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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-10-19
(45)【発行日】2023-10-27
(54)【発明の名称】電力変換装置
(51)【国際特許分類】
H02M 7/48 20070101AFI20231020BHJP
H02P 27/08 20060101ALI20231020BHJP
【ＦＩ】
H02M7/48 E
H02P27/08
【請求項の数】
11
(21)【出願番号】P 2019200919
(22)【出願日】2019-11-05
(65)【公開番号】P2020120566
(43)【公開日】2020-08-06
【審査請求日】2022-07-21
(31)【優先権主張番号】P 2019010635
(32)【優先日】2019-01-24
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000004695
【氏名又は名称】株式会社ＳＯＫＥＮ
(73)【特許権者】
【識別番号】000004260
【氏名又は名称】株式会社デンソー
(74)【代理人】
【識別番号】100121821
【弁理士】
【氏名又は名称】山田 強
(74)【代理人】
【識別番号】100139480
【弁理士】
【氏名又は名称】日野 京子
(74)【代理人】
【識別番号】100125575
【弁理士】
【氏名又は名称】松田 洋
(74)【代理人】
【識別番号】100175134
【弁理士】
【氏名又は名称】北 裕介
(72)【発明者】
【氏名】西村 宗世
(72)【発明者】
【氏名】居安 誠二
(72)【発明者】
【氏名】梅本 久
(72)【発明者】
【氏名】深谷 淳
【審査官】佐藤 匡
(56)【参考文献】
【文献】米国特許第０６８８２０６１（ＵＳ，Ｂ１）
【文献】特開２０１３－１８７９１９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１２－５１８８７５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－０２７７６３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－０２６７００（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－２７２３９５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｍ ７／４８
Ｈ０２Ｐ ２７／０８
Ｂ６０Ｌ ５８／２５
Ｂ６０Ｌ ５８／２２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
巻線（４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗ，４１Ｘ，４１Ｙ）を有する多相の回転電機（４０）と、上アームスイッチ（ＱＵＨ，ＱＶＨ，ＱＷＨ，ＱＸＨ，ＱＹＨ）及び下アームスイッチ（ＱＵＬ，ＱＶＬ，ＱＷＬ，ＱＸＬ，ＱＹＬ）の直列接続体を有する多相のインバータ（３０）と、
前記直列接続体に並列接続されたコンデンサ（３１）と、を備える電力変換装置（１０）において、
直列接続された第１蓄電池（２１）及び第２蓄電池（２２）において前記第１蓄電池の負極側及び前記第２蓄電池の正極側と、前記巻線の中性点（Ｏ）とを電気的に接続する接続経路（６０）と、
前記インバータ、前記巻線及び前記接続経路を介して前記第１蓄電池と前記第２蓄電池との間に電流が流れるように、前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチのスイッチング制御を行う制御部（７０）と、を備える電力変換装置。
【請求項2】
前記制御部は、前記インバータ、前記巻線及び前記接続経路を介して前記第１蓄電池と前記第２蓄電池との間に電流が流れるように、少なくとも２相の前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチのスイッチング制御を行う請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項3】
前記制御部は、前記インバータ、前記巻線及び前記接続経路を介して前記第１蓄電池と前記第２蓄電池との間に電流が流れるように、全相の前記上アームスイッチのスイッチング制御を同期させ、また、全相の前記下アームスイッチのスイッチング制御を同期させる請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項4】
前記接続経路上に設けられ、オン状態となることにより前記第１蓄電池の負極側及び前記第２蓄電池の正極側と前記中性点とを電気的に接続し、オフ状態となることにより前記第１蓄電池の負極側及び前記第２蓄電池の正極側と前記中性点との間を電気的に遮断する接続スイッチ（６１）を備える請求項１～３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項5】
巻線（４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗ，４１Ｘ，４１Ｙ）を有する多相の回転電機（４０）と、上アームスイッチ（ＱＵＨ，ＱＶＨ，ＱＷＨ，ＱＸＨ，ＱＹＨ）及び下アームスイッチ（ＱＵＬ，ＱＶＬ，ＱＷＬ，ＱＸＬ，ＱＹＬ）の直列接続体を有する多相のインバータ（３０）と、
前記直列接続体に並列接続されたコンデンサ（３１）と、を備える電力変換装置（１０）において、
各相において、前記直列接続体を構成する前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチの接続点と、前記巻線の両端のうち中性点（Ｏ）とは反対側の端とが電気的に接続されており、
直列接続された第１蓄電池（２１）及び第２蓄電池（２２）において前記第１蓄電池の負極側及び前記第２蓄電池の正極側と、複数相のうち一部の相の前記直列接続体を構成する前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチの接続点とを電気的に接続する接続経路（９０，９０Ｕ，９０Ｗ）と、
前記インバータ、前記巻線及び前記接続経路を介して前記第１蓄電池と前記第２蓄電池との間に電流が流れるように、前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチのスイッチング制御を行う制御部（７０）と、
前記接続経路上に設けられ、オン状態となることにより前記第１蓄電池の負極側及び前記第２蓄電池の正極側と前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチの接続点とを電気的に接続し、オフ状態となることにより前記第１蓄電池の負極側及び前記第２蓄電池の正極側と前記接続点とを電気的に遮断する接続スイッチ（９１）と、を備え、
複数相のうち前記接続点に前記接続経路が接続されていない相が２相以上あり、
前記制御部は、前記接続経路を介して前記第１蓄電池と前記第２蓄電池との間に電流を流す場合、前記接続スイッチをオン状態にし、複数相のうち前記接続経路が接続された相の前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチをオフ制御し、複数相のうち前記接続経路が接続されていない少なくとも２相の前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチをスイッチング制御する電力変換装置。
【請求項6】
