(57)【要約】【課題】駆動電源としてのコンデンサの電圧に影響を与えることなく、電動機からの出力トルクの上限を向上させる。【解決手段】正極母線３４と負極母線３６とを共用する二つのインバータ回路３０，３２から各々三相交流電力が供給される巻線角度のずれのない二つのＹ結線の三相コイル２４，２６の中性点間に直流電源４０を接続すると共に、正極母線３４と負極母線３６との間にコンデンサ３８を接続する。三相交流電力の供給は、互いに同一の位相でかつ同一の振幅および周波数をもつ三相変調波に互いに同一の位相でかつ同一の振幅および周波数をもつ３次高調波を各々重畳させた変調波と三角波との比較によるＰＷＭ制御により行なう。これにより、中性点間の電位差を振動、即ちコンデンサの電圧を振動させることなく、変調波の振幅最大値を減少させて電動機からの出力トルクの上限を向上させることができる。【選択図】　　　　　　　　図１
2004120853.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに同一の位相をもつ二つの星形結線コイルと、
正極母線と負極母線とを共用して構成され、スイッチング素子のスイッチングにより対応する前記二つの星形結線コイルに多相交流電力を供給可能な二つのインバータ回路と、
前記正極母線と前記負極母線とに接続された第１の電源と、
前記二つの星形結線コイルの中性点間に接続された第２の電源と、
搬送波と変調波とを用いて前記二つのインバータ回路のスイッチング素子のスイッチングにより、対応する二つの星形結線コイルに同相の電流を印加して各々同一の動力を出力する際に、該動力の出力を確保した上で前記二つのインバータ回路に対応する各々の変調波の振幅最大値を一律に減少させて該二つのインバータ回路のスイッチング素子をスイッチング制御する制御手段と
を備える動力出力装置。
【請求項２】
請求項１記載の動力出力装置であって、
前記第１の電源は、充放電可能な蓄電手段である動力出力装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の動力出力装置であって、
前記制御手段は、前記各々の変調波に３次高調波を重畳させることにより前記振幅最大値を一律に減少させる手段である動力出力装置。
【請求項４】
請求項１または２記載の動力出力装置であって、
前記制御手段は、前記第２の電源の正側が中性点に接続される星形結線コイルへの各相変調波における最大値から、前記第１の電源の電圧を減算して得た、前記第２の電源の正側電圧を中心とする補正波を前記各々の変調波に重畳し、変調波の最大電圧を前記第１電源の電圧に一致するようにして前記振幅最大値を一律に減少させる手段である動力出力装置。
【請求項５】
請求項１または２記載の動力出力装置であって、
前記制御手段は、前記第２の電源の負側が中性点に接続される星形結線コイルへの各相変調波における最小値から、前記第１の電源の電圧を減算して得た、前記第２の電源の負側電圧を中心とする補正波を前記各々の変調波に重畳し、変調波の最小電圧を前記第１電源の負側電圧に一致するようにして前記振幅最大値を一律に減少させる手段である動力出力装置。
【請求項６】
請求項１ないし５いずれか１つに記載の動力出力装置であって、
前記二つの星形結線コイルは、一つのロータに対応して設けられ、１つの電動機を構成する動力出力装置。
【請求項７】
互いに同一の位相をもつ二つの星形結線コイルと、正極母線と負極母線とを共用して前記二つの星形結線コイルの各々に多相交流電力を供給可能な二つのインバータ回路と、前記正極母線と前記負極母線とに接続された第１の電源と、前記二つの星形結線コイルの中性点間に接続された第２の電源と、対応する二つの星形結線コイルに同相の電流を印加して各々同一の動力が出力されるよう前記二つのインバータ回路のスイッチング素子をスイッチング制御する制御手段とを備える動力出力装置であって、
一方の星形結線コイルの各相と他方の星形結線コイルの各相のうち同相の二つのコイルに共用して取り付けられ、該二つのコイルを流れる各電流の加算電流を検出する加算電流検出手段と、
前記制御手段の制御に用いられ、前記加算電流検出手段により検出された加算電流から前記二つの星形結線コイルの各相を流れる相電流を算出する相電流算出手段と
を備える動力出力装置。
【請求項８】
請求項７記載の動力出力装置であって、
前記中性点間を流れる電流を検出する中性点間電流検出手段と、
前記相電流算出手段は、前記加算電流検出手段により検出された加算電流と、前記中性点間電流検出手段により検出された中性点間電流とに基づいて前記各相電流を算出する手段である動力出力装置。
【請求項９】
請求項８記載の動力出力装置であって、
前記相電流算出手段は、前記加算電流検出手段により検出された加算電流を１／２倍した値と、前記中性点間電流検出手段により検出された中性点間電流を前記星形結線コイルの相数で除した値とに基づいて前記各相電流を算出する手段である動力出力装置。
【請求項１０】
請求項７ないし９いずれか１つに記載の動力出力装置であって、
前記二つの星形結線コイルは、一つのロータに対応して設けられ、１つの電動機を構成する動力出力装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動力出力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電動機に三相交流を印加するインバータ回路の正極母線と負極母線とに接続されたコンデンサとインバータ回路の正極母線または負極母線と電動機の中性点とに接続された直流電源とを備える動力出力装置が提案されている（例えば、特開平１０−３３７０４７号公報（特許文献１）や特開平１１−１７８１１４号公報（特許文献２）など）。この装置では、電動機の各相のコイルとインバータ回路のスイッチング素子からなる回路を直流電源の電圧を昇圧してコンデンサに蓄えると共に蓄電されたコンデンサを直流電源とみなして電動機を駆動する。コンデンサの蓄電電圧の調節は、電動機に印加する三相交流の直流成分を制御、即ち電動機の中性点の電位を制御することにより行なわれる。
