JP2020099110A - 電気自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】外部の給電装置でメインバッテリを充電中に、メインバッテリとサブバッテリの間に接続されている電圧コンバータのノイズが給電装置に与える影響を低減する。【解決手段】電気自動車は、充電インレットと、コントローラを備えている。電圧コンバータは、メインバッテリの電圧をサブバッテリの電圧へ降圧する。充電インレットは、メインバッテリに接続されており、車両外部の給電装置に接続可能である。コントローラは、車両の走行中は所定の第１周波数のキャリア信号を使って電圧コンバータを連続駆動する。コントローラは、充電インレットに外部の給電装置が接続されている間、次の（１）から（３）のいずれかの制御を実行する。（１）電圧コンバータを間欠的に駆動する第１制御。（２）キャリア信号の周波数を変化させつつ電圧コンバータを連続駆動する第２制御。（３）キャリア信号の周波数を第１周波数よりも低い第２周波数に変更する第３制御。【選択図】図１

Description

本明細書が開示する技術は、電気自動車に関する。特に、車両外部の充電装置を接続する充電インレットを備えている電気自動車に関する。

車両外部の給電装置を使ってメインバッテリを充電できる電気自動車が知られている（例えば、特許文献１、２）。メインバッテリは、走行用のモータに電力を供給するための電源である。車両外部の給電装置は、車両が備える充電インレットに接続される。

特許文献１の電気自動車は、車両外部の給電装置を使ってメインバッテリとともにサブバッテリも充電する。サブバッテリとは、メインバッテリよりも出力電圧が低く、主に、ラジオやルームランプなど、車載の小電力機器に電力を供給する電源である。サブバッテリの電力で動作する小電力機器は、補機と総称されることがある。メインバッテリとサブバッテリの間には、電圧コンバータ（ダウンコンバータ）が接続されており、その電圧コンバータが、メインバッテリの出力電圧をサブバッテリの電圧まで降圧する。

特許文献２の電気自動車は、車両外部の給電装置が接続しているときに補機が動作する場合は、サブバッテリ系（サブバッテリと補機の回路）を、メインバッテリ系（メインバッテリと外部電源の回路）から切り離す。そうすることで、補機が発するノイズが給電装置に伝播することを防ぐ。なお、本明細書における「電気自動車」には、エンジンとモータを備えるハイブリッド車と、走行用モータのためのバッテリと燃料電池を備える自動車が含まれる。

特開２０１８−０３８２０１号公報 特開２０１７−２１２７７５号公報

車両外部の給電装置でメインバッテリを充電している間に、ユーザがラジオやルームランプなどの補機を使うと、サブバッテリの残電力量が減っていく。メインバッテリを充電している間にサブバッテリの残電力量が少なくなると、電気自動車のコントローラは、電圧コンバータを起動する。先に述べたように、電圧コンバータは、メインバッテリの電圧を降圧してサブバッテリに供給するダウンコンバータである。車両外部の給電装置がメインバッテリに接続されるとともに、動作中の電圧コンバータがメインバッテリに接続される。すなわち、動作中の電圧コンバータが充電インレットを介して車両外部の給電装置と導通する。このとき、電圧コンバータが発生するノイズが充電インレットを介して給電装置へ伝播する。メインバッテリでサブバッテリを充電するので、特許文献２に開示された技術は使えない。すなわち、電圧コンバータを含むサブバッテリ系をメインバッテリ系から切り離すことはできない。従って、電圧コンバータが発するノイズが充電インレットを通じて外部の給電装置に伝播する。本明細書は、外部の給電装置でメインバッテリを充電中に、メインバッテリとサブバッテリの間に接続されている電圧コンバータが発生するノイズが給電装置に与える影響を低減する技術を提供する。

本明細書が開示する電気自動車は、メインバッテリと、サブバッテリと、電圧コンバータと、充電インレットと、コントローラを備えている。サブバッテリは、出力電圧がメインバッテリの出力電圧よりも低い。電圧コンバータは、メインバッテリとサブバッテリの間に接続されており、メインバッテリの電圧をサブバッテリの電圧へ降圧する。充電インレットは、メインバッテリに接続されており、車両外部の給電装置に接続可能である。コントローラは、充電インレットに給電装置が接続されていない間は所定の第１周波数のキャリア信号を使って電圧コンバータを連続駆動する。コントローラは、充電インレットに車両外部の給電装置が接続されている間、次の（１）から（３）のいずれかの制御を実行する。
（１）電圧コンバータを間欠的に駆動する第１制御。
（２）キャリア信号の周波数を変化させつつ電圧コンバータを連続駆動する第２制御。
（３）キャリア信号の周波数を第１周波数よりも低い第２周波数に変更する第３制御。

