JP2006101594A - Power output unit and vehicle equipped therewith - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、動力出力装置およびそれを備えた車両に関し、特に、商用交流電圧を発生して外部交流負荷へ出力可能な動力出力装置およびそれを備えた車両に関する。 The present invention relates to a power output apparatus and a vehicle including the same, and more particularly to a power output apparatus capable of generating a commercial AC voltage and outputting it to an external AC load and a vehicle including the same.
特許文献1は、交流電力を発生して外部へ出力可能なモータ駆動/充電システムを開示する。このモータ駆動/充電システムは、バッテリと、2つのモータと、これら2つのモータにそれぞれ接続される2つのインバータと、2つのモータの各中性点に接続される入出力ポートとを備える。そして、このモータ駆動/充電システムによれば、2つのモータの中性点間に交流電圧を発生させて入出力ポートから出力することができる(特許文献1参照)。
このような2つのモータの中性点間に交流電圧を発生させて出力するシステムにおいては、モータの駆動と交流電圧の出力とが同時に要求されると、交流電圧を発生できない場合がある。すなわち、このようなシステムにおいては、システム電圧(すなわちインバータ入力電圧)をモータ駆動分と交流電圧分とに配分する必要があるところ、高電圧の交流出力が要求されると、交流電圧分の不足が発生し得る。 In such a system that generates and outputs an AC voltage between the neutral points of two motors, if the motor drive and the output of the AC voltage are required at the same time, the AC voltage may not be generated. That is, in such a system, it is necessary to distribute the system voltage (that is, the inverter input voltage) between the motor drive part and the AC voltage part. When a high-voltage AC output is required, the AC voltage part is insufficient. Can occur.
たとえば、我が国の商用交流電圧AC100Vに合わせてシステム電圧が設定されている場合、商用交流電圧が我が国よりも高い国(AC220Vなど)において、その国の商用交流電圧に合わせて交流電圧の出力が要求されると、そのシステム電圧では所望の交流電圧を発生できない事態が発生し得る。 For example, when the system voltage is set in accordance with Japan's commercial AC voltage AC100V, in countries where the commercial AC voltage is higher than Japan (such as AC220V), output of AC voltage is required in accordance with the country's commercial AC voltage. Then, a situation may occur in which a desired AC voltage cannot be generated with the system voltage.
上述した特許文献1に開示されるモータ駆動/充電システムは、上記のような事態を想定しておらず、高電圧の交流出力が要求された場合、所望の交流電圧を発生できないおそれがある。 The motor driving / charging system disclosed in Patent Document 1 described above does not assume the above situation, and may not generate a desired AC voltage when a high-voltage AC output is required.
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、設定されたシステム電圧では補えない電圧レベルからなる交流出力が要求されても所望の交流電圧を発生することができる動力出力装置を提供することである。 Therefore, the present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to generate a desired AC voltage even when an AC output having a voltage level that cannot be compensated for by a set system voltage is required. It is providing the power output device which can do.
また、この発明の別の目的は、設定されたシステム電圧では補えない電圧レベルからなる交流出力が要求されても所望の交流電圧を発生することができる動力出力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 equipped with a power output device that can generate a desired AC voltage even when an AC output having a voltage level that cannot be compensated by a set system voltage is required. It is.
この発明によれば、動力出力装置は、第1および第2のモータジェネレータと、第1および第2のモータジェネレータにそれぞれ接続され、電圧供給線からシステム電圧を受ける第1および第2のインバータと、システム電圧を用いて第1および第2のモータジェネレータを駆動させ、かつ、第1および第2のモータジェネレータの中性点間に交流電圧を発生させるように第1および第2のインバータの動作を制御する制御装置とを備え、システム電圧では発生できない電圧レベルからなる交流電圧の出力要求があったとき、制御装置は、第1および第2のモータジェネレータのいずれか一方または双方に対して弱め界磁制御を行なうように第1および/または第2のインバータの動作を制御する。 According to the present invention, the power output apparatus includes first and second motor generators, first and second inverters connected to the first and second motor generators, respectively, and receiving a system voltage from the voltage supply line. The first and second inverters operate to drive the first and second motor generators using the system voltage and to generate an AC voltage between the neutral points of the first and second motor generators. A control device for controlling the motor, and when there is an AC voltage output request having a voltage level that cannot be generated by the system voltage, the control device weakens one or both of the first and second motor generators. The operation of the first and / or second inverter is controlled so as to perform field control.
好ましくは、第1のモータジェネレータは、車両の内燃機関に連結され、第2のモータジェネレータは、車両の駆動輪に連結され、システム電圧では発生できない電圧レベルからなる交流電圧の出力要求があったとき、制御装置は、第1のモータジェネレータに対して弱め界磁制御を行なうように第1のインバータの動作を制御する。 Preferably, the first motor generator is connected to an internal combustion engine of the vehicle, and the second motor generator is connected to a drive wheel of the vehicle, and there is a request for output of an AC voltage having a voltage level that cannot be generated by a system voltage. The control device controls the operation of the first inverter so as to perform field weakening control on the first motor generator.
また、この発明によれば、動力出力装置は、第1および第2のモータジェネレータと、直流電源と、直流電源から出力される直流電圧をシステム電圧に昇圧する昇圧コンバータと、第1および第2のモータジェネレータにそれぞれ接続され、昇圧コンバータからシステム電圧を受ける第1および第2のインバータと、昇圧コンバータの動作を制御し、さらに、システム電圧を用いて第1および第2のモータジェネレータを駆動させ、かつ、第1および第2のモータジェネレータの中性点間に交流電圧を発生させるように第1および第2のインバータの動作を制御する制御装置とを備え、システム電圧では発生できない電圧レベルからなる交流電圧の出力要求があったとき、制御装置は、システム電圧を上昇させるように昇圧コンバータの動作を制御する。 According to the invention, the power output apparatus includes first and second motor generators, a DC power supply, a boost converter that boosts a DC voltage output from the DC power supply to a system voltage, and the first and second motor generators. The first and second inverters respectively connected to the motor generators for receiving the system voltage from the boost converter and the operation of the boost converter are controlled, and the first and second motor generators are driven using the system voltage. And a control device for controlling the operation of the first and second inverters so as to generate an AC voltage between the neutral points of the first and second motor generators, from a voltage level that cannot be generated by the system voltage. When there is an AC voltage output request, the controller operates the boost converter to raise the system voltage Control to.
また、この発明によれば、動力出力装置は、第1および第2のモータジェネレータと、直流電源と、直流電源から出力される直流電圧をシステム電圧に昇圧する昇圧コンバータと、第1および第2のモータジェネレータにそれぞれ接続され、昇圧コンバータからシステム電圧を受ける第1および第2のインバータと、昇圧コンバータの動作を制御し、さらに、システム電圧を用いて第1および第2のモータジェネレータを駆動させ、かつ、第1および第2のモータジェネレータの中性点間に交流電圧を発生させるように第1および第2のインバータの動作を制御する制御装置とを備え、制御装置は、第1の電圧レベルからなるシステム電圧では発生できない電圧レベルからなる交流電圧の出力要求があったとき、第1および第2のモータジェネレータのいずれか一方または双方に対して弱め界磁制御を行なうように第1および/または第2のインバータの動作を制御し、第1の電圧レベルよりも高い第2の電圧レベルからなるシステム電圧でも発生できない電圧レベルからなる交流電圧の出力要求があったとき、システム電圧を上昇させるように昇圧コンバータの動作を制御する。 According to the invention, the power output apparatus includes first and second motor generators, a DC power supply, a boost converter that boosts a DC voltage output from the DC power supply to a system voltage, and the first and second motor generators. The first and second inverters respectively connected to the motor generators for receiving the system voltage from the boost converter and the operation of the boost converter are controlled, and the first and second motor generators are driven using the system voltage. And a control device that controls the operation of the first and second inverters so as to generate an AC voltage between the neutral points of the first and second motor generators. When there is an AC voltage output request having a voltage level that cannot be generated by a system voltage having a level, the first and second motor generators Controls the operation of the first and / or second inverters so as to perform field-weakening control on one or both of the oscillators, and even a system voltage composed of a second voltage level higher than the first voltage level is generated. When there is an AC voltage output request having a voltage level that cannot be achieved, the operation of the boost converter is controlled so as to increase the system voltage.
