(57)【要約】【課題】構成部品を効率的に利用し、小型化を図ることができる回転電機装置を提供する。【解決手段】回転電機装置ＭＵは、ハイサイドスイッチＳＵｐ，ＳＶｐ，ＳＷｐと、ローサイドスイッチＳＵｎ，ＳＶｎ，ＳＷｎとを備えている。回転電機装置ＭＵは、切替スイッチ４０と、制御装置５０とを備えている。切替スイッチ４０は、ローサイドスイッチＳＵｎ，ＳＶｎ，ＳＷｎの高電位側端子と、Ｕ，Ｖ，Ｗ相コイル１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗの中性点Ｎ及びハイサイドスイッチＳＵｐ，ＳＶｐ，ＳＷｐの低電位側端子のうちいずれか一方とを選択的に接続する。制御装置５０は、ローサイドスイッチＳＵｎ，ＳＶｎ，ＳＷｎの高電位側端子と中性点Ｎとを切替スイッチ４０により接続して、かつ、ローサイドスイッチＳＵｎ，ＳＶｎ，ＳＷｎをオンした状態で、ハイサイドスイッチＳＵｐ，ＳＶｐ，ＳＷｐをスイッチング制御する。【選択図】      図１
2018011492.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機（１０）、及び該回転電機との間で電力伝達を行う電力変換回路を備える回転電機装置（ＭＵ）であって、
２以上の整数がＮとして定義されており、
前記回転電機は、ステータコア（１５ａ）に巻回されて、かつ、星形結線されたＮ相分のコイル（１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗ）を有し、
前記電力変換回路は、
直流電源（３０）の正極側に高電位側端子が接続されたＮ相分のハイサイドスイッチ（ＳＵｐ，ＳＶｐ，ＳＷｐ）と、
前記直流電源の負極側に低電位側端子が接続されたＮ相分のローサイドスイッチ（ＳＵｎ，ＳＶｎ，ＳＷｎ）と、を有し、
前記ハイサイドスイッチ及び前記ローサイドスイッチのうち、一方が常時接続スイッチ（ＳＵｐ，ＳＶｐ，ＳＷｐ）とされ、他方が選択接続スイッチ（ＳＵｎ，ＳＶｎ，ＳＷｎ）とされており、
前記常時接続スイッチの高電位側端子及び低電位側端子のうち、前記直流電源の正極側及び負極側のいずれにも接続されていない端子が常時接続端子とされており、
Ｎ相それぞれにおいて、前記常時接続端子が、前記コイルの両端のうち該コイルの中性点（Ｎ）側とは反対側に接続されており、
前記選択接続スイッチの高電位側端子及び低電位側端子のうち、前記直流電源の正極側及び負極側のいずれにも接続されていない端子が選択接続端子とされており、
Ｎ相それぞれにおいて、前記選択接続端子と、前記常時接続端子及び前記コイルの中性点のうちいずれか一方とを選択的に接続する切替スイッチ（４０）と、
Ｎ相それぞれにおいて、前記選択接続端子と前記常時接続端子とを前記切替スイッチにより接続した状態で、前記常時接続スイッチ及び前記選択接続スイッチをスイッチング制御する全波駆動処理を行う全波駆動部（５０）と、
Ｎ相それぞれにおいて、前記選択接続端子と前記コイルの中性点とを前記切替スイッチにより接続して、かつ、前記選択接続スイッチをオンした状態で、前記常時接続スイッチをスイッチング制御する半波駆動処理を行う半波駆動部（５０）と、
前記全波駆動処理及び前記半波駆動処理のうち、いずれかを選択して実行する実行部（５０）と、を備える回転電機装置。
【請求項２】
前記半波駆動部は、前記常時接続スイッチの通電制御の開始タイミングをＮ相それぞれでずらしつつ、Ｎ相それぞれにおいて、電気角半周期以下の所定期間に渡って電気角１周期毎に前記常時接続スイッチを通電制御する請求項１に記載の回転電機装置。
【請求項３】
前記半波駆動部は、前記常時接続スイッチの通電制御の開始タイミングをＮ相それぞれで「３６０°／Ｎ」ずらしつつ、前記常時接続スイッチを通電制御する請求項２に記載の回転電機装置。
【請求項４】
Ｎ相それぞれにおいて、前記コイルに流れる電流の絶対値が所定電流値以下になっていると判定した場合に、前記常時接続端子及び前記コイルの中性点のうちいずれか一方から他方へと前記選択接続端子の接続対象を切り替えるように前記切替スイッチを制御する低電流切替部（５０）を備える請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転電機装置。
【請求項５】
前記回転電機のロータ（１１）の磁極位置情報を取得する位置取得部（５０）を備え、
前記低電流切替部は、前記位置取得部により取得された磁極位置情報に基づいて、前記コイルに流れる電流の絶対値が前記所定電流値以下になっていることを判定する請求項４に記載の回転電機装置。
【請求項６】
前記切替スイッチは、
前記常時接続端子と前記選択接続端子とを接続する第１接続スイッチ（４０Ａ）と、
前記選択接続端子と前記コイルの中性点とを接続する第２接続スイッチ（４０Ｂ）と、を有し、
前記第１接続スイッチをオンからオフに切り替えてかつ前記第２接続スイッチをオフからオンに切り替えることにより、前記選択接続端子の接続対象を前記常時接続端子から前記コイルの中性点に切り替える第１切替処理と、前記第１接続スイッチをオフからオンに切り替えてかつ前記第２接続スイッチをオンからオフに切り替えることにより、前記選択接続端子の接続対象を前記コイルの中性点から前記常時接続端子に切り替える第２切替処理とを行う切替制御部（５０）を備え、
前記切替制御部は、さらに、前記第１切替処理及び前記第２切替処理において、前記第１接続スイッチ及び前記第２接続スイッチそれぞれの駆動状態を切り替える場合に前記第１接続スイッチ及び前記第２接続スイッチの双方をオンする期間を設定する請求項４又は５に記載の回転電機装置。
【請求項７】
前記コイルを第１コイルとし、
前記回転電機は、前記第１コイルと電気的に絶縁されつつ前記ステータコアに巻回されて、かつ、星形結線されたＮ相分の第２コイル（１４Ｘ，１４Ｙ，１４Ｚ）をさらに有し、
前記ハイサイドスイッチを第１ハイサイドスイッチとし、
前記ローサイドスイッチを第１ローサイドスイッチとし、
前記常時接続スイッチは、前記第１ハイサイドスイッチであり、
前記選択接続スイッチは、前記第１ローサイドスイッチであり、
前記常時接続端子は、前記第１ハイサイドスイッチの低電位側端子であり、
前記選択接続端子は、前記第１ローサイドスイッチの高電位側端子であり、
前記切替スイッチを第１切替スイッチとし、
前記電力変換回路は、
前記直流電源の正極側に高電位側端子が接続されたＮ相分の第２ハイサイドスイッチ（ＳＸｐ，ＳＹｐ，ＳＺｐ）と、
前記直流電源の負極側に低電位側端子が接続されたＮ相分の第２ローサイドスイッチ（ＳＸｎ，ＳＹｎ，ＳＺｎ）と、を有し、
Ｎ相それぞれにおいて、前記第２ローサイドスイッチの高電位側端子が、前記第２コイルの両端のうち該第２コイルの中性点（Ｎ２）側とは反対側に接続されており、
Ｎ相それぞれにおいて、前記第２ハイサイドスイッチの低電位側端子と、前記第２ローサイドスイッチの高電位側端子及び前記第２コイルの中性点のうちいずれか一方とを選択的に接続する第２切替スイッチ（６０）を備え、
前記全波駆動部は、前記第１ローサイドスイッチの高電位側端子と前記第１ハイサイドスイッチの低電位側端子とを前記第１切替スイッチにより接続して、かつ、前記第２ハイサイドスイッチの低電位側端子と前記第２ローサイドスイッチの高電位側端子とを前記第２切替スイッチにより接続した状態で、前記各第１ハイサイドスイッチ、前記各第１ローサイドスイッチ、前記各第２ハイサイドスイッチ及び前記各第２ローサイドスイッチをスイッチング制御し、
前記半波駆動部は、前記第１ローサイドスイッチの高電位側端子と前記第１コイルの中性点（Ｎ１）とを前記第１切替スイッチにより接続して、かつ、前記第２ハイサイドスイッチの低電位側端子と前記第２コイルの中性点とを前記第２切替スイッチにより接続して、かつ、前記各第１ローサイドスイッチ及び前記各第２ハイサイドスイッチをオンした状態で、前記各第１ハイサイドスイッチ及び前記各第２ローサイドスイッチをスイッチング制御する請求項１〜６のいずれか１項に記載の回転電機装置。
【請求項８】
前記直流電源の正極側に接続された正極導電部材（Ｌｐ）と、
前記直流電源の負極側に接続された負極導電部材（Ｌｎ）と、
前記正極導電部材及び前記負極導電部材の間を接続するコンデンサ（３１）と、を備え、
前記各第１ハイサイドスイッチ及び前記各第２ハイサイドスイッチそれぞれの高電位側端子が前記正極導電部材に接続されており、
前記各第１ローサイドスイッチ及び前記各第２ローサイドスイッチそれぞれの低電位側端子が前記負極導電部材に接続されている請求項７に記載の回転電機装置。
【請求項９】
前記半波駆動部は、前記第１ハイサイドスイッチの通電制御の開始タイミングをＮ相それぞれでずらしつつ、Ｎ相それぞれにおいて、電気角半周期以下の第１所定期間に渡って電気角１周期毎に前記第１ハイサイドスイッチを通電制御し、また、前記第２ローサイドスイッチの通電制御の開始タイミングをＮ相それぞれでずらしつつ、Ｎ相それぞれにおいて、電気角半周期以下の第２所定期間に渡って電気角１周期毎に前記第２ローサイドスイッチを通電制御する請求項７又は８に記載の回転電機装置。
【請求項１０】
前記半波駆動部は、前記第１ハイサイドスイッチの通電制御の開始タイミングをＮ相それぞれで「３６０°／Ｎ」ずらしつつ、前記第１ハイサイドスイッチを通電制御し、また、前記第２ローサイドスイッチの通電制御の開始タイミングをＮ相それぞれで「３６０°／Ｎ」ずらしつつ、前記第２ローサイドスイッチを通電制御する請求項９に記載の回転電機装置。
【請求項１１】
前記第１所定期間及び前記第２所定期間のそれぞれが、「９０°＋１８０°／Ｎ」以上であって、かつ、電気角半周期以下の期間に設定されている請求項９又は１０に記載の回転電機装置。
【請求項１２】
前記第１コイルと前記第２コイルとの間の空間位相差が電気角で０となるように前記第１コイル及び前記第２コイルが前記ステータコアに巻回されており、
前記半波駆動部は、空間位相が一致する相のそれぞれにおいて、前記第１ハイサイドスイッチの通電制御の開始タイミングと前記第２ローサイドスイッチの通電制御の開始タイミングとを電気角半周期だけずらしつつ、前記第１ハイサイドスイッチ及び前記第２ローサイドスイッチを通電制御する請求項１０又は１１に記載の回転電機装置。
【請求項１３】
Ｎ相それぞれにおいて、前記第１コイルに流れる電流の絶対値が第１所定電流値以下になっていると判定した場合に、前記第１ハイサイドスイッチの低電位側端子及び前記第１コイルの中性点のうちいずれか一方から他方へと前記第１ローサイドスイッチの高電位側端子の接続対象を切り替えるように前記第１切替スイッチを制御する第１低電流切替部（５０）と、
