(57)【要約】【課題】駆動モードの切り替えによる電流の歪みを抑制可能な電力変換装置を提供する。【解決手段】第１インバータ部２０は、コイル１１〜１３の一端１１１、１２１、１３１と第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の他端１１２、１２２、１３２と第２バッテリ４２と、の間に接続される。切替制御部６５は、第１バッテリ４１が充放電される第１低電圧モード、第２バッテリ４２が充放電される第２低電圧モード、または、第１バッテリ４１および第２バッテリ４２が共に充放電される高電圧モードのいずれかである切替前モードから、切替前モードとは異なる駆動モードである切替後モードに切り替える際、コイル１１〜１３に通電される電流の歪みを低減する歪み低減処理を行う。駆動モードの切り替えに際し、歪み低減処理を行うので、駆動モードの切り替えに伴う各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの歪みを低減することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻線（１１〜１３）を有するモータジェネレータ（１０）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）と第１電圧源（４１、４３）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、１２２、１３２）と第２電圧源（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する制御部（６０）と、
を備え、
前記制御部は、
前記モータジェネレータの回転数およびトルクに応じ、前記第１電圧源が充放電される第１低電圧モード、前記第２電圧源が充放電される第２低電圧モード、または、前記第１電圧源および前記第２電圧源が共に充放電される高電圧モードのいずれかの駆動モードを選択する駆動モード選択手段（６５）と、
前記第１低電圧モード、前記第２低電圧モード、または、前記高電圧モードのいずれかである切替前モードから、前記切替前モードとは異なる前記駆動モードである切替後モードに切り替える際、前記巻線に通電される電流の歪みを低減する歪み低減処理を行う歪み低減手段（６５）と、
を有することを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記歪み低減処理は、全ての前記第１スイッチング素子および前記第２スイッチング素子をオフにする全オフモードであって、
前記歪み低減手段は、前記切替前モードと前記切替後モードとの間に、所定時間の前記全オフモードを行う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】
前記歪み低減処理は、前記第１電圧源または前記第２電圧源の一方が充電され他方が放電される差電圧モードであって、
前記第２電圧源の電圧値である第２電圧値が前記第１電圧源の電圧値である第１電圧値の２倍より大きい場合、
前記歪み低減手段は、前記切替前モードおよび前記切替後モードの一方が、前記第１低電圧モードであり、他方が前記第２低電圧モードまたは前記高電圧モードである場合、前記切替前モードと前記切替後モードとの間に、所定時間の前記差電圧モードを行う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４】
前記歪み低減処理は、切替タイミング調整処理であって、
前記歪み低減手段は、前記巻線の各相に通電される各相電流のピークからずれたタイミングである切替許可タイミングにて前記切替前モードから前記切替後モードに切り替えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記切替許可タイミングは、隣接する前記ピークの中間タイミングであることを特徴とする請求項４に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記歪み低減手段は、前記切替前モードよりも前記切替後モードの方が前記巻線に印加可能な最大電圧が大きい場合、前記歪み低減処理を行う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１電圧源または前記第２電圧源の一方がバッテリ（４２）であり、他方がキャパシタ（４３）であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の電力変換装置（２）。
【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モータ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、高電圧時において、第１のインバータシステムと第２のインバータシステムのパルス幅変調信号（以下、パルス幅変調を「ＰＷＭ」という。）の基本波成分の位相を１８０[°]ずらすことで２つの電源が電気的に直列接続され、２つの電源電圧の和によりモータを駆動する。また特許文献１では、低電圧時において、第１のインバータシステムまたは第２のインバータシステムの一方の上アームまたは下アームのいずれかを３相同時オンし、他方をＰＷＭ駆動している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２３８６８６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のように、２つのインバータのスイッチング状態を切り替えることにより、モータに印加される印加電圧が変更されると、スイッチング状態の切り替えに伴い、モータに通電される電流が歪むことによる過電流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、駆動モードの切り替えによる電流の歪みを抑制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、巻線を有するモータジェネレータ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、巻線の一端と第１電圧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、巻線の他端と第２電圧源との間に接続される。
【０００６】
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する。制御部は、駆動モード選択手段と、歪み低減手段と、を有する。
駆動モード選択手段は、モータジェネレータの回転数およびトルクに応じ、第１電圧源が充放電される第１低電圧モード、第２電圧源が充放電される第２低電圧モード、または、第１電圧源および第２電圧源が共に充放電される高電圧モードのいずれかの駆動モードを選択する。
