(57)【要約】【課題】瞬時に大きなモータ駆動力が必要な場合でも、バッテリの出力電圧に制限されずにモータへ高電圧を印加できる車両用インバータ装置を提供する。【解決手段】イグニッションスイッチがＯＮされると、制御部１７はトランジスタ１３ａ、１３ｂ、ＭＯＳＦＥＴ１２ｂ、１２ｃ、１２ｅをＯＦＦ、トランジスタ１６ａ、ＭＯＳＦＥＴ１２ａ、１２ｄ、１２ｆをＯＮし、コイル１１ｕ、１１ｖ、１１ｗへ電流を供給する。次に、トランジスタ１６ａ、ＭＯＳＦＥＴ１２ａ、１２ｄ、１２ｆをＯＦＦ、トランジスタ１３ａをＯＮすると、トランジスタとＭＯＳＦＥＴの通電率によってコイル１１ｕ、１１ｖ、１１ｗに電圧が発生してコンデンサ１４が充電されるので、充電電圧が目標電圧に到達したらトランジスタ１３ａをＯＦＦ、トランジスタ１３ｂをＯＮし、インバータ１２をＰＷＭ制御してモータ１１を回転させ、モータ１１に接続されたエンジンを始動する。【選択図】  図１
2004254376.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のコイルを備え、車両のエンジンに接続されたモータと、
前記モータを駆動するための電力を蓄える蓄電装置と、
自己の導通方向とは逆向きの電流を流せる転流ダイオードを備えたスイッチング素子により構成されると共に、前記コイルに対して前記蓄電装置から電流を供給可能なインバータ回路と、
前記インバータ回路の入力側に並列に接続される第１の開閉スイッチとコンデンサとの直列回路と、
前記蓄電装置と前記インバータ回路及び前記直列回路との間に直列に接続された第２の開閉スイッチと、
前記第１の開閉スイッチを開状態、前記第２の開閉スイッチを閉状態とし、前記インバータ回路のスイッチング素子を導通させて、前記コイルに電流を供給した後、前記スイッチング素子の遮断時に、前記第１の開閉スイッチを閉状態、前記第２の開閉スイッチを開状態とし、前記コイルに発生する電力により、前記コンデンサを充電する充電制御手段と
を具備することを特徴とする車両用インバータ装置。
【請求項２】
前記モータが、スター結線により接続された３個のコイルを備え、
前記インバータ回路が、３相ブリッジ方式のインバータ回路である
ことを特徴とする請求項１に記載の車両用インバータ装置。
【請求項３】
前記モータが、デルタ結線により接続された３個のコイルを備え、
前記インバータ回路が、３相ブリッジ方式のインバータ回路である
ことを特徴とする請求項１に記載の車両用インバータ装置。
【請求項４】
前記モータが、独立結線により接続された３個のコイルを備え、
前記インバータ回路が、Ｈブリッジ方式のインバータ回路である
ことを特徴とする請求項１に記載の車両用インバータ装置。
【請求項５】
前記充電制御手段が、前記インバータ回路をスイッチング動作することにより、昇圧されて前記コンデンサに充電された電力を用いて前記モータを駆動し、前記エンジンを始動する
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の車両用インバータ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に備えられたモータを駆動する車両用インバータ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、エンジンの出力を補助して車両を走行させるための走行モータを備えたハイブリット車両（ＨＥＶ：Ｈｙｂｒｉｄ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅｓ）等では、エンジンの始動は、走行モータをスタータモータとして動作させることで行われる。このエンジンの始動に際しては、エンジンのフリクションに打ち勝ってエンジンを回転させるため、走行モータを起動してエンジンの始動を開始する時には大きなトルクが必要である。このように、エンジンの始動には大きなトルクが必要であり、走行モータに大トルクを発生させるためには、バッテリから走行モータへ大電力を供給する必要がある。