JP2004088951A - ハイブリッド車用インバータシステム - Google Patents

Abstract

【課題】インバータの効率向上ならびに三相交流機の騒音低減を図ること。
【解決手段】内燃機関１に結合した三相交流機２と、充放電可能な二次電池５と、二次電池５の出力電圧をリアクトル７を介して所望の直流電圧へ昇圧／直流電圧を二次電池５電圧へ降圧する昇降圧チョッパ回路４９と、昇降圧チョッパ回路４９の出力電圧を交流に変換し、三相交流機２へ供給して駆動するインバータ回路４０と、昇降圧チョッパ回路４９・インバータ回路４０を制御する制御回路４８とを備え、発進加速時に二次電池５の蓄電エネルギーで内燃機関１をトルクアシストするようにインバータ回路４０で三相交流機２を制御するハイブリッド車用インバータシステムにおいて、三相交流機２の回転数に応じて昇降圧チョッパ回路４９の昇降圧動作を行ない、直流電圧を調整してインバータ回路４０をＰＷＭ制御動作させるように制御する手段を、制御回路４８に備える。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等の内燃機関と、蓄電池等の二次電池をエネルギー源とした電気駆動とを併用したハイブリッド車に用いられるインバータシステムに係り、特にインバータの効率向上ならびに三相交流機の効率向上、騒音低減を実現するようにしたハイブリッド車用インバータシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等の内燃機関を用いた自動車の排ガスによる大気汚染を改善する対策として、内燃機関の代わりに、蓄電池等の二次電池をエネルギー源として三相交流機により自動車を駆動する、いわゆる電気自動車の普及が世界的に呼びかけられてきている。
【０００３】
しかしながら、この電気自動車は、１回の燃料充填での走行距離が短く、また燃料供給設備の普及が必要である等の問題を有している。
【０００４】
そこで、最近では、このような問題を解消するために、電気駆動を併用したハイブリッド自動車が注目されてきている。
【０００５】
この種の電気駆動を併用したハイブリッド自動車では、駆動部が、内燃機関に三相交流機を直結して構成され、トランスミッションを介して車輪を駆動するようにしている。
【０００６】
また、三相交流機をインバータにより制御して、トルクアシスト、エネルギー回生、内燃機関の始動、電気制動を行ない、電源およびエネルギー源として、二次電池を使用するようにしている。
【０００７】
すなわち、発進加速時には、二次電池の蓄電エネルギーで内燃機関をトルクアシストするように、インバータにより三相交流機を制御して、内燃機関の排ガス低減を行なう。
【０００８】
また、停止制動時には、三相交流機をインバータの制御により回生運転させて、車両の慣性エネルギーを二次電池に蓄電する。
【０００９】
これにより、省エネルギーと共にエネルギー収支を保ち、排ガスの低公害化と燃費改善を実現するようにしている。
【００１０】
図８は、この種のハイブリッド自動車の駆動部の基本的な構成例を示す概要図である。
【００１１】
図８において、ハイブリッド自動車の駆動部は、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等の内燃機関１と、この内燃機関１に直結した三相交流機２とにより構成され、トランスミッション３を介して車輪を駆動するようにしている。
【００１２】
また、三相交流機２はインバータ４により制御し、トルクアシスト、エネルギー回生、内燃機関１の始動、電気制動を行ない、電源およびエネルギー源として、蓄電池等の二次電池５を使用している。
【００１３】
図９は、この種のハイブリッド車に用いられている従来のインバータシステムの構成例を示す回路図であり、図８と同一要素には同一符号を付して示している。
【００１４】
図９において、ハイブリッド車用インバータシステムは、上記内燃機関１に結合した三相交流機２と、充放電可能な蓄電池等の二次電池５と、この二次電池５の出力電圧を開閉器６を介して交流に変換し、この交流電圧を三相交流機２へ供給して駆動するインバータ４とから構成されている。
【００１５】
また、インバータ４は、複数個の半導体素子４１〜４６をブリッジ接続したインバータ回路４０と、平滑用の直流コンデンサ４７と、インバータ回路４０を制御する制御回路４８とからなっている。
【００１６】
