電力變換裝置、電力變換裝置的控制方法以及存儲介質與流程
1.本發明涉及電力變換裝置、電力變換裝置的控制方法以及存儲介質。
背景技術：
2.近年來，例如，混合動力電力機動車(hev：hybrid electric vehicle)、插電式混合動力機動車(phev：plug-in hybrid electric vehicle)等至少通過在由蓄電池(二次電池)供給的電力的作用下驅動的電動馬達而行駛的電動車輛的開發不斷進展。在這些電動車輛中，進行將蓄積于蓄電池的直流電力變換為用于驅動電動馬達的交流電力的處理。
3.關于此，例如，在國際公開第2019/004015號、國際公開第2019/116785號公開有與將直流電力變換為交流電力的電力變換裝置相關的技術。在國際公開第2019/004015號、國際公開第2019/116785號所公開的電力變換裝置中，使用逆變器對作為電力源的蓄電池的接通時間或者斷開時間進行開關控制，從而將直流電力變換為交流電力。逆變器是簡易的結構，作為調整交流電力、頻率的電力變換裝置在近年來最廣泛地普及。
4.在電動車輛搭載有也根據車輛、電動馬達的規格而不同、例如輸出幾百[v]等的高電壓的蓄電池，逆變器也有時將蓄電池的電壓升壓而向電動馬達供給。因此，需要在構成逆變器的開關元件等構成要素(電路)中使用能夠耐受高的電壓(例如，兩倍的電壓)那樣的高耐壓的部件。然而，電氣部件越是高耐壓則接通電阻越高，因此通常損失變大。因此，用于電動車輛的逆變器的電力的變換效率降低。并且，在由逆變器進行的電力變換中，產生由開關控制引起的高次諧波，交流波形失真、或者對雜音、轉矩脈動、鐵損等特性帶來影響。
[0005]
然而，在電動車輛的通常的行駛中，未必始終要求高的電壓，反倒是大多要求比蓄電池的電壓低的電壓。即，電動車輛的通常的行駛時的逆變器的動作相比于使蓄電池的電壓升壓，大多是使蓄電池的電壓降壓。然而，用于電動車輛的逆變器為了保證電動車輛以最大的行駛能力行駛的情況，必須與使蓄電池的電壓升壓的情況相匹配地構成。即，用于電動車輛的以往的逆變器具有過剩的高特性，因此未成為與電動車輛的行駛特性一致的特性。
[0006]
這樣，自以往被作為電力變換裝置而用于電動車輛的逆變器不一定是能夠進行與電動車輛的行駛特性一致的電力變換的適當的結構。
[0007]
本發明是基于上述的課題認識而完成的，目的之一在于提供能夠適當進行與電動車輛的行駛特性一致的蓄電池的電力變換的電力變換裝置、電力變換裝置的控制方法以及存儲介質。
[0008]
用于解決課題的方案
[0009]
本發明的電力變換裝置、電力變換裝置的控制方法以及存儲介質采用了以下的結構。
[0010]
(1)：本發明的一方案的電力變換裝置是一種電力變換裝置，其中，所述電力變換裝置具備：第一轉換器，其至少將由第一蓄電池輸出的第一蓄電池電力變換為基于所輸入或設定的輸出波形曲線得到的第一電壓波形的第一輸出電力并輸出；以及第一生成部，其生成并輸出基于所述第一蓄電池電力得到的第二輸出電力，向負載供給通過將所述第一輸
出電力與所述第二輸出電力相加從而生成的交流的控制波形的第三輸出電力。
[0011]
(2)：在上述(1)的方案的基礎上，所述第二輸出電力的電壓波形為矩形波形。
[0012]
(3)：在上述(2)的方案的基礎上，所述第一電壓波形為從所述控制波形減去所述矩形波形而得到的電壓波形。
[0013]
(4)：在上述(3)的方案的基礎上，所述第一生成部具備：開關部，其通過控制所述第一輸出電力與所述第二輸出電力的相加而生成正弦波的半波；以及反轉部，其將使所述半波反轉了的所述第三輸出電力向所述負載供給。
[0014]
(5)：在上述(4)的方案的基礎上，所述開關部是設為能夠將所述第二輸出電力向所述負載側供給的導通狀態，并且設為不能將所述第一輸出電力從所述第一轉換器側向所述第一生成部側供給的非導通狀態的第一開關元件。
[0015]
(6)：在上述(5)的方案的基礎上，電力變換裝置還具備與所述第一轉換器并聯連接、且生成并輸出基于所述第一蓄電池電力得到的矩形波形的第四輸出電力的第二生成部，所述開關部還具備設為能夠將所述第四輸出電力向所述負載側供給的導通狀態，并且設為不能將所述第一輸出電力從所述第一轉換器側向所述第二生成部側供給的非導通狀態的第二開關元件，向所述負載供給通過將所述第一輸出電力、所述第二輸出電力以及所述第四輸出電力相加而生成的所述第三輸出電力。
[0016]
(7)：在上述(4)的方案的基礎上，所述開關部是切換所述第一生成部與所述第一轉換器的串聯連接或者并聯連接的第三開關元件。
[0017]
(8)：在上述(7)的方案的基礎上，電力變換裝置還具備生成并輸出基于由第二蓄電池輸出的第二蓄電池電力得到的矩形波形的第五輸出電力的第三生成部，所述開關部還具備切換所述第一生成部與所述第一轉換器的串聯連接和所述第三生成部之間的串聯連接、或者所述第一生成部與所述第一轉換器的串聯連接和所述第三生成部之間的并聯連接的第四開關元件，向所述負載供給通過將所述第一輸出電力、所述第二輸出電力以及所述第五輸出電力相加而生成的所述第三輸出電力。
[0018]
(9)：在上述(4)的方案的基礎上，所述開關部具備：第五開關元件，其設為能夠將所述第一輸出電力向所述負載側供給的導通狀態，并且設為不能將所述第二輸出電力向所述第一轉換器側供給的非導通狀態；以及第六開關元件，其使所述第一生成部與所述第一轉換器連接或者切斷。
[0019]
(10)：在上述(9)的方案的基礎上，電力變換裝置還具備與所述第一轉換器以及所述第一生成部并聯連接、且生成并輸出基于所述第一蓄電池電力得到的第六輸出電力的第四生成部，所述開關部還具備設為能夠將所述第六輸出電力向所述負載側供給的導通狀態，并且設為不能將所述第一輸出電力以及所述第二輸出電力向所述第四生成部側供給的非導通狀態的第七開關元件，向所述負載供給通過將所述第一輸出電力、所述第二輸出電力以及所述第六輸出電力相加而生成的所述第三輸出電力。
[0020]
(11)：本發明的一方案的電力變換裝置的控制方法是一種電力變換裝置的控制方法，所述電力變換裝置具備：第一轉換器，其至少將由第一蓄電池輸出的第一蓄電池電力變換為基于所輸入或設定的輸出波形曲線得到的第一電壓波形的第一輸出電力并輸出；以及第一生成部，其生成并輸出基于所述第一蓄電池電力得到的第二輸出電力，其中，計算機以向負載供給通過將所述第一輸出電力與所述第二輸出電力相加從而生成的交流的控制波
形的第三輸出電力的方式進行控制。
[0021]
(12)：本發明的一方案的存儲介質是一種存儲介質，其存儲有程序，所述程序控制電力變換裝置，所述電力變換裝置具備：第一轉換器，其至少將由第一蓄電池輸出的第一蓄電池電力變換為基于所輸入或設定的輸出波形曲線得到的第一電壓波形的第一輸出電力并輸出；以及第一生成部，其生成并輸出基于所述第一蓄電池電力得到的第二輸出電力，其中，所述程序使計算機以向負載供給通過將所述第一輸出電力與所述第二輸出電力相加從而生成的交流的控制波形的第三輸出電力的方式進行控制。
[0022]
發明效果
[0023]
根據上述的(1)～(12)的方案，能夠適當進行與電動車輛的行駛特性一致的蓄電池的電力變換。
附圖說明
[0024]
圖1是示出采用了實施方式的電力變換裝置的車輛的結構的一例的圖。
[0025]
圖2是示出車輛所具備的電力變換裝置的整體結構的一例的圖。
[0026]
圖3是示出第一實施方式的電力變換裝置的結構的一例的圖。
[0027]
圖4是示出電力變換裝置所具備的開關元件的結構的一例的圖。
[0028]
圖5是說明在電力變換裝置中生成的電壓波形的一例的圖。
[0029]
圖6是示出電力變換裝置所具備的轉換器的結構的一例的圖。
[0030]
圖7是示出電力變換裝置所具備的轉換器的結構的另一例的圖。
[0031]
圖8是示出轉換器所具備的控制部的功能結構的一例的圖。
[0032]
圖9是示出車輛所具備的控制裝置的結構的一例的圖。
[0033]
圖10是示出在車輛所具備的控制裝置中在控制電力變換裝置時執行的處理的流程的一例的流程圖。
[0034]
圖11是示出第一實施方式的電力變換裝置的變形例的結構的一例的圖。
[0035]
圖12是說明在變形例的電力變換裝置中生成的電壓波形的一例的圖。
[0036]
圖13是示出第二實施方式的電力變換裝置的結構的一例的圖。
[0037]
圖14是示出電力變換裝置所具備的開關元件的結構的一例的圖。
[0038]
圖15是說明車輛所具備的控制裝置的電力變換裝置的控制的一例的圖。
[0039]
圖16是說明在電力變換裝置中生成的電壓波形的一例的圖。
[0040]
圖17是說明車輛所具備的控制裝置對電力變換裝置進行控制的詳細的時機的一例的圖。
[0041]
圖18是說明車輛所具備的控制裝置的電力變換裝置的控制的一例的圖。
[0042]
圖19是示出在車輛所具備的控制裝置中在控制電力變換裝置時執行的處理的流程的一例的流程圖。
[0043]
圖20是示出第二實施方式的電力變換裝置的變形例的結構的一例的圖。
[0044]
圖21是說明在變形例的電力變換裝置中生成的電壓波形的一例的圖。
[0045]
圖22是說明車輛所具備的控制裝置的電力變換裝置的控制的一例的圖。
[0046]
圖23是說明車輛所具備的控制裝置對電力變換裝置進行控制的詳細的時機的一例的圖。
[0047]
圖24是示出第三實施方式的電力變換裝置的結構的一例的圖。
[0048]
圖25是說明車輛所具備的控制裝置的電力變換裝置的控制的一例的圖。
[0049]
圖26是說明車輛所具備的控制裝置對電力變換裝置進行控制的詳細的時機的一例的圖。
具體實施方式
[0050]
以下，參照附圖，對本發明的電力變換裝置、電力變換裝置的控制方法以及存儲介質的實施方式進行說明。
[0051]
[車輛的結構]
[0052]
圖1是示出采用了實施方式的電力變換裝置的車輛的結構的一例的圖。車輛1是通過在從行駛用的蓄電池(二次電池)供給的電力的作用下驅動的電動機(電動馬達)而行駛的電力機動車(ev：electric vehicle)(以下，簡稱為“車輛”)。應用本發明的車輛例如不僅是四輪車輛，也可以是跨騎型的二輪車輛、三輪(除了前一輪且后二輪以外，還包括前二輪且后一輪的車輛)車輛、以及輔助式的自行車等通過在從行駛用的蓄電池供給的電力的作用下驅動的電動馬達而行駛的全部車輛。車輛1例如也可以是還組合通過柴油發動機、汽油發動機等以燃料為能源的內燃機的運行而供給的電力來行駛的混合動力電力機動車(hev)。
[0053]
車輛1例如具備行駛用馬達10、驅動輪12、制動裝置14、減速器16、蓄電池20、蓄電池傳感器22、電力變換裝置30、電力傳感器35、駕駛操作件50、車輛傳感器60、外部連接裝置80以及控制裝置100。
[0054]
行駛用馬達10是車輛1的行駛用的旋轉電機。行駛用馬達10例如是三相交流電動機。行駛用馬達10的轉子(轉子)與減速器16連結。行駛用馬達10在從蓄電池20經由電力變換裝置30供給的電力的作用下被驅動(旋轉)。行駛用馬達10使自身的旋轉動力向減速器16傳遞。行駛用馬達10也可以作為使用車輛1的減速時的動能的再生制動器進行動作而發電。行駛用馬達10是技術方案中的“負載”的一例。
[0055]
配置于驅動輪12的制動裝置14例如具備制動鉗、向制動鉗傳遞液壓的液壓缸以及使液壓缸產生液壓的電動馬達。制動裝置14也可以具備將通過車輛1的利用者(駕駛員)對制動踏板(未圖示)的操作而產生的液壓經由主液壓缸向液壓缸傳遞的機構來作為備用。制動裝置14并不限于上述說明的結構，也可以是將主液壓缸的液壓向液壓缸傳遞的電子控制式液壓制動裝置。
[0056]
減速器16例如是差動齒輪。減速器16使連結有行駛用馬達10的軸的驅動力、即行駛用馬達10的旋轉動力向連結有驅動輪12的車軸傳遞。減速器16例如也可以包括組合有多個齒輪、軸且根據變速比(齒數比)而將行駛用馬達10的旋轉速度變速并向車軸傳遞的變速機構，即所謂的傳動機構。減速器16例如也可以包括使行駛用馬達10的旋轉動力相對于車軸直接連結或分離的離合機構。
[0057]
蓄電池20例如是具備如鋰離子電池等那樣能夠反復進行充電和放電的二次電池來作為蓄電部的蓄電池。蓄電池20例如既可以是盒式的蓄電池封裝體等能夠容易地相對于車輛1裝卸的結構，也可以是相對于車輛1不容易裝卸的固定安裝式的結構。蓄電池20所具備的二次電池例如是鋰離子電池。作為蓄電池20所具備的二次電池，例如除了考慮鉛蓄電
池、鎳氫電池、鈉離子電池等以外，還考慮雙電層電容器等電容器、或將二次電池與電容器組合的復合電池等，但二次電池的結構也可以是任意的。蓄電池20蓄積(充入)從車輛1的外部的充電器(未圖示)導入的電力，并將蓄積的電力放出以便使車輛1行駛。蓄電池20蓄積(充入)經由電力變換裝置30而供給的、作為再生制動器進行動作的行駛用馬達10所發出的電力，并將蓄積的電力放出以便車輛1的行駛(例如，加速)。蓄電池20是技術方案中的“第一蓄電池”的一例，蓄電池20所放出的電力是技術方案中的“第一蓄電池電力”的一例。
[0058]
在蓄電池20連接有蓄電池傳感器22。蓄電池傳感器22檢測蓄電池20的電壓、電流、溫度等物理量。蓄電池傳感器22例如具備電壓傳感器、電流傳感器、溫度傳感器。蓄電池傳感器22通過電壓傳感器來檢測蓄電池20的電壓，通過電流傳感器來檢測蓄電池20的電流，通過溫度傳感器來檢測蓄電池20的溫度。蓄電池傳感器22將檢測出的蓄電池20的電壓值、電流值、溫度等信息(以下，稱為“蓄電池信息”)向控制裝置100輸出。
[0059]
電力變換裝置30將從蓄電池20供給(放出)的直流的電力(直流電力)升壓或者降壓為向行駛用馬達10供給電力時的電壓，進而變換為用于驅動行駛用馬達10的交流的電力(交流電力)并向行駛用馬達10輸出。電力變換裝置30將由作為再生制動器進行動作的行駛用馬達10發出的交流電力變換為直流電力，進而升壓或者降壓為向蓄電池20充電時的電壓并向蓄電池20輸出而蓄電。即，電力變換裝置30例如實現與使dc-dc轉換器與ac-dc轉換器合起來得到的構件相同的功能、或者與逆變器相同的功能。電力變換裝置30也能夠將從蓄電池20供給(放出)的直流電力變換為例如用于在緊急時等使家庭用的電氣產品運行、用于在售電等中向電力系統供給的交流電力并向外部連接裝置80輸出。此時，電力變換裝置30能夠與電力的輸出目的地相匹配地升壓或者降壓后進行輸出。
