JP2022187416A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スイッチの電流容量を低減できる電力変換装置を提供する。【解決手段】電力変換装置１０において、中性点経路Ｌｍと充電インレット６２の第３正極側端子Ｃ３ｐとは、第３高電位側経路Ｌ３ｐにより接続され、負極側メイン経路Ｌｎと充電インレット６２の第３負極側端子Ｃ３ｎとは、第３低電位側経路Ｌ３ｎにより接続されている。中性点経路Ｌｍのうち中性点スイッチＳＷｍよりも組電池２０側の部分に第３高電位側経路Ｌ３ｐが接続され、負極側メイン経路Ｌｎのうち負極側スイッチＳＷｎよりも組電池２０側の部分に第３低電位側経路Ｌ３ｎが接続されている。【選択図】 図１

Description

本発明は、第１蓄電部、及び第１蓄電部の負極側に直列接続された第２蓄電部を有する蓄電装置と、上，下アームスイッチを有するインバータと、インバータに接続された巻線を有する回転電機と、を備える電力変換装置に関する。

この種の装置としては、特許文献１に記載されているように、正極側メイン経路、負極側メイン経路、中性点経路、及び中性点経路に設けられた中性点スイッチを備えるものが知られている。正極側メイン経路は、上アームスイッチの高電位側端子と第１蓄電部の正極側とを接続する。負極側メイン経路は、下アームスイッチの低電位側端子と第２蓄電部の負極側とを接続する。中性点経路は、第１蓄電部の負極側と第２蓄電部の正極側との電池接続点と、巻線の中性点とを接続する。

この電力変換装置では、中性点スイッチがオンされた状態で、インバータを構成する上，下アームスイッチのスイッチング制御により、中性点経路、巻線の中性点及びインバータを介して、第１蓄電部と第２蓄電部との間に電流が流される。これにより、例えば、第１蓄電部の電圧と第２蓄電部の電圧とを均等化したり、第１蓄電部及び第２蓄電部を昇温したりする。

特開２０２０－１２０５６６号公報

中性点経路、正極側メイン経路及び負極側メイン経路のうちいずれか２つに接続された電気機器が設けられることがある。電気機器と蓄電装置との間で電力が伝達される。

ここで、電気機器と蓄電装置との間で電力が伝達される場合において、上，下アームスイッチのスイッチング制御が行われることにより、蓄電装置を構成する第１蓄電部と第２蓄電部との間に電流が流されることがある。この場合、電気機器と蓄電装置との間に流れる電流と、スイッチング制御の実行に伴い流れる電流とが合わさった電流がスイッチに流れるため、スイッチの電流容量を大きくすることが要求される。ただし、この場合、スイッチの体格が大きくなったり、スイッチのコストが増加したりする。

本発明は、スイッチの電流容量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。

本発明は、第１蓄電部、及び前記第１蓄電部の負極側に直列接続された第２蓄電部を有する蓄電装置と、
上，下アームスイッチを有するインバータと、
前記インバータに接続された巻線を有する回転電機と、
前記上アームスイッチの高電位側端子と前記第１蓄電部の正極側とを接続する正極側メイン経路と、
前記下アームスイッチの低電位側端子と前記第２蓄電部の負極側とを接続する負極側メイン経路と、
前記第１蓄電部の負極側と前記第２蓄電部の正極側との電池接続点と、前記巻線の中性点とを接続する中性点経路と、
前記正極側メイン経路、前記負極側メイン経路及び前記中性点経路に設けられたスイッチと、
第１接続端子及び第２接続端子を有する電気機器と、
前記正極側メイン経路、前記負極側メイン経路及び前記中性点経路のうち、いずれかである第１対象経路と、前記第１接続端子とを接続する第１接続経路と、
前記正極側メイン経路、前記負極側メイン経路及び前記中性点経路のうち、前記第１対象経路以外のいずれかである第２対象経路と、前記第２接続端子とを接続する第２接続経路と、を備え、
前記第１対象経路のうち前記スイッチよりも前記蓄電装置側に前記第１接続経路が接続されている構成、及び前記第２対象経路のうち前記スイッチよりも前記蓄電装置側に前記第２接続経路が接続されている構成の少なくとも一方が用いられている。

上記第１対象経路のうちスイッチよりも蓄電装置側に第１接続経路が接続されている構成が用いられる場合、蓄電装置と電気機器とが、第１対象経路に設けられたスイッチを介さずに電気的に接続される。このため、第１対象経路に設けられたスイッチの電流容量を低減することができる。

また、上記第２対象経路のうちスイッチよりも蓄電装置側に第２接続経路が接続されている構成が用いられる場合、蓄電装置と電気機器とが、第２対象経路に設けられたスイッチを介さずに電気的に接続される。このため、第１対象経路に設けられたスイッチの電流容量を低減することができる。

第１実施形態に係る電力変換装置の構成図。 制御装置が実行する処理のフローチャート。 第１実施形態の変形例に係る制御装置が実行する処理のフローチャート。 第２実施形態に係る電力変換装置の構成図。 第３実施形態に係る電力変換装置の構成図。 第４実施形態に係る電力変換装置の構成図。 第５実施形態に係る電力変換装置の構成図。 第６実施形態に係る電力変換装置の構成図。 第７実施形態に係る電力変換装置の構成図。 第８実施形態に係る電力変換装置の構成図。 第９実施形態に係る電力変換装置の構成図。 第１０実施形態に係る電力変換装置の構成図。

