JP4397244B2 - インバータ装置 - Google Patents

Description

この発明は、直列または並列に接続される複数の多相インバータを備えるインバータ装置に関するものである。

特許文献１は、交流電力供給装置を開示する。この交流電力供給装置は、バッテリと、第１および第２のインバータと、開閉スイッチとを備える。バッテリは、直流電源正極と直流電源負極との間に直流電圧を供給する。

第１および第２のインバータは、直流電源正極と直流電源負極との間に直列に接続される。そして、開閉スイッチは、バッテリに対する第１および第２のインバータの接続を直列接続と並列接続との間で切換える。

このように、交流電力供給装置は、２つのインバータの接続を開閉スイッチによって直列接続または並列接続に切換えて交流電力を交流電動機に供給する。
特開平１０−２２５１８１号公報 特開２０００−２０９８７２号公報

しかし、従来の技術では、２つのインバータの接続を開閉スイッチ（リレー）によって切換えていたため、リレーのオン／オフに切換えのタイムラグが生じ、迅速な制御ができないという問題がある。

そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、リレーを用いずに複数の多相インバータの接続を直列接続または並列接続に切換え可能なインバータ装置を提供することである。

この発明によれば、インバータ装置は、正母線と負母線との間に直列または並列に接続される第１および第２の多相インバータを備えるインバータ装置であって、第１の上アーム群、第１の下アーム群、第２の上アーム群および第２の下アーム群と、第３の上アーム群と、第３の下アーム群と、電圧供給手段とを備える。第１の上アーム群、第１の下アーム群、第２の上アーム群および第２の下アーム群は、正母線側から負母線側へ順次配置され、正母線と負母線との間に直列に接続される。第３の下アーム群は、第１の上アーム群と第１の下アーム群との接続点である第１の中点と負母線との間に接続される。第３の上アーム群は、第２の上アーム群と第２の下アーム群との接続点である第２の中点と正母線との間に接続される。電圧供給手段は、正母線と負母線との間に電圧を供給する。そして、第１および第２の多相インバータの直列接続時、第１の上アーム群および第１の下アーム群は、スイッチング制御されて第１の多相インバータを構成し、第２の上アーム群および第２の下アーム群は、スイッチング制御されて第２の多相インバータを構成する。また、第１および第２の多相インバータの並列接続時、第１の上アーム群および第３の下アーム群は、スイッチング制御されて第１の多相インバータを構成し、第３の上アーム群および第２の下アーム群は、スイッチング制御されて第２の多相インバータを構成する。

好ましくは、インバータ装置は、制御手段をさらに備える。制御手段は、第１および第２の多相インバータの直列接続時、第１の上アーム群、第１の下アーム群、第２の上アーム群および第２の下アーム群をスイッチング制御し、かつ、第３の上アーム群および第３の下アーム群を停止制御し、第１および第２の多相インバータの並列接続時、第１の上アーム群、第２の下アーム群、第３の上アーム群および第３の下アーム群をスイッチング制御し、かつ、第１の下アーム群および第２の上アーム群を停止制御する。

好ましくは、第１の中点には、第１の多相インバータによって駆動される第１の多相モータが接続される。また、第２の中点には、第２の多相インバータによって駆動される第２の多相モータが接続される。

好ましくは、インバータ装置は、電流センサーをさらに備える。電流センサーは、第１の多相モータの各相電流と、第２の多相モータの各相電流とを検出する。

好ましくは、制御手段は、第１および第２の多相モータの回転数が所定値よりも低いとき、第１の上アーム群、第１の下アーム群、第２の上アーム群および第２の下アーム群をスイッチング制御し、かつ、第３の上アーム群および第３の下アーム群を停止制御する。また、制御手段は、第１および第２の多相モータの回転数が所定値以上であるとき、第１の上アーム群、第２の下アーム群、第３の上アーム群および第３の下アーム群をスイッチング制御し、かつ、第１の下アーム群および第２の上アーム群を停止制御する。

好ましくは、第１および第２の多相モータは、車両の駆動輪を駆動するモータである。

好ましくは、第１の上アーム群、第１の下アーム群、第２の上アーム群、第２の下アーム群、第３の上アーム群および第３の下アーム群の各々は、半導体スイッチング素子からなる。

この発明によるインバータ装置においては、第１の上アーム群、第１の下アーム群、第２の上アーム群および第２の下アーム群は、正母線側から負母線側へ順次配置され、正母線と負母線との間に直列に接続される。また、第３の下アーム群は、第１の上アーム群と第１の下アーム群との接続点である第１の中点と負母線との間に接続される。さらに、第３の上アーム群は、第２の上アーム群と第２の下アーム群との接続点である第２の中点と正母線との間に接続される。

そして、これらの第１の上アーム群、第１の下アーム群、第２の上アーム群、第２の下アーム群、第３の上アーム群および第３の下アーム群の相互の接続を保持したまま、第１から第３の上アーム群から選択された２つの上アーム群と、第１から第３の下アーム群から選択された２つの下アーム群とによって、正母線と負母線との間に直列接続された２つの多相インバータまたは並列接続された２つの多相インバータが構成される。

したがって、この発明によれば、リレーを用いずに複数の多相インバータの接続を直列接続または並列接続に切換えることができる。その結果、複数の多相インバータの接続を迅速に制御できる。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明を繰返さない。

図１は、この発明の実施の形態によるインバータ装置の回路ブロック図である。図１を参照して、この発明の実施の形態によるインバータ装置１００は、バッテリＢと、コンデンサ１０と、電圧センサー１１と、電流センサー１２，１３と、上アーム群２０，４０，７０と、下アーム群３０，５０，８０と、ダイオード６０と、制御装置９０とを備える。

バッテリＢは、正母線ＬＮ１と負母線ＬＮ２との間に接続される。コンデンサ１０は、正母線ＬＮ１と負母線ＬＮ２との間にバッテリＢに対して並列に接続される。

上アーム群２０，４０、下アーム群３０，５０、およびダイオード６０は、上アーム群２０、下アーム群３０、ダイオード６０、上アーム群４０および下アーム群５０の順で正母線ＬＮ１側から負母線ＬＮ２側へ配置され、正母線ＬＮ１と負母線ＬＮ２との間に直列に接続される。

上アーム群７０は、上アーム群４０と下アーム群５０との接続点である中点Ｍ２と、正母線ＬＮ１との間に接続される。また、下アーム群８０は、上アーム群２０と下アーム群３０との接続点である中点Ｍ１と、負母線ＬＮ２との間に接続される。

そして、上アーム群２０は、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５と、ダイオードＤ１，Ｄ３，Ｄ５とからなる。ＩＧＢＴＱ１，Ｑ３，Ｑ５は、正母線ＬＮ１と中点Ｍ１との間に並列に接続される。そして、ＩＧＢＴＱ１，Ｑ３，Ｑ５のエミッタ−コレクタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すようにそれぞれダイオードＤ１，Ｄ３，Ｄ５が接続されている。

下アーム群３０は、ＩＧＢＴＱ２，Ｑ４，Ｑ６と、ダイオードＤ２，Ｄ４，Ｄ６とからなる。ＩＧＢＴＱ２，Ｑ４，Ｑ６は、中点Ｍ１とノードＮ１との間に並列に接続される。そして、ＩＧＢＴＱ２，Ｑ４，Ｑ６のエミッタ−コレクタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すようにそれぞれダイオードＤ２，Ｄ４，Ｄ６が接続されている。