[0060]
[車輛所具備的電力變換裝置的結構]
[0061]
圖2是示出車輛1所具備的電力變換裝置30的整體結構的一例的圖。在圖2中，也一并示出與電力變換裝置30關聯的蓄電池20以及行駛用馬達10。在行駛用馬達10為單相交流電動機的情況下，能夠利用一個電力變換裝置30所輸出的交流電力驅動行駛用馬達10，但如上所述，在行駛用馬達10為三相交流電動機的情況下，需要向三相交流的各個相(u相、v相、w相)輸出交流電力。因此，在車輛1中，如圖2所示那樣，利用三個電力變換裝置30(電力變換裝置30u、電力變換裝置30v以及電力變換裝置30w)各自輸出的交流電力驅動行駛用馬達10。電力變換裝置30u、電力變換裝置30v以及電力變換裝置30w分別可以是相同的結構，也可以是一部分構成要素共通化的結構。電力變換裝置30u、電力變換裝置30v以及電力變換裝置30w分別輸出相同的電壓波形的交流電力。因此，在車輛1中，例如通過將各個電力變換裝置30所輸出的交流電力差動合成，從而在變換為相同的電壓波形且相位不同的(相位錯開120
°
)交流電力后向行駛用馬達10輸出。
[0062]
返回圖1，在電力變換裝置30中的行駛用馬達10側的電力配線安裝有電力傳感器35。電力傳感器35例如具備電力計、電壓計、電流計等計測器，基于這些計測器的計測值，來計測電力變換裝置30向行駛用馬達10輸出的電力(以下，稱為“輸出電力”)。電力傳感器35將計測出的電力變換裝置30的輸出電力的信息(以下，稱為“輸出電力信息”)向控制裝置100輸出。
[0063]
駕駛操作件50例如包括油門踏板、制動踏板、換擋桿、轉向盤、異形轉向盤、操縱桿、其他操作件。在駕駛操作件50安裝有檢測車輛1的利用者(駕駛員)對各個操作件的操作
的有無、或者操作量的傳感器。駕駛操作件50將傳感器的檢測結果向控制裝置100輸出。例如，在油門踏板安裝有油門開度傳感器，該油門開度傳感器檢測駕駛員對油門踏板的操作量，并將檢測出的操作量作為油門開度向控制裝置100輸出。例如，在制動踏板安裝有制動踩踏量傳感器，該制動踩踏量傳感器檢測駕駛員對制動踏板的操作量，并將檢測出的操作量作為制動踩踏量向控制裝置100輸出。油門開度是用于在車輛1的行駛中駕駛員向控制裝置100指示(要求)從蓄電池20向行駛用馬達10的電力的供給的信息。換言之，油門開度是表示由駕駛員要求的向行駛用馬達10供給的電力量的信息。
[0064]
車輛傳感器60檢測車輛1的行駛狀態。車輛傳感器60例如具備檢測車輛1的速度的車速傳感器、檢測車輛1的加速度的加速度傳感器。車速傳感器檢測車輛1的速度，并將檢測出的車輛1的車速的信息向控制裝置100輸出。車速傳感器例如可以具備安裝于車輛1的各個驅動輪12的車輪速度傳感器和速度計算機，并通過將由車輪速度傳感器檢測出的車輪速度綜合來導出(檢測出)車輛1的速度(車速)。加速度傳感器檢測車輛1的加速度，并將檢測出的車輛1的加速度的信息向控制裝置100輸出。車輛傳感器60例如可以具備檢測車輛1繞鉛垂軸的角速度的橫擺角速度傳感器、檢測車輛1的朝向的方位傳感器等。在該情況下，各個傳感器將檢測出的檢測結果向控制裝置100輸出。
[0065]
外部連接裝置80例如是usb(universal serial bus)端子、輔助插座(所謂的點煙器插座)等電源供給用的連接器、用于使家庭用的電氣產品、個人計算機動作的商用電源的插座、用于在進行售電時與電力系統連接的連接器等。
[0066]
控制裝置100根據由駕駛操作件50所具備的各個傳感器輸出的檢測結果、即車輛1的利用者(駕駛員)對各個操作件的操作，來控制電力變換裝置30的運行、動作。例如，控制裝置100根據油門開度傳感器檢測出的油門開度，來控制電力變換裝置30的運行、動作。此時，控制裝置100例如也考慮自身控制著的變速機構的變速比(齒數比)、由車輛傳感器60輸出的行駛狀態信息所包含的車速等，來控制電力變換裝置30的運行、動作。換言之，控制裝置100控制行駛用馬達10的驅動力。
[0067]
控制裝置100例如也可以由蓄電池控制部、vcu(voltage control unit)控制部、pdu(power drive unit)控制部、馬達控制部這樣的各自分體的控制裝置構成。控制裝置100例如也可以置換為蓄電池ecu(electronic control unit)、vcu-ecu、pdu-ecu、馬達ecu這樣的控制裝置。
[0068]
控制裝置100、構成控制裝置100的蓄電池控制部、vcu控制部、pdu控制部以及馬達控制部分別例如通過cpu(central processing unit)等硬件處理器執行程序(軟件)來實現。這些構成要素中的一部分或全部既可以由lsi(large scale integration)、asic(application specific integrated circuit)、fpga(field-programmable gate array)、gpu(graphics processing unit)等硬件(包括電路部：circuitry)實現，也可以通過軟件與硬件的協同配合來實現。這些構成要素的功能中的一部分或全部也可以通過專用的lsi來實現。程序既可以預先保存于車輛1所具備的hdd(hard disk drive)、閃存器等存儲裝置(具備非暫時性的存儲介質的存儲裝置)，也可以保存于dvd、cd-rom等能夠裝卸的存儲介質(非暫時性的存儲介質)，并通過存儲介質裝配于車輛1所具備的驅動裝置而安裝于車輛1所具備的hdd、閃存器。
[0069]
控制裝置100在車輛1行駛時，控制從蓄電池20向行駛用馬達10供給的交流電力的
供給量、所供給的交流電力的頻率(即，電壓波形)。因此，控制裝置100將用于變更交流電力的供給量、電壓波形的信息向電力變換裝置30輸出。更具體而言，控制裝置100將交流電力的電壓值、從蓄電池20輸出直流電力的時機、用于生成交流的電壓波形的輸出波形曲線、輸出波形曲線的切換時機等信息向電力變換裝置30輸出。
[0070]
《第一實施方式》
[0071]
[電力變換裝置的結構]
[0072]
圖3是示出第一實施方式的電力變換裝置30的結構的一例的圖。在圖3中也一并示出與電力變換裝置30關聯的蓄電池20以及負載ld。圖3所示的電力變換裝置30是與車輛1所具備的行駛用馬達10的三相交流的u相、v相、w相中任一個相對應的電力變換裝置30。因此，負載ld是車輛1所具備的行駛用馬達10中的任一個相的電感負載(inductive load)。電力變換裝置30例如具備電壓波形生成部30vg以及單相變換器30pc。
[0073]
電壓波形生成部30vg基于從蓄電池20供給(放出)的直流電力，來生成正弦波的半波的電壓波形。單相變換器30pc在將電壓波形生成部30vg所生成的電壓波形的電力向負載ld供給時，使第偶數個半波反轉從而變換為正弦波的電壓波形。電壓波形生成部30vg例如具備轉換器300以及開關元件s5。單相變換器30pc例如具備四個開關元件(開關元件s1～開關元件s4)。在圖3中，開關元件s1和開關元件s2作為單相變換器30pc的構成要素而示出，但開關元件s1以及開關元件s2也是屬于電壓波形生成部30vg的構成要素。電壓波形生成部30vg以及單相變換器30pc是技術方案中的“開關部”的一例，單相變換器30pc是技術方案中的“第一生成部”以及“反轉部”的一例。
[0074]
轉換器300輸出基于所輸入或設定的輸出波形曲線得到的電壓波形的輸出電力。輸出波形曲線例如由控制裝置100逐次輸入或者設定。輸出波形曲線也可以由轉換器300所具備的控制部逐次切換。轉換器300的結構在后敘述。轉換器300是技術方案中的“第一轉換器”的一例。轉換器300所輸出的輸出電力是技術方案中的“第一輸出電力”的一例，轉換器300所輸出的輸出電力的電壓波形是技術方案中的“第一電壓波形”的一例。
[0075]
開關元件s1～開關元件s4分別是半導體開關元件。由開關元件s1～開關元件s4中的每一個構成向負載ld供給電力的開關電路。在圖3中，示出開關元件s1～開關元件s4分別為場效應晶體管(fet：field effect transistor)的情況的一例。開關元件s1～開關元件s4分別例如根據由控制裝置100進行的導通狀態與非導通狀態的控制，來切換向負載ld供給的電力的方向(在負載ld流動的電流的方向)。控制裝置100將與負載ld的第一端a側連接的開關元件s1以及與負載ld的第二端b側連接的開關元件s4作為相同的組進行控制，并將與負載ld的第一端a側連接的開關元件s2以及與負載ld的第二端b側連接的開關元件s3作為相同的組進行控制。由此，在控制裝置100使開關元件s1與開關元件s4為導通狀態，并使開關元件s2與開關元件s3為非導通狀態的情況下，在負載ld從第一端a側向第二端b側流動電流。相反地，在控制裝置100使開關元件s2與開關元件s3為導通狀態，并使開關元件s1與開關元件s4為非導通狀態的情況下，在負載ld從第二端b側向第一端a側流動電流。由此，在未從轉換器300輸出輸出電力的情況下，由開關電路輸出的電力的電壓波形(以下，稱為“開關波形”)向負載ld供給。由開關電路輸出的開關波形在開關期間中電壓波形變動(電壓值變動)，但若假設不存在開關期間中的變動(設為一定的電壓值)，則其電力的電壓波形相當于矩形波形。在以下的說明中，將相當于矩形波形的開關波形稱為“矩形開關波形”。此時，
例如，控制裝置100也可以通過使將開關元件s1～開關元件s4各自控制為導通狀態與非導通狀態的時機同將對應于三相交流的其他相的電力變換裝置30所具備的開關元件s1～開關元件s4各自控制為導通狀態與非導通狀態的時機錯開，從而使向負載ld供給的矩形開關波形的電力的相位不同(相位錯開120
°
)。開關元件s1～開關元件s4各自的結構是技術方案中的“第一生成部”的一例，由開關元件s1～開關元件s4各自的結構向負載ld供給的電壓波形為矩形波形的電力是技術方案中的“第二輸出電力”的一例。并且，開關元件s1～開關元件s4各自的結構也是技術方案中的“反轉部”的一例。
[0076]
開關元件s5限制從轉換器300輸出的輸出電力供給的方向。在圖3中，示出開關元件s5由二極管與開關構成的情況的一例。開關元件s5例如根據由控制裝置100進行的控制，來限制從轉換器300輸出的輸出電力供給的方向。控制裝置100在為了車輛1的行駛而使行駛用馬達10驅動的情況下，將開關元件s5所具備的開關控制為非導通狀態。由此，開關元件s5容許從轉換器300輸出的輸出電力向負載ld側(即，行駛用馬達10)供給，并阻止從轉換器300輸出的輸出電力向蓄電池20的正極側供給。另一方面，控制裝置100在行駛用馬達10作為再生制動器進行動作并使發出的電力向蓄電池20充入的情況下，將開關元件s5所具備的開關控制為導通狀態。由此，開關元件s5容許從負載ld輸出的輸出電力向蓄電池20的正極側供給。
[0077]
開關元件s5的結構并不限定圖3所示的結構。圖4是示出電力變換裝置30所具備的開關元件s5的結構的一例的圖。圖4的(a)所示的開關元件s5a是圖3所示的二極管d與開關sw的結構。圖4的(b)所示的開關元件s5b是由場效應晶體管fet構成的情況的一例。圖4的(c)所示的開關元件s5c是由二極管d與絕緣柵雙極型晶體管(igbt：insulated gate bipolar transistor)構成的情況的一例。圖4的(b)所示的開關元件s5b所具備的場效應晶體管fet以及圖4的(c)所示的開關元件s5c所具備的絕緣柵雙極型晶體管igbt的接通狀態以及斷開狀態與圖4的(a)所示的開關元件s5a所具備的開關sw相同地例如由控制裝置100控制。開關元件s5是技術方案中的“開關部”以及“第一開關元件”的一例。
[0078]
[電力變換裝置所生成的電壓波形]
[0079]
圖5是說明在電力變換裝置30中生成的電壓波形的一例的圖。在圖5中，示出開關元件s5由場效應晶體管fet構成的情況(參照圖4的(b))的電力變換裝置30的一例。在圖5中，在一并示出所關聯的蓄電池20以及負載ld的電力變換裝置30的結構圖中示出各個部位中的電壓波形的一例。
[0080]
在電力變換裝置30中，按照由控制裝置100進行的開關電路(開關元件s1～開關元件s4)的控制，生成圖5的(a)所示那樣的電壓波形為矩形開關波形的電力e1。即，在電力變換裝置30中，開關電路按照來自控制裝置100的控制，生成并輸出使作為負載ld的行駛用馬達10驅動的頻率的矩形開關波形的電力e1。更具體而言，按照由控制裝置100進行的規定的周期內的控制，生成在接通保持期間ph保持蓄電池20所放出的直流電力的電壓值(在圖5的(a)中為200[v])，并在開關期間ps1以及開關期間ps2使電壓值在0[v]與200[v]之間變動那樣的矩形開關波形的電力e1。圖5的(a)所示的矩形開關波形的電力e1是在未從轉換器300輸出輸出電力、即控制裝置100使電力變換裝置30的動作停止的情況下開關電路所生成的電壓波形。圖5的(a)所示的電力e1的電壓波形是在使車輛1行駛的情況下向負載ld供給電力時通過電流路徑p1向負載ld供給電力的情況的一例。通過電流路徑p2向負載ld供給電力
的情況下的電力e1的電壓波形與使圖5的(a)所示的電力e1的電壓波形反轉而得到的電壓波形等價。
[0081]
在電力變換裝置30中，當由控制裝置100開始轉換器300的動作時，轉換器300基于由控制裝置100輸入或設定的輸出波形曲線，生成并輸出圖5的(b)所示那樣的電壓波形的輸出電力e2。控制裝置100所輸入或設定的輸出波形曲線用于生成從使行駛用馬達10驅動的頻率的正弦波的半波減去開關電路所輸出的電力e1的電壓波形而得到的電壓波形。更具體而言，輸出波形曲線由第一～第三這三個輸出波形曲線構成。第一輸出波形曲線是在輸出電力e2的電壓值比蓄電池20所放出的直流電力的電壓值(以下，稱為“直流電壓值”)低的開關期間ps1的期間使輸出電力e2的電壓值為零的狀態的曲線。第二輸出波形曲線是在接通保持期間ph的期間使輸出電力e2的電壓值從零的狀態與正弦波的半波相同地上升，并從輸出電力e2的電壓值與直流電壓值相等時起與正弦波的半波相同地下降的曲線。第三輸出波形曲線是在輸出電力e2的電壓值成為零時在開關期間ps2的期間使輸出電力e2的電壓值維持零的狀態的曲線。控制裝置100通過與控制開關電路的時機相匹配地對轉換器300依次輸入或設定這三個輸出波形曲線，從而使圖5的(b)所示那樣的電壓波形的輸出電力e2從轉換器300輸出。
[0082]
在電力變換裝置30中，在開關元件s5的負載ld側，電力e1與轉換器300所輸出的輸出電力e2被合起來。即，在電力變換裝置30中，在開關元件s5的負載ld側，電力e1的電壓波形與輸出電力e2的電壓波形被波形合成。由此，如圖5的(c)所示那樣，向負載ld的端子供給如下電力，該電力為蓄電池20所放出的直流電壓值的兩倍的電壓值(在圖5的(c)中為400[v])，且電壓波形在開關期間ps1以及開關期間ps2的期間為矩形開關波形，在接通保持期間ph的期間為以矩形開關波形(電壓值＝200[v])為基準波形合成正弦波的半波而得到的合成波形。更具體而言，在通過電流路徑p1向負載ld供給電力的情況下，向第二端b側供給直流電壓值的兩倍的電壓值的電力，在通過電流路徑p2向負載ld供給電力的情況下，向第一端a側供給直流電壓值的兩倍的電壓值的電力。
[0083]
另外，在電力變換裝置30中，為了生成圖5的(a)所示那樣的矩形開關波形的電力e1，控制裝置100對開關電路進行控制。因此，向負載ld流動的電流的方向在通過電流路徑p1向負載ld供給電力的情況與通過電流路徑p2向負載ld供給電力的情況下成為反向。由此，如圖5的(d)所示那樣，向負載ld供給電壓波形為使行駛用馬達10驅動的頻率的正弦波(全波)的電力。由此，行駛用馬達10在所供給的正弦波的電力的作用下驅動(旋轉)。正弦波(全波)的電力是技術方案中的“第三輸出電力”的一例，正弦波(全波)的電壓波形是技術方案中的“控制波形”的一例。
[0084]
[轉換器的結構]
[0085]
圖6以及圖7是示出電力變換裝置30所具備的轉換器300的結構的一例的圖。圖6所示的轉換器300例如具備dc-dc轉換器302以及控制部304。在圖6中，示出升降壓斬波器390與dc-dc轉換器302連接的結構。圖7所示的另一結構的轉換器300(以下，稱為“轉換器300a”)例如具備dc-dc轉換器302a以及控制部304。在圖7中，示出升降壓轉換器(buck-boost converter)392與dc-dc轉換器302a連接的結構。
[0086]
dc-dc轉換器302是在各自電橋連接有四個場效應晶體管fet而得到的初級側全電橋電路與二級側全電橋電路之間連接有變壓器t的、電橋類型的雙向絕緣型dc-dc轉換器。
dc-dc轉換器302a是在各自串聯連接有兩個場效應晶體管fet而得到的初級側電路與二級側電路之間連接有變壓器t的、推挽類型的雙向絕緣型dc-dc轉換器。dc-dc轉換器302以及dc-dc轉換器302a的結構、動作與現有的雙向絕緣型dc-dc轉換器的結構、動作等價，因此詳細的說明省略。
[0087]
升降壓斬波器390與升降壓轉換器392分別是用于在行駛用馬達10作為再生制動器進行了動作時使行駛用馬達10發出的電力向蓄電池20充入時的電壓升壓或者降壓的結構的一例。在圖6所示的轉換器300中，也可以代替升降壓斬波器390而將升降壓轉換器392連接于dc-dc轉換器302。在圖7所示的轉換器300a中，也可以代替升降壓轉換器392而將升降壓斬波器390連接于dc-dc轉換器302a。使行駛用馬達10發出的電力向蓄電池20充入時的電壓升壓或者降壓的結構并不限定于升降壓斬波器390、升降壓轉換器392。升降壓斬波器390以及升降壓轉換器392的結構、動作與現有的升降壓電路的結構、動作等價，因此詳細的說明省略。
[0088]
控制部304根據來自控制裝置100的控制，來控制dc-dc轉換器302、dc-dc轉換器302a所具備的各個場效應晶體管fet的接通狀態以及斷開狀態。并且，控制部304根據來自控制裝置100的控制，來控制升降壓斬波器390、升降壓轉換器392所具備的各個場效應晶體管fet的接通狀態以及斷開狀態。控制部304生成用于驅動各個場效應晶體管fet的柵的柵極驅動信號。在圖6以及圖7中，示出控制部304控制升降壓斬波器390、升降壓轉換器392所具備的場效應晶體管fet的結構，但升降壓斬波器390、升降壓轉換器392所具備的場效應晶體管fet也可以由與控制部304關聯地動作的其他控制部(未圖示)控制。
[0089]
[控制部的結構]
[0090]
圖8是示出轉換器300所具備的控制部304的功能結構的一例的圖。在以下的說明中，圖8所示的控制部304設為轉換器300所具備的控制部304。在圖8中，示出與控制部304中的dc-dc轉換器302的控制功能相關的結構。控制部304例如具備乘法器3042、反饋部3044、比較部3046以及柵極驅動信號生成部3048。
[0091]
乘法器3042將由控制裝置100輸入或設定的輸出波形曲線的指令值與由控制裝置100輸入的振幅系數指令值相乘，而求出從dc-dc轉換器302輸出的電壓值。在圖8的(a)～(f)中，示出輸出波形曲線的一例。乘法器3042將成為與圖8的(a)～(f)所示那樣的輸出波形曲線相應的電壓波形那樣的輸出波形曲線的指令值與按照采樣時機的振幅系數指令值相乘，而求出從dc-dc轉換器302輸出的電壓值。振幅系數指令值是向轉換器300輸出的輸出電力的目標值。
[0092]
反饋部3044基于由控制裝置100輸入的電壓反饋信息而進行反饋控制。反饋部3044通過反饋控制，而生成用于使從dc-dc轉換器302輸出的當前的電壓值接近乘法器3042所求出的電壓值的電壓控制脈沖。反饋部3044中的反饋控制例如是將p(比例：proportional)、i(積分：integral)、d(微分：differential)各自的控制組合而得到的pid控制。反饋部3044中的反饋控制并不限于pid控制，也可以是其他反饋控制的方法。
[0093]
比較部3046通過與由控制裝置100輸入的調制波生成信息相應的調制算法，來調制反饋部3044所生成的電壓控制脈沖。比較部3046例如通過脈沖寬度調制(pwm：pulse width modulation)、脈沖密度調制(pdm：pulse density modulation)、δ-∑調制等調制算法來調制電壓控制脈沖。調制波生成信息是指定這些調制算法的信息。比較部3046輸出
調制電壓控制脈沖而得到的調制信號。
[0094]
柵極驅動信號生成部3048基于比較部3046調制出的調制信號，而生成向dc-dc轉換器302所具備的各個場效應晶體管fet的柵端子輸入的柵極驅動信號。由此，電力變換裝置30所具備的各個場效應晶體管fet根據所輸入的柵極驅動信號而成為接通狀態或斷開狀態，從dc-dc轉換器302輸出與由控制裝置100輸入或設定的輸出波形曲線相應的、與使行駛用馬達10驅動的頻率對應的電壓波形(參照圖5的(b))的輸出電力。
[0095]
[控制裝置的結構]
[0096]
在此，對車輛1所具備的控制裝置100的結構的一例進行說明。圖9是示出車輛1所具備的控制裝置100的結構的一例的圖。在圖9中，示出與電力變換裝置30關聯的控制裝置100的結構。控制裝置100例如具備輸出決定部102、輸出波形曲線決定部104、轉換器控制部106以及開關控制部108。
[0097]
輸出決定部102基于由蓄電池傳感器22輸出的蓄電池信息、由電力傳感器35輸出的輸出電力信息以及由駕駛操作件50輸出的油門開度，來決定向行駛用馬達10輸出的電力。
[0098]
輸出波形曲線決定部104基于輸出決定部102所決定的向行駛用馬達10輸出的電力，來決定對轉換器300設定的輸出波形曲線。
[0099]
轉換器控制部106基于輸出決定部102所決定的向行駛用馬達10輸出的電力以及輸出波形曲線決定部104所決定的輸出波形曲線，來控制轉換器300。即，轉換器控制部106向轉換器300所具備的控制部304輸出各個指令值、信息。在圖9中，將轉換器控制部106向控制部304輸出的指令值、信息作為轉換器控制信號來示出。
[0100]
開關控制部108基于輸出決定部102所決定的向行駛用馬達10輸出的電力，來控制電力變換裝置30所具備的各個開關元件。即，開關控制部108向開關元件s1～開關元件s4以及開關元件s5分別輸出用于控制導通狀態與非導通狀態的驅動信號。在圖9中，分別示出開關控制部108向開關元件s1輸出的s1驅動信號、向開關元件s2輸出的s2驅動信號、向開關元件s3輸出的s3驅動信號、向開關元件s4輸出的s4驅動信號以及向開關元件s5輸出的s5驅動信號。
[0101]
[控制裝置的處理]
[0102]
圖10是示出在車輛1所具備的控制裝置100中在控制電力變換裝置30時執行的處理的流程的一例的流程圖。本流程圖的處理在車輛1行駛的期間反復執行。
[0103]
輸出決定部102取得由駕駛操作件50輸出的油門開度(步驟s100)。輸出決定部102取得由蓄電池傳感器22輸出的蓄電池信息(步驟s110)。輸出決定部102取得由電力傳感器35輸出的輸出電力信息(步驟s120)。然后，輸出決定部102基于所取得的各個信息，來決定向行駛用馬達10輸出的電力(步驟s130)。
[0104]
輸出波形曲線決定部104基于輸出決定部102所決定的向行駛用馬達10輸出的電力，來決定輸出波形曲線(步驟s140)。
[0105]
轉換器控制部106對轉換器300設定輸出波形曲線決定部104所決定的輸出波形曲線(步驟s150)。更具體而言，轉換器控制部106將輸出波形曲線的指令值向控制部304輸出。轉換器控制部106基于輸出決定部102所決定的向行駛用馬達10輸出的電力來決定振幅系數指令值，并將所決定的振幅系數指令值向控制部304輸出(步驟s160)。轉換器控制部106
基于輸出決定部102所取得的輸出電力信息，求出用于調整電力變換裝置30向行駛用馬達10輸出的電力的調整值，并將表示所求出的調整值的電壓反饋信息向控制部304輸出(步驟s170)。轉換器控制部106決定用于調制向轉換器300所具備的各個場效應晶體管fet輸出的柵極驅動信號的調制方法(調制算法)，并將表示所決定的調制方法的調制波生成信息向控制部304輸出(步驟s180)。
[0106]
開關控制部108基于輸出決定部102所決定的向行駛用馬達10輸出的電力，來生成用于控制電力變換裝置30所具備的各個開關元件的驅動信號，并將所生成的驅動信號向對應的各個開關元件s輸出(步驟s190)。然后，控制裝置100結束本次的處理，并再次從步驟s100起反復進行處理。
[0107]
通過這樣的處理的流程，控制裝置100基于油門開度、蓄電池信息以及輸出電力信息來決定向行駛用馬達10輸出的電力，并以將所決定的電力向行駛用馬達10供給的方式控制電力變換裝置30。由此，電力變換裝置30按照控制裝置100所輸出的各個指令值、信息進行動作，而向行駛用馬達10供給電力。由此，車輛1通過行駛用馬達10的驅動力(旋轉動力)而行駛。
[0108]
通過這樣的結構，電力變換裝置30根據由控制裝置100進行的控制，將從蓄電池20供給(放出)的直流電力變換為用于驅動行駛用馬達10的交流電力并向行駛用馬達10輸出。并且，電力變換裝置30在將來自蓄電池20的直流電力升壓并向行駛用馬達10輸出時，將如圖5所示那樣在基于蓄電池20所放出的直流電力得到的電壓波形為矩形開關波形的電力e1上波形合成根據蓄電池20所放出的直流電力基于輸出波形曲線生成的電壓波形的輸出電力e2而得到電力向行駛用馬達10輸出。換言之，在使用了以往的逆變器的電力變換裝置中，需要在逆變器的后段設置升壓斬波器等、即需要由兩段構成轉換器，對此，在電力變換裝置30中，僅通過具備轉換器300、即具備一段轉換器就能夠實現。因此，在電力變換裝置30中，即使以往的逆變器與轉換器300中的電力的變換效率的降低率相同，也能夠與由兩段的轉換器構成的以往的結構相比，抑制電力的變換效率的降低。更具體而言，例如，在逆變器與轉換器300中的電力的變換效率均為98％的情況下，在使用了以往的逆變器的電力變換裝置中，整體的變換效率成為98％。在以往的電力變換裝置中使用了兩段的轉換器的情況下，整體的變換效率進一步降低而成為96％。與此相對，在電力變換裝置30中，只是單純將蓄電池20的直流電力開關，因此使變換效率能夠稱為大致100％的電力e1與轉換器300所輸出的變換效率為98％的輸出電力e2合起來。因此，在電力變換裝置30中，當設為電力e1與輸出電力e2的比例是各一半時，整體的變換效率成為99％。這樣，在電力變換裝置30中，與使用了逆變器且在逆變器串聯連接有升壓斬波器的以往的電力變換裝置相比，整體的變換效率變高，即能夠抑制電力的變換效率的降低。
[0109]
在電力變換裝置30中，如圖5所示那樣，通過波形合成，能夠將蓄電池20所放出的直流電壓值的兩倍的電壓值的電力向行駛用馬達10供給。例如，在使用了以往的逆變器的電力變換裝置中，在向行駛用馬達10供給的電壓值為400[v]的情況下，為了應對放出相同的電壓值的電力的蓄電池，例如需要使用兩倍的高耐壓的部件構成逆變器，但在電力變換裝置30中，設為應對放出200[v]的電壓值(1/2的電壓值)的電力的蓄電池的結構即可，能夠使用與以往相比耐壓較低的部件來構成。因此，在電力變換裝置30中，也能夠抑制由使用高耐壓的部件引起的損失的增大。并且，在電力變換裝置30中，對構成的各個部件施加的電壓
比以往低，因此例如也能夠抑制絕緣構件、變壓器的繞組等各個部件的劣化。
[0110]
并且，在電力變換裝置30中，轉換器300基于輸出波形曲線，而生成用于再現正弦波(正弦波的半波)的電壓波形的輸出電力e2(參照圖5的(b))，因此不會如以往的逆變器中的電力變換那樣產生高次諧波。因此，在電力變換裝置30中，向行駛用馬達10供給的交流電力的交流波形不會失真，不會對雜音、轉矩脈動、鐵損等特性帶來影響。
[0111]
在使用了以往的逆變器的電力變換裝置中，也能夠設為通過在設置于逆變器的后段的升壓斬波器的更后段例如設置lc濾波器等那樣的平滑濾波器而抑制高次諧波的產生的結構。然而，lc濾波器難以實現使常數可變的結構，在電壓波形為低頻率的情況、電力容量大的情況下，物理上的尺寸大型化。因此，為了應對在使用了以往的逆變器的電力變換裝置中產生的高次諧波而設置lc濾波器的結構是面向對如定壓定頻(cvcf：constant voltage constant frequency)電源等那樣將電力變換為一定的狀態的系統的應用的結構，并不面向對如車輛1那樣在使行駛用馬達10驅動(旋轉)時供給的正弦波的電力的頻率的范圍大的可變電壓可變頻率(vvvf：variable voltage variable frequency)電源的系統的應用。這是因為，在車輛1中，在從停止的狀態起步的情況下，從行駛用馬達10的轉速為零的狀態起產生高轉矩，且在以最高速度行駛的情況下，使行駛用馬達10以高轉速驅動，因此需要能夠在從低頻率到高頻率的大范圍內變更使行駛用馬達10驅動的電力的電壓波形。也能夠將設置有lc濾波器的以往的逆變器作為電力變換裝置應用于車輛1，但在該情況下，如上所述，需要向行駛用馬達10供給的電力的頻率的范圍大，因此必須增大lc濾波器的物理上的尺寸。并且，當一并考慮將從蓄電池20供給(放出)的直流電力例如變換為用于在緊急時等使家庭用的電氣產品運行、用于在售電等中向電力系統供給的交流電力時，無需如使用了以往的逆變器的電力變換裝置那樣設置lc濾波器而是能夠直接供給電力的電力變換裝置30的結構可以說是更有效的結構。
[0112]
這樣，在電力變換裝置30中，能夠與使用了以往的逆變器的電力變換裝置相比，效率良好地進行電力變換。
[0113]
對如下結構進行了說明，即，在電力變換裝置30中，由開關元件s1～開關元件s4構成的開關電路基于蓄電池20所放出的直流電力而生成使作為負載ld的行駛用馬達10驅動的頻率的矩形開關波形的電力e1。然而，也可以是，將電力變換裝置30例如設為具備與由開關元件s1～開關元件s4構成的開關電路不同的其他開關電路的結構，該未圖示的開關電路生成基于蓄電池20所放出的直流電力得到的矩形開關波形的電力e1。
[0114]
[第一實施方式的變形例]
[0115]
在上述的電力變換裝置30中，對具備一個轉換器300的電力變換裝置30的結構進行了說明。因此，上述的電力變換裝置30是能夠將從蓄電池20供給(放出)的直流電壓值的兩倍的電壓值的電力向行駛用馬達10供給的結構。然而，也考慮需要向行駛用馬達10供給的電力的電壓值更高的情況。在該情況下，電力變換裝置30也能夠通過成為還具備轉換器300的結構，從而成為將更高的電壓值的電力向行駛用馬達10供給的結構。以下，對該情況的一例進行說明。
[0116]
[電力變換裝置的結構的變形例]
[0117]
圖11是示出第一實施方式的電力變換裝置30的變形例的結構的一例的圖。圖11所示的變形例的電力變換裝置30也是與車輛1所具備的行駛用馬達10的三相交流的u相、v相、
w相中的任一個相對應的電力變換裝置30。在圖11中，也一并示出與變形例的電力變換裝置30(以下，稱為“電力變換裝置30a”)關聯的蓄電池20以及負載ld。電力變換裝置30a例如具備電壓波形生成部30avg以及單相變換器30pc。在圖11中，也是開關元件s1與開關元件s2作為單相變換器30pc的構成要素而示出，但開關元件s1以及開關元件s2也是屬于電壓波形生成部30avg的構成要素。
[0118]
電壓波形生成部30avg與電壓波形生成部30vg相同地，基于從蓄電池20供給(放出)的直流電力而生成正弦波的半波的電壓波形。電壓波形生成部30avg例如具備兩個轉換器300(轉換器300以及轉換器300-2)以及兩個開關元件s(開關元件s5以及開關元件s6)。電壓波形生成部30avg是在電壓波形生成部30vg追加轉換器300-2與開關元件s6而得到的結構。
[0119]
轉換器300-2是與轉換器300相同的結構的轉換器。但是，由控制裝置100向轉換器300-2輸入或設定與轉換器300不同的輸出波形曲線。轉換器300-2基于由控制裝置100輸入或設定的輸出波形曲線，輸出電壓波形為與單相變換器30pc(開關元件s1～開關元件s4)所生成的矩形開關波形中的相當于矩形波形的部分的波形變化的時機不同(即，矩形波形中的電壓值為0[v]的期間與為200[v]的期間、即所謂的占空比不同)、且在開關期間將電壓值保持在0[v]的電壓波形的輸出電力(矩形波形的輸出電力)。轉換器300-2是技術方案中的“第二生成部”的一例，轉換器300-2所輸出的輸出電力是技術方案中的“第四輸出電力”的一例。
[0120]
開關元件s6例如根據由控制裝置100進行的控制，來限制從轉換器300-2輸出的輸出電力所供給的方向。開關元件s6是與開關元件s5相同的結構的開關元件s。當由控制裝置100將開關控制為非導通狀態時，開關元件s6容許從轉換器300-2輸出的輸出電力向負載ld側供給，并阻止從轉換器300-2輸出的輸出電力向蓄電池20的正極側供給。另一方面，當由控制裝置100將開關控制為導通狀態時，開關元件s6容許從負載ld輸出的輸出電力向蓄電池20的負極側供給。在圖11中，示出開關元件s6由二極管與開關構成的情況的一例，但也可以與開關元件s5相同地由場效應晶體管fet、二極管d與絕緣柵雙極型晶體管igbt構成(參照圖4)。開關元件s6是技術方案中的“開關部”以及“第二開關元件”的一例。
[0121]
[變形例的電力變換裝置所生成的電壓波形]
[0122]
圖12是說明在變形例的電力變換裝置30a中生成的電壓波形的一例的圖。在圖12中，示意性示出在從蓄電池20供給(放出)的直流電壓值為200[v]的情況下，按照由控制裝置100進行的控制，對電力變換裝置30a所具備的開關電路(開關元件s1～開關元件s4)、轉換器300以及轉換器300-2各自輸出的電力的電壓波形進行波形合成的情形的一例。
[0123]
在電力變換裝置30a中，開關電路按照來自控制裝置100的控制，生成并輸出圖12的(a)所示那樣的使作為負載ld的行駛用馬達10驅動的頻率的矩形開關波形的電力e1。更具體而言，開關電路生成在開關期間ps1以及開關期間ps2電壓波形變動(電壓值變動)、且在接通保持期間ph保持蓄電池20所放出的直流電壓值那樣的矩形開關波形的電力e1。
[0124]
在電力變換裝置30a中，當由控制裝置100開始轉換器300-2的動作時，轉換器300-2基于由控制裝置100輸入或設定的輸出波形曲線，來生成并輸出圖12的(b)所示那樣的電壓波形的輸出電力e3。控制裝置100對轉換器300-2輸入或設定的輸出波形曲線(以下，稱為“輸出波形曲線-2”)用于生成保持直流電壓值的期間成為比在開關電路所輸出的電力e1中
保持直流電壓值的接通保持期間ph短的接通保持期間ph2的矩形波形的電壓波形。更具體而言，輸出波形曲線-2由第一～第三這三個輸出波形曲線-2構成。第一輸出波形曲線-2是在開關期間ps1以及開關期間ps3的期間輸出電力e3的電壓值成為0[v]的曲線。第二輸出波形曲線-2是在接通保持期間ph2的期間輸出電力e3的電壓值與直流電壓值(200[v])相等的曲線。第三輸出波形曲線-2是在開關期間ps4以及開關期間ps2的期間輸出電力e3的電壓值成為0[v]的曲線。控制裝置100通過與控制開關電路的時機相匹配地對轉換器300-2依次輸入或設定這三個輸出波形曲線-2，從而使圖12的(b)所示那樣的電壓波形的輸出電力e3從轉換器300-2輸出。
[0125]
在電力變換裝置30a中，當由控制裝置100開始轉換器300的動作時，轉換器300基于由控制裝置100輸入或設定的輸出波形曲線，來生成并輸出圖12的(c)所示那樣的電壓波形的輸出電力e2。控制裝置100對轉換器300輸入或設定的輸出波形曲線用于生成從使行駛用馬達10驅動的頻率的正弦波的半波減去開關電路所輸出的電力e1的電壓波形與轉換器300-2所輸出的輸出電力e3的電壓波形而得到的電壓波形。更具體而言，輸出波形曲線由第一～第七這七個輸出波形曲線構成。第一輸出波形曲線是在開關期間ps1的期間使輸出電力e2的電壓值為零的狀態的曲線。第二輸出波形曲線是在開關期間ps3的期間使輸出電力e2的電壓值沿著正弦波的半波從零的狀態上升的曲線。第三輸出波形曲線是在輸出電力e2的電壓值與直流電壓值相等時使輸出電力e2的電壓值為零的曲線。第四輸出波形曲線是在接通保持期間ph2的期間使輸出電力e2的電壓值從零的狀態與正弦波的半波相同地上升，并從輸出電力e2的電壓值與直流電壓值相等時起與正弦波的半波相同地下降的曲線。第五輸出波形曲線是在輸出電力e2的電壓值成為零時使輸出電力e2的電壓值與直流電壓值相等的曲線。第六輸出波形曲線是在開關期間ps4的期間使輸出電力e2的電壓值從輸出電力e2的電壓值與直流電壓值相等的狀態起沿著正弦波的半波下降到零的狀態的曲線。第七輸出波形曲線是在輸出電力e2的電壓值成為零時在開關期間ps2的期間使輸出電力e2的電壓值維持零的狀態的曲線。控制裝置100通過與控制開關電路的時機相匹配地對轉換器300依次輸入或設定這七個輸出波形曲線，從而使圖12的(c)所示那樣的電壓波形的輸出電力e2從轉換器300輸出。
[0126]
在電力變換裝置30a中，在開關元件s5以及開關元件s6的負載ld側，電力e1的電壓波形、輸出電力e2的電壓波形以及輸出電力e3的電壓波形被波形合成。由此，如圖12的(d)所示那樣，向負載ld的端子供給如下電力，該電力為蓄電池20所放出的直流電壓值的三倍的電壓值(在圖12的(d)中為600[v])，且電壓波形在開關期間ps1以及開關期間ps2的期間為矩形開關波形，在開關期間ps3、接通保持期間ph2以及開關期間ps4的期間為以矩形開關波形(電壓值＝200[v])為基準波形合成正弦波的半波而得到的合成波形。并且，在電力變換裝置30a中，也在開關電路的動作(開關動作)的作用下，向負載ld流動的電流的方向例如在供給到負載ld的電力的電壓波形為第偶數個半波時反轉，向負載ld供給圖12的(e)所示那樣的使行駛用馬達10驅動的頻率的正弦波(全波)的電壓波形的電力。由此，行駛用馬達10在所供給的正弦波的電力的作用下驅動(旋轉)。
[0127]
通過這樣的結構，從而電力變換裝置30a能夠根據由控制裝置100進行的控制，變換為將從蓄電池20供給(放出)的直流電力的電壓升壓為三倍的交流電力并向行駛用馬達10供給。在該情況下，電力變換裝置30a也與電力變換裝置30相同地，能夠進行與使用了以
往的逆變器的電力變換裝置相比抑制了電力的變換效率的降低、由使用高耐壓的部件引起的損失的增大、部件的劣化的電力變換。
[0128]
在上述的第一實施方式的變形例中，說明了通過將轉換器300-2以及開關元件s6追加于轉換器300、換言之累加轉換器300-2的結構，從而將蓄電池20的直流電力的電壓升壓為三倍的情況。在電力變換裝置30中，相同地，也能夠通過累加轉換器300以及開關元件s從而進一步增加將蓄電池20的直流電力的電壓升壓的倍數(設為4倍以上)。該情況下的電力變換裝置30的結構、動作以及處理等設為與上述的電力變換裝置30a的結構、動作以及處理等價的結構、動作以及處理即可。
[0129]
《第二實施方式》
[0130]
[電力變換裝置的結構]
[0131]
圖13是示出第二實施方式的電力變換裝置的結構的一例的圖。圖13所示的第二實施方式的電力變換裝置(以下，稱為“電力變換裝置31”)也與第一實施方式的電力變換裝置30相同地是與車輛1所具備的行駛用馬達10的三相交流的u相、v相、w相中的任一個相對應的電力變換裝置。在圖13中，也一并示出與電力變換裝置31關聯的蓄電池20，且省略在第一實施方式中示出的負載ld(也包括開關元件s1～開關元件s4)地示出。即，在圖13中，示出相當于第一實施方式的電力變換裝置30中的電壓波形生成部30vg的結構。電壓波形生成部31vg也可以與第一實施方式的電力變換裝置30相同地是開關元件s1以及開關元件s2屬于構成要素的結構。
[0132]
電力變換裝置31也基于從蓄電池20供給(放出)的直流電力來生成正弦波的半波的電壓波形。電力變換裝置31例如具備轉換器300以及四個開關元件(開關元件s11～開關元件s14)。
[0133]
開關元件s11例如根據由控制裝置100進行的控制，來限制從轉換器300輸出的輸出電力所供給的方向。在圖13中，示出開關元件s11由二極管與開關構成的情況的一例。當控制裝置100將開關元件s11所具備的開關控制為非導通狀態時，開關元件s11容許從轉換器300輸出的輸出電力向負載ld側(即，行駛用馬達10)供給。另一方面，當控制裝置100將開關元件s11所具備的開關控制為導通狀態時，開關元件s11容許從負載ld輸出的輸出電力向轉換器300側供給。
[0134]
開關元件s12例如根據由控制裝置100進行的控制，來限制從轉換器300輸出的輸出電力所供給的方向。在圖13中，示出開關元件s12由二極管與開關構成的情況的一例。當控制裝置100將開關元件s12所具備的開關控制為非導通狀態時，開關元件s12阻止從轉換器300輸出的輸出電力向蓄電池20的負極側供給。另一方面，當控制裝置100將開關元件s12所具備的開關控制為導通狀態時，開關元件s12容許從轉換器300輸出的輸出電力向蓄電池20的負極側供給。
[0135]
開關元件s13切換蓄電池20的正極側與負載ld側的連接。在圖13中，示出開關元件s13由開關構成的情況的一例。當控制裝置100將開關元件s13所具備的開關控制為非導通狀態時，開關元件s13使蓄電池20的正極側與負載ld側連接。另一方面，當控制裝置100將開關元件s13所具備的開關控制為導通狀態時，開關元件s13使蓄電池20的正極側與負載ld側切斷。即，通過控制裝置100將開關元件s13交替地控制為導通狀態與非導通狀態，從而在電力變換裝置31中，能夠將基于蓄電池20所放出的直流電力得到的電壓波形為矩形的電力
(電力e1)向負載ld側供給。因此，在電力變換裝置31中，能夠省略在第一實施方式的電力變換裝置30中輸出矩形開關波形的電力(電力e1)的開關電路在開關期間中使電壓波形變動(使電壓值變動)的功能。在第一實施方式的電力變換裝置30中，例如在與由開關元件s1～開關元件s4構成的開關電路不同的其他開關電路(未圖示)為生成矩形開關波形的電力e1的結構的情況下，能夠省略該未圖示的開關電路。
[0136]
開關元件s14例如根據由控制裝置100進行的控制，來限制向蓄電池20的負極側供給的電力的方向。在圖13中，示出開關元件s14由二極管與開關構成的情況的一例。當控制裝置100將開關元件s14所具備的開關控制為非導通狀態時，開關元件s14容許從負載ld輸出的輸出電力向蓄電池20的負極側供給。另一方面，當控制裝置100將開關元件s14所具備的開關控制為導通狀態時，開關元件s14容許從蓄電池20的負極側輸出的輸出電力向負載ld側供給。
[0137]
在圖13中，示出開關元件s11、開關元件s12以及開關元件s14由二極管與開關構成的情況的一例，但也可以與第一實施方式的電力變換裝置30所具備的開關元件s5相同地由場效應晶體管fet、二極管d與絕緣柵雙極型晶體管igbt構成(參照圖4)。并且，開關元件s13的結構并不限定于圖13所示的結構。圖14是示出電力變換裝置31所具備的開關元件s13的結構的一例的圖。圖14的(a)所示的開關元件s13a是圖13所示的開關sw的結構。圖14的(b)所示的開關元件s13b是兩個場效應晶體管fet串聯連接的情況的一例。在開關元件s13b中，場效應晶體管fet-1與場效應晶體管fet-2彼此反向地串聯連接。圖14的(c)所示的開關元件s13c是由二極管d與絕緣柵雙極型晶體管igbt構成的兩個開關元件串聯連接的情況的一例。在開關元件s13c中，各個開關元件彼此反向地串聯連接。圖14的(b)所示的開關元件s13b所具備的場效應晶體管fet以及圖14的(c)所示的開關元件s13c所具備的絕緣柵雙極型晶體管igbt的接通狀態以及斷開狀態與圖14的(a)所示的開關元件s13a所具備的開關sw相同地例如由控制裝置100控制。
[0138]
在電力變換裝置31中，通過開關元件s11、開關元件s12、開關元件s13以及開關元件s14的結構將蓄電池20與轉換器300的連接切換為串聯連接或者并聯連接。開關元件s11、開關元件s12、開關元件s13以及開關元件s14的結構是技術方案中的“開關部”以及“第三開關元件”的一例。
[0139]
圖13所示的電力變換裝置31的結構與第一實施方式的電力變換裝置30相同地是以蓄電池20所放出的直流電壓值的兩倍的電壓值vout將電壓波形為正弦波的半波的電力向負載ld側供給的結構。電力變換裝置31也與第一實施方式的變形例的電力變換裝置30a相同地，也能夠通過累加與由開關元件s11～開關元件s14以及蓄電池20(其中，為不同的蓄電池)構成的電壓波形生成部31vg相同的結構，從而成為以直流電壓值的三倍以上的電壓值vout將電壓波形為正弦波的半波的電力向負載ld側供給的結構。該情況下的電力變換裝置31的結構在后敘述。
[0140]
[電力變換裝置的動作]
[0141]
在此，說明由控制裝置100進行的電力變換裝置31的控制與電力變換裝置31的動作的一例。圖15是說明車輛1所具備的控制裝置100的電力變換裝置31的控制的一例的圖。圖16是說明在電力變換裝置31中生成的電壓波形的一例的圖。圖17是說明車輛1所具備的控制裝置100對電力變換裝置31進行控制的詳細的時機的一例的圖。圖15～圖17是為了車
輛1的行駛而使行駛用馬達10驅動的情況的一例。在圖15的(a)中，也一并示出與圖13所示的電力變換裝置31連接的負載ld(也包括開關元件s1～開關元件s4)，并示出在供給電力時向負載ld流動的電流的路徑(電流路徑)。在圖15的(b)中，示出在各個電流路徑流動電流時控制裝置100所控制的開關元件s的狀態。在圖15的(b)中“on”表示將開關元件s控制為導通狀態，“off”表示將開關元件s控制為非導通狀態，
“↑
：朝上的箭頭”表示未變更開關元件s的控制，“()：括弧”內的記載表示在開關元件s流動的構成要素。在圖15的(c)中，示出電力變換裝置31進行波形合成而輸出的電壓波形。在圖16中，示意性地示出在從蓄電池20供給(放出)的直流電壓值為200[v]的情況下，根據由控制裝置100進行的控制，通過各個電流路徑向負載ld供給的電力的電壓波形的一例以及對電壓波形進行波形合成的情形的一例。在圖17中，示出在對向負載ld供給的電力的電壓波形進行波形合成時，將蓄電池20與轉換器300的連接切換為串聯連接或者并聯連接的時機的電壓波形的變化的情形的一例。在以下的說明中，適當參照圖15～圖17來說明電力變換裝置31的動作。
[0142]
控制裝置100在圖15的(c)所示的時刻t0(＝時刻t3、時刻t6)、即電壓值vout比能夠從蓄電池20供給的直流電壓值的電力e1低的狀態時，如圖15的(b)所示的控制c1的欄那樣控制各個開關元件s。由此，在電力變換裝置31中，轉換器300所輸出的輸出電力e2通過圖15的(a)所示的電流路徑p1(在開關元件s11中為二極管d)向負載ld側供給。更具體而言，轉換器300所生成的圖16的(b)所示那樣的電壓波形的輸出電力e2中的、圖16的(c)所示那樣的電壓波形的輸出電力e2通過電流路徑p1向負載ld側供給。由此，向負載ld供給的電力的電壓值vout成為輸出電力e2的電壓值。
[0143]
之后，控制裝置100在圖15的(c)所示的時刻t1(＝時刻t4)、即電壓值vout上升到與能夠從蓄電池20供給的直流電壓值相等的電壓值時，如圖15的(b)所示的控制c2的欄那樣控制各個開關元件s。由此，在電力變換裝置31中，基于蓄電池20的直流電力得到的電力e1通過圖15的(a)所示的電流路徑p2(在開關元件s14中為二極管d)向負載ld側供給。更具體而言，基于蓄電池20的直流電力得到的圖16的(a)所示那樣的電壓波形為矩形的電力e1通過電流路徑p2向負載ld側供給。由此，向負載ld供給的電力的電壓值vout成為由電流路徑p1供給的輸出電力e2的電壓值與由電流路徑p2供給的電力e1的電壓值的合計。在控制c2的狀態下，在電力變換裝置31中為蓄電池20與轉換器300并聯連接的狀態，因此電壓值vout成為輸出電力e2以及電力e1的電壓值(200[v])。
[0144]
接著，控制裝置100在圖15的(c)所示的時刻t1(＝時刻t4)，如圖15的(b)所示的控制c3的欄那樣控制各個開關元件s。由此，在電力變換裝置31中，通過電流路徑p1向負載ld側供給的輸出電力e2通過圖15的(a)所示的電流路徑p3(在開關元件s12中為開關sw)向蓄電池20的負極側供給。更具體而言，轉換器300所生成的圖16的(b)所示那樣的電壓波形的輸出電力e2中的、圖16的(d)所示那樣的電壓波形的輸出電力e2通過電流路徑p3向蓄電池20的負極側供給。由此，對開關元件s14所具備的二極管d施加反向偏置，開關元件s14成為off(非導通狀態)。在控制c3的狀態下，在電力變換裝置31中為轉換器300與蓄電池20串聯連接的狀態。因此，向負載ld供給的電力的電壓值vout如圖16的(e)所示那樣成為由電流路徑p2供給的電力e1的電壓值與由電流路徑p3供給的輸出電力e2的電壓值的合計。
[0145]
這樣，控制裝置100在時刻t1，使蓄電池20與轉換器300并聯連接，并在之后將蓄電池20與轉換器300切換為串聯連接。在此，使用圖17來說明在時刻t1切換蓄電池20與轉換器
300的連接的詳細的時機。
[0146]
控制裝置100在輸出電力e2的電壓值即將要成為與能夠從蓄電池20供給的直流電壓值相等的電壓值稍前的時刻t1-1的時機，將開關元件s從控制c1切換為控制c2。所述稍前的時刻t1-1的時機是在轉換器300所輸出的輸出電力e2的電壓波形成為電壓值＝200[v]時蓄電池20所輸出的電力e1的電壓波形成為電壓值＝200[v]的時機。由此，開始從蓄電池20輸出基于直流電力得到的電力e1。之后，控制裝置100在輸出電力e2的電壓值成為零的時刻t1-2的時機將開關元件s從控制c2切換為控制c3。
[0147]
這樣，控制裝置100使輸出電力e2的電壓波形與電力e1的電壓波形重復(重疊)微小的期間，而將蓄電池20與轉換器300的連接從并聯連接切換為串聯連接。在控制裝置100在時刻t1-2的時機將開關元件s從控制c2切換為控制c3之后，伴隨著輸出電力e2的電壓波形與正弦波的半波相同地上升，對電力e1加上輸出電力e2(參照圖16的(e))。
[0148]
之后，控制裝置100在圖15的(c)所示的時刻t2(＝時刻t5)、即電壓值vout下降到與能夠從蓄電池20供給的直流電壓值相等的電壓值時，使各個開關元件s的控制為控制c2。由此，在電力變換裝置31中，停止輸出電力e2經由電流路徑p3向蓄電池20的負極側的供給，僅蓄電池20的電力e1通過電流路徑p2向負載ld側供給。
[0149]
接著，控制裝置100在圖15的(c)所示的時刻t2(＝時刻t5)，使各個開關元件s的控制為控制c1。由此，在電力變換裝置31中，停止電力e1經由電流路徑p2向負載ld側的供給，僅圖16的(c)所示那樣的電壓波形的輸出電力e2通過電流路徑p1向負載ld側供給。
[0150]
這樣，控制裝置100在時刻t2將蓄電池20與轉換器300的串聯連接切換為并聯連接，并在之后將蓄電池20斷開。該時刻t2的蓄電池20與轉換器300的連接切換的詳細的時機設為與將使用圖17說明了的蓄電池20與轉換器300的連接切換的時機反過來的情況等價的時機即可。因此，省略詳細的說明。
[0151]
通過由控制裝置100進行的這樣的控制，從而在電力變換裝置31中，以圖16的(f)所示那樣的蓄電池20的直流電壓值的兩倍的電壓值將電壓波形為以電壓值＝0[v]為基準的正弦波的半波的電力的電壓值vout向負載ld供給。
[0152]
控制裝置100在使行駛用馬達10作為再生制動器進行動作而發出的電力向蓄電池20充入的情況下也相同地進行控制。圖18是說明車輛1所具備的控制裝置100的電力變換裝置31的控制的一例的圖。在圖18中，示出在為了使電力充入蓄電池20而在各個電流路徑流動電流時控制裝置100所控制的開關元件s的狀態。在圖18中，控制c1’、控制c2’以及控制c3’是用于使通過圖15的(b)所示的控制c1、控制c2以及控制c3而在對應的電流路徑p流動的電流的朝向反向的開關元件s的控制。因此，控制裝置100使由行駛用馬達10發出的電力向蓄電池20充入的情況下的電力變換裝置31的動作設為與將使用圖15～圖17說明了的、為了車輛1的行駛而使行駛用馬達10驅動的情況下的動作反過來的情況等價的動作即可。因此，省略詳細的說明。
[0153]
[控制裝置的處理]
[0154]
圖19是示出在車輛1所具備的控制裝置100中在對電力變換裝置31進行控制時執行的處理的流程的一例的流程圖。本流程圖的處理在車輛1行駛的期間反復執行。在以下的說明中，著眼于控制裝置100所具備的開關控制部108的處理、即開關控制部108向開關元件輸出驅動信號的處理(圖10所示的步驟s190)，控制裝置100所具備的其他構成要素的處理
作為控制裝置100所進行的處理，來說明到圖15的(c)所示的時刻t1為止的處理。
[0155]
控制裝置100判定本次的控制是否是行駛用馬達10的驅動(步驟s200)。即，控制裝置100判定本次的控制是為了車輛1的行駛而使行駛用馬達10驅動的控制、還是使由行駛用馬達10發出的電力向蓄電池20充入的控制。在步驟s200中判定為本次的控制是行駛用馬達10的驅動的情況下，控制裝置100開始為了車輛1的行駛而使行駛用馬達10驅動的控制。
[0156]
在為了車輛1的行駛而使行駛用馬達10驅動的控制中，控制裝置100確認電壓值vout是否是比能夠從蓄電池20供給的直流電壓值的電力e1低的電壓值(0＜e1)(步驟s210)。在步驟s210中判定為電壓值vout不是(0＜e1)的電壓值的情況下，控制裝置100使處理進入步驟s212。
[0157]
另一方面，在步驟s210中在判定為電壓值vout是(0《e1)的電壓值的情況下，開關控制部108生成用于將開關元件s11設為off(非導通狀態)，將開關元件s12設為off，將開關元件s13設為off，將開關元件s14設為off的各個驅動信號(步驟s211)。即，開關控制部108設為控制c1的狀態(參照圖15的(b))。
[0158]
控制裝置100確認電壓值vout是否是與能夠從蓄電池20供給的直流電壓值相等的電壓值(e1＝e2)(步驟s212)。在步驟s212中判定為電壓值vout不是(e1＝e2)的電壓值的情況下，控制裝置100使處理進入步驟s214。
[0159]
另一方面，在步驟s212中判定為電壓值vout是(e1＝e2)的電壓值的情況下，開關控制部108生成用于將開關元件s11設為off，將開關元件s12設為off，將開關元件s13設為on(導通狀態)，將開關元件s14設為off的各個驅動信號(步驟s213)。即，開關控制部108設為控制c2的狀態(參照圖15的(b))。
[0160]
控制裝置100確認電壓值vout是否是能夠從蓄電池20供給的直流電壓值以上的電壓值(vout≥e1)(步驟s214)。在步驟s214中判定為電壓值vout不是(vout≥e1)的電壓值的情況下，控制裝置100使處理進入步驟s230。
[0161]
另一方面，在步驟s214中判定為電壓值vout是(vout≥e1)的電壓值的情況下，開關控制部108生成用于將開關元件s11設為off，將開關元件s12設為on，將開關元件s13設為on，將開關元件s14設為off的各個驅動信號(步驟s215)。即，開關控制部108設為控制c3的狀態(參照圖15的(b))。
[0162]
另一方面，在步驟s200中判定為本次的控制不是行駛用馬達10的驅動的情況下，控制裝置100開始使由行駛用馬達10發出的電力向蓄電池20充入的控制。
[0163]
在為了車輛1的行駛而使行駛用馬達10驅動的控制中，控制裝置100確認電壓值vout是否是比能夠從蓄電池20供給的直流電壓值的電力e1低的電壓值(0＜e1)(步驟s220)。在步驟s220中判定為電壓值vout不是(0＜e1)的電壓值的情況下，控制裝置100使處理進入步驟s222。
[0164]
另一方面，在步驟s220中判定為電壓值vout是(0《e1)的電壓值的情況下，開關控制部108生成用于將開關元件s11設為on(導通狀態)，將開關元件s12設為off(非導通狀態)，將開關元件s13設為off，將開關元件s14設為off的各個驅動信號(步驟s221)。即，開關控制部108設為控制c1’的狀態(參照圖18)。
[0165]
控制裝置100確認電壓值vout是否是與能夠從蓄電池20供給的直流電壓值相等的電壓值(e1＝e2)(步驟s222)。在步驟s222中判定為電壓值vout不是(e1＝e2)的電壓值的情
況下，控制裝置100使處理進入步驟s224。
[0166]
另一方面，在步驟s222中判定為電壓值vout是(e1＝e2)的電壓值的情況下，開關控制部108生成用于將開關元件s11設為on，將開關元件s12設為off，將開關元件s13設為on，將開關元件s14設為on的各個驅動信號(步驟s223)。即，開關控制部108設為控制c2’的狀態(參照圖18)。
[0167]
控制裝置100確認電壓值vout是否是能夠從蓄電池20供給的直流電壓值以上的電壓值(vout≥e1)(步驟s224)。在步驟s224中判定為電壓值vout不是(vout≥e1)的電壓值的情況下，控制裝置100使處理進入步驟s230。
[0168]
另一方面，在步驟s224中判定為電壓值vout是(vout≥e1)的電壓值的情況下，開關控制部108生成用于將開關元件s11設為off，將開關元件s12設為off，將開關元件s13設為on，將開關元件s14設為off的各個驅動信號(步驟s225)。即，開關控制部108設為控制c3’的狀態(參照圖18)。
[0169]
開關控制部108將所生成的各個驅動信號向對應的各個開關元件s輸出(步驟s230)。然后，控制裝置100結束本次的處理，并再次從圖10所示的步驟s100起反復進行處理。
[0170]
通過這樣的處理的流程，控制裝置100基于電壓值vout的電壓值，來生成并輸出用于將各個開關元件s設為on(導通狀態)、或設為off(非導通狀態)的驅動信號。由此，電力變換裝置31按照由控制裝置100進行的控制進行動作，將用于車輛1的行駛的電力向行駛用馬達10供給、或者使由行駛用馬達10發出的電力向蓄電池20充入。
[0171]
[第二實施方式的變形例]
[0172]
說明通過累加與電壓波形生成部31vg相同的結構從而以直流電壓值的三倍以上的電壓值vout將電壓波形為正弦波的半波的電力向負載ld側供給的結構。
[0173]
圖20是示出第二實施方式的電力變換裝置31的變形例的結構的一例的圖。圖20所示的變形例的電力變換裝置31也是與車輛1所具備的行駛用馬達10的三相交流的u相、v相、w相中的任一個相對應的電力變換裝置31。變形例的電力變換裝置31(以下，稱為“電力變換裝置31a”)例如具備轉換器300、八個開關元件(開關元件s11～開關元件818)。在電力變換裝置31a中，開關元件s11～開關元件s14的四個開關元件s是對應于蓄電池20的電壓波形生成部31vg，開關元件s15～開關元件s18的四個開關元件s是對應于與蓄電池20不同的蓄電池20(以下，稱為“蓄電池21”)的電壓波形生成部31vg。在圖20中，也一并示出與電力變換裝置31a關聯的蓄電池20以及負載ld(也包括開關元件s1～開關元件s4)。并且，在圖20中，示出在電力變換裝置31a按照由控制裝置100進行的開關元件s的控制供給電力時向負載ld流動的電流路徑p。關于由控制裝置100進行的控制與電流路徑p在后敘述。
[0174]
蓄電池21是與蓄電池20相同的蓄電池。蓄電池21放出(供給)或充入與蓄電池20相同的直流電壓值的直流電力。蓄電池21是技術方案中的“第二蓄電池”的一例，蓄電池21所放出的電力是技術方案中的“第二蓄電池電力”的一例。
[0175]
開關元件s15是與開關元件s11相同的功能的開關元件s。開關元件s15例如根據由控制裝置100進行的控制，來限制從轉換器300和/或蓄電池20輸出的電力所供給的方向。
[0176]
開關元件s16是與開關元件s12相同的功能的開關元件s。開關元件s16例如根據由控制裝置100進行的控制，來限制從轉換器300和/或蓄電池20輸出的輸出電力所供給的方
向。
[0177]
開關元件s17是與開關元件s13相同的功能的開關元件s。開關元件s17切換蓄電池21的正極側與負載ld側的連接。通過控制裝置100將開關元件s17交替地控制為導通狀態與非導通狀態，從而在電力變換裝置31a中，能夠將基于蓄電池21所放出的直流電力得到的電壓波形為矩形的電力(輸出電力e3)向負載ld側供給。開關元件s17是技術方案中的“第三生成部”的一例，開關元件s17所輸出的輸出電力e3是技術方案中的“第五輸出電力”的一例。
[0178]
開關元件s18是與開關元件s14相同的功能的開關元件s。開關元件s18例如根據由控制裝置100進行的控制，來限制向蓄電池20的負極側供給的電力的方向。
[0179]
在圖20中，示出開關元件s11、開關元件s12、開關元件s14、開關元件s15、開關元件s16以及開關元件s18由二極管與開關構成的情況的一例，但也可以與第一實施方式的電力變換裝置30所具備的開關元件s5相同地，由場效應晶體管fet、二極管d與絕緣柵雙極型晶體管igbt構成(參照圖4)。并且，在圖20中，示出開關元件s13以及開關元件s17由開關構成的情況的一例，但也可以與電力變換裝置31相同地，是兩個場效應晶體管fet串聯連接的結構、由二極管d與絕緣柵雙極型晶體管igbt構成的兩個開關元件串聯連接的結構(參照圖14)。
[0180]
在電力變換裝置31a中，通過開關元件s11、開關元件s12、開關元件s13以及開關元件s14的結構，將蓄電池20與轉換器300的連接切換為串聯連接或者并聯連接。并且，在電力變換裝置31a中，通過開關元件s15、開關元件s16、開關元件s17以及開關元件s18的結構，將蓄電池21與轉換器300和/或蓄電池20的連接切換為串聯連接或者并聯連接。開關元件s15、開關元件s16、開關元件s17以及開關元件s18的結構是技術方案中的“第四開關元件”的一例。
[0181]
[變形例的電力變換裝置所生成的電壓波形]
[0182]
圖21是說明在變形例的電力變換裝置31a中生成的電壓波形的一例的圖。在圖21中，示意性地示出在從蓄電池20供給(放出)的直流電壓值為200[v]的情況下，根據由控制裝置100進行的控制，對電力變換裝置31a所輸出的電力的電壓波形進行波形合成的情形的一例。
[0183]
電力變換裝置31a根據來自控制裝置100的控制，來生成圖21的(a)所示那樣的使作為負載ld的行駛用馬達10驅動的頻率的矩形波形的電力e1。更具體而言，控制裝置100控制各個開關元件s，以生成在時刻t0～時刻t1的期間電壓值成為0[v]，在時刻t1～時刻t4的期間保持蓄電池20所放出的直流電壓值，且在時刻t4～時刻t5的期間電壓值成為0[v]那樣的矩形波形的電力e1。
[0184]
電力變換裝置31a根據來自控制裝置100的控制，來生成圖21的(b)所示那樣的為使行駛用馬達10驅動的頻率且相位不同的矩形波形的輸出電力e3。更具體而言，控制裝置100控制各個開關元件s，以生成在時刻t0～時刻t2的期間電壓值成為0[v]，在時刻t2～時刻t3的期間保持蓄電池20所放出的直流電壓值，且在時刻t3～時刻t5的期間電壓值成為0[v]那樣的矩形波形的輸出電力e3。
[0185]
在電力變換裝置31a中，當由控制裝置100開始轉換器300的動作時，轉換器300基于由控制裝置100輸入或設定的輸出波形曲線，來生成并輸出圖21的(c)所示那樣的電壓波形的輸出電力e2。控制裝置100對轉換器300輸入或設定的輸出波形曲線用于生成從使行駛
用馬達10驅動的頻率的正弦波的半波減去電力e1的電壓波形與輸出電力e3的電壓波形而得到的電壓波形。更具體而言，輸出波形曲線由第一～第九這九個輸出波形曲線構成。第一輸出波形曲線是在時刻t0～時刻t1的期間使輸出電力e2的電壓值沿著正弦波的半波從零的狀態上升的曲線。第二輸出波形曲線是在輸出電力e2的電壓值與直流電壓值相等的時刻t1時使輸出電力e2的電壓值為零的曲線。第三輸出波形曲線是在時刻t1～時刻t2的期間使輸出電力e2的電壓值沿著正弦波的半波從零的狀態上升的曲線。第四輸出波形曲線是在輸出電力e2的電壓值與直流電壓值相等時刻t2時使輸出電力e2的電壓值為零的曲線。第五輸出波形曲線是在時刻t2～時刻t3的期間使輸出電力e2的電壓值從零的狀態與正弦波的半波相同地上升，且從輸出電力e2的電壓值與直流電壓值相等時起與正弦波的半波相同地下降的曲線。第六輸出波形曲線是在輸出電力e2的電壓值成為零的時刻t3時使輸出電力e2的電壓值與直流電壓值相等的曲線。第七輸出波形曲線是在時刻t3～時刻t4的期間使輸出電力e2的電壓值從輸出電力e2的電壓值與直流電壓值相等的狀態沿著正弦波的半波下降到零的狀態的曲線。第八輸出波形曲線是在輸出電力e2的電壓值成為零的時刻t4時使輸出電力e2的電壓值與直流電壓值相等的曲線。第九輸出波形曲線是在時刻t4～時刻t5的期間使輸出電力e2的電壓值從輸出電力e2的電壓值與直流電壓值相等的狀態沿著正弦波的半波下降到零的狀態的曲線。控制裝置100通過與控制各個開關元件s以生成電力e1以及輸出電力e2的時機相匹配地對轉換器300依次輸入或設定這九個輸出波形曲線，從而使圖21的(c)所示那樣的電壓波形的輸出電力e2從轉換器300輸出。
[0186]
控制裝置100也可以使輸出電力e2的電壓波形為相同的形狀的輸出波形曲線共通。更具體而言，也可以是，使第一輸出波形曲線與第三輸出波形曲線共通，使第二輸出波形曲線與第四輸出波形曲線共通，使第六輸出波形曲線與第八輸出波形曲線共通，使第七輸出波形曲線與第九輸出波形曲線共通。在該情況下，控制裝置100通過將共通的輸出波形曲線對轉換器300輸入或設定各兩次，從而使圖21的(c)所示那樣的電壓波形的輸出電力e2從轉換器300輸出。
[0187]
電力變換裝置31a對電力e1的電壓波形、輸出電力e2的電壓波形以及輸出電力e3的電壓波形進行波形合成，且如圖21的(d)所示那樣將為蓄電池20所放出的直流電壓值的三倍的電壓值(在圖21的(d)中為600[v])、且電壓波形為正弦波的半波的電力的電壓值vout向負載ld供給。由此，在電力變換裝置31a中，也在開關電路的動作(開關元件s1～開關元件s4的開關動作)的作用下，向負載ld流動的電流的方向例如在供給到負載ld的電壓值vout的電力的電壓波形為第偶數個半波時反轉，向負載ld供給圖21的(e)所示那樣的使行駛用馬達10驅動的頻率的正弦波(全波)的電壓波形的電力。由此，行駛用馬達10在所供給的正弦波的電力的作用下驅動(旋轉)。
[0188]
[電力變換裝置的動作]
[0189]
圖22是說明車輛1所具備的控制裝置100的電力變換裝置31a的控制的一例的圖。在圖22的(a)中，示出為了車輛1的行駛而使行駛用馬達10驅動的情況下的開關元件s的控制，在圖22的(b)中，示出在使由行駛用馬達10發出的電力向蓄電池20以及蓄電池21充入的情況下的開關元件s的控制。圖22所示的各個控制c與圖20所示的各個電流路徑p對應。其中，圖22的(b)所示的各個控制是用于使電流與圖20所示的各個電流路徑p反向地流動的開關元件s的控制。
[0190]
電力變換裝置31a通過使電力e1的電壓波形、輸出電力e2的電壓波形以及輸出電力e3的電壓波形波形合成，從而向負載ld的端子供給為蓄電池20所放出的直流電壓值的三倍的電壓值、且電壓波形為以電壓值＝0[v]為基準的正弦波的半波的電力(參照圖21的(d))。
[0191]
在電力變換裝置31a中，也是控制裝置100切換蓄電池20與轉換器300連接的時機與電力變換裝置30相同。即，在電力變換裝置31a中，也是控制裝置100從控制c1切換為控制c2的時機以及從控制c2切換為控制c3的時機也與電力變換裝置30相同。并且，在電力變換裝置31a中，也是切換蓄電池20與轉換器300的串聯連接和蓄電池21之間的連接的時機與電力變換裝置30同樣。更具體而言，在電力變換裝置31a中，控制裝置100從控制c3切換為控制c4的時機以及從控制c4切換為控制c5的時機也與電力變換裝置30相同。然而，在電力變換裝置31a中，也可以使控制裝置100從控制c3切換為控制c4的時機以及從控制c4切換為控制c5的時機為與電力變換裝置30不同的時機。
[0192]
圖23是說明車輛1所具備的控制裝置100對電力變換裝置31a進行控制的詳細的時機的一例的圖。在圖23中，示出在對向負載ld供給的電力的電壓波形進行波形合成時，將蓄電池20與轉換器300的串聯連接和蓄電池21之間的連接從并聯連接切換為串聯連接的時機(圖21的時刻t2)的電壓波形的變化的情形的一例。
[0193]
控制裝置100在輸出電力e2的電壓值成為與能夠從蓄電池20供給的直流電壓值相等的電壓值的時刻t2-1的時機，將開關元件s從控制c3切換為控制c4。由此，開始從蓄電池21輸出基于直流電力得到的輸出電力e3。之后，控制裝置100在輸出電力e2的電壓值成為零的時刻t2-2的時機，將開關元件s從控制c4切換為控制c5。
[0194]
這樣，控制裝置100不使輸出電力e2的電壓波形與輸出電力e3的電壓波形如圖17所示那樣重復(重疊)微小的期間地，將蓄電池20與轉換器300的串聯連接和蓄電池21之間的連接從并聯連接切換為串聯連接。由此，在控制裝置100在時刻t2-2的時機將開關元件s從控制c4切換為控制c5后，伴隨著輸出電力e2的電壓波形與正弦波的半波相同地上升，在電力e1與輸出電力e2相加而得到的電力上進一步加上輸出電力e3(參照圖21的(d))。
[0195]
控制裝置100也可以將圖23所示的控制時機設為進行從控制c1向控制c2的切換以及從控制c2向控制c3的切換時的控制時機。
[0196]
電力變換裝置31a的其他動作設為與使用圖15～圖19說明了的電力變換裝置31的動作等價的動作即可。因此，省略與電力變換裝置31a的動作相關的詳細的說明。
[0197]
通過這樣的結構以及控制，電力變換裝置31(包括電力變換裝置31a)能夠與第一實施方式的電力變換裝置30(包括電力變換裝置30a)相同地，根據由控制裝置100進行的控制，變換為將從蓄電池20供給(放出)的直流電力的電壓升壓為兩倍(在電力變換裝置31a中為三倍)的交流電力并向行駛用馬達10供給。在該情況下，電力變換裝置31(包括電力變換裝置31a)也與第一實施方式的電力變換裝置30(包括電力變換裝置30a)相同地，能夠進行與使用了以往的逆變器的電力變換裝置相比抑制了電力的變換效率的降低、由使用高耐壓的部件引起的損失的增大、部件的劣化的電力變換。即，在電力變換裝置31(包括電力變換裝置31a)中，也能夠與使用了以往的逆變器的電力變換裝置相比，效率良好地進行電力變換。
[0198]
在上述的第二實施方式的變形例中，說明了通過追加(累加)包括蓄電池21的電壓
波形生成部31vg的結構，從而將蓄電池20的直流電力的電壓升壓為三倍的情況。在電力變換裝置31中，相同地，也能夠通過累加包括與蓄電池20以及蓄電池21不同的蓄電池的電壓波形生成部31vg，從而進一步增加將蓄電池20的直流電力的電壓升壓的倍數(設為4倍以上)。該情況下的電力變換裝置31的結構、動作以及處理等設為與上述的電力變換裝置31a的結構、動作以及處理等價的結構、動作以及處理即可。
[0199]
《第三實施方式》
[0200]
[電力變換裝置的結構]
[0201]
圖24是示出第三實施方式的電力變換裝置的結構的一例的圖。圖24所示的第三實施方式的電力變換裝置(以下，稱為“電力變換裝置32”)也與第一實施方式的電力變換裝置30、第二實施方式的電力變換裝置31相同地，是與車輛1所具備的行駛用馬達10的三相交流的u相、v相、w相中的任一個相對應的電力變換裝置。在圖24中，也一并示出與電力變換裝置32關聯的蓄電池20以及負載ld。圖24所示的開關元件s1～開關元件s4是相當于第一實施方式的電力變換裝置30中的單相變換器30pc的結構。在圖24中，開關元件s1與開關元件s2作為相當于第一實施方式的電力變換裝置30中的單相變換器30pc的結構的構成要素示出，但開關元件s1以及開關元件s2也是屬于電力變換裝置32的構成要素。
[0202]
電力變換裝置32也基于從蓄電池20供給(放出)的直流電力，來生成正弦波的半波的電壓波形。圖24所示的電力變換裝置32的結構是以蓄電池20所放出的直流電壓值的三倍的電壓值將電壓波形為正弦波的半波的電力向負載ld側供給的結構。電力變換裝置32例如具備電壓波形生成部32vg、矩形電壓生成部32svg-1以及矩形電壓生成部32svg-2。電壓波形生成部32vg例如具備轉換器300、開關元件s21以及開關元件s21r。矩形電壓生成部32svg-1例如具備轉換器310-1以及開關元件s22。矩形電壓生成部32svg-2例如具備轉換器310-2。
[0203]
電壓波形生成部32vg基于從蓄電池20供給(放出)的直流電力，來生成正弦波的半波的電壓波形。電壓波形生成部32vg是相當于第一實施方式的電力變換裝置30中的電壓波形生成部30vg、第二實施方式的電力變換裝置31中的電壓波形生成部31vg的結構。
[0204]
開關元件s21例如根據由控制裝置100進行的控制，來限制從轉換器300輸出的輸出電力所供給的方向。開關元件s21相當于第一實施方式的電力變換裝置30所具備的開關元件s5、或者第二實施方式的電力變換裝置31所具備的開關元件s11。開關元件s21是技術方案中的“開關部”以及“第五開關元件”的一例。
[0205]
開關元件s21r切換轉換器300與轉換器310-1和/或轉換器310-2的連接。在圖24中，示出開關元件s21r由二極管與開關構成的情況的一例。當控制裝置100將開關元件s21r所具備的開關控制為非導通狀態時，開關元件s21r使轉換器300與轉換器310-1和/或轉換器310-2連接(串聯連接)。另一方面，當控制裝置100將開關元件s21r所具備的開關控制為導通狀態時，開關元件s21r使轉換器300與轉換器310-1和/或轉換器310-2切斷。開關元件s21r是技術方案中的“開關部”以及“第六開關元件”的一例。
[0206]
矩形電壓生成部32svg-1以及矩形電壓生成部32svg-2基于從蓄電池20供給(放出)的直流電力，來生成矩形波形的電壓波形。矩形電壓生成部32svg-1與矩形電壓生成部32svg-2分別生成波形變化的時機不同的矩形波形。矩形電壓生成部32svg-1例如生成相當于第二實施方式中的電力e1的電壓波形的矩形波形。矩形電壓生成部32svg-2例如生成相
當于第二實施方式中的輸出電力e3的電壓波形的矩形波形。
[0207]
轉換器310-1與轉換器310-2是與轉換器300相同的結構的轉換器。但是，由控制裝置100對轉換器310-1與轉換器310-2分別輸入或設定與轉換器300不同的輸出波形曲線。更具體而言，由控制裝置100對轉換器310-1輸入或設定用于生成相當于電力e1的電壓波形的矩形波形的輸出波形曲線，由控制裝置100對轉換器310-2輸入或設定用于生成相當于輸出電力e3的電壓波形的矩形波形的輸出波形曲線。轉換器310-1與轉換器310-2分別基于由控制裝置100輸入或設定的輸出波形曲線，根據從蓄電池20供給(放出)的直流電力，生成并輸出對應的矩形波形的輸出電力。轉換器310-1與轉換器310-2分別是技術方案中的“第四生成部”的一例，轉換器310-1與轉換器310-2各自輸出的矩形波形的輸出電力是技術方案中的“第六輸出電力”的一例。轉換器310-1是技術方案中的“第一生成部”的一例，轉換器310-1所輸出的矩形波形的輸出電力也可以是技術方案中的“第二輸出電力”的一例。在該情況下，轉換器310-2是技術方案中的“第四生成部”的一例，轉換器310-2所輸出的矩形波形的輸出電力也可以是技術方案中的“第六輸出電力”的一例。
[0208]
轉換器310-1與轉換器310-2分別不限定于與轉換器300相同的結構的轉換器。即，轉換器310-1與轉換器310-2分別即使不是輸出基于由控制裝置100輸入或設定的輸出波形曲線得到的電壓波形的輸出電力的結構，只要是能夠輸出相當于電力e1或者輸出電力e3的電壓波形的矩形波形的輸出電力的結構，則也可以是任意的結構。例如，轉換器310-1與轉換器310-2分別也可以是以使所輸出的輸出電力的電壓波形成為相當于電力e1或者輸出電力e3的電壓波形的矩形波形的方式預先構成的電橋類型、推挽類型的雙向絕緣型dc-dc轉換器。例如，轉換器310-1與轉換器310-2分別也可以是以使輸出從蓄電池20供給(放出)的直流電力的輸出電力的電壓波形成為相當于電力e1或者輸出電力e3的電壓波形的矩形波形的方式進行開關動作的開關電路。在該情況下，轉換器310-1與轉換器310-2分別也可以是具備將與蓄電池20相同的直流電壓值的直流電力放出(供給)或充入的與蓄電池20相同的其他蓄電池、且針對從這些蓄電池20供給(放出)的直流電力進行開關動作的結構。該情況下的結構也可以相當于第二實施方式的電力變換裝置31(也可以是電力變換裝置31a)中的蓄電池20與開關元件s13的結構、或者蓄電池21與開關元件s17的結構。
[0209]
開關元件s22例如根據由控制裝置100進行的控制，來限制從轉換器310-1輸出的輸出電力所供給的方向。開關元件s22相當于第一實施方式的電力變換裝置30所具備的開關元件s5、第一實施方式的變形例的電力變換裝置30a所具備的開關元件s6、第二實施方式的電力變換裝置31所具備的開關元件s11、或者第二實施方式的變形例的電力變換裝置31a所具備的開關元件s15。開關元件s22是技術方案中的“開關部”以及“第七開關元件”的一例。
[0210]
在圖24中，示出開關元件s21、開關元件s21r以及開關元件s22由二極管與開關構成的情況的一例，但也可以與第一實施方式的電力變換裝置30所具備的開關元件s5、第二實施方式的電力變換裝置31所具備的開關元件s11等相同地，由場效應晶體管fet、二極管d與絕緣柵雙極型晶體管igbt構成(參照圖4)。
[0211]
在圖24中，示出電壓波形生成部32vg、矩形電壓生成部32svg-1以及矩形電壓生成部32svg-2分別為不同的結構的情況。即，示出在電壓波形生成部32vg具備開關元件s21與開關元件s21r，在矩形電壓生成部32svg-1具備開關元件s22，在矩形電壓生成部32svg-2不
具備任何開關元件的結構。然而，例如在轉換器300、轉換器310-1以及轉換器310-2均為輸出基于由控制裝置100輸入或設定的輸出波形曲線得到的電壓波形的輸出電力的結構的情況下，電壓波形生成部32vg、矩形電壓生成部32svg-1以及矩形電壓生成部32svg-2分別也可以是相同的結構。在該情況下，為能夠切換是否使用開關元件s21與開關元件s21r的各自的結構即可。例如，在轉換器310-1與轉換器310-2均為相同的結構(具備開關電路、或者與蓄電池20不同的蓄電池的結構)的情況下，矩形電壓生成部32svg-1與矩形電壓生成部32svg-2分別也可以是相同的結構。在該情況下，為能夠切換是否使用開關元件s22的結構即可。能夠切換是否使用各個開關元件s的結構例如既可以是用于繞過不使用的開關元件s的機械結構，也可以是用于繞過不使用的開關元件s的電結構。
[0212]
[電力變換裝置的動作]
[0213]
在此，說明由控制裝置100進行的電力變換裝置32的控制與電力變換裝置32的動作的一例。圖25是說明車輛1所具備的控制裝置100的電力變換裝置32的控制的一例的圖。在圖25的(a)中，示出為了車輛1的行駛而使行駛用馬達10驅動的情況下的轉換器300、轉換器310-1、轉換器310-2以及開關元件s的控制c，在圖25的(b)中，示出使由行駛用馬達10發出的電力向蓄電池20以及蓄電池21充入的情況下的轉換器300、轉換器310-1、轉換器310-2以及開關元件s的控制c’。在圖25中，“op”表示將轉換器300、轉換器310-1或轉換器310-2控制為動作狀態，“nop”表示將轉換器300、轉換器310-1或轉換器310-2控制為非動作狀態。并且，在圖25中，對于轉換器300的“op”中的“()：括弧”內的記載而言，“up”表示轉換器300所輸出的輸出電力e2的電壓值以上升的方式變化的狀態(也包括中途的狀態)，“max”表示轉換器300所輸出的輸出電力e2的電壓值成為最大值的狀態，“0v”表示轉換器300所輸出的輸出電力e2的電壓值成為零的狀態。另一方面，在圖25中，轉換器300生成圖21的(c)所示那樣的電壓波形的輸出電力，與此相對轉換器310-1以及轉換器310-2生成并輸出圖21的(a)、圖21的(b)所示那樣的矩形的電壓波形的輸出電力，因此將輸出電壓值為最大值的電力的動作狀態表示為“op”，將輸出電壓值為零的電力的非動作狀態表示為“nop”。在圖25中，“on”表示將開關元件s控制為導通狀態，“off”表示將開關元件s控制為非導通狀態，
“↑
：朝上的箭頭”表示不變更開關元件s的控制，“()：括弧”內的記載表示在開關元件s流動的構成要素。
[0214]
在電力變換裝置32中生成的電壓波形的一例、以及對電壓波形進行波形合成的情形的一例與在圖21所示的第二實施方式的變形例的電力變換裝置31a中生成的電壓波形的一例、以及對電壓波形進行波形合成的情形的一例相同。更具體而言，在電力變換裝置32中，轉換器300根據從蓄電池20供給(放出)的直流電力(以下，稱為“直流電力e”)生成并輸出圖21的(c)所示那樣的電壓波形的輸出電力e2，轉換器300-1生成并輸出圖21的(a)所示那樣的電壓波形的電力e1，轉換器300-2生成并輸出圖21的(b)所示那樣的電壓波形的輸出電力e3。
[0215]
圖26是說明車輛1所具備的控制裝置100對電力變換裝置32進行控制的詳細的時機的一例的圖。在圖26中，示出在對向負載ld供給的電力的電壓波形進行波形合成時，切換轉換器300與轉換器310-1和/或轉換器310-2的連接的時機的電壓波形的變化的情形的一例。在圖26的(a)中，示出在對轉換器300所輸出的輸出電力e2的電壓波形與轉換器310-1所輸出的電力e1的電壓波形進行波形合成時的電壓波形的變化的情形的一例，在圖26的(b)
中，示出進一步對轉換器310-2所輸出的輸出電力e3的電壓波形進行波形合成時的電壓波形的變化的情形的一例。在以下的說明中，除了圖25的(a)以及圖26以外，還適當參照圖21來說明電力變換裝置32向負載ld側供給電力的情況下的動作。
[0216]
控制裝置100在圖21所示的時刻t0、即向負載ld供給的電力的電壓值vout比從蓄電池20供給的直流電力e的直流電壓值低的狀態時，如圖25的(a)所示的控制c1的欄那樣控制電力變換裝置32所具備的各個構成要素。由此，在電力變換裝置32中，在時刻t0～時刻t1的期間，轉換器300所輸出的沿著正弦波的半波上升的輸出電力e2通過開關元件s21的二極管d向負載ld側供給(參照圖21的(d))。由此，向負載ld供給的電力的電壓值vout成為輸出電力e2的電壓值。
[0217]
之后，控制裝置100在圖21所示的時刻t1，在轉換器300所輸出的輸出電力e2的電壓值上升到最大值時、即電壓值vout上升到與直流電力e的直流電壓值相等的電壓值時，如圖25的(a)所示的控制c2的欄那樣控制電力變換裝置32所具備的各個構成要素。即，控制裝置100使轉換器310-1動作。由此，在電力變換裝置32中，轉換器310-1所輸出的矩形波形的電力e1通過開關元件s22所具備的二極管d輸出，對電力e1的電壓波形與輸出電力e2的電壓波形進行波形合成而得到的電力向負載ld側供給(參照圖21的(d))。
[0218]
在此，使用圖26的(a)來說明對電力e1的電壓波形與輸出電力e2的電壓波形進行波形合成時的詳細的時機。控制裝置100在輸出電力e2的電壓值成為與直流電力e的直流電壓值相等的電壓值的時刻t1-1的時機，使轉換器310-1動作。由此，開始從轉換器310-1輸出基于直流電力e得到的電力e1。在從時刻t1-1到時刻t1-2的期間，電流通過開關元件s21r的二極管d而流動，當輸出電力e2的電壓值變得比電力e1的電壓值低時，對開關元件s21所具備的二極管d施加反向偏置，開關元件s21成為off(非導通狀態)。并且，在電力變換裝置32中，對電力e1的電壓波形與輸出電力e2的電壓波形進行波形合成，從輸出電力e2的電壓值成為零的時刻t1-2的時機起開始將電力e1與輸出電力e2合起來得到的電力向負載ld側的供給。這樣，在電力變換裝置32中，對輸出電力e2的電壓波形與電力e1的電壓波形進行波形合成。并且，在電力變換裝置32中，在時刻t1～時刻t2的期間，轉換器300所輸出的沿著正弦波的半波上升的輸出電力e2與轉換器310-1所輸出的電力e1合起來向負載ld側供給。由此，向負載ld供給的電力的電壓值vout上升到蓄電池20的直流電壓值的兩倍的電壓值。
