JP4575555B2 - 動力出力装置 - Google Patents
動力出力装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4575555B2 JP4575555B2 JP2000199787A JP2000199787A JP4575555B2 JP 4575555 B2 JP4575555 B2 JP 4575555B2 JP 2000199787 A JP2000199787 A JP 2000199787A JP 2000199787 A JP2000199787 A JP 2000199787A JP 4575555 B2 JP4575555 B2 JP 4575555B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- power
- inverter circuit
- phase
- motor
- power source
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- Y02T10/7005—
-
- Y02T10/7022—
-
- Y02T10/7077—
-
- Y02T10/7241—
Landscapes
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動力出力装置およびインバータ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の動力出力装置としては、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ものが提案されている（例えば、特開平１０−３３７０４７号公報や特開平１１−１７８１１４号公報など）。この装置では、電動機の各相のコイルとインバータの各相のスイッチング素子と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電荷を蓄える昇圧チョッパ回路とみなすと共にこの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。電動機の駆動制御とコンデンサへの蓄電制御は、擬似的な三相交流を電動機に印加する際のインバータ回路のスイッチング素子のスイッチング動作によって同時に行なっている。なお、電動機に印加される擬似的な三相交流は、正電圧と負電圧の二つの電圧レベルによるＰＷＭ制御によって形成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうした動力出力装置では、電動機の中性点から流出流入する電流に大きな電流脈動が生じ、電動機の損失が大きくなる場合がある。正電圧と負電圧の二つの電圧レベルによるＰＷＭ制御によって形成される擬似的な三相交流は、各相の電圧が同一となるいわゆるゼロ電圧ベクトルを出力する状態が生じる。このゼロ電圧ベクトルを出力すると、電動機の中性点が直流電源によりその電位が固定されているために、電動機の中性点接続線に大きな電流が流れる。ゼロ電圧ベクトルは各相のいずれもが正電圧となる状態といずれもが負電圧となる状態の二つの状態があるから、電動機の中性点接続線に流れる電流の方向はゼロ電圧ベクトルがいずれの状態に基づくかによって異なるものとなる。この結果、電動機の中性点接続線に大きな電流脈動が生じてしまう。
【０００４】
本発明の動力出力装置は、電動機の中性点に生じ得る電流脈動を低減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、装置の高効率化を図ることを目的の一つとする。本発明のインバータ装置は、ゼロ電圧ベクトルの出力を低減することを目的とする。
【０００５】
【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およびインバータ装置は、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。
【０００６】
本発明の第１の動力出力装置は、
多相交流により回転駆動する電動機と、
複数のスイッチング素子のスイッチング操作により３段階以上の電圧レベルによる擬似的な多相交流電力を前記電動機に供給可能なインバータ回路と、
前記インバータ回路の正極母線と負極母線とに接続された第１の電源と、
前記インバータ回路の正極母線および負極母線のうちのいずれか一方の母線と前記電動機の中性点とに接続された第２の電源と、
前記インバータ回路の複数のスイッチング素子のスイッチングを制御するスイッチング制御手段と
を備え、
前記インバータ回路の複数のスイッチング素子のオンオフを制御することで、前記インバータ回路と電動機のコイルをチョッパ回路として動作させ、前記第１電源と前記第２電源との間での電力の移動を制御する
ことを要旨とする。
【０００７】
この本発明の第１の動力出力装置では、正電圧，負電圧，そしてそれらの中間電圧の３段階以上の電圧レベルによる擬似的な多相交流とすることにより、各相の電圧がすべて第２の電源の電圧から大きな差のある同一の電圧となるゼロ電圧ベクトルの出現を低減し、電動機の中性点に生じ得る電流脈動を低減することができる。この結果、電動機の損失を小さく抑えることができる。
【０００８】
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、前記第２の電源からの電力を用いて充電される充放電可能な蓄電手段であるものとすることもできる。
【０００９】
本発明の第２の動力出力装置は、
多相交流により回転駆動する電動機と、
複数のスイッチング素子のスイッチング操作により３段階以上の電圧レベルによる擬似的な多相交流電力を前記電動機に供給可能なインバータ回路と、
前記インバータ回路の正極母線と前記電動機の中性点とに接続された第１の電源と、
前記インバータ回路の負極母線と前記電動機の中性点とに接続された第２の電源と、
前記インバータ回路の複数のスイッチング素子のスイッチングを制御するスイッチング制御手段と
を備え、
前記インバータ回路の複数のスイッチング素子のオンオフを制御することで、前記インバータ回路と電動機のコイルをチョッパ回路として動作させ、前記第１電源と前記第２電源との間での電力の移動を制御する
ことを要旨とする。
【００１０】
この本発明の第２の動力出力装置では、３段階以上の電圧レベルによる擬似的な多相交流とすることにより、各相の電圧がすべて第２の電源の電圧から大きな差のある同一の電圧となるゼロ電圧ベクトルの出現を低減し、電動機の中性点に生じ得る電流脈動を低減することができる。この結果、電動機の損失を小さく抑えることができる。
【００１１】
こうした本発明の第２の動力出力装置において、前記第１の電源は前記第２の電源からの電力を用いて充電される充放電可能な蓄電手段であるものとしたり、前記第２の電源は前記第１の電源からの電力を用いて充電される充放電可能な蓄電手段であるものとすることもできる。
【００１２】
これら本発明の第１または第２の動力出力装置において、前記インバータ回路は、３段階の電圧レベルによる擬似的な多相交流電力を供給する回路であるものとすることもできる。この態様の本発明の第１または第２の動力出力装置において、前記インバータ回路の各相は、正極母線と負極母線とを直列に接続する４個のスイッチング素子と、該４個のスイッチング素子の中間の２個のスイッチング素子を跨いで負極母線から正極母線側を順方向として直列に接続する２個のダイオードと、該２個のダイオードの中間節点に前記３段階の電圧レベルのうちの中間電圧レベルを供給する中間電圧供給手段とを備えるものとすることもできる。
さらにこの態様の本発明の第１または第２の動力出力装置において、前記中間電圧供給手段は、正極母線と負極母線とを直列に接続する２個のコンデンサを備え該２個のコンデンサの中間接点を前記２個のダイオードの中間接点に接続する手段であるものとしたり、前記電動機の中性点を前記２個のダイオードの中間接点に接続する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または第２の動力出力装置において、前記スイッチング制御手段は、前記３段階以上の電圧レベルの各電圧レベル間に階層的に各々設けられた複数の搬送波と各相の電圧指令とに基づいて前記インバータ回路の複数のスイッチング素子のスイッチングを制御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１または第２の動力出力装置において、前記スイッチング制御手段は、前記各相の電圧指令が前記複数の搬送波により形成される階層のいずれに属するかに基づいて前記インバータ回路の各相の電圧レベルを設定し、該インバータ回路の各相の電圧レベルが該設定された電圧レベルとなるよう該インバータ回路の複数のスイッチング素子のスイッチングを制御する手段であるものとすることもできる。
【００１４】
本発明の第３の動力出力装置は、
多相交流により回転駆動する電動機と、
複数のスイッチング素子のスイッチング操作により擬似的な多相交流電力を前記電動機に供給可能なインバータ回路と、
前記インバータ回路の正極母線と負極母線とに接続された第１の電源と、
前記インバータ回路の正極母線および負極母線のうちのいずれか一方の母線と前記電動機の中性点とに接続された第２の電源と、
前記多相交流の各相の電圧指令に基づく各相変調波と前記多相交流の各相に対応し所定の位相差を有する各相搬送波とに基づいて前記インバータ回路の複数のスイッチング素子のスイッチングを制御するスイッチング制御手段と
を備え、
前記インバータ回路の複数のスイッチング素子のオンオフを制御することで、前記インバータ回路と電動機のコイルをチョッパ回路として動作させ、前記第１電源と前記第２電源との間での電力の移動を制御する
ことを要旨とする。
【００１５】
この本発明の第３の動力出力装置では、多相交流の各相の電圧指令に基づく各相変調波と多相交流の各相に対応し所定の位相差を有する各相搬送波とに基づいてインバータ回路の複数のスイッチング素子のスイッチングを制御することにより、各相の電圧がすべて第２の電源の電圧から大きな差のある同一の電圧となるゼロ電圧ベクトルの出現を低減し、電動機の中性点に生じ得る電流脈動を低減することができる。この結果、電動機の損失を小さく抑えることができる。
【００１６】
こうした本発明の第３の動力出力装置において、前記第１の電源は、前記第２の電源からの電力を用いて充電される充放電可能な蓄電手段であるものとすることもできる。
【００１７】
本発明の第４の動力出力装置は、
多相交流により回転駆動する電動機と、
複数のスイッチング素子のスイッチング操作により擬似的な多相交流電力を前記電動機に供給可能なインバータ回路と、
前記インバータ回路の正極母線と前記電動機の中性点とに接続された第１の電源と、
前記インバータ回路の負極母線と前記電動機の中性点とに接続された第２の電源と、
前記多相交流の各相の電圧指令に基づく各相変調波と前記多相交流の各相に対応し所定の位相差を有する各相搬送波とに基づいて前記インバータ回路の複数のスイッチング素子のスイッチングを制御するスイッチング制御手段と
を備え、
前記インバータ回路の複数のスイッチング素子のオンオフを制御することで、前記インバータ回路と電動機のコイルをチョッパ回路として動作させ、前記第１電源と前記第２電源との間での電力の移動を制御する
ことを要旨とする。
【００１８】
この本発明の第４の動力出力装置では、多相交流の各相の電圧指令に基づく各相変調波と多相交流の各相に対応し所定の位相差を有する各相搬送波とに基づいてインバータ回路の複数のスイッチング素子のスイッチングを制御することにより、各相の電圧が同一となるゼロ電圧ベクトルの出現を低減し、電動機の中性点に生じ得る電流脈動を低減することができる。この結果、電動機の損失を小さく抑えることができる。
【００１９】
こうした本発明の第４の動力出力装置において、前記第１の電源は前記第２の電源からの電力を用いて充電される充放電可能な蓄電手段であるものとしたり、前記第２の電源は前記第１の電源からの電力を用いて充電される充放電可能な蓄電手段であるものとすることもできる。
【００２０】
これら本発明の第３または第４の動力出力装置において、前記所定の位相差は、前記電動機の中性点の電流リップルを打ち消す位相差であるものとしたり、３６０度を前記電動機の相数で割った角度を含む所定範囲の角度であるものとしたり、或いは、３６０度を前記電動機の相数で割った角度であるものとすることもできる。
【００２１】
各種態様を含め本発明の第１ないし第４のいずれかの動力出力装置において、前記電動機は動力の入力により発電可能な発電電動機であり、前記第１の電源および／または前記第２の電源は充放電可能な電源であり、前記電動機を発電機として駆動すると共に該電動機により発電された電力を前記第１の電源および／または前記第２の電源に充電するよう前記インバータ回路の前記複数のスイッチング素子のスイッチングを制御する充電制御手段を備えるものとすることもできる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を実施例を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例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。実施例の動力出力装置２０は、図示するように、三相交流により回転駆動するモータ２２と、直流電力を三相交流電力に変換してモータ２２に供給可能なインバータ回路２４と、インバータ回路２４の正極母線２６と負極母線２８とに接続された第１直流電源３０と、インバータ回路２４の負極母線２８とモータ２２の中性点とに接続された第２直流電源３２と、装置全体をコントロールする電子制御ユニット４０とを備える。
