特許 6048278 車両の充電制御装置

(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】6048278

(24)【登録日】2016年12月2日

(45)【発行日】2016年12月21日

(54)【発明の名称】車両の充電制御装置

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/04 20060101AFI20161212BHJP

   H02J 7/10 20060101ALI20161212BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20161212BHJP

   H01M 10/44 20060101ALI20161212BHJP

   H01M 10/615 20140101ALI20161212BHJP

   H01M 10/625 20140101ALI20161212BHJP

   B60L 3/00 20060101ALI20161212BHJP

   B60L 11/18 20060101ALI20161212BHJP

   B60W 10/26 20060101ALI20161212BHJP

   B60W 20/00 20160101ALI20161212BHJP

   B60K 6/46 20071001ALI20161212BHJP

【ＦＩ】

   H02J7/04 LZHV

   H02J7/10 L

   H02J7/00 P

   H02J7/04 F

   H01M10/44 Q

   H01M10/615

   H01M10/625

   B60L3/00 S

   B60L11/18 A

   B60K6/20 330

   B60K6/46

【請求項の数】3

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2013-69938(P2013-69938)

(22)【出願日】2013年3月28日

(65)【公開番号】特開2014-195341(P2014-195341A)

(43)【公開日】2014年10月9日

【審査請求日】2015年3月12日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003137

【氏名又は名称】マツダ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100067828

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 悦司

(74)【代理人】

【識別番号】100115381

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 昌崇

(74)【代理人】

【識別番号】100176304

【弁理士】

【氏名又は名称】福成 勉

(72)【発明者】

【氏名】大室 朗

(72)【発明者】

【氏名】藤川 裕志

(72)【発明者】

【氏名】宇佐美 郁央

(72)【発明者】

【氏名】水戸部 典朗

【審査官】 高野 誠治

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−１７４５９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２１０６７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１１３３０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０３７２７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−２１１３５４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ ７／００ − ７／１２

Ｈ０２Ｊ ７／３４ − ７／３６

Ｈ０１Ｍ １０／６０ − １０／６６７

Ｂ６０Ｋ ６／４６

Ｂ６０Ｌ ３／００

Ｂ６０Ｌ １１／１８

Ｂ６０Ｗ １０／２６

Ｂ６０Ｗ ２０／００

Ｈ０１Ｍ １０／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

交流発電機と、
バッテリと、
前記交流発電機から出力される交流電力を直流電力に変換して前記バッテリに充電するとともに車両電装品に供給するインバータと、
前記バッテリの温度を検出する温度検出手段と、
前記インバータの動作および前記車両電装品の出力を制御する制御手段と、を含み、
前記インバータは、前記交流電力を連続した直流電力に変換して出力する第１変換部と、前記交流電力をリップル成分を含む連続した直流電力に変換する第２変換部と、当該連続した直流電力の一部を前記車両電装品の出力に関連付けられた閾値信号に基づき当該閾値に相当する大きさの連続した直流電力に変換して出力する第３変換部とを含み、
前記第２変換部は、当該第２変換部が前記交流電力から変換した前記リップル成分を含む直流電力から前記第３変換部が変換した前記閾値に相当する大きさの直流電力を差し引いて前記リップル成分を抽出するとともにこのリップル成分を二値化して矩形パルス状の直流電力を生成して出力し、
前記制御手段は、前記温度検出手段による検出温度が特定範囲内のときには、前記第１変換部から出力された前記連続した直流電力が前記バッテリに充電され、前記検出温度が前記特定範囲外のときには、前記第２変換部から出力された前記矩形パルス状の直流電力が前記バッテリに充電されるとともに前記第３変換部から出力された前記連続した直流電力が前記車両電装品に供給されるように前記インバータを制御する、ことを特徴とする車両の充電制御装置。

【請求項2】

請求項１に記載の充電制御装置において、
前記第３変換部は、前記交流電力を前記連続した直流電力であって前記車両電装品に対して直接給電することが可能な大きさの電力に変換する、ことを特徴とする車両の充電制御装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載の充電制御装置において、
前記制御手段は、前記温度検出手段による検出温度に応じて、前記矩形パルス状の直流電力のデューティ比を変更すべく前記インバータを制御する、ことを特徴とする車両の充電制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ハイブリッド車両等に搭載されるバッテリ（二次電池）の充電制御装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

