(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
低速巻線と高速巻線を切り替えることができる巻線切替モータと、前記巻線をモータ外部で切り替える巻線切替器と、前記巻線切替モータを駆動するための直流電源を入力にした電圧型ＰＷＭインバータと、を用いた電動機駆動方法であって、前記ＰＷＭインバータの平滑コンデンサの内部温度を基に前記巻線切替器が前記低速巻線と前記高速巻線との切り替えをする電動機駆動方法において、
前記ＰＷＭインバータの平滑コンデンサの内部に温度検出器を備え、
現在のモータ速度と負荷トルクから領域を判断し、高速巻線と低速巻線の双方が出力可能な速度・トルク領域においては、前記温度検出器から得られた平滑コンデンサの内部温度が高い場合は前記低速巻線に巻線状態を切り替え、前記内部温度が低い場合は前記高速巻線に巻線状態を切り替えることを特徴とする電動機駆動方法。
【請求項２】
低速巻線と高速巻線を切り替えることができる巻線切替モータと、前記巻線をモータ外部で切り替える巻線切替器と、前記巻線切替モータを駆動するための直流電源を入力にした電圧型ＰＷＭインバータと、を用いた電動機駆動方法であって、前記ＰＷＭインバータの平滑コンデンサの内部温度を基に前記巻線切替器が前記低速巻線と前記高速巻線との切り替えをする電動機駆動方法において、
前記ＰＷＭインバータの平滑コンデンサに発生する損失Ｗｃを式（１）から求め、当該損失Ｗｃを基に平滑コンデンサの内部温度を推定し、
また、現在のモータ速度と負荷トルクから領域を判断し、高速巻線と低速巻線の双方が出力可能な速度・トルク領域においては、前記推定された平滑コンデンサの内部温度が高い場合は前記低速巻線に巻線状態を切り替え、前記内部温度が低い場合は前記高速巻線に巻線状態を切り替えることを特徴とする電動機駆動方法。
【数１】
0005493220.tif 000005
式中Ｉｎはコンデンサ電流の周波数成分、Ｒｎは周波数毎の抵抗成分、Ｗｃは平滑コンデンサに発生する損失を示している。
【請求項３】
低速巻線と高速巻線を切り替えることができる巻線切替モータと、前記巻線をモータ外部で切り替える巻線切替器と、前記巻線切替モータを駆動するための直流電源を入力にした電圧型ＰＷＭインバータと、を用いた電動車両用駆動装置であって、前記ＰＷＭインバータの平滑コンデンサの内部温度を基に前記巻線切替器が前記低速巻線と前記高速巻線との切り替えをする電動車両用駆動装置において、
前記ＰＷＭインバータの平滑コンデンサの内部に温度検出器を備え、
現在のモータ速度と負荷トルクから領域を判断し、高速巻線と低速巻線の双方が出力可能な速度・トルク領域においては、前記温度検出器から得られた平滑コンデンサの内部温度が高い場合は前記低速巻線に巻線状態を切り替え、前記内部温度が低い場合は前記高速巻線に巻線状態を切り替えることを特徴とする電動車両用駆動装置。
【請求項４】
低速巻線と高速巻線を切り替えることができる巻線切替モータと、前記巻線をモータ外部で切り替える巻線切替器と、前記巻線切替モータを駆動するための直流電源を入力にした電圧型ＰＷＭインバータと、を用いた電動車両用駆動装置であって、前記ＰＷＭインバータの平滑コンデンサの内部温度を基に前記巻線切替器が前記低速巻線と前記高速巻線との切り替えをする電動車両用駆動装置において、
前記ＰＷＭインバータの平滑コンデンサに発生する損失Ｗｃを演算するＣＰＵを備え、当該ＣＰＵが式（１）を用いて前記ＰＷＭインバータの平滑コンデンサに発生する損失Ｗｃを演算し、演算された損失Ｗｃを基に平滑コンデンサの内部温度を推定し、
また、現在のモータ速度と負荷トルクから領域を判断し、高速巻線と低速巻線の双方が出力可能な速度・トルク領域においては、前記推定された平滑コンデンサの内部温度が高い場合は前記低速巻線に巻線状態を切り替え、前記内部温度が低い場合は前記高速巻線に巻線状態を切り替えることを特徴とする電動車両用駆動装置。
【数２】
0005493220.tif 000006
