JP6403863B1 - 電力変換器の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】磁石付きの界磁巻線型回転子が非励磁状態かつ高回転である場合に発生する発電電流により、車両搭載のバッテリが過電圧に至ることを防ぎ、さらに発電および駆動動作の効率低下も最小限に留めることができる制御装置を提供する。【解決手段】回転子が非励磁状態において、回転電機による発電電流値と電流閾値とを比較し、発電電流値が電流閾値以上の場合には、第１の電機子巻線および第２の電機子巻線の両方を多相短絡し、発電電流値が電流閾値未満であり、かつ０よりも大きい場合には、第１の電機子巻線または第２の電機子巻線のいずれか一方を多相短絡し、発電電流値が流れていない場合には、第１の電機子巻線および第２の電機子巻線を多相短絡状態から通常状態に復帰させる。【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンの始動およびトルクアシスト時には電動機として動作し、エンジンの始動後には発電機として動作する発電電動機に内蔵される、電力変換器の制御装置に関するものである。

発電電動機に内蔵される電力変換器の制御装置は、回転電機と、バッテリおよび車両電気負荷と、の間に接続されている。そして、電力変換器の制御装置は、回転電機から出力される交流電力を整流して直流電力に変換し、変換後の直流電力をバッテリおよび車両電気負荷へ供給する。

近年では、発電時の出力電流、および駆動時の出力トルクを増大させる要求が高まっている。このような要求に応える技術として、民生用車両において従来使用されてきた、いわゆるランデル型の回転子において、爪状磁極片間に永久磁石を設けた回転電機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

発電電動機とバッテリとの間を接続するケーブルが発電中に外れる等の急激な負荷変動があった場合には、発電電力が一時的に過大となり、発電電動機の入出力端子部に高い電圧に相当するロードダンプサージが発生することがある。このようなロードダンプサージを抑制するために、ブリッジ回路の負極側アームまたは正極側アームのスイッチング素子を全てオンにして、電機子巻線を短絡させる手法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

また、磁石付きの界磁巻線型回転子を用いる場合には、短絡時に発生する逆起電力により磁化されたステータの近傍を、回転子に設けられた永久磁石が通過することで、永久磁石内に渦電流が生じる。この結果として、永久磁石は、発熱し、減磁する可能性がある。そこで、この対策として、回転数に応じて、過電圧時に第一電機子巻線と第二電機子巻線を、同時あるいは多段的に多相短絡することで、発熱を低減する手法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。

特許第２５４８８８２号公報 特許第３８４０８８０号公報 特許第６１８０６０１号公報

しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
特許文献１から特許文献３に記載された従来の手法では、ロードダンプサージ以外の過電圧事象については、車両搭載のバッテリ電圧が異常状態になるまで検出することができない。例えば、磁石付きの界磁巻線型回転子が非励磁状態、かつ高回転である場合に発生する発電電流に対し、弱め界磁制御ができない単純構成の電機子電力変換器を用いる場合を考える。

この一例としては、矩形波による通電制御を行う電機子電力変換器等が挙げられる。このような従来の電機子電力変換器は、電機子で発生する誘起電圧を打ち消すことができない。このため、従来の電機子電力変換器は、発電電流が流れ、その結果、バッテリが過電圧になるまで対処することができない。

さらに、特許文献１〜３は、過電圧状態からの復帰措置についても、何ら意図していない。このため、特許文献１〜３は、多相短絡状態がそのまま継続してしまうと、スイッチング素子および電機子巻線が発熱してしまう。この結果、その後の発電・駆動時の効率が低下する可能性がある。

本発明は、上記の問題点を解決するために考案されたものであり、磁石付きの界磁巻線型回転子が非励磁状態かつ高回転である場合に、車両搭載のバッテリが過電圧に至ることを防ぐことができ、その後の発熱による駆動・発電効率の低下も抑えることができる電力変換器の制御装置を提供するものである。