エンジン駆動の発電機と走行用モータとを備えたシリーズ式のハイブリッド車両では、バッテリの残存容量が所定範囲に保たれるように発電機による発電を制御している。この種の車両ではバッテリからの電力により走行用モータを駆動しているため、バッテリの入出力可能電力が車両の走行性能に大きく影響する。

【0003】

バッテリの入出力可能電力を低下させる要因として最も影響が大きいのはバッテリの温度であり、温度低下に伴って入出力可能電力は著しく低下する。そのため、寒冷地などでは、ヒータによりバッテリを昇温させ、これによりバッテリの入出力可能電力の低下を抑制することが行われている。また、特許文献１には、バッテリが設定温度未満のときに、充電モードと放電モードとを交互に切り換えてバッテリを暖気する、バッテリウォームアップ制御装置に関する発明が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００６−１７４５９７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、ヒータを用いる場合でも、バッテリが昇温するまでには十分な充放電が望めない。また、特許文献１のように、充電モードと放電モードとを交互に切り換えてバッテリを暖気する場合には、電力の出力期間（放電モード）が存在するため、バッテリの残存容量を早期に回復させることは難しい。また、十分な暖気が行われる前に入出力可能電力を超えて充放電を繰り返すと、バッテリの劣化を進めてしまうおそれもある。

【0006】

本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、バッテリ温度に左右されることなく比較的良好に充電を行えるようにすることで、特に、低温時などのバッテリ残存容量の速やかな回復に寄与する技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

バッテリの充電では、通常、連続した直流電力をバッテリに供給するが、パルス状の直流電流をバッテリに供給する場合には、低温時などであってもバッテリの入出力可能電力の低下が抑えられることが近年の研究で分かってきた。本発明は、この点に着目したものである。すなわち、本発明は、交流発電機と、バッテリと、前記交流発電機から出力される交流電力を直流電力に変換して前記バッテリに充電するとともに車両電装品に供給するインバータと、前記バッテリの温度を検出する温度検出手段と、前記インバータの動作および前記車両電装品の出力を制御する制御手段と、を含み、前記インバータは、前記交流電力を連続した直流電力に変換して出力する第１変換部と、前記交流電力をリップル成分を含む連続した直流電力に変換する第２変換部と、当該連続した直流電力の一部を前記車両電装品の出力に関連付けられた閾値信号に基づき当該閾値に相当する大きさの連続した直流電力に変換して出力する第３変換部とを含み、前記第２変換部は、当該第２変換部が前記交流電力から変換した前記リップル成分を含む直流電力から前記第３変換部が変換した前記閾値に相当する大きさの直流電力を差し引いて前記リップル成分を抽出するとともにこのリップル成分を二値化して矩形パルス状の直流電力を生成して出力し、前記制御手段は、前記温度検出手段による検出温度が特定範囲内のときには、前記第１変換部から出力された前記連続した直流電力が前記バッテリに充電され、前記検出温度が前記特定範囲外のときには、前記第２変換部から出力された前記矩形パルス状の直流電力が前記バッテリに充電されるとともに前記第３変換部から出力された前記連続した直流電力が前記車両電装品に供給されるように前記インバータを制御するものである。なお、本発明における「車両電装品」は、発明を実施するための形態の欄における電装品（カーナビ、オーディオ等）、ＰＴＣヒータ、または低圧バッテリである。

【0008】

この充電制御装置によれば、バッテリの充電性能から見て適温とされるような特定温度域ではバッテリに対して連続した直流電力を供給し、それ以外の温度域、例えば低温度域では、バッテリに対してパルス状の直流電力を供給することが可能となり、これにより、低温域（特定温度域外）でのバッテリの充電性能を改善することが可能となる。つまり、バッテリの温度に左右されることなく、バッテリを良好に充電することが可能となる。さらに、この充電制御装置によれば、交流発電機が発生する交流電力のうち、バッテリに充電される電力以外の電力を車両電装品に供給することが可能となり、上記交流電力を有効に活用できる。加えて、外気温などによって変化するエンジン出力に応じて車両電装品の消費電力を制御することで、バッテリの入出力可能電力範囲内のパルス状の直流電力の生成が可能になる。しかも、直流電力に含まれるリップル成分を利用して、合理的にパルス状の直流電力を生成することが可能となる。

