JP2001298990A - インバータモータシステム - Google Patents
インバータモータシステムInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 種々の電気的要素の制御をインバータモータ
の制御部により一括して制御し、システムのコンパクト
化、省電力化を図る。 【解決手段】 電気的要素５１，５２，５３，５４は、
電動機４０の中性点Ｎと直流電源１０の低圧側あるいは
高圧側とに、切換スイッチ６２，６３，６４ａ，６４ｂ
を介して接続される。インバータ制御部３０は、インバ
ータ２０を制御して中性点Ｎの電位を可変制御するとと
もに、切換スイッチ６２，６３，６４ａ，６４ｂの接続
／遮断を制御する。
の制御部により一括して制御し、システムのコンパクト
化、省電力化を図る。 【解決手段】 電気的要素５１，５２，５３，５４は、
電動機４０の中性点Ｎと直流電源１０の低圧側あるいは
高圧側とに、切換スイッチ６２，６３，６４ａ，６４ｂ
を介して接続される。インバータ制御部３０は、インバ
ータ２０を制御して中性点Ｎの電位を可変制御するとと
もに、切換スイッチ６２，６３，６４ａ，６４ｂの接続
／遮断を制御する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、直流電流をインバ
ータにより多相交流に変換して多相交流電動機を駆動す
るインバータモータシステム、特に、多相交流電動機と
動作電圧の異なる電気的要素を備えたインバータモータ
システムに関する。
ータにより多相交流に変換して多相交流電動機を駆動す
るインバータモータシステム、特に、多相交流電動機と
動作電圧の異なる電気的要素を備えたインバータモータ
システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、この種のインバータモータシ
ステムとして、図４に示すような電気自動車の車両駆動
用のインバータモータシステムが知られている。高圧電
源によりインバータを介して車両駆動用電動機を駆動す
るこのシステム２は、多相交流電動機１４０と動作電圧
の異なる補機１５２および補機用電源１５１を接続す
る。補機駆動に必要な電圧は車両駆動用電圧より低いた
め、高圧電源１１０から一旦ＤＣ／ＤＣコンバータ１３
０により電圧を低下させ、このＤＣ／ＤＣコンバータ１
３０に対して補機用電源および補機を接続する。このよ
うな構成では、ＤＣ／ＤＣコンバータを備える分、シス
テムの容積および重量が大きく、またシステムにおける
電力損失が大きいという問題があった。また、このよう
な構成でさらに動作電圧の異なる複数の電気的要素を接
続しようとすると、動作電圧の異なる分のＤＣ／ＤＣコ
ンバータがさらに必要となり、システムの容積、重量お
よび電力損失がより一層増大してしまうという問題があ
った。
ステムとして、図４に示すような電気自動車の車両駆動
用のインバータモータシステムが知られている。高圧電
源によりインバータを介して車両駆動用電動機を駆動す
るこのシステム２は、多相交流電動機１４０と動作電圧
の異なる補機１５２および補機用電源１５１を接続す
る。補機駆動に必要な電圧は車両駆動用電圧より低いた
め、高圧電源１１０から一旦ＤＣ／ＤＣコンバータ１３
０により電圧を低下させ、このＤＣ／ＤＣコンバータ１
３０に対して補機用電源および補機を接続する。このよ
うな構成では、ＤＣ／ＤＣコンバータを備える分、シス
テムの容積および重量が大きく、またシステムにおける
電力損失が大きいという問題があった。また、このよう
な構成でさらに動作電圧の異なる複数の電気的要素を接
続しようとすると、動作電圧の異なる分のＤＣ／ＤＣコ
ンバータがさらに必要となり、システムの容積、重量お
よび電力損失がより一層増大してしまうという問題があ
った。
【０００３】これに対し、補機用電源をＤＣ／ＤＣコン
バータを介さずに高圧電源に接続するシステムとして、
特開平１１−１７８１１４号公報に開示される電気自動
車の電気システムが知られている。このシステムでは、
補機用電源が、電動機の複数の巻線の一端同士を接続し
てなる中性点と高圧電源の低圧側とに接続されている。
このようなシステム構成によれば、ＤＣ／ＤＣコンバー
タがない分、前述のシステムに比べてシステム容積およ
び重量を軽減することができる。
バータを介さずに高圧電源に接続するシステムとして、
特開平１１−１７８１１４号公報に開示される電気自動
車の電気システムが知られている。このシステムでは、
補機用電源が、電動機の複数の巻線の一端同士を接続し
てなる中性点と高圧電源の低圧側とに接続されている。
このようなシステム構成によれば、ＤＣ／ＤＣコンバー
タがない分、前述のシステムに比べてシステム容積およ
び重量を軽減することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
１１−１７８１１４号公報に開示されるようなシステム
にあっては、電気的要素としての補機用電源を単に中性
点に接続するのみであったため、接続される電気的要素
の動作電圧は常にほぼ一定の範囲内の値とせざるを得
ず、稼働状況の変化する電気的要素に対しては、その稼
働状況に応じて動作効率を向上させることが困難であっ
た。また、動作電圧の異なる複数の電気的要素を接続し
ようとすると結局ＤＣ／ＤＣコンバータが必要となり、
その分、システムの容積、重量および電力損失が増大し
てしまうという問題があった。
１１−１７８１１４号公報に開示されるようなシステム
