(57)【要約】【課題】  モータの巻線の切替え回数を低減させながら消費電力の低減効果を向上させ得るモータ駆動装置及び方法を提案する。【解決手段】  各相にそれぞれ対応させて複数の巻線が設けられ、各相の複数の巻線の接続状態を切替え可能なモータを駆動するモータ駆動システム及び当該モータ駆動システムにおいて実行されるモータ駆動方法であって、予め定められたモータの運転パターンに基づいて当該モータにおける各相の巻線の接続状態の切り替えの要否を判定し、判定結果に従って、モータの各相の巻線の接続状態を切り替えるようにした。【選択図】        図７
2020072631.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各相にそれぞれ対応させて複数の巻線が設けられ、各相の複数の前記巻線の接続状態を切替え可能なモータを駆動するモータ駆動システムにおいて、
予め定められた前記モータの運転パターンに基づいて当該モータにおける各相の前記巻線の前記接続状態の切り替えの要否を判定する判定部と、
前記判定部の判定結果に従って、前記モータの各相の前記巻線の前記接続状態を切り替える巻線切替え装置と
を備えることを特徴とするモータ駆動システム。
【請求項２】
前記判定部は、
前記運転パターンに基づいて前記モータの将来の速度及び又はトルクを予測する速度／トルク予測部と、
前記速度／トルク予測部の予測結果に基づいて、将来の所定の時間間隔ごとの前記モータの消費電力量をそれぞれ予測し、予測結果に基づいて前記モータにおける各相の前記巻線の前記接続状態の切り替えの要否を判定する切替え判定部と
を備えることを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動システム。
【請求項３】
前記切替え判定部は、
前記モータの前記消費電力量の予測結果に基づいて、前記モータにおける各相の前記巻線の前記接続状態の切り替えたときの当該消費電力量の低減量でなる消費電力低減量を算出し、当該消費電力低減量が予め設定された所定の閾値を超え、かつ当該閾値を越えるまでに前記消費電力低減量が負とならない場合に、前記モータにおける各相の前記巻線の前記接続状態を切替えると判定する
ことを特徴とする請求項２に記載のモータ駆動システム。
【請求項４】
前記切替え判定部は、
予測した前記モータの将来の速度及び又はトルクを前記モータの実際の前記速度又は前記トルクを用いて補正し、補正した前記モータの将来の前記速度及び又は前記トルク基づいて将来の前記所定の時間間隔ごとの前記モータの前記消費電力量をそれぞれ予測する
ことを特徴とする請求項２に記載のモータ駆動システム。
【請求項５】
前記判定部は、
事前に決定した前記モータの各相の前記巻線の接続状態を切り替えるべき当該モータの運転開始からの各経過時間がそれぞれ切替えタイミングとして格納された切替えタイミング管理テーブルを保持し、
前記モータの運転開始からの経過時間に基づき、前記切替えタイミング管理テーブルを参照して、当該モータにおける各相の前記巻線の前記接続状態の切り替えの要否を判定する
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動システム。
【請求項６】
前記判定部は、
事前に決定した前記モータの各相の前記巻線の接続状態を切り替えるべき各位置がそれぞれ切替えタイミングとして格納された切替えタイミング管理テーブルを保持し、
前記モータの前記運転パターンと、前記モータの速度及び又はトルクの計測値とに基づき、前記切替えタイミング管理テーブルを参照して、当該モータにおける各相の前記巻線の前記接続状態の切り替えの要否を判定する
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動システム。
【請求項７】
各相にそれぞれ対応させて複数の巻線が設けられ、各相の複数の前記巻線の接続状態を切替え可能なモータを駆動するモータ駆動システムにおいて実行されるモータ駆動方法であって、
予め定められた前記モータの運転パターンに基づいて当該モータにおける各相の前記巻線の前記接続状態の切り替えの要否を判定する第１のステップと、
当該判定の判定結果に従って、前記モータの各相の前記巻線の前記接続状態を切り替える第２のステップと
を備えることを特徴とするモータ駆動方法。
【請求項８】
前記第１のステップは、
前記運転パターンに基づいて前記モータの将来の速度及び又はトルクを予測する速度／トルク予測ステップと、
予測した前記モータの将来の前記速度及び又は前記トルクに基づいて、将来の所定の時間間隔ごとの前記モータの消費電力量をそれぞれ予測し、予測結果に基づいて前記モータにおける各相の前記巻線の前記接続状態の切り替えの要否を判定する切替え判定ステップと
を備えることを特徴とする請求項７に記載のモータ駆動方法。
【請求項９】
前記切替え判定ステップでは、
前記モータの前記消費電力量の予測結果に基づいて、前記モータにおける各相の前記巻線の前記接続状態の切り替えたときの当該消費電力量の低減量でなる消費電力低減量を算出し、当該消費電力低減量が予め設定された所定の閾値を超え、かつ当該閾値を越えるまでに前記消費電力低減量が負とならない場合に、前記モータにおける各相の前記巻線の前記接続状態を切替えると判定する
ことを特徴とする請求項８に記載のモータ駆動方法。
【請求項１０】
前記切替え判定ステップでは、
予測した前記モータの将来の速度及び又はトルクを前記モータの実際の前記速度又は前記トルクを用いて補正し、補正した前記モータの将来の前記速度及び又は前記トルク基づいて将来の前記所定の時間間隔ごとの前記モータの前記消費電力量をそれぞれ予測する
ことを特徴とする請求項８に記載のモータ駆動方法。
【請求項１１】
前記第１のステップでは、
事前に決定した前記モータの各相の前記巻線の接続状態を切り替えるべき当該モータの運転開始からの各経過時間がそれぞれ切替えタイミングとして格納された切替えタイミング管理テーブルを保持し、
前記モータの運転開始からの経過時間に基づき、前記切替えタイミング管理テーブルを参照して、当該モータにおける各相の前記巻線の前記接続状態の切り替えの要否を判定する
ことを特徴とする請求項７に記載のモータ駆動方法。
【請求項１２】
前記第１のステップでは、
事前に決定した前記モータの各相の前記巻線の接続状態を切り替えるべき各位置がそれぞれ切替えタイミングとして格納された切替えタイミング管理テーブルを保持し、
前記モータの前記運転パターンと、前記モータの速度及び又はトルクの計測値とに基づき、前記切替えタイミング管理テーブルを参照して、当該モータにおける各相の前記巻線の前記接続状態の切り替えの要否を判定する
