WO2020170983A1

WO2020170983A1 - 電動機駆動装置

Info

Publication number: WO2020170983A1
Application number: PCT/JP2020/005863
Authority: WO
Inventors: 隆士小俣; 学典藤井; 大悟野辺; 中村　誠
Original assignee: 株式会社デンソー
Priority date: 2019-02-19
Filing date: 2020-02-14
Publication date: 2020-08-27

Abstract

電動機駆動装置は、端点同士がオープンである２相以上のオープン巻線を有する電動機の駆動を制御する。切替調停部（３０３）は、２台のインバータ（６０、７０）のうちいずれか一方をスイッチング駆動させる「片側駆動モード」と、２台のインバータ（６０、７０）の両方をスイッチング駆動させる「両側駆動モード」との切替を判定し、且つ、駆動モードの切替前後における電動機の出力を連続させるよう切替時に各インバータ（６０、７０）の出力を調停する。切替調停部（３０３）は、片側駆動モードから両側駆動モードへの切替時、駆動開始側インバータの電力量をゼロから徐変して増加させ、両側駆動モードから片側駆動モードへの切替時、駆動終了側インバータの電力量をゼロまで徐変して減少させる。

Description

電動機駆動装置

関連出願の相互参照

　本出願は、２０１９年２月１９日に出願された特許出願番号２０１９－０２７４７０号、及び、２０２０年２月６日に出願された特許出願番号２０２０－０１８７２０号に基づくものであり、ここにその記載内容を援用する。

　本開示は、電動機駆動装置に関する。

　従来、２台のインバータの間に設けた１台の交流電動機を駆動する技術が知られている。例えば特許文献１に開示されたインバータシステムは、異なる種類の２つの電源（例えば出力型電源と容量型電源）の組み合わせを用い、使用温度領域に応じて、より適した方の電源で電動機を駆動する。また、このシステムは、電動機の瞬間的な出力低下を補うために各電源の状態や特性を考慮し、片側電源駆動と両側電源駆動とを切り替える。

米国特許ＵＳ８１０２１４２Ｂ２明細書

　特許文献１には、機器の駆動状態や電動機出力に基づき、異なる特性で構成された２電源のいずれか一方、又は両方を用いた駆動パターンを切り替えることが記載されている。しかしながら、２電源２インバータシステムの宿命的な課題として、駆動モードの切替時に、電動機コイル両端電圧の急変化が必ず発生する。特許文献１には、この課題に対応し得る具体的な切替方法については言及されていない。

　２台のインバータは各々独立して電圧パルス出力し、それらによって電動機コイル印加電圧が決定される。言い換えれば、各インバータの出力を、その時点で電動機に求められる最適値となるように制御できないと、電圧過不足によって発生する電流乱れでトルク変動が引き起こされる。さらに最悪の場合、過度な電圧印加により発生する過電流で部品の故障に至るおそれがある。この課題は、２電源２インバータシステムだけでなく、１つの共通電源に２台のインバータが接続されたシステムにも当てはまる。

　本開示の目的は、２インバータの構成において、片側駆動モードと両側駆動モードとの切替時における電動機出力を安定させ、且つ連続性を保つ電動機駆動装置を提供することにある。

　本開示の第一態様による電動機駆動装置は、２つの電源に個別に接続される２台のインバータを用いて、端点同士がオープンである２相以上のオープン巻線を有する電動機の駆動を制御する。この電動機駆動装置は、第１インバータと、第２インバータと、制御部と、を備える。

　第１インバータは、第１電源から直流電力が入力され、オープン巻線の各相に対応して設けられる複数の第１スイッチング素子を有し、オープン巻線の一端に接続される。第２インバータは、第２電源から直流電力が入力され、オープン巻線の各相に対応して設けられる複数の第２スイッチング素子を有し、オープン巻線の他端に接続される。

　制御部は、トルク指令に基づき、第１インバータへの出力電圧指令である第１電圧指令を生成する第１インバータ制御回路、及び、第２インバータへの出力電圧指令である第２電圧指令を生成する第２インバータ制御回路、の２つのインバータ制御回路、並びに、切替調停部を有する。切替調停部は、２台のインバータのうちいずれか一方をスイッチング駆動させる「片側駆動モード」と、２台のインバータの両方をスイッチング駆動させる「両側駆動モード」との切替を判定し、且つ、駆動モードの切替前後における電動機の出力を連続させるよう切替時に各インバータの出力を調停する。

　少なくとも一方のインバータ制御回路は、２つの電源から２台のインバータへ供給される電力量を調整する機能を有する。切替調停部は、片側駆動モードから両側駆動モードへの切替時、駆動開始側インバータの電力量をゼロから徐変して増加させる。また、切替調停部は、両側駆動モードから片側駆動モードへの切替時、駆動終了側インバータの電力量をゼロまで徐変して減少させる。

　ここで、「駆動開始側インバータ」とは、休止状態からスイッチング駆動を開始するインバータである。「駆動終了側インバータ」とは、スイッチング駆動を終了して休止状態に移行するインバータである。また、電力量の「ゼロ」とは、厳密な０［Ｗ］に限らず、当該技術分野の技術常識に基づき、ゼロ近傍と判断される範囲の微小値を含む。「徐変」とは、フィードバック制御が追従可能なレベルの速度変化を意味する。

　本開示の切替調停部は、駆動モードの切替時に各インバータの電力量を徐変させることで、切替前後における電動機の出力を連続させる。これにより、電動機のトルク変動や変動時に発生する過電流に起因する機器の破損を回避することができる。また、駆動モード切替時の動作に起因する電力変動の影響により、電動機のトルクが変動することを排除することができる。

　本開示の第二態様による電動機駆動装置は、２つの電源に個別に接続される２台のインバータを用いて、スター結線もしくはデルタ結線された３相以上の第１巻線組及び第２巻線組を有する電動機の駆動を制御する。この電動機駆動装置は、第１インバータと、第２インバータと、制御部と、を備える。

　第１インバータは、第１電源から直流電力が入力され、第１巻線組の各相に対応して設けられる複数の第１スイッチング素子を有し、第１巻線組に接続される。第２インバータは、第２電源から直流電力が入力され、第２巻線組の各相に対応して設けられる複数の第２スイッチング素子を有し、第２巻線組に接続される。制御部の構成は、第一態様の電動機駆動装置と同じである。

　本開示の第三態様による電動機駆動装置は、共通電源に接続される２台のインバータを用いて、端点同士がオープンである２相以上のオープン巻線を有する電動機の駆動を制御する電動機駆動装置である。この電動機駆動装置は、第１インバータと、第２インバータと、共通高電位側配線と、共通低電位側配線と、開閉器と、制御部と、を備える。

　第１インバータは、オープン巻線の各相に対応して設けられる複数の第１スイッチング素子を有し、オープン巻線の一端に接続される。第２インバータは、オープン巻線の各相に対応して設けられる複数の第２スイッチング素子を有し、オープン巻線の他端に接続される。共通高電位側配線は、第１インバータ及び第２インバータの高電位側配線同士を接続する。共通低電位側配線は、第１インバータ及び第２インバータの低電位側配線同士を接続する。開閉器は、共通高電位側配線又は共通低電位側配線の少なくともいずれか一方に設けられ、電流経路を遮断可能である。

　第三態様による電動機駆動装置は、開閉器を開いた状態で、一方のインバータを中性点結合して構成されるスター結線回路において、他方のインバータを片側駆動モードで動作可能である。また、開閉器を閉じた状態で、対応する各相の第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子により構成されるＨブリッジ回路において、両側駆動モードで動作可能である。制御部において、少なくとも一方のインバータ制御回路は、共通電源から２台のインバータへ供給される電力量を調整する機能を有する。それ以外の制御部の構成は、第一態様の電動機駆動装置と同じである。

　本開示の第四態様による電動機駆動装置は、共通電源に接続される２台のインバータを用いて、スター結線もしくはデルタ結線された３相以上の第１巻線組及び第２巻線組を有する電動機の駆動を制御する電動機駆動装置である。電動機は、例えば２組の３相巻線組を有する６相デュアル電動機である。この電動機駆動装置は、第１インバータと、第２インバータと、共通高電位側配線と、共通低電位側配線と、制御部と、を備える。

　第１インバータは、第１巻線組の各相に対応して設けられる複数の第１スイッチング素子を有し、第１巻線組に接続される。第２インバータは、第２巻線組の各相に対応して設けられる複数の第２スイッチング素子を有し、第２巻線組に接続される。共通高電位側配線、共通低電位側配線、及び、制御部の構成は、第三態様の電動機駆動装置と同じである。

　本開示についての上記目的及びその他の目的、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、第１実施形態の電動機駆動装置が適用されるシステムの全体構成図であり、図２Ａは、片側駆動モードのスイッチング駆動を示す図であり、図２Ｂは、両側駆動モードのスイッチング駆動を示す図であり、図３Ａは、片側駆動モードが適用される領域を示すＮ－Ｔ特性図であり、図３Ｂは、両側駆動モードが適用される領域を示すＮ－Ｔ特性図であり、図４は、第１実施形態の制御部の概略構成図であり、図５Ａは、片側駆動モードと両側駆動との切替時におけるＭＧコイル両端電圧の変動を説明する図であり、図５Ｂは、片側駆動モードと両側駆動との切替時における概略制御構成図であり、図６は、第１実施形態による駆動モード切替処理のフローチャートであり、図７は、第１実施形態による駆動モード切替処理（電圧指令瞬時補正＋電力量徐変）を実行する制御ブロック図であり、図８は、図６の切替判定の具体例を示すサブフローチャートであり、図９は、比較例による駆動モード切替動作を示すタイムチャートであり、図１０は、第１実施形態による駆動モード切替動作を示すタイムチャートであり、図１１は、図１０のＸＩ部拡大図に相当する電力分配量の徐変を説明する図であり、図１２Ａは、ＭＧ制御に用いる電圧利用率での切替判定を示す図であり、図１２Ｂは、自己インバータ電圧利用率での切替判定を示す図であり、図１３は、第２実施形態による緩変化処理の動作を示すタイムチャートであり、図１４Ａは、第１インバータ片側駆動から第２インバータ片側駆動への切替時におけるＭＧコイル両端電圧の変動を説明する図であり、図１４Ｂは、第１インバータ片側駆動から第２インバータ片側駆動への切替時における概略制御構成図であり、図１５Ａは、第３実施形態による駆動モード切替処理を実行する制御ブロック図であり、図１５Ｂは、第３実施形態による駆動モード切替処理を実行する制御ブロック図であり、図１６は、第３実施形態による駆動モード切替処理のフローチャートであり、図１７は、２電源の電圧が同等の場合の第３実施形態による切替動作を示すタイムチャートであり、図１８は、２電源の電圧が異なる場合の第３実施形態による切替動作を示すタイムチャートであり、図１９は、第４実施形態の電動機駆動装置が適用されるシステムの全体構成図であり、図２０Ａは、スター結線回路における片側駆動モードのスイッチング駆動を示す図であり、図２０Ｂは、Ｈブリッジ回路における両側駆動モードのスイッチング駆動を示す図であり、図２１は、第４実施形態による駆動モード切替動作を示すタイムチャートであり、図２２は、第５実施形態の電動機駆動装置が適用されるシステムの全体構成図であり、図２３は、第６実施形態の電動機駆動装置が適用されるシステムの全体構成図であり、図２４は、第６実施形態による駆動モード切替動作を示すタイムチャートである。

　以下、電動機駆動装置の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。第１～第６実施形態を包括して「本実施形態」という。本実施形態の電動機駆動装置は、ハイブリッド自動車や電気自動車の動力源であるモータジェネレータ（以下、「ＭＧ」）を２台のインバータにより駆動するシステムにおいて、３相交流電動機であるＭＧの駆動を制御する装置である。実施形態中の「ＭＧ」及び「ＭＧ制御装置」は、「電動機」及び「電動機駆動装置」に相当する。

