JP2021125922A - Rotary electric machine system - Google Patents

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Abstract

To provide a rotary electric machine system capable of suppressing the generation of an excessive surge voltage.SOLUTION: A rotary electric machine system comprises: a rotary electric machine 10 which has a power supply line CE, a ground line CG, a first inverter 20, a second inverter 30, and a winding 14, in which a first end of the winding 14 is connected to a first upper arm switch 22 and a first lower arm switch 23 of the first inverter 20, and a second end of the winding 14 is connected to a second upper arm switch 32 and a second lower arm switch 33 of the second inverter 30; an opening and closing switch 60 which is provided between a connection point with the first inverter 20 and a connection point with the second inverter 30 in at least one of the power supply line CE and the ground line CG; a first capacitor 25 which connects between the power supply line CE and the ground line CG on the first inverter 20 side from the opening and closing switch 60; and a second capacitor 35 which connects between the power supply line CE and the ground line CG on the second inverter 30 side from the opening and closing switch 60.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、回転電機システムに関する。 The present invention relates to a rotary electric machine system.

従来、バッテリに接続され、バッテリから供給される直流電力を交流電力に変換し、回転電機に出力するインバータを備えるシステムが知られている(例えば、特許文献1)。このシステムでは、インバータに含まれるスイッチング素子のオフへの切り替え時に発生するサージ・エネルギを吸収するスナバコンデンサが設けられている。このシステムでは、スイッチング素子の温度が取得され、取得されたスイッチング素子の温度が閾値以下の場合、スイッチング素子とスナバコンデンサとが電気的に接続される。これにより、スイッチング素子のオフへの切り替え時に発生するサージ・エネルギがスナバコンデンサに吸収され、過大なサージ電圧の発生が抑制される。また、スイッチング素子の温度が閾値を超えた場合、スイッチング素子とスナバコンデンサとの電気的接続が遮断される。これにより、サージ電圧が低い場合にはスナバコンデンサを作用させないことで回路損失が低減される。 Conventionally, there is known a system including an inverter which is connected to a battery, converts DC power supplied from the battery into AC power, and outputs the DC power to a rotary electric machine (for example, Patent Document 1). In this system, a snubber capacitor that absorbs surge energy generated when the switching element included in the inverter is switched off is provided. In this system, the temperature of the switching element is acquired, and when the acquired temperature of the switching element is equal to or less than the threshold value, the switching element and the snubber capacitor are electrically connected. As a result, the surge energy generated when the switching element is switched off is absorbed by the snubber capacitor, and the generation of an excessive surge voltage is suppressed. Further, when the temperature of the switching element exceeds the threshold value, the electrical connection between the switching element and the snubber capacitor is cut off. As a result, when the surge voltage is low, the circuit loss is reduced by not allowing the snubber capacitor to act.

特開2018−7310号公報JP-A-2018-7310

インバータとして第1インバータと第2インバータとが設けられており、第1,第2インバータを用いて回転電機に交流電力を出力するシステムが知られている。このシステムは、バッテリなどの蓄電装置の正極側に接続される第1電気経路と、蓄電装置の負極側に接続される第2電気経路と、第1インバータと、第2インバータと、回転電機と、開閉スイッチと、コンデンサと、を備えている。第1インバータは、直列接続された第1上アームスイッチと第1下アームスイッチとを相ごとに有し、第1上アームスイッチの高電位側端子が第1電気経路に接続され、第1下アームスイッチの低電位側端子が第2電気経路に接続されている。第2インバータは、直列接続された第2上アームスイッチと第2下アームスイッチとを相ごとに有し、第2上アームスイッチの高電位側端子が第1電気経路に接続され、第2下アームスイッチの低電位側端子が第2電気経路に接続されている。回転電機は、電機子巻線を有し、第1上アームスイッチの低電位側端子及び第1下アームスイッチの高電位側端子に電機子巻線の第1端が接続され、第2上アームスイッチの低電位側端子及び第2下アームスイッチの高電位側端子に電機子巻線の第2端が接続されている。開閉スイッチは、第1電気経路と第2電気経路との少なくとも一方において、第1インバータとの接続点と第2インバータとの接続点との間に設けられている。コンデンサは、開閉スイッチよりも第1インバータ側において、第1電気経路と第2電気経路との間を接続している。このシステムでは、第2インバータは開閉スイッチを介して蓄電装置に接続されている。そして、開閉スイッチがオンされる場合には、第1インバータと第2インバータとを構成する各スイッチのスイッチング動作により回転電機に交流電力が出力される。 A first inverter and a second inverter are provided as inverters, and a system is known in which AC power is output to a rotating electric machine using the first and second inverters. This system includes a first electric path connected to the positive electrode side of a power storage device such as a battery, a second electric path connected to the negative electrode side of the power storage device, a first inverter, a second inverter, and a rotary electric machine. It is equipped with an open / close switch and a capacitor. The first inverter has a first upper arm switch and a first lower arm switch connected in series for each phase, and the high potential side terminal of the first upper arm switch is connected to the first electric path, and the first lower arm switch is connected. The low potential side terminal of the arm switch is connected to the second electric path. The second inverter has a second upper arm switch and a second lower arm switch connected in series for each phase, and the high potential side terminal of the second upper arm switch is connected to the first electric path and is second lower. The low potential side terminal of the arm switch is connected to the second electric path. The rotary electric machine has an armature winding, and the first end of the armature winding is connected to the low potential side terminal of the first upper arm switch and the high potential side terminal of the first lower arm switch, and the second upper arm. The second end of the armature winding is connected to the low potential side terminal of the switch and the high potential side terminal of the second lower arm switch. The open / close switch is provided between the connection point with the first inverter and the connection point with the second inverter in at least one of the first electric path and the second electric path. The capacitor is connected between the first electric path and the second electric path on the first inverter side of the open / close switch. In this system, the second inverter is connected to the power storage device via an open / close switch. Then, when the open / close switch is turned on, AC power is output to the rotating electric machine by the switching operation of each switch constituting the first inverter and the second inverter.

このシステムにおいて、第2インバータのスイッチング動作により発生するサージ・エネルギがコンデンサに吸収される際の電気経路は開閉スイッチが設けられた部分を含む。当該部分では、開閉スイッチ自身のインダクタンスや、開閉スイッチを設けるための電気経路形状によりインダクタンスが大きくなっている。そのため、第2インバータのスイッチング動作で発生するサージ・エネルギにより過大なサージ電圧が発生してしまう。 In this system, the electric path when the surge energy generated by the switching operation of the second inverter is absorbed by the capacitor includes a portion provided with an open / close switch. In this part, the inductance of the open / close switch itself and the shape of the electric path for providing the open / close switch increase the inductance. Therefore, an excessive surge voltage is generated due to the surge energy generated in the switching operation of the second inverter.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、過大なサージ電圧の発生を抑制できる回転電機システムを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a rotary electric machine system capable of suppressing the generation of an excessive surge voltage.

上記課題を解決するための第1の手段は、蓄電装置の正極側に接続される第1電気経路と、前記蓄電装置の負極側に接続される第2電気経路と、直列接続された第1上アームスイッチと第1下アームスイッチとを相ごとに有し、前記第1上アームスイッチの高電位側端子が前記第1電気経路に接続され、前記第1下アームスイッチの低電位側端子が前記第2電気経路に接続された第1インバータと、直列接続された第2上アームスイッチと第2下アームスイッチとを相ごとに有し、前記第2上アームスイッチの高電位側端子が前記第1電気経路に接続され、前記第2下アームスイッチの低電位側端子が前記第2電気経路に接続された第2インバータと、電機子巻線を有し、前記第1上アームスイッチの低電位側端子及び前記第1下アームスイッチの高電位側端子に前記電機子巻線の第1端が接続され、前記第2上アームスイッチの低電位側端子及び前記第2下アームスイッチの高電位側端子に前記電機子巻線の第2端が接続された回転電機と、前記第1電気経路と前記第2電気経路との少なくとも一方において、前記第1インバータとの接続点と前記第2インバータとの接続点との間に設けられた開閉スイッチと、前記開閉スイッチよりも前記第1インバータ側において、前記第1電気経路と前記第2電気経路との間を接続する第1コンデンサと、前記開閉スイッチよりも前記第2インバータ側において、前記第1電気経路と前記第2電気経路との間を接続する第2コンデンサと、を備える。 The first means for solving the above-mentioned problems is a first electric path connected in series with a first electric path connected to the positive side of the power storage device and a second electric path connected to the negative side of the power storage device. The upper arm switch and the first lower arm switch are provided for each phase, the high potential side terminal of the first upper arm switch is connected to the first electric path, and the low potential side terminal of the first lower arm switch is connected. A first inverter connected to the second electric path, a second upper arm switch and a second lower arm switch connected in series are provided for each phase, and the high potential side terminal of the second upper arm switch is said. The low potential side terminal of the second lower arm switch connected to the first electric path has a second inverter connected to the second electric path and an armor winding, and the lower of the first upper arm switch. The first end of the armature winding is connected to the potential side terminal and the high potential side terminal of the first lower arm switch, and the low potential side terminal of the second upper arm switch and the high potential of the second lower arm switch. At least one of the rotary electric machine to which the second end of the armature winding is connected to the side terminal and the first electric path and the second electric path, the connection point with the first inverter and the second inverter. An open / close switch provided between the open / close switch, a first capacitor connecting between the first electric path and the second electric path on the first inverter side of the open / close switch, and the above. On the second inverter side of the open / close switch, a second capacitor for connecting between the first electric path and the second electric path is provided.

第1の手段では、第1コンデンサに加えて第2コンデンサが設けられている。第2コンデンサは、開閉スイッチよりも第2インバータ側において第1電気経路と第2電気経路との間を接続している。そのため、第2上アームスイッチ及び第2下アームスイッチのスイッチング動作により発生するサージ・エネルギは、第2コンデンサに吸収される。したがって、過大なサージ電圧の発生を抑制できる。 In the first means, a second capacitor is provided in addition to the first capacitor. The second capacitor is connected between the first electric path and the second electric path on the second inverter side of the open / close switch. Therefore, the surge energy generated by the switching operation of the second upper arm switch and the second lower arm switch is absorbed by the second capacitor. Therefore, it is possible to suppress the generation of an excessive surge voltage.

第2の手段では、前記開閉スイッチは、第1開閉スイッチであり、前記第2コンデンサに直列接続された第2開閉スイッチと、前記第1開閉スイッチ及び前記第2開閉スイッチをオンオフする制御装置と、を備え、前記第2コンデンサ及び前記第2開閉スイッチの直列接続体が前記第1電気経路と前記第2電気経路との間に接続されており、前記制御装置は、前記第1開閉スイッチのオン期間に前記第2開閉スイッチをオンし、前記第1開閉スイッチのオフ期間に前記第2開閉スイッチをオフする。 In the second means, the open / close switch is a first open / close switch, the second open / close switch connected in series to the second capacitor, and a control device for turning on / off the first open / close switch and the second open / close switch. The second capacitor and the series connection body of the second open / close switch are connected between the first electric path and the second electric path, and the control device is a control device of the first open / close switch. The second open / close switch is turned on during the on period, and the second open / close switch is turned off during the off period of the first open / close switch.

