JP2014204574A - Power converter - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power converter which achieves high efficiency of power conversion in a wide output range.SOLUTION: A control device 31 switching-drives at least a part of a plurality of switch elements included in first and second inverter circuits 15, 16. By energizing at least a part of phase windings of first and second polyphase windings 23, 24, the control device 31 uses a rotary electric machine 12 as a reactor. The control device 31 determines a movement amount of power between a first battery 13 and a second battery 14. The control device 31 switches the number of the phase windings energized by switching-driving according to the movement amount of power. A small number of phase windings are energized in a small power region and an advantage of low iron loss is used. A large number of phase windings are energized in a large power region and an advantage of low copper loss is used.

Description

ここに開示される発明は、回転電機の巻線を利用する電力変換装置に関する。   The invention disclosed herein relates to a power converter that uses a winding of a rotating electrical machine.

特許文献１は、三相回転電機の巻線を利用する電力変換装置を開示する。この装置は、三相巻線に接続されたブリッジ構成のインバータにより、回転電機の零相電圧、すなわち中性点電圧を制御する。この構成では、インバータは、三相巻線の漏れインダクタンスを平滑用のリアクトルとして利用するチョッパ回路を構成する。よって、インバータは、直流端に入力される電圧を変圧することができる。   Patent Document 1 discloses a power conversion device that uses windings of a three-phase rotating electrical machine. In this apparatus, a zero-phase voltage of a rotating electrical machine, that is, a neutral point voltage is controlled by a bridge-structured inverter connected to a three-phase winding. In this configuration, the inverter forms a chopper circuit that uses the leakage inductance of the three-phase winding as a smoothing reactor. Therefore, the inverter can transform the voltage input to the DC terminal.

特開２００８−３０６９１４号公報JP 2008-306914 A

従来技術では、三相巻線のすべて流れる電流がスイッチング制御される。この構成では、電流が三相巻線に分配されるから、銅損を抑制するために有利である。特に、変換される電力が大きい大出力状態では、抑制された銅損は電力変換効率を高めるために貢献する。   In the prior art, all the currents flowing through the three-phase windings are switching-controlled. In this configuration, since the current is distributed to the three-phase winding, it is advantageous for suppressing copper loss. In particular, in a large output state where the power to be converted is large, the suppressed copper loss contributes to increase the power conversion efficiency.

しかし、三相巻線により得られるインダクタンスが小さい。このため、スイッチング制御に伴うリップル電流が大きい。この結果、三相巻線において比較的大きい鉄損が生じる。大きい鉄損は、電力変換の効率を低下させる。特に、変換される電力が小さい低出力状態では、電力変換効率の低下に占める鉄損の影響割合が大きい。このため、従来技術では、低出力から高出力にわたる広い出力範囲において高い電力変換効率を提供することが困難である。このような観点から、電力変換装置にはさらなる改良が求められている。   However, the inductance obtained by the three-phase winding is small. For this reason, the ripple current accompanying switching control is large. As a result, a relatively large iron loss occurs in the three-phase winding. Large iron loss reduces the efficiency of power conversion. In particular, in a low output state where the power to be converted is small, the influence ratio of the iron loss in the decrease in power conversion efficiency is large. For this reason, it is difficult for the conventional technology to provide high power conversion efficiency in a wide output range from low output to high output. From such a viewpoint, further improvement is demanded for the power conversion device.

発明の目的のひとつは、低出力から高出力にわたる広い出力範囲において電力変換効率が高い電力変換装置を提供することである。   One of the objects of the invention is to provide a power conversion device having high power conversion efficiency in a wide output range from low output to high output.

発明の目的の他のひとつは、低出力領域において電力変換効率が改善された電力変換装置を提供することである。   Another object of the present invention is to provide a power conversion device with improved power conversion efficiency in a low output region.

ここに開示される発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。   The invention disclosed herein employs the following technical means to achieve the above object. Note that the reference numerals in parentheses described in the claims and in this section indicate a corresponding relationship with specific means described in the embodiments described later as one aspect, and limit the technical scope of the invention. Not what you want.

発明のひとつは、星型結線され、電気角において互いにずれて配置された第１および第２の多相巻線（２３、２４）を含む固定子（２２）、および回転子（２１）を有する回転電機（１２）と、第１の電池（１３）と第１の多相巻線（２３）との間に接続される第１のインバータ回路（１５）と、第２の電池（１４）と第２の多相巻線（２４）との間に接続される第２のインバータ回路（１６）と、第１の多相巻線（２３）の中性点と第２の多相巻線（２４）の中性点とを接続する中性点回路（２５）と、第１および第２のインバータ回路に含まれる複数のスイッチ素子の少なくとも一部をスイッチング駆動し、第１および第２の多相巻線の少なくとも一部の相巻線に通電することにより、回転電機をリアクトルとして利用して第１の電池と第２の電池との間において電力を移動させる制御装置（３１）とを備え、制御装置は、第１の電池と第２の電池との間における電力の移動量を判定する手段（３７、４４、１５４、２５４）と、移動量に応じて、スイッチング駆動によって通電される相巻線の数を切替えるスイッチング制御手段（４１、４２、４３）を備えることを特徴とする。この構成によると、電池間における電力の移動量に適した数の相巻線が利用される。このため、相巻線の数の切換えに応じて、電力変換装置の特性を変化させることができる。   One of the inventions has a stator (22) including first and second multiphase windings (23, 24) that are star-connected and offset from each other in electrical angle, and a rotor (21). A rotating electrical machine (12), a first inverter circuit (15) connected between the first battery (13) and the first multiphase winding (23), and a second battery (14); The second inverter circuit (16) connected between the second multiphase winding (24), the neutral point of the first multiphase winding (23) and the second multiphase winding ( 24) The neutral point circuit (25) for connecting to the neutral point and at least a part of the plurality of switch elements included in the first and second inverter circuits are driven to switch, and the first and second multi-point circuits By energizing at least a part of the phase windings of the phase windings, the rotating battery is used as a reactor and the first battery And a control device (31) for transferring power between the first battery and the second battery, wherein the control device determines the amount of power transfer between the first battery and the second battery (37, 44, 154, 254) and switching control means (41, 42, 43) for switching the number of phase windings energized by switching drive according to the amount of movement. According to this configuration, the number of phase windings suitable for the amount of power transfer between the batteries is used. For this reason, the characteristic of a power converter device can be changed according to switching of the number of phase windings.

発明の第１実施形態に係る電力変換装置のブロック図である。It is a block diagram of the power converter device concerning a 1st embodiment of the invention. 第１実施形態の通電状態の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of the electricity supply state of 1st Embodiment. 第１実施形態の通電状態の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of the electricity supply state of 1st Embodiment. 第１実施形態の通電状態の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of the electricity supply state of 1st Embodiment. 第１実施形態の鉄損Ｐｉｒを示すグラフである。It is a graph which shows the iron loss Pir of 1st Embodiment. 第１実施形態の銅損Ｐｃｐを示すグラフである。It is a graph which shows the copper loss Pcp of 1st Embodiment. 第１実施形態の効率ＥＦＦを示すグラフである。It is a graph which shows the efficiency EFF of 1st Embodiment. 第１実施形態の制御処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control processing of 1st Embodiment. 第１実施形態の制御処理を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control processing of 1st Embodiment. 第１実施形態の作動の一例を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows an example of the action | operation of 1st Embodiment. 発明の第２実施形態の制御処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control processing of 2nd Embodiment of invention. 第２実施形態の効率ＥＦＦを示すグラフである。It is a graph which shows the efficiency EFF of 2nd Embodiment. 第２実施形態の作動の一例を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows an example of the action | operation of 2nd Embodiment. 発明の第３実施形態の制御処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control processing of 3rd Embodiment of invention. 第３実施形態の作動の一例を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows an example of the action | operation of 3rd Embodiment. 発明の第４実施形態の制御処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control processing of 4th Embodiment of invention. 第４実施形態の通電状態の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of the electricity supply state of 4th Embodiment. 第４実施形態の通電状態の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of the electricity supply state of 4th Embodiment.

以下に、図面を参照しながら発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。また、後続の実施形態においては、先行する実施形態で説明した事項に対応する部分に百以上の位だけが異なる参照符号を付することにより対応関係を示し、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。   A plurality of modes for carrying out the invention will be described below with reference to the drawings. In each embodiment, parts corresponding to the matters described in the preceding embodiment may be denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted. When only a part of the configuration is described in each mode, the other modes described above can be applied to the other parts of the configuration. Further, in the following embodiments, the correspondence corresponding to the matters corresponding to the matters described in the preceding embodiments is indicated by adding reference numerals that differ only by one hundred or more, and redundant description may be omitted. . Not only combinations of parts that clearly show that combinations are possible in each embodiment, but also combinations of the embodiments even if they are not explicitly stated unless there is a problem with the combination. Is also possible.

（第１実施形態）
図１において、電力変換装置１０は、車両に搭載されている。車両は負荷（ＬＤ）１１と、この負荷１１を回転駆動する回転電機１２とを有する。回転電機１２は、回転子２１と、固定子２２とを備える。回転子２１は、負荷１１と作動的に連結されている。よって、回転電機１２は、負荷１１を駆動することができる。また、回転電機１２は、負荷１１から回転動力を得て回転することもある。回転電機１２は、電動機および／または発電機として機能することができる。 (First embodiment)
In FIG. 1, the power conversion device 10 is mounted on a vehicle. The vehicle includes a load (LD) 11 and a rotating electrical machine 12 that rotationally drives the load 11. The rotating electrical machine 12 includes a rotor 21 and a stator 22. The rotor 21 is operatively connected to the load 11. Therefore, the rotating electrical machine 12 can drive the load 11. In addition, the rotating electrical machine 12 may rotate by obtaining rotational power from the load 11. The rotating electrical machine 12 can function as an electric motor and / or a generator.

負荷１１の一例は、車両に搭載された機器である。負荷１１の他の一例は、車両の推進装置である。例えば、負荷１１は、道路走行車両の駆動輪を含むことができる。さらに、負荷１１は、内燃機関などの動力源を含むことができる。ひとつの例において、負荷１１と回転電機１２とは、電動車両のための推進装置を提供する。電動車両は、回転電機１２のみを動力源とする電気自動車、または内燃機関と回転電機１２とを動力源とするハイブリッド自動車である。この場合、回転電機１２は、選択的に電動機または発電機として利用される。他のひとつの例において、負荷１１は内燃機関であり、回転電機１２は車両用の発電機を提供することができる。   An example of the load 11 is a device mounted on the vehicle. Another example of the load 11 is a vehicle propulsion device. For example, the load 11 can include driving wheels of a road traveling vehicle. Furthermore, the load 11 can include a power source such as an internal combustion engine. In one example, the load 11 and the rotating electrical machine 12 provide a propulsion device for an electric vehicle. The electric vehicle is an electric vehicle using only the rotating electrical machine 12 as a power source, or a hybrid vehicle using the internal combustion engine and the rotating electrical machine 12 as power sources. In this case, the rotating electrical machine 12 is selectively used as an electric motor or a generator. In another example, the load 11 is an internal combustion engine, and the rotating electrical machine 12 can provide a generator for a vehicle.

回転電機１２は、同期機である。回転子２１は、複数の磁極を備える。回転子２１は、複数の磁極のそれぞれを予め決められた極性に励磁する。回転子２１は、磁極を励磁するための永久磁石を備えることができる。固定子２２は、多相巻線を備える。固定子２２は、二組の多相巻線２３、２４を備える。多相巻線２３、２４は、星形結線されている。回転電機１２は、二つの多相巻線２３、２４を有するデュアル巻線型の回転電機１２とも呼ばれる。   The rotating electrical machine 12 is a synchronous machine. The rotor 21 includes a plurality of magnetic poles. The rotor 21 excites each of the plurality of magnetic poles to a predetermined polarity. The rotor 21 can include a permanent magnet for exciting the magnetic poles. The stator 22 includes multiphase windings. The stator 22 includes two sets of multiphase windings 23 and 24. The multiphase windings 23 and 24 are star-connected. The rotating electrical machine 12 is also called a dual winding type rotating electrical machine 12 having two multiphase windings 23 and 24.

多相巻線２３、２４は、三相巻線である。第１の多相巻線２３は、複数の巻線Ｘ、Ｙ、Ｚを備える。以下の説明において、複数の巻線は、Ｘ相巻線、Ｙ相巻線、Ｚ相巻線と呼ばれることがある。第２の多相巻線２４は、複数の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗを備える。以下の説明において、複数の巻線は、Ｕ相巻線、Ｖ相巻線、Ｗ相巻線と呼ばれることがある。   The multiphase windings 23 and 24 are three-phase windings. The first multiphase winding 23 includes a plurality of windings X, Y, and Z. In the following description, the plurality of windings may be referred to as an X-phase winding, a Y-phase winding, and a Z-phase winding. The second multiphase winding 24 includes a plurality of windings U, V, and W. In the following description, the plurality of windings may be referred to as a U-phase winding, a V-phase winding, and a W-phase winding.

多相巻線２３と、多相巻線２４とは、近接する２つの巻線が、電気角に関して互いにずれるように固定子２２に配置されている。多相巻線２３と、多相巻線２４との間のずれ角度の中心値は、π／６、すなわち３０度である。図示の例では、Ｘ相巻線とＵ相巻線との間、Ｙ相巻線とＶ相巻線との間、Ｚ相巻線とＷ相巻線との間が３０度だけずれている。回転電機１２は、星型結線され、電気角において互いにずれて配置された第１および第２の多相巻線２３、２４を含む固定子２２、および回転子２１を有する。   The multiphase winding 23 and the multiphase winding 24 are arranged on the stator 22 so that two adjacent windings are shifted from each other with respect to the electrical angle. The center value of the deviation angle between the multiphase winding 23 and the multiphase winding 24 is π / 6, that is, 30 degrees. In the example shown in the figure, there is a deviation of 30 degrees between the X-phase winding and the U-phase winding, between the Y-phase winding and the V-phase winding, and between the Z-phase winding and the W-phase winding. . The rotating electrical machine 12 has a stator 22 including first and second multiphase windings 23 and 24 that are star-connected and are offset from each other in electrical angle, and a rotor 21.

