JP2013121729A - Power supply device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関及び電動機を備えた車両で、内燃機関や触媒装置を加熱するためのヒータに電力を供給する電力供給装置に関する。 The present invention relates to a power supply device that supplies electric power to a heater for heating an internal combustion engine and a catalyst device in a vehicle including an internal combustion engine and an electric motor.
従来、内燃機関及び電動機を備えた車両で、内燃機関や触媒装置を加熱するためのヒータに電力を供給する電力供給装置として、例えば特許文献1に開示されているハイブリッド車両がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, there is a hybrid vehicle disclosed in
このハイブリッド車両は、蓄電装置と、昇圧コンバータと、第1及び第2インバータと、第1及び第2MGと、電気加熱式触媒装置と、リレーと、ECUとを備えている。蓄電装置は、昇圧コンバータの入力端に接続されている。第1及び第2インバータは、昇圧コンバータの出力端に接続されている。第1及び第2MGは、第1及び第2インバータの出力端にそれぞれ接続されている。電気加熱式触媒装置は、リレーを介して第1及び第2MGの中性点の間に接続されている。 This hybrid vehicle includes a power storage device, a boost converter, first and second inverters, first and second MGs, an electrically heated catalyst device, a relay, and an ECU. The power storage device is connected to the input terminal of the boost converter. The first and second inverters are connected to the output terminal of the boost converter. The first and second MGs are connected to the output terminals of the first and second inverters, respectively. The electrically heated catalyst device is connected between the neutral points of the first and second MGs via a relay.
ハイブリッド車両の走行の際、ECUは、昇圧コンバータを制御して、蓄電装置の直流電圧を高電圧に昇圧して出力する。そして、第1及び第2インバータを制御して、昇圧コンバータの出力する直流高電圧を3相交流電圧に変換して第1及び第2MGに供給する。これにより、ハイブリッド車両の走行のための駆動力を発生することができる。 When the hybrid vehicle travels, the ECU controls the boost converter to boost and output the DC voltage of the power storage device to a high voltage. Then, the first and second inverters are controlled to convert the DC high voltage output from the boost converter into a three-phase AC voltage and supply it to the first and second MGs. Thereby, it is possible to generate a driving force for traveling the hybrid vehicle.
一方、電気加熱式触媒装置に電力を供給する際、ECUは、リレーをオンし、第1及び第2MGの中性点の電位差が所定値になるように昇圧コンバータと第1及び第2インバータを制御する。これにより、電気加熱式触媒装置に電力を供給し、電気加熱式触媒装置を加熱することができる。 On the other hand, when supplying electric power to the electrically heated catalyst device, the ECU turns on the relay, and connects the boost converter and the first and second inverters so that the potential difference between the neutral points of the first and second MGs becomes a predetermined value. Control. Thereby, electric power can be supplied to the electrically heated catalyst device and the electrically heated catalyst device can be heated.
ところで、ハイブリッド車両の走行の際、昇圧コンバータ、第1及び第2インバータ、第1及び第2MGの巻線に高電圧が加わる。そのため、安全性の観点から蓄電装置、昇圧コンバータ、第1及び第2インバータ第1及び第2MGの巻線、加熱式触媒装置は、ハイブリッド車両の車体から絶縁されている。 By the way, when the hybrid vehicle travels, a high voltage is applied to the step-up converter, the first and second inverters, and the first and second MG windings. Therefore, from the viewpoint of safety, the power storage device, the boost converter, the first and second inverter first and second MG windings, and the heating type catalyst device are insulated from the vehicle body of the hybrid vehicle.
しかし、電気加熱式触媒装置は、触媒装置に隣接してヒータが配置されている。そのため、構造的に車体との間の絶縁抵抗が低下しやすい。従って、漏電を引き起こす可能性が高くなってしまうという問題があった。 However, in the electrically heated catalyst device, a heater is disposed adjacent to the catalyst device. Therefore, structurally, the insulation resistance between the vehicle body tends to decrease. Therefore, there is a problem that the possibility of causing electric leakage becomes high.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、漏電を抑え、内燃機関や触媒装置を加熱するためのヒータに電力を供給することができる電力供給装置を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of such a situation, and it aims at providing the electric power supply apparatus which can suppress electric leakage and can supply electric power to the heater for heating an internal combustion engine or a catalyst apparatus. .
そこで、本発明は、この課題を解決すべく、内燃機関及び電動機を備えた車両において、電動機制御装置のインバータ回路を、トランスを介してヒータに接続することで、内燃機関や触媒装置を加熱するためのヒータに電力供給できることを見出すことができる。 Therefore, in order to solve this problem, the present invention heats an internal combustion engine and a catalyst device by connecting an inverter circuit of the motor control device to a heater via a transformer in a vehicle including the internal combustion engine and the electric motor. It can be found that power can be supplied to the heater.
すなわち、請求項1に記載の電力供給装置は、内燃機関及び電動機を備えた車両で、内燃機関、及び、内燃機関の排気ガスを浄化する触媒装置の少なくともいずれかを加熱するためのヒータに電力を供給する電力供給装置において、電動機に接続され、直流電圧を多相の交流電圧に変換して電動機に供給するインバータ回路を有する電動機制御装置と、入力された交流電圧を絶縁して出力するトランスと、インバータ回路を、トランスを介してヒータに接続する接続回路と、を有することを特徴とする。この構成によれば、トランスによってインバータ回路とヒータを絶縁することができる。そのため、ヒータの絶縁抵抗が低下しても、インバータ回路で漏電が発生することはない。従って、漏電を抑え、内燃機関や触媒装置を加熱するためのヒータに電力を供給することができる。
In other words, the power supply device according to
請求項2に記載の電力供給装置は、トランスは、単相トランスであり、接続回路は、インバータ回路の2つの出力端を、トランスを介してヒータに接続することを特徴とする。この構成によれば、単相の交流電圧によってヒータに電力を供給することができる。 According to a second aspect of the present invention, the transformer is a single-phase transformer, and the connection circuit connects two output terminals of the inverter circuit to the heater via the transformer. According to this configuration, electric power can be supplied to the heater by a single-phase AC voltage.
