特許 5772439 車両用充電装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5772439

(24)【登録日】2015年7月10日

(45)【発行日】2015年9月2日

(54)【発明の名称】車両用充電装置

(51)【国際特許分類】

   B60H 1/32 20060101AFI20150813BHJP

   B60L 11/18 20060101ALI20150813BHJP

   B60H 1/22 20060101ALI20150813BHJP

   F25B 1/00 20060101ALI20150813BHJP

【ＦＩ】

   B60H1/32 622Z

   B60L11/18 A

   B60H1/22 671

   F25B1/00 321H

【請求項の数】11

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2011-206328(P2011-206328)

(22)【出願日】2011年9月21日

(65)【公開番号】特開2013-67248(P2013-67248A)

(43)【公開日】2013年4月18日

【審査請求日】2014年5月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004695

【氏名又は名称】株式会社日本自動車部品総合研究所

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】100106149

【弁理士】

【氏名又は名称】矢作 和行

(74)【代理人】

【識別番号】100121991

【弁理士】

【氏名又は名称】野々部 泰平

(74)【代理人】

【識別番号】100145595

【弁理士】

【氏名又は名称】久保 貴則

(72)【発明者】

【氏名】居安 誠二

(72)【発明者】

【氏名】鬼丸 貞久

(72)【発明者】

【氏名】安藤 真司

(72)【発明者】

【氏名】大林 和良

【審査官】 渡邉 聡

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−２７１１６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１９５３３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０５５６８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−２２６７１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−２６１５７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−３６９３５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３２６０５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０９８７１３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６０Ｈ １／３２

Ｂ６０Ｈ １／２２

Ｂ６０Ｌ １１／１８

Ｆ２５Ｂ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

蓄電池（１１０）を備える車両に搭載される車両用充電装置であって、
圧縮機（１２１）、凝縮器（１２２）、膨張弁（１２４）、および蒸発器（１２５）を有し、前記圧縮機（１２１）によって冷媒が循環される空調用の冷凍サイクル（１２０）と、
外部電源（２００）から前記蓄電池（１１０）に充電する充電器（１４０）と、
前記充電器（１４０）の作動を制御する制御装置（１８０）とを備え、
前記充電器（１４０）は、通電時に発生する熱が前記圧縮機（１２１）に対して伝達可能となるように前記圧縮機（１２１）に取り付けされており、
前記制御装置（１８０）は、前記車両が走行機能を停止しており、前記充電器（１４０）による前記充電を行うときに、前記充電器（１４０）から発生する熱によって前記圧縮機（１２１）内に溜まる液相冷媒を加熱するようになっており、
前記圧縮機（１２１）内に溜まる前記液相冷媒の量を検出する検出手段（１５０）を備えており、
前記充電器（１４０）は、前記外部電源（２００）側で降圧回路（１４１ａ）を形成して高電位側と低電位側とに配置される１対の降圧スイッチング素子（Ｑ５、Ｑ６）と、前記蓄電池（１１０）側で昇圧回路（１４２）を形成して高電位側と低電位側とに配置される１対の昇圧スイッチング素子（Ｑ７、Ｑ８）と、前記１対の降圧スイッチング素子（Ｑ５、Ｑ６）と前記１対の昇圧スイッチング素子（Ｑ７、Ｑ８）との間に設けられるリアクトル（１４３）とを備えており、
前記制御装置（１８０）は、所定電力以下の電力で前記充電を行うときに、
前記検出手段（１５０）によって検出される前記液相冷媒の量が所定量以上であると、前記１対の降圧スイッチング素子（Ｑ５、Ｑ６）の高電位側（Ｑ５）と、前記１対の昇圧スイッチング素子（Ｑ７、Ｑ８）の低電位側（Ｑ８）とを同期させてスイッチングすることを特徴とする車両用充電装置。

【請求項2】

前記制御装置（１８０）は、前記所定電力よりも大きい電力で前記充電を行うとき、あるいは前記検出手段（１５０）によって検出される前記液相冷媒の量が所定量より少ないときに、前記１対の降圧スイッチング素子（Ｑ５、Ｑ６）の高電位側（Ｑ５）と、前記１対の昇圧スイッチング素子（Ｑ７、Ｑ８）の低電位側（Ｑ８）とを非同期でスイッチングすることを特徴とする請求項１に記載の車両用充電装置。

【請求項3】

蓄電池（１１０）を備える車両に搭載される車両用充電装置であって、
圧縮機（１２１）、凝縮器（１２２）、膨張弁（１２４）、および蒸発器（１２５）を有し、前記圧縮機（１２１）によって冷媒が循環される空調用の冷凍サイクル（１２０）と、
外部電源（２００）から前記蓄電池（１１０）に充電する充電器（１４０）と、
前記充電器（１４０）の作動を制御する制御装置（１８０）と、
前記圧縮機（１２１）内に溜まる液相冷媒の量を検出する検出手段（１５０）とを備え、
前記充電器（１４０）は、通電時に発生する熱が前記圧縮機（１２１）に対して伝達可能となるように前記圧縮機（１２１）に取り付けされており、
前記制御装置（１８０）は、前記車両が走行機能を停止しており、前記充電器（１４０）による前記充電を行っていないときに、前記検出手段（１５０）によって検出される前記液相冷媒の量が所定量を超えていると、前記蓄電池（１１０）から前記充電器（１４０）に電流を流し、前記充電器（１４０）から発生する熱によって前記圧縮機（１２１）内に溜まる前記液相冷媒を加熱するようになっており、
前記充電器（１４０）は、前記外部電源（２００）側で降圧回路（１４１ａ）を形成して高電位側と低電位側とに配置される１対の降圧スイッチング素子（Ｑ５、Ｑ６）と、前記蓄電池（１１０）側で昇圧回路（１４２）を形成して高電位側と低電位側とに配置される１対の昇圧スイッチング素子（Ｑ７、Ｑ８）と、前記１対の降圧スイッチング素子（Ｑ５、Ｑ６）と前記１対の昇圧スイッチング素子（Ｑ７、Ｑ８）との間に設けられるリアクトル（１４３）とを備えており、
前記制御装置（１８０）は、前記充電器（１４０）に電流を流す際に、前記１対の降圧スイッチング素子（Ｑ５、Ｑ６）の低電位側（Ｑ６）を常にオンにし、前記１対の昇圧スイッチング素子（Ｑ７、Ｑ８）の高電位側（Ｑ７）をスイッチングさせて、前記蓄電池（１１０）から前記リアクトル（１４３）に流れるリアクトル電流が直流となるように制御することを特徴とする車両用充電装置。

【請求項4】

前記１対の昇圧スイッチング素子（Ｑ７、Ｑ８）の高電位側（Ｑ７）をスイッチングさせる際に、前記リアクトル電流の変化に対するヒステリシスを持たせたスイッチングを可能とするヒステリシス制御器（１８１）を備えており、
前記制御装置（１８０）は、前記リアクトル電流を前記ヒステリシス制御器（１８１）によってフィードバックさせながら制御することを特徴とする請求項３に記載の車両用充電装置。

【請求項5】

前記検出手段（１５０）は、前記液相冷媒の温度を直接的、あるいは間接的に検出する冷媒温度センサ（１５０）であり、
前記制御装置（１８０）は、前記冷媒温度センサ（１５０）によって検出される前記液相冷媒の温度から前記液相冷媒の量を推定することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の車両用充電装置。

【請求項6】

前記検出手段（１５０）は、外気の温度を検出する外気温度センサであり、
前記制御装置（１８０）は、前記外気温度センサによって検出される前記外気の温度から前記液相冷媒の量を推定することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の車両用充電装置。

【請求項7】

前記充電器（１４０）は、前記圧縮機（１２１）内で前記液相冷媒が溜まる位置に対応する底部（１３６）に取り付けされたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の車両用充電装置。

【請求項8】

前記リアクトル（１４３）は、前記充電器（１４０）において、前記圧縮機（１２１）内で前記液相冷媒が溜まる位置の底部（１３６）に対応するように配設されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の車両用充電装置。

【請求項9】

前記リアクトル（１４３）は、前記圧縮機（１２１）内に配設されたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の車両用充電装置。