ことを特徴とする請求項７に記載のモータ駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はモータ駆動装置及び方法に関し、例えば鉄道車両に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気自動車や鉄道車両などに用いられるモータとして、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の各相に対してそれぞれ２つの巻線が設けられ、これら２つの巻線の接続関係を直列接続から並列接続へ、又は、並列接続から直列接続へと適宜切り替え得るようになされた巻線切替えモータがある。
【０００３】
この種のモータでは、各相の２つの巻線をそれぞれ直列接続することにより低速領域で大きいトルクが得られ、各相の２つの巻線をそれぞれ並列接続することにより高速領域での高効率な回転出力が得られる。このため動力源として巻線切替えモータを利用した電気自動車や鉄道車両などでは、各相の２つの巻線の接続状態を適宜切替えることにより消費電力量の低減を図っている。
【０００４】
この場合、巻線切替えモータにおける巻線の切替え実行の判断には、一般的に速度及びトルク等が用いられているが、下記特許文献１では、切替え条件にヒステリシスをもたせることにより安定した切替えを実現している。また下記特許文献２には、特許文献１に開示された技術を改良した方法として、ヒステリシス領域内に所定時間いる場合に高効率な巻線に切り替えることで消費電力を低減する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−３６９４号公報
【特許文献２】特許第５５４９７５１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、巻線切替えモータにおける巻線の切替え方法として特許文献２に開示された方法を利用したとしても、巻線の切替え直後に状態変化が生じたために、再度、巻線を切替える必要が発生する場合がある。そしてこの様な事態が頻発した場合、巻線切替えモータの消費電力の切替えロスが発生するため、巻線切替えモータの消費電力の低減に繋がらない問題があった。
【０００７】
また巻線切替えモータの消費電力量をより一層と低減させるべく、切替えの時間間隔を短くしたり、ヒステリシス幅を小さくすると切替え回数が増加し、特に切替え装置が機械式の場合にはその寿命が短くなったり、巻線の切替えによるトルクショックの頻度が増加するといった問題もあった。
【０００８】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、モータの巻線の切替え回数を低減させながら消費電力の低減効果を向上させ得るモータ駆動装置及び方法を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる課題を解決するため本発明においては、各相にそれぞれ対応させて複数の巻線が設けられ、各相の複数の前記巻線の接続状態を切替え可能なモータを駆動するモータ駆動システムにおいて、予め定められた前記モータの運転パターンに基づいて当該モータにおける各相の前記巻線の前記接続状態の切り替えの要否を判定する判定部と、前記判定部の判定結果に従って、前記モータの各相の前記巻線の前記接続状態を切り替える巻線切替え装置とを設けるようにした。
【００１０】
また本発明においては、各相にそれぞれ対応させて複数の巻線が設けられ、各相の複数の前記巻線の接続状態を切替え可能なモータを駆動するモータ駆動システムにおいて実行されるモータ駆動方法であって、予め定められた前記モータの運転パターンに基づいて当該モータにおける各相の前記巻線の前記接続状態の切り替えの要否を判定する第１のステップと、当該判定の判定結果に従って、前記モータの各相の前記巻線の前記接続状態を切り替える第２のステップとを設けるようにした。
【００１１】
本発明のモータ駆動システム及び方法によれば、モータの運転パターンに基づいて適切なタイミングでモータの巻線の接続状態を切り替えることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、モータの巻線の切替え回数を低減させながら消費電力の低減効果を向上させ得るモータ駆動装置及び方法を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施の形態によるモータ駆動システムの全体構成を示す図である。
【図２】モータの巻線構成の説明に供する図である。
【図３】（Ａ）及び（Ｂ）は、モータの各相の２つの巻線の接続関係の説明に供する図である。
【図４】予め定められたモータの運転パターンの一例を示すグラフである。
【図５】第１の実施の形態による速度／トルク予測部の構成例を示すブロック図である。
【図６】第１の実施の形態による巻線切替り制御部の構成例を示すブロック図である。
【図７】第１の実施の形態による切替え判断処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図８】第２の実施の形態による巻線切替り制御部の構成例を示すブロック図である。
【図９】第３の実施の形態による巻線切替り制御部の構成例を示すブロック図である。
【図１０】第４の実施の形態による巻線切替り制御部の構成例を示すブロック図である。
【図１１】第４の実施の形態による切替え判断処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図１２】第５の実施の形態による巻線切替り制御部の構成例を示すブロック図である。
【図１３】第５の実施の形態による切替え判断処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図１４】第６の実施の形態による鉄道車両の構成例を示す概念図である。
【図１５】鉄道車両における電力変換装置の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。
【００１５】
（１）第１の実施の形態
（１−１）本実施の形態によるモータ駆動システムの構成
図１において、１は全体として巻線切替えモータ（以下、これを単にモータと呼ぶ）２を駆動制御する本実施の形態によるモータ駆動システムを示す。このモータ駆動システム１は、直流電力源３から得られた直流電力を交流電力に変換するインバータ装置４と、インバータ装置４からモータ２に出力される交流電流の電流値を検出する相電流検出回路５と、インバータ装置４の制御の下にモータ２の巻線を切り替える巻線切替え装置６とを備えて構成される。
