JP2008005659A - 電動車両 - Google Patents

Abstract

【課題】車両外部の電源または電気負荷と車両に搭載された蓄電装置との間で電力を授受する際にインバータが発生するノイズに配慮した電動車両を提供する。
【解決手段】インバータ１０，２０は、充放電モード時、電力ラインＡＣＬ１，ＡＣＬ２を介して中性点Ｎ１，Ｎ２に電気的に接続される商用電源９２と蓄電装置Ｂとの間で電力変換を行なう。ＥＣＵ３０は、充放電モード時、インバータ１０，２０のキャリア周波数を走行モード時よりも高い周波数に設定する。また、駆動回路４０は、充放電モード時、走行モード時よりも大きいゲート抵抗を用いてインバータ１０，２０を駆動する。
【選択図】図１

Description

この発明は、電動車両に関し、特に、蓄電装置と車両外部の電源または電気負荷との間で電力を授受可能な電動車両に関する。

特許第２６９５０８３号公報（特許文献１）は、車両外部の交流電源と車載直流電源との間で電力を授受可能なモータ駆動装置を開示する。このモータ駆動装置は、蓄電池と、インバータＩＡ，ＩＢと、誘導電動機ＭＡ，ＭＢと、制御ユニットとを備える。誘導電動機ＭＡ，ＭＢは、Ｙ結線された巻線ＣＡ，ＣＢをそれぞれ含む。巻線ＣＡ，ＣＢの中性点ＮＡ，ＮＢには、ＥＭＩフィルターを介して入力／出力ポートが接続される。インバータＩＡ，ＩＢは、それぞれ誘導電動機ＭＡ，ＭＢに対応して設けられ、それぞれ巻線ＣＡ，ＣＢに接続される。インバータＩＡ，ＩＢは、蓄電池に並列に接続される。

このモータ駆動装置においては、再充電モード時、入力／出力ポートに接続される単相電源から巻線ＣＡ，ＣＢの中性点ＮＡ，ＮＢ間に与えられる交流電力を直流電力に変換して蓄電池を充電することができる。また、中性点ＮＡ，ＮＢ間に正弦波の調整された交流電力を発生し、その発生した交流電力を入力／出力ポートに接続される外部装置へ出力することができる（特許文献１参照）。
特許第２６９５０８３号公報 特開２００４−４８８４４号公報 特開２００５−１８４９７９号公報

インバータに含まれるスイッチング素子のオン／オフ動作によってインバータからは電磁騒音が発生する。ここで、車両の走行中であれば、インバータからの電磁騒音はその他の騒音（走行音など）にかき消される場合が多く、通常は大きな騒音問題にならない。

しかしながら、上記の特許第２６９５０８３号公報に開示されるモータ駆動装置のようにモータ駆動用のインバータを用いて車両外部の電源または電気負荷と車載蓄電装置との間で電力の授受が可能な場合、そのような電力授受は車両の停止時に行なわれ、特に、外部電源からの蓄電装置の充電は車両不使用時の夜間に行なわれることが想定される。したがって、そのような電力授受時においては、インバータからの電磁騒音が大きな問題となり得るところ、上記公報では、そのような問題については検討されていない。

また、モータ駆動用のインバータを用いて車両外部の電源または電気負荷と車載蓄電装置との間で電力の授受を行なう場合には、インバータに含まれるスイッチング素子のオン／オフ動作に応じて発生するサージ電圧が外部電源または外部負荷に与える影響が懸念される。上記の特許第２６９５０８３号公報に開示されるモータ駆動装置では、ＥＭＩフィルターが備えられているが、その分だけコストが増加する。

そこで、この発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、車両外部の電源または電気負荷と車両に搭載された蓄電装置との間で電力を授受する際にインバータが発生するノイズに配慮した電動車両を提供することである。

この発明によれば、電動車両は、回転電機と、回転電機を駆動可能なインバータ装置と、インバータ装置と電力を授受する蓄電装置と、回転電機を駆動する第１の動作モード（走行モード）およびインバータ装置を用いて車両外部の電源または電気負荷と蓄電装置との間で電力を授受する第２の動作モード（充放電モード）のいずれかでインバータ装置が動作するようにインバータ装置を制御する制御装置とを備える。制御装置は、インバータ装置が第２の動作モードで動作するようにインバータ装置を制御するとき、インバータ装置から発生する所定のノイズが第１の動作モード時よりも低減するようにインバータ装置を制御する。

好ましくは、所定のノイズは、騒音ノイズである。制御装置は、第２の動作モード時、インバータ装置のキャリア周波数が第１の動作モード時に対して非可聴域へ近づく方向にキャリア周波数を変更する。

さらに好ましくは、第２の周波数は、非可聴域帯に含まれる。
好ましくは、制御装置は、第１の動作モード時、キャリア周波数を第１の周波数に設定し、第２の動作モード時、第１の周波数よりも高い第２の周波数にキャリア周波数を設定する。

好ましくは、制御装置は、第２の動作モード時、予め設定された夜間時刻帯にのみキャリア周波数を変更する。

好ましくは、電動車両は、車両周囲の騒音レベルを検出する騒音センサをさらに備える。制御装置は、第２の動作モード時、騒音センサによって検出される騒音レベルが規定値よりも低い場合にのみキャリア周波数を変更する。

好ましくは、電動車両は、キャリア周波数の変更の禁止を利用者が指示可能な指示入力部をさらに備える。制御装置は、指示入力部によってキャリア周波数の変更を禁止されているとき、キャリア周波数を変更するのを中止する。

また、好ましくは、所定のノイズは、インバータ装置に含まれるスイッチング素子のオン／オフ動作に伴ない発生するサージ電圧による電源または電気負荷へのノイズである。制御装置は、第２の動作モード時、スイッチング素子のスイッチング速度を第１の動作モード時よりも低下させる。

