WO2020158128A1 - 回転電機の駆動装置 - Google Patents

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WO2020158128A1
WO2020158128A1 PCT/JP2019/045960 JP2019045960W WO2020158128A1 WO 2020158128 A1 WO2020158128 A1 WO 2020158128A1 JP 2019045960 W JP2019045960 W JP 2019045960W WO 2020158128 A1 WO2020158128 A1 WO 2020158128A1
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WO
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control
inverter
phase
connection control
unit
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PCT/JP2019/045960
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French (fr)
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博文 金城
亮太郎 岡本
谷口　真
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株式会社デンソー
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/16—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the circuit arrangement or by the kind of wiring
    • H02P25/18—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the circuit arrangement or by the kind of wiring with arrangements for switching the windings, e.g. with mechanical switches or relays
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters

Definitions

  • the present disclosure relates to a drive device for a rotating electric machine.
  • Patent Document 1 discloses a configuration that controls a first inverter and a second inverter that output an AC voltage to an independent winding electric motor so that the independent winding electric motor performs Y connection equivalent operation or ⁇ connection equivalent operation. There is. With this configuration, in transition from the Y connection equivalent operating state to the ⁇ connection equivalent operating state, the intermediate operation of gradually increasing the modulation rate of the second inverter from the Y connection equivalent operating state while maintaining the modulation rate of the first inverter. It is arranged to shift to the ⁇ connection equivalent operation state via the state.
  • Patent Document 1 causes a large loss because the second inverter performs zero vector switching in order to cause the second inverter to act equivalently as a neutral point in the Y connection equivalent operating state, but the intermediate operating state.
  • the technique described in Patent Document 1 has a large loss in the inverter in the low to medium speed rotation range of the rotating electric machine.
  • the present disclosure provides a rotating electric machine drive device that can reduce the loss of the inverter in the low to medium speed rotation range of the rotating electric machine.
  • a first aspect of the present disclosure is a drive device for a rotating electric machine, which is provided between a first high potential point and one end of the corresponding winding, corresponding to each phase of the rotating electric machine including windings of a plurality of phases. , And corresponding to each phase of the rotating electric machine, and a first inverter section each provided with a plurality of first switching elements capable of opening and closing between one end of the corresponding winding and the first low potential point, A plurality of second switching elements each capable of opening and closing between the second high potential point and the other end of the corresponding winding and between the other end of the corresponding winding and the second low potential point are provided.
  • a second inverter section a first connection line connecting the first high potential point and the second high potential point, and a second connection line connecting the first low potential point and the second low potential point.
  • an opening/closing part provided at least in one of the first connecting line and in the middle of the second connecting line, and by setting the opening/closing part in an open state to set the second inverter part to a neutral winding of the rotating electric machine.
  • the modulation factor of the first inverter unit is lowered so that the change of the phase voltage vector applied to the winding of the rotating electric machine falls within a predetermined range, and A control unit for increasing the modulation rate of the second inverter unit.
  • the drive device for a rotating electric machine can reduce the loss of the inverter in the low to medium speed rotation range of the rotating electric machine.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a drive device for a rotary electric machine according to an embodiment
  • FIG. 2 is a functional block diagram showing control by the control unit
  • FIG. 3 is a diagram showing the control region according to the first embodiment on the output characteristics of the motor generator
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of operation in star connection control
  • FIG. 5 is a diagram showing a drive waveform of an inverter unit in a star connection control, a voltage waveform applied to a coil of a motor generator, and a phase current waveform
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a drive device for a rotary electric machine according to an embodiment
  • FIG. 2 is a functional block diagram showing control by the control unit
  • FIG. 3 is a diagram showing the control region according to the first embodiment on the output characteristics of the motor generator
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of operation in star connection control
  • FIG. 5 is a diagram showing a drive waveform of an inverter unit in a star connection control
  • FIG. 6 is a diagram showing an output voltage vector and a phase voltage vector of each inverter in the star connection control
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing an example of the operation in the open connection control
  • FIG. 8A is a schematic diagram showing an operation of a circuit corresponding to a U-phase coil in open connection control
  • FIG. 8B is a schematic diagram showing the operation of the circuit corresponding to the U-phase coil in the open connection control
  • FIG. 9 is a diagram showing a drive waveform of an inverter section, a voltage waveform applied to a coil of a motor generator, and a phase current waveform in open connection control (delta connection control), FIG.
  • FIG. 10 is a diagram showing an output voltage vector and a phase voltage vector of each inverter section in open connection control (delta connection control)
  • FIG. 11 is a diagram showing an output voltage vector and a phase voltage vector of each inverter unit when switching control between star connection control and open connection control (H bridge control).
  • FIG. 12 is a diagram showing a drive waveform and a phase current waveform of the inverter unit when the control is switched from the star connection control to the open connection control (delta connection control)
  • FIG. 13 is a diagram showing the control region according to the second embodiment on the output characteristics of the motor generator
  • FIG. 14 is a diagram showing an example of the drive waveform of the inverter unit in the H-bridge control, the voltage waveform applied to the coil of the motor generator, and the phase current waveform.
  • FIG. 15 is a diagram showing an output voltage vector and a phase voltage vector of each inverter unit in the H bridge control
  • FIG. 16 is a diagram showing an output voltage vector and a phase voltage vector of each inverter unit when the control is switched between the star connection control and the open connection control (H bridge control)
  • FIG. 17 is a diagram showing the control region according to the third embodiment on the output characteristics of the motor generator
  • FIG. 18 is a diagram showing an output voltage vector and a phase voltage vector of each inverter unit when switching control between open connection control (delta connection control) and open connection control (H bridge control)
  • FIG. 19 is a diagram showing another example of the control region on the output characteristic of the motor generator
  • FIG. 19 is a diagram showing another example of the control region on the output characteristic of the motor generator
  • FIG. 20 is a diagram showing a drive waveform of the inverter unit when performing the overmodulation PWM control in the overmodulation control region shown in FIG.
  • FIG. 21 is a diagram showing a drive waveform of the inverter unit when rectangular wave control is performed in the overmodulation control region shown in FIG.
  • FIG. 22 is a diagram showing another example of the drive waveform of the inverter unit, the voltage waveform applied to the coil of the motor generator, and the phase current waveform in the H-bridge control.
  • FIG. 1 shows a motor generator 10 as an example of a rotating electric machine, a drive device 20 that drives the motor generator 10, and a DC power supply unit 70 that supplies DC power to the drive device 20.
  • the drive device 20 is an example of a drive device for a rotary electric machine.
  • the motor generator 10 is a so-called “main motor” that is mounted on an electric vehicle such as an electric vehicle or a hybrid vehicle and generates torque for driving a drive wheel (not shown) of the electric vehicle.
  • the motor generator 10 is driven by the drive device 20 and functions as an electric motor (power running), and when it functions as a generator that is driven by the driving wheel of an electric vehicle or the driving force transmitted from an engine (not shown) to generate electric power ( There is, In the present embodiment, the case where the motor generator 10 functions as an electric motor will be mainly described.
  • the motor generator 10 is an open-winding three-phase rotating machine, and has a U-phase coil 12, a V-phase coil 14 and a W-phase coil 16.
  • the U-phase coil 12, the V-phase coil 14 and the W-phase coil 16 will be appropriately referred to as “coils 12 to 16”.
  • the current flowing through the U-phase coil 12 is referred to as a U-phase current iu
  • the current flowing through the V-phase coil 14 is referred to as a V-phase current iv
  • the current flowing through the W-phase coil 16 is referred to as a W-phase current iw.
  • the current flowing from the first inverter unit 22 side to the second inverter unit 36 side is positive
  • the current flowing from the second inverter unit 36 side to the first inverter unit 22 side is negative.
  • the phase currents iu, iv, and iw of the motor generator 10 are detected by the current detection unit 58 including a current detection element such as a Hall element for each phase.
  • the rotational electrical angle ⁇ of the output shaft of the motor generator 10 is detected by a rotation angle sensor (not shown).
  • the drive device 20 includes a first inverter unit 22, a second inverter unit 36, a high potential side connection line 50, a low potential side connection line 52, a high potential side connection line switching element 54, and a control unit 60.
  • the first inverter unit 22 is a three-phase inverter that switches the energization of the coils 12 to 16.
  • the first inverter unit 22 corresponds to the coil 12, the switching element 24 provided between the first high potential point H1 of the first inverter unit 22 and the connection point U1, the connection point U1 and the first inverter unit. 22 and a switching element 26 provided between the first low potential point L1 and the second low potential point L1.
  • the first inverter unit 22 corresponds to the coil 14 and is provided between the switching element 28 provided between the first high potential point H1 and the connection point V1 and between one end of the coil 14 and the connection point V1.
  • the switching element 30 is provided.
  • the first inverter unit 22 includes a switching element 32 provided between the first high potential point H1 and the connection point W1 corresponding to the coil 16 and a connection point W1 and the first low potential point L1. And a switching element 34 provided therebetween.
  • the switching elements 24, 26, 28, 30, 32, 34 of the first inverter unit 22 are an example of first switching elements.
  • the second inverter unit 36 is also a three-phase inverter that switches the energization of the coils 12 to 16.
  • the second inverter unit 36 corresponds to the coil 12 and includes a switching element 38 provided between the second high potential point H2 of the second inverter unit 36 and the connection point U2, the connection point U2 and the second inverter unit. 36 and a switching element 40 provided between the second low potential point L2 and the second low potential point L2.
  • the second inverter unit 36 corresponds to the coil 14 and is provided between the switching element 42 provided between the second high potential point H2 and the connection point V2 and between the connection point V2 and the second low potential point L2.
  • a switching element 44 provided in the.
  • the second inverter unit 36 corresponds to the coil 16 and is provided between the switching element 46 provided between the second high potential point H2 and the connection point W2 and between the connection point W2 and the second low potential point L2. And a switching element 48 provided in the.
  • the switching elements 38, 40, 42, 44, 46, 48 of the second inverter section 36 are an example of second switching elements.
  • the switching element 24 has a transistor 24A and a diode 24B.
  • the switching elements 26 to 34 and 38 to 48 have transistors 26A to 34A, 38A to 48A and diodes 28B to 34B and 38B to 48B, respectively.
  • the transistors 24A to 34A and 38A to 48A are IGBTs (insulated gate bipolar transistors), and on/off is controlled by the control unit 60. When the transistors 24A to 34A and 38A to 48A are turned on, energization from the high potential side to the low potential side is allowed, and when turned off, the energization is cut off.
  • the transistors 24A to 34A and 38A to 48A are not limited to IGBTs, and may be MOSFETs or the like.
  • the diodes 24B to 34B and 38B to 48B are freewheeling diodes that are connected in parallel with the transistors 24A to 34A and 38A to 48A and allow energization from the low potential side to the high potential side.
  • the diodes 24B to 34B and 38B to 48B may be built in the transistors 24A to 34A and 38A to 48A, such as MOSFET parasitic diodes, or may be externally attached. ..
  • one end of the U-phase coil 12 is connected to the connection point U1 of the U-phase switching elements 24 and 26, and the V-phase coil 14 is connected to the connection point V1 of the V-phase switching elements 28 and 30.
  • One end is connected, and one end of the W-phase coil 16 is connected to the connection point W1 of the W-phase switching elements 32 and 34.
  • the other end of the U-phase coil 12 is connected to the connection point U2 of the U-phase switching elements 38 and 40, and the V-phase is connected to the connection point V2 of the V-phase switching elements 42 and 44.
