JP2005269801A - Voltage converter and vehicle equipped with the same - Google Patents

Voltage converter and vehicle equipped with the same Download PDF

Info

Publication number
JP2005269801A
JP2005269801A JP2004080199A JP2004080199A JP2005269801A JP 2005269801 A JP2005269801 A JP 2005269801A JP 2004080199 A JP2004080199 A JP 2004080199A JP 2004080199 A JP2004080199 A JP 2004080199A JP 2005269801 A JP2005269801 A JP 2005269801A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
phase
power supply
converter
control device
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.)
Granted
Application number
JP2004080199A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4556458B2 (en
Inventor
Hichirosai Oyobe
七郎斎 及部
Tetsuhiro Ishikawa
哲浩 石川
Satoshi Fujii
智 藤井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2004080199A priority Critical patent/JP4556458B2/en
Publication of JP2005269801A publication Critical patent/JP2005269801A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4556458B2 publication Critical patent/JP4556458B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72Electric energy management in electromobility

Landscapes

  • Ac-Ac Conversion (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a voltage converter using a matrix converter that directly converts a polyphase AC voltage to a single-phase AC voltage composed of a desired voltage and frequency. <P>SOLUTION: The matrix converter 38 composed of 2x3 pieces of bidirectional switching elements is connected to LU1, LV1 and LW1 lines of U, V and W phases that connect a motor generator MG1 to an inverter 34. A three-phase AC voltage generated by the motor generator MG1 is converted to a commercial AC voltage Vab by the matrix converter 38, and outputted from a plug unit ACU. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

この発明は、電圧変換装置およびそれを備えた車両に関し、特に、交流−交流変換を行なうマトリックスコンバータを用いた電圧変換装置およびそれを備えた車両に関する。   The present invention relates to a voltage converter and a vehicle including the same, and more particularly to a voltage converter using a matrix converter that performs AC-AC conversion and a vehicle including the same.

近年ますます高まりつつある省エネ・環境問題を背景に、ハイブリッド自動車(Hybrid Vehicle)および電気自動車(Electric Vehicle)が大きく注目されており、ハイブリッド自動車は、既に実用化されている。   Hybrid vehicles and electric vehicles have attracted a great deal of attention against the background of increasing energy saving and environmental problems in recent years, and hybrid vehicles have already been put into practical use.

ハイブリッド自動車は、従来のエンジンに加え、直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とする自動車である。すなわち、エンジンを駆動することにより動力源を得るとともに、直流電源からの直流電圧をインバータによって交流電圧に変換し、その変換された交流電圧によりモータを回転させることによって動力源を得るものである。また、電気自動車は、直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とする自動車である。   A hybrid vehicle is a vehicle that uses a DC power source, an inverter, and a motor driven by the inverter as a power source in addition to a conventional engine. That is, a power source is obtained by driving the engine, a DC voltage from a DC power source is converted into an AC voltage by an inverter, and a motor is rotated by the converted AC voltage to obtain a power source. An electric vehicle is a vehicle that uses a DC power source, an inverter, and a motor driven by the inverter as a power source.

このようなハイブリッド自動車においては、エンジンの動力を用いて直流電源を充電するための発電機が搭載されている。そこで、ハイブリッド自動車において、発電機によって発電される電力をさらに商用電源として利用したいというニーズが存在している。すなわち、キャンプ時など周囲に商用電源設備が存在しない場合や停電時などの商用電源として、ハイブリッド自動車を利用するというものである。   Such a hybrid vehicle is equipped with a generator for charging a DC power source using engine power. Therefore, there is a need to use the electric power generated by the generator as a commercial power source in the hybrid vehicle. That is, a hybrid vehicle is used as a commercial power source when there is no commercial power source facility around the camp or when a power failure occurs.

一方、逆に、外部の商用電源からハイブリッド自動車に電力を供給したいというニーズも存在する。すなわち、エンジンの動力を用いて発電機により発電することができるが、エンジンをかけることなく、外部の商用電源を用いて直流電源を充電したり、車内で電気機器を利用可能にするというものである。   On the other hand, there is a need to supply electric power from an external commercial power source to a hybrid vehicle. In other words, it is possible to generate power with a generator using the power of the engine, but to charge a DC power source using an external commercial power source without using the engine, or to make electrical equipment available in the vehicle. is there.

そして、このようなハイブリッド自動車の利用方法は、ハイブリッド自動車の商品価値を高めるものである。   Such a method of using a hybrid vehicle increases the commercial value of the hybrid vehicle.

上記のようなニーズに答え得る技術として、特開平9−56007号公報は、電動発電機(モータジェネレータ)と、電動発電機によって発電された電力を蓄積し、かつ、電動発電機を駆動するためのバッテリと、バッテリから出力される直流電圧を商用交流電圧に変換する専用インバータと、その専用インバータに接続されるコンセントとを備えるハイブリッド自動車を開示する(特許文献1参照)。   As a technology that can answer the above-mentioned needs, Japanese Patent Laid-Open No. 9-56007 discloses a motor generator (motor generator) and the electric power generated by the motor generator, and for driving the motor generator. A hybrid vehicle including a battery, a dedicated inverter that converts a DC voltage output from the battery into a commercial AC voltage, and an outlet connected to the dedicated inverter is disclosed (see Patent Document 1).

この特開平9−56007号公報に記載されたハイブリッド自動車によると、電動発電機により発電されてバッテリに蓄積された電力を商用交流電圧に変換してコンセントから出力することができる。また、外部商用電源を用いてバッテリを充電することもできる。
特開平9−56007号公報 特表2002−534050号公報 特開2000−278808号公報 特開2002−374604号公報
According to the hybrid vehicle described in Japanese Patent Laid-Open No. 9-56007, the electric power generated by the motor generator and stored in the battery can be converted into a commercial AC voltage and output from the outlet. The battery can also be charged using an external commercial power source.
Japanese Patent Laid-Open No. 9-56007 JP 2002-534050 A JP 2000-278808 A JP 2002-374604 A

しかしながら、特開平9−56007号公報に開示されたハイブリッド自動車では、モータジェネレータによって発電される3相交流電圧を商用交流電圧に変換して出力する場合、一度直流に変換する必要がある。したがって、このハイブリッド自動車では、モータジェネレータによって発電された3相交流電圧が商用交流電圧に変換されて出力されるまでにインバータを2つ介する必要があるところ、発電された3相交流電圧を商用交流電圧に直接変換できれば、電力変換効率の向上が期待できる。   However, in the hybrid vehicle disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-56007, when the three-phase AC voltage generated by the motor generator is converted into a commercial AC voltage and output, it must be converted into DC once. Therefore, in this hybrid vehicle, the three-phase AC voltage generated by the motor generator needs to be passed through two inverters before being converted into a commercial AC voltage and output. If it can be directly converted to voltage, it can be expected to improve power conversion efficiency.

また、特開平9−56007号公報に開示された電気システムのように、モータジェネレータによって発電された交流電圧を一旦直流に変換し、再度交流に変換して出力するシステムの場合、その直流部にリアクトルやコンデンサを備えるのが一般的であり、その分装置の小型化が阻害され、さらに、リアクトルが発生する騒音の問題も発生する。   Further, as in the electric system disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-56007, in the case of a system that once converts the AC voltage generated by the motor generator into direct current, and again converts it into alternating current and outputs it, In general, a reactor and a capacitor are provided, and accordingly, downsizing of the apparatus is hindered, and further, a problem of noise generated by a reactor also occurs.

ここで、3相交流電源から出力される所定の3相交流電圧を任意の電圧および周波数からなる3相交流電圧に直接変換する電圧変換装置としてマトリックスコンバータが知られている。マトリックスコンバータは、従来の交流−交流変換装置が備えていた直流部におけるリアクトルやコンデンサを備えていないため小型であり、また、リアクトルが発生する騒音の問題も発生しない。このため、特に装置の小型化や静粛性が要求される自動車においては、電力変換装置としてのマトリックスコンバータに対する期待は高い。   Here, a matrix converter is known as a voltage converter that directly converts a predetermined three-phase AC voltage output from a three-phase AC power source into a three-phase AC voltage having an arbitrary voltage and frequency. The matrix converter is small in size because it does not include a reactor or a capacitor in the direct current section included in the conventional AC-AC converter, and the problem of noise generated by the reactor does not occur. For this reason, there is a high expectation for a matrix converter as a power conversion device, particularly in an automobile that requires downsizing and quietness of the device.

また、特開平9−56007号公報に開示されたハイブリッド自動車では、外部から入力される商用交流電圧を昇圧する昇圧コンバータなどを有さない限り、商用電源電圧以上にバッテリを充電することはできない。   In addition, the hybrid vehicle disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-56007 cannot charge the battery beyond the commercial power supply voltage unless it has a boost converter that boosts the commercial AC voltage input from the outside.

そこで、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、多相交流電圧を所望の電圧および周波数からなる単相交流電圧に直接変換するマトリックスコンバータを用いた電圧変換装置を提供することである。   Accordingly, the present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to perform voltage conversion using a matrix converter that directly converts a multiphase AC voltage into a single phase AC voltage having a desired voltage and frequency. Is to provide a device.

また、この発明の別の目的は、多相交流電圧を所望の電圧および周波数からなる単相交流電圧に直接変換するマトリックスコンバータを用いた電圧変換装置を備えた車両を提供することである。   Another object of the present invention is to provide a vehicle including a voltage converter using a matrix converter that directly converts a multiphase AC voltage into a single phase AC voltage having a desired voltage and frequency.

また、この発明の別の目的は、多相交流回転機によって発電される多相交流電圧を単相交流電圧に直接変換して出力可能であり、かつ、昇圧コンバータなどを別途備えることなく外部の単相交流電源からバッテリを充電可能な車両を提供することである。   Another object of the present invention is to directly convert a multi-phase AC voltage generated by a multi-phase AC rotating machine into a single-phase AC voltage and output it, and without providing a boost converter or the like. A vehicle capable of charging a battery from a single-phase AC power supply is provided.

この発明によれば、電圧変換装置は、m相(mは2以上の自然数)交流電圧を受け、その受けたm相交流電圧を単相交流電圧に変換して出力するマトリックスコンバータと、マトリックスコンバータの動作を制御する制御装置とを備える。   According to the present invention, a voltage converter includes a matrix converter that receives an m-phase (m is a natural number of 2 or more) AC voltage, converts the received m-phase AC voltage into a single-phase AC voltage, and outputs the matrix converter. And a control device for controlling the operation.

好ましくは、マトリックスコンバータは、m相交流電圧の各相電圧をそれぞれ受けるm本の第1の電源ラインと、単相交流電圧を線間電圧として出力する2本の第2の電源ラインと、m本の第1の電源ラインと2本の第2の電源ラインとの間にそれぞれ設けられ、各々が制御装置からの制御信号に応じてスイッチング動作を行なうm×2個の双方向スイッチング素子とを含む。   Preferably, the matrix converter includes m first power supply lines that receive each phase voltage of the m-phase AC voltage, two second power supply lines that output the single-phase AC voltage as a line voltage, and m M × 2 bidirectional switching elements provided between the first power supply line and the second power supply line, respectively, each performing a switching operation in response to a control signal from the control device. Including.

好ましくは、制御装置は、所定のタイミングにおいて、m相交流電圧のうち最大相電圧および最小相電圧をそれぞれ受ける第1および第2の電源ラインを選択し、その選択した第1および第2の電源ラインと単相交流電圧を線間電圧として出力する第3および第4の電源ラインとの間にそれぞれ設けられる各双方向スイッチング素子が所定のデューティ比で動作するようにマトリックスコンバータを制御し、マトリックスコンバータは、制御装置からの制御信号に応じて、第1および第2の電源ラインにそれぞれ受ける最大相電圧および最小相電圧の電圧差を単相交流電圧に変換して第3および第4の電源ラインへ出力する。   Preferably, the control device selects the first and second power supply lines that respectively receive the maximum phase voltage and the minimum phase voltage from the m-phase AC voltage at a predetermined timing, and the selected first and second power sources are selected. The matrix converter is controlled so that each bidirectional switching element provided between the line and the third and fourth power supply lines for outputting a single-phase AC voltage as a line voltage operates at a predetermined duty ratio, The converter converts the voltage difference between the maximum phase voltage and the minimum phase voltage received by the first and second power supply lines, respectively, into a single-phase AC voltage according to a control signal from the control device, and converts the third and fourth power supplies. Output to line.

好ましくは、制御装置は、そのときに出力すべき単相交流電圧の符号に応じて、選択した第1の電源ラインと第3または第4の電源ラインとの間に設けられる第1のスイッチング素子、および選択した第2の電源ラインと第4または第3の電源ラインとの間に設けられる第2のスイッチング素子が所定のデューティ比で動作し、かつ、その他のスイッチング素子がオフするようにマトリックスコンバータを制御する。   Preferably, the control device includes a first switching element provided between the selected first power supply line and the third or fourth power supply line in accordance with the sign of the single-phase AC voltage to be output at that time. And a matrix so that the second switching element provided between the selected second power supply line and the fourth or third power supply line operates at a predetermined duty ratio and the other switching elements are turned off. Control the converter.

好ましくは、制御装置は、最大相電圧および最小相電圧の電圧差がそのときに出力すべき単相交流電圧の絶対値以下であるとき、マトリックスコンバータの制御を停止する。   Preferably, the control device stops the control of the matrix converter when the voltage difference between the maximum phase voltage and the minimum phase voltage is equal to or less than the absolute value of the single-phase AC voltage to be output at that time.

好ましくは、制御装置は、最大相電圧および最小相電圧の電圧差とそのときに出力すべき単相交流電圧の電圧値とに基づいて所定のデューティ比を演算し、その演算された所定のデューティ比で第1および第2のスイッチング素子が動作するようにマトリックスコンバータを制御する。   Preferably, the control device calculates a predetermined duty ratio based on the voltage difference between the maximum phase voltage and the minimum phase voltage and the voltage value of the single-phase AC voltage to be output at that time, and the calculated predetermined duty The matrix converter is controlled so that the first and second switching elements operate at the ratio.

好ましくは、制御装置は、最大相電圧および最小相電圧の電圧差とそのときに出力すべき単相交流電圧の絶対値との比を所定のデューティ比として演算する。   Preferably, the control device calculates a ratio between the voltage difference between the maximum phase voltage and the minimum phase voltage and the absolute value of the single-phase AC voltage to be output at that time as a predetermined duty ratio.

また、この発明によれば、車両は、m相交流電圧を発電するm相交流回転機と、m相交流回転機に接続され、m相交流回転機によって発電されたm相交流電圧を受ける上述したいずれかの電圧変換装置とを備える。   According to the invention, the vehicle receives the m-phase AC voltage generated by the m-phase AC rotator and connected to the m-phase AC rotator that generates the m-phase AC voltage. One of the voltage converters.

また、この発明によれば、車両は、直流電源と、m相交流電圧を発電するm相交流回転機と、直流電源とm相交流回転機との間に設けられるインバータと、m相交流回転機をインバータと接続する電力ラインに接続される上述したいずれかの電圧変換装置と、電圧変換装置に接続され、単相交流電圧を入出力するためのコンセントユニットとを備え、コンセントユニットから入力される単相交流電圧が、電力ラインを介してマトリックスコンバータに接続されるm相交流回転機のコイルとマトリックスコンバータとを用いて昇圧されるように、制御装置は、マトリックスコンバータの動作をさらに制御し、直流電源は、m相交流回転機のコイルとマトリックスコンバータとを用いて昇圧された昇圧電圧によって充電される。   According to the present invention, the vehicle includes a DC power source, an m-phase AC rotating machine that generates m-phase AC voltage, an inverter provided between the DC power source and the m-phase AC rotating machine, and an m-phase AC rotating machine. One of the above-described voltage converters connected to the power line connecting the machine to the inverter, and an outlet unit connected to the voltage converter for inputting / outputting a single-phase AC voltage, input from the outlet unit The control device further controls the operation of the matrix converter so that the single-phase AC voltage is boosted using the coil of the m-phase AC rotating machine connected to the matrix converter via the power line and the matrix converter. The DC power supply is charged by a boosted voltage boosted using a coil and a matrix converter of an m-phase AC rotating machine.