【００２９】
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三相コイルが巻回されたステータとから構成される発電可能な同期発電電動機として構成されている。モータ２２の回転軸は実施例の動力出力装置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。なお、実施例のモータ２２は発電電動機として構成されているから、モータ２２の回転軸に動力を入力すれば、モータ２２により発電できるようになっている。
【００３０】
インバータ回路２４は、１２個のトランジスタＴＵ１〜ＴＵ４，ＴＶ１〜ＴＶ４，ＴＷ１〜ＴＷ４と、１８個のダイオードＤＵ１〜ＤＵ６，ＤＶ１〜ＤＶ６，ＤＷ１〜ＤＷ６によって構成されている。インバータ回路２４のｕ相は、４個のトランジスタＴＵ１〜ＴＵ４によって正極母線２６と負極母線２８とを直列に接続しており、トランジスタＴＵ２とトランジスタＴＵ３との接続点には、モータ２２の三相コイルのｕ相が接続されている。トランジスタＴＵ１とトランジスタＴＵ２との接続点とトランジスタＴＵ３とトランジスタＴＵ４との接続点は、負極母線２８から正極母線２６側を順方向とする２個のダイオードＤＵ５，ＤＵ６により直列に接続されており、ダイオードＤＵ５とダイオードＤＵ６の接続点は、モータ２２の中性点に接続されている。なお、各トランジスタＴＵ１〜ＴＵ４には各々還流用のダイオードＤＵ１〜ＤＵ４が取り付けられている。インバータ回路２４のｖ相およびｗ相は、ｕ相と同様に構成されている。
【００３１】
インバータ回路２４の正極母線２６と負極母線２８は、２個のコンデンサＣ１，Ｃ２により直列に接続されており、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２の接続点は、接続線３４によりモータ２２の中性点に接続されている。
【００３２】
第１直流電源３０と第２直流電源３２は、例えばニッケル水素系やリチウムイオン系の二次電池として構成されており、第１直流電源３０の端子間電圧Ｖ１が第２直流電源３２の端子間電圧Ｖ２の２倍となるように調整されている。したがって、モータ２２の中性点を基準とすれば、正極母線２６の電位はＶ１−Ｖ２であり、負極母線２８の電位は−Ｖ２となる。以下、正極母線２６の電圧を１／２ＶＢとし、負極母線２８の電圧を−１／２ＶＢとして考えるものとする。
【００３３】
電子制御ユニット４０は、ＣＰＵ４２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ＲＯＭ４４と、一時的にデータを記憶するＲＡＭ４６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４０には、モータ２２の三相コイルのｕｖｗの各相に取り付けられた電流センサ５２〜５６からの各相の電流やモータ２２の中性点に取り付けられた電流センサ５８からの中性点電流，モータ２２の回転軸に取り付けられた回転角センサ６０からのモータ２２の回転子の回転角などが入力ポートを介して入力されている。実施例では、各相電流と中性点電流を得るために電流センサ５２〜５８を備えたが、これらの電流センサ５２〜５８のうちのいずれか一つは省略可能であり、いずれか一つを異常検出専用として用いるものとしてもよい。電子制御ユニット４０からは、インバータ回路２４のトランジスタＴＵ１〜ＴＵ４，ＴＶ１〜ＴＶ４，ＴＷ１〜ＴＷ４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。
【００３４】
次に、こうして構成された実施例の動力出力装置２０の動作、特にインバータ回路２４によりモータ２２に印加される擬似的な三相交流の形成について説明する。実施例の動力出力装置２０が備えるインバータ回路２４は、次のようにモータ２２の各相に３段階の電圧レベルを作用させることができる。図２はトランジスタＴＵ１，ＴＵ２をオンとすると共にトランジスタＴＵ３，ＴＵ４をオフとした状態のｕ相に着目した実施例の動力出力装置２０の回路図である。この状態では、モータ２２のｕ相には正極母線２６の電圧（１／２ＶＢ）が作用する。図３はトランジスタＴＵ１，ＴＵ２をオフとすると共にトランジスタＴＵ３，ＴＵ４をオンとした状態のｕ相に着目した実施例の動力出力装置２０の回路図である。
この状態では、モータ２２のｕ相には負極母線２８の電圧（−１／２ＶＢ）が作用する。図４はトランジスタＴＵ１，ＴＵ４をオフとすると共にトランジスタＴＵ２，ＴＵ３をオンとした状態のｕ相に着目した実施例の動力出力装置２０の回路図である。この状態では、モータ２２の中性点の電圧（基準電圧ゼロ）が作用する。したがって、図２〜図４に示す３つのスイッチングパターンを用いることにより３段階の電圧レベルをモータ２２のｕ相に作用させることができる。インバータ回路２４のｖ相およびｗ相はｕ相と同様に構成されているから、ｖ相およびｗ相についても同様に３段階の電圧レベルをモータ２２のｖ相およびｗ相に作用させることができる。
【００３５】
図５は、インバータ回路２４のトランジスタＴＵ１〜ＴＵ４，ＴＶ１〜ＴＶ４，ＴＷ１〜ＴＷ４のスイッチングにより擬似的な三相交流を得る様子を説明する説明図である。図示するように、１２０度ずつ位相の異なるｕｖｗの各相指令の各々を２段に階層的な三角搬送波ＣＡＲ１，ＣＡＲ２と大きさを比較して各トランジスタＴＵ１〜ＴＵ４，ＴＶ１〜ＴＶ４，ＴＷ１〜ＴＷ４のオンオフ状態を決定する。次表１にｕ相の指令値Ｖｕ＊の状態とトランジスタＴＵ１〜ＴＵ４のオンオフ状態とを示す。
【００３６】
【表１】
表１から解るように、ｕ相の指令値Ｖｕ＊が三角搬送波ＣＡＲ１より大きいときには、トランジスタＴＵ１，ＴＵ２をオンとすると共にトランジスタＴＵ３，ＴＵ４をオフとして図２に例示する状態とし、三相コイルのｕ相に正極母線２６の電圧（１／２ＶＢ）を作用させる。指令値Ｖｕ＊が三角搬送波ＣＡＲ１とＣＡＲ２との間のときには、トランジスタＴＵ１，ＴＵ４をオフとすると共にトランジスタＴＵ２，ＴＵ３をオンとして図４に例示する状態とし、三相コイルのｕ相にモータ２２の中性点の電圧（ゼロ）を作用させる。指令値Ｖｕ＊が三角搬送波ＣＡＲ２より小さいときには、トランジスタＴＵ１，ＴＵ２をオフとすると共にトランジスタＴＵ３，ＴＵ４をオンとして図３に例示する状態とし、三相コイルのｕ相に負極母線２８の電圧（−１／２ＶＢ）を作用させる。
【００３７】
こうした階層的な三角搬送波ＣＡＲ１，ＣＡＲ２と各相指令とに基づいて各トランジスタＴＵ１〜ＴＵ４，ＴＶ１〜ＴＶ４，ＴＷ１〜ＴＷ４をスイッチングすると、図５の中段の各相（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）のＰＷＭ波形となる。こうした各相のＰＷＭの波形から各相の電圧が同一となるゼロ電圧ベクトルの出力は、図５の最下段に示されるようになる。図６に、正極母線の電圧（１／２ＶＢ）と負極母線の電圧（−１／２ＶＢ）の２段階の電圧レベルによりＰＷＭ制御する従来例の動力出力装置における各相指令と三角搬送波，各相（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）のＰＷＭ波形，ゼロ電圧ベクトルの出力を示す。図５と図６とを比較すると解るように、実施例の動力出力装置２０は、３段階の電圧レベルによってＰＷＭ制御することにより、２段階の電圧レベルによってＰＷＭ制御する従来例の動力出力装置に比して、ゼロ電圧ベクトルの出力頻度を著しく少なくすることができる。したがって、ゼロ電圧ベクトルの出力とモータ２２の中性点の電位の固定に基づいて生じるモータ２２の中性点における電流脈動を低減することができる。
【００３８】
以上説明した実施例の動力出力装置２０によれば、３段階の電圧レベルによってＰＷＭ制御することにより、ゼロ電圧ベクトルの出力頻度を著しく少なくすることができる。この結果、ゼロ電圧ベクトルの出力に伴ってモータ２２の中性点に生じ得る電流脈動を低減することができると共にモータ２２の損失を抑制することができる。
【００３９】
実施例の動力出力装置２０では、インバータ回路２４の負極母線２８とモータ２２の中性点とを接続するよう第２直流電源３２を取り付けたが、インバータ回路２４の正極母線２６とモータ２２の中性点とを接続するよう第２直流電源３２を取り付けるものとしてもよい。また、実施例の動力出力装置２０では、第２直流電源３２の電圧Ｖ２の２倍の電圧Ｖ１の第１直流電源３０をインバータ回路２４の正極母線２６と負極母線２８とを接続するように取り付けたが、図７の変形例の動力出力装置２０Ｂに示すように、第２直流電源３２の電圧Ｖ２と同一の電圧の第１直流電源３０Ｂをインバータ回路２４の正極母線２６とモータ２２の中性点とを接続するよう取り付けるものとしてもよい。変形例の動力出力装置２０Ｂは、電気的に実施例の動力出力装置２０と等価だからである。
【００４０】
実施例の動力出力装置２０では、インバータ回路２４の正極母線２６と負極母線２８とを接続する第１直流電源３０を備えるものとしたが、図８の変形例の動力出力装置２０Ｃに示すように、第１直流電源３０に代えてコンデンサ３０Ｃを備えるものとしてもよい。なお、図８に例示する変形例の動力出力装置２０Ｃは、コンデンサ３０Ｃの端子間電圧Ｖｃを検出する電圧センサ６２を備えており、この電圧センサ６２からの検出信号は入力ポートを介して電子制御ユニット４０に入力されている。図９は、モータ２２の三相コイルの漏れインダクタンスに着目した変形例の動力出力装置２０Ｃの回路図である。いま、インバータ回路２４のｕ相のトランジスタＴＵ３，ＴＵ４をオンとした状態を考えると、この状態では、図中破線矢印で示す短絡回路が形成され、モータ２２の三相コイルのｕ相はリアクトルとして機能する。この状態からトランジスタＴＵ３，ＴＵ４のいずれかをオフすると、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、図中実線矢印で示す充電回路によりコンデンサ３０Ｃに蓄えられる。その際の電圧は、第２直流電源３２の供給電圧より高くすることができる。一方、この回路でコンデンサ３０Ｃの電位を用いて第２直流電源３２を充電することもできる。したがって、この回路は、第２直流電源３２のエネルギをコンデンサ３０Ｃに昇圧して蓄えると共にコンデンサ３０Ｃの電位を用いて第２直流電源３２を充電可能な昇降圧チョッパ回路とみなすことができる。モータ２２の三相コイルのｖｗ相も、ｕ相と同様に昇降圧チョッパ回路とみなすことができるから、トランジスタＴＵ３，ＴＵ４，ＴＶ３，ＴＶ４，ＴＷ３，ＴＷ４をオンオフすることによりコンデンサ３０Ｃを充電したり、コンデンサ３０Ｃの電位を用いて第２直流電源３２を充電することができる。
【００４１】
こうした充電によりコンデンサ３０Ｃの端子間には電位差が生じるが、その電位差はコンデンサ３０Ｃに蓄えられる電荷の量、即ちリアクトルに流す電流を調節することにより制御することができる。したがって、コンデンサ３０Ｃの端子間電圧Ｖｃを第２直流電源３２の電圧Ｖ２の２倍にすることもできる。このように、コンデンサ３０Ｃの端子間電圧Ｖｃを第２直流電源３２の電圧Ｖ２の２倍にすれば、図８に例示する変形例の動力出力装置２０Ｃでは、正極母線２６と負極母線２８にコンデンサ３０Ｃによる端子間電圧Ｖｃが作用する状態、即ち実施例の動力出力装置２０の第１直流電源３０に相当する直流電源が接続された状態となり、実施例の動力出力装置２０と同様にモータ２２を駆動することができる。
【００４２】
ここで、モータ２２の駆動には、インバータ回路２４を構成するトランジスタＴＵ１〜ＴＵ４，ＴＶ１〜ＴＶ４，ＴＷ１〜ＴＷ４の前述のスイッチング制御による擬似的な三相交流を供給すればよく、コンデンサ３０Ｃの電圧は直流成分により行なうことができるから、擬似的な三相交流の電位をプラス側またはマイナス側にオフセットすることによって、直流成分を加えた三相交流をモータ２２に供給することができる。この結果、交流成分でモータ２２は回転駆動し、直流成分で図９を用いて説明したようにコンデンサ３０Ｃを充電することができる。
【００４３】
したがって、変形例の動力出力装置２０Ｃでは、図５における各相指令をプラス側またはマイナス側にオフセットすることにより、実施例の動力出力装置２０の各相のＰＷＭ制御と同様の制御を行なうことができると共にコンデンサ３０Ｃの端子間電圧Ｖｃを制御することができる。この結果、変形例の動力出力装置２０Ｃでも実施例の動力出力装置２０と同様の効果を得ることができる。
【００４４】
実施例の動力出力装置２０では、インバータ回路２４の正極母線２６と負極母線２８とを接続する第１直流電源３０を備えるものとしたが、図１０の変形例の動力出力装置２０Ｄに示すように、第１直流電源３０に代えてインバータ回路２４の正極母線２６とモータ２２の中性点とを接続するコンデンサ３０Ｄを備えるものとしてもよい。なお、図１０に例示する変形例の動力出力装置２０Ｄも、変形例の動力出力装置２０Ｃと同様に、コンデンサ３０Ｄの端子間電圧Ｖｃを検出する電圧センサ６２を備えており、この電圧センサ６２からの検出信号は入力ポートを介して電子制御ユニット４０に入力されている。図１１は、モータ２２の三相コイルの漏れインダクタンスに着目した変形例の動力出力装置２０Ｄの回路図である。いま、インバータ回路２４のｕ相のトランジスタＴＵ３，ＴＵ４をオンとした状態を考えると、この状態では、図中破線矢印で示す短絡回路が形成され、モータ２２の三相コイルのｕ相はリアクトルとして機能する。この状態からトランジスタＴＵ３，ＴＵ４のいずれかをオフすると、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、図中実線矢印で示す充電回路によりコンデンサ３０Ｄに蓄えられる。したがって、この回路は、第２直流電源３２のエネルギをコンデンサ３０Ｄに昇圧して蓄えると共にコンデンサ３０Ｄの電位を用いて第２直流電源３２を充電可能なチョッパ回路とみなすことができる。モータ２２の三相コイルのｖｗ相も、ｕ相と同様に昇降圧チョッパ回路とみなすことができるから、トランジスタＴＵ１〜ＴＵ４，ＴＶ１〜ＴＶ４，ＴＷ１〜ＴＷ４をオンオフすることによりコンデンサ３０Ｄを充電したり、コンデンサ３０Ｄの電位を用いて第２直流電源３２を充電することができる。