【０００３】
ところで、直流電源の電圧の利用効率を向上させて電動機の出力を向上させる動力出力装置としては、ＰＷＭ（パルス幅変調）制御における三相電圧指令（変調波）に３次高調波を重畳させたものと搬送波である三角波との比較に基づく三相交流を電動機に印加するものが提案されている（例えば、特開平１０−２１０７５６号公報（特許文献３）など）。３次高調波を変調波に重畳させると、電動機の出力を低下させることなく変調波の振幅を減少させることができるから、その減少分変調波の振幅を大きくとることができ、その結果として電動機の最大出力を向上させることができる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−３３７０４７号公報
【特許文献２】
特開平１１−１７８１１４号公報
【特許文献３】
特開平１０−２１０７５６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、コンデンサの蓄電電圧を用いて電動機を駆動する場合に、３次高調波を重畳させると、ＰＷＭ変調により生成される三相交流の直流成分（電動機の中性点の電位）は振動する場合もあるから、コンデンサの蓄電電圧を目標電圧に保持できず振動させてしまう。この結果、コンデンサの蓄電電圧を用いて駆動する電動機にトルクリップルが生じてしまう。
【０００６】
また、電動機の駆動は、三相コイルの各相に取り付けられた電流センサによる検出結果を用いてインバータ回路のスイッチング素子のスイッチング制御により行なうことができる。しかしながら、このとき三相コイルの各相のうちの少なくとも２つに電流センサを取り付けねばならず、こうした三相コイルを複数備える場合には多くの電流センサが必要となり装置が高コスト化してしまう。このため、動力出力装置に設けられる電流センサをできるだけ削減して低コスト化を図ることが好ましい。
【０００７】
本発明の動力出力装置は、こうした課題を解決し、要求される動力の出力を確保した上で第１の電源をより効率よく利用してより高い動力を出力できるようにすることを目的の一つとする。また、本発明の動力出力装置は、充放電可能な蓄電手段としての第１の電源の電圧に影響を与えることなく第１の電源をより効率よく利用してより高い動力を出力できるようにすることを目的の一つとする。
【０００８】
また、本発明の動力出力装置は、インバータ回路のスイッチング制御に用いられる電流検出手段の数を削減して装置の低コスト化を実現することを目的の一つとする。
【０００９】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明の動力出力装置は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。
【００１０】
本発明の第１の動力出力装置は、
互いに同一の位相をもつ二つの星形結線コイルと、
正極母線と負極母線とを共用して構成され、スイッチング素子のスイッチングにより対応する該二つの星形結線コイルに多相交流電力を供給可能な二つのインバータ回路と、
前記正極母線と前記負極母線とに接続された第１の電源と、
前記二つの星形結線コイルの中性点間に接続された第２の電源と、
搬送波と変調波とを用いて前記二つのインバータ回路のスイッチング素子のスイッチングにより、対応する二つの星形結線コイルに同相の電流を印加して各々同一の動力を出力する際に、該動力の出力を確保しつつ前記二つのインバータ回路に対応する各々の変調波の振幅最大値を一律に減少させて該二つのインバータ回路のスイッチング素子をスイッチング制御する制御手段と
を備えることを要旨とする。
【００１１】
この本発明の第１の動力出力装置では、搬送波と変調波とを用いて二つのインバータ回路のスイッチング素子のスイッチングにより対応する二つの星形結線コイルに同相の電流を印加して各々同一の動力を出力する際に、制御手段が、その動力の出力を確保した上で二つのインバータ回路に対応する各々の変調波の振幅最大値を一律に減少させてインバータ回路のスイッチング素子をスイッチング制御する。したがって、二つの星形結線コイルの中性点間の電位差に影響、即ち第１の電源の電圧に影響を与えることなく、変調波の振幅最大値の減少により第１の電源の電圧を効率よく利用して、装置から出力される動力の上限をより向上させることができる。
【００１２】
こうした本発明の第１の動力出力装置において、前記第１の電源は、充放電可能な蓄電手段であるものとすることもできる。
【００１３】
また、本発明の第１の動力出力装置において、前記制御手段は、前記各々の変調波に３次高調波を重畳させることにより前記振幅最大値を一律に減少させる手段であるものとすることもできる。
【００１４】
また、本発明の第１の動力出力装置において、前記制御手段は、前記第２の電源の正側が中性点に接続される星形結線コイルへの各相変調波における最大値から、前記第１の電源の電圧を減算して得た、前記第２の電源の正側電圧を中心とする補正波を前記各々の変調波に重畳し、変調波の最大電圧を前記第１電源の電圧に一致するようにして前記振幅最大値を一律の減少させる手段とすることもできる。
【００１５】
これによって、変調波の最大電圧を前記第１電源の電圧に一致させることができ、第２の電源の電圧利用率を最大にすることができる。
【００１６】