好ましくは、第1のモータジェネレータは、車両の内燃機関に連結され、第2のモータジェネレータは、車両の駆動輪に連結され、第1の電圧レベルからなるシステム電圧では発生できない電圧レベルからなる交流電圧の出力要求があったとき、制御装置は、第1のモータジェネレータに対して弱め界磁制御を行なうように第1のインバータの動作を制御する。 Preferably, the first motor generator is connected to an internal combustion engine of the vehicle, and the second motor generator is connected to a drive wheel of the vehicle, and an alternating current having a voltage level that cannot be generated by a system voltage having the first voltage level. When there is a voltage output request, the control device controls the operation of the first inverter so as to perform field-weakening control on the first motor generator.
また、この発明によれば、車両は、上述したいずれかの動力出力装置を備え、動力出力装置は、駆動輪を駆動し、かつ、発生した交流電圧を外部交流負荷に供給する。 According to the invention, the vehicle includes any one of the power output devices described above. The power output device drives the drive wheels and supplies the generated AC voltage to the external AC load.
好ましくは、車両は、内燃機関をさらに備え、動力出力装置に含まれる第1のモータジェネレータは、内燃機関に連結され、動力出力装置に含まれる第2のモータジェネレータは、駆動輪に連結され、第2のモータジェネレータは、駆動輪を駆動する。 Preferably, the vehicle further includes an internal combustion engine, the first motor generator included in the power output device is connected to the internal combustion engine, and the second motor generator included in the power output device is connected to the drive wheels, The second motor generator drives the drive wheels.
この発明による動力出力装置においては、第1および第2のモータジェネレータの中性点間に外部交流負荷へ出力可能な交流電圧が発生する。そして、設定されたシステム電圧では発生できない電圧レベルからなる交流電圧の出力要求があったとき、制御装置は、モータジェネレータを弱め界磁制御するので、弱め界磁制御されるモータジェネレータの起電力が小さくなることにより生じる電圧余裕分が交流電圧不足分に充てられる。 In the power output apparatus according to the present invention, an AC voltage that can be output to an external AC load is generated between the neutral points of the first and second motor generators. When there is an AC voltage output request having a voltage level that cannot be generated with the set system voltage, the control device performs field weakening control on the motor generator, so that the electromotive force of the motor generator controlled by field weakening is reduced. The generated voltage margin is used for the AC voltage shortage.
したがって、この発明によれば、高電圧の交流出力が要求された場合でも、システム電圧を上昇させることなく、第1および第2のモータジェネレータの中性点間に所望の交流電圧を発生させることができる。 Therefore, according to the present invention, even when a high voltage AC output is required, a desired AC voltage is generated between the neutral points of the first and second motor generators without increasing the system voltage. Can do.
また、この発明による動力出力装置においては、設定されたシステム電圧では発生できない電圧レベルからなる交流電圧の出力要求があったとき、制御装置は、車両の内燃機関に連結される第1のモータジェネレータを弱め界磁制御するので、車両の駆動輪に連結される第2のモータジェネレータの動作に影響はない。 In the power output apparatus according to the present invention, when there is an output request for an AC voltage having a voltage level that cannot be generated with the set system voltage, the control apparatus includes a first motor generator coupled to the internal combustion engine of the vehicle. Therefore, the operation of the second motor generator connected to the drive wheels of the vehicle is not affected.
したがって、この発明によれば、車両の走行機能に影響を与えることなく、第1および第2のモータジェネレータの中性点間に所望の交流電圧を発生させることができる。 Therefore, according to the present invention, a desired AC voltage can be generated between the neutral points of the first and second motor generators without affecting the running function of the vehicle.
また、この発明による動力出力装置においては、設定されたシステム電圧では発生できない電圧レベルからなる交流電圧の出力要求があったとき、制御装置は、システム電圧を上昇させるように昇圧コンバータの動作を制御し、その電圧上昇分が交流電圧不足分に充てられる。 In the power output device according to the present invention, when there is an AC voltage output request having a voltage level that cannot be generated with the set system voltage, the control device controls the operation of the boost converter so as to increase the system voltage. The increased voltage is used for the AC voltage shortage.
したがって、この発明によれば、高電圧の交流出力が要求された場合でも、第1および第2のモータジェネレータの中性点間に所望の交流電圧を発生させることができる。 Therefore, according to the present invention, even when a high voltage AC output is required, a desired AC voltage can be generated between the neutral points of the first and second motor generators.
また、この発明による動力出力装置においては、制御装置は、第1の電圧レベルからなるシステム電圧では発生できない電圧レベルからなる交流電圧の出力要求があったとき、第1および第2のモータジェネレータのいずれか一方または双方に対して弱め界磁制御を行なうように第1および/または第2のインバータの動作を制御し、第1の電圧レベルよりも高い第2の電圧レベルからなるシステム電圧でも発生できない電圧レベルからなる交流電圧の出力要求があったとき、システム電圧を上昇させるように昇圧コンバータの動作を制御するので、電圧不足が比較的小さいときは、モータジェネレータの弱め界磁制御が行なわれ、電圧不足が大きいときは、システム電圧が上昇する。 In the power output apparatus according to the present invention, when the control device has requested to output an AC voltage having a voltage level that cannot be generated by the system voltage having the first voltage level, the control device has the first and second motor generators. A voltage that cannot be generated even by a system voltage composed of a second voltage level higher than the first voltage level by controlling the operation of the first and / or second inverter so as to perform field-weakening control on one or both of them. When there is a request to output AC voltage consisting of levels, the operation of the boost converter is controlled so as to increase the system voltage. When the voltage shortage is relatively small, field weakening control of the motor generator is performed, and the voltage shortage When it is large, the system voltage rises.
したがって、この発明によれば、広範囲の交流出力に柔軟に対応することができる。また、弱め界磁制御による効率低下を一定の範囲に抑えることができる。 Therefore, according to the present invention, it is possible to flexibly cope with a wide range of AC output. Moreover, the efficiency fall by field weakening control can be suppressed to a fixed range.
また、この発明による車両においては、上述した動力出力装置が備えられ、動力出力装置は、車両の駆動輪を駆動し、かつ、交流電圧を発生して外部交流負荷に供給する。 In addition, the vehicle according to the present invention includes the power output device described above, and the power output device drives the drive wheels of the vehicle, generates an AC voltage, and supplies the AC voltage to the external AC load.
したがって、この発明によれば、高電圧の交流出力が要求された場合でも、所望の交流電圧を発生して外部交流負荷に供給することができる。また、交流電圧を発生するための専用インバータを備えていないので、交流電源としての付加機能を有しつつ、小型化や軽量化、低コスト化などを実現できる。 Therefore, according to the present invention, even when a high voltage AC output is required, a desired AC voltage can be generated and supplied to the external AC load. In addition, since a dedicated inverter for generating an AC voltage is not provided, it is possible to realize a reduction in size, weight, and cost while having an additional function as an AC power source.
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.