  • the other end of the coil 14 is connected, and the other end of the W-phase coil 16 is connected to the connection point W2 of the W-phase switching elements 46 and 48.
  • the first high potential point H1 of the first inverter unit 22 is connected to the positive electrode of the battery 72 of the DC power supply unit 70, and the high potential side connecting line 50 is the first high potential point H1 of the first inverter unit 22, The second high potential point H2 of the second inverter section 36 is connected. Further, the first low potential point L1 of the first inverter unit 22 is connected to the negative electrode of the battery 72, and the low potential side connecting line 52 includes the first low potential point L1 of the first inverter unit 22 and the second inverter. It is connected to the second low potential point L2 of the portion 36.
  • the high potential side connection line 50 is an example of a first connection line
  • the low potential side connection line 52 is an example of a second connection line.
  • a high-potential-side connection line switching element 54 that opens and closes the high-potential-side connection line 50 is provided in the middle of the high-potential-side connection line 50.
  • the high potential side connection line switching element 54 is an example of an opening/closing section.
  • the high potential side connection line switching element 54 is connected to the control unit 60, and the control unit 60 controls ON/OFF.
  • the DC power supply unit 70 includes a smoothing capacitor 74 connected between the first inverter unit 22 and the battery 72.
  • the DC voltage Vdc across the capacitor 74 is detected by the voltage detector 76.
  • the control unit 60 is connected to the first inverter unit 22, the second inverter unit 36, the current detection unit 58, the voltage detection unit 76, the high potential side connection line switching element 54, and the rotation angle sensor (not shown).
  • the control unit 60 includes a CPU (Central Processing Unit), a memory, and a non-volatile storage unit, and performs various arithmetic processes.
  • the arithmetic processing in the control unit 60 may be realized by software processing by executing a program stored in advance by the CPU, or may be realized by hardware processing by a dedicated electronic circuit.
  • the control unit 60 controls the first inverter unit 22 and the second inverter unit 36. Specifically, control for controlling on/off of the transistors 24A to 34A and 38A to 48A of the switching elements 24 to 34 and 38 to 48 based on the drive command value of the motor generator 10 (the angular velocity command value ⁇ * in this embodiment). Generate a signal. Then, according to the generated control signal, a gate signal for controlling on/off of the transistors 24A to 34A and 38A to 48A is generated and output. By turning on/off the transistors 24A to 34A and 38A to 48A according to the control signal, the DC power of the battery 72 is converted into AC power and supplied to the motor generator 10. Accordingly, the drive of the motor generator 10 is controlled by the control unit 60 via the first inverter unit 22 and the second inverter unit 36.
  • the controller 60 is functionally different from the differential calculator 60A, the speed controller 60B, the current command generator 60C, the coordinate converter 60D, the current controller 60E, and the coordinate converter 60F shown in FIG. And drive signal generators 60G and 60H.
  • the differential operation unit 60A differentiates the rotational electrical angle ⁇ of the output shaft of the motor generator 10 detected by the rotation angle sensor with respect to time, and outputs the angular velocity ⁇ .
  • the speed control unit 60B compares the angular speed ⁇ output from the differential operation unit 60A with an angular speed command value ⁇ * that is a drive command value of the motor generator 10 that is input from the outside, and according to the comparison result, the torque command value trq. Generate * and output.
  • the current command generator 60C generates and outputs current command values id* and iq* for the d-phase and the q-phase from the torque command value trq* output from the speed controller 60B.
  • the coordinate conversion unit 60D converts the phase currents iu, iv, iw of the motor generator 10 detected by the current detection unit 58 based on the rotation electrical angle ⁇ of the motor generator 10 into the d-phase and q-phase currents id, iq. To convert and output.
  • the current control unit 60E converts the d-phase and q-phase currents id and iq output from the coordinate conversion unit 60D into the d-phase and q-phase current command values id* and iq* output from the current command generation unit 60C.
  • the output voltage command values vd* and vq* for the d-phase and the q-phase are generated and output according to the comparison result.
  • the coordinate conversion unit 60F converts the d-phase and q-phase output voltage command values vd*, vq* output from the current control unit 60E based on the rotational electrical angle ⁇ of the motor generator 10 into the u-phase, the v-phase, and the w-phase.
  • the output voltage command values vu*, vv*, vw* of the phase are converted and output.
  • a drive mode generation unit 60G receives a connection mode signal indicating whether the current connection mode is the star connection mode (star connection control area) or the open connection mode (open connection control area).
  • the drive signal generation unit 60G outputs the command voltage vu*, vv*, vw*, and output voltage command values vu*, vv*, vw* for the u-phase, v-phase, and w-phase output from the coordinate conversion unit 60F, and the connection mode signal.
  • a first drive signal for controlling on/off of the switching elements 24-34 is generated.
  • connection mode signal is also input to the drive signal generation unit 60H.
  • the drive signal generation unit 60H outputs the command voltage vu*, vv*, vw* for the u-phase, v-phase, and w-phase output from the coordinate conversion unit 60F and the connection mode signal to the second inverter unit 36.
  • a second drive signal for controlling on/off of the switching elements 38 to 48 is generated.
  • the first drive signal generated by the drive signal generation unit 60G is supplied to the gates of the transistors 24A to 34A of the switching elements 24 to 34 of the first inverter unit 22, and the switching elements 24 to 34 of the first inverter unit 22 are turned on and off. Controlled.
  • the second drive signal generated by the drive signal generation unit 60G is supplied to the gates of the transistors 38A to 48A of the switching elements 38 to 48 of the second inverter unit 36, and the second drive signals of the switching elements 24 to 34 of the second inverter unit 36. ON/OFF is controlled.
  • the motor generator 10 is driven by applying a voltage to the coils 12 to 16 of each phase.
  • the low-to-medium speed rotation range of the motor generator 10 is set as a star connection control area, and the high speed rotation area side of the star connection control area is an open connection control area. It is considered as a delta connection control area.
  • the control unit 60 performs star connection control. That is, the control unit 60 continuously turns off the high potential side connection line switching element 54. Further, the control unit 60 continuously turns on the high-potential-side switching elements 38, 42, and 46 of the second inverter unit 36 and continuously turns off the low-potential-side switching elements 40, 44, and 48, respectively. (First on/off state) causes the second inverter section 36 to operate as the neutral point of each of the coils 12 to 16 of the motor generator 10 (see FIG. 4).
  • the control unit 60 drives the motor generator 10 by applying a voltage to the coils 12 to 16 of the motor generator 10 by turning on and off the switching elements 24 to 34 of the first inverter unit 22 by PWM control. Further, the control unit 60 changes the torque command value trq* when the torque command value trq* changes due to the relative change between the angular speed command value ⁇ * and the angular speed ⁇ of the output shaft of the motor generator 10. By changing the modulation rate ⁇ 1 of the first inverter unit 22 in accordance with the above, the voltage applied to the coils 12 to 16 is changed.
  • FIG. 5 shows the drive waveforms of the inverter units 22 and 36 in the star connection control, the voltage waveform applied to the coil of the motor generator 10 (here, the U-phase coil 12), and the phase current waveform.
  • phase voltage vectors U12, V12, W12 applied to the coils 12 to 16 of the motor generator 10 are shown in FIG.
  • the phase voltage vector U12 is represented by the difference between the output voltage vector U1 of the first inverter unit 22 and the output voltage vector U2 of the second inverter unit 36
  • the phase voltage vector V12 is the output voltage vector of the first inverter unit 22.
  • the phase voltage vector W12 is the difference between the output voltage vector W1 of the first inverter section 22 and the output voltage vector W2 of the second inverter section 36. It is represented by.
  • the second inverter section 36 operates as the neutral point of each coil 12 to 16 of the motor generator 10, so the output voltage vectors U2, V2, W2 of the second inverter section 36 are zero vectors. Then, since the switching elements 24 to 34 of the first inverter unit 22 are turned on/off by PWM control, the output voltage vectors U1, V1, W1 of the first inverter unit 22 match the phase voltage vectors U12, V12, W12.
  • the modulation factor ⁇ 1 of the first inverter unit 22 corresponds to the length of the output voltage vectors U1, V1, W1 of the first inverter unit 22, and the modulation factor ⁇ 2 of the second inverter unit 36 is It corresponds to the lengths of the output voltage vectors U2, V2, W2 of the two inverter section 36.
  • the control unit 60 performs open connection control. That is, the control unit 60 turns on the high potential side connection line switching element 54 (see FIG. 7). 8A and 8B show the operation when the open connection control is performed on the circuit corresponding to the coil 12 (the circuit including the switching elements 24, 26, 38, 40).
  • the open connection may also be referred to as open-end winding or the like.
  • the switching elements 24 and 40 when the switching elements 24 and 40 (transistors 24A and 40A) located diagonally across the coil 12 are turned on, the voltage of the battery 72 is applied to both ends of the coil 12 in the positive direction. To be done. Further, as shown in FIG. 8B, when the switching elements 38 and 26 (transistors 38A and 26A of the switching elements) located diagonally across the coil 12 are turned on, the voltage of the battery 72 is negatively applied to both ends of the coil 12. Is applied. By repeating these states, the AC voltage is applied to the coil 12, and similarly, the AC voltage is also applied to the coils 14 and 16.
  • the control unit 60 more specifically performs delta connection control as open connection control. That is, in the delta connection control, the control unit 60 sets the output voltage vectors of the same phase in the first inverter unit 22 and the second inverter unit 36 to be equal, and sets the phase difference to 120 [deg]. For example, as shown in FIG. 10, the U-phase output voltage vector U1 of the first inverter unit 22 and the U-phase output voltage vector U2 of the second inverter unit 36 have the same magnitude and a phase difference of 120[. deg]. In the present embodiment, since the motor generator 10 has three phases, the first inverter unit 22 and the second inverter unit 36 perform delta connection control in which switching of different phases is synchronized.
  • FIG. 9 shows the drive waveforms of the inverter units 22 and 36, the voltage waveform applied to the coil (here, the U-phase coil 12) of the motor generator 10 and the phase current waveform in the delta connection control.
  • the control unit 60 controls the torque command value trq* when the torque command value trq* changes due to a relative change between the angular speed command value ⁇ * and the angular speed ⁇ of the output shaft of the motor generator 10. * change by causing equally change the modulation factor alpha 2 of the modulation factor alpha 1 and the second inverter portion 36 of the first inverter unit 22 depending on, changing the voltage applied to the coils 12-16.
  • the delta connection control is an example of the first control.
  • the control is switched between star connection control and open connection control (delta connection control) in the first embodiment.
  • the star connection control area and the open connection control area are adjacent to each other, and an intermediate control area is provided between the two areas.
  • the control unit 60 while performing the star connection control, for example, the modulation rate ⁇ 1 of the first inverter unit 22 according to the change of the torque command value trq* exceeds a predetermined value (for example, ⁇ 1 In the case of >1), the star connection control is switched to the open connection control (delta connection control).
  • control unit 60 changes the phase voltage vectors U12, V12, W12 applied to the coils 12 to 16 of the motor generator 10 within a predetermined range before and after the control is switched from the star connection control to the open connection control (delta connection control).
  • the modulation rate ⁇ 1 of the first inverter section 22 is discontinuously (instantaneously) decreased and the modulation rate ⁇ 2 of the second inverter section 36 is changed as indicated by an arrow A in FIG. Is discontinuously (instantaneously) increased (the change width of the modulation rate is changed to be equal to the modulation rate ⁇ 1 ).
  • control is performed such that the output voltage vector of the first inverter unit 22 and the output voltage vector of the second inverter unit 36 after switching the control have equal magnitudes and a phase difference of 120 [deg]. ..