また、本発明の第１の動力出力装置において、前記制御手段は、前記第２の電源の負側が中性点に接続される星形結線コイルへの各相変調波における最小値から、前記第１の電源の電圧を減算して得た、前記第２の電源の負側電圧を中心とする補正波を前記各々の変調波に重畳し、変調波の最小電圧を前記第１電源の負側電圧に一致するようにして前記振幅最大値を一律の減少させる手段とすることもできる。
【００１７】
これによって、変調波の最小電圧を前記第１電源の負側電圧に一致させることができ、第２の電源の電圧利用率を最大にすることができる。
【００１８】
さらに、本発明の第１の動力出力装置において、前記二つの星形結線コイルは、一つのロータに対応して設けられ、１つの電動機を構成するものとすることもできる。
【００１９】
本発明の第２の動力出力装置は、
互いに同一の位相をもつ二つの星形結線コイルと、正極母線と負極母線とを共用して前記二つの星形結線コイルの各々に多相交流電力を供給可能な二つのインバータ回路と、前記正極母線と前記負極母線とに接続された第１の電源と、前記二つの星形結線コイルの中性点間に接続された第２の電源と、対応する二つの星形結線コイルに同相の電流を印加して各々同一の動力が出力されるよう前記二つのインバータ回路のスイッチング素子をスイッチング制御する制御手段とを備える動力出力装置であって、
一方の星形結線コイルの各相と他方の星形結線コイルの各相のうちの同相の二つのコイルに共用して取り付けられ、該二つのコイルを流れる各電流の加算電流を検出する加算電流検出手段と、
前記制御手段の制御に用いられ、前記加算電流検出手段により検出された加算電流から前記二つの星形結線コイルの各相を流れる相電流を算出する相電流算出手段と
を備えることを要旨とする。
【００２０】
この本発明の第２の動力出力装置では、同相の電流の供給を受けて各々同一の動力を出力可能な一方の星形結線コイルの各相と他方の星形結線コイルの各相のうちの同相の二つのコイルに共用して取り付けられた加算電流検出手段が、二つのコイルを流れる各電流の加算電流を検出し、相電流算出手段が、加算電流検出手段により検出された加算電流から二つの星形結線コイルの各相を流れる相電流を算出する。したがって、インバータ回路のスイッチング素子のスイッチング制御に用いられる相電流を検出するために、二つの星形結線コイルの各相毎に電流センサを設ける必要がないから、電流センサの数を削減することができる。この結果、装置の低コスト化を実現することができる。
【００２１】
こうした本発明の第２の動力出力装置において、前記中性点間を流れる電流を検出する中性点間電流検出手段を備え、前記相電流算出手段は、前記加算電流検出手段により検出された加算電流と、前記中性点間電流検出手段により検出された中性点間電流とに基づいて前記各相電流を算出する手段であるものとすることもできる。この態様の本発明の第２の動力出力装置において、前記相電流算出手段は、前記加算電流検出手段により検出された加算電流を１／２倍した値と、前記中性点間電流検出手段により検出された中性点間電流を前記星形結線コイルの相数で除した値とに基づいて前記各相電流を算出する手段であるものとすることもできる。
【００２２】
また、本発明の第２の動力出力装置において、前記二つの星形結線コイルは、一つのロータに対応して設けられ、１つの電動機を構成するものとすることもできる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態である動力出力装置２０の構成の概略を示す構成図である。実施形態の動力出力装置２０は、図示するように、Ｙ結線された二つの三相コイル２４，２６を有する二重巻線モータ（以下、２Ｙモータという）２２と、二つの三相コイル２４，２６に各々接続され正極母線３４と負極母線３６を共用する二つのインバータ回路３０，３２と、正極母線３４と負極母線３６とに接続されたコンデンサ３８と、２Ｙモータ２２の二つの三相コイル２４，２６の中性点間に設けられた直流電源４０と、装置全体をコントロールする電子制御ユニット５０とを備える。
【００２４】
図２は、２Ｙモータ２２の二つの三相コイル２４，２６の関係を例示する説明図である。２Ｙモータ２２は、例えば外表面に永久磁石が貼り付けられたロータと、図２に例示するように同じ巻線仕様の二つの三相コイル２４，２６の巻線角度が０度となるように巻回されたステータとから構成されており、二つの三相コイル２４，２６が巻回されている点を除いて通常の発電可能な同期発電電動機と同様の構成をしている。こうした２Ｙモータ２２を駆動するには、インバータ回路３０，３２により各々三相コイル２４，２６に同相の三相交流が印加されるようインバータ回路３０，３２を制御すればよい。なお、２Ｙモータ２２の回転軸は実施形態の動力出力装置２０の出力軸となっており、この回転軸から動力が出力される。実施形態の２Ｙモータ２２は前述したように発電電動機として構成されているから、２Ｙモータ２２の回転軸に動力を入力すれば、２Ｙモータ２２により発電できるようになっている。
【００２５】
インバータ回路３０，３２は、共に６個のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６と６個のダイオードＤ１１〜Ｄ１６，Ｄ２１〜Ｄ２６とにより構成されている。６個のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６は、それぞれ正極母線３４と負極母線３６とに対してソース側とシンク側となるよう２個ずつペアで配置され、その接続点に２Ｙモータ２２の三相コイル２４，２６（Ｕ１Ｖ１Ｗ１），（Ｕ２Ｖ２Ｗ２）の各々が接続されている。したがって、正極母線３４と負極母線３６とに電圧が作用している状態で対をなすトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６のオン時間の割合を同相をもって制御すれば、２Ｙモータ２２の三相コイル２４，２６により回転磁界を形成し、２Ｙモータ２２を回転駆動することができる。