ダイオード６０は、下アーム群３０から上アーム群４０の方向へ電流を流すようにノードＮ１とノードＮ２との間に接続される。

上アーム群４０は、ＩＧＢＴＱ７，Ｑ９，Ｑ１１と、ダイオードＤ７，Ｄ９，Ｄ１１とからなる。ＩＧＢＴＱ７，Ｑ９，Ｑ１１は、ノードＮ２と中点Ｍ２との間に並列に接続される。そして、ＩＧＢＴＱ７，Ｑ９，Ｑ１１のエミッタ−コレクタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すようにそれぞれダイオードＤ７，Ｄ９，Ｄ１１が接続されている。

下アーム群５０は、ＩＧＢＴＱ８，Ｑ１０，Ｑ１２と、ダイオードＤ８，Ｄ１０，Ｄ１２とからなる。ＩＧＢＴＱ８，Ｑ１０，Ｑ１２は、中点Ｍ２と負母線ＬＮ２との間に並列に接続される。そして、ＩＧＢＴＱ８，Ｑ１０，Ｑ１２のエミッタ−コレクタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すようにそれぞれダイオードＤ８，Ｄ１０，Ｄ１２が接続されている。

上アーム群７０は、ＩＧＢＴＱ１３〜Ｑ１５と、ダイオードＤ１３〜Ｄ１５とからなる。ＩＧＢＴＱ１３〜Ｑ１５は、正母線ＬＮ１と中点Ｍ２との間に並列に接続される。そして、ＩＧＢＴＱ１３〜Ｑ１５のエミッタ−コレクタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すようにそれぞれダイオードＤ１３〜Ｄ１５が接続されている。

下アーム群８０は、ＩＧＢＴＱ１６〜Ｑ１８と、ダイオードＤ１６〜Ｄ１８とからなる。ＩＧＢＴＱ１６〜Ｑ１８は、中点Ｍ１と負母線ＬＮ２との間に並列に接続される。そして、ＩＧＢＴＱ１６〜Ｑ１８のエミッタ−コレクタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すようにそれぞれダイオードＤ１６〜Ｄ１８が接続されている。

ＩＧＢＴＱ１，Ｑ２は、正母線ＬＮ１とノードＮ１との間に直列に接続され、ＩＧＢＴＱ３，Ｑ４は、正母線ＬＮ１とノードＮ１との間に直列に接続され、ＩＧＢＴＱ５，Ｑ６は、正母線ＬＮ１とノードＮ１との間に直列に接続される。また、ＩＧＢＴＱ１，Ｑ１６は、正母線ＬＮ１と負母線ＬＮ２との間に直列に接続され、ＩＧＢＴＱ３，Ｑ１７は、正母線ＬＮ１と負母線ＬＮ２との間に直列に接続され、ＩＧＢＴＱ５，Ｑ１８は、正母線ＬＮ１と負母線ＬＮ２との間に直列に接続される。

ＩＧＢＴＱ７，Ｑ８は、ノードＮ２と負母線ＬＮ２との間に直列に接続され、ＩＧＢＴＱ９，Ｑ１０は、ノードＮ２と負母線ＬＮ２との間に直列に接続され、ＩＧＢＴＱ１１，Ｑ１２は、ノードＮ２と負母線ＬＮ２との間に直列に接続される。また、ＩＧＢＴＱ１３，Ｑ８は、正母線ＬＮ１と負母線ＬＮ２との間に直列に接続され、ＩＧＢＴＱ１４，Ｑ１０は、正母線ＬＮ１と負母線ＬＮ２との間に直列に接続され、ＩＧＢＴＱ１５，Ｑ１２は、正母線ＬＮ１と負母線ＬＮ２との間に直列に接続される。

中点Ｍ１は、中点ＭＵ１，ＭＶ１，ＭＷ１からなる。そして、中点ＭＵ１，ＭＶ１，ＭＷ１は、モータジェネレータＭＧ１の各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、モータジェネレータＭＧ１は、三相の交流モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルの一端が中点に共通接続されて構成され、Ｕ相コイルの他端が中点ＭＵ１に、Ｖ相コイルの他端が中点ＭＶ１に、Ｗ相コイルの他端が中点ＭＷ１にそれぞれ接続されている。

また、中点Ｍ２は、中点ＭＵ２，ＭＶ２，ＭＷ２からなる。そして、中点ＭＵ２，ＭＶ２，ＭＷ２は、モータジェネレータＭＧ２の各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、モータジェネレータＭＧ２も、三相の交流モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルの一端が中点に共通接続されて構成され、Ｕ相コイルの他端が中点ＭＵ２に、Ｖ相コイルの他端が中点ＭＶ２に、Ｗ相コイルの他端が中点ＭＷ２にそれぞれ接続されている。

バッテリＢは、ニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池から成る。コンデンサ１０は、バッテリＢからの直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧を正母線ＬＮ１と負母線ＬＮ２との間に供給する。電圧センサー１１は、コンデンサ１０の両端の電圧Ｖｃを検出し、その検出した電圧Ｖｃを制御装置９０へ出力する。

電流センサー１２は、モータジェネレータＭＧ１のＵ相コイルに流れる電流と、モータジェネレータＭＧ２のＵ相コイルに流れる電流とを電流Ｉｕとして検出し、その検出した電流Ｉｕを制御装置９０へ出力する。また、電流センサー１３は、モータジェネレータＭＧ１のＷ相コイルに流れる電流と、モータジェネレータＭＧ２のＷ相コイルに流れる電流とを電流Ｉｗとして検出し、その検出した電流Ｉｗを制御装置９０へ出力する。すなわち、電流センサー１２は、２つのモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のＵ相コイルに流れる電流を検出するために共用され、電流センサー１３は、２つのモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のＷ相コイルに流れる電流を検出するために共用される。

ダイオード６０は、ノードＮ１からノードＮ２へ電流を流す。

制御装置９０は、電流センサー１２，１３からそれぞれ電流Ｉｕ，Ｉｗを受け、電圧センサー１１から電圧Ｖｃを受ける。また、制御装置９０は、インバータ装置１００の外部に設けられたＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）からトルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮを受ける。この場合、トルク指令値ＴＲは、２つのモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各々が出力すべきトルクを示し、モータ回転数ＭＲＮは、２つのモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各々の回転数を示す。

そして、制御装置９０は、電流Ｉｕ，Ｉｗに基づいて、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のＶ相コイルに流れる電流ＩｖをＩｖ＝−Ｉｕ−Ｉｗにより演算し、電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗからなるモータ電流ＭＣＲＴを求める。

また、制御装置９０は、モータ回転数ＭＲＮが切換回転数ＥＸＭＲＮよりも低いか否かを判定し、モータ回転数ＭＲＮが切換回転数ＥＸＭＲＮよりも低いとき、正母線ＬＮ１と負母線ＬＮ２との間に直列に接続された２つの多相インバータＩＶ１，ＩＶ２を構成し、その構成した多相インバータＩＶ１，ＩＶ２によってそれぞれモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するように多相インバータＩＶ１，ＩＶ２を制御する。より具体的には、制御装置９０は、モータ回転数ＭＲＮが切換回転数ＥＸＭＲＮよりも低いとき、上アーム群２０および下アーム群３０により多相インバータＩＶ１を構成し、上アーム群４０および下アーム群５０により多相インバータＩＶ２を構成する。

