(57)【要約】【課題】エネルギ効率を向上させつつ、回転電機の駆動を継続可能な駆動システムを提供すること。【解決手段】回転電機１０と、回転電機との間で電力の入出力を行うバッテリ４０及びキャパシタ４２と、を備える回転電機システム１００に適用される駆動システム７０であって、バッテリに接続される第１インバータ２０と、キャパシタに接続される第２インバータ３０と、キャパシタと第２インバータとを接続する接続線に設けられるキャパシタ側スイッチ６４と、回転電機に電力が入力される電力入力状態において、キャパシタの残容量がキャパシタ入力時閾値よりも大きい場合に、キャパシタ側スイッチをオン状態にして、キャパシタから回転電機に電力を供給し、キャパシタの残容量がキャパシタ入力時閾値よりも小さくなった場合に、キャパシタ側スイッチをオフ状態にして、バッテリから回転電機に電力を供給する切替制御部と、を備える。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多相の巻線を有する回転電機（１０）と、前記回転電機との間で電力の入出力を行うバッテリ（４０）及びキャパシタ（４２）と、を備える回転電機システム（１００）に適用される駆動システム（７０）であって、
前記バッテリに接続され、直列接続された上アームスイッチと下アームスイッチとを相毎に有し、それら上アームスイッチと下アームスイッチとの接続点が各相の巻線の両端のうち第１端に接続される第１インバータ（２０）と、
前記キャパシタに接続され、直列接続された上アームスイッチと下アームスイッチとを相毎に有し、それら上アームスイッチと下アームスイッチとの接続点が前記各相の巻線の両端のうち第２端に接続される第２インバータ（３０）と、
前記キャパシタと前記第２インバータとを接続する接続線に設けられるキャパシタ側スイッチ（６４）と、
前記バッテリと前記キャパシタとの少なくとも一方から前記回転電機に電力が入力される電力入力状態において、前記キャパシタの残容量と所定のキャパシタ入力時閾値とを比較し、前記キャパシタの残容量が前記キャパシタ入力時閾値よりも大きい場合に、前記キャパシタ側スイッチをオン状態にして、前記キャパシタから前記回転電機に電力を供給する第１電力入力状態に切り替え、前記キャパシタの残容量が前記キャパシタ入力時閾値よりも小さくなった場合に、前記キャパシタ側スイッチをオフ状態にして、前記バッテリから前記回転電機に電力を供給する第２電力入力状態に切り替える切替制御部（Ｓ１２，Ｓ４２）と、を備える駆動システム。
【請求項２】
前記回転電機は、前記バッテリと前記キャパシタとの少なくとも一方からの電力により回転駆動し、その回転速度が所定値よりも大きい高回転状態と、前記所定値よりも小さい低回転状態とに切り替え可能であり、
前記回転電機の状態が前記高回転状態と前記低回転状態とのいずれであるかを判定する状態判定部（Ｓ１０）と、
前記第１インバータの高電位側と前記第２インバータの高電位側とを接続する高電位側接続線（ＬＵ）と、
前記第１インバータの低電位側と前記第２インバータの低電位側とを接続する低電位側接続線（ＬＤ）と、を備え、
前記切替制御部は、前記状態判定部により前記高回転状態であると判定された場合に、前記第２電力入力状態において、前記第１インバータ及び前記第２インバータの両方のインバータにスイッチング駆動を実施して、前記バッテリから前記回転電機に電力を供給する請求項１に記載の駆動システム。
【請求項３】
前記バッテリと前記第１インバータとを接続する接続線に設けられるバッテリ側スイッチ（６６）を備え、
前記切替制御部は、前記状態判定部により前記高回転状態であると判定された場合に、前記第１電力入力状態において、前記バッテリの残容量と所定のバッテリ入力時閾値とを比較し、
前記バッテリの残容量が前記バッテリ入力時閾値よりも小さい場合に、前記バッテリ側スイッチをオフ状態にして、前記第１インバータ及び前記第２インバータの両方のインバータにスイッチング駆動を実施して、前記キャパシタから前記回転電機に電力を供給し、
前記バッテリの残容量が前記バッテリ入力時閾値よりも大きい場合に、前記バッテリ側スイッチをオン状態にして、前記第１インバータ及び前記第２インバータの両方のインバータにスイッチング駆動を実施して、前記バッテリ及び前記キャパシタから前記回転電機に電力を供給する請求項２に記載の駆動システム。
【請求項４】
前記高電位側接続線と前記低電位側接続線との少なくとも一方に設けられる特定スイッチ（６０，６２）を備え、
前記切替制御部は、前記状態判定部により前記低回転状態であると判定された場合に、
前記第１電力入力状態において、前記特定スイッチをオフ状態にして、前記第２インバータにおける上、下アームスイッチにスイッチング駆動を実施し、前記第１インバータにおける上、下アームスイッチのうち、前記特定スイッチがもうけられた側のスイッチをオン状態に維持する中性点駆動を実施して、前記キャパシタから前記回転電機に電力を供給し、
前記第２電力入力状態において、前記特定スイッチをオフ状態にして、前記第１インバータにおける上、下アームスイッチにスイッチング駆動を実施し、前記第２インバータにおける上、下アームスイッチのうち、前記特定スイッチがもうけられた側のスイッチの少なくとも一方をオン状態に維持する中性点駆動を実施して、前記バッテリから前記回転電機に電力を供給する請求項３に記載の駆動システム。
【請求項５】
前記バッテリと前記第１インバータとを接続する接続線に設けられるバッテリ側スイッチ（６６）と、
前記高電位側接続線に設けられる高電位側スイッチ（６０）と、
前記低電位側接続線に設けられる低電位側スイッチ（６２）と、を備え、
前記切替制御部は、前記状態判定部により前記高回転状態であると判定された場合に、前記第１電力入力状態において、前記バッテリの残容量と所定のバッテリ入力時閾値とを比較し、
前記バッテリの残容量が前記バッテリ入力時閾値よりも小さい場合に、前記バッテリ側スイッチをオフ状態とするとともに、前記高電位側スイッチ及び前記低電位側スイッチをオン状態にして、前記第１インバータ及び前記第２インバータの両方のインバータにスイッチング駆動を実施して、前記キャパシタから前記回転電機に電力を供給し、
前記バッテリの残容量が前記バッテリ入力時閾値よりも大きい場合に、前記バッテリ側スイッチをオン状態とするとともに、前記高電位側スイッチ及び前記低電位側スイッチをオフ状態にして、前記第１インバータにスイッチング駆動を実施し、前記第２インバータに、各相において前記第１インバータの上アームスイッチが前記第２インバータの下アームスイッチと同期し、且つ前記第１インバータの下アームスイッチが前記第２インバータの上アームスイッチと同期する逆位相スイッチング駆動を実施して、前記バッテリ及び前記キャパシタから前記回転電機に電力を供給する請求項２に記載の駆動システム。
【請求項６】
前記切替制御部は、前記状態判定部により前記低回転状態であると判定された場合に、
前記第２電力入力状態において、前記バッテリの残容量と前記バッテリ入力時閾値とを比較し、
前記バッテリの残容量が前記バッテリ入力時閾値よりも小さい場合に、前記バッテリ側スイッチをオン状態とするとともに、前記高電位側スイッチと前記低電位側スイッチとの少なくとも一方のスイッチである特定スイッチをオフ状態にして、前記第１インバータにおける上、下アームスイッチにスイッチング駆動を実施し、前記第２インバータにおける上、下アームスイッチのうちの少なくとも一方をオン状態に維持する中性点駆動を実施して、前記バッテリから前記回転電機に電力を供給し、
前記バッテリの残容量が前記バッテリ入力時閾値よりも大きい場合に、前記バッテリ側スイッチ及び前記キャパシタ側スイッチをオン状態とするとともに、前記高電位側スイッチと前記低電位側スイッチとをオフ状態にして、前記第２インバータに、各相において前記第１インバータの上アームスイッチが前記第２インバータの上アームスイッチと同期し、且つ前記第１インバータの下アームスイッチが前記第２インバータの下アームスイッチと同期する同位相スイッチング駆動を実施して、前記バッテリの電力で前記キャパシタを充電する請求項５に記載の駆動システム。
【請求項７】
前記切替制御部は、前記回転電機から前記バッテリと前記キャパシタとの少なくとも一方に電力が出力される電力出力状態において、前記キャパシタの残容量と所定のキャパシタ出力時閾値とを比較し、前記キャパシタの残容量が前記キャパシタ出力時閾値よりも小さい場合に、前記キャパシタ側スイッチをオン状態にして、前記回転電機から前記キャパシタに電力を供給する第１電力出力状態に切り替え、前記第１電力出力状態において前記キャパシタの残容量が前記キャパシタ出力時閾値よりも大きくなった場合に、前記キャパシタ側スイッチをオフ状態にして、前記回転電機から前記バッテリに電力を供給する第２電力出力状態に切り替える請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の駆動システム。
【請求項８】
多相の巻線を有する回転電機（１０）と、前記回転電機との間で電力の入出力を行うバッテリ（４０）及びキャパシタ（４２）と、を備える回転電機システム（１００）に適用される駆動システム（７０）であって、
前記バッテリに接続され、直列接続された上アームスイッチと下アームスイッチ（２３）とを相毎に有し、それら上アームスイッチと下アームスイッチとの接続点が各相の巻線の両端のうち第１端に接続される第１インバータ（２０）と、
前記キャパシタに接続され、直列接続された上アームスイッチと下アームスイッチとを相毎に有し、それら上アームスイッチと下アームスイッチとの接続点が前記各相の巻線の両端のうち第２端に接続される第２インバータ（３０）と、
前記バッテリと前記第１インバータとを接続する接続線に設けられるバッテリ側スイッチ（６６）と、
前記バッテリと前記キャパシタとの少なくとも一方から前記回転電機に電力が入力される電力入力状態において、前記キャパシタの残容量と所定のキャパシタ入力時閾値とを比較し、前記キャパシタの残容量が前記キャパシタ入力時閾値よりも大きい場合に、前記バッテリ側スイッチをオフ状態にして、前記キャパシタから前記回転電機に電力を供給する第１電力入力状態に切り替え、前記キャパシタの残容量が前記キャパシタ入力時閾値よりも小さくなった場合に、前記バッテリ側スイッチをオン状態にして、前記バッテリから前記回転電機に電力を供給する第２電力入力状態に切り替える切替制御部（Ｓ１２，Ｓ４２）と、を備える駆動システム。