歪み低減手段は、第１低電圧モード、第２低電圧モード、または、前記高電圧モードのいずれかである切替前モードから、前記切替前モードとは異なる駆動モードである切替後モードに切り替える際、巻線に通電される電流の歪みを低減する歪み低減処理を行う。
【０００７】
本発明では、モータジェネレータの回転数およびトルクに応じて駆動モードを選択することにより、スイッチング損失を抑えている。また、駆動モードの切り替えに際し、歪み低減処理を行うので、駆動モードの切り替えに伴う各相電流の歪みを低減することができる。特に、切替後の駆動モードの方が巻線に印加可能な電圧が高い場合、駆動モードを切り替える際、各相電流が大きくなる側へ電流が歪む。本発明では、歪み低減処理を行うことにより各相電流の歪みが低減されるので過電流が抑制され、サージ電圧のピークを低減することができる。これにより、巻線の絶縁被膜の耐圧を下げることができるので、巻線の薄膜化が可能であり、体格を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態の電力変換装置の構成を示す概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態の電力変換装置における各相電流の方向および相間電圧を説明する説明図である。
【図３】本発明の第１実施形態における駆動モードの切り替えを説明する説明図である。
【図４】本発明の第１実施形態における低電圧モードを説明する説明図である。
【図５】本発明の第１実施形態の低電圧モードにおける駆動電圧を説明する説明図である。
【図６】本発明の第１実施形態における高電圧モードを説明する説明図である。
【図７】本発明の第１実施形態の高電圧モードにおける駆動電圧を説明する説明図である。
【図８】本発明の第１実施形態における切替許可タイミングを説明する説明図である。
【図９】本発明の第１実施形態における過電流低減効果を説明する説明図である。
【図１０】本発明の第２実施形態における駆動モードの切り替えを説明する説明図である。
【図１１】本発明の第２実施形態の第１低電圧モードにおける駆動電圧を説明する説明図である。
【図１２】本発明の第２実施形態の第２低電圧モードにおける駆動電圧を説明する説明図である。
【図１３】本発明の第２実施形態の高電圧モードにおける駆動電圧を説明する説明図である。
【図１４】本発明の第２実施形態による切替電圧幅と電流歪みとの関係を説明する説明図である。
【図１５】本発明の第２実施形態における差電圧モードを説明する説明図である。
【図１６】本発明の第２実施形態の差電圧モードにおける駆動電圧を説明する説明図である。
【図１７】本発明の第２実施形態による駆動モード切替処理を説明するフローチャートである。
【図１８】本発明の第３実施形態による電力変換装置の構成を示すシステム図である。
【図１９】本発明の第３実施形態による駆動モード切替処理を説明するフローチャートである。
【図２０】本発明の第４実施形態による駆動モード切替処理を説明するフローチャートである。
【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。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）
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、モータジェネレータ（以下、「ＭＧ」という。）１０の電力を変換するものである。
ＭＧ１０は、例えば電気自動車やハイブリッド車両等の電動車両に適用され、図示しない駆動輪を駆動するためのトルクを発生する。ＭＧ１０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。
【００１０】
ＭＧ１０は、３相交流の電動機であって、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。
【００１１】
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る。
【００１２】
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。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。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。
第１インバータ部２０は、コイル１１〜１３の一端１１１、１２１、１３１と、第１電圧源としての第１バッテリ４１との間に接続される。具体的には、Ｕ１上アーム素子２１とＵ１下アーム素子２４との接続点２７が、Ｕ相コイル１１の一端１１１に接続される。また、Ｖ１上アーム素子２２とＶ１下アーム素子２５との接続点２８が、Ｖ相コイル１２の一端１２１に接続される。さらにまた、Ｗ１上アーム素子２３とＷ１下アーム素子２６との接続点２９が、Ｗ相コイル１３の一端１３１に接続される。
【００１３】
第２インバータ部３０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る。
【００１４】
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。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。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。
第２インバータ部３０は、コイル１１〜１３の他端１１２、１２２、１３２と、第２電圧源としての第２バッテリ４２との間に接続される。具体的には、Ｕ２上アーム素子３１とＵ２下アーム素子３４との接続点３７が、Ｕ相コイル１１の他端１１２に接続される。また、Ｖ２上アーム素子３２とＶ２下アーム素子３５との接続点３８が、Ｖ相コイル１２の他端１２２に接続される。さらにまた、Ｗ２上アーム素子３３とＷ２下アーム素子３６との接続点３９が、Ｗ相コイル１３の他端１３２に接続される。
【００１５】
このように、本実施形態では、第１インバータ部２０および第２インバータ部３０は、コイル１１〜１３の両端に接続される。
本実施形態では、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「第１スイッチング素子」に対応し、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「第２スイッチング素子」に対応する。以下適宜、スイッチング素子を「ＳＷ素子」という。