【００４５】
こうした充電によりコンデンサ３０Ｄの端子間には電位差が生じるが、その電位差はコンデンサ３０Ｃに蓄えられる電荷の量、即ちリアクトルに流す電流を調節することにより制御することができる。したがって、コンデンサ３０Ｄの端子間電圧Ｖｃを第２直流電源３２の電圧Ｖ２と同一にすることもできる。このように、コンデンサ３０Ｄの端子間電圧Ｖｃを第２直流電源３２の電圧Ｖ２と同一にすれば、図１１に例示する変形例の動力出力装置２０Ｄでは、正極母線２６と負極母線２８にコンデンサ３０Ｄと第２直流電源３２とからなる電圧Ｖ２の２倍の電圧の直流電源が接続された状態、即ち実施例の動力出力装置２０の第１直流電源３０に相当する直流電源が接続された状態となり、実施例の動力出力装置２０と同様にモータ２２を駆動することができる。
【００４６】
ここで、モータ２２の駆動には、インバータ回路２４を構成するトランジスタＴＵ１〜ＴＵ４，ＴＶ１〜ＴＶ４，ＴＷ１〜ＴＷ４の前述のスイッチング制御による擬似的な三相交流を供給すればよく、コンデンサ３０Ｄの電圧は直流成分により行なうことができるから、擬似的な三相交流の電位をプラス側またはマイナス側にオフセットすることによって、直流成分を加えた三相交流をモータ２２に供給することができる。この結果、交流成分でモータ２２は回転駆動し、直流成分で図１１を用いて説明したようにコンデンサ３０Ｄを充電することができる。
【００４７】
したがって、変形例の動力出力装置２０Ｄでも、変形例の動力出力装置２０Ｃと同様に、図５における各相指令をプラス側またはマイナス側にオフセットすることにより、実施例の動力出力装置２０の各相のＰＷＭ制御と同様の制御を行なうことができると共にコンデンサ３０Ｄの端子間電圧Ｖｃを制御することができる。この結果、変形例の動力出力装置２０Ｄでも実施例の動力出力装置２０と同様の効果を得ることができる。
【００４８】
実施例の動力出力装置２０やその変形例では、各相のダイオードＤＵ５，ＤＵ６、ＤＶ５，ＤＶ６，ＤＷ５，ＤＷ６の中間接続点をコンデンサＣ１，Ｃ２の中間接続点と接続すると共に接続線３４によりモータ２２の中性点に接続したが、コンデンサＣ１，Ｃ２を備えずに各相のダイオードＤＵ５，ＤＵ６、ＤＶ５，ＤＶ６，ＤＷ５，ＤＷ６の中間接続点を単に接続線３４によりモータ２２の中性点に接続するものとしたり、各相のダイオードＤＵ５，ＤＵ６、ＤＶ５，ＤＶ６，ＤＷ５，ＤＷ６の中間接続点を接続線３４によりモータ２２の中性点に接続せずに単にコンデンサＣ１，Ｃ２の中間接続点に接続するものとしても差し支えない。
【００４９】
実施例の動力出力装置２０やその変形例では、３段階の電圧レベルによるＰＷＭ制御を行なうことによりゼロ電圧ベクトルの出現頻度を少なくしたが、４段階以上の電圧レベルによるＰＷＭ制御を行なってゼロ電圧ベクトルの出現頻度を少なくするものとしてもよい。また、実施例の動力出力装置２０やその変形例では、三相交流によるモータ２２を用いたが、ｎ相交流によるモータを用いるものとしてもよい。この場合でも、３段階あるいは４段階以上の電圧レベルによるＰＷＭ制御を行なうことによりゼロ電圧ベクトルの出現頻度を少なくすることができる。
【００５０】
次に、本発明の第２実施例としての動力出力装置１２０について説明する。図１２は、第２実施例の動力出力装置１２０の構成の概略を示す構成図である。第２実施例の動力出力装置１２０は、図示するように、三相交流により回転駆動するモータ１２２と、直流電力を三相交流電力に変換してモータ１２２に供給可能なインバータ回路１２４と、インバータ回路１２４の正極母線１２６と負極母線１２８とに接続された第１直流電源１３０と、インバータ回路１２４の負極母線１２８とモータ１２２の中性点とに接続された第２直流電源１３２と、装置全体をコントロールする電子制御ユニット１４０とを備える。
【００５１】
モータ１２２は、第１実施例の動力出力装置２０のモータ２２と同様に、外表面に永久磁石が貼り付けられたロータと三相コイルが巻回されたステータとから構成される発電可能な同期発電電動機として構成されている。
【００５２】
インバータ回路１２４は、６個のトランジスタＴ１〜Ｔ６と６個のダイオードＤ１〜Ｄ６とにより構成されている。６個のトランジスタＴ１〜Ｔ６は、それぞれ正極母線１２６と負極母線１２８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、その接続点にモータ１２２の三相コイル（ｕｖｗ）の各々が接続されている。したがって、正極母線１２６と負極母線１２８とに電圧が作用している状態で対をなすトランジスタＴ１〜Ｔ６のオン時間の割合を制御すれば、正極母線１２６の電圧と負極母線１２８の電圧の２段階の電圧レベルによるＰＷＭ制御により、モータ１２２の三相コイルにより回転磁界を形成し、モータ１２２を回転駆動することができる。
【００５３】
第１直流電源１３０と第２直流電源１３２も、第１実施例の動力出力装置２０の第１直流電源３０や第２直流電源３２と同様に、例えばニッケル水素系やリチウムイオン系の二次電池として構成されており、第１直流電源１３０の端子間電圧Ｖ１が第２直流電源１３２の端子間電圧Ｖ２の約２倍となるように調整されている。したがって、モータ１２２の中性点を基準とすれば、第１実施例の動力出力装置２０の場合と同様に、正極母線１２６の電位はＶ１−Ｖ２であり、負極母線１２８の電位は−Ｖ２となる。以下、正極母線１２６の電圧を１／２ＶＢとし、負極母線１２８の電圧を−１／２ＶＢとして考えるものとする。
【００５４】
電子制御ユニット１４０も、第１実施例の動力出力装置２０の電子制御ユニット４０と同様に、ＣＰＵ１４２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ＲＯＭ１４４と、一時的にデータを記憶するＲＡＭ１４６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１４０には、モータ１２２の三相コイルのｕｖｗの各相に取り付けられた電流センサ１５２〜１５６からの各相の電流やモータ１２２の中性点に取り付けられた電流センサ１５８からの中性点電流，モータ１２２の回転軸に取り付けられた回転角センサ１６０からのモータ１２２の回転子の回転角，モータ１２２の動作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。また、電子制御ユニット１４０からは、インバータ回路１２４のトランジスタＴ１〜Ｔ６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。
【００５５】
次に、こうして構成された第２実施例の動力出力装置１２０の動作、特にインバータ回路１２４によりモータ１２２に印加される擬似的な三相交流の形成について説明する。図１３は、第２実施例の動力出力装置１２０の電子制御ユニット１４０によるＰＷＭ制御の際に用いる各相変調波と各相搬送波とを例示する説明図である。図示するように、ｕ相搬送波とｖ相搬送波とｗ相搬送波は、いずれも三角波であり、１２０度ずつ位相が異なるものとなっている。ｕ相変調波とｖ相変調波とｗ相変調波は、いずれも各相指令に基づいて形成される。各相は、位相が異なるものの同様であるから、ｕ相について説明する。ｕ相変調波がｕ相搬送波より大きいときには、トランジスタＴ１をオンとすると共にトランジスタＴ２をオフとしてモータ１２２の三相コイルのｕ相に正極母線１２６の電圧（１／２ＶＢ）を作用させる。一方、ｕ相変調波がｕ相搬送波より小さいときには、トランジスタＴ１をオフとすると共にトランジスタＴ２をオンとしてモータ１２２の三相コイルのｕ相に負極母線１２８の電圧（−１／２ＶＢ）を作用させる。こうしたスイッチング制御を行なうことにより、図６に示すように、従来例の動力出力装置と同様に２段階の電圧レベルによるＰＷＭ制御を行なうことができる。ｖ相，ｗ相についても同様に各相変調波と各相搬送波とによるＰＷＭ制御の波形が得られるが、各相搬送波を１２０度ずつ位相を異なるものにすることにより、図６の各相（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）の波形とはならず、ゼロ電圧ベクトルの出現頻度が少ないものとなる。
【００５６】
図１４は、図１３の各相変調波と各相搬送波とに基づいてスイッチングした際に各相とモータ１２２の中性点に流れる電流を示す説明図である。図示するように、各相電流は１２０度の位相をもった擬似的な三相交流電流となっており、モータ１２２の中性点の電流は、小さな振幅でゼロ近傍に落ち着いている。
【００５７】
以上説明した第２実施例の動力出力装置１２０によれば、１２０度ずつ位相の異なる各相搬送波と各相指令に基づく各相変調波とに基づいてインバータ回路２４の各相のトランジスタをスイッチングすることによりゼロ電圧ベクトルの出現頻度を低減することができる。この結果、ゼロ電圧ベクトルの出力に伴ってモータ１２２の中性点に生じ得る電流脈動を低減することができると共にモータ１２２の損失を抑制することができる。
【００５８】
第２実施例の動力出力装置１２０では、インバータ回路１２４の負極母線１２８とモータ１２２の中性点とを接続するよう第２直流電源１３２を取り付けたが、インバータ回路１２４の正極母線１２６とモータ１２２の中性点とを接続するよう第２直流電源１３２を取り付けるものとしてもよい。また、第２実施例の動力出力装置１２０では、第２直流電源１３２の電圧Ｖ２の２倍の電圧Ｖ１の第１直流電源１３０をインバータ回路１２４の正極母線１２６と負極母線１２８とを接続するように取り付けたが、図１５の変形例の動力出力装置１２０Ｂに示すように、第２直流電源１３２の電圧Ｖ２と同一の電圧の第１直流電源１３０Ｂをインバータ回路１２４の正極母線１２６とモータ１２２の中性点とを接続するよう取り付けるものとしてもよい。変形例の動力出力装置１２０Ｂは、電気的に実施例の動力出力装置１２０と等価だからである。
【００５９】
第２実施例の動力出力装置１２０では、インバータ回路１２４の正極母線１２６と負極母線１２８とを接続する第１直流電源１３０を備えるものとしたが、図１６の変形例の動力出力装置１２０Ｃに示すように、第１直流電源１３０に代えてコンデンサ１３０Ｃを備えるものとしてもよい。なお、図１６に例示する変形例の動力出力装置１２０Ｃは、コンデンサ１３０Ｃの端子間電圧Ｖｃを検出する電圧センサ１６２を備えており、この電圧センサ１６２からの検出信号は入力ポートを介して電子制御ユニット１４０に入力されている。図１７は、モータ１２２の三相コイルの漏れインダクタンスに着目した変形例の動力出力装置１２０Ｃの回路図である。この回路図は、図９に例示した回路図においてトランジスタＴＵ１，ＴＵ２を一つのトランジスタＴ１に置き換えると共にトランジスタＴＵ３，ＴＵ４を一つのトランジスタＴ２に置き換えた構成となっている。したがって、図１７に示す回路は、図９に例示した回路と同様に、第２直流電源１３２のエネルギをコンデンサ１３０Ｃに昇圧して蓄えると共にコンデンサ１３０Ｃの電位を用いて第２直流電源１３２を充電可能な昇降圧チョッパ回路とみなすことができる。モータ１２２の三相コイルのｖｗ相も、ｕ相と同様に昇降圧チョッパ回路とみなすことができるから、トランジスタＴ２，Ｔ４，Ｔ６をオンオフすることによりコンデンサ１３０Ｃを充電したり、コンデンサ１３０Ｃの電位を用いて第２直流電源１３２を充電することができる。そして、コンデンサ１３０Ｃの端子間電圧Ｖｃの制御とモータ１２２の駆動制御は、変形例の動力出力装置２０Ｃの際に説明したように、擬似的な三相交流の電位をプラス側またはマイナス側にオフセットすることによって同時に行なうことができる。
【００６０】
したがって、変形例の動力出力装置１２０Ｃでは、図１３における各相変調波をプラス側またはマイナス側にオフセットすることにより、第２実施例の動力出力装置１２０の各相のＰＷＭ制御と同様の制御を行なうことができると共にコンデンサ１３０Ｃの端子間電圧Ｖｃを制御することができる。この結果、変形例の動力出力装置１２０Ｃでも第２実施例の動力出力装置１２０と同様の効果を得ることができる。
【００６１】
第２実施例の動力出力装置１２０では、インバータ回路１２４の正極母線１２６と負極母線１２８とを接続する第１直流電源１３０を備えるものとしたが、図１８の変形例の動力出力装置１２０Ｄに示すように、第１直流電源１３０に代えてインバータ回路１２４の正極母線１２６とモータ１２２の中性点とを接続するコンデンサ１３０Ｄを備えるものとしてもよい。なお、図１８に例示する変形例の動力出力装置１２０Ｄは、コンデンサ１３０Ｄの端子間電圧Ｖｃを検出する電圧センサ１６２を備えており、この電圧センサ１６２からの検出信号は入力ポートを介して電子制御ユニット１４０に入力されている。図１９は、モータ１２２の三相コイルの漏れインダクタンスに着目した変形例の動力出力装置１２０Ｄの回路図である。この回路図は、図１１に例示した回路図においてトランジスタＴＵ１，ＴＵ２を一つのトランジスタＴ１に置き換えると共にトランジスタＴＵ３，ＴＵ４を一つのトランジスタＴ２に置き換えた構成となっている。したがって、図１９に示す回路は、図１１に例示した回路と同様に、第２直流電源１３２のエネルギをコンデンサ１３０Ｄに蓄えると共にコンデンサ１３０Ｄの電位を用いて第２直流電源１３２を充電可能なチョッパ回路とみなすことができる。モータ１２２の三相コイルのｖｗ相も、ｕ相と同様に昇降圧チョッパ回路とみなすことができるから、トランジスタＴ１〜Ｔ６をオンオフすることによりコンデンサ１３０Ｄを充電したり、コンデンサ１３０Ｄの電位を用いて第２直流電源１３２を充電することができる。そして、コンデンサ１３０Ｄの端子間電圧Ｖｃの制御とモータ１２２の駆動制御は、変形例の動力出力装置２０Ｄの際に説明したように、擬似的な三相交流の電位をプラス側またはマイナス側にオフセットすることによって同時に行なうことができる。
