JP2016181949A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低出力域での効率を向上可能であるとともに、電源の残容量低下時の最大出力を向上可能な電力変換装置を提供する。【解決手段】電力変換装置１の第１インバータ２０は、コイル１１、１２、１３の一端１１１、１２１、１３１、および、第１バッテリ４１に接続され、第２インバータ３０は、、コイル１１、１２、１３の他端１１２、１２２、１３２、および、第２バッテリ４２に接続される。高電位側開閉器５６は、高電位側接続線５５に設けられる。低電位側開閉器５８は、低電位側接続線５７に設けられる。第２電源側開閉器５２は、第２バッテリ４２と第２インバータ３０との間に設けられる。高電位側開閉器５６および低電位側開閉器５８を閉にし、Δ結線状態となるように制御することで、低電圧にて高出力を実現可能である。これにより、バッテリ４１、４２の電圧が低下した場合における最大出力を向上可能である。【選択図】 図１

Description

本発明は、電力変換装置に関する。

従来、２組の３相ブリッジ回路を有するインバータが知られている。例えば特許文献１では、２つのブリッジ回路の対応する相間には、モータの巻線が接続される。また、特許文献１のインバータには、巻線接続切替のための母線用スイッチが設けられ、Ｙ結線接続運転とΔ結線接続運転とを切り替え可能である。

特開平７−９９９５９号公報

特許文献１では、２つのインバータに対し、１つの直流電圧源が設けられる。そのため、１つの直流電圧源の電圧により駆動電圧が決まるため、直流電圧源のＳＯＣ（State Of Charge）が高く、駆動電圧が高い状態において、低出力域で駆動する場合の効率が悪い。
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、低出力域での効率を向上可能であるとともに、電源の残容量低下時の最大出力を向上可能な電力変換装置を提供することにある。

本発明は、３相以上である巻線を有する回転電機の電力を変換する電力変換装置であって、第１インバータと、第２インバータと、高電位側接続線と、高電位側開閉器と、低電位側接続線と、低電位側開閉器と、第２電源側開閉器と、を備える。
第１インバータは、高電位側に接続される第１上アーム素子、および、第１上アーム素子の低電位側に接続される第１下アーム素子を有し、巻線の一端および第１電圧源に接続される。
第２インバータは、高電位側に接続される第２上アーム素子、および、第２上アーム素子の低電位側に接続される第２下アーム素子を有し、巻線の他端および第２電圧源に接続される。

高電位側接続線は、第１上アーム素子の高電位側を接続する第１高電位側配線と、第２上アーム素子の高電位側を接続する第２高電位側配線とを接続する。
高電位側開閉器は、高電位側接続線に設けられる。
低電位側接続線は、第１下アーム素子の低電位側を接続する第１低電位側配線と、第２下アーム素子の低電位側を接続する第２低電位側配線とを接続する。
低電位側開閉器は、低電位側配線に設けられる。
第２電源側開閉器は、第２電源と第２インバータとの間に設けられる。

本発明では、２つのインバータに対し、２つの電圧源が設けられるので、低出力域においては、一方の電圧源の電力を用いた片側駆動動作とすることにより、低出力域における効率を向上することができる。
また、高電位側接続線および低電位側接続線が設けられ、高電位側開閉器および低電位側開閉器を閉にすることで、第１インバータと第２インバータとを回転電機を経由せずに接続することができる。例えば、高電位側開閉器および低電位側開閉器を閉とし、異なる相のスイッチング状態が同期するように第１インバータおよび第２インバータを制御することで、例えば巻線の相数が３相である場合、Δ結線されているとみなすことができ、巻線をＹ結線の状態で駆動する場合と比較し、低電圧にて高出力を実現可能である。これにより、電圧源の電圧が低下した場合における最大出力を向上可能である。

本発明の第１実施形態による電力変換装置を示す概略構成図である。 本発明の第１実施形態による片側駆動動作を説明する説明図である。 本発明の第１実施形態による反転駆動動作を説明する説明図である。 Ｙ結線時およびΔ結線時の電流および電圧を説明する説明図である。 Ｙ結線時およびΔ結線時の出力を説明する説明図である。 本発明の第１実施形態によるΔ結線駆動を説明する説明図である。 本発明の第１実施形態による反転駆動動作のスイッチングパターンを説明する説明図である。 本発明の第１実施形態によるΔ結線駆動動作のスイッチングパターンを説明する説明図である。 本発明の第２実施形態による電力変換装置を示す概略構成図である。 本発明の第２実施形態によるΔ結線駆動動作を説明する説明図である。 本発明の他の実施形態による電力変換装置を示す概略構成図である。 本発明の他の実施形態による電力変換装置を示す概略構成図である。 本発明の他の実施形態による電力変換装置を示す概略構成図である。

以下、本発明による電力変換装置を図面に基づいて説明する。以下、複数の実施形態において、実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による電力変換装置を図１〜図８に基づいて説明する。
図１に示すように、回転電機駆動システム１は、回転電機としてのモータジェネレータ１０、および、電力変換装置１５を備える。

モータジェネレータ１０は、例えば電気自動車やハイブリッド車両等の電動自動車に適用され、図示しない駆動輪を駆動するためのトルクを発生する、所謂「主機モータ」である。モータジェネレータ１０は、駆動輪を駆動するための電動機としての機能、および、図示しないエンジンや駆動輪から伝わる運動エネルギによって駆動されて発電する発電機としての機能を有する。本実施形態では、モータジェネレータ１０が電動機として機能する場合を中心に説明する。

モータジェネレータ１０は、３相交流の回転機であって、Ｕ相コイル１１、Ｖ相コイル１２、および、Ｗ相コイル１３を有する。Ｕ相コイル１１、Ｖ相コイル１２およびＷ相コイル１３が「巻線」に対応し、以下適宜、Ｕ相コイル１１、Ｖ相コイル１２およびＷ相コイル１３を「コイル１１〜１３」という。コイル１１〜１３は、電気角１２０度の間隔にて配置される。
本実施形態では、Ｕ相コイル１１に流れる電流をＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相コイル１２に流れる電流をＶ相電流Ｉｖ、Ｗ相コイル１３に流れる電流をＷ相電流Ｉｗとする。また、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、および、Ｗ相電流Ｉｗを、適宜、相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗという。本実施形態では、第１インバータ２０側から第２インバータ３０側へ流れる電流を正、第２インバータ３０側から第１インバータ２０側へ流れる電流を負とする。

電力変換装置１５は、モータジェネレータ１０の電力を変換するものであって、第１インバータ２０、第２インバータ３０、第２電源側開閉器５２、高電位側接続線５５、高電位側開閉器５６、低電位側接続線５７、低電位側開閉器５８、および、制御部７０等を備える。

第１インバータ２０は、コイル１１〜１３への通電を切り替える３相インバータであり、６つのスイッチング素子であるＵ１上アーム素子２１、Ｖ１上アーム素子２２、Ｗ１上アーム素子２３、Ｕ１下アーム素子２４、Ｖ１下アーム素子２５およびＷ１下アーム素子２６を有する。以下適宜、Ｕ１上アーム素子２１、Ｖ１上アーム素子２２、Ｗ１上アーム素子２３、Ｕ１下アーム素子２４、Ｖ１下アーム素子２５およびＷ１下アーム素子２６を「（第１）スイッチング素子２１〜２６」という。

Ｕ１上アーム素子２１はＵ１下アーム素子２４の高電位側に接続され、Ｖ１上アーム素子２２はＶ１下アーム素子２５の高電位側に接続され、Ｗ１上アーム素子２３はＷ１下アーム素子２６の高電位側に接続される。以下適宜、高電位側に接続されるＵ１上アーム素子２１、Ｖ１上アーム素子２２およびＷ１上アーム素子２３を「（第１）上アーム素子２１〜２３」、低電位側に接続されるＵ１下アーム素子２４、Ｖ１下アーム素子２５およびＷ１下アーム素子２６を「（第１）下アーム素子２４〜２６」という。

