(57)【要約】【課題】モータ巻線を利用して商用電源から蓄電装置を充電する充電制御装置において、商用電源から蓄電装置の充電時に商用電源周波数に同期したトルク振動およびインバータのスイッチング動作に伴なう高調波ノイズを抑制する。【解決手段】三相コイル１２のいずれかのコイル軸とロータの磁極軸とのなす角が電気角で３０°近傍の位置でロータが停止している場合において、磁極軸とのなす角が電気角で９０°近傍のコイルについては、充電電流の１／３倍に０．７５以上０．８以下の値を乗じた量の電流を流し、残余のコイルについては、充電電流の１／３倍に１．１以上１．１２５以下の値を乗じた量の電流を流すように、ＥＣＵ６０はインバータ２０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】
車両に搭載された蓄電装置を商用電源から充電する充電制御装置であって、
界磁用の永久磁石を回転子に含み、星形結線された三相巻線を固定子巻線として含む交流回転電機と、
前記三相巻線に接続され、前記交流回転電機と前記蓄電装置との間で電力変換を行なうインバータと、
前記商用電源を前記三相巻線の中性点に接続可能に構成された接続装置と、
前記商用電源から前記蓄電装置の充電時、前記接続装置によって前記中性点に与えられる前記商用電源からの電力を変換して前記蓄電装置を充電するように前記インバータを制御する制御装置と、
前記回転子の回転角を検出する回転角センサとを備え、
前記制御装置は、前記三相巻線のいずれかの巻線軸と前記回転子の永久磁石が発生する磁束の方向を示す磁極軸とのなす角が電気角で３０°近傍の位置で前記回転子が停止している場合において、前記磁極軸とのなす角が電気角で９０°近傍の巻線軸に対応する巻線については、前記商用電源からの充電電流の１／３倍に第１の係数を乗じた量の電流を流し、残余の巻線については、前記充電電流の１／３倍に第２の係数を乗じた量の電流を流すように、前記インバータを制御し、
前記第１の係数は、０．７５以上０．８以下の値であり、
前記第２の係数は、１．１以上１．１２５以下の値である、充電制御装置。
【請求項２】
前記第１の係数は、０．７７であり、
前記第２の係数は、１．１１５である、請求項１に記載の充電制御装置。
【請求項３】
前記第１の係数は、０．７６であり、
前記第２の係数は、１．１２である、請求項１に記載の充電制御装置。
【請求項４】
前記充電電流の基本波成分に起因したトルク振動よりも前記インバータのスイッチング動作に伴ない発生する高調波ノイズの低減が優先されるとき、前記第１および第２の係数としてそれぞれ０．７７および１．１１５が設定され、
前記高調波ノイズよりも前記トルク振動の低減が優先されるとき、前記第１および第２の係数としてそれぞれ０．７６および１．１２が設定される、請求項１に記載の充電制御装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の充電制御装置を備える車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、充電制御装置およびそれを備えた車両に関し、特に、車両に搭載された蓄電装置を商用電源から充電するための充電制御装置およびそれを備えた車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開平９−２３３７０９号公報（特許文献１）は、車両に搭載された蓄電装置を商用電源から充電する電気自動車用充電器を開示する。この充電器においては、整流器から出た整流電流がモータの中性点、三相コイルおよびインバータ上アームのフライホイールダイオードを順次介して流れ、バッテリが充電される。このとき、モータの三相コイルは、整流器の整流出力中のリップル成分を低減するリアクトル機能を果たすので、この充電器によれば、リップル成分低減用のリアクトルを省略することができる（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平９−２３３７０９号公報
【特許文献２】特開平８−１２６１２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
モータの中性点から充電電力（たとえば商用交流電力）を入力してバッテリを充電する場合、トルクの発生を抑える観点からは、モータの各相コイルに均等に電流を流すのが望ましい。しかしながら、充電電流を各相コイルに均等に流したとしても、モータが永久磁石界磁式であって、三相コイルのいずれかの軸（Ｕ相軸、Ｖ相軸またはＷ相軸）とロータの永久磁石が発生する磁束の方向とが一致していない位置でロータが停止している場合、充電電流の基本周波数（たとえば商用電源周波数）に同期したトルク振動が発生する。
【０００４】