前記制御部は、前記インバータ、前記巻線及び前記接続経路を介して前記第１蓄電池と前記第２蓄電池との間に電流が流れるように、複数相のうち前記接続経路が接続されていない全相の前記上アームスイッチのスイッチング制御を同期させ、また、複数相のうち前記接続経路が接続されていない全相の前記下アームスイッチのスイッチング制御を同期させる請求項５に記載の電力変換装置。
【請求項7】
前記制御部は、前記第１蓄電池及び前記第２蓄電池の昇温要求があると判定した場合、前記接続スイッチをオン状態にし、前記昇温要求がないと判定した場合、前記接続スイッチをオフ状態にする請求項５又は６に記載の電力変換装置。
【請求項8】
前記制御部は、前記回転電機の駆動が停止されている場合における前記スイッチング制御のスイッチング周波数を、前記回転電機を駆動する場合における前記上，下アームスイッチのスイッチング周波数よりも高い周波数に設定する請求項１～７のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項9】
前記制御部は、前記接続経路に流す電流の指令値の１周期において、正の前記指令値で規定される領域の面積と、負の前記指令値で規定される領域の面積とが等しくなるように前記指令値を設定し、前記接続経路に流れる電流を前記指令値に制御するために前記スイッチング制御を行う請求項１～８のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項10】
前記制御部は、前記指令値の１周期において前記指令値のゼロクロスタイミングに対して正の前記指令値と負の前記指令値とが点対称になるように、前記指令値を設定する請求項９に記載の電力変換装置。
【請求項11】
前記第１蓄電池及び前記第２蓄電池の電圧情報を検出する電圧情報検出部（５０）を備え、前記制御部は、検出された前記電圧情報に基づいて、前記第１蓄電池の端子電圧と前記第２蓄電池の端子電圧とが均等化されるように、前記指令値を補正する請求項９又は１０に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、巻線を有する回転電機と、上，下アームスイッチの直列接続体を有するインバータと、前記直列接続体に並列接続されたコンデンサと、を備える電力変換装置に関する。
【背景技術】
【0002】
この種の電力変換装置としては、特許文献１に見られるように、蓄電池とコンデンサとの間でインバータを介して無効電力のやりとりを実施することにより、蓄電池の昇温制御を行うものが知られている。詳しくは、蓄電池からコンデンサへと電流を流す場合、インバータ及び巻線を昇圧チョッパ回路として利用し、コンデンサから蓄電池へと電流を流す場合、インバータ及び巻線を昇圧チョッパ回路として利用する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特許第５８６５７３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１に記載の電力変換装置では、蓄電池とコンデンサとの間で無効電力をやりとりするため、コンデンサの端子電圧が無効電力に比例して変動する。この変動により、コンデンサの端子電圧が、コンデンサの耐圧性能から定まる許容上限値を超え、コンデンサの信頼性が低下する懸念がある。
【0005】
一方、コンデンサの端子電圧の変動により、コンデンサの端子電圧が過度に低くなり得る。蓄電池からインバータを介してコンデンサへと電流を流す場合、蓄電池の端子電圧よりもコンデンサの端子電圧を高くする必要がある。このため、コンデンサの端子電圧が過度に低くなると、蓄電池からコンデンサへと流す電流を所望の指令電流に制御できなくなる懸念がある。
【0006】
以上説明した問題に対処するには、コンデンサの端子電圧の変動量を低減する必要がある。変動量を低減するために、コンデンサの容量を大きくする対策が考えられる。しかしながら、この場合、コンデンサが大型化してしまう。
【0007】
一方、変動量を低減するために、コンデンサの容量を大きくする以外にも、無効電力（リプル電流）の周波数を高くする対策も考えられる。しかしながら、この場合、騒音が増加してしまい、電力変換装置のＮＶＨ特性が悪化してしまう。
【0008】
本発明は、蓄電池の昇温制御時に発生する騒音を低減できる電力変換装置を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明は、巻線を有する回転電機と、
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有するインバータと、
前記直列接続体に並列接続されたコンデンサと、を備える電力変換装置において、
直列接続された第１蓄電池及び第２蓄電池において前記第１蓄電池の負極側及び前記第２蓄電池の正極側と、前記巻線とを電気的に接続する接続経路と、
前記インバータ、前記巻線及び前記接続経路を介して前記第１蓄電池と前記第２蓄電池との間に電流が流れるように、前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチのスイッチング制御を行う制御部と、を備える。
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有するインバータと、
前記直列接続体に並列接続されたコンデンサと、を備える電力変換装置において、
直列接続された第１蓄電池及び第２蓄電池において前記第１蓄電池の負極側及び前記第２蓄電池の正極側と、前記巻線とを電気的に接続する接続経路と、
前記インバータ、前記巻線及び前記接続経路を介して前記第１蓄電池と前記第２蓄電池との間に電流が流れるように、前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチのスイッチング制御を行う制御部と、を備える。
【0010】
蓄電池の容量は、コンデンサの容量に比べて十分大きい。このため、蓄電池の充放電電流に対する端子電圧の増減量は、コンデンサの充放電電流に対する端子電圧の増減量よりも十分小さい。したがって、コンデンサ及び蓄電池の間ではなく、蓄電池同士の間で電力をやりとりできれば、上，下アームスイッチのスイッチング周波数を高くすることなく、昇温制御時におけるコンデンサの端子電圧の変動量を低減できる。
【0011】
そこで、インバータを介して蓄電池同士の間で電力をやりとりするために、本発明は、直列接続された第１蓄電池及び第２蓄電池において第１蓄電池の負極側及び第２蓄電池の正極側と、回転電機の巻線とを電気的に接続する接続経路を備えている。そして、本発明の制御部は、第１，第２蓄電池を昇温させるために、インバータ、巻線及び接続経路を介して第１蓄電池と第２蓄電池との間に電流が流れるように、上アームスイッチ及び下アームスイッチのスイッチング制御を行う。これにより、上，下アームスイッチのスイッチング周波数を高くすることなく、コンデンサの端子電圧の変動量を低減することができる。したがって、以上説明した本発明によれば、第１，第２蓄電池の昇温制御時に発生する騒音を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】第１実施形態に係る電力変換装置の構成図。
【図2】制御装置の処理手順を示すフローチャート。
【図3】等価回路を示す図。
【図4】制御装置の機能ブロック図。
【図5】指令電流の設定方法を示す図。
【図6】スイッチの制御態様等の推移を示すタイムチャート。
【図7】シミュレーション結果を示す図。
【図8】比較例に係るシミュレーション結果を示す図。
【図9】第１実施形態の変形例１に係るスイッチの制御態様等の推移を示すタイムチャート。
