JP2008312283A - 車両用制御システム及び回転電機用端子台 - Google Patents

Abstract

【課題】回転電機の中性点を利用して外部との電力のやり取りを行う場合に、接続ケーブルによるサージ電圧の発生を抑制することである。
【解決手段】車両用制御システム１０は、モータ・ジェネレータ１４と、制御部５０と、電源回路６０と、外部接続ケーブル８０とを備える。モータ・ジェネレータ１４は端子台３０を有し、端子台３０には、固定子１６の各相コイルの中性点から引き出された中性線２８が接続される中性線端子２９と、外部接続ケーブル８０に接続される外部端子３８と、中性線端子２９と外部端子３８との間の接続状態を非導通状態と導通状態との間で切り換えられるリレー４０とが設けられる。制御部５０は、中性点を利用し外部接続ケーブル８０を用いて外部と電力のやり取りを行うときに、リレー４０における接続状態を非導通状態から導通状態に切り換える。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用制御システム及び回転電機用端子台に係り、特に、車両用回転電機の中性点を利用し、外部と電力をやり取りする車両用制御システム、及び車両用回転電機の中性点を利用し、外部と電力をやり取りする際に用いられる回転電機用端子台に関する。

回転電機は、電力を供給することでモータとして機能するが、一方で出力軸を外力によって回転することで発電機として機能する。例えば、車両に搭載される回転電機は、電源回路から電力を供給することで駆動モータとして用いられ、一方で制動時には発電機として機能させて回生エネルギを回収し電源回路に戻して電池を充電するものとできる。

このように回転電機はモータとしての機能と発電機としての機能を有するので、外部の負荷に接続して電力を供給する電力源として利用でき、一方で外部の電源から電力の供給を受けて回転電機に接続される電源回路を充電することができる。例えば、回転電機の中性点を介して外部負荷あるいは外部電源と接続し、充放電を行わせることができる。このような回転電機の用い方を、中性点を介して充放電する中性点接続用途と呼ぶことができる。

例えば、特許文献１には、電動機駆動について、２方向性直流電源、２個のインバータ、２個の誘導電動機を用いて駆動出力と再充電を行うことが開示され、差動駆動出力が可能であること、一方が故障しても冗長性があることが述べられている。ここでは、再充電は、誘導電動機の中性点ポートに加えられる単相電力によって行われている。

また、特許文献２，３には、交流電圧発生装置及び動力出力装置について、バッテリと、２つのインバータと、２つのモータ・ジェネレータとを用い、車両駆動・回生用の動力出力装置としてのみならず、例えば車両外の負荷に電力を供給する電圧発生装置として用いることができる構成が開示されている。ここでは、２つのモータ・ジェネレータの中性点の間に発生する交流電力が外部負荷に供給される。また、２つのモータ・ジェネレータの中性点と車両外の負荷との間にそれぞれリレーが設けられている。

そして、特許文献３は、この交流電圧発生装置としての利用のために、車外負荷にノイズ除去用のＹコンデンサを設けると、車両側のアースが負荷側のアースと交流的に接続され、車両のバッテリに漏洩電流が流れることが指摘されている。そこで、車両内の漏電検出器に直列にリレーを設け、車両外の負荷に接続されるときにこのリレーを遮断することが開示されている。

また、特許文献４には、設定変更可能な発電機として、配線の変更により、三相電力と単相３線電力との切換え、または三相電力の出力を２段階に切換え可能な発電機の構成が開示されている。ここでは、発電機の中性点と、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相とが単一の端子台に接続されていることが述べられている。

特開平４−２９５２０２号公報 特開２００６−１５８１２１号公報 特開２００６−３２００７３号公報 特開２００３−３３３８１４号公報

上記のように、従来技術においては、モータ・ジェネレータである回転電機の中性点を利用して外部との電力のやり取りを行う制御システムが開示されている。この場合には、回転電機の中性点と外部の負荷との間、あるいは充電用電源との間を接続するために、接続ケーブルが用いられる。

