(57)【要約】【課題】  専用のインバータを設けることなく単相交流電圧を出力可能な回転電機駆動装置を提供する。【解決手段】  ＡＣコンセント３６は、電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２と接続される。電力線ＡＣＬ１は、モータジェネレータＭＧ１の中性点と接続され、電力線ＡＣＬ２は、モータジェネレータＭＧ２におけるＵ相コイルの反中性点側に接続される。インバータ３２は、モータジェネレータＭＧ１の中性点を所定の零相電圧に制御する。インバータ３４は、外部と商用交流電力のやり取りが行なわれるとき、Ｕ相アーム３４２をオフし、Ｖ，Ｗ相アームをスイッチング制御して、電力線ＡＣＬが接続されたＵ相ラインＵＬ２を所望の電圧に制御する。【選択図】        図２
2005318682.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２の多相交流回転電機と、
前記第１および第２の多相交流回転電機をそれぞれ通電制御する第１および第２のインバータと、
前記第１および第２のインバータに直流電力を供給する直流電源と、
前記第１の多相交流回転電機における各相コイルの中性点および前記第２の多相交流回転電機におけるいずれかのコイルの反中性点側にそれぞれ接続され、外部と電力のやり取りを行なう第１および第２の電力線と、
前記第１の多相交流回転電機における前記中性点が第１の電圧となるように前記第１のインバータを制御し、前記第２の多相交流回転電機における前記いずれかのコイルの反中性点側が第２の電圧となるように前記第２のインバータを制御する制御装置とを備える回転電機駆動装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記第１および第２の電圧の電圧差が商用交流電圧となるように前記第１および第２のインバータを制御する、請求項１に記載の回転電機駆動装置。
【請求項３】
前記制御装置は、さらに、前記第１および第２の電力線に外部から入力電圧を受けたとき、前記第２の多相交流回転電機における各コイルと前記第２のインバータとを用いて前記入力電圧が昇圧されるように前記第２のインバータを制御し、
前記直流電源は、前記第２の多相交流回転電機における各コイルと前記第２のインバータとを用いて昇圧された昇圧電圧によって充電される、請求項１または請求項２に記載の回転電機駆動装置。
【請求項４】
前記入力電圧は、商用交流電圧である、請求項３に記載の回転電機駆動装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記第２の電力線が接続される前記第２の多相交流回転電機のコイルに対応する前記第２のインバータの第１のアームの各スイッチング素子をオフし、前記第１のアーム以外の前記第２のインバータの第２のアーム群の各スイッチング素子をスイッチング制御する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の回転電機駆動装置。
【請求項６】
前記制御装置は、前記第１および第２の電力線を介して外部と電力のやり取りが行なわれているとき、前記第２の多相交流回転電機に駆動力が発生しないように前記第２のインバータを制御する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の回転電機駆動装置。
【請求項７】
前記直流電源と前記第１および第２のインバータが接続される直流ラインとの間に接続され、前記直流ラインを所定の電圧レベルに制御するコンバータをさらに備える、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の回転電機駆動装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の回転電機駆動装置を備える車両。
【請求項９】
前記第１の多相交流回転電機に接続される内燃機関をさらに備え、
前記第１の多相交流回転電機は、前記内燃機関が発生する動力を交流電力に変換して前記第１のインバータへ供給し、
前記第１のインバータは、前記第１の多相交流回転電機から受ける交流電力を整流して前記直流電源に供給し、
前記制御装置は、前記第１および第２の電力線に接続される外部負荷に応じて前記内燃機関の回転数を制御する、請求項８に記載の車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転電機駆動装置およびそれを備えた車両に関し、特に、２つの多相交流回転電機を備え、これらの回転電機に含まれる複数のコイルを用いて外部と単相交流電力を授受可能な回転電機駆動装置およびそれを備えた車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、モータジェネレータを動力源とするハイブリッド自動車（Ｈｙｂｒｉｄ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）や電気自動車（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）を商用電源（ＡＣ１００Ｖ電源）として利用する提案がなされている。すなわち、非常・災害時の非常用電源や、キャンプ地など周囲に商用電源設備がないときの商用電源として、ハイブリッド自動車等を利用しようというものである。そして、このような利用方法は、ハイブリッド自動車等の商品価値を高めるものである。
【０００３】
