特開 2023-179114 電動車用ドライブシステム及びこれを備えた電動車

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023179114

(43)【公開日】2023-12-19

(54)【発明の名称】電動車用ドライブシステム及びこれを備えた電動車

(51)【国際特許分類】

   B60L 7/24 20060101AFI20231212BHJP

   H02P 25/18 20060101ALI20231212BHJP

   H02P 27/06 20060101ALI20231212BHJP

   H02P 5/46 20060101ALI20231212BHJP

   B60L 9/18 20060101ALI20231212BHJP

   B60T 8/17 20060101ALI20231212BHJP

【ＦＩ】

B60L7/24 D

H02P25/18

H02P27/06

H02P5/46 H

B60L9/18 J

B60T8/17 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022092202

(22)【出願日】2022-06-07

(71)【出願人】

【識別番号】319007240

【氏名又は名称】株式会社日立インダストリアルプロダクツ

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 裕貴

(72)【発明者】

【氏名】藤井 克彦

(72)【発明者】

【氏名】杉本 愼治

(72)【発明者】

【氏名】原 豪希

(72)【発明者】

【氏名】櫛田 昂歳

【テーマコード（参考）】

3D246

5H125

5H505

5H572

【Ｆターム（参考）】

3D246DA01

3D246EA05

3D246GB39

3D246HA28A

3D246HA35C

3D246HA38A

3D246JA12

3D246LA12Z

5H125AA01

5H125AC12

5H125BA00

5H125BB00

5H125CB02

5H125CB07

5H125EE08

5H125EE44

5H125FF01

5H505AA16

5H505CC04

5H505DD03

5H505DD08

5H505EE23

5H505EE35

5H505EE48

5H505EE55

5H505FF04

5H505FF07

5H505HA06

5H505HA10

5H505HB01

5H505JJ25

5H505LL01

5H505LL22

5H572AA02

5H572CC04

5H572DD05

5H572EE03

5H572FF03

5H572FF07

5H572HA05

5H572HA10

5H572HB07

5H572HC07

5H572JJ25

5H572LL01

5H572LL22

(57)【要約】

【課題】
本発明は、回転電機の回生中の巻線切替期間においても要求ブレーキトルクを満たすように制御する。
【解決手段】
回転電機１に電力を供給するインバータ３と、回転電機１の回転速度が回転速度閾値に達した場合に、回転電機１の結線状態を切り替える機械式巻線切替装置８と、回転電機１とインバータ３と機械式巻線切替装置８を制御するコントローラ４と、を備える。コントローラ４はインバータ制御装置９と、機械式巻線切替装置８を制御する巻線切替制御装置１０と、機械式ブレーキ１６を制御する機械式ブレーキ制御装置１１とを備える。インバータ制御装置９は、回転電機１の結線状態切替え時に、インバータ３をオフするよう制御する。機械式ブレーキ制御装置１１は、回転電機１が回生状態時に、インバータ３のオフによって消失する回転電機１の回生ブレーキトルクを機械式ブレーキ１６に補償させる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

力行時には車輪に回転トルクを付与し、回生時にはブレーキトルクを付与する回転電機と、前記回転電機に電力を供給するインバータと、前記回転電機の回転速度が予め定めた回転速度閾値に達した場合に、前記回転電機の結線状態を切り替える機械式巻線切替装置と、前記回転電機と前記インバータと前記機械式巻線切替装置を制御する制御装置と、を備える電動車用ドライブシステムにおいて、
前記制御装置は、前記インバータを制御するインバータ制御装置と、前記機械式巻線切替装置を制御する巻線切替制御装置と、前記車輪を制動する機械式ブレーキを制御する機械式ブレーキ制御装置とを備え、
前記インバータ制御装置は、前記回転電機の結線状態を切り替える際に、前記インバータのスイッチング素子を全てオフするよう制御し、
前記機械式ブレーキ制御装置は、前記回転電機が回生状態である場合に、前記インバータのスイッチング素子を全てオフしたことによって消失する前記回転電機の回生ブレーキトルクを前記機械式ブレーキに補償させるように制御することを特徴とする電動車用ドライブシステム。

【請求項2】

請求項１に記載の電動車用ドライブシステムにおいて、
前記機械式ブレーキ制御装置は、前記回転電機の回生ブレーキトルクの消失分を前記機械式ブレーキに補償させて要求ブレーキトルクと一致するように前記機械式ブレーキを制御することを特徴とする電動車用ドライブシステム。