にあっては、電気的要素としての補機用電源を単に中性
点に接続するのみであったため、接続される電気的要素
の動作電圧は常にほぼ一定の範囲内の値とせざるを得
ず、稼働状況の変化する電気的要素に対しては、その稼
働状況に応じて動作効率を向上させることが困難であっ
た。また、動作電圧の異なる複数の電気的要素を接続し
ようとすると結局ＤＣ／ＤＣコンバータが必要となり、
その分、システムの容積、重量および電力損失が増大し
てしまうという問題があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題に鑑み、本発明
によれば、インバータモータシステムは、前記直流電源
の高圧側または低圧側と、前記電動機の複数の巻線の一
端同士を接続してなる中性点とに接続され、電力を消
費、発生または蓄積する電気的要素と、前記直流電源の
高圧側または低圧側、あるいは前記中性点側への前記電
気的要素の接続／遮断を切り換える切換スイッチと、を
備え、インバータ制御部は、前記切換スイッチの接続／
遮断を切り換えるとともに、インバータを制御して前記
中性点電位を可変制御する。これにより、電気的要素に
印加する電圧あるいは供給する電流を自在に制御するこ
とができるため、電気的要素を適切に動作させ、システ
ムの動作効率をより向上することができる。
によれば、インバータモータシステムは、前記直流電源
の高圧側または低圧側と、前記電動機の複数の巻線の一
端同士を接続してなる中性点とに接続され、電力を消
費、発生または蓄積する電気的要素と、前記直流電源の
高圧側または低圧側、あるいは前記中性点側への前記電
気的要素の接続／遮断を切り換える切換スイッチと、を
備え、インバータ制御部は、前記切換スイッチの接続／
遮断を切り換えるとともに、インバータを制御して前記
中性点電位を可変制御する。これにより、電気的要素に
印加する電圧あるいは供給する電流を自在に制御するこ
とができるため、電気的要素を適切に動作させ、システ
ムの動作効率をより向上することができる。
【０００６】また本発明では、前記インバータ制御部
は、前記電気的要素の稼働状況に応じて、切換スイッチ
の切換および／または中性点電位の可変制御を行うこと
が好適である。これにより、電気的要素の可動状況に応
じて適切に電気的要素を動作させ、システムの動作効率
をより向上することができる。
は、前記電気的要素の稼働状況に応じて、切換スイッチ
の切換および／または中性点電位の可変制御を行うこと
が好適である。これにより、電気的要素の可動状況に応
じて適切に電気的要素を動作させ、システムの動作効率
をより向上することができる。
【０００７】また本発明では、前記電気的要素は、前記
直流電源の高圧側および低圧側の双方に前記切換スイッ
チを介して接続され、前記インバータ制御部は、前記電
気的要素が前記直流電源の高圧側あるいは低圧側のいず
れか一方に接続されるよう切換スイッチを制御すること
が好適である。これにより、電気的要素に印加する電圧
あるいは供給する電流を適切に切り換え、システムの動
作効率をより向上することができる。
直流電源の高圧側および低圧側の双方に前記切換スイッ
チを介して接続され、前記インバータ制御部は、前記電
気的要素が前記直流電源の高圧側あるいは低圧側のいず
れか一方に接続されるよう切換スイッチを制御すること
が好適である。これにより、電気的要素に印加する電圧
あるいは供給する電流を適切に切り換え、システムの動
作効率をより向上することができる。
【０００８】また本発明では、前記電気的要素に流れる
電流を保持して還流させる還流回路を備えることが好適
である。これにより、電力を無駄なく用いることができ
るため、システムの動作効率をより向上することができ
る。
電流を保持して還流させる還流回路を備えることが好適
である。これにより、電力を無駄なく用いることができ
るため、システムの動作効率をより向上することができ
る。
【０００９】また本発明では、前記電気的要素を複数備
え、前記インバータ制御部は、各電気的要素の稼働状況
に応じて、その接続／遮断を切り換える前記切換スイッ
チをそれぞれ制御することが好適である。これにより、
複数種類の電気的要素をそれぞれ適切に制御することが
できるため、ＤＣ／ＤＣコンバータの数を低減してシス
テムの容積、重量あるいは電力損失を低減することがで
きるとともに、多種の電気的要素の動作に適用すること
ができ、システムの汎用性を向上することができる。
え、前記インバータ制御部は、各電気的要素の稼働状況
に応じて、その接続／遮断を切り換える前記切換スイッ
チをそれぞれ制御することが好適である。これにより、
複数種類の電気的要素をそれぞれ適切に制御することが
できるため、ＤＣ／ＤＣコンバータの数を低減してシス
テムの容積、重量あるいは電力損失を低減することがで
きるとともに、多種の電気的要素の動作に適用すること
ができ、システムの汎用性を向上することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明にかかるインバータ
モータシステムを燃料電池ハイブリッド電気自動車用イ
ンバータモータシステムに適用した本発明の実施の形態
について図面を参照しながら説明する。図１はインバー
タモータシステムの概略構成を示す回路図、図２は還流
回路の説明図を、また図３はインバータ制御部のブロッ
ク図を示す。
モータシステムを燃料電池ハイブリッド電気自動車用イ
ンバータモータシステムに適用した本発明の実施の形態
について図面を参照しながら説明する。図１はインバー
タモータシステムの概略構成を示す回路図、図２は還流