このような商用電源として利用し得る自動車としては、二次電池と、二次電池からの直流電力をＡＣ１００Ｖ電力に変換してコンセントへ出力するためのＡＣ１００Ｖインバータとを備えた自動車が知られている（たとえば、特許文献１参照。）。
【０００４】
この特許文献１で開示される自動車によれば、ＡＣ１００Ｖインバータや車両制御システム、二次電池などの状態に基づいてＡＣ１００Ｖ出力の出力可否が決定されるので、車両の良好な駆動制御を確保することができるとともに、二次電池からの電力を用いてＡＣ１００Ｖ出力を行なうことができる。
【特許文献１】特開２００２−３７４６０４号公報（第１図）
【特許文献２】特開平４−２９５２０２号公報
【特許文献３】特許第３２１９０３９号公報
【特許文献４】特開２００２−２１８７９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１で開示される自動車は、ＡＣ１００Ｖ出力用に専用のインバータを設ける必要がある。
【０００６】
また、商用電力を自動車から外部へ出力するだけでなく、自動車に搭載される二次電池を外部商用電源から充電することができれば、自動車の商品価値をさらに高めることができる。
【０００７】
そこで、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、専用のインバータを設けることなく単相交流電圧を出力可能な回転電機駆動装置を提供することである。
【０００８】
また、この発明の別の目的は、専用のインバータを設けることなく、単相交流電圧を出力可能であり、かつ、外部からの単相交流電源によって二次電池を充電可能な回転電機駆動装置を提供することである。
【０００９】
また、この発明の別の目的は、専用のインバータを設けることなく単相交流電圧を出力可能な回転電機駆動装置を備えた車両を提供することである。
【００１０】
また、この発明の別の目的は、専用のインバータを設けることなく、単相交流電圧を出力可能であり、かつ、外部からの単相交流電源によって二次電池を充電可能な回転電機駆動装置を備えた車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明によれば、回転電機駆動装置は、第１および第２の多相交流回転電機と、第１および第２の多相交流回転電機をそれぞれ通電制御する第１および第２のインバータと、第１および第２のインバータに直流電力を供給する直流電源と、第１の多相交流回転電機における各相コイルの中性点および第２の多相交流回転電機におけるいずれかのコイルの反中性点側にそれぞれ接続され、外部と電力のやり取りを行なう第１および第２の電力線と、第１の多相交流回転電機における中性点が第１の電圧となるように第１のインバータを制御し、第２の多相交流回転電機におけるいずれかのコイルの反中性点側が第２の電圧となるように第２のインバータを制御する制御装置とを備える。
【００１２】
好ましくは、制御装置は、第１および第２の電圧の電圧差が商用交流電圧となるように第１および第２のインバータを制御する。
【００１３】
好ましくは、制御装置は、さらに、第１および第２の電力線に外部から入力電圧を受けたとき、第２の多相交流回転電機における各コイルと第２のインバータとを用いて入力電圧が昇圧されるように第２のインバータを制御し、直流電源は、第２の多相交流回転電機における各コイルと第２のインバータとを用いて昇圧された昇圧電圧によって充電される。
【００１４】
好ましくは、入力電圧は、商用交流電圧である。
【００１５】
好ましくは、制御装置は、第２の電力線が接続される第２の多相交流回転電機のコイルに対応する第２のインバータの第１のアームの各スイッチング素子をオフし、第１のアーム以外の第２のインバータの第２のアーム群の各スイッチング素子をスイッチング制御する。
【００１６】
好ましくは、制御装置は、第１および第２の電力線を介して外部と電力のやり取りが行なわれているとき、第２の多相交流回転電機に駆動力が発生しないように第２のインバータを制御する。
【００１７】
好ましくは、回転電機駆動装置は、直流電源と第１および第２のインバータが接続される直流ラインとの間に接続され、直流ラインを所定の電圧レベルに制御するコンバータをさらに備える。
【００１８】
また、この発明によれば、車両は、上述したいずれかの回転電機駆動装置を備える。
【００１９】
好ましくは、車両は、第１の多相交流回転電機に接続される内燃機関をさらに備え、第１の多相交流回転電機は、内燃機関が発生する動力を交流電力に変換して第１のインバータへ供給し、第１のインバータは、第１の多相交流回転電機から受ける交流電力を整流して直流電源に供給し、制御装置は、第１および第２の電力線に接続される外部負荷に応じて内燃機関の回転数を制御する。
【発明の効果】
【００２０】
この発明による回転電機駆動装置においては、第１の多相交流回転電機の中性点および第２の多相交流回転電機におけるいずれかのコイルの反中性点側にそれぞれ外部と電力のやり取りを行なう第１および第２の電力線が接続され、制御装置は、第１の多相交流回転電機の中性点が第１の電圧となるように第１のインバータを制御し、第２の多相交流回転電機の上記コイルの反中性点側が第２の電圧となるように第２のインバータを制御するので、第１および第２の電力線から所望の単相電圧が出力される。そして、その際、第２の多相交流回転電機におけるコイルは、高周波（キャリア周波数成分）ノイズを除去する出力フィルタとして機能する。
【００２１】
したがって、この発明によれば、単相交流電圧を出力するための専用インバータを設けることなく、第１および第２の多相交流回転電機とそれらを駆動制御する第１および第２のインバータとを用いて単相交流電圧を外部へ出力することができる。そして、第２の多相交流回転電機のコイルにより構成される出力フィルタによって、電圧リップルの少ない理想的な単相交流電圧が出力される。
