(57)【要約】【課題】新規の追加電源を設けることなく、新たな負荷へ電源供給可能な車両用電源装置を提供することを目的とする。【解決手段】ＨＶバッテリ１２のプラス端子をエアコンモータ１８の中性点に接続すると共に、エアコンインバータ２４に蓄電手段３０及び新負荷２８を接続し、電流センサ３４を設ける。そして、制御装置３６が、電流センサ３４の検出結果、及び新負荷２８の抵抗に基づいて、エアコンインバータ２４の中性点を流れる電流をオフセットするように、エアコンインバータ２４の各スイッチング素子のオンオフデューティを制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力が供給される中性点を有する三相モータと、
複数のスイッチング素子を含む、前記三相モータを駆動するためのインバータ回路と、
前記インバータ回路に接続され、前記中性点を介して前記インバータ回路を動作させるための電力を蓄電する蓄電手段と、
前記インバータ回路に接続された負荷と、
前記三相モータで消費される電流値以上の電流が前記中性点を流れるように、前記スイッチング素子のオンオフを制御して、前記インバータ回路から前記負荷への電力供給を制御する制御手段と、
を備えた車両用電源装置。
【請求項２】
前記インバータ回路から前記負荷への通電をオンオフするスイッチ手段を更に備え、
前記制御手段が、前記負荷への電力供給が不要な場合に、前記スイッチング手段をオフするように制御して、前記三相モータが必要とする電流が前記中性点を流れるように前記スイッチング素子のオンオフを制御し、
前記負荷への電力供給が必要な場合に、前記スイッチング手段をオンするように制御して、前記三相モータで消費される電流値以上の電流が前記中性点を流れるように、前記スイッチング素子のオンオフを制御する請求項１に記載の車両用電源装置。
【請求項３】
前記三相モータは、空調装置のコンプレッサを駆動するエアコンモータである請求項１又は請求項２に記載の車両用電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用電源装置にかかり、特に、ハイブリッド自動車等の車両で使用する電気加熱式触媒装置等に電源供給可能な車両用電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題等を考慮して、モータとエンジンとを併用して走行するハイブリッド自動車が注目を集めている。
【０００３】
ハイブリッド自動車では、エンジンを搭載しているので、排気ガスを浄化する触媒装置が必要であるが、この触媒装置は排気ガスを酸化、還元できる温度範囲が決まっており、温度が低下すると排気ガスの浄化能が低くなる。そこで、触媒装置として電気加熱式触媒装置（以下「ＥＨＣ（Electrical Heating Catalyzer）」とも称する。）を排気通路に設け、触媒温度が低下した場合に加熱することによって排気ガスを浄化する技術が提案されている。
【０００４】
このような電気加熱式触媒装置では、触媒を加熱するためのヒータ用の電源が必要となるため、例えば、特許文献１に記載の技術が提案されている。
【０００５】
特許文献１に記載の技術では、外部電源を利用して充電可能なプラグインハイブリッド車において、充電器の電圧変換部を用いて外部電源から蓄電池の充電時においては外部電源から、走行時においては蓄電池から、必要に応じて電気加熱式触媒装置の動作電力を供給することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２７４４７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、電気加熱式触媒装置のように電源が必要な新規の負荷をハイブリッド自動車に搭載する場合には、特許文献１に記載の技術のように、走行用のモータへ電力を供給する電源回路とは別に専用の電源回路が必要となり、例えば、図３に示すように、昇圧コンバータ等の電源回路を新規に追加する必要があった。
【０００８】
本発明は、上記事実を考慮して成されたもので、新規の追加電源を設けることなく、新たな負荷へ電源供給可能な車両用電源装置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】