式中Ｉｎはコンデンサ電流の周波数成分、Ｒｎは周波数毎の抵抗成分、Ｗｃは平滑コンデンサに発生する損失を示している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車やハイブリッド自動車などの電動車両に適用できる電動機駆動方法に関し、特に電動機の巻線切替技術に関するものである。  
【背景技術】
【０００２】
〈巻線切替モータとは〉
巻線切替モータとはモータ内部の巻線を切り替えることにより２種類の異なるモータ特性を実現することのできるモータのことである。この２種類の異なるモータの特性として、（１）低速時には大トルクを発生でき、かつ（２）高速時には高速の速度範囲が広いという特徴をもっている。
巻線切替モータの内部構成としては、低速時に大きなトルクを発生させる低速巻線と、高速時に誘起電圧を抑え速度範囲を広くできる高速巻線とを切り替えることにより実現している。
【０００３】
〈特許文献１の巻線切替〉
従来の巻線切替の方式としては、それぞれの巻線に接続された２種の異なったインバータ装置を接続し、その入力部の接続をモータ運転条件により直流電源と直列もしくは並列に切り替える方式がある。これにより低速回転領域での電動機効率を上げることができる。さらに直流電源にバッテリを用いている場合、バッテリ貯蔵電力が小さくなるとその電圧が低くなるが、その場合はインバータを直列接続することで電力の有効利用が可能となる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
〈特許文献２の巻線切替〉
同様に巻線切替モータを使った他の従来例による電動機システムにおいて、バッテリ電圧を昇圧可能にする回路をインバータの直流部に有し、コンデンサ電圧を可変できるシステムがある。これは直流電圧を制御可能にするため、たとえばコンデンサ電圧を一定にする制御とバッテリ電圧との昇圧比を一定にする制御をバッテリ電圧に応じて選択可能になる。これらの動作の違いによりコンデンサのリプル電流が変わるため、コンデンサ内部発熱を抑制できる（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
〈特許文献３の巻線切替〉
またこの方式ではインバータ部を構成する半導体素子の電流も変わるため、半導体素子の温度情報とコンデンサ内部の温度情報の双方からコンデンサ電圧一定制御と昇圧比一定制御を切り替える方式もある（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
〈特許文献１−３の巻線切替の共通点〉
これらのように従来の巻線切替駆動システムにおいては、いずれも、外付けされたインバータ装置やバッテリからの昇圧装置により直流電源の電流を変え、電力の有効利用と温度上昇の抑制を図るという手順がとられていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−３６４３５２号公報（第１１−１４頁、図１）
【特許文献２】特開２００５−２６９７２２号公報（第１０−１１頁、図１２、１３）
【特許文献３】特開２００５−２６９７２３号公報（第１０−１２頁、図９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の巻線切替システムでは、駆動装置に巻線毎に２台の別々のインバータを設けるとか、また昇圧装置を設けるなどの「付加装置が必要」であり、したがって、サイズやコストの面で不利になるという問題があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、「可変電圧機能を持たない装置と通常のインバータ１台」とからなる巻線切替装置において、安価な温度検出器のみの構成でコンデンサリプル電流を可変とし、内部発熱を抑制する電動機駆動方法と電動車両用駆動装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記問題を解決するため、本発明は、次のようにしたのである。
第１の発明は電動機駆動方法に係り、低速巻線と高速巻線を切り替えることができる巻線切替モータと、前記巻線をモータ外部で切り替える巻線切替器と、前記巻線切替モータを駆動するための直流電源を入力にした電圧型ＰＷＭインバータと、を用いた電動機駆動方法であって、前記ＰＷＭインバータの平滑コンデンサの内部温度を基に前記巻線切替器が前記低速巻線と前記高速巻線との切り替えをする電動機駆動方法において、