電圧コンバータを間欠的に駆動することで（第１制御）、ノイズパワーの時間平均が下がり、外部の給電装置への影響が低減される。あるいは、キャリア周波数を変化させつつ電圧コンバータを連続駆動することで（第２制御）、ノイズのピーク周波数が分散し、ピークパワーが下がる。その結果、ノイズが給電装置へ与える影響が低減される。走行中の第１周波数よりも低い第２周波数で電圧コンバータを駆動することで（第３制御）、ノイズのピーク周波数を下げることができる。一般に、外部の給電装置を含む電気機器は、低い周波数に対する許容ノイズピークパワーが大きい。従って、ピーク周波数を下げることでも、ノイズが外部の給電装置に与える影響が小さくなる。なお、第３制御では、電圧コンバータを連続動作させてもよいし、間欠動作させてもよい。キャリア周波数を下げるとともに電圧コンバータを間欠動作させることで、より一層、ノイズが給電装置に与える影響を低減することができる。

本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。

実施例の電気自動車の電力系のブロック図である。 サブバッテリ充電処理（ノーマルモード）のフローチャートである。 サブバッテリ充電処理（低ノイズモード）のフローチャートである（１）。 サブバッテリ充電処理（低ノイズモード）のフローチャートである（２）。 第１制御の効果を説明する図である。 第２制御の効果を説明する図である。 第３制御の効果を説明する図である。 電圧コンバータを間欠動作させる手法の一例を説明する図である。

最初に、以下の実施例で説明する技術のいくつかの特徴を列挙する。

電圧コンバータを間欠動作させると、補機とサブバッテリを接続している電力線の電圧がゆれることがある。そうするとサブバッテリに接続されている照明（補機の一種）の明るさがゆれることがある。照明の明るさのゆれは乗員に不快感を与えるおそれがある。コントローラは、サブバッテリに接続されている照明が点灯している場合は第１制御を禁止するようにしてもよい。すなわち、コントローラは、サブバッテリに接続されている照明が点灯している場合は第２制御と第３制御の一方を実行するように構成されていてもよい。

キャリア周波数を変化させるとき、高調波ノイズが発生する。高調波ノイズは、ラジオの出力に重畳するおそれがある。コントローラは、サブバッテリに接続されているラジオが動作している場合は第２制御を禁止するようにしてもよい。すなわち、コントローラは、サブバッテリに接続されているラジオが動作している場合は第１制御と第３制御の一方を実行するように構成されていてもよい。

コントローラは、照明が点灯しているとともにラジオが動作している場合は、照明とラジオの一方を止めることを推奨する旨を示す信号を出力するようにしてもよい。あるいは、コントローラは、照明が点灯しているとともにラジオが動作している場合は、上記した信号を出力するとともに、第１制御と第２制御を禁止し、第３制御を実行するように構成されていてもよい。

（実施例）図面を参照して実施例の電気自動車を説明する。図１に、電気自動車２の電力系のブロック図を示す。電気自動車２は、メインバッテリ３、サブバッテリ４、電力変換器１０、電圧コンバータ２１、走行用のモータ９０、電力コントローラ２２、システムコントローラ２３を備えている。

メインバッテリ３は、走行用のモータ９０の駆動電力を蓄えており、その出力電圧は１００ボルト以上である。メインバッテリ３は、走行用のモータ９０に電力を供給するための電源である。

サブバッテリ４は、ルームランプ９３、ラジオ９４などの小電力機器に供給する電力を蓄えている。サブバッテリ４の出力電圧は、メインバッテリ３の出力電圧よりも低い。サブバッテリ４の出力電圧は、例えば１２ボルトである。サブバッテリ４の電力で動作する機器は、補機と総称される。

ルームランプ９３やラジオ９４などの補機は、補機電力線９５を介してサブバッテリ４に接続されている。補機電力線９５は、車内に張り巡らされている。補機電力線９５には、ルームランプ９３やラジオ９４のほか、カーナビゲーション装置など、様々な補機が接続されている。サブバッテリ４の負極と補機の負極はボディアースを介して接続される。

電力変換器１０は、メインバッテリ３の出力電力（直流電力）を、モータ９０の駆動電力（交流電力）に変換するデバイスである。電力変換器１０は、具体的にはインバータであり、備えられているスイッチング素子５が電力を変換する。図１では、１個のスイッチング素子５のみが描かれているが、電力変換器１０は複数のスイッチング素子を備えている。スイッチング素子５は、電力コントローラ２２によって制御される。

電力変換器１０の直流端１１がシステムメインリレー９１を介してメインバッテリ３に接続されており、交流端がモータ９０に接続されている。システムメインリレー９１は、車両のメインスイッチがオンの間、閉じられている。直流端１１の正極１１ａと負極１１ｂの間には平滑コンデンサ７が接続されている。

