JP7541477B2

JP7541477B2 - 回転電機の制御装置、プログラム、回転電機の制御方法

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Publication number: JP7541477B2
Application number: JP2020210162A
Authority: JP
Inventors: 浩史清水; 康明青木; 光徳木村
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2020-12-18
Filing date: 2020-12-18
Publication date: 2024-08-28
Anticipated expiration: 2040-12-18
Also published as: JP2022096905A

Description

本発明は、回転電機の制御装置、プログラム、及び回転電機の制御方法に関する。

従来、オープン巻線を有する回転電機を備える回転電機システムが知られている（例えば、特許文献１）。この回転電機システムでは、回転電機を構成する各相の巻線の両端のうち第１端には、第１インバータが接続され、第２端には、第２インバータが接続されている。また、第１インバータの高電位側と第２インバータの高電位側とが、高電位側接続線により接続され、第１インバータの低電位側と第２インバータの低電位側とが、低電位側接続線により接続されている。上述した回転電機システムでは、回転電機を駆動する際に、各インバータの上、下アームスイッチにスイッチング駆動を実施するＨブリッジ駆動を実施できる。

Ｈブリッジ駆動では、第１インバータと第２インバータのうち、一方のインバータにおいてスイッチング駆動が実施され、他方のインバータにおいて、上、下アームスイッチのうち、一方のアームスイッチがオフされ、他方のアームスイッチがオンされる。そして、スイッチング駆動を実施するインバータが所定期間毎に切り替えられる。そのため、例えば第１インバータがスイッチング駆動を実施する期間が、第２インバータがスイッチング駆動を実施する期間よりも長いと、第１インバータにおける上、下アームスイッチにスイッチング損失が集中し、これらのスイッチの温度が過度に上昇する。特許文献１に記載の技術では、第１インバータと第２インバータとを、同じ振幅で極性を反転させた駆動信号で駆動する。これにより、第１インバータと第２インバータとのうち、一方のインバータにスイッチング損失が集中することが抑制される。

特開２０１７－９３０７７号公報

第１，第２インバータの上アームスイッチを駆動するための回路として、ブートストラップ回路が知られている。ブートストラップ回路では、下アームスイッチがオンされている場合に、上アームスイッチに対応して設けられたブートストラップ回路のブートストラップコンデンサが充電される。そして、ブートストラップコンデンサに充電された電荷により上アームスイッチがオンされる。

Ｈブリッジ駆動では、スイッチング駆動を実施しないインバータにおいて、上アームスイッチがオンに維持されることがある。この場合に、上アームスイッチがオンに維持される期間が長期化した場合には、ブートストラップコンデンサの放電によりブートストラップコンデンサの電圧が低下し、上アームスイッチをオンに維持することができなくなり得る。その結果、第１，第２インバータの駆動を継続できないことが懸念される。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、第１，第２インバータの駆動を適正に継続できる回転電機の制御装置、プログラム、及び回転電機の制御方法を提供することにある。

上記課題を解決するための手段は、多相の巻線を有する回転電機と、直列接続された上アームスイッチと下アームスイッチとを相毎に有し、それら上アームスイッチと下アームスイッチとの接続点が各相の前記巻線の両端のうち第１端に接続される第１インバータと、直列接続された上アームスイッチと下アームスイッチとを相毎に有し、それら上アームスイッチと下アームスイッチとの接続点が各相の前記巻線の両端のうち第２端に接続される第２インバータと、前記第１インバータの高電位側及び前記第２インバータの高電位側を接続する高電位側接続線と、前記第１インバータの低電位側及び前記第２インバータの低電位側を接続する低電位側接続線と、を備える回転電機システムに適用される回転電機の制御装置であって、前記回転電機システムは、前記第１インバータの上アームスイッチをオンするための電圧を生成する第１ブートストラップコンデンサを有する第１ブートストラップ回路と、前記第２インバータの上アームスイッチをオンするための電圧を生成する第２ブートストラップコンデンサを有する第２ブートストラップ回路と、を備え、前記第１インバータと前記第２インバータとのうち、一方のインバータにおいて、上アームスイッチをオンに維持して且つ下アームスイッチをオフに維持し、他方のインバータにおいて、上、下アームスイッチのスイッチング駆動を実施する上アームオン固定動作と、前記一方のインバータにおいて、上、下アームスイッチのスイッチング駆動を実施し、前記他方のインバータにおいて、上アームスイッチをオフに維持して且つ下アームスイッチをオンに維持する下アームオン固定動作と、を切り替えて行う制御部と、前記第１ブートストラップコンデンサと前記第２ブートストラップコンデンサとのうち、前記一方のインバータに対応するブートストラップコンデンサの電圧を取得する電圧取得部と、を備え、前記制御部は、前記上アームオン固定動作中に取得された前記ブートストラップコンデンサの電圧が電圧閾値よりも低い場合に、前記上アームオン固定動作を前記下アームオン固定動作に切り替える。

オープン巻線を有する回転電機を備える回転電機システムでは、第１インバータと第２インバータとを用いて回転電機を駆動する場合に、上アームオン固定動作が実施される。上アームオン固定動作では、第１インバータと第２インバータとのうち、一方のインバータ（以下、対象インバータ）における上アームスイッチがオンに維持されるため、上アームオン固定動作の動作期間が長期化すると、対象インバータに対応するブートストラップ回路が有するブートストラップコンデンサの放電により、対象インバータの上アームスイッチをオンに維持することができないことが懸念される。

この点、上記構成では、上アームオン固定動作と下アームオン固定動作とが切り替えて行われる。下アームオン固定動作では、対象インバータにおける上、下アームスイッチがスイッチング駆動されることで、対象インバータに対応するブートストラップコンデンサが充電される。そのため、上アームオン固定動作中に取得された対応コンデンサの電圧が電圧閾値よりも低い場合に、上アームオン固定動作を下アームオン固定動作に切り替えることで、対応コンデンサの過剰な放電を抑制できる。また、上アームオン固定動作と下アームオン固定動作とでは、回転電機の各相の巻線に印加される相電圧の極性が等しい。そのため、上アームオン固定動作を下アームオン固定動作に切り替えることで、切り替えに伴う回転電機の制御性低下を抑制して第１，第２インバータの駆動を適正に継続できる。

回転電機システムの全体構成図。第１駆動回路の回路構成を示す図。第１～第４動作におけるＵ相巻線へのバッテリ電圧印加態様を示す図。第１実施形態に係る切替制御処理のフローチャート。切替制御処理の一例を示すタイムチャート。第１，第２インバータの各スイッチの状態の推移を示すタイムチャート。信号生成回路の回路構成を示す図。第１制御信号と第２制御信号との生成過程を示す図。第１制御信号と第２制御信号との切り替え過程を示す図。第２実施形態に係る切替制御処理のフローチャート。第３実施形態に係る切替制御処理のフローチャート。第４実施形態に係る切替制御処理のフローチャート。下アームスイッチの温度と充電基準期間との関係を示す図。

（第１実施形態）
以下、本発明に係る回転電機の制御装置を、車載の回転電機システム１００に適用した第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１に示すように、本実施形態に係る回転電機システム１００は、回転電機１０と、第１インバータ２０と、第２インバータ３０と、回転電機１０を制御対象とする制御装置５０と、を備えている。

回転電機１０は、回生発電及び力行駆動の機能を有し、具体的には、ＭＧ（Motor Generator）である。回転電機１０は、バッテリ４０との間で電力の入出力を行うものであり、力行時には、バッテリ４０から供給される電力により車両に推進力を付与し、回生時には、車両の減速エネルギーを用いて発電を行い、直流電源であるバッテリ４０に電力を出力する。

回転電機１０は、オープン型の３相の巻線１１を有する。巻線１１は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相巻線１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗを含む。回転電機１０のロータは、車両の駆動輪と動力伝達が可能なように接続されている。回転電機１０は、例えば同期機である。

回転電機１０の各相の巻線１１は、第１，第２インバータ２０，３０を介して、バッテリ４０に接続されている。バッテリ４０は、充放電可能な蓄電池であり、具体的には、複数のリチウムイオン蓄電池が直列接続された組電池である。なお、バッテリ４０は、他の種類の蓄電池であってもよい。

第１，第２インバータ２０，３０は、バッテリ４０から入力される直流電力を交流電力に変換して回転電機１０に出力する。本実施形態において、第１，第２インバータ２０，３０は、３相のものである。第１，第２インバータ２０，３０は、スイッチング素子としての上アームスイッチ及び下アームスイッチの直列接続体を３相分備えている。

第１インバータ２０は、高電位側のスイッチング素子である上アームスイッチ２２（２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ）、及び低電位側のスイッチング素子である下アームスイッチ２３（２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ）の直列接続体が、並列に接続されて構成されている。各相の上アームスイッチ２２と下アームスイッチ２３との接続点には、回転電機１０の対応する相の巻線１１の第１端が接続されている。なお、本実施形態では、スイッチ２２，２３として、電圧制御形の半導体スイッチング素子を用いており、より具体的にはＮチャネルＭＯＳＦＥＴを用いている。各スイッチ２２，２３には、ボディダイオード２４が内蔵されている。