前記ＰＷＭインバータの平滑コンデンサの内部に温度検出器を備え、
現在のモータ速度と負荷トルクから領域を判断し、高速巻線と低速巻線の双方が出力可能な速度・トルク領域においては、前記温度検出器から得られた平滑コンデンサの内部温度が高い場合は前記低速巻線に巻線状態を切り替え、前記内部温度が低い場合は前記高速巻線に巻線状態を切り替えることを特徴としている。
第２の発明も電動機駆動方法に係り、低速巻線と高速巻線を切り替えることができる巻線切替モータと、前記巻線をモータ外部で切り替える巻線切替器と、前記巻線切替モータを駆動するための直流電源を入力にした電圧型ＰＷＭインバータと、を用いた電動機駆動方法であって、前記ＰＷＭインバータの平滑コンデンサの内部温度を基に前記巻線切替器が前記低速巻線と前記高速巻線との切り替えをする電動機駆動方法において、
前記ＰＷＭインバータの平滑コンデンサに発生する損失Ｗｃを式（１）から求め、当該損失Ｗｃを基に平滑コンデンサの内部温度を推定し、
また、現在のモータ速度と負荷トルクから領域を判断し、高速巻線と低速巻線の双方が出力可能な速度・トルク領域においては、前記推定された平滑コンデンサの内部温度が高い場合は前記低速巻線に巻線状態を切り替え、前記内部温度が低い場合は前記高速巻線に巻線状態を切り替えることを特徴としている。
【数３】
0005493220.tif 000002
式中Ｉｎはコンデンサ電流の周波数成分、Ｒｎは周波数毎の抵抗成分、Ｗｃは平滑コンデンサに発生する損失を示している。
【００１０】
第３の発明は電動車両用駆動装置に係り、低速巻線と高速巻線を切り替えることができる巻線切替モータと、前記巻線をモータ外部で切り替える巻線切替器と、前記巻線切替モータを駆動するための直流電源を入力にした電圧型ＰＷＭインバータと、を用いた電動車両用駆動装置であって、前記ＰＷＭインバータの平滑コンデンサの内部温度を基に前記巻線切替器が前記低速巻線と前記高速巻線との切り替えをする電動車両用駆動装置において、
前記ＰＷＭインバータの平滑コンデンサの内部に温度検出器を備え、
現在のモータ速度と負荷トルクから領域を判断し、高速巻線と低速巻線の双方が出力可能な速度・トルク領域においては、前記温度検出器から得られた平滑コンデンサの内部温度が高い場合は前記低速巻線に巻線状態を切り替え、前記内部温度が低い場合は前記高速巻線に巻線状態を切り替えることを特徴としている。
第４の発明も電動車両用駆動装置に係り、低速巻線と高速巻線を切り替えることができる巻線切替モータと、前記巻線をモータ外部で切り替える巻線切替器と、前記巻線切替モータを駆動するための直流電源を入力にした電圧型ＰＷＭインバータと、を用いた電動車両用駆動装置であって、前記ＰＷＭインバータの平滑コンデンサの内部温度を基に前記巻線切替器が前記低速巻線と前記高速巻線との切り替えをする電動車両用駆動装置において、
前記ＰＷＭインバータの平滑コンデンサに発生する損失Ｗｃを演算するＣＰＵを備え、当該ＣＰＵが式（１）を用いて前記ＰＷＭインバータの平滑コンデンサに発生する損失Ｗｃを演算し、演算された損失Ｗｃを基に平滑コンデンサの内部温度を推定し、
また、現在のモータ速度と負荷トルクから領域を判断し、高速巻線と低速巻線の双方が出力可能な速度・トルク領域においては、前記推定された平滑コンデンサの内部温度が高い場合は前記低速巻線に巻線状態を切り替え、前記内部温度が低い場合は前記高速巻線に巻線状態を切り替えることを特徴としている。
【数４】
0005493220.tif 000003
式中Ｉｎはコンデンサ電流の周波数成分、Ｒｎは周波数毎の抵抗成分、Ｗｃは平滑コンデンサに発生する損失を示している。
【発明の効果】
【００１１】
第１および第３の発明によると、第二のインバータや昇圧回路を設けていた従来技術とは異なり、これらを設けることなく巻線を切り替えることができ、コンデンサ内部に設けた温度検出回路により内部発熱を予見することができる。