【００２２】
また、この発明による回転電機駆動装置においては、外部から入力電圧を受けたとき、第２の多相交流回転電機のコイルおよび第２のインバータは、昇圧チョッパ回路として機能する。
【００２３】
したがって、この発明によれば、単相交流電圧を入出力するための専用インバータを設けることなく、外部から入力される単相交流電圧を昇圧して直流電源を充電することができる。
【００２４】
また、この発明による回転電機駆動装置においては、制御装置は、第２の電力線に接続されたコイルに対応する第２のインバータのアームの各スイッチング素子をオフし、その他の各スイッチング素子をスイッチング制御するので、第２の電力線と第２のインバータとの間で第２の多相交流回転電機により直列コイルが構成される。
【００２５】
したがって、この発明によれば、第１および第２の電力線を介して外部と電力のやり取りが行なわれるとき、第２の多相交流回転電機のインダクタンスを十分に有効利用することができる。
【００２６】
また、この発明による車両は、上述した回転電機駆動装置を備える。
【００２７】
したがって、この発明によれば、専用インバータを備えることなく、外部と単相交流電圧の授受を行うことができる。また、専用インバータを備えないので、車両のコスト増加や重量増加、大型化などを招くことはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
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。
【００２９】
［実施の形態１］
図１は、この発明による回転電機駆動装置が搭載された車両の一例として示されるハイブリッド自動車の構成を示す概略図である。
【００３０】
図１を参照して、ハイブリッド自動車１０は、バッテリ１２と、パワーコントロールユニット（Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ、以下「ＰＣＵ」と称する。）１４と、動力出力装置１６と、ディファレンシャルギア（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｇｅａｒ、以下「ＤＧ」と称する。）１８と、前輪２０Ｒ，２０Ｌと、後輪２２Ｒ，２２Ｌと、フロントシート２４Ｒ，２４Ｌと、リアシート２６とを備える。
【００３１】
バッテリ１２は、たとえば、リアシート２６の後方に配設される。ＰＣＵ１４は、たとえば、フロントシート２４Ｒ，２４Ｌの下部に位置するフロア下領域に配設される。動力出力装置１６は、たとえば、ダッシュボード２８の前方のエンジンルームに配設される。そして、ＰＣＵ１４は、バッテリ１２および動力出力装置１６と電気的に接続される。また、動力出力装置１６は、ＤＧ１８と連結される。
【００３２】
直流電源であるバッテリ１２は、たとえば、ニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池からなり、直流電圧をＰＣＵ１４へ供給するとともに、ＰＣＵ１４からの直流電圧によって充電される。
【００３３】
ＰＣＵ１４は、バッテリ１２から受ける直流電圧を昇圧し、その昇圧された昇圧電圧を交流電圧に変換して動力出力装置１６に含まれるモータジェネレータ（図示せず）を駆動制御する。また、ＰＣＵ１４は、動力出力装置１６に含まれるモータジェネレータが発電した交流電圧を直流電圧に変換してバッテリ１２を充電する。
【００３４】
さらに、ＰＣＵ１４は、バッテリ１２からの直流電圧を商用交流電圧に変換して外部へ出力することができる。また、さらに、ＰＣＵ１４は、外部から商用交流電圧を受け、その受けた商用交流電圧を昇圧してバッテリ１２を充電することができる。このＰＣＵ１４の構成については、後ほど詳しく説明する。
【００３５】
動力出力装置１６は、エンジン（図示せず）および／またはモータジェネレータによる動力をＤＧ１８へ出力する。また、動力出力装置１６は、前輪２０Ｒ，２０Ｌの回転力によって発電し、その発電された電力をＰＣＵ１４に供給する。さらに、動力出力装置１６は、エンジンの動力を用いてモータジェネレータにより電力を発電し、その発電された電力をＰＣＵ１４に供給することができる。
【００３６】
ＤＧ１８は、動力出力装置１６から受ける動力を前輪２０Ｒ，２０Ｌに伝達するとともに、前輪２０Ｒ，２０Ｌの回転力を動力出力装置１６に伝達する。
【００３７】
図２は、図１に示したＰＣＵ１４の主要部の構成を示す回路図である。
【００３８】
図２を参照して、ＰＣＵ１４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０と、インバータ３２，３４と、ＡＣコンセント３６と、制御装置３８と、コンデンサＣと、電源ラインＬ１，Ｌ２と、接地ラインＬ３とを含む。ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、電源ラインＬ１および接地ラインＬ３を介してバッテリ１２と接続される。インバータ３２，３４は、電源ラインＬ２および接地ラインＬ３を介してＤＣ／ＤＣコンバータ３０と接続される。インバータ３２，３４には、それぞれモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２が接続される。ＡＣコンセント３６は、電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２と接続される。そして、電力線ＡＣＬ１は、モータジェネレータＭＧ１の中性点に接続され、電力線ＡＣＬ２は、モータジェネレータＭＧ２のＵ相ラインＵＬ２に接続されている。また、モータジェネレータＭＧ１には、エンジンＥＮＧが接続されている。
