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公開番号2025083593
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-30
出願番号2025045674,2023178902
出願日2025-03-19,2019-11-05
発明の名称電力変換装置、プログラム、及び電力変換装置の制御方法
出願人株式会社SOKEN,株式会社デンソー
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H02M 7/48 20070101AFI20250523BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】組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電力変換装置を提供する。
【解決手段】電力変換装置10は、各相巻線41U,41V,41Wを有する回転電機40と、上,下アームスイッチQUH,QVH,QWH,QUL,QVL,QWLの直列接続体を有するインバータ30と、上記直列接続体に並列接続されたコンデンサ31とを備えている。また、電力変換装置10は、組電池20の中間端子B及び中性点Oを電気的に接続する接続経路60と、インバータ30、各相巻線41U,41V,41W及び接続経路60を介して、組電池20を構成する第1蓄電池21と第2蓄電池22との間に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制御装置70とを備えている。
【選択図】図1
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。
続きを表示（約 2,100 文字）【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】以降は省略されています）
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。
続きを表示（約 1,400 文字）【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】
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。
【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】以降は省略されています）

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