(57)【要約】【課題】電力供給源および回転電機を昇温可能な電力変換装置を提供する。【解決手段】電力変換装置１は、コイル１１〜１３を有するモータ１０の電力を変換するものであって、第１インバータ部２０と、第２インバータ部３０と、制御部６０と、を備える。第１インバータ部２０は、コイル１１〜１３の各相に対応して設けられるＳＷ素子２１〜２６を有し、コイル１１〜１３の一端１１１、１２１、１３１と充放電可能な第１バッテリ４１との間に接続される。第２インバータ部３０は、コイル１１〜１３の各相に対応して設けられるＳＷ素子３１〜３６を有し、コイル１１〜１３の他端１１２、１２２、１３２と充放電可能な第２バッテリ４２との間に接続される。制御部６０は、ＳＷ素子２１〜２６、３１〜３６のオンオフ作動を制御し、第１バッテリ４１と第２バッテリ４２との間で充放電を行い、第１バッテリ４１、第２バッテリ４２およびモータ１０を昇温させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻線（１１、１２、１３）を有する回転電機の電力を変換する電力変換装置（１）であって、
前記巻線の各相に対応して設けられる第１スイッチング素子（２１〜２６）を有し、前記巻線の一端（１１１、１２１、１３１）と充放電可能な第１電力供給源（４１）との間に接続される第１インバータ部（２０）と、
前記巻線の各相に対応して設けられる第２スイッチング素子（３１〜３６）を有し、前記巻線の他端（１１２、１２１、１３２）と充放電可能な第２電力供給源（４２）との間に接続される第２インバータ部（３０）と、
前記第１スイッチング素子および前記第２スイッチング素子のオンオフ作動を制御し、前記第１電力供給源と前記第２電力供給源との間で充放電を行い、前記第１電力供給源、前記第２電力供給源および前記回転電機を昇温させる制御部（６０）と、
を備えることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記第１スイッチング素子は、高電位側に接続される第１上アーム素子（２１、２２、２３）、および、前記第１上アーム素子の低電位側に接続される第１下アーム素子（２４、２５、２６）から構成され、
前記第２スイッチング素子は、高電位側に接続される第２上アーム素子（３１、３２、３３）、および、前記第２上アーム素子の低電位側に接続される第２下アーム素子（３４、３５、３６）から構成され、
前記巻線の少なくとも１相に対応する相をスイッチング相とし、前記スイッチング相以外の少なくとも１相を非スイッチング相とすると、
前記制御部は、
前記第１上アーム素子の前記スイッチング相、前記第１下アーム素子および前記第２下アーム素子の前記非スイッチング相をオンし、前記第２下アーム素子の前記スイッチング相をスイッチングする昇圧期間と、
前記第１上アーム素子の前記スイッチング相、前記第１下アーム素子および前記第２下アーム素子の前記非スイッチング相をオンし、前記第２上アーム素子の前記スイッチング相をスイッチングする降圧期間と、
を切り替えることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記制御部は、
前記巻線の少なくとも１相に対応する相を前記スイッチング相とし、前記スイッチング相以外の全相を前記非スイッチング相とする全相通電制御と、
前記巻線の少なくとも１相に対応する相を前記スイッチング相とし、前記スイッチング相以外の少なくとも１相を前記非スイッチング相とし、前記スイッチング相および前記非スイッチング相以外の全相を通電停止相とする一部通電停止制御と、
を制御切替期間毎に切り替えることを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記スイッチング相および前記非スイッチング相を相切替期間毎に切り替えることを特徴とする請求項２または３に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記第１電力供給源および前記第２電力供給源の充放電の切り替えに係る充放電周波数を温度に応じて可変とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記第２電力供給源により印加される電圧の値である第２電圧値は、前記第１電力供給源により印加される電圧の値である第１電圧値以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記第２電圧値は、前記第１電圧値の２倍以上であることを特徴とする請求項６に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、２つのインバータにより回転電機の電力を変換するインバータ駆動システムが知られている。例えば特許文献１では、２つのエネルギ源と２つのインバータシステムとを用い、モータを駆動している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２３８６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、バッテリ等である電力供給源の温度が低い場合、回生しきれない電力が多くなる。また、回転電機の温度が低いと、潤滑油等として機能する作動油の粘度が上昇するため、摩擦による損失が大きくなる。しかしながら、特許文献１のように１つの回転電機に対して２つのインバータを設ける構成において、温度低下に伴う効率低下については何ら言及されていない。
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、電力供給源および回転電機を昇温可能な電力変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の電力変換装置は、巻線を有する回転電機の電力を変換するものであって、第１インバータ部と、第２インバータ部と、制御部と、を備える。
第１インバータ部は、巻線の各相に対応して設けられる第１スイッチング素子を有し、巻線の一端と充放電可能な第１電力供給源との間に接続される。
第２インバータ部は、巻線の各相に対応して設けられる第２スイッチング素子を有し、巻線の他端と充放電可能な第２電力供給源との間に接続される。
制御部は、第１スイッチング素子および第２スイッチング素子のオンオフ作動を制御し、第１電力供給源と第２電力供給源との間で充放電を行い、第１電力供給源、第２電力供給源、および、回転電機を昇温させる。
【０００６】
本発明では、回転電機の一側に第１インバータ部および第１電力供給源が設けられ、他側に第２インバータ部および第２電力供給源が設けられる。また、制御部は、第１スイッチング素子および第２スイッチング素子をオンオフ作動することにより、第１電力供給源と第２電力供給源との間で電力をやり取りさせ、第１電力供給源と第２電力供給源との間で充放電させる。
【０００７】
第１電力供給源と第２電力供給源との間で充放電させ、回転電機、第１インバータ部、第２インバータ部、第１電力供給源、および、第２電力供給源に電流を流すと、通電に伴う内部発熱により、回転電機、第１電力供給源および第２電力供給源を昇温させることができる。これにより、低温時における第１電力供給源および第２電力供給源の出力を向上することができる。また、回転電機の作動油の温度低下に伴う粘度増加による摩擦損失を低減することができ、回転電機の効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態による電力変換装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態による昇温制御を説明する説明図である。
【図３】本発明の第１実施形態による昇温制御を説明するタイムチャートである。
【図４】本発明の第１実施形態による昇温制御におけるスイッチング相のスイッチング状態を説明するタイムチャートである。
【図５】本発明の第１実施形態によるスイッチング相の切り替えを説明するタイムチャートである。
【図６】本発明の第１実施形態による昇温制御によるモータの温度変化を説明する説明図である。
【図７】本発明の第１実施形態による第１バッテリの内部インピーダンスの周波数特性および温度特性を説明する説明図である。
【図８】本発明の第１実施形態による充放電周波数の切り替えによる第１バッテリの温度変化を説明する説明図である。
【図９】本発明の第２実施形態による昇温制御を説明する説明図である。
【図１０】本発明の第２実施形態による昇温制御を説明するタイムチャートである。
【図１１】本発明の第３実施形態による昇温制御を説明する説明図である。
【図１２】本発明の第３実施形態による昇温制御を説明するタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明による電力変換装置を図面に基づいて説明する。なお、以下、複数の実施形態において、実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
（第１実施形態）
第１実施形態による電力変換装置を図１〜図８に基づいて説明する。
図１に示すように、本発明の第１実施形態による電力変換装置１は、回転電機としてのモータ１０の電力を変換するものである。
駆動装置５は、電力変換装置１、モータ１０、第１電力供給源としての第１バッテリ４１、第２電力供給源としての第２バッテリ４２等を備える。本実施形態では、駆動装置５は、例えば電動車両に適用される。
【００１０】
モータ１０は、図示しない駆動輪を駆動するためのトルクを発生する。本実施形態のモータ１０は、駆動輪を駆動するための電動機としての機能、および、図示しないエンジンや駆動輪から伝わる運動エネルギにより駆動されて発電可能な発電機としての機能を有する、所謂モータジェネレータ（ＭＧ）であるが、本実施形態では、モータ１０と呼ぶことにする。
【００１１】
モータ１０は、３相交流の回転電機であって、Ｕ相コイル１１、Ｖ相コイル１２およびＷ相コイル１３を有する。Ｕ相コイル１１、Ｖ相コイル１２およびＷ相コイル１３が「巻線」に対応する。以下適宜、Ｕ相コイル１１、Ｖ相コイル１２およびＷ相コイル１３を「コイル１１〜１３」という。また、Ｕ相コイル１１に通電される電流をＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相コイル１２に通電される電流をＶ相電流Ｉｖ、Ｗ相コイル１３に通電される電流をＷ相電流Ｉｗといい、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流ＩｖおよびＷ相電流Ｉｗを適宜「各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ」という。
