JP4635710B2 - 交流電圧出力装置 - Google Patents

Description

この発明は、交流電圧出力装置に関し、特に、車両に搭載され、商用交流電圧を発生して車両外部の負荷へ出力する交流電圧出力装置に関する。

特開平１０−２９０５２９号公報（特許文献１）は、電気自動車（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）に搭載される電源装置を開示する。この電源装置は、バッテリと、バッテリから給電される走行モータや車載補機などの電気回路系と、バッテリからの直流電圧を商用交流電圧に変換して商用電源負荷に供給する商用交流電圧発生用インバータ回路と、商用交流電圧発生用インバータ回路と商用電源負荷との間に設けられる遮断スイッチと、バッテリから漏出する地絡電流を検出して電気回路系の漏電を検出する漏電検出回路とを備える。

この電源装置においては、漏電検出回路は、漏電を検出すると、走行モータや車載補機などの電気回路系への給電を遮断することなく、商用交流電圧発生用インバータ回路を停止させ、かつ、遮断スイッチを動作させることによって商用電源負荷への給電を遮断する（特許文献１参照）。
特開平１０−２９０５２９号公報 特開平１０−１１７４４５号公報 特開２００２−２１８７９３号公報

商用交流電圧の供給を受ける負荷においては、主にノイズの除去を目的に、電力線対とアースとの間に接続されるラインバイパスコンデンサ（「Ｙコンデンサ」や「Ｙキャパシタ」などとも称される。）が設けられることがある。

ここで、このようなラインバイパスコンデンサが設けられた負荷に対して、特開平１０−２９０５２９号公報に開示される電源装置を用いて商用交流電圧を供給すると、車両側のアースが負荷側のアースと接続されることにより、商用交流電圧の供給を受ける負荷からラインバイパスコンデンサ、アースおよび漏電検出回路を介して車両のバッテリへ漏洩電流が流れてしまうという問題がある。

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、発生した商用交流電圧を装置外部の負荷へ供給するときに漏洩電流が流れるのを防止する交流電圧出力装置を提供することである。

この発明によれば、交流電圧出力装置は、車両に搭載され、商用交流電圧を発生して車両外部の負荷へ供給する。交流電圧出力装置は、商用交流電圧を発生する電圧発生手段と、電圧発生手段と車両アースとの間に配設される第１の漏電検出手段と、負荷が電圧発生手段に接続されているとき、第１の漏電検出手段を介して車両アースと電圧発生手段との間に形成される電路を遮断する遮断手段とを備える。

この発明による交流電圧出力装置においては、商用交流電圧を発生する電圧発生手段と車両アースとの間に第１の漏電検出手段が配設される。このため、電圧発生手段から負荷へ商用交流電圧を供給すると、負荷がアース接続されている場合、車両アースが負荷のアースと電気的に接続されることにより、負荷からアース、車両アースおよび第１の漏電検出手段を介して電圧発生手段へ漏洩電流が流れ得る。しかしながら、この交流電圧出力装置においては、遮断手段によってそのような漏洩電流が遮断される。

したがって、この発明による交流電圧出力装置によれば、発生した商用交流電圧を装置外部の負荷へ供給するときに漏洩電流が流れるのを防止することができる。

好ましくは、負荷は、商用交流電圧の供給を受ける電力線対とアースとの間に接続されるラインバイパスコンデンサを含む。

この交流電圧出力装置においては、ラインバイパスコンデンサによって負荷へのノイズ（コモンモードノイズ）の影響が低減される。但し、ラインバイパスコンデンサを介して負荷とアースとの間に電路が形成されるので、電圧発生手段から負荷へ商用交流電圧を供給すると、負荷からラインバイパスコンデンサ、アース、車両アースおよび第１の漏電検出手段を介して電圧発生手段へ漏洩電流が流れ得る。しかしながら、この交流電圧出力装置においては、遮断手段によってそのような漏洩電流が遮断される。

したがって、この交流電圧出力装置によれば、負荷へのノイズの影響を低減し、かつ、発生した商用交流電圧を装置外部の負荷へ供給するときに漏洩電流が流れるのを防止することができる。

好ましくは、電圧発生手段は、直流電源を含む。遮断手段は、直流電源の負極と車両アースとの間に第１の漏電検出手段に直列に接続されるリレーを含む。リレーは、負荷が電圧発生手段に接続されているときオフされる。