また、第１インバータ２０は、第１温度センサ２５と、第１駆動回路２６とを備えている。第１温度センサ２５は、各スイッチ２２，２３の温度を検出する。以下、第１温度センサ２５が検出する上アームスイッチ２２の温度をＴＵ１といい、第１温度センサ２５が検出する下アームスイッチ２３の温度をＴＤ１という。本実施形態では、第１温度センサ２５は感温ダイオードであり、各スイッチ２２，２３と第１温度センサ２５とは、半導体モジュールとして一体化されている。なお、第１温度センサ２５は、サーミスタ、又は各スイッチ２２，２３を冷却する冷却水の温度を検出する水温センサであってもよい。後述する第２温度センサ３５についても同様である。

第１駆動回路２６は、制御装置５０から出力される第１駆動信号ＳＧ１に基づいて、第１インバータ２０における各相の上アームスイッチ２２及び下アームスイッチ２３を駆動する。図２（Ａ）に、第１駆動回路２６の回路構成を示す。第１駆動回路２６は、第１ブートストラップ回路ＧＢ１と、上アームスイッチ２２を駆動する第１上アーム駆動回路ＧＨ１と、下アームスイッチ２３を駆動する第１下アーム駆動回路ＧＬ１と、を備える。

第１ブートストラップ回路ＧＢ１は、第１ブートストラップコンデンサＣＡ１に充電された電荷を用いて、上アームスイッチ２２をオンするための電圧を生成する。第１ブートストラップコンデンサＣＡ１の第１電極は、ブートストラップダイオードＤＡ及び抵抗ＲＡを介して直流電圧源ＢＡの高圧端子に接続されており、第１ブートストラップコンデンサＣＡ１の第２電極は、対応する相の上アームスイッチ２２と下アームスイッチ２３との接続点に接続されている。直流電圧源ＢＡの低圧端子は、下アームスイッチ２３の低電圧側の主端子に接続されている。

第１ブートストラップ回路ＧＢ１では、下アームスイッチ２３がオンされるオン期間に、ブートストラップダイオードＤＡ及び抵抗ＲＡを介して直流電圧源ＢＡにより第１ブートストラップコンデンサＣＡ１が充電される。第１上アーム駆動回路ＧＨ１は、ブートストラップコンデンサＣＡの第１電極及び第２電極に接続されており、下アームスイッチ２３がオフされるオフ期間に、ブートストラップコンデンサＣＡに蓄積された電荷を用いて上アームスイッチ２２をオンする。つまり、第１ブートストラップコンデンサＣＡ１は、蓄積された電荷を用いて上アームスイッチ２２をオンするための電圧を生成し、第１上アーム駆動回路ＧＨ１は、ブートストラップコンデンサＣＡが生成した電圧により上アームスイッチ２２をオンする。第１下アーム駆動回路ＧＬ１は、直流電圧源ＢＡの高圧端子及び低圧端子に接続されており、直流電圧源ＢＡの出力電圧（例えば定格電圧）により下アームスイッチ２３をオンする。

第２インバータ３０は、高電位側のスイッチング素子である上アームスイッチ３２（３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ）、及び低電位側のスイッチング素子である下アームスイッチ３３（３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ）の直列接続体が、並列に接続されて構成されている。各相の上アームスイッチ３２と下アームスイッチ３３との接続点には、回転電機１０の対応する相の巻線１１の第２端が接続されている。なお、本実施形態では、スイッチ３２，３３として、電圧制御形の半導体スイッチング素子を用いており、より具体的にはＮチャネルＭＯＳＦＥＴを用いている。各スイッチ３２，３３には、ボディダイオード２４が内蔵されている。

また、第２インバータ３０は、第２温度センサ３５と、第２駆動回路３６とを備えている。第２温度センサ３５は、各スイッチ３２，３３の温度を検出する。以下、第２温度センサ３５が検出する上アームスイッチ３２の温度をＴＵ２といい、第２温度センサ３５が検出する下アームスイッチ３３の温度をＴＤ２という。本実施形態では、第２温度センサ３５は感温ダイオードであり、各スイッチ３２，３３と第２温度センサ３５とは、半導体モジュールとして一体化されている。

第２駆動回路３６は、制御装置５０から出力される第２駆動信号ＳＧ２に基づいて、第２インバータ３０における各相の上アームスイッチ３２及び下アームスイッチ３３を駆動する。図２（Ｂ）に、第２駆動回路３６の回路構成を示す。第２駆動回路３６は、第２ブートストラップ回路ＧＢ２と、上アームスイッチ３２を駆動する第２上アーム駆動回路ＧＨ２と、下アームスイッチ３３を駆動する第２下アーム駆動回路ＧＬ２と、を備える。

第２ブートストラップ回路ＧＢ２は、第２ブートストラップコンデンサＣＡ２に充電された電荷を用いて、上アームスイッチ３２をオンするための電圧を生成する。なお、第２ブートストラップ回路ＧＢ２の回路構成は、第１ブートストラップ回路ＧＢ１の回路構成と同一であり、重複した説明を省略する。

バッテリ４０の高電位側と第１インバータ２０の高電位側と第２インバータ３０の高電位側とは、バスバー等の高電位側接続線ＬＥにより接続されている。バッテリ４０の低電位側と第１インバータ２０の低電位側と第２インバータ３０の低電位側とは、バスバー等の低電位側接続線ＬＧにより接続されている。また、高電位側接続線ＬＥと低電位側接続線ＬＧとは、コンデンサ４１により接続されている。コンデンサ４１は、第１インバータ２０よりもバッテリ４０側において、高電位側接続線ＬＥと低電位側接続線ＬＧとの間を接続する。

回転電機システム１００は、バッテリ４０の電源電圧を検出する第１電圧センサ５１と、回転電機１０の各相の巻線１１に流れる相電流を検出する電流センサ５２、及び回転電機１０の回転角を検出する角度センサ５３（例えばレゾルバ）を備えている。また、回転電機システム１００は、第１ブートストラップコンデンサＣＡ１の端子電圧である第１コンデンサ電圧を検出する第２電圧センサ５４及び第２ブートストラップコンデンサＣＡ２の端子電圧である第２コンデンサ電圧を検出する第３電圧センサ５５を備える。各センサ５１～５５の検出値は、制御装置５０に入力される。制御装置５０は、入力された検出値に基づき、回転電機１０の制御量をその指令値に制御すべく、第１インバータ２０と第２インバータ３０とを制御する。制御量は、例えばトルクである。

具体的には、制御装置５０は、第１インバータ２０の制御において、デッドタイムを挟みつつ上アームスイッチ２２と下アームスイッチ２３とを交互にオンすべく、各スイッチ２２，２３に対応する第１駆動信号ＳＧ１を出力する。第１駆動信号ＳＧ１は、各スイッチ２２，２３のオンへの切り替えを指示するオン指令と、オフへの切り替えを指示するオフ指令とのいずれかをとる。第１駆動回路２６では、オン指令の第１駆動信号ＳＧ１により下アームスイッチ２３がオンされるオン期間に、第１ブートストラップコンデンサＣＡ１が充電される。第１上アーム駆動回路ＧＨ１は、オフ指令の第１駆動信号ＳＧ１により下アームスイッチ２３がオフされるオフ期間に、第１ブートストラップコンデンサＣＡ１に蓄積された電荷を用いて上アームスイッチ２２のゲートにゲート駆動信号を出力する。これにより、上アームスイッチ２２のゲート電圧が閾値電圧Ｖｔｈ以上となり、上アームスイッチ２２がオンされる。

また、制御装置５０は、第２インバータ３０の制御において、デッドタイムを挟みつつ上アームスイッチ３２と下アームスイッチ３３とを交互にオンすべく、各スイッチ３２，３３に対応する第２駆動信号ＳＧ２を出力する。第２駆動信号ＳＧ２は、各スイッチ３２，３３のオンへの切り替えを指示するオン指令と、オフへの切り替えを指示するオフ指令とのいずれかをとる。第２駆動回路３６では、オン指令の第２駆動信号ＳＧ２により下アームスイッチ３３がオンされるオン期間に、第２ブートストラップコンデンサＣＡ２が充電される。第２上アーム駆動回路ＧＨ２は、オフ指令の第２駆動信号ＳＧ２により下アームスイッチ３３がオフされるオフ期間に、第２ブートストラップコンデンサＣＡ２に蓄積された電荷を用いて上アームスイッチ３２のゲートにゲート駆動信号を出力する。これにより、上アームスイッチ３２がオンされる。

さらに、制御装置５０は、入力された検出値に基づいて、回転電機１０の動作状態を取得する。回転電機１０の動作状態は、例えば高速回転状態や低速回転状態である。そして、取得された動作状態に基づいて、第１駆動信号ＳＧ１と第２駆動信号ＳＧ２とを生成する。

例えば、回転電機１０が高速回転状態である場合、第１インバータ２０と第２インバータ３０とがＨブリッジ駆動される。Ｈブリッジ駆動では、第１インバータ２０と第２インバータ３０とのうち、一方のインバータがスイッチング駆動としてのＰＷＭ駆動により制御される。ＰＷＭ駆動は、回転電機１０への出力電圧の目標値である電圧指令値Ｖ＊と、三角波信号等のキャリア信号ＳＤとの大小比較に基づいて、各スイッチの状態を制御する駆動である。なお、電圧指令値Ｖ＊とキャリア信号ＳＤとに基づく各スイッチの駆動信号の生成方法については、図７を用いて後述する。また、他方のインバータでは、上アームスイッチと下アームスイッチのうち、一方のスイッチがオン固定され、他方のスイッチがオフ固定される。