Ｎ相それぞれにおいて、前記第２コイルに流れる電流の絶対値が第２所定電流値以下になっていると判定した場合に、前記第２ローサイドスイッチの高電位側端子及び前記第２コイルの中性点のうちいずれか一方から他方へと前記第２ハイサイドスイッチの低電位側端子の接続対象を切り替えるように前記第２切替スイッチを制御する第２低電流切替部（５０）と、を備える請求項７〜１２のいずれか１項に記載の回転電機装置。
【請求項１４】
前記第１切替スイッチは、
前記第１ハイサイドスイッチの低電位側端子と前記第１ローサイドスイッチの高電位側端子とを接続する第１接続スイッチ（４０Ａ）と、
前記第１ローサイドスイッチの高電位側端子と前記第１コイルの中性点とを接続する第２接続スイッチ（４０Ｂ）と、を有し、
前記第２切替スイッチは、
前記第２ローサイドスイッチの高電位側端子と前記第２ハイサイドスイッチの低電位側端子とを接続する第３接続スイッチ（６０Ａ）と、
前記第２ハイサイドスイッチの低電位側端子と前記第２コイルの中性点とを接続する第４接続スイッチ（６０Ｂ）と、を有し、
前記第１接続スイッチをオンからオフに切り替えてかつ前記第２接続スイッチをオフからオンに切り替えることにより、前記第１ローサイドスイッチの高電位側端子の接続対象を前記第１ハイサイドスイッチの低電位側端子から前記第１コイルの中性点に切り替える第１切替処理と、前記第１接続スイッチをオフからオンに切り替えてかつ前記第２接続スイッチをオンからオフに切り替えることにより、前記第１ローサイドスイッチの高電位側端子の接続対象を前記第１コイルの中性点から前記第１ハイサイドスイッチの低電位側端子に切り替える第２切替処理とを行う第１切替制御部（５０）と、
前記第３接続スイッチをオンからオフに切り替えてかつ前記第４接続スイッチをオフからオンに切り替えることにより、前記第２ハイサイドスイッチの低電位側端子の接続対象を前記第２ローサイドスイッチの高電位側端子から前記第２コイルの中性点に切り替える第３切替処理と、前記第３接続スイッチをオフからオンに切り替えてかつ前記第４接続スイッチをオンからオフに切り替えることにより、前記第２ハイサイドスイッチの低電位側端子の接続対象を前記第２コイルの中性点から前記第２ローサイドスイッチの高電位側端子に切り替える第４切替処理とを行う第２切替制御部（５０）と、を備え、
前記第１切替制御部は、さらに、前記第１切替処理及び前記第２切替処理において、前記第１接続スイッチ及び前記第２接続スイッチそれぞれの駆動状態を切り替える場合に前記第１接続スイッチ及び前記第２接続スイッチの双方をオンする期間を設定し、
前記第２切替制御部は、さらに、前記第３切替処理及び前記第４切替処理において、前記第３接続スイッチ及び前記第４接続スイッチそれぞれの駆動状態を切り替える場合に前記第３接続スイッチ及び前記第４接続スイッチの双方をオンする期間を設定する請求項７〜１３のいずれか１項に記載の回転電機装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乗用車又は商用車等の車両に搭載され、回転電機、及び回転電機との間で電力伝達を行う電力変換回路を備える回転電機装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置を構成する回転電機において、回転電機が電動機として使用される回転速度範囲が広い場合、低速域及び高速域のそれぞれで回転電機の要求性能を実現する必要がある。例えば、車載システムにＤＣＤＣコンバータを備え、回転電機への印加電圧をＤＣＤＣコンバータによって可変させながら回転電機を駆動する構成を採用することにより、要求性能を実現することが考えられる。ただし、この構成は高価であるため、経済的ではないといった課題がある。
【０００３】
また例えば、回転電機の運転中において、そのステータ巻線特性を、Δ結線等の高速型の特性又は星形結線等の高トルク型の特性に切り替える構成を採用することにより、要求性能を実現することも考えられる。ただし、この構成では、ステータ巻線特性を切り替える構成が複雑であり、また、ステータ巻線特性の切り替え時に回転電機の動作を一旦停止させなければならないといった課題がある。
【０００４】
そこで、低速域及び高速域のそれぞれで回転電機の要求性能を簡素な構成で実現するために、下記特許文献１に見られるように、低速域で全波駆動処理を行い、高速域で半波駆動処理を行う構成が知られている。詳しくは、下記特許文献１に記載の構成では、３相インバータを構成するハイサイドスイッチの高電位側端子と、電動機のコイルの中性点とがトランジスタ等の半導体素子で接続されている。そして、半波駆動処理として、半導体素子をオンして、かつ、ハイサイドスイッチをオフした状態で、インバータを構成するローサイドスイッチをスイッチング制御する処理を行う。なお、半波駆動処理については、例えば下記特許文献２にも記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３３２２８８号公報
【特許文献２】特開平１１−３５６０８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、上記特許文献１に記載の構成では、半波駆動処理を行うために半導体素子を追加する必要があり、構成の大型化を招くこととなる。また、上記特許文献１に記載の構成では、半波駆動処理が行われる期間において、インバータを構成するハイサイドスイッチが駆動停止され、ハイサイドスイッチが余分な構成となる。このように、半波駆動処理を実行可能な回転電機装置において、その構成を小型化することについては、未だ改善の余地を残すものとなっている。
【０００７】
本発明は、構成部品を効率的に利用し、小型化を図ることができる回転電機装置を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。
【０００９】
第１の発明は、回転電機（１０）、及び該回転電機との間で電力伝達を行う電力変換回路を備える回転電機装置（ＭＵ）である。第１の発明では、前記回転電機は、ステータコア（１５ａ）に巻回されて、かつ、星形結線されたＮ相分のコイル（１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗ）を有し、前記電力変換回路は、直流電源（３０）の正極側に高電位側端子が接続されたＮ相分のハイサイドスイッチ（ＳＵｐ，ＳＶｐ，ＳＷｐ）と、前記直流電源の負極側に低電位側端子が接続されたＮ相分のローサイドスイッチ（ＳＵｎ，ＳＶｎ，ＳＷｎ）と、を有している。
【００１０】
そして第１の発明では、前記ハイサイドスイッチ及び前記ローサイドスイッチのうち、一方が常時接続スイッチ（ＳＵｐ，ＳＶｐ，ＳＷｐ）とされ、他方が選択接続スイッチ（ＳＵｎ，ＳＶｎ，ＳＷｎ）とされており、前記常時接続スイッチの高電位側端子及び低電位側端子のうち、前記直流電源の正極側及び負極側のいずれにも接続されていない端子が常時接続端子とされており、Ｎ相それぞれにおいて、前記常時接続端子が、前記コイルの両端のうち該コイルの中性点（Ｎ）側とは反対側に接続されており、前記選択接続スイッチの高電位側端子及び低電位側端子のうち、前記直流電源の正極側及び負極側のいずれにも接続されていない端子が選択接続端子とされている。そして第１の発明は、Ｎ相それぞれにおいて、前記選択接続端子と、前記常時接続端子及び前記コイルの中性点のうちいずれか一方とを選択的に接続する切替スイッチ（４０）と、Ｎ相それぞれにおいて、前記選択接続端子と前記常時接続端子とを前記切替スイッチにより接続した状態で、前記常時接続スイッチ及び前記選択接続スイッチをスイッチング制御する全波駆動処理を行う全波駆動部（５０）と、Ｎ相それぞれにおいて、前記選択接続端子と前記コイルの中性点とを前記切替スイッチにより接続して、かつ、前記選択接続スイッチをオンした状態で、前記常時接続スイッチをスイッチング制御する半波駆動処理を行う半波駆動部（５０）と、前記全波駆動処理及び前記半波駆動処理のうち、いずれかを選択して実行する実行部（５０）と、を備える。
【００１１】
第１の発明では、ハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチのうち、一方が常時接続スイッチとされ、他方が選択接続スイッチとされている。そして、常時接続スイッチの常時接続端子と、選択接続スイッチの選択接続端子とが上記のように定義されている。そして、Ｎ相それぞれにおいて、常時接続端子が、コイルの両端のうちコイルの中性点側とは反対側に接続されている。
【００１２】
そして第１の発明は、Ｎ相それぞれにおいて、選択接続端子と、常時接続端子及びコイルの中性点のうちいずれか一方とを選択的に接続する切替スイッチを備えている。このため、全波駆動部により、Ｎ相それぞれにおいて、選択接続端子と常時接続端子とを切替スイッチにより接続した状態で、常時接続スイッチ及び選択接続スイッチをスイッチング制御する全波駆動処理を行うことができる。また、半波駆動部により、Ｎ相それぞれにおいて、選択接続端子とコイルの中性点とを切替スイッチにより接続して、かつ、選択接続スイッチをオンした状態で、常時接続スイッチをスイッチング制御する半波駆動処理を行うことができる。
【００１３】
このように、切替スイッチを備える第１の発明によれば、上記特許文献１に記載のような半導体素子を備えることなく、半波駆動処理を行うことができる。また第１の発明によれば、半波駆動処理が行われる期間において、ハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチの双方が使用されるため、余分な構成がない。したがって第１の発明によれば、電力変換回路を構成する各スイッチを有効利用することができ、回転電機装置の小型化を図ることができる。
【００１４】
さらに第１の発明によれば、半波駆動処理が行われる場合において、Ｎ相それぞれの選択接続スイッチに直流電源からの電流を分流できる。このため特定の常時接続スイッチに負荷が集中することを防止でき、ひいては回転電機装置の信頼性を高めることができる。
【００１５】
ちなみに、上記特許文献１に記載の構成では、中性点に接続された半導体素子に各相の電流が合流する。このため、回転電機装置の信頼性を維持するためには、例えば３相の場合、半導体素子の定格電流を、ハイサイド，ローサイドスイッチの３倍の定格電流にする必要がある。この場合、半導体素子の体格及びコストが増大し得る。
【００１６】
ここで半波駆動部は、具体的には第２の発明のように、前記常時接続スイッチの通電制御の開始タイミングをＮ相それぞれでずらしつつ、Ｎ相それぞれにおいて、電気角半周期以下の所定期間に渡って電気角１周期毎に前記常時接続スイッチを通電制御することができる。
【００１７】
また半波駆動部は、より具体的には第３の発明のように、前記常時接続スイッチの通電制御の開始タイミングをＮ相それぞれで「３６０°／Ｎ」ずらしつつ、前記常時接続スイッチを通電制御することができる。