また、モータ１０には、図示しないロータの回転位置を検出する回転角センサ１５が設けられる。回転角センサ１５は、例えばレゾルバ等、どのようなであってもよい。回転角センサ１５の検出値は、制御部６０に出力され、制御部６０にて各種演算に用いられる。
【００１２】
電力変換装置１は、第１インバータ部２０、第２インバータ部３０、および、制御部６０等を備える。
第１インバータ部２０は、３相インバータであり、コイル１１〜１３への通電を切り替えるべく、６つのスイッチング素子であるＵ１上アーム素子２１、Ｖ１上アーム素子２２、Ｗ１上アーム素子２３、Ｕ１下アーム素子２４、Ｖ１下アーム素子２５およびＷ１下アーム素子２６がブリッジ接続されている。以下適宜、Ｕ１上アーム素子２１、Ｖ１上アーム素子２２、Ｗ１上アーム素子２３、Ｕ１下アーム素子２４、Ｖ１下アーム素子２５およびＷ１下アーム素子２６を、「ＳＷ素子２１〜２６」という。本実施形態では、ＳＷ素子２１〜２６は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）であり、寄生ダイオードを有している。本実施形態では、ＳＷ素子２１〜２６の寄生ダイオードが低電位側から高電位側へ通電可能となるように接続される。本実施形態では、ＳＷ素子２１〜２６が「第１スイッチング素子」に対応する。
【００１３】
Ｕ１上アーム素子２１は、Ｕ１下アーム素子２４の高電位側に接続される。Ｕ１上アーム素子２１とＵ１下アーム素子２４との接続点２７は、Ｕ相コイル１１の一端１１１に接続される。
Ｖ１上アーム素子２２は、Ｖ１下アーム素子２５の高電位側に接続される。Ｖ１上アーム素子２２とＶ１下アーム素子２５との接続点２８は、Ｖ相コイル１２の一端１２１に接続される。
Ｗ１上アーム素子２３は、Ｗ１下アーム素子２６の高電位側に接続される。Ｗ１上アーム素子２３とＷ１下アーム素子２６との接続点２９は、Ｗ相コイル１３の一端１３１に接続される。
以下適宜、高電位側に接続されるＵ１上アーム素子２１、Ｖ１上アーム素子２２およびＷ１上アーム素子２３を「第１上アーム素子」、低電位側に接続されるＵ１下アーム素子２４、Ｖ１下アーム素子２５およびＷ１下アーム素子２６を「第１下アーム素子」という。
【００１４】
第２インバータ部３０は、第１インバータ部２０と同様、３相インバータであり、コイル１１〜１３への通電を切り替えるべく、６つのスイッチング素子であるＵ２上アーム素子３１、Ｖ２上アーム素子３２、Ｗ２上アーム素子３３、Ｕ２下アーム素子３４、Ｖ２下アーム素子３５およびＷ２下アーム素子３６がブリッジ接続されている。以下適宜、Ｕ２上アーム素子３１、Ｖ２上アーム素子３２、Ｗ２上アーム素子３３、Ｕ２下アーム素子３４、Ｖ２下アーム素子３５およびＷ２下アーム素子３６を、「ＳＷ素子３１〜３６」という。本実施形態では、ＳＷ素子３１〜３６は、ＩＧＢＴであり、寄生ダイオードを有している。本実施形態では、ＳＷ素子３１〜３６の寄生ダイオードが低電位側から高電位側へ通電可能となるように接続される。本実施形態では、ＳＷ素子３１〜３６が「第２スイッチング素子」に対応する。
【００１５】
Ｕ２上アーム素子３１は、Ｕ２下アーム素子３４の高電位側に接続される。Ｕ２上アーム素子３１とＵ２下アーム素子３４との接続点３７は、Ｕ相コイル１１の他端１１２に接続される。
Ｖ２上アーム素子３２は、Ｖ２下アーム素子３５の高電位側に接続される。Ｖ２上アーム素子３２とＶ２下アーム素子３５との接続点３８は、Ｖ相コイル１２の他端１２２に接続される。
Ｗ２上アーム素子３３は、Ｗ２下アーム素子３６の高電位側に接続される。Ｗ２上アーム素子３３とＷ２下アーム素子３６との接続点３９は、Ｗ相コイル１３の他端１３２に接続される。
以下適宜、高電位側に接続されるＵ２上アーム素子３１、Ｖ２上アーム素子３２およびＷ２上アーム素子を「第２上アーム素子」、低電位側に接続されるＵ２下アーム素子３４、Ｖ２下アーム素子３５およびＷ２下アーム素子３６を「第２下アーム素子」という。
【００１６】
第１バッテリ４１は、第１インバータ部２０に接続される充放電可能な直流電源である。
第２バッテリ４２は、第２インバータ部３０に接続される充放電可能な直流電源である。
第１バッテリ４１により印加される電圧を第１電圧値Ｖ１とし、第２バッテリ４２により印加される電圧を第２電圧値Ｖ２とする。本実施形態では、第２電圧値Ｖ２は、第１電圧値以上である。詳細には、第２電圧値Ｖ２は、第１電圧値Ｖ１の２倍とする。
なお、図１において、第１バッテリ４１および第２バッテリ４２を１つの直流電源として記載しているが、例えば複数の直流電源を並列或いは直列に接続して構成してもよいし、例えば図示しない昇圧コンバータ等を含んで構成するようにしてもよい。
【００１７】
第１コンデンサ５１は、第１バッテリ４１と並列に接続され、第１バッテリ４１からＳＷ素子２１〜２６へ供給される電流、或いは、ＳＷ素子２１〜２６から第１バッテリ４１へ供給される電流を平滑化する平滑コンデンサである。
第２コンデンサ５２は、第２バッテリ４２と並列に接続され、第２バッテリ４２からＳＷ素子３１〜３６へ供給される電流、或いは、ＳＷ素子３１〜３６から第２バッテリ４２へ供給される電流を平滑化する平滑コンデンサである。
【００１８】
ここで、第１インバータ部２０および第１バッテリ４１組み合わせを第１系統１００とし、第２インバータ部３０および第２バッテリ４２の組み合わせを第２系統２００とすると、本実施形態では、モータ１０の一側に第１系統１００が設けられ、他側に第２系統２００が設けられている、ということである。
【００１９】
制御部６０は、通常のコンピュータとして構成されており、内部にはＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ、および、これらの構成を接続するバスライン等が備えられる。
制御部６０は、ＳＷ素子２１〜２６、３１〜３６のオンオフ作動を制御することにより、駆動装置５における通電を制御し、モータ１０の駆動を制御する。
【００２０】
例えば、低回転、低トルク域では、モータ効率を高めるべく、第２上アーム素子３１〜３３の全相または第２下アーム素子３４〜３６の全相をオンすることにより第２インバータ部３０を全相同電位とし、第１インバータ部２０をスイッチングすることにより、第１バッテリ４１の電力によりモータ１０を駆動する。
また、中回転、中トルク域では、第１上アーム素子２１〜２３の全相または第１下アーム素子２４〜２６の全相をオンすることにより第１インバータ部２０を全相同電位とし、第２インバータ部３０をスイッチングすることにより、第２バッテリ４２の電力によりモータ１０を駆動する。
【００２１】
さらにまた、高回転、高トルク域では、モータ出力を高めるべく、第１インバータ部２０および第２インバータ部３０をスイッチングする。本実施形態では、コイル１１〜１３に印加される電圧に応じた第１基本波に基づいて第１インバータ部２０をスイッチングし、第１基本波を反転した第２基本波に基づいて第２インバータ部３０をスイッチングすることにより、第１バッテリ４１および第２バッテリ４２を直列接続しているのに相当する状態にてモータ１０を駆動する。なお、第１基本波と第２基本波とは、位相が１８０［°］ずれていると捉えることもできる。第１基本波と第２基本波との位相差は、第１バッテリ４１と第２バッテリ４２とを直列接続した状態に対応する電圧をモータ１０に印加可能であれば、１８０［°］から多少のずれは許容されるものとし、「第１基本波を反転した第２基本波」の概念に含まれるものとする。
【００２２】
ところで、寒冷地等の外気温が低い状況において、第１バッテリ４１および第２バッテリ４２の温度が低下すると、容量が低下するため、回生しきれない電力が多くなり、第１バッテリ４１および第２バッテリ４２の出力が低下する。また、モータ１０の潤滑油等として機能する作動油の温度が低下すると、作動油の粘度が増加し、摩擦損失が大きくなるため、モータ１０の効率が悪化する。そのため、モータ１０、第１バッテリ４１および第２バッテリ４２の温度が低い場合、これらの温度を速やかに昇温させることが望ましい。
【００２３】
そこで本実施形態では、モータ１０の停止時において、制御部６０は、ＳＷ素子２１〜２６、３１〜３６のオンオフ作動を制御し、第１バッテリ４１および第２バッテリ４２との間で充電と放電とを繰り返すことにより、内部発熱により、モータ１０、第１バッテリ４１および第２バッテリ４２を昇温させる。
【００２４】
以下、制御部６０による昇温制御について説明する。
本実施形態の昇温制御は、第１の全相通電制御とする。第１の全相通電制御において、第１系統１００側を昇圧し、第２バッテリ４２を充電する期間を「昇圧期間Ａ１」といい、第２系統２００側を降圧し、第１バッテリ４１を充電する期間を「降圧期間Ｂ１」という。
【００２５】
第１の全相通電制御について、図２に基づいて説明する。なお、図２においては、制御部６０等を省略した。後述の図９、図１１も同様である。
第１の全相通電制御では、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相のうちの１相をスイッチング相、他の２相を非スイッチング相とする。すなわち本実施形態の第１の全相通電制御は、「巻線の少なくとも１相に対応する相をスイッチング相とし、スイッチング相以外の全相を非スイッチング相とする全相通電制御」に対応する。
図２では、Ｕ相をスイッチング相、Ｖ相およびＷ相を非スイッチング相とする場合を例に説明する。
【００２６】
まず、第１の全相通電制御の昇圧期間Ａ１について、図２（ａ）に基づいて説明する。
昇圧期間Ａ１における第１インバータ部２０のＳＷ素子２１〜２６の作動について説明する。
制御部６０は、第１インバータ部２０のＵ１上アーム素子２１、Ｖ１下アーム素子２５およびＷ１下アーム素子２６をオンする。すなわち、制御部６０は、低電圧側である第１インバータ部２０のスイッチング相の上アーム素子をオンし、非スイッチング相の下アーム素子をオンする。なお、制御部６０は、スイッチング相の下アーム素子であるＵ１下アーム素子２４、および、非スイッチング相の上アーム素子であるＶ１上アーム素子２２、Ｗ１上アーム素子２３をオフとする。
【００２７】
次に、昇圧期間Ａ１における第２インバータ部３０のＳＷ素子３１〜３６の作動について説明する。
制御部６０は、第２インバータ部３０のＵ２下アーム素子３４のオンオフを切り替えてスイッチングする。また、制御部６０は、Ｖ２下アーム素子３５およびＷ２下アーム素子３６をオンする。すなわち、制御部６０は、高電圧側である第２インバータ部３０のスイッチング相の下アーム素子をスイッチングし、非スイッチング相の下アーム素子をオンする。なお、制御部６０は、スイッチング相、非スイッチング相によらず、第２上アーム素子３１〜３３をオフとする。
【００２８】