従来のハイブリット車両では、走行モータの電源となるメインバッテリに、例えば１４４［Ｖ］や２８８［Ｖ］のような高電圧バッテリを用いているため、エンジンの始動に際し、走行モータに対する大電力の供給が比較的容易に実現できていた（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−５０４１４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、走行モータを駆動するためのメインバッテリとして、例えば３６［Ｖ］ような低電圧のバッテリを用いた場合、走行モータへ供給できる電圧が低いために、エンジン始動時等の瞬時に高出力が必要なときに十分な出力が得られないという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、低電圧バッテリによりモータを駆動する車両において、瞬時に大きなモータ駆動力が必要な場合でも、バッテリの出力電圧に制限されることなくモータに高電圧を印加することができる車両用インバータ装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１の発明に係る車両用インバータ装置は、複数のコイル（例えば実施の形態のコイル１１ｕ、１１ｖ、１１ｗ、あるいはコイル２１ｕ、２１ｖ、２１ｗ、あるいはコイル３１ｕ、３１ｖ、３１ｗ）を備え、車両のエンジンに接続されたモータ（例えば実施の形態のモータ１１、あるいはモータ２１、あるいはモータ３１）と、前記モータを駆動するための電力を蓄える蓄電装置（例えば実施の形態のバッテリ１５）と、自己の導通方向とは逆向きの電流を流せる転流ダイオードを備えたスイッチング素子により構成されると共に、前記コイルに対して前記蓄電装置から電流を供給可能なインバータ回路（例えば実施の形態のインバータ１２、あるいはインバータ３２、３３、３４）と、前記インバータ回路の入力側に並列に接続される第１の開閉スイッチ（例えば実施の形態のスイッチユニット１３）とコンデンサ（例えば実施の形態のコンデンサ１４）との直列回路と、前記蓄電装置と前記インバータ回路及び前記直列回路との間に直列に接続された第２の開閉スイッチ（例えば実施の形態のスイッチユニット１６）と、前記第１の開閉スイッチを開状態、前記第２の開閉スイッチを閉状態とし、前記インバータ回路のスイッチング素子を導通させて、前記コイルに電流を供給した後、前記スイッチング素子の遮断時に、前記第１の開閉スイッチを閉状態、前記第２の開閉スイッチを開状態とし、前記コイルに発生する電力により、前記コンデンサを充電する充電制御手段（例えば実施の形態の制御部１７、あるいは制御部３５）とを具備することを特徴とする。
【０００７】
以上の構成を備えた車両用インバータ装置は、第１、第２の開閉スイッチを備え、充電制御手段によるスイッチ操作によって、蓄電装置からモータのコイルへ電流を流し、モータのコイルに電力を蓄積した後、コイルへ流す電流を遮断する際にコイルに発生する逆起電力を、コンデンサに導くことにより、コイルの逆起電力により昇圧された電圧によってコンデンサを充電し、蓄電装置の電圧よりも高い電圧をインバータ回路へ供給することができる。
【０００８】
請求項２の発明に係る車両用インバータ装置は、請求項１に記載の車両用インバータ装置において、前記モータ（例えば実施の形態のモータ１１）が、スター結線により接続された３個のコイル（例えば実施の形態のコイル１１ｕ、１１ｖ、１１ｗ）を備え、前記インバータ回路が、３相ブリッジ方式のインバータ回路（例えば実施の形態のインバータ１２）であることを特徴とする。
【０００９】
以上の構成を備えた車両用インバータ装置は、スター（Ｙ）結線により接続されたモータのコイルに、３相ブリッジ方式のインバータ回路を介して電流を流し、コイルへ流す電流を遮断する際にコイルに発生する逆起電力を、コンデンサに導くことにより、コイルの逆起電力により昇圧された電圧によってコンデンサを充電し、蓄電装置の電圧よりも高い電圧をインバータ回路へ供給することができる。
【００１０】
請求項３の発明に係る車両用インバータ装置は、請求項１に記載の車両用インバータ装置において、前記モータ（例えば実施の形態のモータ２１）が、デルタ結線により接続された３個のコイル（例えば実施の形態のコイル２１ｕ、２１ｖ、２１ｗ）を備え、前記インバータ回路が、３相ブリッジ方式のインバータ回路（例えば実施の形態のインバータ１２）であることを特徴とする。
【００１１】
以上の構成を備えた車両用インバータ装置は、デルタ（△）結線により接続されたモータのコイルに、３相ブリッジ方式のインバータ回路を介して電流を流し、コイルへ流す電流を遮断する際にコイルに発生する逆起電力を、コンデンサに導くことにより、コイルの逆起電力により昇圧された電圧によってコンデンサを充電し、蓄電装置の電圧よりも高い電圧をインバータ回路へ供給することができる。
【００１２】
