JP2008220073A - 電動車両 - Google Patents

Abstract

【課題】車両に搭載された蓄電装置を車両外部の電源から充電する充電装置の回路インダクタンスを高めることができる電動車両を提供する。
【解決手段】外部電源から蓄電装置の充電時、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２およびインバータ４０，５０によって充電装置が形成される。外部電源から蓄電装置の充電時、モータジェネレータＭＧ１（ＭＧ２）の三相コイルを直列に接続して電力線ＡＣＬ１（ＡＣＬ２）とインバータ４０（５０）との間に接続するように、切替装置６０（７０）によりモータジェネレータＭＧ１（ＭＧ２）の三相コイルの結線が切替えられる。
【選択図】図３

Description

この発明は、電動車両に関し、特に、車両に搭載された蓄電装置を車両外部の電源から充電可能な電動車両に関する。

特開平８−１２６１２１号公報（特許文献１）は、電気自動車の車載充電装置を開示する。この車載充電装置は、２つの永久磁石モータと、各モータに対応して設けられる２つのインバータと、バッテリと、各モータの中性点に商用電源を接続する接続回路と、モータの３相コイルに等しい電流を流すことにより商用電源からバッテリの充電を行なう制御回路とを備える。

この車載充電装置においては、モータの３相コイルに等しい電流が流されるので、発生する磁界は互いに相殺して零となる。したがって、この車載充電装置によれば、ロータの回転を防止しつつ商用電源からバッテリを充電することができる（特許文献１参照）。
特開平８−１２６１２１号公報 特開平８−２１４５９２号公報 特開平８−２２８４４３号公報

商用電源からバッテリの充電を行なう場合、充電装置の回路インダクタンスが小さいと、充電回路におけるスイッチング動作により発生する電流リップルが商用電源に悪影響を及ぼす可能性がある。

一方、ハイブリッド車両や電気自動車、燃料電池車などの電動車両においては、モータの高出力化が近年進んでいる。そして、モータを高出力化するポイントの一つとして力率の向上が挙げられ、力率向上のためにはモータインダクタンスを低減する必要がある。

上記特開平８−１２６１２１号公報に記載の車載充電装置は、モータの３相コイルをリアクトルとして用いて商用電源からバッテリの充電を行なうものであるが、並列接続された３相コイルに中性点から等しい電流を流すので、特にモータの高出力化が進んだ場合に、充電装置の回路インダクタンスが不足する可能性がある。

そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、車両に搭載された蓄電装置を車両外部の電源から充電する充電装置の回路インダクタンスを高めることができる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、車両駆動用の第１の多相交流電動機と、第１のインバータと、蓄電装置と、受電部と、切替装置と、制御装置とを備える。第１の多相交流電動機は、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。第１のインバータは、第１の多相巻線に流れる電流を制御する。蓄電装置は、第１のインバータと電力を授受可能である。受電部は、車両外部の電源から蓄電装置を充電するための電力を受ける。切替装置は、電源から蓄電装置の充電時、第１の多相巻線のうち少なくとも２つを直列に接続して受電部と第１のインバータとの間に接続するように第１の多相巻線の結線を切替える。そして、制御装置は、第１のインバータを制御することによって、直列接続された少なくとも２つの巻線を介して第１のインバータに与えられる電源からの電力を電圧変換して蓄電装置を充電可能なように構成される。

好ましくは、切替装置は、第１の多相巻線のうち少なくとも２つを直列に接続して受電部と第１のインバータとの間に接続する着脱可能な切替ユニットから成る。

好ましくは、電動車両は、電源から蓄電装置の充電を実行するか否かを判定する判定部をさらに備える。切替装置は、電源から蓄電装置の充電を実行するものと判定部により判定されたとき、第１の多相巻線の結線を切替える。

また、好ましくは、電動車両は、内燃機関と、第２の多相交流電動機と、第２のインバータと、動力分割装置とをさらに備える。第２の多相交流電動機は、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。第２のインバータは、第２の多相巻線に流れる電流を制御する。動力分割装置は、内燃機関から出力される運動エネルギーを第１の交流電動機が連結される駆動軸と第２の多相交流電動機とに分配可能なように構成される。第２のインバータは、蓄電装置に対して第１のインバータに並列に接続される。切替装置は、電源から蓄電装置の充電時、第２の多相巻線のうち少なくとも２つを直列に接続して受電部と第２のインバータとの間に接続するように第２の多相巻線の結線をさらに切替える。制御装置は、第２のインバータをさらに制御することによって、直列接続された第１の多相巻線の少なくとも２つの巻線および直列接続された第２の多相巻線の少なくとも２つの巻線を介して第１および第２のインバータに与えられる電源からの電力を電圧変換して蓄電装置を充電可能なように構成される。

