JP6668930B2 - 電力変換装置および電動車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電力変換装置および電動車両の制御装置に関する。

従来、電動車両において、直流電源を交流に変換して交流電動機を駆動させる電力変換装置を備えたものにおいて、長時間の電力供給を図ったものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
この従来の電力変換装置では、高出力要求時には、第１の電源から昇圧回路により昇圧した電圧を供給する第１のモードとし、非高出力要求時には、昇圧回路を経ることなく第２の電源の電圧を供給する第２のモードとに、適宣切り替え制御している。
これにより、高出力要求に応じることを可能としながらも、昇圧回路を経ることなしに電力供給を行うモードを有することにより、昇圧回路による損失を抑え効率向上を図るようにしている。

特開２０１４−１５１３３公報

しかしながら、上述の従来技術では、第１のモードでは、昇圧回路を介して電力供給を行うため、依然として、昇圧回路による損失が生じ、その分、昇圧回路を用いない場合と比較して、効率の悪化を招く。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、高出力要求にも応答可能としながらも、昇圧回路損失を抑制可能な電力変換装置および電動車両の制御装置を提供することを目的とする。

本発明の電力変換装置は、直流電源に並列に電圧型の第１のインバータと、電流型の第２のインバータとを備え、第１のインバータの出力側が交流電動機の第１の巻線に接続され、第２のインバータの出力側が第１の巻線と同相の第２の巻線に接続されている。

本発明の電力変換装置にあっては、昇圧回路を経ることなく、交流電動機の各巻線に電力供給を行うため、昇圧回路による損失が生じることが無く、効率向上を図ることができる。また、両インバータを同時に作動させて、両巻線に同時に電力供給を行うことにより、高出力要求に応えることが可能である。

実施の形態１の電力変換装置を備えた電動車両の制御装置を示す全体図である。 前記電動車両の制御装置におけるモータのトルク特性およびモード切替特性を示す図である。 実施の形態１の電力変換装置の第１作動モードの電力供給状態を示す作用説明図である。 実施の形態１の電力変換装置の第２作動モードの電力供給状態を示す作用説明図である。 実施の形態１の電力変換装置の回生時の電力供給状態を示す作用説明図である。 実施の形態２の電力変換装置を備えた電動車両の制御装置を示す全体図である。 実施の形態３の電力変換装置を備えた電動車両の制御装置を示す全体図である。 実施の形態３の電力変換装置に用いる外部充電器を示す模式図である。

以下、本発明の電力変換装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施の形態に基づいて説明する。
（実施の形態１）
以下、実施の形態１の電力変換装置Ａおよびこの電力変換装置を用いた電動車両の制御装置について説明する。
本実施の形態１の電力変換装置Ａは、図１に示す直流電源としての車載のバッテリＢＡからの直流電流を交流電流に変換して電動車両の駆動源であるモータ（交流電動機）Ｍを駆動させる。また、電力変換装置Ａは、モータＭが発電機として回生を行った場合は、発電された交流電流を直流電流に変換し、バッテリＢＡ側に供給する。
なお、バッテリＢＡとして、電圧制御範囲が数百ボルト程度の二次電池（リチウムイオン二次電池やニッケル水素電池等）を採用している。

（モータの構成）
まず、モータＭの構成について説明する。
モータＭは、二重巻線構造となっている。
すなわち、モータＭは、周知のように、図示を省略したロータを備え、その外周には、複数のティース１１が一定間隔で配置されたステータ１０を備える。そして、ティース１１には、コイルが巻き付けられるが、本実施の形態１では、ティース１１に、それぞれ、第１のコイル１１ａと第２のコイル１１ｂが二重に巻き付けられている。

この二重巻というのは、１つのティース１１に対して、第１、第２の２つのコイル１１ａ，１１ｂが、磁束を共有可能に並列に巻き付けられている状態をいう。例えば、１つのティース１１に対して、両コイル１１ａ，１１ｂを、相互に絶縁状態で内外二重に設けてもよいが、これに限らず、径方向に並設してもよい。図１では、図示の上で両コイル１１ａ，１１ｂの判別が容易なように、径方向に並設した状態を示している。