電圧コンバータ２１は、メインバッテリ３とサブバッテリ４の間に接続されている。電圧コンバータ２１は、メインバッテリ３の出力電圧を降圧する降圧コンバータ（ダウンコンバータ）である。電圧コンバータ２１の主要部品もスイッチング素子６であり、備えられているスイッチング素子６が電力を変換する。図１では、１個のスイッチング素子６のみが描かれているが、電圧コンバータ２１は複数のスイッチング素子を備えている。スイッチング素子６も電力コントローラ２２によって制御される。電圧コンバータ２１によって降圧されたメインバッテリ３の電力でサブバッテリ４が充電される。スイッチング素子５、６は、典型的には、電力変換用のパワートランジスタである。

先に述べたように、電力コントローラ２２が、スイッチング素子５、６を制御する。電力コントローラ２２は、中央演算装置（ＣＰＵ）とメモリと入出力インタフェイスを備えたコンピュータである。電力コントローラ２２は、キャリア信号生成部２２ａと、駆動信号生成部２２ｂを備えている。キャリア信号生成部２２ａと駆動信号生成部２２ｂは、ソフトウエアで実現される。キャリア信号生成部２２ａの一部、及び／又は、駆動信号生成部２２ｂの一部は、ハードウエアで実現されていてもよい。

キャリア信号生成部２２ａは、所定の周波数のキャリア信号を生成する。キャリア信号は、スイッチング素子５、６の駆動信号（例えばＰＷＭ信号）を生成するときの基本波となる。駆動信号生成部２２ｂは、キャリア信号に基づいて、スイッチング素子５、６の駆動信号を生成する。電力コントローラ２２は、上位のシステムコントローラ２３から、電力変換器１０や電圧コンバータ２１の目標出力の指令を受ける。駆動信号生成部２２ｂは、電力変換器１０や電圧コンバータ２１のそれぞれが目標出力に追従するように、キャリア信号に基づいて、スイッチング素子５、６の駆動信号を生成する。なお、電力コントローラ２２は、キャリア信号の周波数（キャリア周波数）を変更することができる。

システムコントローラ２３は、電気自動車２の全体を統括管理する。システムコントローラ２３は、中央演算装置（ＣＰＵ）とメモリと入出力インタフェイスを備えたコンピュータである。システムコントローラ２３は、電力コントローラ２２、システムメインリレー９１、充電リレー９２、メインバッテリ３、サブバッテリ４を管理する。システムコントローラ２３には、インストルメントパネル２４が接続されている。インストルメントパネル２４には様々な警告灯やディスプレイが備えられている。システムコントローラ２３からの指令により、警告灯やディスプレイが制御される。

システムコントローラ２３は、電気自動車２の車速やアクセルペダル踏み込み量に基づいて、電力変換器１０の目標出力を決定する。また、システムコントローラ２３は、サブバッテリ４の残電力量（ＳＯＣ：State Of Charge）に基づいて、電圧コンバータ２１の目標出力を決定する。

電気自動車２は、さらに、充電インレット８を備えている。充電インレット８は、車両外部の給電装置（不図示）のコネクタを接続することができるデバイスである。充電インレット８は、車両のボディ（不図示）に取り付けられている。メインバッテリ３は、給電装置から供給される電力で充電される。充電インレット８は、充電リレー９２を介してメインバッテリ３に接続されている。充電リレー９２は、走行時は開かれている。充電インレット８には、給電装置から延びているケーブルのコネクタが接続されているか否かを検知するコネクタ接続センサ９が取り付けられている。コネクタ接続センサ９の信号は、システムコントローラ２３に送られる。システムコントローラ２３は、充電インレット８に給電装置（不図示）のコネクタが接続されると、充電リレー９２を閉じる。コネクタ接続センサ９の情報は、システムコントローラ２３から電力コントローラ２２へも伝達される。すなわち、電力コントローラ２２も、充電インレット８に給電装置のコネクタが接続されているか否かを知ることができる。

車両外部の給電装置による充電と、サブバッテリ４の充電の関係について述べる。先に述べたように、電気自動車２は、車両外部の給電装置から供給される電力でメインバッテリ３を充電することができる。給電装置は充電インレット８に接続される。一方、充電中にユーザがルームランプ９３やラジオ９４などの補機を使っていると、サブバッテリ４の残電力量ＳＯＣが減っていく。サブバッテリ４の残電力量ＳＯＣが所定の閾値を下回ると、電力コントローラ２２は、システムコントローラ２３からの指令により、電圧コンバータ２１を起動する。電圧コンバータ２１によって、充電中のメインバッテリ３の電力を使ってサブバッテリ４が充電される。電圧コンバータ２１では、スイッチング素子６が電圧を変換する。電圧コンバータ２１のスイッチング素子６はノイズ（スイッチングノイズ）を発生する。電圧コンバータ２１のスイッチング素子６が発するノイズが充電リレー９２と充電インレット８を通じて給電装置に伝わる。給電装置などの地上設備の耐ノイズ性能は、車載機器の耐ノイズ性能よりも低い場合がある。車両から給電装置へのノイズ伝播は、給電装置に悪影響を与えるおそれがある。