【請求項10】

前記圧縮機（１２１）を駆動する３相式のモータ（１３０）と、
前記モータ（１３０）の作動を制御するインバータ（１４１）とを備えており、
前記充電器（１４０）は、前記インバータ（１４１）のインバータスイッチング素子（Ｑ１〜Ｑ６）と、
前記インバータスイッチング素子（Ｑ１〜Ｑ６）とは別の１相分のスイッチング素子（Ｑ７、Ｑ８）と、
前記インバータスイッチング素子（Ｑ１〜Ｑ６）および前記１相分のスイッチング素子（Ｑ７、Ｑ８）との間に介在されるリアクトル（１４３）と、
前記インバータスイッチング素子（Ｑ１〜Ｑ６）、前記１相分のスイッチング素子（Ｑ７、Ｑ８）、および前記リアクトル（１４３）への通電を断続するリレー（ＲＹ１〜ＲＹ６）とで構成されており、
前記１対の降圧スイッチング素子（Ｑ５、Ｑ６）は、前記インバータスイッチング素子（Ｑ１〜Ｑ６）のＷ相スイッチング素子（Ｑ５、Ｑ６）に対応し、
前記１対の昇圧スイッチング素子（Ｑ７、Ｑ８）は、前記１相分のスイッチング素子（Ｑ７、Ｑ８）に対応することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の車両用充電装置。

【請求項11】

前記充電器（１４０）は、前記インバータ（１４１）と一体的に形成されたインバータ一体充電器（１４０）であることを特徴とする請求項１０に記載の車両用充電装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、空調用の冷凍サイクルと一体に設けられて、冷凍サイクル内の圧縮機の信頼性向上を可能とする車両用充電装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、例えば、特許文献１に示されるような空気調和装置が知られている。特許文献１の空気調和装置は、ビル空調に用いられるものとなっており、圧縮部がモータによって駆動されるコンプレッサと、コンプレッサの容器に取り付けられた加熱部とを備えている。このコンプレッサを起動させる際には、まず、加熱部によって容器内を暖めることで、容器内の潤滑油中に溶け込んだ冷媒を蒸発させるようにしている。そして、容器の底部の温度と外気温との差が所定値以上である条件下で、潤滑油中に溶け込んだ冷媒が充分に蒸発したものとして、コンプレッサを起動するようにしている。

【0003】

これにより、潤滑油の冷媒による希釈率を低下させて油切れを防止すると共に、コンプレッサ起動時の液冷媒による圧縮（液圧縮）を防止するようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平１１−９４３７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上記の特許文献１では、コンプレッサを加熱するための専用の加熱部を設けており、コンプレッサの体格、およびコストが増大する。また、加熱部によって冷媒を蒸発させた後に、容器の底部の温度と外気温との差が所定値以上である条件下でコンプレッサを起動するようにしているので、冷媒を蒸発させるまでにある程度の時間を要する。よって、特許文献１を車両に適用した場合、走行を開始したときにおいて、すぐに空調機能を発揮させることができない。

【0006】

本発明の目的は、上記問題に鑑み、圧縮機の体格、コストの増大を招くことなく、更に車両の走行を開始した段階ですぐに圧縮機を作動させることのできる車両用充電装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

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。

【0008】

請求項１に記載の発明では、蓄電池（１１０）を備える車両に搭載される車両用充電装置であって、
圧縮機（１２１）、凝縮器（１２２）、膨張弁（１２４）、および蒸発器（１２５）を有し、圧縮機（１２１）によって冷媒が循環される空調用の冷凍サイクル（１２０）と、
外部電源（２００）から蓄電池（１１０）に充電する充電器（１４０）と、
充電器（１４０）の作動を制御する制御装置（１８０）とを備え、
充電器（１４０）は、通電時に発生する熱が圧縮機（１２１）に対して伝達可能となるように圧縮機（１２１）に取り付けされており、
制御装置（１８０）は、車両が走行機能を停止しており、充電器（１４０）による充電を行うときに、充電器（１４０）から発生する熱によって圧縮機（１２１）内に溜まる液相冷媒を加熱するようになっており、
圧縮機（１２１）内に溜まる液相冷媒の量を検出する検出手段（１５０）を備えており、
充電器（１４０）は、外部電源（２００）側で降圧回路（１４１ａ）を形成して高電位側と低電位側とに配置される１対の降圧スイッチング素子（Ｑ５、Ｑ６）と、蓄電池（１１０）側で昇圧回路（１４２）を形成して高電位側と低電位側とに配置される１対の昇圧スイッチング素子（Ｑ７、Ｑ８）と、１対の降圧スイッチング素子（Ｑ５、Ｑ６）と１対の昇圧スイッチング素子（Ｑ７、Ｑ８）との間に設けられるリアクトル（１４３）とを備えており、
制御装置（１８０）は、所定電力以下の電力で充電を行うときに、
検出手段（１５０）によって検出される液相冷媒の量が所定量以上であると、１対の降圧スイッチング素子（Ｑ５、Ｑ６）の高電位側（Ｑ５）と、１対の昇圧スイッチング素子（Ｑ７、Ｑ８）の低電位側（Ｑ８）とを同期させてスイッチングすることを特徴としている。

【0009】

車両が走行機能を停止している間では、外気温度に応じて圧縮機（１２１）の温度は低下していき、冷凍サイクル（１２０）内の冷媒が冷却されて液化し、圧縮機（１２１）内に液相冷媒として溜まり易い。

【0010】

請求項１に記載の発明によれば、車両が走行機能を停止しており、充電器（１４０）によって蓄電池（１１０）に充電するときに、充電器（１４０）から発生する熱によって圧縮機（１２１）内に溜まる液相冷媒を加熱して蒸発させることができる。よって、圧縮機（１２１）を作動させるときの液相冷媒による液圧縮を無くすことができ、次に車両が走行開始される段階で、すぐに圧縮機（１２１）を作動させることできる。

【0011】

そして、冷媒を加熱させるために、蓄電池（１１０）に充電するための充電器（１４０）を流用するようにしているので、従来技術のように専用の加熱部の設定による圧縮機の体格増加やコスト増加を招くことがない。

【0013】

また、高電位側の降圧スイッチング素子（Ｑ５）と、低電位側の昇圧スイッチング素子（Ｑ８）とを同期させてスイッチングすることで、高電位側の降圧スイッチング素子（Ｑ５）におけるスイッチングオン時のデューティ比を小さくすることができ、リアクトル（１４３）に流れるリアクトル電流値を大きくすることができる。よって、リアクトル（１４３）からの発熱量を大きくすることができるので、効果的な冷媒の加熱が可能となる。

【0014】

また、所定電力よりも大きい電力で充電を行うときに、上記のようなスイッチング制御を行うと、リアクトル電流が過大となってしまうので、リアクトル（１４３）の体格を大きくする必要が発生してしまう。しかしながら、請求項１に記載の発明では、所定電力以下の電力で充電を行うときに、上記のようなスイッチング制御を行うようにしているので、リアクトル（１４３）における大型化および過大電流の発生を防止しつつ、効果的な冷媒の加熱が可能となる。

【0015】

請求項２に記載の発明では、制御装置（１８０）は、所定電力よりも大きい電力で充電を行うとき、あるいは検出手段（１５０）によって検出される液相冷媒の量が所定量より少ないときに、１対の降圧スイッチング素子（Ｑ５、Ｑ６）の高電位側（Ｑ５）と、１対の昇圧スイッチング素子（Ｑ７、Ｑ８）の低電位側（Ｑ８）とを非同期でスイッチングすることを特徴としている。

【0016】

この発明によれば、高電位側の降圧スイッチング素子（Ｑ５）と、低電位側の昇圧スイッチング素子（Ｑ８）とを非同期でスイッチングすることで、それぞれのスイッチング素子（Ｑ５、Ｑ８）を最適な条件で作動させることができる。請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明に対して、高電位側の降圧スイッチング素子（Ｑ５）におけるスイッチングオン時のデューティ比は大きくなり、リアクトル電流は小さく設定されることになる。よって、所定電力よりも大きい電力で充電を行うときにおいて、リアクトル電流が過大になることがなく、また、液相冷媒の量も所定量より少ない場合であるので、液相冷媒の加熱に事足りるものとなる。