請求項４の発明に係る車両用インバータ装置は、請求項１に記載の車両用インバータ装置において、前記モータ（例えば実施の形態のモータ３１）が、独立結線により接続された３個のコイル（例えば実施の形態のコイル３１ｕ、３１ｖ、３１ｗ）を備え、前記インバータ回路が、Ｈブリッジ方式のインバータ回路（例えば実施の形態のインバータ３２、３３、３４）であることを特徴とする。
【００１３】
以上の構成を備えた車両用インバータ装置は、独立結線により接続されたモータのコイルに、Ｈブリッジ方式のインバータ回路を介して電流を流し、コイルへ流す電流を遮断する際にコイルに発生する逆起電力を、コンデンサに導くことにより、コイルの逆起電力により昇圧された電圧によってコンデンサを充電し、蓄電装置の電圧よりも高い電圧をインバータ回路へ供給することができる。
【００１４】
請求項５の発明に係る車両用インバータ装置は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の車両用インバータ装置において、前記充電制御手段が、前記インバータ回路をスイッチング動作することにより、昇圧されて前記コンデンサに充電された電力を用いて前記モータを駆動し、前記エンジンを始動することを特徴とする。
【００１５】
以上の構成を備えた車両用インバータ装置は、モータのコイルの逆起電力により昇圧された電圧によってコンデンサを充電し、蓄電装置の電圧よりも高い電圧をインバータ回路へ供給することにより、高出力の交流電力によりモータを駆動して、エンジンを始動することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態の車両用インバータ装置を示す回路図である。
図１において、モータ１１は、例えばスター（Ｙ）結線された３個のコイル（巻き線）１１ｕ、１１ｖ、１１ｗを備え、車両のエンジン（図示せず）に接続されると共に、車両のエンジンの出力を補助して車両を走行させるための走行モータであって、モータ１１には、コイル１１ｕ、１１ｖ、１１ｗに電流を流すために、ＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ電界効果トランジスタ）１２ａ〜１２ｆを３相ブリッジ構成に接続したインバータ１２が接続されている。
【００１７】
また、モータ１１が接続された端子の反対側のインバータ１２の両端には、スイッチユニット１３とコンデンサ１４との直列回路が、インバータ１２と並列に接続されている。ここで、スイッチユニット１３は、トランジスタ１３ａのコレクタ端子をトランジスタ１３ｂのエミッタ端子に、トランジスタ１３ａのエミッタ端子をトランジスタ１３ｂのコレクタ端子にそれぞれ接続し、トランジスタ１３ａに流れる電流とトランジスタ１３ｂに流れる電流とが逆向きになるように構成した双方向のスイッチである。
【００１８】
一方、モータ１１が接続された端子の反対側のインバータ１２の両端、及びスイッチユニット１３とコンデンサ１４とからなる直列回路の両端には、更に、モータ１１を駆動するためのバッテリ１５が、スイッチユニット１６を介して接続されている。ここで、スイッチユニット１６は、スイッチユニット１３と同様に、トランジスタ１６ａとトランジスタ１６ｂとを逆向きに接続した双方向のスイッチである。
【００１９】
また、インバータ１２を構成する各ＭＯＳＦＥＴ１２ａ〜１２ｆのゲート端子、スイッチユニット１３を構成するトランジスタ１３ａとトランジスタ１３ｂのベース端子、及びスイッチユニット１６を構成するトランジスタ１６ａとトランジスタ１６ｂのベース端子には、各ＭＯＳＦＥＴ、及び各トランジスタのＯＮ（導通）とＯＦＦ（遮断）を制御する制御部１７から、それぞれ制御線が接続されている。
【００２０】
このように接続された車両用インバータ装置では、通常のモータ駆動・回生制御を行う際、モータ１１の駆動時には、制御部１７により、スイッチユニット１３のトランジスタ１３ａ、１３ｂをＯＮすると共に、スイッチユニット１６のトランジスタ１６ａをＯＮして、バッテリ１５の電圧をコンデンサ１４により平滑化しながら、インバータ１２をＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御することにより、モータ１１の各コイル１１ｕ、１１ｖ、１１ｗに順次電流を供給し、モータ１１の回転子を回転させる。
【００２１】
一方、モータ１１の回生時には、制御部１７により、スイッチユニット１３のトランジスタ１３ａ、１３ｂをＯＮすると共に、スイッチユニット１６のトランジスタ１６ｂをＯＮして、モータ１１の発生する電圧をコンデンサ１４により平滑化しながら、インバータ１２を構成する各ＭＯＳＦＥＴ１２ａ〜１２ｆ、及びＭＯＳＦＥＴ１２ａ〜１２ｆに寄生する寄生ダイオード（図示せず：転流ダイオードとして機能する）に流れる電流により、バッテリ１５を充電する。
