JP2004336836A - モータ駆動装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】システム重量の増加や、容積の増加を最小限に抑えつつ、複数のバッテリ間の電力の交換が可能なモータ駆動装置を提供する。
【解決手段】モータ１をスイッチング素子２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄやスイッチング素子３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを備えたインバータ２、３による高電位バッテリ５からの２相給電により駆動しながら、スイッチ７を切り換えて、インバータ４に含まれるスイッチング素子４ｃ、４ｄと、チョークコイル８と、更には低電位側平滑化コンデンサ１０とによりＤＣ−ＤＣコンバータを構成する。そして、スイッチング素子２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄやスイッチング素子３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄのスイッチングキャリアに対して、十分速くスイッチング素子４ｃ、４ｄをスイッチングし、高電位バッテリ５の電力を降圧して低電位バッテリ９を充電する。
【選択図】 図１
【解決手段】モータ１をスイッチング素子２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄやスイッチング素子３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを備えたインバータ２、３による高電位バッテリ５からの２相給電により駆動しながら、スイッチ７を切り換えて、インバータ４に含まれるスイッチング素子４ｃ、４ｄと、チョークコイル８と、更には低電位側平滑化コンデンサ１０とによりＤＣ−ＤＣコンバータを構成する。そして、スイッチング素子２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄやスイッチング素子３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄのスイッチングキャリアに対して、十分速くスイッチング素子４ｃ、４ｄをスイッチングし、高電位バッテリ５の電力を降圧して低電位バッテリ９を充電する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に搭載された電源を充電するためのモータ駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、互いに分離独立したＮ個（Ｎは３以上の整数）の独立結線のコイルを備えるモータを駆動する場合、スイッチング素子をＨブリッジ構成に接続したインバータ回路、及び該インバータ回路を制御する制御装置によって、Ｎ個のコイルの中から２個選択したコイルに独立して電流を流す。そして、対象となるコイルを一定順序で切り換えながら、Ｎ個のコイルのそれぞれに電流を流すことで、モータの回転子を回転させる（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平０８−２４２５９６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅｓ ）やＨＥＶ（Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅｓ）等、モータを利用して走行する自動車では、走行用モータを駆動するための高電位のバッテリと、ヘッドライトやワイパー等その他の車両用補機を駆動するための低電位バッテリを備えている。
このような自動車では、モータの回生電力により充電される高電位バッテリを用いて低電位バッテリを充電したり、その逆に低電位バッテリを用いて高電位バッテリを充電したりすることで、例えば走行中等に外部から電力を供給されなくても、車両内の各バッテリに蓄えられた電力を利用して、車両用補機を動作させながら車両を走行させることができる。
【０００５】
しかし、特許文献１に記載されているような従来のモータ及び制御装置を利用している場合、高電位バッテリと低電位バッテリとの間で電力を供給しあうためには、各バッテリ間の電圧を変換するためのＤＣ−ＤＣコンバータを別に設ける必要があり、自動車のシステム重量の増加や、容積の増加を招き、自動車の燃費の悪化を招くと共に自動車自体のコストを上昇させてしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、システム重量の増加や、容積の増加を最小限に抑えつつ、複数のバッテリ間の電力の交換が可能なモータ駆動装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１の発明に係るモータ駆動装置は、互いに分離独立したＮ個（Ｎは３以上の整数）の固定子コイル（例えば実施の形態のコイル１ｕ、１ｖ、１ｗ）を備えたモータ（例えば実施の形態のモータ１）と、前記モータを駆動するための電力を保持する第１の直流電源（例えば実施の形態の高電位バッテリ５）と、負極側端子が前記第１の直流電源と共通に接続された第２の直流電源（例えば実施の形態の低電位バッテリ９）と、正極側スイッチング素子（例えば実施の形態のスイッチング素子２ａ、２ｃ、３ａ、３ｃ、４ａ、４ｃ）と負極側スイッチング素子（例えば実施の形態のスイッチング素子２ｂ、２ｄ、３ｂ、３ｄ、４ｂ、４ｄ）との直列回路を２個並列接続したスイッチング回路を１組とするＮ組のスイッチング回路から構成されると共に、前記第１の直流電源に接続され、前記Ｎ個の固定子コイルに対して前記第１の直流電源から独立に電流を供給可能なインバータ回路（例えば実施の形態のインバータ２、３、４）と、前記第２の直流電源の正極側端子に直列に接続されたチョークコイル（例えば実施の形態のチョークコイル８）、及び前記第２の直流電源と並列に接続された平滑コンデンサ（例えば実施の形態の低電位側平滑化コンデンサ１０）から構成される電力整流変換回路と、前記Ｎ組のスイッチング回路と前記Ｎ個の固定子コイルとの間をそれぞれ接続する接続経路のいずれかに挿入されると共に、該固定子コイルを該スイッチング回路へ接続するか、または前記電力整流変換回路を該スイッチング回路へ接続するかの切り換えが可能な切換回路（例えば実施の形態のスイッチ７）と、前記インバータ回路のスイッチング動作を制御する変換制御手段とを具備することを特徴とする。
【０００８】
以上の構成を備えたモータ駆動装置は、切換回路を固定子コイル側へ切り換えることにより、Ｎ組のスイッチング回路をスイッチング動作させて、モータの駆動制御または回生制御を実行することができると共に、切換回路を電力整流変換回路に含まれるチョークコイル側へ切り換えることにより、第１の直流電源から電力を得ながら、モータに備えられたＮ個のコイルのいずれか（Ｎ−１）個に接続された（Ｎ−１）組のインバータ回路のスイッチング動作によってモータを駆動させつつ、残る１組のインバータ回路をスイッチング動作させて、第１の直流電源と第２の直流電源のいずれか一方の電力をもう一方へ供給し、第１の直流電源を第２の直流電源の電力により充電するか、または第２の直流電源を第１の直流電源の電力により充電することができる。
【０００９】
請求項２の発明に係るモータ駆動装置は、互いに分離独立したＮ個（Ｎは３以上の整数）の固定子コイル（例えば実施の形態のコイル１ｕ、１ｖ、１ｗ）を備えたモータ（例えば実施の形態のモータ１）と、前記モータを駆動するための電力を保持する第１の直流電源（例えば実施の形態の高電位バッテリ５）と、１次巻き線と中間タップを備えた２次巻き線を有するトランス（例えば実施の形態のトランス１４）の前記２次巻き線の両端へ、２個の整流用ダイオード（例えば実施の形態の整流用ダイオード１５ａ、１５ｂ）のアノード端子をそれぞれ接続し、更に前記２個の整流用ダイオードのカソード端子へ、共通に設けられたチョークコイル（例えば実施の形態のチョークコイル８）を直列に接続すると共に、該チョークコイルと前記２次巻き線の中間タップとの間に平滑コンデンサ（例えば実施の形態の低電位側平滑化コンデンサ１０）を直列に接続した電力整流変換回路と、前記平滑コンデンサと並列に接続された第２の直流電源（例えば実施の形態の低電位バッテリ９）と、正極側スイッチング素子（例えば実施の形態のスイッチング素子２ａ、２ｃ、３ａ、３ｃ、４ａ、４ｃ）と負極側スイッチング素子（例えば実施の形態のスイッチング素子２ｂ、２ｄ、３ｂ、３ｄ、４ｂ、４ｄ）との直列回路を２個並列接続したスイッチング回路を１組とするＮ組のスイッチング回路から構成されると共に、前記第１の直流電源に接続され、前記Ｎ個の固定子コイルに対して前記第１の直流電源から独立に電流を供給可能なインバータ回路（例えば実施の形態のインバータ２、３、４）と、前記Ｎ組のスイッチング回路と前記Ｎ個の固定子コイルとの間をそれぞれ接続する接続経路のいずれかに挿入されると共に、該固定子コイルを該スイッチング回路へ接続するか、または前記電力整流変換回路を該スイッチング回路へ接続するかの切り換えが可能な切換回路（例えば実施の形態のスイッチ１２、１３）と、前記インバータ回路のスイッチング動作を制御する変換制御手段とを具備することを特徴とする。
【００１０】
以上の構成を備えたモータ駆動装置は、切換回路を固定子コイル側へ切り換えることにより、Ｎ組のスイッチング回路をスイッチング動作させて、モータの駆動制御または回生制御を実行することができると共に、切換回路を電力整流変換回路に含まれるトランスの１次巻き線側へ切り換えることにより、第１の直流電源から電力を得ながら、モータに備えられたＮ個のコイルのいずれか（Ｎ−１）個に接続された（Ｎ−１）組のインバータ回路のスイッチング動作によってモータを駆動させつつ、残る１組のインバータ回路をスイッチング動作させて、第１の直流電源の電力を第２の直流電源へ供給し、第２の直流電源を第１の直流電源の電力により充電することができる。
【００１１】
請求項３の発明に係るモータ駆動装置は、互いに分離独立したＮ個（Ｎは３以上の整数）の固定子コイル（例えば実施の形態のコイル１ｕ、１ｖ、１ｗ）を備えたモータ（例えば実施の形態のモータ１）と、前記モータを駆動するための電力を保持する第１の直流電源（例えば実施の形態の高電位バッテリ５）と、前記第１の直流電源を構成するセルの負極側端子に近いセルを利用して構成されると共に、負極側端子が前記第１の直流電源と共通に接続された第２の直流電源（例えば実施の形態の低電位バッテリ１９）と、正極側スイッチング素子（例えば実施の形態のスイッチング素子２ａ、２ｃ、３ａ、３ｃ、４ａ、４ｃ）と負極側スイッチング素子（例えば実施の形態のスイッチング素子２ｂ、２ｄ、３ｂ、３ｄ、４ｂ、４ｄ）との直列回路を２個並列接続したスイッチング回路を１組とするＮ組のスイッチング回路から構成されると共に、前記第１の直流電源に接続され、前記Ｎ個の固定子コイルに対して前記第１の直流電源から独立に電流を供給可能なインバータ回路（例えば実施の形態のインバータ２、３、４）と、前記第２の直流電源の正極側端子に直列に接続されたチョークコイル（例えば実施の形態のチョークコイル８）、及び前記第２の直流電源と並列に接続された平滑コンデンサ（例えば実施の形態の低電位側平滑化コンデンサ１０）から構成される電力整流変換回路と、前記Ｎ組のスイッチング回路と前記Ｎ個の固定子コイルとの間をそれぞれ接続する接続経路のいずれかに挿入されると共に、該固定子コイルを該スイッチング回路へ接続するか、または前記電力整流変換回路を該スイッチング回路へ接続するかの切り換えが可能な切換回路（例えば実施の形態のスイッチ７）と、前記インバータ回路のスイッチング動作を制御する変換制御手段とを具備することを特徴とする。
【００１２】
以上の構成を備えたモータ駆動装置は、切換回路を固定子コイル側へ切り換えることにより、Ｎ組のスイッチング回路をスイッチング動作させて、モータの駆動制御または回生制御を実行することができると共に、切換回路を電力整流変換回路に含まれるチョークコイル側へ切り換えることにより、第１の直流電源から電力を得ながら、モータに備えられたＮ個のコイルのいずれか（Ｎ−１）個に接続された（Ｎ−１）組のインバータ回路のスイッチング動作によってモータを駆動させつつ、残る１組のインバータ回路をスイッチング動作させて、第１の直流電源と、第１の直流電源の一部により構成される第２の直流電源のいずれか一方の電力をもう一方へ供給し、第１の直流電源を第２の直流電源の電力により充電するか、または第２の直流電源を第１の直流電源の電力により充電することができる。
【００１３】
請求項４の発明に係るモータ駆動装置は、請求項１から請求項３のいずれかに記載のモータ駆動装置において、前記変換制御手段が、前記切換回路を前記固定子コイル側へ切り換えて、前記Ｎ組のスイッチング回路をスイッチング動作させることにより、前記モータの駆動制御または回生制御を実行する全相通電モードと、前記切換回路を前記電力整流変換回路側へ切り換えて、（Ｎ−１）組の前記スイッチング回路をスイッチング動作させることにより、前記モータの駆動制御または回生制御を実行すると共に、前記電力整流変換回路に接続された残る１組の前記スイッチング回路をスイッチング動作させることにより、前記第１の直流電源と前記第２の直流電源のいずれか一方の電力を、もう一方へ降圧または昇圧して供給する部分通電モードとを選択可能であることを特徴とする。
【００１４】
以上の構成を備えたモータ駆動装置は、変換制御手段が、全相通電モードを選択してモータを制御することにより、第１の直流電源を用いてモータを最大限効率的に駆動することができ、一方、部分通電モードを選択してモータを制御することにより、モータを適当な状態で駆動しつつ、第１の直流電源と第２の直流電源のいずれか一方の電力をもう一方へ供給し、第１の直流電源を第２の直流電源の電力により充電するか、または第２の直流電源を第１の直流電源の電力により充電することができる。
【００１５】
請求項５の発明に係るモータ駆動装置は、請求項１から請求項４のいずれかに記載のモータ駆動装置において、前記変換制御手段が、前記切換回路を前記電力整流変換回路側へ切り換えて、（Ｎ−１）組の前記スイッチング回路を停止させると共に、前記電力整流変換回路に接続された残る１組の前記スイッチング回路をスイッチング動作させることにより、前記第１の直流電源と前記第２の直流電源のいずれか一方の電力を、もう一方へ降圧または昇圧して供給する停止時通電モードを選択可能であることを特徴とする。
【００１６】
以上の構成を備えたモータ駆動装置は、変換制御手段が、停止時通電モードを選択してモータを制御することにより、モータを全く駆動させずに、第１の直流電源と第２の直流電源のいずれか一方の電力をもう一方へ供給し、第１の直流電源を第２の直流電源の電力により充電するか、または第２の直流電源を第１の直流電源の電力により充電することができる。
【００１７】
請求項６の発明に係るモータ駆動装置は、請求項４、または請求項５に記載のモータ駆動装置において、前記モータが、車両を走行駆動するエンジンを補助するか、または車両を走行駆動するように、前記車両の駆動系に連結されてなり、前記変換制御手段が、前記車両の始動時または加速時には、前記全相通電モードを選択し、安定走行状態で定速走行を行うクルーズ走行時には、前記部分通電モードを選択することを特徴とする。
【００１８】
以上の構成を備えたモータ駆動装置は、車両の始動時または加速時であって、モータに最大限トルクを発生させたい場合には、全相通電モードを選択して走行用または走行を補助するモータを制御することにより、車両に搭載された第１の直流電源を用いてモータを最大限効率的に駆動し、車両を円滑に走行させることができ、一方、車両が安定走行状態で定速走行を行うクルーズ走行時であって、クルーズ走行に適当なトルクをモータに発生させれば良い場合には、部分通電モードを選択してモータを制御することにより、モータを適当な状態で駆動しつつ、第１の直流電源と第２の直流電源のいずれか一方の電力をもう一方へ供給し、車両を円滑に走行させながら、第１の直流電源を第２の直流電源の電力により充電するか、または第２の直流電源を第１の直流電源の電力により充電することができる。
【００１９】
請求項７の発明に係るモータ駆動装置は、請求項５に記載のモータ駆動装置において、前記モータが、車両を走行駆動するエンジンを補助するか、または車両を走行駆動するように、前記車両の駆動系に連結されてなり、前記変換制御手段が、前記車両の減速回生時には、前記全相通電モードを選択し、アイドリング時には、前記部分通電モードを選択し、アイドルストップ時には、前記停止時通電モードを選択することを特徴とする。
【００２０】
以上の構成を備えたモータ駆動装置は、車両の減速回生時であって、モータに最大限発電させたい場合には、全相通電モードを選択して走行用または走行を補助するモータを制御することにより、車両に搭載された第１の直流電源を、モータの発電電力により最大限効率的に充電し、一方、車両のアイドリング時であって、モータを適当なトルクで駆動すれば良い場合には、部分通電モードを選択してモータを制御することにより、モータを適当な状態で駆動しつつ、第１の直流電源と第２の直流電源のいずれか一方の電力をもう一方へ供給し、車両の走行に備えつつ、第１の直流電源を第２の直流電源の電力により充電するか、または第２の直流電源を第１の直流電源の電力により充電することができる。更に、車両のアイドリングストップ時であって、モータを駆動する必要がない場合には、停止時通電モードを選択してモータを制御することにより、モータを停止して第１の直流電源の電力消費を削減すると共に、第１の直流電源と第２の直流電源のいずれか一方の電力をもう一方へ供給し、第１の直流電源を第２の直流電源の電力により充電するか、または第２の直流電源を第１の直流電源の電力により充電することができる。
【００２１】
請求項８の発明に係るモータ駆動装置は、互いに分離独立したＮ個（Ｎは３以上の整数）の固定子コイル（例えば実施の形態のコイル１７ｕ、１７ｖ、１７ｗ）を備えたモータ（例えば実施の形態のモータ１７）と、前記モータを駆動するための電力を保持する第１の直流電源（例えば実施の形態の高電位バッテリ５）と、負極側端子が前記第１の直流電源と共通に接続された第２の直流電源（例えば実施の形態の低電位バッテリ９）と、正極側スイッチング素子（例えば実施の形態のスイッチング素子２ａ、２ｃ、３ａ、３ｃ、４ａ、４ｃ）と負極側スイッチング素子（例えば実施の形態のスイッチング素子２ｂ、２ｄ、３ｂ、３ｄ、４ｂ、４ｄ）との直列回路を２個並列接続したスイッチング回路を１組とするＮ組のスイッチング回路から構成されると共に、前記第１の直流電源に接続され、前記Ｎ個の固定子コイルに対して前記第１の直流電源から独立に電流を供給可能なインバータ回路（例えば実施の形態のインバータ２、３、４）と、前記Ｎ組のスイッチング回路と前記第１の直流電源との間をそれぞれ接続する接続経路のいずれかに挿入されると共に、該スイッチング回路を前記第１の直流電源へ接続するか、または該スイッチング回路を前記第２の直流電源へ接続するかの切り換えが可能な切換回路（例えば実施の形態のスイッチ１６）と、前記インバータ回路のスイッチング動作を制御する変換制御手段とを具備することを特徴とする。
【００２２】
以上の構成を備えたモータ駆動装置は、切換回路を第１の直流電源側へ切り換えることにより、Ｎ組のスイッチング回路をスイッチング動作させて、モータの駆動制御または回生制御を実行することができると共に、切換回路を第２の直流電源側へ切り換えることにより、第１の直流電源から電力を得ながら、モータに備えられたＮ個のコイルのいずれか（Ｎ−１）個に接続された（Ｎ−１）組のインバータ回路のスイッチング動作によってモータを駆動させつつ、残る１組のインバータ回路をスイッチング動作させて、該インバータ回路に接続されたコイルに誘起する電力を第２の直流電源へ供給し、第２の直流電源をモータの発電電力により充電することができる。
【００２３】
請求項９の発明に係るモータ駆動装置は、請求項８に記載のモータ駆動装置において、前記切換回路の接続された前記スイッチング回路に対応する前記固定子コイルに中間タップを設け（例えば実施の形態のコイル１７ｗ）、前記固定子コイルと前記スイッチング回路との間に接続されると共に、該固定子コイルの両端の端子を前記スイッチング回路へ接続するか、該固定子コイルの一方の端子と前記中間タップとを前記スイッチング回路へ接続するかの切り換えが可能なコイル切換回路（例えば実施の形態のスイッチ１８）を具備することを特徴とする。
【００２４】