【００６２】
したがって、変形例の動力出力装置１２０Ｄでは、図１３における各相変調波をプラス側またはマイナス側にオフセットすることにより、第２実施例の動力出力装置１２０の各相のＰＷＭ制御と同様の制御を行なうことができると共にコンデンサ１３０Ｄの端子間電圧Ｖｃを制御することができる。この結果、変形例の動力出力装置１２０Ｄでも第２実施例の動力出力装置１２０と同様の効果を得ることができる。
【００６３】
第２実施例の動力出力装置１２０やその変形例では、各相搬送波の位相を１２０度ずつ異なるものとしたが、ｎ相のモータを用いる場合には、３６０／ｎ度ずつ異なるものとすればよい。また、各相搬送波の位相は、電流脈動の許容範囲内であればよいから、１２０度あるいは３６０／ｎ度を含む許容範囲内の角度であればよい。更に、ゼロ電圧ベクトルの出現頻度が少なくすることができるものであれば、各相搬送波の位相は何度であってもよい。
【００６４】
第１実施例の動力出力装置２０や第２実施例の動力出力装置１２０およびその変形例では、モータ２２，１２２として三相交流の矩形波電圧駆動する同期発電電動機を用いたが、多相交流の矩形波電圧駆動する如何なるタイプの電動機を用いるものとしてもよい。
【００６５】
以上、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等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】本発明の一実施例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】トランジスタＴＵ１，ＴＵ２をオンとすると共にトランジスタＴＵ３，ＴＵ４をオフとした状態のｕ相に着目した実施例の動力出力装置２０の回路図である。
【図３】トランジスタＴＵ１，ＴＵ２をオフとすると共にトランジスタＴＵ３，ＴＵ４をオンとした状態のｕ相に着目した実施例の動力出力装置２０の回路図である。
【図４】トランジスタＴＵ１，ＴＵ４をオフとすると共にトランジスタＴＵ２，ＴＵ３をオンとした状態のｕ相に着目した実施例の動力出力装置２０の回路図である。
【図５】インバータ回路２４のトランジスタＴＵ１〜ＴＵ４，ＴＶ１〜ＴＶ４，ＴＷ１〜ＴＷ４のスイッチングにより擬似的な三相交流を得る様子を説明する説明図である。
【図６】従来例の動力出力装置における各相指令と三角搬送波，各相（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）のＰＷＭ波形，ゼロ電圧ベクトルの出力を示す説明図である。
【図７】変形例の動力出力装置２０Ｂの構成の概略を示す構成図である。
【図８】変形例の動力出力装置２０Ｃの構成の概略を示す構成図である。
【図９】モータ２２の三相コイルの漏れインダクタンスに着目した実施例の動力出力装置２０Ｃの回路図である。
【図１０】変形例の動力出力装置２０Ｄの構成の概略を示す構成図である。
【図１１】モータ２２の三相コイルの漏れインダクタンスに着目した実施例の動力出力装置２０Ｄの回路図である。
【図１２】第２実施例の動力出力装置１２０の構成の概略を示す構成図である。
【図１３】第２実施例の動力出力装置１２０の電子制御ユニット１４０によるＰＷＭ制御の際に用いる各相変調波と各相搬送波とを例示する説明図である。
【図１４】図１３の各相変調波と各相搬送波とに基づいてスイッチングした際に各相とモータ１２２の中性点に流れる電流を示す説明図である。
【図１５】変形例の動力出力装置１２０Ｂの構成の概略を示す構成図である。
【図１６】変形例の動力出力装置１２０Ｃの構成の概略を示す構成図である。
【図１７】モータ１２２の三相コイルの漏れインダクタンスに着目した実施例の動力出力装置１２０Ｃの回路図である。
【図１８】変形例の動力出力装置１２０Ｄの構成の概略を示す構成図である。
【図１９】モータ１２２の三相コイルの漏れインダクタンスに着目した実施例の動力出力装置１２０Ｄの回路図である。
【符号の説明】
２０，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，１２０，１２０Ｂ，１２０Ｃ，１２０Ｄ 動力出力装置、２２，１２２ モータ、２４，１２４ インバータ回路、２６，１２６ 正極母線、２８，１２８ 負極母線、３０，３０Ｂ，１３０，１３０Ｂ 第１直流電源、３０Ｃ，３０Ｄ，１３０Ｃ，１３０Ｄ コンデンサ、３２，１３２ 第２直流電源、３４ 接続線、４０，１４０ 電子制御ユニット、４２，１４２ ＣＰＵ、４４，１４４ ＲＯＭ、４６，１４６ ＲＡＭ、５２〜５８，１５２〜１５８ 電流センサ、６０，１６０ 回転角センサ、６２，１６２ 電圧センサ、Ｔ１〜Ｔ６，ＴＵ１〜ＴＵ４，ＴＶ１〜ＴＶ４，ＴＷ１〜ＴＷ４ トランジスタ、Ｄ１〜Ｄ６、ＤＵ１〜ＤＵ６，ＤＶ１〜ＤＶ６，ＤＷ１〜ＤＷ６ ダイオード、Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、動力出力装置およびインバータ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の動力出力装置としては、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ものが提案されている（例えば、特開平１０−３３７０４７号公報や特開平１１−１７８１１４号公報など）。この装置では、電動機の各相のコイルとインバータの各相のスイッチング素子と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電荷を蓄える昇圧チョッパ回路とみなすと共にこの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。電動機の駆動制御とコンデンサへの蓄電制御は、擬似的な三相交流を電動機に印加する際のインバータ回路のスイッチング素子のスイッチング動作によって同時に行なっている。なお、電動機に印加される擬似的な三相交流は、正電圧と負電圧の二つの電圧レベルによるＰＷＭ制御によって形成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうした動力出力装置では、電動機の中性点から流出流入する電流に大きな電流脈動が生じ、電動機の損失が大きくなる場合がある。正電圧と負電圧の二つの電圧レベルによるＰＷＭ制御によって形成される擬似的な三相交流は、各相の電圧が同一となるいわゆるゼロ電圧ベクトルを出力する状態が生じる。このゼロ電圧ベクトルを出力すると、電動機の中性点が直流電源によりその電位が固定されているために、電動機の中性点接続線に大きな電流が流れる。ゼロ電圧ベクトルは各相のいずれもが正電圧となる状態といずれもが負電圧となる状態の二つの状態があるから、電動機の中性点接続線に流れる電流の方向はゼロ電圧ベクトルがいずれの状態に基づくかによって異なるものとなる。この結果、電動機の中性点接続線に大きな電流脈動が生じてしまう。
【０００４】
本発明の動力出力装置は、電動機の中性点に生じ得る電流脈動を低減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、装置の高効率化を図ることを目的の一つとする。本発明のインバータ装置は、ゼロ電圧ベクトルの出力を低減することを目的とする。
【０００５】
【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およびインバータ装置は、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。
【０００６】
本発明の第１の動力出力装置は、
多相交流により回転駆動する電動機と、
複数のスイッチング素子のスイッチング操作により３段階以上の電圧レベルによる擬似的な多相交流電力を前記電動機に供給可能なインバータ回路と、
前記インバータ回路の正極母線と負極母線とに接続された第１の電源と、
前記インバータ回路の正極母線および負極母線のうちのいずれか一方の母線と前記電動機の中性点とに接続された第２の電源と、
前記インバータ回路の複数のスイッチング素子のスイッチングを制御するスイッチング制御手段と
を備え、
前記インバータ回路の複数のスイッチング素子のオンオフを制御することで、前記インバータ回路と電動機のコイルをチョッパ回路として動作させ、前記第１電源と前記第２電源との間での電力の移動を制御する
ことを要旨とする。
【０００７】
この本発明の第１の動力出力装置では、正電圧，負電圧，そしてそれらの中間電圧の３段階以上の電圧レベルによる擬似的な多相交流とすることにより、各相の電圧がすべて第２の電源の電圧から大きな差のある同一の電圧となるゼロ電圧ベクトルの出現を低減し、電動機の中性点に生じ得る電流脈動を低減することができる。この結果、電動機の損失を小さく抑えることができる。
【０００８】
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、前記第２の電源からの電力を用いて充電される充放電可能な蓄電手段であるものとすることもできる。
【０００９】
本発明の第２の動力出力装置は、
多相交流により回転駆動する電動機と、
複数のスイッチング素子のスイッチング操作により３段階以上の電圧レベルによる擬似的な多相交流電力を前記電動機に供給可能なインバータ回路と、
前記インバータ回路の正極母線と前記電動機の中性点とに接続された第１の電源と、
前記インバータ回路の負極母線と前記電動機の中性点とに接続された第２の電源と、
前記インバータ回路の複数のスイッチング素子のスイッチングを制御するスイッチング制御手段と
を備え、
前記インバータ回路の複数のスイッチング素子のオンオフを制御することで、前記インバータ回路と電動機のコイルをチョッパ回路として動作させ、前記第１電源と前記第２電源との間での電力の移動を制御する
ことを要旨とする。
【００１０】
この本発明の第２の動力出力装置では、３段階以上の電圧レベルによる擬似的な多相交流とすることにより、各相の電圧がすべて第２の電源の電圧から大きな差のある同一の電圧となるゼロ電圧ベクトルの出現を低減し、電動機の中性点に生じ得る電流脈動を低減することができる。この結果、電動機の損失を小さく抑えることができる。
【００１１】
こうした本発明の第２の動力出力装置において、前記第１の電源は前記第２の電源からの電力を用いて充電される充放電可能な蓄電手段であるものとしたり、前記第２の電源は前記第１の電源からの電力を用いて充電される充放電可能な蓄電手段であるものとすることもできる。
【００１２】
これら本発明の第１または第２の動力出力装置において、前記インバータ回路は、３段階の電圧レベルによる擬似的な多相交流電力を供給する回路であるものとすることもできる。この態様の本発明の第１または第２の動力出力装置において、前記インバータ回路の各相は、正極母線と負極母線とを直列に接続する４個のスイッチング素子と、該４個のスイッチング素子の中間の２個のスイッチング素子を跨いで負極母線から正極母線側を順方向として直列に接続する２個のダイオードと、該２個のダイオードの中間節点に前記３段階の電圧レベルのうちの中間電圧レベルを供給する中間電圧供給手段とを備えるものとすることもできる。
さらにこの態様の本発明の第１または第２の動力出力装置において、前記中間電圧供給手段は、正極母線と負極母線とを直列に接続する２個のコンデンサを備え該２個のコンデンサの中間接点を前記２個のダイオードの中間接点に接続する手段であるものとしたり、前記電動機の中性点を前記２個のダイオードの中間接点に接続する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または第２の動力出力装置において、前記スイッチング制御手段は、前記３段階以上の電圧レベルの各電圧レベル間に階層的に各々設けられた複数の搬送波と各相の電圧指令とに基づいて前記インバータ回路の複数のスイッチング素子のスイッチングを制御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１または第２の動力出力装置において、前記スイッチング制御手段は、前記各相の電圧指令が前記複数の搬送波により形成される階層のいずれに属するかに基づいて前記インバータ回路の各相の電圧レベルを設定し、該インバータ回路の各相の電圧レベルが該設定された電圧レベルとなるよう該インバータ回路の複数のスイッチング素子のスイッチングを制御する手段であるものとすることもできる。
【００１４】
本発明の第３の動力出力装置は、
多相交流により回転駆動する電動機と、
複数のスイッチング素子のスイッチング操作により擬似的な多相交流電力を前記電動機に供給可能なインバータ回路と、
前記インバータ回路の正極母線と負極母線とに接続された第１の電源と、
前記インバータ回路の正極母線および負極母線のうちのいずれか一方の母線と前記電動機の中性点とに接続された第２の電源と、
