专利名称：Ac电压生成设备和动力输出设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及利用两个三相绕组产生AC(交流)电压的AC电压生成设备，并且涉及利用两个三相绕组产生AC电压的动力输出设备。
背景技术：
日本专利公开8-126121，日本专利公开2002-171606，日本专利公开2000-324857，日本专利公开10-117403，日本专利公开10-225014以及日本专利公开4-295202公开了车载充电设备。例如，在日本专利公开8-126121中公开的车载充电设备包括三相绕组CA、CB，逆变器IA、IB以及电池。商用电源被连接在三相绕组CA的中性点和三相绕组CB的中性点之间。
对应于三相绕组CA和CB分别设置逆变器IA和IB，并且将其分别连接到三相绕组CA和CB。逆变器IA和IB被并联到所述电池。
当对所述电池充电时，控制逆变器IA以使得相等的电流流过三相绕组CA的三个绕组的每一个，而控制逆变器IB以使得与流过三相绕组CA的三个绕组的电流相等的电流，流过三相绕组CB的三个绕组的每一个。因而，逆变器IA和IB将来自所述商用电源的AC电压变换成DC电压，并提供给所述电池。
然而，日本专利公开8-126121仅仅公开了利用商用电源给电池充电的构造，并且因此很难利用两个三相绕组产生作为商用电源的AC电压。
发明内容
本发明的一个目的在于，提供一种利用两个三相绕组产生AC电压的AC电压生成设备。
本发明的另一个目的在于，提供一种利用两个三相绕组产生AC电压的动力输出设备。
根据本发明，一种AC电压生成设备，包括第一和第二三相绕组；第一和第二电流提供电路；以及电压变换器。所述第一电流提供电路使得具有规定频率的第一AC电流流过所述第一三相绕组。所述第二电流提供电路使得具有规定频率和相对于所述第一AC电流的相位相反的相位的第二AC电流流过所述第二三相绕组。所述电压变换器被连接在所述第一三相绕组的第一中性点和所述第二三相绕组的第二中性点之间，用于变换在所述第一中性点和所述第二中性点之间产生的AC电压，以输出具有所述规定频率的AC电压。
优选地，所述第一电流提供电路包括第一逆变器和第一控制装置。所述第一逆变器被连接到所述第一三相绕组。所述第一控制装置控制所述第一逆变器以使得所述第一AC电流流过所述第一三相绕组。所述第二电路提供电路包括第二逆变器和第二控制装置。所述第二逆变器被连接到所述第二三相绕组。所述第二控制装置控制所述第二逆变器以使得所述第二AC电流流过所述第二三相绕组。
优选地，所述规定频率由所述第一和第二逆变器的开关频率确定。
优选地，所述第一三相绕组由第一到第三绕组形成。所述第二三相绕组由第四到第六绕组形成。所述第一逆变器包括对应于所述第一到第三绕组设置的第一到第三臂，所述第二逆变器包括对应于所述第四到第六绕组设置的第四到第六臂。所述第一控制装置以所述规定频率对所述第一到第三臂的至少一个进行开关控制，以使得第一同相AC电流流过所述第一到第三绕组的至少一个。所述第二控制装置以所述规定频率对所述第四到第六臂的至少一个进行开关控制，以使得具有相对于所述第一同相AC电流的相位相反的相位的第二同相AC电流流过所述第四到第六绕组的至少一个。
优选地，所述第一三相绕组由第一到第三绕组形成。所述第二三相绕组由第四到第六绕组形成。所述第一逆变器包括对应于所述第一到第三绕组设置的第一到第三臂，所述第二逆变器包括对应于所述第四到第六绕组设置的第四到第六臂。所述第一控制装置控制所述第一逆变器，以将由所述第一到第三绕组产生的AC电压变换成DC电压。所述第二控制装置对所述第四到第六臂的至少一个进行开关控制，以使得具有相对于由所述第一到第三绕组产生的AC电流的相位相反的相位的同相AC电流流过所述第四到第六绕组的至少一个。
优选地，所述规定频率由这样的频率确定，以该频率改变用于对所述第一和第二逆变器进行开关控制的占空(duty)。
优选地，所述第一三相绕组由第一到第三绕组形成。所述第二三相绕组由第四到第六绕组形成。所述第一逆变器包括对应于所述第一到第三绕组设置的第一到第三臂，所述第二逆变器包括对应于所述第四到第六绕组设置的第四到第六臂。所述第一控制装置通过改变根据以所述规定频率变化的第一曲线的所述第一到第三臂的第一占空，对所述第一到第三臂进行开关控制。所述第二控制装置通过改变根据具有相对于所述第一曲线的相位相反的相位的第二曲线的所述第四到第六臂的第二占空，对所述第四到第六臂进行开关控制。
根据本发明，一种动力输出设备，包括第一和第二电动发电机，第一和第二逆变器，第一和第二控制装置以及电压变换器。所述第一电动发电机包括作为定子绕组的第一三相绕组。所述第二电动发电机包括作为定子绕组的第二三相绕组。所述第一逆变器被连接到所述第一三相绕组。所述第二逆变器被连接到所述第二三相绕组。所述第一控制装置控制所述第一逆变器以使得具有规定频率的第一AC电流流过所述第一三相绕组。所述第二控制装置控制所述第二逆变器以使得具有相对于所述第一AC电流的相位相反的相位的第二AC电流流过所述第二三相绕组。所述电压变换器被连接在所述第一三相绕组的第一中性点和所述第二三相绕组的第二中性点之间，用于变换在所述第一中性点和所述第二中性点之间产生的AC电压，以输出具有所述规定频率的AC电压。
优选的，所述规定频率由所述第一和第二逆变器的开关频率确定。
优选地，所述第一三相绕组由第一到第三绕组形成。所述第二三相绕组由第四到第六绕组形成。所述第一逆变器包括对应于所述第一到第三绕组设置的第一到第三臂，所述第二逆变器包括对应于所述第四到第六绕组设置的第四到第六臂。当停止所述第一和第二电动发电机时，所述第一控制装置以所述规定频率对所述第一到第三臂的至少一个进行开关控制，以使得第一同相AC电流流过所述第一到第三绕组的至少一个。所述第二控制装置以所述规定频率对所述第四到第六臂的至少一个进行开关控制，以使得具有相对于所述第一同相AC电流的相位相反的相位的第二同相AC电流，流过所述第四到第六绕组的至少一个。
优选地，所述第一三相绕组由第一到第三绕组形成。所述第二三相绕组由第四到第六绕组形成。所述第一逆变器包括对应于所述第一到第三绕组设置的第一到第三臂，所述第二逆变器包括对应于所述第四到第六绕组设置的第四到第六臂。在所述第一电动发电机的再生模式下，所述第一控制装置控制所述第一逆变器，以将由所述第一到第三绕组产生的AC电压变换成DC电压，以及所述第二控制器对所述第四到第六臂的至少一个进行开关控制，以使得具有相对于由所述第一到第三绕组产生的AC电流的相位相反的相位的同相AC电流，流过所述第四到第六绕组的至少一个。
所述规定频率由这样的频率确定，以该频率改变用于对所述第一和第二逆变器进行开关控制的占空。
优选地，所述第一三相绕组由第一到第三绕组形成。所述第二三相绕组由第四到第六绕组形成。所述第一逆变器包括对应于所述第一到第三绕组设置的第一到第三臂，所述第二逆变器包括对应于所述第四到第六绕组设置的第四到第六臂。在所述第一和第二电动发电机的动力模式下，所述第一控制装置通过改变根据以所述规定频率变化的第一曲线的所述第一到第三臂的第一占空，对所述第一到第三臂进行开关控制，以及所述第二控制装置通过改变根据具有相对于所述第一曲线的相位相反的相位的第二曲线的所述第四到第六臂的第二占空，对所述第四到第六臂进行开关控制。
优选地，所述第一电动发电机被连接到车辆的内燃机。所述第二电动发电机被连接到所述车辆的驱动轮。
优选地，所述第一和第二电动发电机的每一个被连接到车辆的驱动轮。
在根据本发明的AC电压生成设备中，使得具有相对于彼此相反的相位的两个AC电流分别流过所述两个三相绕组。所述电压变换器变换在所述两个三相绕组的中性点之间产生的AC电压，并输出具有规定频率的AC电压。