本実施形態のＳＷ素子２１〜２６、３１〜３６は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）であるが、例えば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てもよい。
【００１６】
第１バッテリ４１は、充放電可能な直流電源であって、第１インバータ部２０に接続される。
第２バッテリ４２は、充放電可能な直流電源であって、第２インバータ部３０に接続される。
【００１７】
第１バッテリ４１の電圧値を第１電圧値Ｅ１、第２バッテリ４２の電圧値を第２電圧値Ｅ２とすると、本実施形態では、第１電圧値Ｅ１と第２電圧値Ｅ２とは等しい。すなわち、Ｅ１＝Ｅ２である。
なお、第１実施形態では、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、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。
【００１８】
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。
【００１９】
電流検出部５５は、コイル１１〜１３の各相に通電される各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを検出する。電流検出部５５は、必ずしも３相全てに設ける必要はなく、少なくとも２相に設けられていればよい。
【００２０】
ここで、第１インバータ部２０および第１バッテリ４１の組み合わせを第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、ＭＧ１０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。
【００２１】
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、第１制御信号生成部６１、第２制御信号生成部６２、および、切替制御部６５を有する。
【００２２】
第１制御信号生成部６１は、第１インバータ部２０のＳＷ素子２１〜２６のオンオフ作動を制御する第１制御信号を生成し、ＳＷ素子２１〜２６へ出力する。第２制御信号生成部６２は、第２インバータ部３０のＳＷ素子３１〜３６のオンオフ作動を制御する第２制御信号を生成し、ＳＷ素子３１〜３６へ出力する。
【００２３】
切替制御部６５は、ＭＧ１０の回転数およびトルクに基づき、駆動モードを選択するとともに、駆動モードの切り替えを制御する。第１制御信号生成部６１および第２制御信号生成部６２は、切替制御部６５にて選択された駆動モードおよび切替タイミングに応じた、第１制御信号および第２制御信号を生成する。
【００２４】
ここで、ＭＧ１０の駆動モードの切り替えの説明に先立ち、各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗおよび相間電圧について図２に基づいて説明する。図２では、制御部６０等の記載を省略している。後述の図４等も同様である。
本実施形態では、第１インバータ部２０側からコイル１１〜１３を経由して第２インバータ部３０側へ流れる電流を正、第２インバータ部３０側からコイル１１〜１３を経由して第１インバータ部２０側へ流れる電流を負とする。
【００２５】
また、第１インバータ部２０側におけるＶ相基準のＵ−Ｖ間の相間電圧をＵ１−Ｖ１、Ｗ相基準のＶ−Ｗ間の相間電圧をＶ１−Ｗ１、Ｕ相基準のＷ−Ｕ間の相間電圧をＷ１−Ｕ１とする。また、第２インバータ部３０側におけるＵ相基準のＵ−Ｖ間の相間電圧をＵ２−Ｖ２、Ｖ相基準のＶ−Ｗ間の相間電圧をＶ２−Ｗ２、Ｗ相基準のＷ−Ｕ間の相間電圧をＷ２−Ｕ２とする。すなわち、Ｕ１−Ｖ１とＵ２−Ｖ２、Ｖ１−Ｗ１とＶ２−Ｗ２、Ｗ１−Ｕ１とＷ２−Ｕ２とは、正負が反対向きとなっている。
【００２６】
続いて、ＭＧ１０の駆動モードについて説明する。ＭＧ１０の駆動に際し、駆動電圧により回転数限界およびトルク限界が存在し、駆動電圧が大きければ、高回転、高トルクでの出力が可能となる。一方、駆動電圧が大きいと、第１インバータ部２０および第２インバータ部３０におけるスイッチング損失が大きくなる。
【００２７】
そこで本実施形態では、ＭＧ１０の回転数およびトルクに応じ、駆動モードを切り替えている。本実施形態では、図３に示すように、ＭＧ１０の回転数およびトルクが実線Ｔ１１より小さい領域Ａでは、低電圧モードとし、スイッチング損失を抑えている。また、ＭＧ１０の回転数およびトルクが実線Ｔ１１と実線Ｔ１２との間の領域Ｂでは、高電圧モードとし、高回転数、高トルクを出力する。
【００２８】
以下、各駆動モードについて説明する。以下の説明では、第１バッテリ４１および前記第２バッテリ４２の少なくとも一方から電力が供給され、ＭＧ１０が電動機として機能する場合を中心に説明するが、ＭＧ１０の回生により発電機として機能し、第１バッテリ４１および第２バッテリ４２を充電する場合についても同様とする。
【００２９】
まず、低電圧モードについて、図４および図５に基づいて説明する。図４においては、オンされているＳＷ素子を実線、オフされているＳＷ素子を破線にて示している。
図４に示すように、低電圧モードでは、第１インバータ部２０または第２インバータ部３０の一方を中性点化し、中性点化していない第１インバータ部２０または第２インバータ部３０の他方による片側電源駆動とする。ここで、第２インバータ部３０を中性点化し、第１インバータ部２０をスイッチングする駆動モードを「第１低電圧モード」、第１インバータ部２０を中性点化し、第２インバータ部３０をスイッチングする駆動モードを「第２低電圧モード」とする。
【００３０】
図４（ａ）は、第１低電圧モードの例である。図４（ａ）に示す例では、第２インバータ部３０の上アーム素子３１〜３３を３相同時にオンし、下アーム素子３４〜３６を３相同時にオフしている。これにより、第２インバータ部３０側が中性点化される。
また、第１インバータ部２０は、電圧指令に基づく基本波と、三角波等であるキャリア波とに基づいてＰＷＭ制御される。ここで、ＰＷＭ制御には、基本波の振幅がキャリア波の振幅以下である「正弦波ＰＷＭ制御」および基本波の振幅がキャリア波の振幅より大きい「過変調ＰＷＭ制御」を含む。
【００３１】
図４（ａ）に示す例では、第２インバータ部３０側を中性点とみなすことができるので、ＭＧ１０は、第１バッテリ４１により駆動される。このとき、第１インバータ部２０側の相間電圧Ｕ１−Ｖ１、Ｖ１−Ｗ１、Ｗ１−Ｕ１は、パルスの高さが第１バッテリ４１の第１電圧値Ｅ１となる。また、中性点化される第２インバータ部３０側の相間電圧Ｕ２−Ｖ２、Ｖ２−Ｗ２、Ｗ２−Ｕ２はいずれもゼロである。したがって、図５（ａ）に示すように、ＭＧ１０に印加される駆動電圧Ｕ−Ｖは、相間電圧Ｕ１−Ｖ１とＵ２−Ｖ２との和であるので、相間電圧Ｕ１−Ｖ１と同様、パルスの高さが第１バッテリ４１の第１電圧値Ｅ１となる。同様に、駆動電圧Ｖ−Ｗ、Ｗ−Ｕは、相間電圧Ｖ１−Ｗ１、Ｗ１−Ｕ１と同様、パルスの高さが第１バッテリ４１の第１電圧値Ｅ１となる。