なお、コイル１１ａ，１１ｂは、その巻数が、両者の巻数の合計が本来の定格で必要な巻数となるように設けられており、二重巻とする（並列に設ける）ことでモータＭの大型化を招くことが無いようにしている。
また、本実施の形態１では、モータＭは、三相の交流モータを用いており、ティース１１は、３相構造であることを表すために「３」個示すが、実際には３の倍数設けられているものとする。また、モータＭの相数は、「３」に限定されるものではなく、２相、５相など他の相数としてもよい。

（電力変換装置）
次に、電力変換装置Ａについて詳細に説明する。
電力変換装置Ａは、第１のインバータ２０と第２のインバータ３０とを備える。
第１のインバータ２０は、入力側がバッテリＢＡに接続され、出力側が第１のコイル１１ａに接続されてこの第１のコイル１１ａを励磁する。
第２のインバータ３０は、入力側が、バッテリＢＡに対して第１のインバータ２０と並列に接続され、出力側が、第２のコイル１１ｂに接続され、第２のコイル１１ｂを励磁する。
なお、第１のインバータ２０と第２のインバータ３０とは、それぞれ、同相の第１のコイル１１ａおよび第２のコイル１１ｂに接続されている。

第１のインバータ２０は、電圧型のインバータであり、３相のスイッチング回路２１，２２，２３および平滑コンデンサ２４を備える。また、各スイッチング回路２１，２２，２３は、直列接続された一対のスイッチ素子（例えば、IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor））２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂを備える。なお、この電圧型の第１のインバータ２０は、所定の電圧と０Ｖとのいずれかの電圧を出力する。また、第１のインバータ２０には、昇圧回路を経ることなくバッテリＢＡから電力が供給される構成となっている。

第２のインバータ３０は、電流型のインバータであり、３相のスイッチング回路３１，３２，３３およびリアクトル３４を備える。また、各スイッチング回路３１，３２，３３は、直列接続された２つのスイッチ素子（例えば、IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor））３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂを備える。なお、この電流型の第２のインバータ３０は、負荷にかかわらず、所定の電流を出力する。

さらに、バッテリＢＡと第２インバータ３０との間には、ダイオード４０が順方向に接続されている。
また、第２のインバータ３０は、前述のように電流型のインバータであるが、モータＭの各コイル１１ｂとの間には、コンデンサを備えないことを特徴とする。なお、このコンデンサを備えない理由については後述する。

（制御ユニットの構成）
両インバータ２０，３０の作動は、モード切替制御装置としての制御ユニット５０により制御されるもので、以下に、制御ユニット５０について説明する。
制御ユニット５０は、目標駆動トルク（目標モータトルク）および車速（目標モータ回転数）に応じ、作動モードとして、第１作動モードと第２作動モードとを備える。なお、目標駆動トルクは、周知のように、アクセル開度センサ５１が検出するアクセル開度と、車速センサ５２が検出する車速とに基づいて演算して求めることができる。
第１作動モードは、第１のインバータ２０のみを作動させ、第１のコイル１１ａのみに電力を供給する。一方、第２作動モードは、両インバータ２０，３０を同時に作動させ、両コイル１１ａ，１１ｂに電力を供給するモードである。

（制御ユニットによるモード切替制御）
次に、第１作動モードと第２作動モードとの切替制御について説明する。
図２は、モータＭのトルク特性および作動モード特性を説明する図である。
この図２において、第１領域は、第１作動モードに制御する領域である。この第１領域は、駆動トルクおよびモータ回転数が相対的に低い領域、すなわち、低回転低出力の領域である。したがって、目標駆動トルクおよびモータ回転数（車速）が低い場合は、第１作動モードとし、第１のインバータ２０のみを作動させ、モータＭの、第１のコイル１１ａのみに電力を供給する。

一方、図２において第２領域は、第２作動モードに制御する領域である。この第２領域は、駆動トルクとモータ回転数とのいずれかが高い領域、すなわち、低回転大出力および高回転大出力の領域である。したがって、目標駆動トルクが高い場合は、第２作動モードとし、両インバータ２０，３０を作動させ、モータＭの両コイル１１ａ，１１ｂに電力を供給する。

なお、第１のインバータ２０および第２のインバータ３０の出力は、両者が同時に作動した際に、モータＭにより必要な最大駆動トルク（定格）が得られるように設定されている。したがって、各インバータ２０，３０は、それぞれ、１つのインバータによりモータＭを駆動させるものと比較して、各スイッチング回路２１〜２３，３１〜３３として小型の規格のものを用いて構成している。