　第１、第４、第５、第６実施形態は、ＭＧ制御装置が適用されるシステムの電源の数、及び、ＭＧの巻線構成の違いを組み合わせたものである。電源の数については、２電源、又は、１つの共通電源が用いられる。ＭＧの巻線構成については、端点同士が結合されていない、すなわちオープンであるオープン巻線、又は、スター結線もしくはデルタ結線された２組の巻線組が用いられる。第１実施形態は「２電源＋オープン巻線」、第４実施形態は「１電源＋オープン巻線」のシステムに適用される。第５実施形態は「２電源＋２組の巻線組」、第６実施形態は「１電源＋２組の巻線組」のシステムに適用される。

　第２、第３実施形態は、第１実施形態のシステム構成において駆動モードの切替制御が異なるものである。第２、第３実施形態の切替制御は、第４～第６実施形態のシステム構成でも使用可能である。以下、主に第１～第３実施形態について詳しく説明する。第４～第６実施形態については、第１～第３実施形態の技術的思想がそのまま、或いは一部修正して適用される。

　［第１実施形態のシステム構成］
　図１に、「２電源２インバータ」、すなわち、２つの電源１１、１２及び２台のインバータ６０、７０が用いられる第１実施形態のシステムの全体構成を示す。図１のシステム構成は、第２、第３実施形態にも適用される。ＭＧ８０は、Ｕ相巻線８１、Ｖ相巻線８２及びＷ相巻線８３を有する永久磁石式同期型の３相交流電動機である。ハイブリッド車両に適用される場合、ＭＧ８０は、駆動輪を駆動するためのトルクを発生する電動機としての機能、及び、エンジンや駆動輪から伝わる車両の運動エネルギにより駆動されて発電可能な発電機としての機能を有する。

　第１実施形態のＭＧ８０において、３相巻線８１、８２、８３は、端点同士が結合されていないオープン巻線の構成である。第１インバータ６０の各相出力端子は、３相オープン巻線８１、８２、８３の一端８１１、８２１、８３１に接続されており、第２インバータ７０の各相出力端子は、３相オープン巻線８１、８２、８３の他端８１２、８２２、８３２に接続されている。回転角センサ８５は、レゾルバ等により構成され、ＭＧ８０の機械角θｍを検出する。機械角θｍは、制御部３００の電気角演算部８７で電気角θｅに換算される。

　第１電源１１及び第２電源１２は、互いに絶縁された独立した２つの電源であり、それぞれがニッケル水素、リチウムイオン等の二次電池や電気二重層キャパシタ等の充放電可能な蓄電装置である。例えば第１電源１１に出力型のリチウムイオン電池を用い、第２電源１２に容量型のリチウムイオン電池を用いるというような構成であってもよい。電源１１、１２の電力はＳＯＣ（State Of Charge）で表される。

　２台のインバータ６０、７０は、２つの電源１１、１２から個別に直流電力が入力される。第１電源１１は、第１インバータ６０を経由してＭＧ８０と電力を授受可能であり、第２電源１２は、第２インバータ７０を経由してＭＧ８０と電力を授受可能である。第１インバータ６０の出力は第１電源１１の電力に等しく、第２インバータ７０の出力は第２電源１２の電力に等しい。第１電源１１から第１インバータ６０に流れる電流を第１電源電流Ｉｂ１、第２電源１２から第２インバータ７０に流れる電流を第２電源電流Ｉｂ２と記す。

　ＭＧ８０は、第１インバータ６０を経由して第１電源１１から電力が供給され、第２インバータ７０を経由して第２電源１２から電力が供給される。３相オープン巻線８１、８２、８３の第１インバータ６０側には、Ｕ相電圧ＶＵ１、Ｖ相電圧ＶＶ１、Ｗ相電圧ＶＷ１が印加される。３相オープン巻線８１、８２、８３の第２インバータ７０側には、Ｕ相電圧ＶＵ２、Ｖ相電圧ＶＶ２、Ｗ相電圧ＶＷ２が印加される。

　例えば第１インバータ６０からＭＧ８０への電力経路に、３相オープン巻線８１、８２、８３に通電される相電流を検出する電流センサ８４が設けられる。図１の例ではＶ相電流Ｉｖ及びＷ相電流Ｉｗが検出されるが、どの２相又は３相の電流が検出されてもよい。また、電流センサ８４は、第２インバータ７０からＭＧ８０への電力経路に設けられてもよく、第１インバータ６０及び第２インバータ７０の両方の経路に設けられてもよい。

　第１コンデンサ１６は、高電位側配線Ｐ１と低電位側配線Ｎ１との間に接続され、第２コンデンサ１７は、高電位側配線Ｐ２と低電位側配線Ｎ２との間に接続される。第１電圧センサ１８は、第１電源１１から第１インバータ６０に入力される第１電源電圧ＶＨ１を検出する。第２電圧センサ１９は、第２電源１２から第２インバータ７０に入力される第２電源電圧ＶＨ２を検出する。第１電源電圧ＶＨ１及び第２電源電圧ＶＨ２は同等であってもよく、異なっていてもよい。第１インバータ６０の分担電力Ｐ＿ＩＮＶ１は「Ｐ＿ＩＮＶ１＝Ｉｂ１×ＶＨ１」で表され、第２インバータ７０の分担電力Ｐ＿ＩＮＶ２は「Ｐ＿ＩＮＶ２＝Ｉｂ２×ＶＨ２」で表される。ＭＧ８０には、２台のインバータ６０、７０の電力和「Ｐ＿ＩＮＶ１＋Ｐ＿ＩＮＶ２」が供給される。

　ＭＧ制御装置１０１は、第１インバータ６０、第２インバータ７０、制御部３００及びドライブ回路６７、７７を備える。第１インバータ６０は、オープン巻線８１、８２、８３の各相に対応して設けられ、ブリッジ接続される６つの第１スイッチング素子６１～６６を有する。スイッチング素子６１、６２、６３は、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相の上アームのスイッチング素子であり、スイッチング素子６４、６５、６６は、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相の下アームのスイッチング素子である。第２インバータ７０は、オープン巻線８１、８２、８３の各相に対応して設けられ、ブリッジ接続される６つの第２スイッチング素子７１～７６を有する。スイッチング素子７１、７２、７３は、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相の上アームのスイッチング素子であり、スイッチング素子７４、７５、７６は、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相の下アームのスイッチング素子である。

　各スイッチング素子６１～６６、７１～７６は、例えばＩＧＢＴで構成され、低電位側から高電位側へ向かう電流を許容する還流ダイオードが並列に接続されている。高電位側配線Ｐ１、Ｐ２と低電位側配線Ｎ１、Ｎ２との短絡を防止するため、各相の上アーム素子と下アーム素子とは、同時にオンせず、相補的にオンオフするように、すなわち、一方がオンのとき他方がオフするように制御される。

　制御部３００は、マイコン等により構成され、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、Ｉ／Ｏ、及び、これらの構成を接続するバスライン等を備えている。制御部３００は、ＲＯＭ等の実体的なメモリ装置（すなわち、読み出し可能非一時的有形記録媒体）に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や、専用の電子回路によるハードウェア処理による制御を実行する。

　制御部３００は、トルク指令ｔｒｑ^*及び検出値の情報に基づき、第１インバータ６０への出力電圧指令である第１電圧指令を生成する第１インバータ制御回路３０１、及び、第２インバータへの出力電圧指令である第２電圧指令を生成する第２インバータ制御回路３０２を有する。各インバータ制御回路３０１、３０２には、電気角θｅ、電源電圧ＶＨ１、ＶＨ２等の情報が入力される。第１ドライブ回路６７は、第１インバータ制御回路３０１が生成した第１電圧指令に基づくゲート信号を第１インバータ６０へ出力する。第２ドライブ回路７７は、第２インバータ制御回路３０２が生成した第２電圧指令に基づくゲート信号を第２インバータ７０へ出力する。

　温度センサ８６１、８６２、８６３、８６４、８６５は、それぞれ、第１電源１１の温度Ｈｂ１、第２電源１２の温度Ｈｂ２、第１インバータ６０の温度Ｈｉｎｖ１、第２インバータ７０の温度Ｈｉｎｖ２、及び、ＭＧ８０の温度Ｈｍｇを検出し、制御部３００へ通知する。各部の温度は、後述する駆動モード切替判定での判定要因の一つとなる。

　［片側駆動モード及び両側駆動モードの概要］
　２台のインバータ６０、７０のうちいずれか一方をスイッチング駆動させる制御モードを「片側駆動モード」といい、２台のインバータ６０、７０の両方をスイッチング駆動させる制御モードを「両側駆動モード」という。本実施形態は、片側駆動モードと両側駆動モードとの切替動作に着目する。以下、片側駆動モードから両側駆動モードへの切替例として、主に第１インバータ６０による片側駆動モードから両側駆動モードへの切替について記載する。第２インバータ７０による片側駆動モードから両側駆動モードへの切替の場合も同様であるため記載を省略するが、機能手段として限定するものではない。

　図２Ａに片側駆動モード、図２Ｂに両側駆動モードでのスイッチング駆動を示す。片側駆動モードでは、片方の第１インバータ６０のみをスイッチング駆動させる。また、第２インバータ７０については全相の上アームスイッチング素子７１、７２、７３、又は、全相の下アームスイッチング素子７４、７５、７６の一方をオン、他方をオフし、電気的に中性点結合する。両側駆動モードでは、両方のインバータ６０、７０をスイッチング駆動させることで、２つの電源１１、１２の電圧を直列化する。

　駆動モード切替の考え方について、図３Ａ、ＢのＮ－Ｔ特性図を参照する。各図におけるハッチング領域が、その駆動モードが適用されるのに好ましい領域である。図３Ａに示す片側駆動モードは、低負荷時の効率が高い点が長所であり、高負荷時性能の上限が低い点が短所であるため、低負荷時に有利である。図３Ｂに示す両側駆動モードは、高負荷時性能の上限が高い点が長所であり、低負荷時の効率が低い点が短所であるため、高負荷時に有利である。

　したがって、高負荷時は両側駆動モードにより十分な出力を確保しつつ、低負荷時は低損失駆動となるよう片側駆動モードに切り替えることで、出力と効率とを両立させた駆動を実現することができる。

　［課題及び着眼点］
　２電源２インバータシステムの宿命的な課題として、駆動モードの切替時にＭＧコイル両端電圧の急変化が必ず発生する。つまり、２台のインバータ６０、７０は、各々独立して電圧パルス出力し、それらによってＭＧコイル印加電圧が決定される。言い換えれば、各インバータ６０、７０の出力を、その時点でＭＧ８０に求められる最適値となるように制御できないと、電圧過不足によって発生する電流乱れでトルク変動が引き起こされる。さらに最悪の場合、過度な電圧印加により発生する過電流で部品の故障に至るおそれがある。

　そこで第１実施形態では、各インバータ６０、７０の出力を独立かつ協調コントロールすることで、所望のＭＧ出力及び各インバータ出力が得られるという原理原則に則りながら、駆動モード切替前後でのＭＧ出力が安定し、且つ連続性を保てるようにすることを目的とする。より具体的には、次の３点を着眼点とする。

　［１］駆動モード切替時の立上り及び立下りでインバータの出力変化が急峻にならないように徐変する。［２］自己インバータの出力変化要因は自己インバータ内で解消することを目的とした電圧指令の瞬時補正により、出力変動を解消する。［３］切替前後の状態変化に依らず、適切かつ一意に決まる切替判定により、狙いのＭＧ出力となるタイミングで安定して切り替え、高出力駆動と低出力時の低損失駆動とを両立する。

　［制御部の構成］
　図４に制御部３００の概略構成を示す。以下の図中、インバータを「ＩＮＶ」と記す。第１インバータ制御回路３０１及び第２インバータ制御回路３０２は、ｄｑ制御（すなわちｄｑ軸座標でのベクトル制御）により、それぞれ第１インバータ６０及び第２インバータ７０を駆動する。インバータ制御回路３０１、３０２は、個別のマイコン内にそれぞれ設けられてもよく、共通の１つのマイコン内に設けられてもよい。各インバータ制御回路３０１、３０２は、２電源２インバータのシステムとして駆動するために、独立且つ協調した電圧指令を生成する。