このように接続ケーブルを回転電機に接続すると、接続ケーブルと対接地との間の浮遊容量のために、回転電機の通常動作に支障が生じることがある。すなわち、回転電機を駆動制御あるいは回生制御するときの各相信号に予期せぬサージ電圧が発生し、大きなサージ電圧の場合には、回転電機が絶縁破壊に至る恐れがある。これを防ぐためには、回転電機の絶縁特性の向上を図るか、あるいは回転電機に接続されるインバータ回路等にサージフィルタを設けることが考えられる。これらの防止策は、生産性を低下させ、あるいはコストアップを招くことになる。

本発明の目的は、回転電機の中性点を利用して外部との電力のやり取りを行う場合に、接続ケーブルによるサージ電圧の発生を抑制することができる車両用制御システム及び回転電機用端子台を提供することである。他の目的は、回転電機の中性点を利用して外部との電力のやり取りを行う場合に、サージ電圧の発生を抑制すると共に、接続ケーブルのコストを削減することを可能とする車両用制御システムを提供することである。以下の手段は、上記目的の少なくとも１つに貢献するものである。

本発明に係る車両用制御システムは、車両用回転電機の中性点を利用し、外部と電力をやり取りする車両用制御システムであって、回転電機と制御部とを備え、回転電機は、固定子または回転子の各相コイルの中性点から引き出された中性線と、固定子と回転子とが収納されるケースに設けられ、引き出された中性線が接続される中性線端子と、外部接続ケーブルに接続される外部端子とを有する端子台と、端子台に設けられ、中性線端子と外部端子との間の接続状態を非導通状態と導通状態との間で切り換えられる切換手段と、を含み、制御部は、中性点を利用し外部接続ケーブルを用いて外部と電力のやり取りを行うときに、切換手段における接続状態を非導通状態から導通状態に切り換えることを特徴とする。

また、本発明に係る車両用制御システムは、車両用回転電機の中性点を利用し、外部と電力をやり取りする車両用制御システムであって、回転電機と制御部とを備え、回転電機は電源回路に接続され、固定子または回転子の各相コイルの中性点から引き出された中性線と、電源回路に設けられ、中性線が接続される中性線端子と、外部接続ケーブルが接続される外部端子との間の接続状態を導通状態と非導通状態との間で切り換えられる切換手段と、を含み、制御部は、中性点を利用し外部接続ケーブルを用いて外部と電力のやり取りを行うときに、切換手段における接続状態を非導通状態から導通状態に切り換えることを特徴とする。

また、本発明に係る車両用制御システムにおいて、各相コイルの電源回路側に接続される各相線と、中性線とを１つの被覆ケーブル内にまとめた集合ケーブルであって、回転電機と電源回路とを接続する集合ケーブルを備えることが好ましい。

また、本発明に係る車両用制御システムにおいて、回転電機は２つ設けられ、集合ケーブルは、回転電機の２組分の各相線と中性線とを１つの被覆ケーブル内にまとめたものであることが好ましい。

また、本発明に係る回転電機用端子台は、回転電機の各相コイルの中性点から引き出された中性線が接続される中性線端子と、外部接続ケーブルが接続される外部端子と、中性線端子と外部端子との間に設けられ、中性線端子と外部端子との間の接続状態を導通状態と非導通状態との間で切り換えられる切換手段と、を含むことを特徴とする。

上記構成の少なくとも１つにより、車両用制御システムは、回転電機のケースに設けられる端子台において、中性線が接続される中性線端子と、外部接続ケーブルに接続される外部端子との間の接続状態を切り換える切換手段が設けられる。そして、中性点を利用し外部接続ケーブルを用いて外部と電力のやり取りを行うときに、切換手段における接続状態が非導通状態から導通状態に切り換えられる。したがって、回転電機が通常の動作状態、すなわち本来のモータ・ジェネレータとして動作しているときには、中性線は外部接続ケーブルと非導通状態であり、外部接続ケーブルの寄生容量の影響が回転電機に及ぶことがなく、外部接続ケーブルによるサージ電圧の発生を抑制することができる。

また、上記構成の少なくとも１つにより、車両用制御システムは、回転電機が接続される電源回路において、中性線が接続される中性線端子と、外部接続ケーブルに接続される外部端子との間の接続状態を切り換える切換手段が設けられる。そして、中性点を利用し外部接続ケーブルを用いて外部と電力のやり取りを行うときに、切換手段における接続状態が非導通状態から導通状態に切り換えられる。したがって、回転電機が通常の動作状態のときに、中性線は外部接続ケーブルと非導通状態であり、外部接続ケーブルの寄生容量の影響が回転電機に及ぶことがなく、外部接続ケーブルによるサージ電圧の発生を抑制することができる。

