(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】P2024162801
(43)【公開日】2024-11-21
(54)【発明の名称】インバータ制御装置、プログラム
(51)【国際特許分類】
H02P 27/08 20060101AFI20241114BHJP
【ＦＩ】
H02P27/08
【審査請求】未請求
【請求項の数】15
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023078707
(22)【出願日】2023-05-11
(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】楠本 将大
【テーマコード（参考）】
5H505
【Ｆターム（参考）】
5H505AA16
5H505BB06
5H505CC04
5H505DD03
5H505DD08
5H505EE41
5H505EE49
5H505GG04
5H505HA10
5H505HB01
5H505JJ24
5H505LL22
5H505LL24
5H505LL41
5H505LL44
(57)【要約】
【課題】特定のスイッチに負荷が集中する事態の発生を抑制できるインバータ制御装置及びプログラムを提供する。
【解決手段】３レベルのインバータ３０の制御装置５０は、所定条件を満たすインバータ３０のスイッチングモードを設定し、設定したスイッチングモードに基づいて、インバータ３０のスイッチング制御を行う。所定条件は、Ｈレベルモード、Ｌレベルモード、２レベルモード及び中間レベルモードが１制御周期に含まれるとともに、各相の出力電圧レベルが中間電圧レベルとなるＭレベルモードが１制御周期に含まれないとの条件である。
【選択図】 図１
【解決手段】３レベルのインバータ３０の制御装置５０は、所定条件を満たすインバータ３０のスイッチングモードを設定し、設定したスイッチングモードに基づいて、インバータ３０のスイッチング制御を行う。所定条件は、Ｈレベルモード、Ｌレベルモード、２レベルモード及び中間レベルモードが１制御周期に含まれるとともに、各相の出力電圧レベルが中間電圧レベルとなるＭレベルモードが１制御周期に含まれないとの条件である。
【選択図】 図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
各相に対応して設けられるスイッチであって、直列接続された複数の蓄電部（２１，２２）と回転電機（１０）の電機子巻線（１１Ｕ～１１Ｗ）とに電気的に接続されるスイッチ（ＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷ）を備えるマルチレベルのインバータ（３０）に適用され、
複数の前記蓄電部の直列接続体から出力可能な複数の電圧レベルのうちいずれかの電圧レベルを出力するように前記スイッチのスイッチング制御を行うインバータ制御装置（５０）において、
所定条件を満たす前記インバータのスイッチングモードを設定する設定部と、
設定された前記スイッチングモードに基づいて、前記スイッチのスイッチング制御を行う制御部と、
を備え、
前記所定条件は、
各相の出力電圧レベルが、複数の電圧レベルのうち最高電圧レベルとなるＨレベルモード（ＨＨＨ）、及び各相の出力電圧レベルが、複数の電圧レベルのうち最低電圧レベルとなるＬレベルモード（ＬＬＬ）のうち、少なくとも一方のモードと、
各相の出力電圧レベルが、前記最高電圧レベル及び前記最低電圧レベルの組からなる２レベルモード（ＨＨＬ，ＨＬＬ）と、
各相のうち一部の相の出力電圧レベルが、複数の電圧レベルのうち中間電圧レベルとなる中間レベルモード（ＨＨＭ，ＨＭＬ，ＭＬＬ）と、が１制御周期に含まれるとの条件である、インバータ制御装置。
複数の前記蓄電部の直列接続体から出力可能な複数の電圧レベルのうちいずれかの電圧レベルを出力するように前記スイッチのスイッチング制御を行うインバータ制御装置（５０）において、
所定条件を満たす前記インバータのスイッチングモードを設定する設定部と、
設定された前記スイッチングモードに基づいて、前記スイッチのスイッチング制御を行う制御部と、
を備え、
前記所定条件は、
各相の出力電圧レベルが、複数の電圧レベルのうち最高電圧レベルとなるＨレベルモード（ＨＨＨ）、及び各相の出力電圧レベルが、複数の電圧レベルのうち最低電圧レベルとなるＬレベルモード（ＬＬＬ）のうち、少なくとも一方のモードと、
各相の出力電圧レベルが、前記最高電圧レベル及び前記最低電圧レベルの組からなる２レベルモード（ＨＨＬ，ＨＬＬ）と、
各相のうち一部の相の出力電圧レベルが、複数の電圧レベルのうち中間電圧レベルとなる中間レベルモード（ＨＨＭ，ＨＭＬ，ＭＬＬ）と、が１制御周期に含まれるとの条件である、インバータ制御装置。
【請求項2】
前記所定条件は、第１条件であり、
前記設定部は、前記第１条件、第２条件及び第３条件を満たす前記スイッチングモードを設定し、
前記第１条件は、前記Ｈレベルモード、前記Ｌレベルモード、前記２レベルモード及び前記中間レベルモードが１制御周期に含まれるとともに、各相の出力電圧レベルが前記中間電圧レベルとなるＭレベルモード（ＭＭＭ）が１制御周期に含まれないとの条件であり、
前記第２条件は、前記Ｈレベルモード及び前記Ｌレベルモードのうち、一方を１制御周期における最初のモードとし、他方を１制御周期における最後のモードとし、１制御周期において前記Ｈレベルモード及び前記Ｌレベルモードの間に前記２レベルモード及び前記中間レベルモードが出現するとの条件であり、
前記第３条件は、出力電圧レベルの切り替える場合、各相のうち１相のみの出力電圧レベルを切り替えるとの条件である、請求項１に記載のインバータ制御装置。
前記設定部は、前記第１条件、第２条件及び第３条件を満たす前記スイッチングモードを設定し、
前記第１条件は、前記Ｈレベルモード、前記Ｌレベルモード、前記２レベルモード及び前記中間レベルモードが１制御周期に含まれるとともに、各相の出力電圧レベルが前記中間電圧レベルとなるＭレベルモード（ＭＭＭ）が１制御周期に含まれないとの条件であり、
前記第２条件は、前記Ｈレベルモード及び前記Ｌレベルモードのうち、一方を１制御周期における最初のモードとし、他方を１制御周期における最後のモードとし、１制御周期において前記Ｈレベルモード及び前記Ｌレベルモードの間に前記２レベルモード及び前記中間レベルモードが出現するとの条件であり、
前記第３条件は、出力電圧レベルの切り替える場合、各相のうち１相のみの出力電圧レベルを切り替えるとの条件である、請求項１に記載のインバータ制御装置。
【請求項3】
前記インバータは、３レベルのインバータであり、
前記Ｈレベルモードは、３相の出力電圧レベルが前記最高電圧レベルとなるモードであり、
前記Ｌレベルモードは、３相の出力電圧レベルが前記最低電圧レベルとなるモードであり、
前記Ｍレベルモードは、３相の出力電圧レベルが前記中間電圧レベルとなるモードであり、
前記２レベルモード及び前記中間レベルモードは、
３相のうち、２相の出力電圧レベルが前記最高電圧レベルとなり、１相の出力電圧レベルが前記中間電圧レベルとなる第１モード（ＨＨＭ）と、
３相のうち、２相の出力電圧レベルが前記最高電圧レベルとなり、１相の出力電圧レベルが前記最低電圧レベルとなる第２モード（ＨＨＬ）と、
３相のうち、１相の出力電圧レベルが前記最高電圧レベルとなり、１相の出力電圧レベルが前記中間電圧レベルとなり、１相の出力電圧レベルが前記最低電圧レベルとなる第３モード（ＨＭＬ）と、
３相のうち、１相の出力電圧レベルが前記最高電圧レベルとなり、２相の出力電圧レベルが前記最低電圧レベルとなる第４モード（ＨＬＬ）と、
３相のうち、１相の出力電圧レベルが前記中間電圧レベルとなり、２相の出力電圧レベルが前記最低電圧レベルとなる第５モード（ＭＬＬ）と、である、請求項２に記載のインバータ制御装置。
前記Ｈレベルモードは、３相の出力電圧レベルが前記最高電圧レベルとなるモードであり、
前記Ｌレベルモードは、３相の出力電圧レベルが前記最低電圧レベルとなるモードであり、
前記Ｍレベルモードは、３相の出力電圧レベルが前記中間電圧レベルとなるモードであり、
前記２レベルモード及び前記中間レベルモードは、
３相のうち、２相の出力電圧レベルが前記最高電圧レベルとなり、１相の出力電圧レベルが前記中間電圧レベルとなる第１モード（ＨＨＭ）と、
３相のうち、２相の出力電圧レベルが前記最高電圧レベルとなり、１相の出力電圧レベルが前記最低電圧レベルとなる第２モード（ＨＨＬ）と、
３相のうち、１相の出力電圧レベルが前記最高電圧レベルとなり、１相の出力電圧レベルが前記中間電圧レベルとなり、１相の出力電圧レベルが前記最低電圧レベルとなる第３モード（ＨＭＬ）と、
３相のうち、１相の出力電圧レベルが前記最高電圧レベルとなり、２相の出力電圧レベルが前記最低電圧レベルとなる第４モード（ＨＬＬ）と、
３相のうち、１相の出力電圧レベルが前記中間電圧レベルとなり、２相の出力電圧レベルが前記最低電圧レベルとなる第５モード（ＭＬＬ）と、である、請求項２に記載のインバータ制御装置。
【請求項4】
前記設定部は、前記第１モード、前記第３モード及び前記第５モードそれぞれの１制御周期における出現期間を、１制御周期の長さの１／３未満の期間に設定する、請求項３に記載のインバータ制御装置。
【請求項5】
前記設定部は、
前記第５モード（ＭＬＬ）及び前記第３モード（ＨＭＬ）の１制御周期における合計出現期間に前記第５モードの電圧ベクトルの大きさ（｜Ｖａｓ｜）を乗算した値が、前記第４モード（ＨＬＬ）の１制御周期における出現期間に前記第４モードの電圧ベクトルの大きさ（｜Ｖａｍ｜）を乗算した値以下になるとの条件と、
前記第１モード（ＨＨＭ）及び前記第３モード（ＨＭＬ）の１制御周期における合計出現期間に前記第１モードの電圧ベクトルの大きさ（｜Ｖｃｓ｜）を乗算した値が、前記第２モード（ＨＨＬ）の１制御周期における出現期間に前記第２モードの電圧ベクトルの大きさ（｜Ｖｃｍ｜）を乗算した値以下になるとの条件と、
を満たすように、前記第１～第５モードそれぞれの１制御周期における出現期間を設定する、請求項４に記載のインバータ制御装置。
前記第５モード（ＭＬＬ）及び前記第３モード（ＨＭＬ）の１制御周期における合計出現期間に前記第５モードの電圧ベクトルの大きさ（｜Ｖａｓ｜）を乗算した値が、前記第４モード（ＨＬＬ）の１制御周期における出現期間に前記第４モードの電圧ベクトルの大きさ（｜Ｖａｍ｜）を乗算した値以下になるとの条件と、