  • keeping the changes of the phase voltage vectors U12, V12, W12 within a predetermined range means that the phase voltage vectors U12, V12, V12, This means that the change of W12 is suppressed within the change amounts ⁇ U12, ⁇ V12, ⁇ W12 of the phase voltage vector corresponding to the change of the torque command value trq* and the like.
  • the control unit 60 when the control unit 60 is performing open connection control (delta connection control), for example, when the modulation rates ⁇ 1 and ⁇ 2 according to the change of the torque command value trq* are less than a predetermined value, Then, the open connection control (delta connection control) is switched to the star connection control. That is, the control unit 60 controls the change of the phase voltage vectors U12, V12, W12 applied to the coils 12 to 16 of the motor generator 10 within a predetermined range before and after the control is switched from the open connection control (delta connection control) to the star connection control.
  • the modulation rate ⁇ 1 of the first inverter section 22 is discontinuously (instantaneously) increased and the modulation rate ⁇ 2 of the second inverter section 36 is increased as indicated by an arrow B in FIG. Is discontinuously (instantaneously) reduced to 0 (the change width of the modulation rate is changed to be equal to the modulation rate ⁇ 1 ).
  • the open connection control (delta connection control) can be instantaneously and smoothly switched to the star connection control without causing an unintended sudden change in the torque of the motor generator 10.
  • the first inverter unit 22 corresponds to each phase of the motor generator 10 including the coils 12, 14, 16 of multiple phases and corresponds to the first high potential point H1.
  • a plurality of switching elements 24 to 34 that can be opened and closed between one end of the corresponding coil and one end of the corresponding coil and the first low potential point L1.
  • the second inverter unit 36 corresponds to each phase of the motor generator 10 between the second high potential point H2 and the other end of the corresponding coil, and between the other end of the corresponding coil and the second low potential.
  • a plurality of switching elements 38 to 48 each of which can open and close with respect to the point L2, are provided.
  • the high potential side connecting line 50 connects the first high potential point H1 and the second high potential point H2, and the low potential side connecting line 52 connects the first low potential point L1 and the second low potential point L2.
  • the high potential side connection line switching element 54 is provided in the middle of the high potential side connection line 50. Then, the control unit 60 changes the modulation factor ⁇ 1 of the first inverter unit 22 by turning off the high potential side connection line switching element 54 and using the second inverter unit 36 as the neutral point of the coils 12 to 16 of the motor generator 10.
  • the high-potential-side connection line switching element 54 is turned on, and a voltage that is the difference between the output phase voltage of the first inverter unit 22 and the output phase voltage of the second inverter unit 36 is applied to the coils 12 to 16.
  • the modulation factor ⁇ 1 of the first inverter unit 22 is set so that the changes of the phase voltage vectors U12, V12, W12 applied to the coils 12 to 16 of the motor generator 10 fall within a predetermined range.
  • the modulation factor ⁇ 2 of the second inverter unit 36 is increased and decreased.
  • the second inverter unit 36 does not perform zero vector switching, and the second inverter unit 36 does not operate close to zero vector switching. It is possible to suppress the flow of current and reduce the loss of the inverter units 22 and 36 in the low to medium speed rotation range of the motor generator 10. Therefore, in the mode in which the motor generator 10 is used as the drive source of the electric vehicle, it is possible to improve the power consumption in the normal range of the electric vehicle.
  • the control unit 60 changes the phase voltage vectors U12, V12, W12 applied to the coils 12 to 16 of the motor generator 10 within a predetermined range when switching from open connection control to star connection control.
  • the modulation factor ⁇ 1 of the first inverter unit 22 is increased and the modulation factor ⁇ 2 of the second inverter unit 36 is set to 0 so as to be within the range.
  • the second inverter unit 36 does not perform the zero vector switching or the operation close to the zero vector switching, so that a large zero phase current flows. Therefore, the loss of the inverter units 22 and 36 in the low to medium speed rotation range of the motor generator 10 can be reduced. Therefore, in the mode in which the motor generator 10 is used as the drive source of the electric vehicle, it is possible to improve the power consumption in the normal range of the electric vehicle.
  • the control unit 60 switches the control between the star connection control and the open connection control, the phase voltage vectors U12, V12, W12 applied to the coils 12 to 16 of the motor generator 10 are controlled.
  • the change width of the modulation rate ⁇ 1 of the first inverter section 22 and the change rate of the modulation rate ⁇ 2 of the second inverter section 36 are changed to be equivalent so that the change of 1 is within a predetermined range.
  • the modulation factor alpha 1 modulation rate alpha 2 in while causing a difference in modulation factor alpha 1 and the second inverter portion 36 of the first inverter unit 22, suppressing the comparison to zero-phase current and manner of changing the alpha 2 Therefore, the loss due to the zero-phase current can be reduced.
  • the control unit 60 controls the modulation rate ⁇ 1 of the first inverter section 22 and the modulation rate ⁇ of the second inverter section 36. Change 2 discontinuously.
  • a special transition period for switching the control between the star connection control and the open connection control is provided even under the condition that the rotation speed or torque of the output shaft of the motor generator 10 is intentionally changed significantly. Control can be switched instantly without. Therefore, the continuity of the current before and after the switching of the control is ensured, and it is possible to suppress the torque of the motor generator 10 from abruptly changing unintentionally due to the switching of the control.
  • the control unit 60 in the star connection control, the switching elements 38, 42, 46 on the second high potential point H2 side of the second inverter unit 36 and the switching elements on the second low potential point L2 side.
  • the switching elements 38, 42 and 46 corresponding to the high potential side connecting line 50 provided with the high potential side connecting line switching element 54 are continuously closed.
  • the second inverter section 36 in the star connection control is controlled. Switching loss can be reduced.
  • the control unit 60 controls the open connection control so that the phase difference between the output voltages of the same phase of the first inverter unit 22 and the second inverter unit 36 is 120 [deg]. 1 control (delta connection control) is performed.
  • the maximum effective voltage that can be applied to the coils 12 to 16 of the motor generator 10 is ⁇ 3 times that of the star connection control. Therefore, by performing the delta connection control as the open connection control, the motor generator 10 can be controlled. The range that can be driven at high speed can be expanded.
  • a difference does not occur in the neutral point voltage of the third order of the electrical cycle between the first inverter unit 22 and the second inverter 36. It is possible to suppress the harmonic current due to the variation of the characteristic point voltage, and it is possible to avoid an increase in loss accompanying it.
  • the low-to-medium speed rotation range of the motor generator 10 is a star connection control area
  • the high speed rotation area side of the star connection control area is an open connection control area. It is an H-bridge control area.
  • the star connection control area the star connection control performed by the control unit 60 is as described in the first embodiment.
  • the control unit 60 more specifically performs H-bridge control as open connection control. That is, in the H-bridge control, the control unit 60 sets the output voltage vectors of the same phase in the first inverter unit 22 and the second inverter unit 36 to be the same, and sets the phase difference to 180 [deg]. For example, as shown in FIG. 15, the U-phase output voltage vector U1 of the first inverter unit 22 and the U-phase output voltage vector U2 of the second inverter unit 36 have the same magnitude and a phase difference of 180[. deg].
  • FIG. 14 shows an example of the drive waveforms of the inverter units 22 and 36 in the H-bridge control, the voltage waveform applied to the coil of the motor generator 10 (here, the U-phase coil 12), and the phase current waveform.
  • the control unit 60 causes the torque command value trq* to change when the torque command value trq* changes due to the relative change between the angular speed command value ⁇ * and the angular speed ⁇ of the output shaft of the motor generator 10. * change by causing equally change the modulation factor alpha 2 of the modulation factor alpha 1 and the second inverter portion 36 of the first inverter unit 22 depending on, changing the voltage applied to the coils 12-16.
  • the H-bridge control is an example of the second control.
  • control is switched between star connection control and open connection control (H bridge control).
  • the star connection control region and the open connection control region are adjacent to each other, and an intermediate control region is provided between the two regions.
  • the control unit 60 while performing the star connection control, for example, the modulation rate ⁇ 1 of the first inverter unit 22 according to the change of the torque command value trq* exceeds a predetermined value (for example, ⁇ 1 In the case of >1), the star connection control is switched to the open connection control (H bridge control).
  • the controller 60 changes the phase voltage vectors U12, V12, W12 applied to the coils 12 to 16 of the motor generator 10 within a predetermined range before and after the control is switched from the star connection control to the open connection control (H bridge control).
  • the modulation rate ⁇ 1 of the first inverter section 22 is discontinuously (instantaneously) decreased and the modulation rate ⁇ 2 of the second inverter section 36 is changed as shown by an arrow C in FIG. Is discontinuously (instantaneously) increased (the change width of the modulation rate is changed to be equal to the modulation rate ⁇ 1 ).
  • the output voltage vector of the first inverter unit 22 and the output voltage vector of the second inverter unit 36 after switching the control from the star connection control to the open connection control (H bridge control) have the same magnitude, and Control is performed so that the phase difference is 180[deg].
  • control unit 60 when the control unit 60 is performing open connection control (H-bridge control), for example, when the modulation rates ⁇ 1 and ⁇ 2 according to the change of the torque command value trq* become less than a predetermined value, Then, the open connection control (H bridge control) is switched to the star connection control. That is, the control unit 60 changes the phase voltage vectors U12, V12, W12 applied to the coils 12 to 16 of the motor generator 10 within a predetermined range before and after the control is switched from the open connection control (H bridge control) to the star connection control.
  • H-bridge control open connection control
  • the modulation rate ⁇ 1 of the first inverter section 22 is discontinuously (instantaneously) increased and the modulation rate ⁇ 2 of the second inverter section 36 is increased as indicated by an arrow D in FIG. Is discontinuously (instantaneously) reduced to 0 (the change width of the modulation rate is changed to be equal to the modulation rate ⁇ 1 ).
  • the control unit 60 controls the open connection control so that the phase difference between the output voltages of the same phase of the first inverter unit 22 and the second inverter unit 36 becomes 180 [deg].
  • the second control H-bridge control
  • the maximum effective voltage that can be applied to the coils 12 to 16 of the motor generator 10 is twice as high as that in the star connection control.
  • the range that can be driven by rotation can be expanded. Further, since the currents of the respective phases can be controlled independently, the redundancy (fault resistance) of the drive device 20 can be improved.
  • the low-to-medium speed rotation range of the motor generator 10 is set as a star connection control area
  • the high speed rotation area side of the star connection control area is an open connection control area, more specifically, delta connection.
  • the control area is defined as an open connection control area, more specifically an H-bridge control area on the side of the high speed rotation area relative to the delta connection control area.
  • the star connection control in the star connection control area and the delta connection control in the open connection control area are as described in the first embodiment, and the H bridge control in the open connection control area (H bridge control area) is This is as described in the second embodiment.
  • the open connection control area (delta connection control area) and the open connection control area (H bridge control area) are adjacent to each other, and an intermediate area is provided between both areas. There is no area for various controls. Then, when the control unit 60 is performing open connection control (delta connection control), for example, when the modulation rates ⁇ 1 and ⁇ 2 corresponding to changes in the torque command value trq* exceed a predetermined value, Then, the open connection control (delta connection control) is switched to the open connection control (H bridge control).
  • control unit 60 applies to the coils 12 to 16 of the motor generator 10 before and after switching the control from the open connection control (delta connection control) to the open connection control (H bridge control), as indicated by arrow E in FIG.