また、車両用制御システムにおいて、各相コイルの電源回路側に接続される各相線と、中性線とが１つの被覆ケーブル内にまとめられる。これによって、サージ電圧の発生を抑制すると共に、接続ケーブルのコストを削減することが可能となる。

また、車両用制御システムにおいて、回転電機が２つ設けられる場合に、回転電機の２組分の各相線と中性線とが１つの被覆ケーブル内にまとめられる。これによって、サージ電圧の発生を抑制すると共に、接続ケーブルのコストをさらに削減することが可能となる。

また、回転電機用端子台は、中性線が接続される中性線端子と、外部接続ケーブルが接続される外部端子との間の接続状態を導通状態と非導通状態との間で切り換えられる切換手段を含む。これにより、回転電機に設けられる端子台において、外部接続ケーブルとの間の接続状態を非導通状態とできるので、外部接続ケーブルによる寄生容量の影響を端子台の段階で抑制できる。したがって、回転電機の動作において、外部接続ケーブルによるサージ電圧の発生を効果的に抑制することができる。

以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。なお以下では、回転電機として、車両に搭載されるモータ・ジェネレータを説明するが、モータとしての機能と発電機としての機能を有するものであれば、車両搭載用以外の用途に用いられるモータ・ジェネレータであってもよい。また、以下では、三相同期型モータ・ジェネレータを説明するが、三相以外の多相回転電機であってもよい。また、以下では、固定子に多相コイルが巻回されるものとして説明するが、回転子に多相コイルが巻回される構成であってもよい。また、回転電機が中性点接続用として用いられるときの相手側として、商用電源を説明するが、これはモータ・ジェネレータに接続される電源回路に充電を行う例であって、商用電源以外の交流電源であってもよい。また、回転電機が中性点接続用として用いられるときの相手方として電力を消費する外部負荷としてもよく、この場合には、モータ・ジェネレータから外部負荷に電力を供給することになる。

図１は、車両用制御システム１０の機構的ブロック構成を示す図である。車両用制御システム１０は、車両に搭載される回転電機であるモータ・ジェネレータ１４の中性点を利用し、外部接続ケーブル８０を用いて外部と電力をやり取りする制御システムである。このシステムでは、通常の車両走行の場合には外部接続ケーブル８０は適当に折畳まれて車両の内部に収納され、外部商用電源から充電を行い、あるいは外部負荷に電力を供給する場合には外部接続ケーブル８０が引き出されて、中性点を介して充放電するいわゆる中性点接続により外部商用電源等に接続される。なお、図１では、特にモータ・ジェネレータ１４の構造を示すために一部破断図としてある。

車両用制御システム１０は、モータ・ジェネレータ１４と制御部５０とを含む。モータ・ジェネレータ１４は電源回路６０に接続され、また、モータ・ジェネレータ１４の中性点からは外部接続ケーブル８０が引き出されるので、その意味では、車両用制御システム１０は、電源回路６０と外部接続ケーブル８０をも含むものと考えることができる。

モータ・ジェネレータ１４は、車両に搭載される三相同期型の回転電機であり、固定子１６と回転子１８とを含んで構成される。ここで固定子１６は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相コイルがステータコアに巻回されている。通常の回転電機は、各相コイルの一方端側は相互に結線されていわゆる中性点とされ、各相コイルのそれぞれの他方端側が電源回路の各相出力端子に接続される。図１に示されるモータ・ジェネレータ１４は、この中性点が中性線として外部に引き出される。

したがって、図１のモータ・ジェネレータ１４では、各相コイルから４本の線が引き出されることになる。１本は、上記のように、Ｕ相コイルの一方端側、Ｖ相コイルの一方端側、Ｗ相コイルの一方端側が相互に結線された中性点から引き出される中性線２８である。残りの３本は、Ｕ相コイルの他方端側から引き出されるＵ相線２２、Ｖ相コイルの他方端側から引き出されるＶ相線２４、Ｗ相コイルの他方端側から引き出されるＷ相線２６である。Ｕ相線、Ｖ相線、Ｗ相線のことをまとめて各相線と呼ぶことにすれば、モータ・ジェネレータ１４からは、３本の各相線２２，２４，２６と、１本の中性線２８が引き出されることになる。