そして、ハイブリッド車の発進加速時に、二次電池５の蓄電エネルギーで内燃機関１をトルクアシストするように、インバータ回路４０により三相交流機２を制御するようになっている。
【００１７】
ところで近年、このようなハイブリッド車用インバータシステムにおいては、システムの容量アップのニーズがあり、三相交流機２の駆動パワーの向上と回生パワーの向上とが必要になってきている。
【００１８】
従来の三相交流機２は、定格電圧がＡＣ２００Ｖ系の三相交流機であるが、容量増大に伴なって電流が増加して、三相交流機２の外形が大きくなるため、電流を増やさず容量を上げるために、電圧をＡＣ４００Ｖ系にする方法が採用されている。
【００１９】
一般に、インバータをＰＷＭ制御動作させて、三相交流機２の電流制御を行なうことが行なわれているが、ＡＣ４００Ｖを出力するためには、直流電圧を６００Ｖ程度にする必要がある。
【００２０】
しかしながら、二次電池５により６００Ｖの直流電圧を得るためには、１２Ｖバッテリを約５０個直列に接続する必要があり、車両に搭載する場合のスペースと重量が問題となる。
【００２１】
そこで、最近提案されてきている方法が、例えば“特開平６−２４５３３２号公報”に開示されているような昇圧チョッパ回路を設ける方法である。
【００２２】
かかる方法により、二次電池５電圧、すなわちバッテリの個数を増やさずに希望の直流電圧を得ることができる。
【００２３】
そして、三相交流機２の駆動パワー、回生パワーを大きくとるために、具体的には、二次電池５電圧を昇圧する機能と、直流電圧を二次電池５電圧に降圧する機能とを有する昇降圧チョッパ回路を設ける方法が有効である。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、昇降圧チョッパ回路を設けることにより、三相交流機２の駆動パワーの向上と回生パワーの向上の目的は達成することができるが、直流電圧が高くなっていると、インバータ回路４０のスイッチング損失も大きく、インバータ全体の効率の低下を招いてしまうことになる。
【００２５】
また、高い電圧でインバータ回路４０をＰＷＭ制御動作させると、低い電圧でＰＷＭ制御動作させた場合に比ベて、三相交流機２損失も大きくなる。
【００２６】
さらに、インバータ回路４０のＰＷＭ制御周波数に相当する三相交流機２の磁気騒音が大きくなり、車両のエンジン音と異質な磁気音が耳障りになるという問題が発生する。
【００２７】
本発明の目的は、インバータの効率向上ならびに三相交流機の効率向上、騒音低減を図ることが可能な高信頼性のハイブリッド車用インバータシステムを提供することにある。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等の内燃機関に結合した三相交流機と、充放電可能な蓄電池等の二次電池と、当該二次電池からの出力電圧をエネルギー吸収用のリアクトルを介して所望の直流電圧へ昇圧、また直流電圧を二次電池電圧へ降圧する昇降圧チョッパ回路と、半導体素子をブリッジ接続してなり、昇降圧チョッパ回路からの出力電圧を交流に変換し、当該交流電圧を三相交流機へ供給して駆動するインバータ回路と、昇降圧チョッパ回路および回路を制御する制御回路とを備えて構成され、発進加速時に、二次電池の蓄電エネルギーで内燃機関をトルクアシストするようにインバータ回路により三相交流機を制御するようにしたハイブリッド車用インバータシステムにおいて、
請求項１に対応する発明では、三相交流機の回転数に応じて昇降圧チョッパ回路の昇降圧動作を行ない、直流電圧を調整してインバータ回路をＰＷＭ制御動作させるように制御する手段を、制御回路に備えている。
【００２９】
従って、請求項１に対応する発明のハイブリッド車用インバータシステムにおいては、三相交流機の回転数に応じて昇降圧チョッパ回路の昇降圧動作を行ない、直流電圧を調整してインバータ回路をＰＷＭ制御動作させて三相交流機へ給電することにより、インバータの損失を低減して効率を向上することができると同時に、三相交流機の騒音（磁気音）も低減することができる。
【００３０】
また、請求項２に対応する発明では、トルク指令に応じて昇降圧チョッパ回路の昇降圧動作を行ない、直流電圧を調整してインバータ回路をＰＷＭ制御動作させるように制御する手段を、制御回路に備えている。
【００３１】
従って、請求項２に対応する発明のハイブリッド車用インバータシステムにおいては、トルク指令に応じて昇降圧チョッパ回路の昇降圧動作を行ない、直流電圧を調整してインバータ回路をＰＷＭ制御動作させて三相交流機へ給電することにより、三相交流機の効率を向上し、騒音（磁気音）も低減することができる。