【請求項９】
前記切替制御部は、前記回転電機から前記バッテリと前記キャパシタとの少なくとも一方に電力が出力される電力出力状態において、前記キャパシタの残容量と所定のキャパシタ出力時閾値とを比較し、前記キャパシタの残容量が前記キャパシタ出力時閾値よりも小さい場合に、前記バッテリ側スイッチをオフ状態にして、前記回転電機から前記キャパシタに電力を供給する第１電力出力状態に切り替え、前記第１電力出力状態において前記キャパシタの残容量が前記キャパシタ出力時閾値よりも大きくなった場合に、前記バッテリ側スイッチをオン状態にして、前記回転電機から前記バッテリに電力を供給する第２電力出力状態に切り替える請求項８に記載の駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、オープンデルタ型の巻線を有する回転電機の駆動を制御する駆動システムが知られている（例えば、特許文献１）。この駆動システムでは、回転電機を構成する各相の巻線の両端のうち第１端には第１インバータが接続されており、この第１インバータを介して第１直流電源が接続されている。また、回転電機を構成する各相の巻線の両端のうち第２端には第２インバータが接続されており、この第２インバータを介して第２直流電源が接続されている。上述した駆動システムでは、第１直流電源及び第２直流電源のうち、一方にキャパシタが用いられており、他方にバッテリが用いられている。キャパシタは、バッテリに比べて内部抵抗が小さい。そのため、第１直流電源及び第２直流電源の両方をバッテリとした場合に比べて、内部抵抗による電力損失を低減することができ、システム全体のエネルギ効率を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１３９３４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、キャパシタは、バッテリに比べて容量が小さく、キャパシタを用いて回転電機を駆動可能な期間が短い。そのため、回転電機を回転駆動する場合に、キャパシタによる駆動継続が不可になるとバッテリによる駆動への切り替えが強いられるが、特許文献１の技術では、回転電機の駆動中における切り替えについて十分に検討がされていない。回転電機の駆動中に切り替えができない場合には、回転電機の駆動を継続させるためにバッテリによる駆動を優先させることとなるが、バッテリによる駆動を優先させるとエネルギ効率を向上させることができない。エネルギ効率を向上させつつ、回転電機の駆動を継続可能な技術が望まれている。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、エネルギ効率を向上させつつ、回転電機の駆動を継続可能な駆動システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための第１の手段は、多相の巻線を有する回転電機と、前記回転電機との間で電力の入出力を行うバッテリ及びキャパシタと、を備える回転電機システムに適用される駆動システムであって、前記バッテリに接続され、直列接続された上アームスイッチと下アームスイッチとを相毎に有し、それら上アームスイッチと下アームスイッチとの接続点が各相の巻線の両端のうち第１端に接続される第１インバータと、前記キャパシタに接続され、直列接続された上アームスイッチと下アームスイッチとを相毎に有し、それら上アームスイッチと下アームスイッチとの接続点が前記各相の巻線の両端のうち第２端に接続される第２インバータと、前記キャパシタと前記第２インバータとを接続する接続線に設けられるキャパシタ側スイッチと、前記バッテリと前記キャパシタとの少なくとも一方から前記回転電機に電力が入力される電力入力状態において、前記キャパシタの残容量と所定のキャパシタ入力時閾値とを比較し、前記キャパシタの残容量が前記キャパシタ入力時閾値よりも大きい場合に、前記キャパシタ側スイッチをオン状態にして、前記キャパシタから前記回転電機に電力を供給する第１電力入力状態に切り替え、前記キャパシタの残容量が前記キャパシタ入力時閾値よりも小さくなった場合に、前記キャパシタ側スイッチをオフ状態にして、前記バッテリから前記回転電機に電力を供給する第２電力入力状態に切り替える切替制御部と、を備える。
【０００７】
２つの電源と回転電機との間で電力の入出力を行う場合に、１つの電源がキャパシタで構成されていると、キャパシタはバッテリに比べて容量が小さく、キャパシタのみを用いて回転電機の駆動を継続させることができない。上記構成によれば、キャパシタと、キャパシタ及び回転電機の間に設けられる第２インバータとを接続する接続線に、キャパシタ側スイッチが設けられており、回転電機への電力入力状態において、キャパシタの残容量がキャパシタ入力時閾値よりも大きい場合には、キャパシタ側スイッチをオン状態とする。また、キャパシタの残容量がキャパシタ入力時閾値よりも小さくなった場合には、キャパシタ側スイッチをオフ状態とし、バッテリを用いて回転電機の駆動を継続させる。つまり、キャパシタの残容量を優先的に使用しつつ、キャパシタの残容量が少なくなった場合には、バッテリを用いて回転電機の駆動を継続させる。これにより、システム全体のエネルギ効率を向上させつつ、回転電機の駆動を継続させることができる。
【０００８】
第２の手段では、前記回転電機は、前記バッテリと前記キャパシタとの少なくとも一方からの電力により回転駆動し、その回転速度が所定値よりも大きい高回転状態と、前記所定値よりも小さい低回転状態とに切り替え可能であり、前記回転電機の状態が前記高回転状態と前記低回転状態とのいずれであるかを判定する状態判定部と、前記第１インバータの高電位側と前記第２インバータの高電位側とを接続する高電位側接続線と、前記第１インバータの低電位側と前記第２インバータの低電位側とを接続する低電位側接続線と、を備え、前記切替制御部は、前記状態判定部により前記高回転状態であると判定された場合に、前記第２電力入力状態において、前記第１インバータ及び前記第２インバータの両方のインバータにスイッチング駆動を実施して、前記バッテリから前記回転電機に電力を供給する。
【０００９】
第１インバータと第２インバータとの高電位側同士、及び低電位側同士が接続されていると、第１インバータ及び第２インバータの両方にスイッチング駆動を実施するＨブリッチ駆動が可能である。Ｈブリッチ駆動では、第１インバータ及び第２インバータの両方のスイッチング駆動により、高回転状態を維持させることができる。上記構成によれば、高回転状態の第２電力入力状態において、Ｈブリッチ駆動によりバッテリから回転電機に電力を供給するため、高回転状態を維持しつつ、回転電機の駆動を継続させることができる。
【００１０】
第３の手段では、前記バッテリと前記第１インバータとを接続する接続線に設けられるバッテリ側スイッチを備え、前記切替制御部は、前記状態判定部により前記高回転状態であると判定された場合に、前記第１電力入力状態において、前記バッテリの残容量と所定のバッテリ入力時閾値とを比較し、前記バッテリの残容量が前記バッテリ入力時閾値よりも小さい場合に、前記バッテリ側スイッチをオフ状態にして、前記第１インバータ及び前記第２インバータの両方のインバータにスイッチング駆動を実施して、前記キャパシタから前記回転電機に電力を供給し、前記バッテリの残容量が前記バッテリ入力時閾値よりも大きい場合に、前記バッテリ側スイッチをオン状態にして、前記第１インバータ及び前記第２インバータの両方のインバータにスイッチング駆動を実施して、前記バッテリ及び前記キャパシタから前記回転電機に電力を供給する。
【００１１】
上記構成によれば、高回転状態の第１電力入力状態において、Ｈブリッチ駆動を維持しながらバッテリの残容量に応じて回転電機への電力供給の方式を切り替えるため、高回転状態を維持しつつ、バッテリの劣化を抑制できる。
【００１２】
第４の手段では、前記高電位側接続線と前記低電位側接続線との少なくとも一方に設けられる特定スイッチを備え、前記切替制御部は、前記状態判定部により前記低回転状態であると判定された場合に、前記第１電力入力状態において、前記特定スイッチをオフ状態にして、前記第２インバータにおける上、下アームスイッチにスイッチング駆動を実施し、前記第１インバータにおける上、下アームスイッチのうち、前記特定スイッチがもうけられた側のスイッチをオン状態に維持する中性点駆動を実施して、前記キャパシタから前記回転電機に電力を供給し、前記第２電力入力状態において、前記特定スイッチをオフ状態にして、前記第１インバータにおける上、下アームスイッチにスイッチング駆動を実施し、前記第２インバータにおける上、下アームスイッチのうち、前記特定スイッチがもうけられた側のスイッチをオン状態に維持する中性点駆動を実施して、前記バッテリから前記回転電機に電力を供給する。
【００１３】
高電位側接続線と低電位側接続線との少なくとも一方に特定スイッチが設けられていると、この特定スイッチをオフ状態とすることで、第１インバータと第２インバータとのうち、一方のインバータにスイッチング駆動を実施し、他方のインバータに中性点駆動を実施するＹ結線駆動が可能である。Ｙ結線駆動では、他方のインバータにスイッチング駆動が実施されないため、他方のインバータにおけるスイッチング損失を抑制できる。上記構成によれば、低回転状態において、Ｙ結線駆動により回転電機に電力を供給するため、スイッチング損失の抑制によりシステム全体のエネルギ効率を向上させることができる。
【００１４】
第５の手段では、前記バッテリと前記第１インバータとを接続する接続線に設けられるバッテリ側スイッチと、前記高電位側接続線に設けられる高電位側スイッチと、前記低電位側接続線に設けられる低電位側スイッチと、を備え、前記切替制御部は、前記状態判定部により前記高回転状態であると判定された場合に、前記第１電力入力状態において、前記バッテリの残容量と所定のバッテリ入力時閾値とを比較し、前記バッテリの残容量が前記バッテリ入力時閾値よりも小さい場合に、前記バッテリ側スイッチをオフ状態とするとともに、前記高電位側スイッチ及び前記低電位側スイッチをオン状態にして、前記第１インバータ及び前記第２インバータの両方のインバータにスイッチング駆動を実施して、前記キャパシタから前記回転電機に電力を供給し、前記バッテリの残容量が前記バッテリ入力時閾値よりも大きい場合に、前記バッテリ側スイッチをオン状態とするとともに、前記高電位側スイッチ及び前記低電位側スイッチをオフ状態にして、前記第１インバータにスイッチング駆動を実施し、前記第２インバータに、各相において前記第１インバータの上アームスイッチが前記第２インバータの下アームスイッチと同期し、且つ前記第１インバータの下アームスイッチが前記第２インバータの上アームスイッチと同期する逆位相スイッチング駆動を実施して、前記バッテリ及び前記キャパシタから前記回転電機に電力を供給する。