この交流電圧出力装置においては、直流電源の負極と車両アースとの間に第１の漏電検出手段に直列に接続されるリレーによって、電圧発生手段から負荷へ商用交流電圧を供給したときに流れ得る漏洩電流が遮断される。

したがって、この交流電圧出力装置によれば、発生した商用交流電圧を装置外部の負荷へ供給するときに漏洩電流が流れるのを簡易な構成で防止することができる。

好ましくは、交流電圧出力装置は、電圧発生手段が発生した商用交流電圧を負荷へ出力するための出力線対に流れる交流電流に基づいて漏電の有無を検出する第２の漏電検出手段をさらに備える。

この交流電圧出力装置においては、電圧発生手段から負荷へ商用交流電圧を供給しているとき、遮断手段が動作することにより第１の漏電検出手段が機能しなくなるところ、第２の漏電検出手段によって漏電検出が実行される。

したがって、この交流電圧出力装置によれば、商用交流電圧供給時においても漏電検出機能を確保することができる。

好ましくは、電圧発生手段は、第１および第２の３相コイルをそれぞれステータコイルとして含む第１および第２の交流電動機と、第１および第２の３相コイルにそれぞれ接続される第１および第２のインバータと、第１および第２のインバータを制御するインバータ制御手段とを含む。第１および第２のインバータは、インバータ制御手段からの制御信号に応じて、第１および第２の３相コイルの中性点間に商用交流電圧を発生させる。

この交流電圧出力装置においては、第１および第２の３相コイルの中性点間に商用交流電圧を発生させるので、商用交流電圧を発生するための専用のインバータを必要としない。そして、第１および第２の３相コイルの中性点間に発生した商用交流電圧を負荷へ供給すると、負荷からアース、車両アースおよび第１の漏電検出手段を介して電圧発生手段へ漏洩電流が流れ得る。しかしながら、この交流電圧出力装置においては、遮断手段によってそのような漏洩電流が遮断される。

したがって、この交流電圧出力装置によれば、低コストの交流電圧出力装置を実現できる。そして、発生した商用交流電圧を装置外部の負荷へ供給するときに漏洩電流が流れるのを防止することができる。

この発明による交流電圧出力装置によれば、発生した商用交流電圧を装置外部の負荷へ供給するときに漏洩電流が流れるのを防止することができる。

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。

図１は、この発明の実施の形態による交流電圧出力装置の全体ブロック図である。図１を参照して、この交流電圧出力装置１００は、バッテリＢと、昇圧コンバータ１０と、インバータ２０，３０と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、リレー回路４０と、コネクタ５０と、漏電検出装置６０，６２と、リレーＲＹ３と、制御装置７０と、コンデンサＣ１，Ｃ２と、電源ラインＰＬ１，ＰＬ２と、接地ラインＳＬと、ＡＣ出力ラインＡＣＬ１，ＡＣＬ２とを備える。

この交流電圧出力装置１００は、ハイブリッド自動車（Ｈｙｂｒｉｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）に搭載される。そして、モータジェネレータＭＧ１は、エンジン（図示せず、以下同じ。）の始動を行ない得る電動機として動作し、かつ、エンジンによって駆動される発電機として動作するものとしてハイブリッド自動車に組込まれる。また、モータジェネレータＭＧ２は、ハイブリッド自動車の駆動輪（図示せず、以下同じ。）を駆動する電動機としてハイブリッド自動車に組込まれる。

バッテリＢの正極は、電源ラインＰＬ１に接続される。バッテリＢの負極は、接地ラインＳＬに接続される。リレーＲＹ３および漏電検出装置６０は、接地ラインＳＬと車両のボディアース７４との間に直列に接続される。コンデンサＣ１は、電源ラインＰＬ１と接地ラインＳＬとの間に接続される。

昇圧コンバータ１０は、リアクトルＬと、パワートランジスタＱ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。パワートランジスタＱ１，Ｑ２は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に直列に接続される。各パワートランジスタＱ１，Ｑ２のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すようにダイオードＤ１，Ｄ２がそれぞれ接続される。リアクトルＬの一端は、パワートランジスタＱ１，Ｑ２の接続点に接続され、その他端は、電源ラインＰＬ１に接続される。

