JP5092730B2 - バッテリの充電方法および充電制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、バッテリと、平滑コンデンサと、インバータとを有するとともに、電源との接続が可能な接続部を有する電気回路におけるバッテリの充電方法および充電制御装置に関する。

従来から、交流電源より供給される交流電流を平滑コンデンサにより平滑して直流電流に変換した後、インバータによってその直流電流を交流電流に変換し、モータ等の負荷に供給することが行われている。

しかしながら、このような電力供給システムの場合、電源から負荷への電流供給開始時には、平滑コンデンサ内の電荷が略０となっているため、平滑コンデンサおよび他の回路素子に過大な突入電流が流れるという問題があった。

このような背景から、下記特許文献１では、蓄電装置としてのバッテリを備えたものにおいて、バッテリと平滑コンデンサ（インバータ）との間に昇降圧コンバータを設けたものが開示されている。下記特許文献１では、負荷への電流供給開始前に、バッテリからの供給電圧を徐々に昇圧させながら予め平滑コンデンサに電力（電荷）を供給する所謂プリチャージを行うことで、上述した突入電流の発生を防止している。

また、下記特許文献１に開示された先行技術は、バッテリを用いて平滑コンデンサをプリチャージするようにしているため、例えば、下記特許文献２に開示されているような、突入電流制限素子としての制限抵抗、及び該制限抵抗への電流供給を切換えるバイパス回路（リレースイッチ）を設ける必要がないという点で優れている。

特開２００４−２４２４１８号公報 特開平５−３０７５６号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示されている先行技術では、上記特許文献２に開示されているような制限抵抗が設けられていないために、電源からバッテリへの充電が行われる時には突入電流を抑制することができないという問題があった。

そこで、バッテリ充電時を考慮して上記制限抵抗を設けることも考えられる。しかしながら、この場合、電流供給開始から所定時間経過後の、突入電流発生の虞がなくなったタイミングで制限抵抗への電流供給を遮断するバイパス回路（リレースイッチ）を併設しなければならない。

このため、電源によるバッテリ充電のためだけに制限抵抗を設けることは、システムの複雑化を招き、ひいてはコスト面で不利となってしまう。

この発明は、電源によりバッテリを充電する時の突入電流を、特別な制限素子を設けることなく抑制することができるバッテリの充電方法および充電制御装置を提供することを目的とする。

この発明のバッテリの充電方法は、エンジンによって駆動され交流電流を出力するモータジェネレータと、バッテリと、平滑コンデンサと、インバータとを有するとともに、外部電源との接続が可能な接続部と、昇降圧コンバータとを備え、上記平滑コンデンサが、上記バッテリと上記インバータとの間に接続され、上記昇降圧コンバータが、上記バッテリと上記平滑コンデンサとの間に接続されると共に、上記モータジェネレータがスイッチを介してインバータへ結線され、
モータジェネレータとインバータとの間の接点に外部電源接続センサを介して外部電源が接続された電気回路におけるバッテリの充電方法であって、上記昇降圧コンバータにより上記バッテリからの供給電圧を徐々に昇圧しながら上記平滑コンデンサのプリチャージを開始する第１の工程と、上記プリチャージの終了後において上記外部電源からの電流の供給により上記平滑コンデンサを介して上記バッテリの充電を実行する第２の工程とを有するものである。

この構成によれば、外部電源からの電流の供給によりバッテリの充電を行うにあたり、先ず、バッテリによる平滑コンデンサのプリチャージを開始させるようにすることで、突入電流制限用の制限素子（例えば抵抗素子）を設けなくても、バッテリ充電開始時の突入電流発生を抑制することができる。

また、上記第２の工程が、上記第１の工程の後、上記平滑コンデンサのプリチャージが終了してから実行されるものであるから、平滑コンデンサへの充電が充分になされた状態でバッテリの充電を開始させることができ、バッテリの充電時における突入電流の発生をより確実に抑制することができる。

この発明の一実施態様においては、上記外部電源によるバッテリ充電の開始が、上記接続部を開閉する扉部材の開動作により予測された時、上記第１の工程を実行するものである。

この構成によれば、外部電源によるバッテリ充電の開始が、上記接続部を開閉する扉部材の開動作により予測された時、平滑コンデンサへのプリチャージを実行するようにしたため、少なくとも平滑コンデンサの電圧が０（Ｖ）の状態、すなわち、平滑コンデンサに電荷がチャージされていない状態からバッテリの充電が開始されることを防止でき、これによって大きな突入電流が発生することを防止できる。

そして、外部電源が接続部に接続される前に予め平滑コンデンサのプリチャージを開始するようにしたことで、外部電源を接続部に接続した時には、バッテリへの充電を迅速に開始させることができる。

この発明の一実施態様においては、上記第１の工程が、上記平滑コンデンサの電圧が所定電圧値より低い時に実行されるものである。

この構成によれば、既に平滑コンデンサにて電荷がチャージされている時、すなわち、平滑コンデンサの電圧が所定値に達している時には、上記第１の工程を実行しなくても突入電流を抑制することができる。

この発明のバッテリの充電制御装置は、エンジンによって駆動され交流電流を出力するモータジェネレータと、バッテリと、平滑コンデンサと、インバータとを備えるとともに、外部電源との接続が可能な接続部と、昇降圧コンバータとを備え、上記平滑コンデンサが、上記バッテリと上記インバータとの間に接続され、上記昇降圧コンバータが、上記バッテリと上記平滑コンデンサとの間に接続されると共に、上記モータジェネレータがスイッチを介してインバータへ結線され、モータジェネレータとインバータとの間の接点に外部電源接続センサを介して外部電源が接続されるバッテリの充電制御装置であって、上記昇降圧コンバータにより上記バッテリからの供給電圧を徐々に昇圧しながら上記平滑コンデンサのプリチャージを行うプリチャージ手段を有し、該プリチャージ手段による上記平滑コンデンサへのプリチャージ終了後に、上記外部電源からの電流の供給により上記平滑コンデンサを介して上記バッテリの充電を実行する充電手段を備えたものである。