＜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。本実施形態の電力変換装置は、電気自動車やハイブリッド車等の車両に搭載されている。

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。回転電機４０は、３相の同期機であり、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。

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。

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、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、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、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、各導電部材３２Ｕ～３２Ｗは、例えば、バスバー又はケーブルである。また、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。

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、正極側メイン経路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、負極側メイン経路Ｌｎにより接続されている。なお、本実施形態において、負極側メイン経路Ｌｎが「第２対象経路」に相当する。

電力変換装置１０は、コンデンサ３１を備えている。コンデンサ３１は、各上アームスイッチＱＵＨ，ＱＶＨ，ＱＷＨのコレクタと、各下アームスイッチＱＵＬ，ＱＶＬ，ＱＷＬのエミッタとを接続する。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。

組電池２０は、「蓄電装置」に相当し、単電池である電池セルの直列接続体として構成されている。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。なお、組電池２０は、例えば電力変換装置１０の外部に設けられている。

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（「第１蓄電部」に相当）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（「第２蓄電部」に相当）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。本実施形態において、第１蓄電池２１及び第２蓄電池２２それぞれの定格電圧は４００Ｖとされている。このため、組電池２０の定格電圧は８００Ｖとされている。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（「電池接続点」に相当）が接続されている。

電力変換装置１０は、監視ユニット５０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。監視ユニット５０の監視情報は、電力変換装置１０が備える制御装置９０に入力される。

電力変換装置１０は、中性点経路Ｌｍと、中性点スイッチＳＷｍとを備えている。中性点経路Ｌｍ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。中性点スイッチＳＷｍは、中性点経路Ｌｍに設けられている。本実施形態において、中性点スイッチＳＷｍはリレーである。中性点スイッチＳＷｍがオンされることにより、中間端子Ｂと中性点Ｏとが電気的に接続される。一方、中性点スイッチＳＷｍがオフされることにより、中間端子Ｂと中性点Ｏとの間が電気的に遮断される。なお、本実施形態において、中性点経路Ｌｍが「第１対象経路」に相当する。

電力変換装置１０は、正極側スイッチＳＷｐと、負極側スイッチＳＷｎとを備えている。本実施形態において、正極側スイッチＳＷｐ及び負極側スイッチＳＷｎはリレーである。

正極側スイッチＳＷｐは正極側メイン経路Ｌｐに設けられている。正極側スイッチＳＷｐがオンされることにより、第１蓄電池２１の正極端子と各上アームスイッチＱＵＨ，ＱＶＨ，ＱＷＨのコレクタとが電気的に接続される。一方、正極側スイッチＳＷｐがオフされることにより、第１蓄電池２１の正極端子と各上アームスイッチＱＵＨ，ＱＶＨ，ＱＷＨのコレクタとが電気的に遮断される。

負極側スイッチＳＷｎは負極側メイン経路Ｌｎに設けられている。負極側スイッチＳＷｎがオンされることにより、第２蓄電池２２の負極端子と各下アームスイッチＱＵＬ，ＱＶＬ，ＱＷＬのエミッタとが電気的に接続される。一方、負極側スイッチＳＷｎがオフされることにより、第２蓄電池２２の負極端子と各下アームスイッチＱＵＬ，ＱＶＬ，ＱＷＬのエミッタとが電気的に遮断される。

電力変換装置１０は、電気機器として、補機６０、充電器６１及び充電インレット６２を備えている。また、電力変換装置１０は、各電気機器を組電池２０に電気的に接続するための構成として、第１高電位側経路Ｌ１ｐ、第１低電位側経路Ｌ１ｎ、第１遮断スイッチＳＷ１、第２高電位側経路Ｌ２ｐ、第２低電位側経路Ｌ２ｎ、第２遮断スイッチＳＷ２、第３高電位側経路Ｌ３ｐ、第３低電位側経路Ｌ３ｎ及び第３遮断スイッチＳＷ３を備えている。本実施形態において、各遮断スイッチＳＷ１～ＳＷ３はリレーである。

補機６０は、第１正極側端子Ｃ１ｐ及び第１負極側端子Ｃ１ｎを備えている。第１正極側端子Ｃ１ｐには、第１高電位側経路Ｌ１ｐの第１端が接続されている。第１高電位側経路Ｌ１ｐの第２端には、中性点経路Ｌｍのうち中性点スイッチＳＷｍよりも中間端子Ｂ側の部分が接続されている。第１負極側端子Ｃ１ｎには、第１低電位側経路Ｌ１ｎの第１端が接続されている。第１低電位側経路Ｌ１ｎの第２端には、負極側メイン経路Ｌｎのうち負極側スイッチＳＷｎよりも第２蓄電池２２側の部分が接続されている。第１低電位側経路Ｌ１ｎには、第１遮断スイッチＳＷ１が設けられている。第１遮断スイッチＳＷ１がオンされた状態において、第２蓄電池２２から補機６０に給電可能になっている。

