CN101111405B - 交流电压产生设备和动力输出设备 - Google Patents

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CN101111405B CN2005800473983A CN200580047398A CN101111405B CN 101111405 B CN101111405 B CN 101111405B CN 2005800473983 A CN2005800473983 A CN 2005800473983A CN 200580047398 A CN200580047398 A CN 200580047398A CN 101111405 B CN101111405 B CN 101111405B
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及部七郎斋
峯泽幸弘
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Toyota Motor Corp
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Aisin AW Co Ltd
Toyota Motor Corp
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Abstract

动力输出设备(100)包含第一与第二电动发电机(MG1，MG2)、第一与第二变换器(20，30)以及继电器电路(40)。第一与第二电动发电机(MG1，MG2)分别包含第一与第二三相线圈(12，14)。第一变换器(20)周期性地改变三相线圈(12)的第一中性点(N1)上的电位。第二变换器(30)以与第一中性点(N1)电位变化的反相版本对应的相位周期性地改变第二三相线圈(14)的第二中性点(N2)上的电位。继电器电路(40)对来自控制装置(60)的控制信号(CNTL)做出响应，将第一与第二AC线(ACL1，ACL2)电气连接到连接器(50)，并将在第一与第二中性点(N1，N2)之间产生的交流电压供到连接器(50)。

Description

交流电压产生设备和动力输出设备
技术领域
本发明涉及交流电压产生设备和动力输出设备。本发明特别涉及使用两个三相线圈产生交流电压的动力输出设备和交流电压产生设备。
背景技术
日本专利特开平8-126121公开了电气车辆的车载充电器。这种车载充电器包含第一与第二三相线圈、第一与第二变换器以及电池。商用电源被连接到第一与第二三相线圈的中性点。
第一与第二变换器分别与第一三相线圈及第二三相线圈对应地设置，并分别被连接到第一三相线圈与第二三相线圈。第一与第二变换器与电池并联连接。
当电池由第一与第二变换器充电时，对控制进行修改，使得第一变换器向第一三相线圈中的三个线圈传导同样的电流、第二变换器向第二三相线圈中的三个线圈传导与向第一三相线圈中三个线圈的电流同样的电流。相应地，第一与第二变换器将来自商用电源的交流电压转换为直流电压，以便对电池充电。
上面提到的日本专利特开平8-126121的公开仅披露了用商用电源对电池进行充电的配置。因此，存在难以用两个三相线圈产生作为商用电源的交流电压以便对外部负载输出的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用两个三相线圈产生交流电压的交流电压产生设备。
本发明的另一目的在于提供一种用两个三相线圈产生交流电压的动力输出设备。
根据本发明的一个实施形态，交流电压产生设备包含第一与第二三相线圈、分别被连接到第一与第二三相线圈以便从电压供给线接收直流电压的第一与第二变换器、被连接到第一三相线圈的第一中性点与第二三相线圈的第二中性点并被布置在第一与第二中性点以及外部负载之间的继电器电路、控制第一与第二变换器以及继电器电路的运行的控制装置。第一变换器对来自控制装置的第一控制信号做出响应，在第一中性点上产生具有预定频率的第一交流电压。第二变换器对来自控制装置的第二控制信号做出响应，在第二中性点上产生具有预定频率、对应于第一交流电压的反相版本(inverted version)的第二交流电压。继电器电路对来自控制装置的第三控制信号做出响应，将第一与第二中性点与外部负载电气连接，以便向外部负载输出具有预定频率且在第一与第二中性点之间产生的第三交流电压。
优选为，第一三相线圈包含第一到第三线圈。第二三相线圈包含第四到第六线圈。第一变换器包含分别与第一到第三线圈对应设置的第一到第三臂。第二变换器包含分别与第四到第六线圈对应设置的第四到第六臂。控制装置包括分别控制第一与第二变换器的第一与第二控制单元。第一控制单元控制第一到第三臂中的至少一个的开关，以便将具有预定频率的同一相位的第一交流电流传导到第一至第三线圈中的至少一个。第二控制单元控制第四到第六臂中至少一个的开关，以便将对应于第一交流电流的反相版本的、同一相位的第二交流电流传导到第四到第六线圈中的至少一个。
优选为，第一三相线圈包含第一到第三线圈。第二三相线圈包含第四到第六线圈。第一变换器包含分别与第一至第三线圈对应设置的第一至第三臂。第二变换器包含分别与第四至第六线圈对应设置的第四至第六臂。控制装置包含分别控制第一与第二变换器的第一与第二控制单元。第一控制单元根据以预定频率变化的第一曲线改变第一至第三臂的第一占空(first duty)，以便控制第一到第三臂的开关。第二控制单元根据与第一曲线的反相版本对应的第二曲线改变第四至第六臂的第二占空，以便控制第四到第六臂的开关。
优选为，第一三相线圈包含第一到第三线圈。第二三相线圈包含第四到第六线圈。第一变换器包含分别与第一至第三线圈对应设置的第一至第三臂。第二变换器包含分别与第四至第六线圈对应设置的第四至第六臂。控制装置包含分别控制第一与第二变换器的第一与第二控制单元。第一控制单元控制第一变换器，使得由第一至第三线圈产生的交流电压被转换为直流电压。第二控制单元控制第四至第六臂中至少一个的开关，使得与由第一至第三线圈产生的交流电压的反相版本对应的、同一相位的交流电流被传导到第四至第六线圈中的至少一个。
优选为，交流电压产生设备还包含将直流电压供到电压供给线的直流电源。控制装置基于直流电源的充电状态判定是否允许第三交流电压向外部负载的输出。
优选为，当控制装置禁止第三交流电压向外部负载的输出时，继电器电路对第三控制信号做出响应，将第一与第二中性点从外部负载电气断开。
优选为，控制装置对第一与第二变换器进行控制，使得当第三交流电压向外部负载的输出被禁止时不在第一与第二中性点之间产生电位差。
优选为，当第三交流电压向外部负载的输出被禁止时，控制装置停止第一与第二变换器的动作。
根据本发明的另一实施形态，动力输出设备包含具有作为定子线圈的第一三相线圈的第一电动发电机、具有作为定子线圈的第二三相线圈的第二电动发电机、分别被连接到第一与第二三相线圈并从电压供给线接收直流电压的第一与第二变换器、被连接到第一三相线圈的第一中性点与第二三相线圈的第二中性点并被布置在第一与第二中性点以及外部负载之间的继电器电路、控制第一与第二变换器以及继电器电路的运行的控制装置。第一变换器对来自控制装置的第一控制信号做出响应，在第一中性点上产生具有预定频率的第一交流电压。第二变换器对来自控制装置的第二控制信号做出响应，在第二中性点上产生与第一交流电压的反相版本对应的、具有预定频率的第二交流电压。继电器电路对来自控制装置的第三控制信号做出响应，将第一与第二中性点与外部负载电气连接，以便向外部负载输出具有预定频率且在第一与第二中性点之间产生的第三交流电压。