この構成によれば、外部電源からの電流の供給によりバッテリの充電を行うにあたり、先ずプリチャージ手段よって平滑コンデンサのプリチャージを開始させるようにすることで、突入電流制限用の制限素子を設けなくても、バッテリ充電開始時の突入電流発生を抑制することができる。

また、上記接続部が、上記電源としての外部電源と接続可能とされるものであるから、バッテリの充電を外部電源からの電流の供給により実行する場合にも適用させることができる。

この発明の一実施態様においては、上記外部電源と上記平滑コンデンサとの接続を遮断する遮断手段を有し、上記充電手段は、上記外部電源が上記接続部に接続された時で、かつプリチャージ中においては、上記遮断手段により上記外部電源からの電流の供給を遮断するものである。

この構成によれば、遮断手段により、外部電源が接続部に接続された直後で、かつプリチャージ中においては、外部電源から平滑コンデンサに電流が供給されることを防止できる。このため、バッテリの充電時における突入電流の発生をより確実に抑制することができる。

この発明の一実施態様においては、上記外部電源によるバッテリ充電の開始を、上記接続部を開閉する扉部材の開動作にて予測する予測手段を備え、上記プリチャージ手段は、上記予測手段による上記予測に基づいて上記平滑コンデンサのプリチャージを開始するものである。

この構成によれば、外部電源によるバッテリ充電の開始が予測された時、平滑コンデンサへのプリチャージを実行するようにしたため、少なくとも平滑コンデンサの電圧が０（Ｖ）の状態、すなわち、平滑コンデンサに電荷がチャージされていない状態からバッテリの充電が開始されることを防止でき、これによって大きな突入電流が発生することを防止できる。

そして、外部電源が接続部に接続される前に予め平滑コンデンサのプリチャージを開始するようにしたことで、外部電源を接続部に接続した時には、バッテリへの充電を迅速に開始させることができる。

この発明によれば、外部電源からの電流の供給によりバッテリの充電を行うにあたり、先ずバッテリによる平滑コンデンサのプリチャージを開始させるようにすることで、突入電流制限用の制限素子を設けなくても、バッテリ充電開始時の突入電流発生を抑制することができる。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳述する。
（第１実施形態）
まず、図１〜図６に示す第１実施形態について説明する。図１は本実施形態に係るハイブリッド車両の概略構成図であり、図２は同ハイブリッド車両の要部を示す配線図である。図１に示すように、本実施形態に係るハイブリッド車両は、エンジン１０と、このエンジン１０によって駆動されるモータジェネレータ２０とを有しているシリーズハイブリッド車両である。

シリーズハイブリッド車両とは、例えば、特開２００５−２０４３７０号公報に開示されているように、エンジンによって発電機を駆動し、該発電機からモータに電力を供給し、該モータで駆動輪を駆動する車両である。パラレルハイブリッド車両とは異なり、シリーズハイブリッド車両では、エンジンは発電専用に使用され、エンジンが発生した動力は機械的には駆動輪に伝達されない。

エンジン１０は、例えば多気筒４サイクルガソリンエンジンであり、シリンダヘッドとシリンダブロックとによって要部が構成される本体１１と、この本体１１に形成される複数列の気筒１２と、各気筒１２に新気を導入するインテークマニホールド１４と、各気筒１２の既燃ガスを排出するエキゾーストマニホールド１５とを備えている。

本体１１には、各気筒１２に対応して設けられた燃料噴射弁１６および点火プラグ１７が取付けられている。そして、各気筒１２に設けられたピストンを昇降させることにより、当該ピストンに接続されたクランク軸１０ａを駆動するように構成されている。また、インテークマニホールド１４には、新気の量を調整するためのスロットル弁１８が設けられており、スロットルボディのアクチュエータ１９によって駆動されるようになっている。

図１、図２に示すように、モータジェネレータ２０は、エンジン１０のクランク軸１０ａに連結された例えば３相の多相電動発電機であり、エンジン１０に駆動されることによって交流電流を出力するとともに、交流電流を供給されることによってエンジン１０を始動するモータとしても機能するように構成されている。

モータジェネレータ２０は、交流電流を整流したり、直流電流を交流電流に変換したりする第１のインバータ２３に接続されている。第１のインバータ２３の出力端子は、給電経路としてのＤＣバスライン２２に接続されている。

ＤＣバスライン２２には、平滑コンデンサＣ１が接続されている。また、ＤＣバスライン２２には、当該ＤＣバスライン２２の電圧を検出するＤＣバスライン電圧センサＳＷ１が接続されている。

本実施形態においては、このＤＣバスライン２２に、直流電流を交流電流に変換する第２のインバータ２４が直列に接続されている。各インバータ２３、２４は、それぞれ負荷となる多相モータ２５の相数に応じた複数組の素子Ｑ１１〜Ｑ１６、Ｑ２１〜Ｑ２６を有している。各素子Ｑ１１〜Ｑ１６、Ｑ２１〜Ｑ２６は、それぞれトランジスタやダイオード等で構成されている。

第１のインバータ２３は、モータジェネレータ２０により出力された交流電流を整流して直流電流に変換する。そして、平滑コンデンサＣ１は、第１のインバータ２３の出力を平滑し、該出力における交流成分をさらに低減（リップル率を低減）する。

第２のインバータ２４は、上述のようにして変換された直流電流を、後述するモータ２５の駆動周波数に対応するような交流電流に変換する。

第２のインバータ２４は、交流電流の供給により駆動するモータ２５に接続されている。モータ２５は、ハイブリッド車両のディファレンシャル機構２６に接続され、このディファレンシャル機構２６を介してハイブリッド車両の後輪２７側の車軸２８を駆動するものである。また、本実施形態におけるモータ２５は、バッテリ回生用の発電機としても機能するように構成されている。

さらに、ＤＣバスライン２２には、電源装置３０が接続されており、平滑コンデンサＣ１は、この電源装置３０と第２のインバータ２４との間に接続されている。電源装置３０は、ＤＣ−ＤＣコンバータとしての双方向昇降圧コンバータ３１と、この双方向昇降圧コンバータ３１に接続されるバッテリ３２とを備えている。