図１における端子台３０は、３本の各相線２２，２４，２６と、１本の中性線２８を、モータ・ジェネレータ１４の外側に引き出すための中継台である。具体的には、端子台３０は、モータ・ジェネレータ１４の筐体の内側と外側にまたがって配置され、筐体の内部には、３本の各相線２２，２４，２６と１本の中性線２８が接続される４本の内側接続端子を有し、筐体の外側には、３本の各相線２２，２４，２６と１本の中性線２８に対応する４本の外側接続端子が設けられる。そして、４本の内側接続端子と４本の外側接続端子とは、それぞれ対応付けられて、端子台３０の内部構造において接続される。

図１においては、４本の内側接続端子のうち、中性線２８が取り付けられる端子である中性線端子２９のみが符号を付されている。また、４本の外側接続端子は、３本の各相線２２，２４，２６に対応する外側接続端子３２，３４，３６と、中性線端子２９に対応する外側接続端子である外部端子３８が図示されている。外側接続端子３２，３４，３６は、後述する電源回路６０に接続される。外部端子３８は、モータ・ジェネレータ１４の中性点を利用し、外部と電力のやり取りを行うために用いられる外部接続ケーブル８０が接続される。

外部接続ケーブル８０は、例えば、車両に搭載される電池を充電したいとき等に、適当な充電基地等に立ち寄り、外部商用電源から電力を供給する際に用いられる接続ケーブルである。この場合には、モータ・ジェネレータ１４の中性点を用いることが便利であるので、外部接続ケーブル８０の一方端が、モータ・ジェネレータ１４の中性点に対応する外部端子３８に接続され、他方端が外部商用電源に接続される。

図１において、リレー４０は、端子台３０において、中性線２８が接続される中性線端子２９と、外部接続ケーブル８０が接続される外部端子３８との間に設けられ、中性線端子２９と外部端子３８との間の接続状態を非導通状態と導通状態との間で切り換えることができる切換手段である。リレー４０の作動は、制御部５０の制御の下で行われる。ここでリレー４０は、電力の開閉のために用いられる切換手段の代表的な装置であるが、用途によっては、リレー以外の切換手段、例えば大電流用半導体スイッチ等を用いてもよい。

リレー４０を設けるのは、モータ・ジェネレータ１４の中性点に外部接続ケーブル８０の浮遊容量が付加されることを防止するためである。すなわち、外部接続ケーブル８０は外部商用電源に接続するために必要な長さを有するので、接地に対し容量を有することになる。この浮遊容量が、モータ・ジェネレータ１４の通常の動作、すなわち電源回路６０と接続してモータとして駆動力を発生し、あるいは制動時に回生エネルギを回収する際に、サージ電圧を発生することがある。

したがって、モータ・ジェネレータ１４の中性点を用いて外部接続ケーブル８０を介し、外部商用電源と電力のやり取りをするときはリレー４０を導通状態とするが、外部と電力のやり取りをしないときには、リレー４０を非導通状態とし、外部接続ケーブル８０とモータ・ジェネレータ１４との接続を断つ。これにより、モータ・ジェネレータ１４の通常動作において、外部接続ケーブル８０による浮遊容量の影響を抑制することができる。

制御部５０は、モータ・ジェネレータ１４の作動を含め、車両の作動に関する全体の制御を行う機能を有するが、ここでは特に、切換手段であるリレー４０の作動を制御する機能を有する。すなわち、中性点を利用し外部接続ケーブル８０を用いて外部と電力のやり取りを行うときに、切換手段であるリレー４０における接続状態を非導通状態から導通状態に切り換える機能を有する。これにより、モータ・ジェネレータ１４の通常動作において、サージ電圧の発生に対する外部接続ケーブル８０による影響を抑制することができる。

図２は、車両用制御システム１０について回路的構成を示す図である。以下では、図１と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。また、以下では図１の符号を用いて説明する。上記のように、車両用制御システム１０は、モータ・ジェネレータ１４と制御部５０とを含んで構成され、モータ・ジェネレータ１４の外側接続端子３２，３４，３６は電源回路６０に接続され、モータ・ジェネレータ１４の外部端子３８は外部接続ケーブル８０に接続される。また、電源回路６０に関連して、整流回路７２も車両用制御システム１０に含まれる。

