡＣコンセントに電気的に接続可能に構成され、前記ＡＣコンセントから外部給電用の単相交流が出力可能な、又は前記ＡＣコンセントに外部交流電源を接続して前記蓄電装置を充電可能な外部給電・充電可能な電動車両であって、
   前記第１インバータ及び前記第２インバータのうち少なくとも一方は前記ＡＣコンセントに接続される前記中点が複数設けられており、
   前記ＡＣコンセントに接続される外部負荷の必要電力の大きさに基づき、又は前記ＡＣコンセントに接続される前記外部交流電源の供給電力の大きさに基づき、前記第１の３相アームからなる前記第１インバータの駆動相数と、前記第２の３相アームからなる前記第２インバータの駆動相数の少なくとも一方を変更する制御装置を備える
   ことを特徴とする外部給電・充電可能な電動車両。
2. 請求項１記載の外部給電・充電可能な電動車両において、
   前記制御装置は、
   前記第１の３相アームの各相アーム当たりの定格電流値、及び前記第２の３相アームの各相アーム当たりの定格電流値を上回らない範囲に各前記駆動相数を設定する
   ことを特徴とする外部給電・充電可能な電動車両。
3. 請求項１又は２記載の外部給電・充電可能な電動車両において、
   前記蓄電装置よりも低電圧の蓄電装置の直流電圧を、前記直流電圧に昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータをさらに有し、
   前記ＡＣコンセントを使用して前記外部給電、又は前記充電を行うときには、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを直結状態にする
   ことを特徴とする外部給電・充電可能な電動車両。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の外部給電・充電可能な電動車両において、
   前記ＡＣコンセントを使用して前記外部給電、又は前記充電を行うときには、前記発電機に前記回転エネルギを付与しない
   ことを特徴とする外部給電・充電可能な電動車両。

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