【００２２】
次に、このように接続された本実施の形態の車両用インバータ装置において、モータ１１をスタータモータとして使用し、モータ１１に接続されたエンジンを始動する際の動作について、図面を参照して説明する。図２は、本実施の形態の車両用インバータ装置を用いてエンジンを始動する際の動作を示すフローチャートである。
図２において、まずエンジンを始動するためのイグニッションスイッチがＯＮされる、またはアイドル停止状態からエンジンが始動される（ステップＳ１）と、制御部１７は、スイッチユニット１３のトランジスタ１３ａ、１３ｂをＯＦＦし、更にインバータ１２のＭＯＳＦＥＴ１２ｂ、１２ｃ、１２ｅをＯＦＦする（ステップＳ２）。
【００２３】
次に、制御部１７は、スイッチユニット１６のトランジスタ１６ａをＯＮすると共にトランジスタ１６ｂをＯＦＦし、更にインバータ１２のＭＯＳＦＥＴ１２ａ、１２ｄ、１２ｆをＯＮすることにより、モータ１１のコイル１１ｕ、１１ｖ、１１ｗに電流を供給する（ステップＳ３）。
そして、モータ１１のコイル１１ｕ、１１ｖ、１１ｗへ十分に電流を供給することができたら、制御部１７は、スイッチユニット１６のトランジスタ１６ａをＯＦＦし、更にインバータ１２のＭＯＳＦＥＴ１２ａ、１２ｄ、１２ｆをＯＦＦすると共に、この時、スイッチユニット１３のトランジスタ１３ａをＯＮする（ステップＳ４）。
【００２４】
これにより、スイッチユニット１６のトランジスタ１６ａとインバータ１２のＭＯＳＦＥＴ１２ａ、１２ｄ、１２ｆをスイッチングする際の通電率Ｄｕｔｙにより、（１）式に基づく電圧がモータ１１のコイル１１ｕ、１１ｖ、１１ｗに発生し、ＭＯＳＦＥＴ１２ｂ、１２ｃ、１２ｅに寄生する寄生ダイオード（図示せず：転流ダイオードとして機能する）に流れる電流により、コンデンサ１４が充電される。
Ｖｏｕｔ／Ｖｉｎ＝Ｄｕｔｙ／（１−Ｄｕｔｙ）    ・・・（１）
なお、ここではＶｏｕｔをモータ１１のコイルに発生する電圧、Ｖｉｎをバッテリ１５の電圧とする。
【００２５】
従って、制御部１７は、コンデンサ１４の電圧が目標電圧に到達したか否かを判定し（ステップＳ５）、コンデンサ１４の電圧が目標電圧に到達するまで、ステップＳ２へ戻り、上述の充電動作を繰り返す（ステップＳ５のＮＯ）。
また、ステップＳ５において、コンデンサ１４の電圧が目標電圧に到達していた場合（ステップＳ５のＹＥＳ）、制御部１７は、スイッチユニット１６のトランジスタ１６ａ、１６ｂがＯＦＦの状態で、スイッチユニット１３のトランジスタ１３ａをＯＦＦすると共にトランジスタ１３ｂをＯＮし、インバータ１２をＰＷＭ制御してモータ１１を回転させ、モータ１１に接続されたエンジン（図示せず）を始動する（ステップＳ６）。
【００２６】
また、コンデンサ１４とバッテリ１５との間の電位差が所定範囲内であるか否かを判定し（ステップＳ７）、両者の間の電位差が所定範囲内になるのを確認する（ステップＳ７のＮＯ）。
そして、コンデンサ１４とバッテリ１５との間の電位差が所定範囲内になったら、トランジスタ１３ａ、１３ｂをＯＮとし、スイッチユニット１６のトランジスタ１６ａとトランジスタ１６ｂとによるモータ１１の駆動と回生の制御を開始する（ステップＳ８）。
【００２７】
なお、本実施の形態の車両用インバータ装置では、コンデンサ１４を充電するためにスイッチングするインバータ１２のＭＯＳＦＥＴは、ＭＯＳＦＥＴ１２ａ、１２ｄ、１２ｆとしたが、モータ１１及びインバータ１２の３相構造は、３相それぞれが同一の構造を有するので、ＭＯＳＦＥＴ１２ａ、１２ｄ、１２ｆのスイッチングと同様に、ＭＯＳＦＥＴ１２ｃ、１２ｂ、１２ｆ、あるいはＭＯＳＦＥＴ１２ｅ、１２ｂ、１２ｄ、あるいはＭＯＳＦＥＴ１２ａ、１２ｃ、１２ｆ、あるいはＭＯＳＦＥＴ１２ｂ、１２ｃ、１２ｅ、あるいはＭＯＳＦＥＴ１２ａ、１２ｄ、１２ｅのスイッチングによっても、モータ１１を構成するコイル１１ｕ、１１ｖ、１１ｗに逆起電力が発生し、同様にコンデンサ１４を充電することができる。
【００２８】
以上説明したように、本実施の形態の車両用インバータ装置は、車両のエンジンの出力を補助して車両を走行させるためのモータ１１を駆動する回路において、スイッチユニット１３とスイッチユニット１６とを設け、モータ１１を構成するコイル１１ｕ、１１ｖ、１１ｗと、インバータ１２とによりＤＣ−ＤＣコンバータを構成し、バッテリ１５の電圧を昇圧した電圧によりコンデンサ１４を充電することができ、高電圧に充電されたコンデンサ１４の電力を用いて、モータ１１をスタータモータとして駆動することにより、モータ１１に接続されたエンジンを確実に始動することができるという効果が得られる。
