特開 2024-134573 ３レベルインバータの制御装置及びプログラム

(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】P2024134573

(43)【公開日】2024-10-04

(54)【発明の名称】３レベルインバータの制御装置及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20240927BHJP

   H02P 27/06 20060101ALI20240927BHJP

   H02P 21/22 20160101ALI20240927BHJP

   H02M 7/483 20070101ALI20240927BHJP

【ＦＩ】

H02M7/48 E

H02M7/48 W

H02M7/48 J

H02P27/06

H02P21/22

H02M7/483

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023044830

(22)【出願日】2023-03-21

(71)【出願人】

【識別番号】000004695

【氏名又は名称】株式会社ＳＯＫＥＮ

(71)【出願人】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】100121821

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 強

(74)【代理人】

【識別番号】100139480

【弁理士】

【氏名又は名称】日野 京子

(74)【代理人】

【識別番号】100125575

【弁理士】

【氏名又は名称】松田 洋

(74)【代理人】

【識別番号】100175134

【弁理士】

【氏名又は名称】北 裕介

(74)【代理人】

【識別番号】100207859

【弁理士】

【氏名又は名称】塩谷 尚人

(72)【発明者】

【氏名】西村 宗世

(72)【発明者】

【氏名】福田 純一

【テーマコード（参考）】

5H505

5H770

【Ｆターム（参考）】

5H505AA16

5H505AA19

5H505BB06

5H505CC04

5H505CC09

5H505DD03

5H505DD08

5H505EE07

5H505EE41

5H505EE55

5H505GG04

5H505HA05

5H505HA09

5H505HA10

5H505HB02

5H505JJ03

5H505KK05

5H505LL22

5H505LL41

5H770BA01

5H770CA06

5H770DA03

5H770DA34

5H770DA41

5H770EA19

5H770EA25

5H770HA02Y

5H770HA03W

5H770HA03Z

5H770HA07Z

5H770HA14W

5H770JA11W

5H770JA18W

(57)【要約】

【課題】蓄電部の電圧の制御性を高めることができる３レベルインバータの制御装置及びプログラムを提供する。
【解決手段】制御装置４０は、第１，第２コンデンサ２１，２２と、回転電機１０と、インバータ３０と、を備えるシステムに適用される。制御装置４０は、指令電圧に基づいて、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷの駆動状態の組合せである駆動パターンを選択する選択部と、駆動パターンに基づいて、スイッチング制御を行う制御部と、を備える。２つの異なる駆動状態であって、３つの線間電圧が同等となり、かつ中性点Ｏに流れる電流の向きが互いに逆向きとなる各駆動状態を特定駆動状態とする。選択部は、指令電圧に基づいて、各特定駆動状態となる期間が１スイッチング周期内に生じるように駆動パターンを選択する。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

直列接続された第１蓄電部（２１）及び第２蓄電部（２２）と、
３相分の巻線（１１Ｕ～１１Ｗ）を有する回転電機（１０）と、
前記回転電機における各相の前記巻線を、前記第１蓄電部の正極側、前記第１蓄電部の負極側と前記第２蓄電部の正極側との間の中性点、及び前記第２蓄電部の負極側のうちいずれかに接続する３相分のスイッチ（ＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷ，Ｓｕ１～Ｓｗ４）を有する３レベルインバータ（３０）と、を備えるシステムに適用される３レベルインバータの制御装置（４０）において、
前記回転電機の制御量を指令値に制御するための指令電圧に基づいて、１スイッチング周期における各相の前記スイッチの駆動状態の組み合わせである駆動パターンを選択する選択部と、
選択された前記駆動パターンに基づいて、前記スイッチのスイッチング制御を行うスイッチ制御部と、を備え、
２つの異なる前記駆動状態であって、前記巻線の３つの線間電圧が同等となり、かつ前記中性点に流れる電流の向きが互いに逆向きとなる前記各駆動状態を特定駆動状態とし、
前記選択部は、前記指令電圧に基づいて、前記各特定駆動状態とされる期間が前記１スイッチング周期内に生じるように前記駆動パターンを選択する、３レベルインバータの制御装置。

【請求項2】

前記第１蓄電部の電圧と前記第２蓄電部の電圧との少なくともいずれかに基づいて、前記１スイッチング周期における前記駆動パターンに含まれる前記各特定駆動状態の出現期間の合計に対する、前記各特定駆動状態の出現期間の割合を調整する調整部を備える、請求項１に記載の３レベルインバータの制御装置。

【請求項3】

各相のうち、前記各特定駆動状態における前記巻線と前記第１蓄電部の正極側、前記中性点及び前記第２蓄電部の負極側のうちいずれかとの接続箇所が他の相と異なる相を特定相とし、
前記駆動パターンには、同一の前記指令電圧に対して選択可能な２つのモードであって、前記各特定駆動状態とされる期間の前記特定相が互いに異なる各モードが含まれており、
前記各特定駆動状態とされる期間において前記特定相に流れる電流を特定相電流とし、
前記選択部は、前記指令電圧と各相の前記巻線に流れる電流とに基づいて、選択した前記駆動パターンに含まれる前記各モードのうち、前記特定相電流による前記第１蓄電部の蓄積電荷の変化量及び前記第２蓄電部の蓄積電荷の変化量が大きい方のモードを選択する、請求項１に記載の３レベルインバータの制御装置。

【請求項4】

前記選択部は、前記駆動状態が３回変化するまでに、前記各特定駆動状態が現れるように前記駆動パターンを選択する、請求項１に記載の３レベルインバータの制御装置。

【請求項5】

前記選択部は、前記１スイッチング周期において最初の前記駆動状態及び最後の前記駆動状態が前記各特定駆動状態であり、かつ今回の前記１スイッチング周期で最初に出現する前記特定駆動状態と、前回の前記１スイッチング周期で最後に出現した前記特定駆動状態とが同じ前記駆動状態となるように、前記駆動パターンを選択する、請求項１に記載の３レベルインバータの制御装置。

【請求項6】

各相の前記巻線と、前記第１蓄電部の正極側、前記中性点又は前記第２蓄電部の負極側とが接続される前記駆動状態をゼロ電圧駆動状態とし、
前記選択部は、前記ゼロ電圧駆動状態のうち各相の前記巻線と前記中性点とが接続される前記駆動状態を含むように前記駆動パターンを選択する、請求項５に記載の３レベルインバータの制御装置。

【請求項7】

前記３レベルインバータは、前記各スイッチに電流が流れることに起因して発生する導通損失が、前記第１蓄電部の正極側又は前記第２蓄電部の負極側と各相の前記巻線とが前記スイッチにより接続される場合よりも、各相の前記巻線と前記中性点とが前記スイッチにより接続される場合に大きいものであり、
前記回転電機の動作点が、前記スイッチに電流が流れることに起因して発生する導通損失が許容値以上となる特定範囲内であるか否かを判定する判定部を備え、
前記スイッチ制御部は、前記特定範囲内であると判定された場合に、前記特定範囲外であると判定された場合に比べて、前記スイッチが前記ゼロ電圧駆動状態とされる期間において、各相の前記巻線と前記中性点とが接続される期間を短くするように、前記スイッチング制御を行う、請求項６に記載の３レベルインバータの制御装置。

【請求項8】

直列接続された第１蓄電部（２１）及び第２蓄電部（２２）と、
３相分の巻線（１１Ｕ～１１Ｗ）を有する回転電機（１０）と、
前記回転電機における各相の前記巻線を、前記第１蓄電部の正極側、前記第１蓄電部の負極側と前記第２蓄電部の正極側との間の中性点、及び前記第２蓄電部の負極側のうちいずれかに接続する３相分のスイッチ（ＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷ，Ｓｕ１～Ｓｗ４）を有する３レベルインバータ（３０）と、を備えるシステムに適用され、コンピュータ（４０）によって実行されるプログラムにおいて、
前記回転電機の制御量を指令値に制御するための指令電圧に基づいて、１スイッチング周期における各相の前記スイッチの駆動状態の組み合わせである駆動パターンを選択する選択ステップと、
選択された前記駆動パターンに基づいて、前記スイッチのスイッチング制御を行う制御ステップと、を含む処理を前記コンピュータに実行させ、
２つの異なる前記駆動状態であって、前記巻線の３つの線間電圧が同等となり、かつ前記中性点に流れる電流の向きが互いに逆向きとなる前記各駆動状態を特定駆動状態とし、
前記選択ステップにおいて、前記指令電圧に基づいて、前記各特定駆動状態とされる期間が前記１スイッチング周期内に生じるように前記駆動パターンを選択する処理を実行する、プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、３レベルインバータの制御装置及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、３レベルインバータが有するスイッチをオンオフする制御装置が知られている。この制御装置は、空間ベクトル変調制御により、スイッチをオンオフする。

【0003】

３レベルインバータの直流側には、直列接続されている第１蓄電部及び第２蓄電部が接続される。制御装置は、第１蓄電部の電圧及び第２蓄電部の電圧が所定の範囲内となるようにスイッチング制御を行う。これにより、スイッチに過電圧が印加されることが抑制される。このような制御装置の例として、特許文献１に開示された制御装置が挙げられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平９－３７５９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

第１蓄電部の電圧及び第２蓄電部の電圧における変動周期が長いことに起因して、各蓄電部の電圧の制御性が低下することが懸念される。

【0006】

本発明は、上記事情に鑑みたものであり、その主たる目的は、蓄電部の電圧の制御性を高めることができる３レベルインバータの制御装置及びプログラムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、
直列接続された第１蓄電部及び第２蓄電部と、
３相分の巻線を有する回転電機と、
前記回転電機における各相の前記巻線を、前記第１蓄電部の正極側、前記第１蓄電部の負極側と前記第２蓄電部の正極側との間の中性点、及び前記第２蓄電部の負極側のうちいずれかに接続する３相分のスイッチを有する３レベルインバータと、を備えるシステムに適用される３レベルインバータの制御装置において、
前記回転電機の制御量を指令値に制御するための指令電圧に基づいて、１スイッチング周期における各相の前記スイッチの駆動状態の組み合わせである駆動パターンを選択する選択部と、
選択された前記駆動パターンに基づいて、前記スイッチのスイッチング制御を行うスイッチ制御部と、を備え、
２つの異なる前記駆動状態であって、前記巻線の３つの線間電圧が同等となり、かつ前記中性点に流れる電流の向きが互いに逆向きとなる前記各駆動状態を特定駆動状態とし、
前記選択部は、前記指令電圧に基づいて、前記各特定駆動状態とされる期間が前記１スイッチング周期内に生じるように前記駆動パターンを選択する。

【0008】

本発明によれば、指令電圧に基づいて、１スイッチング周期における各相のスイッチの駆動状態の組み合わせである駆動パターンが選択される。ここで、駆動パターンは、指令電圧に基づいて、各特定駆動状態とされる期間が１スイッチング周期内に生じるように選択される。そして、選択された駆動パターンに基づいて、スイッチのスイッチング制御が行われる。この場合、各特定駆動状態のうち一方の駆動状態とされるスイッチング周期内の期間、及び他方の駆動状態とされるスイッチング周期内の期間において、各蓄電部の電圧が互いに逆方向に変化する。そのため、特定駆動状態のうちいずれか一方の駆動状態とされる期間のみがスイッチング周期内に生じる場合と比較して、各蓄電部の電圧を短い間隔で変動させることができ、各蓄電部の電圧の変動周期を短くできる。その結果、各蓄電部の電圧の制御性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１実施形態に係るモータ制御システムの構成図。