【００１６】
相電流検出回路５は、例えばホールＣＴ（Current Transformer）から構成され、モータ２のＵ相の入力端子及びインバータ装置４間を接続するＵ相モータ負荷線７Ｕを流れる電流の電流値Ｉｕと、モータ２のＶ相の入力端子及びインバータ装置４間を接続するＶ相モータ負荷線７Ｖを流れる電流の電流値Ｉｖと、モータ２のＷ相の入力端子及びインバータ装置４間を接続するＷ相モータ負荷線７Ｗを流れる電流の電流値Ｉｗとをそれぞれ検出し、検出結果をインバータ装置４に出力する。
【００１７】
なお相電流検出回路５によってＵ相、Ｖ相及びＷ相の３相すべての電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを検出する必要はなく、例えば、相電流検出回路５が、いずれか２相の電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを検出し、３相電流が平衡状態であると仮定して、残りの１相の電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを演算により求めるようにしてもよい。
【００１８】
インバータ装置４は、直流電力を交流電力に変換するインバータ回路１０と、インバータ回路１０を駆動制御する制御装置１１とを備えて構成される。
【００１９】
インバータ回路１０は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などの複数のパワー半導体Ｑ１〜Ｑ６及び複数の帰還ダイオードＤ１〜Ｄ６から構成されるインバータ主回路１２と、インバータ主回路１２を駆動するゲート・ドライバ１３とから構成される。
【００２０】
実際上、インバータ主回路１２は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相にそれぞれ対応させて、直流電力源３から一定の直流電圧が印加されるプラス電源線１４と、アースされたマイナス電源線１５との間に並列に接続された第１〜第３のインバータ部１６Ｕ，１６Ｖ，１６Ｗを備える。これら第１〜第３のインバータ部１６Ｕ，１６Ｖ，１６Ｗは、それぞれパワー半導体Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５及び帰還ダイオードＤ１，Ｄ３，Ｄ５が並列接続された上アームと、同じくパワー半導体Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６及び帰還ダイオードＤ２，Ｄ４，Ｄ６が並列接続された下アームとが並列接続されることにより構成される。
【００２１】
そして第１のインバータ部１６Ｕにおける上アーム及び下アームの接続中点にＵ相モータ負荷線が接続７Ｕされ、第２のインバータ部１６Ｖにおける上アーム及び下アームの接続中点にＶ相モータ負荷線７Ｖが接続され、第３のインバータ部１６Ｗにおける上アーム及び下アームの接続中点にＷ相モータ負荷線７Ｗが接続されている。
【００２２】
ゲート・ドライバ１３は、後述のように制御装置１１のインバータ制御部１７から与えられる印加電圧指令パルスＰＬ１に基づいて、当該印加電圧指令パルスＰＬ１に応じた周期でＰＷＭ変調され、かつそれぞれ120度ずつ位相がずれたＵ相用、Ｖ相用及びＷ相用の駆動パルスＰＬ２Ｕ，ＰＬ２Ｖ，ＰＬ２Ｗをそれぞれ生成する。
【００２３】
またゲート・ドライバ１３は、Ｕ相用、Ｖ相用及びＷ相用の駆動パルスＰＬ２Ｕ，ＰＬ２Ｖ，ＰＬ２Ｗのうち、Ｕ相用の駆動パルスＰＬ２Ｕをインバータ回路１０の第１のインバータ部１６Ｕの各パワー半導体Ｑ１，Ｑ２のゲート端子にそれぞれ印加し、Ｖ相用の駆動パルスＰＬ２Ｖをインバータ回路１３の第２のインバータ部１６Ｖの各パワー半導体Ｑ３，Ｑ４のゲート端子にそれぞれ印加し、Ｗ相用の駆動パルスＰＬ２Ｗをインバータ回路１３の第３のインバータ部１６Ｗの各パワー半導体Ｑ５，Ｑ６のゲート端子にそれぞれ印加する。
【００２４】
かくして、直流電力源から与えられた直流電力が第１〜第３のインバータ部１６Ｕ，１６Ｖ，１６Ｗにおいて印加電圧指令パルスＰＬ１に応じた周波数の交流電力にそれぞれ変換されて、これらが対応するＵ相モータ負荷線７Ｕ、Ｖ相モータ負荷線７Ｖ又はＷ相モータ負荷線７Ｗをそれぞれ介してモータ２のＵ相、Ｖ相及びＷ相の入力端子に印加される。これによりかかる印加電圧指令パルスＰＬ１に応じた速度及びトルクでモータ２が回転駆動される。
【００２５】
一方、制御装置１１は、インバータ制御部１７と、巻線切替え装置制御部８を構成する速度／トルク予測部１８及び巻線切替え制御部１９を備える。インバータ制御部１７は、相電流検出回路５により検出されたＵ相モータ負荷線７Ｕ、Ｖ相モータ負荷線７Ｖ及びＷ相モータ負荷線７Ｗを流れる電流（モータ２に印加される電流）の電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを用いてモータ２の回転を所定状態とするための上述の印加電圧指令パルスＰＬ１を生成し、生成した印加電圧指令パルスＰＬ１を上述のようにインバータ回路１０のゲート・ドライバ１３に出力する。
【００２６】
また速度／トルク予測部１８は、例えば、鉄道の運行パターンや、工場のラインで予め設定された動作を繰り返す場合の動作パターン、又は、自動運転を行う自動車の運転パターンなどのように、時間に対してモータ２の回転速度及び出力トルクが決まっている場合における、将来のモータ２の回転速度及び出力トルクをそれぞれ予測し、予測結果を巻線切替え制御部１９に出力する。
【００２７】
巻線切替え制御部１９は、速度／トルク予測部１８から与えられた将来のモータ２の回転速度及び出力トルクの予測結果に基づいて、なるべく少ない切替え回数で最大限の消費電力効果が得られるような巻線切替え信号を生成し、これを巻線切替え装置６に送信する。
【００２８】