以上の構成を備えたモータ駆動装置は、切換回路を第１の直流電源側へ切り換えてモータの駆動制御または回生制御を実行する際は、更にコイル切換回路を切り換えて、固定子コイルの一方の端子とコイルの中間タップとをスイッチング回路へ接続することで、コイル切換回路に接続されていない（Ｎ−１）個の固定子コイルと、コイル切換回路に接続された固定子コイルの中間タップまでの部分とにより、第１の直流電源を用いてモータを最大限効率的に駆動することができ、一方、切換回路を第２の直流電源側へ切り換えてモータの駆動制御または回生制御を実行する際は、更にコイル切換回路を切り換えて、コイル切換回路に接続されている固定子コイルの両端の端子をスイッチング回路へ接続することで、コイル切換回路に接続されていない（Ｎ−１）個の固定子コイルにより、第１の直流電源から電力を得ながらモータを駆動させつつ、コイル切換回路に接続された固定子コイルの全体に誘起する電力を第２の直流電源へ供給し、第２の直流電源をモータの発電電力により充電することができる。
【００２５】
請求項１０の発明に係るモータ駆動装置は、互いに分離独立したＮ個（Ｎは３以上の整数）の固定子コイル（例えば実施の形態のコイル１７ｕ、１７ｖ、１７ｗ）を備えたモータ（例えば実施の形態のモータ１７）と、前記モータを駆動するための電力を保持する第１の直流電源（例えば実施の形態の高電位バッテリ５）と、前記第１の直流電源を構成するセルの負極側端子に近いセルを利用して構成されると共に、負極側端子が前記第１の直流電源と共通に接続された第２の直流電源（例えば実施の形態の低電位バッテリ１９）と、正極側スイッチング素子（例えば実施の形態のスイッチング素子２ａ、２ｃ、３ａ、３ｃ、４ａ、４ｃ）と負極側スイッチング素子（例えば実施の形態のスイッチング素子２ｂ、２ｄ、３ｂ、３ｄ、４ｂ、４ｄ）との直列回路を２個並列接続したスイッチング回路を１組とするＮ組のスイッチング回路から構成されると共に、前記第１の直流電源に接続され、前記Ｎ個の固定子コイルに対して前記第１の直流電源から独立に電流を供給可能なインバータ回路（例えば実施の形態のインバータ２、３、４）と、前記Ｎ組のスイッチング回路と前記第１の直流電源との間をそれぞれ接続する接続経路のいずれかに挿入されると共に、該スイッチング回路を前記第１の直流電源へ接続するか、または該スイッチング回路を前記第２の直流電源へ接続するかの切り換えが可能な切換回路（例えば実施の形態のスイッチ１６）と、前記インバータ回路のスイッチング動作を制御する変換制御手段とを具備するモータ駆動装置であって、前記切換回路の接続された前記スイッチング回路に対応する前記固定子コイルに中間タップを設け（例えば実施の形態のコイル１７ｗ）、前記固定子コイルと前記スイッチング回路との間に接続されると共に、該固定子コイルの両端の端子を前記スイッチング回路へ接続するか、該固定子コイルの一方の端子と前記中間タップとを前記スイッチング回路へ接続するかの切り換えが可能なコイル切換回路（例えば実施の形態のスイッチ１８）を具備することを特徴とする。
【００２６】
以上の構成を備えたモータ駆動装置は、切換回路を第１の直流電源側へ切り換えることにより、Ｎ組のスイッチング回路をスイッチング動作させて、モータの駆動制御または回生制御を実行することができると共に、切換回路を第１の直流電源の一部により構成される第２の直流電源側へ切り換えることにより、第１の直流電源から電力を得ながら、モータに備えられたＮ個のコイルのいずれか（Ｎ−１）個に接続された（Ｎ−１）組のインバータ回路のスイッチング動作によってモータを駆動させつつ、残る１組のインバータ回路をスイッチング動作させて、該インバータ回路に接続されたコイルに誘起する電力を第２の直流電源へ供給し、第２の直流電源をモータの発電電力により充電することができる。
【００２７】
また、切換回路を第１の直流電源側へ切り換えてモータの駆動制御または回生制御を実行する際は、更にコイル切換回路を切り換えて、固定子コイルの一方の端子とコイルの中間タップとをスイッチング回路へ接続することで、コイル切換回路に接続されていない（Ｎ−１）個の固定子コイルと、コイル切換回路に接続された固定子コイルの中間タップまでの部分とにより、第１の直流電源を用いてモータを最大限効率的に駆動することができ、一方、切換回路を第２の直流電源側へ切り換えてモータの駆動制御または回生制御を実行する際は、更にコイル切換回路を切り換えて、コイル切換回路に接続されている固定子コイルの両端の端子をスイッチング回路へ接続することで、コイル切換回路に接続されていない（Ｎ−１）個の固定子コイルにより、第１の直流電源から電力を得ながらモータを駆動させつつ、コイル切換回路に接続された固定子コイルの全体に誘起する電力を第２の直流電源へ供給し、第２の直流電源をモータの発電電力により充電することができる。
【００２８】
請求項１１の発明に係るモータ駆動装置は、請求項８から請求項１０のいずれかに記載のモータ駆動装置において、前記変換制御手段が、前記切換回路を前記第１の直流電源側へ切り換えて、前記Ｎ組のスイッチング回路をスイッチング動作させることにより、前記モータの駆動制御または回生制御を実行する全相通電モードと、前記切換回路を前記第２の直流電源側へ切り換えて、（Ｎ−１）組の前記スイッチング回路をスイッチング動作させることにより、前記モータの駆動制御または回生制御を実行すると共に、前記第２の直流電源に接続された残る１組の前記スイッチング回路をスイッチング動作させることにより、前記第１の直流電源の電力により駆動された前記モータが発電する電力を、前記第２の直流電源へ供給する発電駆動通電モードとを選択可能であることを特徴とする。
【００２９】
以上の構成を備えたモータ駆動装置は、変換制御手段が、全相通電モードを選択してモータを制御することにより、第１の直流電源を用いてモータを最大限効率的に駆動することができ、一方、発電駆動通電モードを選択してモータを制御することにより、モータを適当な状態で駆動しつつ、モータのコイルに誘起する電力を第２の直流電源へ供給し、第２の直流電源をモータの発電電力により充電することができる。
【００３０】
請求項１２の発明に係るモータ駆動装置は、請求項１１に記載のモータ駆動装置において、前記モータが、車両を走行駆動するエンジンを補助するか、または車両を走行駆動するように、前記車両の駆動系に連結されてなり、前記変換制御手段が、前記車両の始動時または加速時には、前記全相通電モードを選択し、安定走行状態で定速走行を行うクルーズ走行時には、前記発電駆動通電モードを選択することを特徴とする。
【００３１】
以上の構成を備えたモータ駆動装置は、車両の始動時または加速時であって、モータに最大限トルクを発生させたい場合には、全相通電モードを選択して走行用または走行を補助するモータを制御することにより、車両に搭載された第１の直流電源を用いてモータを最大限効率的に駆動し、車両を円滑に走行させることができ、一方、車両が安定走行状態で定速走行を行うクルーズ走行時であって、クルーズ走行に適当なトルクをモータに発生させれば良い場合には、発電駆動通電モードを選択してモータを制御することにより、モータを適当な状態で駆動しつつ、モータのコイルに誘起する電力を第２の直流電源へ供給し、第２の直流電源をモータの発電電力により充電することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態のモータ駆動装置を示す回路図である。
図１において、モータ１は、車両に搭載され、車両を走行駆動するエンジンを補助するか、または車両を走行駆動するように、その回転子が車両の駆動系に連結されると共に、互いに分離独立した例えば３個のコイル（巻き線）１ｕ、１ｖ、１ｗを備えたモータであって、モータ１には、コイル１ｕに電流を流すために、スイッチング素子２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄをＨブリッジ構成に接続したインバータ２と、コイル１ｖに電流を流すために、スイッチング素子３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄをＨブリッジ構成に接続したインバータ３とが接続されている。
【００３３】
また、モータ１には、コイル１ｗに電流を流すために、スイッチング素子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄをＨブリッジ構成に接続したインバータ４が、後述するスイッチ７を介して接続されている。なお、スイッチング素子４ａ、４ｂの接点とコイル１ｗは直接接続され、スイッチング素子４ｃ、４ｄの接点とコイル１ｗはスイッチ７を介して接続される。
また、モータ１が接続された端子の反対側のインバータ２、３、４の両端（インバータの入力）には、モータ１を駆動するための高電位バッテリ５と、高電位バッテリ５の電圧を平滑化する高電位側平滑化コンデンサ６とが接続されている。
【００３４】
なお、Ｈブリッジ構成のインバータとは、接続されたコイルに流す電流の向きを、４個のスイッチング素子により制御する構造のインバータのことで、コイル１ｕとインバータ２とを例に挙げて説明すると、スイッチング素子２ａとスイッチング素子２ｄをＯＮ、スイッチング素子２ｂとスイッチング素子２ｃをＯＦＦした状態では、高電位バッテリ５の正極側端子により供給される電流は、スイッチング素子２ａを通り、図１におけるコイル１ｕのａ点からｂ点（上から下）へ流れ、スイッチング素子２ｄを通って高電位バッテリ５の負極側端子へ戻る。同様に、スイッチング素子２ａとスイッチング素子２ｄをＯＦＦ、スイッチング素子２ｂとスイッチング素子２ｃをＯＮした状態では、電流は、図１におけるコイル１ｕのｂ点からａ点（下から上）へ流れる。
【００３５】
インバータ３も、コイル１ｖに対して、インバータ２と同様に両方向の電流を流すことができる。また、後述するスイッチ７によって、コイル１ｗにインバータ４が接続されていれば、インバータ４も、コイル１ｗに対して、インバータ２と同様に両方向の電流を流すことができる。
従って、インバータ２、３、４によりコイル１ｕ、１ｖ、１ｗに流れる電流の向きを制御することにより、正負両方向の磁界を発生させて、モータ１の回転子に回転力を与えることができる。
【００３６】
一方、スイッチ７は、１個の共通端子７ａと２個の切り換え端子７ｂ、７ｃを持つ１回路２接点のスイッチであって、共通端子７ａがスイッチング素子４ｃ、４ｄの接点（インバータ４の出力）に接続されると共に、切り換え端子７ｂは、スイッチング素子４ａ、４ｂの接点と接続された端子とは反対側のコイル１ｗの一方の端子に接続されている。また、切り換え端子７ｃは、チョークコイル８の一方の端子に接続されており、更にチョークコイル８の反対側のもう一方の端子は、低電位バッテリ９の正極側端子に接続されている。
【００３７】
これにより、スイッチ７を切り換えて、コイル１ｗをスイッチング素子４ｃ、４ｄの接点に接続することにより、インバータ４を構成するスイッチング素子４ａ、４ｂを、同様にインバータ４を構成するスイッチング素子４ｃ、４ｄと共に、コイル１ｗに電流を流してモータ１を駆動するためのインバータとして利用することもできるし、スイッチ７を切り換えて、スイッチング素子４ｃ、４ｄの接点をチョークコイル８の一方の端子に接続することにより、インバータ４を構成するスイッチング素子４ｃ、４ｄの接点を、チョークコイル８を介して低電位バッテリ９の正極側端子に接続することもできる。
【００３８】
また、低電位バッテリ９の負極側端子は、高電位バッテリ５の負極側端子と共通に接続されており、低電位バッテリ９の正極側端子と負極側端子との間には、低電位バッテリ９に印加される電圧を平滑化する低電位側平滑化コンデンサ１０が接続されている。更に、低電位バッテリ９は、ヘッドライトやワイパー等その他の車両用補機を駆動するための低電位バッテリであって、低電位バッテリ９の正極側端子、及び負極側端子は、車両に搭載された各車両用補機類である負荷１１に接続されている。
【００３９】
また、このように接続された本実施の形態のモータ駆動装置は、インバータ２、３、４を完全に独立して動作させることが可能であって、例えばモータ１の回転子の駆動は、インバータ２、３から電流が供給されたコイル１ｕ、１ｖにより駆動する２相給電とし、インバータ４は休止、またはモータ１の回転子の駆動には関係のない動作を行わせることができる。
【００４０】
従って、スイッチ７を切り換えて、スイッチング素子４ｃ、４ｄの接点をチョークコイル８の一方の端子に接続し、インバータ４を構成するスイッチング素子４ｃ、４ｄを、チョークコイル８を介して低電位バッテリ９の正極側端子に接続することにより、インバータ４に含まれるスイッチング素子４ｃ、４ｄと、チョークコイル８と、更には低電位側平滑化コンデンサ１０とにより非絶縁型のＤＣ−ＤＣコンバータ（電力整流変換回路）を構成し、高電位バッテリ５から供給された電力によって、チョークコイル８を充放電することができる。そして、チョークコイル８に蓄えられた電力を、低電位側平滑化コンデンサ１０により平滑化して取り出すと、高電位バッテリ５の電力を降圧した、低電位バッテリ９を充電するための電力を得ることができる。
【００４１】
具体的には、変換制御回路（図示せず）が、スイッチ７を切り換えて、スイッチング素子４ｃ、４ｄの接点をチョークコイル８の一方の端子に接続すると共に、スイッチング素子４ｃを所定の通電率Ｄｕｔｙ＿Ａでスイッチングしてオンオフ動作させることにより、下記（１）式に基づく電圧がチョークコイル８に発生し、スイッチング素子４ｄに備えられた転流ダイオード（図示せず）、またはスイッチング素子４ｄに寄生する寄生ダイオード（図示せず：転流ダイオードとして機能する）に流れる電流により、低電位バッテリ９が充電される。なお、（１）式では、Ｖｏｕｔをチョークコイル８に発生する電圧、Ｖｉｎを高電位バッテリ５の電圧とする。
【００４２】
Ｖｏｕｔ／Ｖｉｎ＝Ｄｕｔｙ＿Ａ ・・・（１）
【００４３】
一方、このスイッチング素子４ｃ、４ｄと、チョークコイル８と、低電位側平滑化コンデンサ１０とにより構成されたＤＣ−ＤＣコンバータは双方向性を有しており、低電位バッテリ９の電力を昇圧して、高電位バッテリ５を充電したり、インバータ２、３へ電力を供給して、モータ１の駆動力を得ることもできる。また、インバータの高電位側平滑化コンデンサ６への充電（プリチャージ）も行うことができる。
【００４４】
具体的には、変換制御回路（図示せず）が、スイッチ７を切り換えて、スイッチング素子４ｃ、４ｄの接点をチョークコイル８の一方の端子に接続すると共に、スイッチング素子４ｄを所定の通電率Ｄｕｔｙ＿Ｂでスイッチングしてオンオフ動作させることにより、下記（２）式に基づく電圧がチョークコイル８に発生し、スイッチング素子４ｃに備えられた転流ダイオード（図示せず）、またはスイッチング素子４ｃに寄生する寄生ダイオード（図示せず：転流ダイオードとして機能する）に流れる電流により、高電位バッテリ５が充電される。なお、この時、インバータ２、３を利用してモータ１を駆動しても良い。また、（２）式では、Ｖｏｕｔをチョークコイル８に発生する電圧、Ｖｉｎを低電位バッテリ９の電圧とする。
【００４５】
Ｖｏｕｔ／Ｖｉｎ＝１／（１−Ｄｕｔｙ＿Ｂ） ・・・（２）
【００４６】
なお、上述のように、スイッチング素子４ｃまたはスイッチング素子４ｄをスイッチングするスイッチングキャリアは、２相給電により駆動及び回生しているモータ１にトルク変動が発生しないように、インバータ２、３を構成するスイッチング素子２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄやスイッチング素子３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄのスイッチングキャリアに対して十分速くする。
【００４７】
また、表１に本実施の形態のモータ駆動装置を搭載した車両の車両状態と、スイッチ７、及び各インバータ回路２、３、４の状態との対応についての一例を示す。表１に示すように、車両の始動時または加速時であって、モータ１に最大限トルクを発生させたい場合、あるいは車両が安定走行状態で定速走行を行うクルーズ走行時であって、クルーズ走行に適当なトルクをモータ１に発生させれば良い場合、あるいは車両の減速回生時であって、モータ１に最大限発電させたい場合、あるいは車両のアイドリング時であって、モータ１を適当なトルクで駆動すれば良い場合、あるいは車両のアイドリングストップ時であって、モータ１を駆動する必要がない場合の各場合には、スイッチ７をそれぞれ対応する方向へ切り換えると共に、各インバータ回路２、３、４を表１に示す通りに制御することで、車両を円滑に走行させると共に、最も効率的かつ効果的に、高電位バッテリ５と低電位バッテリ９のいずれか一方の電力をもう一方へ供給し、高電位バッテリ５を低電位バッテリ９の電力により充電するか、または低電位バッテリ９を高電位バッテリ５の電力により充電することができる。
【００４８】
【表１】
【００４９】
以上説明したように、本実施の形態のモータ駆動装置は、モータ１をスイッチング素子２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄやスイッチング素子３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを備えたインバータ２、３による高電位バッテリ５からの２相給電により駆動しながら、インバータ４に含まれるスイッチング素子４ｃ、４ｄと、チョークコイル８と、更には低電位側平滑化コンデンサ１０とにより非絶縁型のＤＣ−ＤＣコンバータを構成することで、高電位バッテリ５の電力を降圧して低電位バッテリ９を充電することができる。
【００５０】
一方、高電位バッテリ５の電力が放電され、インバータ２、３を利用してモータ１を駆動することができない場合は、スイッチング素子４ｃ、４ｄと、チョークコイル８と、低電位側平滑化コンデンサ１０とにより構成されたＤＣ−ＤＣコンバータを上述の場合とは逆に用いて、低電位バッテリ９の電力を昇圧して高電位バッテリ５を充電することも、更には低電位バッテリ９の電力を昇圧すると共にインバータ２、３を利用してモータ１を駆動することもできる。また、インバータの高電位側平滑化コンデンサ６への充電（プリチャージ）も行うことができる。
【００５１】
（第２の実施の形態）
図２は、本発明の第２の実施の形態のモータ駆動装置を示す回路図である。なお、第１の実施の形態と同一の符号を付与した構成要素は、第１の実施の形態で説明した構成要素と同一のものとして説明は省略する。
図２において、本実施の形態のモータ駆動装置が、第１の実施の形態のモータ駆動装置と異なる部分は、第１の実施の形態のモータ駆動装置では、インバータ４とコイル１ｗとがスイッチ７を介して接続されると共に、スイッチ７の切り換えにより、インバータ４が直接チョークコイル８へ接続され、非絶縁型のＤＣ−ＤＣコンバータを構成するのに対して、本実施の形態のモータ駆動装置では、インバータ４とコイル１ｗとが、後述するスイッチ１２、１３を介して接続されると共に、スイッチ１２、１３の切り換えにより、インバータ４をコイル１ｗから完全に切り離し、更にインバータ４をトランスを介してチョークコイル８へ接続することにより、絶縁型のＤＣ−ＤＣコンバータ（電力整流変換回路）を構成することである。
【００５２】
具体的には、図２において、スイッチ１２は、１個の共通端子１２ａと２個の切り換え端子１２ｂ、１２ｃを持つ１回路２接点のスイッチであって、共通端子１２ａがスイッチング素子４ａ、４ｂの接点（インバータ４の出力）に接続されると共に、切り換え端子１２ｂがコイル１ｗの一方の端子に接続されている。また、切り換え端子１２ｃは、トランス１４の１次巻き線の一方の端子に接続されている。
【００５３】
同様に、スイッチ１３は、１個の共通端子１３ａと２個の切り換え端子１３ｂ、１３ｃを持つ１回路２接点のスイッチであって、共通端子１３ａがスイッチング素子４ｃ、４ｄの接点（インバータ４の出力）に接続されると共に、切り換え端子１３ｂは、切り換え端子１２ｂが接続された端子とは反対側のコイル１ｗのもう一方の端子に接続されている。また、切り換え端子１３ｃは、切り換え端子１２ｃが接続された端子とは反対側のトランス１４の１次巻き線のもう一方の端子に接続されている。
【００５４】
これにより、スイッチ１２、１３を２個１組で切り換えて、コイル１ｗをスイッチング素子４ａ、４ｂの接点、及びスイッチング素子４ｃ、４ｄの接点に接続することにより、インバータ４を構成するスイッチング素子４ａ、４ｂ、及びスイッチング素子４ｃ、４ｄを、コイル１ｗに電流を流してモータ１を駆動するためのインバータとして利用することもできるし、スイッチ１２、１３を２個１組で切り換えて、インバータ４をコイル１ｗから完全に切り離し、スイッチング素子４ａ、４ｂの接点をトランス１４の１次巻き線の一方の端子に接続すると共に、スイッチング素子４ｃ、４ｄの接点をトランス１４の１次巻き線のもう一方の端子に接続することもできる。