前記多相交流の各相の電圧指令に基づく各相変調波と前記多相交流の各相に対応し所定の位相差を有する各相搬送波とに基づいて前記インバータ回路の複数のスイッチング素子のスイッチングを制御するスイッチング制御手段と
を備え、
前記インバータ回路の複数のスイッチング素子のオンオフを制御することで、前記インバータ回路と電動機のコイルをチョッパ回路として動作させ、前記第１電源と前記第２電源との間での電力の移動を制御する
ことを要旨とする。
【００１５】
この本発明の第３の動力出力装置では、多相交流の各相の電圧指令に基づく各相変調波と多相交流の各相に対応し所定の位相差を有する各相搬送波とに基づいてインバータ回路の複数のスイッチング素子のスイッチングを制御することにより、各相の電圧がすべて第２の電源の電圧から大きな差のある同一の電圧となるゼロ電圧ベクトルの出現を低減し、電動機の中性点に生じ得る電流脈動を低減することができる。この結果、電動機の損失を小さく抑えることができる。
【００１６】
こうした本発明の第３の動力出力装置において、前記第１の電源は、前記第２の電源からの電力を用いて充電される充放電可能な蓄電手段であるものとすることもできる。
【００１７】
本発明の第４の動力出力装置は、
多相交流により回転駆動する電動機と、
複数のスイッチング素子のスイッチング操作により擬似的な多相交流電力を前記電動機に供給可能なインバータ回路と、
前記インバータ回路の正極母線と前記電動機の中性点とに接続された第１の電源と、
前記インバータ回路の負極母線と前記電動機の中性点とに接続された第２の電源と、
前記多相交流の各相の電圧指令に基づく各相変調波と前記多相交流の各相に対応し所定の位相差を有する各相搬送波とに基づいて前記インバータ回路の複数のスイッチング素子のスイッチングを制御するスイッチング制御手段と
を備え、
前記インバータ回路の複数のスイッチング素子のオンオフを制御することで、前記インバータ回路と電動機のコイルをチョッパ回路として動作させ、前記第１電源と前記第２電源との間での電力の移動を制御する
ことを要旨とする。
【００１８】
この本発明の第４の動力出力装置では、多相交流の各相の電圧指令に基づく各相変調波と多相交流の各相に対応し所定の位相差を有する各相搬送波とに基づいてインバータ回路の複数のスイッチング素子のスイッチングを制御することにより、各相の電圧が同一となるゼロ電圧ベクトルの出現を低減し、電動機の中性点に生じ得る電流脈動を低減することができる。この結果、電動機の損失を小さく抑えることができる。
【００１９】
こうした本発明の第４の動力出力装置において、前記第１の電源は前記第２の電源からの電力を用いて充電される充放電可能な蓄電手段であるものとしたり、前記第２の電源は前記第１の電源からの電力を用いて充電される充放電可能な蓄電手段であるものとすることもできる。
【００２０】
これら本発明の第３または第４の動力出力装置において、前記所定の位相差は、前記電動機の中性点の電流リップルを打ち消す位相差であるものとしたり、３６０度を前記電動機の相数で割った角度を含む所定範囲の角度であるものとしたり、或いは、３６０度を前記電動機の相数で割った角度であるものとすることもできる。
【００２１】
各種態様を含め本発明の第１ないし第４のいずれかの動力出力装置において、前記電動機は動力の入力により発電可能な発電電動機であり、前記第１の電源および／または前記第２の電源は充放電可能な電源であり、前記電動機を発電機として駆動すると共に該電動機により発電された電力を前記第１の電源および／または前記第２の電源に充電するよう前記インバータ回路の前記複数のスイッチング素子のスイッチングを制御する充電制御手段を備えるものとすることもできる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を実施例を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例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。実施例の動力出力装置２０は、図示するように、三相交流により回転駆動するモータ２２と、直流電力を三相交流電力に変換してモータ２２に供給可能なインバータ回路２４と、インバータ回路２４の正極母線２６と負極母線２８とに接続された第１直流電源３０と、インバータ回路２４の負極母線２８とモータ２２の中性点とに接続された第２直流電源３２と、装置全体をコントロールする電子制御ユニット４０とを備える。
【００２９】
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三相コイルが巻回されたステータとから構成される発電可能な同期発電電動機として構成されている。モータ２２の回転軸は実施例の動力出力装置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。なお、実施例のモータ２２は発電電動機として構成されているから、モータ２２の回転軸に動力を入力すれば、モータ２２により発電できるようになっている。
【００３０】
インバータ回路２４は、１２個のトランジスタＴＵ１〜ＴＵ４，ＴＶ１〜ＴＶ４，ＴＷ１〜ＴＷ４と、１８個のダイオードＤＵ１〜ＤＵ６，ＤＶ１〜ＤＶ６，ＤＷ１〜ＤＷ６によって構成されている。インバータ回路２４のｕ相は、４個のトランジスタＴＵ１〜ＴＵ４によって正極母線２６と負極母線２８とを直列に接続しており、トランジスタＴＵ２とトランジスタＴＵ３との接続点には、モータ２２の三相コイルのｕ相が接続されている。トランジスタＴＵ１とトランジスタＴＵ２との接続点とトランジスタＴＵ３とトランジスタＴＵ４との接続点は、負極母線２８から正極母線２６側を順方向とする２個のダイオードＤＵ５，ＤＵ６により直列に接続されており、ダイオードＤＵ５とダイオードＤＵ６の接続点は、モータ２２の中性点に接続されている。なお、各トランジスタＴＵ１〜ＴＵ４には各々還流用のダイオードＤＵ１〜ＤＵ４が取り付けられている。インバータ回路２４のｖ相およびｗ相は、ｕ相と同様に構成されている。
【００３１】
インバータ回路２４の正極母線２６と負極母線２８は、２個のコンデンサＣ１，Ｃ２により直列に接続されており、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２の接続点は、接続線３４によりモータ２２の中性点に接続されている。
【００３２】
第１直流電源３０と第２直流電源３２は、例えばニッケル水素系やリチウムイオン系の二次電池として構成されており、第１直流電源３０の端子間電圧Ｖ１が第２直流電源３２の端子間電圧Ｖ２の２倍となるように調整されている。したがって、モータ２２の中性点を基準とすれば、正極母線２６の電位はＶ１−Ｖ２であり、負極母線２８の電位は−Ｖ２となる。以下、正極母線２６の電圧を１／２ＶＢとし、負極母線２８の電圧を−１／２ＶＢとして考えるものとする。
【００３３】
電子制御ユニット４０は、ＣＰＵ４２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ＲＯＭ４４と、一時的にデータを記憶するＲＡＭ４６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４０には、モータ２２の三相コイルのｕｖｗの各相に取り付けられた電流センサ５２〜５６からの各相の電流やモータ２２の中性点に取り付けられた電流センサ５８からの中性点電流，モータ２２の回転軸に取り付けられた回転角センサ６０からのモータ２２の回転子の回転角などが入力ポートを介して入力されている。実施例では、各相電流と中性点電流を得るために電流センサ５２〜５８を備えたが、これらの電流センサ５２〜５８のうちのいずれか一つは省略可能であり、いずれか一つを異常検出専用として用いるものとしてもよい。電子制御ユニット４０からは、インバータ回路２４のトランジスタＴＵ１〜ＴＵ４，ＴＶ１〜ＴＶ４，ＴＷ１〜ＴＷ４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。
【００３４】
次に、こうして構成された実施例の動力出力装置２０の動作、特にインバータ回路２４によりモータ２２に印加される擬似的な三相交流の形成について説明する。実施例の動力出力装置２０が備えるインバータ回路２４は、次のようにモータ２２の各相に３段階の電圧レベルを作用させることができる。図２はトランジスタＴＵ１，ＴＵ２をオンとすると共にトランジスタＴＵ３，ＴＵ４をオフとした状態のｕ相に着目した実施例の動力出力装置２０の回路図である。この状態では、モータ２２のｕ相には正極母線２６の電圧（１／２ＶＢ）が作用する。図３はトランジスタＴＵ１，ＴＵ２をオフとすると共にトランジスタＴＵ３，ＴＵ４をオンとした状態のｕ相に着目した実施例の動力出力装置２０の回路図である。
この状態では、モータ２２のｕ相には負極母線２８の電圧（−１／２ＶＢ）が作用する。図４はトランジスタＴＵ１，ＴＵ４をオフとすると共にトランジスタＴＵ２，ＴＵ３をオンとした状態のｕ相に着目した実施例の動力出力装置２０の回路図である。この状態では、モータ２２の中性点の電圧（基準電圧ゼロ）が作用する。したがって、図２〜図４に示す３つのスイッチングパターンを用いることにより３段階の電圧レベルをモータ２２のｕ相に作用させることができる。インバータ回路２４のｖ相およびｗ相はｕ相と同様に構成されているから、ｖ相およびｗ相についても同様に３段階の電圧レベルをモータ２２のｖ相およびｗ相に作用させることができる。
【００３５】
図５は、インバータ回路２４のトランジスタＴＵ１〜ＴＵ４，ＴＶ１〜ＴＶ４，ＴＷ１〜ＴＷ４のスイッチングにより擬似的な三相交流を得る様子を説明する説明図である。図示するように、１２０度ずつ位相の異なるｕｖｗの各相指令の各々を２段に階層的な三角搬送波ＣＡＲ１，ＣＡＲ２と大きさを比較して各トランジスタＴＵ１〜ＴＵ４，ＴＶ１〜ＴＶ４，ＴＷ１〜ＴＷ４のオンオフ状態を決定する。次表１にｕ相の指令値Ｖｕ＊の状態とトランジスタＴＵ１〜ＴＵ４のオンオフ状態とを示す。
【００３６】
【表１】
【００３７】
こうした階層的な三角搬送波ＣＡＲ１，ＣＡＲ２と各相指令とに基づいて各トランジスタＴＵ１〜ＴＵ４，ＴＶ１〜ＴＶ４，ＴＷ１〜ＴＷ４をスイッチングすると、図５の中段の各相（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）のＰＷＭ波形となる。こうした各相のＰＷＭの波形から各相の電圧が同一となるゼロ電圧ベクトルの出力は、図５の最下段に示されるようになる。図６に、正極母線の電圧（１／２ＶＢ）と負極母線の電圧（−１／２ＶＢ）の２段階の電圧レベルによりＰＷＭ制御する従来例の動力出力装置における各相指令と三角搬送波，各相（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）のＰＷＭ波形，ゼロ電圧ベクトルの出力を示す。図５と図６とを比較すると解るように、実施例の動力出力装置２０は、３段階の電圧レベルによってＰＷＭ制御することにより、２段階の電圧レベルによってＰＷＭ制御する従来例の動力出力装置に比して、ゼロ電圧ベクトルの出力頻度を著しく少なくすることができる。したがって、ゼロ電圧ベクトルの出力とモータ２２の中性点の電位の固定に基づいて生じるモータ２２の中性点における電流脈動を低減することができる。
【００３８】
以上説明した実施例の動力出力装置２０によれば、３段階の電圧レベルによってＰＷＭ制御することにより、ゼロ電圧ベクトルの出力頻度を著しく少なくすることができる。この結果、ゼロ電圧ベクトルの出力に伴ってモータ２２の中性点に生じ得る電流脈動を低減することができると共にモータ２２の損失を抑制することができる。
【００３９】
実施例の動力出力装置２０では、インバータ回路２４の負極母線２８とモータ２２の中性点とを接続するよう第２直流電源３２を取り付けたが、インバータ回路２４の正極母線２６とモータ２２の中性点とを接続するよう第２直流電源３２を取り付けるものとしてもよい。また、実施例の動力出力装置２０では、第２直流電源３２の電圧Ｖ２の２倍の電圧Ｖ１の第１直流電源３０をインバータ回路２４の正極母線２６と負極母線２８とを接続するように取り付けたが、図７の変形例の動力出力装置２０Ｂに示すように、第２直流電源３２の電圧Ｖ２と同一の電圧の第１直流電源３０Ｂをインバータ回路２４の正極母線２６とモータ２２の中性点とを接続するよう取り付けるものとしてもよい。変形例の動力出力装置２０Ｂは、電気的に実施例の動力出力装置２０と等価だからである。
【００４０】
実施例の動力出力装置２０では、インバータ回路２４の正極母線２６と負極母線２８とを接続する第１直流電源３０を備えるものとしたが、図８の変形例の動力出力装置２０Ｃに示すように、第１直流電源３０に代えてコンデンサ３０Ｃを備えるものとしてもよい。なお、図８に例示する変形例の動力出力装置２０Ｃは、コンデンサ３０Ｃの端子間電圧Ｖｃを検出する電圧センサ６２を備えており、この電圧センサ６２からの検出信号は入力ポートを介して電子制御ユニット４０に入力されている。図９は、モータ２２の三相コイルの漏れインダクタンスに着目した変形例の動力出力装置２０Ｃの回路図である。いま、インバータ回路２４のｕ相のトランジスタＴＵ３，ＴＵ４をオンとした状態を考えると、この状態では、図中破線矢印で示す短絡回路が形成され、モータ２２の三相コイルのｕ相はリアクトルとして機能する。この状態からトランジスタＴＵ３，ＴＵ４のいずれかをオフすると、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、図中実線矢印で示す充電回路によりコンデンサ３０Ｃに蓄えられる。その際の電圧は、第２直流電源３２の供給電圧より高くすることができる。一方、この回路でコンデンサ３０Ｃの電位を用いて第２直流電源３２を充電することもできる。したがって、この回路は、第２直流電源３２のエネルギをコンデンサ３０Ｃに昇圧して蓄えると共にコンデンサ３０Ｃの電位を用いて第２直流電源３２を充電可能な昇降圧チョッパ回路とみなすことができる。モータ２２の三相コイルのｖｗ相も、ｕ相と同様に昇降圧チョッパ回路とみなすことができるから、トランジスタＴＵ３，ＴＵ４，ＴＶ３，ＴＶ４，ＴＷ３，ＴＷ４をオンオフすることによりコンデンサ３０Ｃを充電したり、コンデンサ３０Ｃの電位を用いて第２直流電源３２を充電することができる。