さらに好ましくは、電動車両は、制御装置から与えられる指令に従ってスイッチング素子を駆動する駆動回路をさらに備える。駆動回路は、第１の動作モード時に用いられる第１のゲート抵抗と、第２の動作モード時に用いられ、第２のゲート抵抗よりも抵抗値が大きい第２のゲート抵抗とを含む。

好ましくは、回転電機は、星形結線された第１の多相巻線を固定子巻線として含む。当該電動車両は、星形結線された第２の多相巻線を固定子巻線として含むもう１つの回転電機と、第１の多相巻線の第１の中性点および第２の多相巻線の第２の中性点と電源または電気負荷との間で電力を授受可能なように構成された接続装置とをさらに備える。インバータ装置は、回転電機を駆動可能な第１のインバータと、もう１つの回転電機を駆動可能な第２のインバータとを含む。制御装置は、第２の動作モード時、接続装置によって第１および第２の中性点に接続された電源または電気負荷と蓄電装置との間で電力を授受するように第１および第２のインバータを制御する。

この発明においては、インバータ装置は、回転電機を駆動する第１の動作モードおよびインバータ装置を用いて車両外部の電源または電気負荷と蓄電装置との間で電力を授受する第２の動作モードのいずれかで動作する。そして、制御装置は、第２の動作モード時、インバータ装置から発生する所定のノイズが第１の動作モード時よりも低減するようにインバータ装置を制御するので、車両外部の電源または電気負荷と蓄電装置との間で電力の授受が行なわれるとき、インバータ装置から発生する所定のノイズが抑制される。

したがって、この発明によれば、車両外部の電源または電気負荷と蓄電装置との間で電力の授受が行なわれる際の電磁騒音やサージ電圧による電源または電気負荷への影響を抑えることができる。

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。

［実施の形態１］
図１は、この発明による電動車両の一例として示されるハイブリッド車両の全体ブロック図である。図１を参照して、このハイブリッド車両１００は、エンジン４と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、動力分割機構３と、車輪２とを備える。また、ハイブリッド車両１００は、蓄電装置Ｂと、インバータ１０，２０と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３０と、駆動回路４０と、ＡＣスイッチ５０とをさらに備える。

さらに、ハイブリッド車両１００は、電源ラインＰＬと、接地ラインＧＬと、コンデンサＣと、Ｕ相ラインＵＬ１，ＵＬ２と、Ｖ相ラインＶＬ１，ＶＬ２と、Ｗ相ラインＷＬ１，ＷＬ２と、電圧センサ８０と、電流センサ８２，８４と、回転角センサ８６，８８とをさらに備える。また、さらに、ハイブリッド車両１００は、電力ラインＡＣＬ１，ＡＣＬ２と、コネクタ７０とをさらに備える。

このハイブリッド車両１００は、エンジン４およびモータジェネレータＭＧ２を動力源として走行する。動力分割機構３は、エンジン４とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２とに結合されてこれらの間で動力を分配する。たとえば、動力分割機構３としては、サンギヤ、プラネタリキャリヤおよびリングギヤの３つの回転軸を有する遊星歯車機構を用いることができる。この３つの回転軸がエンジン４およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各回転軸にそれぞれ接続される。たとえば、モータジェネレータＭＧ１のロータを中空としてその中心にエンジン４のクランク軸を通すことで動力分割機構３にエンジン４とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２とを機械的に接続することができる。

なお、モータジェネレータＭＧ２の回転軸は、図示されない減速ギヤや作動ギヤによって車輪２に結合されている。また、動力分割機構３の内部にモータジェネレータＭＧ２の回転軸に対する減速機をさらに組込んでもよい。

そして、モータジェネレータＭＧ１は、エンジン４によって駆動される発電機として動作し、かつ、エンジン４の始動を行ない得る電動機として動作するものとしてハイブリッド車両１００に組込まれ、モータジェネレータＭＧ２は、車輪２を駆動する電動機としてハイブリッド車両１００に組込まれる。

また、このハイブリッド車両１００は、後ほど詳しく説明するように、コネクタ９４によってコネクタ７０に接続される商用電源９２と電力を授受することができる。

蓄電装置Ｂの正極および負極は、それぞれ電源ラインＰＬおよび接地ラインＧＬに接続される。コンデンサＣは、電源ラインＰＬと接地ラインＧＬとの間に接続される。インバータ１０は、Ｕ相アーム１２、Ｖ相アーム１４およびＷ相アーム１６を含む。Ｕ相アーム１２、Ｖ相アーム１４およびＷ相アーム１６は、電源ラインＰＬと接地ラインＧＬとの間に並列に接続される。Ｕ相アーム１２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１４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１６は、直列に接続されたパワートランジスタＱ１５，Ｑ１６からなる。パワートランジスタＱ１１〜Ｑ１６には、それぞれダイオードＤ１１〜Ｄ１６が逆並列に接続される。

なお、上記のパワートランジスタとして、たとえばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を用いることができる。また、パワートランジスタに代えてパワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor）等の電力スイッチング素子を用いてもよい。

モータジェネレータＭＧ１は、３相コイル５をステータコイルとして含む。３相コイル５を形成するＵ相コイルＵ１、Ｖ相コイルＶ１およびＷ相コイルＷ１の一端は、互いに接続されて中性点Ｎ１を形成し、Ｕ相コイルＵ１、Ｖ相コイルＶ１およびＷ相コイルＷ１の他端は、インバータ１０のＵ相アーム１２、Ｖ相アーム１４およびＷ相アーム１６の各々における上下アームの接続ノードにそれぞれ接続される。

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。モータジェネレータＭＧ２は、３相コイル６をステータコイルとして含む。インバータ２０およびモータジェネレータＭＧ２の構成は、それぞれインバータ１０およびモータジェネレータＭＧ１と同様である。

３相コイル５の中性点Ｎ１には、電力ラインＡＣＬ１の一端が接続され、電力ラインＡＣＬ１の他端は、コネクタ７０に接続される。また、３相コイル６の中性点Ｎ２には、電力ラインＡＣＬ２の一端が接続され、電力ラインＡＣＬ２の他端は、コネクタ７０に接続される。