[実施の形態1]
図1は、この発明の実施の形態1による動力出力装置の概略ブロック図である。図1を参照して、この動力出力装置100は、バッテリBと、昇圧コンバータ10と、インバータ20,30と、モータジェネレータMG1,MG2と、ACポート40と、コネクタ50と、制御装置60と、コンデンサC1,C2と、電源ラインPL1,PL2と、接地ラインSLと、U相ラインUL1,UL2と、V相ラインVL1,VL2と、W相ラインWL1,WL2と、AC出力ラインACL1,ACL2とを備える。
[Embodiment 1]
1 is a schematic block diagram of a power output apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. Referring to FIG. 1,
動力出力装置100は、たとえば、ハイブリッド自動車(Hybrid Vehicle)に搭載される。そして、モータジェネレータMG1は、エンジンによって駆動される発電機として動作し、かつ、エンジン始動を行ない得る電動機として動作するものとしてハイブリッド自動車に組み込まれる。また、モータジェネレータMG2は、ハイブリッド自動車の駆動輪を駆動する電動機としてハイブリッド自動車に組み込まれる。
The
モータジェネレータMG1,MG2は、たとえば、3相交流同期電動機からなる。モータジェネレータMG1は、エンジンからの回転力を用いて交流電圧を発生し、その発生した交流電圧をインバータ20へ出力する。また、モータジェネレータMG1は、インバータ20から受ける交流電圧によって駆動力を発生し、エンジンの始動を行なう。モータジェネレータMG2は、インバータ30から受ける交流電圧によって車両の駆動トルクを発生する。また、モータジェネレータMG2は、回生制動時、交流電圧を発生してインバータ30へ出力する。
Motor generators MG1, MG2 are made of, for example, a three-phase AC synchronous motor. Motor generator MG <b> 1 generates an AC voltage using the rotational force from the engine, and outputs the generated AC voltage to
直流電源であるバッテリBは、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池からなる。バッテリBは、発生した直流電圧を昇圧コンバータ10へ出力し、また、昇圧コンバータ10から出力される直流電圧によって充電される。
The battery B, which is a direct current power source, is composed of, for example, a secondary battery such as nickel metal hydride or lithium ion. Battery B outputs the generated DC voltage to boost
昇圧コンバータ10は、リアクトルL1と、npn型トランジスタQ1,Q2と、ダイオードD1,D2とを含む。リアクトルL1は、電源ラインPL1に一端が接続され、npn型トランジスタQ1,Q2の接続点に他端が接続される。npn型トランジスタQ1,Q2は、電源ラインPL2と接地ラインSLとの間に直列に接続され、制御装置60からの制御信号PWCをベースに受ける。そして、各npn型トランジスタQ1,Q2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D1,D2がそれぞれ接続される。
インバータ20は、U相アーム21、V相アーム22およびW相アーム23を含む。U相アーム21、V相アーム22およびW相アーム23は、電源ラインPL2と接地ラインSLとの間に並列に接続される。U相アーム21は、直列に接続されたnpn型トランジスタQ11,Q12からなり、V相アーム22は、直列に接続されたnpn型トランジスタQ13,Q14からなり、W相アーム23は、直列に接続されたnpn型トランジスタQ15,Q16からなる。また、各npn型トランジスタQ11〜Q16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D11〜D16がそれぞれ接続されている。
そして、各相アームにおける各npn型トランジスタの接続点は、U,V,W各相ラインUL1,VL1,WL1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る。 A connection point of each npn transistor in each phase arm is connected to an anti-neutral point side of each phase coil of motor generator MG1 via U, V, W phase lines UL1, VL1, WL1.
インバータ30は、U相アーム31、V相アーム32およびW相アーム33を含む。U相アーム31、V相アーム32およびW相アーム33は、電源ラインPL2と接地ラインSLとの間に並列に接続される。U相アーム31は、直列に接続されたnpn型トランジスタQ21,Q22からなり、V相アーム32は、直列に接続されたnpn型トランジスタQ23,Q24からなり、W相アーム33は、直列に接続されたnpn型トランジスタQ25,Q26からなる。また、各npn型トランジスタ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。
そして、インバータ30においても、各相アームにおける各npn型トランジスタの接続点は、U,V,W各相ラインUL2,VL2,WL2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る。
Also in
コンデンサC1は、電源ラインPL1と接地ラインSLとの間に接続され、電圧変動に起因するバッテリBおよび昇圧コンバータ10への影響を低減する。コンデンサC2は、電源ラインPL2と接地ラインSLとの間に接続され、電圧変動に起因するインバータ20,30および昇圧コンバータ10への影響を低減する。
Capacitor C1 is connected between power supply line PL1 and ground line SL, and reduces the influence on battery B and boost
昇圧コンバータ10は、制御装置60からの制御信号PWCに基づいて、npn型トランジスタQ2のスイッチング動作に応じて流れる電流をリアクトルL1に磁場エネルギーとして蓄積することによってバッテリBからの直流電圧を昇圧し、その昇圧した昇圧電圧をnpn型トランジスタQ2がオフされたタイミングに同期してダイオードD1を介して電源ラインPL2へ出力する。また、昇圧コンバータ10は、制御装置60からの制御信号PWCに基づいて、電源ラインPL2を介してインバータ20および/または30から受ける直流電圧をバッテリBの電圧レベルに降圧してバッテリBを充電する。
なお、以下では、昇圧コンバータ10によって生成される電源ラインPL2の電圧を「システム電圧Vdc」とも称する。
Hereinafter, the voltage of power supply line PL2 generated by
インバータ20は、制御装置60からの制御信号PWM1に基づいて、電源ラインPL2から受けるシステム電圧Vdcを交流電圧に変換してモータジェネレータMG1へ出力する。これにより、モータジェネレータMG1は、所望のトルクを発生するように駆動される。また、インバータ20は、制御装置60からの制御信号PWM1に基づいて、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変換し、その変換した直流電圧を電源ラインPL2へ出力する。
ここで、インバータ20は、モータジェネレータMG1,MG2の中性点N1,N2間に商用交流電圧Vacを発生させるように、制御装置60からの制御信号PWM1に基づいて中性点N1の電位を制御しつつモータジェネレータMG1を駆動する。
Here,
また、システム電圧Vdcでは補えない電圧レベルからなる商用交流電圧Vacの出力要求があったとき、インバータ20は、モータジェネレータMG1において弱め界磁制御が行なわれるように、制御装置60からの制御信号PWM1に基づいてモータジェネレータMG1を駆動する。より具体的には、インバータ20は、制御装置60からの制御信号PWM1に基づいて、モータジェネレータMG1の界磁を弱める方向のd軸電流成分を生成してモータジェネレータMG1へ出力する。
Further, when there is a request for outputting commercial AC voltage Vac having a voltage level that cannot be compensated for by system voltage Vdc,
インバータ30は、制御装置60からの制御信号PWM2に基づいて、電源ラインPL2から受けるシステム電圧Vdcを交流電圧に変換してモータジェネレータMG2へ出力する。これにより、モータジェネレータMG2は、所望のトルクを発生するように駆動される。また、インバータ30は、モータジェネレータMG2の回生制動時、制御装置60からの制御信号PWM2に基づいて、モータジェネレータMG2から出力される交流電圧を直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を電源ラインPL2へ出力する。
ここで、インバータ30は、モータジェネレータMG1,MG2の中性点N1,N2間に商用交流電圧Vacを発生させるように、制御装置60からの制御信号PWM2に基づいて中性点N2の電位を制御しつつモータジェネレータMG2を駆動する。
Here,
ACポート40は、AC出力ラインACL1,ACL2とコネクタ50との接続/切離しを行なうリレーや、AC出力ラインACL1,ACL2に発生する商用交流電圧Vacおよび交流電流Iacをそれぞれ検出するための電圧センサおよび電流センサなどを含む。ACポート40は、制御装置60から出力許可指令ENを受けると、AC出力ラインACL1,ACL2をコネクタ50と電気的に接続する。また、ACポート40は、AC出力ラインACL1,ACL2における商用交流電圧Vacおよび交流電流Iacを検出し、その検出した商用交流電圧Vacおよび交流電流Iacを制御装置60へ出力する。