Ｈブリッジ駆動では、第１動作と第２動作とが交互に実施される。図３に、第１動作及び第２動作におけるＵ相巻線１１Ｕへのバッテリ電圧印加態様を例示する。なお、Ｖ相巻線１１Ｖ及びＷ相巻線１１Ｗへのバッテリ電圧印加態様は、Ｕ相巻線１１Ｕへのバッテリ電圧印加態様と同様であり、説明を省略する。

図３に示すように、第１動作では、第１インバータ２０の上，下アームスイッチ２２Ａ，２３ＡがＰＷＭ駆動され、第２インバータ３０の上アームスイッチ３２Ａがオンされ且つ下アームスイッチ３３Ａがオフされるように制御される。これにより、回転電機１０のＵ相巻線１１Ｕには、第２インバータ３０が高電位となり、第１インバータ２０側が低電位となる極性の相電圧が印加される。

また、第２動作では、第２インバータ３０の上，下アームスイッチ３２Ａ，３３ＡがＰＷＭ駆動され、第１インバータ２０の上アームスイッチ２２Ａがオンされ且つ下アームスイッチ２３Ａがオフされるように制御される。これにより、回転電機１０のＵ相巻線１１Ｕには、第１インバータ２０側が高電位となり、第２インバータ３０側が低電位となる極性の相電圧が印加される。そのため、第１動作と第２動作とが交互に実施されることで、回転電機１０の各相の巻線１１に交流電流が流れる。以下、第１動作と第２動作とを交互に実施する制御を、第１交流制御という。なお、本実施形態において、第１動作及び第２動作が「上アームオン固定動作」に相当する。

ところで、第１動作及び第２動作では、ＰＷＭ駆動が実施されないインバータにおいて、上アームスイッチ２２Ａ，３２Ａがオンされ、下アームスイッチ２３Ａ，３３Ａがオフされる。そのため、上アームスイッチ２２Ａ，３２Ａがオンされる期間が長期化し、第１,第２ブートストラップコンデンサＣＡ１,ＣＡ２の放電により第１,第２コンデンサ電圧ＶＣ１,ＶＣ２が、第１,第２インバータ２０,３０の上アームスイッチ２２Ａ，３２Ａをオンする閾値電圧Ｖｔｈよりも低下する。この場合、上アームスイッチ２２Ａ，３２Ａをオンに維持することができず、第１，第２インバータ２０,３０の駆動を継続できないことが懸念される。

そこで、本実施形態では、Ｈブリッジ駆動において、第１交流制御に加え、第３動作と第４動作とを交互に実施する第２交流制御が実施される。図３に、第３動作及び第４動作におけるＵ相巻線１１Ｕへのバッテリ電圧印加態様を例示する。なお、Ｖ相巻線１１Ｖ及びＷ相巻線１１Ｗへのバッテリ電圧印加態様は、Ｕ相巻線１１Ｕへのバッテリ電圧印加態様と同様であり、説明を省略する。

図３に示すように、第３動作では、第１インバータ２０の上，下アームスイッチ２２Ａ，２３ＡがＰＷＭ駆動され、第２インバータ３０の上アームスイッチ３２Ａがオフされ且つ下アームスイッチ３３Ａがオンされるように制御される。これにより、回転電機１０のＵ相巻線１１Ｕには、第１インバータ２０側が高電位となり、第２インバータ３０側が低電位となる極性の相電圧が印加される。

また、第４動作では、第２インバータ３０の上，下アームスイッチ３２Ａ，３３ＡがＰＷＭ駆動され、第１インバータ２０の上アームスイッチ２２Ａがオフされ且つ下アームスイッチ２３Ａがオンされるように制御される。これにより、回転電機１０のＵ相巻線１１Ｕには、第２インバータ３０側が高電位となり、第１インバータ２０側が高電位となる極性の相電圧が印加される。そのため、第３動作と第４動作とが交互に実施されることで、回転電機１０の各相の巻線１１に交流電流が流れる。なお、本実施形態において、第３動作及び第４動作が「下アームオン固定動作」に相当する。

そして、本実施形態おいて、制御装置５０は、第１交流制御中に第１,第２コンデンサ電圧ＶＣ１,ＶＣ２を取得し、これらの電圧ＶＣ１,ＶＣ２のいずれか一方が第１電圧閾値ＶＤｔｈよりも低い場合に、第１交流制御を第２交流制御に切り替える切替制御処理を実施する。第１電圧閾値ＶＤｔｈは、上アームスイッチ２２，３２の閾値電圧Ｖｔｈよりも高く且つ直流電圧源ＢＡの出力電圧よりも低い電圧に設定されている。

図４に本実施形態の切替制御処理のフローチャートを示す。制御装置５０は、回転電機１０の力行動作中又は回生動作中に、所定期間毎に切替制御処理を繰り返し実施する。

切替制御処理を開始すると、まずステップＳ１１において、回転電機１０を第１交流制御する第１制御期間であるかを判定する。本実施形態では、所定の制御期間毎に、第１交流制御と第２交流制御とを切り替えて実施しており、第１制御期間である場合、ステップＳ１１で肯定判定し、ステップＳ１２に進む。一方、第２制御期間である場合、ステップＳ１１で否定判定し、ステップＳ３３に進む。

ステップＳ１２では、第１フラグＦ１がオンであるかを判定する。第１フラグＦ１は、第１ブートストラップコンデンサＣＡ１の第１コンデンサ電圧ＶＣ１が第１電圧閾値ＶＤｔｈよりも低くなった場合にオンとなり、オンとなった後に第１コンデンサ電圧ＶＣ１が第２電圧閾値ＶＵｔｈよりも高くなった場合にオフとなる。第２電圧閾値ＶＵｔｈは、第１電圧閾値ＶＤｔｈよりも高く且つ直流電圧源ＢＡの出力電圧よりも低い電圧に設定されている。ステップＳ１２で肯定判定すると、ステップＳ３０に進む。一方、ステップＳ１２で否定判定すると、ステップＳ１３に進む。

ステップＳ１３では、第２フラグＦ２がオンであるかを判定する。第２フラグＦ２は、第２ブートストラップコンデンサＣＡ２の第２コンデンサ電圧ＶＣ２が第１電圧閾値ＶＤｔｈよりも低くなった場合にオンとなり、オンとなった後に第２コンデンサ電圧ＶＣ２が第２電圧閾値ＶＵｔｈよりも高くなった場合にオフとなる。ステップＳ１３で肯定判定すると、ステップＳ３４に進む。一方、ステップＳ１３で否定判定すると、ステップＳ１４に進む。

ステップＳ１４では、第１,第２コンデンサ電圧ＶＣ１,ＶＣ２を取得する。続くステップＳ１５では、ステップＳ１４で取得された第１コンデンサ電圧ＶＣ１が第１電圧閾値ＶＤｔｈよりも低いか否かを判定する。ステップＳ１５で肯定判定すると、ステップＳ１６において、第１フラグＦ１をオンに切り替え、ステップＳ２０に進む。一方、ステップＳ１５で否定判定すると、ステップＳ１７に進む。なお、本実施形態において、ステップＳ１４の処理が「電圧取得部」に相当する。

ステップＳ１７では、ステップＳ１４で取得された第２コンデンサ電圧ＶＣ２が第１電圧閾値ＶＤｔｈよりも低いか否かを判定する。ステップＳ１７で肯定判定すると、ステップＳ１８において、第２フラグＦ２をオンに切り替え、ステップＳ２０に進む。一方、ステップＳ１７で否定判定すると、ステップＳ１９において、第１交流制御を実施し、切替制御処理を終了する。

ステップＳ２０では、回転電機１０の交流制御を第２交流制御に切り替える。続くステップＳ２１では、第２交流制御を実施し、切替制御処理を終了する。

一方、ステップＳ３０では、第１コンデンサ電圧ＶＣ１を取得する。続くステップＳ３１では、ステップＳ３０で取得された第１コンデンサ電圧ＶＣ１が第２電圧閾値ＶＵｔｈよりも高いか否かを判定する。ステップＳ３１で肯定判定すると、ステップＳ３２において、第１フラグＦ１をオフに切り替え、ステップＳ３７に進む。一方、ステップＳ３１で否定判定すると、ステップＳ３３において、第２交流制御を実施し、切替制御処理を終了する。

また、ステップＳ３４では、第２コンデンサ電圧ＶＣ２を取得する。続くステップＳ３５では、ステップＳ３４で取得された第２コンデンサ電圧ＶＣ２が第２電圧閾値ＶＵｔｈよりも高いか否かを判定する。ステップＳ３５で肯定判定すると、ステップＳ３６において、第２フラグＦ２をオフに切り替え、ステップＳ３７に進む。一方、ステップＳ３５で否定判定すると、ステップＳ３３において、第２交流制御を実施し、切替制御処理を終了する。