そこで、電気自動車２では、充電インレット８に給電装置が接続されている場合には、コネクタが接続されていない場合と比較して、電圧コンバータ２１が発するノイズを低減することができる。なお、電力コントローラ２２は、充電インレット８に給電装置のコネクタが接続されていない間は常にノーマルモードで電圧コンバータ２１を連続駆動している。図２に、ノーマルモードにおけるサブバッテリ充電処理のフローチャートを示す。図２の処理は、車両のメインスイッチがオンされると開始される。図２の処理、及び、以降のフローチャートの処理は、システムコントローラ２３と電力コントローラ２２が協働して実行される。なお、システムコントローラ２３は、ルームランプ９３やラジオ９４など、補機電力線９５に接続されているいくつかの補機の状態をモニタしている。すなわち、システムコントローラ２３は、特定の補機が動作しているか否かを検知することができる。

電力コントローラ２２は、第１周波数で電圧コンバータ２１を連続駆動する（ステップＳ１２）。電圧コンバータ２１のスイッチング素子６は、キャリア信号に基づいてオンオフされる。別言すれば、スイッチング素子６のスイッチング周波数は、キャリア信号の周波数（キャリア周波数）に等しい。ノーマルモードでは、電力コントローラ２２は、第１周波数のキャリア信号に基づいて駆動信号を生成し、その駆動信号で電圧コンバータ２１のスイッチング素子６を駆動する。

電力コントローラ２２は、サブバッテリ４の残電力量ＳＯＣが所定の範囲内に維持されるように、電圧コンバータ２１の出力を調整する。具体的には、電力コントローラ２２は、サブバッテリ４の残電力量ＳＯＣが、上限閾値Ｓｕｐと下限閾値Ｓｄ１の間に維持されるように、電圧コンバータ２１の出力を調整する。サブバッテリ４の残電力量ＳＯＣを所定の範囲内に保持することで、サブバッテリ４の劣化を抑制することができる。電力コントローラ２２は、車両のメインスイッチがオフされるまで、常に電圧コンバータ２１を連続駆動している（ステップＳ１４：ＮＯ、Ｓ１２）。車両のメインスイッチがオフされると、電力コントローラ２２は、電圧コンバータ２１を停止する（ステップＳ１４：ＹＥＳ、Ｓ１６）。以下では、サブバッテリ４の残電力量ＳＯＣと単純にＳＯＣと表記する。図でも、「ＳＯＣ」は、サブバッテリ４の残電力量を表す。

ノーマルモードでは、電力コントローラ２２は、コネクタ接続センサ９からの信号に基づき、給電装置のコネクタが接続されたか否かをチェックしている（ステップＳ１３）。給電装置のコネクタの接続が検知されない場合（ステップＳ１３：ＮＯ）、電力コントローラ２２は、常にノーマルモードで電圧コンバータ２１を連続駆動する（ステップＳ１４：ＮＯ、Ｓ１２）。一方、給電装置のコネクタの接続が検知された場合、電力コントローラ２２は、低ノイズモードに移行する（ステップＳ１３：ＹＥＳ、ステップＳ１５）。走行中は、充電インレット８に給電装置が接続されることはない。それゆえ、車両が走行中は、電力コントローラ２２は常に第１周波数のキャリア信号に基づいて電圧コンバータ２１を連続駆動することになる。

図３と図４に、低ノイズモードのフローチャートを示す。低ノイズモードでは、３種類の制御則の中なら少なくとも１つが選択されて実行される。３種利の制御則とは、次の通りである。
（１）第１制御：電圧コンバータ２１を間欠的に駆動する。
（２）第２制御：電圧コンバータ２１のスイッチング素子６を制御するのに用いるキャリア信号の周波数（キャリア周波数）を変化させつつ電圧コンバータ２１を連続駆動する。
（３）第３制御：第１周波数よりも低い第２周波数のキャリア信号で電圧コンバータ２１を駆動する。