【００２９】
（第２の実施の形態）
図３は、本発明の第２の実施の形態の車両用インバータ装置を示す回路図である。図３において、図１と同一の符号を付与した構成要素は、第１の実施の形態で説明した構成要素と同一の動作を行う構成要素であるので、ここでは説明を省略する。
本発明の第２の実施の形態の車両用インバータ装置は、第１の実施の形態の車両用インバータ装置におけるモータ１１が、例えばデルタ（△）結線された３個のコイル（巻き線）２１ｕ、２１ｖ、２１ｗを備え、車両のエンジン（図示せず）に接続されると共に、車両のエンジンの出力を補助して車両を走行させるためのモータ２１に変更されることである。
【００３０】
従って、本実施の形態の車両用インバータ装置では、制御部１７による通常のモータ駆動・回生制御、あるいはモータ２１をスタータモータとして使用し、モータ２１に接続されたエンジンを始動する際の制御部１７による動作については、第１の実施の形態で説明した内容と基本的には変わりはない。
【００３１】
但し、本実施の形態の車両用インバータ装置では、モータ２１がデルタ結線のため、スイッチユニット１６のトランジスタ１６ａとインバータ１２のＭＯＳＦＥＴ１２ａ、１２ｄ、１２ｆをスイッチングする際の通電率Ｄｕｔｙにより、前述の（１）式に基づく電圧がモータ２１のコイル２１ｕ、２１ｗに発生し、ＭＯＳＦＥＴ１２ｂ、１２ｃ、１２ｅに寄生する寄生ダイオード（図示せず：転流ダイオードとして機能する）に流れる電流により、コンデンサ１４が充電される。なお、ここでは（１）式のＶｏｕｔをモータ２１のコイルに発生する電圧、Ｖｉｎをバッテリ１５の電圧とする。
【００３２】
また、本実施の形態の車両用インバータ装置においても、コンデンサ１４を充電するためにスイッチングするインバータ１２のＭＯＳＦＥＴは、モータ２１及びインバータ１２による３相構造の各相が、それぞれ同一の構造を有するので、ＭＯＳＦＥＴ１２ａ、１２ｄ、１２ｆのスイッチングと同様に、ＭＯＳＦＥＴ１２ｃ、１２ｂ、１２ｆ、あるいはＭＯＳＦＥＴ１２ｅ、１２ｂ、１２ｄ、あるいはＭＯＳＦＥＴ１２ａ、１２ｃ、１２ｆ、あるいはＭＯＳＦＥＴ１２ｂ、１２ｃ、１２ｅ、あるいはＭＯＳＦＥＴ１２ａ、１２ｄ、１２ｅのスイッチングによっても、モータ２１を構成するコイル２１ｕ、２１ｖ、またはコイル２１ｖ、２１ｗの２つに逆起電力が発生し、同様にコンデンサ１４を充電することができる。
【００３３】
以上説明したように、本実施の形態の車両用インバータ装置も、車両のエンジンの出力を補助して車両を走行させるためのモータ２１を駆動する回路において、スイッチユニット１３とスイッチユニット１６とを設け、モータ２１を構成するコイル２１ｕ、２１ｖ、２１ｗのいずれか２つと、インバータ１２とによりＤＣ−ＤＣコンバータを構成し、バッテリ１５の電圧を昇圧した電圧によりコンデンサ１４を充電することができ、高電圧に充電されたコンデンサ１４の電力を用いて、モータ２１をスタータモータとして駆動することにより、モータ２１に接続されたエンジンを確実に始動することができるという効果が得られる。
【００３４】
（第３の実施の形態）
図４は、本発明の第３の実施の形態の車両用インバータ装置を示す回路図である。図４において、図１と同一の符号を付与した構成要素は、第１の実施の形態で説明した構成要素と同一の動作を行う構成要素であるので、ここでは説明を省略する。
図４において、モータ３１は互いに分離独立した例えば３個のコイル（巻き線）３１ｕ、３１ｖ、３１ｗを備え、車両のエンジン（図示せず）に接続されると共に、車両のエンジンの出力を補助して車両を走行させるための独立結線の走行モータであって、モータ３１には、コイル３１ｕに電流を流すために、ＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ電界効果トランジスタ）３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄをＨブリッジ構成に接続したインバータ３２と、コイル３１ｖに電流を流すために、ＭＯＳＦＥＴ３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄをＨブリッジ構成に接続したインバータ３３と、コイル３１ｗに電流を流すために、ＭＯＳＦＥＴ３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄをＨブリッジ構成に接続したインバータ３４とが接続されている。