第１インバータ２０は、コイル１１、１２、１３の一端１１１、１２１、１３１と第１電圧源としての第１バッテリ４１との間に接続される。具体的には、対になるＵ１上アーム素子２１とＵ１下アーム素子２４との接続点２７がＵ相コイル１１の一端１１１に接続され、Ｖ１上アーム素子２２とＶ１下アーム素子２５との接続点２８がＶ相コイル１２の一端１２１に接続され、Ｗ１上アーム素子２３とＷ１下アーム素子２６との接続点２９がＷ相コイル１３の一端１３１に接続される。また、第１上アーム素子２１〜２３の高電位側を接続する第１高電位側配線４６が第１バッテリ４１の正極と接続され、第１下アーム素子２４〜２６の低電位側を接続する第１低電位側配線４７が第１バッテリ４１の負極と接続される。

第２インバータ３０は、コイル１１〜１３への通電を切り替える３相インバータであり、６つのスイッチング素子であるＵ２上アーム素子３１、Ｖ２上アーム素子３２、Ｗ２上アーム素子３３、Ｕ２下アーム素子３４、Ｖ２下アーム素子３５およびＷ２下アーム素子３６を有する。以下適宜、Ｕ２上アーム素子３１、Ｖ２上アーム素子３２、Ｗ２上アーム素子３３、Ｕ２下アーム素子３４、Ｖ２下アーム素子３５およびＷ２下アーム素子３６を「（第２）スイッチング素子３１〜３６」という。

Ｕ２上アーム素子３１はＵ２下アーム素子３４の高電位側に接続され、Ｖ２上アーム素子３２はＶ２下アーム素子３５の高電位側に接続され、Ｗ２上アーム素子３３はＷ２下アーム素子３６の高電位側に接続される。以下適宜、高電位側に接続されるＵ２上アーム素子３１、Ｖ２上アーム素子３２およびＷ２上アーム素子３３を「（第２）上アーム素子３１〜３３」、低電位側に接続されるＵ２下アーム素子３４、Ｖ２下アーム素子３５およびＷ２下アーム素子３６を「（第２）下アーム素子３４〜３６」という。

第２インバータ３０は、コイル１１、１２、１３の他端１１２、１２２、１３２と第２電圧源としての第２バッテリ４２との間に接続される。具体的には、対になるＵ２上アーム素子３１とＵ２下アーム素子３４との接続点３７がＵ相コイル１１の他端１１２に接続され、Ｖ２上アーム素子３２とＶ２下アーム素子３５との接続点３８がＶ相コイル１２の他端１２２に接続され、Ｗ２上アーム素子３３とＷ２下アーム素子３６との接続点３９がＷ相コイル１３の他端１３２に接続される。また、第２上アーム素子３１〜３３の高電位側を接続する第２高電位側配線４８が第２バッテリ４２の正極と接続され、第２下アーム素子３４〜３６の低電位側を接続する第２低電位側配線４９が第２バッテリ４２の負極と接続される。
このように、本実施形態では、第１インバータ２０および第２インバータ３０がコイル１１〜１３の両側に接続される。

本実施形態では、スイッチング素子２１〜２６、３１〜３６は、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）であって、いずれも還流ダイオードを有する。すなわち、スイッチング素子２１〜２６、３１〜３６がオンされると、高電位側から低電位側へ電流が流れ、オフされると、高電位側から低電位側への電流が遮断される。また、スイッチング素子２１〜２６、３１〜３６は、オンオフ状態によらず、還流ダイオードを経由して、低電位側から高電位側への通電が許容される。すなわち、本実施形態のスイッチング素子２１〜２６、３１〜３６は、低電位側から高電位側への通電を許容する還流機能を有している、といえる。スイッチング素子２１〜２６、３１〜３６は、ＩＧＢＴに限らず、例えばＭＯＳＦＥＴ（金属酸化物半導体電界効果トランジスタ）等としてもよい。

第１バッテリ４１は、リチウムイオン電池等の充放電可能な直流電源であり、第１インバータ２０と接続され、第１インバータ２０を経由してモータジェネレータ１０と電力を授受可能に設けられる。
第２バッテリ４２は、リチウムイオン電池等の充放電可能な直流電源であり、第２インバータ３０と接続され、第２インバータ３０を経由してモータジェネレータ１０と電力を授受可能に設けられる。

本実施形態では、第１バッテリ４１の電圧を第１電源電圧Ｖｂ１、第２バッテリ４２の電圧を第２電源電圧Ｖｂ２とする。また、第１バッテリ４１の満充電時の電圧である第１最大電圧をＶＨ１、第２バッテリ４２の満充電時の電圧である第２最大電圧をＶＨ２とすると、ＶＨ１とＶＨ２との間には、以下の式（１）が成立する。
ＶＨ１＞（ＶＨ１＋ＶＨ２）／（√３） ・・・（１）

第１コンデンサ４３は、高電位側配線４６と低電位側配線４７とに接続される。第１コンデンサ４３は、第１バッテリ４１から第１インバータ２０側への電流、または、第１インバータ２０から第１バッテリ４１側への電流を平滑化する平滑コンデンサである。
第２コンデンサ４４は、高電位側配線４８と低電位側配線４９とに接続される。第２コンデンサ４４は、第２バッテリ４２から第２インバータ３０側への電流、または、第２インバータ３０側から第２バッテリ４２側への電流を平滑化する平滑コンデンサである。

第２電源側開閉器５２は、満充電時の電圧が低い方の電源である第２バッテリ４２と第２インバータ３０との間に設けられる。本実施形態では、第２電源側開閉器５２は、第２コンデンサ４４の正極が接続される箇所よりも第２インバータ３０側の第２高電位側配線４８に設けられる。第２電源側開閉器５２が閉のとき、第２バッテリ４２および第２コンデンサ４４と第２インバータ３０との間の通電が許容され、第２電源側開閉器５２が開のとき、第２バッテリ４２および第２コンデンサ４４と第２インバータ３０との間の通電が遮断される。

高電位側接続線５５は、第１高電位側配線４６と第２高電位側配線４８とを接続する。
高電位側開閉器５６は、高電位側接続線５５に設けられる。高電位側開閉器５６が閉のとき、高電位側接続線５５の通電が許容され、高電位側開閉器５６が開のとき、高電位側接続線５５の通電が遮断される。
低電位側接続線５７は、第１低電位側配線４７と第２低電位側配線４９とを接続する。
低電位側開閉器５８は、低電位側接続線５７に設けられる。低電位側開閉器５８が閉のとき、低電位側接続線５７の通電が許容され、低電位側開閉器５８が開のとき、低電位側接続線５７の通電が遮断される。

制御部７０は、通常のコンピュータとして構成されており、内部にはＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ、および、これらの構成を接続するバスライン等を備える。制御部７０における各処理は、予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理であってもよいし、専用の電子回路によるハードウェア処理であってもよい。

制御部７０は、機能ブロックとして、インバータ制御部７１、開閉器制御部７２、および、容量検出部７４等を有する。
インバータ制御部７１は、トルク指令値や電流指令値等のモータジェネレータ１０の駆動に係る指令値に基づき、スイッチング素子２１〜２６、３１〜３６のオンオフ作動を制御する制御信号を生成し、図示しないドライバ回路等を経由して、スイッチング素子２１〜２６、３１〜３６のゲートに出力する。これにより、インバータ制御部７１は、第１インバータ２０および第２インバータ３０を制御する。

開閉器制御部７２は、第２電源側開閉器５２、高電位側開閉器５６、および、低電位側開閉器５８の開閉を制御する。図１においては、煩雑になることを避けるため、第２電源側開閉器５２および高電位側開閉器５６への制御線は省略した。
容量検出部７４では、第１バッテリ４１および第２バッテリ４２の残容量を検出する。残容量の単位は、例えば［Ｗｈ］である。