上記３種類の制御で充電インレット８に達するノイズが低減できる理由は後述する。

第１制御を実行すると、すなわち、電圧コンバータ２１を間欠的に動作させると、サブバッテリ４と補機（ルームランプ９３やラジオ９４など）と電圧コンバータ２１を接続している補機電力線９５の電圧がゆれる。補機の中には、供給電圧のゆれの影響を受けるものがある。別言すれば、補機の中には、供給電圧のゆれに敏感なものがある。その一例がルームランプ９３である。ルームランプ９３への供給電圧がゆれるとルームランプ９３の明るさがゆれる場合がある。明るさのゆれは乗員に不快感を与えるおそれがある。電力コントローラ２２には、供給電圧のゆれに敏感な補機が予め登録されている。供給電圧のゆれに敏感な補機を以下では、第１補機群と称する。すなわち、第１補機群の識別子が電力コントローラ２２に登録されている。電力コントローラ２２は、補機電力線９５に接続されている補機群の状態をモニタしており、動作している補機の識別子を取得することができる。電力コントローラ２２は、登録されている第１補機群の少なくとも１個が動作している場合には、第１制御を禁止する。第１制御を禁止する結果、第１補機群は供給電圧のゆれの影響を受けることなく動作することができる。

また、第２制御を実行すると、すなわち、キャリア信号の周波数（キャリア周波数）を変化させつつ電圧コンバータ２１を連続駆動すると、キャリア信号の周波数変更時に高調波ノイズが発生する。補機の中には、高調波ノイズの影響を受けるものがある。別言すれば、補機の中には、高調波ノイズに敏感なものがある。その一例がラジオ９４である。高調波ノイズは、ラジオ９４の出力に重畳するおそれがある。高調波ノイズが重畳したラジオ出力は乗員に不快感を与えるおそれがある。電力コントローラ２２には、高調波ノイズに敏感な補機が予め登録されている。高調波ノイズに敏感な補機を以下では、第２補機群と称する。すなわち、第２補機群の識別子が電力コントローラ２２に登録されている。電力コントローラ２２は、登録されている第２補機群の少なくとも１個が動作している場合には、第２制御を禁止する。第２制御を禁止する結果、第２補機群は高調波ノイズの影響を受けることなく動作することができる。

以下、図３と図４を参照しつつ、低ノイズモードを説明する。以下では、第１補機群の例としてルームランプ９３を使い、第２補機群の例としてラジオ９４を使って低ノイズモードを説明する。

電力コントローラ２２は、ルームランプ９３が点灯しているか否かをチェックする（ステップＳ２２）。次に電力コントローラ２２は、ラジオ９４が動作しているか否かをチェックする（ステップＳ２３、Ｓ２４）。ルームランプ９３が点灯しており、ラジオ９４が動作していない場合（ステップＳ２２：ＹＥＳ、Ｓ２４：ＮＯ）、電力コントローラ２２は、第１制御の実行は禁止し、第２制御または第３制御を選択して実行する（ステップＳ２５）。

ルームランプ９３とラジオ９４はいずれもサブバッテリ４に接続されている。第１制御を実行すると、すなわち、電圧コンバータ２１を間欠的に動作させると、サブバッテリ４と補機（ルームランプ９３やラジオ９４など）と電圧コンバータ２１を接続している補機電力線９５の電圧がゆれる。ルームランプ９３への供給電圧がゆれるとルームランプ９３の明るさがゆれる場合がある。明るさのゆれは乗員に不快感を与えるおそれがある。それゆえ、電力コントローラ２２は、ルームランプ９３が点灯している場合は、第１制御を禁止し、第２制御あるいは第３制御を選択して実行する。第１制御を禁止する結果、ルームランプ９３の明るさがゆれることがない。

ルームランプ９３が点灯しておらず、ラジオ９４が動作している場合（ステップＳ２２：ＮＯ、Ｓ２３：ＹＥＳ）、電力コントローラ２２は、第２制御の実行は禁止し、第１制御または第３制御を実行する（ステップＳ２３：ＹＥＳ、Ｓ２６）。第２制御を実行すると、すなわち、キャリア信号の周波数（キャリア周波数）を変化させつつ電圧コンバータ２１を連続駆動すると、キャリア信号の周波数変更時に高調波ノイズが発生する。高調波ノイズは、ラジオ９４の出力に重畳するおそれがある。それゆえ、ラジオ９４が動作している場合、電力コントローラ２２は、第２制御を禁止し、第１制御あるいは第３制御を選択して実行する。第２制御を禁止する結果、ラジオ９４の出力にノイズが重畳することがない。

ルームランプ９３が点灯しておらず、ラジオ９４も動作していない場合、電力コントローラ２２は、第１制御と第２制御と第３制御のいずれかを選択して実行する（ステップＳ２２：ＮＯ、ステップＳ２３：ＮＯ、ステップＳ２７）。ルームランプ９３が点灯しておらず、ラジオ９４も動作していない場合には、第１制御と第２制御のいずれも禁止しなくてよい。それゆえ、電力コントローラ２２は、第１−第３制御の中から、適宜に選択した制御を実行する。