【００１８】
第４の発明は、Ｎ相それぞれにおいて、前記コイルに流れる電流の絶対値が所定電流値以下になっていると判定した場合に、前記常時接続端子及び前記コイルの中性点のうちいずれか一方から他方へと前記選択接続端子の接続対象を切り替えるように前記切替スイッチを制御する低電流切替部（５０）を備える。
【００１９】
常時接続端子及びコイルの中性点のうちいずれか一方から他方へと選択接続端子の接続対象を切り替える場合、直流電源及びコイルを含むループ回路が一時的に遮断される。コイルに流れる電流の絶対値が大きい状態で、ループ回路が一時的に遮断されると、大きなサージ電圧が発生し、回転電機装置の信頼性が低下し得る。ここで、コイルには交流電流が流れるため、コイルに流れる電流にはゼロクロス点が存在する。
【００２０】
そこで第４の発明は、Ｎ相それぞれにおいて、コイルに流れる電流の絶対値が所定電流値以下になっていると判定した場合に、常時接続端子及びコイルの中性点のうちいずれか一方から他方へと選択接続端子の接続対象を切り替えるように切替スイッチを制御する。これにより、サージ電圧を低減することができる。
【００２１】
第５の発明は、前記回転電機のロータ（１１）の磁極位置情報を取得する位置取得部（５０）を備え、前記低電流切替部は、前記位置取得部により取得された磁極位置情報に基づいて、前記コイルに流れる電流の絶対値が前記所定電流値以下になっていることを判定する。
【００２２】
ロータの磁極位置情報と、コイルに流れる電流の位相とを関係付けることができる。このため、ロータの磁極位置情報に基づいて、コイルに流れる電流が所定電流値以下である状況を把握することができる。この点に鑑み、第５の発明では、位置取得部により取得された磁極位置情報に基づいて、コイルに流れる電流の絶対値が所定電流値以下になっていることを判定する。
【００２３】
第６の発明では、前記切替スイッチは、前記常時接続端子と前記選択接続端子とを接続する第１接続スイッチ（４０Ａ）と、前記選択接続端子と前記コイルの中性点とを接続する第２接続スイッチ（４０Ｂ）と、を有し、前記第１接続スイッチをオンからオフに切り替えてかつ前記第２接続スイッチをオフからオンに切り替えることにより、前記選択接続端子の接続対象を前記常時接続端子から前記コイルの中性点に切り替える第１切替処理と、前記第１接続スイッチをオフからオンに切り替えてかつ前記第２接続スイッチをオンからオフに切り替えることにより、前記選択接続端子の接続対象を前記コイルの中性点から前記常時接続端子に切り替える第２切替処理とを行う切替制御部（５０）を備え、前記切替制御部は、さらに、前記第１切替処理及び前記第２切替処理において、前記第１接続スイッチ及び前記第２接続スイッチそれぞれの駆動状態を切り替える場合に前記第１接続スイッチ及び前記第２接続スイッチの双方をオンする期間を設定する。
【００２４】
第６の発明では、第１切替処理により、選択接続端子の接続対象が常時接続端子からコイルの中性点に切り替えられる。また、第２切替処理により、選択接続端子の接続対象がコイルの中性点から常時接続端子に切り替えられる。ここで、第１接続スイッチ及び第２接続スイッチそれぞれの駆動状態が切り替えられる場合に、第１接続スイッチ及び第２接続スイッチの双方がオフされる期間が存在すると、電流流通経路が遮断され、サージ電圧が発生する懸念がある。
【００２５】
そこで第６の発明では、第１切替処理及び第２切替処理において、第１接続スイッチ及び第２接続スイッチそれぞれの駆動状態が切り替えられる場合に第１接続スイッチ及び第２接続スイッチの双方がオンされる期間が設定される。これにより、電流流通経路の遮断を防止でき、サージ電圧の発生を防止できる。
【００２６】
第７の発明では、前記コイルを第１コイルとし、前記回転電機は、前記第１コイルと電気的に絶縁されつつ前記ステータコアに巻回されて、かつ、星形結線されたＮ相分の第２コイル（１４Ｘ，１４Ｙ，１４Ｚ）をさらに有し、前記ハイサイドスイッチを第１ハイサイドスイッチとし、前記ローサイドスイッチを第１ローサイドスイッチとし、前記常時接続スイッチは、前記第１ハイサイドスイッチであり、前記選択接続スイッチは、前記第１ローサイドスイッチであり、前記常時接続端子は、前記第１ハイサイドスイッチの低電位側端子であり、前記選択接続端子は、前記第１ローサイドスイッチの高電位側端子であり、前記切替スイッチを第１切替スイッチとし、前記電力変換回路は、前記直流電源の正極側に高電位側端子が接続されたＮ相分の第２ハイサイドスイッチ（ＳＸｐ，ＳＹｐ，ＳＺｐ）と、前記直流電源の負極側に低電位側端子が接続されたＮ相分の第２ローサイドスイッチ（ＳＸｎ，ＳＹｎ，ＳＺｎ）と、を有し、Ｎ相それぞれにおいて、前記第２ローサイドスイッチの高電位側端子が、前記第２コイルの両端のうち該第２コイルの中性点（Ｎ２）側とは反対側に接続されており、Ｎ相それぞれにおいて、前記第２ハイサイドスイッチの低電位側端子と、前記第２ローサイドスイッチの高電位側端子及び前記第２コイルの中性点のうちいずれか一方とを選択的に接続する第２切替スイッチ（６０）を備え、前記全波駆動部は、前記第１ローサイドスイッチの高電位側端子と前記第１ハイサイドスイッチの低電位側端子とを前記第１切替スイッチにより接続して、かつ、前記第２ハイサイドスイッチの低電位側端子と前記第２ローサイドスイッチの高電位側端子とを前記第２切替スイッチにより接続した状態で、前記各第１ハイサイドスイッチ、前記各第１ローサイドスイッチ、前記各第２ハイサイドスイッチ及び前記各第２ローサイドスイッチをスイッチング制御し、前記半波駆動部は、前記第１ローサイドスイッチの高電位側端子と前記第１コイルの中性点（Ｎ１）とを前記第１切替スイッチにより接続して、かつ、前記第２ハイサイドスイッチの低電位側端子と前記第２コイルの中性点とを前記第２切替スイッチにより接続して、かつ、前記各第１ローサイドスイッチ及び前記各第２ハイサイドスイッチをオンした状態で、前記各第１ハイサイドスイッチ及び前記各第２ローサイドスイッチをスイッチング制御する。
【００２７】
第７の発明の回転電機は、Ｎ相分の第１，第２コイルを有する２重巻線回転電機である。第１コイルと第２コイルとは電気的に絶縁されている。
【００２８】
また第７の発明は、第１切替スイッチと、第２切替スイッチとを備えている。第１切替スイッチは、第１ローサイドスイッチの高電位側端子と、第１ハイサイドスイッチの低電位側端子及び第１コイルの中性点のうちいずれか一方とを選択的に接続する。第２切替スイッチは、第２ハイサイドスイッチの低電位側端子と、第２ローサイドスイッチの高電位側端子及び第２コイルの中性点のうちいずれか一方とを選択的に接続する。
【００２９】
さらに、第７の発明では、全波駆動部により全波駆動処理が行われ、半波駆動部により半波駆動処理が行われる。ここで、半波駆動処理は、第１ローサイドスイッチの高電位側端子と第１コイルの中性点とを第１切替スイッチにより接続して、かつ、各第１ローサイドスイッチをオンした状態で、各第１ハイサイドスイッチをスイッチング制御する処理を含む。この処理により、各相の第１コイルには、第１ハイサイドスイッチ側から中性点側へと向かう方向に電流が流れる。
【００３０】
また、半波駆動処理は、第２ハイサイドスイッチの低電位側端子と第２コイルの中性点とを第２切替スイッチにより接続して、かつ、各第２ハイサイドスイッチをオンした状態で、各第２ローサイドスイッチをスイッチング制御する処理を含む。この処理により、各相の第２コイルには、その中性点側から第２ローサイドスイッチ側へと向かう方向に電流が流れる。
【００３１】
半波駆動処理によれば、第１コイルの電流流通方向と第２コイルの電流流通方向とが、中性点を基準とした場合に逆となる。これにより、回転電機のトルクリップルが低減されるようにトルクを発生させることができる。したがって、第７の発明によれば、２重巻線回転電機を有効活用しつつ、各切替スイッチを設けるといった簡素な構成で、半波駆動処理が行われる場合における回転電機のトルクリップルを低減できる。
【００３２】
第８の発明は、前記直流電源の正極側に接続された正極導電部材（Ｌｐ）と、前記直流電源の負極側に接続された負極導電部材（Ｌｎ）と、前記正極導電部材及び前記負極導電部材の間を接続するコンデンサ（３１）と、を備える。第８の発明では、前記各第１ハイサイドスイッチ及び前記各第２ハイサイドスイッチそれぞれの高電位側端子が前記正極導電部材に接続されており、前記各第１ローサイドスイッチ及び前記各第２ローサイドスイッチそれぞれの低電位側端子が前記負極導電部材に接続されている。
【００３３】
第８の発明によれば、半波駆動処理が行われる場合において、第１ハイサイドスイッチのスイッチング制御により正極導電部材に生じる電流リップルを、第２ローサイドスイッチのスイッチング制御により正極導電部材に生じる電流リップルで打ち消すようにすることができる。なお、負極導電部材に生じる電流リップルについても同様である。これにより、各導電部材に生じる電流リップルも低減でき、コンデンサの静電容量を小さくできる。その結果、コンデンサを小型化できる。
【００３４】
ここで半波駆動部は、具体的には第９の発明のように、前記第１ハイサイドスイッチの通電制御の開始タイミングをＮ相それぞれでずらしつつ、Ｎ相それぞれにおいて、電気角半周期以下の第１所定期間に渡って電気角１周期毎に前記第１ハイサイドスイッチを通電制御し、また、前記第２ローサイドスイッチの通電制御の開始タイミングをＮ相それぞれでずらしつつ、Ｎ相それぞれにおいて、電気角半周期以下の第２所定期間に渡って電気角１周期毎に前記第２ローサイドスイッチを通電制御することができる。
【００３５】
また半波駆動部は、より具体的には第１０の発明のように、前記半波駆動部は、前記第１ハイサイドスイッチの通電制御の開始タイミングをＮ相それぞれで「３６０°／Ｎ」ずらしつつ、前記第１ハイサイドスイッチを通電制御し、また、前記第２ローサイドスイッチの通電制御の開始タイミングをＮ相それぞれで「３６０°／Ｎ」ずらしつつ、前記第２ローサイドスイッチを通電制御することができる。
【００３６】
第１１の発明では、前記第１所定期間及び前記第２所定期間のそれぞれが、「９０°＋１８０°／Ｎ」以上であって、かつ、電気角半周期以下の期間に設定されている。
【００３７】
第１，第２コイルへの通電期間が短くなると、回転電機のトルクリップルが増加してしまう。ここで、第１１の発明における第１所定期間及び第２所定期間の設定によれば、相数に応じた第１，第２コイルの通電期間を確保できる。例えば、Ｎ＝３の場合、各所定期間は１５０°以上であってかつ電気角半周期以下の期間に設定される。これにより、回転電機のトルクリップルの低減効果を高めることができる。
