JP4157270B2 - ハイブリッド車用インバータシステム - Google Patents
ハイブリッド車用インバータシステム Download PDFInfo
- Publication number
- JP4157270B2 JP4157270B2 JP2000361636A JP2000361636A JP4157270B2 JP 4157270 B2 JP4157270 B2 JP 4157270B2 JP 2000361636 A JP2000361636 A JP 2000361636A JP 2000361636 A JP2000361636 A JP 2000361636A JP 4157270 B2 JP4157270 B2 JP 4157270B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- circuit
- inverter
- phase
- hybrid vehicle
- machine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 41
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 19
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 claims description 10
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 8
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 6
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 2
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 2
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 2
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
Landscapes
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等の内燃機関と、蓄電池等の二次電池をエネルギー源とした電気駆動とを併用したハイブリッド車に用いられるインバータシステムに係り、特にインバータの効率向上ならびに三相交流機の騒音低減を実現するようにしたハイブリッド車用インバータシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等の内燃機関を用いた自動車の排ガスによる大気汚染を改善する対策として、内燃機関の代わりに、蓄電池等の二次電池をエネルギー源として三相交流機により自動車を駆動する、いわゆる電気自動車の普及が世界的に呼びかけられてきている。
【０００３】
しかしながら、この電気自動車は、１回の燃料充填での走行距離が短く、また燃料供給設備の普及が必要である等の問題を有している。
【０００４】
そこで、最近では、このような問題を解消するために、電気駆動を併用したハイブリッド自動車が注目されてきている。
【０００５】
この種の電気駆動を併用したハイブリッド自動車では、駆動部が、内燃機関に三相交流機を直結して構成され、トランスミッションを介して車輪を駆動するようにしている。
【０００６】
また、三相交流機をインバータにより制御して、トルクアシスト、エネルギー回生、内燃機関の始動、電気制動を行ない、電源およびエネルギー源として、二次電池を使用するようにしている。
【０００７】
すなわち、発進加速時には、二次電池の蓄電エネルギーで内燃機関をトルクアシストするように、インバータにより三相交流機を制御して、内燃機関の排ガス低減を行なう。
【０００８】
また、停止制動時には、三相交流機をインバータの制御により回生運転させて、車両の慣性エネルギーを二次電池に蓄電する。
【０００９】
これにより、省エネルギーと共にエネルギー収支を保ち、排ガスの低公害化と燃費改善を実現するようにしている。
【００１０】
図８は、この種のハイブリッド自動車の駆動部の基本的な構成例を示す概要図である。
【００１１】
図８において、ハイブリッド自動車の駆動部は、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等の内燃機関１と、この内燃機関１に直結した三相交流機２とにより構成され、トランスミッション３を介して車輪を駆動するようにしている。
【００１２】
また、三相交流機２はインバータ４により制御し、トルクアシスト、エネルギー回生、内燃機関１の始動、電気制動を行ない、電源およびエネルギー源として、蓄電池等の二次電池５を使用している。
【００１３】
図９は、この種のハイブリッド車に用いられている従来のインバータシステムの構成例を示す回路図であり、図８と同一要素には同一符号を付して示している。
【００１４】
図９において、ハイブリッド車用インバータシステムは、上記内燃機関１に結合した三相交流機２と、充放電可能な蓄電池等の二次電池５と、この二次電池５の出力電圧を開閉器６を介して交流に変換し、この交流電圧を三相交流機２へ供給して駆動するインバータ４とから構成されている。
【００１５】
また、インバータ４は、複数個の半導体素子４１〜４６をブリッジ接続したインバータ回路４０と、平滑用の直流コンデンサ４７と、インバータ回路４０を制御する制御回路４８とからなっている。
【００１６】
そして、ハイブリッド車の発進加速時に、二次電池５の蓄電エネルギーで内燃機関１をトルクアシストするように、インバータ回路４０により三相交流機２を制御するようになっている。
【００１７】
ところで近年、このようなハイブリッド車用インバータシステムにおいては、システムの容量アップのニーズがあり、三相交流機２の駆動パワーの向上と回生パワーの向上とが必要になってきている。
【００１８】
従来の三相交流機２は、定格電圧がＡＣ２００Ｖ系の三相交流機であるが、容量増大に伴なって電流が増加して、三相交流機２の外形が大きくなるため、電流を増やさず容量を上げるために、電圧をＡＣ４００Ｖ系にする方法が採用されている。
【００１９】
一般に、インバータをＰＷＭ制御動作させて、三相交流機２の電流制御を行なうことが行なわれているが、ＡＣ４００Ｖを出力するためには、直流電圧を６００Ｖ程度にする必要がある。
【００２０】
しかしながら、二次電池５により６００Ｖの直流電圧を得るためには、１２Ｖバッテリを約５０個直列に接続する必要があり、車両に搭載する場合のスペースと重量が問題となる。
【００２１】
そこで、最近提案されてきている方法が、例えば“特開平６−２４５３３２号公報”に開示されているような昇圧チョッパ回路を設ける方法である。
【００２２】
かかる方法により、二次電池５電圧、すなわちバッテリの個数を増やさずに希望の直流電圧を得ることができる。
【００２３】
そして、三相交流機２の駆動パワー、回生パワーを大きくとるために、具体的には、二次電池５電圧を昇圧する機能と、直流電圧を二次電池５電圧に降圧する機能とを有する昇降圧チョッパ回路を設ける方法が有効である。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、昇降圧チョッパ回路を設けることにより、三相交流機２の駆動パワーの向上と回生パワーの向上の目的は達成することができるが、内燃機関１の最低待機運転状態、すなわちアイドリング状態時においても、昇降圧チョッパ回路の昇圧チョッパを動作させていることから、昇降圧チョッパ回路の半導体素子の損失が大きく、また直流電圧が高くなっていると、インバータ回路４０のスイッチング損失も大きく、インバータ全体の効率の低下を招いてしまうことになる。
【００２５】
また、高い電圧でインバータ回路４０をＰＷＭ制御動作させると、低い電圧でＰＷＭ制御動作させた場合に比ベて、三相交流機２損失も大きくなる。
【００２６】
さらに、インバータ回路４０のＰＷＭ制御周波数に相当する三相交流機２の磁気騒音が大きくなり、車両のエンジン音と異質な磁気音が耳障りになるという問題が発生する。
【００２７】
本発明の目的は、インバータの効率向上ならびに三相交流機の騒音低減を図ることが可能な高信頼性のハイブリッド車用インバータシステムを提供することにある。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に対応するハイブリッド車用インバータシステムは、内燃機関に結合した三相交流機と、二次電池と、前記二次電池からの出力電圧をエネルギー吸収用のリアクトルを介して所望の直流電圧へ昇圧、または直流電圧を前記二次電池電圧へ降圧する昇降圧チョッパ回路と、半導体素子をブリッジ接続してなり、前記昇降圧チョッパ回路からの出力電圧を交流に変換し、当該交流電圧を前記三相交流機へ供給して駆動するインバータ回路と、前記昇降圧チョッパ回路および前記インバータ回路を制御する制御回路とを備えて構成され、前記制御回路は、発進加速時に、前記二次電池の蓄電エネルギーで前記内燃機関をトルクアシストするように前記インバータ回路により前記三相交流機を制御し、前記三相交流機が所定の速度以下の場合に、前記昇降圧チョッパ回路の昇圧動作を停止し、直流電圧を前記二次電池電圧とほぼ等しくして前記インバータ回路をＰＷＭ制御動作させるように制御し、前記インバータ回路のＰＷＭ制御周波数を、所定の周波数範囲で所定の周期で正弦波状に変調させるようにしている。