【図10】第１実施形態の変形例１に係るスイッチの制御態様等の推移を示すタイムチャート。
【図11】第１実施形態の変形例２に係る制御装置の機能ブロック図。
【図12】ヒステリシス制御態様を示すタイムチャート。
【図13】第２実施形態に係る指令電流の補正方法を示す図。
【図14】指令電流の補正方法を示す図。
【図15】第３実施形態に係る制御装置の処理手順を示すフローチャート。
【図16】第４実施形態に係る電力変換装置の構成図。
【図17】第５実施形態に係る電力変換装置の構成図。
【図18】制御装置の機能ブロック図。
【図19】スイッチの制御態様等の推移を示すタイムチャート。
【図20】シミュレーション結果を示す図。
【図21】第５実施形態の変形例１に係る制御装置の機能ブロック図。
【図22】第５実施形態の変形例２に係るスイッチの制御態様等の推移を示すタイムチャート。
【図23】第６実施形態に係る電力変換装置の構成図。
【図24】第７実施形態に係る電力変換装置の構成図。
【発明を実施するための形態】
【0013】
＜第１実施形態＞
以下、本発明に係る電力変換装置を具体化した第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態において、電力変換装置は車両に搭載されている。
以下、本発明に係る電力変換装置を具体化した第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態において、電力変換装置は車両に搭載されている。
【0014】
図１示すように、電力変換装置１０は、インバータ３０と、回転電機４０とを備えている。電力変換装置１０は、組電池２０を昇温させるために、インバータ３０を介して組電池２０と回転電機４０との間の電力のやりとりを行う機能を有している。
【0015】
回転電機４０は、３相の同期機であり、ステータ巻線として星形結線されたＵ，Ｖ，Ｗ相巻線４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗを備えている。各相巻線４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗは、電気角で１２０°ずつずれて配置されている。回転電機４０は、例えば永久磁石同期機である。本実施形態において、回転電機４０は車載主機であり、車両の走行動力源となる。
【0016】
インバータ３０は、上アームスイッチＱＵＨ，ＱＶＨ，ＱＷＨと下アームスイッチＱＵＬ，ＱＶＬ，ＱＷＬとの直列接続体を３相分備えている。本実施形態では、各スイッチＱＵＨ，ＱＶＨ，ＱＷＨ，ＱＵＬ，ＱＶＬ，ＱＷＬとして、電圧制御形の半導体スイッチング素子が用いられており、具体的にはＩＧＢＴが用いられている。このため、各スイッチＱＵＨ，ＱＶＨ，ＱＷＨ，ＱＵＬ，ＱＶＬ，ＱＷＬの高電位側端子はコレクタであり、低電位側端子はエミッタである。各スイッチＱＵＨ，ＱＶＨ，ＱＷＨ，ＱＵＬ，ＱＶＬ，ＱＷＬには、フリーホイールダイオードとしての各ダイオードＤＵＨ，ＤＶＨ，ＤＷＨ，ＤＵＬ，ＤＶＬ，ＤＷＬが逆並列に接続されている。
【0017】
Ｕ相上アームスイッチＱＵＨのエミッタと、Ｕ相下アームスイッチＱＵＬのコレクタとには、バスバー等のＵ相導電部材３２Ｕを介して、Ｕ相巻線４１Ｕの第１端が接続されている。Ｖ相上アームスイッチＱＶＨのエミッタと、Ｖ相下アームスイッチＱＶＬのコレクタとには、バスバー等のＶ相導電部材３２Ｖを介して、Ｖ相巻線４１Ｖの第１端が接続されている。Ｗ相上アームスイッチＱＷＨのエミッタと、Ｗ相下アームスイッチＱＷＬのコレクタとには、バスバー等のＷ相導電部材３２Ｗを介して、Ｗ相巻線４１Ｗの第１端が接続されている。Ｕ，Ｖ，Ｗ相巻線４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗの第２端同士は、中性点Ｏで接続されている。なお、本実施形態において、各相巻線４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗは、ターン数が同じに設定されている。これにより、各相巻線４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗは、例えばインダクタンスが同じに設定されている。
【0018】
各上アームスイッチＱＵＨ，ＱＶＨ，ＱＷＨのコレクタと、組電池２０の正極端子とは、バスバー等の正極側母線Ｌｐにより接続されている。各下アームスイッチＱＵＬ，ＱＶＬ，ＱＷＬのエミッタと、組電池２０の負極端子とは、バスバー等の負極側母線Ｌｎにより接続されている。
【0019】
電力変換装置１０は、正極側母線Ｌｐと負極側母線Ｌｎとを接続するコンデンサ３１を備えている。なお、コンデンサ３１は、インバータ３０に内蔵されていてもよいし、インバータ３０の外部に設けられていてもよい。
【0020】
組電池２０は、単電池としての電池セルの直列接続体として構成されており、端子電圧が例えば数百Ｖとなるものである。本実施形態では、組電池２０を構成する各電池セルの端子電圧（例えば定格電圧）が互いに同じに設定されている。電池セルとしては、例えば、リチウムイオン電池等の２次電池を用いることができる。
【0021】
本実施形態では、組電池２０を構成する電池セルのうち、高電位側の複数の電池セルの直列接続体が第１蓄電池２１を構成し、低電位側の複数の電池セルの直列接続体が第２蓄電池２２を構成している。つまり、組電池２０が２つのブロックに分けられている。本実施形態では、第１蓄電池２１を構成する電池セル数と、第２蓄電池２２を構成する電池セル数とが同じである。このため、第１蓄電池２１の端子電圧（例えば定格電圧）と、第２蓄電池２２の端子電圧（例えば定格電圧）とが同じである。
【0022】
組電池２０において、第１蓄電池２１の負極端子と第２蓄電池２２の正極端子とには中間端子Ｂが接続されている。
【0023】
電力変換装置１０は、監視ユニット５０（電圧情報検出部に相当）を備えている。監視ユニット５０は、組電池２０を構成する各電池セルの端子電圧、ＳＯＣ、ＳＯＨ及び温度等を監視する。
【0024】
電力変換装置１０は、接続経路６０と、接続スイッチ６１とを備えている。接続経路６０は、組電池２０の中間端子Ｂと中性点Ｏとを電気的に接続する。接続スイッチ６１は、接続経路６０上に設けられている。本実施形態では、接続スイッチ６１としてリレーが用いられている。接続スイッチ６１がオン状態とされることにより、中間端子Ｂと中性点Ｏとが電気的に接続される。一方、接続スイッチ６１がオフ状態とされることにより、中間端子Ｂと中性点Ｏとの間が電気的に遮断される。
【0025】
電力変換装置１０は、接続経路６０に流れる電流を検出する電流センサ６２を備えている。電流センサ６２の検出値は、電力変換装置１０が備える制御装置７０（制御部に相当）に入力される。
【0026】
制御装置７０は、マイコンを主体として構成され、回転電機４０の制御量をその指令値にフィードバック制御すべく、インバータ３０を構成する各スイッチのスイッチング制御を行う。制御量は、例えばトルクである。
【0027】
制御装置７０は、接続スイッチ６１をオンオフ制御し、また、監視ユニット５０と通信可能とされている。また、制御装置７０は、電力変換装置１０の外部に設けられた上位制御装置８０と通信可能とされている。上位制御装置８０は、車両の制御を統括する。
【0028】
ちなみに、制御装置７０は、自身が備える記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより、各種制御機能を実現する。各種機能は、ハードウェアである電子回路によって実現されてもよいし、ハードウェア及びソフトウェアの双方によって実現されてもよい。
【0029】
