JP2002027763A - 動力出力装置およびインバータ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ゼロ電圧ベクトルの出現頻度を少なくすると
共に電動機の中性点に生じ得る電流脈動を低減する。 【解決手段】 各相指令に対して階層的な二つの三角波
キャリアＣＡＲ１，ＣＡＲ２を用いて１／２ＶＢ，ゼ
ロ，−１／２ＶＢの３段階の電圧レベルによるＰＷＭ制
御によりモータを駆動する。１／２ＶＢと−１／２ＶＢ
の２段階の電圧レベルによるＰＷＭ制御に比して各相の
電圧が同一になるゼロ電圧ベクトルの出現頻度を著しく
低減することができるから、モータの中性点を所定の電
位に固定する装置においてゼロ電圧ベクトルが出力され
ることに伴って生じ得る中性点電流の脈動を低減するこ
とができる。この結果、モータの損失を低減することが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【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１１−１
７８１１４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。

【００２２】本発明の第１のインバータ装置は、正極母
線と負極母線とに印加される電圧を３段階の電圧レベル
による擬似的な多相交流に変換するインバータ装置であ
って、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
とを各相毎に備えると共に、前記３段階の電圧レベルの
各電圧レベル間に階層的に各々設けられた二つの搬送波
と各相の電圧指令とに基づいて前記各相の４個のスイッ
チング素子をスイッチング制御するスイッチング制御手
段を備えることを要旨とする。

【００２３】この本発明の第１のインバータ装置では、
正極母線と負極母線とに印加される電圧を３段階の電圧
レベルによる擬似的な多相交流に変換することにより、
各相の電圧がすべて正電圧または負電圧となるゼロ電圧
ベクトルの出現を低減することができる。

【００２４】こうした本発明の第１のインバータ装置に
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節
点に接続する手段であるものとしたり、前記２個のダイ
オードの中間節点の電位が負極母線の電位と正極母線の
電位の間の電位となるよう該中間節点と負極母線または
正極母線とを接続する直流電圧源であるものとすること
もできる。

【００２５】本発明の第２のインバータ装置は、正極母
線と負極母線とに印加される電圧を擬似的な多相交流に
変換するインバータ装置であって、前記多相交流の各相
毎に、正極母線と負極母線とを直列に接続する２個のス
イッチング素子を備えると共に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各
相の２個のスイッチング素子をスイッチング制御するス
イッチング制御手段を備えることを要旨とする。

【００２６】この本発明の第２のインバータ装置では、
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
基づいて各相の２個のスイッチング素子をスイッチング
制御することにより、各相の電圧がすべて正電圧または
負電圧となるゼロ電圧ベクトルの出現を低減することが
できる。

【００２７】こうした本発明の第２のインバータ装置に
おいて、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〜ＤＶ
６，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〜ＴＵ
４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Ｖ
１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ＴＵ
３，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〜ＴＷ
４のオンオフ状態を決定する。次表１にｕ相の指令値Ｖ
ｕ＊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，Ｔ
Ｕ２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，Ｃ
ＡＲ２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Ｐ
ＷＭ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，Ｖ
ｖ，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ＰＷ
Ｍ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３
０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２
２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ＴＵ
３，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３
０Ｃ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２
８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３
０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，Ｔ
Ｖ１〜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２０
Ｃ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３
０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２０
Ｄ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〜ＴＵ
４，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３
０Ｄ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３
０Ｃ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，Ｔ
Ｖ１〜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Ｐ
ＷＭ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，ＤＶ
６，ＤＷ５，ＤＷ６の中間接続点をコンデンサＣ１，Ｃ
２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，Ｄ
Ｖ６，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，ＤＷ
５，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１
３２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１３
２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１２
８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−１／２Ｖ
Ｂ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、Ｃ
ＰＵ１４２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１２
２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１
２０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１
２０Ｂ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１
２４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１２
０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１３
０Ｃ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１
３２を充電することができる。そして、コンデンサ１３
０Ｃ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１２０
Ｃ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１２
０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Ｔ
Ｕ３，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１
３０Ｄ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１２０
Ｄ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１２
０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，１
２０Ｃ，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，１３
０，１３０Ｂ第１直流電源、３０Ｃ，３０Ｄ，１３０
Ｃ，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〜ＴＶ
４，ＴＷ１〜ＴＷ４ トランジスタ、Ｄ１〜Ｄ６、ＤＵ
１〜ＤＵ６，ＤＶ１〜ＤＶ６，ＤＷ１〜ＤＷ６ ダイオ
ード、Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 正一 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 社本 純和 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 守屋 一成 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 大谷 裕樹 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 稲熊 幸雄 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 Ｆターム(参考） 5H007 BB06 CA01 CB05 CC04 CC06 CC09 CC14 DA05 DB01 DB12 DC05 EA13 FA04 FA14 5H576 BB02 CC04 DD02 DD07 EE11 GG01 GG04 GG05 HA02 HB01 JJ03 JJ17 LL22 LL24 LL41

Claims (25)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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る動力
   出力装置。
2. 【請求項２】 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。
3. 【請求項３】 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る動力
   出力装置。
4. 【請求項４】 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。
5. 【請求項５】 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。
6. 【請求項６】 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。
7. 【請求項７】 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請求
   項６記載の動力出力装置。
8. 【請求項８】 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。
9. 【請求項９】 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。
10. 【請求項１０】 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。
11. 【請求項１１】 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。
12. 【請求項１２】 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
    段とを備える動力出力装置。
13. 【請求項１３】 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。
14. 【請求項１４】 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
    段とを備える動力出力装置。
15. 【請求項１５】 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。
16. 【請求項１６】 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。
17. 【請求項１７】 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。
18. 【請求項１８】 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。
19. 【請求項１９】 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。
20. 【請求項２０】 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。
21. 【請求項２１】 正極母線と負極母線とに印加される電
    圧を３段階の電圧レベルによる擬似的な多相交流に変換
    するインバータ装置であって、 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各
    相毎に備えると共に、 前記３段階の電圧レベルの各電圧レベル間に階層的に各
    々設けられた二つの搬送波と各相の電圧指令とに基づい
    て前記各相の４個のスイッチング素子をスイッチング制
    御するスイッチング制御手段を備えるインバータ装置。
22. 【請求項２２】 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
    の中間接節点に接続する手段である請求項２１記載のイ
    ンバータ装置。
23. 【請求項２３】 前記中間電圧供給手段は、前記２個の
    ダイオードの中間節点の電位が負極母線の電位と正極母
    線の電位の間の電位となるよう該中間節点と負極母線ま
    たは正極母線とを接続する直流電圧源である請求項２１
    記載のインバータ装置。
24. 【請求項２４】 正極母線と負極母線とに印加される電
    圧を擬似的な多相交流に変換するインバータ装置であっ
    て、 前記多相交流の各相毎に、正極母線と負極母線とを直列
    に接続する２個のスイッチング素子を備えると共に前記
    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
    とに基づいて前記各相の２個のスイッチング素子をスイ
    ッチング制御するスイッチング制御手段を備えるインバ
    ータ装置。
25. 【請求項２５】 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２４記載のイン
    バータ装置。