【００１５】
高電位側接続線と低電位側接続線との両方にスイッチが設けられていると、これらのスイッチをオフ状態とすることでバッテリとキャパシタとを直列に接続できる。この場合には、バッテリ及びキャパシタからの電力により高回転状態を維持させることができる。上記構成によれば、高回転状態を維持しつつ、バッテリ及びキャパシタを用いて長期間にわたって回転電機へ電力供給を維持することができ、回転電機への電力供給の方式の切り替えにより発生する損失を抑制できる。
【００１６】
第６の手段では、前記切替制御部は、前記状態判定部により前記低回転状態であると判定された場合に、前記第２電力入力状態において、前記バッテリの残容量と前記バッテリ入力時閾値とを比較し、前記バッテリの残容量が前記バッテリ入力時閾値よりも小さい場合に、前記バッテリ側スイッチをオン状態とするとともに、前記高電位側スイッチと前記低電位側スイッチとの少なくとも一方のスイッチである特定スイッチをオフ状態にして、前記第１インバータにおける上、下アームスイッチにスイッチング駆動を実施し、前記第２インバータにおける上、下アームスイッチのうちの少なくとも一方をオン状態に維持する中性点駆動を実施して、前記バッテリから前記回転電機に電力を供給し、前記バッテリの残容量が前記バッテリ入力時閾値よりも大きい場合に、前記バッテリ側スイッチ及び前記キャパシタ側スイッチをオン状態とするとともに、前記高電位側スイッチと前記低電位側スイッチとをオフ状態にして、前記第２インバータに、各相において前記第１インバータの上アームスイッチが前記第２インバータの上アームスイッチと同期し、且つ前記第１インバータの下アームスイッチが前記第２インバータの下アームスイッチと同期する同位相スイッチング駆動を実施して、前記バッテリの電力で前記キャパシタを充電する。
【００１７】
高電位側接続線と低電位側接続線との両方にスイッチが設けられていると、これらのスイッチをオフ状態とすることでバッテリとキャパシタとを並列に接続できる。この場合には、バッテリの電力によりキャパシタを充電することができる。上記構成によれば、低回転状態にバッテリの電力によりキャパシタを充電するため、キャパシタの使用頻度を高めることができ、システム全体のエネルギ効率を向上させることができる。
【００１８】
第７の手段では、前記切替制御部は、前記回転電機から前記バッテリと前記キャパシタとの少なくとも一方に電力が出力される電力出力状態において、前記キャパシタの残容量と所定のキャパシタ出力時閾値とを比較し、前記キャパシタの残容量が前記キャパシタ出力時閾値よりも小さい場合に、前記キャパシタ側スイッチをオン状態にして、前記回転電機から前記キャパシタに電力を供給する第１電力出力状態に切り替え、前記第１電力出力状態において前記キャパシタの残容量が前記キャパシタ出力時閾値よりも大きくなった場合に、前記キャパシタ側スイッチをオフ状態にして、前記回転電機から前記バッテリに電力を供給する第２電力出力状態に切り替える。
【００１９】
上記構成によれば、回転電機からの電力出力状態において、キャパシタの残容量がキャパシタ出力時閾値よりも小さい場合には、キャパシタ側スイッチをオン状態とする。この状態において、キャパシタの残容量がキャパシタ出力時閾値よりも小さくなった場合には、キャパシタ側スイッチをオフ状態とし、バッテリを用いて回転電機の駆動を継続させる。つまり、キャパシタの充電を優先しつつ、キャパシタの残容量が多くなった場合には、バッテリを用いて回転電機からの電力回収を継続させる。これにより、キャパシタの優先使用を維持しつつ、システム全体のエネルギ効率を向上させることができる。
【００２０】
第８の手段では、多相の巻線を有する回転電機と、前記回転電機との間で電力の入出力を行うバッテリ及びキャパシタと、を備える回転電機システムに適用される駆動システムであって、前記バッテリに接続され、直列接続された上アームスイッチと下アームスイッチとを相毎に有し、それら上アームスイッチと下アームスイッチとの接続点が各相の巻線の両端のうち第１端に接続される第１インバータと、前記キャパシタに接続され、直列接続された上アームスイッチと下アームスイッチとを相毎に有し、それら上アームスイッチと下アームスイッチとの接続点が前記各相の巻線の両端のうち第２端に接続される第２インバータと、前記バッテリと前記第１インバータとを接続する接続線に設けられるバッテリ側スイッチと、前記バッテリと前記キャパシタとの少なくとも一方から前記回転電機に電力が入力される電力入力状態において、前記キャパシタの残容量と所定のキャパシタ入力時閾値とを比較し、前記キャパシタの残容量が前記キャパシタ入力時閾値よりも大きい場合に、前記バッテリ側スイッチをオフ状態にして、前記キャパシタから前記回転電機に電力を供給する第１電力入力状態に切り替え、前記キャパシタの残容量が前記キャパシタ入力時閾値よりも小さくなった場合に、前記バッテリ側スイッチをオン状態にして、前記バッテリから前記回転電機に電力を供給する第２電力入力状態に切り替える切替制御部と、を備える。
【００２１】
２つの電源と回転電機との間で電力の入出力を行う場合に、１つの電源がキャパシタで構成されていると、キャパシタはバッテリに比べて容量が小さく、キャパシタのみを用いて回転電機の駆動を継続させることができない。上記構成によれば、バッテリと、バッテリ及び回転電機の間に設けられる第１インバータとを接続する接続線に、バッテリ側スイッチが設けられており、回転電機への電力入力状態において、キャパシタの残容量がキャパシタ入力時閾値よりも大きい場合には、バッテリ側スイッチをオフ状態とする。この状態において、キャパシタの残容量がキャパシタ入力時閾値よりも小さくなった場合には、バッテリ側スイッチをオン状態とし、バッテリを用いて回転電機の駆動を継続させる。つまり、キャパシタの残容量を優先的に使用しつつ、キャパシタの残容量が少なくなった場合には、バッテリを用いて回転電機の駆動を継続させる。これにより、システム全体のエネルギ効率を向上させつつ、回転電機の駆動を継続させることができる。
【００２２】
第９の手段では、前記切替制御部は、前記回転電機から前記バッテリと前記キャパシタとの少なくとも一方に電力が出力される電力出力状態において、前記キャパシタの残容量と所定のキャパシタ出力時閾値とを比較し、前記キャパシタの残容量が前記キャパシタ出力時閾値よりも小さい場合に、前記バッテリ側スイッチをオフ状態にして、前記回転電機から前記キャパシタに電力を供給する第１電力出力状態に切り替え、前記第１電力出力状態において前記キャパシタの残容量が前記キャパシタ出力時閾値よりも大きくなった場合に、前記バッテリ側スイッチをオン状態にして、前記回転電機から前記バッテリに電力を供給する第２電力出力状態に切り替える。
【００２３】
上記構成によれば、回転電機からの電力出力状態において、キャパシタの残容量がキャパシタ出力時閾値よりも小さい場合には、バッテリ側スイッチをオフ状態とする。この状態において、キャパシタの残容量がキャパシタ出力時閾値よりも小さくなった場合には、バッテリ側スイッチをオン状態とし、バッテリを用いて回転電機の駆動を継続させる。つまり、キャパシタの充電を優先しつつ、キャパシタの残容量が多くなった場合には、バッテリを用いて回転電機からの電力回収を継続させる。これにより、キャパシタの優先使用を維持しつつ、システム全体のエネルギ効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１実施形態に係る駆動システムの全体構成図。
【図２】Ｂ−Ｈモードにおける電流経路を示す図。
【図３】Ｃ−Ｈモードにおける電流経路を示す図。
【図４】Ｂ−Ｙモードにおける電流経路を示す図。
【図５】Ｃ−Ｙモードにおける電流経路を示す図。
【図６】Ｂ−Ｙ充電モードにおける電流経路を示す図。
【図７】２Ｙモードにおける電流経路を示す図。
【図８】第１実施形態に係る放電時切替制御処理のフローチャート。
【図９】第１実施形態に係る充電時切替制御処理のフローチャート。
【図１０】回転速度とトルクとの関係を示す図。
【図１１】放電時切替制御処理における電力供給モードの推移を示すタイムチャート。
【図１２】充電時切替制御処理における電力供給モードの推移を示すタイムチャート。
【図１３】第２実施形態に係る駆動システムの全体構成図。
【図１４】第２実施形態に係る放電時切替制御処理のフローチャート。
【図１５】第３実施形態に係る駆動システムの全体構成図。
【図１６】第３実施形態に係る放電時切替制御処理のフローチャート。
【図１７】第３実施形態に係る充電時切替制御処理のフローチャート。
【図１８】その他の実施形態に係る駆動システムの全体構成図。
【図１９】その他の実施形態に係る駆動システムの全体構成図。
【図２０】その他の実施形態に係る駆動システムの全体構成図。
【図２１】その他の実施形態に係る駆動システムの全体構成図。
【図２２】その他の実施形態に係る駆動システムの全体構成図。
【図２３】その他の実施形態に係る駆動システムの全体構成図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
（第１実施形態）
以下、本発明に係る駆動システムを、車載の回転電機システム１００に適用した第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２６】
図１に示すように、本実施形態に係る駆動システム７０は、回転電機１０と、第１インバータ２０と、第２インバータ３０と、回転電機１０を制御対象とする制御装置５０と、を備えている。
【００２７】
回転電機１０は、力行駆動及び回生駆動の機能を有し、具体的には、ＭＧ（Motor Generator）である。回転電機１０は、バッテリ４０及びキャパシタ４２との間で電力の入出力を行うものである。具体的には、力行駆動時には、バッテリ４０及びキャパシタ４２から入力される電力により回転駆動し、車両に推進力を付与し、回生駆動時には、車両の減速エネルギを用いて発電を行い、バッテリ４０及びキャパシタ４２に電力を出力する。
