JP6020585B2

JP6020585B2 - 電動車両

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Publication number: JP6020585B2
Application number: JP2014543070A
Authority: JP
Inventors: 慶太橋元
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-10-25
Filing date: 2012-10-25
Publication date: 2016-11-02
Anticipated expiration: 2032-10-25
Also published as: EP2913213A1; EP2913213B1; CN104736366A; JPWO2014064794A1; US20150224878A1; CN104736366B; WO2014064794A1; US9834093B2; EP2913213A4

Description

この発明は、内燃機関および車両走行用の電動機を搭載する電動車両に関し、特に、内燃機関の排気通路に電気加熱式触媒装置（以下、「ＥＨＣ：Electrical Heated Catalyst」とも称する）が設けられ、かつ、車両外部の電源から車載の蓄電装置を充電可能な電動車両に関する。

特開２００９−２７４４７９号公報（特許文献１）には、車載蓄電装置を車両外部の電源（以下、「外部電源」とも称する。）から充電可能な電動車両の代表例であるハイブリッド車に、ＥＨＣを備えた排気ガス浄化装置を搭載した場合の電気システムの構成が開示される。ＥＨＣは、作動時には、通電によって発熱することによって触媒温度を上昇させる。以下では、外部電源による車載蓄電装置の充電を、単に「外部充電」とも称する。

特許文献１には、外部充電用の充電器を用いてＥＨＣに通電するための電気システムの構成が開示されている。具体的には、トランスを含む絶縁型の電力変換器で構成された充電器において、トランスの一次巻線または二次巻線に並列にＥＨＣを接続する構成が開示される。この結果、トランス巻線に生じた交流電圧によってＥＨＣを作動することができる。

特開２００９−２７４４７９号公報特開２００９−２７４４７０号公報特開２００９−２８６３３７号公報特開２００９−２７４４７１号公報特開平８−６１０４８号公報

ＥＨＣは、煤や水に晒されるため、絶縁抵抗の低下による電気的な異常の発生が懸念される。このため、ＥＨＣは、トランス等を内蔵した絶縁型の電源によって通電されることが好ましい。特許文献１では、絶縁型で構成された外部充電用の充電器の電圧変換部を共用して、外部充電時および走行時の両方において、ＥＨＣに電力を供給することができる。

しかしながら、特許文献１の構成では、ＥＨＣに高周波の交流電圧が印加されるため、基本的には抵抗体で構成されるＥＨＣの通電電力の制御が困難となる。特に、外部充電時に、蓄電装置の充電電力の制御と両立して、ＥＨＣの通電電力を制御することの困難性が懸念される。

この発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ＥＨＣを搭載した外部充電可能な電動車両において、外部充電用の絶縁型の充電器を用いて、ＥＨＣの通電電力を容易に制御できるようにＥＨＣに給電することである。

この発明のある局面では、内燃機関および車両走行用の電動機を搭載する電動車両であって、電動機へ供給される電力を蓄える蓄電装置と、車両外部の電源（外部電源）から供給される電力を受ける受電部と、外部電源からの給電時に、受電部が受けた電力を蓄電装置の充電電力に変換する交流／直流電力変換を実行するための充電器と、電気加熱式触媒装置とを含む。充電器は、受電部と電気的に接続された一次側と蓄電装置と電気的に接続された二次側とを電気的に絶縁した上で電気エネルギを伝達するように構成された絶縁機構を経由する電力変換経路によって、交流／直流電力変換を実行する。充電器は、線間に直流電圧が出力される第１および第２の電力線を有する。第１および第２の電力線は、電力変換経路の途中で絶縁機構の一次側と電気的に接続される。電気加熱式触媒装置は、第１および第２の電力線と電気的に接続されて、内燃機関から排出される排気ガスを浄化する触媒を電気加熱するように構成される。充電器は、交流／直流電力変換の一部の逆変換によって、蓄電装置からの電力を第１および第２の電力線に出力される直流電圧に変換できるように構成される。

好ましくは、充電器は、電源による蓄電装置の充電時に電気加熱式触媒装置を作動する場合に、第１および第２の電力線間の直流電圧の制御によって電気加熱式触媒装置への給電電力を制御するとともに、第１および第２の電力線と蓄電装置との間の直流電力変換の制御によって蓄電装置の充電電力を制御する。