【００３２】
図４（ｂ）は、第２低電圧モードの例である。図４（ｂ）に示す例では、第１インバータ部２０の２０の上アーム素子２１〜２３を３相同時にオンし、下アーム素子２４〜２６を３相同時にオフしている。これにより、第１インバータ部２０側が中性点化される。
また、第２インバータ部３０は、電圧指令に基づく基本波と、三角波等であるキャリア波とに基づいてＰＷＭ制御される。
【００３３】
図４（ｂ）に示す例では、第１インバータ部２０側を中性点とみなすことができるので、ＭＧ１０は、第２バッテリ４２により駆動される。このとき、第２インバータ部３０側の相間電圧Ｕ２−Ｖ２、Ｖ２−Ｗ２、Ｗ２−Ｕ２は、パルス幅の高さが第２バッテリ４２の第２電圧値Ｅ２となる。また、中性点化される第１インバータ部２０側の相間電圧Ｕ１−Ｖ１、Ｖ１−Ｗ１、Ｗ１−Ｕ１はいずれもゼロである。したがって、図５（ｂ）に示すように、ＭＧ１０に印加される駆動電圧Ｕ−Ｖ、Ｖ−Ｗ、Ｗ−Ｕは、相間電圧Ｕ２−Ｖ２、Ｖ２−Ｗ２、Ｗ２−Ｕ２と同様、パルスの高さが第２バッテリ４２の第２電圧値Ｅ２となる。
【００３４】
本実施形態では、第１バッテリ４１の第１電圧値Ｅ１と第２バッテリ４２の第２電圧値Ｅ２とが等しいので、第１低電圧モードにてコイル１１〜１３に印加可能な最大電圧と、第２低電圧モードにてコイル１１〜１３に印加可能な最大電圧とが等しい。そのため、低電圧モードでは、第１低電圧モードまたは第２低電圧モードのどちらの駆動モードとしてもよい。また、例えば所定時間やＳＷ素子２１〜２６、３１〜３６の損失等に応じ、第１低電圧モードと第２低電圧モードとを適宜切り替えるようにしてもよい。これにより、ＳＷ素子２１〜２６、３１〜３６の損失の偏りを低減可能である。
【００３５】
また、図４（ａ）では、第２インバータ部３０の上アーム素子３１〜３３を３相同時にオンし、下アーム素子３４〜３６を３相同時にオフしているが、上アーム素子３１〜３３を３相同時にオフし、下アーム素子３４〜３６を３相同時にオンすることによっても、第２インバータ部３０側を中性点化できる。そのため、上アーム素子３１〜３３がオン、下アーム素子３４〜３６がオフである状態と、上アーム素子３１〜３３がオフ、下アーム素子３４〜３６がオンである状態とを適宜切り替えてもよい。
【００３６】
同様に、図４（ｂ）では、第１インバータ部２０の上アーム素子２１〜２３を３相同時にオンし、下アーム素子２４〜２６を３相同時にオフしているが、上アーム素子２１〜２３を３相同時にオフし、下アーム素子２４〜２６を３相同時にオンすることによっても、第１インバータ部２０側を中性点化できる。そのため、上アーム素子２１〜２３がオン、下アーム素子２４〜２６がオフである状態と、上アーム素子２１〜２３がオン、下アーム素子２４〜２６がオンである状態とを適宜切り替えてもよい。
これにより、特定の素子のオン状態が継続することによる発熱や、素子間の熱損失の偏りを低減可能である。
【００３７】
次に、高電圧モードを図６および図７に基づいて説明する。
高電圧モードでは、第１インバータ部２０および第２インバータ部３０は、電圧指令に基づく基本波とキャリア波とに基づいてＰＷＭ制御される。
【００３８】
高電圧モードでは、第１インバータ部２０の駆動に係る基本波と、第２インバータ部３０の駆動に係る基本波とは、位相が反転されている。換言すると、第１インバータ部２０の駆動に係る基本波と、第２インバータ部３０の駆動に係る基本波とは、位相が略１８０［°］ずれている。なお、第１インバータ部２０の駆動に係る基本波と第２インバータ部３０の駆動に係る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コイル１１〜１３に印加可能であれば、１８０［°］からの多少のずれは許容されるものとし、「基本波の位相が反転されている」の概念に含まれるものとする。基本波位相を反転することにより、各相にてオンされるＳＷ素子を第１インバータ部２０と第２インバータ部３０とで上下反対にする。
【００３９】
例えば、図６に示すように、第１インバータ部２０において、Ｕ相の上アーム素子２１がオン、Ｖ相およびＷ相の下アーム素子２５、２６がオンされるとき、第２インバータ部３０において、Ｕ相の下アーム素子２４がオン、Ｖ相およびＷ相の上アーム素子３２、３３がオンされる。このとき、矢印Ｙ１で示す経路にて電流が流れるので、第１バッテリ４１と第２バッテリ４２とを直列接続した電圧にてＭＧ１０が駆動される。したがって、図７に示すように、ＭＧ１０に印加される駆動電圧Ｕ−Ｖ、Ｖ−Ｗ、Ｗ−Ｕは、パルスの高さが第１電圧値Ｅ１と第２電圧値Ｅ２との和であるＥ１＋Ｅ２となる。
【００４０】
高電圧モードでは、ＭＧ１０の力行時には、第１バッテリ４１および第２バッテリ４２は、共に放電する。また、ＭＧ１０の回生時には、第１バッテリ４１および第２バッテリ４２は、共に充電される。低電圧モードでは、ＰＷＭ制御される側の第１バッテリ４１または第２バッテリ４２が充電または放電される。
【００４１】
上述の通り、低電圧モードでは、第１電圧値Ｅ１または第２電圧値Ｅ２でＭＧ１０が駆動され、高電圧モードでは、第１電圧値Ｅ１および第２電圧値Ｅ２の和（すなわちＥ１＋Ｅ２）でＭＧ１０が駆動される。そのため、駆動モードを切り替えると、コイル１１〜１３に印加される電圧が変化するため、電流の歪みが生じる。電流の歪みが大きくなると、サージ電圧による絶縁破壊等の不具合が生じたり、トルクリップルによる振動等に起因する駆動品質の低下を招いたりする虞がある。
サージ電圧による絶縁破壊を回避するためには、駆動モードの切り替えに伴うサージ電圧に応じ、コイル１１〜１３の絶縁皮膜を厚くする必要がある。例えば、サージ電圧が３割増えると、絶縁皮膜の厚さを約２割増とする必要があり、体格が大型化する。
【００４２】
そこで本実施形態では、切替制御部６５は、サージ電圧の最大値を低減可能なように、駆動モードの切り替えタイミングを制御する。具体的には、切替制御部６５は、電流検出部５５により検出される各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗに基づき、各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗのピークからずれたタイミングである切替許可タイミングにて駆動モードを切り替える。
【００４３】