【００４６】
以上により、インバータの効率向上ならびに三相交流機の騒音低減を図ることが可能となり、高信頼性のハイブリッド車用インバータシステムを得ることができる。
【００４７】
【発明の実施の形態】
本発明は、三相交流機が所定の速度以下の場合に、昇降圧チョッパ回路の昇圧動作を停止し、直流電圧を二次電池電圧とほぼ等しくしてインバータ回路をＰＷＭ制御動作させるように制御するか、
または、内燃機関が最低速度のアイドリング運転状態で三相交流機が運転されている場合に、昇降圧チョッパ回路の昇圧動作を停止し、直流電圧を二次電池電圧とほぼ等しくしてインバータ回路をＰＷＭ制御動作させるように制御するか、もしくは、内燃機関が最低速度のアイドリング運転状態の場合に、昇降圧チョッパの昇圧動作を停止し、インバータ回路のＰＷＭ制御周波数をアイドリング運転速度に見合った周波数に下げてＰＷＭ動作させるように制御する
ことにより、インバータの効率向上と、三相交流機の騒音低減を図ろうとするものである。
【００４８】
以下、上記のような考え方に基づく本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００４９】
（第１の実施の形態）
図１は、本実施の形態によるハイブリッド車用インバータシステムの構成例を示す回路図であり、図９と同一要素には同一符号を付して示している。
【００５０】
図１において、本実施の形態のハイブリッド車用インバータシステムは、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等の内燃機関１に結合した三相交流機２と、充放電可能な蓄電池等の二次電池５と、この二次電池５からの出力電圧を開閉器６およびエネルギー吸収用の昇降圧リアクトル７を介して所望の直流電圧へ昇圧、また直流電圧を二次電池５電圧へ降圧する昇降圧チョッパ回路４９と、昇降圧チョッパ回路４９からの出力電圧を平滑する直流コンデンサ４７と、直流コンデンサ４７により平滑された電圧を交流に変換し、この交流電圧を三相交流機２へ供給して駆動するインバータ回路４０と、昇降圧チョッパ回路４９およびインバータ回路４０を制御する制御回路４８とから構成している。
【００５１】
なお、インバータ回路４０と、直流コンデンサ４７と、制御回路４８と、昇降圧チョッパ回路４９とから、インバータ４を構成している。
【００５２】
ここで、昇降圧チョッパ回路４９は、上側，下側の複数個の半導体素子４９ａ，４９ｂを直列接続してなっている。
【００５３】
また、インバータ回路４０は、複数個の半導体素子４１〜４６をブリッジ接続してなっている。
【００５４】
さらに、制御回路４８は、
ハイブリッド車の発進加速時に、二次電池５の蓄電エネルギーで内燃機関１をトルクアシストするように、インバータ回路４０により三相交流機２を制御するように制御する機能と、
三相交流機２が所定の速度以下の場合に、昇降圧チョッパ回路４９の昇圧動作を停止し、すなわちチョッピング動作を止めて上アームの半導体素子だけを連続的に導通させることで、直流電圧を二次電池５電圧とほぼ等しくしてインバータ回路４０をＰＷＭ制御動作させるように制御する機能とを有している。
【００５５】
次に、以上のように構成した本実施の形態によるハイブリッド車用インバータシステムの作用について、図２に示すタイムチャート図を用いて説明する。
【００５６】
いま、図２の時刻toにおいて、起動指令が入力されると、開閉器６をオンし、速度基準信号にしたがって制御回路４８からインバータ回路４０の各半導体素子４１〜４６ヘゲート信号が出力され、インバータ４は、所定の出力周波数（ｆ−ＩＮＶ）で、負荷である三相交流機２を駆動する。
【００５７】
この段階では、昇降圧チョッパ回路４９は、上側の半導体素子４９ａのみオンして、二次電池５から電力を負荷である三相交流機２へ供給する。
【００５８】
したがって、直流電圧としては、二次電池５電圧とほぼ等しい電圧がインバータ回路４０に供給される。
【００５９】
次に、図２の時刻t1において、速度基準信号の大きさが所定のレベル（図２のＬ1）以上になった時に、昇降圧チョッパ回路４９の上側，下側の半導体素子４９ａ，４９ｂをスイッチング動作させて、直流電圧を昇圧させるようにインバータ回路４０を制御する。
【００６０】
例えば、三相交流機２の定格電圧をＡＣ４００Ｖとすると、直流電圧６００Ｖ程度でＰＷＭ制御する必要があるが、二次電池５電圧が３００Ｖの場合でも昇圧せずに、約５０％のＡＣ２００Ｖまで出力することができる。
【００６１】
したがって、５０％程度の速度まで昇降圧チョッパ回路４９を動作させないですむので、インバータ４の損失を低減することができる。
【００６２】
さらに、ＰＷＭ電圧波形のピーク値は５０％となるので、三相交流機２の磁気音も低減することができる。
【００６３】
上述したように、本実施の形態によるハイブリッド車用インバータシステムでは、三相交流機２が所定の速度以下の場合には、昇降圧チョッパ回路４９の昇圧チョッパ動作を停止しておくようにしているので、インバータ４の損失を低減して効率を向上することができると同時に、三相交流機２の騒音（磁気音）も低減することが可能となる。
【００６４】
（第２の実施の形態）
本実施の形態のハイブリッド車用インバータシステムの回路構成は、前記図１と同様であり、制御回路４８の有する機能が一部異なっている。
【００６５】
すなわち、制御回路４８は、
前述した三相交流機２が所定の速度以下の場合に、昇降圧チョッパ回路４９の昇圧動作を停止し、直流電圧を二次電池５電圧とほぼ等しくしてインバータ回路４０をＰＷＭ制御動作させるように制御する機能の代りに、
内燃機関１が最低速度のアイドリング運転状態で三相交流機２が運転されている場合に、昇降圧チョッパ回路４９の昇圧動作を停止し、すなわちチョッピング動作を止めて上アームの半導体素子だけを連続的に導通させることで、直流電圧を二次電池５電圧とほぼ等しくしてインバータ回路４０をＰＷＭ制御動作させるように制御する機能を有するものとしている。
【００６６】
次に、以上のように構成した本実施の形態によるハイブリッド車用インバータシステムの作用について、図３に示すタイムチャート図を用いて説明する。
【００６７】
なお、前記第１の実施の形態の作用と同一部分の作用についてはその説明を省略し、ここでは異なる部分の作用についてのみ述べる。
【００６８】
すなわち、図３に示すように、内燃機関１が最低速度の状態、内燃機関１のアイドリング運転状態時のみの間、昇圧チョッパ動作を停止しておくように制御することにより、車両が停止中のアイドリング状態時のインバータ４の損失を低減することができる。
【００６９】
さらに、ＰＷＭ制御動作するインバータ４固有の高周波磁気音も低減することができる。
【００７０】
上述したように、本実施の形態によるハイブリッド車用インバータシステムでは、内燃機関１が最低速度のアイドリング運転状態で三相交流機２が運転されている場合には、昇降圧チョッパ回路４９の昇圧チョッパ動作を停止しておくようにしているので、車両が停止中のアイドリング状態時のインバータ４の損失を低減して効率を向上することができると同時に、インバータ４固有の高周波磁気音も低減することが可能となる。
【００７１】
（第３の実施の形態）
本実施の形態のハイブリッド車用インバータシステムの回路構成は、前記図１と同様であり、制御回路４８の有する機能が一部異なっている。
【００７２】
すなわち、制御回路４８は、
前述した三相交流機２が所定の速度以下の場合に、昇降圧チョッパ回路４９の昇圧動作を停止し、直流電圧を二次電池５電圧とほぼ等しくしてインバータ回路４０をＰＷＭ制御動作させるように制御する機能の代りに、
内燃機関が最低速度のアイドリング運転状態の場合に、昇降圧チョッパの昇圧動作を停止し、インバータ回路のＰＷＭ制御周波数をアイドリング運転速度に見合った周波数に下げてＰＷＭ動作させるように制御する機能を有するものとしている。
【００７３】
次に、以上のように構成した本実施の形態によるハイブリッド車用インバータシステムの作用について、図４に示すタイムチャート図を用いて説明する。
【００７４】
なお、前記第１の実施の形態の作用と同一部分の作用についてはその説明を省略し、ここでは異なる部分の作用についてのみ述べる。
【００７５】
すなわち、図４に示すように、インバータ４のスイッチング周波数（ｐ−ＩＮＶ）を、アイドル運転状態以下の速度では一定周波数に下げておき、アイドル運転状態以上の速度になった場合には、スイッチング周波数を増加させるように制御することにより、アイドリング運転状態以下の速度でのインバータ４の損失を低減して効率を向上することができる。