また好ましくは、充電器は、電源からの非給電時において電気加熱式触媒装置を作動する場合に、逆変換を実行して、蓄電装置からの電力を直流電圧に変換して第１および第２の電力線に出力する。

この発明の他のある局面では、内燃機関および車両走行用の電動機を搭載する電動車両であって、電動機へ供給される電力を蓄える蓄電装置と、車両外部の電源（外部電源）から供給される電力を受ける受電部と、外部電源からの給電時に、受電部が受けた電力を蓄電装置の充電電力に変換するための充電器と、電気加熱式触媒装置とを含む。充電器は、第１および第２の電力変換部を有する。第１の電力変換部は、受電部が受けた交流電力を直流電力に変換して第１および第２の電力線間に出力するように構成される。第２の電力変換部は、第１および第２の電力線と電気的に接続された一次側と蓄電装置と電気的に接続された二次側とを電気的に絶縁した上で電気エネルギを伝達するように構成された絶縁機構を経由する電力変換経路によって、蓄電装置と第１および第２の電力線との間で双方向の電力変換を行うように構成される。電気加熱式触媒装置は、第１および第２の電力線と電気的に接続されて、内燃機関から排出される排気ガスを浄化する触媒を電気加熱するように構成される。

好ましくは、充電器は、電源による蓄電装置の充電時に電気加熱式触媒装置を作動する場合に、第１の電力変換部による第１および第２の電力線間の直流電圧の制御によって電気加熱式触媒装置への給電電力を制御するとともに、第２の電力変換部によって蓄電装置の充電電力を制御する。

また好ましくは、電動車両は、第１の電力線と電気加熱式触媒装置との間に配置された第１の遮断機構と、第２の電力線と電気加熱式触媒装置との間に配置された第２の遮断機構とをさらに含む。

この発明によれば、ＥＨＣを搭載した外部充電可能な電動車両において、外部充電用の絶縁型の充電器を用いて、ＥＨＣの通電電力を容易に制御できるようにＥＨＣに給電することができる。

この発明の実施の形態による外部充電可能な電動車両の代表例として示されるハイブリッド車の全体ブロック図である。動力分割装置の共線図である。図１に示す充電器の構成例を示す回路図である。図３の回路におけるＥＨＣの通電制御を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

図１は、この発明の実施の形態による外部充電可能な電動車両の代表例として示されるハイブリッド車の全体ブロック図である。

図１を参照して、ハイブリッド車１は、エンジン１０と、第１ＭＧ（Motor Generator）２０と、第２ＭＧ３０と、動力分割装置４０と、減速機５０と、モータ駆動装置６０と、蓄電装置７０と、駆動輪８０とを備える。また、ハイブリッド車１は、排気通路１３０と、ＥＨＣ１４０と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１５０とをさらに備える。エンジン１０、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０は、動力分割装置４０に連結される。

ハイブリッド車１は、エンジン１０および第２ＭＧ３０の少なくとも一方から出力される駆動力によって走行する。エンジン１０が発生する動力は、動力分割装置４０によって２経路に分割される。すなわち、一方は減速機５０を介して駆動輪８０へ伝達される経路であり、もう一方は第１ＭＧ２０へ伝達される経路である。

エンジン１０は、燃料の燃焼で得られたエネルギによって車両駆動力を出力するように構成される。ＥＨＣ１４０は、エンジン１０の排気通路１３０に設けられて、エンジン１０から排出される排気ガスを浄化する触媒を、電気加熱するように構成される。ＥＨＣ１４０は、作動時には、通電による発熱によって触媒温度を上昇させる。なお、ＥＨＣ１４０には、種々の公知のＥＨＣを適用することができる。

第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０は、交流電動機であり、たとえば、三相交流同期電動機によって構成される。モータ駆動装置６０は、蓄電装置７０と、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０との間で双方向の電力変換を行なうことによって、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０の出力（回転数および／またはトルク）を制御する。

第１ＭＧ２０は、動力分割装置４０によって分割されたエンジン１０の動力を用いて発電する。第１ＭＧ２０によって発電された電力は、モータ駆動装置６０により交流から直流に変換され、蓄電装置７０に蓄えられる。