スイッチングするＵ２下アーム素子３４がオンのとき、図２（ａ）中に破線で示す経路にて電流が流れる。すなわち、Ｕ相において、オンであるＵ１上アーム素子２１、Ｕ相コイル１１、および、Ｕ２下アーム素子３４を通り、第１バッテリ４１の正極から第２インバータ部３０側へ電流が流れる。また、Ｖ相において、オンであるＶ２下アーム素子３５、Ｖ相コイル１２、および、Ｖ１下アーム素子２５を通り、第２インバータ部３０側から第１バッテリ４１の負極へ電流が流れ込む。Ｗ相において、Ｖ相と同様、オンであるＷ２下アーム素子３６、Ｗ相コイル１３、および、Ｗ１下アーム素子２６を通り、第２インバータ部３０側から第１バッテリ４１の負極へ電流が流れ込む。
【００２９】
また、スイッチングするＵ２下アーム素子３４がオフのとき、図２（ａ）中に一点鎖線で示す経路にて電流が流れる。すなわち、Ｕ相において、オンであるＵ１上アーム素子２１、Ｕ相コイル１１、および、オフであるＵ２上アーム素子３１のダイオードを通り、第１バッテリ４１側から第２バッテリ４２の正極へ電流が流れ込み、第２バッテリ４２が充電される。また、Ｖ相において、オンであるＶ２下アーム素子３５、Ｖ相コイル１２、および、Ｖ１下アーム素子２５を通り、第２インバータ部３０側から第１バッテリ４１の負極へ電流が流れ込む。Ｗ相において、Ｖ相と同様、オンであるＷ２下アーム素子３６、Ｗ相コイル１３、および、Ｗ１下アーム素子２６を通り、第２インバータ部３０側から第１バッテリ４１の負極へ電流が流れ込む。
【００３０】
続いて、第１の全相通電制御の降圧期間Ｂ１について、図２（ｂ）に基づいて説明する。
第１の全相通電制御の降圧期間Ｂ１における第１インバータ部２０のＳＷ素子２１〜２６のオンオフ制御は、昇圧期間Ａ１と同様である。
【００３１】
次に、降圧期間Ｂ１における第２インバータ部３０のＳＷ素子３１〜３６の作動について説明する。
制御部６０は、第２インバータ部３０のＵ２上アーム素子３１のオンオフを切り替えてスイッチングする。また、制御部６０は、Ｖ２下アーム素子２５およびＷ２下アーム素子３６をオンする。すなわち、制御部６０は、高電圧側である第２インバータ部３０のスイッチング相の上アーム素子をスイッチングし、非スイッチング相の下アーム素子をオンする。なお、制御部６０は、スイッチング相の下アーム素子であるＵ２下アーム素子３４、非スイッチング相の上アーム素子であるＶ２上アーム素子３２およびＷ２上アーム素子３３をオフとする。
【００３２】
スイッチングするＵ２上アーム素子３１がオンのとき、図２（ｂ）中に破線で示す経路にて電流が流れる。すなわち、Ｕ相において、オンされているＵ２上アーム素子３１、Ｕ相コイル１１、および、Ｕ１上アーム素子２１を通り、第２バッテリ４２側から第１バッテリ４１の正極へ電流が流れ込み、第１バッテリ４１が充電される。また、Ｖ相において、オンされているＶ１下アーム素子２５、Ｖ相コイル１２、および、Ｖ２下アーム素子３５を通り、第１インバータ部２０側から第２バッテリ４２の負極へ電流が流れ込む。Ｗ相において、Ｖ相と同様、オンされているＷ１下アーム素子２６、Ｗ相コイル１３、および、Ｗ２下アーム素子３６を通り、第１インバータ部２０側から第２バッテリ４２の負極へ電流が流れ込む。
【００３３】
また、スイッチングするＵ２上アーム素子３１がオフのとき、図２（ｂ）中に一点鎖線で示す経路にて電流が流れる。すなわち、Ｕ相において、オフであるＵ２下アーム素子３４のダイオード、Ｕ相コイル１１、および、オンされているＵ１上アーム素子２１を通り、第２バッテリ４２側から第１バッテリ４１の正極へ電流が流れ込み、第１バッテリ４１が充電される。また、Ｖ相において、オンされているＶ１下アーム素子２５、Ｖ相コイル１２、および、Ｖ２下アーム素子３５を通り、第１インバータ部２０側から第２インバータ部３０側へ電流が流れる。Ｗ相において、Ｖ相と同様、オンされているＷ１下アーム素子２６、Ｗ相コイル１３、および、Ｗ２下アーム素子３６を通り、第１インバータ部２０側から第２インバータ部３０側へ電流が流れる。
【００３４】
本実施形態では、制御部６０は、スイッチング相のＵ１上アーム素子２１をオン、非スイッチング相のＶ１下アーム素子２５、Ｖ２下アーム素子３５、Ｗ１下アーム素子２６、Ｗ２下アーム素子３６をオンすることにより、コイル１１〜１３をチョッパ回路におけるリアクトルのように機能させる。詳細には、制御部６０は、非スイッチング相であるＶ相コイル１２およびＷ相コイル１３が並列接続され、これにスイッチング相であるＵ相コイル１１が直列接続されたリアクトルのように機能させる。
【００３５】
また、本実施形態では、Ｕ２下アーム素子３４をスイッチングするとき、第２インバータ部３０のスイッチング相であってスイッチングしない側の素子であるＵ２上アーム素子３１の寄生ダイオードがチョッパ回路におけるダイオードの機能を果たす。また、Ｕ２上アーム素子３１をスイッチングするとき、第２インバータ部３０のスイッチング相であってスイッチングしない側の素子であるＵ２下アーム素子３４の寄生ダイオードがチョッパ回路におけるダイオードの機能を果たす。
【００３６】
そして、制御部６０がＵ２下アーム素子３４をスイッチングする状態とＵ２上アーム素子３１をスイッチングする状態とを切り替えることにより、駆動装置５全体として昇降圧チョッパのように機能させる。
すなわち、制御部６０は、昇圧期間Ａ１において、Ｕ２下アーム素子３４をオンオフする。Ｕ２下アーム素子３４がオフされたとき、電流を維持すべく、Ｕ２下アーム素子３４がオンのときにコイル１１〜１３に蓄えられたエネルギにより、第１バッテリ４１側から印加される第１電圧値Ｖ１が第２電圧値Ｖ２まで昇圧され、第２バッテリ４２が充電される。
【００３７】
また、制御部６０は、降圧期間Ｂ１において、Ｕ２上アーム素子３１をオンオフする。Ｕ２上アーム素子３１がオフされたとき、電流を維持すべく、Ｕ２上アーム素子３１がオンのときにコイル１１〜１３に蓄えられたエネルギにより、第２バッテリ４２側から印加される第２電圧値Ｖ２が第１電圧値Ｖ１まで降圧され、第１バッテリ４１が充電される。なお、第１バッテリ４１は、第２バッテリ４２よりも電圧が低いので、Ｕ２上アーム素子３１のオン時にも充電状態となる。
【００３８】
ここで、昇圧期間Ａ１と降圧期間Ｂ１との切り替えについて、図３に基づいて説明する。図３において、（ａ）はモータ１０の各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ、（ｂ）はＵ２上アーム素子３１のスイッチング状態、（ｃ）はＵ２下アーム素子３４のスイッチング状態、（ｄ）は第１バッテリ４１の電流（以下、「第１バッテリ電流Ｉ１」という。）、（ｅ）は第２バッテリ４２の電流（以下、「第２バッテリ電流Ｉ２」という。）を示している。また、図３（ａ）において、Ｕ相電流Ｉｕを実線、Ｖ相電流Ｉｖを破線、Ｗ相電流Ｉｗを一点鎖線で示した。なお、Ｕ２上アーム素子３１およびＵ２下アーム素子３４のスイッチング状態、第１バッテリ電流Ｉ１の詳細は、図４に基づいて後述する。
本実施形態では、第１インバータ部２０側から第２インバータ部３０側への電流を正、第２インバータ部３０側から第１インバータ部２０側への電流を負とする。また、各電流値の絶対値が大きいほど、通電量が大きい。
通電方向や線種については、後述の図５等のタイムチャートについても同様である。
【００３９】
図３（ａ）に示すように、Ｕ２下アーム素子３４がスイッチングされる昇圧期間Ａ１において、Ｕ相電流Ｉｕは負から正に切り替わり、Ｕ相コイル１１には第１インバータ部２０側から第２インバータ部３０側へ電流が流れる。Ｕ２上アーム素子３１がスイッチングされる降圧期間Ｂ２において、Ｕ相電流Ｉｕは正から負に切り替わり、Ｕ相コイル１１には第２インバータ部３０側から第１インバータ部２０側へ電流が流れる。
【００４０】
また、昇圧期間Ａ１において、Ｖ相電流ＩｖおよびＷ相電流Ｉｗは正から負に切り替わり、Ｖ相コイル１２およびＷ相コイル１３には第２インバータ部３０側から第１インバータ部２０側へ電流が流れる。降圧期間Ｂ２において、Ｖ相電流ＩｖおよびＷ相電流Ｉｗは負から正に切り替わり、Ｖ相コイル１２およびＷ相コイル１３には第１インバータ部２０側から第２インバータ部３０側へ電流が流れる。
【００４１】
Ｕ相をスイッチング相、Ｖ相およびＷ相を非スイッチング相とする場合、Ｖ相コイル１２およびＷ相コイル１３が並列接続され、これに対しＵ相コイル１１が直列接続された状態となるので、Ｖ相電流ＩｖおよびＷ相電流Ｉｗは略等しく、Ｕ相電流Ｉｕの実効値は、Ｖ相電流ＩｖおよびＷ相電流Ｉｗの実効値の約２倍となる。
【００４２】
図３（ｄ）に示すように、昇圧期間Ａ１における第１バッテリ電流Ｉ１は、第１バッテリ４１の正極に流入する方向から流出する方向へ切り替わり、第１バッテリ４１が放電状態となる。また、降圧期間Ｂ１における第１バッテリ電流Ｉ１は、第１バッテリ４１の正極から流出する方向から流入する方向へ切り替わり、第１バッテリ４１が充電状態となる。
【００４３】
図３（ｅ）に示すように、昇圧期間Ａ１において、第１バッテリ電流Ｉ１が負から正に切り替わるまでの期間、および、Ｕ２下アーム素子３４がオンされている期間における第２バッテリ電流Ｉ２は、ゼロである。また、第１バッテリ電流Ｉ１が負から正に切り替わると、Ｕ２下アーム素子３４がオフされている期間における第２バッテリ電流Ｉ２は、第２バッテリ４２の正極へ流入する方向であり、第２バッテリ４２が充電状態となる。
また、降圧期間Ｂ１において、Ｕ２上アーム素子３１がオフされている期間における第２バッテリ電流Ｉ２は、ゼロである。また、第２バッテリ電流Ｉ２は、Ｕ１上アーム素子がオンされている期間において、第２バッテリ４２の正極から流出する方向であり、第２バッテリ４２が放電状態となる。
【００４４】
すなわち、昇圧期間Ａ１において、第１バッテリ４１が放電状態、第２バッテリ４２が充電状態となる。また、降圧期間Ｂ１において、第１バッテリ４１が充電状態、第２バッテリ４２が放電状態となる。そのため、昇圧期間Ａ１と降圧期間Ｂ１とを繰り返すことにより、第１バッテリ４１と第２バッテリ４２との間で電力をやり取りし、充放電が繰り返される。このとき、モータ１０、第１インバータ部２０、第２インバータ部３０、第１バッテリ４１、および、第２バッテリ４２に電流が流れるので、通電量に応じた内部発熱により、モータ１０、第１バッテリ４１、および、第２バッテリ４２を昇温することができる。なお、第１バッテリ４１および第２バッテリ４２の過充電や過放電を避けるため、昇圧期間Ａ１と降圧期間Ｂ１とは、等しくすることが好ましいが、第１バッテリ４１および第２バッテリ４２の過充電や過放電が起こらない範囲であれば、昇圧期間Ａ１と降圧期間Ｂ１とが異なっていてもよい。
【００４５】