【0015】

なお、前記第３変換部を有する上記充電制御装置において、当該第３変換部は、前記交流電力を前記連続した直流電力であって前記車両電装品に対して直接給電することが可能な大きさの電力に変換するものであるのが好適である。

【0016】

この構成によれば、インバータとは別に変圧器等を設けることなく、換言すれば、変圧によるエネルギー損失を伴うことなく、インバータから車両電装品に電力（連続した直流電力）を供給することが可能となる。

【0017】

また、上記各充電制御装置において、前記制御手段は、前記温度検出手段による検出温度に応じて、前記矩形パルス状の直流電力のデューティ比を変更すべく前記インバータを制御するものであるのが好適である。

【0018】

すなわち、バッテリの充電効率は当該バッテリの温度により変化するため、このバッテリの温度に応じて、矩形パルス状の直流電力のデューティ比を変化させることで、低温度域（特定温度域外）でのバッテリの充電性能を効果的に改善することが可能となる。

【発明の効果】

【0019】

以上説明したように、本発明によれば、バッテリ温度に左右されることなくバッテリの充電を比較的良好に行うことが可能であり、従って、バッテリ劣化を抑えながら低温時などのバッテリ残存容量を速やかに回復させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明に係る充電制御装置が搭載されたハイブリッド車を示す構成図である。

【図2】第１実施形態に係るインバータの構成を示すブロック図である。

【図3】（ａ）は、モータジェネレータから出力される交流電圧波形を示す図であり、（ｂ）は、半波整流後の直流電圧波形を示す図であり、（ｃ）は、昇圧後の直流電圧波形を示す図である。

【図4】（ａ）は、昇圧後の直流電力波形と閾値との関係を示す図であり、（ｂ）は、パルス状の直流電力波形を示す図であり、（ｃ）は、電装品等に供給される直流電力波形を示す図である。

【図5】第２実施形態に係るインバータの構成を示すブロック図である。

【図6】（ａ）は、モータジェネレータから出力される三相交流電力から取り出された一相交流電圧波形を示す図であり、（ｂ）は、半波整流後の直流電圧波形を示す図である。

【図7】（ａ）は、直流電力波形と閾値との関係を示す図であり、（ｂ）は、パルス状の直流電力波形を示す図である。

【図8】（ａ）は、モータジェネレータから出力される三相交流電力から取り出された二相交流電圧波形を示す図であり、（ｂ）は、半波整流後の直流電圧波形を示す図であり、（ｃ）は、昇圧後の直流電圧波形を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の一形態について詳述する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明に係る充電制御装置が搭載されたハイブリッド車両１（以下、単に車両１という）の概略構成を示している。

【0022】

この車両１は、いわゆるシリーズ式のハイブリッド車両である。車両１は、エンジン１０と、このエンジン１０の出力軸に連結されるモータジェネレータ１２（本発明の交流発電機に相当する）と、走行用モータ１６と、モータジェネレータ１２によって発電された電力又は走行用モータ１６によって回生された電力が蓄電（充電）される高圧バッテリ１４とを備えている。モータジェネレータ１２は、当例では、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の各コイルを備え、エンジン１０の駆動により２４Ｖの三相交流電力を出力する三相交流回転電機が適用されている。また、高圧バッテリ１４は、比較的急速な充放電が可能な、高電圧（最大３００Ｖ）、大容量の二次電池であり、例えばリチウムイオン電池が適用されている。当例では、この高圧バッテリ１４が本発明のバッテリに相当する。

【0023】

モータジェネレータ１２、高圧バッテリ１４及び走行用モータ１６の間には、インバータ１８が設けられている。このインバータ１８を介して、モータジェネレータ１２の発電電力が、高圧バッテリ１４及び／又は走行用モータ１６に供給され、また高圧バッテリ１４からの放電電力が、モータジェネレータ１２及び／又は走行用モータ１６に供給される。