前記第１モード（ＨＨＭ）及び前記第３モード（ＨＭＬ）の１制御周期における合計出現期間に前記第１モードの電圧ベクトルの大きさ（｜Ｖｃｓ｜）を乗算した値が、前記第２モード（ＨＨＬ）の１制御周期における出現期間に前記第２モードの電圧ベクトルの大きさ（｜Ｖｃｍ｜）を乗算した値以下になるとの条件と、
を満たすように、前記第１～第５モードそれぞれの１制御周期における出現期間を設定する、請求項４に記載のインバータ制御装置。
【請求項6】
前記設定部は、前記Ｈレベルモード及び前記Ｌレベルモードの１制御周期における合計出現期間を、１制御周期の長さから、前記第１～第５モードの１制御周期における合計出現期間を差し引いた期間に設定する、請求項５に記載のインバータ制御装置。
【請求項7】
前記所定条件は、第１条件であり、
前記設定部は、前記第１条件、第２条件及び第３条件を満たす前記スイッチングモードを設定し、
前記Ｈレベルモード及び前記Ｌレベルモードのうち、一方のモードを第１ゼロベクトルモードとし、他方のモードを第２ゼロベクトルモードとし、
前記第１条件は、
時間的に隣り合う２つの制御周期のうち、最初の制御周期に、前記第１ゼロベクトルモード、前記２レベルモード及び前記中間レベルモードが含まれるとともに、次の制御周期に、前記第２ゼロベクトルモード、前記２レベルモード及び前記中間レベルモードが含まれ、かつ、各相の出力電圧レベルが前記中間電圧レベルとなるＭレベルモード（ＭＭＭ）が１制御周期に含まれないとの条件であり、
前記第２条件は、前記最初の制御周期における最初のモードを前記第１ゼロベクトルモードとし、前記最初の制御周期における最後のモードを前記中間レベルモードとし、前記次の制御周期における最初のモードを前記第２ゼロベクトルモードとし、前記次の制御周期における最後のモードを前記中間レベルモードにするとの条件であり、
前記第３条件は、出力電圧レベルの切り替える場合、各相のうち１相のみの出力電圧レベルを切り替えるとの条件である、請求項１に記載のインバータ制御装置。
前記設定部は、前記第１条件、第２条件及び第３条件を満たす前記スイッチングモードを設定し、
前記Ｈレベルモード及び前記Ｌレベルモードのうち、一方のモードを第１ゼロベクトルモードとし、他方のモードを第２ゼロベクトルモードとし、
前記第１条件は、
時間的に隣り合う２つの制御周期のうち、最初の制御周期に、前記第１ゼロベクトルモード、前記２レベルモード及び前記中間レベルモードが含まれるとともに、次の制御周期に、前記第２ゼロベクトルモード、前記２レベルモード及び前記中間レベルモードが含まれ、かつ、各相の出力電圧レベルが前記中間電圧レベルとなるＭレベルモード（ＭＭＭ）が１制御周期に含まれないとの条件であり、
前記第２条件は、前記最初の制御周期における最初のモードを前記第１ゼロベクトルモードとし、前記最初の制御周期における最後のモードを前記中間レベルモードとし、前記次の制御周期における最初のモードを前記第２ゼロベクトルモードとし、前記次の制御周期における最後のモードを前記中間レベルモードにするとの条件であり、
前記第３条件は、出力電圧レベルの切り替える場合、各相のうち１相のみの出力電圧レベルを切り替えるとの条件である、請求項１に記載のインバータ制御装置。
【請求項8】
前記インバータは、３レベルのインバータであり、
前記Ｈレベルモードは、３相の出力電圧レベルが前記最高電圧レベルとなるモードであり、
前記Ｌレベルモードは、３相の出力電圧レベルが前記最低電圧レベルとなるモードであり、
前記Ｍレベルモードは、３相の出力電圧レベルが前記中間電圧レベルとなるモードであり、
前記２レベルモード及び前記中間レベルモードは、
３相のうち、２相の出力電圧レベルが前記最高電圧レベルとなり、１相の出力電圧レベルが前記中間電圧レベルとなる第１モード（ＨＨＭ）と、
３相のうち、２相の出力電圧レベルが前記最高電圧レベルとなり、１相の出力電圧レベルが前記最低電圧レベルとなる第２モード（ＨＨＬ）と、
３相のうち、１相の出力電圧レベルが前記最高電圧レベルとなり、１相の出力電圧レベルが前記中間電圧レベルとなり、１相の出力電圧レベルが前記最低電圧レベルとなる第３モード（ＨＭＬ）と、
３相のうち、１相の出力電圧レベルが前記最高電圧レベルとなり、２相の出力電圧レベルが前記最低電圧レベルとなる第４モード（ＨＬＬ）と、
３相のうち、１相の出力電圧レベルが前記中間電圧レベルとなり、２相の出力電圧レベルが前記最低電圧レベルとなる第５モード（ＭＬＬ）と、である、請求項７に記載のインバータ制御装置。
前記Ｈレベルモードは、３相の出力電圧レベルが前記最高電圧レベルとなるモードであり、
前記Ｌレベルモードは、３相の出力電圧レベルが前記最低電圧レベルとなるモードであり、
前記Ｍレベルモードは、３相の出力電圧レベルが前記中間電圧レベルとなるモードであり、
前記２レベルモード及び前記中間レベルモードは、
３相のうち、２相の出力電圧レベルが前記最高電圧レベルとなり、１相の出力電圧レベルが前記中間電圧レベルとなる第１モード（ＨＨＭ）と、
３相のうち、２相の出力電圧レベルが前記最高電圧レベルとなり、１相の出力電圧レベルが前記最低電圧レベルとなる第２モード（ＨＨＬ）と、
３相のうち、１相の出力電圧レベルが前記最高電圧レベルとなり、１相の出力電圧レベルが前記中間電圧レベルとなり、１相の出力電圧レベルが前記最低電圧レベルとなる第３モード（ＨＭＬ）と、
３相のうち、１相の出力電圧レベルが前記最高電圧レベルとなり、２相の出力電圧レベルが前記最低電圧レベルとなる第４モード（ＨＬＬ）と、
３相のうち、１相の出力電圧レベルが前記中間電圧レベルとなり、２相の出力電圧レベルが前記最低電圧レベルとなる第５モード（ＭＬＬ）と、である、請求項７に記載のインバータ制御装置。
【請求項9】
前記設定部は、前記第１モード、前記第３モード及び前記第５モードそれぞれの１制御周期における出現期間を、１制御周期の長さの１／３未満の期間に設定する、請求項８に記載のインバータ制御装置。
【請求項10】
前記設定部は、
前記第５モード（ＭＬＬ）及び前記第３モード（ＨＭＬ）の１制御周期における合計出現期間に前記第５モードの電圧ベクトルの大きさ（｜Ｖａｓ｜）を乗算した値が、前記第４モード（ＨＬＬ）の１制御周期における出現期間に前記第４モードの電圧ベクトルの大きさ（｜Ｖａｍ｜）を乗算した値以下になるとの条件と、
前記第１モード（ＨＨＭ）及び前記第３モード（ＨＭＬ）の１制御周期における合計出現期間に前記第１モードの電圧ベクトルの大きさ（｜Ｖｃｓ｜）を乗算した値が、前記第２モード（ＨＨＬ）の１制御周期における出現期間に前記第２モードの電圧ベクトルの大きさ（｜Ｖｃｍ｜）を乗算した値以下になるとの条件と、
を満たすように、前記第１～第５モードそれぞれの１制御周期における出現期間を設定する、請求項９に記載のインバータ制御装置。
前記第５モード（ＭＬＬ）及び前記第３モード（ＨＭＬ）の１制御周期における合計出現期間に前記第５モードの電圧ベクトルの大きさ（｜Ｖａｓ｜）を乗算した値が、前記第４モード（ＨＬＬ）の１制御周期における出現期間に前記第４モードの電圧ベクトルの大きさ（｜Ｖａｍ｜）を乗算した値以下になるとの条件と、
前記第１モード（ＨＨＭ）及び前記第３モード（ＨＭＬ）の１制御周期における合計出現期間に前記第１モードの電圧ベクトルの大きさ（｜Ｖｃｓ｜）を乗算した値が、前記第２モード（ＨＨＬ）の１制御周期における出現期間に前記第２モードの電圧ベクトルの大きさ（｜Ｖｃｍ｜）を乗算した値以下になるとの条件と、
を満たすように、前記第１～第５モードそれぞれの１制御周期における出現期間を設定する、請求項９に記載のインバータ制御装置。
【請求項11】
前記設定部は、
前記第１ゼロベクトルモードの前記最初の制御周期における出現期間を、１制御周期から、前記第１～第５モードの合計出現期間を差し引いた期間に設定し、
前記第２ゼロベクトルモードの前記次の制御周期における出現期間を、１制御周期の長さから、前記第１～第５モードの合計出現期間を差し引いた期間に設定する、請求項１０に記載のインバータ制御装置。
前記第１ゼロベクトルモードの前記最初の制御周期における出現期間を、１制御周期から、前記第１～第５モードの合計出現期間を差し引いた期間に設定し、
前記第２ゼロベクトルモードの前記次の制御周期における出現期間を、１制御周期の長さから、前記第１～第５モードの合計出現期間を差し引いた期間に設定する、請求項１０に記載のインバータ制御装置。
【請求項12】
前記設定部は、
２つの前記蓄電部の電圧差が閾値を超えているか否かを判定し、
前記電圧差が前記閾値を超えていると判定した場合、前記電圧差が前記閾値以下になるように、前記第１，第３，第５モードそれぞれの１制御周期における出現期間を調整する、請求項３～６，８～１１のいずれか１項に記載のインバータ制御装置。
２つの前記蓄電部の電圧差が閾値を超えているか否かを判定し、
前記電圧差が前記閾値を超えていると判定した場合、前記電圧差が前記閾値以下になるように、前記第１，第３，第５モードそれぞれの１制御周期における出現期間を調整する、請求項３～６，８～１１のいずれか１項に記載のインバータ制御装置。
【請求項13】
前記設定部は、
前記インバータが過熱状態であるか否かを判定し、
前記インバータが過熱状態であると判定したことを条件として、前記第１条件、前記第２条件及び前記第３条件を満たす前記スイッチングモードを設定する、請求項２～１１のいずれか１項に記載のインバータ制御装置。
前記インバータが過熱状態であるか否かを判定し、
前記インバータが過熱状態であると判定したことを条件として、前記第１条件、前記第２条件及び前記第３条件を満たす前記スイッチングモードを設定する、請求項２～１１のいずれか１項に記載のインバータ制御装置。
【請求項14】
前記インバータは、前記スイッチとして、
各相に対応して設けられた上，下アームスイッチ（ＳＵＨ～ＳＷＬ）と、
各相に対応して設けられたミドルスイッチ（ＱＵ～ＱＷ）と、
を備え、
前記Ｈレベルモードは、３相の前記上，下アームスイッチ及び前記ミドルスイッチのうち、３相の前記上アームスイッチのみがオンされるモードであり、
前記Ｌレベルモードは、３相の前記上，下アームスイッチ及び前記ミドルスイッチのうち、３相の前記下アームスイッチのみがオンされるモードであり、
前記Ｍレベルモードは、３相の前記上，下アームスイッチ及び前記ミドルスイッチのうち、３相の前記ミドルスイッチのみがオンされるモードであり、