ここで、Ｕ２上アーム素子３１およびＵ２下アーム素子３４のスイッチング状態と第１バッテリ電流Ｉ１の詳細を図４に基づいて説明する。図４において、（ａ）がＵ２上アーム素子３１のスイッチング状態、（ｂ）がＵ２下アーム素子３４のスイッチング状態、（ｃ）が第１バッテリ電流Ｉ１を示しており、図３中の対応するタイムチャートを時間軸方向に拡大したものである。また、本実施形態では、ＳＷ素子２１〜２６、３１〜３６がオンされている時間の割合をデューティとし、常時オフのときのデューティを０、常時オンのときのデューティを１００とする。
【００４６】
まず、昇圧期間Ａ１におけるＵ２下アーム素子３４のスイッチング状態と第１バッテリ電流Ｉ１について説明する。
図４（ｂ）に示すように、Ｕ２下アーム素子３４は、オフされている時間よりもオンされている時間の方が長く、デューティが５０より大きい。
図４（ｃ）に示すように、第１バッテリ電流Ｉ１は、ゼロに戻った後、Ｕ２下アーム素子３４がオンされている期間に絶対値が大きくなり、通電量が大きくなる。昇圧期間Ａ１においては、第２下アーム素子３４がオフされる期間に第２バッテリ４２が充電されるので、第２バッテリ４２を充電可能なオフ期間を確保した上で、Ｕ２下アーム素子３４のオン期間が長い方が、すなわちデューティが大きい方が、通電量が大きくなる。
【００４７】
続いて、降圧期間Ｂ１におけるＵ２上アーム素子３１のスイッチング状態と第１バッテリ電流Ｉ１について説明する。
図４（ａ）に示すように、Ｕ２上アーム素子３１は、オフされている時間よりもオンされている時間の方が長く、デューティが５０より大きい。
図４（ｃ）に示すように、第１バッテリ電流Ｉ１は、ゼロに戻った後、Ｕ２上アーム素子３１がオンされている期間に絶対値が大きくなり、通電量が大きくなる。降圧期間Ｂ１においては、主にＵ２上アーム素子３１がオフされる期間に第１バッテリ４１が充電されるので、第１バッテリ４１を充電可能なオフ期間を確保した上で、Ｕ２上アーム素子３１のオン期間が長い方が、すなわちデューティが大きい方が、通電量が大きくなる。
【００４８】
ここで、通電量と昇温との関係について説明する。
次の式において、第１バッテリ４１の電力をＷ1、第１バッテリ電流Ｉ１をＩ1、第１バッテリ４１の抵抗をＲ1とすると、第１バッテリ４１の電力は、Ｗ1＝Ｒ1×Ｉ12で表される。また、第１バッテリ４１の内部発熱量は、第１バッテリ４１の電力Ｗ1に依存するので、第１バッテリ電流Ｉ１が大きいほど、すなわち通電量が大きいほど、第１バッテリ４１の内部発熱量が大きくなり、速やかに昇温可能である。
【００４９】
同様に、次の式において、第２バッテリ４２の電力をＷ2、第２バッテリ電流Ｉ２をＩ2、第２電力供給源の抵抗をＲ2とすると、第２バッテリ４２の電力は、Ｗ2＝Ｒ2×Ｉ22で表される。また、第２バッテリ４２の内部発熱量は、第２バッテリ４２の電力Ｗ2に依存するので、第２バッテリ電流Ｉ２が大きいほど、すなわち通電量が大きいほど、第２バッテリ４２の内部発熱量が大きくなり、速やかに昇温する。
【００５０】
上述の通り、昇圧期間Ａ１におけるＵ２下アーム素子３４のデューティ、および、降圧期間Ｂ１におけるＵ２上アーム素子３１のデューティが大きいほど通電量が大きくなるので、デューティを可及的大きくすることにより、通電量が大きくなるので、モータ１０、第１バッテリ４１および第２バッテリ４２を速やかに昇温することができる。
また同様に、モータ１０についても、各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの通電量が大きいほど、発熱量が大きくなり、速やかに昇温する。
【００５１】
ところで、図３（ａ）に示すように、スイッチング相がＵ相であり、非スイッチング相がＶ相およびＷ相である場合、Ｕ相電流Ｉｕの実効値は、Ｖ相電流ＩｖおよびＷ相電流Ｉｗの実効値より大きい。そのため、スイッチング相がＵ相、非スイッチング相がＶ相およびＷ相である状態を継続すると、非スイッチング相であるＶ相コイル１２およびＷ相コイル１３と比較し、スイッチング相であるＵ相コイル１１の温度上昇幅が大きく、温度上昇に偏りが生じる。また、Ｕ相のＳＷ素子３１、３４をスイッチングすることにより、素子のスイッチング損失に偏りが生じる。
【００５２】
そこで本実施形態では、局所的な温度上昇や相間のスイッチング損失の偏りを低減すべく、相切替期間ごとスイッチング相と非スイッチング相とを切り替えている。
ここで、スイッチング相をＵ相からＶ相に切り替える例について説明する。
【００５３】
スイッチング相をＶ相とする場合、制御部６０は、Ｖ１上アーム素子２２、Ｕ１下アーム素子２４、Ｗ１下アーム素子２６、Ｕ２下アーム素子３４、および、Ｗ２下アーム素子３６をオンし、Ｕ１上アーム素子２１、Ｗ１上アーム素子２３、Ｖ１下アーム素子２５、Ｕ２上アーム素子３１、Ｗ２上アーム素子３３をオフする。また、昇圧期間Ａ１において、Ｖ２上アーム素子３２をオフし、Ｖ２下アーム素子３５のオンオフを切り替えてスイッチングする。さらにまた、降圧期間Ｂ１において、Ｖ２下アーム素子３５をオフし、Ｖ２上アーム素子３２のオンオフを切り替えてスイッチングする。
【００５４】
これにより、非スイッチング相であるＵ相コイル１１とＷ相コイル１３とが並列接続され、これに対しスイッチング相であるＶ相コイル１２が直列接続されたリアクトルのように機能し、Ｖ２上アーム素子３２またはＶ２下アーム素子３５をスイッチングすることにより、駆動装置５全体として昇降圧チョッパのように機能する。
【００５５】
ここで、スイッチング相をＵ相からＶ相に切り替える場合のスイッチング状態、および、モータ１０、第１バッテリ４１および第２バッテリ４２の電流を図５に基づいて説明する。
図５において、（ａ）はモータ１０の各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ、（ｂ）はＵ１上アーム素子２１のスイッチング状態、（ｃ）はＶ１上アーム素子２２のスイッチング状態、（ｄ）はＵ２上アーム素子３１のスイッチング状態、（ｅ）はＵ２下アーム素子３４のスイッチング状態、（ｆ）はＶ２上アーム素子３２のスイッチング状態、（ｇ）はＶ２下アーム素子３５のスイッチング状態、（ｈ）は第１バッテリ電流Ｉ１、（ｉ）は第２バッテリ電流Ｉ２を示している。
【００５６】
本実施形態では、降圧期間Ｂ１中であって、各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗがゼロになる時間Ｘ１において、スイッチング相をＵ相からＶ相に切り替える。
具体的には、図５（ｂ）、（ｃ）に示すように、時間Ｘ１において、Ｕ１上アーム素子２１をオンからオフとし、Ｖ１上アーム素子２２をオフからオンにする。
【００５７】
また、時間Ｘ１において、Ｕ２上アーム素子３１を降圧期間Ｂ１にオンオフを切り替えるスイッチング状態からオフにし（図５（ｄ）参照）、Ｕ２下アーム素子３４を昇圧期間Ａ１にオンオフを切り替えるスイッチング状態からオンにする（図５（ｅ）参照）。なお、本実施形態では、降圧期間Ｂ１中にスイッチング相を切り替えるため、切り替えタイミングである時間Ｘ１において、Ｕ２下アーム素子３４はオフであるので、オフからオンにする。
【００５８】
さらにまた、時間Ｘ１において、Ｖ２上アーム素子３２をオフから降圧期間Ｂ１にオンオフを切り替えるスイッチング状態とし（図５（ｆ）参照）、Ｖ２下アーム素子３５をオンから昇圧期間Ａ１にオンオフを切り替えるスイッチング状態とする（図５（ｇ）参照）。なお、本実施形態では、降圧期間Ｂ１中にスイッチング相を切り替えるため、Ｖ２下アーム素子は、時間Ｘ１にてオンからオフにする。
【００５９】
図５中には記載していないが、時間Ｘ１において、Ｕ１下アーム素子２４をオフからオンとし、Ｖ１下アーム素子２５をオンからオフとする。また、Ｗ相のＳＷ素子２３、２６、３３、３６は、非スイッチング相である状態を継続するので、オンオフの切り替えは行われず、下アーム素子２６、３６がオン、上アーム素子２３、３３がオフの状態を継続する。
【００６０】
本実施形態では、各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗが０であるタイミングの時間Ｘ１にてスイッチング相を切り替えているので、図５（ａ）に示す各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗは、スイッチング相の切り替えに伴って急激に変化することなく、安定して通電を継続可能である。
同様に、図５（ｈ）、（ｉ）に示すように、第１バッテリ電流Ｉ１、および、第２バッテリ電流Ｉ２は、スイッチング相の切り替えに伴って急激に変化することなく、安定して充放電を継続可能である。
【００６１】
また、スイッチング相をＶ相とする場合、非スイッチング相であるＵ相コイル１１とＷ相コイル１３とが並列接続され、これに対してスイッチング相であるＶ相コイル１２が直列接続されたような状態となる。そのため、図５（ａ）に示すように、Ｖ相をスイッチング相とすると、Ｖ相電流Ｉｖの実効値は、Ｕ相電流ＩｕおよびＷ相電流Ｉｗの実効値の２倍となる。また、Ｖ相をスイッチング相としたときのＶ相電流Ｉｖの実効値は、Ｕ相をスイッチング相としたときのＵ相電流Ｉｕの実効値と略等しい。
【００６２】
同様に、スイッチング相をＷ相とする、非スイッチング相であるＵ相コイル１１とＶ相コイル１２とが並列接続され、これに対してスイッチング相であるＷ相コイル１３が直列接続されたような状態となる。そのため、Ｗ相をスイッチング相とすると、Ｗ相電流Ｉｗの実効値は、Ｕ相電流ＩｕおよびＷ相電流Ｉｗの実効値の２倍であり、Ｕ相をスイッチング相としたときのＵ相電流Ｉｕの実効値およびＶ相をスイッチング相としたときのＶ相電流Ｉｖの実効値と略等しい。
【００６３】
なお、Ｗ相をスイッチング相とする場合、制御部６０は、Ｗ１上アーム素子２３、Ｕ１下アーム素子２４、Ｖ２下アーム素子２５、Ｕ２下アーム素子３４、Ｖ２下アーム素子３５をオン、Ｕ１上アーム素子２１、Ｖ１上アーム素子２２、Ｗ１下アーム素子２６、Ｕ２上アーム素子３１、Ｖ２上アーム素子３２をオフする。また、制御部６０は、昇圧期間Ａ１において、Ｗ２上アーム素子３３をオフ、Ｗ２下アーム素子３６のオンオフを切り替えてスイッチングし、降圧期間Ｂ１において、Ｗ２上アーム素子３３のオンオフを切り替えてスイッチングし、Ｗ２下アーム素子３６をオフする。
【００６４】
ここで、スイッチング相の切り替えとコイル１１〜１３の温度上昇について、図６に基づいて説明する。図６においては、Ｕ相コイル１１の温度Ｔｕを実線、Ｖ相コイル１２の温度Ｔｖを破線、Ｗ相コイル１３の温度Ｔｗを一点鎖線で示した。
ここで、スイッチング相をＵ相とする期間を期間Ｐｕ、Ｖ相とする期間を期間Ｐｖ、Ｗ相とする期間を期間Ｐｗとし、期間Ｐｕ、Ｐｖ、Ｐｗの長さは等しいものとする。本実施形態では、期間Ｐｕ、ＰｖおよびＰｗが、「相切替期間」に対応する。
【００６５】