コンデンサＣ２は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に接続される。インバータ２０は、Ｕ相アーム２２、Ｖ相アーム２４およびＷ相アーム２６を含む。Ｕ相アーム２２、Ｖ相アーム２４およびＷ相アーム２６は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に並列に接続される。Ｕ相アーム２２は、直列に接続されたパワートランジスタＱ１１，Ｑ１２からなり、Ｖ相アーム２４は、直列に接続されたパワートランジスタＱ１３，Ｑ１４からなり、Ｗ相アーム２６は、直列に接続されたパワートランジスタＱ１５，Ｑ１６からなる。各パワートランジスタＱ１１〜Ｑ１６のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ１１〜Ｄ１６がそれぞれ接続される。

インバータ３０は、Ｕ相アーム３２、Ｖ相アーム３４およびＷ相アーム３６を含む。Ｕ相アーム３２、Ｖ相アーム３４およびＷ相アーム３６は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に並列に接続される。Ｕ相アーム３２は、直列に接続されたパワートランジスタＱ２１，Ｑ２２からなり、Ｖ相アーム３４は、直列に接続されたパワートランジスタＱ２３，Ｑ２４からなり、Ｗ相アーム３６は、直列に接続されたパワートランジスタＱ２５，Ｑ２６からなる。各パワートランジスタＱ２１〜Ｑ２６のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ２１〜Ｄ２６がそれぞれ接続される。

モータジェネレータＭＧ１は、Ｙ結線された３相コイル１２をステータコイルとして含む。３相コイル１２を形成するＵ，Ｖ，Ｗ各相コイルの一端は、互いに接続されて中性点Ｎ１を形成し、そのＵ，Ｖ，Ｗ各相コイルの他端は、インバータ２０のＵ，Ｖ，Ｗ各相アームにおける各パワートランジスタの接続点にそれぞれ接続される。

モータジェネレータＭＧ２は、Ｙ結線された３相コイル１４をステータコイルとして含む。３相コイル１４を形成するＵ，Ｖ，Ｗ各相コイルの一端は、互いに接続されて中性点Ｎ２を形成し、そのＵ，Ｖ，Ｗ各相コイルの他端は、インバータ３０のＵ，Ｖ，Ｗ各相アームにおける各パワートランジスタの接続点にそれぞれ接続される。

リレー回路４０は、リレーＲＹ１，ＲＹ２を含む。リレーＲＹ１の一端は、ＡＣ出力ラインＡＣＬ１を介してモータジェネレータＭＧ１の３相コイル１２の中性点Ｎ１に接続され、その他端は、コネクタ５０に接続される。リレーＲＹ２の一端は、ＡＣ出力ラインＡＣＬ２を介してモータジェネレータＭＧ２の３相コイル１４の中性点Ｎ２に接続され、その他端は、コネクタ５０に接続される。

漏電検出装置６２は、ＡＣ出力ラインＡＣＬ１，ＡＣＬ２に配設される。具体的には、漏電検出装置６２は、ＡＣ出力ラインＡＣＬ１，ＡＣＬ２を取り囲むように、ＡＣ出力ラインＡＣＬ１，ＡＣＬ２に対して非接触な状態で配設される。コネクタ５０は、リレー回路４０のリレーＲＹ１，ＲＹ２に接続される。

そして、この交流電圧出力装置１００から出力される商用交流電圧の供給を受ける車外負荷８０のコンセント８２がコネクタ５０に接続される。車外負荷８０は、たとえば住宅負荷であって、電源ラインＥＬ１，ＥＬ２を介してコンセント８２と接続される。

電源ラインＥＬ１，ＥＬ２には、Ｙコンデンサ８４が接続される。Ｙコンデンサ８４は、コンデンサＣ３，Ｃ４を含む。コンデンサＣ３は、電源ラインＥＬ１とアース８６との間に接続される。コンデンサＣ４は、電源ラインＥＬ２とアース８６との間に接続される。このＹコンデンサ８４は、電源ラインＥＬ１，ＥＬ２上のコモンモードノイズを除去するフィルタとして設けられるものである。

バッテリＢは、直流電源であり、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池からなる。バッテリＢは、直流電圧を発生して昇圧コンバータ１０へ出力する。また、バッテリＢは、昇圧コンバータ１０から出力される直流電圧によって充電される。コンデンサＣ１は、電源ラインＰＬ１と接地ラインＳＬとの間の電圧変動を平滑化する。

