(57)【要約】【課題】Ｙ結線駆動とΔ結線駆動とを適切に切替可能な電力変換装置を提供する。【解決手段】電力変換装置１１の開閉器５２、５６は、高電位側接続線５１および低電位側接続線５５の少なくとも一方に設けられ、第１インバータ２０側と第２インバータ３０側とを断接可能である。第２インバータ３０を中性点化する制御状態をＹ制御とし、第１インバータ２０と第２インバータ３０とで異なる相のスイッチング状態が同期するようにする制御状態をΔ制御とする。開閉器５２、５６が開の状態でＹ制御を行うＹ結線駆動と、開閉器５２、５６が閉の状態でΔ制御を行うΔ結線駆動とを切り替える場合、開閉器５２、５６の開閉状態に応じてインバータ制御状態を切り替える。これにより、相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの急上昇を回避することができ、Ｙ結線駆動とΔ結線駆動とを適切に切り替えることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数相のコイル（８１、８２、８３）を有する回転電機（８０）の電力を変換する電力変換装置であって、
高電位側に設けられる複数の第１上アーム素子（２１〜２３）および低電位側に設けられる複数の第１下アーム素子（２４〜２６）を有し、前記コイルの一端（８１１、８２１、８３１）および電圧源（４０）と接続される第１インバータ（２０）と、
高電位側に設けられる複数の第２上アーム素子（３１〜３３）および低電位側に設けられる複数の第２下アーム素子（３４〜３６）を有し、前記コイルの他端（８１２、８２２、８３２）と接続される第２インバータ（３０）と、
前記電圧源の正極側と、前記第１上アーム素子の高電位側と、前記第２上アーム素子の高電位側とを接続する高電位側接続線（５１）と、
前記電圧源の負極側と、前記第１下アーム素子の低電位側と、前記第２下アーム素子の低電位側とを接続する低電位側接続線（５５）と、
前記高電位側接続線および前記低電位側接続線の少なくとも一方に設けられ、前記第１インバータ側と前記第２インバータ側とを断接可能な開閉器（５２、５６）と、
前記第１インバータおよび前記第２インバータを制御するインバータ制御部（６５１）、ならびに、前記開閉器の開閉状態を制御する開閉器制御部（６５２）を有する制御部（６５）と、
を備え、
前記第１インバータを前記回転電機の駆動要求に応じて制御し前記第２インバータを中性点化する制御状態をＹ制御、前記第１インバータと前記第２インバータとで異なる相のスイッチング状態が同期する制御状態をΔ制御とすると、
前記制御部は、前記開閉器が開の状態で前記Ｙ制御を行うＹ結線駆動と前記開閉器が閉の状態で前記Δ制御を行うΔ結線駆動とを切り替える場合、前記開閉器の開閉状態に応じてインバータ制御状態を切り替える電力変換装置。
【請求項２】
前記インバータ制御部は、
前記Δ結線駆動から前記Ｙ結線駆動に切り替える場合、前記開閉器が閉から開に切り替わったと判定された後、前記Δ制御から前記Ｙ制御に切り替える請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記インバータ制御部は、
前記Δ結線駆動から前記Ｙ結線駆動に切り替える場合、前記低電位側接続線に設けられる前記開閉器（５６）が閉から開に切り替わったと判定された後、前記Δ制御から前記Ｙ制御に切り替え、
前記Ｙ制御において、前記第２下アーム素子を全相オンにすることで、前記第２インバータを中性点化する請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記インバータ制御部は、
前記Δ結線駆動から前記Ｙ結線駆動に切り替える場合、前記高電位側接続線に設けられる前記開閉器（５２）が閉から開に切り替わったと判定された後、前記Δ制御から前記Ｙ制御に切り替え、
前記Ｙ制御において、前記第２上アーム素子を全相オンにすることで、前記第２インバータを中性点化する請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記開閉器制御部は、前記Ｙ結線駆動から前記Δ結線駆動に切り替える場合、インバータ制御状態を前記Ｙ制御から前記Δ制御に切り替えた後、前記開閉器を開から閉に切り替える請求項１〜４のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記開閉器は、前記高電位側接続線に設けられる高電位側開閉器（５２）、および、前記低電位側接続線に設けられる低電位側開閉器（５６）であって、
前記Ｙ結線駆動にて前記第２下アーム素子を全相オンすることで前記第２インバータが中性点化されている状態から前記Δ結線駆動に切り替える場合、
前記インバータ制御部は、前記高電位側開閉器を閉にした後、前記Ｙ制御から前記Δ制御に切り替え、
前記開閉器制御部は、インバータ制御状態が前記Ｙ制御から前記Δ制御に切り替わった後、前記低電位側開閉器を閉にする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記開閉器は、前記高電位側接続線に設けられる高電位側開閉器（５２）、および、前記低電位側接続線に設けられる低電位側開閉器（５６）であって、
前記Ｙ結線駆動にて前記第２上アーム素子を全相オンすることで前記第２インバータが中性点化されている状態から前記Δ結線駆動に切り替える場合、
前記インバータ制御部は、前記低電位側開閉器を閉にした後、前記Ｙ制御から前記Δ制御に切り替え、
前記開閉器制御部は、インバータ制御状態が前記Ｙ制御から前記Δ制御に切り替わった後、前記高電位側開閉器を閉にする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記インバータ制御部は、
前記開閉器の開閉を切り替える開閉信号を出力してから前記開閉器の開閉の切り替えが完了するまでの期間、前記第１インバータおよび前記第２インバータを零ベクトル制御とし、
前記開閉器の開閉が切り替わったと判定された後、前記Ｙ制御または前記Δ制御に切り替える請求項１〜７のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記開閉器が設けられている前記高電位側接続線および前記低電位側接続線には、前記開閉器に流れる電流を検出する電流センサ（５２１、５６１）が設けられ、
前記制御部は、前記電流センサの検出値に基づき、前記開閉器の開閉状態を判定する請求項１〜８のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記開閉器が設けられている前記高電位側接続線および前記低電位側接続線には、前記開閉器に印加される電圧を検出する電圧センサ（５２２、５６２）が設けられ、
前記制御部は、前記電圧センサの検出値に基づき、前記開閉器の開閉状態を判定する請求項１〜８のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項１１】
前記制御部は、前記開閉器の開閉を切り替える開閉信号を出力してから、判定時間が経過した場合、前記開閉器の開閉状態が切り替わったと判定する請求項１〜８のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項１２】
前記開閉器が設けられている前記高電位側接続線および前記低電位側接続線には、前記開閉器の温度を検出する温度センサ（５２３、５６３）が設けられ、
前記制御部は、前記温度センサの検出値に基づき、前記開閉器の開閉状態を判定する請求項１〜８のいずれか一項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、巻線切替機能付インバータが知られている。例えば、特許文献１では、２組のインバータ回路と２個のスイッチを設けることで、Ｙ接続運転とΔ接続運転とを切り替えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１−３４１９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、Ｙ接続運転とΔ接続運転とを切り替える際の制御順序については言及されていない。そのため、制御の切替えタイミングとスイッチの開閉切替タイミングとがずれると、意図しない電流の上昇や電圧サージが発生する虞がある。