【００３５】
また、モータ３１が接続された端子の反対側のインバータ３２、３３、３４の両端には、第１の実施の形態で説明したスイッチユニット１３とコンデンサ１４との直列回路が、インバータ３２、３３、３４と並列に接続されている。
一方、モータ３１が接続された端子の反対側のインバータ３２、３３、３４の両端、及びスイッチユニット１３とコンデンサ２４とからなる直列回路の両端には、更に、モータ３１を駆動するためのバッテリ１５が、第１の実施の形態で説明したスイッチユニット１６を介して接続されている。
【００３６】
また、インバータ３２、３３、３４を構成する各ＭＯＳＦＥＴ３２ａ〜３２ｄ、３３ａ〜３３ｄ、３４ａ〜３４ｄのゲート端子、スイッチユニット１３を構成するトランジスタ１３ａとトランジスタ１３ｂのベース端子、及びスイッチユニット１６を構成するトランジスタ１６ａとトランジスタ１６ｂのベース端子には、各ＭＯＳＦＥＴ、及び各トランジスタの導通と遮断を制御する制御部３５から、それぞれ制御線が接続されている。
【００３７】
なお、Ｈブリッジ構成のインバータとは、接続されたコイルに流す電流の向きを、４個のＭＯＳＦＥＴにより制御する構造のインバータのことで、コイル３１ｕとインバータ３２とを例に挙げて説明すると、スイッチユニット１６のトランジスタ１６ａをＯＮとし、ＭＯＳＦＥＴ３２ａとＭＯＳＦＥＴ３２ｄをＯＮ、ＭＯＳＦＥＴ３２ｂとＭＯＳＦＥＴ３２ｃをＯＦＦした状態では、バッテリ１５の正極側端子により供給される電流は、トランジスタ１６ａとＭＯＳＦＥＴ３２ａを通り、図４におけるコイル３１ｕの上から下へ流れ、ＭＯＳＦＥＴ３２ｄを通ってバッテリ１５の負極側端子へ戻る。同様に、ＭＯＳＦＥＴ３２ａとＭＯＳＦＥＴ３２ｄをＯＦＦ、ＭＯＳＦＥＴ３２ｂとＭＯＳＦＥＴ３２ｃをＯＮした状態では、電流は、図４におけるコイル３ｕの下から上へ流れる。
【００３８】
インバータ３３、３４についても、コイル３１ｖ、３１ｗに対して、インバータ３２と同様に両方向の電流を流すことができる。
従って、インバータ３２、３３、３４によりコイル３１ｕ、３１ｖ、３１ｗに流れる電流の向きを制御することにより、正負両方向の磁界を発生させて、モータ３１の回転子に回転力を与えることができる。
【００３９】
このように接続された車両用インバータ装置も、通常のモータ駆動・回生制御を行う際、モータ３１の駆動時には、制御部３５により、スイッチユニット１３のトランジスタ１３ａ、１３ｂをＯＮすると共に、スイッチユニット１６のトランジスタ１６ａをＯＮして、バッテリ１５の電圧をコンデンサ１４により平滑化しながら、インバータ３２、３３、３４それぞれをＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御することにより、モータ３１の各コイル３１ｕ、３１ｖ、３１ｗに順次電流を供給し、モータ３１の回転子を回転させる。
【００４０】
一方、モータ３１の回生時には、制御部３５により、スイッチユニット１３のトランジスタ１３ａ、１３ｂをＯＮすると共に、スイッチユニット１６のトランジスタ１６ｂをＯＮして、モータ３１の発生する電圧をコンデンサ１４により平滑化しながら、インバータ３２を構成する各ＭＯＳＦＥＴ３２ａ〜３２ｄ、及びＭＯＳＦＥＴ３２ａ〜３２ｄに寄生する寄生ダイオード（図示せず：転流ダイオードとして機能する）、インバータ３３を構成する各ＭＯＳＦＥＴ３３ａ〜３３ｄ、及びＭＯＳＦＥＴ３３ａ〜３３ｄに寄生する寄生ダイオード（図示せず：転流ダイオードとして機能する）、及びインバータ３４を構成する各ＭＯＳＦＥＴ３４ａ〜３４ｄ、及びＭＯＳＦＥＴ３４ａ〜３４ｄに寄生する寄生ダイオード（図示せず：転流ダイオードとして機能する）に流れる電流により、バッテリ１５を充電する。
【００４１】
更に、本実施の形態の車両用インバータ装置では、モータ３１をスタータモータとして使用し、モータ３１に接続されたエンジンを始動する際の制御部３５による動作については、第１の実施の形態で説明した内容と基本的には変わりはないが、モータ３１が独立結線のため、コンデンサ１４を充電する際の手順は、図５に示すようになる。ここで、図５は、本実施の形態の車両用インバータ装置を用いてエンジンを始動する際の動作を示すフローチャートである。
【００４２】
図５において、まずエンジンを始動するためのイグニッションスイッチがＯＮされる、またはアイドル停止状態からエンジンが始動される（ステップＳ１１）と、制御部３５は、スイッチユニット１３のトランジスタ１３ａ、１３ｂをＯＦＦし、更にインバータ３４のＭＯＳＦＥＴ３４ｂ、３４ｃをＯＦＦする（ステップＳ１２）。