第２ＭＧ３０は、蓄電装置７０に蓄えられた電力および第１ＭＧ２０により発電された電力の少なくとも一方を用いて駆動力を発生する。そして、第２ＭＧ３０の駆動力は、減速機５０を介して駆動輪８０に伝達される。なお、図１では、駆動輪８０は前輪として示されているが、前輪に代えて、または前輪とともに、第２ＭＧ３０によって後輪を駆動してもよい。

なお、車両の制動時等には、減速機５０を介して駆動輪８０により第２ＭＧ３０が駆動され、第２ＭＧ３０が発電機として動作する。これにより、第２ＭＧ３０は、車両の運動エネルギーを電力に変換する回生ブレーキとしても機能する。そして、第２ＭＧ３０により発電された電力は、蓄電装置７０に蓄えられる。

動力分割装置４０は、サンギヤと、ピニオンギヤと、キャリアと、リングギヤとを含む遊星歯車から成る。ピニオンギヤは、サンギヤおよびリングギヤと係合する。キャリアは、ピニオンギヤを自転可能に支持するとともに、エンジン１０のクランクシャフトに連結される。サンギヤは、第１ＭＧ２０の回転軸に連結される。リングギヤは第２ＭＧ３０の回転軸および減速機５０に連結される。

そして、エンジン１０、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０が、遊星歯車から成る動力分割装置４０を介して連結されることによって、図２に示すように、エンジン１０、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０の回転数は、共線図において直線で結ばれる関係になる。

再び図１を参照して、モータ駆動装置６０は、蓄電装置７０から電力を受け、ＥＣＵ１５０からの制御信号に基づいて第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０を駆動する。また、モータ駆動装置６０は、ＥＣＵ１５０からの制御信号に基づいて、第１ＭＧ２０および／または第２ＭＧ３０によって発電される交流電力を直流電力に変換して蓄電装置７０へ出力する。

蓄電装置７０は、再充電可能な直流電源であり、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成る。蓄電装置７０の電圧は、たとえば２００Ｖ程度である。蓄電装置７０には、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０によって発電される電力の他、後述のように、外部電源２１０から供給される電力が蓄えられる。なお、蓄電装置７０として、大容量のキャパシタも採用可能である。

ハイブリッド車１は、さらに、外部充電のための構成として、充電ポート１１０および充電器１２０を備える。

充電ポート１１０は、外部電源２１０から受電するための電力インターフェースである。外部充電時、充電ポート１１０には、外部電源２１０から車両へ電力を供給するための充電ケーブルのコネクタ２００が接続される。なお、充電ポート１１０に対しては、ケーブルによる電気的接続の他、外部電源と車両とを非接触のまま電磁的に結合することによって、外部電源から電力を供給する構成とすることも可能である。すなわち、ハイブリッド車１において、外部電源２１０から充電ポート１１０への電力供給の態様は特に限定されるものではない点について、確認的に記載する。

充電器１２０は、充電ポート１１０、蓄電装置７０およびＥＨＣ１４０（後述）と電気的に接続される。充電器１２０は、外部充電時には、ＥＣＵ１５０からの制御信号に基づいて、外部電源２１０から供給される電力を蓄電装置７０の充電電力に変換するように構成される。さらに、本実施の形態では、充電器１２０は、外部充電時と、車両走行時を含む外部電源からの非給電時との各々において、ＥＨＣ１４０に電力を供給するように構成される。なお、充電器１２０の構成例および動作については、後程詳細に説明する。

ＥＣＵ１５０は、図示しない、ＣＰＵ（Central Processing Unit）およびメモリを内蔵し、当該メモリに記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、各センサによる検出値を用いた演算処理を行なうように構成される。あるいは、ＥＣＵ１５０の少なくとも一部は、電子回路等のハードウェアにより所定の数値・論理演算処理を実行するように構成されてもよい。

ＥＣＵ１５０は、モータ駆動装置６０および充電器１２０を駆動するための制御信号を生成し、その生成した制御信号をモータ駆動装置６０および充電器１２０へ出力する。

図３は、図１に示した充電器１２０の構成例を示す回路図である。
図３を参照して、充電器１２０は、ＡＣ／ＤＣ変換部３１０と、ＤＣ／ＤＣ変換部３２０と、絶縁トランス３３０と、リレー３８０と、電圧センサ３７０，３７６，３７８と、電流センサ３７２，３７４とを含む。