【0017】

請求項３に記載の発明では、蓄電池（１１０）を備える車両に搭載される車両用充電装置であって、
圧縮機（１２１）、凝縮器（１２２）、膨張弁（１２４）、および蒸発器（１２５）を有し、圧縮機（１２１）によって冷媒が循環される空調用の冷凍サイクル（１２０）と、
外部電源（２００）から蓄電池（１１０）に充電する充電器（１４０）と、
充電器（１４０）の作動を制御する制御装置（１８０）と、
圧縮機（１２１）内に溜まる液相冷媒の量を検出する検出手段（１５０）とを備え、
充電器（１４０）は、通電時に発生する熱が圧縮機（１２１）に対して伝達可能となるように圧縮機（１２１）に取り付けされており、
制御装置（１８０）は、車両が走行機能を停止しており、充電器（１４０）による充電を行っていないときに、検出手段（１５０）によって検出される液相冷媒の量が所定量を超えていると、蓄電池（１１０）から充電器（１４０）に電流を流し、充電器（１４０）から発生する熱によって圧縮機（１２１）内に溜まる液相冷媒を加熱するようになっており、
充電器（１４０）は、外部電源（２００）側で降圧回路（１４１ａ）を形成して高電位側と低電位側とに配置される１対の降圧スイッチング素子（Ｑ５、Ｑ６）と、蓄電池（１１０）側で昇圧回路（１４２）を形成して高電位側と低電位側とに配置される１対の昇圧スイッチング素子（Ｑ７、Ｑ８）と、１対の降圧スイッチング素子（Ｑ５、Ｑ６）と１対の昇圧スイッチング素子（Ｑ７、Ｑ８）との間に設けられるリアクトル（１４３）とを備えており、
制御装置（１８０）は、充電器（１４０）に電流を流す際に、１対の降圧スイッチング素子（Ｑ５、Ｑ６）の低電位側（Ｑ６）を常にオンにし、１対の昇圧スイッチング素子（Ｑ７、Ｑ８）の高電位側（Ｑ７）をスイッチングさせて、蓄電池（１１０）からリアクトル（１４３）に流れるリアクトル電流が直流となるように制御することを特徴としている。

【0018】

この発明によれば、車両が走行機能を停止しており、充電器（１４０）による蓄電池（１１０）への充電を行っていないとき、蓄電池（１１０）から充電器（１４０）に電流を流すことによって、充電器（１４０）から発生する熱によって圧縮機（１２１）内に溜まる液相冷媒を加熱して蒸発させることができる。よって、圧縮機（１２１）を作動させるときの液相冷媒による液圧縮を無くすことができ、次に車両が走行開始される段階で、すぐに圧縮機（１２１）を作動させることできる。

【0019】

そして、冷媒を加熱させるために、蓄電池（１１０）に充電するための充電器（１４０）を流用するようにしているので、従来技術のように専用の加熱部の設定による圧縮機の体格増加やコスト増加を招くことがない。

【0021】

また、蓄電池（１１０）からリアクトル（１４３）に流れるリアクトル電流が直流となるように制御することで、交流を流す場合に比べて電流値の実効値を大きくすることができるので、リアクトル（１４３）からの発熱量を大きくすることができ、効果的な冷媒の加熱が可能となる。

【0022】

請求項４に記載の発明では、１対の昇圧スイッチング素子（Ｑ７、Ｑ８）の高電位側（Ｑ７）をスイッチングさせる際に、リアクトル電流の変化に対するヒステリシスを持たせたスイッチングを可能とするヒステリシス制御器（１８１）を備えており、
制御装置（１８０）は、リアクトル電流をヒステリシス制御器（１８１）によってフィードバックさせながら制御することを特徴としている。

【0023】

この発明によれば、高電位側の昇圧スイッチング素子（Ｑ７）のスイッチングを行う際に、リアクトル電流の変化に対して、スイッチングのハンチングを起こすことが防止され、リアクトル（１４３）に対して狙いとする直流電流を安定的に流すことができる。

【0024】

請求項５に記載の発明では、検出手段（１５０）は、液相冷媒の温度を直接的、あるいは間接的に検出する冷媒温度センサ（１５０）であり、
制御装置（１８０）は、冷媒温度センサ（１５０）によって検出される液相冷媒の温度から液相冷媒の量を推定することを特徴としている。

【0025】

この発明によれば、圧縮機（１２１）内に溜まる液相冷媒の量は、液相冷媒の温度が低いほど増加するので、液相冷媒の温度を検出することで、容易かつ確実に液相冷媒量を推定することができる。

【0026】

請求項６に記載の発明では、検出手段（１５０）は、外気の温度を検出する外気温度センサであり、
制御装置（１８０）は、外気温度センサによって検出される外気の温度から液相冷媒の量を推定することを特徴としている。

【0027】

この発明によれば、圧縮機（１２１）内に溜まる液相冷媒の量は、外気温度が低いほど増加するので、外気温度を検出することで、容易かつ確実に液相冷媒量を推定することができる。

【0028】

請求項７に記載の発明では、充電器（１４０）は、圧縮機（１２１）内で液相冷媒が溜まる位置に対応する底部（１３６）に取り付けされたことを特徴としている。

【0029】

この発明によれば、充電器（１４０）は、圧縮機（１２１）内で液相冷媒が溜まる位置に近接して配置されることになるので、充電器（１４０）から発生する熱を効果的に液相冷媒に伝達させることができ、確実な液相冷媒の加熱が可能となる。

【0030】

請求項８に記載の発明では、リアクトル（１４３）は、充電器（１４０）において、圧縮機（１２１）内で液相冷媒が溜まる位置の底部（１３６）に対応するように配設されていることを特徴としている。

【0031】

この発明によれば、充電器（１４０）におけるリアクトル（１４３）は、圧縮機（１２１）内で液相冷媒が溜まる位置に近接して配置されることになるので、リアクトル（１４３）から発生する熱を効果的に液相冷媒に伝達させることができ、確実な液相冷媒の加熱が可能となる。

【0032】

請求項９に記載の発明では、リアクトル（１４３）は、圧縮機（１２１）内に配設されたことを特徴としている。

【0033】

この発明によれば、リアクトル（１４３）から発生する熱を直接的に液相冷媒に伝達させることができ、確実な液相冷媒の加熱が可能となる。

【0034】

請求項１０に記載の発明では、圧縮機（１２１）を駆動する３相式のモータ（１３０）と、
モータ（１３０）の作動を制御するインバータ（１４１）とを備えており、
充電器（１４０）は、インバータ（１４１）のインバータスイッチング素子（Ｑ１〜Ｑ６）と、
インバータスイッチング素子（Ｑ１〜Ｑ６）とは別の１相分のスイッチング素子（Ｑ７、Ｑ８）と、
インバータスイッチング素子（Ｑ１〜Ｑ６）および１相分のスイッチング素子（Ｑ７、Ｑ８）との間に介在されるリアクトル（１４３）と、
インバータスイッチング素子（Ｑ１〜Ｑ６）、１相分のスイッチング素子（Ｑ７、Ｑ８）、およびリアクトル（１４３）への通電を断続するリレー（ＲＹ１〜ＲＹ６）とで構成されており、
１対の降圧スイッチング素子（Ｑ５、Ｑ６）は、インバータスイッチング素子（Ｑ１〜Ｑ６）のＷ相スイッチング素子（Ｑ５、Ｑ６）に対応し、
１対の昇圧スイッチング素子（Ｑ７、Ｑ８）は、１相分のスイッチング素子（Ｑ７、Ｑ８）に対応することを特徴としている。