因此，根据本发明，利用所述两个三相绕组能够产生AC电压。另外，从所述两个三相绕组的所述中性点能够获得任意的AC电压。
在根据本发明的动力输出设备中，分别使得具有相对于彼此相反的相位的两个AC电流流过被分别包括在所述两个电动发电机中的两个三相绕组。所述电压变换器被连接在所述两个电动发电机的所述两个三相绕组的所述中性点之间，并且变换在所述两个三相绕组的所述中性点之间产生的AC电压并输出具有规定频率的AC电压。
因此，根据本发明，利用被包括在所述两个电动发电机中的所述两个三相绕组能够产生AC电压。另外，从被包括在所述两个电动发电机中的所述两个三相绕组的所述中性点能够获得任意的AC电压。进一步地，不需要用于产生AC电压的专用逆变器。更进一步地，通过所述两个逆变器分担所述AC电压的产生。
图1是根据本发明实施例的动力输出设备的原理框图；图2是图1中所示的控制装置的功能框图；图3是图2中所示的变换器控制装置的功能框图；图4是图2中所示的逆变器控制装置的功能框图；图5是被使得流过图1中所示的电动发电机的三相绕组的AC电流的时间图；图6是流过所述电动发电机的三相绕组的U相绕组、V相绕组和W相绕组的电流的波形图；
图7是占空的和、AC电压和AC电流的波形图；图8是AC电流的时间图；图9是用于描述图1中所示的动力输出设备的操作的流程图；图10是图1中详细示出的动力输出设备应用于混合动力车时的原理框图。
具体实施例方式
下面参照附图详细描述本发明的实施例。在附图中，相同的或相应的部分由相同的参考字符表示，并且将不再重复对其的描述。
图1是根据本发明实施例的动力输出设备的原理框图。参照图1，根据本发明实施例的动力输出设备100包括电池B，电压传感器10、13，系统继电器SR1、SR2，电容器C1、C2，电流传感器14、15，升压变换器20，逆变器30、40，变压器50，端子61、62，控制装置70以及电动发电机MG1、MG2。
例如，动力输出设备100被安装在混合动力车中。例如，电动发电机MG1被装配到所述混合发动机中，以具有由发动机驱动的发电机的功能，并且还能作为相对所述发动机的电动机进行工作，例如，作为能够启动所述发动机的电动机。电动发电机MG2是用于产生驱动所述混合动力车的驱动轮的扭矩的驱动电机。
电动发电机MG1包括作为定子绕组的三相绕组11，并且电动发电机MG2包括作为定子绕组的三相绕组12。
升压变换器20包括电抗器L1，NPN晶体管Q1、Q2，以及二极管D1、D2。电抗器L1使其一端连接到DC电源B的电源线，并且使其另一端连接到在NPN晶体管Q1和NPN晶体管Q2之间的，即，在NPN晶体管Q1的发射极和NPN晶体管Q2的集电极之间的中间点。NPN晶体管Q1和Q2被串联在电源线和地线之间。NPN晶体管Q1使其集电极连接到逆变器30和40的电源线，而NPN晶体管Q2使其发射极连接到所述地线。二极管D1、D2被分别布置在NPN晶体管Q1、Q2的集电极和发射极之间，以使得电流从所述发射极侧流到所述集电极侧。
逆变器30由U相臂31、V相臂32和W相臂33形成。在逆变器30的电源线和地线之间以并联形式设置U相臂31、V相臂32和W相臂33。
U相臂31由串联的NPN晶体管Q3和Q4形成。V相臂32由串联的NPN晶体管Q5和Q6形成，以及W相臂33由串联的NPN晶体管Q7和Q8形成。二极管D3-D8被分别连接在NPN晶体管Q3-Q8的集电极和发射极之间，以使得电流能够从所述发射极侧流到所述集电极侧。
逆变器30的各个相臂的中间点被连接到包括在电动发电机MG1中的三相绕组11的各相绕组的各个相端。具体地，电动发电机MG1为三相永磁电机，在其中将U、V和W相的三个绕组的各自的一端共同连接到中性点M1，而将U相绕组的另一端连接到NPN晶体管Q3和Q4的中间点，将V相绕组的另一端连接到NPN晶体管Q5和Q6的中间点，以及将W相绕组的另一端连接到NPN晶体管Q7和Q8的中间点。
逆变器40被连接到并联于逆变器30的电容器C2的相对的两端。逆变器40由U相臂41、V相臂42和W相臂43形成。在逆变器40的电源线和所述地线之间并联设置U相臂41、V相臂42和W相臂43。
U相臂41由串联的NPN晶体管Q9和Q10形成。V相臂42由串联的NPN晶体管Q11和Q12形成，以及W相臂43由串联的NPN晶体管Q13和Q14形成。NPN晶体管Q9-Q14分别相当于NPN晶体管Q3-Q8。具体地，逆变器40具有与逆变器30相同的构造。二极管D9-D14被分别连接在NPN晶体管Q9-Q14的集电极和发射极之间，以使得电流能够从所述发射极侧流到所述集电极侧。
逆变器40的各个相臂的中间点被连接到包括在电动发电机MG2中的三相绕组12的各相绕组的各个相端。具体地，电动发电机MG2为三相永磁电机，在其中将U、V和W相的三个绕组的各自的一端共同连接到中性点M2，而将U相绕组的另一端连接到NPN晶体管Q9和Q10的中间点，将V相绕组的另一端连接到NPN晶体管Q11和Q12的中间点，以及将W相绕组的另一端连接到NPN晶体管Q13和Q14的中间点。
电池B由诸如镍氢电池和锂离子电池的二次电池形成。电压传感器10检测从电池B输出的电池电压Vb，并将检测的电池电压Vb输出到控制装置70。通过来自控制装置70的信号SE开启/关断系统继电器SR1、SR2。更具体地，通过H(逻辑高)电平的信号SE开启系统继电器SR1、SR2，并通过L(逻辑低)电平的信号SE关断系统继电器SR1、SR2。电容器C1平滑从电池B提供的DC电压，并且将平滑后的DC电压Vb提供给升压变换器20。
升压变换器20升高从电容器C1提供的DC电压并将其提供给电容器C2。更具体地，升压变换器20接收来自控制装置70的信号PWC，并依照通过信号PWC开启NPN晶体管Q2的期间升高所述DC电压，并将其提供给电容器C2。在此，通过信号PWC关断NPN晶体管Q1。另外，升压变换器20依照来自控制装置70的信号PWC，降低从逆变器30和/或逆变器40经由电容器C2提供的DC电压，并对电池B充电。
电容器C2平滑来自升压变换器20的DC电压，并将平滑后的DC电压提供给逆变器30、40。电压传感器13检测在电容器C2两端之间的电压，即，升压变换器20的输出电压Vm(相当于逆变器30、40的输入电压下面同样成立)，并将检测的输出电压Vm输出到控制装置70。
当提供有来自电容器C2的DC电压时，逆变器30基于来自控制装置70的信号PWM1将所述DC电压变换成AC电压以驱动电动发电机MG1。因而，电动发电机MG1被驱动以产生由扭矩指令值TR1指定的扭矩。进一步地，在配备有动力输出设备100的混合动力车的再生制动模式中，逆变器30基于来自控制装置70的信号PWM1，将由电动发电机MG1产生的AC电压变换成DC电压，并将变换的DC电压经由电容器C2提供给升压变换器20。如在此用到的，所述再生制动包括与所述混合动力车的驾驶者操作脚制动器时的电力再生有关的制动操作，或者与所述驾驶者未操作所述脚制动器而是松开加速踏板时的电力再生有关的所述车辆的减速(或停止加速)。
进一步地，依照来自控制装置70的信号PWM1，逆变器30通过后面描述的方法来驱动电动发电机MG1，从而使得变压器50能够从端子61和62输出商用电源AC电压VAC。
当提供有来自电容器C2的DC电压时，逆变器40基于来自控制装置70的信号PWM2将所述DC电压变换成AC电压以驱动电动发电机MG2。因而，电动发电机MG2被驱动以产生由扭矩指令值TR2指定的扭矩。进一步地，在配备有动力输出设备100的混合动力车的再生制动模式中，逆变器40基于来自控制装置70的信号PWM2，将由电动发电机MG2产生的AC电压变换成DC电压，并将变换的DC电压经由电容器C2提供给升压变换器20。