請求項3に記載の電力供給装置は、接続回路は、インバータ回路の2つの出力端を、電動機から切断してトランスを介してヒータに接続することを特徴とする。この構成によれば、ヒータに電力を供給する際に、電動機に加わる電圧を抑えることができる。そのため、電圧が加わることによって発生する電動機のわずかな動きを抑えることができる。 According to a third aspect of the present invention, the connection circuit is characterized in that the two output ends of the inverter circuit are disconnected from the electric motor and connected to the heater via a transformer. According to this configuration, it is possible to suppress the voltage applied to the electric motor when supplying power to the heater. Therefore, slight movement of the electric motor that occurs when voltage is applied can be suppressed.
請求項4に記載の電力供給装置は、インバータ回路は、直流電圧を3相の交流電圧に変換して電動機に供給し、トランスは、3相トランスであり、トランスの出力する3相の交流電圧を整流して直流電圧に変換する整流回路を有し、接続回路は、インバータ回路の3つの出力端を、トランス及び整流回路を介してヒータに接続することを特徴とする。この構成によれば、直流電圧によってヒータに電力を供給することができる。しかも、この直流電圧は、3相の交流電圧を整流して変換したものである。そのため、単相の交流電圧によって電力を供給する場合に比べ、ヒータにより多くの電力を供給することができる。
The power supply device according to
請求項5に記載の電力供給装置は、接続回路は、インバータ回路の出力端を、電動機から切断してトランス及び整流回路を介してヒータに接続することを特徴とする。この構成によれば、ヒータに電力を供給する際に、電動機に加わる電圧を確実に抑えることができる。そのため、電圧が加わることによって発生する電動機のわずかな動きを確実に抑えることができる。 The power supply device according to claim 5 is characterized in that the connection circuit disconnects the output end of the inverter circuit from the electric motor and connects it to the heater via a transformer and a rectifier circuit. According to this configuration, it is possible to reliably suppress the voltage applied to the electric motor when supplying electric power to the heater. Therefore, it is possible to reliably suppress slight movements of the electric motor that are generated when a voltage is applied.
請求項6に記載の電力供給装置は、電動機は、車両走行用電動機、又は、コンプレッサ駆動用電動機であることを特徴とする。この構成によれば、車両走行用電動機やコンプレッサ駆動用電動機を制御する電動機制御装置を利用することができる。そのため、電力供給装置を確実に構成することができる。 The electric power supply apparatus according to claim 6 is characterized in that the electric motor is a vehicle driving electric motor or a compressor driving electric motor. According to this configuration, it is possible to use an electric motor control device that controls an electric motor for driving a vehicle and an electric motor for driving a compressor. Therefore, the power supply device can be configured with certainty.
請求項7に記載の電力供給装置は、電動機制御装置は、直流電圧を昇圧してインバータ回路に供給する昇圧回路を有することを特徴とする。この構成によれば、より高い電圧でヒータに電力を供給することができる。 According to a seventh aspect of the present invention, the motor control device includes a booster circuit that boosts a DC voltage and supplies the boosted DC voltage to the inverter circuit. According to this configuration, power can be supplied to the heater at a higher voltage.
請求項8に記載の電力供給装置は、トランスは、電動機の内部に、電動機の巻線を利用して形成されていることを特徴とする。この構成によれば、トランスを別途設ける場合に比べ、搭載スペースやコストを抑えることができる。 The power supply device according to claim 8 is characterized in that the transformer is formed inside the electric motor by using a winding of the electric motor. According to this configuration, the mounting space and cost can be reduced as compared with the case where a transformer is separately provided.
次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。
(第1実施形態)
第1実施形態の電力供給装置について説明する。まず、図1を参照して第1実施形態の電力供給装置の構成について説明する。ここで、図1は、第1実施形態における電力供給装置の回路図である。
Next, the present invention will be described in more detail with reference to embodiments.
(First embodiment)
The power supply device of the first embodiment will be described. First, the configuration of the power supply apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIG. Here, FIG. 1 is a circuit diagram of the power supply apparatus according to the first embodiment.
図1に示す電力供給装置1は、エンジン(内燃機関)及び走行用のモータ(車両走行用電動機)を備えたハイブリッド車(車両)において、エンジンの排気ガスを浄化する触媒装置を加熱するためのヒータに電力を供給する装置である。電力供給装置1は、モータ制御装置10(電動機制御装置)と、トランス11と、ヒータ接続切替えスイッチ12、13(接続回路)とを備えている。
A