【００７６】
上述したように、本実施の形態によるハイブリッド車用インバータシステムでは、内燃機関１が最低速度のアイドリング運転状態の場合には、昇降圧チョッパ回路４９の昇降圧チョッパの昇圧動作を停止し、インバータ回路４０のＰＷＭ制御周波数をアイドリング運転速度に見合った周波数に下げてＰＷＭ動作させるようにしているので、アイドリング運転状態以下の速度でのインバータ４の損失を低減して効率を向上することが可能となる。
【００７７】
（第４の実施の形態）
本実施の形態のハイブリッド車用インバータシステムの回路構成は、前記図１と同様であり、制御回路４８の有する機能が一部異なっている。
【００７８】
すなわち、制御回路４８は、
前記第１の実施の形態の機能に加えて、
インバータ回路４０のＰＷＭ制御周波数を、所定の周波数範囲で所定の周期で正弦波状に変調させる機能を有するものとしている。
【００７９】
次に、以上のように構成した本実施の形態によるハイブリッド車用インバータシステムの作用について、図５に示すタイムチャート図を用いて説明する。
【００８０】
なお、前記第１の実施の形態の作用と同一部分の作用についてはその説明を省略し、ここでは異なる部分の作用についてのみ述べる。
【００８１】
すなわち、図５に示すように、インバータ４のスイッチング周波数（ｐ−ＩＮＶ）を、ある一定周期の正弦波で可変することにより、スイッチング周波数を変化させて、三相交流機２の電磁騒音を低減することができる。
【００８２】
上述したように、本実施の形態によるハイブリッド車用インバータシステムでは、インバータ回路４０のＰＷＭ制御周波数を、所定の周波数範囲で所定の周期で正弦波状に変調させるようにしているので、スイッチング周波数を変化させて、三相交流機２の電磁騒音を低減することが可能となる。
【００８３】
（第５の実施の形態）
本実施の形態のハイブリッド車用インバータシステムの回路構成は、前記図１と同様であり、制御回路４８の有する機能が一部異なっている。
【００８４】
すなわち、制御回路４８は、
前記第１の実施の形態の機能に加えて、
インバータ回路４０のＰＷＭ制御周波数を、所定の周波数範囲で乱数的に変調させる機能を有するものとしている。
【００８５】
次に、以上のように構成した本実施の形態によるハイブリッド車用インバータシステムの作用について、図６に示すタイムチャート図を用いて説明する。
【００８６】
なお、前記第１の実施の形態の作用と同一部分の作用についてはその説明を省略し、ここでは異なる部分の作用についてのみ述べる。
【００８７】
すなわち、図６に示すように、インバータ４のスイッチング周波数（ｐ−ＩＮＶ）を、乱数により(規則性を持たせないで)可変することにより、三相交流機２の電磁騒音を低減することができる。
【００８８】
この場合、特に乱数とすることにより、前記第４の実施の形態のように一定周期で変化する場合よりも、スイッチングの変化の割合が大きくなり、より一層三相交流機２の電磁騒音を低減することができる。
【００８９】
上述したように、本実施の形態によるハイブリッド車用インバータシステムでは、インバータ回路４０のＰＷＭ制御周波数を、所定の周波数範囲で乱数的に変調させるようにしているので、スイッチング周波数を変化させて、三相交流機２の電磁騒音をより一層低減することが可能となる。
【００９０】
（第６の実施の形態）
本実施の形態のハイブリッド車用インバータシステムの回路構成は、前記第１乃至第５のいずれかの実施の形態のハイブリッド車用インバータシステムにおいて、内燃機関１の回転数を検出する回転数検出器を付加し、
さらに制御回路４８は、
前記第１乃至第５のいずれかの実施の形態の機能に加えて、
回転数検出器からの出力信号に基づいて、三相交流機２が所定の速度以下またはアイドリング運転状態であることを判別した場合に、昇降圧チョッパ回路４９の昇圧動作を停止させるように制御する機能を有するものとしている。
【００９１】
次に、以上のように構成した本実施の形態によるハイブリッド車用インバータシステムの作用について説明する。
【００９２】
なお、前記第１の実施の形態の作用と同一部分の作用についてはその説明を省略し、ここでは異なる部分の作用についてのみ述べる。
【００９３】
すなわち、内燃機関１の回転数を検出する検出器からの出力信号を制御回路４８に取り込み、三相交流機２が所定の速度以下またはアイドリング運転状態にあることを判別して、昇降圧チョッパ回路４９の昇圧動作を停止するように制御することにより、内燃機関１との精度の高いマッチングを行なうことができる。
【００９４】
上述したように、本実施の形態によるハイブリッド車用インバータシステムでは、内燃機関１の回転数を検出し、この回転数を基に三相交流機２が所定の速度以下またはアイドリング運転状態であることを判別した場合には、昇降圧チョッパ回路４９の昇圧動作を停止させるようにしているので、内燃機関１との精度の高いマッチングを行なうことが可能となる。
【００９５】
（第７の実施の形態）
本実施の形態のハイブリッド車用インバータシステムの回路構成は、前記図１と同様であり、制御回路４８の有する機能が一部異なっている。
【００９６】
すなわち、制御回路４８は、前記第４の実施の形態の機能に加えて、インバータ回路４０のＰＷＭ制御周波数を所定の周波数範囲で所定の周期で変調させる場合に、三相交流機２の速度増加に伴なって周波数範囲の幅を狭くしていくように変調する機能を有するものとしている。
【００９７】
次に、以上のように構成した本実施の形態によるハイブリッド車用インバータシステムの作用について、図７に示すタイムチャートを用いて説明する。
【００９８】
なお、前記第４の実施の形態の作用と同一部分の作用についてはその説明を省略し、ここでは異なる部分の作用についてのみ述べる。
【００９９】
すなわち、図７に示すように、内燃機関１の回転数が高くなるにしたがって、スイッチング周波数の幅（ＰＨ−ＰＬ）を狭くしていくことにより、高速回転域でのスイッチング周波数を高くして、制御の安定性を向上させることができる。
【０１００】
この場合、高速回転域では、内燃機関１音も大きいために、三相交流機２の騒音が小さくなるため、スイッチング周波数の変動幅を小さくしても特に問題はない。
【０１０１】
上述したように、本実施の形態によるハイブリッド車用インバータシステムでは、インバータ回路４０のＰＷＭ制御周波数を所定の周波数範囲で所定の周期で変調させる場合に、三相交流機２の速度増加に伴なって周波数範囲の幅を狭くしていくようにしているので、変調する高速回転域でのスイッチング周波数を高くして、制御の安定性を向上させることが可能となる。
【０１０２】
（第８の実施の形態）
本実施の形態のハイブリッド車用インバータシステムの回路構成は、前記図１と同様であり、前記内燃機関１と結合する三相交流機２として、誘導電動機、または同期電動機を用いるようにしている。
【０１０３】
次に、以上のように構成した本実施の形態によるハイブリッド車用インバータシステムにおいては、内燃機関１と結合する三相交流機２として、誘導電動機、または同期電動機を用いていることにより、三相交流機２に、誘導電動機または同期電動機を使用した場合のどちらにも対応して、前述した各実施の形態の場合と同様の作用を奏することができる。
【０１０４】
上述したように、本実施の形態によるハイブリッド車用インバータシステムでは、内燃機関１と結合する三相交流機２として、誘導電動機、または同期電動機を用いるようにしているので、三相交流機２に、誘導電動機または同期電動機を使用した場合のどちらにもスムーズに対応して、前述の効果を奏することが可能となる。
【０１０５】
（第９の実施の形態）
本実施の形態のハイブリッド車用インバータシステムの回路構成は、前記図１と同様であり、制御回路４８の有する機能が一部異なっている。
【０１０６】
すなわち、制御回路４８は、
前記第１の実施の形態の機能に加えて、
インバータ回路４０をＰＷＭ制御動作させて三相交流機２へ給電する場合に、インバータ回路４０が、力行運転、回生運転、または励磁運転のいずれかの制御を行なうように制御する機能を有するものとしている。
【０１０７】
次に、以上のように構成した本実施の形態によるハイブリッド車用インバータシステムにおいては、インバータ回路４０をＰＷＭ制御動作させて三相交流機２へ給電する場合に、インバータ回路４０は、力行運転、回生運転、または励磁運転のいずれかの制御を行なうようにしていることにより、インバータ回路４０は、力行運転、回生運転、または励磁運転のいずれかの運転モードとなり、力行運転モードではトルクアシストすることができ、回生運転モードでは充電することができ、励磁運転モードでは予備励磁によりレスポンス（応答）をよくすることができる。
【０１０８】
これにより、システム全体の運転性能を向上できるため、結果としてシステム全体の効率をより一層高めることができる。
【０１０９】