　制御部３００が取得する情報として、ＭＧ８０は共通であるため、角度（具体的には電気角θｅ）及び３相電流の検出値は共通でよい。ただし、破線で示すように、電流センサ８４や回転角センサ８５が複数設けられ、各インバータ制御回路３０１、３０２が対応する検出値を取得してもよい。また、第２インバータ制御回路３０２は、フィードフォワード制御を行う場合、破線で示すように３相電流の検出値を取得しなくてもよい。

　制御部３００は、少なくとも一方のインバータ制御回路が、２つの電源１１、１２から２台のインバータ６０、７０へ供給される電力量を調整する機能を有する。図４の構成では、一方の第１インバータ制御回路３０１がトルク管理回路として、フィードバック制御によりトルクを実現する。また、他方の第２インバータ制御回路３０２が電力管理回路として、フィードフォワード制御及び電力分配制御により電力を管理する。

　電力管理回路は、２つの電源１１、１２から２台のインバータ６０、７０へ供給される電力量を調整する機能を有する。さらに電力分配制御では、２つの電源１１、１２から２台のインバータ６０、７０へ供給される電力の分配が管理される。以下の図中、「フィードバック」を「ＦＢ」、「フィードフォワード」を「ＦＦ」と記す。なお、第１インバータ制御回路３０１と第２インバータ制御回路３０２との役割を入れ替えてもよい。

　この構成では、第１インバータ制御回路３０１によるフィードバック制御でトルクが指令に追従するよう外乱抑圧を補正しつつ、第２インバータ制御回路３０２において、指令により一意に決まるフィードバック制御により、各インバータ６０、７０の電力が管理される。このように、電力管理回路でインバータ電力を調整しつつ、トルク管理回路が要求トルクを実現するようフィードバック制御で外乱抑圧を補正することで、制御部３００は、制御干渉なく、所望のＭＧトルクと各電源電力との実現を両立する。

　ところで、インバータ制御回路３０１、３０２が各インバータ６０、７０を駆動するためのｄｑ制御は独立しているため、制御自由度が有る反面、各インバータ指令が協調して発生させるＭＧコイル両端電圧がＭＧ８０にとって最適でないと、ＭＧトルク（出力）や各インバータ電力が容易に変動する。この変動は、ＭＧコイル両端電圧が短時間に最も大きく変化する、片側駆動モードと両側駆動モードとの切替のシーンで更に顕著になる。

　そこで本実施形態の制御部３００は、各インバータ制御回路３０１、３０２がトルク管理及び電力管理の役割を果たすように設定した上で、片側駆動モードと両側駆動モードとの切替を判定し、切替時に各インバータ６０、７０の出力を調停する切替調停部３０３を有する。切替調停部３０３は、片側駆動モードと両側駆動モードとの切替時におけるＭＧコイル両端電圧の変化の影響を受けないように電力変化量を調停し、切替前後におけるＭＧ出力を連続させる。

　図４の構成では、外部の上位制御回路からのトルク指令ｔｒｑ^*や電力分配要求は、一旦切替調停部３０３に入力されてから、各インバータ制御回路３０１、３０２に通知される。ただし、この構成に限らず、外部からのトルク指令ｔｒｑ^*や電力分配要求が各インバータ制御回路３０１、３０２に入力されてから、切替調停部３０３に通知されるようにしてもよい。

　切替調停部３０３は、片側駆動モードから両側駆動モードへの切替時、駆動開始側インバータの電力量をゼロから徐変して増加させる。また、切替調停部３０３は、両側駆動モードから片側駆動モードへの切替時、駆動終了側インバータの電力量をゼロまで徐変して減少させる。電力量の「ゼロ」とは、厳密な０［Ｗ］に限らず、当該技術分野の技術常識に基づき「ゼロ近傍」と判断される範囲の微小値を含む。これにより、ＭＧコイル両端電圧の変化に依らず、ＭＧ出力の連続性を保ち、制御変動を解消させることができる。

　ここで、「駆動開始側インバータ」とは、現在までの休止状態からスイッチング駆動を開始するインバータである。「駆動終了側インバータ」とは、現在まで行っていたスイッチング駆動を終了して休止状態に移行するインバータである。第１インバータ片側駆動モードから両側駆動モードへの切替時、第２インバータ７０が「駆動開始側インバータ」に相当する。また、両側駆動モードから第１インバータ片側駆動モードへの切替時、第２インバータ７０が「駆動終了側インバータ」に相当する。

　以下、具体的な駆動モード切替動作について実施形態毎に説明する。第１及び第２実施形態では、第１インバータ片側駆動モードから両側駆動モード、或いは、逆に両側駆動モードから第１インバータ片側駆動モードに移行する動作について説明する。第３実施形態では、第１インバータ片側駆動モードから一旦両側駆動モードを経由して第２インバータ片側駆動モードに移行する動作について説明する。

　（第１実施形態）
　図５Ａ～図１２Ｂを参照し、第１実施形態として、第１インバータ片側駆動モードと両側駆動モードとの切替に係る制御構成について説明する。図５Ａに示すように、ＭＧコイル両端電圧振幅は、片側駆動モードでは１電源分、両側駆動モードでは２電源分の電圧振幅である。そのため、片側駆動モードと両側駆動モードとの切替前後では、ＭＧコイル両端電圧が必ず変化する。これは、２電源２インバータシステムの宿命的な課題である。そして、３相電流の生成に直結するＭＧコイル両端電圧の該変化に対応できないと、得たい電流を流すために必要なＭＧコイル両端電圧に過不足が生じ、電気回路とパルス電圧出力との関係から、電流乱れが容易に引き起こされる。

　図５Ｂに、第１インバータ片側駆動モードと両側駆動モードとの切替時における概略制御構成を示す。図５Ｂにおける電流指令Ｉｄｑの演算、電圧指令Ｖｄｑの演算、及びＰＷＭ制御等の基本的な制御構成は、周知技術であるため説明を省略する。以下、ｄ軸電流指令Ｉｄ及びｑ軸電流指令Ｉｑをまとめて電流指令Ｉｄｑと記し、ｄ軸電圧指令Ｖｄ及びｑ軸電圧指令Ｖｑをまとめて、電圧指令Ｖｄｑと記す。ここで、ｄ軸電圧指令Ｖｄは０又は負の値であり、以下、「Ｖｄｑが増加／減少する」とは、ｄ軸電圧指令Ｖｄの絶対値、及びｑ軸電圧指令Ｖｑが増加／減少することを意味する。

　第１インバータ６０のみでのスイッチング駆動時、ＰＷＭ制御の入力電圧として第１電源電圧ＶＨ１が印加される。一方、第１インバータ６０がスイッチング駆動を継続しつつ第２インバータ７０がスイッチング駆動を開始した両方のインバータ６０、７０のスイッチング駆動時には、ＰＷＭ制御の入力電圧として２電源の電圧和（ＶＨ１＋ＶＨ２）が印加される。こうして、ＭＧ視点での制御に切替が発生する。そして、駆動モードの切替時に、各インバータ６０、７０のスイッチングが協調できず、必要電圧に対する印加電圧の過不足が発生すると、電流乱れが発生する。

　第１実施形態では、印加電圧の過不足の発生を回避し、ＭＧ出力の連続性を保つため、以下の切替処理が実行される。次に図６のフローチャート及び図７の制御ブロック図を参照し、第１実施形態による駆動モード切替処理について説明する。以下のフローチャートの説明で、記号「Ｓ」はステップを意味する。また、図７では、第１インバータ制御回路３０１がトルク管理回路であり、第２インバータ制御回路３０２が電力管理回路であるものとする。

　Ｓ１０で切替調停部３０３は、ＭＧ８０に対する出力要求、電源１１、１２のＳＯＣ状態、又は、電源１１、１２、インバータ６０、７０もしくはＭＧ８０の温度等に応じて切替判定を行う。切替判定の具体例については図８を参照して後述する。Ｓ２１では電圧認識値が設定される。電圧認識値は、片側駆動モードでは各インバータの電源電圧ＶＨ１、ＶＨ２により決定され、両側駆動モードでは２電源の電圧和（ＶＨ１＋ＶＨ２）により決定される。

　Ｓ２２では、駆動モードの切替時に電圧指令Ｖｄｑが瞬時補正される。第１インバータ片側駆動モードから両側駆動モードへの切替時には、電圧指令Ｖｄｑ１が式（１．１）により瞬時補正される。両側駆動モードからへの第１インバータ片側駆動モードへの切替時には、電圧指令Ｖｄｑ１が式（１．２）により瞬時補正される。

　瞬時補正の技術的意義について補足する。周知の通り、フィードバック制御は１次遅れ系の後追い制御である。また、ＭＧ８０はコイルを有するため、電気回路として１次遅れ系になる。そのため、１次遅れ系の制御で１次遅れ系のＭＧ８０をコントロールするＭＧ制御の応答が１次遅れになることは明らかである。したがって、２電源２インバータ構成のようなＭＧコイル両端電圧の急峻変化、すなわち、両インバータ６０、７０の出力パルス電圧の瞬間的な重畳に依るステップ変化には１次遅れでしか応答できない。そこで第１実施形態では、電圧指令Ｖｄｑを瞬時補正することで、この課題を解決する。また、次の第２実施形態では、緩変化処理を行うことで、この課題を解決する。

　Ｓ２３では、インバータ出力、ひいてはＭＧ出力が連続性を維持し続けるため、電圧指令Ｖｄｑ１が次回制御処理への引き継ぎ量として設定される。トルク管理回路である第１インバータ制御回路３０１では、フィードバック制御の積分項が再設定される。また、電力管理回路である第２インバータ制御回路３０２では、フィードフォワード制御での電力演算用に電圧指令Ｖｄｑ２が設定される。Ｓ２４では、電力管理側の第２インバータ制御回路３０２において、トルク管理側の第１インバータ制御回路３０１の外乱とならないように、出力する電力量を徐変させる。

　以上の切替処理に関し、図７のブロック図を参照して補足する。第１インバータ制御回路３０１の瞬時補正のブロックでは、切替時のみ電圧指令Ｖｄｑ１を電圧認識値に応じて瞬時補正する。積分項再設定のブロックでは、切替時のみ次回フィードバック制御のための引き継ぎ量を整合させる。これにより、第１インバータ６０に指令されるデューティ比ＩＮＶ１＿ｄｕｔｙは、切替後も切替前との連続性を保って出力される。

　第２インバータ制御回路３０２の電力分配制御のブロックでは、第１インバータ制御回路３０１のフィードバック制御が追従できるような変化速度で、電圧指令Ｖｄｑ２をゼロから徐変して増加させる。これにより、切替時の急峻な変化が抑制されたデューティ比ＩＮＶ２＿ｄｕｔｙが第２インバータ７０に指令される。

　次に、図８のサブフローチャートを参照し、図６のＳ１０における片側駆動モードから両側駆動モードへの切替判定の詳細について補足する。Ｓ１１でＭＧ制御装置１０１は、第１インバータ片側駆動モードで駆動している。Ｓ１２では、第１電源１１の温度Ｈｂ１が適正範囲の上限より高いか判断される。Ｓ１３では、第１電源１１のＳＯＣが適正範囲の下限より低いか判断される。Ｓ１２またはＳ１３でＹＥＳと判断された場合、高出力要求の有無にかかわらず、第１電源１１の負担を軽減することが好ましい。そこでＳ１６に移行し、切替調停部３０３は、第１インバータ片側駆動モードから両側駆動モードへの切替を実施するように判定する。

　Ｓ１６の両側駆動モードでは、各インバータ６０、７０が共にＰＷＭ制御モードで駆動されるパターンが選択され、第１電源１１の温度やＳＯＣが適正範囲内に入るように、積極的な電力調整が実施されることが好ましい。なお、第１電源１１の温度次第では出力制限するようにしてもよい。