リレー３８０は、充電ポート１１０とＡＣ／ＤＣ変換部３１０との間に配設され、ＥＣＵ１５０からの制御信号ＳＥ１に応じてオン／オフされる。外部充電時に、電力線３５１には、リレー３８０および充電ポート１１０を経由して、外部電源２１０から交流電力が入力される。電力線３５１の交流電圧Ｖａｃおよび交流電流Ｉａｃは、電圧センサ３７０および電流センサ３７２によってそれぞれ検出される。電圧センサ３７０および電流センサ３７２の検出値は、ＥＣＵ１５０ヘ出力される。

ＡＣ／ＤＣ変換部３１０は、単相フルブリッジ回路から成る。ＤＣ／ＤＣ変換部３２０は、各々が単相フルブリッジ回路により構成された電圧変換部３４０，３５０と、絶縁トランス３３０とを有する。

ＡＣ／ＤＣ変換部３１０は、外部充電時に、ＥＣＵ１５０からの制御信号ＰＷＭＣ１に基づいて、電力線３５１の交流電力を直流電力に変換して、電力線３５２ｐ，３５２ｇ間に出力する。電力線３５２ｐ，３５２ｇ間には、キャパシタＣ２が接続される。電力線３５２ｐ，３５２ｇ間の直流電圧Ｖｄｃは、電圧センサ３７６によって検出される。電圧センサ３７６による検出値は、ＥＣＵ１５０ヘ出力される。

たとえば、ＡＣ／ＤＣ変換部３１０は、フルブリッジを構成するスイッチング素子のオンオフによって、電力線３５１に介挿接続されたリアクトルの通過電流を制御する。この際に、ＡＣ／ＤＣ変換部３１０は、交流電流Ｉａｃの電流波形（位相および振幅）を目標電流波形と一致させるように、リアクトル電流を制御することを通じて、電力線３５２ｐへ直流電流を出力する。さらに、当該目標電流波形の位相を、交流電圧Ｖａｃの位相と一致させることにより、外部電源２１０からの入力電力の力率を高めることができる。また、直流電圧Ｖｄｃの検出値と目標値との偏差に応じて、目標電流波形の振幅を調整することによって、直流電圧Ｖｄｃを目標値に制御することができる。

ＤＣ／ＤＣ変換部３２０の電圧変換部３４０は、外部充電時に、ＥＣＵ１５０からの制御信号ＰＷＭＣ２に基づいて、ＡＣ／ＤＣ変換部３１０から電力線３５２ｐ，３５２ｇへ出力された直流電力を高周波の交流電力に変換して、電力線３５３へ出力する。電力線３５３は、絶縁トランス３３０の一次コイル３３２と接続される。

絶縁トランス３３０は、磁性材から成るコアと、コアに巻回された一次コイル３３２および二次コイル３３４とを有する。一次コイル３３２および二次コイル３３４は、互いに電気的に絶縁されている。そして、絶縁トランス３３０では、一次コイル３３２および二次コイル３３４の巻数比に応じて、一次コイル３３２の交流電圧と、二次コイル３３４の交流電圧との間で電圧レベルが変換される。絶縁トランス３３０の二次コイル３３４は、電力線３５４と接続される。

電圧変換部３５０は、外部充電時には、ＥＣＵ１５０からの制御信号ＰＷＭＣ３に基づいて、電力線３５４の交流電力を直流電力に変換して、電力線３５５ｐ，３５５ｇ間へ出力する。電力線３５５ｐおよび３５５ｇは、蓄電装置７０の正極および負極とそれぞれ電気的に接続される。蓄電装置７０には、電圧Ｖｂおよび電流Ｉｂを検出するための電圧センサ３８１および電流センサ３８２が配置される。検出された蓄電装置７０の電圧Ｖｂおよび電流Ｉｂは、ＥＣＵ１５０へ出力される。

電力線３５５ｐ，３５５ｇ間には、キャパシタＣ１が接続される。電力線３５５ｐ，３５５ｇと蓄電装置７０との間には、ＥＣＵ１５０からの制御信号ＳＥ４に応じてオンオフされる充電リレー４３０が設けられてもよい。