ステップＳ３７では、回転電機１０の交流制御を第１交流制御に切り替える。続くステップＳ３８では、第１交流制御を実施し、切替制御処理を終了する。なお、本実施形態において、ステップＳ２０，Ｓ３７の処理が「制御部」に相当する。

続いて、図５に、切替制御処理の一例を示す。図５は、第１制御期間における第１ブートストラップコンデンサＣＡ１の充放電状態の推移を示す。図５において、（Ａ）は、第１ブートストラップコンデンサＣＡ１の充放電状態の推移を示し、（Ｂ）は、回転電機１０の交流制御の推移を示し、（Ｃ）は、第１フラグＦ１の推移を示す。

図５に示すように、時刻ｔ１までの第２制御期間において、第１ブートストラップコンデンサＣＡ１は、第３,第４動作により充電されており、第１フラグＦ１はオフされている。

時刻ｔ１に第１制御期間に切り替わると、回転電機１０の交流制御が、第２交流制御から第１交流制御に切り替わる。これにより、第１ブートストラップコンデンサＣＡ１は第２動作により放電され、第１コンデンサ電圧ＶＣ１が低下する。なお、第１交流制御において、第１ブートストラップコンデンサＣＡ１は、第１動作により充電されるが、第２動作による放電量が第１動作による充電量よりも多いため、第１ブートストラップコンデンサＣＡ１は放電状態となる。

そして、時刻ｔ２に第１コンデンサ電圧ＶＣ１が第１電圧閾値ＶＤｔｈよりも低下すると、第１フラグＦ１がオンし、回転電機１０の交流制御が、第１交流制御から第２交流制御に切り替わる。つまり、第１制御期間において、第２交流制御が実施される。

第２交流制御において、第１ブートストラップコンデンサＣＡ１は、第３,第４動作により充電される。そして、その後の時刻ｔ３に第１コンデンサ電圧ＶＣ１が第２電圧閾値ＶＵｔｈよりも高くなると、第１フラグＦ１がオフし、回転電機１０の交流制御が、第２交流制御から第１交流制御に切り替わる。つまり、第１制御期間において、一時的に第２交流制御となっていた回転電機１０の交流制御が、第１交流制御に戻る。

その後の時刻ｔ４に第１制御期間が終了すると、回転電機１０の交流制御が、第１交流制御から第２交流制御に切り替わる。

続いて、図６に、第１交流制御と第２交流制御における第１，第２インバータ２０，３０の各スイッチ２２，２３，３２，３３の状態の推移を示す。図６において、（Ａ）は、各相の巻線１１に印加される相電圧の推移を示し、（Ｂ）は、上アームスイッチ２２の駆動状態の推移を示し、（Ｃ）は、下アームスイッチ２３の駆動状態の推移を示し、（Ｄ）は、上アームスイッチ３２の駆動状態の推移を示し、（Ｅ）は、下アームスイッチ３３の駆動状態の推移を示す。

図６に示すように、第１交流制御が実施される第１制御期間では、第１動作と第２動作とが交互にＮ１回ずつ実施される。Ｎ１回は、２以上の整数である。

第１動作及び第２動作において、第１インバータ２０の上アームスイッチ２２は、第１制御信号ＳＣ１により制御される。第１制御信号ＳＣ１は、第１動作が実施される第１動作期間において、オン指令が出力される状態（以下、オン出力状態）とオフ指令が出力される状態（以下、オフ出力状態）とが切り替えられ、第２動作が実施される第２動作期間において、オン出力状態に維持される。また、第１インバータ２０の下アームスイッチ２３は、第１制御信号ＳＣ１のオン出力状態とオフ出力状態とを反転させた第１反転信号ＳＲ１により制御される。つまり、第１動作及び第２動作において、第１制御信号ＳＣ１と第１反転信号ＳＲ１により、第１駆動信号ＳＧ１が構成されている。

また、第２インバータ３０の上アームスイッチ３２は、第２制御信号ＳＣ２により制御される。第２制御信号ＳＣ２は、第１動作期間において、オン出力状態に維持され、第２動作期間において、オン出力状態とオフ出力状態とが切り替えられる。また、第２インバータ３０の下アームスイッチ３３は、第２制御信号ＳＣ２のオン出力状態とオフ出力状態とを反転させた第２反転信号ＳＲ２により制御される。つまり、第１動作及び第２動作において、第２制御信号ＳＣ２と第２反転信号ＳＲ２により、第２駆動信号ＳＧ２が構成されている。

第２交流制御が実施される第２制御期間では、第３動作と第４動作とが交互にＮ２回ずつ実施される。Ｎ２回は、２以上の整数である。第１交流制御と第２交流制御とが切り替えられることで、第１～第４動作が、切り替えて実施される。なお、繰り返し数Ｎ２は、繰り返し数Ｎ１と等しくてもよければ、異なっていてもよい。

第３動作及び第４動作において、第１インバータ２０の上アームスイッチ２２は、第２反転信号ＳＲ２により制御され、第１インバータ２０の下アームスイッチ２３は、第２制御信号ＳＣ２により制御されている。つまり、第３動作及び第４動作において、第２反転信号ＳＲ２と第２制御信号ＳＣ２により、第１駆動信号ＳＧ１が構成されている。

また、第２インバータ３０の上アームスイッチ３２は、第１反転信号ＳＲ１により制御されており、第２インバータ３０の下アームスイッチ３３は、第１制御信号ＳＣ１により制御されている。つまり、第３動作及び第４動作において、第１反転信号ＳＲ１と第１制御信号ＳＣ１により、第２駆動信号ＳＧ２が構成されている。

つまり、本実施形態では、第１交流制御と第２交流制御とにおいて、各インバータ２０，３０に入力される制御信号ＳＣ１，ＳＣ２及び反転信号ＳＲ１，ＳＲ２が切り替えられる。また、各インバータ２０，３０において、上アームスイッチ２２，３２及び下アームスイッチ２３，３３に入力される信号の種類が切り替えられる。これにより、同一の制御信号ＳＣ１，ＳＣ２を用いて、第１，第２インバータ２０，３０の各スイッチ２２，２３，３２，３３の状態が制御される。

続いて、図７，８を用いて、第１制御信号ＳＣ１と第２制御信号ＳＣ２との生成方法について説明する。図７に、第１制御信号ＳＣ１と第２制御信号ＳＣ２とを生成する信号生成回路６０の回路構成を示す。信号生成回路６０は、制御装置５０に設けられている。

図８に、１相分の第１制御信号ＳＣ１と第２制御信号ＳＣ２とを示す。図８に示すように、第１制御信号ＳＣ１と第２制御信号ＳＣ２とは、電圧指令値Ｖ＊とキャリア信号ＳＤとに基づいて生成される。各相における電圧指令値Ｖ＊の位相は電気角で１２０°ずつずれており、各相において共通のキャリア信号ＳＤが用いられる。なお、本実施形態の搬送波としてのキャリア信号ＳＤは、振幅がＶＡであり、その中心電圧がゼロである三角波信号である。

図７に示すように、第１加算回路６１は、電圧指令値Ｖ＊を取得し、取得した電圧指令値Ｖ＊にキャリア信号ＳＤの振幅であるＶＡを加算する。第１加算回路６１は、加算後の第１電圧指令値Ｖ１＊を、第１オペアンプ６２の非反転入力端子６２Ａに出力する。図８（Ｃ）に示すように、第１電圧指令値Ｖ１＊は、その中心電圧がＶＡである信号となる。

第１オペアンプ６２の反転入力端子６２Ｂには、キャリア信号ＳＤが入力されている。第１オペアンプ６２は、第１電圧指令値Ｖ１＊がキャリア信号ＳＤよりも大きい場合にオン指令となり、第１電圧指令値Ｖ１＊がキャリア信号ＳＤよりも小さい場合にオフ指令となる第１制御信号ＳＣ１を、出力端子６２Ｃから出力する。

また、第２加算回路６３は、電圧指令値Ｖ＊を取得し、取得した電圧指令値Ｖ＊に－ＶＡを加算する。第２加算回路６３は、加算後の第２電圧指令値Ｖ２＊を、第２オペアンプ６４の負極側入力端子６４Ｂに出力する。図８（Ｄ）に示すように、第２電圧指令値Ｖ２＊は、その中心電圧が－ＶＡである信号となる。

第２オペアンプ６４の正極側入力端子６４Ａには、キャリア信号ＳＤが入力されている。第２オペアンプ６４は、キャリア信号ＳＤが第２電圧指令値Ｖ２＊よりも大きい場合にオン指令となり、キャリア信号ＳＤが第２電圧指令値Ｖ２＊よりも小さい場合にオフ指令となる第２制御信号ＳＣ２を、出力端子６４Ｃから出力する。

そのため、第１制御信号ＳＣ１は、第１電圧指令値Ｖ１＊が中心電圧ＶＡよりも大きくなる半周期において、オン出力状態に維持され、第１電圧指令値Ｖ１＊がその中心電圧ＶＡよりも小さくなる半周期において、オン出力状態とオフ出力状態とが切り替えられる。第１制御信号ＳＣ１がオン出力状態に維持される期間は、第１制御期間において第２動作期間に相当し、第２制御期間において第３動作期間に相当する。また、第１制御信号ＳＣ１のオン出力状態とオフ出力状態とが切り替えられる期間は、第１制御期間において第１動作期間に相当し、第２制御期間において第４動作期間に相当する。

