WO2024009558A1 - 巻線切替装置及び巻線切替システム - Google Patents

巻線切替装置及び巻線切替システム Download PDF

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WO2024009558A1
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current sensor
windings
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将岐 津田
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Sumitomo Wiring Systems Ltd
AutoNetworks Technologies Ltd
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Sumitomo Wiring Systems Ltd
AutoNetworks Technologies Ltd
Sumitomo Electric Industries Ltd
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    • 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

Definitions

  • the present disclosure relates to a winding switching device and a winding switching system.
  • This application claims priority based on Japanese Application No. 2022-109213 filed on July 6, 2022, and incorporates all the contents described in the said Japanese application.
  • Patent Document 1 discloses a device that specifies a period in which an alternating current motor current is below a predetermined value and switches the windings during the specified period in order to prevent surge voltage.
  • a winding switching device changes the connection state of the plurality of windings of a motor capable of switching the connection state of the plurality of windings between a first connection state and a second connection state.
  • the winding switching device for switching includes: a detection unit that detects a zero-crossing point of a measured value of a current sensor that measures the current flowing in the winding; A switching unit that switches the connection state of the winding between the first connection state and the second connection state.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a winding switching system according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of the configuration of the winding switching device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of the configuration of the control circuit.
  • FIG. 4 is a timing chart illustrating an example of the state transition of each signal of the winding switching device according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a circuit diagram showing an example of the configuration of the winding switching device according to the second embodiment.
  • FIG. 6 is a circuit diagram showing an example of the configuration of a winding switching device according to a third embodiment.
  • FIG. 7 is a circuit diagram showing an example of the configuration of the correction circuit.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a winding switching system according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of the configuration of the winding switching device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a circuit
  • FIG. 8A is a graph showing the waveforms of the voltage signal from the current sensor and the voltage signal from the filter.
  • FIG. 8B is a graph showing the waveform of the voltage signal from the subtraction circuit.
  • FIG. 9 is a circuit diagram showing a modified example of the configuration of the winding switching device according to the third embodiment.
  • FIG. 10 is a circuit diagram showing an example of the configuration of a winding switching device according to a fourth embodiment.
  • a processor such as a microcomputer, FPGA (Field-Programmable Gate Array), or ASIC (Application Specific Integrated Circuit) identifies a period during which the motor current is below a predetermined value.
  • FPGA Field-Programmable Gate Array
  • ASIC Application Specific Integrated Circuit
  • the winding switching device is configured to change the connection state of the plurality of windings of the motor capable of switching the connection state of the plurality of windings between a first connection state and a second connection state.
  • a winding switching device for switching a winding comprising: a detection unit that detects a zero-crossing point of a measured value of a current sensor that measures the current flowing through the winding; a switching unit that switches the connection state of the winding between the first connection state and the second connection state.
  • the motor is a multiphase AC motor
  • the detection unit detects the zero cross point for each phase
  • the switching unit changes the connection state of the plurality of windings to the It is also possible to switch between the first connection state and the second connection state for each phase. Thereby, the connection state of the windings is switched at the zero cross point for each phase, so it is possible to suppress the generation of surge voltage in each phase.
  • the detection unit is configured to set a standard corresponding to the output voltage from the current sensor and the output voltage of the current sensor when the current flowing through the winding becomes zero current.
  • the voltage may be compared with the reference voltage, and the point in time when the output voltage from the current sensor matches the reference voltage may be detected as a zero-crossing point.
  • the detection section may be a comparator.
  • the detection section can be configured with an inexpensive comparator.
  • the detection unit is a power converter that converts DC power output from a battery into AC power and supplies the AC power to the motor.
  • the control and the current sensor may be used in common. This allows the number of current sensors to be reduced in the entire system, resulting in an even more inexpensive configuration.
  • the current sensor may be disposed within the winding switching device. Thereby, the winding switching device alone can measure the current flowing through the winding and detect the zero cross point.
  • the current sensor may be an AC current transformer. If only to detect the zero-crossing point of the winding current, an AC current transformer (ACCT) that can only measure the AC component of the current can be used. Therefore, generation of surge voltage can be suppressed with an inexpensive configuration.
  • AC current transformer AC current transformer
  • a signal line arranged in the power converter and extending from the current sensor may be connected to the detection section. Thereby, the zero-crossing point of the winding current can be detected using the current sensor provided in the power converter.
  • the winding switching device further includes a correction section that removes a DC component from the output signal of the current sensor
  • the detection section further includes a correction section that removes the DC component from the output signal of the current sensor.
  • a zero-crossing point of the output signal of the current sensor may be detected. Thereby, the DC component can be removed from the output signal of the current sensor, and the zero-crossing point can be detected accurately.
  • the winding switching system includes a motor capable of switching the connection state of a plurality of windings between a first connection state and a second connection state, and DC power output from a battery.
  • a power converter that converts the AC power into alternating current power and supplies the alternating current power to the motor
  • a winding switching device for switching connection states of the plurality of windings, the winding switching device a detection unit that detects a zero-crossing point of a measured value of a current sensor that measures a current flowing through a winding; and a detection unit that detects a zero-crossing point of a measured value of a current sensor that measures a current flowing through a winding, and changes the connection state of the plurality of windings to the first connection state and A switching unit that switches between the second connection state.
  • the present disclosure not only can be realized as a winding switching device having the above-described characteristic configuration and a winding switching system including the winding switching device, but also can realize the characteristic processing in the winding switching device as a step.
  • the present invention can be implemented as a winding switching method, a computer program for causing a computer to execute characteristic processing, or a semiconductor integrated circuit that implements part or all of a winding switching device.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a winding switching system according to a first embodiment.
  • the winding switching system 10 is installed in a motor-propelled vehicle (hereinafter referred to as an "electric vehicle") such as an electric vehicle or a plug-in hybrid vehicle.
  • Winding switching system 10 includes a motor 20, a power converter 30, a battery 40, a control device 50, and a winding switching device 100.
  • the motor 20 is a driving motor that generates propulsive force for the electric vehicle.
  • Motor 20 is driven by three-phase AC power.
  • An example of motor 20 is a permanent magnet synchronous motor.
  • the battery 40 is a battery for supplying electric power to drive the motor 20.
  • the battery 40 is a secondary battery, such as a lithium ion battery.
  • the power converter 30 is an inverter that converts DC power supplied from the battery 40 into three-phase AC power.
  • the power converter 30 may have a function of converting three-phase AC power outputted when the motor 20 functions as a generator into DC power, and charging the battery 40.
  • the power converter 30 includes legs for each of the U-phase, V-phase, and W-phase.
  • the U-phase leg includes switches 31u and 32u
  • the V-phase leg includes switches 31v and 32v
  • the W-phase leg includes switches 31w and 32w.
  • DC power is converted into three-phase AC power by switching the switches 31u, 32u, 31v, 32v, 31w, and 32w.
  • the switches 31u, 32u, 31v, 32v, 31w, and 32w are, for example, IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) or power MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistors).
  • a power line 35u corresponding to the U phase extends from the U phase leg, a power line 35v corresponding to the V phase extends from the V phase leg, and a power line 35w corresponding to the W phase extends from the W phase leg.
  • the power line 35u is provided with a current sensor 33u
  • the power line 35v is provided with a current sensor 33v
  • the power line 35w is provided with a current sensor 33w.
  • Current sensor 33u detects the current value of U-phase current Iu.
  • Current sensor 33v detects the current value of V-phase current Iv.
  • Current sensor 33w detects the current value of W-phase current Iw.
  • Current sensors 33u, 33v, 33w can detect current values of currents Iu, Iv, Iw flowing through power lines 35u, 35v, 35w, including DC components and AC components.
  • the current sensors 33u, 33v, and 33w are, for example, DCCT (direct current transformers) or shunt resistors.
  • the winding switching device 100 is arranged between the motor 20 and the power converter 30. However, the position of winding switching device 100 is not limited to between motor 20 and power converter 30.
  • the power converter 30 and the winding switching device 100 are connected by power lines 35u, 35v, and 35w, and the winding switching device 100 and the motor 20 are connected by a plurality of power lines 25.
  • the winding switching device 100 switches the connection state of a plurality of windings of the motor 20. The configuration of the winding switching device 100 will be described later.
  • Three-phase alternating currents Iu, Iv, and Iw output from the power converter 30 are supplied to the motor 20 via the winding switching device 100.
  • the control device 50 controls the power converter 30 and the winding switching device 100. Specifically, signal lines extend from the control device 50 to each of the switches 31u, 32u, 31v, 32v, 31w, and 32w, and the control device 50 turns on/off the switches 31u, 32u, 31v, 32v, 31w, and 32w. Control off timing. A signal line extends from the control device 50 to the winding switching device 100, and the control device 50 outputs a switching command signal for instructing the winding switching device 100 to switch the connection state of the windings.
  • the control device 50 includes a processor, memory, input/output interface, communication interface, etc. (not shown).
  • the processor is, for example, a CPU (Central Processing Unit). However, the processor is not limited to a CPU.
  • the processor may be a GPU (Graphics Processing Unit).
  • the processor may be, for example, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), or a programmable logic device such as a gate array or an FPGA (Field Programmable Gate Array).
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of the configuration of the winding switching device according to the first embodiment.
  • Motor 20 includes a plurality of windings 21u, 22u, 21v, 22v, 21w, and 22w.
  • the windings 21u and 22u correspond to the U phase
  • the windings 21v and 22v correspond to the V phase
  • the windings 21w and 22w correspond to the W phase.
  • the number of windings in each phase is not limited to two, and may be three or more.
  • Windings 22u, 22v, 22w are connected at neutral point 23.
  • the winding switching device 100 switches the connection state of the windings 21u, 22u, 21v, 22v, 21w, and 22w between a series connection state and a parallel connection state for each phase.