続いて、制御装置７０により実行される組電池２０の昇温制御について説明する。図２は、昇温制御処理の手順を示すフローチャートである。この処理は、制御装置７０により、例えば所定の制御周期で繰り返し実行される。
【0030】
ステップＳ１０では、組電池２０の昇温要求があるか否かを判定する。例えば、上位制御装置８０から組電池２０の昇温指示があったと判定した場合、又は監視ユニット５０により検出された組電池２０の温度が閾値温度未満であると判定した場合、昇温要求があると判定すればよい。ここで、閾値温度と比較する温度は、例えば、検出された各電池セルの温度のうち最も低い温度、又は検出された各電池セルの温度に基づいて算出した各電池セルの平均温度としてもよい。
【0031】
なお、本実施形態において、ステップＳ１０で肯定判定される状況は、回転電機４０の駆動前における車両の停車中の状況を想定している。
【0032】
ステップＳ１０において昇温要求がないと判定した場合には、ステップＳ１１に進み、回転電機４０の駆動要求があるか否かを判定する。本実施形態において、この駆動要求には、回転電機４０の回転駆動により車両を走行させる要求が含まれる。
【0033】
ステップＳ１１において駆動要求がないと判定した場合には、ステップＳ１２に進み、待機モードに設定する。このモードを設定することにより、インバータ３０の各スイッチＱＵＨ～ＱＷＬがオフ制御される。そして、ステップＳ１３において、接続スイッチ６１をオフ制御する。これにより、中間端子Ｂと中性点Ｏとが電気的に遮断される。
【0034】
ステップＳ１１において駆動要求があると判定した場合には、ステップＳ１４に進み、回転電機４０の駆動モードに設定する。そして、ステップＳ１６において、接続スイッチ６１をオン制御する。これにより、中間端子Ｂと中性点Ｏとが接続経路６０を介して電気的に接続される。その後、ステップＳ１６において、回転電機４０を回転駆動させるべく、インバータ３０の各スイッチＱＵＨ～ＱＷＬのスイッチング制御を行う。これにより、車両の駆動輪が回転し、車両を走行させることができる。なお、ステップＳ１６におけるスイッチング制御は、例えば、各相巻線４１Ｕ～４１Ｗに印加する指令電圧とキャリア信号（例えば三角波信号）との大小比較に基づくＰＷＭ、又はパルスパターンを用いて実施されればよい。
【0035】
ステップＳ１０において昇温要求があると判定した場合には、ステップＳ１７に進み、昇温制御モードに設定する。ステップＳ１８では、接続スイッチ６１をオン制御する。
【0036】
ステップＳ１９では、組電池２０を昇温させる昇温ＰＷＭ制御を行う。以下、この制御について説明する。
【0037】
図３（ａ）に、昇温ＰＷＭ制御で用いられる電力変換装置１０の等価回路を示す。図３（ａ）では、各相巻線４１Ｕ～４１Ｗを巻線４１として示し、各上アームスイッチＱＵＨ，ＱＶＨ，ＱＷＨを上アームスイッチＱＨとして示し、各上アームダイオードＤＵＨ，ＤＶＨ，ＤＷＨを上アームダイオードＤＨとして示している。また、各下アームスイッチＱＵＬ，ＱＶＬ，ＱＷＬを下アームスイッチＱＬとして示し、各下アームダイオードＤＵＬ，ＤＶＬ，ＤＷＬを下アームダイオードＤＬとして示している。
【0038】
図３（ａ）の等価回路は、図３（ｂ）の等価回路として示すことができる。図３（ｂ）の回路は、第１蓄電池２１と第２蓄電池２２との間で双方向の電力伝達が可能な昇降圧チョッパ回路である。図３（ｂ）において、ＶＢＨは第１蓄電池２１の端子電圧を示し、ＩＢＨは第１蓄電池２１に流れる電流を示し、ＶＢＬは第２蓄電池２２の端子電圧を示し、ＩＢＬは第２蓄電池２２に流れる電流を示す。第１，第２蓄電池２１，２２の充電電流が流れる場合にＩＢＨ，ＩＢＬは負となり、第１，第２蓄電池２１，２２の放電電流が流れる場合にＩＢＨ，ＩＢＬは正となる。また、ＶＲは巻線４１の端子電圧を示し、ＩＲは中性点Ｏに流れる電流を示す。巻線４１から中間端子Ｂへと向かう正方向に中性点Ｏに電流が流れる場合にＩＲは負となり、その逆方向に中性点Ｏに電流が流れる場合にＩＲは正となる。
【0039】
図３（ｂ）を参照して、上アームスイッチＱＨがオン状態になると、巻線４１の端子電圧ＶＲが「ＶＢＨ」となる。一方、下アームスイッチＱＬがオン状態になると、巻線４１の端子電圧ＶＲが「－ＶＢＬ」となる。つまり、上アームスイッチＱＨがオン状態になることにより、巻線４１に正方向に励磁電流を流すことができ、下アームスイッチＱＬがオン状態になることにより、巻線４１に負方向に励磁電流を流すことができる。
【0040】
図４に、昇温ＰＷＭ制御のブロック図を示す。
【0041】
制御装置７０において、電流偏差算出部７１は、指令電流ＩＭ＊から、電流センサ６２により検出された電流（以下、検出電流ＩＭｒ）を減算することにより、電流偏差を算出する。本実施形態において、指令電流ＩＭ＊は、図５に示すように、正弦波として設定される。詳しくは、指令電流ＩＭ＊の１周期Ｔｃにおいて、指令電流ＩＭ＊のゼロクロスタイミングに対して、正の指令電流ＩＭ＊と負の指令電流ＩＭ＊とが点対称になるように指令電流ＩＭ＊を設定する。これにより、指令電流ＩＭ＊のゼロアップクロスタイミングからゼロダウンクロスタイミングまでの期間と、指令電流ＩＭ＊のゼロダウンクロスタイミングからゼロアップクロスタイミングまでの期間とが同じになる。また、指令電流ＩＭ＊の１周期Ｔｃにおいて、第１領域の面積Ｓ１と第２領域の面積Ｓ２とが等しくなる。第１領域Ｓ１は、指令電流ＩＭ＊の１周期Ｔｃにおいて、指令電流ＩＭ＊のゼロアップクロスタイミングからゼロダウンクロスタイミングまでの時間軸と、正の指令電流ＩＭ＊とで囲まれる領域である。第２領域は、１周期Ｔｃにおいて、指令電流ＩＭ＊のゼロダウンクロスタイミングからゼロアップクロスタイミングまでの時間軸と、負の指令電流ＩＭ＊とで囲まれる領域である。「Ｓ１＝Ｓ２」に設定されることにより、１周期Ｔｃにおける第１蓄電池２１及び第２蓄電池２２の充放電電流の収支を合わせることができ、昇温制御に伴って第１蓄電池２１の端子電圧と第２蓄電池２２の端子電圧との差が大きくなることを抑制できる。
【0042】
なお、指令電流ＩＭ＊の１周期Ｔｃの逆数である指令電流ＩＭ＊の周波数ｆｃは、例えば、人の可聴域の下限側の周波数に設定されることが望ましい。具体的には、周波数ｆｃは、Ａ特性において補正値（ｄＢ）が０以下となる周波数領域である１ｋＨｚ以下に設定されることが望ましく、より望ましくは、３０Ｈｚ～１００Ｈｚの間の周波数（例えば５０Ｈｚ）に設定されることが望ましい。
【0043】
フィードバック制御部７２は、算出された電流偏差を０にフィードバック制御するための操作量として、デューティ比Ｄｕｔｙを算出する。デューティ比Ｄｕｔｙは、各スイッチＱＵＨ～ＱＷＬの１スイッチング周期Ｔｓｗにおけるオン時間Ｔｏｎの比率（Ｔｏｎ／Ｔｓｗ）を定める値である。なお、フィードバック制御部７２で用いられるフィードバック制御は、例えば比例積分制御とすればよい。
【0044】
ＰＷＭ生成部７３は、算出されたデューティ比Ｄｕｔｙに基づいて、各上アームスイッチＱＵＨ，ＱＶＨ，ＱＷＨのゲート信号を生成する。ゲート信号は、オン制御又はオフ制御を指示する信号である。本実施形態では、各上アームスイッチＱＵＨ，ＱＶＨ，ＱＷＨのゲート信号は同期している。
【0045】
反転器７４は、ＰＷＭ生成部７３により生成された各上アームスイッチＱＵＨ，ＱＶＨ，ＱＷＨのゲート信号の論理を反転させることにより、各下アームスイッチＱＵＬ，ＱＶＬ，ＱＷＬのゲート信号を生成する。本実施形態では、各下アームスイッチＱＵＬ，ＱＶＬ，ＱＷＬのゲート信号は同期している。
【0046】