双方向昇降圧コンバータ３１は、降圧用素子Ｑ１およびＱ３と、昇圧用素子Ｑ２およびＱ４と、リアクトルＬとを備えており、バッテリ３２と平滑コンデンサＣ１との間に接続されている。

各素子Ｑ１〜Ｑ４はトランジスタを含んでおり、上述した各素子Ｑ１１〜Ｑ１６、Ｑ２１〜Ｑ２６、及びＱ１〜Ｑ４のトランジスタは、例えばスイッチング素子としてのバイポーラトランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、またはＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等により構成される。

双方向昇降圧コンバータ３１において、例えば素子Ｑ１のトランジスタをＯＮに維持するとともに、素子Ｑ２およびＱ３のトランジスタをＯＦＦに維持し、素子Ｑ４のトランジスタを所定タイミングでＯＮ／ＯＦＦすることにより、ＤＣバスライン２２側を高電圧にしながら、バッテリ３２からＤＣバスライン２２に電流が流すことができるように構成されている。

また、素子Ｑ２〜Ｑ４のトランジスタをＯＦＦに維持するとともに、素子Ｑ１のトランジスタを所定タイミングでＯＮ／ＯＦＦすることにより、ＤＣバスライン２２側を低電圧にしながら、バッテリ３２からＤＣバスライン２２に電流を流すことができる。

また、素子Ｑ３のトランジスタをＯＮに維持するとともに、素子Ｑ１およびＱ４のトランジスタをＯＦＦに維持し、素子Ｑ２のトランジスタを所定タイミングでＯＮ／ＯＦＦすることにより、バッテリ３２側を高電圧にしながら、ＤＣバスライン２２からバッテリ３２に電流を流すことができるように構成されている。

また、素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ４のトランジスタをＯＦＦに維持するとともに、素子Ｑ３のトランジスタを所定タイミングでＯＮ／ＯＦＦすることにより、バッテリ３２側を低電圧にしながら、ＤＣバスライン２２からバッテリ３２に電流を流すことができる。

ここで、第１のインバータ２３は、運転状態に応じて、バッテリ３２からＤＣバスライン２２に供給される直流電流を交流電流に変換し、モータジェネレータ２０に供給することによって始動時のエンジン１０を駆動することができるようになっている。

また、本実施形態では、図１、図２に示すように、モータジェネレータ２０と第１のインバータ２３との間の接点Ｐにおいて給電経路２０ａから分岐する給電経路４０ａが接続され、この給電経路４０ａを介して外部電源用コンセント４０（以下、単にコンセント４０と略記する）が接続されている。このコンセント４０は、例えば１００（Ｖ）または２００（Ｖ）の商用交流電源装置等の外部電源５０を接続可能としている。そして、このコンセント４０には、外部電源５０の接続の有無を検出するための外部電源接続センサＳＷ２が設けられている。

この外部電源接続センサＳＷ２は、例えば電圧検出センサとされており、コンセント４０の端子間電圧を検出可能としている。このため、外部電源５０がコンセント４０に接続された時には、コンセント４０の端子間電圧が外部電源５０の電圧値をとなることに基づいて外部電源５０の接続が検出される。

さらに、給電経路２０ａには、モータジェネレータ２０と接点Ｐとの接続を切換える第１スイッチＳＷ３が設けられるとともに、給電経路４０ａには、コンセント４０と平滑コンデンサＣ１との接続を切換える第２スイッチＳＷ４が設けられている。

図３は、図１に示したハイブリッド車両の制御系統を示すブロック図である。図１に示したハイブリッド車両は、図３に示す制御手段としての制御ユニット（ＥＣＵ）１００によって制御される。

制御ユニット１００は、ＣＰＵ、メモリ等を備えたマイクロプロセッサであり、プログラムモジュールによって、入力要素からの検出信号を読み取り、所定の演算処理を実行して制御信号を出力要素に出力するものである。なお、図示の例では、一つのユニットとして制御ユニット１００を表しているが、具体的な態様としては、複数のユニットを組み合わせたモジュールアッセンブリであってもよい。

制御ユニット１００の入力要素としては、ＤＣバスライン電圧センサＳＷ１、外部電源接続センサＳＷ２、バッテリ電圧センサＳＷ５、車速センサＳＷ６、アクセル開度センサＳＷ７、ブレーキセンサＳＷ８、並びにイグニッションＯＮ／ＯＦＦセンサＳＷ９が含まれている。

また、制御ユニット１００の出力要素としては、燃料噴射弁１６、点火プラグ１７、スロットル弁アクチュエータ１９、第１、第２のインバータ２３、２４、双方向昇降圧コンバータ３１並びに第１、第２スイッチＳＷ３、ＳＷ４が含まれる。また、具体的には図示していないが、エンジン１０の燃焼制御のために、エンジン１０に装備されている種々のセンサ（水温センサ、回転角度センサ、スロットル開度センサ等）も接続されている。

図示の例において、制御ユニット１００は、運転状態判定部１０１と、エンジン１０の運転制御を実行する燃焼制御部１１０と、双方向昇降圧コンバータ３１を制御するバッテリ制御部１１１と、インバータ制御部１１２と、第１、第２スイッチＳＷ３、ＳＷ４を制御するスイッチ制御部１１３とを論理的に備えている。

運転状態判定部１０１は、ハイブリッド車両の運転状態を各センサＳＷ１〜ＳＷ９の検出に基づいて判定するものである。本実施形態において、運転状態判定部１０１は、ハイブリッド車両のエンジン運転要求の有無を判定する機能も備えている。

燃焼制御部１１０は、燃料噴射弁１６、点火プラグ１７、スロットル弁アクチュエータ１９等を制御することにより、エンジン１０の回転速度を制御して、ジェネレータ２０の回転速度を制御できるように構成されている。

バッテリ制御部１１１は、バッテリ電圧センサＳＷ５の出力に基づいて、通常は、電源装置３０の使用時におけるバッテリ３２からの出力電流を一定に維持したり、バッテリ回生時の過電流を防止したりする機能を果たしている。