本発明に係る電力変換器の制御装置は、第１の電機子巻線および第２の電機子巻線を有する電機子と、磁石付きの界磁巻線型の回転子と、を含んで構成される回転電機から出力される交流電力を、直流電力に変換してバッテリに電力供給する電力変換器を制御するためのコントローラを備えた電力変換器の制御装置であって、コントローラは、回転子が非励磁状態において、回転電機による発電電流値と、回転電機が高回転である状態を検出するためにあらかじめ設定された電流閾値とを比較し、発電電流値が電流閾値以上の場合には、第１の電機子巻線および第２の電機子巻線の両方を多相短絡し、発電電流値が電流閾値未満であり、かつ０よりも大きい場合には、第１の電機子巻線または第２の電機子巻線のいずれか一方を多相短絡し、発電電流値が流れていない場合には、第１の電機子巻線および第２の電機子巻線を多相短絡状態から通常状態に復帰させるものである。

また、本発明に係る電力変換器の制御装置は、第１の電機子巻線および第２の電機子巻線を有する電機子と、磁石付きの界磁巻線型の回転子と、を含んで構成される回転電機から出力される交流電力を、直流電力に変換してバッテリに電力供給する電力変換器を制御するためのコントローラを備えた電力変換器の制御装置であって、コントローラは、回転子が非励磁状態において、第１の電機子巻線の３相電圧、および第２の電機子巻線の３相電圧の検出結果を取得し、３相電圧の電気角１周期以上の時間として設定された時間幅において、第１の電機子巻線の３相電圧または第２の電機子巻線の３相電圧のいずれか一方の電機子巻線の３相電圧の最大値を算出し、最大値があらかじめ設定した短絡判定値以上の場合には、一方の電機子巻線を多相短絡し、一方の電機子巻線を多相短絡した状態で、他方の電機子巻線の３相電圧の最大値を算出し、最大値があらかじめ設定した短絡判定値以上の場合には、さらに、他方の電機子巻線を多相短絡し、一方の電機子巻線を多相短絡している状態で、一方の電機子巻線のいずれか１相の負極側アームをオフ状態とすることで相電圧のピーク値を判定し、ピーク値が短絡判定値未満になった場合には、一方の電機子巻線を多相短絡状態から通常状態に復帰させ、他方の電機子巻線を多相短絡している状態で、他方の電機子巻線のいずれか１相の負極側アームをオフ状態とすることで相電圧のピーク値を判定し、ピーク値が短絡判定値未満になった場合には、他方の電機子巻線を多相短絡状態から通常状態に復帰させるものである。

本発明によれば、発電電流検出結果に応じて、迅速に多相短絡を行う処置を施すことでバッテリの過電圧を防ぎ、当該処置が不要になった際には通常状態に復帰する構成を備えている。この結果、磁石付きの界磁巻線型回転子が非励磁状態かつ高回転である場合に、車両搭載のバッテリが過電圧に至ることを防ぐことができ、その後の発電および駆動動作の効率低下も最小限に留めることができる。

本発明の実施の形態１にかかる発電電動機を搭載した車両システム、ならびに発電電動機の構成を示す説明図である。 本発明の実施の形態１における回転電機に内蔵される回転子の外形図である。 本発明の実施の形態１における発電電動機の内部構成を示した図である。 本発明の実施の形態１における制御装置の内部構成を示した図である。 本発明の実施の形態１において、発電電流推定部による推定処理に用いられる発電電流推定値マップを示した図である。 本発明の実施の形態１における多相短絡制御の一連の制御方法を示した説明図である。 本発明の実施の形態２における制御装置の内部構成を示した図である。 本発明の実施の形態２に係る発電状態判定部による相電圧ピーク検出の一例を示した図である。 本発明の実施の形態２に係る発電状態判定部により実行される一連処理を示したフローチャートである。

以下、本発明の電力変換器の制御装置の好適な実施の形態につき、図面を用いて説明する。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる発電電動機を搭載した車両システム、ならびに発電電動機の構成を示す説明図である。図１において、発電電動機１は、例えば、ベルト等の動力伝達手段４を介して内燃機関３に接続されている。また、発電電動機１は、高電位側入出力端子であるＢ端子と、低電位側入出力端子であるＥ端子を備えている。Ｂ端子は、バッテリ２の＋側端子と接続され、Ｅ端子は、バッテリ２の−側端子と接続されている。