（実施の形態１の作用）
制御ユニット５０は、ドライバによる運転操作に基づいて得られた目標駆動トルクを得るべくモータＭの駆動トルクおよび回転数を制御する。そして、その際、電力変換装置Ａの作動モードを、駆動トルクとモータ回転数（車速）に応じ、第１作動モードと第２作動モードのいずれかに切り替える。

（低回転低出力時）
モータＭの出力として、図２において、Ｍｏ１に示す低出力（低駆動トルク）かつ低回転が要求される第１領域では、電力変換装置Ａを第１作動モードで作動させる。なお、第１領域は、例えば、車速が、非高速領域で、一定速度で走行しているような走行状況である。

第１作動モードでは、制御ユニット５０は、図３の矢印Ｙ３により示すように、第１のインバータ２０のみを作動させ、第１のコイル１１ａのみに電力を供給する。この場合、ドライバの要求駆動トルクに応じたモータＭの出力が低いことから、第１のコイル１１ａのみへの電力供給であっても、必要なモータ出力を確保することができる。

また、この際、電力は昇圧回路を経ることなく第１のインバータ２０に供給されるため、昇圧回路を経る場合のような損失は生じることはない。そして、第２のインバータ３０には電力を供給しないことから、ダイオード４０やリアクトル３４の導通損失も無い。したがって、低損失で電力を供給できる。

ここで、昇圧回路について、説明を加える。
一般に、電動車両など駆動源としてモータを備える車両において、走行速度が上がりモータが高回転になると、誘起電圧が上昇し、モータに十分な電流を流しにくくなる。この対策として、一般に弱め界磁制御や昇圧回路による高電圧化が対策として行われる。

弱め界磁制御を行うとモータの力行に直接関与しない電流を流すので、インバータや電動機の損失を大きくしてしまう。さらに電源、インバータ、モータ共に大容量化（大型化）することになり、高コスト化を招く。

また、昇圧回路を設けた場合には、下記の問題が生じる。
第１に、直流電源とインバータとの間に昇圧回路を接続するため、モータに供給される電流は昇圧回路をも流れることになる。昇圧させる必要のない通常走行時（モータの低回転時）にも、電流が昇圧回路を流れることによる損失が発生する。特に、電動車両は、通常走行時は、回転数もトルクも低い領域（第１領域）であることが多い。この領域では、燃費に相当する電費、即ち電力の消費量が小さいことが重要な性能要求であるにもかかわらず、昇圧回路を電流が通ることにより大きな損失が生じ電力消費が発生してしまう。

第２に、一般に昇圧が必要な高回転時の出力は、低回転時最大出力よりは小さい。しかし、電源、昇圧回路、インバータが直列接続される構成では、低回転時最大出力時の大電流も昇圧回路を流れる。よって昇圧回路自体もインバータや電動機と同等程度の電気容量が必要であり、高コスト化および大型化を招く。

本実施の形態１では、上記のように昇圧回路を不要とすることにより、損失低減を図り、電費の低減を図ることができ、かつ、コスト低減、小型化を図ることができる。

（低回転大出力時）
モータＭの出力として、図２において第２領域内のＭｏ２ａに示すような低回転大出力が要求される場合は、図４の矢印Ｙ４ａ、Ｙ４ｂにより示すように、両インバータ２０，３０を同時に作動させて、両コイル１１ａ，１１ｂに電力を供給する。

両コイル１１ａ，１１ｂは、ティース１１に対して、磁束を共有可能としている。このため、モータＭでは、２つのインバータ２０，３０の出力電圧等の波形が異なっていても、問題無くモータＭの内部で磁束を合成でき、２つのインバータ２０，３０の出力を加算することができる。

すなわち、それぞれのインバータ２０，３０からの電流を合成するのではなく、モータＭの内部にて独立したコイル１１ａ，１１ｂによる磁束を合成させて駆動力としている。このため、２つのインバータ２０，３０の出力整合、また２つのインバータ２０，３０のスイッチ動作タイミングなどを考慮することなく、また、相互に悪影響を与えることなく両電力を合成できる。
よって、モータＭは、設定された最大の駆動トルク（定格）まで駆動トルクを上昇させることが可能である。なお、Ｍｏ２ａのような低回転大出力の出力要求時とは、例えば、発進加速時などの低速からの加速時などであり、駆動トルクの上昇により必要な加速を得ることができる。