【００２６】
電子制御ユニット５０は、ＣＰＵ５２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、処理プログラムを記憶したＲＯＭ５４と、一時的にデータを記憶するＲＡＭ５６と、入出力ポート（図示せず）とを備える。この電子制御ユニット５０には、２Ｙモータ２２の三相コイル２４，２６のＵ１Ｖ１Ｗ１，Ｕ２Ｖ２Ｗ２の各相に取り付けられた電流センサ６１〜６６からの各相電流Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｗ１，Ｉｕ２，Ｉｖ２，Ｉｗ２や２Ｙモータ２２の中性点間に取り付けられた電流センサ６７からの中性点間電流Ｉｏ、２Ｙモータ２２の回転軸に取り付けられた回転角センサ６８からの２Ｙモータ２２の回転子の回転角θ，コンデンサ３８に取り付けられた電圧センサ７０からのコンデンサ３８の端子間電圧Ｖｃ、直流電源４０に取り付けられた電圧センサ７２からの直流電源４０の端子間電圧Ｖｂ、２Ｙモータ２２の駆動に関する指令値などが入力ポートを介して入力されている。ここで、電流センサ６１〜６３および電流センサ６４〜６６のうちの各々いずれか一つを省略してもよいし、いずれか一つを異常検出専用のセンサとして用いるものとしてもよい。電子制御ユニット５０からは、インバータ回路３０，３２のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６のスイッチング制御を行なうための制御信号などが出力ポートを介して出力されている。
【００２７】
次に、こうして構成された実施形態の動力出力装置２０の動作原理について説明する。図３は、三相コイル２４の中性点と三相コイル２６の中性点と電位差Ｖ０１２が直流電源４０の電圧Ｖｂより小さい状態における電流の流れを２Ｙモータ２２の三相コイル２４，２６のｕ相の漏れインダクタンスに着目して説明する説明図である。いま、三相コイル２４の中性点と三相コイル２６の中性点との電位差Ｖ０１２が直流電源４０の電圧Ｖｂより小さい状態でインバータ回路３０のトランジスタＴ１２がオンの状態かインバータ回路３２のトランジスタＴ２１がオンの状態を考える。この場合、図３（ａ）か図３（ｂ）中に実線矢印で示す短絡回路が形成され、２Ｙモータ２２の三相コイル２４，２６のｕ相はリアクトルとして機能する。この状態からインバータ回路３０のトランジスタＴ１２をオフすると共にインバータ回路３２のトランジスタＴ２１をオフすると、リアクトルとして機能している三相コイルのｕ相に蓄えられたエネルギは、図３（ｃ）中実線矢印で示す充電回路によりコンデンサ３８に蓄えられる。したがって、この回路は、直流電源４０のエネルギをコンデンサ３８に蓄えるコンデンサ充電回路とみなすことができる。このコンデンサ充電回路は、昇圧チョッパ回路と同様の構成となっているから、コンデンサ３８の端子間電圧Ｖｃを直流電源４０の電圧Ｖｂより高く自由に操作することができる。２Ｙモータ２２の三相コイル２４，２６のｖｗ相も、ｕ相と同様にコンデンサ充電回路とみなすことができるから、三相コイル２４の中性点と三相コイル２６の中性点との電位差Ｖ０１２が直流電源４０の電圧Ｖｂより小さい状態とすると共にインバータ回路３０のトランジスタＴ１２，Ｔ１４，Ｔ１６やインバータ回路３２のトランジスタＴ２１，Ｔ２３，Ｔ２５をオンオフすることにより、直流電源４０によりコンデンサ３８を充電することができる。
【００２８】
図４は、三相コイル２４の中性点と三相コイル２６の中性点との電位差Ｖ０１２が直流電源４０の電圧Ｖｂより大きい状態における電流の流れを２Ｙモータ２２の三相コイル２４，２６のｕ相の漏れインダクタンスに着目して説明する説明図である。今度は、三相コイル２４の中性点と三相コイル２６の中性点との電位差Ｖ０１２が直流電源４０の電圧Ｖｂより大きい状態でインバータ回路３０のトランジスタＴ１２がオンでトランジスタＴ１２がオフおよびインバータ回路３２のトランジスタＴ２１がオフでトランジスタＴ２２がオンの状態を考える。この場合、図４（ａ）中に実線矢印で示す充電回路が形成され、コンデンサ３８の端子間電圧Ｖｃを用いて直流電源４０を充電する。このとき、２Ｙモータ２２の三相コイル２４，２６のｕ相は前述と同様にリアクトルとして機能する。この状態からインバータ回路３０のトランジスタＴ１１をオフするかインバータ回路３２のトランジスタＴ２２をオフすると、リアクトルとして機能している三相コイルのｕ相に蓄えられたエネルギは、図４（ｂ）または図４（ｃ）中実線矢印で示す充電回路により直流電源４０を充電する。したがって、この回路はコンデンサ３８のエネルギを直流電源４０に蓄える直流電源充電回路とみなすことができる。２Ｙモータ２２の三相コイル２４，２６のｖｗ相も、ｕ相と同様に直流電源充電回路とみなすことができるから、三相コイル２４の中性点と三相コイル２６の中性点との電位差Ｖ０１２が直流電源４０の電圧Ｖｂより大きい状態とすると共にインバータ回路３０のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６やインバータ回路３２のトランジスタＴ２１〜Ｔ２６をオンオフすることにより、コンデンサ３８により直流電源４０を充電することができる。
【００２９】