回路の説明図を、また図３はインバータ制御部のブロッ
ク図を示す。
【００１１】直流電源１０例えばニッケル水素二次電池
からの直流はインバータ２０により多相交流例えば三相
交流に変換され、多相交流電動機４０例えば三相交流電
動機は、この多相交流により駆動される。また、このシ
ステム１では、インバータ２０による零電圧ベクトルモ
ードの動作により、直流電源１０と燃料電池５１との間
で直流電力の授受を行うことができる。即ち、インバー
タ２０の制御により、電動機４０に対する電流を、燃料
電池５１側からも供給することができる。このようにし
て、本実施形態にかかるインバータモータシステム１
は、直流電源１０と燃料電池５１とから電動機４０に電
流を供給する燃料電池ハイブリッドシステムとして構成
されている。
からの直流はインバータ２０により多相交流例えば三相
交流に変換され、多相交流電動機４０例えば三相交流電
動機は、この多相交流により駆動される。また、このシ
ステム１では、インバータ２０による零電圧ベクトルモ
ードの動作により、直流電源１０と燃料電池５１との間
で直流電力の授受を行うことができる。即ち、インバー
タ２０の制御により、電動機４０に対する電流を、燃料
電池５１側からも供給することができる。このようにし
て、本実施形態にかかるインバータモータシステム１
は、直流電源１０と燃料電池５１とから電動機４０に電
流を供給する燃料電池ハイブリッドシステムとして構成
されている。
【００１２】電動機４０の複数の巻線４１の一端同士は
互いに接続され中性点Ｎを構成している。直流電源の高
圧側または低圧側と中性点Ｎとには、電力を発生する電
気的要素例えば電源（５１，５４）、電力を消費する電
気的要素例えば負荷（５２，５３）、または電力を蓄積
する電気的要素例えばコンデンサが接続される。本実施
形態では、中性点Ｎと低圧側との間に、電源５１例えば
燃料電池、負荷５２例えば燃料電池の水素流量制御用の
ポンプ、負荷５３例えば燃料電池のメタノール改質器用
のヒータ、および電源５４例えば補機用電池を備える。
互いに接続され中性点Ｎを構成している。直流電源の高
圧側または低圧側と中性点Ｎとには、電力を発生する電
気的要素例えば電源（５１，５４）、電力を消費する電
気的要素例えば負荷（５２，５３）、または電力を蓄積
する電気的要素例えばコンデンサが接続される。本実施
形態では、中性点Ｎと低圧側との間に、電源５１例えば
燃料電池、負荷５２例えば燃料電池の水素流量制御用の
ポンプ、負荷５３例えば燃料電池のメタノール改質器用
のヒータ、および電源５４例えば補機用電池を備える。
【００１３】また本実施形態にかかるシステム１は、直
流電源の高圧側または低圧側、あるいは前記中性点側へ
の電気的要素の接続／遮断を切り換える切換スイッチ
（６２，６３，６４ａ，６４ｂ）例えばＭＯＳＦＥＴを
備える。本実施形態では、負荷５２，５３と中性点Ｎ側
との接続／遮断をそれぞれ切り換える切換スイッチ（６
２，６３）、電源５４と高圧側との接続／遮断を切り換
える切換スイッチ６４ａ、および電源５４と低圧側との
接続／遮断を切り換える切換スイッチ６４ｂを備える。
これら切換スイッチ（６２，６３，６４ａ，６４ｂ）の
切り換えは、インバータ制御部３０により制御される。
この制御については後述する。また電源５４と直流電源
１０の高圧側および低圧側との接続／遮断を切り換える
二つの切換スイッチ６４ａ，６４ｂは、高圧側あるいは
低圧側のいずれか一方に接続されるよう、インバータ制
御部３０に制御される。
流電源の高圧側または低圧側、あるいは前記中性点側へ
の電気的要素の接続／遮断を切り換える切換スイッチ
（６２，６３，６４ａ，６４ｂ）例えばＭＯＳＦＥＴを
備える。本実施形態では、負荷５２，５３と中性点Ｎ側
との接続／遮断をそれぞれ切り換える切換スイッチ（６
２，６３）、電源５４と高圧側との接続／遮断を切り換
える切換スイッチ６４ａ、および電源５４と低圧側との
接続／遮断を切り換える切換スイッチ６４ｂを備える。
これら切換スイッチ（６２，６３，６４ａ，６４ｂ）の
切り換えは、インバータ制御部３０により制御される。
この制御については後述する。また電源５４と直流電源
１０の高圧側および低圧側との接続／遮断を切り換える
二つの切換スイッチ６４ａ，６４ｂは、高圧側あるいは
低圧側のいずれか一方に接続されるよう、インバータ制
御部３０に制御される。
【００１４】各電気的要素（５２，５３，５４）と切換
スイッチ（６２，６３，６４ａ，６４ｂ）との間には、
コイル８０が設けられ、切換スイッチ（６２，６３，６
４ａ，６４ｂ）の切換により生じる電流／電圧の急激な
変化を平滑化する。そして、このコイル８０と電気的要
素（５２，５３）とのシリーズ接続部には、これと並列
に電圧の高い側から低い側への電流を抑制するダイオー
ド９０が接続される。このような構成により、図２に示
すように、切換スイッチ（６２，６３）を遮断した際
に、電流が電気的要素（５２，５３）、ダイオード９
０、およびコイル８０をこの順（図２の矢印の方向）に
流れる還流回路ＣＬが形成される。この際コイル８０は
還流電流を保持する作用を果たす。即ちこのような構成
により、電気的要素に流れる電流を保持して還流させる
ことができ、電力を無駄なく有効に利用することができ
る。なお、このダイオード９０に替えてインバータ制御
部３０に動作を制御される切換スイッチを備えてもよ
い。
スイッチ（６２，６３，６４ａ，６４ｂ）との間には、
コイル８０が設けられ、切換スイッチ（６２，６３，６