【0024】

走行用モータ１６は、モータジェネレータ１２の発電電力及びバッテリ１４の蓄電電力（放電電力）の少なくとも一方が供給されることにより駆動される。この走行用モータ１６の駆動力が、デファレンシャル装置２０を介して、駆動輪である左右の前輪２２に伝達され、これにより車両１が走行する。なお、エンジン１０は、モータジェネレータ１２による発電用にのみ使用される。エンジン１０は、当例では、例えばツインロータ式（２気筒）の水素エンジンであるが、エンジン１０の種類は水素エンジンに限定されるものではなく、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどであってもよい。

【0025】

前記インバータ１８には、さらに高圧用のＰＴＣヒータ２４及びＤＣ／ＤＣコンバータ２６が接続されるとともに、このＤＣ／ＤＣコンバータ２６を介して低圧バッテリ２８及び電装品（カーナビ、オーディオ等）３０が接続されている。さらに、必要に応じて、低圧用のＰＴＣヒータ３２がＤＣ／ＤＣコンバータ２６に接続される。これにより、モータジェネレータ１２の発電電力又は走行用モータ１６の回生電力が、インバータ１８を介してＰＴＣヒータ２４に供給されるとともに、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６を介して低圧バッテリ２８、電装品３０及びＰＴＣヒータ３２に供給される。

【0026】

低圧バッテリ２８は、低電圧（最大１６Ｖ）の二次電池であり、当例では、車両用バッテリとして一般的な鉛電池が適用されている。この低圧バッテリ２８は、急速な充放電には不向きであるが、比較的大量の電力を蓄えることができる。ＤＣ／ＤＣコンバータ２６は、インバータ１８から出力される最大３００Ｖの電力を１６Ｖまで降圧して、電装品３０又はＰＴＣヒータ３２に供給するとともに、必要に応じて低圧バッテリ２８に供給する。

【0027】

車両１には、さらに各種センサからの入力信号に基づいて、ドライバの要求する走行状態が得られるように走行用モータ１６の制御を行うとともに、車両１に必要な電力が確保されるように、エンジン１０やインバータ１８の制御等を行うコントローラ３６（本発明の制御手段に相当する）が搭載されている。

【0028】

コントローラ３６は、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラであって、プログラムを実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、例えばＲＡＭやＲＯＭにより構成されてプログラム及びデータを格納するメモリと、電気信号の入出力をする入出力（Ｉ／Ｏ）バスと、を備えている。このコントローラ３６には、車両１に設けられたセンサから種々の情報が入力されている。本発明の説明に必要な範囲で説明すると、車両１には、高圧バッテリ１４の温度を検出するための温度センサ１５（本発明の温度検出手段に相当する）が設けられており、この温度センサ１５からの信号がコントローラ３６に入力されている。コントローラ３６は、この温度センサ１５からの入力信号（入力情報）に基づき適切な指令値をインバータ１８およびＰＴＣヒータ２４、３２に出力することで、上記バッテリ１４、２８、上記走行用モータ１６、ＰＴＣヒータ２４、３２および電装品３０に対する電力の供給を制御する。

【0029】

図２は、インバータ１８の具体的な構成を、本発明の説明に必要な範囲で機能的に示している。同図に示すように、インバータ１８は、整流回路４０、第１昇圧回路４２、リレー回路４４及び比較回路４６等を含んでいる。

【0030】

整流回路４０は、三相半波整流回路であり、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各交流出力線を介してモータジェネレータ１２から出力される２４Ｖの三相交流電力を半波整流することにより、連続した直流電力に変換するものである。図３（ａ）は、モータジェネレータ１２から出力される三相交流電圧波形を示しており、図３（ｂ）は、三相半波整流後の直流電圧波形を示している。

【0031】

第１昇圧回路４２は、整流回路４０から出力される直流電力の電圧を昇圧するものである。具体的には、図３（ｃ）に示すように、直流電力の電圧を２４Ｖから３００Ｖまで、すなわち高圧バッテリ１４及び走行用モータ１６の電圧レベルまで昇圧するものである。