进一步地，依照来自控制装置70的信号PWM2，逆变器40通过后面描述的方法来驱动电动发电机MG2，从而使得变压器50能够从端子61和62输出商用电源AC电压VAC。
电流传感器14检测流过电动发电机MG1的电机电流MCRT1，并将检测的电机电流MCRT1输出到控制装置70。电压传感器15检测流过电动发电机MG2的电机电流MCRT2，并将检测的电机电流MCRT2输出到控制装置70。
变压器50包括主线圈51和副线圈52。主线圈51被连接在被包括在电动发电机MG1中的三相绕组11的中性点M1和被包括在电动发电机MG2中的三相绕组12的中性点M2之间。变压器50将在电动发电机MG1的中性点M1和电动发电机MG2的中性点M2之间产生的AC电压变换成商用电源AC电压VAC，并从端子61和62将其输出。
端子61和62是用于商用电源的端子，其中电器的电源插头、家用应急电源的插头等被连接到所述端子。
控制装置70基于从外设的ECU(电子控制单元)输入的扭矩指令值TR1、2和电机转数MRN1、2，来自电压传感器10的电池电压Vb，以及来自电压传感器13的输出电压Vm，根据后面描述的方法，生成用于驱动升压变换器20的信号PWC，并将生成的信号PWC输出到升压变换器20。
信号PWC是用于当升压变换器20变换来自电容器C1的DC电压以输出电压Vm时驱动升压变换器20的信号。为了对输出电压Vm进行反馈控制，从而使得输出电压Vm能够达到所指示的电压指令Vdc_com，控制装置70在升压变换器20将DC电压变换成输出电压Vm时生成用于驱动升压变换器20的信号PWC。
进一步地，控制装置70基于电压Vm、电机电流MCRT1以及扭矩指令值TR1，通过后面描述的方法生成用于驱动电机发动机MG1的信号PWM1，并且将生成的信号PWM1输出到逆变器30。更进一步地，控制装置70基于电压Vm、电机电流MCRT2以及扭矩指令值TR2，通过后面描述地方法生成用于驱动电动发电机MG2的信号PWM2，并且将生成的信号PWM2输出到逆变器40。
更进一步地，控制装置70生成用于控制逆变器30、40的信号PWM1、PWM2，从而基于来自点火开关的信号IG以及来自外部ECU的信号AC，通过后面描述的方法，产生商用电源AC电压VAC。
更进一步地，控制装置70生成用于开启/关断系统继电器SR1、SR2的信号SE，并将其输出到系统继电器SR1、SR2。
图2是图1中所示的控制装置70的功能框图。参照图2，控制装置70包括变换器控制装置71和逆变器控制装置72、73。变换器控制装置71基于电池电压Vb，电压Vm，扭矩指令值TR1、2以及电机转数MRN1、2，根据后面描述的方法生成用于开启/关断升压变换器20的NPN晶体管Q1、Q2的信号PWC。然后，变换器控制装置71将生成的信号PWC输出到升压变换器20。
逆变器控制装置72基于扭矩指令值TR1、电机转数MRN1以及电压Vm来生成用于驱动逆变器30的信号PWM1，并且将生成的信号PWM1输出到逆变器30。进一步地，逆变器控制装置72依照信号IG、AC，基于扭矩指令值TR1和电机转数MRN1，确定电动发电机MG1的驱动状态。然后，逆变器控制装置72生成用于驱动逆变器30以依照所述电动发电机MG1的驱动状态生成商用电源AC电压VAC的信号PWM1，并将其输出到逆变器30。
逆变器控制装置73基于扭矩指令值TR2、电机转数MRN2以及电压Vm，根据与逆变器控制装置72相同的方法，生成用于驱动逆变器40的信号PWM2。进一步地，逆变器控制装置73依照信号IG、AC，基于扭矩指令值TR2和电机转数MRN2，确定电动发电机MG2的驱动状态。然后逆变器控制装置73生成用于驱动逆变器30以依照所述电动发电机MG2的驱动状态生成商用电源AC电压VAC的信号PWM2，并将其输出给逆变器40。
图3是图2中所示的变换器控制装置71的功能框图。参照图3，变换器控制装置71包括逆变器输入电压指令计算单元80、反馈电压指令计算单元81以及占空比变换单元82。
逆变器输入电压指令计算单元80基于扭矩指令值TR1、2以及电机转数MRN1、2，来计算逆变器输入电压的最佳值(目标值)，即，电压指令Vdc_com，并将计算的电压指令Vdc_com输出到反馈电压指令计算单元81。
反馈电压指令计算单元81，基于来自电压传感器13的升压变换器20的输出电压Vm以及来自逆变器输入电压指令计算单元80的电压指令Vdc_com，计算用于将输出电压Vm设置为电压指令Vdc_com的反馈电压指令Vdc_com_fb，并将计算的反馈电压指令Vdc_com_fb输出到占空比变换单元82。
占空比变换单元82，基于来自电压传感器10的电池电压Vb以及来自反馈电压指令计算单元81的反馈电压指令Vdc_com_fb，计算用于将来自电压传感器13的输出电压Vm设置到来自反馈电压指令计算单元81的反馈电压指令Vdc_com_fb的占空比，并基于计算的占空比生成用于开启/关断升压变换器20的NPN晶体管Q1、Q2的信号PWC。然后，占空比变换单元82将生成的信号PWC输出到升压变换器20的NPN晶体管Q1、Q2。
应当注意的是，如果升压变换器20的下侧NPN晶体管Q2的占空(on-duty)增加，则电抗器L1的电存储量增加，并且因此能够获得更高电压的输出。另一方面，如果上侧NPN晶体管Q1的占空增加，则电源线的电压下降。于是，通过控制NPN晶体管Q1、Q2的占空比，能够将电源线的电压控制到至少为电池B的输出电压的任何电压。
图4是图2所示的逆变器控制装置72、73的功能框图。参照图4，逆变器控制装置72、73的每一个包括控制单元90、电机控制相电压计算单元91以及逆变器PWM信号变换单元92。
控制单元90接收来自所述点火开关的信号IG，并接收来自外部ECU的信号AC，扭矩指令值TR1、2，以及电机转数MRN1、2。信号AC由H电平或L电平组成。H电平的信号AC是要求生成商用电源AC电压VAC的信号，而L电平的信号AC是不要求生成商用电源AC电压VAC的信号。信号IG由H电平或L电平组成。H电平的信号IG是指示配备有动力输出设备100的所述混合动力车被起动的信号，而L电平的信号IG是指示配备有动力输出设备100的所述混合动力车被停止的信号。
当控制单元90接收到H电平的信号IG并随后接收到L电平的信号AC时，其确定在驱动所述混合动力车的同时不要求产生商用电源AC电压VAC，并且其生成控制信号CTL0并将之输出到逆变器PWM信号变换单元92。
当控制单元90接收到L电平的信号IG并随后接收到H电平的信号AC时，其确定在停止所述混合动力车时要求产生商用电源AC电压VAC，并且其生成控制信号CTL1并将之输出到逆变器PWM信号变换单元92。
当控制单元90接收到H电平的信号IG并随后接收到H电平的信号AC时，它基于扭矩指令值TR1、2以及电机转数MRN1、2来确定电动发电机MG1、MG2是否处于再生模式或动力模式。
具体地，在横坐标指示电机转数而纵坐标指示扭矩指令值的笛卡儿坐标中，当电机转数MRN1和扭矩指令值TR1之间的关系位于第一或第二象限时，电动发电机MG1处于所述动力模式，当电机转数MRN1和扭矩指令值TR1之间的关系位于第三或第四象限时，电动发电机MG1处于所述再生模式。因此，控制单元90通过电机转数MRN1和扭矩指令值TR1之间的关系存在于第一到第四象限的事实，来确定电动发电机MG1是否处于所述动力模式或处于所述再生模式。类似地，控制单元90通过电机转数MRN2和扭矩指令值TR2之间的关系存在于第一到第四象限的事实，来确定电动发电机MG2是否处于所述动力模式或处于所述再生模式。
