JP4518852B2 - Hybrid vehicle and hybrid drive system - Google Patents

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Description

この発明は、ハイブリッド自動車およびハイブリッド用駆動装置に関し、特に、電力変換装置にマトリックスコンバータを用いたハイブリッド自動車およびハイブリッド用駆動装置に関する。   The present invention relates to a hybrid vehicle and a hybrid drive device, and more particularly to a hybrid vehicle and a hybrid drive device using a matrix converter as a power conversion device.

近年の省エネおよび環境問題を背景にハイブリッド自動車（Ｈｙｂｒｉｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）が大きく注目されている。ハイブリッド自動車は、従来のエンジンに加え、直流電源からの電力あるいは発電機によって発電された電力によって駆動されるモータを動力源とする自動車である。   Hybrid vehicles have attracted a great deal of attention against the background of energy saving and environmental problems in recent years. A hybrid vehicle is a vehicle that uses a motor driven by electric power from a DC power supply or electric power generated by a generator in addition to a conventional engine.

ハイブリッド自動車のパワートレーンシステムとしては、主にシリーズ型とパラレル型とに分類される。シリーズ型は、エンジンの出力を用いて発電機を駆動し、発電機により発電された電力によってモータを駆動して車輪を駆動するシステムである。パラレル型は、エンジンおよびモータがいずれも車輪を駆動可能なシステムである。また、シリーズ型とパラレル型とを組合わせたシステムも存在する。   Hybrid vehicle powertrain systems are mainly classified into series and parallel types. The series type is a system in which a generator is driven using the output of an engine, and a motor is driven by electric power generated by the generator to drive a wheel. The parallel type is a system in which an engine and a motor can drive wheels. There is also a system that combines a series type and a parallel type.

ハイブリッド自動車における電力変換装置としては、従来よりインバータが用いられている。すなわち、モータおよび発電機は、たとえば３相交流回転電機からなり、モータおよび発電機にそれぞれ対応してインバータが設けられ、その各インバータに充放電可能な直流電源が接続される。   Conventionally, an inverter is used as a power conversion device in a hybrid vehicle. That is, the motor and the generator are made of, for example, a three-phase AC rotating electric machine, and inverters are provided corresponding to the motor and the generator, respectively, and a DC power source that can be charged and discharged is connected to each inverter.

そして、上述したインバータを備えるシリーズ型ハイブリッドシステムにおいては、発電機によって発電された電力は、発電機に対応して設けられるインバータによって一旦直流に変換され、その後、モータに対応して設けられるインバータにより再び交流に変換されてモータに供給される。   In the series hybrid system including the inverter described above, the electric power generated by the generator is once converted to direct current by an inverter provided corresponding to the generator, and then by an inverter provided corresponding to the motor. It is again converted to alternating current and supplied to the motor.

一方、上述したシステムのように交流を直流に一旦変換することなく、交流から別の周波数の交流へ直接変換可能なマトリックスコンバータが知られている（たとえば、特許文献１参照）。マトリックスコンバータは、電流を双方向に通流可能な双方向性スイッチを複数備え、この複数の双方向性スイッチを用いてＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御を行なうことにより、交流から任意の周波数の交流を直接生成することができる。
特開２００３−２８９６７６号公報 特開２００３−２８９６７７号公報 特開２００３−５００９８８号公報 On the other hand, there is known a matrix converter that can directly convert alternating current into alternating current of another frequency without once converting alternating current into direct current as in the above-described system (for example, see Patent Document 1). The matrix converter is provided with a plurality of bidirectional switches capable of passing current bidirectionally, and PWM (Pulse Width Modulation) control is performed using the plurality of bidirectional switches, so that alternating current from alternating current to arbitrary frequency can be obtained. Can be generated directly.
JP 2003-289676 A JP 2003-289677 A JP 2003-500908 A

マトリックスコンバータは、直流リンク部を備えないため装置を小型化することができ、また、小容量のスイッチを用いて大容量かつ高効率の電力変換を実現できるなどの特徴を有するため、特に小型化や高効率化に対する要求特性の高いハイブリッド自動車において、マトリックスコンバータに対する期待が高い。   Since the matrix converter does not have a DC link part, the device can be downsized, and since it has features such as high capacity and high efficiency power conversion using a small capacity switch, it is particularly downsized. In addition, there is high expectation for matrix converters in hybrid vehicles with high demand characteristics for higher efficiency.

特許文献１は、２つの負荷の間で電気エネルギーを変換するマトリックスコンバータを開示し、特に、鉄道分野における主電動機を制御するのに利用可能であると示唆しているが、マトリックスコンバータが適用される電気システムの具体的な構成については、何ら開示していない。   Patent Document 1 discloses a matrix converter that converts electric energy between two loads, and particularly suggests that it can be used to control a main motor in the railway field, but the matrix converter is applied. No specific configuration of the electrical system is disclosed.

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、マトリックスコンバータを電力変換装置として搭載したハイブリッド自動車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 thereof is to provide a hybrid vehicle equipped with a matrix converter as a power conversion device.

また、この発明の別の目的は、マトリックスコンバータを電力変換装置として搭載したハイブリッド用駆動装置を提供することである。   Another object of the present invention is to provide a hybrid drive device in which a matrix converter is mounted as a power conversion device.

この発明によれば、ハイブリッド自動車は、エンジンと、エンジンに接続される第１の交流回転電機と、車両の駆動軸に接続される第２の交流回転電機と、充放電可能な直流電源と、第１および第２の交流回転電機ならびに直流電源が接続され、第１の交流回転電機と第２の交流回転電機と直流電源との間で相互に電力変換を行なうマトリックスコンバータとを備える。   According to this invention, the hybrid vehicle includes an engine, a first AC rotating electrical machine connected to the engine, a second AC rotating electrical machine connected to the drive shaft of the vehicle, a chargeable / dischargeable DC power supply, First and second AC rotating electric machines and a DC power source are connected, and a first AC rotating electric machine, a second AC rotating electric machine, and a matrix converter that performs mutual power conversion between the DC power source are provided.

好ましくは、直流電源は、第１の交流回転電機と並列にマトリックスコンバータに接続される。   Preferably, the DC power source is connected to the matrix converter in parallel with the first AC rotating electric machine.

好ましくは、直流電源は、第１の交流回転電機をマトリックスコンバータと接続する電力線を介してマトリックスコンバータに接続される。   Preferably, the direct current power source is connected to the matrix converter via a power line connecting the first alternating current rotating electrical machine to the matrix converter.

好ましくは、直流電源の第１の端子は、第１の交流回転電機をマトリックスコンバータと接続する第１の複数の電力線に含まれる第１の電力線に接続され、直流電源の第２の端子は、第１の複数の電力線と異なる第２の電力線を介してマトリックスコンバータに接続される。   Preferably, the first terminal of the DC power source is connected to a first power line included in the first plurality of power lines connecting the first AC rotating electric machine to the matrix converter, and the second terminal of the DC power source is The matrix converter is connected via a second power line different from the first plurality of power lines.

好ましくは、マトリックスコンバータは、第１の交流回転電機と第２の交流回転電機との間で電力変換が行なわれるときに形成される閉回路に直流電源を直列に挿入する接続部を含む。   Preferably, the matrix converter includes a connection portion for inserting a DC power supply in series in a closed circuit formed when power conversion is performed between the first AC rotating electric machine and the second AC rotating electric machine.

また、この発明によれば、ハイブリッド自動車は、エンジンと、エンジンに接続される第１の交流回転電機と、車両の駆動軸に接続される第２の交流回転電機と、充放電可能な直流電源と、第１および第２の交流回転電機の間に設けられ、第１および第２の交流回転電機の間で相互に電力変換を行なうマトリックスコンバータと、第１の交流回転電機の第１の中性点と第２の交流回転電機の第２の中性点との間に直流電源を双方向に接続可能な接続回路とを備え、マトリックスコンバータは、第１の交流回転電機における第１の各相コイル、第１の中性点および接続回路を介してマトリックスコンバータに接続された直流電源と第２の交流回転電機との間で相互に電力変換を行ない、第２の交流回転電機における第２の各相コイル、第２の中性点および接続回路を介してマトリックスコンバータに接続された直流電源と第１の交流回転電機との間で相互に電力変換を行なう。   According to the present invention, the hybrid vehicle includes an engine, a first AC rotating electric machine connected to the engine, a second AC rotating electric machine connected to the drive shaft of the vehicle, and a DC power source that can be charged and discharged. A matrix converter that is provided between the first and second AC rotating electric machines and performs power conversion between the first and second AC rotating electric machines, and a first medium of the first AC rotating electric machine. A connection circuit capable of bidirectionally connecting a DC power source between the sex point and the second neutral point of the second AC rotating electric machine, and the matrix converter includes a first converter in the first AC rotating electric machine. Power conversion is performed between the DC power source connected to the matrix converter via the phase coil, the first neutral point, and the connection circuit and the second AC rotating electric machine, and the second AC rotating electric machine in the second AC rotating electric machine. Each phase coil in the second Through the points and the connection circuit to each other performs power conversion between the connected DC power source and the first AC rotating electric machine to the matrix converter.

好ましくは、ハイブリッド自動車は、第２の交流回転電機をマトリックスコンバータと接続する第２の複数の電力線のいずれか２本に接続される出力端子をさらに備え、マトリックスコンバータは、第１の交流回転電機によって発電された交流電力を単相交流電力に変換して出力端子に接続される外部負荷へ出力する。   Preferably, the hybrid vehicle further includes an output terminal connected to any two of the second plurality of power lines connecting the second AC rotating electric machine to the matrix converter, and the matrix converter includes the first AC rotating electric machine. Is converted into single-phase AC power and output to an external load connected to the output terminal.

好ましくは、単相交流電力は、商用交流電力である。   Preferably, the single-phase AC power is commercial AC power.

また、この発明によれば、ハイブリッド自動車は、エンジンと、エンジンに接続され、エンジンからの出力を受けて交流電力を発電する交流回転電機と、ステータおよびロータの各々に界磁コイルを有し、交流回転電機によって発電された交流電力を用いてステータおよびロータの各々に回転磁界を発生させ、その発生した２つの回転磁界の角速度の和または角速度の差に応じた角速度で回転する交流励磁回転電機と、交流回転電機と交流励磁回転電機におけるロータの界磁コイルとの間に設けられるマトリックスコンバータとを備え、マトリックスコンバータは、交流回転電機から交流電力を受け、その受けた交流電力の周波数を変換してロータの界磁コイルへ出力する。   Further, according to the present invention, the hybrid vehicle has an engine, an AC rotating electrical machine that is connected to the engine and generates AC power by receiving an output from the engine, and a field coil in each of the stator and the rotor, An AC excitation rotating electric machine that generates a rotating magnetic field in each of the stator and the rotor using AC power generated by the AC rotating electric machine and rotates at an angular speed corresponding to a sum of angular speeds of the two rotating magnetic fields generated or a difference between the angular speeds. And a matrix converter provided between the AC rotating electrical machine and the field coil of the rotor in the AC excitation rotating electrical machine. The matrix converter receives AC power from the AC rotating electrical machine and converts the frequency of the received AC power. And output to the field coil of the rotor.

また、この発明によれば、ハイブリッド用駆動装置は、エンジンに接続される第１の交流回転電機と、車両の駆動軸に接続される第２の交流回転電機と、充放電可能な直流電源と、第１および第２の交流回転電機ならびに直流電源が接続され、第１の交流回転電機と第２の交流回転電機と直流電源との間で相互に電力変換を行なうマトリックスコンバータとを備える。   According to the invention, the hybrid drive device includes a first AC rotating electrical machine connected to the engine, a second AC rotating electrical machine connected to the drive shaft of the vehicle, and a chargeable / dischargeable DC power source. The first and second AC rotating electric machines and the DC power supply are connected, and the first AC rotating electric machine, the second AC rotating electric machine, and the matrix converter that performs mutual power conversion between the DC power supply are provided.

また、この発明によれば、ハイブリッド用駆動装置は、エンジンに接続される第１の交流回転電機と、車両の駆動軸に接続される第２の交流回転電機と、充放電可能な直流電源と、第１および第２の交流回転電機の間に設けられ、第１および第２の交流回転電機の間で相互に電力変換を行なうマトリックスコンバータと、第１の交流回転電機の第１の中性点と第２の交流回転電機の第２の中性点との間に直流電源を双方向に接続可能な接続回路とを備え、マトリックスコンバータは、第１の交流回転電機における第１の各相コイル、第１の中性点および接続回路を介してマトリックスコンバータに接続された直流電源と第２の交流回転電機との間で相互に電力変換を行ない、第２の交流回転電機における第２の各相コイル、第２の中性点および接続回路を介してマトリックスコンバータに接続された直流電源と第１の交流回転電機との間で相互に電力変換を行なう。   According to the invention, the hybrid drive device includes a first AC rotating electrical machine connected to the engine, a second AC rotating electrical machine connected to the drive shaft of the vehicle, and a chargeable / dischargeable DC power source. A matrix converter that is provided between the first and second AC rotating electric machines and performs power conversion between the first and second AC rotating electric machines, and a first neutral of the first AC rotating electric machine And a connection circuit capable of bidirectionally connecting a DC power source between the point and the second neutral point of the second AC rotating electric machine, and the matrix converter includes a first phase in the first AC rotating electric machine. The DC power source connected to the matrix converter via the coil, the first neutral point, and the connection circuit and the second AC rotating electric machine perform power conversion with each other, and the second AC rotating electric machine in the second AC rotating electric machine Each phase coil, second neutral point and Via the connection circuit mutually performs power conversion between the connected DC power source and the first AC rotating electric machine in a matrix converter.

また、この発明によれば、ハイブリッド用駆動装置は、エンジンに接続され、かつ、エンジンからの出力を受けて交流電力を発電する交流回転電機と、ステータおよびロータの各々に界磁コイルを有し、交流回転電機によって発電された交流電力を用いてステータおよびロータの各々に回転磁界を発生させ、その発生した２つの回転磁界の角速度の和または角速度の差に応じた角速度で回転する交流励磁回転電機と、交流回転電機と交流励磁回転電機におけるロータの界磁コイルとの間に設けられるマトリックスコンバータとを備え、マトリックスコンバータは、交流回転電機から交流電力を受け、その受けた交流電力の周波数を変換してロータの界磁コイルへ出力する。   Further, according to the present invention, the hybrid drive device is connected to the engine, and has an AC rotating electric machine that generates AC power by receiving an output from the engine, and a field coil in each of the stator and the rotor. AC excitation rotation in which a rotating magnetic field is generated in each of the stator and the rotor by using AC power generated by an AC rotating electric machine and rotated at an angular velocity corresponding to a sum of angular velocities of the two rotating magnetic fields generated or a difference between the angular velocities. And a matrix converter provided between the AC rotating electric machine and the field coil of the rotor in the AC excitation rotating electric machine. The matrix converter receives AC power from the AC rotating electric machine and converts the frequency of the received AC power. Convert and output to the rotor field coil.