多相巻線２３の中性点と多相巻線２４の中性点との間には、それらを電気的に接続する中性点回路２５が設けられている。中性点回路２５には、中性点回路２５を開閉するためのリレー２６が設けられている。   Between the neutral point of the multiphase winding 23 and the neutral point of the multiphase winding 24, a neutral point circuit 25 for electrically connecting them is provided. The neutral point circuit 25 is provided with a relay 26 for opening and closing the neutral point circuit 25.

電力変換装置１０は、車両に搭載された２つの電池１３、１４の間に設けられている。電池１３、１４は、充放電可能な二次電池である。電池１３、１４は、定格電圧、容量などの仕様の少なくとも一部が異なる電池、または同じ電池である。電池１３、１４は、鉛蓄電池、リチウムイオン電池などによって提供することができる。ひとつの例においては、第１の電池１３の第１定格電圧Ｖ１は、第２の電池１４の第２定格電圧Ｖ２より低い。電力変換装置１０は、これら電池１３、１４間における電力の移動を可能とする。例えば、電力変換装置１０は、第１の電池１３から第２の電池１４に電力を供給し、充電する第1方向の電力変換作動を提供する。追加的に、または代替的に、電力変換装置１０は、第２電池１４から第１の電池１３に電力を供給し、充電する第２方向の電力変換作動を提供する。   The power converter 10 is provided between two batteries 13 and 14 mounted on the vehicle. The batteries 13 and 14 are rechargeable secondary batteries. The batteries 13 and 14 are batteries having different specifications such as rated voltage and capacity, or the same batteries. The batteries 13 and 14 can be provided by a lead storage battery, a lithium ion battery, or the like. In one example, the first rated voltage V 1 of the first battery 13 is lower than the second rated voltage V 2 of the second battery 14. The power conversion device 10 enables power to move between the batteries 13 and 14. For example, the power conversion device 10 supplies power from the first battery 13 to the second battery 14 and provides a first-direction power conversion operation for charging. Additionally or alternatively, the power conversion device 10 supplies power from the second battery 14 to the first battery 13 and provides a power conversion operation in the second direction for charging.

電力変換装置１０は、多相巻線２３に接続された第１のフルブリッジ回路１５を備える。フルブリッジ回路１５は、多相巻線２３に接続された交流端と、電池１３に接続された直流端とを有する。直流端の間には、平滑用の容量素子Ｃ１が設けられている。フルブリッジ回路１５は、回転電機１２の相数に一致する数のスイッチングレグを有する。それぞれのレグは、上アームと下アームとを備える。上アームは、ハイサイドのスイッチ素子を有する。下アームは、ローサイドのスイッチ素子を有する。フルブリッジ回路１５は、ハイサイドのスイッチ素子Ｑ１、Ｑ３、Ｑ５と、ローサイドのスイッチ素子Ｑ２、Ｑ４、Ｑ６を備える。フルブリッジ回路１５は、三相のインバータ回路１５とも呼ばれる。フルブリッジ回路１５は、第１のインバータ回路１５とも呼ばれる。第１のインバータ回路１５は、第１の電池１３と第１の多相巻線２３との間に接続されている。   The power conversion device 10 includes a first full bridge circuit 15 connected to the multiphase winding 23. Full bridge circuit 15 has an AC terminal connected to multiphase winding 23 and a DC terminal connected to battery 13. A smoothing capacitive element C1 is provided between the DC ends. The full bridge circuit 15 has a number of switching legs corresponding to the number of phases of the rotating electrical machine 12. Each leg includes an upper arm and a lower arm. The upper arm has a high-side switch element. The lower arm has a low-side switch element. The full bridge circuit 15 includes high-side switch elements Q1, Q3, and Q5 and low-side switch elements Q2, Q4, and Q6. The full bridge circuit 15 is also called a three-phase inverter circuit 15. The full bridge circuit 15 is also called a first inverter circuit 15. The first inverter circuit 15 is connected between the first battery 13 and the first multiphase winding 23.

電力変換装置１０は、多相巻線２４に接続された第２のフルブリッジ回路１６を備える。フルブリッジ回路１６は、多相巻線２４に接続された交流端と、電池１４に接続された直流端とを有する。直流端の間には、平滑用の容量素子Ｃ２が設けられている。フルブリッジ回路１６は、回転電機１２の相数に一致する数のスイッチングレグを有する。それぞれのレグは、上アームと下アームとを備える。上アームは、ハイサイドのスイッチ素子を有する。下アームは、ローサイドのスイッチ素子を有する。フルブリッジ回路１６は、ハイサイドのスイッチ素子Ｑ７、Ｑ９、Ｑ１１と、ローサイドのスイッチ素子Ｑ８、Ｑ１０、Ｑ１２を備える。フルブリッジ回路１６は、三相のインバータ回路１６とも呼ばれる。フルブリッジ回路１６は、第２のインバータ回路１６とも呼ばれる。第２のインバータ回路１６は、第２の電池１４と第２の多相巻線２４との間に接続されている。   The power conversion device 10 includes a second full bridge circuit 16 connected to the multiphase winding 24. The full bridge circuit 16 has an AC terminal connected to the multiphase winding 24 and a DC terminal connected to the battery 14. A smoothing capacitive element C2 is provided between the DC ends. The full bridge circuit 16 has a number of switching legs corresponding to the number of phases of the rotating electrical machine 12. Each leg includes an upper arm and a lower arm. The upper arm has a high-side switch element. The lower arm has a low-side switch element. The full bridge circuit 16 includes high-side switch elements Q7, Q9, and Q11 and low-side switch elements Q8, Q10, and Q12. The full bridge circuit 16 is also called a three-phase inverter circuit 16. The full bridge circuit 16 is also called a second inverter circuit 16. The second inverter circuit 16 is connected between the second battery 14 and the second multiphase winding 24.

複数のスイッチ素子Ｑ１−Ｑ１２は、大容量の半導体スイッチング素子によって提供される。例えば、ＩＧＢＴ素子、パワーＭＯＳ−ＦＥＴなどを用いることができる。それぞれのスイッチ素子Ｑ１−Ｑ１２は、制御端子を有する。制御端子には、回路を開閉するための制御信号が与えられる。スイッチ素子Ｑ１−Ｑ１２は、それらのスイッチング状態を切換えるように、すなわちＯＮ状態（閉路）とＯＦＦ状態（開路）とを切換えるように制御される。それぞれのスイッチ素子Ｑ１−Ｑ１２は、逆方向に通電可能なダイオード要素を含んでいる。   The plurality of switch elements Q1-Q12 are provided by large-capacity semiconductor switching elements. For example, an IGBT element, a power MOS-FET, or the like can be used. Each switch element Q1-Q12 has a control terminal. A control signal for opening and closing the circuit is given to the control terminal. Switch elements Q1-Q12 are controlled to switch their switching states, that is, to switch between an ON state (closed circuit) and an OFF state (open circuit). Each switch element Q1-Q12 includes a diode element that can be energized in the reverse direction.

電力変換装置１０は、回転電機１２を電動機および／または発電機として機能させるための回転電機のための制御装置でもある。回転電機１２が電動機として利用される場合、第１のインバータ回路１５は、電池１３から多相巻線２３へ三相電力を供給するように制御される。回転電機１２が発電機として利用される場合、第１のインバータ回路１５は、多相巻線２３に誘起された三相電力を整流し、電池１３に供給するように制御される。回転電機１２が電動機として利用される場合、第２のインバータ回路１６は、電池１４から多相巻線２４へ三相電力を供給するように制御される。回転電機１２が発電機として利用される場合、第２のインバータ回路１６は、多相巻線２４に誘起された三相電力を整流し、電池１４に供給するように制御される。   The power conversion device 10 is also a control device for the rotating electrical machine for causing the rotating electrical machine 12 to function as an electric motor and / or a generator. When the rotating electrical machine 12 is used as an electric motor, the first inverter circuit 15 is controlled so as to supply three-phase power from the battery 13 to the multiphase winding 23. When the rotating electrical machine 12 is used as a generator, the first inverter circuit 15 is controlled so as to rectify the three-phase power induced in the multiphase winding 23 and supply it to the battery 13. When the rotating electrical machine 12 is used as an electric motor, the second inverter circuit 16 is controlled so as to supply three-phase power from the battery 14 to the multiphase winding 24. When the rotating electrical machine 12 is used as a generator, the second inverter circuit 16 is controlled so as to rectify and supply the three-phase power induced in the multiphase winding 24 to the battery 14.

さらに、回転電機１２が停止しているときに、インバータ回路１５、１６は、電池１３、１４間での電力移動を可能とするように昇圧チョッパ回路、および／または降圧チョッパ回路として機能するように制御される。言い換えると、インバータ回路１５、１６は、昇圧コンバータ回路、および／または降圧コンバータ回路として機能するように制御される。このとき、多相巻線２３、２４は、平滑化のためのリアクトルを提供する。電力変換装置１０は、双方向の昇降圧型電力変換器として機能することができる。これにより、電池１３から電池１４の充電、および電池１４から電池１３の充電の両方が可能となる。なお、インバータ回路１５、１６が電力変換装置として機能するとき、回転子２１は回転しない。   Further, when the rotating electrical machine 12 is stopped, the inverter circuits 15 and 16 function as a step-up chopper circuit and / or a step-down chopper circuit so as to enable power transfer between the batteries 13 and 14. Be controlled. In other words, the inverter circuits 15 and 16 are controlled so as to function as a boost converter circuit and / or a step-down converter circuit. At this time, the multiphase windings 23 and 24 provide a reactor for smoothing. The power converter 10 can function as a bidirectional buck-boost power converter. Thereby, both charging of the battery 13 to the battery 14 and charging of the battery 14 to the battery 13 are possible. In addition, when the inverter circuits 15 and 16 function as a power converter, the rotor 21 does not rotate.

電力変換装置１０は、インバータ回路１５、１６を制御するための制御システムを備える。制御システムは、制御装置（ＣＮＴＲ）３１を備える。制御装置３１は、複数のスイッチ素子Ｑ１−Ｑ１２を制御する。制御装置３１は、リレー２６を制御する。制御システムは、電力変換装置１０の作動状態を検出する複数のセンサを備える。制御装置３１は、複数のセンサから検出信号を入力する。制御装置３１は、複数のセンサによって検出される作動状態に応じて、複数のスイッチ素子Ｑ１−Ｑ１２を制御する。   The power conversion device 10 includes a control system for controlling the inverter circuits 15 and 16. The control system includes a control device (CNTR) 31. Control device 31 controls a plurality of switch elements Q1-Q12. The control device 31 controls the relay 26. The control system includes a plurality of sensors that detect the operating state of the power conversion device 10. The control device 31 inputs detection signals from a plurality of sensors. The control device 31 controls the plurality of switch elements Q1-Q12 according to the operating state detected by the plurality of sensors.

制御装置３１は、電子制御装置（Electronic Control Unit）である。制御装置３１は、処理装置（ＣＰＵ）と、プログラムを記憶する記憶媒体としてのメモリ（ＭＭＲ）とを有する。制御装置は、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を備えるマイクロコンピュータによって提供される。記憶媒体は、コンピュータによって読み取り可能なプログラムを非一時的に格納している。記憶媒体は、半導体メモリまたは磁気ディスクによって提供されうる。プログラムは、制御装置３１によって実行されることによって、制御装置３１をこの明細書に記載される装置として機能させ、この明細書に記載される制御方法を実行するように制御装置３１を機能させる。制御装置３１が提供する手段は、所定の機能を達成する機能的ブロック、またはモジュールとも呼ぶことができる。   The control device 31 is an electronic control device. The control device 31 includes a processing device (CPU) and a memory (MMR) as a storage medium for storing a program. The control device is provided by a microcomputer including a computer-readable storage medium. The storage medium stores a computer-readable program non-temporarily. The storage medium can be provided by a semiconductor memory or a magnetic disk. The program is executed by the control device 31 to cause the control device 31 to function as a device described in this specification, and to cause the control device 31 to function so as to execute the control method described in this specification. The means provided by the control device 31 can also be called a functional block or module that achieves a predetermined function.

複数のセンサは、複数の電圧センサと、複数の電流センサとを含む。電圧センサ３２は、電池１３の両端における電圧Ｖ１を検出する。電圧センサ３３は、電池１４の両端における電圧Ｖ２を検出する。電圧センサ３２、３３は、第１および第２の電池１３、１４の電圧Ｖ１、Ｖ２を検出する電圧検出手段を提供する。複数のセンサは、多相巻線２３、２４のそれぞれの相電流を検出する電流センサ３４、３５を含む。図中には、Ｘ相電流を検出する電流センサ、およびＵ相電流を検出する電流センサに符号３４、３５が付されている。この実施形態では、Ｘ相電流、Ｙ相電流、Ｚ相電流、Ｕ相電流、Ｖ相電流、およびＷ相電流を検出可能である。複数のセンサは、中性点回路２５に流れる中性点電流を検出する電流センサ３６を含む。さらに、複数のセンサは、回転子２１の回転角度、すなわち回転位置を検出する位置検出器（ＰＯＳＭ）３７を備える。位置検出器３７は、回転電機１２に設けられた回転角度センサ、または電流値などに基づいて回転位置を推定する角度推定処理によって提供される。   The plurality of sensors includes a plurality of voltage sensors and a plurality of current sensors. The voltage sensor 32 detects the voltage V <b> 1 at both ends of the battery 13. The voltage sensor 33 detects the voltage V <b> 2 at both ends of the battery 14. The voltage sensors 32 and 33 provide voltage detection means for detecting the voltages V1 and V2 of the first and second batteries 13 and 14. The plurality of sensors includes current sensors 34 and 35 that detect respective phase currents of the multiphase windings 23 and 24. In the figure, reference numerals 34 and 35 are attached to the current sensor for detecting the X-phase current and the current sensor for detecting the U-phase current. In this embodiment, an X-phase current, a Y-phase current, a Z-phase current, a U-phase current, a V-phase current, and a W-phase current can be detected. The plurality of sensors includes a current sensor 36 that detects a neutral point current flowing in the neutral point circuit 25. Further, the plurality of sensors includes a position detector (POSM) 37 that detects a rotation angle of the rotor 21, that is, a rotation position. The position detector 37 is provided by a rotation angle sensor provided in the rotating electrical machine 12 or an angle estimation process for estimating a rotation position based on a current value or the like.