【００５５】
また、トランス１４の２次巻き線の両端端子には、トランス１４の２次巻き線にアノード端子がそれぞれ接続された整流用ダイオード１５ａ、１５ｂが接続されている。また、整流用ダイオード１５ａ、１５ｂのカソード端子には、共通に設けられたチョークコイル８の一方の端子が接続されており、チョークコイル８のもう一方の端子は低電位バッテリ９の正極側端子に接続されている。
【００５６】
また、低電位バッテリ９の負極側端子は、トランス１４の２次巻き線の中間タップに接続されており、低電位バッテリ９の正極側端子と負極側端子との間には、低電位バッテリ９に印加される電圧を平滑化する低電位側平滑化コンデンサ１０が接続されている。更に、低電位バッテリ９は、ヘッドライトやワイパー等その他の車両用補機を駆動するための低電位バッテリであって、低電位バッテリ９の正極側端子、及び負極側端子は、車両に搭載された各車両用補機類である負荷１１に接続されている。
【００５７】
また、このように接続された本実施の形態のモータ駆動装置は、インバータ２、３、４を完全に独立して動作させることが可能であって、例えばモータ１の回転子の駆動は、インバータ２、３から電流が供給されたコイル１ｕ、１ｖにより駆動する２相給電とし、インバータ４は休止、またはモータ１の回転子の駆動には関係のない動作を行わせることができる。
【００５８】
従って、スイッチ１２、１３を２個１組で切り換えて、スイッチング素子４ａ、４ｂの接点をトランス１４の１次巻き線の一方の端子に接続すると共に、スイッチング素子４ｃ、４ｄの接点をトランス１４の１次巻き線のもう一方の端子に接続することにより、インバータ４に含まれるスイッチング素子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄと、トランス１４と、整流用ダイオード１５ａ、１５ｂと、チョークコイル８と、更には低電位側平滑化コンデンサ１０とにより、フルブリッジ方式の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータを構成する。これにより、トランス１４の１次巻き線に高電位バッテリ５からの電力を供給し、トランス１４を介して高電位バッテリ５から供給された電力によって、チョークコイル８を充放電することができる。
【００５９】
具体的には、変換制御回路（図示せず）が、スイッチ１２、１３を２個１組で切り換えて、スイッチング素子４ａ、４ｂの接点をトランス１４の１次巻き線の一方の端子に、またスイッチング素子４ｃ、４ｄの接点をトランス１４の１次巻き線のもう一方の端子に接続すると共に、例えばスイッチング素子４ａ及びスイッチング素子４ｄをＯＮしてトランス１４の１次巻き線に電流を流した場合にトランス１４の２次巻き線に誘起される電流を、整流用ダイオード１５ａにより整流して取り出すと共に、スイッチング素子４ｂ及びスイッチング素子４ｃをＯＮしてトランス１４の１次巻き線に電流を流した場合にトランス１４の２次巻き線に誘起される電流を、整流用ダイオード１５ｂにより整流して取り出す。
【００６０】
そして、２相給電により駆動及び回生しているモータ１にトルク変動が発生しないように、インバータ２、３を構成するスイッチング素子２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄやスイッチング素子３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄのスイッチングキャリアに対して十分速く、スイッチング素子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄのスイッチングを繰り返すことで、チョークコイル８へ一方向の電流を流し、チョークコイル８に電力を蓄えると共に、チョークコイル８に蓄えられた電力を、低電位側平滑化コンデンサ１０により平滑化して取り出すと、高電位バッテリ５の電力を降圧した、低電位バッテリ９を充電するための電力を得ることができる。
【００６１】
なお、本実施の形態のモータ駆動装置も、表１に示すように、スイッチ１２、１３をそれぞれ対応する方向へ切り換えると共に、各インバータ回路２、３、４を表１に示す通りに制御することで、車両を円滑に走行させると共に、最も効率的かつ効果的に、高電位バッテリ５の電力を低電位バッテリ９へ供給し、低電位バッテリ９を高電位バッテリ５の電力により充電することができる。
【００６２】
以上説明したように、本実施の形態のモータ駆動装置は、モータ１をスイッチング素子２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄやスイッチング素子３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを備えたインバータ２、３による高電位バッテリ５からの２相給電により駆動しながら、スイッチング素子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄを備えたインバータ４と、トランス１４と、整流用ダイオード１５ａ、１５ｂと、チョークコイル８と、更には低電位側平滑化コンデンサ１０とにより、フルブリッジ方式の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータを構成することで、高電位バッテリ５の電力を降圧して低電位バッテリ９を充電することができる。
【００６３】
（第３の実施の形態）
図３は、本発明の第３の実施の形態のモータ駆動装置を示す回路図である。なお、第１、第２の実施の形態と同一の符号を付与した構成要素は、第１、第２の実施の形態で説明した構成要素と同一のものとして説明は省略する。
図３において、本実施の形態のモータ駆動装置が、第１の実施の形態のモータ駆動装置と異なる部分は、第１の実施の形態のモータ駆動装置では、モータ１を駆動するための電力を供給する高電位バッテリ５と、負荷１１に対して電力を供給する低電位バッテリ９とを個別に備えていたのに対し、本実施の形態のモータ駆動装置では、高電位バッテリ５の一部を低電位バッテリ１９として利用し、専用に用意される単体の低電位バッテリ９を省略することである。
【００６４】
具体的には、図３に示すように、例えば高電位バッテリ５が直列に接続された３個のセルからなるバッテリであった場合、高電位バッテリ５に対し、その負極側端子に最も近い１個のセルの正極へ接続された接続端子Ａを設け、負極側端子に最も近い１個のセルを低電位バッテリ１９として利用する。なお、図３に示す例は一例であって、高電位バッテリ５を構成するセルの数、及び低電位バッテリ１９を構成するセルの数は、必要な電圧に基づいて決定されるものとする。
また、低電位バッテリ１９の正極側端子と負極側端子に相当する、高電位バッテリ５の接続端子Ａと負極側端子は、第１、第２の実施の形態と同様に、車両に搭載された各車両用補機類である負荷１１に接続されている。
【００６５】
従って、本実施の形態のモータ駆動装置は、車両に搭載された各車両用補機類である負荷１１のために専用に用意される単体の低電位バッテリ９を省略することで、更なる小型化とコストダウンを図ると共に、第１の実施の形態のモータ駆動装置と同様に、モータ１をスイッチング素子２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄやスイッチング素子３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを備えたインバータ２、３による高電位バッテリ５からの２相給電により駆動しながら、インバータ４に含まれるスイッチング素子４ｃ、４ｄと、チョークコイル８と、更には低電位側平滑化コンデンサ１０とによりＤＣ−ＤＣコンバータを構成することで、高電位バッテリ５の電力を降圧して低電位バッテリ１９を充電することができる。
【００６６】
一方、高電位バッテリ５の電力が放電され、インバータ２、３を利用してモータ１を駆動することができない場合は、スイッチング素子４ｃ、４ｄと、チョークコイル８と、低電位側平滑化コンデンサ１０とにより構成されたＤＣ−ＤＣコンバータを上述の場合とは逆に用いて、低電位バッテリ１９の電力を昇圧して高電位バッテリ５を充電することも、更には低電位バッテリ１９の電力を昇圧すると共にインバータ２、３を利用してモータ１を駆動することもできる。また、インバータの高電位側平滑化コンデンサ６への充電（プリチャージ）も行うことができる。
【００６７】
なお、本実施の形態のモータ駆動装置も、表１に示すように、スイッチ７をそれぞれ対応する方向へ切り換えると共に、各インバータ回路２、３、４を表１に示す通りに制御することで、車両を円滑に走行させると共に、最も効率的かつ効果的に、高電位バッテリ５と低電位バッテリ１９のいずれか一方の電力をもう一方へ供給し、高電位バッテリ５を低電位バッテリ１９の電力により充電するか、または低電位バッテリ１９を高電位バッテリ５の電力により充電することができる。
【００６８】
（第４の実施の形態）
図４は、本発明の第４の実施の形態のモータ駆動装置を示す回路図である。なお、第１から第３の実施の形態と同一の符号を付与した構成要素は、第１から第３の実施の形態で説明した構成要素と同一のものとして説明は省略する。
図４において、本実施の形態のモータ駆動装置が、第１の実施の形態のモータ駆動装置と異なる部分は、第１の実施の形態のモータ駆動装置では、インバータ４とコイル１ｗとがスイッチ７を介して接続されると共に、スイッチ７の切り換えにより、インバータ４が直接チョークコイル８へ接続され、非絶縁型のＤＣ−ＤＣコンバータを構成するのに対して、本実施の形態のモータ駆動装置では、インバータ４とコイル１ｗとを直接接続すると共に、モータ１が接続された端子の反対側のインバータ４の両端を、高電位バッテリ５の両端に接続するか、低電位バッテリ９の両端に接続するかを切り換えるスイッチ１６を備え、低電位バッテリ９の充電をモータ１の発電する電力により行うことである。
【００６９】
具体的には、図４において、モータ１が接続された端子の反対側のインバータ２、３の両端には、モータ１を駆動するための高電位バッテリ５と、高電位バッテリ５の電圧を平滑化する高電位側平滑化コンデンサ６とが接続されている。
また、モータ１が接続された端子の反対側のインバータ４の両端には、インバータ４の両端に印可される電圧を平滑化する低電位側平滑化コンデンサ１０が接続されている。
【００７０】
また、スイッチ１６は、１個の共通端子１６ａと２個の切り換え端子１６ｂ、１６ｃを持つ１回路２接点のスイッチであって、共通端子１６ａは、モータ１が接続された端子の反対側のインバータ４の端子（インバータ４の入力）に接続されると共に、切り換え端子１６ｂは、高電位バッテリ５の正極側端子に接続されている。また、切り換え端子１６ｃは、低電位バッテリ９の正極側端子に接続されている。
【００７１】
なお、低電位バッテリ９の負極側端子は、高電位バッテリ５の負極側端子と共通に接続されており、更に低電位バッテリ９の正極側端子、及び負極側端子は、車両に搭載された各車両用補機類である負荷１１に接続されている。
【００７２】
これにより、スイッチ１６を切り換えて、インバータ４の端子を高電位バッテリ５の正極側端子に接続することにより、インバータ４を構成するスイッチング素子４ａ、４ｂ、及びスイッチング素子４ｃ、４ｄを、コイル１ｗに電流を流してモータ１を駆動するためのインバータとして利用することもできるし、スイッチ１６を切り換えて、インバータ４の端子を低電位バッテリ９の正極側端子に接続することにより、低電位バッテリ９を、インバータ４を介してモータ１のコイル１ｗに接続することもできる。
【００７３】
また、このように接続された本実施の形態のモータ駆動装置は、インバータ２、３、４を完全に独立して動作させることが可能であって、例えばモータ１の回転子の駆動は、インバータ２、３から電流が供給されたコイル１ｕ、１ｖにより駆動する２相給電とし、インバータ４は休止、またはモータ１の回転子の駆動には関係のない動作を行わせることができる。
【００７４】
従って、スイッチ１６を切り換えて、インバータ４の端子を低電位バッテリ９の正極側端子に接続することにより、低電位バッテリ９を、インバータ４を介してモータ１のコイル１ｗに接続し、インバータ４に含まれるスイッチング素子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄと、コイル１ｗと、低電位側平滑化コンデンサ１０と、低電位バッテリ９とにより構成される閉回路において、コイル１ｗに発生する起電力をインバータ４を介して直流電力に変換すると共に、低電位側平滑化コンデンサ１０により平滑化して取り出すことで、モータ１のコイル１ｗにおいて発電された電力から低電位バッテリ９を充電するための電力を得ることができる。
【００７５】
具体的には、変換制御回路（図示せず）が、スイッチ１６を切り換えて、インバータ４の端子を低電位バッテリ９の正極側端子に接続すると共に、コイル１ｗに発生する起電力を、インバータ４を構成するスイッチング素子４ａに備えられた転流ダイオード（図示せず）、またはスイッチング素子４ａに寄生する寄生ダイオード（図示せず：転流ダイオードとして機能する）と、スイッチング素子４ｄに備えられた転流ダイオード（図示せず）、またはスイッチング素子４ｄに寄生する寄生ダイオード（図示せず：転流ダイオードとして機能する）とに流れる電流として、低電位側平滑化コンデンサ１０により平滑化して取り出すことで、モータ１のコイル１ｗにおいて発電された電力から低電位バッテリ９を充電するための電力を得ることができる。
【００７６】
同様に、コイル１ｗに発生する起電力を、インバータ４を構成するスイッチング素子４ｂに備えられた転流ダイオード（図示せず）、またはスイッチング素子４ｂに寄生する寄生ダイオード（図示せず：転流ダイオードとして機能する）と、スイッチング素子４ｃに備えられた転流ダイオード（図示せず）、またはスイッチング素子４ｃに寄生する寄生ダイオード（図示せず：転流ダイオードとして機能する）とに流れる電流として、低電位側平滑化コンデンサ１０により平滑化して取り出すことで、モータ１のコイル１ｗにおいて発電された電力から低電位バッテリ９を充電するための電力を得ることができる。
【００７７】
すなわち、モータ１の駆動において大トルクが必要な始動時や車両の加速時、あるいは低電位バッテリ９の充電が不要な場合、インバータ２、３、４を用いてモータ１を駆動し駆動出力を向上させたり、モータ１の回生電力をインバータ２、３、４を用いて直流電力へ変換することで、高電位バッテリ５への回生量を増加させ、一方、大トルクが不要な車両のクルーズ時（定速走行時）、あるいは低電位バッテリ９の充電が不要な場合、インバータ２、３を用いてモータ１を駆動し、インバータ４は低電位バッテリ９の充電に利用することができる。
【００７８】
具体的に、表２に本実施の形態のモータ駆動装置を搭載した車両の車両状態と、スイッチ１６、及び各インバータ回路２、３、４の状態との対応についての一例を示す。表２に示すように、車両の始動時または加速時であって、モータ１に最大限トルクを発生させたい場合、あるいは車両が安定走行状態で定速走行を行うクルーズ走行時であって、クルーズ走行に適当なトルクをモータ１に発生させれば良い場合、あるいは車両の減速回生時であって、モータ１に最大限発電させたい場合、あるいは車両のアイドリング時であって、モータ１を適当なトルクで駆動すれば良い場合、あるいは車両のアイドリングストップ時であって、モータ１を駆動する必要がない場合の各場合には、スイッチ１６をそれぞれ対応する方向へ切り換えると共に、各インバータ回路２、３、４を表２に示す通りに制御することで、車両を円滑に走行させると共に、最も効率的かつ効果的に、高電位バッテリ５から電力を得ながらモータ１を駆動させつつ、モータ１のコイルに誘起する電力を低電位バッテリ９へ供給し、低電位バッテリ９をモータ１の発電電力により充電することができる。
【００７９】
【表２】
【００８０】
以上説明したように、本実施の形態のモータ駆動装置は、モータ１をスイッチング素子２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄやスイッチング素子３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを備えたインバータ２、３による高電位バッテリ５からの２相給電により駆動しながら、インバータ４に含まれるスイッチング素子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄと、コイル１ｗと、低電位側平滑化コンデンサ１０と、低電位バッテリ９とにより閉回路を構成することで、モータ１のコイル１ｗにおいて発電された電力から低電位バッテリ９を充電するための電力を得ることができる。
【００８１】
（第５の実施の形態）
図５は、本発明の第５の実施の形態のモータ駆動装置を示す回路図である。なお、第１から第４の実施の形態と同一の符号を付与した構成要素は、第１から第４の実施の形態で説明した構成要素と同一のものとして説明は省略する。
図５において、本実施の形態のモータ駆動装置が、第４の実施の形態のモータ駆動装置と異なる部分は、本実施の形態のモータ駆動装置では、第４の実施の形態のモータ駆動装置におけるモータ１を、モータを構成する一部のコイルに中間タップを備えたモータ１７へ変更すると共に、インバータ４と該中間タップを備えたコイルとの接続を切り換えるスイッチ１８を備えたことである。
【００８２】
具体的には、図５において、モータ１７は互いに分離独立した例えば３個のコイル（巻き線）１７ｕ、１７ｖ、１７ｗを備えたモータであって、モータ１７には、コイル１７ｕに電流を流すために、スイッチング素子２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄをＨブリッジ構成に接続したインバータ２と、コイル１７ｖに電流を流すために、スイッチング素子３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄをＨブリッジ構成に接続したインバータ３とが接続されている。また、モータ１７には、コイル１７ｗに電流を流すために、スイッチング素子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄをＨブリッジ構成に接続したインバータ４が、後述するスイッチ１８を介して接続されている。なお、コイル１７ｗは中間タップを備えている。
【００８３】
一方、スイッチ１８は、１個の共通端子１８ａと２個の切り換え端子１８ｂ、１８ｃを持つ１回路２接点のスイッチであって、共通端子１８ａがスイッチング素子４ａ、４ｂの接点（インバータ４の出力）に接続されると共に、切り換え端子１８ｂは、スイッチング素子４ｃ、４ｄの接点と接続された端子とは反対側のコイル１７ｗの一方の端子に接続されている。また、切り換え端子１８ｃは、コイル１７ｗの中間タップに接続されている。これにより、スイッチ１８を切り換えて、インバータ４を構成するスイッチング素子４ａ、４ｂの接点を、スイッチング素子４ｃ、４ｄの接点と接続された端子とは反対側のコイル１７ｗの一方の端子に接続するか、コイル１７ｗの中間タップに接続するかを選択することで、インバータ４の出力端子を、コイル１７ｗの両端に接続するか、コイル１７ｗの一方の端子と中間タップとの間に接続するかを選択することができる。
【００８４】
また、このように接続された本実施の形態のモータ駆動装置は、インバータ２、３、４を完全に独立して動作させることが可能であって、例えばモータ１７の回転子の駆動は、インバータ２、３から電流が供給されたコイル１７ｕ、１７ｖにより駆動する２相給電とし、インバータ４は休止、またはモータ１７の回転子の駆動には関係のない動作を行わせることができる。
【００８５】
更に、例えばスイッチング素子４ｃ、４ｄの接点に接続されたコイル１７ｗの一方の端子と中間タップとの間の巻き数を、コイル１７ｕ、１７ｖの巻き数と同一にすると共に、コイル１７ｗ全体の巻き数を、コイル１７ｕ、１７ｖの巻き数より多くすることで、モータ１７のコイル１７ｗにおいて発電された電力から低電位バッテリ９を充電するための電力を得る場合に、モータ１７の低回転時の効率低下を防止し、コイル１７ｗにおける誘起電圧を可能な限り高電圧で取り出すことができる。
【００８６】