発電電動機１は、電力変換器１１と回転電機１２で構成されている。電力変換器１１は、界磁電力変換部１１２、電機子電力変換部１１３、これらの電力変換部の制御を行うコントローラに相当する制御装置１１１、界磁電流を検出するための界磁電流センサ１１４、Ｂ端子の電圧を検出するためのＢ端子電圧センサ１１５、およびＢ端子に流れる電流を検出するためのＢ端子電流検出センサ１１６を備えて構成されている。

回転電機１２は、界磁電流を通電させ、界磁磁束を発生させる界磁巻線１２１、２組の電機子巻線１２２、１２３、および位置センサ１２４を備えて構成されている。なお、位置センサ１２４としては、一般的に、ホールセンサやレゾルバ等が用いられる。

次に、回転電機１２に内蔵される回転子の外形について説明する。図２は、本発明の実施の形態１における回転電機１２に内蔵される回転子の外形図である。

図２に示した回転子は、外周に複数の正極側の爪状磁極片２０１と負極側の爪状磁極片２０２が設けられた回転子鉄心、および永久磁石２０３を備えて構成されている。回転子鉄心には、界磁巻線１２１が巻装されている。永久磁石２０３は、隣接する正極側の爪状磁極片２０１と負極側の爪状磁極片２０２との間の漏洩磁束を低減する向きに着磁されている。回転電機１２は、界磁巻線１２１に界磁磁束が発生した状態で、回転子が回転することで、電機子巻線に誘起電圧が生じ、電力を発生させる。

界磁電力変換部１１２は、制御装置１１１からのスイッチング素子のオン・オフ指令によって動作する。制御装置１１１は、ＰＷＭ制御を実行することで界磁電力変換部１１２のスイッチング素子を制御し、界磁巻線１２１へ界磁電流を通電させる。界磁電力変換部１１２には、一般的にＭＯＳＦＥＴによるハーフブリッジ回路が用いられる。

電機子電力変換部１１３は、制御装置１１１からのゲート信号によって動作する。電機子電力変換部１１３は、電機子巻線１２２および電機子巻線１２３を流れる電機子電流を整流して電力を生成する。生成された電力は、バッテリおよび他の車両電気負荷へ供給される。

図３は、本発明の実施の形態１における発電電動機１の内部構成を示した図である。電機子電力変換部１１３は、電機子巻線の構成に合わせて、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の３相分のレグ３０１〜３０３から構成される３相ブリッジと、Ｘ相、Ｙ相およびＺ相の３相分のレグ３０４〜３０６から構成される３相ブリッジの、計２回路を備えている。

さらに、電機子電力変換部１１３は、電機子巻線１２２の正極側アームのＭＯＳＦＥＴとして、ＵＨ３０１ａ、ＶＨ３０２ａ、ＷＨ３０３ａを備え、電機子巻線１２２の負極側アームのＭＯＳＦＥＴとして、ＵＬ３０１ｂ、ＶＬ３０２ｂ、ＷＬ３０３ｂを備えている。同様に、電機子電力変換部１１３は、電機子巻線１２３の正極側アームのＭＯＳＦＥＴとして、ＸＨ３０４ａ、ＹＨ３０５ａ、ＺＨ３０６ａを備えており、電機子巻線１２３の負極側アームのＭＯＳＦＥＴとして、ＸＬ３０４ｂ、ＹＬ３０５ｂ、ＺＬ３０６ｂを備えている。

これらのＭＯＳＦＥＴは、それぞれ、制御装置１１１からのゲート信号によって、オン・オフされる。なお、この回路構成および発電方法自体は、周知の技術であるため、これ以上の詳細な説明は、省略する。

次に、図４〜図６を参照しながら、本実施の形態１における発電電流検出時の動作について、詳細に説明する。図４は、本発明の実施の形態１における制御装置１１１の内部構成を示した図である。