上述したように、本実施の形態によるハイブリッド車用インバータシステムでは、インバータ回路４０をＰＷＭ制御動作させて三相交流機２へ給電する場合に、インバータ回路４０は、力行運転、回生運転、または励磁運転のいずれかの制御を行なうようにしているので、インバータ回路４０は、力行運転、回生運転、または励磁運転のいずれかの運転モードとなり、システム全体の運転性能を向上できるため、結果としてシステム全体の効率をより一層高めることが可能となる。
【０１１０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のハイブリッド車用インバータシステムによれば、三相交流機が所定の速度以下の場合に、昇降圧チョッパ回路の昇圧動作を停止し、直流電圧を二次電池電圧とほぼ等しくしてインバータ回路をＰＷＭ制御動作させるように制御するか、または内燃機関が最低速度のアイドリング運転状態で三相交流機が運転されている場合に、昇降圧チョッパ回路の昇圧動作を停止し、直流電圧を二次電池電圧とほぼ等しくしてインバータ回路をＰＷＭ制御動作させるように制御するか、もしくは内燃機関が最低速度のアイドリング運転状態の場合に、昇降圧チョッパの昇圧動作を停止し、インバータ回路のＰＷＭ制御周波数をアイドリング運転速度に見合った周波数に下げてＰＷＭ動作させるように制御するようにしているので、インバータの効率向上ならびに三相交流機の騒音低減を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるハイブリッド車用インバータシステムの第１乃至第９の実施の形態を示す回路図。
【図２】本発明による第１の実施の形態のハイブリッド車用インバータシステムにおける作用を説明するためのタイムチャート図。
【図３】本発明による第２の実施の形態のハイブリッド車用インバータシステムにおける作用を説明するためのタイムチャート図。
【図４】本発明による第３の実施の形態のハイブリッド車用インバータシステムにおける作用を説明するためのタイムチャート図。
【図５】本発明による第４の実施の形態のハイブリッド車用インバータシステムにおける作用を説明するためのタイムチャート図。
【図６】本発明による第５の実施の形態のハイブリッド車用インバータシステムにおける作用を説明するためのタイムチャート図。
【図７】本発明による第７の実施の形態のハイブリッド車用インバータシステムにおける作用を説明するためのタイムチャート図。
【図８】ハイブリッド自動車の駆動部の構成例を示す概要図。
【図９】従来のハイブリッド車用インバータシステムの構成例を示す回路図。
【符号の説明】
１…内燃機関、
２…三相交流機、
３…トランスミッション、
４…インバータ、
４０…インバータ回路、
４１…半導体素子、
４２…半導体素子、
４３…半導体素子、
４４…半導体素子、
４５…半導体素子、
４６…半導体素子、
４７…直流コンデンサ、
４８…制御回路、
４９…昇降圧チョッパ回路、
４９ａ…半導体素子、
４９ｂ…半導体素子、
５…二次電池、
６…開閉器、
７…昇降圧リアクトル。
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等の内燃機関と、蓄電池等の二次電池をエネルギー源とした電気駆動とを併用したハイブリッド車に用いられるインバータシステムに係り、特にインバータの効率向上ならびに三相交流機の騒音低減を実現するようにしたハイブリッド車用インバータシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等の内燃機関を用いた自動車の排ガスによる大気汚染を改善する対策として、内燃機関の代わりに、蓄電池等の二次電池をエネルギー源として三相交流機により自動車を駆動する、いわゆる電気自動車の普及が世界的に呼びかけられてきている。
【０００３】
しかしながら、この電気自動車は、１回の燃料充填での走行距離が短く、また燃料供給設備の普及が必要である等の問題を有している。
【０００４】
そこで、最近では、このような問題を解消するために、電気駆動を併用したハイブリッド自動車が注目されてきている。
【０００５】
この種の電気駆動を併用したハイブリッド自動車では、駆動部が、内燃機関に三相交流機を直結して構成され、トランスミッションを介して車輪を駆動するようにしている。
【０００６】
また、三相交流機をインバータにより制御して、トルクアシスト、エネルギー回生、内燃機関の始動、電気制動を行ない、電源およびエネルギー源として、二次電池を使用するようにしている。
【０００７】
すなわち、発進加速時には、二次電池の蓄電エネルギーで内燃機関をトルクアシストするように、インバータにより三相交流機を制御して、内燃機関の排ガス低減を行なう。
【０００８】
また、停止制動時には、三相交流機をインバータの制御により回生運転させて、車両の慣性エネルギーを二次電池に蓄電する。
【０００９】
これにより、省エネルギーと共にエネルギー収支を保ち、排ガスの低公害化と燃費改善を実現するようにしている。
【００１０】
図８は、この種のハイブリッド自動車の駆動部の基本的な構成例を示す概要図である。
【００１１】
図８において、ハイブリッド自動車の駆動部は、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等の内燃機関１と、この内燃機関１に直結した三相交流機２とにより構成され、トランスミッション３を介して車輪を駆動するようにしている。
【００１２】
また、三相交流機２はインバータ４により制御し、トルクアシスト、エネルギー回生、内燃機関１の始動、電気制動を行ない、電源およびエネルギー源として、蓄電池等の二次電池５を使用している。
【００１３】
図９は、この種のハイブリッド車に用いられている従来のインバータシステムの構成例を示す回路図であり、図８と同一要素には同一符号を付して示している。
【００１４】
図９において、ハイブリッド車用インバータシステムは、上記内燃機関１に結合した三相交流機２と、充放電可能な蓄電池等の二次電池５と、この二次電池５の出力電圧を開閉器６を介して交流に変換し、この交流電圧を三相交流機２へ供給して駆動するインバータ４とから構成されている。
【００１５】
また、インバータ４は、複数個の半導体素子４１〜４６をブリッジ接続したインバータ回路４０と、平滑用の直流コンデンサ４７と、インバータ回路４０を制御する制御回路４８とからなっている。
【００１６】
そして、ハイブリッド車の発進加速時に、二次電池５の蓄電エネルギーで内燃機関１をトルクアシストするように、インバータ回路４０により三相交流機２を制御するようになっている。
【００１７】
ところで近年、このようなハイブリッド車用インバータシステムにおいては、システムの容量アップのニーズがあり、三相交流機２の駆動パワーの向上と回生パワーの向上とが必要になってきている。
【００１８】
従来の三相交流機２は、定格電圧がＡＣ２００Ｖ系の三相交流機であるが、容量増大に伴なって電流が増加して、三相交流機２の外形が大きくなるため、電流を増やさず容量を上げるために、電圧をＡＣ４００Ｖ系にする方法が採用されている。
【００１９】
一般に、インバータをＰＷＭ制御動作させて、三相交流機２の電流制御を行なうことが行なわれているが、ＡＣ４００Ｖを出力するためには、直流電圧を６００Ｖ程度にする必要がある。
【００２０】
しかしながら、二次電池５により６００Ｖの直流電圧を得るためには、１２Ｖバッテリを約５０個直列に接続する必要があり、車両に搭載する場合のスペースと重量が問題となる。
【００２１】
そこで、最近提案されてきている方法が、例えば“特開平６−２４５３３２号公報”に開示されているような昇圧チョッパ回路を設ける方法である。
【００２２】
かかる方法により、二次電池５電圧、すなわちバッテリの個数を増やさずに希望の直流電圧を得ることができる。
【００２３】
そして、三相交流機２の駆動パワー、回生パワーを大きくとるために、具体的には、二次電池５電圧を昇圧する機能と、直流電圧を二次電池５電圧に降圧する機能とを有する昇降圧チョッパ回路を設ける方法が有効である。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、昇降圧チョッパ回路を設けることにより、三相交流機２の駆動パワーの向上と回生パワーの向上の目的は達成することができるが、内燃機関１の最低待機運転状態、すなわちアイドリング状態時においても、昇降圧チョッパ回路の昇圧チョッパを動作させていることから、昇降圧チョッパ回路の半導体素子の損失が大きく、また直流電圧が高くなっていると、インバータ回路４０のスイッチング損失も大きく、インバータ全体の効率の低下を招いてしまうことになる。
【００２５】
また、高い電圧でインバータ回路４０をＰＷＭ制御動作させると、低い電圧でＰＷＭ制御動作させた場合に比ベて、三相交流機２損失も大きくなる。
【００２６】
さらに、インバータ回路４０のＰＷＭ制御周波数に相当する三相交流機２の磁気騒音が大きくなり、車両のエンジン音と異質な磁気音が耳障りになるという問題が発生する。
【００２７】
