JP2009274478A - ハイブリッド車両 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の排気通路にＥＨＣが設けられたハイブリッド車両において、できるだけ効率的にＥＨＣへ電力を供給する。
【解決手段】ＥＣＵ１１０は、正弦波制御モードまたは矩形波制御モードで第２ＭＧ３０を駆動するように第２インバータ６６を制御する。ＥＨＣ１００は、排気ガスを浄化する触媒または触媒に導入される排気ガスを電気加熱可能に構成される。ＥＨＣ１００は、リレー１０２を介して第１ＭＧ２０の中性点Ｎ１と第２ＭＧ３０の中性点Ｎ２との間に電気的に接続される。そして、第２ＭＧ３０が矩形波制御モードで駆動されているとき、第２ＭＧ３０の中性点Ｎ２の電位変動を利用してＥＨＣ１００への給電が行なわれる。
【選択図】図３

Description

この発明は、内燃機関および車両走行用の電動機の少なくとも一方から出力される動力によって走行するハイブリッド車両に関し、特に、内燃機関の排気通路に電気加熱式触媒装置（以下「ＥＨＣ（Electrical Heating Catalyzer）」とも称する。）が設けられたハイブリッド車両に関する。

特開２００４−２４５１３５号公報（特許文献１）は、内燃機関の排気ガス浄化装置を備えたハイブリッド車両の電力制御装置を開示する。この電力制御装置においては、バッテリの充電可能電力が検出され、車両の減速時にモータジェネレータにより発電された電力のうち、上記充電可能電力分がバッテリに供給され、余剰分がＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）のヒータへ供給される。

この電力制御装置によれば、車両の減速時に回生されるエネルギーのうちバッテリに受入れられない分をＤＰＦの再生または活性エネルギーとして効果的に使用することができる（特許文献１参照）。
特開２００４−２４５１３５号公報 特開２００７−８９２８９号公報 特開２００６−１３２３９４号公報 特開２００４−４８９２３号公報

上記の特開２００４−２４５１３５号公報に開示される電力制御装置は、車両の減速時に回生されるエネルギーをＥＨＣの動作電力として有効利用できる点で有用であるが、車両の減速時に限定されるものである。そして、車両の減速時以外においても、できるだけ効率的にＥＨＣへ電力を供給することが望まれる。

それゆえに、この発明の目的は、内燃機関の排気通路にＥＨＣが設けられたハイブリッド車両において、できるだけ効率的にＥＨＣへ電力を供給することである。

この発明によれば、ハイブリッド車両は、内燃機関および車両走行用の第１の交流電動機の少なくとも一方から出力される動力によって走行するハイブリッド車両であって、蓄電装置と、第１のインバータと、インバータ制御部と、ＥＨＣとを備える。蓄電装置は、第１の交流電動機へ供給される電力を蓄える。第１のインバータは、蓄電装置から電力を受け、第１の交流電動機を駆動する。インバータ制御部は、第１のインバータの出力電圧波形を正弦波とする正弦波制御モードまたは出力電圧波形を矩形波とする矩形波制御モードで第１の交流電動機を駆動するように第１のインバータを制御する。ＥＨＣは、内燃機関の排気通路に設けられ、内燃機関から排出される排気ガスを浄化する触媒または触媒に導入される排気ガスを電気加熱可能に構成される。そして、ＥＨＣは、第１の交流電動機が矩形波制御モードで駆動されているときに第１の交流電動機の中性点から給電されるように中性点に電気的に接続される。

好ましくは、インバータ制御部は、正弦波制御モードで第１の交流電動機が駆動されているとき、電気加熱式触媒装置へ給電されるように、第１のインバータを制御することによって中性点の電位を調整する。

好ましくは、ハイブリッド車両は、発電装置をさらに備える。発電装置は、内燃機関の動力を用いて発電する。発電装置は、第２の交流電動機と、第２のインバータとを含む。第２の交流電動機は、内燃機関の出力軸に連結される。第２のインバータは、第２の交流電動機を駆動する。インバータ制御部は、正弦波制御モードで第２の交流電動機を駆動するように第２のインバータをさらに制御する。そして、ＥＨＣは、第１の交流電動機の中性点と第２の交流電動機の中性点との間に電気的に接続される。

さらに好ましくは、インバータ制御部は、正弦波制御モードで第１の交流電動機が駆動されているとき、電気加熱式触媒装置へ給電されるように、第２のインバータを制御することによって第２の交流電動機の中性点の電位を調整する。

また、さらに好ましくは、ハイブリッド車両は、受電部と、電流センサと、電圧センサとをさらに備える。受電部は、車両外部の電源から供給される電力を受けて第１の交流電動機の中性点および第２の交流電動機の中性点へ出力する。電流センサは、受電部から入力される電流を検出する。電圧センサは、電源の電圧を検出する。そして、インバータ制御部は、電流センサおよび電圧センサの検出値に基づいて、受電部から力率１で電力を入力して蓄電装置を充電するように第１および第２のインバータを制御する。

好ましくは、ハイブリッド車両は、第１および第２のコンデンサをさらに備える。第１および第２のコンデンサは、第１のインバータに接続される正極線と負極線との間に直列に接続され、正極線および負極線の中間点を形成する。そして、ＥＨＣは、第１の交流電動機の中性点と中間点との間に電気的に接続される。

