JP5846151B2 - 電力変換装置 - Google Patents
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Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、前記移動量が小さくなるほど前記相巻線の数を減少させるように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。 - 前記スイッチング制御手段(41、42、43)は、前記相巻線の数を少なくとも2段階に切換えることを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。
- 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。 - 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。 - 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。 - 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、より電圧が高いほうの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。 - 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、より電圧が低いほうの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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。
- 前記移動量は出力電流(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。
- 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。
- 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。
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