制御装置３１は、インバータ回路１５、１６のスイッチ素子Ｑ１−Ｑ１２のスイッチング状態を制御することにより、インバータ回路１５、１６および回転電機１２を電力変換回路として機能させるスイッチング制御部（ＳＷＤＭ）４１を備える。スイッチング制御部４１は、スイッチ素子Ｑ１−Ｑ１２のひとつまたは複数のＯＮ−ＯＦＦ状態を高い周波数で切換えることにより、インバータ回路１５、１６および回転電機１２をチョッパ回路として機能させる。言い換えると、スイッチング制御部４１は、スイッチ素子Ｑ１−Ｑ１２のひとつまたは複数をスイッチング駆動する。これにより、多相巻線２３、２４に含まれる複数の相巻線の少なくともひとつ、またはそれらの組み合わせに流れる電流が高い周波数で増減される。以下の説明において、スイッチング駆動の語は、スイッチ素子の状態を高い周波数で切換えることを意味する場合がある。   The control device 31 includes a switching control unit (SWDM) 41 that controls the switching states of the switching elements Q1 to Q12 of the inverter circuits 15 and 16 so that the inverter circuits 15 and 16 and the rotating electrical machine 12 function as a power conversion circuit. . The switching control unit 41 causes the inverter circuits 15 and 16 and the rotating electrical machine 12 to function as a chopper circuit by switching one or a plurality of ON-OFF states of the switch elements Q1 to Q12 at a high frequency. In other words, the switching control unit 41 switches and drives one or more of the switch elements Q1 to Q12. As a result, the current flowing in at least one of the plurality of phase windings included in the multiphase windings 23 and 24, or a combination thereof, is increased or decreased at a high frequency. In the following description, the term “switching drive” may mean switching the state of the switch element at a high frequency.

スイッチング制御部４１は、インバータ回路１５およびインバータ回路１６の少なくとも一方のスイッチ素子をスイッチング駆動する。スイッチング制御部４１は、インバータ回路１５のスイッチ素子だけをスイッチング駆動してもよい。スイッチング制御部４１は、インバータ回路１６のスイッチ素子だけをスイッチング駆動してもよい。スイッチング制御部４１は、インバータ回路１５、１６両方のスイッチ素子をスイッチング駆動してもよい。   The switching control unit 41 switches and drives at least one switch element of the inverter circuit 15 and the inverter circuit 16. The switching control unit 41 may drive only the switching elements of the inverter circuit 15. The switching controller 41 may drive only the switch element of the inverter circuit 16. The switching control unit 41 may drive the switching elements of both the inverter circuits 15 and 16.

例えば、電池１３の電圧を降圧し、電池１４へ供給する場合、スイッチング制御部４１は、インバータ回路１５をスイッチング駆動し、インバータ回路１６を固定的な状態に駆動する。この場合、インバータ回路１５に含まれるスイッチ素子Ｑ１−Ｑ６の少なくとも一部がスイッチング駆動される。インバータ回路１６に含まれるスイッチ素子Ｑ７−Ｑ１２は、多相巻線２４から出力される電流を電池１４に供給するように固定的にＯＮまたはＯＦＦに駆動される。これにより電力変換装置１０は降圧型のチョッパ回路として機能する。   For example, when the voltage of the battery 13 is stepped down and supplied to the battery 14, the switching control unit 41 switches the inverter circuit 15 and drives the inverter circuit 16 in a fixed state. In this case, at least a part of the switch elements Q1-Q6 included in the inverter circuit 15 is driven to be switched. The switch elements Q7 to Q12 included in the inverter circuit 16 are fixedly driven ON or OFF so as to supply the current output from the multiphase winding 24 to the battery 14. Thereby, the power converter 10 functions as a step-down chopper circuit.

例えば、電池１３の電圧を昇圧し、電池１４へ供給する場合、スイッチング制御部４１は、インバータ回路１６をスイッチング駆動し、インバータ回路１５を固定的な状態に駆動する。この場合、インバータ回路１６に含まれるスイッチ素子Ｑ７−Ｑ１２の少なくとも一部がスイッチング駆動される。インバータ回路１５に含まれるスイッチ素子Ｑ１−Ｑ６は、電池１３から多相巻線２３へ電流を供給するように固定的にＯＮまたはＯＦＦに駆動される。これにより電力変換装置１０は昇圧型のチョッパ回路として機能する。   For example, when the voltage of the battery 13 is boosted and supplied to the battery 14, the switching control unit 41 performs switching driving of the inverter circuit 16 and drives the inverter circuit 15 in a fixed state. In this case, at least a part of the switch elements Q7 to Q12 included in the inverter circuit 16 is switched. Switch elements Q1-Q6 included in inverter circuit 15 are fixedly driven ON or OFF so as to supply current from battery 13 to multiphase winding 23. As a result, the power converter 10 functions as a step-up chopper circuit.

スイッチング制御部４１は、リレー２６の開閉状態も制御する。スイッチング制御部４１は、インバータ回路１５、１６および回転電機１２を電力変換回路として機能させるとき、リレー２６を閉路させる。これにより中性点回路２５が提供される。   The switching control unit 41 also controls the open / closed state of the relay 26. The switching control unit 41 closes the relay 26 when the inverter circuits 15 and 16 and the rotating electrical machine 12 function as a power conversion circuit. Thereby, the neutral point circuit 25 is provided.

スイッチング制御部４１は、多相巻線２３、２４のいずれか一方または両方において、通電される相巻線の数を変化させる相数切換部４２、４３を有する。相数切換部４２、４３は、スイッチング駆動によって交流が流される相巻線の数を、第１の数と、この第１の数より多い第２の数とに切換える。   The switching control unit 41 includes phase number switching units 42 and 43 that change the number of energized phase windings in either one or both of the multiphase windings 23 and 24. The phase number switching units 42 and 43 switch the number of phase windings through which alternating current flows by switching drive between a first number and a second number greater than the first number.

相数切換部４２、４３は、第１の数の相巻線に通電する少相通電部（ＬＰＨＭ）４２を含むことができる。少相通電部４２は、第１の数の相巻線に対応するスイッチ素子だけをスイッチング駆動する。少相通電部４２は、残りのスイッチ素子を固定的に駆動する。   The phase number switching units 42 and 43 may include a small phase energization unit (LPHM) 42 that energizes the first number of phase windings. The small-phase energization unit 42 performs switching driving only for the switch elements corresponding to the first number of phase windings. The small-phase energization unit 42 drives the remaining switch elements in a fixed manner.

相数切換部４２、４３は、第２の数の相巻線に通電する多相通電部（ＭＰＨＭ）４３を含むことができる。多相通電部４３は、第２の数の相巻線に対応するスイッチ素子だけをスイッチング駆動する。多相通電部４３は、残りのスイッチ素子を固定的に駆動する。第２の数が多相巻線２３、２４の相数に対応する場合、多相通電部４３は、すべてのスイッチ素子をスイッチング駆動する。   The phase number switching units 42 and 43 may include a multiphase energization unit (MPHM) 43 that energizes the second number of phase windings. Multiphase energization unit 43 drives only the switching elements corresponding to the second number of phase windings. The multiphase energization unit 43 drives the remaining switch elements in a fixed manner. When the second number corresponds to the number of phases of the multiphase windings 23 and 24, the multiphase energization unit 43 performs switching driving of all the switch elements.

例えば、少相通電部４２がひとつの相巻線に給電する場合、多相通電部４３は、２つまたは３つの相巻線に給電する。少相通電部４２が２つの相巻線に給電する場合、多相通電部４３は、３つの相巻線に給電する。   For example, when the small-phase energization unit 42 supplies power to one phase winding, the multi-phase energization unit 43 supplies power to two or three phase windings. When the small-phase energization unit 42 supplies power to the two phase windings, the multi-phase energization unit 43 supplies power to the three phase windings.

図２は、ひとつの相巻線だけに通電される一相通電１Ｐの一例を示す。図示の例では、多相巻線２３のＸ相巻線だけに通電されている。インバータ回路１５だけがスイッチング駆動される場合、一相通電１Ｐは、Ｘ相巻線だけ、Ｙ相巻線だけ、またはＺ相巻線だけへの通電によって提供することができる。また、インバータ回路１６だけがスイッチング駆動される場合、一相通電１Ｐは、Ｕ相巻線だけ、Ｖ相巻線だけ、またはＷ相巻線だけへの通電によって提供することができる。   FIG. 2 shows an example of one-phase energization 1P that energizes only one phase winding. In the illustrated example, only the X-phase winding of the multiphase winding 23 is energized. When only the inverter circuit 15 is driven to be switched, the one-phase energization 1P can be provided by energizing only the X-phase winding, only the Y-phase winding, or only the Z-phase winding. When only the inverter circuit 16 is switched and driven, the one-phase energization 1P can be provided by energizing only the U-phase winding, only the V-phase winding, or only the W-phase winding.

図３は、２つの相巻線だけに通電される二相通電２Ｐの一例を示す。図示の例では、多相巻線２３のＸ相巻線とＹ相巻線だけに通電されている。インバータ回路１５だけがスイッチング駆動される場合、二相通電２Ｐは、Ｘ相巻線とＹ相巻線、Ｙ相巻線とＺ相巻線、またはＺ相巻線とＸ相巻線への通電によって提供することができる。また、インバータ回路１６だけがスイッチング駆動される場合、二相通電２Ｐは、Ｕ相巻線とＶ相巻線、Ｖ相巻線とＷ相巻線、またはＷ相巻線とＵ相巻線への通電によって提供することができる。   FIG. 3 shows an example of two-phase energization 2P in which only two phase windings are energized. In the illustrated example, only the X-phase winding and the Y-phase winding of the multiphase winding 23 are energized. When only the inverter circuit 15 is switched, the two-phase energization 2P is performed by energizing the X-phase winding and the Y-phase winding, the Y-phase winding and the Z-phase winding, or the Z-phase winding and the X-phase winding. Can be provided by. When only the inverter circuit 16 is switched, the two-phase energization 2P is transferred to the U-phase winding and the V-phase winding, the V-phase winding and the W-phase winding, or the W-phase winding and the U-phase winding. It can be provided by energizing.

図４は、すべての相巻線に通電される三相通電３Ｐを示す。インバータ回路１５だけがスイッチング駆動される場合、図示されるように、三相通電３ＰはＸ相巻線とＹ相巻線とＺ相巻線への通電によって提供することができる。インバータ回路１６だけがスイッチング駆動される場合、三相通電３Ｐは、Ｕ相巻線とＶ相巻線とＷ相巻線への通電によって提供することができる。   FIG. 4 shows a three-phase energization 3P that energizes all phase windings. When only the inverter circuit 15 is switched, the three-phase energization 3P can be provided by energizing the X-phase winding, the Y-phase winding, and the Z-phase winding as shown in the figure. When only the inverter circuit 16 is switching-driven, the three-phase energization 3P can be provided by energizing the U-phase winding, the V-phase winding, and the W-phase winding.

図５に図示されるように、通電される相巻線の数は、鉄損Ｐｉｒに差を与える。図中において、横軸は変換される電力、すなわち出力電力Ｐｏｕｔ（Ｗ）を示す。縦軸は、鉄損Ｐｉｒ（Ｗ）を示す。破線および菱形は、一相通電１Ｐを示す。実線および四角形は、二相通電２Ｐを示す。一点鎖線および三角形は、三相通電３Ｐを示す。相数が少ないほど、鉄損Ｐｉｒは小さい。出力電力Ｐｏｕｔが変化しても、鉄損Ｐｉｒはほぼ一定である。   As shown in FIG. 5, the number of phase windings that are energized gives a difference to the iron loss Pir. In the figure, the horizontal axis indicates the converted power, that is, the output power Pout (W). The vertical axis represents the iron loss Pir (W). A broken line and a rhombus indicate one-phase energization 1P. Solid lines and squares indicate two-phase energization 2P. A one-dot chain line and a triangle indicate three-phase energization 3P. The smaller the number of phases, the smaller the iron loss Pir. Even if the output power Pout changes, the iron loss Pir is substantially constant.

図６に図示されるように、通電される相巻線の数は、銅損Ｐｃｐに差を与える。図中において、横軸は出力電力Ｐｏｕｔ（Ｗ）を示す。縦軸は、銅損Ｐｃｐ（Ｗ）を示す。相数が多いほど、銅損Ｐｃｐは小さい。出力電力Ｐｏｕｔが小さいほど、銅損Ｐｃｐは小さい。出力電力Ｐｏｕｔが増加すると、銅損Ｐｃｐは増加する。出力電力Ｐｏｕｔの増加に対する銅損Ｐｃｐの増加割合は、相数が多いほど、小さい。   As shown in FIG. 6, the number of phase windings that are energized gives a difference to the copper loss Pcp. In the figure, the horizontal axis represents the output power Pout (W). The vertical axis represents copper loss Pcp (W). The greater the number of phases, the smaller the copper loss Pcp. The smaller the output power Pout, the smaller the copper loss Pcp. As the output power Pout increases, the copper loss Pcp increases. The increase rate of the copper loss Pcp with respect to the increase of the output power Pout is smaller as the number of phases is larger.

出力電力Ｐｏｕｔが小さい領域では、銅損Ｐｃｐの絶対値は小さい。しかも、相数に起因する差は小さい。その一方で、出力電力Ｐｏｕｔが小さい領域では、相数が少ないほど、鉄損Ｐｉｒが抑制される。よって、鉄損Ｐｉｒを抑制するように相数を選択することが有利となる。   In the region where the output power Pout is small, the absolute value of the copper loss Pcp is small. Moreover, the difference due to the number of phases is small. On the other hand, in the region where the output power Pout is small, the iron loss Pir is suppressed as the number of phases decreases. Therefore, it is advantageous to select the number of phases so as to suppress the iron loss Pir.