すなわち、変換制御回路（図示せず）が、スイッチ１６を切り換えて、インバータ４の端子を高電位バッテリ５の正極側端子に接続し、インバータ２、３、４を用いてモータ１７を駆動したり、モータ１７の回生電力をインバータ２、３、４を用いて直流電力へ変換し、高電位バッテリ５を充電するような場合、変換制御回路（図示せず）が、スイッチ１８を切り換えて、スイッチング素子４ａ、４ｂの接点をコイル１７ｗの中間タップに接続することにより、巻き数の同じコイル１７ｕ、１７ｖ、及びコイル１７ｗの一部（スイッチング素子４ｃ、４ｄの接点に接続されたコイル１７ｗの一方の端子と中間タップとの間）に、インバータ２、３、４を用いて高電位バッテリ５の電力を供給することでモータ１７を駆動し、また、巻き数の同じコイル１７ｕ、１７ｖ、及びコイル１７ｗの一部に発生する起電力を、回生電力としてインバータ２、３、４を用いて直流電力へ変換することで高電位バッテリ５を充電する。
【００８７】
一方、変換制御回路（図示せず）が、スイッチ１６を切り換えて、インバータ４の端子を低電位バッテリ９の正極側端子に接続し、インバータ４に含まれるスイッチング素子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄと、コイル１ｗと、低電位側平滑化コンデンサ１０と、低電位バッテリ９とにより構成される閉回路において、コイル１ｗに発生する起電力をインバータ４を介して直流電力に変換すると共に、モータ１７のコイル１７ｗにおいて発電された電力から低電位バッテリ９を充電するための電力を得る場合、変換制御回路（図示せず）が、スイッチ１８を切り換えて、スイッチング素子４ａ、４ｂの接点を、スイッチング素子４ｃ、４ｄの接点と接続された端子とは反対側のコイル１７ｗの一方の端子に接続することにより、低電位バッテリ９を充電するための電力を誘起させるコイルの巻き数を増やし、コイル１７ｗにおける誘起電圧を可能な限り高電圧で取り出す。
【００８８】
なお、本実施の形態のモータ駆動装置も、表２に示すように、スイッチ１６をそれぞれ対応する方向へ切り換えると共に、各インバータ回路２、３、４を表２に示す通りに制御することで、車両を円滑に走行させると共に、最も効率的かつ効果的に、高電位バッテリ５から電力を得ながらモータ１７を駆動させつつ、モータ１７のコイルに誘起する電力を低電位バッテリ９へ供給し、低電位バッテリ９をモータ１７の発電電力により充電することができる。
【００８９】
以上説明したように、本実施の形態のモータ駆動装置は、第４の実施の形態のモータ駆動装置と同様に、モータ１７をスイッチング素子２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄやスイッチング素子３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを備えたインバータ２、３による高電位バッテリ５からの２相給電により駆動しながら、モータ１７のコイル１７ｗにおいて発電された電力から低電位バッテリ９を充電するための電力を得ることができると共に、低電位バッテリ９を充電するための電力を得る場合、スイッチ１８を切り換えてコイルの巻き数を増やし、コイル１７ｗにおける誘起電圧を可能な限り高電圧で取り出すことで、モータ１７の低回転時の効率低下を防止することができる。
【００９０】
（第６の実施の形態）
図６は、本発明の第６の実施の形態のモータ駆動装置を示す回路図である。なお、第１から第５の実施の形態と同一の符号を付与した構成要素は、第１から第５の実施の形態で説明した構成要素と同一のものとして説明は省略する。
図６において、本実施の形態のモータ駆動装置が、第５の実施の形態のモータ駆動装置と異なる部分は、第５の実施の形態のモータ駆動装置では、モータ１７を駆動するための電力を供給する高電位バッテリ５と、負荷１１に対して電力を供給する低電位バッテリ９とを個別に備えていたのに対し、本実施の形態のモータ駆動装置では、第３の実施の形態のモータ駆動装置と同様に、高電位バッテリ５の一部を低電位バッテリ１９として利用し、専用に用意される単体の低電位バッテリ９を省略することである。
【００９１】
具体的には、第３の実施の形態のモータ駆動装置と同様に、図６に示すように、例えば高電位バッテリ５が直列に接続された３個のセルからなるバッテリであった場合、高電位バッテリ５に対し、その負極側端子に最も近い１個のセルの正極へ接続された接続端子Ａを設け、負極側端子に最も近い１個のセルを低電位バッテリ１９として用いる。なお、図６に示す例は一例であって、第３の実施の形態のモータ駆動装置と同様に、高電位バッテリ５を構成するセルの数、及び低電位バッテリ１９を構成するセルの数は、必要な電圧に基づいて決定されるものとする。
また、低電位バッテリ１９の正極側端子と負極側端子に相当する、高電位バッテリ５の接続端子Ａと負極側端子は、第３の実施の形態と同様に、車両に搭載された各車両用補機類である負荷１１に接続されている。
【００９２】
従って、本実施の形態のモータ駆動装置は、車両に搭載された各車両用補機類である負荷１１のために専用に用意される単体の低電位バッテリ９が省略されることで、更なる小型化とコストダウンが図られると共に、第５の実施の形態のモータ駆動装置と同様に、モータ１７をスイッチング素子２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄやスイッチング素子３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを備えたインバータ２、３による高電位バッテリ５からの２相給電により駆動しながら、モータ１７のコイル１７ｗにおいて発電された電力から低電位バッテリ１９を充電するための電力を得ることができると共に、低電位バッテリ１９を充電するための電力を得る場合、スイッチ１８を切り換えてコイルの巻き数を増やし、コイル１７ｗにおける誘起電圧を可能な限り高電圧で取り出すことで、モータ１７の低回転時の効率低下を防止することができる。
【００９３】
なお、本実施の形態のモータ駆動装置も、表２に示すように、スイッチ１６をそれぞれ対応する方向へ切り換えると共に、各インバータ回路２、３、４を表２に示す通りに制御することで、車両を円滑に走行させると共に、最も効率的かつ効果的に、高電位バッテリ５から電力を得ながらモータ１７を駆動させつつ、モータ１７のコイルに誘起する電力を低電位バッテリ１９へ供給し、低電位バッテリ１９をモータ１７の発電電力により充電することができる。
【００９４】
また、上述の第１から第６の実施の形態におけるスイッチング素子２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄには、ＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ）やＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ電界効果トランジスタ）等のスイッチング素子を用いれば良い。
【００９５】
また、第１、または第３の実施の形態において、スイッチ７とチョークコイル８を介して低電位バッテリ９または低電位バッテリ１９へ接続するスイッチング素子は、スイッチング素子２ａ、２ｂの組合せ、スイッチング素子２ｃ、２ｄの組合せ、スイッチング素子３ａ、３ｂの組合せ、スイッチング素子３ｃ、３ｄの組合せ、スイッチング素子４ａ、４ｂの組合せ、スイッチング素子４ｃ、４ｄの組合せのいずれでも良い。このような場合、高電位バッテリ５による低電位バッテリ９または低電位バッテリ１９の充電、あるいは低電位バッテリ９または低電位バッテリ１９による高電位バッテリ５の充電には、スイッチ７とチョークコイル８を介して低電位バッテリ９または低電位バッテリ１９へ接続されたスイッチング素子の組合せをスイッチングする。
【００９６】
また、第２の実施の形態において、トランス１４の１次巻き線に接続するインバータは、インバータ２、インバータ３、インバータ４のいずれでも良い。このような場合、高電位バッテリ５による低電位バッテリ９の充電には、トランス１４の１次巻き線に接続されたインバータをスイッチングする。
【００９７】
また、第４の実施の形態において、スイッチ１６を介して低電位バッテリ９に接続するインバータは、インバータ２、インバータ３、インバータ４のいずれでも良い。このような場合、インバータの入力端子に印可される電圧を平滑化する低電位側平滑化コンデンサ１０は、スイッチ１６を介して低電位バッテリ９に接続されたインバータの入力端子に接続し、モータ１のコイルの起電力による低電位バッテリ９の充電には、スイッチ１６を介して低電位バッテリ９に接続されたインバータをスイッチングする。
【００９８】
また、第５、または第６の実施の形態において、スイッチ１６を介して低電位バッテリ９または低電位バッテリ１９に接続するインバータは、インバータ２、インバータ３、インバータ４のいずれでも良い。このような場合、インバータの入力端子に印可される電圧を平滑化する低電位側平滑化コンデンサ１０は、低電位バッテリ９または低電位バッテリ１９へスイッチ１６を介して接続されたインバータの入力端子に接続すると共に、モータ１７において、該インバータに対応するコイル１７ｕ、コイル１７ｖ、コイル１７ｗのいずれかに中間タップを設け、更に該インバータと中間タップとをスイッチ１８を介して接続する。そして、モータ１７のコイルに誘起された電力による低電位バッテリ９または低電位バッテリ１９の充電には、低電位バッテリ９または低電位バッテリ１９へスイッチ１６を介して接続されたインバータをスイッチングする。
【００９９】
【発明の効果】
以上の如く、請求項１から請求項５に記載のモータ駆動装置によれば、切換回路を固定子コイル側へ切り換えることにより、全相通電モードとしてＮ組のスイッチング回路をスイッチング動作させてモータの制御を実行することで、モータを最大限効率的に駆動することができ、一方、切換回路を電力整流変換回路側へ切り換えることにより、部分通電モードとして第１の直流電源から電力を得ながらモータを駆動させつつ、第１の直流電源を第２の直流電源の電力により充電するか、または第２の直流電源を第１の直流電源の電力により充電することができる。
【０１００】
また、切換回路を電力整流変換回路側へ切り換えて、停止時通電モードとしてモータを全く駆動させずに、第１の直流電源を第２の直流電源の電力により充電するか、または第２の直流電源を第１の直流電源の電力により充電することもできる。なお、電力整流変換回路は、スイッチング素子にチョークコイルを直接接続する非絶縁型か、スイッチング素子にトランスを介してチョークコイルを接続する絶縁型のいずれかにすることができる。更に、第２の直流電源は、第１の直流電源の一部により構成することができる。
【０１０１】
従って、モータを駆動または回生制御するためのインバータ回路と、充電を行うために第１の直流電源と第２の直流電源のいずれか一方の電力をもう一方へ供給する電力整流変換回路との部品の共用化を行うこと、あるいは不要な部品を削減することにより、小型軽量化とコストダウンとを可能にしたモータ駆動装置を実現することができるという効果が得られる。
【０１０２】
また、請求項６、請求項７に記載のモータ駆動装置によれば、特にモータ駆動装置を車両に搭載すると共に、車両の始動時、加速時、更には減速回生時には全相通電モードを選択し、車両のクルーズ走行時、または車両のアイドリング時には部分通電モードを選択し、車両のアイドリングストップ時には停止時通電モードを選択して走行用または走行を補助するモータを制御することで、車両を円滑に走行させると共に、最も効率的かつ効果的に、第１の直流電源を第２の直流電源の電力により充電するか、または第２の直流電源を第１の直流電源の電力により充電することができる。
【０１０３】
従って、本発明のモータ駆動装置を利用して、ＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅｓ ）やＨＥＶ（Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅｓ）等、モータを利用して走行する車両を構成した場合、車両内の各直流電源に蓄えられた電力を利用して車両用補機を動作させながら車両を走行させるだけでなく、第１の直流電源を第２の直流電源の電力により充電したり、または第２の直流電源を第１の直流電源の電力により充電するためのモータ駆動装置を、各直流電源間の電圧を変換するためのＤＣ−ＤＣコンバータを別に設けることなく実現し、車両のシステム重量の増加や、容積の増加による燃費の悪化やコストの上昇を抑えることができるという効果が得られる。
【０１０４】
また、請求項８に記載のモータ駆動装置によれば、切換回路を第１の直流電源側へ切り換えることにより、全相通電モードとしてＮ組のスイッチング回路をスイッチング動作させてモータの制御を実行することで、モータを最大限効率的に駆動することができ、一方、切換回路を第２の直流電源側へ切り換えることにより、発電駆動通電モードとしてモータを適当な状態で駆動しつつ、モータの固定子コイルに誘起する電力を第２の直流電源へ供給し、第２の直流電源をモータの発電電力により充電することができる。
【０１０５】
また、請求項９から請求項１１に記載のモータ駆動装置によれば、中間タップを備えた固定子コイルとスイッチング回路との接続を切り換えるコイル切換回路を設け、切換回路を第１の直流電源側へ切り換えてモータの制御を実行する際は、更にコイル切換回路を切り換えて、固定子コイルの一方の端子とコイルの中間タップとをスイッチング回路へ接続することで、モータを最大限効率的に駆動することができ、一方、切換回路を第２の直流電源側へ切り換えてモータの制御を実行する際は、更にコイル切換回路を切り換えて、コイル切換回路に接続されている固定子コイルの両端の端子をスイッチング回路へ接続することで、モータを駆動させつつ、該固定子コイルの全体に誘起する電力を利用して第２の直流電源を充電することができる。なお、第２の直流電源は、第１の直流電源の一部により構成することができる。
【０１０６】
従って、モータを駆動または回生制御するためのインバータ回路と、モータに誘起した電力を利用した第２の直流電源を充電するための電力整流変換回路との部品の共用化を行うこと、あるいは不要な部品を削減することにより、小型軽量化とコストダウンとを可能にしたモータ駆動装置を実現することができるという効果が得られる。
【０１０７】
また、請求項１２に記載のモータ駆動装置によれば、特にモータ駆動装置を車両に搭載すると共に、車両の始動時、加速時、更には減速回生時には全相通電モードを選択し、車両のクルーズ走行時、または車両のアイドリング時には、発電駆動通電モードを選択して走行用または走行を補助するモータを制御することで、車両を円滑に走行させると共に、最も効率的かつ効果的に、モータのコイルに誘起する電力を利用して第２の直流電源を充電することができる。
【０１０８】
従って、本発明のモータ駆動装置を利用して、ＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅｓ ）やＨＥＶ（Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅｓ）等、モータを利用して走行する車両を構成した場合、車両内の各直流電源に蓄えられた電力を利用して車両用補機を動作させながら車両を走行させるだけでなく、モータのコイルに誘起する電力により第２の直流電源を充電するためのモータ駆動装置を、切換回路の追加のみで実現し、車両のシステム重量の増加や、容積の増加による燃費の悪化やコストの上昇を抑えることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のモータ駆動装置を示す回路図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態のモータ駆動装置を示す回路図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態のモータ駆動装置を示す回路図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態のモータ駆動装置を示す回路図である。
【図５】本発明の第５の実施の形態のモータ駆動装置を示す回路図である。
【図６】本発明の第６の実施の形態のモータ駆動装置を示す回路図である。
【符号の説明】
１、１７・・・モータ
１ｕ、１ｖ、１ｗ、１７ｕ、１７ｖ、１７ｗ・・・コイル（固定子コイル）
２、３、４・・・インバータ（インバータ回路）
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ・・・スイッチング素子
５・・・高電位バッテリ（第１の直流電源）
６・・・高電位側平滑化コンデンサ
７、１２、１３、１６・・・スイッチ（切換回路）
１８・・・スイッチ（コイル切換回路）
８・・・チョークコイル
９、１９・・・低電位バッテリ（第２の直流電源）
１０・・・低電位側平滑化コンデンサ（平滑コンデンサ）
１１・・・負荷
１４・・・トランス
１５ａ、１５ｂ・・・整流用ダイオード
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に搭載された電源を充電するためのモータ駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、互いに分離独立したＮ個（Ｎは３以上の整数）の独立結線のコイルを備えるモータを駆動する場合、スイッチング素子をＨブリッジ構成に接続したインバータ回路、及び該インバータ回路を制御する制御装置によって、Ｎ個のコイルの中から２個選択したコイルに独立して電流を流す。そして、対象となるコイルを一定順序で切り換えながら、Ｎ個のコイルのそれぞれに電流を流すことで、モータの回転子を回転させる（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平０８−２４２５９６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅｓ ）やＨＥＶ（Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅｓ）等、モータを利用して走行する自動車では、走行用モータを駆動するための高電位のバッテリと、ヘッドライトやワイパー等その他の車両用補機を駆動するための低電位バッテリを備えている。
このような自動車では、モータの回生電力により充電される高電位バッテリを用いて低電位バッテリを充電したり、その逆に低電位バッテリを用いて高電位バッテリを充電したりすることで、例えば走行中等に外部から電力を供給されなくても、車両内の各バッテリに蓄えられた電力を利用して、車両用補機を動作させながら車両を走行させることができる。
【０００５】
しかし、特許文献１に記載されているような従来のモータ及び制御装置を利用している場合、高電位バッテリと低電位バッテリとの間で電力を供給しあうためには、各バッテリ間の電圧を変換するためのＤＣ−ＤＣコンバータを別に設ける必要があり、自動車のシステム重量の増加や、容積の増加を招き、自動車の燃費の悪化を招くと共に自動車自体のコストを上昇させてしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、システム重量の増加や、容積の増加を最小限に抑えつつ、複数のバッテリ間の電力の交換が可能なモータ駆動装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１の発明に係るモータ駆動装置は、互いに分離独立したＮ個（Ｎは３以上の整数）の固定子コイル（例えば実施の形態のコイル１ｕ、１ｖ、１ｗ）を備えたモータ（例えば実施の形態のモータ１）と、前記モータを駆動するための電力を保持する第１の直流電源（例えば実施の形態の高電位バッテリ５）と、負極側端子が前記第１の直流電源と共通に接続された第２の直流電源（例えば実施の形態の低電位バッテリ９）と、正極側スイッチング素子（例えば実施の形態のスイッチング素子２ａ、２ｃ、３ａ、３ｃ、４ａ、４ｃ）と負極側スイッチング素子（例えば実施の形態のスイッチング素子２ｂ、２ｄ、３ｂ、３ｄ、４ｂ、４ｄ）との直列回路を２個並列接続したスイッチング回路を１組とするＮ組のスイッチング回路から構成されると共に、前記第１の直流電源に接続され、前記Ｎ個の固定子コイルに対して前記第１の直流電源から独立に電流を供給可能なインバータ回路（例えば実施の形態のインバータ２、３、４）と、前記第２の直流電源の正極側端子に直列に接続されたチョークコイル（例えば実施の形態のチョークコイル８）、及び前記第２の直流電源と並列に接続された平滑コンデンサ（例えば実施の形態の低電位側平滑化コンデンサ１０）から構成される電力整流変換回路と、前記Ｎ組のスイッチング回路と前記Ｎ個の固定子コイルとの間をそれぞれ接続する接続経路のいずれかに挿入されると共に、該固定子コイルを該スイッチング回路へ接続するか、または前記電力整流変換回路を該スイッチング回路へ接続するかの切り換えが可能な切換回路（例えば実施の形態のスイッチ７）と、前記インバータ回路のスイッチング動作を制御する変換制御手段とを具備することを特徴とする。