この発明においては、第１の交流電動機は、正弦波制御モードまたは矩形波制御モードで駆動される。ここで、第１のインバータの出力電圧波形を矩形波とする矩形波制御モード時は、第１の交流電動機の中性点の電位が大きく変動するところ、第１の交流電動機の中性点にＥＨＣが電気的に接続されるので、その中性点電位の変動を利用して中性点からＥＨＣへ給電される。

したがって、この発明によれば、車両の減速時以外においても、効率的にＥＨＣへ電力を供給することができる。

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１は、エンジン１０と、第１ＭＧ（Motor Generator）２０と、第２ＭＧ３０と、動力分割装置４０と、減速機５０と、モータ駆動装置６０と、蓄電装置７０と、駆動輪８０とを備える。また、ハイブリッド車両１は、排気通路９０と、ＥＨＣ１００と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１１０と、温度センサ１１８とをさらに備える。

エンジン１０、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０は、動力分割装置４０に連結される。そして、このハイブリッド車両１は、エンジン１０および第２ＭＧ３０の少なくとも一方から出力される駆動力によって走行する。エンジン１０が発生する動力は、動力分割装置４０によって２経路に分割される。すなわち、一方は減速機５０を介して駆動輪８０へ伝達される経路であり、もう一方は第１ＭＧ２０へ伝達される経路である。

第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０は、交流電動機であり、たとえば、三相交流同期電動機である。第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０は、モータ駆動装置６０によって駆動される。第１ＭＧ２０は、動力分割装置４０によって分割されたエンジン１０の動力を用いて発電する。第１ＭＧ２０によって発電された電力は、モータ駆動装置６０により交流から直流に変換され、蓄電装置７０に蓄えられる。

第２ＭＧ３０は、蓄電装置７０に蓄えられた電力および第１ＭＧ２０により発電された電力の少なくとも一方を用いて駆動力を発生する。そして、第２ＭＧ３０の駆動力は、減速機５０を介して駆動輪８０に伝達される。なお、図１では、駆動輪８０は前輪として示されているが、前輪に代えて、または前輪とともに、第２ＭＧ３０によって後輪を駆動してもよい。

なお、車両の制動時等には、駆動輪８０により減速機５０を介して第２ＭＧ３０が駆動され、第２ＭＧ３０が発電機として動作する。これにより、第２ＭＧ３０は、車両の運動エネルギーを電力に変換する回生ブレーキとしても機能する。そして、第２ＭＧ３０により発電された電力は、蓄電装置７０に蓄えられる。

また、第１ＭＧ２０の中性点と第２ＭＧ３０の中性点との間には、ＥＨＣ１００が電気的に接続される。そして、後述のように、ＥＨＣ１００への給電が要求されると、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０からＥＨＣ１００へ動作電力が供給される。

動力分割装置４０は、サンギヤと、ピニオンギヤと、キャリアと、リングギヤとを含む遊星歯車から成る。ピニオンギヤは、サンギヤおよびリングギヤと係合する。キャリアは、ピニオンギヤを自転可能に支持するとともに、エンジン１０のクランクシャフトに連結される。サンギヤは、第１ＭＧ２０の回転軸に連結される。リングギヤは第２ＭＧ３０の回転軸および減速機５０に連結される。

そして、エンジン１０、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０が、遊星歯車から成る動力分割装置４０を介して連結されることによって、図２に示すように、エンジン１０、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０の回転数は、共線図において直線で結ばれる関係になる。

再び図１を参照して、モータ駆動装置６０は、蓄電装置７０から電力を受け、ＥＣＵ１１０からの制御信号に基づいて第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０を駆動する。また、モータ駆動装置６０は、ＥＣＵ１１０からの制御信号に基づいて、第１ＭＧ２０および／または第２ＭＧ３０によって発電される交流電力を直流電力に変換して蓄電装置７０へ出力する。

蓄電装置７０は、再充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７０の電圧は、たとえば２００Ｖ程度である。蓄電装置７０には、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０によって発電された電力が蓄えられる。なお、蓄電装置７０として大容量のキャパシタも採用可能である。

ＥＨＣ１００は、エンジン１０の排気通路９０に設けられ、エンジン１０から排出される排気ガスを浄化する触媒またはその触媒に導入される排気ガスを電気加熱可能に構成される。ＥＨＣ１００は、第１ＭＧ２０の中性点と第２ＭＧ３０の中性点との間に電気的に接続され、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０から動作電力を受ける。なお、ＥＨＣ１００には、種々の公知のＥＨＣを適用することができる。

温度センサ１１８は、ＥＨＣ１００の温度を検出し、その検出値をＥＣＵ１１０へ出力する。ＥＣＵ１１０は、モータ駆動装置６０を駆動するための制御信号を生成し、その生成した制御信号をモータ駆動装置６０へ出力する。また、ＥＣＵ１１０は、温度センサ１１８からの温度検出値に基づいて、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０からＥＨＣ１００への給電を制御する。

図３は、図１に示したハイブリッド車両１の電気システムの構成図である。図３を参照して、ハイブリッド車両１の電気システムは、蓄電装置７０と、昇圧コンバータ６２と、第１インバータ６４と、第２インバータ６６と、第１ＭＧ２０と、第２ＭＧ３０と、ＥＣＵ１１０と、電圧センサ１２０，１２２とを含む。また、この電気システムは、電力線ＰＳＬ１，ＰＳＬ２と、ＥＨＣ１００と、リレー１０２と、温度センサ１１８とをさらに含む。