より詳細には、各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗが理想的な正弦波であれば、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のうちのいずれか１相の正側のピークと、当該正側のピークと隣り合うピークであって、他相の負側のピークとは、電気角で６０［°］ずれている。そこで本実施形態では、各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗのピークから電気角で３０［°］ずれた切替許可タイミングにて、駆動モードを切り替える。なお、各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗのピークから電気角で３０［°］ずれたタイミングが、「隣接するピークの中間タイミング」に対応する。
【００４４】
図８には、第１低電圧モードにおいて、各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗのピークから電気角として３０°ずれたタイミングを２点鎖線にて示している。すなわち、図８中に２点鎖線で示すタイミングが、切替許可タイミングである。切替許可タイミングは、各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、ＩＷのいずれかがゼロとなるタイミングと捉えてもよい。
本実施形態では、切替制御部６５にて、ＭＧ１０の回転数およびトルクに基づいて駆動モードを選択する。そして、例えば第１低電圧モードから高電圧モードに駆動モードを切り替える際、図８中に２点鎖線にて示される切替許可タイミングにて駆動モードを切り替える。
【００４５】
図９には、Ｕ相電流Ｉｕのピークから電気角として３０［°］ずれたタイミングにて駆動モードを低電圧モードから高電圧モードへ切り替えたときのＵ相電流Ｉｕを実線Ｌ１、Ｕ相電流Ｉｕのピークで切り替えたときのＵ相電流Ｉｕを破線Ｌ２にて示す。図９に示すように、Ｕ相電流Ｉｕのピークから電気角として３０［°］ずれたタイミングにて駆動モードを切り替えることにより、Ｕ相電流Ｉｕのピークにて駆動モードを切り替える場合と比較し、Ｕ相電流Ｉｕの最大値がΔＩｕ低減し、Ｕ相電流Ｉｕの過電流が低減される。Ｖ相電流ＩｖおよびＷ相電流Ｉｗについても同様である。
これにより、低電圧モードから高電圧モードへの切り替えに伴う電流の歪みが低減可能であるので、サージ電圧の最大値を低減可能である。また、駆動モードの切り替えに伴うトルクリップルを低減可能である。
【００４６】
低電圧モードから高電圧モードに切り替える場合、電流が大きくなる方向に電流が歪むため、駆動モードの切り替えタイミングを各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗのピークからずらすことにより、電流の歪みが低減されることに加え、図９に示す如く、過電流が低減される。一方、高電圧モードから低電圧モードに切り替える場合、電流が小さくなる方向に電流が歪むため、駆動モードの切り替えタイミングを各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗのピークからずらすことによる過電流抑制効果はないものの、電流の歪みを低減可能であり、トルクリップルを低減することができる。
【００４７】
以上詳述したように、本実施形態の電力変換装置１は、コイル１１〜１３を有するＭＧ１０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と第２バッテリ４２との間に接続される。
【００４８】
制御部６０は、ＳＷ素子２１〜２６、３１〜３６のオンオフ作動を制御する。制御部６０は、切替制御部６５を有する。
切替制御部６５は、ＭＧ１０の回転数およびトルクに応じ、第１バッテリ４１が充放電される第１低電圧モード、第２バッテリ４２が充放電される第２低電圧モード、または、第１バッテリ４１および第２バッテリ４２が共に充放電される高電圧モードのいずれかの駆動モードを選択する。
【００４９】
また、切替制御部６５は、第１低電圧モード、第２低電圧モード、または、高電圧モードのいずれかである切替前モードから、切替前モードとは異なる駆動モードである切替後モードに切り替える際、コイル１１〜１３に通電される電流の歪みを低減する歪み低減処理を行う。
【００５０】
本実施形態では、ＭＧ１０の回転数およびトルクに応じて駆動モードを選択することにより、スイッチング損失を抑えている。また、駆動モードの切り替えに際し、歪み低減処理を行うので、駆動モードの切り替えに伴う各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの歪みを低減可能であり、トルクリップルを低減することができる。
【００５１】
特に、切替後の駆動モードの方がコイル１１〜１３に印加可能な電圧が高い場合、駆動モードを切り替える際、各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗが大きくなる側へ電流が歪む。本実施形態では、歪み低減処理を行うことにより各相電流の歪みが低減されるので過電流が抑制され、サージ電圧のピークを低減することができる。これにより、コイル１１〜１３の絶縁皮膜の耐圧を下げることができるので、コイル１１〜１３の薄膜化が可能であり、体格を小型化することができる。
【００５２】
本実施形態における歪み低減処理は、切替タイミング調整処理であって、切替制御部６５は、コイル１１〜１３の各相に通電される各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、ＩＷのピークからずれたタイミングである切替許可タイミングにて、切替前モードから切替後モードに切り替える。本実施形態では、切替許可タイミングは、隣接するピークの中間タイミングである。
これにより、各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗのピークで駆動モードを切り替えた場合よりも、各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗのピーク値を抑制することができる。
【００５３】
また、切替前モードよりも切替後モードの方がコイル１１〜１３に印加可能な最大電圧が大きい場合、歪み低減処理を行う。具体的には、第１低電圧モードまたは第２低電圧モードから高電圧モードへ駆動モードを切り替える場合、歪み低減処理を行う。これにより、電流歪みによる各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗのピーク値を抑制することができる。
本実施形態では、切替制御部６５が「駆動モード選択手段」および「歪み低減手段」を構成する。
【００５４】
（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１０〜図１７に基づいて説明する。