【図2】制御装置が行う処理の機能ブロック図。

【図3】ベクトル空間を示す図。

【図4】電圧ベクトルの説明に用いる図。

【図5】スイッチが駆動状態ＨＭＭとされる期間の電流経路を示す図。

【図6】スイッチが駆動状態ＭＬＬとされる期間の電流経路を示す図。

【図7】スイッチの駆動パターンの一例を示す図。

【図8】制御装置が行う制御の処理手順を示すフローチャート。

【図9】特定範囲及び電圧制御範囲の説明に用いる図。

【図10】スイッチング制御の一例を示すタイムチャート。

【図11】第２実施形態に係るモータ制御システムの構成図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

＜第１実施形態＞
以下、本発明に係る制御装置を具体化した第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態において制御装置は、電気自動車やハイブリッド自動車等の電動車両に搭載されている。

【0011】

図１に示すように、モータ制御システムは、回転電機１０、バッテリ２０、インバータ３０、及び制御装置４０を備えている。回転電機１０は、車載主機であり、図示しない駆動輪と動力伝達可能とされている。本実施形態では、回転電機１０は、３相の同期機であり、ステータ巻線として星形結線されたＵ相巻線１１Ｕ、Ｖ相巻線１１Ｖ、Ｗ相巻線１１Ｗを備えている。各相巻線１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗは、電気角で１２０°ずつずれて配置されている。回転電機１０は、例えば永久磁石同期機である。

【0012】

バッテリ２０は、インバータ３０を介して回転電機１０に電気的に接続されている。本実施形態では、バッテリ２０は、例えば単電池としての電池セルの直列接続体として構成された組電池である。電池セルとしては、例えば、リチウムイオン電池等の２次電池を用いることができる。バッテリ２０の端子間電圧は、例えば百Ｖ以上である。

【0013】

インバータ３０は、スイッチング操作により、バッテリ２０から供給される直流電力を３相交流電力に変換し、変換した交流電力を回転電機１０へと供給する電力変換回路である。インバータ３０のバッテリ２０側には、蓄電部としての第１コンデンサ２１及び第２コンデンサ２２が設けられている。第１コンデンサ２１及び第２コンデンサ２２は、直列接続されている。第１，第２コンデンサ２１，２２の直列接続体には、バッテリ２０が並列接続されている。本実施形態では、第１コンデンサ２１の静電容量と、第２コンデンサ２２の静電容量とは同一の値とされている。なお、第１コンデンサ２１及び第２コンデンサ２２はインバータ３０の外部に設けられてもよいし、インバータ３０に内蔵されていてもよい。

【0014】

インバータ３０は、Ｔ型の３レベルインバータであり、上アームスイッチＳＵＨ，ＳＶＨ，ＳＷＨと、下アームスイッチＳＵＬ，ＳＶＬ，ＳＷＬとの直列接続体を３相分備えている。各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬとして、電圧制御形の半導体スイッチング素子が用いられており、具体的にはＩＧＢＴが用いられている。このため、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬの高電位側端子はコレクタであり、低電位側端子はエミッタである。各スイッチＳＵＨ，ＳＶＨ，ＳＷＨ，ＳＵＬ，ＳＶＬ，ＳＷＬは、対応するフリーホイールダイオードＤＵＨ，ＤＶＨ，ＤＷＨ，ＤＵＬ，ＤＶＬ，ＤＷＬが逆並列に接続されている。

【0015】

Ｕ相上アームスイッチＳＵＨのエミッタは、Ｕ相下アームスイッチＳＵＬのコレクタに接続されている。Ｕ相上アームスイッチＳＵＨとＵ相下アームスイッチＳＵＬとの接続点は、Ｕ相巻線１１Ｕの第１端に接続されている。Ｖ相上アームスイッチＳＶＨのエミッタは、Ｖ相下アームスイッチＳＶＬのコレクタに接続されている。Ｖ相上アームスイッチＳＶＨとＶ相下アームスイッチＳＶＬとの接続点は、Ｖ相巻線１１Ｖの第１端に接続されている。Ｗ相上アームスイッチＳＷＨのエミッタは、Ｗ相下アームスイッチＳＷＬのコレクタに接続されている。Ｗ相上アームスイッチＳＷＨとＷ相下アームスイッチＳＷＬとの接続点は、Ｗ相巻線１１Ｗの第１端に接続されている。各相巻線１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗの第２端は互いに接続されている。

【0016】

各上アームスイッチＳＵＨ～ＳＷＨのコレクタは、バスバー等の正極側母線３１により接続されている。正極側母線３１は、バッテリ２０の正極端子及び第１コンデンサ２１の第１端に接続されている。第１コンデンサ２１の第２端は、中性点Ｏを介して第２コンデンサ２２の第１端に接続されている。各下アームスイッチＳＵＬ～ＳＷＬのエミッタは、バスバー等の負極側母線３２により接続されている。負極側母線３２は、バッテリ２０の負極端子及び第２コンデンサ２２の第２端に接続されている。

【0017】

インバータ３０は、双方向での電流の導通及び遮断を行うクランプスイッチＱＵ，ＱＶ，ＱＷを備えている。本実施形態では、各クランプスイッチＱＵ～ＱＷを構成するスイッチとして、電圧制御形の半導体スイッチング素子が用いられており、具体的にはＩＧＢＴが用いられている。各クランプスイッチＱＵ～ＱＷを構成する各スイッチは、対応するフリーホイールダイオードＤＵ，ＤＶ，ＤＷを有している。

【0018】

具体的には、Ｕ相を例に説明すると、Ｕ相クランプスイッチＱＵを構成する２つのスイッチは、互いのエミッタが接続されている。Ｕ相クランプスイッチＱＵを構成する各スイッチのうち、一方のコレクタは、Ｕ相上アームスイッチＳＵＨとＵ相下アームスイッチＳＵＬとの接続点に接続され、他方のコレクタは、中性点Ｏに接続されている。なお、Ｕ，Ｖ，Ｗ相クランプスイッチＱＵ～ＱＷは、オンされている場合に双方向の電流の流通を許容し、オフされている場合に双方向の電流の流通を阻止する。Ｕ，Ｖ，Ｗ相クランプスイッチＱＵ～ＱＷは、互いのコレクタが接続されて構成されてもよい。Ｕ，Ｖ，Ｗ相クランプスイッチＱＵ～ＱＷとして、逆阻止ＩＧＢＴ（ＲＢ－ＩＧＢＴ）が用いられてもよい。

【0019】

モータ制御システムは、第１電圧センサ４１、第２電圧センサ４２、相電流センサ４３及び回転角センサ４４を備えている。第１電圧センサ４１は、第１コンデンサ２１の電圧を検出する。第２電圧センサ４２は、第２コンデンサ２２の電圧を検出する。相電流センサ４３は、各相巻線１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗに流れるＵ，Ｖ，Ｗ相電流を検出する。なお、相電流センサ４３は、３相の電流のうち少なくとも２相の電流を検出できればよい。回転角センサ４４は、例えばレゾルバであり、回転電機１０の電気角を検出する。各センサ４１～４４の検出値は、制御装置４０に入力される。

【0020】

制御装置４０は、ＣＰＵや各種メモリを備えるマイクロコンピュータを主体として構成される。マイクロコンピュータが提供する機能は、実体的なメモリ装置に記録されたソフトウェアおよびそれを実行するコンピュータ、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組合せによって提供することができる。例えば、マイクロコンピュータがハードウェアである電子回路によって提供される場合、それは多数の論理回路を含むデジタル回路、又はアナログ回路によって提供することができる。例えば、マイクロコンピュータは、自身が備える記憶部としての非遷移的実体的記録媒体（non-transitory tangible storage medium）に格納されたプログラムを実行する。プログラムには、例えば、図８等に示す処理のプログラムが含まれる。プログラムが実行されることにより、プログラムに対応する方法が実行される。記憶部は、例えば不揮発性メモリである。なお、記憶部に記憶されたプログラムは、例えばＯＴＡ（Over The Air）等、インターネット等の通信ネットワークを介してダウンロード及び更新が可能である。

【0021】

制御装置４０は、回転電機１０の制御量を指令値に制御するための制御であって、インバータ３０の各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷをオンオフするスイッチング制御を行う。ここでは、図２を用いて、制御装置４０のスイッチング制御について説明する。図２に示す例では、スイッチング制御において、電流フィードバック制御が行われる。制御量は、回転電機１０のトルクであり、指令値は、上位の制御装置から入力される指令トルクＴｒｑ＊である。

【0022】

制御装置４０は、指令電流設定部５０を備えている。指令電流設定部５０は、指令トルクＴｒｑ＊に基づいて、ｄ，ｑ軸指令電流Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を設定する。例えば、指令電流設定部５０は、指令トルクＴｒｑ＊と、ｄ，ｑ軸指令電流Ｉｄ＊，Ｉｑ＊とが関係付けられたマップ情報又は数式情報に基づいて、ｄ，ｑ軸指令電流Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を設定すればよい。

【0023】

制御装置４０は、２相変換部５１を備えている。２相変換部５１は、各相巻線１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗに流れるＵ，Ｖ，Ｗ相電流と、回転電機１０の電気角θｅとに基づいて、３相固定座標系におけるＵ，Ｖ，Ｗ相電流を、２相回転座標系（ｄｑ座標系）におけるｄ軸電流Ｉｄｒ及びｑ軸電流Ｉｑｒに変換する。２相変換部５１は、各相電流として、相電流センサ４３の検出値を用いることが可能であり、電気角θｅとして、回転角センサ４４の検出値を用いることが可能である。

【0024】

制御装置４０は、ｄ軸偏差算出部５２ａ及びｑ軸偏差算出部５２ｂを備えている。ｄ軸偏差算出部５２ａは、ｄ軸指令電流Ｉｄ＊からｄ軸電流Ｉｄｒを減算することにより、ｄ軸電流偏差ΔＩｄを算出する。ｑ軸偏差算出部５２ｂは、ｑ軸指令電流Ｉｑ＊からｑ軸電流Ｉｑｒを減算することにより、ｑ軸電流偏差ΔＩｑを算出する。

【0025】

制御装置４０は、ｄ軸指令電圧算出部５３ａ及びｑ軸指令電圧算出部５３ｂを備えている。ｄ軸指令電圧算出部５３ａは、ｄ軸電流偏差ΔＩｄに基づいて、ｄ軸電流Ｉｄｒをｄ軸指令電流Ｉｄ＊にフィードバック制御するための操作量として、ｄ軸指令電圧Ｖｄを算出する。ｑ軸指令電圧算出部５３ｂは、ｑ軸電流偏差ΔＩｑに基づいて、ｑ軸電流Ｉｑｒをｑ軸指令電流Ｉｑ＊にフィードバック制御するための操作量として、ｑ軸指令電圧Ｖｑを算出する。なお、ｄ軸指令電圧算出部５３ａ及びｑ軸指令電圧算出部５３ｂで用いられるフィードバック制御は、例えば比例積分制御とすればよい。