また、コンデンサ内部温度が高くなったときに、コンデンサ内部損失を小さくできる巻線に切り替えることができ、オーバーヒートなどの温度異常を出すことなく連続運転を継続することができると共に、コンデンサ内部温度が十分低いときは、弱め磁束制御が不要な巻線を選択でき高いモータトルクの応答性能を実現することができる。
また、第２および第４の発明によると、温度検出回路がなくても、コンデンサ内部温度が推定できるので、高くなったときに、コンデンサ内部損失を小さくできる巻線に切り替えることができ、オーバーヒートなどの温度異常を出すことなく連続運転を継続することができると共に、コンデンサ内部温度が十分低いときは、弱め磁束制御が不要な巻線を選択でき高いモータトルクの応答性能を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の方法を適用する巻線切替方式を用いたモータ駆動装置システム構成図である。
【図２】本発明の方法を適用する平滑コンデンサ温度監視システム構成図である。
【図３】本発明の特徴を説明するための低速巻線を用いた場合のモータＴ・Ｎ特性図である。
【図４】本発明の特徴を説明するための高速巻線を用いた場合のモータＴ・Ｎ特性図である。
【図５】本発明の特徴を説明するための巻線切替モータにおけるＴ・Ｎ特性図である。
【図６】本発明の特徴を説明するための低速巻線を用いた場合の電流・電圧波形シミュレーション結果図である。
【図７】本発明の特徴を説明するための高速巻線を用いた場合の電流・電圧波形シミュレーション結果図である。
【図８】本発明の特徴を説明するための低速巻線を用いた場合のコンデンサ電流シミュレーション結果の拡大波形図である。
【図９】本発明の特徴を説明するための高速巻線を用いた場合のコンデンサ電流シミュレーション結果の拡大波形図である。
【図１０】本発明の特徴を説明するための低速巻線を用いた場合のコンデンサ電流シミュレーション結果の周波数解析結果図である。
【図１１】本発明の特徴を説明するための高速巻線を用いた場合のコンデンサ電流シミュレーション結果の周波数解析結果図である。
【図１２】本発明の方法の処理手順を示すフローチャートである。
【図１３】従来の巻線切替モータにおけるＴ・Ｎ特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、安価な温度検出器のみの構成で平滑コンデンサのリプル電流を可変とし、平滑コンデンサの内部発熱を抑制できる本発明の具体的な実施形態について、図に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１４】
〈図１のモータ駆動装置システムの符号の解説〉
図１は、本発明の電動機駆動方法を適用する巻線切替方式を用いた電動機駆動装置のシステム構成図である。
図において１は巻線切替モータであり、１−１は高速巻線、１−２は低速巻線となっている。巻線切替モータ１はモータの回転速度検出器を備えているが図ではその記載を省略する。モータの回転検出器の代わりに公知の速度センサレス技術で推定した速度を採用することもできる。また２は巻線切替器であり、２−１は高速巻線スイッチ、２−２は低速巻線スイッチとなっている。また３は電圧型ＰＷＭインバータであり、３−１は平滑コンデンサ、３−２はＩＧＢＴを用いた半導体スイッチとなっている。そして４は直流電源となっている。図２の３Ｍは平滑コンデンサ３−１（図１）の内部温度をモニタリングする装置であり、３−１は平滑コンデンサ、３Ｍ−１は温度検出用サーミスタとなっている。５は制御器であり、５−１は演算器となっている。
【００１５】
〈図１のモータ駆動装置システムの動作〉
図１の本巻線切替システムは高速巻線１−１と低速巻線１−２のそれぞれの終端をモータ端子部に設け、モータ外部で高速巻線スイッチ２−１もしくは低速巻線スイッチ２−２を短絡することにより巻線方式を変えられる方式である。