（高回転大出力時）
モータＭの出力として、図２において第２領域内のＭｏ２ｂに示すような高回転大出力が要求される場合は、上記の低回転大出力時と同様に、図４に示すように、両インバータ２０，３０を同時に作動させて、両コイル１１ａ，１１ｂに電力を供給する。
ここで、モータＭの出力が高回転大出力となった場合、電圧型である第１のインバータ２０は、昇圧回路を有していないため、出力供給が難くなる。しかし、電流型の第２のインバータ３０は、その回路を構成するリアクトル３４の作用で、モータＭの誘起電圧に関わらず電力を供給できる。このため、昇圧回路が無い構成でも、必要な電力を供給でき、高回転大出力を得ることができる。

次に、上述のように第２のインバータ３０を作動させるのにあたり、リプル電流抑制用のコンデンサを設けていない理由を説明する。
電流型の第２のインバータ３０を作動させた際に、第２のコイル１１ｂに電力供給するオンオフの切替時に生じる電流の急変（リプル電流）は、二重巻線部を介して第１のコイル１１ａから第１のインバータ２０側に誘起電流として伝えられる。したがって、一般的な電流型インバータにおいて出力端子間に必要なコンデンサが不要となる。これにより、コスト低減および小型化を可能とする。

また、第１のインバータ２０の各スイッチング回路２１〜２３のオンオフ切り替え時には、モータＭ側の第１のコイル１１ａに、リプル電圧と、それにより生じる電圧の瞬時変動が生じる。この場合、この電圧変動は相互インダクタンスを介して第２のコイル１１ｂに伝わる。このとき、第２のコイル１１ｂにコンデンサが接続されていると、この電圧変動の度にコンデンサ電流が流れ、コンデンサの発熱および第１のインバータ２０の電流低減を招く。しかしながら、本実施の形態１では、コンデンサを有しないことから、この問題は生じない。

（回生時）
回生時には、図５の矢印Ｙ５により示すように、電圧型の第１のインバータ２０の回生動作により、第１のインバータ２０を介して、バッテリＢＡへ電力を供給する。

（実施の形態１の効果）
以下に、実施の形態１の効果を列挙する。
１）実施の形態１の電力変換装置Ａは、
交流電動機としてのモータＭと直流電源としてのバッテリＢＡとの間で電力変換を行う電力変換装置であって、
バッテリＢＡに入力側が接続される一方で、出力側がモータＭの第１のコイル１１ａに接続された電圧型の第１のインバータ２０と、
バッテリＢＡに対して、入力側が第１のインバータ２０と並列に接続され、出力側が第１のコイル１１ａと同相の第２のコイル１１ｂに接続された電流型の第２インバータ３０と、
バッテリＢＡと第２インバータ３０との間に順方向に接続されたダイオード４０と、
を備えることを特徴とする。
したがって、モータＭの必要な駆動トルクが小さい場合は、第１のインバータ２０のみを駆動回路を介すことなく作動させることで、昇圧回路損失が生じることが無く、電費を向上でき、かつ、発熱を抑えることができる。また、昇圧回路を不要としたことによる、コスト低減および小型化、軽量化を図ることができる。
一方、モータＭの必要な駆動トルクが大きい場合は、両インバータ２０，３０を同時に作動させることにより、必要な駆動力を確保することができる。そして、第２のインバータ３０は、電流型であるため、モータＭの誘起電圧に関わらず電力を供給でき、高回転大出力を得ることができる。

２）実施の形態１の電力変換装置Ａは、
第１のコイル１１ａと第２のコイル１１ｂとが、モータＭの同一のティース１１に磁束を共有して設けられていることを特徴とする。
したがって、電流型の第２のインバータ３０による第２のコイル１１ｂに電力供給するオンオフの切替時に生じる電流の急変（リプル電流）は、二重巻線部を介して第１のインバータ２０側に誘起電流として伝わる。よって、一般的な電流型インバータにおいて出力端子間に必要なコンデンサが不要となり、コスト低減および小型化を可能とする。
併せて、コンデンサを不要とすることにより、下記の効果を奏する。
第１のインバータ２０のスイッチ素子のオンオフ切り替え時にモータＭ側の第１のコイル１１ａのリプル電圧と、電圧の瞬時変動が生じ、この電圧変動が相互インダクタンスを介して第２のコイル１１ｂに伝わる。この際、第２のコイル１１ｂにコンデンサが接続されていると、この電圧変動の度にコンデンサ電流が流れ、コンデンサの発熱および第１のインバータ２０の電流低減を招く。本実施の形態１では、第２のインバータ３０にコンデンサ接続を要しないために、この様な問題が生じない。