補機６０は、ＤＣＤＣコンバータ、空調用インバータ及び空調用ヒータを含む。ＤＣＤＣコンバータは、第２蓄電池２２の出力電圧を降圧して図示しない低圧蓄電池に供給するために駆動される。低圧蓄電池は、例えば、定格電圧が１２Ｖの鉛蓄電池である。空調用インバータは、冷凍サイクル内の冷媒を循環させる電動コンプレッサを駆動する。空調用ヒータは、車室内の暖房のために駆動される。

充電器６１は、第２正極側端子Ｃ２ｐ及び第２負極側端子Ｃ２ｎを備えている。第２正極側端子Ｃ２ｐには、第２高電位側経路Ｌ２ｐの第１端が接続されている。第２高電位側経路Ｌ２ｐの第２端には、中性点経路Ｌｍのうち中性点スイッチＳＷｍよりも中間端子Ｂ側の部分が接続されている。第２負極側端子Ｃ２ｎには、第２低電位側経路Ｌ２ｎの第１端が接続されている。第２低電位側経路Ｌ２ｎの第２端には、負極側メイン経路Ｌｎのうち負極側スイッチＳＷｎよりも第２蓄電池２２側の部分が接続されている。

充電器６１には、住宅等に設けられた交流電源７１に接続された充電コネクタが接続可能になっている。充電コネクタは、例えばユーザにより充電器６１に接続される。充電器６１に充電コネクタが接続されて、かつ、第２遮断スイッチＳＷ２がオンされた状態において、充電器６１は、交流電源７１から出力された交流電圧を直流電圧に変換して第２蓄電池２２に供給する。なお、充電器６１は、オンボードチャージャ（ＯＢＣ）とも呼ばれる。一方、第２遮断スイッチＳＷ２がオフされることにより、ユーザの安全を確保する。

充電インレット６２は、第３正極側端子Ｃ３ｐ及び第３負極側端子Ｃ３ｎを備えている。第３正極側端子Ｃ３ｐには、第３高電位側経路Ｌ３ｐの第１端が接続されている。第３高電位側経路Ｌ３ｐの第２端には、中性点経路Ｌｍのうち中性点スイッチＳＷｍよりも中間端子Ｂ側の部分が接続されている。第３負極側端子Ｃ３ｎには、第３低電位側経路Ｌ３ｎの第１端が接続されている。第３低電位側経路Ｌ３ｎの第２端には、負極側メイン経路Ｌｎのうち負極側スイッチＳＷｎよりも第２蓄電池２２側の部分が接続されている。

充電インレット６２には、車両外部に設けられた外部充電器７２（「充電設備」に相当）に接続された充電コネクタが接続可能になっている。充電コネクタは、例えばユーザにより充電インレット６２に接続される。外部充電器７２は、系統電源から供給される交流電圧（例えば、単相又は三相交流電圧）を直流電圧に変換する。充電インレット６２に充電コネクタが接続されて、かつ、第３遮断スイッチＳＷ３がオンされた状態において、外部充電器７２から充電インレット６２を介して第２蓄電池２２に充電電流が供給される。一方、第３遮断スイッチＳＷ３がオフされることにより、ユーザの安全を確保する。

なお、本実施形態において、第１～第３正極側端子Ｃ１ｐ～Ｃ３ｐが「第１接続端子」に相当し、第１～第３負極側端子Ｃ１ｎ～Ｃ３ｎが「第２接続端子」に相当する。また、第１～第３高電位側経路Ｌ１ｐ～Ｌ３ｐが「第１接続経路」に相当し、第１～第３低電位側経路Ｌ１ｎ～Ｌ３ｎが「第２接続経路」に相当する。

電力変換装置１０は、電流センサ８０と、相電流センサ８１とを備えている。電流センサ８０は、中性点経路Ｌｍに流れる電流を検出する。相電流センサ８１は、少なくとも２相分の相電流を検出する。相電流センサ８１は、例えば、各導電部材３２Ｕ～３２Ｗのうち少なくとも２相分の導電部材に流れる電流を検出する。各電流センサ８０，８１の検出値は、制御装置９０に入力される。

制御装置９０は、マイコン９０ａを主体として構成され、マイコン９０ａは、ＣＰＵを備えている。マイコン９０ａが提供する機能は、実体的なメモリ装置に記録されたソフトウェアおよびそれを実行するコンピュータ、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組合せによって提供することができる。例えば、マイコン９０ａがハードウェアである電子回路によって提供される場合、それは多数の論理回路を含むデジタル回路、又はアナログ回路によって提供することができる。例えば、マイコン９０ａは、自身が備える記憶部としての非遷移的実体的記録媒体（non-transitory tangible storage medium）に格納されたプログラムを実行する。プログラムには、例えば、後述する電圧均等化制御、昇温制御、及び図２，図３に示す制御のプログラムが含まれる。プログラムが実行されることにより、プログラムに対応する方法が実行される。記憶部は、例えば不揮発性メモリである。なお、記憶部に記憶されたプログラムは、例えば、インターネット等の通信ネットワークを介して更新可能である。