出力電力Ｐｏｕｔが大きい領域では、銅損Ｐｃｐの絶対値は大きい。しかも、相数に起因する差は大きい。このため、出力電力Ｐｏｕｔが大きい領域では、相数が多いほど、銅損Ｐｃｐが抑制される。その一方で、出力電力Ｐｏｕｔが大きい領域では、相数が少ないほど、鉄損Ｐｉｒが抑制される。しかし、出力電力Ｐｏｕｔが大きい領域では、銅損Ｐｃが鉄損Ｐｉｒを上回る場合もある。この場合、銅損Ｐｃｐを抑制するように相数を選択することが有利となる。   In the region where the output power Pout is large, the absolute value of the copper loss Pcp is large. Moreover, the difference due to the number of phases is large. For this reason, in the region where the output power Pout is large, the copper loss Pcp is suppressed as the number of phases increases. On the other hand, in a region where the output power Pout is large, the iron loss Pir is suppressed as the number of phases decreases. However, in a region where the output power Pout is large, the copper loss Pc may exceed the iron loss Pir. In this case, it is advantageous to select the number of phases so as to suppress the copper loss Pcp.

図７に図示されるように、通電される相巻線の数は、回転電機１２をリアクトルとして利用した電力変換装置１０の変換効率ＥＦＦに差を与える。図中において、横軸は出力電力Ｐｏｕｔ（Ｗ）を示す。縦軸は、変換効率ＥＦＦ（％）を示す。   As illustrated in FIG. 7, the number of phase windings that are energized gives a difference to the conversion efficiency EFF of the power converter 10 that uses the rotating electrical machine 12 as a reactor. In the figure, the horizontal axis represents the output power Pout (W). The vertical axis represents the conversion efficiency EFF (%).

一相通電１Ｐは、出力電力Ｐｏｕｔが小さい領域において高い効率ＥＦＦを提供する。しかし、一相通電１Ｐは、出力電力Ｐｏｕｔが大きくなると、銅損Ｐｃｐの増加に起因して、効率ＥＦＦが低下する。   The one-phase energization 1P provides high efficiency EFF in a region where the output power Pout is small. However, in the one-phase energization 1P, when the output power Pout increases, the efficiency EFF decreases due to the increase in the copper loss Pcp.

二相通電２Ｐは、出力電力Ｐｏｕｔが小さい領域において一相通電１Ｐより低い効率ＥＦＦを提供する。二相通電２Ｐは、出力電力Ｐｏｕｔが大きくなると、銅損Ｐｃｐの増加に起因して、効率ＥＦＦが低下する。しかし、二相通電２Ｐは、出力電力Ｐｏｕｔが大きい領域においても、一相通電１Ｐより高い効率ＥＦＦを提供する。二相通電２Ｐは、出力電力Ｐｏｕｔが中間的な値をとる領域において、一相通電１Ｐより高く、三相通電３Ｐより高い効率ＥＦＦを提供する。ただし、この領域の幅は狭い。   The two-phase energization 2P provides an efficiency EFF lower than the one-phase energization 1P in a region where the output power Pout is small. In the two-phase energization 2P, when the output power Pout increases, the efficiency EFF decreases due to the increase in the copper loss Pcp. However, the two-phase energization 2P provides higher efficiency EFF than the one-phase energization 1P even in a region where the output power Pout is large. The two-phase energization 2P provides an efficiency EFF that is higher than the one-phase energization 1P and higher than the three-phase energization 3P in a region where the output power Pout takes an intermediate value. However, the width of this region is narrow.

三相通電３Ｐは、出力電力Ｐｏｕｔが小さい領域において一相通電１Ｐより低く、しかも二相通電２Ｐより低い効率ＥＦＦを提供する。三相通電３Ｐにおいても、出力電力Ｐｏｕｔが大きくなると、銅損Ｐｃｐが増加する。しかし、三相通電３Ｐにおいては、銅損Ｐｃｐの増加割合が小さい。このため、三相通電３Ｐは、出力電力Ｐｏｕｔが大きい領域において高い効率ＥＦＦを提供する。三相通電３Ｐは、出力電力Ｐｏｕｔが大きい領域において、一相通電１Ｐより高く、二相通電２Ｐより高い効率ＥＦＦを提供する。   The three-phase energization 3P provides an efficiency EFF that is lower than the one-phase energization 1P and lower than the two-phase energization 2P in a region where the output power Pout is small. Even in the three-phase energization 3P, the copper loss Pcp increases as the output power Pout increases. However, in the three-phase energization 3P, the increase rate of the copper loss Pcp is small. For this reason, the three-phase energization 3P provides high efficiency EFF in a region where the output power Pout is large. The three-phase energization 3P provides higher efficiency EFF than the one-phase energization 1P and higher than the two-phase energization 2P in a region where the output power Pout is large.

図１に戻り、少相通電部４２が利用される場合、大きなインダクタンスを確保できるから、鉄損Ｐｉｒを抑制するために有利である。しかし、少ない数の相巻線に通電するから、変換される電力が大きくなると銅損Ｐｃｐが大きくなる。この結果、変換される電力が大きい領域において、電力変換効率が低下する。多相通電部４３が利用される場合、充電経路のインダクタンスは三相間の漏れインダクタンスでありインダクタンスが小さい。このため、スイッチング駆動に起因して巻線に流れるリップル電流が大きくなる。このリップル電流は、回転子２１および固定子２２に大きな磁束密度の変動を与えるから、鉄損Ｐｉｒが大きくなる。この鉄損Ｐｉｒは、変換される電力が小さい領域において、電力効率が低くなる大きな要因となる。このため、多相通電部４４は、銅損Ｐｃｐを抑制するために有利であるが、鉄損Ｐｉｒが大きい。   Returning to FIG. 1, when the small-phase energization unit 42 is used, a large inductance can be secured, which is advantageous for suppressing the iron loss Pir. However, since a small number of phase windings are energized, the copper loss Pcp increases as the converted power increases. As a result, the power conversion efficiency decreases in a region where the converted power is large. When the multiphase energization unit 43 is used, the inductance of the charging path is a leakage inductance between the three phases and the inductance is small. For this reason, the ripple current flowing in the winding due to the switching drive increases. Since this ripple current gives large fluctuations in magnetic flux density to the rotor 21 and the stator 22, the iron loss Pir increases. This iron loss Pir is a major factor in lowering power efficiency in a region where the converted power is small. For this reason, although the multiphase energization part 44 is advantageous in order to suppress the copper loss Pcp, the iron loss Pir is large.

制御装置３１は、さらに、電力変換装置１０によって変換されている電力、すなわち出力電力Ｐｏｕｔが所定の閾値を上回るか否かを判定する電力判定部（ＰＷＤＭ）４４を備える。出力電力Ｐｏｕｔは、回転電機１２の多相巻線２３、２４を経由して移動する電力でもある。ここでは、電力の瞬時値、または所定期間にわたる電力の積分値を用いることができる。出力電力Ｐｏｕｔは、電力変換装置１０の出力電流Ｉｏｕｔと出力電圧Ｖｏｕｔから算出することができる。出力電圧Ｖｏｕｔはほぼ一定であるから、出力電力Ｐｏｕｔは、出力電流Ｉｏｕｔによって示すことができる。出力電流Ｉｏｕｔは中性点回路２５に流れる電流によって示すことができる。出力電流Ｉｏｕｔは多相巻線２３、２４に流れる電流の総和によって示すことができる。   The control device 31 further includes a power determination unit (PWDM) 44 that determines whether the power converted by the power conversion device 10, that is, the output power Pout exceeds a predetermined threshold. The output power Pout is also power that travels through the multiphase windings 23 and 24 of the rotating electrical machine 12. Here, an instantaneous value of power or an integrated value of power over a predetermined period can be used. The output power Pout can be calculated from the output current Iout and the output voltage Vout of the power conversion device 10. Since the output voltage Vout is substantially constant, the output power Pout can be represented by the output current Iout. The output current Iout can be indicated by the current flowing through the neutral point circuit 25. The output current Iout can be represented by the sum of the currents flowing through the multiphase windings 23 and 24.

相数切換部４２、４３は、２つの多相巻線２３、２４の片方における通電される相巻線の数を切り替えることにより、広い電力範囲にわたって高い電力変換効率を実現する。相数切換部４２、４３は、変換される電力に応じて、通電される相巻線の数を切換える。相数切換部４２、４３は、電力判定部４４の判定結果に応答して、相巻線の数を少なくとも２段階に切換える。相数切換部４２、４３は、電力判定部４４により電力が閾値を下回る小電力状態が判定されるとき、通電される相巻線の数を第１の数とする。相数切換部４２、４３は、電力判定部４４により電力が閾値を上回る大電力状態が判定されるとき、通電される相巻線の数を第２の数とする。電力が閾値と等しい場合、相巻線の数は、第１の数、または第２の数とすることができる。   The phase number switching units 42 and 43 realize high power conversion efficiency over a wide power range by switching the number of phase windings energized in one of the two multiphase windings 23 and 24. Phase number switching units 42 and 43 switch the number of phase windings to be energized according to the converted power. In response to the determination result of power determination unit 44, phase number switching units 42 and 43 switch the number of phase windings to at least two stages. When the power determination unit 44 determines a low power state in which the power falls below the threshold, the phase number switching units 42 and 43 set the number of phase windings to be energized as the first number. When the power determination unit 44 determines a high power state in which the power exceeds the threshold, the number of phase switching units 42 and 43 sets the number of phase windings to be energized as the second number. If the power is equal to the threshold, the number of phase windings can be the first number or the second number.

言い換えると、変換される電力に応じて、少相通電部４２と、多相通電部４３とが選択的に利用される。電力判定部４４により小電力状態が判定されるとき、少相通電部４２によりインバータ回路１５、１６が制御される。電力判定部４４により大電力状態が判定されるとき、多相通電部４３によりインバータ回路１５、１６が制御される。   In other words, the small-phase energization unit 42 and the multi-phase energization unit 43 are selectively used according to the converted power. When the low power state is determined by the power determination unit 44, the inverter circuits 15 and 16 are controlled by the small phase energization unit 42. When the high power state is determined by the power determination unit 44, the inverter circuits 15 and 16 are controlled by the multiphase energization unit 43.

制御装置３１は、第１および第２のインバータ回路１５、１６に含まれる複数のスイッチ素子の少なくとも一部をスイッチング駆動する。これにより、制御装置３１は、第１および第２の多相巻線２３、２４の少なくとも一部の相巻線に通電することにより、回転電機１２をリアクトルとして利用して第１の電池１３と第２の電池１４との間において電力を移動させる。制御装置３１は、第１の電池１３と第２の電池１４との間における電力の移動量を判定する手段３７、４４を備える。制御装置３１は、電力の移動量に応じて、スイッチング駆動によって通電される相巻線の数を切替えるスイッチング制御手段４１、４２、４３を備える。この構成により、電池間における電力の移動量に適した数の相巻線が利用される。このため、相巻線の数の切換えに応じて、電力変換装置の特性を変化させることができる。   The control device 31 performs switching driving of at least some of the plurality of switch elements included in the first and second inverter circuits 15 and 16. Thus, the control device 31 energizes at least a part of the first and second multiphase windings 23 and 24 to use the rotating electrical machine 12 as a reactor and the first battery 13. Electric power is transferred to and from the second battery 14. The control device 31 includes means 37 and 44 for determining the amount of power transfer between the first battery 13 and the second battery 14. The control device 31 includes switching control means 41, 42, and 43 that switch the number of phase windings that are energized by switching driving in accordance with the amount of power movement. With this configuration, the number of phase windings suitable for the amount of power transfer between the batteries is used. For this reason, the characteristic of a power converter device can be changed according to switching of the number of phase windings.

図７に戻り、この実施形態では、出力電力Ｐｏｕｔの閾値は、出力電流Ｉｏｕｔの閾値Ｉｔｈによって与えられる。この実施形態では、一相通電１Ｐと二相通電２Ｐとが切替えられる。これにより、太実線ＥＭＢ１で示される効率ＥＦＦが得られる。   Returning to FIG. 7, in this embodiment, the threshold value of the output power Pout is given by the threshold value Ith of the output current Iout. In this embodiment, one-phase energization 1P and two-phase energization 2P are switched. Thereby, the efficiency EFF shown by the thick solid line EMB1 is obtained.

図８は、電力変換処理１５０を示す。電力変換処理１５０は、制御装置３１により実行される。ステップ１５１では、電力変換の要求があるか否かが判定される。例えば、回転電機１２が停止しており、電池１３の電力を、電池１４へ供給する必要があるか否かが判定される。追加的に、または代替的に、回転電機１２が停止しており、電池１４の電力を、電池１３へ供給する必要があるか否かが判定されてもよい。   FIG. 8 shows the power conversion process 150. The power conversion process 150 is executed by the control device 31. In step 151, it is determined whether there is a request for power conversion. For example, it is determined whether or not the rotating electrical machine 12 is stopped and the power of the battery 13 needs to be supplied to the battery 14. Additionally or alternatively, it may be determined whether the rotating electrical machine 12 is stopped and the power of the battery 14 needs to be supplied to the battery 13.