以下、インバータ２０、３０、および、開閉器５２、５６、５８の制御について説明する。図２おにおいては、オンされる素子を実線、オフされる素子を破線で示す。また、制御部７０等、一部の構成や符号の記載を適宜省略する。図３等についても同様とする。
モータジェネレータ１０を比較的軽負荷で駆動する場合、第１バッテリ４１または第２バッテリ４２の電力によりモータジェネレータ１０を駆動する。第１バッテリ４１または第２バッテリ４２の電力で駆動する動作を、片側駆動動作とする。

図２（ａ）に示すように、第１バッテリ４１の電力にてモータジェネレータ１０を駆動する場合、第２上アーム素子３１〜３３の全相または第２下アーム素子３４〜３６の全相の一方をオン、他方をオフし、第２インバータ３０を中性点化する。また、モータジェネレータ１０の駆動要求に応じ、ＰＷＭ制御等により第１インバータ２０を制御する。ＰＷＭ制御には、指令に応じた基本波の振幅が三角波等のキャリア波の振幅以下である「正弦波ＰＷＭ制御」、および、基本波の振幅がキャリア波の振幅よりも大きい「過変調ＰＷＭ制御」を含むものとする。

図２（ａ）に示す例では、第２上アーム素子３１〜３３の全相がオン、第２下アーム素子３４〜３６の全相がオフされることにより、第２インバータ３０が中性点化される。また、第１インバータ２０において、Ｕ１上アーム素子２１、Ｖ１下アーム素子２５、および、Ｗ１下アーム素子２６がオンされると、２点鎖線の矢印で示す経路の電流が流れる。

図２（ｂ）に示すように、第２バッテリ４２の電力にてモータジェネレータ１０を駆動する場合、第１上アーム素子２１〜２３の全相または第１下アーム素子２４〜２６の全相の一方をオン、他方をオフし、第１インバータ２０を中性点化する。また、モータジェネレータ１０の駆動要求に応じ、ＰＷＭ制御等により第２インバータ３０を制御する。

図２（ｂ）に示す例では、第１上アーム素子２１〜２３の全相がオン、第１下アーム素子２４〜２６の全相がオフされることにより、第１インバータ２０が中性点化される。また、第２インバータ３０において、Ｕ２上アーム素子３１、Ｖ２下アーム素子３５、および、Ｗ２下アーム素子３６がオンされると、２点鎖線の矢印で示す経路の電流が流れる。

第２インバータ３０側を中性点化する場合、スイッチング素子３１〜３６の熱劣化等に応じ、第２上アーム素子３１〜３３がオンされる状態と、第２下アーム素子３４〜３６がオンされる状態とを適宜切り替えてもよい。第１インバータ２０側を中性点化する場合も同様である。
中性点化するインバータは、スイッチング素子２１〜２６、３１〜３６の熱劣化等に応じ、適宜切り替えてもよい。また、中性点化しない側のインバータは、ＰＷＭ制御に限らず、矩形波制御等、どのように制御してもよい。

片側駆動動作では、一方のインバータが中性点化される。これにより、２つのインバータ２０、３０のスイッチング素子２１〜２６、３１〜３６をスイッチングする後述の反転駆動動作等と比較し、スイッチング損失が低減されるので、低出力時の効率を高めることができる。
また、第１バッテリ４１の電圧と第２バッテリ４２の電圧とが異なる場合、電圧が低い方の出力で駆動要求を満たせる場合、高電圧側を中性点化し、低電圧側で駆動することで、スイッチング損失をより低減することができる。

第１バッテリ４１または第２バッテリ４２の電力にて駆動要求を満たせない比較的高負荷にてモータジェネレータ１０を駆動する場合、第１バッテリ４１と第２バッテリ４２とが直列接続される状態とし、両側電源を用いた両側電源駆動とする。本実施形態では、両側電源駆動とすべく、第１インバータ２０および第２インバータ３０を反転駆動動作させる。
ここで、第１インバータ２０は、第１基本波Ｆ１とキャリア波との比較によりＰＷＭ制御され、第２インバータ３０が、第２基本波Ｆ２とキャリア波との比較によりＰＷＭ制御されるものとする。

反転駆動動作では、第１基本波Ｆ１と第２基本波Ｆ２の位相が反転されている。換言すると、第１基本波Ｆ１と第２基本波Ｆ２とは、位相が略１８０［°］ずれている。これにより、第１バッテリ４１と第２バッテリ４２とが直列接続されている状態とみなすことができ、第１バッテリ４１の電圧と第２バッテリ４２の電圧との和に相当する電圧をモータジェネレータ１０に印加可能である。

なお、第１基本波Ｆ１と第２基本波Ｆ２との位相差は、１８０［°］とするが、第１バッテリ４１の電圧および第２バッテリ４２の電圧の和に相当する電圧をモータジェネレータ１０に印加可能な程度のずれは許容されるものとする。
また、第１基本波Ｆ１の振幅と、第２基本波Ｆ２の振幅とは、等しくてもよいし、異なっていてもよい。

また、第１基本波Ｆ１および第２基本波Ｆ２は、ともに正弦波であるように同様の波形であってもよいし、第１インバータ２０または第２インバータ３０の一方を正弦波ＰＷＭ制御し、他方を過変調ＰＷＭ制御するといった場合のように、異なる波形であってもよい。また、振幅を無限大とみなし、基本波Ｆ１、Ｆ２の半周期ごとにオンオフが切り替えられる矩形波制御としてもよい。矩形波制御は、１８０度通電制御ともいえる。また、矩形波制御に替えて、基本波Ｆ１、Ｆ２に基づく１２０度通電制御としてもよい。

第１基本波Ｆ１および第２基本波Ｆ２の振幅および波形が等しい場合、各相にてオンされる素子が第１インバータ２０と第２インバータ３０とで上下反対になる。図３に示す例では、Ｕ１上アーム素子２１、Ｖ１下アーム素子２５、Ｗ１下アーム素子２６、Ｖ２上アーム素子３２、Ｗ２上アーム素子３３、および、Ｕ２下アーム素子３４がオンされると、２点鎖線の矢印で示す経路の電流が流れる。
なお、反転駆動動作において、基本波Ｆ１、Ｆ２の振幅や波形が異なる場合、各相にてオンされる素子は、第１インバータ２０と第２インバータ３０とで必ずしも上下反対にならない。

このように、第１インバータ２０および第２インバータ３０が正常である場合、モータジェネレータ１０の駆動要求に応じて、片側駆動動作と反転駆動動作とを切り替えることで、モータジェネレータ１０を高効率に駆動することができる。
図２および図３に示す片側駆動動作および反転駆動動作では、第２電源側開閉器５２を閉、高電位側開閉器５６および低電位側開閉器５８を開とする。片側駆動動作および反転駆動動作では、コイル１１〜１３は、Ｙ結線されているとみなせる。

ここで、第１バッテリ４１および第２バッテリ４２の残容量が低下した場合についての説明に先立ち、Ｙ結線とΔ結線について説明する。図４では、（ａ）がＹ結線の例であり、（ｂ）がΔ結線の例である。
図４（ａ）に示すように、３相巻線がＹ結線されている場合、例えばＵ相の上アーム素子、Ｖ相およびＷ相の下アーム素子がオンされているとき、Ｕ相電圧Ｖｕは、駆動電圧Ｖａの１／（√３）となる。また、Ｕ相電流Ｉｕは、駆動電流Ｉａと等しい。
図４（ｂ）に示すように、３相巻線がΔ結線されている場合、Ｕ相電圧Ｖｕは、駆動電圧Ｖａと等しい。また、駆動電流Ｉａは、Ｕ相電流Ｉｕの（√３）倍となる。