【００３９】
インバータ３２，３４とそれぞれ接続されるモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、図１に示した動力出力装置１６に含まれる。モータジェネレータＭＧ１は、３相交流同期電動発電機であって、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相ラインＵＬ１，ＶＬ１，ＷＬ１を介してインバータ３２と接続され、インバータ３２から受ける交流電力によって駆動力を発生する。また、モータジェネレータＭＧ１は、動力出力装置１６に含まれるエンジンＥＮＧが発生した動力を交流電力に変換し、その交流電力をＵ，Ｖ，Ｗ各相ラインＵＬ１，ＶＬ１，ＷＬ１を介してインバータ３２に供給する。
【００４０】
モータジェネレータＭＧ２は、３相交流同期電動機であって、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相ラインＵＬ２，ＶＬ２，ＷＬ２を介してインバータ３４と接続され、インバータ３４から受ける交流電力によって駆動力を発生する。また、ＡＣコンセント３６から外部へＰＣＵ１４が商用交流電圧を出力するときは、モータジェネレータＭＧ２は、高周波除去フィルタとして機能し、ＰＣＵ１４の外部からＡＣコンセント３６に入力される商用交流電力によってバッテリ１２を充電するときは、モータジェネレータＭＧ２は、インバータ３４とともに、入力される商用交流電圧を昇圧する昇圧チョッパ回路を構成する。これらについては、後ほど詳しく説明する。
【００４１】
ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、パワートランジスタＱ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２と、リアクトルＬとからなる。パワートランジスタＱ１，Ｑ２は、電源ラインＬ２と接地ラインＬ３との間に直列に接続され、制御装置３８からの制御信号をベースに受ける。各パワートランジスタＱ１，Ｑ２のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すようにダイオードＤ１，Ｄ２がそれぞれ接続される。
【００４２】
リアクトルＬは、バッテリ１２の正極と接続される電源ラインＬ１に一端が接続され、パワートランジスタＱ１のエミッタとパワートランジスタＱ２のコレクタとの接続点に他端が接続される。そして、リアクトルＬは、パワートランジスタＱ２のスイッチング動作に応じてコイルに流される電流を磁場エネルギーとして蓄積することによってバッテリ１２からの直流電圧を昇圧し、その昇圧された直流電圧をパワートランジスタＱ２がオフされたタイミングに同期してダイオードＤ１を介して電源ラインＬ２に供給する。
【００４３】
このＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、制御装置３８からの制御信号に基づいて、バッテリ１２から受ける直流電圧を昇圧して電源ラインＬ２を電圧ＶＣに制御する。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、電源ラインＬ２から受ける直流電圧をバッテリ電圧に降圧してバッテリ１２を充電する。
【００４４】
インバータ３２は、Ｕ相アーム３２２、Ｖ相アーム３２４およびＷ相アーム３２６からなる。各相アームは、電源ラインＬ２と接地ラインＬ３との間に並列に接続される。Ｕ相アーム３２２は、直列に接続されたパワートランジスタＱ１１，Ｑ１２からなり、Ｖ相アーム３２４は、直列に接続されたパワートランジスタＱ１３，Ｑ１４からなり、Ｗ相アーム３２６は、直列に接続されたパワートランジスタＱ１５，Ｑ１６からなる。また、各パワートランジスタＱ１１〜Ｑ１６のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ１１〜Ｄ１６がそれぞれ接続されている。
【００４５】
そして、各相アームにおける各パワートランジスタの接続点は、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相ラインＵＬ１，ＶＬ１，ＷＶ１を介してモータジェネレータＭＧ１におけるＵ，Ｖ，Ｗ各相コイルの反中性点側にそれぞれ接続されている。
【００４６】
このインバータ３２は、制御装置３８からの制御信号に基づいて、電源ラインＬ２から受ける直流電圧を交流電圧に変換し、その変換した交流電圧をＵ，Ｖ，Ｗ各相ラインＵＬ１，ＶＬ１，ＷＶ１を介してモータジェネレータＭＧ１へ出力してモータジェネレータＭＧ１を駆動制御する。また、インバータ３２は、モータジェネレータＭＧ１によって発電された交流電圧をＵ，Ｖ，Ｗ各相ラインＬＵ１，ＬＶ１，ＬＷ１から受け、その受けた交流電圧を直流電圧に整流して電源ラインＬ２に供給する。
【００４７】
ここで、インバータ３２は、制御装置３８からの制御信号に基づいて、ＡＣコンセント３６に接続される電力線ＡＣＬ１が接続されたモータジェネレータＭＧ１の中性点の電圧レベルがＶＣ／２となるように、各パワートランジスタＱ１１〜Ｑ１６のスイッチング動作を行なう。すなわち、インバータ３２は、モータジェネレータＭＧ１を駆動制御しつつ、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相アーム３２２，３２４，３２６における上下アームのデューティ比が制御装置３８により調整されることによって、モータジェネレータＭＧ１の零相電圧をＶＣ／２に制御する。
