JP6575450B2 - 回転電機装置 - Google Patents
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Description
以下、本発明に係る回転電機装置を車載主機としてエンジンを搭載した車両に搭載した第1実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
以下、第2実施形態について、上記第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10に示すように、回転電機10として2重巻線回転電機を用いる。なお図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いる。また図10では、エンジン20及びシャント抵抗13U,13V,13W等の図示を省略している。さらに本実施形態では、切替スイッチ40を第1切替スイッチ40と称し、U,V,W相コイル12U,12V,12Wの中性点Nを第1中性点N1と称すこととする。また本実施形態では、第1制御部50A及び第2制御部50Bをまとめて制御装置50と表記している。
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。
Claims (14)
- 回転電機(10)、及び該回転電機との間で電力伝達を行う電力変換回路を備える回転電機装置(MU)であって、
2以上の整数がNとして定義されており、
前記回転電機は、ステータコア(15a)に巻回されて、かつ、星形結線されたN相分のコイル(12U,12V,12W)を有し、
前記電力変換回路は、
直流電源(30)の正極側に高電位側端子が接続されたN相分のハイサイドスイッチ(SUp,SVp,SWp)と、
前記直流電源の負極側に低電位側端子が接続されたN相分のローサイドスイッチ(SUn,SVn,SWn)と、を有し、
前記ハイサイドスイッチ及び前記ローサイドスイッチのうち、一方が常時接続スイッチ(SUp,SVp,SWp)とされ、他方が選択接続スイッチ(SUn,SVn,SWn)とされており、
前記常時接続スイッチの高電位側端子及び低電位側端子のうち、前記直流電源の正極側及び負極側のいずれにも接続されていない端子が常時接続端子とされており、
N相それぞれにおいて、前記常時接続端子が、前記コイルの両端のうち該コイルの中性点(N)側とは反対側に接続されており、
前記選択接続スイッチの高電位側端子及び低電位側端子のうち、前記直流電源の正極側及び負極側のいずれにも接続されていない端子が選択接続端子とされており、
N相それぞれにおいて、前記選択接続端子と、前記常時接続端子及び前記コイルの中性点のうちいずれか一方とを選択的に接続する切替スイッチ(40)と、
N相それぞれにおいて、前記選択接続端子と前記常時接続端子とを前記切替スイッチにより接続した状態で、前記常時接続スイッチ及び前記選択接続スイッチをスイッチング制御する全波駆動処理を行う全波駆動部(50)と、
N相それぞれにおいて、前記選択接続端子と前記コイルの中性点とを前記切替スイッチにより接続して、かつ、前記選択接続スイッチをオンした状態で、前記常時接続スイッチをスイッチング制御する半波駆動処理を行う半波駆動部(50)と、
前記全波駆動処理及び前記半波駆動処理のうち、いずれかを選択して実行する実行部(50)と、を備える回転電機装置。 - 前記半波駆動部は、前記常時接続スイッチの通電制御の開始タイミングをN相それぞれでずらしつつ、N相それぞれにおいて、電気角半周期以下の所定期間に渡って電気角1周期毎に前記常時接続スイッチを通電制御する請求項1に記載の回転電機装置。
- 前記半波駆動部は、前記常時接続スイッチの通電制御の開始タイミングをN相それぞれで「360°/N」ずらしつつ、前記常時接続スイッチを通電制御する請求項2に記載の回転電機装置。
- N相それぞれにおいて、前記コイルに流れる電流の絶対値が所定電流値以下になっていると判定した場合に、前記常時接続端子及び前記コイルの中性点のうちいずれか一方から他方へと前記選択接続端子の接続対象を切り替えるように前記切替スイッチを制御する低電流切替部(50)を備える請求項1〜3のいずれか1項に記載の回転電機装置。
- 前記回転電機のロータ(11)の磁極位置情報を取得する位置取得部(50)を備え、
前記低電流切替部は、前記位置取得部により取得された磁極位置情報に基づいて、前記コイルに流れる電流の絶対値が前記所定電流値以下になっていることを判定する請求項4に記載の回転電機装置。 - 前記切替スイッチは、
