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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024141632
(43)【公開日】2024-10-10
(54)【発明の名称】電力変換装置
(51)【国際特許分類】
H02J 7/34 20060101AFI20241003BHJP
H02J 7/00 20060101ALI20241003BHJP
B60L 50/60 20190101ALN20241003BHJP
B60L 53/14 20190101ALN20241003BHJP
B60L 9/18 20060101ALN20241003BHJP
【ＦＩ】
H02J7/34 J
H02J7/00 P
B60L50/60
B60L53/14
B60L9/18 J
【審査請求】未請求
【請求項の数】3
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023053388
(22)【出願日】2023-03-29
(71)【出願人】
【識別番号】000003218
【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機
(74)【代理人】
【識別番号】100105957
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100068755
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 博宣
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 隆弘
【テーマコード（参考）】
5G503
5H125
【Ｆターム（参考）】
5G503AA01
5G503BA03
5G503BB01
5G503CA11
5G503CC02
5G503DA06
5G503DA08
5G503FA06
5G503GB06
5G503GD03
5G503GD06
5H125AA01
5H125AC12
5H125AC22
5H125BB05
(57)【要約】
【課題】電力変換装置の出力電圧範囲を広くすることができる。
【解決手段】電力変換装置１０は、充電器１１と、バッテリ４２と、インバータ５１と、モータ６１と、第１正母線Ｌ１と、第１負母線Ｌ３と、第１スイッチ４３と、接続線７１と、第２切替部７２と、を備える。接続線７１は、第１正母線Ｌ１における充電器１１と第１スイッチ４３との間の箇所とモータ６１の中性点とを接続する。第２切替部７２は、接続線７１に設けられ、第１正母線Ｌ１とモータ６１の中性点との接続／非接続を切り替え可能である。
【選択図】図１
【解決手段】電力変換装置１０は、充電器１１と、バッテリ４２と、インバータ５１と、モータ６１と、第１正母線Ｌ１と、第１負母線Ｌ３と、第１スイッチ４３と、接続線７１と、第２切替部７２と、を備える。接続線７１は、第１正母線Ｌ１における充電器１１と第１スイッチ４３との間の箇所とモータ６１の中性点とを接続する。第２切替部７２は、接続線７１に設けられ、第１正母線Ｌ１とモータ６１の中性点との接続／非接続を切り替え可能である。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
入力された交流電力を直流電力に変換する充電器と、
前記充電器に接続され、前記充電器から出力される直流電力が供給されるバッテリと、
前記バッテリに接続され、前記バッテリから出力される直流電力が供給されるインバータと、
スター結線された３つのコイルを備えるとともに前記インバータに接続され、前記インバータから出力される交流電力が供給されるモータと、
前記充電器と前記バッテリの正極とを接続する正母線と、
前記充電器と前記バッテリの負極とを接続する負母線と、
前記正母線に設けられ、前記充電器と前記バッテリとの接続／非接続を切り替え可能な第１切替部と、
前記正母線における前記充電器と前記第１切替部との間の箇所と前記モータの中性点とを接続する接続線と、
前記接続線に設けられ、前記正母線と前記モータの中性点との接続／非接続を切り替え可能な第２切替部と、を備える電力変換装置。
前記充電器に接続され、前記充電器から出力される直流電力が供給されるバッテリと、
前記バッテリに接続され、前記バッテリから出力される直流電力が供給されるインバータと、
スター結線された３つのコイルを備えるとともに前記インバータに接続され、前記インバータから出力される交流電力が供給されるモータと、
前記充電器と前記バッテリの正極とを接続する正母線と、
前記充電器と前記バッテリの負極とを接続する負母線と、
前記正母線に設けられ、前記充電器と前記バッテリとの接続／非接続を切り替え可能な第１切替部と、