【００４８】
インバータ３４は、Ｕ相アーム３４２、Ｖ相アーム３４４およびＷ相アーム３４６からなる。各相アームは、電源ラインＬ２と接地ラインＬ３との間に並列に接続される。Ｕ相アーム３４２は、直列に接続されたパワートランジスタＱ２１，Ｑ２２からなり、Ｖ相アーム３４４は、直列に接続されたパワートランジスタＱ２３，Ｑ２４からなり、Ｗ相アーム３４６は、直列に接続されたパワートランジスタＱ２５，Ｑ２６からなる。また、各パワートランジスタＱ２１〜Ｑ２６のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ２１〜Ｄ２６がそれぞれ接続されている。
【００４９】
そして、各相アームにおける各パワートランジスタの接続点は、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相ラインＵＬ２，ＶＬ２，ＷＶ２を介してモータジェネレータＭＧ２におけるＵ，Ｖ，Ｗ各相コイルの反中性点側にそれぞれ接続されている。
【００５０】
このインバータ３４は、制御装置３８からの制御信号に基づいて、電源ラインＬ２から受ける直流電圧を交流電圧に変換し、その変換した交流電圧をＵ，Ｖ，Ｗ各相ラインＵＬ２，ＶＬ２，ＷＶ２を介してモータジェネレータＭＧ２へ出力してモータジェネレータＭＧ２を駆動制御する。
【００５１】
また、ＡＣコンセント３６から外部へＰＣＵ１４が商用交流電圧を出力するとき、インバータ３４は、制御装置３８からの制御信号に基づいて、ＡＣコンセント３６に接続される電力線ＡＣＬ２が接続されたモータジェネレータＭＧ２のＵ相ラインＵＬ２の電圧レベルが（ＶＣ／２＋１００√２ｓｉｎ（２πｆｔ））（「ｆ」は、商用交流電圧の周波数を表わし、ｆ＝５０Ｈｚまたは６０Ｈｚである。以下同じ。）となるように、各パワートランジスタＱ２１〜Ｑ２６のスイッチング動作を行なう。すなわち、インバータ３４は、Ｕ相ラインＵＬ２を上記電圧レベルに制御するために、制御装置３８からの制御信号に基づいて、Ｕ相アーム３４２におけるパワートランジスタＱ２１，Ｑ２２をいずれもオフし、Ｖ，Ｗ各相アーム３４４，３４６の各パワートランジスタＱ２３〜Ｑ２６をＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御して、電源ラインＬ２から受ける直流電圧ＶＣを上記の電圧（ＶＣ／２＋１００√２ｓｉｎ（２πｆｔ））に変換する。
【００５２】
ここで、インバータ３４からの出力電圧には、ＰＷＭ制御による高周波のキャリア周波数成分が重畳されているところ、モータジェネレータＭＧ２における各相コイルは、この高周波ノイズを除去する出力フィルタとして機能する。そして、モータジェネレータＭＧ２における各相コイルを出力フィルタとしてみた場合、Ｖ相ラインＶＬ２と電力線ＡＣＬ２との間では、直列接続された２つのＶ，Ｕ相コイルによって出力フィルタが構成され、Ｗ相ラインＷＬ２と電力線ＡＣＬ２との間では、直列接続された２つのＷ，Ｕ相コイルによって出力フィルタが構成される。したがって、このＰＣＵ１４においては、モータジェネレータＭＧ２における各コイルが十分に有効利用され、電圧リップルの少ない理想的な商用交流電圧をＡＣコンセント３６から出力することができる。
【００５３】
さらに、ＰＣＵ１４の外部からＡＣコンセント３６に入力される商用交流電力によってバッテリ１２を充電するとき、インバータ３４は、モータジェネレータＭＧ２の各相コイルとともに昇圧チョッパ回路として機能し、昇圧した昇圧電圧を電源ラインＬ２および接地ラインＬ３からなる直流ラインに供給する。すなわち、インバータ３４は、外部からＡＣコンセント３６を介してモータジェネレータＭＧ２のＵ相ラインＵＬ２と接続された電力線ＡＣＬ２に入力される商用交流電圧を昇圧するために、制御装置３８からの制御信号に基づいて、Ｕ相アーム３４２におけるパワートランジスタＱ２１，Ｑ２２をいずれもオフし、Ｖ，Ｗ各相アーム３４４，３４６の各パワートランジスタＱ２３〜Ｑ２６をスイッチング制御する。これによって、ＡＣコンセント３６から供給される電流がモータジェネレータＭＧ２の各相コイルに磁場エネルギーとして蓄積され、その蓄積されたエネルギーがＶ，Ｗ各相アーム３４４，３４６を介して放出され、昇圧電圧が電源ラインＬ２および接地ラインＬ３からなる直流ラインに供給される。
【００５４】
ここで、モータジェネレータＭＧ２における各相コイルは、上述のように、昇圧チョッパ回路において磁場エネルギーを蓄積するインダクタンスとして機能する。そして、モータジェネレータＭＧ２における各相コイルを昇圧チョッパ回路において磁場エネルギーを蓄積するインダクタンスとしてみた場合、電力線ＡＣＬ２とＶ相ラインＶＬ２との間では、直列接続された２つのＵ，Ｖ相コイルによるインダクタンスが構成され、電力線ＡＣＬ２とＷ相ラインＷＬ２との間では、直列接続された２つのＵ，Ｗ相コイルによるインダクタンスが構成される。したがって、このＰＣＵ１４においては、モータジェネレータＭＧ２における各コイルを十分に有効利用して昇圧動作を行なうことができる。
【００５５】
ＡＣコンセント３６は、このＰＣＵ１４から外部へ商用交流電力を出力するため、または外部からＰＣＵ１４に商用交流電力を供給するための入出力ソケットである。ＡＣコンセント３６は、モータジェネレータＭＧ１の中性点に接続される電力線ＡＣＬ１およびモータジェネレータＭＧ２のＵ相ラインＵＬ２に接続されるＡＣＬ２と接続される。コンデンサＣは、電源ラインＬ２と接地ラインＬ３との間に設けられ、電源ラインＬ２の電圧レベルを平滑化する。
【００５６】