【請求項3】

請求項１に記載の電動車用ドライブシステムにおいて、
前記巻線切替制御装置は、前記インバータ制御装置から巻線切替指令を受信した後、前記機械式巻線切替装置に巻線切替信号を出力することを特徴とする電動車用ドライブシステム。

【請求項4】

請求項３に記載の電動車用ドライブシステムにおいて、
前記インバータ制御装置は、前記インバータのスイッチング素子を全てオフしたタイミングを起点とし、予め定めた所定期間が経過した後、前記巻線切替制御装置に巻線切替指令を出力することを特徴とする電動車用ドライブシステム。

【請求項5】

請求項４に記載の電動車用ドライブシステムにおいて、
前記予め設定した所定期間は、力行時よりも回生時の方を短く設定することを特徴とする電動車用ドライブシステム。

【請求項6】

請求項２に記載の電動車用ドライブシステムにおいて、
前記インバータ制御装置は、前記回転電機の回転速度に基づいて、回生ブレーキトルクと機械式ブレーキトルクの配分を行うブレーキトルク配分装置を備え、
前記ブレーキトルク配分装置は、前記回転電機の回転速度が前記回転速度閾値に近づくにつれて合計ブレーキトルクに対する機械式ブレーキトルクの割合を、回生ブレーキトルクの割合よりも多くなるように制御することを特徴とする電動車用ドライブシステム。

【請求項7】

請求項６に記載の電動車用ドライブシステムにおいて、
前記ブレーキトルク配分装置は、前記回転電機の回転速度が前記回転速度閾値に達した際には、前記機械式ブレーキのみが動作するように制御することを特徴とする電動車用ドライブシステム。

【請求項8】

請求項１に記載の電動車用ドライブシステムにおいて、
前記機械式巻線切替装置は、固定子電極と、前記固定子電極との接触面積を変化させる可動子電極とを備え、
前記巻線切替制御装置は、前記インバータのスイッチング素子を全てオフしたタイミングを起点として、前記固定子電極と前記可動子電極の接触面積が小さくなるように制御することを特徴とする電動車用ドライブシステム。

【請求項9】

請求項１乃至８の何れか１項において、
前記回転電機と前記インバータと前記機械式巻線切替装置は複数備え、
前記制御装置は、前記複数の回転電機の各々の巻線切替期間を異ならせてしめるよう前記機械式巻線切替装置を制御することを特徴とする電動車用ドライブシステム。

【請求項10】

請求項１乃至８の何れか１項に記載の電動車用ドライブシステムを搭載した電動車。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、巻線切替装置を備えた電動車用ドライブシステム及び電動車に関する。

【背景技術】

【0002】

モータの巻線を切り替える技術として、例えば特許文献１に記載の技術がある。特許文献１では、空気調和機の圧縮機に用いるモータの巻線を切り替えるにあたり、モータを空転させる制御を行う第１制御部と、モータが空転している間に巻線切替スイッチを制御する第２制御部と、を備えている。モータが空転している状態では、インバータを停止させ、モータへの通電を行わないようにしている。すなわち、特許文献１では、インバータを停止させ、モータへの通電を行わない状態で巻線切替スイッチを制御して、モータの巻線を切り替えるようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－１４５８０２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、モータに通電した状態で結線状態を切り替えると、スイッチの接点箇所にアーク放電が生じ、スイッチの接点箇所が溶着するなど不具合が生じる。これを防ぐために、インバータのスイッチング素子を全てオフしたインバータ停止期間を設け、その間に結線状態の切り替えを行う必要がある。インバータ停止期間はモータへの通電が行われずトルクが０となる。これはモータが回生している時も同様であり、回生によるブレーキトルクが０となる。

【0005】

特許文献１に記載の技術を電動車へ適用することを想定すると、モータ回生中の巻線切替期間においては要求ブレーキトルクを出力できなくなり、制動力を得られないといった課題が生じる。一方で、モータ回生中、すなわち回生ブレーキトルクによる減速中に巻線切替を行わないと、モータの回転速度が低速回転域にありながら、低速回転域に好適な結線状態でモータを駆動できないという課題が生じる。特許文献１は空調用圧縮機に適用することを想定しているものであり、電動車への適用にあたっての課題については考慮されていない。