昇圧コンバータ１０は、制御装置７０からの信号ＰＷＣに基づいて、バッテリＢから受ける直流電圧をリアクトルＬを用いて昇圧し、その昇圧した昇圧電圧を電源ラインＰＬ２に供給する。具体的には、昇圧コンバータ１０は、制御装置７０からの信号ＰＷＣに基づいて、パワートランジスタＱ２のスイッチング動作に応じて流れる電流をリアクトルＬに磁場エネルギーとして蓄積することによってバッテリＢからの直流電圧を昇圧する。そして、昇圧コンバータ１０は、その昇圧した昇圧電圧をパワートランジスタＱ２がオフされたタイミングに同期してダイオードＤ１を介して電源ラインＰＬ２へ出力する。

コンデンサＣ２は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間の電圧変動を平滑化する。インバータ２０は、制御装置７０からの信号ＰＷＭ１に基づいて、電源ラインＰＬ２から受ける直流電圧を３相交流電圧に変換し、その変換した３相交流電圧をモータジェネレータＭＧ１へ出力する。また、インバータ２０は、エンジンからの出力を受けてモータジェネレータＭＧ１が発電した３相交流電圧を制御装置７０からの信号ＰＷＭ１に基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を電源ラインＰＬ２へ出力する。

ここで、インバータ２０は、後述する方法によりモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の３相コイル１２，１４の中性点Ｎ１，Ｎ２間に商用交流電圧Ｖａｃを発生させるように、制御装置７０からの信号ＰＷＭ１に基づいて中性点Ｎ１の電位を制御する。

インバータ３０は、制御装置７０からの信号ＰＷＭ２に基づいて、電源ラインＰＬ２から受ける直流電圧を３相交流電圧に変換し、その変換した３相交流電圧をモータジェネレータＭＧ２へ出力する。また、インバータ３０は、回生制動時、モータジェネレータＭＧ２が発電した３相交流電圧を制御装置７０からの信号ＰＷＭ２に基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を電源ラインＰＬ２へ出力する。

ここで、インバータ３０は、後述する方法によりモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の３相コイル１２，１４の中性点Ｎ１，Ｎ２間に商用交流電圧Ｖａｃを発生させるように、制御装置７０からの信号ＰＷＭ２に基づいて中性点Ｎ２の電位を制御する。

モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、３相交流電動発電機であり、たとえば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、エンジンからの出力を用いて３相交流電圧を発生し、その発生した３相交流電圧をインバータ２０へ出力する。また、モータジェネレータＭＧ１は、インバータ２０から受ける３相交流電圧によって駆動力を発生し、エンジンの始動を行なう。モータジェネレータＭＧ２は、インバータ３０から受ける交流電圧によって車両の駆動トルクを発生する。また、モータジェネレータＭＧ２は、回生制動時、３相交流電圧を発生してインバータ３０へ出力する。

リレー回路４０は、制御装置７０からのＡＣ出力許可信号ＥＮに応じて、ＡＣ出力ラインＡＣＬ１，ＡＣＬ２とコネクタ５０との接続／切離しを行なう。具体的には、リレー回路４０は、制御装置７０からＨ（論理ハイ）レベルのＡＣ出力許可信号ＥＮを受けると、リレーＲＹ１，ＲＹ２がオンされてＡＣ出力ラインＡＣＬ１，ＡＣＬ２をコネクタ５０と電気的に接続し、制御装置７０からＬ（論理ロー）レベルのＡＣ出力許可信号ＥＮを受けると、リレーＲＹ１，ＲＹ２がオフされてＡＣ出力ラインＡＣＬ１，ＡＣＬ２をコネクタ５０から電気的に切離す。

コネクタ５０は、中性点Ｎ１，Ｎ２間に発生した商用交流電圧Ｖａｃを車外負荷８０へ出力するための出力端子であり、各電気機器の電源用コンセントや家庭の非常用電源のコンセントなどが接続される。コネクタ５０は、車外負荷８０のコンセント８２が接続されているとき、Ｈレベルの信号ＣＴを制御装置７０へ出力する。

漏電検出装置６０は、交流電圧出力装置１００から車両ボディへの漏電を検出する。漏電検出装置６０は、ボディアース７４と接地ラインＳＬとの間に流れる漏洩電流を検出し、その検出した漏洩電流が予め定められたしきい値を超えると、漏電が発生しているものとしてＨレベルの信号ＧＦ１を制御装置７０へ出力する。