コネクタ50は、モータジェネレータMG1,MG2の中性点N1,N2間に発生した商用交流電圧Vacを外部交流負荷へ出力するための出力端子であり、各電気機器の電源用コンセントや家庭の非常用電源のコンセントなどが接続される。コネクタ50は、外部交流負荷のコンセントが接続されているとき、Hレベルの信号CTを制御装置60へ出力する。
制御装置60は、モータジェネレータMG1,MG2のトルク指令値およびモータ回転数、バッテリBのバッテリ電圧、ならびに電源ラインPL2の電圧(システム電圧Vdc)に基づいて、昇圧コンバータ10を駆動するための制御信号PWCを生成し、その生成した制御信号PWCを昇圧コンバータ10へ出力する。なお、モータジェネレータMG1,MG2の回転数、バッテリBの電圧および電源ラインPL2の電圧は、図示されない各センサーによって検出される。
また、制御装置60は、システム電圧VdcならびにモータジェネレータMG1のモータ電流およびトルク指令値に基づいて、モータジェネレータMG1を駆動するための制御信号PWM1を生成する。
ここで、制御装置60は、モータジェネレータMG1,MG2の中性点N1,N2間に商用交流電圧Vacが発生するように、上アームのnpn型トランジスタQ11,Q13,Q15と下アームのnpn型トランジスタQ12,Q14,Q16とのデューティーの総和を制御しつつ制御信号PWM1を生成する。
Here,
さらに、ここで、システム電圧Vdcでは補えない電圧レベルからなる商用交流電圧Vacの出力要求があったとき、制御装置60は、モータジェネレータMG1の弱め界磁制御を行なう。すなわち、制御装置60は、モータジェネレータMG1の界磁を弱める方向のd軸電流成分をインバータ20が生成してモータジェネレータMG1へ出力するように制御信号PWM1を生成する。そして、制御装置60は、その生成した制御信号PWM1をインバータ20へ出力する。
Furthermore, when there is a request for outputting commercial AC voltage Vac having a voltage level that cannot be compensated for by system voltage Vdc,
さらに、制御装置60は、システム電圧VdcならびにモータジェネレータMG2のモータ電流およびトルク指令値に基づいて、モータジェネレータMG2を駆動するための制御信号PWM2を生成する。ここで、制御装置60は、モータジェネレータMG1,MG2の中性点N1,N2間に商用交流電圧Vacが発生するように、上アームのnpn型トランジスタQ21,Q23,Q25と下アームのnpn型トランジスタQ22,Q24,Q26とのデューティーの総和を制御しつつ制御信号PWM2を生成する。そして、制御装置60は、その生成した制御信号PWM2をインバータ30へ出力する。
Further,
図2は、図1に示したモータジェネレータMG1,MG2の中性点N1,N2間に商用交流電圧Vacを発生させるためにモータジェネレータMG1,MG2に流す電流を説明するための図である。なお、この図2においては、モータジェネレータMG1の中性点N1からモータジェネレータMG2の中性点N2へ交流電流Iacが流される場合について代表的に示され、また、上述したモータジェネレータMG1の弱め界磁制御は行なわれていない場合について示されている。 FIG. 2 is a diagram for explaining a current that flows through motor generators MG1 and MG2 to generate commercial AC voltage Vac between neutral points N1 and N2 of motor generators MG1 and MG2 shown in FIG. FIG. 2 representatively shows the case where AC current Iac flows from neutral point N1 of motor generator MG1 to neutral point N2 of motor generator MG2, and the field weakening control of motor generator MG1 described above. Is shown when not done.
図2を参照して、U,V,W各相ラインUL1,VL1,WL1に接続されるインバータ20(図示せず)は、制御装置60(図示せず、以下同じ。)からの制御信号PWM1に基づいてスイッチング動作を行ない、電流成分Iu1_t,Iu1_acからなるU相電流をモータジェネレータMG1のU相コイルに流し、電流成分Iv1_t,Iv1_acからなるV相電流をモータジェネレータMG1のV相コイルに流し、電流成分Iw1_t,Iw1_acからなるW相電流をモータジェネレータMG1のW相コイルに流す。 Referring to FIG. 2, inverter 20 (not shown) connected to U, V, W phase lines UL1, VL1, WL1 receives control signal PWM1 from control device 60 (not shown, the same applies hereinafter). Based on the switching operation, a U-phase current consisting of current components Iu1_t and Iu1_ac is passed through the U-phase coil of the motor generator MG1, a V-phase current consisting of current components Iv1_t and Iv1_ac is passed through the V-phase coil of the motor generator MG1, A W-phase current composed of current components Iw1_t and Iw1_ac is passed through the W-phase coil of motor generator MG1.
また、U,V,W各相ラインUL2,VL2,WL2に接続されるインバータ30(図示せず)は、制御装置60からの制御信号PWM2に基づいてスイッチング動作を行ない、電流成分Iu2_t,Iu2_acからなるU相電流をモータジェネレータMG2のU相コイルに流し、電流成分Iv2_t,Iv2_acからなるV相電流をモータジェネレータMG2のV相コイルに流し、電流成分Iw2_t,Iw2_acからなるW相電流をモータジェネレータMG2のW相コイルに流す。
An inverter 30 (not shown) connected to the U, V, W phase lines UL2, VL2, WL2 performs a switching operation based on the control signal PWM2 from the
ここで、電流成分Iu1_t,Iv1_t,Iw1_tは、モータジェネレータMG1にトルクを発生させるための電流であり、電流成分Iu2_t,Iv2_t,Iw2_tは、モータジェネレータMG2にトルクを発生させるための電流である。また、電流成分Iu1_ac,Iv1_ac,Iw1_acは、モータジェネレータMG1の中性点N1からAC出力ラインACL1へ交流電流Iacを流すための電流であり、電流成分Iu2_ac,Iv2_ac,Iw2_acは、AC出力ラインACL2からモータジェネレータMG2の中性点N2へ交流電流Iacを流すための電流である。電流成分Iu1_ac,Iv1_ac,Iw1_ac,Iu2_ac,Iv2_ac,Iw2_acは、互いに同じ大きさであり、モータジェネレータMG1,MG2のトルクに寄与しない。そして、電流成分Iu1_ac,Iv1_ac,Iw1_acの合計値および電流成分Iu2_ac,Iv2_ac,Iw2_acの合計値の各々が交流電流Iacとなる。 Here, current components Iu1_t, Iv1_t, and Iw1_t are currents for generating torque in motor generator MG1, and current components Iu2_t, Iv2_t, and Iw2_t are currents for generating torque in motor generator MG2. Further, current components Iu1_ac, Iv1_ac, Iw1_ac are currents for flowing AC current Iac from neutral point N1 of motor generator MG1 to AC output line ACL1, and current components Iu2_ac, Iv2_ac, Iw2_ac are from AC output line ACL2. This is a current for flowing alternating current Iac to neutral point N2 of motor generator MG2. Current components Iu1_ac, Iv1_ac, Iw1_ac, Iu2_ac, Iv2_ac, and Iw2_ac have the same magnitude and do not contribute to the torque of motor generators MG1 and MG2. Then, each of the total value of the current components Iu1_ac, Iv1_ac, Iw1_ac and the total value of the current components Iu2_ac, Iv2_ac, Iw2_ac becomes the alternating current Iac.