ルームランプ９３が点灯しており、かつ、ラジオ９４も動作している場合、電力コントローラ２２は、第３制御を選択して実行する（ステップＳ２２：ＹＥＳ、ステップＳ２４：ＹＥＳ、ステップＳ２８）。

電力コントローラ２２は、ステップＳ２８の処理の次に、ルームランプ９３（第１補機群）とラジオ９４（第２補機群）の一方を止めることを推奨する旨を示す信号（推奨信号）をインストルメントパネル２４へ出力してもよい。推奨信号を受信したインストルメントパネル２４は、ルームランプ９３（第１補機群）とラジオ９４（第２補機群）の一方を止めることを推奨するメッセージを表示する。あるいは、インストルメントパネル２４は、ルームランプ９３（第１補機群）とラジオ９４（第２補機群）の一方を止めることを推奨する旨を示す警告灯を点灯させる。あるいは、インストルメントパネル２４は、ルームランプ９３（第１補機群）とラジオ９４（第２補機群）の一方を止めることを推奨する音声メッセージを出力する。電力コントローラ２２は、停止された補機の種類に応じて第１制御と第２制御のいずれかを実行するように構成されていてもよい。

電力コントローラ２２は、車両のメインスイッチがオフされるまで、ステップＳ２２−Ｓ２８の処理を繰り返す（ステップＳ３３：ＮＯ、Ｓ２２）。電力コントローラ２２は、車両のメインスイッチがオフされると、電圧コンバータ２１を停止し、処理を終了する（ステップＳ３３：ＹＥＳ、Ｓ３４）。

電圧コンバータ２１を駆動している間にもルームランプ９３とラジオ９４の状態が変更されたら、電力コントローラ２２は、それらの状態に応じて第１−第３制御の中からいずれかの制御を適宜に選択して実行する（ステップＳ２２−Ｓ２８）。

また、電力コントローラ２２は、低ノイズモードで電圧コンバータ２１を駆動している間に、外部の給電装置のコネクタが充電インレット８から外された場合には、図２で示したノーマルモードに移行する（ステップＳ３２：ＹＥＳ、Ｓ３５）。

第１制御では、電力コントローラ２２は、電圧コンバータ２１を間欠駆動する。電力コントローラ２２は、第１制御において、キャリア周波数を第１周波数よりも低い第２周波数に変更し、電圧コンバータ２１を間欠駆動してもよい。

第２制御では、電力コントローラ２２は、キャリア周波数を変化させつつ、電圧コンバータ２１を連続駆動する。第２制御では、電力コントローラ２２は、ＳＯＣが所定の範囲（上限閾値Ｓｕｐ≧ＳＯＣ≧下限閾値Ｓｄ１）となるように、電圧コンバータ２１の出力を調整する。電力コントローラ２２は、第２制御において、キャリア周波数を第１周波数よりも低い帯域にてキャリア周波数を変化させてもよい。

第３制御では、電力コントローラ２２は、キャリア信号の周波数を第１周波数よりも低い第２周波数に変更して電圧コンバータ２１を駆動する。第３制御では、電力コントローラ２２は、キャリア周波数を第１周波数よりも低い第２周波数に変更し、電圧コンバータ２１を間欠駆動してもよい。

第１−第３制御がノーマルモードの場合と比較してノイズが抑制される理由を説明する。図５は、第１制御（電圧コンバータ２１を間欠動作させる制御）の効果を説明する図である。図５（Ａ）は、間欠動作における電圧コンバータの出力電流のタイムチャートである。図５（Ｂ）は、電圧コンバータ２１を連続動作させたときのノイズレベル（破線）と、間欠動作させたときのノイズレベル（実線）の周波数特性を示している。図５（Ｂ）の波形は、ノイズを模式化して描いてある。ノイズレベルは、ノイズパワーと換言してもよい。

第１制御では、例えば、インターバル時間Ｔｉｎｔを伴って電圧コンバータ２１を時間Ｔｗの間、駆動する。時間Ｔｗの間、電圧コンバータ２１は定格電流を出力する。図５（Ｂ）の破線は、電圧コンバータ２１を連続駆動したときのノイズレベルの周波数特性を示している。図５（Ａ）の間欠動作を実行すると、連続動作と比較して、ノイズレベルの時間平均が下がる。すなわち、連続動作させたときと比較して、ノイズのピークレベルはＬｐｋ０からＬｐｋ１に下がり、ノイズの平均レベルもＬａｖｒ０からＬａｖｒ１へ下がる。なお、電圧コンバータ２１が発するノイズはスイッチングノイズであるため、電圧コンバータ２１の出力電流の大きさには依存しない。