電力線３５５ｐ，３５５ｇには、直流電流Ｉｃおよび直流電圧Ｖｃを検出するための電流センサ３７４および電圧センサ３７８が配置される。電流センサ３７４および電圧センサ３７８の検出値は、ＥＣＵ１５０へ出力される。

外部充電時には、電圧変換部３４０，３５０を構成するスイッチング素子のオンオフによって、蓄電装置７０の充電電力（電圧Ｖｃおよび電流Ｉｃ）を制御することができる。すなわち、電圧変換部３４０，３５０および絶縁トランス３３０によって構成されるＤＣ／ＤＣ変換部３２０は、絶縁トランス３３０を経由する電力変換経路によって、電力線３５５ｐ，３５５ｇの直流電力を、蓄電装置７０の充電電力に変換する。

電圧変換部３４０，３５０を双方向に電力変換可能なフルブリッジ回路で構成することにより、ＤＣ／ＤＣ変換部３２０は、車両走行中を含む非外部充電時に、外部充電時における電力変換の逆変換により、絶縁トランス３３０を経由する電力変換経路によって、蓄電装置７０からの直流電力を、電力線３５２ｐ，３５２ｇに出力される直流電力に変換することができる。この際に、電圧変換部３４０，３５０を構成するスイッチング素子のオンオフによって、電力線３５２ｐ，３５２ｇの直流電圧Ｖｄｃを目標値に制御することができる。このように、ＤＣ／ＤＣ変換部３２０は、蓄電装置７０と、電力線３５２ｐ，３５２ｇとの間で、双方向の直流電力変換を実行するように構成される。

ＥＨＣ１４０は、充電器１２０による電力変換経路の途中の電力線３５２ｐ，３５２ｇと電気的に接続される。電力線３５２ｐ，３５２ｇは、絶縁トランス３３０によって、蓄電装置７０とは電気的に絶縁されている。

さらに、ＥＨＣ１４０と電力線３５２ｐとの間には、ＥＨＣリレー４１０が設けられ、ＥＨＣ１４０と電力線３５２ｇとの間には、ＥＨＣリレー４２０が設けられる。ＥＨＣリレー４１０，４２０は、ＥＣＵ１５０からの制御信号ＳＥ２，ＳＥ３に応じてオンオフされる。なお、ＥＨＣリレー４１０，４２０としては、リレーに代えて、オンオフを制御可能な任意の開閉器を「遮断機構」として適用可能である。

ＥＨＣリレー４１０および４２０をオンすることにより、電力線３５２ｐ，３５２ｇ間の直流電圧Ｖｄｃが、ＥＨＣ１４０に供給される。ＥＨＣ１４０の電気抵抗値をＲとすると、ＥＨＣ１４０の通電電力は、（Ｖｄｃ）²／Ｒとなる。すなわち、直流電圧Ｖｄｃを制御することにより、ＥＨＣ１４０の発熱量を決める通電電力を制御することが可能である。

図４には、ＥＨＣ１４０の通電制御を説明するためのフローチャートが示される。図４に示す一連の処理は、ＥＣＵ１５０によって実行される。

図４を参照して、ＥＣＵ１５０は、ステップＳ１００により、ＥＨＣ１４０の作動条件が成立しているか否かを判定する。たとえば、車両走行中には、触媒温度が所定温度よりも低いときに、ＥＨＣ１４０の作動条件が成立する。あるいは、外部充電時に、外部充電完了後の車両運転に備えて予め触媒を暖機するように、ＥＨＣ１４０の作動条件を設定することも可能である。

ＥＨＣ１４０の作動条件が成立しないとき（Ｓ１００のＮＯ判定時）には、ＥＨＣ１４０に通電することなく（ステップＳ１８０）、処理は終了される。

ＥＨＣ１４０の作動条件が成立したとき（Ｓ１００のＹＥＳ判定時）には、ＥＣＵ１５０は、外部充電時であるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。

ＥＣＵ１５０は、外部充電時にＥＨＣ１４０の作動が要求されると（Ｓ１１０のＹＥＳ判定時）、ステップＳ１２０により、充電器１２０におけるＡＣ／ＤＣ変換部３１０への直流電圧Ｖｄｃの目標値を、ＥＨＣ１４０が十分に機能を発揮するような適切な通電電力に対応した電圧値に設定する。これにより、充電器１２０による充電ポート１１０から蓄電装置７０への電力変換において、電力線３５２ｐ，３５２ｇ間に出力される直流電圧Ｖｄｃによって、ＥＨＣ１４０に通電することができる。これにより、外部電源２１０からの電力によってＥＨＣ１４０に給電することができる（ステップＳ１３０）。ＡＣ／ＤＣ変換部３１０が直流電圧Ｖｄｃを目標値に制御することによって、ＥＨＣ１４０の通電電力は容易に制御できる。