一方、制御装置９０は、モータ回転数ＭＲＮが切換回転数ＥＸＭＲＮ以上であるとき、正母線ＬＮ１と負母線ＬＮ２との間に並列に接続された２つの多相インバータＩＶ３，ＩＶ４を構成し、その構成した多相インバータＩＶ３，ＩＶ４によってそれぞれモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するように多相インバータＩＶ３，ＩＶ４を制御する。より具体的には、制御装置９０は、モータ回転数ＭＲＮが切換回転数ＥＸＭＲＮ以上であるとき、上アーム群２０および下アーム群８０により多相インバータＩＶ３を構成し、上アーム群７０および下アーム群５０により多相インバータＩＶ４を構成する。

すなわち、制御装置９０は、モータ回転数ＭＲＮが低いとき、正母線ＬＮ１と負母線ＬＮ２との間に直列接続された多相インバータＩＶ１，ＩＶ２によってモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動し、モータ回転数ＭＲＮが高くなると、正母線ＬＮ１と負母線ＬＮ２との間に並列接続された多相インバータＩＶ３，ＩＶ４によってモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動する。

そして、制御装置９０は、信号ＰＷＭ１〜ＰＷＭ６をそれぞれ上アーム群２０、下アーム群３０、上アーム群４０、下アーム群５０、上アーム群７０および下アーム群８０へ出力して、直列接続された多相インバータＩＶ１，ＩＶ２または並列接続された多相インバータＩＶ３，ＩＶ４を構成する。

直列接続された多相インバータＩＶ１，ＩＶ２または並列接続された多相インバータＩＶ３，ＩＶ４を構成する具体的な方法について説明する。直列接続された多相インバータＩＶ１，ＩＶ２を構成する場合、制御装置９０は、上アーム群２０，４０および下アーム群３０，５０をスイッチング制御し、上アーム群７０および下アーム群８０を停止制御する。

図２は、直列接続された２つの多相インバータＩＶ１，ＩＶ２を構成する場合の信号のタイミングチャートである。図２を参照して、制御装置９０は、直列接続された多相インバータＩＶ１，ＩＶ２を構成する場合、上アーム群２０をスイッチング制御するための信号ＰＷＭ１と、下アーム群３０をスイッチング制御するための信号ＰＷＭ２１と、上アーム群４０をスイッチング制御するための信号ＰＷＭ３１と、下アーム群５０をスイッチング制御するための信号ＰＷＭ４と、上アーム群７０を停止制御するための信号ＰＷＭ５１と、下アーム群８０を停止制御するための信号ＰＷＭ６１とを生成し、その生成した信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２１，ＰＷＭ３１，ＰＷＭ４，ＰＷＭ５１，ＰＷＭ６１をそれぞれ上アーム群２０、下アーム群３０、上アーム群４０、下アーム群５０、上アーム群７０および下アーム群８０へ出力する。

この場合、信号ＰＷＭ２１は、信号ＰＷＭ１を反転した信号であり、信号ＰＷＭ４は、信号ＰＷＭ３１を反転した信号である。

図３は、正母線ＬＮ１と負母線ＬＮ２との間に直列に接続された２つの多相インバータＩＶ１，ＩＶ２を構成した場合の回路ブロック図である。図３を参照して、上アーム群２０、下アーム群３０、上アーム群４０および下アーム群５０は、それぞれ、信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２１，ＰＷＭ３１，ＰＷＭ４によってスイッチング制御され、上アーム群７０および下アーム群８０は、それぞれ、信号ＰＷＭ５１，ＰＷＭ６１によって停止される。そして、信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２１は、相互に反転関係にあり、信号ＰＷＭ３１，ＰＷＭ４は、相互に反転関係にある。したがって、上アーム群２０および下アーム群３０は、多相インバータＩＶ１を構成し、上アーム群４０および下アーム群５０は、多相インバータＩＶ２を構成する。なお、図３においては、上アーム群７０および下アーム群８０は、停止されるので図示省略されている。

このように、制御装置９０が信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２１，ＰＷＭ３１，ＰＭＷ４，ＰＷＭ５１，ＰＷＭ６１をそれぞれ上アーム群２０、下アーム群３０、上アーム群４０、下アーム群５０、上アーム群７０および下アーム群８０へ出力することによって、多相インバータＩＶ１およびＩＶ２が構成される。

多相インバータＩＶ１において、ＩＧＢＴＱ１，Ｑ２は、Ｕ相アームＵＳ１を構成し、ＩＧＢＴＱ３，Ｑ４は、Ｖ相アームＶＳ１を構成し、ＩＧＢＴＱ５，Ｑ６は、Ｗ相アームＷＳ１を構成する。また、多相インバータＩＶ２において、ＩＧＢＴＱ７，Ｑ８は、Ｕ相アームＵＳ２を構成し、ＩＧＢＴＱ９，Ｑ１０は、Ｖ相アームＶＳ２を構成し、ＩＧＢＴＱ１１，Ｑ１２は、Ｗ相アームＷＳ２を構成する。

多相インバータＩＶ１は、信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２１によってそれぞれ上アーム群２０および下アーム群３０がスイッチング制御され、正母線ＬＮ１から供給された直流電流を三相交流電流に変換してモータジェネレータＭＧ１へ供給する。そして、多相インバータＩＶ１は、モータジェネレータＭＧ１を流れた電流をノードＮ１からダイオード６０を介して多相インバータＩＶ２へ供給する。

より具体的には、多相インバータＩＶ１は、交流電流をＵ相アームＵＳ１からモータジェネレータＭＧ１のＵ相コイルへ供給し、Ｕ相コイル→中性点ＮＰ１→Ｖ相コイルおよびＷ相コイルを介してＶ相アームＶＳ１およびＷ相アームＷＳ１へ流れる交流電流をＩＧＢＴＱ４，Ｑ６をオンしてノードＮ１からダイオード６０を介して多相インバータＩＶ２へ供給する。また、多相インバータＩＶ１は、交流電流をＶ相アームＶＳ１からモータジェネレータＭＧ１のＶ相コイルへ供給し、Ｖ相コイル→中性点ＮＰ１→Ｗ相コイルおよびＵ相コイルを介してＷ相アームＷＳ１およびＵ相アームＵＳ１へ流れる交流電流をＩＧＢＴＱ６，Ｑ２をオンしてノードＮ１からダイオード６０を介して多相インバータＩＶ２へ供給する。さらに、多相インバータＩＶ１は、交流電流をＷ相アームＷＳ１からモータジェネレータＭＧ１のＷ相コイルへ供給し、Ｗ相コイル→中性点ＮＰ１→Ｕ相コイルおよびＶ相コイルを介してＵ相アームＵＳ１およびＶ相アームＶＳ１へ流れる交流電流をＩＧＢＴＱ２，Ｑ４をオンしてノードＮ１からダイオード６０を介して多相インバータＩＶ２へ供給する。

多相インバータＩＶ２は、ダイオード６０を介してノードＮ２に供給された三相交流電流を信号ＰＷＭ３１，ＰＷＭ４によってそれぞれ上アーム群４０および下アーム群５０をスイッチング制御してモータジェネレータＭＧ２へ供給する。

より具体的には、多相インバータＩＶ１のＵ相アームＵＳ１が交流電流をモータジェネレータＭＧ１に供給しているとき、多相インバータＩＶ２は、ノードＮ２に供給された交流電流をＩＧＢＴＱ７をオンしてＵ相アームＵＳ２からモータジェネレータＭＧ２のＵ相コイルへ供給し、Ｕ相コイル→中性点ＮＰ２→Ｖ相コイルおよびＷ相コイルを介してＶ相アームＶＳ２およびＷ相アームＷＳ２へ流れる交流電流をＩＧＢＴＱ１０，Ｑ１２をオンして負母線ＬＮ２へ供給する。また、多相インバータＩＶ１のＶ相アームＶＳ１が交流電流をモータジェネレータＭＧ１に供給しているとき、多相インバータＩＶ２は、ノードＮ２に供給された交流電流をＩＧＢＴＱ９をオンしてＶ相アームＶＳ２からモータジェネレータＭＧ２のＶ相コイルへ供給し、Ｖ相コイル→中性点ＮＰ２→Ｗ相コイルおよびＵ相コイルを介してＷ相アームＷＳ２およびＵ相アームＵＳ２へ流れる交流電流をＩＧＢＴＱ１２，Ｑ８をオンして負母線ＬＮ２へ供給する。さらに、多相インバータＩＶ１のＷ相アームＷＳ１が交流電流をモータジェネレータＭＧ１に供給しているとき、多相インバータＩＶ２は、ノードＮ２に供給された交流電流をＩＧＢＴＱ１１をオンしてＷ相アームＷＳ２からモータジェネレータＭＧ２のＷ相コイルへ供給し、Ｗ相コイル→中性点ＮＰ２→Ｕ相コイルおよびＶ相コイルを介してＵ相アームＵＳ２およびＶ相アームＶＳ２へ流れる交流電流をＩＧＢＴＱ８，Ｑ１０をオンして負母線ＬＮ２へ供給する。

このようにして、多相インバータＩＶ１は、信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２１によってモータジェネレータＭＧ１を駆動し、多相インバータＩＶ２は、信号ＰＷＭ３１，ＰＷＭ４によってモータジェネレータＭＧ２を駆動する。

そして、多相インバータＩＶ１によって生成された三相交流電流は、モータジェネレータＭＧ１を流れた後、多相インバータＩＶ２へ供給され、多相インバータＩＶ２を介してモータジェネレータＭＧ２へ供給される。したがって、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、多相インバータＩＶ１，ＩＶ２によって駆動される場合、直列に接続される。

上述したように、制御装置９０が信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２１，ＰＷＭ３１，ＰＷＭ４，ＰＷＭ５１，ＰＷＭ６１をそれぞれ上アーム群２０、下アーム群３０、上アーム群４０、下アーム群５０、上アーム群７０および下アーム群８０へ出力することによって、直列接続された多相インバータＩＶ１，ＩＶ２が構成され、その構成された多相インバータＩＶ１は、信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２１によってモータジェネレータＭＧ１を駆動し、多相インバータＩＶ２は、信号ＰＷＭ３１，ＰＷＭ４によってモータジェネレータＭＧ２を駆動する。

したがって、信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２１，ＰＷＭ３１，ＰＷＭ４，ＰＷＭ５１，ＰＷＭ６１は、直列接続された多相インバータＩＶ１，ＩＶ２を構成するとともに、その構成された多相インバータＩＶ１，ＩＶ２を駆動する信号である。

次に、並列接続された多相インバータＩＶ３，ＩＶ４を構成する場合について説明する。並列接続された多相インバータＩＶ３，ＩＶ４を構成する場合、制御装置９０は、上アーム群２０，７０および下アーム群５０，８０をスイッチング制御し、上アーム群３０および下アーム群４０を停止する。

図４は、並列接続された２つの多相インバータＩＶ３，ＩＶ４を構成する場合の信号のタイミングチャートである。図４を参照して、制御装置９０は、並列接続された多相インバータＩＶ３，ＩＶ４を構成する場合、上アーム群２０をスイッチング制御するための信号ＰＷＭ１と、下アーム群３０を停止制御するための信号ＰＷＭ２２と、上アーム群４０を停止制御するための信号ＰＷＭ３２と、下アーム群５０をスイッチング制御するための信号ＰＷＭ４と、上アーム群７０をスイッチング制御するための信号ＰＷＭ５２と、下アーム群８０をスイッチング制御するための信号ＰＷＭ６２とを生成し、その生成した信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２２，ＰＷＭ３２，ＰＷＭ４，ＰＷＭ５２，ＰＷＭ６２をそれぞれ上アーム群２０、下アーム群３０、上アーム群４０、下アーム群５０、上アーム群７０および下アーム群８０へ出力する。

この場合、信号ＰＷＭ６２は、信号ＰＷＭ１を反転した信号であり、信号ＰＷＭ４は、信号ＰＷＭ５２を反転した信号である。

図５は、正母線ＬＮ１と負母線ＬＮ２との間に並列に接続された２つの多相インバータＩＶ３，ＩＶ４を構成した場合の回路ブロック図である。図５を参照して、上アーム群２０、下アーム群５０、上アーム群７０および下アーム群８０は、それぞれ、信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ４，ＰＷＭ５２，ＰＷＭ６２によってスイッチング制御され、下アーム群３０および上アーム群４０は、それぞれ、信号ＰＷＭ２２，ＰＷＭ３２によって停止される。そして、信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ６２は、相互に反転関係にあり、信号ＰＷＭ４，ＰＷＭ５２は、相互に反転関係にある。したがって、上アーム群２０および下アーム群８０は、多相インバータＩＶ３を構成し、上アーム群７０および下アーム群５０は、多相インバータＩＶ４を構成する。なお、図５においては、下アーム群３０および上アーム群４０は、停止されるので図示省略されている。

このように、制御装置９０が信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２２，ＰＷＭ３２，ＰＭＷ４，ＰＷＭ５２，ＰＷＭ６２をそれぞれ上アーム群２０、下アーム群３０、上アーム群４０、下アーム群５０、上アーム群７０および下アーム群８０へ出力することによって、多相インバータＩＶ３およびＩＶ４が構成される。

多相インバータＩＶ３において、ＩＧＢＴＱ１，Ｑ１６は、Ｕ相アームＵＰ１を構成し、ＩＧＢＴＱ３，Ｑ１７は、Ｖ相アームＶＰ１を構成し、ＩＧＢＴＱ５，Ｑ１８は、Ｗ相アームＷＰ１を構成する。また、多相インバータＩＶ４において、ＩＧＢＴＱ１３，Ｑ８は、Ｕ相アームＵＰ２を構成し、ＩＧＢＴＱ１４，Ｑ１０は、Ｖ相アームＶＰ２を構成し、ＩＧＢＴＱ１５，Ｑ１２は、Ｗ相アームＷＰ２を構成する。

多相インバータＩＶ３は、信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ６２によってそれぞれ上アーム群２０および下アーム群８０がスイッチング制御され、正母線ＬＮ１から供給された直流電流を三相交流電流に変換してモータジェネレータＭＧ１へ供給し、モータジェネレータＭＧ１を駆動する。

より具体的には、多相インバータＩＶ１は、交流電流をＵ相アームＵＰ１からモータジェネレータＭＧ１のＵ相コイルへ供給し、Ｕ相コイル→中性点ＮＰ１→Ｖ相コイルおよびＷ相コイルを介してＶ相アームＶＰ１およびＷ相アームＷＰ１へ流れる交流電流をＩＧＢＴＱ１７，Ｑ１８をオンして負母線ＬＮ２へ供給する。また、多相インバータＩＶ３は、交流電流をＶ相アームＶＰ１からモータジェネレータＭＧ１のＶ相コイルへ供給し、Ｖ相コイル→中性点ＮＰ１→Ｗ相コイルおよびＵ相コイルを介してＷ相アームＷＰ１およびＵ相アームＵＰ１へ流れる交流電流をＩＧＢＴＱ１８，Ｑ１６をオンして負母線ＬＮ２へ供給する。さらに、多相インバータＩＶ３は、交流電流をＷ相アームＷＰ１からモータジェネレータＭＧ１のＷ相コイルへ供給し、Ｗ相コイル→中性点ＮＰ１→Ｕ相コイルおよびＶ相コイルを介してＵ相アームＵＰ１およびＶ相アームＶＰ１へ流れる交流電流をＩＧＢＴＱ１６，Ｑ１７をオンして負母線ＬＮ２へ供給する。

また、多相インバータＩＶ４は、信号ＰＷＭ５２，ＰＷＭ４によってそれぞれ上アーム群７０および下アーム群５０がスイッチング制御され、正母線ＬＮ１から供給された直流電流を三相交流電流に変換してモータジェネレータＭＧ２へ供給し、モータジェネレータＭＧ２を駆動する。

より具体的には、多相インバータＩＶ４は、交流電流をＵ相アームＵＰ２からモータジェネレータＭＧ２のＵ相コイルへ供給し、Ｕ相コイル→中性点ＮＰ２→Ｖ相コイルおよびＷ相コイルを介してＶ相アームＶＰ２およびＷ相アームＷＰ２へ流れる交流電流をＩＧＢＴＱ１０，Ｑ１２をオンして負母線ＬＮ２へ供給する。また、多相インバータＩＶ４は、交流電流をＶ相アームＶＰ２からモータジェネレータＭＧ２のＶ相コイルへ供給し、Ｖ相コイル→中性点ＮＰ２→Ｗ相コイルおよびＵ相コイルを介してＷ相アームＷＰ２およびＵ相アームＵＰ２へ流れる交流電流をＩＧＢＴＱ１２，Ｑ８をオンして負母線ＬＮ２へ供給する。さらに、多相インバータＩＶ４は、交流電流をＷ相アームＷＰ２からモータジェネレータＭＧ２のＷ相コイルへ供給し、Ｗ相コイル→中性点ＮＰ２→Ｕ相コイルおよびＶ相コイルを介してＵ相アームＵＰ２およびＶ相アームＶＰ２へ流れる交流電流をＩＧＢＴＱ８，Ｑ１０をオンして負母線ＬＮ２へ供給する。

このようにして、多相インバータＩＶ３は、信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ６２によってモータジェネレータＭＧ１を駆動し、多相インバータＩＶ４は、信号ＰＷＭ５２，ＰＷＭ４によってモータジェネレータＭＧ２を駆動する。

そして、多相インバータＩＶ３によって生成された三相交流電流は、モータジェネレータＭＧ１を流れた後、負母線ＬＮ２へ供給され、多相インバータＩＶ４によって生成された三相交流電流は、モータジェネレータＭＧ２を流れた後、負母線ＬＮ２へ供給される。したがって、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、多相インバータＩＶ３，ＩＶ４によって駆動される場合、並列に接続される。

上述したように、制御装置９０が信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２２，ＰＷＭ３２，ＰＷＭ４，ＰＷＭ５２，ＰＷＭ６２をそれぞれ上アーム群２０、下アーム群３０、上アーム群４０、下アーム群５０、上アーム群７０および下アーム群８０へ出力することによって、並列接続された多相インバータＩＶ３，ＩＶ４が構成され、その構成された多相インバータＩＶ３は、信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ６２によってモータジェネレータＭＧ１を駆動し、多相インバータＩＶ４は、信号ＰＷＭ５２，ＰＷＭ４によってモータジェネレータＭＧ２を駆動する。

したがって、信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２２，ＰＷＭ３２，ＰＷＭ４，ＰＷＭ５２，ＰＷＭ６２は、並列接続された多相インバータＩＶ３，ＩＶ４を構成するとともに、その構成された多相インバータＩＶ３，ＩＶ４を駆動する信号である。

上述したように、信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２１は、多相インバータＩＶ１を駆動し、信号ＰＷＭ３１，ＰＷＭ４は、多相インバータＩＶ２を駆動する。また、信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ６２は、多相インバータＩＶ３を駆動し、信号ＰＷＭ４，ＰＷＭ５２は、多相インバータＩＶ４を駆動する。そこで、多相インバータＩＶ１〜ＩＶ４を構成するとともに、その構成した多相インバータＩＶ１〜ＩＶ４を駆動する信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２１，ＰＷＭ３１，ＰＷＭ４，ＰＷＭ５１，ＰＷＭ６１；ＰＷＭ１，ＰＷＭ２２，ＰＷＭ３２，ＰＷＭ４，ＰＷＭ５２，ＰＷＭ６２の生成方法について説明する。

図６は、図１に示す制御装置９０の機能ブロック図である。図６を参照して、制御装置９０は、演算部９１と、判定部９２と、モータ制御用相電圧演算部９３と、インバータ用ＰＷＭ信号変換部９４とを含む。

演算部９１は、電流センサー１２，１３からそれぞれ受けた電流Ｉｕ，Ｉｗに基づいて電流Ｉｖ＝−Ｉｕ−Ｉｗを演算し、電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗからなるモータ電流ＭＣＲＴをモータ制御用相電圧演算部９３へ出力する。

判定部９２は、外部ＥＣＵから受けたモータ回転数ＭＲＮを切換回転数ＥＸＭＲＮと比較する。そして、判定部９２は、モータ回転数ＭＲＮが切換回転数ＥＸＭＲＮよりも低いとき、正母線ＬＮ１と負母線ＬＮ２との間に直列に接続された多相インバータＩＶ１，ＩＶ２を構成するための信号ＳＲＳを生成してインバータ用ＰＷＭ信号変換部９４へ出力する。また、判定部９２は、モータ回転数ＭＲＮが切換回転数ＥＸＭＲＮ以上であるとき、正母線ＬＮ１と負母線ＬＮ２との間に並列に接続された多相インバータＩＶ３，ＩＶ４を構成するための信号ＰＲＬを生成してインバータ用ＰＷＭ信号変換部９４へ出力する。

モータ制御用相電圧演算部９３は、外部ＥＣＵからトルク指令値ＴＲを受け、電圧センサー１１から電圧Ｖｃを受け、演算部９１からモータ電流ＭＣＲＴを受ける。そして、モータ制御用相電圧演算部９３は、これらの入力される信号に基づいて、モータジェネレータＭＧ１（またはＭＧ２）の各相のコイルに印加する電圧を計算し、その計算した結果をインバータ用ＰＷＭ信号変換部９４へ出力する。

インバータ用ＰＷＭ信号変換部９４は、判定部９２から信号ＳＲＳを受けると、モータ制御用相電圧演算部９３から受けた計算結果に基づいて、実際に多相インバータＩＶ１の各ＩＧＢＴＱ１〜Ｑ６をオン／オフする信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２１と、実際に多相インバータＩＶ２の各ＩＧＢＴＱ７〜Ｑ１２をオン／オフする信号ＰＷＭ３１，ＰＷＭ４と、上アーム群７０を停止する信号ＰＷＭ５１と、下アーム群８０を停止する信号ＰＷＭ６１とを生成し、その生成した信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２１，ＰＷＭ３１，ＰＷＭ４，ＰＷＭ５１，ＰＷＭ６１をそれぞれ上アーム群２０、下アーム群３０、上アーム群４０、下アーム群５０、上アーム群７０および下アーム群８０へ出力する。

これにより、各ＩＧＢＴＱ１〜Ｑ６は、スイッチング制御され、モータジェネレータＭＧ１が指令されたトルクを出すようにモータジェネレータＭＧ１の各相に流す電流を制御し、各ＩＧＢＴＱ７〜Ｑ１２は、スイッチング制御され、モータジェネレータＭＧ２が指令されたトルクを出すようにモータジェネレータＭＧ２の各相に流す電流を制御する。このようにして、モータ駆動電流が制御され、トルク指令値ＴＲに応じたモータトルクが出力される。

また、インバータ用ＰＷＭ信号変換部９４は、判定部９２から信号ＰＲＬを受けると、モータ制御用相電圧演算部９３から受けた計算結果に基づいて、実際に多相インバータＩＶ３の各ＩＧＢＴＱ１，Ｑ３，Ｑ５，Ｑ１６〜Ｑ１８をオン／オフする信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ６２と、実際に多相インバータＩＶ４の各ＩＧＢＴＱ８，Ｑ１０，Ｑ１２，Ｑ１３〜Ｑ１５をオン／オフする信号ＰＷＭ５２，ＰＷＭ４と、下アーム群３０を停止する信号ＰＷＭ２２と、上アーム群４０を停止する信号ＰＷＭ３２とを生成し、その生成した信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２２，ＰＷＭ３２，ＰＷＭ４，ＰＷＭ５２，ＰＷＭ６２をそれぞれ上アーム群２０、下アーム群３０、上アーム群４０、下アーム群５０、上アーム群７０および下アーム群８０へ出力する。

これにより、各ＩＧＢＴＱ１，Ｑ３，Ｑ５，Ｑ１６〜Ｑ１８は、スイッチング制御され、モータジェネレータＭＧ１が指令されたトルクを出すようにモータジェネレータＭＧ１の各相に流す電流を制御し、各ＩＧＢＴＱ８，Ｑ１０，Ｑ１２，Ｑ１３〜Ｑ１５は、スイッチング制御され、モータジェネレータＭＧ２が指令されたトルクを出すようにモータジェネレータＭＧ２の各相に流す電流を制御する。このようにして、モータ駆動電流が制御され、トルク指令値ＴＲに応じたモータトルクが出力される。

図７は、トルクとモータ回転数との関係図である。図７を参照して、正母線ＬＮ１と負母線ＬＮ２との間に直列に接続された多相インバータＩＶ１，ＩＶ２が構成されるとき、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２には同じ電流が流れるので、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２におけるトルクとモータ回転数との関係は、点Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄの経路で示される曲線ｋ１に従って変化する。すなわち、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、単体の多相インバータによって駆動される場合の２倍のトルクを出力可能であり、単体の多相インバータによって駆動される場合のモータ回転数と同じモータ回転数まで回転可能である。

一方、正母線ＬＮ１と負母線ＬＮ２との間に並列に接続された多相インバータＩＶ３，ＩＶ４が構成されるとき、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２におけるトルクとモータ回転数との関係は、点Ｅ−Ｆ−Ｇ−Ｈの経路で示される曲線２に従って変化する。すなわち、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、単体の多相インバータによって駆動される場合のトルクと同じトルクを出力可能であり、単体の多相インバータによって駆動される場合のモータ回転数の２倍のモータ回転数まで回転可能である。

モータの低速時は、低回転数、かつ、大トルクの特性が要求されるので、この発明においては、曲線ｋ１と曲線ｋ２との交点Ｉにおけるモータ回転数を切換回転数ＥＸＭＲＮとした場合、モータ回転数ＭＲＮが切換回転数ＥＸＭＲＮよりも低いとき、直列接続された多相インバータＩＶ１，ＩＶ２によってモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動し、モータ回転数が切換回転数ＥＸＭＲＮ以上であるとき、並列接続された多相インバータＩＶ３，ＩＶ４によってモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動する。すなわち、この発明においては、トルクとモータ回転数との関係が点Ａ−Ｂ−Ｉ−Ｆ−Ｇ−Ｈの経路で示す曲線ｋ３になるようにモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動する。

再び、図１を参照して、インバータ装置１００の全体動作について説明する。なお、図１においては、信号ＰＷＭ２は、上述した信号ＰＷＭ２１またはＰＷＭ２２からなり、信号ＰＷＭ３は、上述した信号ＰＷＭ３１または信号ＰＷＭ３２からなり、信号ＰＷＭ５は、上述した信号ＰＷＭ５１または信号ＰＷＭ５２からなり、信号ＰＷＭ６は、上述した信号ＰＷＭ６１または信号ＰＷＭ６２からなる。

インバータ装置１００における動作が開始すると、制御装置９０は、電圧センサー１１から電圧Ｖｃを受け、電流センサー１２，１３からそれぞれ電流Ｉｕ，Ｉｗを受け、外部ＥＣＵからモータ回転数ＭＲＮおよびトルク指令値ＴＲを受ける。

そして、制御装置９０は、電流Ｉｕ，Ｉｗに基づいて電流Ｉｖ＝−Ｉｕ−Ｉｗを演算し、電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗからなるモータ電流ＭＣＲＴを求める。その後、制御装置９０は、モータ回転数ＭＲＮが切換回転数ＥＸＭＲＮよりも低いか否かを判定し、モータ回転数ＭＲＮが切換回転数ＥＸＭＲＮよりも低いと判定すると、トルク指令値ＴＲ、電圧Ｖｃおよびモータ電流ＭＣＲＴに基づいて、上述した方法によって、信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２１，ＰＷＭ３１，ＰＷＭ４，ＰＷＭ５１，ＰＷＭ６１を生成してそれぞれ上アーム群２０、下アーム群３０、上アーム群４０、下アーム群５０、上アーム群７０および下アーム群８０へ出力する。

そうすると、正母線ＬＮ１と負母線ＬＮ２との間に直列に接続された多相インバータＩＶ１，ＩＶ２が構成される。そして、多相インバータＩＶ１は、上アーム群２０および下アーム群３０がそれぞれ信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２１によってスイッチング制御され、モータジェネレータＭＧ１のＵ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルに三相交流電流を供給してモータジェネレータＭＧ１を駆動する。また、多相インバータＩＶ２は、上アーム群４０および下アーム群５０がそれぞれ信号ＰＷＭ３１，ＰＷＭ４によってスイッチング制御され、モータジェネレータＭＧ１に流れる三相交流電流と同じ三相交流電流をモータジェネレータＭＧ２のＵ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルに供給してモータジェネレータＭＧ２を駆動する。

これによって、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、図７に示す曲線ｋ３の点Ａ−Ｂ−Ｉの経路に沿ってトルクとモータ回転数との関係が変化するように駆動される。そして、モータ回転数が高速になると、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２における逆起電圧も増大し、バッテリＢの電源電圧値に近づいて十分なモータ電流をモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に流せなくなる。この状態で、正母線ＬＮ１と負母線ＬＮ２との間に並列接続された多相インバータＩＶ３，ＩＶ４を構成すると、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２における各モータ巻線の逆起電圧は、バッテリＢの電源電圧に対して十分に小さくなり、高速までモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動できるようになる。

そこで、モータ回転数が高速になり、モータ回転数ＭＲＮが切換回転数ＥＸＭＲＮに到達すると、制御装置９０は、トルク指令値ＴＲ、電圧Ｖｃおよびモータ電流ＭＣＲＴに基づいて、上述した方法によって信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２２，ＰＷＭ３２，ＰＷＭ４，ＰＷＭ５２，ＰＷＭ６２を生成してそれぞれ上アーム群２０、下アーム群３０、上アーム群４０、下アーム群５０、上アーム群７０および下アーム群８０へ出力する。

そうすると、正母線ＬＮ１と負母線ＬＮ２との間に並列に接続された多相インバータＩＶ３，ＩＶ４が構成される。そして、多相インバータＩＶ３は、信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ６２によってバッテリＢから供給された直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧ１を駆動し、多相インバータＩＶ４は、信号ＰＷＭ３２，ＰＷＭ４によってバッテリＢから供給された直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧ２を駆動する。

これによって、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、図７に示す曲線ｋ３の点Ｉ−Ｆ−Ｇ−Ｈの経路に沿ってトルクとモータ回転数との関係が変化するように駆動される。そして、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転数は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２が単体で駆動される場合のモータ回転数の２倍のモータ回転数まで到達する。

その後、モータ回転数ＭＲＮが切換回転数ＭＲＮまで低下すると、上述した方法によって、多相インバータＩＶ１，ＩＶ２が再び構成され、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、直列接続された多相インバータＩＶ１，ＩＶ２によって駆動される。

そして、インバータ装置１００は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を回生モードで駆動する場合にも、モータ回転数ＭＲＮが切換回転数ＥＸＭＲＮよりも低い領域においては、多相インバータＩＶ１，ＩＶ２によってモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動し、モータ回転数が切換回転数ＥＸＭＲＮ以上の領域においては、多相インバータＩＶ３，ＩＶ４によってモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動する。

この場合、モータ回転数ＭＲＮが切換回転数ＥＸＭＲＮ以上の領域から切換回転数ＥＸＭＲＮよりも低い領域へ低下すると、多相インバータＩＶ１，ＩＶ２は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２によって発電され、かつ、多相インバータＩＶ３，ＩＶ４によって変換された直流電圧の２倍の直流電圧を生成してバッテリＢを充電する。その結果、正母線ＬＮ１と負母線ＬＮ２との間に構成される２つの多相インバータを並列接続から直列接続に切換える時、バッテリＢの電源電圧以上の直流電圧を発電でき、その発電した直流電圧によってバッテリＢを充電できる。

上述したように、インバータ装置１００は、モータ回転数ＭＲＮが切換回転数ＥＸＭＲＮよりも低いとき、正母線ＬＮ１と負母線ＬＮ２との間に直列接続された多相インバータＩＶ１，ＩＶ２を構成し、その構成した多相インバータＩＶ１，ＩＶ２によってモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を力行モードまたは回生モードで駆動し、モータ回転数ＭＲＮが切換回転数ＥＸＭＲＮに到達すると、正母線ＬＮ１と負母線ＬＮ２との間に並列接続された多相インバータＩＶ３，ＩＶ４を構成し、その構成した多相インバータＩＶ３，ＩＶ４によってモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を力行モードまたは回生モードで駆動する。

そして、上アーム群２０、下アーム群３０、上アーム群４０、下アーム群５０、上アーム群７０および下アーム群８０の相互の接続を保持したまま、上アーム群２０、下アーム群３０、上アーム群４０、下アーム群５０、上アーム群７０および下アーム群８０をスイッチング制御する信号ＰＷＭ１〜ＰＷＭ６によって、直列接続された多相インバータＩＶ１，ＩＶ２、または並列接続された多相インバータＩＶ３，ＩＶ４が構成される。

したがって、この発明においては、上アーム群２０、下アーム群３０、上アーム群４０、下アーム群５０、上アーム群７０および下アーム群８０を図１に示す態様で正母線ＬＮ１と負母線ＬＮ２との間に接続し、上アーム群２０、下アーム群３０、上アーム群４０、下アーム群５０、上アーム群７０および下アーム群８０の相互の接続を保持したまま、上アーム群２０、下アーム群３０、上アーム群４０、下アーム群５０、上アーム群７０および下アーム群８０をそれぞれスイッチング制御する信号ＰＷＭ１〜ＰＷＭ６によって、直列接続された多相インバータＩＶ１，ＩＶ２、または並列接続された多相インバータＩＶ３，ＩＶ４を構成することを特徴とする。

この特徴により、リレーを用いずに複数の多相インバータの接続を直列接続と並列接続との間で相互に切換えることができる。その結果、複数の多相インバータの接続を迅速に制御できる。

インバータ装置１００およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、一般的には、車両に搭載され、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、車両の駆動輪を駆動する。そして、車両の低速時においては、直列接続された多相インバータＩＶ１，ＩＶ２が構成され、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、低回転数、かつ、通常の２倍のトルクで車両の駆動輪を駆動し、車両の速度が速くなると、並列接続された多相インバータＩＶ３，ＩＶ４が構成され、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、高回転数、かつ、通常のトルクで車両の駆動輪を駆動する。その結果、車両の乗り心地を向上できる。

なお、上記においては、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、同じモータ回転数および同じトルクで駆動されるモータジェネレータであると説明したが、この発明においては、これに限らず、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、モータ回転数−トルクの特性が異なるモータジェネレータであってもよい。

この場合、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のモータ回転数をそれぞれモータ回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２とし、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令値をそれぞれトルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２とすると、直列接続された多相インバータＩＶ１，ＩＶ２が構成される場合、図７の点Ａ−Ｂ間におけるトルクは、ＴＲ１＋ＴＲ２となり、点Ｇ−Ｈ間におけるモータ回転数は、ＭＲＮ１＋ＭＲＮ２となる。また、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のＵ相コイルまたはＷ相コイルに流れる電流は、上述したように１つの電流センサー１２または１３によって検出できず、モータジェネレータＭＧ１のＵ相コイルおよびＷ相コイルに流れる電流を検出するために２つの電流センサーが必要であり、モータジェネレータＭＧ２のＵ相コイルおよびＷ相コイルに流れる電流を検出するために２つの電流センサーが必要である。つまり、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のＵ相コイルおよびＷ相コイルに流れる電流は、別々の電流センサーによって検出される。

また、上記においては、正母線ＬＮ１と負母線ＬＮ２との間に、直列接続された２つの多相インバータＩＶ１，ＩＶ２、または並列接続された２つの多相インバータＩＶ３，ＩＶ４が構成されると説明したが、この発明においては、これに限らず、正母線ＬＮ１と負母線ＬＮ２との間に、直列接続された３個以上の多相インバータ、または並列接続された３個以上の多相インバータを構成するようにしてもよい。

さらに、制御装置９０は、信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２１，ＰＷＭ３１，ＰＷＭ４，ＰＷＭ５１，ＰＷＭ６１を生成してそれぞれ上アーム群２０、下アーム群３０、上アーム群４０、下アーム群５０、上アーム群７０および下アーム群８０へ出力することによって多相インバータＩＶ１（上アーム群２０および下アーム群３０からなる）と多相インバータＩＶ２（上アーム群４０および下アーム群５０からなる）とを構成し、信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２２，ＰＷＭ３２，ＰＷＭ４，ＰＷＭ５２，ＰＷＭ６２を生成してそれぞれ上アーム群２０、下アーム群３０、上アーム群４０、下アーム群５０、上アーム群７０および下アーム群８０へ出力することによって多相インバータＩＶ３（上アーム群２０および下アーム群８０からなる）と多相インバータＩＶ４（上アーム群７０および下アーム群５０からなる）とを構成するが、信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２１，ＰＷＭ３１，ＰＷＭ４，ＰＷＭ５１，ＰＷＭ６１を出力した後に信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２２，ＰＷＭ３２，ＰＷＭ４，ＰＷＭ５２，ＰＷＭ６２を出力することは、正母線ＬＮ１と負母線ＬＮ２との間に構成された２つの多相インバータの接続を直列接続から並列接続へ切換えることに相当し、信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２２，ＰＷＭ３２，ＰＷＭ４，ＰＷＭ５２，ＰＷＭ６２を出力した後に信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２１，ＰＷＭ３１，ＰＷＭ４，ＰＷＭ５１，ＰＷＭ６１を出力することは、正母線ＬＮ１と負母線ＬＮ２との間に構成された２つの多相インバータの接続を並列接続から直列接続へ切換えることに相当する。

したがって、制御装置９０は、正母線ＬＮ１と負母線ＬＮ２との間に構成された２つの多相インバータの接続を図７に示す曲線ｋ３に従って直列接続と並列接続との間で相互に切換える機能も果たす。

さらに、上記においては、上アーム群２０、下アーム群３０、上アーム群４０、下アーム群５０、上アーム群７０および下アーム群８０の各々は、ＩＧＢＴによって構成されると説明したが、この発明においては、これに限らず、上アーム群２０、下アーム群３０、上アーム群４０、下アーム群５０、上アーム群７０および下アーム群８０の各々は、ＭＯＳトランジスタおよびバイポーラトランジスタ等の半導体スイッチング素子によって構成されていればよい。

この発明においては、バッテリＢは、正母線ＬＮ１と負母線ＬＮ２との間に電圧を供給する「電圧供給手段」を構成する。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明は、リレーを用いずに複数の多相インバータの接続を直列接続または並列接続に切換え可能なインバータ装置に適用される。

この発明の実施の形態によるインバータ装置の回路ブロック図である。 直列に接続された２つの多相インバータを構成する場合の信号のタイミングチャートである。 正母線と負母線との間に直列に接続された２つの多相インバータを構成した場合の回路ブロック図である。 並列接続された２つの多相インバータを構成する場合の信号のタイミングチャートである。 正母線と負母線との間に並列に接続された２つの多相インバータを構成した場合の回路ブロック図である。 図１に示す制御装置の機能ブロック図である。 トルクとモータ回転数との関係図である。

符号の説明

１０ コンデンサ、１１ 電圧センサー、１２，１３ 電流センサー、２０，４０，７０ 上アーム群、３０，５０，８０ 下アーム群、６０，Ｄ１〜Ｄ１８ ダイオード、９０ 制御装置、９１ 演算部、９２ 判定部、９３ モータ制御用相電圧演算部、９４ インバータ用ＰＷＭ信号変換部、１００ インバータ装置、Ｂ バッテリ、Ｑ１〜Ｑ１８ ＩＧＢＴ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、ＬＮ１ 正母線、ＬＮ２ 負母線、Ｍ１，Ｍ２，ＭＵ１，ＭＶ１，ＭＷ１，ＭＵ２，ＭＶ２，ＭＷ２ 中点、ＩＶ１〜ＩＶ４ 多相インバータ。

Claims (8)

1. 正母線と負母線との間に直列または並列に接続される第１および第２の多相インバータを備えるインバータ装置であって、
   前記正母線側から前記負母線側へ順次配置され、前記正母線と前記負母線との間に直列に接続された第１の上アーム群、第１の下アーム群、第２の上アーム群および第２の下アーム群と、
   前記第１の上アーム群と前記第１の下アーム群との接続点である第１の中点と前記負母線との間に接続された第３の下アーム群と、
   前記第２の上アーム群と前記第２の下アーム群との接続点である第２の中点と前記正母線との間に接続された第３の上アーム群と、
   前記正母線と前記負母線との間に電圧を供給する電圧供給手段とを備え、
   前記第１および第２の多相インバータの直列接続時、前記第１の上アーム群および第１の下アーム群は、スイッチング制御されて前記第１の多相インバータを構成し、前記第２の上アーム群および第２の下アーム群は、前記スイッチング制御されて前記第２の多相インバータを構成し、
   前記第１および第２の多相インバータの並列接続時、前記第１の上アーム群および前記第３の下アーム群は、前記スイッチング制御されて前記第１の多相インバータを構成し、前記第３の上アーム群および前記第２の下アーム群は、前記スイッチング制御されて前記第２の多相インバータを構成する、インバータ装置。
2. 前記第１および第２の多相インバータの直列接続時、前記第１の上アーム群、前記第１の下アーム群、前記第２の上アーム群および前記第２の下アーム群を前記スイッチング制御し、かつ、前記第３の上アーム群および前記第３の下アーム群を停止制御し、前記第１および第２の多相インバータの並列接続時、前記第１の上アーム群、前記第２の下アーム群、前記第３の上アーム群および前記第３の下アーム群を前記スイッチング制御し、かつ、前記第１の下アーム群および前記第２の上アーム群を前記停止制御する制御手段をさらに備える、請求項１に記載のインバータ装置。
3. 正母線と負母線との間に直列または並列に接続される第１および第２の多相インバータを備えるインバータ装置であって、
   前記正母線側から前記負母線側へ順次配置され、前記正母線と前記負母線との間に直列に接続された第１の上アーム群、第１の下アーム群、第２の上アーム群および第２の下アーム群と、
   前記第１の上アーム群と前記第１の下アーム群との接続点である第１の中点と前記負母線との間に接続された第３の下アーム群と、
   前記第２の上アーム群と前記第２の下アーム群との接続点である第２の中点と前記正母線との間に接続された第３の上アーム群と、
   前記第１の上アーム群、前記第１の下アーム群、前記第２の上アーム群、前記第２の下アーム群、前記第３の上アーム群および前記第３の下アーム群の動作を制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、
   前記第１の上アーム群および前記第１の下アーム群を前記第１の多相インバータとしてスイッチング制御し、かつ、前記第２の上アーム群および前記第２の下アーム群を前記第２の多相インバータとしてスイッチング制御し、かつ、前記第３の上アーム群および前記第３の下アーム群を停止制御することによって、各アーム群の相互の接続を維持したまま、前記正母線と前記負母線との間に直列に接続される前記第１および第２の多相インバータを構成し、さらに
   前記第１の上アーム群および前記第３の下アーム群を前記第１の多相インバータとしてスイッチング制御し、かつ、前記第３の上アーム群および前記第２の下アーム群を前記第２の多相インバータとしてスイッチング制御し、かつ、前記第１の下アーム群および前記第２の上アーム群を停止制御することによって、各アーム群の相互の接続を維持したまま、前記正母線と前記負母線との間に並列に接続される前記第１および第２の多相インバータを構成する、インバータ装置。
4. 前記第１の中点には、前記第１の多相インバータによって駆動される第１の多相モータが接続され、
   前記第２の中点には、前記第２の多相インバータによって駆動される第２の多相モータが接続される、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のインバータ装置。
5. 前記第１の多相モータの各相電流と、第２の多相モータの各相電流とを検出する電流センサーをさらに備える、請求項４に記載のインバータ装置。
6. 前記制御手段は、前記第１および第２の多相モータの回転数が所定値よりも低いとき、前記第１の上アーム群、前記第１の下アーム群、前記第２の上アーム群および前記第２の下アーム群をスイッチング制御し、かつ、前記第３の上アーム群および前記第３の下アーム群を停止制御し、前記第１および第２の多相モータの回転数が前記所定値以上であるとき、前記第１の上アーム群、前記第２の下アーム群、前記第３の上アーム群および前記第３の下アーム群をスイッチング制御し、かつ、前記第１の下アーム群および前記第２の上アーム群を停止制御する、請求項４に記載のインバータ装置。
7. 前記第１および第２の多相モータは、車両の駆動輪を駆動するモータである、請求項４から請求項６のいずれか１項に記載のインバータ装置。
8. 前記第１の上アーム群、前記第１の下アーム群、前記第２の上アーム群、前記第２の下アーム群、前記第３の上アーム群および前記第３の下アーム群の各々は、半導体スイッチング素子からなる、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のインバータ装置。

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