【0006】

本発明は、回転電機の回生中の巻線切替期間においても要求ブレーキトルクを出力し、低速回転域においても好適な結線状態で回転電機を駆動することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

前記目的を達成するために本発明は、力行時には車輪に回転トルクを付与し、回生時にはブレーキトルクを付与する回転電機と、前記回転電機に電力を供給するインバータと、前記回転電機の回転速度が予め定めた回転速度閾値に達した場合に、前記回転電機の結線状態を切り替える機械式巻線切替装置と、前記回転電機と前記インバータと前記機械式巻線切替装置を制御する制御装置と、を備える電動車用ドライブシステムにおいて、前記制御装置は、前記インバータを制御するインバータ制御装置と、前記機械式巻線切替装置を制御する巻線切替制御装置と、前記車輪を制動する機械式ブレーキを制御する機械式ブレーキ制御装置とを備え、前記インバータ制御装置は、前記回転電機の結線状態を切り替える際に、前記インバータのスイッチング素子を全てオフするよう制御し、前記機械式ブレーキ制御装置は、前記回転電機が回生状態である場合に、前記インバータのスイッチング素子を全てオフしたことによって消失する前記回転電機の回生ブレーキトルクを前記機械式ブレーキに補償させるように制御することを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、回転電機の回生中の巻線切替期間においても要求ブレーキトルクを出力でき、かつ、低速回転域においても好適な結線状態で回転電機を駆動することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施例１に係る電動車用ドライブシステムの構成を示すブロック図である。

【図2】本発明の実施例１に係る回転電機の巻線構成を示す図である。

【図3A】本発明の実施例１に係る回転電機の各相の巻線を直列接続した状態を示す図である。

【図3B】本発明の実施例１に係る回転電機の各相の巻線を並列接続した状態を示す図である。

【図4A】回転速度と回生ブレーキトルクの関係を示す図である。

【図4B】回転速度と結線状態の関係を示す図である。

【図5】本発明の実施例１に係る巻線切替シーケンスを示すフローチャートである。

【図6】本発明の実施例１に係る回転速度、機械式ブレーキトルク、回生ブレーキトルクの関係を示す図である。

【図7】本発明の実施例２に係る巻線切替シーケンスを示すフローチャートである。

【図8A】インバータ３のスイッチング素子が動作している場合における電流の流れの一例を示す図である。

【図8B】インバータ３のスイッチング素子をオフした直後における過渡電流の流れの一例を示す図である。

【図9】本発明の実施例２に係るインバータのスイッチング素子をオフした直後における過渡電流の減衰の様子を示す模式図である。

【図10】本発明の実施例３に係る巻線切替シーケンスを示すフローチャートである。

【図11】本発明の実施例３に係るインバータのスイッチング素子をオフした直後における過渡電流の減衰の様子を示す模式図である。

【図12】本発明の実施例４に係る電動車用ドライブシステムの構成を示すブロック図である。

【図13】比較例と実施例４のブレーキトルク配分を示す図である。

【図14】本発明の実施例５に係る巻線切替シーケンスを示すフローチャートである。

【図15】本発明の実施例５に係る機械式巻線切替装置の固定子電極と可動子電極の挙動を示す図である。

【図16A】本発明の実施例５に係る力行時においてインバータのスイッチング素子をオフした直後における過渡電流の減衰の様子を示す模式図である。

【図16B】本発明の実施例５に係る回生時においてインバータのスイッチング素子をオフした直後における過渡電流の減衰の様子を示す模式図である。

【図17】本発明の実施例６に係る電動車用ドライブシステムの構成を示すブロック図である。

【図18】本発明の実施例７に係る電動車用ドライブシステムの構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照して本発明の実施例１について説明する。なお、同一の要素については、全ての図において、原則として同一の符号を付している。また、同一の機能を有する部分については、説明を省略する。なお、以下に説明する構成はあくまで実施例に過ぎず、本発明に係る実施様態が、以下の具体的様態に限定されることを意図する趣旨ではない。