【００４１】
こうした充電によりコンデンサ３０Ｃの端子間には電位差が生じるが、その電位差はコンデンサ３０Ｃに蓄えられる電荷の量、即ちリアクトルに流す電流を調節することにより制御することができる。したがって、コンデンサ３０Ｃの端子間電圧Ｖｃを第２直流電源３２の電圧Ｖ２の２倍にすることもできる。このように、コンデンサ３０Ｃの端子間電圧Ｖｃを第２直流電源３２の電圧Ｖ２の２倍にすれば、図８に例示する変形例の動力出力装置２０Ｃでは、正極母線２６と負極母線２８にコンデンサ３０Ｃによる端子間電圧Ｖｃが作用する状態、即ち実施例の動力出力装置２０の第１直流電源３０に相当する直流電源が接続された状態となり、実施例の動力出力装置２０と同様にモータ２２を駆動することができる。
【００４２】
ここで、モータ２２の駆動には、インバータ回路２４を構成するトランジスタＴＵ１〜ＴＵ４，ＴＶ１〜ＴＶ４，ＴＷ１〜ＴＷ４の前述のスイッチング制御による擬似的な三相交流を供給すればよく、コンデンサ３０Ｃの電圧は直流成分により行なうことができるから、擬似的な三相交流の電位をプラス側またはマイナス側にオフセットすることによって、直流成分を加えた三相交流をモータ２２に供給することができる。この結果、交流成分でモータ２２は回転駆動し、直流成分で図９を用いて説明したようにコンデンサ３０Ｃを充電することができる。
【００４３】
したがって、変形例の動力出力装置２０Ｃでは、図５における各相指令をプラス側またはマイナス側にオフセットすることにより、実施例の動力出力装置２０の各相のＰＷＭ制御と同様の制御を行なうことができると共にコンデンサ３０Ｃの端子間電圧Ｖｃを制御することができる。この結果、変形例の動力出力装置２０Ｃでも実施例の動力出力装置２０と同様の効果を得ることができる。
【００４４】
実施例の動力出力装置２０では、インバータ回路２４の正極母線２６と負極母線２８とを接続する第１直流電源３０を備えるものとしたが、図１０の変形例の動力出力装置２０Ｄに示すように、第１直流電源３０に代えてインバータ回路２４の正極母線２６とモータ２２の中性点とを接続するコンデンサ３０Ｄを備えるものとしてもよい。なお、図１０に例示する変形例の動力出力装置２０Ｄも、変形例の動力出力装置２０Ｃと同様に、コンデンサ３０Ｄの端子間電圧Ｖｃを検出する電圧センサ６２を備えており、この電圧センサ６２からの検出信号は入力ポートを介して電子制御ユニット４０に入力されている。図１１は、モータ２２の三相コイルの漏れインダクタンスに着目した変形例の動力出力装置２０Ｄの回路図である。いま、インバータ回路２４のｕ相のトランジスタＴＵ３，ＴＵ４をオンとした状態を考えると、この状態では、図中破線矢印で示す短絡回路が形成され、モータ２２の三相コイルのｕ相はリアクトルとして機能する。この状態からトランジスタＴＵ３，ＴＵ４のいずれかをオフすると、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、図中実線矢印で示す充電回路によりコンデンサ３０Ｄに蓄えられる。したがって、この回路は、第２直流電源３２のエネルギをコンデンサ３０Ｄに昇圧して蓄えると共にコンデンサ３０Ｄの電位を用いて第２直流電源３２を充電可能なチョッパ回路とみなすことができる。モータ２２の三相コイルのｖｗ相も、ｕ相と同様に昇降圧チョッパ回路とみなすことができるから、トランジスタＴＵ１〜ＴＵ４，ＴＶ１〜ＴＶ４，ＴＷ１〜ＴＷ４をオンオフすることによりコンデンサ３０Ｄを充電したり、コンデンサ３０Ｄの電位を用いて第２直流電源３２を充電することができる。
【００４５】
こうした充電によりコンデンサ３０Ｄの端子間には電位差が生じるが、その電位差はコンデンサ３０Ｃに蓄えられる電荷の量、即ちリアクトルに流す電流を調節することにより制御することができる。したがって、コンデンサ３０Ｄの端子間電圧Ｖｃを第２直流電源３２の電圧Ｖ２と同一にすることもできる。このように、コンデンサ３０Ｄの端子間電圧Ｖｃを第２直流電源３２の電圧Ｖ２と同一にすれば、図１１に例示する変形例の動力出力装置２０Ｄでは、正極母線２６と負極母線２８にコンデンサ３０Ｄと第２直流電源３２とからなる電圧Ｖ２の２倍の電圧の直流電源が接続された状態、即ち実施例の動力出力装置２０の第１直流電源３０に相当する直流電源が接続された状態となり、実施例の動力出力装置２０と同様にモータ２２を駆動することができる。
【００４６】
ここで、モータ２２の駆動には、インバータ回路２４を構成するトランジスタＴＵ１〜ＴＵ４，ＴＶ１〜ＴＶ４，ＴＷ１〜ＴＷ４の前述のスイッチング制御による擬似的な三相交流を供給すればよく、コンデンサ３０Ｄの電圧は直流成分により行なうことができるから、擬似的な三相交流の電位をプラス側またはマイナス側にオフセットすることによって、直流成分を加えた三相交流をモータ２２に供給することができる。この結果、交流成分でモータ２２は回転駆動し、直流成分で図１１を用いて説明したようにコンデンサ３０Ｄを充電することができる。
【００４７】
したがって、変形例の動力出力装置２０Ｄでも、変形例の動力出力装置２０Ｃと同様に、図５における各相指令をプラス側またはマイナス側にオフセットすることにより、実施例の動力出力装置２０の各相のＰＷＭ制御と同様の制御を行なうことができると共にコンデンサ３０Ｄの端子間電圧Ｖｃを制御することができる。この結果、変形例の動力出力装置２０Ｄでも実施例の動力出力装置２０と同様の効果を得ることができる。
【００４８】
実施例の動力出力装置２０やその変形例では、各相のダイオードＤＵ５，ＤＵ６、ＤＶ５，ＤＶ６，ＤＷ５，ＤＷ６の中間接続点をコンデンサＣ１，Ｃ２の中間接続点と接続すると共に接続線３４によりモータ２２の中性点に接続したが、コンデンサＣ１，Ｃ２を備えずに各相のダイオードＤＵ５，ＤＵ６、ＤＶ５，ＤＶ６，ＤＷ５，ＤＷ６の中間接続点を単に接続線３４によりモータ２２の中性点に接続するものとしたり、各相のダイオードＤＵ５，ＤＵ６、ＤＶ５，ＤＶ６，ＤＷ５，ＤＷ６の中間接続点を接続線３４によりモータ２２の中性点に接続せずに単にコンデンサＣ１，Ｃ２の中間接続点に接続するものとしても差し支えない。
【００４９】
実施例の動力出力装置２０やその変形例では、３段階の電圧レベルによるＰＷＭ制御を行なうことによりゼロ電圧ベクトルの出現頻度を少なくしたが、４段階以上の電圧レベルによるＰＷＭ制御を行なってゼロ電圧ベクトルの出現頻度を少なくするものとしてもよい。また、実施例の動力出力装置２０やその変形例では、三相交流によるモータ２２を用いたが、ｎ相交流によるモータを用いるものとしてもよい。この場合でも、３段階あるいは４段階以上の電圧レベルによるＰＷＭ制御を行なうことによりゼロ電圧ベクトルの出現頻度を少なくすることができる。
【００５０】
次に、本発明の第２実施例としての動力出力装置１２０について説明する。図１２は、第２実施例の動力出力装置１２０の構成の概略を示す構成図である。第２実施例の動力出力装置１２０は、図示するように、三相交流により回転駆動するモータ１２２と、直流電力を三相交流電力に変換してモータ１２２に供給可能なインバータ回路１２４と、インバータ回路１２４の正極母線１２６と負極母線１２８とに接続された第１直流電源１３０と、インバータ回路１２４の負極母線１２８とモータ１２２の中性点とに接続された第２直流電源１３２と、装置全体をコントロールする電子制御ユニット１４０とを備える。
【００５１】
モータ１２２は、第１実施例の動力出力装置２０のモータ２２と同様に、外表面に永久磁石が貼り付けられたロータと三相コイルが巻回されたステータとから構成される発電可能な同期発電電動機として構成されている。
【００５２】
インバータ回路１２４は、６個のトランジスタＴ１〜Ｔ６と６個のダイオードＤ１〜Ｄ６とにより構成されている。６個のトランジスタＴ１〜Ｔ６は、それぞれ正極母線１２６と負極母線１２８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、その接続点にモータ１２２の三相コイル（ｕｖｗ）の各々が接続されている。したがって、正極母線１２６と負極母線１２８とに電圧が作用している状態で対をなすトランジスタＴ１〜Ｔ６のオン時間の割合を制御すれば、正極母線１２６の電圧と負極母線１２８の電圧の２段階の電圧レベルによるＰＷＭ制御により、モータ１２２の三相コイルにより回転磁界を形成し、モータ１２２を回転駆動することができる。
【００５３】
第１直流電源１３０と第２直流電源１３２も、第１実施例の動力出力装置２０の第１直流電源３０や第２直流電源３２と同様に、例えばニッケル水素系やリチウムイオン系の二次電池として構成されており、第１直流電源１３０の端子間電圧Ｖ１が第２直流電源１３２の端子間電圧Ｖ２の約２倍となるように調整されている。したがって、モータ１２２の中性点を基準とすれば、第１実施例の動力出力装置２０の場合と同様に、正極母線１２６の電位はＶ１−Ｖ２であり、負極母線１２８の電位は−Ｖ２となる。以下、正極母線１２６の電圧を１／２ＶＢとし、負極母線１２８の電圧を−１／２ＶＢとして考えるものとする。
【００５４】
電子制御ユニット１４０も、第１実施例の動力出力装置２０の電子制御ユニット４０と同様に、ＣＰＵ１４２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ＲＯＭ１４４と、一時的にデータを記憶するＲＡＭ１４６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１４０には、モータ１２２の三相コイルのｕｖｗの各相に取り付けられた電流センサ１５２〜１５６からの各相の電流やモータ１２２の中性点に取り付けられた電流センサ１５８からの中性点電流，モータ１２２の回転軸に取り付けられた回転角センサ１６０からのモータ１２２の回転子の回転角，モータ１２２の動作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。また、電子制御ユニット１４０からは、インバータ回路１２４のトランジスタＴ１〜Ｔ６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。
【００５５】
次に、こうして構成された第２実施例の動力出力装置１２０の動作、特にインバータ回路１２４によりモータ１２２に印加される擬似的な三相交流の形成について説明する。図１３は、第２実施例の動力出力装置１２０の電子制御ユニット１４０によるＰＷＭ制御の際に用いる各相変調波と各相搬送波とを例示する説明図である。図示するように、ｕ相搬送波とｖ相搬送波とｗ相搬送波は、いずれも三角波であり、１２０度ずつ位相が異なるものとなっている。ｕ相変調波とｖ相変調波とｗ相変調波は、いずれも各相指令に基づいて形成される。各相は、位相が異なるものの同様であるから、ｕ相について説明する。ｕ相変調波がｕ相搬送波より大きいときには、トランジスタＴ１をオンとすると共にトランジスタＴ２をオフとしてモータ１２２の三相コイルのｕ相に正極母線１２６の電圧（１／２ＶＢ）を作用させる。一方、ｕ相変調波がｕ相搬送波より小さいときには、トランジスタＴ１をオフとすると共にトランジスタＴ２をオンとしてモータ１２２の三相コイルのｕ相に負極母線１２８の電圧（−１／２ＶＢ）を作用させる。こうしたスイッチング制御を行なうことにより、図６に示すように、従来例の動力出力装置と同様に２段階の電圧レベルによるＰＷＭ制御を行なうことができる。ｖ相，ｗ相についても同様に各相変調波と各相搬送波とによるＰＷＭ制御の波形が得られるが、各相搬送波を１２０度ずつ位相を異なるものにすることにより、図６の各相（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）の波形とはならず、ゼロ電圧ベクトルの出現頻度が少ないものとなる。
【００５６】
図１４は、図１３の各相変調波と各相搬送波とに基づいてスイッチングした際に各相とモータ１２２の中性点に流れる電流を示す説明図である。図示するように、各相電流は１２０度の位相をもった擬似的な三相交流電流となっており、モータ１２２の中性点の電流は、小さな振幅でゼロ近傍に落ち着いている。
【００５７】
以上説明した第２実施例の動力出力装置１２０によれば、１２０度ずつ位相の異なる各相搬送波と各相指令に基づく各相変調波とに基づいてインバータ回路２４の各相のトランジスタをスイッチングすることによりゼロ電圧ベクトルの出現頻度を低減することができる。この結果、ゼロ電圧ベクトルの出力に伴ってモータ１２２の中性点に生じ得る電流脈動を低減することができると共にモータ１２２の損失を抑制することができる。
【００５８】
第２実施例の動力出力装置１２０では、インバータ回路１２４の負極母線１２８とモータ１２２の中性点とを接続するよう第２直流電源１３２を取り付けたが、インバータ回路１２４の正極母線１２６とモータ１２２の中性点とを接続するよう第２直流電源１３２を取り付けるものとしてもよい。また、第２実施例の動力出力装置１２０では、第２直流電源１３２の電圧Ｖ２の２倍の電圧Ｖ１の第１直流電源１３０をインバータ回路１２４の正極母線１２６と負極母線１２８とを接続するように取り付けたが、図１５の変形例の動力出力装置１２０Ｂに示すように、第２直流電源１３２の電圧Ｖ２と同一の電圧の第１直流電源１３０Ｂをインバータ回路１２４の正極母線１２６とモータ１２２の中性点とを接続するよう取り付けるものとしてもよい。変形例の動力出力装置１２０Ｂは、電気的に実施例の動力出力装置１２０と等価だからである。