リレーＲＹ３は、常閉リレーであり、制御装置７０からの制御信号ＣＴＬに応じて接地ラインＳＬと漏電検出装置６０（ボディアース７４）との接続／切離しを行なう。具体的には、リレーＲＹ３は、Ｌレベルの制御信号ＣＴＬによってオンされ、Ｈレベルの制御信号ＣＴＬによってオフされる。そして、リレーＲＹ３は、Ｌレベルの制御信号ＣＴＬによってオンされているときは、漏電検出装置６０（ボディアース７４）を接地ラインＳＬと電気的に接続し、Ｈレベルの制御信号ＣＴＬによってオフされると、漏電検出装置６０（ボディアース７４）を接地ラインＳＬから電気的に切離す。

漏電検出装置６２は、中性点Ｎ１，Ｎ２間に発生した商用交流電圧Ｖａｃを車外負荷８０へ供給する際の漏電の有無を検出する。漏電検出装置６２は、たとえばＡＣ出力ラインＡＣＬ１，ＡＣＬ２を取り囲むように配設される集磁コアとその集磁コアに巻回されたコイルとを含む（図示せず）。そして、漏電検出装置６２は、ＡＣ出力ラインＡＣＬ１およびＡＣ出力ラインＡＣＬ２をそれぞれ流れる交流電流量の差異に応じてコイルに発生する電圧が予め定められたしきい値を超えると、漏電が発生しているものとしてＨレベルの信号ＧＦ２を制御装置７０へ出力する。

制御装置７０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各々のトルク指令値および回転数、バッテリＢの電圧ならびに電源ラインＰＬ２の電圧に基づいて、昇圧コンバータ１０を駆動するための信号ＰＷＣを生成し、その生成した信号ＰＷＣを昇圧コンバータ１０へ出力する。なお、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各々の回転数、バッテリＢの電圧および電源ラインＰＬ２の電圧は、図示されない各センサーによって検出される。

また、制御装置７０は、電源ラインＰＬ２の電圧ならびにモータジェネレータＭＧ１の各相電流およびトルク指令値に基づいて、モータジェネレータＭＧ１を駆動するための信号ＰＷＭ１を生成し、その生成した信号ＰＷＭ１をインバータ２０へ出力する。さらに、制御装置７０は、電源ラインＰＬ２の電圧ならびにモータジェネレータＭＧ２の各相電流およびトルク指令値に基づいて、モータジェネレータＭＧ２を駆動するための信号ＰＷＭ２を生成し、その生成した信号ＰＷＭ２をインバータ３０へ出力する。なお、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各相電流は、図示されない電流センサーによって検出される。

また、さらに、制御装置７０は、信号ＣＴがＨレベルのときにイグニッションキー（またはスタートスイッチ、以下同じ。）がオンされると、Ｈレベルの制御信号ＣＴＬおよびＡＣ出力許可信号ＥＮを生成してそれぞれリレーＲＹ３およびリレー回路４０へ出力する。そして、制御装置７０は、モータジェネレータＭＧ１の３相コイル１２の中性点Ｎ１とモータジェネレータＭＧ２の３相コイル１４の中性点Ｎ２との間に商用交流電圧Ｖａｃが発生するように信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２を生成し、その生成した信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２をそれぞれインバータ２０，３０へ出力する。

図２は、図１に示した制御装置７０の商用交流電圧Ｖａｃの生成に関する処理のフローチャートである。図２を参照して、一連の処理が開始されると、制御装置７０は、コネクタ５０からの信号ＣＴに基づいて、コネクタ５０に車外負荷８０のコンセント８２が接続されているか否かを判定する（ステップＳ１０）。制御装置７０は、信号ＣＴがＬレベルであり、コネクタ５０にコンセント８２が接続されていないと判定すると（ステップＳ１０においてＮＯ）、一連の処理を終了する。

一方、制御装置７０は、信号ＣＴがＨレベルであり、コネクタ５０にコンセント８２が接続されていると判定すると（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、イグニッションキーがオンされているか否かを判定する（ステップＳ２０）。制御装置７０は、イグニッションキーがオフされていると判定すると、一連の処理を終了する。

制御装置７０は、イグニッションキーがオンされていると判定すると（ステップＳ２０においてＹＥＳ）、Ｈレベルの制御信号ＣＴＬを生成してリレーＲＹ３へ出力し、リレーＲＹ３をオフする（ステップＳ３０）。さらに、制御装置７０は、ＨレベルのＡＣ出力許可信号ＥＮを生成してリレー回路４０へ出力し、リレー回路４０のリレーＲＹ１，ＲＹ２をオンする（ステップＳ４０）。