【０００８】
以上の構成を備えたモータ駆動装置は、切換回路を固定子コイル側へ切り換えることにより、Ｎ組のスイッチング回路をスイッチング動作させて、モータの駆動制御または回生制御を実行することができると共に、切換回路を電力整流変換回路に含まれるチョークコイル側へ切り換えることにより、第１の直流電源から電力を得ながら、モータに備えられたＮ個のコイルのいずれか（Ｎ−１）個に接続された（Ｎ−１）組のインバータ回路のスイッチング動作によってモータを駆動させつつ、残る１組のインバータ回路をスイッチング動作させて、第１の直流電源と第２の直流電源のいずれか一方の電力をもう一方へ供給し、第１の直流電源を第２の直流電源の電力により充電するか、または第２の直流電源を第１の直流電源の電力により充電することができる。
【０００９】
請求項２の発明に係るモータ駆動装置は、互いに分離独立したＮ個（Ｎは３以上の整数）の固定子コイル（例えば実施の形態のコイル１ｕ、１ｖ、１ｗ）を備えたモータ（例えば実施の形態のモータ１）と、前記モータを駆動するための電力を保持する第１の直流電源（例えば実施の形態の高電位バッテリ５）と、１次巻き線と中間タップを備えた２次巻き線を有するトランス（例えば実施の形態のトランス１４）の前記２次巻き線の両端へ、２個の整流用ダイオード（例えば実施の形態の整流用ダイオード１５ａ、１５ｂ）のアノード端子をそれぞれ接続し、更に前記２個の整流用ダイオードのカソード端子へ、共通に設けられたチョークコイル（例えば実施の形態のチョークコイル８）を直列に接続すると共に、該チョークコイルと前記２次巻き線の中間タップとの間に平滑コンデンサ（例えば実施の形態の低電位側平滑化コンデンサ１０）を直列に接続した電力整流変換回路と、前記平滑コンデンサと並列に接続された第２の直流電源（例えば実施の形態の低電位バッテリ９）と、正極側スイッチング素子（例えば実施の形態のスイッチング素子２ａ、２ｃ、３ａ、３ｃ、４ａ、４ｃ）と負極側スイッチング素子（例えば実施の形態のスイッチング素子２ｂ、２ｄ、３ｂ、３ｄ、４ｂ、４ｄ）との直列回路を２個並列接続したスイッチング回路を１組とするＮ組のスイッチング回路から構成されると共に、前記第１の直流電源に接続され、前記Ｎ個の固定子コイルに対して前記第１の直流電源から独立に電流を供給可能なインバータ回路（例えば実施の形態のインバータ２、３、４）と、前記Ｎ組のスイッチング回路と前記Ｎ個の固定子コイルとの間をそれぞれ接続する接続経路のいずれかに挿入されると共に、該固定子コイルを該スイッチング回路へ接続するか、または前記電力整流変換回路を該スイッチング回路へ接続するかの切り換えが可能な切換回路（例えば実施の形態のスイッチ１２、１３）と、前記インバータ回路のスイッチング動作を制御する変換制御手段とを具備することを特徴とする。
【００１０】
以上の構成を備えたモータ駆動装置は、切換回路を固定子コイル側へ切り換えることにより、Ｎ組のスイッチング回路をスイッチング動作させて、モータの駆動制御または回生制御を実行することができると共に、切換回路を電力整流変換回路に含まれるトランスの１次巻き線側へ切り換えることにより、第１の直流電源から電力を得ながら、モータに備えられたＮ個のコイルのいずれか（Ｎ−１）個に接続された（Ｎ−１）組のインバータ回路のスイッチング動作によってモータを駆動させつつ、残る１組のインバータ回路をスイッチング動作させて、第１の直流電源の電力を第２の直流電源へ供給し、第２の直流電源を第１の直流電源の電力により充電することができる。
【００１１】
請求項３の発明に係るモータ駆動装置は、互いに分離独立したＮ個（Ｎは３以上の整数）の固定子コイル（例えば実施の形態のコイル１ｕ、１ｖ、１ｗ）を備えたモータ（例えば実施の形態のモータ１）と、前記モータを駆動するための電力を保持する第１の直流電源（例えば実施の形態の高電位バッテリ５）と、前記第１の直流電源を構成するセルの負極側端子に近いセルを利用して構成されると共に、負極側端子が前記第１の直流電源と共通に接続された第２の直流電源（例えば実施の形態の低電位バッテリ１９）と、正極側スイッチング素子（例えば実施の形態のスイッチング素子２ａ、２ｃ、３ａ、３ｃ、４ａ、４ｃ）と負極側スイッチング素子（例えば実施の形態のスイッチング素子２ｂ、２ｄ、３ｂ、３ｄ、４ｂ、４ｄ）との直列回路を２個並列接続したスイッチング回路を１組とするＮ組のスイッチング回路から構成されると共に、前記第１の直流電源に接続され、前記Ｎ個の固定子コイルに対して前記第１の直流電源から独立に電流を供給可能なインバータ回路（例えば実施の形態のインバータ２、３、４）と、前記第２の直流電源の正極側端子に直列に接続されたチョークコイル（例えば実施の形態のチョークコイル８）、及び前記第２の直流電源と並列に接続された平滑コンデンサ（例えば実施の形態の低電位側平滑化コンデンサ１０）から構成される電力整流変換回路と、前記Ｎ組のスイッチング回路と前記Ｎ個の固定子コイルとの間をそれぞれ接続する接続経路のいずれかに挿入されると共に、該固定子コイルを該スイッチング回路へ接続するか、または前記電力整流変換回路を該スイッチング回路へ接続するかの切り換えが可能な切換回路（例えば実施の形態のスイッチ７）と、前記インバータ回路のスイッチング動作を制御する変換制御手段とを具備することを特徴とする。
【００１２】
以上の構成を備えたモータ駆動装置は、切換回路を固定子コイル側へ切り換えることにより、Ｎ組のスイッチング回路をスイッチング動作させて、モータの駆動制御または回生制御を実行することができると共に、切換回路を電力整流変換回路に含まれるチョークコイル側へ切り換えることにより、第１の直流電源から電力を得ながら、モータに備えられたＮ個のコイルのいずれか（Ｎ−１）個に接続された（Ｎ−１）組のインバータ回路のスイッチング動作によってモータを駆動させつつ、残る１組のインバータ回路をスイッチング動作させて、第１の直流電源と、第１の直流電源の一部により構成される第２の直流電源のいずれか一方の電力をもう一方へ供給し、第１の直流電源を第２の直流電源の電力により充電するか、または第２の直流電源を第１の直流電源の電力により充電することができる。
【００１３】
請求項４の発明に係るモータ駆動装置は、請求項１から請求項３のいずれかに記載のモータ駆動装置において、前記変換制御手段が、前記切換回路を前記固定子コイル側へ切り換えて、前記Ｎ組のスイッチング回路をスイッチング動作させることにより、前記モータの駆動制御または回生制御を実行する全相通電モードと、前記切換回路を前記電力整流変換回路側へ切り換えて、（Ｎ−１）組の前記スイッチング回路をスイッチング動作させることにより、前記モータの駆動制御または回生制御を実行すると共に、前記電力整流変換回路に接続された残る１組の前記スイッチング回路をスイッチング動作させることにより、前記第１の直流電源と前記第２の直流電源のいずれか一方の電力を、もう一方へ降圧または昇圧して供給する部分通電モードとを選択可能であることを特徴とする。
【００１４】
以上の構成を備えたモータ駆動装置は、変換制御手段が、全相通電モードを選択してモータを制御することにより、第１の直流電源を用いてモータを最大限効率的に駆動することができ、一方、部分通電モードを選択してモータを制御することにより、モータを適当な状態で駆動しつつ、第１の直流電源と第２の直流電源のいずれか一方の電力をもう一方へ供給し、第１の直流電源を第２の直流電源の電力により充電するか、または第２の直流電源を第１の直流電源の電力により充電することができる。
【００１５】
請求項５の発明に係るモータ駆動装置は、請求項１から請求項４のいずれかに記載のモータ駆動装置において、前記変換制御手段が、前記切換回路を前記電力整流変換回路側へ切り換えて、（Ｎ−１）組の前記スイッチング回路を停止させると共に、前記電力整流変換回路に接続された残る１組の前記スイッチング回路をスイッチング動作させることにより、前記第１の直流電源と前記第２の直流電源のいずれか一方の電力を、もう一方へ降圧または昇圧して供給する停止時通電モードを選択可能であることを特徴とする。
【００１６】
以上の構成を備えたモータ駆動装置は、変換制御手段が、停止時通電モードを選択してモータを制御することにより、モータを全く駆動させずに、第１の直流電源と第２の直流電源のいずれか一方の電力をもう一方へ供給し、第１の直流電源を第２の直流電源の電力により充電するか、または第２の直流電源を第１の直流電源の電力により充電することができる。
【００１７】
請求項６の発明に係るモータ駆動装置は、請求項４、または請求項５に記載のモータ駆動装置において、前記モータが、車両を走行駆動するエンジンを補助するか、または車両を走行駆動するように、前記車両の駆動系に連結されてなり、前記変換制御手段が、前記車両の始動時または加速時には、前記全相通電モードを選択し、安定走行状態で定速走行を行うクルーズ走行時には、前記部分通電モードを選択することを特徴とする。
【００１８】
以上の構成を備えたモータ駆動装置は、車両の始動時または加速時であって、モータに最大限トルクを発生させたい場合には、全相通電モードを選択して走行用または走行を補助するモータを制御することにより、車両に搭載された第１の直流電源を用いてモータを最大限効率的に駆動し、車両を円滑に走行させることができ、一方、車両が安定走行状態で定速走行を行うクルーズ走行時であって、クルーズ走行に適当なトルクをモータに発生させれば良い場合には、部分通電モードを選択してモータを制御することにより、モータを適当な状態で駆動しつつ、第１の直流電源と第２の直流電源のいずれか一方の電力をもう一方へ供給し、車両を円滑に走行させながら、第１の直流電源を第２の直流電源の電力により充電するか、または第２の直流電源を第１の直流電源の電力により充電することができる。
【００１９】
請求項７の発明に係るモータ駆動装置は、請求項５に記載のモータ駆動装置において、前記モータが、車両を走行駆動するエンジンを補助するか、または車両を走行駆動するように、前記車両の駆動系に連結されてなり、前記変換制御手段が、前記車両の減速回生時には、前記全相通電モードを選択し、アイドリング時には、前記部分通電モードを選択し、アイドルストップ時には、前記停止時通電モードを選択することを特徴とする。
【００２０】
以上の構成を備えたモータ駆動装置は、車両の減速回生時であって、モータに最大限発電させたい場合には、全相通電モードを選択して走行用または走行を補助するモータを制御することにより、車両に搭載された第１の直流電源を、モータの発電電力により最大限効率的に充電し、一方、車両のアイドリング時であって、モータを適当なトルクで駆動すれば良い場合には、部分通電モードを選択してモータを制御することにより、モータを適当な状態で駆動しつつ、第１の直流電源と第２の直流電源のいずれか一方の電力をもう一方へ供給し、車両の走行に備えつつ、第１の直流電源を第２の直流電源の電力により充電するか、または第２の直流電源を第１の直流電源の電力により充電することができる。更に、車両のアイドリングストップ時であって、モータを駆動する必要がない場合には、停止時通電モードを選択してモータを制御することにより、モータを停止して第１の直流電源の電力消費を削減すると共に、第１の直流電源と第２の直流電源のいずれか一方の電力をもう一方へ供給し、第１の直流電源を第２の直流電源の電力により充電するか、または第２の直流電源を第１の直流電源の電力により充電することができる。
【００２１】
請求項８の発明に係るモータ駆動装置は、互いに分離独立したＮ個（Ｎは３以上の整数）の固定子コイル（例えば実施の形態のコイル１７ｕ、１７ｖ、１７ｗ）を備えたモータ（例えば実施の形態のモータ１７）と、前記モータを駆動するための電力を保持する第１の直流電源（例えば実施の形態の高電位バッテリ５）と、負極側端子が前記第１の直流電源と共通に接続された第２の直流電源（例えば実施の形態の低電位バッテリ９）と、正極側スイッチング素子（例えば実施の形態のスイッチング素子２ａ、２ｃ、３ａ、３ｃ、４ａ、４ｃ）と負極側スイッチング素子（例えば実施の形態のスイッチング素子２ｂ、２ｄ、３ｂ、３ｄ、４ｂ、４ｄ）との直列回路を２個並列接続したスイッチング回路を１組とするＮ組のスイッチング回路から構成されると共に、前記第１の直流電源に接続され、前記Ｎ個の固定子コイルに対して前記第１の直流電源から独立に電流を供給可能なインバータ回路（例えば実施の形態のインバータ２、３、４）と、前記Ｎ組のスイッチング回路と前記第１の直流電源との間をそれぞれ接続する接続経路のいずれかに挿入されると共に、該スイッチング回路を前記第１の直流電源へ接続するか、または該スイッチング回路を前記第２の直流電源へ接続するかの切り換えが可能な切換回路（例えば実施の形態のスイッチ１６）と、前記インバータ回路のスイッチング動作を制御する変換制御手段とを具備することを特徴とする。
【００２２】
以上の構成を備えたモータ駆動装置は、切換回路を第１の直流電源側へ切り換えることにより、Ｎ組のスイッチング回路をスイッチング動作させて、モータの駆動制御または回生制御を実行することができると共に、切換回路を第２の直流電源側へ切り換えることにより、第１の直流電源から電力を得ながら、モータに備えられたＮ個のコイルのいずれか（Ｎ−１）個に接続された（Ｎ−１）組のインバータ回路のスイッチング動作によってモータを駆動させつつ、残る１組のインバータ回路をスイッチング動作させて、該インバータ回路に接続されたコイルに誘起する電力を第２の直流電源へ供給し、第２の直流電源をモータの発電電力により充電することができる。
【００２３】
請求項９の発明に係るモータ駆動装置は、請求項８に記載のモータ駆動装置において、前記切換回路の接続された前記スイッチング回路に対応する前記固定子コイルに中間タップを設け（例えば実施の形態のコイル１７ｗ）、前記固定子コイルと前記スイッチング回路との間に接続されると共に、該固定子コイルの両端の端子を前記スイッチング回路へ接続するか、該固定子コイルの一方の端子と前記中間タップとを前記スイッチング回路へ接続するかの切り換えが可能なコイル切換回路（例えば実施の形態のスイッチ１８）を具備することを特徴とする。
【００２４】
以上の構成を備えたモータ駆動装置は、切換回路を第１の直流電源側へ切り換えてモータの駆動制御または回生制御を実行する際は、更にコイル切換回路を切り換えて、固定子コイルの一方の端子とコイルの中間タップとをスイッチング回路へ接続することで、コイル切換回路に接続されていない（Ｎ−１）個の固定子コイルと、コイル切換回路に接続された固定子コイルの中間タップまでの部分とにより、第１の直流電源を用いてモータを最大限効率的に駆動することができ、一方、切換回路を第２の直流電源側へ切り換えてモータの駆動制御または回生制御を実行する際は、更にコイル切換回路を切り換えて、コイル切換回路に接続されている固定子コイルの両端の端子をスイッチング回路へ接続することで、コイル切換回路に接続されていない（Ｎ−１）個の固定子コイルにより、第１の直流電源から電力を得ながらモータを駆動させつつ、コイル切換回路に接続された固定子コイルの全体に誘起する電力を第２の直流電源へ供給し、第２の直流電源をモータの発電電力により充電することができる。
【００２５】
請求項１０の発明に係るモータ駆動装置は、互いに分離独立したＮ個（Ｎは３以上の整数）の固定子コイル（例えば実施の形態のコイル１７ｕ、１７ｖ、１７ｗ）を備えたモータ（例えば実施の形態のモータ１７）と、前記モータを駆動するための電力を保持する第１の直流電源（例えば実施の形態の高電位バッテリ５）と、前記第１の直流電源を構成するセルの負極側端子に近いセルを利用して構成されると共に、負極側端子が前記第１の直流電源と共通に接続された第２の直流電源（例えば実施の形態の低電位バッテリ１９）と、正極側スイッチング素子（例えば実施の形態のスイッチング素子２ａ、２ｃ、３ａ、３ｃ、４ａ、４ｃ）と負極側スイッチング素子（例えば実施の形態のスイッチング素子２ｂ、２ｄ、３ｂ、３ｄ、４ｂ、４ｄ）との直列回路を２個並列接続したスイッチング回路を１組とするＮ組のスイッチング回路から構成されると共に、前記第１の直流電源に接続され、前記Ｎ個の固定子コイルに対して前記第１の直流電源から独立に電流を供給可能なインバータ回路（例えば実施の形態のインバータ２、３、４）と、前記Ｎ組のスイッチング回路と前記第１の直流電源との間をそれぞれ接続する接続経路のいずれかに挿入されると共に、該スイッチング回路を前記第１の直流電源へ接続するか、または該スイッチング回路を前記第２の直流電源へ接続するかの切り換えが可能な切換回路（例えば実施の形態のスイッチ１６）と、前記インバータ回路のスイッチング動作を制御する変換制御手段とを具備するモータ駆動装置であって、前記切換回路の接続された前記スイッチング回路に対応する前記固定子コイルに中間タップを設け（例えば実施の形態のコイル１７ｗ）、前記固定子コイルと前記スイッチング回路との間に接続されると共に、該固定子コイルの両端の端子を前記スイッチング回路へ接続するか、該固定子コイルの一方の端子と前記中間タップとを前記スイッチング回路へ接続するかの切り換えが可能なコイル切換回路（例えば実施の形態のスイッチ１８）を具備することを特徴とする。
【００２６】
以上の構成を備えたモータ駆動装置は、切換回路を第１の直流電源側へ切り換えることにより、Ｎ組のスイッチング回路をスイッチング動作させて、モータの駆動制御または回生制御を実行することができると共に、切換回路を第１の直流電源の一部により構成される第２の直流電源側へ切り換えることにより、第１の直流電源から電力を得ながら、モータに備えられたＮ個のコイルのいずれか（Ｎ−１）個に接続された（Ｎ−１）組のインバータ回路のスイッチング動作によってモータを駆動させつつ、残る１組のインバータ回路をスイッチング動作させて、該インバータ回路に接続されたコイルに誘起する電力を第２の直流電源へ供給し、第２の直流電源をモータの発電電力により充電することができる。
【００２７】
また、切換回路を第１の直流電源側へ切り換えてモータの駆動制御または回生制御を実行する際は、更にコイル切換回路を切り換えて、固定子コイルの一方の端子とコイルの中間タップとをスイッチング回路へ接続することで、コイル切換回路に接続されていない（Ｎ−１）個の固定子コイルと、コイル切換回路に接続された固定子コイルの中間タップまでの部分とにより、第１の直流電源を用いてモータを最大限効率的に駆動することができ、一方、切換回路を第２の直流電源側へ切り換えてモータの駆動制御または回生制御を実行する際は、更にコイル切換回路を切り換えて、コイル切換回路に接続されている固定子コイルの両端の端子をスイッチング回路へ接続することで、コイル切換回路に接続されていない（Ｎ−１）個の固定子コイルにより、第１の直流電源から電力を得ながらモータを駆動させつつ、コイル切換回路に接続された固定子コイルの全体に誘起する電力を第２の直流電源へ供給し、第２の直流電源をモータの発電電力により充電することができる。
【００２８】
請求項１１の発明に係るモータ駆動装置は、請求項８から請求項１０のいずれかに記載のモータ駆動装置において、前記変換制御手段が、前記切換回路を前記第１の直流電源側へ切り換えて、前記Ｎ組のスイッチング回路をスイッチング動作させることにより、前記モータの駆動制御または回生制御を実行する全相通電モードと、前記切換回路を前記第２の直流電源側へ切り換えて、（Ｎ−１）組の前記スイッチング回路をスイッチング動作させることにより、前記モータの駆動制御または回生制御を実行すると共に、前記第２の直流電源に接続された残る１組の前記スイッチング回路をスイッチング動作させることにより、前記第１の直流電源の電力により駆動された前記モータが発電する電力を、前記第２の直流電源へ供給する発電駆動通電モードとを選択可能であることを特徴とする。
【００２９】
以上の構成を備えたモータ駆動装置は、変換制御手段が、全相通電モードを選択してモータを制御することにより、第１の直流電源を用いてモータを最大限効率的に駆動することができ、一方、発電駆動通電モードを選択してモータを制御することにより、モータを適当な状態で駆動しつつ、モータのコイルに誘起する電力を第２の直流電源へ供給し、第２の直流電源をモータの発電電力により充電することができる。
【００３０】
請求項１２の発明に係るモータ駆動装置は、請求項１１に記載のモータ駆動装置において、前記モータが、車両を走行駆動するエンジンを補助するか、または車両を走行駆動するように、前記車両の駆動系に連結されてなり、前記変換制御手段が、前記車両の始動時または加速時には、前記全相通電モードを選択し、安定走行状態で定速走行を行うクルーズ走行時には、前記発電駆動通電モードを選択することを特徴とする。