この発明によるハイブリッド自動車においては、第１の交流回転電機と第２の交流回転電機と直流電源との間で相互に電力変換を行なう電力変換装置としてマトリックスコンバータが用いられるので、直流リンク部を介することなく、第１の交流回転電機と第２の交流回転電機と直流電源との間で相互かつ直接に電力変換が行なわれる。   In the hybrid vehicle according to the present invention, since the matrix converter is used as a power conversion device that performs power conversion between the first AC rotating electric machine, the second AC rotating electric machine, and the DC power source, the DC converter is used. Instead, power conversion is performed directly and directly between the first AC rotating electric machine, the second AC rotating electric machine, and the DC power supply.

したがって、この発明によれば、電力損失の小さい高効率なハイブリッド自動車が実現される。また、直流リンク部に必要であったリアクトルやコンデンサが不要となるため、小型かつ静粛性に優れたハイブリッド自動車を実現できる。   Therefore, according to the present invention, a highly efficient hybrid vehicle with low power loss is realized. In addition, since the reactor and the capacitor required for the DC link portion are not required, a hybrid vehicle having a small size and excellent quietness can be realized.

また、この発明によるハイブリッド自動車においては、直流電源は、第１の交流回転電機をマトリックスコンバータと接続する電力線を介してマトリックスコンバータに接続され、第１の交流回転電機および前記直流電源を前記マトリックスコンバータと接続する電力線が第１の交流回転電機および前記直流電源によって共有化される。   In the hybrid vehicle according to the present invention, the direct current power source is connected to the matrix converter via a power line connecting the first alternating current rotating electrical machine to the matrix converter, and the first alternating current rotating electrical machine and the direct current power source are connected to the matrix converter. Is shared by the first AC rotating electric machine and the DC power source.

したがって、この発明によれば、電力線を構成するバスバーおよびそれに接続される双方向性スイッチを削減することができ、その結果、小型化および低コスト化を実現できる。   Therefore, according to the present invention, the bus bar constituting the power line and the bidirectional switch connected thereto can be reduced, and as a result, downsizing and cost reduction can be realized.

また、この発明によるハイブリッド自動車においては、接続部は、第１の交流回転電機と第２の交流回転電機との間で電力変換が行なわれるときに形成される閉回路に直流電源を直列に挿入するので、マトリックスコンバータの入力電圧を高電圧化できる。   Further, in the hybrid vehicle according to the present invention, the connecting portion inserts a DC power supply in series in a closed circuit formed when power conversion is performed between the first AC rotating electric machine and the second AC rotating electric machine. Therefore, the input voltage of the matrix converter can be increased.

したがって、この発明によれば、より大きな交流電力を第２の交流回転電機に供給することができ、その結果、高出力のハイブリッド自動車を実現できる。   Therefore, according to the present invention, larger AC power can be supplied to the second AC rotating electric machine, and as a result, a high-output hybrid vehicle can be realized.

また、この発明によるハイブリッド自動車においては、第１の交流回転電機の第１の中性点と第２の交流回転電機の第２の中性点との間に直流電源を双方向に接続する接続回路を備えるので、直流電源は、接続回路によって第１および第２の中性点間に接続され、マトリックスコンバータには直接接続されない。   In the hybrid vehicle according to the present invention, a connection for bidirectionally connecting a DC power source between the first neutral point of the first AC rotating electric machine and the second neutral point of the second AC rotating electric machine. Since the circuit is provided, the DC power source is connected between the first and second neutral points by the connection circuit and is not directly connected to the matrix converter.

したがって、この発明によれば、第１および第２の交流回転電機の各々が３相交流回転電機であれば、一般的な３×３のマトリックスコンバータを用いることができ、汎用的なマトリックスコンバータを採用することによってコストの低減を図ることができる。   Therefore, according to the present invention, if each of the first and second AC rotating electric machines is a three-phase AC rotating electric machine, a general 3 × 3 matrix converter can be used. By adopting, cost can be reduced.

また、この発明によれば、マトリックスコンバータは、第１の交流回転電機によって発電された交流電力を単相交流電力に変換し、その変換した単相交流電力を出力端子に接続される外部負荷へ出力するようにしたので、ハイブリッド自動車を電源設備として利用することができる。   Further, according to the present invention, the matrix converter converts the AC power generated by the first AC rotating electrical machine into single-phase AC power, and the converted single-phase AC power is supplied to an external load connected to the output terminal. Since the output is made, the hybrid vehicle can be used as a power supply facility.

また、この発明によるハイブリッド自動車においては、交流回転電機と、交流励磁回転電機と、交流励磁回転電機におけるロータの界磁コイルと交流回転電機との間に設けられるマトリックスコンバータとが備えられ、マトリックスコンバータは、交流回転電機から受ける交流電力の周波数を変換してロータの界磁コイルへ出力するようにしたので、交流励磁回転電機の回転を制御する電気システムがマトリックスコンバータを用いて構成される。   The hybrid vehicle according to the present invention includes an AC rotating electric machine, an AC exciting rotating electric machine, and a matrix converter provided between the field coil of the rotor and the AC rotating electric machine in the AC exciting rotating electric machine. Since the frequency of the AC power received from the AC rotating electric machine is converted and output to the field coil of the rotor, an electric system for controlling the rotation of the AC excited rotating electric machine is configured using a matrix converter.

したがって、この発明によれば、小型化が要求されるハイブリッド自動車に交流励磁回転電機を適用することができる。   Therefore, according to the present invention, the AC excitation rotating electric machine can be applied to a hybrid vehicle that is required to be downsized.

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、この発明によるハイブリッド自動車の全体構成を示す概略図である。 [Embodiment 1]
FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of a hybrid vehicle 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、ＡＣ出力コンセント１５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, hybrid vehicle 10 includes a battery 12, a power control unit (hereinafter referred to as “PCU”) 14, an AC output outlet 15, a power output device 16, a differential gear ( 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。また、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、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池からなる。バッテリ１２は、発生した直流電圧をＰＣＵ１４へ供給するとともに、ＰＣＵ１４から出力される直流電圧によって充電される。   The battery 12 that is a DC power source is made of a secondary battery such as nickel hydride or lithium ion, for example. The battery 12 supplies the generated DC voltage to the PCU 14 and is charged by the DC voltage output from the PCU 14.

ＰＣＵ１４は、動力出力装置１６に含まれる２台のモータジェネレータ（図示せず、以下同じ。）の一方から受ける交流電圧を別の周波数からなる交流電圧に変換して他方のモータジェネレータへ出力する。また、ＰＣＵ１４は、バッテリ１２から受ける直流電圧を交流電圧に変換して動力出力装置１６へ出力する。さらに、ＰＣＵ１４は、動力出力装置１６から受ける交流電圧を直流電圧に変換してバッテリ１２を充電する。   The PCU 14 converts an AC voltage received from one of two motor generators (not shown, the same applies hereinafter) included in the power output device 16 into an AC voltage having another frequency and outputs the AC voltage to the other motor generator. PCU 14 converts the DC voltage received from battery 12 into an AC voltage and outputs the AC voltage to power output device 16. Further, the PCU 14 charges the battery 12 by converting the AC voltage received from the power output device 16 into a DC voltage.

また、さらに、ＰＣＵ１４は、動力出力装置１６から受ける交流電圧を商用交流電圧に変換し、その変換した商用交流電圧をＡＣ出力コンセント１５に接続される外部負荷へ出力することができる。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 received from the power output device 16 into a commercial AC voltage, and output the converted commercial AC voltage to an external load connected to the AC output outlet 15. 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２台のモータジェネレータを含み、そのエンジンおよび２台のモータジェネレータを用いて動力を発生してＤＧ１８へ出力する。また、動力出力装置１６は、前輪２０Ｒ，２０Ｌの回転力を受けてモータジェネレータにより発電し、その発電した電力を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り電力を発電し、その発電した電力をＰＣＵ１４に供給する。   The power output device 16 includes an engine (not shown, the same applies hereinafter) and two motor generators, generates power using the engine and the two motor generators, and outputs the power to the DG 18. Further, the power output device 16 receives the rotational force of the front wheels 20R, 20L, generates power with a motor generator, and supplies the generated power to the PCU 14. Further, 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の構成を示す電気回路図である。   FIG. 2 is an electric circuit diagram showing the configuration of the PCU 14 shown in FIG.

図２を参照して、ＰＣＵ１４は、マトリックスコンバータ３２と、制御装置３４と、コンデンサＣと、スイッチＳ１とを含む。マトリックスコンバータ３２は、電源ラインＬＡ〜ＬＣを介して、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と接続される。また、マトリックスコンバータ３２は、電源ラインＬａ〜Ｌｃを介して動力出力装置１６に含まれるモータジェネレータＭＧ２と接続される。さらに、マトリックスコンバータ３２は、電源ラインＬＤ，ＬＥを介してバッテリ１２と接続される。すなわち、バッテリ１２およびモータジェネレータＭＧ１は、マトリックスコンバータ３２に並列に接続される。コンデンサＣは、マトリックスコンバータ３２とバッテリ１２との間であって、電源ラインＬＤ，ＬＥ間に接続される。マトリックスコンバータ３２とモータジェネレータＭＧ２との間には、電源ラインＬａ，ＬｂにＡＣ出力コンセント１５が接続される。そして、スイッチＳ１は、ＡＣ出力コンセント１５を電源ラインＬａと接続するノードとモータジェネレータＭＧ２のＵ相コイルとの間に設けられる。   Referring to FIG. 2, PCU 14 includes a matrix converter 32, a control device 34, a capacitor C, and a switch S1. Matrix converter 32 is connected to motor generator MG1 included in power output device 16 shown in FIG. 1 via power supply lines LA to LC. Matrix converter 32 is connected to motor generator MG2 included in power output device 16 via power supply lines La to Lc. Further, the matrix converter 32 is connected to the battery 12 via the power supply lines LD and LE. That is, battery 12 and motor generator MG1 are connected in parallel to matrix converter 32. The capacitor C is connected between the matrix converter 32 and the battery 12 and between the power supply lines LD and LE. An AC output outlet 15 is connected to power supply lines La and Lb between matrix converter 32 and motor generator MG2. Switch S1 is provided between a node connecting AC output outlet 15 to power supply line La and the U-phase coil of motor generator MG2.

マトリックスコンバータ３２に接続されるモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、３相交流同期電動発電機からなる。モータジェネレータＭＧ１は、図１に示した動力出力装置１６に含まれるエンジンＥＮＧからの動力によって３相交流電力を発電し、その発電した３相交流電力を電源ラインＬＡ〜ＬＣを介してマトリックスコンバータ３２へ出力する。また、モータジェネレータＭＧ１は、マトリックスコンバータ３２から電源ラインＬＡ〜ＬＣを介して受ける３相交流電力によって回転力を発生し、その回転力によってエンジンＥＮＧを始動させることができる。   Motor generators MG1 and MG2 connected to matrix converter 32 are formed of a three-phase AC synchronous motor generator. Motor generator MG1 generates three-phase AC power by the power from engine ENG included in power output device 16 shown in FIG. 1, and matrix converter 32 generates the generated three-phase AC power via power supply lines LA to LC. Output to. Motor generator MG1 can generate a rotational force by the three-phase AC power received from matrix converter 32 via power supply lines LA to LC, and can start engine ENG by the rotational force.

モータジェネレータＭＧ２は、マトリックスコンバータ３２から電源ラインＬａ〜Ｌｃを介して受ける３相交流電力によって回転力を発生し、その発生した回転力を駆動輪である前輪２０Ｒ，２０Ｌへ出力する。また、モータジェネレータＭＧ２は、前輪２０Ｒ，２０Ｌからの回転力を受け、その回転力によって発生される回生電力を電源ラインＬａ〜Ｌｃを介してマトリックスコンバータ３２へ出力する。   Motor generator MG2 generates a rotational force by the three-phase AC power received from matrix converter 32 via power supply lines La to Lc, and outputs the generated rotational force to front wheels 20R and 20L that are drive wheels. Motor generator MG2 receives the rotational force from front wheels 20R and 20L, and outputs regenerative power generated by the rotational force to matrix converter 32 via power supply lines La to Lc.

マトリックスコンバータ３２は、双方向性スイッチＳＡａ〜ＳＡｃ，ＳＢａ〜ＳＢｃ，ＳＣａ〜ＳＣｃ，ＳＤａ〜ＳＤｃ，ＳＥａ〜ＳＥｃと、電源ラインＬＡ〜ＬＥ，Ｌａ〜Ｌｃとからなる。各双方向性スイッチＳＸｙ（「Ｘ」はＡ〜Ｅのいずれかであり、「ｙ」はａ〜ｃのいずれかである。以下同じ。）は、電源ラインＬＸと電源ラインＬｙとの間に接続される。そして、各双方向性スイッチＳＸｙは、制御装置３４からの制御信号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流すことができる。また、各双方向性スイッチＳＸｙ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。   The matrix converter 32 includes bidirectional switches SAa to SAc, SBa to SBc, SCa to SCc, SDa to SDc, SEa to SEc, and power supply lines LA to LE, La to Lc. Each bidirectional switch SXy (“X” is any one of A to E, “y” is any one of a to c. The same applies hereinafter) is provided between the power supply line LX and the power supply line Ly. Connected. Each bidirectional switch SXy performs a switching operation in accordance with a control signal from the control device 34, and can flow bidirectionally between two corresponding power supply lines when turned on. In addition, each bidirectional switch SXy electrically separates two corresponding power supply lines when it is in an off state.