４ａ，６４ｂ）の切換により生じる電流／電圧の急激な
変化を平滑化する。そして、このコイル８０と電気的要
素（５２，５３）とのシリーズ接続部には、これと並列
に電圧の高い側から低い側への電流を抑制するダイオー
ド９０が接続される。このような構成により、図２に示
すように、切換スイッチ（６２，６３）を遮断した際
に、電流が電気的要素（５２，５３）、ダイオード９
０、およびコイル８０をこの順（図２の矢印の方向）に
流れる還流回路ＣＬが形成される。この際コイル８０は
還流電流を保持する作用を果たす。即ちこのような構成
により、電気的要素に流れる電流を保持して還流させる
ことができ、電力を無駄なく有効に利用することができ
る。なお、このダイオード９０に替えてインバータ制御
部３０に動作を制御される切換スイッチを備えてもよ
い。
【００１５】インバータ制御部３０は、電動機４０の回
転制御の他、インバータ２０の制御により、中性点Ｎの
電位Ｖｎを可変制御するとともに、前記各切換スイッチ
（６２，６３，６４ａ，６４ｂ）の制御も行う。このイ
ンバータ制御部３０は、座標変換部３１、電流指令値算
出部３２、電気的要素制御部３３、電圧指令値算出部３
６、逆変換部３７、およびＰＷＭ変調部３８を備える。
図３を参照してこれらの制御について説明する。
転制御の他、インバータ２０の制御により、中性点Ｎの
電位Ｖｎを可変制御するとともに、前記各切換スイッチ
（６２，６３，６４ａ，６４ｂ）の制御も行う。このイ
ンバータ制御部３０は、座標変換部３１、電流指令値算
出部３２、電気的要素制御部３３、電圧指令値算出部３
６、逆変換部３７、およびＰＷＭ変調部３８を備える。
図３を参照してこれらの制御について説明する。
【００１６】電流検出部２１により検出された電動機４
０の各相の通電電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃは座標変換部３１
に入力される。これらは、座標変換部３１において、界
磁磁極方向をｄ軸、またそれと直交する方向をｑ軸とす
るｄｑ座標系に座標変換され、ここで前記各軸の電流Ｉ
ｄ，Ｉｑと零相電流Ｉｏとが算出される。電流指令値算
出部３２は、前記電流Ｉｄ，Ｉｑと、外部例えば図示し
ないシステム制御部（ＥＣＵ）からのトルク指令値Ｔ＊
と、電動機４０の回転速度信号ωとに基づいて、電流指
令値Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を算出する。
０の各相の通電電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃは座標変換部３１
に入力される。これらは、座標変換部３１において、界
磁磁極方向をｄ軸、またそれと直交する方向をｑ軸とす
るｄｑ座標系に座標変換され、ここで前記各軸の電流Ｉ
ｄ，Ｉｑと零相電流Ｉｏとが算出される。電流指令値算
出部３２は、前記電流Ｉｄ，Ｉｑと、外部例えば図示し
ないシステム制御部（ＥＣＵ）からのトルク指令値Ｔ＊
と、電動機４０の回転速度信号ωとに基づいて、電流指
令値Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を算出する。
【００１７】電気的要素制御部３３には、座標変換部３
１において算出された零相電流Ｉｏ、直流電源電圧検出
部１１において検出された直流電源電圧Ｖｓ、直流電源
電流検出部１２において検出された直流電源電流Ｉｓ、
稼働状況検出部において検出された稼働状況信号（Ｐ
１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４；以下Ｐｉと記す）および、電気
的要素への出力指令信号（Ｐ１＊，Ｐ２＊，Ｐ３＊，Ｐ
４＊；以下Ｐｉ＊と記す）の各信号が入力される。ここ
で、稼働状況信号とは、電気的要素の出力状況を示す信
号であり、例えば、燃料電池５１の場合は燃料電池５１
の出力電圧、ポンプ５２の場合はポンプ５２の吐出流
量、ヒータ５３の場合は加熱部の温度、補機電池５４の
場合は補機電池の出力電圧である。また、出力指令信号
とは、外部例えばＥＣＵが各電気的要素に対して出力を
指令する信号である。
１において算出された零相電流Ｉｏ、直流電源電圧検出
部１１において検出された直流電源電圧Ｖｓ、直流電源
電流検出部１２において検出された直流電源電流Ｉｓ、
稼働状況検出部において検出された稼働状況信号（Ｐ
１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４；以下Ｐｉと記す）および、電気
的要素への出力指令信号（Ｐ１＊，Ｐ２＊，Ｐ３＊，Ｐ
４＊；以下Ｐｉ＊と記す）の各信号が入力される。ここ
で、稼働状況信号とは、電気的要素の出力状況を示す信
号であり、例えば、燃料電池５１の場合は燃料電池５１
の出力電圧、ポンプ５２の場合はポンプ５２の吐出流
量、ヒータ５３の場合は加熱部の温度、補機電池５４の
場合は補機電池の出力電圧である。また、出力指令信号
とは、外部例えばＥＣＵが各電気的要素に対して出力を
指令する信号である。
【００１８】この電気的要素制御部３３は、零相電流指
令値Ｉｏ＊を算出する零相電流指令値算出部３４と、各
切換スイッチ（６２，６３，６４ａ，６４ｂ）を切換制
御するスイッチング信号（Ｓ２，Ｓ３，・・・；以下Ｓ
ｉと記す）を算出するスイッチング信号算出部３５とを
備える。このうち零相電流指令値算出部３４は、電気的
要素制御部３３に対して入力される前記各信号に応じ
て、即ち、直流電源および各電気的要素の稼働状況に応
じて、中性点Ｎの電位Ｖｎを定める零相電流指令値Ｉｏ