【0035】

この発明によれば、モータ（１３０）用のインバータ（１４１）を用いて、液相冷媒の加熱を可能とする充電器（１４０）として形成することができる。

【0036】

請求項１１に記載の発明では、充電器（１４０）は、インバータ（１４１）と一体的に形成されたインバータ一体充電器（１４０）であることを特徴としている。

【0037】

この発明によれば、充電器（１４０）とインバータ（１４１）とをコンパクトにすることができる。

【0038】

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。

【図面の簡単な説明】

【0039】

【図1】第１実施形態における車両用充電装置を示す概略構成図である。

【図2】第１実施形態におけるインバータ一体充電器を示す回路図である。

【図3】第１実施形態における制御装置が行う制御内容を示すフローチャートである。

【図4】第１実施形態の加熱制御時、および通常制御時における電圧、スイッチング素子の作動状態、デューティ比、および平均リアクトル電流を示すタイムチャートである。

【図5】第１実施形態の加熱制御時、および通常制御時における制御内容を示すブロック図である。

【図6】第１実施形態の加熱制御時、および通常制御時におけるリアクトル電流を示すグラフである。

【図7】第１実施形態の加熱制御時、および通常制御時における損失を比較したグラフである。

【図8】第２実施形態における車両用充電装置を示す概略構成図である。

【図9】第３実施形態における制御装置が行う制御内容を示すフローチャートである

【図10】第３実施形態のリアクトル電流直流制御時におけるリアクトル電流、およびスイッチング素子の作動状態を示すタイムチャートである。

【図11】第３実施形態のリアクトル電流直流制御時における制御内容を示すブロック図である。

【図12】第３実施形態におけるリアクトル電流の流れを示す回路図である。

【図13】加熱制御時における損失と、第３実施形態のリアクトル電流直流制御時における損失とを比較したグラフである。

【図14】第４実施形態における圧縮機を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0040】

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。

【0041】

（第１実施形態）
以下、第１実施形態における車両用充電装置１００について図１〜図７を用いて説明する。図１は車両用充電装置１００を示す概略構成図、図２はインバータ一体充電器１４０を示す回路図、図３は制御装置１８０が行う制御内容を示すフローチャート、図４は加熱制御時、および通常制御時における電圧、スイッチング素子Ｑ５、Ｑ８の作動状態、スイッチング素子Ｑ５のデューティ比、および平均リアクトル電流ｉＬを示すタイムチャート、図５は加熱制御時、および通常制御時における制御内容を示すブロック図、図６は加熱制御時、および通常制御時におけるリアクトル電流を示すグラフ、図７は加熱制御時、および通常制御時における損失を比較したグラフである。

【0042】

車両用充電装置１００は、走行用駆動源としての走行用モータ、およびこの走行用モータ等に電力を供給する高電圧バッテリ１１０を備えるプラグインハイブリッド自動車や電気自動車等に搭載される充電装置であり、図１に示すように、冷凍サイクル１２０の圧縮機１２１、モータ１３０、インバータ一体充電器１４０、温度センサ１５０、受電部１６０、ノイズフィルタ１７０、および制御装置１８０等を備えている。車両用充電装置１００は、インバータ一体充電器１４０によって、商業電源２００から高電圧バッテリ１１０への充電制御を行うと共に、冷凍サイクル１２０における圧縮機１２１を駆動するモータ１３０の作動制御を行うものである。

【0043】

高電圧バッテリ１１０は、電力を蓄えると共に、蓄えた電力をモータ１３０（インバータ一体充電器１４０）、および図示しない走行用モータに電力供給する蓄電池である。高電圧バッテリ１１０は、数百ボルト（例えば２００Ｖ）の電圧を有している。

【0044】

冷凍サイクル１２０は、車室内の空調用（冷房用）の熱サイクルであり、圧縮機１２１、凝縮器１２２、レシーバ１２３、膨張弁１２４、および蒸発器１２５等を有している。

【0045】

圧縮機１２１は、冷凍サイクル１２０において、蒸発器１２５から流出される気相冷媒を吸入口１２１ａから吸入して、内部の圧縮機構で高温高圧に圧縮した後に、吐出口１２１ｂから凝縮器１２２に吐出する流体機械である。圧縮機１２１の圧縮機構は、例えば固定スクロールと旋回スクロールとを有するスクロール型の圧縮機構が使用されている。スクロール型の圧縮機構では、旋回スクロールにモータ１３０の回転軸１３２が接続され、モータ１３０の作動によって旋回スクロールが固定スクロールに対して旋回することで、２つのスクロール間に形成される空間（圧縮室）の拡大、収縮が繰り返されて、冷媒の吸入、圧縮、吐出が行われるようになっている。圧縮機１２１は、軸方向が水平方向を向くように車両に搭載されて、使用されるようになっている。

【0046】

モータ１３０は、上記のように圧縮機１２１を駆動する回転電機であり、例えば３相ブラシレスモータが使用されている。モータ１３０は圧縮機１２１と一体的に形成されており、圧縮機１２１は電動圧縮機１２１Ａとして形成されている。モータ１３０は、例えば円筒状を成すアルミニウム製のハウジング１３１内に、回転軸１３２に固定されたロータ１３３と、ロータ１３３の外周側に配設されてハウジング１３１の内周面に固定されたステータ１３４とを有している。ステータ１３４は、図２に示すように、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３つの相を有している。モータ１３０は、ステータ１３４に通電されることで、ロータ１３３が回転軸１３２と共に回転し、圧縮機１２１（旋回スクロール）を駆動するようになっている。

【0047】

電動圧縮機１２１Ａにおいては、冷媒が吸入される吸入口１２１ａは、モータ１３０のハウジング１３１に設けられている。そして、冷媒はこの吸入口１２１ａからハウジング１３１内に流入し、ハウジング１３１内を流通した後に、圧縮機１２１に流入して圧縮されるようになっている。よって、電動圧縮機１２１Ａが停止された後には、例えば外気温度に応じて、電動圧縮機１２１Ａの温度が低下されると、ハウジング１３１内においては、気相冷媒が冷却されて凝縮し、液相冷媒となって底壁部１３６の上側に溜まる場合がある（冷媒の寝込み現象）。

【0048】

凝縮器１２２は、例えば、複数積層された冷媒流通用のチューブと、各チューブ間に介在された波形のフィンとを備える熱交換部によって、圧縮機１２１から吐出される冷媒を冷却して液相冷媒にする熱交換器である。凝縮器１２２には、ファンモータによって作動される冷却ファン１２２ａが設けられており、この冷却ファン１２２ａによって送風される冷却用空気によって、上記冷媒の冷却が促進されるようになっている。冷却ファン１２２ａ（ファンモータ）は、図示しない低電圧バッテリ（例えば１２Ｖ）から供給される電力によって作動されるようになっている。冷却ファン１２２ａの作動は制御装置１８０によって制御されるようになっている。

【0049】

レシーバ１２３は、凝縮器１２２から流出される冷媒の気液を分離して、液相冷媒を溜めると共に、溜めた液相冷媒を膨張弁１２４に流出させる気液分離手段である。

【0050】

膨張弁１２４は、レシーバ１２３から流出される液相冷媒を低温低圧に減圧膨張させる減圧手段である。膨張弁１２４は、例えば温度式の膨張弁であり、蒸発器１２５の出口側の冷媒の温度に応じて弁開度が調節されるようになっている。例えば蒸発器１２５から流出される冷媒の温度が低くなるほど弁開度が小さく絞られ、逆に冷媒の温度が高くなるほど弁開度が大きく設定されるようになっている。

【0051】

蒸発器１２５は、凝縮器１２２と同様に例えば複数積層された冷媒流通用のチューブと、各チューブ間に介在された波形のフィンとを備える熱交換部において、膨張弁１２４から流出される液相冷媒と送風ファン１２５ａによって送風される空調用空気との間で熱交換する熱交換器である。蒸発器１２５においては、内部を流通する低温の液相冷媒によって空調用空気が冷却されるようになっている。逆に、液相冷媒は、空調用空気との熱交換によって蒸発して気相冷媒となる。送風ファン１２５ａは、送風モータを備えており、送風ファン１２５ａ（送風モータ）は、冷却ファン１２２ａと同様に低電圧バッテリから供給される電力によって作動されるようになっている。送風ファン１２５ａの作動は制御装置１８０によって制御されるようになっている。

【0052】

インバータ一体充電器１４０は、外部電源としての商業電源２００からの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１１０に充電する充電器に対して、高電圧バッテリの１１０の直流電力を３相の交流電力に変換（ＤＣ／ＡＣ変換）してモータ１３０に供給しモータ１３０を作動させるインバータ１４１が一体的に形成された電力変換装置である。

【0053】

インバータ一体充電器１４０は、例えば車両のイグニッションスイッチやスタートスイッチ等がオフにされて車両が走行機能を停止しているときに、乗員の充電要求に基づき制御装置１８０によって制御されて上記の充電を行う。加えて、インバータ一体充電器１４０は、例えば車両のイグニッションスイッチやスタートスイッチ等がオンにされて車両が走行可能としているときに、乗員の空調要求に基づき制御装置１８０によって制御されてモータ１３０への電力供給を行い、圧縮機１２１を駆動するものとなっている。尚、以下の説明において、便宜上、車両が走行機能を停止しているときの状態を「走行停止時」と表記し、車両が走行可能としている時の状態を「走行時」と表記する。