昇圧コンバータ６２は、ｎｐｎ型トランジスタＱ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２と、リアクトルＬとを含む。ｎｐｎ型トランジスタＱ１，Ｑ２は、正極線ＰＬ２と負極線ＮＬとの間に直列に接続される。ダイオードＤ１，Ｄ２は、それぞれｎｐｎ型トランジスタＱ１，Ｑ２に逆並列に接続される。リアクトルＬは、蓄電装置７０の正極に接続される正極線ＰＬ１とｎｐｎ型トランジスタＱ１，Ｑ２の接続ノードとの間に接続される。

そして、昇圧コンバータ６２は、ＥＣＵ１１０からの信号ＰＷＣに基づきｎｐｎ型トランジスタＱ１，Ｑ２をオン／オフさせることによって、リアクトルＬを用いて正極線ＰＬ２の電圧を正極線ＰＬ１の電圧（すなわち蓄電装置７０の電圧）以上の電圧に調整する。

インバータ６４は、Ｕ相アーム１３２、Ｖ相アーム１３４およびＷ相アーム１３６を含む。Ｕ相アーム１３２、Ｖ相アーム１３４およびＷ相アーム１３６は、正極線ＰＬ２と負極線ＮＬとの間に並列に接続される。Ｕ相アーム１３２は、直列に接続されたｎｐｎ型トランジスタＱ１１，Ｑ１２から成り、Ｖ相アーム１３４は、直列に接続されたｎｐｎ型トランジスタＱ１３，Ｑ１４から成り、Ｗ相アーム１３６は、直列に接続されたｎｐｎ型トランジスタＱ１５，Ｑ１６から成る。ｎｐｎ型トランジスタ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。

第１ＭＧ２０は、三相コイル２２をステータコイルとして含む。三相コイル２２はＹ結線され、中性点Ｎ１が形成される。そして、三相コイル２２はインバータ６４に接続され、中性点Ｎ１には電力線ＰＳＬ１が接続される。

インバータ６６は、Ｕ相アーム１４２、Ｖ相アーム１４４およびＷ相アーム１４６を含む。第２ＭＧ３０は、三相コイル３２をステータコイルとして含む。インバータ６６および第２ＭＧ３０の構成は、それぞれインバータ６４および第１ＭＧ２０と同様である。

そして、インバータ６４は、ＥＣＵ１１０からの信号ＰＷＩ１に基づいて、正極線ＰＬ２から受ける直流電圧を三相交流電圧に変換して第１ＭＧ２０へ出力する。また、インバータ６４は、エンジン１０の動力を用いて第１ＭＧ２０が発電した三相交流電圧を信号ＰＷＩ１に基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を正極線ＰＬ２へ出力する。

また、インバータ６６は、ＥＣＵ１１０からの信号ＰＷＩ２に基づいて、正極線ＰＬ２から受ける直流電圧を三相交流電圧に変換して第２ＭＧ３０へ出力する。また、インバータ６６は、車両の制動時、駆動輪８０の回転力を受けて第２ＭＧ３０が発電した三相交流電圧を信号ＰＷＩ２に基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を正極線ＰＬ２へ出力する。

なお、このインバータ６４，６６および昇圧コンバータ６２は、図１に示したモータ駆動装置６０を形成する。

電力線ＰＳＬ１の一端は、第１ＭＧ２０の中性点Ｎ１に接続される。電力線ＰＳＬ２の一端は、第２ＭＧ３０の中性点Ｎ２に接続される。そして、電力線ＰＳＬ１，ＰＳＬ２の間にＥＨＣ１００およびリレー１０２が直列に接続される。リレー１０２は、ＥＣＵ１１０からの信号ＥＮに基づいてオン／オフされる。

温度センサ１１８は、ＥＨＣ１００の温度ＴＥＨＣを検出し、その検出値をＥＣＵ１１０へ出力する。電圧センサ１２０は、正極線ＰＬ１と負極線ＮＬとの間の電圧ＶＬを検出し、その検出値をＥＣＵ１１０へ出力する。電圧センサ１２２は、正極線ＰＬ２と負極線ＮＬとの間の電圧ＶＨを検出し、その検出値をＥＣＵ１１０へ出力する。

ＥＣＵ１１０は、昇圧コンバータ６２を駆動するための信号ＰＷＣ、ならびに第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０をそれぞれ駆動するための信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２を生成し、その生成された信号ＰＷＣ，ＰＷＩ１，ＰＷＩ２をそれぞれ昇圧コンバータ６２、第１インバータ６４および第２インバータ６６へ出力する。

また、ＥＣＵ１１０は、ＥＨＣ１００の温度ＴＥＨＣが予め定められた所定値よりも低いとき、リレー１０２をオンさせるための信号ＥＮを生成し、その生成した信号ＥＮをリレー１０２へ出力するとともに、ＥＨＣ１００の通電制御を実行する。以下、このＥＣＵ１１０の構成について説明する。

図４は、ＥＣＵ１１０の機能ブロック図である。図４を参照して、ＥＣＵ１１０は、コンバータ制御部１１１と、第１インバータ制御部１１２と、制御モード設定部１１３と、第２インバータ制御部１１４と、ＥＨＣ制御部１１５とを含む。