また、バッテリ制御部１１１は、バッテリ３２の充電時、上述したＤＣバスライン電圧センサＳＷ１により検出された電圧値Ｖｄｃ（図２参照）と、バッテリ電圧センサＳＷ５により検出された電圧値Ｖｂ（図２参照）との大小関係を判定している。ここで、バッテリ制御部１１１は、Ｖｄｃ＜Ｖｂであると判定した時、双方向昇降圧コンバータ３１の素子Ｑ３のトランジスタをＯＮに維持するとともに、素子Ｑ１およびＱ４のトランジスタをＯＦＦに維持し、素子Ｑ２のトランジスタを所定タイミングでＯＮ／ＯＦＦするように制御する。

この場合、ＤＣバスライン２２側が低電圧であっても、バッテリ制御部１１１の制御により、双方向昇降圧コンバータ３１においてＤＣバスライン２２側の直流電圧を昇圧させることができるため、バッテリ３２側に電流を流し、これを充電することができる。

インバータ制御部１１２は、運転状態判定部１０１の判定結果に基づき、第１、第２のインバータ２３、２４のＯＮ／ＯＦＦ動作を制御して、各インバータ２３、２４の給電対象に対する負荷状態を最適に制御するものである。

スイッチ制御部１１３は、ＤＣバスライン電圧センサＳＷ１及び外部電源接続センサＳＷ２の検出信号に基づき、第１、第２スイッチＳＷ３、ＳＷ４のＯＮ／ＯＦＦ動作を制御するものである。

制御ユニット１００は、運転状態判定部１０１の判定結果に基づき、エンジン１０、モータジェネレータ２０、第１、第２のインバータ２３、２４、モータ２５、並びに双方向昇降圧コンバータ３１等を制御する。その制御により、車両の始動時や低トルク時の運転領域には、バッテリ３２の電力を第２のインバータ２４を介してモータ２５に供給し、車両をバッテリ３２の給電に基づいて駆動する。

また、要求負荷が中高トルクの運転領域では、エンジン１０を始動してモータジェネレータ２０を発電機として利用する。そして、エンジン１０を始動した後は、上述したように、モータジェネレータ２０から供給される交流電流を第１のインバータ２３、平滑コンデンサＣ１で整流、平滑し、さらに第２のインバータ２４で交流電流に変換してモータ２５を駆動するようにしている。

運転状態判定部１０１は、バッテリ電圧センサＳＷ５、車速センサＳＷ６、アクセル開度センサＳＷ７、ブレーキセンサＳＷ８、イグニッションＯＮ／ＯＦＦセンサＳＷ９を初めとする入力要素の検出信号から、エンジン１０の始動要求を判定する。具体的には、ブレーキが踏み込まれておらず、アクセルが踏み込まれている車両の中高負荷運転領域で運転されている場合には、エンジン１０の始動要求があると判定する。

エンジン１０の始動要求があったと判定した場合、バッテリ制御部１１１が双方向昇降圧コンバータ３１の昇圧動作を実行するとともにインバータ制御部１１２が第１、第２のインバータ２４をともにＯＮにする。

これにより、電源装置３０から電流がＤＣバスライン２２を経由して第１、第２のインバータ２３、２４に流れ、第１のインバータ２３からはモータジェネレータ２０を駆動する駆動電流が流れるとともに、第２のインバータ２４からは、モータ２５を駆動する駆動電流が流れる。

この結果、モータジェネレータ２０はモータとして機能し、エンジン１０のクランク軸１０ａを駆動してエンジン１０を始動する一方、このエンジン始動と並行してモータ２５が駆動され、車両を駆動する。このように本実施形態では、複数のインバータ２３、２４を採用することにより、モータジェネレータ２０によるエンジン１０の始動動作と、モータ２５による車両の駆動動作とを同時に並行して実行することができる。

エンジン１０が駆動され、モータジェネレータ２０の回転速度Ｎｅ（従ってエンジン回転速度）が始動速度Ｎ１に達すると、制御ユニット１００は、モータジェネレータ２０の回転速度Ｎｅが始動速度Ｎ１に維持されるように供給電流量を制御する。具体的には、バッテリ制御部１１１による双方向昇降圧コンバータ３１のスイッチング動作や、インバータ制御部１１２による第２のインバータ２４の制御によって供給電流量、駆動周波数が制御される。

次いで、燃焼制御部１１０は、エンジン１０の吸気圧や燃料噴射量、燃料噴射タイミング、並びに点火タイミングを周知のエンジン制御方法に基づいて制御し、エンジン１０の燃焼制御を実行する。

そして、モータジェネレータ２０の回転速度Ｎｅが所定の始動終了速度Ｎ２以上に達すると、インバータ制御部１１２は、第１のインバータ２３を一旦ＯＦＦにし、クランキング動作を終了する。

その後は、通常運転モードに移行して、両インバータ２３、２４のＯＮ／ＯＦＦ動作や双方向昇降圧コンバータ３１のスイッチング動作が制御される。

ところで、本実施形態では、モータジェネレータ２０からの電流供給開始時に、平滑コンデンサＣ１に電荷がチャージされていないことに起因して発生する突入電流を抑制すべく、バッテリ３２からの供給電圧を双方向昇降圧コンバータ３１の制御によって徐々に昇圧させながら、平滑コンデンサＣ１に予め電流（電荷）を供給する所謂プリチャージを行うようになっている。

また、バッテリ３２は、一般的に直流電流が扱われるものである。そこで、本実施形態では、第１のインバータ２３の整流作用により、モータジェネレータ２０によるバッテリ３２の充電を可能にしつつ、コンセント４０に外部電源５０を接続することで、外部電源５０によるバッテリ３２の充電が可能となっている。

また、外部電源５０によりバッテリ３２を充電する時には、平滑コンデンサＣ１に電荷がチャージされていないと、モータ２５への電流供給開始時と同様、突入電流が発生する可能性がある。そこで、本実施形態では、この突入電流を抑制すべく、先ず平滑コンデンサＣ１に対するプリチャージを開始し、その後、外部電源５０からの電流供給により、平滑コンデンサＣ１を介してバッテリ３２の充電を実行するようになっている。