前記第１モードは、３相の前記上，下アームスイッチ及び前記ミドルスイッチのうち、２相の前記上アームスイッチ及び残り１相の前記ミドルスイッチのみがオンされるモードであり、
前記第２モードは、３相の前記上，下アームスイッチ及び前記ミドルスイッチのうち、２相の前記上アームスイッチ及び残り１相の前記下アームスイッチがオンされるモードであり、
前記第３モードは、３相の前記上，下アームスイッチ及び前記ミドルスイッチのうち、互いに異なる相の前記上，下アームスイッチ及び前記ミドルスイッチのみがオンされるモードであり、
前記第４モードは、３相の前記上，下アームスイッチ及び前記ミドルスイッチのうち、１相の前記上アームスイッチ及び残り２相の前記下アームスイッチのみがオンされるモードであり、
前記第５モードは、３相の前記上，下アームスイッチ及び前記ミドルスイッチのうち、１相の前記ミドルスイッチ及び残り２相の前記下アームスイッチのみがオンされるモードである、請求項３～６，８～１１のいずれか１項に記載のインバータ制御装置。
各相に対応して設けられた上，下アームスイッチ（ＳＵＨ～ＳＷＬ）と、
各相に対応して設けられたミドルスイッチ（ＱＵ～ＱＷ）と、
を備え、
前記Ｈレベルモードは、３相の前記上，下アームスイッチ及び前記ミドルスイッチのうち、３相の前記上アームスイッチのみがオンされるモードであり、
前記Ｌレベルモードは、３相の前記上，下アームスイッチ及び前記ミドルスイッチのうち、３相の前記下アームスイッチのみがオンされるモードであり、
前記Ｍレベルモードは、３相の前記上，下アームスイッチ及び前記ミドルスイッチのうち、３相の前記ミドルスイッチのみがオンされるモードであり、
前記第１モードは、３相の前記上，下アームスイッチ及び前記ミドルスイッチのうち、２相の前記上アームスイッチ及び残り１相の前記ミドルスイッチのみがオンされるモードであり、
前記第２モードは、３相の前記上，下アームスイッチ及び前記ミドルスイッチのうち、２相の前記上アームスイッチ及び残り１相の前記下アームスイッチがオンされるモードであり、
前記第３モードは、３相の前記上，下アームスイッチ及び前記ミドルスイッチのうち、互いに異なる相の前記上，下アームスイッチ及び前記ミドルスイッチのみがオンされるモードであり、
前記第４モードは、３相の前記上，下アームスイッチ及び前記ミドルスイッチのうち、１相の前記上アームスイッチ及び残り２相の前記下アームスイッチのみがオンされるモードであり、
前記第５モードは、３相の前記上，下アームスイッチ及び前記ミドルスイッチのうち、１相の前記ミドルスイッチ及び残り２相の前記下アームスイッチのみがオンされるモードである、請求項３～６，８～１１のいずれか１項に記載のインバータ制御装置。
【請求項15】
各相に対応して設けられるスイッチであって、直列接続された複数の蓄電部（２１，２２）と回転電機（１０）の電機子巻線（１１Ｕ～１１Ｗ）とに電気的に接続されるスイッチ（ＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷ）を備えるマルチレベルのインバータ（３０）に適用されるプログラムにおいて、
前記インバータにおいて、複数の前記蓄電部の直列接続体から出力可能な複数の電圧レベルのうちいずれかの電圧レベルを出力するように前記スイッチのスイッチング制御が行われ、
コンピュータ（５１）に、
所定条件を満たす前記インバータのスイッチングモードを設定する処理と、
設定された前記スイッチングモードに基づいて、前記スイッチのスイッチング制御を行う処理と、を実行させ、
前記所定条件は、
各相の出力電圧レベルが、複数の電圧レベルのうち最高電圧レベルとなるＨレベルモード（ＨＨＨ）、及び各相の出力電圧レベルが、複数の電圧レベルのうち最低電圧レベルとなるＬレベルモード（ＬＬＬ）のうち、少なくとも一方のモードと、
各相の出力電圧レベルが、前記最高電圧レベル及び前記最低電圧レベルの組からなる２レベルモード（ＨＨＬ，ＨＬＬ）と、
各相のうち一部の相の出力電圧レベルが、複数の電圧レベルのうち中間電圧レベルとなる中間レベルモード（ＨＨＭ，ＨＨＬ，ＨＭＬ，ＨＬＬ，ＭＬＬ）と、が１制御周期に含まれるとの条件である、プログラム。
前記インバータにおいて、複数の前記蓄電部の直列接続体から出力可能な複数の電圧レベルのうちいずれかの電圧レベルを出力するように前記スイッチのスイッチング制御が行われ、
コンピュータ（５１）に、
所定条件を満たす前記インバータのスイッチングモードを設定する処理と、
設定された前記スイッチングモードに基づいて、前記スイッチのスイッチング制御を行う処理と、を実行させ、
前記所定条件は、
各相の出力電圧レベルが、複数の電圧レベルのうち最高電圧レベルとなるＨレベルモード（ＨＨＨ）、及び各相の出力電圧レベルが、複数の電圧レベルのうち最低電圧レベルとなるＬレベルモード（ＬＬＬ）のうち、少なくとも一方のモードと、
各相の出力電圧レベルが、前記最高電圧レベル及び前記最低電圧レベルの組からなる２レベルモード（ＨＨＬ，ＨＬＬ）と、
各相のうち一部の相の出力電圧レベルが、複数の電圧レベルのうち中間電圧レベルとなる中間レベルモード（ＨＨＭ，ＨＨＬ，ＨＭＬ，ＨＬＬ，ＭＬＬ）と、が１制御周期に含まれるとの条件である、プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、マルチレベルの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、直列接続された２つのコンデンサと、コンデンサと回転電機の電機子巻線とに電気的に接続されるスイッチとを備える３レベルのインバータが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】国際公開第２０１７／１７９１１２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
各相に対応して設けられたスイッチの信頼性の低下を抑制する上では、各スイッチのうち特定のスイッチに負荷が集中する事態の発生を抑制することが望まれる。
【0005】
本開示は、特定のスイッチに負荷が集中する事態の発生を抑制できるインバータ制御装置及びプログラムを提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示は、各相に対応して設けられるスイッチであって、直列接続された複数の蓄電部と回転電機の電機子巻線とに電気的に接続されるスイッチと、
を備えるマルチレベルのインバータに適用され、
複数の前記蓄電部の直列接続体から出力可能な複数の電圧レベルのうちいずれかの電圧レベルを出力するように前記スイッチのスイッチング制御を行うインバータ制御装置において、
所定条件を満たす前記インバータのスイッチングモードを設定する設定部と、
設定された前記スイッチングモードに基づいて、前記スイッチのスイッチング制御を行う制御部と、
を備え、
前記所定条件は、
各相の出力電圧レベルが、複数の電圧レベルのうち最高電圧レベルとなるＨレベルモード、及び各相の出力電圧レベルが、複数の電圧レベルのうち最低電圧レベルとなるＬレベルモードのうち、少なくとも一方のモードと、
各相の出力電圧レベルが、前記最高電圧レベル及び前記最低電圧レベルの組からなる２レベルモードと、
各相のうち一部の相の出力電圧レベルが、複数の電圧レベルのうち中間電圧レベルとなる中間レベルモードと、が１制御周期に含まれるとの条件である。
を備えるマルチレベルのインバータに適用され、
複数の前記蓄電部の直列接続体から出力可能な複数の電圧レベルのうちいずれかの電圧レベルを出力するように前記スイッチのスイッチング制御を行うインバータ制御装置において、
所定条件を満たす前記インバータのスイッチングモードを設定する設定部と、
設定された前記スイッチングモードに基づいて、前記スイッチのスイッチング制御を行う制御部と、
を備え、
前記所定条件は、
各相の出力電圧レベルが、複数の電圧レベルのうち最高電圧レベルとなるＨレベルモード、及び各相の出力電圧レベルが、複数の電圧レベルのうち最低電圧レベルとなるＬレベルモードのうち、少なくとも一方のモードと、
各相の出力電圧レベルが、前記最高電圧レベル及び前記最低電圧レベルの組からなる２レベルモードと、
各相のうち一部の相の出力電圧レベルが、複数の電圧レベルのうち中間電圧レベルとなる中間レベルモードと、が１制御周期に含まれるとの条件である。
【0007】
本開示によれば、中間電圧レベルに対応するスイッチに負荷を分散させることができるため、最高電圧，最低電圧レベルに対応するスイッチに負荷が集中する事態の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】第１実施形態に係る制御システムの全体構成図。
【図2】制御装置が実行するトルク制御処理の機能ブロック図。
【図3】通常制御におけるベクトル空間を示す図。
【図4】通常制御における第１セクタを示す図。
【図5】熱分散制御におけるベクトル空間を示す図。
【図6】熱分散制御において第１セクタで用いられるスイッチングモードを示す図。
【図7】熱分散制御におけるスイッチングモードを示す図。
【図8】熱分散制御におけるスイッチングモードを示す図。
【図9】熱分散制御における第１セクタを示す図。
【図10】熱分散制御における第１セクタを示す図。
【図11】熱分散制御における第１セクタを示す図。
【図12】通常制御及び熱分散制御の選択処理手順を示すフローチャート。
【図13】熱分散制御の処理手順を示すフローチャート。
【図14】第２実施形態に係る熱分散制御の処理手順を示すフローチャート。
【図15】第３実施形態に係る熱分散制御において第１セクタで用いられるスイッチングモードを示す図。
【図16】熱分散制御において第１セクタで用いられるスイッチングモードを示す図。
【発明を実施するための形態】
【0009】
図面を参照しながら、複数の実施形態を説明する。複数の実施形態において、機能的に及び／又は構造的に対応する部分及び／又は関連付けられる部分には同一の参照符号、又は百以上の位が異なる参照符号が付される場合がある。対応する部分及び／又は関連付けられる部分については、他の実施形態の説明を参照することができる。
【0010】
＜第１実施形態＞
以下、本開示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。