コンバータ制御部１１１は、電圧ＶＬ，ＶＨ、第１ＭＧ２０のモータ電圧ＶＭ１、および第２ＭＧ３０のモータ電圧ＶＭ２に基づいて電圧ＶＨの目標値を設定し、電圧ＶＨがその目標値に一致するように昇圧コンバータ６２を制御するための信号ＰＷＣを生成して昇圧コンバータ６２へ出力する。

第１インバータ制御部１１２は、第１ＭＧ２０のトルク目標値ＴＲ１、モータ電流Ｉ１およびモータ回転角θ１、ならびに電圧ＶＨに基づいて、第１ＭＧ２０を駆動するための信号ＰＷＩ１を生成し、その生成された信号ＰＷＩ１を第１インバータ６４へ出力する。ここで、第１インバータ制御部１１２は、制御モード設定部１１３から零相電圧指令値ＶＺを受けると、その受けた零相電圧指令値ＶＺを各相電圧指令値に重畳することによって、第１ＭＧ２０の中性点Ｎ１の電位を零相電圧指令値ＶＺで示される電圧に制御する。

第２インバータ制御部１１４は、第２ＭＧ３０のトルク目標値ＴＲ２、モータ電流Ｉ２およびモータ回転角θ２、ならびに電圧ＶＨに基づいて、制御モード設定部１１３から受けるモード信号ＭＤに示される制御モードで第２ＭＧ３０を駆動するための信号ＰＷＩ２を生成し、その生成された信号ＰＷＩ２を第２インバータ６６へ出力する。具体的には、第２インバータ６６の出力電圧波形を正弦波とする正弦波制御モードをモード信号ＭＤが示しているとき、第２インバータ制御部１１４は、正弦波制御モードで第２ＭＧ３０を駆動するための信号ＰＷＩ２を生成する。また、第２インバータ６６の出力電圧波形を矩形波とする矩形波制御モードをモード信号ＭＤが示しているとき、第２インバータ制御部１１４は、矩形波制御モードで第２ＭＧ３０を駆動するための信号ＰＷＩ２を生成する。

また、第２インバータ制御部１１４は、トルク目標値ＴＲ２、モータ電流Ｉ２、モータ回転角θ２、および電圧ＶＨに基づいて算出した第２ＭＧ３０の電圧指令値Ｖ＊を制御モード設定部１１３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速度、蓄電装置７０の充電状態（以下「ＳＯＣ（State Of Charge）」とも称する。）等に基づいて、図示されない他のＥＣＵにおいて算出される。また、モータ電流Ｉ１，Ｉ２およびモータ回転角θ１，θ２は、図示されない各センサによって検出される。

制御モード設定部１１３は、電圧ＶＨおよび第２インバータ制御部１１４からの電圧指令値Ｖ＊に基づいて、第２インバータ６６の変調率を算出し、その算出された変調率に基づいて第２ＭＧ３０の制御モードを設定する。具体的には、変調率が第１の所定値よりも小さいとき、制御モード設定部１１３は、第２ＭＧ３０の制御モードを正弦波制御モードに設定し、変調率が第２の所定値よりも大きいとき、制御モード設定部１１３は、第２ＭＧ３０の制御モードを矩形波制御モードに設定する。そして、制御モード設定部１１３は、設定された制御モードに応じたモード信号ＭＤを第２インバータ制御部１１４へ出力する。

また、制御モード設定部１１３は、信号ＥＮに基づいてリレー１０２（図３）がオンされているか否かを判定し、リレー１０２がオンされているとき、第２ＭＧ３０の制御モードが正弦波制御モードであれば、第１ＭＧ２０の中性点Ｎ１の電位を変化させるための零相電圧指令値ＶＺを生成して第１インバータ制御部１１２へ出力する。

ＥＨＣ制御部１１５は、ＥＨＣ１００（図３）の温度ＴＥＨＣの検出値を温度センサ１１８（図３）から受ける。そして、ＥＨＣ制御部１１５は、温度ＴＥＨＣが所定値よりも低いとき、リレー１０２をオンさせるための信号ＥＮをリレー１０２へ出力する。一方、温度ＴＥＨＣが所定値よりも高いときは、ＥＨＣ制御部１１５は、リレー１０２をオフさせるための信号ＥＮをリレー１０２へ出力する。

再び図３を参照して、このハイブリッド車両１においては、ＥＨＣ１００は、リレー１０２を介して第１ＭＧ２０の中性点Ｎ１と第２ＭＧ３０の中性点Ｎ２との間に接続される。そして、温度センサ１１８によってＥＨＣ１００の温度ＴＥＨＣが検出され、温度ＴＥＨＣが所定値よりも低くなると、リレー１０２がオンされる。

ここで、ＥＣＵ１１０により第２ＭＧ３０が矩形波制御モードで制御されているとき、図５に示すように、第２ＭＧ３０の中性点Ｎ２の電位ＶＮ２は大きく変動する。一方、第１ＭＧ２０は、ＥＣＵ１１０により正弦波制御モードで制御されるので、第１ＭＧ２０の中性点Ｎ１の電位ＶＮ１は電圧ＶＨ／２で安定する。したがって、この中性点Ｎ１，Ｎ２間の電位差によってＥＨＣ１００に電力が流れる。言い換えると、第２ＭＧ３０が矩形波制御モードで制御されているとき、第２ＭＧ３０の中性点Ｎ２の電位変動を利用してＥＨＣ１００への給電が行なわれる。