＊を算出する。より具体的には、例えば、検出された直
流電源電圧Ｖｓが所定値より低い値であった場合には、
燃料電池５１からの出力を増加させるよう、零相電流指
令値Ｉｏ＊を決定する。また、出力指令信号Ｐｉ＊およ
び稼働状況信号Ｐｉを受け取ってこれらを比較し、電気
的要素の出力が出力指令に見合った大きさとなっていな
い場合には、該電気的要素の出力を指令に適合させるよ
う、零相電流指令値Ｉｏ＊を決定する。例えば、ポンプ
５２の吐出流量を増大させる出力指令信号Ｐ２＊を受
け、稼働状況信号Ｐ２が出力指令信号Ｐ２＊より低い吐
出流量値を示す場合には、ポンプ５２への印加電圧が増
大するよう、即ち中性点Ｎの電位Ｖｎが高くなるよう、
零相電流指令値Ｉｏ＊を決定する。
令値Ｉｏ＊を算出する零相電流指令値算出部３４と、各
切換スイッチ（６２，６３，６４ａ，６４ｂ）を切換制
御するスイッチング信号（Ｓ２，Ｓ３，・・・；以下Ｓ
ｉと記す）を算出するスイッチング信号算出部３５とを
備える。このうち零相電流指令値算出部３４は、電気的
要素制御部３３に対して入力される前記各信号に応じ
て、即ち、直流電源および各電気的要素の稼働状況に応
じて、中性点Ｎの電位Ｖｎを定める零相電流指令値Ｉｏ
＊を算出する。より具体的には、例えば、検出された直
流電源電圧Ｖｓが所定値より低い値であった場合には、
燃料電池５１からの出力を増加させるよう、零相電流指
令値Ｉｏ＊を決定する。また、出力指令信号Ｐｉ＊およ
び稼働状況信号Ｐｉを受け取ってこれらを比較し、電気
的要素の出力が出力指令に見合った大きさとなっていな
い場合には、該電気的要素の出力を指令に適合させるよ
う、零相電流指令値Ｉｏ＊を決定する。例えば、ポンプ
５２の吐出流量を増大させる出力指令信号Ｐ２＊を受
け、稼働状況信号Ｐ２が出力指令信号Ｐ２＊より低い吐
出流量値を示す場合には、ポンプ５２への印加電圧が増
大するよう、即ち中性点Ｎの電位Ｖｎが高くなるよう、
零相電流指令値Ｉｏ＊を決定する。
【００１９】また、スイッチング信号算出部３５は、電
気的要素制御部３３に対して入力される前記各信号に応
じて、即ち、直流電源および各電気的要素の稼働状況に
応じて、スイッチング信号Ｓｉを算出する。より具体的
には、出力指令信号Ｐｉ＊および稼働状況信号Ｐｉを受
け取ってこれらを比較し、電気的要素の出力が出力指令
に見合った大きさとなっていない場合には、該電気的要
素の出力を指令に適合させるよう、スイッチング信号Ｓ
ｉを決定する。例えば、ヒータ５３の出力を増大させる
出力指令信号Ｐ３＊を受け、稼働状況信号Ｐ３がそれに
出力指令信号Ｐ３＊より低い出力値を示す場合には、ヒ
ータ５３への印加電圧を増加してヒータ５３の出力が増
大するよう、即ち、スイッチ６３の中性点Ｎ側との接続
時間を長くするようにスイッチング信号Ｓ３を決定す
る。
気的要素制御部３３に対して入力される前記各信号に応
じて、即ち、直流電源および各電気的要素の稼働状況に
応じて、スイッチング信号Ｓｉを算出する。より具体的
には、出力指令信号Ｐｉ＊および稼働状況信号Ｐｉを受
け取ってこれらを比較し、電気的要素の出力が出力指令
に見合った大きさとなっていない場合には、該電気的要
素の出力を指令に適合させるよう、スイッチング信号Ｓ
ｉを決定する。例えば、ヒータ５３の出力を増大させる
出力指令信号Ｐ３＊を受け、稼働状況信号Ｐ３がそれに
出力指令信号Ｐ３＊より低い出力値を示す場合には、ヒ
ータ５３への印加電圧を増加してヒータ５３の出力が増
大するよう、即ち、スイッチ６３の中性点Ｎ側との接続
時間を長くするようにスイッチング信号Ｓ３を決定す
る。
【００２０】電圧指令値算出部３６は、電流指令値算出
部３２において算出されたＩｄ＊，Ｉｑ＊と、零相電流
指令値算出部３４において算出されたＩｏ＊とに基づい
て電圧指令値Ｖｄ＊，Ｖｑ＊，Ｖｏ＊を算出する。即ち
ここで、この零相電流指令値Ｉｏ＊に基づいて中性点Ｎ
の電位Ｖｎに対応する指令値であるＶｏ＊が算出され
る。次いで逆変換部３７において、これら電圧指令値Ｖ
ｄ＊，Ｖｑ＊，Ｖｏ＊が座標変換された各相に対する電
圧指令値Ｖａ＊，Ｖｂ＊，Ｖｃ＊が算出され、ＰＷＭ変
調部３８において、これらに基づいてインバータ２０の
各相に対するスイッチング信号Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃが算出
される。
部３２において算出されたＩｄ＊，Ｉｑ＊と、零相電流
指令値算出部３４において算出されたＩｏ＊とに基づい
て電圧指令値Ｖｄ＊，Ｖｑ＊，Ｖｏ＊を算出する。即ち
ここで、この零相電流指令値Ｉｏ＊に基づいて中性点Ｎ
の電位Ｖｎに対応する指令値であるＶｏ＊が算出され
る。次いで逆変換部３７において、これら電圧指令値Ｖ
ｄ＊，Ｖｑ＊，Ｖｏ＊が座標変換された各相に対する電
圧指令値Ｖａ＊，Ｖｂ＊，Ｖｃ＊が算出され、ＰＷＭ変
調部３８において、これらに基づいてインバータ２０の
各相に対するスイッチング信号Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃが算出
される。
【００２１】システムに電力を発生する電気的要素例え
ば電源を接続する場合には、前述した中性点Ｎの電位Ｖ
ｎの可変制御により、その電源の電圧と、電源接続部間
の電位差（即ち直流電源１０の高圧側あるいは低圧側と
中性点Ｎ側との電位差）との関係に応じて、電源を通過
する電流の大きさを制御することができる。即ち、例え
ば、中性点Ｎと直流電源１０の低圧側との電位差が、電
源例えば補機電池５４の電圧より高くなるよう中性点Ｎ