【0026】

制御装置４０は、固定座標変換部５４を備えている。固定座標変換部５４は、ｄ，ｑ軸指令電圧算出部５３ａ，５３ｂから出力されたｄ，ｑ軸指令電圧Ｖｄ，Ｖｑ及び電気角θｅに基づいて、２相回転座標系におけるｄ，ｑ軸指令電圧Ｖｄ，Ｖｑを、２相固定座標系におけるα，β軸指令電圧Ｖα，Ｖβに変換する。固定座標変換部５４は、電気角θｅとして、回転角センサ４４の検出値を用いることが可能である。

【0027】

制御装置４０は、変調部５５を備えている。変調部５５は、α，β軸指令電圧Ｖα，Ｖβにより定まる電圧ベクトルを、回転電機１０の制御量を指令値に制御するための指令電圧ベクトルＶαβとし、指令電圧ベクトルＶαβが存在するセクタ及びセクタ内での存在領域を特定する。セクタは、指令電圧ベクトルＶαβが存在し得るベクトル空間を、指令電圧ベクトルＶαβの偏角に関して６つに分割するものである。指令電圧ベクトルＶαβの偏角は、指令電圧ベクトルＶαβとＵ相軸線とがなす角度であり、具体的には電気角θｅである。電気角θｅの符号は、左回り（反時計回り）を正とする。図３に、ベクトル空間を６つに分割する第１～第６セクタを示す。ベクトル空間では、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の軸線が、電気角で１２０°ずつずれて配置されている。各セクタは、互いに６０度の電気角差を有する２相の軸線に挟まれた領域である。図３では、第１セクタを示す範囲に、ドットハッチを施している。

【0028】

第１～第６セクタは、さらに４つの存在領域に分けられる。詳しくは、各セクタを区画する２相の軸線のうち偏角が小さい方の軸線におけるセクタの端点を第１端点とし、偏角が大きい方の軸線におけるセクタの端点を第２端点とし、ベクトル空間の原点及び第１端点の中間点を第１中間点とし、原点及び第２端点の中間点を第２中間点とし、第１端点及び第２端点の中間点を中間端点とする。この場合、第１領域Ｒ１は、原点、第１中間点及び第２中間点を頂点とする三角形によって囲まれる領域である。第２領域Ｒ２は、第１中間点、第２中間点及び中間端点を頂点とする三角形によって囲まれる領域である。第３領域Ｒ３は、第２端点、第２中間点及び中間端点を頂点とする三角形によって囲まれる領域である。第４領域Ｒ４は、第１端点、第１中間点及び中間端点を頂点とする三角形によって囲まれる領域である。図４に、第１セクタを例にして、存在領域としての第１～第４領域Ｒ１～Ｒ４を示す。第１セクタでは、第１端点は「ＨＬＬ」であり、第２端点は「ＨＨＬ」であり、第１中間点は「ＭＬＬ」及び「ＨＭＭ」であり、第２中間点は「ＭＭＬ」及び「ＨＨＭ」であり、中間端点は「ＨＭＬ」である。

【0029】

変調部５５は、電気角θｅに基づいて、指令電圧ベクトルＶαβが存在するセクタを特定する。例えば、変調部５５は、０°≦θｅ＜６０°の場合、指令電圧ベクトルＶαβが第１セクタに存在すると特定する。また、変調部５５は、指令電圧ベクトルＶαβの大きさ及びセクタ内の角度に基づいて、指令電圧ベクトルＶαβの存在領域を特定する。例えば、変調部５５は、指令電圧ベクトルＶαβの大きさ及びセクタ内の角度と、存在領域としての第１～第４領域Ｒ１～Ｒ４とが対応付けられた情報（具体的には、マップ情報又は数式情報）を用いて、指令電圧ベクトルＶαβが、各セクタ内の第１～第４領域Ｒ１～Ｒ４のうちいずれに存在するかを特定する。セクタ内の角度は、電気角θｅとセクタ番号とから算出される。

【0030】

変調部５５は、特定した指令電圧ベクトルＶαβのセクタ及び存在領域に基づいて、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷの駆動状態を都度定める。インバータ３０が実現可能な各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷの駆動状態は、図３に示すように定められている。

【0031】

各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷの駆動状態は各相電圧の組により表され、各相電圧は３段階のレベルＨ，Ｍ，Ｌにより表される。レベルＨの相電圧は、対象となる相において、上アームスイッチＳＵＨ，ＳＶＨ，ＳＷＨがオンされると共に、下アームスイッチＳＵＬ，ＳＶＬ，ＳＷＬ及びクランプスイッチＱＵ，ＱＶ，ＱＷがオフされることにより出力される電圧である。レベルＭの相電圧は、対象となる相において、クランプスイッチＱＵ，ＱＶ，ＱＷがオンされると共に、上アームスイッチＳＵＨ，ＳＶＨ，ＳＷＨ及び下アームスイッチＳＵＬ，ＳＶＬ，ＳＷＬがオフされることにより出力される電圧である。レベルＬの相電圧は、対象となる相において、下アームスイッチＳＵＬ，ＳＶＬ，ＳＷＬがオンされると共に、上アームスイッチＳＵＨ，ＳＶＨ，ＳＷＨ及びクランプスイッチＱＵ，ＱＶ，ＱＷがオフされることにより出力される電圧である。

【0032】

例えば、駆動状態ＨＭＬは、Ｕ相電圧がレベルＨであり、Ｖ相電圧がレベルＭであり、Ｗ相電圧がレベルＬであることを表す。駆動状態ＨＭＬでは、Ｕ相上アームスイッチＳＵＨ、Ｖ相クランプスイッチＱＶ及びＷ相下アームスイッチＳＷＬがオンされると共に、Ｖ，Ｗ相上アームスイッチＳＶＨ，ＳＷＨ、Ｕ，Ｗ相クランプスイッチＱＵ，ＱＷ及びＵ相，Ｖ相下アームスイッチＳＵＬ，ＳＶＬがオフされる。

【0033】

なお、バッテリ２０の電圧をＶＨとし、中性点Ｏの電位を基準電位（０Ｖ）とした場合、レベルＨの相電圧は「ＶＨ／２」であり、レベルＭの相電圧は「０」であり、レベルＬの相電圧は「－ＶＨ／２」である。

【0034】

ベクトル空間の原点では、セクタに関わらず、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷが駆動状態ＨＨＨ，ＭＭＭ又はＬＬＬとなる。言い換えると、原点では、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷの駆動状態が、各相の巻線１１Ｕ～１１Ｗと第１コンデンサ２１の第１端、中性点Ｏ又は第２コンデンサ２２の第２端とが接続される駆動状態とされる。本実施形態では、各駆動状態ＨＨＨ，ＭＭＭ，ＬＬＬを、ゼロ電圧駆動状態と称する。

【0035】

図３及び図４に示すように、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷの２つの異なる駆動状態ＭＭＬ，ＨＨＭは、ベクトル空間での位置が同一である。これら２つの駆動状態ＭＭＬ，ＨＨＭでは、各巻線１１Ｕ～１１Ｗの３つの線間電圧（具体的には、ＵＶ相電圧、ＶＷ相電圧及びＷＵ相電圧）が同等となる。なお、２つの駆動状態ＭＭＬ，ＨＨＭにおいて各巻線１１Ｕ～１１Ｗに印加される各線間電圧は、第１，第２コンデンサ２１，２２の電圧が変動することに伴い変化し得るが、第１，第２コンデンサ２１，２２の電圧が所定範囲内である場合において、２つの駆動状態ＭＭＬ，ＨＨＭにおいて印加される各線間電圧は同等となる。第１，第２コンデンサ２１，２２における電圧の所定範囲は、例えば回転電機１０の制御性や各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷの信頼性等に鑑みて定められている。同様に、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷの２つの異なる駆動状態ＭＬＬ，ＨＭＭは、ベクトル空間での位置が同一であり、これら２つの駆動状態ＭＬＬ，ＨＭＭでは、各線間電圧が同等となる。

【0036】

図５及び図６に、２つの異なる駆動状態ＨＭＭ，ＭＬＬとされる期間の電流経路の一例を示す。ここでは、第１，第２コンデンサ２１，２２の電圧がＵＶ相電圧、ＷＵ相電圧より高い場合の電流経路を示す。この場合、各駆動状態ＨＭＭ，ＭＬＬにおいて、Ｕ相の各スイッチＳＵＨ，ＳＵＬ，ＱＵ側からＵ相巻線１１Ｕに向かう向きにＵ相電流が流れ、Ｖ，Ｗ相巻線１１Ｖ，１１ＷからＶ，Ｗ相の各スイッチＳＶＨ，ＳＶＬ，ＱＶ，ＳＷＨ，ＳＷＬ，ＱＷ側に向かう向きにＶ，Ｗ相電流が流れる。図５に示すように、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷが駆動状態ＨＭＭとされる期間では、中性点Ｏには電流が流入する。図６に示すように、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷが駆動状態ＭＬＬとされる期間では、中性点Ｏから電流が流出する。つまり、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷが駆動状態ＨＭＭ，ＭＬＬとされる各期間では、中性点Ｏに流れる電流の向きが互いに逆となる。同様にして、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷが駆動状態ＭＭＬ，ＨＨＭとされる各期間では、中性点Ｏに流れる電流の向きが互いに逆となる。

【0037】

つまり、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷの２つの異なる駆動状態ＭＭＬ，ＨＨＭや駆動状態ＭＬＬ，ＨＭＭでは、各線間電圧が同等となり、かつ中性点Ｏに流れる電流の向きが互いに逆向きとなる。本実施形態では、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷの駆動状態ＭＭＬ，ＨＨＭや駆動状態ＭＬＬ，ＨＭＭを、特定駆動状態と称する。なお、他にも、駆動状態ＬＭＬ，ＭＨＭ、駆動状態ＬＭＭ，ＭＨＨ、駆動状態ＬＬＭ，ＭＭＨ、駆動状態ＭＬＭ，ＨＭＨが、特定駆動状態に該当する。

【0038】

変調部５５は、指令電圧ベクトルＶαβを、複数の電圧ベクトルに分解する。この際、指令電圧ベクトルＶαβは、指令電圧ベクトルＶαβの存在領域の頂点に対応する電圧ベクトルに分解される。変調部５５は、分解された電圧ベクトルの大きさに基づいて、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷの１スイッチング周期において、電圧ベクトルに対応する駆動状態とされる期間を算出する。なお、ここでの１スイッチング周期は、所定の時間幅で都度出力される電圧ベクトルを平均化する際の期間である。変調部５５は、１スイッチング周期において、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷの駆動状態が算出した期間となるように、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷをオンオフさせる駆動指令を生成する。駆動指令に基づいて各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷが駆動されることにより、１スイッチング周期で平均化された平均電圧ベクトルが出力される。