モータ制御装置10は、バッテリB1の出力する直流電圧を昇圧するとともに3相交流電圧(多相の交流電圧)に変換して、走行用のモータM1に供給する装置である。ここで、モータM1は、U相巻線Wu、V相巻線Wv及びW相巻線Wwを備えている。U相巻線Wu、V相巻線Wv及びW相巻線Wwは、Y結線されている。モータ制御装置10は、昇圧回路100と、インバータ回路101と、制御回路102とを備えている。
The
昇圧回路100は、バッテリB1の出力する直流電圧を昇圧して、インバータ回路101に供給する回路である。昇圧回路100は、コンデンサ100aと、コイル100bと、IGBT100c、100dと、コンデンサ100eとを備えている。
The
コンデンサ100aは、バッテリB1の出力する直流電圧を平滑化するための素子である。コンデンサ100aの一端及び他端は、バッテリB1の正極端子及び負極端子にそれぞれ接続されている。
コイル100bは、電流が流れることでエネルギーを蓄積、放出するとともに電圧を誘起する素子である。コイル100bの一端はコンデンサ100aの一端に、他端はIGBT100c、100dにそれぞれ接続されている。
The
IGBT100c、100dは、オン、オフすることでコイル100bにエネルギーを蓄積、放出させるためのスイッチング素子である。IGBT100c、100dは直列接続されている。具体的には、IGBT100cのエミッタが、IGBT100dのコレクタに接続されている。直列接続されたIGBT100c、100dの直列接続点は、コイル100bの他端に接続されている。IGBT100dのエミッタは、コンデンサ100aの他端に接続されている。また、IGBT100cのコレクタ及びIGBT100dのエミッタは、コンデンサ100eにそれぞれ接続されている。さらに、IGBT100c、100dのゲートは制御回路102にそれぞれ接続されている。
The
コンデンサ100eは、インバータ回路101に供給する昇圧した直流電圧を平滑化するための素子である。コンデンサ100e一端はIGBT100cのコレクタに、他端はIGBT100dのエミッタにそれぞれ接続されている。また、コンデンサ100eの一端及び他端は、インバータ回路101にそれぞれ接続されている。
The
インバータ回路101は、昇圧回路100の出力する昇圧した直流電圧を3相交流電圧に変換してモータM1に供給する回路である。インバータ回路101は、IGBT101a〜101fを備えている。
The
IGBT101a〜101fは、オン、オフすることで直流電圧を3相交流電圧に変換するためのスイッチング素子である。IGBT101a、101d、IGBT101b、101e及びIGBT101c、101fはそれぞれ直列接続されている。具体的には、IGBT101a〜101cのエミッタが、IGBT101d〜101fのコレクタにそれぞれ接続されている。直列接続された3組のIGBT101a、101d、IGBT101b、101e及びIGBT101c、101fは並列接続されている。IGBT101a〜101cのコレクタはコンデンサ100eの一端に、IGBT101d〜101fのエミッタはコンデンサ100eの他端にそれぞれ接続されている。また、IGBT101a〜101fのゲートは、制御回路102にそれぞれ接続されている。インバータ回路102のU相出力端及びV相出力端を構成する、直列接続されたIGBT101a、101d及びIGBT101b、101eの直列接続点は、ヒータ接続切替えスイッチ12、13にそれぞれ接続されている。そして、ヒータ接続切替えスイッチ12、13を介してモータM1のU相巻線Wuの一端及びV相巻線Wvの一端にそれぞれ接続されている。また、インバータ回路102のW相出力端を構成する、直列接続されたIGBT101c、101fの直列接続点は、モータM1のW相巻線Wwの一端に接続されている。
The
制御回路102は、昇圧回路100及びインバータ回路101を制御する回路である。また、外部から入力される車両始動信号に基づいて、ヒータ接続切替えスイッチ12、13を制御する回路でもある。ここで、車両始動信号は、ハイブリッド車の始動が予告されたとき、又は、ハイブリッド車が始動したときオン状態になる。具体的には、ハイブリッド車を始動するためにイグニッションスイッチを押したとき、バッテリB1を昇圧回路100に接続するためのリレー(図略)をオンしたとき等にオン状態になる。つまり、車両始動信号は、ハイブリッド車の始動予告時又は始動時を示す信号である。制御回路102は、IGBT100c、100d、101a〜101fのゲートにそれぞれ接続されている。また、ヒータ接続切替えスイッチ12、13にそれぞれ接続されている。
The
トランス11は、1次側に入力される交流電圧を絶縁して2次側から出力する素子である。具体的には、単相トランスである。トランス11は、1次巻線110aと、2次巻線110bとを備えている。1次巻線110aの一端はヒータ接続切替えスイッチ12に、他端はヒータ接続切替えスイッチ13にそれぞれ接続されている。2次巻線110bの一端及び他端は、ヒータH1の一端及び他端にそれぞれ接続されている。
The
ヒータ接続切替えスイッチ12、13は、インバータ回路101を、トランス11を介してヒータH1に接続する素子である。具体的には、モータM1のU相巻線Wuの一端及びV相巻線Wvの一端にそれぞれ接続される、インバータ回路101のU相出力端及びV相出力端(2つの出力端)を、モータM1から切断してトランス11を介してヒータH1に接続する。ヒータ接続切替えスイッチ12の共通端は、インバータ回路101のU相出力端に接続されている。また、一端はモータM1のU相巻線Wuの一端に、他端は1次巻線110aの一端にそれぞれ接続されている。さらに、制御端は、制御回路102に接続されている。ヒータ接続切替えスイッチ13の共通端は、インバータ回路101のV相出力端に接続されている。また、一端はモータM1のV相巻線Wvの一端に、他端は1次巻線110aの他端にそれぞれ接続されている。さらに、制御端は、制御回路102に接続されている。
The heater connection changeover switches 12 and 13 are elements that connect the
次に、図1を参照して電力供給装置の動作について説明する。 Next, the operation of the power supply apparatus will be described with reference to FIG.
図1に示す制御回路102は、車両始動信号がオン状態のとき、ヒータ接続切替えスイッチ12、13を制御して、インバータ回路101のU相出力端及びV相出力端を、モータM1のU相巻線Wu及びV相巻線Wvから切断してトランス11の1次巻線110aに接続する。そして、バッテリB1の出力する直流電圧を昇圧するように昇圧回路100を制御する。具体的には、IGBT100c、100dのスイッチングを制御する。また、U相出力端とV相出力端の間に、正もしくは負の同一極性のパルス電圧、又は、正負交互に極性が変化するパルス電圧が発生するようにインバータ回路101を制御する。具体的には、IGBT101a〜101fのスイッチングを制御する。U相出力端とV相出力端の間に発生したパルス電圧は、トランス11を介してヒータH1に供給される。これにより、ヒータH1の温度が上昇し、触媒装置を加熱することができる。
The
その後、モータM1の動作信号又は動作予告信号(図略)がオン状態になると、制御回路102は、ヒータ接続切替えスイッチ12、13を制御して、インバータ回路101のU相出力端及びV相出力端を、トランス11の1次巻線110aから切断してモータM1のU相巻線Wu及びV相巻線Wvに接続する。そして、バッテリB1の出力する直流電圧を昇圧するように昇圧回路100を制御する。具体的には、IGBT100c、100dのスイッチングを制御する。また、昇圧回路100の出力する昇圧した直流電圧を3相交流電圧に変換するようにインバータ回路101を制御する。具体的には、IGBT101a〜101fのスイッチングを制御する。これにより、モータM1に3相交流電圧が供給され、モータM1が駆動力を発生する。
Thereafter, when the operation signal or the operation advance notice signal (not shown) of the motor M1 is turned on, the
次に、効果について説明する。 Next, the effect will be described.