図６に、昇温ＰＷＭ制御時のスイッチングパターン等の推移を示す。図６（ａ）は、各上アームスイッチＱＵＨ，ＱＶＨ，ＱＷＨのゲート信号の推移を示し、図６（ｂ）は、各下アームスイッチＱＵＬ，ＱＶＬ，ＱＷＬのゲート信号の推移を示す。図６（ｃ）は、中性点Ｏに流れる電流ＩＲの推移と、指令電流ＩＭ＊の推移とを示す。図６（ｄ）は、第１蓄電池２１に流れる電流ＩＢＨの推移を示し、図６（ｅ）は、第２蓄電池２２に流れる電流ＩＢＬの推移を示す。
【0047】
図６（ａ），（ｂ）のように、上アームスイッチＱＵＨ，ＱＶＨ，ＱＷＨと下アームスイッチＱＵＬ，ＱＶＬ，ＱＷＬとが交互にオン制御される昇温ＰＷＭ制御が実施される。この制御は、図２のステップＳ１０の昇温要求がなくなるまで継続される。この制御により、図６（ｄ），（ｅ）に示すように、第１蓄電池２１及び第２蓄電池２２にはパルス状の電流が流れる。指令電流ＩＭ＊が正となる期間においては、第１蓄電池２１から放電され、第２蓄電池２２に充電される。一方、指令電流ＩＭ＊が負となる期間においては、第２蓄電池２２から放電され、第１蓄電池２１に充電される。なお、上記パルス状の電流の平均値ＩＢＨａｖｅ，ＩＢＬａｖｅは、指令電流ＩＭ＊の周波数と同じ周波数の成分を含む正弦波状の電流となる。
【0048】
図７に、本実施形態のシミュレーション結果を示す。図７（ａ）～（ｃ）は、先の図６（ｃ）～（ｅ）に対応しており、図７（ｄ）は、コンデンサ３１の端子電圧の推移を示す。図７（ｄ）に示すように、コンデンサ３１の端子電圧は変動していない。
【0049】
図８に、上記特許文献１に記載の構成である比較例のシミュレーション結果を示す。図８（ａ），（ｂ）は、先の図７（ａ），（ｄ）に対応している。なお、図８（ｂ）と図７（ｄ）とに示すＳＫは、時間軸のスケールを示すための符号である。
【0050】
図８（ｂ）に示すように、比較例では、中性点Ｏに流れる電流ＩＲと同じ周期で、コンデンサの端子電圧が大きく変動している。この変動を小さくするには、コンデンサの容量を大きくするか、又は指令電流ＩＭ＊の振幅、すなわち昇温能力を低下させる必要がある。
【0051】
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。
【0052】
中間端子Ｂと中性点Ｏとが、インバータ３０の各スイッチＱＵＨ～ＱＷＬを介さずに接続経路６０により接続されている。この構成において、制御装置７０は、インバータ３０、各相巻線４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗ及び接続経路６０を介して第１蓄電池２１と第２蓄電池２２との間にリプル電流が流れるように、インバータ３０のスイッチング制御を行う。これにより、無効電力（リプル電流）の周波数ｆｃ（＝１／Ｔｃ）を高くすることなく、コンデンサ３１の端子電圧の変動量を低減することができる。したがって、組電池２０の昇温制御時に発生する騒音を低減することができる。
【0053】
また、コンデンサ３１の端子電圧の変動量を低減できるため、コンデンサ３１の容量と小さくし、コンデンサ３１を小型化することもできる。
【0054】
制御装置７０は、昇温制御において、全相の上アームスイッチＱＵＨ，ＱＶＨ，ＱＷＨのスイッチング制御を同期させ、また、全相の下アームスイッチＱＵＬ，ＱＶＬ，ＱＷＬのスイッチング制御を同期させる。これにより、各相巻線４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗは、巻線が並列接続された等価回路とみなすことができる。このため、昇温制御時における巻線のインダクタンスを小さくすることができる。これにより、１スイッチング周期Ｔｓｗにおいて中性点Ｏに流れる電流の変化量を大きくすることができ、大きな電流を用いて昇温制御を行うことができる。
【0055】
また、スイッチング制御を同期させることにより、回転電機４０のロータが回転駆動することを抑制できる。
【0056】
制御装置７０は、組電池２０の昇温要求があると判定した場合、接続スイッチ６１をオン状態にし、昇温要求がないと判定した場合、接続スイッチ６１をオフ状態にする。これにより、車両走行時に中性点Ｏから中間端子Ｂに電流が流れることを抑制できる。
【0057】
＜第１実施形態の変形例１＞
図９に示すように、３相のうち２相分をオンオフ制御して昇温ＰＷＭ制御を実施してもよい。図９には、Ｗ相上，下アームスイッチＱＷＨ，ＱＷＬがオフ制御に維持される例を示す。図９（ａ）は、Ｕ，Ｖ相上アームスイッチＱＵＨ，ＱＶＨのゲート信号の推移を示し、図９（ｂ）は、Ｕ，Ｖ相下アームスイッチＱＵＬ，ＱＶＬのゲート信号の推移を示し、図９（ｃ）は、Ｗ相上，下アームスイッチＱＷＨ，ＱＷＬのゲート信号の推移を示し、図９（ｄ）～（ｆ）は、先の図６（ｃ）～（ｅ）に対応している。
図９に示すように、３相のうち２相分をオンオフ制御して昇温ＰＷＭ制御を実施してもよい。図９には、Ｗ相上，下アームスイッチＱＷＨ，ＱＷＬがオフ制御に維持される例を示す。図９（ａ）は、Ｕ，Ｖ相上アームスイッチＱＵＨ，ＱＶＨのゲート信号の推移を示し、図９（ｂ）は、Ｕ，Ｖ相下アームスイッチＱＵＬ，ＱＶＬのゲート信号の推移を示し、図９（ｃ）は、Ｗ相上，下アームスイッチＱＷＨ，ＱＷＬのゲート信号の推移を示し、図９（ｄ）～（ｆ）は、先の図６（ｃ）～（ｅ）に対応している。
【0058】
また、図１０に示すように、３相のうち１相分をオンオフ制御して昇温ＰＷＭ制御を実施してもよい。図１０には、Ｕ相上，下アームスイッチＱＵＨ，ＱＵＬのみがオンオフ制御される例を示す。図１０（ａ），（ｂ）は、Ｕ相上アームスイッチＱＵＨ，ＱＵＬのゲート信号の推移を示し、図１０（ｃ）は、Ｖ相上，下アームスイッチＱＶＨ，ＱＶＬ及びＷ相上，下アームスイッチＱＷＨ，ＱＷＬのゲート信号の推移を示し、図１０（ｄ）～（ｆ）は、先の図９（ｄ）～（ｆ）に対応している。
【0059】
【0060】
＜第１実施形態の変形例２＞
図４の構成に代えて、図１１に示す構成によりスイッチング制御を行ってもよい。制御装置７０において、ヒステリシス制御部７５は、指令電流ＩＭ＊と検出電流ＩＭｒとに基づいて、図１２（ｂ）に示す各上アームスイッチＱＵＨ，ＱＶＨ，ＱＷＨのゲート信号を生成する。詳しくは、ヒステリシス制御部７５は、指令電流ＩＭ＊と検出電流ＩＭｒとの電流偏差に基づいて、各上アームスイッチＱＵＨ，ＱＶＨ，ＱＷＨのゲート信号を生成する。反転器７４は、ヒステリシス制御部７５により生成された各上アームスイッチＱＵＨ，ＱＶＨ，ＱＷＨのゲート信号の論理を反転させることにより、図１２（ｃ）に示す各下アームスイッチＱＵＬ，ＱＶＬ，ＱＷＬのゲート信号を生成する。これにより、図１２（ａ）に示すように、指令電流ＩＭ＊に対して±ΔＩの幅を持った範囲で検出電流ＩＭｒが制御される。
図４の構成に代えて、図１１に示す構成によりスイッチング制御を行ってもよい。制御装置７０において、ヒステリシス制御部７５は、指令電流ＩＭ＊と検出電流ＩＭｒとに基づいて、図１２（ｂ）に示す各上アームスイッチＱＵＨ，ＱＶＨ，ＱＷＨのゲート信号を生成する。詳しくは、ヒステリシス制御部７５は、指令電流ＩＭ＊と検出電流ＩＭｒとの電流偏差に基づいて、各上アームスイッチＱＵＨ，ＱＶＨ，ＱＷＨのゲート信号を生成する。反転器７４は、ヒステリシス制御部７５により生成された各上アームスイッチＱＵＨ，ＱＶＨ，ＱＷＨのゲート信号の論理を反転させることにより、図１２（ｃ）に示す各下アームスイッチＱＵＬ，ＱＶＬ，ＱＷＬのゲート信号を生成する。これにより、図１２（ａ）に示すように、指令電流ＩＭ＊に対して±ΔＩの幅を持った範囲で検出電流ＩＭｒが制御される。
【0061】
＜第２実施形態＞
以下、第２実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
以下、第２実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【0062】