一方、ＥＣＵ１１０により第２ＭＧ３０が正弦波制御モードで制御されているときは、第２ＭＧ３０の中性点Ｎ２の電位ＶＮ２も電圧ＶＨ／２で安定するので、中性点Ｎ１，Ｎ２間に電位差が生じない。そこで、この場合は、第１インバータ６４の零相電圧を変化させるように第１インバータ６４が制御され、第１ＭＧ２０の中性点Ｎ１の電位を積極的に変動させる。これにより、中性点Ｎ１，Ｎ２間に電位差が生じ、ＥＨＣ１００へ電力が供給される。

なお、第２ＭＧ３０が正弦波制御モードで制御されているとき、第１ＭＧ２０の中性点Ｎ１の電位を変化させるとともに、第２ＭＧ３０の中性点Ｎ２の電位を変化させてもよい。これにより、中性点Ｎ１，Ｎ２間の電位差を大きくすることができ、ＥＨＣ１００へ大電力を供給することができる。

以上のように、この実施の形態１においては、ＥＨＣ１００は、第１ＭＧ２０の中性点Ｎ１と第２ＭＧ３０の中性点Ｎ２との間に電気的に接続される。第２ＭＧ３０は、正弦波制御モードまたは矩形波制御モードで駆動される。ここで、矩形波制御モード時は、第２ＭＧ３０の中性点Ｎ２の電位が大きく変動するところ、この電位変動を利用して、中性点Ｎ１，Ｎ２間に接続されたＥＨＣ１００へ給電される。したがって、この実施の形態１によれば、車両の減速時以外においても、効率的にＥＨＣ１００へ電力を供給することができる。

また、この実施の形態１によれば、第１ＭＧ２０の中性点Ｎ１および第２ＭＧ３０の中性点Ｎ２の双方の電位を変化させることにより、中性点Ｎ１，Ｎ２間の電位差を大きくできるので、ＥＨＣ１００へ大電力を供給することが可能である。

［実施の形態２］
図６は、実施の形態２によるハイブリッド車両の電気システムの構成図である。図６を参照して、このハイブリッド車両１Ａは、図３に示した実施の形態１における電気システムの構成において、コンデンサＣ１，Ｃ２をさらに含み、ＥＣＵ１１０に代えてＥＣＵ１１０Ａを含む。そして、コンデンサＣ１，Ｃ２によって形成される正極線ＰＬ２および負極線ＮＬの中間点Ｍに電力線ＰＳＬ１が接続される。

コンデンサＣ１，Ｃ２は、互いに容量が同等であり、正極線ＰＬ２と負極線ＮＬとの間に直列に接続される。したがって、中間点Ｍの電位は、正極線ＰＬ２と負極線ＮＬとの中間電位（電圧ＶＨ／２）となる。

ＥＣＵ１１０Ａは、第２インバータ６６の変調率に基づいて、第２ＭＧ３０を正弦波制御モードまたは矩形波制御モードで駆動する。また、ＥＣＵ１１０Ａは、ＥＨＣ１００の温度ＴＥＨＣが所定値よりも低いとき、ＥＨＣ１００の通電制御を実行する。具体的には、ＥＣＵ１１０Ａは、第２ＭＧ３０が矩形波制御モードで駆動されているとき、リレー１０２をオンさせる。そうすると、第２ＭＧ３０の中性点Ｎ２の電位変動に応じて中性点Ｎ２と中間点Ｍとの間に電位差が生じ、ＥＨＣ１００に電力が流れる。一方、第２ＭＧ３０が正弦波制御モードで駆動されているとき、ＥＣＵ１１０Ａは、リレー１０２をオンさせるとともに、第２ＭＧ３０の中性点Ｎ２の電位を積極的に変動させるように第２インバータ６６を制御する。すなわち、ＥＣＵ１１０Ａは、第２ＭＧ３０の各相電圧指令値に所定の零相電圧指令値を重畳することによって、中性点Ｎ２の電位を零相電圧指令値で示される電圧に制御する。これにより、中性点Ｎ２と中間点Ｍとの間に電位差が生じ、ＥＨＣ１００に電力が流れる。

このハイブリッド車両１Ａにおいては、車両の駆動力を発生する第２ＭＧ３０は、大トルクを出力可能な矩形波制御モードで駆動されることが多いところ、第２ＭＧ３０の中性点Ｎ２と正極線ＰＬ２および負極線ＮＬの中間点Ｍとの間にＥＨＣ１００が電気的に接続されるので、第２ＭＧ３０が矩形波制御モードで駆動されているときの中性点Ｎ２の電位変動を利用してＥＨＣ１００への給電が行なわれる。一方、第２ＭＧ３０が正弦波制御モードで駆動されているときは、第２インバータ６６により第２ＭＧ３０の中性点Ｎ２の電位を積極的に変動させることによってＥＨＣ１００への給電が行なわれる。