なお、図２では、車両用制御システム１０の構成要素ではないが、外部接続ケーブル８０の接続先である外部商用電源８が図示されている。外部商用電源８は、交流電源９を含む電源である。

電源回路６０は、２次電池６２、低電圧側平滑コンデンサ６４、電圧変換器６６、高電圧側平滑コンデンサ６８、インバータ回路７０とを含んで構成される。電源回路６０は、モータ・ジェネレータ１４がモータとして機能するときには、２次電池６２の電力を電圧変換器６６、インバータ回路７０を介してモータ・ジェネレータ１４に多相制御電力を供給し、またモータ・ジェネレータ１４が発電機として機能するときには、モータ・ジェネレータ１４から回生エネルギを受けとって、インバータ回路７０、電圧変換器６６を介して２次電池６２を充電する機能を有する回路である。

２次電池６２は、リチウムイオン単電池を複数組み合わせ、またはニッケル水素単電池を複数組み合わせて、２００Ｖから４００Ｖ程度、例えば、約２８８Ｖの高電圧バッテリとした組電池である。低電圧側平滑コンデンサ６４は、２次電池６２の端子電圧を安定に平滑化する機能を有する容量素子である。

電圧変換器６６は、２次電池６２側の電圧から異なる電圧を作り出す回路で、たとえば、２次電池６２の電圧を昇圧してさらに高圧とし、インバータ回路７０に供給する機能を有する。例えば、インバータ回路７０及びモータ・ジェネレータ１４を約６００Ｖの高圧で作動させるものとするときは、電圧変換器６６は、２次電池６２の例えば約２８８Ｖの電圧と、この約６００Ｖの電圧との間の電圧変換を行う機能を有する。高電圧側平滑コンデンサ６８は、電圧変換器６６の高電圧を安定に平滑化する機能を有する容量素子である。

インバータ回路７０は、電圧変換器６６によって電圧変換され、高電圧側平滑コンデンサ６８によって平滑化された直流電力を、スイッチング素子等を用いて、３相駆動信号に変換する機能を有する回路である。なお、モータ・ジェネレータ１４が発電機として機能するときは、モータ・ジェネレータ１４からの３相回生電力を、スイッチング素子等を用いて直流電力に変換する機能を有する。

整流回路７２は、モータ・ジェネレータ１４が外部接続ケーブル８０を用いて外部商用電源８に接続されるとき、外部商用電源８のもう１つの端子と接続端子７４を用いて接続され、外部商用電源８とインバータ回路７０の間において整流を行うための回路である。

整流回路７２は、具体的には、インバータ回路７０の正極側母線と負極側母線との間に直列に接続されるダイオードで構成することができる。外部商用電源８と接続される接続端子７４は、この２つのダイオードの接続点から引き出すことができる。

なお、整流回路７２は、モータ・ジェネレータ１４が１つの場合において、外部接続ケーブル８０を用いて外部商用電源８と接続される場合に必要であるが、後述するように、車両に搭載されるモータ・ジェネレータ１４が２つの場合で、インバータ回路がそれぞれのモータ・ジェネレータ１４にそれぞれ設けられる構成のときには、必ずしも必要ではない。

かかる構成の作用について図３を用いて説明する。以下では、図１、図２の符号を用いて説明する。図３は、モータ・ジェネレータ１４が動作する際の各相コイルに印加される電圧の時間変化を示すもので、横軸が時間、縦軸が各相コイルに印加される電圧である。図３（ａ）は、外部接続ケーブル８０の他方端を開放とし、一方端をモータ・ジェネレータ１４の端子台３０の外部端子３８に接続し、リレー４０を導通状態としてモータ・ジェネレータ１４を通常動作させた場合、（ｂ）はリレー４０を非導通状態としてモータ・ジェネレータ１４を通常動作させた場合である。

上記のように、車両が走行等通常動作しているときは、外部接続ケーブル８０は適当に折畳まれて車両内に収納されている。つまり外部接続ケーブル８０の他方端側は開放等の状態となっている。この通常動作時においては、図２に関連して説明したように、駆動時には、電源回路６０は、駆動時には２次電池６２から電力が電圧変換器６６、インバータ回路７０を介してモータ・ジェネレータ１４に供給され、制動時にはモータ・ジェネレータ１４から回生エネルギがインバータ回路７０、電圧変換器６６を介して回収され２次電池６２が充電される。