蓄電装置Ｂは、充放電可能な直流電源であり、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成る。蓄電装置Ｂは、インバータ１０／２０へ電力を供給し、また、インバータ１０および／または２０によって充電される。なお、蓄電装置Ｂとして、大容量のキャパシタを用いてもよい。

コンデンサＣは、電源ラインＰＬと接地ラインＧＬとの間の電圧変動を平滑化する。電圧センサ８０は、コンデンサＣの端子間電圧、すなわち接地ラインＧＬに対する電源ラインＰＬの電圧ＶＤＣを検出し、その検出した電圧ＶＤＣをＥＣＵ３０へ出力する。

インバータ１０は、駆動回路４０からの駆動信号ＤＲ１に基づいて、蓄電装置Ｂからの直流電圧を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１０は、エンジン４の動力を受けてモータジェネレータＭＧ１が発電した３相交流電圧を駆動回路４０からの駆動信号ＤＲ１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ＰＬへ出力する。

インバータ２０は、駆動回路４０からの駆動信号ＤＲ２に基づいて、蓄電装置Ｂからの直流電圧を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２０は、車両の回生制動時、車輪２からの回転力を受けてモータジェネレータＭＧ２が発電した３相交流電圧を駆動回路４０からの駆動信号ＤＲ２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ＰＬへ出力する。

ここで、コネクタ９４によってコネクタ７０に接続された商用電源９２から電力ラインＡＣＬ１，ＡＣＬ２を介して中性点Ｎ１，Ｎ２に交流電力が与えられると、インバータ１０，２０は、中性点Ｎ１，Ｎ２から入力される交流電力を直流電力に変換して電源ラインＰＬへ出力し、蓄電装置Ｂを充電する。また、コネクタ９４によってコネクタ７０に接続された商用電源９２への給電が要求されると、インバータ１０，２０は、中性点Ｎ１，Ｎ２間に商用交流電圧を発生させ、中性点Ｎ１，Ｎ２から電力ラインＡＣＬ１，ＡＣＬ２を介して商用電源９２へ電力が出力される。

モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各々は、３相交流回転電機であり、たとえば３相交流同期電動発電機から成る。モータジェネレータＭＧ１は、インバータ１０によって回生駆動され、エンジン４の動力を用いて発電した３相交流電圧をインバータ１０へ出力する。また、モータジェネレータＭＧ１は、エンジン４の始動時、インバータ１０によって力行駆動され、エンジン４をクランキングする。モータジェネレータＭＧ２は、インバータ２０によって力行駆動され、車輪２を駆動するための駆動力を発生する。また、モータジェネレータＭＧ２は、車両の回生制動時、インバータ２０によって回生駆動され、車輪２から受ける回転力を用いて発電した３相交流電圧をインバータ２０へ出力する。

電流センサ８２は、モータジェネレータＭＧ１の各相コイルに流れるモータ電流Ｉ１を検出してＥＣＵ３０へ出力する。回転角センサ８６は、モータジェネレータＭＧ１のロータの回転角θ１を検出してＥＣＵ３０へ出力する。電流センサ８４は、モータジェネレータＭＧ２の各相コイルに流れるモータ電流Ｉ２を検出してＥＣＵ３０へ出力する。回転角センサ８８は、モータジェネレータＭＧ２のロータの回転角θ２を検出してＥＣＵ３０へ出力する。

ＥＣＵ３０は、インバータ１０，２０をそれぞれ制御するための信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２を生成し、その生成した信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２を駆動回路４０へ出力する。

ここで、商用電源９２のコネクタ９４がコネクタ７０に接続され、ＡＣスイッチ５０からの充電要求信号ＣＨＧに基づいて商用電源９２から蓄電装置Ｂの充電が要求されているとき、ＥＣＵ３０は、中性点Ｎ１，Ｎ２に与えられる商用電源９２からの交流電力を直流電力に変換して蓄電装置Ｂを充電するようにインバータ１０，２０を制御する。

また、商用電源９２のコネクタ９４がコネクタ７０に接続され、ＡＣスイッチ５０からの給電要求信号ＳＵＰに基づいて蓄電装置Ｂから商用電源９２への給電が要求されているとき、ＥＣＵ３０は、蓄電装置Ｂからの直流電力を交流電力に変換して中性点Ｎ１，Ｎ２から商用電源９２へ出力するようにインバータ１０，２０を制御する。

駆動回路４０は、信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２をＥＣＵ３０から受ける。そして、駆動回路４０は、信号ＰＷＩ１に基づいて、インバータ１０のパワートランジスタＱ１１〜Ｑ１６を実際にオン／オフさせるための駆動信号ＤＲ１を生成し、その生成した駆動信号ＤＲ１をパワートランジスタＱ１１〜Ｑ１６のゲート電極へ出力する。また、駆動回路４０は、信号ＰＷＩ２に基づいて、インバータ２０のパワートランジスタＱ２１〜Ｑ２６を実際にオン／オフさせるための駆動信号ＤＲ２を生成し、その生成した駆動信号ＤＲ２をパワートランジスタＱ２１〜Ｑ２６のゲート電極へ出力する。

ＡＣスイッチ５０は、商用電源９２から蓄電装置Ｂの充電または蓄電装置Ｂから商用電源９２への給電を利用者が指示するための入力装置である。ＡＣスイッチ５０は、商用電源９２から蓄電装置Ｂの充電が指示されると、ＥＣＵ３０へ出力される充電要求信号ＣＨＧを活性化する。また、ＡＣスイッチ５０は、蓄電装置Ｂから商用電源９２への給電が指示されると、ＥＣＵ３０へ出力される給電要求信号ＳＵＰを活性化する。なお、ＡＣスイッチ５０は、たとえばタッチパネルや押ボタンなどから成る。

図２は、図１に示したＥＣＵ３０の機能ブロック図である。図２を参照して、ＥＣＵ３０は、インバータ制御部３２，３４と、協調制御部３６と、キャリア信号生成部３８とを含む。