【0054】

インバータ一体充電器１４０は、例えば扁平状を成すアルミニウム製のカバー１４０ａ内に収容される制御基板Ｓ、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ８、リアクトル１４３、およびリレーＲＹ１〜ＲＹ６等を備えている。インバータ一体充電器１４０は、モータ１３０のハウジング１３１の側面部１３５および底壁部１３６に設けられており、カバー１４０ａがハウジング１３１に当接するようにして一体的に形成されている。制御基板Ｓ、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ８、およびリレーＲＹ１〜ＲＹ６は、側面部１３５に対応するように配置されている。また、リアクトル１４３は、底壁部１３６に対応するように配置されている。尚、ハウジング１３１とカバー１４０ａとの間には、接触抵抗を小さくするために、熱伝導性の高い熱伝導グリスや熱伝導シート等を介在させると良い。

【0055】

制御基板Ｓは、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ８のオン−オフによる切替え（スイッチング動作）を制御するものであり、制御装置１８０によって制御されるようになっている。制御基板Ｓおよび制御装置１８０は、車両の走行停止時でも高電圧バッテリ１１０への充電のために作動状態となり、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ８の切替え作動を制御するようになっている。

【0056】

更に、図２に示すように、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ８のうち、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、インバータ１４１を形成するインバータスイッチング素子となっている。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、高電位側のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ３、Ｑ５と、低電位側のスイッチング素子Ｑ２、Ｑ４、Ｑ６とによって、３対の直列接続体を形成している。また、高電位側のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ３、Ｑ５には逆並列にフリーホイールダイオードＤ１、Ｄ３、Ｄ５が接続されており、低電位側のスイッチング素子Ｑ２、Ｑ４、Ｑ６には、逆並列にフリーホイールダイオードＤ２、Ｄ４、Ｄ６が接続されている。尚、図２では、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６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。

【0057】

スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２による直列接続体の中間部と、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４による直列接続体の中間部は、受電部１６０を介して商業電源２００と接続可能となっている。また、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２による直列接続体の中間部と、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４による直列接続体の中間部と、スイッチング素子Ｑ５、Ｑ６による直列接続体の中間部は、モータ１３０のステータ１３４（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）と接続されている。

【0058】

インバータ１４１におけるスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のうち、スイッチング素子Ｑ５、Ｑ６による直列接続体は、インバータ一体充電器１４０が充電器として機能する際に、商業電源２００からの電圧を降圧させる降圧回路１４１ａとなっている。スイッチング素子Ｑ５、Ｑ６は、本発明の降圧スイッチング素子に対応し、スイッチング素子Ｑ５は、本発明の高電位側降圧スイッチング素子に対応し、スイッチング素子Ｑ６は、本発明の低電位側降圧スイッチング素子に対応する。

【0059】

スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８は、インバータ１４１におけるスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６とは別に設けられた１相分の昇圧スイッチング素子であり、１対の直列接続体を形成している。スイッチング素子Ｑ７は、本発明の高電位側昇圧スイッチング素子に対応し、スイッチング素子Ｑ８は、本発明の低電位側昇圧スイッチング素子に対応している。また、高電位側のスイッチング素子Ｑ７には逆並列にフリーホイールダイオードＤ７が接続されており、低電位側のスイッチング素子Ｑ８には、逆並列にフリーホイールダイオードＤ８が接続されている。尚、図２では、スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８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。

【0060】

スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８は、インバータ１４１よりも高電圧バッテリ１１０側に配置されている。スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８による直列接続体の高電位側、中間部、および低電位側は、スイッチング素子Ｑ５、Ｑ６による直列接続体の高電位側、中間部、および低電位側と、それぞれ接続されている。また、スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８による直列接続体の高電位側、および低電位側は、高電圧バッテリ１１０と接続されている。

【0061】

スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８による直列接続体は、インバータ一体充電器１４０が充電器として機能する際に、商業電源２００からの電圧を昇圧させる昇圧回路１４２となっている。

【0062】

リアクトル１４３は、電流の平滑化を図ると共に、電流の短絡化を防止する巻線であり、スイッチング素子Ｑ５、Ｑ６による直列接続体の中間部と、スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８による直列接続体の中間部とを接続する電力線に設けられている。そして、リアクトル１４３の設けられた電力線には、リアクトル１４３に対して直列に配置されて、リアクトル１４３を流れる電流値を検出する電流検出部１４３ａが設けられている。

【0063】

リレーＲＹ１〜ＲＹ６は、インバータ一体充電器１４０において、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ８、リアクトル１４３、およびモータ１３０に対する通電を断続する断続手段である。リレーＲＹ１〜ＲＹ６は、制御装置１８０によって、接点部の接続状態、あるいは切断状態が切替えられるようになっている。

【0064】

リレーＲＹ１、ＲＹ２は、インバータ１４１と受電部１６０との間に設けられている。また、リレーＲＹ３、ＲＹ４は、モータ１３０とインバータ１４１との間に設けられている。また、リレーＲＹ５は、降圧回路１４１ａの高電位側と、昇圧回路１４２の高電位側との間に設けられている。また、リレーＲＹ６は、降圧回路１４１ａの中間部と、リアクトル１４３との間に設けられている。

【0065】

尚、受電部１６０とリレーＲＹ１、ＲＹ２との間には、商業電源２００の電圧値を検出する電圧検出部１４４が設けられている。また、高電圧バッテリ１１０と昇圧回路１４２との間には、電力の変動成分を低減する蓄電部としてのコンデンサ１４５が設けられている。また、高電圧バッテリ１１０と昇圧回路１４２との間には、高電圧バッテリ１１０の電圧値を検出する電圧検出部１４６が設けられている。更に、高電圧バッテリ１１０とコンデンサ１４５との間には、メインリレーＳＭＲ１、ＳＭＲ２が設けられている。メインリレーＳＭＲ１、ＳＭＲ２は、制御装置１８０によって、接点部の接続状態、あるいは切断状態が切替えられることで、高電圧バッテリ１１０からインバータ一体充電器１４０への電力供給あるいは電力供給停止が切替えられるようになっている。

【0066】

上記で説明したスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ８、およびリアクトル１４３は、インバータ一体充電器１４０の作動時において、電力ロスによって発熱する発熱体となっている。インバータ一体充電器１４０のカバー１４０ａは、ハウジング１３１の側面部１３５および底壁部１３６に当接するように設けられており、また、ハウジング１３１、カバー１４０ａは熱伝導性に優れるアルミニウム製であることから、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ８、およびリアクトル１４３から発生する熱は、側面部１３５、および底壁部１３６に効率良く伝わるようになっている。

【0067】

温度センサ１５０は、ハウジング１３１における底壁部１３６の温度を検出することでハウジング１３１内の液相冷媒の温度を間接的に検出する冷媒温度センサであり、この温度センサ１５０によって検出される温度信号は制御装置１８０に出力されるようになっている。ハウジング１３１内に溜まる液相冷媒の量は、底壁部１３６の温度が低いほど多くなるという関係を有していることから、制御装置１８０は、温度センサ１５０によって検出される温度をもとにハウジング１３１内に溜まる液相冷媒量を推定するものとなっている。よって、制御装置１８０は、温度センサ１５０によって検出される温度が予め定めた所定温度以下であると、液相冷媒量が所定量以上溜まったものと判定できるようになっている。

【0068】

受電部１６０は、商業電源２００からの電力を受ける受電手段であり、例えば、一端側に商業電源２００のコンセントに接続可能なプラグや、商業電源２００に接続可能なコネクタ等を備える電力線として形成されている。電力線の他端側は、インバータ一体充電器１４０に接続されている。

【0069】

ノイズフィルタ１７０は、電気的ノイズを除去するフィルタであり、受電部１６０の近傍に設けられている。ノイズフィルタ１７０は、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ８、およびリアクトル１４３のような発熱体となるものではなく、また、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ８、およびリアクトル１４３等から発生する電磁界の影響を受けてフィルタリング効果が低下することから、インバータ一体充電器１４０から離れた部位に配置されることが好ましい。

【0070】

制御装置１８０は、車両用充電装置１００における制御手段である。制御装置１８０は、インバータ一体充電器１４０の作動（スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ８、リレーＲＹ１〜ＲＹ６、メインリレーＳＭＲ１、ＳＭＲ２）を制御することで、冷凍サイクル１２０による空調制御、および高電圧バッテリ１１０への充電制御を行うようになっている。制御装置１８０による制御内容の詳細については後述する。