また、第２制御信号ＳＣ２は、第２電圧指令値Ｖ２＊がその中心電圧－ＶＡよりも大きくなる半周期において、オン出力状態とオフ出力状態とが切り替えられ、第２電圧指令値Ｖ２＊が中心電圧－ＶＡよりも小さくなる半周期において、オン出力状態に維持される。つまり、第１制御信号ＳＣ１と第２制御信号ＳＣ２とでは、オン出力状態とオフ出力状態とが切り替えられる期間と、オン出力状態に維持される期間とが互いに異なっている。第２制御信号ＳＣ２のオン出力状態とオフ出力状態とが切り替えられる期間は、第１制御期間において第２動作期間に相当し、第２制御期間において第３動作期間に相当する。また、第２制御信号ＳＣ２がオン出力状態に維持される期間は、第１制御期間において第１動作期間に相当し、第２制御期間において第４動作期間に相当する。

制御期間の切り替わりにより第１交流制御と第２交流制御とが切り替えられる場合には、各インバータ２０，３０に入力される制御信号ＳＣ１，ＳＣ２及び反転信号ＳＲ１，ＳＲ２が切り替えられる。この場合、第１交流制御と第２交流制御とを切り替えるのに所定の切り替え期間が必要とされ、この切り替え期間においてインバータ２０，３０の動作が停止される。一方、第１制御期間において第１交流制御と第２交流制御とを切り替える場合には、該切り替え期間に亘ってインバータ２０，３０の動作を停止させることができない。

そこで、本実施形態では、第１制御期間において第１交流制御と第２交流制御とが切り替えられる場合には、第１,第２加算回路６１,６３において、電圧指令値Ｖ＊に加算する値が切り替えられる。図９に、第１制御期間において第１交流制御と第２交流制御とを切り替える場合における第１,第２電圧指令値Ｖ１＊,Ｖ２＊の推移を示す。

図９では、時刻ｔ１から時刻ｔ４までの第１制御期間において、時刻ｔ２に回転電機１０の交流制御が、第１交流制御から第２交流制御に切り替えられる。この場合、第１加算回路６１において、電圧指令値Ｖ＊に加算していた値が、ＶＡから－ＶＡに切り替えられる。これにより、図９（Ｃ）に示すように、第１電圧指令値Ｖ１＊は、中心電圧がＶＡである信号から中心電圧が－ＶＡである信号へと切り替わる。また、第２加算回路６３において、電圧指令値Ｖ＊に加算していた値が、－ＶＡからＶＡに切り替えられる。これにより、図９（Ｄ）に示すように、第２電圧指令値Ｖ２＊は、中心電圧が－ＶＡである信号から中心電圧がＶＡである信号へと切り替わる。この結果、第１制御信号ＳＣ１は、上記切り替えが無かった場合の第２反転信号ＳＲ２に切り替わるとともに、第２制御信号ＳＣ２は、上記切り替えが無かった場合の第１反転信号ＳＲ１に切り替わる。そのため、第１交流制御における第１動作期間に第４動作が実施され、第１交流制御における第２動作期間に第３動作が実施される。

また、時刻ｔ３に回転電機１０の交流制御が、第２交流制御から第１交流制御に切り替えられる。この場合、第１加算回路６１において、電圧指令値Ｖ＊に加算していた値が、－ＶＡからＶＡに切り替えられる。また、第２加算回路６３において、電圧指令値Ｖ＊に加算していた値が、ＶＡから－ＶＡに切り替えられる。この結果、第１交流制御における第１動作期間に第１動作が実施され、第１交流制御における第２動作期間に第２動作が実施される。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

・本実施形態では、第１交流制御の第２動作中に第１ブートストラップコンデンサＣＡ１の第１コンデンサ電圧ＶＣ１が取得され、取得された第１コンデンサ電圧ＶＣ１が第１電圧閾値ＶＤｔｈよりも低い場合に、第１交流制御を第２交流制御に切り替え、第２動作を第３動作に切り替えられる。第３動作では、第１インバータ２０における上、下アームスイッチ２２,２３がＰＷＭ駆動されることで、第１ブートストラップコンデンサＣＡ１が充電される。そのため、第１ブートストラップコンデンサＣＡ１の過剰な放電を抑制することができる。また、第２動作と第３動作とでは、回転電機１０の各相の巻線１１に印加される相電圧の極性が等しい。そのため、第２動作を第３動作に切り替えることで、切り替えに伴う回転電機１０の制御性低下を抑制して第１，第２インバータ２０,３０の駆動を適正に継続できる。

また、第１交流制御の第１動作中に第２ブートストラップコンデンサＣＡ２の第２コンデンサ電圧ＶＣ２が取得され、取得された第２コンデンサ電圧ＶＣ２が第１電圧閾値ＶＤｔｈよりも低い場合に、第１交流制御を第２交流制御に切り替え、第１動作を第４動作に切り替えられる。第４動作では、第２インバータ３０における上、下アームスイッチ３２,３３がＰＷＭ駆動されることで、第２ブートストラップコンデンサＣＡ２が充電される。そのため、第２ブートストラップコンデンサＣＡ２の過剰な放電を抑制することができる。また、第１動作と第４動作とでは、回転電機１０の各相の巻線１１に印加される相電圧の極性が等しい。そのため、第１動作を第４動作に切り替えることで、切り替えに伴う回転電機１０の制御性低下を抑制して第１，第２インバータ２０,３０の駆動を適正に継続できる。

・本実施形態では、第１～第４動作を切り替えて実施する。第１,第３動作と第２,第４動作とでは、ＰＷＭ駆動が実施されるインバータが異なる。また、第１,第２動作と第３,第４動作とでは、ＰＷＭ駆動が実施されないインバータにおいて、オン固定されるスイッチが異なる。そのため、これらの動作を切り替えて実施することで、特定のスイッチにＰＷＭ駆動及びオン固定により損失が集中することを抑制できる。つまり、各スイッチ２２，２３，３２，３３における発熱を均等化することができ、特定のスイッチにおける温度の過度な上昇を抑制できる。その上で本実施形態では、第１,第２ブートストラップコンデンサＣＡ１,ＣＡ２の放電により第１,第２動作を継続することができない場合には、第３,第４動作に切り替えることで、特定のスイッチにおける温度の過度な上昇を抑制しつつ、第１，第２インバータ２０,３０の駆動を適正に継続できる。

・本実施形態では、第１制御期間において、第１,第２ブートストラップコンデンサＣＡ１,ＣＡ２の放電により第１,第２動作を継続することができない場合には、第３,第４動作に切り替える。これにより、第１，第２インバータ２０,３０の駆動を適正に継続することができるため、第１,第２動作を第３,第４動作に切り替えた場合には、第１制御期間が終了するまで第３,第４動作に維持することも考えられる。この場合、第１,第２動作の動作期間が減少するとともに、第３,第４動作の動作期間が増加し、特定のスイッチにおける温度が過度に上昇することが懸念される。

この点、本実施形態では、第１ブートストラップコンデンサＣＡ１の放電により第２動作を第３動作に切り替えた場合には、切り替え後の第１ブートストラップコンデンサＣＡ１の第１コンデンサ電圧ＶＣ１を取得し、取得された第１コンデンサ電圧ＶＣ１が第２電圧閾値ＶＵｔｈよりも高い場合に、第３動作を第２動作に切り替える。また、第２ブートストラップコンデンサＣＡ２の放電により第１動作を第４動作に切り替えた場合には、切り替え後の第２ブートストラップコンデンサＣＡ２の第２コンデンサ電圧ＶＣ２を取得し、取得された第２コンデンサ電圧ＶＣ２が第２電圧閾値ＶＵｔｈよりも高い場合に、第４動作を第１動作に切り替える。これにより、第１,第２動作の動作期間と第３,第４動作の動作期間との不均衡が抑制され、特定のスイッチにおける温度の過度な上昇を抑制できる。

・第１～第４動作の切り替えにおいて、特定の切り替えにより損失が増加する場合がある。特定の切り替えは、具体的には例えば、オンに維持するスイッチを、上アームスイッチ２２，３２から下アームスイッチ２３，３３に切り替えることである。特定の切り替え回数は少ないことが望ましい。

この点、本実施形態では、第１交流制御において、第１動作と第２動作とが交互に実施され、オンに維持されるスイッチが上アームスイッチ２２，３２に限られる。また、第２交流制御において、第３動作と第４動作とが交互に実施され、オンに維持されるスイッチが下アームスイッチ２３，３３に限られる。そのため、第１交流制御及び第２交流制御を実施している期間には、特定の切り替えが実施されず、発生する損失を抑制できる。また、本実施形態では、第１制御期間において、第１,第２動作を第３,第４動作に切り替える場合には、第１交流制御を第２交流制御に切り替える。これにより、切り替え後の第２交流制御においても、特定の切り替えが実施されず、発生する損失を抑制できる。