また、充電電流を各相コイルに均等に流すと、利用できるインダクタンスは漏れインダクタンスであるので、インダクタンスの不足によりインバータのスイッチング動作に伴なう高調波ノイズが発生する。
【０００５】
それゆえに、この発明の目的は、モータ巻線を利用して商用電源から蓄電装置を充電する充電制御装置において、商用電源から蓄電装置の充電時に商用電源周波数に同期したトルク振動およびインバータのスイッチング動作に伴なう高調波ノイズを抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明によれば、充電制御装置は、車両に搭載された蓄電装置を商用電源から充電する充電制御装置であって、交流回転電機と、インバータと、接続装置と、制御装置と、回転角センサとを備える。交流回転電機は、界磁用の永久磁石を回転子に含み、星形結線された三相巻線を固定子巻線として含む。インバータは、三相巻線に接続され、交流回転電機と蓄電装置との間で電力変換を行なう。接続装置は、商用電源を三相巻線の中性点に接続可能に構成される。制御装置は、商用電源から蓄電装置の充電時、接続装置によって中性点に与えられる商用電源からの電力を変換して蓄電装置を充電するようにインバータを制御する。回転角センサは、回転子の回転角を検出する。そして、制御装置は、三相巻線のいずれかの巻線軸と回転子の永久磁石が発生する磁束の方向を示す磁極軸とのなす角が電気角で３０°近傍の位置で回転子が停止している場合において、磁極軸とのなす角が電気角で９０°近傍の巻線軸に対応する巻線については、商用電源からの充電電流の１／３倍に第１の係数を乗じた量の電流を流し、残余の巻線については、充電電流の１／３倍に第２の係数を乗じた量の電流を流すように、インバータを制御する。ここで、第１の係数は、０．７５以上０．８以下の値であり、第２の係数は、１．１以上１．１２５以下の値である。
【０００７】
好ましくは、第１の係数は、０．７７であり、第２の係数は、１．１１５である。
また、好ましくは、第１の係数は、０．７６であり、第２の係数は、１．１２である。
【０００８】
好ましくは、充電電流の基本波成分に起因したトルク振動よりもインバータのスイッチング動作に伴ない発生する高調波ノイズの低減が優先されるとき、第１および第２の係数としてそれぞれ０．７７および１．１１５が設定される。一方、高調波ノイズよりもトルク振動の低減が優先されるとき、第１および第２の係数としてそれぞれ０．７６および１．１２が設定される。
【０００９】
また、この発明によれば、車両は、上述したいずれかの充電制御装置を備える。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、商用電源からの電力を交流回転電機の三相巻線の中性点に与え、交流回転電機の三相巻線を利用して商用電源から蓄電装置を充電することができる。そして、三相巻線のいずれかの巻線軸と回転子の磁極軸とのなす角が電気角で３０°近傍の位置で回転子が停止している場合において、上記のような電流偏差を付与することによって、商用電源から蓄電装置の充電時に商用電源周波数に同期したトルク振動およびインバータのスイッチング動作に伴なう高調波ノイズを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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。
【００１２】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による充電制御装置を搭載した車両の全体ブロック図である。図１を参照して、車両１００は、蓄電装置Ｂと、インバータ２０と、モータジェネレータＭＧ１と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）６０とを備える。また、車両１００は、正極線ＰＬと、負極線ＮＬと、コンデンサＣ１と、電圧センサ７２と、電流センサ８２と、レゾルバ９４とをさらに備える。さらに、車両１００は、整流回路４０と、電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２と、充電ポート５０と、コンデンサＣ２と、電圧センサ７４と、電流センサ８６とをさらに備える。
【００１３】
蓄電装置Ｂの正極および負極は、それぞれ正極線ＰＬおよび負極線ＮＬに接続される。コンデンサＣ１は、正極線ＰＬと負極線ＮＬとの間に接続される。インバータ２０は、Ｕ相アーム２２、Ｖ相アーム２４およびＷ相アーム２６を含む。Ｕ相アーム２２、Ｖ相アーム２４およびＷ相アーム２６は、正極線ＰＬと負極線ＮＬとの間に並列に接続される。Ｕ相アーム２２は、直列に接続されたスイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２を含み、Ｖ相アーム２４は、直列に接続されたスイッチング素子Ｑ１３，Ｑ１４を含み、Ｗ相アーム２６は、直列に接続されたスイッチング素子Ｑ１５，Ｑ１６を含む。スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６には、ダイオードＤ１１〜Ｄ１６が逆並列に接続される。