本発明の目的は、インバータの効率向上ならびに三相交流機の騒音低減を図ることが可能な高信頼性のハイブリッド車用インバータシステムを提供することにある。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に対応するハイブリッド車用インバータシステムは、内燃機関に結合した三相交流機と、二次電池と、前記二次電池からの出力電圧をエネルギー吸収用のリアクトルを介して所望の直流電圧へ昇圧、または直流電圧を前記二次電池電圧へ降圧する昇降圧チョッパ回路と、半導体素子をブリッジ接続してなり、前記昇降圧チョッパ回路からの出力電圧を交流に変換し、当該交流電圧を前記三相交流機へ供給して駆動するインバータ回路と、前記昇降圧チョッパ回路および前記インバータ回路を制御する制御回路とを備えて構成され、前記制御回路は、発進加速時に、前記二次電池の蓄電エネルギーで前記内燃機関をトルクアシストするように前記インバータ回路により前記三相交流機を制御し、前記三相交流機が所定の速度以下の場合に、前記昇降圧チョッパ回路の昇圧動作を停止し、直流電圧を前記二次電池電圧とほぼ等しくして前記インバータ回路をＰＷＭ制御動作させるように制御し、前記インバータ回路のＰＷＭ制御周波数を、所定の周波数範囲で所定の周期で正弦波状に変調させるようにしている。
【００４６】
以上により、インバータの効率向上ならびに三相交流機の騒音低減を図ることが可能となり、高信頼性のハイブリッド車用インバータシステムを得ることができる。
【００４７】
【発明の実施の形態】
本発明は、三相交流機が所定の速度以下の場合に、昇降圧チョッパ回路の昇圧動作を停止し、直流電圧を二次電池電圧とほぼ等しくしてインバータ回路をＰＷＭ制御動作させるように制御するか、
または、内燃機関が最低速度のアイドリング運転状態で三相交流機が運転されている場合に、昇降圧チョッパ回路の昇圧動作を停止し、直流電圧を二次電池電圧とほぼ等しくしてインバータ回路をＰＷＭ制御動作させるように制御するか、もしくは、内燃機関が最低速度のアイドリング運転状態の場合に、昇降圧チョッパの昇圧動作を停止し、インバータ回路のＰＷＭ制御周波数をアイドリング運転速度に見合った周波数に下げてＰＷＭ動作させるように制御する
ことにより、インバータの効率向上と、三相交流機の騒音低減を図ろうとするものである。
【００４８】
以下、上記のような考え方に基づく本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００４９】
（第１の実施の形態）
図１は、本実施の形態によるハイブリッド車用インバータシステムの構成例を示す回路図であり、図９と同一要素には同一符号を付して示している。
【００５０】
図１において、本実施の形態のハイブリッド車用インバータシステムは、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等の内燃機関１に結合した三相交流機２と、充放電可能な蓄電池等の二次電池５と、この二次電池５からの出力電圧を開閉器６およびエネルギー吸収用の昇降圧リアクトル７を介して所望の直流電圧へ昇圧、また直流電圧を二次電池５電圧へ降圧する昇降圧チョッパ回路４９と、昇降圧チョッパ回路４９からの出力電圧を平滑する直流コンデンサ４７と、直流コンデンサ４７により平滑された電圧を交流に変換し、この交流電圧を三相交流機２へ供給して駆動するインバータ回路４０と、昇降圧チョッパ回路４９およびインバータ回路４０を制御する制御回路４８とから構成している。
【００５１】
なお、インバータ回路４０と、直流コンデンサ４７と、制御回路４８と、昇降圧チョッパ回路４９とから、インバータ４を構成している。
【００５２】
ここで、昇降圧チョッパ回路４９は、上側，下側の複数個の半導体素子４９ａ，４９ｂを直列接続してなっている。
【００５３】
また、インバータ回路４０は、複数個の半導体素子４１〜４６をブリッジ接続してなっている。
【００５４】
さらに、制御回路４８は、
ハイブリッド車の発進加速時に、二次電池５の蓄電エネルギーで内燃機関１をトルクアシストするように、インバータ回路４０により三相交流機２を制御するように制御する機能と、
三相交流機２が所定の速度以下の場合に、昇降圧チョッパ回路４９の昇圧動作を停止し、すなわちチョッピング動作を止めて上アームの半導体素子だけを連続的に導通させることで、直流電圧を二次電池５電圧とほぼ等しくしてインバータ回路４０をＰＷＭ制御動作させるように制御する機能とを有している。
【００５５】
次に、以上のように構成した本実施の形態によるハイブリッド車用インバータシステムの作用について、図２に示すタイムチャート図を用いて説明する。
【００５６】
いま、図２の時刻toにおいて、起動指令が入力されると、開閉器６をオンし、速度基準信号にしたがって制御回路４８からインバータ回路４０の各半導体素子４１〜４６ヘゲート信号が出力され、インバータ４は、所定の出力周波数（ｆ−ＩＮＶ）で、負荷である三相交流機２を駆動する。
【００５７】
この段階では、昇降圧チョッパ回路４９は、上側の半導体素子４９ａのみオンして、二次電池５から電力を負荷である三相交流機２へ供給する。
【００５８】
したがって、直流電圧としては、二次電池５電圧とほぼ等しい電圧がインバータ回路４０に供給される。
【００５９】
次に、図２の時刻t1において、速度基準信号の大きさが所定のレベル（図２のＬ1）以上になった時に、昇降圧チョッパ回路４９の上側，下側の半導体素子４９ａ，４９ｂをスイッチング動作させて、直流電圧を昇圧させるようにインバータ回路４０を制御する。
【００６０】
例えば、三相交流機２の定格電圧をＡＣ４００Ｖとすると、直流電圧６００Ｖ程度でＰＷＭ制御する必要があるが、二次電池５電圧が３００Ｖの場合でも昇圧せずに、約５０％のＡＣ２００Ｖまで出力することができる。
【００６１】
したがって、５０％程度の速度まで昇降圧チョッパ回路４９を動作させないですむので、インバータ４の損失を低減することができる。
【００６２】
さらに、ＰＷＭ電圧波形のピーク値は５０％となるので、三相交流機２の磁気音も低減することができる。
【００６３】
上述したように、本実施の形態によるハイブリッド車用インバータシステムでは、三相交流機２が所定の速度以下の場合には、昇降圧チョッパ回路４９の昇圧チョッパ動作を停止しておくようにしているので、インバータ４の損失を低減して効率を向上することができると同時に、三相交流機２の騒音（磁気音）も低減することが可能となる。
【００６４】
（第２の実施の形態）
本実施の形態のハイブリッド車用インバータシステムの回路構成は、前記図１と同様であり、制御回路４８の有する機能が一部異なっている。
【００６５】
すなわち、制御回路４８は、
前述した三相交流機２が所定の速度以下の場合に、昇降圧チョッパ回路４９の昇圧動作を停止し、直流電圧を二次電池５電圧とほぼ等しくしてインバータ回路４０をＰＷＭ制御動作させるように制御する機能の代りに、
内燃機関１が最低速度のアイドリング運転状態で三相交流機２が運転されている場合に、昇降圧チョッパ回路４９の昇圧動作を停止し、すなわちチョッピング動作を止めて上アームの半導体素子だけを連続的に導通させることで、直流電圧を二次電池５電圧とほぼ等しくしてインバータ回路４０をＰＷＭ制御動作させるように制御する機能を有するものとしている。
【００６６】
次に、以上のように構成した本実施の形態によるハイブリッド車用インバータシステムの作用について、図３に示すタイムチャート図を用いて説明する。
【００６７】
なお、前記第１の実施の形態の作用と同一部分の作用についてはその説明を省略し、ここでは異なる部分の作用についてのみ述べる。
【００６８】
すなわち、図３に示すように、内燃機関１が最低速度の状態、内燃機関１のアイドリング運転状態時のみの間、昇圧チョッパ動作を停止しておくように制御することにより、車両が停止中のアイドリング状態時のインバータ４の損失を低減することができる。
【００６９】
さらに、ＰＷＭ制御動作するインバータ４固有の高周波磁気音も低減することができる。
【００７０】
上述したように、本実施の形態によるハイブリッド車用インバータシステムでは、内燃機関１が最低速度のアイドリング運転状態で三相交流機２が運転されている場合には、昇降圧チョッパ回路４９の昇圧チョッパ動作を停止しておくようにしているので、車両が停止中のアイドリング状態時のインバータ４の損失を低減して効率を向上することができると同時に、インバータ４固有の高周波磁気音も低減することが可能となる。
【００７１】
（第３の実施の形態）
本実施の形態のハイブリッド車用インバータシステムの回路構成は、前記図１と同様であり、制御回路４８の有する機能が一部異なっている。
【００７２】
すなわち、制御回路４８は、
前述した三相交流機２が所定の速度以下の場合に、昇降圧チョッパ回路４９の昇圧動作を停止し、直流電圧を二次電池５電圧とほぼ等しくしてインバータ回路４０をＰＷＭ制御動作させるように制御する機能の代りに、