第1実施形態によれば、車両始動信号がオン状態になると、制御回路102は、ヒータ接続切替えスイッチ12、13を制御して、インバータ回路101を、トランス11を介してヒータH1に接続する。そのため、トランス11によってインバータ回路101とヒータH1を絶縁することができる。従って、ヒータH1の絶縁抵抗が低下しても、インバータ回路101等で漏電が発生することはない。これにより、漏電を抑え、触媒装置を加熱するためのヒータH1に電力を供給することができる。
According to the first embodiment, when the vehicle start signal is turned on, the
また、第1実施形態によれば、トランス11は、単相トランスであり、ヒータ接続切替えスイッチ12、13は、インバータ回路101のU相出力端及びV相出力端を、トランス11を介してヒータH1に接続する。そのため、正もしくは負の同一極性のパルス電圧、又は、正負交互に極性が変化するパルス電圧からなる単相の交流電圧によってヒータH1に電力を供給することができる。
Further, according to the first embodiment, the
また、第1実施形態によれば、ヒータ接続切替えスイッチ12、13は、インバータ回路101のU相出力端及びV相出力端を、モータM1から切断してトランス11を介してヒータH1に接続する。そのため、ヒータH1に電力を供給する際に、モータM1に加わる電圧を抑えることができる。従って、電圧が加わることによって発生するモータM1のわずかな動きを抑えることができる。これにより、ハイブリッド車の乗員に与える違和感を抑えることができる。
Further, according to the first embodiment, the heater connection changeover switches 12 and 13 disconnect the U-phase output terminal and the V-phase output terminal of the
さらに、第1実施形態によれば、ハイブリッド車の走行用のモータM1を制御するモータ制御装置10を利用する。そのため、電力供給装置1を確実に構成することができる。
Furthermore, according to 1st Embodiment, the
加えて、第1実施形態によれば、モータ制御装置10は、直流電圧を昇圧してインバータ回路101に供給する昇圧回路100を備えている。そのため、より高い電圧でヒータH1に電力を供給することができる。
In addition, according to the first embodiment, the
なお、第1実施形態では、U相出力端とU相巻線Wuの一端の間及びV相出力端とV相巻線Wvの一端の間にヒータ接続切替えスイッチ12、13を設け、インバータ回路101を、トランス11を介してヒータH1に接続する例を挙げているが、これに限られるものではない。図2に示すように、U相出力端をU相巻線Wuの一端と1次巻線110aの一端に、V相出力端をV相巻線Wvの一端と1次巻線110aの他端にそれぞれ接続しておいて、トランス11の2次巻線110bとヒータH1の間にヒータ接続スイッチ14を設けてもよい。ヒータ接続スイッチ14をオンすることで、インバータ回路101からヒータH1に電力を供給することができる。
In the first embodiment, heater connection changeover switches 12 and 13 are provided between the U-phase output end and one end of the U-phase winding Wu, and between the V-phase output end and one end of the V-phase winding Wv, and the inverter circuit Although the example which connects 101 to the heater H1 via the trans |
(第2実施形態)
次に、第2実施形態の電力供給装置について説明する。第2実施形態の電力供給装置は、第1実施形態の電力供給装置が、インバータ回路の2つの相出力端を、単相トランスを介してヒータに接続するのに対して、インバータ回路の3つの相出力端を、3相トランス及び整流回路を介してヒータに接続するようにしたものである。
(Second Embodiment)
Next, the power supply apparatus of 2nd Embodiment is demonstrated. The power supply device of the second embodiment is different from the power supply device of the first embodiment in that the two phase output ends of the inverter circuit are connected to the heater via the single-phase transformer, The phase output terminal is connected to the heater via a three-phase transformer and a rectifier circuit.
まず、図3を参照して電力供給装置の構成について説明する。ここで、図3は、第2実施形態における電力供給装置の回路図である。 First, the configuration of the power supply apparatus will be described with reference to FIG. Here, FIG. 3 is a circuit diagram of the power supply apparatus according to the second embodiment.
図3に示すように、電力供給装置2は、モータ制御装置20(電動機制御装置)と、トランス21と、整流回路22と、ヒータ接続切替えスイッチ23〜25(接続回路)とを備えている。モータ制御装置20は、昇圧回路200と、インバータ回路201と、制御回路202とを備えている。
As shown in FIG. 3, the power supply device 2 includes a motor control device 20 (electric motor control device), a
昇圧回路200は、コンデンサ200aと、コイル200bと、IGBT200c、200dと、コンデンサ200eを、インバータ回路201は、IGBT201a〜201fをそれぞれ備えている。コンデンサ200a、コイル200b、IGBT200c、200d、コンデンサ200e及びIGBT201a〜201fは、第1実施形態のコンデンサ100a、コイル100b、IGBT100c、100d、コンデンサ100e及びIGBT101a〜101fと同一構成である。
The
制御回路202は、昇圧回路200及びインバータ回路201を制御する回路である。また、外部から入力される車両始動信号に基づいて、ヒータ接続切替えスイッチ23〜25を制御する回路でもある。制御回路202は、IGBT200c、200d、201a〜201fのゲートにそれぞれ接続されている。また、ヒータ接続切替えスイッチ23〜25にそれぞれ接続されている。
The
トランス21は、1次側に入力される3相交流電圧を絶縁して2次側から出力する素子である。具体的には、3相トランスである。トランス21は、1次巻線210a〜210cと、2次巻線210d〜210fとを備えている。1次巻線210a〜210cは、Y結線されている。2次巻線210d〜210fも、Y結線されている。1次巻線210a〜210cと2次巻線210d〜210fは、それぞれ磁気的に結合している。1次巻線210a〜210cの一端は、ヒータ接続切替えスイッチ23〜25にそれぞれ接続されている。2次巻線210d〜210fの一端は、整流回路22にそれぞれ接続されている。
The
整流回路22は、トランス21の出力する3相交流電圧を整流して直流電圧に変換する回路である。整流回路22は、ダイオード220a〜220fと、コンデンサ220gとを備えている。
The
ダイオード220a〜220fは、2次巻線210d〜210fの出力する3相交流電圧を整流して直流電圧に変換する素子である。ダイオード220a、220d、ダイオード220b、220e及びダイオード220c、220fはそれぞれ直列接続されている。具体的には、ダイオード220a〜220cのアノードが、ダイオード220d〜220fのカソードにそれぞれ接続されている。直列接続された3組のダイオード220a、220d、ダイオード220b、220e及びダイオード220c、220fは並列接続されている。直列接続されたダイオード220a、220d、ダイオード220b、220e及びダイオード220c、220fの直列接続点は、2次巻線210d〜210fの一端にそれぞれ接続されている。