当控制单元90确定电动发电机MG1(或MG2)处于所述动力模式时，其确定在电动发电机MG1(或MG2)处于所述动力模式的同时要求生成商用电源AC电压VAC，并且其生成控制信号CTL2并将之输出到逆变器PWM信号变换单元92。
当控制单元90确定电动发电机MG1(或MG2)处于所述再生模式时，其确定在电动发电机MG1(或MG2)处于所述再生模式的同时要求生成商用电源AC电压VAC，并且其生成控制信号CTL3并将之输出到逆变器PWM信号变换单元92。
电机控制相电压计算单元91接收来自电压传感器13的升压变换器20的输出电压Vm，即，逆变器30、40的输入电压，来自电流传感器14(或电流传感器15)的流过电动发电机MG1(或MG2)的每一相的电机电流MCRT1(或MCRT2)，并接收来自外部ECU的扭矩指令值TR1(或扭矩指令值TR2)。然后，电机控制相电压计算单元91基于那些输入的信号计算将被施加于电动发电机MG1(或MG2)的每一相的绕组的电压，并且将计算的结果提供给逆变器PWM信号变换单元92。
接收到来自控制单元90的控制信号CTL0，逆变器PWM信号变换单元92基于从电机控制相电压计算单元91接收的所述计算结果，生成实际上开启/关断逆变器30或(40)的各NPN晶体管Q3-Q8(或Q9-Q14)的信号PWM1_0(信号PWM1的一种类型)(或信号PWM2_0(信号PWM2的一种类型))，并且将生成的信号PWM1_0(或PWM2_0)输出到逆变器30(或40)的各NPN晶体管Q3-Q8(或Q9-Q14)。
因而，对各NPN晶体管Q3-Q8(或Q9-Q14)进行开关控制，并且控制流过电动发电机MG1(或MG2)各相的电流，从而使得电动发电机MG1(或MG2)产生所指示的扭矩。因而，控制电机驱动电流，并输出对应于扭矩指令值TR1(或TR2)的电机扭矩。
进一步地，接收到来自控制单元90的控制信号CTL1，逆变器PWM信号变换单元92基于从电机控制相电压计算单元91接收的所述计算结果，生成以60Hz开启/关断NPN晶体管Q3-Q8(或Q9-Q14)从而使得同相AC电流流过逆变器30(或40)的U相臂31(或41)、V相臂32(或42)或W相臂33(或43)的信号PWM1_1(信号PWM1的一种类型)(或信号PWM2_1(信号PWM2的一种类型))，并将生成的信号输出到逆变器30(或40)的NPN晶体管Q3-Q8(或Q9-Q14)。
更进一步地，接收到来自控制单元90的控制信号CTL2，逆变器PWM信号变换单元92基于从电机控制相电压计算单元91接收的计算结果，在以60Hz改变用于进行开关控制的占空的同时生成开启/关断逆变器30(或40)的各NPN晶体管Q3-Q8(或Q9-Q14)的信号PWM1_2(信号PWM1的一种类型)(或信号PWM2_2(信号PWM2的一种类型))，并将生成的信号输出到逆变器30(或40)的NPN晶体管Q3-Q8(或Q9-Q14)。
更进一步地，接收到来自控制单元90的控制信号CTL3，逆变器PWM信号变换单元92基于从电机控制相电压计算单元91接收的计算结果，生成开启/关断逆变器30(或40)的各NPN晶体管Q3-Q8(或Q9-Q14)从而使得电动发电机MG1(或MG2)产生60Hz的AC电压的信号PWM1_3(信号PWM1的一种类型)(或信号PWM2_3(信号PWM2的一种类型))，并将生成的信号输出到逆变器30(或40)的晶体管Q3-Q8(或Q9-Q14)。
现在，将描述一种用于在动力输出设备100中产生商用电源AC电压VAC的方法。图5是被允许流过图1中所示的电动发电机MG1、MG2的三相绕组11、12的AC电流的时间图。
首先，将描述一种用于在配备有动力输出设备100的混合动力车被停止时产生商用电源AC电压VAC的方法。在这种情况下，对逆变器30的U相臂31、V相臂32和W相臂33进行开关控制，以使得同相AC电流流过三相绕组11的U相绕组、V相绕组和W相绕组。对逆变器40的U相绕组41、V相绕组42和W相绕组43进行开关控制，以使得相位相对于流过三相绕组11的U相绕组、V相绕组和W相绕组的所述AC电流的相位相反的同相AC电流，流过三相绕组12的U相绕组、V相绕组和W相绕组。
具体地，使得如图5所示的AC电流Iu_1、Iv_1和Iw_1流过三相绕组11的U相绕组、V相绕组和W相绕组，同时使得AC电流Iu_2、Iv_2和Iw_2流过三相绕组12的U相绕组、V相绕组和W相绕组。AC电流Iu_1、Iv_1和Iw_1以及AC电流Iu_2、Iv_2和Iw_2为60Hz的AC电流。
当使得AC电流Iu_1、Iv_1和Iw_1流过三相绕组11的U相绕组、V相绕组和W相绕组时，以60Hz的频率开启/关断NPN晶体管Q3、Q5和Q7，同时以60Hz的频率关断/开启NPN晶体管Q4、Q6和Q8。当使得AC电流Iu_2、Iv_2和Iw_2流过三相绕组12的U相绕组、V相绕组和W相绕组时，以60Hz的频率关断/开启NPN晶体管Q9、Q11和Q13，同时以60Hz的频率开启/关断NPN晶体管Q10、Q12和Q14。
在AC电流Iu_1、Iv_1和Iw_1，AC电流Iu_2、Iv_2和Iw_2的一个周期T内，当Iu_1、Iv_1和Iw_1的分量S1、S2和S3流过三相绕组11的U相绕组、V相绕组和W相绕组时，AC电流Iu_2、Iv_2和Iw_2的分量S4、S5和S6流过三相绕组12的U相绕组、V相绕组和W相绕组。于是，在这种情况下，在逆变器30中，开启NPN晶体管Q3、Q5和Q7，并关断NPN晶体管Q4、Q6和Q8。在逆变器40中，关断NPN晶体管Q9、Q11和Q13，并开启NPN晶体管Q10、Q12和Q14。
接下来，当Iu_1、Iv_1和Iw_1的分量S7、S8和S9流过三相绕组11的U相绕组、V相绕组和W相绕组时，AC电流Iu_2、Iv_2和Iw_2的分量S10、S11和S12流过三相绕组12的U相绕组、V相绕组和W相绕组。于是，在这种情况下，在逆变器30中，关断NPN晶体管Q3、Q5和Q7，并开启NPN晶体管Q4、Q6和Q8。在逆变器40中，开启NPN晶体管Q9、Q11和Q13，并关断NPN晶体管Q10、Q12和Q14。
因而，在一个周期T内每半周期同时开启和关断逆变器30的NPN晶体管Q3、Q5和Q7，在一个周期T内每半周期同时关断和开启NPN晶体管Q4、Q6和Q8，在一个周期T内每半周期同时关断和开启逆变器40的NPN晶体管Q9、Q11和Q13，并且在一个周期T内每半周期同时开启和关断NPN晶体管Q10、Q12和Q14。
在一个周期T的第一个半周期内，电流从三相绕组11的各相绕组和中性点M1经由变压器50流到三相绕组12的中性点M2。然后所述电流从中性点M2经由三相绕组12的各相绕组流到NPN晶体管Q10、Q12和Q14。在一个周期T的第二个半周期内，电流从三相绕组12的各项绕组和中性点M2经由变压器50流到三相绕组11的中性点M1。然后所述电流从中性点M1经由三相绕组11的各相绕组流到晶体管Q4、Q6和Q8。
因而，在一个周期T的每半周期切换其方向的所述电流，即，AC电流，在三相绕组11的中性点M1和三相绕组12的中性点M2之间流动。所述电流进行切换的频率为60Hz。结果，在变压器50的主线圈51的相对端之间产生AC电压。变压器50依照主线圈51和副线圈52的匝数比，将在主线圈51的相对端之间产生的所述AC电压变换成商用电源AC电压VAC，并从端子61、62将其输出。