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、Ｙ結線駆動とΔ結線駆動とを適切に切替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、複数相のコイル（８１、８２、８３）を有する回転電機（８０）の電力を変換するものであって、第１インバータ（２０）と、第２インバータ（３０）と、高電位側接続線（５１）と、低電位側接続線（５２）と、開閉器（５２、５６）と、制御部（６５）と、を備える。
【０００６】
第１インバータは、高電位側に設けられる第１上アーム素子（２１〜２３）および低電位側に設けられる第１下アーム素子（２４〜２６）を有し、コイルの一端（８１１、８２１、８３１）および電圧源（４０）と接続される。
第２インバータは、高電位側に設けられる第２上アーム素子（３１〜３３）および低電位側に設けられる第２下アーム素子（３４〜３６）を有し、コイルの他端（８１２、８２２、８３２）と接続される。
【０００７】
高電位側接続線は、電圧源の正極側と、第１上アーム素子の高電位側と、第２上アーム素子の高電位側とを接続する。
低電位側接続線は、電圧源の負極側と、第１下アーム素子の低電位側と、第２下アーム素子の低電位側とを接続する。
開閉器は、高電位側接続線および低電位側接続線の少なくとも一方に設けられ、第１インバータ側と第２インバータ側とを断接可能である。
【０００８】
制御部は、インバータ制御部（６５１）、および、開閉器制御部（６５２）を有する。
インバータ制御部は、第１インバータおよび第２インバータを制御する。
開閉器制御部６５２は、開閉器の開閉状態を制御する。
【０００９】
ここで、第１インバータを回転電機の駆動要求に応じた制御し、第２インバータを中性点化する制御状態をＹ制御、第１インバータと第２インバータとで異なる相のスイッチング状態が同期する制御状態をΔ制御とする。
制御部は、開閉器が開の状態でＹ制御を行うＹ結線駆動と、開閉器が閉の状態でΔ制御を行うΔ結線駆動とを切り替える場合、開閉器の開閉状態に応じてインバータの制御状態を切り替える。
これにより、Ｙ結線駆動とΔ結線駆動との切り替えに伴う相電流の急上昇を回避することができ、Ｙ結線駆動とΔ結線駆動とを適切に切り替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態による電力変換装置を示す概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態によるモータジェネレータの駆動領域を説明する説明図である。
【図３】本発明の第１実施形態における（ａ）Ｙ結線駆動、（ｂ）Δ結線駆動を説明する回路図である。
【図４】本発明の第１実施形態による切替処理を説明するフローチャートである。
【図５】本発明の第１実施形態における零ベクトル制御を説明する回路図である。
【図６】本発明の第１実施形態による切替処理を説明するタイムチャートである。
【図７】本発明の第２実施形態による切替処理を説明するフローチャートである。
【図８】本発明の第２実施形態による切替処理を説明する回路図である。
【図９】本発明の第２実施形態による切替処理を説明するタイムチャートである。
【図１０】本発明の第３実施形態による切替処理を説明するフローチャートである。
【図１１】本発明の第３実施形態による切替処理を説明する回路図である。
【図１２】本発明の第３実施形態による切替処理を説明するタイムチャートである。
【図１３】本発明の第４実施形態による切替処理を説明するフローチャートである。
【図１４】本発明の第４実施形態による切替処理を説明する回路図である。
【図１５】本発明の第５実施形態による電力変換装置を示す概略構成図である。
【図１６】本発明の第５実施形態による切替処理を説明するフローチャートである。
【図１７】本発明の第６実施形態による電力変換装置を示す概略構成図である。
【図１８】本発明の第６実施形態による切替処理を説明するフローチャートである。
【図１９】本発明の第７実施形態による電力変換装置を示す概略構成図である。
【図２０】本発明の第８実施形態による電力変換装置を示す概略構成図である。
【図２１】本発明の第９実施形態による電力変換装置を示す概略構成図である。
【図２２】インバータ制御状態と開閉器の開閉が同時に切り替わる場合を説明するタイムチャートである。
【図２３】参考例による切替処理を説明する回路図である。
【図２４】参考例による切替処理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】
【００１１】
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。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）
本発明の第１実施形態による電力変換装置を図１〜図６に示す。
図１に示すように、回転電機駆動システム１は、電力変換装置１１、および、回転電機としてのモータジェネレータ８０を備える。
【００１２】
モータジェネレータ８０は、例えば電気自動車やハイブリッド車両等の電動自動車に適用され、図示しない駆動輪を駆動するためのトルクを発生する、所謂「主機モータ」である。モータジェネレータ８０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って駆動されて発電する発電機としての機能を有する。本実施形態では、モータジェネレータ８０が電動機として機能する場合を中心に説明する。
【００１３】
モータジェネレータ８０は、３相交流の回転機であって、Ｕ相コイル８１、Ｖ相コイル８２、および、Ｗ相コイル８３を有する。以下適宜、Ｕ相コイル８１、Ｖ相コイル８２およびＷ相コイル８３を「コイル８１、８２、８３」という。また、Ｕ相コイル８１に流れる電流をＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相コイル８２に流れる電流をＶ相電流Ｉｖ、Ｗ相コイル８３に流れる電流をＷ相電流Ｉｗとする。コイル８１〜８３に流れる電流について、第１インバータ２０側から第２インバータ３０側に流れる電流を正、第２インバータ３０側から第１インバータ２０側に流れる電流を負とする。
【００１４】
電力変換装置１１は、モータジェネレータ８０の電力を変換するものであって、第１インバータ２０、第２インバータ３０、高電位側接続線５１、低電位側接続線５５、および、制御部６５等を備える。
第１インバータ２０は、コイル８１〜８３の通電を切り替える３相インバータであり、スイッチング素子２１〜２６を有する。第２インバータ３０は、コイル８１〜８３の通電を切り替える３相インバータであり、スイッチング素子３１〜３６を有する。
スイッチング素子２１は、トランジスタ２１１およびダイオード２２１を有する。スイッチング素子２２〜２６、３１〜３６も同様に、それぞれ、トランジスタ２１２〜２１６、３１１〜３１６、および、ダイオード２２２〜２２６、３２１〜３２６を有する。
【００１５】
トランジスタ２１１〜２１６、３１１〜３１６は、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）であって、制御部６５によってオンオフ作動が制御される。トランジスタ２１１〜２１６、３１１〜３１６は、オンされたときに高電位側から低電位側への通電が許容され、オフされたときに通電が遮断される。トランジスタ２１１〜２１６、３１１〜３１６は、ＩＧＢＴに限らず、ＭＯＳＦＥＴ等であってもよい。
【００１６】
ダイオード２２１〜２２６、３２１〜３２６は、トランジスタ２１１〜２１６、３１１〜３１６のそれぞれと並列に接続され、低電位側から高電位側への通電を許容する還流ダイオードである。例えば、ダイオード２２１〜２２６、３２１〜３２６は、例えば、ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオード等のように、トランジスタ２１１〜２１６、３１１〜３１６に内蔵されていてもよいし、外付けされたものであってもよい。
【００１７】
第１インバータ２０において、高電位側にスイッチング素子２１〜２３が設けられ、低電位側にスイッチング素子２４〜２６が設けられる。また、スイッチング素子２１〜２３の高電位側はバッテリ４０の正極と接続され、スイッチング素子２４〜２６の低電位側はバッテリ４０の負極と接続される。