【００１４】
なお、上記のスイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６として、たとえばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やパワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor）等を用いることができる。
【００１５】
モータジェネレータＭＧ１は、界磁用の永久磁石をロータに含む三相交流回転電機であり、たとえば永久磁石がロータに埋設された三相交流同期モータから成る。モータジェネレータＭＧ１は、三相コイル１２をステータコイルとして含む。三相コイル１２を形成するＵ相コイルＵ１、Ｖ相コイルＶ１およびＷ相コイルＷ１の一端は、互いに接続されて中性点Ｎ１を形成し、Ｕ相コイルＵ１、Ｖ相コイルＶ１およびＷ相コイルＷ１の他端は、インバータ２０のＵ相アーム２２、Ｖ相アーム２４およびＷ相アーム２６にそれぞれ接続される。そして、モータジェネレータＭＧ１の回転軸は、車両の駆動軸（図示せず）に連結される。
【００１６】
整流回路４０は、ダイオードＤ４１，Ｄ４２を含む。ダイオードＤ４１のカソードは、正極線ＰＬに接続され、ダイオードＤ４１のアノードは、ダイオードＤ４２のカソードに接続され、ダイオードＤ４２のアノードは、負極線ＮＬに接続される。そして、モータジェネレータＭＧ１の中性点Ｎ１に電力線ＡＣＬ１が接続され、整流回路４０のダイオードＤ４１，Ｄ４２の接続点に電力線ＡＣＬ２が接続される。
【００１７】
電力線ＡＣＬ１は、中性点Ｎ１と充電ポート５０との間に配設され、電力線ＡＣＬ２は、整流回路４０と充電ポート５０との間に配設される。コンデンサＣ２は、電力線ＡＣＬ１と電力線ＡＣＬ２との間に配設される。
【００１８】
蓄電装置Ｂは、再充電可能な直流電源であり、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池から成る。なお、蓄電装置Ｂとして、大容量のキャパシタも採用可能である。コンデンサＣ１は、正極線ＰＬと負極線ＮＬとの間の電圧変動を平滑化する。電圧センサ７２は、コンデンサＣ１の端子間電圧、すなわち負極線ＮＬに対する正極線ＰＬの電圧ＶＤＣを検出し、その検出値をＥＣＵ６０へ出力する。
【００１９】
インバータ２０は、ＥＣＵ６０からの信号ＰＷＭ１に基づいて、蓄電装置Ｂから受ける直流電圧を三相交流電圧に変換し、その変換した三相交流電圧をモータジェネレータＭＧ１へ出力する。また、インバータ２０は、車両の制動時、車両の駆動軸から回転力を受けてモータジェネレータＭＧ１が発電した三相交流電圧をＥＣＵ６０からの信号ＰＷＭ１に基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を正極線ＰＬへ出力する。
【００２０】
ここで、充電コネクタ９２によって充電ポート５０に接続される商用電源９０から交流電力が入力されると、インバータ２０は、後述の方法により、商用電源９０から電力線ＡＣＬ１を介して中性点Ｎ１に与えられる交流電力を直流電力に変換して正極線ＰＬへ出力し、蓄電装置Ｂを充電する。
【００２１】
コンデンサＣ２は、商用電源９０から蓄電装置Ｂの充電時、商用電源９０へのリップルの影響を抑制する。電圧センサ７４は、電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２間の電圧、すなわち商用電源９０の電圧ＶＡＣを検出し、その検出値をＥＣＵ６０へ出力する。電流センサ８６は、電力線ＡＣＬ１に流れる電流、すなわち商用電源９０から供給される電流ＩＡＣを検出し、その検出値をＥＣＵ６０へ出力する。なお、電流センサ８６によって電力線ＡＣＬ２に流れる電流を検出してもよい。
【００２２】
モータジェネレータＭＧ１は、車両の走行時、インバータ２０によって力行駆動され、車両の駆動力を発生する。また、モータジェネレータＭＧ１は、車両の制動時、インバータ２０によって回生駆動され、駆動軸から受ける回転力を用いて発電した三相交流電圧をインバータ２０へ出力する。さらに、商用電源９０から蓄電装置Ｂの充電時、モータジェネレータＭＧ１の三相コイル１２は、インバータ２０のスイッチングにより発生する高調波ノイズを抑制するためのリアクトルとして機能する。
【００２３】
電流センサ８２は、モータジェネレータＭＧ１の各相コイルに流れるモータ電流Ｉ１を検出し、その検出値をＥＣＵ６０へ出力する。レゾルバ９４は、モータジェネレータＭＧ１のロータの回転角θを検出し、その検出値をＥＣＵ６０へ出力する。
【００２４】