在此，由于同相AC电流流过三相绕组11、12，电动发电机MG1、MG2不输出扭矩。
应当注意的是，尽管已经描述了，开启/关断逆变器30的NPN晶体管Q3、Q5和Q7的全体以及NPN晶体管Q4、Q6和Q8的全体，并且开启/关断逆变器40的NPN晶体管Q9、Q11和Q13的全体以及NPN晶体管Q10、Q12和Q14的全体，以使得同相AC电流流过三相绕组11、12的每一个，但本发明不限于此。可以开启/关断逆变器30的NPN晶体管Q3、Q5和Q7的至少一个以及NPN晶体管Q4、Q6和Q8的至少一个，并且开启/关断逆变器40的NPN晶体管Q9、Q11和Q13的至少一个以及NPN晶体管Q10、Q12和Q14的至少一个，以使得同相AC电流流过三相绕组11、12的每一个。
接下来，将描述一种用于当配备有动力输出设备100的混合动力车行驶时产生商用电源AC电压VAC的方法。图6是流过电动发电机MG1、MG2的三相绕组11、12的U相绕组、V相绕组和W相绕组的电流的波形图。图7是占空的和、AC电压以及AC电流的波形图。
当电动发电机MG1、MG2两者均处于所述动力模式时，根据图6中所示曲线k1、k2和k3变化的电流Iu、Iv和Iw，分别流过三相绕组11、12的U相绕组、V相绕组和W相绕组。
现在，考虑流过U相绕组的电流Iu等于流过V相绕组的电流Iv和流过W相绕组的电流Iw的和的情况。具体地，考虑满足下面等式的情况Iu＝Iv+Iw …(1)在这种状态下，开启NPN晶体管Q3、Q6和Q8，并且关断逆变器30的NPN晶体管Q4、Q5和Q7。假定用于对U相臂31进行开关控制的占空为50％，用于对V相臂32进行开关控制的占空为10％，以及对W相臂33进行开关控制的占空为40％。
然后，等式(1)左边的电流Iu以50％的占空流动，而等式(1)右边的电流Iv+Iw以50％(＝10％+40％)的占空流动。结果，电流Iu流动时的占空变得等于电流Iv+Iw流动时的占空，并且中性点M1的电位变为电压Vm/2，其为施加在逆变器30上的电压Vm的一半。
在这种状态下，当将V相臂32的占空从10％减少到5％时，则电流Iu以50％的占空流动，而电流Iv+Iw以45％(＝5％+40％)的占空流动。结果，电流Iv+Iw流动时的占空变得小于电流Iu流动时的占空，并且中性点M1的电位变得低于电压Vm/2。
另一方面，当将V相臂32的占空从10％增加到15％时，则电流Iu以50％的占空流动，而电流Iv+Iw以55％(＝15％+40％)的占空流动。结果，电流Iv+Iw流动时的占空变得大于电流Iu流动时的占空，并且中性点M1的电位变得高于电压Vm/2。
因而，取决于在开启逆变器30的上臂(NPN晶体管Q3)时的占空和开启逆变器30的下臂(NPN晶体管Q6、Q8)时的占空之间的相对大小，中性点M1的电位相对于电压Vm/2升高或降低。具体地，给定开启逆变器30的上臂的占空为DUTY1以及开启逆变器30的下臂的占空为DUTY2，于是当DUTY1＞DUTY2时，中性点M1的电位变得低于Vm/2，而当DUTY1＜DUTY2时，中性点M1的电位变得高于Vm/2。当DUTY2变得最小时中性点M1的电位变得最低，而当DUTY2变得最大时中性点M1的电位变得最高。
于是，通过改变逆变器30的下臂的占空DUTY2相比上臂的占空DUTY1的值，能够控制中性点M1的电位以使其相对于电压Vm/2升高或降低。
通过改变逆变器40的下臂的占空DUTY4相比上臂的占空DUTY3的值，还能够控制电动发电机MG2的中性点M2的电位以使其相对于电压Vm/2升高或降低。
于是，在本发明中，当电动发电机MG1、MG2两者均处于所述动力模式时，根据图7中所示的各自的曲线k4、k5，改变用于对逆变器30、40进行开关控制的占空。曲线k5具有相对于曲线k4的相位相反的相位。在图7中，曲线k4指示用于对逆变器30进行开关控制的占空的和的变化，而曲线k5指示用于对逆变器40进行开关控制的占空的和的变化。
应当注意的是，通过从各逆变器中的下臂的占空中减去上臂的占空来获得所述占空的和。于是，DUTY2-DUTY1为逆变器30中的占空的和，而DUTY4-DUTY3是逆变器40中的占空的和。
在图7中，相对于零线的所述和的上半部分指示中性点M1、M2的电位变得高于电压Vm/2，而相对于零线的所述和的下半部分指示中性点M1、M2的电位变得低于电压Vm/2。
在图7中，所述占空的和变化的频率为60Hz。
在本发明中，根据曲线k4以60Hz的频率周期性地改变逆变器30的占空的和，而根据曲线k5以60Hz的频率周期性地改变逆变器40的占空的和。具体地，以相对于改变逆变器30的占空的和的相位相反的相位周期性地改变逆变器40的占空的和。
结果，在时刻t0，由于所述占空的和对于逆变器30、40的每一个为零(即，所述上臂的占空等于所述下臂的占空)。中性点M1、M2的电位均等于电压Vm/2，并且从变压器50输出的AC电压VAC为0V。
从时刻t0到时刻t1，中性点M1的电位变得高于电压Vm/2而中性点M2的电位变得低于电压Vm/2，并且因此从变压器50输出的AC电压VAC升高并且在时刻t1变得最大。由于各逆变器30、40的上臂的占空总是低于100％，时刻t1的AC电压VAC比电压Vm低αV。
此后，从时刻t1到时刻t2，中性点M1的电位从所述最大值逐渐降低，而中性点M2的电位从所述最小值逐渐升高，从变压器50输出的AC电压VAC降低并在时刻t2达到0V。
进一步地，从时刻t2到时刻t3，中性点M1的电位变得低于电压Vm/2，而中性点M2的电位变得高于电压Vm/2，从变压器50输出的AC电压VAC的极性与时刻t0和时刻t2之间的极性相反，并且AC电压VAC向着负侧升高，在时刻t3变成负侧的最大值。此后，在时刻t3和时刻t4之间，中性点M1的电位从所述最小值逐渐升高，并且中性点M2的电压从所述最大值逐渐降低。因此，从变压器50输出的AC电压VAC从负侧的最大值降低，在时刻t4达到0V。
在这种情况下，从时刻t0到时刻t2，在逆变器40中，由于用于开启所述下臂的占空小于用于开启所述上臂的占空，从逆变器40的上臂流到三相绕组12的中性点M2的电流变得大于从中性点M2流到逆变器40的下臂的电流。另外，在逆变器30中，由于用于开启所述下臂的占空大于用于开启所述上臂的占空，从逆变器30的上臂流到三相绕组11的中性点M1的电流变得小于从中性点M1流到逆变器30的下臂的电流。进一步地，如图7中的曲线k4、k5所示，在逆变器30、40中，所述上臂的占空和所述下臂的占空之间的差在绝对值上相同并且极性相反。
然后，在三相绕组12中，在从逆变器40的上臂流到中性点M2的电流之中，不能从中性点M2流进逆变器40的下臂的多余的电流则从中性点M2经由变压器50的主线圈51流到三相绕组11的中性点M1，并且进一步地从中性点M1流到逆变器30的下臂。
具体地，在时刻t0和时刻t2之间，负电流I1流过逆变器30，而正电流流过逆变器40。
另外，从时刻t2到时刻t4，在逆变器30中，由于开启所述下臂的占空小于开启所述上臂的占空，从逆变器30的上臂流到三相绕组11的中性点M1的电流变得大于从中性点M1流到逆变器30的下臂的电流。另外，在逆变器40中，由于开启所述下臂的占空大于开启所述上臂的占空，从逆变器40的上臂流到三相绕组12的中性点M2的电流变得小于从中性点M2流到逆变器40的下臂的电流。进一步地，如图7中的曲线k4、k5所示，在逆变器30、40中，在所述上臂的占空和所述下臂的占空之间的差在绝对值上相同并且极性相反。