  • Winding switching device 100 includes current sensors 101u, 101v, 101w, zero-cross detection circuits 102u, 102v, 102w, control circuits 103u, 103v, 103w, and switching circuits 104u, 104v, 104w.
  • the zero-crossing detection circuits 102u, 102v, and 102w detect zero-crossing points of the measured values of the current sensors 101u, 101v, and 101w.
  • the zero cross detection circuits 102u, 102v, 102w compare the output voltages from the current sensors 101u, 101v, 101w with zero voltage, and the output voltages from the current sensors 101u, 101v, 101w are zero voltage.
  • the time point that coincides with is detected as a zero crossing point.
  • Zero voltage is an example of a reference voltage.
  • the reference voltage is a voltage corresponding to the output voltage of the current sensors 101u, 101v, 101w when the current flowing through the windings 21u, 22u, 21v, 22v, 21w, 22w becomes zero current, and is not limited to zero voltage.
  • Zero cross detection circuits 102u, 102v, and 102w are examples of detection units.
  • the switching circuits 104u, 104v, 104w change the connection state of the windings 21u, 22u, 21v, 22v, 21w, 22w between a series connection state and a parallel connection state at the timing when the zero cross detection circuits 102u, 102v, 102w detect a zero cross point. Switch between.
  • the switching circuits 104u, 104v, and 104w are examples of switching units.
  • the series connection state is an example of the first connection state
  • the parallel connection state is an example of the second connection state.
  • connection relationship between the winding switching device 100, the power line 35u, and the motor 20 will be described as a representative for the U phase. Since the V phase and W phase are the same, their explanation will be omitted.
  • the power line 35u is connected to one end of the winding 21u.
  • a power line 212u extends from the other end of the winding 21u.
  • a power line 221u extends from one end of the winding 22u, and a power line 222u extends from the other end.
  • the switching circuit 104u includes semiconductor relays 111u, 112u, and 113u.
  • Semiconductor relays 111u, 112u, 113u are, for example, IGBTs or power MOSFETs.
  • the power line 35u is drawn into the winding switching device 100. Inside the winding switching device 100, the power line 35u branches at an intermediate point and is connected to a first terminal of a semiconductor relay 111u. The second terminal of semiconductor relay 111u is connected to the first terminal of semiconductor relay 112u. A power line 221u extending from the winding 22u is connected to a connection point between the second terminal of the semiconductor relay 111u and the first terminal of the semiconductor relay 112u.
  • the second terminal of semiconductor relay 112u is connected to the first terminal of semiconductor relay 113u.
  • a power line 212u extending from the winding 21u is connected to a connection point between the second terminal of the semiconductor relay 112u and the first terminal of the semiconductor relay 113u.
  • a power line 222u extending from the winding 22u is connected to the second terminal of the semiconductor relay 113u.
  • a signal line extending from the control circuit 103u is connected to each of the gate terminals of the semiconductor relays 111u, 112u, and 113u.
  • the power lines 212u, 221u, and 222u extend from the motor 20 and are drawn into the winding switching device 100.
  • a current sensor 101u is attached to the power line 221u.
  • the current sensor 101u may be attached to the power line 35u, 212u, or 222u instead of the power line 221u.
  • Current sensor 101u detects the U-phase current flowing through power line 221u.
  • the current sensor 101u is, for example, an ACCT that detects only the alternating current component of current.
  • a signal line extending from the current sensor 101u is connected to a zero-cross detection circuit 102u.
  • a signal line that transmits the output signal of the zero-cross detection circuit 102u (hereinafter referred to as "zero-cross detection signal”) extends from the zero-cross detection circuit 102u to the control circuit 103u. Further, a signal line extending from the control device 50 is connected to the control circuit 103u.
  • the zero-crossing detection circuit 102u detects the zero-crossing point of the measured value of the winding current flowing in the power line 221u by the current sensor 101u.
  • Zero cross detection circuit 102u is a comparator.
  • the inverting input of the comparator is set to zero reference voltage, and the output signal of current sensor 101u is applied to the non-inverting input.
  • the output of the comparator changes from Low to High at the time when the AC signal output from the current sensor 101u crosses the zero reference voltage (zero cross point).
  • FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of the configuration of the control circuit 103u.
  • Control circuit 103u includes AND circuits 131 and 133, NOT circuit 132, and latch circuit 120.
  • a signal line extending from the zero-cross detection circuit 102u is connected to a first input terminal of the AND circuit 131 and a first input terminal of the AND circuit 133.
  • a signal line extending from the control device 50 is connected to a second input terminal of the AND circuit 131.
  • a signal line from the control device 50 is connected to an input terminal of the NOT circuit 132.
  • a signal line extending from the output terminal of the NOT circuit 132 is connected to a second input terminal of an AND circuit 133.
  • the latch circuit 120 is an RS flip-flop.
  • the output terminal of the AND circuit 131 is connected to the input S (set) of the RS flip-flop 120.
  • the output terminal of the AND circuit 133 is connected to the input R (reset) of the RS flip-flop 120.
  • RS flip-flop 120 includes two NOT circuits 121 and 123 and two NAND circuits 122 and 124. However, the RS flip-flop 120 may be configured with two NOR circuits.
  • the output Q of the RS flip-flop 120 is connected to the gates of semiconductor relays 111u and 113u.
  • the output Q bar of the RS flip-flop 120 is connected to the gate of the semiconductor relay 112u.
  • the latch circuit 120 may be configured with a D flip-flop instead of the RS flip-flop.
  • FIG. 4 is a timing chart showing an example of the transition of the state of each signal of the winding switching device 100 according to the first embodiment.
  • the current sensor 101u measures the winding current Iu flowing through the power line 221u.
  • the zero-crossing detection circuit 102u detects the zero-crossing point of the measured value of the winding current Iu. That is, the zero-cross detection signal output from the zero-cross detection circuit 102u is Low when the winding current Iu is not zero, and becomes High when the winding current Iu becomes zero. In FIG. 4, the zero-cross detection signal is Low during normal times, and High at times T1, T2, T3, and T4.
  • the control device 50 sets the value of the switching command signal to Low, and connects the windings 21u, 22u, 21v, 22v, 21w, When connecting 22W in parallel, the value of the switching command signal is set to High.
  • the switching command signal is Low in the initial state, and changes to High at some point between time T1 and T2. The switching command signal changes to Low again at some point between times T3 and T4.
  • the zero-cross detection signal and the switching command signal are input to the AND circuit 131.
  • the AND circuit 131 outputs Low when the zero-crossing detection signal and the switching command signal are combinations of (Low, Low), (Low, High), and (High, Low).
  • the AND circuit 131 outputs High when the zero-crossing detection signal and the switching command signal are a combination of (High, High). That is, Low is normally input to S of the RS flip-flop 120, the zero cross point of the winding current Iu is detected, and a parallel connection command for the windings 21u, 22u, 21v, 22v, 21w, and 22w is given. High is input when the signal is input. In FIG. 4, the input signal of S is High at times T2 and T3.
  • the zero-crossing detection signal and the inverted signal of the switching command signal are input to the AND circuit 133.
  • the AND circuit 133 outputs Low when the zero-cross detection signal and the switching command signal are combinations of (Low, Low), (High, Low), and (High, High).
  • the AND circuit 133 outputs High when the zero-crossing detection signal and the switching command signal are a combination of (High, Low). That is, Low is normally input to R of the RS flip-flop 120, the zero cross point of the winding current Iu is detected, and a series connection command for the windings 21u, 22u, 21v, 22v, 21w, and 22w is given. High is input when the signal is input. In FIG. 4, the R input signal is High at times T1 and T4.
  • the RS flip-flop 120 holds the previous output values of Q and Q bar when the inputs S and R are Low and Low. In the RS flip-flop 120, when the inputs S and R are Low and High, the Q and Q bars output Low and High, and when the inputs S and R are High and Low, the Q and Q bars output High and Low. do. In the RS flip-flop 120, the combination of high and high inputs S and R is prohibited.
  • connection state of the windings 21u, 22u, 21v, 22v, 21w, and 22w can be switched between the series connection state and the parallel connection state at the timing of the zero cross point of the winding currents Iu, Iv, and Iw. . Therefore, generation of surge voltage is suppressed. Furthermore, there is no need for complicated processing such as identifying the period during which the winding currents Iu, Iv, and Iw are below a predetermined value, and the winding switching device 100 can be configured without using a processor such as a CPU, FPGA, or ASIC. can do.
  • the winding switching device changes the connection state of the plurality of windings of the motor into a fully connected state in which all of the plurality of windings are connected, and a partially connected state in which a part of the plurality of windings is connected. Switch between.
  • FIG. 5 is a circuit diagram showing an example of the configuration of a winding switching device according to the second embodiment.
  • Motor 20A includes multiple windings 24u, 25u, 24v, 25v, 24w, and 25w.
  • the windings 24u and 25u correspond to the U phase
  • the windings 24v and 25v correspond to the V phase
  • the windings 24w and 25w correspond to the W phase.
  • the number of windings in each phase is not limited to two, and may be three or more.
  • the winding switching device 100A switches the connection state of the windings 24u, 25u, 24v, 25v, 24w, and 25w between a fully connected state and a partially connected state for each phase.
  • the winding switching device 100A includes current sensors 131u, 131v, 131w, zero-cross detection circuits 102u, 102v, 102w, control circuits 103u, 103v, 103w, and switching circuits 140u, 140v, 140w.
  • the zero-crossing detection circuits 102u, 102v, and 102w detect zero-crossing points of the measured values of the current sensors 131u, 131v, and 131w.
  • the configurations of the zero-crossing detection circuits 102u, 102v, and 102w are the same as those in the first embodiment, so a description thereof will be omitted.
  • the switching circuits 140u, 140v, 140w change the connection state of the windings 24u, 25u, 24v, 25v, 24w, 25w into a fully connected state and a partially connected state at the timing when the zero cross detection circuits 102u, 102v, 102w detect the zero cross point. Switch between.