リレーＲＹ３がオフされ、リレー回路４０がオンされると、制御装置７０は、中性点Ｎ１，Ｎ２間に商用交流電圧Ｖａｃが発生するように信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２を生成し、その生成した信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２をそれぞれインバータ２０，３０へ出力する。これにより、中性点Ｎ１，Ｎ２間に商用交流電圧Ｖａｃが生成される（ステップＳ５０）。そして、一連の処理が終了する。

図３は、商用交流電圧Ｖａｃの出力開始時の各信号のタイミングチャートである。図３を参照して、タイミングｔ１において、コネクタ５０に車外負荷８０のコンセント８２が接続され、信号ＣＴがＨレベルになる。

タイミングｔ２において、イグニッションキー（ＩＧ）がオンされると、タイミングｔ３において、制御信号ＣＴＬおよびＡＣ出力許可信号ＥＮがＨレベルとなる。そして、制御信号ＣＴＬおよびＡＣ出力許可信号ＥＮがＨレベルとなるのに応じて、中性点Ｎ１，Ｎ２間に商用交流電圧Ｖａｃが発生する。

図４は、インバータ２０，３０のデューティーの総和および中性点Ｎ１，Ｎ２間に発生する商用交流電圧Ｖａｃの波形図である。図４を参照して、曲線ｋ１は、インバータ２０のスイッチング制御におけるデューティーの総和の変化を示し、曲線ｋ２は、インバータ３０のスイッチング制御におけるデューティーの総和の変化を示す。ここで、デューティーの総和とは、各インバータにおける上アームのオンデューティーから下アームのオンデューティーを減算したものである。図４において、デューティーの総和が正のときは、対応するモータジェネレータの中性点電位がインバータ入力電圧（図１に示す電源ラインＰＬ２の電圧であり、以下「Ｖｄｃ」とする。）の中間値（Ｖｄｃ／２）よりも高くなることを示し、デューティーの総和が負のときは、中性点電位が電圧Ｖｄｃ／２よりも低くなることを示す。

この交流電圧出力装置１００においては、制御装置７０は、インバータ２０のデューティーの総和を曲線ｋ１に従って商用周波数で周期的に変化させ、インバータ３０のデューティーの総和を曲線ｋ２に従って商用周波数で周期的に変化させる。ここで、インバータ３０のデューティーの総和は、インバータ２０のデューティーの総和が変化する位相を反転した位相で周期的に変えられる。

そうすると、時刻ｔ０〜ｔ１においては、中性点Ｎ１の電位は、電圧Ｖｄｃ／２よりも高くなり、中性点Ｎ２の電位は、電圧Ｖｄｃ／２よりも低くなり、中性点Ｎ１，Ｎ２間に正側の商用交流電圧Ｖａｃが発生する。ここで、コネクタ５０に車外負荷８０のコンセント８２が接続されると、インバータ２０の上アームから下アームに流れ込むことができない余った電流が中性点Ｎ１からＡＣ出力ラインＡＣＬ１、車外負荷８０およびＡＣ出力ラインＡＣＬ２を介して中性点Ｎ２へ流れ、中性点Ｎ２からインバータ３０の下アームへ流れる。

時刻ｔ１〜ｔ２においては、中性点Ｎ１の電位は、電圧Ｖｄｃ／２よりも低くなり、中性点Ｎ２の電位は、電圧Ｖｄｃ／２よりも高くなり、中性点Ｎ１，Ｎ２間に負側の商用交流電圧Ｖａｃが発生する。そして、インバータ３０の上アームから下アームに流れ込むことができない余った電流が中性点Ｎ２からＡＣ出力ラインＡＣＬ２、車外負荷８０およびＡＣ出力ラインＡＣＬ１を介して中性点Ｎ１へ流れ、中性点Ｎ１からインバータ２０の下アームへ流れる。

このようにして、この交流電圧出力装置１００において、中性点Ｎ１，Ｎ２間に交流電圧が発生する。そして、曲線ｋ１，ｋ２の振幅を制御することにより、中性点Ｎ１，Ｎ２間に商用交流電圧Ｖａｃを発生することができる。