  • the change of the phase voltage vectors U12, V12, W12 is within a predetermined range, and the phase difference between the output voltage vector of the first inverter unit 22 and the output voltage vector of the second inverter unit 36 after the control switching is 180[deg.
  • the phase of the output voltage vector of the first inverter unit 22 and the phase of the output voltage vector of the second inverter unit 36 are controlled so that
  • control unit 60 when the control unit 60 is performing open connection control (H-bridge control), for example, when the modulation rates ⁇ 1 and ⁇ 2 according to the change of the torque command value trq* become less than a predetermined value, Then, the open connection control (H bridge control) is switched to the open connection control (delta connection control). That is, the control unit 60 applies to the coils 12 to 16 of the motor generator 10 before and after switching the control from the open connection control (H bridge control) to the open connection control (delta connection control), as shown by arrow F in FIG.
  • H-bridge control open connection control
  • the change in the phase voltage vectors U12, V12, W12 is within a predetermined range, and the phase difference between the output voltage vector of the first inverter unit 22 and the output voltage vector of the second inverter unit 36 after the control switching is 120[deg.
  • the phase of the output voltage vector of the first inverter unit 22 and the phase of the output voltage vector of the second inverter unit 36 are controlled so that
  • the present invention is not limited to this.
  • the star connection control area is expanded to the high-speed rotation side where the modulation rate is larger than 1, and the expanded star connection control area is over the sine wave PWM control area and the modulation rate is larger than 1. It may be divided into a modulation control region, and in the overmodulation control region, the switching elements 24 to 34 of the first inverter unit 22 may be turned on/off by overmodulation PWM control or rectangular wave control.
  • FIG. 20 shows the drive waveforms of the inverter units 22 and 36 when performing the overmodulation PWM control in the overmodulation control region
  • FIG. 21 shows the drive waveforms of the inverter units 22 and 36 when performing the rectangular wave control in the overmodulation control region. Shown in. In the over-modulation control region within the star connection control region, the number of times of switching of the switching elements 24 to 34 of the first inverter unit 22 decreases, so the switching loss of the first inverter unit 22 in the medium speed rotation range of the motor generator 10 is reduced. can do.
  • FIG. 14 illustrates a mode in which the inverter units 22 and 36 perform uniform switching as an example of the H-bridge control, but the present disclosure is not limited to this, and one of the inverter units 22 and 36 may be used.
  • the open/closed state of the switching element of the other inverter unit connected to the same winding may be fixed during the PWM switching.
  • FIG. 14 illustrates a mode in which the inverter units 22 and 36 perform uniform switching as an example of the H-bridge control, but the present disclosure is not limited to this, and one of the inverter units 22 and 36 may be used.
  • the open/closed state of the switching element of the other inverter unit connected to the same winding may be fixed during the PWM switching.
  • FIG. 22 illustrates drive waveforms of the inverter units 22 and 36 in a mode in which PWM switching is performed by the first inverter unit 22 and open/closed states of the switching elements are fixed by the second inverter unit 36 as H bridge control
  • An example of a voltage waveform and a phase current waveform applied to a coil (here, U-phase coil 12) of the motor generator 10 is shown.
  • the mode in which the high potential side connection line switching element 54 is provided only in the high potential side connection line 50 among the high potential side connection line 50 and the low potential side connection line 52 has been described. It is not limited.
  • the high potential side connection line switching element 54 may be omitted, and the low potential side connection line switching element may be provided only on the low potential side connection line 52.
  • operating the second inverter section 36 as the neutral point of each of the coils 12 to 16 of the motor generator 10 means that the switching elements 38, 42, 46 on the high potential side of the second inverter section 36 are continuously operated. This can be achieved by turning off the switching elements 40, 44 and 48 on the low potential side and turning them on continuously (second on/off state).
  • the low potential side connection line switching element is also an example of the opening/closing section.
  • connection line switching element may be provided on both the connection lines 50 and 52.
  • the first on/off state and the second on/off state may be appropriately switched depending on the thermal conditions of the switching elements 38, 42, 46 and the switching elements 40, 44, 48, or the second inverter may be used. All the switching elements 38 to 48 of the unit 36 may be continuously turned on.
  • the number of phases of the rotating electric machine may be other than three.