【００１８】
Ｕ相のスイッチング素子２１、２４の接続点にはＵ相コイル８１の一端８１１が接続され、Ｖ相のスイッチング素子２２、２５の接続点にはＶ相コイル８２の一端８２１が接続され、Ｗ相のスイッチング素子２３、２６の接続点にはＷ相コイル８３の一端８３１が接続される。すなわち、第１インバータ２０は、コイル８１、８２、８３の一端８１１、８２１、８３１とバッテリ４０との間に接続される。
【００１９】
第２インバータ３０において、高電位側にスイッチング素子３１〜３３が設けられ、低電位側にスイッチング素子３４〜３６が設けられる。
Ｕ相のスイッチング素子３１、３４の接続点にはＵ相コイル８１の他端８１２が接続され、Ｖ相のスイッチング素子３２、３５の接続点にはＶ相コイル８２の他端８２２が接続され、Ｗ相のスイッチング素子３３、３６の接続点にはＷ相コイル８３の他端８３２が接続される。
【００２０】
以下適宜、第１インバータ２０において、高電位側に接続されるスイッチング素子２１〜２３を「第１上アーム素子」、低電位側に接続されるスイッチング素子２４〜２６を「第１下アーム素子」とする。また、第２インバータ３０において、高電位側に接続されるスイッチング素子３１〜３３を「第２上アーム素子」、低電位側に接続されるスイッチング素子３４〜３６を「第２下アーム素子」とする。
【００２１】
バッテリ４０は、第１インバータ２０と接続される。本実施形態では、第２インバータ３０側にはバッテリ等の電圧源が設けられていない。
コンデンサ４３は、第１インバータ２０とバッテリ４０との間に接続される平滑コンデンサである。
電流検出部４５は、相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを検出する。本実施形態では、電流検出部４５として、ホール素子等の電流検出素子が各相に設けられる。
【００２２】
高電位側接続線５１は、バッテリ４０の正極側と、第１上アーム素子２１〜２３の高電位側と、第２上アーム素子３１〜３３の高電位側とを接続する。換言すると、高電位側接続線５１は、モータジェネレータ８０を経由せずに、インバータ２０、３０の高電位側を接続する接続配線である。
低電位側接続線５５は、バッテリ４０の負極側と、第１下アーム素子２４〜２６の低電位側と、第２下アーム素子３４〜３６の低電位側とを接続する。換言すると、低電位側接続線５５は、モータジェネレータ８０を経由せずに、インバータ２０、３０の低電位側を接続する接続配線である。
【００２３】
高電位側接続線５１には、第１インバータ２０側と第２インバータ３０側との導通および遮断を切替可能な高電位側開閉器５２が設けられる。また、高電位側接続線５１には、電流センサ５２１が設けられる。電流センサ５２１により検出される電流を高電位側スイッチ電流ＩｓｗＨとする。本実施形態では、高電位側スイッチ電流ＩｓｗＨに基づき、高電位側開閉器５２の開閉状態を判定する。
【００２４】
低電位側接続線５５には、第１インバータ２０側と第２インバータ３０側との導通および遮断を切替可能な高電位側開閉器５６が設けられる。また、低電位側接続線５５には、電流センサ５６１が設けられる。電流センサ５６１により検出される電流を低電位側スイッチ電流ＩｓｗＬとする。本実施形態では、低電位側スイッチ電流ＩｓｗＬに基づき、高電位側開閉器５６の開閉状態を判定する。
開閉器５２、５６は、第１インバータ２０側と第２インバータ３０側との導通および遮断を切替可能であれば、機械式のものであってもよいし、半導体スイッチ等であってもよい。本実施形態では、高電位側開閉器５２および低電位側開閉器５６が「開閉器」に対応する。以下適宜、高電位側開閉器５２を「上側ＳＷ」、低電位側開閉器５６を「下側ＳＷ」と記載する。また、図中、ＳＷ５２、５６を閉にすることを「ＯＮ」、開にすることを「ＯＦＦ」と記載する。
【００２５】
制御信号生成部６０は、第１ドライバ回路６１、第２ドライバ回路６２、および、制御部６５を有する。
制御部６５は、マイコンを主体として構成され、各種演算処理を行う。制御部６５における各処理は、予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理であってもよいし、専用の電子回路によるハードウェア処理であってもよい。
制御部６５は、インバータ制御部６５１、開閉器制御部６５２、および、切替制御部６５５等を有する。
インバータ制御部６５１は、第１インバータ２０および第２インバータ３０を制御する。具体的には、トルク指令値ｔｒｑ*や電流指令値Ｉｕ*、Ｉｖ*、Ｉｗ*等のモータジェネレータ８０の駆動に係る指令値に基づき、スイッチング素子２１〜２６、３１〜３６のトランジスタ２１１〜２１６、３１１〜３１６のオンオフ作動を制御する制御信号を生成し、ドライバ回路６１、６２に出力する。
【００２６】
第１ドライバ回路６１は、制御部６５からの制御信号に応じ、トランジスタ２１１〜２１６のオンオフ作動を制御するゲート信号を生成して出力する。第２ドライバ回路６２は、制御部６５からの制御信号に応じ、トランジスタ３１１〜３１６のオンオフ作動を制御するゲート信号を生成して出力する。トランジスタ２１１〜２１６、３１１〜３１６が制御信号に応じてオンオフされることで、バッテリ４０の直流電力が交流電力に変換され、モータジェネレータ８０へ供給される。これにより、モータジェネレータ８０の駆動は、第１インバータ２０および第２インバータ３０を介して、制御部６５に制御される。
【００２７】
以下適宜、スイッチング素子２１〜２６、３１〜３６のトランジスタ２１１〜２１６、３１１〜３１６のオンオフ作動を制御することを、単にスイッチング素子２１〜２６、３１〜３６のオンオフ作動を制御する、という。本実施形態では、スイッチング素子２１〜２６、３１〜３６は、ドライバ回路６１、６２により、それぞれ独立してオンオフを制御可能である。
【００２８】
開閉器制御部６５２は、ＳＷ５２、５６の開閉を制御する開閉信号を生成し、ＳＷ５２、５６に出力する。
切替制御部６５５は、高電位側スイッチ電流ＩｓｗＨおよび低電位側スイッチ電流ＩｓｗＬ、ならびに、後述の駆動要求に応じ、インバータ制御部６５１にインバータ制御指令を出力することでインバータ２０、３０の制御状態の切り替えを制御する。また、切替制御部６５５は、高電位側スイッチ電流ＩｓｗＨおよび低電位側スイッチ電流ＩｓｗＬ、ならびに、後述の駆動要求に応じ、開閉器制御部６５２に開閉器制御指令を出力することで、ＳＷ５２、５６の開閉状態の切り替えを制御する。
【００２９】
モータジェネレータ８０の駆動制御を説明する。本実施形態では、モータジェネレータ８０の回転数およびトルクを「駆動要求」とする。図２に示すように、モータジェネレータ８０の回転数およびトルクに応じ、駆動領域を、Ｙ結線駆動領域とΔ結線駆動領域とに分ける。本実施形態では、回転数Ｎが回転数判定閾値Ｎｔｈ以下の場合、Ｙ結線駆動とし、回転数Ｎが回転数判定閾値Ｎｔｈより大きい場合、Δ結線駆動とする。Ｙ結線駆動領域とΔ結線駆動領域の境界は、回転数Ｎおよびトルクｔｒｑ等に応じ、適宜設定可能である。
【００３０】
回転数ＮおよびトルクｔｒｑがＹ結線駆動領域のとき、制御部６５は、コイル８１〜８３がＹ結線状態となるように、スイッチング素子２１〜２６、３１〜３６およびＳＷ５２、５６を制御する。
具体的には、ＳＷ５２、５６を開とする。
第１インバータ２０は、例えばＰＷＭ制御等により、モータジェネレータ８０の駆動要求に応じて制御される。
第２インバータ３０は、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の全相の一方をオン、他方をオフとすることで中性点化される。これにより、コイル８１〜８３は、Ｙ結線されているとみなせる。
【００３１】
例えば図３（ａ）に示すように、第２インバータ３０の上アーム素子３１〜３３がオンされることで第２インバータ３０側が中性点化され、第１インバータ２０のスイッチング素子２１、２５、２６がオンされているとき、矢印Ａ１で示す経路の電流が流れる。
なお、第２上アーム素子３１〜３３を全相オンにする状態と、第２下アーム素子３４〜３６を全相オンにする状態とは、例えば素子の発熱状態等に応じ、適宜入れ替え可能である。オンされる素子を入れ替えることで、発熱を分散させることができる。
【００３２】