このように、実施形態の動力出力装置２０では、直流電源４０によりコンデンサ３８を充電したり、逆にコンデンサ３８により直流電源４０を充電することができるから、コンデンサ３８の端子間電圧Ｖｃを所望の値に制御することができる。コンデンサ３８の端子間に電位差を生じさせると、インバータ回路３０，３２の正極母線３４と負極母線３６にはコンデンサ３８による直流電源が接続された状態となり、コンデンサ３８の端子間電圧Ｖｃがインバータ入力電圧Ｖｉとして作用するから、インバータ回路３０，３２のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６をスイッチング制御することにより、２Ｙモータ２２を駆動制御することができる。このとき、三相コイル２４に印加する三相交流の各相の電位Ｖｕ１，Ｖｖ１，Ｖｗ１はインバータ回路３０のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のスイッチング制御によりインバータ入力電圧Ｖｉの範囲内で自由に設定できると共に三相コイル２６に印加する三相交流の各相の電位Ｖｕ２，Ｖｖ２，Ｖｗ２もインバータ回路３２のトランジスタＴ２１〜Ｔ２６のスイッチング制御によりインバータ入力電圧Ｖｉの範囲内で自由に設定できるから、２Ｙモータ２２の三相コイル２４の中性点の電位Ｖ０１や三相コイル２６の中性点の電位Ｖ０２を自由に操作することができる。図５に三相コイル２４の中性点の電位Ｖ０１と三相コイル２６の中性点の電位Ｖ０２との差が直流電源４０の電圧Ｖｂとなるよう操作したときの三相コイル２４の各相の電位Ｖｕ１，Ｖｖ１，Ｖｗ１の波形（図５（ａ））と、三相コイル２６の各相の電位Ｖｕ２，Ｖｖ２，Ｖｗ２の波形（図５（ｂ））の一例を示す。図中Ｖｘはインバータ入力電圧Ｖｉの中央値（Ｖｉ／２）である。したがって、２Ｙモータ２２の三相コイル２４，２６の中性点間の電位差Ｖ０１２が直流電源４０の電圧Ｖｂより低くなるように操作してコンデンサ３８を充電したり、逆に三相コイル２４，２６の中性点間の電位差Ｖ０１２が直流電源４０の電圧Ｖｂより高くなるように操作して直流電源４０を充電することができる。コンデンサ３８の充電電流や直流電源４０の充電電流は、三相コイル２４，２６の中性点間の電位差Ｖ０１２を昇降することにより制御することができる。
【００３０】
次に、実施形態の動力出力装置２０の駆動制御について説明する。図６は、実施形態の動力出力装置２０の電子制御ユニット５０で実行される駆動制御を制御ブロックとして示す制御ブロック図である。図示するように、電流センサ６１〜６３，６４〜６６により検出された各相電流Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｗ１，Ｉｕ２，Ｉｖ２，Ｉｗ２（モータ電流）を回転角センサ６８により検出された２Ｙモータ２２のロータの回転角θ（回転位置）を用いて三相二相（ｄｑ軸）変換する三相二相変換部Ｍ１と、２Ｙモータ２２の駆動に関する指令値の一つとして入力される電流指令値Ｉｄ＊，Ｉｑ＊（ｄｑ軸電流指令）と三相二相変換部Ｍ１により三相二相変換された電流Ｉｄ，Ｉｑとの偏差ΔＩｄ，ΔＩｑを演算する減算器Ｍ２と、偏差ΔＩｄ，ΔＩｑに対してＰＩゲインを用いてモータ駆動電流調整用の電圧操作量Ｖｄ，Ｖｑを演算するＰＩ制御部Ｍ３と、電圧操作量Ｖｄ，Ｖｑを回転角センサ６８により検出された２Ｙモータ２２のロータの回転角θを用いて二相（ｄｑ軸）三相変換して各相電位Ｖｕ１，Ｖｖ１，Ｖｗ１，Ｖｕ２，Ｖｖ２，Ｖｗ２を演算する二相三相変換部Ｍ４と、電圧センサ７０により検出されたコンデンサ電圧Ｖｃと電圧センサ７２により検出された電池電圧Ｖｂと２Ｙモータ２２の駆動に関する指令値の一つとして入力されるコンデンサ３８の目標電圧Ｖｃ＊とに基づいてコンデンサ電圧調整用の中性点間の電位差Ｖ０１２（三相コイル２４の中性点の電位Ｖ０１および三相コイル１２６の中性点の電位Ｖ０２）を演算するコンデンサ電圧制御部Ｍ５と、回転角センサ６８により検出された回転角θを用いて二相三相変換部Ｍ４により得られる各相電位Ｖｕ１，Ｖｖ１，Ｖｗ１，Ｖｕ２，Ｖｖ２，Ｖｗ２に同期する３次高調波（各相電位Ｖｕ１，Ｖｖ１，Ｖｗ１，Ｖｕ２，Ｖｖ２，Ｖｗ２の周波数の３倍の周波数をもつ正弦波）を生成する３次高調波生成部Ｍ６と、この３次高調波と二相三相変換部Ｍ４により得られた各相電位Ｖｕ１，Ｖｖ１，Ｖｗ１，Ｖｕ２，Ｖｖ２，Ｖｗ２とコンデンサ電圧制御部Ｍ５により得られた中性点間の電位差Ｖ０１２とを加算して変調信号を得る加算器Ｍ７と、加算器Ｍ７により得られた変調信号と搬送波としての三角波とを比較してＰＷＭ信号を演算するＰＷＭ信号演算部Ｍ８とを備える。なお、制御ブロックでは、三相コイル２４に対するブロックと三相コイル２６に対するブロックとを同一のブロックとして記載した。三相二相変換部Ｍ１から二相三相変換部Ｍ４および加算器Ｍ７並びにＰＷＭ信号演算部Ｍ８は、二相三相変換部Ｍ４により得られた各相電位Ｖｕ１，Ｖｖ１，Ｖｗ１，Ｖｕ２，Ｖｖ２，Ｖｗ２に中性点間の電位差Ｖ０１２と３次高調波とを加算する点を除いて通常のモータ制御と同様である。コンデンサ電圧制御部Ｍ５で中性点間の電位差Ｖ０１２を演算する処理は、例えば、コンデンサ３８の目標電圧Ｖｃ＊とコンデンサ電圧Ｖｃとの偏差ΔＶｃを演算し、この偏差ΔＶｃに対してＰＩゲインを用いてコンデンサ電圧調整用の電池電流指令（中性点間電流指令）Ｉｏ＊を演算し、この電池電流指令Ｉｏ＊と電池電圧Ｖｂとに基づいて中性点間の電位差Ｖ０１２を演算することにより行なうことができる。
【００３１】
図７は、３次高調波を重畳して２Ｙモータ２２の三相コイル２４，２６に各々対応する変調信号を得る様子を説明する説明図である。なお、図７では、三相コイル２４，２６のｕ相に対応する変調信号Ｖｕ１＊，Ｖｕ２＊のみを示したが、ｖ相，ｗ相に対応する変調信号Ｖｖ１＊，Ｖｖ２＊，Ｖｗ１＊，Ｖｗ２＊についても位相が異なるだけでｕ相に対応する変調信号Ｖｖ１＊，Ｖｕ２＊と同様である。いま、三相コイル２４，２６に対応する変調波Ｖｕ１，Ｖｕ２（次式（１）、（２））（３次高調波を重畳する前の変調波）に変調波Ｖｕ１，Ｖｕ２の周波数の３倍の周波数をもつ３次高調波Ｖ３（次式（３））を重畳して変調信号Ｖｕ１＊，Ｖｕ２＊（次式（５）、（６））を生成する場合を考える。ここで、Ｖｃは、コンデンサ２８の電圧を示し、Ｖ０は、三相コイル２４，２６の中性点電位の指令値を示す。