以下、本開示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、車載システムは、回転電機１０、蓄電池２０及びインバータ３０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。本実施形態の回転電機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】
蓄電池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。蓄電池２０は、例えば、電池セルの直列接続体を備える組電池である。蓄電池２０は、充放電可能な２次電池であり、例えば、リチウムイオン蓄電池又はニッケル水素蓄電池である。
【0013】
インバータ３０は、スイッチング制御により、蓄電池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。システムは、インバータ３０の入力側に、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を備えている。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、蓄電池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の静電容量とが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は、電圧制御形の半導体スイッチング素子であり、具体的にはＩＧＢＴである。各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬにおいて、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、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端は中性点において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、バスバー等の導電部材である正極側母線３１により接続されている。正極側母線３１は、蓄電池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、コンデンサ中性点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、バスバー等の導電部材である負極側母線３２により接続されている。負極側母線３２は、蓄電池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ミドルスイッチＱＵ，ＱＶ，ＱＷを備えている。本実施形態の各ミドルスイッチＱＵ～ＱＷを構成するスイッチは、電圧制御形の半導体スイッチング素子であり、具体的にはＩＧＢＴである。各ミドルスイッチＱＵ～ＱＷを構成するスイッチには、フリーホイールダイオードＤＵ，ＤＶ，ＤＷが逆並列に接続されている。
【0018】
具体的には、Ｕ相を例に説明すると、Ｕ相ミドルスイッチ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相ミドルスイッチ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、コンデンサ中性点Ｏに接続されている。なお、Ｕ，Ｖ，Ｗ相ミドルスイッチ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相ミドルスイッチ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相ミドルスイッチ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の端子電圧を検出する。第２電圧センサ４２は、第２コンデンサ２２の端子電圧を検出する。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。
【0020】
温度センサ４５は、インバータ３０を冷却する冷却水の温度、及びインバータ３０の温度のうち、少なくとも一方を検出する。各センサ４１～４５の検出値は、システムが備える制御装置５０に入力される。
【0021】
制御装置５０は、マイコン５１を主体として構成される電子制御装置（Electronic Control Unit）である。マイコン５１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を備えている。マイコン５１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及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、マイコン５１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、マイコン５１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、後述する図１２等に示す処理のプログラムが含まれる。プログラムを構成するインストラクションのセット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更新可能である。
【0022】
制御装置５０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のスイッチング制御を行う。図２を用いて、制御装置５０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。
【0023】
制御装置５０において、指令電流設定部６０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６０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。
【0024】
２相変換部６１は、相電流センサ４３の検出値と、回転角センサ４４により検出された電気角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。
【0025】
ｄ軸偏差算出部６２ａ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６２ｂ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。
【0026】
ｄ軸指令電圧算出部６３ａ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６３ｂ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６３ａ及びｑ軸指令電圧算出部６３ｂ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。
【0027】
固定座標変換部６４は、ｄ，ｑ軸指令電圧算出部６３ａ，６３ｂ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。
【0028】
変調部６５は、α，β軸指令電圧Ｖα，Ｖβにより定まる指令電圧ベクトルＶαβを算出する。指令電圧ベクトルＶαβは、回転電機１０の制御量を指令値に制御するための電圧ベクトルである。
【0029】
変調部６５は、特定の実行条件が成立していないと判定した場合に通常制御を行い、実行条件が成立していると判定した場合に熱分散制御を行う。実行条件は、インバータ３０が熱的に厳しい状況か否かを判定するための条件である。熱的に厳しい状況において、通常制御から熱分散制御に切り替えられることにより、インバータ３０のスイッチング制御を極力継続し、ひいては車両の走行を極力継続できるようにする。
【0030】
まず、通常制御について説明する。
【0031】
変調部６５は、ベクトル空間において原点から延びる指令電圧ベクトルＶαβの先端が存在するセクタを特定する。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。
【0032】
第１～第６セクタは、さらに４つの領域に分けられる。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第１軸線Ｌ１におけるセクタの端点を第１端点とし、偏角が大きい方の第２軸線Ｌ２におけるセクタの端点を第２端点とする。また、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、第１～第４領域Ｒ１～Ｒ４を示す。第１セクタにおいて、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」であり、第２中間点は「ＨＨＭ」であり、中間端点は「ＨＭＬ」である。
【0033】
上述した「ＨＭＬ」等の記号の意味について説明する。各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷの駆動状態は各相の出力電圧レベルにより表され、各相の出力電圧レベルは３段階の電圧レベル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、上アームスイッチがオンされるとともに、下アームスイッチ及びミドルスイッチ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、ミドルスイッチがオンされるとともに、上，下アームスイッチ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、下アームスイッチがオンされるとともに、上アームスイッチ及びミドルスイッチがオフされることにより出力される電圧である。
【0034】
例えば、「ＨＭＬ」は、Ｕ相電圧が最高電圧レベルのＨであり、Ｖ相電圧が中間電圧レベルＭであり、Ｗ相電圧が最低電圧レベルＬのモードであることを表す。「ＨＭＬ」では、Ｕ相上アームスイッチＳＵＨ、Ｖ相ミドルスイッチＱＶ及びＷ相下アームスイッチＳＷＬがオンされるとともに、Ｖ，Ｗ相上アームスイッチＳＶＨ，ＳＷＨ、Ｕ，Ｗ相ミドルスイッチＱＵ，ＱＷ及びＵ相，Ｖ相下アームスイッチＳＵＬ，ＳＶＬがオフされる。
【0035】
なお、蓄電池２０の電圧をＶｄｃとし、コンデンサ中性点Ｏの電位を基準電位（０Ｖ）とした場合、レベルＨの相電圧は「Ｖｄｃ／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「－Ｖｄｃ／２」である。