【００３８】
第１２の発明では、前記第１コイルと前記第２コイルとの間の空間位相差が電気角で０となるように前記第１コイル及び前記第２コイルが前記ステータコアに巻回されており、前記半波駆動部は、空間位相が一致する相のそれぞれにおいて、前記第１ハイサイドスイッチの通電制御の開始タイミングと前記第２ローサイドスイッチの通電制御の開始タイミングとを電気角半周期だけずらしつつ、前記第１ハイサイドスイッチ及び前記第２ローサイドスイッチを通電制御する。
【００３９】
第１２の発明によれば、空間位相が一致する相のそれぞれにおいて、第１コイルに通電されていない期間に第２コイルに通電することができる。また、空間位相が一致する相のそれぞれにおいて、第２コイルに通電されていない期間に第１コイルに通電することができる。このため、周期的に変動する回転電機のトルクの最小値を底上げすることができ、ひいては回転電機の平均トルクを増大することができる。
【００４０】
なお第１２の発明において、第１，第２所定期間が１８０°に設定される場合、空間位相が一致する相のそれぞれにおいて、第１ハイサイドスイッチの通電制御の終了タイミングと、第２ローサイドスイッチの通電制御の開始タイミングとが一致する。
【００４１】
第１３の発明は、Ｎ相それぞれにおいて、前記第１コイルに流れる電流の絶対値が第１所定電流値以下になっていると判定した場合に、前記第１ハイサイドスイッチの低電位側端子及び前記第１コイルの中性点のうちいずれか一方から他方へと前記第１ローサイドスイッチの高電位側端子の接続対象を切り替えるように前記第１切替スイッチを制御する第１低電流切替部（５０）と、Ｎ相それぞれにおいて、前記第２コイルに流れる電流の絶対値が第２所定電流値以下になっていると判定した場合に、前記第２ローサイドスイッチの高電位側端子及び前記第２コイルの中性点のうちいずれか一方から他方へと前記第２ハイサイドスイッチの低電位側端子の接続対象を切り替えるように前記第２切替スイッチを制御する第２低電流切替部（５０）と、を備える。
【００４２】
第１ハイサイドスイッチの低電位側端子及び第１コイルの中性点のうちいずれか一方から他方へと第１ローサイドスイッチの高電位側端子との接続対象を切り替える場合、直流電源及び第１コイルを含むループ回路が一時的に遮断される。第１コイルに流れる電流の絶対値が大きい状態で、ループ回路が一時的に遮断されると、大きなサージ電圧が発生し、回転電機装置の信頼性が低下し得る。
【００４３】
そこで第１２の発明では、第１低電流切替部により、Ｎ相それぞれにおいて、第１コイルに流れる電流の絶対値が第１所定電流値以下になっていると判定した場合に、第１ハイサイドスイッチの低電位側端子及び第１コイルの中性点のうちいずれか一方から他方へと第１ローサイドスイッチの高電位側端子との接続対象を切り替えるように第１切替スイッチを制御する。これにより、サージ電圧を低減することができる。
【００４４】
同様に、第１３の発明では、第２低電流切替部により、第２コイルに流れる電流の絶対値が小さい状態で、直流電源及び第２コイルを含むループ回路を遮断でき、サージ電圧を低減することができる。
【００４５】
第１４の発明では、前記第１切替スイッチは、前記第１ハイサイドスイッチの低電位側端子と前記第１ローサイドスイッチの高電位側端子とを接続する第１接続スイッチ（４０Ａ）と、前記第１ローサイドスイッチの高電位側端子と前記第１コイルの中性点とを接続する第２接続スイッチ（４０Ｂ）と、を有し、前記第２切替スイッチは、前記第２ローサイドスイッチの高電位側端子と前記第２ハイサイドスイッチの低電位側端子とを接続する第３接続スイッチ（６０Ａ）と、前記第２ハイサイドスイッチの低電位側端子と前記第２コイルの中性点とを接続する第４接続スイッチ（６０Ｂ）と、を有している。第１４の発明は、前記第１接続スイッチをオンからオフに切り替えてかつ前記第２接続スイッチをオフからオンに切り替えることにより、前記第１ローサイドスイッチの高電位側端子の接続対象を前記第１ハイサイドスイッチの低電位側端子から前記第１コイルの中性点に切り替える第１切替処理と、前記第１接続スイッチをオフからオンに切り替えてかつ前記第２接続スイッチをオンからオフに切り替えることにより、前記第１ローサイドスイッチの高電位側端子の接続対象を前記第１コイルの中性点から前記第１ハイサイドスイッチの低電位側端子に切り替える第２切替処理とを行う第１切替制御部（５０）と、前記第３接続スイッチをオンからオフに切り替えてかつ前記第４接続スイッチをオフからオンに切り替えることにより、前記第２ハイサイドスイッチの低電位側端子の接続対象を前記第２ローサイドスイッチの高電位側端子から前記第２コイルの中性点に切り替える第３切替処理と、前記第３接続スイッチをオフからオンに切り替えてかつ前記第４接続スイッチをオンからオフに切り替えることにより、前記第２ハイサイドスイッチの低電位側端子の接続対象を前記第２コイルの中性点から前記第２ローサイドスイッチの高電位側端子に切り替える第４切替処理とを行う第２切替制御部（５０）と、を備え、前記第１切替制御部は、さらに、前記第１切替処理及び前記第２切替処理において、前記第１接続スイッチ及び前記第２接続スイッチそれぞれの駆動状態を切り替える場合に前記第１接続スイッチ及び前記第２接続スイッチの双方をオンする期間を設定し、前記第２切替制御部は、さらに、前記第３切替処理及び前記第４切替処理において、前記第３接続スイッチ及び前記第４接続スイッチそれぞれの駆動状態を切り替える場合に前記第３接続スイッチ及び前記第４接続スイッチの双方をオンする期間を設定する。
【００４６】
第１４の発明では、第１〜第４切替処理が行われる。ここで、第１切替処理や第２切替処理により第１接続スイッチ及び第２接続スイッチそれぞれの駆動状態が切り替えられる場合に、第１接続スイッチ及び第２接続スイッチの双方がオフされる期間が存在すると、電流流通経路が遮断され、サージ電圧が発生する懸念がある。また、第３切替処理や第４切替処理により第３接続スイッチ及び第４接続スイッチそれぞれの駆動状態が切り替えられる場合に、第３接続スイッチ及び第４接続スイッチの双方がオフされる期間が存在すると、電流流通経路が遮断され、サージ電圧が発生する懸念がある。
【００４７】
そこで第１４の発明では、第１切替処理及び第２切替処理において、第１接続スイッチ及び第２接続スイッチそれぞれの駆動状態が切り替えられる場合に第１接続スイッチ及び第２接続スイッチの双方がオンされる期間が設定される。また、第３切替処理及び第４切替処理において、第３接続スイッチ及び第４接続スイッチそれぞれの駆動状態が切り替えられる場合に第３接続スイッチ及び第４接続スイッチの双方がオンされる期間が設定される。これにより、電流流通経路の遮断を防止でき、サージ電圧の発生を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】第１実施形態に係る車載回転電機装置の全体構成図。
【図２】３相コイルを示す図。
【図３】３相コイルを示す図。
【図４】切替スイッチのＵ相部分の構成を示す図。
【図５】全波駆動処理と半波駆動処理との切替態様を示す図。
【図６】各スイッチの駆動態様を示す図。
【図７】各相に流れる正弦波状の電流を示す図。
【図８】切替スイッチの切替時期を示す図。
【図９】切替スイッチの切替態様を示す図。
【図１０】第２実施形態に係る車載回転電機装置の全体構成図。
【図１１】回転電機の断面図。
【図１２】第２切替スイッチのＸ相部分の構成を示す図。
【図１３】各スイッチの駆動態様を示す図。
【図１４】各相に流れる正弦波状の電流を示す図。
【図１５】半波駆動処理時における電流流通経路を示す図。
【図１６】半波駆動処理時におけるトルクリップルの低減効果及び平均トルクの増大効果を示す図。
【図１７】その他の実施形態に係る回転電機の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
（第１実施形態）
以下、本発明に係る回転電機装置を車載主機としてエンジンを搭載した車両に搭載した第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００５０】
回転電機装置ＭＵは、図１に示すように、回転電機１０を備えている。本実施形態では、回転電機１０として、永久磁石界磁型の同期機を用いている。また本実施形態では、回転電機１０として、電動機及び発電機の機能を統合したＩＳＧ（Integrated Starter Generator）を用いている。
【００５１】
回転電機１０を構成するロータ１１は、永久磁石を有し、エンジン２０の出力軸と動力伝達可能とされている。具体的には、ロータ１１は、ベルトを介して出力軸に接続されている。エンジン２０の出力軸には、変速装置及び車軸を含む動力伝達経路を介して、駆動輪２１が接続されている。
【００５２】
回転電機１０を構成するステータコアには、Ｕ，Ｖ，Ｗ相コイル１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗが巻回されている。Ｕ，Ｖ，Ｗ相コイル１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗは、星形結線されており、電気角で互いに１２０°ずれた状態でステータコアに巻回されている。なお、Ｕ，Ｖ，Ｗ相コイル１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗとしては、図２のように電気角で１２０°の位相差を表現するように図示されるが、図１では、便宜上、図３のように図示している。
【００５３】
先の図１の説明に戻り、回転電機装置ＭＵは、Ｕ，Ｖ，Ｗ相ハイサイドスイッチＳＵｐ，ＳＶｐ，ＳＷｐと、Ｕ，Ｖ，Ｗ相ローサイドスイッチＳＵｎ，ＳＶｎ，ＳＷｎとを備えている。Ｕ，Ｖ，Ｗ相ハイサイドスイッチＳＵｐ，ＳＶｐ，ＳＷｐの高電位側端子には、バスバー等の正極導電部材Ｌｐを介して直流電源３０の正極端子が接続されている。Ｕ，Ｖ，Ｗ相ローサイドスイッチＳＵｎ，ＳＶｎ，ＳＷｎの低電位側端子には、Ｕ，Ｖ，Ｗ相シャント抵抗１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗと、バスバー等の負極導電部材Ｌｎとを介して、直流電源３０の負極端子が接続されている。
【００５４】
回転電機装置ＭＵは、コンデンサ３１を備えている。コンデンサ３１の高電位側端子には、正極導電部材Ｌｐが接続され、コンデンサ３１の低電位側端子には、負極導電部材Ｌｎが接続されている。
【００５５】