巻線切替え装置６は、モータ２の巻線を切り替える切替え装置である。実際上、モータは、図２に示すように、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の各相に対してそれぞれ２つの巻線２０Ａ，２０Ｂが設けられている。そしてモータ２においては、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の各第１のスイッチ２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗをそれぞれオンすると共に、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の各第２及び第３のスイッチ２２Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗをそれぞれオフすることにより、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の２つの巻線２０Ａ，２０Ｂをそれぞれ図３（Ａ）のように直列に接続することができる。またモータ２においては、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の各第１のスイッチ２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗをそれぞれオフすると共に、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の各第２及び第３のスイッチ２２Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗをそれぞれオンすることにより、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の２つの巻線２０Ａ，２０Ｂをそれぞれ図３（Ｂ）のように並列に接続することができる。かくして巻線切替え装置６は、巻線切替え制御部１９から与えられた巻線切替え信号に基づいて、モータ２のＵ相、Ｖ相及びＷ相の２つの巻線２０Ａ，２０Ｂをそれぞれ直列接続から並列接続へ、又は、並列接続から直列接続へと切り替える。
【００２９】
（１−２）速度／トルク予測部及び巻線切替え制御部の構成
次に、本モータ駆動システム１の要部であるインバータ装置４の制御装置１１の巻線切替え装置制御部８を形成する速度／トルク予測部１８及び巻線切替え制御部１９の構成について説明する。以下においては、例えば図４に示すように、時間に対する回転速度及び出力トルクが予め決められた運転パターンでモータ２が駆動されるものとする。なお、図４において、実線Ｋ１はモータ２の回転速度を示し、破線Ｋ２はモータ２の出力トルクを示す。
【００３０】
図５は、速度／トルク予測部１８の具体的な構成例を示す。この図５に示すように、速度／トルク予測部１８は、タイマ３０及び運転パターンテーブル参照部３１を備えて構成される。タイマ３０は、モータ２の運転開始からの経過時間を計測するための計測手段であり、計測した経過時間を運転パターンテーブル参照部３１に出力する。
【００３１】
運転パターンテーブル参照部３１は、予め規定されたモータ２の運転開始からの経過時間に対するモータ２の回転速度及び出力トルクがそれぞれ格納された運転パターンテーブル３２を保持している。そして運転パターンテーブル参照部３１は、タイマ３０から与えられる運転開始からの経過時間に基づいて、現在から所定時間（例えば10秒）先までの所定時間間隔（例えば、数十ミリ秒間隔）の各ステップにおけるモータ２の回転速度及び出力トルクを順次予測する。また運転パターンテーブル参照部３１は、このようにして予測した各ステップにおけるモータ２の回転速度及び出力トルクをそれぞれ予測速度及び予測トルクとして巻線切替え制御部１９に出力する。
【００３２】
巻線切替え制御部１９は、図６に示すように、消費電力量予測部３３及び切替え判断部３４を備えて構成される。消費電力量予測部３３は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の２つの巻線２０Ａ，２０Ｂが並列接続されているときのモータ２の回転速度及び出力トルクに応じた消費電力量と、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の２つの巻線２０Ａ，２０Ｂが直列接続されているときのモータ２の回転速度及び出力トルクに応じたステップ間の消費電力量とがそれぞれ格納された消費電力量テーブル３５を保持している。
【００３３】
そして消費電力量予測部３３は、速度／トルク予測部１８から与えられる所定ステップ数分の予測速度及び予測トルクに基づいて、モータ２のＵ相、Ｖ相及びＷ相の２つの巻線２０Ａ，２０Ｂが並列接続状態のときの各ステップにおける次のステップまでのモータ２の消費電力量と、モータ２のＵ相、Ｖ相及びＷ相の２つの巻線２０Ａ，２０Ｂが直列接続状態のときの各ステップにおける次のステップまでのモータ２の消費電力量とを消費電力量テーブル３５からそれぞれ取得し、取得したこれらの消費電力量を切替え判断部３４に出力する。
【００３４】
切替え判断部３４は、消費電力量予測部３３から与えられるモータ２のＵ相、Ｖ相及びＷ相の２つの巻線２０Ａ，２０Ｂが並列接続状態時及び直列接続状態時での各ステップにおけるその次のステップまでのモータ２の消費電力量に基づいて、モータ２の各相の巻線２０Ａ，２０Ｂの接続状態を並列状態から直列状態へ、又は、直列状態から並列状態へと切り替えるか否かを判断する。そして切替え判断部３４は、モータ２の各相の巻線２０Ａ，２０Ｂの接続状態を切り替えると判断した場合には巻線切替え信号をオンにする（巻線切替え信号の信号レベルをパルス状に「０」から「１」に立ち上げる）。
【００３５】
かくして、巻線切替え装置６は、巻線切替え信号がオンとなった場合には、モータ２の各相の巻線２０Ａ，２０Ｂの接続状態を並列接続状態から直列接続状態へ、又は、直列接続状態から並列接続状態へと切り替える。
【００３６】
図７は、このような切替え判断部３４の具体的な処理（以下、これを切替え判断処理と呼ぶ）の流れを示す。切替え判断部３４は、モータ２のＵ相、Ｖ相及びＷ相の２つの巻線２０Ａ，２０Ｂが並列接続状態時及び直列接続状態時での各ステップにおけるその次のステップまでのモータ２の消費電力量が消費電力量予測部から与えられると、この図７に示す処理手順に従って、モータ２の各相の巻線２０Ａ，２０Ｂの接続状態を切り替えるか否かを判断する。
【００３７】
実際上、切替え判断部３４は、かかるモータ２の消費電力量が消費電力量予測部３３から与えられると、この図７に示す切替え判断処理を開始し、まず、モータ２の各相の巻線２０Ａ，２０Ｂの接続状態を切り替えた場合における最初のステップから次のステップまでの消費電力量の低減効果を算出する（Ｓ１）。
【００３８】
具体的に、切替え判断部３４は、そのとき消費電力量予測部３３から予測速度及び予測トルクが与えられたステップの数をＮｓ、モータ２の各相の２つの巻線２０Ａ，２０Ｂが並列接続状態のときの、そのとき消費電力量予測部３３から予測速度及び予測トルクが与えられた各ステップ（Ｎｓ個の各ステップ）のうちの最初のステップ（以下、これを単に最初のステップと呼ぶ）からｎ番目のステップまでのモータ２の消費電力量の合計値をＬｐ（ｎ）、モータ２の各相の２つの巻線２０Ａ，２０Ｂが直列接続状態のときの、最初のステップからｎ番目のステップまでのモータ２の消費電力量の合計値をＬｓ（ｎ）、最初のステップからｎ番目のステップまでのモータ２の消費電力の低減量（以下、これを消費電力低減量と呼ぶ）をΔＬ（ｎ）として、そのときのモータ２の各相の２つの巻線２０Ａ，２０Ｂが並列接続状態の場合には、次式