前記正母線における前記充電器と前記第１切替部との間の箇所と前記モータの中性点とを接続する接続線と、
前記接続線に設けられ、前記正母線と前記モータの中性点との接続／非接続を切り替え可能な第２切替部と、を備える電力変換装置。
【請求項2】
制御装置を備え、
前記制御装置は、前記第１切替部をオフ、かつ、前記第２切替部をオンした状態で前記インバータによる昇圧動作を行うことで前記バッテリを充電する、請求項１に記載の電力変換装置。
前記制御装置は、前記第１切替部をオフ、かつ、前記第２切替部をオンした状態で前記インバータによる昇圧動作を行うことで前記バッテリを充電する、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項3】
前記制御装置は、
前記バッテリに供給すべき電圧値が閾値電圧値以下の場合、前記第１切替部をオン、かつ、前記第２切替部をオフした状態で前記バッテリの充電を行い、
前記バッテリに供給すべき電圧値が前記閾値電圧値より高い場合、前記第１切替部をオフ、かつ、前記第２切替部をオンした状態で前記インバータによる昇圧動作を行うことで前記バッテリを充電する、請求項２に記載の電力変換装置。
前記バッテリに供給すべき電圧値が閾値電圧値以下の場合、前記第１切替部をオン、かつ、前記第２切替部をオフした状態で前記バッテリの充電を行い、
前記バッテリに供給すべき電圧値が前記閾値電圧値より高い場合、前記第１切替部をオフ、かつ、前記第２切替部をオンした状態で前記インバータによる昇圧動作を行うことで前記バッテリを充電する、請求項２に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、電力変換装置に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１に開示の充電器は、交流電源から入力された交流電力を直流電力に変換してバッテリに出力する。充電器は、バッテリの端子間電圧よりも高い電圧を出力することによってバッテリの充電を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１７－１１９９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
バッテリによって公称電圧が異なる場合がある。例えば、車両に搭載されるバッテリであれば、車種によってバッテリの公称電圧が異なる場合がある。充電器を公称電圧が異なる複数のバッテリを充電可能に構成する場合、充電器の出力電圧範囲を広くする必要がある。また、充電器の出力電圧とバッテリの充電効率には相関がある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記課題を解決する電力変換装置は、入力された交流電力を直流電力に変換する充電器と、前記充電器に接続され、前記充電器から出力される直流電力が供給されるバッテリと、前記バッテリに接続され、前記バッテリから出力される直流電力が供給されるインバータと、スター結線された３つのコイルを備えるとともに前記インバータに接続され、前記インバータから出力される交流電力が供給されるモータと、前記充電器と前記バッテリの正極とを接続する正母線と、前記充電器と前記バッテリの負極とを接続する負母線と、
前記正母線に設けられ、前記充電器と前記バッテリとの接続／非接続を切り替え可能な第１切替部と、前記正母線における前記充電器と前記第１切替部との間の箇所と前記モータの中性点とを接続する接続線と、前記接続線に設けられ、前記正母線と前記モータの中性点との接続／非接続を切り替え可能な第２切替部と、を備える。
前記正母線に設けられ、前記充電器と前記バッテリとの接続／非接続を切り替え可能な第１切替部と、前記正母線における前記充電器と前記第１切替部との間の箇所と前記モータの中性点とを接続する接続線と、前記接続線に設けられ、前記正母線と前記モータの中性点との接続／非接続を切り替え可能な第２切替部と、を備える。
【0006】
第１切替部がオフされるとともに第２切替部をオフされることによって、モータとインバータとを用いて充電器から出力される直流電力の電圧を昇圧させてバッテリに供給することができる。これにより、電力変換装置は、充電器から出力可能な最大の電力値を超える電力をバッテリに供給することが可能となる。すなわち、言い換えると、電力変換装置は、充電器から出力可能な最大の電圧値を超える電圧値をバッテリに印加させることが可能となる。従って、電力変換装置の出力電圧範囲を広くすることができる。
【0007】
上記電力変換装置について、制御装置を備え、前記制御装置は、前記第１切替部をオフ、かつ、前記第２切替部をオンした状態で前記インバータによる昇圧動作を行うことで前記バッテリを充電してもよい。
【0008】