　Ｓ１２及びＳ１３でＮＯと判断された場合、Ｓ１４では、ＭＧ８０に対する高出力要求が有るか判断される。Ｓ１４でＹＥＳと判断された場合、さらにＳ１５では、高効率運転の要求があるか判断される。Ｓ１５でＹＥＳと判断された場合、Ｓ１７に移行し、切替調停部３０３は、第１インバータ片側駆動モードから両側駆動モードへの切替を実施するように判定する。Ｓ１７の両側駆動モードでは、電力量の大きい側のインバータが矩形波制御モード、他方のインバータがＰＷＭ制御モードで駆動されるパターンが選択されることで、高効率運転が実行される。

　Ｓ１４でＹＥＳ、Ｓ１５でＮＯと判定された場合、Ｓ１６に移行し、両側駆動モードにおいて各インバータ６０、７０が共にＰＷＭ制御モードで駆動される。この場合、トルク指令及び電力指令に応じて、意図的な効率運転ではない通常運転が実施される。また、Ｓ１４でＮＯと判断された場合、現状の片側駆動モードによる出力で十分であり、且つ第１電源１１の負担を軽減する必要もない。したがって、Ｓ１８に移行し、切替調停部３０３は、両側駆動モードへの切替判定を不実施とするように判定する。

　なお、両側駆動モードで選択される制御モードについて、ＰＷＭ制御モードでは、電圧指令と搬送波との比較に基づき電気１周期に搬送波周波数に応じた複数のパルスが出力され、矩形波制御モードでは、電気１周期に１パルスが出力される。また、ＰＷＭ制御モードには、電圧利用率に応じて正弦波制御モード及び過変調制御モードが含まれる。これらの制御モード自体は周知技術であるため詳しい説明を省略する。また、制御モードを選択する手段や方法に関しては本明細書の対象範囲ではないため、詳しく言及しない。

　次に図９、図１０のタイムチャートを参照し、比較例及び第１実施形態を対比しつつ、片側駆動モードから両側駆動モードへの切替動作について説明する。電源電圧は同等であり、電力分配比は１：１である。図９に示す比較例は、駆動モードの切替時に連続性を担保する処置を行わない。一方、図１０に示す第１実施形態は、切替時の連続性を担保する処置として、上述した瞬時補正及び電力量徐変を実施する。

　各図には上から順に、ＭＧ８０のトルク、回転数、ＭＧ出力、ＭＧコイル両端電圧、電源電流、ｄ軸電圧指令Ｖｄ及びｑ軸電圧指令Ｖｑの変化を示す。ＭＧ出力はトルクと回転数との積に比例する。各インバータ制御回路３０１、３０２の電源電圧認識値はＭＧコイル両端電圧に相当する。各図の縦軸には「０」以外の具体的な数値を記さない。ｄ軸電流指令Ｖｄ以外の量は０又は正の値を取り、ｄ軸電流指令Ｖｄは０又は負の値を取る。図中の一点鎖線は、第１インバータに関する量を示し、二点鎖線は、第２インバータに関する量を示す。切替動作を示す以下のタイムチャートでも同様とする。

　図９、図１０に共通して、駆動モードは、第１インバータ片側駆動モードから両側駆動モードに切り替わり、さらに両側駆動モードから第１インバータ片側駆動モードに切り替わる。これに伴い、ＭＧコイル両端電圧の振幅は、第１電源電圧ＶＨ１から２電源の電圧和（ＶＨ１＋ＶＨ２）に切り替わり、さらに２電源の電圧和（ＶＨ１＋ＶＨ２）から第１電源電圧ＶＨ１に切り替わる。

　第１インバータ片側駆動モードでは、第１電源電流Ｉｂ１のみが流れ、第２電源電流Ｉｂ２は０である。したがって、電源電流の和は「Ｉｂ１＋Ｉｂ２＝Ｉｂ１」となる。両側駆動モードでは、２電源の電流和（Ｉｂ１＋Ｉｂ２）が流れる。また、第１インバータ片側駆動モードでは、第１電圧指令Ｖｄｑ１は０でない値を取り、第２電圧指令Ｖｄｑ２は０である。両側駆動モードでは、第１電圧指令Ｖｄｑ１及び第２電圧指令Ｖｄｑ２は、０でない同等の値を取る。

　駆動モードの切替時、ＭＧコイル両端電圧はステップ変化する。このとき、連続性担保の処置を行わない比較例では、電圧指令Ｖｄｑ１、Ｖｄｑ２が急変し、（Ｘｃ）部に示すようにトルクや電力に変動が発生する。すなわち、トルクや電力が不連続に変化する。それに対し第１実施形態では、ＭＧコイル両端電圧のステップ変化に対し第１電圧指令Ｖｄｑ１が瞬時補正され、第２電圧指令Ｖｄｑ２はそれに追従して変化する。また、ＭＧ出力について、電力量が徐変されるため、（Ｘｐ）部に示すように、駆動モード切替時のトルクや電力の変動が発生しない。よって、トルクや電力が連続性を保ちつつ変化する。

　図１０の駆動モードの切替動作について、番号１～８の順に説明する。動作１で第１インバータ６０は片側駆動している。動作２では、切替判定に基づき、電源電圧認識値がＶＨ１から（ＶＨ１＋ＶＨ２）に切り替えられる。動作３では、切替前後の電源電圧認識値に基づき、第１インバータ６０の電圧指令Ｖｄｑ１が瞬時補正される。

　そして、（＊）で示す値に基づき、次回積分周期に引き継がれる値が積分項として設定される。具体例として、フィードバック制御とは別の加算項がある場合はその値を減算して引き継ぐ等の処理がなされ、制御周期間の連続性を保つことができる積分項に設定される。引き継がれた値は、ＰＩ積分項と同じ効果を有する。動作４で切替調停部３０３は、第２インバータ７０の出力を、第１インバータ６０が応答可能なようにゼロから徐変して増加させる。

　動作５で第１インバータ６０及び第２インバータ７０は両側駆動している。動作６で切替調停部３０３は、第２インバータ７０の出力を、第１インバータ６０が応答可能なようにゼロまで徐変して減少させる。動作７では、切替判定に基づき、電源電圧認識値が（ＶＨ１＋ＶＨ２）からＶＨ１に切り替えられる。動作８では、電源電圧認識値に基づき、第１インバータ６０の電圧指令Ｖｄｑ１が瞬時補正される。そして、片側駆動モードからの切替直後に印加された電圧指令Ｖｄｑ１に基づいて設定された値が次回積分周期へ引き継がれる。

　また、駆動モード切替時のＭＧ出力に占めるインバータ６０、７０の電力分配の変化を図１１に示す。第１インバータ片側駆動モードの安定段階では、第１インバータ６０の分担電力が１００％を占める。電力量徐変段階では、第２インバータ７０の分担電力が徐々に増加する。両側駆動モードの安定段階では、第１インバータ６０と第２インバータ７０との分配比率が一定となる。

　［片側駆動モードと両側駆動モードとの切替判定方法］
　次に、ＭＧ出力が狙いの出力に達したとき、精度良く（すなわち確実に）、且つ一意に判定可能な駆動モード切替判定方法について説明する。切替判定の前提となる電圧利用率に関し、まず、一般的な１電源１インバータ構成における電圧利用率について説明する。

　＜１電源１インバータ構成＞
　駆動モードの切替要求として、電源状態（例えばＳＯＣ）、電源、インバータもしくはＭＧの温度、ＭＧ出力状態（例えば電圧利用率）等の狙いやシーンに応じた切替要求が想定される。これらの要因のうち、ＭＧ出力状態を表す指標である電圧利用率は下式で算出される。線間電圧振幅は、基本波振幅の波高値に相当する。また、インバータ入力電圧は電源電圧ＶＨに等しい。
　　電圧利用率＝インバータ線間電圧振幅／インバータ入力電圧

　ここで、電圧利用率をＶＵＦ、変換係数をＫ、ｄｑ軸電圧振幅を｜Ｖｄｑ｜と表すと、上式は、式（２）のように表される。なお、変換係数Ｋは、電圧利用率の表し方を決めれば一意に決まるものであるため、図１２Ａ、図１２Ｂを含む以下の式では省略する。

　＜２電源２インバータ構成＞
　２電源２インバータ構成の両側駆動モードにおいて、「ＭＧ制御に用いる電圧利用率」は、下式のように、各インバータについてインバータ線間電圧を２電源電圧和で除して算出される。
　　ＭＧ制御に用いる電圧利用率＝インバータ線間電圧／２電源電圧和

　ＭＧ制御に用いる電圧利用率は、制御状態の把握に活用されるＭＧ視点での電圧利用率であり、以下、「ＶＵＦ＿ＭＧ」の記号で表す。各インバータのＭＧ制御に用いる電圧利用率ＶＵＦ＿ＭＧ＿ＩＮＶ１、ＶＵＦ＿ＭＧ＿ＩＮＶ２は、ｄｑ軸電圧Ｖｄｑ１、Ｖｄｑ２を用いて、式（３．１）、（３．２）で表される。

　図１２Ａに、ＭＧ制御に用いる電圧利用率ＶＵＦ＿ＭＧを用いた切替判定の動作を示す。第１インバータ片側駆動モードにおいて、第１インバータ電圧利用率ＶＵＦ＿ＭＧ＿ＩＮＶ１が上昇し両側切替閾値に達すると、両側駆動モードに切り替えられる。このとき、第２インバータ電圧利用率ＶＵＦ＿ＭＧ＿２は０からステップ的に増加し、第１インバータ電圧利用率ＶＵＦ＿ＭＧ＿ＩＮＶ１はステップ的に減少する。

　両側駆動モードでは、両インバータの電圧利用率ＶＵＦ＿ＭＧ＿ＩＮＶ１、ＶＵＦ＿ＭＧ＿ＩＮＶ２が一緒に上昇し、上限に達した後、一緒に低下する。その後、両インバータの電圧利用率ＶＵＦ＿ＭＧ＿ＩＮＶ１、ＶＵＦ＿ＭＧ＿ＩＮＶ２が片側切替閾値に達すると、第１インバータ片側駆動モードに切り替えられる。

　また、これとは別の電圧利用率として「自己インバータ電圧利用率ＶＵＦ＿ｓｅｌｆ」を用いた切替判定について説明する。自己インバータ電圧利用率は、下式のように、各インバータについてインバータ線間電圧を各インバータの入力電圧で除して算出される。
　　自己インバータ電圧利用率＝インバータ線間電圧／インバータ入力電圧

　以下、自己インバータ電圧利用率の記号を「ＶＵＦ＿ｓｅｌｆ」とする。各インバータの自己インバータ電圧利用率ＶＵＦ＿ｓｅｌｆ＿ＩＮＶ１、ＶＵＦ＿ｓｅｌｆ＿ＩＮＶ２は、ｄｑ軸電圧Ｖｄｑ１、Ｖｄｑ２を用いて、式（４．１）、（４．２）で表される。

　例えば片側駆動モードの限界まで動作させる場合、自己インバータ電圧利用率ＶＵＦ＿ｓｅｌｆの上限閾値は、１台のインバータのスイッチング駆動による出力の限界を意味する。つまり、自己インバータ電圧利用率ＶＵＦ＿ｓｅｌｆを用いて切替タイミングを判定することで、１台のインバータにより所望の出力を得られる領域であるか否かを判定することができる。したがって、自己インバータ電圧利用率ＶＵＦ＿ｓｅｌｆと、所望の電圧利用率が反映された閾値とを比較することにより、ＭＧ出力状態に対し片側駆動モードと両側駆動モードとの切替タイミングを決定することができる。

　この方式によれば、センサ類の誤差や、温度特性によるＭＧ磁束変化等に起因する機器定数のバラつきが発生しても、その状態まで加味しての狙いの切替ポイントであるか否かを正しく判定することができる。また、片側駆動モードから両側駆動モードへの切替に用いられる閾値と、両側駆動モードから片側駆動モードへの切替に用いられる閾値とにヒステリシスを設け、切替のハンチングを防止することが好ましい。