制御装置３８は、ＤＣ／ＤＣコントローラ４０と、ＭＧ１コントローラ４２と、ＭＧ２コントローラ４４と、エンジンコントローラ４６と、ＡＣ電源コントローラ４８とを含む。
【００５７】
ＤＣ／ＤＣコントローラ４０は、電源ラインＬ２の電圧レベルがＶＣとなるようにＤＣ／ＤＣコンバータ３０を制御する。ＤＣ／ＤＣコントローラ４０は、ＡＣ電源コントローラ４８から電圧指令ＶＣｒｅｆを受け、その受けた電圧指令ＶＣｒｅｆに基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０に含まれるパワートランジスタＱ１，Ｑ２のスイッチング動作を制御する。
【００５８】
ＭＧ１コントローラ４２は、エンジンＥＮＧの効率が最大となるようにモータジェネレータＭＧ１が回転し、かつ、モータジェネレータＭＧ１の中性点の電圧レベルがＶＣ／２となるようにインバータ３２を制御する。ＭＧ１コントローラ４２は、ＡＣ電源コントローラ４８からモータジェネレータＭＧ１の回転数指令Ｎｒｅｆおよび中性点電圧指令ＶＮｒｅｆ（＝ＶＣｒｅｆ／２）を受け、その受けた回転数指令Ｎｒｅｆおよび中性点電圧指令ＶＮｒｅｆに基づいてＰＷＭ信号を生成し、その生成したＰＷＭ信号をインバータ３２に含まれるパワートランジスタＱ１１〜Ｑ１６へ出力する。
【００５９】
ＭＧ２コントローラ４４は、モータジェネレータＭＧ１が所望のトルクおよび回転数で回転するようにインバータ３４を制御する。また、ＰＣＵ１４が外部へ商用交流電圧を出力するとき、ＭＧ２コントローラ４４は、ＡＣ電源コントローラ４８から電圧指令ＶＵｒｅｆを受け、その受けた電圧指令ＶＵｒｅｆに基づいて、モータジェネレータＭＧ２のＵ相ラインＵＬ２の電圧が（ＶＣ／２＋１００√２ｓｉｎ（２πｆｔ））となるようにインバータ３４を制御する。さらに、外部からの商用交流電力によってバッテリ１２を充電するとき、ＭＧ２コントローラ４４は、モータジェネレータＭＧ２およびインバータ３４が昇圧チョッパ回路として動作するようにインバータ３４を制御する。
【００６０】
ここで、ＡＣコンセント３６から商用交流電圧の入出力が行なわれるとき、ＭＧ２コントローラ４４は、Ｕ相アーム３４２におけるパワートランジスタＱ２１，Ｑ２２をいずれもオフさせ、Ｖ，Ｗ各相アーム３４４，３４６におけるパワートランジスタＱ２３〜Ｑ２６をスイッチング制御する。そして、ＭＧ２コントローラ４４は、モータジェネレータＭＧ２に駆動力が発生しないようにするため、モータジェネレータＭＧ２に対して、たとえばｄ軸電流のみが発生されるようにインバータ３４のスイッチング動作を制御する。
【００６１】
エンジンコントローラ４６は、エンジンＥＮＧによる出力指令ＰｒｅｆをＡＣ電源コントローラ４８から受け、その受けた出力指令Ｐｒｅｆに基づいてエンジンＥＮＧを制御する。
【００６２】
ＡＣ電源コントローラ４８は、ＡＣコンセント３６から出力電圧Ｖ＊を受け、ＡＣコンセント３６からの出力電圧が商用交流電圧となるように、ＤＣ／ＤＣコントローラ４０、ＭＧ１コントローラ４２、ＭＧ２コントローラ４４およびエンジンコントローラ４６に対して各制御指令を出力する。すなわち、ＡＣ電源コントローラ４８は、商用交流電圧が出力されるために最適な電圧指令ＶＣｒｅｆを生成してＤＣ／ＤＣコントローラ４０へ出力する。また、ＡＣ電源コントローラ４８は、モータジェネレータＭＧ１の中性点電圧指令ＶＮｒｅｆ＝ＶＣｒｅｆ／２およびエンジン効率が最大となるモータジェネレータＭＧ１の回転数指令Ｎｒｅｆを生成してＭＧ１コントローラ４２へ出力する。
【００６３】
さらに、ＡＣ電源コントローラ４８は、モータジェネレータＭＧ２におけるＵ相ラインＵＬ２の電圧指令ＶＵｒｅｆ＝ＶＮｒｅｆ＋１００√２ｓｉｎ（２πｆｔ）を生成してＭＧ２コントローラ４４へ出力する。また、さらに、ＡＣ電源コントローラ４８は、ＡＣコンセント３６に接続される外部負荷やバッテリ１２のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）に応じてエンジンＥＮＧの出力指令Ｐｒｅｆを生成し、その生成した出力指令Ｐｒｅｆをエンジンコントローラ４６へ出力する。
【００６４】
なお、上記において、インバータ３２，３４は、それぞれ「第１および第２のインバータ」を構成する。また、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、それぞれ「第１および第２の多相交流回転電機」を構成する。
【００６５】
図３は、図２に示したＡＣコンセント３６において商用交流電圧が入出力されるときのモータジェネレータＭＧ２およびそれに接続されるインバータ３４の等価回路を示す回路図である。
【００６６】
図３を参照して、ＡＣコンセント３６（図示せず）において商用交流電圧が入出力されるとき、インバータ３４のＵ相アーム３４２におけるパワートランジスタＱ２１，Ｑ２２は、常時オフされる。したがって、この図３では、Ｕ相アーム３４２を図示していない。
【００６７】
モータジェネレータＭＧ２における各相コイルが高周波ノイズを除去する出力フィルタとして機能する場合、Ｖ相ラインＶＬ２と電力線ＡＣＬ２との間では、Ｖ，Ｕ各相コイルが直列接続されたフィルタが構成され、Ｗ相ラインＶＬ２と電力線ＡＣＬ２との間では、Ｗ，Ｕ各相コイルが直列接続されたフィルタが構成される。
【００６８】
また、モータジェネレータＭＧ２における各相コイルが昇圧チョッパ回路におけるインダクタンスとして機能する場合においても、電力線ＡＣＬ２とＶ相ラインＶＬ２との間では、Ｕ，Ｖ各相コイルが直列接続されたインダクタンスが構成され、電力線ＡＣＬ２とＷ相ラインＷＬ２との間では、Ｕ，Ｗ各相コイルが直列接続されたインダクタンスが構成される。
【００６９】