Ｖｕ１＝（２／√３）Ｖｃ・ｓｉｎθ＋Ｖ０　　　　　　　　　　（１）
Ｖｕ２＝（２／√３）Ｖｃ・ｓｉｎθ−Ｖ０　　　　　　　　　　（２）
Ｖ３＝（１／３√３）Ｖｃ・ｓｉｎ３θ　　　　　　　　　　　　（３）
Ｖｕ１＊＝（２√３）Ｖｃ（ｓｉｎθ＋ｓｉｎ３θ／６）＋Ｖ０　　　　　（５）
Ｖｕ２＊＝（２√３）Ｖｃ（ｓｉｎθ＋ｓｉｎ３θ／６）−Ｖ０　　　（６）
【００３２】
この場合、３次高調波を重畳する前の変調信号Ｖｕ１，Ｖｕ２（図７（ａ）参照）と３次高調波を重畳した後の変調信号Ｖｕ１＊，Ｖｕ２＊（図７（ｂ）の参照）とを比較すると、図示するように、同じトルクを出力する場合でも３次高調波を重畳した後の変調信号Ｖｕ１＊，Ｖｕ２＊の振幅を３次高調波を重畳する前の変調信号Ｖｕ１，Ｖｕ２の振幅に対して３√３／２倍の振幅とすることができるから、３次高調波を重畳した後の変調信号Ｖｕ１＊，Ｖｕ２＊はコンデンサ３８の端子間電圧Ｖｃを効率良く利用できることがわかる。なお、３次高調波の振幅は、変調信号Ｖｕ１＊，Ｖｕ２＊の振幅を小さくするのに適した値に設定されている。
【００３３】
前述したように、コンデンサ３８の電圧Ｖｃは三相コイル２４，２６の中性点間の電位差Ｖ０１２によって制御できるから、この中性点間の電位差Ｖ０１２を保持できれば、変調波に３次高調波を重畳したとしても、コンデンサ３８の電圧Ｖｃは振動しない。即ち、三相コイル２４に印加される電流により出力される動力と三相コイル２６に印加される同相の電流により出力される動力とが同じ（三相コイル２４の各相電位Ｖｕ１，Ｖｖ１，Ｖｗ１の振幅および周波数と三相コイル２６の各相電位Ｖｕ２，Ｖｖ２，Ｖｗ２の振幅および周波数とが同じ）であれば、これに各々互いに同一の周波数と振幅を有する３次高調波を重畳したとしても、図７に示すように中性点間の電位差Ｖ０１２は一定の状態に保持されるから、コンデンサ３８の電圧Ｖｃは振動しない。そして、各相電位Ｖｕ１，Ｖｖ１，Ｖｗ１，Ｖｕ２，Ｖｖ２，Ｖｗ２に３次高調波が重畳されることで、同じトルクで加算器Ｍ７により得られる変調信号の振幅が減少（√３／２倍）するから、その減少分だけ変調信号の振幅を大きく（最大（２／√３）倍大きく）設定することができ、２Ｙモータ２２からの出力を最大約１５％向上させることができるのである。
【００３４】
以上説明した実施形態の動力出力装置２０によれば、三相コイル２４，２６の各々に対応した、二相三相変換部Ｍ４により得られた互いに同一の振幅および周波数を有する各相電位Ｖｕ１，Ｖｖ１，Ｖｗ１および各相電位Ｖｕ２，Ｖｖ２，Ｖｗ２（変調信号）に、各々互いに同一の振幅および周波数を有する３次高調波を重畳させてインバータ回路３０，３２のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６をスイッチング制御するから、三相コイル２４，２６の中性点間の電位差Ｖ０１２を保持、即ちコンデンサ３８の電圧Ｖｃを目標電圧Ｖｃ＊に保持しながら、変調信号の振幅最大値を減少させることができる。この結果、コンデンサ３８の電圧Ｖｃを振動させることなく、２Ｙモータ２２から出力されるトルクの上限をより向上させることができる。
【００３５】
実施形態の動力出力装置２０では、三相コイル２４と三相コイル２６とを有する２Ｙモータ２２を駆動制御する場合における変調波への３次高調波の重畳を考えたが、二つの三相コイルのうち一方の第１三相コイルを有する第１モータと他方の第２三相コイルを有する第２モータとを駆動制御する場合に適用するものとしても良い。但し、３次高調波を重畳することにより実施形態の動力出力装置２０と同様の効果を奏することができる場合としては、第１，第２モータを同じ出力で制御する場合、即ち、第１三相コイルの各相電位Ｖｕ１，Ｖｖ１，Ｖｗ１（３次高調波重畳前の変調波）の振幅および周波数と第２三相コイルの各相電位Ｖｕ２，Ｖｖ２，Ｖｗ２（３次高調波重畳前の変調波）の振幅および周波数とが同一の場合に限られる。
【００３６】
次に、本発明の第２実施形態の動力出力装置１２０について説明する。図８は、は、第２実施形態の動力出力装置１２０の構成の概略を示す構成図である。第２実施形態の動力出力装置１２０は、図示するように、Ｙ結線された二つの三相コイル１２４，１２６を有する二重巻線モータ（以下、２Ｙモータという）１２２と、二つの三相コイル１２４，１２６に各々接続され正極母線１３４と負極母線１３６を共用する二つのインバータ回路１３０，１３２と、正極母線１３４と負極母線１３６とに接続されたコンデンサ１３８と、２Ｙモータ１２２の二つの三相コイル１２４，１２６の中性点間に設けられた直流電源１４０と、三相コイル１２４のｕ相と三相コイル１２６のｕ相とを集合させた集合部に取り付けられた電流センサ１６１と、三相コイル１２４のｖ相と三相コイルｖ相とを集合させた集合部に取り付けられた電流センサ１６２と、三相コイル１２４，１２６の中性点間に取り付けられた電流センサ１６７と、装置全体をコントロールする電子制御ユニット１５０とを備える。このように、第２実施形態の動力出力装置１２０は、実施形態の動力出力装置２０の電流センサ６１〜６６に換えて三相コイル１２４のｕ相と三相コイル１２６のｕ相とに共用の電流センサ１６１と、三相コイル１２４のｖ相と三相コイル１２６のｖ相とに共用の電流センサ１６２とを備える点を除いて実施形態の動力出力装置２０と同様のハード構成をしている。したがって、第２実施形態の動力出力装置１２０の構成のうち実施形態の動力出力装置２０に対応する構成については１００を加えて符号を付し、その説明は省略する。
【００３７】