第2の手段では、第1電気経路と第2電気経路との間において、第2コンデンサと直列接続された第2開閉スイッチが設けられている。そして、第1開閉スイッチのオン期間に第2開閉スイッチがオンされ、第1開閉スイッチのオフ期間に第2開閉スイッチがオフされるように、第2開閉スイッチが制御される。第1開閉スイッチのオン期間に第2開閉スイッチがオンされることで、第2上アームスイッチ及び第2下アームスイッチのスイッチング動作により発生するサージ・エネルギを、第2コンデンサに吸収させることができ、過大なサージ電圧の発生を抑制できる。また、第1開閉スイッチのオフ期間に第2開閉スイッチがオフされることで、第2コンデンサが設けられた場合でも、第2インバータの全ての相において、第2上アームスイッチ及び第2下アームスイッチのうち第1開閉スイッチが設けられた電気経路と接続する方をオン固定し、第1開閉スイッチが設けられた電気経路と接続しない方をオフ固定する方式の回転電機の駆動を適正に実施することができる。 In the second means, a second open / close switch connected in series with the second capacitor is provided between the first electric path and the second electric path. Then, the second open / close switch is controlled so that the second open / close switch is turned on during the on period of the first open / close switch and the second open / close switch is turned off during the off period of the first open / close switch. By turning on the second open / close switch during the on period of the first open / close switch, the surge energy generated by the switching operation of the second upper arm switch and the second lower arm switch can be absorbed by the second capacitor. , The generation of excessive surge voltage can be suppressed. Further, by turning off the second open / close switch during the off period of the first open / close switch, the second upper arm switch and the second lower arm are provided in all phases of the second inverter even when the second capacitor is provided. Properly drive the rotary electric machine in which the one connected to the electric path provided with the first open / close switch is fixed on and the one not connected to the electric path provided with the first open / close switch is fixed off. can do.

第3の手段では、前記電機子巻線に流れる電流が閾値よりも大きいか否かを判定する電流判定部を備え、前記制御装置は、前記電流判定部により前記閾値よりも大きいと判定されたことを条件に、前記第2開閉スイッチをオンする。 The third means includes a current determination unit for determining whether or not the current flowing through the armature winding is larger than the threshold value, and the control device is determined by the current determination unit to be larger than the threshold value. On condition that, the second open / close switch is turned on.

電機子巻線に流れる電流が閾値よりも大きい場合には、第2上アームスイッチ及び第2下アームスイッチのスイッチング動作により発生するサージ・エネルギも大きくなる。この結果、発生するサージ電圧も大きくなり、第2開閉スイッチをオンする必要がある。 When the current flowing through the armature winding is larger than the threshold value, the surge energy generated by the switching operation of the second upper arm switch and the second lower arm switch also becomes large. As a result, the generated surge voltage also increases, and it is necessary to turn on the second open / close switch.

一方、電機子巻線に流れる電流が閾値以下である場合には、発生するサージ電圧も小さくなり、第2開閉スイッチをオンする必要がない。第3の手段では、閾値よりも大きいと判定された場合にのみ第2開閉スイッチがオンされ、閾値以下と判定された場合には第2開閉スイッチがオフされるため、回転電機システムの高いシステム効率を維持できる。 On the other hand, when the current flowing through the armature winding is equal to or less than the threshold value, the surge voltage generated is also small, and it is not necessary to turn on the second open / close switch. In the third means, the second open / close switch is turned on only when it is determined that the value is larger than the threshold value, and the second open / close switch is turned off when it is determined that the value is equal to or less than the threshold value. Efficiency can be maintained.

第4の手段では、前記制御装置は、前記回転電機が高回転駆動状態であるという第1条件と、前記回転電機が高トルク駆動状態であるという第2条件との少なくとも一方を満たす場合に、前記第1開閉スイッチをオンし、前記第1条件及び前記第2条件の両方を満たさない場合に、前記第1開閉スイッチをオフする。 In the fourth means, when the control device satisfies at least one of the first condition that the rotary electric machine is in the high rotation drive state and the second condition that the rotary electric machine is in the high torque drive state. The first open / close switch is turned on, and when both the first condition and the second condition are not satisfied, the first open / close switch is turned off.

回転電機が高回転駆動状態と高トルク駆動状態との少なくとも一方の駆動状態である場合には、第1開閉スイッチをオンし、回転電機の電機子巻線に比較的大きな電流を流すことが多いが、例えば高回転低トルク状態の場合は、電機子巻線に流れる電流が閾値以下となることがある。この場合に、第2開閉スイッチがオンされると、第2コンデンサが作用することでシステム損失が増加する。第4の手段では、第1開閉スイッチがオンであっても、電機子巻線に流れる電流が閾値以下と判定された場合には、第2開閉スイッチがオフされる。そのため、例えば高回転低トルク状態において回転電機の損失が、第2コンデンサの有無により変化せず、高いシステム効率を維持できる。 When the rotary electric machine is in at least one of a high rotation drive state and a high torque drive state, the first open / close switch is turned on, and a relatively large current is often passed through the armature winding of the rotary electric machine. However, for example, in the case of high rotation and low torque, the current flowing through the armature winding may be less than the threshold value. In this case, when the second open / close switch is turned on, the system loss increases due to the action of the second capacitor. In the fourth means, even if the first open / close switch is on, the second open / close switch is turned off when it is determined that the current flowing through the armature winding is equal to or less than the threshold value. Therefore, for example, in a high rotation and low torque state, the loss of the rotating electric machine does not change depending on the presence or absence of the second capacitor, and high system efficiency can be maintained.

第5の手段では、前記第2インバータの耐圧値は、前記第1インバータの耐圧値以下である。 In the fifth means, the withstand voltage value of the second inverter is equal to or less than the withstand voltage value of the first inverter.

第1コンデンサのみが設けられ、第2コンデンサが設けられていない回転電機システムでは、第1電気経路と第2電気経路との少なくとも一方において、開閉スイッチが設けられた部分のインダクタンスにより、第2インバータのスイッチング動作により発生するサージ電圧が第1インバータのスイッチング動作により発生するサージ電圧よりも大きくなる。そのため、第2インバータの耐圧値を第1インバータの耐圧値よりも大きくする必要があり、第2インバータの耐圧値の増加により回転電機システムの製造コストが増加する。第5の手段では、第1コンデンサに加えて第2コンデンサが設けられており、第2インバータのスイッチング動作により発生するサージ電圧が第1インバータのスイッチング動作により発生するサージ電圧と同じか、それよりも小さくなるように構成されている。そのため、第2インバータの耐圧値を第1インバータの耐圧値以下とすることができ、回転電機システムの製造コストの増加を抑制できる。 In a rotary electric system in which only the first capacitor is provided and the second capacitor is not provided, the second inverter is provided by the inductance of the portion where the open / close switch is provided in at least one of the first electric path and the second electric path. The surge voltage generated by the switching operation of the first inverter becomes larger than the surge voltage generated by the switching operation of the first inverter. Therefore, it is necessary to make the withstand voltage value of the second inverter larger than the withstand voltage value of the first inverter, and the increase in the withstand voltage value of the second inverter increases the manufacturing cost of the rotary electric machine system. In the fifth means, a second capacitor is provided in addition to the first capacitor, and the surge voltage generated by the switching operation of the second inverter is the same as or higher than the surge voltage generated by the switching operation of the first inverter. Is also configured to be smaller. Therefore, the withstand voltage value of the second inverter can be set to be equal to or lower than the withstand voltage value of the first inverter, and an increase in the manufacturing cost of the rotary electric machine system can be suppressed.

第6の手段では、前記第1上アームスイッチと前記第2上アームスイッチとは、同一仕様のスイッチング素子であり、前記第1下アームスイッチと前記第2下アームスイッチとは、同一仕様のスイッチング素子である。 In the sixth means, the first upper arm switch and the second upper arm switch are switching elements having the same specifications, and the first lower arm switch and the second lower arm switch are switching having the same specifications. It is an element.

第6の手段では、第1上アームスイッチと第2上アームスイッチとが、同一仕様のスイッチング素子となっている。ここで、同一仕様のスイッチング素子とは、耐圧値や定格電流などの電気的特性が等しいことを意味し、例えば製造元や型番が等しいことを意味する。これにより、回転電機システムの製造コストを低減できる。第1下アームスイッチと第2下アームスイッチについても同様である。 In the sixth means, the first upper arm switch and the second upper arm switch are switching elements having the same specifications. Here, switching elements having the same specifications mean that the electrical characteristics such as the withstand voltage value and the rated current are the same, and that, for example, the manufacturers and model numbers are the same. As a result, the manufacturing cost of the rotary electric machine system can be reduced. The same applies to the first lower arm switch and the second lower arm switch.

第1実施形態の回転電機システムの全体構成図。The whole block diagram of the rotary electric system of 1st Embodiment. 回転電機の電気角速度と出力トルクとの関係を示す図。The figure which shows the relationship between the electric angular velocity and the output torque of a rotary electric machine. スター結線駆動の所定状態における相電流の電流経路を示す図。The figure which shows the current path of a phase current in a predetermined state of a star connection drive. オープン結線駆動の所定状態における相電流の電流経路を示す図。The figure which shows the current path of a phase current in a predetermined state of an open connection drive. 第1インバータの上アームをオンからオフに切り替える場合のサージ電圧に寄与する電気経路を示す図。The figure which shows the electric circuit which contributes to the surge voltage when the upper arm of the 1st inverter is switched from on to off. 比較例において第2インバータの上アームをオンからオフに切り替える場合のサージ電圧に寄与する電気経路を示す図。The figure which shows the electric path which contributes to a surge voltage when the upper arm of the 2nd inverter is switched from on to off in a comparative example. 本実施形態において第2インバータの上アームをオンからオフに切り替える場合のサージ電圧に寄与する電気経路を示す図。The figure which shows the electric circuit which contributes to the surge voltage when the upper arm of the 2nd inverter is switched from on to off in this embodiment. 各インバータを含む閉回路の合成インダクタンスを示す図。The figure which shows the combined inductance of a closed circuit including each inverter. 第1実施形態の変形例の回転電機システムの全体構成図。The whole block diagram of the rotary electric machine system of the modification of 1st Embodiment. 第2実施形態の回転電機システムの全体構成図。The whole block diagram of the rotary electric system of 2nd Embodiment. 第2実施形態の切替処理の手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the procedure of the switching process of 2nd Embodiment. 第3実施形態の切替処理の手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the procedure of the switching process of 3rd Embodiment.