  • the switching circuits 140u, 140v, and 140w are examples of switching units.
  • the fully connected state is an example of the first connected state
  • the partially connected state is an example of the second connected state.
  • the power line 35u is connected to one end of the winding 24u.
  • the other end of the winding 24u and one end of the winding 25u are connected to each other, and a power line 241u extends from the midpoint between the winding 24u and the winding 25u.
  • Power line 241u branches into power lines 242u and 243w.
  • a power line 251u extends from the other end of the winding 25u.
  • Power line 251u branches into power lines 252u and 253w.
  • the power line 35v is connected to one end of the winding 24v.
  • the other end of the winding 24v and one end of the winding 25v are connected to each other, and a power line 241v extends from the midpoint between the winding 24v and the winding 25v.
  • Power line 241v branches into power lines 242v and 243u.
  • a power line 251v extends from the other end of the winding 25v.
  • Power line 251v branches into power lines 252v and 253u.
  • the power line 35w is connected to one end of the winding 24w.
  • the other end of the winding 24w and one end of the winding 25w are connected to each other, and a power line 241w extends from the midpoint between the winding 24w and the winding 25w.
  • Power line 241w branches into power lines 242w and 243v.
  • a power line 251w extends from the other end of the winding 25w.
  • Power line 251w branches into power lines 252w and 253v.
  • the switching circuit 140u includes semiconductor relays 141u and 142u.
  • Switching circuit 140v includes semiconductor relays 141v and 142v.
  • Switching circuit 140w includes semiconductor relays 141w and 142w.
  • Semiconductor relays 141u, 142u, 141v, 142v, 141w, 142w are, for example, IGBTs or power MOSFETs.
  • the first terminal of the semiconductor relay 141u is connected to the power line 242u, and the second terminal is connected to the power line 243u.
  • a first terminal of semiconductor relay 142u is connected to power line 252u, and a second terminal is connected to power line 253u.
  • the connection relationship between the switching circuits 140v and 140w is the same as that of the switching circuit 140u, so a description thereof will be omitted.
  • the power line 35u is drawn into the winding switching device 100.
  • a current sensor 131u is attached to the power line 35u.
  • Current sensor 131u detects the U-phase current flowing through power line 35u.
  • the current sensor 131u is, for example, an ACCT that detects only the AC component of current.
  • a signal line extending from the current sensor 131u is connected to the zero-cross detection circuit 102u. The same applies to the V phase and W phase.
  • the output Q of the RS flip-flop 120 of the control circuit 103u is connected to the gate of the semiconductor relay 141u.
  • the output Q bar of RS flip-flop 120 is connected to the gate of semiconductor relay 142u. The same applies to the V phase and W phase.
  • the other configuration of the winding switching device 100A according to the second embodiment is the same as the configuration of the winding switching device 100 according to the first embodiment, so the same components are denoted by the same reference numerals and the description thereof will be given below. Omitted.
  • the control device 50 sets the value of the switching command signal to Low, and sets the value of the switching command signal to Low.
  • the value of the switching command signal is set to High.
  • connection state of the windings 21u, 22u, 21v, 22v, 21w, 22w can be switched between the fully connected state and the partially connected state at the timing of the zero cross point of the winding currents Iu, Iv, and Iw. .
  • FIG. 6 is a circuit diagram showing an example of the configuration of a winding switching device according to a third embodiment.
  • signal lines 331u, 331v, 331w extending from current sensors 33u, 33v, 33w arranged in a power converter 30 are connected to zero-cross detection circuits 102u, 102v, 102w. ing.
  • the winding switching device 100B includes correction circuits 150u, 150v, and 150w that remove DC components from the output signals of the current sensors 33u, 33v, and 33w.
  • the correction circuits 150u, 150v, and 150w are examples of correction sections.
  • the U-phase will be described as a representative configuration of the correction circuit 150u. Since the V phase and W phase are the same, their explanation will be omitted.
  • a signal line 331u extending from the power converter 30 is drawn into the inside of the winding switching device 100B. That is, the signal line 331u extending from the current sensor 33u is directly drawn into the winding switching device 100B without passing through a signal processing circuit or the like on the way.
  • the signal line 331u branches, and one signal line is connected to the first input terminal of the subtraction circuit 152u. The other signal line is connected to the input terminal of filter 151u.
  • a signal line extends from the output terminal of the filter 151u, and this signal line is connected to the second input terminal of the subtraction circuit 152u.
  • a signal line extends from the output terminal of the subtraction circuit 152u, and this signal line is connected to the zero-cross detection circuit 102u.
  • FIG. 7 is a circuit diagram showing an example of the configuration of the correction circuit.
  • Filter 151u is a low-pass filter including a resistor and a capacitor.
  • the filter 151u removes, from the voltage signal Vin output from the current sensor 33u, frequency components equal to or higher than a threshold lower than the frequencies of the winding currents Iu, Iv, and Iw at the time of switching the connection state of the windings of the motor 20. .
  • the filter 151u outputs a voltage Vfilt obtained by removing the above frequency component from the input voltage Vin.
  • the subtraction circuit 152u receives input of the voltage signal Vin from the current sensor 33u and the voltage signal Vfilt from the filter 151u, and outputs a differential voltage Vout between Vin and Vfilt.
  • FIG. 8A is a graph showing the waveforms of the voltage signal Vin from the current sensor 33u and the voltage signal Vfilt from the filter 151u.
  • the vertical axis shows voltage and the horizontal axis shows time.
  • the voltage signal Vin output from the current sensor 33u includes an AC component and a DC component corresponding to the U phase. Therefore, the voltage signal Vin shows a waveform in which an alternating current having the same frequency as the alternating current corresponding to the U phase is offset by the above-mentioned direct current component.
  • the AC waveform is offset by a DC component of 0.2V.
  • the filter 151u removes AC components from the voltage signal Vin. Therefore, the voltage signal output from the filter 151u is the above-mentioned DC component. That is, in the example of FIG. 8A, Vfilt is a DC voltage of 0.2V.
  • FIG. 8B is a graph showing the waveform of the voltage signal from the subtraction circuit 152u.
  • the subtraction circuit 152u subtracts Vfilt from the voltage signal Vin output from the current sensor 33u. Therefore, the voltage signal Vout output from the subtraction circuit 152u is a signal whose offset amount is corrected to 0 from Vin, that is, an AC voltage signal that does not include a DC component.
  • the zero-crossing detection circuit 102u can detect the zero-crossing point in the U-phase winding current Iu without being affected by the DC component included in the output voltage of the current sensor 33u. .
  • FIG. 9 is a circuit diagram showing a modified example of the configuration of the winding switching device according to the third embodiment.
  • the correction circuits are filters 153u, 153v, and 153w.
  • the filters 153u, 153v, and 153w are high-pass filters having a characteristic of passing only frequency components equal to or higher than a threshold lower than the frequency of the winding currents Iu, Iv, and Iw at the time of switching the connection state of the windings of the motor 20.
  • the DC component can be removed from the output signals of the current sensors 33u, 33v, and 33w.
  • FIG. 10 is a circuit diagram showing an example of the configuration of a winding switching device according to a fourth embodiment.
  • a winding switching device 100C according to the fourth embodiment includes current sensors 101U, 101V, and 101W.
  • the current sensor 101U is attached to, for example, a power line 35u drawn into the winding switching device 100C. However, the current sensor 101U may be attached to the power line 211u, 212u, or 222u instead of the power line 35u. Current sensor 101U detects the U-phase current flowing through power line 35u. Current sensors 101V and 101W are similarly attached to power lines 35v and 35w. Current sensors 101U, 101V, and 101W can detect current values of currents flowing through power lines 35u, 35v, and 35w, including DC components and AC components.
  • the current sensor 101U is, for example, a DCCT (direct current transformer) or a shunt resistor.
  • Signal lines 331U, 331V, 331W extending from current sensors 101U, 101V, 101W are connected to zero-cross detection circuits 102u, 102v, 102w.
  • the winding switching device 100C includes correction circuits 150u, 150v, and 150w that remove DC components from the output signals of the current sensors 101U, 101V, and 101W.
  • the correction circuits 150u, 150v, and 150w are the same as the correction circuits 150u, 150v, and 150w described in the second embodiment.
  • the control device 50 receives output signals from the current sensors 101U, 101V, and 101W.
  • current sensors 33u, 33v, and 33w provided in the power converter 30 are omitted.
  • the control device 50 performs feedback control of the motor 20 based on the current values detected by the current sensors 101U, 101V, and 101W. That is, the control device 50 determines the voltage values to be applied to the windings 21u, 22u, 21v, 22v, 21w, and 22w based on the current values of the U-phase, V-phase, and W-phase currents input to the motor 20.
  • the switches 31u, 32u, 31v, 32v, 31w, and 32w are turned on and off by PWM control according to the determined voltage value. That is, in this embodiment, current sensors 101U, 101V, and 101W are commonly used to control the power converter 30. This allows the number of current sensors in the entire winding switching system to be reduced.