ステップ１５２では、リレー２６がＯＮ状態に駆動される。これにより、中性点回路２５が閉路される。ステップ１５３では、電力変換装置１０を機能させるための基本機能に基づいてインバータ回路１５、１６が制御される。ステップ１５３は、出力電力Ｐｏｕｔを検出するための実行される。ステップ１５３では、三相通電が実行される。三相通電では、インバータ回路１５、１６の一方のすべてのスイッチ素子Ｑ１−Ｑ６、Ｑ７−Ｑ１２がスイッチング駆動される。三相通電では、インバータ回路１５、１６の他方が固定的に駆動される。これにより、多相巻線２３、２４のすべての相巻線に通電される。ステップ１５３により、電力変換装置１０はコンバータ回路として機能する。ステップ１５３が実行されることにより、出力電力Ｐｏｕｔを示す出力電流Ｉｏｕｔが検出される。出力電流は、複数の電流センサ３４、３５、３６により検出された電流値から得られる。   In step 152, the relay 26 is driven to the ON state. Thereby, the neutral point circuit 25 is closed. In step 153, the inverter circuits 15 and 16 are controlled based on a basic function for causing the power conversion device 10 to function. Step 153 is performed to detect the output power Pout. In step 153, three-phase energization is performed. In the three-phase energization, all the switching elements Q1-Q6, Q7-Q12 of the inverter circuits 15 and 16 are switched. In the three-phase energization, the other of the inverter circuits 15 and 16 is fixedly driven. As a result, all the phase windings of the multiphase windings 23 and 24 are energized. By step 153, the power converter device 10 functions as a converter circuit. By executing Step 153, the output current Iout indicating the output power Pout is detected. The output current is obtained from the current values detected by the plurality of current sensors 34, 35 and 36.

電力変換装置１０を降圧回路として機能させる場合、インバータ回路１５のすべてのスイッチ素子Ｑ１−Ｑ６がスイッチング駆動され、インバータ回路１６が固定的に駆動される。電力変換装置１０を昇圧回路として機能させる場合、インバータ回路１６のすべてのスイッチ素子Ｑ７−Ｑ１２がスイッチング駆動され、インバータ回路１５が固定的に駆動される。   When power converter 10 is caused to function as a step-down circuit, all switch elements Q1-Q6 of inverter circuit 15 are switched and inverter circuit 16 is fixedly driven. When the power conversion device 10 functions as a booster circuit, all the switch elements Q7 to Q12 of the inverter circuit 16 are switched and the inverter circuit 15 is fixedly driven.

ステップ１５４では、出力電流Ｉｏｕｔと所定の閾値Ｉｔｈ１とが比較される。ここでは、出力電力Ｐｏｕｔが所定の閾値を上回るか否かの判定が提供される。出力電流Ｉｏｕｔが閾値Ｉｔｈ１を上回る場合、三相通電３Ｐのためにステップ１５５へ進む。出力電流Ｉｏｕｔが閾値Ｉｔｈ１を上回らない場合、三相通電３Ｐのためにステップ１５６へ進む。ステップ１５４における判定特性には、ヒステリシスが設けられている。   In step 154, the output current Iout is compared with a predetermined threshold value Ith1. Here, a determination is provided as to whether the output power Pout exceeds a predetermined threshold. When the output current Iout exceeds the threshold value Ith1, the process proceeds to step 155 for three-phase energization 3P. If the output current Iout does not exceed the threshold value Ith1, the process proceeds to step 156 for three-phase energization 3P. The determination characteristic in step 154 is provided with hysteresis.

ステップ１５５では、三相通電３Ｐが実行される。ステップ１５５は、多相通電部４３を提供する。   In step 155, three-phase energization 3P is executed. Step 155 provides the multiphase energization unit 43.

ステップ１５６では、一相通電１Ｐが実行される。ステップ１５６は、少相通電部４２を提供する。一相通電では、インバータ回路１５、１６の一方の一部のスイッチ素子だけがスイッチング駆動される。一相通電では、インバータ回路１５、１６の他方が固定的に駆動される。これにより、多相巻線２３、２４の一部の相巻線に通電される。   In step 156, one-phase energization 1P is executed. Step 156 provides the small-phase energization unit 42. In the one-phase energization, only some of the switch elements of the inverter circuits 15 and 16 are switched. In the one-phase energization, the other of the inverter circuits 15 and 16 is fixedly driven. Thereby, a part of the phase windings of the multiphase windings 23 and 24 are energized.

電力変換装置１０を降圧回路として機能させることにより、電池１３から電池１４へ給電する場合がある。この場合、上流側のインバータ回路１５のスイッチ素子Ｑ１−Ｑ６の一部だけがスイッチング駆動され、下流側のインバータ回路１６が固定的に駆動される。例えば、Ｘ相巻線だけに通電するようにスイッチ素子Ｑ１、Ｑ２だけがスイッチング駆動される。   By causing the power conversion device 10 to function as a step-down circuit, power may be supplied from the battery 13 to the battery 14. In this case, only a part of the switch elements Q1-Q6 of the upstream inverter circuit 15 is switched and the downstream inverter circuit 16 is fixedly driven. For example, only the switching elements Q1 and Q2 are switched and driven so that only the X-phase winding is energized.

電力変換装置１０を昇圧回路として機能させることにより、電池１３から電池１４へ給電する場合がある。この場合、下流側のインバータ回路１６のスイッチ素子Ｑ７−Ｑ１２の一部だけがスイッチング駆動され、上流側のインバータ回路１５が固定的に駆動される。例えば、Ｕ相巻線だけに通電するようにスイッチ素子Ｑ７、Ｑ８だけがスイッチング駆動される。   By causing the power conversion device 10 to function as a booster circuit, power may be supplied from the battery 13 to the battery 14. In this case, only a part of the switch elements Q7 to Q12 of the downstream inverter circuit 16 is switched and the upstream inverter circuit 15 is fixedly driven. For example, only the switching elements Q7 and Q8 are switching driven so that only the U-phase winding is energized.

また、電力変換装置１０を昇圧回路として機能させ電池１４から電池１３へ給電する場合がある。この場合、下流側のインバータ回路１５のスイッチ素子Ｑ１−Ｑ６の一部だけがスイッチング駆動され、上流側のインバータ回路１６が固定的に駆動される。例えば、Ｘ相巻線だけに通電するようにスイッチ素子Ｑ１、Ｑ２だけがスイッチング駆動される。   In some cases, the power converter 10 functions as a booster circuit to supply power from the battery 14 to the battery 13. In this case, only a part of the switch elements Q1-Q6 of the downstream inverter circuit 15 is switched and the upstream inverter circuit 16 is fixedly driven. For example, only the switching elements Q1 and Q2 are switched and driven so that only the X-phase winding is energized.

電力変換装置１０を降圧回路として機能させることにより、電池１４から電池１３へ給電する場合がある。この場合、上流側のインバータ回路１６のスイッチ素子Ｑ７−Ｑ１２の一部だけがスイッチング駆動され、下流側のインバータ回路１５が固定的に駆動される。例えば、Ｕ相巻線だけに通電するようにスイッチ素子Ｑ７、Ｑ８だけがスイッチング駆動される。   In some cases, power is supplied from the battery 14 to the battery 13 by causing the power conversion device 10 to function as a step-down circuit. In this case, only a part of the switch elements Q7 to Q12 of the upstream inverter circuit 16 is switched and the downstream inverter circuit 15 is fixedly driven. For example, only the switching elements Q7 and Q8 are switching driven so that only the U-phase winding is energized.

ステップ１５７では、電力変換の要求があるか否かが判定される。電力変換の要求がある場合、ステップ１５４へ戻る。電力変換の要求がなくなった場合、ステップ１５８へ進む。   In step 157, it is determined whether there is a request for power conversion. If there is a request for power conversion, the process returns to step 154. If there is no power conversion request, the process proceeds to step 158.

ステップ１５８では、インバータ回路１５、１６の制御が停止される。これにより、多相巻線２３、２４への通電が停止される。テップ１５９では、リレー２６がＯＦＦ状態に駆動される。これにより、中性点回路２５が開路される。ステップ１５１−１５９により、一連の充電処理が終了し、再び待機状態に戻る。   In step 158, control of the inverter circuits 15 and 16 is stopped. Thereby, the energization to the multiphase windings 23 and 24 is stopped. At step 159, the relay 26 is driven to the OFF state. Thereby, the neutral point circuit 25 is opened. Steps 151 to 159 end the series of charging processes and return to the standby state again.

この実施形態では、ステップ１５６は、電力の移動量Ｉｏｕｔが所定の閾値Ｉｔｈ１を下回るとき、所定の数の相巻線に通電する少相通電手段４２を提供する。ステップ１５６は、電力の移動量が所定の閾値Ｉｔｈ１を下回るとき、ひとつの相巻線に通電する一相通電手段を提供する。ステップ１５５は、電力の移動量Ｉｏｕｔが所定の閾値Ｉｔｈ１を上回るとき、少相通電手段４２より多い数の相巻線に通電する多相通電手段４３を提供する。ステップ１５５は、電力の移動量が閾値Ｉｔｈ１を上回るとき、３つの相巻線に通電する三相通電手段を提供する。この結果、スイッチング制御手段４１、４２、４３は、移動量が小さくなるほど相巻線の数を減少させる。   In this embodiment, step 156 provides the small-phase energization means 42 that energizes a predetermined number of phase windings when the amount of power movement Iout falls below a predetermined threshold value Ith1. Step 156 provides a one-phase energization means for energizing one phase winding when the amount of power transfer is below a predetermined threshold value Ith1. Step 155 provides the multiphase energization means 43 that energizes a larger number of phase windings than the small phase energization means 42 when the amount of power transfer Iout exceeds a predetermined threshold value Ith1. Step 155 provides a three-phase energization means for energizing the three-phase windings when the amount of power transfer exceeds the threshold value Ith1. As a result, the switching control means 41, 42, 43 decreases the number of phase windings as the movement amount decreases.

図９は、制御装置３１による制御機能を示す。図中には、電池１３から電池１４を充電するために、電力変換装置１０を降圧回路として機能させる場合が図示されている。図示の例では、Ｘ相巻線だけに通電するように、インバータ回路１５のスイッチ素子Ｑ１、Ｑ２だけがスイッチング駆動される。   FIG. 9 shows control functions by the control device 31. In the figure, a case where the power conversion device 10 functions as a step-down circuit in order to charge the battery 14 from the battery 13 is illustrated. In the illustrated example, only the switching elements Q1 and Q2 of the inverter circuit 15 are switched and driven so that only the X-phase winding is energized.

スイッチング制御部４１は、制御要素４１ａ−４１ｈを備える。これらの制御要素４１ａ−４１ｈによって少相通電部４２と、多相通電部４３とが提供される。加算器４１ａは、
出力電圧Ｖｏｕｔ、すなわち充電される電池１４の電圧Ｖ２と電圧指令値Ｖｏｕｔ＊との偏差を求める。偏差は、フィードバック制御器（ＦＢ）４１ｂに入力される。フィードバック制御器４１ｂは、例えば、ＰＩＤ制御器、ＰＩ制御器、ヒステリシス制御器によって提供される。加算器４１ｃは、フィードバック制御器４１ｂから出力されるフィードバック制御量と、出力電圧Ｖｏｕｔとを加算する。ここでは、出力電圧Ｖｏｕｔは、フィードフォワード項として加算されている。乗算器４１ｄは、加算器４１ｃの出力を、入力電圧Ｖｉｎ、すなわち電池１３の電圧Ｖ１で除算する。これにより、上アームのスイッチ素子Ｑ１をスイッチング駆動するためのデューティ信号のデューティ比が求められる。 The switching control unit 41 includes control elements 41a-41h. These control elements 41a-41h provide a small-phase energization unit 42 and a multi-phase energization unit 43. The adder 41a
The deviation between the output voltage Vout, that is, the voltage V2 of the battery 14 to be charged and the voltage command value Vout * is obtained. The deviation is input to the feedback controller (FB) 41b. The feedback controller 41b is provided by, for example, a PID controller, a PI controller, or a hysteresis controller. The adder 41c adds the feedback control amount output from the feedback controller 41b and the output voltage Vout. Here, the output voltage Vout is added as a feedforward term. The multiplier 41d divides the output of the adder 41c by the input voltage Vin, that is, the voltage V1 of the battery 13. Thereby, the duty ratio of the duty signal for switching the switching element Q1 of the upper arm is obtained.

デューティ比は、パルス幅変調器（ＰＷＭ）４１ｅに入力される。パルス幅変調器４１ｅは、入力されたデューティ比をもつ矩形波を出力する。パルス幅変調器４１ｅの出力は、上アームのスイッチ素子Ｑ１をスイッチング駆動するための制御信号である。反転器４１ｆは、下アームのスイッチ素子Ｑ２をスイッチング駆動するための制御信号を生成する。デッドタイム生成器（ＤＴＭ）４１ｇは、上アームと下アームとの導通を回避するように、制御信号にデッドタイムを付与する。反転器４１ｆおよびデッドタイム生成器４１ｇは、他のレグにも対応して設けられている。制御要素４１ａ−４１ｇは、第１および第２の電池１３、１４のうち、充電される電池１４の電圧Ｖｏｕｔ、Ｖ２を目標電圧Ｖｏｕｔ＊にフィードバック制御するようにスイッチ素子Ｑ１−Ｑ６の制御信号のデューディ比を設定するフィードバック制御部を提供する。   The duty ratio is input to a pulse width modulator (PWM) 41e. The pulse width modulator 41e outputs a rectangular wave having the input duty ratio. The output of the pulse width modulator 41e is a control signal for driving the switching element Q1 of the upper arm. The inverter 41f generates a control signal for switching the switching element Q2 of the lower arm. The dead time generator (DTM) 41g gives a dead time to the control signal so as to avoid conduction between the upper arm and the lower arm. The inverter 41f and the dead time generator 41g are provided corresponding to other legs. The control elements 41a-41g are control signals of the switch elements Q1-Q6 so as to feedback control the voltages Vout, V2 of the battery 14 to be charged, out of the first and second batteries 13, 14, to the target voltage Vout *. Provided is a feedback control unit for setting a duty ratio.