図６に示すように、スイッチング相がＵ相である期間Ｐｕにおいて、Ｕ相電流Ｉｕの実効値はＶ相電流ＩｖおよびＷ相電流Ｉｗの実効値の２倍となるため、Ｖ相コイル１２の温度ＴｖおよびＷ相コイル１３の温度Ｔｗに比べ、Ｕ相コイル１１の温度Ｔｕの上昇割合が大きい。
また、スイッチング相がＶ相である期間Ｐｖにおいて、Ｖ相電流Ｉｖの実効値はＵ相電流ＩｕおよびＷ相電流Ｉｗの実効値の２倍となるため、Ｕ相コイル１１の温度ＴｕおよびＷ相コイル１３の温度Ｔｗに比べ、Ｖ相コイル１２の温度Ｔｖの上昇割合が大きい。
さらにまた、スイッチング相がＷ相である期間Ｐｗにおいて、Ｗ相電流Ｉｗの実効値はＵ相電流ＩｕおよびＶ相電流Ｉｖの実効値の２倍となるため、Ｕ相コイル１１の温度ＴｕおよびＶ相コイル１２の温度Ｔｖに比べ、Ｗ相コイル１３の温度Ｔｗの上昇割合が大きい。
【００６６】
そのため、スイッチング相をＵ相、Ｖ相、Ｗ相と順次切り替えることにより、期間Ｐｕ、ＰｖおよびＰｗ経過後である時間Ｘ２において、Ｕ相コイル１１の温度Ｔｕ、Ｖ相コイル１２の温度ＴｖおよびＷ相コイル１３の温度Ｔｗは、略等しくなる。すなわち、スイッチング相を切り替えることにより、コイル１１〜１３が均等に昇温されるので、モータ１０の局所的な昇温を避けることができる。
【００６７】
次に、第１バッテリ４１および第２バッテリ４２の昇温について説明する。なお、第１バッテリ４１と第２バッテリ４２とは、係数等は異なるものの、基本的な性質は同様であるので、ここでは第１バッテリ４１を例に説明する。
まず、第１バッテリ４１のインピーダンスＺの周波数特性を式（１）に示す。
Ｚ＝Ｒ1＋ｊωＬ＋（１／ｊωＣ）    ・・・（１）
【００６８】
式１中の記号は、Ｒ1が抵抗、ｊが複素単位、ωが周波数、Ｌがリアクタンス、Ｃがキャパシタンスである。本実施形態では、周波数ωは、昇圧期間Ａ１と降圧期間Ｂ１との切り替え周波数である充放電周波数とする。
式（１）中の抵抗Ｒ1、リアクタンスＬ、および、キャパシタンスＣは、第１バッテリ４１の特性等によって決まる値であるので、インピーダンスＺは、充放電周波数ωに応じて変化する。
【００６９】
ここで、インピーダンスＺの周波数特性および温度特性を図７に示す。図７において、温度Ｔ１のときの周波数特性をＬ１、温度Ｔ１より高い温度である温度Ｔ２のときの周波数特性をＬ２で示した。
図７に示すように、インピーダンスＺは、充放電周波数ωが大きくなるにつれて減少し、共振周波数を境に増加に転じる。例えば温度Ｔ１のとき、充放電周波数ωが共振周波数ω１以下にてインピーダンスＺが減少し、充放電周波数ωが共振周波数ω１以上にてインピーダンスＺが増加する。また、温度Ｔ２のとき、充放電周波数ωが共振周波数ω２以下にてインピーダンスＺが減少し、充放電周波数ωが共振周波数ω２以上にてインピーダンスＺが増加する。
【００７０】
また、インピーダンスＺは、温度特性を有しており、温度が低いほど、インピーダンスＺが大きい。すなわち、温度Ｔ１のときのインピーダンスＺは、温度Ｔ２であるときと比較して大きい。また、共振周波数は、温度が低いほど大きい。すなわち、温度Ｔ１のときの共振周波数ω１は、温度Ｔ２のときの共振周波数ω２より大きい。
【００７１】
そこで本実施形態では、駆動装置５の温度に応じて、充放電周波数ωを可変としている。例えば、第１バッテリ４１および第２バッテリ４２の温度特性に応じ、駆動装置５の温度と充放電周波数ωとを対応づけたマップを予め制御部６０の図示しない記憶部に記憶させておき、当該マップを参照することにより、充放電周波数ωを決定する。なお、駆動装置５の温度は、モータ１０、第１インバータ部２０、第２インバータ部３０、第１バッテリ４１、または、第２バッテリ４２等の温度である。また駆動装置５の温度は、複数の箇所における温度の平均値としてもよいし、外気温等としてもよい。また、図２等にて説明した通り、第２バッテリ４２は、第１バッテリ４１より通電量が小さく、温度が上がりにくい傾向があるため、第２バッテリ４２の温度特性を優先してもよい。
【００７２】
温度に応じた充放電周波数ωの切り替えについて、図８に基づいて説明する。図８においては、温度Ｔｃ以下のとき、充放電周波数ωをωHとし、ωHを継続した場合を実線ｆｈ、温度Ｔｃにて充放電周波数ωをωHより小さいωLに切り替えた場合を破線ｆｌにて示す。
図８に示すように、温度Ｔｃ以下のとき、充放電周波数ωHにて昇圧期間Ａ１と降圧期間Ｂ１を切り替えると、第１バッテリ４１の温度が上昇する。一方、第１バッテリ４１の温度が上昇すると、温度上昇に伴って共振周波数が小さくなり、インピーダンスＺが大きくなるため、温度上昇が緩やかになる。
【００７３】
そこで、温度Ｔｃとなった時間Ｘ３にて、充放電周波数をωHからωLに切り替えると、充放電周波数ωHを継続した場合と比較し、第１バッテリ４１のインピーダンスＺが小さくなるので通電量が増加し、第１バッテリ４１の温度上昇割合が増加する。
すなわち、駆動装置５の温度に応じ、最適な充放電周波数ωとすることにより、駆動装置５を速やかに昇温することができる。
【００７４】
以上詳述したように、（１）電力変換装置１は、コイル１１〜１３を有するモータ１０の電力を変換するものであって、第１インバータ部２０と、第２インバータ部３０と、制御部６０と、を備える。
第１インバータ部２０は、コイル１１〜１３の各相に対応して設けられるＳＷ素子２１〜２６を有し、コイル１１〜１３の一端１１１、１２１、１３１と充放電可能な第１バッテリ４１との間に接続される。
第２インバータ部３０は、コイル１１〜１３の各相に対応して設けられるＳＷ素子３１〜３６を有し、コイル１１〜１３の他端１１２、１２２、１３２と充放電可能な第２バッテリ４２との間に接続される。
制御部６０は、ＳＷ素子２１〜２６、３１〜３６のオンオフ作動を制御し、第１バッテリ４１と第２バッテリ４２との間で充放電を行い、第１バッテリ４１、第２バッテリ４２およびモータ１０を昇温させる。
【００７５】
本実施形態では、モータ１０の一側に第１インバータ部２０および第１バッテリ４１が設けられ、他側に第２インバータ部３０および第２バッテリ４２が設けられる。また、制御部６０では、ＳＷ素子２１〜２６、３１〜３６のオンオフ作動を制御することにより、第１バッテリ４１と第２バッテリ４２との間で電力をやり取りさせ、第１バッテリ４１および第２バッテリ４２を充放電させる。このとき、第１バッテリ４１および第２バッテリ４２の一方が充電状態となり、他方が放電状態となっている。
【００７６】
第１バッテリ４１および第２バッテリ４２を充放電させ、モータ１０、第１インバータ部２０、第２インバータ部３０、第１バッテリ４１および第２バッテリ４２に電流を流すと、通電に伴う内部発熱により、モータ１０、第１バッテリ４１および第２バッテリ４２を速やかに昇温させることができる。これにより、低温時における第１バッテリ４１および第２バッテリ４２の出力を向上することができる。また、モータ１０の作動油の温度低下に伴う粘度増加による摩擦損失を低減することができ、モータ効率を向上することができる。
【００７７】
（２）ＳＷ素子２１〜２６は、高電位側に接続される第１上アーム素子２１〜２３、および、第１上アーム素子２１〜２３の低電位側に接続される第１下アーム素子２４〜２６から構成される。また、ＳＷ素子３１〜３６は、高電位側に接続される第２上アーム素子３１〜３３、および、第２上アーム素子３１〜３３の低電位側に接続される第２下アーム素子３４〜３６から構成される。
【００７８】
ここで、コイル１１〜１３の少なくとも１相に対応する相をスイッチング相とし、スイッチング相以外の少なくとも１相を非スイッチング相とする。
制御部６０は、第１上アーム素子２１〜２３のスイッチング相、第１下アーム素子２４〜２６および第２下アーム素子３４〜３６の非スイッチング相をオンし、第２下アーム素子３４〜３６のスイッチング相をスイッチングする昇圧期間Ａ１と、第１上アーム素子２１〜２３のスイッチング相、第１下アーム素子２４〜２６および第２下アーム素子３４〜３６の非スイッチング相をオンし、第２上アーム素子３１〜３３のスイッチング相をスイッチングする降圧期間Ｂ１と、を切り替える。
【００７９】
これにより、駆動装置５は、コイル１１〜１３をリアクトルとする昇降圧チョッパのように機能するので、第２下アーム素子３４〜３６のスイッチング相がスイッチングされる昇圧期間Ａ１において、第１バッテリ４１が放電状態、第２バッテリ４２が充電状態となる。また、第２上アーム素子３１〜３３のスイッチング相がスイッチングされる降圧期間Ｂ１において、第１バッテリ４１が充電状態、第２バッテリ４２が放電状態となる。
【００８０】
すなわち、昇圧期間Ａ１と降圧期間Ｂ１とを繰り返し、第１バッテリ４１と第２バッテリ４２との間で電力をやり取りして充放電することにより、例えばモータ１０の停止時であっても、モータ１０、第１バッテリ４１および第２バッテリ４２に電流を流すことができるので、通電量に応じ、モータ１０、第１バッテリ４１および第２バッテリ４２を昇温することができる。
【００８１】
（３）制御部６０は、スイッチング相を相切替期間毎に切り替える。これにより、コイル１１〜１３の通電量を均等にすることができるので、モータ１０の局所的な昇温を防ぎ、モータ１０を均等に昇温可能である。
【００８２】
（４）制御部６０は、第１バッテリ４１および第２バッテリ４２の充放電の切り替えに係る充放電周波数ωを温度に応じて可変とする。
第１バッテリ４１および第２バッテリ４２の温度特性に応じた充放電周波数ωとすることで、第１バッテリ４１および第２バッテリ４２のインピーダンスを小さくする。これにより、第１バッテリ４１および第２バッテリ４２、ひいてはモータ１０の通電量が大きくなるので、モータ１０、第１バッテリ４１および第２バッテリ４２を高効率に昇温することができる。
【００８３】
（５）第２バッテリにより印加される電圧の値である第２電圧値Ｖ２は、第１バッテリ４１により印加される電圧の値である第１電圧値Ｖ１以上である。これにより、第１バッテリ４１および第２バッテリ４２を適切に充放電させることができる。
（６）また、第２電圧値Ｖ２は、第１電圧値Ｖ１の２倍以上である。これにより、例えばモータ１０の駆動時、第１インバータ部２０側を中性点化する場合と、第２インバータ部３０側を中性点化する場合と、第１インバータ部２０および第２インバータ部３０を共にスイッチングする場合とを、モータ１０の回転数やトルク等に応じて切り替えることにより、モータ１０の効率を向上することができる。
【００８４】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による電力変換装置を図９および図１０に基づいて説明する。
本実施形態では、昇温制御が第１実施形態と異なっているので、この点を中心に説明する。なお、駆動装置５の構成は、第１実施形態と同様である。