然后，在三相绕组11中，在从逆变器30的上臂流到中性点M1的电流之中，不能从中性点M1流进逆变器30的下臂的多余的电流则从中性点M1经由变压器50的主线圈51流到三相绕组12的中性点M2，并且进一步从中性点M2流到逆变器40的下臂。
具体地，在时刻t2和时刻t4之间，正电流I1流过逆变器30，而负电流I2流过逆变器40。
因而，当在电动发电机MG1、MG2的动力模式中产生商用电源AC电压VAC时，具有相对于彼此相反的相位的AC电流流过逆变器30、40。
最后，将描述一种用于当电动发电机MG1处于所述再生模式且电动发电机MG2处于所述动力模式时产生商用电源AC电压VAC的方法。图8是AC电流的时间图。
在这种情况下，逆变器30驱动处于所述再生模式的电动发电机MG1。于是，电动发电机MG1向逆变器30提供图8中所示的再生电流IREG。然后，逆变器40使得相位相对于再生电流IREG的相位相反的同相AC电流Iu_2、Iv_2以及Iw_2，分别流过三相绕组12的U相臂、V相臂和W相臂。因此，电动发电机MG2不输出扭矩。
因而，变压器50将在主线圈51的相对端之间产生的AC电压变换成商用电源AC电压VAC，并从端子61、61将其输出。
当电动发电机MG1处于动力模式且电动发电机MG2处于再生模式时，能够通过与上述操作相同的操作来产生AC电压VAC。
因而，当在电动发电机MG1、MG2中的一个处于再生模式而另一个处于动力模式的时候产生商用电源AC电压VAC时，具有相对于彼此相反的相位的AC电流流过逆变器30、40。
应当注意的是，尽管已经描述了，开启/关闭逆变器40的NPN晶体管Q9、Q11和Q13的全体以及NPN晶体管Q10、Q12和Q14的全体，以使得同相AC电流流过各三相绕组12，但本发明不限于此。可以开启/关断逆变器40的NPN晶体管Q9、Q11和Q13的至少一个以及NPN晶体管Q10、Q12和Q14的至少一个，以使得同相AC电流流过各三相绕组12。
如上所述，当电动发电机MG1、MG2被停止以及在驱动时，动力输出设备100能够产生商用电源AC电压VAC。当在停止电动发电机MG1、MG2的时候产生AC电压VAC时以及当在电动发电机MG1、MG2中的一个处于再生模式的时候产生AC电压VAC时，AC电压VAC的频率由用于对包括在逆变器30、40中的NPN晶体管Q3-Q8，Q9-Q14进行开关控制的频率(即，用于对逆变器30、40中的U相臂31、41，V相臂32、42以及W相臂33、43进行开关控制的频率)确定。于是，通过选择用于对NPN晶体管Q3-Q8、Q9-Q14进行开关控制的频率，能够任意地设置AC电压VAC的频率。换句话说，动力输出设备100能够产生具有任何频率的AC电压VAC。
于是，当在电动发电机MG1、MG2处于动力模式的时候动力输出设备100产生AC电压VAC时，AC电压VAC的频率由对用于对包括在逆变器30、40中的NPN晶体管Q3-Q8、Q9-Q14进行开关控制的占空进行改变的频率来确定。于是，通过选择对用于对NPN晶体管Q3-Q8、Q9-Q14进行开关控制的占空进行改变的频率，能够任意地设置AC电压VAC的频率。换句话说，动力输出设备100能够产生具有任何频率的AC电压VAC。
因而，动力输出设备100能够产生具有任何频率的AC电压VAC，不管电动发电机MG1、MG2的驱动状态为何。
另外，通过选择变压器50的主线圈51和副线圈52的匝数比，变压器50能够从端子61、62输出具有任何电压的AC电压VAC。
进一步地，由于利用用于驱动电动发电机MG1、MG2的逆变器30、40产生AC电压VAC，不需要用于获得AC电压VAC的专用逆变器。
更进一步地，能够通过两个逆变器30、40来分担AC电压VAC的产生。
本发明的特征在于，当停止电动发电机MG1、MG2或者电动发电机MG1、MG2中的一个处于所述再生模式时，商用电源AC电压VAC的频率由对NPN晶体管Q3-Q8、Q9-Q14进行开关控制的频率确定。能够任意地设置对NPN晶体管Q3-Q8、Q9-Q14进行开关控制的频率，而不管当动力输出设备100从电动发电机MG1、MG2输出规定的扭矩时对NPN晶体管Q3-Q8、Q9-Q14进行开关控制的频率为何。
本发明的特征在于，当电动发电机MG1、MG2处于所述动力模式时，商用电源AC电压VAC的频率由改变用于对NPN晶体管Q3-Q8、Q9-Q14进行开关控制的占空的频率来确定。能够任意地设置改变用于对NPN晶体管Q3-Q8、Q9-Q14进行开关控制的占空的频率，而不管当动力输出设备100从电动发电机MG1、MG2输出规定的扭矩时对NPN晶体管Q3-Q8、Q9-Q14进行开关控制的占空的频率为何。
图9是用于描述图1中所示的动力输出设备100的操作的流程图。参照图9，当开始一系列操作时，确定来自所述点火开关的信号IG是否处于H电平(步骤S1)。当在步骤S1确定了信号IG不处于H电平时，即，当确定了配备有动力输出设备100的混合动力车被停止时，进一步确定信号AC是否处于H电平(步骤S2)。在步骤S2，当确定了信号AC不处于H电平时，所述系列操作结束。
另一方面，当在步骤S2确定了信号AC处于H电平时，则认为当停止所述混合动力车时要求产生商用电源AC电压VAC。然后，变换器控制装置71根据上述方法生成信号PWC并将其输出到升压变换器20。升压变换器20根据信号PWC提高电池电压Vb，并向电容器C2提供输出电压Vm。
逆变器控制装置72、73的控制单元90生成控制信号CTL1并将其输出到逆变器PWM信号变换单元92。电机控制相电压计算单元91根据上述操作计算将被施加到逆变器30、40的各相的电压，并将其输出到逆变器PWM信号变换单元92。逆变器PWM信号变换单元92基于从电机控制相电压计算单元91接收的所述计算结果，生成用于使得同相AC电流流过三相绕组11、12的U相绕组、V相绕组和W相绕组的信号PWM1_1、PWM2_1，并将生成的信号输出到各自的逆变器30、40。
在这种情况下，信号PWM1_1是用于使得图5中所示的AC电流Iu_1、Iv_1和Iw_1流过三相绕组11的U相绕组、V相绕组和W相绕组的信号，而信号PWM2_1是用于使得图5中所示的AC电流Iu_2、Iv_2和Iw_2流过三相绕组12的U相绕组、V相绕组和W相绕组的信号。
因而，基于在电容器C2中积累的电力，逆变器30使得电流Iu_1、Iv_1和Iw_1分别流过三相绕组11的U相绕组、V相绕组和W相绕组，而逆变器40使得电流Iu_2、Iv_2和Iw_2分别流过三相绕组12的U相绕组、V相绕组和W相绕组。换句话说，三相绕组11、12接收各自相位相对于彼此相反的同相AC电流，并且变压器50变换在主线圈51的相对端之间产生的AC电压，并从端子61、62输出商用电源AC电压VAC(步骤S3)。
从端子61、62输出的AC电压VAC被提供给户外用的电器，或被提供给家用应急电源(步骤S4)。
在步骤S1，当确定了信号IG处于H电平时，进一步确定信号AC是否处于H电平(步骤S5)。当确定了信号AC不处于H电平时，进行正常操作(步骤S6)。
具体地，逆变器控制装置72、73的控制单元90生成控制信号CTL0并将其输出到逆变器PWM信号变换单元92。逆变器控制装置72、73的电机控制相电压计算单元91根据上述操作计算被施加到逆变器30、40的各相的电压，并将其输出到逆变器PWM信号变换单元92。依照来自控制单元90的控制信号CTL0，逆变器控制装置72的逆变器PWM信号变换单元92基于从电机控制相电压计算单元91接收的所述计算结果，生成实际上开启/关断逆变器30的各NPN晶体管Q3-Q8的信号PWM1_0(信号PWM1的一种类型)，并将生成的信号PWM1_0输出到逆变器30的各NPN晶体管Q3-Q8。