回転数ＮおよびトルクｔｒｑがΔ結線駆動領域のとき、制御部６５は、コイル８１〜８３がΔ結線状態となるように、スイッチング素子２１〜２６、３１〜３６およびＳＷ５２、５６を制御する。
具体的には、Δ結線駆動では、ＳＷ５２、５６を閉とする。
制御部６５は、第１インバータ２０および第２インバータ３０の異なる相のスイッチング状態が同期するように、ＰＷＭ制御等により、第１インバータ２０および第２インバータ３０を制御する。スイッチング状態が同期する相は同電位となるので、コイル８１〜８３は、等価的にΔ結線された状態とみなすことができる。
【００３３】
Δ結線駆動では、例えば、第１インバータ２０のＵ相（以下、「Ｕ１相」）と第２インバータ３０のＷ相（以下、「Ｗ２相」）、第１インバータ２０のＶ相（以下、「Ｖ１相」）と第２インバータ３０のＵ相（以下、「Ｕ２相」）、第１インバータ２０のＷ相（以下、「Ｗ１」相）と第２インバータ３０のＶ相（以下、「Ｖ２」相）のスイッチング状態が同期するように制御する。
例えば図３（ｂ）に示すように、第１インバータ２０のスイッチング素子２１、２５、２６、および、第２インバータ３０のスイッチング素子３３、３４、３５がオンされているとき、矢印Ａ２で示す経路の電流が流れる。
また例えば、Ｕ１相とＶ２相、Ｖ１相とＷ２相、Ｗ１相とＵ２相とが同期するように制御してもよい。
なお、図３では、オンされている素子を実線、オフされている素子を破線で示し、通電経路を二点鎖線の矢印で示す。また、図３では、制御信号生成部６０等、一部の構成の記載を省略した。図５等も同様である。
【００３４】
ここで、Ｙ結線駆動とΔ結線駆動との切り替えについて説明する。以下の説明において、ＳＷ５２、５６の状態によらず、第１インバータ２０を駆動要求に応じて制御し、第２インバータ３０を中性点化している制御状態を「Ｙ制御」、第１インバータ２０と第２インバータ３０とで異なる相のスイッチング状態が同期する制御状態を「Δ制御」とする。
【００３５】
Ｙ結線駆動とΔ結線駆動とを切り替える場合、インバータ２０、３０の制御状態、および、ＳＷ５２、５６の開閉を切り替える必要がある。インバータ制御状態と開閉器制御状態とは、同時に切り替わることが理想的である。この場合、図２２に示すように、時刻ｘ９１にて、ＳＷ５２、５６の開閉状態と、インバータ２０、３０の制御状態とが同時に切り替わると、相電流の上昇や電圧サージが発生することなく、Ｙ結線駆動からΔ結線駆動に切り替え可能である。図２２では、Ｙ結線駆動からΔ結線駆動への切り替えを示しているが、Δ結線駆動からＹ結線駆動への切り替えについても同様である。
なお、図２２では、（ａ）が相電流、（ｂ）が駆動状態を示している。
【００３６】
一方、インバータ制御状態および開閉器制御状態を成り行きで切り替えた場合、切り替えタイミングがずれる虞がある。
図２３および図２４に示す参考例では、Ｙ結線駆動からΔ結線駆動に切り替える例を示している。図２４では、（ａ）が相電流、（ｂ）が上側ＳＷ５２の開閉状態、（ｃ）が下側ＳＷ５６の開閉状態、（ｄ）がインバータ制御状態を示している。インバータ制御状態は、「ＭΔ」がΔ制御を意味し、「ＭＹ」がＹ制御を意味する。図２４（ｅ）は、相電流の全体がわかるように、図２３（ａ）を縦方向に縮小した図である。
【００３７】
図２３（ａ）および図２４に示すように、時刻ｘ９５までの期間は、駆動状態はＹ結線駆動であって、第２下アーム素子３４〜３６を全相オンすることで第２インバータ３０が中性点化されている。
図２３（ｂ）に示すように、時刻ｘ９５にて上側ＳＷ５２がオンされても、通電状態は変わらない。
一方、図２３（ｃ）に示すように、時刻ｘ９６にて、第２下アーム素子３４〜３６が全相オンの状態で下側ＳＷ５６がオンされると、矢印ＡＸで示す新たな通電経路ができてしまう。そのため、Δ制御（図２３（ｄ）参照）に切り替わる時刻ｘ９７までの間、相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗが急上昇し、制御不能になってしまう。また、図示はしていないが、上アーム素子３１〜３３を全相オンにすることで第２インバータ３０が中性点化されている状態で上側ＳＷ５２がオンされると、相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗが急上昇し、制御不能になってしまう。
【００３８】
そこで本実施形態では、参考例のように制御不能になることを避けるべく、Ｙ結線駆動とΔ結線駆動との切り替えを行っている。
本実施形態の切替処理を図４に示すフローチャートに基づいて説明する。図４は、この処理は、制御部６５にて所定の周期で実行される。以下、ステップＳ１０１の「ステップ」を省略し、単に記号「Ｓ」と記す。他のステップについても同様である。
【００３９】
最初のＳ１０１では、制御部６５には、駆動点情報として、モータジェネレータ８０の回転数Ｎおよびトルクｔｒｑが入力される。
Ｓ１０２では、制御部６５は、Ｙ結線駆動とΔ結線駆動との切り替えが必要か否かを判断する。切り替えが不要であると判断された場合（Ｓ１０２：ＮＯ）、Ｓ１０４以降の処理を行わない。切り替えが必要であると判断された場合（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、Ｓ１０３へ移行する。
【００４０】
Ｓ１０３では、切替制御部６５５は、現在の駆動状態がΔ結線駆動か否かを判断する。現在の駆動状態がΔ結線駆動ではない場合（Ｓ１０３：ＮＯ）、すなわち現在の駆動状態がＹ結線駆動である場合、Ｓ１０８へ移行する。現在の駆動状態がΔ結線駆動である場合（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、Ｓ１０４へ移行する。
現在の駆動状態がΔ結線駆動である場合、すなわち、Δ結線駆動からＹ結線駆動に切り替える場合に移行するＳ１０４では、切替制御部６５５は、開閉器制御状態を開に切り替える旨の指令を開閉器制御部６５２に出力する。開閉器制御部６５２は、ＳＷ５２、５６を開にする信号をＳＷ５２、５６に出力する。
【００４１】
Ｓ１０５では、切替制御部６５５は、スイッチ電流ＩｓｗＨ、ＩｓｗＬに基づき、ＳＷ５２、５６の開への切り替えが完了したか否かを判断する。本実施形態では、高電位側スイッチ電流ＩｓｗＨが０である場合、ＳＷ５２が開であると判断する。また、低電位側スイッチ電流ＩｓｗＬが０である場合、開閉器５６が開であると判定する。ここで、スイッチ電流ＩｓｗＨ、ＩｓｗＬが検出誤差等に応じて設定される判定閾値Ｉｔｈ１より小さい場合、スイッチ電流ＩｓｗＨ、ＩｓｗＬが０とみなす。ＳＷ５２、５６が共に開への切り替えが完了したと判断された場合（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、Ｓ１０７へ移行する。ＳＷ５２、５６の少なくとも一方の切り替えが完了していないと判断された場合（Ｓ１０５：ＮＯ）、Ｓ１０６へ移行する。
【００４２】
Ｓ１０６では、切替制御部６５５は、インバータ制御状態を零ベクトル制御とする旨の制御指令をインバータ制御部６５１へ出力し、Ｓ１０５へ戻る。インバータ制御部６５１は、インバータ２０、３０が零ベクトル状態となるように制御する。本実施形態では、上アーム素子２１〜２３、３１〜３３の全相、または、下アーム素子２４〜２６、３４〜３６の全相の一方がオン、他方がオフとなるように制御する（図５参照）。
【００４３】
図５（ａ）は、下アーム素子２４〜２６、３４〜３６をオン、上アーム素子２１〜２３、３１〜３３をオフすることで、零ベクトル制御としている。図５（ｂ）は、上アーム素子２１〜２３、３１〜３３をオン、下アーム素子２４〜２６、２４〜３６をオフすることで、零ベクトル制御としている。零ベクトル制御では、バッテリ４０との電力の授受はなく、インバータ２０、３０およびモータジェネレータ８０にて電流が還流する。図５では、二点鎖線の矢印で示すように、Ｕ相電流Ｉｕが正、Ｖ相電流ＩｖおよびＷ相電流が負である例を示しているが、各相の電流方向は、零ベクトル制御に切り替わる直前の通電方向に応じる。また、図５では、ＳＷ５２、５６が開での通電状態を示しているが、ＳＷ５２、５６の少なくとも一方が閉であっても、同様である。
【００４４】