インバータ制御部３２は、モータジェネレータＭＧ１のトルク指令ＴＲ１、モータ電流Ｉ１および回転角θ１、電圧センサ８０からの電圧ＶＤＣ、ならびにキャリア信号生成部３８からのキャリア信号ＦＣ１に基づいて、インバータ１０のパワートランジスタＱ１１〜Ｑ１６をオン／オフするためのＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を生成し、その生成したＰＷＭ信号を信号ＰＷＩ１として駆動回路４０へ出力する。

インバータ制御部３４は、モータジェネレータＭＧ２のトルク指令ＴＲ２、モータ電流Ｉ２および回転角θ２、電圧ＶＤＣ、ならびにキャリア信号生成部３８からのキャリア信号ＦＣ２に基づいて、インバータ２０のパワートランジスタＱ２１〜Ｑ２６をオン／オフするためのＰＷＭ信号を生成し、その生成したＰＷＭ信号を信号ＰＷＩ２として駆動回路４０へ出力する。

なお、インバータ制御部３２，３４は、協調制御部３６からの制御信号ＣＴＬ１が活性化されているとき、商用電源９２から中性点Ｎ１，Ｎ２に与えられる交流電力が直流電力に変換されて蓄電装置Ｂが充電されるように信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２をそれぞれ生成し、その生成した信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２を駆動回路４０へ出力する。

また、インバータ制御部３２，３４は、協調制御部３６からの制御信号ＣＴＬ２が活性化されているとき、商用電源９２へ出力するための商用交流電圧が中性点Ｎ１，Ｎ２間に発生するように信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２をそれぞれ生成し、その生成した信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２を駆動回路４０へ出力する。

協調制御部３６は、イグニッション信号ＩＧが非活性化されており、かつ、ＡＣスイッチ５０からの充電要求信号ＣＨＧが活性化されているとき、インバータ制御部３２，３４へ出力される制御信号ＣＴＬ１を活性化する。また、協調制御部３６は、イグニッション信号ＩＧが非活性化され、かつ、ＡＣスイッチ５０からの給電要求信号ＳＵＰが活性化されているとき、インバータ制御部３２，３４へ出力される制御信号ＣＴＬ２を活性化する。なお、イグニッション信号ＩＧは、イグニッションキーの位置に応じて変化する信号であり、非活性化されたイグニッション信号ＩＧは、イグニッションキーがオフ位置にあることを示す。

さらに、協調制御部３６は、イグニッション信号ＩＧが非活性化されているときに充電要求信号ＣＨＧまたは給電要求信号ＳＵＰが活性化されると、キャリア信号生成部３８へ出力されるモード信号ＭＤを活性化する。すなわち、このモード信号ＭＤは、インバータ１０，２０の動作モードを示す信号であり、非活性化されたモード信号ＭＤは、動作モードが走行モード（通常モード）であることを示し、活性化されたモード信号ＭＤは、動作モードが充放電モード（蓄電装置Ｂと商用電源９２との間で電力授受可能な状態）であることを示す。

キャリア信号生成部３８は、協調制御部３６からのモード信号ＭＤが非活性化されているとき、キャリア信号ＦＣ１，ＦＣ２のキャリア周波数をそれぞれ走行モード用の周波数ｆｄ１，ｆｄ２に設定する。また、キャリア信号生成部３８は、協調制御部３６からのモード信号ＭＤが活性化されているとき、キャリア信号ＦＣ１，ＦＣ２の各々のキャリア周波数を充放電モード用の周波数ｆｃに設定する。

そして、キャリア信号生成部３８は、設定されたキャリア周波数を有するキャリア信号ＦＣ１，ＦＣ２を生成し、その生成したキャリア信号ＦＣ１，ＦＣ２をそれぞれインバータ制御部３２，３４へ出力する。

なお、走行モード用のキャリア周波数ｆｄ１，ｆｄ２は、パワートランジスタＱ１１〜Ｑ１６，Ｑ２１〜Ｑ２６のスイッチング損失を考慮して決定され、一般的には可聴域に含まれる（たとえば数ｋＨｚ〜１０ｋＨｚ）。一方、充放電モード用のキャリア周波数ｆｃは、インバータ１０，２０からの電磁騒音を低減するため、走行モード用のキャリア周波数ｆｄ１，ｆｄ２よりも高く設定される。たとえば、キャリア周波数ｆｃは、１５ｋＨｚよりも高い周波数に設定され、好ましくは、非可聴域（２０ｋＨｚ以上）に設定される。

なお、キャリア周波数を上昇させるとトランジスタのスイッチング損失は増大するところ、充放電モード時は走行モード時に比べてインバータ１０，２０に流れる電流が１桁以上少ないので、スイッチング損失の増加分は問題にならない。

図３は、図１に示したインバータ１０，２０およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のゼロ相等価回路を示す。３相インバータであるインバータ１０，２０の各々においては、６個のトランジスタのオン／オフの組合わせは８パターン存在する。その８つのスイッチングパターンのうち２つは相間電圧がゼロとなり、そのような電圧状態はゼロ電圧ベクトルと称される。ゼロ電圧ベクトルについては、上アームの３つのトランジスタは互いに同じスイッチング状態（全てオンまたはオフ）とみなすことができ、また、下アームの３つのトランジスタも互いに同じスイッチング状態とみなすことができる。したがって、この図３では、インバータ１０の上アームの３つのトランジスタは上アーム１０Ａとしてまとめて示され、インバータ１０の下アームの３つのトランジスタは下アーム１０Ｂとしてまとめて示されている。同様に、インバータ２０の上アームの３つのトランジスタは上アーム２０Ａとしてまとめて示され、インバータ２０の下アームの３つのトランジスタは下アーム２０Ｂとしてまとめて示されている。