内燃機関が最低速度のアイドリング運転状態の場合に、昇降圧チョッパの昇圧動作を停止し、インバータ回路のＰＷＭ制御周波数をアイドリング運転速度に見合った周波数に下げてＰＷＭ動作させるように制御する機能を有するものとしている。
【００７３】
次に、以上のように構成した本実施の形態によるハイブリッド車用インバータシステムの作用について、図４に示すタイムチャート図を用いて説明する。
【００７４】
なお、前記第１の実施の形態の作用と同一部分の作用についてはその説明を省略し、ここでは異なる部分の作用についてのみ述べる。
【００７５】
すなわち、図４に示すように、インバータ４のスイッチング周波数（ｐ−ＩＮＶ）を、アイドル運転状態以下の速度では一定周波数に下げておき、アイドル運転状態以上の速度になった場合には、スイッチング周波数を増加させるように制御することにより、アイドリング運転状態以下の速度でのインバータ４の損失を低減して効率を向上することができる。
【００７６】
上述したように、本実施の形態によるハイブリッド車用インバータシステムでは、内燃機関１が最低速度のアイドリング運転状態の場合には、昇降圧チョッパ回路４９の昇降圧チョッパの昇圧動作を停止し、インバータ回路４０のＰＷＭ制御周波数をアイドリング運転速度に見合った周波数に下げてＰＷＭ動作させるようにしているので、アイドリング運転状態以下の速度でのインバータ４の損失を低減して効率を向上することが可能となる。
【００７７】
（第４の実施の形態）
本実施の形態のハイブリッド車用インバータシステムの回路構成は、前記図１と同様であり、制御回路４８の有する機能が一部異なっている。
【００７８】
すなわち、制御回路４８は、
前記第１の実施の形態の機能に加えて、
インバータ回路４０のＰＷＭ制御周波数を、所定の周波数範囲で所定の周期で正弦波状に変調させる機能を有するものとしている。
【００７９】
次に、以上のように構成した本実施の形態によるハイブリッド車用インバータシステムの作用について、図５に示すタイムチャート図を用いて説明する。
【００８０】
なお、前記第１の実施の形態の作用と同一部分の作用についてはその説明を省略し、ここでは異なる部分の作用についてのみ述べる。
【００８１】
すなわち、図５に示すように、インバータ４のスイッチング周波数（ｐ−ＩＮＶ）を、ある一定周期の正弦波で可変することにより、スイッチング周波数を変化させて、三相交流機２の電磁騒音を低減することができる。
【００８２】
上述したように、本実施の形態によるハイブリッド車用インバータシステムでは、インバータ回路４０のＰＷＭ制御周波数を、所定の周波数範囲で所定の周期で正弦波状に変調させるようにしているので、スイッチング周波数を変化させて、三相交流機２の電磁騒音を低減することが可能となる。
【００８３】
（第５の実施の形態）
本実施の形態のハイブリッド車用インバータシステムの回路構成は、前記図１と同様であり、制御回路４８の有する機能が一部異なっている。
【００８４】
すなわち、制御回路４８は、
前記第１の実施の形態の機能に加えて、
インバータ回路４０のＰＷＭ制御周波数を、所定の周波数範囲で乱数的に変調させる機能を有するものとしている。
【００８５】
次に、以上のように構成した本実施の形態によるハイブリッド車用インバータシステムの作用について、図６に示すタイムチャート図を用いて説明する。
【００８６】
なお、前記第１の実施の形態の作用と同一部分の作用についてはその説明を省略し、ここでは異なる部分の作用についてのみ述べる。
【００８７】
すなわち、図６に示すように、インバータ４のスイッチング周波数（ｐ−ＩＮＶ）を、乱数により(規則性を持たせないで)可変することにより、三相交流機２の電磁騒音を低減することができる。
【００８８】
この場合、特に乱数とすることにより、前記第４の実施の形態のように一定周期で変化する場合よりも、スイッチングの変化の割合が大きくなり、より一層三相交流機２の電磁騒音を低減することができる。
【００８９】
上述したように、本実施の形態によるハイブリッド車用インバータシステムでは、インバータ回路４０のＰＷＭ制御周波数を、所定の周波数範囲で乱数的に変調させるようにしているので、スイッチング周波数を変化させて、三相交流機２の電磁騒音をより一層低減することが可能となる。
【００９０】
（第６の実施の形態）
本実施の形態のハイブリッド車用インバータシステムの回路構成は、前記第１乃至第５のいずれかの実施の形態のハイブリッド車用インバータシステムにおいて、内燃機関１の回転数を検出する回転数検出器を付加し、
さらに制御回路４８は、
前記第１乃至第５のいずれかの実施の形態の機能に加えて、
回転数検出器からの出力信号に基づいて、三相交流機２が所定の速度以下またはアイドリング運転状態であることを判別した場合に、昇降圧チョッパ回路４９の昇圧動作を停止させるように制御する機能を有するものとしている。
【００９１】
次に、以上のように構成した本実施の形態によるハイブリッド車用インバータシステムの作用について説明する。
【００９２】
なお、前記第１の実施の形態の作用と同一部分の作用についてはその説明を省略し、ここでは異なる部分の作用についてのみ述べる。
【００９３】
すなわち、内燃機関１の回転数を検出する検出器からの出力信号を制御回路４８に取り込み、三相交流機２が所定の速度以下またはアイドリング運転状態にあることを判別して、昇降圧チョッパ回路４９の昇圧動作を停止するように制御することにより、内燃機関１との精度の高いマッチングを行なうことができる。
【００９４】
上述したように、本実施の形態によるハイブリッド車用インバータシステムでは、内燃機関１の回転数を検出し、この回転数を基に三相交流機２が所定の速度以下またはアイドリング運転状態であることを判別した場合には、昇降圧チョッパ回路４９の昇圧動作を停止させるようにしているので、内燃機関１との精度の高いマッチングを行なうことが可能となる。
【００９５】
（第７の実施の形態）
本実施の形態のハイブリッド車用インバータシステムの回路構成は、前記図１と同様であり、制御回路４８の有する機能が一部異なっている。
【００９６】
すなわち、制御回路４８は、前記第４の実施の形態の機能に加えて、インバータ回路４０のＰＷＭ制御周波数を所定の周波数範囲で所定の周期で変調させる場合に、三相交流機２の速度増加に伴なって周波数範囲の幅を狭くしていくように変調する機能を有するものとしている。
【００９７】
次に、以上のように構成した本実施の形態によるハイブリッド車用インバータシステムの作用について、図７に示すタイムチャートを用いて説明する。
【００９８】
なお、前記第４の実施の形態の作用と同一部分の作用についてはその説明を省略し、ここでは異なる部分の作用についてのみ述べる。
【００９９】
すなわち、図７に示すように、内燃機関１の回転数が高くなるにしたがって、スイッチング周波数の幅（ＰＨ−ＰＬ）を狭くしていくことにより、高速回転域でのスイッチング周波数を高くして、制御の安定性を向上させることができる。
【０１００】
この場合、高速回転域では、内燃機関１音も大きいために、三相交流機２の騒音が小さくなるため、スイッチング周波数の変動幅を小さくしても特に問題はない。
【０１０１】
上述したように、本実施の形態によるハイブリッド車用インバータシステムでは、インバータ回路４０のＰＷＭ制御周波数を所定の周波数範囲で所定の周期で変調させる場合に、三相交流機２の速度増加に伴なって周波数範囲の幅を狭くしていくようにしているので、変調する高速回転域でのスイッチング周波数を高くして、制御の安定性を向上させることが可能となる。
【０１０２】
（第８の実施の形態）
本実施の形態のハイブリッド車用インバータシステムの回路構成は、前記図１と同様であり、前記内燃機関１と結合する三相交流機２として、誘導電動機、または同期電動機を用いるようにしている。
【０１０３】
次に、以上のように構成した本実施の形態によるハイブリッド車用インバータシステムにおいては、内燃機関１と結合する三相交流機２として、誘導電動機、または同期電動機を用いていることにより、三相交流機２に、誘導電動機または同期電動機を使用した場合のどちらにも対応して、前述した各実施の形態の場合と同様の作用を奏することができる。
【０１０４】
上述したように、本実施の形態によるハイブリッド車用インバータシステムでは、内燃機関１と結合する三相交流機２として、誘導電動機、または同期電動機を用いるようにしているので、三相交流機２に、誘導電動機または同期電動機を使用した場合のどちらにもスムーズに対応して、前述の効果を奏することが可能となる。
【０１０５】
（第９の実施の形態）
本実施の形態のハイブリッド車用インバータシステムの回路構成は、前記図１と同様であり、制御回路４８の有する機能が一部異なっている。
【０１０６】
すなわち、制御回路４８は、
前記第１の実施の形態の機能に加えて、
インバータ回路４０をＰＷＭ制御動作させて三相交流機２へ給電する場合に、インバータ回路４０が、力行運転、回生運転、または励磁運転のいずれかの制御を行なうように制御する機能を有するものとしている。
【０１０７】