以上のように、この実施の形態２によれば、ＥＨＣ１００を第１ＭＧ２０の中性点Ｎ１に接続する必要がないので、システム構成が簡素化される。また、第２インバータ６６の制御のみでＥＨＣ１００への給電を制御できるので、制御も簡素化される。さらに、矩形波制御モードで駆動されることの多い第２ＭＧ３０の中性点Ｎ２にＥＨＣ１００を接続したので、矩形波制御モード時に発生する中性点Ｎ２の電圧変動を利用してＥＨＣ１００への給電を効率的に行なうことができる。

［実施の形態３］
図７は、実施の形態３によるハイブリッド車両の電気システムの構成図である。図７を参照して、このハイブリッド車両１Ｂは、図３に示した実施の形態１における電気システムの構成において、コンデンサＣ１，Ｃ２をさらに含み、ＥＣＵ１１０に代えてＥＣＵ１１０Ｂを含む。そして、コンデンサＣ１，Ｃ２によって形成される正極線ＰＬ２および負極線ＮＬの中間点Ｍに電力線ＰＳＬ２が接続される。

ＥＣＵ１１０Ｂは、ＥＨＣ１００の温度ＴＥＨＣが所定値よりも低いとき、ＥＨＣ１００の通電制御を実行する。具体的には、ＥＣＵ１１０Ｂは、リレー１０２をオンさせるとともに、第１ＭＧ２０の中性点Ｎ１の電位を積極的に変動させるように第１インバータ６４を制御する。すなわち、ＥＣＵ１１０Ｂは、第１ＭＧ２０の各相電圧指令値に所定の零相電圧指令値を重畳することによって、中性点Ｎ１の電位を零相電圧指令値で示される電圧に制御する。これにより、中性点Ｎ１と中間点Ｍとの間に電位差が生じ、ＥＨＣ１００に電力が流れる。

以上のように、この実施の形態３によれば、ＥＨＣ１００を第２ＭＧ３０の中性点Ｎ２に接続する必要がないので、システム構成が簡素化される。また、第１インバータ６４の制御のみでＥＨＣ１００への給電を制御できるので、制御も簡素化される。さらに、ＥＨＣ１００の温度ＴＥＨＣが所定値よりも低いときに第１インバータ６４の零相電圧を変化させるだけでよいので、制御が容易である。

［実施の形態４］
この実施の形態４では、車両外部の電源（以下「外部電源」とも称する。）から蓄電装置７０を充電可能であり、かつ、外部電源から蓄電装置７０の充電時に外部電源からＥＨＣ１００へ給電可能な構成が示される。

図８は、実施の形態４によるハイブリッド車両の電気システムの構成図である。図８を参照して、このハイブリッド車両１Ｃは、図３に示した実施の形態１における電気システムの構成において、充電インレット１５０と、電流センサ１２４と、電圧センサ１２６とをさらに含み、ＥＣＵ１００に代えてＥＣＵ１１０Ｃを含む。

充電インレット１５０は、外部電源１６０から電力を入力するための電力インターフェースである。充電インレット１５０は、電力線ＰＳＬ１，ＰＳＬ２に接続される。すなわち、充電インレット１５０は、電力線ＰＳＬ１，ＰＳＬ２を介して中性点Ｎ１，Ｎ２に接続されるとともに、リレー１０２を介してＥＨＣ１００にも接続される。

電流センサ１２４は、電力線ＰＳＬ１においてＥＨＣ１００の接続ノードと充電インレット１５０との間に配設され、充電インレット１５０から入力される電流ＩＡＣを検出してＥＣＵ１１０Ｃへ出力する。なお、電力線ＰＳＬ２においてリレー１０２の接続ノードと充電インレット１５０との間に電流センサ１２４を配設してもよい。電圧センサ１２６は、外部電源１６０の電圧ＶＡＣを検出し、その検出値をＥＣＵ１１０へ出力する。

ＥＣＵ１１０Ｃは、電流センサ１２４からの電流ＩＡＣおよび電圧センサ１２６からの電圧ＶＡＣの各検出値に基づいて、外部電源１６０から力率１で電力を入力して蓄電装置７０を充電するように第１インバータ６４、第２インバータ６６および昇圧コンバータ６２をそれぞれ制御するための信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２，ＰＷＣを生成する。

また、ＥＣＵ１１０Ｃは、外部電源１６０から蓄電装置７０の充電時、温度センサ１１８によって検出されるＥＨＣ１００の温度ＴＥＨＣが所定値よりも低い場合にリレー１０２をオンさせる。これにより、外部電源１６０から蓄電装置７０の充電時、外部電源１６０からＥＨＣ１００へも給電される。

ここで、電流センサ１２４は、ＥＨＣ１００の接続ノードよりも充電インレット１５０側に配設され、ＥＣＵ１１０Ｃは、充電インレット１５０から入力された電流がＥＨＣ１００へ分流される前の電流ＩＡＣに基づいて電力制御を行なうので、外部電源１６０からＥＨＣ１００へ給電される場合にも、外部電源１６０から力率１で効率的に電力が取得される。