前記常時接続端子と前記選択接続端子とを接続する第1接続スイッチ(40A)と、
前記選択接続端子と前記コイルの中性点とを接続する第2接続スイッチ(40B)と、を有し、
前記第1接続スイッチをオンからオフに切り替えてかつ前記第2接続スイッチをオフからオンに切り替えることにより、前記選択接続端子の接続対象を前記常時接続端子から前記コイルの中性点に切り替える第1切替処理と、前記第1接続スイッチをオフからオンに切り替えてかつ前記第2接続スイッチをオンからオフに切り替えることにより、前記選択接続端子の接続対象を前記コイルの中性点から前記常時接続端子に切り替える第2切替処理とを行う切替制御部(50)を備え、
前記切替制御部は、さらに、前記第1切替処理及び前記第2切替処理において、前記第1接続スイッチ及び前記第2接続スイッチそれぞれの駆動状態を切り替える場合に前記第1接続スイッチ及び前記第2接続スイッチの双方をオンする期間を設定する請求項4又は5に記載の回転電機装置。 - 前記コイルを第1コイルとし、
前記回転電機は、前記第1コイルと電気的に絶縁されつつ前記ステータコアに巻回されて、かつ、星形結線されたN相分の第2コイル(14X,14Y,14Z)をさらに有し、
前記ハイサイドスイッチを第1ハイサイドスイッチとし、
前記ローサイドスイッチを第1ローサイドスイッチとし、
前記常時接続スイッチは、前記第1ハイサイドスイッチであり、
前記選択接続スイッチは、前記第1ローサイドスイッチであり、
前記常時接続端子は、前記第1ハイサイドスイッチの低電位側端子であり、
前記選択接続端子は、前記第1ローサイドスイッチの高電位側端子であり、
前記切替スイッチを第1切替スイッチとし、
前記電力変換回路は、
前記直流電源の正極側に高電位側端子が接続されたN相分の第2ハイサイドスイッチ(SXp,SYp,SZp)と、
前記直流電源の負極側に低電位側端子が接続されたN相分の第2ローサイドスイッチ(SXn,SYn,SZn)と、を有し、
N相それぞれにおいて、前記第2ローサイドスイッチの高電位側端子が、前記第2コイルの両端のうち該第2コイルの中性点(N2)側とは反対側に接続されており、
N相それぞれにおいて、前記第2ハイサイドスイッチの低電位側端子と、前記第2ローサイドスイッチの高電位側端子及び前記第2コイルの中性点のうちいずれか一方とを選択的に接続する第2切替スイッチ(60)を備え、
前記全波駆動部は、前記第1ローサイドスイッチの高電位側端子と前記第1ハイサイドスイッチの低電位側端子とを前記第1切替スイッチにより接続して、かつ、前記第2ハイサイドスイッチの低電位側端子と前記第2ローサイドスイッチの高電位側端子とを前記第2切替スイッチにより接続した状態で、前記各第1ハイサイドスイッチ、前記各第1ローサイドスイッチ、前記各第2ハイサイドスイッチ及び前記各第2ローサイドスイッチをスイッチング制御し、
前記半波駆動部は、前記第1ローサイドスイッチの高電位側端子と前記第1コイルの中性点(N1)とを前記第1切替スイッチにより接続して、かつ、前記第2ハイサイドスイッチの低電位側端子と前記第2コイルの中性点とを前記第2切替スイッチにより接続して、かつ、前記各第1ローサイドスイッチ及び前記各第2ハイサイドスイッチをオンした状態で、前記各第1ハイサイドスイッチ及び前記各第2ローサイドスイッチをスイッチング制御する請求項1〜6のいずれか1項に記載の回転電機装置。 - 前記直流電源の正極側に接続された正極導電部材(Lp)と、
前記直流電源の負極側に接続された負極導電部材(Ln)と、
前記正極導電部材及び前記負極導電部材の間を接続するコンデンサ(31)と、を備え、
前記各第1ハイサイドスイッチ及び前記各第2ハイサイドスイッチそれぞれの高電位側端子が前記正極導電部材に接続されており、
前記各第1ローサイドスイッチ及び前記各第2ローサイドスイッチそれぞれの低電位側端子が前記負極導電部材に接続されている請求項7に記載の回転電機装置。 - 前記半波駆動部は、前記第1ハイサイドスイッチの通電制御の開始タイミングをN相それぞれでずらしつつ、N相それぞれにおいて、電気角半周期以下の第1所定期間に渡って電気角1周期毎に前記第1ハイサイドスイッチを通電制御し、また、前記第2ローサイドスイッチの通電制御の開始タイミングをN相それぞれでずらしつつ、N相それぞれにおいて、電気角半周期以下の第2所定期間に渡って電気角1周期毎に前記第2ローサイドスイッチを通電制御する請求項7又は8に記載の回転電機装置。