优选为，第一三相线圈包含第一到第三线圈，第二三相线圈包含第四到第六线圈。第一变换器包含分别与第一到第三线圈对应设置的第一到第三臂。第二变换器包含分别与第四到第六线圈对应设置的第四到第六臂。控制装置包括分别控制第一与第二变换器的第一与第二控制单元。当第一与第二电动发电机处于非驱动状态时，第一控制单元控制第一到第三臂中的至少一个的开关，以便将具有预定频率的同一相位的第一交流电流传导到第一至第三线圈中的至少一个，第二控制单元控制第四到第六臂中至少一个的开关，以便将与第一交流电流的反相版本对应的、同一相位的第二交流电流传导到第四到第六线圈中的至少一个。
优选为，第一三相线圈包含第一到第三线圈，第二三相线圈包含第四到第六线圈。第一变换器包含分别与第一至第三线圈对应设置的第一至第三臂。第二变换器包含分别与第四至第六线圈对应设置的第四至第六臂。控制装置包含分别控制第一与第二变换器的第一与第二控制单元。当第一与第二电动发电机处于驱动状态时，第一控制单元根据以预定频率变化的第一曲线改变第一至第三臂的第一占空以控制第一到第三臂的开关，第二控制单元根据以与第一曲线的反相版本对应的第二曲线改变第四至第六臂的第二占空以控制第四到第六臂的开关。
优选为，第一三相线圈包含第一到第三线圈。第二三相线圈包含第四到第六线圈。第一变换器包含分别与第一至第三线圈对应设置的第一至第三臂。第二变换器包含分别与第四至第六线圈对应设置的第四至第六臂。控制装置包含分别控制第一与第二变换器的第一与第二控制单元。当第一电机处于再生模式且第二电动发电机处于非驱动状态时，第一控制单元控制第一变换器，使得由第一至第三线圈产生的交流电压被转换为直流电压，第二控制单元控制第四至第六臂中至少一个的开关，使得与由第一至第三线圈产生的交流电压的反相版本对应的、同一相位的交流电流被传导到第四至第六线圈中的至少一个。
优选为，动力输出设备还包含将直流电压供到电压供给线的直流电源。第一电动发电机被耦合到车辆的内燃机。第二电动发电机被耦合到车辆的驱动轮。控制装置控制第一变换器，使得当直流电源的充电状态低于第一预定值时，禁止第三交流电压向外部负载的输出，电力由第一电动发电机通过起动内燃机产生，于是，在直流电源的充电状态至少超过等于或高于第一预定值的第二预定值时，允许第三交流电压向外部负载的输出。
优选为，内燃机的温度越低，第一预定值越高。
在本发明的交流电压产生设备中，具有预定频率且在相位上彼此相反的第一与第二交流电压分别在第一三相线圈的第一中性点与第二三相线圈的第二中性点上产生。被连接到第一与第二中性点并被设置在第一与第二中性点以及外部负载之间的继电器电路对来自控制装置的第三控制信号做出响应，并将在第一与第二中性点之间产生且具有所述预定频率的第三交流电压输出到外部负载。
因此，根据本发明，采用两个三相线圈产生能被输出到外部负载的交流电压，且所产生的交流电压能经由继电器电路被供到外部负载。
根据本发明的交流电压产生设备，控制装置基于直流电源的充电状态判定是否允许将在第一与第二中性点之间产生的第三交流电压输出到外部负载。因此，可以在输出第三交流电压之前做出第三交流电压是否能被稳定产生的判定。因此，可防止不稳定的交流电压的输出。
根据本发明的交流电压产生设备，当第三交流电压向外部负载的输出不被控制装置允许时，继电器电路将第一与第二中性点从外部负载电气断开。因此，可防止不稳定的交流电压的输出。
根据本发明的交流电压产生设备，控制装置控制第一与第二变换器，使得当第三交流电压向外部负载的输出被禁止时，不在第一与第二中性点之间产生电压差。因此，即使在继电器电路中发生熔接(welding)等缺陷时，不会输出不稳定的交流电压。
根据本发明的交流电压产生设备，当第三交流电压到外部负载的输出被禁止时，控制装置停止第一与第二变换器的动作。因此，能可靠地防止不稳定的交流电压的输出。
在本发明的电力输出设备中，具有预定的频率且彼此反相的第一与第二交流电压分别在第一电动发电机中包含的第一三相线圈的第一中性点上与第二电动发电机中包含的第二三相线圈的第二中性点上产生。被连接到第一与第二中性点并被布置在第一与第二中性点以及外部负载之间的继电器电路对来自控制装置的第三控制信号做出响应地将第一与第二中性点电气连接到外部负载，以便将具有所述预定频率且在第一与第二中性点之间产生的第三交流电压输出到外部负载。
因此，根据本发明，使用电动发电机中的两个三相线圈产生能被输出到外部负载的交流电压，且所产生的交流电压能被输出到外部负载。另外，不必额外提供用于产生输出到外部负载的交流电压的专用变换器。另外，这两个变换器一起对产生交流电压做出贡献。
在本发明的动力输出设备中，当直流电源的充电状态不足时，控制装置禁止第三交流电压的输出，并起动内燃机，以便通过第一电动发电机产生电力，接着，在直流电源的充电状态足够稳定地产生交流电压之后，允许第三交流电压的输出。因此，根据本发明，可防止不稳定的交流电压的输出。
在本发明的动力输出设备中，内燃机的温度越低，第一预定值越高，其中，第一预定值是用于判定是否允许向外部负载输出第三交流电压的、直流电源充电状态的阈值。因此，由于温度较低--其对应于需要较大的起动转矩的情况--，内燃机的起动时刻变得提前。
因此，根据本发明，在判定是否允许向外部负载输出第三交流电压时还将内燃机的状态考虑在内。防止了不稳定交流电压的输出，同时，能够避免不能驱动处于低温状态的内燃机的情况。
结合附图，通过阅读下面对本发明的详细介绍，可以明了本发明的上述以及其他目的、特征、方面和优点。
附图说明
图1为根据本发明一实施例的动力输出设备的原理框图；
图2为图1中的控制装置的功能框图；
图3为图2中的转换器控制单元的功能框图；
图4为图2中的第一与第二变换器控制单元的功能框图；
图5为被传导到图1中的电动发电机三相线圈的交流电流的定时图；
图6示出了流到电动发电机的电流；
图7为商用电源用交流电压以及占空总和(summation of duty)的波形图；
图8示出了流到电动发电机的电流；
图9为交流电流的定时图；
图10为由图2中的AC输出控制单元进行的交流电压输出过程的操作流程图；
图11示出了电池SOC阈值对发动机温度的依赖性；
图12为一原理框图，其对应于将本发明的动力输出设备应用到混合动力车的情况。
具体实施方式
下面将参照附图详细介绍本发明的实施例，在附图中，为相同或对应的部分分配同样的参考标号，且不再重复对其进行介绍。
参照图1中的原理框图，根据本发明一实施例的动力输出设备100包含电池B、升压转换器10、变换器20与30、电动发电机MG1与MG2、继电器电路40、连接器50、控制装置60、电容器C1与C2、电源线PL1与PL2、接地线SL、U相线UL1与UL2、V相线VL1与VL2、W相线WL1与WL2、AC线ACL1与ACL2、电压传感器70与72、电流传感器80与82。
例如，动力输出设备100被装在混合动力车中。电动发电机MG1被装在混合动力车中，其作为由发动机驱动的发电机运行，也作为能够起动发动机的电动机运行。电动发电机MG2被装在混合动力车中，其作为能对混合动力车的驱动轮进行驱动的电机运行。
例如，电动发电机MG1与MG2由3相交流同步电机组成，分别包括作为定子线圈的三相线圈12与14。电动发电机MG1使用发动机输出产生三相交流电压，以便将所产生的三相交流电压输出到变换器20。另外，电动发电机MG1通过来自变换器20的三相交流电压产生驱动力以便对发动机进行起动。通过来自变换器30的三相交流电压，电动发电机MG2产生车辆的驱动转矩。在车辆再生制动时，电动发电机MG2产生三相交流电压并将之输出到变换器30。
电池B为直流电源，其由例如镍氢二次电池或锂离子二次电池构成。电池B将所产生的直流电压输出到升压转换器10，以及由输出自升压转换器10的直流电压进行充电。
升压转换器10包含电抗器L、npn晶体管Q1与Q2以及二极管D1与D2。电抗器L的一端被连接到电源线PL1，另一端被连接到npn晶体管Q1与Q2的连接节点。npn晶体管Q1与Q2由例如IGBT(绝缘栅型双极晶体管)构成，其被串联连接在电源线PL2与接地线SL之间，在其基极上接收来自控制装置60的控制信号PWC。二极管D1与D2分别被连接在npn晶体管Q1与Q2的集电极与发射极之间，以便从发射极侧向集电极侧传导电流。