の電位Ｖｎを制御した場合には、補機電池５４に流れ込
む電流は増大し補機電池５４の充電量が増大する。逆
に、中性点Ｎと直流電源１０の低圧側との電位差が、補
機電池５４の電圧より低くなるよう中性点Ｎの電位Ｖｎ
を制御した場合には、補機電池５４に流れ込む電流は減
少し補機電池５４の充電量が減少する。即ち、電源の充
電必要量に応じて充電量を制御することができるので、
電力効率を向上することができる。
ば電源を接続する場合には、前述した中性点Ｎの電位Ｖ
ｎの可変制御により、その電源の電圧と、電源接続部間
の電位差（即ち直流電源１０の高圧側あるいは低圧側と
中性点Ｎ側との電位差）との関係に応じて、電源を通過
する電流の大きさを制御することができる。即ち、例え
ば、中性点Ｎと直流電源１０の低圧側との電位差が、電
源例えば補機電池５４の電圧より高くなるよう中性点Ｎ
の電位Ｖｎを制御した場合には、補機電池５４に流れ込
む電流は増大し補機電池５４の充電量が増大する。逆
に、中性点Ｎと直流電源１０の低圧側との電位差が、補
機電池５４の電圧より低くなるよう中性点Ｎの電位Ｖｎ
を制御した場合には、補機電池５４に流れ込む電流は減
少し補機電池５４の充電量が減少する。即ち、電源の充
電必要量に応じて充電量を制御することができるので、
電力効率を向上することができる。
【００２２】なお、本発明は前述の実施形態には限られ
ない。前述の実施形態では、電気的要素を中性点Ｎと直
流電源の低圧側とを接続するように設けたが、これを、
中性点Ｎと直流電源の高圧側とを接続するように設けて
もよい。また、中性点Ｎと高圧側とを接続する電気的要
素と、中性点Ｎと低圧側とを接続する電気的要素とを混
在させてもよい。
ない。前述の実施形態では、電気的要素を中性点Ｎと直
流電源の低圧側とを接続するように設けたが、これを、
中性点Ｎと直流電源の高圧側とを接続するように設けて
もよい。また、中性点Ｎと高圧側とを接続する電気的要
素と、中性点Ｎと低圧側とを接続する電気的要素とを混
在させてもよい。
【００２３】接続可能な電気的要素としては様々なもの
があり得る。電力を発生する電源としては、前述の燃料
電池あるいはニッケル水素電池の他、種々の化学電池
（例えばリチウムイオン電池、鉛電池等）、あるいは交
流電源などを接続することができる。これら電源は、充
電が可能か否かに拘わらず適用可能である。また電力を
消費する負荷としては、例えばＥＨＣヒータ、あるいは
ＡＣ１００Ｖ電源用トランスなども接続可能である。ま
た、電力を蓄積する要素としては、例えば電気二重層コ
ンデンサなどを接続することも可能である。
があり得る。電力を発生する電源としては、前述の燃料
電池あるいはニッケル水素電池の他、種々の化学電池
（例えばリチウムイオン電池、鉛電池等）、あるいは交
流電源などを接続することができる。これら電源は、充
電が可能か否かに拘わらず適用可能である。また電力を
消費する負荷としては、例えばＥＨＣヒータ、あるいは
ＡＣ１００Ｖ電源用トランスなども接続可能である。ま
た、電力を蓄積する要素としては、例えば電気二重層コ
ンデンサなどを接続することも可能である。
【００２４】また、電気的要素のシステムへの接続を、
インバータ制御部３０に制御される複数の切換スイッチ
により、中性点Ｎ側、高圧側、および低圧側のうちの任
意の二つとの接続に選択的に切り換え自在な回路構成と
してもよい。このような構成によれば、該切換スイッチ
の制御により複数レベルの電位差を電気的要素に対して
印加することができ、さらに効率よく制御を行うことが
できる。
インバータ制御部３０に制御される複数の切換スイッチ
により、中性点Ｎ側、高圧側、および低圧側のうちの任
意の二つとの接続に選択的に切り換え自在な回路構成と
してもよい。このような構成によれば、該切換スイッチ
の制御により複数レベルの電位差を電気的要素に対して
印加することができ、さらに効率よく制御を行うことが
できる。
【００２５】また、中性点Ｎの電位Ｖｎは様々な値に設
定することが可能であり、中性点Ｎと直流電源１０の高
圧側との間の電位差と、中性点Ｎと直流電源の低圧側と
の間の電位差とを異なる値として設定することができ
る。これにより、各電位差に応じた適切な電気的要素を
システムに組み込むことができる。またさらに、前述し
た中性点Ｎ側、高圧側、および低圧側のうちの任意の二
つに選択的に接続する切換スイッチを設ければ、設定可
能な電位差レベルの数をさらに増大させることができる
ため、本システムに適用可能な電気的要素を増加させ、
システムサイズの低減あるいは電力効率の向上を図るこ
とができる。
定することが可能であり、中性点Ｎと直流電源１０の高
圧側との間の電位差と、中性点Ｎと直流電源の低圧側と
の間の電位差とを異なる値として設定することができ
る。これにより、各電位差に応じた適切な電気的要素を
システムに組み込むことができる。またさらに、前述し
た中性点Ｎ側、高圧側、および低圧側のうちの任意の二
つに選択的に接続する切換スイッチを設ければ、設定可
能な電位差レベルの数をさらに増大させることができる
ため、本システムに適用可能な電気的要素を増加させ、
システムサイズの低減あるいは電力効率の向上を図るこ
とができる。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
インバータモータシステムに接続する電気的要素に印加
する電圧あるいは供給する電流を自在に制御することが
できるため、電気的要素を適切に動作させ、システムの
動作効率をより向上することができる。また、多種多様