好ましくは、切替装置は、着脱可能な第１および第２の切替ユニットから成る。第１の切替ユニットは、第１の多相巻線のうち少なくとも２つを直列に接続して受電部と第１のインバータとの間に接続する。第２の切替ユニットは、第２の多相巻線のうち少なくとも２つを直列に接続して受電部と第２のインバータとの間に接続する。

好ましくは、電動車両は、電源から蓄電装置の充電を実行するか否かを判定する判定部をさらに備える。切替装置は、電源から蓄電装置の充電を実行するものと判定部により判定されたとき、第１および第２の多相巻線の結線を切替える。

この発明においては、車両外部の電源から蓄電装置を充電可能である。そして、蓄電装置の充電時、第１の多相巻線のうち少なくとも２つを直列に接続して受電部と第１のインバータとの間に接続するように切替装置により第１の多相巻線の結線が切替えられ、その直列接続された少なくとも２つの巻線を充電装置のリアクトルとして用いるので、電動機を用いた充電装置の回路インダクタンスを高めることができる。

したがって、この発明によれば、車両走行時においては、インダクタンスが低減された電動機としての高出力性能を維持し、充電時においては、第１のインバータのスイッチング動作による電源への電流リップルの影響を抑制することができる。

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。

［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１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、ハイブリッド車両１００は、エンジン１０と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、動力分割装置２０と、車輪３０とを備える。また、ハイブリッド車両１００は、蓄電装置Ｂと、コンデンサＣと、インバータ４０，５０と、切替装置６０，７０と、電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２と、ＡＣポート８０と、受電部８５と、電子制御装置（以下「ＥＣＵ（Electronic Control Unit）」とも称する。）９０とをさらに備える。

動力分割装置２０は、エンジン１０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、動力分割装置２０として、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を用いることができる。この３つの回転軸がエンジン１０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１０のクランク軸を通すことによって、エンジン１０およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を動力分割装置２０に機械的に接続することができる。

エンジン１０が発生する運動エネルギーは、動力分割装置２０によって車輪３０とモータジェネレータＭＧ１とに分配される。すなわち、エンジン１０は、車輪３０を駆動するとともにモータジェネレータＭＧ１を駆動する動力源としてハイブリッド車両１００に組込まれる。モータジェネレータＭＧ１は、エンジン１０によって駆動される発電機として動作し、かつ、エンジン１０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３０を駆動する動力源としてハイブリッド車両１００に組込まれる。

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４０，５０へ電力を供給する。また、蓄電装置Ｂは、モータジェネレータＭＧ１および／またはモータジェネレータＭＧ２の発電時、または車両外部の外部電源９５（たとえば系統電源）からの給電時、インバータ４０および／またはインバータ５０から正極線ＰＬおよび負極線ＮＬへ出力される電力を受けて充電される。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、正極線ＰＬと負極線ＮＬとの間に接続され、正極線ＰＬおよび負極線ＮＬに含まれる電圧変動成分を低減する。

インバータ４０，５０は、正極線ＰＬおよび負極線ＮＬから供給される直流電力を交流電力に変換してそれぞれモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２へ出力する。また、インバータ４０，５０は、それぞれモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２により発電された電力を直流電力に変換して正極線ＰＬおよび負極線ＮＬへ出力する。

なお、各インバータ４０，５０は、三相分（Ｕ，Ｖ，Ｗ相）のスイッチング素子を含むブリッジ回路から成る。そして、インバータ４０，５０は、それぞれＥＣＵ９０からの信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２に応じてスイッチング動作を行なうことにより、対応のモータジェネレータを駆動する。

また、インバータ４０，５０は、外部電源９５から蓄電装置Ｂの充電が行なわれるとき、受電部８５、ＡＣポート８０、電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２、切替装置６０，７０、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２および切替装置６０，７０を順次介して与えられる外部電源９５からの交流電力をＥＣＵ９０からの信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２に基づいて直流電力に変換し、その変換した直流電力を正極線ＰＬおよび負極線ＮＬへ出力する。