この短絡スイッチには半導体スイッチ、機械スイッチいずれも使用可能で安価でコンパクトに構成することが可能である。この切替スイッチで切り替えられた巻線を電圧型ＰＷＭインバータ３で可変速駆動する。インバータは電圧源である平滑コンデンサ３−１の直流電圧を半導体スイッチ３−２でパルス幅制御(Pulse Width Modulation、略してPWM)することにより任意の電圧・周波数を出力しモータ制御を行う。その制御パラメータとしては低速巻線用と高速巻線用をあらかじめ用意し、切替スイッチの状態から適する巻線パラメータを選択しモータを駆動する。つまり切替スイッチが低速巻線の場合は巻線パラメータを低速巻線用のモータ定数へ、高速巻線の場合は巻線パラメータを高速巻線用のモータ定数へ自動的に連動して切替る。基本的な巻線切替について、現在のモータ回転速度が予め設定した低速領域内の場合は低速巻線で駆動する。一方、現在のモータ回転速度が予め設定した高速領域内の場合は高速巻線で駆動する。
電圧型ＰＷＭインバータ３の入力部には、バッテリなどの直流電源や、交流電源を整流し直流に変換するコンバータ装置が接続される場合が多い。図１はコンバータ装置を使わずに、直流電源４を用いた構成を示している。
図１のように直流電源にバッテリを用いている場合、ＰＷＭインバータのリプル電流を供給できないため、一般には許容電流リプル耐量が大きい平滑コンデンサ３−１などを併用する場合が多い。
インバータのＰＷＭ制御時にはそのスイッチング周波数応じたスイッチングリプル電流がモータに流れモータ電磁騒音の原因となる。この騒音はスイッチング周波数を上げることによりその音質も上がり、人間の可聴領域（２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚ）の上限近くの周波数である１５ｋＨｚ以上になるとそのほとんどを聞き取ることができなくなる。これによりモータ電磁騒音の低騒音化が可能となる。
しかし、スイッチング周波数が上がると、平滑コンデンサ３−１に流れるリプル電流の周波数も上がる。コンデンサはその誘電体の種別により周波数ごとの損失率が変わるため、その内部発熱が許容温度を超えると誘電体の焼損による故障問題が発生する場合がある。
【００１６】
〈図２の平滑コンデンサの温度検出システム〉
図２は発熱体となる平滑コンデンサ３−１が過熱して内部焼損がおきるのを予防するために設けられた平滑コンデンサの温度検出システムである。発熱体である平滑コンデンサ３−１の直近にサーミスタ３Ｍ−１を設け、平滑コンデンサ３−１の内部温度をモニタリングしている。
検出された温度情報は制御器５内で電圧情報に変換され、演算器５−１に取り込まれる。この温度情報はコンデンサの絶対許容温度を超える前にアラームを出し、インバータを停止させてコンデンサの焼損を防ぐ効果を持つほか、巻線を切り替える判断基準として使用することができる。具体的な判断方法に関しては後述の実施例にて説明する。
【００１７】
巻線切替モータは、本発明によりモータ外部で巻線を切り替えるため、以下に示す図３の低速巻線使用時のモータトルク特性と図４の高速巻線使用時のモータトルク特性の２種類のモータ特性を１個のモータで実現できるものである。
【００１８】
〈低速巻線使用時のモータトルク・速度特性〉
図３は低速巻線使用時のモータトルク・速度特性を示している。
低速時に大トルクを発生することができるが、反面、高速領域が狭い。高速領域が狭い理由はモータの誘起電圧が高いためであり、その特性を補うためにモータ巻線による界磁磁束を弱くする弱め磁束運転を用いる。図３中の低速巻線の弱め磁束領域７がその領域にあたる。逆に、低速巻線の定トルク領域６は弱め磁束をしなくてもトルク制御可能な領域にあたる。
【００１９】
〈高速巻線使用時のモータトルク・速度特性〉
図４は高速巻線使用時のモータトルク・速度特性を示している。
高速時に速度領域が広いが、反面、低速領域において発生可能なトルクが小さい。低速領域において発生可能なトルクが小さい理由はモータの誘起電圧が低いため、同じ電力を出力する場合にモータ相電流が大きくなり、モータやPWMインバータの許容電流による制限によるものである。高速巻線でも界磁磁束を弱くする弱め磁束運転を用い、さらに速度領域を広くすることができる。図４中の高速巻線の弱め磁束領域９がその領域にあたる。逆に、高速巻線の定トルク領域８は弱め磁束をしなくてもトルク制御可能な領域である。
【００２０】
〈本発明に係る低速巻線と高速巻線の切替によるモータトルク・速度特性〉