そして、例えば、車両の２次電池６２の蓄電電力が減少してきて、外部から急速充電を行いたい場合、あるいは、車両の走行開始に際し、２次電池６２をフル充電状態にしたい場合等には、モータ・ジェネレータ１４の中性点に接続される外部接続ケーブル８０がいわゆる中性点接続用として用いられる。すなわち、車両を適当な充電基地等に立ち寄らせ、折畳まれていた外部接続ケーブル８０を引き出し、他方端側を外部商用電源８に接続する。また、外部商用電源８に整流回路７２の接続端子７４を接続する。そして、制御部５０等によって電源回路６０のインバータ回路７０、電圧変換器６６を適当に作動させることで、外部商用電源８の交流電力を直流電力に変換し、２次電池６２を充電することができる。このようにして、モータ・ジェネレータ１４の中性点を利用し、中性点に接続される外部接続ケーブル８０を用い、中性点を介して充放電を行って、外部と電力のやり取りをすることができる。

そして、このように、外部接続ケーブル８０をモータ・ジェネレータ１４の中性点に接続した状態とし、車両が走行等の通常動作のときには、外部接続ケーブル８０を適当に折り畳んで車両内に収納するものとすると、次のような問題が生じる。

すなわち、モータ・ジェネレータ１４の中性点には、中性点−中性線２８−中性線端子２９−外部端子３８−外部接続ケーブル８０が接続されるので、これらの接続要素と接地との間に浮遊容量が生じる。外部接続ケーブル８０は、車両のモータ・ジェネレータ１４のケースに設けられる外部端子３８から、車両の外の外部商用電源８まで引き回せるように相当な長さを有するので、その浮遊容量も大きな値となる。中性線端子２９−外部端子３８との間にリレー４０を設け、リレー４０を導通状態にする場合でも同じである。

図３（ａ）は、中性線端子２９−外部端子３８との間にリレー４０を設けずに２つの端子間を直結した場合、あるいは中性線端子２９−外部端子３８との間にリレー４０を設けたが、リレー４０を導通状態にする場合において、モータ・ジェネレータ１４が通常動作する際の各相コイルに印加される電圧の時間変化を示す図である。ここでは、外部接続ケーブル８０に起因する浮遊容量のため、各相コイルに印加される信号の立上り、立下りで、ノイズが現れることが示される。このノイズは、サージ電圧として知られるもので、このように、外部接続ケーブル８０に起因する大きな浮遊容量に応じて、大きなサージ電圧が発生する。例えば、各相コイルに印加される電圧を±６００Ｖとすると、サージ電圧はこれをはるかに超えて、±１０００Ｖ近くになることがある。このように大きなサージ電圧が生じると、モータ・ジェネレータ１４の絶縁耐圧を超えて、絶縁破壊に至る恐れがある。

図３（ｂ）は、中性線端子２９−外部端子３８との間にリレー４０を設け、そのリレー４０を非導通状態にする場合において、モータ・ジェネレータ１４が通常動作する際の各相コイルに印加される電圧の時間変化を示す図である。ここでは、リレー４０が端子台３０に設けられるので、外部接続ケーブル８０に起因する浮遊容量がリレー４０のところで遮断され、モータ・ジェネレータ１４の中性点に影響をほとんど及ぼさない。このため、各相コイルに印加される信号の立上り、立下りにおいて、外部接続ケーブル８０に起因するサージ電圧がほとんど現れていない。このように、中性線端子２９−外部端子３８との間にリレー４０を設け、そのリレー４０を導通状態から非導通状態に切り換えることで、外部接続ケーブル８０に起因するサージ電圧の発生を大幅に抑制することができる。

図４は、車両が２台のモータ・ジェネレータ搭載する場合に、それぞれのモータ・ジェネレータの中性点を利用し、外部と電源をやり取りするときの車両用制御システム１１の構成を示す図である。以下では、図１、図２と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。また、以下では図１、図２の符号を用いて説明する。図４における車両用制御システム１１においては、車両が２台のモータ・ジェネレータ１４を有し、それぞれのモータ・ジェネレータ１４について、端子台３０における中性線端子２９と外部端子３８との間にそれぞれリレー４０が設けられる。各リレー４０の接続状態は、制御部５２によって、導通状態と非導通状態の間で切り換えられる。