变换器20包括U相臂22、V相臂24与W相臂26。U相臂22、V相臂24与W相臂26并联连接在电源线PL2与接地线SL之间。U相臂22由串联连接的npn晶体管Q11与Q12组成，V相臂24由串联连接的npn晶体管Q13与Q14组成，W相臂26由串联连接的npn晶体管Q15与Q16组成。每个npn晶体管Q11-Q16由例如IGBT构成。用于从发射极侧向集电极侧传导电流的二极管D11-D16分别被连接在npn晶体管Q11-Q16的集电极与发射极之间。经由UL1、VL1与WL1的U、V与W相线，各相臂中相应的npn晶体管的连接节点被连接到电动发电机MG1的各相线圈中对应的、与中性点N1不同的线圈末端。
变换器30包括U相臂32、V相臂34与W相臂36。U相臂32、V相臂34与W相臂36并联连接在电源线PL2与接地线SL之间。U相臂32由串联连接的npn晶体管Q21与Q22组成，V相臂34由串联连接的npn晶体管Q23与Q24组成，W相臂36由串联连接的npn晶体管Q25与Q26组成。每个npn晶体管Q21-Q26由例如IGBT构成。用于从发射极侧向集电极侧传导电流的二极管D21-D26分别被连接在npn晶体管Q21-Q26的集电极与发射极之间。在变换器30中，经由U相线UL2、V相线VL2与W相线WL2，各相臂中相应的npn晶体管的连接节点被连接到电动发电机MG2的各相线圈中相应的、与中性点N2不同的线圈末端。
电容器C1被连接在电源线PL1与接地线SL之间，以便减小由于电池B和升压转换器10上的电压变动产生的影响。电容器C2被连接在电源线PL2与接地线SL之间，以便减小由于变换器20与30以及升压转换器10上的电压变动产生的影响。
升压转换器10对经由电源线PL1供自电池B的直流电压进行升压，以便将升压电压输出到电源线PL2。具体而言，升压转换器10对来自控制装置60的信号PWC做出响应地将根据npn晶体管Q2的开关动作的流动电流在电抗器L处存储为磁场能量，以便对来自电池B的直流电压进行升压，并经由二极管D1将升压电压与npn晶体管Q2的关断时刻同步地供到电源线PL2上。升压转换器10对来自控制装置60的信号PWC做出响应地将经由电源线PL2来自变换器20和/或30的直流电压降压转换为电池B的电压等级，以便对电池B进行充电。
变换器20对来自控制装置60的信号PWM1做出响应地将供自电源线PL2的直流电压转换为三相交流电压，以便驱动电动发电机MG1。相应地，电动发电机MG1被驱动以产生由转矩指令值TR1指定的转矩。基于来自控制装置60的信号PWM1，变换器20将由电动发电机MG1通过接收来自发动机的输出产生的三相交流电压转换为直流电压，以便将转换得到的直流电压输出到电源线PL2。
变换器30对来自控制装置60的信号PWM2做出响应地将供自电源线PL2的直流电压转换为三相交流电压以驱动电动发电机MG2。相应地，电动发电机MG2被驱动以产生由转矩指令值TR2指定的转矩。在装有动力输出设备100的混合动力车的再生制动时，基于来自控制装置60的信号PWM2，变换器30将由电动发电机MG2通过接收来自驱动轴的旋转力产生的三相交流电压转换为直流电压，以便将转换得到的直流电压供到电源线PL2。这里所使用的“再生制动”包括当混合动力车的驾驶者踏下足刹时伴有再生发电的制动操作，或在不操作足刹的行驶期间通过关闭加速器踏板的、再生发电过程中的车辆减速(或停止加速)。
继电器电路40包括继电器RY1和RY2。继电器RY1和RY2由例如机械接触继电器构成。或者，它们可以为半导体继电器。继电器RY1被设置在AC线ACL1与连接器50之间，并对来自控制装置60的控制信号CNTL做出响应地开通/关断。继电器RY2被设置在AC线ACL2与连接器50之间，并对来自控制装置60的控制信号CNTL做出响应地开通/关断。
继电器电路40对来自控制装置60的控制信号CNTL做出响应地将AC线ACL1与ACL2连接到连接器50/从连接器50断开。具体而言，继电器电路40对来自控制装置60的H电平(逻辑高)的控制信号CNTL做出响应地将AC线ACL1与ACL2电气连接到连接器50，并对来自控制装置60的L电平(逻辑低)的控制信号CNTL做出响应地将AC线ACL1与ACL2从连接器50电气断开。
连接器50是将在电动发电机MG1与MG2的中性点N1与N2之间产生的交流电压Vac输出到外部负载的输出端子，并被连接到电气设备电源插座(receptacle)或家用应急电源的插座(socket)。
电压传感器70检测电池B的电池电压Vb，并将检测得到的电池电压Vb提供给控制装置60。电压传感器72检测电容器C2两端的电压--即从升压转换器10输出的电压Vdc(对应于到变换器20与30的输入电压，下面也适用)，并将检测得到的电压Vdc提供给控制装置60。
电流传感器80检测流到电动发电机MG1的电机电流MCRT1，并将检测得到的电机电流MCRT1提供给控制装置60。电流传感器82检测流到电动发电机MG2的电机电流MCRT2，并将检测得到的电机电流MCRT2提供给控制装置60。
基于输出自外部提供的ECU(电子控制单元)的电动发电机MG1与MG2的电机旋转数MRN1与MRN2以及转矩指令值TR1与TR2、来自电压传感器70的电池电压Vb以及来自电压传感器72的电压Vdc，控制装置60产生用于驱动升压转换器10的信号PWC。所产生的信号PWC被输出到升压转换器10。
基于电压Vdc、电动发电机MG1的转矩指令值TR1以及电机电流MCRT1，控制装置60产生信号PWM1并将之提供到变换器20，以便驱动电动发电机MG1。另外，基于电压Vdc、电动发电机MG2的转矩指令值TR2以及电机电流MCRT2，控制装置60产生信号PWM2并将之提供到变换器30，以便驱动电动发电机MG2。
基于来自点火开关(或点火键)的信号IG和来自ECU的信号AC，控制装置60产生信号PWM1与PWM2以控制变换器20与30，使得在电动发电机MG1与MG2的中性点N1与N2之间产生商用电源用交流电压Vac。
进一步地，基于电池B的SOC(充电状态)和根据发动机输出发电的发电机MG1的发电状态，控制装置60判定在电动发电机MG1与MG2的中性点N1与N2之间产生的商用电源用交流电压Vac能否被稳定输出到外部负载。当做出交流电压Vac能被稳定输出的判定时，H电平的控制信号CNTL被输出到继电器电路40。当做出交流电压Vac不能被稳定输出的判定时，L电平的控制信号CNTL被输出到继电器电路40，由此，控制装置60执行AC输出停止处理，以阻止在电动发电机MG1与MG2的中性点N1与N2之间产生电压差。
参照图2中的功能框图，控制装置60包含转换器控制单元61、第一与第二变换器控制单元62与63、AC输出控制单元64。基于电池电压Vb、电压Vdc、转矩指令值TR1与TR2、电机旋转数MRN1与MRN2，转换器控制单元61产生信号PWC，以便开通/关断升压转换器10的npn晶体管Q1与Q2。所产生的信号PWC被输出到升压转换器10。
基于电动发电机MG1的电机电流MCRT1与转矩指令值TR1以及电压Vdc，第一变换器控制单元62产生信号PWM1并将之提供给变换器20，以便开通/关断变换器20的npn晶体管Q11-Q16。
基于电动发电机MG2的电机电流MCRT2与转矩指令值TR2以及电压Vdc，第二变换器控制单元63产生信号PWM2并将之提供给变换器30，以便开通/关断变换器30的npn晶体管Q21-Q26。
基于转矩指令值TR1与TR2以及电机旋转数MRN1与MRN2，AC输出控制单元64对信号IG与AC做出响应地判定电动发电机MG1与MG2的驱动状态。信号AC使其逻辑电平根据例如AC输出开关的动作而改变。H电平的信号AC表示商用电源用交流电压Vac的输出被请求。L电平的信号AC表示交流电压Vac的输出不被请求。信号IG使其逻辑电平根据点火开关的动作而改变。H电平的信号IG表示装有动力输出设备100的混合动力车已被起动。L电平的信号IG表示混合动力车已被停止。