次に、以上のように構成した本実施の形態によるハイブリッド車用インバータシステムにおいては、インバータ回路４０をＰＷＭ制御動作させて三相交流機２へ給電する場合に、インバータ回路４０は、力行運転、回生運転、または励磁運転のいずれかの制御を行なうようにしていることにより、インバータ回路４０は、力行運転、回生運転、または励磁運転のいずれかの運転モードとなり、力行運転モードではトルクアシストすることができ、回生運転モードでは充電することができ、励磁運転モードでは予備励磁によりレスポンス（応答）をよくすることができる。
【０１０８】
これにより、システム全体の運転性能を向上できるため、結果としてシステム全体の効率をより一層高めることができる。
【０１０９】
上述したように、本実施の形態によるハイブリッド車用インバータシステムでは、インバータ回路４０をＰＷＭ制御動作させて三相交流機２へ給電する場合に、インバータ回路４０は、力行運転、回生運転、または励磁運転のいずれかの制御を行なうようにしているので、インバータ回路４０は、力行運転、回生運転、または励磁運転のいずれかの運転モードとなり、システム全体の運転性能を向上できるため、結果としてシステム全体の効率をより一層高めることが可能となる。
【０１１０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のハイブリッド車用インバータシステムによれば、三相交流機が所定の速度以下の場合に、昇降圧チョッパ回路の昇圧動作を停止し、直流電圧を二次電池電圧とほぼ等しくしてインバータ回路をＰＷＭ制御動作させるように制御するか、または内燃機関が最低速度のアイドリング運転状態で三相交流機が運転されている場合に、昇降圧チョッパ回路の昇圧動作を停止し、直流電圧を二次電池電圧とほぼ等しくしてインバータ回路をＰＷＭ制御動作させるように制御するか、もしくは内燃機関が最低速度のアイドリング運転状態の場合に、昇降圧チョッパの昇圧動作を停止し、インバータ回路のＰＷＭ制御周波数をアイドリング運転速度に見合った周波数に下げてＰＷＭ動作させるように制御するようにしているので、インバータの効率向上ならびに三相交流機の騒音低減を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるハイブリッド車用インバータシステムの第１乃至第９の実施の形態を示す回路図。
【図２】本発明による第１の実施の形態のハイブリッド車用インバータシステムにおける作用を説明するためのタイムチャート図。
【図３】本発明による第２の実施の形態のハイブリッド車用インバータシステムにおける作用を説明するためのタイムチャート図。
【図４】本発明による第３の実施の形態のハイブリッド車用インバータシステムにおける作用を説明するためのタイムチャート図。
【図５】本発明による第４の実施の形態のハイブリッド車用インバータシステムにおける作用を説明するためのタイムチャート図。
【図６】本発明による第５の実施の形態のハイブリッド車用インバータシステムにおける作用を説明するためのタイムチャート図。
【図７】本発明による第７の実施の形態のハイブリッド車用インバータシステムにおける作用を説明するためのタイムチャート図。
【図８】ハイブリッド自動車の駆動部の構成例を示す概要図。
【図９】従来のハイブリッド車用インバータシステムの構成例を示す回路図。
【符号の説明】
１…内燃機関、
２…三相交流機、
３…トランスミッション、
４…インバータ、
４０…インバータ回路、
４１…半導体素子、
４２…半導体素子、
４３…半導体素子、
４４…半導体素子、
４５…半導体素子、
４６…半導体素子、
４７…直流コンデンサ、
４８…制御回路、
４９…昇降圧チョッパ回路、
４９ａ…半導体素子、
４９ｂ…半導体素子、
５…二次電池、
６…開閉器、
７…昇降圧リアクトル。
Claims (5)
- 内燃機関に結合した三相交流機と、
二次電池と、
前記二次電池からの出力電圧をエネルギー吸収用のリアクトルを介して所望の直流電圧へ昇圧、または直流電圧を前記二次電池電圧へ降圧する昇降圧チョッパ回路と、
半導体素子をブリッジ接続してなり、前記昇降圧チョッパ回路からの出力電圧を交流に変換し、当該交流電圧を前記三相交流機へ供給して駆動するインバータ回路と、
前記昇降圧チョッパ回路および前記インバータ回路を制御する制御回路とを備えて構成され、
前記制御回路は、
発進加速時に、前記二次電池の蓄電エネルギーで前記内燃機関をトルクアシストするように前記インバータ回路により前記三相交流機を制御し、
前記三相交流機が所定の速度以下の場合に、前記昇降圧チョッパ回路の昇圧動作を停止し、直流電圧を前記二次電池電圧とほぼ等しくして前記インバータ回路をＰＷＭ制御動作させるように制御し、
前記インバータ回路のＰＷＭ制御周波数を、所定の周波数範囲で所定の周期で正弦波状に変調させるようにしたことを特徴とするハイブリッド車用インバータシステム。 - 前記請求項１に記載のハイブリッド車用インバータシステムにおいて、
前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段を付加し、
前記制御回路は、前記回転数検出手段からの出力信号に基づいて、前記三相交流機が所定の速度以下またはアイドリング運転状態であることを判別した場合に、前記昇降圧チョッパ回路の昇圧動作を停止させるようにしたことを特徴とするハイブリッド車用インバータシステム。 - 前記請求項１に記載のハイブリッド車用インバータシステムにおいて、
前記インバータ回路のＰＷＭ制御周波数を所定の周波数範囲で変調させる場合に、前記三相交流機の速度増加に伴なって前記周波数範囲の幅を狭くしていくように変調することを特徴とするハイブリッド車用インバータシステム。 - 前記請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のハイブリッド車用インバータシステムにおいて、
前記三相交流機は、誘導電動機、または同期電動機を用いたことを特徴とするハイブリッド車用インバータシステム。 - 前記請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のハイブリッド車用インバータシステムにおいて、
前記制御回路は、前記インバータ回路をＰＷＭ制御動作させて前記三相交流機へ給電する場合に、前記インバータ回路が、力行運転、回生運転、または励磁運転のいずれかの制御を行なうように制御することを特徴とするハイブリッド車用インバータシステム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000361636A JP4157270B2 (ja) | 2000-11-28 | 2000-11-28 | ハイブリッド車用インバータシステム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000361636A JP4157270B2 (ja) | 2000-11-28 | 2000-11-28 | ハイブリッド車用インバータシステム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002171606A JP2002171606A (ja) | 2002-06-14 |
| JP4157270B2 true JP4157270B2 (ja) | 2008-10-01 |
Family
ID=18833038
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000361636A Expired - Lifetime JP4157270B2 (ja) | 2000-11-28 | 2000-11-28 | ハイブリッド車用インバータシステム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4157270B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103003090A (zh) * | 2010-07-14 | 2013-03-27 | 丰田自动车株式会社 | 车辆的控制装置 |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004194475A (ja) * | 2002-12-13 | 2004-07-08 | Toyota Motor Corp | インバータ装置 |
| CN100403635C (zh) | 2002-12-16 | 2008-07-16 | 三菱电机株式会社 | 汽车用电力装置 |
| JP2004236424A (ja) | 2003-01-30 | 2004-08-19 | Toyota Motor Corp | 動力出力装置、モータ駆動方法およびモータの駆動制御をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体 |