・本実施形態では、第１制御期間において、第１交流制御と第２交流制御とを切り替える場合には、第１,第２加算回路６１,６３において、電圧指令値Ｖ＊に加算する値を切り替える。これにより、各インバータ２０，３０に入力される制御信号ＳＣ１，ＳＣ２及び反転信号ＳＲ１，ＳＲ２を切り替える場合に比べて、早期に回転電機１０の交流制御を切り替えることができ、第１制御期間において第１，第２インバータ２０,３０の駆動を適正に継続できる。

（第２実施形態）
以下、第２実施形態について、先の第１実施形態との相違点を中心に図１０を参照しつつ説明する。本実施形態では、第１交流制御から第２交流制御への切り替え判定に、第１，第２インバータ２０,３０における下アームスイッチ２３,３３の温度ＴＤ１,ＴＤ２がさらに用いられる点で第１実施形態と異なる。

図１０に、本実施形態の切替制御処理のフローチャートを示す。なお、図１０において、先の図４に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一のステップ番号を付して説明を省略する。

図１０に示すように、本実施形態の設定処理では、ステップＳ１５で肯定判定すると、ステップＳ４０において、第２インバータ３０における下アームスイッチ３３の温度ＴＤ２を取得する。続くステップＳ４１では、ステップＳ４０で取得された温度ＴＤ２が温度閾値Ｔｔｈよりも低いか否かを判定する。温度閾値Ｔｔｈは、下アームスイッチ２３，３３の動作上限温度である。ステップＳ４１で肯定判定すると、ステップＳ１６に進む。

ステップＳ４１で否定判定すると、ステップＳ１９に進む。つまり、ステップＳ１４で取得された第１コンデンサ電圧ＶＣ１が第１電圧閾値ＶＤｔｈよりも低く、且つステップＳ４０で取得された温度ＴＤ２が温度閾値Ｔｔｈよりも高い場合に、第２交流制御に切り替える。一方、ステップＳ１４で取得された第１コンデンサ電圧ＶＣ１が第１電圧閾値ＶＤｔｈよりも低くても、ステップＳ４０で取得された温度ＴＤ２が温度閾値Ｔｔｈよりも高い場合には、第２交流制御に切り替えずに第１交流制御を継続する。

また、ステップＳ１７で肯定判定すると、ステップＳ４２において、第１インバータ２０における下アームスイッチ２３の温度ＴＤ１を取得する。続くステップＳ４３では、ステップＳ４２で取得された温度ＴＤ１が温度閾値Ｔｔｈよりも低いか否かを判定する。ステップＳ４３で肯定判定すると、ステップＳ１８に進む。なお、本実施形態において、温度ＴＤ１,ＴＤ２が「温度パラメータ」に相当する。

ステップＳ４３で否定判定すると、ステップＳ１９に進む。つまり、ステップＳ１４で取得された第２コンデンサ電圧ＶＣ２が第１電圧閾値ＶＤｔｈよりも低く、且つステップＳ４３で取得された温度ＴＤ１が温度閾値Ｔｔｈよりも高い場合に、第２交流制御に切り替える。一方、ステップＳ１４で取得された第２コンデンサ電圧ＶＣ２が第１電圧閾値ＶＤｔｈよりも低くても、ステップＳ４２で取得された温度ＴＤ１が温度閾値Ｔｔｈよりも高い場合には、第２交流制御に切り替えずに第１交流制御を継続する。

第３動作では、下アームスイッチ３３がオンに維持されるため、下アームスイッチ３３の温度ＴＤ２が上昇する。また、第４動作では、下アームスイッチ２３がオンに維持されるため、通電により下アームスイッチ２３の温度ＴＤ１が上昇する。そのため、下アームスイッチ２３,３３の温度ＴＤ１,ＴＤ２が高い場合にも関わらず第１交流制御を第２交流制御に切り替えると、第２交流制御中に下アームスイッチ２３,３３の温度ＴＤ１,ＴＤ２が過度に上昇することが懸念される。

その点、本実施形態では、第１，第２インバータ２０,３０における下アームスイッチ２３,３３の温度ＴＤ１,ＴＤ２に基づいて第１交流制御を第２交流制御に切り替えるか否かを判定し、下アームスイッチ２３,３３の温度ＴＤ１,ＴＤ２が温度閾値Ｔｔｈよりも高い場合には、第１,第２コンデンサ電圧ＶＣ１,ＶＣ２が第１電圧閾値ＶＤｔｈよりも低くても第１交流制御を第２交流制御に切り替えないようにした。そのため、下アームスイッチ２３,３３の温度ＴＤ１,ＴＤ２が過度に上昇することを抑制できる。

（第３実施形態）
以下、第３実施形態について、先の第１実施形態との相違点を中心に図１１を参照しつつ説明する。本実施形態では、切替制御処理において、第１制御期間に第１交流制御を第２交流制御に切り替えた場合に、第２交流制御に切り替えてからの経過時間ｔを取得し、この経過時間ｔに基づいて第２交流制御を第１交流制御に切り替える点で第１実施形態と異なる。

図１１に、本実施形態の切替制御処理のフローチャートを示す。なお、図１１において、先の図４に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一のステップ番号を付して説明を省略する。

図１１に示すように、本実施形態の設定処理では、ステップＳ１２で肯定判定すると、ステップＳ５０において、経過時間ｔを取得し、ステップＳ５１に進む。経過時間ｔは、ステップＳ２０において回転電機１０の交流制御を第１交流制御から第２交流制御に切り替えてからの経過時間である。ステップＳ５１では、ステップＳ５０で取得された経過時間ｔが第１充電基準期間よりも長いか否かを判定する。第１充電基準期間は、第３,第４動作により第１ブートストラップコンデンサＣＡ１の第１コンデンサ電圧ＶＣ１を第１電圧閾値ＶＤｔｈから第２電圧閾値ＶＵｔｈまで充電するための期間である。本実施形態では、第１充電基準期間は、予め一定の値に設定されている。

ステップＳ５１で肯定判定すると、ステップＳ３２において、第１フラグＦ１をオフに切り替え、ステップＳ３７に進む。一方、ステップＳ５１で否定判定すると、ステップＳ３３において、第２交流制御を実施し、切替制御処理を終了する。

また、ステップＳ１３で肯定判定すると、ステップＳ５２において、経過時間ｔを取得し、ステップＳ５３に進む。ステップＳ５３では、ステップＳ５２で取得された経過時間ｔが第２充電基準期間よりも長いか否かを判定する。第２充電基準期間は、第３,第４動作により第２ブートストラップコンデンサＣＡ２の第２コンデンサ電圧ＶＣ２を第１電圧閾値ＶＤｔｈから第２電圧閾値ＶＵｔｈまで充電するための期間である。本実施形態では、第２充電基準期間は、予め一定の値に設定されている。なお、第２充電基準期間は、第１充電基準期間と等しくてもよければ、異なっていてもよい。本実施形態において、ステップＳ５０,Ｓ５２の処理が「経過時間取得部」に相当する。

ステップＳ５３で肯定判定すると、ステップＳ３６において、第２フラグＦ２をオフに切り替え、ステップＳ３７に進む。一方、ステップＳ５３で否定判定すると、ステップＳ３３において、第２交流制御を実施し、切替制御処理を終了する。

以上詳述した本実施形態によれば、第１制御期間に第１交流制御を第２交流制御に切り替えた場合に、第２交流制御の経過時間ｔを取得する。そして、この経過時間ｔが第１,第２充電基準期間よりも長い場合に、第２交流制御を第１交流制御に切り替える。これにより、切り替え後の第２交流制御において、第１ブートストラップコンデンサＣＡ１の第１コンデンサ電圧ＶＣ１又は第２ブートストラップコンデンサＣＡ２の第２コンデンサ電圧ＶＣ２を取得する必要がなく、第２交流制御を第１交流制御に切り替えるのに必要な処理を簡素化することができる。

（第４実施形態）
以下、第４実施形態について、先の第３実施形態との相違点を中心に図１２,図１３を参照しつつ説明する。本実施形態では、第１，第２インバータ２０,３０における下アームスイッチ２３,３３の温度ＴＤ１,ＴＤ２に基づいて第１,第２充電基準期間を設定する点で第３実施形態と異なる。

図１２に、本実施形態の切替制御処理のフローチャートを示す。なお、図１２において、先の図１１に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一のステップ番号を付して説明を省略する。

図１２に示すように、本実施形態の設定処理では、ステップＳ５０で経過時間ｔを取得すると、ステップＳ６０において、第２インバータ３０における下アームスイッチ３３の温度ＴＤ２を取得する。続くステップＳ６１では、ステップＳ６０で取得された温度ＴＤ２と第１マップＭＰ１とに基づいて第１充電基準期間を設定し、ステップＳ５１に進む。

第１マップＭＰ１は、所定の温度範囲における温度ＴＤ２と第１充電基準期間とが対応付けられた相関情報である。第１マップＭＰ１は、制御装置５０に設けられた記憶部７０（図１参照）に記憶されている。図１３に示すように、第１マップＭＰ１では、温度ＴＤ２が高いほど、第１充電基準期間が短くなるように設定されている。そのため、温度ＴＤ２が高い場合には、第３動作の動作期間が短くなり、温度ＴＤ２の上昇が抑制される。

また、ステップＳ５２で経過時間ｔを取得すると、ステップＳ６２において、第１インバータ２０における下アームスイッチ２３の温度ＴＤ１を取得する。続くステップＳ６３では、ステップＳ６２で取得された温度ＴＤ１と第２マップＭＰ２とに基づいて第２充電基準期間を設定し、ステップＳ５３に進む。