本実施形態の電力変換装置は、回路構成は第１実施形態と同様であるが、第１バッテリ４１の電圧値である第１電圧値Ｅ１および第２バッテリ４２の電圧値である第２電圧値Ｅ２が第１実施形態と異なる。本実施形態では、第２電圧値Ｅ２は、第１電圧値Ｅ１の２倍より大きい。すなわち、Ｅ２＞２×Ｅ１である。
【００５５】
本実施形態では、図１０に示すように、ＭＧ１０の回転数およびトルクが実線Ｔ２１より小さい領域Ｄでは、第２インバータ部３０を中性点化する第１低電圧モードとし、ＭＧ１０の回転数およびトルクが実線Ｔ２１とＴ２２との間の領域Ｅでは第１インバータ部２０を中性点化する第２低電圧モードとし、ＭＧ１０の回転数およびトルクが実線Ｔ２２とＴ２３との間の領域Ｆでは高電圧モードとする。本実施形態では、電圧の高い側のインバータ部を中性点化し電圧の低い側の電圧源にて駆動するモードが第１低電圧モードであり、電圧の低い側のインバータ部を中性点化し電圧の高い側の電圧源にて駆動するモードが第２低電圧モードである、と捉えることもできる。
【００５６】
本実施形態による第１低電圧モードにおける駆動電圧を図１１、第２低電圧モードにおける駆動電圧を図１２、高電圧モードにおける駆動電圧を図１３に示す。
図１１に示すように、第１低電圧モードでは、駆動電圧のパルスの高さは、第１電圧値Ｅ１となる。また、図１２に示すように、第２低電圧モードでは、駆動電圧のパルスの高さは、第２電圧値Ｅ２となる。本実施形態では、第１電圧値Ｅ１と第２電圧値Ｅ２とが異なるので、コイル１１〜１３に印加される電圧は、第１低電圧モードと第２低電圧モードとで異なる。また、図１３に示すように、高電圧モードでは、駆動電圧のパルスの高さは、第１電圧値Ｅ１および第２電圧値Ｅ２の和となる。
【００５７】
第１実施形態でも説明した通り、駆動モードの切り替えに伴って、各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗが歪む。また、駆動モードの切り替えに伴う電流の歪みは、電圧の変動幅が大きいほど大きい。
ここで、切替前の駆動モードにおいてコイル１１〜１３に印加可能な最大電圧と、切替後の駆動モードにおいてコイル１１〜１３に印加可能な最大電圧との差を切替電圧幅とし、切替電圧幅と各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの歪みとの関係を図１４に示す。図１４では、相対的に切替電圧幅が小さい場合を実線で示し、切替電圧幅が大きい場合を破線で示した。
図１４に示すように、駆動モードの切り替えに伴うＵ相電流Ｉｕの歪みは、切替電圧幅が大きい場合と比較し、切替電圧幅が小さい場合に小さい。図１４中では、Ｕ相電流Ｉｕについて示しているが、Ｖ相電流ＩｖおよびＷ相電流Ｉｗについても同様である。
【００５８】
本実施形態では、第２電圧値Ｅ２は、第１電圧値Ｅ１の２倍より大きい。そのため、第２電圧値Ｅ２と第１電圧値Ｅ１との差は、第１電圧値Ｅ１より大きく、第２電圧値Ｅ２より小さい。すなわち、Ｅ１＜（Ｅ２−Ｅ１）＜Ｅ２である。そのため、第１電圧値Ｅ１で駆動する第１低電圧モードと、第２電圧値Ｅ２で駆動する第２低電圧モードとを切り替える際、その間に、歪み低減処理として、第２電圧値Ｅ２と第１電圧値Ｅ１との差（Ｅ２−Ｅ１）で駆動する差電圧モードを実行することにより、切替電圧幅が小さくなるので、電流の歪みが低減される。
【００５９】
ここで、差電圧モードについて図１５および図１６に基づいて説明する。
差電圧モードでは、第１インバータ部２０および第２インバータ部３０は、電圧指令に基づく基本波とキャリア波とに基づいてＰＷＭ制御される。
差電圧モードでは、第１インバータ部２０の駆動に係る基本波と、第２インバータ部３０の駆動に係る基本波とは、位相が等しい。すなわち、差電圧モードは、第１インバータ部２０および第２インバータ部３０の駆動に係る基本波が同位相である点が高電圧モードと異なっている。なお、ＭＧ１０を駆動しつつ第２バッテリ４２を充電可能な程度の位相のずれは許容されるものとする。
【００６０】
差電圧モードでは、同位相の基本波に基づいてＰＷＭ制御されているので、各相にてオンされるＳＷ素子は、第１インバータ部２０と第２インバータ部３０とで等しい。
例えば、図１５に示すように、第１インバータ部２０において、Ｕ相の上アーム素子２１がオン、Ｖ相およびＷ相の下アーム素子２５、２６がオンされ、第２インバータ部３０において、Ｕ相の上アーム素子３１がオン、Ｖ相およびＷ相の下アーム素子３５、３６がオンされる。本実施形態では、第２電圧値Ｅ２が第１電圧値Ｅ１より大きいので、図１５中に矢印Ｙ２で示す経路にて電流が流れ、第２電圧値Ｅ２と第１電圧値Ｅ１との差（すなわち（Ｅ２−Ｅ１））にてＭＧ１０が駆動される。図１６に示すように、差電圧モードにおける駆動電圧のパルスの高さは、第２電圧値Ｅ２と第１電圧値Ｅ１との差である（Ｅ２−Ｅ１）となる。
【００６１】
差電圧モードでは、ＭＧ１０の力行時には、第１バッテリ４１が充電され、第２バッテリ４２が放電する。また、ＭＧ１０の回生時には、第１バッテリ４１が放電し、第２バッテリ４２が充電される。すなわち、差電圧モードでは、第１バッテリ４１または第２バッテリ４２の一方が放電し、他方が充電される。
【００６２】
ここで、切替制御部６５における駆動モード切替処理を図１７に示すフローチャートに基づいて説明する。この処理は、例えばイグニッション電源がオンされているときに、所定の間隔で実行される。なお、駆動モードの選択は、例えばアクセルペダルの操作量等のドライバ操作情報や車速情報等に基づくＭＧ１０の目標回転数および目標トルクに応じ、図１０のマップを参照し、別処理にて決定される。
【００６３】
最初のステップＳ１０１（以下、「ステップ」を省略し、単に記号「Ｓ」で示す。）では、現在の駆動モードが第１低電圧モードか否かを判断する。現在の駆動モードが第１低電圧モードでないと判断された場合（Ｓ１０１：ＮＯ）、以下の処理を行わない。現在の駆動モードが第１低電圧モードであると判断された場合（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、Ｓ１０２へ移行する。
【００６４】
Ｓ１０２では、駆動モードを第１低電圧モードから第２低電圧モードへ切り替える切替指令信号を取得したか否かを判断する。切替指令信号を取得していないと判断された場合（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、Ｓ１０３へ移行し、第１低電圧モードを継続する。切替指令信号を取得したと判断された場合（Ｓ１０２：ＮＯ）、Ｓ１０４へ移行する。
Ｓ１０４では、駆動モードを差電圧モードに切り替える。また、駆動モードを差電圧モードに切り替えてからの時間を計時する。
【００６５】