【実施例0011】

図１乃至図６を用いて、本発明の実施例１について説明する。

【0012】

図１は、本発明の実施例１に係る電動車用ドライブシステムの構成を示すブロック図である。

【0013】

図１において、本発明の電動車用ドライブシステムは、回転電機１、相電流検出回路２、インバータ３、コントローラ４（制御装置）、機械式巻線切替装置８、モータシャフト１２、差動装置１３、ドライブシャフト１４、車輪１５、機械式ブレーキ１６、回転速度検出器１７から構成される。

【0014】

回転電機１は、例えば、複数の巻線を有する永久磁石同期電動機で構成され、各巻線の結線状態を切り替えられるように一部の巻線の始端と終端が引き出され、機械式巻線切替装置８に格納される。本実施例の回転電機１は、力行時には車輪に回転トルクを付与し、回生時にはブレーキトルクを付与する。

【0015】

相電流検出回路２は、ホールＣＴ（Current Transformer）等から構成され、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の三相交流電流のうち何れかの二相を検出している。三相交流電流が平衡状態であると仮定して他の１相を演算により求める構成としているが、三相全てを検出する構成としても良い。

【0016】

インバータ３は、バッテリ等の直流電圧電源５、ゲート・ドライバ６およびスイッチング素子Ｓ_up～Ｓ_wnとダイオードＤ_１～Ｄ_６を備える主回路部７から構成される。なお、本実施例の効果はスイッチング素子の種類によって限定されるものではない。

【0017】

コントローラ４は、インバータ３を制御するインバータ制御装置９と、機械式巻線切替装置８を制御する巻線切替制御装置１０と、車輪を制動する機械式ブレーキを制御する機械式ブレーキ制御装置１１から構成される。コントローラ４は、図示しない車両信号(例えば、アクセル信号やブレーキ信号等)に基づいて、運転者が望むよう電動車を駆動するため、インバータ３と機械式巻線切替装置８と機械式ブレーキ１６を制御する。

【0018】

インバータ制御装置９は、相電流検出回路２より得られる回転電機１のＵ相線１Ｕ、Ｖ相線１Ｖ、Ｗ相線１Ｗに流れる電流ｉ_ｕ、ｉ_ｖ、ｉ_ｗと、回転速度検出器１７より得られる回転電機１の回転速度を用いて、回転電機１の回転を所定状態とするための印加電圧指令パルスを生成し、ゲート・ドライバ６に出力する。

【0019】

また、インバータ制御装置９は、回転速度検出器１７より得られる回転電機１の回転速度を用いて、予め定めた回転速度閾値に達したか否かを判定する。回転速度閾値に達したと判定した場合、インバータ制御装置９はインバータ３のスイッチング素子を全てオフするようインバータオフ指令をゲート・ドライバ６に出力し、巻線切替指令を巻線切替制御装置１０に出力する。また、インバータ制御装置９は、回転電機１が回生状態であるか否かを判定する。インバータ制御装置９が、回転電機１の回転速度が予め定めた回転速度閾値に達したと判定し、かつ、回転電機１が回生状態であると判定した場合には、機械式ブレーキ制御装置１１にブレーキトルク抜け補償指令を出力する。

【0020】

巻線切替制御装置１０は、インバータ制御装置９より出力された巻線切替指令を受信した場合には、巻線切替信号を生成し、これを機械式巻線切替装置８に出力する。

【0021】

機械式巻線切替装置８は、回転電機１の結線状態を切り替え可能な回路構成を有しており、巻線切替制御装置１０からの信号に基づいて、回転電機１の結線状態を切り替える。

【0022】

機械式ブレーキ制御装置１１は、図示しないブレーキペダルの踏込力に応じて、機械式ブレーキ１６を制御する。機械式ブレーキ１６は、摩擦力によってブレーキトルクを発生させる。機械式ブレーキ１６には、ディスクブレーキやドラムブレーキ等の種類があるが、本実施例の効果は機械式ブレーキの種類によって限定されるものではない。

【0023】

次に、図２および図３を用いて機械式巻線切替装置８の構成を説明する。図２は、本発明の実施例１に係る回転電機の巻線構成を示す図である。図３Ａは、本発明の実施例１に係る回転電機の各相の巻線を直列接続した状態を示す図である。図３Ｂは、本発明の実施例１に係る回転電機の各相の巻線を並列接続した状態を示す図である。なお、ここでは結線状態を直列接続と並列接続とで切り替える構成を示しているが、あくまで一例であり、結線状態をＹ結線とΔ結線とで切り替える構成でもよいし、巻線の巻数を切り替える構成でもよい。