図５では、上アーム素子２１〜２３、３１〜３３、または、下アーム素子２４〜２６、３４〜３６の一方がオン、他方がオフの場合を図示しているが、第１インバータ２０にて上アーム素子２１〜２３がオン、第２インバータ３０にて下アーム素子３４〜３６がオンであってもよいし、第１インバータ２０にて下アーム素子２４〜２６がオン、第２インバータ３０において上アーム素子３１〜３４がオンであってもよい。
【００４５】
図４に戻り、ＳＷ５２、５６の開への切り替えが完了したと判断された場合（Ｓ１０５：ＹＥＳ）に移行するＳ１０７では、切替制御部６５５は、インバータ制御状態をＹ制御に切り替える旨の指令をインバータ制御部６５１に出力する。インバータ制御部６５１は、駆動点情報に基づき、所望の回転数Ｎおよびトルクｔｒｑとなるように、Ｙ制御を行う。これにより、駆動状態がＹ結線駆動に切り替わる。
【００４６】
現在の制御状態がＹ結線駆動である場合、すなわち、Ｙ結線駆動からΔ結線駆動に切り替える場合に移行するＳ１０８では、切替制御部６５５は、開閉器制御状態を閉にする旨の指令を開閉器制御部６５２に出力する。開閉器制御部６５２は、ＳＷ５２、５６を閉にする信号をＳＷ５２、５６に出力する。
【００４７】
Ｓ１０９では、切替制御部６５５は、スイッチ電流ＩｓｗＨ、ＩｓｗＬに基づき、ＳＷ５２、５６の閉への切り替えが完了したか否かを判断する。本実施形態では、高電位側スイッチ電流Ｉｓｗ＿Ｈが０ではない場合、ＳＷ５２が閉であると判定する。また、低電位側スイッチ電流Ｉｓｗ＿Ｌが０では場合、開閉器５６が閉であると判定する。ここで、スイッチ電流ＩｓｗＨ、ＩｓｗＬが判定閾値Ｉｔｈ２以上である場合、スイッチ電流ＩｓｗＨ、ＩｓｗＬが０ではないとみなす。なお、判定閾値Ｉｔｈ１、Ｉｔｈ２は、同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。ＳＷ５２、５６が共に閉への切り替えが完了したと判断された場合（Ｓ１０９：ＹＥＳ）、Ｓ１１１へ移行する。ＳＷ５２、５６の少なくとも一方の切り替えが完了していないと判断された場合（Ｓ１０９：ＮＯ）、Ｓ１１０へ移行する。
【００４８】
Ｓ１１０では、Ｓ１０６と同様、切替制御部６５５は、インバータ制御状態を零ベクトル制御とする旨の制御指令をインバータ制御部６５１へ出力し、Ｓ１０９へ戻る。
ＳＷ５２、５６の閉への切り替えが完了したと判断された場合（Ｓ１０９：ＹＥＳ）に移行するＳ１１１では、切替制御部６５５は、インバータ制御状態をΔ制御に切り替える旨の指令をインバータ制御部６５１に出力する。インバータ制御部６５１は、駆動点情報に基づき、所望の回転数Ｎおよびトルクｔｒｑとなるように、Δ制御を行う。これにより、駆動状態がΔ駆動制御に切り替わる。
【００４９】
本実施形態の切替処理を図６のタイムチャートに基づいて説明する。図６では、（ａ）が相電流、（ｂ）が上側ＳＷ５２の開閉状態、（ｃ）が下側ＳＷ５６の開閉状態、（ｄ）がインバータ制御状態を示している。インバータ制御状態における「Ｍ０」は、零ベクトル制御を意味する。図９および図１２も同様である。
時刻ｘ１１にて、Ｙ結線駆動からΔ結線駆動に切り替える必要がある場合、ＳＷ５２、５６を閉から開に切り替える旨の指令を出力するとともに、インバータ制御状態を零ベクトル制御とする。ＳＷ５２、５６の閉への切り替えが完了する時刻ｘ１２までの期間は、零ベクトル制御を継続する。
【００５０】
これにより、図６（ａ）に示すように、相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗが急上昇することなく、Ｙ結線駆動とΔ結線駆動との切り替えを行うことができる。また、Ｙ制御とΔ制御との間に零ベクトル制御を行い、零ベクトル制御中にＳＷ５２、５６の開閉が切り替わるようにすることで、ＳＷ５２、５６の開閉の切り替えに伴う電圧サージの発生を抑制することができる。
なお、図６では、上側ＳＷ５２が先に閉となり、続いて下側ＳＷ５６が閉となっているが、インバータ制御状態が零ベクトル制御であれば、ＳＷ５２、５６の切り替え順は、逆になっても差し支えない。
【００５１】
以上説明したように、本実施形態の電力変換装置１１は、複数相のコイル８１、８２、８３を有するモータジェネレータ８０の電力を変換するものであって、第１インバータ２０と、第２インバータ３０と、高電位側接続線５１と、低電位側接続線５５と、制御部６５と、を備える。
【００５２】
第１インバータ２０は、高電位側に設けられる複数の第１上アーム素子２１〜２３および低電位側に設けられる複数の第１下アーム素子２４〜２６を有し、コイル８１、８２、８３の一端８１１、８２１、８３１およびバッテリ４０と接続される。
第２インバータ３０は、低電位側に設けられる複数の第２上アーム素子３１〜３３および低電位側に設けられる複数の第２下アーム素子３４〜３６を有し、コイル８１、８２、８３の他端８１２、８２２、８３２に接続される。
【００５３】
高電位側接続線５１は、バッテリ４０の正極側と、第１上アーム素子２１〜２３の高電位側と、第２上アーム素子３１〜３３の高電位側とを接続する。
低電位側接続線５５は、バッテリ４０の負極側と、第１下アーム素子２４〜２６の低電位側と、第２下アーム素子３４〜３６の低電位側とを接続する。
開閉器５２、５６は、高電位側接続線５１および低電位側接続線５５の少なくとも一方に設けられ、第１インバータ２０側と第２インバータ３０側とを断接可能である。
【００５４】
制御部６５は、インバータ制御部６５１および開閉器制御部６５２を有する。
インバータ制御部６５１は、第１インバータ２０および第２インバータ３０を制御する。開閉器制御部６５２は、開閉器５２、５６の開閉状態を制御する。
ここで、第１インバータ２０をモータジェネレータ８０の駆動要求に応じて制御し、第２インバータ３０を中性点化する制御状態をＹ制御とする。また、第１インバータ２０と第２インバータ３０とで異なる相のスイッチング状態が同期するようにする制御状態をΔ制御とする。
【００５５】
制御部６５は、開閉器５２、５６が開の状態でＹ制御を行うＹ結線駆動と、開閉器５２、５６が閉の状態でΔ制御を行うΔ結線駆動とを切り替える場合、開閉器５２、５６の開閉状態に応じてインバータ制御状態を切り替える。
本実施形態では、駆動領域に応じてＹ結線駆動とΔ結線駆動とを切り替えているので、効率が向上する。また、開閉器５２、５６の開閉状態に応じてインバータ制御状態を切り替えることで、相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの急上昇を回避することができ、Ｙ結線駆動とΔ結線駆動とを適切に切り替えることができる。
【００５６】
インバータ制御部６５１は、開閉器５２、５６の開閉の切り替える開閉信号を出力してから、開閉器５２、５６の開閉が完了するまでの期間、第１インバータ２０および第２インバータ３０を零ベクトル制御とする。また、インバータ制御部６５１は、開閉器の開閉が切り替わったと判定された後、Ｙ制御またはΔ制御に切り替える。
これにより、Ｙ結線駆動とΔ結線駆動とを切り替えに伴う相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの急上昇を適切に防ぐことができる。また、Ｙ結線駆動とΔ結線駆動との切り替えに伴う電圧サージの発生を抑制することができる。
【００５７】
高電位側接続線５１および低電位側接続線５５には、開閉器５２、５６に流れる電流を検出する電流センサ５２１、５６１が設けられる。制御部６５は、電流センサ５２１、５６１の検出値に基づき、開閉器５２、５６の開閉状態を判定する。
これにより、開閉器５２、５６の開閉状態を適切に判定することができる。
【００５８】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図７〜図９に示す。第２実施形態〜第６実施形態は、切替制御が異なっているので、この点を中心に説明する。
本実施形態の切替処理を図７のフローチャートに基づいて説明する。
Ｓ２０１〜Ｓ２０３の処理は、Ｓ１０１〜Ｓ１０３の処理と同様である。現在の駆動状態がΔ結線駆動であると判断された場合（Ｓ２０３：ＹＥＳ）、Ｓ２０４へ移行し、Ｙ結線駆動であると判断された場合（Ｓ２０３：ＮＯ）、Ｓ２０７へ移行する。
【００５９】
Ｓ２０４の処理は、Ｓ１０４と同様、ＳＷ５２、５６を開にするように指令する。
Ｓ２０５における判断処理は、Ｓ１０５と同様であって、ＳＷ５２、５６の少なくとも一方の開への切り替えが完了していないと判断された場合（Ｓ２０５：ＮＯ）、この判断処理を繰り返す。ＳＷ５２、５６が共に開への切り替えが完了したと判断された場合（Ｓ２０５：ＹＥＳ）、Ｓ２０６へ移行する。