な電気的要素を組み込むことができるため、電気システ
ムのコンパクト化および省電力化を図ることができる。
インバータモータシステムに接続する電気的要素に印加
する電圧あるいは供給する電流を自在に制御することが
できるため、電気的要素を適切に動作させ、システムの
動作効率をより向上することができる。また、多種多様
な電気的要素を組み込むことができるため、電気システ
ムのコンパクト化および省電力化を図ることができる。
【図１】 本発明の実施形態にかかるインバータモータ
システムの概略構成を示す回路図である。
システムの概略構成を示す回路図である。
【図２】 本発明の実施形態にかかる電気的要素に流れ
る電流を保持して還流させる還流回路を示す説明図であ
る。
る電流を保持して還流させる還流回路を示す説明図であ
る。
【図３】 本発明の実施形態にかかるインバータ制御部
のブロック図である。
のブロック図である。
【図４】 従来のインバータモータシステムを示す図で
ある。
ある。
１ インバータモータシステム、１０ 直流電源、２０
インバータ、３０インバータ制御部、４０ 多相交流
電動機、４１ 巻線、５１，５２，５３，５４ 電気的
要素、６２，６３，６４ａ，６４ｂ 切換スイッチ、Ｃ
Ｌ 還流回路、Ｎ 中性点。
インバータ、３０インバータ制御部、４０ 多相交流
電動機、４１ 巻線、５１，５２，５３，５４ 電気的
要素、６２，６３，６４ａ，６４ｂ 切換スイッチ、Ｃ
Ｌ 還流回路、Ｎ 中性点。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 守屋 一成 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 大谷 裕樹 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 佐々木 正一 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 石川 哲浩 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 小松 雅行 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 3D035 AA00 AA05 5H576 AA15 BB02 BB03 CC04 CC05 CC09 DD02 EE01 EE11 GG04 GG05 HA03 HB01 LL22 LL24 LL43 LL49
Claims (5)
- 【請求項１】 直流電源と、直流電源からの直流を多相
交流に変換するインバータと、前記インバータを制御す
るインバータ制御部と、インバータで生成された多相交
流により駆動される多相交流電動機と、を有するインバ
ータモータシステムにおいて、 前記直流電源の高圧側または低圧側と、前記電動機の複
数の巻線の一端同士を接続してなる中性点とに接続さ
れ、電力を消費、発生または蓄積する動作の少なくとも
一つを行う電気的要素と、 前記直流電源の高圧側または低圧側、あるいは前記中性
点側への前記電気的要素の接続／遮断を切り換える切換
スイッチと、を備え、 前記インバータ制御部は、前記切換スイッチの接続／遮
断を切り換えるとともに、前記インバータを制御して前
記中性点電位を可変制御することを特徴とするインバー
タモータシステム。 - 【請求項２】 前記インバータ制御部は、前記電気的要
素の稼働状況に応じて、切換スイッチの切換および／ま
たは中性点電位の可変制御を行うことを特徴とする請求
項１に記載のインバータモータシステム。 - 【請求項３】 前記電気的要素は、前記直流電源の高圧
側および低圧側の双方に前記切換スイッチを介して接続
され、 前記インバータ制御部は、前記電気的要素が、前記直流
電源の高圧側あるいは低圧側のいずれか一方に接続され
るよう切換スイッチを制御することを特徴とする請求項
１または２に記載のインバータモータシステム。 - 【請求項４】 前記電気的要素に流れる電流を保持して
還流させる還流回路を備えることを特徴とする請求項１
乃至３のいずれかに記載のインバータモータシステム。 - 【請求項５】 前記電気的要素を複数備え、前記インバ
ータ制御部は、各電気的要素の稼働状況に応じて、その
接続／遮断を切り換える前記切換スイッチをそれぞれ制
御することを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記
載のインバータモータシステム。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000106983A JP2001298990A (ja) | 2000-04-07 | 2000-04-07 | インバータモータシステム |
| US09/818,588 US6396244B2 (en) | 2000-04-07 | 2001-03-28 | Electric element control apparatus, battery system, and inverter motor system |
| EP01108304A EP1148611A3 (en) | 2000-04-07 | 2001-04-02 | Electric element control apparatus, battery system, and inverter motor system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000106983A JP2001298990A (ja) | 2000-04-07 | 2000-04-07 | インバータモータシステム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001298990A true JP2001298990A (ja) | 2001-10-26 |