【００４３】
次に、制御部３５は、スイッチユニット１６のトランジスタ１６ａをＯＮすると共にトランジスタ１６ｂをＯＦＦし、更にインバータ３４のＭＯＳＦＥＴ３４ａ、３４ｄをＯＮすることにより、モータ３１のコイル３１ｗに電流を供給する（ステップＳ１３）。
そして、モータ３１のコイル３１ｗへ十分に電流を供給することができたら、制御部３５は、スイッチユニット１６のトランジスタ１６ａをＯＦＦし、更にインバータ３４のＭＯＳＦＥＴ３４ａ、３４ｄをＯＦＦすると共に、この時、スイッチユニット１３のトランジスタ１３ａをＯＮする（ステップＳ１４）。
【００４４】
これにより、スイッチユニット１６のトランジスタ１６ａとインバータ３４のＭＯＳＦＥＴ３４ａ、３４ｄをスイッチングする際の通電率Ｄｕｔｙにより、前述の第１の実施の形態で示した（１）式に基づく電圧がモータ３１のコイル３２ｗに発生し、ＭＯＳＦＥＴ３４ｂ、３４ｃに寄生する寄生ダイオード（図示せず：転流ダイオードとして機能する）に流れる電流により、コンデンサ１４が充電される。なお、ここではＶｏｕｔをモータ３１のコイルに発生する電圧、Ｖｉｎをバッテリ１５の電圧とする。
【００４５】
従って、制御部３５は、コンデンサ１４の電圧が目標電圧に到達したか否かを判定し（ステップＳ１５）、コンデンサ１４の電圧が目標電圧に到達するまで、ステップＳ１２へ戻り、上述の充電動作を繰り返す（ステップＳ１５のＮＯ）。
また、ステップＳ１５において、コンデンサ１４の電圧が目標電圧に到達していた場合（ステップＳ１５のＹＥＳ）、制御部３５は、スイッチユニット１６のトランジスタ１６ａ、１６ｂがＯＦＦの状態で、スイッチユニット１３のトランジスタ１３ａをＯＦＦすると共にトランジスタ１３ｂをＯＮし、インバータ３２、３３、３４をＰＷＭ制御してモータ３１を回転させ、モータ３１に接続されたエンジン（図示せず）を始動する（ステップＳ１６）。
【００４６】
また、コンデンサ１４とバッテリ１５との間の電位差が所定範囲内であるか否かを判定し（ステップＳ１７）、両者の間の電位差が所定範囲内になるのを確認する（ステップＳ１７のＮＯ）。
そして、コンデンサ１４とバッテリ１５との間の電位差が所定範囲内になったら、トランジスタ１３ａ、１３ｂをＯＮとし、スイッチユニット１６のトランジスタ１６ａとトランジスタ１６ｂとによるモータ３１の駆動と回生の制御を開始する（ステップＳ１８）。
【００４７】
なお、本実施の形態の車両用インバータ装置では、コンデンサ１４を充電するためにスイッチングするインバータはインバータ３４とし、更にインバータ３４においてスイッチングするＭＯＳＦＥＴは、ＭＯＳＦＥＴ３４ａ、３４ｄとしたが、モータ３１及びインバータ３２、３３、３４の３相構造は、３相それぞれが同一の構造を有し、更に各インバータ３２、３３、３４を構成するＭＯＳＦＥＴは対称な構成を有するので、インバータ３４におけるＭＯＳＦＥＴ３４ａ、３４ｄのスイッチングと同様に、ＭＯＳＦＥＴ３４ｂ、３４ｃをスイッチングしても良い。
【００４８】
また、スイッチングするインバータはインバータ３２でも良く、更にインバータ３２において、ＭＯＳＦＥＴ３２ａ、３２ｄをスイッチングしても良いし、ＭＯＳＦＥＴ３２ａ、３２ｄをスイッチングしても良い。これにより、モータ３１を構成するコイル３１ｕに逆起電力が発生し、同様にコンデンサ１４を充電することができる。
同様に、スイッチングするインバータはインバータ３３でも良く、更にインバータ３３において、ＭＯＳＦＥＴ３３ａ、３３ｄをスイッチングしても良いし、ＭＯＳＦＥＴ３３ａ、３３ｄをスイッチングしても良い。これにより、モータ３１を構成するコイル３１ｖに逆起電力が発生し、同様にコンデンサ１４を充電することができる。
【００４９】
以上説明したように、本実施の形態の車両用インバータ装置は、車両のエンジンの出力を補助して車両を走行させるためのモータ３１を駆動する回路において、スイッチユニット１３とスイッチユニット１６とを設け、モータ３１を構成するコイル３１ｕ、３１ｖ、３１ｗのいずれかと、コイル３１ｕ、３１ｖ、３１ｗに対応して接続されたインバータ３２、３３、３４のいずれかとによりＤＣ−ＤＣコンバータを構成し、バッテリ１５の電圧を昇圧した電圧によりコンデンサ１４を充電することができ、高電圧に充電されたコンデンサ１４の電力を用いて、モータ３１をスタータモータとして駆動することにより、モータ３１に接続されたエンジンを確実に始動することができるという効果が得られる。
【００５０】