本実施形態の昇温制御は、第２の全相通電制御とする。第２の全相通電制御において、第１系統１００側を昇圧し、第２バッテリ４２を充電する期間を「昇圧期間Ａ２」といい、第２系統２００側を降圧し、第１バッテリ４１を充電する期間を「降圧期間Ｂ２」という。
【００８５】
第２の全相通電制御について、図９に基づいて説明する。
第２の全相通電制御では、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相のうちの２相をスイッチング相、他の１相を非スイッチング相とする。すなわち本実施形態の第２の全相通電制御は、「巻線の少なくとも１相に対応する相をスイッチング相とし、スイッチング相以外の全相を非スイッチング相とする全相通電制御」に対応する。
ここでは、Ｕ相およびＶ相をスイッチング相、Ｗ相を非スイッチング相とする場合を例に説明する。
【００８６】
第２の全相通電制御の昇圧期間Ａ２について、図９（ａ）に基づいて説明する。
昇圧期間Ａ２における第１インバータ部２０のＳＷ素子２１〜２６の作動について説明する。
制御部６０は、第１インバータ部２０のＵ１上アーム素子２１、Ｖ１上アーム素子２２およびＷ１下アーム素子２６をオンする。すなわち、制御部６０は、低電位側である第１インバータ部２０のスイッチング相の上アーム素子をオンし、非スイッチング相の下アーム素子をオンする。なお、制御部６０は、スイッチング相の下アーム素子であるＵ１下アーム素子２４、Ｖ１下アーム素子２５、および、非スイッチング相の上アーム素子であるＷ１上アーム素子２３をオフとする。
【００８７】
次に、昇圧期間Ａ２における第２インバータ部３０のＳＷ素子３１〜３６の作動について説明する。
制御部６０は、第２インバータ部３０のＵ２下アーム素子３４およびＶ２下アーム素子３５のオンオフを切り替えてスイッチングする。また、制御部６０は、Ｗ２下アーム素子３６をオンする。すなわち、制御部６０は、高電位側である第２インバータ部３０のスイッチング相の下アーム素子をスイッチングし、非スイッチング相の下アーム素子をオンする。なお、制御部６０は、スイッチング相、非スイッチング相によらず、第２上アーム素子３１〜３３をオフとする。
【００８８】
スイッチングするＵ２下アーム素子３４およびＶ２下アーム素子３５がオンのとき、図９（ａ）に破線で示す経路にて電流が流れる。すなわち、Ｕ相において、オンされているＵ１上アーム素子２１、Ｕ相コイル１１、および、Ｕ２下アーム素子３４を通り、第１バッテリ４１の正極から第２インバータ部３０側へ電流が流れる。Ｖ相において、Ｕ相と同様、オンされているＶ１上アーム素子２２、Ｖ相コイル１２、および、Ｖ２下アーム素子３５を通り、第１バッテリ４１の正極から第２インバータ部３０側へ電流が流れる。また、Ｗ相において、オンされているＷ２下アーム素子３６、Ｗ相コイル１３、および、Ｗ１下アーム素子２６を通り、第２インバータ部３０側から第１バッテリ４１の負極へ電流が流れ込む。
【００８９】
また、スイッチングするＵ２下アーム素子３４およびＶ２下アーム素子３５がオフのとき、図９（ａ）中に一点鎖線で示す経路にて電流が流れる。すなわち、Ｕ相において、オンであるＵ１上アーム素子２１、Ｕ相コイル１１、および、オフであるＵ２上アーム素子３１の寄生ダイオードを通り、第１バッテリ４１側から第２バッテリ４２の正極に電流が流れ込み、第２バッテリ４２が充電される。Ｖ相において、Ｕ相と同様に、オンであるＶ１上アーム素子２２、Ｖ相コイル１２、および、オフであるＶ２上アーム素子３２の寄生ダイオードを通り、第１バッテリ４１側から第２バッテリ４２の正極に電流が流れ込み、第２バッテリ４２が充電される。また、Ｗ相において、オンであるＷ２下アーム素子３６、Ｗ相コイル１３、および、Ｗ１下アーム素子２６を通り、第２インバータ部３０側から第１バッテリ４１の負極に電流が流れ込む。
【００９０】
続いて、第２の全相通電制御の降圧期間Ｂ２について、図９（ｂ）に基づいて説明する。
第２の全相通電制御の降圧期間Ｂ２における第１インバータ部２０のＳＷ素子２１〜２６のオンオフ制御は、昇圧期間Ａ２と同様である。
次に、降圧期間Ｂ２における第２インバータ部３０のＳＷ素子３１〜３６の作動について説明する。
制御部６０は、第２インバータ部３０のＵ２上アーム素子３１およびＶ２上アーム素子３２のオンオフを切り替えてスイッチングする。また、制御部６０は、Ｗ２下アーム素子３６をオンする。すなわち、制御部６０は、高電位側である第２インバータ部３０のスイッチング相の上アーム素子をスイッチングし、非スイッチング相の下アーム素子をオンする。なお、制御部６０は、スイッチング相の下アーム素子であるＵ２下アーム素子３４、Ｖ２下アーム素子３５、および、非スイッチング相の上アーム素子であるＷ２上アーム素子３３をオフとする。
【００９１】
スイッチングするＵ２上アーム素子３１およびＶ２上アーム素子３２がオンのとき、図９（ｂ）中に破線で示す経路にて電流が流れる。すなわち、Ｕ相において、オンであるＵ２上アーム素子３１、Ｕ相コイル１１、および、Ｕ１上アーム素子２１を通り、第２バッテリ４２から第１バッテリ４１の正極へ電流が流れ込み、第１バッテリ４１が充電される。Ｖ相において、Ｕ相と同様、オンであるＶ２上アーム素子３２、Ｖ相コイル１２、および、Ｖ１上アーム素子２２を通り、第２バッテリ４２から第１バッテリ４１の正極へ電流が流れ込み、第１バッテリ４１が充電される。また、Ｗ相において、オンであるＷ１下アーム素子２６、Ｗ相コイル１３、および、Ｗ２下アーム素子３６を通り、第１インバータ部２０側から第２バッテリ４２の負極へ電流が流れ込む。
【００９２】
また、スイッチングするＵ２上アーム素子３１およびＶ２上アーム素子３２がオフのとき、図９（ｂ）に一点鎖線で示す経路にて電流が流れる。すなわち、Ｕ相において、オフであるＵ２下アーム素子３４の寄生ダイオード、Ｕ相コイル１１、および、オンであるＵ１上アーム素子２１を通り、第２バッテリ４２側から第１バッテリ４１の正極へ電流が流れ込み、第１バッテリ４１が充電される。Ｖ相において、Ｕ相と同様、オフであるＶ２下アーム素子３５の寄生ダイオード、Ｖ相コイル１２、および、オンであるＶ１上アーム素子２２を通り、第２バッテリ４２側から第１バッテリ４１の正極へ電流が流れ込み、第１バッテリ４１が充電される。また、Ｗ相において、オンであるＷ１下アーム素子２６、Ｗ相コイル１３、および、Ｗ２下アーム素子３６を通り、第１インバータ部２０側から第２インバータ部３０側へ電流が流れる。
【００９３】
本実施形態では、制御部６０は、スイッチング相のＵ１上アーム素子２１およびＶ１上アーム素子２２をオン、非スイッチング相のＷ１下アーム素子２６およびＷ２下アーム素子３６をオンとすることにより、コイル１１〜１３をチョッパ回路におけるリアクトルのように機能させる。詳細には、制御部６０は、スイッチング相であるＵ相コイル１１およびＶ相コイル１２が並列接続され、これに非スイッチング相であるＷ相コイル１３が直列接続されたリアクトルのように機能させる。
【００９４】
また、本実施形態では、Ｕ２下アーム素子３４およびＶ２下アーム素子３５をスイッチングするとき、第２インバータ部３０のスイッチング相であってスイッチングしない側の素子であるＵ２上アーム素子３１およびＶ２上アーム素子３２の寄生ダイオードがチョッパ回路におけるダイオードの機能を果たす。また、Ｕ２上アーム素子３１およびＶ２上アーム素子３２をスイッチングするとき、第２インバータ部３０のスイッチング相であってスイッチングしない側の素子であるＵ２下アーム素子３４およびＶ２下アーム素子３５の寄生ダイオードがチョッパ回路におけるダイオードの機能を果たす。
【００９５】
そして、制御部６０は、Ｕ２下アーム素子３４およびＶ２下アーム素子３５をスイッチングする状態と、Ｕ２上アーム素子３１およびＶ２上アーム素子３２をスイッチングする状態とを切り替えることにより、駆動装置５全体として昇降圧チョッパのように機能させる。
【００９６】
すなわち、制御部６０は、昇圧期間Ａ２において、Ｕ２下アーム素子３４およびＶ２下アーム素子３５をオンオフする。Ｕ２下アーム素子３４およびＶ２下アーム素子３５がオフされたとき、電流を維持すべく、Ｕ２下アーム素子３４およびＶ２下アーム素子３５がオンのときにコイル１１〜１３に蓄えられたエネルギにより、第１バッテリ４１側から印加される第１電圧値Ｖ１が第２電圧値Ｖ２まで昇圧され、第２バッテリ４２が充電される。
【００９７】
また、制御部６０は、降圧期間Ｂ２において、Ｕ２上アーム素子３１およびＶ２上アーム素子３２をオンオフする。Ｕ２上アーム素子３１およびＶ２上アーム素子３２がオフされたとき、電流を維持すべく、Ｕ２上アーム素子３１およびＶ２上アーム素子３２がオンのときにコイル１１〜１３に蓄えられたエネルギにより、第２バッテリ４２側から印加される第２電圧値Ｖ２が第１電圧値Ｖ１まで降圧され、第１バッテリ４１が充電される。なお、第１バッテリ４１は、第２バッテリ４２よりも電圧が低いので、Ｕ２上アーム素子３１およびＶ２上アーム素子３２のオン時にも充電状態となる。
【００９８】
ここで、昇圧期間Ａ２と降圧期間Ｂ２との切り替えについて、図１０に基づいて説明する。図１０において、（ａ）はモータ１０の各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ、（ｂ）はＵ２上アーム素子３１およびＶ２上アーム素子３２のスイッチング状態、（ｃ）はＵ２下アーム素子３４およびＶ２下アーム素子３５のスイッチング状態、（ｄ）は第１バッテリ電流Ｉ１、（ｅ）は第２バッテリ電流Ｉ２を示している。
【００９９】
図１０（ａ）に示すように、Ｕ２下アーム素子３４およびＶ２下アーム素子３５がスイッチングされる昇圧期間Ａ２において、Ｕ相電流ＩｕおよびＶ相電流Ｉｖは負から正に切り替わり、第１インバータ部２０側から第２インバータ部３０側へ電流が流れる。また、Ｕ２上アーム素子３１およびＶ２上アーム素子３２がスイッチングされる降圧期間Ｂ２において、Ｕ相電流ＩｕおよびＶ相電流Ｉｖは正から負に切り替わり、Ｕ相コイル１１およびＶ相コイル１２には第２インバータ部３０側から第１インバータ部２０側へ電流が流れる。
【０１００】
また、昇圧期間Ａ２において、Ｗ相電流Ｉｗは正から負に切り替わり、Ｗ相コイル１３には第２インバータ部３０側から第１インバータ部２０側へ電流が流れる。降圧期間Ｂ２において、Ｗ相電流Ｉｗは負から正に切り替わり、Ｗ相コイル１３には第１インバータ部２０側から第２インバータ部３０側へ電流が流れる。
【０１０１】
Ｕ相およびＶ相をスイッチング相、Ｗ相を非スイッチング相とする場合、Ｕ相コイル１１およびＶ相コイル１２が並列接続され、これに対しＷ相コイル１３が直列接続された状態となるので、Ｕ相電流Ｉｕの実効値とＶ相電流Ｉｖの実効値とが等しく、Ｗ相電流Ｉｗの実効値は、Ｕ相電流ＩｕおよびＶ相電流Ｉｖの実効値の２倍となる。
【０１０２】