図３に示されるように、このゼロ相等価回路は、電力ラインＡＣＬ１，ＡＣＬ２を介して中性点Ｎ１，Ｎ２に与えられる単相交流の商用電力を入力とする単相ＰＷＭコンバータとみることができる。また、このゼロ相等価回路は、電源ラインＰＬから供給される直流電圧を用いて中性点Ｎ１，Ｎ２に単相交流電圧を生じさせる単相ＰＷＭインバータとみることもできる。そこで、インバータ１０，２０の各々においてゼロ電圧ベクトルを変化させ、インバータ１０，２０を単相ＰＷＭコンバータまたは単相ＰＷＭインバータの各相アームとしてそれぞれ動作するようにスイッチング制御することによって、コネクタ７０から入力される商用交流電圧を直流電圧に変換して電源ラインＰＬへ出力することができ、また、電源ラインＰＬからの直流電圧を交流電圧に変換してコネクタ７０から出力することができる。

図４は、図２に示したキャリア信号生成部３８におけるキャリア周波数設定のフローチャートである。図４を参照して、キャリア信号生成部３８は、協調制御部３６からのモード信号ＭＤに基づいて、インバータ１０，２０の動作モードが充放電モードであるか否かを判定する（ステップＳ１０）。

キャリア信号生成部３８は、動作モードが充放電モードであると判定すると（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、キャリア信号ＦＣ１，ＦＣ２の各々のキャリア周波数を充放電モード用の周波数ｆｃに設定する（ステップＳ２０）。

一方、ステップＳ１０において動作モードが充放電モードでないと判定されると（ステップＳ１０においてＮＯ）、キャリア信号生成部３８は、キャリア信号ＦＣ１，ＦＣ２のキャリア周波数をそれぞれ走行モード用の周波数ｆｄ１，ｆｄ２に設定する（ステップＳ３０）。

［実施の形態１の変形例１］
この変形例１では、特に騒音が問題となり得る深夜時間帯にのみ、充放電モード用のキャリア周波数ｆｃが設定される。

図５は、実施の形態１の変形例１におけるキャリア周波数設定のフローチャートである。図５を参照して、このフローチャートは、図４に示したフローチャートにおいてステップＳ１２をさらに含む。すなわち、ステップＳ１０において動作モードが充放電モードであると判定されると、キャリア信号生成部３８は、時刻が予め設定された深夜時間帯（たとえば２２時〜６時）であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。

キャリア信号生成部３８は、時刻が深夜時間帯であると判定すると（ステップＳ１２においてＹＥＳ）、ステップＳ２０へ処理を進め、キャリア信号ＦＣ１，ＦＣ２の各々のキャリア周波数を充放電モード用の周波数ｆｃに設定する。

一方、ステップＳ１２において時刻が深夜時間帯でないと判定されると（ステップＳ１２においてＮＯ）、キャリア信号生成部３８は、ステップＳ３０へ処理を進め、キャリア信号ＦＣ１，ＦＣ２のキャリア周波数をそれぞれ走行モード用の周波数ｆｄ１，ｆｄ２に設定する。

［実施の形態１の変形例２］
この変形例２では、車両周囲の騒音が検出され、車両周囲の騒音が小さいときのみ、充放電モード用のキャリア周波数ｆｃが設定される。

図６は、実施の形態１の変形例２によるハイブリッド車両の全体ブロック図である。図６を参照して、このハイブリッド車両１００Ａは、図１に示したハイブリッド車両１００の構成において、騒音センサ５２をさらに備え、ＥＣＵ３０に代えてＥＣＵ３０Ａを備える。

騒音センサ５２は、このハイブリッド車両１００Ａの周囲の騒音レベルを検出し、その検出した騒音レベルに応じて変化する信号ＤＢをＥＣＵ３０Ａへ出力する。

ＥＣＵ３０Ａは、イグニッション信号ＩＧならびにＡＣスイッチ５０からの充電要求信号ＣＨＧおよび給電要求信号ＳＵＰに基づいてインバータ１０，２０の動作モード（走行モード／充放電モード）を決定し、その決定した動作モードおよび騒音センサ５２からの信号ＤＢに基づいて、信号ＰＷＩ１，２を生成するためのキャリア信号のキャリア周波数を後述の方法により決定する。

なお、ＥＣＵ３０Ａのその他の機能は、実施の形態１におけるＥＣＵ３０と同じである。また、ハイブリッド車両１００Ａのその他の構成は、実施の形態１によるハイブリッド車両１００と同じである。

図７は、実施の形態１の変形例２におけるキャリア周波数設定のフローチャートである。図７を参照して、このフローチャートは、図４に示したフローチャートにおいてステップＳ１４をさらに含む。すなわち、ステップＳ１０において動作モードが充放電モードであると判定されると、キャリア信号生成部３８は、騒音センサ５２からの信号ＤＢに基づいて、車両周囲の騒音レベルが予め設定された規定値よりも低いか否かを判定する（ステップＳ１４）。

キャリア信号生成部３８は、車両周囲の騒音レベルが規定値よりも低いと判定すると（ステップＳ１４においてＹＥＳ）、ステップＳ２０へ処理を進め、キャリア信号ＦＣ１，ＦＣ２の各々のキャリア周波数を充放電モード用の周波数ｆｃに設定する。

一方、ステップＳ１４において車両周囲の騒音レベルが規定値以上であると判定されると（ステップＳ１４においてＮＯ）、キャリア信号生成部３８は、ステップＳ３０へ処理を進め、キャリア信号ＦＣ１，ＦＣ２のキャリア周波数をそれぞれ走行モード用の周波数ｆｄ１，ｆｄ２に設定する。

［実施の形態１の変形例３］
この変形例３では、充放電モード時にキャリア周波数を走行モード用の周波数から充放電モード用の周波数に切替えるか否かを利用者が選択することができる。

図８は、実施の形態１の変形例３によるハイブリッド車両の全体ブロック図である。図８を参照して、このハイブリッド車両１００Ｂは、図１に示したハイブリッド車両１００の構成において、ＡＣスイッチ５０およびＥＣＵ３０に代えてそれぞれＡＣスイッチ５０ＡおよびＥＣＵ３０Ｂを備える。