ＥＣＵ６０は、車両の走行時、インバータ２０によりモータジェネレータＭＧ１を駆動するための信号ＰＷＭ１を生成し、その生成した信号ＰＷＭ１をインバータ２０へ出力する。
【００２５】
また、商用電源９０から蓄電装置Ｂの充電時、ＥＣＵ６０は、商用電源９０から中性点Ｎ１に与えられる交流電力を直流電力に変換して蓄電装置Ｂへ出力するようにインバータ２０を制御する。ここで、三相コイル１２のいずれかの軸（Ｕ相軸、Ｖ相軸またはＷ相軸）とロータの永久磁石が発生する磁束の方向とが一致していない位置でロータが停止している場合、三相コイル１２の各相コイルに均等に充電電流を流しても、商用電源９０の周波数に同期したトルク振動が発生する。さらに、各相コイルに均等に充電電流を流すと、インダクタンスの不足により、インバータ２０のスイッチング動作に伴なう高調波ノイズが増大する。そこで、この実施の形態１では、ＥＣＵ６０は、トルク振動が最大となるロータ回転角において、三相コイル１２の各相コイルに流す電流に所定の偏差を付与するようにインバータ２０を制御することによって、商用電源９０の周波数に同期したトルク振動を抑制するとともに高調波ノイズを抑制する。
【００２６】
図２は、図１に示したＥＣＵ６０の機能ブロック図である。図２を参照して、ＥＣＵ６０は、電流指令生成部６２と、インバータ制御部６４とを含む。電流指令生成部６２は、車両ＥＣＵ（図示せず、以下同じ。）から受ける充電電力指令値ＰＲ、電圧センサ７４からの電圧ＶＡＣ、およびレゾルバ９４からの回転角θに基づいて、商用電源９０から蓄電装置Ｂの充電時にモータジェネレータＭＧ１のＵ相コイルＵ１、Ｖ相コイルＶ１およびＷ相コイルＷ１にそれぞれ流す電流の目標値を示す電流指令値ＩＲｕ，ＩＲｖ，ＩＲｗを生成する。
【００２７】
インバータ制御部６４は、車両ＥＣＵから受けるモータジェネレータＭＧ１のトルク指令値ＴＲ１、電流センサ８２からのモータ電流Ｉ１、電圧センサ７２からの電圧ＶＤＣ、電流センサ８６からの電流ＩＡＣ、信号ＡＣ、レゾルバ９４からの回転角θ、および電流指令生成部６２からの電流指令値ＩＲｕ，ＩＲｖ，ＩＲｗに基づいて、インバータ２０のスイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６をオン／オフするための信号ＰＷＭ１を生成し、その生成した信号ＰＷＭ１をインバータ２０へ出力する。
【００２８】
なお、信号ＡＣは、商用電源９０から蓄電装置Ｂの充電を要求する信号であって、たとえば、充電コネクタ９２と充電ポート５０との接続が検知され、かつ、車両１００において充電の準備が整うと、活性化される。
【００２９】
図３は、図２に示した電流指令生成部６２の機能ブロック図である。図３を参照して、電流指令生成部６２は、実効値演算部１１０と、除算部１１２と、位相検出部１１４と、余弦波生成部１１６と、各相電流指令生成部１１８とを含む。実効値演算部１１０は、商用電源９０の電圧を示す電圧ＶＡＣのピーク電圧を検出し、その検出したピーク電圧に基づいて電圧ＶＡＣの実効値を算出する。除算部１１２は、実効値演算部１１０からの電圧ＶＡＣの実効値で充電電力指令値ＰＲを除算し、その演算結果を入力電流指令値ＩＲとして各相電流指令生成部１１８へ出力する。
【００３０】
位相検出部１１４は、電圧ＶＡＣのゼロクロス点を検出し、その検出したゼロクロス点に基づいて電圧ＶＡＣの位相を検出する。余弦波生成部１１６は、位相検出部１１４によって検出された電圧ＶＡＣの位相に基づいて、電圧ＶＡＣと同相の余弦波を生成する。余弦波生成部１１６は、たとえば、余弦波関数のテーブルを用いて、位相検出部１１４からの位相に基づいて電圧ＶＡＣと同相の余弦波を生成することができる。
【００３１】
各相電流指令生成部１１８は、入力電流指令値ＩＲ、および余弦波生成部１１６からの余弦波に基づいて、三相コイル１２に充電電流が流されるときにトルク振動および高調波ノイズを抑制するための各相の電流指令値ＩＲｕ，ＩＲｖ，ＩＲｗを次式によって算出する。
【００３２】
【数１】
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【００３３】
ここで、電流偏差Ｉｅおよび位相偏差φｅは、三相コイル１２に充電電流が流されるときにトルク振動および高調波ノイズを抑制するために、各相コイルに流される電流に偏差を与えるためのパラメータである。また、ｃｏｓ（ωｔ）は、余弦波生成部１１６によって生成される、電圧ＶＡＣと同相の余弦波である。
【００３４】
式（１）〜（３）に示される電流指令値ＩＲｕ，ＩＲｖ，ＩＲｗは、ＩＲｕ＋ＩＲｖ＋ＩＲｗ＝ＩＲ・ｃｏｓ（ωｔ）の関係を満たしており、この式（１）〜（３）によって、各相コイルに流される電流にトルク振動および高調波ノイズを抑制するための偏差を与えることができる。
【００３５】
以下、トルク振動が最大となるロータ回転角において、トルク振動および高調波ノイズを抑制するために付与される電流偏差Ｉｅおよび位相偏差φｅの決定方法について説明する。