【００２８】
回転電機１０は、オープンデルタ型の３相の巻線１１を有する。巻線１１は、Ｕ相、Ｖ相、及び、Ｗ相の各相に対応した多相巻線である。各相の巻線１１は、直列に接続された第１巻線部１２と第２巻線部１３とを含む。回転電機１０のロータは、車両の駆動輪と動力伝達が可能なように接続されている。回転電機１０は、例えば同期機である。
【００２９】
回転電機１０の各相の巻線１１の一端は、第１インバータ２０を介して、バッテリ４０に接続されている。バッテリ４０は、充放電可能な蓄電池であり、例えば複数のリチウムイオン蓄電池が直列接続された組電池である。なお、バッテリ４０は、他の種類の蓄電池であってもよい。
【００３０】
第１インバータ２０は、高電位側のスイッチング素子である上アームスイッチ２２（２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ）、及び低電位側のスイッチング素子である下アームスイッチ２３（２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ）の直列接続体が、並列に接続されて構成されている。各相上、上アームスイッチ２２と下アームスイッチ２３の接続点には、回転電機１０の対応する相の巻線１１の第１端が接続されている。なお、本実施形態では、スイッチ２２，２３として、電圧制御形の半導体スイッチング素子を用いており、より具体的にはＩＧＢＴを用いている。各スイッチ２２，２３には、フリーホイールダイオード２４が逆並列にそれぞれ接続されている。
【００３１】
また、回転電機１０の各相の巻線１１の他端は、第２インバータ３０を介して、キャパシタ４２に接続されている。キャパシタ４２は、充放電可能な蓄電装置であり、例えば電解コンデンサである。
【００３２】
第２インバータ３０は、高電位側のスイッチング素子である上アームスイッチ３２（３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ）、及び低電位側のスイッチング素子である下アームスイッチ３３（３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ）の直列接続体が、並列に接続されて構成されている。各相上、上アームスイッチ３２と下アームスイッチ３３の接続点には、回転電機１０の対応する相の巻線１１の第２端が接続されている。なお、本実施形態では、スイッチ３２，３３として、電圧制御形の半導体スイッチング素子を用いており、より具体的にはＩＧＢＴを用いている。各スイッチ３２，３３には、フリーホイールダイオード３４が逆並列にそれぞれ接続されている。
【００３３】
バッテリ４０の高電位側と第１インバータ２０の高電位側とは、第１電源線ＬＥ１により接続されており、バッテリ４０の低電位側と第１インバータ２０の低電位側とは、第１接地線ＬＧ１により接続されている。また、第１インバータ２０の高電位側と第２インバータ３０の高電位側とは、高電位側接続線ＬＵにより接続されており、第１インバータ２０の低電位側と第２インバータ３０の低電位側とは、低電位側接続線ＬＤにより接続されている。さらに、第２インバータ３０の高電位側とキャパシタ４２の高電位側とは、第２電源線ＬＥ２により接続されており、第２インバータ３０の低電位側とキャパシタ４２の低電位側とは、第２接地線ＬＧ２により接続されている。これにより、第１インバータ２０は、第２インバータ３０を介してキャパシタ４２に接続され、第２インバータ３０は、第１インバータ２０を介してバッテリ４０に接続される。
【００３４】
高電位側接続線ＬＵに高電位側スイッチとしての第１切替スイッチ６０が設けられており、低電位側接続線ＬＤに低電位側スイッチとしての第２切替スイッチ６２が設けられている。また、第２電源線ＬＥ２にキャパシタ側スイッチとしての第３切替スイッチ６４が設けられており、第１電源線ＬＥ１にバッテリ側スイッチとしての第４切替スイッチ６６が設けられている。本実施形態では、これらのスイッチ６０〜６６として、電圧制御形の半導体スイッチング素子が用いられており、より具体的にはＩＧＢＴが用いられている。なお、本実施形態において、第１切替スイッチ６０及び第２切替スイッチ６２が「特定スイッチ」の一例である。
【００３５】
制御装置５０は、回転電機１０の力行または回生が行われる駆動時に、バッテリ４０の電圧Ｖｂａｔを検出する第１電圧センサ５１、キャパシタ４２の電圧Ｖｃａｐを検出する第２電圧センサ５２、回転電機１０の各相の巻線１１に流れる電流を検出する相電流センサ５３、及び回転電機１０の回転速度ＮＥを検出する回転速度センサ５４等から検出値を取得する。制御装置５０は、取得した検出値に基づき、回転電機１０の制御量をその指令値に制御すべく、第１インバータ２０及び第２インバータ３０を制御する。制御量は、例えばトルクＴＥである。
【００３６】
具体的には、制御装置５０は、第１インバータ２０の制御において、デッドタイムを挟みつつスイッチ２２，２３を交互にオン状態（閉状態）とすべく、スイッチ２２，２３それぞれに対応する第１駆動信号ＳＧ１を、スイッチ２２，２３に出力する。第１駆動信号ＳＧ１は、スイッチ２２，２３のオン状態への切り替えを指示するオン指令と、オフ状態（開状態）への切り替えを指示するオフ指令とのいずれかをとる。第２インバータ３０の制御についても同様である。
【００３７】
また、制御装置５０は、取得した検出値に基づいて、回転電機１０の状態を判定する。回転電機１０の状態は、例えば高回転状態や低回転状態である。そして、判定した状態に基づいて、第１，第２切替スイッチ６０，６２を切替操作すべく、第１，第２切替信号ＳＣ１，ＳＣ２を生成し、生成した第１，第２切替信号ＳＣ１，ＳＣ２を第１，第２切替スイッチ６０，６２に出力する。制御装置５０は、生成した第１，第２切替スイッチ６０，６２に対応するように、第１，第２駆動信号ＳＧ１，ＳＧ２を生成する。
【００３８】
さらに、制御装置５０は、取得したバッテリ４０の電圧Ｖｂａｔに基づいて、バッテリ４０の残容量Ｃｂａｔを算出し、取得したキャパシタ４２の電圧Ｖｃａｐに基づいて、キャパシタ４２の残容量Ｃｃａｐを算出する。そして、算出した残容量Ｃｂａｔに基づいて、第３切替スイッチ６４を切替操作すべく、第３切替信号ＳＣ３を生成し、生成した第３切替信号ＳＣ３を第３切替スイッチ６４に出力する。また、算出した残容量Ｃｂａｔに基づいて、第４切替スイッチ６６を切替操作すべく、第４切替信号ＳＣ４を生成し、生成した第４切替信号ＳＣ４を第４切替スイッチ６６に出力する。
【００３９】
例えば、回転電機１０が高回転状態である場合、第１，第２切替信号ＳＣ１，ＳＣ２をオン指令とする。これにより、第１，第２切替スイッチ６０，６２がオン状態に切り替えられ、第１インバータ２０及び第２インバータ３０がＨブリッジ駆動される。Ｈブリッジ駆動では、第１インバータ２０及び第２インバータ３０の等しい相において、一方の上アームスイッチと他方の下アームスイッチが同期するように、ＰＷＭ駆動により第１インバータ２０及び第２インバータ３０が制御される。ＰＷＭ駆動は、回転電機１０への出力電圧の目標値である目標電圧と、三角波信号等のキャリア信号との大小比較に基づいて、各相の上，下アームスイッチの状態を制御する駆動である。なお、本実施形態において、ＰＷＭ駆動が「スイッチング駆動」に相当する。
【００４０】
本実施形態では、Ｈブリッジ駆動により回転電機１０に電力を供給する電力供給モードとして、Ｂ−Ｈモード、Ｃ−Ｈモードに切り替え可能である。Ｂ−Ｈモードでは、第３切替信号ＳＣ３をオフ指令とし、第４切替信号ＳＣ４をオン指令とする。これにより、第３切替スイッチ６４がオフ状態に切り替えられるとともに、第４切替スイッチ６６がオン状態に切り替えられ、Ｈブリッジ駆動によりバッテリ４０から回転電機１０に電力が供給される。
【００４１】
図２に、Ｂ−Ｈモードにおける電流経路を示す。図２に示す例では、第１インバータ２０のＵ相の上アームスイッチ２２Ａと第２インバータ３０のＵ相の下アームスイッチ３３Ａ、第１インバータ２０のＶ相の下アームスイッチ２３Ｂと第２インバータ３０のＶ相の上アームスイッチ３２Ｂ、第１インバータ２０のＷ相の下アームスイッチ２３Ｃと第２インバータ３０のＷ相の上アームスイッチ３２Ｃが同期するように制御され、これにより矢印ＩＨ１〜ＩＨ３で示す経路で電流が流れる。なお、図２では、電圧センサ５１，５２や相電流センサ５３等の記載が省略されている。図３〜７についても同様である。
【００４２】
Ｃ−Ｈモードでは、第３切替信号ＳＣ３をオン指令とし、第４切替信号ＳＣ４をオフ指令とする。これにより、第３切替スイッチ６４がオン状態に切り替えられるとともに、第４切替スイッチ６６がオフ状態に切り替えられ、Ｈブリッジ駆動によりキャパシタ４２から回転電機１０に電力が供給される。
【００４３】
図３に、Ｃ−Ｈモードにおける電流経路を示す。図３に示す例では、第１インバータ２０のＵ相の下アームスイッチ２３Ａと第２インバータ３０のＵ相の上アームスイッチ３２Ａ、第１インバータ２０のＶ相の上アームスイッチ２２Ｂと第２インバータ３０のＶ相の下アームスイッチ３３Ｂ、第１インバータ２０のＷ相の上アームスイッチ２２Ｃと第２インバータ３０のＷ相の下アームスイッチ３２Ｃが同期するように制御され、これにより矢印ＩＨ１〜ＩＨ３で示す経路で電流が流れる。
【００４４】
また例えば、回転電機１０が低回転状態である場合、第１，第２切替信号ＳＣ１，ＳＣ２をオフ指令とする。これにより、第１，第２切替スイッチ６０，６２がオフ状態に切り替えられ、第１インバータ２０及び第２インバータ３０がＹ結線駆動される。Ｙ結線駆動は、回転電機１０が低回転状態である場合に限られない。Ｙ結線駆動では、第１インバータ２０及び第２インバータ３０の一方をＰＷＭ駆動により制御するとともに、他方を中性点駆動する。ここで、中性点駆動とは、該当するインバータの上アームスイッチと下アームスイッチとの少なくとも一方をオン状態に維持する駆動である。中性点駆動により、該当するインバータが中性点化され、回転電機１０がＹ結線される。なお、本実施形態において、Ｙ結線駆動が「中性点駆動」に相当する。
【００４５】