本実施形態では、各スイッチＳＵｐ，ＳＶｐ，ＳＷｐ，ＳＵｎ，ＳＶｎ，ＳＷｎとして、電圧制御型の半導体スイッチング素子を用いており、具体的にはＮチャネルＭＯＳＦＥＴを用いている。このため、各スイッチにおいて、高電位側端子はドレインであり、低電位側端子はソースである。なお、各スイッチＳＵｐ，ＳＶｐ，ＳＷｐ，ＳＵｎ，ＳＶｎ，ＳＷｎには、図示しないボディダイオードが逆並列に接続されている。
【００５６】
なお、負極導電部材Ｌｎには、回転電機装置ＭＵのグランドが接続されている。また本実施形態では、直流電源３０として蓄電池を用いている。また本実施形態では、直流電源３０として、定格電圧が１２Ｖのものを用いている。
【００５７】
Ｕ，Ｖ，Ｗ相コイル１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗの第１端には、バスバー等の導電部材を介してＵ，Ｖ，Ｗ相ハイサイドスイッチＳＵｐ，ＳＶｐ，ＳＷｐのソースが接続されている。Ｕ，Ｖ，Ｗ相コイル１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗの第２端は、中性点Ｎで接続されている。なお本実施形態において、Ｕ，Ｖ，Ｗ相ハイサイドスイッチＳＵｐ，ＳＶｐ，ＳＷｐが「常時接続スイッチ」に相当する。また本実施形態において、Ｕ，Ｖ，Ｗ相ハイサイドスイッチＳＵｐ，ＳＶｐ，ＳＷｐのソースが「常時接続端子」に相当する。
【００５８】
回転電機装置ＭＵは、切替スイッチ４０を備えている。切替スイッチ４０は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相ローサイドスイッチＳＵｎ，ＳＶｎ，ＳＷｎのドレインと、Ｕ，Ｖ，Ｗ相ハイサイドスイッチＳＵｐ，ＳＶｐ，ＳＷｐのソース及び中性点Ｎのうちいずれか一方とを選択的に接続する。
【００５９】
図４に、本実施形態に係る切替スイッチ４０の構成を示す。本実施形態において、Ｕ，Ｖ，Ｗ相それぞれに対応する切替スイッチ４０の構成は同じである。このため、図４には、切替スイッチ４０のＵ相部分の構成を示す。なお図４では、Ｕ相シャント抵抗１３Ｕの図示を省略している。
【００６０】
切替スイッチ４０のＵ相部分は、第１接続スイッチ４０Ａ及び第２接続スイッチ４０Ｂを備えている。本実施形態では、各接続スイッチ４０Ａ，４０Ｂとして、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴを用いている。第１接続スイッチ４０Ａのドレインには、Ｕ相ハイサイドスイッチＳＵｐのソースが接続され、第１接続スイッチ４０Ａのソースには、Ｕ相ローサイドスイッチＳＵｎのドレインが接続されている。第２接続スイッチ４０Ｂのドレインには、バスバー等の導電部材を介して中性点Ｎが接続され、第２接続スイッチ４０Ｂのソースには、Ｕ相ローサイドスイッチＳＵｎのドレインが接続されている。
【００６１】
先の図１の説明に戻り、回転電機装置ＭＵは、制御装置５０を備えている。制御装置５０には、ロータ１１の磁極位置情報Ｓｉｇが入力される。制御装置５０は、第１制御部５０Ａ及び第２制御部５０Ｂを有している。第２制御部５０Ｂには、Ｕ，Ｖ，Ｗ相シャント抵抗１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗにおける電位差が入力される。第２制御部５０Ｂは、切替スイッチ４０を制御する。詳しくは、先の図４を参照すると、第２制御部５０Ｂは、第１接続スイッチ４０Ａをオフしてかつ第２接続スイッチ４０Ｂをオンすることにより、Ｕ相ローサイドスイッチＳＵｎのドレインと中性点Ｎとを接続する第１切替処理を行う。一方、第２制御部５０Ｂは、第１接続スイッチ４０Ａをオンしてかつ第２接続スイッチ４０Ｂをオフすることにより、Ｕ相ローサイドスイッチＳＵｎのドレインと、Ｕ相ハイサイドスイッチＳＵｐのソースとを接続する第２切替処理を行う。なお本実施形態において、第２制御部５０Ｂが「切替制御部」に相当する。
【００６２】
ちなみに、磁極位置情報Ｓｉｇとしては、例えば、ロータ１１の電気角を検出する角度検出器により検出された電気角情報を用いることができる。この場合、角度検出器としては、例えば、レゾルバ、ホールＩＣ、ＭＲ式のセンサ、光学式のセンサ等を用いることができる。また、磁極位置情報Ｓｉｇとしては、例えば、角度検出器の検出情報を用いない位置センサレス制御で得られた電気角情報を用いることができる。
【００６３】
ちなみに、回転電機装置ＭＵとしては、例えば、回転電機１０、各スイッチＳＵｐ〜ＳＷｎ、切替スイッチ４０、及び制御装置５０が一体化されて構成されたものであってもよいし、これら機器それぞれが別々に配置されて構成されたものであってもよい。
【００６４】
第１制御部５０Ａは、各スイッチＳＵｐ〜ＳＷｎを、ロータ１１の磁極位置情報Ｓｉｇに基づいてスイッチング制御することにより、回転電機１０を電動機として駆動させる。なお本実施形態において、第１制御部５０Ａが、「半波駆動部」、「全波駆動部」及び「実行部」に相当する。
【００６５】
詳しくは、第１制御部５０Ａは、磁極位置情報Ｓｉｇに基づいて、ロータ１１の回転速度Ｎｍを算出する。第１制御部５０Ａは、算出した回転速度Ｎｍが第１所定値Ｎｔｈ１以下であると判定している場合、図５に示すように、全波駆動処理を行う。この処理は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相ローサイドスイッチＳＵｎ，ＳＶｎ，ＳＷｎのドレインとＵ，Ｖ，Ｗ相ハイサイドスイッチＳＵｐ，ＳＶｐ，ＳＷｐのソースとを接続するように切替スイッチ４０を制御した状態で、Ｕ，Ｖ，Ｗ相ハイサイドスイッチＳＵｐ，ＳＶｐ，ＳＷｐと、Ｕ，Ｖ，Ｗ相ローサイドスイッチＳＵｎ，ＳＶｎ，ＳＷｎと交互にオンする処理である。ここで、各スイッチＳＵｐ〜ＳＷｎのスイッチング制御により、Ｕ，Ｖ，Ｗ相ハイサイドスイッチＳＵｐ，ＳＶｐ，ＳＷｐと、Ｕ，Ｖ，Ｗ相ローサイドスイッチＳＵｎ，ＳＶｎ，ＳＷｎとの接続点からＵ，Ｖ，Ｗ相コイル１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗへと３相対称交流電流が流れる。なお、３相対称交流電流を流す手法は、例えばベクトル制御等の周知の手法を用いればよい。
【００６６】
一方、第１制御部５０Ａは、ロータ１１の回転速度Ｎｍが第１所定値Ｎｔｈ１を超えていると判定している場合、半波駆動処理を行う。この処理は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相ローサイドスイッチＳＵｎ，ＳＶｎ，ＳＷｎのドレインと中性点Ｎとを接続するように切替スイッチ４０を制御して、かつ、Ｕ，Ｖ，Ｗ相ローサイドスイッチＳＵｎ，ＳＶｎ，ＳＷｎをオンした状態で、Ｕ，Ｖ，Ｗ相ハイサイドスイッチＳＵｐ，ＳＶｐ，ＳＷｐを図６に示す通電パターンでスイッチング制御する処理である。
【００６７】
なお、半波駆動処理時においては、Ｕ，Ｖ，Ｗ相ローサイドスイッチＳＵｎ，ＳＶｎ，ＳＷｎがオンされ続けているため、Ｕ，Ｖ，Ｗ相ローサイドスイッチＳＵｎ，ＳＶｎ，ＳＷｎにスイッチング損失は発生しない。また本実施形態において、第１制御部５０Ａは、図５に示すように、ロータ１１の回転速度Ｎｍが第１所定値Ｎｔｈ１を一旦超えたと判定した後、回転速度Ｎｍが第１所定値Ｎｔｈ１よりも小さい第２所定値Ｎｔｈ２を下回ったと判定した場合、半波駆動処理から全波駆動処理に切り替える。これにより、半波駆動処理及び全波駆動処理のうち一方から他方への頻繁な切替の発生を防止できる。
【００６８】
図６を用いて、本実施形態に係る半波駆動処理について説明する。なお図６において、横軸の１目盛は電気角６０°を表している。
【００６９】
第１制御部５０Ａは、Ｕ，Ｖ，Ｗ相ハイサイドスイッチＳＵｐ，ＳＶｐ，ＳＷｐの通電制御の開始タイミングを、Ｕ，Ｖ，Ｗ相それぞれで１２０°ずらしている。また、第１制御部５０Ａは、Ｕ，Ｖ，Ｗ相それぞれにおいて、電気角半周期（１８０°）に渡って電気角１周期毎にＵ，Ｖ，Ｗ相ハイサイドスイッチＳＵｐ，ＳＶｐ，ＳＷｐを通電制御する。このため、Ｕ，Ｖ，Ｗ相ハイサイドスイッチＳＵｐ，ＳＶｐ，ＳＷｐについて、電気角１８０°の無通電期間が存在することとなる。また、電気角６０°に渡ってオーバーラップして通電される期間が存在する。
【００７０】
ここで本実施形態では、Ｕ，Ｖ，Ｗ相ハイサイドスイッチＳＵｐ，ＳＶｐ，ＳＷｐの通電制御を、正弦波ＰＷＭ制御によって行う。この場合、Ｕ，Ｖ，Ｗ相コイル１２Ｕ，１２Ｖ，１３Ｗに流れる電流波形は、図７に示すように、正弦波の半波分の波形となる。詳しくは、Ｕ，Ｖ，Ｗ相コイル１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗそれぞれにおいて、電気角１８０°の期間のみ正弦波状の電流が流れ、残りの１８０°の期間において電流が流れない。なお図７では、各相コイル１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗの第１端から中性点Ｎへと向かう方向が正として定義され、中性点Ｎから各相コイル１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗの第１端へと向かう方向が負として定義されている。
【００７１】
このように本実施形態では、切替スイッチ４０を備えることで、上記特許文献１に記載のようなハイサイドスイッチ及び中性点を接続する半導体素子を備えることなく、半波駆動処理を行うことができる。また本実施形態によれば、半波駆動処理が行われる期間において、各ローサイドスイッチＳＵｎ，ＳＶｎ，ＳＷｎが利用され、余分な構成がない。したがって本実施形態によれば、半波駆動処理が行われる場合において各スイッチＳＵｐ〜ＳＷｎを有効利用することができ、回転電機装置ＭＵの小型化を図ることができる。
【００７２】
さらに本実施形態によれば、半波駆動処理が行われる場合において、各ローサイドスイッチＳＵｎ，ＳＶｎ，ＳＷｎに直流電源３０からの電流を分流できる。このため、各ローサイドスイッチＳＵｎ，ＳＶｎ，ＳＷｎのうちいずれかに負荷が集中することを防止でき、電流流通に伴う発熱を分散できる。その結果、回転電機装置ＭＵの信頼性を高めることができる。
【００７３】
本実施形態において、第１制御部５０Ａは、Ｕ，Ｖ，Ｗ相コイル１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗに流れる相電流の絶対値が所定電流値Ｉｔｈ以下になっていると判定している場合に限って、Ｕ，Ｖ，Ｗ相ローサイドスイッチＳＵｎ，ＳＶｎ，ＳＷｎのドレインの接続対象を切り替えるための切替スイッチ４０の制御を許可する。これは、各相コイル１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗに流れる相電流がゼロクロスするタイミング近傍の電流値が小さいことを利用し、第１，第２切替処理時に発生するサージ電圧を抑制するためのものである。図８には、全波駆動処理が行われる場合におけるＵ，Ｖ，Ｗ相コイル１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗに流れるＵ，Ｖ，Ｗ相電流が所定電流値Ｉｔｈ以下になり、第１，第２切替処理のＵ，Ｖ，Ｗ相に対応する処理が許可される期間をＴＲＵ，ＴＲＶ，ＴＲＷにて示す。