【0039】

例えば図４に示すように、指令電圧ベクトルＶαβが第１セクタの第１領域Ｒ１に存在すると特定された場合では、指令電圧ベクトルＶαβは、駆動状態ＭＬＬ，ＨＭＭ及び駆動状態ＭＭＬ，ＨＨＭに対応する電圧ベクトルＶ１，Ｖ２に分解される。Ｖ１は、駆動状態ＭＬＬ，ＨＭＭに対応する電圧ベクトルがｔａ倍（０＜ｔａ＜１）されたベクトルであり、Ｖ２は、駆動状態ＭＭＬ，ＨＨＭに対応する電圧ベクトルがｔｂ倍（０＜ｔｂ＜１）されたベクトルである。この場合、１スイッチング周期をＴＳとすると、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷが駆動状態ＭＬＬ又はＨＭＭとされる期間はｔａ×ＴＳであり、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷが駆動状態ＭＭＬ，ＨＨＭとされる期間はｔｂ×ＴＳである。１スイッチング周期のうち期間ｔａ×ＴＳ及びｔｂ×ＴＳ以外の期間は、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷが駆動状態ＨＨＨ，ＭＭＭ又はＬＬＬとされる期間である。

【0040】

なお、指令電圧ベクトルＶαβが第１セクタの第２領域Ｒ２に存在すると特定された場合では、指令電圧ベクトルＶαβは、駆動状態ＭＬＬ，ＨＭＭ、駆動状態ＭＭＬ，ＨＨＭ及び駆動状態ＨＭＬに対応する電圧ベクトルに分解される。指令電圧ベクトルＶαβが第１セクタの第３領域Ｒ３に存在すると特定された場合では、指令電圧ベクトルＶαβは、駆動状態ＭＭＬ，ＨＨＭ、駆動状態ＨＭＬ及び駆動状態ＨＨＬに対応する電圧ベクトルに分解される。指令電圧ベクトルＶαβが第１セクタの第４領域Ｒ４に存在すると特定された場合では、指令電圧ベクトルＶαβは、駆動状態ＭＬＬ，ＨＭＭ、駆動状態ＨＭＬ及び駆動状態ＨＬＬに対応する電圧ベクトルに分解される。そして、指令電圧ベクトルＶαβが分解された各電圧ベクトルの大きさに基づいて、各電圧ベクトルに対応する駆動状態とされる期間が算出される。

【0041】

指令電圧ベクトルＶαβが第２～第６セクタに存在すると特定された場合も第１セクタの場合と同様の処理が行われる。例えば、指令電圧ベクトルＶαβが第２セクタの第１領域Ｒ１に存在すると特定された場合では、指令電圧ベクトルＶαβは、駆動状態ＨＨＨ，ＭＭＭ，ＬＬＬ、駆動状態ＭＭＬ，ＨＨＭ及び駆動状態ＬＭＬ，ＭＨＭに対応する電圧ベクトルに分解される。分解された電圧ベクトルの大きさに基づいて、電圧ベクトルに対応する駆動状態ＨＨＨ，ＭＭＭ，ＬＬＬ、駆動状態ＭＭＬ，ＨＨＭ及び駆動状態ＬＭＬ，ＭＨＭとされる期間が算出される。

【0042】

変調部５５は、スイッチング制御において、第１，第２コンデンサ２１，２２の電圧が所定の範囲内となるように、第１，第２コンデンサ２１，２２の電圧を制御する。例えば、変調部５５は、第１，第２コンデンサ２１，２２が充放電されるように、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷをオンオフさせる。

【0043】

ところで、第１，第２コンデンサ２１，２２の電圧の変動周期が長いことに起因して、第１，第２コンデンサ２１，２２の電圧の制御性が低下することが懸念される。

【0044】

例えば、２スイッチング周期のうち前半のスイッチング周期の間に、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷの駆動状態がＨＨＨ→ＨＨＭ→ＨＭＭ→ＭＭＭの順で移り変わり、後半のスイッチング周期の間に各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷの駆動状態がＭＭＭ→ＭＭＬ→ＭＬＬ→ＬＬＬの順で移り変わるように、スイッチング制御が行われることがある。各コンデンサ２１，２２の電圧が各相間電圧よりも高い状況を想定すると、各駆動状態ＨＨＭ，ＭＭＬ及び各駆動状態ＨＭＭ，ＭＬＬでは、先の図５及び図６で説明した場合と同様に、中性点Ｏに流れる電流の向きが逆となる。そして、上述したスイッチング制御の駆動パターンでは、第２コンデンサ２２は、前半のスイッチング周期において充電され、後半のスイッチング周期において放電される。また、第１コンデンサ２１は、前半のスイッチング周期において放電され、後半のスイッチング周期において充電される。つまり、２スイッチング周期の間に、各コンデンサ２１，２２が１度だけ充放電される。この場合、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷの駆動状態の変化回数当たりにおける各コンデンサ２１，２２の電圧の変動回数が少なくなり、第１，第２コンデンサ２１，２２の電圧の制御性が低下することが懸念される。

【0045】

そこで、変調部５５は、指令電圧ベクトルＶαβに基づいて、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷの１スイッチング周期における各駆動状態の組み合わせである駆動パターンを選択する。この際、変調部５５は、指令電圧ベクトルＶαβに基づいて、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷが各特定駆動状態とされる期間が１スイッチング周期内に生じるように駆動パターンを選択する。変調部５５は、選択された駆動パターンに基づいて、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷのスイッチング制御を行う。

【0046】

図７に、上述した特徴を有する変調部５５により選択される駆動パターンの一例を示す。ここでは、第１セクタを例にして説明する。図７に示す駆動パターンのように、変調部５５は、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷの駆動状態が３回変化するまでに、各特定駆動状態ＨＭＭ，ＭＬＬ又はＨＨＭ，ＭＭＬが現れるように駆動パターンを選択することが可能である。

【0047】

変調部５５は、指令電圧ベクトルＶαβが第１セクタの第１領域Ｒ１に存在すると特定した場合に、図７の第１領域Ｒ１の欄に示す駆動パターンにおけるモードＡ～Ｄのうちいずれかで各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷをオンオフする。第１領域Ｒ１のモードＡ，Ｂでは、駆動状態ＨＭＭ，ＭＭＭ，ＭＭＬ，ＭＬＬが組み合わされている。第１領域Ｒ１のモードＡ，Ｂでは、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷの駆動状態の遷移順序が互いに異なるものの、スイッチング周期の最初及び最後において、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷが各特定駆動状態ＨＭＭ，ＭＬＬとされる期間がある。また、第１領域Ｒ１のモードＣ，Ｄでは、駆動状態ＨＨＭ，ＨＭＭ，ＭＭＭ，ＭＭＬが組み合わされている。第１領域Ｒ１のモードＣ，Ｄでは、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷの駆動状態の遷移順序が互いに異なるものの、スイッチング周期の最初及び最後において、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷが各特定駆動状態ＨＨＭ，ＭＭＬとされる期間がある。

【0048】

指令電圧ベクトルＶαβが各セクタの第１領域Ｒ１に存在する場合における駆動パターンの各モードＡ～Ｄには、駆動状態ＨＨＨ，ＬＬＬが含まれておらず、駆動状態ＭＭＭが含まれている。つまり、変調部５５は、ゼロ電圧駆動状態のうち各巻線１１Ｕ～１１Ｗと中性点Ｏとが接続される駆動状態ＭＭＭを含むように駆動パターンを選択する。

【0049】

変調部５５は、指令電圧ベクトルＶαβが第１セクタの第２領域Ｒ２に存在すると特定した場合、図７の第２領域Ｒ２の欄に示す駆動パターンにおけるモードＡ～Ｄのうちいずれかで各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷをオンオフする。第２領域Ｒ２のモードＡ，Ｂでは、ＨＭＭ，ＨＭＬ，ＭＭＬ，ＭＬＬが組み合わされている。第２領域Ｒ２のモードＡ，Ｂでは、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷの駆動状態の遷移順序が互いに変わるものの、スイッチング周期の最初及び最後において、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷが各特定駆動状態ＨＭＭ，ＭＬＬとされる期間がある。第２領域Ｒ２のモードＣ，Ｄでは、ＨＨＭ，ＨＭＭ，ＨＭＬ，ＭＭＬが組み合わされている。第２領域Ｒ２のモードＣ，Ｄでは、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷの駆動状態の遷移順序が互いに変わるものの、スイッチング周期の最初及び最後において、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷが各特定駆動状態ＨＨＭ，ＭＭＬとされる期間がある。

【0050】

変調部５５は、指令電圧ベクトルＶαβが第１セクタの第３領域Ｒ３に存在すると特定した場合、図７の第３領域Ｒ３の欄に示す駆動パターンにおけるモードＡ～Ｄのうちいずれかで各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷをオンオフする。第３領域Ｒ３のモードＡ，Ｂでは、駆動状態ＨＨＭ，ＨＨＬ，ＨＭＬ，ＭＭＬが組み合わされている。第３領域Ｒ３のモードＡ，Ｂでは、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷの駆動状態の遷移順序が互いに変わるものの、スイッチング周期の最初及び最後において、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷが各特定駆動状態ＨＨＭ，ＭＭＬとされる期間がある。第３領域Ｒ３では、モードＣはモードＡと同じ駆動パターンであり、モードＤはモードＢと同じ駆動パターンである。

【0051】

変調部５５は、指令電圧ベクトルＶαβが第１セクタの第４領域Ｒ４に存在すると特定した場合、図７の第４領域Ｒ４の欄に示す駆動パターンにおけるモードＡ～Ｄのうちいずれかで各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷをオンオフする。第４領域Ｒ４のモードＡ，Ｂでは、駆動状態ＨＭＭ，ＨＭＬ，ＨＬＬ，ＭＬＬが組み合わされている。第４領域Ｒ４のモードＡ，Ｂでは、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷの駆動状態の遷移順序が互いに変わるものの、スイッチング周期の最初及び最後において、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷが各特定駆動状態ＨＭＭ，ＭＬＬとされる期間がある。第４領域Ｒ４では、モードＣはモードＡと同じ駆動パターンであり、モードＤはモードＢと同じ駆動パターンである。

【0052】

変調部５５は、指令電圧ベクトルＶαβが存在するセクタ及び存在領域が前回のスイッチング周期と同じである場合、駆動パターンのモードＡ，Ｂを交互に選択したり、モードＣ，Ｄを交互に選択したりする。言い換えると、変調部５５は、１スイッチング周期において最初の駆動状態及び最後の駆動状態が各特定駆動状態であり、かつ今回の１スイッチング周期で最初に出現する特定駆動状態と、前回の１スイッチング周期で最後に出現した特定駆動状態とが同じ駆動状態となるように、駆動パターンを選択する。