【0036】
「ＨＨＨ」は、３相全ての出力電圧レベルがＨのＨレベルモードに相当し、「ＬＬＬ」は、３相全ての出力電圧レベルがＬのＬレベルモードに相当し、「ＭＭＭ」は、３相全ての出力電圧レベルが中間電圧レベルとなるＭレベルモードに相当する。
【0037】
先の図２の説明に戻り、変調部６５は、電気角θｅに基づいて、指令電圧ベクトルＶαβの先端が存在するセクタを特定する。例えば、変調部６５は、０°≦θｅ＜６０°の場合、指令電圧ベクトルＶαβの先端が第１セクタに存在すると特定する。
【0038】
変調部６５は、指令電圧ベクトルＶαβの大きさ及びセクタ内角度αに基づいて、特定したセクタを構成する第１～第４領域のうち、指令電圧ベクトルＶαβの先端が存在する領域であるサブ領域を特定する。セクタ内角度αは、対象となるセクタ内において、原点から第１端点へと延びる第１軸線Ｌ１と、指令電圧ベクトルＶαβとがなす角度である。
【0039】
変調部６５は、特定したセクタ及びそのセクタ内のサブ領域に基づいて、１制御周期において使用する出力電圧レベルのグループを選択する。グループは、サブ領域を構成する３つの頂点に対応する出力電圧レベルのグループである。以下、図４に示すように、指令電圧ベクトルＶαβの先端が第１セクタの第１領域に存在する場合を例にして説明する。
【0040】
変調部６５は、指令電圧ベクトルＶαβを、第１軸線Ｌ１に沿った第１電圧ベクトルＶｔ１と、第２軸線Ｌ２に沿った第２電圧ベクトルＶｔ２とに分解する。第１電圧ベクトルＶｔ１は、「ＭＬＬ」又は「ＨＭＭ」から定まる電圧ベクトルがｔａ倍（０＜ｔａ＜１）されたベクトルである。第２電圧ベクトルＶｔ２は、「ＭＭＬ」又は「ＨＨＭ」から定まる電圧ベクトルがｔｂ倍（０＜ｔｂ＜１）されたベクトルである。変調部６５は、１制御周期において、「ＭＬＬ」又は「ＨＭＭ」の出現期間をｔａ×ＴＳに設定し、「ＭＭＬ」又は「ＨＨＭ」の出現期間をｔｂ×ＴＳに設定する。変調部６５は、１制御周期の長さＴＳから、「ｔａ×ＴＳ」及び「ｔｂ×ＴＳ」を差し引いた期間（＝ＴＳ－ｔａ×ＴＳ－ｔｂ×ＴＳ）を「ＨＨＨ」，「ＭＭＭ」又は「ＬＬＬ」の出現期間に設定する。なお、１制御周期の長さＴＳの２倍の期間が、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷの１スイッチング周期Ｔｓｗに相当する。
【0041】
変調部６５は、１制御周期において、上述した態様で設定したモードが順次出現するように、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷのスイッチング制御を行う。これにより、回転電機１０のトルクが指令トルクＴｒｑ＊に制御される。
【0042】
続いて、熱分散制御について説明する。
【0043】
変調部６５は、電気角θｅに基づいて、６つのセクタのうち、どのセクタに指令電圧ベクトルＶαβの先端が存在するかを特定する。
【0044】
変調部６５は、特定したセクタに基づいて、各制御周期において用いるスイッチングモードを設定する。詳しくは、変調部６５は、Ｈレベルモード、Ｌレベルモードに加え、第１～第５モードからなる７つのモードを含むスイッチングモードを設定する。
【0045】
第１モードは、３相のうち、２相の出力電圧レベルがＨレベルモードとなり、１相の出力電圧レベルがＭレベルとなるモードである。特定されたセクタが第１セクタの場合、第１モードは、図５及び図６に示すように「ＨＨＭ」である。
【0046】
第２モードは、３相のうち、２相の出力電圧レベルがＨレベルとなり、１相の出力電圧レベルがＬレベルとなるモードである。特定されたセクタが第１セクタの場合、第２モードは「ＨＨＬ」である。
【0047】
第３モードは、３相のうち、１相の出力電圧レベルがＨレベルとなり、１相の出力電圧レベルがＭレベルとなり、１相の出力電圧レベルがＬレベルとなるモードである。特定されたセクタが第１セクタの場合、第３モードは「ＨＭＬ」である。
【0048】
第４モードは、３相のうち、１相の出力電圧レベルがＨレベルとなり、２相の出力電圧レベルがＬレベルとなるモードである。特定されたセクタが第１セクタの場合、第４モードは「ＨＬＬ」である。
【0049】
第５モードは、３相のうち、１相の出力電圧レベルがＭレベルとなり、２相の出力電圧レベルがＬレベルとなるモードである。特定されたセクタが第１セクタの場合、第５モードは「ＭＬＬ」である。なお、第１，第３、第５モードが「中間レベルモード」に相当し、第２、第４モードが「２レベルモード」に相当する。
【0050】
変調部６５は、Ｈレベルモード及びＬレベルモードのうち、一方を１制御周期における最初のモードとし、他方を１制御周期における最後のモードとし、１制御周期においてＨレベルモード及びＬレベルモードの間に第１～第５モードが出現するスイッチングモードを設定する。
【0051】
変調部６５は、各制御周期において、出力電圧レベルの切り替える場合、３相のうち１相のみの出力電圧レベルを切り替えるとの条件を課してスイッチングモードを設定する。この設定は、２相以上の同時スイッチングを禁止して１制御周期あたりの合計スイッチング回数を減らし、スイッチング損失を低減するためのものである。ここで、この条件を課しつつ、１制御周期において７つのモードを出現させるために、変調部６５は、Ｍレベルモード「ＭＭＭ」が用いられることを禁止する。以降、特定されたセクタが第１セクタである場合を例にして説明する。
【0052】
変調部６５は、１制御周期において、図６～図８に示すように、「ＨＨＨ」→「ＨＨＭ」→「ＨＨＬ」→「ＨＭＬ」→「ＨＬＬ」→「ＭＬＬ」→「ＬＬＬ」となるスイッチングモードを設定する。変調部６５は、次の制御周期において、「ＬＬＬ」→「ＭＬＬ」→「ＨＬＬ」→「ＨＭＬ」→「ＨＨＬ」→「ＨＨＭ」→「ＨＨＨ」となるスイッチングモードを設定する。「ＨＨＭ」，「ＨＭＬ」，「ＭＬＬ」が用いられることにより、１制御周期においてミドルスイッチに電流を流す期間を長くできる。これにより、特定の上，下アームスイッチに負荷が集中する事態の発生を抑制できる。
【0053】
変調部６５は、「ＨＨＬ」の出現割合τｃｍと、「ＨＬＬ」の出現割合τａｍとを設定する。出現割合は、１制御周期の長さＴＳに対する各モード（ＨＨＬ等）の相対的な出現期間の割合である。例えば、「τｃｍ×ＴＳ」は、１制御周期における「ＨＨＬ」の出現期間になる。
【0054】
詳しくは、まず、変調部６５は、指令電圧ベクトルＶαβを、第１軸線Ｌ１に沿った第１電圧ベクトル「ｋａ×Ｖａｍ」（図９参照）と、第２軸線Ｌ２に沿った第２電圧ベクトル「ｋｃ×Ｖｃｍ」（図１０参照）とに分解する。第１電圧ベクトル「ｋａ×Ｖａｍ」は、第４モードである「ＨＬＬ」から定まる電圧ベクトルＶａｍが第１係数ｋａ倍（０＜ｋａ＜１）されたベクトルである。第２電圧ベクトルＶｃｍは、第２モードである「ＨＨＬ」から定まる電圧ベクトルＶｃｍが第２係数ｋｃ倍（０＜ｋｃ＜１）されたベクトルである。
【0055】
変調部６５は、下式（ｅｑ１）に基づいて、「ＨＬＬ」の出現割合τａｍを設定する。下式（ｅｑ１）において、τａｓは、「ＭＬＬ」の出現割合であり、τｂｓは、「ＨＭＬ」の出現割合である。
【0056】
【数1】
【0057】
上式（ｅｑ１）の右辺第１項から第２項が差し引かれているのは、回転電機１０のトルクが指令トルクＴｒｑ＊を超える事態の発生を抑制するためである。特定の上，下アームスイッチに負荷が集中する事態の発生を抑制するために、Ｍレベルを含む「ＨＨＭ」，「ＨＭＬ」，「ＭＬＬ」が用いられる。「ＨＨＭ」，「ＨＭＬ」，「ＭＬＬ」の影響を差し引くことにより、トルクが指令トルクＴｒｑ＊を上回ってしまうことを抑制する。
【0058】
変調部６５は、下式（ｅｑ２）に基づいて、「ＨＨＬ」の出現割合τｃｍを設定する。下式（ｅｑ２）において、τｃｓは、「ＨＨＭ」の出現割合である。
【0059】
【数2】
【0060】
上式（ｅｑ２）の右辺第１項から第２項が差し引かれているのは、上記と同様に、回転電機１０のトルクが指令トルクＴｒｑ＊を超える事態の発生を抑制するためである。
【0061】
変調部６５は、下式（ｅｑ３）に基づいて、「ＨＨＨ」，「ＬＬＬ」の１制御周期における合計出現割合τｂｍを算出する。
【0062】
【数3】
【0063】
変調部６５は、以下２つの条件を満たすように、「ＨＨＭ」の出現割合τｃｓ、「ＨＭＬ」の出現割合τｂｓ、及び「ＭＬＬ」の出現割合τａｓを設定する。２つの条件は、回転電機１０のトルクが指令トルクＴｒｑ＊を超える事態の発生を抑制するためのものである。
【0064】
１つ目の条件は、「ＭＬＬ」及び「ＨＭＬ」の１制御周期における合計出現割合「τａｓ＋τｂｓ」に「ＭＬＬ」の電圧ベクトルＶａｓの大きさ｜Ｖａｓ｜を乗算した値が、「ＨＬＬ」の出現割合τａｍに「ＨＬＬ」の電圧ベクトルＶａｍの大きさ｜Ｖａｍ｜を乗算した値以下になるとの条件である。１つ目の条件は、下式（ｅｑ４）で表される。
【0065】
【数4】
【0066】
２つ目の条件は、「ＨＨＭ」及び「ＨＭＬ」の１制御周期における合計出現期間「τｃｓ＋τｂｓ」に「ＨＨＭ」の電圧ベクトルＶｃｓの大きさ｜Ｖｃｓ｜を乗算した値が、「ＨＨＬ」の出現割合τｃｍに「ＨＨＬ」の電圧ベクトルＶｃｍの大きさ｜Ｖｃｍ｜を乗算した値以下になるとの条件である。２つ目の条件は、下式（ｅｑ５）で表される。
【0067】
【数5】
【0068】
なお、特定されたセクタが例えば第３セクタの場合、第１モードは「ＭＨＨ」であり、第２モードは「ＬＨＨ」であり、第３モードは「ＬＨＭ」であり、第４モード「ＬＨＬ」であり、第５モードは「ＬＭＬ」である（図５参照）。変調部６５は、１制御周期において、「ＨＨＨ」→「ＭＨＨ」→「ＬＨＨ」→「ＬＨＭ」→「ＬＨＬ」→「ＬＭＬ」→「ＬＬＬ」となるスイッチングモードを設定する。変調部６５は、次の制御周期において、「ＬＬＬ」→「ＬＭＬ」→「ＬＨＬ」→「ＬＨＭ」→「ＬＨＨ」→「ＭＨＨ」→「ＨＨＨ」となるスイッチングモードを設定する。
【0069】
なお、変調部６５は、時間的に隣り合うモードの間に、実際には、「τａｓ×ＴＳ，τｂｓ×ＴＳ，τｃｓ×ＴＳ」それぞれよりも非常に短いデッドタイム期間を設定する。ただし、本実施形態では、説明の便宜上、デッドタイム期間を無視する。
【0070】