【００５９】
第２実施例の動力出力装置１２０では、インバータ回路１２４の正極母線１２６と負極母線１２８とを接続する第１直流電源１３０を備えるものとしたが、図１６の変形例の動力出力装置１２０Ｃに示すように、第１直流電源１３０に代えてコンデンサ１３０Ｃを備えるものとしてもよい。なお、図１６に例示する変形例の動力出力装置１２０Ｃは、コンデンサ１３０Ｃの端子間電圧Ｖｃを検出する電圧センサ１６２を備えており、この電圧センサ１６２からの検出信号は入力ポートを介して電子制御ユニット１４０に入力されている。図１７は、モータ１２２の三相コイルの漏れインダクタンスに着目した変形例の動力出力装置１２０Ｃの回路図である。この回路図は、図９に例示した回路図においてトランジスタＴＵ１，ＴＵ２を一つのトランジスタＴ１に置き換えると共にトランジスタＴＵ３，ＴＵ４を一つのトランジスタＴ２に置き換えた構成となっている。したがって、図１７に示す回路は、図９に例示した回路と同様に、第２直流電源１３２のエネルギをコンデンサ１３０Ｃに昇圧して蓄えると共にコンデンサ１３０Ｃの電位を用いて第２直流電源１３２を充電可能な昇降圧チョッパ回路とみなすことができる。モータ１２２の三相コイルのｖｗ相も、ｕ相と同様に昇降圧チョッパ回路とみなすことができるから、トランジスタＴ２，Ｔ４，Ｔ６をオンオフすることによりコンデンサ１３０Ｃを充電したり、コンデンサ１３０Ｃの電位を用いて第２直流電源１３２を充電することができる。そして、コンデンサ１３０Ｃの端子間電圧Ｖｃの制御とモータ１２２の駆動制御は、変形例の動力出力装置２０Ｃの際に説明したように、擬似的な三相交流の電位をプラス側またはマイナス側にオフセットすることによって同時に行なうことができる。
【００６０】
したがって、変形例の動力出力装置１２０Ｃでは、図１３における各相変調波をプラス側またはマイナス側にオフセットすることにより、第２実施例の動力出力装置１２０の各相のＰＷＭ制御と同様の制御を行なうことができると共にコンデンサ１３０Ｃの端子間電圧Ｖｃを制御することができる。この結果、変形例の動力出力装置１２０Ｃでも第２実施例の動力出力装置１２０と同様の効果を得ることができる。
【００６１】
第２実施例の動力出力装置１２０では、インバータ回路１２４の正極母線１２６と負極母線１２８とを接続する第１直流電源１３０を備えるものとしたが、図１８の変形例の動力出力装置１２０Ｄに示すように、第１直流電源１３０に代えてインバータ回路１２４の正極母線１２６とモータ１２２の中性点とを接続するコンデンサ１３０Ｄを備えるものとしてもよい。なお、図１８に例示する変形例の動力出力装置１２０Ｄは、コンデンサ１３０Ｄの端子間電圧Ｖｃを検出する電圧センサ１６２を備えており、この電圧センサ１６２からの検出信号は入力ポートを介して電子制御ユニット１４０に入力されている。図１９は、モータ１２２の三相コイルの漏れインダクタンスに着目した変形例の動力出力装置１２０Ｄの回路図である。この回路図は、図１１に例示した回路図においてトランジスタＴＵ１，ＴＵ２を一つのトランジスタＴ１に置き換えると共にトランジスタＴＵ３，ＴＵ４を一つのトランジスタＴ２に置き換えた構成となっている。したがって、図１９に示す回路は、図１１に例示した回路と同様に、第２直流電源１３２のエネルギをコンデンサ１３０Ｄに蓄えると共にコンデンサ１３０Ｄの電位を用いて第２直流電源１３２を充電可能なチョッパ回路とみなすことができる。モータ１２２の三相コイルのｖｗ相も、ｕ相と同様に昇降圧チョッパ回路とみなすことができるから、トランジスタＴ１〜Ｔ６をオンオフすることによりコンデンサ１３０Ｄを充電したり、コンデンサ１３０Ｄの電位を用いて第２直流電源１３２を充電することができる。そして、コンデンサ１３０Ｄの端子間電圧Ｖｃの制御とモータ１２２の駆動制御は、変形例の動力出力装置２０Ｄの際に説明したように、擬似的な三相交流の電位をプラス側またはマイナス側にオフセットすることによって同時に行なうことができる。
【００６２】
したがって、変形例の動力出力装置１２０Ｄでは、図１３における各相変調波をプラス側またはマイナス側にオフセットすることにより、第２実施例の動力出力装置１２０の各相のＰＷＭ制御と同様の制御を行なうことができると共にコンデンサ１３０Ｄの端子間電圧Ｖｃを制御することができる。この結果、変形例の動力出力装置１２０Ｄでも第２実施例の動力出力装置１２０と同様の効果を得ることができる。
【００６３】
第２実施例の動力出力装置１２０やその変形例では、各相搬送波の位相を１２０度ずつ異なるものとしたが、ｎ相のモータを用いる場合には、３６０／ｎ度ずつ異なるものとすればよい。また、各相搬送波の位相は、電流脈動の許容範囲内であればよいから、１２０度あるいは３６０／ｎ度を含む許容範囲内の角度であればよい。更に、ゼロ電圧ベクトルの出現頻度が少なくすることができるものであれば、各相搬送波の位相は何度であってもよい。
【００６４】
第１実施例の動力出力装置２０や第２実施例の動力出力装置１２０およびその変形例では、モータ２２，１２２として三相交流の矩形波電圧駆動する同期発電電動機を用いたが、多相交流の矩形波電圧駆動する如何なるタイプの電動機を用いるものとしてもよい。
【００６５】
以上、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等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】本発明の一実施例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】トランジスタＴＵ１，ＴＵ２をオンとすると共にトランジスタＴＵ３，ＴＵ４をオフとした状態のｕ相に着目した実施例の動力出力装置２０の回路図である。
【図３】トランジスタＴＵ１，ＴＵ２をオフとすると共にトランジスタＴＵ３，ＴＵ４をオンとした状態のｕ相に着目した実施例の動力出力装置２０の回路図である。
【図４】トランジスタＴＵ１，ＴＵ４をオフとすると共にトランジスタＴＵ２，ＴＵ３をオンとした状態のｕ相に着目した実施例の動力出力装置２０の回路図である。
【図５】インバータ回路２４のトランジスタＴＵ１〜ＴＵ４，ＴＶ１〜ＴＶ４，ＴＷ１〜ＴＷ４のスイッチングにより擬似的な三相交流を得る様子を説明する説明図である。
【図６】従来例の動力出力装置における各相指令と三角搬送波，各相（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）のＰＷＭ波形，ゼロ電圧ベクトルの出力を示す説明図である。
【図７】変形例の動力出力装置２０Ｂの構成の概略を示す構成図である。
【図８】変形例の動力出力装置２０Ｃの構成の概略を示す構成図である。
【図９】モータ２２の三相コイルの漏れインダクタンスに着目した実施例の動力出力装置２０Ｃの回路図である。
【図１０】変形例の動力出力装置２０Ｄの構成の概略を示す構成図である。
【図１１】モータ２２の三相コイルの漏れインダクタンスに着目した実施例の動力出力装置２０Ｄの回路図である。
【図１２】第２実施例の動力出力装置１２０の構成の概略を示す構成図である。
【図１３】第２実施例の動力出力装置１２０の電子制御ユニット１４０によるＰＷＭ制御の際に用いる各相変調波と各相搬送波とを例示する説明図である。
【図１４】図１３の各相変調波と各相搬送波とに基づいてスイッチングした際に各相とモータ１２２の中性点に流れる電流を示す説明図である。
【図１５】変形例の動力出力装置１２０Ｂの構成の概略を示す構成図である。
【図１６】変形例の動力出力装置１２０Ｃの構成の概略を示す構成図である。
【図１７】モータ１２２の三相コイルの漏れインダクタンスに着目した実施例の動力出力装置１２０Ｃの回路図である。
【図１８】変形例の動力出力装置１２０Ｄの構成の概略を示す構成図である。
【図１９】モータ１２２の三相コイルの漏れインダクタンスに着目した実施例の動力出力装置１２０Ｄの回路図である。
【符号の説明】
２０，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，１２０，１２０Ｂ，１２０Ｃ，１２０Ｄ 動力出力装置、２２，１２２ モータ、２４，１２４ インバータ回路、２６，１２６ 正極母線、２８，１２８ 負極母線、３０，３０Ｂ，１３０，１３０Ｂ 第１直流電源、３０Ｃ，３０Ｄ，１３０Ｃ，１３０Ｄ コンデンサ、３２，１３２ 第２直流電源、３４ 接続線、４０，１４０ 電子制御ユニット、４２，１４２ ＣＰＵ、４４，１４４ ＲＯＭ、４６，１４６ ＲＡＭ、５２〜５８，１５２〜１５８ 電流センサ、６０，１６０ 回転角センサ、６２，１６２ 電圧センサ、Ｔ１〜Ｔ６，ＴＵ１〜ＴＵ４，ＴＶ１〜ＴＶ４，ＴＷ１〜ＴＷ４ トランジスタ、Ｄ１〜Ｄ６、ＤＵ１〜ＤＵ６，ＤＶ１〜ＤＶ６，ＤＷ１〜ＤＷ６ ダイオード、Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ。
Claims (20)
- 多相交流により回転駆動する電動機と、
複数のスイッチング素子のスイッチング操作により３段階以上の電圧レベルによる擬似的な多相交流電力を前記電動機に供給可能なインバータ回路と、
前記インバータ回路の正極母線と負極母線とに接続された第１の電源と、
前記インバータ回路の正極母線および負極母線のうちのいずれか一方の母線と前記電動機の中性点とに接続された第２の電源と、
前記インバータ回路の複数のスイッチング素子のスイッチングを制御するスイッチング制御手段と
を備え、
前記インバータ回路の複数のスイッチング素子のオンオフを制御することで、前記インバータ回路と電動機のコイルをチョッパ回路として動作させ、前記第１電源と前記第２電源との間での電力の移動を制御する動力出力装置。 - 前記第１の電源は、前記第２の電源からの電力を用いて充電される充放電可能な蓄電手段である請求項１記載の動力出力装置。
- 多相交流により回転駆動する電動機と、
複数のスイッチング素子のスイッチング操作により３段階以上の電圧レベルによる擬似的な多相交流電力を前記電動機に供給可能なインバータ回路と、
前記インバータ回路の正極母線と前記電動機の中性点とに接続された第１の電源と、
前記インバータ回路の負極母線と前記電動機の中性点とに接続された第２の電源と、
前記インバータ回路の複数のスイッチング素子のスイッチングを制御するスイッチング制御手段と
を備え、
前記インバータ回路の複数のスイッチング素子のオンオフを制御することで、前記インバータ回路と電動機のコイルをチョッパ回路として動作させ、前記第１電源と前記第２電源との間での電力の移動を制御する動力出力装置。 - 前記第１の電源は、前記第２の電源からの電力を用いて充電される充放電可能な蓄電手段である請求項３記載の動力出力装置。
- 前記第２の電源は、前記第１の電源からの電力を用いて充電される充放電可能な蓄電手段である請求項３記載の動力出力装置。
- 前記インバータ回路は、３段階の電圧レベルによる擬似的な多相交流電力を供給する回路である請求項１ないし５いずれか記載の動力出力装置。
- 前記インバータ回路の各相は、正極母線と負極母線とを直列に接続する４個のスイッチング素子と、該４個のスイッチング素子の中間の２個のスイッチング素子を跨いで負極母線から正極母線側を順方向として直列に接続する２個のダイオードと、該２個のダイオードの中間接点に前記３段階の電圧レベルのうちの中間電圧レベルを供給する中間電圧供給手段とを備える請求項６記載の動力出力装置。
- 前記中間電圧供給手段は、正極母線と負極母線とを直列に接続する２個のコンデンサを備え、該２個のコンデンサの中間接点を前記２個のダイオードの中間接点に接続する手段である請求項７記載の動力出力装置。
- 前記中間電圧供給手段は、前記電動機の中性点を前記２個のダイオードの中間接点に接続する手段である請求項７または８記載の動力出力装置。
- 前記スイッチング制御手段は、前記３段階以上の電圧レベルの各電圧レベル間に階層的に各々設けられた複数の搬送波と各相の電圧指令とに基づいて前記インバータ回路の複数のスイッチング素子のスイッチングを制御する手段である請求項１ないし９いずれか記載の動力出力装置。
- 前記スイッチング制御手段は、前記各相の電圧指令が前記複数の搬送波により形成される階層のいずれに属するかに基づいて前記インバータ回路の各相の電圧レベルを設定し、該インバータ回路の各相の電圧レベルが該設定された電圧レベルとなるよう該インバータ回路の複数のスイッチング素子のスイッチングを制御する手段である請求項１０記載の動力出力装置。
- 多相交流により回転駆動する電動機と、
複数のスイッチング素子のスイッチング操作により擬似的な多相交流電力を前記電動機に供給可能なインバータ回路と、
前記インバータ回路の正極母線と負極母線とに接続された第１の電源と、
前記インバータ回路の正極母線および負極母線のうちのいずれか一方の母線と前記電動機の中性点とに接続された第２の電源と、
前記多相交流の各相の電圧指令に基づく各相変調波と前記多相交流の各相に対応し所定の位相差を有する各相搬送波とに基づいて前記インバータ回路の複数のスイッチング素子のスイッチングを制御するスイッチング制御手段と
を備え、
前記インバータ回路の複数のスイッチング素子のオンオフを制御することで、前記インバータ回路と電動機のコイルをチョッパ回路として動作させ、前記第１電源と前記第２電源との間での電力の移動を制御する動力出力装置。 - 前記第１の電源は、前記第２の電源からの電力を用いて充電される充放電可能な蓄電手段である請求項１２記載の動力出力装置。