【0032】

リレー回路４４は、第１昇圧回路４２を第１経路Ｌ１、又は第２経路Ｌ２に択一的に接続するものであり、コントローラ３６からのスイッチ切換信号（制御信号）の入力に基づき、第１昇圧回路４２を第１経路Ｌ１に接続する状態、又は第２経路Ｌ２に接続する状態に切り換える。なお、第１経路Ｌ１は、図２に示すように、第１昇圧回路４２を走行用モータ１６及び高圧バッテリ１４等に直接的に接続する経路であり、他方、第２経路Ｌ２は、第１昇圧回路４２を比較回路４６を介して高圧バッテリ１４及びＰＴＣヒータ２４等に接続する経路である。

【0033】

比較回路４６は、前記第２経路Ｌ２に設けられている。比較回路４６は、第１昇圧回路４２から出力される直流電力（連続した直流電力）の一部をＰＴＣヒータ２４に出力することでパルス状の直流電力を生成するものである。具体的には、第１昇圧回路４２から出力される直流電力に基づいてコントローラ３６によりＰＴＣヒータ２４の出力が設定されることにより、第１昇圧回路４２から出力される直流電力のうちＰＴＣヒータ２４による消費電力を差し引いた余剰電力がパルス状になる。この時、比較回路４６内では電圧降下が少し発生するものの基本的には電流値が減少する。すなわち、第１昇圧回路４２から出力される直流電力の電圧には、変換前の交流電力の電圧変化やエンジン１０の駆動変動により生じるモータジェネレータ１２の出力電圧の変動等に起因して、図４（ａ）に示すようなリップル（脈動）成分が含まれている。比較回路４６は、コントローラ３６から与えられる、ＰＣＴヒータ２４の前記出力に関連付けられた閾値信号（制御信号）に基づき、前記リップル成分を二値化することにより、図４（ｂ）に示すような、ほぼ一定振幅を有するパルス状の直流電力を生成し高圧バッテリ１４に出力する。

【0034】

一方、ＰＴＣヒータ２４や、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６を介して接続された低圧バッテリ２８及び電装品（カーナビ、オーディオ等）３０といった車両電装品へは、図４（ａ）に示される第１昇圧回路４２から出力される直流電力から、高圧バッテリ１４に出力される図４（ｂ）に示されるパルス状の直流電力を差し引いた図４（ｃ）に示されるような連続した直流電力が供給される。

【0035】

第２昇圧回路は、比較回路４６で得られたパルス状の直流電力の電圧を昇圧するものであり、図４（ｃ）に示すように、パルス状の直流電力の電圧を３００Ｖまで昇圧する。

【0036】

次に、コントローラ３６によるインバータ１８の制御とその作用効果について説明する。

【0037】

コントローラ３６は、高圧バッテリ１４のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）の状態や走行用モータ１６の出力に応じてエンジン１０を始動し、モータジェネレータ１２の発電電力の一部を高圧バッテリ１４に充電する。具体的には、温度センサ１５の検出温度Ｔに基づき、この検出温度Ｔが所定の最適温度範囲内（５℃＜Ｔ＜５５℃）にあるときには、コントローラ３６は、リレー回路４４にスイッチ切換信号を出力することにより、インバータ１８の第１昇圧回路４２を第１経路Ｌ１に接続する。なお、上記最適温度範囲は、連続した直流電力で高圧バッテリ１４の充電を適切に行うことが可能な温度範囲であり、当該高圧バッテリ１４の構造等に応じて予め設定されている。

【0038】

上記のように第１昇圧回路４２が第１経路Ｌ１に接続されると、第１昇圧回路４２から出力される３００Ｖの直流電力（連続した直流電力）が当該インバータ１８から高圧バッテリ１４に供給される。これにより高圧バッテリ１４の充電が促進され、高圧バッテリ１４のＳＯＣが回復することとなる。