本実施形態では、制御装置７０は、第１蓄電池２１の端子電圧と第２蓄電池２２の端子電圧とが均等化されるように、指令電流ＩＭ＊を補正する。詳しくは、制御装置７０は、監視ユニット５０から送信された情報に基づいて、第１蓄電池２１の端子電圧ＶＨｒと第２蓄電池２２の端子電圧ＶＬｒとを算出する。そして、制御装置７０は、第１蓄電池２１の端子電圧ＶＨｒが第２蓄電池２２の端子電圧ＶＬｒよりも高いと判定した場合、図１３に示すように、指令電流ＩＭ＊に直流成分Ｉｄｃ（＞０）を加算することにより、補正後指令電流を算出する。これにより、１周期Ｔｃの補正後指令電流において、第１領域の面積Ｓ１が第２領域の面積Ｓ２よりも大きくなる。その結果、１周期Ｔｃにおいて、第１蓄電池２１の放電電流が、第２蓄電池２２の放電電流を上回り、第１蓄電池２１の端子電圧と第２蓄電池２２の端子電圧とが均等化される。
【0063】
一方、制御装置７０は、第１蓄電池２１の端子電圧ＶＨｒが第２蓄電池２２の端子電圧ＶＬｒよりも低いと判定した場合、図１４に示すように、指令電流ＩＭ＊から直流成分Ｉｄｃを減算することにより、補正後指令電流を算出する。これにより、１周期Ｔｃの補正後指令電流において、第１領域の面積Ｓ１が第２領域の面積Ｓ２よりも小さくなる。その結果、１周期Ｔｃにおいて、第２蓄電池２２の放電電流が、第１蓄電池２１の放電電流を上回り、第１蓄電池２１の端子電圧と第２蓄電池２２の端子電圧とが均等化される。
【0064】
以上説明した本実施形態によれば、昇温制御を行いつつ、第１蓄電池２１の端子電圧と第２蓄電池２２の端子電圧との均等化を図ることができる。
【0065】
＜第２実施形態の変形例＞
・第１蓄電池２１の端子電圧ＶＨｒと第２蓄電池２２の端子電圧ＶＬｒとの電圧差に基づいて、直流成分Ｉｄｃを可変設定してもよい。具体的には例えば、第１蓄電池２１の端子電圧ＶＨｒが第２蓄電池２２の端子電圧ＶＬｒよりも高い場合において、「ＶＨｒ－ＶＬｒ」が大きいほど、直流成分Ｉｄｃを大きく設定してもよい。また、第１蓄電池２１の端子電圧ＶＨｒが第２蓄電池２２の端子電圧ＶＬｒよりも低い場合において、「ＶＬｒ－ＶＨｒ」が大きいほど、直流成分Ｉｄｃを大きく設定してもよい。
・第１蓄電池２１の端子電圧ＶＨｒと第２蓄電池２２の端子電圧ＶＬｒとの電圧差に基づいて、直流成分Ｉｄｃを可変設定してもよい。具体的には例えば、第１蓄電池２１の端子電圧ＶＨｒが第２蓄電池２２の端子電圧ＶＬｒよりも高い場合において、「ＶＨｒ－ＶＬｒ」が大きいほど、直流成分Ｉｄｃを大きく設定してもよい。また、第１蓄電池２１の端子電圧ＶＨｒが第２蓄電池２２の端子電圧ＶＬｒよりも低い場合において、「ＶＬｒ－ＶＨｒ」が大きいほど、直流成分Ｉｄｃを大きく設定してもよい。
【0066】
・指令電流ＩＭ＊の補正処理において、各蓄電池の端子電圧に代えて、例えば、各蓄電池を構成する各電池セルの端子電圧のうち最も低い電圧、又は各蓄電池を構成する各電池セルの端子電圧の平均値が用いられてもよい。
【0067】
＜第３実施形態＞
以下、第３実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、制御装置７０は、回転電機４０の駆動が停止されている場合におけるスイッチング周波数ｆｓｗ（＝１／Ｔｓｗ）を、回転電機４０が回転駆動されて車両が走行している場合における上，下アームスイッチＱＵＨ～ＱＷＬのスイッチング周波数よりも高くて、かつ、人の非可聴域の周波数に設定する。
以下、第３実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、制御装置７０は、回転電機４０の駆動が停止されている場合におけるスイッチング周波数ｆｓｗ（＝１／Ｔｓｗ）を、回転電機４０が回転駆動されて車両が走行している場合における上，下アームスイッチＱＵＨ～ＱＷＬのスイッチング周波数よりも高くて、かつ、人の非可聴域の周波数に設定する。
【0068】
図１５に、本実施形態に係る昇温制御処理の手順を示す。この処理は、制御装置７０により、例えば所定の制御周期で繰り返し実行される。なお、図１５において、先の図２に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一の符号を付している。
【0069】
ステップＳ１８の処理の完了後、ステップＳ２０に進み、昇温ＰＷＭ制御を行う。ここでは、各スイッチＱＵＨ～ＱＷＬのスイッチング周波数ｆｓｗを、ステップＳ１６の処理で設定するスイッチング周波数よりも高く設定する。詳しくは、上記スイッチング周波数ｆｓｗを、１６ｋＨｚ以上の周波数に設定し、例えば人の非可聴域（２０ｋＨｚ以上）の周波数に設定する。
【0070】
昇温制御は停車中において実施される。このような状況は、インバータ３０のスイッチング制御に伴う騒音に対する人の聴感の感度が高くなる状況である。したがって、スイッチング周波数ｆｓｗを、人が聞こえにくくなる１６ｋＨｚ以上の周波数であってかつ非可聴域でない周波数、又は非可聴域の周波数に設定することにより、昇温制御時における電力変換装置１０のＮＶＨ特性を改善することができる。なお、１６ｋＨｚ以上の周波数は過度に高い周波数のため、スイッチング損失に伴う各スイッチＱＵＨ～ＱＷＬの発熱が懸念される。しかし、昇温制御時においては、車両の周囲が低温環境であるため、各スイッチＱＵＨ～ＱＷＬの温度がその許容上限値を超えるおそれは小さい。
【0071】
＜第４実施形態＞
第１実施形態において、回転電機及びインバータとしては、５相又は７相等、３相以外のものであってもよい。図１６に、５相の場合における電力変換装置を示す。図１６において、先の図１に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。
第１実施形態において、回転電機及びインバータとしては、５相又は７相等、３相以外のものであってもよい。図１６に、５相の場合における電力変換装置を示す。図１６において、先の図１に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。
【0072】
図１６では、インバータ３０において、Ｘ相上，下アームスイッチＱＸＨ，ＱＸＬ及び各ダイオードＤＸＨ，ＤＸＬが追加され、Ｙ相上，下アームスイッチＱＹＨ，ＱＹＬ及び各ダイオードＤＹＨ，ＤＹＬが追加されている。また、回転電機４０において、Ｘ相巻線４１ＸとＹ相巻線４１Ｙとが追加されている。また、電力変換装置１０において、Ｘ相導電部材３２ＸとＹ相導電部材３２Ｙとが追加されている。
【0073】
＜第５実施形態＞
以下、第５実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
以下、第５実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【0074】
【0075】
先の図１に示す第１実施形態の構成において、電力変換装置１０は、接続経路６０、接続スイッチ６１及び電流センサ６２を備えていた。これらの構成の代わりに、本実施形態では、電力変換装置１０は、接続経路９０、接続スイッチ９１及び電流センサ９２を備えている。Ｕ相上アームスイッチＱＵＨのエミッタと、Ｕ相下アームスイッチＱＵＬのコレクタとには、接続経路９０を介して組電池２０の中間端子Ｂが接続されている。接続スイッチ９１及び電流センサ９２は、接続経路９０上に設けられている。
【0076】
本実施形態においても、制御装置７０は、先の図２に示した手順により昇温制御処理を実行する。ここでは、ステップＳ１３，Ｓ１５，Ｓ１８における接続スイッチ６１を、接続スイッチ９１に読み替える。本実施形態の昇温ＰＷＭ制御で用いられる電力変換装置１０の等価回路は、先の図３に示した回路と同じである。また、本実施形態の昇温制御処理では、ステップＳ１９の昇温ＰＷＭ制御におけるスイッチング制御の方法が変更されている。以下、この制御について説明する。