なお、この交流電圧出力装置１００では、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動しつつ中性点Ｎ１，Ｎ２間に商用交流電圧Ｖａｃを発生することができる。そこで、エンジンと連結されたモータジェネレータＭＧ１を回生駆動（発電）し、車両の駆動軸と連結されたモータジェネレータＭＧ２を反力制御（力行駆動）しつつ、商用交流電圧Ｖａｃを車外負荷８０に供給することができる。

再び図１を参照して、この交流電圧出力装置１００の全体動作について説明する。コネクタ５０に車外負荷８０のコンセント８２が接続されると、コネクタ５０は、Ｈレベルの信号ＣＴを制御装置７０へ出力する。そうすると、制御装置７０は、Ｈレベルの制御信号ＣＴＬをリレーＲＹ３へ出力して常閉リレーのリレーＲＹ３をオフする。これにより、交流電圧出力装置１００から車外負荷８０へ商用交流電圧Ｖａｃを供給しているときに、車外の電源ラインＥＬ１，ＥＬ２からＹコンデンサ８４、アース８６、ボディアース７４および漏電検出装置６０を介して車内の接地ラインＳＬへ流れ得る漏洩電流の発生が防止される。

そして、制御装置７０は、ＨレベルのＡＣ出力許可信号ＥＮをリレー回路４０へ出力する。これにより、コネクタ５０およびコンセント８２を介して交流電圧出力回路１００が車外負荷８０と電気的に接続される。その後、インバータ２０，３０は、制御装置７０からの信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２に基づいて、上述の方法により中性点Ｎ１，Ｎ２間に商用交流電圧Ｖａｃを発生する。これにより、中性点Ｎ１，Ｎ２間に発生した商用交流電圧ＶａｃがＡＣ出力ラインＡＣＬ１，ＡＣＬ２、コネクタ５０、コンセント８２および電源ラインＥＬ１，ＥＬ２を介して車外負荷８０へ供給される。

なお、商用交流電圧Ｖａｃの出力が行なわれているときは、漏電検出装置６０は機能し得ないが、商用交流電圧Ｖａｃの出力が行なわれている間は、ＡＣ出力ラインＡＣＬ１，ＡＣＬ２に設けられた漏電検出装置６２によって漏電の有無が検出される。

一方、コネクタ５０に車外負荷８０のコンセント８２が接続されていないときは、制御装置７０は、Ｌレベルの制御信号ＣＴＬを常閉リレーのリレーＲＹ３へ出力してリレーＲＹ３をオンする。これにより、漏電検出装置６０は、接地ラインＳＬと電気的に接続され、本来の漏電検出機能を実現することができる。

以上のように、この実施の形態によれば、交流電圧出力装置１００から車外負荷８０へ商用交流電圧Ｖａｃを出力しているとき、リレーＲＹ３がオフされるので、アースを介して漏洩電流が流れるのを防止することができる。

また、交流電圧出力装置１００から車外負荷８０へ商用交流電圧Ｖａｃを出力しているときは漏電検出装置６０が機能しなくなるところ、漏電検出装置６２によって漏電検出が実行されるので、商用交流電圧Ｖａｃの供給時においても漏電検出機能を確保することができる。

さらに、モータジェネレータＭＧ１の３相コイル１２の中性点Ｎ１とモータジェネレータＭＧ２の３相コイル１４の中性点Ｎ２との間に商用交流電圧Ｖａｃを発生させて車外負荷８０へ供給するので、商用交流電圧Ｖａｃを発生するための専用のインバータを要しない。

なお、上記の実施の形態においては、２台のモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２が搭載されるハイブリッド自動車において、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の中性点Ｎ１，Ｎ２間に商用交流電圧Ｖａｃを発生させるものとしたが、商用交流電圧Ｖａｃを発生するための専用のインバータを備えたシステムにおいても、この発明は適用可能である。

また、上記においては、バッテリＢは、二次電池としたが、二次電池に代えて燃料電池（Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）であってもよい。そして、上記においては、この交流電圧出力装置１００は、ハイブリッド自動車に搭載されるものとしたが、この発明の適用範囲は、ハイブリッド自動車に搭載された交流電圧出力装置に限定されず、電気自動車や燃料電池車に搭載されるものであってもよい。

また、上記においては、リレーＲＹ３は、接地ラインＳＬと漏電検出装置６０との間に接続されるものとしたが、リレーＲＹ３は、漏電検出装置６０とボディアース７４との間に接続されてもよい。