- 前記半波駆動部は、前記第1ハイサイドスイッチの通電制御の開始タイミングをN相それぞれで「360°/N」ずらしつつ、前記第1ハイサイドスイッチを通電制御し、また、前記第2ローサイドスイッチの通電制御の開始タイミングをN相それぞれで「360°/N」ずらしつつ、前記第2ローサイドスイッチを通電制御する請求項9に記載の回転電機装置。
- 前記第1所定期間及び前記第2所定期間のそれぞれが、「90°+180°/N」以上であって、かつ、電気角半周期以下の期間に設定されている請求項9又は10に記載の回転電機装置。
- 前記第1コイルと前記第2コイルとの間の空間位相差が電気角で0となるように前記第1コイル及び前記第2コイルが前記ステータコアに巻回されており、
前記半波駆動部は、空間位相が一致する相のそれぞれにおいて、前記第1ハイサイドスイッチの通電制御の開始タイミングと前記第2ローサイドスイッチの通電制御の開始タイミングとを電気角半周期だけずらしつつ、前記第1ハイサイドスイッチ及び前記第2ローサイドスイッチを通電制御する請求項10又は11に記載の回転電機装置。 - N相それぞれにおいて、前記第1コイルに流れる電流の絶対値が第1所定電流値以下になっていると判定した場合に、前記第1ハイサイドスイッチの低電位側端子及び前記第1コイルの中性点のうちいずれか一方から他方へと前記第1ローサイドスイッチの高電位側端子の接続対象を切り替えるように前記第1切替スイッチを制御する第1低電流切替部(50)と、
N相それぞれにおいて、前記第2コイルに流れる電流の絶対値が第2所定電流値以下になっていると判定した場合に、前記第2ローサイドスイッチの高電位側端子及び前記第2コイルの中性点のうちいずれか一方から他方へと前記第2ハイサイドスイッチの低電位側端子の接続対象を切り替えるように前記第2切替スイッチを制御する第2低電流切替部(50)と、を備える請求項7〜12のいずれか1項に記載の回転電機装置。 - 前記第1切替スイッチは、
前記第1ハイサイドスイッチの低電位側端子と前記第1ローサイドスイッチの高電位側端子とを接続する第1接続スイッチ(40A)と、
前記第1ローサイドスイッチの高電位側端子と前記第1コイルの中性点とを接続する第2接続スイッチ(40B)と、を有し、
前記第2切替スイッチは、
前記第2ローサイドスイッチの高電位側端子と前記第2ハイサイドスイッチの低電位側端子とを接続する第3接続スイッチ(60A)と、
前記第2ハイサイドスイッチの低電位側端子と前記第2コイルの中性点とを接続する第4接続スイッチ(60B)と、を有し、
前記第1接続スイッチをオンからオフに切り替えてかつ前記第2接続スイッチをオフからオンに切り替えることにより、前記第1ローサイドスイッチの高電位側端子の接続対象を前記第1ハイサイドスイッチの低電位側端子から前記第1コイルの中性点に切り替える第1切替処理と、前記第1接続スイッチをオフからオンに切り替えてかつ前記第2接続スイッチをオンからオフに切り替えることにより、前記第1ローサイドスイッチの高電位側端子の接続対象を前記第1コイルの中性点から前記第1ハイサイドスイッチの低電位側端子に切り替える第2切替処理とを行う第1切替制御部(50)と、
前記第3接続スイッチをオンからオフに切り替えてかつ前記第4接続スイッチをオフからオンに切り替えることにより、前記第2ハイサイドスイッチの低電位側端子の接続対象を前記第2ローサイドスイッチの高電位側端子から前記第2コイルの中性点に切り替える第3切替処理と、前記第3接続スイッチをオフからオンに切り替えてかつ前記第4接続スイッチをオンからオフに切り替えることにより、前記第2ハイサイドスイッチの低電位側端子の接続対象を前記第2コイルの中性点から前記第2ローサイドスイッチの高電位側端子に切り替える第4切替処理とを行う第2切替制御部(50)と、を備え、
前記第1切替制御部は、さらに、前記第1切替処理及び前記第2切替処理において、前記第1接続スイッチ及び前記第2接続スイッチそれぞれの駆動状態を切り替える場合に前記第1接続スイッチ及び前記第2接続スイッチの双方をオンする期間を設定し、
前記第2切替制御部は、さらに、前記第3切替処理及び前記第4切替処理において、前記第3接続スイッチ及び前記第4接続スイッチそれぞれの駆動状態を切り替える場合に前記第3接続スイッチ及び前記第4接続スイッチの双方をオンする期間を設定する請求項7〜13のいずれか1項に記載の回転電機装置。
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