次に、図４を参照して、バッテリ３２の充電制御例について説明する。図４は、本実施形態におけるバッテリ３２の充電制御例を示すフローチャートである。

先ずスイッチ制御部１１３は、外部電源接続センサＳＷ２により、外部電源５０の不図示の端子（プラグ）がコンセント４０に挿入（接続）されたか否かを判定する（ステップｓ１）。

ここで、外部電源接続センサＳＷ２によって外部電源５０の電圧が検出され、これに基づいて外部電源５０が挿入（接続）されたとスイッチ制御部１１３が判定すると（ステップｓ１：ＹＥＳ）、スイッチ制御部１１３は、ステップｓ２にてＤＣバスライン２２における電圧値Ｖｄｃが予め設定された所定値Ｖ０より低いか否かを判定する。

ここで、バッテリ３２の充電制御を実行するにあたり、第２スイッチＳＷ４はスイッチ制御部１１３によって予めＯＦＦされており、上記電圧値Ｖｄｃが所定値Ｖ０よりも低い時（ステップｓ２：ＹＥＳ）、第２スイッチＳＷ４をＯＦＦに維持する（ステップｓ３）。

そして、バッテリ制御部１１１は、ステップｓ４においてバッテリ３２からの供給電圧を双方向昇降圧コンバータ３１で徐々に昇圧させながら、ＤＣバスライン２２側に直流電流を供給する。

これにより、バッテリ３２により供給される電流は、図５において矢印Ｉ１で示すように、双方向昇降圧コンバータ３１、ＤＣバスライン２２を経由して平滑コンデンサＣ１へ流れ、平滑コンデンサＣ１への充電、つまりプリチャージが実行される。

また、この間、スイッチ制御部１１３は、常時ＤＣバスライン２２の電圧値Ｖｄｃを監視しており、上記プリチャージにより電圧値Ｖｄｃが所定値Ｖ０に達したか否かを判定している（ステップｓ５）。

ここで、電圧値ＶｄｃがＶ０に達した時には（ステップｓ５：ＹＥＳ）、後述するステップｓ６に移行する一方、電圧値ＶｄｃがＶ０に達していない時には（ステップｓ５：ＮＯ）、ステップｓ４の処理に戻り、引き続き平滑コンデンサＣ１のプリチャージを継続する。そして、ステップｓ５において電圧値Ｖｄｃが所定値Ｖ０に達するまでステップｓ４、ｓ５の処理を繰り返す。

ステップｓ６では、スイッチ制御部１１３が第１スイッチＳＷ３をＯＦＦさせるとともに、ステップｓ７に移行して第２スイッチＳＷ４をＯＮさせる。

この時、バッテリ制御部１１１は、外部電源５０により出力された交流電流が第１のインバータ２３により整流された後の電圧値Ｖｄｃと電圧値Ｖｂとの大小関係に基づいて双方向昇降圧コンバータ３１を制御し、第１のインバータ２３より整流された後の直流電圧を適宜昇降圧制御する。これにより、外部電源５０により供給される電流は、図６において矢印Ｉ２で示すように、第２スイッチＳＷ４、第１のインバータ２３、双方向昇降圧コンバータ３１を経由してバッテリ３２へ流れ、充電が実行される（ステップｓ８）。そして、バッテリ３２への充電が実行された後、処理がリターンされる。

ここで、ステップｓ１において、外部電源接続センサＳＷ２によって外部電源５０の電圧が検出されず、これに基づいて、外部電源５０がコンセント４０に挿入（接続）されていないと判定された場合には（ステップｓ１：ＮＯ）、ステップｓ９に移行して、スイッチ制御部１１３が第１スイッチＳＷ３をＯＮさせるとともに、ステップｓ１０にて第２スイッチＳＷ４をＯＦＦさせ、モータジェネレータ２０の出力をモータ２５に供給可能な状態にして処理をリターンする。

また、ステップｓ２において、電圧値Ｖｄｃが所定値Ｖ０以上であった場合には（ステップｓ２：ＮＯ）、平滑コンデンサＣ１は既にある程度の電荷がチャージされた状態にあり、突入電流の発生の可能性が低い状態にあるとみなすことができる。この場合、直ちにステップｓ６以降の処理を実行し、バッテリ３２の充電を開始する。

このように、外部電源５０によりバッテリ３２が充電されるにあたり、先ずバッテリ３２からの供給電圧を徐々に昇圧させながら平滑コンデンサＣ１をプリチャージすることにより、突入電流制限用の制限素子（例えば抵抗素子）を設けなくても、外部電源５０によりバッテリ３２を充電する時の突入電流発生を抑制することができる。

また、本実施形態では、コンセント４０に外部電源５０が接続された時、外部電源５０と平滑コンデンサＣ１との接続を第２スイッチＳＷ４をＯＮすることによって遮断する。そして、平滑コンデンサＣ１のプリチャージが終了した後、スイッチＳＷ４によって外部電源５０と平滑コンデンサＣ１とを接続し、バッテリ３２を充電するようにしている。

この場合、第２スイッチＳＷ４により、外部電源５０がコンセント４０に接続された直後に、外部電源５０から電流が供給されることを防止できる。このため、平滑コンデンサＣ１への充電が十分になされた状態でバッテリ３２の充電を開始させることができ、バッテリ３２の充電時における突入電流の発生をより確実に抑制することができる。

また、平滑コンデンサＣ１をプリチャージするステップｓ４の処理を、平滑コンデンサＣ１（ＤＣバスライン２２）の電圧値Ｖｄｃが所定値Ｖ０より低い時にのみ実行させることで、既に平滑コンデンサＣ１にて電荷が十分にチャージされている時、即ち平滑コンデンサＣ１の電圧が所定値Ｖ０に達している時には、ステップｓ４のプリチャージを実行しなくても突入電流を抑制することができる。