ＡＣスイッチ５０Ａは、充放電モード時にインバータ１０，２０のキャリア周波数を走行モード用の周波数ｆｄ１，ｆｄ２から充放電モード用の周波数ｆｃに切替えるのを禁止する指示が利用者によってなされると、Ｈ（論理ハイ）レベルの信号ＩＮＨをＥＣＵ３０Ｂへ出力する。

なお、ＡＣスイッチ５０Ａのその他の機能は、実施の形態１におけるＡＣスイッチ５０と同じである。

ＥＣＵ３０Ｂは、イグニッション信号ＩＧならびにＡＣスイッチ５０Ａからの充電要求信号ＣＨＧおよび給電要求信号ＳＵＰに基づいて車両の動作モード（走行モード／充放電モード）を決定し、その決定した動作モードに基づいて、信号ＰＷＩ１，２を生成するためのキャリア信号のキャリア周波数を決定する。

ここで、ＥＣＵ３０Ｂは、ＡＣスイッチ５０Ａからの信号ＩＮＨがＨレベルのとき、インバータ１０，２０の動作モードが充放電モードであっても、インバータ１０，２０のキャリア周波数をそれぞれ走行モード用の周波数ｆｄ１，ｆｄ２に設定する。言い換えると、ＥＣＵ３０Ｂは、信号ＩＮＨがＨレベルのとき、動作モードが充放電モードであっても、キャリア周波数を走行モード用の周波数ｆｄ１，ｆｄ２から充放電モード用の周波数ｆｃに切替えるのを禁止する。

なお、ＥＣＵ３０Ｂのその他の機能は、実施の形態１におけるＥＣＵ３０と同じである。また、ハイブリッド車両１００Ｂのその他の構成は、実施の形態１によるハイブリッド車両１００と同じである。

図９は、実施の形態１の変形例３におけるキャリア周波数設定のフローチャートである。図９を参照して、このフローチャートは、図４に示したフローチャートにおいてステップＳ１６をさらに含む。すなわち、ステップＳ１０において動作モードが充放電モードであると判定されると、キャリア信号生成部３８は、ＡＣスイッチ５０Ａからの信号ＩＮＨがＨレベルであるか否かを判定する（ステップＳ１６）。

キャリア信号生成部３８は、信号ＩＮＨがＬ（論理ロー）レベルであると判定すると（ステップＳ１６においてＮＯ）、ステップＳ２０へ処理を進め、キャリア信号ＦＣ１，ＦＣ２の各々のキャリア周波数を充放電モード用の周波数ｆｃに設定する。

一方、ステップＳ１６において信号ＩＮＨがＨレベルであると判定されると（ステップＳ１６においてＮＯ）、キャリア信号生成部３８は、ステップＳ３０へ処理を進め、キャリア信号ＦＣ１，ＦＣ２のキャリア周波数をそれぞれ走行モード用の周波数ｆｄ１，ｆｄ２に設定する。

以上のように、この実施の形態１およびその各変形例においては、ＥＣＵ３０，３０Ａ，３０Ｂは、充放電モード時、インバータ１０，２０のキャリア周波数を走行モード用の周波数ｆｄ１，ｆｄ２から充放電モード用の周波数ｆｃ（＞ｆｄ１，ｆｄ２）に切替えるので、インバータ１０，２０から発生する電磁騒音が抑制される。したがって、この実施の形態１およびその各変形例によれば、商用電源９２と蓄電装置Ｂとの間で電力の授受が行なわれる際の騒音を抑えることができる。

［実施の形態２］
実施の形態２では、充放電モード時、インバータ１０，２０に含まれるパワートランジスタＱ１１〜Ｑ１６，Ｑ２１〜Ｑ２６のスイッチング速度を低下させる。これにより、トランジスタのスイッチングに伴ない発生するサージ電圧が低減し、コネクタ７０に接続される商用電源９２へのノイズが抑制される。

この実施の形態２によるハイブリッド車両の全体構成は、図１に示した実施の形態１によるハイブリッド車両１００と同じである。

図１０は、実施の形態２における駆動回路４０の回路図である。なお、図１０では、インバータ１０に含まれるパワートランジスタＱ１１をオン／オフ駆動するための回路が代表的に示されており、その他のパワートランジスタＱ１２〜Ｑ１６，Ｑ２１〜Ｑ２６の各々についても、同様の回路が設けられる。

図１０を参照して、駆動回路４０は、反転回路ＩＶ１，ＩＶ２と、ＡＮＤゲートＡＤ１〜ＡＤ４と、ｎｐｎ型トランジスタＮＴ１〜ＮＴ４と、抵抗ＲＤ，ＲＣと、電源ノードＶＧとを含む。

反転回路ＩＶ１は、ＥＣＵ３０（図示せず、以下同じ。）からの信号ＰＷＩ１ｕを反転してＡＮＤゲートＡＤ２，ＡＤ４へ出力する。なお、信号ＰＷＩ１ｕは、信号ＰＷＩ１のうちインバータ１０のＵ相アーム１２を駆動するための信号である。反転回路ＩＶ２は、ＥＣＵ３０の協調制御部３６（図示せず）において生成されたモード信号ＭＤを受け、その受けたモード信号ＭＤを反転してＡＮＤゲートＡＤ１，ＡＤ２へ出力する。

ＡＮＤゲートＡＤ１は、信号ＰＷＩ１ｕと反転回路ＩＶ２の出力信号との論理積を演算し、その演算結果をｎｐｎ型トランジスタＮＴ１のベースへ出力する。ＡＮＤゲートＡＤ２は、反転回路ＩＶ１，ＩＶ２の各出力信号の論理積を演算し、その演算結果をｎｐｎ型トランジスタＮＴ２のベースへ出力する。ＡＮＤゲートＡＤ３は、信号ＰＷＩ１ｕとモード信号ＭＤとの論理積を演算し、その演算結果をｎｐｎ型トランジスタＮＴ３のベースへ出力する。ＡＮＤゲートＡＤ４は、反転回路ＩＶ１の出力信号とモード信号ＭＤとの論理積を演算し、その演算結果をｎｐｎ型トランジスタＮＴ４のベースへ出力する。