図3は、デューティーの総和および商用交流電圧Vacの波形図である。図3を参照して、曲線k1は、インバータ20のスイッチング制御におけるデューティーの総和の変化を示し、曲線k2は、インバータ30のスイッチング制御におけるデューティーの総和の変化を示す。ここで、デューティーの総和とは、各インバータにおける上アームのオンデューティーから下アームのオンデューティーを減算したものである。図3において、デューティーの総和が正のときは、対応するモータジェネレータの中性点電位がインバータ入力電圧であるシステム電圧Vdc(図1に示す電源ラインPL2の電圧)の中間値(Vdc/2)よりも高くなることを示し、デューティーの総和が負のときは、中性点電位が電圧Vdc/2よりも低くなることを示す。
FIG. 3 is a waveform diagram of the duty sum and the commercial AC voltage Vac. With reference to FIG. 3, a curve k <b> 1 shows a change in the total duty in the switching control of
この動力出力装置100においては、制御装置60は、インバータ20のデューティーの総和を曲線k1に従って商用周波数で周期的に変化させ、インバータ30のデューティーの総和を曲線k2に従って商用周波数で周期的に変化させる。ここで、インバータ30のデューティーの総和は、インバータ20のデューティーの総和が変化する位相を反転した位相で周期的に変えられる。
In
そうすると、時刻t0〜t1においては、中性点N1の電位は、電圧Vdc/2よりも高くなり、中性点N2の電位は、電圧Vdc/2よりも低くなり、中性点N1,N2間に正側の商用交流電圧Vacが発生する。ここで、コネクタ50に外部交流負荷のコンセントが接続されると、インバータ20の上アームから下アームに流れ込むことができない余った電流が中性点N1からAC出力ラインACL1、外部交流負荷およびAC出力ラインACL2を介して中性点N2へ流れ、中性点N2からインバータ30の下アームへ流れる。
Then, at time t0 to t1, the potential at the neutral point N1 is higher than the voltage Vdc / 2, the potential at the neutral point N2 is lower than the voltage Vdc / 2, and the neutral point N1 is between N1 and N2. A positive-side commercial AC voltage Vac is generated. Here, when the outlet of the external AC load is connected to the
時刻t1〜t2においては、中性点N1の電位は、電圧Vdc/2よりも低くなり、中性点N2の電位は、電圧Vdc/2よりも高くなり、中性点N1,N2間に負側の商用交流電圧Vacが発生する。そして、インバータ30の上アームから下アームに流れ込むことができない余った電流が中性点N2からAC出力ラインACL2、外部交流負荷およびAC出力ラインACL1を介して中性点N1へ流れ、中性点N1からインバータ20の下アームへ流れる。
From time t1 to t2, the potential at the neutral point N1 is lower than the voltage Vdc / 2, the potential at the neutral point N2 is higher than the voltage Vdc / 2, and is negative between the neutral points N1 and N2. Side commercial AC voltage Vac is generated. The surplus current that cannot flow from the upper arm to the lower arm of the
このようにして、インバータ20,30は、モータジェネレータMG1,MG2を駆動制御しつつ、モータジェネレータMG1,MG2の中性点N1,N2間に商用交流電圧Vacを発生させることができる。
In this way,
上述のように、インバータ20,30は、モータジェネレータMG1,MG2の中性点N1,N2間に商用交流電圧Vacが発生するようにそれぞれ中性点N1,N2の電位を制御しつつ、モータジェネレータMG1,MG2をそれぞれ駆動制御する必要がある。すなわち、この動力出力装置100においては、インバータ20,30の入力電圧であるシステム電圧Vdcを各モータジェネレータMG1,MG2において駆動制御分(トルク電圧生成分)と中性点電位分(商用交流電圧Vac生成分)とに分配する必要がある。
As described above,
そして、たとえばAC220Vなど高電圧からなる商用交流電圧Vacの出力要求があった場合、システム電圧Vdcでは各モータジェネレータMG1,MG2において中性点電位分が不足し、所望の商用交流電圧Vacを発生できなくなるところ、この動力出力装置100においては、上述したように制御装置60によりモータジェネレータMG1の弱め界磁制御が行なわれることによって、所望の商用交流電圧Vacを発生することができる。
For example, when there is a request to output a commercial AC voltage Vac composed of a high voltage such as AC 220 V, the system voltage Vdc lacks the neutral point potential in each motor generator MG1, MG2, and the desired commercial AC voltage Vac can be generated. In this
ここで、弱め界磁制御とは、一般的には、モータの回転数に応じて大きくなるモータ起電力を界磁を弱めることにより低減させてモータを高回転域まで制御可能とするものであるが、この動力出力装置100においては、モータジェネレータMG1の界磁を弱めることによりモータジェネレータMG1の起電力が小さくなった分発生する電圧の余裕分を商用交流電圧Vacの生成に充てるによって(すなわち、電圧余裕分をモータジェネレータの中性点電位の増加分に充てる。)、商用交流電圧Vac生成分の電圧を確保するものである。
Here, field weakening control is generally to reduce the motor electromotive force that increases according to the number of rotations of the motor by weakening the field and to control the motor to a high rotation range. In this
この動力出力装置100においては、モータジェネレータMG1,MG2は、永久磁石が埋め込まれたロータと、ステータコイルが巻回されたステータとによって構成され、ロータに埋め込まれた永久磁石によって界磁が生成される。そして、モータジェネレータMG1の弱め界磁制御は、モータジェネレータMG1の界磁を弱める方向のd軸電流成分をインバータ20がモータジェネレータMG1のステータコイルに流すことによって実現される。
In this
図4は、モータジェネレータMG1,MG2の中性点N1,N2間に発生させる商用交流電圧VacがAC100VのときのモータジェネレータMG1,MG2における電圧配分の考え方を説明するための図である。図4を参照して、インバータ20,30に供給されるシステム電圧Vdcは、モータジェネレータMG1,MG2の各々において、トルクを発生させるための駆動制御分と中性点N1,N2間にAC100Vを発生させるための交流電圧負担分とに用いられる。
FIG. 4 is a diagram for explaining the concept of voltage distribution in motor generators MG1 and MG2 when commercial AC voltage Vac generated between neutral points N1 and N2 of motor generators MG1 and MG2 is AC100V. Referring to FIG. 4, system voltage Vdc supplied to
ここで、モータジェネレータMG1における交流電圧負担分は、モータジェネレータMG1の中性点N1の電位生成に寄与する電圧であり、モータジェネレータMG2における交流電圧負担分は、モータジェネレータMG2の中性点N2の電位生成に寄与する電圧であり、モータジェネレータMG1における交流電圧負担分とモータジェネレータMG2における交流電圧負担分との合計(図における斜線部)がモータジェネレータMG1,MG2の中性点N1,N2間に発生するAC100Vに対応する。 Here, the AC voltage share in motor generator MG1 is a voltage that contributes to the potential generation of neutral point N1 of motor generator MG1, and the AC voltage share in motor generator MG2 is the neutral point N2 of motor generator MG2. A voltage that contributes to potential generation, and the sum of the AC voltage share in motor generator MG1 and the AC voltage share in motor generator MG2 (shaded portion in the figure) is between neutral points N1 and N2 of motor generators MG1 and MG2. Corresponds to AC100V generated.
商用交流電圧VacがAC100Vのとき、モータジェネレータMG1,MG2の各々において、駆動制御分の電圧と交流電圧負担分の電圧との合計は、システム電圧Vdc以下であり、インバータ20,30は、モータジェネレータMG1,MG2をそれぞれ駆動制御しつつ、中性点N1,N2間にAC100Vからなる商用交流電圧Vacを発生させることができる。
When commercial AC voltage Vac is 100 V AC, in each of motor generators MG1 and MG2, the sum of the drive control voltage and AC voltage share voltage is equal to or lower than system voltage Vdc, and
図5,図6は、モータジェネレータMG1,MG2の中性点N1,N2間に発生させる商用交流電圧VacがAC220VのときのモータジェネレータMG1,MG2における電圧配分の考え方を説明するための図である。図5では、モータジェネレータMG1の弱め界磁制御が行なわれない場合の電圧配分が示され、図6では、モータジェネレータMG1の弱め界磁制御が行なわれている場合の電圧配分が示される。なお、この図5,図6では、中性点N1,N2間に発生させる商用交流電圧Vacが高電圧である一例として商用交流電圧VacがAC220Vからなる場合が示されているが、高電圧からなる商用交流電圧Vacの電圧レベルは、AC220Vに限られるものではない。 5 and 6 are diagrams for explaining the concept of voltage distribution in motor generators MG1 and MG2 when commercial AC voltage Vac generated between neutral points N1 and N2 of motor generators MG1 and MG2 is AC 220V. . FIG. 5 shows voltage distribution when field weakening control of motor generator MG1 is not performed, and FIG. 6 shows voltage distribution when field weakening control of motor generator MG1 is performed. 5 and 6, the case where the commercial AC voltage Vac generated between the neutral points N1 and N2 is a high voltage is shown as an example in which the commercial AC voltage Vac is AC 220V. The voltage level of the commercial AC voltage Vac is not limited to AC220V.