図５において、実線Ｙ１は、駆動電圧Ｖａ、駆動電流Ｉａにて、Ｙ結線された３相巻線に電力が供給されたときの回転数およびトルクを示している。
破線Ｄ１は、駆動電圧Ｖａ、駆動電流（√３）×Ｉａにて、Δ結線された３相巻線に電力が供給されたときの回転数およびトルクを示している。Δ結線時は、電圧による律速の影響がない部分でのトルクは、理論上、Ｙ結線時の１／３となるため、最大出力となる回転数は、Ｙ結線時と異なる。

一点鎖線Ｄ２は、駆動電圧Ｖａ／（√３）、駆動電流Ｉａ×（√３）にて、Δ結線された３相巻線に電力が供給されたときの回転数およびトルクを示しており、実線Ｙ１と略一致している。なお、図５中では、説明のため、実線Ｙ１と一点鎖線Ｄ２とを多少ずらして記載している。すなわち、Ｙ結線に替えてΔ結線とすることで、Ｙ結線時よりも低い電圧にて、Ｙ結線時と同等の出力を実現可能である。

ところで、第１バッテリ４１および第２バッテリ４２の残容量が低下すると、第１電源電圧Ｖｂ１および第２電源電圧Ｖｂ２も低下する。第１電源電圧Ｖｂ１および第２電源電圧Ｖｂ２の低下時においても所望の出力を確保するためには、例えば、残容量低下時の電圧を高めるべく、予め満充電時の電圧が高い電源を用いることが想定されるが、電池コストや体格の増大、および、低出力時の効率が悪化する虞がある。また例えば、弱め界磁により、逆起電圧を弱めるような制御をすることが想定されるが、駆動電流の増加により効率が悪化する虞がある。

そこで本実施形態では、第１バッテリ４１および第２バッテリ４２の残容量が低下した状態であって、モータジェネレータ１０の駆動要求を反転駆動動作では満たせない場合や、モータジェネレータ１０の駆動状態がΔ結線状態とした方が高効率である場合には、コイル１１〜１３がΔ結線されているとみなせる状態となるように、開閉器５２、５６、５８、および、インバータ２０、３０を制御する。
図６は、電圧が高い方の電源である第１バッテリ４１を用いたΔ結線駆動の例である。図６に示すように、Δ結線駆動では、第２電源側開閉器５２を開、高電位側開閉器５６および低電位側開閉器５８を閉とする。

また、インバータ制御部７１は、第１インバータ２０および第２インバータ３０の異なる相のスイッチング状態が同期するようにＰＷＭ制御等により、第１インバータ２０および第２インバータ３０を制御する。スイッチング状態が同期する相は同電位となるので、コイル１１〜１３は、等価的に、Δ結線された状態とみなすことができる。

図６の例では、第１インバータ２０のＵ相（Ｕ１相）と第２インバータ３０のＷ相（Ｗ２相）、第１インバータ２０のＶ相（Ｖ１相）と第２インバータ３０のＵ相（Ｕ２相）、第１インバータ２０のＷ相（Ｗ１相）と第２インバータ３０のＶ相（Ｖ２相）が同期するように制御され、Ｕ１上アーム素子２１、Ｖ１下アーム素子２５、Ｗ１下アーム素子２６、Ｗ２上アーム素子３３、Ｕ２下アーム素子３４、および、Ｖ２下アーム素子３５がオンされると、２点鎖線の矢印で示す経路の電流が流れる。なお、第１インバータ２０および第２インバータ３０において、共に下アーム素子２５、３５がオンされるＶ相では、直前のスイッチング状態に応じた電流が流れる。

ここで、Ｙ結線状態およびΔ結線状態でのスイッチングパターンおよび相電流を図７および図８に示す。図７および図８中の矢印は、相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの通電方向を示している。
図７に示すように、Ｙ結線状態となる反転駆動動作では、第１基本波Ｆ１および第２基本波Ｆ２の振幅および波形が等しければ、各相にてオンされる素子が、第１インバータ２０と第２インバータ３０とで反対になる。

図７（ａ）では、Ｕ１上アーム素子２１、Ｖ１下アーム素子２５、Ｗ１下アーム素子２６、Ｖ２上アーム素子３２、Ｗ２上アーム素子３３、および、Ｕ２下アーム素子３４がオンされる。
図７（ｂ）では、Ｖ相のオンオフが切り替わり、Ｖ１上アーム素子２２およびＶ２下アーム素子３５がオンされる。
図７（ｃ）では、Ｕ相のオンオフが切り替わり、Ｕ１下アーム素子２４およびＵ２上アーム素子３１がオンされる。
図７（ｄ）では、Ｗ相のオンオフが切り替わり、Ｗ１上アーム素子２３およびＷ２下アーム素子３６がオンされる。
図７（ｅ）では、Ｖ相のオンオフが切り替わり、Ｖ１下アーム素子２５およびＶ２上アーム素子３２がオンされる。
図７（ｆ）では、Ｕ相のオンオフが切り替わる、Ｕ１上アーム素子２１およびＵ２下アーム素子３４がオンされる。また、Ｗ相のオンオフが切り替わり、Ｗ１下アーム素子２６およびＷ２上アーム素子３３がオンされると、図７（ａ）に示す状態に戻る。

図７（ａ）〜図７（ｆ）を順に切り替えることで、コイル１１〜１３がＹ結線されたとみなせる状態にて、モータジェネレータ１０が駆動される。コイル１１〜１３には、第１電源電圧Ｖｂ１と第２電源電圧Ｖｂ２との和に相当する電圧（すなわち、Ｖｂ１＋Ｖｂ２）が駆動電圧として印加されて３相交流の電流が流れる。
なお、スイッチングパターンの切り替え順は、図７（ａ）、図７（ｂ）、・・・図７（ｆ）の順に限らず、どのような順としてもよい。

図８に示すように、Δ結線駆動では、第１インバータ２０および第２インバータ３０における異なる相が同期してスイッチングされる。ここで、Ｕ１相とＷ２相、Ｖ１相とＵ２相、Ｗ１相とＶ２相とが同期される状態を第１同期状態とし、Ｕ１相とＶ２相、Ｖ１相とＷ２相、Ｗ１相とＵ２相とが同期される状態を第２同期状態とする。

図８（ａ）では、Ｕ１上アーム素子２１、Ｖ１下アーム素子２５、Ｗ１下アーム素子２６、Ｗ２上アーム素子３３、Ｕ２下アーム素子３４、および、Ｖ２下アーム素子３５がオンされ、第１同期状態となる。このとき、コイル１１〜１３には、矢印で示す方向の電流が流れる。Δ結線駆動では、いずれか１相（図８（ａ）の例ではＶ相）において、第１インバータ２０と第２インバータ３０とで同じアーム（図８（ａ）の例では下アーム）の素子がオンされる。同じアームの素子がオンされる相では、破線矢印で示すように、直前のスイッチング状態に応じた方向の電流が流れる。なお、図８（ａ）の例では、Ｖ相の下アーム素子２５、３５がオンされているが、これに替えて、Ｖ相の上アーム素子２２、３２をオンするようにしてもよい。図８（ｂ）〜図８（ｆ）についても同様である。