【0024】

図２に示すように、回転電機１のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各相に対して、それぞれ２つの巻線１Ａ、１Ｂが備えられている。また、機械的な部品から成るスイッチＳＷ_１Ｕ、ＳＷ_１V、ＳＷ_１ＷおよびスイッチＳＷ_２Ｕ、ＳＷ_２V、ＳＷ_２Ｗが設けられており、これらスイッチのオン、オフを機械式巻線切替装置８が行う。

【0025】

回転電機１においては、スイッチＳＷ_１Ｕ、ＳＷ_１V、ＳＷ_１Ｗをそれぞれオンし、かつ、スイッチＳＷ_２Ｕ、ＳＷ_２V、ＳＷ_２Ｗをそれぞれオフすることにより、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相における２つの巻線１Ａ、１Ｂを、それぞれ図３Ａのように直列接続することができる。また、回転電機１においては、スイッチＳＷ_１Ｕ、ＳＷ_１V、ＳＷ_１Ｗをそれぞれオフし、かつ、スイッチＳＷ_２Ｕ、ＳＷ_２V、ＳＷ_２Ｗをそれぞれオンすることにより、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相の２つの巻線１Ａ、１Ｂを、それぞれ図３Ｂのように並列接続することができる。このようにして、回転電機１の結線状態を直列接続から並列接続へ、あるいは、並列接続から直列接続へと切り替えることが可能となる。

【0026】

次に、回転速度と回生ブレーキトルクの関係、および回転速度と結線状態の関係について説明する。図４Ａは、回転速度と回生ブレーキトルクの関係を示す図である。図４Ｂは、回転速度と結線状態の関係を示す図である。

【0027】

図４Ａにおいて、時刻ｔ_０～時刻ｔ_１では、インバータを動作させ回生ブレーキトルクを発生させ、要求ブレーキトルクを出力する。そして、車両は要求ブレーキトルクを得て減速する。巻線切替期間となる時刻ｔ_１～時刻ｔ_２ではインバータが停止している。これによって回生ブレーキトルクが消失するため、要求ブレーキトルクを出力できず、車両としては減速しにくくなる。減速しにくいことは衝突事故につながるため、安全上のリスクが高まるという問題が生じる。また、この問題を解決するために回生中の巻線切替を禁止する場合、要求ブレーキトルクを出力することは可能となるが、別の問題が生じる。

【0028】

この問題について、図４Ｂを用いて説明する。まず始めに、動作点はＯＰＰにあるとする。この時、回転電機１の回転速度は高速回転域にあるため、回転電機１は高速回転域に好適な結線状態にある。次に、回転電機１が動作ＯＰ１のように減速し、回転速度閾値を下回るとする。この時、前述の課題を解決するために巻線切替を禁止している。次に、動作ＯＰ２のように、回転速度が０となる前に運転者がアクセルペダルを踏むなどして動作点が力行領域のＯＰＰ’に移るとする。この時、動作ＯＰ１で巻線切替を禁止したために、回転速度は低速回転域にあるにも関わらず、回転電機１は高速回転域に好適な結線状態にある。これにより、巻線切替装置適用の本来の目的、例えば、低速回転域で高トルクを得て良好な加速レートを得ることが達成できなくなる。

【0029】

以上のように、図４Ａ，図４Ｂに示す構成では、回生中の巻線切替期間における要求ブレーキトルクの出力と低速域において好適な結線状態で駆動することを両立できない、という課題がある。

【0030】

この課題を解決するための手段について、図５及び図６を用いて説明する。図５は、本発明の実施例１に係る巻線切替シーケンスを示すフローチャートである。

【0031】

図５において、巻線切替シーケンスが開始すると、インバータ制御装置９は、回転速度検出器１７より得られる回転電機１の回転速度を用いて、回転速度閾値に達したか否かを判定する（ステップＳ１）。

【0032】

ステップＳ１にて回転速度閾値に達したと判定した場合(ステップＳ１のＹＥＳ)、インバータ制御装置９は、インバータ３のスイッチング素子を全てオフするようインバータオフ指令を生成し、これをゲート・ドライバ６に出力する(ステップＳ２)。ステップＳ１にて回転速度閾値に達していないと判定した場合(ステップＳ１のＮＯ)、インバータ制御装置９は、ステップＳ１の処理を繰り返す。