【００３２】
さらに、請求項３に対応する発明では、上記請求項１または請求項２に対応する発明のハイブリッド車用インバータシステムにおいて、インバータ回路のＰＷＭ制御動作を停止し、電圧飽和させて移相毎のスイッチングのみ行なうようにしている。
【００３３】
従って、請求項３に対応する発明のハイブリッド車用インバータシステムにおいては、インバータ回路のＰＷＭ制御動作を行なわず、電圧飽和させて移相毎のスイッチングのみ行なうことにより、より一層インバータの損失を低減して効率を向上することができる。
【００３４】
一方、請求項４に対応する発明では、上記請求項１乃至請求項３のいずれか１項に対応する発明のハイブリッド車用インバータシステムにおいて、内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段を付加し、回転数検出手段により検出された内燃機関の回転数に応じて、昇降圧チョッパ回路の昇降圧動作を行ない、直流電圧を調整してインバータ回路をＰＷＭ制御動作させるように制御する手段を、制御回路に備えている。
【００３５】
従って、請求項４に対応する発明のハイブリッド車用インバータシステムにおいては、内燃機関の回転数に応じて、昇降圧チョッパ回路の昇降圧動作を行ない、直流電圧を調整してインバータ回路をＰＷＭ制御動作させて三相交流機へ給電することにより、内燃機関との精度の高いマッチングを行なうことができる。
【００３６】
また、請求項５に対応する発明では、上記請求項１乃至請求項４のいずれか１項に対応する発明のハイブリッド車用インバータシステムにおいて、内燃機関と結合する三相交流機としては、誘導機、または同期機を用いている。
【００３７】
従って、請求項５に対応する発明のハイブリッド車用インバータシステムにおいては、内燃機関と結合する三相交流機として、誘導機、または同期機を用いることにより、三相交流機に、誘導機または同期機を使用した場合のどちらにもスムーズに対応して、前述の場合と同様の作用を奏することができる。
【００３８】
さらに、請求項６に対応する発明では、上記請求項１乃至請求項５のいずれか１項に対応する発明のハイブリッド車用インバータシステムにおいて、インバータ回路をＰＷＭ制御動作させて三相交流機へ給電する場合に、インバータ回路が、力行運転、回生運転、または励磁運転のいずれかの制御を行なうように制御する手段を、前記制御回路に備えている。
【００３９】
従って、請求項６に対応する発明のハイブリッド車用インバータシステムにおいては、インバータ回路をＰＷＭ制御動作させて三相交流機へ給電する場合に、インバータ回路が、力行運転、回生運転、または励磁運転のいずれかの制御を行なうようにすることにより、インバータ回路は、力行運転、回生運転、または励磁運転のいずれかの運転モードとなり、システム全体の運転性能を向上できるため、結果としてシステム全体の効率をより一層高めることができる。
【００４０】
以上により、インバータの効率向上ならびに三相交流機の効率向上、騒音低減を図ることが可能となり、高信頼性のハイブリッド車用インバータシステムを得ることができる。
【００４１】
【発明の実施の形態】
本発明は、三相交流機の回転数に応じて昇降圧チョッパ回路の昇降圧動作を行ない、直流電圧を調整してインバータ回路をＰＷＭ制御動作させるように制御するか、
または、トルク指令に応じて昇降圧チョッパ回路の昇降圧動作を行ない、直流電圧を調整してインバータ回路をＰＷＭ制御動作させるように制御する　ことにより、インバータの効率向上と、三相交流機の効率向上、騒音低減を図ろうとするものである。
【００４２】
以下、上記のような考え方に基づく本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００４３】
（第１の実施の形態）
図１は、本実施の形態によるハイブリッド車用インバータシステムの構成例を示す回路図であり、図９と同一要素には同一符号を付して示している。
【００４４】