【0053】

なお、上述した駆動パターンの選択処理は、指令電圧ベクトルＶαβが第２～第６セクタに存在する場合にも適用可能である。例えば、上述した駆動パターンの選択処理を、第２セクタに適用すると、変調部５５により選択される駆動パターンは以下のようになる。第２セクタの第１領域Ｒ１における駆動パターンのモードＡでは駆動状態ＭＭＬ，ＭＭＭ，ＭＨＭ，ＨＨＭがこの順で出現し、モードＢではＨＨＭ，ＭＨＭ，ＭＭＭ，ＭＭＬがこの順で出現し、モードＣでは駆動状態ＬＭＬ，ＭＭＬ，ＭＭＭ，ＭＨＭがこの順で出現し、モードＤでは駆動状態ＭＨＭ，ＭＭＭ，ＭＭＬ，ＬＭＬがこの順で出現する。第２セクタの第２領域Ｒ２における駆動パターンのモードＡでは駆動状態ＭＭＬ，ＭＨＬ，ＭＨＭ，ＨＨＭがこの順で出現し、モードＢでは駆動状態ＨＨＭ，ＭＨＭ，ＭＨＬ，ＭＭＬがこの順で出現し、モードＣでは駆動状態ＬＭＬ，ＭＭＬ，ＭＨＬ，ＭＨＭがこの順で出現し、モードＤでは駆動状態ＭＨＭ，ＭＨＬ，ＭＭＬ，ＬＭＬがこの順で出現する。

【0054】

第２セクタの第３領域Ｒ３における駆動パターンのモードＡでは駆動状態ＬＭＬ，ＬＨＬ，ＭＨＬ，ＭＨＭがこの順で出現し、モードＢでは駆動状態ＭＨＭ，ＭＨＬ，ＬＨＬ，ＬＭＬがこの順で出現し、モードＣはモードＡと同じであり、モードＤはモードＢと同じである。第２セクタの第４領域Ｒ４における駆動パターンのモードＡでは駆動状態ＭＭＬ，ＭＨＬ，ＨＨＬ，ＨＨＭがこの順で出現し、モードＢでは駆動状態ＨＨＭ，ＨＨＬ，ＭＨＬ，ＭＭＬがこの順で出現し、モードＣはモードＡと同じであり、モードＤはモードＢと同じである。

【0055】

変調部５５は、指令電圧ベクトルＶαβと各巻線１１Ｕ～１１Ｗに流れる電流とに基づいて、選択した駆動パターンに含まれる各モードのうち、特定相に流れる電流である特定相電流による第１コンデンサ２１の蓄積電荷の変化量及び第２コンデンサ２２の蓄積電荷の変化量が大きい方のモードを選択する。ここで、特定相は、各相のうち、各特定駆動状態における相電圧のレベルが他の相と異なる相である。特定相電流は、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷが各特定駆動状態とされる期間において、特定相に流れる電流である。変調部５５は、各巻線１１Ｕ～１１Ｗに流れる電流として、相電流センサ４３の検出値を用いることが可能である。

【0056】

詳しくは、指令電圧ベクトルＶαβが第１セクタの第１領域Ｒ１に存在すると特定された場合を例に説明する。各特定駆動状態ＨＭＭ，ＭＬＬとされる期間の特定相はＵ相であり、特定相電流は各特定駆動状態ＨＭＭ，ＭＬＬとされる期間に流れるＵ相電流である。また、各特定駆動状態ＨＨＭ，ＭＭＬとされる期間の特定相はＷ相であり、特定相電流は各特定駆動状態ＨＨＭ，ＭＭＬとされる期間に流れるＷ相電流である。各特定駆動状態ＨＭＭ，ＭＬＬはモードＡ，Ｂで用いられる駆動状態であり、各特定駆動状態ＨＨＭ，ＭＭＬはモードＣ，Ｄで用いられる駆動状態である。つまり、第１セクタの第１領域Ｒ１における駆動パターンには、同一の指令電圧ベクトルＶαβに対して選択可能な２つのモード（例えば、モードＡ，ＣやモードＢ，Ｄ）であって、各特定駆動状態とされる期間の特定相が互いに異なる各モードが含まれている。この場合、変調部５５は、各特定駆動状態ＨＭＭ，ＭＬＬとされる期間にＵ相電流が流れることにより生じる各コンデンサ２１，２２の蓄積電荷の変化量と、各特定駆動状態ＨＨＭ，ＭＭＬとされる期間にＷ相電流が流れることにより生じる各コンデンサ２１，２２の蓄積電荷の変化量とを比較する。

【0057】

各特定駆動状態ＨＭＭ，ＭＬＬとされる期間にＵ相電流が流れることにより生じる各コンデンサ２１，２２の蓄積電荷の変化量は、例えば｜ＩＵ｜×ｔａ×ＴＳである。各特定駆動状態ＨＨＭ，ＭＭＬとされる期間にＷ相電流が流れることにより生じる各コンデンサ２１，２２の蓄積電荷の変化量は、例えば｜ＩＷ｜×ｔｂ×ＴＳである。ここで、｜ＩＵ｜，｜ＩＷ｜はＵ，Ｗ相電流の大きさを示し、ＴＳは１スイッチング周期の長さを示す。先の図４で説明したように、係数ｔａ，ｔｂは、電圧ベクトルＶ１，Ｖ２を定数倍するものである。この場合、ｔａ×ＴＳは、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷが各特定駆動状態ＭＬＬ，ＨＭＭとされる合計期間に相当し、ｔｂ×ＴＳは、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷが各特定駆動状態ＭＭＬ，ＨＨＭとされる合計期間に相当する。

【0058】

変調部５５は、｜ＩＵ｜×ｔａ×ＴＳ＞｜ＩＷ｜×ｔｂ×ＴＳであると判定した場合、駆動パターンのモードＡ，Ｂのうちいずれかを選択する。一方、変調部５５は、｜ＩＵ｜×ｔａ×ＴＳ≦｜ＩＷ｜×ｔｂ×ＴＳであると判定した場合、駆動パターンのモードＣ，Ｄのうちいずれかを選択する。

【0059】

なお、変調部５５は、指令電圧ベクトルＶαβが第１セクタの第２領域Ｒ２に存在すると特定した場合も、特定相電流による各コンデンサ２１，２２の蓄積電荷の変化量の比較に応じて、駆動パターンのモードＡ，Ｂ又はモードＣ，Ｄを選択可能である。変調部５５は、指令電圧ベクトルＶαβが第１セクタの第３，第４領域Ｒ３，Ｒ４に存在すると特定した場合、駆動パターンのモードＡ，ＣやモードＢ，Ｄは同じであるため、上述した処理を行わなくてもよい。

【0060】

上述した各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷの駆動パターンのモード選択処理は、指令電圧ベクトルＶαβが第２～第６セクタに存在する場合にも適用可能である。

【0061】

具体的には、指令電圧ベクトルＶαβが第４セクタに存在する場合、駆動パターンのモード選択は以下のように行われる。各特定駆動状態ＬＭＭ，ＭＨＨとされる期間の特定相はＵ相であり、特定相電流は各特定駆動状態ＬＭＭ，ＭＨＨとされる期間に流れるＵ相電流である。また、各特定駆動状態ＬＬＭ，ＭＭＨとされる期間の特定相はＷ相であり、特定相電流は各特定駆動状態ＬＬＭ，ＭＭＨとされる期間に流れるＷ相電流である。この場合、変調部５５は、各特定駆動状態ＬＭＭ，ＭＨＨとされる期間にＵ相電流が流れることにより生じる各コンデンサ２１，２２の蓄積電荷の変化量と、各特定駆動状態ＬＬＭ，ＭＭＨとされる期間にＷ相電流が流れることにより生じる各コンデンサ２１，２２の蓄積電荷の変化量とを比較する。変調部５５は、その比較結果に応じて、駆動パターンのモードを選択する。具体的には、変調部５５は、Ｕ相側の特定駆動状態ＬＭＭ，ＭＨＨと、Ｗ相側の特定駆動状態ＬＬＭ，ＭＭＨとのいずれを１スイッチング周期内に出現させるかを選択する。

【0062】

指令電圧ベクトルＶαβが第２セクタ又は第５セクタに存在する場合、駆動パターンのモード選択は以下のように行われる。各特定駆動状態ＬＭＬ，ＭＨＭ又はＭＬＭ，ＨＭＨとされる期間の特定相はＶ相であり、特定相電流は各特定駆動状態ＬＭＬ，ＭＨＭ又はＭＬＭ，ＨＭＨとされる期間に流れるＶ相電流である。この場合、変調部５５は、各特定駆動状態ＬＭＬ，ＭＨＭ又はＭＬＭ，ＨＭＨとされる期間にＶ相電流が流れることにより生じる各コンデンサ２１，２２の蓄積電荷の変化量と、各特定駆動状態ＭＭＬ，ＨＨＭ又はＬＬＭ，ＭＭＨとされる期間にＷ相電流が流れることにより生じる各コンデンサ２１，２２の蓄積電荷の変化量とを比較する。変調部５５は、その比較結果に応じて、駆動パターンのモードを選択する。具体的には、変調部５５は、Ｖ相側の特定駆動状態ＬＭＬ，ＭＨＭ又はＭＬＭ，ＨＭＨと、Ｗ相側の特定駆動状態ＭＭＬ，ＨＨＭ又はＬＬＭ，ＭＭＨとのいずれを１スイッチング周期内に出現させるかを選択する。

【0063】

指令電圧ベクトルＶαβが第３セクタ又は第６セクタに存在する場合、駆動パターンのモード選択は以下のように行われる。変調部５５は、各特定駆動状態ＬＭＭ，ＭＨＨ又はＭＬＬ，ＨＭＭとされる期間にＵ相電流が流れることにより生じる各コンデンサ２１，２２の蓄積電荷の変化量と、各特定駆動状態ＬＭＬ，ＭＨＭ又はＭＬＭ，ＨＭＨとされる期間にＶ相電流が流れることにより生じる各コンデンサ２１，２２の蓄積電荷の変化量とを比較する。変調部５５は、その比較結果に応じて、駆動パターンのモードを選択する。具体的には、変調部５５は、Ｕ相側の各特定駆動状態ＬＭＭ，ＭＨＨ又はＭＬＬ，ＨＭＭと、Ｖ相側の各特定駆動状態ＬＭＬ，ＭＨＭ又はＭＬＭ，ＨＭＨとのいずれを１スイッチング周期内に出現させるかを選択する。

【0064】

変調部５５は、調整係数ｋに基づいて、１スイッチング周期における駆動パターンに含まれる２つの異なる特定駆動状態の出現期間の合計に対する、各特定駆動状態の出現期間の割合を調整する。ここで、変調部５５は、指令電圧ベクトルＶαβ及び各コンデンサ２１，２２の電圧に基づいて、調整係数ｋの値を調整する。変調部５５は、第１コンデンサ２１の電圧として、第１電圧センサ４１の検出値を用いることが可能であり、第２コンデンサ２２の電圧として、第２電圧センサ４２の検出値を用いることが可能である。