Ｓ１０５では、駆動モードを差電圧モードに切り替えてから所定時間が経過したか否かを判断する。差電圧モードに切り替えてから所定時間が経過していないと判断された場合（Ｓ１０５：ＮＯ）、この判断ステップを繰り返す。駆動モードを差電圧モードに切り替えてから所定時間が経過したと判断された場合（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、Ｓ１０６へ移行する。
Ｓ１０６では、駆動モードを第２低電圧モードに切り替える。
【００６６】
本実施形態では、歪み低減処理は、第１バッテリ４１または第２バッテリ４２の一方が充電され他方が放電される差電圧モードである。また、本実施形態では、第２バッテリ４２の電圧値である第２電圧値Ｅ２が、第１バッテリ４１の電圧値である第１電圧値Ｅ１の２倍より大きい。
切替制御部６５では、第１低電圧モードから第２低電圧モードに切り替える場合、第１低電圧モードと第２低電圧モードとの間に所定時間の差電圧モードを行う（図１７中のＳ１０４）。これにより、第１低電圧モードから第２低電圧モードへ直接切り替える場合と比較し、切替電圧幅が小さくなるので、電流の歪みを低減することができる。
また、上記実施形態と同様の効果を奏する。
本実施形態では、Ｓ１０４の処理が「歪み低減手段」の機能としての処理に相当する。
【００６７】
（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１８および図１９に示す。
図１８に示すように、本実施形態の電力変換装置２は、上記実施形態の第１バッテリ４１に替えて、第１電圧源としてのキャパシタ４３が設けられる。キャパシタ４３は、例えば電気二重層キャパシタやリチウムイオンキャパシタ等の電圧源として使用可能な比較的蓄電量の大きいものとする。本実施形態では、一方のバッテリを内部抵抗および経時劣化の比較的小さいキャパシタ４３に置き換え、充放電の一部をキャパシタ４３にて行うことにより、効率が向上し、第２バッテリ４２の長寿命化が可能である。
また、キャパシタ４３の電圧は可変であるので、電力変換装置２には、キャパシタ４３の電圧を検出する電圧検出部４４が設けられる。本実施形態では、キャパシタ４３の電圧値であるキャパシタ電圧値Ｅｃが、第２バッテリ４２の電圧値である第２電圧値Ｅ２よりも小さいものとする。本実施形態では、キャパシタ電圧値Ｅｃが「第１電圧値」に対応する。
【００６８】
切替制御部６５は、電圧検出部４４にて検出されるキャパシタ電圧値Ｅｃに基づき、駆動モードの切り替えを制御する。
まず、回生時について言及しておく。キャパシタ４３は、第２バッテリ４２よりも内部抵抗および経時劣化が小さいので、回生時において、電力変換装置２のシステム全体としての耐圧やキャパシタ４３の耐圧等に応じて設定される充電限界範囲内であれば、第２インバータ部３０側を中性点化し、キャパシタ４３側を優先して充電する。キャパシタ４３の充電限界範囲を超えた場合、第１インバータ部２０側を中性点化し、第２バッテリ４２を充電する。
【００６９】
次に、力行時における駆動モードの切り替えについて説明する。本実施形態では、キャパシタ電圧値Ｅｃが第２電圧値Ｅ２よりも小さいので、図１０に示す領域Ｄでは、第２インバータ部３０側を中性点化する第１低電圧モードとし、領域Ｅでは第１インバータ部２０側を中性点化する第２低電圧モードとし、領域Ｆでは高電圧モードとする。また、キャパシタ電圧値Ｅｃは可変であるので、キャパシタ電圧値Ｅｃに応じ、領域Ｄと領域Ｅとを分ける実線Ｔ２１が可変となる。
【００７０】
ここで、切替制御部６５における駆動モード切替処理を図１９に示すフローチャートに基づいて説明する。この処理は、例えばイグニッション電源がオンされているときに、所定の間隔で実行される。なお、図１７と同様、駆動モードの選択は、例えばアクセルペダルの操作量等のドライバ操作情報や車速情報等に基づくＭＧ１０の目標回転数および目標トルクに応じ、マップ演算等により、別処理にて決定される。
【００７１】
最初のＳ２０１では、電圧検出部４４からキャパシタ電圧値Ｅｃを取得する。
Ｓ２０２は、図１６中のＳ１０１と同様であり、現在の駆動モードが第１低電圧モードか否かを判断する。現在の駆動モードが第１低電圧モードではないと判断された場合（Ｓ２０２：ＮＯ）、以下の処理を行わない。現在の駆動モードが第１低電圧モードであると判断された場合（Ｓ２０２：ＹＥＳ）、Ｓ２０３へ移行する。
【００７２】
Ｓ２０３は、図１６中のＳ１０２と同様であり、駆動モードを第１低電圧モードから第２低電圧モードへ切り替える切替指令信号を取得したか否かを判断する。切替指令信号を取得していないと判断された場合（Ｓ２０３：ＮＯ）、Ｓ２０４へ移行し、第１低電圧モードを継続する。切替指令信号を取得したと判断された場合（Ｓ２０３：ＹＥＳ）、Ｓ２０５へ移行する。
【００７３】
Ｓ２０５では、第２電圧値Ｅ２が、キャパシタ電圧値Ｅｃの２倍より大きいか否かを判断する。第２電圧値Ｅ２がキャパシタ電圧値Ｅｃの２倍以下であると判断された場合（Ｓ２０５：ＮＯ）、Ｓ２０６およびＳ２０７の処理を行わず、Ｓ２０８へ移行する。第２電圧値Ｅ２がキャパシタ電圧値Ｅｃの２倍より大きいと判断された場合（Ｓ２０５：ＹＥＳ）、Ｓ２０６へ移行する。
【００７４】
Ｓ２０６では、第１インバータ部２０および第２インバータ部３０を同位相の基本波に基づいてＰＷＭ制御する差電圧モードとする。差電圧モードでは、第２バッテリ４２が放電し、キャパシタ４３が充電される。
Ｓ２０７およびＳ２０８は、図１６中のＳ１０５およびＳ１０６と同様である。
【００７５】
本実施形態では、第１電圧源がキャパシタ４３であり、第２電圧源が第２バッテリ４２である。換言すると第１電圧源にはバッテリが用いられていない。また、第１電圧源の電圧値が可変であると捉えることもできる。一方の電圧源にバッテリを用いず、バッテリと比較して内部抵抗および充放電による劣化が小さいキャパシタにて構成することにより、第１電圧源および第２電圧源を共にバッテリにて構成する場合と比較し、効率が向上する。また、第２バッテリ４２の寿命を長くすることができる。
また、上記実施形態と同様の効果を奏する。
本実施形態では、Ｓ２０６の処理が「歪み低減手段」の機能としての処理に相当する。
【００７６】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態による電力変換装置を図２０に基づいて説明する。
本実施形態の電力変換装置は、回路構成は第１実施形態と同様としてもよいし、第３実施形態と同様としてもよい。
図９にて説明したように、駆動モードを低電圧モードから高電圧モードに切り替えると、電流の歪みにより過電流が発生する虞がある。そこで本実施形態では、駆動モードの切り替えに伴う過電流を防止すべく、駆動モードを切り替える際、歪み低減処理として、一時的に全てのＳＷ素子２１〜２６、３１〜３６をオフする全オフモードを実行する。