上記電力変換装置について、前記制御装置は、前記バッテリに供給すべき電圧値が閾値電圧値以下の場合、前記第１切替部をオン、かつ、前記第２切替部をオフした状態で前記バッテリの充電を行い、前記バッテリに供給すべき電圧値が前記閾値電圧値より高い場合、前記第１切替部をオフ、かつ、前記第２切替部をオンした状態で前記インバータによる昇圧動作を行うことで前記バッテリを充電してもよい。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、電力変換装置の出力電圧範囲を広くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
電力変換装置の一実施形態について説明する。一例として車両に搭載される電力変換装置について説明する。
＜電力変換装置＞
図１に示すように、電力変換装置１０は、充電器１１と、バッテリパック４１と、インバータ５１と、モータ６１とを備える。
＜電力変換装置＞
図１に示すように、電力変換装置１０は、充電器１１と、バッテリパック４１と、インバータ５１と、モータ６１とを備える。
【0012】
充電器１１は、入力される交流電力を直流電力に変換するものであり、本実施形態の充電器１１は、ＡＣフィルタ１２と、ＡＣ／ＤＣ変換器１４と、コンデンサＣ１と、ＤＣ／ＤＣ変換器３０と、コンデンサＣ２と、ＤＣフィルタ１３とを備える。
【0013】
充電器１１には、車両の外部に設けられた外部交流電源ＡＳから交流電力が入力される。外部交流電源ＡＳから入力される交流電力は、三相交流であってもよいし単相交流であってもよい。
【0014】
ＡＣフィルタ１２は、外部交流電源ＡＳに流出するノイズを低減させる。
ＡＣ／ＤＣ変換器１４は、２つのリアクトル２１，２２と、２つの直列接続体２３，２４と、を備える。リアクトル２１の一端とリアクトル２２の一端は、ＡＣフィルタ１２に接続され、ＡＣフィルタ１２を介して外部交流電源ＡＳに接続されている。
ＡＣ／ＤＣ変換器１４は、２つのリアクトル２１，２２と、２つの直列接続体２３，２４と、を備える。リアクトル２１の一端とリアクトル２２の一端は、ＡＣフィルタ１２に接続され、ＡＣフィルタ１２を介して外部交流電源ＡＳに接続されている。
【0015】
２つの直列接続体２３，２４は、互いに並列接続されている。直列接続体２３は、直列に接続された２つのスイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２を備える。２つのスイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２の接続点には、リアクトル２１の他端が接続されている。スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２は、例えば、半導体スイッチング素子である。半導体スイッチング素子は、例えば、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ、絶縁ゲート型バイポーラートランジスタ、Ｇan ＨＥＭＴ等である。
【0016】
直列接続体２４は、直列に接続された２つのスイッチング素子Ｑ１３，Ｑ１４を備える。２つのスイッチング素子Ｑ１３，Ｑ１４の接続点には、リアクトル２２の他端が接続されている。スイッチング素子Ｑ１３，Ｑ１４は、例えば、半導体スイッチング素子である。
【0017】
ＡＣ／ＤＣ変換器１４は、ＡＣフィルタ１２を介して入力された交流電力を直流電力に変換しつつ力率の改善を行う。
コンデンサＣ１は、ＡＣ／ＤＣ変換器１４とＤＣ／ＤＣ変換器３０との間に設けられている。コンデンサＣ１は、リンクコンデンサ、又は平滑コンデンサである。
コンデンサＣ１は、ＡＣ／ＤＣ変換器１４とＤＣ／ＤＣ変換器３０との間に設けられている。コンデンサＣ１は、リンクコンデンサ、又は平滑コンデンサである。
【0018】
コンデンサＣ１の一端は、２つのスイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１３の接続点と接続されている。
コンデンサＣ１の他端は、２つのスイッチング素子Ｑ１２，Ｑ１４の接続点と接続されている。
コンデンサＣ１の他端は、２つのスイッチング素子Ｑ１２，Ｑ１４の接続点と接続されている。
【0019】
すなわち、直列接続体２３，２４とコンデンサＣ１とは、並列接続されている。
ＤＣ／ＤＣ変換器３０は、第１ブリッジ回路３１と、第２ブリッジ回路３４と、トランス３７と、を備える。第１ブリッジ回路３１は、２つの直列接続体３２，３３を備える。２つの直列接続体３２，３３は、互いに並列接続されている。直列接続体３２は、直列に接続された２つのスイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２を備える。スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２は、例えば、半導体スイッチング素子である。