制御装置９０は、回転電機４０の制御量を指令値にフィードバック制御すべく、相電流センサ８１の検出値等に基づいて、インバータ３０を構成する各スイッチＱＵＨ～ＱＷＬのスイッチング制御を行う。本実施形態において、制御量はトルクである。各相において、上アームスイッチと下アームスイッチとは交互にオンされる。

制御装置９０は、中性点スイッチＳＷｍ、正極側スイッチＳＷｐ、負極側スイッチＳＷｎ及び第１～第３遮断スイッチＳＷ１～ＳＷ３をオン又はオフし、また、監視ユニット５０と通信可能とされている。

制御装置９０は、中性点スイッチＳＷｍ、正極側スイッチＳＷｐ及び負極側スイッチＳＷｎをオンした状態で昇温制御及び電圧均等化制御を行う「制御部」として機能する。昇温制御は、中性点経路Ｌｍ、中性点Ｏ及びインバータ３０を介して、第１蓄電池２１と第２蓄電池２２との間に交流電流を流すためのインバータ３０のスイッチング制御である。この制御により、組電池２０を昇温させる。電圧均等化制御は、中性点経路Ｌｍ、中性点Ｏ及びインバータ３０を介して、第１蓄電池２１と第２蓄電池２２のうち、一方から他方へと直流電流を流すためのインバータ３０のスイッチング制御である。この制御により、第１蓄電池２１及び第２蓄電池２２のうち、一方から他方へとエネルギが供給され、第１蓄電池２１及び第２蓄電池２２の電圧が均等化される。

制御装置９０は、昇温制御又は電圧均等化制御のための中性点指令電流を算出する。昇温制御のための中性点指令電流は交流成分であり、電圧均等化制御のための中性点指令電流は直流成分である。制御装置９０は、電流センサ８０により検出された電流を中性点指令電流に制御すべく、インバータ３０のスイッチング制御を行う。なお、制御装置９０は、昇温制御及び電圧均等化制御を同時に行うことも可能である。この場合、中性点指令電流は、上記交流成分及び上記直流成分の合計値となる。また、制御装置９０は、昇温制御又は電圧均等化制御を行わず、車両を走行させるために回転電機４０の制御量の制御を行う場合、正極側スイッチＳＷｐ及び負極側スイッチＳＷｎをオンし、中性点スイッチＳＷｍをオフする。

図２に、制御装置９０が行う処理のフローチャートを示す。なお、図２に示す例では、車両が停車中であり、正極側スイッチＳＷｐ及び負極側スイッチＳＷｎがオンされていることとする。

ステップＳ１０では、充電器６１を介した第２蓄電池２２の充電指示があるか否かを判定する。例えば、交流電源７１の充電コネクタが充電器６１に接続されたと判定した場合、充電指示があると判定すればよい。

ステップＳ１０において充電指示があると判定した場合には、ステップＳ１１に進み、第２遮断スイッチＳＷ２をオンし、第１遮断スイッチＳＷ１及び第３遮断スイッチＳＷ３をオフする。

続くステップＳ１２では、昇温制御及び電圧均等化制御のうち少なくとも一方の実行指示があるか否かを判定する。

ステップＳ１２において昇温制御及び電圧均等化制御の双方の実行指示がないと判定した場合には、ステップＳ１３に進み、中性点スイッチＳＷｍをオフにする。そして、ステップＳ１４において、充電器６１を制御することにより第２蓄電池２２を充電する。

一方、ステップＳ１２において昇温制御及び電圧均等化制御のうち少なくとも一方の実行指示があると判定した場合には、ステップＳ１５に進み、中性点スイッチＳＷｍをオンにする。そして、ステップＳ１６において充電器６１を制御することにより第２蓄電池２２を充電する。また、昇温制御及び電圧均等化制御のうち実行指示がなされた制御を実行する。

中性点スイッチＳＷｍ、正極側スイッチＳＷｐ及び負極側スイッチＳＷｎには、昇温制御及び電圧均等化制御のうち少なくとも一方の実行に伴い電流が流れる。一方、充電器６１から供給された充電電流の大部分は第２蓄電池２２へと流れ、充電器６１から供給された充電電流は、中性点スイッチＳＷｍ及び負極側スイッチＳＷｎにほとんど流れない。これは、中性点経路Ｌｍのうち中性点スイッチＳＷｍよりも中間端子Ｂ側の部分に第２高電位側経路Ｌ２ｐが接続され、負極側メイン経路Ｌｎのうち負極側スイッチＳＷｎよりも第２蓄電池２２側の部分に第２低電位側経路Ｌ２ｎが接続されているためである。これにより、中性点スイッチＳＷｍ及び負極側スイッチＳＷｎの電流容量を小さくすることができる。

昇温制御及び電圧均等化制御のうち少なくとも一方のスイッチング制御の実行に伴い、サージ電圧が発生する。本実施形態では、このスイッチング制御が行われる場合において第１遮断スイッチＳＷ１及び第３遮断スイッチＳＷ３がオフされる。このため、サージ電圧が補機６０及び充電インレット６２に伝わることを防止できる。これにより、補機６０及び充電インレット６２の故障を防止できる。

ステップＳ１０において充電指示がないと判定した場合には、ステップＳ１７に進み、充電インレット６２を介した第２蓄電池２２の充電指示があるか否かを判定する。例えば、外部充電器７２の充電コネクタが充電インレット６２に接続されたと判定した場合、充電指示があると判定すればよい。