为了根据电动发电机MG1与MG2的驱动状态产生交流电压Vac，AC输出控制单元64产生控制信号CTL0-CTL3并将之提供给第一与第二变换器控制单元62与63。
具体而言，在收到H电平的信号IG并接着收到L电平的信号AC时，AC输出控制单元64判定为没有请求产生交流电压Vac，产生控制信号CTL0并将之提供给第一与第二变换器控制单元62与63。
当AC输出控制单元64收到L电平的信号IG并接着收到H电平的信号AC时，AC输出控制单元64判定为在混合动力车处于停止(OFF)状态(电动发电机MG1与MG2的非驱动状态)时交流电压Vac的产生被请求，以便产生控制信号CTL1并将之提供给第一与第二变换器控制单元62与63。
在收到H电平的信号IG并接着收到H电平的信号AC时，AC输出控制单元64基于转矩指令值TR1与TR2以及电机旋转数MRN1与MRN2判定电动发电机MG1与MG2是处于再生模式还是动力运行模式。具体而言，在沿着横坐标轴取电机旋转数并沿着纵坐标轴取转矩指令值的直角坐标系中，当电机旋转数MRN1与转矩指令值TR1之间的关系位于第一或第二象限时，电动发电机MG1处于动力运行模式，当电机旋转数MRN1与转矩指令值TR1之间的关系位于第三或第四象限时，电动发电机MG1处于再生模式。因此，AC输出控制单元64取决于电机旋转数MRN1与转矩指令值TR1之间的关系位于第一至第四象限中的哪一个来判定电动发电机MG1是处于动力运行模式还是再生模式。以类似的方式，AC输出控制单元64取决于电机旋转数MRN2与转矩指令值TR2之间的关系位于第一至第四象限中的哪一个来判定电动发电机MG2是处于动力运行模式还是再生模式。
在判定为电动发电机MG1(或MG2)处于动力运行模式时，AC输出控制单元64判定为交流电压Vac的产生在电动发电机MG1(或MG2)的动力运行模式期间被请求，以便产生控制信号CTL2并将之提供到第一与第二变换器控制单元62与63。
在判定为电动发电机MG1(或MG2)处于再生模式时，AC输出控制单元64判定为交流电压Vac的产生在电动发电机MG1(或MG2)的再生模式期间被请求，以便产生控制信号CTL3并将之提供到第一与第二变换器控制单元62与63。
进一步地，AC输出控制单元64判定交流电压Vac能否被稳定输出到被连接到连接器50的外部负载。当做出交流电压Vac能被稳定输出的判定时，H电平的控制信号CNTL被输出到继电器电路40。当做出交流电压Vac不能被稳定输出的判定时，L电平的控制信号CNTL被输出到继电器电路40。
参照图3中的功能框图，转换器控制单元61包含变换器输入电压指令计算单元112、反馈电压指令计算单元114、占空比计算单元116、PWM信号转换单元118。
基于转矩指令值TR1与TR2以及电机旋转数MRN1与MRN2，变换器输入电压指令计算单元112计算变换器输入电压的最优值(目标值)，即电压指令值Vdc_com。计算得到的电压指令值Vdc_com被提供给反馈电压指令计算单元114。
基于由电压传感器72检测得到的升压转换器10的输出电压Vdc以及来自变换器输入电压指令计算单元112的电压指令值Vdc_com，反馈电压指令计算单元114计算反馈电压指令值Vdc_com_fb，以便将输出电压Vdc调节到电压指令值Vdc_com的等级。计算得到的反馈电压指令值Vdc_com_fb被输出到占空比计算单元116。
基于来自电压传感器70的电池电压Vb以及来自反馈电压指令计算单元114的反馈电压指令值Vdc_com_fb，占空比计算单元116计算占空比，以便将升压转换器10的输出电压Vdc调节到电压指令值Vdc_com的等级。计算得到的占空比被提供到PWM信号转换单元118。
PWM信号转换单元118基于来自占空比计算单元116的占空比产生PWM(脉宽调制)信号，以便开通/关断升压转换器10的npn晶体管Q1与Q2。所产生的PWM信号作为信号PWC被输出到升压转换器10的npn晶体管Q1与Q2。
由于电抗器L上的电力蓄积(power accumulation)随着升压转换器10下臂的npn晶体管Q2的导通占空(ON duty)变高而增加，可获得更高的电压输出。电源线PL2的电压随着上臂的npn晶体管Q1的导通占空变得较高而变低。因此，通过控制npn晶体管Q1与Q2的占空比，电源线PL2的电压可被设置为高于或等于电池B的输出电压的任意电压。
参照图4中的功能框图，第一与第二变换器控制单元62与63各自包含电机控制相电压计算单元120与PWM信号转换单元122。
电机控制相电压计算单元120接收来自电压传感器72的变换器20与30的输入电压Vdc、来自电流传感器80(或82)的流经电动发电机MG1(或MG2)各相的电机电流MCRT1(或MCRT2)、来自ECU的转矩指令值TR1(或TR2)。基于这些输入值，电机控制相电压计算单元120计算将被施加到电动发电机MG1(或MG2)中各相线圈的电压。各相线圈的计算所得电压被输出到PWM信号转换单元122。
在收到来自AC输出控制单元64的控制信号CTL0时，基于来自电机控制相电压计算单元120的各相电压控制值，PWM信号转换单元122产生开通/关断变换器20(或30)的各个npn晶体管Q11-Q16(或Q21-Q26)的信号PWM1_0(信号PWM1的一种类型)(或信号PWM2_0(信号PWM2的一种类型))。所产生的信号PWM1_0(或PWM2_0)被输出到变换器20(或30)的各个npn晶体管Q11-Q16(或Q21-Q26)。
因此，每个npn晶体管Q11-Q16(或Q21-Q26)的开关受到控制，由此，被传导到电动发电机MG1(或MG2)各相以输出由电动发电机MG1(或MG2)所指定转矩的电流受到控制。因此，输出对应于转矩指令值TR1(或TR2)的电机转矩。
在收到来自AC输出控制单元64的控制信号CTL1时，PWM信号转换单元122产生开通/关断npn晶体管Q11-Q16(或Q21-Q26)的信号PWM1_1(信号PWM1的一种类型)(或信号PWM2_1(信号PWM2的一种类型))，以便将具有同样相位的交流电流传导到变换器20(或30)的U相臂22(或32)、V相臂24(或34)、W相臂26(或36)。所产生的信号PWM1_1(或PWM2_1)被输出到变换器20(或30)的npn晶体管Q11-Q16(或Q21-Q26)。
在收到来自AC输出控制单元64的控制信号CTL2时，基于来自电机控制相电压计算单元120的各相线圈电压控制值，PWM信号转换单元122在以商用交流频率改变对开关进行控制的占空的同时产生开通/关断变换器20(或30)的各npn晶体管Q11-Q16(或Q21-Q26)的信号PWM1_2(信号PWM1的一种类型)(或信号PWM2_1(信号PWM2的一种类型))。所产生的信号PWM1_2(或PWM2_2)被输出到变换器20(或30)的npn晶体管Q11-Q16(或Q21-Q26)。
在收到来自AC输出控制单元64的控制信号CTL3时，PWM信号转换单元122产生开通/关断变换器20(或30)的各npn晶体管Q11-Q16(或Q21-Q26)的信号PWM1_3(信号PWM1的一种类型)(或信号PWM2_3(信号PWM2的一种类型))，使得电动发电机MG1(或MG2)产生商用交流频率的交流电压。所产生的信号PWM1_3(或PWM2_3)被输出到变换器20(或30)的npn晶体管Q11-Q16(或Q21-Q26)。
下面将介绍在动力输出设备100中产生商用电源用交流电压Vac的方法。首先，将介绍动力输出设备100中当电动发电机MG1与MG2处于非驱动状态时产生交流电压Vac的方法。