ＤＣ／ＤＣ変換器３０は、第１ブリッジ回路３１と、第２ブリッジ回路３４と、トランス３７と、を備える。第１ブリッジ回路３１は、２つの直列接続体３２，３３を備える。２つの直列接続体３２，３３は、互いに並列接続されている。直列接続体３２は、直列に接続された２つのスイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２を備える。スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２は、例えば、半導体スイッチング素子である。
【0020】
直列接続体３３は、直列に接続された２つのスイッチング素子Ｑ２３，Ｑ２４を備える。スイッチング素子Ｑ２３，Ｑ２４は、例えば、半導体スイッチング素子である。
２つのスイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２３の接続点は、コンデンサＣ１の一端と接続されている。
２つのスイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２３の接続点は、コンデンサＣ１の一端と接続されている。
【0021】
２つのスイッチング素子Ｑ２２，Ｑ２４の接続点は、コンデンサＣ１の他端と接続されている。
すなわち、直列接続体３２，３３とコンデンサＣ１とは、並列接続されている。
すなわち、直列接続体３２，３３とコンデンサＣ１とは、並列接続されている。
【0022】
第２ブリッジ回路３４は、２つの直列接続体３５，３６を備える。２つの直列接続体３５，３６は、互いに並列接続されている。直列接続体３５は、直列に接続された２つのスイッチング素子Ｑ３１，Ｑ３２を備える。スイッチング素子Ｑ３１，Ｑ３２は、例えば、半導体スイッチング素子である。
【0023】
直列接続体３６は、直列に接続された２つのスイッチング素子Ｑ３３，Ｑ３４を備える。スイッチング素子Ｑ３３，Ｑ３４は、例えば、半導体スイッチング素子である。
トランス３７は、第１巻線３８と、第２巻線３９と、を備える。第１巻線３８の一端は、２つのスイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２の接続点に接続されている。第１巻線３８の他端は、２つのスイッチング素子Ｑ２３，Ｑ２４の接続点に接続されている。第２巻線３９の一端は、２つのスイッチング素子Ｑ３１，Ｑ３２の接続点に接続されている。第２巻線３９の他端は、２つのスイッチング素子Ｑ３３，Ｑ３４の接続点に接続されている。
トランス３７は、第１巻線３８と、第２巻線３９と、を備える。第１巻線３８の一端は、２つのスイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２の接続点に接続されている。第１巻線３８の他端は、２つのスイッチング素子Ｑ２３，Ｑ２４の接続点に接続されている。第２巻線３９の一端は、２つのスイッチング素子Ｑ３１，Ｑ３２の接続点に接続されている。第２巻線３９の他端は、２つのスイッチング素子Ｑ３３，Ｑ３４の接続点に接続されている。
【0024】
コンデンサＣ２は、リンクコンデンサ、又は平滑コンデンサである。
コンデンサＣ２の一端は、２つのスイッチング素子Ｑ３１，Ｑ３３の接続点に接続され、コンデンサＣ２の他端は、２つのスイッチング素子Ｑ３２，Ｑ３４の接続点に接続されている。
コンデンサＣ２の一端は、２つのスイッチング素子Ｑ３１，Ｑ３３の接続点に接続され、コンデンサＣ２の他端は、２つのスイッチング素子Ｑ３２，Ｑ３４の接続点に接続されている。
【0025】
すなわち、直列接続体３５，３６とコンデンサＣ２とは、並列接続されている。
ＤＣフィルタ１３は、直列接続体３６とバッテリパック４１との間に設けられ、直列接続体３６から出力される直流電力に含まれるノイズを低減し、バッテリパック４１に出力する。
ＤＣフィルタ１３は、直列接続体３６とバッテリパック４１との間に設けられ、直列接続体３６から出力される直流電力に含まれるノイズを低減し、バッテリパック４１に出力する。
【0026】
バッテリパック４１は、バッテリ４２と、正母線としての第１正母線Ｌ１及び第２正母線Ｌ２と、負母線としての第１負母線Ｌ３及び第２負母線Ｌ４と、第１～第４スイッチ４３～４６とを備える。
【0027】
バッテリ４２は、充放電可能な二次電池を複数接続したものである。バッテリ４２の正極は第１正母線Ｌ１に接続されている。バッテリ４２の負極は、第１負母線Ｌ３に接続されている。
【0028】
第１正母線Ｌ１は、充電器１１とバッテリ４２の正極とを接続している。第１負母線Ｌ３は、充電器１１とバッテリ４２の負極とを接続している。本実施形態における第１正母線Ｌ１及び第１負母線Ｌ３は、ＤＣフィルタ１３とバッテリ４２とを接続している。
【0029】
第１スイッチ４３は、第１正母線Ｌ１に設けられている。第１スイッチ４３は、例えば、リレースイッチである。第１スイッチ４３は、第１正母線Ｌ１に設けられ、充電器１１とバッテリ４２との接続／非接続を切り替え可能な第１切替部である。