３）実施の形態１の電力変換装置を用いモータを車両駆動源として制御する電動車両の制御装置にあっては、下記ａ）ｂ）の効果を奏する。
ａ）上記電動車両の制御装置は、
車両の運転状態に応じ、第１のインバータ２０のみを介して第１のコイル１１ａに電力供給を行う第１作動モードと、第１のインバータ２０を介した第１のコイル１１ａへの電力供給と第２のインバータ３０を介した第２のコイル１１ｂへの電力供給とを同時に実行する第２作動モードと、を切り替え可能なモード切替制御装置としての制御ユニット５０を備えることを特徴とする。
したがって、車両の運転状態に応じたモータＭの適切な駆動制御が可能となる。

ｂ）上記電動車両の制御装置は、
制御ユニット５０は、運転状態が、低回転低出力要求時に、第１作動モードとし、低回転高出力要求時および高回転高出力要求時に、第２作動モードとすることを特徴とする。
したがって、低回転低出力要求時には、第１のインバータ２０のみを作動させることにより、必要な駆動トルクを得ることができつつ、損失を抑えることができる。
また、低回転高出力要求時および高回転高出力要求時には、両インバータ２０，３０を同時に作動させて、昇圧回路を設けない構成でありながら、必要な高駆動トルクをえることができる。

（他の実施の形態）
次に、他の実施の形態の電力変換装置について説明する。
なお、他の実施の形態の説明にあたり、既に説明した構成と共通する構成には同じ符号を付して説明を省略し、相違点のみ説明する。
（実施の形態２）
図６に示す本実施の形態２の電力変換装置Ｂは、充電機能を有する。
すなわち、電力変換装置Ｂは、充電用の外部充電端子２０１を備える。この外部充電端子２０１は、第２インバータ３０の入力側に接続された第１端子（正極）２０１ａ、第２端子（負極）２０１ｂを備える。そして、第１端子２０１ａと第２インバータ３０との間に、直列にスイッチ素子２０２が設けられている。さらに、第２のインバータ３０の入力端子間にダイオード２０３が逆並列に接続されている。

上述の電力変換装置Ｂの走行時の作動は、実施の形態１と同様であるので、説明を省略し、充電時について説明する。
充電時には、第２のインバータ３０により昇圧（バッテリＢＡよりも低電圧の電源電圧を昇圧して充電）、降圧（バッテリＢＡよりも高電圧の電源電圧を降圧して充電）のいずれにも作動させることができる。以下に、場合分けして説明する。

（低電圧電源接続時）
バッテリＢＡよりも低電圧電源の接続時には、スイッチ素子２０２はオン状態のまま、第２のインバータ３０のリアクトル３４とスイッチング回路３１〜３３の上アーム側のスイッチ素子３１ａ、３２ａ，３３ａのいずれかを、昇圧型チョッパ回路として動作させる。この出力電力は直流として整流されていないので、モータＭの第２のコイル１１ｂからコイル１１ａへ電力が伝わる。そして、第１のインバータ２０の回生動作によりバッテリＢＡを充電することができる。

（高電圧電源接続時）
外部充電端子２０１に、バッテリＢＡよりも高電圧電源を接続した場合は、スイッチ素子２０２と第２のインバータ３０のリアクトル３４、そしてダイオード２０３を降圧型チョッパ回路として動作させる。これにより、上記の低電圧電源接続時と同様にバッテリＢＡを充電できる。なお、このような動作をさせる場合、バッテリＢＡと第２のインバータ３０との間のダイオード４０を、オフ機能を有する第２のスイッチ素子にしておくこともできる。