図４に示した制御装置１１１は、Ｂ端子電圧検出部４０１、回転速度検出部４０２、界磁電流検出部４０３、発電電流推定部４０４、発電電流閾値判定部４０５、負極側アーム短絡制御部４０６、およびゲートドライバ４０７を備えて構成されている。

Ｂ端子電圧検出部４０１は、Ｂ端子電圧Ｖ_Ｂを検出する。回転速度検出部４０２は、回転速度Ｎを検出する。界磁電流検出部４０３は、界磁電流Ｉ_Ｆを検出する。発電電流推定部４０４は、界磁巻線１２１が非励磁状態であり、かつ回転子が高回転となったときに、Ｂ端子電圧Ｖ_Ｂ、回転速度Ｎ、界磁電流Ｉ_Ｆをもとに、発電電流値Ｉ_ＧＥＮを推定する。

図５は、本発明の実施の形態１において、発電電流推定部４０４による推定処理に用いられる発電電流推定値マップを示した図である。図５に示した例では、回転速度に対する発電電流指定値の関係が、複数のＢ端子電圧Ｖ_Ｂ＝Ｖ_１、Ｖ_２、Ｖ_３、・・・のそれぞれについて、マップ化されている場合を示している。このようなマップがある場合には、発電電流推定部４０４は、Ｂ端子電圧Ｖ_Ｂおよび回転速度Ｎに基づいて、マップを参照して、発電電流推定値を求めることができる。

次に、発電電流推定値閾値判定部４０５は、発電電流値Ｉ_ＧＥＮがあらかじめ設定した閾値Ｉ_ＴＨ以上か、Ｉ_ＴＨ未満かを判別するとともに、発電電流値Ｉ_ＧＥＮがＩ_ＴＨ未満の場合には、電流が流れていないか（Ｉ_ＧＥＮ＝０）も判別する。発電電流推定値閾値判定部４０５においてＩ_ＴＨ≦Ｉ_ＧＥＮと判別された場合には、負極側アーム短絡制御部４０６は、電機子巻線１２２と電機子巻線１２３の両方の負極側アームのＭＯＳＦＥＴであるＵＬ３０１ｂ、ＶＬ３０２ｂ、ＷＬ３０３ｂ、ＸＬ３０４ｂ、ＹＬ３０５ｂ、ＺＬ３０６ｂの全てをオンする指令を、ゲートドライバ４０７へ入力する。

また、発電電流推定値閾値判定部４０５において０＜Ｉ_ＧＥＮ＜Ｉ_ＴＨ未満と判別された場合には、負極側アーム短絡制御部４０６は、電機子巻線１２２の負極側アームのＭＯＳＦＥＴであるＵＬ３０１ｂ、ＶＬ３０２ｂ、ＷＬ３０３ｂ、または電機子巻線１２３の負極側アームのＭＯＳＦＥＴであるＸＬ３０４ｂ、ＹＬ３０５ｂ、ＺＬ３０６ｂのどちらか一方のみをオンする指令を、ゲートドライバ４０７へ入力する。

図６は、本発明の実施の形態１における多相短絡制御の一連の制御方法を示した説明図である。図６（ａ）は、回転速度Ｎの時間変化を示しており、図６（ｂ）は、発電電流推定値の時間変化を示しており、図６（ｃ）は、電機子巻線１２２および電機子巻線１２３の負極側アームのＭＯＳＦＥＴのオン（短絡）状態／オフ（解除）状態を示している。この図６では、０＜Ｉ_ＧＥＮ＜Ｉ_ＴＨの場合に、電機子巻線１２２の負極側アームのＭＯＳＦＥＴを短絡させている場合を例示している。