すなわち、この回路においては、モータジェネレータＭＧ２におけるコイルの漏れインダクタンスを利用するのではなく、直列接続された２つのコイルによって生成されるインダクタンスを利用するので、モータジェネレータＭＧ２のインダクタンスを有効に利用することができる。
【００７０】
図４，図５は、ＡＣコンセント３６から商用交流電圧が出力されるときの図３に示した等価回路における電流の流れを示した図である。
【００７１】
図４を参照して、電力線ＡＣＬ２から電力線ＡＣＬ１（図示せず）に向かって正の電圧を出力するとき、ＭＧ２コントローラ４４は、インバータ３４のＶ，Ｗ各相アーム３４４，３４６における上アームのパワートランジスタＱ２３，Ｑ２５をＰＷＭ制御する。そうすると、パワートランジスタＱ２３およびＶ，Ｕ各相コイルならびにパワートランジスタＱ２５およびＷ，Ｕ各相コイルを介して電源ラインＬ２から電力線ＡＣＬ２へ電流が流れる。
【００７２】
図５を参照して、電力線ＡＣＬ２から電力線ＡＣＬ１に向かって負の電圧を出力するとき、ＭＧ２コントローラ４４は、インバータ３４のＶ，Ｗ各相アーム３４４，３４６における下アームのパワートランジスタＱ２４，Ｑ２６をＰＷＭ制御する。そうすると、Ｕ，Ｖ各相コイルおよびパワートランジスタＱ２４ならびにＵ，Ｗ各相コイルおよびパワートランジスタＱ２６を介して電力線ＡＣＬ２から接地ラインＬ３へ電流が流れる。
【００７３】
これによって、電力線ＡＣＬ２に商用交流電圧を発生させることができる。
【００７４】
図６〜図９は、外部からＡＣコンセント３６に商用交流電圧が入力されるときの図３に示した等価回路における電流の流れを示した図である。
【００７５】
図６を参照して、電力線ＡＣＬ２の電圧が電力線ＡＣＬ１（図示せず）の電圧よりも低いとき、ＭＧ２コントローラ４４は、まず、インバータ３４のＶ，Ｗ各相アーム３４４，３４６における下アームのパワートランジスタＱ２４，Ｑ２６をオンする。そうすると、Ｕ，Ｖ各相コイルおよびパワートランジスタＱ２４ならびにＵ，Ｗ各相コイルおよびパワートランジスタＱ２６を介して電力線ＡＣＬ２から接地ラインＬ３へ電流が流れる。このとき、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相コイルに磁場エネルギーが蓄積される。
【００７６】
図７を参照して、ＭＧ２コントローラ４４は、続いて、パワートランジスタＱ２４，Ｑ２６をオフする。そうすると、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相コイルに蓄積された磁場エネルギーがインバータ３４のＶ，Ｗ各相アーム３４４，３４６における上アームのダイオードＤ２３，Ｄ２５を介して電源ラインＬ２に放出され、電源ラインＬ２に供給される。
【００７７】
すなわち、モータジェネレータＭＧ２のＵ，Ｖ，Ｗ各相コイルおよびインバータ３４のＶ，Ｗ相アームを用いて昇圧チョッパ回路が構成され、電力線ＡＣＬ２における商用交流電圧を昇圧して電源ラインＬ２に供給することができる。そして、この電源ラインＬ２に供給された昇圧電圧は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０によってバッテリ電圧に降圧され、バッテリ１２が充電される。
【００７８】
図８を参照して、電力線ＡＣＬ２の電圧が電力線ＡＣＬ１の電圧よりも高いとき、ＭＧ２コントローラ４４は、まず、インバータ３４のＶ，Ｗ各相アーム３４４，３４６における上アームのパワートランジスタＱ２３，Ｑ２５をオンする。そうすると、パワートランジスタＱ２３およびＶ，Ｕ各相コイルならびにパワートランジスタＱ２５およびＷ，Ｕ各相コイルを介して電源ラインＬ２から電力線ＡＣＬ２へ電流が流れる。このとき、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相コイルに磁場エネルギーが蓄積される。
【００７９】
図９を参照して、ＭＧ２コントローラ４４は、続いて、パワートランジスタＱ２３，Ｑ２５をオフする。そうすると、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相コイルに蓄積された磁場エネルギーによって、接地ラインＬ３からインバータ３４のＶ，Ｗ各相アーム３４４，３４６における下アームのダイオードＤ２４，Ｄ２６を介してモータジェネレータＭＧ２のＵ，Ｖ，Ｗ各相コイルに電流が流される。
【００８０】
すなわち、接地ラインＬ３から電流を吸上げることも電源ラインＬ２に電流を供給するのと同じように昇圧動作であるところ、この場合も、モータジェネレータＭＧ２のＵ，Ｖ，Ｗ各相コイルおよびインバータ３４のＶ，Ｗ相アームを用いて昇圧チョッパ回路が構成され、電力線ＡＣＬ２における商用交流電圧を昇圧することができる。そして、この昇圧電圧は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０によってバッテリ電圧に降圧され、バッテリ１２が充電される。
【００８１】
以上のように、この実施の形態によれば、商用交流電圧を出力するための専用インバータを設けることなく、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２とそれらを駆動制御するインバータ３２，３４とを用いて商用交流電圧をＡＣコンセント３６から外部へ出力することができる。そして、モータジェネレータＭＧ２の各相コイルにより構成される出力フィルタによって、電圧リップルの少ない理想的な商用交流電圧が出力される。
【００８２】