【0065】

具体的には、指令電圧ベクトルＶαβが第１セクタの第１領域Ｒ１に存在すると特定し、かつ駆動パターンのモードＡで各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷを駆動する場合を例に説明する。この場合、変調部５５は、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷが特定駆動状態ＨＭＭとなる期間を（１－ｋ）×ｔａ×ＴＳとし、特定駆動状態ＭＬＬとなる期間をｋ×ｔａ×ＴＳとすると共に、調整係数ｋ（０≦ｋ≦１）の値を調整する。なお、ｔａ×ＴＳは、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷが各特定駆動状態ＭＬＬ，ＨＭＭとされる期間の合計期間である。

【0066】

本実施形態では、１スイッチング周期での各コンデンサ２１，２２の電圧変動振幅ΔＶが低減されるように、調整係数ｋの値が調整される。例えば、１スイッチング周期での各コンデンサ２１，２２の電圧変動振幅ΔＶは、下式（ｅ１）で表される。

【0067】

【数1】

ここで、ｃは、第１，第２コンデンサ２１，２２の静電容量であり、Ｑｎｐは、第１コンデンサ２１に蓄積された電荷量と第２コンデンサ２２に蓄積された電荷量との差に相当し、ｔｂ×ＴＳは、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷが駆動状態ＭＭＬとされる期間に相当する。Ｉａは、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷが駆動状態ＭＬＬ又はＨＭＭとされる期間において中性点Ｏに流れる電流であり、ここではＩａ＝ＩＵである。Ｕ相電流ＩＵの符号は、中性点ＯからＵ相巻線１１Ｕへと電流が流れる方向を正としている。Ｉｂは、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷが駆動状態ＭＭＬとされる期間において中性点Ｏに流れる電流であり、ここではＩｂ＝－ＩＷである。Ｗ相電流ＩＷの符号は、中性点ＯからＷ相巻線１１Ｗへと電流が流れる方向を正としている。第１，第２コンデンサ２１，２２に蓄積された電荷量の差Ｑｎｐとしては、第１，第２電圧センサ４１，４２の検出値に基づいて算出されたものを用いることが可能である。

【0068】

例えば、変調部５５は、１スイッチング周期での各コンデンサ２１，２２の電圧変動振幅ΔＶが０となるように調整係数ｋを調整する。なお、上式（ｅ１）においてΔＶ＝０とすると、調整係数ｋは下式（ｅ２）で表される。

【0069】

【数2】

また、例えば、変調部５５は、１スイッチング周期での各コンデンサ２１，２２の電圧変動振幅ΔＶが０となるように調整係数ｋを調整できない場合であっても、調整係数ｋを調整可能な範囲でΔＶが最小となるように、調整係数ｋを調整することもできる。

【0070】

なお、上述した調整係数ｋによる調整処理は、指令電圧ベクトルＶαβが第１セクタの第１領域Ｒ１に存在する場合に限らず、指令電圧ベクトルＶαβが第２～第６セクタの第１領域Ｒ１に存在する場合にも適用可能である。また、指令電圧ベクトルＶαβが第１～第６セクタの第２～第４領域Ｒ２～Ｒ４に存在する場合にも、調整係数ｋによる調整処理は適用可能である。この場合、指令電圧ベクトルＶαβが存在するセクタ及び存在領域に応じて電圧変動振幅ΔＶを考慮することにより、１スイッチング周期内に出現する２つの異なる特定駆動状態の出現期間を調整可能である。

【0071】

図８に、制御装置４０により実行される制御の処理手順を示す。この制御は所定の周期で繰り返し実行される。

【0072】

ステップＳ１０では、上位の制御装置から入力される指令トルクＴｒｑ＊、各相巻線１１Ｕ～１１Ｗに流れる相電流、第１，第２コンデンサ２１，２２の電圧及び回転電機１０の電気角を取得する。本実施形態では、相電流センサ４３の検出値を相電流として取得し、第１電圧センサ４１の検出値を第１コンデンサ２１の電圧として取得し、第２電圧センサ４２の検出値を第２コンデンサ２２の電圧として取得し、回転角センサ４４の検出値を回転電機１０の電気角として取得する。

【0073】

ここで、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷに電流が流れることに起因して発生する導通損失が、駆動状態ＨＨＨ，ＬＬＬの場合よりも駆動状態ＭＭＭの場合に大きくなることがある。本実施形態では、各クランプスイッチＱＵ～ＱＷがオンされる駆動状態ＭＭＭでは、６つのＩＧＢＴに電流が流れ、各上アームスイッチＳＵＨ～ＳＷＨ又は各下アームスイッチＳＵＬ～ＳＷＬがオンされる駆動状態ＨＨＨ，ＬＬＬでは、３つのＩＧＢＴに電流が流れる。この場合、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷがゼロ電圧駆動状態のうち駆動状態ＭＭＭとされると、電流が流れるスイッチの数が多いことに起因して、スイッチング制御における導通損失が大きくなることが懸念される。

【0074】

そこで、本実施形態では、回転電機１０の動作点に応じて、スイッチング制御の方式が切り替えられる。

【0075】

ステップＳ１１では、回転電機１０の動作点が、電圧制御範囲Ｅ２内であるか否かを判定する。電圧制御範囲Ｅ２は、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷの導通電流に起因して発生する導通損失が所定の許容値以上となる特定範囲Ｅ１の外に設けられた範囲であり、各コンデンサ２１，２２の電圧変動振幅が比較的大きい範囲である。ステップＳ１１において否定判定した場合、ステップＳ１７に進む。一方、ステップＳ１１において肯定判定した場合、ステップＳ１２に進む。

【0076】

詳しくは、図９に示すように、回転電機１０の動作点は、回転電機１０のトルク及び回転速度によって定められる。特定範囲Ｅ１及び電圧制御範囲Ｅ２は、回転電機１０の動作点の範囲である。特定範囲Ｅ１は、回転電機１０のトルクが、第１トルク値Ｔｑ１から回転電機１０が出力可能な最大トルク値Ｔｑｃまでの値であり、かつ、回転電機１０の回転速度が、低回転速度側に設けられた下限値Ｎ０から下限値Ｎ０より高い第１回転速度値Ｎ１までの値となる範囲である。下限値Ｎ０は、例えば０である。つまり、特定範囲Ｅ１は、スイッチング制御の変調率が低変調率となる側に設けられている。特定範囲Ｅ１では、スイッチング制御における導通損失が大きくなることがあり、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷの駆動状態ＭＭＭの出現期間が短くされることが望ましい。

【0077】

電圧制御範囲Ｅ２は、回転電機１０のトルクが、第１トルク値Ｔｑ１より低い第２トルク値Ｔｑ２から最大トルク値Ｔｑｃまでの値であり、かつ、回転電機１０の回転速度が、第１回転速度値Ｎ１から第２回転速度値Ｎ２までの値となる範囲である。第２回転速度値Ｎ２は、第１回転速度値Ｎ１より高く、かつ所定回転速度値Ｎｃよりも低い値である。所定回転速度値Ｎｃは、回転電機１０の回転速度が高いほど、回転電機１０の出力可能なトルクが低減する領域のうち低回転速度側に設けられる値である。電圧制御範囲Ｅ２では、各コンデンサ２１，２２の電圧変動振幅が比較的大きくなるため、各コンデンサ２１，２２の電圧の制御性を向上することが望ましい。

【0078】

そこで、本実施形態では、ステップＳ１１において、回転電機１０の動作点が電圧制御範囲Ｅ２内であると判定した場合に、以下のステップＳ１２～Ｓ１６までの処理を行う。なお、回転電機１０の動作点を定めるトルクとしては指令トルクを用いることが可能であり、回転速度としては、回転角センサ４４の検出値に基づいて算出したものを用いることが可能である。ステップＳ１１の処理が「判定部」に相当する。

【0079】

ステップＳ１２では、指令電圧ベクトルＶαβを算出する。ステップＳ１３では、指令電圧ベクトルＶαβが存在するセクタ及びセクタ内の存在領域を特定する。ステップＳ１２，１３において、制御装置４０は、先の図２で説明した指令電流設定部５０、２相変換部５１、ｄ，ｑ軸偏差算出部５２ａ，５２ｂ、ｄ，ｑ軸指令電圧算出部５３ａ，５３ｂ、固定座標変換部５４、及び変調部５５として機能する。

【0080】

ステップＳ１４では、指令電圧ベクトルＶαβと相電流とに基づいて、駆動パターンを選択する。指令電圧ベクトルＶαβに基づいて、２つの異なる特定駆動状態とされる期間が１スイッチング周期内に生じるように、駆動パターンを選択する。さらに、本実施形態では、１スイッチング周期において最初の駆動状態及び最後の駆動状態が各特定駆動状態であり、かつ今回の１スイッチング周期で最初に出現する特定駆動状態と、前回の１スイッチング周期で最後に出現した特定駆動状態とが同じ駆動状態となるように、駆動パターンを選択する。また、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷの駆動状態がゼロ電圧駆動状態とされる期間において駆動状態ＭＭＭを選択する。指令電圧ベクトルＶαβと相電流とに基づいて、選択した駆動パターンに含まれる２つのモードのうち、特定相電流による第１，第２コンデンサ２１，２２の蓄積電荷の変化量が大きい方のモードを選択する。なお、ステップＳ１４の処理が「選択部」に相当する。

【0081】

ステップＳ１５では、調整係数ｋを算出する。本実施形態では、１スイッチング周期での各コンデンサ２１，２２の電圧変動振幅ΔＶが０又は最小となるように調整係数ｋを調整する。なお、ステップＳ１５の処理が「調整部」に相当する。

【0082】

ステップＳ１６では、ステップＳ１２～Ｓ１５の処理により定めた各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷの駆動パターン及びモードに基づいて、スイッチング制御を行う。

【0083】

ステップＳ１７では、通常制御を行う。通常制御では、ステップＳ１４における駆動パターンの選択処理とは異なり、２つの異なる特定駆動状態とされる期間が１スイッチング周期内に生じるように駆動パターンを選択しなくてよい。また、通常制御では、指令電圧ベクトルＶαβが各セクタの第１領域Ｒ１に存在すると特定した場合に、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷの駆動状態がゼロ電圧駆動状態のうち駆動状態ＭＭＭに限定されるように駆動パターンを選択しなくてもよい。この場合、通常制御では、ステップＳ１１において肯定判定した場合に比べて、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷがゼロ電圧駆動状態とされる期間において、駆動状態ＭＭＭとなる期間を短くするように、スイッチング制御を行う。例えば、通常制御では、１スイッチング周期の間に、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷの駆動状態がＨＨＨ→ＨＨＭ→ＨＭＭ→ＭＭＭや、ＭＭＭ→ＭＭＬ→ＭＬＬ→ＬＬＬの順で移り変わる。なお、ステップＳ１６，Ｓ１７の処理が「スイッチ制御部」に相当する。

【0084】

図１０に、本実施形態に係るスイッチング制御と、比較例のスイッチング制御とを比較した一例を示す。図１０において、（ａ）は相電流の推移を示し、（ｂ）は各コンデンサ２１，２２の電圧の推移を示す。図１０（ｂ）において、実線が第１コンデンサ２１の電圧の推移を示し、破線が第２コンデンサ２２の電圧の推移を示す。ここでは、比較例として通常制御が行われている。なお、図１０（ａ），（ｂ）において、本実施形態と比較例との各グラフにおける縦軸及び横軸のスケールを一致させている。