本実施形態では、Ｙ結線駆動により回転電機１０に電力を供給する電力供給モードとして、Ｂ−Ｙモード、Ｃ−Ｙモード、Ｂ−Ｙ充電モード、２Ｙモードに切り替え可能である。Ｂ−Ｙモードでは、第３切替信号ＳＣ３をオフ指令とし、第４切替信号ＳＣ４をオン指令とする。これにより、第３切替スイッチ６４がオフ状態に切り替えられるとともに、第４切替スイッチ６６がオン状態に切り替えられ、Ｙ結線駆動によりバッテリ４０から回転電機１０に電力が供給される。
【００４６】
図４に、Ｂ−Ｙモードにおける電流経路を示す。Ｂ−Ｙモードでは、バッテリ４０側の第１インバータ２０がＰＷＭ駆動されるとともに、キャパシタ４２側の第２インバータ３０が中性点駆動される。図４に示す例では、第２インバータ３０の上アームスイッチ３２がオン状態に維持されるとともに、下アームスイッチ３３がオフ状態に維持され、これにより矢印ＩＨ１〜ＩＨ３で示す経路で電流が流れる。
【００４７】
Ｃ−Ｙモードでは、第３切替信号ＳＣ３をオン指令とし、第４切替信号ＳＣ４をオフ指令とする。これにより、第３切替スイッチ６４がオン状態に切り替えられるとともに、第４切替スイッチ６６がオフ状態に切り替えられ、Ｙ結線駆動によりキャパシタ４２から回転電機１０に電力が供給される。
【００４８】
図５に、Ｃ−Ｙモードにおける電流経路を示す。Ｃ−Ｙモードでは、バッテリ４０側の第１インバータ２０が中性点駆動されるとともに、キャパシタ４２側の第２インバータ３０がＰＷＭ駆動される。図５に示す例では、第２インバータ３０の上アームスイッチ２２がオン状態に維持されるとともに、下アームスイッチ２３がオフ状態に維持され、これにより矢印ＩＨ１〜ＩＨ３で示す経路で電流が流れる。
【００４９】
Ｂ−Ｙ充電モードでは、第３，第４切替信号ＳＣ３，ＳＣ４をオン指令とする。これにより、第３，第４切替スイッチ６４，６６がオン状態に切り替えられ、Ｙ結線駆動によりバッテリ４０から回転電機１０に電力が供給される。
【００５０】
図６に、Ｂ−Ｙ充電モードにおける電流経路を示す。Ｂ−Ｙ充電モードでは、バッテリ４０側の第１インバータ２０がＰＷＭ駆動されるとともに、キャパシタ４２側の第２インバータ３０が同位相スイッチング駆動される。ここで、同位相スイッチング駆動とは、各相において第１インバータ２０の上アームスイッチ２２が第２インバータ３０の上アームスイッチ３２と同期し、且つ第１インバータ２０の下アームスイッチ２３が第２インバータ３０の下アームスイッチ３３と同期する駆動である。これにより矢印ＩＨ１〜ＩＨ３で示す経路で電流が流れる。
【００５１】
図６に示すように、矢印ＩＨ２〜ＩＨ３で示す経路で流れる電流は、キャパシタ４２の高電位側から低電位側へと流れ、これによりキャパシタ４２が充電される。つまり、Ｂ−Ｙ充電モードでは、回転電機１０の力行駆動中に、バッテリ４０の電力でキャパシタ４２が充電される。
【００５２】
２Ｙモードでは、第３，第４切替信号ＳＣ３，ＳＣ４をオン指令とする。これにより、第３，第４切替スイッチ６４，６６がオン状態に切り替えられ、Ｙ結線駆動によりバッテリ４０から回転電機１０に電力が供給される。
【００５３】
図７に、２Ｙモードにおける電流経路を示す。２Ｙモードでは、バッテリ４０側の第１インバータ２０がＰＷＭ駆動されるとともに、キャパシタ４２側の第２インバータ３０が逆位相スイッチング駆動される。ここで、逆位相スイッチング駆動とは、各相において第１インバータ２０の上アームスイッチ２２が第２インバータ３０の下アームスイッチ３３と同期し、且つ第１インバータ２０の下アームスイッチ２３が第２インバータ３０の上アームスイッチ３２と同期する駆動である。これにより矢印ＩＨ１〜ＩＨ３で示す経路で電流が流れる。
【００５４】
図７に示すように、矢印ＩＨ２〜ＩＨ３で示す経路で流れる電流は、キャパシタ４２の低電位側から高電位側へと流れ、これによりキャパシタ４２が放電される。つまり、２Ｙモードでは、Ｙ結線駆動によりバッテリ４０及びキャパシタ４２から回転電機１０に電力が供給される。
【００５５】
ところで、本実施形態の駆動システム７０では、回転電機１０に電力を供給する２つの電源のうち、一方にキャパシタ４２が用いられている。キャパシタ４２は、バッテリ４０に比べて内部抵抗が小さい。そのため、キャパシタ４２を用いることで、内部抵抗による電力損失を低減することができ、システム全体のエネルギ効率を向上させることができる。
【００５６】
その一方、キャパシタ４２は、バッテリ４０に比べて容量が小さく、キャパシタ４２を用いて回転電機１０を駆動可能な期間が短い。そのため、回転電機１０を力行駆動する場合に、キャパシタ４２による駆動継続が不可になるとバッテリ４０による駆動への切り替えが強いられる。回転電機１０の駆動中にこの切り替えができない場合には、回転電機１０の駆動を継続させるためにバッテリ４０による駆動を優先させることとなるが、バッテリ４０による駆動を優先させるとエネルギ効率を向上させることができない。
【００５７】
本実施形態の駆動システム７０は、第３切替スイッチ６４を備えており、キャパシタ４２の残容量Ｃｃａｐに基づいて第３切替スイッチ６４のオンオフ状態を切り替える切替制御処理を実施する。切替制御処理において、キャパシタ４２の残容量Ｃｃａｐがキャパシタ入力時閾値としての第１閾値電圧Ｖｔｈ１よりも大きい場合には、第３切替スイッチ６４をオン状態とし、キャパシタ４２から回転電機１０に電力を供給するＣ−Ｈモード、Ｃ−Ｙモード、２Ｙモードに切り替える。これにより、キャパシタ４２に蓄えられた残容量Ｃｃａｐを優先的に使用して、システム全体のエネルギ効率を向上させることができる。なお、本実施形態において、Ｃ−Ｈモード、Ｃ−Ｙモード、２Ｙモードは、「第１電力入力状態」の一例である。
【００５８】
また、上記Ｃ−Ｈモード、Ｃ−Ｙモード、２Ｙモードにおける電力供給中に、キャパシタ４２の残容量Ｃｃａｐが第１閾値電圧Ｖｔｈ１よりも小さくなった場合には、第３切替スイッチ６４をオフ状態とし、バッテリ４０から回転電機１０に電力を供給するＢ−Ｈモード、Ｂ−Ｙモード、Ｂ−Ｙ充電モードに切り替える。これにより、回転電機１０の駆動中に電力供給モードを切り替え、バッテリ４０を用いて回転電機１０の駆動を継続させることができる。その結果、駆動システム７０において、システム全体のエネルギ効率を向上させつつ、回転電機１０の駆動を継続させることができる。なお、本実施形態において、Ｂ−Ｈモード、Ｂ−Ｙモード、Ｂ−Ｙ充電モードは、「第２電力入力状態」の一例である。
【００５９】
図８，９に本実施形態の切替制御処理のフローチャートを示す。図８は、回転電機１０の力行駆動中、つまり、バッテリ４０とキャパシタ４２との少なくとも一方から回転電機１０に電力が入力される電力入力状態において、制御装置５０により所定周期で繰り返し実施される放電時切替制御処理である。
【００６０】
放電時切替制御処理を開始すると、まずステップＳ１０において、回転電機１０の状態が低回転状態であるかを判定する。回転電機１０の状態は、高回転状態と低回転状態とに切り替え可能であり、回転電機１０の回転速度ＮＥが閾値速度Ｎｔｇよりも大きい高回転域ＮＨ（図１０参照）に属する場合に、高回転状態となる。また、回転電機１０の回転速度ＮＥが閾値速度Ｎｔｇよりも小さい低回転域ＮＬに属する場合に、低回転状態となる。図１０に、回転速度ＮＥとトルクＴＥとの関係を示す。図１０に示すように、閾値速度ＮｔｇはトルクＴＥ毎に予め定められており、この閾値速度Ｎｔｇに基づいて、回転電機１０の状態が判定される。なお、本実施形態において、閾値速度Ｎｔｇが「所定値」に相当し、ステップＳ１０の処理が「状態判定部」に相当する。
【００６１】
ステップＳ１０で肯定判定すると、ステップＳ１２において、キャパシタ４２の残容量Ｃｃａｐがキャパシタ入力時閾値よりも大きいかを判定する。具体的には、残容量Ｃｃａｐの算出に用いるキャパシタ４２の電圧Ｖｃａｐが第１閾値電圧Ｖｔｈ１よりも大きいかを判定する。ここで、第１閾値電圧Ｖｔｈ１は、キャパシタ４２のみを用いて回転電機１０を力行駆動可能な最低電圧に設定されている。
【００６２】
キャパシタ４２の電圧Ｖｃａｐが第１閾値電圧Ｖｔｈ１よりも大きい場合、キャパシタ４２の残容量Ｃｃａｐがキャパシタ入力時閾値よりも大きく、キャパシタ４２のみを用いて回転電機１０に電力供給可能であることから、ステップＳ１２で肯定判定する。この場合、ステップＳ１４において、第３切替信号ＳＣ３をオン指令とし、第３切替スイッチ６４をオン状態に切り替える。続くステップＳ１６において、第１，第２，第４切替信号ＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ４をオフ指令とし、第１，第２，第４切替スイッチ６０，６２，６６をオフ状態に切り替える。
【００６３】
続くステップＳ１８において、第１インバータ２０及び第２インバータ３０をＣ−Ｙモードに切り替え、放電時切替制御処理を終了する。これにより、キャパシタ４２の残容量Ｃｃａｐを優先的に使用してキャパシタ４２から回転電機１０に電力が供給される。
【００６４】
一方、キャパシタ４２の電圧Ｖｃａｐが第１閾値電圧Ｖｔｈ１よりも小さい場合、キャパシタ４２の残容量Ｃｃａｐがキャパシタ入力時閾値よりも小さく、キャパシタ４２のみを用いて回転電機１０に電力供給できないことから、ステップＳ１２で否定判定する。この場合、ステップＳ２０において、バッテリ４０の残容量Ｃｂａｔがバッテリ入力時閾値よりも大きいかを判定する。具体的には、残容量Ｃｂａｔの算出に用いるバッテリ４０の電圧Ｖｂａｔが、バッテリ入力時閾値としての第２閾値電圧Ｖｔｈ２よりも大きいかを判定する。ここで、第２閾値電圧Ｖｔｈ２は、バッテリ４０のみを用いて車両を退避位置等に移動させることが可能な電圧に設定されている。
【００６５】
バッテリ４０の電圧Ｖｂａｔが第２閾値電圧Ｖｔｈ２よりも大きい場合、バッテリ４０の残容量Ｃｂａｔがバッテリ入力時閾値よりも大きく、バッテリ４０の残容量Ｃｂａｔに余裕があることから、ステップＳ２０で肯定判定する。この場合、ステップＳ２２において、第３，第４切替信号ＳＣ３，ＳＣ４をオン指令とし、第３，第４切替スイッチ６４，６６をオン状態に切り替える。続くステップＳ２４において、第１，第２切替信号ＳＣ１，ＳＣ２をオフ指令とし、第１，第２切替スイッチ６０，６２をオフ状態に切り替える。
【００６６】
続くステップＳ２６において、第１インバータ２０及び第２インバータ３０をＢ−Ｙ充電モードに切り替え、放電時切替制御処理を終了する。これにより、バッテリ４０から回転電機１０に電力が供給されるとともに、余裕があるバッテリ４０の残容量Ｃｂａｔを用いてキャパシタ４２を充電できる。