切替装置６０は、モータジェネレータＭＧ１が駆動用として用いられるとき、インバータ４０のＵ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームにそれぞれ接続されるＵ相ラインＵＬ１、Ｖ相ラインＶＬ１およびＷ相ラインＷＬ１をそれぞれモータジェネレータＭＧ１のＵ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルと接続する。

また、切替装置６０は、外部電源９５から蓄電装置Ｂの充電が行なわれるとき、モータジェネレータＭＧ１の各相コイルを直列に接続し、かつ、その直列接続されたコイルを電力線ＡＣＬ１とインバータ４０との間に接続するように、モータジェネレータＭＧ１の結線を切替える。

切替装置７０は、モータジェネレータＭＧ２が駆動用として用いられるとき、インバータ５０のＵ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームにそれぞれ接続されるＵ相ラインＵＬ２、Ｖ相ラインＶＬ２およびＷ相ラインＷＬ２をそれぞれモータジェネレータＭＧ２のＵ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルと接続する。

また、切替装置７０は、外部電源９５から蓄電装置Ｂの充電が行なわれるとき、モータジェネレータＭＧ２の各相コイルを直列に接続し、かつ、その直列接続されたコイルを電力線ＡＣＬ２とインバータ５０との間に接続するように、モータジェネレータＭＧ２の結線を切替える。なお、切替装置６０，７０の具体的な構成については、後ほど説明する。

モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各々は、三相交流電動機であり、たとえばロータに永久磁石が埋設された三相交流同期電動機から成る。モータジェネレータＭＧ１は、エンジン１０により生成された運動エネルギーを電気エネルギーに変換して切替装置６０を介してインバータ４０へ出力する。また、モータジェネレータＭＧ１は、インバータ４０から切替装置６０を介して受ける三相交流電力によって駆動力を発生し、エンジン１０の始動を行なう。

モータジェネレータＭＧ２は、インバータ５０から切替装置７０を介して受ける三相交流電力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、車両の回生制動時や下り斜面での加速度低減時、運動エネルギーや位置エネルギーとして車両に蓄えられた力学的エネルギーを電気エネルギーに変換して切替装置７０を介してインバータ５０へ出力する。

また、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、外部電源９５から蓄電装置Ｂの充電が行なわれるとき、それぞれ切替装置６０，７０により各相コイルが直列に接続される。そして、その直列接続された各モータジェネレータにおける各相コイルは、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２およびインバータ４０，５０によって形成される充電装置のリアクトルとして用いられる。

電力線ＡＣＬ１は、その一端が切替装置６０に接続され、その他端がＡＣポート８０に接続される。電力線ＡＣＬ２は、その一端が切替装置７０に接続され、その他端がＡＣポート８０に接続される。ＡＣポート８０は、外部電源９５から蓄電装置Ｂの充電時に受電部８５を電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２に接続するためのリレーや、受電部８５から入力される電力の電圧および電流を検出するセンサを含む。受電部８５は、外部電源９５から供給される電力を入力するための入力端子であり、たとえば充電プラグやコネクタなどから成る。

ＥＣＵ９０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２をそれぞれ駆動するための信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２を生成し、その生成したＰＷＩ１，ＰＷＩ２をそれぞれインバータ４０，５０へ出力する。

また、ＥＣＵ９０は、外部電源９５から蓄電装置Ｂの充電が行なわれるとき、受電部８５、ＡＣポート８０、電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２、切替装置６０，７０、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２および切替装置６０，７０を順次介してインバータ４０，５０に与えられる外部電源９５からの交流電力を直流電力に変換して正極線ＰＬおよび負極線ＮＬへ出力するように、インバータ４０，５０を制御するための信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２を生成する。

図２は、モータジェネレータＭＧ１を駆動用として用いるときの切替装置の結線状態を示した図である。なお、切替装置７０の結線状態は切替装置６０と同様であるので、以下では、切替装置６０について説明する。