【0085】

本実施形態では、ステップＳ１２～Ｓ１６の処理が実行されることにより、比較例に比べて各コンデンサ２１，２２の充放電周期（すなわち、変動周期）が短くされる。これにより、本実施形態では、比較例に比べて、各コンデンサ２１，２２の電圧の変動振幅Ｖ０－ｐが低減される。図１０（ｂ）に示すＳＣ１は、比較例での各コンデンサ２１，２２の充放電周期を示し、ＳＣ２は、本実施形態での各コンデンサ２１，２２の充放電周期を示す。図１０に示す一例では、本実施形態に係るスイッチング制御を行うことにより、各コンデンサ２１，２２の充放電周期を比較例の半分に短縮でき、各コンデンサ２１，２２の電圧の変動振幅Ｖ０－ｐを比較例の４０％に低減できた。

【0086】

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

【0087】

指令電圧ベクトルＶαβに基づいて、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷの駆動状態の組み合わせである駆動パターンが選択される。ここで、指令電圧ベクトルＶαβに基づいて、２つの異なる特定駆動状態とされる期間が１スイッチング周期内に生じるように、駆動パターンが選択される。そして、選択された駆動パターンに基づいて、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷのスイッチング制御が行われる。この場合、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷが特定駆動状態のうち一方の駆動状態とされる１スイッチング周期内の期間、及び他方の駆動状態とされる１スイッチング周期内の期間において、各コンデンサ２１，２２の電圧が互いに逆方向に変化する。そのため、２つの異なる特定駆動状態のうちいずれか一方の駆動状態とされる期間のみが１スイッチング周期内に生じる場合と比較して、各コンデンサ２１，２２の電圧を短い間隔で変動させることができ、各コンデンサ２１，２２の電圧の変動周期を短くできる。その結果、各コンデンサ２１，２２の電圧の制御性を向上することができる。

【0088】

調整係数ｋに基づいて、１スイッチング周期における駆動パターンに含まれる各特定駆動状態の出現期間の合計に対する、各特定駆動状態の出現期間の割合が調整される。これにより、各コンデンサ２１，２２の電圧が互いに逆方向に変化する際の変化量が調整可能となる。そのため、各コンデンサ２１，２２の電圧を的確に制御することができる。その結果、各コンデンサ２１，２２の電圧の制御性を的確に向上することができる。

【0089】

指令電圧ベクトルＶαβと相電流とに基づいて、選択した駆動パターンに含まれる各モードのうち、特定相電流による第１，第２コンデンサ２１，２２の蓄積電荷の変化量が大きい方のモードが選択される。そして、選択された駆動パターン及びモードに基づいて、スイッチング制御が行われる。この場合、選択した駆動パターンに含まれる各モードのうち、特定相電流による第１，第２コンデンサ２１，２２の蓄積電荷の変化量が小さい方のモードが選択される場合に比べて、スイッチング周期内での各コンデンサ２１，２２の電圧の変動量を低減することができる。

【0090】

各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷの駆動状態が３回変化するまでに、１スイッチング周期内における２つの異なる特定駆動状態が現れるように駆動パターンが選択される。この場合、２つの異なる特定駆動状態が現れるまでに、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷの駆動状態が４回以上変化する場合に比べて、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷの駆動状態の変化回数当たりにおける各コンデンサ２１，２２の電圧の変動回数を多くできる。このため、各コンデンサ２１，２２の電圧の変動周期を的確に短縮することができる。

【0091】

１スイッチング周期において最初及び最後の駆動状態が２つの異なる特定駆動状態であり、かつ今回のスイッチング周期で最初に出現する各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷの特定駆動状態と、前回のスイッチング周期で最後に出現した各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷの特定駆動状態とが同じ駆動状態となるように、駆動パターンが選択される。これにより、連続するスイッチング周期間において不要なスイッチングが行われることを抑制できる。その結果、スイッチング損失を低減するのに好適なスイッチング制御を実現することができる。

【0092】

第１～第６セクタの第１領域Ｒ１では、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷの駆動状態をゼロ電圧駆動状態とすることがある。この場合、１スイッチング周期における最初の特定駆動状態から最後の特定駆動状態へと遷移する間に、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷがゼロ電圧駆動状態とされる。この際に、不要なスイッチングを抑制することが望ましい。

【0093】

この点、第１～第６セクタの第１領域Ｒ１における駆動パターンは、ゼロ電圧駆動状態のうち駆動状態ＭＭＭが含まれるように定められている。この場合、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷの駆動状態がゼロ電圧駆動状態のうち駆動状態ＨＨＨ，ＬＬＬとされる場合に比べて、１スイッチング周期内において不要なスイッチングが行われることを抑制できる。その結果、スイッチング損失を低減するのに好適なスイッチング制御を実現することができる。

【0094】

回転電機１０の動作点が電圧制御範囲Ｅ２内であるか否かが判定される。回転電機１０の動作点が電圧制御範囲Ｅ２内であると判定された場合、各コンデンサ２１，２２における電圧の制御性向上を図るスイッチング制御であり、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷの駆動状態がゼロ電圧駆動状態のうち駆動状態ＭＭＭとされるスイッチング制御が行われる。一方、回転電機１０の動作点が電圧制御範囲Ｅ２外であると判定された場合に、通常制御が行われる。

【0095】

通常制御では、ゼロ電圧駆動状態が駆動状態ＭＭＭに限定されず、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷが駆動状態ＨＨＨ，ＬＬＬとされ得る。この場合、回転電機１０の動作点が電圧制御範囲Ｅ２内である場合に比べて、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷが駆動状態ＭＭＭとなる期間を短くできる。これにより、スイッチング制御における導通損失が大きくなり得る状況では、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷがゼロ電圧駆動状態とされる期間おいて、導通損失の低減が図られる。そのため、スイッチング制御における導通損失が大きくなることを抑制しつつ、各コンデンサ２１，２２の電圧の制御性を向上することができる。

【0096】

＜第２実施形態＞
以下、第２実施形態について、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、インバータの構成を変更する。

【0097】

図１１に示すように、インバータ３０は、中性点クランプ型の３レベルインバータである。インバータ３０は、Ｕ相第１～第４スイッチＳｕ１～Ｓｕ４、Ｖ相第１～第４スイッチＳｖ１～Ｓｖ４、Ｗ相第１～第４スイッチＳｗ１～Ｓｗ４及び第１～第６クランプダイオードＤｃ１～Ｄｃ６を備えている。本実施形態では、各スイッチＳｕ１～Ｓｕ４，Ｓｖ１～Ｓｖ４、Ｓｗ１～Ｓｗ４として、電圧制御形の半導体スイッチング素子を用いており、より具体的にはＩＧＢＴを用いている。この場合、スイッチＳｕ１～Ｓｕ４，Ｓｖ１～Ｓｖ４、Ｓｗ１～Ｓｗ４の高電位側端子がコレクタであり、低電位側端子がエミッタである。なお、図１１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。

【0098】

Ｕ相第１～第４スイッチＳｕ１～Ｓｕ４は、エミッタとコレクタとが接続される形で直列接続されている。Ｕ相第１スイッチＳｕ１のコレクタには、正極側母線３１を介してバッテリ２０の正極端子が接続され、Ｕ相第４スイッチＳｕ４のエミッタには、負極側母線３２を介してバッテリ２０の負極端子が接続されている。Ｕ相第２スイッチＳｕ２とＵ相第３スイッチＳｕ３との接続点には、回転電機１０のＵ相の入力端子が接続されている。また、Ｕ相第１スイッチＳｕ１とＵ相第２スイッチＳｕ２との接続点には、第１クランプダイオードＤｃ１のカソードが接続され、第１クランプダイオードＤｃ１のアノードには、第２クランプダイオードＤｃ２のカソードが接続されている。第２クランプダイオードＤｃ２のアノードには、Ｕ相第３スイッチＳｕ３とＵ相第４スイッチＳｕ４との接続点が接続されている。なお、Ｕ相の各スイッチＳｕ１，Ｓｕ２，Ｓｕ３，Ｓｕ４には、フリーホイールダイオードＤｕ１，Ｄｕ２，Ｄｕ３，Ｄｕ４が逆並列に接続されている。

【0099】

Ｖ相第１～第４スイッチＳｖ１～Ｓｖ４は、エミッタとコレクタとが接続される形で直列接続されている。Ｖ相第１スイッチＳｖ１のコレクタには、正極側母線３１を介してバッテリ２０の正極端子が接続され、Ｖ相第４スイッチＳｖ４のエミッタには、負極側母線３２を介してバッテリ２０の負極端子が接続されている。Ｖ相第２スイッチＳｖ２とＶ相第３スイッチＳｖ３との接続点には、回転電機１０のＶ相の入力端子が接続されている。また、Ｖ相第１スイッチＳｖ１とＶ相第２スイッチＳｖ２との接続点には、第３クランプダイオードＤｃ３のカソードが接続され、第３クランプダイオードＤｃ３のアノードには、第４クランプダイオードＤｃ４のカソードが接続されている。第４クランプダイオードＤｃ４のアノードには、Ｖ相第３スイッチＳｖ３とＶ相第４スイッチＳｖ４との接続点が接続されている。なお、Ｖ相の各スイッチＳｖ１，Ｓｖ２，Ｓｖ３，Ｓｖ４には、フリーホイールダイオードＤｖ１，Ｄｖ２，Ｄｖ３，Ｄｖ４が逆並列に接続されている。

【0100】

Ｗ相第１～第４スイッチＳｗ１～Ｓｗ４は、エミッタとコレクタとが接続される形で直列接続されている。Ｗ相第１スイッチＳｗ１のコレクタには、正極側母線３１を介してバッテリ２０の正極端子が接続され、Ｗ相第４スイッチＳｗ４のエミッタには、負極側母線３２を介してバッテリ２０の負極端子が接続されている。Ｗ相第２スイッチＳｗ２とＷ相第３スイッチＳｗ３との接続点には、回転電機１０のＷ相の入力端子が接続されている。また、Ｗ相第１スイッチＳｗ１とＷ相第２スイッチＳｗ２との接続点には、第５クランプダイオードＤｃ５のカソードが接続され、第５クランプダイオードＤｃ５のアノードには、第６クランプダイオードＤｃ６のカソードが接続されている。第６クランプダイオードＤｃ６のアノードには、Ｗ相第３スイッチＳｗ３とＷ相第４スイッチＳｗ４との接続点が接続されている。なお、Ｗ相の各スイッチＳｗ１，Ｓｗ２，Ｓｗ３，Ｓｗ４には、フリーホイールダイオードＤｗ１，Ｄｗ２，Ｄｗ３，Ｄｗ４が逆並列に接続されている。

【0101】

第１クランプダイオードＤｃ１及び第２クランプダイオードＤｃ２の接続点、第３クランプダイオードＤｃ３及び第４クランプダイオードＤｃ４の接続点、並びに第５クランプダイオードＤｃ５及び第６クランプダイオードＤｃ６の接続点には、中性点Ｏが接続されている。