【００６７】
バッテリ４０の電圧Ｖｂａｔが第２閾値電圧Ｖｔｈ２よりも小さい場合、バッテリ４０の残容量Ｃｂａｔがバッテリ入力時閾値よりも小さく、バッテリ４０の残容量Ｃｂａｔに余裕がないことから、ステップＳ２０で否定判定する。この場合、ステップＳ２８において、第４切替信号ＳＣ４をオン指令とし、第４切替スイッチ６６をオン状態に切り替える。続くステップＳ３０において、第１〜第３切替信号ＳＣ１〜ＳＣ３をオフ指令とし、第１〜第３切替スイッチ６０〜６４をオフ状態に切り替える。
【００６８】
続くステップＳ３２において、第１インバータ２０及び第２インバータ３０をＢ−Ｙモードに切り替え、放電時切替制御処理を終了する。これにより、バッテリ４０の残容量Ｃｂａｔの消費を抑制しつつ、バッテリ４０から回転電機１０に電力が供給される。
【００６９】
一方、ステップＳ１０で否定判定すると、ステップＳ４２において、ステップＳ１２と同様に、キャパシタ４２の残容量Ｃｃａｐがキャパシタ入力時閾値よりも大きいかを判定する。ステップＳ４２で否定判定すると、ステップＳ４４において、第１，第２，第４切替信号ＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ４をオン指令とし、第１，第２，第４切替スイッチ６０，６２，６６をオン状態に切り替える。続くステップＳ４６において、第３切替信号ＳＣ３オフ指令とし、第３切替スイッチ６４をオフ状態に切り替える。なお、本実施形態において、ステップＳ１２，Ｓ４２の処理が「切替制御部」に相当する。
【００７０】
続くステップＳ４８において、第１インバータ２０及び第２インバータ３０をＢ−Ｈモードに切り替え、放電時切替制御処理を終了する。これにより、バッテリ４０から回転電機１０に電力が供給され、キャパシタ４２の残容量Ｃｃａｐが少ない場合でも、バッテリ４０を用いて回転電機１０の駆動を継続させることができる。
【００７１】
ステップＳ４２で肯定判定すると、ステップＳ５０において、ステップＳ２０と同様に、バッテリ４０の残容量Ｃｂａｔがバッテリ入力時閾値よりも大きいかを判定する。ステップＳ５０で否定判定すると、ステップＳ５２において、第１〜第３切替信号ＳＣ１〜ＳＣ３をオン指令とし、第１〜第３切替スイッチ６０〜６４をオン状態に切り替える。続くステップＳ５４において、第４切替信号ＳＣ４をオフ指令とし、第４切替スイッチ６６をオフ状態に切り替える。
【００７２】
続くステップＳ５６において、第１インバータ２０及び第２インバータ３０をＣ−Ｈモードに切り替え、放電時切替制御処理を終了する。これにより、キャパシタ４２の残容量Ｃｃａｐを優先的に使用してキャパシタ４２から回転電機１０に電力が供給される。
【００７３】
ステップＳ５０で肯定判定すると、ステップＳ５８において、第３，第４切替信号ＳＣ３，ＳＣ４をオン指令とし、第３，第４切替スイッチ６４，６６をオン状態に切り替える。続くステップＳ６０において、第１，第２切替信号ＳＣ１，ＳＣ２をオフ指令とし、第１，第２切替スイッチ６０，６２をオフ状態に切り替える。
【００７４】
続くステップＳ６２において、第１インバータ２０及び第２インバータ３０を２Ｙモードに切り替え、放電時切替制御処理を終了する。これにより、高回転状態において、第１インバータ２０及び第２インバータ３０におけるスイッチング損失を抑制しつつ、バッテリ４０及びキャパシタ４２から回転電機１０に電力を供給できる。
【００７５】
また、図９は、回転電機１０の回生駆動中、つまり、回転電機１０からバッテリ４０とキャパシタ４２との少なくとも一方に電力が出力される電力出力状態において、制御装置５０により所定周期で繰り返し実施される充電時切替制御処理である。
【００７６】
充電時切替制御処理を開始すると、まずステップＳ７０において、回転電機１０の状態が低回転状態であるかを判定する。ステップＳ７０で肯定判定すると、ステップＳ７１において、キャパシタ４２の残容量Ｃｃａｐがキャパシタ出力時閾値よりも小さいかを判定する。具体的には、残容量Ｃｃａｐの算出に用いるキャパシタ４２の電圧Ｖｃａｐが、キャパシタ出力時閾値としての基準電圧Ｖｋよりも小さいかを判定する。ここで、基準電圧Ｖｋは、キャパシタ４２を満充電した場合における電圧に設定されている。
【００７７】
キャパシタ４２の電圧Ｖｃａｐが基準電圧Ｖｋよりも小さい場合、キャパシタ４２は満充電状態ではなく、キャパシタ４２を充電可能であることから、ステップＳ７０で肯定判定する。この場合、ステップＳ７２において、第３切替信号ＳＣ３をオン指令とし、第３切替スイッチ６４をオン状態に切り替える。続くステップＳ７４において、第１，第２，第４切替信号ＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ４をオフ指令とし、第１，第２，第４切替スイッチ６０，６２，６６をオフ状態に切り替える。
【００７８】
続くステップＳ７６において、第１インバータ２０及び第２インバータ３０をＣ−Ｙモードに切り替え、充電時切替制御処理を終了する。これにより、回転電機１０からキャパシタ４２に優先的に電力が供給される。
【００７９】
一方、キャパシタ４２の電圧Ｖｃａｐが基準電圧Ｖｋである場合、キャパシタ４２は満充電状態であり、キャパシタ４２を充電できないことから、ステップＳ７０で否定判定する。この場合、ステップＳ７８において、第４切替信号ＳＣ４をオン指令とし、第４切替スイッチ６６をオン状態に切り替える。続くステップＳ８０において、第１〜第３切替信号ＳＣ１〜ＳＣ３をオフ指令とし、第１〜第３切替スイッチ６０〜６４をオフ状態に切り替える。
【００８０】
続くステップＳ８２において、第１インバータ２０及び第２インバータ３０をＢ−Ｙモードに切り替え、充電時切替制御処理を終了する。これにより、回転電機１０からバッテリ４０に電力が供給され、キャパシタ４２の残容量Ｃｃａｐが多い場合でも、バッテリ４０を用いて回転電機１０からの電力回収を継続させることができる。
【００８１】
一方、ステップＳ７０で否定判定すると、ステップＳ８４において、ステップＳ７１と同様に、キャパシタ４２の残容量Ｃｃａｐがキャパシタ出力時閾値よりも小さいかを判定する。ステップＳ８４で否定判定すると、ステップＳ８６において、第１，第２，第４切替信号ＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ４をオン指令とし、第１，第２，第４切替スイッチ６０，６２，６６をオン状態に切り替える。続くステップＳ８８において、第３切替信号ＳＣ３オフ指令とし、第３切替スイッチ６４をオフ状態に切り替える。
【００８２】
続くステップＳ９０において、第１インバータ２０及び第２インバータ３０をＢ−Ｈモードに切り替え、充電時切替制御処理を終了する。これにより、高回転状態において、バッテリ４０を用いて回転電機１０からの電力回収を継続させることができる。なお、本実施形態において、Ｂ−Ｈモード、Ｂ−Ｙモードは、「第２電力出力状態」の一例である。
【００８３】
ステップＳ８４で肯定判定すると、ステップＳ９２において、第１〜第３切替信号ＳＣ１〜ＳＣ３をオン指令とし、第１〜第３切替スイッチ６０〜６４をオン状態に切り替える。続くステップＳ９４において、第４切替信号ＳＣ４をオフ指令とし、第４切替スイッチ６６をオフ状態に切り替える。
【００８４】
続くステップＳ９６において、第１インバータ２０及び第２インバータ３０をＣ−Ｈモードに切り替え、充電時切替制御処理を終了する。これにより、高回転状態において、回転電機１０からキャパシタ４２に優先的に電力が供給される。なお、本実施形態において、Ｃ−Ｈモード、Ｃ−Ｙモードは、「第１電力出力状態」の一例である。
【００８５】
続いて、図１１に、放電時切替制御処理における電力供給モードの推移を示す。ここで、図１１（Ａ）は、回転電機１０の低回転状態における電力供給モードの推移を示し、図１１（Ｂ）は、回転電機１０の高回転状態における電力供給モードの推移を示す。図１１（Ａ），（Ｂ）において、（ａ）は、車両のＩＧスイッチの状態の推移を示し、（ｂ）は、回転電機１０の回転速度ＮＥの推移を示し、（ｃ）は、キャパシタ４２の電圧Ｖｃａｐの推移を示し、（ｄ）は、バッテリ４０の電圧Ｖｂａｔの推移を示し、（ｅ）は、電力供給モードの推移を示す。
【００８６】
図１１（Ａ）に示すように、車両の起動前において、キャパシタ４２は完全に放電されており、電圧Ｖｃａｐは第１閾値電圧Ｖｔｈ１よりも小さいゼロとなっている。また、バッテリ４０には、バッテリ入力時閾値よりも多くの残容量Ｃｂａｔが充電されており、電圧Ｖｂａｔは第２閾値電圧Ｖｔｈ２よりも大きい第１初期電圧Ｖｓ１となっている。
【００８７】
時刻ｔ１に車両のＩＧスイッチがオン状態に切り替わり、車両が起動されると、回転電機１０の状態は低回転状態となる。この場合、電圧Ｖｃａｐが第１閾値電圧Ｖｔｈ１よりも小さく、且つ電圧Ｖｂａｔが第２閾値電圧Ｖｔｈ２よりも大きいことから、電力供給モードがＢ−Ｙ充電モードとなる。
【００８８】
Ｂ−Ｙ充電モードは、キャパシタ４２が満充電となるまで継続される。そして、時刻ｔ２にキャパシタ４２が満充電となり、電圧Ｖｃａｐが基準電圧Ｖｋとなると、電圧Ｖｃａｐが第１閾値電圧Ｖｔｈ１よりも大きくなることから、電力供給モードがＣ−Ｙモードに切り替わる。内部抵抗が小さいキャパシタ４２から優先的に放電させることで、システム全体のエネルギ効率を向上させることができる。
【００８９】
Ｃ−Ｙモードは、残容量Ｃｃａｐがキャパシタ入力時閾値となるまで継続される。そして、時刻ｔ３に残容量Ｃｃａｐがキャパシタ入力時閾値となり、電圧Ｖｃａｐが第１閾値電圧Ｖｔｈ１よりも小さくなると、時刻ｔ３において電圧Ｖｂａｔは第２閾値電圧Ｖｔｈ２よりも大きいことから、電力供給モードが再びＢ−Ｙ充電モードに切り替わる。Ｂ−Ｙ充電モードに切り替わることで、キャパシタ４２の残容量Ｃｃａｐが少なくなった場合でも、バッテリ４０を用いて回転電機１０の力行駆動を継続させることができる。
【００９０】
時刻ｔ３からのＢ−Ｙ充電モードにおいて、その後の時刻ｔ５にキャパシタ４２が満充電となる前の時刻ｔ４に、電圧Ｖｂａｔが第２閾値電圧Ｖｔｈ２よりも小さくなる。そのため、時刻ｔ５に、キャパシタ４２が満充電となって電力供給モードがＣ−Ｙモードに切り替わり、その後の時刻ｔ６に、電圧Ｖｃａｐが第１閾値電圧Ｖｔｈ１よりも小さくなると、電圧Ｖｂａｔが第２閾値電圧Ｖｔｈ２よりも小さいことから、電力供給モードがＢ−Ｙモードに切り替わる。以後、回転電機１０の回生駆動が実施されるまで、Ｂ−Ｙモードが継続される。