図5を参照して、商用交流電圧Vacは、高電圧のAC220Vであるので、モータジェネレータMG1,MG2の各々における交流電圧負担分(図における斜線部)は、図4に示したAC100Vの場合よりも大きく、モータジェネレータMG1,MG2の各々において、駆動制御分の電圧と交流電圧負担分の電圧との合計は、システム電圧Vdcを超えてしまう。すなわち、システム電圧Vdcでは交流電圧負担分が不足し、インバータ20,30は、モータジェネレータMG1,MG2をそれぞれ通常に駆動制御しつつ、中性点N1,N2間にAC220Vからなる商用交流電圧Vacを発生させることはできない。
Referring to FIG. 5, since commercial AC voltage Vac is a high voltage of AC 220 V, the AC voltage share (hatched portion in the figure) in each of motor generators MG1 and MG2 is greater than that of AC 100 V shown in FIG. In addition, in each of motor generators MG1 and MG2, the sum of the voltage for drive control and the voltage for AC voltage burden exceeds system voltage Vdc. That is, the system voltage Vdc lacks the AC voltage share, and the
一方、図6を参照して、モータジェネレータMG1の弱め界磁制御が行なわれると、モータジェネレータMG1の起電力が小さくなるので、インバータ20は、より低い制御電圧でモータジェネレータMG1の回転速度を維持できる(但し、トルクは低下する。)。これにより、モータジェネレータMG1において電圧の余裕が生じるので、この余裕分をモータジェネレータMG1における交流電圧負担分に充てる。
On the other hand, referring to FIG. 6, when field weakening control of motor generator MG1 is performed, the electromotive force of motor generator MG1 is reduced, so that
したがって、この動力出力装置100においては、商用交流電圧Vacが高電圧であっても、モータジェネレータMG1,MG2の各々において、駆動制御分の電圧と交流電圧負担分の電圧との合計をシステム電圧Vdc以下に抑えることができる。すなわち、システム電圧Vdcでも交流電圧負担分を確保することができ、インバータ20,30は、モータジェネレータMG1,MG2をそれぞれ駆動制御しつつ、中性点N1,N2間にAC220Vからなる高電圧の商用交流電圧Vacを発生させることができる。
Therefore, in
図7は、モータジェネレータMG1,MG2の中性点N1,N2間に発生させる商用交流電圧VacがAC100VのときのモータジェネレータMG1の電圧波形図である。なお、この図7においては、モータジェネレータMG1におけるU相電圧のみが代表的に示されている。 FIG. 7 is a voltage waveform diagram of motor generator MG1 when commercial AC voltage Vac generated between neutral points N1 and N2 of motor generators MG1 and MG2 is AC100V. In FIG. 7, only the U-phase voltage in motor generator MG1 is representatively shown.
図7を参照して、曲線Vu1は、モータジェネレータMG1のU相電圧を示し、曲線Vac1は、モータジェネレータMG1の中性点電位を示す。曲線k3,k4は、モータジェネレータMG1の相電圧の包絡線を示す。曲線Vu1で示されるU相電圧は、モータジェネレータMG1を駆動制御するためのU相制御電圧を、曲線Vac1で示されるモータジェネレータMG1の中性点電位と足し合わせたものである。 Referring to FIG. 7, curve Vu1 represents the U-phase voltage of motor generator MG1, and curve Vac1 represents the neutral point potential of motor generator MG1. Curves k3 and k4 show the envelope of the phase voltage of motor generator MG1. The U-phase voltage indicated by curve Vu1 is obtained by adding the U-phase control voltage for driving and controlling motor generator MG1 to the neutral point potential of motor generator MG1 indicated by curve Vac1.
図に示されるように、商用交流電圧Vdcは、AC100Vであるので、曲線Vac1で示されるモータジェネレータMG1の中性点電位の振幅は、それ程大きくなく、U相電圧の最大値は、システム電圧Vdc以下となる。 As shown in the figure, since commercial AC voltage Vdc is 100 VAC, the neutral point potential amplitude of motor generator MG1 indicated by curve Vac1 is not so large, and the maximum value of U-phase voltage is equal to system voltage Vdc. It becomes as follows.
図8は、モータジェネレータMG1,MG2の中性点N1,N2間に発生させる商用交流電圧VacがAC220VのときのモータジェネレータMG1の電圧波形図である。なお、この図8においても、モータジェネレータMG1におけるU相電圧のみが代表的に示されている。また、AC220Vは、商用交流電圧Vacが高電圧であることを示す一例であり、商用交流電圧Vacは、AC220Vに限られるものではない。 FIG. 8 is a voltage waveform diagram of motor generator MG1 when commercial AC voltage Vac generated between neutral points N1 and N2 of motor generators MG1 and MG2 is AC 220V. In FIG. 8, only the U-phase voltage in motor generator MG1 is representatively shown. AC220V is an example indicating that the commercial AC voltage Vac is a high voltage, and the commercial AC voltage Vac is not limited to AC220V.
図8を参照して、商用交流電圧Vdcは、高電圧のAC220Vであるので、曲線Vac1で示されるモータジェネレータMG1の中性点電位の振幅は、商用交流電圧VdcがAC100Vの場合に比べて大きい。しかしながら、モータジェネレータMG1の弱め界磁制御により、モータジェネレータMG1を駆動制御するためのU相制御電圧が抑えられるので、曲線Vu1で示されるU相電圧の駆動制御分に対応する変動の振幅が小さい。その結果、U相電圧の最大値は、システム電圧Vdc以下となる。 Referring to FIG. 8, since commercial AC voltage Vdc is a high voltage of AC 220 V, the amplitude of neutral point potential of motor generator MG1 indicated by curve Vac1 is larger than that when commercial AC voltage V dc is AC 100 V. . However, since the U-phase control voltage for driving and controlling motor generator MG1 is suppressed by the field weakening control of motor generator MG1, the amplitude of the fluctuation corresponding to the drive control amount of the U-phase voltage indicated by curve Vu1 is small. As a result, the maximum value of the U-phase voltage is equal to or lower than system voltage Vdc.
以上のように、この実施の形態1によれば、動力出力装置100は、モータジェネレータMG1,MG2の中性点N1,N2間に商用交流電圧Vacを発生させてコネクタ50から外部交流負荷へ出力することができる。
As described above, according to the first embodiment, motive
そして、動力出力装置100は、システム電圧Vdcでは補えない電圧レベルからなる商用交流電圧Vacの出力要求があったとき、モータジェネレータMG1を弱め界磁制御するので、システム電圧Vdcを上昇させることなく、所望の商用交流電圧Vacを発生させることができる。
また、この動力出力装置100においては、エンジンによって駆動される発電機として動作し、かつ、エンジン始動を行ない得る電動機として動作するモータジェネレータMG1のみ弱め界磁制御し、この動力出力装置100が搭載される車両の駆動輪を駆動する電動機として動作するモータジェネレータMG2の弱め界磁制御は行なわないので、車両の走行機能に影響を与えることなく、所望の商用交流電圧Vacを発生させることができる。
Further, in this
また、この動力出力装置100においては、モータジェネレータMG1,MG2をそれぞれ駆動するインバータ20,30を用いて商用交流電圧Vacを発生するので、商用交流電圧Vacを得るための専用のインバータを必要としない。
In
なお、上記においては、モータジェネレータMG1のみを弱め界磁制御するものとしたが、モータジェネレータMG1,MG2の双方を弱め界磁制御してもよい。この場合、モータジェネレータMG2の弱め界磁制御によってモータジェネレータMG2の発生トルクは減少するが、効率の観点からは、モータジェネレータMG1,MG2の双方で平均的に負担するのがよい。また、動力出力装置100の動作状態によっては、モータジェネレータMG2のみを弱め界磁制御してもよい。
In the above description, only the motor generator MG1 is subjected to field weakening control, but both the motor generators MG1 and MG2 may be subjected to field weakening control. In this case, the generated torque of motor generator MG2 is reduced by field weakening control of motor generator MG2, but from the viewpoint of efficiency, it is preferable that both motor generators MG1 and MG2 bear an average. Further, depending on the operating state of
[実施の形態2]
実施の形態1では、モータジェネレータを弱め界磁制御することによって、高電圧の商用交流電圧Vacを発生可能としたが、実施の形態2では、高電圧の商用交流電圧Vacの出力要求があったとき、システム電圧そのものを上昇させる。
[Embodiment 2]
In the first embodiment, it is possible to generate a high-voltage commercial AC voltage Vac by performing field-weakening control on the motor generator. However, in the second embodiment, when there is a request for output of the high-voltage commercial AC voltage Vac, Increase the system voltage itself.