第２マップＭＰ２は、所定の温度範囲における温度ＴＤ１と第２充電基準期間とが対応付けられた相関情報であり、記憶部７０に記憶されている。なお、第２マップＭＰ２は、第１マップＭＰ１と等しくてもよければ、異なっていてもよい。図１３に示すように、第２マップＭＰ２では、温度ＴＤ１が高いほど、第２充電基準期間が短くなるように設定されている。そのため、温度ＴＤ１が高い場合には、第４動作の動作期間が短くなり、温度ＴＤ１の上昇が抑制される。

なお、各マップＭＰ１,ＭＰ２における充電基準期間は、対応する下アームスイッチ２３,３３の温度特性を考慮して設定されている。本実施形態では、下アームスイッチ２３,３３としてＭＯＳＦＥＴが用いられており、ＭＯＳＦＥＴの主端子間のドロップ電圧は正の温度特性を有する。本実施形態では、各マップＭＰ１,ＭＰ２における充電基準期間が、ＭＯＳＦＥＴにおける正の温度特性に基づいて調整されている。

第３動作では、下アームスイッチ３３がオンに維持され、通電により下アームスイッチ３３の温度ＴＤ２が上昇する。また、第４動作では、下アームスイッチ２３がオンに維持されるために、通電により下アームスイッチ２３の温度ＴＤ１が上昇する。そのため、第１制御期間に第１交流制御を第２交流制御に切り替えた場合に、下アームスイッチ２３,３３の温度ＴＤ１,ＴＤ２が高いにも関わらず、予め定められた第１,第２充電基準期間にわたって第２交流制御が実施されると、第１,第２充電基準期間中に下アームスイッチ２３,３３の温度ＴＤ１,ＴＤ２が過度に上昇することが懸念される。

その点、本実施形態では、温度ＴＤ１と第１充電基準期間とが対応付けられた第１マップＭＰ１及び温度ＴＤ２と第２充電基準期間とが対応付けられた第２マップＭＰ２が、制御装置５０の記憶部７０に記憶されている。そして、第２交流制御を実施している期間に取得された下アームスイッチ２３,３３の温度ＴＤ１,ＴＤ２が高い場合に、第１,第２マップＭＰ１,ＭＰ２に基づいて第１,第２充電基準期間が短くなるように設定する。これにより、第１,第２充電基準期間中に下アームスイッチ２３,３３の温度ＴＤ１,ＴＤ２が過度に上昇することを抑制できる。

（その他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、次のように実施されてもよい。

・回転電機１０としては、３相のものに限らず、２相のものまたは４相以上のものであってもよい。第１インバータ２０と第２インバータ３０としては、回転電機１０が有する相数分の上，下アームスイッチの直列接続体を備えるインバータであればよい。

・第１インバータ２０と第２インバータ３０とが備えるスイッチとしては、ＭＯＳＦＥＴに限らず、例えばＩＧＢＴであってもよい。スイッチがＩＧＢＴである場合、スイッチに逆接続されるダイオードとしてフリーホイールダイオードが用いられる。また、ＩＧＢＴの主端子間のドロップ電圧は負の温度特性を有するため、充電基準期間がＩＧＢＴにおける負の温度特性に基づいて調整されてもよい。

・上記実施形態では、所定の制御期間毎に、第１交流制御と第２交流制御とを交互に切り替えて実施する例を示したが、第１交流制御と第２交流制御とのうち、第１交流制御を原則として実施するようにしてもよい。この場合、第１交流制御において第１,第２ブートストラップコンデンサＣＡ１,ＣＡ２の第１,第２コンデンサ電圧ＶＣ１,ＶＣ２が第１電圧閾値ＶＤｔｈよりも低くなったことを条件に、例外として第２交流制御を実施するようにしてもよい。この場合に、第２制御期間を、第２交流制御に切り替えられるまでの第１制御期間に基づいて設定することで、第１,第２動作の動作期間と第３,第４動作の動作期間とを均衡に設定することができ、特定のスイッチにおける温度の過度な上昇を抑制できる。

・上記実施形態では、第１,第２ブートストラップコンデンサＣＡ１,ＣＡ２の第１,第２コンデンサ電圧ＶＣ１,ＶＣ２を取得し、その取得結果に基づいて第１交流制御を第２交流制御に切り替える例を示したが、第１交流制御と第２交流制御との切り替えの態様はこれに限られない。例えば、回転電機１０の動作周期及び各スイッチ２２，２３，３２，３３のドロップ電圧等により第１,第２コンデンサ電圧ＶＣ１,ＶＣ２が第１電圧閾値ＶＤｔｈよりも低くなるまでの期間が予め算出できる場合には、その期間に基づいて第１交流制御を第２交流制御に切り替えるようにしてもよい。

・各インバータ２０，３０のスイッチの温度は、温度センサの検出値に限らず、例えば、スイッチの温度推定値であってもよい。温度推定値は、例えば、各スイッチに流れる電流検出値に基づいて算出されてもよければ、ボディダイオードなどのスイッチ近傍に存在する素子の温度を検出し、その温度に基づいてスイッチの温度が推定されてもよい。

・回転電機１０は、車両に適用されるものに限られず、船舶又は航空機などに適用されるものであってもよい。

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

１０…回転電機、１１…巻線、２０…第１インバータ、２２…上アームスイッチ、２３…下アームスイッチ、２６…第１駆動回路、３０…第２インバータ、３２…上アームスイッチ、３３…下アームスイッチ、３６…第２駆動回路、５０…制御装置、１００…回転電機システム、ＬＥ…高電位側接続線、ＬＧ…低電位側接続線。