【0030】
第２スイッチ４４は、第１負母線Ｌ３に設けられている。第２スイッチ４４は、例えば、リレースイッチであり、充電器１１とバッテリ４２との接続／非接続を切り替え可能なスイッチである。
【0031】
第２正母線Ｌ２は、バッテリ４２の正極とインバータ５１とに接続されている。第２負母線Ｌ４は、バッテリ４２の負極とインバータ５１とに接続されている。
第３スイッチ４５は、第２正母線Ｌ２に設けられている。第３スイッチ４５は、例えば、リレースイッチである。第３スイッチ４５は、バッテリ４２とインバータ５１との接続／非接続を切り替え可能なスイッチである。
第３スイッチ４５は、第２正母線Ｌ２に設けられている。第３スイッチ４５は、例えば、リレースイッチである。第３スイッチ４５は、バッテリ４２とインバータ５１との接続／非接続を切り替え可能なスイッチである。
【0032】
第４スイッチ４６は、第２負母線Ｌ４に設けられている。第４スイッチ４６は、例えば、リレースイッチである。第４スイッチ４６は、バッテリ４２とインバータ５１との接続／非接続を切り替え可能なスイッチである。
【0033】
バッテリパック４１は、電圧センサ４７を備える。電圧センサ４７は、バッテリ４２の電圧を検出する。
インバータ５１は、三相インバータである。インバータ５１は、３つの直列接続体５２，５３，５４を備える。直列接続体５２，５３，５４は、互いに並列接続されている。直列接続体５２は、Ｕ相上アームスイッチング素子Ｑ４１と、Ｕ相下アームスイッチング素子Ｑ４２と、を備える。Ｕ相上アームスイッチング素子Ｑ４１とＵ相下アームスイッチング素子Ｑ４２とは、第２正母線Ｌ２と第２負母線Ｌ４との間で直列接続されている。直列接続体５３は、Ｖ相上アームスイッチング素子Ｑ４３と、Ｖ相下アームスイッチング素子Ｑ４４と、を備える。Ｖ相上アームスイッチング素子Ｑ４３とＶ相下アームスイッチング素子Ｑ４４とは、第２正母線Ｌ２と第２負母線Ｌ４との間で直列接続されている。直列接続体５４は、Ｗ相上アームスイッチング素子Ｑ４５と、Ｗ相下アームスイッチング素子Ｑ４６と、を備える。Ｗ相上アームスイッチング素子Ｑ４５とＷ相下アームスイッチング素子Ｑ４６とは、第２正母線Ｌ２と第２負母線Ｌ４との間で直列接続されている。Ｕ相上アームスイッチング素子Ｑ４１、Ｕ相下アームスイッチング素子Ｑ４２、Ｖ相上アームスイッチング素子Ｑ４３、Ｖ相下アームスイッチング素子Ｑ４４、Ｗ相上アームスイッチング素子Ｑ４５及びＷ相下アームスイッチング素子Ｑ４６は、例えば、半導体スイッチング素子である。インバータ５１は、第２正母線Ｌ２及び第２負母線Ｌ４によってバッテリ４２に接続されている。
インバータ５１は、三相インバータである。インバータ５１は、３つの直列接続体５２，５３，５４を備える。直列接続体５２，５３，５４は、互いに並列接続されている。直列接続体５２は、Ｕ相上アームスイッチング素子Ｑ４１と、Ｕ相下アームスイッチング素子Ｑ４２と、を備える。Ｕ相上アームスイッチング素子Ｑ４１とＵ相下アームスイッチング素子Ｑ４２とは、第２正母線Ｌ２と第２負母線Ｌ４との間で直列接続されている。直列接続体５３は、Ｖ相上アームスイッチング素子Ｑ４３と、Ｖ相下アームスイッチング素子Ｑ４４と、を備える。Ｖ相上アームスイッチング素子Ｑ４３とＶ相下アームスイッチング素子Ｑ４４とは、第２正母線Ｌ２と第２負母線Ｌ４との間で直列接続されている。直列接続体５４は、Ｗ相上アームスイッチング素子Ｑ４５と、Ｗ相下アームスイッチング素子Ｑ４６と、を備える。Ｗ相上アームスイッチング素子Ｑ４５とＷ相下アームスイッチング素子Ｑ４６とは、第２正母線Ｌ２と第２負母線Ｌ４との間で直列接続されている。Ｕ相上アームスイッチング素子Ｑ４１、Ｕ相下アームスイッチング素子Ｑ４２、Ｖ相上アームスイッチング素子Ｑ４３、Ｖ相下アームスイッチング素子Ｑ４４、Ｗ相上アームスイッチング素子Ｑ４５及びＷ相下アームスイッチング素子Ｑ４６は、例えば、半導体スイッチング素子である。インバータ５１は、第２正母線Ｌ２及び第２負母線Ｌ４によってバッテリ４２に接続されている。
【0034】
モータ６１は、三相モータである。モータ６１は、３つのコイル６２，６３，６４を備える。３つのコイル６２，６３，６４は、スター結線されている。コイル６２の一端は、Ｕ相上アームスイッチング素子Ｑ４１とＵ相下アームスイッチング素子Ｑ４２との接続点に接続されている。コイル６３の一端は、Ｖ相上アームスイッチング素子Ｑ４３とＶ相下アームスイッチング素子Ｑ４４との接続点に接続されている。コイル６４の一端は、Ｗ相上アームスイッチング素子Ｑ４５とＷ相下アームスイッチング素子Ｑ４６との接続点に接続されている。コイル６２の他端とコイル６３の他端とコイル６４の他端は、互いに接続されている。コイル６２の他端とコイル６３の他端とコイル６４の他端との接続点は、モータ６１の中性点である。