The
コンデンサ220gは、ダイオード220a〜220fの出力する直流電圧を平滑化するための素子である。コンデンサ220gの一端はダイオード220a〜220cのカソードに、他端はダイオード220d〜220fのアノードにそれぞれ接続されている。また、コンデンサ220gの一端及び他端は、ヒータH2の一端及び他端に接続されている。
The
ヒータ接続切替えスイッチ23〜25は、インバータ回路201をトランス21及び整流回路22を介してヒータH2に接続する素子である。具体的には、モータM2のU相巻線Wuの一端、V相巻線Wvの一端及びW相巻線Wwの一端にそれぞれ接続される、インバータ回路201のU相出力端、V相出力端及びW相出力端(3つの出力端)を、モータM2から切断してトランス21及び整流回路22を介してヒータH2に接続する。ヒータ接続切替えスイッチ23の共通端は、インバータ回路201のU相出力端に接続されている。また、一端はモータM2のU相巻線Wuの一端に、他端は1次巻線210aの一端にそれぞれ接続されている。さらに、制御端は、制御回路202に接続されている。ヒータ接続切替えスイッチ24の共通端は、インバータ回路201のV相出力端に接続されている。また、一端はモータM2のV相巻線Wvの一端に、他端は1次巻線210bの一端にそれぞれ接続されている。さらに、制御端は、制御回路202に接続されている。ヒータ接続切替えスイッチ25の共通端は、インバータ回路201のW相出力端に接続されている。また、一端はモータM2のW相巻線Wwの一端に、他端は1次巻線210cの一端にそれぞれ接続されている。さらに、制御端は、制御回路202に接続されている。
The heater connection changeover switches 23 to 25 are elements that connect the
次に、図3を参照して電力供給装置の動作について説明する。 Next, the operation of the power supply apparatus will be described with reference to FIG.
図3に示す制御回路202は、車両始動信号がオン状態のとき、ヒータ接続切替えスイッチ23〜25を制御して、インバータ回路201のU相出力端、V相出力端及びW相出力端を、モータM2のU相巻線Wu、V相巻線Wv及びW相巻線Wwから切断してトランス21の1次巻線210a〜210cに接続する。そして、バッテリB2の出力する直流電圧を昇圧するように昇圧回路200を制御する。また、昇圧回路200の出力する昇圧した直流電圧を3相交流電圧に変換するようにインバータ回路201を制御する。インバータ回路201の出力する3相交流電圧は、トランス21を介して整流回路22に供給される。整流回路22は、インバータ回路201の出力する3相交流電圧を整流して直流電圧に変換し、ヒータH2に供給する。これにより、ヒータH2の温度が上昇し、触媒装置を加熱することができる。
When the vehicle start signal is on, the
その後、モータM2の動作信号又は動作予告信号(図略)がオン状態になると、制御回路202は、ヒータ接続切替えスイッチ23〜25を制御して、インバータ回路201のU相出力端、V相出力端及びW相出力端を、トランス21の1次巻線210a〜210cから切断してモータM2のU相巻線Wu、V相巻線Wv及びW相巻線Wwに接続する。そして、昇圧回路200及びインバータ回路201を制御してモータM2に3相交流電圧を供給する。これにより、モータM2が駆動力を発生する。
Thereafter, when the operation signal or the operation warning signal (not shown) of the motor M2 is turned on, the
次に、効果について説明する。 Next, the effect will be described.
第2実施形態によれば、インバータ回路201は、直流電圧を3相交流電圧に変換する。トランス21は、3相トランスであり、整流回路22は、トランス21の出力する3相交流電圧を整流して直流電圧に変換する。そして、ヒータ接続切替えスイッチ23〜25は、インバータ回路201のU相出力端、V相出力端及びW相出力端を、トランス21及び整流回路22を介してヒータH2に接続する。そのため、直流電圧によってヒータH2に電力を供給することができる。しかも、この直流電圧は、3相交流電圧を整流して変換したものである。そのため、第1実施形態のように、単相の交流電圧によって電力を供給する場合に比べ、ヒータH2により多くの電力を供給することができる。
According to the second embodiment, the
また、第2実施形態によれば、ヒータ接続切替えスイッチ23〜25は、インバータ回路201のU相出力端、V相出力端及びW相出力端を、モータM2のU相巻線Wu、V相巻線Wv及びW相巻線Wwから切断してトランス21及び整流回路22を介してヒータH2に接続する。そのため、ヒータH2に電力を供給する際に、モータM2に加わる電圧を確実に抑えることができる。従って、電圧が加わることによって発生するモータM2のわずかな動きを確実に抑えることができる。これにより、ハイブリッド車の乗員に与える違和感を確実に抑えることができる。
Further, according to the second embodiment, the heater connection changeover switches 23 to 25 connect the U-phase output terminal, the V-phase output terminal and the W-phase output terminal of the
なお、第2実施形態では、U相出力端とU相巻線Wuの一端の間、V相出力端とV相巻線Wvの一端の間及びW相出力端とW相巻線Wwの一端の間にヒータ接続切替えスイッチ23〜25を設け、インバータ回路201を、トランス21及び整流回路22を介してヒータH2に接続する例を挙げているが、これに限られるものではない。図4に示すように、U相出力端をU相巻線Wuの一端と1次巻線210aの一端に、V相出力端をV相巻線Wvの一端と1次巻線210bの一端に、W相出力端をW相巻線Wwの一端と1次巻線210cの一端にそれぞれ接続しておいて、ダイオード220d〜220fとコンデンサ220gの間にヒータ接続スイッチ26を設けてもよい。ヒータ接続スイッチ26をオンすることで、インバータ回路201からヒータH2に電力を供給することができる。なお、ヒータ接続スイッチ26は、図5に示すように、コンデンサ220gとヒータH2の間に設けてもよい。
In the second embodiment, between the U-phase output end and one end of the U-phase winding Wu, between the V-phase output end and one end of the V-phase winding Wv, and between the W-phase output end and one end of the W-phase winding Ww. The heater connection changeover switches 23 to 25 are provided between the
(第3実施形態)
次に、第3実施形態の電力供給装置について説明する。第3実施形態の電力供給装置は、第1実施形態の電力供給装置が、トランスを別途設けるのに対してモータの内部に、モータの巻線を利用してトランスを形成するようにしたものである。
(Third embodiment)
Next, the power supply apparatus of 3rd Embodiment is demonstrated. The power supply device of the third embodiment is such that the transformer is formed in the motor using the windings of the motor, whereas the power supply device of the first embodiment is provided with a transformer separately. is there.