また、この実施の形態によれば、外部からＡＣコンセント３６に商用交流電圧が入力されるとき、モータジェネレータＭＧ２の各相コイルとインバータ３４によって昇圧チョッパ回路が構成されるので、商用交流電圧を入出力するための専用インバータを設けることなく、外部から入力される商用交流電圧を昇圧してバッテリ１２を充電することができる。
【００８３】
また、この実施の形態によれば、ＡＣコンセント３６を介して外部と商用交流電力のやり取りが行なわれるとき、電力線ＡＣＬ２とインバータ３４との間でモータジェネレータＭＧ２により直列コイルが構成されるので、モータジェネレータＭＧ２のインダクタンスを十分に有効利用することができる。
【００８４】
また、この実施の形態によれば、ハイブリッド自動車１０は、専用インバータを備えることなく、外部と商用交流電圧の授受を行なうことができ、また、専用インバータを備えないので、コスト増加や重量増加、大型化などを招くことはない。
【００８５】
また、この実施の形態によれば、ＡＣコンセント３６を介して外部と商用交流電力のやり取りが行なわれるとき、制御装置３８は、モータジェネレータＭＧ２に駆動力が発生しないようにインバータ３４を制御するので、安全性に十分に配慮したハイブリッド自動車１０が実現される。
【００８６】
なお、上記の実施の形態においては、モータジェネレータＭＧ１の中性点の電圧レベルが一定値の零相電圧ＶＣ／２に制御され、モータジェネレータＭＧ２のＵ相ラインＵＬ２の電圧が（ＶＣ／２＋１００√２ｓｉｎ（２πｆｔ））に制御されるものとしたが、モータジェネレータＭＧ１の中性点およびモータジェネレータＭＧ２のＵ相ラインＵＬ２の各電圧は、上記に限られるものではない。たとえば、モータジェネレータＭＧ１の中性点が交流電圧に制御され、モータジェネレータＭＧ２のＵ相ラインＵＬ２の電圧レベルが一定値に制御されてもよい。
【００８７】
また、上記の実施の形態においては、この発明によるモータ駆動装置が搭載される車両としてハイブリッド自動車の場合を代表的に説明したが、この発明の適用範囲は、ハイブリッド自動車に限られるものではない。たとえば、電気自動車や、二次電池を搭載する燃料電池車などエンジンが搭載されない自動車であっても、この発明を適用することができる。
【００８８】
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特許請求の範囲によって示され、特許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。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】この発明によるモータ駆動装置が搭載された車両の一例として示されるハイブリッド自動車の構成を示す概略図である。
【図２】図１に示すＰＣＵの主要部の構成を示す回路図である。
【図３】図２に示すＡＣコンセントにおいて商用交流電圧が入出力されるときのモータジェネレータＭＧ２およびそれに接続されるインバータの等価回路を示す回路図である。
【図４】ＡＣコンセントから商用交流電圧が出力されるときの図３に示した等価回路における電流の流れを示した第１の図である。
【図５】ＡＣコンセントから商用交流電圧が出力されるときの図３に示した等価回路における電流の流れを示した第２の図である。
【図６】外部からＡＣコンセントに商用交流電圧が入力されるときの図３に示した等価回路における電流の流れを示した第１の図である。
【図７】外部からＡＣコンセントに商用交流電圧が入力されるときの図３に示した等価回路における電流の流れを示した第２の図である。
【図８】外部からＡＣコンセントに商用交流電圧が入力されるときの図３に示した等価回路における電流の流れを示した第３の図である。
【図９】外部からＡＣコンセントに商用交流電圧が入力されるときの図３に示した等価回路における電流の流れを示した第４の図である。
【符号の説明】
【００９０】
１０  ハイブリッド自動車、１２  バッテリ、１４  ＰＣＵ、１６  動力出力装置、１８  ＤＧ、２０Ｒ，２０Ｌ  前輪、２２Ｒ，２２Ｌ  後輪、２４Ｒ，２２４  フロントシート、２６  リアシート、２８  ダッシュボード、３０  ＤＣ／ＤＣコンバータ、３２，３４  インバータ、３６  ＡＣコンセント、３８  制御装置、４０  ＤＣ／ＤＣコントローラ、４２  ＭＧ１コントローラ、４４  ＭＧ２コントローラ、４６  エンジンコントローラ、４８  ＡＣ電源コントローラ、３２２，３４２  Ｕ相アーム、３２４，３４４  Ｖ相アーム、３２６，３４６  Ｗ相アーム、ＭＧ１，ＭＧ２  モータジェネレータ、ＥＮＧ  エンジン、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ１１〜Ｑ１６，Ｑ２１〜Ｑ２６  パワートランジスタ、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ１１〜Ｄ１６，Ｄ２１〜Ｄ２６  ダイオード、Ｃ  コンデンサ、Ｌ  リアクトル、Ｌ１，Ｌ２，ＡＣＬ１，ＡＣＬ２  電源ライン、Ｌ３  接地ライン、ＵＬ１，ＵＬ２  Ｕ相ライン、ＶＬ１，ＶＬ２  Ｖ相ライン、ＷＬ１，ＷＬ２  Ｗ相ライン。
【図１】
2005318682.tif 000003
【図２】
2005318682.tif 000004
【図３】
2005318682.tif 000005
【図４】
2005318682.tif 000006
【図５】
2005318682.tif 000007
【図６】
2005318682.tif 000008
【図７】
2005318682.tif 000009
【図８】
2005318682.tif 000010
【図９】
2005318682.tif 000011