例えば、本実施形態のようなハイブリッド車両に適用される場合、車両の駐車後すぐに外部電源５０が接続された時には、駐車前（車両走行中であってモータ２５の駆動中）に平滑コンデンサＣ１にチャージされた電荷が放電されずに残っているため、このような場合には、上述したようにステップｓ４のプリチャージを実行しなくても突入電流を抑制することができる。

また、外部電源５０によりバッテリ３２が充電されるにあたり、モータジェネレータ２０と接点Ｐとの接続を第１スイッチＳＷ３によって遮断することにより、バッテリ３２の充電時、外部電源５０からの電流がモータジェネレータ２０に供給されることを抑制し、バッテリ３２を無駄なく充電することができる。

なお、ステップｓ２、ｓ５にて電圧値Ｖｄｃと比較される電圧値Ｖ０は、例えば、出力電圧が商用交流電源装置において最大とされる２００（Ｖ）である場合を想定して設定される。ここで、外部電源５０の出力電圧が２００（Ｖ）であるとすると、第１のインバータ２３により整流された後の直流電圧の最大値は約２８２（Ｖ）となる。従って、電圧値Ｖ０の設定値は約２８２（Ｖ）とするのが好ましい。

（第２実施形態）
ところで、図１〜図６に示した第１実施形態では、平滑コンデンサＣ１（ＤＣバスライン２２）の電圧値ＶｄｃをＤＣバスライン電圧センサＳＷ１により検出し、この検出結果に基づいて、スイッチＳＷ３、ＳＷ４の制御タイミングを判定するようにしているが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではない。

例えば、平滑コンデンサＣ１に電荷がチャージされていない時、即ち平滑コンデンサＣ１の電圧値Ｖｄｃが０（Ｖ）の時から、上記プリチャージによって所定値Ｖ０に達するまでの時間Ｔ０が予め分かっている場合、第１、第２スイッチＳＷ３、ＳＷ４を、図７に示すように、プリチャージ開始から時間Ｔ０で作動するように設定されたオンディレータイマのｂ接点、ａ接点で構成してもよい。

これにより、第１実施形態のステップｓ５のような、電圧値Ｖｄｃと所定値Ｖ０とを比較する処理を省略でき、プリチャージ開始から時間Ｔ０が経過すれば、第１、第２スイッチＳＷ３、ＳＷ４の動作によりバッテリ３２への充電を自動的に開始させることができる。

（第３実施形態）
ところで、上述した各実施形態では、外部電源５０がコンセント４０に接続された時、第２スイッチＳＷ４をＯＦＦすることで、平滑コンデンサＣ１のプリチャージを行っている間、外部電源５０からの電流の供給を遮断しているが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではない。

例えば、外部電源５０によるバッテリ３２の充電開始を予測する予測手段を設け、該予測手段によってバッテリ３２の充電が予測された時、バッテリ３２への電流が供給される前に平滑コンデンサＣ１へのプリチャージを開始するようにしてもよい。

図８は、第３実施形態に係るハイブリッド車両の概略構成図、図９は、コンセント４０を開閉する扉部材４１を示す図である。本実施形態では、図８に示すように、第２スイッチＳＷ４（図１等参照）に相当するものが省略されるとともに、図９に示すように、外部電源５０が接続（挿入）されるコンセント４０を開閉することができる扉部材４１を設けており、この扉部材４１の近傍には、図８、図９に示す扉開閉検出センサＳＷ１０が設けられている。

ここで、図８に示すユニット制御部１００’は、外部電源検出センサＳＷ２とともに、扉開閉検出センサＳＷ１０が入力要素となっており、扉開閉検出センサＳＷ１０の検出信号がスイッチ制御部１１３’によって読み取られるようになっている。

扉部材４１は、図９に示すように、コンセント４０を囲む枠体４２に形成された開口部４２ａを開閉可能とするスライド式の扉となっており、例えば、図９（ａ）に示す閉状態から扉部材４１を上方へスライド移動させることにより、同図（ｂ）に示すように、コンセント４０を露出させ、そこに外部電源５０側のプラグを差し込むことができるようになっている。

本実施形態では、このような扉部材４１の開操作がなされることによって、バッテリ３２の充電開始を予測することができる。具体的は、上述した扉開閉検出センサＳＷ１０が、例えば、扉部材４１の上方へのスライド移動を検出可能としており、この扉開閉検出センサＳＷ１０としては、例えば、扉部材４１の接近、離間を検出する近接センサにより構成することができる。また、図中符号ＳＷ１０’に示すように、扉部材４１が開操作された時にその上端と当接可能とされ、これによりスイッチがＯＮされるようなマイクロスイッチにより構成することもできる。

次に、図１０を参照して、本実施形態におけるバッテリ３２の充電制御例について説明する。図１０は、本実施形態におけるバッテリ３２の充電制御例を示すフローチャートである。

先ずスイッチ制御部１１３’は、ステップｓ２１にて扉開閉検出センサＳＷ１０（またはスイッチＳＷ１０’）の検出結果に基づいて、外部電源５０によるバッテリ３２の充電開始を予測する。ここで、扉開閉検出センサＳＷ１０が扉部材４１の開操作を検出し、これに基づいてバッテリ３２の充電を予測すると（ステップｓ２１：ＹＥＳ）、スイッチ制御部１１３’は、スイッチＳＷ３をＯＦＦする（ステップｓ２２）。

そして、ステップｓ２３に移行し、バッテリ制御部１１１が、ＤＣバスライン電圧センサＳＷ１の検出信号に基づいて電圧値Ｖｄｃが予め設定された所定値Ｖ０より低いか否かを判定する。

ここで、上記電圧値Ｖｄｃが所定値Ｖ０よりも低い時（ステップｓ２３：ＹＥＳ）、ステップｓ２４に移行し、バッテリ制御部１１１は、バッテリ３２からの供給電圧を双方向昇降圧コンバータ３１で徐々に昇圧させながら、ＤＣバスライン２２側に直流電流を供給する。