【0071】

次に、上記構成に基づく車両用充電装置１００の作動について、図３〜図５を加えて説明する。

【0072】

１．冷凍サイクルの制御
車両走行時においては、制御装置１８０によってメインリレーＳＭＲ１、ＳＭＲ２がオンされ、また、リレーＲＹ３、ＲＹ４、ＲＹ５がオンされる。制御装置１８０は、乗員の空調要求に基づき、インバータ一体充電器１４０をインバータとして機能するように作動制御する。つまり、制御装置１８０は、インバータ１４１におけるスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のスイッチング切替えを行うことによって高電圧バッテリ１１０の直流電力を交流電力に変換して、モータ１３０に供給し、モータ１３０を作動させて、圧縮機１２１を駆動させる。また、制御装置１８０は、冷却ファン１２２ａ、送風ファン１２５ａを作動させる。

【0073】

上記により冷凍サイクル１２０が作動され、圧縮機１２１から吐出される冷媒は凝縮器１２２で冷却され、レシーバ１２３で気液分離される。気液分離された冷媒のうち液相冷媒が膨張弁１２４で低温低圧に減圧され、蒸発器１２５では低温低圧の冷媒によって送風ファン１２５ａによって送風される空調用空気が冷却される。このとき、空調用空気の温度が乗員の要求する要求温度となるように、圧縮機１２１の作動回転数が制御される。そして、蒸発器１２５から流出される冷媒は、主に気相冷媒となって、モータ１３０のハウジング１３１内に流入し、圧縮機１２１に吸入される。

【0074】

インバータとして制御されるインバータ一体充電器１４０においては、作動されることによって特にスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６が発熱していくことになるが、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、ハウジング１３１内を流通する気相冷媒によって冷却されることになる。

【0075】

２．高電圧バッテリへの充電制御
車両走行停止時においては、乗員によって受電部１６０が商業電源２００に接続されて、乗員からの充電要求があると、制御装置１８０は、インバータ一体充電器１４０によって高電圧バッテリ１１０への充電を行う。このとき、制御装置１８０によってメインリレーＳＭＲ１、ＳＭＲ２がオンされ、また、リレーＲＹ１、ＲＹ２、ＲＹ６がオンされる。本実施形態では、この充電の間に、ハウジング１３１内に溜まった液相冷媒が加熱されるようになっている。

【0076】

図３に示すように、制御装置１８０は、ステップＳ１００で充電の制御を開始するにあたって、充電条件が満足されているか否かを判定する。制御装置１８０は、充電条件について、例えば受電部１６０が商業電源２００に接続されていること、高電圧バッテリ１１０は満充電状態ではないこと等によって充電条件が満足されていることを判定する。

【0077】

ステップＳ１００で充電条件が満足されていると判定すると、制御装置１８０は、スッテップＳ１１０で、要求充電電力量が所定電力以下であるか否かを判定する。通常、高電圧バッテリ１１０に充電を行う際には、充電の初期には最大電力定格で充電を行っていき、終盤で電力を絞りながら（いわゆる押込み充電しながら）満充電とし、充電を終了する。上記の「要求充電電力量が所定電力以下である」という意味は、ここでは充電の形態が「押込み充電である」ことを意味しており、逆に「要求充電電力量が所定電力より大きい」場合は、充電の形態が「最大電力定格での充電」を意味している。

【0078】

ステップＳ１１０で要求充電電力量が所定電力以下であると判定すると、制御装置１８０は、ステップＳ１２０で、温度センサ１５０によって得られる底壁部１３６の温度が、所定温度以下であるか否かを判定する。底壁部１３６の温度が所定温度以下であるということは、上記で説明したように、ハウジング１３１内に液相冷媒量が所定量以上溜まっていることを意味している。つまり、車両走行停止時においては、冷凍サイクル１２０が作動された後であって、例えば外気温度が低いとハウジング１３１内の気相冷媒が冷却されて、液相冷媒となって溜まる場合があり、底壁部１３６の温度が所定温度以下であると、液相冷媒量が所定量以上溜まっていると判定されるのである。

【0079】

ステップＳ１２０で底壁部１３６の温度が、所定温度以下であると判定すると、制御装置１８０は、ステップＳ１３０で、加熱制御を実施する。ここで、インバータ一体充電器１４０によって充電する際には、降圧回路１４１ａの高電位側のスイッチング素子Ｑ５と、昇圧回路１４２の低電位側のスイッチング素子Ｑ８とをスイッチングのオン−オフ切替えすることで、商業電源２００からの入力電力｜Ｖｉｎ｜を昇降圧制御して、出力電圧Ｖｏｕｔとし、充電していく。なお、このときスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４、Ｑ６、Ｑ７はすべてオフとし、フリーホイールダイオードＤ１〜Ｄ４、Ｄ６、Ｄ７を用いる。ステップＳ１３０の加熱制御においては、図４（ａ）に示すように、スイッチング素子Ｑ５、Ｑ８のスイッチング切替えにおけるオンとオフのタイミングを同期させるようにしている。このとき、スイッチング素子Ｑ５のデューティ比（以下、Ｑ５ｄｕｔｙ１）は、以下の数式１によって算出されるものとなる。

【0080】

（数１）
Ｑ５ｄｕｔｙ１＝Ｖｏｕｔ／（｜Ｖｉｎ｜ｐｅａｋ＋Ｖｏｕｔ）
ここで、｜Ｖｉｎ｜ｐｅａｋは、入力電力｜Ｖｉｎ｜のピーク値である。

【0081】

ステップＳ１３０の加熱制御におけるＱ５ｄｕｔｙ１は、後述するステップＳ１４０の通常制御におけるＱ５ｄｕｔｙ２よりも小さく設定することができる。更に、リアクトル１４３に流れるリアクトル電流ｉＬ１は、以下の数式２によって算出される。

【0082】

（数２）
ｉＬ１＝ｉａｃ／Ｑ５ｄｕｔｙ１
＝ｉａｃ×（｜Ｖｉｎ｜ｐｅａｋ＋Ｖｏｕｔ）／Ｖｏｕｔ
ここで、ｉａｃは、入力電流である。

【0083】

尚、図５（ａ）に示すように、ステップＳ１３０の加熱制御においては、目標とする入力電流ｉａｃ＊から得られる目標リアクトル電流ｉＬ＊に対して、上記数式２によって得られる実際のリアクトル電流ｉＬ１をフィードバックさせて、Ｑ５ｄｕｔｙ１、Ｑ８ｄｕｔｙ１を算出するようにしている。尚、Ｑ８ｄｕｔｙ１は、スイッチング素子Ｑ８のデューティ比であり、ここでは、Ｑ５ｄｕｔｙ１と等しい。

【0084】

このように、ステップＳ１３０の加熱制御では、意図的にスイッチング素子Ｑ５、Ｑ８のスイッチング切替えのタイミングを同期させることで、Ｑ５ｄｕｔｙ１を通常制御時よりも小さくして、その分、リアクトル電流ｉＬ１を大きくするようにしている。よって、リアクトル１４３における発熱量を大きくして、この熱によってハウジング１３１内の液相冷媒を加熱する。

【0085】

一方、ステップＳ１１０、およびステップＳ１２０で否定判定すると、即ち、要求充電電力量が所定量よりも大きい最大電力定格の充電時であるとき、あるいは、押込み充電時であってもハウジング１３１内に溜まった液相冷媒量が所定量より少ない場合に、制御装置１８０は、ステップＳ１４０で、通常制御を実施する。

【0086】

ステップＳ１４０の通常制御においては、制御装置１８０は、図４（ｂ）に示すように、スイッチング素子Ｑ５、Ｑ８のスイッチング切替えにおけるオンとオフのタイミングを非同期となるようにしている。つまり、昇降圧制御するにあたって、本来、スイッチング素子Ｑ５、Ｑ８のそれぞれに必要とされるスイッチング切替えの最適なデューティ比（Ｑ５ｄｕｔｙ２、Ｑ８ｄｕｔｙ２）を採用するようにしている。このとき、スイッチング素子Ｑ５のＱ５ｄｕｔｙ２は、以下の数式３によって決定されるものとなる。