図１２に、変調部６５により実行される通常制御及び熱分散制御の選択処理の手順を示す。ステップＳ１０では、熱分散制御の実行条件が成立しているか否かを判定する。実行条件は、インバータ３０が過熱状態であることを把握できる条件である。実行条件は、例えば、判定パラメータ値が閾値を超えているとの条件である。判定パラメータ値は、例えば、指令トルクＴｒｑ＊、電気角θｅに基づいて算出したロータの回転速度、及び温度センサ４５の検出値等に基づいて算出される値である。
【0071】
ステップＳ１０において実行条件が成立していないと判定した場合には、ステップＳ１１に進み、通常制御を行う。一方、ステップにおいて実行条件が成立していると判定した場合には、ステップＳ１２に進み、熱分散制御を行う。
【0072】
図１３に、熱分散制御の手順を示す。
【0073】
ステップＳ２０では、電気角θｅに基づいて、６つのセクタのうち、どのセクタに指令電圧ベクトルＶαβの先端が存在するかを特定する。
【0074】
ステップＳ２１では、特定したセクタに基づいて、上述した態様にて、１制御周期において用いるスイッチングモードを設定する。本実施形態において、ステップＳ２１の処理が「設定部」に相当する。
【0075】
ステップＳ２２では、設定したスイッチングモードを構成するモードが１制御周期において順次出現するように、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷのスイッチング制御を行う。本実施形態において、ステップＳ２２の処理が「制御部」に相当する。
【0076】
以上説明した熱分散制御によれば、インバータ３０が熱的に厳しい状況において、回転電機１０のトルクを指令トルクＴｒｑ＊に制御するインバータ３０のスイッチング制御を極力継続できる。
【0077】
＜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、熱分散制御において、コンデンサ中性点Ｏの電圧変動を抑制する処理が追加されている。本実施形態においても、特定されたセクタが第１セクタである場合を例にして説明する。
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、熱分散制御において、コンデンサ中性点Ｏの電圧変動を抑制する処理が追加されている。本実施形態においても、特定されたセクタが第１セクタである場合を例にして説明する。
【0078】
図１４に、熱分散制御の手順を示す。
【0079】
ステップＳ２３では、第１実施形態のステップＳ２１の処理に加え、「ＭＬＬ」の出現割合τａｓ、「ＨＭＬ」の出現割合τｂｓ、及び「ＨＨＭ」の出現割合τｃｓの調整処理を行う。
【0080】
まず、第１電圧センサ４１の検出電圧である第１電圧Ｖ１ｒと、第２電圧センサ４２の検出電圧である第２電圧Ｖ２ｒとの差である電圧差ΔＶを算出する。そして、算出した電圧差ΔＶの大きさが判定閾値を超えているか否かを判定する。
【0081】
電圧差ΔＶの大きさが判定閾値以下であると判定した場合、調整処理を行わない。一方、電圧差ΔＶの大きさが判定閾値を超えていると判定した場合、調整処理を行う。
【0082】
調整処理は、電圧差ΔＶの大きさが判定閾値以下になるように各出現割合τａｓ，τｂｓ，τｃｓを調整する処理であり、具体的には、電圧差ΔＶの大きさが０の近づくように各出現割合τａｓ，τｂｓ，τｃｓを調整する処理である。
【0083】
第２電圧Ｖ２ｒに基づいて算出した第２コンデンサ２２の充電電荷量Ｑ２が、第１電圧Ｖ１ｒに基づいて算出した第１コンデンサ２１の充電電荷量Ｑ１よりも少ないと判定した場合、「ＭＬＬ」，「ＨＭＬ」，「ＨＨＭ」のうち、第２コンデンサ２２を充電するモードの出現割合を長くし、第２コンデンサ２２から放電するモードの出現割合を短くするように、各出現割合τａｓ，τｂｓ，τｃｓを調整する。この調整において、調整前後における「τａｓ＋τｂｓ＋τｃｓ」は変わらないようにする。
【0084】
Ｕ，Ｖ，Ｗ相巻線１１Ｕ，１１Ｖ，１１ＷのうちＷ相巻線１１Ｗに流れる電流が最も大きく、Ｗ相巻線１１Ｗを中性点側からインバータ３０側に向かって電流が流れる場合を例にして説明する。この場合、「ＨＨＭ」が第２コンデンサ２２を充電するモードとなり、「ＨＭＬ」，「ＭＬＬ」が第２コンデンサ２２を放電するモードとなる。このため、「ＨＨＭ」の出現割合τｃｓを長くし、「ＨＭＬ」，「ＭＬＬ」の出現割合τｂｓ，τａｓが短くなるように調整する。
【0085】
一方、第１コンデンサ２１の充電電荷量Ｑ１が第２コンデンサ２２の充電電荷量Ｑ２よりも少ないと判定した場合、「ＭＬＬ」，「ＨＭＬ」，「ＨＨＭ」のうち、第１コンデンサ２１を充電するモードの出現割合を長くし、第１コンデンサ２１から放電するモードの出現割合を短くするように、各出現割合τａｓ，τｂｓ，τｃｓを調整する。
【0086】
以上説明した本実施形態によれば、コンデンサ中性点Ｏの電圧の変動を抑制できるため、熱分散制御における回転電機１０のトルク制御性を高めることができる。
【0087】
＜第３実施形態＞
以下、第３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、熱分散制御におけるスイッチングモードの設定方法が変更されている。本実施形態においても、特定されたセクタが第１セクタである場合を例にして説明する。
以下、第３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、熱分散制御におけるスイッチングモードの設定方法が変更されている。本実施形態においても、特定されたセクタが第１セクタである場合を例にして説明する。
【0088】
変調部６５は、時間的に隣り合う２つの制御周期のうち、最初の制御周期に、図１５に示すように、「ＨＨＨ」（「第１ゼロベクトルモード」に相当）→「ＨＨＭ」→「ＨＨＬ」→「ＨＭＬ」→「ＨＬＬ」→「ＭＬＬ」となるスイッチングモードを設定する。変調部６５は、次の制御周期に、図１６に示すように、「ＬＬＬ」（「第２ゼロベクトルモード」に相当）→「ＭＬＬ」→「ＨＬＬ」→「ＨＭＬ」→「ＨＨＬ」→「ＨＨＭ」となるスイッチングモードを設定する。
【0089】
本実施形態において、変調部６５は、最初の制御周期における「ＨＨＨ」の出現割合を「τｂｍ／２」ではなく「τｂｍ」に設定し、次の制御周期における「ＬＬＬ」の出現割合を「τｂｍ／２」ではなく「τｂｍ」に設定する。
【0090】
以上説明した本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0091】
＜その他の実施形態＞
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
【0092】
・第３実施形態において、第２実施形態と同様に調整処理が実行されてもよい。
【0093】
・マルチレベルインバータとしては、３レベルインバータに限らず、４レベル以上のインバータであってもよい。
【0094】
・変調部６５は、Ｍレベルモードが含まれるスイッチングモードを設定してもよい。
【0095】
・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、ボディダイオードを有する。
【0096】
・インバータとしては、図１に示したインバータに限らず、例えば、中性点クランプ型等、他のインバータであってもよい。
【0097】
・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（例えば、小容量の蓄電池）であってもよい。
【0098】
・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。
【0099】
・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。
【0100】
・本開示に記載の制御装置及びその手法は、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装置及びその手法は、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装置及びその手法は、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。
【0101】
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］
各相に対応して設けられるスイッチであって、直列接続された複数の蓄電部（２１，２２）と回転電機（１０）の電機子巻線（１１Ｕ～１１Ｗ）とに電気的に接続されるスイッチ（ＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷ）を備えるマルチレベルのインバータ（３０）に適用され、
複数の前記蓄電部の直列接続体から出力可能な複数の電圧レベルのうちいずれかの電圧レベルを出力するように前記スイッチのスイッチング制御を行うインバータ制御装置（５０）において、
所定条件を満たす前記インバータのスイッチングモードを設定する設定部と、
設定された前記スイッチングモードに基づいて、前記スイッチのスイッチング制御を行う制御部と、
を備え、
前記所定条件は、
各相の出力電圧レベルが、複数の電圧レベルのうち最高電圧レベルとなるＨレベルモード（ＨＨＨ）、及び各相の出力電圧レベルが、複数の電圧レベルのうち最低電圧レベルとなるＬレベルモード（ＬＬＬ）のうち、少なくとも一方のモードと、
各相の出力電圧レベルが、前記最高電圧レベル及び前記最低電圧レベルの組からなる２レベルモード（ＨＨＬ，ＨＬＬ）と、
各相のうち一部の相の出力電圧レベルが、複数の電圧レベルのうち中間電圧レベルとなる中間レベルモード（ＨＨＭ，ＨＭＬ，ＭＬＬ）と、が１制御周期（ＴＳ）に含まれるとの条件である、インバータ制御装置。
［構成２］
前記所定条件は、第１条件であり、
前記設定部は、前記第１条件、第２条件及び第３条件を満たす前記スイッチングモードを設定し、
前記第１条件は、前記Ｈレベルモード、前記Ｌレベルモード、前記２レベルモード及び前記中間レベルモードが１制御周期に含まれるとともに、各相の出力電圧レベルが前記中間電圧レベルとなるＭレベルモード（ＭＭＭ）が１制御周期に含まれないとの条件であり、
前記第２条件は、前記Ｈレベルモード及び前記Ｌレベルモードのうち、一方を１制御周期における最初のモードとし、他方を１制御周期における最後のモードとし、１制御周期において前記Ｈレベルモード及び前記Ｌレベルモードの間に前記２レベルモード及び前記中間レベルモードが出現するとの条件であり、