これにより、バッテリ３２により供給される電流は、双方向昇降圧コンバータ３１、ＤＣバスライン２２を経由して平滑コンデンサＣ１へ流れ、プリチャージが実行される。

ここで、バッテリ制御部１１１は、外部電源接続センサＳＷ２により、外部電源５０のプラグがコンセント４０に挿入（接続）されたか否かを判定する（ステップｓ２５）。この時、外部電源５０が挿入（接続）されていないとバッテリ制御部１１１が判定すると（ステップｓ２５：ＮＯ）、バッテリ制御部１１１は、ステップｓ２６にて電圧値Ｖｄｃが所定値Ｖ０より低いか否かを判定する。

このように、バッテリ制御部１１１は、ステップｓ２６において常時電圧値Ｖｄｃを監視しており、上記プリチャージにより電圧値Ｖｄｃが所定値Ｖ０に達したか否かを判定している。

ここで、電圧値ＶｄｃがＶ０に達した時には（ステップｓ２６：ＹＥＳ）、ステップｓ２７に移行して上記プリチャージを停止する一方、電圧値ＶｄｃがＶ０に達していない時には（ステップｓ２６：ＮＯ）、ステップｓ２４の処理に戻り、引き続き平滑コンデンサＣ１のプリチャージを継続する。そして、ステップｓ２６において、電圧値Ｖｄｃが所定値Ｖ０に達するまでステップｓ２４〜ｓ２６の処理を繰り返す。

次に、ステップｓ２７にて上記プリチャージが停止されると、バッテリ制御部１１１は、ステップｓ２８にて、外部電源５０のプラグがコンセント４０に挿入（接続）されたか否かを外部電源接続センサＳＷ２により再び判定する。

ここで、バッテリ制御部１１１は、ステップｓ２１にて充電の予測がなされてからの時間をカウントしており、プラグが挿入されないまま所定時間Ｔ１が経過したか否かを判定する（ステップｓ２９）。ステップｓ２９において上記所定時間Ｔ１が経過していなければ（ステップｓ２９：ＮＯ）、ステップｓ２８に戻り、プラグの挿入の有無を引き続き監視する。そして、所定時間Ｔ１が経過するまでステップｓ２８、ｓ２９の処理を繰り返す。

一方、上記予測がなされてからプラグが挿入されないまま上記所定時間Ｔ１が経過すると（ステップｓ２９：ＹＥＳ）、充電を予測したものの、乗員には充電操作を行う意志はないものとみなして、双方向昇降圧コンバータ３１を制御し、ＤＣバスライン２２側、即ち平滑コンデンサＣ１の電圧を適宜昇降圧制御する。

これにより、プリチャージされた平滑コンデンサＣ１の電荷は、図１１において矢印Ｉ３で示すように、双方向昇降圧コンバータ３１を経由してバッテリ３２に供給され、充電が実行される（ステップｓ３０）。そして、バッテリ３２への充電が実行された後、処理がリターンされる。

ここで、ステップｓ２３において電圧値Ｖｄｃが所定値Ｖ０に達しているか（ステップｓ２３：ＮＯ）、ステップｓ２４の処理によるプリチャージの実行中にステップｓ２５にてプラグが挿入されるか（ステップｓ２５：ＹＥＳ）、または、平滑コンデンサＣ１へのプリチャージを停止後にプラグが挿入された時には（ステップｓ２８：ＹＥＳ）、いずれにおいても、平滑コンデンサＣ１には電荷がチャージされた状態となっており、少なくとも電荷量が０の状態とはなっていない。従って、この場合突入電流の影響は小さいものとみなすことができる。この場合、バッテリ制御部１１１が外部電源５０によるバッテリ３２の充電を実行し（ステップｓ３１）、処理をリターンする。

また、ステップｓ２１において、扉開閉検出センサＳＷ１０により扉部材４１の開操作が検出されず、バッテリ３２の充電が予測されない場合には（ステップｓ２１：ＮＯ）、スイッチ制御部１１３’は、スイッチＳＷ３をＯＮにし（ステップｓ３２）、モータジェネレータ２０の出力をモータ２５に供給可能な状態にして処理をリターンする。

以上説明したように、本実施形態では、外部電源５０によるバッテリ充電の開始が予測された時、平滑コンデンサＣ１へのプリチャージを実行するようにしたため、少なくとも平滑コンデンサＣ１が０（Ｖ）の状態、即ち平滑コンデンサＣ１に電荷がチャージされていない状態からバッテリ３２の充電が開始されることを防止でき、これによって大きな突入電流が発生することを防止できる。

そして、外部電源５０が接続される前に予め平滑コンデンサＣ１のプリチャージを開始するようにしたことで、外部電源５０をバッテリ３２に接続した時には、バッテリ３２への充電を迅速に開始させることができる。

なお、本実施形態において、ステップｓ３０では、バッテリ３２への充電の可能性が低いものとみなされた場合に、平滑コンデンサＣ１にプリチャージされた電荷を放電してバッテリ３２側へ供給し、充電を行うようにしているが、これは平滑コンデンサＣ１に長時間電荷がチャージされることによる劣化を防止するためである。

従って、上述したステップｓ３０では、バッテリ３２へ放電することとしたが、必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば、平滑コンデンサＣ１の劣化防止のために設けられた放電用の抵抗素子により外部へ放電するようにしてもよい。

（第４実施形態）
なお、上述した第３実施形態では、コンセント４０を開閉する扉部材４１を設け、該扉部材４１の開閉に基づいて外部電源５０によるバッテリ充電の開始を予測することとしたが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではない。

例えば、図１２に示すように、コンセント２４０に略円弧状をなす差込口２４０ｂを形成し、差込口２４０ｂの一端側で外部電源５０のプラグ５０ａの差込みを許容するとともに、他端側へのプラグ５０ａの回動操作により給電経路との通電を許容するものにおいて、上記一端側にプラグ差込検出センサＳＷ１０’’を設け、このプラグ差込検出センサＳＷ１０’’の検出信号に基づいてバッテリ３２の充電を予測するようにしてもよい。