実施の形態2による動力出力装置の全体構成は、図1に示した実施の形態1による動力出力装置100の構成と同じである。
The overall configuration of the power output apparatus according to Embodiment 2 is the same as that of
実施の形態2においては、高電圧の商用交流電圧Vacの出力要求に対して、制御装置60は、システム電圧Vdcの目標値Vdc_comを第1の電圧レベルVdc1から第2の電圧レベルVdc2に上昇させる。そして、制御装置60は、実施の形態1と同様に、モータジェネレータMG1,MG2のトルク指令値およびモータ回転数、バッテリBのバッテリ電圧、ならびに電源ラインPL2の電圧(システム電圧Vdcの実績値)に基づいて、昇圧コンバータ10を駆動するための制御信号PWCを生成し、その生成した制御信号PWCを昇圧コンバータ10へ出力する。すなわち、制御装置60は、システム電圧Vdcをフィードバック制御し、システム電圧Vdcが第2の電圧レベルVdc2からなる目標値Vdc_comになるように昇圧コンバータ10を駆動するための制御信号PWCを生成する。
In the second embodiment, in response to the output request for high-voltage commercial AC voltage Vac,
そして、昇圧コンバータ10は、制御装置60からの制御信号PWCに基づいて、npn型トランジスタQ2のスイッチング動作に応じて流れる電流をリアクトルL1に磁場エネルギーとして蓄積することによってバッテリBからの直流電圧を電圧レベルVdc2に昇圧し、その昇圧した昇圧電圧をnpn型トランジスタQ2がオフされたタイミングに同期してダイオードD1を介して電源ラインPL2へ出力する。
Then, boost
図9は、モータジェネレータMG1,MG2の中性点N1,N2間に発生させる商用交流電圧VacがAC220Vのときの実施の形態2におけるモータジェネレータMG1,MG2の電圧配分の考え方を説明するための図である。図9を参照して、商用交流電圧Vacは、高電圧のAC220Vであるので、モータジェネレータMG1,MG2の各々における交流電圧負担分(図における斜線部)は、図4に示したAC100Vの場合よりも大きい。したがって、モータジェネレータMG1,MG2の各々において、駆動制御分の電圧と交流電圧負担分の電圧との合計は、商用交流電圧VacがAC100Vのときは十分であったシステム電圧Vdcの電圧レベルVdc1を超える。 FIG. 9 is a diagram for explaining the concept of voltage distribution of motor generators MG1 and MG2 in the second embodiment when commercial AC voltage Vac generated between neutral points N1 and N2 of motor generators MG1 and MG2 is AC 220V. It is. Referring to FIG. 9, since commercial AC voltage Vac is a high voltage of AC 220V, the AC voltage share (hatched portion in the figure) in each of motor generators MG1 and MG2 is greater than that of AC 100V shown in FIG. Is also big. Therefore, in each of motor generators MG1 and MG2, the sum of the voltage for drive control and the voltage for AC voltage exceeds voltage level Vdc1 of system voltage Vdc, which was sufficient when commercial AC voltage Vac is AC100V. .
しかしながら、この実施の形態2では、制御装置60は、システム電圧Vdcが電圧レベルVdc1から電圧レベルVdc2に上昇するように昇圧コンバータ10を制御し、昇圧コンバータ10は、システム電圧Vdcを電圧レベルVdc2に制御する。したがって、商用交流電圧Vacが高電圧であっても交流電圧負担分を確保することができ、インバータ20,30は、モータジェネレータMG1,MG2をそれぞれ駆動制御しつつ、中性点N1,N2間にAC220Vからなる高電圧の商用交流電圧Vacを発生させることができる。
However, in the second embodiment,
以上のように、この実施の形態2によれば、高電圧の商用交流電圧Vacの出力要求がなされたとき、システム電圧Vdcを電圧レベルVdc1から電圧レベルVdc2に上昇させるので、所望の商用交流電圧Vacを発生させることができる。 As described above, according to the second embodiment, when the output request of the high-voltage commercial AC voltage Vac is made, the system voltage Vdc is raised from the voltage level Vdc1 to the voltage level Vdc2. Vac can be generated.
なお、上記の実施の形態1,2を組合わせた形として、電圧レベルVdc1からなるシステム電圧Vdcでは補えない電圧レベルからなる商用交流電圧Vacの出力要求があったとき、まずモータジェネレータMG1の弱め界磁制御を行ない、電圧レベルVdc1よりも高い電圧レベルVdchからなるシステム電圧Vdcでも補えない電圧レベルからなる商用交流電圧Vacの出力要求があったとき、システム電圧Vdcを電圧レベルVdc1から電圧レベルVdchよりも高い電圧レベルVdc2へ上昇させるようにしてもよい。これにより、広範囲の交流電圧出力に柔軟に対応することができ、また、弱め界磁制御によるモータジェネレータMG1の効率低下を一定範囲内に抑えることができる。 As a combination of the above-described first and second embodiments, when there is an output request for commercial AC voltage Vac having a voltage level that cannot be supplemented by system voltage Vdc having voltage level Vdc1, first, motor generator MG1 is weakened. When field control is performed and there is an output request for a commercial AC voltage Vac having a voltage level that cannot be compensated by the system voltage Vdc having a voltage level Vdc higher than the voltage level Vdc1, the system voltage Vdc is changed from the voltage level Vdc1 to the voltage level Vdcch. You may make it raise to high voltage level Vdc2. Thereby, it is possible to flexibly cope with a wide range of AC voltage output, and it is possible to suppress a reduction in efficiency of motor generator MG1 due to field weakening control within a certain range.
なお、この場合も、上述したように、効率の観点から弱め界磁制御をモータジェネレータMG1,MG2の双方で行なってもよく、モータジェネレータMG2のみを弱め界磁制御してもよい。 In this case, as described above, field weakening control may be performed by both motor generators MG1 and MG2 from the viewpoint of efficiency, or only motor generator MG2 may be subjected to field weakening control.
図10は、この発明による動力出力装置100をハイブリッド自動車に適用した場合の概略ブロック図である。図10を参照して、モータジェネレータMG1は、エンジン70に連結され、エンジン70を始動するとともに、エンジン70からの回転力によって発電する。モータジェネレータMG2は、駆動輪80に連結され、駆動輪80を駆動するとともに、ハイブリッド自動車の回生制動時に発電する。
FIG. 10 is a schematic block diagram when the
そして、コネクタ50には、外部交流負荷であるAC負荷90のコンセント55が接続され、動力出力装置100は、コネクタ50およびコンセント55を介してAC負荷90に商用交流電圧Vacを供給する。これにより、AC負荷90は、動力出力装置100から商用交流電圧Vacの供給を受けて動作することができる。
The
このように、動力出力装置100が搭載されたこのハイブリッド自動車は、AC100V電源として利用でき、また、AC220Vなどさらに高電圧の商用交流電源としても利用できる。そして、このハイブリッド自動車は、商用交流電圧Vacを発生するための専用インバータを備えないので、車両の小型化や軽量化、低コスト化などを実現しつつ、商用交流電源としての付加価値を有する。
Thus, this hybrid vehicle equipped with the
なお、上記においては、動力出力装置100は、ハイブリッド自動車に搭載されると説明したが、この発明においては、これに限らず、動力出力装置100は、電気自動車(Electric Vehicle)および燃料電池自動車に搭載されてもよい。そして、この発明は、一般に2つのモータジェネレータを使用するものに適用可能である。また、動力出力装置100が電気自動車および燃料電池自動車に搭載される場合、モータジェネレータMG1,MG2は、電気自動車および燃料電池自動車の駆動輪に連結される。
In the above description, the
なお、上記において、モータジェネレータMG1は、「第1のモータジェネレータ」を構成し、モータジェネレータMG2は、「第2のモータジェネレータ」を構成する。また、インバータ20は、「第1のインバータ」を構成し、インバータ30は、「第2のインバータ」を構成する。さらに、バッテリBは、「直流電源」を構成する。
In the above, motor generator MG1 constitutes a “first motor generator”, and motor generator MG2 constitutes a “second motor generator”. The
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.