【００３６】
図４は、図１に示したモータジェネレータＭＧ１のコイル配置を説明するための概念図である。なお、この図４では、モータジェネレータＭＧ１が２極モータの場合について示されているが、４極以上のモータについても本願発明は適用可能である。
【００３７】
図４を参照して、Ｕ相コイルＵ１、Ｖ相コイルＶ１およびＷ相コイルＷ１は、互いに電気的に１２０°ずらして配設される。Ｕ相軸とロータ１２２の磁極軸（ｄ軸）とのなす角をロータの回転角θとする。端子１３０は、中性点Ｎ１に電気的に接続され、商用電源９０から供給される電力を受ける。そして、端子１３０から入力される電流Ｉｕｖｗ−ｎは、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流ＩｖおよびＷ相電流Ｉｗに分配されて端子１２４，１２６，１２８からインバータ２０のＵ相アーム２２、Ｖ相アーム２４およびＷ相アーム２６へ出力される。
【００３８】
図５は、ロータの回転角θが０°のときの磁界を示した図である。図５を参照して、ロータ１２２には、界磁を形成する永久磁石１３２が円周方向に埋設されている。ステータコア１３４の内周面に形成されるティースには、図示されないＵ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルが巻回される。
【００３９】
図５に示されるように、回転角θが０°のとき、モータ内に形成される磁界はロータの磁極に対して対称性がある。したがって、この場合は、商用電源９０から三相コイル１２の各相コイルに均等に充電電流を流しても、モータジェネレータＭＧ１にトルク振動は発生しない。
【００４０】
図６は、ロータの回転角θが３０°（電気角）のときの磁界を示した図である。図６を参照して、回転角θが３０°のとき、モータ内に形成される磁界はロータの磁極に対して非対称となる。したがって、この場合は、商用電源９０から三相コイル１２の各相コイルに均等に充電電流を流すと、商用電源９０の周波数に同期したトルク振動がモータジェネレータＭＧ１に発生する。
【００４１】
図７は、三相コイル１２の各相コイルに均等に充電電流を流したときの、ロータの回転角θとトルク振動の大きさとの関係を示した図である。図７を参照して、トルク振動の振幅の大きさは回転角θに依存する。そして、トルク振動は、回転角θが３０°（電気角）のとき最大となり、回転角θが０°および６０°ではトルク振動は発生しない。
【００４２】
図８は、各相コイルに均等に充電電流を流したときにトルク振動が最大となる回転角θ＝３０°（電気角）の場合において、種々の電流偏差Ｉｅおよび位相偏差φｅを各相コイルに付与したときのモータジェネレータＭＧ１のトルク振動を示した図である。図８を参照して、トルク振動＝０を実現する電流偏差Ｉｅおよび位相偏差φｅの組合わせは多数存在する。ここで、電流偏差Ｉｅが大きいと、ある１相のモータコイルに大電流が流れ、モータコイルが充電時に過熱するおそれがあるので、電流偏差Ｉｅはできるだけ小さい方がよい。そこで、トルク振動が極大値をとる位相偏差φｅ＝６０°のとき電流偏差Ｉｅを最小化できるので、位相偏差φｅには６０°を設定することとする。
【００４３】
図９〜図１５は、位相偏差φｅ＝６０°のときに電流偏差Ｉｅを変化させたときのトルク波形を示した図である。図９は、電流偏差Ｉｅが０のときのトルク波形であり、三相コイル１２の各相コイルに均等に充電電流が流される場合に相当する。図１０は、電流偏差Ｉｅを０．１・（ＩＲ／３）としたときのトルク波形であり、図１１は、電流偏差Ｉｅを０．２・（ＩＲ／３）としたときのトルク波形である。また、図１２は、電流偏差Ｉｅを０．２３・（ＩＲ／３）としたときのトルク波形であり、図１３は、電流偏差Ｉｅを０．２５・（ＩＲ／３）としたときのトルク波形である。さらに、図１４は、電流偏差Ｉｅを０．３・（ＩＲ／３）としたときのトルク波形であり、図１５は、電流偏差Ｉｅを０．４・（ＩＲ／３）としたときのトルク波形である。
【００４４】
図９〜図１５を参照して、トルクの大きなうねりは、充電電流の基本波成分（商用電源周波数）に対応する振動であり、小刻みな変動は、インバータのスイッチング動作に伴なう高調波成分に対応する振動である。
【００４５】
図９〜図１５に示されるように、０．２・（ＩＲ／３）〜０．２５・（ＩＲ／３）の電流偏差Ｉｅを付与したときに基本波成分および高調波成分いずれについても振動を抑制できていることが分かる。
【００４６】
図１６は、付与される電流偏差Ｉｅとトルク振動の基本波成分との関係を示した図である。図１６を参照して、０．２・（ＩＲ／３）〜０．２５・（ＩＲ／３）の電流偏差Ｉｅを付与したときに基本波成分は十分に抑制され、特に、電流偏差Ｉｅ＝０．２４・（ＩＲ／３）のとき基本波成分は略０となる。
【００４７】