  • the delta connection is a name limited to a three-phase rotating electric machine, but the present disclosure is not limited to the three-phase rotating electric machine, and is applicable to, for example, a five-phase or six-phase rotating electric machine. Further, it is applicable not only to power running but also to regeneration. Further, the type of rotating electric machine may be a synchronous machine or an induction machine.

Abstract

回転電機の駆動装置（２０）には、モータジェネレータ（１０）の各相に対応して複数のスイッチング素子（２４～３４）を備える第１インバータ部（２２）と、モータジェネレータ（１０）の各相に対応して複数のスイッチング素子（３８～４８）を備える第２インバータ部（３６）と、第１高電位点（Ｈ１）と第２高電位点（Ｈ２）とを接続する接続線（５０）の途中に設けられた接続線スイッチング素子（５４）とを備える。制御部（６０）は、スター結線制御からオープン結線制御に切り替える場合に、前記モータジェネレータ（１０）の各相に印加される相電圧ベクトルの変化が所定範囲内になるように、前記第１インバータ部（２２）の変調率を低下させかつ前記第２インバータ部（３６）の変調率を上昇させる。

Description

回転電機の駆動装置 関連出願の相互参照
　本出願は、２０１９年１月２９日に出願された特許出願番号２０１９－０１３６０８号に基づくものであって、その優先権の利益を主張するものであり、その特許出願のすべての内容が、参照により本明細書に組み入れられる。
　本開示は、回転電機の駆動装置に関する。
　特許文献１には、独立巻線型電動機に交流電圧を出力する第１インバータ及び第２インバータを、独立巻線型電動機がＹ結線等価動作あるいはΔ結線等価動作をするように制御する構成が開示されている。この構成では、Ｙ結線等価動作状態からΔ結線等価動作状態への移行に際し、Ｙ結線等価動作状態から、第１インバータの変調率を維持したまま第２インバータの変調率を徐々に増加させる中間動作状態を経由して、Δ結線等価動作状態に移行するようにしている。
特許第４８０４３８１号公報
　特許文献１に記載の技術は、Ｙ結線等価動作状態において、第２インバータを等価的に中性点として作用させるために、第２インバータが零ベクトルスイッチングを行うので損失が大きいが、中間動作状態においても、特に第２インバータの変調率が比較的小さくＹ結線等価動作に近い領域において、第２インバータが零ベクトルスイッチングに近い動作となることで大きな零相電流が流れるので損失が大きい。従って、特許文献１に記載の技術は、回転電機の低～中速回転域におけるインバータの損失が大きい。
　本開示は、回転電機の低～中速回転域におけるインバータの損失を低減できる回転電機の駆動装置を提供する。
　本開示の第１の態様は、回転電機の駆動装置であって、複数相の巻線を含む回転電機の各相に対応して、第１高電位点と対応する巻線の一端との間、及び、対応する巻線の一端と第１低電位点との間を各々開閉可能な複数の第１スイッチング素子を各々備えた第１インバータ部と、前記回転電機の各相に対応して、第２高電位点と対応する巻線の他端との間、及び、対応する巻線の他端と第２低電位点との間を各々開閉可能な複数の第２スイッチング素子を各々備えた第２インバータ部と、前記第１高電位点と前記第２高電位点とを接続する第１接続線と、前記第１低電位点と前記第２低電位点とを接続する第２接続線と、前記第１接続線の途中及び前記第２接続線の途中の少なくとも一方に設けられた開閉部と、前記開閉部を開状態とし前記第２インバータ部を前記回転電機の巻線の中性点として前記第１インバータ部の変調率を変化させるスター結線制御から、前記開閉部を閉状態として前記第１インバータ部の出力相電圧と前記第２インバータ部の出力相電圧との差分の電圧を前記巻線に印加するオープン結線制御に切り替える場合に、前記回転電機の巻線に印加される相電圧ベクトルの変化が所定範囲内になるように前記第１インバータ部の変調率を低下させかつ前記第２インバータ部の変調率を上昇させる制御部と、を含む。
　上記態様によれば、本開示の回転電機の駆動装置は、回転電機の低～中速回転域におけるインバータの損失を低減できる。
　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図１は、実施形態に係る回転電機の駆動装置の概略構成図であり、 図２は、制御部による制御を示す機能ブロック図であり、 図３は、第１実施形態に係る制御領域をモータジェネレータの出力特性上で示す線図であり、 図４は、スター結線制御における動作の一例を示す概略図であり、 図５は、スター結線制御におけるインバータ部の駆動波形、モータジェネレータのコイルへの印加電圧波形及び相電流波形を示す線図であり、 図６は、スター結線制御における各インバータ部の出力電圧ベクトル及び相電圧ベクトルを示す線図であり、 図７は、オープン結線制御における動作の一例を示す概略図であり、 図８Ａは、オープン結線制御においてＵ相コイルに対応する回路の動作を示す概略図であり、 図８Ｂは、オープン結線制御においてＵ相コイルに対応する回路の動作を示す概略図であり、 図９は、オープン結線制御（デルタ結線制御）におけるインバータ部の駆動波形、モータジェネレータのコイルへの印加電圧波形及び相電流波形を示す線図であり、 図１０は、オープン結線制御（デルタ結線制御）における各インバータ部の出力電圧ベクトル及び相電圧ベクトルを示す線図であり、 図１１は、スター結線制御とオープン結線制御（Ｈブリッジ制御）との間で制御を切り替える場合の、各インバータ部の出力電圧ベクトル及び相電圧ベクトルを示す線図であり、 図１２は、スター結線制御からオープン結線制御（デルタ結線制御）へ制御を切り替えた場合の、インバータ部の駆動波形及び相電流波形を示す線図であり、 図１３は、第２実施形態に係る制御領域をモータジェネレータの出力特性上で示す線図であり、 図１４は、Ｈブリッジ制御におけるインバータ部の駆動波形、モータジェネレータのコイルへの印加電圧波形及び相電流波形の一例を示す線図であり、 図１５は、Ｈブリッジ制御における各インバータ部の出力電圧ベクトル及び相電圧ベクトルを示す線図であり、 図１６は、スター結線制御とオープン結線制御（Ｈブリッジ制御）との間で制御を切り替える場合の、各インバータ部の出力電圧ベクトル及び相電圧ベクトルを示す線図であり、 図１７は、第３実施形態に係る制御領域をモータジェネレータの出力特性上で示す線図であり、 図１８は、オープン結線制御（デルタ結線制御）とオープン結線制御（Ｈブリッジ制御）との間で制御を切り替える場合の、各インバータ部の出力電圧ベクトル及び相電圧ベクトルを示す線図であり、 図１９は、制御領域の他の例をモータジェネレータの出力特性上で示す線図であり、 図２０は、図１９に示す過変調制御領域で過変調ＰＷＭ制御を行う場合のインバータ部の駆動波形を示す線図であり、 図２１は、図１９に示す過変調制御領域で矩形波制御を行う場合のインバータ部の駆動波形を示す線図であり、 図２２は、Ｈブリッジ制御におけるインバータ部の駆動波形、モータジェネレータのコイルへの印加電圧波形及び相電流波形の他の例を示す線図である。
　以下、図面を参照して本開示の実施形態の一例を詳細に説明する。
　〔第１実施形態〕
　図１には、回転電機の一例としてのモータジェネレータ１０、モータジェネレータ１０を駆動する駆動装置２０、及び、駆動装置２０に直流電力を供給する直流電源部７０が示されている。なお、駆動装置２０は回転電機の駆動装置の一例である。
　モータジェネレータ１０は、例えば電気自動車やハイブリッド自動車等の電動車両に搭載され、電動車両の駆動輪（図示せず）を駆動するためのトルクを発生する、所謂「主機モータ」である。モータジェネレータ１０は、駆動装置２０によって駆動されて電動機として機能する場合（力行）と、電動車両の駆動輪や図示しないエンジンから伝達された駆動力によって駆動されて発電する発電機として機能する場合（回生）と、がある。本実施形態では、モータジェネレータ１０が電動機として機能する場合を中心に説明する。
　モータジェネレータ１０は、オープン巻線の三相の回転機であって、Ｕ相コイル１２、Ｖ相コイル１４及びＷ相コイル１６を有している。以下、Ｕ相コイル１２、Ｖ相コイル１４及びＷ相コイル１６を適宜「コイル１２～１６」という。また、Ｕ相コイル１２に流れる電流をＵ相電流ｉｕ、Ｖ相コイル１４に流れる電流をＶ相電流ｉｖ、Ｗ相コイル１６に流れる電流をＷ相電流ｉｗという。コイル１２～１６に流れる電流について、第１インバータ部２２側から第２インバータ部３６側に流れる電流を正、第２インバータ部３６側から第１インバータ部２２側に流れる電流を負とする。
　モータジェネレータ１０の相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗは、ホール素子等の電流検出素子を各相毎に備えた電流検出部５８によって検出される。また、モータジェネレータ１０の出力軸の回転電気角θは、回転角センサ（図示せず）によって検出される。
　駆動装置２０は、第１インバータ部２２、第２インバータ部３６、高電位側接続線５０、低電位側接続線５２、高電位側接続線スイッチング素子５４、及び、制御部６０を含んでいる。
　第１インバータ部２２は、コイル１２～１６の通電を切り替える３相インバータである。第１インバータ部２２は、コイル１２に対応して、第１インバータ部２２の第１高電位点Ｈ１と接続点Ｕ１との間に設けられたスイッチング素子２４と、接続点Ｕ１と第１インバータ部２２の第１低電位点Ｌ１との間に設けられたスイッチング素子２６と、を備えている。また、第１インバータ部２２は、コイル１４に対応して、第１高電位点Ｈ１と接続点Ｖ１との間に設けられたスイッチング素子２８と、コイル１４の一端と接続点Ｖ１との間に設けられたスイッチング素子３０と、を備えている。更に、第１インバータ部２２は、コイル１６に対応して、第１高電位点Ｈ１と接続点Ｗ１との間に設けられたスイッチング素子３２と、接続点Ｗ１と第１低電位点Ｌ１との間に設けられたスイッチング素子３４と、を備えている。なお、第１インバータ部２２のスイッチング素子２４，２６，２８，３０，３２，３４は第１スイッチング素子の一例である。
　また、第２インバータ部３６も、コイル１２～１６の通電を切り替える３相インバータである。第２インバータ部３６は、コイル１２に対応して、第２インバータ部３６の第２高電位点Ｈ２と接続点Ｕ２との間に設けられたスイッチング素子３８と、接続点Ｕ２と第２インバータ部３６の第２低電位点Ｌ２との間に設けられたスイッチング素子４０と、を備えている。また第２インバータ部３６は、コイル１４に対応して、第２高電位点Ｈ２と接続点Ｖ２との間に設けられたスイッチング素子４２と、接続点Ｖ２と第２低電位点Ｌ２との間に設けられたスイッチング素子４４と、を備えている。更に第２インバータ部３６は、コイル１６に対応して、第２高電位点Ｈ２と接続点Ｗ２との間に設けられたスイッチング素子４６と、接続点Ｗ２と第２低電位点Ｌ２との間に設けられたスイッチング素子４８と、を備えている。なお、第２インバータ部３６のスイッチング素子３８，４０，４２，４４，４６，４８は第２スイッチング素子の一例である。
　スイッチング素子２４は、トランジスタ２４Ａ及びダイオード２４Ｂを有している。スイッチング素子２６～３４，３８～４８についても同様に、それぞれ、トランジスタ２６Ａ～３４Ａ，３８Ａ～４８Ａ及びダイオード２８Ｂ～３４Ｂ，３８Ｂ～４８Ｂを有している。
　トランジスタ２４Ａ～３４Ａ，３８Ａ～４８Ａは、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）であって、制御部６０によってオンオフが制御される。トランジスタ２４Ａ～３４Ａ，３８Ａ～４８Ａは、オンされたときに高電位側から低電位側への通電が許容され、オフされたときに通電が遮断される。トランジスタ２４Ａ～３４Ａ，３８Ａ～４８Ａは、ＩＧＢＴに限らず、ＭＯＳＦＥＴ等であってもよい。
　ダイオード２４Ｂ～３４Ｂ，３８Ｂ～４８Ｂは、トランジスタ２４Ａ～３４Ａ，３８Ａ～４８Ａのそれぞれと並列に接続され、低電位側から高電位側への通電を許容する還流ダイオードである。例えば、ダイオード２４Ｂ～３４Ｂ，３８Ｂ～４８Ｂは、例えば、ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオード等のように、トランジスタ２４Ａ～３４Ａ，３８Ａ～４８Ａに内蔵されていてもよいし、外付けされたものであってもよい。
　第１インバータ部２２において、Ｕ相のスイッチング素子２４，２６の接続点Ｕ１にはＵ相コイル１２の一端が接続され、Ｖ相のスイッチング素子２８，３０の接続点Ｖ１にはＶ相コイル１４の一端が接続され、Ｗ相のスイッチング素子３２，３４の接続点Ｗ１にはＷ相コイル１６の一端が接続されている。