図２を参照して、切替装置６０は、ポートＰ１〜Ｐ１０を含む。ポートＰ１〜Ｐ３には、それぞれＵ相ラインＵＬ１、Ｖ相ラインＶＬ１およびＷ相ラインＷＬ１が接続される。ポートＰ４には、モータジェネレータＭＧ１のＵ相コイルＵ１の一端が接続され、ポートＰ５には、Ｕ相コイルＵ１の他端が接続される。ポートＰ６には、モータジェネレータＭＧ１のＶ相コイルＶ１の一端が接続され、ポートＰ７には、Ｖ相コイルＶ１の他端が接続される。ポートＰ８には、モータジェネレータＭＧ１のＷ相コイルＷ１の一端が接続され、ポートＰ９には、Ｗ相コイルＷ１の他端が接続される。ポートＰ１０には、電力線ＡＣＬ１が接続される。

そして、モータジェネレータＭＧ１が駆動用として用いられるとき、ポートＰ１〜Ｐ３は、それぞれポートＰ４，Ｐ６，Ｐ８と電気的に接続される。ポートＰ５，Ｐ７，Ｐ９は、ノードＮ１に接続される。すなわち、ノードＮ１は、モータジェネレータＭＧ１の中性点を形成する。なお、ポートＰ１０は、ハイインピーダンス状態にされる。

このように、モータジェネレータＭＧ１が駆動用として用いられるとき、切替装置６０は、Ｕ相ラインＵＬ１、Ｖ相ラインＶＬ１およびＷ相ラインＷＬ１をそれぞれＵ相コイルＵ１、Ｖ相コイルＶ１およびＷ相コイルＷ１と電気的に接続し、ポートＰ５，Ｐ７，Ｐ９を内部で電気的に接続することによって、切替装置６０内においてモータジェネレータＭＧ１の中性点を形成する。

図３は、外部電源９５から蓄電装置Ｂの充電が行なわれるときの切替装置６０の結線状態を示した図である。なお、この場合の切替装置７０の結線状態も切替装置６０と同様であるので、以下では、切替装置６０について説明する。

図３を参照して、外部電源９５から蓄電装置Ｂの充電が行なわれるとき、ポートＰ１〜Ｐ４は、互いに電気的に接続される。ポートＰ５は、ポートＰ６と電気的に接続され、ポートＰ７は、ポートＰ８と電気的に接続される。そして、ポートＰ９は、ポートＰ１０と電気的に接続される。

このように、外部電源９５から蓄電装置Ｂの充電が行なわれるとき、切替装置６０は、Ｕ相コイルＵ１、Ｖ相コイルＶ１およびＷ相コイルＷ１を直列に接続する。そして、切替装置６０は、直列接続されたＵ相コイルＵ１、Ｖ相コイルＶ１およびＷ相コイルＷ１の一端をＵ相ラインＵＬ１、Ｖ相ラインＶＬ１およびＷ相ラインＷＬ１と電気的に接続し、その他端を電力線ＡＣＬ１と電気的に接続する。

これにより、外部電源９５から蓄電装置Ｂの充電が行なわれるとき、電力線ＡＣＬ１は、直列接続されたＵ相コイルＵ１、Ｖ相コイルＶ１およびＷ相コイルＷ１を介してインバータ４０に電気的に接続される。したがって、外部電源９５から蓄電装置Ｂの充電時、インバータ４０，５０およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２によって形成される充電装置の回路インダクタンスを高めることができる。

なお、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動用として用いるときと、外部電源９５から蓄電装置Ｂの充電が行なわれるときとの切替装置６０，７０における結線の切替については、図２に示した結線状態を実現する着脱可能なユニットと、図３に示した結線状態を実現する着脱可能なユニットとを個別に用意しておき、走行時と充電時とでユニットを交換することにより実現可能である。

図４は、図１に示したＥＣＵ９０の機能ブロック図である。図４を参照して、ＥＣＵ９０は、第１のインバータ制御部１１０と、第２のインバータ制御部１２０と、充電制御部１３０とを含む。

第１のインバータ制御部１１０は、モータジェネレータＭＧ１のトルク目標値ＴＲ１、モータ電流Ｉ１およびロータ回転位置θ１、ならびに正極線ＰＬと負極線ＮＬとの間の電圧ＶＤＣ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ＰＷＩ１を生成し、その生成した信号ＰＷＩ１をインバータ４０へ出力する。