10 昇圧コンバータ、20,30 インバータ、21,31 U相アーム、22,32 V相アーム、23,33 W相アーム、40 ACポート、50 コネクタ、55 コンセント、60 制御装置、70 エンジン、80 駆動輪、90 AC負荷、100 動力出力装置、B バッテリ、C1,C2 コンデンサ、PL1,PL2 電源ライン、SL 接地ライン、L1 リアクトル、Q1,Q2,Q11〜Q16,Q21〜Q26 npn型トランジスタ、D1,D2,D11〜D16,D21〜D26 ダイオード、UL1,UL2 U相ライン、VL1,VL2 V相ライン、WL1,WL2 W相ライン、MG1,MG2 モータジェネレータ、N1,N2 中性点、ACL1,ACL2 AC出力ライン。 10 boost converter, 20, 30 inverter, 21, 31 U-phase arm, 22, 32 V-phase arm, 23, 33 W-phase arm, 40 AC port, 50 connector, 55 outlet, 60 control device, 70 engine, 80 drive wheel , 90 AC load, 100 power output device, B battery, C1, C2 capacitor, PL1, PL2 power line, SL ground line, L1 reactor, Q1, Q2, Q11-Q16, Q21-Q26 npn transistors, D1, D2, D11 to D16, D21 to D26 Diode, UL1, UL2 U phase line, VL1, VL2 V phase line, WL1, WL2 W phase line, MG1, MG2 motor generator, N1, N2 neutral point, ACL1, ACL2 AC output line.
Claims (7)
前記第1および第2のモータジェネレータにそれぞれ接続され、電圧供給線からシステム電圧を受ける第1および第2のインバータと、
前記システム電圧を用いて前記第1および第2のモータジェネレータを駆動させ、かつ、前記第1および第2のモータジェネレータの中性点間に交流電圧を発生させるように前記第1および第2のインバータの動作を制御する制御装置とを備え、
前記システム電圧では発生できない電圧レベルからなる交流電圧の出力要求があったとき、前記制御装置は、前記第1および第2のモータジェネレータのいずれか一方または双方に対して弱め界磁制御を行なうように前記第1および/または第2のインバータの動作を制御する、動力出力装置。 First and second motor generators;
First and second inverters respectively connected to the first and second motor generators and receiving a system voltage from a voltage supply line;
The first and second motor generators are driven using the system voltage, and the first and second motor generators generate an AC voltage between neutral points of the first and second motor generators. A control device for controlling the operation of the inverter,
When there is an AC voltage output request having a voltage level that cannot be generated by the system voltage, the control device performs field-weakening control on one or both of the first and second motor generators. A power output device that controls the operation of the first and / or second inverter.
前記第2のモータジェネレータは、前記車両の駆動輪に連結され、
前記システム電圧では発生できない電圧レベルからなる交流電圧の出力要求があったとき、前記制御装置は、前記第1のモータジェネレータに対して前記弱め界磁制御を行なうように前記第1のインバータの動作を制御する、請求項1に記載の動力出力装置。 The first motor generator is connected to an internal combustion engine of a vehicle,
The second motor generator is coupled to drive wheels of the vehicle,
When there is an AC voltage output request having a voltage level that cannot be generated by the system voltage, the control device controls the operation of the first inverter so as to perform the field-weakening control on the first motor generator. The power output apparatus according to claim 1.
直流電源と、
前記直流電源から出力される直流電圧をシステム電圧に昇圧する昇圧コンバータと、
前記第1および第2のモータジェネレータにそれぞれ接続され、前記昇圧コンバータから前記システム電圧を受ける第1および第2のインバータと、
前記昇圧コンバータの動作を制御し、さらに、前記システム電圧を用いて前記第1および第2のモータジェネレータを駆動させ、かつ、前記第1および第2のモータジェネレータの中性点間に交流電圧を発生させるように前記第1および第2のインバータの動作を制御する制御装置とを備え、
前記システム電圧では発生できない電圧レベルからなる交流電圧の出力要求があったとき、前記制御装置は、前記システム電圧を上昇させるように前記昇圧コンバータの動作を制御する、動力出力装置。 First and second motor generators;
DC power supply,
A boost converter that boosts a DC voltage output from the DC power source to a system voltage;
First and second inverters respectively connected to the first and second motor generators and receiving the system voltage from the boost converter;
The operation of the boost converter is controlled, the first and second motor generators are driven using the system voltage, and an AC voltage is applied between neutral points of the first and second motor generators. A control device for controlling the operation of the first and second inverters to generate,
The power output device, wherein when there is an AC voltage output request having a voltage level that cannot be generated by the system voltage, the control device controls the operation of the boost converter so as to increase the system voltage.
直流電源と、
前記直流電源から出力される直流電圧をシステム電圧に昇圧する昇圧コンバータと、
前記第1および第2のモータジェネレータにそれぞれ接続され、前記昇圧コンバータから前記システム電圧を受ける第1および第2のインバータと、
前記昇圧コンバータの動作を制御し、さらに、前記システム電圧を用いて前記第1および第2のモータジェネレータを駆動させ、かつ、前記第1および第2のモータジェネレータの中性点間に交流電圧を発生させるように前記第1および第2のインバータの動作を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
第1の電圧レベルからなるシステム電圧では発生できない電圧レベルからなる交流電圧の出力要求があったとき、前記第1および第2のモータジェネレータのいずれか一方または双方に対して弱め界磁制御を行なうように前記第1および/または第2のインバータの動作を制御し、
前記第1の電圧レベルよりも高い第2の電圧レベルからなるシステム電圧でも発生できない電圧レベルからなる交流電圧の出力要求があったとき、前記システム電圧を上昇させるように前記昇圧コンバータの動作を制御する、動力出力装置。 First and second motor generators;
DC power supply,
A boost converter that boosts a DC voltage output from the DC power source to a system voltage;
First and second inverters respectively connected to the first and second motor generators and receiving the system voltage from the boost converter;
The operation of the boost converter is controlled, the first and second motor generators are driven using the system voltage, and an AC voltage is applied between neutral points of the first and second motor generators. A control device for controlling the operation of the first and second inverters to generate,
The controller is
When there is a request to output an AC voltage having a voltage level that cannot be generated by the system voltage having the first voltage level, field weakening control is performed on one or both of the first and second motor generators. Controlling the operation of the first and / or second inverter;
Controls the operation of the boost converter so as to increase the system voltage when there is an output request for an AC voltage having a voltage level that cannot be generated even by a system voltage having a second voltage level higher than the first voltage level. A power output device.
前記第2のモータジェネレータは、前記車両の駆動輪に連結され、
前記第1の電圧レベルからなるシステム電圧では発生できない電圧レベルからなる交流電圧の出力要求があったとき、前記制御装置は、前記第1のモータジェネレータに対して前記弱め界磁制御を行なうように前記第1のインバータの動作を制御する、請求項4に記載の動力出力装置。 The first motor generator is connected to an internal combustion engine of a vehicle,
The second motor generator is coupled to drive wheels of the vehicle,
When there is a request to output an AC voltage having a voltage level that cannot be generated by the system voltage having the first voltage level, the control device performs the field-weakening control on the first motor generator. The power output apparatus of Claim 4 which controls operation | movement of 1 inverter.
前記動力出力装置は、駆動輪を駆動し、かつ、発生した交流電圧を外部交流負荷に供給する、車両。 A power output device according to any one of claims 1 to 5, comprising:
The power output device drives a drive wheel and supplies the generated AC voltage to an external AC load.
前記動力出力装置に含まれる第1のモータジェネレータは、前記内燃機関に連結され、
前記動力出力装置に含まれる第2のモータジェネレータは、前記駆動輪に連結され、
前記第2のモータジェネレータは、前記駆動輪を駆動する、請求項6に記載の車両。 An internal combustion engine,
A first motor generator included in the power output device is coupled to the internal combustion engine;
A second motor generator included in the power output device is coupled to the drive wheel;
The vehicle according to claim 6, wherein the second motor generator drives the drive wheels.
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