【０００９】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、電力が供給される中性点を有する三相モータと、複数のスイッチング素子を含む、前記三相モータを駆動するためのインバータ回路と、前記インバータ回路に接続され、前記中性点を介して前記インバータ回路を動作させるための電力を蓄電する蓄電手段と、前記インバータ回路に接続された負荷と、前記三相モータで消費される電流値以上の電流が前記中性点を流れるように、前記スイッチング素子のオンオフを制御して、前記インバータ回路から前記負荷への電力供給を制御する制御手段と、を備えることを特徴としている。
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、三相モータは、中性点に電力供給が供給され、インバータ回路によって駆動される。
【００１１】
蓄電手段は、インバータ回路に接続され、中性点を介してインバータ回路を動作させるための電力が蓄電される。
【００１２】
そして、制御手段では、三相モータで消費される電流値以上の電流が中性点を流れるように、インバータ回路のスイッチング素子のオンオフを制御して、インバータ回路から負荷への電力供給が制御される。
【００１３】
すなわち、三相モータの中性点に電力を供給して、制御手段が、中性点を流れる電流を制御することによって、インバータに接続された負荷へ電力を供給することができる。従って、新規の追加電源を設けることなく、新たな負荷へ電源供給が可能となる。
【００１４】
なお、請求項２に記載の発明のように、インバータ回路から負荷への通電をオンオフするスイッチ手段を更に備えて、制御手段が、負荷への電力供給が不要な場合に、スイッチング手段をオフするように制御して、三相モータが必要とする電流が中性点を流れるようにスイッチング素子のオンオフを制御し、負荷への電力供給が必要な場合に、スイッチング手段をオンするように制御して、三相モータで消費される電流値以上の電流が中性点を流れるように、スイッチング素子のオンオフを制御するようにしてもよい。
【００１５】
また、三相モータとしては、請求項３に記載の発明のように、空調装置のコンプレッサを駆動するエアコンモータを適用するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように本発明によれば、三相モータの中性点に電力を供給して、中性点を流れる電流を制御することにより、新規の追加電源を設けることなく、新たな負荷へ電源供給可能な車両用電源装置を提供することができる、という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態に係わる車両用電源装置の一例を示す図である。
【図２】エアコンモータの中性点を流れる電流を説明するための図である。
【図３】新負荷のために昇圧コンバータ等の新たな電源回路を追加した例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態に係わる車両用電源装置の一例を示す図である。
【００１９】
本実施の形態に係わる車両用電源装置１０は、エンジンとモータを備えたハイブリッド自動車に搭載した例を説明する。
【００２０】
本実施の形態に係わる車両用電源装置１０は、ハイブリッド自動車等の走行用の電力を蓄電するＨＶバッテリ１２を備えている。車両用電源装置１０は、当該ＨＶバッテリ１２に蓄電された電力を用いて走行用モータ１４や、発電用モータ１６、エアコンモータ１８等を動作させる。
【００２１】
車両用電源装置１０は、走行用モータ１４や、発電用モータ１６、エアコンモータ１８等を動作させるための電源回路として、走行用モータ１４を駆動するための主機インバータ２０と、発電用モータ１６を駆動するための主機インバータ２２と、エアコンモータ１８を駆動するためのエアコンインバータ２４と、を備えている。なお、エアコンモータ１８は、車室内を空調する空調装置で使用する冷媒を循環させるコンプレッサを動作せるものとして説明する。
【００２２】
主機インバータ２０、２２は、昇降圧チョッパ回路からなる昇降圧コンバータ２６を介してＨＶバッテリ１２に接続されている。すなわち、ＨＶバッテリ１２から得られる電圧が昇降圧コンバータ２６によって所定の電圧に変換されて主機インバータ２０、２２に電力が供給される。そして、主機インバータ２０、２２では、昇降圧コンバータ２６から得られる電力によって三相モータからなる走行用モータ１４や発電用モータ１６が駆動される。
【００２３】
昇降圧コンバータ２６は、インダクタ、一対のスイッチング素子、及び一対のダイオードを有している。詳細には、一方のスイッチング素子の一端が、一方のダイオードのカソードに接続されると共に、主機インバータ２０、２２の入力側に接続され、一方のスイッチング素子の他端が、他方のスイッチング素子の一端、一方のダイオードのアノード、他方のダイオードのカソード、及びインダクタに接続され、他方のスイッチング素子の他端は、他方のダイオードのアノード及び主機インバータ２０、２２の入力側に接続されている。