图5为被传导到图1所示电动发电机MG1与MG2的三相线圈12与14的交流电流的定时图。图6示出了被传导到电动发电机MG1与MG2的电流。图6对应于交流电流Iac从电动发电机MG1的中性点N1被传导到电动发电机MG2的中性点N2的情况。
参照图5，控制装置60控制变换器20的U相臂22、V相臂24、W相臂26的开关，使得商用交流频率的同相位的交流电流被传导到三相线圈12的各相线圈，并控制变换器30的U相臂32、V相臂34、W相臂36的开关，使得同相位、与被传导到三相线圈12的各相线圈的交流电流的反相版本对应的交流电流被传导到三相线圈14的各相线圈。
具体而言，在交流电流Iu1、Iv1、Iw1、Iu2、Iv2、Iw2的一个周期T的前一半，在变换器20中，npn晶体管Q11、Q13、Q15受到开关控制，npn晶体管Q12、Q14、Q16被关断。在变换器30中，npn晶体管Q21、Q23、Q25被关断，npn晶体管Q22、Q24、Q26受到开关控制。
在一个周期T的后一半，在变换器20中，npn晶体管Q11、Q13、Q15被关断，npn晶体管Q12、Q14、Q16受到开关控制。在变换器30中，npn晶体管Q21、Q23、Q25受到开关控制，npn晶体管Q22、Q24、Q26被关断。
相应地，在三相线圈12的中性点N1上产生具有商用交流频率的交流电压，而在三相线圈14的中性点N2上产生这样的交流电压：其是在三相线圈12的中性点N1上产生的交流电压的反相版本。当外部负载被连接到连接器50且继电器电路40被开通时，在一个周期T的前一半，如图6所示，电流从npn晶体管Q11、Q13、Q15(未示出)经由U、V、W各相的相线UL1、VL1与WL1、三相线圈12的各相线圈、中性点N1、AC线ACL1、外部负载、AC线ACL2、中性点N2、三相线圈14的各相线圈以及U、V与W相的相线UL2、VL2、WL2流到npn晶体管Q22、Q24、Q26(未示出)。在一个周期T的后一半，电流从npn晶体管Q21、Q23、Q25经由U、V、W各相的相线UL2、VL2与WL2、三相线圈14的各相线圈、中性点N2、AC线ACL2、外部负载、AC线ACL1、中性点N1、三相线圈12的各相线圈以及U、V与W相的相线UL1、VL1、WL1流到npn晶体管Q12、Q14、Q16。
因此，方向对于一个周期T的每个半周期切换的电流--即交流电流Iac--在三相线圈12的中性点N1与三相线圈14的中性点N2之间被传导。电流方向切换的频率为商用交流频率。通过对受到开关控制的npn晶体管的占空进行控制、使得在中性点N1上产生的交流电压与在中性点N2上产生的交流电压--其对应于在中性点N1上产生的交流电压的反相版本--之间的电压差等于商用交流电压，能在中性点N1与N2之间产生商用电源用交流电压Vac。
在上面介绍的情况下，同相位的交流电流被传导到各三相线圈12与14中的各个，电动发电机MG1与MG2不被驱动控制。因此，没有从电动发电机MG1与MG2产生转矩。
本发明不限于上面介绍的情况，在上面介绍的情况中，变换器20的所有npn晶体管Q11、Q13、Q15以及所有npn晶体管Q12、Q14、Q16被开通/关断且变换器30的所有npn晶体管Q21、Q23、Q25以及所有npn晶体管Q22、Q24、Q26被开通/关断，以便将同相位的交流电流传导到各个三相线圈12与14。可通过开通/关断变换器20中npn晶体管Q11、Q13、Q15的至少一个以及npn晶体管Q12、Q14、Q16的至少一个并开通/关断变换器30中npn晶体管Q21、Q23、Q25的至少一个以及npn晶体管Q22、Q24、Q26的至少一个，将同相位的交流电流传导到各三相线圈12与14。
下面将介绍动力输出设备100中当电动发电机MG1与MG2处于驱动状态时产生交流电压Vac的方法。在这种情况下，电动发电机MG1和MG2所产生的驱动转矩可为动力运行转矩或再生转矩。也就是说，在装有动力输出设备100的混合动力车停止、被耦合到发动机的电动发电机MG1处于再生驱动且被耦合到车辆驱动轴的电动发电机MG2处于反作用力控制(动力运行驱动)的情况下产生交流电压Vac，或在装有动力输出设备100的混合动力车正在行驶、电动发电机MG1处于再生驱动且电动发电机MG2处于动力运行驱动的情况下产生交流电压Vac。
参照图7中表示商用电源用交流电压Vac以及占空总和的波形图，曲线k1表示在变换器20的开关控制过程中占空总和的变化，曲线k2表示在变换器30的开关控制过程中占空总和的变化。这里所用的“占空总和”是在每个变换器中从上臂的导通占空减去下臂的导通占空的值。
具体而言，变换器20中在中性点N1上的电位(变换器30中在中性点N2上的电位)依赖于构成变换器20(30)上臂的npn晶体管Q11、Q13、Q15(变换器30中的npn晶体管Q21、Q23、Q25)的导通占空与构成变换器20(30)下臂的npn晶体管Q12、Q14、Q16(变换器30中的npn晶体管Q22、Q24、Q26)的导通占空之间的大小关系而在变换器20(30)的输入电压Vdc的中间电位Vdc/2周围上升或下降。因此，当变换器20(30)的占空总和为正时，中性点N1(N2)上的电位高于电位Vdc/2。当变换器20(30)的占空总和为负时，中性点N1(N2)上的电位低于电位Vdc/2。
图7中，占空总和变化的频率对应于商用交流频率。
在动力输出设备100中，控制装置60根据曲线k1以商用交流频率周期性地改变变换器20的占空总和，根据曲线k2以商用交流频率周期性地改变变换器30的占空总和。可以以这样的相位周期性地改变变换器30的占空总和：该相位是变换器20的占空总和被改变的相位的反相版本。
在时刻t0，变换器20与30的占空总和均为0(也就是说，上臂的导通占空等于下臂的导通占空)。中性点N1与N2都达到Vdc/2的电位等级，在中性点N1与N2之间产生的交流电压Vac为0V。
在时刻t0-时刻t1，中性点N1上的电位变得高于电位Vdc/2，中性点N2上的电位变得低于电位Vdc/2。因此，在中性点N1与N2之间产生的交流电压Vac上升，在时刻t1取得峰值。
在时刻t1-时刻t2，中性点N1上的电位渐渐变得低于峰值，中性点N2上的电位渐渐变得高于最低值。在中性点N1与N2之间产生的交流电压Vac在时刻t2达到0V的等级。
在时刻t2-时刻t3，中性点N1上的电位变得低于电位Vdc/2，中性点N2上的电位变得高于电位Vdc/2。因此，在中性点N1与N2之间产生的交流电压Vac向负侧升压，其极性发生与时刻t0-时刻t2期间的极性之间的反转，在时刻t3达到负侧的嶂值。在时刻t3-时刻t4，中性点N1上的电位渐渐变得高于最低值，中性点N2上的电位渐渐变得低于最高值。在中性点N1与N2之间产生的交流电压Vac从负侧的最高值下降，在时刻t4达到0V的等级。
在时刻t0-时刻t2期间，变换器20中上臂的导通占空大于下臂的导通占空。因此，从变换器20的上臂流到三相线圈12的中性点N1的电流变得大于从中性点N1流到变换器20的下臂的电流。在变换器30中，下臂的导通占空大于上臂的导通占空。因此，从三相线圈14的中性点N2流到变换器30的下臂的电流变得大于从变换器30的上臂流到中性点N2的电流。在变换器20与30中，上臂的导通占空与下臂的导通占空之间的差具有有着相反极性的同样的绝对值，如曲线k1与k2所示。
相应地，当外部负载被连接到连接器50且继电器电路40为导通时，在从变换器20的上臂流到中性点N1的电流中，不能从中性点N1流到变换器20的下臂的电流从中性点N1经由AC线ACL1、外部负载、AC线ACL2流到三相线圈14的中性点N2，并接着从中性点N2流到变换器30的下臂。
在时刻t2-时刻t4期间，变换器30中上臂的导通占空大于下臂的导通占空。因此，从变换器30的上臂流到三相线圈14的中性点N2的电流变得大于从中性点N2流到变换器30的下臂的电流。在变换器20中，下臂的导通占空大于上臂的导通占空。因此，从三相线圈12的中性点N1流到变换器20的下臂的电流变得大于从变换器20的上臂流到中性点N1的电流。