　また、第２インバータ部３６において、Ｕ相のスイッチング素子３８，４０の接続点Ｕ２にはＵ相コイル１２の他端が接続され、Ｖ相のスイッチング素子４２，４４の接続点Ｖ２にはＶ相コイル１４の他端が接続され、Ｗ相のスイッチング素子４６，４８の接続点Ｗ２にはＷ相コイル１６の他端が接続されている。
　第１インバータ部２２の第１高電位点Ｈ１は直流電源部７０のバッテリ７２の正極に接続されており、高電位側接続線５０は、第１インバータ部２２の第１高電位点Ｈ１と、第２インバータ部３６の第２高電位点Ｈ２と、を接続している。また、第１インバータ部２２の第１低電位点Ｌ１はバッテリ７２の負極に接続されており、低電位側接続線５２は、第１インバータ部２２の第１低電位点Ｌ１と、第２インバータ部３６の第２低電位点Ｌ２と、を接続している。高電位側接続線５０は第１接続線の一例であり、低電位側接続線５２は第２接続線の一例である。
　また、高電位側接続線５０の途中には高電位側接続線５０を開閉する高電位側接続線スイッチング素子５４が設けられている。高電位側接続線スイッチング素子５４は開閉部の一例である。高電位側接続線スイッチング素子５４は制御部６０に接続されており、制御部６０によってオンオフが制御される。
　また、直流電源部７０は、第１インバータ部２２とバッテリ７２との間に接続された平滑用のコンデンサ７４を含んでいる。コンデンサ７４の両端の直流電圧Ｖdcは電圧検出部７６によって検出される。
　制御部６０は、第１インバータ部２２、第２インバータ部３６、電流検出部５８、電圧検出部７６、高電位側接続線スイッチング素子５４及び図示しない回転角センサに接続されている。制御部６０はＣＰＵ(Central Processing Unit)、メモリ及び不揮発性の記憶部を含んでおり、各種の演算処理を行う。制御部６０における演算処理は、予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理で実現してもよいし、専用の電子回路によるハードウェア処理で実現してもよい。
　制御部６０は、第１インバータ部２２及び第２インバータ部３６を制御する。具体的には、モータジェネレータ１０の駆動指令値（本実施形態では角速度指令値ω*）に基づき、スイッチング素子２４～３４，３８～４８のトランジスタ２４Ａ～３４Ａ、３８Ａ～４８Ａのオンオフを制御する制御信号を生成する。そして、生成した制御信号に応じて、トランジスタ２４Ａ～３４Ａ，３８Ａ～４８Ａのオンオフを制御するゲート信号を生成して出力する。トランジスタ２４Ａ～３４Ａ，３８Ａ～４８Ａが制御信号に応じてオンオフされることで、バッテリ７２の直流電力が交流電力に変換され、モータジェネレータ１０へ供給される。これにより、モータジェネレータ１０の駆動は、第１インバータ部２２及び第２インバータ部３６を介して、制御部６０によって制御される。
　次に第１実施形態の作用を説明する。第１実施形態において、制御部６０は、機能的には、図２に示す微分演算部６０Ａ、速度制御部６０Ｂ、電流指令生成部６０Ｃ、座標変換部６０Ｄ、電流制御部６０Ｅ、座標変換部６０Ｆ及び駆動信号生成部６０Ｇ，６０Ｈを含んでいる。
　具体的には、微分演算部６０Ａは、回転角センサによって検出されたモータジェネレータ１０の出力軸の回転電気角θを時間で微分し、角速度ωを出力する。速度制御部６０Ｂは、微分演算部６０Ａから出力された角速度ωを、外部から入力されたモータジェネレータ１０の駆動指令値である角速度指令値ω*と比較し、比較結果に応じてトルク指令値ｔｒｑ*を生成して出力する。電流指令生成部６０Ｃは、速度制御部６０Ｂより出力されたトルク指令値ｔｒｑ*から、ｄ相及びｑ相の電流指令値ｉｄ*，ｉｑ*を生成して出力する。
　また座標変換部６０Ｄは、モータジェネレータ１０の回転電気角θに基づいて、電流検出部５８によって検出されたモータジェネレータ１０の相電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを、ｄ相及びｑ相の電流ｉｄ，ｉｑへ変換して出力する。電流制御部６０Ｅは、座標変換部６０Ｄから出力されたｄ相及びｑ相の電流ｉｄ，ｉｑを、電流指令生成部６０Ｃから出力されたｄ相及びｑ相の電流指令値ｉｄ*，ｉｑ*と比較し、比較結果に応じてｄ相及びｑ相の出力電圧指令値ｖｄ*，ｖｑ*を生成して出力する。座標変換部６０Ｆは、モータジェネレータ１０の回転電気角θに基づいて、電流制御部６０Ｅから出力されたｄ相及びｑ相の出力電圧指令値ｖｄ*，ｖｑ*を、ｕ相、ｖ相及びｗ相の出力電圧指令値ｖｕ*，ｖｖ*，ｖｗ*へ変換して出力する。
　駆動信号生成部６０Ｇには、現在の結線モードがスター結線モード（スター結線制御領域）であるかオープン結線モード（オープン結線制御領域）であるかを表す結線モード信号が入力される。駆動信号生成部６０Ｇは、座標変換部６０Ｆから出力されたｕ相、ｖ相及びｗ相の出力電圧指令値ｖｕ*，ｖｖ*，ｖｗ*及び結線モード信号に基づいて、第１インバータ部２２のスイッチング素子２４～３４のオンオフを制御する第１駆動信号を生成する。
　また、上記の結線モード信号は駆動信号生成部６０Ｈにも入力される。駆動信号生成部６０Ｈは、座標変換部６０Ｆから出力されたｕ相、ｖ相及びｗ相の出力電圧指令値ｖｕ*，ｖｖ*，ｖｗ*及び結線モード信号に基づいて、第２インバータ部３６のスイッチング素子３８～４８のオンオフを制御する第２駆動信号を生成する。
　駆動信号生成部６０Ｇによって生成された第１駆動信号は第１インバータ部２２のスイッチング素子２４～３４のトランジスタ２４Ａ～３４Ａのゲートに供給され、第１インバータ部２２のスイッチング素子２４～３４のオンオフが制御される。また、駆動信号生成部６０Ｇによって生成された第２駆動信号は第２インバータ部３６のスイッチング素子３８～４８のトランジスタ３８Ａ～４８Ａのゲートに供給され、第２インバータ部３６のスイッチング素子２４～３４のオンオフが制御される。これにより、各相のコイル１２～１６に電圧が印加されることで、モータジェネレータ１０が駆動される。
　第１実施形態では、図３に示すように、モータジェネレータ１０の低～中速回転域がスター結線制御領域とされており、スター結線制御領域よりも高速回転域側がオープン結線制御領域、詳しくはデルタ結線制御領域とされている。
　スター結線制御領域において、制御部６０は、スター結線制御を行う。すなわち、制御部６０は高電位側接続線スイッチング素子５４を継続してオフさせる。また、制御部６０は、第２インバータ部３６の高電位側のスイッチング素子３８，４２，４６を継続して各々オンさせ、低電位側のスイッチング素子４０，４４，４８を継続して各々オフさせる（第１のオンオフ状態）ことで、第２インバータ部３６をモータジェネレータ１０の各コイル１２～１６の中性点として動作させる（図４参照）。
　そして、制御部６０は、第１インバータ部２２のスイッチング素子２４～３４をＰＷＭ制御によって各々オンオフさせることで、モータジェネレータ１０のコイル１２～１６へ電圧を印加してモータジェネレータ１０を駆動する。また、制御部６０は、角速度指令値ω*とモータジェネレータ１０の出力軸の角速度ωとの相対変化に伴ってトルク指令値ｔｒｑ*が変化したなどの場合に、トルク指令値ｔｒｑ*の変化などに応じて第１インバータ部２２の変調率α１を変化させることで、コイル１２～１６への印加電圧を変化させる。
　スター結線制御におけるインバータ部２２，３６の駆動波形、モータジェネレータ１０のコイル（ここではＵ相コイル１２）への印加電圧波形及び相電流波形を図５に示す。
　また、スター結線制御において、モータジェネレータ１０のコイル１２～１６に印加される相電圧ベクトルＵ12，Ｖ12，Ｗ12を図６に示す。なお、相電圧ベクトルＵ12は、第１インバータ部２２の出力電圧ベクトルＵ1と第２インバータ部３６の出力電圧ベクトルＵ2との差分で表され、相電圧ベクトルＶ12は、第１インバータ部２２の出力電圧ベクトルＶ1と第２インバータ部３６の出力電圧ベクトルＶ2との差分で表され、相電圧ベクトルＷ12は、第１インバータ部２２の出力電圧ベクトルＷ1と第２インバータ部３６の出力電圧ベクトルＷ2との差分で表される。
　スター結線制御では、第２インバータ部３６をモータジェネレータ１０の各コイル１２～１６の中性点として動作させるので、第２インバータ部３６の出力電圧ベクトルＵ2，Ｖ2，Ｗ2は零ベクトルである。そして、第１インバータ部２２のスイッチング素子２４～３４をＰＷＭ制御によって各々オンオフさせるので、第１インバータ部２２の出力電圧ベクトルＵ1，Ｖ1，Ｗ1が、相電圧ベクトルＵ12，Ｖ12，Ｗ12に一致する。
　なお、第１インバータ部２２の変調率α１は、第１インバータ部２２の出力電圧ベクトルＵ1，Ｖ1，Ｗ1の長さに対応しており、第２インバータ部３６の変調率α２は、第２インバータ部３６の出力電圧ベクトルＵ2，Ｖ2，Ｗ2の長さに対応している。
　一方、オープン結線制御領域において、制御部６０は、オープン結線制御を行う。すなわち、制御部６０は高電位側接続線スイッチング素子５４をオンさせる（図７参照）。図８Ａ，８Ｂは、コイル１２に対応する回路（スイッチング素子２４，２６，３８，４０を含む回路）に対してオープン結線制御を行った場合の動作を示す。なお、オープン結線は、オープン巻線（open-end winding）等と呼称されることもある。
　図８Ａに示すように、コイル１２を挟んで対角に位置するスイッチング素子２４，４０（のトランジスタ２４Ａ，４０Ａ）をオンさせると、コイル１２の両端には正の向きにバッテリ７２の電圧が印加される。また、図８Ｂに示すように、コイル１２を挟んで対角に位置するスイッチング素子３８，２６（のトランジスタ３８Ａ，２６Ａ）をオンさせると、コイル１２の両端には負の向きにバッテリ７２の電圧が印加される。これらの状態を繰り返すことで、コイル１２には交流電圧が印加され、同様にコイル１４，１６にも交流電圧が印加される。
　また、第１実施形態において、制御部６０は、オープン結線制御として、より詳しくはデルタ結線制御を行う。すなわち、制御部６０は、デルタ結線制御において、第１インバータ部２２と第２インバータ部３６とで、同じ相の出力電圧ベクトルの大きさを等しく、かつ位相差を120[deg]とする。例えば、図１０に示すように、第１インバータ部２２のＵ相の出力電圧ベクトルＵ1と第２インバータ部３６のＵ相の出力電圧ベクトルＵ2とは、大きさが等しく、かつ位相差が120[deg]とされる。本実施形態ではモータジェネレータ１０が３相であるので、第１インバータ部２２と第２インバータ部３６とで異なる相のスイッチングが同期したデルタ結線制御となる。デルタ結線制御におけるインバータ部２２，３６の駆動波形、モータジェネレータ１０のコイル（ここではＵ相コイル１２）への印加電圧波形及び相電流波形を図９に示す。
　また、デルタ結線制御において、制御部６０は角速度指令値ω*とモータジェネレータ１０の出力軸の角速度ωとの相対変化に伴ってトルク指令値ｔｒｑ*が変化したなどの場合に、トルク指令値ｔｒｑ*の変化などに応じて第１インバータ部２２の変調率α１及び第２インバータ部３６の変調率α２を同等に変化させることで、コイル１２～１６への印加電圧を変化させる。なお、デルタ結線制御は第１制御の一例である。
　なお、本明細書において、第１インバータ部２２の変調率α１及び第２インバータ部３６の変調率α２を同等に変化させることには、実際に制御したときに、製造誤差などに起因する程度の変調率の差が生じている場合も含まれる。
　次に、第１実施形態において、スター結線制御とオープン結線制御（デルタ結線制御）との間で制御を切り替える場合について説明する。図３に示すように、第１実施形態では、スター結線制御領域とオープン結線制御領域（デルタ結線制御領域）とが隣接しており、両者の領域の間に中間的な制御を行う領域が設けられていない。そして、制御部６０は、スター結線制御を行っている状態で、例えば、トルク指令値ｔｒｑ*の変化に応じた第１インバータ部２２の変調率α１が所定値を超えた（一例としてα１＞１）などの場合に、スター結線制御からオープン結線制御（デルタ結線制御）への切り替えを行う。
　すなわち、制御部６０は、スター結線制御からオープン結線制御（デルタ結線制御）へ制御を切り替える前後でモータジェネレータ１０のコイル１２～１６に印加される相電圧ベクトルＵ12，Ｖ12，Ｗ12の変化が所定範囲内になるように、図１１に矢印Ａとして示すように、第１インバータ部２２の変調率α１を不連続的に（瞬間的に）低下させ、かつ第２インバータ部３６の変調率α２を不連続的に（瞬間的に）上昇させる（変調率の変化幅を変調率α１と同等に変化させる）。より詳しくは、制御を切り替えた後の第１インバータ部２２の出力電圧ベクトルと第２インバータ部３６の出力電圧ベクトルとの大きさが等しく、かつ位相差が120[deg]となるように制御する。
　なお、本明細書において、相電圧ベクトルＵ12，Ｖ12，Ｗ12の変化を所定範囲内にすることは、トルク指令値ｔｒｑ*などの変化に伴って制御を切り替える場合に、相電圧ベクトルＵ12，Ｖ12，Ｗ12の変化を、トルク指令値ｔｒｑ*などの変化に対応する相電圧ベクトルの変化分ΔＵ12，ΔＶ12，ΔＷ12以内に抑えることを意味する。