【００２４】
主機インバータ２０、２２は、モータ（走行用モータ１４または発電用モータ１６）の各相に対応して、直列に接続された一対のスイッチング素子、及び直列に接続された一対のダイオードを備えている。一対のスイッチング素子、及び一対のダイオードは、それぞれ並列に接続されている。そして、一対のスイッチング素子間と、一対のダイオード間がモータ（走行用モータ１４または発電用モータ１６）の各相に接続され、所謂６アームのインバータ構成とされている。
【００２５】
また、エアコンインバータ２４は、基本的には、主機インバータ２０、２２と同様の構成とされており、エアコンモータ１８の各相に対応して、直列に接続された一対のスイッチング素子、及び直列に接続された一対のダイオードを備えており、一対のスイッチング素子、及び一対のダイオードがそれぞれ並列に接続されている。そして、一対のスイッチング素子間と、一対のダイオード間がエアコンモータ１８の各相に接続されている。
【００２６】
ところで、一般的には、主機インバータ２０、２２とモータ（走行用モータ１４または発電用モータ１６）のように、ＨＶバッテリ１２は、エアコンインバータ２４を介してエアコンモータ１８に接続される構成となるが、本実施の形態では、新たな負荷（新負荷）２８へ電力供給可能な構成とするために、エアコンモータ１８の中性点に電力を取り込むようにしている。
【００２７】
詳細には、ＨＶバッテリ１２のプラス端子がエアコンモータ１８の中性点に接続されると共に、エアコンインバータ２４に蓄電手段３０及び新負荷２８が接続されている。なお、蓄電手段としては、例えば、電界コンデンサが適用される。
【００２８】
蓄電手段３０及び新負荷２８は、図１に示すように、エアコンインバータ２４の一対のスイッチング素子や一対のダイオードと並列に接続されている。
【００２９】
また、新負荷２８と蓄電手段３０との間には、新負荷２８への電力供給をオンオフするためのリレースイッチ３２が設けられている。
【００３０】
本実施の形態では、ＨＶバッテリ１２の電力を蓄電手段３０に一旦蓄電してから、蓄電手段３０に蓄電された電力を用いてエアコンインバータ２４でエアコンモータ１８を動作させる。そして、エアコンインバータ２４のデューティを制御してエアコンモータ１８の中性点電位を制御することにより、エアコンインバータ２４と新負荷２８に同時に電力を供給するようになっている。
【００３１】
また、エアコンモータ１８の中性点電位を制御するために、ＨＶバッテリ１２のプラス端子と、エアコンモータ１８の中性点及び昇降圧コンバータ２６との間に電流センサ３４が設けられている。
【００３２】
さらに、主機インバータ２０、２２、及びエアコンインバータ２４の各スイッチング素子を制御するための制御装置３６が設けられており、制御装置３６によって各インバータの各スイッチング素子のオンオフが制御される。
【００３３】
制御装置３６には、リレースイッチ３２が接続されていると共に、電流センサ３４が接続されており、新負荷２８を動作させる必要がある場合に、リレースイッチ３２をオンすると共に、電流センサ３４の検出結果に基づいて、エアコンインバータ２４の各スイッチング素子のオンオフのデューティを制御することでエアコンモータ１８の中性点の電流を制御して、新負荷２８へ電力を供給するようになっている。
【００３４】
続いて、上述のように構成された本発明の実施の形態に係わる車両用電源装置１０の作用について説明する。
【００３５】
主機インバータ２０、２２については、必要とされるモータ出力を得るように、主機インバータ２０、２２の各スイッチング素子が制御装置３６に制御されることで、走行用モータ１４や発電量モータ１６が駆動される。この動作については、周知の動作であるため、説明を省略する。
【００３６】
一方、エアコンインバータ２４については、新負荷２８を使用しない場合には、制御装置３６は、リレースイッチ３２をオフして、エアコンモータ１８のみを駆動する。
【００３７】