また、第１のインバータ制御部１１０は、充電制御部１３０から零相電圧指令値ＡＣ１を受けているとき、その受けた零相電圧指令値ＡＣ１に基づいて信号ＰＷＭＩ１を生成し、その生成した信号ＰＷＩ１をインバータ４０へ出力する。

第２のインバータ制御部１２０は、モータジェネレータＭＧ２のトルク目標値ＴＲ２、モータ電流Ｉ２およびロータ回転位置θ２、ならびに電圧ＶＤＣ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ＰＷＩ２を生成し、その生成した信号ＰＷＩ２をインバータ５０へ出力する。

また、第２のインバータ制御部１２０は、充電制御部１３０から零相電圧指令値ＡＣ２を受けているとき、その受けた零相電圧指令値ＡＣ２に基づいて信号ＰＷＭＩ２を生成し、その生成した信号ＰＷＩ２をインバータ５０へ出力する。

なお、トルク目標値ＴＲ１，ＴＲ２は、アクセル開度や車両の走行状況などに応じて、たとえば、図示されない車両ＥＣＵにより算出される。また、モータ電流Ｉ１，Ｉ２、ロータ回転位置θ１，θ２および電圧ＶＤＣの各々は、図示されない各種センサによって検出される。

充電制御部１３０は、外部電源９５から蓄電装置Ｂの充電を指示する信号ＣＨＲＧが活性化されているとき、ＡＣポート８０において検出される外部電源９５の電圧ＶＡＣおよび電流ＩＡＣに基づいて、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２およびインバータ４０，５０を単相ＰＷＭコンバータとして動作させるための零相電圧指令値ＡＣ１，ＡＣ２を生成し、その生成した零相電圧指令値ＡＣ１，ＡＣ２を第１および第２のインバータ制御部１１０，１２０へそれぞれ出力する。なお、信号ＣＨＲＧは、たとえば、受電部８５が外部電源９５から受電しているときに利用者により充電開始が指示されると活性化される。また、零相電圧指令値ＡＣ１，ＡＣ２は、それぞれ次に説明するインバータ４０，５０の零電圧ベクトルを制御するための指令値である。

図５は、外部電源９５から蓄電装置Ｂの充電が行なわれるときにインバータ４０，５０およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２によって形成される充電装置の構成を概略的に示す回路図である。

図５を参照して、外部電源９５から蓄電装置Ｂの充電時、モータジェネレータＭＧ１のＵ相コイルＵ１、Ｖ相コイルＶ１およびＷ相コイルＷ１は、上述のように切替装置６０により直列に接続され、電力線ＡＣＬ１とインバータ４０との間に接続される。また、モータジェネレータＭＧ２のＵ相コイルＵ２、Ｖ相コイルＶ２およびＷ相コイルＷ２は、上述のように切替装置７０により直列に接続され、電力線ＡＣＬ２とインバータ５０との間に接続される。

インバータ４０，５０の各々は、上述のように三相ブリッジ回路から成り、各インバータにおける６個のスイッチング素子のオン／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つは相間電圧が零となり、そのような電圧状態は零電圧ベクトルと称される。零電圧ベクトルについては、上アームの３つのスイッチング素子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つのスイッチング素子も互いに同じスイッチング状態とみなすことができる。

外部電源９５から蓄電装置Ｂの充電時、インバータ４０，５０においては、ＥＣＵ９０の充電制御部１３０によってそれぞれ生成される零相電圧指令値ＡＣ１，ＡＣ２に基づいて零電圧ベクトルが制御される。したがって、外部電源９５から蓄電装置Ｂの充電時、各インバータの上アームの３つのスイッチング素子は互いに同じスイッチング状態とみなすことができ、下アームの３つのスイッチング素子も互いに同じスイッチング状態とみなすことができるので、この図５では、インバータ４０の上アームの３つのスイッチング素子は上アーム４０Ａとしてまとめて示され、インバータ４０の下アームの３つのスイッチング素子は下アーム４０Ｂとしてまとめて示されている。同様に、インバータ５０の上アームの３つのスイッチング素子は上アーム５０Ａとしてまとめて示され、インバータ５０の下アームの３つのスイッチング素子は下アーム５０Ｂとしてまとめて示されている。すなわち、この図５では、インバータ４０，５０の零相等価回路が示されている。