ステップＳ１７において充電指示があると判定した場合には、ステップＳ１８に進み、第３遮断スイッチＳＷ３をオンし、第１遮断スイッチＳＷ１及び第２遮断スイッチＳＷ２をオフする。その後、ステップＳ１２に進み、ステップＳ１２において肯定判定した場合、ステップＳ１５，Ｓ１６の処理を実行する。充電器６１又は充電インレット６２から供給される電力により第２蓄電池２２を充電しつつ、第２蓄電池２２から第１蓄電池２１へと給電する電圧均等化制御を行う。これにより、第１蓄電池２１及び第２蓄電池２２のうち外部の充電設備による充電対象が第２蓄電池２２のみの場合であっても、第１蓄電池２１及び第２蓄電池２２を充電することができる。

充電インレット６２から供給された充電電流の大部分は第２蓄電池２２へと流れ、充電インレット６２から供給された充電電流は、中性点スイッチＳＷｍ及び負極側スイッチＳＷｎには流れない、又は中性点スイッチＳＷｍ及び負極側スイッチＳＷｎにはほとんど流れない。これにより、中性点スイッチＳＷｍ及び負極側スイッチＳＷｎの電流容量を小さくすることができる。例えば、中性点スイッチＳＷｍ及び負極側スイッチＳＷｎの電流容量を、昇温制御及び電圧均等化制御のいずれか、又は昇温制御及び電圧均等化制御の双方が実行される場合に中性点経路Ｌｍ及び負極側メイン経路Ｌｎに流れる電流の最大値と、充電器６１又は充電インレット６２から第２蓄電池２２に対して供給される充電電流の最大値との合計値よりも小さくできる。

ちなみに、例えば車両の走行中において、第２蓄電池２２から給電されて補機６０が駆動されつつ、回転電機４０の制御量の制御が行われることもある。この場合、第２蓄電池２２から補機６０へと流れる電流と、制御量の制御のために流れる電流とが合わさった電流が負極側メイン経路Ｌｎに流れる。ただし、負極側スイッチＳＷｎの上述した配置により、負極側スイッチＳＷｎの電流容量を小さくすることができる。

＜第１実施形態の変形例＞
制御装置９０は、図２に示す処理に代えて、図３に示す処理を行ってもよい。なお、図３に示す例では、正極側スイッチＳＷｐ及び負極側スイッチＳＷｎがオンされていることとする。

ステップＳ２０では、昇温制御及び電圧均等化制御のうち少なくとも一方の実行指示があるか否かを判定する。

ステップＳ２１において昇温制御及び電圧均等化制御の双方の実行指示がないと判定した場合には、ステップＳ２１に進み、中性点スイッチＳＷｍをオフする。なお、この場合において、補機６０を駆動する場合に第１遮断スイッチＳＷ１をオンすればよい。また、充電器６１又は充電インレット６２を介した充電指示があると判定した場合、第２遮断スイッチＳＷ２又は第３遮断スイッチＳＷ３をオンすればよい。

一方、ステップＳ２０において昇温制御及び電圧均等化制御のうち少なくとも一方の実行指示があると判定した場合には、ステップＳ２２に進み、中性点スイッチＳＷｍをオンにする。また、第１～第３遮断スイッチＳＷ１～ＳＷ３をオフする。そして、ステップＳ２３に進み、昇温制御及び電圧均等化制御のうち実行指示がなされた制御を実行する。第１～第３遮断スイッチＳＷ１～ＳＷ３がオフされているため、この制御の実行に伴い発生するサージ電圧が、補機６０、充電器６１及び充電インレット６２に伝わることを防止できる。これにより、補機６０、充電器６１及び充電インレット６２の故障を防止できる。ちなみに、ステップＳ２２において、第１～第３遮断スイッチＳＷ１～ＳＷ３のうち、１又は２つの遮断スイッチがオフされてもよい。

＜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。本実施形態では、図４に示すように、中性点スイッチＳＷｍが、中性点経路Ｌｍのうち各高電位側経路Ｌ１ｐ，Ｌ２ｐ，Ｌ３ｐとの接続点よりも中間端子Ｂ側の部分に設けられている。なお、以降の各実施形態に示す構成のうち、先の図１に示した構成と同一の構成又は対応する構成には、便宜上、同一の符号を付している。また、以降の各実施形態に対応する図において、先の図１に示した構成の一部の図示を省略している。

本実施形態の制御装置９０が実行する処理のうち、図２に示す処理との相違点について説明する。

ステップＳ１１では、第２遮断スイッチＳＷ２に加え、中性点スイッチＳＷｍをオンする。

ステップＳ１２において肯定判定した場合、ステップＳ１６に進み、ステップＳ１２において否定判定した場合、ステップＳ１４に進む。

ステップＳ１７では、第３遮断スイッチＳＷ３に加え、中性点スイッチＳＷｍをオンする。

以上説明した本実施形態によれば、負極側スイッチＳＷｎの電流容量を小さくすることができる。

＜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、図５に示すように、負極側スイッチＳＷｎが、負極側メイン経路Ｌｎのうち各低電位側経路Ｌ１ｎ，Ｌ２ｎ，Ｌ３ｎとの接続点よりも第２蓄電池２２側の部分に設けられている。