Ｓ２０６では、Ｓ１０７と同様、インバータ制御状態をＹ制御に切り替える。
【００６０】
現在の制御状態がＹ結線駆動である場合、すなわち、Ｙ結線駆動からΔ結線駆動に切り替える場合に移行するＳ２０７の処理は、Ｓ１１１と同様、インバータ制御状態をΔ制御に切り替える。
Ｓ２０８の処理は、Ｓ１０８と同様、ＳＷ５２、５６を閉にするように指令する。
Ｓ２０９における判断処理は、Ｓ１０９と同様であって、ＳＷ５２、５６の少なくとも一方の閉への切り替えが完了していないと判断された場合（Ｓ２０９：ＮＯ）、この判断処理を繰り返す。ＳＷ５２、５６が共に閉への切り替えが完了したと判断された場合（Ｓ２０９：ＹＥＳ）、Δ結線駆動への切り替えが完了したものとして、本処理を終了する。
【００６１】
本実施形態の切替処理により、Ｙ結線駆動からΔ結線駆動に切り替える場合の例を図８および図９に基づいて説明する。
図９および図８（ａ）に示すように、時刻ｘ２１までの期間の駆動状態はＹ結線駆動であって、第２下アーム素子３４〜３６を全相オンにすることで第２インバータ３０が中性点化されている。
図８（ｂ）に示すように、時刻ｘ２１にて、ＳＷ５２、５６が開の状態にて、インバータ制御状態をＹ制御からΔ制御に切り替える。ＳＷ５２、５６が開の状態でＹ制御からΔ制御に切り替えたとしても、各相の通電経路が確保されており、相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの急上昇は生じない。
図８（ｃ）に示すように、時刻ｘ２２にて、上側ＳＷ５２を閉にし、図８（ｄ）に示すように、時刻ｘ２３にて下側ＳＷ５６を閉にすると、Δ結線駆動への切り替えが完了する。
【００６２】
本実施形態では、インバータ制御状態をＹ制御からΔ制御に切り替えた後に、ＳＷ５２、５６を閉にしている。インバータ制御状態がＹ制御からΔ制御に切り替わっていれば、上側ＳＷ５２および下側ＳＷ５６が閉となっても、相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの急上昇は生じない。なお、図８および図９の例では、上側ＳＷ５２、下側ＳＷ５６の順に閉になっているが、インバータ制御状態がΔ制御に切り替わっていれば、ＳＷ５２、５６が閉となる順は問わない。
これにより、図９（ａ）に示すように、相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの急上昇が生じることなく、Ｙ結線駆動とΔ結線駆動とを切り替えることができる。また、トルクが低下することなく、Ｙ結線駆動とΔ結線駆動とを切り替えることができる。
【００６３】
インバータ制御部６５１は、Δ結線駆動からＹ結線駆動に切り替える場合、開閉器５２、５６が閉から開に切り替わったと判定された後、Δ制御からＹ制御に切り替える。
また、開閉器制御部６５２は、Ｙ結線駆動からΔ結線駆動に切り替える場合、インバータ制御状態をＹ制御からΔ制御に切り替えた後、開閉器５２、５６を開から閉に切り替える。
これにより、開閉器５２、５６が閉の状態でＹ制御が行われることがないので、相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの急上昇を適切に回避することができる。
また、上記実施形態と同様の効果を奏する。
【００６４】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態を図１０〜図１２に示す。本実施形態では、Ｙ制御において、下アーム素子３４〜３６を全相オンにすることで第２インバータ３０を中性点化する。
本実施形態の切替処理を図１０のフローチャートに基づいて説明する。
Ｓ３０１〜Ｓ３０３の処理は、Ｓ１０１〜Ｓ１０３の処理と同様である。現在の駆動状態がΔ結線駆動であると判断された場合（Ｓ３０３：ＹＥＳ）、Ｓ３０４へ移行し、Ｙ結線駆動であると判断された場合（Ｓ３０３：ＮＯ）、Ｓ３０８へ移行する。
Ｓ３０４では、切替制御部６５５は、下側ＳＷ５６を開に切り替える旨の指令を開閉器制御部６５２に出力する。開閉器制御部６５２は、下側ＳＷ５６を開にする信号を下側ＳＷ５６に出力する。
【００６５】
Ｓ３０５では、切替制御部６５５は、下側ＳＷ５６の開への切り替えが完了したか否かを判断する。下側ＳＷ５６の開への切り替えが完了していないと判断された場合（Ｓ３０５：ＮＯ）、この判断処理を繰り返す。下側ＳＷ５６の開への切り替えが完了したと判断された場合（Ｓ３０５：ＹＥＳ）、Ｓ３０６へ移行する。
Ｓ３０６では、Ｓ１０７と同様、インバータ制御状態をＹ制御に切り替える。
Ｓ３０７では、切替制御部６５５は、上側ＳＷ５２を開に切り替える旨の指令を開閉器制御部６５２に出力する。開閉器制御部６５２は、上側ＳＷ５２を開にする信号を上側ＳＷ５２に出力する。
【００６６】
現在の制御状態がＹ結線駆動である場合、すなわち、Ｙ結線駆動からΔ結線駆動に切り替える場合に移行するＳ３０８では、切替制御部６５５は、上側ＳＷ５２を閉に切り替える旨の指令を開閉器制御部６５２に出力する。開閉器制御部６５２は、上側ＳＷ５２を閉にする信号を上側ＳＷ５２に出力する。
Ｓ３０９では、Ｓ１１１と同様、インバータ制御状態をΔ制御に切り替える。
Ｓ３１０では、切替制御部６５５は、下側ＳＷ５６を閉に切り替える旨の指令を開閉器制御部６５２に出力する。開閉器制御部６５２は、下側ＳＷ５６を閉にする信号を下側ＳＷ５６に出力する。
【００６７】
本実施形態の切替処理により、Ｙ結線駆動からΔ結線駆動に切り替える場合の例を図１１および図１２に基づいて説明する。
図１２および図１１（ａ）に示すように、時刻ｘ３１までの期間の駆動状態はＹ結線駆動であって、第２下アーム素子３４〜３６を全相オンにすることで第２インバータ３０が中性点化されている。
図１１（ｂ）に示すように、時刻ｘ３１にて、上側ＳＷ５２が閉となっても、通電経路は変わらない。
図１１（ｃ）に示すように、時刻ｘ３２にて、インバータ制御状態をＹ制御からΔ制御に切り替える。このとき、各相の通電経路が確保されており、相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの急上昇は生じない。
図１１（ｄ）に示すように、Δ制御に切り替わった後である時刻ｘ３３にて、下側ＳＷ５６を閉にすると、Δ結線駆動への切り替えが完了する。なお、Ｙ制御中に下側ＳＷ５６を閉にすると、相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの急上昇が生じるので、本実施形態では、インバータ制御状態をΔ制御とした後に、下側ＳＷ５６を閉にしている。
Δ結線駆動からＹ結線駆動に切り替える場合は、図１１（ｄ）、（ｃ）、（ｂ）、（ａ）の順に切り替える。
【００６８】
本実施形態では、インバータ制御部６５１は、Δ結線駆動からＹ結線駆動に切り替える場合、下側ＳＷ５６が閉から開に切り替わったと判定された後、インバータ制御状態をΔ制御からＹ制御に切り替える。このとき、Ｙ制御において、第２下アーム素子３４〜３６を全相オンにすることで、第２インバータ３０を中性点化する。
【００６９】
また、Ｙ結線駆動にて第２下アーム素子３４〜３６を全相オンにすることで第２インバータ３０が中性点化されている場合、インバータ制御部６５１は、上側ＳＷ５２を閉にした後、インバータ制御状態をＹ制御からΔ制御に切り替える。開閉器制御部６５２は、インバータ制御状態がＹ制御からΔ制御に切り替わった後、下側ＳＷ５６を閉にする。
【００７０】
これにより、第２下アーム素子３４〜３６を全相オンにすることで第２インバータ３０が中性点化されている状態にて、下側ＳＷ５６が閉になることがないので、相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの急上昇を適切に回避することができる。
また、上記実施形態と同様の効果を奏する。
【００７１】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態を図１３および図１４に示す。本実施形態では、Ｙ制御において、上アーム素子３１〜３３を全相オンにすることで第２インバータ３０を中性点化する。
本実施形態の切替処理を図１３のフローチャートに基づいて説明する。