【数１】
2020072631.tif 000003
により、モータ２の各相の巻線２０Ａ，２０Ｂの接続状態を切り替えたときの最初のステップから次のステップまでの消費電力量の低減効果（消費電力低減量ΔＬ（１））を算出する。また切替え判断部３４は、そのときのモータ２の各相の２つの巻線２０Ａ，２０Ｂが直列接続状態の場合には、次式
【数２】
2020072631.tif 000004
により、モータ２の各相の巻線２０Ａ，２０Ｂの接続状態を切り替えたときの最初のステップから次のステップまでの消費電力量の低減効果（消費電力低減量ΔＬ（１））を算出する。
【００３９】
続いて、切替え判断部３４は、ステップＳ１で算出した消費電力低減量が「０」よりも大きいか否かを判定する（Ｓ２）。
【００４０】
ここで、この判定で否定結果を得ることは、モータ２の各相の巻線２０Ａ，２０Ｂの接続状態を切り替えたとしても最初のステップから次のステップまでの間で消費電力量の低減効果が得られず、逆に消費電力が増加してしまうことを意味する。かくして、このとき切替え判断部３４は、巻線切替え信号をオンにすることなくこの切替え判断処理を終了する。
【００４１】
これに対して、ステップＳ２の判定で肯定結果を得ることは、モータ２の各相の巻線２０Ａ，２０Ｂの接続状態を切り替えることによって最初のステップから次のステップまでの間で消費電力量の低減効果を得られることを意味する。かくして、このとき切替え判断部３４は、そのときモータ２の各相の巻線２０Ａ，２０Ｂの接続状態を切り替えたときの最初のステップから各ステップまでの消費電力低減量ΔＬ（１）〜ΔＬ（Ｎｓ）をそれぞれ算出する（Ｓ３）。
【００４２】
具体的に、切替え判断部３４は、ｎの値を１，２，３，……、Ｎｓと順番に入れ替えながら、そのときのモータ２の各相の２つの巻線２０Ａ，２０Ｂの接続状態が直列接続状態の場合には、次式
【数３】
2020072631.tif 000005
により、またそのときのモータ２のＵ相、Ｖ相及びＷ相の２つの巻線２０Ａ，２０Ｂの接続状態が並列接続状態の場合には、次式
【数４】
2020072631.tif 000006
により、そのときモータ２の各相の巻線２０Ａ，２０Ｂの接続状態を切り替えたときの消費電力低減量ΔＬ（１）〜ΔＬ（Ｎｓ）をそれぞれ算出する。
【００４３】
次いで、切替え判断部３４は、ステップＳ３で算出した消費電力低減量ΔＬ（１）〜ΔＬ（Ｎｓ）の中に予め設定された閾値（以下、これを切替え閾値と呼ぶ）を超えるステップが少なくとも１つ存在するか否かを判定する（Ｓ４）。なお、この切替え閾値は、少なくともそのときモータ２の各相の巻線２０Ａ，２０Ｂの接続状態を切り替えることにより生じる電力の損失以上の値に設定される。これによりモータ２の各相の巻線２０Ａ，２０Ｂの接続状態の切り替えにより消費電力が増加することを防止することができる。
【００４４】
ここで、ステップＳ４の判定で否定結果を得ることは、モータ２の各相の巻線２０Ａ，２０Ｂの接続状態を切り替えたとしても最初のステップからどのステップまでの間についても消費電力量の低減効果が得られず、逆に消費電力が増加してしまうことを意味する。かくして、このとき切替え判断部３４は、巻線切替え信号をオンにすることなくこの切替え判断処理を終了する。
【００４５】
これに対して、ステップＳ４の判定で肯定結果を得ることは、モータ２の各相の巻線２０Ａ，２０Ｂの接続状態を切り替えることによって一定の消費電力量の低減効果を得られることを意味する。かくして、このとき切替え判断部３４は、消費電力低減量ΔＬ（１）〜ΔＬ（Ｎｓ）が切替え閾値を超えるまでの間に消費電力低減量ΔＬ（１）〜ΔＬ（Ｎｓ）が負となるステップが存在しないか否かを判定する（Ｓ５）。
【００４６】
そして切替え判断部３４は、この判断で否定結果を得ると、この切替え判断処理を終了する。これは、消費電力低減量ΔＬ（１）〜ΔＬ（Ｎｓ）が最小となるステップでモータ２の各相の巻線２０Ａ，２０Ｂの接続状態を切り替えた方が総合的な消費電力量が低減できるためである。
【００４７】
これに対して、切替え判断部３４は、ステップＳ５の判定で肯定結果を得ると、巻線切替え信号をオンにし（Ｓ６）、この後、この切替え判断処理を終了する。
【００４８】
（１−３）本実施の形態の効果
以上のように本実施の形態のモータ駆動システム１では、予め定められたモータ２の運転パターンに従って各ステップにおけるモータ２の予測速度及び予測トルクを算出し、算出した予測速度及び予測トルクに基づいて各ステップまでの消費電力低減量Δｔ（ｎ）を算出し、算出した消費電力低減量Δｔ（ｎ）の少なくとも１つが切替え閾値を超え、かつ消費電力低減量Δｔ（ｎ）が切替え閾値を超えるまでに負にならないことを条件として、モータ２の各相の巻線２０Ａ，２０Ｂの接続状態を切り替える。
【００４９】
従って、本モータ駆動システム１によれば、長期的な展望の上でモータ２の各相の巻線２０Ａ，２０Ｂの接続状態を切り替えることができるため、巻線の切替えが頻発することがなく、切替えロスの発生を抑制しながら効率良くモータ２の消費電力を低減させることができる。よって本モータ駆動システム１によれば、モータ２の巻線の切替え回数を低減させながら消費電力の低減効果を向上させることができる。
【００５０】
（１−４）第１の実施の形態の変形例
なお上述の第１の実施の形態においては、巻線切替え制御部１９が、現在時刻から所定ステップ分の予測速度及び予測トルクをそれぞれ算出し、これらの予測速度及び予測トルクに基づいてステップごとのモータ２の消費電力量をそれぞれ取得するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、巻線切替え制御部１９が、ステップごとの予測速度のみ又は予測トルクのみを算出し、算出した予測速度又は予測トルクにのみ基づいてステップごとのモータ２の消費電力量をそれぞれ取得するようにしてもよい。
【００５１】
また巻線切替え制御部１９が、予測速度及び予測トルクの一方のみや、予測速度及び予測トルクに加えて又は代えて温度情報又はインバータ直流電圧などの他の情報を用いてステップごとのモータ２の消費電力量を算出するようにしてもよい。
【００５２】
さらに速度や予測速度は、モータ２の回転速度に相関がある値や予測値であればよく、例えば、モータ２の速度指令、一次周波数、モータ２の出力電圧（あるいは出力電圧指令）、モータ２に直結されたエンジンの回転数（あるいは回転数指令）、本モータ駆動システム１が搭載された電気自動車や鉄道車両などの移動体の移動速度（あるは走行速度指令）などを用いてもよい。