以上説明した本実施形態によれば、中性点スイッチＳＷｍの電流容量を小さくすることができる。

＜第４実施形態＞
以下、第４実施形態について、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、図６に示すように、各高電位側経路Ｌ１ｐ，Ｌ２ｐ，Ｌ３ｐが、中性点経路Ｌｍに代えて正極側メイン経路Ｌｐに接続されている。また、各低電位側経路Ｌ１ｎ，Ｌ２ｎ，Ｌ３ｎが、負極側メイン経路Ｌｎに代えて中性点経路Ｌｍに接続されている。なお、本実施形態において、正極側メイン経路Ｌｐが「第１対象経路」に相当し、中性点経路Ｌｍが「第２対象経路」に相当する。

以上説明した本実施形態によれば、正極側スイッチＳＷｐ及び中性点スイッチＳＷｍの電流容量を小さくすることができる。

＜第５実施形態＞
以下、第５実施形態について、第４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、図７に示すように、中性点スイッチＳＷｍが、中性点経路Ｌｍのうち各低電位側経路Ｌ１ｎ，Ｌ２ｎ，Ｌ３ｎとの接続点よりも中間端子Ｂ側の部分に設けられている。

本実施形態の制御装置９０が実行する処理は、第２実施形態で説明した処理と同様である。本実施形態では、充電器６１又は充電インレット６２を介して第１蓄電池２１を充電できる。

以上説明した本実施形態によれば、正極側スイッチＳＷｐの電流容量を小さくすることができる。

＜第６実施形態＞
以下、第６実施形態について、第４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、図８に示すように、正極側スイッチＳＷｐが、正極側メイン経路Ｌｐのうち各高電位側経路Ｌ１ｐ，Ｌ２ｐ，Ｌ３ｐとの接続点よりも第１蓄電池２１側の部分に設けられている。

以上説明した本実施形態によれば、中性点スイッチＳＷｍの電流容量を小さくすることができる。

＜第７実施形態＞
以下、第７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、図９に示すように、各経路Ｌｐ，Ｌｍ，Ｌｎに対する電気経路の接続態様が大きく変更されている。

第１高電位側経路Ｌ１ｐ及び第２高電位側経路Ｌ２ｐの第２端には、中性点経路Ｌｍに代えて、正極側メイン経路Ｌｐのうち正極側スイッチＳＷｐよりも第１蓄電池２１側の部分が接続されている。第１遮断スイッチＳＷ１がオンされた状態において、第１蓄電池２１及び第２蓄電池２２の直列接続体から補機６０に給電可能になっている。また、第２遮断スイッチＳＷ２がオンされた状態において、充電器６１により第１蓄電池２１及び第２蓄電池２２の直列接続体が充電される。なお、本実施形態において、正極側メイン経路Ｌｐが「第１対象経路」に相当し、負極側メイン経路Ｌｎが「第２対象経路」に相当する。

充電インレット６２の第３正極側端子Ｃ３ｐには、高圧充電経路ＬｃＨの第１端が接続されている。高圧充電経路ＬｃＨの第２端には、正極側メイン経路Ｌｐのうち正極側スイッチＳＷｐよりも第１蓄電池２１側の部分が接続されている。高圧充電経路ＬｃＨには、高圧側スイッチＳＷＨ（「遮断スイッチ」に相当）が設けられている。なお、本実施形態において、高圧充電経路ＬｃＨ及び第１～第３高電位側経路Ｌ１ｐ～Ｌ３ｐが「第１接続経路」に相当する。

高圧充電経路ＬｃＨのうち高圧側スイッチＳＷＨよりも第３正極側端子Ｃ３ｐ側の部分には、低圧充電経路ＬｃＬの第１端が接続されている。低圧充電経路ＬｃＬの第２端には、中性点経路Ｌｍのうち中性点スイッチＳＷｍよりも中間端子Ｂ側の部分が接続されている。低圧充電経路ＬｃＬには、低圧側スイッチＳＷＬが設けられている。

充電インレット６２には、外部充電器７２に接続された充電コネクタが接続可能になっている。外部充電器７２は、充電電圧が第１充電電圧（例えば４００Ｖ）となる急速充電器、又は充電電圧が第１充電電圧よりも高い第２充電電圧（例えば８００Ｖ）となる超急速充電器のいずれかである。制御装置９０は、外部充電器７２が急速充電器であると判定した場合、高圧側スイッチＳＷＨをオフし、低圧側スイッチＳＷＬ及び第３遮断スイッチＳＷ３をオンする。これにより、第２蓄電池２２に充電電流が供給される。一方、制御装置９０は、外部充電器７２が超急速充電器であると判定した場合、低圧側スイッチＳＷＬをオフし、高圧側スイッチＳＷＨ及び第３遮断スイッチＳＷ３をオンする。これにより、第１蓄電池２１及び第２蓄電池２２の直列接続体に充電電流が供給される。