相应地，在从变换器30的上臂流到三相线圈14的中性点N2的电流中，不能从中性点N2流到变换器30的下臂的电流从中性点N2经由AC线ACL2、外部负载、AC线ACL1流到三相线圈12的中性点N1，并接着从中性点N1流到变换器20的下臂。
图8示出了流经电动发电机MG1与MG2的电流。图8对应于这样的情况：交流电流Iac从电动发电机MG1的中性点N1流到电动发电机MG2的中性点N2。
参照图8，被连接到UL1、VL1、WL1的各个U、V、W相线的变换器20(未示出)基于来自控制装置60的信号PWM1进行开关。由电流分量Iu1_t与Iu1_ac构成的U相电流被传导到电动发电机MG1的U相线圈。由电流分量Iv1_t与Iv1_ac构成的V相电流被传导到电动发电机MG1的V相线圈。由电流分量Iw1_t与Iw1_ac构成的W相电流被传导到电动发电机MG1的W相线圈。
被连接到UL2、VL2、WL2的各个U、V、W相线的变换器30(未示出)基于来自控制装置60的信号PWM2进行开关。由电流分量Iu2_t与Iu2_ac构成的U相电流被传导到电动发电机MG2的U相线圈。由电流分量Iv2_t与Iv2_ac构成的V相电流被传导到电动发电机MG2的V相线圈。由电流分量Iw2_t与Iw2_ac构成的W相电流被传导到电动发电机MG2的W相线圈。
这里所用的电流分量Iu1_t、Iv1_t、Iw1_t被用于由电动发电机MG1产生转矩，而电流分量Iu2_t、Iv2_t、Iw2_t被用于由电动发电机MG2产生转矩。通过将上臂的导通占空设置得大于下臂的导通占空的控制，电流分量Iu1_ac、Iv1_ac、Iw1_ac从变换器20的上臂流到三相线圈12的中性点N1。在变换器30中，通过将下臂的导通占空设置得大于上臂的导通占空的控制，电流分量Iu2_ac、Iv2_ac、Iw2_ac从三相线圈14的中性点N2流入变换器30的下臂。电流分量Iu1_ac、Iv1_ac、Iw1_ac、Iu2_ac、Iv2_ac、Iw2_ac彼此相等，不对电动发电机MG1与MG2的转矩产生贡献。电流分量Iu1_ac、Iv1_ac、Iw1_ac的总值以及电流分量Iu2_ac、Iv2_ac、Iw2_ac的总值各自对应于交流电流Iac。
变换器20与30能在控制电动发电机MG1与MG2的驱动的同时在电动发电机MG1与MG2的中性点N1与N2之间产生交流电压Vac。
下面将介绍当电动发电机MG1处于再生模式且电动发电机MG2处于非驱动模式时产生商用电源用交流电压Vac的方法。
参照图9中的交流电流的定时图，变换器20驱动再生模式的电动发电机MG1。因此，电动发电机MG1将所产生的再生电流IREG供到变换器20。变换器30将对应于再生电流IREG的反相版本的、彼此具有相同相位的交流电流Iu2、Iv2、Iw2分别传导到三相线圈14的U相线圈、V相线圈、W相线圈。
通过控制变换器20和30、使得再生电流IREG和交流电流Iu2、Iv2、Iw2的频率达到商用交流频率并使在三相线圈12与14的中性点N1与N2之间的电压差达到商用交流电压的等级，能在中性点N1与N2之间产生商用电源用交流电压Vac。
如上所述，变换器30仅将相位彼此相同的交流电流Iu2、Iv2、Iw2分别传导到三相线圈14的U相线圈、V相线圈、W相线圈，不对电动发电机MG2的驱动进行控制。因此，电动发电机MG2不产生转矩。
本发明不限于变换器30的所有npn晶体管Q21、Q23、Q25以及所有npn晶体管Q22、Q24、Q26被开通/关断以便在三相线圈14的各相线圈中传导相位相同的交流电流的上述实施例，且可仅开通/关断npn晶体管Q21、Q23、Q25中的至少一个以及npn晶体管Q22、Q24、Q26中的至少一个。
尽管动力输出设备100能根据上述方法产生交流电压Vac，当交流电压Vac向外部负载的输出在电池B的SOC不足时或在电动发电机MG1不发电时被发起的情况下，不能稳定地产生交流电压Vac。另外，如果电池B的SOC由于交流电压Vac的产生而不足，交流电压Vac的等级将被降低。在这种背景下，动力输出设备100中的AC输出控制单元64判定交流电压Vac能否被稳定地输出到被连接到连接器50的外部负载，且基于判定结果控制允许还是禁止交流电压Vac输出。
图10为与由参照图2介绍的AC输出控制电路64所进行的交流电压输出过程有关的操作的流程图。参照图10，AC输出控制单元64判定来自ECU的信号AC的逻辑电平是否处于H电平，以便判定商用电源用交流电压Vac的输出是否被请求(步骤S2)。当做出信号AC处于L电平的判定时(步骤S2中的否)，AC输出控制单元64判定为没有请求交流电压Vac的输出，过程结束。
当做出信号AC处于H电平的判定时(步骤S2中的是)，AC输出控制单元64检查电池B的SOC和发动机状态，以判断交流电压Vac能否被稳定输出。具体而言，如将在下面介绍的那样，AC输出控制单元64检测电池B的SOC，以判断其是否低于依赖于发动机温度T的阈值Sth(T)(步骤S4)。
当做出电池B的SOC低于阈值Sth(T)的判定时(步骤S4中的是)，被耦合到电动发电机MG1的发动机由电动发电机MG1起动(步骤S6)，并由电动发电机MG1产生电力(步骤S8)。当步骤S4中做出电池B的SOC不低于阈值Sth(T)的判定时(步骤S4中的否)，控制进行到步骤S10。
电池B的SOC的阈值Sth(T)依赖于发动机温度T，并随着发动机温度T变低而变高，如图11所示。注意，发动机由电动发电机MG1起动，在低温状态下，由于油的黏度变大引起摇动曲轴(cranking)的工作阻力变大，起动时需要大的转矩。因此，与电池B的SOC对应的发动机起动定时在需要大的转矩电流来起动发动机的低发动机温度状态中被提前。
换句话说，在判定能否稳定输出交流电压Vac时，AC输出控制单元64识别电池B的SOC与依赖于发动机温度T的阈值Sth(T)之间的关系，即电池B的SOC与发动机状态(发动机温度T以及发动机的发电状态)之间的关系。
于是，AC输出控制单元64基于电池B的SOC、发动机状态以及施加到变换器20与30的电压Vdc是否被稳定提供来判定是否允许输出交流电压Vac(步骤S10)。具体而言，基于电池B的SOC是否至少为依赖于发动机温度T的阈值Sth(T)且足够稳定输出交流电压Vac以及产生交流电压Vac所需的输入电压Vdc是否被稳定提供，AC输出控制单元64判定是否允许输出交流电压Vac。
在电池B的SOC低于阈值Sth(T)且电动发电机MG1发电的情况下，AC输出控制单元64可在电池B的SOC变得高于另一个高于阈值Sth(T)的阈值后允许输出交流电压Vac。这防止了由于SOC在阈值Sth(T)附近变动引起的、允许/禁止输出交流电压Vac的频繁切换。
当步骤S10中允许输出交流电压Vac时(步骤S10中的是)，由变换器20和30在电动发电机MG1和MG2的中性点N1与N2之间产生交流电压Vac。AC输出控制单元64向继电器电路40输出H电平的控制信号CNTL。相应地，商用电源用交流电压Vac被输出到被连接到连接器50的外部负载(步骤S12)。
当交流电压Vac的输出不被允许时(步骤S10中的否)，AC输出控制单元64向继电器电路40输出L电平的控制信号CNTL。另外，控制装置60用同样的开关方式控制变换器20和30，以便防止在电动发电机MG1与MG2的中性点N1与N2之间产生交流电压Vac。相应地，即使在继电器电路40中发生熔接等缺陷时，能够可靠地防止交流电压Vac的输出(步骤S14)。在装有动力输出设备100的混合动力车被停止的情况下，可以抑制变换器20和30的开关动作，以便防止在电动发电机MG1与MG2的中性点N1与N2之间产生交流电压Vac。