さらに、ＤＣ／ＤＣ変換部３２０による直流電力変換を制御することによって、ＥＨＣ１４０の通電に適した直流電圧Ｖｄｃを、蓄電装置７０を適切に充電するための充電電圧Ｖｃおよび充電電流Ｉｃに変換することができる。すなわち、外部充電時には、充電器１２０を共用して、ＥＨＣ１４０および蓄電装置７０の両方に並列に給電できるとともに、両者への給電電力をＡＣ／ＤＣ変換部３１０およびＤＣ／ＤＣ変換部３２０によって、それぞれ制御することができる。

なお、蓄電装置７０の充電完了後に、充電ポート１１０に対して外部電源２１０からの電力が入力されている状態（たとえば、コネクタ２００が充電ポート１１０に接続されたままの状態）のときには、充電器１２０のうちのＡＣ／ＤＣ変換部３１０のみを動作させることにより、外部電源２１０からの電力によってＥＨＣ１４０に給電することも可能である。

ＥＣＵ１５０は、非外部充電時にＥＨＣ１４０の作動が要求されると（Ｓ１１０のＮＯ判定時）、ステップＳ１５０により、充電リレー４３０をオンするとともに、充電器１２０のうちの少なくともＤＣ／ＤＣ変換部３２０を動作させる。

ＤＣ／ＤＣ変換部３２０は、蓄電装置７０から出力された直流電力を、ＥＨＣ１４０に通電するための直流電圧Ｖｄｃに変換して、電力線３５２ｐ，３５２ｇ間に出力する。この結果、外部電源２１０からの電力が使用できない場合（代表的には、車両走行中）にも、蓄電装置７０の電力によってＥＨＣ１４０に通電できる（ステップＳ１６０）。この際に、ＤＣ／ＤＣ変換部３２０によって直流電圧Ｖｄｃを制御することによって、ＥＨＣ１４０の通電電力は容易に制御できる。直流電圧Ｖｄｃの目標値は、ＥＨＣ１４０が十分に機能を発揮するような適切な通電電力に対応した電圧値に設定することができる。

このように、非外部充電時には、外部充電時における充電ポート１１０から蓄電装置７０への電力変換の逆変換の一部である、蓄電装置７０から電力線３５２ｐ，３５２ｇへの電力変換によって、ＥＨＣ１４０に給電することができる。

なお、ＡＣ／ＤＣ変換部３１０については、非外部充電時、かつ、非走行時において、電力線３５２ｐ，３５２ｇ間の直流電圧を、外部電源２１０（たとえば、商用系統電源）と同等の交流電力に変換するように動作することも可能である。このようにすると、充電ポート１１０にケーブルを接続することによって、蓄電装置７０の蓄積電力によって、車両外部に対して電力を供給することが可能となる。

再び図３を参照して、蓄電装置７０およびＥＨＣ１４０の間は、絶縁トランス３３０によって電気的に絶縁されている。したがって、蓄電装置７０の電力によるＥＨＣ１４０の作動中に、ＥＨＣ１４０に漏電等の電気的な異常が発生しても、蓄電装置７０と電気的に接続された走行系システム（図１に示したモータ駆動装置６０、第１ＭＧ２０および、第２ＭＧ３０等）とＥＨＣ１４０との電気的な絶縁が確保される。

また、ＥＨＣリレー４１０および４２０をオフすることにより、ＥＨＣ１４０は、電力線３５２ｐ，３５２ｇの両方から電気的に切り離すことができる。したがって、仮に、ＥＨＣ１４０に漏電等の電気的な異常が発生しても、充電器１２０における電力変換経路からＥＨＣ１４０を電気的に絶縁することができる。