前記第３条件は、出力電圧レベルの切り替える場合、各相のうち１相のみの出力電圧レベルを切り替えるとの条件である、構成１に記載のインバータ制御装置。
［構成３］
前記インバータは、３レベルのインバータであり、
前記Ｈレベルモードは、３相の出力電圧レベルが前記最高電圧レベルとなるモードであり、
前記Ｌレベルモードは、３相の出力電圧レベルが前記最低電圧レベルとなるモードであり、
前記Ｍレベルモードは、３相の出力電圧レベルが前記中間電圧レベルとなるモードであり、
前記２レベルモード及び前記中間レベルモードは、
３相のうち、２相の出力電圧レベルが前記最高電圧レベルとなり、１相の出力電圧レベルが前記中間電圧レベルとなる第１モード（ＨＨＭ）と、
３相のうち、２相の出力電圧レベルが前記最高電圧レベルとなり、１相の出力電圧レベルが前記最低電圧レベルとなる第２モード（ＨＨＬ）と、
３相のうち、１相の出力電圧レベルが前記最高電圧レベルとなり、１相の出力電圧レベルが前記中間電圧レベルとなり、１相の出力電圧レベルが前記最低電圧レベルとなる第３モード（ＨＭＬ）と、
３相のうち、１相の出力電圧レベルが前記最高電圧レベルとなり、２相の出力電圧レベルが前記最低電圧レベルとなる第４モード（ＨＬＬ）と、
３相のうち、１相の出力電圧レベルが前記中間電圧レベルとなり、２相の出力電圧レベルが前記最低電圧レベルとなる第５モード（ＭＬＬ）と、である、構成２に記載のインバータ制御装置。
［構成４］
前記設定部は、前記第１モード、前記第３モード及び前記第５モードそれぞれの１制御周期における出現期間を、１制御周期の長さの１／３未満の期間に設定する、構成３に記載のインバータ制御装置。
［構成５］
前記設定部は、
前記第５モード（ＭＬＬ）及び前記第３モード（ＨＭＬ）の１制御周期における合計出現期間に前記第５モードの電圧ベクトルの大きさ（｜Ｖａｓ｜）を乗算した値が、前記第４モード（ＨＬＬ）の１制御周期における出現期間に前記第４モードの電圧ベクトルの大きさ（｜Ｖａｍ｜）を乗算した値以下になるとの条件と、
前記第１モード（ＨＨＭ）及び前記第３モード（ＨＭＬ）の１制御周期における合計出現期間に前記第１モードの電圧ベクトルの大きさ（｜Ｖｃｓ｜）を乗算した値が、前記第２モード（ＨＨＬ）の１制御周期における出現期間に前記第２モードの電圧ベクトルの大きさ（｜Ｖｃｍ｜）を乗算した値以下になるとの条件と、
を満たすように、前記第１～第５モードそれぞれの１制御周期における出現期間を設定する、構成４に記載のインバータ制御装置。
［構成６］
前記設定部は、前記Ｈレベルモード及び前記Ｌレベルモードの１制御周期における合計出現期間を、１制御周期の長さから、前記第１～第５モードの１制御周期における合計出現期間を差し引いた期間に設定する、構成５に記載のインバータ制御装置。
［構成７］
前記所定条件は、第１条件であり、
前記設定部は、前記第１条件、第２条件及び第３条件を満たす前記スイッチングモードを設定し、
前記Ｈレベルモード及び前記Ｌレベルモードのうち、一方のモードを第１ゼロベクトルモードとし、他方のモードを第２ゼロベクトルモードとし、
前記第１条件は、
時間的に隣り合う２つの制御周期のうち、最初の制御周期に、前記第１ゼロベクトルモード、前記２レベルモード及び前記中間レベルモードが含まれるとともに、次の制御周期に、前記第２ゼロベクトルモード、前記２レベルモード及び前記中間レベルモードが含まれ、かつ、各相の出力電圧レベルが前記中間電圧レベルとなるＭレベルモード（ＭＭＭ）が１制御周期に含まれないとの条件であり、
前記第２条件は、前記最初の制御周期における最初のモードを前記第１ゼロベクトルモードとし、前記最初の制御周期における最後のモードを前記中間レベルモードとし、前記次の制御周期における最初のモードを前記第２ゼロベクトルモードとし、前記次の制御周期における最後のモードを前記中間レベルモードにするとの条件であり、
前記第３条件は、出力電圧レベルの切り替える場合、各相のうち１相のみの出力電圧レベルを切り替えるとの条件である、構成１に記載のインバータ制御装置。
［構成８］
前記インバータは、３レベルのインバータであり、
前記Ｈレベルモードは、３相の出力電圧レベルが前記最高電圧レベルとなるモードであり、
前記Ｌレベルモードは、３相の出力電圧レベルが前記最低電圧レベルとなるモードであり、
前記Ｍレベルモードは、３相の出力電圧レベルが前記中間電圧レベルとなるモードであり、
前記２レベルモード及び前記中間レベルモードは、
３相のうち、２相の出力電圧レベルが前記最高電圧レベルとなり、１相の出力電圧レベルが前記中間電圧レベルとなる第１モード（ＨＨＭ）と、
３相のうち、２相の出力電圧レベルが前記最高電圧レベルとなり、１相の出力電圧レベルが前記最低電圧レベルとなる第２モード（ＨＨＬ）と、
３相のうち、１相の出力電圧レベルが前記最高電圧レベルとなり、１相の出力電圧レベルが前記中間電圧レベルとなり、１相の出力電圧レベルが前記最低電圧レベルとなる第３モード（ＨＭＬ）と、
３相のうち、１相の出力電圧レベルが前記最高電圧レベルとなり、２相の出力電圧レベルが前記最低電圧レベルとなる第４モード（ＨＬＬ）と、
３相のうち、１相の出力電圧レベルが前記中間電圧レベルとなり、２相の出力電圧レベルが前記最低電圧レベルとなる第５モード（ＭＬＬ）と、である、構成７に記載のインバータ制御装置。
［構成９］
前記設定部は、前記第１モード、前記第３モード及び前記第５モードそれぞれの１制御周期における出現期間を、１制御周期の長さの１／３未満の期間に設定する、構成８に記載のインバータ制御装置。
［構成１０］
前記設定部は、
前記第５モード（ＭＬＬ）及び前記第３モード（ＨＭＬ）の１制御周期における合計出現期間に前記第５モードの電圧ベクトルの大きさ（｜Ｖａｓ｜）を乗算した値が、前記第４モード（ＨＬＬ）の１制御周期における出現期間に前記第４モードの電圧ベクトルの大きさ（｜Ｖａｍ｜）を乗算した値以下になるとの条件と、
前記第１モード（ＨＨＭ）及び前記第３モード（ＨＭＬ）の１制御周期における合計出現期間に前記第１モードの電圧ベクトルの大きさ（｜Ｖｃｓ｜）を乗算した値が、前記第２モード（ＨＨＬ）の１制御周期における出現期間に前記第２モードの電圧ベクトルの大きさ（｜Ｖｃｍ｜）を乗算した値以下になるとの条件と、
を満たすように、前記第１～第５モードそれぞれの１制御周期における出現期間を設定する、構成９に記載のインバータ制御装置。
［構成１１］
前記設定部は、
前記第１ゼロベクトルモードの前記最初の制御周期における出現期間を、１制御周期の長さから、前記第１～第５モードの合計出現期間を差し引いた期間に設定し、
前記第２ゼロベクトルモードの前記次の制御周期における出現期間を、１制御周期の長さから、前記第１～第５モードの合計出現期間を差し引いた期間に設定する、構成１０に記載のインバータ制御装置。
［構成１２］
前記設定部は、
２つの前記蓄電部の電圧差が閾値を超えているか否かを判定し、
前記電圧差が前記閾値を超えていると判定した場合、前記電圧差が前記閾値以下になるように、前記第１，第３，第５モードそれぞれの１制御周期における出現期間を調整する、構成３～６，８～１１のいずれか１つに記載のインバータ制御装置。
［構成１３］
前記設定部は、
前記インバータが過熱状態であるか否かを判定し、
前記インバータが過熱状態であると判定したことを条件として、前記第１条件、前記第２条件及び前記第３条件を満たす前記スイッチングモードを設定する、構成２～１２のいずれか１項に記載のインバータ制御装置。
［構成１４］
前記インバータは、前記スイッチとして、
各相に対応して設けられた上，下アームスイッチ（ＳＵＨ～ＳＷＬ）と、
各相に対応して設けられたミドルスイッチ（ＱＵ～ＱＷ）と、
を備え、
前記Ｈレベルモードは、３相の前記上，下アームスイッチ及び前記ミドルスイッチのうち、３相の前記上アームスイッチのみがオンされるモードであり、
前記Ｌレベルモードは、３相の前記上，下アームスイッチ及び前記ミドルスイッチのうち、３相の前記下アームスイッチのみがオンされるモードであり、
前記Ｍレベルモードは、３相の前記上，下アームスイッチ及び前記ミドルスイッチのうち、３相の前記ミドルスイッチのみがオンされるモードであり、
前記第１モードは、３相の前記上，下アームスイッチ及び前記ミドルスイッチのうち、２相の前記上アームスイッチ及び残り１相の前記ミドルスイッチのみがオンされるモードであり、
前記第２モードは、３相の前記上，下アームスイッチ及び前記ミドルスイッチのうち、２相の前記上アームスイッチ及び残り１相の前記下アームスイッチがオンされるモードであり、
前記第３モードは、３相の前記上，下アームスイッチ及び前記ミドルスイッチのうち、互いに異なる相の前記上，下アームスイッチ及び前記ミドルスイッチのみがオンされるモードであり、
前記第４モードは、３相の前記上，下アームスイッチ及び前記ミドルスイッチのうち、１相の前記上アームスイッチ及び残り２相の前記下アームスイッチのみがオンされるモードであり、
前記第５モードは、３相の前記上，下アームスイッチ及び前記ミドルスイッチのうち、１相の前記ミドルスイッチ及び残り２相の前記下アームスイッチのみがオンされるモードである、構成３～６，８～１２のいずれか１つに記載のインバータ制御装置。
［構成１］
各相に対応して設けられるスイッチであって、直列接続された複数の蓄電部（２１，２２）と回転電機（１０）の電機子巻線（１１Ｕ～１１Ｗ）とに電気的に接続されるスイッチ（ＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷ）を備えるマルチレベルのインバータ（３０）に適用され、
複数の前記蓄電部の直列接続体から出力可能な複数の電圧レベルのうちいずれかの電圧レベルを出力するように前記スイッチのスイッチング制御を行うインバータ制御装置（５０）において、
所定条件を満たす前記インバータのスイッチングモードを設定する設定部と、
設定された前記スイッチングモードに基づいて、前記スイッチのスイッチング制御を行う制御部と、
を備え、
前記所定条件は、
各相の出力電圧レベルが、複数の電圧レベルのうち最高電圧レベルとなるＨレベルモード（ＨＨＨ）、及び各相の出力電圧レベルが、複数の電圧レベルのうち最低電圧レベルとなるＬレベルモード（ＬＬＬ）のうち、少なくとも一方のモードと、
各相の出力電圧レベルが、前記最高電圧レベル及び前記最低電圧レベルの組からなる２レベルモード（ＨＨＬ，ＨＬＬ）と、