図１７は、付与される電流偏差Ｉｅとトルク振動の高調波成分との関係を示した図である。図１７を参照して、０．２・（ＩＲ／３）〜０．２５・（ＩＲ／３）の電流偏差Ｉｅを付与したときに高調波成分は十分に抑制され、特に、電流偏差Ｉｅ＝０．２３・（ＩＲ／３）のとき高調波成分は略０となる。
【００４８】
以上のように、上記の式（１）〜（３）において、電流偏差Ｉｅを０．２・（ＩＲ／３）〜０．２５・（ＩＲ／３）とし、位相偏差φｅを６０°（電気角）とすることによって、商用電源９０から蓄電装置Ｂの充電時に商用電源周波数のトルク振動およびインバータのスイッチング動作に伴なう高調波ノイズを抑制することができる。
【００４９】
電流偏差Ｉｅ＝０．２・（ＩＲ／３）〜０．２５・（ＩＲ／３）、および位相偏差φｅ＝６０°を式（１）〜（３）に代入して整理すると次式が得られる。
【００５０】
【数２】
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【００５１】
ここで、係数ｋ１＝１．１〜１．１２５であり、係数ｋ２＝０．７５〜０．８である。
すなわち、ロータの回転角θが電気角で３０°近傍の位置でロータが停止している場合において、ロータの磁極軸とのなす角が電気角で９０°近傍のＶ相軸に対応するＶ相コイルＶ１については、入力電流指令値ＩＲ（充電電流に相当）の１／３倍に係数ｋ２を乗じた量の電流を流し、残余のＵ相コイルＵ１およびＷ相コイルＷ１については、入力電流指令値ＩＲの１／３倍に係数ｋ１を乗じた量の電流を流すことで、トルク振動および高調波ノイズを抑制することができる。
【００５２】
なお、充電電流の基本波成分に起因したトルク振動よりもインバータ２０のスイッチング動作に伴ない発生する高調波ノイズの低減が優先されるときは、上述のように、電流偏差Ｉｅ＝０．２３・（ＩＲ／３）を付与すればよく、このときの各相電流指令値は次式で示される。
【００５３】
【数３】
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【００５４】
一方、高調波成分よりも基本波成分の低減が優先されるときは、上述のように、電流偏差Ｉｅ＝０．２４・（ＩＲ／３）を付与すればよく、このときの各相電流指令値は次式で示される。
【００５５】
【数４】
2009296843.tif 000006
【００５６】
次に、図２に示したインバータ制御部６４の構成について説明する。
図１８は、図２に示したインバータ制御部６４の機能ブロック図である。図１８を参照して、インバータ制御部６４は、相電圧演算部１４２と、減算部１４４，１４８，１５２と、電流制御部１４６，１５０，１５４と、加算部１５６と、ＰＷＭ制御部１５８とを含む。
【００５７】
相電圧演算部１４２は、モータジェネレータＭＧ１のトルク指令値ＴＲ１およびモータ電流Ｉ１ならびに電圧ＶＤＣに基づいて、モータジェネレータＭＧ１の各相コイルに印加する電圧指令値を算出し、その算出した各相電圧指令値を加算部１５６へ出力する。
【００５８】
減算部１４４は、電流指令値ＩＲｕからＵ相電流Ｉ１（ｕ）を減算して電流制御部１４６へ出力する。電流制御部１４６は、信号ＡＣが活性化されているとき、電流指令値ＩＲｕとＵ相電流Ｉ１（ｕ）との偏差に基づいて、Ｕ相電流Ｉ１（ｕ）を電流指令値ＩＲｕに追従させるための電圧指令値を生成し、その生成した電圧指令値を加算部１５６へ出力する。
【００５９】
減算部１４８は、電流指令値ＩＲｖからＶ相電流Ｉ１（ｖ）を減算して電流制御部１５０へ出力する。電流制御部１５０は、信号ＡＣが活性化されているとき、電流指令値ＩＲｖとＶ相電流Ｉ１（ｖ）との偏差に基づいて、Ｖ相電流Ｉ１（ｖ）を電流指令値ＩＲｖに追従させるための電圧指令値を生成し、その生成した電圧指令値を加算部１５６へ出力する。
【００６０】
減算部１５２は、電流指令値ＩＲｗからＷ相電流Ｉ１（ｗ）を減算して電流制御部１５４へ出力する。電流制御部１５４は、信号ＡＣが活性化されているとき、電流指令値ＩＲｗとＷ相電流Ｉ１（ｗ）との偏差に基づいて、Ｗ相電流Ｉ１（ｗ）を電流指令値ＩＲｗに追従させるための電圧指令値を生成し、その生成した電圧指令値を加算部１５６へ出力する。
【００６１】
なお、信号ＡＣが非活性化されているときは、電流制御部１４６，１５０，１５４は、電圧指令値を零で出力する。
【００６２】
加算部１５６は、相電圧演算部１４２から出力されるＵ相の電圧指令値に電流制御部１４６からの出力を加算し、その演算結果をＵ相電圧指令値としてＰＷＭ制御部１５８へ出力する。また、加算部１５６は、相電圧演算部１４２から出力されるＶ相の電圧指令値に電流制御部１５０からの出力を加算し、その演算結果をＶ相電圧指令値としてＰＷＭ制御部１５８へ出力する。さらに、加算部１５６は、相電圧演算部１４２から出力されるＷ相の電圧指令値に電流制御部１５４からの出力を加算し、その演算結果をＷ相電圧指令値としてＰＷＭ制御部１５８へ出力する。