このマトリックスコンバータ３２は、モータジェネレータＭＧ１とモータジェネレータＭＧ２とバッテリ１２との間で相互に電力変換を行なう。具体的には、マトリックスコンバータ３２は、エンジンＥＮＧが接続されるモータジェネレータＭＧ１により発電される３相交流電力を受け、その受けた３相交流電力を用いてモータジェネレータＭＧ２にモータトルク指令に応じたトルクを発生させるため、その受けた３相交流電力を所望の電圧および周波数からなる３相交流電力に変換してモータジェネレータＭＧ２へ出力する。   Matrix converter 32 performs power conversion between motor generator MG 1, motor generator MG 2, and battery 12. Specifically, matrix converter 32 receives three-phase AC power generated by motor generator MG1 to which engine ENG is connected, and responds to the motor torque command to motor generator MG2 using the received three-phase AC power. In order to generate torque, the received three-phase AC power is converted into three-phase AC power having a desired voltage and frequency and output to motor generator MG2.

また、マトリックスコンバータ３２は、回生動作時にモータジェネレータＭＧ２によって発電される３相交流電力を受け、その受けた３相交流電力を直流電力に変換してバッテリ１２を充電することができる。   In addition, matrix converter 32 can receive the three-phase AC power generated by motor generator MG2 during the regenerative operation, convert the received three-phase AC power into DC power, and charge battery 12.

さらに、マトリックスコンバータ３２は、モータジェネレータＭＧ１により発電される３相交流電力を受け、その受けた３相交流電力を直流電力に変換してバッテリ１２を充電することができる。   Furthermore, matrix converter 32 can receive the three-phase AC power generated by motor generator MG1, convert the received three-phase AC power into DC power, and charge battery 12.

また、さらに、マトリックスコンバータ３２は、バッテリ１２からの直流電力を受け、その受けた直流電力を用いてモータジェネレータＭＧ２にモータトルク指令に応じたトルクを発生させるため、その受けた直流電力を所望の電圧および周波数からなる３相交流電力に変換してモータジェネレータＭＧ２へ出力することができる。   Furthermore, matrix converter 32 receives DC power from battery 12 and uses the received DC power to cause motor generator MG2 to generate torque according to the motor torque command. It can be converted into three-phase AC power consisting of voltage and frequency and output to motor generator MG2.

また、さらに、マトリックスコンバータ３２は、エンジンＥＮＧの始動時、バッテリ１２からの直流電力を受け、その受けた直流電力を３相交流電力に変換してモータジェネレータＭＧ１へ出力することができる。   Furthermore, matrix converter 32 can receive DC power from battery 12 when engine ENG is started, convert the received DC power into three-phase AC power, and output the same to motor generator MG1.

また、さらに、マトリックスコンバータ３２は、このハイブリッド自動車１０が商用電源として用いられるとき、モータジェネレータＭＧ１により発電される３相交流電力を受け、その受けた３相交流電力を商用交流電力に変換してＡＣ出力コンセント１５へ出力することもできる。   Further, matrix converter 32 receives three-phase AC power generated by motor generator MG1 when hybrid vehicle 10 is used as a commercial power source, and converts the received three-phase AC power into commercial AC power. It can also be output to an AC output outlet 15.

コンデンサＣは、直流電源であるバッテリ１２が接続される電源ラインＬＤ，ＬＥの電圧平滑化のために設けられ、これによって、マトリックスコンバータ３２におけるスイッチング動作によるバッテリ１２へのリップルの影響が低減される。   The capacitor C is provided for voltage smoothing of the power supply lines LD and LE to which the battery 12 which is a DC power supply is connected, and thereby the influence of the ripple on the battery 12 due to the switching operation in the matrix converter 32 is reduced. .

スイッチＳ１は、このハイブリッド自動車１０が商用電源として用いられるとき、制御装置３４からの制御信号に応じてオフする。これによって、マトリックスコンバータ３２からモータジェネレータＭＧ２への電力供給が遮断され、マトリックスコンバータ３２からの商用交流電力は、ＡＣ出力コンセント１５へ出力される。   The switch S1 is turned off in response to a control signal from the control device 34 when the hybrid vehicle 10 is used as a commercial power source. As a result, power supply from matrix converter 32 to motor generator MG2 is interrupted, and commercial AC power from matrix converter 32 is output to AC output outlet 15.

制御装置３４は、モータジェネレータＭＧ１とモータジェネレータＭＧ２とバッテリ１２との間で相互に電力変換を行なうため、マトリックスコンバータ３２における各双方向性スイッチＳＸｙのスイッチング動作を制御する。具体的には、制御装置３４は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２間で電力変換を行なうとき、双方向性スイッチＳＡａ〜ＳＡｃ，ＳＢａ〜ＳＢｃ，ＳＣａ〜ＳＣｃをＰＷＭ制御し、その他の双方向性スイッチをオフする。この場合、双方向性スイッチＳＡａ〜ＳＡｃ，ＳＢａ〜ＳＢｃ，ＳＣａ〜ＳＣｃのＰＷＭ制御については、３×３のマトリックスコンバータにおける公知のスイッチング手法を用いることができる。   Control device 34 controls the switching operation of each bidirectional switch SXy in matrix converter 32 in order to perform power conversion among motor generator MG1, motor generator MG2 and battery 12. Specifically, control device 34 performs PWM control on bidirectional switches SAa to SAc, SBa to SBc, and SCa to SCc when performing power conversion between motor generators MG1 and MG2, and controls other bidirectional switches. Turn off. In this case, for the PWM control of the bidirectional switches SAa to SAc, SBa to SBc, and SCa to SCc, a known switching method in a 3 × 3 matrix converter can be used.

その他の上述した回生動作時、モータジェネレータＭＧ１からバッテリ１２への充電時、バッテリ１２によるモータジェネレータＭＧ２の駆動（以下、「ＥＶ走行」とも称する。）時、エンジンＥＮＧの始動時、および商用交流電力出力時における各双方向性スイッチＳＸｙの具体的なスイッチング動作については、後ほど図を用いて説明する。   In other regenerative operations described above, when the battery 12 is charged from the motor generator MG1, when the motor generator MG2 is driven by the battery 12 (hereinafter also referred to as “EV traveling”), when the engine ENG is started, and commercial AC power A specific switching operation of each bidirectional switch SXy during output will be described later with reference to the drawings.

このＰＣＵ１４において、モータジェネレータＭＧ１と、モータジェネレータＭＧ２とバッテリ１２との間で相互に電力変換を行なうマトリックスコンバータ３２は、電力変換装置として以下の特徴を有する。   In this PCU 14, a matrix converter 32 that performs power conversion between motor generator MG1, motor generator MG2 and battery 12 has the following characteristics as a power converter.

第１に、マトリックスコンバータ３２は、直流リンク部を介さずに電力変換を行なうため、直流リンク部に必要であったリアクトル等のエネルギー蓄積要素を必要としない。第２に、インバータを用いて交流を直流に一旦変換し、その変換された直流を別のインバータを用いて再び交流に変換する電力変換方式と比べて、スイッチング素子の数は増えるが、個々のスイッチング素子のサイズを小さくできる。   First, since the matrix converter 32 performs power conversion without going through the DC link unit, it does not require an energy storage element such as a reactor that is necessary for the DC link unit. Secondly, the number of switching elements is increased compared to a power conversion method in which alternating current is once converted into direct current using an inverter, and the converted direct current is converted into alternating current using another inverter. The size of the switching element can be reduced.

したがって、このマトリックスコンバータ３２によれば、電力変換装置全体としてみれば小型で大容量の電力変換装置を構成することができる。   Therefore, according to the matrix converter 32, it is possible to configure a power converter having a small size and a large capacity when viewed as the whole power converter.

図３は、図２に示した双方向性スイッチの構成を示す回路図である。   FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of the bidirectional switch shown in FIG.

図３を参照して、双方向性スイッチＳＸｙは、パワートランジスタ５２，５４と、ダイオード５６，５８とからなる。パワートランジスタ５２，５４は、たとえば、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）からなる。   Referring to FIG. 3, bidirectional switch SXy includes power transistors 52 and 54 and diodes 56 and 58. The power transistors 52 and 54 are made of, for example, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor).

パワートランジスタ５２は、コレクタが端子６０に接続され、ダイオード５６のアノードにエミッタが接続され、制御装置３４（図示せず、以下同じ。）からの制御信号をベースに受ける。ダイオード５６は、パワートランジスタ５２のエミッタにアノードが接続され、カソードが端子６２に接続される。   Power transistor 52 has a collector connected to terminal 60, an emitter connected to the anode of diode 56, and receives a control signal from control device 34 (not shown, the same applies hereinafter) as a base. The diode 56 has an anode connected to the emitter of the power transistor 52 and a cathode connected to the terminal 62.

また、パワートランジスタ５４は、コレクタが端子６２に接続され、ダイオード５８のアノードにエミッタが接続され、制御装置３４からの制御信号をベースに受ける。ダイオード５８は、パワートランジスタ５４のエミッタにアノードが接続され、カソードが端子６０に接続される。   The power transistor 54 has a collector connected to the terminal 62, an emitter connected to the anode of the diode 58, and receives a control signal from the control device 34 as a base. The diode 58 has an anode connected to the emitter of the power transistor 54 and a cathode connected to the terminal 60.

そして、パワートランジスタ５２とダイオード５６との接続点は、パワートランジスタ５４とダイオード５８との接続点と接続される。端子６０，６２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 52 and the diode 56 is connected to a connection point between the power transistor 54 and the diode 58. Terminals 60 and 62 are connected to two corresponding power supply lines, respectively.

この双方向性スイッチＳＸｙにおいては、制御装置３４からの制御信号が活性化されると、パワートランジスタ５２がオンし、パワートランジスタ５２およびダイオード５６を介して端子６０から端子６２へ電流を流すことができる。また、制御装置３４からの制御信号が活性化されると、パワートランジスタ５４もオンし、パワートランジスタ５４およびダイオード５８を介して端子６２から端子６０へも電流を流すことができる。   In this bidirectional switch SXy, when the control signal from the control device 34 is activated, the power transistor 52 is turned on, and a current flows from the terminal 60 to the terminal 62 via the power transistor 52 and the diode 56. it can. When the control signal from the control device 34 is activated, the power transistor 54 is also turned on, and a current can be passed from the terminal 62 to the terminal 60 via the power transistor 54 and the diode 58.

したがって、制御装置３４からの制御信号が活性化されたとき、端子６２よりも端子６０の方が高電圧のときは、パワートランジスタ５２およびダイオード５６を介して端子６０から端子６２へ電流が流れる。なお、ダイオード５８には逆バイアスがかかるので、パワートランジスタ５４に逆方向の電流は流れない。また、制御装置３４からの制御信号が活性化されたとき、端子６０よりも端子６２の方が高電圧のときは、パワートランジスタ５４およびダイオード５８を介して端子６２から端子６０へ電流が流れる。なお、ダイオード５６には逆バイアスがかかるので、パワートランジスタ５２に逆方向の電流は流れない。   Therefore, when the control signal from the control device 34 is activated, when the voltage at the terminal 60 is higher than that at the terminal 62, a current flows from the terminal 60 to the terminal 62 via the power transistor 52 and the diode 56. Since reverse bias is applied to the diode 58, no reverse current flows through the power transistor 54. When the control signal from the control device 34 is activated, if the voltage at the terminal 62 is higher than that at the terminal 60, a current flows from the terminal 62 to the terminal 60 via the power transistor 54 and the diode 58. Since the diode 56 is reverse-biased, no reverse current flows through the power transistor 52.

図４は、図２に示した双方向性スイッチ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 switch shown in FIG.

図４を参照して、この双方向性スイッチＳＸｙは、パワートランジスタ７２，７４からなる。パワートランジスタ７２，７４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, bidirectional switch SXy includes power transistors 72 and 74. The power transistors 72 and 74 are IGBTs having 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７２は、コレクタおよびエミッタがそれぞれ端子６０，６２に接続され、制御装置３４（図示せず、以下同じ。）からの制御信号をベースに受ける。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６２，６０に接続され、制御装置３４からの制御信号をベースに受ける。   Power transistor 72 has a collector and an emitter connected to terminals 60 and 62, respectively, and receives a control signal from control device 34 (not shown, the same applies hereinafter) as a base. Power transistor 74 has a collector and an emitter connected to terminals 62 and 60, respectively, and receives a control signal from control device 34 as a base.

この双方向性スイッチにおいては、制御装置３４からの制御信号が活性化されると、パワートランジスタ７２，７４がいずれもオンする。したがって、制御装置３４からの制御信号が活性化されたとき、端子６２よりも端子６０の方が高電圧のときは、パワートランジスタ７２を介して端子６０から端子６２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、制御装置３４からの制御信号が活性化されたとき、端子６０よりも端子６２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６２から端子６０へ電流が流れる。なお、パワートランジスタ７２には逆バイアスがかかるが、パワートランジスタ７２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 switch, when the control signal from the control device 34 is activated, both the power transistors 72 and 74 are turned on. Therefore, when the control signal from the control device 34 is activated, if the voltage at the terminal 60 is higher than that at the terminal 62, a current flows from the terminal 60 to the terminal 62 via the power transistor 72. Although the power transistor 74 is reverse-biased, the power transistor 74 has a reverse breakdown voltage, so that the element is not destroyed. Further, when the control signal from the control device 34 is activated, when the voltage at the terminal 62 is higher than that at the terminal 60, a current flows from the terminal 62 to the terminal 60 through the power transistor 74. Although a reverse bias is applied to the power transistor 72, the power transistor 72 also has a reverse breakdown voltage, so that the element is not destroyed.

図５は、実施の形態１における回生動作時のスイッチング動作を説明するための回路図である。   FIG. 5 is a circuit diagram for illustrating the switching operation during the regenerative operation in the first embodiment.

図５を参照して、制御装置３４は、図示されない電圧センサによって検出されたモータジェネレータＭＧ２の各相の電圧およびバッテリ１２の端子間電圧に基づいて、モータジェネレータＭＧ２からバッテリ１２へ電力を供給するためのＰＷＭ信号を生成し、その生成したＰＷＭ信号を双方向性スイッチＳＤａ〜ＳＤｃ，ＳＥａ〜ＳＥｃへ出力する。   Referring to FIG. 5, control device 34 supplies power from motor generator MG <b> 2 to battery 12 based on the voltage of each phase of motor generator MG <b> 2 detected by a voltage sensor (not shown) and the voltage across terminals of battery 12. PWM signal is generated, and the generated PWM signal is output to the bidirectional switches SDa to SDc and SEa to SEc.