【0077】
図１８に、本実施形態における昇温ＰＷＭ制御のブロック図を示す。なお、図１８において、電流偏差算出部７１及びフィードバック制御部７２の構成と、指令電流ＩＭ＊の設定方法とについては、第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【0078】
ＰＷＭ生成部７３は、フィードバック制御部７２によって算出されたデューティ比Ｄｕｔｙに基づいて、Ｖ，Ｗ相上アームスイッチＱＶＨ，ＱＷＨのゲート信号を生成する。反転器７４は、Ｖ，Ｗ相上アームスイッチＱＶＨ，ＱＷＨのゲート信号の論理を反転させることにより、Ｖ，Ｗ相下アームスイッチＱＶＬ，ＱＷＬのゲート信号を生成する。本実施形態では、Ｕ相上，下アームスイッチＱＵＨ，ＱＵＬはオフ制御される。また、Ｖ，Ｗ相上アームスイッチＱＶＨ，ＱＷＨのスイッチング制御は同期され、Ｖ，Ｗ相下アームスイッチＱＶＬ，ＱＷＬのスイッチング制御は同期されている。
【0079】
図１９に、本実施形態における電流ＩＲ等の推移を示す。図１９（ａ）は、接続経路９０に流れる電流ＩＲの推移を示し、図１９（ｂ）は、第１蓄電池２１に流れる電流ＩＢＨの推移を示し、図１９（ｃ）は、第２蓄電池２２に流れる電流ＩＢＬの推移を示す。図１９（ｄ）は、Ｕ相上，下アームスイッチＱＵＨ，ＱＵＬのゲート信号の推移を示し、図１９（ｅ）は、Ｖ，Ｗ相上アームスイッチＱＶＨ，ＱＷＨのゲート信号の推移を示し、図１９（ｄ）は、Ｖ，Ｗ相下アームスイッチＱＶＬ，ＱＷＬのゲート信号の推移を示す。
【0080】
本実施形態では、図１９（ｄ）のように、Ｕ相上，下アームスイッチＱＵＨ，ＱＵＬはオフ制御される。また、図１９（ｅ），（ｆ）のように、Ｖ，Ｗ相上アームスイッチＱＶＨ，ＱＷＨとＶ，Ｗ相下アームスイッチＱＶＬ，ＱＷＬとが交互にオン制御される。この制御により、図１９（ｂ），（ｃ）に示すように、第１蓄電池２１及び第２蓄電池２２にはパルス状の電流が流れ、図１９（ａ）に示すように、電流ＩＲが指令電流ＩＭ＊に制御される。
【0081】
図２０に、本実施形態のシミュレーション結果を示す。図２０（ａ）～（ｃ）は、先の図１９（ａ）～（ｃ）に対応しており、図２０（ｄ）は、コンデンサ３１の端子電圧の推移を示す。図２０（ｄ）に示すように、コンデンサ３１の端子電圧は変動していない。図２０（ｄ）に示すＳＫは時間軸のスケールを示すための符号であり、先の図８（ｂ）に示すＳＫと対応している。
【0082】
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。
【0083】
組電池２０の中間端子Ｂは、接続経路９０を介して、Ｕ相上アームスイッチＱＵＨのエミッタとＵ相下アームスイッチＱＵＬのコレクタとに接続されている。この構成において、制御装置７０は、Ｖ，Ｗ相上，下アームスイッチＱＶＨ，ＱＷＨ，ＱＶＬ，ＱＷＬ、各相巻線４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗ及び接続経路９０を介して第１蓄電池２１と第２蓄電池２２との間にリプル電流が流れるように、各スイッチＱＵＨ～ＱＷＬのスイッチング制御を行う。これにより、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0084】
制御装置７０は、昇温制御において、Ｖ，Ｗ相上アームスイッチＱＶＨ，ＱＷＨのスイッチング制御を同期させ、また、Ｖ，Ｗ相下アームスイッチＱＶＬ，ＱＷＬのスイッチング制御を同期させる。これにより、Ｖ，Ｗ相巻線４１Ｖ，４１Ｗは、巻線が並列接続された等価回路とみなすことができる。このため、昇温制御時における巻線のインダクタンスを小さくすることができる。
【0085】
＜第５実施形態の変形例１＞
図１８の構成に代えて、図２１に示す構成によりスイッチング制御を行ってもよい。制御装置７０において、ヒステリシス制御部７５は、指令電流ＩＭ＊と検出電流ＩＭｒとに基づいて、Ｖ，Ｗ相上アームスイッチＱＶＨ，ＱＷＨのゲート信号を生成する。反転器７４は、ヒステリシス制御部７５により生成されたＶ，Ｗ相上アームスイッチＱＶＨ，ＱＷＨのゲート信号の論理を反転させることにより、Ｖ，Ｗ相下アームスイッチＱＶＬ，ＱＷＬのゲート信号を生成する。
図１８の構成に代えて、図２１に示す構成によりスイッチング制御を行ってもよい。制御装置７０において、ヒステリシス制御部７５は、指令電流ＩＭ＊と検出電流ＩＭｒとに基づいて、Ｖ，Ｗ相上アームスイッチＱＶＨ，ＱＷＨのゲート信号を生成する。反転器７４は、ヒステリシス制御部７５により生成されたＶ，Ｗ相上アームスイッチＱＶＨ，ＱＷＨのゲート信号の論理を反転させることにより、Ｖ，Ｗ相下アームスイッチＱＶＬ，ＱＷＬのゲート信号を生成する。
【0086】
＜第５実施形態の変形例２＞
制御装置７０は、１相のみをオンオフ制御する昇温ＰＷＭ制御を実施してもよい。図２２には、Ｗ相上，下アームスイッチＱＷＨ，ＱＷＬがオンオフ制御される例を示す。図２２（ａ）～（ｃ）は、先の図１９（ａ）～（ｃ）に対応している。図２２（ｄ）は、Ｕ，Ｖ相上，下アームスイッチＱＵＨ，ＱＵＬ，ＱＶＨ，ＱＶＬのゲート信号の推移を示し、図２２（ｅ）は、Ｗ相上アームスイッチＱＷＨのゲート信号の推移を示し、図２２（ｆ）は、Ｗ相下アームスイッチＱＷＬのゲート信号の推移を示す。
制御装置７０は、１相のみをオンオフ制御する昇温ＰＷＭ制御を実施してもよい。図２２には、Ｗ相上，下アームスイッチＱＷＨ，ＱＷＬがオンオフ制御される例を示す。図２２（ａ）～（ｃ）は、先の図１９（ａ）～（ｃ）に対応している。図２２（ｄ）は、Ｕ，Ｖ相上，下アームスイッチＱＵＨ，ＱＵＬ，ＱＶＨ，ＱＶＬのゲート信号の推移を示し、図２２（ｅ）は、Ｗ相上アームスイッチＱＷＨのゲート信号の推移を示し、図２２（ｆ）は、Ｗ相下アームスイッチＱＷＬのゲート信号の推移を示す。
【0087】
本実施形態では、図２２（ｄ）のように、Ｕ，Ｖ相上，下アームスイッチＱＵＨ，ＱＵＬ，ＱＶＨ，ＱＶＬがオフされる。また、図２２（ｅ），（ｆ）のように、Ｗ相上アームスイッチＱＷＨとＷ相下アームスイッチＱＷＬとが交互にオン制御される。
【0088】
図２２に示すスイッチング制御によれば、リプル電流が小さい場合は、巻線４１の等価インダクタンスを大きくして電流リプルを低減し、Ｖ，Ｗ相のスイッチング制御を行うよりも鉄損を低減できる。
【0089】
＜第５実施形態の変形例３＞
制御装置７０は、先の図１５に示した手順により昇温制御を実行してもよい。この場合、制御装置７０は、先の図１５のステップＳ１８の処理の完了後、ステップＳ２０に進み、昇温ＰＷＭ制御を行う。本実施形態では、Ｖ，Ｗ相上，下アームスイッチＱＶＨ，ＱＷＨ，ＱＶＬ，ＱＷＬのスイッチング周波数ｆｓｗを、ステップＳ１６の処理で設定するスイッチング周波数よりも高く設定する。これにより、第３実施形態と同様の効果を得ることができる。
制御装置７０は、先の図１５に示した手順により昇温制御を実行してもよい。この場合、制御装置７０は、先の図１５のステップＳ１８の処理の完了後、ステップＳ２０に進み、昇温ＰＷＭ制御を行う。本実施形態では、Ｖ，Ｗ相上，下アームスイッチＱＶＨ，ＱＷＨ，ＱＶＬ，ＱＷＬのスイッチング周波数ｆｓｗを、ステップＳ１６の処理で設定するスイッチング周波数よりも高く設定する。これにより、第３実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0090】
＜第５実施形態の変形例４＞
第２実施形態で説明したように、制御装置７０は、第１蓄電池２１の端子電圧と第２蓄電池２２の端子電圧とが均等化されるように、指令電流ＩＭ＊を補正してもよい。これにより、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。