依照来自控制单元90的控制信号CTL0，逆变器控制装置73的逆变器PWM信号变换单元92基于从电机控制相电压计算单元91接收的所述计算结果，生成实际上开启/关断逆变器40的各NPN晶体管Q9-Q14的信号PWM2_0(信号PWM2的一种类型)，并将生成的信号PWM2_0输出到逆变器40的各NPN晶体管Q9-Q14。
因而，逆变器30基于信号PWM1_0将来自电容器C2的DC电压变换成AC电压并驱动电动发电机MG1。逆变器40基于信号PWM2_0将来自电容器C2的DC电压变换成AC电压并驱动电动发电机MG2。然后，动力输出设备100驱动所述混合动力车。
另一方面，当在步骤S5确定了信号AC处于H电平时，依照电动发电机MG1、MG2的工作模式产生AC电压VAC(步骤S7)。
具体地，逆变器控制装置72的控制单元90基于扭矩指令值TR1和电机转数MRN1确定电动发电机MG1的工作模式，以及逆变器控制装置73的控制单元90基于扭矩指令值TR2和电机转数MRN2确定电动发电机MG2的工作模式。当电动发电机MG1处于所述动力模式时，逆变器控制装置72的控制单元90生成控制信号CTL2并将其输出到逆变器PWM信号变换单元92。当电动发电机MG2处于所述动力模式时，逆变器控制装置73的控制单元90生成控制信号CTL2并将其输出到逆变器PWM信号变换单元92。
逆变器控制装置72、73的电机控制相电压计算单元91根据上述操作计算将被施加到逆变器30、40的各相的电压，并将其输出到逆变器PWM信号变换单元92。依照来自控制单元90的控制信号CTL2，逆变器控制装置72的逆变器PWM信号变换单元92基于从电机控制相电压计算单元91接收的所述计算结果，生成用于通过根据图7所示的曲线k4以60Hz改变所述占空来对逆变器30的各相臂进行开关控制的信号PWM1_2，并将生成的信号输出到逆变器30。另外，依照来自控制单元90的控制信号CTL2，逆变器控制装置73的逆变器PWM信号变换单元92基于从电机控制相电压计算单元91接收的所述计算结果，生成用于通过根据图7所示的曲线k5以60Hz改变所述占空来对逆变器40的各相臂进行开关控制的信号PWM22，并将生成的信号输出到逆变器40。
因而，依照信号PWM1_2利用根据曲线k4改变的占空对逆变器30的NPN晶体管Q3-Q8进行开关控制，而依照信号PWM2_2利用根据曲线k5改变的占空对逆变器40的NPN晶体管Q9-Q14进行开关控制。如上所述，相对于电压Vm/2周期性地改变中性点M1、M2的电位，并且变压器50变换在主线圈51中产生的AC电压，并从端子61、62输出商用电源AC电压VAC。
当电动发电机MG1处于所述再生模式而电动发电机MG2处于所述动力模式时，逆变器控制装置72的控制单元90生成控制信号CTL3并将其输出到逆变器PWM信号变换单元92。逆变器控制装置73的控制单元90生成控制信号CTL1并将其输出到逆变器PWM信号变换单元92。
然后，逆变器控制装置72的电机控制相电压计算单元91根据上述操作计算将被施加到逆变器30的各相的电压，并将其输出到逆变器PWM信号变换单元92。逆变器PWM信号变换单元92，依照来自控制单元90的控制信号CTL3，基于来自电机控制相电压计算单元91的所述计算结果，生成用于在所述再生模式下控制逆变器30的信号PWM1_3，并将其输出到逆变器30。
逆变器控制装置73的电机控制相电压计算单元91根据上述操作计算将被施加到逆变器40的各相的电压，并将其输出到逆变器PWM信号变换单元92。逆变器PWM信号变换单元92，依照来自控制单元90的控制信号CTL3，基于来自电机控制相电压计算单元91的所述计算结果，生成用于使得同相AC电流流过三相绕组12的U相绕组、V相绕组和W相绕组的信号PWM2_1，并将其输出到逆变器40。
然后，逆变器30，依照信号PWM1_3，驱动电动发电机MG1以向逆变器30提供图8中所示的再生电流IREG。逆变器40，依照信号PWM2_1，使得图8中所示的电流Iu_2、Iv_2和Iw_2流过三相绕组12的U相绕组、V相绕组和W相绕组。变压器50变换在主线圈51的相对端之间产生的AC电压，并从端子61、62输出商用电源AC电压VAC。
然后，安装在所述混合动力车上的电器由从端子61、62输出的AC电压VAC驱动(步骤S8)。在步骤S4、S6和S8的任何一步之后，所述系列操作结束。
如上所述，当驱动或停止所述混合动力车时，动力输出设备100产生商用电源AC电压VAC，并将所产生的AC电压VAC从端子61、62提供给电气装置或家庭。
图10是图1中详细示出的动力输出设备100应用于混合动力车时的原理框图。在图10中，电动发电机MG1被连接到发动机110。电动发电机MG1启动发动机110并且还通过来自发动机110的旋转力发电。
在图10中，除了端子61、62之外动力输出设备100还包括端子63。变压器50在端子61-62之间提供200V的AC电压，并且在端子61-63之间以及在端子63-62之间提供100V的AC电压。
AC负载121被连接在端子61和63之间，AC负载122被连接在端子63和62之间，以及AC负载123被连接在端子61和62之间。于是，通过接收来自端子61、63的100V的AC电压来驱动AC负载121，通过接收来自端子63、62的100V的AC电压来驱动AC负载122，以及通过接收来自端子61、62的200V的AC电压来驱动AC负载123。
应当注意的是，尽管已经描述了，动力输出设备100被安装在混合动力车上，但本发明不限于此，并且能够将动力输出设备100安装在电动车或燃料电池车上。本发明适用于通常使用两个电动发电机的车辆。当动力输出设备100被安装在电动车或燃料电池车上时，电动发电机MG1、MG2被连接到所述电动车或燃料电池车的驱动轮。
三相绕组11、12，逆变器30、40，控制装置70和变压器50构成根据本发明的“AC电压生成设备”。根据本发明的“AC电压生成设备”不限于利用安装在车辆上的电动发电机MG1、MG2的三相绕组11、12来产生AC电压VAC的设备，并且它还可以是利用在用于车辆以外的用途的两个电动发电机的三相绕组来产生AC电压VAC的设备。
进一步地，逆变器30和逆变器控制装置72构成了“第一电流提供电路”。
更进一步地，逆变器40和逆变器控制装置73构成了“第二电流提供电路”。
工业实用性本发明可应用于，利用两个三相绕组产生AC电压的AC电压生成设备，或利用两个三相绕组产生AC电压的动力输出设备。
权利要求
1.一种AC电压生成设备，包括第一和第二三相绕组(11，12)；第一电流提供电路，使得具有规定频率的第一AC电流流过所述第一三相绕组；第二电流提供电路，使得具有所述规定频率和相对于所述第一AC电流的相位相反的相位的第二AC电流流过第二三相绕组；以及电压变换器(50)，其被连接在所述第一三相绕组(11)的第一中性点(M1)和所述第二三相绕组(12)的第二中性点(M2)之间，用于变换在所述第一中性点(M1)和所述第二中性点(M2)之间产生的AC电压，以输出具有所述规定频率的AC电压。
2.根据权利要求1的AC电压生成设备，其中，所述第一电流提供电路包括第一逆变器(30)，其被连接到所述第一三相绕组(11)，以及第一控制装置(72)，其用于控制所述第一逆变器(30)，以使得所述第一AC电流流过所述第一三相绕组(11)，以及其中，所述第二电流提供电路包括第二逆变器(40)，其被连接到所述第二三相绕组(12)，以及第二控制装置(73)，其用于控制所述第二逆变器(40)，以使得所述第二AC电流流过所述第二三相绕组(12)。