Family
ID=18620057
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000106983A Pending JP2001298990A (ja) | 2000-04-07 | 2000-04-07 | インバータモータシステム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001298990A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002065628A1 (fr) * | 2001-02-14 | 2002-08-22 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Dispositif de production de puissance et dispositif d'entrainement, vehicule sur lequel lesdits dispositifs sont montes, et procedes de commande, supports de stockage et programmes desdits dispositifs |
| EP1832459A1 (en) * | 2002-07-12 | 2007-09-12 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method and system for detecting the disconnection of an auxiliary power supply from a poly-phase motor |
| JP2009234437A (ja) * | 2008-03-27 | 2009-10-15 | Honda Motor Co Ltd | 車両用制御装置、電気車両及び車両用制御装置の故障検出方法 |
| JP2009234436A (ja) * | 2008-03-27 | 2009-10-15 | Honda Motor Co Ltd | 車両用制御装置、電気車両及び車両用制御装置の故障検出方法 |
-
2000
- 2000-04-07 JP JP2000106983A patent/JP2001298990A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002065628A1 (fr) * | 2001-02-14 | 2002-08-22 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Dispositif de production de puissance et dispositif d'entrainement, vehicule sur lequel lesdits dispositifs sont montes, et procedes de commande, supports de stockage et programmes desdits dispositifs |
| US7120037B2 (en) | 2001-02-14 | 2006-10-10 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Power outputting device and vehicle mounting it, control method, storing medium and program for the power outputting device, drive device and vehicle mounting it, and, control method, storing medium and program for the drive device |
| EP1832459A1 (en) * | 2002-07-12 | 2007-09-12 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method and system for detecting the disconnection of an auxiliary power supply from a poly-phase motor |
| CN100369348C (zh) * | 2002-07-12 | 2008-02-13 | 丰田自动车株式会社 | 用于检测辅助电源从多相电机的断开的方法和系统 |
| JP2009234437A (ja) * | 2008-03-27 | 2009-10-15 | Honda Motor Co Ltd | 車両用制御装置、電気車両及び車両用制御装置の故障検出方法 |
| JP2009234436A (ja) * | 2008-03-27 | 2009-10-15 | Honda Motor Co Ltd | 車両用制御装置、電気車両及び車両用制御装置の故障検出方法 |
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