なお、上述の第１から第３の実施の形態におけるインバータ１２、３２、３３、３４のスイッチング素子には、ＭＯＳＦＥＴの代わりに、逆阻止サイリスタ、ＧＴＯ（Ｇａｔｅ  Ｔｕｒｎ  Ｏｆｆ  ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ  ）、バイポーラトランジスタ、ＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ）等を用いても良い。その場合、ＭＯＳＦＥＴとは異なり、寄生ダイオードが存在しない例えばＩＧＢＴ等の素子には、そのコレクタ端子とエミッタ端子間に、カソード端子をコレクタ端子へ、アノード端子をエミッタ端子へそれぞれ接続した転流ダイオード（フライホイールダイオード：Ｆｒｅｅ  Ｗｈｅｅｌｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ  ）を設けるものとする。
また、スイッチユニット１３、１６を構成するスイッチング素子には、トランジスタの代わりに、逆阻止サイリスタ、ＧＴＯ（Ｇａｔｅ  Ｔｕｒｎ  Ｏｆｆ  ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ  ）、ＭＯＳＦＥＴ等を用いても良い。
【００５１】
【発明の効果】
以上の如く、本発明の車両用インバータ装置によれば、充電制御手段によるスイッチ操作によって、蓄電装置から、例えばスター（Ｙ）結線により接続されたモータのコイル、またはデルタ（△）結線により接続されたモータのコイルに、３相ブリッジ方式のインバータ回路を介して電流を流すか、あるいは独立結線により接続されたモータのコイルに、Ｈブリッジ方式のインバータ回路を介して電流を流し、モータのコイルに電力を蓄積した後、コイルへ流す電流を遮断する際にコイルに発生する逆起電力を、コンデンサに導くことにより、コイルの逆起電力により昇圧された電圧によってコンデンサを充電し、蓄電装置の電圧よりも高い電圧をインバータ回路へ供給することができる。
【００５２】
従って、瞬時に大きなモータ駆動出力が必要な場合でも、バッテリの出力電圧に制限されることなく、モータに高電圧を印加することができるという効果が得られる。
【００５３】
また、本発明の車両用インバータ装置によれば、モータのコイルの逆起電力により昇圧された電圧によってコンデンサを充電し、蓄電装置の電圧よりも高い電圧をインバータ回路へ供給することにより、低電圧のメインバッテリを用いた場合でも、高出力の交流電力によりモータを駆動して、エンジンを確実に始動することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の車両用インバータ装置を示す回路図である。
【図２】同実施の形態の車両用インバータ装置を用いてエンジンを始動する際の動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第２の実施の形態の車両用インバータ装置を示す回路図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態の車両用インバータ装置を示す回路図である。
【図５】同実施の形態の車両用インバータ装置を用いてエンジンを始動する際の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１１、２１、３１・・・モータ
１１ｕ、１１ｖ、１１ｗ、２１ｕ、２１ｖ、２１ｗ、３１ｕ、３１ｖ、３１ｗ・・・コイル
１２、３２、３３、３４・・・インバータ（インバータ回路）
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、１２ｆ、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ、３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ、３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ・・・ＭＯＳＦＥＴ
１３・・・スイッチユニット（第１の開閉スイッチ）
１６・・・スイッチユニット（第２の開閉スイッチ）
１４・・・コンデンサ
１３ａ、１３ｂ、１６ａ、１６ｂ・・・トランジスタ
１５・・・バッテリ（蓄電装置）
１７、３５・・・制御部（充電制御手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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