まず、図6を参照して電力供給装置の構成について説明する。ここで、図6は、第2実施形態における電力供給装置の回路図である。 First, the configuration of the power supply apparatus will be described with reference to FIG. Here, FIG. 6 is a circuit diagram of the power supply apparatus according to the second embodiment.
図6に示すように、電力供給装置3は、モータ制御装置30(電動機制御装置)と、トランス31と、ヒータ接続スイッチ34(接続回路)とを備えている。モータ制御装置30は、昇圧回路300と、インバータ回路301と、制御回路302とを備えている。
As shown in FIG. 6, the power supply device 3 includes a motor control device 30 (electric motor control device), a transformer 31, and a heater connection switch 34 (connection circuit). The
昇圧回路300は、コンデンサ300aと、コイル300bと、IGBT300c、300dと、コンデンサ300eを、インバータ回路301は、IGBT301a〜301fをそれぞれ備えている。コンデンサ300a、コイル300b、IGBT300c、300d、コンデンサ300e及びIGBT301a〜301fは、第1実施形態のコンデンサ100a、コイル100b、IGBT100c、100d、コンデンサ100e及びIGBT101a〜101fと同一構成である。インバータ回路301のU相出力端、V相出力端及びW相出力端を構成する、直列接続されたIGBT301a、301d、IGBT301b、301e及びIGBT301c、301fの直列接続点は、モータM3のU相巻線Wuの一端、V相巻線Wvの一端及びW相巻線Wwの一端にそれぞれ接続されている。
The
制御回路302は、昇圧回路300及びインバータ回路301を制御する回路である。また、外部から入力される車両始動信号に基づいて、ヒータ接続スイッチ34を制御する回路でもある。制御回路302は、IGBT300c、300d、301a〜301fのゲートにそれぞれ接続されている。また、ヒータ接続スイッチ34に接続されている。
The
トランス31は、単相トランスである。トランス31は、モータM3の内部に、モータM3の巻線を利用して形成されている。具体的には、モータM3のU相巻線Wuを利用して形成されている。トランス31は、1次巻線310aと、2次巻線310bとを備えている。1次巻線310aは、モータM3のU相巻線Wuである。U相巻線Wuと2次巻線310bは磁気的に結合している。2次巻線310bの一端はヒータH3の一端に、他端はヒータ接続スイッチ34にそれぞれ接続されている。
The transformer 31 is a single phase transformer. The transformer 31 is formed inside the motor M3 using the winding of the motor M3. Specifically, it is formed using the U-phase winding Wu of the motor M3. The transformer 31 includes a primary winding 310a and a secondary winding 310b. Primary winding 310a is U-phase winding Wu of motor M3. The U-phase winding Wu and the secondary winding 310b are magnetically coupled. One end of the secondary winding 310b is connected to one end of the heater H3, and the other end is connected to the
ヒータ接続スイッチ34は、インバータ回路301を、トランス31を介してヒータH3に接続する素子である。具体的には、トランス31の2次巻線310bをヒータH3に接続する。ヒータ接続スイッチ34の一端は2次巻線310bの他端に、他端はヒータH3の他端にそれぞれ接続されている。また、制御端は、制御回路302に接続されている。
The
次に、図6を参照して電力供給装置の動作について説明する。 Next, the operation of the power supply apparatus will be described with reference to FIG.
図6に示す制御回路302は、車両始動信号がオン状態のとき、ヒータ接続スイッチ34を制御して、ヒータH3をトランス31の2次巻線310bに接続する。そして、バッテリB3の出力する直流電圧を昇圧するように昇圧回路300を制御する。また、U相出力端とV相出力端の間に、正もしくは負の同一極性のパルス電圧、又は、正負交互に極性が変化するパルス電圧が発生するようにインバータ回路301を制御する。U相出力端とV相出力端の間に発生したパルス電圧は、モータM3の内部に形成されたトランス31を介してヒータH3に供給される。これにより、ヒータH3の温度が上昇し、触媒装置を加熱することができる。
The
その後、モータM3の動作信号又は動作予告信号(図略)がオン状態になると、制御回路302は、ヒータ接続スイッチ34を制御して、ヒータH3をトランス31の2次巻線310bから切断する。そして、昇圧回路300及びインバータ回路301を制御してモータM3に3相交流電圧を供給する。これにより、モータM3が駆動力を発生する。
Thereafter, when the operation signal or the operation advance notice signal (not shown) of the motor M3 is turned on, the
次に、効果について説明する。 Next, the effect will be described.
第3実施形態によれば、トランス31は、モータM3の内部に、モータM3のU相巻線Wuを利用して形成されている。そのため、第1実施形態のようにトランスを別途設ける場合に比べ、搭載スペースやコストを抑えることができる。 According to the third embodiment, the transformer 31 is formed inside the motor M3 using the U-phase winding Wu of the motor M3. Therefore, the mounting space and cost can be reduced as compared with the case where a transformer is separately provided as in the first embodiment.