(第1実施形態)
以下、本発明に係る回転電機システムを、車載の回転電機システム100として具体化した第1実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
(First Embodiment)
Hereinafter, a first embodiment in which the rotary electric machine system according to the present invention is embodied as an in-vehicle rotary electric machine system 100 will be described with reference to the drawings.

図1に示すように、本実施形態に係る回転電機システム100は、回転電機10と、第1インバータ20と、第2インバータ30と、蓄電装置としてのバッテリ40と、回転電機10を制御対象とする制御装置50と、を備えている。 As shown in FIG. 1, the rotary electric machine system 100 according to the present embodiment controls the rotary electric machine 10, the first inverter 20, the second inverter 30, the battery 40 as a power storage device, and the rotary electric machine 10. The control device 50 and the like are provided.

回転電機10は、力行駆動及び回生駆動の機能を有する。回転電機10は、バッテリ40との間で電力の入出力を行うものであり、力行時には、バッテリ40から供給される電力により車両に推進力を付与し、回生時には、車両の減速エネルギを用いて発電を行い、バッテリ40に電力を出力する。 The rotary electric machine 10 has functions of power running drive and regenerative drive. The rotary electric machine 10 inputs and outputs electric power to and from the battery 40. At the time of power running, the electric power supplied from the battery 40 gives a propulsive force to the vehicle, and at the time of regeneration, the deceleration energy of the vehicle is used. It generates electric power and outputs electric power to the battery 40.

回転電機10は、ロータ11とステータ13とを備えている。ロータ11には、界磁を行う永久磁石12が設けられている。つまり、回転電機10は、永久磁石界磁型回転電機である。永久磁石12は、例えばネオジム磁石やフェライト磁石である。 The rotary electric machine 10 includes a rotor 11 and a stator 13. The rotor 11 is provided with a permanent magnet 12 that performs field magnetization. That is, the rotary electric machine 10 is a permanent magnet field type rotary electric machine. The permanent magnet 12 is, for example, a neodymium magnet or a ferrite magnet.

ステータ13には、オープン型の3相(U相、V相、W相)の巻線14が設けられている。回転電機10のロータ11は、車両の駆動輪と動力伝達が可能なように接続されている。なお、本実施形態において、巻線14が「電機子巻線」に相当する。 The stator 13 is provided with an open three-phase (U-phase, V-phase, W-phase) winding 14. The rotor 11 of the rotary electric machine 10 is connected to the drive wheels of the vehicle so as to be able to transmit power. In this embodiment, the winding 14 corresponds to the "armature winding".

各相の巻線14の第1端は、第1インバータ20を介してバッテリ40に接続されている。バッテリ40は、充放電可能な蓄電池であり、例えば複数のリチウムイオン蓄電池が直列接続された組電池である。なお、バッテリ40は、他の種類の蓄電池であってもよい。 The first end of the winding 14 of each phase is connected to the battery 40 via the first inverter 20. The battery 40 is a rechargeable and dischargeable storage battery, for example, an assembled battery in which a plurality of lithium ion storage batteries are connected in series. The battery 40 may be another type of storage battery.

第1インバータ20は、高電位側のスイッチング素子である第1上アームスイッチ22(22A,22B,22C)、及び低電位側のスイッチング素子である第1下アームスイッチ23(23A,23B,23C)の直列接続体が、並列に接続されて構成されている。なお、本実施形態では、スイッチ22,23として、電圧制御形の半導体スイッチング素子が用いられており、より具体的にはIGBTが用いられている。各相において、第1上アームスイッチ22のエミッタ端子及び第1下アームスイッチ23のコレクタ端子には、巻線14の第1端が接続されている。スイッチ22,23には、フリーホイールダイオードであるダイオード24が逆並列接続されている。なお、本実施形態において、コレクタ端子が「高電位側端子」に相当し、エミッタ端子が「低電位側端子」に相当する。 The first inverter 20 includes a first upper arm switch 22 (22A, 22B, 22C) which is a switching element on the high potential side, and a first lower arm switch 23 (23A, 23B, 23C) which is a switching element on the low potential side. Is configured by connecting in parallel. In this embodiment, voltage-controlled semiconductor switching elements are used as switches 22 and 23, and more specifically, IGBTs are used. In each phase, the first end of the winding 14 is connected to the emitter terminal of the first upper arm switch 22 and the collector terminal of the first lower arm switch 23. A diode 24, which is a freewheel diode, is connected in antiparallel to the switches 22 and 23. In this embodiment, the collector terminal corresponds to the "high potential side terminal" and the emitter terminal corresponds to the "low potential side terminal".

第2インバータ30は、高電位側のスイッチング素子である第2上アームスイッチ32(32A,32B,32C)、及び低電位側のスイッチング素子である第2下アームスイッチ33(33A,33B,33C)の直列接続体が、並列に接続されて構成されている。なお、本実施形態では、スイッチ32,33として、電圧制御形の半導体スイッチング素子が用いられており、より具体的にはIGBTが用いられている。各相において、第2上アームスイッチ32のエミッタ端子及び第2下アームスイッチ33のコレクタ端子には、巻線14の第2端が接続されている。スイッチ32,33には、フリーホイールダイオードであるダイオード34が逆並列接続されている。 The second inverter 30 includes a second upper arm switch 32 (32A, 32B, 32C) which is a switching element on the high potential side, and a second lower arm switch 33 (33A, 33B, 33C) which is a switching element on the low potential side. Is configured by connecting in parallel. In this embodiment, voltage-controlled semiconductor switching elements are used as the switches 32 and 33, and more specifically, IGBTs are used. In each phase, the second end of the winding 14 is connected to the emitter terminal of the second upper arm switch 32 and the collector terminal of the second lower arm switch 33. A diode 34, which is a freewheel diode, is connected in antiparallel to the switches 32 and 33.

バッテリ40の正極側、第1上アームスイッチ22のコレクタ端子及び第2上アームスイッチ32のコレクタ端子は、第1電気経路としての電源線CEにより接続されている。また、バッテリ40の負極側、第1下アームスイッチ23のエミッタ端子及び第2下アームスイッチ33のエミッタ端子は、第2電気経路としての接地線CGにより接続されている。電源線CE及び接地線CGは、例えばバスバーで構成されている。 The positive electrode side of the battery 40, the collector terminal of the first upper arm switch 22 and the collector terminal of the second upper arm switch 32 are connected by a power supply line CE as a first electric path. Further, the negative electrode side of the battery 40, the emitter terminal of the first lower arm switch 23, and the emitter terminal of the second lower arm switch 33 are connected by a ground wire CG as a second electric path. The power line CE and the ground line CG are composed of, for example, a bus bar.

具体的には、バッテリ40の正極側、第1上アームスイッチ22のコレクタ端子及び第2上アームスイッチ32のコレクタ端子は、この順に電源線CEに接続されている。そのため、第2上アームスイッチ32のコレクタ端子は、電源線CEと第1インバータ20との接続点よりもバッテリ40とは反対側において、電源線CEに接続されている。 Specifically, the positive electrode side of the battery 40, the collector terminal of the first upper arm switch 22 and the collector terminal of the second upper arm switch 32 are connected to the power supply line CE in this order. Therefore, the collector terminal of the second upper arm switch 32 is connected to the power supply line CE on the side opposite to the battery 40 from the connection point between the power supply line CE and the first inverter 20.

電源線CEにおいて、第1インバータ20との接続点と第2インバータ30との接続点との間には、開閉スイッチ60が設けられている。本実施形態では、開閉スイッチ60として、電圧制御形の半導体スイッチング素子が用いられており、より具体的にはIGBTが用いられている。開閉スイッチ60には、フリーホイールダイオードであるダイオード62が逆並列接続されている。ダイオード62は、第2インバータ30から第1インバータ20へと向かう向きが順方向となるように、電源線CEに接続されている。 In the power supply line CE, an open / close switch 60 is provided between the connection point with the first inverter 20 and the connection point with the second inverter 30. In the present embodiment, a voltage-controlled semiconductor switching element is used as the open / close switch 60, and more specifically, an IGBT is used. A diode 62, which is a freewheel diode, is connected in antiparallel to the open / close switch 60. The diode 62 is connected to the power supply line CE so that the direction from the second inverter 30 to the first inverter 20 is in the forward direction.

また、電源線CEと接地線CGとは、第1コンデンサ25により接続されている。第1コンデンサ25は、開閉スイッチ60よりも第1インバータ20側、詳細には第1インバータ20よりもバッテリ40側において、電源線CEと接地線CGとの間を接続している。 Further, the power supply line CE and the ground line CG are connected by the first capacitor 25. The first capacitor 25 connects the power supply line CE and the ground line CG on the first inverter 20 side of the open / close switch 60, more specifically on the battery 40 side of the first inverter 20.

制御装置50は、CPU、ROM、RAM及びフラッシュメモリ等からなる周知のマイクロコンピュータを備えている。制御装置50は、各種信号を取得し、取得した情報に基づき、各種制御を実施する。 The control device 50 includes a well-known microcomputer including a CPU, ROM, RAM, flash memory, and the like. The control device 50 acquires various signals and executes various controls based on the acquired information.

具体的には、制御装置50は、回転電機10の駆動時に、第1コンデンサ25の電圧VBを検出する電圧センサ51、回転電機10の相電流IMを検出する相電流センサ53、及び回転電機10の電気角θを検出する回転角センサ54等から検出値を取得する。本実施形態では、相電流センサ53として、U相の巻線14に流れる相電流を検出するU相電流センサ53U、及びV相の巻線14に流れる相電流を検出するV相電流センサ53Vが設けられている。制御装置50は、取得した検出値に基づき、回転電機10の制御量をその指令値に制御すべく、第1インバータ20及び第2インバータ30を制御する。本実施形態において、制御量は出力トルクTEである。 Specifically, the control device 50 includes a voltage sensor 51 that detects the voltage VB of the first capacitor 25 when the rotary electric machine 10 is driven, a phase current sensor 53 that detects the phase current IM of the rotary electric machine 10, and the rotary electric machine 10. The detection value is acquired from the rotation angle sensor 54 or the like that detects the electric angle θ of. In the present embodiment, as the phase current sensor 53, a U-phase current sensor 53U that detects the phase current flowing through the U-phase winding 14 and a V-phase current sensor 53V that detects the phase current flowing through the V-phase winding 14 are used. It is provided. The control device 50 controls the first inverter 20 and the second inverter 30 in order to control the control amount of the rotary electric machine 10 to the command value based on the acquired detected value. In this embodiment, the control amount is the output torque TE.

具体的には、制御装置50は、第1インバータ20の制御において、デッドタイムを挟みつつスイッチ22,23を交互にオンとすべく、スイッチ22,23それぞれに対応する第1駆動信号SG1を、スイッチ22,23に出力する。第1駆動信号SG1は、スイッチ22,23をオンとするオン指令と、オフとするオフ指令とのいずれかをとる。同様に、制御装置50は、第2インバータ30の制御において、デッドタイムを挟みつつスイッチ32,33を交互にオンとすべく、スイッチ32,33それぞれに対応する第2駆動信号SG2を、スイッチ32,33に出力する。 Specifically, in the control of the first inverter 20, the control device 50 sets the first drive signal SG1 corresponding to each of the switches 22 and 23 in order to alternately turn on the switches 22 and 23 with a dead time in between. Output to switches 22 and 23. The first drive signal SG1 takes either an on command for turning on the switches 22 and 23 and an off command for turning off the switches 22 and 23. Similarly, in the control of the second inverter 30, the control device 50 sets the second drive signal SG2 corresponding to each of the switches 32 and 33 to the switch 32 in order to turn on the switches 32 and 33 alternately with a dead time in between. , 33 is output.

また、制御装置50は、取得した検出値に基づいて、開閉スイッチ60のオンオフを切り替えるべく、切替信号SCを生成し、生成した切替信号SCを開閉スイッチ60に出力する。 Further, the control device 50 generates a changeover signal SC in order to switch on / off of the open / close switch 60 based on the acquired detection value, and outputs the generated changeover signal SC to the open / close switch 60.

そして、制御装置50は、第1駆動信号SG1、第2駆動信号SG2及び切替信号SCを用いて、回転電機10の駆動を制御する。回転電機10の駆動は、例えばスター結線駆動やオープン結線駆動である。 Then, the control device 50 controls the drive of the rotary electric machine 10 by using the first drive signal SG1, the second drive signal SG2, and the switching signal SC. The drive of the rotary electric machine 10 is, for example, a star connection drive or an open connection drive.

図2には、電気角θの時間微分値としての電気角速度ωと出力トルクTEとの相関図において、スター結線駆動が実施可能な第1駆動範囲HA、及びオープン結線駆動が実施可能な第2駆動範囲HBが示されている。図2に破線で示すように、第1駆動範囲HAは、電気角速度ωが閾値角速度ωthよりも低く、かつ出力トルクTEが閾値トルクTthよりも低い範囲に設定されている。また、図2に実線で示すように、第2駆動範囲HBは、第1駆動範囲HAよりも高電気角速度側、または高出力トルク側の範囲に設定されている。 In FIG. 2, in the correlation diagram between the electric angular velocity ω as the time derivative value of the electric angle θ and the output torque TE, the first drive range HA in which the star connection drive can be performed and the second drive range HA in which the open connection drive can be performed can be performed. The drive range HB is shown. As shown by the broken line in FIG. 2, the first drive range HA is set in a range in which the electric angular velocity ω is lower than the threshold angular velocity ωth and the output torque TE is lower than the threshold torque Tth. Further, as shown by a solid line in FIG. 2, the second drive range HB is set to a range on the high electric angular velocity side or a high output torque side of the first drive range HA.

回転電機10の電気角速度ω及び出力トルクTEが第1駆動範囲HAに含まれる場合、回転電機10はスター結線駆動される。具体的には図3に示すように、開閉スイッチ60がオフされる。また、第1インバータ20がPWM制御される。PWM制御では、回転電機10への電圧指令値と、三角波信号等のキャリア信号との大小比較に基づいて、第1インバータ20に含まれるスイッチ22,23のオンオフが制御される。図3では、U相第1上アームスイッチ22A及びV,W相第1下アームスイッチ23B,23Cがオンされており、その他のスイッチがオフされている状態が示されている。なお、スター結線駆動における第1インバータ20の制御方式はPWM制御に限られず、過変調制御、矩形制御等であっても良い。 When the electric angular velocity ω and the output torque TE of the rotary electric machine 10 are included in the first drive range HA, the rotary electric machine 10 is driven by star connection. Specifically, as shown in FIG. 3, the open / close switch 60 is turned off. Further, the first inverter 20 is PWM controlled. In the PWM control, the on / off of the switches 22 and 23 included in the first inverter 20 is controlled based on the magnitude comparison between the voltage command value to the rotary electric machine 10 and the carrier signal such as the triangular wave signal. FIG. 3 shows a state in which the U-phase first upper arm switch 22A and the V and W-phase first lower arm switches 23B and 23C are turned on, and the other switches are turned off. The control method of the first inverter 20 in the star connection drive is not limited to PWM control, and may be overmodulation control, rectangular control, or the like.

さらに、第2インバータ30に含まれるスイッチ32,33のうち、開閉スイッチ60が設けられた側の第2上アームスイッチ32がオンに維持され、開閉スイッチ60が設けられていない側の第2下アームスイッチ33がオフに維持される。これにより、第1インバータ20及び第2インバータ30には、矢印YAに示す経路で相電流IMが流れるとともに、第2上アームスイッチ32のコレクタ端子に接続される電源線CEが中性点として機能する。なお、図3では、第1コンデンサ25、制御装置50及び各種センサ51,53,54の記載が省略されている。図4についても同様である。 Further, among the switches 32 and 33 included in the second inverter 30, the second upper arm switch 32 on the side where the open / close switch 60 is provided is kept on, and the second lower on the side where the open / close switch 60 is not provided. The arm switch 33 is kept off. As a result, the phase current IM flows through the first inverter 20 and the second inverter 30 along the path indicated by the arrow YA, and the power supply line CE connected to the collector terminal of the second upper arm switch 32 functions as a neutral point. do. In FIG. 3, the description of the first capacitor 25, the control device 50, and various sensors 51, 53, 54 is omitted. The same applies to FIG.

一方、回転電機10の電気角速度ω及び出力トルクTEが第2駆動範囲HBに含まれる場合、回転電機10はオープン結線駆動される。具体的には図4に示すように、開閉スイッチ60がオンされる。また、第1インバータ20及び第2インバータ30がPWM制御される。図4では、U相第1上アームスイッチ22A、V,W相第1下アームスイッチ23B,23C、U相第2下アームスイッチ33A、及びV,W相第2上アームスイッチ32B,32Cがオンされており、その他のスイッチがオフされている状態が示されている。これにより、第1インバータ20及び第2インバータ30には、矢印YBに示す経路で相電流IMが流れる。なお、オープン結線駆動における第1インバータ20及び第2インバータ30の制御方式はPWM制御に限られず、過変調制御、矩形制御等であっても良い。 On the other hand, when the electric angular velocity ω and the output torque TE of the rotary electric machine 10 are included in the second drive range HB, the rotary electric machine 10 is driven by open wiring. Specifically, as shown in FIG. 4, the open / close switch 60 is turned on. Further, the first inverter 20 and the second inverter 30 are PWM controlled. In FIG. 4, the U-phase first upper arm switch 22A, V, W-phase first lower arm switch 23B, 23C, the U-phase second lower arm switch 33A, and the V, W-phase second upper arm switch 32B, 32C are turned on. It is shown that the other switches are off. As a result, the phase current IM flows through the first inverter 20 and the second inverter 30 along the path indicated by the arrow YB. The control method of the first inverter 20 and the second inverter 30 in the open connection drive is not limited to PWM control, and may be overmodulation control, rectangular control, or the like.

回転電機システム100は、更に第2コンデンサ35を備えている。第2コンデンサ35は、開閉スイッチ60よりも第2インバータ30側、詳細には第2インバータ30よりも開閉スイッチ60とは反対側において、電源線CEと接地線CGとの間を接続している。本実施形態では、第2コンデンサ35の容量は、第1コンデンサ25の容量よりも小さい容量に設定されている。なお、第2コンデンサ35が設けられる理由については後述する。 The rotary electric system 100 further includes a second capacitor 35. The second capacitor 35 connects the power supply line CE and the ground line CG on the second inverter 30 side of the open / close switch 60, and more specifically on the side of the second inverter 30 opposite to the open / close switch 60. .. In the present embodiment, the capacity of the second capacitor 35 is set to a capacity smaller than the capacity of the first capacitor 25. The reason why the second capacitor 35 is provided will be described later.

スター結線駆動及びオープン結線駆動では、第1インバータ20のスイッチ22,23のスイッチング動作によりサージ・エネルギが発生する。図5を用いて、第1上アームスイッチ22をオンからオフに切り替える時に第1上アームスイッチ22に発生するサージ電圧について説明する。なお、図5では、理解を容易とするために、回転電機10、第1インバータ20及び第2インバータ30において、1相分の巻線14、スイッチ22,23,32,33のみが記載されている。また、図5では、制御装置50及び各種センサ51,53,54の記載が省略されている。図6,図7についても同様である。 In the star connection drive and the open connection drive, surge energy is generated by the switching operation of the switches 22 and 23 of the first inverter 20. The surge voltage generated in the first upper arm switch 22 when the first upper arm switch 22 is switched from on to off will be described with reference to FIG. In FIG. 5, for ease of understanding, only the winding 14 for one phase and the switches 22, 23, 32, 33 are shown in the rotary electric machine 10, the first inverter 20, and the second inverter 30. There is. Further, in FIG. 5, the description of the control device 50 and various sensors 51, 53, 54 is omitted. The same applies to FIGS. 6 and 7.

図5〜図7には、回転電機システム100における各所のインダクタンスLA〜LEが記載されている。図5を例に説明すると、第1インダクタンスLAは、電源線CEのうち第1インバータ20よりも第1コンデンサ25側の部分のインダクタンス(より具体的には、電源線CEのうち第1コンデンサ25との接続点と第1インバータ20との接続点との間の部分のインダクタンス)である。また、第2インダクタンスLBは、第1上アームスイッチ22、第1下アームスイッチ23、及びスイッチ22,23を接続する配線のインダクタンスである。第3インダクタンスLCは、電源線CEのうち第1インバータ20と第2インバータ30との間の部分のインダクタンスである。そのため、第3インダクタンスLCには、電源線CEのうち開閉スイッチ60が設けられた部分のインダクタンスが含まれる。第4インダクタンスLDは、電源線CEのうち第2インバータ30から第2コンデンサ35までの部分のインダクタンスである。また、第5インダクタンスLEは、第2上アームスイッチ32、第2下アームスイッチ33、及びスイッチ32,33を接続する配線のインダクタンスである。 5 to 7 show the inductances LA to LE of each part in the rotary electric machine system 100. Taking FIG. 5 as an example, the first inductance LA is the inductance of the portion of the power supply line CE on the side of the first capacitor 25 with respect to the first inverter 20 (more specifically, the first capacitor 25 of the power supply line CE). The inductance of the portion between the connection point with and the connection point with the first inverter 20). The second inductance LB is the inductance of the wiring connecting the first upper arm switch 22, the first lower arm switch 23, and the switches 22, 23. The third inductance LC is the inductance of the portion of the power supply line CE between the first inverter 20 and the second inverter 30. Therefore, the third inductance LC includes the inductance of the portion of the power supply line CE where the open / close switch 60 is provided. The fourth inductance LD is the inductance of the portion of the power supply line CE from the second inverter 30 to the second capacitor 35. The fifth inductance LE is the inductance of the wiring connecting the second upper arm switch 32, the second lower arm switch 33, and the switches 32, 33.

図5では、第1上アームスイッチ22がオンからオフに切り替わり、第1下アームスイッチ23がオフからオンに切り替わる際、つまり、矢印YCに示すように、第1上アームスイッチ22から巻線14に流れていた相電流IMが減少する際に、第1上アームスイッチ22に発生するサージ電圧について説明する。 In FIG. 5, when the first upper arm switch 22 is switched from on to off and the first lower arm switch 23 is switched from off to on, that is, as shown by the arrow YC, the winding 14 is wound from the first upper arm switch 22. The surge voltage generated in the first upper arm switch 22 when the phase current IM flowing in the first upper arm switch 22 decreases will be described.

この際、第1,第2インダクタンスLA,LBには、矢印YCに示す向きの相電流IMを増加させようとするサージ・エネルギが発生し、サージ・エネルギは、第1コンデンサ25に吸収される(図5矢印YD参照)。このサージ・エネルギにより、第1上アームスイッチ22、第1下アームスイッチ23、及び第1コンデンサ25を含む第1閉回路CAに第1サージ電圧VS1が発生する。第1サージ電圧VS1は、第1閉回路CAの第1合成インダクタンスL1と、第1上アームスイッチ22を流れる電流iの時間変化率であるdi/dtを用いて、(式1)のように表される。 At this time, surge energy for increasing the phase current IM in the direction indicated by the arrow YC is generated in the first and second inductances LA and LB, and the surge energy is absorbed by the first capacitor 25. (See arrow YD in FIG. 5). Due to this surge energy, the first surge voltage VS1 is generated in the first closed circuit CA including the first upper arm switch 22, the first lower arm switch 23, and the first capacitor 25. The first surge voltage VS1 is set as in (Equation 1) by using the first combined inductance L1 of the first closed circuit CA and di / dt which is the time change rate of the current i flowing through the first upper arm switch 22. expressed.

VS1=L1・(di/dt)・・・(式1)
第1合成インダクタンスL1は、第1,第2インダクタンスLA,LBの和である。また、図5に示すように、第1閉回路CAには、電源線CEのうち開閉スイッチ60が設けられた部分が含まれない。そのため、第1閉回路CAの第1合成インダクタンスL1は閾値インダクタンスLthよりも小さく(図8参照)、第1閉回路CAでは、過大な第1サージ電圧VS1の発生が抑制されている。
VS1 = L1 · (di / dt) ... (Equation 1)
The first combined inductance L1 is the sum of the first and second inductances LA and LB. Further, as shown in FIG. 5, the first closed circuit CA does not include a portion of the power supply line CE provided with the open / close switch 60. Therefore, the first combined inductance L1 of the first closed circuit CA is smaller than the threshold inductance Lth (see FIG. 8), and the generation of an excessive first surge voltage VS1 is suppressed in the first closed circuit CA.

ところで、オープン結線駆動では、第1インバータ20のスイッチ22,23だけでなく、第2インバータ30のスイッチ32,33もスイッチング動作を行う。そのため、スイッチ32,33のスイッチング動作によりサージ・エネルギが発生する。比較例を示す図6を用いて、第2上アームスイッチ32をオンからオフに切り替える時に第2上アームスイッチ32に発生するサージ電圧について説明する。図6に示す比較例は、サージ・エネルギを吸収するコンデンサとして、第1コンデンサ25のみが設けられた回転電機システムである。 By the way, in the open connection drive, not only the switches 22 and 23 of the first inverter 20 but also the switches 32 and 33 of the second inverter 30 perform the switching operation. Therefore, surge energy is generated by the switching operation of the switches 32 and 33. The surge voltage generated in the second upper arm switch 32 when the second upper arm switch 32 is switched from on to off will be described with reference to FIG. 6 showing a comparative example. The comparative example shown in FIG. 6 is a rotary electric machine system in which only the first capacitor 25 is provided as a capacitor that absorbs surge energy.

図6では、第2上アームスイッチ32がオンからオフに切り替わり、第2下アームスイッチ33がオフからオンに切り替わる際、つまり、矢印YEに示すように、第2上アームスイッチ32から巻線14に流れていた相電流IMが減少する際に、第2上アームスイッチ32に発生するサージ電圧について説明する。 In FIG. 6, when the second upper arm switch 32 is switched from on to off and the second lower arm switch 33 is switched from off to on, that is, as shown by the arrow YE, the winding 14 is wound from the second upper arm switch 32. The surge voltage generated in the second upper arm switch 32 when the phase current IM flowing in the second upper arm switch 32 decreases will be described.

この際、第1,第3,第5インダクタンスLA,LC,LEには、矢印YEに示す向きの相電流IMを増加させようとするサージ・エネルギが発生する。図6に示すように、回転電機システム100に第1コンデンサ25のみが設けられている比較例では、サージ・エネルギが、第1コンデンサ25に吸収される(図6矢印YF参照)。このサージ・エネルギにより、第1コンデンサ25、第2上アームスイッチ32、第2下アームスイッチ33、及び開閉スイッチ60を含む第2閉回路CBに第2サージ電圧VS2が発生する。第2サージ電圧VS2は、第2閉回路CBの第2合成インダクタンスL2と、第2上アームスイッチ32を流れる電流iの時間変化率di/dtを用いて、(式2)のように表される。 At this time, surge energy for increasing the phase current IM in the direction indicated by the arrow YE is generated in the first, third, and fifth inductances LA, LC, and LE. As shown in FIG. 6, in the comparative example in which only the first capacitor 25 is provided in the rotary electric machine system 100, surge energy is absorbed by the first capacitor 25 (see arrow YF in FIG. 6). Due to this surge energy, a second surge voltage VS2 is generated in the second closed circuit CB including the first capacitor 25, the second upper arm switch 32, the second lower arm switch 33, and the open / close switch 60. The second surge voltage VS2 is expressed as in (Equation 2) by using the second combined inductance L2 of the second closed circuit CB and the time change rate di / dt of the current i flowing through the second upper arm switch 32. NS.

VS2=L2・(di/dt)・・・(式2)
図6に示すように、第2閉回路CBには、開閉スイッチ60及び電源線CEのうち開閉スイッチ60が設けられた部分が含まれている。比較例における第2合成インダクタンスL2は第1,第3,第5インダクタンスLA,LC,LEの和であり、閾値インダクタンスLthよりも大きい(図8参照)。これは、本実施形態において、第2インダクタンスLBと第5インダクタンスLEとは同等であり、第3インダクタンスLCの分だけ、第2合成インダクタンスL2が第1合成インダクタンスL1よりも大きくなるためである。この第3インダクタンスLCには、開閉スイッチ60自身のインダクタンス、及び開閉スイッチ60と電源線CEとを接続する経路のインダクタンスが含まれている。そのため、比較例の第2閉回路CBでは、過大な第2サージ電圧VS2が発生してしまう。したがって、比較例の回転電機システムでは、第2サージ電圧VS2により第2インバータ30が過電圧故障しないように、第2インバータ30の第2耐圧値VB2を第1インバータ20の第1耐圧値VB1よりも大きくする必要があり、回転電機システムの製造コストが増加する。
VS2 = L2 ・ (di / dt) ・ ・ ・ (Equation 2)
As shown in FIG. 6, the second closed circuit CB includes a portion of the open / close switch 60 and the power supply line CE provided with the open / close switch 60. The second combined inductance L2 in the comparative example is the sum of the first, third, and fifth inductances LA, LC, and LE, and is larger than the threshold inductance Lth (see FIG. 8). This is because, in the present embodiment, the second inductance LB and the fifth inductance LE are equivalent, and the second combined inductance L2 is larger than the first combined inductance L1 by the amount of the third inductance LC. The third inductance LC includes the inductance of the open / close switch 60 itself and the inductance of the path connecting the open / close switch 60 and the power supply line CE. Therefore, in the second closed circuit CB of the comparative example, an excessive second surge voltage VS2 is generated. Therefore, in the rotary electric machine system of the comparative example, the second withstand voltage value VB2 of the second inverter 30 is set higher than the first withstand voltage value VB1 of the first inverter 20 so that the second inverter 30 does not fail due to the second surge voltage VS2. It needs to be large, which increases the manufacturing cost of the rotary electric machine system.

そこで、本実施形態では、回転電機システム100に第2コンデンサ35が設けられている。図7を用いて、本実施形態の回転電機システム100において、第2上アームスイッチ32をオンからオフに切り替える時に第2上アームスイッチ32に発生するサージ電圧について説明する。図7では、図6と同様に、第2上アームスイッチ32がオンからオフに切り替わり、第2下アームスイッチ33がオフからオンに切り替わる際、つまり、矢印YEに示すように、第2上アームスイッチ32から巻線14に流れていた相電流IMが減少する際に、第2上アームスイッチ32に発生するサージ電圧について説明する。 Therefore, in the present embodiment, the rotary electric machine system 100 is provided with the second capacitor 35. The surge voltage generated in the second upper arm switch 32 when the second upper arm switch 32 is switched from on to off in the rotary electric machine system 100 of the present embodiment will be described with reference to FIG. 7. In FIG. 7, similarly to FIG. 6, when the second upper arm switch 32 is switched from on to off and the second lower arm switch 33 is switched from off to on, that is, as shown by the arrow YE, the second upper arm The surge voltage generated in the second upper arm switch 32 when the phase current IM flowing from the switch 32 to the winding 14 decreases will be described.

この際、第4,第5インダクタンスLD,LEには、矢印YEに示す向きの相電流IMを増加させようとするサージ・エネルギが発生する。図7に示すように、回転電機システム100に第2コンデンサ35が設けられている本実施形態では、サージ・エネルギが、第2コンデンサ35に吸収される(図7矢印YG参照)。このサージ・エネルギにより、第2上アームスイッチ32、第2下アームスイッチ33、及び第2コンデンサ35を含む第3閉回路CDに第3サージ電圧VS3が発生する。第3サージ電圧VS3は、第3合成インダクタンスL3と、第2上アームスイッチ32を流れる電流iの時間変化率di/dtを用いて、(式3)のように表される。 At this time, surge energy for increasing the phase current IM in the direction indicated by the arrow YE is generated in the fourth and fifth inductance LDs and LEs. As shown in FIG. 7, in the present embodiment in which the rotary electric machine system 100 is provided with the second capacitor 35, surge energy is absorbed by the second capacitor 35 (see arrow YG in FIG. 7). Due to this surge energy, a third surge voltage VS3 is generated in the third closed circuit CD including the second upper arm switch 32, the second lower arm switch 33, and the second capacitor 35. The third surge voltage VS3 is expressed as in (Equation 3) by using the third combined inductance L3 and the time change rate di / dt of the current i flowing through the second upper arm switch 32.

VS3=L3・(di/dt)・・・(式3)
図7に示すように、第3閉回路CDには、電源線CEのうち開閉スイッチ60が設けられた部分が含まれない。具体的には、第3閉回路CDの第3合成インダクタンスL3は第4,第5インダクタンスLD,LEの和であり、閾値インダクタンスLthよりも小さく(図8参照)、過大な第3サージ電圧VS3の発生が抑制されている。
VS3 = L3 ・ (di / dt) ・ ・ ・ (Equation 3)
As shown in FIG. 7, the third closed circuit CD does not include the portion of the power supply line CE provided with the open / close switch 60. Specifically, the third combined inductance L3 of the third closed circuit CD is the sum of the fourth and fifth inductances LD and LE, which is smaller than the threshold inductance Lth (see FIG. 8) and has an excessive third surge voltage VS3. Is suppressed.

本実施形態では、第1インダクタンスLAと第4インダクタンスLDとは同等である。そのため、図8に示すように、第3合成インダクタンスL3は、第1合成インダクタンスL1と同等となる。そのため、本実施形態の回転電機システム100では、第2インバータ30の第2耐圧値VB2が、第1インバータ20の第1耐圧値VB1と同じ値に設定されている。 In this embodiment, the first inductance LA and the fourth inductance LD are equivalent. Therefore, as shown in FIG. 8, the third combined inductance L3 is equivalent to the first combined inductance L1. Therefore, in the rotary electric machine system 100 of the present embodiment, the second withstand voltage value VB2 of the second inverter 30 is set to the same value as the first withstand voltage value VB1 of the first inverter 20.

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。 According to the present embodiment described in detail above, the following effects can be obtained.

本実施形態では、電源線CEにおいて、開閉スイッチ60が、第1インバータ20との接続点と第2インバータ30との接続点との間に設けられている。また、第1コンデンサ25が、開閉スイッチ60よりも第1インバータ20側において電源線CEと接地線CGとの間を接続している。本実施形態では、第1コンデンサ25に加えて第2コンデンサ35が設けられており、第2コンデンサ35は、開閉スイッチ60よりも第2インバータ30側において電源線CEと接地線CGとの間を接続している。そのため、スイッチ22,23のスイッチング動作により発生するサージ・エネルギは、第1コンデンサ25に吸収される。また、スイッチ32,33のスイッチング動作により発生するサージ・エネルギは、第2コンデンサ35に吸収される。そのため、過大なサージ電圧の発生を抑制できる。 In the present embodiment, in the power supply line CE, the open / close switch 60 is provided between the connection point with the first inverter 20 and the connection point with the second inverter 30. Further, the first capacitor 25 connects the power supply line CE and the ground line CG on the first inverter 20 side of the open / close switch 60. In the present embodiment, a second capacitor 35 is provided in addition to the first capacitor 25, and the second capacitor 35 is located between the power supply line CE and the ground line CG on the second inverter 30 side of the open / close switch 60. You are connected. Therefore, the surge energy generated by the switching operation of the switches 22 and 23 is absorbed by the first capacitor 25. Further, the surge energy generated by the switching operation of the switches 32 and 33 is absorbed by the second capacitor 35. Therefore, it is possible to suppress the generation of an excessive surge voltage.

第1コンデンサ25のみが設けられ、第2コンデンサ35が設けられていない比較例の回転電機システムでは、電源線CEのうち開閉スイッチ60が設けられた部分の第3インダクタンスLCにより、第2インバータ30のスイッチング動作により発生する第2サージ電圧VS2が、第1インバータ20のスイッチング動作により発生する第1サージ電圧VS1よりも大きくなる。そのため、第2インバータ30の第2耐圧値VB2を第1インバータ20の第1耐圧値VB1よりも大きくする必要があり、第2耐圧値VB2の増加により回転電機システムの製造コストが増加する。 In the rotary electric system of the comparative example in which only the first capacitor 25 is provided and the second capacitor 35 is not provided, the second inverter 30 is provided by the third inductance LC of the portion of the power supply line CE where the open / close switch 60 is provided. The second surge voltage VS2 generated by the switching operation of the first inverter 20 becomes larger than the first surge voltage VS1 generated by the switching operation of the first inverter 20. Therefore, it is necessary to make the second withstand voltage value VB2 of the second inverter 30 larger than the first withstand voltage value VB1 of the first inverter 20, and the increase of the second withstand voltage value VB2 increases the manufacturing cost of the rotary electric machine system.

これに対し、本実施形態では、第1コンデンサ25に加えて第2コンデンサ35が設けられており、第2インバータ30のスイッチング動作により発生する第3サージ電圧VS3が、第1インバータ20のスイッチング動作により発生する第1サージ電圧VS1と同等となるように構成されている。そのため、第2インバータ30の第2耐圧値VB2を第1インバータ20の第1耐圧値VB1と同じ値とすることができ、回転電機システム100の製造コストの増加を抑制できる。 On the other hand, in the present embodiment, the second capacitor 35 is provided in addition to the first capacitor 25, and the third surge voltage VS3 generated by the switching operation of the second inverter 30 is the switching operation of the first inverter 20. It is configured to be equivalent to the first surge voltage VS1 generated by the above. Therefore, the second withstand voltage value VB2 of the second inverter 30 can be set to the same value as the first withstand voltage value VB1 of the first inverter 20, and an increase in the manufacturing cost of the rotary electric machine system 100 can be suppressed.

第2インバータ30の第2耐圧値VB2を第1インバータ20の第1耐圧値VB1と同じ値にする場合には、第1インバータ20と第2インバータ30とを同一仕様のスイッチング素子とすることができる。具体的には、第1上アームスイッチ22と第2上アームスイッチ32とを、同一仕様のスイッチング素子とすることができるとともに、第1下アームスイッチ23と第2下アームスイッチ33とを、同一仕様のスイッチング素子とすることができる。これにより、回転電機システム100の製造コストを低減できる。 When the second withstand voltage value VB2 of the second inverter 30 is set to the same value as the first withstand voltage value VB1 of the first inverter 20, the first inverter 20 and the second inverter 30 may be switching elements having the same specifications. can. Specifically, the first upper arm switch 22 and the second upper arm switch 32 can be switching elements having the same specifications, and the first lower arm switch 23 and the second lower arm switch 33 are the same. It can be a switching element of the specifications. As a result, the manufacturing cost of the rotary electric machine system 100 can be reduced.

(第1実施形態の変形例)
図9に示すように、第2コンデンサ35が、第2インバータ30の各スイッチ32、33に対して個別に設けられていてもよい。この場合、個別に設けられた第2コンデンサ35は、各スイッチ32,33、及び各スイッチ32,33に逆並列接続されているダイオード34に対して並列接続されている。
(Modified example of the first embodiment)
As shown in FIG. 9, the second capacitor 35 may be provided individually for each of the switches 32 and 33 of the second inverter 30. In this case, the individually provided second capacitors 35 are connected in parallel to the switches 32 and 33 and the diodes 34 connected in antiparallel to the switches 32 and 33.

(第2実施形態)
以下、第2実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に図10、図11を参照しつつ説明する。図10において、先の図1に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付して説明を省略する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, the second embodiment will be described with reference to FIGS. 10 and 11, focusing on the differences from the first embodiment. In FIG. 10, the same configurations as those shown in FIG. 1 above are designated by the same reference numerals for convenience, and the description thereof will be omitted.

本実施形態では、第2コンデンサ35に直列接続された開閉スイッチ64が設けられている点で、第1実施形態と異なる。本実施形態では、開閉スイッチ64として、電圧制御形の半導体スイッチング素子が用いられており、より具体的にはIGBTが用いられている。開閉スイッチ64には、フリーホイールダイオードであるダイオード66が逆並列接続されている。以下では、区別のために、開閉スイッチ60を第1開閉スイッチ60と呼び、開閉スイッチ64を第2開閉スイッチ64と呼ぶ。 The present embodiment is different from the first embodiment in that an open / close switch 64 connected in series to the second capacitor 35 is provided. In the present embodiment, a voltage-controlled semiconductor switching element is used as the open / close switch 64, and more specifically, an IGBT is used. A diode 66, which is a freewheel diode, is connected in antiparallel to the open / close switch 64. Hereinafter, for the sake of distinction, the open / close switch 60 is referred to as a first open / close switch 60, and the open / close switch 64 is referred to as a second open / close switch 64.

第2コンデンサ35は、接続線CNにより電源線CEと接地線CGとの間に接続されており、第2開閉スイッチ64は、この接続線CNにおいて第2コンデンサ35に直列接続されている。具体的には、第2開閉スイッチ64は、接続線CNにおいて第2コンデンサ35よりも低電位側に接続されている。 The second capacitor 35 is connected between the power supply line CE and the ground line CG by the connection line CN, and the second open / close switch 64 is connected in series to the second capacitor 35 in the connection line CN. Specifically, the second open / close switch 64 is connected to the lower potential side of the second capacitor 35 in the connection line CN.

制御装置50は、回転電機10の電気角速度ω及び出力トルクTEに基づいて、第2開閉スイッチ64のオンオフを切り替えるべく、切替信号SCを生成し、生成した切替信号SCを第2開閉スイッチ64に出力する。以下では、区別のために、第1開閉スイッチ60の切替信号SCを第1切替信号SC1と呼び、第2開閉スイッチ64の切替信号SCを第2切替信号SC2と呼ぶ。 The control device 50 generates a changeover signal SC in order to switch the second open / close switch 64 on / off based on the electric angular velocity ω and the output torque TE of the rotary electric machine 10, and the generated changeover signal SC is used as the second open / close switch 64. Output. Hereinafter, for the sake of distinction, the changeover signal SC of the first open / close switch 60 is referred to as a first changeover signal SC1, and the changeover signal SC of the second open / close switch 64 is referred to as a second changeover signal SC2.

そして、制御装置50は、第1駆動信号SG1、第2駆動信号SG2、第1切替信号SC1及び第2切替信号SC2を用いて、回転電機10の駆動を制御する。この際に、制御装置50は、第1切替信号SC1及び第2切替信号SC2を切り替える切替処理を実施する。 Then, the control device 50 controls the drive of the rotary electric machine 10 by using the first drive signal SG1, the second drive signal SG2, the first switching signal SC1 and the second switching signal SC2. At this time, the control device 50 performs a switching process for switching between the first switching signal SC1 and the second switching signal SC2.

図11に、本実施形態の切替処理のフローチャートを示す。制御装置50は、回転電機10の駆動時に、所定の制御周期毎に切替処理を繰り返し実施する。 FIG. 11 shows a flowchart of the switching process of the present embodiment. When the rotary electric machine 10 is driven, the control device 50 repeatedly executes the switching process at predetermined control cycles.

切替処理を開始すると、まずステップS10において、回転電機10の駆動がオープン結線駆動であるか否かを判定する。制御装置50の記憶部55(図10参照)には、図2に示す第1駆動範囲HA及び第2駆動範囲HBを特定する情報が記憶されており、制御装置50は、この情報と、回転電機10の電気角速度ω及び出力トルクTEとに基づいて、回転電機10の駆動がオープン結線駆動であるか否かを判定する。 When the switching process is started, first, in step S10, it is determined whether or not the drive of the rotary electric machine 10 is an open connection drive. Information for specifying the first drive range HA and the second drive range HB shown in FIG. 2 is stored in the storage unit 55 (see FIG. 10) of the control device 50, and the control device 50 stores this information and rotation. Based on the electric angular velocity ω of the electric machine 10 and the output torque TE, it is determined whether or not the drive of the rotary electric machine 10 is an open connection drive.

回転電機10の駆動がオープン結線駆動である場合、ステップS10で肯定判定する。この場合、ステップS12において、第1開閉スイッチ60をオンするとともに、第2開閉スイッチ64をオンし、切替処理を終了する。そのため、第1開閉スイッチ60がオンされるオン期間において、第2開閉スイッチ64がオンされる。 When the drive of the rotary electric machine 10 is an open connection drive, an affirmative determination is made in step S10. In this case, in step S12, the first open / close switch 60 is turned on and the second open / close switch 64 is turned on to end the switching process. Therefore, the second open / close switch 64 is turned on during the on period when the first open / close switch 60 is turned on.

また、回転電機10の駆動がスター結線駆動である場合、ステップS10で否定判定する。この場合、ステップS14において、第1開閉スイッチ60をオフするとともに、第2開閉スイッチ64をオフし、切替処理を終了する。そのため、第1開閉スイッチ60がオフされるオフ期間において、第2開閉スイッチ64がオフされる。 Further, when the drive of the rotary electric machine 10 is a star connection drive, a negative determination is made in step S10. In this case, in step S14, the first open / close switch 60 is turned off and the second open / close switch 64 is turned off to end the switching process. Therefore, the second open / close switch 64 is turned off during the off period when the first open / close switch 60 is turned off.

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。 According to the present embodiment described in detail above, the following effects can be obtained.

回転電機10の駆動がオープン結線駆動である場合、第1開閉スイッチ60がオンされる。本実施形態では、この第1開閉スイッチ60のオン期間に第2開閉スイッチ64がオンされる。これにより、スイッチ32,33のスイッチング動作により発生するサージ・エネルギを第2コンデンサ35に吸収させることができ、過大なサージ電圧の発生を抑制できる。 When the drive of the rotary electric machine 10 is an open connection drive, the first open / close switch 60 is turned on. In the present embodiment, the second open / close switch 64 is turned on during the on period of the first open / close switch 60. As a result, the surge energy generated by the switching operation of the switches 32 and 33 can be absorbed by the second capacitor 35, and the generation of an excessive surge voltage can be suppressed.

また、回転電機10の駆動がスター結線駆動である場合、第1開閉スイッチ60がオフされる。本実施形態では、この第1開閉スイッチ60のオフ期間に第2開閉スイッチ64がオフされる。回転電機10の駆動がスター結線駆動である場合、第2上アームスイッチ32はオン固定され、第2下アームスイッチ33はオフ固定されるため、サージ・エネルギが発生せず、サージ・エネルギを吸収させるために第2開閉スイッチ64をオンする必要はない。一方、スター結線駆動において第2開閉スイッチ64がオンされると、中性点として機能する第2上アームスイッチ32のコレクタ端子に接続される電源線CEの電位が変動し、これにより回転電機10の駆動が不安定となる。本実施形態では、回転電機10の駆動がスター結線駆動である場合に第2開閉スイッチ64がオフされるので、回転電機10のスター結線駆動を適正に実施することができる。 Further, when the rotary electric machine 10 is driven by the star connection drive, the first open / close switch 60 is turned off. In the present embodiment, the second open / close switch 64 is turned off during the off period of the first open / close switch 60. When the drive of the rotary electric machine 10 is a star connection drive, the second upper arm switch 32 is fixed on and the second lower arm switch 33 is fixed off, so that surge energy is not generated and surge energy is absorbed. It is not necessary to turn on the second open / close switch 64 in order to make the switch 64. On the other hand, when the second open / close switch 64 is turned on in the star connection drive, the potential of the power supply line CE connected to the collector terminal of the second upper arm switch 32 that functions as a neutral point fluctuates, which causes the rotary electric machine 10 to change. Drive becomes unstable. In the present embodiment, when the drive of the rotary electric machine 10 is the star connection drive, the second open / close switch 64 is turned off, so that the star connection drive of the rotary electric machine 10 can be properly carried out.

(第3実施形態)
以下、第3実施形態について、第2実施形態との相違点を中心に図12を参照しつつ説明する。
(Third Embodiment)
Hereinafter, the third embodiment will be described with reference to FIG. 12, focusing on the differences from the second embodiment.

本実施形態では、切替処理において、相電流IMが閾値電流Ithよりも大きいか否かを判定する点で、第2実施形態と異なる。 The present embodiment is different from the second embodiment in that in the switching process, it is determined whether or not the phase current IM is larger than the threshold current Is.

続いて、図12に、本実施形態の切替処理のフローチャートを示す。図12において、先の図11に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一のステップ番号を付して説明を省略する。 Subsequently, FIG. 12 shows a flowchart of the switching process of the present embodiment. In FIG. 12, the same processing as that shown in FIG. 11 above is given the same step number for convenience, and the description thereof will be omitted.

本実施形態の切替処理では、ステップS10で肯定判定すると、ステップS20において、相電流センサ53を用いて取得された相電流IMが閾値電流Ithよりも大きいか否かを判定する。なお、本実施形態において、ステップS20の処理が「電流判定部」に相当する。 In the switching process of the present embodiment, if an affirmative determination is made in step S10, it is determined in step S20 whether or not the phase current IM acquired by using the phase current sensor 53 is larger than the threshold current Is. In this embodiment, the process of step S20 corresponds to the "current determination unit".

ステップS20で否定判定すると、つまり相電流IMが閾値電流Ith以下であると判定された場合に、ステップS22において、第1開閉スイッチ60をオンするとともに、第2開閉スイッチ64をオフし、切替処理を終了する。一方、ステップS20で肯定判定すると、つまり相電流IMが閾値電流Ithよりも大きいと判定された場合に、ステップS12に進み、第2開閉スイッチ64をオンする。つまり、本実施形態の切替処理では、相電流IMが閾値電流Ithよりも大きいと判定されたことを条件に、第2開閉スイッチ64をオンする。 When a negative determination is made in step S20, that is, when it is determined that the phase current IM is equal to or less than the threshold current Is, the first open / close switch 60 is turned on and the second open / close switch 64 is turned off in step S22 to perform the switching process. To finish. On the other hand, if an affirmative determination is made in step S20, that is, if it is determined that the phase current IM is larger than the threshold current Is, the process proceeds to step S12 and the second open / close switch 64 is turned on. That is, in the switching process of the present embodiment, the second open / close switch 64 is turned on on the condition that the phase current IM is determined to be larger than the threshold current Is.

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。 According to the present embodiment described in detail above, the following effects can be obtained.

本実施形態では、第1開閉スイッチ60に流れる相電流IMに基づいて第2開閉スイッチ64のオンオフを切り替える。(式3)に示すように、第2インバータ30に発生するサージ電圧は、第2上アームスイッチ32又は第2下アームスイッチ33を流れる電流iの時間変化率di/dtに比例する。この時間変化率di/dtは、第1開閉スイッチ60に流れる相電流IMにより変動し、相電流IMが大きいほど時間変化率di/dtが大きくなる。本実施形態では、第1開閉スイッチ60に流れる相電流IMに基づいて第2開閉スイッチ64のオンオフを切り替えるため、過大なサージ電圧の発生を適正に抑制できる。 In the present embodiment, the on / off of the second open / close switch 64 is switched based on the phase current IM flowing through the first open / close switch 60. As shown in (Equation 3), the surge voltage generated in the second inverter 30 is proportional to the time change rate di / dt of the current i flowing through the second upper arm switch 32 or the second lower arm switch 33. The time change rate di / dt varies depending on the phase current IM flowing through the first open / close switch 60, and the larger the phase current IM, the larger the time change rate di / dt. In the present embodiment, since the on / off of the second open / close switch 64 is switched based on the phase current IM flowing through the first open / close switch 60, the generation of an excessive surge voltage can be appropriately suppressed.

相電流IMが閾値電流Ithよりも大きい場合には、スイッチ32,33のスイッチング状態の切り替え時に発生するサージ・エネルギも大きくなる。そのため、発生するサージ電圧も大きくなり、第2開閉スイッチ64をオンする必要がある。 When the phase current IM is larger than the threshold current Is, the surge energy generated when the switching states of the switches 32 and 33 are switched also becomes large. Therefore, the generated surge voltage also increases, and it is necessary to turn on the second open / close switch 64.

相電流IMが閾値電流Ith以下である場合には、発生するサージ電圧も小さくなり、第2開閉スイッチ64をオンする必要がない。この場合に、第2開閉スイッチ64がオンされると、第2コンデンサ35が作用することでシステム効率が低下する。本実施形態では、閾値電流Ith以下と判定された場合には、第2開閉スイッチ64がオフされるため、回転電機システム100の高いシステム効率を維持できる。 When the phase current IM is equal to or less than the threshold current Is, the surge voltage generated also becomes small, and it is not necessary to turn on the second open / close switch 64. In this case, when the second open / close switch 64 is turned on, the second capacitor 35 acts to reduce the system efficiency. In the present embodiment, when it is determined that the threshold current Is or less, the second open / close switch 64 is turned off, so that the high system efficiency of the rotary electric machine system 100 can be maintained.

本実施形態では、回転電機10の電気角速度ω及び出力トルクTEが第2駆動範囲HBに含まれる場合、つまり回転電機10が高回転駆動状態であるという第1条件と、回転電機10が高トルク駆動状態であるという第2条件との少なくとも一方を満たす場合に、第1開閉スイッチ60がオンされ、オープン結線駆動が実施可能となる。しかし、回転電機10がオープン結線駆動されていても、例えば高回転低トルク状態の場合は、第1開閉スイッチ60に流れる相電流IMが閾値電流Ith以下となることがある。この場合に、第2開閉スイッチ64がオンされると、第2コンデンサ35が作用することで損失が増加し、回転電機システム100のシステム効率が低下する。 In the present embodiment, when the electric angular velocity ω and the output torque TE of the rotary electric machine 10 are included in the second drive range HB, that is, the first condition that the rotary electric machine 10 is in a high rotation drive state, and the rotary electric machine 10 has a high torque. When at least one of the second condition of being in the drive state is satisfied, the first open / close switch 60 is turned on, and open connection drive can be performed. However, even if the rotary electric machine 10 is driven by open wiring, for example, in a high rotation and low torque state, the phase current IM flowing through the first open / close switch 60 may be equal to or less than the threshold current Is. In this case, when the second open / close switch 64 is turned on, the second capacitor 35 acts to increase the loss and reduce the system efficiency of the rotary electric system 100.