電流センサ１６１，１６２は、例えば、ホール電流センサやサーボ式磁気電流センサであり、対応する二つの三相コイル１２４，１２６の同相を流れる二つの電流を加算した加算電流を電流信号として検出する。なお、実施形態では、対応する三相コイル１２４，１２６の二つのｕ相の集合部と二つのｖ相の集合部とに各々共用の電流センサ１６１，１６２を取り付けるものとしたが、二つのｗ相を集合させた集合部にも共用の電流センサを取り付けるものとしてもよい。
【００３８】
こうして構成された第２実施形態の動力出力装置１２０の動作、特に、電流センサ１６１，１６２と電流センサ１６７の検出結果を用いて三相コイル１２４，１２６の各相を流れる各相電流Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｗ１，Ｉｕ２，Ｉｖ２，Ｉｗ２を演算し、この演算結果を用いて２Ｙモータ１２２を駆動制御する際の動作について説明する。
【００３９】
図９は、電流センサ１６１により検出されるｕ相加算電流Ｉｕ（＝Ｉｕ１＋Ｉｕ２）の一例を示す図である。いま、２Ｙモータ１２２の三相コイル１２４に印加される電流により２Ｙモータ２２から出力される動力と三相コイル１２６に印加される電流により２Ｙモータ２２から出力される動力とが同じ場合、即ち三相コイル１２４の各相と三相コイル１２６の各相とにそれぞれ同じ振幅および周波数を有し同相の相電流を印加する場合を考える。電流センサ１６１により検出されるｕ相加算電流Ｉｕは、図９に示すように、三相コイル１２４のｕ相電流Ｉｕ１と三相コイル１２６のｕ相電流Ｉｕ２とを加算したものとなる。電流センサ１６２により検出されるｖ相加算電流Ｉｖも電流センサ１６１，１６２による検出結果に基づいて演算されるｗ相加算電流Ｉｗも位相が異なるだけで同様である。したがって、電流センサ１６１により検出されるｕ相加算電流Ｉｕ，電流センサ１６２により検出されるｖ相加算電流Ｉｖ，電流センサ１６１，１６２の検出結果に基づいて演算されるｗ相加算電流Ｉｗは、次式で示すことができる。ここで、Ｉｏは、零相電流（中性点間電流）であり、Ｉｏ／３は、零相電流の一相分である。Ｉは、各相電流Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｗ１，Ｉｕ２，Ｉｖ２，Ｉｗ２の振幅である。
【００４０】
2004120853.tif 000003
式（７）〜（９）から各相の加算電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗは、零相電流Ｉｏがキャンセルされ、それぞれ各相電流Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｗ１，Ｉｕ２，Ｉｖ２，Ｉｗ２の振幅の２倍の振幅を有する電流となることがわかる。したがって、三相コイル１２４，１２６の各相電流Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｗ１，Ｉｕ２，Ｉｖ２，Ｉｗ２は、電流センサ１６１，１６２の検出結果と、中性点間に取り付けられた電流センサ１６７の検出結果とを用いて、次式により演算することができる。なお、実施形態では、ｕ相分のみについて示したが、ｖ相，ｗ相についても同様である。
Ｉｕ１＝Ｉｕ／２−Ｉｏ／３　　　　　　（１０）
Ｉｕ２＝Ｉｕ／２＋Ｉｏ／３　　　　　　（１１）
【００４１】
こうした三相コイル１２４，１２６の各相電流Ｉｕ１，Ｉｕ２，Ｉｖ１，Ｉｖ２，Ｉｗ１，Ｉｗ２が演算されると、この演算結果を用いて通常のモータ制御により２Ｙモータ２２を駆動することができる。
【００４２】
以上説明した第２実施形態の動力出力装置１２０によれば、対応する二つの三相コイル１２４，１２６のｕ相とｗ相とにそれぞれ共用の電流センサ１６１，１６２を取り付け、この電流センサ１６１，１６２による検出結果と電流センサ１６７による中性点間電流の検出結果とに基づいて三相コイル１２４，１２６の各相電流Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｗ１，Ｉｕ２，Ｉｖ２，Ｉｗ２を演算し、この演算結果を用いて２Ｙモータ１２２を駆動するから、三相コイル１２４の各相と三相コイル１２６の各相のそれぞれに電流センサを取り付ける必要がない。この結果、動力出力装置１２０の低コスト化を実現することができる。
【００４３】
第２実施形態の動力出力装置１２０では、三相コイル１２４と三相コイル１２６とを有する２Ｙモータ１２２を駆動制御する場合における共用の電流センサ１６１，１６２の設置を考えたが、二つの三相コイルのうち一方の第１三相コイルを有する第１モータと他方の第２三相コイルを有する第２モータとを駆動制御する場合における共用の電流センサの設置を考えるものとしても良い。但し、第２実施形態の動力出力装置１２０と同様の効果を奏することができる場合としては、第１，第２モータを同じ出力で制御する場合、即ち、第１三相コイルの各相電位Ｖｕ１，Ｖｖ１，Ｖｗ１（変調波）の振幅および周波数と第２三相コイルの各相電位Ｖｕ２，Ｖｖ２，Ｖｗ２（変調波）の振幅および周波数とが同一の場合に限られる。
【００４４】
第１，第２実施形態の動力出力装置２０，１２０では、正極母線３４，１３４と負極母線３６，１３６とにコンデンサ３８，１３８を接続するものとしたが、コンデンサ３８，１３８に代えて直流電源を接続するものとしてもよい。
【００４５】
第１，第２実施形態の動力出力装置２０，１２０では、二つの三相コイル２４，２６，１２４，１２６の中性点間に直流電源４０，１４０を接続するものとしたが、三相に限られず多相交流コイルの中性点間に直流電源を接続するものとしても構わない。
【００４６】
図１０、１１に基づいてさらに他の実施形態について説明する。上述の図７の例では、３次の高調波を重畳した。図１０の例では、これに代えて、直流電源４０の正側に接続された三相コイル２４の中性点の電位を、各相変調波の最大電圧（瞬時値の相電位の最大値）がコンデンサ３８の電圧Ｖｃの正側に一致するように補正を加える。これによって、コンデンサ３８の電圧Ｖｃ利用率を最大にすることができる。