図６は、第２制御（キャリア周波数を変化させつつ電圧コンバータ２１を連続駆動）の効果を説明する図である。図６（Ａ）は、キャリア周波数の時間変化の例を示している。図６（Ｂ）は、電圧コンバータ２１を連続駆動したときのノイズレベル（破線）と、キャリア周波数を時間変化させたときのノイズレベル（実線）の周波数特性を示している。図６（Ｂ）の波形は、ノイズを模式化して描いてある。

キャリア周波数を時間変化させるので、図６（Ｂ）に示すように、ノイズのピーク周波数が分散する。その結果、連続動作させたときと比較して、ノイズのピークレベルはＬｐｋ０からＬｐｋ２に下がる。ノイズの平均レベルは、第１制御ほどではないが、Ｌａｖｒ０からＬａｖｒ２へ下がる。

図７は、第３制御（キャリア周波数を第１周波数よりも下げる）の効果を説明する図である。図７は、電圧コンバータ２１を連続動作させたときのノイズレベル（破線）と、キャリア周波数を下げたときのノイズレベル（実線）の周波数特性を示している。キャリア周波数を下げるので、当然にノイズレベルのピーク周波数も下がる。一般に、外部の給電装置を含む電気機器は、低周波数帯域におけるノイズの許容ピークレベルが大きい。図７に例示するように、例えば周波数ｆｔｈよりも高い帯域では許容ピークレベルがＮｔｈ１であった場合、周波数ｆｔｈよりも低い帯域では、許容ピークレベルがＮｔｈ２（＞Ｎｔｈ１）という場合が起こり得る。図７の例では、キャリア周波数が第１周波数のとき、ピークレベルＬｐｋ０は、許容ピークレベルＮｔｈ１を超えている（図７の破線グラフを参照）。キャリア周波数を下げ、ピーク周波数が下がったことで、同じピークレベルＬｐｋ０でも、許容ピークレベルＮｔｈ２を下回る（図７の実線グラフを参照）。このように、キャリア周波数（ピーク周波数）を下げることでも、外部の給電装置に与える影響が小さくなる。

なお、キャリア周波数を下げるだけなので、ノイズの平均Ｌａｖｒ０は変わらない。ただし、キャリア周波数を下げるとともに電圧コンバータ２１を間欠動作させると、第１制御の場合と同様に、ノイズのピークレベルと平均レベルがともに下がる。

間欠動作させる手法の一例を説明する。電圧コンバータ２１を連続駆動する場合は、電力コントローラ２２は、ＳＯＣが所定範囲（上限閾値Ｓｕｐ≧ＳＯＣ≧下限閾値Ｓｄ１）に保持されるように、電圧コンバータ２１の出力を調整する。間欠動作させる場合、下限閾値をＳｄ１からＳｄ２へ高くするとともに、電圧コンバータ２１を動作させる場合は定格出力（あるいは上限出力）を保持させる。

図８に、間欠駆動の場合のタイムチャートを示す。時刻Ｔ１までは、電力コントローラ２２は、電圧コンバータ２１を連続駆動する。すなわち、電力コントローラ２２は、ＳＯＣが所定範囲（上限閾値Ｓｕｐ≧ＳＯＣ≧下限閾値Ｓｄ１）に保持されるように、電圧コンバータ２１の出力を調整する。

電力コントローラ２２は、時刻Ｔ１に、電圧コンバータ２１の制御を連続駆動から間欠駆動に切り替える。そこで、電力コントローラ２２は、下限閾値をＳｄ１からＳｄ２へ引き上げるとともに、電圧コンバータ２１の出力を定格出力に保持する。電力コントローラ２２は、ＳＯＣが上限閾値Ｓｕｐを超えるまで、電圧コンバータ２１に定格出力を維持させる。図８の例では、時刻Ｔ２に、ＳＯＣが上限閾値Ｓｕｐに達する。電力コントローラ２２は、ＳＯＣが上限閾値Ｓｕｐを超えると、ＳＯＣが次に新たな下限閾値Ｓｄ２を下回るまで電圧コンバータ２１を停止する。電力コントローラ２２は、ＳＯＣが新たな下限閾値Ｓｄ２を下回ると、上限閾値Ｓｕｐを超えるまで、再び電圧コンバータ２１に定格出力させる。こうして、インターバル時間Ｔｉｎｔを伴って駆動時間Ｔｗの間欠駆動が実現される。