デッドタイム生成器４１ｇから出力された制御信号は、ゲート回路４１ｈに入力される。ゲート回路４１ｈは、選択信号Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３に応じて、制御信号の出力許可、または出力停止を制御する。ゲート回路４１ｈは、複数のＡＮＤ論理回路によって構成されている。ゲート回路４１ｈは、選択信号Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３がハイレベルであるときに対応する制御信号の出力を許可する。ゲート回路４１ｈは、選択信号Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３がローレベルであるときに対応する制御信号の出力を停止する。ゲート回路４１ｈは、通電される相巻線に対応するスイッチ素子Ｑ１、Ｑ２にフィードバック制御部から出力される制御信号を与え、通電されない相巻線に対応するスイッチ素子Ｑ３−Ｑ６に、当該スイッチ素子をＯＦＦ状態に駆動する信号を与える相選択部を提供する。   The control signal output from the dead time generator 41g is input to the gate circuit 41h. The gate circuit 41h controls output permission of the control signal or output stop according to the selection signals T1, T2, and T3. The gate circuit 41h is composed of a plurality of AND logic circuits. The gate circuit 41h permits output of a corresponding control signal when the selection signals T1, T2, and T3 are at a high level. The gate circuit 41h stops outputting the corresponding control signal when the selection signals T1, T2, and T3 are at a low level. The gate circuit 41h gives a control signal output from the feedback control unit to the switch elements Q1 and Q2 corresponding to the energized phase winding, and the switch elements Q3 to Q6 corresponding to the non-energized phase windings A phase selection unit that provides a signal for driving the signal to the OFF state is provided.

電力判定部４４は、出力電流Ｉｏｕｔと、閾値Ｉｔｈ１とを入力し、選択信号Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３を出力する。電力判定部４４は、出力電力Ｐｏｕｔが閾値Ｐｔｈを上回るか否かを、出力電流Ｉｏｕｔが閾値Ｉｔｈ１を上回るか否かに基づいて判定する。出力電流Ｉｏｕｔが閾値Ｉｔｈ１を上回る場合、選択信号Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３は、ハイレベルである。出力電流Ｉｏｕｔが閾値Ｉｔｈ１を上回らない場合、選択信号Ｔ１だけがハイレベルとされ、選択信号Ｔ２、Ｔ３は、ローレベルである。   The power determination unit 44 receives the output current Iout and the threshold value Ith1, and outputs selection signals T1, T2, and T3. The power determination unit 44 determines whether or not the output power Pout exceeds the threshold value Pth based on whether or not the output current Iout exceeds the threshold value Ith1. When the output current Iout exceeds the threshold value Ith1, the selection signals T1, T2, and T3 are at a high level. When the output current Iout does not exceed the threshold value Ith1, only the selection signal T1 is at a high level, and the selection signals T2 and T3 are at a low level.

この構成によると、出力電流Ｉｏｕｔが所定の閾値Ｉｔｈ１を上回る場合（Ｉｏｕｔ＞Ｉｔｈ１）、スイッチ素子Ｑ１−Ｑ６のすべてに制御信号が与えられ、三相通電３Ｐが実行される。出力電流Ｉｏｕｔが閾値Ｉｔｈ１を下回る場合（Ｉｏｕｔ＜Ｉｔｈ１）、または、出力電流Ｉｏｕｔが閾値Ｉｔｈ１と等しい場合（Ｉｏｕｔ＝Ｉｔｈ１）、Ｘ相巻線に対応付けられたスイッチ素子Ｑ１、Ｑ２だけに制御信号が与えられ、一相通電１Ｐが実行される。   According to this configuration, when the output current Iout exceeds a predetermined threshold value Ith1 (Iout> Ith1), a control signal is given to all the switch elements Q1-Q6, and three-phase energization 3P is executed. When the output current Iout is lower than the threshold value Ith1 (Iout <Ith1), or when the output current Iout is equal to the threshold value Ith1 (Iout = Ith1), only the control elements Q1 and Q2 associated with the X-phase winding are controlled. Is provided, and one-phase energization 1P is executed.

この例では、スイッチング制御手段４１、４２、４３は、第１および第２の電池１３、１４のうち、電圧が高い電池１３に接続されたインバータ回路１５を少相通電手段４２により駆動する。スイッチング制御手段４１、４２、４３は、第１および第２の電池１３、１４のうち、電圧が低い電池１４に接続されたインバータ回路１６のハイサイドのスイッチ素子Ｑ７、Ｑ９、Ｑ１１をＯＮ状態に固定的に駆動する。   In this example, the switching control means 41, 42, 43 drives the inverter circuit 15 connected to the battery 13 having a high voltage among the first and second batteries 13, 14 by the small phase energization means 42. The switching control means 41, 42, 43 turn on the high-side switch elements Q 7, Q 9, Q 11 of the inverter circuit 16 connected to the low-voltage battery 14 of the first and second batteries 13, 14. Drive fixedly.

図１０は、電力変換装置１０が降圧回路として機能することにより、電池１３から電池１４へ充電する場合の、出力電流Ｉｏｕｔと、スイッチ素子Ｑ１−Ｑ１２の制御信号とを示す。図示されるように、制御信号は、電力変換装置１０をチョッパ回路として機能させることができる周期ＴＤをもつ矩形波である。   FIG. 10 shows an output current Iout and control signals for the switch elements Q1-Q12 when the power conversion device 10 functions as a step-down circuit to charge the battery 14 from the battery 13. As illustrated, the control signal is a rectangular wave having a period TD that allows the power conversion apparatus 10 to function as a chopper circuit.

出力電流Ｉｏｕｔが閾値Ｉｔｈ１を下回るとき、スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２だけがスイッチング駆動される。スイッチ素子Ｑ３−Ｑ６はスイッチング駆動を停止し、ＯＦＦ状態に固定される。これにより、一相通電１Ｐが実行される。インバータ回路１６のスイッチ素子Ｑ７−Ｑ１２は、直流出力ＤＣが可能な状態に固定的に制御される。具体的には、インバータ回路１６の上アームを提供するスイッチ素子Ｑ７、Ｑ９、Ｑ１１が常時、継続的にＯＮ状態に駆動される。   When the output current Iout falls below the threshold value Ith1, only the switch elements Q1 and Q2 are switched. Switch elements Q3-Q6 stop switching driving and are fixed in the OFF state. Thereby, 1-phase energization 1P is performed. The switch elements Q7 to Q12 of the inverter circuit 16 are fixedly controlled so that a DC output DC is possible. Specifically, the switch elements Q7, Q9, Q11 that provide the upper arm of the inverter circuit 16 are constantly driven to the ON state.

時刻ｔ１１において、出力電流Ｉｏｕｔが閾値Ｉｔｈ１を上回ると、三相通電３Ｐが実行される。三相通電３Ｐにおいては、インバータ回路１５はすべてのアームを提供するすべてのスイッチ素子Ｑ１−Ｑ６がスイッチング駆動される。インバータ回路１６のスイッチ素子Ｑ７−Ｑ１２は、直流出力ＤＣが可能な状態に固定的に制御される。   When the output current Iout exceeds the threshold value Ith1 at time t11, three-phase energization 3P is executed. In the three-phase energization 3P, in the inverter circuit 15, all the switch elements Q1-Q6 that provide all the arms are switched. The switch elements Q7 to Q12 of the inverter circuit 16 are fixedly controlled so that a DC output DC is possible.

この実施形態によると、出力電力が小さい領域において、効率ＥＦＦが高い一相通電１Ｐが選択される。また、出力電力が大きい領域において、効率ＥＦＦが高い三相通電３Ｐが選択される。このため、出力電力に応じて、スイッチング駆動される相数が切替えられる。この結果、出力電力が低い領域から高い領域にわたって、高い効率ＥＦＦを提供することができる。   According to this embodiment, the one-phase energization 1P with high efficiency EFF is selected in the region where the output power is small. In addition, in the region where the output power is large, the three-phase energization 3P with high efficiency EFF is selected. For this reason, the number of phases to be switched is switched according to the output power. As a result, it is possible to provide a high efficiency EFF from a low output power region to a high output power region.

（第２実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、一相通電１Ｐと三相通電３Ｐとを切換えた。これに加えて、この実施形態では、二相通電２Ｐも選択可能とされる。この実施形態では、出力電力Ｐｏｕｔが大きくなるに従って、一相通電１Ｐ、二相通電２Ｐ、および三相通電３Ｐが順に選択される。 (Second Embodiment)
This embodiment is a modification based on the preceding embodiment. In the above embodiment, the one-phase energization 1P and the three-phase energization 3P are switched. In addition, in this embodiment, two-phase energization 2P can also be selected. In this embodiment, as the output power Pout increases, the one-phase energization 1P, the two-phase energization 2P, and the three-phase energization 3P are sequentially selected.

図１１は、電力変換処理２５０を示す。電力変換処理２５０においては、上述のステップ１５４に代えてステップ２５４が採用されている。電力変換処理２５０においては、ステップ２６１が追加的に採用されている。   FIG. 11 shows the power conversion process 250. In the power conversion process 250, step 254 is employed instead of step 154 described above. In the power conversion process 250, step 261 is additionally employed.

ステップ２５４では、２つの閾値Ｉｔｈ２、Ｉｔｈ３が用いられる。ステップ２５４では、出力電流Ｉｏｕｔと、閾値Ｉｔｈ２、Ｉｔｈ３とが比較される。閾値Ｉｔｈ２は、閾値Ｉｔｈ３より小さい。出力電流Ｉｏｕｔが閾値Ｉｔｈ２を下回る場合、一相通電１Ｐが選択される。出力電流Ｉｏｕｔが閾値Ｉｔｈ２を上回り、閾値Ｉｔｈ３を下回る場合、二相通電２Ｐが選択される。出力電流Ｉｏｕｔが閾値Ｉｔｈ３を上回る場合、三相通電３Ｐが選択される。   In step 254, two threshold values Ith2 and Ith3 are used. In step 254, the output current Iout is compared with the threshold values Ith2 and Ith3. The threshold value Ith2 is smaller than the threshold value Ith3. When the output current Iout is lower than the threshold value Ith2, the one-phase energization 1P is selected. When the output current Iout exceeds the threshold value Ith2 and falls below the threshold value Ith3, the two-phase energization 2P is selected. When the output current Iout exceeds the threshold value Ith3, the three-phase energization 3P is selected.

ステップ２６１では、二相通電２Ｐが実行される。二相通電２Ｐにおいては、多相巻線２３、２４の一方における２つの相巻線へ通電するように、インバータ回路１５、１６の一方における一部のスイッチ素子がスイッチング制御される。   In step 261, two-phase energization 2P is executed. In the two-phase energization 2P, a part of the switch elements in one of the inverter circuits 15 and 16 is subjected to switching control so that the two phase windings in one of the multiphase windings 23 and 24 are energized.

ステップ２６１は、ステップ１５６に対して多相通電部４３を提供する。ステップ２６１は、ステップ１５５に対して少相通電部４２を提供する。二相通電では、インバータ回路１５、１６の一方の一部のスイッチ素子だけがスイッチング駆動される。二相通電では、インバータ回路１５、１６の他方が固定的に駆動される。これにより、多相巻線２３、２４の一部の相巻線に通電される。   Step 261 provides the multiphase energization unit 43 with respect to Step 156. Step 261 provides the small-phase energization unit 42 with respect to Step 155. In the two-phase energization, only some of the switch elements of the inverter circuits 15 and 16 are switched. In the two-phase energization, the other of the inverter circuits 15 and 16 is fixedly driven. Thereby, a part of the phase windings of the multiphase windings 23 and 24 are energized.

電力変換装置１０を降圧回路として機能させることにより、電池１３から電池１４へ給電する場合がある。この場合、上流側のインバータ回路１５のスイッチ素子Ｑ１−Ｑ６の一部だけがスイッチング駆動され、下流側のインバータ回路１６が固定的に駆動される。例えば、Ｘ相巻線とＹ相巻線だけに通電するようにスイッチ素子Ｑ１−Ｑ４だけがスイッチング駆動される。   By causing the power conversion device 10 to function as a step-down circuit, power may be supplied from the battery 13 to the battery 14. In this case, only a part of the switch elements Q1-Q6 of the upstream inverter circuit 15 is switched and the downstream inverter circuit 16 is fixedly driven. For example, only the switch elements Q1-Q4 are switching driven so that only the X-phase winding and the Y-phase winding are energized.

電力変換装置１０を昇圧回路として機能させることにより、電池１３から電池１４へ給電する場合がある。この場合、下流側のインバータ回路１６のスイッチ素子Ｑ７−Ｑ１２の一部だけがスイッチング駆動され、上流側のインバータ回路１５が固定的に駆動される。例えば、Ｕ相巻線とＶ相巻線だけに通電するようにスイッチ素子Ｑ７−Ｑ１０だけがスイッチング駆動される。   By causing the power conversion device 10 to function as a booster circuit, power may be supplied from the battery 13 to the battery 14. In this case, only a part of the switch elements Q7 to Q12 of the downstream inverter circuit 16 is switched and the upstream inverter circuit 15 is fixedly driven. For example, only the switching elements Q7 to Q10 are switched and driven so that only the U-phase winding and the V-phase winding are energized.

また、電力変換装置１０を昇圧回路として機能させ電池１４から電池１３へ給電する場合がある。この場合、下流側のインバータ回路１５のスイッチ素子Ｑ１−Ｑ６の一部だけがスイッチング駆動され、上流側のインバータ回路１６が固定的に駆動される。例えば、Ｘ相巻線とＹ相巻線だけに通電するようにスイッチ素子Ｑ１−Ｑ４だけがスイッチング駆動される。   In some cases, the power converter 10 functions as a booster circuit to supply power from the battery 14 to the battery 13. In this case, only a part of the switch elements Q1-Q6 of the downstream inverter circuit 15 is switched and the upstream inverter circuit 16 is fixedly driven. For example, only the switch elements Q1-Q4 are switching driven so that only the X-phase winding and the Y-phase winding are energized.

電力変換装置１０を降圧回路として機能させることにより、電池１４から電池１３へ給電する場合がある。この場合、上流側のインバータ回路１６のスイッチ素子Ｑ７−Ｑ１２の一部だけがスイッチング駆動され、下流側のインバータ回路１５が固定的に駆動される。例えば、Ｕ相巻線とＶ相巻線だけに通電するようにスイッチ素子Ｑ７−Ｑ１０だけがスイッチング駆動される。   In some cases, power is supplied from the battery 14 to the battery 13 by causing the power conversion device 10 to function as a step-down circuit. In this case, only a part of the switch elements Q7 to Q12 of the upstream inverter circuit 16 is switched and the downstream inverter circuit 15 is fixedly driven. For example, only the switching elements Q7 to Q10 are switched and driven so that only the U-phase winding and the V-phase winding are energized.