【0039】

一方、温度センサ１５の検出温度Ｔが上記最適温度範囲外（Ｔ≦５℃、５５℃≦Ｔ）の場合には、コントローラ３６は、リレー回路４４にスイッチ切換信号を出力し、第１昇圧回路４２を第２経路Ｌ２に接続する。このように第１昇圧回路４２が第２経路Ｌ２に接続されると、第１昇圧回路４２から出力される３００Ｖの直流電力（連続した直流電力）の一部が、比較回路４６を介してパルス状の直流電流に変換され、当該インバータ１８から高圧バッテリ１４に供給される。つまり、このようなパルス状の直流電流が高圧バッテリ１４に供給されることで、当該高圧バッテリ１４が最適温度範囲外であっても、例えば低温時であっても当該高圧バッテリ１４の充電が適切に行われ、これにより、高圧バッテリ１４のＳＯＣを回復させたり、維持したり、場面よっては低下を抑制することができる。

【0040】

以上のように、この車両１によれば、高圧バッテリ１４が上記最適温度範囲内のときには、当該高圧バッテリ１４に対して連続した直流電力が充電される一方、上記最適温度範囲外のときには、パルス状の直流電力が充電されることで、高圧バッテリ１４の温度に左右されることなく当該高圧バッテリ１４の充電が比較的良好に行われる。従って、低温時など、高圧バッテリ１４が最適温度範囲外の状態であってもバッテリ劣化を抑えながらバッテリ残存容量を回復させることが可能になる。

【0041】

しかも、この車両１によれば、高圧バッテリ１４が最適温度範囲外のときには、第１昇圧回路４２から出力される直流電力（連続した直流電力）の一部がＰＴＣヒータ２４に供給されるとともに、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６を介して低圧バッテリ２８及び電装品３０に供給されるので、モータジェネレータ１２の発電電力を無駄なく有効に活用することができるという利点もある。またこのとき、ＰＣＴヒータ２４の出力を所定範囲で制御できるので、モータジェネレー１２の発電電力とＰＴＣヒータ２４とを制御することによりパルス状の直流電力をバッテリ許容入出力電力の範囲内に抑えることも容易にできる。

【0042】

ＰＴＣヒータ２４の制御法としては、エアコンの設定温度や風量を変更する方法や、ＰＴＣヒータ出力のデューティ比を変更する方法がある。また、複数のＰＴＣヒータを車載している場合には、ＰＴＣヒータの使用台数を変更することでＰＴＣヒータの消費電力を制御することもできる。

【0043】

なお、この第１実施形態では、インバータ１８のうち整流回路４０、第１昇圧回路４２及びリレー回路４４が本発明の第１変換部に相当し、整流回路４０、第１昇圧回路４２、リレー回路４４及び比較回路４６が本発明の第２変換部及び第３変換部に相当する。

【0044】

（第２の実施形態）
図５は、第２実施形態に係るインバータ１８の構成を、本発明の説明に必要な範囲で機能的に示している。この第２実施形態に係る車両１の構成は、以下の説明中で言及する点を除き、基本的には第１実施形態と同様である。

【0045】

同図に示すように、インバータ１８は、リレー回路５０、整流回路５２〜５６（第１整流回路５２、第２整流回路５４、第３整流回路５６）、比較回路５８及び昇圧回路６０、６４（第１昇圧回路６０、第３昇圧回路６４）等を含んでいる（なお、整流回路に整合させるため、文言上、第２昇圧回路は用いていない）。

【0046】

リレー回路５０は、モータジェネレータ１２のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各交流出力線に各々対応するスイッチ素子を含み、コントローラ３６からのスイッチ切換信号（制御信号）に基づき、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の全ての交流出力線を第１整流回路５２に接続する状態と、Ｕ相の交流出力線を第２整流回路５４に接続する一方、その他（Ｖ相、Ｗ相）の交流出力線を第３整流回路５６に接続する状態とに前記スイッチ素子を切り換えるものである。

【0047】

第１整流回路５２は、三相半波整流回路であり、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各交流出力線を介してモータジェネレータ１２から出力される２４Ｖの三相交流電力を半波整流することにより、当該交流電力を連続した直流電力に変換する（図３（ａ）、（ｂ）参照）。