好ましくは、制御装置は、コンセントユニットから入力される単相交流電圧が所定値よりも小さいとき、マトリックスコンバータの制御を停止する。   Preferably, the control device stops the control of the matrix converter when the single-phase AC voltage input from the outlet unit is smaller than a predetermined value.

好ましくは、車両は、m相交流回転機の回転位置を検出する回転位置センサをさらに備え、制御装置は、コンセントユニットから入力される単相交流電圧を用いて直流電源を充電するとき、回転位置センサによって検出されるm相交流回転機の回転位置に基づいて、m相交流回転機に対してd軸電流のみを発生させる電圧パターンとなるようにマトリックスコンバータを制御する。   Preferably, the vehicle further includes a rotation position sensor that detects a rotation position of the m-phase AC rotating machine, and the control device uses the single-phase AC voltage input from the outlet unit to charge the DC power supply. Based on the rotational position of the m-phase AC rotating machine detected by the sensor, the matrix converter is controlled so as to obtain a voltage pattern that generates only the d-axis current for the m-phase AC rotating machine.

好ましくは、制御装置は、コンセントユニットから入力される単相交流電圧を用いて直流電源を充電するとき、m相交流回転機に右回りの回転磁界と左回りの回転磁界とを交互に発生させる電圧パターンとなるようにマトリックスコンバータを制御する。   Preferably, the control device causes the m-phase AC rotating machine to alternately generate a clockwise rotating magnetic field and a counterclockwise rotating magnetic field when charging a DC power supply using a single-phase AC voltage input from the outlet unit. The matrix converter is controlled so as to obtain a voltage pattern.

好ましくは、単相交流電圧は、商用交流電圧である。   Preferably, the single-phase AC voltage is a commercial AC voltage.

この発明による電圧変換装置においては、マトリックスコンバータによってm相交流電圧が一旦直流に変換されることなく単相交流電圧に直接変換される。   In the voltage converter according to the present invention, the m-phase AC voltage is directly converted into a single-phase AC voltage without being once converted into DC by the matrix converter.

したがって、この発明によれば、電力変換効率が向上する。また、単相交流電圧を出力するための専用インバータや、従来の交流−交流変換装置が備えていたリアクトルやコンデンサが不要となるので、電圧変換装置を小型化できる。さらに、リアクトルによる騒音も無くなるので静粛性が向上する。   Therefore, according to the present invention, the power conversion efficiency is improved. In addition, since a dedicated inverter for outputting a single-phase AC voltage and a reactor and a capacitor provided in a conventional AC-AC converter are not required, the voltage converter can be reduced in size. Furthermore, since noise caused by the reactor is eliminated, quietness is improved.

また、この発明による車両においては、m相交流回転機をインバータと接続するm本の電力ラインに接続されるマトリックスコンバータによって、m相交流回転機によって発電されたm相交流電圧が一旦直流に変換されることなく単相交流電圧に直接変換されてコンセントユニットから外部へ出力される。また、コンセントユニットから入力される単相交流電圧がマトリックスコンバータおよびm相交流回転機のコイルを用いて昇圧され、その昇圧された昇圧電圧によってバッテリが充電される。   In the vehicle according to the present invention, the m-phase AC voltage generated by the m-phase AC rotator is once converted to DC by the matrix converter connected to the m power lines connecting the m-phase AC rotator to the inverter. Without being converted, it is directly converted into a single-phase AC voltage and output from the outlet unit to the outside. Also, the single-phase AC voltage input from the outlet unit is boosted using the matrix converter and the coil of the m-phase AC rotating machine, and the battery is charged by the boosted boosted voltage.

したがって、この発明によれば、従来の交流−交流変換装置が備えていたリアクトルやコンデンサが不要であり、さらに、外部の単相交流電圧を用いて高電圧の車載バッテリを充電するための昇圧コンバータも不要であるので、車両を小型化できる。また、リアクトルによる騒音も無くなるので車両の静粛性が向上する。   Therefore, according to the present invention, the reactor and the capacitor provided in the conventional AC-AC converter are unnecessary, and further, the boost converter for charging a high-voltage vehicle battery using an external single-phase AC voltage Is also unnecessary, so the vehicle can be downsized. Further, since noise caused by the reactor is eliminated, the quietness of the vehicle is improved.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

図1は、この発明による電圧変換装置が搭載された車両の一例として示されるハイブリッド自動車の構成を示す概略図である。   FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a hybrid vehicle shown as an example of a vehicle equipped with a voltage converter according to the present invention.

図1を参照して、ハイブリッド自動車10は、バッテリ12と、パワーコントロールユニット(Power Control Unit、以下「PCU」と称する。)14と、動力出力装置16と、ディファレンシャルギア(Differential Gear、以下「DG」と称する。)18と、前輪20R,20Lと、後輪22R,22Lと、フロントシート24R,24Lと、リアシート26とを備える。   Referring to FIG. 1, a hybrid vehicle 10 includes a battery 12, a power control unit (hereinafter referred to as “PCU”) 14, a power output device 16, a differential gear (hereinafter referred to as “DG”). 18), front wheels 20R and 20L, rear wheels 22R and 22L, front seats 24R and 24L, and a rear seat 26.

バッテリ12は、たとえば、リアシート26の後方に配設される。PCU14は、たとえば、フロントシート24R,24Lの下部に位置するフロア下領域に配設される。動力出力装置16は、たとえば、ダッシュボード28の前方のエンジンルームに配設される。そして、PCU14は、バッテリ12および動力出力装置16と電気的に接続される。動力出力装置16は、DG18と連結される。   The battery 12 is disposed, for example, behind the rear seat 26. The PCU 14 is disposed, for example, in an area below the floor located below the front seats 24R and 24L. The power output device 16 is disposed, for example, in an engine room in front of the dashboard 28. PCU 14 is electrically connected to battery 12 and power output device 16. The power output device 16 is connected to the DG 18.

直流電源であるバッテリ12は、たとえば、ニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池からなり、直流電圧をPCU14へ供給するとともに、PCU14からの直流電圧によって充電される。   The battery 12 that is a DC power source is formed of, for example, a secondary battery such as nickel metal hydride or lithium ion, and supplies a DC voltage to the PCU 14 and is charged by the DC voltage from the PCU 14.

PCU14は、バッテリ12から受ける直流電圧を昇圧し、その昇圧された直流電圧を交流電圧に変換して動力出力装置16に含まれるモータジェネレータ(図示せず、以下同じ。)を駆動制御する。また、PCU14は、動力出力装置16に含まれるモータジェネレータが発電した交流電圧を直流電圧に変換してバッテリ12を充電する。   PCU 14 boosts the DC voltage received from battery 12, converts the boosted DC voltage into an AC voltage, and drives and controls a motor generator (not shown, the same applies hereinafter) included in power output device 16. The PCU 14 charges the battery 12 by converting the AC voltage generated by the motor generator included in the power output device 16 into a DC voltage.

さらに、PCU14は、動力出力装置16に含まれるモータジェネレータが発電した交流電圧を商用交流電圧に変換して商用交流電源として出力することができる。また、さらに、PCU14は、外部から商用交流電圧を受け、その受けた商用交流電圧を昇圧してバッテリ12を充電することができる。このPCU14の構成については、後ほど詳しく説明する。   Further, the PCU 14 can convert the AC voltage generated by the motor generator included in the power output device 16 into a commercial AC voltage and output it as a commercial AC power source. Further, the PCU 14 can receive a commercial AC voltage from the outside and boost the received commercial AC voltage to charge the battery 12. The configuration of the PCU 14 will be described in detail later.

動力出力装置16は、エンジン(図示せず、以下同じ。)および/またはモータジェネレータによる動力をDG18へ出力する。また、動力出力装置16は、前輪20R,20Lの回転力によって発電し、その発電された電力をPCU14に供給する。さらに、動力出力装置16は、エンジンの動力を用いてモータジェネレータによって電力を発電し、その発電された電力をPCU14に供給する。   The power output device 16 outputs power from an engine (not shown, the same applies hereinafter) and / or a motor generator to the DG 18. Further, the power output device 16 generates power by the rotational force of the front wheels 20R and 20L, and supplies the generated power to the PCU 14. Furthermore, the power output device 16 generates electric power by a motor generator using the power of the engine, and supplies the generated electric power to the PCU 14.

DG18は、動力出力装置16から受ける動力を前輪20R,20Lに伝達するとともに、前輪20R,20Lの回転力を動力出力装置16に伝達する。   The DG 18 transmits the power received from the power output device 16 to the front wheels 20R and 20L, and transmits the rotational force of the front wheels 20R and 20L to the power output device 16.

図2は、図1に示したPCU14の主要部の構成を示す回路図である。   FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of a main part of PCU 14 shown in FIG.

図2を参照して、PCU14は、コンバータ32と、インバータ34,36と、マトリックスコンバータ38と、制御装置40と、コンセントユニットACUと、電圧センサ42〜46と、制御コントローラ48と、コンデンサC1,C2と、抵抗Rと、電源ラインL1,L2と、接地ラインL3と、U相ラインLU1,LU2と、V相ラインLV1,LV2と、W相ラインLW1,LW2とを含む。   Referring to FIG. 2, PCU 14 includes converter 32, inverters 34 and 36, matrix converter 38, control device 40, outlet unit ACU, voltage sensors 42 to 46, control controller 48, capacitor C1, and so on. C2, resistor R, power supply lines L1 and L2, ground line L3, U-phase lines LU1 and LU2, V-phase lines LV1 and LV2, and W-phase lines LW1 and LW2.

インバータ34に接続されるモータジェネレータMG1およびインバータ36に接続されるモータジェネレータMG2は、図1に示した動力出力装置16に含まれる。モータジェネレータMG1は、3相交流同期電動発電機であって、U,V,W各相ラインLU1,LV1,LW1に接続され、U,V,W各相ラインLU1,LV1,LW1から受ける交流電力によって駆動力を発生する。また、モータジェネレータMG1は、動力出力装置16に含まれるエンジン(図示せず、以下同じ。)からの動力を交流電力に変換し、その変換した交流電力をU,V,W各相ラインLU1,LV1,LW1へ出力する。   Motor generator MG1 connected to inverter 34 and motor generator MG2 connected to inverter 36 are included in power output device 16 shown in FIG. Motor generator MG1 is a three-phase AC synchronous motor generator and is connected to U, V, W phase lines LU1, LV1, LW1, and receives AC power from U, V, W phase lines LU1, LV1, LW1. To generate a driving force. Motor generator MG1 converts power from an engine (not shown, the same applies hereinafter) included in power output device 16 into AC power, and the converted AC power is converted to U, V, and W phase lines LU1,. Output to LV1 and LW1.

さらに、モータジェネレータMG1は、マトリックスコンバータ38とともに、外部から入力される商用交流電圧を昇圧する昇圧コンバータとしても機能する。すなわち、モータジェネレータMG1は、内部に含まれるコイルを用いて、マトリックスコンバータ38から供給される電流を磁場エネルギーとして蓄積することによってマトリックスコンバータ38から受ける電圧を昇圧し、マトリックスコンバータ38がオフされたタイミングに同期して、U,V,W各相ラインLU1,LV1,LW1にその昇圧した電圧を出力する。そして、この昇圧電圧を用いてバッテリ12が充電される。   Motor generator MG1 also functions as a boost converter that boosts the commercial AC voltage input from the outside together with matrix converter 38. That is, motor generator MG1 boosts the voltage received from matrix converter 38 by accumulating the current supplied from matrix converter 38 as magnetic field energy using a coil included therein, and the timing at which matrix converter 38 is turned off. The boosted voltage is output to each of the U, V, and W phase lines LU1, LV1, and LW1. The battery 12 is charged using this boosted voltage.

モータジェネレータMG2は、3相交流同期電動機であって、U,V,W各相ラインLU2,LV2,LW2に接続される。モータジェネレータMG2は、U,V,W各相ラインLU2,LV2,LW2から受ける交流電力によって駆動力を発生する。なお、モータジェネレータMG1,MG2には、その回転位置を検出するための回転位置センサ50,52が設けられている。   Motor generator MG2 is a three-phase AC synchronous motor and is connected to U, V, and W phase lines LU2, LV2, and LW2. Motor generator MG2 generates driving force by AC power received from U, V, W phase lines LU2, LV2, LW2. Motor generators MG1 and MG2 are provided with rotational position sensors 50 and 52 for detecting their rotational positions.

コンバータ32は、パワートランジスタQ11,Q12と、ダイオードD11,D12と、リアクトルLとからなる。パワートランジスタQ11,Q12は、電源ラインL2と接地ラインL3との間に直列に接続され、制御装置40からの制御信号をベースに受ける。各パワートランジスタQ11,Q12のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すようにダイオードD11,D12がそれぞれ接続される。   Converter 32 includes power transistors Q11 and Q12, diodes D11 and D12, and a reactor L. Power transistors Q11 and Q12 are connected in series between power supply line L2 and ground line L3, and receive a control signal from control device 40 as a base. Diodes D11 and D12 are connected between the collector and emitter of each of the power transistors Q11 and Q12 so that current flows from the emitter side to the collector side.

リアクトルLは、バッテリ12の正極と接続される電源ラインL1に一端が接続され、パワートランジスタQ1のエミッタとパワートランジスタQ2のコレクタとの接続点に他端が接続される。そして、リアクトルLは、パワートランジスタQ12のスイッチング動作に応じてコイルに流される電流を磁場エネルギーとして蓄積することによってバッテリ12からの直流電圧を昇圧し、その昇圧された直流電圧をパワートランジスタQ12がオフされたタイミングに同期してダイオードD11を介して電源ラインL2に供給する。   Reactor L has one end connected to power supply line L1 connected to the positive electrode of battery 12, and the other end connected to a connection point between the emitter of power transistor Q1 and the collector of power transistor Q2. Reactor L boosts the DC voltage from battery 12 by accumulating the current flowing through the coil as magnetic field energy according to the switching operation of power transistor Q12, and power transistor Q12 turns off the boosted DC voltage. The power is supplied to the power supply line L2 via the diode D11 in synchronization with the timing.

このコンバータ32は、制御装置40からの制御信号に基づいて、バッテリ12から受ける直流電圧を昇圧して電源ラインL2に供給する。また、コンバータ32は、インバータ34から受ける直流電圧を降圧してバッテリ12を充電する。   The converter 32 boosts the DC voltage received from the battery 12 based on a control signal from the control device 40 and supplies it to the power supply line L2. Converter 32 steps down the DC voltage received from inverter 34 and charges battery 12.

コンデンサC1は、電源ラインL1と接地ラインL3との間に接続され、電圧変動に起因するバッテリ12およびコンバータ32に対しての影響を低減する。   Capacitor C1 is connected between power supply line L1 and ground line L3, and reduces the influence on battery 12 and converter 32 due to voltage fluctuation.

インバータ34は、U相アーム341、V相アーム342およびW相アーム343からなる。U相アーム341、V相アーム342およびW相アーム343は、電源ラインL2と接地ラインL3との間に並列に接続される。U相アーム341は、直列に接続されたパワートランジスタQ21,Q22からなり、V相アーム342は、直列に接続されたパワートランジスタQ23,Q24からなり、W相アーム343は、直列に接続されたパワートランジスタQ25,Q26からなる。また、各パワートランジスタQ21〜Q26のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードD21〜D26がそれぞれ接続されている。   Inverter 34 includes U-phase arm 341, V-phase arm 342, and W-phase arm 343. U-phase arm 341, V-phase arm 342, and W-phase arm 343 are connected in parallel between power supply line L2 and ground line L3. The U-phase arm 341 includes power transistors Q21 and Q22 connected in series, the V-phase arm 342 includes power transistors Q23 and Q24 connected in series, and the W-phase arm 343 includes power connected in series. It consists of transistors Q25 and Q26. In addition, diodes D21 to D26 that allow current to flow from the emitter side to the collector side are connected between the collectors and emitters of the power transistors Q21 to Q26, respectively.