各相のうち一部の相の出力電圧レベルが、複数の電圧レベルのうち中間電圧レベルとなる中間レベルモード（ＨＨＭ，ＨＭＬ，ＭＬＬ）と、が１制御周期（ＴＳ）に含まれるとの条件である、インバータ制御装置。
［構成２］
前記所定条件は、第１条件であり、
前記設定部は、前記第１条件、第２条件及び第３条件を満たす前記スイッチングモードを設定し、
前記第１条件は、前記Ｈレベルモード、前記Ｌレベルモード、前記２レベルモード及び前記中間レベルモードが１制御周期に含まれるとともに、各相の出力電圧レベルが前記中間電圧レベルとなるＭレベルモード（ＭＭＭ）が１制御周期に含まれないとの条件であり、
前記第２条件は、前記Ｈレベルモード及び前記Ｌレベルモードのうち、一方を１制御周期における最初のモードとし、他方を１制御周期における最後のモードとし、１制御周期において前記Ｈレベルモード及び前記Ｌレベルモードの間に前記２レベルモード及び前記中間レベルモードが出現するとの条件であり、
前記第３条件は、出力電圧レベルの切り替える場合、各相のうち１相のみの出力電圧レベルを切り替えるとの条件である、構成１に記載のインバータ制御装置。
［構成３］
前記インバータは、３レベルのインバータであり、
前記Ｈレベルモードは、３相の出力電圧レベルが前記最高電圧レベルとなるモードであり、
前記Ｌレベルモードは、３相の出力電圧レベルが前記最低電圧レベルとなるモードであり、
前記Ｍレベルモードは、３相の出力電圧レベルが前記中間電圧レベルとなるモードであり、
前記２レベルモード及び前記中間レベルモードは、
３相のうち、２相の出力電圧レベルが前記最高電圧レベルとなり、１相の出力電圧レベルが前記中間電圧レベルとなる第１モード（ＨＨＭ）と、
３相のうち、２相の出力電圧レベルが前記最高電圧レベルとなり、１相の出力電圧レベルが前記最低電圧レベルとなる第２モード（ＨＨＬ）と、
３相のうち、１相の出力電圧レベルが前記最高電圧レベルとなり、１相の出力電圧レベルが前記中間電圧レベルとなり、１相の出力電圧レベルが前記最低電圧レベルとなる第３モード（ＨＭＬ）と、
３相のうち、１相の出力電圧レベルが前記最高電圧レベルとなり、２相の出力電圧レベルが前記最低電圧レベルとなる第４モード（ＨＬＬ）と、
３相のうち、１相の出力電圧レベルが前記中間電圧レベルとなり、２相の出力電圧レベルが前記最低電圧レベルとなる第５モード（ＭＬＬ）と、である、構成２に記載のインバータ制御装置。
［構成４］
前記設定部は、前記第１モード、前記第３モード及び前記第５モードそれぞれの１制御周期における出現期間を、１制御周期の長さの１／３未満の期間に設定する、構成３に記載のインバータ制御装置。
［構成５］
前記設定部は、
前記第５モード（ＭＬＬ）及び前記第３モード（ＨＭＬ）の１制御周期における合計出現期間に前記第５モードの電圧ベクトルの大きさ（｜Ｖａｓ｜）を乗算した値が、前記第４モード（ＨＬＬ）の１制御周期における出現期間に前記第４モードの電圧ベクトルの大きさ（｜Ｖａｍ｜）を乗算した値以下になるとの条件と、
前記第１モード（ＨＨＭ）及び前記第３モード（ＨＭＬ）の１制御周期における合計出現期間に前記第１モードの電圧ベクトルの大きさ（｜Ｖｃｓ｜）を乗算した値が、前記第２モード（ＨＨＬ）の１制御周期における出現期間に前記第２モードの電圧ベクトルの大きさ（｜Ｖｃｍ｜）を乗算した値以下になるとの条件と、
を満たすように、前記第１～第５モードそれぞれの１制御周期における出現期間を設定する、構成４に記載のインバータ制御装置。
［構成６］
前記設定部は、前記Ｈレベルモード及び前記Ｌレベルモードの１制御周期における合計出現期間を、１制御周期の長さから、前記第１～第５モードの１制御周期における合計出現期間を差し引いた期間に設定する、構成５に記載のインバータ制御装置。
［構成７］
前記所定条件は、第１条件であり、
前記設定部は、前記第１条件、第２条件及び第３条件を満たす前記スイッチングモードを設定し、
前記Ｈレベルモード及び前記Ｌレベルモードのうち、一方のモードを第１ゼロベクトルモードとし、他方のモードを第２ゼロベクトルモードとし、
前記第１条件は、
時間的に隣り合う２つの制御周期のうち、最初の制御周期に、前記第１ゼロベクトルモード、前記２レベルモード及び前記中間レベルモードが含まれるとともに、次の制御周期に、前記第２ゼロベクトルモード、前記２レベルモード及び前記中間レベルモードが含まれ、かつ、各相の出力電圧レベルが前記中間電圧レベルとなるＭレベルモード（ＭＭＭ）が１制御周期に含まれないとの条件であり、
前記第２条件は、前記最初の制御周期における最初のモードを前記第１ゼロベクトルモードとし、前記最初の制御周期における最後のモードを前記中間レベルモードとし、前記次の制御周期における最初のモードを前記第２ゼロベクトルモードとし、前記次の制御周期における最後のモードを前記中間レベルモードにするとの条件であり、
前記第３条件は、出力電圧レベルの切り替える場合、各相のうち１相のみの出力電圧レベルを切り替えるとの条件である、構成１に記載のインバータ制御装置。
［構成８］
前記インバータは、３レベルのインバータであり、
前記Ｈレベルモードは、３相の出力電圧レベルが前記最高電圧レベルとなるモードであり、
前記Ｌレベルモードは、３相の出力電圧レベルが前記最低電圧レベルとなるモードであり、
前記Ｍレベルモードは、３相の出力電圧レベルが前記中間電圧レベルとなるモードであり、
前記２レベルモード及び前記中間レベルモードは、
３相のうち、２相の出力電圧レベルが前記最高電圧レベルとなり、１相の出力電圧レベルが前記中間電圧レベルとなる第１モード（ＨＨＭ）と、
３相のうち、２相の出力電圧レベルが前記最高電圧レベルとなり、１相の出力電圧レベルが前記最低電圧レベルとなる第２モード（ＨＨＬ）と、
３相のうち、１相の出力電圧レベルが前記最高電圧レベルとなり、１相の出力電圧レベルが前記中間電圧レベルとなり、１相の出力電圧レベルが前記最低電圧レベルとなる第３モード（ＨＭＬ）と、
３相のうち、１相の出力電圧レベルが前記最高電圧レベルとなり、２相の出力電圧レベルが前記最低電圧レベルとなる第４モード（ＨＬＬ）と、
３相のうち、１相の出力電圧レベルが前記中間電圧レベルとなり、２相の出力電圧レベルが前記最低電圧レベルとなる第５モード（ＭＬＬ）と、である、構成７に記載のインバータ制御装置。
［構成９］
前記設定部は、前記第１モード、前記第３モード及び前記第５モードそれぞれの１制御周期における出現期間を、１制御周期の長さの１／３未満の期間に設定する、構成８に記載のインバータ制御装置。
［構成１０］
前記設定部は、
前記第５モード（ＭＬＬ）及び前記第３モード（ＨＭＬ）の１制御周期における合計出現期間に前記第５モードの電圧ベクトルの大きさ（｜Ｖａｓ｜）を乗算した値が、前記第４モード（ＨＬＬ）の１制御周期における出現期間に前記第４モードの電圧ベクトルの大きさ（｜Ｖａｍ｜）を乗算した値以下になるとの条件と、
前記第１モード（ＨＨＭ）及び前記第３モード（ＨＭＬ）の１制御周期における合計出現期間に前記第１モードの電圧ベクトルの大きさ（｜Ｖｃｓ｜）を乗算した値が、前記第２モード（ＨＨＬ）の１制御周期における出現期間に前記第２モードの電圧ベクトルの大きさ（｜Ｖｃｍ｜）を乗算した値以下になるとの条件と、
を満たすように、前記第１～第５モードそれぞれの１制御周期における出現期間を設定する、構成９に記載のインバータ制御装置。
［構成１１］
前記設定部は、
前記第１ゼロベクトルモードの前記最初の制御周期における出現期間を、１制御周期の長さから、前記第１～第５モードの合計出現期間を差し引いた期間に設定し、
前記第２ゼロベクトルモードの前記次の制御周期における出現期間を、１制御周期の長さから、前記第１～第５モードの合計出現期間を差し引いた期間に設定する、構成１０に記載のインバータ制御装置。
［構成１２］
前記設定部は、
２つの前記蓄電部の電圧差が閾値を超えているか否かを判定し、
前記電圧差が前記閾値を超えていると判定した場合、前記電圧差が前記閾値以下になるように、前記第１，第３，第５モードそれぞれの１制御周期における出現期間を調整する、構成３～６，８～１１のいずれか１つに記載のインバータ制御装置。
［構成１３］
前記設定部は、
前記インバータが過熱状態であるか否かを判定し、
前記インバータが過熱状態であると判定したことを条件として、前記第１条件、前記第２条件及び前記第３条件を満たす前記スイッチングモードを設定する、構成２～１２のいずれか１項に記載のインバータ制御装置。
［構成１４］
前記インバータは、前記スイッチとして、
各相に対応して設けられた上，下アームスイッチ（ＳＵＨ～ＳＷＬ）と、
各相に対応して設けられたミドルスイッチ（ＱＵ～ＱＷ）と、
を備え、
前記Ｈレベルモードは、３相の前記上，下アームスイッチ及び前記ミドルスイッチのうち、３相の前記上アームスイッチのみがオンされるモードであり、
前記Ｌレベルモードは、３相の前記上，下アームスイッチ及び前記ミドルスイッチのうち、３相の前記下アームスイッチのみがオンされるモードであり、
前記Ｍレベルモードは、３相の前記上，下アームスイッチ及び前記ミドルスイッチのうち、３相の前記ミドルスイッチのみがオンされるモードであり、
前記第１モードは、３相の前記上，下アームスイッチ及び前記ミドルスイッチのうち、２相の前記上アームスイッチ及び残り１相の前記ミドルスイッチのみがオンされるモードであり、
前記第２モードは、３相の前記上，下アームスイッチ及び前記ミドルスイッチのうち、２相の前記上アームスイッチ及び残り１相の前記下アームスイッチがオンされるモードであり、
前記第３モードは、３相の前記上，下アームスイッチ及び前記ミドルスイッチのうち、互いに異なる相の前記上，下アームスイッチ及び前記ミドルスイッチのみがオンされるモードであり、
前記第４モードは、３相の前記上，下アームスイッチ及び前記ミドルスイッチのうち、１相の前記上アームスイッチ及び残り２相の前記下アームスイッチのみがオンされるモードであり、
前記第５モードは、３相の前記上，下アームスイッチ及び前記ミドルスイッチのうち、１相の前記ミドルスイッチ及び残り２相の前記下アームスイッチのみがオンされるモードである、構成３～６，８～１２のいずれか１つに記載のインバータ制御装置。
【符号の説明】
【0102】
１０…回転電機、２１，２２…第１，第２コンデンサ、３０…インバータ、５０…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】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】