実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。第１制御を実行すると、サブバッテリ４と補機を接続している補機電力線９５の電圧がゆれるおそれがある。それゆえ、電力コントローラ２２は、ルームランプ９３など、電圧変動に敏感な補機（第１補機群）が動作している間は、第１制御を禁止する。電圧変動に敏感な補機は、ルームランプ９３に限られず、車両が備える他の照明であってもよい。また、全ての照明が電圧変動に敏感であるとは限らない。それゆえ、電力コントローラ２２（あるいはシステムコントローラ２３）には、第１補機群の識別子が記憶されており、当該識別子の補機が点灯している場合は、第１制御を禁止すればよい。

第２制御を実行すると、キャリア周波数を切り替えるときに高調波ノイズが発生する。それゆえ、電力コントローラ２２は、ラジオ９４など、高調波ノイズに敏感な補機（第２補機群）が動作している間は、第２制御を禁止する。第３制御は、キャリア周波数を下げるだけであるので、補機電力線９５の電圧変動がなく、高調波ノイズも少ない。高調波ノイズに敏感な補機は、ラジオ９４に限られず、車両が備える他の補機であってもよい。それゆえ、電力コントローラ２２（あるいはシステムコントローラ２３）には、第２補機群の識別子が記憶されており、当該識別子の補機が動作している場合は、第２制御を禁止すればよい。

図３のフローチャートにおいて、「ルームランプ９３」を「第１補機群に属する少なくとも１個の補機」と読み替え、「ラジオ９４」を「第２補機群に属する少なくとも１個の補機」と読み替えてもよい。

実施例の電力コントローラ２２とシステムコントローラ２３が、電圧コンバータ２１を制御するコントローラの一例である。電力コントローラ２２とシステムコントローラ２３は、協働して電圧コンバータ２１を制御する。電力コントローラ２２とシステムコントローラ２３は、充電インレット８の給電装置が接続されている間、第１制御と第２制御と第３制御のいずれかを実行する。ただし、車両で異常が検知された場合など、不測の事態においてはこの限りではない。また、電力コントローラ２２とシステムコントローラ２３は、充電インレット８に給電装置が接続されていない間は、第１周波数のキャリア信号に基づいて電圧コンバータ２１を制御する。ただし、車両で異常が検知された場合など、不測の事態においてはこの限りではない。

本明細書における「電気自動車」には、モータとエンジンの双方を備えるハイブリッド車と、走行用モータのためにバッテリと燃料電池を搭載している自動車が含まれる。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２：電気自動車
３：メインバッテリ
４：サブバッテリ
５、６：スイッチング素子
７：平滑コンデンサ
８：充電インレット
９：コネクタ接続センサ
１０：電力変換器
２１：電圧コンバータ
２２：電力コントローラ
２２ａ：キャリア信号生成部
２２ｂ：駆動信号生成部
２３：システムコントローラ
２４：インストルメントパネル
９０：モータ
９１：システムメインリレー
９２：充電リレー
９３：ルームランプ
９４：ラジオ
９５：補機電力線

Claims (5)

1. 走行用のモータに電力を供給するメインバッテリと、
   出力電圧が前記メインバッテリの出力電圧よりも低いサブバッテリと、
   前記メインバッテリと前記サブバッテリの間に接続されており、前記メインバッテリの電圧を前記サブバッテリの電圧へ降圧する電圧コンバータと、
   前記メインバッテリに接続されており、車両外部の給電装置に接続可能な充電インレットと、
   前記充電インレットに前記給電装置が接続されていない間は所定の第１周波数のキャリア信号を使って前記電圧コンバータを連続駆動するコントローラと、
   を備えており、
   前記コントローラは、停車中に前記充電インレットに前記給電装置が接続されている間、
   （１）前記電圧コンバータを間欠的に駆動する第１制御、
   （２）前記キャリア信号の周波数を変化させつつ前記電圧コンバータを連続駆動する第２制御、
   （３）前記キャリア信号の周波数を前記第１周波数よりも低い第２周波数に変更して前記電圧コンバータを駆動する第３制御、
   のいずれかを実行する、電気自動車。
2. 前記コントローラは、前記サブバッテリに接続されている照明が点灯している場合は前記第２制御と前記第３制御の一方を実行する、請求項１に記載の電気自動車。
3. 前記コントローラは、前記サブバッテリに接続されているラジオが動作している場合は前記第１制御と前記第３制御の一方を実行する、請求項１又は２に記載の電気自動車。
4. 前記コントローラは、前記照明が点灯しているとともに前記ラジオが動作している場合は、前記照明と前記ラジオの一方を止めることを推奨する旨を示す信号を出力する、請求項２または３に記載の電気自動車。
5. 前記コントローラは、前記照明が点灯しているとともに前記ラジオが動作している場合は、前記第３制御を実行する、請求項４に記載の電気自動車。

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