そして、各相アームにおける各パワートランジスタの接続点は、U,V,W各相ラインLU1,LV1,LW1を介してモータジェネレータMG1の各相コイルの反中性点側にそれぞれ接続されている。   The connection point of each power transistor in each phase arm is connected to the anti-neutral point side of each phase coil of motor generator MG1 via U, V, W phase lines LU1, LV1, LW1, respectively.

このインバータ34は、制御装置40からの制御信号に基づいて、電源ラインL2から受ける直流電圧を交流電圧に変換してU,V,W各相ラインLU1,LV1,LW1へ出力する。また、インバータ34は、U,V,W各相ラインLU1,LV1,LW1から受ける交流電圧を直流電圧に整流して電源ラインL2に供給する。   Based on a control signal from control device 40, inverter 34 converts the DC voltage received from power supply line L2 into an AC voltage and outputs the AC voltage to U, V, and W phase lines LU1, LV1, and LW1. The inverter 34 rectifies the AC voltage received from the U, V, W phase lines LU1, LV1, LW1 into a DC voltage and supplies it to the power supply line L2.

インバータ36は、U相アーム361、V相アーム362およびW相アーム363からなる。U相アーム361、V相アーム362およびW相アーム363は、電源ラインL2と接地ラインL3との間に並列に接続される。U相アーム361は、直列に接続されたパワートランジスタQ31,Q32からなり、V相アーム362は、直列に接続されたパワートランジスタQ33,Q34からなり、W相アーム363は、直列に接続されたパワートランジスタQ35,Q36からなる。また、各パワートランジスタQ31〜Q36のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードD31〜D36がそれぞれ接続されている。   Inverter 36 includes U-phase arm 361, V-phase arm 362, and W-phase arm 363. U-phase arm 361, V-phase arm 362, and W-phase arm 363 are connected in parallel between power supply line L2 and ground line L3. The U-phase arm 361 includes power transistors Q31 and Q32 connected in series, the V-phase arm 362 includes power transistors Q33 and Q34 connected in series, and the W-phase arm 363 includes power connected in series. It consists of transistors Q35 and Q36. Further, diodes D31 to D36 for passing a current from the emitter side to the collector side are connected between the collector and the emitter of each power transistor Q31 to Q36.

そして、インバータ36においても、各相アームにおける各パワートランジスタの接続点は、U,V,W各相ラインLU2,LV2,LW2を介してモータジェネレータMG2の各相コイルの反中性点側にそれぞれ接続されている。   Also in inverter 36, the connection point of each power transistor in each phase arm is on the anti-neutral point side of each phase coil of motor generator MG2 via U, V, W phase lines LU2, LV2, LW2, respectively. It is connected.

このインバータ36は、制御装置40からの制御信号に基づいて、電源ラインL2から受ける直流電圧を交流電圧に変換してU,V,W各相ラインLU2,LV2,LW2へ出力する。   Based on a control signal from control device 40, inverter 36 converts the DC voltage received from power supply line L2 into an AC voltage and outputs the AC voltage to U, V, and W phase lines LU2, LV2, and LW2.

コンデンサC2は、電源ラインL2と接地ラインL3との間に接続され、電圧変動に起因するインバータ34,36およびコンバータ32に対しての影響を低減する。抵抗Rは、電源ラインL2と接地ラインL3との間に接続される放電抵抗である。   Capacitor C2 is connected between power supply line L2 and ground line L3, and reduces the influence on inverters 34 and 36 and converter 32 due to voltage fluctuation. The resistor R is a discharge resistor connected between the power supply line L2 and the ground line L3.

マトリックスコンバータ38は、双方向スイッチング素子SAa,SAb,SBa,SBb,SCa,SCbと、電源ラインLA〜LC,La,Lbとからなる。   The matrix converter 38 includes bidirectional switching elements SAa, SAb, SBa, SBb, SCa, SCb, and power supply lines LA to LC, La, Lb.

電源ラインLA〜LCは、インバータ34のU相ラインLU1,V相ラインLV1,W相ラインLW1にそれぞれ接続される。電源ラインLa,Lbは、後述するコンセントユニットACUに接続される。   Power supply lines LA to LC are connected to U-phase line LU1, V-phase line LV1, and W-phase line LW1 of inverter 34, respectively. The power supply lines La and Lb are connected to an outlet unit ACU described later.

双方向スイッチング素子SAa,SAb,SBa,SBb,SCa,SCbは、2行3列の行列状に配置される。双方向スイッチング素子SAaは、電源ラインLAと電源ラインLaとの間に接続され、双方向スイッチング素子SBaは、電源ラインLBと電源ラインLaとの間に接続され、双方向スイッチング素子SCaは、電源ラインLCと電源ラインLaとの間に接続される。また、双方向スイッチング素子SAbは、電源ラインLAと電源ラインLbとの間に接続され、双方向スイッチング素子SBbは、電源ラインLBと電源ラインLbとの間に接続され、双方向スイッチング素子SCbは、電源ラインLCと電源ラインLbとの間に接続される。   Bidirectional switching elements SAa, SAb, SBa, SBb, SCa, and SCb are arranged in a matrix of 2 rows and 3 columns. Bidirectional switching element SAa is connected between power supply line LA and power supply line La, bidirectional switching element SBa is connected between power supply line LB and power supply line La, and bidirectional switching element SCa is connected to power supply line La. Connected between line LC and power supply line La. Bidirectional switching element SAb is connected between power supply line LA and power supply line Lb, bidirectional switching element SBb is connected between power supply line LB and power supply line Lb, and bidirectional switching element SCb is Are connected between the power supply line LC and the power supply line Lb.

そして、双方向スイッチング素子SAa,SAb,SBa,SBb,SCa,SCbの各々は、制御装置40から受ける制御指令に応じてスイッチング動作を行ない、オン状態のときは、対応する2つの電源ライン間で双方向に電流を通流することができる。また、双方向スイッチング素子SAa,SAb,SBa,SBb,SCa,SCbの各々は、オフ状態のときは、対応する2つの電源ラインを電気的に分離する。   Each of the bidirectional switching elements SAa, SAb, SBa, SBb, SCa, and SCb performs a switching operation in accordance with a control command received from the control device 40, and between two corresponding power supply lines when turned on. Current can be passed in both directions. In addition, each of bidirectional switching elements SAa, SAb, SBa, SBb, SCa, and SCb electrically isolates the corresponding two power supply lines when in the off state.

このマトリックスコンバータ38は、モータジェネレータMG1によって発電されたU,V,W各相電圧VA,VB,VCをそれぞれ電源ラインLA〜LCに受け、その受けた各相電圧VA,VB,VCを用いて商用交流電圧Vabを生成する。すなわち、マトリックスコンバータ38は、従来の3相全波整流インバータ方式のように3相交流を一旦直流に整流せずに、3相交流電圧から単相の商用交流電圧Vabを直接生成する。ここで、商用交流電圧Vabは、電源ラインLaの電圧Vaと電源ラインLbの電圧Vbとの電圧差として電源ラインLa,Lbに出力される。   Matrix converter 38 receives U, V, W phase voltages VA, VB, VC generated by motor generator MG1 on power supply lines LA-LC, respectively, and uses the received phase voltages VA, VB, VC. A commercial AC voltage Vab is generated. That is, the matrix converter 38 directly generates the single-phase commercial AC voltage Vab from the three-phase AC voltage without once rectifying the three-phase AC to DC like the conventional three-phase full-wave rectification inverter system. Here, the commercial AC voltage Vab is output to the power supply lines La and Lb as a voltage difference between the voltage Va of the power supply line La and the voltage Vb of the power supply line Lb.

マトリックスコンバータ38は、制御装置40から制御信号を受け、その制御信号に応じて双方向スイッチング素子SAa,SAb,SBa,SBb,SCa,SCbのスイッチング動作を行なうことによって、各相電圧VA,VB,VCを商用交流電圧Vabに変換し、その変換した商用交流電圧Vabを電源ラインLa,Lbへ出力する。   The matrix converter 38 receives the control signal from the control device 40 and performs the switching operation of the bidirectional switching elements SAa, SAb, SBa, SBb, SCa, SCb in accordance with the control signal, thereby causing the phase voltages VA, VB, VC is converted into commercial AC voltage Vab, and the converted commercial AC voltage Vab is output to power supply lines La and Lb.

また、マトリックスコンバータ38は、外部からコンセントユニットACUに入力される商用交流電圧を電源ラインLa,Lbの電圧差として電源ラインLa,Lbに受け、その受けた商用交流電圧をモータジェネレータMG1の各相コイルを用いて昇圧し、その昇圧した昇圧電圧をインバータ34に供給する。このとき、マトリックスコンバータ38は、モータジェネレータMG1に駆動力を発生させないように、モータジェネレータMG1に対してd軸電流のみを発生させる電圧パターンを生成してモータジェネレータMG1へ出力する。なお、このマトリックスコンバータ38の具体的なスイッチング動作については、後ほど詳しく説明する。   Matrix converter 38 receives the commercial AC voltage input from the outside to outlet unit ACU as a voltage difference between power lines La and Lb on power supply lines La and Lb, and receives the received commercial AC voltage on each phase of motor generator MG1. The voltage is boosted using a coil, and the boosted voltage is supplied to the inverter 34. At this time, matrix converter 38 generates a voltage pattern for generating only d-axis current for motor generator MG1 and outputs the voltage pattern to motor generator MG1 so that motor generator MG1 does not generate a driving force. A specific switching operation of the matrix converter 38 will be described in detail later.

コンセントユニットACUは、マトリックスコンバータ38によって電源ラインLa,Lb間に発生される商用交流電圧Vabを受けて外部へ出力し、または、外部から商用交流電圧を受けて電源ラインLa,Lbに供給するための入出力ソケットである。   The outlet unit ACU receives the commercial AC voltage Vab generated between the power supply lines La and Lb by the matrix converter 38 and outputs it to the outside, or receives the commercial AC voltage from the outside and supplies it to the power supply lines La and Lb. I / O socket.

電圧センサ42は、電源ラインL1と接地ラインL3との電圧差すなわちバッテリ12の端子間電圧を検出し、その検出値を制御装置40へ出力する。電圧センサ44は、電源ラインLaと電源ラインLbとの電圧差を検出し、その検出値を制御装置40へ出力する。また、電圧センサ46は、U,V,W各相ラインLU1,LV1,LW1におけるU,V,W各相電圧VA,VB,VCをそれぞれ検出し、その検出値を制御装置40へ出力する。   Voltage sensor 42 detects the voltage difference between power supply line L 1 and ground line L 3, that is, the voltage across terminals of battery 12, and outputs the detected value to control device 40. The voltage sensor 44 detects a voltage difference between the power supply line La and the power supply line Lb and outputs the detected value to the control device 40. The voltage sensor 46 detects U, V, and W phase voltages VA, VB, and VC in the U, V, and W phase lines LU1, LV1, and LW1, and outputs the detected values to the control device 40.

制御コントローラ48は、バッテリ12の基準電圧Vrefと電圧センサ42によって検出されたバッテリ12の検出電圧との偏差を受け、その偏差を速やかに0とするためのフィードバック制御信号を生成して制御装置40へ出力する。   The control controller 48 receives a deviation between the reference voltage Vref of the battery 12 and the detected voltage of the battery 12 detected by the voltage sensor 42, generates a feedback control signal for quickly setting the deviation to 0, and the control device 40. Output to.

制御装置40は、バッテリ12の端子間電圧の検出値を電圧センサ42から受け、バッテリ12からの直流電圧を昇圧して電源ラインL2に供給する昇圧動作をコンバータ32に行なわせるため、コンバータ32におけるパワートランジスタQ12のスイッチング動作を制御する。また、制御装置40は、インバータ34から電源ラインL2に供給される直流電圧をバッテリ電圧に降圧してバッテリ12を充電するため、コンバータ32におけるパワートランジスタQ11のスイッチング動作を制御する。   Control device 40 receives the detected value of the voltage between terminals of battery 12 from voltage sensor 42, and causes converter 32 to perform a boosting operation that boosts the DC voltage from battery 12 and supplies it to power supply line L2. Controls the switching operation of power transistor Q12. Further, control device 40 controls the switching operation of power transistor Q11 in converter 32 in order to charge battery 12 by reducing the DC voltage supplied from inverter 34 to power supply line L2 to the battery voltage.

さらに、制御装置40は、バッテリ12から供給される電力に基づいてモータトルク指令に応じたトルクをモータジェネレータMG1,MG2に発生させるため、インバータ34,36におけるパワートランジスタQ21〜Q26,Q31〜Q36のスイッチング動作を制御する。また、さらに、制御装置40は、モータジェネレータMG1によって発生された交流電力を直流電力に変換してバッテリ12を充電するため、インバータ34におけるパワートランジスタQ21〜Q26のスイッチング動作を制御する。   Further, control device 40 causes motor generators MG1 and MG2 to generate torque according to the motor torque command based on the electric power supplied from battery 12, so that power transistors Q21 to Q26 and Q31 to Q36 in inverters 34 and 36 Controls the switching operation. Furthermore, control device 40 controls the switching operation of power transistors Q21 to Q26 in inverter 34 in order to charge battery 12 by converting AC power generated by motor generator MG1 to DC power.

また、さらに、制御装置40は、U,V,W各相電圧VA,VB,VCの検出値を電圧センサ46から受け、モータジェネレータMG1によって発生された3相交流電圧を商用交流電圧Vabに変換してコンセントユニットACUに供給するため、マトリックスコンバータ38における双方向スイッチング素子SAa,SAb,SBa,SBb,SCa,SCbのスイッチング動作を制御する。   Furthermore, control device 40 receives the detected values of U, V, W phase voltages VA, VB, VC from voltage sensor 46, and converts the three-phase AC voltage generated by motor generator MG1 into commercial AC voltage Vab. Therefore, the switching operation of the bidirectional switching elements SAa, SAb, SBa, SBb, SCa, SCb in the matrix converter 38 is controlled in order to supply to the outlet unit ACU.

また、さらに、制御装置40は、コンセントユニットACUから入力される商用交流電圧の検出値を電圧センサ44から受け、入力された商用交流電圧を昇圧してバッテリ12を充電するため、マトリックスコンバータ38における双方向スイッチング素子SAa,SAb,SBa,SBb,SCa,SCbのスイッチング動作を制御する。ここで、制御装置40は、モータジェネレータMG1の電気角θ1をモータジェネレータMG1の回転位置センサ50から受け、その電気角θ1を用いてモータジェネレータMG1に対してd軸電流のみを発生させる電圧パターンが生成されるように双方向スイッチング素子SAa,SAb,SBa,SBb,SCa,SCbのスイッチング動作を制御する。   Further, the control device 40 receives the detection value of the commercial AC voltage input from the outlet unit ACU from the voltage sensor 44, boosts the input commercial AC voltage, and charges the battery 12 in the matrix converter 38. The switching operation of the bidirectional switching elements SAa, SAb, SBa, SBb, SCa, SCb is controlled. Here, control device 40 receives electrical angle θ1 of motor generator MG1 from rotational position sensor 50 of motor generator MG1, and uses the electrical angle θ1 to generate a voltage pattern for generating only d-axis current for motor generator MG1. The switching operation of the bidirectional switching elements SAa, SAb, SBa, SBb, SCa, and SCb is controlled so as to be generated.

なお、上記において、マトリックスコンバータ38および制御装置40は、「電圧変換装置」を構成する。   In the above description, the matrix converter 38 and the control device 40 constitute a “voltage conversion device”.

このPCU14においては、コンバータ32は、バッテリ12からの直流電圧を昇圧して電源ラインL2に供給する。インバータ34,36は、電源ラインL2から受ける直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータMG1,MG2をそれぞれ駆動する。また、インバータ34は、モータジェネレータMG1によって発電された交流電圧を直流電圧に整流して電源ラインL2に供給し、コンバータ32は、電源ラインL2からの直流電圧を降圧してバッテリ12に供給する。   In PCU 14, converter 32 boosts the DC voltage from battery 12 and supplies it to power supply line L2. Inverters 34 and 36 convert the DC voltage received from power supply line L2 into an AC voltage, and drive motor generators MG1 and MG2, respectively. Inverter 34 rectifies the AC voltage generated by motor generator MG1 into a DC voltage and supplies it to power supply line L2. Converter 32 steps down the DC voltage from power supply line L2 and supplies it to battery 12.