図５はこれら２つの巻線を切り替えることを前提にした巻線切替モータのトルク・速度特性を示しており、図３と図４の特性を合わせたものになる。これにより、低速領域では低速巻線を使用して大トルクを実現し、高速領域では高速巻線を使用して高速度領域までの駆動を可能にする。しかしトルク・速度領域によっては、低速巻線と高速巻線の双方にて実現できる領域もある。図５中１０は低速領域内における高速巻線使用可能領域であり、この領域を［領域１］とする。また、１１は高速領域内における低速巻線使用可能領域であり、この領域を［領域２］とする。
【００２１】
次に、回路シミュレーションを用いて本発明の作用・効果を具体的に説明する。
シミュレーションの条件としては領域１と領域２の境界線上のあるトルク・速度状態を低速巻線と高速巻線の双方にて説明する。
図６は本発明の特徴を説明するための低速巻線を用いた場合の電流・電圧波形シミュレーション結果図であり、図７は本発明の特徴を説明するための高速巻線を用いた場合の電流・電圧波形シミュレーション結果図である。
〈上段の線図〉
両図において、上段はモータ電流波形だが、低速巻線使用時はモータ誘起電圧が高いため、高速巻線使用時と比較しモータ電流が半分でトルク特性を実現できる。
〈中段の線図〉
中段は出力電圧波形でＰＷＭ波形となっている。
波形から電圧の大小判別が難しいが、直流電圧が同じ設定であるため実際にはパルス幅が異なり低速巻線使用時のほうが大きな電圧を出力している。
〈下段の線図〉
下段は平滑コンデンサに流れる電流波形である。
同じスイッチング周波数のリプル電流を流しているが、図より異なった形の電流波形が流れていることが判る。
【００２２】
このコンデンサ電流波形の拡大図を図８と図９に示す。図８は本発明の特徴を説明するための低速巻線を用いた場合のコンデンサ電流シミュレーション結果の拡大波形図であり、図９は本発明の特徴を説明するための高速巻線を用いた場合のコンデンサ電流シミュレーション結果の拡大波形図である。
両図よりＰＷＭ波形の波高値も波形率も全く異なるものとなっていることが判る。
【００２３】
これをさらにＦＦＴ(高速フーリエ変換 : Fast Fourier Transform)解析したものが図１０と図１１である。図１０は本発明の特徴を説明するための低速巻線を用いた場合のコンデンサ電流シミュレーション結果の周波数解析結果図であり、図１１は本発明の特徴を説明するための高速巻線を用いた場合のコンデンサ電流シミュレーション結果の周波数解析結果図である。スイッチング周波数が２ｋＨｚであるため、２ｋＨｚの倍数の側帯波 （sideband wave）が観測できる。しかし各周波数における電流成分は大きく異なっていることが判る。この電流が流れることによりコンデンサ内部に損失Ｗｃが発生するが、コンデンサは使用している誘電体の種類により周波数毎の損失率が異なる。
コンデンサの合計損失は式（１）で表わされ、式中Ｉｎはコンデンサ電流の周波数成分、Ｒｎは周波数毎の抵抗成分、Ｗｃは平滑コンデンサに発生する損失を示している。
【数１】
0005493220.tif 000004
式（１）よりコンデンサ損失は周波数毎の電流の二乗の和の平方根に比例して損失は大きくなることが判る。
【００２４】
図１１ではスイッチング周波数の２倍の４ｋＨｚの電流成分が突出しているためコンデンサ損失が大きくなることが判る。シミュレーションは同じスイッチング周波数、同じトルク・速度において実施しているものにも関わらず、コンデンサの発生損失が大きく異なることが判る。
【００２５】
コンデンサはその発熱量によって許容温度を超えると素子破壊が発生する。しかし、その温度時定数は一般的に長いものであるため短時間の動作は損失が大きくても動作可能となる。また周囲温度が低い場合も同様で、より大きな損失を許容できる。
シミュレーションの波形により、高速巻線使用時はコンデンサの損失が大きくなることが確認できたが、反面、低速領域では大きな誘起電圧に対し磁束を弱めて使用する必要があるため、トルクの応答が遅くなるという制御的デメリットが挙げられる。
これらから、温度に余裕がある場合は高速巻線を使用し、温度が厳しい場合は低速巻線を使用することができれば通常の制御応答は高く、かつ許容温度も高い状態で巻線切替モータを動作することができる。
【００２６】