【００７７】
本実施形態による切替制御部６５における駆動モード切替処理を図２０に示すフローチャートに基づいて説明する。この処理は、例えばイグニッション電源がオンされているときに、所定の間隔で実行される。なお、図１６および図１９と同様、駆動モードの選択は、ドライバ操作情報や車速情報等に基づくＭＧ１０の目標回転数および目標トルクに応じ、マップ演算等により、別処理にて決定される。
【００７８】
最初のＳ３０１では、駆動モードを切り替える切替指令信号を取得したか否かを判断する。切替指令信号を取得していないと判断された場合（Ｓ３０１：ＮＯ）、Ｓ３０２へ移行し、現在の駆動モードを継続する。切替指令信号を取得したと判断された場合（Ｓ３０１：ＹＥＳ）、Ｓ３０３へ移行する。
Ｓ３０３では、全てのＳＷ素子２１〜２６、３１〜３６をオフにする停止モードとする。また、停止モードを開始してからの時間を計時する。
【００７９】
Ｓ３０４では、停止モードを開始してからの時間が所定時間を経過したか否かを判断する。ここでの所定時間は、第３実施形態にて差電圧モードを実行する時間と同じであってもよいし、異なっていてもよい。所定時間が経過していないと判断された場合（Ｓ３０４：ＮＯ）、この判断ステップを繰り返す。所定時間が経過したと判断された場合（Ｓ３０４：ＹＥＳ）、Ｓ３０５へ移行する。
Ｓ３０５では、駆動モードを切り替える。
【００８０】
本実施形態における歪み低減処理は、全てのＳＷ素子２１〜２６、３１〜３６をオフにする全オフモードである。切替制御部６５は、切替前モードと切替後モードとの間に、所定時間の全オフモードを行う。これにより、駆動モードの切り替えに伴う過電流を防止することができる。
また、上記実施形態と同様の効果を奏する。
【００８１】
本実施形態では、Ｓ３０３の処理が「歪み低減手段」の機能としての処理に相当する。
駆動モードの切り替えに際し、歪み低減処理として実行される第２実施形態または第３実施形態の「差電圧モード」を行う所定時間と、本実施形態の「全オフモード」を行う所定時間とは、同じ時間であってもよいし、異なる時間であってもよい。
【００８２】
（他の実施形態）
上記第１実施形態および第４実施形態では、切替前モードおよび切替後モードによらず、歪み低減処理を行う。第２実施形態にて説明したように、駆動電圧が小さくなる方向に駆動モードが変更される場合、電流が小さくなる方向に電流が歪むので、駆動モードに切り替えにより、過電流となることはない。そのため、他の実施形態では、切替前モードよりも切替後モードの方が巻線に印加可能な最大電圧が小さい場合、歪み低減処理を省略してもよい。
【００８３】
上記第１実施形態では、各相電流のピークから電気角として３０［°］ずれたタイミングを切替許可タイミングとする。他の実施形態では、各相電流のピークからずれていれば、どのタイミングを切替許可タイミングとしてもよい。また、各相電流のピークから所定時間が経過したタイミングを切替許可タイミングとしてもよい。
【００８４】
また、上記第２実施形態および第３実施形態では、第１低電圧モードから第２低電圧モードに切り替えるとき、歪み低減処理として、所定時間の差電圧モードを行う。他の実施形態では、第１低電圧モードから高電圧モードに切り替えるとき、歪み低減処理として、所定時間の差電圧モードを行ってもよい。
また、第２低電圧モードから第１低電圧モードに切り替えるとき、または、高電圧モードから第１低電圧モードに切り替えるとき、歪み低減処理として、所定時間の差電圧モードを行ってもよい。これにより、駆動電圧が小さくなる方向に駆動モードが変更される場合における電流の歪みが低減されるので、トルクリップルを低減することができる。
【００８５】
上記第１実施形態では、第１電圧源の電圧値と第２電圧源の電圧値とは等しい。第２実施形態では、第２電圧源の電圧値は、第１電圧源の電圧値の２倍より大きい。他の実施形態では、第１電圧源および第２電圧源の電圧値は、どのような値としてもよい。
また、第３実施形態では、第１電圧源をキャパシタとし、第２電圧源をバッテリとした。他の実施形態では、第１電圧源をバッテリとし、第２電圧源をキャパシタにより構成してもよい。
【００８６】
また、第３実施形態では、キャパシタの電圧値は、バッテリの電圧値よりも小さいものとした。他の実施形態では、例えばチョッパ制御等により、キャパシタの電圧値がバッテリの電圧値よりも大きくなるように構成、制御してもよい。この場合、バッテリ電圧とキャパシタ電圧の大小を判定した後、バッテリ電圧とキャパシタ電圧のうち大きい方の電圧が小さい方の電圧の２倍以上である場合、歪み制御処理として、差電圧モードを実行してもよい。
【００８７】
上記第１実施形態では、歪み低減処理として、駆動モードの切り替えタイミングを調整する切替タイミング調整処理を行う。第２実施形態および第３実施形態では、切替前モードと切替後モードとの間に、差電圧モードを行う。他の実施形態では、第１実施形態と第２実施形態または第３実施形態を組み合わせ、切替前モードから差電圧モードへ移行するとき、各相電流のピークからずれたタイミングにて切り替えてもよい。同様に、差電圧モードから切替後モードへ移行するとき、各相電流のピークからずれたタイミングにて切り替えてもよい。これにより、電流歪みによる過電流をより抑制することができる。
同様に、第１実施形態と第４実施形態とを組み合わせ、切替前モードから全オフモードへ移行するときや、全オフモードから切替後モードへ移行するとき、各相電流のピークからずれたタイミングにて切り替えてもよい。
【００８８】
上記実施形態では、各相電流を検出する電流検出部が設けられる。他の実施形態では、例えば、歪み低減処理として切替タイミング調整処理を行わない場合、電流検出部を省略してもよい。また、切替タイミング調整処理を行う場合であっても、制御部内にて推定した各相電流に基づいて切替タイミングを制御するように構成すれば、電流検出部を省略してもよい。
上記実施形態では、モータジェネレータは、電動車両の車両主機に適用される。他の実施形態では、モータジェネレータは、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】
【００８９】
１、２・・・電力変換装置
１０・・・モータジェネレータ
１１〜１３・・・コイル（巻線）
２０・・・第１インバータ部
３０・・・第２インバータ部
４１・・・第１バッテリ（第１電圧源）
４２・・・第２バッテリ（第２電圧源）
４３・・・キャパシタ（第１電圧源）
６０・・・制御部
６５・・・切替制御部（駆動モード選択手段、歪み低減手段）
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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