  • Winding switching system 20 Motor 21u, 22u, 21v, 22v, 21w, 22w Winding 23 Neutral point 25 Power line 30 Power converter 31u, 32u, 31v, 32v, 31w, 32w Switch 33u, 33v, 33w Current sensor 35u , 35v, 35w power line 40 battery 50 control device 100 winding switching device 101u, 101v, 101w current sensor 102u, 102v, 102w zero cross detection circuit (detection section) 103u, 103v, 103w control circuit 104u, 104v, 104w switching circuit (switching section) 111u, 112u, 113u, 111v, 112v, 113v, 111w, 112w, 113w Semiconductor relay 212u, 221u, 222u, 212v, 221v, 222v, 212w, 221w, 222w Power line 131, 133 AND circuit 132 NOT circuit 120 Latch Circuit (RS flip flop) 121,123 NOT circuit 122

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Abstract

巻線切替装置は、複数の巻線の接続状態を、第１接続状態及び第２接続状態の間で切り替えることが可能なモータの前記複数の巻線の接続状態を切り替えるための巻線切替装置であって、前記巻線に流れる電流を計測する電流センサの計測値のゼロクロス点を検出する検出部と、前記検出部が前記ゼロクロス点を検出したタイミングで前記複数の巻線の接続状態を前記第１接続状態及び前記第２接続状態の間で切り替える切替部と、を備える。

Description

巻線切替装置及び巻線切替システム
　本開示は、巻線切替装置及び巻線切替システムに関する。本出願は、２０２２年７月６日出願の日本出願第２０２２－１０９２１３号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての内容を援用するものである。
　例えば電気自動車に搭載されるモータには、複数の巻線の接続を切り替えることによって、低速且つ高トルクの動作状態と、高速且つ低トルクの動作状態とを切り替えることが可能なものがある。特許文献１には、サージ電圧を防止するために、交流のモータ電流が所定値以下となっている期間を特定し、特定された期間において巻線を切り替える装置が開示されている。
特開２０２０－０７２６３２号公報
　本開示の一態様に係る巻線切替装置は、複数の巻線の接続状態を、第１接続状態及び第２接続状態の間で切り替えることが可能なモータの前記複数の巻線の接続状態を切り替えるための巻線切替装置であって、前記巻線に流れる電流を計測する電流センサの計測値のゼロクロス点を検出する検出部と、前記検出部が前記ゼロクロス点を検出したタイミングで前記複数の巻線の接続状態を前記第１接続状態及び前記第２接続状態の間で切り替える切替部と、を備える。
図１は、第１実施形態に係る巻線切替システムの構成の一例を示す図である。 図２は、第１実施形態に係る巻線切替装置の構成の一例を示す回路図である。 図３は、制御回路の構成の一例を示す回路図である。 図４は、第１実施形態に係る巻線切替装置の各信号の状態の遷移の一例を示すタイミングチャートである。 図５は、第２実施形態に係る巻線切替装置の構成の一例を示す回路図である。 図６は、第３実施形態に係る巻線切替装置の構成の一例を示す回路図である。 図７は、補正回路の構成の一例を示す回路図である。 図８Ａは、電流センサからの電圧信号とフィルタからの電圧信号との波形を示すグラフである。 図８Ｂは、減算回路からの電圧信号の波形を示すグラフである。 図９は、第３実施形態に係る巻線切替装置の構成の変形例を示す回路図である。 図１０は、第４実施形態に係る巻線切替装置の構成の一例を示す回路図である。
　＜本開示が解決しようとする課題＞
　特許文献１に開示された装置では、マイコン、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のプロセッサによってモータ電流が所定値以下となっている期間を特定する。しかしながら、巻線の接続切り替えは、数マイクロ秒からサブマイクロ秒の短時間で行う必要があり、マイコンにおけるプログラム処理では間に合わない可能性がある。一方、ＦＰＧＡ又はＡＳＩＣでは高速な処理が可能であるものの、高価であるという問題がある。
　＜本開示の効果＞
　本開示によれば、安価な構成でサージ電圧の発生を抑制することができる。
　＜本開示の実施形態の概要＞
　以下、本開示の実施形態の概要を列記して説明する。
　（１）　本実施形態に係る巻線切替装置は、複数の巻線の接続状態を、第１接続状態及び第２接続状態の間で切り替えることが可能なモータの前記複数の巻線の接続状態を切り替えるための巻線切替装置であって、前記巻線に流れる電流を計測する電流センサの計測値のゼロクロス点を検出する検出部と、前記検出部が前記ゼロクロス点を検出したタイミングで前記複数の巻線の接続状態を前記第１接続状態及び前記第２接続状態の間で切り替える切替部と、を備える。これにより、モータ電流が所定値以下となっている期間を特定するような複雑な処理を行う必要がない。したがって、検出部の構成を簡易とすることができ、安価な構成でサージ電圧の発生を抑制することができる。
　（２）　上記（１）において、前記モータは多相交流モータであり、前記検出部は、前記ゼロクロス点を相毎に検出し、前記切替部は、前記複数の巻線の接続状態を前記第１接続状態及び前記第２接続状態の間で相毎に切り替えてもよい。これにより、相毎にゼロクロス点において巻線の接続状態が切り替えられるため、各相でのサージ電圧の発生を抑制することができる。
　（３）　上記（１）又は（２）において、前記検出部は、前記電流センサからの出力電圧と、前記巻線に流れる電流がゼロ電流となるときの前記電流センサの出力電圧に対応する基準電圧とを比較し、前記電流センサからの出力電圧が前記基準電圧と一致した時点をゼロクロス点として検出してもよい。これにより、検出部は、電流センサからの出力電圧と基準電圧とを比較する簡易な処理を行えばよく、検出部の構成を簡易とすることができる。
　（４）　上記（３）において、前記検出部は、コンパレータであってもよい。これにより、検出部を安価なコンパレータによって構成することができる。
　（５）　上記（１）から（４）のいずれか１つにおいて、前記検出部は、バッテリから出力される直流電力を交流電力に変換し、前記交流電力を前記モータに供給する電力変換器の制御と前記電流センサを共用してもよい。これにより、システム全体で電流センサの数を少なくすることができ、より一層安価な構成とすることができる。
　（６）　上記（５）において、前記電流センサは、前記巻線切替装置内に配置されてもよい。これにより、巻線切替装置単独で、巻線を流れる電流を計測し、ゼロクロス点を検出することができる。
　（７）　上記（６）において、前記電流センサは、交流カレントトランスであってもよい。巻線電流のゼロクロス点を検出するためだけであれば、電流の交流成分しか計測することができない交流カレントトランス（ＡＣＣＴ）を用いることができる。よって、安価な構成でサージ電圧の発生を抑制することができる。
　（８）　上記（５）において、前記電力変換器内に配置され、前記電流センサから延びる信号線が前記検出部に接続されていてもよい。これにより、電力変換器に設けられた電流センサを利用して、巻線電流のゼロクロス点を検出することができる。
　（９）　上記（８）において、前記巻線切替装置は、前記電流センサの出力信号から直流成分を除去する補正部をさらに備え、前記検出部は、前記補正部によって前記直流成分が除去された前記電流センサの出力信号のゼロクロス点を検出してもよい。これにより、電流センサの出力信号から直流成分を除去して、正確にゼロクロス点を検出することができる。
　（１０）　本実施形態に係る巻線切替システムは、複数の巻線の接続状態を、第１接続状態及び第２接続状態の間で切り替えることが可能なモータと、バッテリから出力される直流電力を交流電力に変換し、前記交流電力を前記モータに供給する電力変換器と、前記複数の巻線の接続状態を切り替えるための巻線切替装置と、を備え、前記巻線切替装置は、前記巻線に流れる電流を計測する電流センサの計測値のゼロクロス点を検出する検出部と、前記検出部が前記ゼロクロス点を検出したタイミングで前記複数の巻線の接続状態を前記第１接続状態及び前記第２接続状態の間で切り替える切替部と、を含む。これにより、モータ電流が所定値以下となっている期間を特定するような複雑な処理を行う必要がない。したがって、検出部の構成を簡易とすることができ、安価な構成でサージ電圧の発生を抑制することができる。