【００５３】
トルクや予測トルクも同様に、モータ２のトルクに相関がある値や予測値であればよく、例えば、モータ２のトルク指令、トルク電流（あるいは電流指令）、モータ２に直結されたエンジンのトルク（あるいはトルク指令）などを用いてもよい。
【００５４】
さらに上述の第１の実施の形態においては、巻線切替え制御部１９の消費電力量予測部３３が各ステップから次のステップまでのモータ２の消費電力量を取得する手法として、消費電力量テーブル３５（図６）を保持し、これを参照して各ステップ間におけるモータ２の消費電力量を取得する方法について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば演算により近似値を算出したり、鉄損・銅損等に分けてそれぞれ演算して合算するようにしてもよい。
【００５５】
同様に、上述の第１の実施の形態においては、速度／トルク予測部１８の運転パターンテーブル参照部３１（図５）が、運転パターンテーブル３２（図５）を参照してステップごとのモータ２の回転速度及び出力トルクを順次予測するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば演算により予測速度及び予測トルクの近似値を算出するようにしてもよい。
【００５６】
（２）第２の実施の形態
図６との対応部分に同一符号を付して示す図８は、図６について上述した第１の実施の形態による巻線切替え制御部１９に代えて図１のモータ駆動システム１に適用される本実施の形態による巻線切替え制御部４０の構成を示す。この巻線切替え制御部４０は、入力段に予測速度／トルク補正部４１が設けられた点が第１の実施の形態による巻線切替え制御部１９と相違する。
【００５７】
この場合、本実施の形態の巻線切替え制御部４０には、前段の速度／トルク予測部１８（図５）から予測速度及び予測トルクが与えられるだけでなく、上述の各ステップにおけるモータ２の回転速度及び出力トルクの計測値も与えられる。なお、このようなモータ２の回転速度及び出力トルクの計測値は、これら回転速度や出力トルクを計測するための計測器をモータ２に配置するようにして取得するようにしても、また相電流検出回路５（図１）により検出されたＵ相、Ｖ相及びＷ相の各駆動電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗに基づいて演算により取得するようにしてもよい。以下においても同様である。
【００５８】
また巻線切替え制御部４０の予測速度／トルク補正部４１は、少なくとも今回のステップの予測速度及び予測トルクを記憶保持しており、今回のステップにおけるモータ２の回転速度及び出力トルクの計測値が与えられた場合に、今回の回転速度の計測値と、今回のステップの予測速度とを比較すると共に、今回の出力トルクの計測値と、今回のステップの予測トルクとを比較する。
【００５９】
そして予測速度／トルク補正部４１は、かかる比較結果に基づき、今回のステップにおけるモータ２の回転速度の計測値及び予測速度の差分（以下、これを速度誤差と呼ぶ）と、今回のステップにおけるモータ２の出力トルクの計測値及び予測トルクの差分（以下、これをトルク誤差と呼ぶ）とに応じて、次のステップ以降の各ステップのモータ２の予測速度及び予測トルクを補正する。
【００６０】
なお、この場合における補正の方法としては、例えば、上述のようにして算出した今回のステップにおける速度誤差を次のステップ以降の各ステップの予測速度に加算すると共に、今回のステップにおけるトルク誤差を次のステップ以降の各ステップの予測トルクに加算する方法を適用することができる。また他の方法として、本実施の形態のモータ駆動システム１の上位にある速度制御系の伝達関数に、今回のステップにおける速度誤差やトルク誤差を入力し、その応答分を次のステップ以降の各ステップの予測速度や予測トルクに加算するようにしてもよい。
【００６１】
このようにモータ２の予測速度及び予測トルクを補正することにより、モータ２の巻線２０Ａ，２０Ｂの接続状態の切替えタイミングの判断をより精度良く行うことができる。かくして、モータ２の巻線２０Ａ，２０Ｂの接続状態の切替え回数を低減させながら消費電力の低減効果をより一層と向上させることができる。
【００６２】
なお本実施の形態においては、巻線切替え装置制御部４０が、モータ２の予測速度及び予測トルクの双方に基づいてモータ２の消費電力量を算出するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、巻線切替え装置制御部４０が、予測速度及び予測トルクの一方のみや、予測速度及び予測トルクに加えて又は代えて温度情報又はインバータ直流電圧などの他の情報を用いてステップごとのモータ２の消費電力量を算出するようにしてもよい。
【００６３】
（３）第３の実施の形態
図５との対応部分に同一符号を付した図９は、図５及び図６について上述した第１の実施の形態の巻線切替え装置制御部８に代えて第１の実施の形態のモータ駆動システム１に適用される本実施の形態の巻線切替え装置制御部５０を示す。なお、以下においても、例えば図４のように経過時間に対するモータ２の回転速度及び出力トルクがそれぞれ予め決められているものとする。
【００６４】
本実施の形態の巻線切替え装置制御部５０は、タイマ３０及び巻線切替え指令部５１を備えて構成される。タイマ３０は、モータ２の運転開始からの経過時間を巻線切替え指令部５１に出力する。
【００６５】
巻線切替え指令部５１は、図５及び図６について上述した第１の実施の形態の速度／トルク予測部１８及び巻線切替え制御部１９と同様の処理により事前に決定したモータ２の巻線２０Ａ，２０Ｂの接続状態を切り替えるべきモータ２の運転開始からの各経過時間がそれぞれ切替えタイミングとして格納された切替えタイミング管理テーブル５２を保持している。
【００６６】
そして巻線切替え指令部５１は、タイマ３０から与えられる経過時間を切替えタイミング管理テーブル５２に登録された各切替えタイミングの時間と常時比較し、これらが一致したタイミングで巻線切替え信号をオンにする。
【００６７】
このように本実施の形態では、モータ２の巻線の切替えタイミングを事前に決定しておくため、第１の実施の形態により得られる効果に加えて、制御装置１１（図１）内での演算処理負荷を低減することができるという効果をも得ることができる。
【００６８】