第２実施形態で説明したように、制御装置７０は、第１蓄電池２１の端子電圧と第２蓄電池２２の端子電圧とが均等化されるように、指令電流ＩＭ＊を補正してもよい。これにより、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0091】
＜第５実施形態の変形例５＞
組電池２０の中間端子Ｂに接続される上、下アームスイッチは、Ｕ相上，下アームスイッチＱＵＨ，ＱＵＬに限られず、例えばＶ相上，下アームスイッチＱＶＨ，ＱＶＬであってもよい。この場合、昇温制御において、Ｖ相上，下アームスイッチＱＶＨ，ＱＶＬはオフ制御される。また、Ｕ，Ｗ相上アームスイッチＱＵＨ，ＱＷＨとＵ，Ｗ相下アームスイッチＱＵＬ，ＱＷＬとが交互にオン制御される。
組電池２０の中間端子Ｂに接続される上、下アームスイッチは、Ｕ相上，下アームスイッチＱＵＨ，ＱＵＬに限られず、例えばＶ相上，下アームスイッチＱＶＨ，ＱＶＬであってもよい。この場合、昇温制御において、Ｖ相上，下アームスイッチＱＶＨ，ＱＶＬはオフ制御される。また、Ｕ，Ｗ相上アームスイッチＱＵＨ，ＱＷＨとＵ，Ｗ相下アームスイッチＱＵＬ，ＱＷＬとが交互にオン制御される。
【0092】
また、中間端子Ｂに接続される上、下アームスイッチは、例えばＷ相上，下アームスイッチＱＷＨ，ＱＷＬであってもよい。この場合、昇温制御において、Ｗ相上，下アームスイッチＱＷＨ，ＱＷＬはオフ制御される。また、Ｕ，Ｖ相上アームスイッチＱＵＨ，ＱＶＨとＵ，Ｖ相下アームスイッチＱＵＬ，ＱＶＬとが交互にオン制御される。
【0093】
＜第６実施形態＞
以下、第６実施形態について、第５実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、組電池２０の中間端子Ｂに接続される上、下アームスイッチは、１相に限られない。Ｕ，Ｖ，Ｗ相全ての上，下アームスイッチに中間端子Ｂが接続されなければよい。
以下、第６実施形態について、第５実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、組電池２０の中間端子Ｂに接続される上、下アームスイッチは、１相に限られない。Ｕ，Ｖ，Ｗ相全ての上，下アームスイッチに中間端子Ｂが接続されなければよい。
【0094】
図２３に、組電池２０の中間端子Ｂに、Ｕ相上，下アームスイッチＱＵＨ，ＱＵＬ及びＷ相上，下アームスイッチＱＷＨ，ＱＷＬが接続された場合の電力変換装置の構成図を示す。本実施形態では、組電池２０の中間端子Ｂは、Ｕ相接続経路９０Ｕを介して、Ｕ相上アームスイッチＱＵＨのエミッタ及びＵ相下アームスイッチＱＵＬのコレクタに接続されている。また、組電池２０の中間端子Ｂは、Ｗ相接続経路９０Ｗを介して、Ｗ相上アームスイッチＱＷＨのエミッタ及びＷ相下アームスイッチＱＷＬのコレクタに接続されている。
【0095】
本実施形態では、昇温ＰＷＭ制御を実施する場合、Ｕ，Ｗ相上，下アームスイッチＱＵＨ，ＱＵＬ，ＱＷＨ，ＱＷＬはオフ制御される。また、Ｖ相上アームスイッチＱＶＨとＶ相下アームスイッチＱＶＬとが交互にオン制御される。
【0096】
以上説明した本実施形態によれば、第５実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0097】
＜第７実施形態＞
第５実施形態において、回転電機及びインバータとしては、第４実施形態で説明したように、５相又は７相等、３相以外のものであってもよい。図２４に、５相の場合における電力変換装置を示す。図２４において、先の図１７に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。
第５実施形態において、回転電機及びインバータとしては、第４実施形態で説明したように、５相又は７相等、３相以外のものであってもよい。図２４に、５相の場合における電力変換装置を示す。図２４において、先の図１７に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。
【0098】
＜その他の実施形態＞
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
【0099】
・中性点Ｏに流れる電流を検出する電流センサの設置場所は、図１に例示したものに限らない。例えば、図１の各導電部材３２Ｕ，３２Ｖ，３２Ｗに電流センサが設けられていてもよい。この場合、昇温制御時において、各導電部材３２Ｕ，３２Ｖ，３２Ｗに電流センサにより検出された電流の合計値を検出電流ＩＭｒとすればよい。
【0100】
・指令電流ＩＭ＊の設定方法は、図５に示したものに限らない。１周期Ｔｃにおいて指令電流ＩＭ＊のゼロクロスタイミングに対して正の指令電流ＩＭ＊と負の指令電流ＩＭ＊とが点対称になる関係を満たしつつ、例えば、正の指令電流ＩＭ＊及び負の指令電流ＩＭ＊それぞれを台形波又は矩形波に設定してもよい。
【0101】
また、指令電流ＩＭ＊の設定方法としては、上記点対称の関係を満たすものに限らない。例えば、１周期Ｔｃにおいて、指令電流ＩＭ＊のゼロアップクロスタイミングからゼロダウンクロスタイミングまでの期間と、指令電流ＩＭ＊のゼロダウンクロスタイミングからゼロアップクロスタイミングまでの期間とが異なるようにし、かつ、第１領域の面積Ｓ１と第２領域の面積Ｓ２とが等しくなるように指令電流ＩＭ＊を設定してもよい。この場合であっても、１周期Ｔｃにおける第１蓄電池２１及び第２蓄電池２２の充放電電流の収支を合わせることはできる。
【0102】
・第１蓄電池２１及び第２蓄電池２２それぞれの電池セルの数が異なっていてもよい。この場合、第１蓄電池２１の端子電圧と第２蓄電池２２の端子電圧とが異なり、また、中間端子Ｂは、組電池２０を構成する各電池セルを等分しない位置に設けられることとなる。
【0103】
・第１実施形態において、制御装置７０は、昇温制御において、全相の上アームスイッチＱＵＨ，ＱＶＨ，ＱＷＨのスイッチング制御を同期させなくてもよく、また、全相の下アームスイッチＱＵＬ，ＱＶＬ，ＱＷＬのスイッチング制御を同期させなくてもよい。
【0104】
・接続スイッチ６１としては、リレーに限らない。接続スイッチ６１として、例えば、ソース同士が接続された一対のＮチャネルＭＯＳＦＥＴや、ＩＧＢＴが用いられてもよい。
【0105】
・第１～第４実施形態において、接続スイッチ６１は必須ではない。この場合、中間端子Ｂと中性点Ｏが常時電気的に接続されることとなる。
【0106】
・インバータを構成する上，下アームスイッチとしては、ＩＧＢＴに限らず、例えばＮチャネルＭＯＳＦＥＴであってもよい。この場合、高電位側端子はドレインとなり、低電位側端子はソースとなる。
【0107】
・第１蓄電池及び第２蓄電池が組電池を構成していなくてもよい。
【0108】
本開示に記載の制御部及びその手法は、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。
【符号の説明】
【0109】
１０…電力変換装置、２０…組電池、３０…インバータ、３１…コンデンサ、４０…回転電機、４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗ…Ｕ，Ｖ，Ｗ相巻線、６０，９０…接続経路、６１…接続スイッチ、９０Ｕ…Ｕ相接続経路、９０Ｗ…Ｗ相接続経路、７０…制御装置、ＱＵＨ，ＱＶＨ，ＱＷＨ…Ｕ，Ｖ，Ｗ相上アームスイッチ、ＱＵＬ，ＱＶＬ，ＱＷＬ…Ｕ，Ｖ，Ｗ相下アームスイッチ。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】