すなわち、エアコンモータ１８は、中性点にＨＶバッテリ１２から電力が供給されるので、この電力がエアコンインバータ２４の上アーム側の各ダイオードを介して電界コンデンサ等の蓄電手段３０に一旦蓄電される。そして、蓄電手段３０に蓄電された電力を利用して、エアコンインバータ２４によってエアコンモータ１８が作動される。具体的には、主機インバータ２０、２２で必要とされる電力が予め分っているので、電流センサ３４の検出結果を取得して、電流センサ３４の検出結果に基づいて、エアコンモータ１８の中性点の電流値が予め定めた値（エアコンモータ１８が必要とする電流値）になるようにエアコンインバータ２４の各スイッチング素子のオンオフを制御する。すなわち、制御装置３６が、エアコンインバータ２４の各スイッチング素子のオンオフを制御することによって、蓄電手段３０に蓄電された電力でエアコンモータ１８が作動される。
【００３８】
また、新負荷２８に電力を供給する必要がある場合には、制御装置３６がリレースイッチ３２をオンする。例えば、新負荷として電気加熱式触媒装置を適用した場合には、触媒温度が低下して触媒を加熱する場合に制御装置３６がリレースイッチ３２をオンする。
【００３９】
この時、電流センサ３４の検出結果を取得して、電流センサ３４の検出結果に基づいて、エアコンモータ１８の中性点の電流値をオフセットするようにエアコンインバータ２４の各スイッチング素子のオンオフのデューティを制御する。
【００４０】
本実施の形態では、電流センサ３４は、主機インバータ２０、２２、及びエアコンインバータ２４を流れる全体の電流値を検出し、検出結果が制御装置３６に入力されるが、主機インバータ２０、２２、及びエアコンインバータ２４は、必要とされる電力量が予め分っているので、制御装置３６は、電流センサ３４の検出結果と、新負荷２８の抵抗と、から新負荷２８が必要な電力（電流）を算出する。
【００４１】
そして、制御装置３６は、電流センサ３４の検出結果、及び新負荷２８の抵抗に基づいて算出した必要な電力を得るように、エアコンインバータ２４の各スイッチング素子を制御する。すなわち、制御装置は、エアコンインバータ２４の中性点を流れる電流が、新負荷２８が必要とする電流分をオフセットするように、エアコンインバータ２４の各スイッチング素子のオンオフデューティを制御する。
【００４２】
例えば、制御装置３６は、図２に示すように、エアコンインバータ２４のスイッチングスピードを決定するための三角波からなるキャリア搬送波を備えて、キャリア搬送波とスイッチングスピードを決定するための閾値を用いてスイッチング素子のオンオフのデューティを制御する。エアコンモータ１８のみを動作させる場合には、図２の点線で示すように、エアコンモータ１８の中性点を流れる電流が通常の電流指令値となるように閾値を決定して、エアコンインバータ２４の各スイッチング素子のオンオフのデューティを制御し、新負荷２８を動作させる場合には、図２の実線で示すように、エアコンモータ１８の中性点の電流が新負荷２８で必要な電力を供給できるだけオフセットするようにキャリア搬送波の閾値を変更することによってエアコンインバータ２４のスイッチング素子をオンオフするデューティを制御する。
【００４３】
このように制御装置３６がエアコンインバータ２４の各スイッチイング素子のオンオフのデューティを制御することにより、エアコンモータ１８の中性点を流れる電流値がオフセットされると、オフセットされた分の電流が、新負荷２８に供給される。従って、新負荷２８の電源を確保することができる。
【００４４】
すなわち、主機インバータ２０、２２を備えたハイブリッド自動車に電源を追加しようとすると、図３に示すように、新負荷２８のために昇圧コンバータ４０等の新たな電源回路が必要となるが、本実施の形態では、ハイブリッド自動車に搭載されているエアコンモータ１８を駆動するエアコンインバータ２４を利用して、電源を取り出すことができるため、新たな電源回路を追加することなく、電力を供給することが可能となる。従って、電源装置の小型化やコストダウンを図ることができる。
【００４５】
なお、上記の各実施形態では、エアコンモータ１８を動作させるためのエアコンインバータ２４を利用して新負荷２８の電源を取り出す例を説明したが、エアコンモータ１８及びエアコンインバータ２４に限るものではなく、他の負荷及びインバータ回路を適用するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１０    車両用電源装置
１８    エアコンモータ
２４    エアコンインバータ
２８    新負荷
３０    蓄電手段
３２    リレースイッチ
３４    電流センサ
３６    制御装置
【図１】
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【図２】
2012065502.tif 000004
【図３】
2012065502.tif 000005