　このように、制御を切り替える前後でのモータジェネレータ１０のコイル１２～１６に印加される相電圧ベクトルＵ12，Ｖ12，Ｗ12の変化を所定範囲内にすることで、モータジェネレータ１０の巻線に印加される実効電圧の変化が所定範囲内となる。これにより、モータジェネレータ１０のトルクの意図しない急激な変動などを生じさせることなく、例として図１２に示すように、スター結線制御からオープン結線制御（デルタ結線制御）へ瞬時かつ円滑に切り替えることができる。
　また制御部６０は、オープン結線制御（デルタ結線制御）を行っている状態で、例えば、トルク指令値ｔｒｑ*の変化に応じた変調率α１，α２が所定値未満になったなどの場合に、オープン結線制御（デルタ結線制御）からスター結線制御への切り替えを行う。すなわち、制御部６０は、オープン結線制御（デルタ結線制御）からスター結線制御へ制御を切り替える前後でモータジェネレータ１０のコイル１２～１６に印加される相電圧ベクトルＵ12，Ｖ12，Ｗ12の変化が所定範囲内になるように、図１１に矢印Ｂとして示すように、第１インバータ部２２の変調率α１を不連続的に（瞬間的に）上昇させ、かつ第２インバータ部３６の変調率α２を不連続的に（瞬間的に）０に低下させる（変調率の変化幅を変調率α１と同等に変化させる）。
　このように、オープン結線制御（デルタ結線制御）からスター結線制御へ制御を切り替える前後でのモータジェネレータ１０のコイル１２～１６に印加される相電圧ベクトルＵ12，Ｖ12，Ｗ12の変化を所定範囲内にすることで、モータジェネレータ１０の巻線に印加される実効電圧の変化が所定範囲内となる。これにより、モータジェネレータ１０のトルクの意図しない急激な変動などを生じさせることなく、オープン結線制御（デルタ結線制御）からスター結線制御へ瞬時かつ円滑に切り替えることができる。
　上述したように、第１実施形態では、第１インバータ部２２が、複数相のコイル１２，１４，１６を含むモータジェネレータ１０の各相に対応して、第１高電位点Ｈ１と対応するコイルの一端との間、及び、対応するコイルの一端と第１低電位点Ｌ１との間を各々開閉可能な複数のスイッチング素子２４～３４を各々備えている。また、第２インバータ部３６は、モータジェネレータ１０の各相に対応して、第２高電位点Ｈ２と対応するコイルの他端との間、及び、対応するコイルの他端と第２低電位点Ｌ２との間を各々開閉可能な複数のスイッチング素子３８～４８を各々備えている。また、高電位側接続線５０は第１高電位点Ｈ１と第２高電位点Ｈ２とを接続し、低電位側接続線５２は第１低電位点Ｌ１と第２低電位点Ｌ２とを接続し、高電位側接続線スイッチング素子５４は高電位側接続線５０の途中に設けられている。そして、制御部６０は、高電位側接続線スイッチング素子５４をオフ状態とし第２インバータ部３６をモータジェネレータ１０のコイル１２～１６の中性点として第１インバータ部２２の変調率α１を変化させるスター結線制御から、高電位側接続線スイッチング素子５４をオン状態とし第１インバータ部２２の出力相電圧と第２インバータ部３６の出力相電圧との差分の電圧をコイル１２～１６に印加するオープン結線制御に切り替える場合に、モータジェネレータ１０のコイル１２～１６に印加される相電圧ベクトルＵ12，Ｖ12，Ｗ12の変化が所定範囲内になるように、第１インバータ部２２の変調率α１を低下させかつ第２インバータ部３６の変調率α２を上昇させる。
　これにより、スター結線制御からオープン結線制御へ切り替える際に、第２インバータ部３６が零ベクトルスイッチングを行ったり、第２インバータ部３６が零ベクトルスイッチングに近い動作となることがなくなるので、大きな零相電流が流れることを抑制することができ、モータジェネレータ１０の低～中速回転域におけるインバータ部２２，３６の損失を低減することができる。従って、モータジェネレータ１０を電動車両の駆動源として用いた態様において、電動車両の常用域における電費を向上させることができる。
　また、第１実施形態では、制御部６０は、オープン結線制御からスター結線制御に切り替える場合に、モータジェネレータ１０のコイル１２～１６に印加される相電圧ベクトルＵ12，Ｖ12，Ｗ12の変化が所定範囲内になるように、第１インバータ部２２の変調率α１を上昇させかつ第２インバータ部３６の変調率α２を０にする。これにより、オープン結線制御からスター結線制御へ切り替える際にも、第２インバータ部３６が零ベクトルスイッチングを行ったり、零ベクトルスイッチングに近い動作となることがなくなるので、大きな零相電流が流れることを抑制することができ、モータジェネレータ１０の低～中速回転域におけるインバータ部２２，３６の損失を低減することができる。従って、モータジェネレータ１０を電動車両の駆動源として用いた態様において、電動車両の常用域における電費を向上させることができる。
　また、第１実施形態では、制御部６０は、スター結線制御とオープン結線制御との間で制御を切り替える場合に、モータジェネレータ１０のコイル１２～１６に印加される相電圧ベクトルＵ12，Ｖ12，Ｗ12の変化が所定範囲内になるように、第１インバータ部２２の変調率α１及び第２インバータ部３６の変調率α２の変化幅を同等に変化させる。これにより、第１インバータ部２２の変調率α１及び第２インバータ部３６の変調率α２に差を生じさせつつ変調率α１，α２を変化させる態様と比較して零相電流を抑制することができ、零相電流による損失を低減することができる。
　更に、第１実施形態では、制御部６０は、スター結線制御とオープン結線制御との間で制御を切り替える場合に、第１インバータ部２２の変調率α１及び第２インバータ部３６の変調率α２を不連続的に変化させる。これにより、モータジェネレータ１０の出力軸の回転速度やトルクを意図的に大きく変化させるような条件においても、スター結線制御とオープン結線制御との間で制御を切り替えるための特別な移行期間を設けることなく瞬時に制御を切り替えることができる。従って、制御を切り替える前後の電流の連続性が担保され、制御の切り替えに伴ってモータジェネレータ１０のトルクが意図を超えて急激に変動することを抑制することができる。
　また、第１実施形態では、制御部６０は、スター結線制御において、第２インバータ部３６の第２高電位点Ｈ２側のスイッチング素子３８，４２，４６及び第２低電位点Ｌ２側のスイッチング素４０，４４，４８のうち、高電位側接続線スイッチング素子５４が設けられた高電位側接続線５０に対応するスイッチング素子３８，４２，４６を継続して閉状態にする。これにより、第２インバータ部３６が等価的に中性点として作用するように第２インバータ部３６のスイッチング素子３８～４８をオンオフさせる態様と比較して、スター結線制御における第２インバータ部３６のスイッチング損失を低減することができる。
　また、第１実施形態では、制御部６０は、オープン結線制御において、第１インバータ部２２及び第２インバータ部３６の同じ相の出力電圧の位相差が１２０[deg]となるように制御する第１制御（デルタ結線制御）を行う。デルタ結線制御は、モータジェネレータ１０のコイル１２～１６に印加可能な最大実効電圧がスター結線制御に対して√3倍になるため、オープン結線制御としてデルタ結線制御を行うことで、モータジェネレータ１０を高速回転で駆動できる範囲を拡大することができる。また、デルタ結線制御は、Ｈブリッジ制御と比較して、第１インバータ部２２と第２インバータ３６で電気周期の３次の中性点電圧に差分が生じないため、インバータ部２２，３６の中性点電圧の変動に起因した高調波電流を抑制することができ、それに伴う損失増加を回避することができる。
　〔第２実施形態〕
　次に本開示の第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一の部分には同一の符号を付し、説明を省略する。
　第２実施形態では、図１３に示すように、モータジェネレータ１０の低～中速回転域がスター結線制御領域とされており、スター結線制御領域よりも高速回転域側がオープン結線制御領域、詳しくはＨブリッジ制御領域とされている。スター結線制御領域において、制御部６０が行うスター結線制御は第１実施形態で説明した通りである。
　一方、第２実施形態において、制御部６０は、オープン結線制御として、より詳しくはＨブリッジ制御を行う。すなわち、制御部６０は、Ｈブリッジ制御において、第１インバータ部２２と第２インバータ部３６とで、同じ相の出力電圧ベクトルの大きさを等しく、かつ位相差を180[deg]とする。例えば、図１５に示すように、第１インバータ部２２のＵ相の出力電圧ベクトルＵ1と第２インバータ部３６のＵ相の出力電圧ベクトルＵ2とは、大きさが等しく、かつ位相差が180[deg]とされる。Ｈブリッジ制御におけるインバータ部２２，３６の駆動波形、モータジェネレータ１０のコイル（ここではＵ相コイル１２）への印加電圧波形及び相電流波形の一例を図１４に示す。
　また、Ｈブリッジ制御において、制御部６０は角速度指令値ω*とモータジェネレータ１０の出力軸の角速度ωとの相対変化に伴ってトルク指令値ｔｒｑ*が変化したなどの場合に、トルク指令値ｔｒｑ*の変化などに応じて第１インバータ部２２の変調率α１及び第２インバータ部３６の変調率α２を同等に変化させることで、コイル１２～１６への印加電圧を変化させる。なお、Ｈブリッジ制御は第２制御の一例である。
　次に、第２実施形態において、スター結線制御とオープン結線制御（Ｈブリッジ制御）との間で制御を切り替える場合について説明する。図１３に示すように、第２実施形態では、スター結線制御領域とオープン結線制御領域（Ｈブリッジ制御領域）とが隣接しており、両者の領域の間に中間的な制御を行う領域が設けられていない。そして、制御部６０は、スター結線制御を行っている状態で、例えば、トルク指令値ｔｒｑ*の変化に応じた第１インバータ部２２の変調率α１が所定値を超えた（一例としてα１＞１）などの場合に、スター結線制御からオープン結線制御（Ｈブリッジ制御）への切り替えを行う。
　すなわち、制御部６０は、スター結線制御からオープン結線制御（Ｈブリッジ制御）へ制御を切り替える前後でモータジェネレータ１０のコイル１２～１６に印加される相電圧ベクトルＵ12，Ｖ12，Ｗ12の変化が所定範囲内になるように、図１６に矢印Ｃとして示すように、第１インバータ部２２の変調率α１を不連続的に（瞬間的に）低下させ、かつ第２インバータ部３６の変調率α２を不連続的に（瞬間的に）上昇させる（変調率の変化幅を変調率α１と同等に変化させる）。より詳しくは、スター結線制御からオープン結線制御（Ｈブリッジ制御）へ制御を切り替えた後の第１インバータ部２２の出力電圧ベクトルと第２インバータ部３６の出力電圧ベクトルとの大きさが等しく、かつ位相差が180[deg]となるように制御する。
　このように、スター結線制御からオープン結線制御（Ｈブリッジ制御）へ制御を切り替える前後でのモータジェネレータ１０のコイル１２～１６に印加される相電圧ベクトルＵ12，Ｖ12，Ｗ12の変化を所定範囲内にすることで、モータジェネレータ１０の巻線に印加される実効電圧の変化が所定範囲内となる。これにより、モータジェネレータ１０のトルクの意図しない急激な変動などを生じさせることなく、スター結線制御からオープン結線制御（Ｈブリッジ制御）へ瞬時かつ円滑に切り替えることができる。
　また制御部６０は、オープン結線制御（Ｈブリッジ制御）を行っている状態で、例えば、トルク指令値ｔｒｑ*の変化に応じた変調率α１，α２が所定値未満になったなどの場合に、オープン結線制御（Ｈブリッジ制御）からスター結線制御への切り替えを行う。すなわち、制御部６０は、オープン結線制御（Ｈブリッジ制御）からスター結線制御へ制御を切り替える前後でモータジェネレータ１０のコイル１２～１６に印加される相電圧ベクトルＵ12，Ｖ12，Ｗ12の変化が所定範囲内になるように、図１６に矢印Ｄとして示すように、第１インバータ部２２の変調率α１を不連続的に（瞬間的に）上昇させ、かつ第２インバータ部３６の変調率α２を不連続的に（瞬間的に）低下させて０にする（変調率の変化幅を変調率α１と同等に変化させる）。
　このように、オープン結線制御（Ｈブリッジ制御）からスター結線制御へ制御を切り替える前後でのモータジェネレータ１０のコイル１２～１６に印加される相電圧ベクトルＵ12，Ｖ12，Ｗ12の変化を所定範囲内にすることで、モータジェネレータ１０の巻線に印加される実効電圧の変化が所定範囲内となる。これにより、モータジェネレータ１０のトルクの意図しない急激な変動などを生じさせることなく、オープン結線制御（Ｈブリッジ制御）からスター結線制御へ瞬時かつ円滑に切り替えることができる。