【００６３】
ＰＷＭ制御部１５８は、加算部１５６からの各相電圧指令値に基づいて、実際にインバータ２０のスイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６をオン／オフするための信号ＰＷＭ１を生成し、その生成した信号ＰＷＭ１をインバータ２０のスイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６へ出力する。
【００６４】
以上のように、この実施の形態１によれば、商用電源９０からの電力をモータジェネレータＭＧ１の三相コイル１２の中性点Ｎ１に与え、三相コイル１２を利用して商用電源９０から蓄電装置Ｂを充電することができる。そして、三相コイル１２のいずれかのコイル軸（Ｕ相軸、Ｖ相軸およびＷ相軸）とロータの磁極軸とのなす角が電気角で３０°近傍の位置でロータが停止している場合において、上記のような電流偏差Ｉｅおよび位相偏差φｅを各相コイルに付与することによって、商用電源９０から蓄電装置Ｂの充電時に商用電源周波数に同期したトルク振動およびインバータ２０のスイッチング動作に伴なう高調波ノイズを抑制することができる。
【００６５】
そして、特に、充電電流の基本波成分に起因したトルク振動よりもインバータ２０のスイッチング動作に伴ない発生する高調波ノイズの低減が優先されるときは、式（６），（７）に示される電流指令値を設定することによって、高調波ノイズを略０にすることができる。
【００６６】
一方、特に、高調波ノイズよりも基本波成分のトルク振動の低減が優先されるときは、式（８），（９）に示される電流指令値を設定することによって、基本波成分のトルク振動を略０にすることができる。
【００６７】
［実施の形態２］
この実施の形態２では、２つのモータジェネレータを用いて商用電源９０から蓄電装置Ｂの充電を行なう構成が示される。
【００６８】
図１９は、実施の形態２による充電制御装置を搭載した車両の全体ブロック図である。図１９を参照して、車両１００Ａは、図１に示した車両１００の構成において、インバータ３０と、モータジェネレータＭＧ２と、電流センサ８４と、レゾルバ９６とをさらに備える。また、車両１００Ａは、整流回路４０を備えず、ＥＣＵ６０に代えてＥＣＵ６０Ａを備える。
【００６９】
インバータ３０は、Ｕ相アーム３２、Ｖ相アーム３４およびＷ相アーム３６を含む。Ｕ相アーム３２、Ｖ相アーム３４およびＷ相アーム３６は、正極線ＰＬと負極線ＮＬとの間に並列に接続される。Ｕ相アーム３２は、直列に接続されたスイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２を含み、Ｖ相アーム３４は、直列に接続されたスイッチング素子Ｑ２３，Ｑ２４を含み、Ｗ相アーム３６は、直列に接続されたスイッチング素子Ｑ２５，Ｑ２６を含む。スイッチング素子Ｑ２１〜Ｑ２６には、ダイオードＤ２１〜Ｄ２６が逆並列に接続される。
【００７０】
モータジェネレータＭＧ２も、界磁用の永久磁石をロータに含む三相交流回転電機であり、たとえば永久磁石がロータに埋設された三相交流同期モータから成る。モータジェネレータＭＧ２は、三相コイル１４をステータコイルとして含む。三相コイル１４を形成するＵ相コイルＵ２、Ｖ相コイルＶ２およびＷ相コイルＷ２の一端は、互いに接続されて中性点Ｎ２を形成し、Ｕ相コイルＵ２、Ｖ相コイルＶ２およびＷ相コイルＷ２の他端は、インバータ３０のＵ相アーム３２、Ｖ相アーム３４およびＷ相アーム３６にそれぞれ接続される。そして、中性点Ｎ２と充電ポート５０との間に電力線ＡＣＬ２が配設される。
【００７１】
インバータ３０は、ＥＣＵ６０Ａからの信号ＰＷＭ２に基づいて、蓄電装置Ｂから受ける直流電圧を三相交流電圧に変換し、その変換した三相交流電圧をモータジェネレータＭＧ２へ出力する。ここで、充電コネクタ９２によって充電ポート５０に接続される商用電源９０から交流電力が入力されると、インバータ３０は、インバータ２０と同様に、商用電源９０から電力線ＡＣＬ２を介して中性点Ｎ２に与えられる交流電力を直流電力に変換して正極線ＰＬへ出力し、蓄電装置Ｂを充電する。
【００７２】
モータジェネレータＭＧ２は、インバータ３０によって駆動される。そして、モータジェネレータＭＧ１と同様に、商用電源９０から蓄電装置Ｂの充電時、モータジェネレータＭＧ２の三相コイル１４は、インバータ３０のスイッチングにより発生する高調波ノイズを抑制するためのリアクトルとして機能する。
【００７３】
電流センサ８４は、モータジェネレータＭＧ２の各相コイルに流れるモータ電流Ｉ２を検出し、その検出値をＥＣＵ６０Ａへ出力する。レゾルバ９６は、モータジェネレータＭＧ２のロータの回転角θ２を検出し、その検出値をＥＣＵ６０Ａへ出力する。
【００７４】