このように、本実施の形態によるハイブリッド車（電動車両）では、外部充電のための充電器１２０を用いて、外部充電と車両走行中を含む非外部充電時とのいずれにおいても、制御可能な直流電圧を、ＥＨＣ１４０へ供給することができる。このため、ＥＨＣ１４０が十分に機能を発揮できるように、ＥＨＣ１４０の通電電力を容易に制御できる。また、蓄電装置７０およびＥＨＣ１４０が充電器１２０の絶縁トランス３３０によって電気的に絶縁されている構成によってＥＨＣ１４０に給電できるので、ＥＨＣ１４０に漏電等の電気的な異常が発生しても、蓄電装置７０と電気的に接続された走行系システムに悪影響が及ぶことを防止できる。

さらに、ＥＨＣ１４０の正極側および負極側の両方にＥＨＣリレー４１０，４２０（遮断機構）を設けることにより、ＥＨＣ１４０に漏電等の電気的な異常が発生しても、外部充電に悪影響が及ぶことを防止できる。また、外部充電時には、ＥＨＣ１４０へ供給される直流電圧Ｖｄｃを出力する変換器（ＡＣ／ＤＣ変換部３１０）と、直流電圧Ｖｄｃを蓄電装置７０の充電電力に変換する変換器（ＤＣ／ＤＣ変換部３２０）とが独立に制御されるので、ＥＨＣ１４０への給電電力および蓄電装置７０の充電電力をそれぞれ制御した上で、ＥＨＣ１４０および蓄電装置７０の両方に並列に給電することができる。

なお、本実施の形態では、動力分割装置４０によりエンジン１０の動力を分割して駆動輪８０と第１ＭＧ２０とに伝達可能なシリーズ／パラレル型のハイブリッド車について説明したが、本発明の適用は実施の形態での例示に限定されるものではない。本発明が適用される電動車両は、電気エネルギによって車両駆動力を発生可能である車両を包括的に含むものであり、内燃機関およびＥＨＣを搭載する外部充電可能な電動車両であれば、駆動系の構成を限定することなく、本願発明を同様に適用することができる。たとえば、動力分割装置を備えることなくエンジンとモータとによって車輪を駆動する、いわゆるパラレル型のハイブリッド車や、エンジンを発電のみに用いるシリーズ型のハイブリッド車に対しても、本発明を適用可能である。

本実施の形態に示した充電器１２０は、この発明における「充電器」の一実施例に対応する。充電器１２０の構成は、図３の構成例に限定されるものではなく、絶縁機構（トランス）を用いて、蓄電装置７０と充電ポート１１０との間を電気的に絶縁した上で電力変換を実行するものであれば、任意の回路構成を適用することができる。この場合にも、ＥＨＣ１４０を、絶縁機構によって蓄電装置７０から絶縁し、かつ、直流電圧が出力される電力線と電気的に接続することによって、本実施の形態と同様にＥＨＣ１４０の通電電力を供給することができる。

上記において、エンジン１０は、この発明における「内燃機関」の一実施例に対応し、第２ＭＧ３０は、この発明における「電動機」の一実施例に対応する。また、充電ポート１１０は、この発明における「受電部」の一実施例に対応し、ＥＨＣ１４０は、この発明における「電気加熱式触媒装置」の一実施例に対応する。ＥＨＣリレー４１０，４２０は、この発明における「第１の遮断機構」および「第２の遮断機構」の一実施例にそれぞれ対応する。

また、充電器１２０において、電力線３５２ｐおよび３５２ｇは、この発明における「第１の電力線」および「第２の電力線」の一実施例にそれぞれ対応し、絶縁トランス３３０は、この発明における「絶縁機構」の一実施例に対応する。さらに、ＡＣ／ＤＣ変換部３１０は、この発明における「第１の電力変換部」の一実施例に対応し、ＤＣ／ＤＣ変換部３２０は、この発明における「第２の電力変換部」の一実施例に対応する。

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、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、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。