Ｓ４０１〜Ｓ４０３の処理は、Ｓ１０１〜Ｓ１０３の処理と同様である。現在の駆動状態がΔ結線駆動であると判断された場合（Ｓ４０３：ＹＥＳ）、Ｓ４０４へ移行し、Ｙ結線駆動であると判断された場合（Ｓ４０３：ＮＯ）、Ｓ４０８へ移行する。
Ｓ４０４では、Ｓ３０７と同様、上側ＳＷ５２を開にする指令を出力する。
【００７２】
Ｓ４０５では、切替制御部６５５は、上側ＳＷ５２の開への切り替えが完了したか否かを判断する。上側ＳＷ５２の開への切り替えが完了していないと判断された場合（Ｓ４０５：ＮＯ）、この判断処理を繰り返す。上側ＳＷ５２の開への切り替えが完了したと判断された場合（Ｓ４０５：ＹＥＳ）、Ｓ４０６へ移行する。
Ｓ４０６では、Ｓ１０７と同様、インバータ制御状態をＹ制御に切り替える。
Ｓ４０７では、Ｓ３０３と同様、下側ＳＷ５６を開にする指令を出力する。
【００７３】
現在の駆動状態がＹ結線駆動である場合、すなわち、Ｙ結線駆動からΔ結線駆動に切り替える場合に移行するＳ４０８では、Ｓ３１０と同様、下側ＳＷ５６を閉にする指令を出力する。
Ｓ４０９では、Ｓ１１１と同様、インバータ制御状態をΔ制御に切り替える。
Ｓ４１０では、Ｓ３０８と同様、上側ＳＷ５２を閉にする指令を出力する。
【００７４】
本実施形態の切替処理により、Ｙ結線駆動からΔ結線駆動に切り替える場合の例を図１４に基づいて説明する。
図１４（ａ）に示すように、本実施形態では、第２上アーム素子３１〜３３を全相オンにすることで第２インバータ３０を中性点化している。
図１４（ｂ）に示すように、第２上アーム素子３１〜３３が全相オンの状態で、下側ＳＷ５６が閉となっても、通電経路は変わらない。
図１４（ｃ）に示すように、下側ＳＷ５６が閉の状態でインバータ制御状態をＹ制御からΔ制御に切り替える。このとき、各相の通電経路が確保されており、相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの急上昇は生じない。
図１４（ｄ）に示すように、Δ制御に切り替わった後、上側ＳＷ５２を系にすると、Δ結線駆動への切り替えが完了する。なお、Ｙ制御中に上側ＳＷ５２を閉にすると、相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの急上昇が生じるので、本実施形態では、インバータ制御状態をΔ制御とした後に、上側ＳＷ５２を閉にしている。
Δ結線駆動からＹ結線駆動に切り替える場合は、図１４（ｄ）、（ｃ）、（ｂ）、（ａ）の順に切り替える。
【００７５】
本実施形態では、インバータ制御部６５１は、Δ結線駆動からＹ結線駆動に切り替える場合、上側ＳＷ５２が閉から開に切り替わったと判定された後、インバータ制御状態をΔ制御からＹ制御に切り替える。このとき、Ｙ制御において、第２上アーム素子３１〜３３を全相オンすることで、第２インバータ３０を中性点化する。
【００７６】
また、Ｙ結線駆動にて、第２上アーム素子３１〜３３を全相オンすることで第２インバータ３０が中性点化されている状態からΔ結線駆動に切り替える場合、インバータ制御部６５１は、下側ＳＷ５６を閉にした後、インバータ制御状態をＹ制御からΔ制御に切り替える。また、開閉器制御部６５２は、インバータ制御状態がＹ制御からΔ制御に切り替わった後、上側ＳＷ５２を閉にする。
【００７７】
これにより、第２上アーム素子３１〜３３を全相オンにすることで第２インバータ３０が中性点化されている状態にて、上側ＳＷ５２が閉になることがないので、相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの急上昇を適切に回避することができる。
また、上記実施形態と同様の効果を奏する。
【００７８】
（第５実施形態）
本発明の第５実施形態を図１５および図１６に示す。
図１５に示すように、本実施形態の電力変換装置１２では、下側ＳＷ５６および電流センサ５６１が省略されている点が上記実施形態と異なる。
【００７９】
本実施形態の切替処理を図１６のフローチャートに基づいて説明する。
Ｓ５０１〜Ｓ５０３の処理は、Ｓ１０１〜Ｓ１０３の処理と同様である。現在の駆動状態がΔ結線駆動であると判断された場合（Ｓ５０３：ＹＥＳ）、Ｓ５０４へ移行し、Ｙ結線駆動であると判断された場合（Ｓ５０３：ＮＯ）、Ｓ５０７へ移行する。
Ｓ５０４では、Ｓ３０７と同様、上側ＳＷ５２を開にする指令を出力する。
【００８０】
Ｓ５０５では、Ｓ４０５と同様、切替制御部６５５は、上側ＳＷ５２の開への切り替えが完了しているか否かを判断する。上側ＳＷ５２の開への切り替えが完了していないと判断された場合（Ｓ５０５：ＮＯ）、この判断処理を繰り返す。上側ＳＷ５２の開への切り替えが完了していると判断された場合（Ｓ５０５：ＹＥＳ）、Ｓ５０６へ移行する。
Ｓ５０６では、Ｓ１０７と同様、インバータ制御状態をＹ制御に切り替える。
【００８１】
現在の駆動状態がＹ結線駆動である場合、すなわち、Ｙ結線駆動からΔ結線駆動に切り替える場合に移行するＳ５０７では、Ｓ１１１と同様、インバータ制御状態をΔ制御に切り替える。
Ｓ５０８では、Ｓ３０８と同様、上側ＳＷ５２を閉にする指令を出力する。
【００８２】
本実施形態では、低電位側にて、インバータ２０、３０を切り離すことができない。そのため、Ｙ結線駆動時には、上側ＳＷ５２を開にするとともに、上アーム素子３１〜３３を全相オンにすることで、第２インバータ３０を中性点化する。
Δ結線駆動からＹ結線駆動に切り替える場合、上側ＳＷ５２が閉から開に切り替わったと判定された後、上アーム素子３１〜３３を全相オンにすることで、第２インバータ３０を中性点化する。
Ｙ結線駆動からΔ結線駆動に切り替える場合、Ｙ制御からΔ制御に切り替えた後、上側ＳＷ５２を閉にする。
これにより、相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの急上昇が生じることなく、Δ結線駆動とＹ結線駆動とを切り替えることができる。
また、上記実施形態と同様の効果を奏する。
【００８３】
（第６実施形態）
本発明の第６実施形態を図１７および図１８に示す。
図１７に示すように、本実施形態の電力変換装置１３は、上側ＳＷ５２および電流センサ５２１が省略されている点が上記実施形態と異なる。
本実施形態の切替処理を図１８のフローチャートに基づいて説明する。
Ｓ６０１〜Ｓ６０３の処理は、Ｓ１０３〜Ｓ１０３の処理と同様である。現在の駆動状態がΔ結線駆動であると判断された場合（Ｓ６０３：ＹＥＳ）、Ｓ６０４へ移行し、Ｙ結線駆動であると判断された場合（Ｓ６０３：ＮＯ）、Ｓ６０７へ移行する。
Ｓ６０４では、Ｓ３０３と同様、下側ＳＷ５６を開にする指令を出力する。
Ｓ６０５では、切替制御部６５５は、下側ＳＷ５６の開への切り替えが完了しているか否かを判断する。下側ＳＷ５６の開への切り替えが完了していないと判断された場合（Ｓ６０５：ＮＯ）、この判断処理を繰り返す。下側ＳＷ５６の開への切り替えが完了していると判断された場合（Ｓ６０５：ＹＥＳ）、Ｓ６０６へ移行する。
Ｓ６０６では、Ｓ１０７と同様、インバータ制御状態をＹ制御に切り替える。
【００８４】
現在の駆動状態がＹ結線駆動である場合、すなわち、Ｙ結線駆動からΔ結線駆動に切り替える場合に移行するＳ６０７では、Ｓ１１１と同様、インバータ制御状態をΔ制御に切り替える。
Ｓ６０８では、Ｓ３１０と同様、下側ＳＷ５６を閉にする指令を出力する。
【００８５】
本実施形態では、高電位側にてインバータ２０、３０を切り離すことができない。そのため、Ｙ結線駆動時には、下側ＳＷ５６を開にするとともに、下アーム素子３４〜３６を全相オンにすることで、第２インバータ３０を中性点化する。
Δ結線駆動からＹ結線駆動に切り替える場合、下側ＳＷ５６が閉から開に切り替わったと判定された後、下アーム素子３４〜３６を全相オンにすることで、第２インバータ３０を中性点化する。
Ｙ結線駆動からΔ結線駆動に切り替える場合、Ｙ制御からΔ制御に切り替えた後、下側ＳＷ５６を閉にする。
これにより、相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの急上昇が生じることなく、Δ結線駆動とＹ結線駆動とを切り替えることができる。
これにより、上記実施形態と同様の効果を奏する。
【００８６】
（第７実施形態）
本発明の第７実施形態を図１９に示す。
図１９に示すように、本実施形態の電力変換装置１４は、電流センサ５２１、５６１に替えて、電圧センサ５２２、５６２が設けられている。