また、発電電流推定値閾値判定部４０５においてＩ_ＧＥＮ＝０（無発電）と判別された場合には、負極側アーム短絡制御部４０６は、電機子巻線１２２と電機子巻線１２３の両方の負極側アームのＭＯＳＦＥＴであるＵＬ３０１ｂ、ＶＬ３０２ｂ、ＷＬ３０３ｂ、ＸＬ３０４ｂ、ＹＬ３０５ｂ、ＺＬ３０６ｂの全てをオフする指令を、ゲートドライバ４０７へ入力する。

ゲートドライバ４０７は、負極側アーム短絡制御部４０６から受信した指令を増幅してゲート信号とし、ゲート信号を出力することで、対象となるＭＯＳＦＥＴ４０８をオン・オフ駆動する。

なお、電機子巻線１２２、および電機子巻線１２３を多相短絡した場合には、実際の発電電流は、低下する。しかしながら、発電電流推定部４０４は、通常発電時の出力値をもとに作成したマップを参照して、発電電流推定値を求めている。このため、多相短絡時の発電電流低下により、意図せず負極側アームのＭＯＳＦＥＴがオフになってしまい、多相短絡が解除されてしまうことはない。ここで、多相短絡時の発電電流低下の一例としては、一方の電機子巻線を多相短絡すると同時に、発電電流が０になる場合が挙げられる。

以上のように、実施の形態１によれば、界磁巻線が非励磁状態であるにも関わらず、高回転によって発電電流が流れてしまう場合には、バッテリが過電圧状態に至る前に多相短絡を行うことのできる構成を備えている。このため、バッテリが過電圧に至ることを未然に防止することができる。

なお、負極側アームのＭＯＳＦＥＴを多相短絡したときには、回転子が発する磁束により、電機子巻線と負極側アームのＭＯＳＦＥＴに還流電流が発生するため、当該箇所が発熱する。このような問題に対して、本実施の形態１によれば、推定される発電量に応じて、多段的に多相短絡を行い、無発電時には通常状態（ＭＯＳＦＥＴ全オフ）に復帰する制御を行う構成を備えている。この結果、発熱低減による駆動・発電時の効率向上を図ることができる。

実施の形態２．
本実施の形態２では、先の実施の形態１と比較して、発電電流の検出方法、および検出時の制御方法が異なる具体例について、図７を用い説明する。

図７は、本発明の実施の形態２における制御装置１１１の内部構成を示した図である。図７に示した制御装置１１１は、Ｂ端子電圧検出部４０１、負極側アーム短絡制御部４０６、ゲートドライバ４０７、相電圧検出部７０１、および発電状態判定部７０２を備えて構成されている。

相電圧検出部７０１は、２つの３相ブリッジ回路のＵ相、Ｖ相、Ｗ相、Ｘ相、Ｙ相およびＺ相の各レグ３０１〜３０６の中点と、ＧＮＤとの間の相電圧を検出する。ここで、中点とは、正極側アームと負極側アームとの間を意味している。

発電状態判定部７０２は、Ｂ端子電圧検出部４０１で検出されたＢ端子電圧Ｖ_Ｂと、相電圧検出部７０１で検出された各相電圧を取得する。次に、図８を用いて発電状態判定部７０２による具体的な処理を説明する。図８は、本発明の実施の形態２に係る発電状態判定部７０２による相電圧ピーク検出の一例を示した図である。

発電状態判定部７０２は、一定周期で、図８に示すように、あらかじめ設定した時間Ｔ_{ＧＥＴ＿ＰＥＡＫ}内における電機子巻線１２２側の各相電圧のピーク値Ｖ_Ｐ＿Ｕ、Ｖ_Ｐ＿Ｖ、Ｖ_Ｐ＿Ｗのうちの最大値を、Ｖ_{Ｐ１＿ＭＡＸ}として算出する。同様に、発電状態判定部７０２は、１周期分の時間Ｔ_{ＧＥＴ＿ＰＥＡＫ}内における電機子巻線１２３側の各相電圧のピーク値Ｖ_Ｐ＿Ｘ、Ｖ_Ｐ＿Ｙ、Ｖ_Ｐ＿Ｚのうちの最大値を、Ｖ_{Ｐ２＿ＭＡＸ}として算出する。