【0035】
電力変換装置１０は、接続線７１を備える。接続線７１は、第１正母線Ｌ１における充電器１１と第１スイッチ４３との間の箇所と、モータ６１の中性点と、を接続している。
電力変換装置１０は、第２切替部７２を備える。第２切替部７２は、接続線７１に設けられており、第１正母線Ｌ１とモータ６１の中性点との接続／非接続を切り替える。第２切替部７２は、例えば、リレースイッチである。
電力変換装置１０は、第２切替部７２を備える。第２切替部７２は、接続線７１に設けられており、第１正母線Ｌ１とモータ６１の中性点との接続／非接続を切り替える。第２切替部７２は、例えば、リレースイッチである。
【0036】
電力変換装置１０は、制御装置８１を備える。制御装置８１は、プロセッサと、記憶部と、を備える。プロセッサとしては、例えば、CPU（Central Processing Unit）、GPU（Graphics Processing Unit）、及びDSP（Digital Signal Processor）を挙げることができる。記憶部は、RAM（Random Access Memory）及びROM（Read Only Memory）を含む。記憶部は、処理をプロセッサに実行させるように構成されたプログラムコードまたは指令を格納している。記憶部、即ち、コンピュータ可読媒体は、汎用または専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる利用可能な媒体を含む。制御装置は、ASIC（Application Specific Integrated Circuit）やFPGA（Field Programmable Gate Array）等のハードウェア回路によって構成されていてもよい。処理回路である制御装置は、コンピュータプログラムに従って動作する１つ以上のプロセッサ、ASICやFPGA等の１つ以上のハードウェア回路、或いは、それらの組み合わせを含み得る。
【0037】
制御装置８１は、電力変換装置１０の制御を行う。本実施形態では、制御装置８１により電力変換装置１０の全体が制御される。電力変換装置１０は、複数の制御装置によって制御されてもよい。例えば、電力変換装置１０は、充電器１１を制御する制御装置、バッテリパック４１を制御する制御装置、及びインバータ５１を制御する制御装置を備えていてもよい。制御装置８１は、電圧センサ４７の検出結果を取得可能である。
【0038】
＜車両の走行時に制御装置が行う走行制御＞
車両の走行時に制御装置８１が行う走行制御について説明する。
図２に示すように、制御装置８１は、第３スイッチ４５をオンする。制御装置８１は、第４スイッチ４６をオンする。制御装置８１は、第２切替部７２をオフする。第１スイッチ４３及び第２スイッチ４４は、オンであってもよいし、オフであってもよい。これにより、バッテリ４２から放電された直流電力をインバータ５１に供給可能になる。
車両の走行時に制御装置８１が行う走行制御について説明する。
図２に示すように、制御装置８１は、第３スイッチ４５をオンする。制御装置８１は、第４スイッチ４６をオンする。制御装置８１は、第２切替部７２をオフする。第１スイッチ４３及び第２スイッチ４４は、オンであってもよいし、オフであってもよい。これにより、バッテリ４２から放電された直流電力をインバータ５１に供給可能になる。
【0039】
制御装置８１は、インバータ５１を制御することによってバッテリ４２から入力された直流電力を交流電力に変換して出力する。インバータ５１から出力される交流電力は、モータ６１に入力される。モータ６１は、入力された交流電力によって駆動する。これにより、車両が走行する。モータ６１は、車両を走行させるためのトラクションモータである。インバータ５１は、トラクションモータを駆動させるトラクションインバータである。
【0040】
＜バッテリの充電時に制御装置が行う充電制御＞
バッテリ４２の充電時に制御装置８１が行う充電制御について図３～図５を用いて説明する。充電制御は、例えば、充電器１１と外部交流電源ＡＳとが接続されると実行される。充電器１１と外部交流電源ＡＳとが接続されたことの検知は、例えば、充電プラグが車両に接続されたことを制御装置８１が検知することで行われればよい。
バッテリ４２の充電時に制御装置８１が行う充電制御について図３～図５を用いて説明する。充電制御は、例えば、充電器１１と外部交流電源ＡＳとが接続されると実行される。充電器１１と外部交流電源ＡＳとが接続されたことの検知は、例えば、充電プラグが車両に接続されたことを制御装置８１が検知することで行われればよい。
【0041】
まず、ステップＳ１において、制御装置８１は、バッテリ４２に供給すべき電圧値が閾値電圧値よりも高いか否かを判断する。本実施形態では、制御装置８１には、バッテリ４２の充電量に基づく要求電圧値が入力されるものとし、この要求電圧値がバッテリ４２に供給すべき電圧値に相当する。また、本実施形態における閾値電圧値は、充電器１１が出力できる最大の電圧値に設定されているものとする。