【００３１】
以上の構成を備えたモータ駆動装置は、車両の始動時または加速時であって、モータに最大限トルクを発生させたい場合には、全相通電モードを選択して走行用または走行を補助するモータを制御することにより、車両に搭載された第１の直流電源を用いてモータを最大限効率的に駆動し、車両を円滑に走行させることができ、一方、車両が安定走行状態で定速走行を行うクルーズ走行時であって、クルーズ走行に適当なトルクをモータに発生させれば良い場合には、発電駆動通電モードを選択してモータを制御することにより、モータを適当な状態で駆動しつつ、モータのコイルに誘起する電力を第２の直流電源へ供給し、第２の直流電源をモータの発電電力により充電することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態のモータ駆動装置を示す回路図である。
図１において、モータ１は、車両に搭載され、車両を走行駆動するエンジンを補助するか、または車両を走行駆動するように、その回転子が車両の駆動系に連結されると共に、互いに分離独立した例えば３個のコイル（巻き線）１ｕ、１ｖ、１ｗを備えたモータであって、モータ１には、コイル１ｕに電流を流すために、スイッチング素子２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄをＨブリッジ構成に接続したインバータ２と、コイル１ｖに電流を流すために、スイッチング素子３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄをＨブリッジ構成に接続したインバータ３とが接続されている。
【００３３】
また、モータ１には、コイル１ｗに電流を流すために、スイッチング素子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄをＨブリッジ構成に接続したインバータ４が、後述するスイッチ７を介して接続されている。なお、スイッチング素子４ａ、４ｂの接点とコイル１ｗは直接接続され、スイッチング素子４ｃ、４ｄの接点とコイル１ｗはスイッチ７を介して接続される。
また、モータ１が接続された端子の反対側のインバータ２、３、４の両端（インバータの入力）には、モータ１を駆動するための高電位バッテリ５と、高電位バッテリ５の電圧を平滑化する高電位側平滑化コンデンサ６とが接続されている。
【００３４】
なお、Ｈブリッジ構成のインバータとは、接続されたコイルに流す電流の向きを、４個のスイッチング素子により制御する構造のインバータのことで、コイル１ｕとインバータ２とを例に挙げて説明すると、スイッチング素子２ａとスイッチング素子２ｄをＯＮ、スイッチング素子２ｂとスイッチング素子２ｃをＯＦＦした状態では、高電位バッテリ５の正極側端子により供給される電流は、スイッチング素子２ａを通り、図１におけるコイル１ｕのａ点からｂ点（上から下）へ流れ、スイッチング素子２ｄを通って高電位バッテリ５の負極側端子へ戻る。同様に、スイッチング素子２ａとスイッチング素子２ｄをＯＦＦ、スイッチング素子２ｂとスイッチング素子２ｃをＯＮした状態では、電流は、図１におけるコイル１ｕのｂ点からａ点（下から上）へ流れる。
【００３５】
インバータ３も、コイル１ｖに対して、インバータ２と同様に両方向の電流を流すことができる。また、後述するスイッチ７によって、コイル１ｗにインバータ４が接続されていれば、インバータ４も、コイル１ｗに対して、インバータ２と同様に両方向の電流を流すことができる。
従って、インバータ２、３、４によりコイル１ｕ、１ｖ、１ｗに流れる電流の向きを制御することにより、正負両方向の磁界を発生させて、モータ１の回転子に回転力を与えることができる。
【００３６】
一方、スイッチ７は、１個の共通端子７ａと２個の切り換え端子７ｂ、７ｃを持つ１回路２接点のスイッチであって、共通端子７ａがスイッチング素子４ｃ、４ｄの接点（インバータ４の出力）に接続されると共に、切り換え端子７ｂは、スイッチング素子４ａ、４ｂの接点と接続された端子とは反対側のコイル１ｗの一方の端子に接続されている。また、切り換え端子７ｃは、チョークコイル８の一方の端子に接続されており、更にチョークコイル８の反対側のもう一方の端子は、低電位バッテリ９の正極側端子に接続されている。
【００３７】
これにより、スイッチ７を切り換えて、コイル１ｗをスイッチング素子４ｃ、４ｄの接点に接続することにより、インバータ４を構成するスイッチング素子４ａ、４ｂを、同様にインバータ４を構成するスイッチング素子４ｃ、４ｄと共に、コイル１ｗに電流を流してモータ１を駆動するためのインバータとして利用することもできるし、スイッチ７を切り換えて、スイッチング素子４ｃ、４ｄの接点をチョークコイル８の一方の端子に接続することにより、インバータ４を構成するスイッチング素子４ｃ、４ｄの接点を、チョークコイル８を介して低電位バッテリ９の正極側端子に接続することもできる。
【００３８】
また、低電位バッテリ９の負極側端子は、高電位バッテリ５の負極側端子と共通に接続されており、低電位バッテリ９の正極側端子と負極側端子との間には、低電位バッテリ９に印加される電圧を平滑化する低電位側平滑化コンデンサ１０が接続されている。更に、低電位バッテリ９は、ヘッドライトやワイパー等その他の車両用補機を駆動するための低電位バッテリであって、低電位バッテリ９の正極側端子、及び負極側端子は、車両に搭載された各車両用補機類である負荷１１に接続されている。
【００３９】
また、このように接続された本実施の形態のモータ駆動装置は、インバータ２、３、４を完全に独立して動作させることが可能であって、例えばモータ１の回転子の駆動は、インバータ２、３から電流が供給されたコイル１ｕ、１ｖにより駆動する２相給電とし、インバータ４は休止、またはモータ１の回転子の駆動には関係のない動作を行わせることができる。
【００４０】
従って、スイッチ７を切り換えて、スイッチング素子４ｃ、４ｄの接点をチョークコイル８の一方の端子に接続し、インバータ４を構成するスイッチング素子４ｃ、４ｄを、チョークコイル８を介して低電位バッテリ９の正極側端子に接続することにより、インバータ４に含まれるスイッチング素子４ｃ、４ｄと、チョークコイル８と、更には低電位側平滑化コンデンサ１０とにより非絶縁型のＤＣ−ＤＣコンバータ（電力整流変換回路）を構成し、高電位バッテリ５から供給された電力によって、チョークコイル８を充放電することができる。そして、チョークコイル８に蓄えられた電力を、低電位側平滑化コンデンサ１０により平滑化して取り出すと、高電位バッテリ５の電力を降圧した、低電位バッテリ９を充電するための電力を得ることができる。
【００４１】
具体的には、変換制御回路（図示せず）が、スイッチ７を切り換えて、スイッチング素子４ｃ、４ｄの接点をチョークコイル８の一方の端子に接続すると共に、スイッチング素子４ｃを所定の通電率Ｄｕｔｙ＿Ａでスイッチングしてオンオフ動作させることにより、下記（１）式に基づく電圧がチョークコイル８に発生し、スイッチング素子４ｄに備えられた転流ダイオード（図示せず）、またはスイッチング素子４ｄに寄生する寄生ダイオード（図示せず：転流ダイオードとして機能する）に流れる電流により、低電位バッテリ９が充電される。なお、（１）式では、Ｖｏｕｔをチョークコイル８に発生する電圧、Ｖｉｎを高電位バッテリ５の電圧とする。
【００４２】
Ｖｏｕｔ／Ｖｉｎ＝Ｄｕｔｙ＿Ａ ・・・（１）
【００４３】
一方、このスイッチング素子４ｃ、４ｄと、チョークコイル８と、低電位側平滑化コンデンサ１０とにより構成されたＤＣ−ＤＣコンバータは双方向性を有しており、低電位バッテリ９の電力を昇圧して、高電位バッテリ５を充電したり、インバータ２、３へ電力を供給して、モータ１の駆動力を得ることもできる。また、インバータの高電位側平滑化コンデンサ６への充電（プリチャージ）も行うことができる。
【００４４】
具体的には、変換制御回路（図示せず）が、スイッチ７を切り換えて、スイッチング素子４ｃ、４ｄの接点をチョークコイル８の一方の端子に接続すると共に、スイッチング素子４ｄを所定の通電率Ｄｕｔｙ＿Ｂでスイッチングしてオンオフ動作させることにより、下記（２）式に基づく電圧がチョークコイル８に発生し、スイッチング素子４ｃに備えられた転流ダイオード（図示せず）、またはスイッチング素子４ｃに寄生する寄生ダイオード（図示せず：転流ダイオードとして機能する）に流れる電流により、高電位バッテリ５が充電される。なお、この時、インバータ２、３を利用してモータ１を駆動しても良い。また、（２）式では、Ｖｏｕｔをチョークコイル８に発生する電圧、Ｖｉｎを低電位バッテリ９の電圧とする。
【００４５】
Ｖｏｕｔ／Ｖｉｎ＝１／（１−Ｄｕｔｙ＿Ｂ） ・・・（２）
【００４６】
なお、上述のように、スイッチング素子４ｃまたはスイッチング素子４ｄをスイッチングするスイッチングキャリアは、２相給電により駆動及び回生しているモータ１にトルク変動が発生しないように、インバータ２、３を構成するスイッチング素子２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄやスイッチング素子３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄのスイッチングキャリアに対して十分速くする。
【００４７】
また、表１に本実施の形態のモータ駆動装置を搭載した車両の車両状態と、スイッチ７、及び各インバータ回路２、３、４の状態との対応についての一例を示す。表１に示すように、車両の始動時または加速時であって、モータ１に最大限トルクを発生させたい場合、あるいは車両が安定走行状態で定速走行を行うクルーズ走行時であって、クルーズ走行に適当なトルクをモータ１に発生させれば良い場合、あるいは車両の減速回生時であって、モータ１に最大限発電させたい場合、あるいは車両のアイドリング時であって、モータ１を適当なトルクで駆動すれば良い場合、あるいは車両のアイドリングストップ時であって、モータ１を駆動する必要がない場合の各場合には、スイッチ７をそれぞれ対応する方向へ切り換えると共に、各インバータ回路２、３、４を表１に示す通りに制御することで、車両を円滑に走行させると共に、最も効率的かつ効果的に、高電位バッテリ５と低電位バッテリ９のいずれか一方の電力をもう一方へ供給し、高電位バッテリ５を低電位バッテリ９の電力により充電するか、または低電位バッテリ９を高電位バッテリ５の電力により充電することができる。
【００４８】
【表１】
以上説明したように、本実施の形態のモータ駆動装置は、モータ１をスイッチング素子２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄやスイッチング素子３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを備えたインバータ２、３による高電位バッテリ５からの２相給電により駆動しながら、インバータ４に含まれるスイッチング素子４ｃ、４ｄと、チョークコイル８と、更には低電位側平滑化コンデンサ１０とにより非絶縁型のＤＣ−ＤＣコンバータを構成することで、高電位バッテリ５の電力を降圧して低電位バッテリ９を充電することができる。
【００５０】
一方、高電位バッテリ５の電力が放電され、インバータ２、３を利用してモータ１を駆動することができない場合は、スイッチング素子４ｃ、４ｄと、チョークコイル８と、低電位側平滑化コンデンサ１０とにより構成されたＤＣ−ＤＣコンバータを上述の場合とは逆に用いて、低電位バッテリ９の電力を昇圧して高電位バッテリ５を充電することも、更には低電位バッテリ９の電力を昇圧すると共にインバータ２、３を利用してモータ１を駆動することもできる。また、インバータの高電位側平滑化コンデンサ６への充電（プリチャージ）も行うことができる。
【００５１】
（第２の実施の形態）
図２は、本発明の第２の実施の形態のモータ駆動装置を示す回路図である。なお、第１の実施の形態と同一の符号を付与した構成要素は、第１の実施の形態で説明した構成要素と同一のものとして説明は省略する。
図２において、本実施の形態のモータ駆動装置が、第１の実施の形態のモータ駆動装置と異なる部分は、第１の実施の形態のモータ駆動装置では、インバータ４とコイル１ｗとがスイッチ７を介して接続されると共に、スイッチ７の切り換えにより、インバータ４が直接チョークコイル８へ接続され、非絶縁型のＤＣ−ＤＣコンバータを構成するのに対して、本実施の形態のモータ駆動装置では、インバータ４とコイル１ｗとが、後述するスイッチ１２、１３を介して接続されると共に、スイッチ１２、１３の切り換えにより、インバータ４をコイル１ｗから完全に切り離し、更にインバータ４をトランスを介してチョークコイル８へ接続することにより、絶縁型のＤＣ−ＤＣコンバータ（電力整流変換回路）を構成することである。
【００５２】
具体的には、図２において、スイッチ１２は、１個の共通端子１２ａと２個の切り換え端子１２ｂ、１２ｃを持つ１回路２接点のスイッチであって、共通端子１２ａがスイッチング素子４ａ、４ｂの接点（インバータ４の出力）に接続されると共に、切り換え端子１２ｂがコイル１ｗの一方の端子に接続されている。また、切り換え端子１２ｃは、トランス１４の１次巻き線の一方の端子に接続されている。
【００５３】
同様に、スイッチ１３は、１個の共通端子１３ａと２個の切り換え端子１３ｂ、１３ｃを持つ１回路２接点のスイッチであって、共通端子１３ａがスイッチング素子４ｃ、４ｄの接点（インバータ４の出力）に接続されると共に、切り換え端子１３ｂは、切り換え端子１２ｂが接続された端子とは反対側のコイル１ｗのもう一方の端子に接続されている。また、切り換え端子１３ｃは、切り換え端子１２ｃが接続された端子とは反対側のトランス１４の１次巻き線のもう一方の端子に接続されている。
【００５４】
これにより、スイッチ１２、１３を２個１組で切り換えて、コイル１ｗをスイッチング素子４ａ、４ｂの接点、及びスイッチング素子４ｃ、４ｄの接点に接続することにより、インバータ４を構成するスイッチング素子４ａ、４ｂ、及びスイッチング素子４ｃ、４ｄを、コイル１ｗに電流を流してモータ１を駆動するためのインバータとして利用することもできるし、スイッチ１２、１３を２個１組で切り換えて、インバータ４をコイル１ｗから完全に切り離し、スイッチング素子４ａ、４ｂの接点をトランス１４の１次巻き線の一方の端子に接続すると共に、スイッチング素子４ｃ、４ｄの接点をトランス１４の１次巻き線のもう一方の端子に接続することもできる。
【００５５】
また、トランス１４の２次巻き線の両端端子には、トランス１４の２次巻き線にアノード端子がそれぞれ接続された整流用ダイオード１５ａ、１５ｂが接続されている。また、整流用ダイオード１５ａ、１５ｂのカソード端子には、共通に設けられたチョークコイル８の一方の端子が接続されており、チョークコイル８のもう一方の端子は低電位バッテリ９の正極側端子に接続されている。
【００５６】
また、低電位バッテリ９の負極側端子は、トランス１４の２次巻き線の中間タップに接続されており、低電位バッテリ９の正極側端子と負極側端子との間には、低電位バッテリ９に印加される電圧を平滑化する低電位側平滑化コンデンサ１０が接続されている。更に、低電位バッテリ９は、ヘッドライトやワイパー等その他の車両用補機を駆動するための低電位バッテリであって、低電位バッテリ９の正極側端子、及び負極側端子は、車両に搭載された各車両用補機類である負荷１１に接続されている。
【００５７】
また、このように接続された本実施の形態のモータ駆動装置は、インバータ２、３、４を完全に独立して動作させることが可能であって、例えばモータ１の回転子の駆動は、インバータ２、３から電流が供給されたコイル１ｕ、１ｖにより駆動する２相給電とし、インバータ４は休止、またはモータ１の回転子の駆動には関係のない動作を行わせることができる。
【００５８】
従って、スイッチ１２、１３を２個１組で切り換えて、スイッチング素子４ａ、４ｂの接点をトランス１４の１次巻き線の一方の端子に接続すると共に、スイッチング素子４ｃ、４ｄの接点をトランス１４の１次巻き線のもう一方の端子に接続することにより、インバータ４に含まれるスイッチング素子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄと、トランス１４と、整流用ダイオード１５ａ、１５ｂと、チョークコイル８と、更には低電位側平滑化コンデンサ１０とにより、フルブリッジ方式の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータを構成する。これにより、トランス１４の１次巻き線に高電位バッテリ５からの電力を供給し、トランス１４を介して高電位バッテリ５から供給された電力によって、チョークコイル８を充放電することができる。
【００５９】
具体的には、変換制御回路（図示せず）が、スイッチ１２、１３を２個１組で切り換えて、スイッチング素子４ａ、４ｂの接点をトランス１４の１次巻き線の一方の端子に、またスイッチング素子４ｃ、４ｄの接点をトランス１４の１次巻き線のもう一方の端子に接続すると共に、例えばスイッチング素子４ａ及びスイッチング素子４ｄをＯＮしてトランス１４の１次巻き線に電流を流した場合にトランス１４の２次巻き線に誘起される電流を、整流用ダイオード１５ａにより整流して取り出すと共に、スイッチング素子４ｂ及びスイッチング素子４ｃをＯＮしてトランス１４の１次巻き線に電流を流した場合にトランス１４の２次巻き線に誘起される電流を、整流用ダイオード１５ｂにより整流して取り出す。
【００６０】
そして、２相給電により駆動及び回生しているモータ１にトルク変動が発生しないように、インバータ２、３を構成するスイッチング素子２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄやスイッチング素子３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄのスイッチングキャリアに対して十分速く、スイッチング素子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄのスイッチングを繰り返すことで、チョークコイル８へ一方向の電流を流し、チョークコイル８に電力を蓄えると共に、チョークコイル８に蓄えられた電力を、低電位側平滑化コンデンサ１０により平滑化して取り出すと、高電位バッテリ５の電力を降圧した、低電位バッテリ９を充電するための電力を得ることができる。
【００６１】
なお、本実施の形態のモータ駆動装置も、表１に示すように、スイッチ１２、１３をそれぞれ対応する方向へ切り換えると共に、各インバータ回路２、３、４を表１に示す通りに制御することで、車両を円滑に走行させると共に、最も効率的かつ効果的に、高電位バッテリ５の電力を低電位バッテリ９へ供給し、低電位バッテリ９を高電位バッテリ５の電力により充電することができる。
【００６２】
以上説明したように、本実施の形態のモータ駆動装置は、モータ１をスイッチング素子２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄやスイッチング素子３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを備えたインバータ２、３による高電位バッテリ５からの２相給電により駆動しながら、スイッチング素子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄを備えたインバータ４と、トランス１４と、整流用ダイオード１５ａ、１５ｂと、チョークコイル８と、更には低電位側平滑化コンデンサ１０とにより、フルブリッジ方式の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータを構成することで、高電位バッテリ５の電力を降圧して低電位バッテリ９を充電することができる。
【００６３】
（第３の実施の形態）
図３は、本発明の第３の実施の形態のモータ駆動装置を示す回路図である。なお、第１、第２の実施の形態と同一の符号を付与した構成要素は、第１、第２の実施の形態で説明した構成要素と同一のものとして説明は省略する。
図３において、本実施の形態のモータ駆動装置が、第１の実施の形態のモータ駆動装置と異なる部分は、第１の実施の形態のモータ駆動装置では、モータ１を駆動するための電力を供給する高電位バッテリ５と、負荷１１に対して電力を供給する低電位バッテリ９とを個別に備えていたのに対し、本実施の形態のモータ駆動装置では、高電位バッテリ５の一部を低電位バッテリ１９として利用し、専用に用意される単体の低電位バッテリ９を省略することである。
【００６４】