さらに、発電状態判定部７０２は、算出した最大値Ｖ_{Ｐ１＿ＭＡＸ}および最大値Ｖ_{Ｐ２＿ＭＡＸ}をもとに、多相短絡のパターンを生成する。このとき、Ｔ_{ＧＥＴ＿ＰＥＡＫ}は、最低でも相電圧の電気角１周期以上の時間としてあらかじめ設定する必要がある。

次に、本実施の形態２に係る発電状態判定部７０２の判定・動作フローについて、詳細に説明する。図９は、本発明の実施の形態２に係る発電状態判定部７０２により実行される一連処理を示したフローチャートである。図９に示したフローチャートは、多相短絡判定処理フロー、多相短絡処理フローおよび復帰処理フローに大別される。

まず、多相短絡判定処理フローのステップＳ９１１およびステップＳ９１２において、発電状態判定部７０２は、電機子巻線１２２および電機子巻線１２３が多相短絡しているか否かを確認する。発電状態判定部７０２は、電機子巻線１２３が多相短絡している場合には、復帰処理フロー内のステップＳ９３１以降の処理を実行する。

また、発電状態判定部７０２は、電機子巻線１２３が多相短絡していないが、電機子巻線１２２が多相短絡している場合には、多相短絡処理フロー内のステップＳ９２１以降の処理を実行する。また、発電状態判定部７０２は、電機子巻線１２３が多相短絡しておらず、かつ、電機子巻線１２２が多相短絡していない場合には、多相短絡処理フロー内のステップＳ９２３以降の処理を実行する。

多相短絡処理フロー内のステップＳ９２３に進んだ場合は、電機子巻線１２２および電機子巻線１２３がともに多相短絡していない場合に相当する。そこで、ステップＳ９２３において、発電状態判定部７０２は、下式（１）の条件が成立するか否かを判定する。
Ｖ_{Ｐ１＿ＭＡＸ}≧Ｖ_Ｂ＋Ｖ_Ｆ［Ｖ］ （１）

そして、発電状態判定部７０２は、上式（１）の条件が成立する場合には、ステップＳ９２４において、電機子巻線１２２の負極側アームのＭＯＳＦＥＴであるＵＬ３０１ｂ、ＶＬ３０２ｂ、ＷＬ３０３ｂをオンし、多相短絡を行う。さらに、発電状態判定部７０２は、多相短絡を行った後、復帰処理フロー内のステップＳ９３５以降の処理を実行する。

一方、発電状態判定部７０２は、上式（１）の条件が成立しない場合には、多相短絡の必要がないため、一連処理を終了する。なお、このときのＶ_Ｆは、一般にダイオードに順方向バイアスを印加した時の順方向電圧である。

また、多相短絡処理フロー内のステップＳ９２１に進んだ場合は、すでに電機子巻線１２２のみ多相短絡している状態に相当する。そこで、ステップＳ９２１において、発電状態判定部７０２は、下式（２）の条件が成立するか否かを判定する。
Ｖ_{Ｐ２＿ＭＡＸ}≧Ｖ_Ｂ＋Ｖ_Ｆ［Ｖ］ （２）

そして、発電状態判定部７０２は、上式（２）の条件が成立する場合には、ステップＳ９２２において、電機子巻線１２３のＭＯＳＦＥＴの負極側アームのＭＯＳＦＥＴであるＸＬ３０４ｂ、ＹＬ３０５ｂ、ＺＬ３０６ｂをオンし、多相短絡を行う。さらに、発電状態判定部７０２は、多相短絡を行った後、復帰処理フロー内のステップＳ９３１以降の処理を実行する。

なお、Ｖ_{Ｐ１＿ＭＡＸ}が上式（１）の条件を満たし、かつ、Ｖ_{Ｐ２＿ＭＡＸ}が上式（２）の条件を満たす場合には、図９に示したように、電機子巻線１２２を優先的に多相短絡する。