以上説明した本実施形態によれば、中性点スイッチＳＷｍ、正極側スイッチＳＷｐ及び負極側スイッチＳＷｎの電流容量を小さくすることができる。ちなみに、本実施形態において、先の図２に示した処理を適用することができる。この場合、ステップＳ１１において、各スイッチＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷＨ，ＳＷＬのうち、全部又は一部のスイッチがオフされてもよい。また、ステップＳ１８において、各スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷＨ，ＳＷＬのうち、全部又は一部のスイッチがオフされてもよい。また、本実施形態において、先の図３に示した処理を適用することができる。この場合、ステップＳ２２において、第１～第３遮断スイッチＳＷ１～ＳＷ３及び高圧側スイッチＳＷＨのうち、一部であってかつ少なくとも１つのスイッチがオフされてもよい。

＜第８実施形態＞
以下、第８実施形態について、第７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、図１０に示すように、正極側スイッチＳＷｐが、正極側メイン経路Ｌｐのうち各経路Ｌ１ｐ，Ｌ２ｐ，ＬｃＨとの接続点よりも第１蓄電池２１側の部分に設けられている。

以上説明した本実施形態によれば、負極側スイッチＳＷｎの電流容量を小さくすることができる。

＜第９実施形態＞
以下、第９実施形態について、第７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、図１１に示すように、正極側スイッチＳＷｐが、正極側メイン経路Ｌｐのうち各経路Ｌ１ｐ，Ｌ２ｐ，ＬｃＨとの接続点よりも第１蓄電池２１側の部分に設けられている。また、負極側スイッチＳＷｎが、負極側メイン経路Ｌｎのうち各低電位側経路Ｌ１ｎ，Ｌ２ｎ，Ｌ３ｎとの接続点よりも第２蓄電池２２側の部分に設けられている。

以上説明した本実施形態によれば、中性点スイッチＳＷｍの電流容量を小さくすることができる。

＜第１０実施形態＞
以下、第１０実施形態について、第７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、図１２に示すように、中性点スイッチＳＷｍが、中性点経路Ｌｍのうち低圧充電経路ＬｃＬとの接続点よりも中間端子Ｂ側の部分に設けられている。また、負極側スイッチＳＷｎが、負極側メイン経路Ｌｎのうち各低電位側経路Ｌ１ｎ，Ｌ２ｎ，Ｌ３ｎとの接続点よりも第２蓄電池２２側の部分に設けられている。

以上説明した本実施形態によれば、正極側スイッチＳＷｐの電流容量を小さくすることができる。

＜その他の実施形態＞
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

・図２のステップＳ１１において、第１遮断スイッチＳＷ１又は第３遮断スイッチＳＷ３のいずれか１つがオフされてもよい。また、ステップＳ１８において、第１遮断スイッチＳＷ１又は第２遮断スイッチＳＷ２のいずれか１つがオフされてもよい。

・第１遮断スイッチＳＷ１は、第１低電位側経路Ｌ１ｎ及び第１高電位側経路Ｌ１ｐのうち第１高電位側経路Ｌ１ｐのみに設けられたり、第１高電位側経路Ｌ１ｐ及び第１低電位側経路Ｌ１ｎの双方に設けられたりしてもよい。

・第２遮断スイッチＳＷ２は、第２低電位側経路Ｌ２ｎ及び第２高電位側経路Ｌ２ｐのうち第２高電位側経路Ｌ２ｐのみに設けられたり、第２高電位側経路Ｌ２ｐ及び第２低電位側経路Ｌ２ｎの双方に設けられたりしてもよい。

・第３遮断スイッチＳＷ３は、第３低電位側経路Ｌ３ｎ及び第３高電位側経路Ｌ３ｐのうち第３高電位側経路Ｌ３ｐのみに設けられたり、第３高電位側経路Ｌ３ｐ及び第３低電位側経路Ｌ３ｎの双方に設けられたりしてもよい。

・各スイッチＳＷｐ，ＳＷｍ，ＳＷｎ，ＳＷ１～ＳＷ３，ＳＷＬ，ＳＷＨとしては、リレーに限らず、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であってもよい。

・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。

・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。

・蓄電装置としては、蓄電池に代えて、例えば電気二重層キャパシタにより構成されていてもよい。

・電力変換装置が搭載される移動体としては、車両に限らず、例えば、航空機又は船舶であってもよい。例えば、移動体が航空機の場合、航空機が備える回転電機は航空機の飛行動力源となり、移動体が船舶の場合、船舶が備える回転電機は船舶の航行動力源となる。また、電力変換装置の搭載先は、移動体に限らない。

１０…電力変換装置、２１，２２…第１，第２蓄電池、３０…インバータ、４０…回転電機、９０…制御装置、Ｌｐ…正極側メイン経路、Ｌｎ…負極側メイン経路、Ｌｍ…中性点経路、ＳＷｐ…正極側スイッチ、ＳＷｎ…負極側スイッチ、ＳＷｍ…中性点スイッチ。

Claims (9)