　図１２Ｂに、自己インバータ電圧利用率ＶＵＦ＿ｓｅｌｆを用いた切替判定の動作を示す。「ＶＨ２＝０」である第１インバータ片側駆動モードでは、第１インバータの自己インバータ電圧利用率ＶＵＦ＿ｓｅｌｆ＿ＩＮＶ１は、電圧利用率ＶＵＦ＿ＭＧ＿ＩＮＶ１に等しい。自己インバータ電圧利用率ＶＵＦ＿ｓｅｌｆ＿ＩＮＶ１が上昇し両側切替閾値に達すると、両側駆動モードに切り替えられる。このとき、第１インバータの自己インバータ電圧利用率ＶＵＦ＿ｓｅｌｆ＿ＩＮＶ１は、ステップ的に増加する。

　両側駆動モードにおける電圧利用率ＶＵＦ＿ＭＧ＿ＩＮＶ１、ＶＵＦ＿ＭＧ＿ＩＮＶ２の動作は、図１２Ａと同様である。両インバータの電圧利用率ＶＵＦ＿ＭＧ＿ＩＮＶ１、ＶＵＦ＿ＭＧ＿ＩＮＶ２が上限から低下しても、切替判定には関係しない。そして、自己インバータ電圧利用率ＶＵＦ＿ｓｅｌｆ＿ＩＮＶ１が片側切替閾値に達すると、第１インバータ片側駆動モードに切り替えられる。

　＜作用効果＞
　（１）第１実施形態の切替調停部３０３は、駆動モードの切替前後におけるＭＧ出力を連続させるよう切替時に各インバータ６０、７０の出力を調停する。これにより、ＭＧ制御装置１０１は、２電源２インバータの構成において、片側駆動モードと両側駆動モードとの切替時におけるＭＧ出力を安定させ、且つ連続性を保つことができる。さらに、過度な電圧印加により発生する過電流による部品の故障を防止することができる。

　（２）具体的に切替調停部３０３は、片側駆動モードから両側駆動モードへの切替時、駆動開始側インバータの電力量をゼロから徐変して増加させる。また、切替調停部３０３は、両側駆動モードから片側駆動モードへの切替時、駆動終了側インバータの電力量をゼロまで徐変して減少させる。これにより、駆動モード切替時の立上り及び立下りでインバータの出力変化を緩和し、電力変動の影響により、電動機のトルクが変動することを排除することができる。

　（３）切替調停部３０３は、ＭＧ８０に対する出力要求、電源１１、１２のＳＯＣ状態、又は、電源１１、１２、インバータ６０、７０もしくはＭＧ８０の温度等に応じて切替判定を行う。これにより、駆動状態に応じた駆動モード切替の可否判断が可能となる。

　（４）切替調停部３０３は、少なくとも一方のインバータについてインバータ線間電圧をインバータ入力電圧で除して算出される自己インバータ電圧利用率ＶＵＦ＿ｓｅｌｆに基づき、片側駆動モードと両側駆動モードとの切替判定を行う。これにより、電源電圧差によらず切替閾値を設定することができ、切替判定を一意に実行することができる。

　（５）第１実施形態によると、片側駆動モードでは一方の電源電圧に基づきインバータの出力を決定し、両側駆動モードでは２電源の電圧和に基づき各インバータの出力を決定する制御構成を有する。切替調停部３０３は、駆動モードの切替時に、２電源の電圧和の急変に応じて電圧指令Ｖｄｑ１を瞬時補正し、且つ、次回の処理周期に引き継がせる。これにより、第１実施形態は、駆動モード切替時の電圧急変の影響を抑制し、安定したインバータ駆動を実現することができる。

　（第２実施形態）
　次に図１３を参照し、第２実施形態について説明する。第２実施形態は第１実施形態と同様に、片側駆動モードでは一方の電源電圧に基づきインバータの出力を決定し、両側駆動モードでは２電源の電圧和に基づき各インバータの出力を決定する制御構成を有する。また第２実施形態では、駆動モードの切替時におけるインバータ６０、７０の出力パルス電圧の瞬間的な重畳によるステップ変化に対する応答手段として、切替調停部３０３は、２電源電圧和の急変に対し制御上の電圧認識値を徐変させる「緩変化処理」を実行する。

　具体的に緩変化処理では、任意時定数遅れフィルタやレート処理により、電源電圧認識値の時間当たり変化量が制限される。つまり、第１実施形態では瞬時的な電圧補正を行うのに対し、第２実施形態では連続的な電圧補正を行うことにより出力変動を抑制する。

　図１３に、第１インバータ片側駆動モードから両側駆動モードに移行する場面、及び、両側駆動モードから第１インバータ片側駆動モードに移行する場面での緩変化処理の動作を示す。第１インバータ６０は、動作１及び動作４の緩変化処理が実行され、第２インバータ７０は、動作２及び動作３の緩変化処理が実行される。

　第１インバータ片側駆動モードから両側駆動モードに切り替えるとき、動作１で切替調停部３０３は、第１インバータ６０の電源電圧認識値を、緩変化処理により、ＶＨ１から（ＶＨ１＋ＶＨ２）に切り替える。動作２で切替調停部３０３は、第２インバータ７０の立上り時の出力を緩変化処理によりゼロから徐変して増加させる。これに伴い、第１インバータ６０の出力を無理なく応答させることで、安定した両側駆動モードに移行させる。

　両側駆動モードから第１インバータ片側駆動モードに切り替えるとき、動作３で切替調停部３０３は、第２インバータ７０の電源電圧認識値を、緩変化処理により、（ＶＨ１＋ＶＨ２）からＶＨ１に切り替える。動作４で切替調停部３０３は、第２インバータ７０の立下り時の出力を緩変化処理によりゼロまで徐変して減少させる。これに伴い、第１インバータ６０の出力を無理なく応答させることで、安定した片側駆動モードに移行させる。よって、第２実施形態は、駆動モード切替時の電圧急変の影響を抑制し、安定したインバータ駆動を実現することができる。

　（第３実施形態）
　次に図１４Ａ～図１８を参照し、第３実施形態として、一方のインバータによる片側駆動モードから他方のインバータによる片側駆動モードへの切替に係る制御構成について説明する。例えば低負荷での片側駆動モードで一方の電源のみを使用し続けると、電力使用量が偏り、電源温度が上昇する。電源がバッテリの場合、ＳＯＣが偏り、枯渇に至るおそれがある。そこで、片側駆動モードで駆動中のインバータを休止させ、代わりに、今まで休止していたインバータを片側駆動モードで駆動させることで使用電源を交替することが有効となる。

　このような第１インバータ片側駆動モードから第２インバータ片側駆動モードへの切替では、制御方式に依らず、電源電圧差や、インバータをはじめとする種々の機差バラつきにより、切替前後で必ずＭＧコイル両端電圧が変化する。これは２電源２インバータシステムの宿命的な課題である。そして、３相電流の生成に直結するＭＧコイル両端電圧の該変化に対応できないと、得たい電流を流すために必要なＭＧコイル両端電圧に過不足が生じ、電気回路とパルス電圧出力との関係から、電流乱れが容易に引き起こされる。

　図１４Ａに示すように、ＭＧコイル両端電圧振幅は、第１インバータ片側駆動中には第１電源１１の電圧振幅ＶＨ１、第２インバータ片側駆動中には第２電源１２の電圧振幅ＶＨ２となる。ここで、２電源の電圧比として、第１電源電圧ＶＨ１に対する第２電源電圧ＶＨ２の比を「α」と記す。例えば、第１電源電圧ＶＨ１が２００Ｖ、第２電源電圧ＶＨ１が４００Ｖの場合、αは２である。

　図１４Ｂに、第１インバータ片側駆動モードと第２インバータ片側駆動モードとの切替時における概略制御構成を示す。第１インバータ６０のみでのスイッチング駆動時、ＰＷＭ制御の入力電圧として第１電源電圧ＶＨ１が印加される。一方、第２インバータ７０のみでのスイッチング駆動時、ＰＷＭ制御の入力電圧として第２電源電圧ＶＨ２が印加される。そのため、駆動モードの切替時に、切替直前の電圧に対する印加電圧の過不足が発生すると、インバータ出力が適切に引き継がれず、電流乱れが発生する。

　そこで第３実施形態では、電源電圧差や機差バラつきを解消するため、第１インバータ片側駆動モードと第２インバータ片側駆動モードとの切替の間に、両側駆動モードを経由させる。両側駆動モード中に各インバータ制御回路３０１、３０２は、電源電圧差や機差バラつきを考慮したインバータ電圧指令Ｖｄｑ１、Ｖｄｑ２を生成する。

　図１５Ａに一例として、第１インバータ片側駆動モードから第２インバータ片側駆動モードへの切替時の制御構成を示す。第１インバータ片側駆動モードから両側駆動モードへの切替時、電源電圧認識値の瞬時補正により、第１インバータ６０の電圧指令Ｖｄｑ１に、切替前後の電圧認識値の比である（ＶＨ１＋ＶＨ２）／ＶＨ１（＝１＋α）が乗算される。

　両側駆動モード中には、各第１インバータ６０の電力量を徐変させるように電力分配制御が行われる。両側駆動モードの開始時には、第１インバータ６０の電圧指令Ｖｄｑ１がＭＧ出力に等しく、第２インバータ７０の電圧指令Ｖｄｑ２は０である。両側駆動モードの終了時には、第１インバータ６０電圧指令Ｖｄｑ１は０となり、第２インバータ７０の電圧指令Ｖｄｑ２がＭＧ出力に等しくなる。その間、出力調停が行われる。

　両側駆動モードから第２インバータ片側駆動モードへの切替時、電源電圧認識値の瞬時補正により、切替前後の電圧認識値の比であるＶＨ２／（ＶＨ１＋ＶＨ２）が乗算され、第２インバータ７０の電圧指令Ｖｄｑ２として引き継がれる。この比の値は、式（５）のように換算される。

　このように、一方のインバータによる片側駆動モードから他方のインバータによる片側駆動モードへの切替の場合、切替調停部３０３は、駆動終了側インバータが出力した電圧指令Ｖｄｑ１に、２電源の電圧比αに基づく補正係数を乗じた値を、駆動開始側インバータの電圧指令Ｖｄｑ２として引き継がせる。

　また、図１５Ｂに示すように、切替調停部３０３は、両側駆動モード中に駆動終了側の第１インバータ６０の出力（すなわち、担っている電力量）を１００％から０％に漸減させるとともに、駆動開始側の第２インバータ７０の出力を０％から１００％に漸増させることで、電力量を引き継がせる。このとき、フィードバック制御が追従可能なレベルの変化速度で電力が徐変される。第１インバータ６０の出力が０％まで減少したら、切替調停部３０３は、第１インバータ６０を休止させる。

　図１６のフローチャートを参照し、第３実施形態による駆動モード切替処理について説明する。図１６において、図６のステップに対応するステップについては適宜説明を省略する。Ｓ１０の片側駆動モードから両側駆動モードへの切替判定、及び、Ｓ２１～Ｓ２４の電圧認識値設定から電力量徐変までの各処理は、基本的に図６と同様である。

　Ｓ１０の切替判定において切替調停部３０３は、例えば第１電源１１の温度Ｈｂ１が過剰に上昇した場合、片側駆動中の第１インバータ６０を休止させ、代わりに、今まで休止していたインバータを片側駆動させるように切替判定する。ここで、「温度が過剰に上昇した場合」とは、図８のＳ１２に示す適正範囲上限よりもさらに高い許容上限を上回ったような場合である。この場合、両側駆動モードで第１電源１１の負担を軽減するだけでなく、より積極的に第１インバータ６０を休止させることが好ましい。なお、第１インバータ６０の温度Ｈｉｎｖ１が過剰に上昇した場合も同様の処置をすることが好ましい。

　また切替調停部３０３は、第１電源１１のＳＯＣが、図８のＳ１３に示す適正範囲下限よりもさらに低い許容下限を下回ったような場合にも、両側駆動モードで留まらず、第２インバータ片側駆動モードに切り替えることで、第１インバータ６０を休止させることが好ましい。