そして、この図５に示される充電装置は、交流電源９５からの単相交流電力を入力として、直列接続されたモータジェネレータＭＧ１のＵ相コイルＵ１、Ｖ相コイルＶ１およびＷ相コイルＷ１、直列接続されたモータジェネレータＭＧ２のＵ相コイルＵ２、Ｖ相コイルＶ２およびＷ相コイルＷ２、ならびにインバータ４０，５０によって形成される単相ＰＷＭコンバータとみることができる。そこで、零相電圧指令値ＡＣ１，ＡＣ２を制御することによりインバータ４０，５０において零電圧ベクトルを変化させ、インバータ４０，５０を単相ＰＷＭコンバータのアームとして動作するようにスイッチング制御することによって、電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２を介して与えられる外部電源９５からの交流電力を直流電力に変換して正極線ＰＬおよび負極線ＮＬへ出力することができる。

以上のように、この実施の形態１においては、外部電源９５から蓄電装置Ｂの充電時、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２およびインバータ４０，５０によって充電装置が形成される。ここで、外部電源９５から蓄電装置Ｂの充電時、モータジェネレータＭＧ１の三相コイルを直列に接続して受電部８５とインバータ４０との間に接続するように切替装置６０によりモータジェネレータＭＧ１の三相コイルの結線が切替えられ、モータジェネレータＭＧ２の三相コイルを直列に接続して受電部８５とインバータ５０との間に接続するように切替装置７０によりモータジェネレータＭＧ２の三相コイルの結線が切替えられる。そして、その直列接続された各モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の三相コイルが充電装置のリアクトルとして用いられるので、充電装置の回路インダクタンスを高めることができる。

したがって、この実施の形態１によれば、車両走行時においては、インダクタンスが低減されたモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２としての高出力性能を維持し、充電時においては、充電装置を形成するインバータ４０，５０のスイッチング動作による外部電源９５への電流リップルの影響を抑制することができる。

［実施の形態２］
実施の形態２では、外部電源９５から蓄電装置Ｂの充電を実行するか否かの判定がＥＣＵによって行なわれる。そして、充電を実行するものと判定されると、切替装置において結線の切替が行なわれ、直列に接続された三相コイルを用いて外部電源９５から蓄電装置Ｂの充電が実行される。

図６は、実施の形態２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２を参照して、ハイブリッド車両１００Ａは、図１に示した実施の形態１におけるハイブリッド車両１００の構成において、切替装置６０，７０に代えて切替装置６０Ａ，７０Ａを備え、ＥＣＵ９０に代えてＥＣＵ９０Ａを備える。

切替装置６０Ａは、ＥＣＵ９０Ａからの切替信号ＳＷ１が非活性化されているとき、インバータ４０のＵ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームにそれぞれ接続されるＵ相ラインＵＬ１、Ｖ相ラインＶＬ１およびＷ相ラインＷＬ１をそれぞれモータジェネレータＭＧ１のＵ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルと接続する。

一方、切替装置６０Ａは、ＥＣＵ９０Ａからの切替信号ＳＷ１が活性化されているとき、モータジェネレータＭＧ１の各相コイルを直列に接続し、かつ、その直列接続されたコイルを電力線ＡＣＬ１とインバータ４０との間に接続するように、モータジェネレータＭＧ１の結線を切替える。

切替装置７０Ａは、ＥＣＵ９０Ａからの切替信号ＳＷ２が非活性化されているとき、インバータ５０のＵ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームにそれぞれ接続されるＵ相ラインＵＬ２、Ｖ相ラインＶＬ２およびＷ相ラインＷＬ２をそれぞれモータジェネレータＭＧ２のＵ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルと接続する。

また、切替装置７０Ａは、ＥＣＵ９０Ａからの切替信号ＳＷ２が活性化されているとき、モータジェネレータＭＧ２の各相コイルを直列に接続し、かつ、その直列接続されたコイルを電力線ＡＣＬ２とインバータ５０との間に接続するように、モータジェネレータＭＧ２の結線を切替える。

なお、切替装置６０Ａ，７０Ａの各々は、実際には、上記のような結線切替を実現可能な複数のリレーまたはスイッチを含み、ＥＣＵ９０Ａからの切替信号の活性化状態に応じてリレーまたはスイッチにより結線切替を行なう。