　本開示は、上記のような特徴的な構成を備える巻線切替装置及び巻線切替装置を含む巻線切替システムとして実現することができるだけでなく、巻線切替装置における特徴的な処理をステップとする巻線切替方法として実現したり、特徴的な処理をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムとして実現したり、巻線切替装置の一部又は全部を実現する半導体集積回路として実現することができる。
　＜本開示の実施形態の詳細＞
　以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態の詳細を説明する。なお、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
［１．第１実施形態］
［１－１．巻線切替システム］
　図１は、第１実施形態に係る巻線切替システムの構成の一例を示す図である。
　巻線切替システム１０は、電気自動車、プラグインハイブリッド車等のモータで推進する車両（以下、「電動車」という）に搭載される。巻線切替システム１０は、モータ２０と、電力変換器３０と、バッテリ４０と、制御装置５０と、巻線切替装置１００とを含む。
　モータ２０は、電動車の推進力を発生する走行用のモータである。モータ２０は、三相交流電力によって駆動される。モータ２０の一例は、永久磁石同期モータである。
　バッテリ４０は、モータ２０を駆動するための電力を供給するための電池である。バッテリ４０は、二次電池であり、例えばリチウムイオンバッテリである。
　電力変換器３０は、バッテリ４０から供給される直流電力を三相交流電力に変換するインバータである。電力変換器３０は、モータ２０が発電機として機能したときに出力する三相交流電力を直流電力に変換し、バッテリ４０を充電する機能を有してもよい。
　電力変換器３０は、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相それぞれのレグを含む。Ｕ相のレグは、スイッチ３１ｕ，３２ｕを含み、Ｖ相のレグは、スイッチ３１ｖ，３２ｖを含み、Ｗ相のレグは、スイッチ３１ｗ，３２ｗを含む。スイッチ３１ｕ，３２ｕ，３１ｖ，３２ｖ，３１ｗ，３２ｗがスイッチングを行うことにより、直流電力が三相交流電力に変換される。スイッチ３１ｕ，３２ｕ，３１ｖ，３２ｖ，３１ｗ，３２ｗは、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）又はパワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor）である。
　Ｕ相のレグからは、Ｕ相に対応する電力線３５ｕが延び、Ｖ相のレグからは、Ｖ相に対応する電力線３５ｖが延び、Ｗ相のレグからは、Ｗ相に対応する電力線３５ｗが延びている。電力変換器３０において、電力線３５ｕには電流センサ３３ｕが設けられ、電力線３５ｖには電流センサ３３ｖが設けられ、電力線３５ｗには電流センサ３３ｗが設けられる。電流センサ３３ｕは、Ｕ相の電流Ｉｕの電流値を検出する。電流センサ３３ｖは、Ｖ相の電流Ｉｖの電流値を検出する。電流センサ３３ｗは、Ｗ相の電流Ｉｗの電流値を検出する。電流センサ３３ｕ，３３ｖ，３３ｗは、直流成分及び交流成分を含め、電力線３５ｕ，３５ｖ，３５ｗに流れる電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの電流値を検出することができる。電流センサ３３ｕ，３３ｖ，３３ｗは、例えば、ＤＣＣＴ（直流カレントトランス）又はシャント抵抗である。
　巻線切替装置１００は、モータ２０と電力変換器３０との間に配置される。ただし、巻線切替装置１００の位置は、モータ２０と電力変換器３０との間に限られない。電力変換器３０と巻線切替装置１００とは電力線３５ｕ，３５ｖ，３５ｗによって接続されており、巻線切替装置１００とモータ２０とは複数の電力線２５によって接続されている。巻線切替装置１００は、モータ２０の複数の巻線の接続状態を切り替える。巻線切替装置１００の構成については後述する。電力変換器３０から出力される三相交流電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗは、巻線切替装置１００を経由してモータ２０に供給される。
　制御装置５０は、電力変換器３０及び巻線切替装置１００を制御する。具体的には、制御装置５０からスイッチ３１ｕ，３２ｕ，３１ｖ，３２ｖ，３１ｗ，３２ｗのそれぞれに信号線が延びており、制御装置５０はスイッチ３１ｕ，３２ｕ，３１ｖ，３２ｖ，３１ｗ，３２ｗのオン／オフタイミングを制御する。制御装置５０から巻線切替装置１００に信号線が延びており、制御装置５０は巻線切替装置１００へ巻線の接続状態の切替を指令するための切替指令信号を出力する。
　制御装置５０は、プロセッサ、メモリ、入出力インタフェース、及び通信インタフェース等を含む（図示せず）。プロセッサは、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）である。ただし、プロセッサは、ＣＰＵに限られない。プロセッサは、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）であってもよい。プロセッサは、例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）であってもよいし、ゲートアレイ、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプログラマブルロジックデバイスであってもよい。
［１－２．巻線切替装置の構成］
　図２は、第１実施形態に係る巻線切替装置の構成の一例を示す回路図である。モータ２０は、複数の巻線２１ｕ，２２ｕ，２１ｖ，２２ｖ，２１ｗ，２２ｗを含む。巻線２１ｕ，２２ｕはＵ相に対応し、巻線２１ｖ，２２ｖはＶ相に対応し、巻線２１ｗ，２２ｗはＷ相に対応する。ただし、各相の巻線数は２つに限られず、３以上であってもよい。巻線２２ｕ，２２ｖ，２２ｗは、中性点２３において接続されている。
　巻線切替装置１００は、相毎に、巻線２１ｕ，２２ｕ，２１ｖ，２２ｖ，２１ｗ，２２ｗの接続状態を、直列接続状態及び並列接続状態の間で切り替える。巻線切替装置１００は、電流センサ１０１ｕ，１０１ｖ，１０１ｗと、ゼロクロス検出回路１０２ｕ，１０２ｖ，１０２ｗと、制御回路１０３ｕ，１０３ｖ，１０３ｗと、切替回路１０４ｕ，１０４ｖ，１０４ｗとを含む。
　ゼロクロス検出回路１０２ｕ，１０２ｖ，１０２ｗは、電流センサ１０１ｕ，１０１ｖ，１０１ｗの計測値のゼロクロス点を検出する。さらに具体的な一例では、ゼロクロス検出回路１０２ｕ，１０２ｖ，１０２ｗは、電流センサ１０１ｕ，１０１ｖ，１０１ｗからの出力電圧とゼロ電圧とを比較し、電流センサ１０１ｕ，１０１ｖ，１０１ｗからの出力電圧がゼロ電圧と一致した時点をゼロクロス点として検出する。ゼロ電圧は、基準電圧の一例である。基準電圧は、巻線２１ｕ，２２ｕ，２１ｖ，２２ｖ，２１ｗ，２２ｗに流れる電流がゼロ電流となるときの電流センサ１０１ｕ，１０１ｖ，１０１ｗの出力電圧に対応する電圧であり、ゼロ電圧に限られない。ゼロクロス検出回路１０２ｕ，１０２ｖ，１０２ｗは、検出部の一例である。
　切替回路１０４ｕ，１０４ｖ，１０４ｗは、ゼロクロス検出回路１０２ｕ，１０２ｖ，１０２ｗがゼロクロス点を検出したタイミングで巻線２１ｕ，２２ｕ，２１ｖ，２２ｖ，２１ｗ，２２ｗの接続状態を直列接続状態と並列接続状態との間で切り替える。切替回路１０４ｕ，１０４ｖ，１０４ｗは、切替部の一例である。直列接続状態は第１接続状態の一例であり、並列接続状態は第２接続状態の一例である。
　以下、Ｕ相について、巻線切替装置１００と、電力線３５ｕと、モータ２０との接続関係を代表して説明する。Ｖ相及びＷ相については同様であるので、説明を省略する。
　電力線３５ｕは、巻線２１ｕの一端に接続されている。巻線２１ｕの他端からは電力線２１２ｕが延びている。巻線２２ｕの一端からは電力線２２１ｕが延びており、他端からは電力線２２２ｕが延びている。
　切替回路１０４ｕは、半導体リレー１１１ｕ，１１２ｕ及び１１３ｕを含む。半導体リレー１１１ｕ，１１２ｕ，１１３ｕは、例えばＩＧＢＴ又はパワーＭＯＳＦＥＴである。
　電力線３５ｕは、巻線切替装置１００の内部に引き込まれる。巻線切替装置１００内において、電力線３５ｕは中間点で分岐し、半導体リレー１１１ｕの第１端子に接続されている。半導体リレー１１１ｕの第２端子は、半導体リレー１１２ｕの第１端子に接続されている。半導体リレー１１１ｕの第２端子と半導体リレー１１２ｕの第１端子の間の接続点には、巻線２２ｕから延びる電力線２２１ｕが接続されている。
　半導体リレー１１２ｕの第２端子は、半導体リレー１１３ｕの第１端子に接続されている。半導体リレー１１２ｕの第２端子と半導体リレー１１３ｕの第１端子の間の接続点には、巻線２１ｕから延びる電力線２１２ｕが接続されている。半導体リレー１１３ｕの第２端子は、巻線２２ｕから延びる電力線２２２ｕが接続されている。
　半導体リレー１１１ｕ及び１１３ｕがオフ状態であり、半導体リレー１１２ｕがオン状態である場合、巻線２１ｕ及び２２ｕは直列接続される。半導体リレー１１１ｕ及び１１３ｕがオン状態であり、半導体リレー１１２ｕがオフ状態である場合、巻線２１ｕ及び２２ｕは並列接続される。