具体的には、図３に示すように、例えば高電位バッテリ５が直列に接続された３個のセルからなるバッテリであった場合、高電位バッテリ５に対し、その負極側端子に最も近い１個のセルの正極へ接続された接続端子Ａを設け、負極側端子に最も近い１個のセルを低電位バッテリ１９として利用する。なお、図３に示す例は一例であって、高電位バッテリ５を構成するセルの数、及び低電位バッテリ１９を構成するセルの数は、必要な電圧に基づいて決定されるものとする。
また、低電位バッテリ１９の正極側端子と負極側端子に相当する、高電位バッテリ５の接続端子Ａと負極側端子は、第１、第２の実施の形態と同様に、車両に搭載された各車両用補機類である負荷１１に接続されている。
【００６５】
従って、本実施の形態のモータ駆動装置は、車両に搭載された各車両用補機類である負荷１１のために専用に用意される単体の低電位バッテリ９を省略することで、更なる小型化とコストダウンを図ると共に、第１の実施の形態のモータ駆動装置と同様に、モータ１をスイッチング素子２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄやスイッチング素子３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを備えたインバータ２、３による高電位バッテリ５からの２相給電により駆動しながら、インバータ４に含まれるスイッチング素子４ｃ、４ｄと、チョークコイル８と、更には低電位側平滑化コンデンサ１０とによりＤＣ−ＤＣコンバータを構成することで、高電位バッテリ５の電力を降圧して低電位バッテリ１９を充電することができる。
【００６６】
一方、高電位バッテリ５の電力が放電され、インバータ２、３を利用してモータ１を駆動することができない場合は、スイッチング素子４ｃ、４ｄと、チョークコイル８と、低電位側平滑化コンデンサ１０とにより構成されたＤＣ−ＤＣコンバータを上述の場合とは逆に用いて、低電位バッテリ１９の電力を昇圧して高電位バッテリ５を充電することも、更には低電位バッテリ１９の電力を昇圧すると共にインバータ２、３を利用してモータ１を駆動することもできる。また、インバータの高電位側平滑化コンデンサ６への充電（プリチャージ）も行うことができる。
【００６７】
なお、本実施の形態のモータ駆動装置も、表１に示すように、スイッチ７をそれぞれ対応する方向へ切り換えると共に、各インバータ回路２、３、４を表１に示す通りに制御することで、車両を円滑に走行させると共に、最も効率的かつ効果的に、高電位バッテリ５と低電位バッテリ１９のいずれか一方の電力をもう一方へ供給し、高電位バッテリ５を低電位バッテリ１９の電力により充電するか、または低電位バッテリ１９を高電位バッテリ５の電力により充電することができる。
【００６８】
（第４の実施の形態）
図４は、本発明の第４の実施の形態のモータ駆動装置を示す回路図である。なお、第１から第３の実施の形態と同一の符号を付与した構成要素は、第１から第３の実施の形態で説明した構成要素と同一のものとして説明は省略する。
図４において、本実施の形態のモータ駆動装置が、第１の実施の形態のモータ駆動装置と異なる部分は、第１の実施の形態のモータ駆動装置では、インバータ４とコイル１ｗとがスイッチ７を介して接続されると共に、スイッチ７の切り換えにより、インバータ４が直接チョークコイル８へ接続され、非絶縁型のＤＣ−ＤＣコンバータを構成するのに対して、本実施の形態のモータ駆動装置では、インバータ４とコイル１ｗとを直接接続すると共に、モータ１が接続された端子の反対側のインバータ４の両端を、高電位バッテリ５の両端に接続するか、低電位バッテリ９の両端に接続するかを切り換えるスイッチ１６を備え、低電位バッテリ９の充電をモータ１の発電する電力により行うことである。
【００６９】
具体的には、図４において、モータ１が接続された端子の反対側のインバータ２、３の両端には、モータ１を駆動するための高電位バッテリ５と、高電位バッテリ５の電圧を平滑化する高電位側平滑化コンデンサ６とが接続されている。
また、モータ１が接続された端子の反対側のインバータ４の両端には、インバータ４の両端に印可される電圧を平滑化する低電位側平滑化コンデンサ１０が接続されている。
【００７０】
また、スイッチ１６は、１個の共通端子１６ａと２個の切り換え端子１６ｂ、１６ｃを持つ１回路２接点のスイッチであって、共通端子１６ａは、モータ１が接続された端子の反対側のインバータ４の端子（インバータ４の入力）に接続されると共に、切り換え端子１６ｂは、高電位バッテリ５の正極側端子に接続されている。また、切り換え端子１６ｃは、低電位バッテリ９の正極側端子に接続されている。
【００７１】
なお、低電位バッテリ９の負極側端子は、高電位バッテリ５の負極側端子と共通に接続されており、更に低電位バッテリ９の正極側端子、及び負極側端子は、車両に搭載された各車両用補機類である負荷１１に接続されている。
【００７２】
これにより、スイッチ１６を切り換えて、インバータ４の端子を高電位バッテリ５の正極側端子に接続することにより、インバータ４を構成するスイッチング素子４ａ、４ｂ、及びスイッチング素子４ｃ、４ｄを、コイル１ｗに電流を流してモータ１を駆動するためのインバータとして利用することもできるし、スイッチ１６を切り換えて、インバータ４の端子を低電位バッテリ９の正極側端子に接続することにより、低電位バッテリ９を、インバータ４を介してモータ１のコイル１ｗに接続することもできる。
【００７３】
また、このように接続された本実施の形態のモータ駆動装置は、インバータ２、３、４を完全に独立して動作させることが可能であって、例えばモータ１の回転子の駆動は、インバータ２、３から電流が供給されたコイル１ｕ、１ｖにより駆動する２相給電とし、インバータ４は休止、またはモータ１の回転子の駆動には関係のない動作を行わせることができる。
【００７４】
従って、スイッチ１６を切り換えて、インバータ４の端子を低電位バッテリ９の正極側端子に接続することにより、低電位バッテリ９を、インバータ４を介してモータ１のコイル１ｗに接続し、インバータ４に含まれるスイッチング素子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄと、コイル１ｗと、低電位側平滑化コンデンサ１０と、低電位バッテリ９とにより構成される閉回路において、コイル１ｗに発生する起電力をインバータ４を介して直流電力に変換すると共に、低電位側平滑化コンデンサ１０により平滑化して取り出すことで、モータ１のコイル１ｗにおいて発電された電力から低電位バッテリ９を充電するための電力を得ることができる。
【００７５】
具体的には、変換制御回路（図示せず）が、スイッチ１６を切り換えて、インバータ４の端子を低電位バッテリ９の正極側端子に接続すると共に、コイル１ｗに発生する起電力を、インバータ４を構成するスイッチング素子４ａに備えられた転流ダイオード（図示せず）、またはスイッチング素子４ａに寄生する寄生ダイオード（図示せず：転流ダイオードとして機能する）と、スイッチング素子４ｄに備えられた転流ダイオード（図示せず）、またはスイッチング素子４ｄに寄生する寄生ダイオード（図示せず：転流ダイオードとして機能する）とに流れる電流として、低電位側平滑化コンデンサ１０により平滑化して取り出すことで、モータ１のコイル１ｗにおいて発電された電力から低電位バッテリ９を充電するための電力を得ることができる。
【００７６】
同様に、コイル１ｗに発生する起電力を、インバータ４を構成するスイッチング素子４ｂに備えられた転流ダイオード（図示せず）、またはスイッチング素子４ｂに寄生する寄生ダイオード（図示せず：転流ダイオードとして機能する）と、スイッチング素子４ｃに備えられた転流ダイオード（図示せず）、またはスイッチング素子４ｃに寄生する寄生ダイオード（図示せず：転流ダイオードとして機能する）とに流れる電流として、低電位側平滑化コンデンサ１０により平滑化して取り出すことで、モータ１のコイル１ｗにおいて発電された電力から低電位バッテリ９を充電するための電力を得ることができる。
【００７７】
すなわち、モータ１の駆動において大トルクが必要な始動時や車両の加速時、あるいは低電位バッテリ９の充電が不要な場合、インバータ２、３、４を用いてモータ１を駆動し駆動出力を向上させたり、モータ１の回生電力をインバータ２、３、４を用いて直流電力へ変換することで、高電位バッテリ５への回生量を増加させ、一方、大トルクが不要な車両のクルーズ時（定速走行時）、あるいは低電位バッテリ９の充電が不要な場合、インバータ２、３を用いてモータ１を駆動し、インバータ４は低電位バッテリ９の充電に利用することができる。
【００７８】
具体的に、表２に本実施の形態のモータ駆動装置を搭載した車両の車両状態と、スイッチ１６、及び各インバータ回路２、３、４の状態との対応についての一例を示す。表２に示すように、車両の始動時または加速時であって、モータ１に最大限トルクを発生させたい場合、あるいは車両が安定走行状態で定速走行を行うクルーズ走行時であって、クルーズ走行に適当なトルクをモータ１に発生させれば良い場合、あるいは車両の減速回生時であって、モータ１に最大限発電させたい場合、あるいは車両のアイドリング時であって、モータ１を適当なトルクで駆動すれば良い場合、あるいは車両のアイドリングストップ時であって、モータ１を駆動する必要がない場合の各場合には、スイッチ１６をそれぞれ対応する方向へ切り換えると共に、各インバータ回路２、３、４を表２に示す通りに制御することで、車両を円滑に走行させると共に、最も効率的かつ効果的に、高電位バッテリ５から電力を得ながらモータ１を駆動させつつ、モータ１のコイルに誘起する電力を低電位バッテリ９へ供給し、低電位バッテリ９をモータ１の発電電力により充電することができる。
【００７９】
【表２】
以上説明したように、本実施の形態のモータ駆動装置は、モータ１をスイッチング素子２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄやスイッチング素子３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを備えたインバータ２、３による高電位バッテリ５からの２相給電により駆動しながら、インバータ４に含まれるスイッチング素子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄと、コイル１ｗと、低電位側平滑化コンデンサ１０と、低電位バッテリ９とにより閉回路を構成することで、モータ１のコイル１ｗにおいて発電された電力から低電位バッテリ９を充電するための電力を得ることができる。
【００８１】
（第５の実施の形態）
図５は、本発明の第５の実施の形態のモータ駆動装置を示す回路図である。なお、第１から第４の実施の形態と同一の符号を付与した構成要素は、第１から第４の実施の形態で説明した構成要素と同一のものとして説明は省略する。
図５において、本実施の形態のモータ駆動装置が、第４の実施の形態のモータ駆動装置と異なる部分は、本実施の形態のモータ駆動装置では、第４の実施の形態のモータ駆動装置におけるモータ１を、モータを構成する一部のコイルに中間タップを備えたモータ１７へ変更すると共に、インバータ４と該中間タップを備えたコイルとの接続を切り換えるスイッチ１８を備えたことである。
【００８２】
具体的には、図５において、モータ１７は互いに分離独立した例えば３個のコイル（巻き線）１７ｕ、１７ｖ、１７ｗを備えたモータであって、モータ１７には、コイル１７ｕに電流を流すために、スイッチング素子２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄをＨブリッジ構成に接続したインバータ２と、コイル１７ｖに電流を流すために、スイッチング素子３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄをＨブリッジ構成に接続したインバータ３とが接続されている。また、モータ１７には、コイル１７ｗに電流を流すために、スイッチング素子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄをＨブリッジ構成に接続したインバータ４が、後述するスイッチ１８を介して接続されている。なお、コイル１７ｗは中間タップを備えている。
【００８３】
一方、スイッチ１８は、１個の共通端子１８ａと２個の切り換え端子１８ｂ、１８ｃを持つ１回路２接点のスイッチであって、共通端子１８ａがスイッチング素子４ａ、４ｂの接点（インバータ４の出力）に接続されると共に、切り換え端子１８ｂは、スイッチング素子４ｃ、４ｄの接点と接続された端子とは反対側のコイル１７ｗの一方の端子に接続されている。また、切り換え端子１８ｃは、コイル１７ｗの中間タップに接続されている。これにより、スイッチ１８を切り換えて、インバータ４を構成するスイッチング素子４ａ、４ｂの接点を、スイッチング素子４ｃ、４ｄの接点と接続された端子とは反対側のコイル１７ｗの一方の端子に接続するか、コイル１７ｗの中間タップに接続するかを選択することで、インバータ４の出力端子を、コイル１７ｗの両端に接続するか、コイル１７ｗの一方の端子と中間タップとの間に接続するかを選択することができる。
【００８４】
また、このように接続された本実施の形態のモータ駆動装置は、インバータ２、３、４を完全に独立して動作させることが可能であって、例えばモータ１７の回転子の駆動は、インバータ２、３から電流が供給されたコイル１７ｕ、１７ｖにより駆動する２相給電とし、インバータ４は休止、またはモータ１７の回転子の駆動には関係のない動作を行わせることができる。
【００８５】
更に、例えばスイッチング素子４ｃ、４ｄの接点に接続されたコイル１７ｗの一方の端子と中間タップとの間の巻き数を、コイル１７ｕ、１７ｖの巻き数と同一にすると共に、コイル１７ｗ全体の巻き数を、コイル１７ｕ、１７ｖの巻き数より多くすることで、モータ１７のコイル１７ｗにおいて発電された電力から低電位バッテリ９を充電するための電力を得る場合に、モータ１７の低回転時の効率低下を防止し、コイル１７ｗにおける誘起電圧を可能な限り高電圧で取り出すことができる。
【００８６】
すなわち、変換制御回路（図示せず）が、スイッチ１６を切り換えて、インバータ４の端子を高電位バッテリ５の正極側端子に接続し、インバータ２、３、４を用いてモータ１７を駆動したり、モータ１７の回生電力をインバータ２、３、４を用いて直流電力へ変換し、高電位バッテリ５を充電するような場合、変換制御回路（図示せず）が、スイッチ１８を切り換えて、スイッチング素子４ａ、４ｂの接点をコイル１７ｗの中間タップに接続することにより、巻き数の同じコイル１７ｕ、１７ｖ、及びコイル１７ｗの一部（スイッチング素子４ｃ、４ｄの接点に接続されたコイル１７ｗの一方の端子と中間タップとの間）に、インバータ２、３、４を用いて高電位バッテリ５の電力を供給することでモータ１７を駆動し、また、巻き数の同じコイル１７ｕ、１７ｖ、及びコイル１７ｗの一部に発生する起電力を、回生電力としてインバータ２、３、４を用いて直流電力へ変換することで高電位バッテリ５を充電する。
【００８７】
一方、変換制御回路（図示せず）が、スイッチ１６を切り換えて、インバータ４の端子を低電位バッテリ９の正極側端子に接続し、インバータ４に含まれるスイッチング素子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄと、コイル１ｗと、低電位側平滑化コンデンサ１０と、低電位バッテリ９とにより構成される閉回路において、コイル１ｗに発生する起電力をインバータ４を介して直流電力に変換すると共に、モータ１７のコイル１７ｗにおいて発電された電力から低電位バッテリ９を充電するための電力を得る場合、変換制御回路（図示せず）が、スイッチ１８を切り換えて、スイッチング素子４ａ、４ｂの接点を、スイッチング素子４ｃ、４ｄの接点と接続された端子とは反対側のコイル１７ｗの一方の端子に接続することにより、低電位バッテリ９を充電するための電力を誘起させるコイルの巻き数を増やし、コイル１７ｗにおける誘起電圧を可能な限り高電圧で取り出す。
【００８８】
なお、本実施の形態のモータ駆動装置も、表２に示すように、スイッチ１６をそれぞれ対応する方向へ切り換えると共に、各インバータ回路２、３、４を表２に示す通りに制御することで、車両を円滑に走行させると共に、最も効率的かつ効果的に、高電位バッテリ５から電力を得ながらモータ１７を駆動させつつ、モータ１７のコイルに誘起する電力を低電位バッテリ９へ供給し、低電位バッテリ９をモータ１７の発電電力により充電することができる。
【００８９】
以上説明したように、本実施の形態のモータ駆動装置は、第４の実施の形態のモータ駆動装置と同様に、モータ１７をスイッチング素子２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄやスイッチング素子３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを備えたインバータ２、３による高電位バッテリ５からの２相給電により駆動しながら、モータ１７のコイル１７ｗにおいて発電された電力から低電位バッテリ９を充電するための電力を得ることができると共に、低電位バッテリ９を充電するための電力を得る場合、スイッチ１８を切り換えてコイルの巻き数を増やし、コイル１７ｗにおける誘起電圧を可能な限り高電圧で取り出すことで、モータ１７の低回転時の効率低下を防止することができる。
【００９０】
（第６の実施の形態）
図６は、本発明の第６の実施の形態のモータ駆動装置を示す回路図である。なお、第１から第５の実施の形態と同一の符号を付与した構成要素は、第１から第５の実施の形態で説明した構成要素と同一のものとして説明は省略する。
図６において、本実施の形態のモータ駆動装置が、第５の実施の形態のモータ駆動装置と異なる部分は、第５の実施の形態のモータ駆動装置では、モータ１７を駆動するための電力を供給する高電位バッテリ５と、負荷１１に対して電力を供給する低電位バッテリ９とを個別に備えていたのに対し、本実施の形態のモータ駆動装置では、第３の実施の形態のモータ駆動装置と同様に、高電位バッテリ５の一部を低電位バッテリ１９として利用し、専用に用意される単体の低電位バッテリ９を省略することである。
【００９１】
具体的には、第３の実施の形態のモータ駆動装置と同様に、図６に示すように、例えば高電位バッテリ５が直列に接続された３個のセルからなるバッテリであった場合、高電位バッテリ５に対し、その負極側端子に最も近い１個のセルの正極へ接続された接続端子Ａを設け、負極側端子に最も近い１個のセルを低電位バッテリ１９として用いる。なお、図６に示す例は一例であって、第３の実施の形態のモータ駆動装置と同様に、高電位バッテリ５を構成するセルの数、及び低電位バッテリ１９を構成するセルの数は、必要な電圧に基づいて決定されるものとする。
また、低電位バッテリ１９の正極側端子と負極側端子に相当する、高電位バッテリ５の接続端子Ａと負極側端子は、第３の実施の形態と同様に、車両に搭載された各車両用補機類である負荷１１に接続されている。
【００９２】
従って、本実施の形態のモータ駆動装置は、車両に搭載された各車両用補機類である負荷１１のために専用に用意される単体の低電位バッテリ９が省略されることで、更なる小型化とコストダウンが図られると共に、第５の実施の形態のモータ駆動装置と同様に、モータ１７をスイッチング素子２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄやスイッチング素子３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを備えたインバータ２、３による高電位バッテリ５からの２相給電により駆動しながら、モータ１７のコイル１７ｗにおいて発電された電力から低電位バッテリ１９を充電するための電力を得ることができると共に、低電位バッテリ１９を充電するための電力を得る場合、スイッチ１８を切り換えてコイルの巻き数を増やし、コイル１７ｗにおける誘起電圧を可能な限り高電圧で取り出すことで、モータ１７の低回転時の効率低下を防止することができる。
【００９３】
なお、本実施の形態のモータ駆動装置も、表２に示すように、スイッチ１６をそれぞれ対応する方向へ切り換えると共に、各インバータ回路２、３、４を表２に示す通りに制御することで、車両を円滑に走行させると共に、最も効率的かつ効果的に、高電位バッテリ５から電力を得ながらモータ１７を駆動させつつ、モータ１７のコイルに誘起する電力を低電位バッテリ１９へ供給し、低電位バッテリ１９をモータ１７の発電電力により充電することができる。
【００９４】