さらに、このPCU14においては、マトリックスコンバータ38は、モータジェネレータMG1によって発電された3相交流電圧を商用交流電圧Vabに変換してコンセントユニットACUへ出力し、コンセントユニットACUから商用交流電圧を出力することができる。また、さらに、マトリックスコンバータ38は、コンセントユニットACUから入力される商用交流電圧を受け、モータジェネレータMG1のコイルを用いてその受けた商用交流電圧を昇圧する。そして、その昇圧された昇圧電圧は、インバータ34によって整流され、コンバータ32を介してバッテリ12に充電される。   Further, in this PCU 14, matrix converter 38 converts the three-phase AC voltage generated by motor generator MG1 into commercial AC voltage Vab and outputs it to outlet unit ACU, and outputs the commercial AC voltage from outlet unit ACU. Can do. Further, matrix converter 38 receives the commercial AC voltage input from outlet unit ACU, and boosts the received commercial AC voltage using the coil of motor generator MG1. Then, the boosted boosted voltage is rectified by the inverter 34 and charged to the battery 12 via the converter 32.

すなわち、このPCU14においては、モータジェネレータMG1のU,V,W各相ラインLU1,LV1,LW1に接続されるマトリックスコンバータ38を備えることによって、商用交流電圧を生成し、また、外部から受ける商用交流電源によってバッテリ12を充電する電源システムが構築される。   In other words, PCU 14 includes a matrix converter 38 connected to U, V, W phase lines LU1, LV1, LW1 of motor generator MG1, thereby generating a commercial AC voltage and receiving a commercial AC received from the outside. A power supply system that charges the battery 12 with the power supply is constructed.

図3は、図2に示したマトリックスコンバータ38における双方向スイッチング素子SAa,SAb,SBa,SBb,SCa,SCbの構成を示す回路図である。   FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of bidirectional switching elements SAa, SAb, SBa, SBb, SCa, and SCb in matrix converter 38 shown in FIG.

図3を参照して、双方向スイッチング素子SAa,SAb,SBa,SBb,SCa,SCbの各々は、パワートランジスタ62,64と、ダイオード66,68とからなる。パワートランジスタ62,64は、たとえば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)からなる。   Referring to FIG. 3, each of bidirectional switching elements SAa, SAb, SBa, SBb, SCa, and SCb includes power transistors 62 and 64 and diodes 66 and 68. The power transistors 62 and 64 are made of, for example, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor).

パワートランジスタ62は、コレクタが端子70に接続され、ダイオード66のアノードにエミッタが接続され、制御装置40からの制御信号CSをベースに受ける。ダイオード66は、パワートランジスタ62のエミッタにアノードが接続され、カソードが端子72に接続される。   Power transistor 62 has a collector connected to terminal 70, an emitter connected to the anode of diode 66, and receives control signal CS from control device 40 as a base. The diode 66 has an anode connected to the emitter of the power transistor 62 and a cathode connected to the terminal 72.

また、パワートランジスタ64は、コレクタが端子72に接続され、ダイオード68のアノードにエミッタが接続され、制御装置40からの制御信号CSをベースに受ける。ダイオード68は、パワートランジスタ64のエミッタにアノードが接続され、カソードが端子70に接続される。   Power transistor 64 has a collector connected to terminal 72, an emitter connected to the anode of diode 68, and receives control signal CS from control device 40 as a base. The diode 68 has an anode connected to the emitter of the power transistor 64 and a cathode connected to the terminal 70.

そして、パワートランジスタ62とダイオード66との接続点は、パワートランジスタ64とダイオード68との接続点と接続される。端子70,72は、対応する2つの電源ラインにそれぞれ接続される。   A connection point between the power transistor 62 and the diode 66 is connected to a connection point between the power transistor 64 and the diode 68. Terminals 70 and 72 are connected to two corresponding power supply lines, respectively.

この双方向スイッチング素子においては、制御信号CSが活性化されると、パワートランジスタ62がオンし、パワートランジスタ62およびダイオード66を介して端子70から端子72へ電流を流すことができる。また、制御信号CSが活性化されると、パワートランジスタ64もオンし、パワートランジスタ64およびダイオード68を介して端子72から端子70へも電流を流すことができる。   In this bidirectional switching element, when the control signal CS is activated, the power transistor 62 is turned on, and a current can flow from the terminal 70 to the terminal 72 via the power transistor 62 and the diode 66. When the control signal CS is activated, the power transistor 64 is also turned on, and a current can be passed from the terminal 72 to the terminal 70 via the power transistor 64 and the diode 68.

したがって、制御信号CSが活性化されたとき、端子72よりも端子70の方が高電圧のときは、パワートランジスタ62およびダイオード66を介して端子70から端子72へ電流が流れる。なお、ダイオード68には逆バイアスがかかるので、パワートランジスタ64に逆方向の電流は流れない。また、制御信号CSが活性化されたとき、端子70よりも端子72の方が高電圧のときは、パワートランジスタ64およびダイオード68を介して端子72から端子70へ電流が流れる。なお、ダイオード66には逆バイアスがかかるので、パワートランジスタ62に逆方向の電流は流れない。   Therefore, when the control signal CS is activated, if the terminal 70 has a higher voltage than the terminal 72, a current flows from the terminal 70 to the terminal 72 via the power transistor 62 and the diode 66. Since the diode 68 is reverse-biased, no reverse current flows through the power transistor 64. In addition, when the control signal CS is activated, if the voltage at the terminal 72 is higher than that at the terminal 70, a current flows from the terminal 72 to the terminal 70 via the power transistor 64 and the diode 68. Since reverse bias is applied to the diode 66, no reverse current flows through the power transistor 62.

図4は、図2に示したマトリックスコンバータ38における双方向スイッチング素子SAa,SAb,SBa,SBb,SCa,SCbの他の構成を示す回路図である。   FIG. 4 is a circuit diagram showing another configuration of bidirectional switching elements SAa, SAb, SBa, SBb, SCa, and SCb in matrix converter 38 shown in FIG.

図4を参照して、双方向スイッチング素子SAa,SAb,SBa,SBb,SCa,SCbの各々は、パワートランジスタ74,76からなる。パワートランジスタ74,76は、逆阻止機能付きIGBTからなる。この逆阻止機能付きIGBTは、素子に逆方向の電圧がかけられても十分な耐圧を有するものである。   Referring to FIG. 4, each of bidirectional switching elements SAa, SAb, SBa, SBb, SCa, and SCb includes power transistors 74 and 76. The power transistors 74 and 76 are made of IGBTs with a reverse blocking function. This IGBT with a reverse blocking function has a sufficient withstand voltage even when a reverse voltage is applied to the element.

パワートランジスタ74は、コレクタおよびエミッタがそれぞれ端子70,72に接続され、制御装置40からの制御信号CSをベースに受ける。パワートランジスタ76は、コレクタおよびエミッタがそれぞれ端子72,70に接続され、制御装置40からの制御信号CSをベースに受ける。   Power transistor 74 has a collector and an emitter connected to terminals 70 and 72, respectively, and receives control signal CS from control device 40 as a base. Power transistor 76 has a collector and an emitter connected to terminals 72 and 70, respectively, and receives control signal CS from control device 40 as a base.

この双方向スイッチング素子においては、制御信号CSが活性化されると、パワートランジスタ74,76がいずれもオンする。したがって、制御信号CSが活性化されたとき、端子72よりも端子70の方が高電圧のときは、パワートランジスタ74を介して端子70から端子72へ電流が流れる。なお、パワートランジスタ76には逆バイアスがかかるが、パワートランジスタ76は、逆耐圧を有するので、素子が破壊されることはない。また、制御信号CSが活性化されたとき、端子70よりも端子72の方が高電圧のときは、パワートランジスタ76を介して端子72から端子70へ電流が流れる。なお、パワートランジスタ74には逆バイアスがかかるが、パワートランジスタ74も、逆耐圧を有するので、素子が破壊されることはない。   In this bidirectional switching element, when the control signal CS is activated, both the power transistors 74 and 76 are turned on. Therefore, when the control signal CS is activated, when the voltage at the terminal 70 is higher than that at the terminal 72, a current flows from the terminal 70 to the terminal 72 via the power transistor 74. Although the power transistor 76 is reverse-biased, the power transistor 76 has a reverse breakdown voltage, so that the element is not destroyed. Further, when the control signal CS is activated, when the voltage at the terminal 72 is higher than that at the terminal 70, a current flows from the terminal 72 to the terminal 70 via the power transistor 76. Although a reverse bias is applied to the power transistor 74, the power transistor 74 also has a reverse breakdown voltage, so that the element is not destroyed.

図5は、図2に示したマトリックスコンバータ38によって商用交流電圧Vabが生成される際の制御装置40の動作を説明するためのフローチャートである。   FIG. 5 is a flowchart for explaining the operation of control device 40 when commercial AC voltage Vab is generated by matrix converter 38 shown in FIG.

図5を参照して、制御装置40は、所定のサンプリングタイミングになると、電圧センサ46によって検出されたU,V,W各相電圧VA,VB,VCを電圧センサ46から受ける(ステップS1)。そして、制御装置40は、検出されたU,V,W各相電圧VA,VB,VCから最大電圧Vmaxおよび最小電圧Vminを下式によって算出する(ステップS2)。   Referring to FIG. 5, control device 40 receives U, V, W phase voltages VA, VB, VC detected by voltage sensor 46 from voltage sensor 46 at a predetermined sampling timing (step S1). Then, the control device 40 calculates the maximum voltage Vmax and the minimum voltage Vmin from the detected U, V, W phase voltages VA, VB, VC by the following equation (step S2).

Figure 2005269801
Figure 2005269801

ここで、max(VA,VB,VC)は、VA,VB,VCのうちの最大値を表し、min(VA,VB,VC)は、VA,VB,VCのうちの最小値を表す。   Here, max (VA, VB, VC) represents the maximum value of VA, VB, VC, and min (VA, VB, VC) represents the minimum value of VA, VB, VC.

最大電圧Vmaxおよび最小電圧Vminが算出されると、制御装置40は、最大電圧Vmaxと最小電圧Vminとの電圧差が、このタイミングで出力すべき商用交流電圧Vabの絶対値よりも大きいか否かを判定する(ステップS3)。最大電圧Vmaxと最小電圧Vminとの電圧差が出力すべき商用交流電圧Vabの絶対値以下であると判定されたときは、U,V,W各相電圧VA,VB,VCから商用交流電圧Vabを生成できないので、制御装置40は、処理を終了する。   When maximum voltage Vmax and minimum voltage Vmin are calculated, control device 40 determines whether or not the voltage difference between maximum voltage Vmax and minimum voltage Vmin is greater than the absolute value of commercial AC voltage Vab to be output at this timing. Is determined (step S3). When it is determined that the voltage difference between the maximum voltage Vmax and the minimum voltage Vmin is equal to or less than the absolute value of the commercial AC voltage Vab to be output, the commercial AC voltage Vab is obtained from the U, V, W phase voltages VA, VB, VC. Cannot be generated, the control device 40 ends the process.

ステップS3において、最大電圧Vmaxと最小電圧Vminとの電圧差が出力すべき商用交流電圧Vabよりも大きいと判定されると、制御装置40は、最大電圧Vmaxと最小電圧Vminとの電圧差から商用交流電圧Vabを双方向スイッチング素子によって生成するためのデューティ比mを算出する(ステップS4)。ここで、デューティ比mは、下式によって算出される。   If it is determined in step S3 that the voltage difference between the maximum voltage Vmax and the minimum voltage Vmin is larger than the commercial AC voltage Vab to be output, the control device 40 determines the commercial voltage from the voltage difference between the maximum voltage Vmax and the minimum voltage Vmin. A duty ratio m for generating the AC voltage Vab by the bidirectional switching element is calculated (step S4). Here, the duty ratio m is calculated by the following equation.

Figure 2005269801
Figure 2005269801

デューティ比mが算出されると、制御装置40は、双方向スイッチング素子SAa,SAb,SBa,SBb,SCa,SCbの各々のデューティ比Mを決定する。制御装置40は、出力する商用交流電圧Vabが正値であるか否かを判定し(ステップS5)、Vabが正値のとき、デューティ比Mを下式によって決定する(ステップS6)。   When the duty ratio m is calculated, the control device 40 determines the duty ratio M of each of the bidirectional switching elements SAa, SAb, SBa, SBb, SCa, and SCb. The control device 40 determines whether or not the commercial AC voltage Vab to be output is a positive value (step S5). When the Vab is a positive value, the duty ratio M is determined by the following equation (step S6).

Figure 2005269801
Figure 2005269801

ここで、M[Xy]は、双方向スイッチング素子SXy(XはA,B,Cのいずれかであり、yはa,bのいずれかである。)のデューティ比を表す。また、δ(VX)は“X”を表し、たとえば、Vmax=VAのとき、δ(Vmax)は“A”となる。   Here, M [Xy] represents the duty ratio of the bidirectional switching element SXy (X is any one of A, B, and C, and y is any one of a and b). Also, δ (VX) represents “X”. For example, when Vmax = VA, δ (Vmax) is “A”.

なお、(4)式によってデューティ比Mが決定される双方向スイッチング素子以外の双方向スイッチング素子は、デューティ比を0(スイッチをオフ)とする。   Note that the bidirectional switching elements other than the bidirectional switching element whose duty ratio M is determined by the equation (4) have a duty ratio of 0 (switch is off).

一方、ステップS3において、Vabが0以下であると判定されると、制御装置40は、デューティ比Mを下式によって決定する(ステップS7)。   On the other hand, when it is determined in step S3 that Vab is 0 or less, control device 40 determines duty ratio M by the following equation (step S7).

Figure 2005269801
Figure 2005269801

なお、(5)式によってデューティ比Mが決定される双方向スイッチング素子以外の双方向スイッチング素子は、デューティ比を0とする。   Note that the bidirectional switching element other than the bidirectional switching element in which the duty ratio M is determined by the equation (5) has a duty ratio of 0.

そして、スイッチングする双方向スイッチング素子のデューティ比Mが決定されると、制御装置40は、所定のキャリア周期の間、対応する双方向スイッチング素子へデューティ比Mの制御信号を出力する(ステップS8)。   When the duty ratio M of the bidirectional switching element to be switched is determined, the control device 40 outputs a control signal of the duty ratio M to the corresponding bidirectional switching element for a predetermined carrier period (step S8). .

これにより、出力すべき商用交流電圧Vabが正値のときは、最大電圧の電源ラインから電源ラインLaに電流が流れ、外部負荷に供給された電流は、電源ラインLbから最小電圧の電源ラインに流されてモータジェネレータMG1に還流される。一方、出力すべき商用交流電圧Vabが0以下のときは、最大電圧の電源ラインから電源ラインLbに電流が流れ、外部負荷に供給された電流は、電源ラインLaから最小電圧の電源ラインに流されてモータジェネレータMG1に還流される。そして、電流を流す双方向スイッチング素子は、デューティ比mでスイッチング動作を行なうので、最大電圧Vmaxと最小電圧Vminとの電圧差から所望の商用交流電圧Vabが生成される。   Thus, when the commercial AC voltage Vab to be output is positive, a current flows from the maximum voltage power line to the power line La, and the current supplied to the external load is transferred from the power line Lb to the minimum voltage power line. Then, it is returned to motor generator MG1. On the other hand, when the commercial AC voltage Vab to be output is 0 or less, current flows from the maximum voltage power line to the power line Lb, and current supplied to the external load flows from the power line La to the minimum voltage power line. Is then returned to motor generator MG1. Since the bidirectional switching element that conducts current performs a switching operation with a duty ratio m, a desired commercial AC voltage Vab is generated from the voltage difference between the maximum voltage Vmax and the minimum voltage Vmin.