車両に２台のモータ・ジェネレータ１４が搭載されるときは、図４に示されるように、電源回路６１には２つのインバータ回路７０が設けられ、各インバータ回路７０がそれぞれのモータ・ジェネレータ１４に個別に接続される。そこで、図２で説明した整流回路７２を用いなくても、２つのインバータ回路７０をそれぞれ適切に制御することで、整流機能をいずれか一方のインバータ回路７０に持たせることができる。したがって、２つのモータ・ジェネレータ１４の中性点を用いて外部と電力のやり取りをする場合に、各モータ・ジェネレータ１４の各端子台３０の各外部端子３８にそれぞれ外部接続ケーブルの一方端を接続し、各外部接続ケーブルの他方端をそれぞれ外部商用電源８の２端子に接続するものとできる。

このように、車両に２台のモータ・ジェネレータ１４が搭載されるときには、２つのモータ・ジェネレータ１４にそれぞれ外部接続ケーブルが接続されるので、この２本の外部接続ケーブルを１つの被覆内にまとめた１本の集合外部接続ケーブル８２とすることができる。このように２つの外部接続ケーブルを１本の集合外部接続ケーブル８２とすることで、対接地浮遊容量の低減を図ることができ、また、取り扱いも便利になり、コストも低減することが可能となる。

そして、２つのモータ・ジェネレータ１４の中性点を利用して外部と電力のやり取りを行うときに、制御部５２によって、リレー４０の接続状態が、非導通状態から導通状態に切り換えられる。これによって、集合外部接続ケーブル８２に起因するサージ電圧の発生を抑制することができる。

図５は、車両に２台のモータ・ジェネレータが搭載されるときに、リレーをモータ・ジェネレータの端子台に設けずに、電源回路のインバータ回路基板に設ける場合の車両用制御システム１２の構成を示す図である。以下では、図１から図４と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。また、以下では図１から図４の符号を用いて説明する。

ここでは、２台のモータ・ジェネレータ１５は、各相線と中性線とを引き出す端子台をそれぞれ有するが、その端子台にはリレーが設けられない。そして、２つのモータ・ジェネレータ１５に対応する２つのインバータ回路７０は、１つの回路基板上に搭載される。この基板をインバータ回路基板７１と呼んでもよい。このインバータ回路基板７１は、電源回路６１の一部を構成している。このインバータ回路基板７１に、２組のリレー４２が設けられる。

２台のモータ・ジェネレータ１５と、インバータ回路基板７１とは、２つの集合ケーブル９０，９２で接続される。各集合ケーブル９０，９２は、各モータ・ジェネレータ１５の３本の各相線と１本の中性線にそれぞれ対応する４本の信号線を１つの被覆内にまとめたケーブルである。すなわち、一方側のモータ・ジェネレータ１５から引き出される４本の信号線は１つの被覆内にまとめられて１本の集合ケーブル９０となり、他方側のモータ・ジェネレータ１５から引き出される４本の信号線も１つの被覆内にまとめられて１つの集合ケーブル９２となる。このように、複数の信号線を１つの被覆内にまとめて１本の集合ケーブルとすることで、取り扱いが便利になり、コストを削減できる。

インバータ回路基板７１においては、集合ケーブル９０，９２によって導かれた各４本の信号線のうち、各相線に対応する信号線は、各インバータ回路７０にそれぞれ接続される。また、集合ケーブル９０，９２によって導かれた各４本の信号線のうち、各中性線に対応する２本の信号線が、２組のリレー４２のそれぞれの一方端に接続される。２組のリレー４２のそれぞれの他方端は、２つの外部接続ケーブルが一本にまとめられた集合外部接続ケーブル８２の２つの一方端にそれぞれ接続される。なお、集合外部接続ケーブル８２の３つの他方端は、外部商用電源８のそれぞれの接続端子に接続される。

２組のリレー４２は、制御部５４によって制御され、集合外部接続ケーブル８２を用いて外部商用電源８と電力のやり取りを行う場合に、各リレーの接続状態が非導通状態から導通状態に切り換えられる。これにより、集合外部接続ケーブル８２に起因するサージ電圧の発生を抑制することができる。