また、上記においては、交流電圧出力装置１００は、昇圧コンバータ１０を備えるものとしたが、昇圧コンバータ１０を備えないシステムにおいても、この発明は適用可能である。

なお、上記において、バッテリＢ、昇圧コンバータ１０、インバータ２０，３０、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２および制御装置７０は、この発明における「電圧発生手段」を形成する。また、漏電検出装置６０は、この発明における「第１の漏電検出手段」に対応し、リレーＲＹ３は、この発明における「遮断手段」および「リレー」に対応する。さらに、車外負荷８０は、この発明における「負荷」に対応し、Ｙコンデンサ８４は、この発明における「ラインバイパスコンデンサ」に対応する。また、さらに、漏電検出装置６２は、この発明における「第２の漏電検出手段」に対応する。また、さらに、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、それぞれこの発明における「第１の交流電動機」および「第２の交流電動機」に対応し、インバータ２０，３０は、それぞれこの発明における「第１のインバータ」および「第２のインバータ」に対応する。また、さらに、制御装置７０は、この発明における「インバータ制御手段」に対応する。

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。

この発明の実施の形態による交流電圧出力装置の全体ブロック図である。 図１に示す制御装置の商用交流電圧の生成に関する処理のフローチャートである。 商用交流電圧の出力開始時の各信号のタイミングチャートである。 インバータのデューティーの総和および中性点間に発生する商用交流電圧の波形図である。

符号の説明

１０ 昇圧コンバータ、１２，１４ ３相コイル、２０，３０ インバータ、２２，３２ Ｕ相アーム、２４，３４ Ｖ相アーム、２６，３６ Ｗ相アーム、４０ リレー回路、５０ コネクタ、６０，６２ 漏電検出装置、７０ 制御装置、７４ ボディアース、８０ 車外負荷、８２ コンセント、８４ Ｙコンデンサ、８６ アース、１００ 交流電圧出力装置、Ｂ バッテリ、Ｃ１〜Ｃ４ コンデンサ、ＰＬ１，ＰＬ２，ＥＬ１，ＥＬ２ 電源ライン、ＳＬ 接地ライン、Ｌ１ リアクトル、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ１１〜Ｑ１６，Ｑ２１〜Ｑ２６ パワートランジスタ、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ１１〜Ｄ１６，Ｄ２１〜Ｄ２６ ダイオード、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、Ｎ１，Ｎ２ 中性点、ＡＣＬ１，ＡＣＬ２ ＡＣ出力ライン、ＲＹ１〜ＲＹ３ リレー。

Claims (5)

1. 車両に搭載され、商用交流電圧を発生して車両外部の負荷へ供給する交流電圧出力装置であって、
   前記商用交流電圧を発生する電圧発生手段と、
   前記電圧発生手段と車両アースとの間に配設される第１の漏電検出手段と、
   前記負荷が前記電圧発生手段に接続されているとき、前記第１の漏電検出手段を介して前記車両アースと前記電圧発生手段との間に形成される電路を遮断する遮断手段とを備える交流電圧出力装置。
2. 前記負荷は、前記商用交流電圧の供給を受ける電力線対とアースとの間に接続されるラインバイパスコンデンサを含む、請求項１に記載の交流電圧出力装置。
3. 前記電圧発生手段は、直流電源を含み、
   前記遮断手段は、前記直流電源の負極と前記車両アースとの間に前記第１の漏電検出手段に直列に接続されるリレーを含み、
   前記リレーは、前記負荷が前記電圧発生手段に接続されているときオフされる、請求項１または請求項２に記載の交流電圧出力装置。
4. 前記電圧発生手段が発生した前記商用交流電圧を前記負荷へ出力するための出力線対に流れる交流電流に基づいて漏電の有無を検出する第２の漏電検出手段をさらに備える、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の交流電圧出力装置。
5. 前記電圧発生手段は、
   第１および第２の３相コイルをそれぞれステータコイルとして含む第１および第２の交流電動機と、
   前記第１および第２の３相コイルにそれぞれ接続される第１および第２のインバータと、
   前記第１および第２のインバータを制御するインバータ制御手段とを含み、
   前記第１および第２のインバータは、前記インバータ制御手段からの制御信号に応じて、前記第１および第２の３相コイルの中性点間に前記商用交流電圧を発生させる、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の交流電圧出力装置。

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