【0048】

第２整流回路５４は、単相半波整流回路であり、Ｕ相の交流出力線を介してモータジェネレータ１２から出力される２４Ｖの単相交流電力を半波整流することにより、当該交流電力を２４Ｖの断続的な直流電力に変換するものである。図６（ａ）は、モータジェネレータ１２から出力される単相（Ｕ相）交流電圧波形を示しており、図６（ｂ）は、単相半波整流後の直流電圧波形を示している。

【0049】

第３整流回路５６は、二相半波整流回路であり、Ｖ相、Ｗ相の各交流出力線を介してモータジェネレータ１２から出力される２４Ｖの二相交流電力を半波整流することにより、当該交流電力を連続した直流電力に変換するものである。図８（ａ）は、モータジェネレータ１２から出力される二相（Ｖ相、Ｕ相）交流電圧波形を示しており、図８（ｂ）は、二相半波整流後の直流電圧波形を示している。

【0050】

第１昇圧回路６０は、第１整流回路５２から出力される直流電力の電圧を昇圧するものである。具体的には、直流電力の電圧を２４Ｖから３００Ｖまで昇圧した上で（図３（ｃ）参照）、走行用モータ１６及び高圧バッテリ１４に供給する。第３昇圧回路６４も同様に、第３整流回路５６から出力される直流電力の電圧を昇圧するものであり、直流電力の電圧を２４Ｖから３００Ｖまで昇圧した上で（図８（ｂ）参照）、ＰＴＣヒータ２４に供給するとともに、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６を介して低圧バッテリ２８及び電装品３０に供給する。

【0051】

比較回路５８は、第２整流回路５４で得られた直流電力を、図７（ａ）に示すように、コントローラ３６から与えられる、ＰＴＣヒータ２４の制御指令に関連付けされた閾値信号（制御信号）に基づき二値化し、これにより図７（ｂ）に示すような矩形のパルス状の直流電力を生成し、高圧バッテリ１４に供給するものである。

【0052】

この第２実施形態では、コントローラ３６は、ＳＯＣや走行用モータ１６の出力に応じてエンジン１０を始動し、モータジェネレータ１２の発電電力の一部を高圧バッテリ１４に充電すべく次の通りインバータ１８等を制御する。すなわち、温度センサ１５の検出温度Ｔが最適温度範囲内（５℃＜Ｔ＜５５℃）にある場合には、リレー回路４４にスイッチ切換信号を出力することにより、モータジェネレータ１２のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の全ての交流出力線を第１整流回路５２に接続する。

【0053】

このように全ての交流出力線が第１整流回路５２に接続されると、当該第１整流回路５２においてモータジェネレータ１２から出力される２４Ｖの三相交流電力が連続した直流電力に変換され、さらにこの直流電力の電圧が第１昇圧回路６０において３００Ｖまで昇圧された上で高圧バッテリ１４に供給される。これにより高圧バッテリ１４の充電が促進され、高圧バッテリ１４のＳＯＣが回復することとなる。

【0054】

一方、温度センサ１５の検出温度Ｔが上記最適温度範囲外（Ｔ≦５℃、５５℃≦Ｔ）の場合には、コントローラ３６は、リレー回路４４にスイッチ切換信号を出力し、Ｕ相の交流出力線を第２整流回路５４に接続する一方で、その他（Ｖ相、Ｗ相）の交流出力線を第３整流回路５６に接続する。

【0055】

Ｕ相の交流出力線が第２整流回路５４に接続されると、モータジェネレータ１２から出力される単相（Ｕ相）交流電流が、当該第２整流回路５４において断続的な直流電力に変換され、この断続的な直流電力が比較回路５８において矩形のパルス状の直流電流に変換されて高圧バッテリ１４に供給される。このように、パルス状の直流電流が高圧バッテリ１４に供給されることで、当該高圧バッテリ１４が最適温度範囲外であっても、例えば低温時であっても当該高圧バッテリ１４の充電が適切に行われ、これにより、高圧バッテリ１４のＳＯＣを回復させたり、維持したり、場面よっては低下を抑制することができる。