【0087】

（数３）
Ｑ５ｄｕｔｙ２＝Ｖｏｕｔ／｜Ｖｉｎ｜ｐｅａｋ
更に、リアクトル１４３に流れるリアクトル電流ｉＬ２は、以下の数式４によって算出される。

【0088】

（数４）
ｉＬ２＝ｉａｃ／Ｑ５ｄｕｔｙ２
＝ｉａｃ×（｜Ｖｉｎ｜ｐｅａｋ）／Ｖｏｕｔ
尚、図５（ｂ）に示すように、ステップＳ１４０の通常制御においては、目標とする入力電流ｉａｃ＊から得られる目標リアクトル電流ｉＬ＊に対して、上記数式４によって得られる実際のリアクトル電流ｉＬ２をフィードバックさせて、Ｑ８ｄｕｔｙ２を算出するようにしている。また、Ｑ５ｄｕｔｙ２については、上記数式３によって算出するようにしている。

【0089】

このように、ステップＳ１４０の通常制御では、スイッチング素子Ｑ５、Ｑ８のスイッチング切替えのタイミングを非同期とすることで、昇降圧制御に最適なデューティ比を確保して、リアクトル電流ｉＬ２を得るようにしている。そして、この熱によってハウジング１３１内の液相冷媒を加熱する。

【0090】

上記充電を行う中で、高電圧バッテリ１１０がフル充電され、また、受電部１６０が商業電源から外され、ステップＳ１００における充電条件を満足しないと判定すると、制御装置１８０は、ステップＳ１５０で充電を停止し、ステップＳ１６０で本制御を終了する。

【0091】

以上のように、本第１実施形態では、車両の走行停止時に、インバータ一体充電器１４０を充電器として機能させて、高電圧バッテリ１１０への充電を行う際に、インバータ一体充電器１４０（主にリアクトル１４３）から発生する熱によって、ハウジング１３１内に溜まる液相冷媒を加熱するようにしている。

【0092】

これにより、電動圧縮機１２１Ａ内（モータ１３０のハウジング１３１内）に溜まる液相冷媒を充電時に加熱して蒸発させることができる。よって、圧縮機１２１を作動させるときの液相冷媒による液圧縮を無くすことができ、次に車両が走行開始される段階で、すぐに圧縮機１２１を作動させることできる。

【0093】

そして、冷媒を加熱させるために、高電圧バッテリ１１０に充電するためのインバータ一体充電器１４０を流用するようにしているので、従来技術のように専用の加熱部の設定による圧縮機の体格増加やコスト増加を招くことがない。

【0094】

また、所定電力以下の電力で充電を行う押込み充電のときに、ハウジング１３１内の液相冷媒の量が所定量以上であると、ステップＳ１３０の加熱制御によって、スイッチング素子Ｑ５と、スイッチング素子Ｑ８とを同期させてスイッチングするようにしている。

【0095】

これにより、スイッチング素子Ｑ５におけるスイッチングオン時のデューティ比（Ｑ５ｄｕｔｙ１）を小さくすることができ、リアクトル１４３に流れるリアクトル電流値ｉＬ１を大きくすることができる。図６に示すように、加熱制御時のリアクトル電流ｉＬ１（図６（ａ））は、通常制御時のリアクトル電流ｉＬ２（図６（ｂ））に対して約２倍に増加されている。よって、リアクトル１４３からの発熱量を大きくすることができるので、効果的な冷媒の加熱が可能となる。

【0096】

また、図７に示すように、加熱制御時によって、フリーホイールダイオードＤ１〜Ｄ４の導通損失、スイッチング素子Ｑ５、Ｑ８の導通損失、スイッチング素子Ｑ５、Ｑ８のスイッチング損失、フリーホイールダイオードＤ６、Ｄ７の導通損失、リアクトル１４３のリアクトル損失を通常制御時よりも大きくすることができ、効果的な冷媒の加熱が可能となる。

【0097】

また、所定電力よりも大きい電力で充電を行うときに、上記のようなスイッチング素子Ｑ５、Ｑ８を同期させるスイッチング制御を行うと、リアクトル電流が過大となってしまうので、リアクトル１４３の体格を大きくする必要が発生してしまう。しかしながら、本実施形態では、所定電力以下の電力で充電を行うときに、上記のようなスイッチング素子Ｑ５、Ｑ８を同期させるスイッチング制御を行うようにしているので、リアクトル１４３における大型化および過大電流の発生を防止しつつ、効果的な冷媒の加熱が可能となる。

【0098】

また、所定電力よりも大きい電力で充電を行うとき、あるいは液相冷媒の量が所定量より少ないときにおいては、ステップＳ１４０の通常制御によって、スイッチング素子Ｑ５と、スイッチング素子Ｑ８とを非同期でスイッチングするようにしている。

【0099】

これにより、それぞれのスイッチング素子Ｑ５、Ｑ８を最適な条件で作動させることができる。この場合、上記のようにスイッチング素子Ｑ５、Ｑ８を同期させてスイッチングする場合に対して、スイッチング素子Ｑ５におけるスイッチングオン時のデューティ比は大きくなり、リアクトル電流ｉＬは小さく設定されることになる。よって、所定電力よりも大きい電力で充電を行うときにおいて、リアクトル電流が過大になることがなく、また、液相冷媒の量も所定量より少ない場合であるので、液相冷媒の加熱に事足りるものとなる。

【0100】

また、ハウジング１３１内の液相冷媒の量を推定するために、温度センサ１５０を用いるようにしている。ハウジング１３１内に溜まる液相冷媒の量は、液相冷媒の温度が低いほど増加するので、液相冷媒の温度を検出することで、容易かつ確実に液相冷媒量を推定することができる。

【0101】

また、リアクトル１４３は、インバータ一体充電器１４０において、ハウジング１３１内で液相冷媒が溜まる位置の底壁部１３６に対応するように配設されている。

【0102】

これにより、インバータ一体充電器１４０におけるリアクトル１４３は、ハウジング１３１内で液相冷媒が溜まる位置に近接して配置されることになるので、リアクトル１４３から発生する熱を効果的に液相冷媒に伝達させることができ、確実な液相冷媒の加熱が可能となる。

【0103】

また、インバータ一体充電器１４０においては、モータ１３０用のインバータ１４１のスイッチング素子Ｑ５、Ｑ６を活用して、液相冷媒の加熱を可能とする充電器を形成可能としている。

【0104】

そして、充電器は、インバータ１４１と一体的に形成されたインバータ一体充電器１４０としているので、充電器とインバータ１４１とをコンパクトにすることができる。

【0105】

（第２実施形態）
第２実施形態の車両用充電装置１００Ａを図８に示す。第２実施形態は上記第１実施形態に対して、インバータ一体充電器１４０を、別体で形成される充電器１４０Ａとインバータ１４１としたものである。

【0106】

充電器１４０Ａは、ハウジング１３１の底壁部１３６に当接するように設けられている。また、インバータ１４１は、ハウジング１３１の側面部１３５に当接するように設けられている。制御装置１８０による制御内容は、上記第１実施形態の図３〜図５で説明した内容と同一である。

【0107】

このように、インバータ一体充電器１４０は、充電器１４０Ａとインバータ１４１とが別体で形成されるものでも良く、第２実施形態は上記第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

【0108】

（第３実施形態）
第３実施形態について、図９〜図１３を用いて説明する。第３実施形態は、上記第１、第２実施形態に対して、車両用充電装置１００、１００Ａの構成は同一としつつも、制御装置１８０による冷媒加熱時の要領を変更している。

【0109】

第３実施形態では、車両停止時で、圧縮機１２１が停止されており、且つ、インバータ一体充電器１４０、あるいは充電器１４０Ａが停止されているときに（充電を行っていないときに）、高電圧バッテリ１１０の電力を用いて、ハウジング１３１内に溜まる液相冷媒の加熱を行うようにしている。本実施形態の液相冷媒加熱のための制御は、車両停止時に高電圧バッテリ１１０への充電が成された後で、車両の次の走行が開始されるまでの間で実施されるのが好ましい。

【0110】

以下、制御装置１８０が実施する制御内容について、詳細に説明する。

【0111】

まず、図９に示すステップＳ２００で、制御装置１８０は、温度センサ１５０によって得られる底壁部１３６の温度が、所定温度以下であるか否かを判定する。つまり、ハウジング１３１内に液相冷媒量が所定量以上溜まっているか否かを判定する。

【0112】

ステップＳ２００で液相冷媒が所定量以上溜まっていると判定すると、制御装置１８０は、ステップＳ２１０で、リアクトル電流直流化による液相冷媒の加熱を実施する。この制御は、高電圧バッテリ１１０からリアクトル１４３に直流電流を流し、リアクトル１４３を発熱させて、液相冷媒を加熱するものである。