【００７４】
なお、所定電流値Ｉｔｈは、サージ電圧を抑制することと、第１，第２切替処理の許可期間の判定を容易にすることとを考慮して、例えば、各相コイル１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗに流れる定格電流値の１０％程度の値に設定されればよい。
【００７５】
ちなみに第１制御部５０Ａは、全波駆動処理時において、第１，第２切替処理の許可期間の判定に用いるＵ，Ｖ，Ｗ相電流を、Ｕ，Ｖ，Ｗ相シャント抵抗１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗの電位差と、各スイッチＳＵｐ〜ＳＷｎのスイッチングパターンとに基づいて算出する。この算出手法は、各スイッチＳＵｐ〜ＳＷｎのスイッチングパターンに対応して各相コイル１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗに印加される電圧ベクトルと、各シャント抵抗１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗで検出できる相電流とを関係付けることができることを用いたものである。また、第１制御部５０Ａは、半波駆動処理時において、許可期間の判定に用いるＵ，Ｖ，Ｗ相電流を、Ｕ，Ｖ，Ｗ相シャント抵抗１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗの電位差に基づいて算出する。この算出手法は、本実施形態では中性点Ｎに流れる電流が略３等分されて各ローサイドスイッチＳＵｎ，ＳＶｎ，ＳＷｎに流れることを用いたものである。
【００７６】
ちなみに、回転電機１０としては、永久磁石界磁型のものに代えて、巻線界磁型のものを採用することができる。この場合、サージ電圧の発生を抑制すべく、第１，第２切替処理時に界磁巻線に流す励磁電流を一旦止めて第１，第２接続スイッチ４０Ａ，４０Ｂの駆動状態を切り替えることも考えられる。ただし、回転電機１０の界磁巻線に流す励磁電流の時定数（例えば数百ｍｓｅｃ）が、各スイッチＳＵｐ〜ＳＷｎの制御時定数よりも１オーダー以上長くなる。このため、第１，第２接続スイッチ４０Ａ，４０Ｂの駆動状態の切り替え後において、界磁巻線に励磁電流を再度流し始めたとしても、励磁電流がその目標電流に到達するまでの時間が過度に長くなる。その結果、第１，第２切替処理の実行に伴って、回転電機１０の運転が一時的に停止されてしまうこととなる。これに対し、相電流の絶対値が所定電流値Ｉｔｈ以下となっている場合に第１，第２切替処理を行う構成によれば、界磁巻線に流す励磁電流を停止させる必要がない。このため、回転電機１０の運転が一時的に停止されてしまう事態は発生しない。
【００７７】
また本実施形態において、Ｕ，Ｖ，Ｗ相コイル１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗに流れる相電流の絶対値が所定電流値Ｉｔｈ以下になっていることを、磁極位置情報Ｓｉｇに基づいて判定してもよい。この判定手法は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相コイル１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗに流れる相電流の位相と、ロータ１１の磁極位置とを関係付けることができることを利用したものである。具体的には、第２制御部５０Ｂは、磁極位置情報Ｓｉｇに基づいて把握されるロータ１１の磁極位置が、相電流の絶対値が所定電流値Ｉｔｈ以下になっていると想定される期間であると判定している場合に限って切替スイッチ４０の制御を許可すればよい。
【００７８】
本実施形態において、「低電流切替部」としての第２制御部５０Ｂは、図９（ａ）に示すように、第１切替処理において、第１接続スイッチ４０Ａをオフに切り替える前に第２接続スイッチ４０Ｂをオンに切り替える。これにより、第１切替処理において、第１接続スイッチ４０Ａ及び第２接続スイッチ４０Ｂの双方がオンされる期間が設定される。また、第２制御部５０Ｂは、図９（ｂ）に示すように、第２切替処理において、第２接続スイッチ４０Ｂをオフに切り替える前に第１接続スイッチ４０Ａをオンに切り替える。これにより、第２切替処理において、第１接続スイッチ４０Ａ及び第２接続スイッチ４０Ｂの双方がオンされる期間が設定される。この構成によれば、第１，第２接続スイッチ４０Ａ，４０Ｂの駆動状態が切り替えられることに伴い電流流通経路が遮断されることを防止でき、サージ電圧の発生を抑制することができる。
【００７９】
（第２実施形態）
以下、第２実施形態について、上記第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１０に示すように、回転電機１０として２重巻線回転電機を用いる。なお図１０において、先の図１に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。また図１０では、エンジン２０及びシャント抵抗１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗ等の図示を省略している。さらに本実施形態では、切替スイッチ４０を第１切替スイッチ４０と称し、Ｕ，Ｖ，Ｗ相コイル１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗの中性点Ｎを第１中性点Ｎ１と称すこととする。また本実施形態では、第１制御部５０Ａ及び第２制御部５０Ｂをまとめて制御装置５０と表記している。
【００８０】
回転電機１０を構成する共通のステータには、Ｕ，Ｖ，Ｗ相コイル１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗと電気的に絶縁されたＸ，Ｙ，Ｚ相コイル１４Ｘ，１４Ｙ，１４Ｚが配置されている。各コイル１２Ｕ〜１２Ｗ，１４Ｘ〜１４Ｚに対して、ロータ１１が共通化されている。Ｘ，Ｙ，Ｚ相コイル１４Ｘ，１４Ｙ，１４Ｚは、星形結線されており、電気角で互いに１２０°ずれた状態でステータコアに巻回されている。なお本実施形態において、各コイル１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗ，１４Ｘ，１４Ｙ，１４Ｚの巻数は互いに同一に設定されている。また本実施形態において、Ｕ，Ｖ，Ｗ相コイル１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗが「第１コイル」に相当し、Ｘ，Ｙ，Ｚ相コイル１４Ｘ，１４Ｙ，１４Ｚが「第２コイル」に相当する。
【００８１】
図１１を用いて、回転電機１０の構成について詳述する。なお、図１１は、ロータ１１の回転中心軸線Ｏの方向と直交する面で回転電機１０を切断した断面図を示している。
【００８２】
図示されるように、ステータ１５を構成するステータコア１５ａは、円環状をなしている。ステータコア１５ａの中心軸線と、ロータ１１の回転中心軸線Ｏとは、同軸上に配置されている。本実施形態において、ロータ１１は、ステータコア１５ａの内周側に、ステータコア１５ａに対して回転自在に配置されている。
【００８３】
ステータコア１５ａは、その周方向に等ピッチで形成された複数のティース部１５ｂを有している。本実施形態において、ステータコア１５ａは、４８個のティース部１５ｂを有している。このため、ステータコア１５ａには、周方向に隣り合うティース部１５ｂによって４８個のスロットが形成されている。
【００８４】
ロータ１１は、回転軸が設けられたロータコア１１ａと、ロータコア１１ａに設けられた永久磁石１１ｂとを備えている。本実施形態では、８極分の永久磁石１１ｂが設けられている。
【００８５】
各ティース部１５ｂには、コイルが巻回されている。詳しくは、ステータコア１５ａの周方向に並ぶティース部１５ｂのそれぞれには、Ｕ相コイル１２Ｕ＋、Ｗ相コイル１２Ｗ−、Ｖ相コイル１２Ｖ＋、Ｕ相コイル１２Ｕ−、Ｗ相コイル１２Ｗ＋、及びＶ相コイル１２Ｖ−の順で各コイルが巻回されている。このため、各コイル１２Ｕ＋，１２Ｗ−，１２Ｖ＋，１２Ｕ−，１２Ｗ＋，１２Ｖ−は、隣り合う２個のスロットに配置されている。ここで、各コイルの「＋」「−」は、極性が逆であることを示している。
【００８６】
ステータコア１５ａの周方向に並ぶティース部１５ｂのそれぞれには、Ｘ相コイル１４Ｘ＋、Ｚ相コイル１４Ｚ−、Ｙ相コイル１４Ｙ＋、Ｘ相コイル１４Ｘ−、Ｚ相コイル１４Ｚ＋、及びＹ相コイル１４Ｙ−の順で各コイルが巻回されている。このため、各コイル１４Ｘ＋，１４Ｚ−，１４Ｙ＋，１４Ｘ−，１４Ｚ＋，１４Ｙ−は隣り合う２個のスロットに配置されている。
【００８７】
本実施形態では、ステータコア１５ａの径方向外側をＵ相コイル１２Ｕ＋、径方向内側をＸ相コイル１４Ｘ＋として、互いに電気的に絶縁された状態で各コイル１２Ｕ＋，１４Ｘ＋が同一のティース部１５ｂに巻回されている。Ｗ相コイル１２Ｗ−，Ｚ相コイル１４Ｚ−の組、Ｖ相コイル１２Ｖ＋，Ｙ相コイル１４Ｙ＋の組、Ｕ相コイル１２Ｕ−，Ｘ相コイル１４Ｘ−の組、Ｗ相コイル１２Ｗ＋，Ｚ相コイル１４Ｚ＋の組、及びＶ相コイル１２Ｖ−，Ｙ相コイル１４Ｙ−の組についても同様である。このため本実施形態では、Ｕ，Ｖ，Ｗ相コイル１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗと、Ｘ，Ｙ，Ｚ相コイル１４Ｘ，１４Ｙ，１４Ｚとのなす空間位相差が電気角で０°とされている。なお図１１では、各コイルの断面のハッチングを省略している。なお、Ｕ〜Ｗ相コイル１２Ｕ〜１２ＷとＸ〜Ｚ相コイル１４Ｘ〜１４Ｚとが共通のステータコア１５ａに巻回される構成により、ロータ１１とステータ１５との間の空隙の磁束変動を抑制でき、回転電機１０のトルクリップルを低減できる。
【００８８】
先の図１０の説明に戻り、回転電機装置ＭＵは、Ｘ，Ｙ，Ｚ相ハイサイドスイッチＳＸｐ，ＳＹｐ，ＳＺｐと、Ｘ，Ｙ，Ｚ相ローサイドスイッチＳＸｎ，ＳＹｎ，ＳＺｎとを備えている。本実施形態では、各スイッチＳＸｐ，ＳＹｐ，ＳＺｐ，ＳＸｎ，ＳＹｎ，ＳＺｎとして、電圧制御型の半導体スイッチング素子を用いており、具体的にはＮチャネルＭＯＳＦＥＴを用いている。なお、各スイッチＳＸｐ，ＳＹｐ，ＳＺｐ，ＳＸｎ，ＳＹｎ，ＳＺｎには、図示しないボディダイオードが逆並列に接続されている。