図１０（ｄ）、（ｅ）に示すように、昇圧期間Ａ２および降圧期間Ｂ２における第１バッテリ電流Ｉ１および第２バッテリ電流Ｉ２は、第１実施形態と同様である。
すなわち、昇圧期間Ａ２において、第１バッテリ４１が放電状態、第２バッテリ４２が充電状態となる。また、降圧期間Ｂ２において、第１バッテリ４１が充電状態、第２バッテリ４２が放電状態となる。そのため、昇圧期間Ａ２と降圧期間Ｂ２とを繰り返すことにより、第１バッテリ４１と第２バッテリ４２との間で電力をやり取りし、充放電を繰り返すことにより、モータ１０、第１インバータ部２０、第２インバータ部３０、第１バッテリ４１、および、第２バッテリ４２に電流が流れ、通電量に応じた内部発熱により、モータ１０、第１バッテリ４１、および、第２バッテリ４２を昇温することができる。
【０１０３】
第１実施形態では、スイッチング相が１相、非スイッチング相が２相であるので、スッチング相の電流の実効値は、非スイッチング相の電流の実効値の２倍である。
一方、本実施形態では、スイッチング相が２相、非スイッチング相が１相であるので、非スイッチング相の電流の実効値は、スイッチング相の電流の実効値の２倍である。そのため、スイッチング相と比較し、非スイッチング相の温度上昇幅が大きくなる。また、素子のスイッチング損失に偏りが生じる。
【０１０４】
そこで本実施形態においても、上記実施形態と同様、局所的な温度上昇や相間のスイッチング損失を低減すべく、スイッチング相および非スイッチング相を相切替期間毎に切り替えることが好ましい。これにより、モータ１０の各相を均等に昇温することができる。また、各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗがゼロのときにスイッチング相を切り替えることにより、スイッチング相の切り替えに伴う急激な変化を生じさせることなく、第１バッテリ４１および第２バッテリ４２の充放電を継続可能である。
また、充放電周波数ωは、上記実施形態と同様とする。
【０１０５】
これにより、上記実施形態と同様の効果を奏する。
また、スイッチング相を２相にすることにより、スイッチング損失が大きくなる。スイッチング損失によっても駆動装置５が昇温されるので、より速やかにモータ１０、第１バッテリ４１、および、第２バッテリ４２を昇温することができる。
【０１０６】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態による電力変換装置を図１１および図１２に基づいて説明する。
本実施形態では、昇温制御が第１実施形態と異なっているので、この点を中心に説明する。なお、駆動装置５の構成は、第１実施形態と同様である。
本実施形態の昇温制御は、一部通電停止制御とする。すなわち、上記第１実施形態および第２実施形態の全相通電制御では、Ｕ相コイル１１、Ｖ相コイル１２およびＷ相コイル１３の全相に電流が通電されるのに対し、本実施形態の一部通電停止制御では、Ｕ相コイル１１、Ｖ相コイル１２およびＷ相コイル１３のいずれか１相に電流が通電されない。一部通電停止制御において、第１系統１００側を昇圧し、第２バッテリ４２を充電する期間を「昇圧期間Ａ３」といい、第２系統２００側を降圧し、第１バッテリ４１を充電する期間を「降圧期間Ｂ３」という。
【０１０７】
一部通電停止制御について、図１１に基づいて説明する。
一部通電停止制御では、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相のうちの１相をスイッチング相、他の１相を非スイッチング相、残りの１相を通電停止相とする。すなわち本実施形態の一部通電停止制御は、「巻線の少なくとも１相に対応する相をスイッチング相とし、スイッチング相以外の少なくとも１相を非スイッチング相とし、スイッチング相および非スイッチング相以外の全相を通電停止相とする一部通電停止制御」に対応する。
ここでは、Ｕ相をスイッチング相、Ｖ相を非スイッチング相、Ｗ相を通電停止相とする場合を例に説明する。
【０１０８】
一部通電停止制御の昇圧期間Ａ３について、図１１（ａ）に基づいて説明する。
昇圧期間Ａ３における第１インバータ部２０のＳＷ素子２１〜２６の作動について説明する。
制御部６０は、第１インバータ部２０のＵ１上アーム素子２１およびＶ１下アーム素子２５をオンする。すなわち、制御部６０は、低電圧側である第１インバータ部２０のスイッチング相の上アーム素子をオンし、非スイッチング相の下アーム素子をオンする。なお、制御部６０は、スイッチング相の下アーム素子であるＵ１下アーム素子２４、および、非スイッチング相の上アーム素子であるＶ１上アーム素子２２をオフとする。また、制御部６０は、通電停止相であるＷ相のＷ１上アーム素子２３およびＷ１下アーム素子２６をオフとする。
【０１０９】
次に、昇圧期間Ａ３における第２インバータ部３０のＳＷ素子３１〜３６の作動について説明する。
制御部６０は、第２インバータ部３０のＵ２下アーム素子３４のオンオフを切り替えてスイッチングする。また、制御部６０は、Ｖ２下アーム素子３５をオンする。すなわち、制御部６０は、高電圧側である第２インバータ部３０において、スイッチング相の下アーム素子をスイッチングし、非スイッチング相の下アーム素子をオンする。なお、制御部６０は、スイッチング相および非スイッチング相の上アーム素子であるＵ２上アーム素子３１およびＶ２上アーム素子３２をオフとする。また、制御部６０は、通電停止相であるＷ相のＷ２上アーム素子３３およびＷ２下アーム素子３６をオフとする。換言すると、制御部６０は、スイッチング相、非スイッチング相、通電停止相によらず、第２上アーム素子３１〜３３をオフとする。
【０１１０】
スイッチングするＵ２下アーム素子３４がオンのとき、図１１（ａ）に破線で示す経路にて電流が流れる。すなわち、Ｕ相において、オンされているＵ１上アーム素子２１、Ｕ相コイル１１、および、Ｕ２下アーム素子３４を通り、第１バッテリ４１の正極から第２インバータ部３０側へ電流が流れる。また、Ｖ相において、オンされているＶ２下アーム素子３５、Ｖ相コイル１２、および、Ｖ１下アーム素子２５を通り、第２インバータ部３０側から第１バッテリ４１の負極へ電流が流れ込む。
【０１１１】
また、スイッチングするＵ２下アーム素子３４がオフのとき、図１１（ａ）に一点鎖線で示す経路にて電流が流れる。すなわち、Ｕ相において、オンされるＵ１上アーム素子２１、Ｕ相コイル１１、および、オフであるＵ２上アーム素子３１の寄生ダイオードを通り、第１バッテリ４１側から第２バッテリ４２の正極に電流が流れ込み、第２バッテリ４２が充電される。また、Ｖ相において、オンされるＶ２下アーム素子３５、Ｖ相コイル１２、および、Ｖ１下アーム素子２５を通り、第２インバータ部３０側から第１バッテリ４１の負極へ電流が流れ込む。
なお、一部通電停止制御において、Ｕ２下アーム素子３４のスイッチング状態によらず、Ｗ相コイル１３には電流が流れない。
【０１１２】
続いて、一部通電停止制御の降圧期間Ｂ３について、図１１（ｂ）に基づいて説明する。
一部通電停止制御の降圧期間Ｂ３における第１インバータ部２０のＳＷ素子２１〜２６のオンオフ制御は、昇圧期間Ａ３と同様である。
【０１１３】
次に、降圧期間Ｂ３における第２インバータ部３０のＳＷ素子３１〜３６の作動について説明する。
制御部６０は、第２インバータ部３０のＵ２上アーム素子３１のオンオフを切り替えてスイッチングする。また、制御部６０は、Ｖ２下アーム素子３５をオンする。すなわち、制御部６０は、高電圧側である第２インバータ部３０において、スイッチング相の上アーム素子をスイッチングし、非スイッチング相の下アーム素子をオンする。なお、制御部６０は、スイッチング相の下アーム素子であるＵ２下アーム素子３４、非スイッチング相の上アーム素子であるＶ２上アーム素子３２をオフとする。また、制御部６０は、通電停止相であるＷ相のＷ２上アーム素子３３およびＷ２下アーム素子３６をオフとする。
【０１１４】
スイッチングするＵ２上アーム素子３１がオンのとき、図１１（ｂ）に破線で示す経路にて電流が流れる。すなわち、Ｕ相において、オンであるＵ２上アーム素子３１、Ｕ相コイル１１、および、Ｕ１上アーム素子２１を通り、第２バッテリ４２から第１バッテリ４１の正極へ電流が流れ込み、第１バッテリ４１が充電される。また、Ｖ相において、オンであるＶ１下アーム素子２５、Ｖ相コイル１２、および、Ｖ２下アーム素子３５を通り、第１インバータ部２０側から第２バッテリ４２の負極へ電流が流れ込む。
【０１１５】
また、スイッチングするＵ２上アーム素子３１がオフのとき、図１１（ｂ）に一点鎖線で示す経路にて電流が流れる。すなわち、Ｕ相において、オフであるＵ２下アーム素子３４の寄生ダイオード、Ｕ相コイル１１、および、オンされているＵ１上アーム素子２１を通り、第２バッテリ４２側から第１バッテリ４１の正極へ電流が流れ込み、第１バッテリ４１が充電される。また、Ｖ相において、オンであるＶ１下アーム素子２５、Ｖ相コイル１２、および、Ｖ２下アーム素子３５を通り、第１インバータ部２０側から第２インバータ部３０側へ電流が流れる。
なお、一部通電停止制御において、Ｕ２上アーム素子３１のスイッチング状態によらず、Ｗ相コイル１３には電流が流れない。すなわち、通電停止相であるＷ相には、昇圧期間Ａ３および降圧期間Ｂ３を通じて、電流が流れない。
【０１１６】
本実施形態では、制御部６０は、スイッチング相のＵ１上アーム素子２１をオン、非スイッチング相のＶ１下アーム素子２５およびＶ２下アーム素子３５をオンとすることにより、コイル１１、１２をチョッパ回路におけるリアクトルのように機能させる。詳細には、スイッチング相であるＵ相コイル１１と、非スイッチング相であるＶ相コイル１２とが直列接続されたリアクトルのように機能させる。
【０１１７】
また、本実施形態では、Ｕ２下アーム素子３４をスイッチングするとき、第２インバータ部３０のスイッチング相であってスイッチングしない側の素子であるＵ２上アーム素子３１の寄生ダイオードがチョッパ回路におけるダイオードの機能を果たす。また、Ｕ２上アーム素子３１をスイッチングするとき、第２インバータ部３０のスイッチング相であってスイッチングしない側の素子であるＵ２下アーム素子３４の寄生ダイオードがチョッパ回路におけるダイオードの機能を果たす。
【０１１８】
そして、制御部６０は、Ｕ２下アーム素子３４をスイッチングする状態と、Ｕ２上アーム素子３１をスイッチングする状態とを切り替えることにより、駆動装置５全体として昇降圧チョッパのように機能させる。
【０１１９】
すなわち、制御部６０は、昇圧期間Ａ３において、Ｕ２下アーム素子３４をオンオフする。Ｕ２下アーム素子３４がオフされたとき、電流を維持すべく、Ｕ２下アーム素子３４がオンのときにコイル１１、１２に蓄えられたエネルギにより、第１バッテリ４１側から印加される第１電圧値Ｖ１が第２電圧値Ｖ２まで昇圧され、第２バッテリ４２が充電される。