なお、制御装置40は、モータジェネレータMG1から出力されるU,V,W各相電圧VA,VB,VCを所定のサンプリング周期ごとに検出し、所定のキャリア周期における各双方向スイッチング素子のデューティ比Mを決定するが、サンプリング周期は、デューティ比を決定するための周期であり、キャリア周期は、決定されたデューティ比で双方向スイッチング素子のスイッチングが行なわれる周期であって、両周期は、同じである必要はない。一般に、キャリア周期は、サンプリング周期よりも短く設定される。   Control device 40 detects U, V, and W phase voltages VA, VB, and VC output from motor generator MG1 for each predetermined sampling period, and the duty ratio of each bidirectional switching element in a predetermined carrier period. M is determined, the sampling period is a period for determining the duty ratio, the carrier period is a period in which the bidirectional switching element is switched at the determined duty ratio, and both the periods are the same. Need not be. In general, the carrier period is set shorter than the sampling period.

図6は、図2に示したマトリックスコンバータ38によって商用交流電圧Vabが生成される際のマトリックスコンバータ38の動作の一例を説明するための動作波形図である。   FIG. 6 is an operation waveform diagram for explaining an example of the operation of matrix converter 38 when commercial AC voltage Vab is generated by matrix converter 38 shown in FIG.

図6を参照して、期間tCは、キャリア周期を表し、マトリックスコンバータ38は、このキャリア周期の期間、制御装置40によって決定されたデューティ比Mでスイッチング動作を行なう。また、ここでは、デューティ比を算出するサンプリング周期は、キャリア周期と同じとするが、上述したように、サンプリング周期は、キャリア周期と必ずしも同じである必要はない。   Referring to FIG. 6, a period tC represents a carrier period, and matrix converter 38 performs a switching operation with a duty ratio M determined by control device 40 during this carrier period. Here, the sampling period for calculating the duty ratio is the same as the carrier period. However, as described above, the sampling period is not necessarily the same as the carrier period.

時刻t1において、U相電圧VA=90V、V相電圧VB=−10V、W相電圧VC=50Vであったとすると、制御装置40は、(1),(2)式により最大電圧Vmax=VA=90V、および最小電圧Vmin=VB=−10Vを算出する。そして、この時刻t1において出力すべき出力電圧Vabが30Vであるとすると、制御装置40は、(3)式によりデューティ比m=30V/(90V−(−10V))=0.3を算出する。   Assuming that the U-phase voltage VA = 90 V, the V-phase voltage VB = −10 V, and the W-phase voltage VC = 50 V at time t1, the control device 40 determines that the maximum voltage Vmax = VA = 90V and the minimum voltage Vmin = VB = −10V are calculated. If the output voltage Vab to be output at time t1 is 30V, the control device 40 calculates the duty ratio m = 30V / (90V − (− 10V)) = 0.3 by the equation (3). .

そして、制御装置40は、(4)式によって、双方向スイッチング素子SAa,SBbのデューティ比を0.3、その他の双方向スイッチング素子のデューティ比を0と決定し、時刻t1〜t2のキャリア周期tC内において各双方向スイッチング素子が上記のデューティ比でスイッチング動作を行なうようにマトリックスコンバータ38へ制御信号を出力する。そうすると、双方向スイッチング素子SAa,SBbは、制御装置40からの制御信号に応じて、時刻t1〜t2のキャリア周期tCに対して0.3の割合でオンし、このタイミングにおける所望の商用交流電圧V(30V)が生成される。   Then, the control device 40 determines the duty ratio of the bidirectional switching elements SAa and SBb as 0.3 and the duty ratio of the other bidirectional switching elements as 0 according to the equation (4), and the carrier period at time t1 to t2. A control signal is output to the matrix converter 38 so that each bidirectional switching element performs a switching operation with the above-described duty ratio within tC. Then, bidirectional switching elements SAa and SBb are turned on at a rate of 0.3 with respect to carrier period tC at times t1 to t2 in accordance with a control signal from control device 40, and a desired commercial AC voltage at this timing. V (30 V) is generated.

図7は、図6に示したフローチャートにおける時刻t1〜t2の電流の流れを示した回路図である。なお、コンセントユニットACUには、このPCU14から商用交流電力の供給を受ける外部機器が接続されているとする。また、図7では、図2に示したインバータ36およびモータジェネレータMG2については、図示を省略している。   FIG. 7 is a circuit diagram showing the flow of current at times t1 to t2 in the flowchart shown in FIG. It is assumed that an external device that receives supply of commercial AC power from the PCU 14 is connected to the outlet unit ACU. In FIG. 7, the illustration of the inverter 36 and the motor generator MG2 shown in FIG. 2 is omitted.

図7を参照して、双方向スイッチング素子SAa,SBbがオンし、その他の双方向スイッチング素子SAb,SBa,SCa,SCbはオフしている。そうすると、モータジェネレータMG1において最大電圧を発生しているU相コイルから電流が出力され、その出力された電流は、電源ラインLA、双方向スイッチング素子SAaおよび電源ラインLaを介してコンセントユニットACUに供給される。そして、コンセントユニットACUに接続された外部機器に電流が流れ、その電流は、電源ラインLb、双方向スイッチング素子SBbおよび電源ラインLBを介して、モータジェネレータMG1において最小電圧を発生しているV相コイルに還流される。   Referring to FIG. 7, bidirectional switching elements SAa, SBb are turned on, and other bidirectional switching elements SAb, SBa, SCa, SCb are turned off. Then, a current is output from the U-phase coil generating the maximum voltage in motor generator MG1, and the output current is supplied to outlet unit ACU via power supply line LA, bidirectional switching element SAa, and power supply line La. Is done. Then, a current flows through an external device connected to the outlet unit ACU, and the current flows through the power supply line Lb, the bidirectional switching element SBb, and the power supply line LB. The V phase is generating the minimum voltage in the motor generator MG1. Returned to the coil.

再び図6を参照して、次のサンプリングタイミングである時刻t2において、U相電圧VA=30V、V相電圧VB=−40V、W相電圧VC=40Vであったとすると、制御装置40は、(1),(2)式により最大電圧Vmax=VC=40V、および最小電圧Vmin=VB=−40Vを算出する。そして、この時刻t2において出力すべき出力電圧Vabが40Vであるとすると、制御装置40は、(3)式によりデューティ比m=40V/(40V−(−40V))=0.5を算出する。   Referring to FIG. 6 again, assuming that the U-phase voltage VA = 30 V, the V-phase voltage VB = −40 V, and the W-phase voltage VC = 40 V at time t2, which is the next sampling timing, The maximum voltage Vmax = VC = 40V and the minimum voltage Vmin = VB = −40V are calculated from the equations 1) and (2). If the output voltage Vab to be output at time t2 is 40V, the control device 40 calculates the duty ratio m = 40V / (40V − (− 40V)) = 0.5 from the equation (3). .

そして、制御装置40は、(4)式によって、双方向スイッチング素子SCa,SBbのデューティ比を0.5、その他の双方向スイッチング素子のデューティ比を0と決定し、時刻t2〜t3のキャリア周期tC内において各双方向スイッチング素子が上記のデューティ比でスイッチング動作を行なうようにマトリックスコンバータ38へ制御信号を出力する。そうすると、双方向スイッチング素子SCa,SBbは、制御装置40からの制御信号に応じて、時刻t2〜t3のキャリア周期tCに対して0.5の割合でオンし、このタイミングにおける所望の商用交流電圧V(40V)が生成される。   Then, the control device 40 determines the duty ratio of the bidirectional switching elements SCa and SBb as 0.5 and the duty ratio of the other bidirectional switching elements as 0 according to the equation (4), and the carrier period at time t2 to t3. A control signal is output to the matrix converter 38 so that each bidirectional switching element performs a switching operation with the above-described duty ratio within tC. Then, bidirectional switching elements SCa and SBb are turned on at a rate of 0.5 with respect to carrier period tC at times t2 to t3 in accordance with a control signal from control device 40, and a desired commercial AC voltage at this timing. V (40V) is generated.

図8は、図6に示したフローチャートにおける時刻t2〜t3の電流の流れを示した回路図である。なお、この図8でも、図2に示したインバータ36およびモータジェネレータMG2については、図示を省略している。   FIG. 8 is a circuit diagram showing a current flow at times t2 to t3 in the flowchart shown in FIG. In FIG. 8, the inverter 36 and motor generator MG2 shown in FIG. 2 are not shown.

図8を参照して、双方向スイッチング素子SCa,SBbがオンし、その他の双方向スイッチング素子SAa,SAb,SBa,SCbはオフしている。そうすると、モータジェネレータMG1において最大電圧を発生しているW相コイルから電流が出力され、その出力された電流は、電源ラインLC、双方向スイッチング素子SCaおよび電源ラインLaを介してコンセントユニットACUに供給される。そして、コンセントユニットACUに接続された外部機器に電流が流れ、その電流は、電源ラインLb、双方向スイッチング素子SBbおよび電源ラインLBを介して、モータジェネレータMG1において最小電圧を発生しているV相コイルに還流される。   Referring to FIG. 8, bidirectional switching elements SCa and SBb are turned on, and other bidirectional switching elements SAa, SAb, SBa and SCb are turned off. Then, a current is output from the W-phase coil generating the maximum voltage in motor generator MG1, and the output current is supplied to outlet unit ACU via power supply line LC, bidirectional switching element SCa, and power supply line La. Is done. Then, a current flows through an external device connected to the outlet unit ACU, and the current flows through the power supply line Lb, the bidirectional switching element SBb, and the power supply line LB. Returned to the coil.

なお、再び図6を参照して、この図6では、双方向スイッチング素子は、キャリア周期内の最初にオンされるが、双方向スイッチング素子がオンするタイミングは、必ずしもキャリア周期内の最初である必要はない。双方向スイッチング素子のオンタイミングは、たとえば、キャリア周期内の後半であったり、キャリア周期内の前半と後半とに分けるなどしてもよい。   Referring to FIG. 6 again, in FIG. 6, the bidirectional switching element is turned on first in the carrier period, but the timing when the bidirectional switching element is turned on is not necessarily the first in the carrier period. There is no need. The on-timing of the bidirectional switching element may be divided into, for example, the second half in the carrier cycle or the first half and the second half in the carrier cycle.

図9は、図2に示した実施の形態1における制御装置40において、外部から入力された商用交流電圧を昇圧する昇圧機能を説明するための機能ブロック図である。   FIG. 9 is a functional block diagram for explaining a boosting function for boosting the commercial AC voltage input from the outside in control device 40 in the first embodiment shown in FIG.

図9を参照して、制御装置40は、電圧演算部82と、デューティ比演算部84と、スイッチング制御部86とからなる。電圧演算部82は、モータジェネレータMG1の電気角θ1をモータジェネレータMG1の回転位置センサ50から受け、その電気角θ1におけるU,V,W各相の電圧Vu,Vv,Vwを演算する。U,V,W各相の電圧Vu,Vv,Vwは、下式(6)によって算出される。   Referring to FIG. 9, control device 40 includes voltage calculation unit 82, duty ratio calculation unit 84, and switching control unit 86. Voltage calculation unit 82 receives electrical angle θ1 of motor generator MG1 from rotational position sensor 50 of motor generator MG1, and calculates voltages Vu, Vv, and Vw of U, V, and W phases at electrical angle θ1. The voltages Vu, Vv, Vw of the U, V, W phases are calculated by the following equation (6).

Figure 2005269801
Figure 2005269801

ここで、Raは、モータパラメータであり、idは、モータジェネレータMG1に流れる電流値である。   Here, Ra is a motor parameter, and id is a current value flowing through the motor generator MG1.

デューティ比演算部84は、電圧演算部82によって算出されたU,V,W各相の電圧Vu,Vv,Vwを電圧演算部82から受け、電圧センサ44によって検出された商用交流電圧Vabを電圧センサ44から受ける。そして、デューティ比演算部84は、検出された商用交流電圧Vabの大きさが所定電圧Vlow(Vlow>0)よりも大きいとき、モータジェネレータMG1に対してd軸電流のみを発生させるためのデューティ比Du,Dv,Dwを下式(7)〜(13)によって演算する。   The duty ratio calculation unit 84 receives the voltages Vu, Vv, and Vw of the U, V, and W phases calculated by the voltage calculation unit 82 from the voltage calculation unit 82, and receives the commercial AC voltage Vab detected by the voltage sensor 44 as a voltage. Received from sensor 44. Duty ratio calculation unit 84 generates a duty ratio for generating only d-axis current for motor generator MG1 when the magnitude of detected commercial AC voltage Vab is larger than a predetermined voltage Vlow (Vlow> 0). Du, Dv, and Dw are calculated by the following equations (7) to (13).

Figure 2005269801
Figure 2005269801

ここで、V*は、所望のバッテリ電圧を表わし、tCは、キャリア周期を表わす。   Where V * represents the desired battery voltage and tC represents the carrier period.

上記において、検出された商用交流電圧Vabの大きさが所定電圧Vlowよりも大きいときに限りデューティ比の演算を行なうのは、商用交流電圧Vabの大きさが所定電圧Vlow以下であると、デューティ比を1(常時スイッチをオン)としても所望のバッテリ電圧V*まで昇圧することができないからである。   In the above description, the duty ratio is calculated only when the detected magnitude of the commercial AC voltage Vab is larger than the predetermined voltage Vlow when the magnitude of the commercial AC voltage Vab is equal to or lower than the predetermined voltage Vlow. This is because the voltage cannot be boosted to the desired battery voltage V * even if 1 is set to 1 (the switch is always on).

上記の(9)〜(13)式の考え方は、以下のとおりである。すなわち、(9)式によって、(8)式により算出された最小電圧Vminから所望のバッテリ電圧V*まで昇圧するための最大デューティ比D*が算出される。そして、(10)式によって、モータジェネレータMG1に対してd軸電流のみを発生させるための各相の電圧比が算出され、(11)〜(13)式において、(10)式により算出された電圧比を(9)式により算出される最大デューティ比D*に掛け合わせることによって、所望の昇圧を達成し、かつ、モータジェネレータMG1に対してd軸電流のみしか発生させない電圧パターンを発生させるためのデューティ比Du,Dv,Dwが算出される。   The concept of the above equations (9) to (13) is as follows. That is, the maximum duty ratio D * for boosting from the minimum voltage Vmin calculated by the equation (8) to the desired battery voltage V * is calculated by the equation (9). Then, the voltage ratio of each phase for generating only the d-axis current to motor generator MG1 is calculated by equation (10), and calculated by equation (10) in equations (11) to (13). Multiplying the voltage ratio by the maximum duty ratio D * calculated by equation (9) to achieve a desired boost and generate a voltage pattern that generates only d-axis current for motor generator MG1. The duty ratios Du, Dv, and Dw are calculated.

スイッチング制御部86は、マトリックスコンバータ38のスイッチングパターンを決定し、その決定したスイッチングパターンに基づく制御信号をマトリックスコンバータ38へ出力する。具体的には、スイッチング制御部86は、以下のようにしてスイッチングパターンを決定する。   The switching control unit 86 determines the switching pattern of the matrix converter 38 and outputs a control signal based on the determined switching pattern to the matrix converter 38. Specifically, the switching control unit 86 determines the switching pattern as follows.

(1)U相スイッチパターン
商用交流電圧Vab×電圧Vuの符号が正のとき、(11)式によって算出されたデューティ比Duで双方向スイッチング素子SAa,SBb,SCbをスイッチングさせる。その他の双方向スイッチング素子は、オフとする。
(1) U-phase switch pattern When the sign of the commercial AC voltage Vab × voltage Vu is positive, the bidirectional switching elements SAa, SBb, SCb are switched with the duty ratio Du calculated by the equation (11). Other bidirectional switching elements are turned off.

一方、商用交流電圧Vab×電圧Vuの符号が負のときは、デューティ比Duで双方向スイッチング素子SAb,SBa,SCaをスイッチングさせる。その他の双方向スイッチング素子は、オフとする。   On the other hand, when the sign of commercial AC voltage Vab × voltage Vu is negative, bidirectional switching elements SAb, SBa, and SCa are switched with a duty ratio Du. Other bidirectional switching elements are turned off.