図１において、本実施の形態のハイブリッド車用インバータシステムは、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等の内燃機関１に結合した三相交流機２と、充放電可能な蓄電池等の二次電池５と、この二次電池５からの出力電圧を開閉器６およびエネルギー吸収用の昇降圧リアクトル７を介して所望の直流電圧へ昇圧、また直流電圧を二次電池５電圧へ降圧する昇降圧チョッパ回路４９と、昇降圧チョッパ回路４９からの出力電圧を平滑する直流コンデンサ４７と、直流コンデンサ４７により平滑された電圧を交流に変換し、この交流電圧を三相交流機２へ供給して駆動するインバータ回路４０と、昇降圧チョッパ回路４９およびインバータ回路４０を制御する制御回路４８とから構成している。
【００４５】
なお、インバータ回路４０と、直流コンデンサ４７と、制御回路４８と、昇降圧チョッパ回路４９とから、インバータ４を構成している。
【００４６】
ここで、昇降圧チョッパ回路４９は、上側，下側の複数個の半導体素子４９ａ，４９ｂを直列接続してなっている。
【００４７】
また、インバータ回路４０は、複数個の半導体素子４１〜４６をブリッジ接続してなっている。
【００４８】
さらに、制御回路４８は、
ハイブリッド車の発進加速時に、二次電池５の蓄電エネルギーで内燃機関１をトルクアシストするように、インバータ回路４０により三相交流機２を制御するように制御する機能と、
三相交流機２の回転数に応じて昇降圧チョッパ回路４９の昇降圧動作を行ない、直流電圧を調整してインバータ回路４０をＰＷＭ制御動作させるように制御する機能とを有している。
【００４９】
次に、以上のように構成した本実施の形態によるハイブリッド車用インバータシステムの作用について、図２に示すタイムチャート図を用いて説明する。
【００５０】
いま、図２の時刻ｔｏにおいて、起動指令が入力されると、開閉器６をオンし、トルク指令にしたがって制御回路４８からインバータ回路４０の各半導体素子４１〜４６ヘゲート信号が出力され、インバータ４は、所定の出力周波数（ｆ−ＩＮＶ）で、負荷である三相交流機２を駆動する。
【００５１】
この段階では、昇降圧チョッパ回路４９は、上側の半導体素子４９ａのみオンして、二次電池５から電力を負荷である三相交流機２へ供給する。
【００５２】
したがって、直流電圧としては、二次電池５電圧とほぼ等しい電圧がインバータ回路４０に供給される。
【００５３】
次に、図２の時刻ｔ１において、速度が所定のレベル（図２のＬ１）以上になった時に、昇降圧チョッパ回路４９の上側，下側の半導体素子４９ａ，４９ｂをスイッチング動作させて、直流電圧を昇圧させるようにインバータ回路４０を制御する。
【００５４】
三相交流機２の誘起電圧は回転数に比例するため、回転数に応じて、昇圧できる最大値（図２のＬ２）にまで昇圧する。
【００５５】
例えば、三相交流機２の定格電圧をＡＣ４００Ｖとすると、直流電圧６００Ｖ程度でＰＷＭ制御する必要があるが、二次電池５電圧が３００Ｖの場合でも昇圧せずに、約５０％のＡＣ２００Ｖまで出力することができる。
【００５６】
したがって、５０％程度の速度まで昇降圧チョッパ回路４９を動作させないですむので、インバータ４の損失を低減することができる。
【００５７】
さらに、低速時には直流電圧を低くできる（ＰＷＭ電圧波形のピーク値は５０％となる）ので、三相交流機２の騒音（磁気音）も小さく抑えることができる。
【００５８】
上述したように、本実施の形態によるハイブリッド車用インバータシステムでは、三相交流機２の回転数に応じて昇降圧チョッパ回路４９の昇降圧動作を行ない、直流電圧を調整してインバータ回路４０をＰＷＭ制御動作させて三相交流機２へ給電するようにしているので、インバータ４の損失を低減して効率を向上することができると同時に、三相交流機２の騒音（磁気音）も低減することが可能となる。
【００５９】
（第２の実施の形態）
本実施の形態のハイブリッド車用インバータシステムの回路構成は、前記図１と同様であり、制御回路４８の有する機能が一部異なっている。
【００６０】
すなわち、制御回路４８は、
前述した三相交流機２の回転数に応じて昇降圧チョッパ回路４９の昇降圧動作を行ない、直流電圧を調整してインバータ回路４０をＰＷＭ制御動作させるように制御する機能の代りに、
トルク指令に応じて昇降圧チョッパ回路４９の昇降圧動作を行ない、直流電圧を調整してインバータ回路４０をＰＷＭ制御動作させるように制御する機能を有するものとしている。
【００６１】
次に、以上のように構成した本実施の形態によるハイブリッド車用インバータシステムの作用について、図３に示すタイムチャート図を用いて説明する。
【００６２】
なお、前記第１の実施の形態の作用と同一部分の作用についてはその説明を省略し、ここでは異なる部分の作用についてのみ述べる。