1. 第１蓄電部（２１）、及び前記第１蓄電部の負極側に直列接続された第２蓄電部（２２）を有する蓄電装置（２０）と、
   上，下アームスイッチ（ＱＵＨ～ＱＷＬ）を有するインバータ（３０）と、
   前記インバータに接続された巻線（４１Ｕ～４１Ｗ）を有する回転電機（４０）と、
   前記上アームスイッチの高電位側端子と前記第１蓄電部の正極側とを接続する正極側メイン経路（Ｌｐ）と、
   前記下アームスイッチの低電位側端子と前記第２蓄電部の負極側とを接続する負極側メイン経路（Ｌｎ）と、
   前記第１蓄電部の負極側と前記第２蓄電部の正極側との電池接続点（Ｂ）と、前記巻線の中性点（Ｏ）とを接続する中性点経路（Ｌｍ）と、
   前記正極側メイン経路、前記負極側メイン経路及び前記中性点経路に設けられたスイッチ（ＳＷｐ，ＳＷｎ，ＳＷｍ）と、
   第１接続端子（Ｃ１ｐ，Ｃ２ｐ，Ｃ３ｐ）及び第２接続端子（Ｃ１ｎ，Ｃ２ｎ，Ｃ３ｎ）を有する電気機器（６０～６２）と、
   前記正極側メイン経路、前記負極側メイン経路及び前記中性点経路のうち、いずれかである第１対象経路と、前記第１接続端子とを接続する第１接続経路（Ｌ１ｐ，Ｌ２ｐ，Ｌ３ｐ，ＬｃＨ）と、
   前記正極側メイン経路、前記負極側メイン経路及び前記中性点経路のうち、前記第１対象経路以外のいずれかである第２対象経路と、前記第２接続端子とを接続する第２接続経路（Ｌ１ｎ，Ｌ２ｎ，Ｌ３ｎ）と、を備え、
   前記第１対象経路のうち前記スイッチよりも前記蓄電装置側に前記第１接続経路が接続されている構成、及び前記第２対象経路のうち前記スイッチよりも前記蓄電装置側に前記第２接続経路が接続されている構成の少なくとも一方が用いられている、電力変換装置（１０）。
2. 前記第１対象経路は、前記中性点経路（Ｌｍ）であり、
   前記第２対象経路は、前記正極側メイン経路及び前記負極側メイン経路のいずれかである、請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記電気機器は、外部の充電設備（７２）の充電コネクタが接続される充電インレット（６２）を有し、
   前記充電インレットの前記第１接続端子（Ｃ３ｐ）が接続された前記第１接続経路（Ｌ３ｐ）は、前記正極側メイン経路、前記負極側メイン経路及び前記中性点経路のうち、前記中性点経路のみに接続されており、
   前記充電インレットの前記第２接続端子（Ｃ３ｎ）が接続された前記第２接続経路（Ｌ３ｎ）は、前記正極側メイン経路、前記負極側メイン経路及び前記中性点経路のうち、前記第２対象経路のみに接続されている、請求項２に記載の電力変換装置。
4. 前記第１対象経路のうち前記スイッチよりも前記蓄電装置側に前記第１接続経路が接続されており、
   前記第２対象経路のうち前記スイッチよりも前記蓄電装置側に前記第２接続経路が接続されている、請求項１～３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
5. 前記第１接続経路及び前記第２接続経路のうち少なくとも一方に設けられた遮断スイッチ（ＳＷ１～ＳＷ３，ＳＷＨ）を備える、請求項１～４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
6. 前記上，下アームスイッチのスイッチング制御を実行することにより、前記中性点経路及び前記中性点を介して前記第１蓄電部と前記第２蓄電部との間に流す制御部（９０）を備える、請求項１～５のいずれか１項に記載の電力変換装置。
7. 前記上，下アームスイッチのスイッチング制御を実行することにより、前記中性点経路及び前記中性点を介して前記第１蓄電部と前記第２蓄電部との間に流す制御部（９０）と、
   前記第１接続経路及び前記第２接続経路のうち少なくとも一方に設けられた遮断スイッチ（ＳＷ１～ＳＷ３，ＳＷＨ）と、を備え、
   前記制御部は、前記スイッチング制御を実行している場合において、前記遮断スイッチをオフする、請求項１～４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
8. 前記電気機器は複数であり、
   前記制御部は、前記各電気機器のうち、少なくとも１つの電気機器に対応する前記遮断スイッチをオフする、請求項７に記載の電力変換装置。
9. 前記電気機器は、
   外部の充電設備（７２）の充電コネクタが接続される充電インレット（６２）と、
   外部のＡＣ電源（７１）が接続される充電器（６１）と、
   給電されることにより駆動する補機（６０）と、を有し、
   前記第１接続経路及び前記第２接続経路のうち少なくとも一方に設けられた遮断スイッチ（ＳＷ１～ＳＷ３，ＳＷＨ）と、
   前記充電設備から前記充電インレットを介して前記蓄電装置へと充電されている場合において、前記補機に対応する前記遮断スイッチ（ＳＷ１）及び前記充電器に対応する前記遮断スイッチ（ＳＷ２）の少なくとも一方をオフし、
   前記ＡＣ電源から前記充電器を介して前記蓄電装置へと充電されている場合において、前記補機に対応する前記遮断スイッチ（ＳＷ１）及び前記充電インレットに対応する前記遮断スイッチ（ＳＷ３，ＳＷＨ，ＳＷＬ）の少なくとも一方をオフする制御部（９０）と、を備える、請求項１又は２に記載の電力変換装置。

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