【００９１】
次に、高回転状態における電力供給モードの推移を示す。図１１（Ｂ）に示すように、車両が高回転状態となる前において、回転電機１０の回生駆動によりキャパシタ４２は満充電とされており、電圧Ｖｃａｐは基準電圧Ｖｋとなっている。また、バッテリ４０には、バッテリ入力時閾値よりも多くの残容量Ｃｂａｔが充電されており、電圧Ｖｂａｔは第２閾値電圧Ｖｔｈ２よりも大きい第２初期電圧Ｖｓ２となっている。
【００９２】
時刻ｔ１１に回転電機１０の状態が高回転状態に切り替わると、電圧Ｖｃａｐが第１閾値電圧Ｖｔｈ１よりも大きく、且つ電圧Ｖｂａｔが第２閾値電圧Ｖｔｈ２よりも大きいことから、電力供給モードが２Ｙモードに切り替わる。
【００９３】
２Ｙモードにおいて、その後の時刻ｔ１２に電圧Ｖｂａｔが第２閾値電圧Ｖｔｈ２よりも小さくなると、時刻ｔ１２において電圧Ｖｃａｐは第１閾値電圧Ｖｔｈ１よりも大きいことから、電力供給モードがＣ−Ｈモードに切り替わる。内部抵抗が小さいキャパシタ４２から優先的に放電させることで、システム全体のエネルギ効率を向上させることができる。
【００９４】
Ｃ−Ｈモードにおいて、その後の時刻ｔ１３に電圧Ｖｃａｐが第１閾値電圧Ｖｔｈ１よりも小さくなると、電力供給モードがＢ−Ｈモードに切り替わる。Ｂ−Ｈモードに切り替わることで、キャパシタ４２の残容量Ｃｃａｐが少なくなった場合でも、バッテリ４０を用いて回転電機１０の力行駆動を継続させることができる。以後、回転電機１０の回生駆動が実施されるまで、Ｂ−Ｈモードが継続される。
【００９５】
続いて、図１２に、充電時切替制御処理における電力供給モードの推移を示す。ここで、図１２は、図１１（Ａ）と図１１（Ｂ）との間に実施される回転電機１０の回生駆動における電力供給モードの推移のうち、低回転状態における電力供給モードの推移を示す。図１２における（ａ）〜（ｅ）は、図１１（Ａ），（Ｂ）における（ａ）〜（ｅ）と同一であり、重複した説明を省略する。
【００９６】
図１２に示すように、時刻ｔ２１に車両の減速等により回転電機１０の駆動が力行駆動から回生駆動に切り替わると、電圧Ｖｃａｐが第１閾値電圧Ｖｔｈ１よりも小さいことから、電力供給モードがＣ−Ｙモードに切り替わる。これにより、車両の減速エネルギがキャパシタ４２に充電される。キャパシタ４２の充電を優先することで、回転電機１０の駆動が再び力行駆動に切り替わった場合に、内部抵抗が小さいキャパシタ４２から優先的に放電させることができる。
【００９７】
Ｃ−Ｙモードにおいて、その後の時刻ｔ２２にキャパシタ４２が満充電となり、電圧Ｖｃａｐが基準電圧Ｖｋとなると、電力供給モードがＢ−Ｙモードに切り替わる。これにより、車両の減速エネルギがバッテリ４０に充電される。Ｂ−Ｙモードに切り替わることで、キャパシタ４２の残容量Ｃｃａｐが多くなった場合でも、バッテリ４０を用いて回転電機１０からの電力回収を継続させることができ、システム全体のエネルギ効率を向上させることができる。その後の時刻ｔ２３に車両の加速等により回転電機１０の駆動が回生駆動から力行駆動に切り替わる。なお、高回転状態における電力供給モードの推移は、低回転状態における電力供給モードの推移におけるＣ−ＹモードをＣ−Ｈモードとし、Ｂ−ＹモードをＢ−Ｈモードとしたものであり、重複した説明を省略する。
【００９８】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
【００９９】
・本実施形態では、第２電源線ＬＥ２に第３切替スイッチ６４が設けられており、回転電機１０への電力入力状態において、キャパシタ４２のＶｃａｐが第１閾値電圧Ｖｔｈ１よりも大きい場合には、第３切替スイッチ６４をオン状態とする。また、キャパシタ４２のＶｃａｐが第１閾値電圧Ｖｔｈ１よりも小さくなった場合には、第３切替スイッチ６４をオフ状態とし、バッテリ４０を用いて回転電機１０の力行駆動を継続させる。つまり、キャパシタ４２の残容量Ｃｃａｐを優先的に使用しつつ、キャパシタ４２の残容量Ｃｃａｐが少なくなった場合には、バッテリ４０を用いて回転電機１０の駆動を継続させる。これにより、システム全体のエネルギ効率を向上させつつ、回転電機１０の駆動を継続させることができる。
【０１００】
・本実施形態では、第１インバータ２０と第２インバータ３０との高電位側同士が、高電位側接続線ＬＵにより接続されており、低電位側同士が低電位側接続線ＬＤにより接続されているため、Ｈブリッチ駆動が可能である。Ｈブリッチ駆動では、第１インバータ２０及び第２インバータ３０の両方のスイッチング駆動により、回転電機１０の高回転状態を維持させることができる。そのため、高回転状態のバッテリ４０による駆動時において、Ｈブリッチ駆動によりバッテリ４０から回転電機１０に電力を供給することにより、高回転状態を維持しつつ、回転電機１０の駆動を継続させることができる。
【０１０１】
・本実施形態では、高電位側接続線ＬＵと低電位側接続線ＬＤとの両方にスイッチ６０，６２が設けられているため、これらのスイッチ６０，６２のうち少なくとも一方をオフ状態とすることでＹ結線駆動が可能である。Ｙ結線駆動では、少なくとも一方のインバータ２０，３０にスイッチング駆動が実施されないため、他方のインバータにおけるスイッチング損失を抑制できる。そのため、低回転状態において、Ｙ結線駆動により回転電機１０に電力を供給することにより、スイッチング損失の抑制によりシステム全体のエネルギ効率を向上させることができる。
【０１０２】
・高電位側接続線ＬＵと低電位側接続線ＬＤとの両方にスイッチ６０，６２が設けられていると、これらのスイッチ６０，６２をオフ状態とすることでバッテリ４０とキャパシタ４２とを直列に接続できる。この場合には、バッテリ４０及びキャパシタ４２からの電力により高回転状態を維持させることができる。つまり、高回転状態を維持しつつ、バッテリ４０及びキャパシタ４２を用いて長期間にわたって回転電機１０へ電力供給を維持することができ、回転電機への電力供給モードの切り替えにより発生する損失を抑制できる。
【０１０３】
・また、高電位側接続線ＬＵと低電位側接続線ＬＤとの両方にスイッチ６０，６２が設けられていると、これらのスイッチ６０，６２をオフ状態とすることでバッテリ４０とキャパシタ４２とを並列に接続できる。この場合には、バッテリ４０の電力によりキャパシタ４２を充電することができ、キャパシタ４２の使用頻度を高めることで、システム全体のエネルギ効率を向上させることができる。
【０１０４】
・本実施形態では、回転電機１０からの電力出力状態において、キャパシタ４２のＶｃａｐが基準電圧Ｖｋよりも小さい場合には、第３切替スイッチ６４をオン状態とする。この状態において、キャパシタ４２のＶｃａｐが基準電圧Ｖｋよりも大きくなった場合には、第３切替スイッチ６４をオフ状態とし、バッテリ４０を用いて回転電機１０からの電力回収を継続させる。これにより、キャパシタ４２の優先使用を維持しつつ、システム全体のエネルギ効率を向上させることができる。
【０１０５】
（第２実施形態）
以下、第２実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図１３に示すように、駆動システム７０に第２切替スイッチ６２を備えない点で第１実施形態と異なる。図１３において、先の図１に示した内容と同一の内容については、便宜上、同一の符号を付して説明を省略する。
【０１０６】
本実施形態では、第２切替スイッチ６２を備えないため、電力供給モードとして、Ｂ−Ｙ充電モード及び２Ｙモードを実施することができない。一方、本実施形態では、電力供給モードとして、２Ｈモードに切り替え可能である。２Ｈモードは、Ｈブリッジ駆動により回転電機１０に電力を供給する電力供給モードであり、具体的には、Ｂ−ＨモードとＣ−Ｈモードとを同時に実施する電力供給モードである。
【０１０７】
２Ｈモードでは、第１，第３，第４切替信号ＳＣ１，ＳＣ３，ＳＣ４をオン指令とする。これにより、第１，第３，第４切替スイッチ６０，６４，６６がオン状態に切り替えられ、Ｈブリッジ駆動によりバッテリ４０及びキャパシタ４２から回転電機１０に電力が供給される。
【０１０８】
図１４に、本実施形態の放電時切替制御処理を示す。なお、図１４において、先の図８に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一のステップ番号を付して説明を省略する。なお、本実施形態の充電時切替制御処理は、第１実施形態と同一である。
【０１０９】
本実施形態では、第２切替スイッチ６２を備えないため、ステップＳ１６，Ｓ３０，Ｓ４４，Ｓ５２，Ｓ６０の処理から第２切替スイッチ６２の記載が削除されている。また、本実施形態では、Ｂ−Ｙ充電モードを実施することができないため、ステップＳ２０〜Ｓ２６の処理が削除されている。
【０１１０】
さらに、本実施形態では、２Ｙモードに代えて２Ｈモードが実施される。具体的には、ステップＳ５０で肯定判定すると、ステップＳ５８において、第１，第３，第４切替信号ＳＣ１，ＳＣ３，ＳＣ４をオン指令とし、第１，第３，第４切替スイッチ６０，６４，６６をオン状態に切り替える。
【０１１１】
続くステップＳ６４において、第１インバータ２０及び第２インバータ３０を２Ｈモードに切り替え、放電時切替制御処理を終了する。これにより、Ｈブリッジ駆動によりバッテリ４０及びキャパシタ４２から回転電機１０に電力が供給される。
【０１１２】
・以上説明した本実施形態によれば、高回転状態のキャパシタ４２による駆動時において、Ｈブリッチ駆動が維持され、且つバッテリ４０の残容量Ｃｂａｔに応じて回転電機１０への電力供給モードが切り替えられる。そのため、高回転状態を維持しつつ、バッテリ４０の劣化を抑制できる。
【０１１３】
（第３実施形態）
以下、第３実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図１５に示すように、駆動システム７０に第３切替スイッチ６４を備えない点で異なる。図１５において、先の図１に示した内容と同一の内容については、便宜上、同一の符号を付して説明を省略する。
【０１１４】