そうすると、双方向性スイッチＳＤａ〜ＳＤｃ，ＳＥａ〜ＳＥｃの各々は、制御装置３４から受けるＰＷＭ信号に応じてオン／オフし、双方向性スイッチＳＤａ〜ＳＤｃ，ＳＥａ〜ＳＥｃは、モータジェネレータＭＧ２から電源ラインＬａ〜Ｌｃに出力された交流電力を整流してバッテリ１２へ出力する。これによって、モータジェネレータＭＧ２によって回生発電された電力がバッテリ１２に充電される。   Then, each of bidirectional switches SDa to SDc and SEa to SEc is turned on / off according to the PWM signal received from control device 34, and bidirectional switches SDa to SDc and SEa to SEc are supplied from motor generator MG2. The AC power output to the lines La to Lc is rectified and output to the battery 12. Thereby, the battery 12 is charged with the electric power regenerated by motor generator MG2.

図６は、実施の形態１におけるモータジェネレータＭＧ１からバッテリ１２への充電時のスイッチング動作を説明するための回路図である。   FIG. 6 is a circuit diagram for illustrating a switching operation at the time of charging from motor generator MG1 to battery 12 in the first embodiment.

図６を参照して、たとえば、図に示されるようにモータジェネレータＭＧ１のＵ，Ｖ各相コイルにおいてそれぞれ最大相電圧および最小相電圧が発生しているとき、制御装置３４は、モータジェネレータＭＧ１からの３相交流電力を所望の３相交流電力に変換して電源ラインＬａ〜Ｌｃへ出力するためのＰＷＭ信号を生成し、その生成したＰＷＭ信号を双方向性スイッチＳＡａ〜ＳＡｃ，ＳＢａ〜ＳＢｃへ出力する。ここで、制御装置３４は、図示されないモータジェネレータＭＧ２の回転位置センサによってモータジェネレータＭＧ２の回転角θを検出し、モータジェネレータＭＧ２に対するｑ軸電流を０とする電圧パターンとなるように上述したＰＷＭ信号を生成する。このようなＰＷＭ信号を生成するのは、モータジェネレータＭＧ１からモータジェネレータＭＧ２へのパワーフローが発生しないようにするためである。   Referring to FIG. 6, for example, when the maximum phase voltage and the minimum phase voltage are respectively generated in the U and V phase coils of motor generator MG1 as shown in the figure, control device 34 starts from motor generator MG1. The three-phase alternating current power is converted into desired three-phase alternating current power to generate a PWM signal for output to the power supply lines La to Lc, and the generated PWM signal is transmitted to the bidirectional switches SAa to SAc and SBa to SBc. Output. Here, the control device 34 detects the rotation angle θ of the motor generator MG2 by a rotation position sensor of the motor generator MG2 (not shown), and the PWM signal described above so as to obtain a voltage pattern in which the q-axis current for the motor generator MG2 becomes zero. Is generated. The reason why such a PWM signal is generated is to prevent a power flow from the motor generator MG1 to the motor generator MG2.

そして、制御装置３４は、双方向性スイッチＳＤａ〜ＳＤｃ，ＳＥａ〜ＳＥｃがそれぞれ双方向性スイッチＳＡａ〜ＳＡｃ，ＳＢａ〜ＳＢｃと同期してスイッチング動作するように、双方向性スイッチＳＤａ〜ＳＤｃ，ＳＥａ〜ＳＥｃへ制御信号を出力する。   Then, the control device 34 is configured so that the bidirectional switches SDa to SDc and SEa to SEc perform switching operations in synchronization with the bidirectional switches SAa to SAc and SBa to SBc, respectively. A control signal is output to .about.SEc.

これによって、モータジェネレータＭＧ１からモータジェネレータＭＧ２へのパワーフローを発生させることなく、モータジェネレータＭＧ１によってバッテリ１２が充電される。   Thus, battery 12 is charged by motor generator MG1 without generating a power flow from motor generator MG1 to motor generator MG2.

図７は、実施の形態１におけるＥＶ走行時のスイッチング動作を説明するための回路図である。   FIG. 7 is a circuit diagram for illustrating a switching operation during EV traveling in the first embodiment.

図７を参照して、制御装置３４は、モータジェネレータＭＧ２のトルク指令値、モータジェネレータＭＧ２の各相電流値、およびバッテリ１２の出力電圧に基づいてモータジェネレータＭＧ２の各相コイルの電圧を演算する。そして、制御装置３４は、その電圧演算結果に基づいてＰＷＭ信号を生成し、その生成したＰＷＭ信号を双方向性スイッチＳＤａ〜ＳＤｃ，ＳＥａ〜ＳＥｃへ出力する。   Referring to FIG. 7, control device 34 calculates the voltage of each phase coil of motor generator MG 2 based on the torque command value of motor generator MG 2, each phase current value of motor generator MG 2, and the output voltage of battery 12. . Then, control device 34 generates a PWM signal based on the voltage calculation result, and outputs the generated PWM signal to bidirectional switches SDa to SDc and SEa to SEc.

そうすると、双方向性スイッチＳＤａ〜ＳＤｃ，ＳＥａ〜ＳＥｃの各々は、制御装置３４から受けるＰＷＭ信号に応じてオン／オフし、双方向性スイッチＳＤａ〜ＳＤｃ，ＳＥａ〜ＳＥｃは、バッテリ１２から出力される直流電圧を交流電圧に変換するインバータ動作を行なう。これによって、バッテリ１２から出力される直流電力がマトリックスコンバータ３２によって交流電力に変換されてモータジェネレータＭＧ２へ出力される。   Then, each of bidirectional switches SDa to SDc and SEa to SEc is turned on / off according to the PWM signal received from control device 34, and bidirectional switches SDa to SDc and SEa to SEc are output from battery 12. The inverter operates to convert the DC voltage to AC voltage. Thus, the DC power output from battery 12 is converted to AC power by matrix converter 32 and output to motor generator MG2.

図８は、実施の形態１におけるエンジン始動時のスイッチング動作を説明するための回路図である。   FIG. 8 is a circuit diagram for illustrating a switching operation when the engine is started in the first embodiment.

図８を参照して、たとえば、図に示されるように、モータジェネレータＭＧ１においてＵ相コイルからＶ相コイルに流れるステータ電流をＰＵＣ１４によって生成するとき、制御装置３４は、バッテリ１２からの直流電力を所望の３相交流電力に変換して電源ラインＬａ〜Ｌｃへ出力するためのＰＷＭ信号を生成し、その生成したＰＷＭ信号を双方向性スイッチＳＤａ〜ＳＤｃ，ＳＥａ〜ＳＥｃへ出力する。ここで、制御装置３４は、モータジェネレータＭＧ２の回転角θに基づいて、モータジェネレータＭＧ２に対するｑ軸電流を０とする電圧パターンとなるように上述したＰＷＭ信号を生成する。このようなＰＷＭ信号を生成するのは、バッテリ１２からモータジェネレータＭＧ２へのパワーフローが発生しないようにするためである。   Referring to FIG. 8, for example, as shown in the figure, when motor stator MG <b> 1 generates a stator current flowing from the U-phase coil to the V-phase coil by PUC 14, control device 34 generates DC power from battery 12. A PWM signal to be converted into desired three-phase AC power and output to the power supply lines La to Lc is generated, and the generated PWM signal is output to the bidirectional switches SDa to SDc and SEa to SEc. Here, control device 34 generates the aforementioned PWM signal based on the rotation angle θ of motor generator MG2 so as to obtain a voltage pattern in which the q-axis current for motor generator MG2 is zero. The reason why such a PWM signal is generated is to prevent a power flow from the battery 12 to the motor generator MG2.

そして、制御装置３４は、双方向性スイッチＳＡａ〜ＳＡｃ，ＳＢａ〜ＳＢｃがそれぞれ双方向性スイッチＳＤａ〜ＳＤｃ，ＳＥａ〜ＳＥｃと同期してスイッチング動作するように、双方向性スイッチＳＡａ〜ＳＡｃ，ＳＢａ〜ＳＢｃへ制御信号を出力する。   Then, the control device 34 is configured so that the bidirectional switches SAa to SAc and SBa to SBc perform switching operations in synchronization with the bidirectional switches SDa to SDc and SEa to SEc, respectively. A control signal is output to SBc.

これによって、バッテリ１２からモータジェネレータＭＧ２へのパワーフローを発生させることなく、バッテリ１２によってモータジェネレータＭＧ１を回転させることができ、モータジェネレータＭＧ１の回転力によってエンジンＥＮＧを始動させることができる。   Thereby, without generating a power flow from battery 12 to motor generator MG2, motor generator MG1 can be rotated by battery 12, and engine ENG can be started by the rotational force of motor generator MG1.

図９は、実施の形態１において、ＰＣＵ１４からＡＣ出力コンセント１５へ商用交流電力が出力されるときのスイッチング動作を説明するための回路図である。   FIG. 9 is a circuit diagram for illustrating a switching operation when commercial AC power is output from PCU 14 to AC output outlet 15 in the first embodiment.

図９を参照して、制御装置３４は、図示されない電圧センサによって検出されたモータジェネレータＭＧ１の各相の電圧およびＡＣ出力コンセント１５の端子間電圧に基づいて、モータジェネレータＭＧ１からＡＣ出力コンセント１５へ商用交流電力を供給するためのＰＷＭ信号を生成し、その生成したＰＷＭ信号を双方向性スイッチＳＡａ，ＳＡｂ，ＳＢａ，ＳＢｂ，ＳＣａ，ＳＣｂへ出力する。   Referring to FIG. 9, control device 34 transfers from motor generator MG <b> 1 to AC output outlet 15 based on the voltage of each phase of motor generator MG <b> 1 detected by a voltage sensor (not shown) and the voltage between terminals of AC output outlet 15. A PWM signal for supplying commercial AC power is generated, and the generated PWM signal is output to the bidirectional switches SAa, SAb, SBa, SBb, SCa, and SCb.

そうすると、双方向性スイッチＳＡａ，ＳＡｂ，ＳＢａ，ＳＢｂ，ＳＣａ，ＳＣｂの各々は、制御装置３４から受けるＰＷＭ信号に応じてオン／オフし、双方向性スイッチＳＡａ，ＳＡｂ，ＳＢａ，ＳＢｂ，ＳＣａ，ＳＣｂは、モータジェネレータＭＧ１から電源ラインＬＡ〜ＬＣに出力される３相交流電力を商用交流電力に変換して電源ラインＬａ，Ｌｂへ出力する。これによって、電源ラインＬａ，Ｌｂに接続されたＡＣ出力コンセント１５から商用交流電力を出力することができる。   Then, each of bidirectional switches SAa, SAb, SBa, SBb, SCa, and SCb is turned on / off according to the PWM signal received from control device 34, and bidirectional switches SAa, SAb, SBa, SBb, SCa, SCb converts the three-phase AC power output from motor generator MG1 to power supply lines LA to LC into commercial AC power and outputs the commercial AC power to power supply lines La and Lb. Thus, commercial AC power can be output from the AC output outlet 15 connected to the power supply lines La and Lb.

ここで、ＡＣ出力コンセント１５から商用交流電力が出力されるとき、制御装置３４は、スイッチＳ１をオフする。したがって、モータジェネレータＭＧ１とモータジェネレータＭＧ２との間に閉回路は構成されず、モータジェネレータＭＧ１からモータジェネレータＭＧ２へのパワーフローは発生しない。   Here, when commercial AC power is output from the AC output outlet 15, the control device 34 turns off the switch S1. Therefore, no closed circuit is formed between motor generator MG1 and motor generator MG2, and no power flow from motor generator MG1 to motor generator MG2 occurs.

以上のように、この実施の形態１によれば、モータジェネレータＭＧ１とモータジェネレータＭＧ２とバッテリ１２との間で相互に電力変換を行なう電力変換装置としてマトリックスコンバータ３２を用いたので、直流リンク部を介することなく、モータジェネレータＭＧ１とモータジェネレータＭＧ２とバッテリ１２との間で相互かつ直接に電力変換が行なわれる。したがって、電力損失の小さい高効率なハイブリッド自動車１０が実現される。また、直流リンク部に必要であったリアクトルやコンデンサが不要となるため、小型かつ静粛性に優れたハイブリッド自動車１０が実現される。   As described above, according to the first embodiment, since matrix converter 32 is used as a power conversion device that mutually performs power conversion among motor generator MG1, motor generator MG2, and battery 12, the DC link portion is Without any intervention, power conversion is performed directly and directly between motor generator MG1, motor generator MG2, and battery 12. Therefore, a highly efficient hybrid vehicle 10 with low power loss is realized. Further, since the reactor and the capacitor that are necessary for the DC link portion are not required, the hybrid vehicle 10 that is small and excellent in quietness is realized.

［実施の形態２］
実施の形態２では、実施の形態１における電気システムの構成において、マトリックスコンバータに並列に接続されるバッテリ１２およびモータジェネレータＭＧ１をマトリックスコンバータと接続する電源ラインが一部共通化される。 [Embodiment 2]
In the second embodiment, in the configuration of the electrical system in the first embodiment, a part of the power supply line that connects battery 12 and motor generator MG1 connected in parallel to the matrix converter to the matrix converter is partially shared.

実施の形態２によるハイブリッド自動車の全体構成は、図１に示した実施の形態１によるハイブリッド自動車１０と同じである。   The overall configuration of the hybrid vehicle according to the second embodiment is the same as that of hybrid vehicle 10 according to the first embodiment shown in FIG.

図１０は、実施の形態２におけるＰＣＵの構成を示す電気回路図である。   FIG. 10 is an electric circuit diagram showing the configuration of the PCU in the second embodiment.

図１０を参照して、ＰＣＵ１４Ａは、図２に示した実施の形態１におけるＰＣＵ１４の構成において、マトリックスコンバータ３２に代えてマトリックスコンバータ３２Ａを含む。マトリックスコンバータ３２Ａは、電源ラインＬＥおよび双方向性スイッチＳＥａ〜ＳＥｃを備えていない点において実施の形態１におけるマトリックスコンバータ３２の構成と異なる。そして、バッテリ１２は、電源ラインＬＣ，ＬＤを介してマトリックスコンバータ３２Ａと接続され、コンデンサＣは、バッテリ１２に対応して電源ラインＬＣ，ＬＤ間に接続される。   Referring to FIG. 10, PCU 14 </ b> A includes a matrix converter 32 </ b> A in place of matrix converter 32 in the configuration of PCU 14 in the first embodiment shown in FIG. 2. Matrix converter 32A differs from the configuration of matrix converter 32 in the first embodiment in that it does not include power supply line LE and bidirectional switches SEa to SEc. The battery 12 is connected to the matrix converter 32A via the power supply lines LC and LD, and the capacitor C is connected between the power supply lines LC and LD corresponding to the battery 12.