| US7279855B2 (en) | 2003-04-04 | 2007-10-09 | Hitachi, Ltd. | Electric drive device for vehicle and hybrid engine/motor-type four wheel drive device |
| US7183740B2 (en) | 2003-06-05 | 2007-02-27 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Motor drive apparatus, vehicle having the same mounted therein, and computer readable storage medium having a program stored therein to cause computer to control voltage conversion |
| JP4220851B2 (ja) | 2003-07-31 | 2009-02-04 | トヨタ自動車株式会社 | 電圧変換装置および電圧変換装置における電圧変換の制御をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体 |
| JP4438417B2 (ja) | 2004-01-13 | 2010-03-24 | トヨタ自動車株式会社 | 交流電圧発生装置および動力出力装置 |
| JP4679891B2 (ja) | 2004-11-30 | 2011-05-11 | トヨタ自動車株式会社 | 交流電圧発生装置および動力出力装置 |
| JP4738080B2 (ja) * | 2005-07-20 | 2011-08-03 | 株式会社東芝 | 鉄道車両駆動制御装置 |
| JP2007159214A (ja) * | 2005-12-02 | 2007-06-21 | Toyota Motor Corp | 電気自動車 |
| WO2008099884A1 (ja) | 2007-02-16 | 2008-08-21 | Komatsu Ltd. | 電圧制御装置および電圧制御方法 |
| KR101143367B1 (ko) | 2010-01-06 | 2012-05-18 | 이경산전 주식회사 | Ｋｔｘ 고속전철 추진제어시스템의 여자초퍼장치 설계방법 |
| WO2011148485A1 (ja) * | 2010-05-27 | 2011-12-01 | トヨタ自動車株式会社 | 電動機の制御装置および制御方法 |
| WO2015011810A1 (ja) * | 2013-07-24 | 2015-01-29 | 株式会社小松製作所 | ハイブリッド作業機械 |
| JP7179492B2 (ja) * | 2018-05-25 | 2022-11-29 | 三菱重工業株式会社 | 過給システム |
-
2000
- 2000-11-28 JP JP2000361636A patent/JP4157270B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103003090A (zh) * | 2010-07-14 | 2013-03-27 | 丰田自动车株式会社 | 车辆的控制装置 |
| CN103003090B (zh) * | 2010-07-14 | 2014-06-11 | 丰田自动车株式会社 | 车辆的控制装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002171606A (ja) | 2002-06-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4157270B2 (ja) | ハイブリッド車用インバータシステム | |
| JP4396644B2 (ja) | 内燃機関の始動制御装置 | |
| JP4460708B2 (ja) | エンジンのスタータと発電機とを兼用した永久磁石モータの制御装置 | |
| JP5423898B2 (ja) | 電動車両およびその制御方法 | |
| JP3928559B2 (ja) | 電圧変換装置、故障処理をコンピュータに実行させるプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体および故障処理方法 | |
| EP2692603B1 (en) | Vehicle, engine control method, and engine control device | |
| JP4236870B2 (ja) | 車両用回転電機の制御装置および制御法 | |
| US7869233B2 (en) | Voltage conversion device and computer-readable recording medium having program recorded thereon for computer to control voltage conversion by voltage conversion device | |
| US20030117113A1 (en) | Hybrid vehicle and control method therefor | |
| JP5392421B2 (ja) | 車両、車両の制御方法および車両の制御装置 | |
| JP2008520485A (ja) | ハイブリッド自動車及びハイブリッド自動車の動作制御法 | |
| JP6937708B2 (ja) | モータ制御装置およびそれを用いる電動車両システム | |
| WO2012104984A1 (ja) | 車両、車両の制御方法および車両の制御装置 | |
| CN107947673B (zh) | 用于开关磁阻马达的控制装置 | |
| JP3047621B2 (ja) | ハイブリッド車のエンジン駆動発電機の制御装置 | |
| JP3892528B2 (ja) | ハイブリッド電気自動車の補助電源バッテリ充電制御装置 | |
| JP2973657B2 (ja) | シリーズハイブリッド車における電力配分装置 | |
| JP4142879B2 (ja) | 電力変換装置 | |
| JP2004208409A (ja) | 車両用動力制御装置 | |
| JP3047670B2 (ja) | 電気自動車用エンジン駆動発電機の制御装置 | |
| JPH09238403A (ja) | ハイブリッドエンジン | |
| US20040070363A1 (en) | Integrated induction starter/generator system with hybrid control for high speed generation and idle speed smoothing | |
| JP2004088951A (ja) | ハイブリッド車用インバータシステム | |
| JP2004048922A (ja) | 多相モータ駆動用インバータシステムおよびその制御方法 | |
| JPH08182395A (ja) | 三相交流機の発電電圧制御装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050720 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080111 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080122 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080314 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080415 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080612 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080708 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080711 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110718 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4157270 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120718 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130718 Year of fee payment: 5 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |