JP2012228115A - 電動車両 - Google Patents

Abstract

【課題】複数相の走行用電動機と、当該走行用電動機を駆動制御するためのインバータとによって、コンパクトかつ効率的な外部充電の構成を実現する。
【解決手段】モータジェネレータ１１０のコイル巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１に印加される交流電圧は、インバータ２０によって制御され、コイル巻線Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２に印加される交流電圧は、インバータ３０によって制御される。外部充電時には、インバータ３０は、充電リレー１８０を経由して外部電源４００から供給された交流電力を、メインバッテリ１０を充電するための直流電力に変換するように動作する。インバータ２０は、インバータ３０によってコイル巻線Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２に印加された交流電圧によって生じるトルクを相殺するための逆トルクを発生させるように、コイル巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１に印加される交流電圧を制御する。
【選択図】図１

Description

この発明は、電動車両に関し、より特定的には、車両外部の電源によって車載蓄電装置を充電するための構成を有する電動車両に関する。

二次電池に代表される蓄電装置からの電力によって走行用電動機を駆動する電気自動車やハイブリッド自動車等の電動車両の開発が進められている。これらの電動車両では、車両外部の電源（以下、単に「外部電源」とも称する）によって車載蓄電装置を充電する構成が提案されている。以下では、外部電源による車載蓄電装置の充電を単に「外部充電」とも称する。

外部充電可能な電動車両について、車載機器の増加を抑制するために、走行用電動機を制御するための電力変換器を外部充電にも用いる構成が、たとえば特開平８−１２６１２１号公報（特許文献１）および特開２００７−９７３４１号公報（特許文献２）等に記載されている。

特開平８−１２６１２１号公報（特許文献１）には、２つの走行用電動機のそれぞれの中性点に外部電源（交流電源）を接続することによって、外部充電を実行する構成が記載される。特許文献１では、外部充電時に、２つの走行用電動機の３相のコイルにそれぞれ等しい電流が流れるようにインバータを制御する。これにより、外部充電時にロータの回転を防止することによって、車両が動き出すことを防止できる。

また、特開２００７−９７３４１号公報（特許文献２）では、３つのモータジェネレータ（走行用電動機）の中性点のそれぞれを外部電源と電気的に接続することによって、車両外部の３相電源によって車載蓄電池を充電する構成が記載されている。

特開平８−１２６１２１号公報 特開２００７−９７３４１号公報

特許文献１および２には、走行用電動機の中性点に外部電源を接続することによって、走行用電動機を制御するための電力変換器（インバータ）を外部充電に共用する構成が記載されている。

特許文献２に記載されるように、外部電源として３相交流電源を用いることにより、大容量で高速の外部充電を実現することができる。しかしながら、特許文献２のように、走行用電動機の中性点を外部電源と接続する構成とすれば、３相電源による外部充電のためには、３個の電動機が電動車両に搭載される必要が生じる。すなわち、特許文献１に記載されるような２個のモータジェネレータ（走行用電動機）を搭載した電動車両では、単相交流電源による外部充電にしか対応することができない。このため、外部充電のための構成が大型化、高コスト化することが懸念される。

この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、複数相の走行用電動機と、当該走行用電動機を駆動制御するためのインバータとによって、コンパクトかつ効率的な外部充電の構成を実現することである。

この発明のある局面では、電動車両は、車両駆動力を発生するための複数相の電動機と、蓄電装置と、蓄電装置および電動機の間で双方向の電力変換を実行するためのインバータとを含む。インバータは、第１のインバータおよび第２のインバータを有する。第１のインバータは、電動機の複数相の巻線のうちの複数の第１巻線と蓄電装置との間に設けられる。第２のインバータは、複数相の巻線のうちの複数の第１巻線とは異なる複数の第２巻線と蓄電装置との間に設けられる。電動車両は、外部電源と電気的にコンタクト可能な充電インレットと、開閉器と、開閉器ならびに第１および第２のインバータを制御するための制御装置とをさらに含む。開閉器は、電気的に接続された複数の第２巻線および第２のインバータと、充電インレットとの間に接続される。制御装置は、外部電源の電力によって蓄電装置を充電する場合に、開閉器をオンするとともに、外部電源からの交流電力を蓄電装置を充電するための直流電圧に変換するように第２のインバータを制御する。一方で、制御装置は、第１のインバータについては、第２のインバータによって複数の第２巻線に印加される交流電圧によって発生するトルクを相殺するための逆トルクを発生させるような交流電圧を複数の第１巻線に印加するように制御する。

好ましくは、制御装置は、第２のインバータによって複数の第２巻線に印加される交流電圧によって生じるトルクと逆極性で同じ大きさのトルクを発生するための交流電圧を複数の第１巻線に印加することによって逆トルクを発生させるように、第１のインバータを制御する。

さらに好ましくは、充電制御部および逆トルク制御部を有する。充電制御部は、外部電源の電力によって蓄電装置を充電する場合に、複数の第２巻線のそれぞれの相電流が、外部電源の電圧に基づいて設定された電流目標値と一致するように、第２のインバータが複数の第２巻線に印加する交流電圧を制御する。逆トルク制御部は、充電制御部に制御されて第２のインバータから複数の第２巻線に印加される交流電圧によるトルク寄与成分を相殺するような逆交流電圧が複数の第１巻線に印加されるように、第１のインバータを制御する。

さらに好ましくは、逆トルク制御部は、外部電源の電力によって蓄電装置を充電する場合に、電動機の回転位置に基づいて電動機の出力トルクを零にするための補償トルクを演算するとともに、補償トルクを発生させるための交流電圧および逆交流電圧の和に従う交流電圧を複数の第１巻線に印加するように第１のインバータを制御する。

あるいは、さらに好ましくは、逆トルク制御部は、外部電源の電力によって蓄電装置を充電する場合に、第２のインバータによって複数の第２巻線に流されている交流電流のトルク寄与成分を相殺するような逆交流電流を複数の第１巻線に流すために複数の第１巻線に印加されるべき交流電圧を演算するとともに、逆交流電流を発生するための交流電圧および逆交流電圧の和に従う交流電圧を複数の第１巻線に印加するように第１のインバータを制御する。

あるいは好ましくは、複数の第１巻線および複数の第２巻線は、異なる中性点を介して接続された３相巻線である。第１および第２のインバータの各々は、３相インバータである。

さらに好ましくは、外部電源は、３相交流電源である。外部電源は、外部電源の電力によって蓄電装置を充電する場合に、複数の第２巻線を構成する３相巻線と、開閉器を介して電気的に接続される。

あるいは、さらに好ましくは、外部電源は、単相交流電源である。外部電源は、外部電源の電力によって蓄電装置を充電する場合に、複数の第２巻線を構成する３相巻線のうちの２相の巻線と、開閉器を介して電気的に接続される。

この発明によれば、複数相の走行用電動機と、当該走行用電動機を駆動制御するためのインバータとによって、コンパクトかつ効率的な外部充電の構成を実現することができる。

本発明の実施の形態による電動車両の概略的な全体構成図である。 本実施の形態による電動車両におけるインバータの制御動作を説明するためのフローチャートである。 インバータのトルク制御の制御構成を説明するブロック図である。 図３に示した電流制御部の構成をさらに説明するためのブロック図である。 図３に示した電圧制御部の構成をさらに説明するためのブロック図である。 図４に示したＰＷＭ部での変調動作を説明するための概念的な波形図である。 インバータの充電制御の制御構成を説明するためのブロック図である。 図７に示した電流制御部の構成をさらに説明するためのブロック図である。 図８に示した各相電流指令を説明するための概念的な波形図である。 インバータの充電制御の制御構成の第１の変形例を説明するためのブロック図である。 インバータの充電制御の制御構成の第２の変形例を説明するためのブロック図である。 外部電源が単相交流電源である場合の電動車両の構成例を説明する概略的な全体構成図である。

以下に、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。なお、以下図中の同一または相当部分には同一符号を付してその説明は原則的に繰返さないものとする。

（車両構成）
図１は、本発明の実施の形態による電動車両の構成を説明するブロック図である。

図１を参照して、電動車両１００は、直流電源部１０♯と、インバータ２０，３０と、制御装置５０と、モータジェネレータ１１０と、動力伝達ギヤ１２０と、駆動輪１３０とを含む。直流電源部１０♯は、メインバッテリ１０と、コンバータ１５とを含む。

制御装置５０は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory)５１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）５２とを含む、電子制御ユニット（ＥＣＵ）により構成される。制御装置５０は、ＲＯＭ５２に記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、各センサによる検出値を用いた演算処理を行なうように構成される。あるいは、制御装置５０の少なくとも一部は、電子回路等のハードウェアにより所定の数値・論理演算処理を実行するように構成されてもよい。

メインバッテリ１０は、電動車両１００に搭載された「蓄電装置」の一例として示される。たとえば、メインバッテリ１０の出力電圧は、２００Ｖ程度である。メインバッテリ１０は、代表的には、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等の二次電池により構成される。あるいは、電気二重層キャパシタによって、あるいは二次電池とキャパシタ等の組合せ等によって「蓄電装置」を構成してもよい。

メインバッテリ１０の正極端子と電力線６との間には、システムメインリレーＳＭＲ１が接続される。同様に、メインバッテリ１０の負極端子と接地線５との間には、システムメインリレーＳＭＲ２が接続される。システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２のオンオフは、制御装置５０によって制御される。

メインバッテリ１０の電流（バッテリ電流）Ｉｂは電流センサ１１によって検出され、メインバッテリ１０の温度（バッテリ温度）Ｔｂは温度センサ１２によって検出され、メインバッテリ１０の出力電圧（バッテリ電圧）Ｖｂは電圧センサ１３によって検出される。電流センサ１１、温度センサ１２および電圧センサ１３によって検出された、バッテリ電圧Ｖｂ、バッテリ電流Ｉｂおよびバッテリ温度Ｔｂは、制御装置５０へ出力される。

平滑コンデンサＣ１は、接地線５および電力線６の間に接続される。平滑コンデンサＣ１は、電力線６上の直流電圧ＶＬの高調波成分を除去する。

コンバータ１５は、電力線６（直流電圧ＶＬ）と電力線７（直流電圧ＶＨ）との間で、双方向の直流電圧変換を実行するように構成される。図１の例では、コンバータ１５は、電力用半導体スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２、逆並列ダイオードＤ１，Ｄ２およびリアクトルＬ１を含む、いわゆる昇圧チョッパにより構成される。電力用半導体スイッチング素子（以下、単に「スイッチング素子」とも称する）としては、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、電力用ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタあるいは電力用バイポーラトランジスタ等の、オンオフが制御可能な任意の素子を用いることができる。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオンオフは、制御装置５０からのスイッチング制御信号Ｓ１，Ｓ２によって制御される。

コンバータ１５は、基本的には、各スイッチング周期内でスイッチング素子Ｑ１およびＱ２が相補的かつ交互にオンオフするように制御される。スイッチング周期に対するスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオン期間比（デューティ比）は、電力線７の直流電圧ＶＨが、コンバータ１５に対する電圧指令値と一致するように制御される。コンバータ１５は、昇圧動作時（メインバッテリ１０の放電時）には、スイッチング素子Ｑ２のオン期間にリアクトルＬ１に蓄積された電磁エネルギを、スイッチング素子Ｑ２のオフ期間に、スイッチング素子Ｑ１および／または逆並列ダイオードＤ１を介して電力線７へ供給することにより、電力線６の直流電圧ＶＬを昇圧して電力線７へ出力する。

コンバータ１５は、降圧動作時（メインバッテリ１０の充電時）には、スイッチング素子Ｑ１のオン期間にリアクトルＬ１に蓄積された電磁エネルギを、スイッチング素子Ｑ１のオフ期間に、スイッチング素子Ｑ２および／または逆並列ダイオードＤ２を介して電力線６へ供給することによって、電力線７の直流電圧ＶＨを降圧して電力線６に出力する。これらの昇圧動作または降圧動作における電圧変換比（ＶＨ／ＶＬ比）は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のデューティ比により制御される。なお、スイッチング素子Ｑ１およびＱ２をオンおよびオフにそれぞれ固定すれば、ＶＨ＝ＶＬ（電圧変換比＝１．０）とすることもできる。

平滑コンデンサＣ０は、接地線５および電力線７の間に接続される。平滑コンデンサＣ０は、電力線７上の直流電圧ＶＨの高調波成分を除去する。

インバータ２０および３０の直流電圧側は、共通の接地線５および電力線７を介して、コンバータ１５と接続される。以下では、インバータ２０，３０の直流側電圧に相当する、電力線７の直流電圧ＶＨをシステム電圧ＶＨとも称する。電圧センサ１３は、システム電圧ＶＨを検出する。電圧センサ１３に検出されたシステム電圧ＶＨは、制御装置５０へ送出される。

インバータ２０は、電力線７および接地線５の間に並列に設けられる、Ｕ相アーム２２と、Ｖ相アーム２４と、Ｗ相アーム２６とから成る。各相アームは、電力線７および接地線５の間に、モータジェネレータ１１０と接続される中間点を介して直列接続されたスイッチング素子から構成される。たとえば、Ｕ相アーム２２は、スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２から成り、Ｖ相アーム２４は、スイッチング素子Ｑ１３，Ｑ１４から成り、Ｗ相アーム２６は、スイッチング素子Ｑ１５，Ｑ１６から成る。また、スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６に対して、逆並列ダイオードＤ１１〜Ｄ１６がそれぞれ接続されている。スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６のオンオフは、制御装置５０からのスイッチング制御信号Ｓ１１〜Ｓ１６によって制御される。

インバータ３０は、インバータ２０と同様に構成されて、電力線７および接地線５の間に並列に設けられる、Ｕ相アーム３２と、Ｖ相アーム３４と、Ｗ相アーム３６とから成る。スイッチング制御信号Ｓ２１〜Ｓ２６によってオンオフ制御されるスイッチング素子Ｑ２１〜Ｑ２６および、逆並列ダイオードＤ２１〜Ｄ２６によって、Ｕ相アーム３２、Ｖ相アーム３４、およびＷ相アーム３６が構成される。

モータジェネレータ１１０は、車両駆動力を発生するための走行用電動機であり、たとえば複数相の永久磁石型同期電動機で構成される。モータジェネレータ１１０の出力トルクは、減速機や動力分割機構によって構成される動力伝達ギヤ１２０を介して、駆動輪１３０に伝達されて、電動車両１００を走行させる。また、モータジェネレータ１１０は、電動車両１００の回生制動時には、駆動輪１３０の回転力によって発電する。この発電電力は、インバータ２０，３０によって直流電力に変換される。この直流電力は、コンバータ１５を介して、メインバッテリ１０の充電に用いられる。

なお、モータジェネレータ１１０のほかにエンジン（図示せず）が搭載されたハイブリッド自動車では、このエンジンおよびモータジェネレータ１１０を協調的に動作させることによって、電動車両１００の必要な車両駆動力が発生される。この際には、エンジンの回転による発電電力を用いてメインバッテリ１０を充電することも可能である。このように、電動車両１００は、走行用電動機および蓄電装置を搭載する車両を包括的に示すものであり、エンジンおよび電動機により車両駆動力を発生するハイブリッド自動車と、エンジンを搭載しない電気自動車および燃料電池車等との両方を含むものである。

モータジェネレータ１１０のステータ（図示せず）には、Ｕ１相、Ｖ１相およびＷ１相の固定子巻線（図示せず）が巻回されている。以下では、Ｕ１相、Ｖ１相およびＷ１相の固定子巻線について、単に、コイル巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１と表記する。同様に、モータジェネレータ１１０のステータ（図示せず）には、Ｕ２相、Ｖ２相およびＷ２相の固定子巻線（図示せず）が巻回されている。以下では、Ｕ２相、Ｖ２相およびＷ２相の固定子巻線について、単に、コイル巻線Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２と表記する。

図示を省略しているが、コイル巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の一端同士は第１の中性点で接続される。コイル巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の他端は、Ｕ相アーム２２、Ｖ相アーム２４およびＷ相アーム２６の中間点とそれぞれ接続される。コイル巻線Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２の一端同士は、上記第１の中性点とは異なる第２の中性点（図示せず）で接続される。コイル巻線Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２の他端は、Ｕ相アーム３２、Ｖ相アーム３４およびＷ相アーム３６の中間点とそれぞれ接続される。このように、図１の構成例では、モータジェネレータ１１０では、異なる中性点にそれぞれ接続された２組の３相コイル巻線を有する、６相モータによって構成される。

インバータ２０は、モータジェネレータ１１０のＵ１相、Ｖ１相およびＷ１相と、電力線７との間で、双方向に直流／交流電力変換を実行する。インバータ３０は、モータジェネレータ１１０のＵ２相、Ｖ２相およびＷ２相と、電力線７との間で、双方向に直流／交流電力変換を実行する。

図１の構成において、コイル巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１は「複数の第１巻線」に対応し、インバータ２０は「第１のインバータ」に対応する。コイル巻線Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２は「複数の第２巻線」に対応し、インバータ３０は「第２のインバータ」に対応する。

モータジェネレータ１１０の出力トルクは、インバータ２０によって制御されたコイル巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の交流電流によって発生するトルクと、インバータ３０によって制御されたコイル巻線Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２の交流電流によって発生するトルクとの和となる。

モータジェネレータ１１０には、電流センサ２７および回転角センサ（レゾルバ）２８が設けられる。電流センサ２７は、インバータ２０，３０の各々の各相電流が検出できるように配置される。３相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗの瞬時値の和は零であるので、図１に示すように、電流センサ２７を２相に配置すれば、残り１相の電流は演算で求めることが可能である。

回転角センサ２８は、モータジェネレータ１１０の図示しない回転子の回転角θを検出し、その検出した回転角θを制御装置５０へ送出する。制御装置５０では、回転角θに基づきモータジェネレータ１１０の回転速度（回転角速度ω）を算出することができる。

以下では、インバータ２０の相電流を包括的にインバータ電流Ｉｉｎｖ（１）とも表記する。同様に、インバータ３０の相電流を包括的にインバータ電流Ｉｉｎｖ（２）とも表記する。これらのセンサによって検出された、インバータ電流Ｉｉｎｖ（１），Ｉｉｎｖ（２）およびロータ回転角θは、制御装置５０へ送出される。

電動車両１００は、外部充電のための構成として、充電リレー１８０および充電インレット１９０をさらに含む。充電インレット１９０は、充電ケーブル３００を介して、外部電源４００と電気的に接続される。図１の例では、外部電源４００は、３相交流電源である。

充電ケーブル３００を充電インレット１９０および外部電源４００に対して正常に接続することによって、外部電源４００からの電力は、充電インレット１９０へ伝達される。なお図示は省略するが、充電ケーブル３００によって充電インレット１９０および外部電源４００の間が電気的に接続されたことを示す信号が、充電ケーブル３００から制御装置５０へ入力されてもよい。

充電リレー１８０は、電気的に接続されたコイル巻線Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２およびインバータ３０と、充電インレット１９０との間に設けられる。充電リレー１８０のオンオフは制御装置５０によって制御される。充電リレー１８０は「開閉器」の代表例として示される。すなわち、オンオフを制御可能な任意の素子を、リレーに代えて用いることができる。

次に、電動車両１００の動作について説明する。
電動車両１００の走行時（走行モード）には、制御装置５０は、インバータ２０，３０によって、モータジェネレータ１１０の出力をトルク指令値に従って制御する。トルク指令値は、電動車両１００の車両状態（車速等）およびドライバ操作（アクセルペダル操作、ブレーキペダル操作等）に基づいて演算された、電動車両１００全体で必要な車両駆動力に基づいて設定することができる。たとえば、車両加速時にはトルク指令値は正値に設定される一方で、制動時にはトルク指令値は負値に設定される。

インバータ２０，３０は、制御装置５０からのスイッチング制御信号Ｓ１１〜Ｓ１６，Ｓ２１〜Ｓ２６に従って、システム電圧ＶＨ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１１０へ出力する。この３相交流電圧は、後述するように、モータジェネレータ１１０の出力トルクがトルク指令値に一致するように制御される。

また、制御装置５０は、モータジェネレータ１１０の動作状態（代表的には、トルクおよび回転数）に応じて、モータジェネレータ１１０を最適に駆動できるように、システム電圧ＶＨの指令値を設定する。さらに、制御装置５０は、システム電圧ＶＨが電圧指令値に一致するように、コンバータ１５を制御する。走行時には、充電リレー１８０はオフされる。

図１に示されるように、充電リレー１８０を介して外部電源４００と電気的に接続されるノードＮｕ，Ｎｖ，Ｎｗと、モータジェネレータ１１０（コイル巻線Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２）との間には、開閉器が接続されていない。

電動車両１００の外部充電時（充電モード）には、制御装置５０は、充電リレ−１８０をオンする。これにより、充電ケーブル３００を経由して充電インレット１９０と接続された外部電源４００からの交流電力が、インバータ３０へ供給される。制御装置５０は、充電指令値に従って、外部電源４００からの交流電力をメインバッテリ１０の充電電力（直流電力）に変換するように、コンバータ１５およびインバータ３０を制御する。

外部充電時には、ノードＮｕ，Ｎｖ，Ｎｗおよびモータジェネレータ１１０の間に開閉器が設けられていないので、インバータ３０による交流／直流電力変換の際に生じる交流電流が、モータジェネレータ１１０のコイル巻線Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２に流れる。したがって、この交流電流によってモータジェネレータ１１０がトルクを発生すると、外部充電中に車両駆動力が発生することになり、好ましくない。

したがって、本実施の形態による電動車両では、インバータ２０，３０の制御を図２に示すように制御する。

図２は、本実施の形態による電動車両におけるインバータ２０，３０の制御動作を説明するためのフローチャートである。図２に示すフローチャートは、たとえば、車両起動時に制御装置５０によって実行される。なお、車両起動時とは、ユーザによって、電動車両１００に設けられたスイッチが、オフ状態から操作された場合を示すものとする。すなわち、「車両起動時」には、（１）車両運転を開始するための操作をユーザが実行したとき、（２）外部充電を開始するための操作をユーザが実行したとき、および、（３）車両運転および外部充電を開始せずにオーディオ等の補機類を動作させるための操作をユーザが実行したときが少なくとも含まれる。

図２を参照して、制御装置５０は、車両起動時には、ステップＳ１００により、走行モードが選択されているかどうかを判定する。たとえば、ユーザが車両運転を開始するための操作を行っているときに、ステップＳ１００はＹＥＳ判定とされる。

制御装置５０は、走行モードが選択されているとき（Ｓ１００のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ１１０に処理を進めて、インバータ２０，３０の制御動作として、トルク制御を選択する。さらに、制御装置５０は、ステップＳ１２０により、充電リレー１８０をオフする。一方、システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２はオンされる。トルク制御での具体的な動作については後述する。

走行モードでは、コンバータ１５およびインバータ２０，３０による電力変換によって、メインバッテリ１０の電力を用いて、モータジェネレータ１１０が車両走行のためのトルクを出力することが可能な状態となる。

一方、制御装置５０は、走行モードが選択されていないとき（Ｓ１００のＮＯ判定時）には、ステップＳ１５０により、充電モードが選択されているかどうかを判定する。たとえば、充電ケーブル３００によって外部電源４００が充電インレット１９０に接続されており、かつ、ユーザ操作等によってメインバッテリ１０の充電が要求されているときに、ステップＳ１５０はＹＥＳ判定とされる。

制御装置５０は、充電モードが選択されているとき（Ｓ１５０のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ１６０に処理を進めて、インバータ２０，３０の制御動作として、充電制御を選択する。充電制御での具体的な動作については後述する。さらに、制御装置５０は、ステップＳ１７０により、充電リレー１８０をオンする。図１の構成例では、充電モードにおいても、システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２はオンされる。

走行モードおよび充電モードのいずれも選択されていないとき（Ｓ１５０のＮＯ判定時）には、制御装置５０は、ステップＳ１２０に処理を進めて、充電リレー１８０をオフする。この場合には、インバータ２０，３０は、トルク制御および充電制御のいずれも選択されないため停止状態とされる。すなわち、スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６およびＱ２１〜Ｑ２６はオフに固定される。この場合にも、車両起動時の操作に応答して、図示しない補機バッテリからの給電を開始することによって、補機類の動作が可能となる。あるいは、システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２をオンすることによって、電力線６，７から電力供給を受ける補機類を、メインバッテリ１０の電力によって動作させることも可能である。

図３は、インバータ２０，３０によるトルク制御の制御構成を説明する機能ブロック図である。

なお、図３を始めとする以降の各ブロック図に記載された各機能ブロックは、制御装置５０によるソフトウェア処理および／またはハードウェア処理によってその機能が実現されるものとする。

図３を参照して、トルク制御部２００は、トルク分配部２１０と、電流制御部２２０（１）および２２０（２）と、電圧制御部２３０（１）および２３０（２）とを有する。

トルク分配部２１０は、モータジェネレータ１１０のトルク指令値Ｔｑｃｏｍを、インバータ２０に対するトルク指令値Ｔｒ１と、インバータ３０に対するトルク指令値Ｔｒ２とに分配する。すなわち、Ｔｑｃｏｍ＝Ｔｒ１＋Ｔｒ２である。

電流制御部２２０（１）は、インバータ電流Ｉｉｎｖ（１）のフィードバック制御により、トルク指令値Ｔｒ１に従ったトルクを出力するためのｄｑ軸の電圧指令値Ｖｄ１，Ｖｑ１を生成する。同様に、電流制御部２２０（２）は、インバータ電流Ｉｉｎｖ（２）のフィードバック制御により、トルク指令値Ｔｒ２に従ったトルクを出力するためのｄｑ軸の電圧指令値Ｖｄ２，Ｖｑ２を生成する。

図４は、図３に示した電流制御部２２０（１），２２０（２）の構成をさらに説明するためのブロック図である。

図４は、図３に示した電流制御部の構成をさらに説明するためのブロック図である。なお、電流制御部２２０（１）および２２０（２）は、同様の構成を有するので、両者を総称して単に電流制御部２２０とも表記する。

図４を参照して、電流制御部２２０は、電流指令生成部２２２と、座標変換部２２４と、偏差演算部２２５，２２６と、制御演算部２２８とを有する。

電流指令生成部２２２は、予め作成されたマップ等に従って、トルク指令値Ｔｒ（Ｔｒ１およびＴｒ２を総称するもの）に基づいて、ｄ軸電流指令値Ｉｄｃｏｍおよびｑ軸電流指令値Ｉｑｃｏｍを生成する。

なお、電流指令値Ｉｄｃｏｍ，Ｉｑｃｏｍの組み合わせにより、電流振幅および電流位相（電流動作点）が決定される。たとえば、同一の出力トルクに対して電流振幅が最小となる電流位相を有する電流動作点の集合を、予め電流指令値マップとしてＲＯＭ５２に記憶しておく。そして、トルク指令値Ｔｒを用いて上記電流指令値マップを参照することによって、電流指令生成部２２２の機能を実現することができる。

座標変換部２２４は、回転角センサ２８によって検出されるモータジェネレータ１１０の回転角θを用いた座標変換（ｄｑ変換）によって、電流センサ２７によって検出された３相電流であるインバータ電流Ｉｉｎｖ（Ｉｉｎｖ（１），Ｉｉｎｖ（２）を総称するもの）を、ｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑへ変換する。

偏差演算部２２５は、ｄ軸電流偏差ΔＩｄ（ΔＩｄ＝Ｉｄｃｏｍ−Ｉｄ）を算出する。偏差演算部２２６は、ｑ軸電流偏差ΔＩｑ（ΔＩｑ＝Ｉｑｃｏｍ−Ｉｑ）を算出する。制御演算部２２８は、ｄ軸電流偏差ΔＩｄおよびｑ軸電流偏差ΔＩｑのそれぞれについて、ＰＩ（比例積分）演算に代表される制御演算を行なって制御偏差を求める。そして、この制御偏差に応じて、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ（Ｖｄ１，Ｖｄ２を総称するもの）およびｑ軸電圧指令値Ｖｑ（Ｖｑ１，Ｖｑ２を総称するもの）が生成される。

再び、図３を参照して、電圧制御部２３０（１）は、電流制御部２２０（１）からの電圧指令値Ｖｄ１，Ｖｑ１に従って、スイッチング制御信号Ｓ１１〜Ｓ１６を発生する。スイッチング制御信号Ｓ１１〜Ｓ１６に従って、インバータ２０を構成するスイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６のオンオフが制御される。これにより、モータジェネレータ１１０のコイル巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１に印加される交流電圧の振幅および位相が制御される。

同様に、電圧制御部２３０（２）は、電流制御部２２０（２）からの電圧指令値Ｖｄ２，Ｖｑ２に従って、スイッチング制御信号Ｓ２１〜Ｓ２６を発生する。スイッチング制御信号Ｓ２１〜Ｓ２６に従って、インバータ３０を構成するスイッチング素子Ｑ２１〜Ｑ２６のオンオフが制御される。これにより、モータジェネレータ１１０のコイル巻線Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２に印加される交流電圧の振幅および位相が制御される。

図５は、図３に示した電圧制御部の構成をさらに説明するためのブロック図である。なお、電圧制御部２３０（１）および２３０（２）は、同様の構成を有するので、両者を総称して単に電圧制御部２３０とも表記する。

図５を参照して、電圧制御部２３０は、座標変換部２３２と、ＰＷＭ部２３４とを有する。

座標変換部２３２は、モータジェネレータ１１０の回転角θを用いた座標変換（ｄｑ逆変換）によって、ｄｑ軸の電圧指令値Ｖｄ，Ｖｑを、３相の交流電圧指令Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに変換する。ＰＷＭ部２３４は、所定周波数のキャリア信号と、座標変換部２３２からの電圧指令Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗとに基づいて、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相のスイッチング制御信号を生成する。

図６は、ＰＷＭ部２３４の変調動作を説明するための概念的な波形図である。
図６を参照して、ＰＷＭ部２３４は、キャリア信号２４０と、交流電圧指令２４２（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを総称するもの）との電圧比較に基づいて、インバータ２０，３０の各相における上下アーム素子のオンオフを制御する。たとえば、交流電圧指令２４２の電圧がキャリア信号２４０の電圧よりも高い区間では、上アーム素子（Ｑ１１，Ｑ１３，Ｑ１５，Ｑ２１，Ｑ２３，Ｑ２５）がオンされる一方で下アーム素子（Ｑ１２，Ｑ１４，Ｑ１６，Ｑ２２，Ｑ２４，Ｑ２６）がオフされる。反対に、交流電圧指令２４２の電圧がキャリア信号２４０の電圧よりも低い区間では、下アーム素子がオンされる一方で上アーム素子がオフされる。

この結果、インバータ２０，３０の各相の出力電圧として、モータジェネレータ１１０の各相コイル巻線には、疑似正弦波電圧としてのパルス幅変調電圧２４５が印加される。キャリア信号２４０は、所定周波数の三角波やのこぎり波によって構成される。

なお、インバータ制御のためのＰＷＭ（パルス幅変調）において、キャリア信号２４０の振幅は、インバータ２０，３０の入力直流電圧（システム電圧ＶＨ）に相当する。ただし、交流電圧指令２４２の振幅について、本来の各相電圧指令Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗの振幅をシステム電圧ＶＨで除算したものに変換すれば、ＰＷＭ部２３４で用いるキャリア信号２４０の振幅を固定できる。

再び図５を参照して、ＰＷＭ部２３４は、インバータ２０，３０のＵ相，Ｖ相、Ｗ相の各々における図６に示した変調動作に従って、スイッチング制御信号Ｓ１１〜Ｓ１６，Ｓ２１〜Ｓ２６を生成する。これにより、モータジェネレータ１１０のコイル巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１，Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２に印加される交流電圧は、モータジェネレータ１１０の出力トルクがＴｒ１＋Ｔｒ２となるように制御される。すなわち、インバータ２０，３０は、電動車両１００がドライバ操作に従って走行するように設定されたトルク指令値Ｔｑｃｏｍに従って、モータジェネレータ１１０に印加される交流電圧を制御する。

次に、インバータ２０，３０を充電制御における制御動作について説明する。
図７は、インバータ２０，３０の充電制御の制御構成を説明するためのブロック図である。

図７を参照して、充電制御部２５０は、外部電源４００と接続されるインバータ３０を制御するための電流制御部２６０および電圧制御部２６５と、外部電源４００と非接続のインバータ２０を制御するための電圧制御部２７０とを有する。すなわち、電流制御部２６０および電圧制御部２６５は「充電制御部」に対応し、電圧制御部２７０は「逆トルク制御部」に対応する。

図８は、電流制御部２６０の構成をさらに説明するためのブロック図である。
図８を参照して、電流制御部２６０は、電流指令生成部２６２および制御演算部２６４を有する。

電流指令生成部２６２は、充電電力指令値Ｐｃｒと、外部電源４００からの交流電圧の各相電圧Ｖｅｕ，Ｖｅｖ，Ｖｅｗに基づいて、各相の電流指令ｉｕ＊，ｉｖ＊，ｉｗ＊を生成する。

図９を参照して、各相の電流指令ｉ＊（ｉｕ＊，ｉｖ＊，ｉｗ＊を総称するもの）は、外部電源４００の相電圧Ｖｅ（Ｖｅｕ，Ｖｅｖ，Ｖｅｗを総称するもの）と同位相に設定される。これにより、外部電源４００からの充電における力率を１に制御できる。

さらに、電流指令ｉ＊の振幅ｉａｍｐは、充電電力指令値Ｐｃｒおよび相電圧Ｖｅの振幅に基づいて設定される。すなわち、外部電源４００からの充電電力が充電電力指令値Ｐｃｒと一致するように、電流指令ｉ＊の振幅ｉａｍｐが調整される。

再び図８を参照して、制御演算部２６４は、電流指令生成部２６２からの電流指令ｉｕ＊，ｉｖ＊，ｉｗ＊と、インバータ３０の各相電流ｉｕ（２），ｉｖ（２），ｉｗ（２）とに基づいて、インバータ３０の各相の交流電圧指令Ｖｕ２，Ｖｖ２，Ｖｗ２を生成する。たとえば、電圧指令Ｖｕ２は、相電流ｉｕ（２）を電流指令ｉｕ＊に合致させるように生成される。Ｖ相およびＷ相においても同様に、相電流ｉｖ（２），ｉｗ（２）を電流指令ｉｖ＊，ｉｗ＊に合致させるように、電圧指令Ｖｖ２，Ｖｗ２が生成される。

再び図７を参照して、電流制御部２６０によって設定された電圧指令Ｖｕ２，Ｖｖ２，Ｖｗ２は、電圧制御部２６５へ入力される。

電圧制御部２６５は、図５に示したＰＷＭ部２３４を有する。ＰＷＭ部２３４は、電流制御部２６０からの電圧指令Ｖｕ２，Ｖｖ２，Ｖｗ２を交流電圧指令とするＰＷＭ制御に基づいて、スイッチング制御信号Ｓ２１〜Ｓ２６を発生する。これにより、インバータ３０は、電流指令ｉｕ＊，ｉｖ＊，ｉｗ＊に従った各相電流（インバータ電流Ｉｉｎｖ（２））を発生させるように制御される。これにより、メインバッテリ１０は、充電電力指令値Ｐｃｒに従った電力で、外部電源４００からの電力によって充電される。

上述のように、図１の構成では、外部充電の際に、インバータ３０とモータジェネレータ１１０との間を切離すための開閉器が配置されていない。したがって、外部充電のためにインバータ３０が発生する交流電圧は、モータジェネレータ１１０のコイル巻線Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２にも印加される。すなわち、インバータ電流Ｉｉｎｖ（２）は、モータジェネレータ１１０のコイル巻線Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２にも流れるので、コイル巻線Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２に生じる磁界によって、モータジェネレータ１１０にトルクが発生する。

インバータ２０は、外部充電のために制御されたインバータ３０によってモータジェネレータ１１０に生じる上記トルクを相殺するための逆トルクを発生するように制御される。

電圧制御部２７０は、上記逆トルクを発生するためのインバータ２０のスイッチング制御信号Ｓ１１〜Ｓ１６を発生する。電圧制御部２７０は、ｄｑ変換部２７２と、反転演算部２７４と、電圧制御部２３０（１）とを有する。

ｄｑ変換部２７２は、電流制御部２６０によって発生された、外部充電のためのインバータ３０の各相電圧指令Ｖｕ２，Ｖｖ２，Ｖｗ２をｄｑ変換して、ｄ軸電圧Ｖｄ２およびｑ軸電圧Ｖｑ２を算出する。

反転演算部２７４は、ｄｑ変換部２７２によって演算されたｑ軸電圧Ｖｑ２を反転することによって、インバータ２０のｑ軸電圧指令値Ｖｑ１を発生する。一方で、ｄｑ変換部２７２によって演算されたｄ軸電圧Ｖｄ２は、そのままインバータ２０のｄ軸電圧指令値Ｖｄ１として用いられる。すなわち、Ｖｄ１＝Ｖｄ２に設定され、Ｖｑ１＝−Ｖｑ２に設定される。これにより、インバータ３０によってコイル巻線Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２に印加される交流電圧のトルク寄与成分を相殺するための、インバータ２０の電圧指令値を生成することができる。

電圧制御部２３０（１）は、図５に示したのと同様に構成される。すなわち、上述のように設定された電圧指令値Ｖｄ１，Ｖｑ１に従ったトルクをモータジェネレータ１１０が発生するように、ＰＷＭ制御に基づいてスイッチング制御信号Ｓ１１〜Ｓ１６が発生される。これにより、インバータ２０は、インバータ３０によって制御されたｑ軸電圧Ｖｑ２を相殺するような逆ｑ軸電圧（Ｖｄ１＝−Ｖｄ２）を発生させるための交流電圧（以下、「逆交流電圧」とも称する）を、コイル巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１に印加することができる。この結果、逆トルクの発生により、外部充電時におけるモータジェネレータ１１０の出力トルクを零に制御することができる。

このように、本実施の形態による電動車両では、走行用電動機（モータジェネレータ）の複数相のコイル巻線のうちの一部の相のコイル巻線ずつを複数のインバータによって独立に制御する構成としている。そして、複数のインバータのうちの一部のインバータの各相に対して外部電源４００を電気的に接続することによって、車載蓄電装置（メインバッテリ１０）を外部充電する。

このため、特許文献１，２に記載された、外部電源を電動機の中性点と電気的に接続する構成と比較して、多相電源による外部充電のために必要な電動機（モータジェネレータ）の個数を少なくできる。これにより、多相交流電源による高速な外部充電のための構成を、走行用電動機（モータジェネレータ）を駆動するためのインバータを用いてコンパクトに構成できる。

さらに、外部充電時は、外部電源と非接続のコイル巻線を制御するためのインバータによって、外部充電のための電力変換によって走行用電動機（モータジェネレータ）に生じるトルクを相殺するための逆トルクを発生することができる。これにより、故障発生時に車両走行を制約してしまうことになる開閉器（リレー）を、インバータとモータジェネレータとの間の経路に設けることなく、外部充電時に、走行用電動機（モータジェネレータ）によるトルク出力を防止することできる。

（充電制御の変形例）
図１０は、インバータの充電制御の制御構成の第１の変形例を説明するためのブロック図である。図１０には、図７に示した充電制御時にインバータ２０を制御するための電圧制御部２７０に代えて用いられる電圧制御部２７５が示される。すなわち、電圧制御部２７５は、「逆トルク制御部」に対応する。

図１０を参照して、第１の変形例に従う電圧制御部２７５は、図７に示したｄｑ変換部２７２、反転演算部２７４、および電圧制御部２３０（１）に加えて、ゼロトルク補償部２８０をさらに含む。

ゼロトルク補償部２８０は、補償トルク演算部２８２と、ゼロトルク補償のための電流制御部２８４と、トルク加算部２８６，２８８とを有する。

補償トルク演算部２８２は、外部充電時におけるモータジェネレータ１１０のロータ回転角θに基づいて、モータジェネレータ１１０の出力トルクを零とするための補償トルクＴｚを演算する。具体的には、ロータ回転角θの時間変化によってモータジェネレータ１１０の回転角速度ωが求められるとともに、ω＝０とするためのトルクが補償トルクＴｚとして求められる。

電流制御部２８４は、補償トルク演算部２８２によって演算された補償トルクＴｚを発生させるための、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ１ｚおよびｑ軸電圧指令値Ｖｑ１ｚを生成する。電流制御部２８４は、たとえば、図４に示した電流制御部２２０の構成において、トルク指令値Ｔｒ＝Ｔｚとすることによって実現できる。

ｄｑ変換部２７２および反転演算部２７４は、図７と同様に、インバータ３０によって制御されたｑ軸電圧Ｖｑ２を相殺する逆ｑ軸電圧（Ｖｄ１＝−Ｖｄ２）を発生させるための、インバータ２０のｄ軸電圧指令値Ｖｄ１ｖおよびｑ軸電圧指令値Ｖｑ１ｖを発生する。すなわち、Ｖｄ１ｖ＝Ｖｄ２であり、Ｖｑ１ｖ＝−Ｖｑ２である。これにより、インバータ３０によってコイル巻線Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２に印加される交流電圧のトルク寄与成分を相殺するための、インバータ２０の電圧指令値が生成される。

トルク加算部２８６は、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ１ｖと、電流制御部２８４からのｄ軸電圧指令値Ｖｄ１ｚとを加算することによって、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ１を生成する。同様に、トルク加算部２８８は、反転演算部２７４によって演算されたｑ軸電圧指令値Ｖｑ１ｖと、電流制御部２８４からのｑ軸電圧指令値Ｖｑ１ｚとを加算することによって、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ１を生成する。

電圧制御部２３０（１）は、トルク加算部２８６，２８８によって求められたｄ軸電圧指令値Ｖｄ１およびｑ軸電圧指令値Ｖｑ１に基づいて、スイッチング制御信号Ｓ１１〜Ｓ１６を発生する。

このようにすると、図７に示した電圧制御部２７０と同様の逆交流電圧と、補償トルクＴｚを発生させるための交流電圧との和に従った電圧が、コイル巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１に印加されるように、インバータ２０は制御される。

したがって、図１０の制御構成によると、図７と同様に逆交流電圧を印加するように制御している状態下で、モータジェネレータ１１０の実際の出力トルクを零とするためのフィードバック制御によって、逆トルクを補償することができる。これにより、外部充電時に、逆トルクをさらに精密に設定することができるので、走行用電動機（モータジェネレータ）からトルクが出力されることを、より確実に防止することできる。

図１１は、インバータの充電制御の制御構成の第１の変形例を説明するためのブロック図である。図１１には、図７に示した充電制御時にインバータ２０を制御するための電圧制御部２７０に代えて用いられる電圧制御部２７６が示される。すなわち、電圧制御部２７６は、「逆トルク制御部」に対応する。

図１１を参照して、第２の変形例に従う電圧制御部２７６は、図７に示したｄｑ変換部２７２、反転演算部２７４、および電圧制御部２３０（１）に加えて、電流補償部２８０♯をさらに含む。すなわち、電圧制御部２７６は、図１０に示した電圧制御部２７５において、ゼロトルク補償部２８０を電流補償部２８０♯に置き換えた構成を有する。

電流補償部２８０♯は、電流補償のための電流制御部２２０♯と、座標変換部２７２♯と、反転演算部２７４♯と、トルク加算部２８６，２８８とを有する。

ｄｑ変換部２７２♯は、電流制御部２６０における各相電流ｉｕ（２），ｉｖ（２），ｉｗ（２）をｄｑ変換して、ｄ軸電流Ｉｄ２およびｑ軸電流Ｉｑ２を算出する。さらに、反転演算部２７４♯は、ｄｑ変換部２７２♯によって演算されたインバータ３０でのｑ軸電流Ｉｑ２を反転することによって、インバータ２０のｑ軸電流指令値Ｉｑｃｏｍ１を発生する。一方で、ｄｑ変換部２７２♯によって演算されたｄ軸電流Ｉｄ２は、そのままインバータ２０のｄ軸電流指令値Ｉｄｃｏｍ１として用いられる。すなわち、Ｉｄｃｏｍ１＝Ｉｄ２に設定され、Ｉｑｃｏｍ１＝−Ｉｑ２に設定される。これにより、インバータ３０によってコイル巻線Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２によって流される各相電流のトルク寄与成分を相殺するための、インバータ２０の電圧指令値が生成される。

電流制御部２２０♯は、ｄｑ変換部２７２♯および反転演算部２７４♯によって設定された、ｄ軸電流指令値Ｉｄｃｏｍ１およびｑ軸電流指令値Ｉｑｃｏｍ１に従って、コイル巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１に流される電流を制御する。電流制御部２２０♯は、図４に示した電流制御部２２０の構成において、電流指令生成部２２２を除去するとともに、ｄｑ変換部２７２♯および反転演算部２７４♯によって設定された、ｄ軸電流指令値Ｉｄｃｏｍ１およびｑ軸電流指令値Ｉｑｃｏｍ１を、偏差演算部２２５，２２６に直接入力する構成とすることによって実現できる。

これにより、電流制御部２２０♯は、ｄ軸電流指令値Ｉｄｃｏｍ１およびｑ軸電流指令値Ｉｑｃｏｍ１に従った、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ１ｃおよびｑ軸電圧指令値Ｖｑ１ｃを生成することができる。ｄ軸電圧指令値Ｖｄ１ｃおよびｑ軸電圧指令値Ｖｑ１ｃは、インバータ３０によるｑ軸電流Ｉｑ２を相殺するようなｑ軸電流（以下、「逆交流電流」とも称する）をインバータ２０によって発生させるように設定される。

トルク加算部２８６は、図１０と同様のｄ軸電圧指令値Ｖｄ１ｖと、電流制御部２２０♯からのｄ軸電圧指令値Ｖｄ１ｃとを加算することによって、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ１を生成する。同様に、トルク加算部２８８は、図１０と同様のｑ軸電圧指令値Ｖｑ１ｖと、電流制御部２２０♯からのｑ軸電圧指令値Ｖｑ１ｃとを加算することによって、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ１を生成する。

電圧制御部２３０（１）は、トルク加算部２８６，２８８によって求められたｄ軸電圧指令値Ｖｄ１およびｑ軸電圧指令値Ｖｑ１に基づいて、スイッチング制御信号Ｓ１１〜Ｓ１６を発生する。

このようにすると、図７に示した電圧制御部２７０と同様の逆交流電圧と、ｑ軸電流Ｉｑ２を相殺する逆交流電流を発生するため交流電圧との和に従った電圧が、コイル巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１に印加されるように、インバータ２０は制御される。

したがって、図１１の制御構成によると、図７と同様に逆交流電圧を印加するように制御している状態下で、インバータ３０によって発生しているｑ軸電流Ｉｑ２を相殺するためのフィードバック制御によって、逆トルクを補償することができる。これにより、外部充電時に、逆トルクをさらに精密に設定することができるので、走行用電動機（モータジェネレータ）からトルクが出力されることを、より確実に防止することできる。

（外部電源の変形例）
図１２には、外部電源が単相交流電源である場合の電動車両の構成例が示される。

図１２を参照して、外部電源４００♯は、単相交流電源である。充電リレー１８０は、インバータ３０と電気的に接続されたコイル巻線Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２のうちの所定の２相（たとえば、Ｕ相およびＶ相）と、充電インレット１９０との間に設けられる。

あるいは、図１と同様に構成された充電リレー１８０について、単相交流電源と接続される２相を、充電インレット１９０の構造等によって予め固定することも可能である。このような構成とすると、外部電源が単相交流電源であることを検知した場合に、単相交流電源と非接続とされるリレーを常時オフとするように制御することができる。この結果、同一の構成（充電リレー１８０）によって、単相交流電源および３相交流電源のいずれによる外部充電にも対応することが可能となる。

外部電源が単相交流電源であるときには、充電制御におけるインバータ３０の電流指令ｉｕ＊，ｉｖ＊，ｉｗ＊を生成するための電流指令生成部２６２（図８）の動作を変更する必要がある。具体的には、外部電源４００♯と接続された相の電流指令（図１２の例ではｉｕ＊，ｉｖ＊）は、図８，９で説明したのと同様に、外部電源４００♯の相電圧および充電電力指令値Ｐｃｒに従って設定される。一方で、外部電源４００♯と非接続の相の電流指令（図１２の例ではｉｗ＊）は、３相電流の瞬時値の和が零となる関係式に従って設定される。すなわちｉｗ＊＝−（ｉｕ＊＋ｉｖ＊）で設定される。

充電制御のその他の制御動作、および、トルク制御における制御動作は、上述した実施の形態と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。

このように、本実施の形態による電動車両によれば、外部電源が３相交流電源および単相交流電源のいずれであっても、車載蓄電装置（メインバッテリ１０）の外部充電に用いることができる。

なお、本実施の形態では、２組の３相コイル巻線を有する６相モータの３相ずつを２個の３相インバータに制御する構成を例示したが、モータの複数相のコイル巻線の一部の相ずつを独立に制御可能であれば、モータの相数ならびにインバータの個数および相数については、任意に設定することができる。また、直流電源部１０♯におけるコンバータ１５の配置は必須ではなく、メインバッテリ１０の出力電圧と、電力線７の直流電圧ＶＨとが同一となる構成に対しても、本発明を適用することが可能である。

なお、本実施の形態では、インバータ２０，３０は表記の都合上、別々の３相インバータとして記載しているが、単一の６相インバータの３相ずつを用いて複数のインバータ２０，３０を構成することが可能である点についても確認的に記載する。すなわち、単一の多相インバータの一部の相ずつによって「第１のインバータ」および「第２のインバータ」を構成することことも可能である。

さらに、本実施の形態において、駆動系の構成は、図１の例示に限定されるものではない。すなわち、上述したように、電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池自動車等、走行用電動機を搭載した電動車両に対して、本発明を共通に適用することができる。また、走行用電動機の個数についても、特に限定されるものではない。

また、逆トルクを発生させるための制御演算についても、上記の例に限定されるものではなく、外部充電のための電力変換によって走行用電動機（モータジェネレータ）に生じるトルクと、逆極性で同じ大きさのトルクを発生することが可能であれば、任意の制御構成を適用することができる。

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。

この発明は、車両外部の電源によって車載蓄電装置を充電するための構成を有する電動車両に適用することが可能である。

５ 接地線、６，７ 電力線、１０ メインバッテリ、１０♯ 直流電源部、１１ 電流センサ（バッテリ）、１２ 温度センサ、１３ 電圧センサ、１５ コンバータ、２０，３０ インバータ、２２，２４，２６，３２，３４，３６ 各相アーム、２７ 電流センサ（インバータ）、２８ 回転角センサ、５０ 制御装置（ＥＣＵ）、５１ ＲＡＭ、５２ ＲＯＭ、１００ 電動車両、１１０ モータジェネレータ、１２０ 動力伝達ギヤ、１５０ 駆動輪、１８０ 充電リレー、１９０ 充電インレット、２００ トルク制御部、２１０ トルク分配部、２２０，２２０（１），２２０（２），２２０♯ 電流制御部（トルク制御）、２２２ 電流指令生成部（トルク制御）、２２４，２３２ 座標変換部、２２５，２２６ 偏差演算部、２２８，２６４ 制御演算部、２３０，２３０（１），２３０（２） 電圧制御部（トルク制御）、２３４ ＰＷＭ部、２４０ キャリア信号、２４２ 交流電圧指令、２４５ パルス幅変調電圧、２５０ 充電制御部、２６０ 電流制御部（充電制御）、２６２ 電流指令生成部（充電制御）、２６５，２７０ 電圧制御部（充電制御）、２７２，２７２♯ ｄｑ変換部、２７４，２７４♯ 反転演算部、２８０ ゼロトルク補償部、２８０ 電流補償部、２８２ 補償トルク演算部、２８４ 電流制御部（ゼロトルク制御）、２８６，２８８ トルク加算部、３００ 充電ケーブル、４００，４００♯ 外部電源、Ｃ０，Ｃ１ 平滑コンデンサ、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ１１〜Ｄ１６，Ｄ２１〜Ｄ２６ 逆並列ダイオード、Ｉｂ バッテリ電流、Ｉｄ ｄ軸電流、Ｉｑ ｑ軸電流、Ｉｄｃｏｍ ｄ軸電流指令値、Ｉｑｃｏｍ ｑ軸電流指令値、Ｉｉｎｖ，Ｉｉｎｖ（１），Ｉｉｎｖ（２） インバータ電流、Ｌ１ リアクトル、Ｐｃｒ 充電電力指令値、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ１１〜Ｑ１６，Ｑ２１〜Ｑ２６ 半導体スイッチング素子、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ１１〜Ｓ１６，Ｓ１１〜Ｓ１６ スイッチング制御信号、ＳＭＲ１，ＳＭＲ２ システムメインリレー、Ｔｂ バッテリ温度、Ｔｑｃｏｍ （モータジェネレータ）、Ｔｒ，Ｔｒ１，Ｔｒ２ トルク指令値（インバータ）、Ｔｚ 補償トルク、Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１ コイル巻線（複数の第１巻線）、Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２ コイル巻線（複数の第２巻線）、ＶＨ 直流電圧（システム電圧）、ＶＬ 直流電圧、Ｖｂ バッテリ電圧、Ｖｄ，Ｖｄ１，Ｖｄ２ ｄ軸電圧指令値、Ｖｑ，Ｖｑ１，Ｖｑ２ ｑ軸電圧指令値、Ｖｄ１ｃ ｄ軸電圧指令値（逆電流補償）、Ｖｄ１ｚ ｄ軸電圧指令値（ゼロトルク補償）、Ｖｅ，Ｖｅｕ，Ｖｅｖ，Ｖｅｗ 各相電圧（外部電源）、Ｖｑ１ｃ ｄ軸電圧指令値（逆電流補償）、Ｖｑ１ｚ ｑ軸電圧指令値（ゼロトルク補償）、Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ 交流電圧指令、Ｖｕ１，Ｖｖ１，Ｖｗ１ 各相電圧指令（インバータ２０）、Ｖｕ２，Ｖｖ２，Ｖｗ２ 各相電圧指令（インバータ３０）、ｉａｍｐ 振幅（電流指令）、ｉｕ＊，ｉｖ＊，ｉｗ＊ 電流指令（外部充電）、ｉｕ，ｉｖ，ｉｗ ３相電流。

Claims (8)

1. 車両駆動力を発生するための複数相の電動機と、
   蓄電装置と、
   前記蓄電装置および前記電動機の間で双方向の電力変換を実行するためのインバータとを備え、
   前記インバータは、
   前記電動機の複数相の巻線のうちの複数の第１巻線と前記蓄電装置との間に設けられた第１のインバータと、
   前記複数相の巻線のうちの前記複数の第１巻線とは異なる複数の第２巻線と、前記蓄電装置との間に設けられた第２のインバータとを含み、
   外部電源と電気的にコンタクト可能な充電インレットと、
   電気的に接続された前記複数の第２巻線および前記第２のインバータと、前記充電インレットとの間に接続された開閉器と、
   前記開閉器ならびに前記第１および第２のインバータを制御するための制御装置とをさらに備え、
   前記制御装置は、前記外部電源の電力によって前記蓄電装置を充電する場合に、前記開閉器をオンするとともに、前記外部電源からの交流電力を前記蓄電装置を充電するための直流電圧に変換するように前記第２のインバータを制御する一方で、前記第２のインバータによって前記複数の第２巻線に印加される交流電圧によって発生するトルクを相殺するための逆トルクを発生させるような交流電圧を前記複数の第１巻線に印加するように前記第１のインバータを制御する、電動車両。
2. 前記制御装置は、前記第２のインバータによって前記複数の第２巻線に印加される交流電圧によって生じるトルクと逆極性で同じ大きさのトルクを発生するための交流電圧を前記複数の第１巻線に印加することによって前記逆トルクを発生させるように、前記第１のインバータを制御する、請求項１記載の電動車両。
3. 前記制御装置は、
   前記外部電源の電力によって前記蓄電装置を充電する場合に、前記複数の第２巻線のそれぞれの相電流が、前記外部電源の電圧に基づいて設定された電流目標値と一致するように、前記第２のインバータが前記複数の第２巻線に印加する交流電圧を制御する充電制御部と、
   前記充電制御部に制御されて前記第２のインバータから前記複数の第２巻線に印加される交流電圧のトルク寄与成分を相殺するような逆交流電圧が前記複数の第１巻線に印加されるように、前記第１のインバータを制御する逆トルク制御部とを含む、請求項１または２記載の電動車両。
4. 前記逆トルク制御部は、前記外部電源の電力によって前記蓄電装置を充電する場合に、前記電動機の回転位置に基づいて前記電動機の出力トルクを零にするための補償トルクを演算するとともに、前記補償トルクを発生させるための交流電圧および前記逆交流電圧の和に従う交流電圧を前記複数の第１巻線に印加するように前記第１のインバータを制御する、請求項３記載の電動車両。
5. 前記逆トルク制御部は、前記外部電源の電力によって前記蓄電装置を充電する場合に、前記第２のインバータによって前記複数の第２巻線に流されている交流電流のトルク寄与成分を相殺するような逆交流電流を前記複数の第１巻線に流すために前記複数の第１巻線に印加されるべき交流電圧を演算するとともに、前記逆交流電流を発生するための交流電圧および前記逆交流電圧の和に従う交流電圧を前記複数の第１巻線に印加するように前記第１のインバータを制御する、請求項３記載の電動車両。
6. 前記複数の第１巻線および前記複数の第２巻線は、異なる中性点を介して接続された３相巻線であり、
   前記第１および第２のインバータの各々は、３相インバータである、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電動車両。
7. 前記外部電源は、３相交流電源であり、
   前記外部電源は、前記外部電源の電力によって前記蓄電装置を充電する場合に、前記複数の第２巻線を構成する前記３相巻線と、前記開閉器を介して電気的に接続される、請求項６記載の電動車両。
8. 前記外部電源は、単相交流電源であり、
   前記外部電源は、前記外部電源の電力によって前記蓄電装置を充電する場合に、前記複数の第２巻線を構成する前記３相巻線のうちの２相の巻線と、前記開閉器を介して電気的に接続される、請求項６記載の電動車両。

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