図９は、図８に示した第１および第２インバータ６４，６６ならびに第１および第２ＭＧ２０，３０の零相等価回路を示した図である。第１インバータ６４および第２インバータ６６の各々は、図８に示した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１６０から蓄電装置７０の充電時、第１インバータ６４および第２インバータ６６において零電圧ベクトルが制御される。したがって、この図９では、第１インバータ６４の上アームの３つのスイッチング素子は上アーム６４Ａとしてまとめて示され、第１インバータ６４の下アームの３つのスイッチング素子は下アーム６４Ｂとしてまとめて示されている。同様に、第２インバータ６６の上アームの３つのスイッチング素子は上アーム６６Ａとしてまとめて示され、第２インバータ６６の下アームの３つのスイッチング素子は下アーム６６Ｂとしてまとめて示されている。

そして、図９に示されるように、この零相等価回路は、外部電源１６０を入力電源とする単相ＰＷＭコンバータとみることができる。そこで、第１インバータ６４および第２インバータ６６において零電圧ベクトルを変化させ、第１インバータ６４および第２インバータ６６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、外部電源１６０から供給される交流電力を直流電力に変換して正極線ＰＬ２および負極線ＮＬへ出力することができる。

図１０は、ＥＣＵ１１０Ｃにより実現される力率１制御の制御ブロック図である。図１０を参照して、この制御ブロックは、実効値演算部２０２と、位相検出部２０４と、正弦波生成部２０６と、除算部２０８と、乗算部２１０と、減算部２１２と、ＦＢ制御部２１４と、加算部２１６とを含む。

実効値演算部２０２は、電圧ＶＡＣのピーク電圧を検出し、その検出したピーク電圧に基づいて電圧ＶＡＣの実効値を算出する。位相検出部２０４は、電圧ＶＡＣのゼロクロス点を検出し、その検出したゼロクロス点に基づいて電圧ＶＡＣの位相を検出する。

正弦波生成部２０６は、位相検出部２０４によって検出された電圧ＶＡＣの位相に基づいて、電圧ＶＡＣと同相の正弦波を生成する。正弦波生成部２０６は、たとえば、正弦波関数のテーブルを用いて、位相検出部２０４からの位相に基づいて電圧ＶＡＣと同相の正弦波を生成することができる。

除算部２０８は、実効値演算部２０２からの電圧ＶＡＣの実効値で充電電力指令値ＰＲを除算し、その演算結果を乗算部２１０へ出力する。乗算部２１０は、除算部２０８の演算結果に正弦波生成部２０６からの正弦波を乗算し、その演算結果を電流指令値ＩＲ０として出力する。

減算部２１２は、電流指令値ＩＲ０から電流ＩＡＣを減算し、その演算結果をＦＢ制御部２１４へ出力する。ＦＢ制御部２１４は、電流指令値ＩＲ０と電流ＩＡＣとの偏差に基づいて、電流ＩＡＣを電流指令値ＩＲ０に追従させるための制御量を算出し、その算出された制御量を加算部２１６へ出力する。一例として、ＦＢ制御部２１４では、たとえば、比例積分制御（ＰＩ制御）が行なわれる。そして、加算部２１６は、電流指令値ＩＲ０にＦＢ制御部２１４からの制御量を加算し、最終的な電流指令値ＩＲを算出する。

なお、このように生成される電流指令値ＩＲは、外部電源１６０と同相であり、外部電源１６０の電圧に対して力率が１である。したがって、外部電源１６０から蓄電装置７０の充電およびＥＨＣ１００への給電を効率的に行なうことができる。

以上のように、この実施の形態４によれば、外部電源１６０から蓄電装置７０の充電時に外部電源１６０からＥＨＣ１００へ給電することができる。そして、外部電源１６０からＥＨＣ１００への給電時においても、外部電源１６０から力率１で効率的に電力を取得することができる。

なお、上記の各実施の形態においては、動力分割装置４０によりエンジン１０の動力を分割して駆動輪８０と第１ＭＧ２０とに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、その他の形式のハイブリッド車両にも適用可能である。すなわち、たとえば、第１ＭＧ２０を駆動するためにのみエンジン１０を用い、第２ＭＧ３０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１０が生成した運動エネルギーのうち回生エネルギーのみが電気エネルギーとして回収されるハイブリッド車両、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などにもこの発明は適用可能である。

なお、上記の各実施の形態において、昇圧コンバータ６２は必須の構成要素ではなく、昇圧コンバータ６２を備えないシステム構成にも本願発明は適用可能である。

なお、上記において、エンジン１０は、この発明における「内燃機関」に対応し、第２ＭＧ３０は、この発明における「第１の交流電動機」に対応する。また、第２インバータ６６は、この発明における「第１のインバータ」に対応し、ＥＣＵ１１０，１１０Ａ〜１１０Ｃは、この発明における「インバータ制御部」に対応する。さらに、ＥＨＣ１００は、この発明における「電気加熱式触媒装置」に対応する。

また、さらに、第１ＭＧ２０は、この発明における「第２の交流電動機」に対応し、第１インバータ６４は、この発明における「第２のインバータ」に対応する。また、さらに、充電インレット１５０および電力線ＰＳＬ１，ＰＳＬ２は、この発明における「受電部」を形成し、電流センサ１２４および電圧センサ１２６は、それぞれこの発明における「電流センサ」および「電圧センサ」に対応する。また、さらに、コンデンサＣ１，Ｃ２は、この発明における「第１および第２のコンデンサ」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によるハイブリッド車両の全体ブロック図である。 動力分割装置の共線図を示す図である。 図１に示すハイブリッド車両の電気システムの構成図である。 ＥＣＵの機能ブロック図である。 第１ＭＧおよび第２ＭＧの中性点の電位を示した図である。 実施の形態２によるハイブリッド車両の電気システムの構成図である。 実施の形態３によるハイブリッド車両の電気システムの構成図である。 実施の形態４によるハイブリッド車両の電気システムの構成図である。 図８に示す第１および第２インバータならびに第１および第２ＭＧの零相等価回路を示した図である。 ＥＣＵにより実現される力率１制御の制御ブロック図である。