(第4実施形態)
次に、第4実施形態の電力供給装置について説明する。第4実施形態の電力供給装置は、第3実施形態の電力供給装置が、インバータ回路の2つの相出力端を、モータの内部に形成された単相トランスを介してヒータに接続するのに対して、インバータ回路の3つの相出力端を、モータの内部に形成された3相トランス及び整流回路を介してヒータに接続するようにしたものである。
(Fourth embodiment)
Next, the power supply apparatus of 4th Embodiment is demonstrated. In the power supply device of the fourth embodiment, the power supply device of the third embodiment connects the two phase output ends of the inverter circuit to the heater via a single-phase transformer formed inside the motor. Thus, the three phase output terminals of the inverter circuit are connected to the heater via a three-phase transformer and a rectifier circuit formed inside the motor.
まず、図7を参照して電力供給装置の構成について説明する。ここで、図7は、第4実施形態における電力供給装置の回路図である。 First, the configuration of the power supply apparatus will be described with reference to FIG. Here, FIG. 7 is a circuit diagram of the power supply apparatus in the fourth embodiment.
図7に示すように、電力供給装置4は、モータ制御装置40(電動機制御装置)と、トランス41と、整流回路42と、ヒータ接続スイッチ46(接続回路)とを備えている。モータ制御装置40は、昇圧回路400と、インバータ回路401と、制御回路402とを備えている。
As shown in FIG. 7, the
昇圧回路400は、コンデンサ400aと、コイル400bと、IGBT400c、400dと、コンデンサ400eを、インバータ回路401は、IGBT401a〜401fをそれぞれ備えている。コンデンサ400a、コイル400b、IGBT400c、400d、コンデンサ400e及びIGBT401a〜401fは、第3実施形態のコンデンサ300a、コイル300b、IGBT300c、300d、コンデンサ300e及びIGBT301a〜301fと同一構成である。
The
制御回路402は、昇圧回路400及びインバータ回路401を制御する回路である。また、外部から入力される車両始動信号に基づいて、ヒータ接続スイッチ46を制御する回路でもある。制御回路402は、IGBT400c、400d、401a〜401fのゲートにそれぞれ接続されている。また、ヒータ接続スイッチ46にそれぞれ接続されている。
The
トランス41は、3相トランスである。トランス41は、モータM4の内部に、モータM4の巻線を利用して形成されている。具体的には、モータM4のU相巻線Wu、V相巻線Wv及びW相巻線Wwを利用して形成されている。トランス41は、1次巻線410a〜410cと、2次巻線410d〜410fとを備えている。1次巻線410a〜410cは、モータM4のU相巻線Wu、V相巻線Wv及びW相巻線Wwである。1次巻線410a〜410cは、Y結線されている。2次巻線410d〜410fも、Y結線されている。1次巻線410a〜410cと、2次巻線410d〜410fは、それぞれ磁気的に結合している。2次巻線410d〜410fの一端は、整流回路42にそれぞれ接続されている。
The
整流回路42は、トランス41の出力する3相交流電圧を整流して直流電圧に変換する回路である。整流回路42は、ダイオード420a〜420fと、コンデンサ420gとを備えている。ダイオード420a〜420f及びコンデンサ420gは、第2実施形態のダイオード220a〜220f及びコンデンサ220gと同一構成である。
The
ヒータ接続スイッチ46は、インバータ回路401をトランス41及び整流回路42を介してヒータH4に接続する素子である。具体的には、整流回路42をヒータH4に接続する。ヒータ接続スイッチ46の一端はダイオード420d〜420fのアノードに、他端はヒータH4の他端にそれぞれ接続されている。また、制御端は、制御回路402に接続されている。
The
次に、図7を参照して電力供給装置の動作について説明する。 Next, the operation of the power supply apparatus will be described with reference to FIG.
図7に示す制御回路402は、車両始動信号がオン状態のとき、ヒータ接続スイッチ46を制御して、ヒータH4を整流回路42に接続する。そして、バッテリB4の出力する直流電圧を昇圧するように昇圧回路400を制御する。また、昇圧回路400の出力する昇圧した直流電圧を3相交流電圧に変換するようにインバータ回路401を制御する。インバータ回路401の出力する3相交流電圧は、モータM4の内部に形成されたトランス41を介して整流回路42に供給される。整流回路42は、インバータ回路401の出力する3相交流電圧を整流して直流電圧に変換し、ヒータH4に供給する。これにより、ヒータH4の温度が上昇し、触媒装置を加熱することができる。
The
その後、モータM4の動作信号又は動作予告信号(図略)がオン状態になると、制御回路402は、ヒータ接続スイッチ46を制御して、ヒータH4を整流回路42から切断する。そして、昇圧回路400及びインバータ回路401を制御してモータM4に3相交流電圧を供給する。これにより、モータM4が駆動力を発生する。
Thereafter, when the operation signal or the operation warning signal (not shown) of the motor M4 is turned on, the
次に、効果について説明する。 Next, the effect will be described.
第4実施形態によれば、トランス41は、モータM4の内部に、モータM4のU相巻線Wu、V相巻線Wv及びW相巻線Wwを利用して形成されている。そのため、トランスを別途設ける場合に比べ、搭載スペースやコストを抑えることができる。
According to the fourth embodiment, the
なお、第4実施形態では、ヒータ接続スイッチ46が、ダイオード420d〜420fとコンデンサ420gの間に設ける例を挙げているが、これに限られるものではない。図8に示すように、ヒータ接続スイッチ46は、コンデンサ420gとヒータH4の間に
設けてもよい。
In the fourth embodiment, the
なお、第1〜第4実施形態では、エンジンの排気ガスを浄化する触媒装置を加熱するためのヒータに電力を供給する例を挙げているが、これに限られるものではない。冷えたエンジンを加熱するためのヒータに電力を供給する場合にも適用することができる。冷えたエンジン及び触媒装置の少なくともいずれかを加熱するためのヒータに電力を供給する場合に適用することができる。 In the first to fourth embodiments, an example is given in which power is supplied to a heater for heating a catalyst device that purifies the exhaust gas of the engine. However, the present invention is not limited to this. The present invention can also be applied to a case where power is supplied to a heater for heating a cold engine. The present invention can be applied when electric power is supplied to a heater for heating at least one of a cold engine and a catalyst device.