【００６３】
すなわち、図３に示すように、トルク指令に比例させて昇降圧チョッパ回路４９で昇圧する電圧を変化させるように制御することにより、同一トルクの時の電圧を低く設定することができるため、三相交流機２の損失を低減し、効率を向上することができる。
【００６４】
図３では、トルク指令が１００％になった時の各回転数で最大トルク発生時の直流電圧となる。
【００６５】
以下、かかる点について具体的に説明する。
【００６６】
図４は、三相交流機２が誘導電動機の場合の、制御回路４８の内部構成例を示すブロック図である。
【００６７】
図４に示すように、まず、昇降圧チョッパ回路４９のゲート信号は、次のようにして求める。
【００６８】
すなわち、回転数Ｎから、トルク指令が１００％の時の電圧を導出し、それにトルク指令Ｔを掛け、二次電池５電圧Ｖｂを加えて、直流電圧指令Ｖｄｃ＊とする。そして、直流電圧Ｖｄｃの検出電圧との差を電圧制御増幅器にて増幅し、ＰＷＭ回路で昇降圧チョッパ回路４９のゲート信号を作る。
【００６９】
一方、インバータ回路４０のゲート信号は、次のようにして求める。
【００７０】
すなわち、トルク指令Ｔから、スベリ周波数変換器を介してすべり周波数に変換したものと、回転数Ｎを周波数変換器を介して周波数に変換したものとを加算して、インバータ出力周波数とする。そして、トルク指令Ｔに比例した交流電流振幅指令ＩＭ＊に電流変換器で変換し、検出値ＩＭとの差を電流制御増幅器で増幅し、インバータ出力周波数をＰＷＭ回路に入力して、インバータ回路４０のゲート信号を作る。
【００７１】
以上により、軽負荷時から、チョッパ電圧を調整することにより、三相交流機２効率のよい点にすべり周波数を固定することができるため、高効率運転を行なうことが可能となる。
【００７２】
なお、本例では、電流振幅を制御しているが、励磁分とトルク分とに分けるベクトル制御でも可能である。
【００７３】
図５は、三相交流機２が同期電動機の場合の、制御回路４８の内部構成例を示すブロック図である。
【００７４】
図５に示すように、昇降圧チョッパ回路４９のゲート信号を得る構成は、上記図４と同一であるが、インバータ回路４０のゲート信号を得る構成が異なっている。
【００７５】
すなわち、すべり変換の部分がなく、交流電流振幅指令ＩＭ＊ではなく、交流電流を座標変換を行なったトルク分電流振幅Ｉｑを用いている。
【００７６】
上述したように、本実施の形態によるハイブリッド車用インバータシステムでは、トルク指令に応じて昇降圧チョッパ回路４９の昇降圧動作を行ない、直流電圧を調整してインバータ回路４０をＰＷＭ制御動作させて三相交流機２へ給電するようにしているので、三相交流機２の効率を向上し、騒音（磁気音）も低減することが可能となる。
【００７７】
（第３の実施の形態）
本実施の形態のハイブリッド車用インバータシステムの回路構成は、前記図１と同様であり、制御回路４８の有する機能が一部異なっている。
【００７８】
すなわち、制御回路４８は、
前述した三相交流機２の回転数に応じて昇降圧チョッパ回路４９の昇降圧動作を行ない、直流電圧を調整してインバータ回路４０をＰＷＭ制御動作させるように制御する機能の代りに、
三相交流機２の回転数に応じて昇降圧チョッパ回路４９の昇降圧動作を行ない、直流電圧を調整してインバータ回路４０のＰＷＭ制御動作を停止し、電圧飽和させて移相毎のスイッチングのみ行なうように制御する機能を有するものとしている。
【００７９】
次に、以上のように構成した本実施の形態によるハイブリッド車用インバータシステムの作用について説明する。
【００８０】
なお、前記第１の実施の形態の作用と同一部分の作用についてはその説明を省略し、ここでは異なる部分の作用についてのみ述べる。
【００８１】
昇降圧チョッパ回路４９により、三相交流機２の回転数に比例した直流電圧に変え、インバータ回路４０では、電圧飽和（１８０°通電）として、ＰＷＭ制御動作を行なわず、移相のためのスイッチングのみ行なうようにすることにより、インバータ回路４０のスイッチング損失が低減し、より一層インバータ４の損失を低減して効率を向上することができる。
【００８２】
図６は、三相交流機２が誘導電動機の場合の、制御回路４８の内部構成例を示すブロック図である。
【００８３】
すなわち、図６に示すように、昇降圧チョッパ回路４９のゲート信号を得る構成は、上記図４と同一であるが、インバータ回路４０のゲート信号を得る構成では、交流電流振幅ＩＭの電流制御増幅器の部分が必要なくなっている。