なお上述の第３の実施の形態においては、切替えタイミングとして、モータ２が動作を開始してからの経過時間を適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば本実施の形態の巻線切替え装置制御部５０が適用されたモータ駆動システム１が電気自動車や鉄道車両などの移動体に搭載されている場合には、当該移動体の走行距離を切替えタイミングとして利用するようにしてもよく、さらにはＧＰＳ（Global Positioning System）などの測位システムを利用して測位した移動体の位置を切替えタイミングとして利用するようにしてもよい。
【００６９】
（４）第４の実施の形態
図５との対応部分に同一符号を付して示す図１０は、図１について上述した第１の実施の形態の巻線切替え装置制御部８に代えて第１の実施の形態のモータ駆動システム１に適用される本実施の形態の巻線切替え装置制御部６０を示す。
【００７０】
なお、以下においても、例えば図４のように経過時間に対するモータ２の回転速度及び出力トルクがそれぞれ予め決められているものとする。また以下においては、本実施の形態による巻線切替え制御部６０が適用されたモータ駆動システム１が鉄道車両に搭載されているものとする。
【００７１】
本実施の形態の巻線切替え装置制御部６０は、タイマ３０及び巻線切替え指令部６１を備えて構成される。そして巻線切替え指令部６１は、第３の実施の形態と同様にして事前に決定したモータ２の巻線２０Ａ，２０Ｂの接続状態を切り替えるべきモータ２の動作開始からの各経過時間がそれぞれ切替えタイミングとして格納された切替えタイミング管理テーブル６２を保持している。
【００７２】
また切替えタイミング管理テーブル６２には、各切替えタイミングにそれぞれ対応させて、その切替えタイミング時点においてモータ２の巻線２０Ａ，２０Ｂの接続状態を切り替えるべき当該モータ２の回転速度の閾値（以下、これを切替え速度と呼ぶ）が格納されている。さらに巻線切替え指令部６１には、現在のモータ２の回転速度の計測値が常時与えられる。
【００７３】
そして巻線切替え指令部６０は、タイマ３０から与えられる経過時間を切替えタイミング管理テーブル６２に登録された各切替えタイミングの時間と常時比較し、経過時間が切替えタイミング管理テーブル６２に登録されたいずれかの切替えタイミングから予め定められた許容誤差時間を引いた値（切替えタイミング−許容誤差時間）以上になった場合には、そのとき本モータ駆動システム１が搭載された鉄道車両が力行走行しているときには、モータ２の回転速度が予め定められた速度（以下、これを切替え速度と呼ぶ）以上、その鉄道車両が回生走行しているときには、モータ２の回転速度が切替え速度以下となった場合に巻線切替え信号をオンにすることにより、モータ２の巻線２０Ａ，２０Ｂの接続状態を切り替えさせる。
【００７４】
また巻線切替え指令部６０は、経過時間が切替えタイミング管理テーブル６２に登録されたいずれかの切替えタイミングから予め定められた許容誤差時間を加えた値（切替えタイミング＋許容誤差時間）以上になった場合には、モータ２の回転速度が切替え速度と一致していない状態でも巻線切替え信号をオンにすることにより、モータ２の巻線２０Ａ，２０Ｂの接続状態を切り替えさせる。
【００７５】
図１１は、このような巻線切替え指令部６０により定期的に実行される一連の処理（以下、これを巻線切替え処理と呼ぶ）の具体的な処理手順を示す。
【００７６】
巻線切替え指令部６０は、この図１１に示す巻線切替え処理を開始すると、まず、現在の経過時間（ｔ）が切替えタイミング管理テーブル６２に登録されたいずれかの切替えタイミング（tch）から許容誤差時間（dtch）を差し引いた時間以上であるか否かを判定する（Ｓ１０）。そして巻線切替え指令部６０は、この判定で否定結果を得ると、この巻線切替え処理を終了する。
【００７７】
これに対して、巻線切替え指令部６０は、ステップＳ１０の判定で肯定結果を得ると、現在の鉄道車両の走行状態が力行であるか否かを判定する（Ｓ１１）。そして巻線切替え指令部６０は、この判定で肯定結果を得ると、現在のモータの回転速度（Ｗ）が予め設定された上述の切替え速度（Ｗｃｈ）以上であるか否かを判定する（Ｓ１２）。そして巻線切替え指令部６０は、この判定で肯定結果を得ると、巻線切替え信号をオンにし（Ｓ１５）、この後、この巻線切替え処理を終了する。
【００７８】
また巻線切替え指令部６０は、ステップＳ１２の判定で否定結果を得ると、現在の経過時間（ｔ）が切替えタイミング管理テーブル６２に登録されたいずれかの切替えタイミング（tch）から許容誤差時間（dtch）を加えた時間以上であるか否かを判定する（Ｓ１４）。
【００７９】
そして巻線切替え指令部６０は、この判定で否定結果を得ると、この巻線切替え処理を終了する。また巻線切替え指令部６０は、巻線切替え信号をオンにし（Ｓ１５）、この後、この巻線切替え処理を終了する。
【００８０】
一方、巻線切替え指令部６０は、ステップＳ１１の判定で否定結果を得ると、現在のモータの回転速度（ｗ）が切替え速度（ｗｃｈ）以下であるか否かを判定する（Ｓ１３）。そして巻線切替え指令部６０は、この判定で肯定結果を得ると巻線切替え信号をオンにし（Ｓ１５）、この後、この巻線切替え処理を終了する。
【００８１】
これに対して、巻線切替え指令部６０は、ステップＳ１３の判定で否定結果を得ると、ステップＳ１４及びステップＳ１５を上述のように処理した後に、この巻線切替え処理を終了する。
【００８２】
このように本実施の形態では、切替えタイミング管理テーブルに格納された切替えタイミングの前後において、モータ２の回転速度と、鉄道車両の走行状態とに基づいてモータ２の巻線を切り替えるため、予め計画されたモータ２の運転パターンと、実際のモータ２の運転とのずれによる経過時間のずれを補正しながら鉄道車両の走行状態に応じた適切なタイミングで適切な接続状態にモータ２の巻線２０Ａ，２０Ｂを切り替えることができる。
【００８３】
なお上述の第４の実施の形態においては、巻線切替え装置制御部６０がモータ２の回転速度の計測値に基づいてモータ２の巻線２０Ａ，２０Ｂの接続状態の切り替えの要否を判定するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、モータ２の回転速度の計測値に加えて又は代えてモータ２の出力トルクに基づいてモータ２の巻線２０Ａ，２０Ｂの接続状態の切り替えの要否を判定するようにしてもよい。
【００８４】
（５）第５の実施の形態
図１２は、図５及び図６について上述した第１の実施の形態の巻線切替え装置制御部８に変えて第１の実施の形態のモータ駆動システム１に適用される本実施の形態の巻線切替え装置制御部７０を示す。
【００８５】