在交流电压Vac输出期间，AC输出控制单元64基于异常事件的检测以及信号AC等信息判定是否停止交流电压Vac的输出(步骤S16)。当AC输出控制单元64判定为交流电压Vac的输出不被抑制时(步骤S16的否)，继续交流电压Vac向被连接到连接器50的外部负载的输出。
当AC输出控制单元64对被操作为导致L电平的信号AC的AC输出开关做出响应或在检测到某些错误时判定为交流电压Vac的输出将被停止时(步骤S16中的是)，根据与步骤S14类似的过程停止交流电压Vac的输出(步骤S18)。
因此，根据本发明的动力输出设备100，可通过控制电动发电机MG1与MG2中的三相线圈12与14的中性点N1与N2之间的电位在中性点N1与N2之间产生商用电源用交流电压Vac。
在交流电压Vac在电动发电机MG1与MG2处于非驱动状态下时被产生的情况下，通过选择由变换器20传导到电动发电机MG1的三相线圈12的相应相线圈且具有相同相位的交流电流的频率以及由变换器30传导到电动发电机MG2的三相线圈14的相应相线圈且具有相同相位--其与电动发电机MG1中的交流电流的反相版本对应--的交流电流的频率，可将交流电压Vac设置在任意频率。换句话说，动力输出设备100能产生任意频率的交流电压Vac。
在动力输出设备100中交流电压Vac在电动发电机MG1与MG2处于驱动状态时被产生的情况下，交流电压Vac的频率由变换器20与30中包含的npn晶体管Q11-Q16与Q21-Q26被开关控制时改变占空的频率确定。因此，通过选择在npn晶体管Q11-Q16以及Q21-Q26被开关控制时用于改变占空的频率，可将交流电压Vac设置在任意频率。换句话说，动力输出设备100能输出具有任意频率的交流电压Vac。
在动力输出设备100中交流电压Vac在电动发电机MG1处于再生模式且电动发电机MG2处于非驱动状态时交流电压Vac被产生的情况下，通过选择由变换器30传导到电动发电机MG2的三相线圈14的各相线圈的具有同相位的交流电流的频率以及再生电流IREG的频率，可将交流电压Vac设置在任意频率。换句话说，动力输出设备100能产生任意频率的交流电压Vac。
由于交流电压Vac向外部负载输出的许可是基于动力输出设备100中的电池B的SOC判定的，可在输出交流电压Vac之前做出能否稳定产生交流电压Vac的判定。这防止了不稳定的运行电压Vac的输出。
当动力输出设备100中交流电压Vac到外部负载的输出不被允许时，继电器电路40中的继电器RY1与RY2被关断。因此，防止了不稳定的交流电压Vac的输出。另外，由于对变换器20与30进行控制使得电压差不在中性点N1与N2之间被产生，即使存在例如继电器电路40中的继电器RY1与RY2熔接等缺陷时，能可靠地防止不稳定的交流电压的输出。
由于动力输出设备100使用驱动电动发电机MG1与MG2的变换器20与30产生交流电压Vac，不需要用于获取交流电压Vac的专用变换器。另外，两个变换器20与30一起对产生交流电压做出贡献。
图12为一原理框图，其示出了将本发明的动力输出设备100应用到混合动力车的情况。参照图12，电动发电机MG1被耦合到发动机92，以便起动发动机92，以及通过来自发动机92的输出发电。电动发电机MG2被耦合到驱动轮94以便对之进行驱动，以及在混合动力车的再生制动模式过程中发电。
连接器50被连接到被识别为外部负载的AC负载96的插座55。动力输出设备100经由连接器50和插座55向AC负载96供给商用电源用交流电压Vac。相应地，AC负载96能通过从动力输出设备100接收交流电压Vac的供给来运行。
因此，装有动力输出设备100的混合动力车能被用作商用AC电源。由于这种混合动力车不包含用于产生交流电压Vac的专用变换器，可在实现车辆成本以及重量和尺寸缩减的同时提供作为商用AC电源的增值效应。
本发明不限于装有动力输出设备100的混合动力车的上述实施例，动力输出设备100可用在电气车辆或燃料电池车辆中。本发明适用于使用两个电动发电机的设备。在动力输出设备100被装在电气车辆或燃料电池电气车辆中的情况下，电动发电机MG1与MG2被耦合到电气车辆或燃料电池车辆的驱动轮。
在上面给出的介绍中，三相线圈12与14分别对应于“第一与第二三相线圈”。变换器20与30分别对应于“第一与第二变换器”。第一与第二变换器控制单元62与63分别对应于“第一与第二控制单元”。电池B对应于“直流电源”。电动发电机MG1与MG2分别对应于“第一与第二电动发电机”。电池B的SOC的阈值Sth(T)对应于“第一预定值”。
尽管详细介绍和示出了本发明，可以明了，其仅是说明和举例，不是为了限制，本发明的精神和范围仅由所附权利要求书的条款限定。

Claims (12)

1.一种交流电压产生设备，该设备包含：
第一与第二三相线圈(12，14)，
第一与第二变换器(20，30)，其分别被连接到所述第一与第二三相线圈(12，14)，以便从电压供给线接收直流电压，
连接器(50)，其被配置为允许与从所述交流电压产生设备接收交流电压供给的外部负载(96)的连接，
继电器电路(40)，其被连接到所述第一三相线圈(12)的第一中性点(N1)与所述第二三相线圈(14)的第二中性点(N2)，并被布置在所述第一与第二中性点(N1，N2)以及所述连接器(50)之间，
将所述直流电压供到所述电压供给线的直流电源(B)，以及
控制装置(60)，其对所述第一与第二变换器(20，30)以及所述继电器电路(40)的动作进行控制，其中：
所述第一变换器(20)对来自所述控制装置(60)的第一控制信号做出响应，以便在所述第一中性点(N1)上产生具有预定频率的第一交流电压，
所述第二变换器(30)对来自所述控制装置(60)的第二控制信号做出响应，以便在所述第二中性点(N2)上产生具有所述预定频率且对应于所述第一交流电压的反相版本的第二交流电压，
所述继电器电路(40)对来自所述控制装置(60)的第三控制信号做出响应以便将所述第一与第二中性点(N1，N2)与所述连接器(50)电气连接，以及将具有所述预定频率且在所述第一与第二中性点(N1，N2)之间产生的第三交流电压供到所述连接器(50)，
所述控制装置(60)基于所述直流电源(B)的充电状态判定是否允许所述第三交流电压从所述连接器(50)向所述外部负载(96)的输出，且
当所述第三交流电压从所述连接器(50)向所述外部负载(96)的输出被所述控制装置(60)禁止时，所述继电器电路(40)根据所述第三控制信号将所述第一与第二中性点(N1，N2)从所述连接器(50)电气断开。
2.根据权利要求1的交流电压产生设备，其中：
所述第一三相线圈(12)包含第一至第三线圈，
所述第二三相线圈(14)包含第四至第六线圈，
所述第一变换器(20)包含分别与所述第一至第三线圈对应设置的第一至第三臂(22，24，26)，
所述第二变换器(30)包含分别与所述第四至第六线圈对应设置的第四至第六臂(32，34，36)，
所述控制装置(60)包含分别用于控制所述第一与第二变换器(20，30)的第一与第二控制单元(62，63)，
所述第一控制单元(62)对所述第一至第三臂(22，24，26)中的至少一个的开关进行控制，使得具有所述预定频率、同相位的第一交流电流被传导到所述第一至第三线圈中的至少一个，且
所述第二控制单元(63)对所述第四至第六臂(32，34，36)中的至少一个的开关进行控制，使得对应于所述第一交流电流的反相版本的、同相位的第二交流电流被传导到所述第四至第六线圈中的至少一个。
3.根据权利要求1的交流电压产生设备，其中：
所述第一三相线圈(12)包含第一至第三线圈，
所述第二三相线圈(14)包含第四至第六线圈，
所述第一变换器(20)包含分别与所述第一至第三线圈对应设置的第一至第三臂(22，24，26)，
所述第二变换器(30)包含分别与所述第四至第六线圈对应设置的第四至第六臂(32，34，36)，