また、集合ケーブル９０，９２、集合外部接続ケーブル８２を用いることで、対接地浮遊容量の低減を図ることができ、また、取り扱いも便利になり、コストも低減することが可能となる。

本発明に係る実施の形態において、車両用制御システムの機構的ブロック構成を示す図である。 本発明に係る実施の形態において、車両用制御システムの回路的構成を示す図である。 本発明に係る実施の形態において、モータ・ジェネレータが動作する際の各相コイルに印加される電圧の時間変化を示す図である。 本発明に係る実施の形態において、車両が２台のモータ・ジェネレータ搭載する場合に、それぞれのモータ・ジェネレータの中性点を利用し、外部と電源をやり取りするときの車両用制御システムの構成を示す図である。 本発明に係る実施の形態において、車両に２台のモータ・ジェネレータが搭載されるときに、リレーをインバータ回路基板に設ける場合の車両用制御システムの構成を示す図である。

符号の説明

８ 外部商用電源、９ 交流電源、１０，１１，１２ 車両用制御システム、１４，１５ モータ・ジェネレータ、１６ 固定子、１８ 回転子、２２，２４，２６ 各相線、２８ 中性線、２９ 中性線端子、３０ 端子台、３２，３４，３６ 外側接続端子、３８ 外部端子、４０ リレー、４２ ２組のリレー、５０，５２，５４ 制御部、６０，６１ 電源回路、６２ ２次電池、６４ 低電圧側平滑コンデンサ、６６ 電圧変換器、６８ 高電圧側平滑コンデンサ、７０ インバータ回路、７１ インバータ回路基板、７２ 整流回路、７４ 接続端子、８０ 外部接続ケーブル、８２ 集合外部接続ケーブル、９０，９２ 集合ケーブル。

Claims (5)

1. 車両用回転電機の中性点を利用し、外部と電力をやり取りする車両用制御システムであって、回転電機と制御部とを備え、
   回転電機は、
   固定子または回転子の各相コイルの中性点から引き出された中性線と、
   固定子と回転子とが収納されるケースに設けられ、引き出された中性線が接続される中性線端子と、外部接続ケーブルに接続される外部端子とを有する端子台と、
   端子台に設けられ、中性線端子と外部端子との間の接続状態を非導通状態と導通状態との間で切り換えられる切換手段と、
   を含み、
   制御部は、中性点を利用し外部接続ケーブルを用いて外部と電力のやり取りを行うときに、切換手段における接続状態を非導通状態から導通状態に切り換えることを特徴とする車両用制御システム。
2. 車両用回転電機の中性点を利用し、外部と電力をやり取りする車両用制御システムであって、回転電機と制御部とを備え、
   回転電機は電源回路に接続され、
   固定子または回転子の各相コイルの中性点から引き出された中性線と、
   電源回路に設けられ、中性線が接続される中性線端子と、外部接続ケーブルが接続される外部端子との間の接続状態を導通状態と非導通状態との間で切り換えられる切換手段と、
   を含み、
   制御部は、中性点を利用し外部接続ケーブルを用いて外部と電力のやり取りを行うときに、切換手段における接続状態を非導通状態から導通状態に切り換えることを特徴とする車両用制御システム。
3. 請求項２に記載の車両用制御システムにおいて、
   各相コイルの電源回路側に接続される各相線と、中性線とを１つの被覆ケーブル内にまとめた集合ケーブルであって、回転電機と電源回路とを接続する集合ケーブルを備えることを特徴とする車両用制御システム。
4. 請求項３に記載の車両用制御システムにおいて、
   回転電機は２つ設けられ、
   集合ケーブルは、回転電機の２組分の各相線と中性線とを１つの被覆ケーブル内にまとめたものであることを特徴とする車両用制御システム。
5. 回転電機の各相コイルの中性点から引き出された中性線が接続される中性線端子と、
   外部接続ケーブルが接続される外部端子と、
   中性線端子と外部端子との間に設けられ、中性線端子と外部端子との間の接続状態を導通状態と非導通状態との間で切り換えられる切換手段と、
   を含むことを特徴とする回転電機用端子台。

Images