本実施形態では、回転電機10がオープン結線駆動されている場合でも、閾値電流Ith以下と判定された場合には、第2開閉スイッチ64がオフされる。そのため、第2コンデンサ35が作用する際の損失増加を必要最小限に止め、回転電機システム100の高いシステム効率を維持できる。 In the present embodiment, even when the rotary electric machine 10 is driven by open connection, the second open / close switch 64 is turned off when it is determined that the threshold current Is or less. Therefore, the increase in loss when the second capacitor 35 operates can be suppressed to the minimum necessary, and the high system efficiency of the rotary electric system 100 can be maintained.

(その他の実施形態)
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
(Other embodiments)
The above embodiment may be modified as follows.

・蓄電装置は、バッテリ40に限られず、キャパシタであってもよい。 -The power storage device is not limited to the battery 40, and may be a capacitor.

・回転電機10としては、3相のものに限らず、2相のものまたは4相以上のものであってもよい。 -The rotary electric machine 10 is not limited to a three-phase one, but may be a two-phase one or a four-phase or more one.

・第1インバータ20が備えるスイッチとしては、IGBTに限らず、例えばMOSFETであってもよい。この場合、スイッチに逆接続されるダイオード24としてMOSFETのボディダイオードを用いることができ、MOSFETとは別にフリーホイールダイオードを用いる必要がない。なお、第2インバータ30、第1開閉スイッチ60及び第2開閉スイッチ64についても同様である。 The switch included in the first inverter 20 is not limited to the IGBT, and may be, for example, a MOSFET. In this case, the body diode of the MOSFET can be used as the diode 24 which is reversely connected to the switch, and it is not necessary to use the freewheel diode separately from the MOSFET. The same applies to the second inverter 30, the first open / close switch 60, and the second open / close switch 64.

・開閉スイッチ60が設けられる電気経路は、電源線CEに限られず、接地線CGであってもよい。また、開閉スイッチ60が、電源線CEと接地線CGとの両方に設けられてもよい。接地線CGに開閉スイッチ60が設けられる場合には、以下のように開閉スイッチ60が設けられればよい。具体的には、バッテリ40の負極側、第1下アームスイッチ23のエミッタ端子及び第2下アームスイッチ33のエミッタ端子は、この順に接地線CGに接続されている。つまり、第2下アームスイッチ33のエミッタ端子は、接地線CGと第1インバータ20との接続点よりもバッテリ40とは反対側において、接地線CGに接続されている。この場合に、接地線CGにおいて、第1インバータ20との接続点と第2インバータ30との接続点との間に、開閉スイッチ60が設けられればよい。 The electric path provided with the open / close switch 60 is not limited to the power supply line CE, but may be the ground line CG. Further, the open / close switch 60 may be provided on both the power supply line CE and the ground line CG. When the open / close switch 60 is provided on the ground wire CG, the open / close switch 60 may be provided as follows. Specifically, the negative electrode side of the battery 40, the emitter terminal of the first lower arm switch 23, and the emitter terminal of the second lower arm switch 33 are connected to the ground wire CG in this order. That is, the emitter terminal of the second lower arm switch 33 is connected to the ground wire CG on the side opposite to the battery 40 from the connection point between the ground wire CG and the first inverter 20. In this case, in the ground wire CG, an open / close switch 60 may be provided between the connection point with the first inverter 20 and the connection point with the second inverter 30.

・例えば第4インダクタンスLDが第1インダクタンスLAよりも小さく設定されることで、第3合成インダクタンスL3が第1合成インダクタンスL1よりも小さく設定されてもよい。この場合、第2インバータ30の第2耐圧値VB2を、第1インバータ20の第1耐圧値VB1よりも小さく設定することができ、回転電機システム100の製造コストを低減できる。 -For example, the third combined inductance L3 may be set smaller than the first combined inductance L1 by setting the fourth inductance LD smaller than the first inductance LA. In this case, the second withstand voltage value VB2 of the second inverter 30 can be set smaller than the first withstand voltage value VB1 of the first inverter 20, and the manufacturing cost of the rotary electric machine system 100 can be reduced.

・接続線CNにおいて、第2開閉スイッチ64が第2コンデンサ35よりも高電位側に接続されてもよい。 -In the connection line CN, the second open / close switch 64 may be connected to the higher potential side than the second capacitor 35.

10…回転電機、14…巻線、20…第1インバータ、22…第1上アームスイッチ、23…第1下アームスイッチ、25…第1コンデンサ、30…第2インバータ、32…第2上アームスイッチ、33…第2下アームスイッチ、35…第2コンデンサ、50…制御装置、60…開閉スイッチ、CE…電源線、CG…接地線。 10 ... Rotating electric machine, 14 ... Winding, 20 ... 1st inverter, 22 ... 1st upper arm switch, 23 ... 1st lower arm switch, 25 ... 1st capacitor, 30 ... 2nd inverter, 32 ... 2nd upper arm Switch, 33 ... 2nd lower arm switch, 35 ... 2nd capacitor, 50 ... control device, 60 ... open / close switch, CE ... power supply line, CG ... ground wire.

Claims (6)

蓄電装置(40)の正極側に接続される第1電気経路(CE)と、
前記蓄電装置の負極側に接続される第2電気経路(CG)と、
直列接続された第1上アームスイッチ(22)と第1下アームスイッチ(23)とを相ごとに有し、前記第1上アームスイッチの高電位側端子が前記第1電気経路に接続され、前記第1下アームスイッチの低電位側端子が前記第2電気経路に接続された第1インバータ(20)と、
直列接続された第2上アームスイッチ(32)と第2下アームスイッチ(33)とを相ごとに有し、前記第2上アームスイッチの高電位側端子が前記第1電気経路に接続され、前記第2下アームスイッチの低電位側端子が前記第2電気経路に接続された第2インバータ(30)と、
電機子巻線(14)を有し、前記第1上アームスイッチの低電位側端子及び前記第1下アームスイッチの高電位側端子に前記電機子巻線の第1端が接続され、前記第2上アームスイッチの低電位側端子及び前記第2下アームスイッチの高電位側端子に前記電機子巻線の第2端が接続された回転電機(10)と、
前記第1電気経路と前記第2電気経路との少なくとも一方において、前記第1インバータとの接続点と前記第2インバータとの接続点との間に設けられた開閉スイッチ(60)と、
前記開閉スイッチよりも前記第1インバータ側において、前記第1電気経路と前記第2電気経路との間を接続する第1コンデンサ(25)と、
前記開閉スイッチよりも前記第2インバータ側において、前記第1電気経路と前記第2電気経路との間を接続する第2コンデンサ(35)と、を備える回転電機システム。
The first electric path (CE) connected to the positive electrode side of the power storage device (40) and
A second electric circuit (CG) connected to the negative electrode side of the power storage device, and
A first upper arm switch (22) and a first lower arm switch (23) connected in series are provided for each phase, and the high potential side terminal of the first upper arm switch is connected to the first electric path. The first inverter (20) in which the low potential side terminal of the first lower arm switch is connected to the second electric path, and
A second upper arm switch (32) and a second lower arm switch (33) connected in series are provided for each phase, and the high potential side terminal of the second upper arm switch is connected to the first electric path. A second inverter (30) in which the low potential side terminal of the second lower arm switch is connected to the second electric path, and
The armature winding (14) is provided, and the first end of the armature winding is connected to the low potential side terminal of the first upper arm switch and the high potential side terminal of the first lower arm switch, and the first end is connected. 2 A rotary electric machine (10) in which the second end of the armature winding is connected to the low potential side terminal of the upper arm switch and the high potential side terminal of the second lower arm switch.
An open / close switch (60) provided between a connection point with the first inverter and a connection point with the second inverter in at least one of the first electric path and the second electric path.
A first capacitor (25) connecting between the first electric path and the second electric path on the first inverter side of the open / close switch.
A rotary electric system including a second capacitor (35) that connects the first electric path and the second electric path on the second inverter side of the open / close switch.
前記開閉スイッチは、第1開閉スイッチ(60)であり、
前記第2コンデンサに直列接続された第2開閉スイッチ(64)と、
前記第1開閉スイッチ及び前記第2開閉スイッチをオンオフする制御装置(50)と、を備え、
前記第2コンデンサ及び前記第2開閉スイッチの直列接続体が前記第1電気経路と前記第2電気経路との間に接続されており、
前記制御装置は、前記第1開閉スイッチのオン期間に前記第2開閉スイッチをオンし、前記第1開閉スイッチのオフ期間に前記第2開閉スイッチをオフする請求項1に記載の回転電機システム。
The open / close switch is the first open / close switch (60).
A second open / close switch (64) connected in series to the second capacitor,
A control device (50) for turning on / off the first open / close switch and the second open / close switch is provided.
The series connection body of the second capacitor and the second open / close switch is connected between the first electric path and the second electric path.
The rotary electric system according to claim 1, wherein the control device turns on the second open / close switch during the on period of the first open / close switch, and turns off the second open / close switch during the off period of the first open / close switch.
前記電機子巻線に流れる電流が閾値よりも大きいか否かを判定する電流判定部(50)を備え、
前記制御装置は、前記電流判定部により前記閾値よりも大きいと判定されたことを条件に、前記第2開閉スイッチをオンする請求項2に記載の回転電機システム。
A current determination unit (50) for determining whether or not the current flowing through the armature winding is larger than the threshold value is provided.
The rotary electric system according to claim 2, wherein the control device turns on the second open / close switch on condition that the current determination unit determines that the threshold value is larger than the threshold value.
前記制御装置は、前記回転電機が高回転駆動状態であるという第1条件と、前記回転電機が高トルク駆動状態であるという第2条件との少なくとも一方を満たす場合に、前記第1開閉スイッチをオンし、前記第1条件及び前記第2条件の両方を満たさない場合に、前記第1開閉スイッチをオフする請求項3に記載の回転電機システム。 The control device switches the first open / close switch when at least one of a first condition that the rotary electric machine is in a high rotation drive state and a second condition that the rotary electric machine is in a high torque drive state is satisfied. The rotary electric machine system according to claim 3, wherein the rotary electric machine system is turned on and the first open / close switch is turned off when both the first condition and the second condition are not satisfied. 前記第2インバータの耐圧値は、前記第1インバータの耐圧値以下である請求項1から4までのいずれか一項に記載の回転電機システム。 The rotary electric system according to any one of claims 1 to 4, wherein the withstand voltage value of the second inverter is equal to or less than the withstand voltage value of the first inverter. 前記第1上アームスイッチと前記第2上アームスイッチとは、同一仕様のスイッチング素子であり、前記第1下アームスイッチと前記第2下アームスイッチとは、同一仕様のスイッチング素子である請求項1から5までのいずれか一項に記載の回転電機システム。 The first upper arm switch and the second upper arm switch are switching elements having the same specifications, and the first lower arm switch and the second lower arm switch are switching elements having the same specifications. The rotary electric system according to any one of 1 to 5.
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