本実施形態では、図１２（ａ）に示すように、差込口２４０ｂの一端側にプラグ５０ａが差込まれた時、プラグ差込検出センサＳＷ１０’’の検出信号によって平滑コンデンサＣ１のプリチャージを開始させることができ、図１２（ｂ）に示すようにプラグ５０ａが他端側にシフトさせられるまでの間に平滑コンデンサＣ１を充電することができる。

（その他の実施形態）
ところで、上述した各実施形態では、いずれも外部電源５０によりバッテリ３２を充電する場合を例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば、モータジェネレータ２０を電源とし、その出力によってバッテリ３２が充電される場合に適用してもよい。

なお、第２〜第４実施形態において、図１〜図６を参照して説明した第１実施形態と同様の構成要素については、同一符号を付して、その詳しい説明を省略する。

この発明の構成と、上述の実施形態との対応において、
この発明の接続部は、外部電源用コンセント４０、２４０、給電経路４０ａ、および接点Ｐに対応し、
以下同様に、
予測手段は、ステップｓ２１を実行するスイッチ制御部１１３’に対応し、
プリチャージ手段は、ステップｓ４、ｓ２４を実行するバッテリ制御部１１１に対応し、
充電手段は、ステップｓ８、ステップｓ３１を実行するバッテリ制御部１１１に対応し、
遮断手段は、スイッチＳＷ４に対応するも、
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施の形態を得ることができる。

この発明の第１実施形態に係るハイブリッド車両の概略構成図。 同ハイブリッド車両の要部を示す配線図。 図１に示したハイブリッド車両の制御系統を示すブロック図。 バッテリの充電制御例を示すフローチャート。 バッテリにより平滑コンデンサのプリチャージを実行している時の電流の流れを示す図。 外部電源によるバッテリ充電時の電流の流れを示す図。 この発明の第２実施形態に係るハイブリッド車両の要部を示す配線図。 この発明の第３実施形態に係るハイブリッド車両の概略構成図。 この発明の第３実施形態に係る扉部材を示す図であり、（ａ）扉部材の閉状態を示す図、（ｂ）扉部材の開状態を示す図。 バッテリの充電制御例を示すフローチャート。 平滑コンデンサによるバッテリ充電時の電流の流れを示す図。 この発明の第４実施形態に係るコンセントを示す図であり、（ａ）外部電源のプラグを一端側に差込んだ状態を示す図、（ｂ）給電経路との通電が可能な位置に外部電源のプラグをシフトさせた状態を示す図。

１０…エンジン
２０…モータジェネレータ
２３、２４…インバータ
３１…昇降圧コンバータ
３２…バッテリ
４０、２４０…外部電源用コンセント（接続部）
４１…扉部材
５０…外部電源
１１１…バッテリ制御部
１１３、１１３’…スイッチ制御部
Ｃ１…平滑コンデンサ
Ｐ…接点
ＳＷ２…外部電源接続センサ
ＳＷ３…第１スイッチ（スイッチ）
ＳＷ４…第２スイッチ（遮断手段）

Claims (6)

1. エンジンによって駆動され交流電流を出力するモータジェネレータと、
   バッテリと、平滑コンデンサと、インバータとを有するとともに、
   外部電源との接続が可能な接続部と、昇降圧コンバータとを備え、
   上記平滑コンデンサが、上記バッテリと上記インバータとの間に接続され、
   上記昇降圧コンバータが、上記バッテリと上記平滑コンデンサとの間に接続されると共に、
   上記モータジェネレータがスイッチを介してインバータへ結線され、
   モータジェネレータとインバータとの間の接点に外部電源接続センサを介して外部電源が接続された
   電気回路におけるバッテリの充電方法であって、
   上記昇降圧コンバータにより上記バッテリからの供給電圧を徐々に昇圧しながら上記平滑コンデンサのプリチャージを開始する第１の工程と、
   上記プリチャージの終了後において上記外部電源からの電流の供給により上記平滑コンデンサを介して上記バッテリの充電を実行する第２の工程とを有する
   バッテリの充電方法。
2. 上記外部電源によるバッテリ充電の開始が、上記接続部を開閉する扉部材の開動作により予測された時、上記第１の工程を実行する
   請求項１記載のバッテリの充電方法。
3. 上記第１の工程は、上記平滑コンデンサの電圧が所定電圧値より低い時に実行される
   請求項１または2に記載のバッテリの充電方法。
4. エンジンによって駆動され交流電流を出力するモータジェネレータと、
   バッテリと、平滑コンデンサと、インバータとを備えるとともに、外部電源との接続が可能な接続部と、昇降圧コンバータとを備え、
   上記平滑コンデンサが、上記バッテリと上記インバータとの間に接続され、
   上記昇降圧コンバータが、上記バッテリと上記平滑コンデンサとの間に接続されると共に、
   上記モータジェネレータがスイッチを介してインバータへ結線され、
   モータジェネレータとインバータとの間の接点に外部電源接続センサを介して外部電源が接続される
   バッテリの充電制御装置であって、
   上記昇降圧コンバータにより上記バッテリからの供給電圧を徐々に昇圧しながら上記平滑コンデンサのプリチャージを行うプリチャージ手段を有し、
   該プリチャージ手段による上記平滑コンデンサへのプリチャージ終了後に、上記外部電源からの電流の供給により上記平滑コンデンサを介して上記バッテリの充電を実行する充電手段を備えた
   バッテリの充電制御装置。
5. 上記外部電源と上記平滑コンデンサとの接続を遮断する遮断手段を有し、
   上記充電手段は、上記外部電源が上記接続部に接続された時で、かつプリチャージ中においては、上記遮断手段により上記外部電源からの電流の供給を遮断する
   請求項３記載のバッテリの充電制御装置。
6. 上記外部電源によるバッテリ充電の開始を、上記接続部を開閉する扉部材の開動作にて予測する予測手段を備え、
   上記プリチャージ手段は、上記予測手段による上記予測に基づいて上記平滑コンデンサのプリチャージを開始する
   請求項４または５記載のバッテリの充電制御装置。

Images