図８（ｂ）では、Ｕ１相およびＶ１相のオンオフが切り替わり、Ｖ１上アーム素子２２およびＵ１下アーム素子２４がオンされ、第２同期状態となる。
図８（ｃ）では、Ｕ２相およびＶ２相のオンオフが切り替わり、Ｕ２上アーム素子３１およびＶ２下アーム素子３５がオンされ、第１同期状態となる。
図８（ｄ）では、Ｖ１相およびＷ１相のオンオフが切り替わり、Ｗ１上アーム素子２３およびＶ１下アーム素子２５がオンされ、第２同期状態となる。
図８（ｅ）では、Ｕ２相およびＶ２相のオンオフが切り替わり、Ｖ２上アーム素子３２およびＵ２下アーム素子３４がオンされ、第１同期状態となる。
図８（ｆ）では、Ｕ１相およびＷ１相のオンオフが切り替わり、Ｕ１上アーム素子２１およびＷ１下アーム素子２６がオンされ、第２同期状態となる。また、Ｖ２相およびＷ２相のオンオフが切り替わり、Ｗ２上アーム素子３３およびＶ２下アーム素子３５がオンされると、図８（ａ）に示す状態に戻る。すなわち本実施形態では、第１同期状態と第２同期状態とが交互に繰り返される。

図８（ａ）〜図８（ｆ）を順に切り替えることで、コイル１１〜１３がΔ結線されたとみなせる状態にて、モータジェネレータ１０が駆動される。スイッチングパターンの切り替え順は、図８（ａ）、図８（ｂ）、・・・図８（ｆ）の順に限らず、同アームがオンされる相にて下アームをオンとするか、上アームをオンとするかを含め、どのような順としてもよい。
コイル１１〜１３をΔ結線された状態とすることで、コイル１１〜１３には、Ｙ結線駆動時の（√３）倍の電圧を相間電圧として印加可能である。

本実施形態では、第１最大電圧ＶＨ１が、第１最大電圧ＶＨ１と第２最大電圧ＶＨ２との和の１／（√３）倍よりも大きい。そのため、残容量の低下に伴って第１電源電圧Ｖｂ１が多少低下したとしても、Δ結線状態として駆動することで、反転駆動動作にてＹ結線状態として駆動する場合と同等の出力とすることができる。特に、第１バッテリ４１の残容量が給電可能下限値Ｅｔｈのときの第１バッテリ４１の電圧である第１最小電圧ＶＬ１が、第１最大電圧ＶＨ１と第２最大電圧ＶＨ２との和の１／（√３）倍より大きければ（すなわち、ＶＬ１＞（ＶＨ１＋ＶＨ２）／（√３））、第１バッテリ４１の残容量が給電可能下限値Ｅｔｈとなるまで第１バッテリ４１の電力を使用したとしても、満充電時の反転駆動動作によるＹ結線時と同等の出力とすることができる。

例えば、第１最大電圧ＶＨ１が４００［Ｖ］、第２最大電圧ＶＨ２が２００［Ｖ］とする。残容量の低下に伴って、第１電源電圧Ｖｂ１が３８０［Ｖ］、第２電源電圧Ｖｂ２が１８０［Ｖ］まで低下したとする。このような状態にて、反転駆動動作とすると、満充電時と比較して、出力が低下する。一方、第１電源電圧Ｖｂ１は、（ＶＨ１＋ＶＨ２）／（√３）≒３４６［Ｖ］より大きいので、Δ結線駆動とすることで、満充電時の反転駆動にて出力可能な最大出力を出力することができる。
なお、第１バッテリ４１によるΔ結線駆動にて、反転駆動での最大出力を実現するためには、第１バッテリ４１は、反転駆動における第１バッテリ４１および第２バッテリ４２の出力を賄うことになるので、いわゆる出力型電池を用いることが望ましい。

また、Ｙ結線とΔ結線の特性の違いにより、モータジェネレータ１０の駆動状態によって、Ｙ結線駆動とした方が低損失となる場合と、Δ結線駆動とした方が低損失となる場合とがある。例えば、同出力であっても、モータジェネレータ１０の回転数が小さい場合には、Ｙ結線が有利であり、回転数が大きい場合には、Δ結線が有利である。そのため、第１バッテリ４１および第２バッテリ４２の電圧が低下していない場合であっても、モータジェネレータ１０の回転状態に応じ、例えばモータジェネレータ１０の回転数が切替閾値より大きい場合、反転駆動に替えて、Δ結線駆動としてもよい。高回転時にΔ結線駆動とすることで、高回転時の効率をより高めることができる。

以上詳述したように、本実施形態の電力変換装置１５は、３相以上であるコイル１１〜１３を有するモータジェネレータ１０の電力を変換するものであって、第１インバータ２０と、第２インバータ３０と、高電位側接続線５５と、高電位側開閉器５６と、低電位側接続線５７と、低電位側開閉器５８と、第２電源側開閉器５２と、を備える。

第１インバータ２０は、高電位側に接続される第１上アーム素子２１〜２３、および、第１上アーム素子２１〜２３の低電位側に接続される第１下アーム素子２４〜２６を有する。第１インバータ２０は、コイル１１、１２、１３の一端１１１、１２１、１３１、および、第１バッテリ４１に接続される。
第２インバータ３０は、高電位側に接続される第２上アーム素子３１〜３３、および、第２上アーム素子３１〜３３の低電位側に接続される第２下アーム素子３４〜３６を有する。第２インバータ３０は、コイル１１、１２、１３の他端１１２、１２２、１３２、および、第２バッテリ４２に接続される。

高電位側接続線５５は、第１上アーム素子２１〜２３の高電位側を接続する第１高電位側配線４６と、第２上アーム素子３１〜３３の高電位側を接続する第２高電位側配線４８とを接続する。
高電位側開閉器５６は、高電位側接続線５５に設けられる。
低電位側接続線５７は、第１下アーム素子２４〜２６の低電位側を接続する第１低電位側配線４７と、第２下アーム素子３４〜３６の低電位側を接続する第２低電位側配線４９とを接続する。
低高電位側開閉器５８は、低電位側接続線５７に設けられる。
第２電源側開閉器５２は、第２バッテリ４２と第２インバータ３０との間に設けられる。

本実施形態では、２つのインバータ２０、３０に対し、２つのバッテリ４１、４２が設けられるので、一方のバッテリ４１、４２の電力を用いた片側駆動動作とすることにより、低出力域における効率を向上することができる。
また、高電位側接続線５５および低電位側接続線５７が設けられ、高電位側開閉器５６および低電位側開閉器５８を閉にすることで、第１インバータ２０と第２インバータ３０とを、モータジェネレータ１０を経由せずに接続することができる。高電位側開閉器５６および低電位側開閉器５８を閉とし、異なる相のスイッチング状態が同期するように第１インバータ２０および第２インバータ３０を制御することで、コイル１１〜１３を等価的にΔ結線されているとみなすことができ、コイル１１〜１３をＹ結線状態で駆動する場合と比較し、低電圧にて高出力を実現可能である。これにより、バッテリ４１、４２の電圧が低下した場合における最大出力を向上可能である。

満充電時における第１バッテリ４１の電圧である第１最大電圧ＶＨ１と、満充電時における第２バッテリ４２の電圧である第２最大電圧ＶＨ２とは異なる。本実施形態では、第１最大電圧ＶＨ１は、第２最大電圧ＶＨ２より大きい。換言すると、第２電源側開閉器５２は、最大電圧が低い第２バッテリ４２側に設けられている。第２電源側開閉器５２を開とし、高電位側開閉器５６および低電位側開閉器５８を閉とすることで、第１バッテリ４１を用いたΔ結線駆動を行うことができる。
特に、本実施形態では、ＶＨ１＞（ＶＨ１＋ＶＨ２）／（√３）である。これにより、第１バッテリ４１の電力を用いたΔ結線駆動により、反転駆動動作よりも高出力を実現可能である。

電力変換装置１５は、制御部７０を備える。制御部７０は、インバータ制御部７１、開閉器制御部７２、および、容量検出部７４を有する。
インバータ制御部７１は、第１インバータ２０および第２インバータ３０を制御する。
開閉器制御部７２は、高電位側開閉器５６、低電位側開閉器５８、および、第２電源側開閉器５２の開閉を制御する。
容量検出部７４は、第１バッテリ４１および第２バッテリ４２の残容量を検出する。
これにより、第１インバータ２０および第２インバータ３０、および、開閉器５２、５６、５８の開閉を、第１バッテリ４１および第２バッテリ４２の残容量等に応じて、適切に制御することができる。