すなわち、この実施の形態２においては、モータジェネレータＭＧ１のＷ相コイルをマトリックスコンバータ３２Ａと接続する電源ラインとバッテリ１２の正極をマトリックスコンバータ３２Ａと接続する電源ラインとが共通化される。これによって、電力ラインを構成するバスバーおよびそれに接続される双方向性スイッチが削減され、ＰＣＵ１４Ａの小型化が図られている。   That is, in the second embodiment, a power supply line that connects W-phase coil of motor generator MG1 to matrix converter 32A and a power supply line that connects the positive electrode of battery 12 to matrix converter 32A are shared. As a result, the bus bars constituting the power line and the bidirectional switch connected thereto are reduced, and the PCU 14A is downsized.

この実施の形態２におけるマトリックスコンバータ３２Ａは、実施の形態１におけるマトリックスコンバータ３２と同様に、モータジェネレータＭＧ１とモータジェネレータＭＧ２とバッテリ１２との間で相互に電力変換を行なうが、上述した電源ラインの共有化によって、モータジェネレータＭＧ１とバッテリ１２との間では、直接電力変換を行なうことはできない。そこで、マトリックスコンバータ３２Ａは、モータジェネレータＭＧ２を介してモータジェネレータＭＧ１とバッテリ１２との間で電力変換を行なう。   Matrix converter 32A in the second embodiment performs power conversion between motor generator MG1, motor generator MG2, and battery 12 in the same manner as matrix converter 32 in the first embodiment. Due to sharing, direct power conversion cannot be performed between motor generator MG1 and battery 12. Therefore, matrix converter 32A performs power conversion between motor generator MG1 and battery 12 via motor generator MG2.

図１１，図１２は、実施の形態２におけるエンジン始動時のスイッチング動作を説明するための回路図である。   11 and 12 are circuit diagrams for illustrating a switching operation at the time of engine start in the second embodiment.

図１１を参照して、制御装置３４は、モータジェネレータＭＧ２の回転角θに基づいて、モータジェネレータＭＧ２におけるｑ軸電流を０とする電圧パターンでバッテリ１２からモータジェネレータＭＧ２へ電流を流すためのＰＷＭ信号を生成し、その生成したＰＷＭ信号を双方向性スイッチＳＤａ〜ＳＤｃ，ＳＥａ〜ＳＥｃへ出力する。   Referring to FIG. 11, control device 34 performs PWM for causing current to flow from battery 12 to motor generator MG <b> 2 with a voltage pattern in which the q-axis current in motor generator MG <b> 2 is 0 based on rotation angle θ of motor generator MG <b> 2. A signal is generated, and the generated PWM signal is output to the bidirectional switches SDa to SDc and SEa to SEc.

そうすると、バッテリ１２から出力される直流電力がマトリックスコンバータ３２Ａによって３相交流電力に変換されてモータジェネレータＭＧ２に供給されるが、モータジェネレータＭＧ２において回転力は発生しない。そして、バッテリ１２からモータジェネレータＭＧ２に供給された電力の一部は、モータジェネレータＭＧ２の各相コイルに蓄積される。   Then, the DC power output from battery 12 is converted into three-phase AC power by matrix converter 32A and supplied to motor generator MG2, but no rotational force is generated in motor generator MG2. A part of the electric power supplied from battery 12 to motor generator MG2 is accumulated in each phase coil of motor generator MG2.

図１２を参照して、その後、制御装置３４は、双方向性スイッチＳＤａ〜ＳＤｃ，ＳＥａ〜ＳＥｃをすべてオフする。そして、たとえば図に示されるように、モータジェネレータＭＧ１においてＵ相コイルからＶ相コイルに流れるステータ電流をＰＵＣ１４Ａによって生成するとき、制御装置３４は、双方向性スイッチＳＡａ〜ＳＡｃ，ＳＢａ〜ＳＢｃをオン／オフするＰＷＭ信号を生成して出力する。   Referring to FIG. 12, control device 34 then turns off all bidirectional switches SDa to SDc and SEa to SEc. For example, as shown in the figure, when the stator current flowing from the U-phase coil to the V-phase coil is generated by PUC 14A in motor generator MG1, control device 34 turns on bidirectional switches SAa to SAc and SBa to SBc. / Generates and outputs a PWM signal to be turned off.

そうすると、モータジェネレータＭＧ２に蓄積されていたエネルギーがマトリックスコンバータ３２Ａによって所望の３相交流電力に変換されてモータジェネレータＭＧ１に供給され、モータジェネレータＭＧ１に回転力が発生する。したがって、この回転力によってエンジンＥＮＧを始動させることができる。   Then, energy stored in motor generator MG2 is converted into desired three-phase AC power by matrix converter 32A and supplied to motor generator MG1, and rotational force is generated in motor generator MG1. Therefore, engine ENG can be started by this rotational force.

なお、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２間における電力変換時、モータジェネレータＭＧ２とバッテリ１２との間で電力変換が行なわれる回生動作時およびＥＶ走行時、ならびにＰＣＵ１４ＡからＡＣ出力コンセント１５への商用交流電力時におけるＰＣＵ１４Ａの動作は、実施の形態１におけるＰＣＵ１４の動作と基本的に同じである。   During power conversion between motor generators MG1 and MG2, during regenerative operation in which power conversion is performed between motor generator MG2 and battery 12, and during EV travel, and during commercial AC power from PCU 14A to AC output outlet 15 The operation of the PCU 14A is basically the same as the operation of the PCU 14 in the first embodiment.

以上のように、この実施の形態２によれば、モータジェネレータＭＧ１をマトリックスコンバータ３２Ａと接続する電源ラインとバッテリ１２をマトリックスコンバータ３２Ａと接続する電源ラインとを一部共通化したので、電源ラインを構成するバスバーおよびそれに接続される双方向性スイッチを削減することができる。したがって、ＰＣＵ１４Ａが小型化かつ低コスト化され、それによってハイブリッド自動車の小型化および低コスト化が実現される。   As described above, according to the second embodiment, the power supply line connecting motor generator MG1 to matrix converter 32A and the power supply line connecting battery 12 to matrix converter 32A are partially shared. The bus bar and the bidirectional switch connected to the bus bar can be reduced. Therefore, the PCU 14A is reduced in size and cost, thereby realizing reduction in size and cost of the hybrid vehicle.

［実施の形態３］
実施の形態３では、マトリックスコンバータに並列に接続されるバッテリ１２およびモータジェネレータＭＧ１を直列化することができ、マトリックスコンバータによるモータジェネレータＭＧ１からモータジェネレータＭＧ２への電力変換の際にマトリックスコンバータの入力電圧が高電圧化される。 [Embodiment 3]
In Embodiment 3, battery 12 and motor generator MG1 connected in parallel to the matrix converter can be serialized, and the input voltage of the matrix converter is converted when power is converted from motor generator MG1 to motor generator MG2 by the matrix converter. Is increased in voltage.

実施の形態３によるハイブリッド自動車の全体構成は、図１に示した実施の形態１によるハイブリッド自動車１０と同じである。   The overall configuration of the hybrid vehicle according to the third embodiment is the same as that of hybrid vehicle 10 according to the first embodiment shown in FIG.

図１３は、実施の形態３におけるＰＣＵの構成を示す電気回路図である。   FIG. 13 is an electric circuit diagram showing the configuration of the PCU in the third embodiment.

図１３を参照して、ＰＣＵ１４Ｂは、図２に示した実施の形態１におけるＰＣＵ１４の構成において、マトリックスコンバータ３２に代えてマトリックスコンバータ３２Ｂを含む。マトリックスコンバータ３２Ｂは、電源ラインＬｄ〜Ｌｉと、双方向性スイッチＳＤｄ，ＳＤｆ，ＳＤｈ，ＳＥｅ，ＳＥｇ，ＳＥｉとをさらに含む点においてマトリックスコンバータ３２の構成と異なり、その他の構成は、マトリックスコンバータ３２と同じである。   Referring to FIG. 13, PCU 14 </ b> B includes a matrix converter 32 </ b> B in place of matrix converter 32 in the configuration of PCU 14 in the first embodiment shown in FIG. 2. The matrix converter 32B is different from the configuration of the matrix converter 32 in that it further includes power supply lines Ld to Li and bidirectional switches SDd, SDf, SDh, SEe, SEg, and SEi. The same.

電源ラインＬｄ，Ｌｅは電源ラインＬＡと接続され、電源ラインＬｆ，Ｌｇは電源ラインＬＢと接続され、電源ラインＬｈ，Ｌｉは電源ラインＬＣと接続される。６つの双方向性スイッチＳＺｗ（「Ｚ」はＤ，Ｅのいずれかであり、「ｗ」はｄ〜ｉのいずれかである。）は、電源ラインＬＺと電源ラインＬｗとの間に接続される。   The power supply lines Ld and Le are connected to the power supply line LA, the power supply lines Lf and Lg are connected to the power supply line LB, and the power supply lines Lh and Li are connected to the power supply line LC. Six bidirectional switches SZw (“Z” is either D or E and “w” is any of d to i) are connected between the power supply line LZ and the power supply line Lw. The

この実施の形態３におけるマトリックスコンバータ３２Ｂは、双方向性スイッチＳＸｙを用いて実施の形態１におけるマトリックスコンバータ３２と同様の動作を行なうほか、モータジェネレータＭＧ１からモータジェネレータＭＧ２への電力変換の際に、双方向性スイッチＳＤｄ，ＳＤｆ，ＳＤｈ，ＳＥｅ，ＳＥｇ，ＳＥｉを用いてバッテリ１２をモータジェネレータＭＧ１と直列化してマトリックスコンバータ３２Ｂの入力電圧を高電圧化することができる。   Matrix converter 32B according to the third embodiment performs the same operation as matrix converter 32 according to the first embodiment using bidirectional switch SXy, and also at the time of power conversion from motor generator MG1 to motor generator MG2. The input voltage of the matrix converter 32B can be increased by serializing the battery 12 with the motor generator MG1 using the bidirectional switches SDd, SDf, SDh, SEe, SEg, SEi.

図１４，図１５は、バッテリ１２がモータジェネレータＭＧ１と直列化されるときのスイッチング動作を説明するための回路図である。   14 and 15 are circuit diagrams for illustrating a switching operation when battery 12 is serialized with motor generator MG1.

図１４を参照して、たとえば、図に示されるようにモータジェネレータＭＧ１のＵ，Ｖ各相コイルにおいてそれぞれ最大相電圧および最小相電圧が発生しているとき、制御装置３４は、双方向性スイッチＳＥｅをオンさせる。そして、制御装置３４は、モータジェネレータＭＧ２のトルク指令値、モータジェネレータＭＧ２の各相電流値、ならびにモータジェネレータＭＧ１およびバッテリ１２の出力電圧に基づいてモータジェネレータＭＧ２の各相コイルの電圧を算出し、その算出結果に基づいてＰＷＭ信号を生成して双方向性スイッチＳＢａ〜ＳＢｃ，ＳＤａ〜ＳＤｃへ出力する。   Referring to FIG. 14, for example, when the maximum phase voltage and the minimum phase voltage are generated in each of the U and V phase coils of motor generator MG1 as shown in FIG. Turn on SEe. Then, control device 34 calculates the voltage of each phase coil of motor generator MG2 based on the torque command value of motor generator MG2, each phase current value of motor generator MG2, and the output voltage of motor generator MG1 and battery 12, Based on the calculation result, a PWM signal is generated and output to the bidirectional switches SBa to SBc and SDa to SDc.

そうすると、モータジェネレータＭＧ２からみて、双方向性スイッチＳＢａ〜ＳＢｃ、モータジェネレータＭＧ１のＶ相コイル、Ｕ相コイル、電源ラインＬＡ、電源ラインＬｅ、双方向性スイッチＳＥｅ、バッテリ１２、および双方向性スイッチＳＤａ〜ＳＤｃを経由する電流ルートが形成される。   Then, as seen from motor generator MG2, bidirectional switches SBa to SBc, V-phase coil, U-phase coil, power supply line LA, power supply line Le, bidirectional switch SEe, battery 12, and bidirectional switch of motor generator MG1 A current route via SDa to SDc is formed.

図１５を参照して、モータジェネレータＭＧ１のＶ，Ｕ各相コイルにおいてそれぞれ最大相電圧および最小相電圧が発生しているときは、制御装置３４は、双方向性スイッチＳＤｄをオンさせる。そして、制御装置３４は、モータジェネレータＭＧ２の各相コイルの電圧を算出し、その算出結果に基づいてＰＷＭ信号を生成して双方向性スイッチＳＢａ〜ＳＢｃ，ＳＥａ〜ＳＥｃへ出力する。   Referring to FIG. 15, when the maximum phase voltage and the minimum phase voltage are respectively generated in the V and U phase coils of motor generator MG1, control device 34 turns on bidirectional switch SDd. Then, control device 34 calculates the voltage of each phase coil of motor generator MG2, generates a PWM signal based on the calculation result, and outputs the PWM signal to bidirectional switches SBa to SBc, SEa to SEc.

そうすると、モータジェネレータＭＧ２からみて、双方向性スイッチＳＥａ〜ＳＥｃ、バッテリ１２、双方向性スイッチＳＤｄ、電源ラインＬｄ、電源ラインＬＡ、モータジェネレータＭＧ１のＵ相コイル、Ｖ相コイル、および双方向性スイッチＳＢａ〜ＳＢｃを経由する電流ルートが形成される。   Then, as viewed from motor generator MG2, bidirectional switches SEa to SEc, battery 12, bidirectional switch SDd, power supply line Ld, power supply line LA, U-phase coil, V-phase coil, and bidirectional switch of motor generator MG1 A current route passing through SBa to SBc is formed.