また、上述の第１から第６の実施の形態におけるスイッチング素子２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄには、ＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ）やＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ電界効果トランジスタ）等のスイッチング素子を用いれば良い。
【００９５】
また、第１、または第３の実施の形態において、スイッチ７とチョークコイル８を介して低電位バッテリ９または低電位バッテリ１９へ接続するスイッチング素子は、スイッチング素子２ａ、２ｂの組合せ、スイッチング素子２ｃ、２ｄの組合せ、スイッチング素子３ａ、３ｂの組合せ、スイッチング素子３ｃ、３ｄの組合せ、スイッチング素子４ａ、４ｂの組合せ、スイッチング素子４ｃ、４ｄの組合せのいずれでも良い。このような場合、高電位バッテリ５による低電位バッテリ９または低電位バッテリ１９の充電、あるいは低電位バッテリ９または低電位バッテリ１９による高電位バッテリ５の充電には、スイッチ７とチョークコイル８を介して低電位バッテリ９または低電位バッテリ１９へ接続されたスイッチング素子の組合せをスイッチングする。
【００９６】
また、第２の実施の形態において、トランス１４の１次巻き線に接続するインバータは、インバータ２、インバータ３、インバータ４のいずれでも良い。このような場合、高電位バッテリ５による低電位バッテリ９の充電には、トランス１４の１次巻き線に接続されたインバータをスイッチングする。
【００９７】
また、第４の実施の形態において、スイッチ１６を介して低電位バッテリ９に接続するインバータは、インバータ２、インバータ３、インバータ４のいずれでも良い。このような場合、インバータの入力端子に印可される電圧を平滑化する低電位側平滑化コンデンサ１０は、スイッチ１６を介して低電位バッテリ９に接続されたインバータの入力端子に接続し、モータ１のコイルの起電力による低電位バッテリ９の充電には、スイッチ１６を介して低電位バッテリ９に接続されたインバータをスイッチングする。
【００９８】
また、第５、または第６の実施の形態において、スイッチ１６を介して低電位バッテリ９または低電位バッテリ１９に接続するインバータは、インバータ２、インバータ３、インバータ４のいずれでも良い。このような場合、インバータの入力端子に印可される電圧を平滑化する低電位側平滑化コンデンサ１０は、低電位バッテリ９または低電位バッテリ１９へスイッチ１６を介して接続されたインバータの入力端子に接続すると共に、モータ１７において、該インバータに対応するコイル１７ｕ、コイル１７ｖ、コイル１７ｗのいずれかに中間タップを設け、更に該インバータと中間タップとをスイッチ１８を介して接続する。そして、モータ１７のコイルに誘起された電力による低電位バッテリ９または低電位バッテリ１９の充電には、低電位バッテリ９または低電位バッテリ１９へスイッチ１６を介して接続されたインバータをスイッチングする。
【００９９】
【発明の効果】
以上の如く、請求項１から請求項５に記載のモータ駆動装置によれば、切換回路を固定子コイル側へ切り換えることにより、全相通電モードとしてＮ組のスイッチング回路をスイッチング動作させてモータの制御を実行することで、モータを最大限効率的に駆動することができ、一方、切換回路を電力整流変換回路側へ切り換えることにより、部分通電モードとして第１の直流電源から電力を得ながらモータを駆動させつつ、第１の直流電源を第２の直流電源の電力により充電するか、または第２の直流電源を第１の直流電源の電力により充電することができる。
【０１００】
また、切換回路を電力整流変換回路側へ切り換えて、停止時通電モードとしてモータを全く駆動させずに、第１の直流電源を第２の直流電源の電力により充電するか、または第２の直流電源を第１の直流電源の電力により充電することもできる。なお、電力整流変換回路は、スイッチング素子にチョークコイルを直接接続する非絶縁型か、スイッチング素子にトランスを介してチョークコイルを接続する絶縁型のいずれかにすることができる。更に、第２の直流電源は、第１の直流電源の一部により構成することができる。
【０１０１】
従って、モータを駆動または回生制御するためのインバータ回路と、充電を行うために第１の直流電源と第２の直流電源のいずれか一方の電力をもう一方へ供給する電力整流変換回路との部品の共用化を行うこと、あるいは不要な部品を削減することにより、小型軽量化とコストダウンとを可能にしたモータ駆動装置を実現することができるという効果が得られる。
【０１０２】
また、請求項６、請求項７に記載のモータ駆動装置によれば、特にモータ駆動装置を車両に搭載すると共に、車両の始動時、加速時、更には減速回生時には全相通電モードを選択し、車両のクルーズ走行時、または車両のアイドリング時には部分通電モードを選択し、車両のアイドリングストップ時には停止時通電モードを選択して走行用または走行を補助するモータを制御することで、車両を円滑に走行させると共に、最も効率的かつ効果的に、第１の直流電源を第２の直流電源の電力により充電するか、または第２の直流電源を第１の直流電源の電力により充電することができる。
【０１０３】
従って、本発明のモータ駆動装置を利用して、ＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅｓ ）やＨＥＶ（Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅｓ）等、モータを利用して走行する車両を構成した場合、車両内の各直流電源に蓄えられた電力を利用して車両用補機を動作させながら車両を走行させるだけでなく、第１の直流電源を第２の直流電源の電力により充電したり、または第２の直流電源を第１の直流電源の電力により充電するためのモータ駆動装置を、各直流電源間の電圧を変換するためのＤＣ−ＤＣコンバータを別に設けることなく実現し、車両のシステム重量の増加や、容積の増加による燃費の悪化やコストの上昇を抑えることができるという効果が得られる。
【０１０４】
また、請求項８に記載のモータ駆動装置によれば、切換回路を第１の直流電源側へ切り換えることにより、全相通電モードとしてＮ組のスイッチング回路をスイッチング動作させてモータの制御を実行することで、モータを最大限効率的に駆動することができ、一方、切換回路を第２の直流電源側へ切り換えることにより、発電駆動通電モードとしてモータを適当な状態で駆動しつつ、モータの固定子コイルに誘起する電力を第２の直流電源へ供給し、第２の直流電源をモータの発電電力により充電することができる。
【０１０５】
また、請求項９から請求項１１に記載のモータ駆動装置によれば、中間タップを備えた固定子コイルとスイッチング回路との接続を切り換えるコイル切換回路を設け、切換回路を第１の直流電源側へ切り換えてモータの制御を実行する際は、更にコイル切換回路を切り換えて、固定子コイルの一方の端子とコイルの中間タップとをスイッチング回路へ接続することで、モータを最大限効率的に駆動することができ、一方、切換回路を第２の直流電源側へ切り換えてモータの制御を実行する際は、更にコイル切換回路を切り換えて、コイル切換回路に接続されている固定子コイルの両端の端子をスイッチング回路へ接続することで、モータを駆動させつつ、該固定子コイルの全体に誘起する電力を利用して第２の直流電源を充電することができる。なお、第２の直流電源は、第１の直流電源の一部により構成することができる。
【０１０６】
従って、モータを駆動または回生制御するためのインバータ回路と、モータに誘起した電力を利用した第２の直流電源を充電するための電力整流変換回路との部品の共用化を行うこと、あるいは不要な部品を削減することにより、小型軽量化とコストダウンとを可能にしたモータ駆動装置を実現することができるという効果が得られる。
【０１０７】
また、請求項１２に記載のモータ駆動装置によれば、特にモータ駆動装置を車両に搭載すると共に、車両の始動時、加速時、更には減速回生時には全相通電モードを選択し、車両のクルーズ走行時、または車両のアイドリング時には、発電駆動通電モードを選択して走行用または走行を補助するモータを制御することで、車両を円滑に走行させると共に、最も効率的かつ効果的に、モータのコイルに誘起する電力を利用して第２の直流電源を充電することができる。
【０１０８】
従って、本発明のモータ駆動装置を利用して、ＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅｓ ）やＨＥＶ（Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅｓ）等、モータを利用して走行する車両を構成した場合、車両内の各直流電源に蓄えられた電力を利用して車両用補機を動作させながら車両を走行させるだけでなく、モータのコイルに誘起する電力により第２の直流電源を充電するためのモータ駆動装置を、切換回路の追加のみで実現し、車両のシステム重量の増加や、容積の増加による燃費の悪化やコストの上昇を抑えることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のモータ駆動装置を示す回路図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態のモータ駆動装置を示す回路図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態のモータ駆動装置を示す回路図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態のモータ駆動装置を示す回路図である。
【図５】本発明の第５の実施の形態のモータ駆動装置を示す回路図である。
【図６】本発明の第６の実施の形態のモータ駆動装置を示す回路図である。
【符号の説明】
１、１７・・・モータ
１ｕ、１ｖ、１ｗ、１７ｕ、１７ｖ、１７ｗ・・・コイル（固定子コイル）
２、３、４・・・インバータ（インバータ回路）
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ・・・スイッチング素子
５・・・高電位バッテリ（第１の直流電源）
６・・・高電位側平滑化コンデンサ
７、１２、１３、１６・・・スイッチ（切換回路）
１８・・・スイッチ（コイル切換回路）
８・・・チョークコイル
９、１９・・・低電位バッテリ（第２の直流電源）
１０・・・低電位側平滑化コンデンサ（平滑コンデンサ）
１１・・・負荷
１４・・・トランス
１５ａ、１５ｂ・・・整流用ダイオード
Claims (12)
- 互いに分離独立したＮ個（Ｎは３以上の整数）の固定子コイルを備えたモータと、
前記モータを駆動するための電力を保持する第１の直流電源と、
負極側端子が前記第１の直流電源と共通に接続された第２の直流電源と、
正極側スイッチング素子と負極側スイッチング素子との直列回路を２個並列接続したスイッチング回路を１組とするＮ組のスイッチング回路から構成されると共に、前記第１の直流電源に接続され、前記Ｎ個の固定子コイルに対して前記第１の直流電源から独立に電流を供給可能なインバータ回路と、
前記第２の直流電源の正極側端子に直列に接続されたチョークコイル、及び前記第２の直流電源と並列に接続された平滑コンデンサから構成される電力整流変換回路と、
前記Ｎ組のスイッチング回路と前記Ｎ個の固定子コイルとの間をそれぞれ接続する接続経路のいずれかに挿入されると共に、該固定子コイルを該スイッチング回路へ接続するか、または前記電力整流変換回路を該スイッチング回路へ接続するかの切り換えが可能な切換回路と、
前記インバータ回路のスイッチング動作を制御する変換制御手段と
を具備することを特徴とするモータ駆動装置。 - 互いに分離独立したＮ個（Ｎは３以上の整数）の固定子コイルを備えたモータと、
前記モータを駆動するための電力を保持する第１の直流電源と、
１次巻き線と中間タップを備えた２次巻き線を有するトランスの前記２次巻き線の両端へ、２個の整流用ダイオードのアノード端子をそれぞれ接続し、更に前記２個の整流用ダイオードのカソード端子へ、共通に設けられたチョークコイルを直列に接続すると共に、該チョークコイルと前記２次巻き線の中間タップとの間に平滑コンデンサを直列に接続した電力整流変換回路と、
前記平滑コンデンサと並列に接続された第２の直流電源と、
正極側スイッチング素子と負極側スイッチング素子との直列回路を２個並列接続したスイッチング回路を１組とするＮ組のスイッチング回路から構成されると共に、前記第１の直流電源に接続され、前記Ｎ個の固定子コイルに対して前記第１の直流電源から独立に電流を供給可能なインバータ回路と、
前記Ｎ組のスイッチング回路と前記Ｎ個の固定子コイルとの間をそれぞれ接続する接続経路のいずれかに挿入されると共に、該固定子コイルを該スイッチング回路へ接続するか、または前記電力整流変換回路を該スイッチング回路へ接続するかの切り換えが可能な切換回路と、
前記インバータ回路のスイッチング動作を制御する変換制御手段と
を具備することを特徴とするモータ駆動装置。 - 互いに分離独立したＮ個（Ｎは３以上の整数）の固定子コイルを備えたモータと、
前記モータを駆動するための電力を保持する第１の直流電源と、
前記第１の直流電源を構成するセルの負極側端子に近いセルを利用して構成されると共に、負極側端子が前記第１の直流電源と共通に接続された第２の直流電源と、
正極側スイッチング素子と負極側スイッチング素子との直列回路を２個並列接続したスイッチング回路を１組とするＮ組のスイッチング回路から構成されると共に、前記第１の直流電源に接続され、前記Ｎ個の固定子コイルに対して前記第１の直流電源から独立に電流を供給可能なインバータ回路と、
前記第２の直流電源の正極側端子に直列に接続されたチョークコイル、及び前記第２の直流電源と並列に接続された平滑コンデンサから構成される電力整流変換回路と、
前記Ｎ組のスイッチング回路と前記Ｎ個の固定子コイルとの間をそれぞれ接続する接続経路のいずれかに挿入されると共に、該固定子コイルを該スイッチング回路へ接続するか、または前記電力整流変換回路を該スイッチング回路へ接続するかの切り換えが可能な切換回路と、
前記インバータ回路のスイッチング動作を制御する変換制御手段と
を具備することを特徴とするモータ駆動装置。 - 前記変換制御手段が、
前記切換回路を前記固定子コイル側へ切り換えて、前記Ｎ組のスイッチング回路をスイッチング動作させることにより、前記モータの駆動制御または回生制御を実行する全相通電モードと、
前記切換回路を前記電力整流変換回路側へ切り換えて、（Ｎ−１）組の前記スイッチング回路をスイッチング動作させることにより、前記モータの駆動制御または回生制御を実行すると共に、前記電力整流変換回路に接続された残る１組の前記スイッチング回路をスイッチング動作させることにより、前記第１の直流電源と前記第２の直流電源のいずれか一方の電力を、もう一方へ降圧または昇圧して供給する部分通電モードとを選択可能である
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モータ駆動装置。 - 前記変換制御手段が、
前記切換回路を前記電力整流変換回路側へ切り換えて、（Ｎ−１）組の前記スイッチング回路を停止させると共に、前記電力整流変換回路に接続された残る１組の前記スイッチング回路をスイッチング動作させることにより、前記第１の直流電源と前記第２の直流電源のいずれか一方の電力を、もう一方へ降圧または昇圧して供給する停止時通電モードを選択可能である
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のモータ駆動装置。 - 前記モータが、車両を走行駆動するエンジンを補助するか、または車両を走行駆動するように、前記車両の駆動系に連結されてなり、
前記変換制御手段が、前記車両の始動時または加速時には、前記全相通電モードを選択し、安定走行状態で定速走行を行うクルーズ走行時には、前記部分通電モードを選択する
ことを特徴とする請求項４、または請求項５に記載のモータ駆動装置。 - 前記モータが、車両を走行駆動するエンジンを補助するか、または車両を走行駆動するように、前記車両の駆動系に連結されてなり、
前記変換制御手段が、前記車両の減速回生時には、前記全相通電モードを選択し、アイドリング時には、前記部分通電モードを選択し、アイドルストップ時には、前記停止時通電モードを選択する
ことを特徴とする請求項５に記載のモータ駆動装置。 - 互いに分離独立したＮ個（Ｎは３以上の整数）の固定子コイルを備えたモータと、
前記モータを駆動するための電力を保持する第１の直流電源と、
負極側端子が前記第１の直流電源と共通に接続された第２の直流電源と、
正極側スイッチング素子と負極側スイッチング素子との直列回路を２個並列接続したスイッチング回路を１組とするＮ組のスイッチング回路から構成されると共に、前記第１の直流電源に接続され、前記Ｎ個の固定子コイルに対して前記第１の直流電源から独立に電流を供給可能なインバータ回路と、
前記Ｎ組のスイッチング回路と前記第１の直流電源との間をそれぞれ接続する接続経路のいずれかに挿入されると共に、該スイッチング回路を前記第１の直流電源へ接続するか、または該スイッチング回路を前記第２の直流電源へ接続するかの切り換えが可能な切換回路と、
前記インバータ回路のスイッチング動作を制御する変換制御手段と
を具備することを特徴とするモータ駆動装置。 - 前記切換回路の接続された前記スイッチング回路に対応する前記固定子コイルに中間タップを設け、
前記固定子コイルと前記スイッチング回路との間に接続されると共に、該固定子コイルの両端の端子を前記スイッチング回路へ接続するか、該固定子コイルの一方の端子と前記中間タップとを前記スイッチング回路へ接続するかの切り換えが可能なコイル切換回路
を具備することを特徴とする請求項８に記載のモータ駆動装置。 - 互いに分離独立したＮ個（Ｎは３以上の整数）の固定子コイルを備えたモータと、
前記モータを駆動するための電力を保持する第１の直流電源と、
前記第１の直流電源を構成するセルの負極側端子に近いセルを利用して構成されると共に、負極側端子が前記第１の直流電源と共通に接続された第２の直流電源と、
正極側スイッチング素子と負極側スイッチング素子との直列回路を２個並列接続したスイッチング回路を１組とするＮ組のスイッチング回路から構成されると共に、前記第１の直流電源に接続され、前記Ｎ個の固定子コイルに対して前記第１の直流電源から独立に電流を供給可能なインバータ回路と、
前記Ｎ組のスイッチング回路と前記第１の直流電源との間をそれぞれ接続する接続経路のいずれかに挿入されると共に、該スイッチング回路を前記第１の直流電源へ接続するか、または該スイッチング回路を前記第２の直流電源へ接続するかの切り換えが可能な切換回路と、
前記インバータ回路のスイッチング動作を制御する変換制御手段とを具備するモータ駆動装置であって、
前記切換回路の接続された前記スイッチング回路に対応する前記固定子コイルに中間タップを設け、
前記固定子コイルと前記スイッチング回路との間に接続されると共に、該固定子コイルの両端の端子を前記スイッチング回路へ接続するか、該固定子コイルの一方の端子と前記中間タップとを前記スイッチング回路へ接続するかの切り換えが可能なコイル切換回路
を具備することを特徴とするモータ駆動装置。 - 前記変換制御手段が、
前記切換回路を前記第１の直流電源側へ切り換えて、前記Ｎ組のスイッチング回路をスイッチング動作させることにより、前記モータの駆動制御または回生制御を実行する全相通電モードと、
前記切換回路を前記第２の直流電源側へ切り換えて、（Ｎ−１）組の前記スイッチング回路をスイッチング動作させることにより、前記モータの駆動制御または回生制御を実行すると共に、前記第２の直流電源に接続された残る１組の前記スイッチング回路をスイッチング動作させることにより、前記第１の直流電源の電力により駆動された前記モータが発電する電力を、前記第２の直流電源へ供給する発電駆動通電モードとを選択可能である
ことを特徴とする請求項８から請求項１０のいずれかに記載のモータ駆動装置。 - 前記モータが、車両を走行駆動するエンジンを補助するか、または車両を走行駆動するように、前記車両の駆動系に連結されてなり、
前記変換制御手段が、前記車両の始動時または加速時には、前記全相通電モードを選択し、安定走行状態で定速走行を行うクルーズ走行時には、前記発電駆動通電モードを選択する
ことを特徴とする請求項１１に記載のモータ駆動装置。
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- 2003-04-30 JP JP2003125355A patent/JP2004336836A/ja not_active Withdrawn
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