(2)V相スイッチパターン
商用交流電圧Vab×電圧Vvの符号が正のとき、(12)式によって算出されたデューティ比Dvで双方向スイッチング素子SBa,SCb,SAbをスイッチングさせる。その他の双方向スイッチング素子は、オフとする。
(2) V-phase switch pattern When the sign of the commercial AC voltage Vab × voltage Vv is positive, the bidirectional switching elements SBa, SCb, SAb are switched with the duty ratio Dv calculated by the equation (12). Other bidirectional switching elements are turned off.

一方、商用交流電圧Vab×電圧Vvの符号が負のときは、デューティ比Dvで双方向スイッチング素子SBb,SCa,SAaをスイッチングさせる。その他の双方向スイッチング素子は、オフとする。   On the other hand, when the sign of commercial AC voltage Vab × voltage Vv is negative, bidirectional switching elements SBb, SCa, SAa are switched with duty ratio Dv. Other bidirectional switching elements are turned off.

(3)W相スイッチパターン
商用交流電圧Vab×電圧Vwの符号が正のとき、(13)式によって算出されたデューティ比Dwで双方向スイッチング素子SCa,SAb,SBbをスイッチングさせる。その他の双方向スイッチング素子は、オフとする。
(3) W-phase switch pattern When the sign of the commercial AC voltage Vab × voltage Vw is positive, the bidirectional switching elements SCa, SAb, SBb are switched with the duty ratio Dw calculated by the equation (13). Other bidirectional switching elements are turned off.

一方、商用交流電圧Vab×電圧Vwの符号が負のときは、デューティ比Dwで双方向スイッチング素子SCb,SAa,SBaをスイッチングさせる。その他の双方向スイッチング素子は、オフとする。   On the other hand, when the sign of commercial AC voltage Vab × voltage Vw is negative, bidirectional switching elements SCb, SAa, SBa are switched at duty ratio Dw. Other bidirectional switching elements are turned off.

そして、スイッチング制御部86は、キャリア周期tCごとに上記のU,V,W各相スイッチパターンを繰り返し行なう。これによって、モータジェネレータMG1に対してd軸電流のみを発生させることができる。   Then, the switching control unit 86 repeatedly performs the U, V, and W phase switch patterns for each carrier period tC. Thus, only d-axis current can be generated for motor generator MG1.

図10は、図2に示した実施の形態1における制御装置40において、外部から入力される商用交流電圧Vabが昇圧される際のマトリックスコンバータ38の動作波形図である。   FIG. 10 is an operation waveform diagram of matrix converter 38 when commercial AC voltage Vab input from the outside is boosted in control device 40 in the first embodiment shown in FIG.

図10を参照して、時刻t1において、最大電圧Vmax=Vu、最小電圧Vmin=|Vw|であったとする。また、このときのU,V,W各相の電圧Vu,Vv,Vwの符号は、それぞれ正,負,負であり、商用交流電圧Vabの符号は、正であったとする。   Referring to FIG. 10, assume that at time t1, maximum voltage Vmax = Vu and minimum voltage Vmin = | Vw |. In addition, the signs of the voltages Vu, Vv, and Vw of the U, V, and W phases at this time are positive, negative, and negative, respectively, and the sign of the commercial AC voltage Vab is positive.

制御装置40は、時刻t1〜t3までのキャリア周期tCの期間、デューティ比をDuとする。ここで、(10)式よりru=1であるから、デューティ比Du=D*×tCとなる。そして、Vab×Vuの符号が正であるから、制御装置40は、デューティ比Duで双方向スイッチング素子SAa,SBb,SCbをスイッチングさせる。   The controller 40 sets the duty ratio to Du during the period of the carrier cycle tC from time t1 to time t3. Here, since ru = 1 from the equation (10), the duty ratio Du = D * × tC. Since the sign of Vab × Vu is positive, control device 40 switches bidirectional switching elements SAa, SBb, and SCb with duty ratio Du.

制御装置40は、時刻t3〜t6までのキャリア周期tCの期間は、デューティ比をDvとする。ここで、(10)式よりrvは1よりも小さいから、デューティ比Dv<D*×tCとなる。そして、Vab×Vvの符号が負であるから、制御装置40は、デューティ比Dvで双方向スイッチング素子SBb,SCa,SAaをスイッチングさせる。   The control device 40 sets the duty ratio to Dv during the carrier cycle tC from time t3 to time t6. Here, since rv is smaller than 1 from the equation (10), the duty ratio Dv <D * × tC. Since the sign of Vab × Vv is negative, the control device 40 switches the bidirectional switching elements SBb, SCa, SAa with the duty ratio Dv.

制御装置40は、時刻t6〜t9までのキャリア周期tCの期間は、デューティ比をDwとする。ここで、(10)式よりrwはrvよりもさらに小さく、デューティ比Dw<Dv<D*×tCとなる。そして、Vab×Vwの符号が負であるから、制御装置40は、デューティ比Dwで双方向スイッチング素子SCb,SAa,SBaをスイッチングさせる。   The control device 40 sets the duty ratio to Dw during the period of the carrier cycle tC from time t6 to time t9. Here, from equation (10), rw is even smaller than rv, and the duty ratio Dw <Dv <D * × tC. Since the sign of Vab × Vw is negative, control device 40 switches bidirectional switching elements SCb, SAa, SBa with duty ratio Dw.

図11は、図2に示した実施の形態1における制御装置40において、外部から入力される商用交流電圧が昇圧される際の電流の流れを示した回路図である。なお、図11では、図10に示した時刻t1〜t2における電流の流れが一例として示されている。   FIG. 11 is a circuit diagram showing a current flow when the commercial AC voltage input from the outside is boosted in control device 40 in the first embodiment shown in FIG. In addition, in FIG. 11, the flow of the electric current in the time t1-t2 shown in FIG. 10 is shown as an example.

図11を参照して、コンセントユニットACUから商用交流電力が入力され、双方向スイッチング素子SAa,SBb,SCbがオンする。そうすると、電流は、コンセントユニットACUから電源ラインLa、双方向スイッチング素子SAa、電源ラインLA、U相ラインLU1、モータジェネレータMG1のU相コイルへと流れる。そして、その後、電流は、モータジェネレータMG1の中性点からV,W各相コイルに流れ、V,W各相ラインLV1,LW1、電源ラインLB,LC、双方向スイッチング素子SBb,SCb、および電源ラインLbを介してコンセントユニットACUに還流する。   Referring to FIG. 11, commercial AC power is input from outlet unit ACU, and bidirectional switching elements SAa, SBb, and SCb are turned on. Then, current flows from outlet unit ACU to power supply line La, bidirectional switching element SAa, power supply line LA, U-phase line LU1, and U-phase coil of motor generator MG1. Thereafter, current flows from the neutral point of motor generator MG1 to the V and W phase coils, V and W phase lines LV1 and LW1, power supply lines LB and LC, bidirectional switching elements SBb and SCb, and a power supply. It returns to the outlet unit ACU via the line Lb.

そして、図10に示した時刻t2において、それまでオンしていた双方向スイッチング素子SAa,SBb,SCbがオフすると、モータジェネレータMG1の各相コイルに蓄積された磁場エネルギーが放出され、インバータ34のV,W各相上アームのダイオードD23,D25を介して電源ラインL2に昇圧された昇圧電圧が出力される。この昇圧電圧は、コンバータ32によってバッテリ12のバッテリ電圧に降圧され、バッテリ12が充電される。   Then, at time t2 shown in FIG. 10, when bidirectional switching elements SAa, SBb, SCb that have been turned on are turned off, the magnetic field energy accumulated in each phase coil of motor generator MG1 is released, and inverter 34 The boosted voltage boosted to the power supply line L2 is output via the diodes D23 and D25 of the upper arms of the V and W phases. The boosted voltage is stepped down to the battery voltage of the battery 12 by the converter 32, and the battery 12 is charged.

なお、再び図10を参照して、この図10では、双方向スイッチング素子は、キャリア周期内の最初にオンされているが、双方向スイッチング素子がオンするタイミングは、必ずしもキャリア周期内の最初である必要はない。   Referring to FIG. 10 again, in FIG. 10, the bidirectional switching element is turned on first in the carrier period, but the timing when the bidirectional switching element is turned on is not necessarily the first in the carrier period. There is no need.

以上のように、この実施の形態1によれば、2×3個の双方向スイッチング素子からなるマトリックスコンバータ38によって、モータジェネレータMG1によって発電された3相交流電圧が一旦直流に変換されることなく商用交流電圧に直接変換されるので、電力変換効率が向上する。また、商用交流電圧を出力するための専用インバータや、従来の交流−交流変換装置が備えていたリアクトルやコンデンサが不要となるので、ハイブリッド自動車10を小型化できる。さらに、リアクトルによる騒音も無くなるので、ハイブリッド自動車10の静粛性が向上する。   As described above, according to the first embodiment, the three-phase AC voltage generated by motor generator MG1 is not once converted into DC by matrix converter 38 including 2 × 3 bidirectional switching elements. Since it is directly converted into commercial AC voltage, power conversion efficiency is improved. In addition, since the dedicated inverter for outputting the commercial AC voltage and the reactor and capacitor provided in the conventional AC-AC converter are not required, the hybrid vehicle 10 can be reduced in size. Furthermore, since noise due to the reactor is eliminated, the quietness of the hybrid vehicle 10 is improved.

また、この実施の形態1によれば、コンセントユニットACUから入力される商用交流電圧がマトリックスコンバータ38およびモータジェネレータMG1のコイルを用いて昇圧され、その昇圧された昇圧電圧によってバッテリ12が充電されるので、外部の商用交流電源を用いて商用交流電圧よりも高電圧のバッテリ12を充電することができる。そして、商用交流電圧よりも高電圧のバッテリ12を充電するための昇圧コンバータが不要であるので、ハイブリッド自動車10を小型化できる。   According to the first embodiment, commercial AC voltage input from outlet unit ACU is boosted using matrix converter 38 and motor generator MG1 coil, and battery 12 is charged by the boosted boosted voltage. Therefore, the battery 12 having a higher voltage than the commercial AC voltage can be charged using an external commercial AC power supply. And since the boost converter for charging the battery 12 whose voltage is higher than the commercial AC voltage is not required, the hybrid vehicle 10 can be reduced in size.

また、この実施の形態1によれば、コンセントユニットACUから入力される商用交流電圧を用いてバッテリ12を充電するとき、モータジェネレータMG1に対してd軸電流のみを発生させる電圧パターンが生成されるので、モータジェネレータMG1において回転トルクは発生しない。したがって、安全性に十分に配慮した自動車が実現される。   According to the first embodiment, when battery 12 is charged using a commercial AC voltage input from outlet unit ACU, a voltage pattern that generates only d-axis current for motor generator MG1 is generated. Therefore, no rotational torque is generated in motor generator MG1. Therefore, an automobile with sufficient consideration for safety is realized.

[実施の形態2]
実施の形態1では、外部から入力される商用交流電圧によってバッテリ12を充電するとき、マトリックスコンバータ38は、モータジェネレータMG1に駆動力を発生させないように、モータジェネレータMG1に対してd軸電流のみを発生させる電圧パターンを出力する。
[Embodiment 2]
In Embodiment 1, when battery 12 is charged with a commercial AC voltage input from the outside, matrix converter 38 supplies only d-axis current to motor generator MG1 so that motor generator MG1 does not generate a driving force. Outputs the voltage pattern to be generated.

この実施の形態2では、外部から入力される商用交流電圧によってバッテリ12を充電するとき、マトリックスコンバータ38は、モータジェネレータMG1に対して右回りの回転磁界を発生させる電圧パターンと左回りの回転磁界を発生させる電圧パターンとを交互に出力する。これによって、瞬間的にはモータジェネレータMG1に駆動力を発生し得るが、全体的に見ればモータジェネレータMG1に駆動力は発生しない。したがって、この実施の形態2では、実施の形態1では必要であったモータジェネレータMG1の電気角θ1を用いる必要がない。   In the second embodiment, when battery 12 is charged with a commercial AC voltage input from the outside, matrix converter 38 generates a voltage pattern that generates a clockwise rotating magnetic field for motor generator MG1 and a counterclockwise rotating magnetic field. And a voltage pattern for generating Thereby, a driving force can be instantaneously generated in the motor generator MG1, but no driving force is generated in the motor generator MG1 as a whole. Therefore, in this second embodiment, it is not necessary to use electric angle θ1 of motor generator MG1 that was necessary in the first embodiment.

実施の形態2におけるハイブリッド自動車およびPCUの全体構成は、図1および図2に示した実施の形態1の構成と同じである。そして、実施の形態2におけるPCUは、実施の形態1におけるPCU14の制御装置40において、外部から入力された商用交流電圧を昇圧する昇圧機能がPCU14と異なるのみで、その他の機能はPCU14と同じである。   The overall configuration of the hybrid vehicle and the PCU in the second embodiment is the same as that of the first embodiment shown in FIGS. The PCU in the second embodiment is different from the PCU 14 in the boosting function for boosting the commercial AC voltage input from the outside in the control device 40 of the PCU 14 in the first embodiment, and the other functions are the same as the PCU 14. is there.

図12は、実施の形態2における制御装置40Aにおいて、外部から入力された商用交流電圧を昇圧する昇圧機能を説明するための機能ブロック図である。   FIG. 12 is a functional block diagram for explaining a boosting function for boosting a commercial AC voltage input from the outside in control device 40A in the second embodiment.

図12を参照して、制御装置40Aは、デューティ比演算部92と、スイッチング制御部94とからなる。デューティ比演算部92は、電圧センサ44によって検出された商用交流電圧Vabを電圧センサ44から受ける。そして、デューティ比演算部92は、検出された商用交流電圧Vabの大きさが所定電圧Vlow(Vlow>0)よりも大きいとき、下式(14)〜(16)によってデューティ比Dを演算する。   Referring to FIG. 12, control device 40 </ b> A includes a duty ratio calculation unit 92 and a switching control unit 94. Duty ratio calculation unit 92 receives commercial AC voltage Vab detected by voltage sensor 44 from voltage sensor 44. When the detected commercial AC voltage Vab is larger than the predetermined voltage Vlow (Vlow> 0), the duty ratio calculation unit 92 calculates the duty ratio D using the following equations (14) to (16).

Figure 2005269801
Figure 2005269801

ここで、V*は、所望のバッテリ電圧を表わし、tCは、キャリア周期を表わす。そして、上記において、検出された商用交流電圧Vabの大きさが所定電圧Vlowよりも大きいときに限りデューティ比の演算を行なうのは、実施の形態1で述べたとおりである。   Where V * represents the desired battery voltage and tC represents the carrier period. In the above, as described in the first embodiment, the duty ratio is calculated only when the detected commercial AC voltage Vab is larger than the predetermined voltage Vlow.

上記の(14)〜(16)式の考え方は、以下のとおりである。すなわち、(14)式によって、所定電圧Vlowから所望のバッテリ電圧V*まで昇圧するための最大デューティ比D*が算出される。そして、(15)式によって、所定電圧Vlowと商用交流電圧Vabとの電圧比rが算出され、(16)式において、(15)式により算出された電圧比rを(14)式により算出される最大デューティ比D*に掛け合わせることによって、所望の昇圧を達成するためのデューティ比Dが算出される。   The concept of the above equations (14) to (16) is as follows. That is, the maximum duty ratio D * for boosting from the predetermined voltage Vlow to the desired battery voltage V * is calculated by the equation (14). Then, the voltage ratio r between the predetermined voltage Vlow and the commercial AC voltage Vab is calculated by the expression (15). In the expression (16), the voltage ratio r calculated by the expression (15) is calculated by the expression (14). By multiplying the maximum duty ratio D *, a duty ratio D for achieving a desired boost is calculated.

スイッチング制御部94は、マトリックスコンバータ38のスイッチングパターンを決定し、その決定したスイッチングパターンに基づく制御信号をマトリックスコンバータ38へ出力する。具体的には、スイッチング制御部94は、以下のようにしてスイッチングパターンを決定する。   The switching control unit 94 determines the switching pattern of the matrix converter 38 and outputs a control signal based on the determined switching pattern to the matrix converter 38. Specifically, the switching control unit 94 determines the switching pattern as follows.