ｎｐｎ型トランジスタＮＴ１，ＮＴ２は、電源ノードＶＧとパワートランジスタＱ１１のエミッタとの間に直列に接続され、それぞれＡＮＤゲートＡＤ１，ＡＤ２の出力信号をベースに受ける。ｎｐｎ型トランジスタＮＴ３，ＮＴ４は、電源ノードＶＧとパワートランジスタＱ１１のエミッタとの間に直列に接続され、それぞれＡＮＤゲートＡＤ３，ＡＤ４の出力信号をベースに受ける。

抵抗ＲＤは、ｎｐｎ型トランジスタＮＴ１，ＮＴ２の接続ノードとパワートランジスタＱ１１のゲートとの間に接続される。抵抗ＲＣは、ｎｐｎ型トランジスタＮＴ３，ＮＴ４の接続ノードとパワートランジスタＱ１１のゲートとの間に接続される。ここで、抵抗ＲＣの抵抗値は、抵抗ＲＤの抵抗値よりも大きい。

この駆動回路４０においては、モード信号ＭＤがＬレベルのとき、すなわち、インバータ１０，２０の動作モードが走行モードのとき、ＡＮＤゲートＡＤ３，ＡＤ４は非活性化され、ＡＮＤゲートＡＤ１，ＡＤ２が活性化される。これにより、ｎｐｎ型トランジスタＮＴ３，ＮＴ４は常時オフされ、信号ＰＷＩ１ｕに応じてｎｐｎ型トランジスタＮＴ１，ＮＴ２がオン／オフされる。したがって、走行モード時は、パワートランジスタＱ１１のゲート抵抗として抵抗ＲＤが用いられる。

一方、モード信号ＭＤがＨレベルのとき、すなわち、インバータ１０，２０の動作モードが充放電モードのとき、ＡＮＤゲートＡＤ３，ＡＤ４が活性化され、ＡＮＤゲートＡＤ１，ＡＤ２は非活性化される。これにより、ｎｐｎ型トランジスタＮＴ１，ＮＴ２は常時オフされ、信号ＰＷＩ１ｕに応じてｎｐｎ型トランジスタＮＴ３，ＮＴ４がオン／オフされる。したがって、充放電モード時は、パワートランジスタＱ１１のゲート抵抗として抵抗ＲＣが用いられる。

すなわち、この駆動回路４０においては、充放電モード時、走行モード時よりも大きなゲート抵抗が用いられる。これにより、各パワートランジスタのオン／オフ動作に伴なうサージ電圧が抑えられ、インバータ１０，２０と電力を授受する商用電源９２へのノイズが抑制される。

なお、トランジスタのゲート抵抗を上昇させるとトランジスタのスイッチング損失は増大するところ、充放電モード時は走行モード時に比べてインバータ１０，２０に流れる電流が１桁以上少ないので、スイッチング損失の増加分は問題にならない。

以上のように、この実施の形態２においては、充放電モード時、駆動回路４０のゲート抵抗を走行モード用の抵抗ＲＤから充放電モード用の抵抗ＲＣ（＞抵抗ＲＤ）に切替えるので、パワートランジスタＱ１１〜Ｑ１６，Ｑ２１〜Ｑ２６のオン／オフ動作に伴なうサージ電圧が低減する。したがって、この実施の形態２によれば、商用電源９２と蓄電装置Ｂとの間で電力の授受が行なわれる際の商用電源９２へのノイズを抑えることができる。

なお、上記の各実施の形態においては、コネクタ７０に商用電源９２が接続されるものとしたが、商用電源９２に代えて電気負荷を接続し、ハイブリッド車両から電気負荷へ電力を供給することもできる。

また、上記の各実施の形態において、電力ラインＡＣＬ１，ＡＣＬ２とコネクタ７０との間に漏電遮断器を設けてもよい。また、蓄電装置Ｂからの電圧を昇圧してインバータ１０，２０へ供給する昇圧コンバータを蓄電装置Ｂとインバータ１０，２０との間に設けてもよい。なお、そのような昇圧コンバータとしては、たとえば公知のチョッパ回路を用いることができる。

また、上記においては、動力分割機構３を用いてエンジン４の動力をモータジェネレータＭＧ１と車輪２とに分配する、いわゆるシリーズ／パラレル型のハイブリッド車両について説明したが、エンジン４の動力をモータジェネレータＭＧ１による発電のみに用い、モータジェネレータＭＧ２のみを用いて車両の駆動力を発生する、いわゆるシリーズ型のハイブリッド車両にも、この発明は適用可能である。

また、この発明は、エンジン４を備えずに電力のみで走行する電気自動車や、電源として燃料電池をさらに備える燃料電池車にも適用可能である。

なお、上記において、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の少なくとも１つは、この発明における「回転電機」に対応し、インバータ１０，２０の少なくとも１つは、この発明における「インバータ装置」に対応する。また、ＥＣＵ３０は、この発明における「制御装置」に対応し、ＡＣスイッチ５０Ａは、この発明における「指示入力部」に対応する。さらに、抵抗ＲＤは、この発明における「第１のゲート抵抗」に対応し、抵抗ＲＣは、この発明における「第２のゲート抵抗」に対応する。また、さらに、電力ラインＡＣＬ１，ＡＣＬ２およびコネクタ７０は、この発明における「接続装置」を形成する。