本実施形態では、第３切替スイッチ６４を備えないため、電力供給モードとして、Ｂ−Ｙモード及びＢ−Ｈモードを実施することができない。一方、本実施形態では、電力供給モードとして、２Ｈモードに切り替え可能である。
【０１１５】
図１６に、本実施形態の放電時切替制御処理を示す。なお、図１６において、先の図８に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一のステップ番号を付して説明を省略する。
【０１１６】
本実施形態では、第３切替スイッチ６４を備えないため、ステップＳ１４，Ｓ４６の処理が削除されており、ステップＳ２２，Ｓ５２，Ｓ６０の処理から第３切替スイッチ６４の記載が削除されている。また、本実施形態では、Ｂ−Ｙモードを実施することができないため、ステップＳ２０，Ｓ２８〜Ｓ３２の処理が削除されている。
【０１１７】
さらに、本実施形態では、Ｂ−Ｈモードに代えて２Ｈモードが実施される。具体的には、ステップＳ４２で否定判定すると、ステップＳ４４において、第１，第２，第４切替信号ＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ４をオン指令とし、第１，第２，第４切替スイッチ６０，６２，６６をオン状態に切り替える。
【０１１８】
続くステップＳ６６において、第１インバータ２０及び第２インバータ３０を２Ｈモードに切り替え、放電時切替制御処理を終了する。これにより、Ｈブリッジ駆動によりバッテリ４０及びキャパシタ４２から回転電機１０に電力が供給される。
【０１１９】
続いて、図１７に、本実施形態の充電時切替制御処理を示す。なお、図１７において、先の図９に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一のステップ番号を付して説明を省略する。
【０１２０】
本実施形態では、第３切替スイッチ６４を備えないため、ステップＳ７２，Ｓ８８の処理が削除されており、ステップＳ８０，Ｓ９２の処理から第３切替スイッチ６４の記載が削除されている。また、本実施形態では、Ｂ−Ｙモードに代えてＢ−Ｙ充電モードが実施される。つまり、本実施形態では、回転電機１０からバッテリ４０のみに電力を供給することができないため、充電時切替制御処理にＢ−Ｙ充電モードが実施される。これにより、回転電機１０からバッテリ４０に電力が供給されるとともに、キャパシタ４２からバッテリ４０に電力が供給され、実質的にバッテリ４０のみに電力が供給される。
【０１２１】
具体的には、ステップＳ７０で否定判定すると、ステップＳ７８において、第４切替信号ＳＣ４をオン指令とし、第４切替スイッチ６６をオン状態に切り替える。続くステップＳ８０において、第１，第２切替信号ＳＣ１，ＳＣ２をオフ指令とし、第１，第２切替スイッチ６０，６２をオフ状態に切り替える。
【０１２２】
続くステップＳ９８において、第１インバータ２０及び第２インバータ３０をＢ−Ｙ充電モードに切り替え、充電時切替制御処理を終了する。これにより、回転電機１０からバッテリ４０及びキャパシタ４２に電力が供給されるが、キャパシタ４２が満充電となっているため、実質的には回転電機１０からバッテリ４０のみに電力が供給される。
【０１２３】
さらに、本実施形態では、Ｂ−Ｈモードに代えて２Ｈモードが実施される。具体的には、ステップＳ４２で否定判定すると、ステップＳ８６において、第１，第２，第４切替信号ＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ４をオン指令とし、第１，第２，第４切替スイッチ６０，６２，６６をオン状態に切り替える。
【０１２４】
続くステップＳ９９において、第１インバータ２０及び第２インバータ３０を２Ｈモードに切り替え、充電時切替制御処理を終了する。これにより、回転電機１０からバッテリ４０及びキャパシタ４２に電力が供給されるが、キャパシタ４２が満充電となっているため、実質的には回転電機１０からバッテリ４０のみに電力が供給される。
【０１２５】
・以上説明した本実施形態によれば、第１電源線ＬＥ１に第４切替スイッチ６６が設けられており、回転電機１０への電力入力状態において、キャパシタ４２のＶｃａｐが第１閾値電圧Ｖｔｈ１よりも大きい場合には、第４切替スイッチ６６をオフ状態とする。この状態において、キャパシタ４２のＶｃａｐが第１閾値電圧Ｖｔｈ１よりも小さくなった場合には、第４切替スイッチ６６をオン状態とし、バッテリ４０を用いて回転電機１０の力行駆動を継続させる。つまり、キャパシタ４２の残容量Ｃｃａｐを優先的に使用しつつ、キャパシタ４２の残容量Ｃｃａｐが少なくなった場合には、バッテリ４０を用いて回転電機１０の駆動を継続させる。これにより、システム全体のエネルギ効率を向上させつつ、回転電機１０の駆動を継続させることができる。
【０１２６】
・本実施形態では、回転電機１０からの電力出力状態において、キャパシタ４２のＶｃａｐが基準電圧Ｖｋよりも小さい場合には、第４切替スイッチ６６をオフ状態とする。この状態において、キャパシタ４２のＶｃａｐが基準電圧Ｖｋよりも大きくなった場合には、第４切替スイッチ６６をオン状態とし、バッテリ４０を用いて回転電機１０からの電力回収を継続させる。これにより、キャパシタ４２の優先使用を維持しつつ、システム全体のエネルギ効率を向上させることができる。
【０１２７】
（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
【０１２８】
・上記各実施形態では、駆動システム７０に第１〜第４切替スイッチ６０〜６６を備える形態、第１，第３，第４切替スイッチ６０，６４，６６を備える形態、及び第１，第２，第４切替スイッチ６０，６２，６６を備える形態について説明したが、これに限られない。
【０１２９】
・図１８に、第１〜第３切替スイッチ６０〜６４を備える駆動システム７０を示す。図１８に示す駆動システム７０では、第４切替スイッチ６６を備えないため、電力供給モードとして、Ｃ−Ｙモード及びＣ−Ｈモードを実施することができず、Ｂ−Ｈモード、２Ｈモード、Ｂ−Ｙモード、Ｂ−Ｙ充電モード、２Ｙモードに切り替え可能である。
【０１３０】
・図１９に、第１，第３切替スイッチ６０，６４を備える駆動システム７０を示す。図１９に示す駆動システム７０では、第２，第４切替スイッチ６２，６６を備えないため、電力供給モードとして、Ｃ−Ｈモード、Ｃ−Ｙモード、Ｂ−Ｙ充電モード、２Ｙモードを実施することができず、Ｂ−Ｈモード、２Ｈモード、Ｂ−Ｙモードに切り替え可能である。
【０１３１】
・図２０に、第１，第４切替スイッチ６０，６６を備える駆動システム７０を示す。図２０に示す駆動システム７０では、第２，第３切替スイッチ６２，６４を備えないため、電力供給モードとして、Ｂ−Ｈモード、Ｂ−Ｙモード、Ｂ−Ｙ充電モード、２Ｙモードを実施することができず、Ｃ−Ｈモード、２Ｈモード、Ｃ−Ｙモードに切り替え可能である。
【０１３２】
・図２１に、第３，第４切替スイッチ６４，６６を備える駆動システム７０を示す。図２１に示す駆動システム７０では、第１，第２切替スイッチ６０，６２を備えないため、電力供給モードとして、Ｂ−Ｙモード、Ｃ−Ｙモード、Ｂ−Ｙ充電モード、２Ｙモードを実施することができず、Ｂ−Ｈモード、Ｃ−Ｈモード、２Ｈモードに切り替え可能である。
【０１３３】
・図２２に、第３切替スイッチ６４を備える駆動システム７０を示す。図２２に示す駆動システム７０では、第１，第２，第４切替スイッチ６０，６２，６６を備えないため、電力供給モードとして、Ｃ−Ｈモード、Ｂ−Ｙモード、Ｃ−Ｙモード、Ｂ−Ｙ充電モード、２Ｙモードを実施することができず、Ｂ−Ｈモード、２Ｈモードに切り替え可能である。
【０１３４】
・図２３に、第４切替スイッチ６６を備える駆動システム７０を示す。図２３に示す駆動システム７０では、第１〜第３切替スイッチ６０〜６４を備えないため、電力供給モードとして、Ｂ−Ｈモード、Ｂ−Ｙモード、Ｃ−Ｙモード、Ｂ−Ｙ充電モード、２Ｙモードを実施することができず、Ｃ−Ｈモード、２Ｈモードに切り替え可能である。
【０１３５】
・上記各実施形態では、スイッチング駆動としてＰＷＭ駆動を例示したが、これに限られない。例えば、矩形駆動が実施されてもよい。矩形駆動は、電気角１周期においてデットタイムを挟みつつ上，下アームスイッチをそれぞれ１回ずつオン状態とし、各相の上，下アームスイッチのスイッチングパターンが１２０°ずつずれるように制御する駆動である。また、過変調駆動が実施されてもよい。過変調駆動は、回転電機１０への出力電圧の最大値がバッテリ４０の電圧Ｖｂａｔの２／π倍となるように、複数のキャリア周期にわたって各相の上，下アームスイッチをオンにし続ける制御である駆動である。
【０１３６】
・第１インバータ２０及び第２インバータ３０が備えるスイッチとしては、ＩＧＢＴに限らず、例えばＭＯＳＦＥＴであってもよい。この場合、スイッチに逆接続されるダイオードとしてＭＯＳＦＥＴのボディダイオードを用いることができ、ＭＯＳＦＥＴとは別にフリーホイールダイオードを用いる必要がない。
【０１３７】
・回転電機１０としては、３相のものに限らず、２相または４相以上のものであってもよい。第１インバータ２０及び第２インバータ３０としては、回転電機１０が有する相数分の上，下アームスイッチの直列接続体を備えるインバータであればよい。例えば、２相の場合、互いに直列接続された１組目の上，下アームスイッチの接続点と、互いに直列接続された２組目の上，下アームスイッチの接続点とが、誘導性負荷（例えば巻線）を介して接続されることとなる。
【０１３８】
・本開示に記載の制御装置及びその手法は、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装置及びその手法は、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装置及びその手法は、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。
【符号の説明】
【０１３９】
２０…第１インバータ、３０…第２インバータ、４０…バッテリ、４２…キャパシタ、６４…第３切替スイッチ、７０…駆動システム、１００…回転電機システム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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