【0042】
ステップＳ１の判定結果がＮＯの場合、ステップＳ２に進む。
ステップＳ２では、制御装置８１は、図４に示すように第１スイッチ４３及び第２スイッチ４４をオンするとともに、第３スイッチ４５、第４スイッチ４６及び第２切替部７２をオフし、ステップＳ３に進む。
ステップＳ２では、制御装置８１は、図４に示すように第１スイッチ４３及び第２スイッチ４４をオンするとともに、第３スイッチ４５、第４スイッチ４６及び第２切替部７２をオフし、ステップＳ３に進む。
【0043】
次に、ステップＳ３において、制御装置８１は、充電器１１によって交流電力を直流電力に変換してバッテリ４２に出力する。これにより、充電器１１から出力される直流電力によってバッテリ４２が充電される。
【0044】
次に、ステップＳ４に進み、制御装置８１は、バッテリ４２の充電量が要求される充電量か否かを判定する。バッテリ４２の充電量が要求される充電量か否かは、バッテリ４２の電圧から判定してもよいし、電力変換装置１０が、バッテリ４２の状態を監視するバッテリマネジメントシステムを備えている場合、制御装置８１がバッテリマネジメントシステムからバッテリ４２の充電率を取得することによって判定してもよい。
【0045】
ステップＳ４の判定結果がＮＯの場合、制御装置８１は、ステップＳ１に戻る。ステップＳ４の判定結果がＹＥＳの場合、制御装置８１は、充電制御を終了する。
ステップＳ１の判定結果がＹＥＳの場合、ステップＳ５に進む。
ステップＳ１の判定結果がＹＥＳの場合、ステップＳ５に進む。
【0046】
ステップＳ５において、制御装置８１は、図５に示すように、第１スイッチ４３をオフするとともに、第２スイッチ４４、第３スイッチ４５、第４スイッチ４６及び第２切替部７２をオンし、ステップＳ６に進む。
【0047】
次に、ステップＳ６において、制御装置８１は、充電器１１を制御することによって交流電力を直流電力に変換するとともに、インバータ５１を制御することによって、モータ６１とインバータ５１を用いて充電器１１の出力電力の電圧を昇圧する昇圧動作を行う。本実施形態においては、制御装置８１は、上アームスイッチング素子Ｑ４１，Ｑ４３，Ｑ４５を同時オフするとともに下アームスイッチング素子Ｑ４２，Ｑ４４，Ｑ４６を同時オンする第１動作と、上アームスイッチング素子Ｑ４１，Ｑ４３，Ｑ４５を同時オンするとともに下アームスイッチング素子Ｑ４２，Ｑ４４，Ｑ４６を同時オフする第２動作とを交互に行うことによって昇圧動作を行う。第１動作を行うことによってコイル６２，６３，６４に電磁エネルギーが蓄えられ、第２動作を行うことによってコイル６２，６３，６４に蓄えられた電磁エネルギーがバッテリ４２に放出される。これにより、インバータ５１による昇圧動作によって昇圧された直流電力がバッテリ４２に出力され、バッテリ４２は充電される。
【0048】
その後、ステップＳ４に進む。
［本実施形態の作用］
上記電力変換装置１０によれば、充電器１１が出力できる最大の電力値以上の電力をバッテリ４２に供給したい場合であっても、モータ６１とインバータ５１とを用いて充電器１１から出力される直流電力の電圧を昇圧させてバッテリ４２に供給することが可能となる。
［本実施形態の作用］
上記電力変換装置１０によれば、充電器１１が出力できる最大の電力値以上の電力をバッテリ４２に供給したい場合であっても、モータ６１とインバータ５１とを用いて充電器１１から出力される直流電力の電圧を昇圧させてバッテリ４２に供給することが可能となる。
【0049】
［本実施形態の効果］
（１）電力変換装置１０は、第１スイッチ４３と、接続線７１と、第２切替部７２と、を備える。制御装置８１が、第１スイッチ４３をオフするとともに第２切替部７２をオンすることによって、モータ６１とインバータ５１とを用いて充電器１１から出力される直流電力の電圧を昇圧させてバッテリ４２に供給することができる。これにより、電力変換装置１０は、充電器１１から出力可能な最大の電力値を超える電力をバッテリ４２に供給することが可能となる。すなわち、言い換えると、電力変換装置１０は、充電器１１から出力可能な最大の電圧値を超える電圧値をバッテリ４２に印加させることが可能となる。
（１）電力変換装置１０は、第１スイッチ４３と、接続線７１と、第２切替部７２と、を備える。制御装置８１が、第１スイッチ４３をオフするとともに第２切替部７２をオンすることによって、モータ６１とインバータ５１とを用いて充電器１１から出力される直流電力の電圧を昇圧させてバッテリ４２に供給することができる。これにより、電力変換装置１０は、充電器１１から出力可能な最大の電力値を超える電力をバッテリ４２に供給することが可能となる。すなわち、言い換えると、電力変換装置１０は、充電器１１から出力可能な最大の電圧値を超える電圧値をバッテリ４２に印加させることが可能となる。