【0056】

また、Ｖ相、Ｗ相の各交流出力線が第３整流回路５６に接続されると、モータジェネレータ１２から出力される２４Ｖの二相交流電力が、当該第３整流回路５６において連続した直流電力に変換され、さらにこの直流電力の電圧が第３昇圧回路６４において３００Ｖまで昇圧された上でインバータ１８からＰＴＣヒータ２４に供給されるとともに、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６を介して低圧バッテリ２８及び電装品３０に供給される。これにより、モータジェネレータ１２が発生する電力のうち、高圧バッテリ１４に充電される電力以外の電力がＰＴＣヒータ２４等の駆動電力として有効に活用されることとなる。

【0057】

このように、第２実施形態の車両１においても、第１実施形態と同様に、高圧バッテリ１４の温度に左右されることなく当該高圧バッテリ１４の充電を比較的良好に行うことが可能であり、従って、低温時など、高圧バッテリ１４が最適温度範囲外の状態であってもバッテリ残存容量を回復させることができる。

【0058】

なお、この第２実施形態では、インバータ１８のうちリレー回路５０、第１整流回路５２及び第１昇圧回路６０が本発明の第１変換部に相当し、リレー回路５０、第２整流回路５４及び比較回路５８が本発明の第２変換部に相当する。また、リレー回路５０、第３整流回路５６及び第３昇圧回路６４が本発明の第３変換部に相当する。

【0059】

ところで、以上説明した各実施形態の車両１は、本発明に係る充電制御装置が適用されたハイブリッド車両の好ましい実施形態の例示であって、車両１の具体的な構成や充電制御装置の具体的な構成は本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

【0060】

例えば、第１実施形態のインバータ１８においては、比較回路４６から出力されるパルス状の直流電力のデューティ比は、高圧バッテリ１４の温度に拘わらず一定であるが、当該デューティ比を、高圧バッテリ１４の検出温度に応じて変更するようにしてもよい。例えば検出温度が上記最適温度範囲に近いほど、比較回路４６から出力される直流電力のデューティ比が大きくなるようにする。この構成によれば、上記最適温度範囲外の温度域において、より効率良く高圧バッテリ１４を充電することが可能になると考えられる。なお、この場合には、温度センサ１５の検出温度に応じて、コントローラ３６からインバータ１８（比較回路４６）に与えられる閾値（電圧値）の値を変更し、直流電力のリップ成分を二値化する際の電圧レベルを変更することにより上記デューティ比を変更することが考えられる。なお、ここでは、第１実施形態のインバータ１８について説明したが、第２実施形態のインバータ１８についても同様である。すなわち、比較回路５８から出力される出力されるパルス状の直流電力のデューティ比を、高圧バッテリ１４の検出温度に応じて変更するようにしてもよい。

【0061】

また、上記各実施形態では、高圧バッテリ１４はリチウムイオン電池であるが、高圧バッテリ１４はリチウムイオン電池に限定されるものでなく、温度の低下（又は上昇）に伴って充電が低下し、かつ低温域（又は高温域）においてパルス状の直流電力を供給することにより充電性能が改善されるとう特性を有するバッテリ（二次電池）であれば、本発明は適用可能である。

【0062】

また、上記実施形態では、車両１はシリーズ式のハイブリッド車両であり、エンジン１０の駆動によるモータジェネレータ１２の発電電力（交流電力）をパルス状の直流電力に変換する例について説明したが、車両１はシリーズ式以外のハイブリッド車両であってもよく、その場合、車両の制動時にモータジェネレータが発生する回生電力（交流電力）をパルス状の直流電力に変換する構成であってもよい。このとき、モータジェネレータ１２の発電量と走行モータ１６の出力との間の余剰電力をパルス状の直流電力に変換する構成にしても良い。さらに、上記実施形態では、バッテリ温度が低い場合を例に示したが、バッテリのＳＯＣが高い場合に用いてもよい。その場合には、走行用モータ１６の回生電力を多く充電することで航続距離の向上につながる。

【符号の説明】

【0063】

１ 車両
１０ エンジン
１２ モータジェネレータ
１４ 高圧バッテリ
１６ 走行用モータ
１８ インバータ
４０ 整流回路
４２ 第１昇圧回路
４４ リレー回路
４６ 比較回路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】