〈演算によるコンデンサ内部温度の推定〉
また、温度検出器を置く代わりに、ＣＰＵに上記式（１）を演算させればコンデンサ損失が求まり、コンデンサ損失とコンデンサの内部温度との関係を表すテーブルを作成しておくか換算式を作成しておけば内部温度が推定できる。
【実施例２】
【００２７】
実施例２は、巻線切替モータ駆動装置において、現在のモータ速度と負荷トルクから領域を判断し、高速巻線と低速巻線双方が出力可能な速度・トルク領域においては、コンデンサ内部温度が高い場合はリプル電流が小さくなる巻線に巻線状態を切り替え、コンデンサ内部温度が低い場合はモータトルク応答速度を高く取れる巻線に巻線状態を切り替えるもので、図１２はかかる処理手順を示すフローチャートである。
まず、ステップ１で現在の回転速度（動作点）が低速領域であるかの判断を行ない、これがＹＥＳの場合、ステップ２に進んで現在の運転領域が領域１にあるかの判断を行い、ＹＥＳの場合は、ステップ３へ進んでコンデンサ内部温度があらかじめ設定された値（閾値１）より大きいか判断する。その結果、閾値１より小さい場合はステップ７へ進んでトルク応答を高く設定できる高速巻線を使用し、逆に閾値１を超えたＹＥＳの場合はステップ４へ進んで損失が小さい低速巻線を使用する。
また、ステップ２で現在の運転領域が領域１にない場合はステップ４へ進んで損失が小さい低速巻線を使用する。
ステップ１に戻って、ステップ１でＮＯの場合はステップ５へ進んで、現在の運転領域が領域２にあるかの判断を行い、領域２にない場合はステップ７へ進んでトルク応答を高く設定できる高速巻線を使用し、また領域２にある場合は、ステップ６へ進んでコンデンサ内部温度があらかじめ設定された値（閾値２）より小さいか判断する。その結果、閾値２より小さい場合はステップ７へ進んでトルク応答を高く設定できる高速巻線を使用し、閾値２以上の場合はステップ４へ進んで損失が小さい低速巻線を使用する。
これにより請求項２と請求項３、また請求項５と請求項６の２つを一つのソフトウエアで実現できることになる。
【００２８】
このように、低速巻線と高速巻線の併用領域でコンデンサ内部温度に応じて巻線を切り替えるという手順をとるので、外部に複雑な付加回路を用いることなく、コンデンサ内部の損失を抑制することができ、アラームなどを発することなく連続動作を行うことが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明により巻線切替モータ駆動システムにおいて特別な付加装置を備えることなしにインバータ内部の平滑コンデンサの内部発熱を抑制でき、結果としてオーバーヒートなどの温度異常なく連続運転が可能となる。これにより、たとえば自動車のパワートレインに本システムを用いた場合、アラームやワーニングなく連続できる速度・トルク領域が広がるほか、温度に余裕があるときは車体の加速度に関係するトルク応答を高くとることができるようになる。
【符号の説明】
【００３０】
１  巻線切替モータ
１−１  高速巻線
１−２  低速巻線
２  巻線切替器
２−１  高速巻線スイッチ
２−２  低速巻線スイッチ
３  電圧型ＰＷＭインバータ
３−１  平滑コンデンサ
３−２  半導体スイッチ（ＩＧＢＴ）
３Ｍ  温度検出装置
３Ｍ−１  サーミスタ
４  直流電源
５  制御器
５−１  演算器
６  低速巻線の定トルク領域
７  低速巻線の弱め磁束領域
８  高速巻線の定トルク領域
９  高速巻線の弱め磁束領域
１０  低速領域内における高速巻線使用可能領域［領域１］
１１  高速領域内における低速巻線使用可能領域［領域２］
１２  低速巻線使用時のモータ電流
１３  低速巻線使用時のモータ端子間電圧
１４  低速巻線使用時のコンデンサ電流
１５  高速巻線使用時のモータ電流
１６  高速巻線使用時のモータ端子間電圧
１７  高速巻線使用時のコンデンサ電流
１８  巻線切替モータの低速度領域
１９  巻線切替モータの高速度領域
【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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