高電位側電圧センサ５２２は、上側ＳＷ５２に印加される電圧を検出するものであって、高電位側電圧センサ５２２にて検出される電圧を高電位側スイッチ電圧ＶｓｗＨとする。切替制御部６５５は、高電位側スイッチ電圧ＶｓｗＨに基づき、上側ＳＷ５２の開閉状態を判定する。高電位側スイッチ電圧ＶｓｗＨが判定閾値Ｖｔｈ以上である場合、上側ＳＷ５２が閉であると判定し、判定閾値Ｖｔｈ未満である場合、上側ＳＷ５２が開であると判定する。
【００８７】
低電位側電圧センサ５６２は、下側ＳＷ５６に印加される電圧を検出するものであって、低電位側電圧センサ５６２にて検出される電圧を低電位側スイッチ電圧ＶｓｗＬとする。切替制御部６５５は、低電位側スイッチ電圧ＶｓｗＬに基づき、下側ＳＷ５６の開閉状態を判定する。低電位側スイッチ電圧ＶｓｗＬが判定閾値Ｖｔｈ以上である場合、下側ＳＷ５６が閉であると判定し、判定閾値Ｖｔｈ未満である場合、下側ＳＷ５６が開であると判定する。
【００８８】
なお、開状態であることを判定する閾値と、閉状態であることを判定する閾値とは異なっていてもよい。また、上側ＳＷ５２の開閉を判定する閾値と、下側ＳＷ５６の開閉を判定する閾値とは異なっていてもよい。
本実施形態の切替処理は、第１実施形態〜第４実施形態のいずれの処理としてもよい。また、第５実施形態または第６実施形態のように、ＳＷ５２、５６の一方を省略してもよい。
後述の実施形態においても同様である。
【００８９】
本実施形態では、高電位側接続線５１および低電位側接続線５５には、開閉器５２、５６に印加される電圧を検出する電圧センサ５２２、５６２が設けられる。制御部６５は、電圧センサ５２２、５６２の検出値に基づき、開閉器５２、５６の開閉状態を判定する。
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。
【００９０】
（第８実施形態）
本発明の第８実施形態を図２０に示す。
図２０に示すように、本実施形態の電力変換装置１５は、電流センサ５２１、５６１に替えて、温度センサ５２３、５６３が設けられている。
高電位側温度センサ５２３は、上側ＳＷ５２の温度を検出するものであって、高電位側温度センサ５２３にて検出される温度を高電位側スイッチ温度ＴｓｗＨとする。切替制御部６５５は、高電位側スイッチ温度ＴｓｗＨに基づき、上側ＳＷ５２の開閉状態を判定する。高電位側スイッチ温度ＴｓｗＨが判定閾値Ｔｔｈ以上である場合、上側ＳＷ５２が閉であると判定し、判定閾値Ｔｔｈ未満である場合、上側ＳＷ５２が開であると判定する。
【００９１】
低電位側温度センサ５６３は、下側ＳＷ５６の温度を検出するものであって、低電位側温度センサ５６３にて検出される温度を低電位側スイッチ温度ＴｓｗＬとする。切替制御部６５５は、低電位側スイッチ温度ＴｓｗＬに基づき、下側ＳＷ５６の開閉状態を判定する。低電位側スイッチ温度ＴｓｗＬが判定閾値Ｔｔｈ以上である場合、下側ＳＷ５６が閉であると判定し、判定閾値Ｔｔｈ未満である場合、下側ＳＷ５６が開であると判定する。
【００９２】
本実施形態では、高電位側接続線５１および低電位側接続線５５には、開閉器５２、５６の温度を検出する温度センサ５２３、５６３が設けられる。制御部６５は、温度センサ５２３、５６３の検出値に基づき、開閉器５２、５６の開閉状態を判定する。
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。
【００９３】
（第９実施形態）
本発明の第９実施形態を図２１に示す。
図２１に示すように、本実施形態の電力変換装置１６は、電流センサ５２１、５６１が省略されている。切替制御部６５５は、上ＳＷ５２の開閉を切り替える指令を出力してから、判定時間Ｘｔｈが経過した場合、上ＳＷ５２の開閉の切り替えが完了したと判定する。同様に、切替制御部６５５は、下ＳＷ５６の開閉を切り替える指令を出力してから、判定時間Ｘｔｈが経過した場合、下ＳＷ５６の開閉の切り替えが完了したと判定する。
判定時間Ｘｔｈは、開閉信号が出力されてから、開閉器５２、５６の開閉が切り替わるのに要する時間に応じて設定される。また、開から閉への切り替え完了を判定する値と、閉から開への切り替え完了を判定する値とが異なっていてもよい。
【００９４】
制御部６５１は、開閉器５２、５６の開閉を切り替える開閉信号を出力してから、判定時間Ｘｔｈが経過した場合、開閉器５２、５６の開閉状態が切り替わったと判定する。これにより、ＳＷ５２、５６の開閉を判定するためのセンサを省略することができる。また、電流および電圧のサージの影響を受けることなく、ＳＷ５２、５６の開閉切り替えの完了を判定することができる。
また、上記実施形態と同様の効果を奏する。
【００９５】
（他の実施形態）
（ア）切替制御
例えば第２実施形態では、Δ結線駆動からＹ結線駆動に切り替える場合、開閉器を閉から開に切り替わったと判定された後、インバータ制御状態をΔ制御からＹ制御に切り替え、Ｙ結線駆動からΔ結線駆動に切り替える場合、インバータ制御状態をＹ制御からΔ制御に切り替えた後、開閉器を開から閉に切り替える。他の実施形態では、Δ結線駆動からＹ結線駆動に切り替える場合、または、Ｙ結線駆動からΔ結線駆動に切り替える場合の一方を、異なる実施形態の切替制御としてもよい。第１、３、４実施形態についても同様である。すなわち、Δ結線駆動からＹ結線駆動に切り替える場合と、Ｙ結線駆動からΔ結線駆動に切り替える場合とで、異なる実施形態の切替制御を組み合わせてもよい、ということである。
また、第２実施形態〜第４実施形態において、開閉器の開閉を切り替える開閉信号を出力してから、開閉器の開閉切替が完了するまでの間、零ベクトル制御を行ってもよい。
【００９６】
（イ）電圧源
上記実施形態では、電圧源として、リチウムイオン電池等を例示した。他の実施形態では、電圧源は、リチウムイオン電池以外の鉛蓄電池、燃料電池等であってもよい。
（ウ）回転電機
上記実施形態では、回転電機はモータジェネレータである。他の実施形態では、回転電機は、発電機の機能を持たない電動機であってもよいし、電動機の機能を持たない発電機であってもよい。また、上記実施形態の回転電機は３相である。他の実施形態では、回転電機は、４相以上としてもよい。
【００９７】
また、上記実施形態では、回転電機が電動車両の主機モータである。他の実施形態では、回転電機は、主機モータに限らず、例えばスタータ機能とオルタネータ機能とを併せ持つ、所謂ＩＳＧ（Integrated Starter Generator）や、補機モータであってもよい。また、電力変換装置を車両以外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】
【００９８】
１１〜１６：電力変換装置
２０・・・第１インバータ
２１〜２３・・・第１上アーム素子    ２４〜２６・・・第１下アーム素子
３０・・・第２インバータ
３１〜３３・・・第２上アーム素子    ３４〜４６・・・第２下アーム素子
４０・・・バッテリ（電圧源）
５１・・・高電位側接続線            ５２・・・高電位側開閉器（開閉器）
５５・・・低電位側接続線            ５６・・・低電位側開閉器（開閉器）
６５・・・制御部    ６５１・・・インバータ制御部    ６５２・・・開閉器制御部
８０・・・モータジェネレータ（回転電機）
【図１】
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【図２】
2018014829.tif 000004
【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】
2018014829.tif 000017
【図１６】
2018014829.tif 000018
【図１７】
2018014829.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
2018014829.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
2018014829.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
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