- 多相交流により回転駆動する電動機と、
複数のスイッチング素子のスイッチング操作により擬似的な多相交流電力を前記電動機に供給可能なインバータ回路と、
前記インバータ回路の正極母線と前記電動機の中性点とに接続された第１の電源と、
前記インバータ回路の負極母線と前記電動機の中性点とに接続された第２の電源と、
前記多相交流の各相の電圧指令に基づく各相変調波と前記多相交流の各相に対応し所定の位相差を有する各相搬送波とに基づいて前記インバータ回路の複数のスイッチング素子のスイッチングを制御するスイッチング制御手段と
を備え、
前記インバータ回路の複数のスイッチング素子のオンオフを制御することで、前記インバータ回路と電動機のコイルをチョッパ回路として動作させ、前記第１電源と前記第２電源との間での電力の移動を制御する動力出力装置。 - 前記第１の電源は、前記第２の電源からの電力を用いて充電される充放電可能な蓄電手段である請求項１４記載の動力出力装置。
- 前記第２の電源は、前記第１の電源からの電力を用いて充電される充放電可能な蓄電手段である請求項１４記載の動力出力装置。
- 前記所定の位相差は、前記電動機の中性点の電流リップルを打ち消す位相差である請求項１２ないし１６いずれか記載の動力出力装置。
- 前記所定の位相差は、３６０度を前記電動機の相数で割った角度を含む所定範囲の角度である請求項１２ないし１６いずれか記載の動力出力装置。
- 前記所定の位相差は、３６０度を前記電動機の相数で割った角度である請求項１２ないし１６いずれか記載の動力出力装置。
- 請求項１ないし１９いずれか記載の動力出力装置であって、前記電動機は、動力の入力により発電可能な発電電動機であり、前記第１の電源および／または前記第２の電源は、充放電可能な電源であり、前記電動機を発電機として駆動すると共に該電動機により発電された電力を前記第１の電源および／または前記第２の電源に充電するよう前記インバータ回路の前記複数のスイッチング素子のスイッチングを制御する充電制御手段を備える動力出力装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000199787A JP4575555B2 (ja) | 2000-06-30 | 2000-06-30 | 動力出力装置 |
| US09/882,184 US6518736B2 (en) | 2000-06-26 | 2001-06-18 | Mechanical power outputting apparatus and inverter apparatus |
| EP01115029.9A EP1168593B1 (en) | 2000-06-26 | 2001-06-20 | Mechanical power outputting apparatus and inverter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000199787A JP4575555B2 (ja) | 2000-06-30 | 2000-06-30 | 動力出力装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002027763A JP2002027763A (ja) | 2002-01-25 |
| JP4575555B2 true JP4575555B2 (ja) | 2010-11-04 |
Family
ID=18697749
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000199787A Expired - Fee Related JP4575555B2 (ja) | 2000-06-26 | 2000-06-30 | 動力出力装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4575555B2 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005051838A (ja) * | 2003-07-29 | 2005-02-24 | Toyota Industries Corp | インバータ装置及びリップル電流の低減方法 |
| JP2006333671A (ja) * | 2005-05-30 | 2006-12-07 | Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd | 電力変換装置 |
| JP4509134B2 (ja) * | 2007-04-16 | 2010-07-21 | 株式会社日立製作所 | 電力変換装置とその制御方法 |
| JP5176710B2 (ja) * | 2008-06-13 | 2013-04-03 | 株式会社安川電機 | 中性点クランプ電力変換装置とその制御方法 |
| JP2011109789A (ja) * | 2009-11-17 | 2011-06-02 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 電力変換装置 |
| JP5320356B2 (ja) * | 2010-08-02 | 2013-10-23 | 株式会社日立産機システム | 電力変換装置 |
| EP3196713B2 (de) * | 2016-01-19 | 2024-06-26 | dSPACE GmbH | Simulationsvorrichtung zur simulation |
| JP7370223B2 (ja) * | 2019-01-24 | 2023-10-27 | 株式会社Soken | 電力変換装置 |
| JP7136056B2 (ja) * | 2019-09-20 | 2022-09-13 | トヨタ自動車株式会社 | 充電装置 |
| JP7232747B2 (ja) * | 2019-12-10 | 2023-03-03 | 株式会社Soken | 電力変換装置 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6380776A (ja) * | 1986-09-22 | 1988-04-11 | Hitachi Ltd | Ｐｗｍインバ−タの電流制御装置 |
| JPH05207782A (ja) * | 1992-01-28 | 1993-08-13 | Brother Ind Ltd | 可変リラクタンスモータの駆動装置 |
| JPH08126368A (ja) * | 1994-10-24 | 1996-05-17 | Yaskawa Electric Corp | インバータ駆動交流電動機の制動方法 |
| JPH10337047A (ja) * | 1997-06-03 | 1998-12-18 | Fuji Electric Co Ltd | 多相出力電力変換回路 |
| JPH11178114A (ja) * | 1997-12-15 | 1999-07-02 | Fuji Electric Co Ltd | 電気自動車の電気システム |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6447277A (en) * | 1987-08-14 | 1989-02-21 | Mitsubishi Electric Corp | Pulse width modulation system for power converter |
| JPS6455076A (en) * | 1987-08-26 | 1989-03-02 | Fuji Electric Co Ltd | Feeding system using polyphase multiple pwm inverter |
| JP3365254B2 (ja) * | 1997-06-03 | 2003-01-08 | 富士電機株式会社 | 単相−多相電力変換回路 |
-
2000
- 2000-06-30 JP JP2000199787A patent/JP4575555B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6380776A (ja) * | 1986-09-22 | 1988-04-11 | Hitachi Ltd | Ｐｗｍインバ−タの電流制御装置 |
| JPH05207782A (ja) * | 1992-01-28 | 1993-08-13 | Brother Ind Ltd | 可変リラクタンスモータの駆動装置 |
| JPH08126368A (ja) * | 1994-10-24 | 1996-05-17 | Yaskawa Electric Corp | インバータ駆動交流電動機の制動方法 |
| JPH10337047A (ja) * | 1997-06-03 | 1998-12-18 | Fuji Electric Co Ltd | 多相出力電力変換回路 |
| JPH11178114A (ja) * | 1997-12-15 | 1999-07-02 | Fuji Electric Co Ltd | 電気自動車の電気システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002027763A (ja) | 2002-01-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2381610C1 (ru) | Регулятор мощности и транспортное средство, оснащенное регулятором мощности | |
| JP7370223B2 (ja) | 電力変換装置 | |
| JP3721116B2 (ja) | 駆動装置，動力出力装置およびその制御方法 | |
| JP3692993B2 (ja) | 駆動装置および動力出力装置 | |
| JP4721538B2 (ja) | 動力出力装置 | |
| JP2007252143A (ja) | 電力変換装置 | |
| JP4575555B2 (ja) | 動力出力装置 | |
| JP2021035202A (ja) | 電源装置 | |
| JP4138423B2 (ja) | 動力出力装置 | |
| JP4723743B2 (ja) | 動力出力装置 | |
| Salem | Design, implementation and control of a SiC-based T5MLC induction drive system | |
| JP2004222421A (ja) | 電力変換装置 | |
| JP4346813B2 (ja) | 動力出力装置およびその制御方法 | |
| JP4703018B2 (ja) | 動力出力装置およびその制御方法 | |
| JP2002027779A (ja) | 動力出力装置 | |
| JP7169952B2 (ja) | 電力変換装置 | |
| JP2002010670A (ja) | 動力出力装置 | |
| JP3851208B2 (ja) | インバータ一体型駆動装置 | |
| JP2007252074A (ja) | 電力変換装置 | |
| JP2017175824A (ja) | インバータ制御装置およびインバータ制御方法 | |
| Foti et al. | An integrated battery charger for EV applications based on an open end winding multilevel converter configuration | |
| Perera et al. | Robust floating capacitor voltage control of dual inverter drive for open-ended winding induction motor | |
| JP3246584B2 (ja) | Ａｃ／ｄｃコンバータ | |
| JP2006320074A (ja) | 交流電圧出力装置 | |
| JP2004312822A (ja) | 二相変調制御式インバータ装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070420 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100319 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100330 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100531 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100803 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100820 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130827 Year of fee payment: 3 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313532 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130827 Year of fee payment: 3 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |