JP2024008396A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化を図ることができる電力変換装置を提供する。【解決手段】電力変換装置は、蓄電池２０と低圧充電器５１とを備えるシステムに適用され、インバータ３０と回転電機１０とを備える。インバータ３０は、３レベルインバータであり、直列接続された第１蓄電部２１及び第２蓄電部２２と、スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷを有する。第１蓄電部２１の正極側は、蓄電池２０の正極端子に接続されており、第２蓄電部２２の負極側は、蓄電池２０の負極端子に接続されている。電力変換装置は、低圧充電器５１を、インバータ３０に接続すると共に、中性点Ｏを介して蓄電池２０に電気的に接続可能とする負極側接続部６１及び中性点接続部６２と、各接続部６１，６２を介してインバータ３０及び低圧充電器５１が接続された状態において、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷのスイッチング制御を行う制御装置４０を備える。【選択図】 図１

Description

本発明は、３レベルインバータと、３レベルインバータに電気的に接続される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。

この種の電力変換装置としては、特許文献１に記載されているように、外部充電器から、電気自動車の蓄電池への充電を行う充電制御システムに適用されるものが知られている。この充電制御システムでは、電力変換装置を構成するインバータとして、３レベルインバータを採用することにより、リーク電流の低減等を図っている。

特許第６３４７４５３号公報

電力変換装置が、蓄電池と、蓄電池に電気的に接続される電気機器とを備えるシステムに適用されることがある。例えば電気自動車等の車両に蓄電池が搭載される場合、蓄電池の充電容量が大容量となり得る。この場合、蓄電池の端子電圧が高いことに起因して、電気機器を駆動させる際にシステムに対して種々の要求が生じ得る。これらの要求に対応するための構成が電力変換装置に追加され、電力変換装置が大型化することが懸念される。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、小型化を図ることができる電力変換装置を提供することである。

本発明は、蓄電池と、前記蓄電池に電気的に接続可能とされる電気機器と、を備えるシステムに適用され、前記蓄電池に電気的に接続される３レベルインバータと、前記３レベルインバータに電気的に接続される巻線を有する回転電機と、を備える電力変換装置において、前記３レベルインバータは、直列接続された第１蓄電部及び第２蓄電部と、前記巻線を、前記第１蓄電部の正極側、前記第１蓄電部の負極側及び前記第２蓄電部の正極側の間の中性点、及び前記第２蓄電部の負極側のうちいずれかに接続するスイッチと、を有し、前記第１蓄電部の正極側は、前記蓄電池の正極端子に接続されており、前記第２蓄電部の負極側は、前記蓄電池の負極端子に接続されており、前記電気機器を、前記３レベルインバータに接続すると共に、前記中性点を介して前記蓄電池に電気的に接続可能とする接続部と、前記接続部を介して前記３レベルインバータ及び前記電気機器が接続された状態において、前記電気機器と前記蓄電池との間で電力伝達するために前記各スイッチのスイッチング制御を行う制御部と、を備える。

本発明によれば、接続部により、電気機器が３レベルインバータに接続され、中性点を介して電気機器と蓄電池とが電気的に接続される。中性点を介して電気機器及び３レベルインバータが接続された状態において、各スイッチのスイッチング制御が行われる。スイッチング制御が行われることにより、電力変換装置に専用回路を設けることなく、システムに対する要求を満たすことが可能となる。その結果、電力変換装置の小型化を図ることができる。

第１実施形態に係るモータ制御システムの構成図。 高圧充電器の接続態様を示す図。 昇圧制御の一例を示す図。 昇圧制御の一例を示す図。 昇圧制御を示すブロック図。 第２実施形態に係るモータ制御システムの構成図。 昇圧制御の一例を示す図。 昇圧制御の一例を示す図。 その他の実施形態に係るモータ制御システムの構成図。

＜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。本実施形態において電力変換装置は、電気自動車等の車両に搭載されている。

図１に示すように、モータ制御システムは、車両に搭載され、回転電機１０、蓄電池２０、インバータ３０、及び制御装置４０を備えている。回転電機１０は車載主機であり、そのロータ１１が車両の駆動輪１２と動力伝達可能とされている。本実施形態では、回転電機１０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相巻線１３Ｕ、Ｖ相巻線１３Ｖ、Ｗ相巻線１３Ｗを備えている。各相巻線１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗは、電気角で１２０°ずつずれて配置されている。回転電機１０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１０及びインバータ３０が「電力変換装置」に相当する。

ロータ１１の回転軸と駆動輪１２の車軸とは、動力伝達機構１４を介して連結されている。具体的には、動力伝達機構１４は、クラッチ及び変速機のうち少なくとも一方を含む。クラッチは、クラッチの入力軸とクラッチの出力軸との間の連結及び切り離しを切り替えるとともに、ロータ１１から駆動輪１２の車軸へと伝達されるトルクの伝達度合いを調整する機能を有する。クラッチは、例えば、油圧駆動式の湿式クラッチ等である。変速機は、変速機の入力軸の回転速度と変速機の出力軸の回転速度との比である変速比を調整する機能を有する。変速機は、例えば、ＣＶＴ（無段変速機）や有段変速機である。

蓄電池２０は、インバータ３０を介して回転電機１０に電気的に接続されている。本実施形態では、蓄電池２０は、例えば単電池としての電池セルの直列接続体として構成された組電池である。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。蓄電池２０の端子間電圧ＶＨは、例えば６００～８００Ｖである。

インバータ３０は、蓄電池２０から供給される直流電力をスイッチング制御により３相交流電力に変換し、変換した交流電力を回転電機１０へと供給する電力変換回路である。インバータ３０の蓄電池２０側には、「第１蓄電部」としての第１コンデンサ２１と、「第２蓄電部」としての第２コンデンサ２２が設けられている。第１コンデンサ２１及び第２コンデンサ２２は、直列接続されている。第１，第２コンデンサ２１，２２の直列接続体には、蓄電池２０が並列接続されている。本実施形態では、第１コンデンサ２１の静電容量と、第２コンデンサ２２の静電容量とは同一の値とされている。なお、第１コンデンサ２１及び第２コンデンサ２２はインバータ３０の外部に設けられてもよいし、インバータ３０に内蔵されていてもよい。

本実施形態において、インバータ３０は、Ｔ型の３レベルインバータである。インバータ３０は、上アームスイッチＳＵＨ，ＳＶＨ，ＳＷＨと、下アームスイッチＳＵＬ，ＳＶＬ，ＳＷＬとの直列接続体を３相分備えている。各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ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ＮチャネルＭＯＳＦＥＴが用いられている。このため、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬの高電位側端子はドレインであり、低電位側端子はソースである。各スイッチＳＵＨ，ＳＶＨ，ＳＷＨ，ＳＵＬ，ＳＶＬ，ＳＷＬは、対応するボディダイオードＤＵＨ，ＤＶＨ，ＤＷＨ，ＤＵＬ，ＤＶＬ，ＤＷＬを有している。

Ｕ相上アームスイッチＳＵＨのソースは、Ｕ相下アームスイッチＳＵＬのドレインに接続されている。Ｕ相上アームスイッチＳＵＨとＵ相下アームスイッチＳＵＬとの接続点は、回転電機１０のＵ相の入力端子に接続されている。Ｖ相上アームスイッチＳＶＨのソースは、Ｖ相下アームスイッチＳＶＬのドレインに接続されている。Ｖ相上アームスイッチＳＶＨとＶ相下アームスイッチＳＶＬとの接続点は、回転電機１０のＶ相の入力端子に接続されている。Ｗ相上アームスイッチＳＷＨのソースは、Ｗ相下アームスイッチＳＷＬのドレインに接続されている。Ｗ相上アームスイッチＳＷＨとＷ相下アームスイッチＳＷＬとの接続点は、回転電機１０のＷ相の入力端子に接続されている。

各上アームスイッチＳＵＨ～ＳＷＨのドレインは、バスバー等の正極側母線３１により接続されている。正極側母線３１は、蓄電池２０の正極端子及び第１コンデンサ２１の第１端に接続されている。第１コンデンサ２１の第２端は、中性点Ｏを介して第２コンデンサ２２の第１端に接続されている。各下アームスイッチＳＵＬ～ＳＷＬのソースは、バスバー等の負極側母線３２により接続されている。負極側母線３２は、蓄電池２０の負極端子及び第２コンデンサ２２の第２端に接続されている。

インバータ３０は、双方向での電流の導通及び遮断を行うクランプスイッチＱＵ，ＱＶ，ＱＷを備えている。本実施形態では、各クランプスイッチＱＵ～ＱＷを構成するスイッチとして、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ＮチャネルＭＯＳＦＥＴが用いられている。各クランプスイッチＱＵ～ＱＷを構成する各スイッチは、対応するボディダイオードＤＵ，ＤＶ，ＤＷを有している。

具体的には、Ｕ相クランプスイッチＱＵを構成する各スイッチは、互いのソースが接続されている。Ｕ相クランプスイッチＱＵを構成する各スイッチのうち、一方のドレインは、Ｕ相上アームスイッチＳＵＨとＵ相下アームスイッチＳＵＬとの接続点に接続され、他方のドレインは、中性点Ｏに接続されている。Ｖ相クランプスイッチＱＶを構成する各スイッチは、互いのソースが接続されている。Ｖ相クランプスイッチＱＶを構成する各スイッチのうち、一方のドレインは、Ｖ相上アームスイッチＳＶＨとＶ相下アームスイッチＳＶＬとの接続点に接続され、他方のドレインは、中性点Ｏに接続されている。Ｗ相クランプスイッチＱＷを構成する各スイッチは、互いのソースが接続されている。Ｗ相クランプスイッチＱＷを構成する各スイッチのうち、一方のドレインは、Ｗ相上アームスイッチＳＷＨとＷ相下アームスイッチＳＷＬとの接続点に接続され、他方のドレインは、中性点Ｏに接続されている。

モータ制御システムは、相電流センサ４１及び回転角センサ４２を備えている。相電流センサ４１は、回転電機１０に流れるＵ，Ｖ，Ｗ相電流Ｉｕｖｗを検出する。なお、相電流センサ４１は、３相の電流のうち少なくとも２相の電流を検出できればよい。回転角センサ４２は、例えばレゾルバであり、回転電機１０の電気角θｅを検出する。各センサ４１，４２の検出値は、制御装置４０に入力される。

制御装置４０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。各種制御機能は、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。

制御装置４０は、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷのスイッチング制御を行う。制御装置４０は、スイッチング制御として、回転電機１０の制御量をその指令値にフィードバック制御するためのモータ駆動制御を行う。モータ駆動制御の制御量は、例えばトルクである。

車両の外部には、蓄電池２０を充電するための外部充電器が設けられている。外部充電器は、例えば定置式の充電器であり、例えば急速充電器とも呼ばれる。

インバータ３０は、外部充電器と接続可能に構成されている。本実施形態では、インバータ３０は、高圧充電器５０又は低圧充電器５１と接続可能に構成されている。高圧充電器５０の充電電圧は、蓄電池２０の定格電圧と同程度であり、例えば６００Ｖ～８００Ｖである。低圧充電器５１の充電電圧は、蓄電池２０の定格電圧よりも低く、例えば４００Ｖである。言い換えると、蓄電池２０は、低圧充電器５１の充電電圧よりも高い電圧になるまで充電可能な大容量の蓄電池である。本実施形態において、低圧充電器５１が「電気機器」に相当する。

インバータ３０は、外部充電器から蓄電池２０に給電するための電力インターフェースとして、正極側接続部６０及び負極側接続部６１を備えている。蓄電池２０の正極端子は、正極側配線３３を介して正極側接続部６０に接続されている。正極側配線３３には、正極側スイッチＴ１が設けられている。蓄電池２０の負極端子は、負極側配線３４を介して負極側接続部６１に接続されている。負極側配線３４には、負極側スイッチＴ２が設けられている。各スイッチＴ１，Ｔ２は、外部充電器から蓄電池２０へと流れる電流の導通及び遮断を切り替えるスイッチであり、例えば、機械式リレー又は半導体スイッチング素子である。各スイッチＴ１，Ｔ２は、制御装置４０によりオンオフされる。

ここでは、高圧充電器５０により蓄電池２０を充電する制御について説明する。図２に示すように、高圧充電器５０の正極側端子５０ａは、正極側接続部６０、正極側配線３３及び正極側スイッチＴ１を介して蓄電池２０の正極端子に接続される。また、高圧充電器５０の負極側端子５０ｂは、負極側接続部６１、負極側配線３４及び負極側スイッチＴ２を介して蓄電池２０の負極端子に接続される。これにより、高圧充電器５０が蓄電池２０に電気的に接続される。

具体的には、車両のユーザ（例えばドライバ）又は作業者により、高圧充電器５０の正極側端子５０ａ及び負極側端子５０ｂにより構成される接続プラグと、正極側接続部６０及び負極側接続部６１により構成される高圧充電インレットとが接続される。高圧充電器５０の接続プラグと高圧充電インレットとが接続された場合、パイロット信号ＣＰが、高圧充電器５０により生成され、高圧充電インレットを介して制御装置４０に入力される。パイロット信号ＣＰは、高圧充電器５０の接続プラグと高圧充電インレットとが接続されたか否かを示す情報を含む信号である。制御装置４０は、パイロット信号ＣＰに基づいて、高圧充電器５０の接続プラグと高圧充電インレットとが接続されたか否かを判定する。制御装置４０は、高圧充電器５０の接続プラグと高圧充電インレットが接続されたと判定した場合、正極側スイッチＴ１及び負極側スイッチＴ２をオンする。これにより、高圧充電器５０が蓄電池２０に電気的に接続され、高圧充電器５０による蓄電池２０の充電が行われる。

続いて、高圧充電器５０に代えて、低圧充電器５１により、蓄電池２０を充電する制御について説明する。低圧充電器５１は、充電電圧が蓄電池２０の定格電圧よりも低い外部充電器である。この場合、蓄電池２０の定格電圧が低圧充電器５１の充電電圧よりも高いことに起因して、低圧充電器５１による蓄電池２０の充電が行われる際に、低圧充電器５１の充電電圧を昇圧することが必要となる。ここで、低圧充電器５１の充電電圧を昇圧する昇圧回路を、電力変換装置に追加することが考えられる。しかしながら、この場合、電力変換装置が大型化することが懸念される。

また、本実施形態とは異なり、星形結線された複数相の巻線の中性点と、低圧充電器とを接続する接続経路を備える比較例の構成において、各相巻線、インバータ及び接続経路を介して、低圧充電器から蓄電池へと電流を流すことが考えられる。これにより、回転電機及びインバータが、低圧充電器の充電電圧を昇圧する昇圧回路として利用可能となる。しかしながら、この場合、各相巻線の中性点と低圧充電器とを接続するための構成を追加する必要があり、電力変換装置の製造コストが高くなることが懸念される。

そこで、本実施形態では、図１に示すように、インバータ３０は、低圧充電器５１から蓄電池２０に給電するための電力インターフェースとして、中性点接続部６２を備えている。中性点Ｏは、中性点配線３５を介して中性点接続部６２に接続されている。中性点配線３５には、中性点スイッチＴ３が設けられている。中性点スイッチＴ３は、低圧充電器５１から中性点Ｏへと流れる電流の導通及び遮断を切り替えるスイッチであり、例えば、機械式リレー又は半導体スイッチング素子である。中性点スイッチＴ３は、制御装置４０によりオンオフされる。

図３及び図４に示すように、低圧充電器５１の正極側端子５１ａは、中性点接続部６２、中性点配線３５及び中性点スイッチＴ３を介して中性点Ｏに接続される。また、低圧充電器５１の負極側端子５１ｂは、負極側接続部６１、負極側配線３４及び負極側スイッチＴ２を介して蓄電池２０の負極端子に接続される。これにより、低圧充電器５１が、中性点Ｏを介して蓄電池２０に電気的に接続される。

具体的には、車両のユーザ又は作業者により、低圧充電器５１の正極側端子５１ａ及び負極側端子５１ｂにより構成される接続プラグと、負極側接続部６１及び中性点接続部６２により構成される低圧充電インレットとが接続される。低圧充電器５１の接続プラグと低圧充電インレットとが接続された場合、パイロット信号ＣＰが低圧充電器５１により生成され、低圧充電インレットを介して制御装置４０に入力される。パイロット信号ＣＰは、低圧充電器５１の接続プラグと低圧充電インレットとが接続されたか否かを示す情報を含む信号である。制御装置４０は、パイロット信号ＣＰに基づいて、低圧充電器５１の接続プラグと低圧充電インレットとが接続されたか否かを判定する。制御装置４０は、低圧充電器５１の接続プラグと低圧充電インレットとが接続されたと判定した場合、負極側スイッチＴ２及び中性点スイッチＴ３をオンする。これにより、低圧充電器５１が、中性点Ｏを介して蓄電池２０に電気的に接続される。

制御装置４０は、負極側接続部６１及び中性点接続部６２を介してインバータ３０及び低圧充電器５１が接続された状態において、回転電機１０及びインバータ３０に電流を流すことにより低圧充電器５１の充電電圧を昇圧すると共に、昇圧した電圧を蓄電池２０に供給する昇圧制御を行う。以下では、昇圧制御について詳しく説明する。

制御装置４０は、昇圧制御として、各相のうち、一部の相である特定相におけるクランプスイッチをオフし、特定相における上，下アームスイッチを交互にオンする。また、制御装置４０は、各相のうち、特定相以外の相における上，下アームスイッチをオフし、特定相以外の相におけるクランプスイッチをオンする。図３及び図４には、特定相がＷ相である場合の昇圧制御における電流経路を示す。

特定相がＷ相である場合、昇圧制御の実施中において、Ｕ，Ｖ相上，下アームスイッチＳＵＨ，ＳＶＨ，ＳＵＬ，ＳＶＬ及びＷ相クランプスイッチＱＷがオフされ、Ｕ，Ｖ相クランプスイッチＱＵ，ＱＶがオンされる。また、Ｗ相上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬが交互にオンされる。

図３に、Ｗ相上アームスイッチＳＷＨがオフされると共に、Ｗ相下アームスイッチＳＷＬがオンされる場合の電流経路を示す。この場合、低圧充電器５１、中性点接続部６２、中性点スイッチＴ３、Ｕ，Ｖ相クランプスイッチＱＵ，ＱＶ、各相巻線１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗ、Ｗ相下アームスイッチＳＷＬ、負極側母線３２、負極側スイッチＴ２及び負極側接続部６１を含む閉回路が形成される。これにより、各相巻線１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗに磁気エネルギが蓄積される。

図４に、Ｗ相上アームスイッチＳＷＨがオンされると共に、Ｗ相下アームスイッチＳＷＬがオフされる場合の電流経路を示す。この場合、低圧充電器５１、中性点接続部６２、中性点スイッチＴ３、Ｕ，Ｖ相クランプスイッチＱＵ，ＱＶ、各相巻線１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗ、Ｗ相上アームスイッチＳＷＨ、正極側母線３１、蓄電池２０、負極側スイッチＴ２及び負極側接続部６１を含む閉回路が形成される。これにより、低圧充電器５１の充電電圧が昇圧され、昇圧された電圧が蓄電池２０へと供給される。

なお、特定相はＷ相以外の相であってもよい。特定相がＵ相である場合、Ｖ，Ｗ相上，下アームスイッチＳＶＨ，ＳＷＨ，ＳＶＬ，ＳＷＬ及びＵ相クランプスイッチＱＵがオフされ、Ｖ，Ｗ相クランプスイッチＱＶ，ＱＷがオンされ、Ｕ相上，下アームスイッチＳＵＨ，ＳＵＬが交互にオンされればよい。特定相がＶ相である場合、Ｕ，Ｗ相上，下アームスイッチＳＵＨ，ＳＷＨ，ＳＵＬ，ＳＷＬ及びＶ相クランプスイッチＱＶがオフされ、Ｕ，Ｗ相クランプスイッチＱＵ，ＱＷがオンされ、Ｖ相上，下アームスイッチＳＶＨ，ＳＶＬが交互にオンされればよい。

特定相がＵ，Ｖ相である場合、Ｗ相上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬ及びＵ，Ｖ相クランプスイッチＱＵ，ＱＶがオフされ、Ｗ相クランプスイッチＱＷがオンされ、Ｕ，Ｖ相上，下アームスイッチＳＵＨ，ＳＶＨ，ＳＵＬ，ＳＶＬが交互にオンされればよい。特定相がＶ，Ｗ相である場合、Ｕ相上，下アームスイッチＳＵＨ，ＳＵＬ及びＶ，Ｗ相クランプスイッチＱＶ，ＱＷがオフされ、Ｕ相クランプスイッチＱＵがオンされ、Ｖ，Ｗ相上，下アームスイッチＳＶＨ，ＳＷＨ，ＳＶＬ，ＳＷＬが交互にオンされればよい。特定相がＵ，Ｗ相である場合、Ｖ相上，下アームスイッチＳＶＨ，ＳＶＬ及びＵ，Ｗ相クランプスイッチＱＵ，ＱＷがオフされ、Ｖ相クランプスイッチＱＶがオンされ、Ｕ，Ｗ相上，下アームスイッチＳＵＨ，ＳＷＨ，ＳＵＬ，ＳＷＬが交互にオンされればよい。

制御装置４０は、昇圧制御として、ｑ軸電流が０になるようにインバータ３０及び各相巻線１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗに電流を流す制御を行う。以下では、図５を参照しつつ、昇圧制御について説明する。

制御装置４０は、指令値設定部７０を備えている。指令値設定部７０は、２相回転座標系（ｄｑ座標系）におけるｄ軸指令電流Ｉｄ＊及びｑ軸指令電流Ｉｑ＊のうち、ｑ軸指令電流Ｉｑ＊の値を０に設定する。本実施形態では、指令値設定部７０は、低圧充電インレットを介して入力されるパイロット信号ＣＰを取得する。指令値設定部７０は、取得したパイロット信号ＣＰに基づいて、低圧充電器５１の接続プラグと低圧充電インレットとが接続されたか否かを判定する。指令値設定部７０は、低圧充電器５１の接続プラグと低圧充電インレットとが接続されたと判定した場合、ｑ軸指令電流Ｉｑ＊の値を０に設定する。

なお、指令値設定部７０は、低圧充電インレットを介して入力されるパイロット信号ＣＰに基づいて、ｄ軸指令電流Ｉｄ＊を可変設定してもよい。例えば、指令値設定部７０は、取得したパイロット信号ＣＰに基づいて、低圧充電器５１の定格電流値を認識してもよい。この場合、指令値設定部７０は、低圧充電器５１の定格電流値が大きい場合に、低圧充電器５１の定格電流値が小さい場合に比べて、ｄ軸指令電流Ｉｄ＊を大きく設定してもよい。これにより、低圧充電器５１の定格電流値に応じて、昇圧制御により蓄電池２０へと供給される電力を高めることができる。

制御装置４０は、３相変換部７１を備えている。３相変換部７１には、ｄ軸指令電流Ｉｄ＊及びｑ軸指令電流Ｉｑ＊が入力される。３相変換部７１は、電気角θｅに基づいて、ｄ軸指令電流Ｉｄ＊及びｑ軸指令電流Ｉｑ＊を、３相固定座標系におけるＵ，Ｖ，Ｗ相指令電流Ｉｕｖｗ＊に変換する。なお、電気角θｅとしては、回転角センサ４２の検出値が用いられればよい。

制御装置４０は、偏差算出部７２を備えている。偏差算出部７２には、Ｕ，Ｖ，Ｗ相指令電流Ｉｕｖｗ＊及びＵ，Ｖ，Ｗ相電流Ｉｕｖｗが入力される。偏差算出部７２は、Ｕ相指令電流からＵ相電流を減算した値として、Ｕ相電流偏差を算出する。偏差算出部７２は、Ｖ相指令電流からＶ相電流を減算した値として、Ｖ相電流偏差を算出する。偏差算出部７２は、Ｗ相指令電流からＷ相電流を減算した値として、Ｗ相電流偏差を算出する。なお、Ｕ，Ｖ，Ｗ相電流Ｉｕｖｗとしては、相電流センサの検出値が用いられればよい。

制御装置４０は、フィードバック制御部７３を備えている。フィードバック制御部７３には、Ｕ，Ｖ，Ｗ相電流偏差が入力される。フィードバック制御部７３は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相電流偏差に基づいて、Ｕ，Ｖ，Ｗ相電流ＩｕｖｗをＵ，Ｖ，Ｗ相指令電流Ｉｕｖｗ＊にフィードバック制御するための操作量として、Ｕ，Ｖ，Ｗ相指令電圧Ｖｕｖｗを算出する。なお、上記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。

制御装置４０は、変調部７４を備えている。変調部７４には、Ｕ，Ｖ，Ｗ相指令電圧Ｖｕｖｗが入力される。変調部７４は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相指令電圧Ｖｕｖｗと、キャリア信号との大小比較に基づいて、インバータ３０の各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷの操作信号を生成する。キャリア信号は、例えば三角波信号である。操作信号に基づいて各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷがオンオフされることにより、上述した昇圧制御が行われる。これにより、各相のうち一部の相が特定相とされ、特定相では、クランプスイッチがオフされ、上，下アームスイッチが交互にオンされる。また、各相のうち特定相以外の相では、上，下アームスイッチがオフされ、クランプスイッチがオンされる。

なお、本実施形態において、図５に示す昇圧制御が行われた結果として、特定相が定まる。ここで、特定相は、昇圧制御の実施中において、不変とは限らず、可変とされる場合もある。例えば、昇圧制御の１スイッチング周期のうち、半分の期間はＵ相が特定相となるように操作信号が生成され、残りの期間はＵ，Ｖ相が特定相となるように操作信号が生成される場合もある。昇圧制御の実施中において特定相が可変とされるのは、ロータ１１の位置によっては、特定相がＵ相、Ｖ相、Ｗ相、Ｕ，Ｖ相、Ｖ，Ｗ相又はＵ，Ｗ相に固定されるように操作信号が生成されると、ｑ軸電流が０にならない可能性があるためである。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

中性点接続部６２を介して、中性点Ｏと低圧充電器５１の正極側端子５１ａとが接続される。また、負極側接続部６１を介して、蓄電池２０の負極端子と低圧充電器５１の負極側端子５１ｂとが接続される。この場合、中性点Ｏを介して、蓄電池２０と低圧充電器５１とが電気的に接続される。負極側接続部６１及び中性点接続部６２を介して蓄電池２０及び低圧充電器５１が電気的に接続された状態において、昇圧制御が行われる。つまり、回転電機１０の各相巻線１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗ及びインバータ３０を流用して、昇圧制御が行われる。そのため、低圧充電器５１の充電電圧を昇圧する専用回路を電力変換装置に追加することなく、車両走行用のインバータ３０及び回転電機１０を流用して低圧充電器５１の充電電圧を昇圧でき、低圧充電器５１により蓄電池２０の充電を行うことができる。その結果、電力変換装置の小型化を図ることができる。

回転電機１０の構成を変更することなく、回転電機１０の各相巻線１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗ及びインバータ３０を流用して、昇圧制御が行われる。そのため、星形結線された各相巻線の中性点と低圧充電器とが接続される比較例の構成に比べて、電力変換装置を簡素な構成とすることができる。その結果、電力変換装置の製造コストの上昇を抑制することができる。

低圧充電器５１の正極側端子５１ａ及び中性点接続部６２が接続され、低圧充電器５１の負極側端子５１ｂ及び負極側接続部６１が接続されたと判定された場合、ｑ軸指令電流Ｉｑ＊が０に設定される。これにより、昇圧制御の実施中において、回転電機１０のロータ１１が回転することを抑制することができる。

高圧充電器５０及び低圧充電器５１をインバータ３０に接続するための構成が追加されることに起因して、電力変換装置が大型化することが懸念される。この点、本実施形態によれば、正極側接続部６０を介して高圧充電器５０の正極側端子５０ａが蓄電池２０の正極端子に接続され、負極側接続部６１を介して高圧充電器５０の負極側端子５０ｂが蓄電池２０の負極端子に接続される。また、中性点接続部６２を介して低圧充電器５１の正極側端子５１ａが中性点Ｏに接続され、負極側接続部６１を介して低圧充電器５１の負極側端子５１ｂが蓄電池２０の負極端子に接続される。つまり、高圧充電器５０の負極側端子５０ｂ及び低圧充電器５１の負極側端子５１ｂを、インバータ３０に接続するための構成が共通とされる。そのため、高圧充電器５０の負極側端子５０ｂ及び低圧充電器５１の負極側端子５１ｂを、インバータ３０に接続する構成をそれぞれ備える場合に比べて、低圧充電器５１の負極側端子５１ｂをインバータ３０に接続するための構成が追加されることを抑制できる。

＜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、インバータの構成を変更する。

図６に示すように、モータ制御システムは、インバータ３０ａを備えている。インバータ３０ａは、中性点クランプ型の３レベルインバータである。インバータ３０ａは、Ｕ相第１～第４スイッチＳｕ１～Ｓｕ４、Ｖ相第１～第４スイッチＳｖ１～Ｓｖ４、Ｗ相第１～第４スイッチＳｗ１～Ｓｗ４及び第１～第６クランプダイオードＤｃ１～Ｄｃ６を備えている。本実施形態では、各スイッチＳｕ１～Ｓｕ４，Ｓｖ１～Ｓｖ４、Ｓｗ１～Ｓｗ４として、電圧制御形の半導体スイッチング素子を用いており、より具体的にはＩＧＢＴを用いている。この場合、スイッチＳｕ１～Ｓｕ４，Ｓｖ１～Ｓｖ４、Ｓｗ１～Ｓｗ４の高電位側端子がコレクタであり、低電位側端子がエミッタである。なお、図６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。

Ｕ相第１～第４スイッチＳｕ１～Ｓｕ４は、エミッタとコレクタとが接続される形で直列接続されている。Ｕ相第１スイッチＳｕ１のコレクタには、正極側母線３１を介して蓄電池２０の正極端子が接続され、Ｕ相第４スイッチＳｕ４のエミッタには、負極側母線３２を介して蓄電池２０の負極端子が接続されている。Ｕ相第２スイッチＳｕ２とＵ相第３スイッチＳｕ３との接続点には、回転電機１０のＵ相の入力端子が接続されている。また、Ｕ相第１スイッチＳｕ１とＵ相第２スイッチＳｕ２との接続点には、第１クランプダイオードＤｃ１のカソードが接続され、第１クランプダイオードＤｃ１のアノードには、第２クランプダイオードＤｃ２のカソードが接続されている。第２クランプダイオードＤｃ２のアノードには、Ｕ相第３スイッチＳｕ３とＵ相第４スイッチＳｕ４との接続点が接続されている。なお、Ｕ相の各スイッチＳｕ１，Ｓｕ２，Ｓｕ３，Ｓｕ４には、フリーホイールダイオードＤｕ１，Ｄｕ２，Ｄｕ３，Ｄｕ４が逆並列に接続されている。

Ｖ相第１～第４スイッチＳｖ１～Ｓｖ４は、エミッタとコレクタとが接続される形で直列接続されている。Ｖ相第１スイッチＳｖ１のコレクタには、正極側母線３１を介して蓄電池２０の正極端子が接続され、Ｖ相第４スイッチＳｖ４のエミッタには、負極側母線３２を介して蓄電池２０の負極端子が接続されている。Ｖ相第２スイッチＳｖ２とＶ相第３スイッチＳｖ３との接続点には、回転電機１０のＶ相の入力端子が接続されている。また、Ｖ相第１スイッチＳｖ１とＶ相第２スイッチＳｖ２との接続点には、第３クランプダイオードＤｃ３のカソードが接続され、第３クランプダイオードＤｃ３のアノードには、第４クランプダイオードＤｃ４のカソードが接続されている。第４クランプダイオードＤｃ４のアノードには、Ｖ相第３スイッチＳｖ３とＶ相第４スイッチＳｖ４との接続点が接続されている。なお、Ｖ相の各スイッチＳｖ１，Ｓｖ２，Ｓｖ３，Ｓｖ４には、フリーホイールダイオードＤｖ１，Ｄｖ２，Ｄｖ３，Ｄｖ４が逆並列に接続されている。

Ｗ相第１～第４スイッチＳｗ１～Ｓｗ４は、エミッタとコレクタとが接続される形で直列接続されている。Ｗ相第１スイッチＳｗ１のコレクタには、正極側母線３１を介して蓄電池２０の正極端子が接続され、Ｗ相第４スイッチＳｗ４のエミッタには、負極側母線３２を介して蓄電池２０の負極端子が接続されている。Ｗ相第２スイッチＳｗ２とＷ相第３スイッチＳｗ３との接続点には、回転電機１０のＷ相の入力端子が接続されている。また、Ｗ相第１スイッチＳｗ１とＷ相第２スイッチＳｗ２との接続点には、第５クランプダイオードＤｃ５のカソードが接続され、第５クランプダイオードＤｃ５のアノードには、第６クランプダイオードＤｃ６のカソードが接続されている。第６クランプダイオードＤｃ６のアノードには、Ｗ相第３スイッチＳｗ３とＷ相第４スイッチＳｗ４との接続点が接続されている。なお、Ｗ相の各スイッチＳｗ１，Ｓｗ２，Ｓｗ３，Ｓｗ４には、フリーホイールダイオードＤｗ１，Ｄｗ２，Ｄｗ３，Ｄｗ４が逆並列に接続されている。

第１クランプダイオードＤｃ１及び第２クランプダイオードＤｃ２の接続点、第３クランプダイオードＤｃ３及び第４クランプダイオードＤｃ４の接続点、並びに第５クランプダイオードＤｃ５及び第６クランプダイオードＤｃ６の接続点には、中性点Ｏが接続されている。

制御装置４０は、負極側接続部６１及び中性点接続部６２を介してインバータ３０及び低圧充電器５１が接続された状態において、昇圧制御を行う。以下では、昇圧制御について詳しく説明する。制御装置４０は、昇圧制御として、各相のうち、一部の相である特定相における第１スイッチ及び第２スイッチと、特定相における第３スイッチ及び第４スイッチとを交互にオンする。また、制御装置４０は、各相のうち、特定相以外の相における第１スイッチ、第３スイッチ及び第４スイッチをオフし、特定相以外の相における第２スイッチをオンする。図７及び図８に、特定相がＷ相である場合の昇圧制御における電流経路を示す。なお、制御装置４０は、特定相以外の相における第３スイッチ及び第４スイッチの両方をオフすることに代えて、特定相以外の相における第３スイッチ及び第４スイッチのうちいずれか一方をオフしてもよい。

特定相がＷ相である場合、昇圧制御の実施中において、Ｕ，Ｖ相第１，第３，第４スイッチＳｕ１，Ｓｖ１，Ｓｕ３，Ｓｖ３，Ｓｕ４，Ｓｖ４がオフされ、Ｕ，Ｖ相第２スイッチＳｕ２，Ｓｖ２がオンされる。また、Ｗ相第１，第２スイッチＳｗ１，Ｓｗ２と、Ｗ相第３，第４スイッチＳｗ３，Ｓｗ４とが交互にオンされる。

図７に、Ｗ相第１，第２スイッチＳｗ１，Ｓｗ２がオフされると共に、Ｗ相第３，第４スイッチＳｗ３，Ｓｗ４がオンされる場合の電流経路を示す。この場合、低圧充電器５１、中性点接続部６２、中性点スイッチＴ３、第１，第３クランプダイオードＤｃ１，Ｄｃ３、Ｕ，Ｖ相第２スイッチＳｕ２，Ｓｖ２、各相巻線１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗ、Ｗ相第３，第４スイッチＳｗ３，Ｓｗ４、負極側母線３２、負極側スイッチＴ２及び負極側接続部６１を含む閉回路が形成される。これにより、各相巻線１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗに磁気エネルギが蓄積される。

図８に、Ｗ相第１，第２スイッチＳｗ１，Ｓｗ２がオンされると共に、Ｗ相第３，第４スイッチＳｗ３，Ｓｗ４がオフされる場合の電流経路を示す。この場合、低圧充電器５１、中性点接続部６２、中性点スイッチＴ３、第１，第３クランプダイオードＤｃ１，Ｄｃ３、Ｕ，Ｖ相第２スイッチＳｕ２，Ｓｖ２、各相巻線１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗ、Ｗ相第１，第２スイッチＳｗ１，Ｓｗ２、正極側母線３１、蓄電池２０、負極側スイッチＴ２及び負極側接続部６１を含む閉回路が形成される。これにより、低圧充電器５１の充電電圧が昇圧され、昇圧された電圧が蓄電池２０へと供給される。

なお、特定相はＷ相以外の相であってもよい。特定相がＵ相である場合、Ｖ，Ｗ相第１，第３，第４スイッチＳｖ１，Ｓｗ１，Ｓｖ３，Ｓｗ３，Ｓｖ４，Ｓｗ４がオフされ、Ｖ，Ｗ相第２スイッチＳｖ２，Ｓｗ２がオンされればよい。また、Ｕ相第１，第２スイッチＳｕ１，Ｓｕ２と、Ｕ相第３，第４スイッチＳｕ３，Ｓｕ４とが交互にオンされればよい。特定相がＶ相である場合、Ｕ，Ｗ相第１，第３，第４スイッチＳｕ１，Ｓｗ１，Ｓｕ３，Ｓｗ３，Ｓｕ４，Ｓｗ４がオフされ、Ｕ，Ｗ相第２スイッチＳｕ２，Ｓｗ２がオンされればよい。また、Ｖ相第１，第２スイッチＳｖ１，Ｓｖ２と、Ｖ相第３，第４スイッチＳｖ３，Ｓｖ４とが交互にオンされればよい。

特定相がＵ，Ｖ相である場合、Ｗ相第１，第３，第４スイッチＳｗ１，Ｓｗ３，Ｓｗ４がオフされ、Ｗ相第２スイッチＳｗ２がオンされればよい。また、Ｕ，Ｖ相第１，第２スイッチＳｕ１，Ｓｖ１，Ｓｕ２，Ｓｖ２と、Ｕ，Ｖ相第３，第４スイッチＳｕ３，Ｓｖ３，Ｓｕ４，Ｓｖ４とが交互にオンされればよい。特定相がＶ，Ｗ相である場合、Ｕ相第１，第３，第４スイッチＳｕ１，Ｓｕ３，Ｓｕ４がオフされ、Ｕ相第２スイッチＳｕ２がオンされればよい。また、Ｖ，Ｗ相第１，第２スイッチＳｖ１，Ｓｗ１，Ｓｖ２，Ｓｗ２と、Ｖ，Ｗ相第３，第４スイッチＳｖ３，Ｓｗ３，Ｓｖ４，Ｓｗ４とが交互にオンされればよい。特定相がＵ，Ｗ相である場合、Ｖ相第１，第３，第４スイッチＳｖ１，Ｓｖ３，Ｓｖ４がオフされ、Ｖ相第２スイッチＳｖ２がオンされればよい。また、Ｕ，Ｗ相第１，第２スイッチＳｕ１，Ｓｗ１，Ｓｕ２，Ｓｗ２と、Ｕ，Ｗ相第３，第４スイッチＳｕ３，Ｓｗ３，Ｓｕ４，Ｓｗ４とが交互にオンされればよい。

なお、制御装置４０は、第１実施形態と同様に、ｑ軸電流が０になるようにインバータ３０ａ及び各相巻線１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗに電流を流す制御を行うとよい。

＜その他の実施形態＞
上記実施形態を例えば次のように変更してもよい。

・中性点配線３５は、中性点接続部６２に接続されることに代えて、電気負荷に接続されてもよい。電気負荷は、蓄電池２０から供給される電力により駆動されればよい。電気負荷は、例えば動コンプレッサ及びＤＣＤＣコンバータである。電動コンプレッサは、車室内の空調のために設けられ、冷凍サイクルの冷媒を循環させるために駆動される。ＤＣＤＣコンバータは、入力電圧を降圧して電動コンプレッサに供給するために駆動される。本実施形態において、電気負荷が「電気機器」に相当する。

ここで、回転電機１０が駆動されつつ、電気負荷が駆動される状況があると考えられる。この状況において、電気負荷の耐圧よりも高い電圧が電気負荷に印加される状況が生じ得る。この状況に対応すべく、電気負荷に印加される電圧を降圧する専用回路を追加することが考えられるものの、この場合、電力変換装置が大型化することが懸念される。また、電気負荷の耐圧を向上させることが考えられるものの、この場合、モータ制御システムの製造コストが高くなることが懸念される。

この点、本実施形態では、電気負荷と中性点Ｏとが中性点配線３５を介して接続される。この場合、電気負荷と第２コンデンサ２２の第２端とが負極側配線３４を介して接続されることにより、電気負荷が第２コンデンサ２２に対して並列接続される。制御装置４０は、電気負荷と第２コンデンサ２２が並列接続された状態において、回転電機１０を駆動すべく、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷをオンオフする。

本実施形態によれば、電気負荷が第２コンデンサ２２に対して並列接続された状態において、各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷがオンオフされる。この場合、電気負荷には、第２コンデンサ２２の出力電圧が印加される。そのため、電気負荷が蓄電池２０に並列接続される場合に比べて、電機負荷に印加される電圧が低減される。その結果、電気負荷に供給される電圧を降圧する専用回路が追加されることを抑制し、電気負荷の耐圧を向上させることを抑制することができる。

なお、電気負荷と第２コンデンサ２２の第２端とが負極側配線３４を介して接続されることに代えて、電気負荷と第１コンデンサ２１の第１端とが正極側配線３３を介して接続されてもよい。この場合、電気負荷が第１コンデンサ２１に対して並列接続される。

・正極側配線３３、正極側接続部６０及び正極側スイッチＴ１が設けられていなくてもよい。つまり、モータ制御システムが高圧充電器５０による充電に対応していなくてもよい。

・制御装置４０は、昇圧制御として、インバータ３０及び各相巻線１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗに電流を流す制御を行う際に、ｑ軸電流を０にすることに代えて、ｑ軸電流を０付近にする制御を行ってもよい。例えば、制御装置４０は、ｑ軸指令電流Ｉｑ＊を、昇圧制御の実施中において回転電機１０のロータ１１の回転停止状態を維持可能な値に設定してもよい。また、例えば、制御装置４０は、ｑ軸指令電流Ｉｑ＊を０付近の値に設定すると共に、動力伝達機構１４が駆動輪１２へと伝達するトルクを低減する低減処理を行ってもよい。低減処理は、例えば、クラッチにより回転軸から車軸へと伝達されるトルクの伝達度合いを低減する処理、及び変速機の変速比を小さくする処理のうち少なくとも一方である。これにより、昇圧制御におけるｑ軸電流が０付近とされる場合であっても、回転電機１０のロータ１１が回転することを抑制することができる。

・各相クランプスイッチとしては、互いのソースが接続されることに代えて、互いのドレインが接続されていてもよい。この場合、例えば、Ｕ相クランプスイッチＱＵを構成する各スイッチのうち、一方のソースは、Ｕ相上アームスイッチＳＵＨとＵ相下アームスイッチＳＵＬとの接続点に接続され、他方のソースは、中性点Ｏに接続されればよい。

・各相クランプスイッチとしては、１組のスイッチが直列接続される構成に限られない。例えば、図９に示すように、各相クランプスイッチＱＵａ，ＱＶａ，ＱＷａとして、逆阻止ＩＧＢＴ（ＲＢ－ＩＧＢＴ）が用いられてもよい。Ｕ相上アームスイッチＳＵＨとＵ相下アームスイッチＳＵＬとの接続点は、互いに逆並列に接続されたＵ相クランプスイッチＱＵａを介して中性点Ｏに接続されればよい。Ｖ相上アームスイッチＳＶＨとＶ相下アームスイッチＳＶＬとの接続点は、互いに逆並列に接続されたＶ相クランプスイッチＱＶａを介して中性点Ｏに接続されればよい。Ｗ相上アームスイッチＳＷＨとＷ相下アームスイッチＳＷＬとの接続点は、互いに逆並列に接続されたＷクランプスイッチＱＷａを介して中性点Ｏに接続されればよい。

・第１実施形態において、インバータを構成する半導体スイッチとしては、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴに限らず、例えば、ＩＧＢＴであってもよい。また、第２実施形態において、インバータを構成する半導体スイッチとしては、ＩＧＢＴに限らず、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴであってもよい。

・回転電機としては、各相の巻線が星形結線されるものに限らず、Δ結線されるものであってもよい。また、回転電機及びインバータとしては、３相のものに限らず、２相のもの、又は４相以上のものであってもよい。

・電力変換装置の搭載先としては、車両に限られず、例えば航空機又は船舶等の移動体であってもよい。移動体が航空機の場合、回転電機１０は航空機の飛行動力源となり、移動体が船舶の場合、回転電機１０は船舶の航行動力源となる。また、電力変換装置の搭載先としては、移動体に限られない。

・以下、上述した各実施形態から抽出される特徴的な構成を記載する。
［構成１］
蓄電池（２０）と、
前記蓄電池に電気的に接続可能とされる電気機器（５１）と、を備えるシステムに適用され、
前記蓄電池に電気的に接続される３レベルインバータ（３０）と、
前記３レベルインバータに電気的に接続される巻線（１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗ）を有する回転電機（１０）と、を備える電力変換装置において、
前記３レベルインバータは、
直列接続された第１蓄電部（２１）及び第２蓄電部（２２）と、
前記巻線を、前記第１蓄電部の正極側、前記第１蓄電部の負極側及び前記第２蓄電部の正極側の間の中性点、及び前記第２蓄電部の負極側のうちいずれかに接続するスイッチ（ＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷ、Ｓｕ１～Ｓｗ４）と、を有し、
前記第１蓄電部の正極側は、前記蓄電池の正極端子に接続されており、
前記第２蓄電部の負極側は、前記蓄電池の負極端子に接続されており、
前記電気機器を、前記３レベルインバータに接続すると共に、前記中性点を介して前記蓄電池に電気的に接続可能とする接続部（３５，６２）と、
前記接続部を介して前記３レベルインバータ及び前記電気機器が接続された状態において、前記電気機器と前記蓄電池との間で電力伝達するために前記各スイッチのスイッチング制御を行う制御部（４０）と、を備える、電力変換装置。
［構成２］
前記電気機器は、前記電力変換装置の外部に設けられ、前記蓄電池を充電する充電器（５１）であり、
前記接続部は、
前記充電器の正極側端子を、前記中性点に接続する中性点接続部（６２）と、
前記充電器の負極側端子を、前記第２蓄電部の負極側に接続する負極側接続部（６１）と、であり、
前記制御部は、前記中性点接続部及び前記負極側接続部を介して前記充電器及び前記３レベルインバータが接続された状態において、前記スイッチング制御として、前記３レベルインバータ及び前記巻線に電流を流すことにより前記充電器の充電電圧を昇圧すると共に、昇圧した電圧を前記蓄電池に供給する昇圧制御を行う構成１に記載の電力変換装置。
［構成３］
前記回転電機は、複数相の回転電機であり、
前記３レベルインバータは、前記スイッチとして、
直列接続された上，下アームスイッチと、
前記巻線及び前記中性点の間に流れる電流の導通及び遮断を切り替えるクランプスイッチ（ＱＵ～ＱＷ）と、を相数分有し、
前記制御部は、前記昇圧制御として、
各相のうち、一部の相である特定相における前記クランプスイッチをオフし、前記特定相における上，下アームスイッチを交互にオンすると共に、
各相のうち、前記特定相以外の相における前記上，下アームスイッチをオフし、前記特定相以外の相における前記クランプスイッチをオンする制御を行う構成２に記載の電力変換装置。
［構成４］
前記回転電機は、複数相の回転電機であり、
前記３レベルインバータは、前記スイッチとして、直列接続された第１スイッチ（Ｓｕ１～Ｓｗ１）、第２スイッチ（Ｓｕ２～Ｓｗ２）、第３スイッチ（Ｓｕ３～Ｓｗ３）及び第４スイッチ（Ｓｕ４～Ｓｗ４）を相数分有し、
前記３レベルインバータは、第１クランプダイオード（Ｄｃ１，Ｄｃ３，Ｄｃ５）及び第２クランプダイオード（Ｄｃ２，Ｄｃ４，Ｄｃ６）を相数分有し、
前記第１スイッチの高電位側端子は、前記蓄電池の正極端子に接続されており、
前記第４スイッチの低電位側端子は、前記蓄電池の負極端子に接続されており、
前記第２スイッチと前記第３スイッチとの接続点は、前記巻線に接続されており、
前記第１スイッチと前記第２スイッチとの接続点には、前記第１クランプダイオードのカソードが接続されており、
前記第１クランプダイオードのアノードには、前記第２クランプダイオードのカソードが接続されており、
前記第２クランプダイオードのアノードには、前記第３スイッチと前記第４スイッチとの接続点が接続されており、
前記第１クランプダイオード及び前記第２クランプダイオードの接続点には、前記中性点が接続されており、
前記制御部は、前記昇圧制御として、
各相のうち一部の相である特定相において、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチと、前記第３スイッチ及び前記第４スイッチとを交互にオンすると共に、
各相のうち前記特定相以外の相において、前記第１スイッチをオフし、前記第２スイッチをオンし、前記第３スイッチ及び前記第４スイッチのうち少なくとも一方をオフする制御を行う構成２に記載の電力変換装置。
［構成５］
前記制御部は、前記昇圧制御として、ｑ軸電流が０又は０付近になるように前記３レベルインバータ及び前記巻線に電流を流す制御を行う構成２～４のいずれか１つに記載の電力変換装置。
［構成６］
前記システムは、車両に搭載される車載システムであり、
前記回転電機のロータ（１１）は、前記車両の駆動輪（１２）と動力伝達可能とされる構成５に記載の電力変換装置。
［構成７］
前記充電器は、前記蓄電池の定格電圧よりも充電電圧が低い低圧充電器（５１）であり、
前記接続部は、
前記中性点接続部と、
前記負極側接続部と、
前記低圧充電器よりも充電電圧が高い高圧充電器（５０）の正極側端子を、前記第１蓄電部の正極側に接続可能とする正極側接続部（６０）と、
を含む構成２～６のいずれか１つに記載の電力変換装置。

１０…回転電機、１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗ…Ｕ，Ｖ，Ｗ相巻線、２０…蓄電池、２１，２２…第１，第２蓄電部、３０…インバータ、４０…制御装置、５１…低圧充電器、６１…負極側接続部、６２…中性点接続部、ＳＵＨ～ＳＷＬ…Ｕ，Ｖ，Ｗ相上，下アームスイッチ、ＱＵ～ＱＷ…Ｕ，Ｖ，Ｗ相クランプスイッチ。

Claims (7)

1. 蓄電池（２０）と、
   前記蓄電池に電気的に接続可能とされる電気機器（５１）と、を備えるシステムに適用され、
   前記蓄電池に電気的に接続される３レベルインバータ（３０）と、
   前記３レベルインバータに電気的に接続される巻線（１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗ）を有する回転電機（１０）と、を備える電力変換装置において、
   前記３レベルインバータは、
   直列接続された第１蓄電部（２１）及び第２蓄電部（２２）と、
   前記巻線を、前記第１蓄電部の正極側、前記第１蓄電部の負極側及び前記第２蓄電部の正極側の間の中性点、及び前記第２蓄電部の負極側のうちいずれかに接続するスイッチ（ＳＵＨ～ＳＷＬ，ＱＵ～ＱＷ、Ｓｕ１～Ｓｗ４）と、を有し、
   前記第１蓄電部の正極側は、前記蓄電池の正極端子に接続されており、
   前記第２蓄電部の負極側は、前記蓄電池の負極端子に接続されており、
   前記電気機器を、前記３レベルインバータに接続すると共に、前記中性点を介して前記蓄電池に電気的に接続可能とする接続部（３５，６２）と、
   前記接続部を介して前記３レベルインバータ及び前記電気機器が接続された状態において、前記電気機器と前記蓄電池との間で電力伝達するために前記各スイッチのスイッチング制御を行う制御部（４０）と、を備える、電力変換装置。
2. 前記電気機器は、前記電力変換装置の外部に設けられ、前記蓄電池を充電する充電器（５１）であり、
   前記接続部は、
   前記充電器の正極側端子を、前記中性点に接続する中性点接続部（６２）と、
   前記充電器の負極側端子を、前記第２蓄電部の負極側に接続する負極側接続部（６１）と、であり、
   前記制御部は、前記中性点接続部及び前記負極側接続部を介して前記充電器及び前記３レベルインバータが接続された状態において、前記スイッチング制御として、前記３レベルインバータ及び前記巻線に電流を流すことにより前記充電器の充電電圧を昇圧すると共に、昇圧した電圧を前記蓄電池に供給する昇圧制御を行う請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記回転電機は、複数相の回転電機であり、
   前記３レベルインバータは、前記スイッチとして、
   直列接続された上，下アームスイッチ（ＳＵＨ～ＳＷＬ）と、
   前記巻線及び前記中性点の間に流れる電流の導通及び遮断を切り替えるクランプスイッチ（ＱＵ～ＱＷ）と、を相数分有し、
   前記制御部は、前記昇圧制御として、
   各相のうち、一部の相である特定相における前記クランプスイッチをオフし、前記特定相における上，下アームスイッチを交互にオンすると共に、
   各相のうち、前記特定相以外の相における前記上，下アームスイッチをオフし、前記特定相以外の相における前記クランプスイッチをオンする制御を行う請求項２に記載の電力変換装置。
4. 前記回転電機は、複数相の回転電機であり、
   前記３レベルインバータは、前記スイッチとして、直列接続された第１スイッチ（Ｓｕ１～Ｓｗ１）、第２スイッチ（Ｓｕ２～Ｓｗ２）、第３スイッチ（Ｓｕ３～Ｓｗ３）及び第４スイッチ（Ｓｕ４～Ｓｗ４）を相数分有し、
   前記３レベルインバータは、第１クランプダイオード（Ｄｃ１，Ｄｃ３，Ｄｃ５）及び第２クランプダイオード（Ｄｃ２，Ｄｃ４，Ｄｃ６）を相数分有し、
   前記第１スイッチの高電位側端子は、前記蓄電池の正極端子に接続されており、
   前記第４スイッチの低電位側端子は、前記蓄電池の負極端子に接続されており、
   前記第２スイッチと前記第３スイッチとの接続点は、前記巻線に接続されており、
   前記第１スイッチと前記第２スイッチとの接続点には、前記第１クランプダイオードのカソードが接続されており、
   前記第１クランプダイオードのアノードには、前記第２クランプダイオードのカソードが接続されており、
   前記第２クランプダイオードのアノードには、前記第３スイッチと前記第４スイッチとの接続点が接続されており、
   前記第１クランプダイオード及び前記第２クランプダイオードの接続点には、前記中性点が接続されており、
   前記制御部は、前記昇圧制御として、
   各相のうち一部の相である特定相において、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチと、前記第３スイッチ及び前記第４スイッチとを交互にオンすると共に、
   各相のうち前記特定相以外の相において、前記第１スイッチをオフし、前記第２スイッチをオンし、前記第３スイッチ及び前記第４スイッチのうち少なくとも一方をオフする制御を行う請求項２に記載の電力変換装置。
5. 前記制御部は、前記昇圧制御として、ｑ軸電流が０又は０付近になるように前記３レベルインバータ及び前記巻線に電流を流す制御を行う請求項２～４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
6. 前記システムは、車両に搭載される車載システムであり、
   前記回転電機のロータ（１１）は、前記車両の駆動輪（１２）と動力伝達可能とされる請求項５に記載の電力変換装置。
7. 前記充電器は、前記蓄電池の定格電圧よりも充電電圧が低い低圧充電器（５１）であり、
   前記接続部は、
   前記中性点接続部と、
   前記負極側接続部と、
   前記低圧充電器よりも充電電圧が高い高圧充電器（５０）の正極側端子を、前記第１蓄電部の正極側に接続可能とする正極側接続部（６０）と、
   を含む請求項２に記載の電力変換装置。

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