所述控制装置(60)包含分别用于控制所述第一与第二变换器(20，30)的第一与第二控制单元(62，63)，
所述第一控制单元(62)根据以所述预定频率变化的第一曲线(k1)改变所述第一至第三臂(22，24，26)的第一占空，以便控制所述第一至第三臂(22，24，26)的开关，且
所述第二控制单元(63)根据与所述第一曲线(k1)的反相版本对应的第二曲线(k2)改变所述第四至第六臂(32，34，36)的第二占空，以便控制所述第四至第六臂(32，34，36)的开关。
4.根据权利要求1的交流电压产生设备，其中：
所述第一三相线圈(12)包含第一至第三线圈，
所述第二三相线圈(14)包含第四至第六线圈，
所述第一变换器(20)包含分别与所述第一至第三线圈对应设置的第一至第三臂(22，24，26)，
所述第二变换器(30)包含分别与所述第四至第六线圈对应设置的第四至第六臂(32，34，36)，
所述控制装置(60)包含分别用于控制所述第一与第二变换器(20，30)的第一与第二控制单元(62，63)，
所述第一控制单元(62)对所述第一变换器(20)进行控制，使得由所述第一至第三线圈产生的交流电压被变换为直流电压，且
所述第二控制单元(63)对所述第四至第六臂(32，34，36)中的至少一个的开关进行控制，使得与由所述第一至第三线圈产生的所述交流电压的反相版本对应的、同相位的交流电流被传导到所述第四至第六线圈中的至少一个。
5.根据权利要求1-4中任意一项的交流电压产生设备，其中，当所述第三交流电压从所述连接器(50)向所述外部负载(96)的输出被禁止时，所述控制装置(60)对所述第一与第二变换器(20，30)进行控制，使得电压差不在所述第一与第二中性点(N1，N2)之间被产生。
6.根据权利要求1-4中任意一项的交流电压产生设备，其中，当所述第三交流电压从所述连接器(50)向所述外部负载(96)的输出被禁止时，所述控制装置(60)停止所述第一与第二变换器(20，30)的动作。
7.一种动力输出设备，该设备包含：
第一电动发电机(MG1)，其包含作为定子线圈的第一三相线圈(12)，
第二电动发电机(MG2)，其包含作为定子线圈的第二三相线圈(14)，
第一与第二变换器(20，30)，其分别被连接到所述第一与第二三相线圈(12，14)，从电压供给线接收直流电压，
连接器(50)，其被配置为允许与从所述动力输出设备接收交流电压供给的外部负载(96)的连接，
继电器电路(40)，其被连接到所述第一三相线圈(12)的第一中性点(N1)与所述第二三相线圈(14)的第二中性点(N2)，并被布置在所述第一与第二中性点(N1，N2)以及所述连接器(50)之间，
将所述直流电压供到所述电压供给线的直流电源(B)，以及
控制装置(60)，其对所述第一与第二变换器(20，30)以及所述继电器电路(40)的动作进行控制，其中：
所述第一变换器(20)对来自所述控制装置(60)的第一控制信号做出响应，以便在所述第一中性点(N1)上产生具有预定频率的第一交流电压，
所述第二变换器(30)对来自所述控制装置(60)的第二控制信号做出响应，以便在所述第二中性点(N2)上产生与所述第一交流电压的反相版本对应的、具有所述预定频率的第二交流电压，
所述继电器电路(40)对来自所述控制装置(60)的第三控制信号做出响应，以便将所述第一与第二中性点(N1，N2)电气连接到所述连接器(50)，并将在所述第一与第二中性点(N1，N2)之间产生的、具有所述预定频率的第三交流电压供到所述连接器(50)，
所述控制装置(60)基于所述直流电源(B)的充电状态判定是否允许所述第三交流电压从所述连接器(50)向所述外部负载(96)的输出，且
当所述第三交流电压从所述连接器(50)向所述外部负载(96)的输出被所述控制装置(60)禁止时，所述继电器电路(40)根据所述第三控制信号将所述第一与第二中性点(N1，N2)从所述连接器(50)电气断开。
8.根据权利要求7的动力输出设备，其中：
所述第一三相线圈(12)包含第一至第三线圈，
所述第二三相线圈(14)包含第四至第六线圈，
所述第一变换器(20)包含分别与所述第一至第三线圈对应设置的第一至第三臂(22，24，26)，
所述第二变换器(30)包含分别与所述第四至第六线圈对应设置的第四至第六臂(32，34，36)，
所述控制装置(60)包含分别用于控制所述第一与第二变换器(20，30)的第一与第二控制单元(62，63)，且
当所述第一与第二电动发电机(MG1，MG2)处于非驱动状态时，
所述第一控制单元(62)对所述第一至第三臂(22，24，26)中的至少一个的开关进行控制，使得具有所述预定频率、同相位的第一交流电流被传导到所述第一至第三线圈中的至少一个，且
所述第二控制单元(63)对所述第四至第六臂(32，34，36)中的至少一个的开关进行控制，使得对应于所述第一交流电流的反相版本的、同相位的第二交流电流被传导到所述第四至第六线圈中的至少一个。
9.根据权利要求7的动力输出设备，其中：
所述第一三相线圈(12)包含第一至第三线圈，
所述第二三相线圈(14)包含第四至第六线圈，
所述第一变换器(20)包含分别与所述第一至第三线圈对应设置的第一至第三臂(22，24，26)，
所述第二变换器(30)包含分别与所述第四至第六线圈对应设置的第四至第六臂(32，34，36)，
所述控制装置(60)包含分别用于控制所述第一与第二变换器(20，30)的第一与第二控制单元(62，63)，且
当所述第一与第二电动发电机(MG1，MG2)处于驱动状态时，
所述第一控制单元(62)根据以所述预定频率变化的第一曲线(k1)改变所述第一至第三臂(22，24，26)的第一占空，以便控制所述第一至第三臂(22，24，26)的开关，且
所述第二控制单元(63)根据与所述第一曲线(k1)的反相版本对应的第二曲线(k2)改变所述第四至第六臂(32，34，36)的第二占空，以便控制所述第四至第六臂(32，34，36)的开关。
10.根据权利要求7的动力输出设备，其中：
所述第一三相线圈(12)包含第一至第三线圈，
所述第二三相线圈(14)包含第四至第六线圈，
所述第一变换器(20)包含分别与所述第一至第三线圈对应设置的第一至第三臂(22，24，26)，
所述第二变换器(30)包含分别与所述第四至第六线圈对应设置的第四至第六臂(32，34，36)，
所述控制装置(60)包含分别用于控制所述第一与第二变换器(20，30)的第一与第二控制单元(62，63)，且
当所述第一电动发电机(MG1)处于再生模式且所述第二电动发电机(MG2)处于非驱动状态时，
所述第一控制单元(62)对所述第一变换器(20)进行控制，使得由所述第一至第三线圈产生的交流电压被变换为直流电压，且
所述第二控制单元(63)对所述第四至第六臂(32，34，36)中的至少一个的开关进行控制，使得与由所述第一至第三线圈产生的所述交流电压的反相版本对应的、同相位的交流电流被传导到所述第四至第六线圈中的至少一个。
11.根据权利要求7-10中任意一项的动力输出设备，其中：
所述第一电动发电机(MG1)被耦合到车辆的内燃机(92)，
所述第二电动发电机(MG2)被耦合到所述车辆的驱动轮(94)，
所述控制装置(60)对所述第一变换器(20)进行控制，使得当所述直流电源(B)的充电状态低于第一预定值时，所述第三交流电压从所述连接器(50)向所述外部负载(96)的输出被禁止，且通过起动所述内燃机(92)从所述第一电动发电机(MG1)产生电力，且
在所述直流电源(B)的充电状态至少超过等于或高于所述第一预定值的第二预定值后，允许所述第三交流电压从所述连接器(50)向所述外部负载(96)的输出。
12.根据权利要求11的动力输出设备，其中，所述内燃机(92)的温度越低，所述第一预定值越大。
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