　上記のように、第２実施形態では、制御部６０は、オープン結線制御において、第１インバータ部２２及び第２インバータ部３６の同じ相の出力電圧の位相差が１８０[deg]となるように制御する第２制御（Ｈブリッジ制御）を行う。Ｈブリッジ制御は、モータジェネレータ１０のコイル１２～１６に印加可能な最大実効電圧がスター結線制御に対して２倍になるため、オープン結線制御としてＨブリッジ制御を行うことで、モータジェネレータ１０を高速回転で駆動できる範囲を拡大することができる。また、各相の電流を独立して制御できるため、駆動装置２０の冗長性（耐障害性）を向上させることができる。
　〔第３実施形態〕
　次に本開示の第３実施形態について説明する。なお、第１実施形態及び第２実施形態と同一の部分には同一の符号を付し、説明を省略する。
　第３実施形態では、図１７に示すように、モータジェネレータ１０の低～中速回転域がスター結線制御領域とされ、スター結線制御領域よりも高速回転域側がオープン結線制御領域、詳しくはデルタ結線制御領域とされ、デルタ結線制御領域よりも高速回転域側がオープン結線制御領域、詳しくはＨブリッジ制御領域とされている。スター結線制御領域におけるスター結線制御及びオープン結線制御領域（デルタ結線制御領域）におけるデルタ結線制御は第１実施形態で説明した通りであり、オープン結線制御領域（Ｈブリッジ制御領域）におけるＨブリッジ制御は第２実施形態で説明した通りである。
　次に、第３実施形態において、オープン結線制御（デルタ結線制御）とオープン結線制御（Ｈブリッジ制御）との間で制御を切り替える場合について説明する。なお、スター結線制御とオープン結線制御（デルタ結線制御）との間で制御を切り替える場合については、第１実施形態で説明した通りである。
　図１３に示すように、本第３実施形態では、オープン結線制御領域（デルタ結線制御領域）とオープン結線制御領域（Ｈブリッジ制御領域）とが隣接しており、両者の領域の間に中間的な制御を行う領域が設けられていない。そして、制御部６０は、オープン結線制御（デルタ結線制御）を行っている状態で、例えば、トルク指令値ｔｒｑ*の変化に応じた変調率α１，α２が所定値を超えたなどの場合に、オープン結線制御（デルタ結線制御）からオープン結線制御（Ｈブリッジ制御）への切り替えを行う。
　すなわち、制御部６０は、図１８に矢印Ｅとして示すように、オープン結線制御（デルタ結線制御）からオープン結線制御（Ｈブリッジ制御）へ制御を切り替える前後でモータジェネレータ１０のコイル１２～１６に印加される相電圧ベクトルＵ12，Ｖ12，Ｗ12の変化が所定範囲内になり、制御切り替え後の第１インバータ部２２の出力電圧ベクトルと第２インバータ部３６の出力電圧ベクトルとの位相差が180[deg]となるように、第１インバータ部２２の出力電圧ベクトル及び第２インバータ部３６の出力電圧ベクトルの位相を制御する。
　このように、オープン結線制御（デルタ結線制御）からオープン結線制御（Ｈブリッジ制御）へ制御を切り替える前後でのモータジェネレータ１０のコイル１２～１６に印加される相電圧ベクトルＵ12，Ｖ12，Ｗ12の変化を所定範囲内にすることで、モータジェネレータ１０の巻線に印加される実効電圧の変化が所定範囲内となる。これにより、モータジェネレータ１０のトルクの意図しない急激な変動などを生じさせることなく、オープン結線制御（デルタ結線制御）からオープン結線制御（Ｈブリッジ制御）へ瞬時かつ円滑に切り替えることができる。
　また制御部６０は、オープン結線制御（Ｈブリッジ制御）を行っている状態で、例えば、トルク指令値ｔｒｑ*の変化に応じた変調率α１，α２が所定値未満になったなどの場合に、オープン結線制御（Ｈブリッジ制御）からオープン結線制御（デルタ結線制御）への切り替えを行う。すなわち、制御部６０は、図１８に矢印Ｆとして示すように、オープン結線制御（Ｈブリッジ制御）からオープン結線制御（デルタ結線制御）へ制御を切り替える前後でモータジェネレータ１０のコイル１２～１６に印加される相電圧ベクトルＵ12，Ｖ12，Ｗ12の変化が所定範囲内になり、制御切り替え後の第１インバータ部２２の出力電圧ベクトルと第２インバータ部３６の出力電圧ベクトルとの位相差が120[deg]となるように、第１インバータ部２２の出力電圧ベクトル及び第２インバータ部３６の出力電圧ベクトルの位相を制御する。
　このように、オープン結線制御（Ｈブリッジ制御）からオープン結線制御（デルタ結線制御）へ制御を切り替える前後でのモータジェネレータ１０のコイル１２～１６に印加される相電圧ベクトルＵ12，Ｖ12，Ｗ12の変化を所定範囲内にすることで、モータジェネレータ１０の巻線に印加される実効電圧の変化が所定範囲内となる。これにより、モータジェネレータ１０のトルクの意図しない急激な変動などを生じさせることなく、オープン結線制御（Ｈブリッジ制御）からオープン結線制御（デルタ結線制御）へ瞬時かつ円滑に切り替えることができる。
　なお、上記ではスター結線制御領域において、第１インバータ部２２のスイッチング素子２４～３４をＰＷＭ制御によってオンオフさせる態様を説明したが、これに限定されるものではない。例えば図１９に示すように、スター結線制御領域を変調率が１よりも大きい高速回転側へ拡大すると共に、拡大したスター結線制御領域内を正弦波ＰＷＭ制御領域と変調率が１よりも大きい過変調制御領域とに区分し、過変調制御領域では過変調ＰＷＭ制御又は矩形波制御によって第１インバータ部２２のスイッチング素子２４～３４をオンオフさせてもよい。
　過変調制御領域で過変調ＰＷＭ制御を行う場合のインバータ部２２，３６の駆動波形を図２０に示し、過変調制御領域で矩形波制御を行う場合のインバータ部２２，３６の駆動波形を図２１に示す。スター結線制御領域内の過変調制御領域では、第１インバータ部２２のスイッチング素子２４～３４のスイッチング回数が減少するので、モータジェネレータ１０の中速回転域における第１インバータ部２２のスイッチング損失を低減することができる。
　また、図１４にはＨブリッジ制御の一例として、インバータ部２２，３６で均等にスイッチングを行う態様を示したが、本開示はこれに限定されるものではなく、インバータ部２２，３６の一方でＰＷＭスイッチングを行っている期間、同一の巻線に接続された他方のインバータ部のスイッチング素子の開閉状態を固定するようにしてもよい。一例として、図２２には、Ｈブリッジ制御として、第１インバータ部２２でＰＷＭスイッチングを行い、第２インバータ部３６でスイッチング素子の開閉状態を固定する態様における、インバータ部２２，３６の駆動波形、モータジェネレータ１０のコイル（ここではＵ相コイル１２）への印加電圧波形及び相電流波形の一例を示す。これにより、インバータ部におけるスイッチング回数を減らせるため、インバータ部のスイッチング損失を低減することができ、また、Ｈブリッジ制御における発熱量をインバータ部２２，３６の一方へ意図的に偏らせることも可能となる。
　また、上記では高電位側接続線５０及び低電位側接続線５２のうち、高電位側接続線５０にのみ高電位側接続線スイッチング素子５４を設けた態様を説明したが、本開示はこれに限定されるものではない。例えば、図示は省略するが、高電位側接続線スイッチング素子５４を省略し、低電位側接続線５２にのみ低電位側接続線スイッチング素子を設けてもよい。この場合、第２インバータ部３６をモータジェネレータ１０の各コイル１２～１６の中性点として動作させることは、第２インバータ部３６の高電位側のスイッチング素子３８，４２，４６を継続して各々オフさせ、低電位側のスイッチング素子４０，４４，４８を継続して各々オンさせる（第２のオンオフ状態）ことで実現できる。低電位側接続線スイッチング素子も開閉部の一例である。
　また、接続線スイッチング素子は接続線５０，５２の両方に設けてもよく、この場合、第２インバータ部３６をモータジェネレータ１０の各コイル１２～１６の中性点として動作させることは、第１のオンオフ状態でも第２のオンオフ状態でも実現できる。また、例えばスイッチング素子３８，４２，４６とスイッチング素子４０，４４，４８の熱的状況に応じて、第１のオンオフ状態と第２のオンオフ状態を適宜入れ替えるようにしてもよいし、第２インバータ部３６の全てのスイッチング素子３８～４８を継続して各々オンさせるようにしてもよい。
　また、回転電機の相数は、三相以外の相数でもよい。一般にデルタ結線は三相の回転電機に限定される呼称であるが、本開示は三相に限定されるものではなく、例えば五相や六相の回転電機にも適用可能である。また、力行に限らず回生にも適用可能である。また、回転電機の種類は同期機であっても誘導機であってもよい。
　本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims (9)

  1. 　複数相の巻線（１２，１４，１６）を含む回転電機（１０）の各相に対応して、第１高電位点（Ｈ１）と対応する巻線の一端との間、及び、対応する巻線の一端と第１低電位点（Ｌ１）との間を各々開閉可能な複数の第１スイッチング素子（２４，２６，２８，３０，３２，３４）を各々備えた第１インバータ部（２２）と、
    　前記回転電機の各相に対応して、第２高電位点（Ｈ２）と対応する巻線の他端との間、及び、対応する巻線の他端と第２低電位点（Ｌ２）との間を各々開閉可能な複数の第２スイッチング素子（３８，４０，４２，４４，４６，４８）を各々備えた第２インバータ部（３６）と、
    　前記第１高電位点と前記第２高電位点とを接続する第１接続線（５０）と、
    　前記第１低電位点と前記第２低電位点とを接続する第２接続線（５２）と、
    　前記第１接続線の途中及び前記第２接続線の途中の少なくとも一方に設けられた開閉部（５４）と、
    　前記開閉部を開状態とし前記第２インバータ部を前記回転電機の巻線の中性点として前記第１インバータ部の変調率を変化させるスター結線制御から、前記開閉部を閉状態とし前記第１インバータ部の出力相電圧と前記第２インバータ部の出力相電圧との差分の電圧を前記巻線に印加するオープン結線制御に切り替える場合に、前記回転電機の巻線に印加される相電圧ベクトルの変化が所定範囲内になるように、前記第１インバータ部の変調率を低下させかつ前記第２インバータ部の変調率を上昇させる制御部（６０）と、
    　を含む、回転電機の駆動装置（２０）。
  2. 　前記制御部は、前記オープン結線制御から前記スター結線制御に切り替える場合に、前記相電圧ベクトルの変化が前記所定範囲内になるように、前記第１インバータ部の変調率を上昇させかつ前記第２インバータ部の変調率を０にする、請求項１記載の回転電機の駆動装置。
  3. 　前記制御部は、前記スター結線制御と前記オープン結線制御との間で制御を切り替える場合に、前記回転電機の巻線に印加される相電圧ベクトルの変化が前記所定範囲内になるように、前記第１インバータ部の変調率及び前記第２インバータ部の変調率を同等に変化させる、請求項１又は請求項２記載の回転電機の駆動装置。
  4. 　前記制御部は、前記スター結線制御と前記オープン結線制御との間で制御を切り替える場合に、前記第１インバータ部の変調率及び前記第２インバータ部の変調率を不連続的に変化させる、請求項１～請求項３の何れか１項記載の回転電機の駆動装置。
  5. 　前記制御部は、前記スター結線制御において、前記第２インバータ部の前記第２高電位点側の前記第２スイッチング素子の群及び前記第２低電位点側の前記第２スイッチング素子の群のうち、前記開閉部が設けられた接続線に対応する少なくとも一方の前記第２スイッチング素子の群を継続して閉状態にする、請求項１～請求項４の何れか１項記載の回転電機の駆動装置。
  6. 　前記制御部は、前記オープン結線制御において、前記第１インバータ部及び前記第２インバータ部の同じ相の出力電圧の位相差が１２０[deg]となるように制御する第１制御を行う、請求項１～請求項５の何れか１項記載の回転電機の駆動装置。
  7. 　前記制御部は、前記オープン結線制御において、前記第１インバータ部及び前記第２インバータ部の同じ相の出力電圧の位相差が１８０[deg]となるように制御する第２制御を行う、請求項１～請求項５の何れか１項記載の回転電機の駆動装置。
  8. 　前記制御部は、前記オープン結線制御において、前記第１インバータ部及び前記第２インバータ部の同じ相の出力電圧の位相差が１２０[deg]となるように制御する第１制御と、前記第１インバータ部及び前記第２インバータ部の同じ相の出力電圧の位相差が１８０[deg]となるように制御する第２制御と、の間で制御を切り替える場合に、前記回転電機の巻線に印加される相電圧ベクトルの変化が前記所定範囲内になるように、前記第１インバータ部の出力電圧ベクトルの位相及び前記第２インバータ部の出力電圧ベクトルの位相を変化させる、請求項１～請求項５の何れか１項記載の回転電機の駆動装置。
  9. 　前記制御部は、前記第２制御において、前記回転電機の巻線に接続された一方のインバータ部のスイッチング素子がＰＷＭスイッチングを行っている期間、同一の巻線に接続された他方のインバータ部のスイッチング素子の開閉状態を固定する、請求項７又は請求項８記載の回転電機の駆動装置。
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