最後に、復帰処理フロー内のステップＳ９３５に進んだ場合は、電機子巻線１２２が多相短絡されている状態に相当する。そこで、発電状態判定部７０２は、ステップＳ９３６において、電機子巻線１２２の任意の１相の負極側アームのＭＯＳＦＥＴを、Ｔ_{ＧＥＴ＿ＰＥＡＫ}時間オフする。

さらに、発電状態判定部７０２は、ステップＳ９３７おいて、下式（３）の条件が成立するか否かを判定する。
Ｖ_{Ｐ１＿ＭＡＸ}＜Ｖ_Ｂ＋Ｖ_Ｆ ［Ｖ］ （３）

そして、発電状態判定部７０２は、上式（３）の条件が成立する場合には、ステップＳ９３８において、電機子巻線１２２の負極側アームのＭＯＳＦＥＴであるＵＬ３０１ｂ、ＶＬ３０２ｂ、ＷＬ３０３ｂをオフし、短絡を解除し、一連処理を終了する。

一方、上式（３）の条件が成立しない場合には、発電状態判定部７０２は、ステップＳ９３８の処理を実行せずに、一連処理を終了する。

また、復帰処理フロー内のステップＳ９３１に進んだ場合は、電機子巻線１２２および電機子巻線１２３の両方が多相短絡されている状態に相当する。そこで、発電状態判定部７０２は、ステップＳ９３２において、まず、電機子巻線１２３の任意の１相の負極側アームのＭＯＳＦＥＴをＴ_{ＧＥＴ＿ＰＥＡＫ}時間オフする。

さらに、発電状態判定部７０２は、ステップＳ９３３おいて、下式（４）の条件が成立するか否かを判定する。
Ｖ_{Ｐ２＿ＭＡＸ}＜Ｖ_Ｂ＋Ｖ_Ｆ［Ｖ］ （４）

そして、発電状態判定部７０２は、上式（４）の条件が成立する場合には、ステップＳ９３４において、電機子巻線１２３の負極側アームのＭＯＳＦＥＴであるＸＬ３０４ｂ、ＹＬ３０５ｂ、ＺＬ３０６ｂをオフし、短絡を解除する。

その後、発電状態判定部７０２は、すでに説明したステップＳ９３５以降の処理を実行する。すなわち、発電状態判定部７０２は、ステップＳ９３６において、電機子巻線１２２の任意の１相の負極側アームのＭＯＳＦＥＴをＴ_{ＧＥＴ＿ＰＥＡＫ}時間オフする。

さらに、発電状態判定部７０２は、上式（３）の条件が成立する場合には、ステップＳ９３８において、電機子巻線１２２の負極側アームのＭＯＳＦＥＴであるＵＬ３０１ｂ、ＶＬ３０２ｂ、ＷＬ３０３ｂをオフし、短絡を解除し、一連処理を終了することとなる。

実際の挙動としては、一方の電機子巻線の多相短絡を解除した場合、もう一方の相電圧は、振幅が大きくなり、相電圧のピークが増加する。このため、電機子巻線１２２と電機子巻線１２３の多相短絡が、同時に解除されることはない。

ゲートドライバ４０７は、図９に示した一連処理に基づいて発電状態判定部７０２から受信した各ＭＯＳＦＥＴのオン指令／オフ指令に基づいて、対象となるＭＯＳＦＥＴ４０８をオン・オフ駆動する。

以上のように、実施の形態２によれば、先の実施の形態１と同様に、界磁巻線が非励磁状態であるにも関わらず、高回転によって発電電流が流れてしまう場合には、バッテリが過電圧状態に至る前に多相短絡を行うことのできる構成を備えている。このため、先の実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

さらに、実施の形態２によれば、一般的な発電機および発電電動機に設けられている相電圧検出センサを用いて、相電圧検出部を構成することができる。このため、電力変換器の制御装置のコスト低減を図ることができる。さらに、本実施の形態２によれば、推定値を用いる代わりに、センサによる測定値をもとに多相短絡制御を実行しており、高い制御精度実現することができる。