なお、モータジェネレータＭＧ１のＵ，Ｖ各相コイルにおいてそれぞれ最大相電圧および最小相電圧が発生しているとき、制御装置３４は、双方向性スイッチＳＤｆをオンさせ、双方向性スイッチＳＡａ〜ＳＡｃ，ＳＥａ〜ＳＥｃをＰＷＭ制御するようにしてもよく、モータジェネレータＭＧ１のＶ，Ｕ各相コイルにおいてそれぞれ最大相電圧および最小相電圧が発生しているとき、制御装置３４は、双方向性スイッチＳＥｇをオンさせ、双方向性スイッチＳＡａ〜ＳＡｃ，ＳＤａ〜ＳＤｃをＰＷＭ制御するようにしてもよい。   When the maximum phase voltage and the minimum phase voltage are respectively generated in the U and V phase coils of motor generator MG1, control device 34 turns on bidirectional switch SDf, and bidirectional switches SAa to SAc, SEa to SEc may be PWM-controlled. When the maximum phase voltage and the minimum phase voltage are generated in the V and U phase coils of motor generator MG1, control device 34 sets bidirectional switch SEg. The bidirectional switches SAa to SAc and SDa to SDc may be PWM controlled by turning on.

そして、特に図示しないが、モータジェネレータＭＧ１のＵ，Ｗ各相コイルにおいてそれぞれ最大相電圧および最小相電圧が発生しているときは、制御装置３４は、双方向性スイッチＳＥｅをオンさせ、双方向性スイッチＳＣａ〜ＳＣｃ，ＳＤａ〜ＳＤｃをＰＷＭ制御するか、または、双方向性スイッチＳＤｈをオンさせ、双方向性スイッチＳＡａ〜ＳＡｃ，ＳＥａ〜ＳＥｃをＰＷＭ制御すればよい。   Although not particularly shown, when the maximum phase voltage and the minimum phase voltage are respectively generated in the U and W phase coils of motor generator MG1, control device 34 turns on bidirectional switch SEe to perform bidirectional switching. The bidirectional switches SCa to SCc and SDa to SDc may be PWM-controlled, or the bidirectional switches SDh may be turned on and the bidirectional switches SAa to SAc and SEa to SEc may be PWM-controlled.

また、モータジェネレータＭＧ１のＷ，Ｕ各相コイルにおいてそれぞれ最大相電圧および最小相電圧が発生しているときは、制御装置３４は、双方向性スイッチＳＤｄをオンさせ、双方向性スイッチＳＣａ〜ＳＣｃ，ＳＥａ〜ＳＥｃをＰＷＭ制御するか、または、双方向性スイッチＳＥｉをオンさせ、双方向性スイッチＳＡａ〜ＳＡｃ，ＳＤａ〜ＳＤｃをＰＷＭ制御すればよい。   Further, when the maximum phase voltage and the minimum phase voltage are generated in the W and U phase coils of motor generator MG1, control device 34 turns on bidirectional switch SDd, and bidirectional switches SCa to SCc. , SEa to SEc may be PWM-controlled, or the bidirectional switch SEi may be turned on and the bidirectional switches SAa to SAc and SDa to SDc may be PWM-controlled.

さらに、モータジェネレータＭＧ１のＶ，Ｗ各相コイルにおいてそれぞれ最大相電圧および最小相電圧が発生しているときは、制御装置３４は、双方向性スイッチＳＥｇをオンさせ、双方向性スイッチＳＣａ〜ＳＣｃ，ＳＤａ〜ＳＤｃをＰＷＭ制御するか、または、双方向性スイッチＳＤｈをオンさせ、双方向性スイッチＳＢａ〜ＳＢｃ，ＳＥａ〜ＳＥｃをＰＷＭ制御すればよい。   Further, when the maximum phase voltage and the minimum phase voltage are respectively generated in the V and W phase coils of motor generator MG1, control device 34 turns on bidirectional switch SEg, and bidirectional switches SCa to SCc. , SDa to SDc may be PWM-controlled, or the bidirectional switch SDh may be turned on and the bidirectional switches SBa to SBc and SEa to SEc may be PWM-controlled.

また、さらに、モータジェネレータＭＧ１のＷ，Ｖ各相コイルにおいてそれぞれ最大相電圧および最小相電圧が発生しているときは、制御装置３４は、双方向性スイッチＳＤｆをオンさせ、双方向性スイッチＳＣａ〜ＳＣｃ，ＳＥａ〜ＳＥｃをＰＷＭ制御するか、または、双方向性スイッチＳＥｉをオンさせ、双方向性スイッチＳＢａ〜ＳＢｃ，ＳＤａ〜ＳＤｃをＰＷＭ制御すればよい。   Further, when the maximum phase voltage and the minimum phase voltage are respectively generated in the W and V phase coils of motor generator MG1, control device 34 turns on bidirectional switch SDf, and bidirectional switch SCa. -SCc, SEa-SEc may be PWM-controlled, or bidirectional switch SEi may be turned on, and bidirectional switches SBa-SBc, SDa-SDc may be PWM-controlled.

このようにして、バッテリ１２をモータジェネレータＭＧ１と直列化することができ、これによって、モータジェネレータＭＧ１およびバッテリ１２が直列化されるときの最大電圧の範囲内で任意の交流電圧を生成してモータジェネレータＭＧ２に供給することができる。   In this way, the battery 12 can be serialized with the motor generator MG1, thereby generating an arbitrary AC voltage within the maximum voltage range when the motor generator MG1 and the battery 12 are serialized. It can be supplied to the generator MG2.

なお、上記において、電源ラインＬｄ〜Ｌｉおよび双方向性スイッチＳＤｄ，ＳＤｆ，ＳＤｈ，ＳＥｅ，ＳＥｇ，ＳＥｉは、「接続部」を構成する。   In the above, the power supply lines Ld to Li and the bidirectional switches SDd, SDf, SDh, SEe, SEg, and SEi constitute a “connecting portion”.

以上のように、この実施の形態３によれば、バッテリ１２をモータジェネレータＭＧ１と直列化してマトリックスコンバータ３２Ｂの入力電圧を高電圧化できるようにしたので、より大きな交流電力をモータジェネレータＭＧ２に供給することができる。したがって、この実施の形態３によれば、高出力のハイブリッド自動車を実現できる。   As described above, according to the third embodiment, since battery 12 is serialized with motor generator MG1 so that the input voltage of matrix converter 32B can be increased, larger AC power is supplied to motor generator MG2. can do. Therefore, according to the third embodiment, a high-output hybrid vehicle can be realized.

［実施の形態４］
実施の形態１〜３では、バッテリ１２は、モータジェネレータＭＧ１と並列にマトリックスコンバータに接続されるが、この実施の形態４では、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各中性点の間にバッテリ１２が接続される。 [Embodiment 4]
In the first to third embodiments, battery 12 is connected to the matrix converter in parallel with motor generator MG1, but in this fourth embodiment, battery 12 is connected between the neutral points of motor generators MG1 and MG2. Is done.

実施の形態４によるハイブリッド自動車の全体構成は、図１に示した実施の形態１によるハイブリッド自動車１０と同じである。   The overall configuration of the hybrid vehicle according to the fourth embodiment is the same as that of hybrid vehicle 10 according to the first embodiment shown in FIG.

図１６は、実施の形態４におけるＰＣＵの構成を示す電気回路図である。   FIG. 16 is an electric circuit diagram showing the configuration of the PCU in the fourth embodiment.

図１６を参照して、このＰＣＵ１４Ｃは、図２に示した実施の形態１におけるＰＣＵ１４の構成において、Ｈ形ブリッジ回路４２をさらに含み、マトリックスコンバータ３２に代えてマトリックスコンバータ３２Ｃを含む。Ｈ形ブリッジ回路４２は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各中性点の間に接続される。そして、バッテリ１２は、電源ラインＰＬおよび接地ラインＳＬを介してＨ形ブリッジ回路４２に接続され、コンデンサＣは、バッテリ１２に対応して電源ラインＰＬと接地ラインＳＬとの間に接続される。   Referring to FIG. 16, PCU 14 </ b> C further includes an H-type bridge circuit 42 in the configuration of PCU 14 in the first embodiment shown in FIG. 2, and includes a matrix converter 32 </ b> C instead of matrix converter 32. H-bridge circuit 42 is connected between the neutral points of motor generators MG1 and MG2. Battery 12 is connected to H-bridge circuit 42 via power supply line PL and ground line SL, and capacitor C is connected between power supply line PL and ground line SL corresponding to battery 12.

マトリックスコンバータ３２Ｃは、電源ラインＬＤ，ＬＥおよび双方向性スイッチＳＤａ〜ＳＤｃ，ＳＥａ〜ＳＥｃを備えていない点において実施の形態１におけるマトリックスコンバータ３２の構成と異なり、その他の構成は、マトリックスコンバータ３２と同じである。   The matrix converter 32C differs from the configuration of the matrix converter 32 in the first embodiment in that it does not include the power supply lines LD and LE and the bidirectional switches SDa to SDc and SEa to SEc. The same.

Ｈ形ブリッジ回路４２は、パワートランジスタＱ１〜Ｑ４と、ダイオードＤ１〜Ｄ４と、電源ラインＰＬと、接地ラインＳＬとからなる。パワートランジスタＱ１〜Ｑ４は、たとえばＩＧＢＴからなる。パワートランジスタＱ１，Ｑ２は、電源ラインＰＬと接地ラインＳＬとの間に直列に接続される。パワートランジスタＱ３，Ｑ４も、電源ラインＰＬと接地ラインＳＬとの間に直列に接続される。また、各パワートランジスタＱ１〜Ｑ４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Ｄ１〜Ｄ４がそれぞれ接続されている。そして、パワートランジスタＱ１，Ｑ２の接続点は、電源ラインＮＬ１を介してモータジェネレータＭＧ１の中性点に接続され、パワートランジスタＱ３，Ｑ４の接続点は、電源ラインＮＬ２を介してモータジェネレータＭＧ２の中性点に接続されている。   The H-type bridge circuit 42 includes power transistors Q1 to Q4, diodes D1 to D4, a power supply line PL, and a ground line SL. Power transistors Q1-Q4 are made of IGBT, for example. Power transistors Q1, Q2 are connected in series between power supply line PL and ground line SL. Power transistors Q3 and Q4 are also connected in series between power supply line PL and ground line SL. Further, diodes D1 to D4 that flow current from the emitter side to the collector side are connected between the collector and emitter of each of the power transistors Q1 to Q4. The connection point of power transistors Q1, Q2 is connected to the neutral point of motor generator MG1 via power supply line NL1, and the connection point of power transistors Q3, Q4 is connected to the center of motor generator MG2 via power supply line NL2. Connected to sex point.

Ｈ形ブリッジ回路４２は、制御装置３４からの制御信号に応じてパワートランジスタＱ１〜Ｑ４をスイッチング動作させることによって、バッテリ１２を電源ラインＮＬ１，ＮＬ２に双方向に接続することができる。すなわち、Ｈ形ブリッジ回路４２は、パワートランジスタＱ１，Ｑ４をオンさせ、かつ、パワートランジスタＱ２，Ｑ３をオフさせることによって、バッテリ１２の正極および負極をそれぞれ電源ラインＮＬ１，ＮＬ２と電気的に接続する。また、Ｈ形ブリッジ回路４２は、パワートランジスタＱ１，Ｑ４をオフさせ、かつ、パワートランジスタＱ２，Ｑ３をオンさせることによって、バッテリ１２の負極および正極をそれぞれ電源ラインＮＬ１，ＮＬ２と電気的に接続する。   The H-type bridge circuit 42 can bidirectionally connect the battery 12 to the power supply lines NL1 and NL2 by switching the power transistors Q1 to Q4 according to a control signal from the control device 34. That is, H-type bridge circuit 42 electrically connects the positive and negative electrodes of battery 12 to power supply lines NL1 and NL2, respectively, by turning on power transistors Q1 and Q4 and turning off power transistors Q2 and Q3. . The H-type bridge circuit 42 electrically connects the negative and positive electrodes of the battery 12 to the power supply lines NL1 and NL2, respectively, by turning off the power transistors Q1 and Q4 and turning on the power transistors Q2 and Q3. .

このＰＣＵ１４Ｃにおいては、３×３の双方向性スイッチからなるマトリックスコンバータ３２Ｃを公知の手法でＰＷＭ制御することによって、モータジェネレータＭＧ１とモータジェネレータＭＧ２との間で直接交流／交流変換を行なう。そして、このＰＣＵ１４Ｃにおいても、実施の形態１と同様に、回生動作、ＥＶ走行、エンジンＥＮＧの始動、および商用交流電力の出力を行なうことができる。   In this PCU 14C, AC / AC conversion is directly performed between the motor generator MG1 and the motor generator MG2 by PWM control of the matrix converter 32C formed of a 3 × 3 bidirectional switch by a known method. In this PCU 14C as well, the regenerative operation, EV traveling, engine ENG start, and commercial AC power output can be performed as in the first embodiment.

図１７は、実施の形態４における回生動作時のスイッチング動作を説明するための回路図である。   FIG. 17 is a circuit diagram for illustrating the switching operation during the regenerative operation in the fourth embodiment.

図１７を参照して、制御装置３４は、回生動作時、Ｈ形ブリッジ回路４２のパワートランジスタＱ１〜Ｑ４をすべてオフさせる。そして、制御装置３４は、たとえば図に示されるように、モータジェネレータＭＧ２のＵ相コイルにおいて最大電圧が印加されているとき、図示されない電圧センサによって検出されたモータジェネレータＭＧ２のＵ相コイル電圧およびバッテリ１２の端子間電圧に基づいて、モータジェネレータＭＧ２からバッテリ１２へ電力を供給するためのＰＷＭ信号を生成する。そして、制御装置３４は、その生成したＰＷＭ信号を双方向性スイッチＳＡａ，ＳＢａ，ＳＣａへ出力し、双方向性スイッチＳＡａ，ＳＢａ，ＳＣａを同時にオン／オフさせる。   Referring to FIG. 17, control device 34 turns off all power transistors Q1-Q4 of H-type bridge circuit 42 during the regenerative operation. Then, for example, as shown in the drawing, control device 34 detects the U-phase coil voltage of motor generator MG2 and the battery detected by a voltage sensor (not shown) when the maximum voltage is applied to the U-phase coil of motor generator MG2. A PWM signal for supplying electric power from the motor generator MG2 to the battery 12 is generated based on the voltage between the 12 terminals. Then, control device 34 outputs the generated PWM signal to bidirectional switches SAa, SBa, and SCa, and simultaneously turns on / off bidirectional switches SAa, SBa, and SCa.