【0033】

次に、インバータ制御装置９は、回転電機１が回生状態であるか否かを判定する(ステップＳ３)。

【0034】

ステップＳ３にて回生状態であると判定した場合(ステップＳ３のＹＥＳ)、インバータ制御装置９は、機械式ブレーキ制御装置１１にブレーキトルク抜け補償指令を出力する。機械式ブレーキ制御装置１１は、回転電機１の回生ブレーキトルクの消失分を機械式ブレーキ１６に補償させて、要求ブレーキトルクと一致するように機械式ブレーキ１６を制御する(ステップＳ４)。

【0035】

また、ステップＳ３にて回生状態でないと判定した場合(ステップＳ３のＮＯ)、回生ブレーキトルクが発生していないため、ステップＳ４を経由せずステップＳ５に進む。

【0036】

次に、インバータ制御装置９は、巻線切替指令を巻線切替制御装置１０に出力する。巻線切替制御装置１０は巻線切替指令を受信した後、巻線切替信号を生成し、これを機械式巻線切替装置８に出力する(ステップＳ５)。これによって、機械式巻線切替装置８により回転電機1の結線状態の切り替えが実行される。

【0037】

次に、インバータ制御装置９は、インバータ３から回転電機１への電流供給再開の制御を実行し(ステップＳ６)、巻線切替シーケンスを終了する。

【0038】

以上のように、実施例１では、巻線切替シーケンスにおいてインバータ制御装置９が、回転電機１が回生状態であるか否かを判定し、回生状態であると判定した場合には、インバータ制御装置９は機械式ブレーキ制御装置１１にブレーキトルク抜け補償指令を出力し、機械式ブレーキ制御装置１１は回転電機１の回生ブレーキトルクの消失分を機械式ブレーキ１６に補償させて、要求ブレーキトルクと一致するように機械式ブレーキ１６を制御する。

【0039】

機械式ブレーキトルクと回生ブレーキトルクの配分の一例を説明する。図６は、本発明の実施例１に係る回転速度、機械式ブレーキトルク、回生ブレーキトルクの関係を示す図である。

【0040】

減速要求を受け、インバータ制御装置９と機械式ブレーキ制御装置１１は、要求ブレーキトルクを満たすように、それぞれ回生ブレーキトルク、機械式ブレーキトルクを制御する。すなわち、インバータ制御装置９と機械式ブレーキ制御装置１１は、回生ブレーキトルクと機械式ブレーキトルクの合計が要求ブレーキトルクとなるように制御する。

【0041】

時刻ｔ_０～時刻ｔ_１では、インバータ制御装置９と機械式ブレーキ制御装置１１は、機械式ブレーキトルクより回生ブレーキトルクが大きくなるようにブレーキトルクを配分し、要求ブレーキトルクを出力している。

【0042】

巻線切替期間となるｔ_１～ｔ_２では、インバータ制御装置９がインバータ３のスイッチング素子を全てオフさせるので、回生ブレーキトルクがゼロとなる。機械式ブレーキ制御装置１１は回生ブレーキトルクの損失分を補償するように、機械式ブレーキトルクを増加させ、機械式ブレーキトルクのみで要求ブレーキトルクを満たすように制御する。

【0043】

巻線切替期間終了後となるｔ_３以降では、時刻ｔ_０～時刻ｔ_１と同様に、機械式ブレーキトルクと回生ブレーキトルクを配分する。

【0044】

このように制御することにより、実施例１では、回生中の巻線切替期間においても要求ブレーキトルクを出力可能となり、また、巻線切替により低速回転域において好適な結線状態で駆動することが可能となる。なお、図６において巻線切替期間以外、すなわち時刻ｔ_０～時刻ｔ_１、時刻ｔ_２以降における、機械式ブレーキトルクと回生ブレーキトルクの配分は、あくまで一例であり、この配分が変化しても実施例1の効果には影響を及ぼさない。例えば、時刻ｔ_０～時刻ｔ_１、時刻ｔ_２以降では機械式ブレーキトルクをゼロとし、回生ブレーキトルクのみで要求ブレーキトルクを満たすようにしても良い。