(1)右回りスイッチパターン
商用交流電圧Vabの符号が正のとき、(16)式によって算出されたデューティ比Dで、下記の(i)〜(iii)の各々の組合せからなる双方向スイッチング素子をキャリア周期tCごとに(i)〜(iii)の順にスイッチングさせる。
(i)双方向スイッチング素子SAa,SBb
(ii)双方向スイッチング素子SBa,SCb
(iii)双方向スイッチング素子SCa,SAb
一方、商用交流電圧Vabの符号が負のときは、デューティ比Dで、下記の(iv)〜(vi)の各々の組合せからなる双方向スイッチング素子をキャリア周期tCごとに(iv)〜(vi)の順にスイッチングさせる。
(iv)双方向スイッチング素子SAb,SBa
(v)双方向スイッチング素子SBb,SCa
(vi)双方向スイッチング素子SCb,SAa
これによって、モータジェネレータMG1を電気角にして右回りに1回転させる電圧パターンを発生させることができる。
(1) Clockwise switch pattern When the sign of the commercial AC voltage Vab is positive, the bidirectional switching element comprising the following combinations (i) to (iii) with the duty ratio D calculated by the equation (16) Are switched in the order of (i) to (iii) every carrier cycle tC.
(I) Bidirectional switching elements SAa and SBb
(Ii) Bidirectional switching elements SBa, SCb
(Iii) Bidirectional switching element SCa, SAb
On the other hand, when the sign of the commercial AC voltage Vab is negative, the bidirectional switching element composed of a combination of each of the following (iv) to (vi) with the duty ratio D is set to (iv) to (vi) for each carrier cycle tC. ) Are switched in this order.
(Iv) Bidirectional switching elements SAb, SBa
(V) Bidirectional switching element SBb, SCa
(Vi) Bidirectional switching element SCb, SAa
Thus, it is possible to generate a voltage pattern that causes motor generator MG1 to rotate clockwise by an electrical angle.

(2)左回りスイッチパターン
商用交流電圧Vabの符号が正のとき、デューティ比Dで、下記の(vii)〜(ix)の各々の組合せからなる双方向スイッチング素子をキャリア周期tCごとに(vii)〜(ix)の順にスイッチングさせる。
(vii)双方向スイッチング素子SBa,SAb
(viii)双方向スイッチング素子SAa,SCb
(ix)双方向スイッチング素子SCa,SBb
一方、商用交流電圧Vabの符号が負のときは、デューティ比Dで、下記の(x)〜(xii)の各々の組合せからなる双方向スイッチング素子をキャリア周期tCごとに(x)〜(xii)の順にスイッチングさせる。
(x)双方向スイッチング素子SBb,SAa
(xi)双方向スイッチング素子SAb,SCa
(xii)双方向スイッチング素子SCb,SBa
これによって、モータジェネレータMG1を電気角にして左回りに1回転させる電圧パターンを発生させることができる。
(2) Counterclockwise switch pattern When the sign of the commercial AC voltage Vab is positive, a bidirectional switching element composed of a combination of the following (vii) to (ix) with a duty ratio D is set for each carrier period tC (vii ) To (ix) in this order.
(Vii) Bidirectional switching elements SBa, SAb
(Viii) Bidirectional switching elements SAa and SCb
(Ix) Bidirectional switching element SCa, SBb
On the other hand, when the sign of the commercial AC voltage Vab is negative, the bidirectional switching element composed of a combination of the following (x) to (xii) with the duty ratio D is changed to (x) to (xiii) for each carrier cycle tC. ) Are switched in this order.
(X) Bidirectional switching element SBb, SAa
(Xi) Bidirectional switching elements SAb, SCa
(Xii) Bidirectional switching element SCb, SBa
Thus, it is possible to generate a voltage pattern that causes motor generator MG1 to rotate counterclockwise with an electrical angle.

そして、スイッチング制御部94は、上記の右回りスイッチパターンと左回りスイッチパターンとを交互に繰り返し行なう。   Then, the switching control unit 94 repeatedly performs the clockwise switch pattern and the counterclockwise switch pattern described above alternately.

図13は、実施の形態2における制御装置40Aにおいて、外部から入力される商用交流電圧Vabが昇圧される際のマトリックスコンバータ38の動作波形図である。ここで、この図13では、商用交流電圧Vabが正であるタイミングの動作波形が代表的に示されている。   FIG. 13 is an operation waveform diagram of matrix converter 38 when commercial AC voltage Vab input from the outside is boosted in control device 40A in the second embodiment. Here, in FIG. 13, an operation waveform at a timing when the commercial AC voltage Vab is positive is representatively shown.

図13を参照して、制御装置40Aは、時刻t1〜t10までの3キャリア周期の期間、上述した右回りスイッチパターンによってマトリックスコンバータ38の各双方向スイッチング素子をスイッチングさせる。すなわち、商用交流電圧Vabは正であるので、制御装置40Aは、時刻t1〜t4までのキャリア周期tCの期間、デューティ比Dで双方向スイッチング素子SAa,SBbをスイッチングさせる。そして、制御装置40Aは、時刻t4〜t7までのキャリア周期tCの期間、デューティ比Dで双方向スイッチング素子SBa,SCbをスイッチングさせる。さらに、制御装置40Aは、時刻t7〜t10までのキャリア周期tCの期間、デューティ比Dで双方向スイッチング素子SCa,SAbをスイッチングさせる。   Referring to FIG. 13, control device 40 </ b> A switches each bidirectional switching element of matrix converter 38 by the above-described clockwise switch pattern during a period of three carrier periods from time t <b> 1 to t <b> 10. That is, since commercial AC voltage Vab is positive, control device 40A switches bidirectional switching elements SAa and SBb at duty ratio D during a carrier cycle tC from time t1 to time t4. Then, control device 40A switches bidirectional switching elements SBa and SCb at duty ratio D during a carrier cycle tC from time t4 to time t7. Furthermore, the control device 40A switches the bidirectional switching elements SCa and SAb with the duty ratio D during the carrier cycle tC from time t7 to t10.

続いて、制御装置40Aは、時刻t10〜t19までの3キャリア周期の期間、上述した左回りスイッチパターンによってマトリックスコンバータ38の各双方向スイッチング素子をスイッチングさせる。すなわち、商用交流電圧Vabは正であるので、制御装置40Aは、時刻t10〜t13までのキャリア周期tCの期間、デューティ比Dで双方向スイッチング素子SBa,SAbをスイッチングさせる。そして、制御装置40Aは、時刻t13〜t16までのキャリア周期tCの期間、デューティ比Dで双方向スイッチング素子SAa,SCbをスイッチングさせる。さらに、制御装置40Aは、時刻t16〜t19までのキャリア周期tCの期間、デューティ比Dで双方向スイッチング素子SCa,SBbをスイッチングさせる。   Subsequently, the control device 40A switches each bidirectional switching element of the matrix converter 38 by the above-described counterclockwise switch pattern during the period of three carrier periods from time t10 to t19. That is, since commercial AC voltage Vab is positive, control device 40A switches bidirectional switching elements SBa and SAb at duty ratio D during the period of carrier cycle tC from time t10 to time t13. Then, control device 40A switches bidirectional switching elements SAa and SCb at duty ratio D during the period of carrier cycle tC from time t13 to time t16. Further, control device 40A switches bidirectional switching elements SCa and SBb at duty ratio D during the period of carrier cycle tC from time t16 to t19.

図14は、実施の形態2における制御装置40Aにおいて、外部から入力される商用交流電圧が昇圧される際の電流の流れを示した回路図である。なお、図14では、図13に示した時刻t1〜t2における電流の流れが一例として示されている。   FIG. 14 is a circuit diagram showing a current flow when the commercial AC voltage input from the outside is boosted in control device 40A in the second embodiment. In FIG. 14, the current flow at time t <b> 1 to t <b> 2 illustrated in FIG. 13 is illustrated as an example.

図14を参照して、コンセントユニットACUから商用交流電力が入力され、双方向スイッチング素子SAa,SBbがオンする。そうすると、電流は、コンセントユニットACUから電源ラインLa、双方向スイッチング素子SAa、電源ラインLA、U相ラインLU1、モータジェネレータMG1のU相コイルへと流れる。そして、その後、電流は、モータジェネレータMG1の中性点からV相コイルに流れ、V相ラインLV1、電源ラインLB、双方向スイッチング素子SBb、および電源ラインLbを介してコンセントユニットACUに還流する。   Referring to FIG. 14, commercial AC power is input from outlet unit ACU, and bidirectional switching elements SAa and SBb are turned on. Then, current flows from outlet unit ACU to power supply line La, bidirectional switching element SAa, power supply line LA, U-phase line LU1, and U-phase coil of motor generator MG1. Thereafter, current flows from the neutral point of motor generator MG1 to the V-phase coil, and returns to outlet unit ACU via V-phase line LV1, power supply line LB, bidirectional switching element SBb, and power supply line Lb.

そして、図13に示した時刻t2において、それまでオンしていた双方向スイッチング素子SAa,SBbがオフすると、モータジェネレータMG1のU,V各相コイルに蓄積された磁場エネルギーが放出され、インバータ34のV相上アームのダイオードD23を介して電源ラインL2に昇圧された昇圧電圧が出力される。この昇圧電圧は、コンバータ32によってバッテリ12のバッテリ電圧に降圧され、バッテリ12が充電される。   Then, at time t2 shown in FIG. 13, when bidirectional switching elements SAa and SBb that have been turned on are turned off, the magnetic field energy accumulated in the U and V phase coils of motor generator MG1 is released, and inverter 34 The boosted voltage boosted to the power supply line L2 is output via the diode D23 of the V-phase upper arm. The boosted voltage is stepped down to the battery voltage of the battery 12 by the converter 32, and the battery 12 is charged.

なお、再び図13を参照して、この図13でも、双方向スイッチング素子は、キャリア周期内の最初にオンされているが、双方向スイッチング素子がオンするタイミングは、必ずしもキャリア周期内の最初である必要はない。   Referring to FIG. 13 again, in this FIG. 13 as well, the bidirectional switching element is turned on first in the carrier period, but the timing when the bidirectional switching element is turned on is not necessarily the first in the carrier period. There is no need.

以上のように、この実施の形態2によれば、コンセントユニットACUから入力される商用交流電圧を用いてバッテリ12を充電するとき、モータジェネレータMG1に対して右回りの回転磁界を発生させる電圧パターンと左回りの回転磁界を発生させる電圧パターンとが交互に生成されるので、モータジェネレータMG1において全体的な回転トルクは発生しない。したがって、安全性に十分に配慮した車両が実現される。また、モータジェネレータMG1の回転位置をセンサによって検出することなく、上記電圧パターンを生成することができる。   As described above, according to the second embodiment, when battery 12 is charged using the commercial AC voltage input from outlet unit ACU, voltage pattern for generating a clockwise rotating magnetic field for motor generator MG1. And a voltage pattern that generates a counterclockwise rotating magnetic field are alternately generated, so that no overall rotational torque is generated in motor generator MG1. Therefore, a vehicle with sufficient consideration for safety is realized. Further, the voltage pattern can be generated without detecting the rotational position of motor generator MG1 by a sensor.

なお、上記の各実施の形態においては、この発明による電圧変換装置が搭載される車両としてハイブリッド自動車の場合を代表的に例示して説明したが、この発明の適用範囲は、ハイブリッド自動車に限られるものではない。一般に、発電可能な多相交流回転機にこの発明による電圧変換装置を接続することによって商用交流電圧を生成することができ、また、多相交流回転機によって充電されるバッテリが備えられるときは、商用交流電源を用いて商用交流電圧よりも高電圧にバッテリを充電することができる。   In each of the above embodiments, the case where a hybrid vehicle is representatively described as a vehicle on which the voltage conversion device according to the present invention is mounted has been exemplified. However, the scope of application of the present invention is limited to a hybrid vehicle. It is not a thing. In general, a commercial AC voltage can be generated by connecting a voltage conversion device according to the present invention to a multiphase AC rotating machine capable of generating electricity, and when a battery charged by the multiphase AC rotating machine is provided, The battery can be charged to a voltage higher than the commercial AC voltage using a commercial AC power supply.

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and is intended to include meanings equivalent to the scope of claims for patent and all modifications within the scope.

この発明による電圧変換装置が搭載された車両の一例として示されるハイブリッド自動車の構成を示す概略図である。1 is a schematic diagram showing a configuration of a hybrid vehicle shown as an example of a vehicle equipped with a voltage conversion device according to the present invention. 図1に示すPCUの主要部の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the principal part of PCU shown in FIG. 図2に示すマトリックスコンバータにおける双方向スイッチング素子の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the bidirectional | two-way switching element in the matrix converter shown in FIG. 図2に示すマトリックスコンバータにおける双方向スイッチング素子の他の構成を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing another configuration of the bidirectional switching element in the matrix converter shown in FIG. 2. 図2に示すマトリックスコンバータによって商用交流電圧が生成される際の制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。3 is a flowchart for explaining the operation of the control device when a commercial AC voltage is generated by the matrix converter shown in FIG. 2. 図2に示すマトリックスコンバータによって商用交流電圧が生成される際のマトリックスコンバータの動作の一例を説明するための動作波形図である。FIG. 3 is an operation waveform diagram for explaining an example of an operation of the matrix converter when a commercial AC voltage is generated by the matrix converter shown in FIG. 2. 図6に示すフローチャートにおける時刻t1〜t2の電流の流れを示した回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram showing a current flow at times t1 to t2 in the flowchart shown in FIG. 6. 図6に示すフローチャートにおける時刻t2〜t3の電流の流れを示した回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram showing a current flow at times t2 to t3 in the flowchart shown in FIG. 6. 図2に示す実施の形態1における制御装置において、外部から入力された商用交流電圧を昇圧する昇圧機能を説明するための機能ブロック図である。FIG. 3 is a functional block diagram for explaining a boosting function for boosting a commercial AC voltage input from the outside in the control device in the first embodiment shown in FIG. 2. 図2に示す実施の形態1における制御装置において、外部から入力される商用交流電圧が昇圧される際のマトリックスコンバータの動作波形図である。FIG. 4 is an operation waveform diagram of the matrix converter when the commercial AC voltage input from the outside is boosted in the control device in the first embodiment shown in FIG. 2. 図2に示す実施の形態1における制御装置において、外部から入力される商用交流電圧が昇圧される際の電流の流れを示した回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a current flow when a commercial AC voltage input from the outside is boosted in the control device according to the first embodiment illustrated in FIG. 2. 実施の形態2における制御装置において、外部から入力された商用交流電圧を昇圧する昇圧機能を説明するための機能ブロック図である。FIG. 10 is a functional block diagram for explaining a boosting function for boosting a commercial AC voltage input from the outside in the control device according to the second embodiment. 実施の形態2における制御装置において、外部から入力される商用交流電圧が昇圧される際のマトリックスコンバータの動作波形図である。In the control apparatus in Embodiment 2, it is an operation | movement waveform diagram of a matrix converter when the commercial alternating voltage input from the outside is stepped up. 実施の形態2における制御装置において、外部から入力される商用交流電圧が昇圧される際の電流の流れを示した回路図である。In the control apparatus in Embodiment 2, it is the circuit diagram which showed the flow of the electric current when the commercial alternating voltage input from the outside is stepped up.