そうすると、モータジェネレータＭＧ２からみて、双方向性スイッチＳＡａ，ＳＢａ，ＳＣａ、モータジェネレータＭＧ１、電源ラインＮＬ１、Ｈ形ブリッジ回路４２のダイオードＤ１、バッテリ１２、ダイオードＤ４、および電源ラインＮＬ２からなる閉回路が形成され、モータジェネレータＭＧ２によって回生発電された電力がバッテリ１２に充電される。   Then, when viewed from motor generator MG2, a closed circuit comprising bidirectional switches SAa, SBa, SCa, motor generator MG1, power supply line NL1, diode D1 of H-type bridge circuit 42, battery 12, diode D4, and power supply line NL2 is provided. The battery 12 is charged with the electric power generated and regenerated by the motor generator MG2.

なお、特に図示しないが、モータジェネレータＭＧ２のＶ相コイルにおいて最大電圧が印加されているときは、双方向性スイッチＳＡｂ，ＳＢｂ，ＳＣｂが同時にＰＷＭ制御され、モータジェネレータＭＧ２のＷ相コイルにおいて最大電圧が印加されているときは、双方向性スイッチＳＡｃ，ＳＢｃ，ＳＣｃが同時にＰＷＭ制御される。   Although not specifically illustrated, when the maximum voltage is applied to the V-phase coil of motor generator MG2, bidirectional switches SAb, SBb, and SCb are simultaneously PWM controlled, and the maximum voltage is applied to the W-phase coil of motor generator MG2. Is applied, the bidirectional switches SAc, SBc, and SCc are simultaneously PWM controlled.

図１８，図１９は、実施の形態４におけるＥＶ走行時のスイッチング動作を説明するための回路図である。   18 and 19 are circuit diagrams for illustrating the switching operation during EV traveling in the fourth embodiment.

図１８を参照して、たとえば、モータジェネレータＭＧ２のＵ相コイルに図に示される方向の電流を発生させるとき、制御装置３４は、Ｈ形ブリッジ回路４２のパワートランジスタＱ１，Ｑ４をオンさせ、パワートランジスタＱ２，Ｑ３をオフさせる。そして、制御装置３４は、モータジェネレータＭＧ２のトルク指令値、モータジェネレータＭＧ２の各相電流値、およびバッテリ１２の出力電圧に基づいて各相コイル電圧を算出し、算出したＵ相コイル電圧に基づいてＰＷＭ信号を生成する。そして、制御装置３４は、その生成したＰＷＭ信号を双方向性スイッチＳＡａ，ＳＢａ，ＳＣａへ出力し、双方向性スイッチＳＡａ，ＳＢａ，ＳＣａを同時にオン／オフさせる。   Referring to FIG. 18, for example, when generating current in the direction shown in the figure in U-phase coil of motor generator MG 2, control device 34 turns on power transistors Q 1 and Q 4 of H-type bridge circuit 42 to Transistors Q2 and Q3 are turned off. Then, control device 34 calculates each phase coil voltage based on the torque command value of motor generator MG2, each phase current value of motor generator MG2, and the output voltage of battery 12, and based on the calculated U-phase coil voltage. A PWM signal is generated. Then, control device 34 outputs the generated PWM signal to bidirectional switches SAa, SBa, and SCa, and simultaneously turns on / off bidirectional switches SAa, SBa, and SCa.

そうすると、バッテリ１２からみて、Ｈ形ブリッジ回路４２のパワートランジスタＱ１、電源ラインＮＬ１、モータジェネレータＭＧ１、双方向性スイッチＳＡａ，ＳＢａ，ＳＣａ、モータジェネレータＭＧ２のＵ相コイル、電源ラインＮＬ２、およびＨ形ブリッジ回路４２のパワートランジスタＱ４からなる閉回路が形成され、モータジェネレータＭＧ２のＵ相コイルに所望の電流が流される。   Then, when viewed from battery 12, power transistor Q1, power supply line NL1, motor generator MG1, bidirectional switches SAa, SBa, SCa, U-phase coil of motor generator MG2, power supply line NL2, and H-type bridge circuit 42 A closed circuit composed of power transistor Q4 of bridge circuit 42 is formed, and a desired current is passed through the U-phase coil of motor generator MG2.

図１９を参照して、モータジェネレータＭＧ２のＷ相コイルに図に示される方向の電流を発生させるときは、制御装置３４は、Ｈ形ブリッジ回路４２のパワートランジスタＱ２，Ｑ３をオンさせ、パワートランジスタＱ１，Ｑ４をオフさせる。そして、制御装置３４は、生成したＰＷＭ信号に応じて双方向性スイッチＳＡｃ，ＳＢｃ，ＳＣｃを同時にオン／オフさせる。   Referring to FIG. 19, when generating current in the direction shown in the figure in the W-phase coil of motor generator MG 2, control device 34 turns on power transistors Q 2 and Q 3 of H-type bridge circuit 42, and Q1 and Q4 are turned off. Then, control device 34 simultaneously turns on / off bidirectional switches SAc, SBc, and SCc in accordance with the generated PWM signal.

そうすると、この場合は、バッテリ１２からみて、Ｈ形ブリッジ回路４２のパワートランジスタＱ３、電源ラインＮＬ２、モータジェネレータＭＧ２のＷ相コイル、双方向性スイッチＳＡｃ，ＳＢｃ，ＳＣｃ、モータジェネレータＭＧ１、電源ラインＮＬ１、およびＨ形ブリッジ回路４２のパワートランジスタＱ２からなる閉回路が形成され、モータジェネレータＭＧ２のＷ相コイルに所望の電流が流される。   Then, in this case, as viewed from battery 12, power transistor Q3 of H-type bridge circuit 42, power supply line NL2, W-phase coil of motor generator MG2, bidirectional switches SAc, SBc, SCc, motor generator MG1, power supply line NL1 And a closed circuit composed of the power transistor Q2 of the H-shaped bridge circuit 42 is formed, and a desired current is supplied to the W-phase coil of the motor generator MG2.

同様にして、モータジェネレータＭＧ２のその他のコイルにも電流が流され、モータジェネレータＭＧ２の各相コイルにバッテリ１２からの出力電力による電流を順次流すことによって、モータジェネレータＭＧ２に回転力が発生する。   Similarly, a current is also passed through the other coils of motor generator MG2, and a rotational force is generated in motor generator MG2 by sequentially passing a current based on the output power from battery 12 through each phase coil of motor generator MG2.

図２０は、実施の形態４におけるエンジン始動時のスイッチング動作を説明するための回路図である。   FIG. 20 is a circuit diagram for illustrating a switching operation when the engine is started in the fourth embodiment.

図２０を参照して、エンジン始動時におけるＰＣＵ１４Ｃのスイッチング動作は、基本的には、図１８，図１９に示したＥＶ走行時においてモータジェネレータＭＧ１とモータジェネレータＭＧ２とを置き換えて考えればよい。すなわち、たとえば、モータジェネレータＭＧ１のＵ相コイルに図に示される方向の電流を発生させるとき、制御装置３４は、Ｈ形ブリッジ回路４２のパワートランジスタＱ２，Ｑ３をオンさせ、パワートランジスタＱ１，Ｑ４をオフさせる。そして、制御装置３４は、生成したＰＷＭ信号に応じて双方向性スイッチＳＡａ〜ＳＡｃを同時にオン／オフさせる。   Referring to FIG. 20, the switching operation of PCU 14C at the time of starting the engine may be basically considered by replacing motor generator MG1 and motor generator MG2 during the EV travel shown in FIGS. That is, for example, when generating a current in the direction shown in the figure in the U-phase coil of motor generator MG1, control device 34 turns on power transistors Q2 and Q3 of H-type bridge circuit 42 and turns on power transistors Q1 and Q4. Turn off. Then, control device 34 simultaneously turns on / off bidirectional switches SAa to SAc in accordance with the generated PWM signal.

そうすると、バッテリ１２からみて、Ｈ形ブリッジ回路４２のパワートランジスタＱ３、電源ラインＮＬ２、モータジェネレータＭＧ２、双方向性スイッチＳＡａ〜ＳＡｃ、モータジェネレータＭＧ２のＵ相コイル、電源ラインＮＬ１、およびＨ形ブリッジ回路４２のパワートランジスタＱ２からなる閉回路が形成され、モータジェネレータＭＧ２のＵ相コイルに所望の電流が流される。   Then, as viewed from battery 12, power transistor Q3 of H-type bridge circuit 42, power supply line NL2, motor generator MG2, bidirectional switches SAa to SAc, U-phase coil of motor generator MG2, power supply line NL1, and H-type bridge circuit A closed circuit composed of 42 power transistors Q2 is formed, and a desired current flows through the U-phase coil of motor generator MG2.

そして、特に図示しないが、モータジェネレータＭＧ１の各相コイルに順次バッテリ１２からの出力電力による電流を順次流すことによって、モータジェネレータＭＧ１に回転が発生し、これによってエンジンＥＮＧを始動させることができる。   Then, although not particularly shown, rotation of motor generator MG1 is caused by sequentially passing a current based on output power from battery 12 through each phase coil of motor generator MG1, thereby starting engine ENG.

なお、上記において、Ｈ形ブリッジ回路４２は、「接続回路」を構成する。   In the above description, the H-bridge circuit 42 constitutes a “connection circuit”.

以上のように、この実施の形態４によれば、バッテリ１２は、モータジェネレータＭＧ１の中性点とモータジェネレータＭＧ２の中性点との間に接続され、マトリックスコンバータ３２Ｃには、直接接続されない。したがって、この実施の形態４によれば、一般的な３×３の双方向性スイッチからなるマトリックスコンバータ３２Ｃを用いることができ、汎用的なマトリックスコンバータの採用によるコスト低減を図ることができる。   As described above, according to the fourth embodiment, battery 12 is connected between the neutral point of motor generator MG1 and the neutral point of motor generator MG2, and is not directly connected to matrix converter 32C. Therefore, according to the fourth embodiment, the matrix converter 32C composed of a general 3 × 3 bidirectional switch can be used, and the cost can be reduced by employing a general-purpose matrix converter.

［実施の形態５］
実施の形態５では、ハイブリッド自動車の駆動力を発生するモータに交流励磁回転電機が用いられ、その交流励磁回転電機におけるロータの界磁電流の生成にマトリックスコンバータが適用される。 [Embodiment 5]
In the fifth embodiment, an AC excitation rotating electrical machine is used as a motor that generates a driving force of a hybrid vehicle, and a matrix converter is applied to generate a field current of a rotor in the AC excitation rotating electrical machine.

実施の形態５によるハイブリッド自動車の全体構成は、図１に示した実施の形態１によるハイブリッド自動車１０と同じである。   The overall configuration of the hybrid vehicle according to the fifth embodiment is the same as that of hybrid vehicle 10 according to the first embodiment shown in FIG.

図２１は、実施の形態５によるハイブリッド自動車における電気システムの構成を示す電気回路図である。   FIG. 21 is an electric circuit diagram showing a configuration of an electric system in the hybrid vehicle according to the fifth embodiment.

図２１を参照して、この電気システムは、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ３と、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相ラインＵＬ，ＶＬ，ＷＬと、ＰＣＵ１４Ｄとを含む。ＰＣＵ１４Ｄは、マトリックスコンバータ３２Ｃと、制御装置３４Ａとからなる。   Referring to FIG. 21, the electrical system includes motor generators MG1, MG3, U, V, W phase lines UL, VL, WL, and PCU 14D. The PCU 14D includes a matrix converter 32C and a control device 34A.

モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ３は、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相ラインＵＬ，ＶＬ，ＷＬによって相互に接続される。マトリックスコンバータ３２Ｃの電源ラインＬＡ〜ＬＣは、それぞれＵ，Ｖ，Ｗ各相ラインＵＬ，ＶＬ，ＷＬに接続される。そして、マトリックスコンバータ３２Ｃの電源ラインＬａ〜Ｌｃは、モータジェネレータＭＧ３のロータに巻回されるＵ，Ｖ，Ｗ各相コイルに接続される。   Motor generators MG1, MG3 are connected to each other by U, V, W phase lines UL, VL, WL. The power supply lines LA to LC of the matrix converter 32C are connected to the U, V, and W phase lines UL, VL, and WL, respectively. Power supply lines La to Lc of matrix converter 32C are connected to U, V, and W phase coils wound around the rotor of motor generator MG3.

モータジェネレータＭＧ３は、３相交流励磁同期モータである。３相交流励磁同期モータは、ステータに３相コイル（以下、「ステータコイル」と称する。）が巻回されるとともに、ロータにも巻回された３相コイル（以下、「ロータコイル」と称する。）を有する同期モータである。３相交流励磁同期モータのステータコイルおよびロータコイルにそれぞれ周波数ω１，ω２の３相交流電圧が印加されると、ステータコイルおよびロータコイルは、それぞれ角速度ω１，ω２で回転する回転磁界を発生し、ロータは、両角速度の和（ω１＋ω２）あるいは両角速度の差（ω１−ω２）からなる角速度で回転する。したがって、たとえば、ステータの回転磁界の角速度ω１を固定速度とし、ロータの回転磁界の角速度ω２を可変とすることによって、３相交流励磁同期モータの速度制御を行なうことができる。   Motor generator MG3 is a three-phase AC excitation synchronous motor. The three-phase AC excitation synchronous motor has a three-phase coil (hereinafter referred to as “stator coil”) wound around a stator and a three-phase coil (hereinafter referred to as “rotor coil”) wound around a rotor. .). When a three-phase AC voltage having a frequency ω1 and ω2 is applied to the stator coil and rotor coil of the three-phase AC excitation synchronous motor, respectively, the stator coil and the rotor coil generate rotating magnetic fields that rotate at angular velocities ω1 and ω2, respectively. The rotor rotates at an angular velocity consisting of the sum of both angular velocities (ω1 + ω2) or the difference between both angular velocities (ω1-ω2). Therefore, for example, the speed control of the three-phase AC excitation synchronous motor can be performed by setting the angular velocity ω1 of the rotating magnetic field of the stator to a fixed speed and making the angular velocity ω2 of the rotating magnetic field of the rotor variable.

マトリックスコンバータ３２Ｃは、モータジェネレータＭＧ１をモータジェネレータＭＧ２と接続するＵ，Ｖ，Ｗ各相ラインに接続され、モータジェネレータＭＧ１から出力される３相交流電力を受ける。そして、マトリックスコンバータ３２Ｃは、制御装置３４からの制御信号に応じて、その受けた３相交流電力を所望の周波数からなる３相交流電力に変換してモータジェネレータＭＧ３のロータコイルへ出力する。   Matrix converter 32C is connected to U, V, W phase lines connecting motor generator MG1 to motor generator MG2, and receives three-phase AC power output from motor generator MG1. Matrix converter 32C converts the received three-phase AC power into three-phase AC power having a desired frequency in accordance with a control signal from control device 34, and outputs the converted three-phase AC power to the rotor coil of motor generator MG3.