　Ｓ２５では、切替調停部３０３は、２つのインバータ制御回路３０１、３０２によるトルク管理回路と電力管理回路との役割を切り替えるように設定する。上述の通り、トルク管理回路はフィードバック制御を行う。電力管理回路はフィードフォワード制御ベースで電力分配制御を行い、２つの電源１１、１２から２台のインバータ６０、７０へ供給される電力の分配を管理する。

　フィードバック制御からフィードフォワード制御に切り替わるインバータ制御回路は、積分項の値を電力制御時の初期値として引き継ぐため、その時点から電力制御を始める。また、フィードフォワード制御からフィードバック制御に切り替わるインバータ制御回路は、電力制御で用いていた電圧指令をフィードバック制御に引き継ぐため、積分項に代入し、これを初期値としてフィードバック制御を始める。

　Ｓ３０では、Ｓ１０と同様に、両側駆動モードから片側駆動モードへの切替判定が実施される。切替判定が成立し、Ｓ３０でＹＥＳと判断された場合、Ｓ４１～Ｓ４４では、Ｓ２１～Ｓ２４と同様に電圧認識値設定から電力量徐変までの各処理が実施される。また、Ｓ４５では、Ｓ２５と同様に、２つのインバータ制御回路３０１、３０２の役割設定が実施される。

　図１７のタイムチャートに、２電源の電圧が同等（すなわち、α＝１）の場合の第１インバータ片側駆動から第２インバータ片側駆動への切替動作を示し、この切替動作について、番号１～９の時期毎に説明する。動作１で第１インバータ６０は片側駆動している。動作２では、切替判定に基づき、電源電圧認識値がＶＨ１から（ＶＨ１＋ＶＨ２）に切り替えられる。動作３では、電源電圧認識値に基づき、第１インバータ６０の電圧指令Ｖｄｑ１が瞬時補正される。動作４で切替調停部３０３は、第２インバータ７０の出力を、第１インバータ６０が応答可能なようにゼロから徐変して増加させる。

　動作５で第１インバータ６０及び第２インバータ７０は両側駆動している。動作６で切替調停部３０３は、第２インバータ７０の出力を、第１インバータ６０が応答可能なように１００％まで徐変して増加させる。動作７では、切替判定に基づき、電源電圧認識値がＶＨ１から（ＶＨ１＋ＶＨ２）からＶＨ２に切り替えられる。

　動作８では、電源電圧認識値に基づく瞬時補正により、第１インバータ６０が出力した電圧指令Ｖｄｑ１に、２電源の電圧比αに基づく補正係数を乗じた値が第２インバータ７０の電圧指令Ｖｄｑ２として引き継がれる。動作９では、第２インバータ制御回路３０２の制御方式がフィードフォワード制御ベースの電力制御からフィードバック制御方式に切り替えられる。

　図１８のタイムチャートに、２電源の電圧が異なる場合の第１インバータ片側駆動から第２インバータ片側駆動への切替動作を示す。この例では、第２電源電圧ＶＨ２は第１電源電圧ＶＨ１より高く、２電源の電圧比αは１より大きい。また、電力分配比率は１：１である。各動作の時期の番号１～９は図１７に準じ、図１７との相違点のみ説明する。

　動作２の第１インバータ片側駆動モードから両側駆動モードへの切替時には、切替前後の電圧認識値であるＶＨ１と（ＶＨ１＋ＶＨ２）との差が大きい。したがって、動作３の瞬時補正によるＭＧ視点での電圧指令Ｖｄｑ１の変化は、比較的大きく現れる。動作７の両側駆動モードから第２インバータ片側駆動モードへの切替時には、切替前後の電圧認識値である（ＶＨ１＋ＶＨ２）とＶＨ２との差が小さい。したがって、動作８の瞬時補正によるＭＧ視点での電圧指令Ｖｄｑ２の変化は、比較的小さく現れる。このとき、２電源の電圧比αに基づく補正係数を乗じた値が第２インバータ７０の電圧指令Ｖｄｑ２として引き継がれる。

　第３実施形態は第１実施形態と同様に、駆動モード切替時における出力変動を解消することができ、且つ、低負荷且つ低損失の片側駆動モードの継続時に一方の電源のみがＳＯＣ枯渇に至ることを回避することができる。

　また、少なくとも一方のインバータ制御回路は電力管理回路として動作し、切替調停部３０３は、駆動モード切替時に、２つのインバータ制御回路３０１、３０２の間で電力管理回路の役割を入れ替えるとともに、直前の制御状態を相手側に引き継ぐ。これにより、両側駆動モードでの電力分配を担うインバータ制御回路を固定し、状態遷移数を減らして構成を簡素化することができる。

　なお、２つのインバータ制御回路３０１、３０２の間で電力管理回路の役割を入れ替える点は、上述の第１、第２実施形態についても同様である。つまり、第１インバータ片側駆動モードから両側駆動モードへの切替時、及び、両側駆動モードから第１インバータ片側駆動モードへの切替時にトルク管理回路と電力管理回路との役割を入れ替えてもよい。

　（第４実施形態）
　次に図１９～図２１を参照し、第４実施形態について説明する。図１９に、第４実施形態のＭＧ制御装置１０４が適用されるシステムの全体構成を示す。このシステムでは、２台のインバータ６０、７０が１つの共通電源１３に接続されている。共通電源１３に対応して設けられるコンデンサ１６、電圧センサ１８及び温度センサ８６１の符号について、第１実施形態の第１電源１１に対応する各構成要素の符号を援用する。電圧センサ１８は共通電源１３の電圧ＶＨを検出し、温度センサ８６１は共通電源１３の温度Ｈｂを検出する。また、共通電源１３に流れる電流を共通電源電流Ｉｂと記す。共通電源１３の電力Ｐｂは「Ｐｂ＝Ｉｂ×ＶＨ」で表される。

　第１インバータ６０及び第２インバータ７０の高電位側配線Ｐ１、Ｐ２同士は共通高電位側配線Ｐｃｏｍにより接続されており、低電位側配線Ｎ１、Ｎ２同士は共通低電位側配線Ｎｃｏｍにより接続されている。また、電流経路を遮断可能な開閉器１４が共通高電位側配線Ｐｃｏｍ又は共通低電位側配線Ｎｃｏｍの少なくともいずれか一方に設けられる。図１９の例では、開閉器１４は共通高電位側配線Ｐｃｏｍに設けられている。

　第１実施形態の図１と同様に、第１インバータ６０には電流Ｉｂ１が流れ、第２インバータ７０には電流Ｉｂ２が流れる。ただし第４実施形態では、「Ｉｂ１」は第１電源の電流ではなく、「第１インバータの入力電流」を意味する。同様に、「Ｉｂ２」は第２電源の電流ではなく、「第２インバータの入力電流」を意味する。

　第１インバータ６０の分担電力Ｐ＿ＩＮＶ１と第２インバータ７０の分担電力Ｐ＿ＩＮＶ２との和は、配線等による損失を考慮すると多少の差はあるものの、共通電源１３の電力Ｐｂにほぼ等しい。つまり、「Ｐｂ≒Ｐ＿ＩＮＶ１＋Ｐ＿ＩＮＶ２」と表される。電流及び電圧を用いると、「Ｉｂ×ＶＨ≒Ｉｂ１×ＶＨ＋Ｉｂ２×ＶＨ」と表される。

　制御部３００の構成は、基本的に第１実施形態と同様である。ただし、少なくとも一方のインバータ制御回路が、第１実施形態では「２つの電源１１、１２から」２台のインバータ６０、７０へ供給される電力量を調整する機能を有するのに対し、第４実施形態では「共通電源１３から」２台のインバータ６０、７０へ供給される電力量を調整する。この場合、各インバータ６０、７０への入力電流Ｉｂ１、Ｉｂ２の調整により、分担電力Ｐ＿ＩＮＶ１、Ｐ＿ＩＮＶ２が調整される。

　ＭＧ制御装置１０４は、開閉器１４を開いた（すなわちオフの）状態で、一方のインバータを中性点結合して構成されるスター結線回路において、他方のインバータを片側駆動モードで動作可能である。また、ＭＧ制御装置１０４は、開閉器１４を閉じた（すなわちオンの）状態で、対応する各相の第１スイッチング素子６１～６６及び第２スイッチング素子７１～７６により構成されるＨブリッジ回路において、両側駆動モードで動作可能である。このように、開閉器１４の操作によりスター結線回路とＨブリッジ回路とを切り替える技術は、特開２０１７－１７５７４７号公報等に開示されている。

　図２０Ａにスター結線回路における片側駆動モードでのスイッチング駆動を示す。例えば第２インバータ７０の全相の上アームスイッチング素子７１、７２、７３、又は、全相の下アームスイッチング素子７４、７５、７６の一方をオン、他方をオフすることで中性点結合され、３相巻線８１、８２、８３によるスター結線回路が構成される。そして、第１インバータ６０が片側駆動モードで駆動される。

　図２０ＢにＨブリッジ回路における両側駆動モードでのスイッチング駆動を示す。Ｕ相オープン巻線８１に対し、第１インバータ６０のスイッチング素子６１、６４、及び第２インバータ７０のスイッチング素子７１、７４によりＨブリッジ回路が構成される。Ｖ相オープン巻線８２に対し、第１インバータ６０のスイッチング素子６２、６５、及び第２インバータ７０のスイッチング素子７２、７５によりＨブリッジ回路が構成される。Ｗ相オープン巻線８３に対し、第１インバータ６０のスイッチング素子６３、６６、及び第２インバータ７０のスイッチング素子７３、７６によりＨブリッジ回路が構成される。各相のＨブリッジ回路が両側駆動モードで駆動されることで、共通電源電圧ＶＨの２倍値がＭＧ８０に印加される。

　図２１のタイムチャートに、第４実施形態による駆動モード切替動作を示す。第１実施形態の図１０に準じ、駆動モードは、第１インバータ片側駆動モードから両側駆動モードに切り替わり、さらに両側駆動モードから第１インバータ片側駆動モードに切り替わる。ＭＧ８０のトルク、回転数、ＭＧ出力の変化は、図１０と同じである。一方、ＭＧコイル両端電圧の振幅について、図１０における第１電源電圧ＶＨ１が共通電源電圧ＶＨに換わり、２電源の電圧和（ＶＨ１＋ＶＨ２）が共通電源電圧の２倍値（ＶＨ×２）に換わる。

　また、図１０の電源電流に対し、図２１では変化のプロファイル自体は同じであるが、電源電流に代えてインバータ入力電流、又は、入力電流に比例するインバータ分担電力の変化が示される。図１０における２電源の電流和（Ｉｂ１＋Ｉｂ２）が共通電源電流Ｉｂに換わる。共通電源電流Ｉｂの変化に比例して、２台のインバータ６０、７０の分担電力の和（Ｐ＿ＩＮＶ１＋Ｐ＿ＩＮＶ２）が変化する。駆動モードの切替時における電圧指令Ｖｄｑ１、Ｖｄｑ２の瞬時補正については図１０と同様であるため省略する。

　この切替制御においてＭＧ制御装置１０４は、片側駆動モードでは共通電源電圧ＶＨに基づき一方のインバータ（例えば第１インバータ６０）の出力を決定し、両側駆動モードでは共通電源電圧の２倍値（ＶＨ×２）に基づき各インバータ６０、７０の出力を決定する。切替調停部３０３は、駆動モードの切替時に、インバータの出力の決定に用いる電圧の急変、すなわち、ＶＨから（ＶＨ×２）、又は、（ＶＨ×２）からＶＨへの急変に応じて電圧指令Ｖｄｑ１、Ｖｄｑ２を瞬時補正し、且つ、次回の処理周期に引き継がせる。

　また、第２実施形態による緩変化処理を第４実施形態における上記の切替制御に組み合わせてもよい。その場合、切替調停部３０３は、駆動モードの切替時に、インバータの出力の決定に用いる電圧の急変に対し制御上の電圧認識値を徐変させる「緩変化処理」を実行する。