この発明は、内燃機関および車両走行用の電動機を搭載し、かつ、電気加熱式触媒装置を備えた電動車両に適用することができる。

１ハイブリッド車、１０エンジン、２０第１ＭＧ、３０第２ＭＧ、４０動力分割装置、５０減速機、６０モータ駆動装置、７０蓄電装置、８０駆動輪、１１０充電ポート、１２０充電器、１３０排気通路、１４０ＥＨＣ、１５０ＥＣＵ、２００コネクタ、２１０外部電源、３１０ＡＣ／ＤＣ変換部、３２０ＤＣ／ＤＣ変換部、３３０絶縁トランス、３３２一次コイル、３３４二次コイル、３４０，３５０電圧変換部、３５１，３５２ｇ，３５２ｐ，３５３，３５４，３５５ｐ，３５５ｇ電力線、３７０，３７６，３７８，３８１電圧センサ、３７２，３７４，３８２電流センサ、３８０リレー、４１０，４２０ＥＨＣリレー、４３０充電リレー、Ｃ１，Ｃ２キャパシタ、Ｉｂ電流（蓄電装置）、Ｉｃ直流電流（充電電流）、ＰＷＭＣ１，ＰＷＭＣ２，ＰＷＭＣ３，ＳＥ１〜ＳＥ４制御信号、Ｖｂ電圧（蓄電装置）、Ｖｃ直流電圧（充電電圧）。

Claims

内燃機関および車両走行用の電動機を搭載する電動車両であって、
前記電動機へ供給される電力を蓄える蓄電装置と、
車両外部の電源から供給される電力を受ける受電部と、
前記受電部と電気的に接続された一次側と前記蓄電装置と電気的に接続された二次側とを電気的に絶縁した上で電気エネルギを伝達するように構成された絶縁機構を経由する電力変換経路によって、前記電源からの給電時に、前記受電部が受けた電力を前記蓄電装置の充電電力に変換する交流／直流電力変換を実行するための充電器とを備え、
前記充電器は、前記電力変換経路上で前記絶縁機構の一次側と電気的に接続された、線間に直流電圧が出力される第１および第２の電力線を有し、
前記電動車両は、
前記第１および第２の電力線と電気的に接続されて、前記内燃機関から排出される排気ガスを浄化する触媒を電気加熱するための電気加熱式触媒装置をさらに備え、
前記充電器は、前記交流／直流電力変換の一部の逆変換によって、前記蓄電装置からの電力を前記第１および第２の電力線に出力される直流電圧に変換できるように構成される、電動車両。
前記充電器は、前記電源による前記蓄電装置の充電時に前記電気加熱式触媒装置を作動する場合に、前記第１および第２の電力線間の前記直流電圧の制御によって前記電気加熱式触媒装置への給電電力を制御するとともに、前記第１および第２の電力線と前記蓄電装置との間の直流電力変換の制御によって前記蓄電装置の充電電力を制御する、請求項１記載の電動車両。
前記充電器は、前記電源からの非給電時において前記電気加熱式触媒装置を作動する場合に、前記逆変換によって、前記蓄電装置からの電力を前記直流電圧に変換して前記第１および第２の電力線に出力する、請求項１記載の電動車両。
内燃機関および車両走行用の電動機を搭載する電動車両であって、
前記電動機へ供給される電力を蓄える蓄電装置と、
車両外部の電源から供給される電力を受ける受電部と、
前記電源からの給電時に、前記受電部が受けた電力を前記蓄電装置の充電電力に変換するための充電器とを備え、
前記充電器は、
前記受電部が受けた交流電力を直流電力に変換して第１および第２の電力線間に出力するための第１の電力変換部と、
前記第１および第２の電力線と電気的に接続された一次側と前記蓄電装置と電気的に接続された二次側とを電気的に絶縁した上で電気エネルギを伝達するように構成された絶縁機構を経由する電力変換経路によって、前記蓄電装置と前記第１および第２の電力線との間で双方向の電力変換を行うための第２の電力変換部とを含み、
前記電動車両は、
前記第１および第２の電力線と電気的に接続されて、前記内燃機関から排出される排気ガスを浄化する触媒を電気加熱するための電気加熱式触媒装置をさらに備える、電動車両。
前記充電器は、前記電源による前記蓄電装置の充電時に前記電気加熱式触媒装置を作動する場合に、前記第１の電力変換部による前記第１および第２の電力線間の直流電圧の制御によって前記電気加熱式触媒装置への給電電力を制御するとともに、前記第２の電力変換部によって前記蓄電装置の充電電力を制御する、請求項４記載の電動車両。
前記第１の電力線と前記電気加熱式触媒装置との間に配置された第１の遮断機構と、
前記第２の電力線と前記電気加熱式触媒装置との間に配置された第２の遮断機構とをさらに備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電動車両。