　半導体リレー１１１ｕ，１１２ｕ，１１３ｕのゲート端子のそれぞれには、制御回路１０３ｕから延びる信号線が接続されている。
　電力線２１２ｕ，２２１ｕ，２２２ｕは、モータ２０から延び、巻線切替装置１００の内部に引き込まれている。電力線２２１ｕには、電流センサ１０１ｕが取り付けられている。ただし、電流センサ１０１ｕは、電力線２２１ｕではなく、電力線３５ｕ，２１２ｕ又は２２２ｕに取り付けられてもよい。電流センサ１０１ｕは、電力線２２１ｕに流れるＵ相の電流を検出する。電流センサ１０１ｕは、例えば、電流の交流成分のみを検出するＡＣＣＴである。
　電流センサ１０１ｕから延びる信号線は、ゼロクロス検出回路１０２ｕに接続されている。ゼロクロス検出回路１０２ｕの出力信号（以下、「ゼロクロス検出信号」という）を伝送する信号線がゼロクロス検出回路１０２ｕから制御回路１０３ｕまで延びている。さらに、制御装置５０から延びる信号線が、制御回路１０３ｕに接続されている。
　ゼロクロス検出回路１０２ｕは、電力線２２１ｕに流れる巻線電流の電流センサ１０１ｕによる計測値のゼロクロス点を検出する。ゼロクロス検出回路１０２ｕは、コンパレータである。例えば、コンパレータの反転入力がゼロ基準電圧に設定され、電流センサ１０１ｕの出力信号が非反転入力に印加される。これにより、電流センサ１０１ｕから出力されるＡＣ信号がゼロ基準電圧と交差する時点（ゼロクロス点）で、コンパレータの出力がＬｏｗからＨｉｇｈへ変化する。
　図３は、制御回路１０３ｕの構成の一例を示す回路図である。制御回路１０３ｕは、ＡＮＤ回路１３１，１３３と、ＮＯＴ回路１３２と、ラッチ回路１２０とを含む。ＡＮＤ回路１３１の第１入力端子及びＡＮＤ回路１３３の第１入力端子には、ゼロクロス検出回路１０２ｕから延びる信号線が接続されている。ＡＮＤ回路１３１の第２入力端子には、制御装置５０から延びる信号線が接続されている。さらに、制御装置５０からの信号線は、ＮＯＴ回路１３２の入力端子に接続されている。ＮＯＴ回路１３２の出力端子から延びる信号線は、ＡＮＤ回路１３３の第２入力端子に接続されている。
　ラッチ回路１２０は、ＲＳフリップフロップである。ＡＮＤ回路１３１の出力端子は、ＲＳフリップフロップ１２０の入力Ｓ（セット）に接続されている。ＡＮＤ回路１３３の出力端子は、ＲＳフリップフロップ１２０の入力Ｒ（リセット）に接続されている。ＲＳフリップフロップ１２０は、２つのＮＯＴ回路１２１，１２３と、２つのＮＡＮＤ回路１２２，１２４とを含む。ただし、ＲＳフリップフロップ１２０は、２つのＮＯＲ回路によって構成されてもよい。
　ＲＳフリップフロップ１２０の出力Ｑは、半導体リレー１１１ｕ及び１１３ｕのゲートに接続されている。ＲＳフリップフロップ１２０の出力Ｑバーは、半導体リレー１１２ｕのゲートに接続されている。
　なお、ラッチ回路１２０は、ＲＳフリップフロップに代えて、Ｄフリップフロップによって構成されてもよい。
［１－３．巻線切替装置の動作］
　次に、巻線切替装置１００の動作について説明する。なお、以下では、Ｕ相についての巻線２１ｕ，２２ｕの接続状態の切替動作を代表して説明する。Ｖ相及びＷ相については同様であるので、説明を省略する。
　図４は、第１実施形態に係る巻線切替装置１００の各信号の状態の遷移の一例を示すタイミングチャートである。
　電流センサ１０１ｕは、電力線２２１ｕに流れる巻線電流Ｉｕを計測する。ゼロクロス検出回路１０２ｕは、巻線電流Ｉｕの計測値のゼロクロス点を検出する。すなわち、ゼロクロス検出回路１０２ｕから出力されるゼロクロス検出信号は、巻線電流Ｉｕがゼロではない場合にＬｏｗであり、巻線電流Ｉｕがゼロになった時点でＨｉｇｈになる。図４では、ゼロクロス検出信号は通常時にＬｏｗであり、時刻Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４においてＨｉｇｈである。
　制御装置５０は、モータ２０の巻線２１ｕ，２２ｕ，２１ｖ，２２ｖ，２１ｗ，２２ｗを直列接続する場合には、切替指令信号の値をＬｏｗにし、巻線２１ｕ，２２ｕ，２１ｖ，２２ｖ，２１ｗ，２２ｗを並列接続する場合には、切替指令信号の値をＨｉｇｈにする。図４では、切替指令信号は初期状態においてＬｏｗであり、時刻Ｔ１とＴ２との間のある時点でＨｉｇｈに変化する。切替指令信号は、時刻Ｔ３とＴ４との間のある時点で再びＬｏｗに変化する。
　ゼロクロス検出信号及び切替指令信号は、ＡＮＤ回路１３１に入力される。ＡＮＤ回路１３１は、ゼロクロス検出信号及び切替指令信号が（Ｌｏｗ，Ｌｏｗ）、（Ｌｏｗ，Ｈｉｇｈ）、及び（Ｈｉｇｈ，Ｌｏｗ）の組み合わせの場合にはＬｏｗを出力する。ＡＮＤ回路１３１は、ゼロクロス検出信号及び切替指令信号が（Ｈｉｇｈ，Ｈｉｇｈ）の組み合わせの場合にはＨｉｇｈを出力する。すなわち、ＲＳフリップフロップ１２０のＳには、通常時にＬｏｗが入力され、巻線電流Ｉｕのゼロクロス点が検出され、且つ、巻線２１ｕ，２２ｕ，２１ｖ，２２ｖ，２１ｗ，２２ｗの並列接続指令が与えられた場合に、Ｈｉｇｈが入力される。図４では、時刻Ｔ２及びＴ３において、Ｓの入力信号がＨｉｇｈである。
　ゼロクロス検出信号と、切替指令信号の反転信号（ＮＯＴ回路１３２による出力信号）が、ＡＮＤ回路１３３に入力される。ＡＮＤ回路１３３は、ゼロクロス検出信号及び切替指令信号が（Ｌｏｗ，Ｌｏｗ）、（Ｈｉｇｈ，Ｌｏｗ）、及び（Ｈｉｇｈ，Ｈｉｇｈ）の組み合わせの場合にはＬｏｗを出力する。ＡＮＤ回路１３３は、ゼロクロス検出信号及び切替指令信号が（Ｈｉｇｈ，Ｌｏｗ）の組み合わせの場合にはＨｉｇｈを出力する。すなわち、ＲＳフリップフロップ１２０のＲには、通常時にＬｏｗが入力され、巻線電流Ｉｕのゼロクロス点が検出され、且つ、巻線２１ｕ，２２ｕ，２１ｖ，２２ｖ，２１ｗ，２２ｗの直列接続指令が与えられた場合に、Ｈｉｇｈが入力される。図４では、時刻Ｔ１及びＴ４において、Ｒの入力信号がＨｉｇｈである。
　ＲＳフリップフロップ１２０は、入力Ｓ，ＲがＬｏｗ，Ｌｏｗの場合にＱ，Ｑバーのそれまでの出力値を保持する。ＲＳフリップフロップ１２０は、入力Ｓ，ＲがＬｏｗ，Ｈｉｇｈの場合にＱ，ＱバーがＬｏｗ，Ｈｉｇｈを出力し、入力Ｓ，ＲがＨｉｇｈ，Ｌｏｗの場合にＱ，ＱバーがＨｉｇｈ，Ｌｏｗを出力する。ＲＳフリップフロップ１２０では、入力Ｓ，ＲがＨｉｇｈ，Ｈｉｇｈの組み合わせは禁止されている。
　図４の例では、時刻Ｔ２まではＱがＬｏｗであり、ＱバーがＨｉｇｈである。したがって、時刻Ｔ２までは半導体リレー１１１ｕ及び１１３ｕがオフ状態であり、半導体リレー１１２ｕがオン状態である。このため、巻線２１ｕ及び２２ｕが直列接続される。
　時刻Ｔ２が到来すると、ＱがＬｏｗからＨｉｇｈに変化し、ＱバーがＨｉｇｈからＬｏｗに変化する。したがって、半導体リレー１１１ｕ及び１１３ｕがオフ状態からオン状態に変化し、半導体リレー１１２ｕがオン状態からオフ状態に変化する。このため、巻線２１ｕ及び２２ｕの接続状態が直列接続状態から並列接続状態に切り替わる。
　時刻Ｔ２からＴ４まではＱがＨｉｇｈであり、ＱバーがＬｏｗである。したがって、時刻Ｔ２からＴ４までは半導体リレー１１１ｕ及び１１３ｕがオン状態を維持し、半導体リレー１１２ｕがオフ状態を維持する。このため、巻線２１ｕ及び２２ｕの接続状態が並列接続状態で保持される。
　時刻Ｔ４が到来すると、ＱがＨｉｇｈからＬｏｗに変化し、ＱバーがＬｏｗからＨｉｇｈに変化する。したがって、半導体リレー１１１ｕ及び１１３ｕがオン状態からオフ状態に変化し、半導体リレー１１２ｕがオフ状態からオン状態に変化する。このため、巻線２１ｕ及び２２ｕの接続状態が並列接続状態から直列接続状態に切り替わる。
　時刻Ｔ４以降はＱがＬｏｗであり、ＱバーがＨｉｇｈである。したがって、時刻Ｔ２までは半導体リレー１１１ｕ及び１１３ｕがオフ状態を維持し、半導体リレー１１２ｕがオン状態を維持する。このため、巻線２１ｕ及び２２ｕの接続状態が直列接続状態で保持される。
　以上より、巻線電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗのゼロクロス点のタイミングで、巻線２１ｕ，２２ｕ，２１ｖ，２２ｖ，２１ｗ，２２ｗの接続状態を直列接続状態と並列接続状態との間で切り替えることができる。したがって、サージ電圧の発生が抑制される。さらに、巻線電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗが所定値以下となっている期間を特定するような複雑な処理が必要なく、ＣＰＵ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ等のプロセッサを用いずに巻線切替装置１００を構成することができる。
［２．第２実施形態］
　第２実施形態に係る巻線切替装置は、モータの複数の巻線の接続状態を、複数の巻線の全てを接続した全接続状態と、複数の巻線の一部を接続した部分接続状態との間で切り替える。
　図５は、第２実施形態に係る巻線切替装置の構成の一例を示す回路図である。モータ２０Ａは、複数の巻線２４ｕ，２５ｕ，２４ｖ，２５ｖ，２４ｗ，２５ｗを含む。巻線２４ｕ，２５ｕはＵ相に対応し、巻線２４ｖ，２５ｖはＶ相に対応し、巻線２４ｗ，２５ｗはＷ相に対応する。ただし、各相の巻線数は２つに限られず、３以上であってもよい。