3.根据权利要求2的所述AC电压生成设备，其中，所述规定频率由所述第一和第二逆变器(30，40)的开关频率确定。
4.根据权利要求3的AC电压生成设备，其中，所述第一三相绕组(11)由第一到第三绕组形成，所述第二三相绕组(12)由第四到第六绕组形成，所述第一逆变器(30)包括对应于所述第一到第三绕组设置的第一到第三臂(31，32，33)，所述第二逆变器(40)包括对应于所述第四到第六绕组设置的第四到第六臂(41，42，43)，所述第一控制装置(72)以所述规定频率对所述第一到第三臂(31，32，33)的至少一个进行开关控制，以使得第一同相AC电流流过所述第一到第三绕组的至少一个，以及所述第二控制装置(73)以所述规定频率对所述第四到第六臂(41，42，43)的至少一个进行开关控制，以使得具有相对于所述第一同相AC电流的相位相反的相位的第二同相AC电流流过所述第四到第六绕组的至少一个。
5.根据权利要求3的AC电压生成设备，其中，所述第一三相绕组(11)由第一到第三绕组形成，所述第二三相绕组(12)由第四到第六绕组形成，所述第一逆变器(30)包括对应于所述第一到第三绕组设置的第一到第三臂(31，32，33)，所述第二逆变器(40)包括对应于所述第四到第六绕组设置的第四到第六臂(41，42，43)，所述第一控制装置(72)控制所述第一逆变器(30)，以将由所述第一到第三绕组产生的AC电压变换成DC电压，所述第二控制装置(73)对所述第四到第六臂(41，42，43)的至少一个进行开关控制，以使得具有相对于由所述第一到第三绕组产生的AC电流的相位相反的相位的同相AC电流流过所述第四到第六绕组的至少一个。
6.根据权利要求2的AC电压生成设备，其中，所述规定频率由这样的频率确定，以该频率改变用于对所述第一和第二逆变器(30，40)进行开关控制的占空。
7.根据权利要求6的AC电压生成设备，其中，所述第一三相绕组(11)由第一到第三绕组形成，所述第二三相绕组(12)由第四到第六绕组形成，所述第一逆变器(30)包括对应于所述第一到第三绕组设置的第一到第三臂(31，32，33)，所述第二逆变器(40)包括对应于所述第四到第六绕组设置的第四到第六臂(41，42，43)，所述第一控制装置(72)，通过改变根据以所述规定频率变化的第一曲线的所述第一到第三臂(31，31，33)的第一占空，对所述第一到第三臂(31，31，33)进行开关控制，以及所述第二控制装置(73)，通过改变根据具有相对于所述第一曲线的相位相反的相位的第二曲线的所述第四到第六臂(41，42，43)的第二占空，对所述第四到第六臂(41，42，43)进行开关控制。
8.一种动力输出设备，包括第一电动发电机(MG1)，其包括作为定子绕组的第一三相绕组(11)；第二电动发电机(MG2)，其包括作为定子绕组的第二三相绕组(12)；第一逆变器(30)，其被连接到所述第一三相绕组(11)；第二逆变器(40)，其被连接到所述第二三相绕组(12)；第一控制装置(72)，其用于控制所述第一逆变器(30)，以使得具有规定频率的第一AC电流流过所述第一三相绕组(11)；第二控制装置(73)，其用于控制所述第二逆变器(40)，以使得具有相对于所述第一AC电流的相位相反的相位的第二AC电流流过所述第二三相绕组(12)；以及电压变换器(50)，其被连接在所述第一三相绕组(11)的第一中性点(M1)和所述第二三相绕组(12)的第二中性点(M2)之间，用于变换在所述第一中性点(M1)和所述第二中性点(12)之间产生的AC电压，以输出具有所述规定频率的AC电压。
9.根据权利要求8的动力输出设备，其中，所述规定频率由所述第一和第二逆变器(30，40)的开关频率确定。
10.根据权利要求9的动力输出设备，其中，所述第一三相绕组(11)由第一到第三绕组形成，所述第二三相绕组(12)由第四到第六绕组形成，所述第一逆变器(30)包括对应于所述第一到第三绕组设置的第一到第三臂(31，32，33)，所述第二逆变器(40)包括对应于所述第四到第六绕组设置的第四到第六臂(41，42，43)，当停止所述第一和第二电动发电机(MG1，MG2)时，所述第一控制装置(72)以所述规定频率对所述第一到第三臂(31，32，33)的至少一个进行开关控制，以使得第一同相AC电流流过所述第一到第三绕组的至少一个，所述第二控制装置(73)以所述规定频率对所述第四到第六臂(41，42，43)的至少一个进行开关控制，以使得具有相对于所述第一同相AC电流的相位相反的相位的第二同相AC电流流过所述第四到第六绕组的至少一个。
11.根据权利要求9的动力输出设备，其中，所述第一三相绕组(11)由第一到第三绕组形成，所述第二三相绕组(12)由第四到第六绕组形成，所述第一逆变器(30)包括对应于所述第一到第三绕组设置的第一到第三臂(31，32，33)，所述第二逆变器(40)包括对应于所述第四到第六绕组设置的第四到第六臂(41，42，43)，在所述第一电动发电机(MG1)的再生模式下，所述第一控制装置(72)控制所述第一逆变器(30)，以将由所述第一到第三绕组产生的AC电压变换成DC电压，以及所述第二控制器(73)对所述第四到第六臂(41，42，43)的至少一个进行开关控制，以使得具有相对于由所述第一到第三绕组产生的AC电流的相位相反的相位的同相AC电流流过所述第四到第六绕组的至少一个。
12.根据权利要求8的动力输出设备，其中，所述规定频率由这样的频率确定，以该频率改变用于对所述第一和第二逆变器(30，40)进行开关控制的占空。
13.根据权利要求12的动力输出设备，其中，所述第一三相绕组(11)由第一到第三绕组形成，所述第二三相绕组(12)由第四到第六绕组形成，所述第一逆变器(30)包括对应于所述第一到第三绕组设置的第一到第三臂(31，32，33)，所述第二逆变器(40)包括对应于所述第四到第六绕组设置的第四到第六臂(41，42，43)，在所述第一和第二电动发电机(MG1，MG2)的动力模式下，所述第一控制装置(72)，通过改变根据以所述规定频率变化的第一曲线的所述第一到第三臂(31，32，33)的第一占空，对所述第一到第三臂(31，32，33)进行开关控制，以及所述第二控制装置(73)，通过改变根据具有相对于所述第一曲线的相位相反的相位的第二曲线的所述第四到第六臂(41，42，43)的第二占空，对所述第四到第六臂(41，42，43)进行开关控制。
14.根据权利要求13的动力输出设备，其中，所述第一电动发电机(MG1)被连接到车辆的内燃机，所述第二电动发电机(MG2)被连接到所述车辆的驱动轮。
15.根据权利要求13的动力输出设备，其中，所述第一和第二电动发电机(MG1，MG2)的每一个被连接到车辆的驱动轮。
全文摘要
一种动力输出设备，包括电动发电机(MG1、MG2)，逆变器(30、40)以及变压器(50)。所述电动发电机(MG1)包括三相绕组(11)，以及所述电动发电机(MG2)包括三相绕组(12)。所述逆变器(30)使得同相AC电流流过三相绕组(11)的U相绕组、V相绕组和W相绕组。所述逆变器(40)使得具有相对于流过所述三相绕组(11)的所述同相AC电流的相位相反的相位的同相AC电流，流过三相绕组(12)的U相绕组、V相绕组和W相绕组。所述变压器(50)变换在主线圈(51)中产生的AC电压，并将商用电源AC电压输出到端子(61，62)。
文档编号H02M7/42GK1902812SQ20048004037
公开日2007年1月24日 申请日期2004年11月24日 优先权日2004年1月13日
发明者石川哲浩, 藤井智 申请人:丰田自动车株式会社