この実施形態では、ステップ１５６は、電力の移動量が所定の第１閾値Ｉｔｈ２を下回るとき、ひとつの相巻線に通電する一相通電手段を提供する。ステップ１５６は、電力の移動量が所定の閾値Ｉｔｈ２を下回るとき、所定の数の相巻線に通電する少相通電手段４２を提供する。これとの対比において、ステップ２６１は、電力の移動量が所定の閾値Ｉｔｈ２を上回るとき、ステップ１５６より多い数の相巻線に通電する多相通電手段４３を提供する。ステップ２６１は、電力の移動量が第１閾値Ｉｔｈ２を上回り、かつ第１閾値より大きい第２閾値Ｉｔｈ３を下回るとき、２つの相巻線に通電する二相通電手段を提供する。ステップ２６１は、電力の移動量が所定の閾値Ｉｔｈ３を下回るとき、所定の数の相巻線に通電する少相通電手段４２を提供する。これとの対比において、ステップ１５５は、電力の移動量が所定の閾値Ｉｔｈ３を上回るとき、ステップ２６１より多い数の相巻線に通電する多相通電手段４３を提供する。ステップ１５５は、電力の移動量が第２閾値Ｉｔｈ３を上回るとき、３つの相巻線に通電する三相通電手段を提供する。   In this embodiment, step 156 provides a one-phase energization means for energizing one phase winding when the amount of power transfer is below a predetermined first threshold value Ith2. Step 156 provides small-phase energization means 42 that energizes a predetermined number of phase windings when the amount of power transfer is below a predetermined threshold Ith2. In contrast, step 261 provides multiphase energization means 43 that energizes a larger number of phase windings than step 156 when the amount of power transfer exceeds a predetermined threshold value Ith2. Step 261 provides a two-phase energization means for energizing the two-phase windings when the amount of power transfer exceeds the first threshold value Ith2 and falls below the second threshold value Ith3 that is greater than the first threshold value. Step 261 provides small-phase energization means 42 that energizes a predetermined number of phase windings when the amount of power transfer is below a predetermined threshold Ith3. In contrast, step 155 provides multiphase energization means 43 that energizes a larger number of phase windings than step 261 when the amount of power transfer exceeds a predetermined threshold value Ith3. Step 155 provides a three-phase energization means for energizing the three phase windings when the amount of power transfer exceeds the second threshold value Ith3.

図１２に図示されるように、この実施形態では、閾値Ｉｔｈ２、Ｉｔｈ３によって一相通電１Ｐと、二相通電２Ｐと、三相通電３Ｐとが切替えられる。これにより、太実線ＥＭＢ２で示される効率ＥＦＦが得られる。   As illustrated in FIG. 12, in this embodiment, the one-phase energization 1P, the two-phase energization 2P, and the three-phase energization 3P are switched by threshold values Ith2 and Ith3. Thereby, the efficiency EFF shown by the thick solid line EMB2 is obtained.

図１３は、電力変換装置１０が降圧回路として機能することにより、電池１３から電池１４へ充電する場合の、出力電流Ｉｏｕｔと、スイッチ素子Ｑ１−Ｑ１２の制御信号とを示す。   FIG. 13 shows the output current Iout and the control signals for the switch elements Q1-Q12 when the power conversion device 10 functions as a step-down circuit to charge the battery 14 from the battery 13.

出力電流Ｉｏｕｔが閾値Ｉｔｈ２を下回るとき、スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２だけがスイッチング駆動される。スイッチ素子Ｑ３−Ｑ６はスイッチング駆動を停止し、ＯＦＦ状態に固定される。これにより、一相通電１Ｐが実行される。   When the output current Iout falls below the threshold value Ith2, only the switch elements Q1 and Q2 are driven to be switched. Switch elements Q3-Q6 stop switching driving and are fixed in the OFF state. Thereby, 1-phase energization 1P is performed.

時刻ｔ２１において、出力電流Ｉｏｕｔが閾値Ｉｔｈ２を上回ると、二相通電２Ｐが実行される。二相通電２Ｐにおいては、スイッチ素子Ｑ１−Ｑ４だけがスイッチング駆動される。スイッチ素子Ｑ５、Ｑ６はスイッチング駆動を停止し、ＯＦＦ状態に固定される。これにより、二相通電２Ｐが実行される。   When the output current Iout exceeds the threshold value Ith2 at time t21, two-phase energization 2P is executed. In the two-phase energization 2P, only the switch elements Q1-Q4 are switched. The switch elements Q5 and Q6 stop switching driving and are fixed to the OFF state. Thereby, two-phase energization 2P is performed.

時刻ｔ２２において、出力電流Ｉｏｕｔが閾値Ｉｔｈ３を上回ると、三相通電３Ｐが実行される。   When the output current Iout exceeds the threshold value Ith3 at time t22, three-phase energization 3P is executed.

この実施形態によると、出力電力の増加につれて、一相通電１Ｐ、二相通電２Ｐ、および三相通電３Ｐが順に選択される。このため、出力電力に応じて、スイッチング駆動される相数が切替えられる。この結果、出力電力が低い領域から高い領域にわたって、高い効率ＥＦＦを提供することができる。   According to this embodiment, as the output power increases, the one-phase energization 1P, the two-phase energization 2P, and the three-phase energization 3P are selected in order. For this reason, the number of phases to be switched is switched according to the output power. As a result, it is possible to provide a high efficiency EFF from a low output power region to a high output power region.

（第３実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、一相通電１Ｐにおいて通電される相巻線は、Ｘ相巻線に固定されている。これに代えて、この実施形態では、一相通電１Ｐにおいて通電される相巻線が、循環的に切換えられる。 (Third embodiment)
This embodiment is a modification based on the preceding embodiment. In the above embodiment, the phase winding that is energized in the one-phase energization 1P is fixed to the X-phase winding. Instead, in this embodiment, the phase winding energized in the one-phase energization 1P is cyclically switched.

図１４は、電力変換処理３５０を示す。電力変換処理３５０においては、上述の電力変換処理１５０に加えて、ステップ３６４が採用されている。ステップ３６４では、一相通電１Ｐの継続時間に基づいて、通電される相巻線を循環的に切換える処理が実行される。ステップ３６４では、ひとつの相巻線へのスイッチング駆動に起因する連続的な通電継続期間が所定期間に制限される。ステップ３６４では、ひとつの相巻線へのスイッチング駆動による通電が所定期間継続すると、他の相巻線への切換が実行される。例えば、インバータ回路１５および多相巻線２３においては、Ｘ相巻線からＹ相巻線への切換え、Ｙ相巻線からＺ相巻線への切換え、およびＺ相巻線からＸ相巻線への切換えが提供される。ステップ３６４は、少相通電手段４２、１５６により通電される相巻線を切換える相切換手段を提供する。   FIG. 14 shows the power conversion process 350. In the power conversion process 350, step 364 is employed in addition to the power conversion process 150 described above. In step 364, a process of cyclically switching the energized phase winding is executed based on the duration of the one-phase energization 1P. In step 364, the continuous energization continuation period resulting from the switching drive to one phase winding is limited to a predetermined period. In step 364, when energization by switching driving to one phase winding continues for a predetermined period, switching to another phase winding is executed. For example, in inverter circuit 15 and multiphase winding 23, switching from X phase winding to Y phase winding, switching from Y phase winding to Z phase winding, and Z phase winding to X phase winding. Switching to is provided. Step 364 provides phase switching means for switching the phase windings energized by the small phase energization means 42, 156.

図１５は、この実施形態の作動の一例を示す。時刻ｔ０と時刻ｔ３１との間においてＸ相巻線への通電によって一相通電１Ｐが提供される。時刻ｔ３１と時刻ｔ３２との間においてＹ相巻線への通電によって一相通電１Ｐが提供される。時刻ｔ３２と時刻ｔ１１との間においてＺ相巻線への通電によって一相通電１Ｐが提供される。   FIG. 15 shows an example of the operation of this embodiment. One-phase energization 1P is provided by energizing the X-phase winding between time t0 and time t31. One-phase energization 1P is provided by energizing the Y-phase winding between time t31 and time t32. One-phase energization 1P is provided by energizing the Z-phase winding between time t32 and time t11.

これにより、一部のスイッチ素子および一部の相巻線への負荷の集中が抑制される。例えば、一部の相巻線への通電集中に起因する温度上昇を抑制できる。また、一部のスイッチ素子にスイッチング駆動が集中することに起因する劣化を抑制することができる。   Thereby, the concentration of loads on some switch elements and some phase windings is suppressed. For example, it is possible to suppress an increase in temperature caused by energization concentration on some phase windings. In addition, it is possible to suppress deterioration due to concentration of switching drive in some switch elements.

（第４実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、予め定められたひとつまたは複数の相に通電することにより電力変換を実行した。これに代えて、この実施形態では、回転電機１２の回転子２１の停止位置に応じて、通電されるべき相が選択される。ここでは、回転子２１の磁極によって規定されるｄ軸の角度ａｎｇｌｅ（ｄ）に最も近い電気角を実現するひとつまたは複数の相が選択される。 (Fourth embodiment)
This embodiment is a modification based on the preceding embodiment. In the above embodiment, power conversion is performed by energizing one or more predetermined phases. Instead, in this embodiment, the phase to be energized is selected according to the stop position of the rotor 21 of the rotating electrical machine 12. Here, one or a plurality of phases that realize an electrical angle closest to the d-axis angle angle (d) defined by the magnetic poles of the rotor 21 are selected.

図１６は、電力変換処理４５０を示す。電力変換処理４５０においては、電力変換処理２５０に加えて、ステップ４６３、４６４、４６５、４６６が採用される。   FIG. 16 shows a power conversion process 450. In the power conversion process 450, steps 463, 464, 465, and 466 are employed in addition to the power conversion process 250.

ステップ４６３では、位置検出器３７から回転子２１の停止位置が検出される。回転子２１の停止位置は、ｄ軸の角度ａｎｇｌｅ（ｄ）によって示される。   In step 463, the stop position of the rotor 21 is detected from the position detector 37. The stop position of the rotor 21 is indicated by the angle angle (d) of the d axis.

ステップ４６４では、ｄ軸の角度ａｎｇｌｅ（ｄ）に最も近い電気的な角度を実現するひとつの相巻線が選択される。ステップ１５６では、ステップ４６４によって選択された相巻線へ通電することにより一相通電１Ｐが実行される。   In step 464, the single phase winding that achieves the electrical angle closest to the d-axis angle angle (d) is selected. In step 156, the one-phase energization 1P is executed by energizing the phase winding selected in step 464.

図１７は、回転子２１の停止位置の一例を示す。図中には、回転子２１のｄ軸の方向ｄが図示されている。図示される場合、Ｘ相巻線に通電することにより得られる電気的な角度ａｎｇｌｅ（ｘ）が、ｄ軸の角度ａｎｇｌｅ（ｄ）に最も近い。図示される場合、ステップ４６４では、Ｘ相巻線が選択される。   FIG. 17 shows an example of the stop position of the rotor 21. In the drawing, the d-axis direction d of the rotor 21 is shown. In the illustrated case, the electrical angle angle (x) obtained by energizing the X-phase winding is closest to the d-axis angle angle (d). In the case illustrated, in step 464, an X-phase winding is selected.

図１６に戻り、ステップ４６５では、位置検出器３７から回転子２１の停止位置が検出される。ステップ４６６では、ｄ軸の角度ａｎｇｌｅ（ｄ）に最も近い電気的な角度を実現する２つの相巻線が選択される。ステップ２６１では、ステップ４６６によって選択された２つの相巻線へ通電することにより二相通電２Ｐが実行される。   Returning to FIG. 16, in step 465, the stop position of the rotor 21 is detected from the position detector 37. In step 466, the two phase windings that achieve the electrical angle closest to the d-axis angle angle (d) are selected. In step 261, two-phase energization 2P is executed by energizing the two phase windings selected in step 466.

図１８は、回転子２１の停止位置の一例を示す。図中には、回転子２１のｄ軸の方向ｄが図示されている。図示される場合、Ｘ相巻線とＺ相巻線とに通電することにより得られる電気的な角度ａｎｇｌｅ（ｘ+ｚ）が、ｄ軸の角度ａｎｇｌｅ（ｄ）に最も近い。図示される場合、ステップ４６６では、Ｘ相巻線とＺ相巻線とが選択される。   FIG. 18 shows an example of the stop position of the rotor 21. In the drawing, the d-axis direction d of the rotor 21 is shown. In the illustrated case, the electrical angle angle (x + z) obtained by energizing the X-phase winding and the Z-phase winding is closest to the d-axis angle angle (d). In the case illustrated, in step 466, an X-phase winding and a Z-phase winding are selected.

ステップ４６３、４６５は、回転子２１の停止位置を検出する位置検出手段を提供する。ステップ４６４、４６６は、少相通電手段４２、１５６、２６１により通電される相巻線を、回転子２１の停止位置におけるｄ軸の角度ａｎｇｌｅ（ｄ）に近い電気角を提供できる相巻線に設定する相選択手段を提供する。ステップ４６４は、少相通電手段１５６がひとつの相巻線に通電する場合、回転子２１のｄ軸の角度に最も近い電気角を提供できる相巻線を選択する相選択手段を提供する。ステップ４６６は、少相通電手段２６１が２つの相巻線に通電する場合、回転子２１のｄ軸の角度に最も近い電気角を提供できる２つの相巻線を選択する相選択手段を提供する。   Steps 463 and 465 provide position detecting means for detecting the stop position of the rotor 21. Steps 464 and 466 convert the phase windings energized by the small-phase energization means 42, 156 and 261 into phase windings that can provide an electrical angle close to the d-axis angle angle (d) at the stop position of the rotor 21. Provide phase selection means for setting. Step 464 provides phase selection means for selecting a phase winding that can provide an electrical angle closest to the angle of the d-axis of the rotor 21 when the small-phase energization means 156 energizes one phase winding. Step 466 provides phase selection means for selecting two phase windings that can provide an electrical angle closest to the d-axis angle of the rotor 21 when the small phase energization means 261 energizes the two phase windings. .