[0219]
之后，控制裝置100在圖21所示的時刻t2，在轉換器300所輸出的輸出電力e2的電壓值上升到最大值時、即電壓值vout上升到與直流電力e的兩倍的直流電壓值相等的電壓值時，如圖25的(a)所示的控制c3的欄那樣控制電力變換裝置32所具備的各個構成要素。即，控制裝置100使轉換器310-2動作。由此，在電力變換裝置32中，從轉換器310-2輸出矩形波形的輸出電力e3，在電力e1的電壓波形與輸出電力e2的電壓波形的合成波形上進一步波形合成輸出電力e3的電壓波形而得到的電力向負載ld側供給(參照圖21的(d))。
[0220]
在此，使用圖26的(b)來說明在電力e1的電壓波形與輸出電力e2的電壓波形的合成波形上進一步波形合成輸出電力e3的電壓波形時的詳細的時機。控制裝置100在輸出電力e2的電壓值成為與直流電力e的直流電壓值再次相等的電壓值的時刻t2-1的時機，使轉換器310-2動作。由此，開始從轉換器310-2輸出基于直流電力e得到的輸出電力e3。在從時刻t2-1到時刻t2-2的期間，電流通過開關元件s21r的二極管d而流動，當輸出電力e2的電壓值變得比電力e1的電壓值低時，對開關元件s21所具備的二極管d施加反向偏置，開關元件
s21成為off(非導通狀態)。并且，也對開關元件s22所具備的二極管d施加反向偏置，開關元件s22也成為off(非導通狀態)。并且，在電力變換裝置32中，在電力e1的電壓波形與輸出電力e2的電壓波形的合成波形上進一步波形合成輸出電力e3的電壓波形，從輸出電力e2的電壓值成為零的時刻t2-2的時機起開始將電力e1、輸出電力e2以及輸出電力e3合起來得到的電力向負載ld側的供給。這樣，在電力變換裝置32中，在電力e1的電壓波形與輸出電力e2的電壓波形的合成波形上進一步波形合成輸出電力e3的電壓波形。并且，在電力變換裝置32中，在時刻t2～時刻t3的期間，轉換器300所輸出的沿著正弦波的半波上升的輸出電力e2同轉換器310-1所輸出的電力e1與轉換器310-2所輸出的輸出電力e3合起來得到的電力合起來向負載ld側供給。由此，向負載ld供給的電力的電壓值vout上升到蓄電池20的直流電壓值的三倍的電壓值，之后下降。
[0221]
之后，控制裝置100在圖21所示的時刻t3使轉換器310-2的動作停止，在圖21所示的時刻t4使轉換器310-2的動作停止。由此，向負載ld側供給的電力沿著轉換器300所輸出的正弦波的半波下降。該情況下的電力變換裝置32的動作設為與將使用圖25以及圖26說明了的電力變換裝置32的動作反過來的情況等價的動作即可。因此，省略詳細的說明。并且，從圖21所示的時刻t5、即下個時刻t0起反復進行相同的控制。
[0222]
通過由控制裝置100進行的這樣的控制，從而在電力變換裝置32中，將為圖21的(d)所示那樣的蓄電池20的直流電壓值的三倍的電壓值、且電壓波形為以電壓值＝0[v]為基準的正弦波的半波的電力向負載ld供給。
[0223]
控制裝置100在使行駛用馬達10作為再生制動器進行動作而發出的電力向蓄電池20充入的情況下也相同地進行控制。該情況下的電力變換裝置32的動作設為與將使用圖25以及圖26說明了的為了車輛1的行駛而使行駛用馬達10驅動的情況下的動作反過來的情況等價的動作即可。因此，省略詳細的說明。
[0224]
通過這樣的結構以及控制，從而電力變換裝置32與第一實施方式的電力變換裝置30(更具體而言，電力變換裝置30a)、第二實施方式的電力變換裝置31(更具體而言，電力變換裝置31a)相同地，能夠根據由控制裝置100進行的控制，變換為將從蓄電池20供給(放出)的直流電力的電壓升壓為三倍的交流電力并向行駛用馬達10供給。在該情況下，電力變換裝置32也與第一實施方式的電力變換裝置30(包括電力變換裝置30a)、第二實施方式的電力變換裝置31(包括電力變換裝置31a)相同地，能夠進行與使用了以往的逆變器的電力變換裝置相比抑制了電力的變換效率的降低、由使用高耐壓的部件引起的損失的增大、部件的劣化的電力變換。即，在電力變換裝置32中，也能夠與使用了以往的逆變器的電力變換裝置相比，效率良好地進行電力變換。
[0225]
[第三實施方式的變形例]
[0226]
在上述的電力變換裝置32中，說明將為蓄電池20所放出的直流電壓值的三倍的電壓值、且電壓波形為正弦波的半波的電力向負載ld側即行駛用馬達10供給的結構。更具體而言，說明在電力變換裝置32中，通過累加電壓波形生成部32vg、矩形電壓生成部32svg-1以及矩形電壓生成部32svg-2的結構，從而將蓄電池20的直流電力e的電壓升壓為三倍的情況。然而，在電力變換裝置32中，也能夠實現使向行駛用馬達10供給的電力為直流電力e的兩倍或者4倍以上的結構。在該情況下，例如，在將電力變換裝置32設為將向行駛用馬達10供給的電力升壓為直流電力e的兩倍的結構的情況下，省略矩形電壓生成部32svg-1，使矩
形電壓生成部32svg-2所具備的轉換器310-2輸出圖16的(a)所示那樣的電壓波形的電力e1即可。并且，使電壓波形生成部32vg輸出圖16的(b)所示那樣的電壓波形的輸出電力e2即可。例如，在將電力變換裝置32設為將向行駛用馬達10供給的電力升壓為直流電力e的4倍的結構的情況下，在與矩形電壓生成部32svg-2之間追加與矩形電壓生成部32svg-1相同的結構的矩形電壓生成部32svg，并使電壓波形生成部32vg以及各個矩形電壓生成部32svg輸出所需的電壓波形的輸出電力即可。在電力變換裝置32中，相同地，也能夠通過累加與矩形電壓生成部32svg-1相同的結構的矩形電壓生成部32svg，從而進一步增加將蓄電池20的直流電力的電壓升壓的倍數(設為5倍以上)。這些情況下的電力變換裝置32的動作以及處理等設為與上述的電力變換裝置32的動作以及處理等價的動作以及處理即可。
[0227]
如上所述，根據各實施方式的電力變換裝置，生成基于由蓄電池20輸出的直流電力得到的、使行駛用馬達10驅動的頻率的矩形波形的電力e1，并生成從使行駛用馬達10驅動的頻率的正弦波的半波減去電力e1的電壓波形而得到的電壓波形的輸出電力e2。并且，在各實施方式的電力變換裝置中，對電力e1的電壓波形與輸出電力e2的電壓波形進行波形合成，而生成使行駛用馬達10驅動的頻率的、以電壓值＝0[v]為基準的正弦波的半波的電力。之后，在各實施方式的電力變換裝置中，通過使所生成的正弦波的半波的第偶數個反轉，從而變換為使行駛用馬達10驅動的頻率的正弦波的全波的交流電力，并向行駛用馬達10供給。由此，在各實施方式的電力變換裝置中，能夠進行與使用了以往的逆變器的電力變換裝置相比抑制了電力的變換效率的降低、由使用高耐壓的部件引起的損失的增大、部件的劣化且效率良好的電力變換。
[0228]
根據以上說明了的各實施方式的電力變換裝置，具備：轉換器300，其至少將由蓄電池20輸出的直流電力變換為基于所輸入或設定的輸出波形曲線得到的電壓波形(從使行駛用馬達10驅動的頻率的正弦波的半波減去開關電路所輸出的電力e1的電壓波形而得到的電壓波形)的輸出電力e2并輸出；以及開關電路(開關元件s1～開關元件s4)，其生成并輸出基于直流電力得到的電力e1，向作為負載ld的行駛用馬達10供給通過將輸出電力e2與電力e1相加而生成的作為交流的控制波形的正弦波(全波)的交流電力，從而能夠適當進行與車輛1的行駛特性一致的蓄電池20的電力變換。由此，在各實施方式的電力變換裝置中，能夠與使用了以往的逆變器的電力變換裝置相比抑制將直流電力變換為交流電力時的變換效率的降低、由使用高耐壓的部件引起的損失的增大、部件的劣化且效率良好地進行電力變換。由此，在搭載有各實施方式的電力變換裝置的車輛1中，能夠實現可行駛距離的長距離化、耐久性的提高等，能夠提高車輛1的商品性。
[0229]
在上述的各個實施方式中，說明了車輛1所具備的控制裝置100控制電力變換裝置的動作的結構。即，在上述的各個實施方式中，說明了控制電力變換裝置的動作的控制裝置構成于車輛1所具備的控制裝置100內的情況。然而，控制電力變換裝置的動作的控制裝置也可以是電力變換裝置所具備的構成要素。在該情況下，電力變換裝置所具備的控制裝置通過從從車輛1所具備的控制裝置100例如取得由蓄電池傳感器22輸出的蓄電池信息、由電力傳感器35輸出的輸出電力信息以及控制裝置100所求出的向行駛用馬達10供給的交流電力的信息、指令值(電壓值、頻率等)，從而能夠控制上述的各個實施方式的電力變換裝置的動作。該情況下的電力變換裝置、控制裝置的結構、動作以及處理等設為與上述的各個實施方式的電力變換裝置、控制裝置100的結構、動作以及處理等價的結構、動作以及處理即可。
[0230]
上述說明的實施方式能夠如以下這樣表現。
[0231]
一種電力變換裝置，其中，
[0232]
所述電力變換裝置構成為具備：第一轉換器，其至少將由第一蓄電池輸出的第一蓄電池電力變換為基于所輸入或設定的輸出波形曲線得到的第一電壓波形的第一輸出電力并輸出；以及第一生成部，其生成并輸出基于所述第一蓄電池電力得到的第二輸出電力，
[0233]
控制所述電力變換裝置的控制裝置具備：
[0234]
硬件處理器；以及
[0235]
存儲裝置，其存儲有程序，
[0236]
所述控制裝置通過所述硬件處理器將存儲于所述存儲裝置的程序讀出并執行，從而以向負載供給通過將所述第一輸出電力與所述第二輸出電力相加從而生成的交流的控制波形的第三輸出電力的方式進行控制。
[0237]
以上，使用實施方式說明了本發明的具體實施方式，但本發明絲毫不被這樣的實施方式限定，在不脫離本發明的主旨的范圍內能夠施加各種變形以及替換。
技術特征：
1.一種電力變換裝置，其中，所述電力變換裝置具備：第一轉換器，其至少將由第一蓄電池輸出的第一蓄電池電力變換為基于所輸入或設定的輸出波形曲線得到的第一電壓波形的第一輸出電力并輸出；以及第一生成部，其生成并輸出基于所述第一蓄電池電力得到的第二輸出電力，向負載供給通過將所述第一輸出電力與所述第二輸出電力相加從而生成的交流的控制波形的第三輸出電力。2.根據權利要求1所述的電力變換裝置，其中，所述第二輸出電力的電壓波形為矩形波形。3.根據權利要求2所述的電力變換裝置，其中，所述第一電壓波形為從所述控制波形減去所述矩形波形而得到的電壓波形。4.根據權利要求3所述的電力變換裝置，其中，所述第一生成部具備：開關部，其通過控制所述第一輸出電力與所述第二輸出電力的相加從而生成正弦波的半波；以及反轉部，其將使所述半波反轉了的所述第三輸出電力向所述負載供給。5.根據權利要求4所述的電力變換裝置，其中，所述開關部是設為能夠將所述第二輸出電力向所述負載側供給的導通狀態，并且設為不能將所述第一輸出電力從所述第一轉換器側向所述第一生成部側供給的非導通狀態的第一開關元件。6.根據權利要求5所述的電力變換裝置，其中，所述電力變換裝置還具備與所述第一轉換器并聯連接、且生成并輸出基于所述第一蓄電池電力得到的矩形波形的第四輸出電力的第二生成部，所述開關部還具備設為能夠將所述第四輸出電力向所述負載側供給的導通狀態，并且設為不能將所述第一輸出電力從所述第一轉換器側向所述第二生成部側供給的非導通狀態的第二開關元件，向所述負載供給通過將所述第一輸出電力、所述第二輸出電力以及所述第四輸出電力相加從而生成的所述第三輸出電力。7.根據權利要求4所述的電力變換裝置，其中，所述開關部是切換所述第一生成部與所述第一轉換器的串聯連接或者并聯連接的第三開關元件。8.根據權利要求7所述的電力變換裝置，其中，所述電力變換裝置還具備生成并輸出基于由第二蓄電池輸出的第二蓄電池電力得到的矩形波形的第五輸出電力的第三生成部，所述開關部還具備切換所述第一生成部與所述第一轉換器的串聯連接和所述第三生成部之間的串聯連接、或者所述第一生成部與所述第一轉換器的串聯連接和所述第三生成部之間的并聯連接的第四開關元件，向所述負載供給通過將所述第一輸出電力、所述第二輸出電力以及所述第五輸出電力相加從而生成的所述第三輸出電力。
9.根據權利要求4所述的電力變換裝置，其中，所述開關部具備：第五開關元件，其設為能夠將所述第一輸出電力向所述負載側供給的導通狀態，并且設為不能將所述第二輸出電力向所述第一轉換器側供給的非導通狀態；以及第六開關元件，其使所述第一生成部與所述第一轉換器連接或者切斷。10.根據權利要求9所述的電力變換裝置，其中，所述電力變換裝置還具備與所述第一轉換器以及所述第一生成部并聯連接、且生成并輸出基于所述第一蓄電池電力得到的第六輸出電力的第四生成部，所述開關部還具備設為能夠將所述第六輸出電力向所述負載側供給的導通狀態，并且設為不能將所述第一輸出電力以及所述第二輸出電力向所述第四生成部側供給的非導通狀態的第七開關元件，向所述負載供給通過將所述第一輸出電力、所述第二輸出電力以及所述第六輸出電力相加從而生成的所述第三輸出電力。11.一種電力變換裝置的控制方法，所述電力變換裝置具備：第一轉換器，其至少將由第一蓄電池輸出的第一蓄電池電力變換為基于所輸入或設定的輸出波形曲線得到的第一電壓波形的第一輸出電力并輸出；以及第一生成部，其生成并輸出基于所述第一蓄電池電力得到的第二輸出電力，其中，計算機以向負載供給通過將所述第一輸出電力與所述第二輸出電力相加從而生成的交流的控制波形的第三輸出電力的方式進行控制。12.一種存儲介質，其存儲有程序，所述程序控制電力變換裝置，所述電力變換裝置具備：第一轉換器，其至少將由第一蓄電池輸出的第一蓄電池電力變換為基于所輸入或設定的輸出波形曲線得到的第一電壓波形的第一輸出電力并輸出；以及第一生成部，其生成并輸出基于所述第一蓄電池電力得到的第二輸出電力，其中，所述程序使計算機以向負載供給通過將所述第一輸出電力與所述第二輸出電力相加從而生成的交流的控制波形的第三輸出電力的方式進行控制。
技術總結
本發明提供能夠適當進行與電動車輛的行駛特性一致的蓄電池的電力變換的電力變換裝置、電力變換裝置的控制方法以及存儲介質。一種電力變換裝置，其具備：第一轉換器，其至少將由第一蓄電池輸出的第一蓄電池電力變換為基于所輸入或設定的輸出波形曲線得到的第一電壓波形的第一輸出電力并輸出；以及第一生成部，其生成并輸出基于第一蓄電池電力得到的第二輸出電力，向負載供給通過將第一輸出電力與第二輸出電力相加從而生成的交流的控制波形的第三輸出電力。的第三輸出電力。的第三輸出電力。