　巻線切替装置１００Ａは、相毎に、巻線２４ｕ，２５ｕ，２４ｖ，２５ｖ，２４ｗ，２５ｗの接続状態を、全接続状態及び部分続状態の間で切り替える。巻線切替装置１００Ａは、電流センサ１３１ｕ，１３１ｖ，１３１ｗと、ゼロクロス検出回路１０２ｕ，１０２ｖ，１０２ｗと、制御回路１０３ｕ，１０３ｖ，１０３ｗと、切替回路１４０ｕ，１４０ｖ，１４０ｗとを含む。
　ゼロクロス検出回路１０２ｕ，１０２ｖ，１０２ｗは、電流センサ１３１ｕ，１３１ｖ，１３１ｗの計測値のゼロクロス点を検出する。ゼロクロス検出回路１０２ｕ，１０２ｖ，１０２ｗの構成は、第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。
　切替回路１４０ｕ，１４０ｖ，１４０ｗは、ゼロクロス検出回路１０２ｕ，１０２ｖ，１０２ｗがゼロクロス点を検出したタイミングで巻線２４ｕ，２５ｕ，２４ｖ，２５ｖ，２４ｗ，２５ｗの接続状態を全接続状態と部分接続状態との間で切り替える。切替回路１４０ｕ，１４０ｖ，１４０ｗは、切替部の一例である。全接続状態は第１接続状態の一例であり、部分接続状態は第２接続状態の一例である。
　電力線３５ｕは、巻線２４ｕの一端に接続されている。巻線２４ｕの他端と巻線２５ｕの一端とは互いに接続されており、巻線２４ｕと巻線２５ｕとの中間点からは電力線２４１ｕが延びている。電力線２４１ｕは電力線２４２ｕ及び２４３ｗに分岐している。巻線２５ｕの他端からは電力線２５１ｕが延びている。電力線２５１ｕは電力線２５２ｕ及び２５３ｗに分岐している。
　電力線３５ｖは、巻線２４ｖの一端に接続されている。巻線２４ｖの他端と巻線２５ｖの一端とは互いに接続されており、巻線２４ｖと巻線２５ｖとの中間点からは電力線２４１ｖが延びている。電力線２４１ｖは電力線２４２ｖ及び２４３ｕに分岐している。巻線２５ｖの他端からは電力線２５１ｖが延びている。電力線２５１ｖは電力線２５２ｖ及び２５３ｕに分岐している。
　電力線３５ｗは、巻線２４ｗの一端に接続されている。巻線２４ｗの他端と巻線２５ｗの一端とは互いに接続されており、巻線２４ｗと巻線２５ｗとの中間点からは電力線２４１ｗが延びている。電力線２４１ｗは電力線２４２ｗ及び２４３ｖに分岐している。巻線２５ｗの他端からは電力線２５１ｗが延びている。電力線２５１ｗは電力線２５２ｗ及び２５３ｖに分岐している。
　切替回路１４０ｕは、半導体リレー１４１ｕ及び１４２ｕを含む。切替回路１４０ｖは、半導体リレー１４１ｖ及び１４２ｖを含む。切替回路１４０ｗは、半導体リレー１４１ｗ及び１４２ｗを含む。半導体リレー１４１ｕ，１４２ｕ，１４１ｖ，１４２ｖ，１４１ｗ，１４２ｗは、例えばＩＧＢＴ又はパワーＭＯＳＦＥＴである。
　切替回路１４０ｕにおいて、半導体リレー１４１ｕの第１端子は電力線２４２ｕに接続されており、第２端子は電力線２４３ｕに接続されている。半導体リレー１４２ｕの第１端子は電力線２５２ｕに接続されており、第２端子は電力線２５３ｕに接続されている。切替回路１４０ｖ，１４０ｗの接続関係は、切替回路１４０ｕと同様であるので、説明を省略する。
　半導体リレー１４１ｕ，１４１ｖ，１４１ｗがオフ状態であり、半導体リレー１４２ｕ，１４２ｖ，１４２ｗがオン状態である場合、巻線２４ｕ，２５ｕ，２４ｖ，２５ｖ，２４ｗ，２５ｗの全てが接続される全接続状態となる。半導体リレー１４１ｕ，１４１ｖ，１４１ｗがオン状態であり、半導体リレー１４２ｕ，１４２ｖ，１４２ｗがオフ状態である場合、巻線２４ｕ，２５ｕ，２４ｖ，２５ｖ，２４ｗ，２５ｗのうち、巻線２４ｕ，２４ｖ，２４ｗのみが接続される部分接続状態となる。
　電力線３５ｕは、巻線切替装置１００の内部に引き込まれる。電力線３５ｕには、電流センサ１３１ｕが取り付けられている。電流センサ１３１ｕは、電力線３５ｕに流れるＵ相の電流を検出する。電流センサ１３１ｕは、例えば、電流の交流成分のみを検出するＡＣＣＴである。電流センサ１３１ｕから延びる信号線は、ゼロクロス検出回路１０２ｕに接続されている。Ｖ相、Ｗ相についても同様である。
　制御回路１０３ｕのＲＳフリップフロップ１２０の出力Ｑは、半導体リレー１４１ｕのゲートに接続されている。ＲＳフリップフロップ１２０の出力Ｑバーは、半導体リレー１４２ｕのゲートに接続されている。Ｖ相、Ｗ相についても同様である。
　第２実施形態に係る巻線切替装置１００Ａのその他の構成は、第１実施形態に係る巻線切替装置１００の構成と同様であるので、同一構成要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
　第２実施形態では、制御装置５０は、モータ２０の巻線２４ｕ，２５ｕ，２４ｖ，２５ｖ，２４ｗ，２５ｗを全接続状態にする場合には、切替指令信号の値をＬｏｗにし、巻線２４ｕ，２５ｕ，２４ｖ，２５ｖ，２４ｗ，２５ｗを部分接続する場合には、切替指令信号の値をＨｉｇｈにする。
　巻線が全接続状態のときに、ゼロクロス検出信号及び切替指令信号が共にＨｉｇｈとなったタイミングで、出力ＱがＬｏｗとなり、出力ＱバーがＨｉｇｈとなる。したがって、半導体リレー１４１ｕがオン状態からオフ状態に変化し、半導体リレー１４２ｕがオフ状態からオン状態に変化する。Ｖ相、Ｗ相についても同様である。このため、巻線２４ｕ，２５ｕ，２４ｖ，２５ｖ，２４ｗ，２５ｗの接続状態が全接続状態から部分接続状態に切り替わる。
　巻線が部分接続状態のときに、ゼロクロス検出信号がＨｉｇｈとなり、且つ、切替指令信号がＬｏｗとなったタイミングで、出力ＱがＨｉｇｈとなり、出力ＱバーがＬｏｗとなる。したがって、半導体リレー１４１ｕがオフ状態からオン状態に変化し、半導体リレー１４２ｕがオン状態からオフ状態に変化する。Ｖ相、Ｗ相についても同様である。このため、巻線２４ｕ，２５ｕ，２４ｖ，２５ｖ，２４ｗ，２５ｗの接続状態が部分接続状態から全接続状態に切り替わる。
　以上より、巻線電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗのゼロクロス点のタイミングで、巻線２１ｕ，２２ｕ，２１ｖ，２２ｖ，２１ｗ，２２ｗの接続状態を全接続状態と部分接続状態との間で切り替えることができる。
［３．第３実施形態］
　図６は、第３実施形態に係る巻線切替装置の構成の一例を示す回路図である。第３実施形態に係る巻線切替装置１００Ｂは、電力変換器３０内に配置された電流センサ３３ｕ，３３ｖ，３３ｗから延びる信号線３３１ｕ，３３１ｖ，３３１ｗがゼロクロス検出回路１０２ｕ，１０２ｖ，１０２ｗに接続されている。
　さらに具体的な一例では、巻線切替装置１００Ｂは、電流センサ３３ｕ，３３ｖ，３３ｗの出力信号から直流成分を除去する補正回路１５０ｕ，１５０ｖ，１５０ｗを含む。補正回路１５０ｕ，１５０ｖ，１５０ｗは、補正部の一例である。
　以下、Ｕ相について、補正回路１５０ｕの構成を代表して説明する。Ｖ相及びＷ相については同様であるので、説明を省略する。
　電力変換器３０から延びる信号線３３１ｕは、巻線切替装置１００Ｂの内部に引き込まれている。すなわち、電流センサ３３ｕから延びる信号線３３１ｕが、途中に信号処理回路等を経由することなく、巻線切替装置１００Ｂ内に直接引き込まれている。巻線切替装置１００Ｂ内において、信号線３３１ｕは分岐しており、一方の信号線が減算回路１５２ｕの第１入力端子に接続されている。他方の信号線はフィルタ１５１ｕの入力端子に接続されている。フィルタ１５１ｕの出力端子からは信号線が延びており、この信号線は減算回路１５２ｕの第２入力端子に接続されている。減算回路１５２ｕの出力端子からは信号線が延びており、この信号線はゼロクロス検出回路１０２ｕに接続されている。
　図７は、補正回路の構成の一例を示す回路図である。フィルタ１５１ｕは、抵抗とコンデンサとを含むローパスフィルタである。フィルタ１５１ｕは、電流センサ３３ｕから出力される電圧信号Ｖｉｎから、モータ２０の巻線の接続状態の切り替える時点での巻線電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの周波数よりも低い閾値以上の周波数成分を除去する。フィルタ１５１ｕは、入力電圧Ｖｉｎから上記の周波数成分を除去した電圧Ｖｆｉｌｔを出力する。
　減算回路１５２ｕは、電流センサ３３ｕからの電圧信号Ｖｉｎとフィルタ１５１ｕからの電圧信号Ｖｆｉｌｔとの入力を受け、ＶｉｎとＶｆｉｌｔとの差分電圧Ｖｏｕｔを出力する。
　図８Ａは、電流センサ３３ｕからの電圧信号Ｖｉｎとフィルタ１５１ｕからの電圧信号Ｖｆｉｌｔとの波形を示すグラフである。図８Ａにおいて、縦軸は電圧を示し、横軸は時間を示す。電流センサ３３ｕから出力される電圧信号Ｖｉｎは、Ｕ相に対応する交流成分と直流成分とを含む。したがって、電圧信号Ｖｉｎは、Ｕ相に対応する交流電流と同じ周波数の交流が、上記の直流成分でオフセットされた波形を示す。図８Ａの例では、０．２Ｖの直流成分によって交流波形がオフセットされている。
　フィルタ１５１ｕは、電圧信号Ｖｉｎから交流成分を除去する。したがって、フィルタ１５１ｕから出力される電圧信号は、上記の直流成分である。すなわち、図８Ａの例では、Ｖｆｉｌｔは０．２Ｖの直流電圧である。