制御装置３４は、図示されない速度センサによって検出されるモータジェネレータＭＧ１の回転速度およびモータジェネレータＭＧ３の回転速度指令に基づいて、モータジェネレータＭＧ３のロータコイルへ印加する３相交流電力の周波数を算出する。そして、制御装置３４は、その算出した周波数からなる３相交流電力を生成するためのＰＷＭ信号を生成し、その生成したＰＷＭ信号をマトリックスコンバータ３２Ｃの各双方向性スイッチへ出力する。   Control device 34 calculates the frequency of the three-phase AC power applied to the rotor coil of motor generator MG3 based on the rotational speed of motor generator MG1 detected by a speed sensor (not shown) and the rotational speed command of motor generator MG3. Then, control device 34 generates a PWM signal for generating three-phase AC power having the calculated frequency, and outputs the generated PWM signal to each bidirectional switch of matrix converter 32C.

この実施の形態３における電気システムにおいては、モータジェネレータＭＧ３は、モータジェネレータＭＧ１によって発電された３相交流電力をＵ，Ｖ，Ｗ各相ラインＵＬ，ＶＬ，ＷＬを介してＵ，Ｖ，Ｗ各相のステータコイルに受ける。マトリックスコンバータ３２Ｃは、モータジェネレータＭＧ１によって発電された３相交流電力を受け、制御装置３４からのＰＷＭ信号に応じて、その受けた３相交流電力を所望の周波数からなる３相交流電力に変換し、その周波数変換した３相交流電力をモータジェネレータＭＧ３のロータコイルへ出力する。   In the electrical system according to the third embodiment, motor generator MG3 uses three-phase AC power generated by motor generator MG1 via U, V, and W phase lines UL, VL, and WL. Phase stator coil. Matrix converter 32C receives the three-phase AC power generated by motor generator MG1, and converts the received three-phase AC power into three-phase AC power having a desired frequency in accordance with the PWM signal from control device 34. The frequency-converted three-phase AC power is output to the rotor coil of motor generator MG3.

したがって、モータジェネレータＭＧ３のロータコイルへ出力される３相交流電力の周波数をマトリックスコンバータ３２Ｃにより制御することによって、モータジェネレータＭＧ３の速度制御を行なうことができる。   Therefore, the speed of motor generator MG3 can be controlled by controlling the frequency of the three-phase AC power output to the rotor coil of motor generator MG3 by means of matrix converter 32C.

以上のように、この実施の形態５によれば、３相交流励磁同期モータからなるモータジェネレータＭＧ３の回転を制御する電気システムをマトリックスコンバータを用いて構成したので、小型化が要求されるハイブリッド自動車においても交流励磁回転電機を適用することができる。   As described above, according to the fifth embodiment, the electric system for controlling the rotation of the motor generator MG3 composed of the three-phase alternating current excitation synchronous motor is configured using the matrix converter, and therefore, a hybrid vehicle that is required to be downsized. The AC excitation rotating electric machine can also be applied to the above.

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.

この発明によるハイブリッド自動車の全体構成を示す概略図である。1 is a schematic diagram showing an overall configuration of a hybrid vehicle according to the present invention. 図１に示すＰＣＵの構成を示す電気回路図である。It is an electric circuit diagram which shows the structure of PCU shown in FIG. 図２に示す双方向性スイッチの構成を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of a bidirectional switch shown in FIG. 2. 図２に示す双方向性スイッチの他の構成を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing another configuration of the bidirectional switch shown in FIG. 2. 実施の形態１における回生動作時のスイッチング動作を説明するための回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram for illustrating a switching operation during a regenerative operation in the first embodiment. 実施の形態１におけるモータジェネレータＭＧ１からバッテリへの充電時のスイッチング動作を説明するための回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram for illustrating a switching operation when charging a battery from motor generator MG1 in the first embodiment. 実施の形態１におけるＥＶ走行時のスイッチング動作を説明するための回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram for illustrating a switching operation during EV traveling in the first embodiment. 実施の形態１におけるエンジン始動時のスイッチング動作を説明するための回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram for illustrating a switching operation at the time of engine start in the first embodiment. 実施の形態１において、ＰＣＵからＡＣ出力コンセントへ商用交流電力が出力されるときのスイッチング動作を説明するための回路図である。In Embodiment 1, it is a circuit diagram for demonstrating the switching operation | movement when commercial alternating current power is output from PCU to AC output outlet. 実施の形態２におけるＰＣＵの構成を示す電気回路図である。FIG. 6 is an electric circuit diagram illustrating a configuration of a PCU in a second embodiment. 実施の形態２におけるエンジン始動時のスイッチング動作を説明するための第１の回路図である。FIG. 10 is a first circuit diagram for illustrating a switching operation at the time of engine start in the second embodiment. 実施の形態２におけるエンジン始動時のスイッチング動作を説明するための第２の回路図である。FIG. 10 is a second circuit diagram for illustrating a switching operation at the time of engine start in the second embodiment. 実施の形態３におけるＰＣＵの構成を示す電気回路図である。FIG. 6 is an electric circuit diagram showing a configuration of a PCU in a third embodiment. バッテリがモータジェネレータＭＧ１と直列化されるときのスイッチング動作を説明するための第１の回路図である。FIG. 6 is a first circuit diagram for illustrating a switching operation when a battery is serialized with motor generator MG1. バッテリがモータジェネレータＭＧ１と直列化されるときのスイッチング動作を説明するための第２の回路図である。FIG. 11 is a second circuit diagram for illustrating a switching operation when the battery is serialized with motor generator MG1. 実施の形態４におけるＰＣＵの構成を示す電気回路図である。FIG. 10 is an electric circuit diagram illustrating a configuration of a PCU in a fourth embodiment. 実施の形態４における回生動作時のスイッチング動作を説明するための回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram for illustrating a switching operation during a regenerative operation in the fourth embodiment. 実施の形態４におけるＥＶ走行時のスイッチング動作を説明するための第１の回路図である。FIG. 10 is a first circuit diagram for illustrating a switching operation during EV traveling in the fourth embodiment. 実施の形態４におけるＥＶ走行時のスイッチング動作を説明するための第２の回路図である。FIG. 10 is a second circuit diagram for illustrating a switching operation during EV traveling in the fourth embodiment. 実施の形態４におけるエンジン始動時のスイッチング動作を説明するための回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram for illustrating a switching operation at the time of engine start in a fourth embodiment. 実施の形態５によるハイブリッド自動車における電気システムの構成を示す電気回路図である。FIG. 10 is an electric circuit diagram showing a configuration of an electric system in a hybrid vehicle according to a fifth embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

１０ ハイブリッド自動車、１２ バッテリ、１４，１４Ａ〜１４Ｄ ＰＣＵ、１５ ＡＣ出力コンセント、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、３２，３２Ａ〜３２Ｃ マトリックスコンバータ、３４，３４Ａ 制御装置、４２ Ｈ形ブリッジ回路、５２，５４，７２，７４，Ｑ１〜Ｑ４ パワートランジスタ、５６，５８，Ｄ１〜Ｄ４ ダイオード、６０，６２ 端子、ＭＧ１〜ＭＧ３ モータジェネレータ、ＥＮＧ エンジン、Ｃ コンデンサ、Ｓ１ スイッチ、ＳＡａ〜ＳＡｃ，ＳＢａ〜ＳＢｃ，ＳＣａ〜ＳＣｃ，ＳＤａ〜ＳＤｃ，ＳＤｄ，ＳＤｆ，ＳＤｈ，ＳＥａ〜ＳＥｃ，ＳＥｅ，ＳＥｇ，ＳＥｉ 双方向性スイッチ、ＬＡ〜ＬＥ，Ｌａ〜Ｌｉ，ＰＬ，ＮＬ１，ＮＬ２ 電源ライン、ＳＬ 接地ライン、ＵＬ Ｕ相ライン、ＶＬ Ｖ相ライン、ＷＬ Ｗ相ライン。   10 Hybrid Vehicle, 12 Battery, 14, 14A-14D PCU, 15 AC Output Outlet, 16 Power Output Device, 18 DG, 20R, 20L Front Wheel, 22R, 22L Rear Wheel, 24R, 24L Front Seat, 26 Rear Seat, 28 Dashboard 32, 32A-32C matrix converter, 34, 34A control device, 42 H bridge circuit, 52, 54, 72, 74, Q1-Q4 power transistor, 56, 58, D1-D4 diode, 60, 62 terminals, MG1 MG3 Motor generator, ENG engine, C capacitor, S1 switch, SAa to SAc, SBa to SBc, SCa to SCc, SDa to SDc, SDd, SDf, SDh, SEa to SEc, SEe, SEg, SEi Bidirectional switch LA~LE, La~Li, PL, NL1, NL2 power line, SL ground line, UL U-phase line, VL V-phase line, WL W-phase line.

Claims (9)

エンジンと、
前記エンジンに接続される第１の交流回転電機と、
車両の駆動軸に接続される第２の交流回転電機と、
充放電可能な直流電源と、
前記第１および第２の交流回転電機ならびに前記直流電源が接続され、前記第１の交流回転電機と前記第２の交流回転電機と前記直流電源との間で相互に電力変換を行なうための複数の双方向スイッチから成るマトリックスコンバータとを備えるハイブリッド自動車。 Engine,
A first AC rotating electric machine connected to the engine;
A second AC rotating electric machine connected to the drive shaft of the vehicle;
A chargeable / dischargeable DC power supply,
Wherein the first and second AC rotating electric machine and connected to the DC power supply, a plurality for performing mutual power conversion between said first AC rotating electric machine and said second AC rotating electric machine and the DC power supply Hybrid vehicle equipped with a matrix converter consisting of two-way switches . 前記マトリックスコンバータは、The matrix converter is
前記第１の交流回転電機および前記直流電源に接続される第１の複数の電力線と、A first plurality of power lines connected to the first AC rotating electric machine and the DC power supply;
前記第２の交流回転電機に接続される第２の複数の電力線と、A second plurality of power lines connected to the second AC rotating electric machine;
前記第１の複数の電力線の各々と前記第２の複数の電力線の各々との間に設けられる前記複数の双方向スイッチとを含む、請求項１に記載のハイブリッド自動車。The hybrid vehicle according to claim 1, further comprising: the plurality of bidirectional switches provided between each of the first plurality of power lines and each of the second plurality of power lines. 前記直流電源は、前記第１の交流回転電機を前記マトリックスコンバータと接続する電力線を介して前記マトリックスコンバータに接続される、請求項２に記載のハイブリッド自動車。   The hybrid vehicle according to claim 2, wherein the DC power source is connected to the matrix converter via a power line that connects the first AC rotating electric machine to the matrix converter. 前記直流電源の第１の端子は、前記第１の交流回転電機を前記マトリックスコンバータと接続する複数の電力線に含まれる第１の電力線に接続され、
前記直流電源の第２の端子は、前記第１の交流回転電機を前記マトリックスコンバータと接続する複数の電力線と異なる第２の電力線を介して前記マトリックスコンバータに接続される、請求項３に記載のハイブリッド自動車。 The first terminal of the DC power supply is connected to the first AC rotating electric machine to the first power line included in the multiple power line to connect to the matrix converter,
The second terminal of the DC power supply is connected to the matrix converter via a second power line different from a plurality of power lines that connect the first AC rotating electric machine to the matrix converter . Hybrid car. 前記マトリックスコンバータは、前記第１の交流回転電機と前記第２の交流回転電機との間で電力変換が行なわれるときに形成される閉回路に前記直流電源を直列に挿入する接続部をさらに含む、請求項２に記載のハイブリッド自動車。 The matrix converter further includes a connection portion for inserting the DC power supply in series in a closed circuit formed when power conversion is performed between the first AC rotating electric machine and the second AC rotating electric machine. The hybrid vehicle according to claim 2. 前記第２の複数の電力線のいずれか２本に接続される出力端子をさらに備え、
前記マトリックスコンバータは、前記第１の交流回転電機によって発電された交流電力を単相交流電力に変換して前記出力端子に接続される外部負荷へ出力する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のハイブリッド自動車。 Further comprising an output terminal connected to the two either of said second plurality of power lines,
The matrix converter outputs AC power generated by said first AC rotating electric machine to an external load connected to the output terminal is converted to single-phase AC power, one of claims 1 to 5 The hybrid vehicle according to item 1. 前記単相交流電力は、商用交流電力である、請求項６に記載のハイブリッド自動車。 The hybrid vehicle according to claim 6 , wherein the single-phase AC power is commercial AC power. エンジンに接続される第１の交流回転電機と、
車両の駆動軸に接続される第２の交流回転電機と、
充放電可能な直流電源と、
前記第１および第２の交流回転電機ならびに前記直流電源が接続され、前記第１の交流回転電機と前記第２の交流回転電機と前記直流電源との間で相互に電力変換を行なうための複数の双方向スイッチから成るマトリックスコンバータとを備えるハイブリッド用駆動装置。 A first AC rotating electric machine connected to the engine;
A second AC rotating electric machine connected to the drive shaft of the vehicle;
A chargeable / dischargeable DC power supply,
Wherein the first and second AC rotating electric machine and connected to the DC power supply, a plurality for performing mutual power conversion between said first AC rotating electric machine and said second AC rotating electric machine and the DC power supply A hybrid drive device including a matrix converter including a bidirectional switch . 前記マトリックスコンバータは、The matrix converter is
前記第１の交流回転電機および前記直流電源に接続される第１の複数の電力線と、A first plurality of power lines connected to the first AC rotating electric machine and the DC power supply;
前記第２の交流回転電機に接続される第２の複数の電力線と、A second plurality of power lines connected to the second AC rotating electric machine;
前記第１の複数の電力線の各々と前記第２の複数の電力線の各々との間に設けられる前記複数の双方向スイッチとを含む、請求項８に記載のハイブリッド用駆動装置。The hybrid drive device according to claim 8, further comprising: the plurality of bidirectional switches provided between each of the first plurality of power lines and each of the second plurality of power lines.
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