符号の説明Explanation of symbols

10 ハイブリッド自動車、12 バッテリ、14 PCU、16 動力出力装置、18 DG、20R,20L 前輪、22R,22L 後輪、24R,24L フロントシート、26 リアシート、28 ダッシュボード、32 コンバータ、34,36 インバータ、38 マトリックスコンバータ、40,40A 制御装置、42〜46 電圧センサ、48 制御コントローラ、50,52 回転位置センサ、62,64,74,76,Q11,Q12,Q21〜Q26,Q31〜Q36 パワートランジスタ、66,68,D21〜D26,D31〜D36 ダイオード、70,72 端子、82 電圧演算部、84,92 デューティ比演算部、86,94 スイッチング制御部、341,361 U相アーム、342,362 V相アーム、343,363 W相アーム、C1,C2 コンデンサ、L1,L2,LA〜LC,La,Lb 電源ライン、L3 接地ライン、LU1,LU2 U相ライン、LV1,LV2 V相ライン、LW1,LW2 W相ライン、MG1,MG2 モータジェネレータ、ACU コンセントユニット、L リアクトル、SAa,SAb,SBa,SBb,SCa,SCb 双方向スイッチング素子。   10 hybrid vehicle, 12 battery, 14 PCU, 16 power output device, 18 DG, 20R, 20L front wheel, 22R, 22L rear wheel, 24R, 24L front seat, 26 rear seat, 28 dashboard, 32 converter, 34, 36 inverter, 38 matrix converter, 40, 40A control device, 42-46 voltage sensor, 48 control controller, 50, 52 rotational position sensor, 62, 64, 74, 76, Q11, Q12, Q21-Q26, Q31-Q36 power transistor, 66 , 68, D21 to D26, D31 to D36 Diode, 70, 72 terminals, 82 Voltage calculation unit, 84, 92 Duty ratio calculation unit, 86, 94 Switching control unit, 341, 361 U-phase arm, 342, 362 V-phase arm 3 3,363 W-phase arm, C1, C2 capacitor, L1, L2, LA to LC, La, Lb Power line, L3 Ground line, LU1, LU2 U-phase line, LV1, LV2 V-phase line, LW1, LW2 W-phase line , MG1, MG2 Motor generator, ACU outlet unit, L reactor, SAa, SAb, SBa, SBb, SCa, SCb Bidirectional switching element.

Claims (14)

m相(mは2以上の自然数)交流電圧を受け、その受けたm相交流電圧を単相交流電圧に変換して出力するマトリックスコンバータと、
前記マトリックスコンバータの動作を制御する制御装置とを備える電圧変換装置。
a matrix converter that receives an m-phase (m is a natural number greater than or equal to 2) AC voltage, converts the received m-phase AC voltage into a single-phase AC voltage, and outputs it;
A voltage converter comprising: a control device that controls the operation of the matrix converter.
前記マトリックスコンバータは、
前記m相交流電圧の各相電圧をそれぞれ受けるm本の第1の電源ラインと、
前記単相交流電圧を線間電圧として出力する2本の第2の電源ラインと、
前記m本の第1の電源ラインと前記2本の第2の電源ラインとの間にそれぞれ設けられ、各々が前記制御装置からの制御信号に応じてスイッチング動作を行なうm×2個の双方向スイッチング素子とを含む、請求項1に記載の電圧変換装置。
The matrix converter is
M first power supply lines that receive each phase voltage of the m-phase AC voltage;
Two second power supply lines for outputting the single-phase AC voltage as a line voltage;
M × 2 bidirectionals provided between the m first power supply lines and the two second power supply lines, respectively, each performing a switching operation in response to a control signal from the control device. The voltage converter according to claim 1, comprising a switching element.
前記制御装置は、所定のタイミングにおいて、前記m相交流電圧のうち最大相電圧および最小相電圧をそれぞれ受ける第1および第2の電源ラインを選択し、その選択した第1および第2の電源ラインと前記単相交流電圧を線間電圧として出力する第3および第4の電源ラインとの間にそれぞれ設けられる各双方向スイッチング素子が所定のデューティ比で動作するように前記マトリックスコンバータを制御し、
前記マトリックスコンバータは、前記制御装置からの制御信号に応じて、前記第1および第2の電源ラインにそれぞれ受ける前記最大相電圧および前記最小相電圧の電圧差を前記単相交流電圧に変換して前記第3および第4の電源ラインへ出力する、請求項1に記載の電圧変換装置。
The control device selects first and second power supply lines that receive the maximum phase voltage and the minimum phase voltage, respectively, of the m-phase AC voltage at a predetermined timing, and the selected first and second power supply lines. And each of the bidirectional switching elements provided between the third and fourth power supply lines for outputting the single-phase AC voltage as a line voltage, and controlling the matrix converter so as to operate at a predetermined duty ratio,
The matrix converter converts a voltage difference between the maximum phase voltage and the minimum phase voltage received by the first and second power supply lines into the single-phase AC voltage in accordance with a control signal from the control device. The voltage converter according to claim 1, wherein the voltage converter outputs to the third and fourth power supply lines.
前記制御装置は、そのときに出力すべき前記単相交流電圧の符号に応じて、前記選択した第1の電源ラインと前記第3または第4の電源ラインとの間に設けられる第1のスイッチング素子、および前記選択した第2の電源ラインと前記第4または第3の電源ラインとの間に設けられる第2のスイッチング素子が前記所定のデューティ比で動作し、かつ、その他のスイッチング素子がオフするように前記マトリックスコンバータを制御する、請求項3に記載の電圧変換装置。   The control device performs a first switching provided between the selected first power supply line and the third or fourth power supply line in accordance with the sign of the single-phase AC voltage to be output at that time. And a second switching element provided between the selected second power supply line and the fourth or third power supply line operates at the predetermined duty ratio, and other switching elements are turned off. The voltage converter according to claim 3, wherein the matrix converter is controlled to do so. 前記制御装置は、前記最大相電圧および前記最小相電圧の電圧差がそのときに出力すべき前記単相交流電圧の絶対値以下であるとき、前記マトリックスコンバータの制御を停止する、請求項3または請求項4に記載の電圧変換装置。   The control device stops the control of the matrix converter when a voltage difference between the maximum phase voltage and the minimum phase voltage is equal to or less than an absolute value of the single-phase AC voltage to be output at that time. The voltage converter according to claim 4. 前記制御装置は、前記最大相電圧および前記最小相電圧の電圧差とそのときに出力すべき前記単相交流電圧の電圧値とに基づいて前記所定のデューティ比を演算し、その演算された所定のデューティ比で前記第1および第2のスイッチング素子が動作するように前記マトリックスコンバータを制御する、請求項3から請求項5のいずれか1項に記載の電圧変換装置。   The control device calculates the predetermined duty ratio based on a voltage difference between the maximum phase voltage and the minimum phase voltage and a voltage value of the single-phase AC voltage to be output at that time, and calculates the predetermined 6. The voltage converter according to claim 3, wherein the matrix converter is controlled so that the first and second switching elements operate at a duty ratio of 5. 前記制御装置は、前記最大相電圧および前記最小相電圧の電圧差とそのときに出力すべき前記単相交流電圧の絶対値との比を前記所定のデューティ比として演算する、請求項6に記載の電圧変換装置。   The said control apparatus calculates the ratio of the voltage difference of the said maximum phase voltage and the said minimum phase voltage, and the absolute value of the said single phase alternating voltage which should be output at that time as said predetermined | prescribed duty ratio. Voltage converter. 前記単相交流電圧は、商用交流電圧である、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の電圧変換装置。   The voltage converter according to any one of claims 1 to 7, wherein the single-phase AC voltage is a commercial AC voltage. m相(mは2以上の自然数)交流電圧を発電するm相交流回転機と、
前記m相交流回転機に接続され、前記m相交流回転機によって発電された前記m相交流電圧を受ける請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の電圧変換装置とを備える車両。
m-phase AC rotating machine for generating m-phase (m is a natural number of 2 or more) AC voltage;
A vehicle comprising the voltage conversion device according to any one of claims 1 to 8, wherein the vehicle is connected to the m-phase AC rotating machine and receives the m-phase AC voltage generated by the m-phase AC rotating machine.
直流電源と、
m相(mは2以上の自然数)交流電圧を発電するm相交流回転機と、
前記直流電源と前記m相交流回転機との間に設けられるインバータと、
前記m相交流回転機を前記インバータと接続する電力ラインに接続される請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の電圧変換装置と、
前記電圧変換装置に接続され、単相交流電圧を入出力するためのコンセントユニットとを備え、
前記コンセントユニットから入力される単相交流電圧が、前記電力ラインを介して前記マトリックスコンバータに接続される前記m相交流回転機のコイルと前記マトリックスコンバータとを用いて昇圧されるように、前記制御装置は、前記マトリックスコンバータの動作をさらに制御し、
前記直流電源は、前記m相交流回転機のコイルと前記マトリックスコンバータとを用いて昇圧された昇圧電圧によって充電される、車両。
DC power supply,
m-phase AC rotating machine for generating m-phase (m is a natural number of 2 or more) AC voltage;
An inverter provided between the DC power source and the m-phase AC rotating machine;
The voltage converter according to any one of claims 1 to 8, wherein the voltage converter is connected to a power line that connects the m-phase AC rotating machine to the inverter.
Connected to the voltage conversion device, comprising a outlet unit for inputting and outputting a single-phase AC voltage,
The control is performed so that a single-phase AC voltage input from the outlet unit is boosted by using a coil of the m-phase AC rotating machine connected to the matrix converter via the power line and the matrix converter. The apparatus further controls the operation of the matrix converter;
The DC power supply is charged by a boosted voltage boosted using a coil of the m-phase AC rotating machine and the matrix converter.
前記制御装置は、前記コンセントユニットから入力される単相交流電圧が所定値よりも小さいとき、前記マトリックスコンバータの制御を停止する、請求項10に記載の車両。   The vehicle according to claim 10, wherein the control device stops the control of the matrix converter when a single-phase AC voltage input from the outlet unit is smaller than a predetermined value. 前記m相交流回転機の回転位置を検出する回転位置センサをさらに備え、
前記制御装置は、前記コンセントユニットから入力される単相交流電圧を用いて前記直流電源を充電するとき、前記回転位置センサによって検出される前記m相交流回転機の回転位置に基づいて、前記m相交流回転機に対してd軸電流のみを発生させる電圧パターンとなるように前記マトリックスコンバータを制御する、請求項10または請求項11に記載の車両。
A rotation position sensor for detecting a rotation position of the m-phase AC rotating machine;
The control device, when charging the DC power supply using a single-phase AC voltage input from the outlet unit, based on the rotational position of the m-phase AC rotating machine detected by the rotational position sensor, the m The vehicle according to claim 10 or 11, wherein the matrix converter is controlled to have a voltage pattern that generates only a d-axis current for a phase AC rotating machine.
前記制御装置は、前記コンセントユニットから入力される単相交流電圧を用いて前記直流電源を充電するとき、前記m相交流回転機に右回りの回転磁界と左回りの回転磁界とを交互に発生させる電圧パターンとなるように前記マトリックスコンバータを制御する、請求項10または請求項11に記載の車両。   The control device alternately generates a clockwise rotating magnetic field and a counterclockwise rotating magnetic field in the m-phase AC rotating machine when charging the DC power source using a single-phase AC voltage input from the outlet unit. The vehicle according to claim 10 or 11, wherein the matrix converter is controlled to have a voltage pattern to be generated. 前記単相交流電圧は、商用交流電圧である、請求項10から請求項13のいずれか1項に記載の車両。
The vehicle according to any one of claims 10 to 13, wherein the single-phase AC voltage is a commercial AC voltage.
JP2004080199A 2004-03-19 2004-03-19 vehicle Expired - Fee Related JP4556458B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004080199A JP4556458B2 (en) 2004-03-19 2004-03-19 vehicle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004080199A JP4556458B2 (en) 2004-03-19 2004-03-19 vehicle

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005269801A true JP2005269801A (en) 2005-09-29
JP4556458B2 JP4556458B2 (en) 2010-10-06

Family

ID=35093753

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004080199A Expired - Fee Related JP4556458B2 (en) 2004-03-19 2004-03-19 vehicle

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4556458B2 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005333783A (en) * 2004-05-21 2005-12-02 Toyota Motor Corp Electric power output device and vehicle equipped with the same
JP2007326450A (en) * 2006-06-07 2007-12-20 Mazda Motor Corp Hybrid automobile
WO2009054364A1 (en) * 2007-10-23 2009-04-30 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Electric vehicle
DE112007002730T5 (en) 2006-11-13 2009-09-24 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha, Toyota-shi System for the supply of electrical power
EP2120321A3 (en) * 2008-05-13 2011-12-21 Fuji Electric Co., Ltd. AC motor driving circuit and electric vehicle driving circuit
CN111034002A (en) * 2017-08-04 2020-04-17 松下知识产权经营株式会社 Power converter and power conversion system
JP2021078332A (en) * 2019-11-06 2021-05-20 宮本 正男 Electric vehicle wind power generator charge/discharge system

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0759353A (en) * 1993-08-10 1995-03-03 Toshiba Corp Power supply
JPH0956007A (en) * 1995-08-10 1997-02-25 Aqueous Res:Kk Hybrid vehicle
JPH11136929A (en) * 1997-10-31 1999-05-21 Nec Home Electron Ltd Dc/dc converter device
JP2000184769A (en) * 1998-12-09 2000-06-30 Electric Boat Corp Method and device for high-voltage single-geared variable speed drive
JP2000278808A (en) * 1999-03-25 2000-10-06 Toyota Motor Corp Ac power supply unit for vehicle
JP3493330B2 (en) * 1996-08-01 2004-02-03 本田技研工業株式会社 Power supply

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0759353A (en) * 1993-08-10 1995-03-03 Toshiba Corp Power supply
JPH0956007A (en) * 1995-08-10 1997-02-25 Aqueous Res:Kk Hybrid vehicle
JP3493330B2 (en) * 1996-08-01 2004-02-03 本田技研工業株式会社 Power supply
JPH11136929A (en) * 1997-10-31 1999-05-21 Nec Home Electron Ltd Dc/dc converter device
JP2000184769A (en) * 1998-12-09 2000-06-30 Electric Boat Corp Method and device for high-voltage single-geared variable speed drive
JP2000278808A (en) * 1999-03-25 2000-10-06 Toyota Motor Corp Ac power supply unit for vehicle

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005333783A (en) * 2004-05-21 2005-12-02 Toyota Motor Corp Electric power output device and vehicle equipped with the same
JP2007326450A (en) * 2006-06-07 2007-12-20 Mazda Motor Corp Hybrid automobile
DE112007002730T5 (en) 2006-11-13 2009-09-24 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha, Toyota-shi System for the supply of electrical power
WO2009054364A1 (en) * 2007-10-23 2009-04-30 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Electric vehicle
US8222866B2 (en) 2007-10-23 2012-07-17 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Electrically-powered vehicle
EP2120321A3 (en) * 2008-05-13 2011-12-21 Fuji Electric Co., Ltd. AC motor driving circuit and electric vehicle driving circuit
CN111034002A (en) * 2017-08-04 2020-04-17 松下知识产权经营株式会社 Power converter and power conversion system
CN111034002B (en) * 2017-08-04 2023-11-24 松下知识产权经营株式会社 Power converter and power conversion system
JP2021078332A (en) * 2019-11-06 2021-05-20 宮本 正男 Electric vehicle wind power generator charge/discharge system

Also Published As

Publication number Publication date
JP4556458B2 (en) 2010-10-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7362597B2 (en) AC voltage generating apparatus and motive power outputting apparatus
US7417393B2 (en) Load driver capable of suppressing overcurrent
KR102385473B1 (en) Power supply device
EP2364872A2 (en) Battery charging circuit and charging method
US20020070715A1 (en) Mechanical power outputting apparatus and inverter apparatus
JP4535148B2 (en) Drive control device and drive control system for power conversion circuit
JP2007246038A (en) Power supply device of electric vehicle
US20160118925A1 (en) Driving system for hybrid electric vehicles and method of controlling phase of pulse width modulation carrier signal in the same
JP5288178B2 (en) Motor drive system
JP3879528B2 (en) Voltage converter
JP4291731B2 (en) Rotating electric machine drive device and vehicle equipped with the same
JP4556458B2 (en) vehicle
JP2008067502A (en) Inverter device and inverter device control method
JP2021035202A (en) Power supply apparatus
JP2006320074A (en) Ac voltage output unit
JP4518852B2 (en) Hybrid vehicle and hybrid drive system
JP2017189053A (en) Motor device
JP2005333783A (en) Electric power output device and vehicle equipped with the same
JP2006320072A (en) Ac voltage output unit
JP2004173455A (en) Power converter
JP2022109098A (en) Power supply device
JP4285333B2 (en) Motor drive system
JP2022144450A (en) Power conversion device
JP2002010654A (en) Power-output unit
JP2020141450A (en) Power conversion device and motor driving system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20061020

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100126

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100317

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: 20100629

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: 20100712

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130730

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees