JP6285256B2 - 電力変換装置 - Google Patents

Description

本発明は、星型結線された第１巻線群及び第２巻線群を有する回転機を備える制御システムに適用される電力変換装置に関する。

従来、下記特許文献１に見られるように、星型結線された３相巻線を有する３相モータと、３相モータに接続された３相インバータとを備える制御システムが知られている。このシステムについて詳しく説明すると、３相巻線の中性点には、蓄電池の正極端子が接続され、蓄電池の負極端子には、インバータの負極側が接続されている。こうした構成において、インバータを構成するスイッチング素子の操作によってモータの零相電圧（中性点電圧）を制御することにより、インバータの入力電圧を昇圧することができる。

特開２００８−３０６９１４号公報

ここで、インバータの入力電圧を昇圧する場合に３相巻線のそれぞれに流れる電流は不均等となり得る。これは、各相巻線のインダクタンスや内部抵抗がばらついたり、インバータを構成するスイッチング素子のスイッチング速度がばらついたりするためである。流通電流の不均等により、３相巻線のうち特定の相の巻線に流れる電流が大きくなると、特定の相の巻線の温度や、インバータを構成するスイッチング素子のうち特定の相に対応するスイッチング素子の温度が高くなる懸念がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、回転機を構成する巻線に流れる電流を均等化できる電力変換装置を提供することにある。

上記課題を解決すべく、本発明は、星型結線された第１巻線群（１４）及び第２巻線群（１６）を有する回転機（１０）を備える制御システムに適用され、第１上アームスイッチ（Ｑ￥ｐ）及び第１下アームスイッチ（Ｑ￥ｎ）の直列接続体を有し、前記第１上アームスイッチ及び前記第１下アームスイッチの相補的なオンオフ操作により、前記第１巻線群と第１蓄電装置（２０ａ）との間で電力伝達可能に構成された第１電力変換器（１８ａ）と、第２上アームスイッチ（Ｑ＊ｐ）及び第２下アームスイッチ（Ｏ＊ｎ）の直列接続体を有し、前記第２上アームスイッチ及び前記第２下アームスイッチの相補的なオンオフ操作により、前記第２巻線群と第２蓄電装置（２０ｂ）との間で電力伝達可能に構成された第２電力変換器（２０ｂ）と、前記第１巻線群の中性点と前記第２巻線群の中性点とを電気的に接続する接続経路（２３）に設けられ、前記接続経路を開状態及び閉状態のいずれかに切り替えるべく通電操作される切替手段（２８）と、を備え、前記第２巻線群を構成する少なくとも２相の巻線であって、前記切替手段によって前記接続経路を閉状態として前記第１蓄電装置及び前記第２蓄電装置のうち一方から他方へ電力を供給する場合に電流を流す巻線のそれぞれを通電巻線（１６＊）とし、前記各通電巻線に流れる電流値を取得する電流値取得手段（２６Ｘ，２６Ｙ，２６Ｎ）と、前記第１蓄電装置及び前記第２蓄電装置のうち一方から他方へ電力を供給する場合において、前記電流値取得手段によって取得された前記各通電巻線の電流値を目標電流に制御すべく、前記第２上アームスイッチ及び前記第２下アームスイッチのうち少なくとも一方を操作対象スイッチとしてオンオフ操作する操作手段（３８＊，３９＊，４０＊）と、を備え、前記目標電流は、前記各通電巻線で互いに同一の値に設定されていることを特徴とする。

上記発明では、各通電巻線の目標電流が互いに同一の値に設定されている。そして、操作手段により、各通電巻線に流れる電流を目標電流に制御する。このため、第１蓄電装置及び第２蓄電装置のうち一方から他方へ電力を供給する場合において各通電巻線に流れる電流を均等化することができる。これにより、電力を供給する場合における各通電巻線の温度、及び第２電力変換器を構成するスイッチの温度を均等化でき、ひいては電力変換装置の信頼性を向上させることができる。

第１実施形態にかかる制御システムの全体構成図。 降圧処理時における等価回路を示す図。 降圧処理を示すブロック図。 電流均等化を行わない場合の各相電流の推移を示すタイムチャート。 電流均等化を行う場合の各相電流の推移を示すタイムチャート。 電流均等化を行わない場合の損失を示す図。 電流均等化を行う場合の損失を示す図。 第２実施形態にかかる降圧処理を示すブロック図。 第３実施形態にかかる降圧処理を示すブロック図。 第４実施形態にかかる降圧処理を示すブロック図。 第５実施形態にかかる降圧処理を示すブロック図。 第６実施形態にかかる降圧処理を示すブロック図。 第７実施形態にかかる降圧処理を示すブロック図。

（第１実施形態）
以下、本発明にかかる電力変換装置を車両に適用した第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１に示すように、制御システムは、モータ１０、第１，第２インバータ１８ａ，１８ｂ、及び制御装置３０を備えている。本実施形態では、モータ１０として、３相２重巻線回転機を用いている。より具体的には、モータ１０として、スタータ（電動機）及びオルタネータ（発電機）の機能を統合したＩＳＧ（Integrated Starter Generator）を用いている。モータ１０を構成するロータ１２には、図示しないエンジンのクランク軸が機械的に接続されている。モータ１０をスタータとして動作させることにより、クランク軸に初期回転を付与してエンジンを始動させることができる。なお、モータ１０としては、例えば、巻線界磁型同期機や、永久磁石型同期機を用いることができる。また、本実施形態において、第１，第２インバータ１８ａ，１８ｂが「第１，第２電力変換器」に相当する。

モータ１０を構成するステータは、２つの巻線群（以下、第１巻線群１４、第２巻線群１６）を備えている。第１巻線群１４は、第１中性点Ｏ１を有する３相巻線からなる。第２巻線群１６は、第２中性点Ｏ２を有する３相巻線からなる。第１巻線群１４は、Ｕ相巻線１４Ｕ、Ｖ相巻線１４Ｖ及びＷ相巻線１４Ｗからなる。第２巻線群１６は、Ｘ相巻線１６Ｘ、Ｙ相巻線１６Ｙ及びＺ相巻線１６Ｚからなる。

第１巻線群１４には、第１インバータ１８ａが電気的に接続され、第２巻線群１６には、第２インバータ１８ｂが電気的に接続されている。第１インバータ１８ａには、第１コンデンサ２２ａを介して第１バッテリ２０ａが接続され、第２インバータ１８ｂには、第２コンデンサ２２ｂを介して第２バッテリ２０ｂが接続されている。本実施形態では、第２バッテリ２０ｂとして、その端子間電圧Ｖ２が第１バッテリ２０ａの端子間電圧Ｖ１よりも高いものを用いている。特に本実施形態では、第２バッテリ２０ｂとして、その端子間電圧Ｖ２（例えば４８Ｖ）が第１バッテリ２０ａの端子間電圧（例えば１２Ｖ）の４倍程度となるものを用いている。具体的には、本実施形態では、第２バッテリ２０ｂとしてリチウムイオン蓄電池を用い、第１バッテリ２０ａとして鉛蓄電池を用いている。各バッテリ２０ａ，２０ｂの負極端子には、共通のグランドＧＮＤが接続されている。

各バッテリ２０ａ，２０ｂの上記端子間電圧の設定に伴い、本実施形態では、第２巻線群１６を構成する巻線のそれぞれのターン数Ｎ２を、第１巻線群１４を構成する巻線のターン数Ｎ１よりも大きく設定している。特に、本実施形態では、ターン数Ｎ２を、ターン数Ｎ１の４倍程度に設定している。

第１インバータ１８ａは、第１￥相上アームスイッチＱ￥ｐと、第１￥相下アームスイッチＱ￥ｎ（￥＝Ｕ，Ｖ，Ｗ）との直列接続体を３組備えている。￥相に対応する上記直列接続体の接続点には、第１巻線群１４を構成する￥相巻線１４￥の第１端が接続されている。￥相巻線１４￥の第２端同士は、第１中性点Ｏ１で接続されている。本実施形態では、各スイッチＱ￥＃（＃＝ｐ，ｎ）として、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴを用いている。そして、各スイッチＱ￥＃にはフリーホイールダイオードが逆並列に接続されている。なお、フリーホイールダイオードは各スイッチＱ￥＃のボディーダイオードであってもよい。

第２インバータ１８ｂは、第１インバータ１８ａと同様に、第２＊相上アームスイッチＱ＊ｐと、第２＊相下アームスイッチＱ＊ｎ（＊＝Ｘ，Ｙ，Ｚ）との直列接続体を３組備えている。＊相に対応する上記直列接続体の接続点には、第２巻線群１６を構成する＊相巻線１６＊の第１端が接続されている。＊相巻線１６＊の第２端同士は、第２中性点Ｏ２で接続されている。本実施形態では、各スイッチＱ＊＃として、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴを用いている。そして、各スイッチＱ＊＃にはフリーホイールダイオードが逆並列に接続されている。なお、フリーホイールダイオードは各スイッチＱ＊＃のボディーダイオードであってもよい。

第１巻線群１４の第１中性点Ｏ１と第２巻線群１６の第２中性点Ｏ２とは、中性点接続経路２３を介して電気的に接続されている。中性点接続経路２３には、オフ操作（開操作）によって中性点接続経路２３を電気的に開状態とし、オン操作（閉操作）によって中性点接続経路２３を電気的に閉状態とするリレー２８が設けられている。なお、本実施形態において、リレー２８が「切替手段」に相当する。

本実施形態にかかる制御システムは、モータ１０、第１インバータ１８ａ及び第２インバータ１８ｂの状態を検出する検出手段として、以下の手段を備えている。まず、第１バッテリ２０ａの端子間電圧を検出する第１電圧センサ２４ａと、第２バッテリ２０ｂの端子間電圧を検出する第２電圧センサ２４ｂとを備えている。また、第１巻線群１４のＵ相電流を検出するＵ相電流センサ２６Ｕと、Ｖ相電流を検出するＶ相電流センサ２６Ｖと、Ｘ相電流を検出するＸ相電流センサ２６Ｘと、Ｚ相電流を検出するＺ相電流センサ２６Ｚとを備えている。さらに、中性点接続経路２３（各中性点Ｏ１，Ｏ２）に流れる電流を検出する中性点電流センサ２６Ｎを備えている。なお、各電流センサとしては、例えば、抵抗器にて構成されるものを用いることができる。

上記各種センサの検出値は、制御装置３０に取り込まれる。制御装置３０は、中央処理装置（ＣＰＵ）及びメモリを備え、メモリに格納されたプログラムをＣＰＵにて実行することでモータ１０の制御を行う。詳しくは、制御装置３０は、リレー２８をオフ操作した状態でモータ１０をスタータやオルタネータとして動作させるために、これら各種センサの検出値に基づき、第１インバータ１８ａ及び第２インバータ１８ｂを構成する各スイッチを操作する。より具体的には、第１インバータ１８ａを例にして説明すると、モータ１０の制御量（例えばトルク）をその指令値に制御すべく、第１処理と第２処理とを交互に繰り返す。第１処理は、第１￥相上アームスイッチＱ￥ｐをオン操作してかつ第１￥相下アームスイッチＱ￥ｎをオフ操作する処理である。第２処理は、第１￥相上アームスイッチＱ￥ｐをオフ操作してかつ第１￥相下アームスイッチＱ￥ｎをオン操作する処理である。なお、モータ１０の制御は、例えば周知の電流ベクトル制御によって行えばよい。

上述した処理により、モータ１０をスタータとして動作させる場合、第１インバータ１８ａは、第１バッテリ２０ａから出力された直流電圧を交流電圧に変換して第１巻線群１４に供給する。一方、モータ１０をオルタネータとして動作させる場合、第１インバータ１８ａは、第１巻線群１４から出力された交流電圧を直流電圧に変換して第１バッテリ２０ａに供給する。なお、第２インバータ１８ｂについても同様である。

制御装置３０は、さらに、モータ１０の駆動が停止されている期間において充電処理を行う。充電処理は、リレー２８をオン操作した状態で、第２バッテリ２０ｂの出力電圧を降圧して第１バッテリ２０ａに供給する降圧処理と、第１バッテリ２０ａの出力電圧を昇圧して第２バッテリ２０ｂに供給する昇圧処理とを含む処理である。図２には、降圧処理又は昇圧処理を行う場合の等価回路を示した。リレー２８をオン操作することで、第１，第２インバータ１８ａ，１８ｂ、及びモータ１０の各相巻線によって非絶縁型の双方向ＤＣＤＣコンバータが構成される。

本実施形態において、降圧処理及び昇圧処理のそれぞれでは、第１インバータ１８ａを構成する第１Ｕ，Ｖ，Ｗ相上アームスイッチＱＵｐ，ＱＶｐ，ＱＷｐの全てをオン操作し、第１Ｕ，Ｖ，Ｗ相下アームスイッチＱＵｎ，ＱＶｎ，ＱＷｎの全てをオフ操作する。こうした操作を前提として、第２インバータ１８ｂを構成する第２Ｘ，Ｙ，Ｚ相上アームスイッチＱＸｐ，ＱＹｐ，ＱＺｐの組と、第２Ｘ，Ｙ，Ｚ相下アームスイッチＱＸｎ，ＱＹｎ，ＱＺｎの組とを交互にオンオフ操作する。ここで、降圧処理においては、第１電圧センサ２４ａによって検出される電圧が出力電圧Ｖｏとなり、第２電圧センサ２４ｂによって検出される電圧が入力電圧Ｖｉとなる。一方、昇圧処理においては、第２電圧センサ２４ｂによって検出される電圧が出力電圧Ｖｏとなり、第１電圧センサ２４ａによって検出される電圧が入力電圧Ｖｉとなる。以下、降圧処理を例にして説明する。

図３に、制御装置３０が実行する処理のうち、降圧処理のブロック図を示す。

電圧偏差算出部３１は、第１バッテリ２０ａに対する印加電圧の目標値（以下、目標電圧Ｖｔｇｔ）から第１電圧センサ２４ａによって検出された出力電圧Ｖｏを減算した値を、電圧偏差ΔＶとして算出する。本実施形態において、目標電圧Ｖｔｇｔは、例えば１２Ｖに設定されている。制御器３２は、電圧偏差ΔＶに基づき、出力電圧Ｖｏを目標電圧Ｖｔｇｔにフィードバック制御するための操作量として、中性点接続経路２３に流す電流の目標値（以下、目標中性点電流ＩＮｔｇｔ）を算出する。本実施形態において、制御器３２は、電圧偏差ΔＶを入力とする比例積分制御によって目標中性点電流ＩＮｔｇｔを算出する。なお、本実施形態において、制御器３２が「目標中性点電流算出手段」に相当する。また、制御装置３０を主体として、第１，第２電圧センサ２４ａ，２４ｂの検出値を取得する処理が「電圧取得手段」に相当する。

電流分配機構３３は、目標中性点電流ＩＮｔｇｔを３等分した値を、各巻線１６Ｘ，１６Ｙ，１６Ｚのそれぞれに流す電流の目標値（以下、＊相目標電流Ｉ＊ｔｇｔ）として設定する。なお、本実施形態において、電流分配機構３３が「目標電流設定手段」に相当する。

＊相電流偏差算出部３４＊（＊＝Ｘ，Ｙ，Ｚ）は、＊相電流Ｉ＊ｒを＊相目標電流Ｉ＊ｔｇｔから減算することで、＊相電流偏差ΔＩ＊を算出する。ここで、Ｘ，Ｙ相電流ＩＸｒ，ＩＹｒは、Ｘ，Ｙ相電流センサ２６Ｘ，２６Ｙの検出値である。また、Ｚ相電流ＩＺｒは、３相電流のうち各電流センサ２６Ｘ，２６Ｙによって検出された２相の電流値と、中性点電流ＩＮｒとに基づき算出される。具体的には、Ｚ相電流ＩＺｒは、電流算出部２９により、中性点電流センサ２６Ｎによって検出された中性点電流ＩＮｒから、Ｘ，Ｙ相電流ＩＸｒ，ＩＹｒの加算値を減算することで算出される。なお、本実施形態において、制御装置３０を主体として、中性点電流センサ２６Ｎの検出値を取得する処理が「中性点電流取得手段」に相当する。さらに、制御装置３０を主体として、Ｘ，Ｙ相電流ＩＸｒ，ＩＹｒの検出値を取得するとともに、Ｚ相電流ＩＺｒを算出する処理が「電流値取得手段」に相当する。

ちなみに、充電処理時において＊相巻線１６＊に流れる電流の推移は、各スイッチＱ＊＃のオンオフ操作１周期（スイッチング周期）で変動する波形であって、上限値と下限値とを往復する三角波状の波形となる（図４，図５参照）。本実施形態では、充電処理（具体的には、＊相電流偏差算出部３４＊）で用いられる＊相電流Ｉ＊ｒを、電流波形の上限値及び下限値の中央値（平均値）とする。このため、充電処理で用いられる＊相電流Ｉ＊ｒは、スイッチング周期で更新されることとなる。

＊相制御器３５＊は、＊相電流偏差ΔＩ＊に基づき、＊相電流Ｉ＊ｒを＊相目標電流Ｉ＊ｔｇｔにフィードバック制御するための操作量（以下、＊相操作量）を算出する。本実施形態において、＊相制御器３５＊は、＊相電流偏差ΔＩ＊を入力とする比例積分制御によって＊相操作量を算出する。なお、本実施形態において、＊相制御器３５＊が「操作量算出手段」に相当する。

＊相加算部３６＊は、＊相制御器３５＊から出力された＊相操作量に、フィードフォワード操作量としての出力電圧Ｖｏを加算する。＊相時比率算出部３７＊は、＊相加算部３６＊の出力値を入力電圧Ｖｉで除算することで、＊相指令時比率Ｄｕｔｙ＊を算出する。ここで、時比率とは、第２＊相上アームスイッチＱ＊ｐのオン操作時間をスイッチング周期で除算した値である。上記時比率の算出は、降圧処理時における時比率Ｄ、出力電圧Ｖｏ及び入力電圧Ｖｉの関係が「Ｄ＝Ｖｏ／Ｖｉ」で規定されることに基づくものである。なお、本実施形態において、＊相加算部３６＊及び＊相時比率算出部３７＊が「時比率算出手段」に相当する。

＊相ＰＷＭ信号生成部３８＊は、＊相指令時比率Ｄｕｔｙ＊に基づき、第２＊相上，下アームスイッチＱ＊ｐ，Ｑ＊ｎを操作するためのＰＷＭ信号を生成する。ＰＷＭ信号は、論理Ｈ，Ｌからなる信号である。

＊相インバータ部３９＊は、＊相ＰＷＭ信号生成部３８＊によって生成されたＰＷＭ信号を論理反転して出力する。＊相駆動部４０＊は、＊相ＰＷＭ信号生成部３８＊によって生成されたＰＷＭ信号に基づき第２＊相上アームスイッチＱ＊ｐをオンオフ操作し、＊相インバータ部３９＊によって生成されたＰＷＭ信号に基づき第２＊相下アームスイッチＱ＊ｎをオンオフ操作する。これにより、上記第１処理と上記第２処理とが交互に繰り返される。なお、本実施形態において、＊相ＰＷＭ信号生成部３８＊、＊相インバータ部３９＊及び＊相駆動部４０＊が「操作手段」に相当する。

ちなみに、本実施形態において、昇圧処理時には、目標電圧Ｖｔｇｔが例えば４８Ｖに設定される。また、昇圧処理時においては、時比率Ｄ、出力電圧Ｖｏ及び入力電圧Ｖｉの関係が「Ｄ＝（Ｖｏ−Ｖｉ）／Ｖｏ」で規定される。このため、この関係式を元に、＊相加算部３６＊及び＊相指令時比率算出部３７＊に代えて、＊相操作量、出力電圧Ｖｏ及び入力電圧Ｖｉを入力として、＊相指令時比率Ｄｕｔｙ＊を算出する処理を設けることとなる。

続いて、図４〜図７を用いて、本実施形態の効果について説明する。

図４に、比較技術にかかる充電処理時の相電流の推移を示し、図５に、本実施形態にかかる充電処理時の相電流の推移を示す。ここで、比較技術とは、各巻線の電流値を目標電流にフィードバック制御しない技術のことである。なお、図４及び図５には、縦軸スケール及び横軸スケールが互いに同じことを示すために「Ｉａ」「Ｔａ」を併記した。

図示されるように、本実施形態によれば、各相電流Ｉ＊ｒを均等化することができる。

図６に、比較技術にかかる充電処理時の各相に対応する損失を示し、図７に、本実施形態にかかる充電処理時の各相に対応する損失を示す。なお、図６及び図７には、縦軸スケールが互いに同じことを示すために「Ｗａ」を併記した。

図示されるように、本実施形態によれば、各相電流Ｉ＊ｒを均等化することができるため、各相に対応する損失を均等化することができる。その結果、充電処理時において、第２インバータ１８ｂを構成する一部のスイッチ、及び第２巻線群１６を構成する一部の巻線に負荷が集中することを抑制することができる。したがって、制御システムの信頼性を向上させることができる。

（第２実施形態）
以下、第２実施形態について、先の第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図８に示すように、降圧処理手法を変更する。なお、図８において、先の図３に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一の符号を付している。

メイン偏差算出部４１は、制御器３２から出力された目標中性点電流ＩＮｔｇｔから中性点電流ＩＮｒを減算することで、メイン電流偏差ΔＩＮを算出する。メイン制御器４２は、メイン電流偏差ΔＩＮに基づき、中性点電流ＩＮｒを目標中性点電流ＩＮｔｇｔにフィードバック制御するための操作量を算出する。本実施形態において、メイン制御器４２は、メイン電流偏差ΔＩＮを入力とする比例積分制御によって上記操作量を算出する。なお、本実施形態において、メイン偏差算出部４１が「操作量算出手段」に相当する。

メイン加算部４３は、メイン制御器４２から出力された操作量に、フィードフォワード操作量としての出力電圧Ｖｏを加算する。メイン時比率算出部４４は、メイン加算部４３の出力値を入力電圧Ｖｉで除算することで、Ｘ，Ｙ，Ｚ相共通の基本時比率Ｄｂａｓｅを算出する。なお、本実施形態において、メイン加算部４３及びメイン時比率算出部４４が「ベース値算出手段」に相当する。

平均電流算出部４５は、制御器３２から出力された目標中性点電流ＩＮｔｇｔを３等分した値を平均電流Ｉａｖｅとして算出する。なお、本実施形態において、平均電流算出部４５が「目標電流設定手段」に相当する。

＊相電流偏差算出部４６＊は、＊相電流Ｉ＊ｒから平均電流Ｉａｖｅを減算することで、＊相電流偏差ΔＩ＊を算出する。＊相制御器４７＊は、＊相電流偏差ΔＩ＊に基づき、＊相電流Ｉ＊ｒを平均電流Ｉａｖｅにフィードバック制御するための操作量として、＊相指令時比率Ｄｕｔｙ＊を補正するための＊相補正係数Ｋ＊を算出する。なお、本実施形態において、＊相制御器４７＊が「補正係数算出手段」に相当する。

＊相補正部４８＊は、メイン時比率算出部４４から出力された基本時比率Ｄｂａｓｅに＊相補正係数Ｋ＊を乗算することで、＊相指令時比率Ｄｕｔｙ＊を算出する。算出された＊相指令時比率Ｄｕｔｙ＊は、＊相ＰＷＭ信号生成部３８＊に入力される。なお、本実施形態において、＊相補正部４８＊が「時比率算出手段」に相当する。

以上説明した本実施形態によれば、上記第１実施形態で得られる効果と同様の効果を得ることができる。

（第３実施形態）
以下、第３実施形態について、先の第２実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図９に示すように、先の図８に示した構成から、Ｚ相電流偏差算出部４６Ｚ、Ｚ相制御器４７Ｚ、及びＺ相補正部４８Ｚが除去されている。このため、メイン時比率算出部４４から出力された基本時比率Ｄｂａｓｅは、Ｚ相ＰＷＭ信号生成部３８Ｚに直接入力される。なお、図９において、先の図８に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一の符号を付している。

以上説明した本実施形態によれば、上記第２実施形態で得られる効果に準じた効果を得ることができる。

（第４実施形態）
以下、第４実施形態について、先の第２実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図１０に示すように、降圧処理手法を変更する。なお、図１０において、先の図８に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一の符号を付している。

＊相補正部４９＊は、メイン時比率算出部４４から出力された基本時比率Ｄｂａｓｅを、平均電流算出部４５から出力された平均電流Ｉａｖｅと、＊相電流Ｉ＊ｒとに基づき補正することで、＊相指令時比率Ｄｕｔｙ＊を算出する。詳しくは、平均電流Ｉａｖｅを＊相電流Ｉ＊ｒで除算した値を＊相補正係数とする。そして、＊相補正係数を基本時比率Ｄｂａｓｅに乗算することで、＊相指令時比率Ｄｕｔｙを算出する。算出された＊相指令時比率Ｄｕｔｙ＊は、＊相ＰＷＭ信号生成部３８＊に入力される。

以上説明した本実施形態によれば、上記第２実施形態で得られる効果と同様の効果を得ることができる。

（第５実施形態）
以下、第５実施形態について、先の第２実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図１１に示すように、降圧処理手法を変更する。なお、図１１において、先の図８に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一の符号を付している。

メイン制御器５０は、メイン偏差算出部４１から出力されたメイン電流偏差ΔＩＮに基づき、中性点電流ＩＮｒを目標中性点電流ＩＮｔｇｔにフィードバック制御するための操作量として、基本電圧操作量Ｖｂａｓｅを算出する。基本電圧操作量Ｖｂａｓｅは、第２電圧センサ２４ｂに対する印加電圧のベース値となる。本実施形態において、メイン制御器５０は、メイン電流偏差ΔＩＮを入力とする比例積分制御によって基本電圧操作量Ｖｂａｓｅを算出する。なお、本実施形態において、メイン制御器５０が「ベース値算出手段」に相当する。

＊相制御器５１＊は、＊相電流偏差算出部４６＊から出力された＊相電流偏差ΔＩ＊に基づき、＊相電流Ｉ＊ｒを平均電流Ｉａｖｅにフィードバック制御するための操作量として、＊相電圧補正量ΔＶ＊を算出する。本実施形態において、＊相制御器５１＊は、＊相電流偏差ΔＩ＊を入力とする比例積分制御によって＊相電圧補正量ΔＶ＊を算出する。なお、本実施形態において、＊相制御器５１＊が「補正値算出手段」に相当する。

＊相補正部５２＊は、メイン制御器５０から出力された基本電圧操作量Ｖｂａｓｅと、＊相制御器５１＊から出力された＊相電圧補正量ΔＶ＊とを加算する。＊相時比率算出部５３＊は、＊相補正部５２＊の出力値を入力電圧Ｖｉで除算することで＊相指令時比率Ｄｕｔｙ＊を算出する。算出された＊相指令時比率Ｄｕｔｙ＊は、＊相ＰＷＭ信号生成部３８＊に入力される。なお、本実施形態において、＊相補正部５２＊及び＊相時比率算出部５３＊が「時比率算出手段」に相当する。

以上説明した本実施形態によれば、上記第２実施形態で得られる効果と同様の効果を得ることができる。

（第６実施形態）
以下、第６実施形態について、先の第５実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図１２に示すように、先の図１１に示した構成から、Ｚ相電流偏差算出部４６Ｚ、Ｚ相制御器５１Ｚ、及びＺ相補正部５２Ｚが除去されている。このため、メイン制御器５０から出力された基本電圧操作量Ｖｂａｓｅは、Ｚ相時比率算出部５３Ｚに直接入力される。なお、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、同一の符号を付している。

以上説明した本実施形態によれば、上記第５実施形態で得られる効果に準じた効果を得ることができる。

（第７実施形態）
以下、第７実施形態について、先の第５実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図１３に示すように、降圧処理手法を変更する。なお、図１３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、同一の符号を付している。

平均電圧算出部５４は、出力電圧Ｖｏを３等分した値として平均電圧Ｖａｖｅを算出する。＊相補正量算出部５５＊は、平均電圧Ｖａｖｅを＊相電流Ｉ＊ｒで除算することで、＊相電圧補正量ΔＶ＊を算出する。算出された＊相電圧補正量ΔＶ＊は、＊相補正部５２＊に入力される。

以上説明した本実施形態によれば、上記第５実施形態で得られる効果に準じた効果を得ることができる。

（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

・降圧処理において、第１Ｕ，Ｖ，Ｗ相上アームスイッチＱＵｐ，ＱＶｐ，ＱＷｐの全てをオフ操作してもよい。この場合、各スイッチＱＵｐ，ＱＶｐ，ＱＷｐに逆並列に接続されたフリーホイールダイオードが電流流通経路となる。また、降圧処理において、第２Ｘ，Ｙ，Ｚ相下アームスイッチＱＸｎ，ＱＹｎ，ＱＺｎをオフ操作してもよい。この場合、各スイッチＱＸｎ，ＱＹｎ，ＱＺｎに逆並列に接続されたフリーホイールダイオードが電流流通経路となる。

・昇圧処理において、第１Ｕ，Ｖ，Ｗ相上アームスイッチＱＵｐ，ＱＶｐ，ＱＷｐの全てをオフ操作してもよい。この場合、各スイッチＱＵｐ，ＱＶｐ，ＱＷｐに逆並列に接続されたフリーホイールダイオードが電流流通経路となる。

・充電処理が行われる場合に電流を流す通電巻線としては、第２巻線群１６を構成する３相全ての巻線に限らない。例えば、第２巻線群１６を構成する２相の巻線であってもよい。この場合、例えば、通電巻線をＸ相巻線１６Ｘ及びＹ相巻線１６Ｙとするなら、降圧処理時において、第２Ｘ，Ｙ相上，下アームスイッチＱＸｐ，ＱＸｎ，ＱＹｐ，ＱＹｎがオンオフ操作対象となり、第２Ｚ相上，下アームスイッチＱＺｐ，ＱＺｎがオフ操作される。なお、通電巻線の数が２である場合、例えば、先の図３の電流分配機構３３において、目標中性点電流ＩＮｔｇｔを２で除算した値がＸ，Ｙ相目標電流ＩＸｔｇｔ，ＩＹｔｇｔとなる。

・巻線群を構成する３相巻線のそれぞれに対応した電流センサを制御システムに備えてもよい。この場合、先の図３の電流算出部２９を除去できる。また、各バッテリ２０ａ，２０ｂの正極端子と各インバータ１８ａ，１８ｂの高電位側入力端子との間を接続する電気経路に流れる母線電流を検出する母線電流センサを制御システムに備えてもよい。この場合、３相電流のうち２相の電流を検出する２つの電流センサの検出値と、母線電流センサの検出値とに基づき、残余１相の電流を算出することができる。具体的には、例えば上記第１実施形態の降圧処理時において、母線電流センサによって検出された母線電流から、Ｘ相電流ＩＸｒ及びＹ相電流ＩＹｒの加算値を減算することで、Ｚ相電流ＩＺｒを算出することができる。

・充電処理で用いられる＊相電流Ｉ＊ｒとしては、電流波形の上限値及び下限値の中央値に限らず、例えば、上限値または下限値を用いてもよい。また、＊相電流Ｉ＊ｒとしては、スイッチング周期で取得される＊相電流であれば、中央値、上限値または下限値に限らない。

・上記第７実施形態において、平均電圧Ｖａｖｅを用いることは必須ではない。例えば、Ｘ，Ｙ，Ｚ相電流ＩＸｒ，ＩＹｒ，ＩＺｒのそれぞれの絶対値を加算した値を平均電圧Ｖａｖｅに代えて用いてもよい。

・中性点接続経路２３を開状態及び閉状態のいずれかに切り替える「切替手段」としては、リレー２８に限らない。要は、中性点接続経路２３を開状態及び閉状態のいずれかに切り替え可能に構成される手段であれば、他の手段であってもよい。

・電気エネルギを蓄積可能な蓄電装置としては、蓄電池に限らず、例えば電気二重層キャパシタであってもよい。

・回転機としては、３相回転機に限らず、３相以外の多相回転機であってもよい。

１０…モータ、１４…第１巻線群、１６…第２巻線群、１８ａ…第１インバータ、１８ｂ…第２インバータ、２０ａ…第１バッテリ、２０ｂ…第２バッテリ、２３…中性点接続経路、２８…リレー。

Claims (6)