【００８４】
上述したように、本実施の形態によるハイブリッド車用インバータシステムでは、インバータ回路４０のＰＷＭ制御動作を行なわず、電圧飽和させて移相毎のスイッチングのみ行なうようにしているので、より一層インバータ４の損失を低減して効率を向上することが可能となる。
【００８５】
（変形例）
本実施の形態では、制御回路４８は、前述した三相交流機２の回転数に応じて昇降圧チョッパ回路４９の昇降圧動作を行ない、直流電圧を調整してインバータ回路４０をＰＷＭ制御動作させるように制御する機能（第１の実施の形態）の代りに、三相交流機２の回転数に応じて昇降圧チョッパ回路４９の昇降圧動作を行ない、直流電圧を調整してインバータ回路４０のＰＷＭ制御動作を停止し、電圧飽和させて移相毎のスイッチングのみ行なうように制御する機能を有するものとしているが、これに限らず、前述したトルク指令に応じて昇降圧チョッパ回路４９の昇降圧動作を行ない、直流電圧を調整してインバータ回路４０をＰＷＭ制御動作させるように制御する機能（第２の実施の形態）の代りに、三相交流機２の回転数に応じて昇降圧チョッパ回路４９の昇降圧動作を行ない、直流電圧を調整してインバータ回路４０のＰＷＭ制御動作を停止し、電圧飽和させて移相毎のスイッチングのみ行なうように制御する機能を有するものとしても、前述の場合と同様の作用効果を相することが可能である。
【００８６】
（第４の実施の形態）
図７は、本実施の形態によるハイブリッド車用インバータシステムにおけるハイブリッド自動車の駆動部の構成例を示す概要図であり、図８と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００８７】
すなわち、本実施の形態のハイブリッド車用インバータシステムの回路構成は、前記第１乃至第３のいずれかの実施の形態のハイブリッド車用インバータシステムにおいて、図７に示すように、内燃機関１の回転数を検出する回転数検出器８を付加し、
さらに制御回路４８は、
前記第１乃至第３のいずれかの実施の形態の機能、すなわち前述した三相交流機２の回転数に応じて昇降圧チョッパ回路４９の昇降圧動作を行ない、直流電圧を調整してインバータ回路４０をＰＷＭ制御動作させるように制御する機能、またはトルク指令に応じて昇降圧チョッパ回路４９の昇降圧動作を行ない、直流電圧を調整してインバータ回路４０をＰＷＭ制御動作させるように制御する機能、もしくは三相交流機２の回転数またはトルク指令に応じて昇降圧チョッパ回路４９の昇降圧動作を行ない、直流電圧を調整してインバータ回路４０のＰＷＭ制御動作を停止し、電圧飽和させて移相毎のスイッチングのみ行なうように制御する機能の代わりに、
回転数検出器８により検出された内燃機関１の回転数に応じて、昇降圧チョッパ回路４９の昇降圧動作を行ない、直流電圧を調整してインバータ回路４０をＰＷＭ制御動作させるように制御する機能を有するものとしている。
【００８８】
なお、回転数検出器８は、三相交流機２の回転数を検出する回転数検出器と同様のものでよい。
【００８９】
次に、以上のように構成した本実施の形態によるハイブリッド車用インバータシステムの作用について説明する。
【００９０】
なお、前記第１乃至第３の実施の形態の作用と同一部分の作用についてはその説明を省略し、ここでは異なる部分の作用についてのみ述べる。
【００９１】
すなわち、内燃機関１の回転数を検出する回転数検出器８からの出力信号を制御回路４８に取り込み、回転数検出器８が所定の回転数以下では、昇降圧チョッパ回路４９の昇圧動作を停止し、回転数検出器８が所定の回転数以上では、当該回転数に比例させて直流電圧を昇圧するように制御することにより、内燃機関１との精度の高いマッチングを行なうことができる。
【００９２】
上述したように、本実施の形態によるハイブリッド車用インバータシステムでは、内燃機関１の回転数に応じて、昇降圧チョッパ回路４９の昇降圧動作を行ない、直流電圧を調整してインバータ回路４０をＰＷＭ制御動作させて三相交流機１へ給電するようにしているので、内燃機関１との精度の高いマッチングを行なうことが可能となる。
【００９３】
（第５の実施の形態）
本実施の形態のハイブリッド車用インバータシステムの回路構成は、前記図１と同様であり、前記内燃機関１と結合する三相交流機２として、誘導機、または同期機を用いるようにしている。
【００９４】