　このように第４実施形態では、１つの共通電源１３及び２台のインバータ６０、７０を用いてオープン巻線８１、８２、８３のＭＧ８０を駆動するシステムにおいて、スター結線回路における片側駆動モードと、Ｈブリッジ回路における両側駆動モードとを切り替える。そして、駆動モードの切替時に、各インバータ６０、７０が分担する電力Ｐ＿ＩＮＶ１、Ｐ＿ＩＮＶ２を切替後の駆動モードに応じて出力調停する。

　これにより、ＭＧ低出力の駆動領域では安定的に一方のインバータを休止させて低損失化を図ることができる。また、片側駆動モード又は両側駆動モードで一方のインバータの熱負荷が高い場合、安定的に片側のインバータを休止させ、又は、両側駆動モードに移行することで、熱負荷の分散を図ることができる。

　その他、第４実施形態の切替調停部３０３は、第１実施形態の作用効果（２）～（４）と同様の作用効果を奏する。すなわち、切替調停部３０３は、片側駆動モードから両側駆動モードへの切替時、駆動開始側インバータの電力量をゼロから徐変して増加させる。また、切替調停部３０３は、両側駆動モードから片側駆動モードへの切替時、駆動終了側インバータの電力量をゼロまで徐変して減少させる。これにより、駆動モード切替時の立上り及び立下りでインバータの出力変化を緩和し、電力変動の影響により、電動機のトルクが変動することを排除することができる。

　また、切替調停部３０３は、ＭＧ８０に対する出力要求、共通電源１３のＳＯＣ状態、又は、共通電源１３、インバータ６０、７０もしくはＭＧ８０の温度等に応じて切替判定を行う。これにより、駆動状態に応じた駆動モード切替の可否判断が可能となる。

　また、切替調停部３０３は、少なくとも一方のインバータについてインバータ線間電圧をインバータ入力電圧で除して算出される自己インバータ電圧利用率ＶＵＦ＿ｓｅｌｆに基づき、片側駆動モードと両側駆動モードとの切替判定を行う。これにより、電源電圧差によらず切替閾値を設定することができ、切替判定を一意に実行することができる。

　さらに、第４実施形態においても上記実施形態と同様に、少なくとも一方のインバータ制御回路は電力管理回路として動作する。その場合、切替調停部３０３は、駆動モード切替時に、２つのインバータ制御回路３０１、３０２の間で電力管理回路の役割を入れ替えるとともに、直前の制御状態を相手側に引き継ぐことができる。

　（第５実施形態）
　次に図２２を参照し、第５実施形態について説明する。図２２に、第５実施形態のＭＧ制御装置１０５が適用されるシステムの全体構成を示す。このシステムでは、図１に示す第１実施形態と同様に、第１インバータ６０が第１電源１１に接続され、第２インバータ７０が第２電源１２に接続されている。第１電源電流Ｉｂ１、第２電源電流Ｉｂ２、第１電源電圧ＶＨ１及び第２電源電圧ＶＨ２の意味は、第１実施形態に準じて解釈される。

　第５実施形態のＭＧ９０は、各３相の第１巻線組９１０及び第２巻線組９４０を有する６相デュアル巻線の電動機である。第１巻線組９１０はＵ相、Ｖ相、Ｗ相の巻線９１、９２、９３がスター結線されており、第２巻線組９４０はＸ相、Ｙ相、Ｚ相の巻線９４、９５、９６がスター結線されている。

　第１インバータ６０は、第１電源１１から直流電力が入力され、第１巻線組９１０の各相に対応して設けられる複数の第１スイッチング素子６１～６６を有し、第１巻線組９１０に接続される。第１巻線組９１０の各相巻線９１、９２、９３には、第１インバータ６０からＵ相電圧ＶＵ、Ｖ相電圧ＶＶ、Ｗ相電圧ＶＷが印加される。

　第２インバータ７０は、第２電源１２から直流電力が入力され、第２巻線組９４０の各相に対応して設けられる複数の第２スイッチング素子７１～７６を有し、第２巻線組９４０に接続される。第２巻線組９４０の各相巻線９４、９５、９６には、第２インバータ７０からＸ相電圧ＶＸ、Ｙ相電圧ＶＹ、Ｚ相電圧ＶＺが印加される。

　その他、第５実施形態の制御部３００、温度センサ８６１～８６５等の構成は第１実施形態と同様である。第５実施形態では、第１～第３実施形態による駆動モード切替制御をほぼそのまま適用可能であり、同様の作用効果が得られる。

　（第６実施形態）
　次に図２３、図２４を参照し、第６実施形態について説明する。図２３に、第６実施形態のＭＧ制御装置１０６が適用されるシステムの全体構成を示す。このシステムでは、図１９に示す第４実施形態と同様に、２台のインバータ６０、７０が１つの共通電源１３に接続されている。第１インバータ入力電流Ｉｂ１、第２インバータ入力電流Ｉｂ２、及び共通電源電圧ＶＨの意味は、第４実施形態に準じて解釈される。そして、第６実施形態のＭＧ９０は、第５実施形態と同様に６相デュアル巻線の電動機である。

　第１インバータ６０及び第２インバータ７０の高電位側配線Ｐ１、Ｐ２同士は共通高電位側配線Ｐｃｏｍにより接続されており、低電位側配線Ｎ１、Ｎ２同士は共通低電位側配線Ｎｃｏｍにより接続されている。共通電源１３の電力Ｐｂと、各インバータ６０、７０の分担電力Ｐ＿ＩＮＶ１、Ｐ＿ＩＮＶ２との関係についても第４実施形態に準じて、「Ｐｂ≒Ｐ＿ＩＮＶ１＋Ｐ＿ＩＮＶ２」及び「Ｉｂ×ＶＨ≒Ｉｂ１×ＶＨ＋Ｉｂ２×ＶＨ」と表される。また、制御部３００の構成については、第４実施形態と同様に、少なくとも一方のインバータ制御回路が、共通電源１３から２台のインバータ６０、７０へ供給される電力量を調整する機能を有する。

　図２４のタイムチャートに、第６実施形態による駆動モード切替動作を示す。第１、第４実施形態の図１０、図２１に準じ、駆動モードは、第１インバータ片側駆動モードから両側駆動モードに切り替わり、さらに両側駆動モードから第１インバータ片側駆動モードに切り替わる。ＭＧ８０のトルク、回転数、ＭＧ出力の変化は、図１０、図２１と同じであり、インバータ入力電流、又は、入力電流に比例するインバータ分担電力については、図２１と同じである。

　一方、ＭＧコイル両端電圧の振幅は、片側駆動モードと両側駆動モードとの切替に関わらず、共通電源電圧ＶＨのまま一定である。したがって第６実施形態では、インバータの出力の決定に用いる電圧の急変は生じないため、電圧指令の瞬時補正や緩変化処理を考慮する必要はない。

　このように第６実施形態では、巻線１つの共通電源１３及び２台のインバータ６０、７０を用いて６相デュアル巻線のＭＧ８０を駆動するシステムにおいて、片側駆動モードと両側駆動モードとを切り替える。そして、駆動モードの切替時に、各インバータ６０、７０が分担する電力Ｐ＿ＩＮＶ１、Ｐ＿ＩＮＶ２を切替後の駆動モードに応じて出力調停する。

　これにより、素子損失特性と分担電流量とに基づき、インバータを休止させる方が低損失で運転可能なシーンであれば、安定的に片側のインバータを休止させ、又は、両側駆動モードに移行することで、低損失化を図ることができる。また、片側駆動モード又は両側駆動モードで一方のインバータの熱負荷が高い場合、安定的に片側のインバータを休止させ、又は、両側駆動モードに移行することで、熱負荷の分散を図ることができる。

　その他、第６実施形態の切替調停部３０３は、第１実施形態の作用効果（２）～（４）と同様の作用効果を奏する。この点は、第４実施形態で説明したとおりである。また、２つのインバータ制御回路３０１、３０２の間での電力管理回路の役割の入れ替えについても上記実施形態と同様である。

　（その他の実施形態）
　（ａ）上記実施形態では、基本的にＭＧ出力要求や電源状態に基づいて駆動モードの切替判定が実施される。他の実施形態では、これらの要因に加えて、電源１１、１２やインバータ６０、７０の故障、或いは故障の前兆の検出に基づくフェールセーフ移行要求等が考慮されてもよい。

　（ｂ）第１、第５実施形態での独立した２電源が用いられるシステム構成において、各電源は、両方ともバッテリやキャパシタで代表される二次電池に限定されない。例えば、一方の電源が二次電池であり、他方の電源が燃料電池や発電機により構成されてもよい。

　（ｃ）第１、第４実施形態の電動機のオープン巻線の相数は、３相に限らず４相以上であってもよい。また、２相のオープン巻線がブリッジ接続された構成であってもよい。

　（ｄ）第５、第６実施形態の多相デュアル電動機における各巻線組の相数は、３相に限らず４相以上であってもよい。また、各巻線組の構成は、スター結線に限らずデルタ結線でもよい。

　（ｅ）２電源２インバータ式の電動機駆動装置は、電気自動車、燃料電池車などの純電気車や、ＰＨＶ（プラグインハイブリッド）、レンジエクステンダをはじめとする電気リッチなハイブリッドパワトレイン、さらには、１２～４８ＶのＩＳＧ（Integrated Starter Generator）といった軽い電動化車両に至るまで適用される。この技術は、従来技術として公知であるリアクトルによる昇圧回路を一切使用せず、電源電圧を直列化することで、高効率に高出力を実現する用途に適用可能な電圧型回路トポロジによるものである。この技術は、各車両において、従来の昇圧回路や大電流型インバータでは熱的に成立困難な領域においても高出力化が求められる用途に適し、従来のパワトレインよりも高効率運転を可能にする。

　以上、本開示は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。

　本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。

　本開示は実施形態に準拠して記述された。しかしながら、本開示は当該実施形態および構造に限定されるものではない。本開示は、様々な変形例および均等の範囲内の変形をも包含する。また、様々な組み合わせおよび形態、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および形態も本開示の範疇および思想範囲に入るものである。