【００４７】
すなわち、
Ｖｕ１＝（２／√３）Ｖｃ・ｓｉｎθ＋Ｖ０　　　　　　　　　　（１）
Ｖｕ２＝（２／√３）Ｖｃ・ｓｉｎθ−Ｖ０　　　　　　　　　　（２）
Ｖ３＝１−ＭＡＸ（Ｖｕ１，Ｖｖ１，Ｖｗ１）
（但し、三角波の頂点＝１、三角波の下点＝−１とする）　　　（３）
Ｖｕ１＊＝（２√３）Ｖｃ・ｓｉｎθ＋Ｖ３＋Ｖ０　　　　　　　　　　（５）
Ｖｕ２＊＝（２√３）Ｖｃ・ｓｉｎθ＋Ｖ３−Ｖ０　　　（６）
とする。
【００４８】
このように、３相の変調波の最大電圧値を三角波の頂点（コンデンサ３８の正側電圧）から減算した電圧値をＶ３（補正波）として、これを各相変調波（各相電流）に重畳する。これによって、相電流がコンデンサ３８の電位Ｖｃを超える部分について、超過分が減算されることになり、各相変調波（相電位）の最大値がコンデンサ３８の電圧Ｖｃに一致する。従って、コンデンサ３８の電圧Ｖｃの利用率を最大にして、変調信号Ｖｕ１＊、Ｖｕ２＊の振幅を小さくして、最大出力トルクを向上させることができる。
【００４９】
また、図１１に示すように、直流電源４０の負側に接続された三相コイル２６の中性点電位を、各相変調波の最小電圧値（瞬時値の相電位の最小値）がコンデンサ３８の電圧Ｖｃの負側に一致するように補正を加えることもできる。
【００５０】
すなわち、
Ｖｕ１＝（２／√３）Ｖｃ・ｓｉｎθ＋Ｖ０　　　　　　　　　　（１）
Ｖｕ２＝（２／√３）Ｖｃ・ｓｉｎθ−Ｖ０　　　　　　　　　　（２）
Ｖ３＝−１−ＭＩＮ（Ｖｕ１，Ｖｖ１，Ｖｗ１）
（但し、三角波の頂点＝１、三角波の下点＝−１とする）　　　（３）
Ｖｕ１＊＝（２√３）Ｖｃ・ｓｉｎθ＋Ｖ３＋Ｖ０　　　　　　　　　　（５）
Ｖｕ２＊＝（２√３）Ｖｃ・ｓｉｎθ＋Ｖ３−Ｖ０　　　（６）
とする。
【００５１】
これによって、図１０の場合と同様に、補正波Ｖ３を重畳することによって、相電流がコンデンサ３８の電位Ｖｃを負側で超える部分について、超過分が減算されることになり、相電位の最小値がコンデンサ３８の電圧Ｖｃの負側に一致する。従って、コンデンサ３８の電圧Ｖｃの利用率を最大にして、変調信号Ｖｕ１＊、Ｖｕ２＊の振幅を小さくして、最大出力トルクを向上させることができる。
【００５２】
以上、本発明の実施の形態について実施形態を用いて説明したが、本発明のこうした実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である動力出力装置２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】２Ｙモータ２２の三相コイル２４と三相コイル２６との関係を説明する説明図である。
【図３】三相コイル２４の中性点と三相コイル２６の中性点との電位差Ｖ０１２が直流電源４０の電圧Ｖｂよりも小さい状態における電流の流れを２Ｙモータ２２の三相コイル２４，２６の漏れインダクタンスに着目して説明する説明図である。
【図４】三相コイル２４の中性点と三相コイル２６の中性点との電位差Ｖ０１２が直流電源４０の電圧Ｖｂよりも大きい状態における電流の流れを２Ｙモータ２２の三相コイル２４，２６の漏れインダクタンスに着目して説明する説明図である。
【図５】三相コイル２４の中性点の電位Ｖ０１と三相コイル２６の中性点の電位Ｖ０２との差が直流電源４０の電圧Ｖｂとなるよう操作したときの三相コイル２４，２６の各相電位Ｖｕ１，Ｖｖ１，Ｖｗ１，Ｖｕ２，Ｖｖ２，Ｖｗ２の波形の一例を示す説明図である。
【図６】実施形態の動力出力装置２０の電子制御ユニット５０により実行される駆動制御を制御ブロックとして示すブロック図である。
【図７】３次高調波を重畳して２Ｙモータ２２の三相コイル２４，２６に各々対応する変調信号を得る様子を説明する説明図である。
【図８】第２実施形態の動力出力装置１２０の構成の概略を示す構成図である。
【図９】電流センサ１６１により検出されるｕ相加算電流Ｉｕ（＝Ｉｕ１＋Ｉｕ２）の一例を示す図である。
【図１０】各相の変調波の最大値とコンデンサ電圧の差についての補正波を重畳して２Ｙモータ２２の三相コイル２４，２６に各々対応する変調信号を得る様子を説明する説明図である。
【図１１】各相の変調波の最大値とコンデンサ電圧の差についての補正波を重畳して２Ｙモータ２２の三相コイル２４，２６に各々対応する変調信号を得る様子を説明する説明図である。
【符号の説明】
２０，１２０　動力出力装置、２２，１２２　２Ｙモータ、２４，２６　三相コイル、３０，３２，１３０，１３２　インバータ回路、３４，１３４　正極母線、３６，１３６　負極母線、３８，１３８　コンデンサ、４０，１４０　直流電源、５０，１５０　電子制御ユニット、５２，１５２　ＣＰＵ、５４，１５４ＲＯＭ、５６，１５６　ＲＡＭ、６１〜６７，１６１，１６２　電流センサ、６８，１６８　回転角センサ、７０，７２，１７０，１７２　電圧センサ、Ｔ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６　トランジスタ、Ｄ１１〜Ｄ１６，Ｄ２１〜Ｄ２６
ダイオード。
【図１】
2004120853.tif 000004
【図２】
2004120853.tif 000005
【図３】
2004120853.tif 000006
【図４】
2004120853.tif 000007
【図５】
2004120853.tif 000008
【図６】
2004120853.tif 000009
【図７】
2004120853.tif 000010
【図８】
2004120853.tif 000011
【図９】
2004120853.tif 000012
【図１０】
2004120853.tif 000013
【図１１】
2004120853.tif 000014