【0113】

具体的には、制御装置１８０は、メインリレーＳＭＲ１、ＳＭＲ２をオンにし、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ８にうち、スイッチング素子Ｑ６、Ｑ７を対象にスイッチングオン−オフの切替えの制御を行う。制御装置１８０は、図１０に示すように、スイッチング素子Ｑ６については、本制御中は常時オンとする。そして、スイッチング素子Ｑ７をオン−オフさせることで、高電圧バッテリ１１０からリアクトル１４３に流れるリアクトル電流ｉＬが、ほぼ狙い値ｉＬ＊となるように（ほぼ一定となるように）制御する。

【0114】

スイッチング素子Ｑ７がオンにされると、リアクトル電流ｉＬの値は増加していく。逆に、スイッチング素子Ｑ７がオフされると、リアクトル電流ｉＬの値は減少していく。ここで、狙い値ｉＬ＊を基にして、スイッチング素子Ｑ７のオン−オフを制御すると、ハンチングを起こすおそれが生ずるため、制御装置１８０は、図１１に示すヒステリシス制御器１８１によって、実際のリアクトル電流ｉＬの値をフィードバックさせながら制御することで、ハンチングを防止するようにしている。

【0115】

即ち、制御装置１８０は、リアクトル電流ｉＬが、狙い値ｉＬ＊＋ΔｉＬ／２を超えたとき、スイッチング素子Ｑ７をオフにする。このとき、リアクトル１４３には、図１２中の実線矢印のようにリアクトル電流ｉＬが流れる。また、制御装置１８０は、リアクトル電流ｉＬが、狙い値ｉＬ＊−ΔｉＬ／２を下回ったとき、スイッチング素子Ｑ７をオフにする。このとき、リアクトル１４３には、図１２中の破線矢印のようにリアクトル電流ｉＬが流れる。

【0116】

上記の制御により、図１０に示すように、リアクトル電流ｉＬは、のこぎりの刃のような増加減少を持つものの、狙い値ｉＬ＊±ΔｉＬ／２の間で、ほぼ一定となる電流値に制御される。

【0117】

本実施形態においては、車両の走行停止時に、圧縮機１２１が停止されており、インバータ一体充電器１４０（あるいは充電器１４０Ａ）による高電圧バッテリ１１０への充電が行われていないとき、高電圧バッテリ１１０からインバータ充電器１４０のリアクトル１４３に電流を流すことによって、リアクトル１４３から発生する熱によってハウジング１３１内に溜まる液相冷媒を加熱して蒸発させることができる。よって、圧縮機１２１を作動させるときの液相冷媒による液圧縮を無くすことができ、次に車両が走行開始される段階で、すぐに圧縮機１２１を作動させることできる。

【0118】

そして、冷媒を加熱させるために、高電圧バッテリ１１０に充電するためのインバータ一体充電器１４０を流用するようにしているので、従来技術のように専用の加熱部の設定による圧縮機の体格増加やコスト増加を招くことがない。

【0119】

また、リアクトル１４３に直流電流が流れるように制御しているので、交流を流す場合に比べて電流値の実効値を大きくすることができ、リアクトル１４３からの発熱量を大きくすることができ、効果的な冷媒の加熱が可能となる。直流電流の実効値を１としたとき、交流電流の平均実効値は、１／√２であり、発熱量は電流の２乗に比例することから、図１３に示すように、リアクトル電流直流化制御時の損失は、上記第１、第２実施形態での加熱制御時の交流電流での損失と比べると、約２倍の損失とすることができる。

【0120】

また、制御装置１８０は、ヒステリシス制御器１８１を備え、リアクトル電流ｉＬをヒステリシス制御器１８１によってフィードバックさせながら制御するようにしているので、スイッチング素子Ｑ７のスイッチングを行う際に、リアクトル電流ｉＬの変化に対して、スイッチングのハンチングを起こすことが防止され、リアクトル１４３に対して狙いとする直流電流を安定的に流すことができる。

【0121】

（第４実施形態）
第４実施形態の電動圧縮機１２１Ｂ、１２１Ｃを図１４に示す。第４実施形態は、上記第１〜第３実施形態に対して、リアクトル１４３の設定位置を変更したものである。

【0122】

リアクトル１４３は、電動圧縮機１２１Ｂ、１２１Ｃ内に設けられている。具体的には、リアクトル１４３は、モータ１３０のハウジング１３１内に設けられている。リアクトル１４３の外側には、外鉄芯としてのダストコア１４３ｂが設けられている。ダストコア１４３ｂは、例えば、鉄粉が固められて形成されたものである。更に、ダストコア１４３ｂの外側には、鉄材あるいはアルミニウム材等の金属材から形成されたリアクトルケース１４３ｃが設けられている。上記のようにリアクトル１４３を収容するリアクトルケース１４３ｃは、ハウジング１３１の内周面に焼き嵌めによって固定されている。リアクトルケース１４３ｃは、図１４（ａ）に示すように、ハウジング１３１内で圧縮機１２１とは反対側に配置されている。尚、リアクトルケース１４３ｃは、図１４（ｂ）に示すように、ハウジング１３１内で圧縮機１２１側に配置されるようにしても良い。

【0123】

リアクトルケース１４３ｃの中心部は、中空となっており、モータ１３０の回転軸１３２が挿通されて、リアクトルケース１４３ｃと回転軸１３２との間には、中空部１４３ｄが形成されており、リアクトルケース１４３ｃによってモータ１３０の回転作動が妨げられないようになっている。

【0124】

尚、本実施形態では、ハウジング１３１の上側には、インバータカバー１４１ｂが形成されており、インバータ１４１は、インバータカバー１４１ｂ内に収容されている。

【0125】

本実施形態においては、リアクトル１４３を電動圧縮機１２１Ｂ、１２１Ｃの内部に設けるようにしたので、リアクトル１４３から発生する熱を直接的に液相冷媒に伝達させることができ、確実な液相冷媒の加熱が可能となる。

【0126】

（その他の実施形態）
上記各実施形態では、圧縮機１２１（電動圧縮機１２１Ａ〜１２１Ｃ）内の液相冷媒の温度をハウジング１３１の底壁部１３６に設けられた温度センサ１５０によって間接的に検出するようにしたが、温度センサ１５０は、ハウジング１３１内で液相冷媒の温度を直接的に検出するものとしても良い。

【0127】

また、温度センサ１５０を、外気温度を検出する外気温度センサとし、制御装置１８０は、検出された外気温度から液相冷媒の量を推定するようにしても良い。

【0128】

また、圧縮機１２１としてスクロール型の圧縮機構を使用するものとして説明したが、これに限らず、他のピストン型やロータリー型等の圧縮機構を使用するものとしても良い。

【0129】

また、制御装置１８０は、１つの制御装置として説明したが、これに限らず、空調用の制御部と充電用の制御部とに分かれており、それぞれの制御部が互いに通信手段で結ばれたものとしても良い。

【0130】

また、上記各実施形態では、商用電源２００から高電圧バッテリ（蓄電池）１１０を充電する充電動作の場合について記載したが、高電圧バッテリ（蓄電池）１１０から商用電源２００に放電する逆潮流動作の場合であっても良い。

【符号の説明】

【0131】

１００ 車両用充電装置
１１０ 高電圧バッテリ（蓄電池）
１２０ 冷凍サイクル
１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃ 電動圧縮機
１２１ 圧縮機
１２２ 凝縮器
１２４ 膨張弁
１２５ 蒸発器
１３０ モータ
１３５ 底壁部（底部）
１４０ インバータ一体充電器（充電器）
１４１ インバータ
１４１ａ 高圧回路
１４２ 昇圧回路
１４３ リアクトル
１５０ 温度センサ（冷媒温度センサ）
１８０ 制御装置
１８１ ヒステリシス制御器
２００ 商業電源（外部電源）
Ｑ１〜Ｑ４ スイッチング素子
Ｑ５ スイッチング素子（降圧スイッチング素子、高電位側降圧スイッチング素子）
Ｑ６ スイッチング素子（降圧スイッチング素子、低電位側降圧スイッチング素子）
Ｑ７ スイッチング素子（昇圧スイッチング素子、高電位側昇圧スイッチング素子）
Ｑ８ スイッチング素子（昇圧スイッチング素子、低電位側昇圧スイッチング素子）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】