インバータ制御部７１および開閉器制御部７２は、Ｙ結線駆動か、Δ結線駆動かを、第１バッテリ４１の残容量、第２バッテリの残容量、および、モータジェネレータ１０の駆動状態の少なくとも１つに応じて切り替える。
Ｙ結線駆動では、開閉器制御部７２は、第２電源側開閉器５２を閉、高電位側開閉器５６および低電位側開閉器５８を開とする。また、インバータ制御部７１は、片側駆動動作、または、反転駆動動作にて、第１インバータ２０および第２インバータ３０を制御する。片側駆動動作では、第１インバータ２０または第２インバータ３０の一方を中性点化し、他方を回転電機の駆動要求に応じて制御する。反転駆動動作では、モータジェネレータ１０の駆動要求に応じた第１基本波Ｆ１に基づいて第１インバータ２０を制御し、第１基本波Ｆ１と位相が反転した第２基本波Ｆ２に基づいて第２インバータ３０を制御する。

Δ結線駆動では、開閉器制御部７２は、高電位側開閉器５６および低電位側開閉器５８を閉、第２電源側開閉器５２を開とする。また、インバータ制御部７１は、第１インバータ２０と第２インバータ３０とで、異なる相のスイッチング状態が同期するように、第１インバータ２０および第２インバータ３０を制御する。

Δ結線駆動において、異なる相のスイッチング状態を同期させて同電位とすることでコイル１１〜１３を等価的にΔ結線状態とすることができ、低い電圧にて高出力を実現可能である。また、第１バッテリ４１および第２バッテリ４２の容量低下に伴う電圧の低下が生じた場合であっても、Δ結線状態とすることで、最大出力を向上可能であるので、第１バッテリ４１および第２バッテリ４２の電圧の低下を考慮した過大設計を回避することができる。また、過大設計が回避されるので、低出力時の効率を向上することができる。また、モータジェネレータ１０の駆動状態に応じて、Ｙ結線駆動状態とΔ結線駆動状態とを切り替えることにより、損失をより低減することができる。
本実施形態では、容量検出部７４が「容量検出手段」に対応し、インバータ制御部７１が「インバータ制御手段」に対応し、開閉器制御部７２が「開閉器制御手段」に対応する。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図９に基づいて説明する。
図９に示すように、本実施形態の回転電機駆動システム２は、モータジェネレータ１０、および、電力変換装置１６を備える。電力変換装置１６は、第１インバータ２０、第２インバータ３０、第１電源側開閉器５１、第２電源側開閉器５３、高電位側開閉器５６、低電位側開閉器５８、電源接続線６１、電源接続線開閉器６２、および、制御部７０等を備える。

第１電源側開閉器５１は、第１バッテリ４１と第１インバータ２０との間に設けられる。本実施形態では、第１電源側開閉器５１は、第１コンデンサ４３の正極が接続される箇所よりも第１インバータ２０側の第１高電位側配線４６に設けられる。第１電源側開閉器５１が閉のとき、第１バッテリ４１および第１コンデンサ４３と第１インバータ２０との間の通電が許容され、第１電源側開閉器５１が開のとき、第１バッテリ４１および第１コンデンサ４３と第１インバータ２０との間の通電が遮断される。

第２電源側開閉器５３は、第２バッテリ４２と第２インバータ３０との間に設けられる。本実施形態では、第２電源側開閉器５３は、第２コンデンサ４４の負極が接続される箇所よりも第２インバータ３０側の第２低電位側配線４９に設けられる。第２電源側開閉器５３が閉のとき、第２バッテリ４２および第２コンデンサ４４と第２インバータ３０との間の通電が許容され、第２電源側開閉器５３が開のとき、第２バッテリ４２および第２コンデンサ４４と第２インバータ３０との間の通電が遮断される。
第１電源側開閉器５１および第２電源側開閉器５３とは、一方（本実施形態では第１電源側開閉器５１）が正極側に設けられ、他方（本実施形態では第２電源側開閉器５３）が負極側に設けられる。

電源接続線６１は、第１バッテリ４１または第２バッテリ４２の一方の正極と他方の負極とを、モータジェネレータ１０を経由せずに接続する。本実施形態では、電源接続線６１は、第１バッテリ４１の正極と第２バッテリ４２の負極とを接続する。
電源接続線開閉器６２は、電源接続線６１に設けられる。電源接続線開閉器６２が閉のとき、第１バッテリ４１と第２バッテリ４２とが直列接続される。

開閉器制御部７２は、第１電源側開閉器５１、第２電源側開閉器５３、高電位側開閉器５６、低電位側開閉器５８、および、電源接続線開閉器６２の開閉を制御する。なお、図９においては、煩雑になることを避けるため、第１電源側開閉器５１および高電位側開閉器５６への制御線は省略した。

以下、インバータ２０、３０、および、開閉器５１、５３、５６、５８、６２の制御について説明する。
Ｙ結線駆動である片側駆動動作および反転駆動動作とするとき、開閉器制御部７２は、第１電源側開閉器５１および第２電源側開閉器５３を閉、高電位側開閉器５６、低電位側開閉器５８および電源接続線開閉器６２を開とする。
第１インバータ２０および第２インバータ３０の制御については、上記実施形態と同様である。

本実施形態のΔ結線駆動を図１０に基づいて説明する。
図１０（ａ）に示すように、開閉器制御部７２は、第１電源側開閉器５１、高電位側開閉器５６および低電位側開閉器５８を閉、第２電源側開閉器５３および電源接続線開閉器６２を開とする。また、インバータ制御部７１は、上記実施形態のΔ結線駆動と同様、第１インバータ２０と第２インバータ３０とで異なる相のスイッチング状態が同期するように、第１インバータ２０および第２インバータ３０を制御する。これにより、第１実施形態と同様、コイル１１〜１３をΔ結線状態とすることができる。

また、図１０（ｂ）に示すように、開閉器制御部７２は、第１電源側開閉器５１および第２電源側開閉器５２を開とし、高電位側開閉器５６、低電位側開閉器５８および電源接続線開閉器６２を閉とする。また、インバータ制御部７１は、上記実施形態のΔ結線駆動と同様、第１インバータ２０と第２インバータ３０とで異なる相のスイッチング状態が同期するように、第１インバータ２０および第２インバータ３０を制御する。
電源接続線開閉器６２を閉にすることで、第１バッテリ４１と第２バッテリ４２とを直列接続した状態とし、第１電源電圧Ｖｂ１と第２電源電圧Ｖｂ２との和（すなわちＶｂ１＋Ｖｂ２）を駆動電圧としたΔ結線駆動が可能であるので、より低い電源電圧にて、高出力を実現可能である。

以下、図１０（ａ）に示す第１バッテリ４１の電力を用いたΔ結線駆動を第１Δ結線駆動とし、図１０（ｂ）ｂに示す第１バッテリ４１および第２バッテリ４２を直列接続した状態でのΔ結線駆動を第２Δ結線駆動という。
すなわち、本実施形態では、２段階の駆動電圧でのΔ結線駆動が可能である。そのため、例えば、第１バッテリ４１および第２バッテリ４２の残容量の低下に伴う電圧低下時には、第２Δ結線駆動とする。