なお、以下においても、例えば図４のように経過時間に対するモータ２の回転速度及び出力トルクがそれぞれ予め決められているものとする。また以下においても、本実施の形態による巻線切替え装置制御部７０が適用されたモータ駆動システム１が電気自動車や鉄道車両などの移動体に搭載されているものとする。
【００８６】
本実施の形態の巻線切替え装置制御部７０は、事前に決定したモータ２の巻線２０Ａ，２０Ｂの接続状態を切り替えるべき移動体の各位置がそれぞれ切替えタイミングとして登録された切替えタイミング管理テーブル７２を保持する巻線切替え指令部７１を備えて構成される。また巻線切替え指令部７１には、現在のモータ２の回転速度及び出力トルクの計測値と、予め定められたモータ２の運行パターンが与えられる。
【００８７】
そして巻線切替え指令部７１は、これらの情報に基づいて、図１３に示す処理手順に従って、切替えタイミング管理テーブル７２に登録された切替えタイミングでモータ２の巻線２０Ａ，２０Ｂの接続状態を切り替える。
【００８８】
実際上、巻線切替え指令部７１は、モータ２の運転開始後、図１３に示す切替え判断処理を開始し、まず、現在のモータ２の回転速度及び出力トルクの計測値をモータの運行パターンに照らし合わせるようにしてモータ２の運転開始から現在までの経過時間を取得すると共に、モータ２の運転パターンの速度をモータ２の運転開始時から現在の経過時間まで積分することにより移動体の現在位置を推定する（Ｓ２０）。
【００８９】
また巻線切替え指令部７１は、推定した移動体の現在位置を切替えタイミング管理テーブル７２に登録された各切替えタイミングとそれぞれ比較し、現在位置が切替えタイミング管理テーブル７２に登録されたいずれかの切替えタイミングと一致したか否かを判定する（Ｓ２１）。
【００９０】
そして巻線切替え指令部７１は、この判定で否定結果を得るのを待ち受け、やがて推定した現在位置が切替えタイミング管理テーブル７２に登録されたいずれかの切替えタイミングと一致すると、巻線切替え信号をオンにする（Ｓ２２）。
【００９１】
また巻線切替え指令部７１は、切替えタイミング管理テーブル７２を参照して、当該切替えタイミング管理テーブル７２に登録されているすべての切替えタイミングにおけるモータ２の巻線２０Ａ，２０Ｂの接続状態の切替えが完了したか否かを判定する（Ｓ２３）。
【００９２】
そして巻線切替え指令部７１は、この判定で否定結果を得るとステップＳ２０に戻り、この後、ステップＳ２０以降の処理を繰り返す。そして巻線切替え指令部７１は、やがて切替えタイミング管理テーブル７２に登録されたすべての切替えタイミングにおけるモータの巻線２０Ａ，２０Ｂの接続状態の切替えが完了することによりステップＳ２３で肯定結果を得ると、この切替え判断処理を終了する。
【００９３】
このように本実施の形態では、モータ２の運転パターンと、現在のモータ２の速度及びトルクとに基づいてモータ２の各相の巻線２０Ａ，２０Ｂの接続状態の切り替えを行うため、適切なタイミングでモータ２の各相の巻線２０Ａ，２０Ｂの接続状態を切り替えることができる。
【００９４】
なお上述の第５の実施の形態においては、巻線切替え装置制御部７０がモータ２の回転速度及び出力トルクの双方の計測値に基づいてモータ２の巻線の接続状態の切り替えの要否を判定するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、巻線切替え装置制御部７０がモータ２の回転速度及び出力トルクの一方の計測値にのみ基づいてモータ２の巻線の接続状態の切り替えの要否を判定するようにしてもよい。
【００９５】
（６）第６の実施の形態
図１４は、第１〜第５の実施の形態のモータ駆動システム１を鉄道車両８０に適用した場合の構成例を示す。この鉄道車両８０では、架線８１から集電装置８２を介して電力が取得され、この電力が電力変換装置８３において交流電力に変換されて各モータ８４に供給される。各モータ８４の出力軸は鉄道車両８０の車輪８５とそれぞれ連結されており、モータ８４の回転出力により車輪８５が回転駆動されて鉄道車両８０がレール８６上を走行する。
【００９６】
かかる鉄道車両８０における電力変換装置８３の構成例を図１５に示す。この図１５に示すように、電力変換装置８３は、遮断器９０及びノイズフィルタ９１と、第１〜第５の実施の形態のモータ駆動システム１を構成するインバータ装置９２、並びに各モータ８４にそれぞれ対応させて設けられた相電流検出回路９３及び巻線切替え装置９４とを備えて構成される。
【００９７】
このように第１〜第５の実施の形態のモータ駆動システム１を鉄道車両８０に搭載することによって、モータ８４の巻線の切替え回数を低減できるためトルクショックが頻発するのを抑制しながらモータ８４を効率的に駆動することができる。
【００９８】
なお上述の第６の実施の形態においては、第１〜第５の実施の形態によるモータ駆動システム１を鉄道車両８０に適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば、自動運転される自家用車や建設機器など、モータ８４が時間に対する回転速度及び出力トルクが予め定められたパターンで運行される種々の移動体に広く適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明は、時間に対して速度及びトルクが予め決められた運転パターンでモータが駆動される種々の装置に広く適用することができる。
【符号の説明】
【０１００】
１……モータ駆動システム、２，８４……モータ、４，９２……インバータ装置、５，９４……相電流検出装置、６，９４……巻線切替え装置、８，４０，５０，６０，７０……巻線切替え装置制御部、１０……インバータ回路、１１……制御装置、１２……インバータ主回路、１３……ゲート・ドライバ、１７……インバータ制御部、１８……速度／トルク予測部、１９……巻線切替え制御部、２０Ａ，２０Ｂ……巻線、３０……タイマ、３１……運転パターンテーブル参照部、３２……運転パターンテーブル、３３……消費電力量予測部、３４……切替え判断部、３５……消費電力量テーブル、４１……予測速度／トルク補正部、５１，６１，７１……巻線切替え指令部、５２，７２……切替えタイミング管理テーブル、８０……鉄道車両。
【図１】
2020072631.tif 000007
【図２】
2020072631.tif 000008
【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】
2020072631.tif 000014
【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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