【0045】

実施例１によれば、回生中の巻線切替期間においても要求ブレーキトルクを出力でき、かつ、低速回転域においても好適な結線状態で駆動することができる。

【実施例0046】

図７乃至図９を用いて、本発明の実施例２について説明する。図７は、本発明の実施例２に係る巻線切替シーケンスを示すフローチャートである。

【0047】

図７を用いて、実施例１との相違点について説明する。実施例１と共通する構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

【0048】

図７に示すように、実施例２の巻線切替シーケンスでは、ステップＳ４とステップＳ５との間にステップＳ７を有している。

【0049】

ステップＳ７には、ステップＳ４の処理終了後、あるいはステップＳ３でＮＯと判定された場合に移る。

【0050】

ステップＳ７では、インバータ制御装置９が、インバータ３のスイッチング素子を全てオフしたタイミングを起点として、予め定めた所定期間Ｔ_Ａが経過したか否かを判定する。一例として、所定期間Ｔ_Ａは、回転電機１が通電時に流れ得る最大電流が流れている場合において回転電機１の巻線インダクタンスによる過渡電流が略ゼロとなるまでの期間として、解析的または実験的に予め算出しておけばよい。

【0051】

ステップＳ７にて、予め定めた所定期間Ｔ_Ａが経過したと判定した場合(ステップＳ７のＹＥＳ)、ステップＳ５に移り、結線状態を切り替える。一方、ステップＳ７にて、予め定めた所定期間Ｔ_Ａが経過していないと判定した場合(ステップＳ７のＮＯ)、ステップＳ７の動作を繰り返す。

【0052】

インバータを構成する回路では、インバータ３のスイッチング素子を全てオフした場合においても、その直後では過渡電流が流れている。

【0053】

図８Ａは、インバータ３のスイッチング素子が動作している場合における電流の流れの一例を示す図である。図８Ｂは、インバータ３のスイッチング素子をオフした直後における過渡電流の流れの一例を示す図である。

【0054】

図８Ａにおいて、電流がインバータ３からＵ相線１Ｕを通って回転電機１の巻線を流れ、Ｖ相線１Ｖを通りインバータ３に戻るような電流路が形成される。電流が流れている状態においてインバータ３のスイッチング素子を全てオフすると、回転電機１の巻線インダクタンスにより、図８Ｂのようにインバータ３からＵ相線１Ｕ、回転電機１の巻線、Ｖ相線１Ｖからインバータ３において過渡電流が流れる。したがって、このような過渡電流が流れている状態で巻線切替を実行すると、巻線切替装置の固定子電極と可動子電極の接点箇所にアーク放電が生じ、溶着するなど不具合が生じる可能性がある。なお、図８Ａ及び図８Ｂでは説明の便宜上、回転電機１の結線状態を直列接続としているが、前述のような不具合が生じる可能性は、回転電機１の結線状態によらず存在する。また、図８Ａ及び図８Ｂでは説明に不要な構成要素に関しては適宜図示を省略している。

【0055】

次に図９を用いて、実施例２の効果について説明する。図９は、本発明の実施例２に係るインバータのスイッチング素子をオフした直後における過渡電流の減衰の様子を示す模式図である。

【0056】

図９では、回転電機１のＵ相、Ｖ相、Ｗ相のいずれか１相に流れる相電流を、模式的に描写している。図９において時刻ｔ_０～時刻ｔ_１は回転電機１が通電している期間であり、時刻ｔ_１でインバータ３のスイッチング素子が全てオフされる。また、回転電機１の巻線インダクタンスによる過渡電流は、図９における時刻ｔ_１以降に流れる電流を意味する。なお、実施例２の効果は相電流の流れる向きに関係ないため、図９の縦軸は相電流の絶対値としている。

【0057】

実施例２では、図９に示すような過渡電流が略ゼロとなるまで、予め定めた所定期間Ｔ_Ａが経過した後に結線状態を切り替えるようにしている。そして、所定期間Ｔ_Ａは、最大電流が流れている場合の過渡電流が略ゼロとなるまでの期間であるため、時刻ｔ_０～時刻ｔ_１でどのような電流が流れていても、所定期間Ｔ_Ａ経過後においては、過渡電流は必ず略ゼロとなる。

【0058】

実施例２によれば、過渡電流によるアーク放電を防止できるため、巻線切替装置を高寿命化できる。