１ 発電電動機、２ バッテリ、３ 内燃機関、４ 動力伝達手段、１１ 電力変換器、１２ 回転電機、１１１ 制御装置、１１２ 界磁電力変換部、１１３ 電機子電力変換部、１１４ 界磁電流センサ、１１５ Ｂ端子電圧センサ、１２１ 界磁巻線、１２２、１２３ 多相巻線、１２４ 位置センサ、２０１ 正極側の爪状磁極片、２０２ 負極側の爪状磁極片、２０３ 永久磁石、３０１〜３０６ ３相ブリッジ回路のレグ、３０１ａ〜３０６ａ 正極側アーム、３０１ｂ〜３０６ｂ 負極側アーム、４０１ Ｂ端子電圧検出部、４０２ 回転速度検出部、４０３ 界磁電流検出部、４０４ 発電電流推定部、４０５ 発電電流推定値閾値判定部、４０６ 負極側アーム短絡制御部、４０７ ゲートドライバ、４０８ ＭＯＳＦＥＴ、７０１ 相電圧検出部、７０２ 発電状態判定部。

Claims (3)

1. 第１の電機子巻線および第２の電機子巻線を有する電機子と、磁石付きの界磁巻線型の回転子と、を含んで構成される回転電機から出力される交流電力を、直流電力に変換してバッテリに電力供給する電力変換器を制御するためのコントローラを備えた電力変換器の制御装置であって、
   前記コントローラは、
   前記回転子が非励磁状態において、前記回転電機による発電電流値と、前記回転電機が高回転である状態を検出するためにあらかじめ設定された電流閾値とを比較し、
   前記発電電流値が前記電流閾値以上の場合には、前記第１の電機子巻線および前記第２の電機子巻線の両方を多相短絡し、
   前記発電電流値が前記電流閾値未満であり、かつ０よりも大きい場合には、前記第１の電機子巻線または前記第２の電機子巻線のいずれか一方を多相短絡し、
   前記発電電流値が流れていない場合には、前記第１の電機子巻線および前記第２の電機子巻線を多相短絡状態から通常状態に復帰させる
   電力変換器の制御装置。
2. 前記コントローラは、前記回転子の回転速度と、前記バッテリに供給される供給電圧値とを取得し、前記回転速度および前記供給電圧値から前記発電電流値を推定する
   請求項１に記載の電力変換器の制御装置。
3. 第１の電機子巻線および第２の電機子巻線を有する電機子と、磁石付きの界磁巻線型の回転子と、を含んで構成される回転電機から出力される交流電力を、直流電力に変換してバッテリに電力供給する電力変換器を制御するためのコントローラを備えた電力変換器の制御装置であって、
   前記コントローラは、
   前記回転子が非励磁状態において、前記第１の電機子巻線の３相電圧、および第２の電機子巻線の３相電圧の検出結果を取得し、
   ３相電圧の電気角１周期以上の時間として設定された時間幅において、前記第１の電機子巻線の３相電圧または第２の電機子巻線の３相電圧のいずれか一方の電機子巻線の３相電圧の最大値を算出し、前記最大値があらかじめ設定した短絡判定値以上の場合には、前記一方の電機子巻線を多相短絡し、
   前記一方の電機子巻線を多相短絡した状態で、他方の電機子巻線の３相電圧の最大値を算出し、前記最大値があらかじめ設定した短絡判定値以上の場合には、さらに、前記他方の電機子巻線を多相短絡し、
   前記一方の電機子巻線を多相短絡している状態で、前記一方の電機子巻線のいずれか１相の負極側アームをオフ状態とすることで相電圧のピーク値を判定し、前記ピーク値が前記短絡判定値未満になった場合には、前記一方の電機子巻線を多相短絡状態から通常状態に復帰させ、
   前記他方の電機子巻線を多相短絡している状態で、前記他方の電機子巻線のいずれか１相の負極側アームをオフ状態とすることで相電圧のピーク値を判定し、前記ピーク値が前記短絡判定値未満になった場合には、前記他方の電機子巻線を多相短絡状態から通常状態に復帰させる
   電力変換器の制御装置。

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