ＥＣＵ９０Ａは、外部電源９５からの蓄電装置Ｂの充電を実行するか否かを判定する。そして、ＥＣＵ９０Ａは、充電を実行するものと判定すると、充電の実行中、切替装置６０Ａ，７０Ａへそれぞれ出力される切替信号ＳＷ１，ＳＷ２を活性化する。一方、ＥＣＵ９０Ａは、外部電源９５からの蓄電装置Ｂの充電を実行しないものと判定すると、切替信号ＳＷ１，ＳＷ２を非活性化する。

なお、ＥＣＵ９０Ａのその他の構成は、図１に示した実施の形態１におけるＥＣＵ９０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におけるハイブリッド車両１００と同じである。

図７は、図６に示したＥＣＵ９０Ａの機能ブロック図である。図７を参照して、ＥＣＵ９０Ａは、図４に示した実施の形態１におけるＥＣＵ９０の構成において、充電制御部１３０に代えて充電制御部１３０Ａを含む。

充電制御部１３０Ａは、ＡＣポート８０（図６）において検出される外部電源９５の電圧ＶＡＣおよび電流ＩＡＣ、ならびに外部電源９５から蓄電装置Ｂの充電を指示する信号ＣＨＲＧに基づいて、外部電源９５から蓄電装置Ｂの充電を実行するか否かを判定する。具体的には、充電制御部１３０Ａは、ＡＣポート８０において電圧ＶＡＣおよび電流ＩＡＣが検出されており、かつ、信号ＣＨＲＧが活性化されているとき、外部電源９５から蓄電装置Ｂの充電を実行するものと判定する。そして、充電制御部１３０Ａは、充電を実行するものと判定すると、第１および第２のインバータ制御部１１０，１２０へ零相電圧指令値ＡＣ１，ＡＣ２をそれぞれ出力するとともに、切替装置６０Ａ，７０Ａ（図６）へそれぞれ出力される切替信号ＳＷ１，ＳＷ２を活性化する。

一方、ＡＣポート８０において電圧ＶＡＣおよび電流ＩＡＣが検出されていないとき、または、信号ＣＨＲＧが非活性化されているとき、充電制御部１３０Ａは、第１および第２のインバータ制御部１１０，１２０へ零相電圧指令値ＡＣ１，ＡＣ２を出力せず、切替信号ＳＷ１，ＳＷ２を非活性化する。

以上のように、この実施の形態２においては、外部電源９５から蓄電装置Ｂの充電を実行するか否かが充電制御部１３０Ａにより判定され、その判定結果に基づいて切替装置６０Ａ，７０ＡによるモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の結線切替が行なわれる。したがって、この実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の効果が得られるほか、利便性を向上させることができる。

なお、上記の各実施の形態においては、各モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は三相交流電動機から成り、充電時に各モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２において３つのコイルを直列接続するものとしたが、少なくとも２つのコイルを直列接続することによって、充電装置の回路インダクタンスを高めることが可能である。

また、上記においては、２つのモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を用いて充電装置を形成するものとしたが、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のいずれか１つを用いて充電装置を形成してもよい。この場合、受電部８５からの電力線の一方をモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかに接続し、他方の電力線を負極線ＮＬに接続して充電装置を形成することが可能である。

また、上記においては、動力分割装置２０によりエンジン１０の動力を車軸とモータジェネレータＭＧ１とに分割して伝達可能なシリーズ／パラレル型のハイブリッド車両について説明したが、この発明は、モータジェネレータＭＧ１を駆動するためにのみエンジン１０を用い、モータジェネレータＭＧ２でのみ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や、エンジンを主動力として必要に応じてモータがアシストするモータアシスト型のハイブリッド車両にも適用可能である。

さらに、この発明の適用範囲は、上記のようなハイブリッド車両に限定されるものではなく、エンジンを搭載しない電気自動車や、燃料を用いて電気エネルギーを発生する燃料電池（Fuel Cell）を搭載した燃料電池車などの電動車両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は、それぞれこの発明における「第１の多相交流電動機」および「第２の多相交流電動機」に対応し、インバータ４０，５０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、ＥＣＵ９０，９０Ａは、この発明における「制御装置」に対応し、ＥＣＵ９０Ａの充電制御部１３０Ａは、この発明における「判定部」に対応する。さらに、エンジン１０は、この発明における「内燃機関」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１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。 モータジェネレータを駆動用として用いるときの切替装置の結線状態を示した図である。 外部電源から蓄電装置の充電が行なわれるときの切替装置の結線状態を示した図である。 図１に示すＥＣＵの機能ブロック図である。 外部電源から蓄電装置の充電が行なわれるときにインバータおよびモータジェネレータによって形成される充電装置の構成を概略的に示す回路図である。 実施の形態２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６に示すＥＣＵの機能ブロック図である。