1. 星型結線された第１巻線群（１４）及び第２巻線群（１６）を有する回転機（１０）を備える制御システムに適用され、
   第１上アームスイッチ（Ｑ￥ｐ）及び第１下アームスイッチ（Ｑ￥ｎ）の直列接続体を有し、前記第１上アームスイッチ及び前記第１下アームスイッチの相補的なオンオフ操作により、前記第１巻線群と第１蓄電装置（２０ａ）との間で電力伝達可能に構成された第１電力変換器（１８ａ）と、
   第２上アームスイッチ（Ｑ＊ｐ）及び第２下アームスイッチ（Ｏ＊ｎ）の直列接続体を有し、前記第２上アームスイッチ及び前記第２下アームスイッチの相補的なオンオフ操作により、前記第２巻線群と第２蓄電装置（２０ｂ）との間で電力伝達可能に構成された第２電力変換器（２０ｂ）と、
   前記第１巻線群の中性点と前記第２巻線群の中性点とを電気的に接続する接続経路（２３）に設けられ、前記接続経路を開状態及び閉状態のいずれかに切り替えるべく通電操作される切替手段（２８）と、を備え、
   前記第２巻線群を構成する少なくとも２相の巻線であって、前記切替手段によって前記接続経路を閉状態として前記第１蓄電装置及び前記第２蓄電装置のうち一方から他方へ電力を供給する場合に電流を流す巻線のそれぞれを通電巻線（１６＊）とし、
   前記各通電巻線に流れる電流値を取得する電流値取得手段（２６Ｘ，２６Ｙ，２６Ｎ）と、
   前記第１蓄電装置及び前記第２蓄電装置のうち一方から他方へ電力を供給する場合において、前記電流値取得手段によって取得された前記各通電巻線の電流値を目標電流に制御すべく、前記第２上アームスイッチ及び前記第２下アームスイッチのうち少なくとも一方を操作対象スイッチとしてオンオフ操作する操作手段（３８＊，３９＊，４０＊）と、を備え、
   前記目標電流は、前記各通電巻線で互いに同一の値に設定されていることを特徴とする電力変換装置。
2. 前記第１蓄電装置及び前記第２蓄電装置のうち、電力供給先となる蓄電装置の端子間電圧を出力電圧として取得し、電力供給源となる蓄電装置の端子間電圧を入力電圧として取得する電圧取得手段（２４ａ，２４ｂ）と、
   前記出力電圧を目標電圧にフィードバック制御するための操作量として、前記接続経路に流す電流の目標値である目標中性点電流を算出する目標中性点電流算出手段（３２）と、
   前記目標中性点電流を前記通電巻線の数で除算した値を、前記目標電流として設定する目標電流設定手段（３３）と、
   前記各通電巻線に流れる電流値を前記目標電流にフィードバック制御するための操作量を算出する操作量算出手段（３５＊）と、
   前記操作量算出手段によって算出された操作量、前記出力電圧及び前記入力電圧に基づき、前記操作対象スイッチのオンオフ操作１周期に対するオン操作時間の比率である時比率を算出する時比率算出手段（３６＊，３７＊）と、をさらに備え、
   前記操作手段は、前記時比率算出手段によって算出された時比率に基づき前記操作対象スイッチをオンオフ操作することで、前記各通電巻線に流れる電流値を前記目標電流に制御する請求項１記載の電力変換装置。
3. 前記第１蓄電装置及び前記第２蓄電装置のうち、電力供給先となる蓄電装置の端子間電圧を出力電圧として取得し、電力供給源となる蓄電装置の端子間電圧を入力電圧として取得する電圧取得手段（２４ａ，２４ｂ）と、
   前記出力電圧を目標電圧にフィードバック制御するための操作量として、前記接続経路に流す電流の目標値である目標中性点電流を算出する目標中性点電流算出手段（３２）と、
   前記接続経路に流れる電流である中性点電流を取得する中性点電流取得手段（２６Ｎ）と、
   前記目標中性点電流を前記通電巻線の数で除算した値を、前記目標電流として設定する目標電流設定手段（４５）と、
   前記中性点電流を前記目標中性点電流にフィードバック制御するための操作量を算出する操作量算出手段（４２）と、
   前記操作量算出手段によって算出された操作量、前記出力電圧及び前記入力電圧に基づき、前記操作対象スイッチのオンオフ操作１周期に対するオン操作時間の比率である時比率のベース値を算出するベース値算出手段（４３，４４）と、
   前記通電巻線に流れる電流値を前記目標電流に制御するための補正係数と前記ベース値との乗算値を、最終的な前記時比率として算出する時比率算出手段（４８＊；４８Ｘ，４８Ｙ；４９＊）と、をさらに備え、
   前記操作手段は、前記時比率算出手段によって算出された最終的な時比率に基づき前記操作対象スイッチをオンオフ操作することで、前記各通電巻線に流れる電流値を前記目標電流に制御する請求項１記載の電力変換装置。
4. 前記通電巻線に流れる電流値を前記目標電流にフィードバック制御するための操作量として、前記補正係数を算出する補正係数算出手段（４７＊；４７Ｘ，４７Ｙ）をさらに備える請求項３記載の電力変換装置。
5. 前記時比率算出手段（４９＊）は、前記通電巻線に流れる電流値で前記目標電流を除算した値を、前記補正係数として用いる請求項３記載の電力変換装置。
6. 前記第１蓄電装置及び前記第２蓄電装置のうち、電力供給先となる蓄電装置の端子間電圧を出力電圧として取得し、電力供給源となる蓄電装置の端子間電圧を入力電圧として取得する電圧取得手段（２４ａ，２４ｂ）と、
   前記出力電圧を目標電圧にフィードバック制御するための操作量として、前記接続経路に流す電流の目標値である目標中性点電流を算出する目標中性点電流算出手段（３２）と、
   前記接続経路に流れる電流である中性点電流を取得する中性点電流取得手段（２６Ｎ）と、
   前記目標中性点電流を前記通電巻線の数で除算した値を、前記目標電流として設定する目標電流設定手段（４５）と、
   前記中性点電流を前記目標中性点電流にフィードバック制御するための操作量として、前記電力供給先に対する印加電圧のベース値を算出するベース値算出手段（５０）と、
   前記通電巻線に流れる電流値を前記目標電流にフィードバック制御するための操作量として、前記ベース値の補正値を算出する補正値算出手段（５１＊；５１Ｘ，５１Ｙ）と、
   前記ベース値、前記補正値及び前記入力電圧に基づき、前記操作対象スイッチのオンオフ操作１周期に対するオン操作時間の比率である時比率を算出する時比率算出手段（５２＊，５３＊；５２Ｘ，５２Ｙ，５３Ｘ，５３Ｙ）と、をさらに備え、
   前記操作手段は、前記時比率算出手段によって算出された時比率に基づき前記操作対象スイッチをオンオフ操作することで、前記各通電巻線に流れる電流値を前記目標電流に制御する請求項１記載の電力変換装置。

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