【0102】

中性点クランプ型のインバータ３０では、各スイッチＳｕ１～Ｓｗ４の駆動状態が以下のように定められている。レベルＨの相電圧は、対象となる相において、第１，第２スイッチＳｕ１，Ｓｕ２，Ｓｖ１，Ｓｖ２，Ｓｗ１，Ｓｗ２がオンされると共に、第３，第４スイッチＳｕ３，Ｓｕ４，Ｓｖ３，Ｓｖ４，Ｓｗ３，Ｓｗ４がオフされることにより出力される。レベルＭの相電圧は、対象となる相において、第２，第３スイッチＳｕ２，Ｓｕ３，Ｓｖ２，Ｓｖ３，Ｓｗ２，Ｓｗ３がオンされると共に、第１，第４スイッチＳｕ１，Ｓｕ４，Ｓｖ１，Ｓｖ４，Ｓｗ１，Ｓｗ４がオフされることにより出力される。レベルＬの相電圧は、対象となる相において、第３，第４スイッチＳｕ３，Ｓｕ４，Ｓｖ３，Ｓｖ４，Ｓｗ３，Ｓｗ４がオンされると共に、第１，第２スイッチＳｕ１，Ｓｕ２，Ｓｖ１，Ｓｖ２，Ｓｗ１，Ｓｗ２がオフされることにより出力される。

【0103】

例えば、各スイッチＳｕ１～Ｓｗ４が駆動状態ＨＭＬとされる期間では、Ｕ相第１，第２スイッチＳｕ１，Ｓｕ２、Ｖ相第２，第３スイッチＳｖ２，Ｓｖ３及びＷ相第３，第４スイッチＳｗ３，Ｓｗ４がオンされると共に、Ｕ相第３，第４スイッチＳｕ３，Ｓｕ４、Ｖ相第１，第４スイッチＳｖ１，Ｓｖ４及びＷ相第１，第２スイッチＳｗ１，Ｓｗ２がオフされる。

【0104】

上述した中性点クランプ型のインバータ３０であっても、先の図８に示した各ステップＳ１０～Ｓ１７の処理が、制御装置４０により実行可能である。

【0105】

なお、中性点クランプ型のインバータ３０では、各スイッチＳｕ１～Ｓｗ４が駆動状態ＭＭＭとなる場合に、６つのＩＧＢＧがオン状態とされると共に、６つのクランプダイオードが導通状態とされる。各スイッチＳｕ１～Ｓｗ４が駆動状態ＨＨＨ，ＬＬＬとなる場合に、６つのＩＧＢＴがオン状態とされる。この場合、クランプダイオードの導通損失によっては、本実施形態においても、ゼロ電圧駆動状態とされる期間において各スイッチＳｕ１～Ｓｗ４が駆動状態ＭＭＭとされることに起因して、スイッチング制御における導通損失が大きくなる可能性が生じる。そのため、先の図８のステップＳ１１において、回転電機１０の駆動状態に基づいて、スイッチング制御の方式を切り替えることにより、スイッチング制御における導通損失が大きくなることを抑制しつつ、各コンデンサ２１，２２の電圧の制御性を向上することができる。

【0106】

＜その他の実施形態＞
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

【0107】

・変調部５５は、調整係数ｋに代えて、第１コンデンサ２１の電圧と第２コンデンサ２２の電圧との少なくともいずれかに基づいて、駆動パターンに含まれる各特定駆動状態の出現期間の合計に対する、各特定駆動状態の出現期間の割合を調整してもよい。例えば、指令電圧ベクトルＶαβが第１セクタの第１領域Ｒ１に存在すると特定され、かつ駆動パターンのモードＡで各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷが駆動される場合では、変調部５５は、検出された第１コンデンサ２１の電圧が高いほど、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷが駆動状態ＨＭＭとなる期間を長くすると共に、駆動状態ＭＬＬとなる期間を短くするとよい。また、例えば、変調部５５は、検出された第２コンデンサ２２の電圧が高いほど、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷが駆動状態ＭＬＬとなる期間を長くすると共に、駆動状態ＨＭＭとなる期間を短くするとよい。

【0108】

本実施形態でも、２つの異なる特定駆動状態で各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷを駆動する期間の割合が調整可能であり、各コンデンサ２１，２２の電圧を的確に制御することができる。

【0109】

・先の図８のステップＳ１７において、通常制御の駆動パターンに代えて、ステップＳ１４で説明した駆動パターンを選択することとしてもよい。ただし、本実施形態のステップＳ１７では、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷの駆動状態がゼロ電圧駆動状態とされる期間において駆動状態ＨＨＨ又はＬＬＬとなるように、駆動パターンを選択する。これにより、ステップＳ１４で説明した駆動パターンが用いられる場合に比べて、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷが駆動状態ＭＭＭとなる期間を短くできる。

【0110】

・先の図８のステップＳ１１において、回転電機１０の動作点が電圧制御範囲Ｅ２内であるか否かを判定することに代えて、特定範囲Ｅ１内であるか否かを判定してもよい。この場合、ステップＳ１１において否定判定した場合、ステップＳ１２に進む。一方、ステップＳ１１において肯定判定した場合、ステップＳ１７に進む。

【0111】

・先の図８のステップＳ１１，Ｓ１７の処理を行わなくてもよい。すなわち、回転電機１０の動作点に応じて、スイッチング制御の方式が切り替えられることなく、ステップＳ１２～Ｓ１６の処理が行われてもよい。

【0112】

・インバータを構成する半導体スイッチとしては、ＩＧＢＴに限らず、例えば、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴであってもよい。この場合、スイッチの高電位側端子がドレインであり、低電位側端子がソースである。また、各スイッチは、対応するボディダイオードを有する。

【0113】

・インバータに接続される蓄電部は、コンデンサに限らず、充放電可能な蓄電池であってもよい。

【0114】

・回転電機としては、各相の巻線が星形結線されるものに限らず、Δ結線されるものであってもよい。

【0115】

・インバータ、回転電機及び制御装置の搭載先としては、車両に限られず、例えば航空機又は船舶等の移動体であってもよい。移動体が航空機の場合、回転電機は航空機の飛行動力源となり、移動体が船舶の場合、回転電機は船舶の航行動力源となる。また、インバータ、回転電機及び制御装置の搭載先としては、移動体に限られない。

【0116】

・本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。

【0117】

・以下、上述した各実施形態から抽出される特徴的な構成を記載する。
［構成１］
直列接続された第１蓄電部（２１）及び第２蓄電部（２２）と、
３相分の巻線（１１Ｕ～１１Ｗ）を有する回転電機（１０）と、
前記回転電機における各相の前記巻線を、前記第１蓄電部の正極側、前記第１蓄電部の負極側と前記第２蓄電部の正極側との間の中性点、及び前記第２蓄電部の負極側のうちいずれかに接続する３相分のスイッチ（ＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷ，Ｓｕ１～Ｓｗ４）を有する３レベルインバータ（３０）と、を備えるシステムに適用される３レベルインバータの制御装置（４０）において、
前記回転電機の制御量を指令値に制御するための指令電圧に基づいて、１スイッチング周期における各相の前記スイッチの駆動状態の組み合わせである駆動パターンを選択する選択部と、
選択された前記駆動パターンに基づいて、前記スイッチのスイッチング制御を行うスイッチ制御部と、を備え、
２つの異なる前記駆動状態であって、前記巻線の３つの線間電圧が同等となり、かつ前記中性点に流れる電流の向きが互いに逆向きとなる前記各駆動状態を特定駆動状態とし、
前記選択部は、前記指令電圧に基づいて、前記各特定駆動状態とされる期間が前記１スイッチング周期内に生じるように前記駆動パターンを選択する、３レベルインバータの制御装置。
［構成２］
前記第１蓄電部の電圧と前記第２蓄電部の電圧との少なくともいずれかに基づいて、前記１スイッチング周期における前記駆動パターンに含まれる前記各特定駆動状態の出現期間の合計に対する、前記各特定駆動状態の出現期間の割合を調整する調整部を備える、構成１に記載の３レベルインバータの制御装置。
［構成３］
各相のうち、前記各特定駆動状態における前記巻線と前記第１蓄電部の正極側、前記中性点及び前記第２蓄電部の負極側のうちいずれかとの接続箇所が他の相と異なる相を特定相とし、
前記駆動パターンには、同一の前記指令電圧に対して選択可能な２つのモードであって、前記各特定駆動状態とされる期間の前記特定相が互いに異なる各モードが含まれており、
前記各特定駆動状態とされる期間において前記特定相に流れる電流を特定相電流とし、
前記選択部は、前記指令電圧と各相の前記巻線に流れる電流とに基づいて、選択した前記駆動パターンに含まれる前記各モードのうち、前記特定相電流による前記第１蓄電部の蓄積電荷の変化量及び前記第２蓄電部の蓄積電荷の変化量が大きい方のモードを選択する、構成１又は構成２に記載の３レベルインバータの制御装置。
［構成４］
前記選択部は、前記駆動状態が３回変化するまでに、前記各特定駆動状態が現れるように前記駆動パターンを選択する、構成１～３のいずれか１つに記載の３レベルインバータの制御装置。
［構成５］
前記選択部は、前記１スイッチング周期において最初の前記駆動状態及び最後の前記駆動状態が前記各特定駆動状態であり、かつ今回の前記１スイッチング周期で最初に出現する前記特定駆動状態と、前回の前記１スイッチング周期で最後に出現した前記特定駆動状態とが同じ前記駆動状態となるように、前記駆動パターンを選択する、構成１～４のいずれか１つに記載の３レベルインバータの制御装置。
［構成６］
各相の前記巻線と、前記第１蓄電部の正極側、前記中性点又は前記第２蓄電部の負極側とが接続される前記駆動状態をゼロ電圧駆動状態とし、
前記選択部は、前記ゼロ電圧駆動状態のうち各相の前記巻線と前記中性点とが接続される前記駆動状態を含むように前記駆動パターンを選択する、構成５に記載の３レベルインバータの制御装置。
［構成７］
前記３レベルインバータは、前記各スイッチに電流が流れることに起因して発生する導通損失が、前記第１蓄電部の正極側又は前記第２蓄電部の負極側と各相の前記巻線とが前記スイッチにより接続される場合よりも、各相の前記巻線と前記中性点とが前記スイッチにより接続される場合に大きいものであり、
前記回転電機の動作点が、前記スイッチに電流が流れることに起因して発生する導通損失が許容値以上となる特定範囲内であるか否かを判定する判定部を備え、
前記スイッチ制御部は、前記特定範囲内であると判定された場合に、前記特定範囲外であると判定された場合に比べて、前記スイッチが前記ゼロ電圧駆動状態とされる期間において、各相の前記巻線と前記中性点とが接続される期間を短くするように、前記スイッチング制御を行う、構成６に記載の３レベルインバータの制御装置。

【符号の説明】

【0118】

１０…回転電機、１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗ…Ｕ，Ｖ，Ｗ相巻線、２１，２２…第１，第２コンデンサ、３０…インバータ、４０…制御装置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】