电力变换装置、电力变换装置的控制方法以及存储介质与流程
1.本发明涉及电力变换装置、电力变换装置的控制方法以及存储介质。
背景技术：
2.近年来，例如，混合动力电力机动车(hev：hybrid electric vehicle)、插电式混合动力机动车(phev：plug-in hybrid electric vehicle)等至少通过在由蓄电池(二次电池)供给的电力的作用下驱动的电动马达而行驶的电动车辆的开发不断进展。在这些电动车辆中，进行将蓄积于蓄电池的直流电力变换为用于驱动电动马达的交流电力的处理。
3.关于此，例如，在国际公开第2019/004015号、国际公开第2019/116785号公开有与将直流电力变换为交流电力的电力变换装置相关的技术。在国际公开第2019/004015号、国际公开第2019/116785号所公开的电力变换装置中，使用逆变器对作为电力源的蓄电池的接通时间或者断开时间进行开关控制，从而将直流电力变换为交流电力。逆变器是简易的结构，作为调整交流电力、频率的电力变换装置在近年来最广泛地普及。
4.在电动车辆搭载有也根据车辆、电动马达的规格而不同、例如输出几百[v]等的高电压的蓄电池，逆变器也有时将蓄电池的电压升压而向电动马达供给。因此，需要在构成逆变器的开关元件等构成要素(电路)中使用能够耐受高的电压(例如，两倍的电压)那样的高耐压的部件。然而，电气部件越是高耐压则接通电阻越高，因此通常损失变大。因此，用于电动车辆的逆变器的电力的变换效率降低。并且，在由逆变器进行的电力变换中，产生由开关控制引起的高次谐波，交流波形失真、或者对杂音、转矩脉动、铁损等特性带来影响。
[0005]
然而，在电动车辆的通常的行驶中，未必始终要求高的电压，反倒是大多要求比蓄电池的电压低的电压。即，电动车辆的通常的行驶时的逆变器的动作相比于使蓄电池的电压升压，大多是使蓄电池的电压降压。然而，用于电动车辆的逆变器为了保证电动车辆以最大的行驶能力行驶的情况，必须与使蓄电池的电压升压的情况相匹配地构成。即，用于电动车辆的以往的逆变器具有过剩的高特性，因此未成为与电动车辆的行驶特性一致的特性。
[0006]
这样，自以往被作为电力变换装置而用于电动车辆的逆变器不一定是能够进行与电动车辆的行驶特性一致的电力变换的适当的结构。
[0007]
本发明是基于上述的课题认识而完成的，目的之一在于提供能够适当进行与电动车辆的行驶特性一致的蓄电池的电力变换的电力变换装置、电力变换装置的控制方法以及存储介质。
[0008]
用于解决课题的方案
[0009]
本发明的电力变换装置、电力变换装置的控制方法以及存储介质采用了以下的结构。
[0010]
(1)：本发明的一方案的电力变换装置是一种电力变换装置，其中，所述电力变换装置具备：第一转换器，其至少将由第一蓄电池输出的第一蓄电池电力变换为基于所输入或设定的输出波形曲线得到的第一电压波形的第一输出电力并输出；以及第一生成部，其生成并输出基于所述第一蓄电池电力得到的第二输出电力，向负载供给通过将所述第一输
出电力与所述第二输出电力相加从而生成的交流的控制波形的第三输出电力。
[0011]
(2)：在上述(1)的方案的基础上，所述第二输出电力的电压波形为矩形波形。
[0012]
(3)：在上述(2)的方案的基础上，所述第一电压波形为从所述控制波形减去所述矩形波形而得到的电压波形。
[0013]
(4)：在上述(3)的方案的基础上，所述第一生成部具备：开关部，其通过控制所述第一输出电力与所述第二输出电力的相加而生成正弦波的半波；以及反转部，其将使所述半波反转了的所述第三输出电力向所述负载供给。