符号の説明

１０ エンジン、２０ 動力分割装置、３０ 車輪、４０，５０ インバータ、４０Ａ，５０Ａ 上アーム、４０Ｂ，５０Ｂ 下アーム、６０，７０，６０Ａ，７０Ａ 切替装置、８０ ＡＣポート、８５ 受電部、９０，９０Ａ ＥＣＵ、９５ 外部電源、１００，１００Ａ ハイブリッド車両、１１０ 第１のインバータ制御部、１２０ 第２のインバータ制御部、１３０，１３０Ａ 充電制御部、Ｂ 蓄電装置、Ｃ コンデンサ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、ＡＣＬ１，ＡＣＬ２ 電力線、ＰＬ 正極線、ＮＬ 負極線、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、Ｐ１〜Ｐ１０ ポート。

Claims (6)

1. 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車両駆動用の第１の多相交流電動機と、
   前記第１の多相巻線に流れる電流を制御する第１のインバータと、
   前記第１のインバータと電力を授受可能な蓄電装置と、
   車両外部の電源から前記蓄電装置を充電するための電力を受ける受電部と、
   前記電源から前記蓄電装置の充電時、前記第１の多相巻線のうち少なくとも２つを直列に接続して前記受電部と前記第１のインバータとの間に接続するように前記第１の多相巻線の結線を切替える切替装置と、
   前記第１のインバータを制御することによって、前記直列接続された少なくとも２つの巻線を介して前記第１のインバータに与えられる前記電源からの電力を電圧変換して前記蓄電装置を充電可能なように構成された制御装置とを備える電動車両。
2. 前記切替装置は、前記第１の多相巻線のうち少なくとも２つを直列に接続して前記受電部と前記第１のインバータとの間に接続する着脱可能な切替ユニットから成る、請求項１に記載の電動車両。
3. 前記電源から前記蓄電装置の充電を実行するか否かを判定する判定部をさらに備え、
   前記切替装置は、前記電源から前記蓄電装置の充電を実行するものと前記判定部により判定されたとき、前記第１の多相巻線の結線を切替える、請求項１に記載の電動車両。
4. 内燃機関と、
   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第２の多相交流電動機と、
   前記第２の多相巻線に流れる電流を制御する第２のインバータと、
   前記内燃機関から出力される運動エネルギーを前記第１の交流電動機が連結される駆動軸と前記第２の多相交流電動機とに分配可能なように構成された動力分割装置とをさらに備え、
   前記第２のインバータは、前記蓄電装置に対して前記第１のインバータに並列に接続され、
   前記切替装置は、前記電源から前記蓄電装置の充電時、前記第２の多相巻線のうち少なくとも２つを直列に接続して前記受電部と前記第２のインバータとの間に接続するように前記第２の多相巻線の結線をさらに切替え、
   前記制御装置は、前記第２のインバータをさらに制御することによって、直列接続された前記第１の多相巻線の少なくとも２つの巻線および直列接続された前記第２の多相巻線の少なくとも２つの巻線を介して前記第１および第２のインバータに与えられる前記電源からの電力を電圧変換して前記蓄電装置を充電可能なように構成される、請求項１に記載の電動車両。
5. 前記切替装置は、
   前記第１の多相巻線のうち少なくとも２つを直列に接続して前記受電部と前記第１のインバータとの間に接続する着脱可能な第１の切替ユニットと、
   前記第２の多相巻線のうち少なくとも２つを直列に接続して前記受電部と前記第２のインバータとの間に接続する着脱可能な第２の切替ユニットから成る、請求項４に記載の電動車両。
6. 前記電源から前記蓄電装置の充電を実行するか否かを判定する判定部をさらに備え、
   前記切替装置は、前記電源から前記蓄電装置の充電を実行するものと前記判定部により判定されたとき、前記第１および第２の多相巻線の結線を切替える、請求項４に記載の電動車両。

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