（実施の形態２の効果）
2-1）実施の形態２の電力変換装置は、
第２のインバータ３０の入力側に、スイッチ素子２０２を介して外部充電端子２０１が接続され、
第２のインバータ３０の入力端子間に、ダイオード２０３が逆並列に接続されていることを特徴とする。
したがって、スイッチ素子２０２とダイオード２０３の付加だけで、バッテリＢＡよりも高圧電源、低圧電源のいずれからの充電も可能となる。よって、構成の簡略化によるコストダウンおよび車載重量減を図ることができる。
すなわち、通常、充電のためには、車両に、チョッパ回路、変圧器を備えた充電器を搭載し、さらに、絶縁性の確保のための絶縁トランスが必要であり、しかも、これを常時車載する必要がある。本実施の形態２では、第２のインバータ３０を利用することにより、充電専用のこれらの構成を省略することが可能となる。

（実施の形態３）
図７に示す実施の形態３の電力変換装置Ｃは、第２のインバータ３０のリアクトル３００を、充電に利用可能とした例である。

リアクトル３００は、磁性体３０１と巻線３０２とを備える。また、磁性体３０１は、ハット断面形状に形成され、その円柱部３０１ａに、巻線３０２が巻き付けられ、かつ、その端面３０１ｂ（図８参照）を、充電時の接続部としている。なお、この端面３０１ｂは、充電時に車外の外部充電器Ｄと接続可能に、車体の外表面の近傍に配置され、例えば、図示を省略したリッドの開閉により車外に露出した状態と、リッドに覆われた状態とに切替可能するのが好ましい。また、第２のインバータ３０の入力端子間に、ダイオード３０３が逆並列に接続されている。

図８は、外部充電器Ｄを示す回路図であり、外部充電器Ｄは、ＡＣ−ＤＣ変換部３１０とＤＣ−ＤＣ変換部３２０とを備える。そして、ＤＣ−ＤＣ変換部３２０は、リアクトル３３０を備える。なお、ＡＣ−ＤＣ変換部３１０は、スイッチング回路３１１，３１２，３１３を備える。また、ＤＣ−ＤＣ変換部３２０は、スイッチング回路３２１，３２２およびコンデンサ３２３を備える。

リアクトル３３０は、第２のインバータ３０のリアクトル３００と同様の構造であり、磁性体（第２の磁性体）３３１と、磁性体３３１の円柱部３３１ａに巻き付けられた巻線（第２の巻線）３３２とを有する。そして、円柱部３３１ａの端面３３１ｂが、充電時の接続部とする。

ＤＣ−ＤＣ変換部３２０は、それ自体のみではＤＣ−ＤＣ変換機能を有するものではなく、第２のインバータ３０との接続状態で、第２のインバータ３０と協働してＤＣ−ＤＣ変換機能を発揮する。

すなわち、充電時には、図８に示すように、外部充電器Ｄのリアクトル３３０の円柱部３３１ａの端面３３１ｂを、第２のインバータ３０のリアクトル３００の端面３０１ｂに対向させて両者を密着させる。

これにより、両リアクトル３００，３３０によりトランスが形成され、外部充電器ＤのＤＣ−ＤＣ変換部３２０において所定のＤＣ電圧に変換された電圧が、両リアクトル３００，３３０において、さらに所定の電圧に変換されて第２のインバータ３０に入力される。

そして、第２のインバータ３０を実施の形態２と同様に、チョッパ回路として動作させ、モータＭの両コイル１１ａ，１１ｂを介して、バッテリＢＡに充電することができる。
したがって、実施の形態３にあっても、上記2-1）と同様に、構成の簡略化によるコストダウンおよび車載重量減を図ることができる。

さらに、実施の形態３にあっては、以下に述べる効果も生じる。
一般に外部充電ポートを介して大電力を充電しようとすると、電力変換装置と外部充電器とを繋ぐコネクタやケーブルが大型化する。これは大電流を流すことによるジュール発熱のためである。そして、ある程度以上電流が大きくなると、発熱に対する放熱性能が追いつかないなどの理由で、充電自体が困難になってしまう。

それに対して、本実施の形態３では、電流自体の受け取りはなく、電力変換装置Ｃにおけるリアクトル３００と、外部充電器Ｄのポート部分のリアクトル３３０とを密着あるいは近接させてトランス動作させることによる磁束の共有化により電力供給を行う。
したがって、ケーブルに電流を流すジュール損失による発熱などのような事態が生じにくい。したがって、大電力充電を、放熱対策のための付加部品を多く要することなく行うことができ、低コストの充電が可能となる。