また、第1〜第4実施形態では、モータが、車両走行用のモータである例を挙げているが、これに限られるものではない。エアコン装置のコンプレッサ駆動用のモータ(コンプレッサ駆動用電動機)でもよい。コンプレッサ駆動用のモータを制御するモータ制御装置を利用することで、同様の効果を得ることができる。 In the first to fourth embodiments, an example is described in which the motor is a vehicle driving motor, but the present invention is not limited to this. A motor for driving the compressor of the air conditioner (a motor for driving the compressor) may be used. Similar effects can be obtained by using a motor control device that controls a motor for driving the compressor.
さらに、第1〜第4実施形態では、モータ制御装置が、昇圧回路を有している例を挙げているが、これに限られるものではない。昇圧回路を有していなくてもよい。高電圧バッテリの出力する直流電圧をインバータ回路で3相交流電圧に変換してモータに供給するようにしてもよい。 Furthermore, in the first to fourth embodiments, an example is given in which the motor control device includes a booster circuit, but the present invention is not limited to this. The booster circuit may not be provided. The DC voltage output from the high voltage battery may be converted into a three-phase AC voltage by an inverter circuit and supplied to the motor.
加えて、第1〜第4実施形態では、昇圧回路及びインバータ回路がIGBTによって構成されている例を挙げているが、これに限られるものではない。FETによって構成されていてもよい。スイッチング素子によって構成されていればよい。 In addition, in the first to fourth embodiments, an example is described in which the booster circuit and the inverter circuit are configured by IGBTs, but the present invention is not limited to this. You may be comprised by FET. What is necessary is just to be comprised by the switching element.
1〜4・・・電力供給装置、10、20、30、40・・・モータ制御装置(電動機制御装置)、100、200、300、400・・・昇圧回路、100a、200a、300a、400a・・・コンデンサ、100b、200b、300b、400b・・・コイル、100c、100d、200c、200d、300c、300d、400c、400d・・・IGBT、100e、200e、300e、400e・・・コンデンサ、101、201、301、401・・・インバータ回路、101a〜101f、201a〜201f、301a〜301f、401a〜401f・・・IGBT、102、202、302、402・・・制御回路、11、21、31、41・・・トランス、110a、210a〜210c、310a、410a〜410c・・・1次巻線、110b、210d〜210f、310b、410d〜410f・・・2次巻線、12、13、23〜25・・・ヒータ接続切替えスイッチ(接続回路)、14、26、34、46・・・ヒータ接続スイッチ(接続回路)、B1〜B4・・・バッテリ、M1〜M4・・・モータ(電動機)、Wu・・・U相巻線、Wv・・・V相巻線、Ww・・・W相巻線、H1〜H4・・・ヒータ 1 to 4 ... power supply device, 10, 20, 30, 40 ... motor control device (motor control device), 100, 200, 300, 400 ... booster circuit, 100a, 200a, 300a, 400a .. Capacitor, 100b, 200b, 300b, 400b ... Coil, 100c, 100d, 200c, 200d, 300c, 300d, 400c, 400d ... IGBT, 100e, 200e, 300e, 400e ... Capacitor, 101, 201, 301, 401 ... inverter circuit, 101a-101f, 201a-201f, 301a-301f, 401a-401f ... IGBT, 102, 202, 302, 402 ... control circuit, 11, 21, 31, 41 ... Transformer, 110a, 210a to 210c, 310a, 41 a to 410c ... primary winding, 110b, 210d to 210f, 310b, 410d to 410f ... secondary winding, 12, 13, 23 to 25 ... heater connection changeover switch (connection circuit), 14 , 26, 34, 46 ... heater connection switch (connection circuit), B1-B4 ... battery, M1-M4 ... motor (electric motor), Wu ... U-phase winding, Wv ... V Phase winding, Ww ... W phase winding, H1-H4 ... heater
Claims (8)
前記電動機に接続され、直流電圧を多相の交流電圧に変換して前記電動機に供給する
インバータ回路を有する電動機制御装置と、
入力された交流電圧を絶縁して出力するトランスと、
前記インバータ回路を、前記トランスを介して前記ヒータに接続する接続回路と、
を有することを特徴とする電力供給装置。 In a vehicle including an internal combustion engine and an electric motor, in a power supply device that supplies power to a heater for heating at least one of the internal combustion engine and a catalyst device that purifies exhaust gas of the internal combustion engine,
An electric motor control device having an inverter circuit connected to the electric motor, for converting a DC voltage into a multi-phase AC voltage and supplying the same to the electric motor;
A transformer that insulates and outputs the input AC voltage;
A connection circuit for connecting the inverter circuit to the heater via the transformer;
A power supply apparatus comprising:
前記接続回路は、前記インバータ回路の2つの出力端を、前記トランスを介して前記ヒータに接続することを特徴とする請求項1に記載の電力供給装置。 The transformer is a single-phase transformer,
The power supply device according to claim 1, wherein the connection circuit connects two output terminals of the inverter circuit to the heater through the transformer.
前記トランスは、3相トランスであり、
前記トランスの出力する3相の交流電圧を整流して直流電圧に変換する整流回路を有し、
前記接続回路は、前記インバータ回路の3つの出力端を、前記トランス及び前記整流回路を介して前記ヒータに接続することを特徴とする請求項1に記載の電力供給装置。 The inverter circuit converts a DC voltage into a three-phase AC voltage and supplies it to the electric motor,
The transformer is a three-phase transformer,
A rectifier circuit that rectifies and converts the three-phase AC voltage output from the transformer into a DC voltage;
The power supply device according to claim 1, wherein the connection circuit connects three output terminals of the inverter circuit to the heater via the transformer and the rectifier circuit.
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