Claims

多相の巻線（１１）を有する回転電機（１０）と、
直列接続された上アームスイッチ（２２）と下アームスイッチ（２３）とを相毎に有し、それら上アームスイッチと下アームスイッチとの接続点が各相の前記巻線の両端のうち第１端に接続される第１インバータ（２０）と、
直列接続された上アームスイッチ（３２）と下アームスイッチ（３３）とを相毎に有し、それら上アームスイッチと下アームスイッチとの接続点が各相の前記巻線の両端のうち第２端に接続される第２インバータ（３０）と、
前記第１インバータの高電位側及び前記第２インバータの高電位側を接続する高電位側接続線（ＬＥ）と、
前記第１インバータの低電位側及び前記第２インバータの低電位側を接続する低電位側接続線（ＬＧ）と、
を備える回転電機システム（１００）に適用される回転電機の制御装置（５０）であって、
前記回転電機システムは、
前記第１インバータの上アームスイッチをオンするための電圧を生成する第１ブートストラップコンデンサを有する第１ブートストラップ回路（２６）と、
前記第２インバータの上アームスイッチをオンするための電圧を生成する第２ブートストラップコンデンサを有する第２ブートストラップ回路（３６）と、を備え、
前記第１インバータと前記第２インバータとのうち、一方のインバータにおいて、上アームスイッチをオンに維持して且つ下アームスイッチをオフに維持し、他方のインバータにおいて、上、下アームスイッチのスイッチング駆動を実施する上アームオン固定動作と、
前記一方のインバータにおいて、上、下アームスイッチのスイッチング駆動を実施し、前記他方のインバータにおいて、上アームスイッチをオフに維持して且つ下アームスイッチをオンに維持する下アームオン固定動作と、を切り替えて行う制御部と、
前記第１ブートストラップコンデンサと前記第２ブートストラップコンデンサとのうち、前記一方のインバータに対応するブートストラップコンデンサの電圧を取得する電圧取得部と、を備え、
前記制御部は、前記上アームオン固定動作中に取得された前記ブートストラップコンデンサの電圧が電圧閾値よりも低い場合に、前記上アームオン固定動作を前記下アームオン固定動作に切り替える回転電機の制御装置。
前記上アームオン固定動作は、
前記第２インバータにおいて、上アームスイッチをオンに維持して且つ下アームスイッチをオフに維持し、前記第１インバータにおいて、上、下アームスイッチのスイッチング駆動を実施する第１動作と、
前記第１インバータにおいて、上アームスイッチをオンに維持して且つ下アームスイッチをオフに維持し、前記第２インバータにおいて、上、下アームスイッチのスイッチング駆動を実施する第２動作と、を含み、
前記下アームオン固定動作は、
前記第１インバータにおいて、上、下アームスイッチのスイッチング駆動を実施し、前記第２インバータにおいて、上アームスイッチをオフに維持して且つ下アームスイッチをオンに維持する第３動作と、
前記第２インバータにおいて、上、下アームスイッチのスイッチング駆動を実施し、前記第１インバータにおいて、上アームスイッチをオフに維持して且つ下アームスイッチをオンに維持する第４動作と、を含み、
前記制御部は、前記第１動作と、前記第２動作と、前記第３動作と、前記第４動作と、を切り替えて行い、
前記電圧取得部は、前記第１ブートストラップ回路が有する前記第１ブートストラップコンデンサの電圧を取得し、
前記制御部は、前記第２動作中に取得された前記第１ブートストラップコンデンサの電圧が前記電圧閾値よりも低い場合に、前記第２動作を前記第３動作に切り替える請求項１に記載の回転電機の制御装置。
前記制御部は、
前記第２インバータにおける下アームスイッチの温度又は該温度と相関を有するパラメータのいずれかである温度パラメータを取得し、
前記第２動作中において、取得された前記第１ブートストラップコンデンサの電圧が前記電圧閾値よりも低く、且つ取得された温度パラメータが示す温度が温度閾値よりも低いことを条件に、前記第２動作を前記第３動作に切り替える請求項２に記載の回転電機の制御装置。
前記電圧閾値は、第１電圧閾値であり、
前記制御部は、前記第２動作を前記第３動作に切り替えた後、前記第３動作中に取得された前記第１ブートストラップコンデンサの電圧が、前記第１電圧閾値よりも高く設定された第２電圧閾値よりも高い場合に、前記第３動作を前記第２動作に切り替える請求項２または３に記載の回転電機の制御装置。
前記第３動作に切り替えられてからの経過時間を取得する経過時間取得部を備え、
前記制御部は、取得された経過時間が充電基準期間よりも長い場合に、前記第３動作を前記第２動作に切り替える請求項２または３に記載の回転電機の制御装置。
前記第２インバータにおける下アームスイッチの温度又は該温度と相関を有するパラメータのいずれかである温度パラメータと前記充電基準期間とが対応付けられた相関情報が記憶された記憶部（７０）を備え、
前記制御部は、
前記第２インバータにおける下アームスイッチの温度パラメータを取得し、
前記第２動作中において取得された温度パラメータ及び前記相関情報に基づいて前記充電基準期間を設定し、
前記相関情報は、温度パラメータが示す温度が高い場合、温度パラメータが示す温度が低い場合よりも前記充電基準期間が短く設定されている情報である請求項５に記載の回転電機の制御装置。
前記上アームオン固定動作は、
前記第２インバータにおいて、上アームスイッチをオンに維持して且つ下アームスイッチをオフに維持し、前記第１インバータにおいて、上、下アームスイッチのスイッチング駆動を実施する第１動作と、
前記第１インバータにおいて、上アームスイッチをオンに維持して且つ下アームスイッチをオフに維持し、前記第２インバータにおいて、上、下アームスイッチのスイッチング駆動を実施する第２動作と、を含み、
前記下アームオン固定動作は、
前記第１インバータにおいて、上、下アームスイッチのスイッチング駆動を実施し、前記第２インバータにおいて、上アームスイッチをオフに維持して且つ下アームスイッチをオンに維持する第３動作と、
前記第２インバータにおいて、上、下アームスイッチのスイッチング駆動を実施し、前記第１インバータにおいて、上アームスイッチをオフに維持して且つ下アームスイッチをオンに維持する第４動作と、を含み、
前記制御部は、前記第１動作と、前記第２動作と、前記第３動作と、前記第４動作と、を切り替えて行い、
前記電圧取得部は、前記第２ブートストラップ回路が有する前記第２ブートストラップコンデンサの電圧を取得し、
前記制御部は、前記第１動作中に取得された前記第２ブートストラップコンデンサの電圧が前記電圧閾値よりも低い場合に、前記第１動作を前記第４動作に切り替える請求項１に記載の回転電機の制御装置。
前記制御部は、
前記第１インバータにおける下アームスイッチの温度又は該温度と相関を有するパラメータのいずれかである温度パラメータを取得し、
前記第１動作中において、取得された前記第２ブートストラップコンデンサの電圧が前記電圧閾値よりも低く、且つ取得された温度パラメータが示す温度が温度閾値よりも低いことを条件に、前記第１動作を前記第４動作に切り替える請求項７に記載の回転電機の制御装置。
前記電圧閾値は、第１電圧閾値であり、
前記制御部は、前記第１動作を前記第４動作に切り替え後、前記第４動作中に取得された前記第２ブートストラップコンデンサの電圧が、前記第１電圧閾値よりも高く設定された第２電圧閾値よりも高い場合に、前記第４動作を前記第１動作に切り替える請求項７または８に記載の回転電機の制御装置。
前記第４動作に切り替えられてからの経過時間を取得する経過時間取得部を備え、
前記制御部は、取得された経過時間が充電基準期間よりも長い場合に、前記第４動作を前記第１動作に切り替える請求項７または８に記載の回転電機の制御装置。
前記第１インバータにおける下アームスイッチの温度又は該温度と相関を有するパラメータのいずれかである温度パラメータと前記充電基準期間とが対応付けられた相関情報が記憶された記憶部（７０）を備え、
前記制御部は、
前記第１インバータにおける下アームスイッチの温度パラメータを取得し、
前記第１動作中において取得された温度パラメータ及び前記相関情報に基づいて前記充電基準期間を設定し、
前記相関情報は、温度パラメータが示す温度が高い場合、温度パラメータが示す温度が低い場合よりも前記充電基準期間が短く設定されている情報である請求項１０に記載の回転電機の制御装置。
多相の巻線（１１）を有する回転電機（１０）と、
直列接続された上アームスイッチ（２２）と下アームスイッチ（２３）とを相毎に有し、それら上アームスイッチと下アームスイッチとの接続点が各相の前記巻線の両端のうち第１端に接続される第１インバータ（２０）と、
直列接続された上アームスイッチ（３２）と下アームスイッチ（３３）とを相毎に有し、それら上アームスイッチと下アームスイッチとの接続点が各相の前記巻線の両端のうち第２端に接続される第２インバータ（３０）と、
前記第１インバータの高電位側及び前記第２インバータの高電位側を接続する高電位側接続線（ＬＥ）と、
前記第１インバータの低電位側及び前記第２インバータの低電位側を接続する低電位側接続線（ＬＧ）と、
を備える回転電機システム（１００）に適用されるプログラムであって、
前記回転電機システムは、
前記第１インバータの上アームスイッチをオンするための電圧を生成する第１ブートストラップコンデンサを有する第１ブートストラップ回路（２６）と、
前記第２インバータの上アームスイッチをオンするための電圧を生成する第２ブートストラップコンデンサを有する第２ブートストラップ回路（３６）と、を備え、
コンピュータに、
前記第１インバータと前記第２インバータとのうち、一方のインバータにおいて、上アームスイッチをオンに維持して且つ下アームスイッチをオフに維持し、他方のインバータにおいて、上、下アームスイッチのスイッチング駆動を実施する上アームオン固定動作と、
前記一方のインバータにおいて、上、下アームスイッチのスイッチング駆動を実施し、前記他方のインバータにおいて、上アームスイッチをオフに維持して且つ下アームスイッチをオンに維持する下アームオン固定動作と、を切り替えて行う制御処理と、
前記第１ブートストラップコンデンサと前記第２ブートストラップコンデンサとのうち、前記一方のインバータに対応するブートストラップコンデンサの電圧を取得する電圧取得処理と、を実行させ、
前記制御処理において、前記上アームオン固定動作中に取得された前記ブートストラップコンデンサの電圧が電圧閾値よりも低い場合に、前記上アームオン固定動作を前記下アームオン固定動作に切り替える、プログラム。
多相の巻線（１１）を有する回転電機（１０）と、
直列接続された上アームスイッチ（２２）と下アームスイッチ（２３）とを相毎に有し、それら上アームスイッチと下アームスイッチとの接続点が各相の前記巻線の両端のうち第１端に接続される第１インバータ（２０）と、
直列接続された上アームスイッチ（３２）と下アームスイッチ（３３）とを相毎に有し、それら上アームスイッチと下アームスイッチとの接続点が各相の前記巻線の両端のうち第２端に接続される第２インバータ（３０）と、
前記第１インバータの高電位側及び前記第２インバータの高電位側を接続する高電位側接続線（ＬＥ）と、
前記第１インバータの低電位側及び前記第２インバータの低電位側を接続する低電位側接続線（ＬＧ）と、
を備える回転電機システム（１００）に適用される回転電機の制御方法であって、
前記回転電機システムは、
前記第１インバータの上アームスイッチをオンするための電圧を生成する第１ブートストラップコンデンサを有する第１ブートストラップ回路（２６）と、
前記第２インバータの上アームスイッチをオンするための電圧を生成する第２ブートストラップコンデンサを有する第２ブートストラップ回路（３６）と、を備え、
前記第１インバータと前記第２インバータとのうち、一方のインバータにおいて、上アームスイッチをオンに維持して且つ下アームスイッチをオフに維持し、他方のインバータにおいて、上、下アームスイッチのスイッチング駆動を実施する上アームオン固定動作と、
前記一方のインバータにおいて、上、下アームスイッチのスイッチング駆動を実施し、前記他方のインバータにおいて、上アームスイッチをオフに維持して且つ下アームスイッチをオンに維持する下アームオン固定動作と、を切り替えて行う制御ステップと、
前記第１ブートストラップコンデンサと前記第２ブートストラップコンデンサとのうち、前記一方のインバータに対応するブートストラップコンデンサの電圧を取得する電圧取得ステップと、を備え、
前記制御ステップにおいて、前記上アームオン固定動作中に取得された前記ブートストラップコンデンサの電圧が電圧閾値よりも低い場合に、前記上アームオン固定動作を前記下アームオン固定動作に切り替える、回転電機の制御方法。