以下に、実施の形態３の電力変換装置Ｃの効果を述べる。
3-1）実施の形態３の電力変換装置Ｃは、
第２のインバータ３０のリアクトル３００が、（第１の）磁性体３０１と、この（第１の）磁性体３０１に巻かれた（第１の）巻線３０２とを備え、
（第１の）磁性体３０１は、外部充電器Ｄのリアクトル３３０の（第２の）巻線３３２が巻かれた（第２の）磁性体３３１と接触してトランスを構成可能に形成されていることを特徴とする。
したがって、構成の簡略化によるコストダウンおよび車載重量減を図ることができる。
さらに、ケーブルに電流を流すジュール損失による発熱などのような事態が生じにくく、大電力充電を、放熱対策のための付加部品を多く要することなく行うことができ、低コストの充電が可能となる。

以上、本発明の電力変換装置および電動車両の制御装置を実施の形態に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

例えば、実施の形態では、交流電動機としてのモータにおいて、１つのティースに第１の巻線、第２の巻線を二重巻（並列巻）にした例を示したが、これに限定されない。例えば、第１の巻線と第２の巻線とを、それぞれ、同相で異なるティースに独立して巻き付けてもよい。
また、電動車両には、交流電動機のみを駆動源とした車両以外に、駆動源としてエンジンを有するハイブリッド車両も含まれる。

１１ ティース
１１ａ 第１のコイル（第１の巻線）
１１ｂ 第２のコイル（第２の巻線）
２０ 第１のインバータ
３０ 第２のインバータ
４０ ダイオード
５０ 制御ユニット（モード切替制御装置）
２００ 外部充電端子
２０２ スイッチ素子
２０３ ダイオード
３００ リアクトル
３０１ （第１の）磁性体
３０２ （第１の）巻線
３３０ リアクトル
３３１ （第２の）磁性体
３３２ （第２の）巻線
Ａ 電力変換装置
Ｂ 電力変換装置
ＢＡ バッテリ（直流電源）
Ｃ 電力変換装置
Ｄ 外部充電器
Ｍ モータ（交流電動機）

Claims (6)

1. 交流電動機と直流電源との間で電力変換を行う電力変換装置であって、
   前記直流電源に入力側が接続される一方で、出力側が前記交流電動機の第１の巻線に接続された電圧型の第１のインバータと、
   前記直流電源に対して、入力側が前記第１のインバータと並列に接続され、出力側が前記第１の巻線と同相の第２の巻線に接続された電流型の第２のインバータと、
   前記直流電源と前記第２のインバータとの間に順方向に接続されたダイオードと、
   を備えることを特徴とする電力変換装置。
2. 請求項１に記載の電力変換装置において、
   前記第１の巻線と前記第２の巻線とが、前記交流電動機の同一のティースに磁束を共有して設けられていることを特徴とする電力変換装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の電力変換装置において、
   前記第２のインバータの入力側に、スイッチ素子を介して外部充電端子が接続され、
   前記第２のインバータの入力端子間に、ダイオードが逆並列に接続されていることを特徴とする電力変換装置。
4. 請求項１または請求項２に記載の電力変換装置において、
   前記第２のインバータのリアクトルが、第１の磁性体と、この第１の磁性体に巻かれた第１の巻線とを備え、
   前記第１の磁性体は、外部充電器のリアクトルの第２の巻線が巻かれた第２の磁性体と接触してトランスを構成可能に形成されていることを特徴とする電力変換装置。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の電力変換装置を用い前記交流電動機を車両駆動源として制御する電動車両の制御装置であって、
   前記電動車両の運転状態に応じ、前記第１のインバータのみを介して前記第１の巻線に電力供給を行う第１作動モードと、前記第１のインバータを介した前記第１の巻線への電力供給と前記第２のインバータを介した前記第２の巻線への電力供給とを同時に実行する第２作動モードと、を切り替え可能なモード切替制御装置を備えることを特徴とする電動車両の制御装置。
6. 請求項５に記載の電動車両の制御装置において、
   前記モード切替制御装置は、前記運転状態が、低回転低出力要求時に、前記第１作動モードとし、低回転高出力要求時および高回転高出力要求時に、前記第２作動モードとすることを特徴とする電動車両の制御装置。