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。

この発明による電動車両の一例として示されるハイブリッド車両の全体ブロック図である。 図１に示すＥＣＵの機能ブロック図である。 図１に示すインバータおよびモータジェネレータのゼロ相等価回路を示した図である。 図２に示すキャリア信号生成部におけるキャリア周波数設定のフローチャートである。 実施の形態１の変形例１におけるキャリア周波数設定のフローチャートである。 実施の形態１の変形例２によるハイブリッド車両の全体ブロック図である。 実施の形態１の変形例２におけるキャリア周波数設定のフローチャートである。 実施の形態１の変形例３によるハイブリッド車両の全体ブロック図である。 実施の形態１の変形例３におけるキャリア周波数設定のフローチャートである。 実施の形態２における駆動回路の回路図である。

符号の説明

２ 車輪、３ 動力分割機構、４ エンジン、５，６ ３相コイル、１０，２０ インバータ、１０Ａ，２０Ａ 上アーム、１０Ｂ，２０Ｂ 下アーム、１２，２２ Ｕ相アーム、１４，２４ Ｖ相アーム、１６，２６ Ｗ相アーム、３０，３０Ａ，３０Ｂ ＥＣＵ、３２，３４ インバータ制御部、３６ 協調制御部、３８ キャリア信号生成部、４０ 駆動回路、５０，５０Ａ ＡＣスイッチ、５２ 騒音センサ、７０，９４ コネクタ、８０ 電圧センサ、８２，８４ 電流センサ、８６，８８ 回転角センサ、９２ 商用電源、１００，１００Ａ，１００Ｂ ハイブリッド車両、Ｂ 蓄電装置、Ｃ コンデンサ、ＰＬ 電源ライン、ＧＬ 接地ライン、Ｑ１１〜Ｑ１６，Ｑ２１〜Ｑ２６ パワートランジスタ、Ｄ１１〜Ｄ１６，Ｄ２１〜Ｄ２６ ダイオード、ＵＬ１，ＵＬ２ Ｕ相ライン、ＶＬ１，ＶＬ２ Ｖ相ライン、ＷＬ１，ＷＬ２ Ｗ相ライン、Ｕ１，Ｕ２ Ｕ相コイル、Ｖ１，Ｖ２ Ｖ相コイル、Ｗ１，Ｗ２ Ｗ相コイル、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、Ｎ１，Ｎ２ 中性点、ＡＣＬ１，ＡＣＬ２ 電力ライン、ＩＶ１，ＩＶ２ 反転回路、ＡＤ１〜ＡＤ４ ＡＮＤゲート、ＮＴ１〜ＮＴ４ ｎｐｎ型トランジスタ、ＲＤ，ＲＣ 抵抗、ＶＧ 電源ノード。

Claims (10)

1. 回転電機と、
   前記回転電機を駆動可能なインバータ装置と、
   前記インバータ装置と電力を授受する蓄電装置と、
   前記回転電機を駆動する第１の動作モードおよび前記インバータ装置を用いて車両外部の電源または電気負荷と前記蓄電装置との間で電力を授受する第２の動作モードのいずれかで前記インバータ装置が動作するように前記インバータ装置を制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記インバータ装置が前記第２の動作モードで動作するように前記インバータ装置を制御するとき、前記インバータ装置から発生する所定のノイズが前記第１の動作モード時よりも低減するように前記インバータ装置を制御する、電動車両。
2. 前記所定のノイズは、騒音ノイズであり、
   前記制御装置は、前記第２の動作モード時、前記インバータ装置のキャリア周波数が前記第１の動作モード時に対して非可聴域へ近づく方向に前記キャリア周波数を変更する、請求項１に記載の電動車両。
3. 前記第２の周波数は、非可聴域帯に含まれる、請求項２に記載の電動車両。
4. 前記制御装置は、前記第１の動作モード時、前記キャリア周波数を第１の周波数に設定し、前記第２の動作モード時、前記第１の周波数よりも高い第２の周波数に前記キャリア周波数を設定する、請求項２または請求項３に記載の電動車両。
5. 前記制御装置は、前記第２の動作モード時、予め設定された夜間時刻帯にのみ前記キャリア周波数を変更する、請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の電動車両。
6. 車両周囲の騒音レベルを検出する騒音センサをさらに備え、
   前記制御装置は、前記第２の動作モード時、前記騒音センサによって検出される騒音レベルが規定値よりも低い場合にのみ前記キャリア周波数を変更する、請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の電動車両。
7. 前記キャリア周波数の変更の禁止を利用者が指示可能な指示入力部をさらに備え、
   前記制御装置は、前記指示入力部によって前記キャリア周波数の変更を禁止されているとき、前記キャリア周波数を変更するのを中止する、請求項２から請求項６のいずれか１項に記載の電動車両。
8. 前記所定のノイズは、前記インバータ装置に含まれるスイッチング素子のオン／オフ動作に伴ない発生するサージ電圧による前記電源または前記電気負荷へのノイズであり、
   前記制御装置は、前記第２の動作モード時、前記スイッチング素子のスイッチング速度を前記第１の動作モード時よりも低下させる、請求項１に記載の電動車両。
9. 前記制御装置から与えられる指令に従って前記スイッチング素子を駆動する駆動回路をさらに備え、
   前記駆動回路は、
   前記第１の動作モード時に用いられる第１のゲート抵抗と、
   前記第２の動作モード時に用いられ、前記第２のゲート抵抗よりも抵抗値が大きい第２のゲート抵抗とを含む、請求項８に記載の電動車両。
10. 前記回転電機は、星形結線された第１の多相巻線を固定子巻線として含み、
    当該電動車両は、
    星形結線された第２の多相巻線を固定子巻線として含むもう１つの回転電機と、
    前記第１の多相巻線の第１の中性点および前記第２の多相巻線の第２の中性点と前記電源または前記電気負荷との間で電力を授受可能なように構成された接続装置とをさらに備え、
    前記インバータ装置は、
    前記回転電機を駆動可能な第１のインバータと、
    前記もう１つの回転電機を駆動可能な第２のインバータとを含み、
    前記制御装置は、前記第２の動作モード時、前記接続装置によって前記第１および第２の中性点に接続された前記電源または前記電気負荷と前記蓄電装置との間で電力を授受するように前記第１および第２のインバータを制御する、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の電動車両。

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