また、第１バッテリ４１および第２バッテリ４２の残容量が低下していない通常状態において、モータジェネレータ１０の駆動要求に応じ、片側駆動、反転駆動、または、第１Δ結線駆動を切り替える。残容量低下による電圧低下時に第２Δ結線駆動が可能であるので、残容量が低下していない通常時においても第１Δ結線駆動を行うようにすれば、モータジェネレータ１０の駆動要求をＹ結線駆動である片側駆動および反転駆動にて実現する場合と比較し、第１バッテリ４１および第２バッテリ４２として、より電圧の低いものを用いることができる。また、第１バッテリ４１および第２バッテリ４２の残容量低下時において、第１バッテリ４１の出力にて全出力を賄う第１実施形態と比較し、第２バッテリ４２の出力の分、第１バッテリ４１の出力を抑えることができ、過大設計を回避することができる。また、上記実施形態にて説明したように、モータジェネレータ１０の回転数に応じ、反転駆動動作とするか、第１Δ結線駆動とするか、を切り替えてもよい。高回転時に第１Δ結線駆動とすることで、高回転時の効率をより高めることができる。なお、第１バッテリ４１および第２バッテリ４２の電圧が低下していない場合においても、モータジェネレータ１０の駆動状態によっては、第２Δ結線駆動とするようにしてもよい。

本実施形態の電力変換装置１６は、電源接続線６１と、電源接続線開閉器６２と、第１電源側開閉器５１と、をさらに備える。
電源接続線６１は、第１バッテリ４１または第２バッテリ４２の一方の正極と他方の負極とを接続する。
電源接続線開閉器６２は、電源接続線６１に設けられる。
第１電源側開閉器５１は、第１バッテリ４１と第１インバータ２０との間に設けられる。第１電源側開閉器５１は、第２電源側開閉器５２が正極側に設けられる場合は負極側、第２電源側開閉器５２が負極側に設けられる場合は正極側に設けられる。
本実施形態では、電源接続線６１を設け、電源接続線開閉器６２を閉とすることで、第１バッテリ４１および第２バッテリ４２の電力を用いて、Δ結線駆動を行うことができる。

電力変換装置１６は、制御部７０を備える。制御部７０は、容量検出部７４、インバータ制御部７１、および、開閉器制御部７２を有する。
開閉器制御部７２は、高電位側開閉器５６、低電位側開閉器５８、第１電源側開閉器５１、第２電源側開閉器５２、および、電源接続線開閉器６２の開閉を制御する。
これにより、第１インバータ２０および第２インバータ３０、および、開閉器５１、５２、５６、５８、５２の開閉を、第１バッテリ４１および第２バッテリ４２の残容量等に応じて、適切に制御することができる。

インバータ制御部７１、および、開閉器制御部７２は、Ｙ結線駆動か、第１Δ結線駆動か、第２Δ結線駆動かを、第１バッテリ４１の残容量、第２バッテリ４２の残容量、および、モータジェネレータ１０の駆動状態の少なくとも１つに応じて切り替える。
Ｙ結線駆動では、開閉器制御部７２は、第１電源側開閉器５１および第２電源側開閉器５３を閉、高電位側開閉器５６、低電位側開閉器５８および電源接続線開閉器６２を開とする。また、インバータ制御部７１は、片側駆動動作、または、反転駆動動作にて、第１インバータ２０および第２インバータ３０を制御する。片側駆動動作では、第１インバータ２０または第２インバータ３０の一方を中性点化し、他方を回転電機の駆動要求に応じて制御する。反転駆動動作では、モータジェネレータ１０の駆動要求に応じた第１基本波Ｆ１に基づいて第１インバータ２０を制御し、第１基本波Ｆ１と位相が反転した第２基本波Ｆ２に基づいて第２インバータ３０を制御する。

第１Δ結線駆動では、開閉器制御部７２は、第１電源側開閉器５１、高電位側開閉器５６および低電位側開閉器５８を閉、第２電源側開閉器５３および電源接続線開閉器６２を開とする。また、インバータ制御部７１は、第１インバータ２０と第２インバータ３０とで異なる相のスイッチング状態が同期するように、第１インバータ２０および第２インバータ３０を制御する。

第２Δ結線駆動では、高電位側開閉器５６、低電位側開閉器５８および電源接続線開閉器６２を閉、第１電源側開閉器５１および第２電源側開閉器５３を開とする。また、インバータ制御部７１は、第１インバータ２０と第２インバータ３０とで異なる相のスイッチング状態が同期するように、第１インバータ２０および第２インバータ３０を制御する。

本実施形態では、第１バッテリ４１、または、第１バッテリ４１と第２バッテリ４２とを直列接続した状態の、２段階の電圧でのΔ結線駆動が可能である。これにより、Ｙ結線駆動である片側駆動動作および反転駆動動作にて、所望の出力を実現可能に設計する場合と比較し、第１バッテリ４１および第２バッテリ４２の出力を抑えることができ、過大設計を回避することができ、低出力時における効率をより高めることができる。また、モータジェネレータ１０の駆動状態に応じて、片側駆動、反転駆動、第１Δ結線駆動、第２Δ結線駆動を切り替えることにより、効率をより高めることができる。

（他の実施形態）
（イ）開閉器
上記実施形態では、開閉器をいずれもメカリレーとして図示した。他の実施形態では、メカリレーに替えて、半導体リレーとしてもよい。
図１１は、第１実施形態の構成に対応している。図１１（ａ）に示す第２電源側開閉器８２、高電位側開閉器８６、および、低電位側開閉器８８は、２つのＩＧＢＴを組み合わせたものである。図１１（ｂ）に示す第２電源側開閉器９２、高電位側開閉器９６、および、低電位側開閉器９８は、１つのＩＧＢＴと４つのダイオードを組み合わせたものである。

また、図１２は、第２実施形態の構成に対応している。図１２（ａ）に示す第１電源側開閉器８１、第２電源側開閉器８３、高電位側開閉器８６、低電位側開閉器８８、および、電源接続線開閉器８９は、２つのＩＧＢＴを組み合わせたものである。図１２（ｂ）に示す第１電源側開閉器９１、第２電源側開閉器９３、高電位側開閉器９６、低電位側開閉器９８、および、電源接続線開閉器９９は、１つのＩＧＢＴと４つのダイオードを組み合わせたものである。なお、図１２においては、コンデンサ４３、４４を省略した。
開閉器として半導体リレーを用いる場合、図１１および図１２に例示したもののように、閉としたときに双方向に通電可能なデバイスを用いる。
他の実施形態では、開閉器ごとに異なる種類のものを用いてもよい。

第２実施形態では、第１電源側開閉器が高電位側に設けられ、第２電源側開閉器が低電位側に設けられる。他の実施形態では、第１電源側開閉器を低電位側に設け、第２電源側開閉器を高電位側に設けてもよい。また、高電位側および低電位側のそれぞれに第１電源側開閉器および第２電源側開閉器を設けるようにしてもよい。
第１実施形態にて説明した構成においても同様に、第２電源側開閉器を低電位側に設けてもよいし、高電位側と低電位側の両方に設けてもよい。また、第２実施形態の如く、第１電源側にも開閉器を設けてもよい。

（ウ）電源接続線
第２実施形態では、電源接続線は、第１電源の正極と第２電源の負極とを接続する。他の実施形態では、電源接続線は、第１電源の負極と第２電源の正極とを接続してもよい。
（エ）第１電圧源、第２電圧源
上記実施形態では、第１電圧源および第２電圧源として、リチウムイオン電池等を例示した。他の実施形態では、第１電圧源および第２電圧源は、リチウムイオン電池以外の鉛蓄電池、燃料電池等であってもよい。また、第１電圧源と第２電圧源とで、同一の種類、特性のものを用いてもよいし、異なる種類のものを用いてもよい。また、第１電源または第２電源の一方を、エンジン等の駆動源により駆動されて発電する発電機等としてもよい。

また、図１３に示すように、第１電圧源または第２電圧源の一方を電気二重層キャパシタやリチウムイオンキャパシタ等のキャパシタとしてもよい。図１３（ａ）は、第１実施形態の第２バッテリ４２に替えて、キャパシタ４５とした例であり、図１３（ｂ）は、第２実施形態の第２バッテリ４２に替えて、キャパシタ４５とした例である。図１３では、開閉器をメカリレーとして図示したが、図１１および図１２の如く、開閉器を半導体リレーとしてもよい。