符号の説明

１，１Ａ〜１Ｃ ハイブリッド車両、１０ エンジン、２０，３０ ＭＧ、２２，３２ 三相コイル、４０ 動力分割装置、５０ 減速機、６０ モータ駆動装置、６２ 昇圧コンバータ、６４，６６ インバータ、６４Ａ，６６Ａ 上アーム、６４Ｂ，６６Ｂ 下アーム、７０ 蓄電装置、８０ 駆動輪、９０ 排気通路、１００ ＥＨＣ、１０２ リレー、１１０，１１０Ａ〜１１０Ｃ ＥＣＵ、１１１ コンバータ制御部、１１２ 第１インバータ制御部、１１３ 制御モード設定部、１１４ 第２インバータ制御部、１１５ ＥＨＣ制御部、１１８ 温度センサ、１２０，１２２，１２６ 電圧センサ、１２４ 電流センサ、１３２，１４２ Ｕ相アーム、１３４，１４４ Ｖ相アーム、１３６，１４６ Ｗ相アーム、１５０ 充電インレット、１６０ 外部電源、２０２ 実効値演算部、２０４ 位相検出部、２０６ 正弦波生成部、２０８ 除算部、２１０ 乗算部、２１２ 減算部、２１４ ＦＢ制御部、２１６ 加算部、ＰＬ１，ＰＬ２ 正極線、ＮＬ 負極線、Ｌ リアクトル、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ１１〜Ｑ１６，Ｑ２１〜Ｑ２６ ｎｐｎ型トランジスタ、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ１１〜Ｄ１６，Ｄ２１〜Ｄ２６ ダイオード、Ｎ１，Ｎ２ 中性点、ＰＳＬ１，ＰＳＬ２ 電力線、Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ、Ｍ 中間点。

Claims (6)

1. 内燃機関および車両走行用の第１の交流電動機の少なくとも一方から出力される動力によって走行するハイブリッド車両であって、
   前記第１の交流電動機へ供給される電力を蓄える蓄電装置と、
   前記蓄電装置から電力を受け、前記第１の交流電動機を駆動する第１のインバータと、
   前記第１のインバータの出力電圧波形を正弦波とする正弦波制御モードまたは前記出力電圧波形を矩形波とする矩形波制御モードで前記第１の交流電動機を駆動するように前記第１のインバータを制御するインバータ制御部と、
   前記内燃機関の排気通路に設けられ、前記内燃機関から排出される排気ガスを浄化する触媒または前記触媒に導入される前記排気ガスを電気加熱可能に構成された電気加熱式触媒装置とを備え、
   前記電気加熱式触媒装置は、前記第１の交流電動機が前記矩形波制御モードで駆動されているときに前記第１の交流電動機の中性点から給電されるように前記中性点に電気的に接続される、ハイブリッド車両。
2. 前記インバータ制御部は、前記正弦波制御モードで前記第１の交流電動機が駆動されているとき、前記電気加熱式触媒装置へ給電されるように、前記第１のインバータを制御することによって前記中性点の電位を調整する、請求項１に記載のハイブリッド車両。
3. 前記内燃機関の動力を用いて発電する発電装置をさらに備え、
   前記発電装置は、
   前記内燃機関の出力軸に連結される第２の交流電動機と、
   前記第２の交流電動機を駆動する第２のインバータとを含み、
   前記インバータ制御部は、前記正弦波制御モードで前記第２の交流電動機を駆動するように前記第２のインバータをさらに制御し、
   前記電気加熱式触媒装置は、前記第１の交流電動機の中性点と前記第２の交流電動機の中性点との間に電気的に接続される、請求項１または請求項２に記載のハイブリッド車両。
4. 前記インバータ制御部は、前記正弦波制御モードで前記第１の交流電動機が駆動されているとき、前記電気加熱式触媒装置へ給電されるように、前記第２のインバータを制御することによって前記第２の交流電動機の中性点の電位を調整する、請求項３に記載のハイブリッド車両。
5. 車両外部の電源から供給される電力を受けて前記第１の交流電動機の中性点および前記第２の交流電動機の中性点へ出力する受電部と、
   前記受電部から入力される電流を検出する電流センサと、
   前記電源の電圧を検出する電圧センサとをさらに備え、
   前記インバータ制御部は、前記電流センサおよび前記電圧センサの検出値に基づいて、前記受電部から力率１で電力を入力して前記蓄電装置を充電するように前記第１および第２のインバータを制御する、請求項３に記載のハイブリッド車両。
6. 前記第１のインバータに接続される正極線と負極線との間に直列に接続され、前記正極線および前記負極線の中間点を形成する第１および第２のコンデンサをさらに備え、
   前記電気加熱式触媒装置は、前記第１の交流電動機の中性点と前記中間点との間に電気的に接続される、請求項１または請求項２に記載のハイブリッド車両。

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