次に、以上のように構成した本実施の形態によるハイブリッド車用インバータシステムにおいては、内燃機関１と結合する三相交流機２として、誘導機、または同期機を用いていることにより、三相交流機２に、誘導機または同期機を使用した場合のどちらにも対応して、前述した各実施の形態の場合と同様の作用を奏することができる。
【００９５】
上述したように、本実施の形態によるハイブリッド車用インバータシステムでは、内燃機関１と結合する三相交流機２として、誘導機、または同期機を用いるようにしているので、三相交流機２に、誘導機または同期機を使用した場合のどちらにもスムーズに対応して、前述の効果を奏することが可能となる。
【００９６】
（第６の実施の形態）
本実施の形態のハイブリッド車用インバータシステムの回路構成は、前記図１と同様であり、制御回路４８の有する機能が一部異なっている。
【００９７】
すなわち、制御回路４８は、
前記第１の実施の形態の機能に加えて、
インバータ回路４０をＰＷＭ制御動作させて三相交流機２へ給電する場合に、インバータ回路４０が、力行運転、回生運転、または励磁運転のいずれかの制御を行なうように制御する機能を有するものとしている。
【００９８】
次に、以上のように構成した本実施の形態によるハイブリッド車用インバータシステムにおいては、インバータ回路４０をＰＷＭ制御動作させて三相交流機２へ給電する場合に、インバータ回路４０は、力行運転、回生運転、または励磁運転のいずれかの制御を行なうようにしていることにより、インバータ回路４０は、力行運転、回生運転、または励磁運転のいずれかの運転モードとなり、力行運転モードではトルクアシストすることができ、回生運転モードでは充電することができ、励磁運転モードでは予備励磁によりレスポンス（応答）をよくすることができる。
【００９９】
これにより、システム全体の運転性能を向上できるため、結果としてシステム全体の効率をより一層高めることができる。
【０１００】
上述したように、本実施の形態によるハイブリッド車用インバータシステムでは、インバータ回路４０をＰＷＭ制御動作させて三相交流機２へ給電する場合に、インバータ回路４０は、力行運転、回生運転、または励磁運転のいずれかの制御を行なうようにしているので、インバータ回路４０は、力行運転、回生運転、または励磁運転のいずれかの運転モードとなり、システム全体の運転性能を向上できるため、結果としてシステム全体の効率をより一層高めることが可能となる。
【０１０１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のハイブリッド車用インバータシステムによれば、三相交流機の回転数に応じて昇降圧チョッパ回路の昇降圧動作を行ない、直流電圧を調整してインバータ回路をＰＷＭ制御動作させるように制御するか、またはトルク指令に応じて昇降圧チョッパ回路の昇降圧動作を行ない、直流電圧を調整してインバータ回路をＰＷＭ制御動作させるように制御するようにしているので、インバータの効率向上ならびに三相交流機の効率向上、騒音低減を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるハイブリッド車用インバータシステムの第１乃至第６の実施の形態を示す回路図。
【図２】本発明による第１の実施の形態のハイブリッド車用インバータシステムにおける作用を説明するためのタイムチャート図。
【図３】本発明による第２の実施の形態のハイブリッド車用インバータシステムにおける作用を説明するためのタイムチャート図。
【図４】本発明による第２の実施の形態のハイブリッド車用インバータシステムにおける作用を説明するためのブロック図。
【図５】本発明による第２の実施の形態のハイブリッド車用インバータシステムにおける作用を説明するためのブロック図。
【図６】本発明による第３の実施の形態のハイブリッド車用インバータシステムにおける作用を説明するためのブロック図。
【図７】本発明による第４の実施の形態のハイブリッド車用インバータシステムにおけるハイブリッド自動車の駆動部の構成例を示す概要図。
【図８】ハイブリッド自動車の駆動部の構成例を示す概要図。
【図９】従来のハイブリッド車用インバータシステムの構成例を示す回路図。
【符号の説明】
１…内燃機関、
２…三相交流機、
３…トランスミッション、
４…インバータ、
４０…インバータ回路、
４１…半導体素子、
４２…半導体素子、
４３…半導体素子、
４４…半導体素子、
４５…半導体素子、
４６…半導体素子、
４７…直流コンデンサ、