【００８９】
Ｘ，Ｙ，Ｚ相ハイサイドスイッチＳＸｐ，ＳＹｐ，ＳＺｐのドレインには、正極導電部材Ｌｐを介して直流電源３０の正極端子が接続されている。Ｘ，Ｙ，Ｚ相ローサイドスイッチＳＸｎ，ＳＹｎ，ＳＺｎのソースには、負極導電部材Ｌｎを介して、直流電源３０の負極端子が接続されている。
【００９０】
Ｘ，Ｙ，Ｚ相コイル１４Ｘ，１４Ｙ，１４Ｚの第１端には、Ｘ，Ｙ，Ｚ相ローサイドスイッチＳＸｎ，ＳＹｎ，ＳＺｎのドレインが接続されている。Ｘ，Ｙ，Ｚ相コイル１４Ｘ，１４Ｙ，１４Ｚの第２端は、第２中性点Ｎ２で接続されている。
【００９１】
回転電機装置ＭＵは、第２切替スイッチ６０を備えている。第２切替スイッチ６０は、Ｘ，Ｙ，Ｚ相ハイサイドスイッチＳＸｐ，ＳＹｐ，ＳＺｐのソースと、Ｘ，Ｙ，Ｚ相ローサイドスイッチＳＸｎ，ＳＹｎ，ＳＺｎのドレイン及び第２中性点Ｎ２のうちいずれか一方とを選択的に接続する。
【００９２】
図１２に、本実施形態に係る第２切替スイッチ６０の構成を示す。本実施形態において、Ｘ，Ｙ，Ｚ相それぞれに対応する第２切替スイッチ６０の構成は同じである。このため、図１２には、第２切替スイッチ６０のＸ相部分の構成を示す。
【００９３】
第２切替スイッチ６０のＸ相部分は、第３接続スイッチ６０Ａ及び第４接続スイッチ６０Ｂを備えている。本実施形態では、各接続スイッチ６０Ａ，６０Ｂとして、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴを用いている。第３接続スイッチ６０Ａのドレインには、Ｘ相ハイサイドスイッチＳＸｐのソースが接続され、第３接続スイッチ６０Ａのソースには、Ｘ相ローサイドスイッチＳＸｎのドレインが接続されている。第４接続スイッチ６０Ｂのソースには、第２中性点Ｎ２が接続され、第４接続スイッチ６０Ｂのドレインには、Ｘ相ハイサイドスイッチＳＸｐのソースが接続されている。
【００９４】
制御装置５０は、第１，第２切替スイッチ４０，６０を制御する。詳しくは、先の図１２を参照すると、制御装置５０は、第３接続スイッチ６０Ａをオフしてかつ第４接続スイッチ６０Ｂをオンすることにより、Ｘ相ハイサイドスイッチＳＸｐのソースと第２中性点Ｎ２とを接続する第３切替処理を行う。一方、制御装置５０は、第３接続スイッチ６０Ａをオンしてかつ第４接続スイッチ６０Ｂをオフすることにより、Ｘ相ハイサイドスイッチＳＸｐのソースと、Ｘ相ローサイドスイッチＳＸｎのドレインとを接続する第４切替処理を行う。
【００９５】
ここで本実施形態において、制御装置５０は、第３切替処理において、第３接続スイッチ６０Ａをオフに切り替える前に第４接続スイッチ６０Ｂをオンに切り替える。これにより、第３切替処理において、第３接続スイッチ６０Ａ及び第４接続スイッチ６０Ｂの双方がオンされる期間が設定される。また制御装置５０は、第４切替処理において、第４接続スイッチ６０Ｂをオフに切り替える前に第３接続スイッチ６０Ａをオンに切り替える。これにより、第４切替処理において、第３接続スイッチ６０Ａ及び第４接続スイッチ６０Ｂの双方がオンされる期間が設定される。この構成により、サージ電圧の発生を抑制する。
【００９６】
また本実施形態において、制御装置５０は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相コイル１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗに流れる相電流の絶対値が第１所定電流値Ｉｔｈ１以下になっていると判定している場合に限って、Ｕ，Ｖ，Ｗ相ローサイドスイッチＳＵｎ，ＳＶｎ，ＳＷｎのドレインの接続対象を切り替えるための第１切替スイッチ４０の制御を許可する。また、制御装置５０は、Ｘ，Ｙ，Ｚ相コイル１４Ｘ，１４Ｙ，１４Ｚに流れる相電流の絶対値が第２所定電流値Ｉｔｈ２以下になっていると判定している場合に限って、Ｘ，Ｙ，Ｚ相ハイサイドスイッチＳＸｐ，ＳＹｐ，ＳＺｐのソースの接続対象を切り替えるための第２切替スイッチ６０の制御を許可する。なお、第１所定電流値Ｉｔｈ１及び第２所定電流値Ｉｔｈ２は、同じ値に設定されていてもよいし、異なる値に設定されていてもよい。また、許可期間の判定には、上記第１実施形態で説明したように、シャント抵抗で検出された電流を用いてもよいし、磁極位置情報Ｓｉｇを用いてもよい。
【００９７】
制御装置５０は、磁極位置情報Ｓｉｇに基づいて各スイッチＳＵｐ〜ＳＷｎ，ＳＸｐ〜ＳＺｎを制御することにより、回転電機１０を電動機として駆動させる。本実施形態において、全波駆動処理は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相ローサイドスイッチＳＵｎ，ＳＶｎ，ＳＷｎのドレインとＵ，Ｖ，Ｗ相ハイサイドスイッチＳＵｐ，ＳＶｐ，ＳＷｐのソースとを接続するように第１切替スイッチ４０を制御した状態で、Ｕ，Ｖ，Ｗ相ハイサイドスイッチＳＵｐ，ＳＶｐ，ＳＷｐと、Ｕ，Ｖ，Ｗ相ローサイドスイッチＳＵｎ，ＳＶｎ，ＳＷｎと交互にオンする処理を含む。また、全波駆動処理は、Ｘ，Ｙ，Ｚ相ハイサイドスイッチＳＸｐ，ＳＹｐ，ＳＺｐのソースとＸ，Ｙ，Ｚ相ローサイドスイッチＳＸｎ，ＳＹｎ，ＳＺｎのドレインとを接続するように第２切替スイッチ６０を制御した状態で、Ｘ，Ｙ，Ｚ相ハイサイドスイッチＳＸｐ，ＳＹｐ，ＳＺｐと、Ｘ，Ｙ，Ｚ相ローサイドスイッチＳＸｎ，ＳＹｎ，ＳＺｎと交互にオンする処理を含む。各スイッチＳＸｐ〜ＳＺｎのスイッチング制御により、Ｘ，Ｙ，Ｚ相ハイサイドスイッチＳＸｐ，ＳＹｐ，ＳＺｐと、Ｘ，Ｙ，Ｚ相ローサイドスイッチＳＸｎ，ＳＹｎ，ＳＺｎとの接続点からＸ，Ｙ，Ｚ相コイル１４Ｘ，１４Ｙ，１４Ｚへと３相対称交流電流が流れる。
【００９８】
続いて、本実施形態に係る半波駆動処理について説明する。なお本実施形態において、Ｕ，Ｖ，Ｗ相に対応する各スイッチＳＵｐ〜ＳＷｎ及び第１切替スイッチ４０の駆動態様は、上記第１実施形態と同様である。このため、その駆動態様の説明を適宜省略する。
【００９９】
本実施形態に係る半波駆動処理は、Ｘ，Ｙ，Ｚ相ハイサイドスイッチＳＸｐ，ＳＹｐ，ＳＺｐのソースと第２中性点Ｎ２とを接続するように第２切替スイッチ６０を制御して、かつ、Ｘ，Ｙ，Ｚ相ハイサイドスイッチＳＸｐ，ＳＹｐ，ＳＺｐをオンした状態で、Ｘ，Ｙ，Ｚ相ローサイドスイッチＳＸｎ，ＳＹｎ，ＳＺｎを図１３に示す通電パターンでスイッチング制御する処理である。
【０１００】
詳しくは、制御装置５０は、Ｘ，Ｙ，Ｚ相ローサイドスイッチＳＸｎ，ＳＹｎ，ＳＺｎの通電制御の開始タイミングを、Ｘ，Ｙ，Ｚ相それぞれで１２０°ずらしている。また、制御装置５０は、Ｘ，Ｙ，Ｚ相それぞれにおいて、電気角半周期（１８０°）に渡って電気角１周期毎にＸ，Ｙ，Ｚ相ローサイドスイッチＳＸｎ，ＳＹｎ，ＳＺｎを通電制御する。このため、Ｘ，Ｙ，Ｚ相ローサイドスイッチＳＸｎ，ＳＹｎ，ＳＺｎについて、電気角１８０°の無通電期間が存在することとなる。
【０１０１】
ここで、Ｕ相とＸ相とは、空間位相が一致している。制御装置５０は、Ｕ相ハイサイドスイッチＳＵｐの通電制御の開始タイミングと、Ｘ相ローサイドスイッチＳＸｎの通電制御の開始タイミングとを電気角１８０°だけずらしている。
【０１０２】
また、Ｖ相とＹ相とは、空間位相が一致している。制御装置５０は、Ｖ相ハイサイドスイッチＳＶｐの通電制御の開始タイミングと、Ｙ相ローサイドスイッチＳＹｎの通電制御の開始タイミングとを電気角１８０°だけずらしている。
【０１０３】
さらに、Ｗ相とＺ相とは、空間位相が一致している。制御装置５０は、Ｗ相ハイサイドスイッチＳＷｐの通電制御の開始タイミングと、Ｚ相ローサイドスイッチＳＺｎの通電制御の開始タイミングとを電気角１８０°だけずらしている。
【０１０４】
ここで本実施形態では、Ｘ，Ｙ，Ｚ相ローサイドスイッチＳＸｎ，ＳＹｎ，ＳＺｎの通電制御を、正弦波ＰＷＭ制御によって行う。この場合、各相コイル１２Ｕ〜１２Ｗ，１４Ｘ〜１４Ｚに流れる電流波形は、図１４に示すように、正弦波の半波分の波形となる。なお図１４では、Ｘ，Ｙ，Ｚ相コイル１４Ｘ，１４Ｙ，１４Ｚの第１端から中性点Ｎ２へと向かう方向が正として定義され、中性点Ｎ２からＸ，Ｙ，Ｚ相コイル１４Ｘ，１４Ｙ，１４Ｚの第１端へと向かう方向が負として定義されている。
【０１０５】
図１３に示す通電パターンで各スイッチＳＵｐ〜ＳＷｎを駆動する場合における電流流通経路を図１５に示す。
【０１０６】
まず、Ｕ，Ｖ，Ｗ相コイル１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗについて説明すると、破線の矢印に示すように、直流電源３０の正極端子、正極導電部材Ｌｐ、Ｕ，Ｖ，Ｗ相ハイサイドスイッチＳＵｐ，ＳＶｐ，ＳＷｐのうちオンされているスイッチ、第１中性点Ｎ１、Ｕ，Ｖ，Ｗ相ローサイドスイッチＳＵｎ，ＳＶｎ，ＳＷｎ、負極導電部材Ｌｎ、及び直流電源３０の負極端子を有するループ経路に電流が流れる。すなわち、Ｕ，Ｖ，Ｗ相ハイサイドスイッチＳＵｐ，ＳＶｐ，ＳＷｐからＵ，Ｖ，Ｗ相コイル１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗへと電流を流し込み、Ｕ，Ｖ，Ｗ相ローサイドスイッチＳＵｎ，ＳＶｎ，ＳＷｎ及び負極導電部材Ｌｎを介して直流電源３０へと電流を還流させる。
【０１０７】
続いて、Ｘ，Ｙ，Ｚ相コイル１４Ｘ，１４Ｙ，１４Ｚについて説明する。破線の矢印に示すように、直流電源３０の正極端子、正極導電部材Ｌｐ、Ｘ，Ｙ，Ｚ相ハイサイドスイッチＳＸｐ，ＳＹｐ，ＳＺｐ、第２中性点Ｎ２、Ｘ，Ｙ，Ｚ相ローサイドスイッチＳＸｎ，ＳＹｎ，ＳＺｎのうちオンされているスイッチ、負極導電部材Ｌｎ、及び直流電源３０の負極端子を有するループ経路に電流が流れる。すなわち、Ｘ，Ｙ，Ｚ相ハイサイドスイッチＳＸｐ，ＳＹｐ，ＳＺｐからＸ，Ｙ，Ｚ相コイル１４Ｘ，１４Ｙ，１４Ｚへと電流を流し込み、Ｘ，Ｙ，Ｚ相ローサイドスイッチＳＸｎ，ＳＹｎ，ＳＺｎ及び負極導電部材Ｌｎを介して直流電源３０へと電流を還流させる。
【０１０８】
続いて、図１６を用いて、本実施形態に係る半波駆動処理の効果について説明する。本実施形態に係る半波駆動処理によれば、上記第１実施形態と比較して、回転電機１０のトルクリップルＴｒｑｒｉｐを低減することができる。本実施形態では、トルクリップルＴｒｑｒｉｐを９０％から２０％に低減することができる。なお、トルクリップルＴｒｑｒｉｐが９０％であるとは、回転電機１０の平均トルクＴｒｑａｖｅに対するトルク脈動の割合が９０％を占めることを意味する。
【０１０９】
トルクリップルＴｒｑｒｉｐを低減できるのは、第１中性点Ｎ１を基準とした場合のＵ，Ｖ，Ｗ相コイル１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗの電流流通方向と、第２中性点Ｎ２を基準とした場合のＸ，Ｙ，Ｚ相コイル１４Ｘ，１４Ｙ，１４Ｚの電流流通方向とが逆になり、回転電機１０の瞬間最大トルクを小さくしてかつ瞬間最小トルクを大きくできるためである。