この実施形態によると、一相通電１Ｐまたは二相通電２Ｐを実施するときに、通電される相巻線によって実現される固定子２２の磁界方向が、回転子２１のｄ軸の近傍に位置付けられる。これにより、回転電機１２が電力変換装置１０の一部として利用される場合にも、回転子２１の回動を抑制できる。また、スイッチング駆動に起因する回転子２１の振動を抑制できる。この結果、スイッチング駆動に起因する騒音を抑制できる。   According to this embodiment, when the one-phase energization 1P or the two-phase energization 2P is performed, the magnetic field direction of the stator 22 realized by the energized phase winding is positioned in the vicinity of the d-axis of the rotor 21. . Thereby, also when the rotary electric machine 12 is utilized as a part of power converter 10, rotation of the rotor 21 can be suppressed. Further, the vibration of the rotor 21 due to the switching drive can be suppressed. As a result, noise caused by switching drive can be suppressed.

（他の実施形態）
発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、種々変形して実施することが可能である。上記実施形態の構造、作用、効果は、あくまで例示であって、発明の技術的範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。発明は、実施形態において示された組み合わせに限定されることなく、それぞれ独立して実施可能である。発明のいくつかの技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。 (Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented with various modifications. The structure, operation, and effect of the above embodiment are merely examples, and the technical scope of the invention is not limited to the scope of these descriptions. The invention is not limited to the combinations shown in the embodiments, and can be implemented independently. Some technical scope of the invention is indicated by the description of the scope of claims, and further includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the description of the scope of claims.

例えば、制御装置が提供する手段と機能は、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、制御装置をアナログ回路によって構成してもよい。   For example, the means and functions provided by the control device can be provided by software only, hardware only, or a combination thereof. For example, the control device may be configured by an analog circuit.

一相通電１Ｐは、Ｘ相巻線、Ｙ相巻線、またはＺ相巻線への通電によって提供してもよい。同様に、一相通電１Ｐは、Ｕ相巻線、Ｖ相巻線、またはＷ相巻線への通電によって提供してもよい。さらに、すべての相より少ない数の相巻線に通電する場合、通電する相巻線を循環的に切換えてもよい。例えば、二相通電２Ｐにおいても、通電する相巻線の組み合わせを循環的に切換えることができる。   One-phase energization 1P may be provided by energizing an X-phase winding, a Y-phase winding, or a Z-phase winding. Similarly, the single-phase energization 1P may be provided by energizing the U-phase winding, the V-phase winding, or the W-phase winding. Furthermore, when energizing a smaller number of phase windings than all phases, the energized phase windings may be switched cyclically. For example, also in the two-phase energization 2P, the combination of phase windings to be energized can be switched cyclically.

１０ 電力変換装置、 １１ 負荷、
１２ 回転電機、 １３、１４ 電池、
１５、１６ フルブリッジ回路（インバータ回路）、
２１ 回転子、 ２２ 固定子、 ２３、２４ 多相巻線、
２５ 中性点回路、 ２６ リレー、
３１ 制御装置、
３２、３３ 電圧センサ、 ３４、３５、３６ 電流センサ、
３７ 位置検出器、
４１ スイッチング制御部、
４２ 少相通電部、 ４３ 多相通電部、 ４４ 電力判定部。 10 power converter, 11 load,
12 rotating electrical machines, 13, 14 batteries,
15, 16 Full bridge circuit (inverter circuit),
21 rotor, 22 stator, 23, 24 polyphase winding,
25 Neutral point circuit, 26 Relay,
31 control device,
32, 33 Voltage sensor, 34, 35, 36 Current sensor,
37 position detector,
41 switching control unit,
42 small-phase energization unit, 43 multi-phase energization unit, 44 power determination unit.

Claims (15)

星型結線され、電気角において互いにずれて配置された第１および第２の多相巻線（２３、２４）を含む固定子（２２）、および回転子（２１）を有する回転電機（１２）と、
第１の電池（１３）と前記第１の多相巻線（２３）との間に接続される第１のインバータ回路（１５）と、
第２の電池（１４）と前記第２の多相巻線（２４）との間に接続される第２のインバータ回路（１６）と、
前記第１の多相巻線（２３）の中性点と前記第２の多相巻線（２４）の中性点とを接続する中性点回路（２５）と、
前記第１および第２のインバータ回路に含まれる複数のスイッチ素子の少なくとも一部をスイッチング駆動し、前記第１および第２の多相巻線の少なくとも一部の相巻線に通電することにより、前記回転電機をリアクトルとして利用して前記第１の電池と前記第２の電池との間において電力を移動させる制御装置（３１）とを備え、
前記制御装置は、
前記第１の電池と前記第２の電池との間における電力の移動量を判定する手段（３７、４４、１５４、２５４）と、
前記移動量に応じて、前記スイッチング駆動によって通電される前記相巻線の数を切替えるスイッチング制御手段（４１、４２、４３）を備えることを特徴とする電力変換装置。 A rotating electrical machine (12) having a stator (22) including first and second multiphase windings (23, 24) arranged in a star shape and shifted from each other at an electrical angle, and a rotor (21) When,
A first inverter circuit (15) connected between a first battery (13) and the first multiphase winding (23);
A second inverter circuit (16) connected between a second battery (14) and the second multiphase winding (24);
A neutral point circuit (25) connecting a neutral point of the first multiphase winding (23) and a neutral point of the second multiphase winding (24);
By switching driving at least some of the plurality of switch elements included in the first and second inverter circuits, and energizing at least some of the phase windings of the first and second multiphase windings, A control device (31) for moving electric power between the first battery and the second battery using the rotating electric machine as a reactor;
The controller is
Means (37, 44, 154, 254) for determining the amount of power transfer between the first battery and the second battery;
A power converter comprising switching control means (41, 42, 43) for switching the number of the phase windings energized by the switching drive according to the amount of movement. 前記スイッチング制御手段（４１、４２、４３）は、前記移動量が小さくなるほど前記相巻線の数を減少させることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。   The power converter according to claim 1, wherein the switching control means (41, 42, 43) decreases the number of the phase windings as the movement amount decreases. 前記スイッチング制御手段（４１、４２、４３）は、
前記移動量（Ｐｏｕｔ、Ｉｏｕｔ）が所定の閾値（Ｉｔｈ１、Ｉｔｈ２、Ｉｔｈ３）を下回るとき、所定の数の前記相巻線に通電する少相通電手段（４２、１５６、２６１）と、
前記移動量（Ｐｏｕｔ、Ｉｏｕｔ）が所定の閾値（Ｉｔｈ１、Ｉｔｈ２、Ｉｔｈ３）を上回るとき、前記少相通電手段より多い数の前記相巻線に通電する多相通電手段（４３、１５５、２６１）とを備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電力変換装置。 The switching control means (41, 42, 43)
A small-phase energization means (42, 156, 261) for energizing a predetermined number of the phase windings when the movement amount (Pout, Iout) is lower than a predetermined threshold (Ith1, Ith2, Ith3);
When the movement amount (Pout, Iout) exceeds a predetermined threshold value (Ith1, Ith2, Ith3), the multiphase energization means (43, 155, 261) energizes a larger number of the phase windings than the small phase energization means. The power conversion device according to claim 1, further comprising: 前記スイッチング制御手段（４１、４２、４３）は、
前記移動量が所定の閾値（Ｉｔｈ１）を下回るとき、ひとつの前記相巻線に通電する一相通電手段（１５６）と、
前記移動量が前記閾値（Ｉｔｈ１）を上回るとき、３つの前記相巻線に通電する三相通電手段（１５５）とを備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の電力変換装置。 The switching control means (41, 42, 43)
One-phase energization means (156) for energizing one of the phase windings when the amount of movement is below a predetermined threshold (Ith1);
The three-phase energization means (155) for energizing the three phase windings when the amount of movement exceeds the threshold (Ith1). Power conversion device. 前記スイッチング制御手段（４１、４２、４３）は、
前記移動量が所定の第１閾値（Ｉｔｈ２）を下回るとき、ひとつの前記相巻線に通電する一相通電手段（１５６）と、
前記移動量が前記第１閾値（Ｉｔｈ２）を上回り、かつ前記第１閾値より大きい第２閾値（Ｉｔｈ３）を下回るとき、２つの前記相巻線に通電する二相通電手段（２６１）と、
前記移動量が前記第２閾値（Ｉｔｈ３）を上回るとき、３つの前記相巻線に通電する三相通電手段（１５５）とを備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の電力変換装置。 The switching control means (41, 42, 43)
One-phase energization means (156) for energizing one of the phase windings when the amount of movement is below a predetermined first threshold (Ith2);
Two-phase energization means (261) for energizing the two phase windings when the amount of movement exceeds the first threshold (Ith2) and falls below a second threshold (Ith3) greater than the first threshold;
The three-phase energization means (155) for energizing the three phase windings when the amount of movement exceeds the second threshold (Ith3). The power converter described. 前記スイッチング制御手段（４１、４２、４３）は、
前記第１および第２の電池のうち、電圧が高い前記電池に接続された前記インバータ回路（１５）を前記少相通電手段により駆動することを特徴とする請求項３に記載の電力変換装置。 The switching control means (41, 42, 43)
The power conversion device according to claim 3, wherein the inverter circuit (15) connected to the battery having a high voltage among the first and second batteries is driven by the small-phase energization means. 前記スイッチング制御手段（４１、４２、４３）は、
前記第１および第２の電池のうち、電圧が低い前記電池に接続された前記インバータ回路（１６）のハイサイドのスイッチ素子（Ｑ７、Ｑ９、Ｑ１１）をＯＮ状態に固定的に駆動することを特徴とする請求項６に記載の電力変換装置。 The switching control means (41, 42, 43)
Of the first and second batteries, the high-side switch elements (Q7, Q9, Q11) of the inverter circuit (16) connected to the battery having a low voltage are fixedly driven in the ON state. The power converter according to claim 6, wherein さらに、前記第１および第２の電池の電圧を検出する電圧検出手段（３２、３３）を備え、
前記スイッチング制御手段（４１、４２、４３）は、
前記第１および第２の電池のうち、充電される前記電池の電圧（Ｖｏｕｔ、Ｖ２）を目標電圧（Ｖｏｕｔ＊）にフィードバック制御するように前記スイッチ素子の制御信号のデューディ比を設定するフィードバック制御部（４１ａ−４１ｇ）と、
通電される前記相巻線に対応する前記スイッチ素子に前記フィードバック制御部から出力される前記制御信号を与え、通電されない前記相巻線に対応する前記スイッチ素子に、当該スイッチ素子をＯＦＦ状態に駆動する信号を与える相選択部（４１ｈ）とを備えることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の電力変換装置。 Furthermore, voltage detection means (32, 33) for detecting the voltage of the first and second batteries,
The switching control means (41, 42, 43)
Feedback control for setting the duty ratio of the control signal of the switch element so as to feedback control the voltage (Vout, V2) of the battery to be charged to the target voltage (Vout *) of the first and second batteries. Part (41a-41g),
The control signal output from the feedback control unit is applied to the switch element corresponding to the phase winding that is energized, and the switch element corresponding to the phase winding that is not energized is driven to the OFF state. The power conversion device according to any one of claims 1 to 7, further comprising a phase selection unit (41h) that provides a signal to be transmitted. さらに、前記回転子の停止位置を検出する位置検出手段（３７、４６３、４６５）と、
前記少相通電手段により通電される前記相巻線を、前記回転子の停止位置におけるｄ軸の角度に近い電気角を提供できる前記相巻線に設定する相選択手段（４６４、４６６）とを備えることを特徴とする請求項３、請求項６、または請求項７のいずれかに記載の電力変換装置。 Furthermore, position detection means (37, 463, 465) for detecting the stop position of the rotor,
Phase selection means (464, 466) for setting the phase winding energized by the small-phase energization means to the phase winding capable of providing an electrical angle close to the angle of the d axis at the stop position of the rotor; The power converter according to claim 3, wherein the power converter is provided. 前記相選択手段は、
前記少相通電手段がひとつの前記相巻線に通電する場合、前記回転子のｄ軸の角度に最も近い電気角を提供できる前記相巻線を選択することを特徴とする請求項９に記載の電力変換装置。 The phase selection means includes
10. The phase winding according to claim 9, wherein when the small-phase energization means energizes one phase winding, the phase winding capable of providing an electrical angle closest to the d-axis angle of the rotor is selected. Power converter. 前記相選択手段は、
前記少相通電手段が２つの前記相巻線に通電する場合、前記回転子のｄ軸の角度に最も近い電気角を提供できる２つの前記相巻線を選択することを特徴とする請求項９に記載の電力変換装置。 The phase selection means includes
10. The two phase windings that can provide an electrical angle closest to the angle of the d-axis of the rotor when the small-phase energization means energizes two phase windings. The power converter device described in 1. さらに、前記少相通電手段により通電される前記相巻線を切換える相切換手段（３６４）を備えることを特徴とする請求項３、請求項６、請求項７、請求項９、請求項１０、および請求項１１のいずれかに記載の電力変換装置。   Further, the present invention further comprises phase switching means (364) for switching the phase winding energized by the small phase energizing means. And the power converter device in any one of Claim 11. 前記出力電力は出力電流（Ｉｏｕｔ）によって示されることを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれかに記載の電力変換装置。   The power converter according to any one of claims 1 to 12, wherein the output power is indicated by an output current (Iout). 前記出力電流は前記中性点回路に流れる電流によって示されることを特徴とする請求項１３に記載の電力変換装置。   The power conversion device according to claim 13, wherein the output current is indicated by a current flowing through the neutral point circuit. 前記出力電流は前記多相巻線に流れる電流の総和によって示されることを特徴とする請求項１３に記載の電力変換装置。   The power converter according to claim 13, wherein the output current is indicated by a sum of currents flowing through the multiphase windings.
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