そして、ＥＣＵ６０Ａは、商用電源９０から蓄電装置Ｂの充電時、実施の形態１で説明した手法に従ってインバータ２０を制御するとともに、インバータ３０についても、実施の形態１で説明した手法に従って、商用電源９０から中性点Ｎ２に与えられる交流電力を直流電力に変換して蓄電装置Ｂを充電するようにインバータ３０を制御する。
【００７５】
以上のような構成から成る実施の形態２によっても、上記の実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００７６】
なお、上記の各実施の形態において、蓄電装置Ｂとインバータ２０（３０）との間に、インバータ２０（３０）の入力電圧を蓄電装置Ｂの電圧以上に調整可能な昇圧コンバータを設けてもよい。
【００７７】
なお、上記において、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、この発明における「交流回転電機」の一実施例に対応し、三相コイル１２，１４は、この発明における「三相巻線」の一実施例に対応する。また、インバータ２０，３０は、この発明における「インバータ」の一実施例に対応し、電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２および充電ポート５０は、この発明における「接続装置」の一実施例を形成する。さらに、ＥＣＵ６０，６０Ａは、この発明における「制御装置」の一実施例に対応し、レゾルバ９４，９６は、この発明における「回転角センサ」の一実施例に対応する。
【００７８】
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】
【００７９】
【図１】この発明の実施の形態１による充電制御装置を搭載した車両の全体ブロック図である。
【図２】図１に示すＥＣＵの機能ブロック図である。
【図３】図２に示す電流指令生成部の機能ブロック図である。
【図４】図１に示すモータジェネレータのコイル配置を説明するための概念図である。
【図５】ロータの回転角が０°のときの磁界を示した図である。
【図６】ロータの回転角が３０°のときの磁界を示した図である。
【図７】三相コイルの各相コイルに均等に充電電流を流したときの、ロータの回転角とトルク振動の大きさとの関係を示した図である。
【図８】各相コイルに均等に充電電流を流したときにトルク振動が最大となる回転角３０°において、種々の電流偏差および位相偏差を各相コイルに付与したときのモータジェネレータのトルク振動を示した図である。
【図９】モータジェネレータのトルク波形を示した第１の図である。
【図１０】モータジェネレータのトルク波形を示した第２の図である。
【図１１】モータジェネレータのトルク波形を示した第３の図である。
【図１２】モータジェネレータのトルク波形を示した第４の図である。
【図１３】モータジェネレータのトルク波形を示した第５の図である。
【図１４】モータジェネレータのトルク波形を示した第６の図である。
【図１５】モータジェネレータのトルク波形を示した第７の図である。
【図１６】付与される電流偏差とトルク振動の基本波成分との関係を示した図である。
【図１７】付与される電流偏差とトルク振動の高調波成分との関係を示した図である。
【図１８】図２に示すインバータ制御部の機能ブロック図である。
【図１９】実施の形態２による充電制御装置を搭載した車両の全体ブロック図である。
【符号の説明】
【００８０】
１２，１４  三相コイル、２０，３０  インバータ、２２，３２  Ｕ相アーム、２４，３４  Ｖ相アーム、２６，３６  Ｗ相アーム、４０  整流回路、５０  充電ポート、６０，６０Ａ  ＥＣＵ、６２  電流指令生成部、６４  インバータ制御部、７２，７４  電圧センサ、８２，８４，８６  電流センサ、９０  商用電源、９２  充電コネクタ、９４，９６  レゾルバ、１００，１００Ａ  車両、１１０  実効値演算部、１１２  除算部、１１４  位相検出部、１１６  余弦波生成部、１１８  各相電流指令生成部、１２２  ロータ、１２４，１２６，１２８，１３０  端子、１３２  永久磁石、１３４  ステータコア、１４２  相電圧演算部、１４４，１４８，１５２  減算部、１４６，１５０，１５４  電流制御部、１５６  加算部、１５８  ＰＷＭ制御部、Ｂ  蓄電装置、Ｃ１，Ｃ２  コンデンサ、ＰＬ  正極線、ＮＬ  負極線、Ｑ１１〜Ｑ１６，Ｑ２１〜Ｑ２６  スイッチング素子、Ｄ１１〜Ｄ１６，Ｄ２１〜Ｄ２６，Ｄ４１，Ｄ４２  ダイオード、Ｕ１，Ｕ２  Ｕ相コイル、Ｖ１，Ｖ２  Ｖ相コイル、Ｗ１，Ｗ２  Ｗ相コイル、ＭＧ１，ＭＧ２  モータジェネレータ、Ｎ１，Ｎ２  中性点、ＡＣＬ１，ＡＣＬ２  電力線。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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