【0050】
（２）別途昇圧回路を備えることなく、電力変換装置１０の出力電圧範囲を広くすることができる。
（３）充電器１１から高い電力（高い電圧）を出力させる場合、充電器１１の半導体スイッチング素子に印加される電圧も高くなるため、高耐圧の半導体スイッチング素子を使用する必要がある。一般的にモータ６１（特にトラクションモータ）に電力を供給するインバータ５１は、充電器１１と比べ高い電力をモータ６１に供給するため、インバータ５１に使用される半導体スイッチング素子には、充電器１１に使用される半導体スイッチング素子と比較して、高耐圧の半導体スイッチング素子が使用される。
（３）充電器１１から高い電力（高い電圧）を出力させる場合、充電器１１の半導体スイッチング素子に印加される電圧も高くなるため、高耐圧の半導体スイッチング素子を使用する必要がある。一般的にモータ６１（特にトラクションモータ）に電力を供給するインバータ５１は、充電器１１と比べ高い電力をモータ６１に供給するため、インバータ５１に使用される半導体スイッチング素子には、充電器１１に使用される半導体スイッチング素子と比較して、高耐圧の半導体スイッチング素子が使用される。
【0051】
本実施形態の電力変換装置１０では、充電器１１から出力できない電力をバッテリ４２に供給する際、モータ６１とインバータ５１を使用して昇圧させる構成であるため、充電器１１の半導体スイッチング素子を比較的安価なものとすることができる。
【0052】
［変更例］
実施形態は、以下のように変更して実施することができる。実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
実施形態は、以下のように変更して実施することができる。実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
【0053】
○上記実施形態のバッテリパック４１は、第２スイッチ４４を備えていなくてもよい。
○上記実施形態のバッテリパック４１は、第３スイッチ４５及び第４スイッチ４６の一方、又は両方を備えていなくてもよい。
○上記実施形態のバッテリパック４１は、第３スイッチ４５及び第４スイッチ４６の一方、又は両方を備えていなくてもよい。
【0054】
○上記実施形態の充電器１１は、ＡＣフィルタ１２と、ＡＣ／ＤＣ変換器１４と、コンデンサＣ１と、ＤＣ／ＤＣ変換器３０と、コンデンサＣ２と、ＤＣフィルタ１３とを備えているが、入力された交流電力を直流電力に変換できるものであればどのような構成であってもよい。
【0055】
○上記実施形態のＤＣ／ＤＣ変換器３０は、所謂双方向ＤＣ／ＤＣコンバータだが、第１ブリッジ回路３１から第２ブリッジ回路３４に直流電力を伝送できる構成であればよい。
【0056】
○上記実施形態では、モータ６１とインバータ５１を用いて昇圧動作を行う際、三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の上アームスイッチング素子Ｑ４１，Ｑ４３，Ｑ４５を同時オン／オフするとともに下アームスイッチング素子Ｑ４２，Ｑ４４，Ｑ４６を同時オン／オフしているが、各相のスイッチングタイミングをずらす所謂インターリーブ制御方式で上アームスイッチング素子Ｑ４１，Ｑ４３，Ｑ４５及び下アームスイッチング素子Ｑ４２，Ｑ４４，Ｑ４６をオン／オフさせてもよい。
【0057】
○上記実施形態の閾値電圧値は、充電器１１が出力できる最大の電圧値に設定されているが、これに限らず、充電器１１が予め設定した電力変換効率で出力できる最大の電圧値に設定されていてもよい。充電器１１は、一般的に、出力できる電圧範囲において、最小値から電圧値が上がっていくにつれて電力変換効率が上がっていき、ある電圧値を電力変換効率のピークとして、それ以降電圧値が上がるにつれて電力変換効率が下がっていく。そこで、閾値電圧値を充電器１１が予め設定した電力変換効率で出力できる最大の電圧値に設定することで、充電器１１を電力変換効率が高い状態で使用することが可能となる。
【0058】
また、上記実施形態では、閾値電圧値を設定しているが、閾値電力値を設定してもよい。この場合、バッテリ４２に供給すべき電圧値と比較するのではなく、バッテリ４２に供給すべき電力値と比較することになる。
【0059】
○上記実施形態のモータ６１は、電動圧縮機の備えるモータであってもよい。インバータ５１は、電動圧縮機の備えるモータを駆動するためのインバータであってもよい。
【符号の説明】
【0060】
Ｌ１…正母線である第１正母線、Ｌ３…負母線である第１負母線、１０…電力変換装置、１１…充電器、４２…バッテリ、４３…第１切替部である第１スイッチ、５１…インバータ、６１…モータ、６２，６３，６４…コイル、７１…接続線、７２…第２切替部、８１…制御装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】