【０１１０】
特に本実施形態では、以下（Ａ）〜（Ｃ）の構成としたことにより、例えばＵ，Ｖ，Ｗ，Ｚ相について説明すると、Ｕ相コイル１２Ｕの通電制御の開始タイミングからＶ相コイル１２Ｖの通電制御の終了タイミングまでの期間の中央のタイミングにおいて、Ｗ相と空間位相が一致するＺ相コイル１４Ｚに流れる電流を最大にできる。その結果、トルクリップルの低減効果を大きくできる。
【０１１１】
（Ａ）Ｕ，Ｖ，Ｗ相ハイサイドスイッチＳＵｐ，ＳＶｐ，ＳＷｐの通電制御の開始タイミングを１２０°（＝３６０°／３）ずつずらし、Ｘ，Ｙ，Ｚ相ローサイドスイッチＳＸｎ，ＳＹｎ，ＳＺｎの通電制御の開始タイミングを１２０°ずつずらしたこと。
【０１１２】
（Ｂ）Ｕ相ハイサイドスイッチＳＵｐの通電制御の開始タイミングと、Ｕ相と空間位相が一致するＸ相ローサイドスイッチＳＸｎの通電制御の開始タイミングとを１８０°ずらし、Ｖ相ハイサイドスイッチＳＶｐの通電制御の開始タイミングと、Ｖ相と空間位相が一致するＹ相ローサイドスイッチＳＹｎの通電制御の開始タイミングとを１８０°ずらし、Ｗ相ハイサイドスイッチＳＷｐの通電制御の開始タイミングと、Ｗ相と空間位相が一致するＺ相ローサイドスイッチＳＺｎの通電制御の開始タイミングとを１８０°ずらしたこと。
【０１１３】
（Ｃ）各相コイル１２Ｕ〜１２Ｗ，１４Ｘ〜１４Ｚの通電制御期間を１８０°に設定したこと。
【０１１４】
また本実施形態に係る半波駆動処理によれば、上記第１実施形態と比較して、回転電機１０の瞬間最大トルクは低下するものの、回転電機１０の平均トルクＴｒｑａｖｅを増大できる。平均トルクＴｒｑａｖｅは、最大トルクと最小トルクとの平均値に略等しくなる。本実施形態では、平均トルクＴｒｑａｖｅを３２Ｎｍから３５Ｎｍに増大できる。さらに本実施形態によれば、正極導電部材Ｌｐにおける電流リップルを低減でき、コンデンサ３１の静電容量を低減できる。その結果、コンデンサ３１を小型化できる。
【０１１５】
平均トルクＴｒｑａｖｅが増大できるのは、以下に説明する理由のためである。例えばＵ，Ｘ相について説明すると、Ｕ相コイル１２Ｕに通電されていない期間に、Ｕ相コイル１２Ｕと空間位相が一致するＸ相コイル１４Ｘに、Ｕ相コイル１２Ｕに流れる電流方向とは逆向きの電流が流れる。これにより、周期的に変動する回転電機１０のトルクの最小値を底上げすることができ、平均トルクＴｒｑａｖｅを増大できる。
【０１１６】
（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。
【０１１７】
・上記第２実施形態では、Ｕ〜Ｗ相コイル１２Ｕ〜１２ＷとＸ〜Ｚ相コイル１４Ｘ〜１４Ｚとの空間位相差を、０としたがこれに限らず、０以外の値としてもよい。ここで、空間位相差を電気角で３０°とする場合の回転電機１０の一例を図１７に示す。なお図１７において、先の図１１に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。
【０１１８】
図示されるように、ステータコア１５ａの周方向に並ぶ各スロットのそれぞれには、Ｕ相コイル１２Ｕ＋、Ｘ相コイル１４Ｘ＋、Ｗ相コイル１２Ｗ−、Ｚ相コイル１４Ｚ−、Ｖ相コイル１２Ｖ＋、Ｙ相コイル１４Ｙ＋、Ｕ相コイル１２Ｕ−、Ｘ相コイル１４Ｘ−、Ｗ相コイル１２Ｗ＋、Ｚ相コイル１４Ｚ＋、Ｖ相コイル１２Ｖ−、及びＹ相コイル１４Ｙ−の順で各コイルが収容されている。図１７において、周方向に並ぶ６スロットで電気角１８０°となるため、互いに隣接するスロットは、電気角で３０°（＝１８０°／６）離間している。以上説明した構成によれば、上記第２実施形態で得られるトルクリップルの低減効果に準じたトルクリップルの低減効果を得ることができる。
【０１１９】
・上記第１実施形態において、Ｕ，Ｖ，Ｗ相コイル１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗの両端のうち、中性点Ｎ１側とは反対側に常時接続される対象を、Ｕ，Ｖ，Ｗ相ハイサイドスイッチＳＵｐ，ＳＶｐ，ＳＷｐのソースに代えて、Ｕ，Ｖ，Ｗ相ローサイドスイッチＳＵｎ，ＳＶｎ，ＳＷｎのドレインとしてもよい。この場合、ローサイドスイッチＳＵｎ，ＳＶｎ，ＳＷｎが常時接続スイッチとされ、ハイサイドスイッチＳＵｐ，ＳＶｐ，ＳＷｐが選択接続スイッチとされる。また、ローサイドスイッチＳＵｎ，ＳＶｎ，ＳＷｎの高電位側端子が常時接続端子とされ、ハイサイドスイッチＳＵｐ，ＳＶｐ，ＳＷｐのソースが選択接続端子とされる。また、切替スイッチ４０は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相ローサイドスイッチＳＵｎ，ＳＶｎ，ＳＷｎ及びＵ，Ｖ，Ｗ相コイル１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗのうちいずれか一方と、Ｕ，Ｖ，Ｗ相ハイサイドスイッチＳＵｐ，ＳＶｐ，ＳＷｐのソースとを選択的に接続する。
【０１２０】
・上記第１実施形態では、各スイッチＳＵｐ，ＳＶｐ，ＳＷｐの通電制御を、正弦波ＰＷＭ制御によって行ったがこれに限らない。例えば、各スイッチＳＵｐ，ＳＶｐ，ＳＷｐの通電制御期間である電気角半周期に渡って、各スイッチＳＵｐ，ＳＶｐ，ＳＷｐをオンし続ける制御を行ってもよい。また例えば、通電制御期間において、所定の時比率にて各スイッチＳＵｐ，ＳＶｐ，ＳＷｐをオンオフ制御してもよい。ここで時比率とは、規定時間Ｔｓｗに対するスイッチのオン時間Ｔｏｎの比率「Ｔｏｎ／Ｔｓｗ」のことである。
【０１２１】
また上記第２実施形態でも同様に、各スイッチＳＸｎ，ＳＹｎ，ＳＺｎの通電制御として、正弦波ＰＷＭ制御に代えて、電気角半周期に渡って各スイッチＳＸｎ，ＳＹｎ，ＳＺｎをオンし続ける制御、又は通電制御期間において所定の時比率にて各スイッチＳＸｎ，ＳＹｎ，ＳＺｎをオンオフする制御を採用してもよい。
【０１２２】
・上記第１，第２実施形態では、Ｕ，Ｖ，Ｗ相ハイサイドスイッチＳＵｐ，ＳＶｐ，ＳＷｐの通電制御期間を電気角半周期（１８０°）としたがこれに限らない。例えば、通電制御期間を、１２０°以上であってかつ１８０°未満の期間としてもよく、望ましくは、１５０°以上であってかつ１８０°未満の期間としてもよい。
【０１２３】
また上記第２実施形態でも同様に、Ｘ，Ｙ，Ｚ相ローサイドスイッチＳＸｎ，ＳＹｎ，ＳＺｎの通電制御期間を、１２０°以上であってかつ１８０°未満の期間としてもよく、望ましくは、１５０°以上であってかつ１８０°未満の期間としてもよい。
【０１２４】
・上記第２実施形態では、Ｕ，Ｖ，Ｗ相ハイサイドスイッチＳＵｐ，ＳＶｐ，ＳＷｐの通電制御期間である第１所定期間と、Ｘ，Ｙ，Ｚ相ローサイドスイッチＳＸｎ，ＳＹｎ，ＳＺｎの通電制御期間である第２所定期間とを等しくしたがこれに限らない。例えば、上記第１実施形態に対するトルクリップルの低減効果が過度に低下しないことを条件として、第１所定期間と第２所定期間とを異なる期間に設定してもよい。
【０１２５】
・上記第１，第２実施形態では、回転電機１０を３相のものとしたがこれに限らず、２相、又は４相以上のものであってもよい。この場合、切替スイッチは、２つの接続スイッチを各相に対応した数だけ備える構成となる。またこの場合、２、又は４以上の整数をＭと定義すると、上記第１実施形態の半波駆動処理において、制御装置５０は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相ハイサイドスイッチＳＵｐ，ＳＶｐ，ＳＷｐの通電制御の開始タイミングをＭ相それぞれで「３６０°／Ｍ」ずらしつつ各ハイサイドスイッチＳＵｐ，ＳＶｐ，ＳＷｐを通電制御すればよい。また、上記第２実施形態の半波駆動処理において、制御装置５０は、さらに、Ｘ，Ｙ，Ｚ相ローサイドスイッチＳＸｎ，ＳＹｎ，ＳＺｎの通電制御の開始タイミングをＭ相それぞれで「３６０°／Ｍ」ずらしつつ各ローサイドスイッチＳＸｎ，ＳＹｎ，ＳＺｎを通電制御すればよい。なお、各スイッチＳＵｐ，ＳＶｐ，ＳＷｐ，ＳＸｎ，ＳＹｎ，ＳＺｎの通電制御期間は、「９０°＋１８０°／Ｍ」以上であって、かつ、電気角半周期以下の期間に設定される。
【０１２６】
・上記第１実施形態において、先の図８に示した処理及び先の図９に示した処理のうち、少なくとも一方の処理を除去してもよい。なお、上記第２実施形態においても同様である。
【０１２７】
・上記第２実施形態において、半波駆動処理時に、Ｕ〜Ｗ相コイル１２Ｕ〜１２Ｗ、及びＸ〜Ｚ相コイル１４Ｘ〜１４Ｚのうち、いずれか一方に対応する各スイッチのみを駆動し、他方に対応する各スイッチをオフしてもよい。
【０１２８】
・回転電機装置ＭＵを構成する各スイッチとしては、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴに限らず、例えばＩＧＢＴであってもよい。ＩＧＢＴは、例えばＳｉにて構成されるものであってもよい。ＩＧＢＴの場合、スイッチの高電位側端子はコレクタとなり、低電位側端子はエミッタとなる。なお、各スイッチの材質は、例えば、Ｓｉ、ＳｉＣ又はＧａＮであってもよい。
【０１２９】
・回転電機としては、永久磁石界磁型の回転電機に限らない。例えば、巻線界磁型の回転電機、又は永久磁石界磁及び巻線界磁の双方を有する回転電機であってもよい。
【０１３０】
・直流電源３０としては、定格電圧が１２Ｖの低圧蓄電池に限らず、例えば、定格電圧が１００Ｖ以上の高圧蓄電池であってもよい。
【０１３１】
・切替スイッチとしては、先の図４，図１２に示したものに限らず、例えば、リレーであってもよい。
【０１３２】
・回転電機１０としては、エンジン２０の出力軸にベルトを介して接続されるものに限らない。例えば、出力軸と駆動輪２１とを接続する動力伝達経路において、変速装置よりも駆動輪２１側に回転電機１０が直接接続される構成であってもよい。また例えば、上記動力伝達経路において、エンジン２０と変速装置との間に挟み込まれる形で回転電機１０が搭載される構成であってもよい。
【符号の説明】
【０１３３】
１０…回転電機、１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗ…Ｕ，Ｖ，Ｗ相コイル、４０…切替スイッチ、５０…制御装置、ＳＵｐ，ＳＶｐ，ＳＷｐ…Ｕ，Ｖ，Ｗ相ハイサイドスイッチ、ＳＵｎ，ＳＶｎ，ＳＷｎ…Ｕ，Ｖ，Ｗ相ローサイドスイッチ。
【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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