Claims

　２つの電源に個別に接続される２台のインバータを用いて、端点同士がオープンである２相以上のオープン巻線（８１、８２、８３）を有する電動機（８０）の駆動を制御する電動機駆動装置であって、
　第１電源（１１）から直流電力が入力され、前記オープン巻線の各相に対応して設けられる複数の第１スイッチング素子（６１～６６）を有し、前記オープン巻線の一端に接続される第１インバータ（６０）と、
　第２電源（１２）から直流電力が入力され、前記オープン巻線の各相に対応して設けられる複数の第２スイッチング素子（７１～７６）を有し、前記オープン巻線の他端に接続される第２インバータ（７０）と、
　トルク指令に基づき、前記第１インバータへの出力電圧指令である第１電圧指令を生成する第１インバータ制御回路（３０１）、及び、前記第２インバータへの出力電圧指令である第２電圧指令を生成する第２インバータ制御回路（３０２）、の２つのインバータ制御回路、並びに、前記２台のインバータのうちいずれか一方をスイッチング駆動させる片側駆動モードと、前記２台のインバータの両方をスイッチング駆動させる両側駆動モードとの切替を判定し、且つ、駆動モードの切替前後における前記電動機の出力を連続させるよう切替時に各前記インバータの出力を調停する切替調停部（３０３）、を有する制御部（３００）と、
　を備え、
　少なくとも一方の前記インバータ制御回路は、前記２つの電源から前記２台のインバータへ供給される電力量を調整する機能を有し、
　前記切替調停部は、
　前記片側駆動モードから前記両側駆動モードへの切替時、休止状態からスイッチング駆動を開始する駆動開始側インバータの電力量をゼロから徐変して増加させ、
　前記両側駆動モードから前記片側駆動モードへの切替時、スイッチング駆動を終了して休止状態に移行する駆動終了側インバータの電力量をゼロまで徐変して減少させる電動機駆動装置。
　２つの電源に個別に接続される２台のインバータを用いて、スター結線もしくはデルタ結線された３相以上の第１巻線組（９１０）及び第２巻線組（９４０）を有する電動機（９０）の駆動を制御する電動機駆動装置であって、
　第１電源（１１）から直流電力が入力され、前記第１巻線組の各相に対応して設けられる複数の第１スイッチング素子（６１～６６）を有し、前記第１巻線組に接続される第１インバータ（６０）と、
　第２電源（１２）から直流電力が入力され、前記第２巻線組の各相に対応して設けられる複数の第２スイッチング素子（７１～７６）を有し、前記第２巻線組に接続される第２インバータ（７０）と、
　トルク指令に基づき、前記第１インバータへの出力電圧指令である第１電圧指令を生成する第１インバータ制御回路（３０１）、及び、前記第２インバータへの出力電圧指令である第２電圧指令を生成する第２インバータ制御回路（３０２）、の２つのインバータ制御回路、並びに、前記２台のインバータのうちいずれか一方をスイッチング駆動させる片側駆動モードと、前記２台のインバータの両方をスイッチング駆動させる両側駆動モードとの切替を判定し、且つ、駆動モードの切替前後における前記電動機の出力を連続させるよう切替時に各前記インバータの出力を調停する切替調停部（３０３）、を有する制御部（３００）と、
　を備え、
　少なくとも一方の前記インバータ制御回路は、前記２つの電源から前記２台のインバータへ供給される電力量を調整する機能を有し、
　前記切替調停部は、
　前記片側駆動モードから前記両側駆動モードへの切替時、休止状態からスイッチング駆動を開始する駆動開始側インバータの電力量をゼロから徐変して増加させ、
　前記両側駆動モードから前記片側駆動モードへの切替時、スイッチング駆動を終了して休止状態に移行する駆動終了側インバータの電力量をゼロまで徐変して減少させる電動機駆動装置。
　前記切替調停部は、
　前記電動機に対する出力要求、前記電源のＳＯＣ状態、又は、前記電源、前記インバータもしくは前記電動機の温度のうち少なくとも一つに基づき、前記片側駆動モードと前記両側駆動モードとの切替判定を行う請求項１または２に記載の電動機駆動装置。
　前記切替調停部は、少なくとも一方の前記インバータについてインバータ線間電圧をインバータ入力電圧で除して算出される自己インバータ電圧利用率に基づき、前記片側駆動モードと前記両側駆動モードとの切替判定を行う請求項１～３のいずれか一項に記載の電動機駆動装置。
　少なくとも一方の前記インバータ制御回路は、前記２つの電源から前記２台のインバータへ供給される電力の分配を管理する電力管理回路として動作し、
　前記切替調停部は、駆動モードの切替時に、２つの前記インバータ制御回路の間で前記電力管理回路の役割を入れ替えるとともに、直前の制御状態を相手側に引き継ぐ請求項１～４のいずれか一項に記載の電動機駆動装置。
　前記片側駆動モードでは一方の前記電源の電圧に基づき前記インバータの出力を決定し、前記両側駆動モードでは前記２つの電源の電圧和に基づき各前記インバータの出力を決定する制御構成において、
　前記切替調停部は、駆動モードの切替時に、前記２つの電源の電圧和の急変に応じて電圧指令を瞬時補正し、且つ、次回の処理周期に引き継がせる請求項１～５のいずれか一項に記載の電動機駆動装置。
　前記片側駆動モードでは一方の前記電源の電圧に基づき前記インバータの出力を決定し、前記両側駆動モードでは前記２つの電源の電圧和に基づき各前記インバータの出力を決定する制御構成において、
　前記切替調停部は、駆動モードの切替時に、前記２つの電源の電圧和の急変に対し制御上の電圧認識値を徐変させる緩変化処理を実行する請求項１～６のいずれか一項に記載の電動機駆動装置。
　前記駆動終了側インバータとしての一方の前記インバータによる前記片側駆動モードから、前記駆動開始側インバータとしての他方の前記インバータによる前記片側駆動モードへの切替の場合、途中に前記両側駆動モードを経て駆動モードを切り替え、
　前記切替調停部は、
　前記両側駆動モードにおいて、前記駆動終了側インバータの出力を１００％から０％に漸減させるとともに、前記駆動開始側インバータの出力を０％から１００％に漸増させる請求項１～７のいずれか一項に記載の電動機駆動装置。
　前記駆動終了側インバータとしての一方の前記インバータによる前記片側駆動モードから、前記駆動開始側インバータとしての他方の前記インバータによる前記片側駆動モードへの切替の場合、途中に前記両側駆動モードを経て駆動モードを切り替え、
　前記切替調停部は、
　前記駆動終了側インバータが出力した電圧指令に、前記２つの電源の電圧比に基づく補正係数を乗じた値を、前記駆動開始側インバータの電圧指令として引き継がせる請求項１～８のいずれか一項に記載の電動機駆動装置。
　共通電源（１３）に接続される２台のインバータを用いて、端点同士がオープンである２相以上のオープン巻線（８１、８２、８３）を有する電動機（８０）の駆動を制御する電動機駆動装置であって、
　前記オープン巻線の各相に対応して設けられる複数の第１スイッチング素子（６１～６６）を有し、前記オープン巻線の一端に接続される第１インバータ（６０）と、
　前記オープン巻線の各相に対応して設けられる複数の第２スイッチング素子（７１～７６）を有し、前記オープン巻線の他端に接続される第２インバータ（７０）と、
　前記第１インバータ及び前記第２インバータの高電位側配線（Ｐ１、Ｐ２）同士を接続する共通高電位側配線（Ｐｃｏｍ）と、
　前記第１インバータ及び前記第２インバータの低電位側配線（Ｎ１、Ｎ２）同士を接続する共通低電位側配線（Ｎｃｏｍ）と、
　前記共通高電位側配線又は前記共通低電位側配線の少なくともいずれか一方に設けられ、電流経路を遮断可能な開閉器（１４）と、
　トルク指令に基づき、前記第１インバータへの出力電圧指令である第１電圧指令を生成する第１インバータ制御回路（３０１）、及び、前記第２インバータへの出力電圧指令である第２電圧指令を生成する第２インバータ制御回路（３０２）、の２つのインバータ制御回路、並びに、前記２台のインバータのうちいずれか一方をスイッチング駆動させる片側駆動モードと、前記２台のインバータの両方をスイッチング駆動させる両側駆動モードとの切替を判定し、且つ、駆動モードの切替前後における前記電動機の出力を連続させるよう切替時に各前記インバータの出力を調停する切替調停部（３０３）、を有する制御部（３００）と、
　を備え、
　前記開閉器を開いた状態で、一方の前記インバータを中性点結合して構成されるスター結線回路において、他方の前記インバータを前記片側駆動モードで動作可能であり、
　前記開閉器を閉じた状態で、対応する各相の前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子により構成されるＨブリッジ回路において、前記両側駆動モードで動作可能であり、
　少なくとも一方の前記インバータ制御回路は、前記共通電源から前記２台のインバータへ供給される電力量を調整する機能を有し、
　前記切替調停部は、
　前記片側駆動モードから前記両側駆動モードへの切替時、休止状態からスイッチング駆動を開始する駆動開始側インバータの電力量をゼロから徐変して増加させ、
　前記両側駆動モードから前記片側駆動モードへの切替時、スイッチング駆動を終了して休止状態に移行する駆動終了側インバータの電力量をゼロまで徐変して減少させる電動機駆動装置。
　前記片側駆動モードでは前記共通電源の電圧に基づき前記インバータの出力を決定し、前記両側駆動モードでは前記共通電源の電圧の２倍値に基づき各前記インバータの出力を決定する制御構成において、
　前記切替調停部は、駆動モードの切替時に、前記インバータの出力の決定に用いる電圧の急変に応じて電圧指令を瞬時補正し、且つ、次回の処理周期に引き継がせる請求項１０に記載の電動機駆動装置。
　前記片側駆動モードでは前記共通電源の電圧に基づき前記インバータの出力を決定し、前記両側駆動モードでは前記共通電源の電圧の２倍値に基づき各前記インバータの出力を決定する制御構成において、
　前記切替調停部は、駆動モードの切替時に、前記インバータの出力の決定に用いる電圧の急変に対し制御上の電圧認識値を徐変させる緩変化処理を実行する請求項１０または１１に記載の電動機駆動装置。
　共通電源（１３）に接続される２台のインバータを用いて、スター結線もしくはデルタ結線された３相以上の第１巻線組（９１０）及び第２巻線組（９４０）を有する電動機（９０）の駆動を制御する電動機駆動装置であって、
　前記第１巻線組の各相に対応して設けられる複数の第１スイッチング素子（６１～６６）を有し、前記第１巻線組に接続される第１インバータ（６０）と、
　前記第２巻線組の各相に対応して設けられる複数の第２スイッチング素子（７１～７６）を有し、前記第２巻線組に接続される第２インバータ（７０）と、
　前記第１インバータ及び前記第２インバータの高電位側配線（Ｐ１、Ｐ２）同士を接続する共通高電位側配線（Ｐｃｏｍ）と、
　前記第１インバータ及び前記第２インバータの低電位側配線（Ｎ１、Ｎ２）同士を接続する共通低電位側配線（Ｎｃｏｍ）と、
　トルク指令に基づき、前記第１インバータへの出力電圧指令である第１電圧指令を生成する第１インバータ制御回路（３０１）、及び、前記第２インバータへの出力電圧指令である第２電圧指令を生成する第２インバータ制御回路（３０２）、の２つのインバータ制御回路、並びに、前記２台のインバータのうちいずれか一方をスイッチング駆動させる片側駆動モードと、前記２台のインバータの両方をスイッチング駆動させる両側駆動モードとの切替を判定し、且つ、駆動モードの切替前後における前記電動機の出力を連続させるよう切替時に各前記インバータの出力を調停する切替調停部（３０３）、を有する制御部（３００）と、
　を備え、
　少なくとも一方の前記インバータ制御回路は、前記共通電源から前記２台のインバータへ供給される電力量を調整する機能を有し、
　前記切替調停部は、
　前記片側駆動モードから前記両側駆動モードへの切替時、休止状態からスイッチング駆動を開始する駆動開始側インバータの電力量をゼロから徐変して増加させ、
　前記両側駆動モードから前記片側駆動モードへの切替時、スイッチング駆動を終了して休止状態に移行する駆動終了側インバータの電力量をゼロまで徐変して減少させる電動機駆動装置。
　前記切替調停部は、
　前記電動機に対する出力要求、前記共通電源のＳＯＣ状態、又は、前記共通電源、前記インバータもしくは前記電動機の温度のうち少なくとも一つに基づき、前記片側駆動モードと前記両側駆動モードとの切替判定を行う請求項１０～１３のいずれか一項に記載の電動機駆動装置。
　前記切替調停部は、少なくとも一方の前記インバータについてインバータ線間電圧をインバータ入力電圧で除して算出される自己インバータ電圧利用率に基づき、前記片側駆動モードと前記両側駆動モードとの切替判定を行う請求項１０～１４のいずれか一項に記載の電動機駆動装置。
　少なくとも一方の前記インバータ制御回路は、前記共通電源から前記２台のインバータへ供給される電力の分配を管理する電力管理回路として動作し、
　前記切替調停部は、駆動モードの切替時に、２つの前記インバータ制御回路の間で前記電力管理回路の役割を入れ替えるとともに、直前の制御状態を相手側に引き継ぐ１０～１５のいずれか一項に記載の電動機駆動装置。
　前記駆動終了側インバータとしての一方の前記インバータによる前記片側駆動モードから、前記駆動開始側インバータとしての他方の前記インバータによる前記片側駆動モードへの切替の場合、途中に前記両側駆動モードを経て駆動モードを切り替え、
　前記切替調停部は、
　前記両側駆動モードにおいて、前記駆動終了側インバータの出力を１００％から０％に漸減させるとともに、前記駆動開始側インバータの出力を０％から１００％に漸増させる請求項１０～１６のいずれか一項に記載の電動機駆動装置。