　図８Ｂは、減算回路１５２ｕからの電圧信号の波形を示すグラフである。減算回路１５２ｕは、電流センサ３３ｕから出力される電圧信号Ｖｉｎから、Ｖｆｉｌｔを減算する。したがって、減算回路１５２ｕから出力される電圧信号Ｖｏｕｔは、Ｖｉｎからオフセット量が０に補正された信号、すなわち、直流成分を含まない交流電圧信号である。
　以上のような構成とすることで、ゼロクロス検出回路１０２ｕは、電流センサ３３ｕの出力電圧に含まれる直流成分に影響されることなく、Ｕ相の巻線電流Ｉｕにおけるゼロクロス点を検出することができる。
　なお、補正回路１５０ｕの構成は上記に限定されない。図９は、第３実施形態に係る巻線切替装置の構成の変形例を示す回路図である。図９に示す変形例では、補正回路は、フィルタ１５３ｕ，１５３ｖ，１５３ｗである。フィルタ１５３ｕ，１５３ｖ，１５３ｗは、モータ２０の巻線の接続状態の切り替える時点での巻線電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの周波数よりも低い閾値以上の周波数成分のみを通す特性を有するハイパスフィルタである。このような構成によっても、電流センサ３３ｕ，３３ｖ，３３ｗの出力信号から直流成分を除去することができる。
［４．第４実施形態］
　図１０は、第４実施形態に係る巻線切替装置の構成の一例を示す回路図である。第４実施形態に係る巻線切替装置１００Ｃは、電流センサ１０１Ｕ，１０１Ｖ，１０１Ｗを含む。
　電流センサ１０１Ｕは、例えば、巻線切替装置１００Ｃに引き込まれた電力線３５ｕに取り付けられている。ただし、電流センサ１０１Ｕは、電力線３５ｕではなく、電力線２１１ｕ，２１２ｕ又は２２２ｕに取り付けられてもよい。電流センサ１０１Ｕは、電力線３５ｕに流れるＵ相の電流を検出する。電流センサ１０１Ｖ，１０１Ｗも同様に、電力線３５ｖ，３５ｗに取り付けられている。電流センサ１０１Ｕ，１０１Ｖ，１０１Ｗは、直流成分及び交流成分を含め、電力線３５ｕ，３５ｖ，３５ｗに流れる電流の電流値を検出することができる。電流センサ１０１Ｕは、例えば、ＤＣＣＴ（直流カレントトランス）又はシャント抵抗である。
　電流センサ１０１Ｕ，１０１Ｖ，１０１Ｗから延びる信号線３３１Ｕ，３３１Ｖ，３３１Ｗがゼロクロス検出回路１０２ｕ，１０２ｖ，１０２ｗに接続されている。
　さらに具体的な一例では、巻線切替装置１００Ｃは、電流センサ１０１Ｕ，１０１Ｖ，１０１Ｗの出力信号から直流成分を除去する補正回路１５０ｕ，１５０ｖ，１５０ｗを含む。補正回路１５０ｕ，１５０ｖ，１５０ｗは、第２実施形態において説明した補正回路１５０ｕ，１５０ｖ，１５０ｗと同じである。
　信号線３３１Ｕ，３３１Ｖ，３３１Ｗのそれぞれは途中で分岐しており、分岐先が制御装置５０に接続されている。制御装置５０には、電流センサ１０１Ｕ，１０１Ｖ，１０１Ｗの出力信号が入力される。本実施形態では、電力変換器３０に設けられる電流センサ３３ｕ，３３ｖ，３３ｗが省略される。
　制御装置５０は、電流センサ１０１Ｕ，１０１Ｖ，１０１Ｗによって検出される電流値に基づいて、モータ２０のフィードバック制御を行う。すなわち、制御装置５０は、モータ２０に入力されるＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各電流の電流値に基づいて、巻線２１ｕ，２２ｕ，２１ｖ，２２ｖ，２１ｗ，２２ｗに印加する電圧値を決定し、決定した電圧値にしたがって、ＰＷＭ制御によってスイッチ３１ｕ，３２ｕ，３１ｖ，３２ｖ，３１ｗ，３２ｗをオンオフする。すなわち、本実施形態では、電流センサ１０１Ｕ，１０１Ｖ，１０１Ｗが電力変換器３０の制御に共用される。これにより、巻線切替システム全体における電流センサの数を少なくすることができる。
　［４．補記］
　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的ではない。本発明の権利範囲は、上述の実施形態ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及びその範囲内でのすべての変更が含まれる。
　１０　巻線切替システム
　２０　モータ
　２１ｕ，２２ｕ，２１ｖ，２２ｖ，２１ｗ，２２ｗ　巻線
　２３　中性点
　２５　電力線
　３０　電力変換器
　３１ｕ，３２ｕ，３１ｖ，３２ｖ，３１ｗ，３２ｗ　スイッチ
　３３ｕ，３３ｖ，３３ｗ　電流センサ
　３５ｕ，３５ｖ，３５ｗ　電力線
　４０　バッテリ
　５０　制御装置
　１００　巻線切替装置
　１０１ｕ，１０１ｖ，１０１ｗ　電流センサ
　１０２ｕ，１０２ｖ，１０２ｗ　ゼロクロス検出回路（検出部）
　１０３ｕ，１０３ｖ，１０３ｗ　制御回路
　１０４ｕ，１０４ｖ，１０４ｗ　切替回路（切替部）
　１１１ｕ，１１２ｕ，１１３ｕ，１１１ｖ，１１２ｖ，１１３ｖ，１１１ｗ，１１２ｗ，１１３ｗ　半導体リレー
　２１２ｕ，２２１ｕ，２２２ｕ，２１２ｖ，２２１ｖ，２２２ｖ，２１２ｗ，２２１ｗ，２２２ｗ　電力線
　１３１，１３３　ＡＮＤ回路
　１３２　ＮＯＴ回路
　１２０　ラッチ回路（ＲＳフリップフロップ）
　１２１，１２３　ＮＯＴ回路
　１２２，１２４　ＮＡＮＤ回路
　２０Ａ　モータ
　２４ｕ，２５ｕ，２４ｖ，２５ｖ，２４ｗ，２５ｗ　巻線
　１００Ａ　巻線切替装置
　１３１ｕ，１３１ｖ，１３１ｗ　電流センサ
　１４０ｕ，１４０ｖ，１４０ｗ　切替回路
　１４１ｕ，１４２ｕ，１４１ｖ，１４２ｖ，１４１ｗ，１４２ｗ　半導体リレー
　２４１ｕ，２４２ｕ，２４３ｕ，２５１ｕ，２５２ｕ，２５３ｕ，２４１ｖ，２４２ｖ，２４３ｖ，２５１ｖ，２５２ｖ，２５３ｖ，２４１ｗ，２４２ｗ，２４３ｗ，２５１ｗ，２５２ｗ，２５３ｗ　電力線
　１００Ｂ　巻線切替装置
　１５０ｕ，１５０ｖ，１５０ｗ　補正回路
　１５１ｕ，１５１ｖ，１５１ｗ　フィルタ
　１５２ｕ，１５２ｖ，１５２ｗ　減算回路
　１５３ｕ，１５３ｖ，１５３ｗ　フィルタ
　３３１ｕ，３３１ｖ，３３１ｗ　信号線
　１００Ｃ　巻線切替装置
　１０１Ｕ，１０１Ｖ，１０１Ｗ　電流センサ
　３３１Ｕ，３３１Ｖ，３３１Ｗ　信号線
　Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４　時刻
 

Claims (10)

  1. 　複数の巻線の接続状態を、第１接続状態及び第２接続状態の間で切り替えることが可能なモータの前記複数の巻線の接続状態を切り替えるための巻線切替装置であって、
    　前記巻線に流れる電流を計測する電流センサの計測値のゼロクロス点を検出する検出部と、
    　前記検出部が前記ゼロクロス点を検出したタイミングで前記複数の巻線の接続状態を前記第１接続状態及び前記第２接続状態の間で切り替える切替部と、
    　を備える、
    　巻線切替装置。
  2. 　前記モータは多相交流モータであり、
    　前記検出部は、前記ゼロクロス点を相毎に検出し、
    　前記切替部は、前記複数の巻線の接続状態を前記第１接続状態及び前記第２接続状態の間で相毎に切り替える、
    　請求項１に記載の巻線切替装置。
  3. 　前記検出部は、前記電流センサからの出力電圧と、前記巻線に流れる電流がゼロ電流となるときの前記電流センサの出力電圧に対応する基準電圧とを比較し、前記電流センサからの出力電圧が前記基準電圧と一致した時点をゼロクロス点として検出する、
    　請求項１又は請求項２に記載の巻線切替装置。
  4. 　前記検出部は、コンパレータである、
    　請求項３に記載の巻線切替装置。
  5. 　前記検出部は、バッテリから出力される直流電力を交流電力に変換し、前記交流電力を前記モータに供給する電力変換器の制御と前記電流センサを共用する、
    　請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の巻線切替装置。
  6. 　前記電流センサは、前記巻線切替装置内に配置される、
    　請求項５に記載の巻線切替装置。
  7. 　前記電流センサは、交流カレントトランスである、
    　請求項６に記載の巻線切替装置。
  8. 　前記電流センサは、前記電力変換器内に配置され、
    　前記電流センサから延びる信号線が前記検出部に接続されている、
    　請求項５に記載の巻線切替装置。
  9. 　前記巻線切替装置は、前記電流センサの出力信号から直流成分を除去する補正部をさらに備え、
    　前記検出部は、前記補正部によって前記直流成分が除去された前記電流センサの出力信号のゼロクロス点を検出する、
    　請求項８に記載の巻線切替装置。
  10. 　複数の巻線の接続状態を、第１接続状態及び第２接続状態の間で切り替えることが可能なモータと、
    　バッテリから出力される直流電力を交流電力に変換し、前記交流電力を前記モータに供給する電力変換器と、
    　前記複数の巻線の接続状態を切り替えるための巻線切替装置と、
    　を備え、
    　前記巻線切替装置は、
    　前記巻線に流れる電流を計測する電流センサの計測値のゼロクロス点を検出する検出部と、
    　前記検出部が前記ゼロクロス点を検出したタイミングで前記複数の巻線の接続状態を前記第１接続状態及び前記第２接続状態の間で切り替える切替部と、
    　を含む、
    　巻線切替システム。
     
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