上記実施形態では、第１最大電圧は、第１最大電圧と第２最大電圧との和の１／（√３）より大きい。他の実施形態では、第１最大電圧は、第１最大電圧と第２最大電圧との和の１／（√３）以下であってもよい。また、第１最大電圧は第２最大電圧より大きくなくてもよく、第１最大電圧が第２最大電圧以下であってもよい。

（オ）回転電機
上記実施形態では、回転電機はモータジェネレータである。他の実施形態では、回転電機は、発電機の機能を持たない電動機であってもよいし、電動機の機能を持たない発電機であってもよい。また、上記実施形態の回転電機は３相である。他の実施形態では、回転電機は、４相以上としてもよい。また、上記実施形態では、回転電機駆動システムは、グランドと接続されていないが、他の実施形態では、回転電機駆動システムを、グランドと接続してもよい。

また、上記実施形態では、回転電機が電動車両の主機モータである。他の実施形態では、回転電機は、主機モータに限らず、例えばスタータ機能とオルタネータ機能とを併せ持つ、所謂ＩＳＧ（Integrated Starter Generator）や、補機モータであってもよい。また、電力変換装置を車両以外の装置に適用してもよい。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。

１０・・・モータジェネレータ（回転電機）
１１〜１３・・・コイル（巻線）
１５〜１７・・・電力変換装置
２０・・・第１インバータ ３０・・・第２インバータ
５２、５３、８２、８３、９２、９３・・・第２電源側開閉器
５５・・・高電位側接続線 ５７・・・低電位側接続線
５６、８６、９６・・・高電位側開閉器
５８、８８、９８・・・低電位側開閉器
７０・・・制御部

Claims (9)

1. ３相以上である巻線（１１〜１３）を有する回転電機（１０）の電力を変換する電力変換装置であって、
   高電位側に接続される第１上アーム素子（２１〜２３）および前記第１上アーム素子の低電位側に接続される第１下アーム素子（２４〜２６）を有し、前記巻線の一端（１１１、１２１、１３１）および第１電圧源（４１）に接続される第１インバータ（２０）と、
   高電位側に接続される第２上アーム素子（３１〜３３）および前記第２上アーム素子の低電位側に接続される第２下アーム素子（３４〜３６）を有し、前記巻線の他端（１１２、１２２、１３２）および第２電圧源（４２）に接続される第２インバータ（３０）と、
   前記第１上アーム素子の高電位側を接続する第１高電位側配線（４６）と前記第２上アーム素子の高電位側を接続する第２高電位側配線（４８）とを接続する高電位側接続線（５５）と、
   前記高電位側接続線に設けられる高電位側開閉器（５６、８６、９６）と、
   前記第１下アーム素子の低電位側を接続する第１低電位側配線（４７）と前記第２下アーム素子の低電位側を接続する第２低電位側配線（４９）とを接続する低電位側接続線（５７）と、
   前記低電位側接続線に設けられる低電位側開閉器（５８、８８、９８）と、
   前記第２電圧源と前記第２インバータとの間に設けられる第２電源側開閉器（５２、５３、８２、８３、９２、９３）と、
   を備えることを特徴とする電力変換装置。
2. 満充電時における前記第１電圧源の電圧である第１最大電圧と、満充電時における前記第２電圧源の電圧である第２最大電圧とは、異なっていることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記第１最大電圧は、前記第２最大電圧より大きいことを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。
4. 前記第１最大電圧をＶＨ１、前記第２最大電圧をＶＨ２とすると、
   ＶＨ１＞（ＶＨ１＋ＶＨ２）／（√３）
   であることを特徴とする請求項３に記載の電力変換装置。
5. 前記第１電圧源または前記第２電圧源の一方の正極と、前記第１電圧源または前記第２電圧源の他方の負極とを接続する電源接続線（６１）と、
   前記電源接続線に設けられる電源接続線開閉器（６２、８９、９９）と、
   前記第１電圧源と前記第１インバータとの間であって、前記第２電源側開閉器が正極側に設けられる場合は負極側、前記第２電源側開閉器が負極側に設けられる場合は正極側に設けられる第１電源側開閉器（５１、８１、９１）と、
   を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電力変換装置。
6. 前記第１インバータおよび前記第２インバータを制御するインバータ制御手段（７１）、前記高電位側開閉器、前記低電位側開閉器、前記第１電源側開閉器、前記第２電源側開閉器および前記電源接続線開閉器の開閉を制御する開閉器制御手段（７２）、ならびに、前記第１電圧源および前記第２電圧源の残容量を検出する容量検出手段（７４）を有する制御部（７０）を備えることを特徴とする請求項５に記載の電力変換装置。
7. 前記インバータ制御手段、および、前記開閉器制御手段は、
   前記第１電源側開閉器および前記第２電源側開閉器（５３）を閉、前記高電位側開閉器、前記低電位側開閉器および前記電源接続線開閉器を開とし、前記第１インバータまたは前記第２インバータの一方を中性点化し、他方を前記回転電機の駆動要求に応じて制御する片側駆動動作、または、前記回転電機の駆動要求に応じた第１基本波に基づいて前記第１インバータを制御し、前記第１基本波と位相が反転した第２基本波に基づいて前記第２インバータを制御する反転駆動動作にて前記第１インバータおよび前記第２インバータを制御するＹ結線駆動、
   前記第１電源側開閉器、前記高電位側開閉器および前記低電位側開閉器を閉、前記第２電源側開閉器および前記電源接続線開閉器を開とし、前記第１インバータと前記第２インバータとで異なる相のスイッチング状態が同期するように前記第１インバータおよび前記第２インバータを制御する第１Δ結線駆動、
   前記高電位側開閉器、前記低電位側開閉器および前記電源接続線開閉器を閉、前記第１電源側開閉器および前記第２電源側開閉器を開とし、前記第１インバータと前記第２インバータとで異なる相のスイッチング状態が同期するように前記第１インバータおよび前記第２インバータを制御する第２Δ結線駆動
   を、前記第１電圧源の残容量、前記第２電圧源の残容量、および、前記回転電機の駆動状態の少なくとも１つに応じて切り替えることを特徴とする請求項６に記載の電力変換装置。
8. 前記第１インバータおよび前記第２インバータを制御するインバータ制御手段（７１）、前記高電位側開閉器、前記低電位側開閉器および前記第２電源側開閉器の開閉を制御する開閉器制御手段（７２）、ならびに、前記第１電圧源および前記第２電圧源の残容量を検出する容量検出手段（７４）を有する制御部（７０）を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電力変換装置。
9. 前記インバータ制御手段、および、前記開閉器制御手段は、
   前記第２電源側開閉器を閉、前記高電位側開閉器および前記低電位側開閉器を開とし、前記第１インバータまたは前記第２インバータの一方を中性点化し、他方を前記回転電機の駆動要求に応じて制御する片側駆動動作、または、前記回転電機の駆動要求に応じた第１基本波に基づいて前記第１インバータを制御し、前記第１基本波と位相が反転した第２基本波に基づいて前記第２インバータを制御する反転駆動動作にて前記第１インバータおよび前記第２インバータを制御するＹ結線駆動、
   前記高電位側開閉器および前記低電位側開閉器を閉、前記第２電源側開閉器を開とし、前記第１インバータと前記第２インバータとで異なる相のスイッチング状態が同期するように前記第１インバータおよび前記第２インバータを制御するΔ結線駆動
   を、前記第１電圧源の残容量、前記第２電圧源の残容量、および、前記回転電機の駆動状態の少なくとも１つに応じて切り替えることを特徴とする請求項８に記載の電力変換装置。

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