【０１２０】
また、制御部６０は、降圧期間Ｂ３において、Ｕ２上アーム素子３１をオンオフする。Ｕ２上アーム素子３１がオフされたとき、電流を維持すべく、Ｕ２上アーム素子３１がオンのときにコイル１１、１２に蓄えられたエネルギにより、第２バッテリ４２側から印加される第２電圧値Ｖ２が第１電圧値Ｖ１まで降圧され、第１バッテリ４１が充電される。なお、第１バッテリ４１は、第２バッテリ４２によりも電圧が低いので、Ｕ２上アーム素子３１のオン時にも充電状態となる。
【０１２１】
ここで、昇圧期間Ａ３と降圧期間Ｂ３との切り替えについて、図１２に基づいて説明する。図１２において、（ａ）はモータ１０の各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ、（ｂ）はＵ２上アーム素子３１およびＶ２上アーム素子３２のスイッチング状態、（ｃ）はＵ２下アーム素子３４およびＶ２下アーム素子３５のスイッチング状態、（ｄ）は第１バッテリ電流Ｉ１、（ｅ）は第２バッテリ電流Ｉ２を示している。
【０１２２】
図１２（ａ）に示すように、Ｕ２下アーム素子３４がスイッチングされる昇圧期間Ａ３において、Ｕ相電流Ｉｕは負から正に切り替わり、第１インバータ部２０側から第２インバータ部３０側へ電流が流れる。Ｕ２上アーム素子３１がスイッチングされる降圧期間Ｂ３において、Ｕ相電流Ｉｕは正から負に切り替わり、Ｕ相コイル１１には第２インバータ部３０側から第１インバータ部２０側へ電流が流れる。
【０１２３】
また、昇圧期間Ａ３において、Ｖ相電流Ｉｖは正から負に切り替わり、Ｖ相コイル１２には第２インバータ部３０側から第１インバータ部２０側へ電流が流れる。降圧期間Ｂ３において、Ｖ相電流Ｉｖは負から正に切り替わり、Ｖ相コイル１２には第１インバータ部２０側から第２インバータ部３０側へ電流が流れる。
【０１２４】
本実施形態では、Ｕ相をスイッチング相、Ｖ相を非スイッチング相としており、Ｕ相コイル１１とＶ相コイル１２とが直列接続された状態となるので、Ｕ相電流Ｉｕの実効値と、Ｖ相電流Ｉｖの実効値とは、等しい。
また、Ｗ相電流Ｉｗは、昇圧期間Ａ３および降圧期間Ｂ３を通じて略ゼロである。
【０１２５】
図１２（ｄ）、（ｅ）に示すように、昇圧期間Ａ３および降圧期間Ｂ３における第１バッテリ電流Ｉ１および第２バッテリ電流Ｉ２は、第１実施形態と同様である。
すなわち、昇圧期間Ａ３において、第１バッテリ４１が放電状態、第２バッテリ４２が充電状態となる。また、降圧期間Ｂ３において、第１バッテリ４１が充電状態、第２バッテリ４２が放電状態となる。そのため、昇圧期間Ａ３と降圧期間Ｂ３とを繰り返すことにより、第１バッテリ４１と第２バッテリ４２との間で電力をやり取りし、充放電を繰り返すことにより、モータ１０、第１インバータ部２０、第２インバータ部３０、第１バッテリ４１、および、第２バッテリ４２に電流が流れ、通電量に応じて、モータ１０，第１バッテリ４１、および、第２バッテリ４２を昇温することができる。
【０１２６】
また、本実施形態では、スイッチング相が１相、非スイッチング相が１相、通電停止相が１相であるので、スイッチング相をＵ相、非スイッチング相をＶ相、通電停止相をＷ相とすると、スイッチング相の電流であるＵ相電流Ｉｕの実効値と非スイッチング相の電流であるＶ相電流Ｉｖの実効値とは等しく、通電停止相の電流であるＷ相電流Ｉｗは略ゼロである。そのため、スイッチング相および非スイッチング相の温度上昇幅は略等しく、通電停止相の温度上昇幅は小さい。また、素子のスイッチング損失に偏りが生じる。
【０１２７】
そこで本実施形態においても、上記実施形態と同様、局所的な温度上昇や相間のスイッチング損失を低減すべく、スイッチング相、非スイッチング相、および、通電停止相を相切替期間毎に切り替えることが好ましい。これにより、モータ１０の各相を均等に昇温することができる。また、各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗがゼロのときにスイッチング相を切り替えることにより、切り替えに伴う急激な変化を生じさせることなく、第１バッテリ４１および第２バッテリ４２の充放電を継続可能である。
また、充放電周波数ωは、上記実施形態と同様とする。
これにより、上記実施形態と同様の効果を奏する。
さらに、本実施形態では、少なくとも１相を通電停止相とすることにより、通電停止相におけるスイッチング損失を低減することができる。
【０１２８】
（他の実施形態）
（ア）上記第１実施形態の昇温制御は第１の全相通電制御であり、第２実施形態の昇温制御は第２の全相通電制御であり、第３実施形態の昇温制御は一部通電停止制御であった。他の実施形態では、第１の全相通電制御、第２の全相通電制御、および、一部通電停止制御を組み合わせて実行してもよい。
例えば、第１の全相通電制御または第２の全相通電制御と、一部通電停止制御とを制御切替期間毎に切り替えてもよい。すなわち、「制御部は、巻線の少なくとも１相に対応するスイッチング相とし、スイッチング相以外の全相を非スイッチング相とする全相通電制御と、巻線の少なくとも１相に対応するスイッチング相とし、スイッチング相以外の少なくとも１相を非スイッチング相とし、スイッチング相および非スイッチング相以外の全相を通電停止相とする一部通電停止制御と、を制御切替期間毎に切り替える」ということである。
このように構成しても、上記実施形態と同様の効果を奏する。
【０１２９】
また例えば、第１の全相通電制御において、Ｕ相がスイッチング相であった場合、所定時間経過後に、Ｕ相を通電停止相とする一部通電停止制御に切り替える、といった具合に、スイッチング相を切り替えることに替えて、全相通電制御と一部通電停止制御とを切り替えるように構成してもよい。
すなわち、スイッチング相、非スイッチング相、および、通電停止相は、モータの昇温状況や各ＳＷ素子の損失状況等に応じ、適宜選択および切り替え可能である。
さらにまた、スイッチング相および非スイッチング相を特定の相とし、切り替えを行わないようにしてもよい。通電停止相についても同様である。
【０１３０】
（イ）上記実施形態では、降圧期間であって、各相電流がゼロのときに、スイッチング相、非スイッチング相、通電停止相を切り替える。他の実施形態では、昇圧期間であって、各相電流がゼロのときに、スイッチング相、非スイッチング相、通電停止相を切り替えてもよい。
【０１３１】
（ウ）上記実施形態では、スイッチング相、非スイッチング相および通電停止相を所定の相切替期間毎に切り替える。他の実施形態では、巻線の温度を計測し、ある相の巻線の温度が所定の温度に達した場合、或いは、温度上昇幅が所定の値となった場合、スイッチング相、非スイッチング相、通電停止相を切り替えるように構成してもよい。すなわち、「相切替期間は、巻線の温度に応じて可変としてもよい」ということである。また、「スイッチング相および非スイッチング相は、巻線の温度に応じて選択される」、或いは、「スイッチング相、非スイッチング相および通電停止相は、巻線の温度に応じて選択される」と捉えることもできる。
【０１３２】
（エ）上記実施形態では、第２電力供給源の第２電圧値は、第１電力供給源の第１電圧値よりも大きい。他の実施形態では、第２電圧値は、第１電圧値以上であればよい。第２電圧値が第１電圧値以上であれば、上述の昇圧制御により、第１電力供給源と第２電力供給源との間で電力をやり取りし、充放電を繰り返すことにより、回転電機、第１インバータ部２０、第２インバータ部３０、第１電力供給源、および、第２電力供給源に電流を流すことができるので、通電量に応じ、回転電機、第１電力供給源、および、第２電力供給源を昇温可能である。
なお、第１電圧値と第２電圧値とが等しい場合、昇降圧することなく第１電力供給源と第２電力供給源との間で電力をやり取り可能であるが、このような場合についても上記実施形態にて説明した「昇圧」、「降圧」の概念に含まれるものとする。
【０１３３】
（オ）上記実施形態では、主に回転電機の停止時に実行される昇温制御について説明した。他の実施形態では、例えば、回転電機の停止時には上記昇温制御により昇温し、回転電機の駆動時には、駆動電流に加え、無効電流を通電することにより、回転電機、第１電力供給源、および、第２電力供給源を昇温させるようにしてもよい。無効電流は、回転電機の駆動トルクに影響を与えないような電流であれば、どのような電流としてもよい。
【０１３４】
（カ）上記実施形態では、スイッチング素子はＩＧＢＴである。他の実施形態では、スイッチング素子は、ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタ、バイポーラトランジスタ等を用いることができる。駆動装置全体として昇降圧チョッパとして作動させるべく、上記実施形態では、ＩＧＢＴの寄生ダイオードをチョッパ回路におけるダイオードとして機能させる。他の実施形態では、スイッチング素子として寄生ダイオードを持たないものを用いる場合、例えばスイッチング素子ごとに別途ダイオードを設けるように構成してもよい。なお、例えばスイッチング相を切り替えない場合等、必要な箇所にダイオードを設けるようにしてもよい。
なお、第１電力供給源と第２電力供給源との間で電力をやり取りさせ、充放電させることができれば、上記実施形態の昇温制御に限らず、どのように制御してもよい。
【０１３５】
（キ）上記実施形態では、第１インバータ部および第２インバータ部は、２レベルインバータである。他の実施形態では、第１インバータ部および第２インバータ部は、３レベル以上のインバータであってもよい。
【０１３６】
（ク）上記実施形態では、回転電機は、電動機としての機能および発電機としての機能を併せ持つ所謂モータジェネレータであるが、他の実施形態では、発電機としての機能を持たない電動機であってもよいし、電動機としての機能を持たない発電機であってもよい。また、上記実施形態では、回転電機は３相交流電動機である。他の実施形態では、４相以上の回転電機であってもよい。
（ケ）上記実施形態では、回転電機は、電動車両の車両主機に適用される。他の実施形態では、回転電機は、車両補機に適用してもよいし、他の装置に適用してもよい。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【０１３７】
１・・・電力変換装置
１０・・・モータ（回転電機）
１１〜１３・・・コイル（巻線）
２０・・・第１インバータ部
２１〜２６・・・ＳＷ素子（第１スイッチング素子）
３０・・・第２インバータ部
３１〜３６・・・ＳＷ素子（第２スイッチング素子）
６０・・・制御部
【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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