４８…制御回路、
４９…昇降圧チョッパ回路、
４９ａ…半導体素子、
４９ｂ…半導体素子、
５…二次電池、
６…開閉器、
７…昇降圧リアクトル、
８…回転数検出器。

Claims (6)

1. ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等の内燃機関に結合した三相交流機と、
   充放電可能な蓄電池等の二次電池と、
   前記二次電池からの出力電圧をエネルギー吸収用のリアクトルを介して所望の直流電圧へ昇圧、また直流電圧を前記二次電池電圧へ降圧する昇降圧チョッパ回路と、
   半導体素子をブリッジ接続してなり、前記昇降圧チョッパ回路からの出力電圧を交流に変換し、当該交流電圧を前記三相交流機へ供給して駆動するインバータ回路と、
   前記昇降圧チョッパ回路および前記インバータ回路を制御する制御回路とを備えて構成され、
   発進加速時に、前記二次電池の蓄電エネルギーで前記内燃機関をトルクアシストするように前記インバータ回路により前記三相交流機を制御するようにしたハイブリッド車用インバータシステムにおいて、
   前記三相交流機の回転数に応じて前記昇降圧チョッパ回路の昇降圧動作を行ない、直流電圧を調整して前記インバータ回路をＰＷＭ制御動作させるように制御する手段を、
   前記制御回路に備えたことを特徴とするハイブリッド車用インバータシステム。
2. ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等の内燃機関に結合した三相交流機と、
   充放電可能な蓄電池等の二次電池と、
   前記二次電池からの出力電圧をエネルギー吸収用のリアクトルを介して所望の直流電圧へ昇圧、また直流電圧を前記二次電池電圧へ降圧する昇降圧チョッパ回路と、
   半導体素子をブリッジ接続してなり、前記昇降圧チョッパ回路からの出力電圧を交流に変換し、当該交流電圧を前記三相交流機へ供給して駆動するインバータ回路と、
   前記昇降圧チョッパ回路および前記インバータ回路を制御する制御回路とを備えて構成され、
   発進加速時に、前記二次電池の蓄電エネルギーで前記内燃機関をトルクアシストするように前記インバータ回路により前記三相交流機を制御するようにしたハイブリッド車用インバータシステムにおいて、
   トルク指令に応じて前記昇降圧チョッパ回路の昇降圧動作を行ない、直流電圧を調整して前記インバータ回路をＰＷＭ制御動作させるように制御する手段を、
   前記制御回路に備えたことを特徴とするハイブリッド車用インバータシステム。
3. 前記請求項１または請求項２に記載のハイブリッド車用インバータシステムにおいて、
   前記インバータ回路のＰＷＭ制御動作を停止し、電圧飽和させて移相毎のスイッチングのみ行なうようにしたことを特徴とするハイブリッド車用インバータシステム。
4. 前記請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のハイブリッド車用インバータシステムにおいて、
   前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段を付加し、
   前記回転数検出手段により検出された内燃機関の回転数に応じて、前記昇降圧チョッパ回路の昇降圧動作を行ない、直流電圧を調整して前記インバータ回路をＰＷＭ制御動作させるように制御する手段を、
   前記制御回路に備えたことを特徴とするハイブリッド車用インバータシステム。
5. 前記請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のハイブリッド車用インバータシステムにおいて、
   前記内燃機関と結合する三相交流機としては、誘導機、または同期機を用いたことを特徴とするハイブリッド車用インバータシステム。
6. 前記請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のハイブリッド車用インバータシステムにおいて、
   前記インバータ回路をＰＷＭ制御動作させて前記三相交流機へ給電する場合に、前記インバータ回路が、力行運転、回生運転、または励磁運転のいずれかの制御を行なうように制御する手段を、
   前記制御回路に備えたことを特徴とするハイブリッド車用インバータシステム。

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