[0014]
(5)：在上述(4)的方案的基础上，所述开关部是设为能够将所述第二输出电力向所述负载侧供给的导通状态，并且设为不能将所述第一输出电力从所述第一转换器侧向所述第一生成部侧供给的非导通状态的第一开关元件。
[0015]
(6)：在上述(5)的方案的基础上，电力变换装置还具备与所述第一转换器并联连接、且生成并输出基于所述第一蓄电池电力得到的矩形波形的第四输出电力的第二生成部，所述开关部还具备设为能够将所述第四输出电力向所述负载侧供给的导通状态，并且设为不能将所述第一输出电力从所述第一转换器侧向所述第二生成部侧供给的非导通状态的第二开关元件，向所述负载供给通过将所述第一输出电力、所述第二输出电力以及所述第四输出电力相加而生成的所述第三输出电力。
[0016]
(7)：在上述(4)的方案的基础上，所述开关部是切换所述第一生成部与所述第一转换器的串联连接或者并联连接的第三开关元件。
[0017]
(8)：在上述(7)的方案的基础上，电力变换装置还具备生成并输出基于由第二蓄电池输出的第二蓄电池电力得到的矩形波形的第五输出电力的第三生成部，所述开关部还具备切换所述第一生成部与所述第一转换器的串联连接和所述第三生成部之间的串联连接、或者所述第一生成部与所述第一转换器的串联连接和所述第三生成部之间的并联连接的第四开关元件，向所述负载供给通过将所述第一输出电力、所述第二输出电力以及所述第五输出电力相加而生成的所述第三输出电力。
[0018]
(9)：在上述(4)的方案的基础上，所述开关部具备：第五开关元件，其设为能够将所述第一输出电力向所述负载侧供给的导通状态，并且设为不能将所述第二输出电力向所述第一转换器侧供给的非导通状态；以及第六开关元件，其使所述第一生成部与所述第一转换器连接或者切断。
[0019]
(10)：在上述(9)的方案的基础上，电力变换装置还具备与所述第一转换器以及所述第一生成部并联连接、且生成并输出基于所述第一蓄电池电力得到的第六输出电力的第四生成部，所述开关部还具备设为能够将所述第六输出电力向所述负载侧供给的导通状态，并且设为不能将所述第一输出电力以及所述第二输出电力向所述第四生成部侧供给的非导通状态的第七开关元件，向所述负载供给通过将所述第一输出电力、所述第二输出电力以及所述第六输出电力相加而生成的所述第三输出电力。
[0020]
(11)：本发明的一方案的电力变换装置的控制方法是一种电力变换装置的控制方法，所述电力变换装置具备：第一转换器，其至少将由第一蓄电池输出的第一蓄电池电力变换为基于所输入或设定的输出波形曲线得到的第一电压波形的第一输出电力并输出；以及第一生成部，其生成并输出基于所述第一蓄电池电力得到的第二输出电力，其中，计算机以向负载供给通过将所述第一输出电力与所述第二输出电力相加从而生成的交流的控制波
形的第三输出电力的方式进行控制。
[0021]
(12)：本发明的一方案的存储介质是一种存储介质，其存储有程序，所述程序控制电力变换装置，所述电力变换装置具备：第一转换器，其至少将由第一蓄电池输出的第一蓄电池电力变换为基于所输入或设定的输出波形曲线得到的第一电压波形的第一输出电力并输出；以及第一生成部，其生成并输出基于所述第一蓄电池电力得到的第二输出电力，其中，所述程序使计算机以向负载供给通过将所述第一输出电力与所述第二输出电力相加从而生成的交流的控制波形的第三输出电力的方式进行控制。
[0022]
发明效果
[0023]
根据上述的(1)～(12)的方案，能够适当进行与电动车辆的行驶特性一致的蓄电池的电力变换。
附图说明
[0024]
图1是示出采用了实施方式的电力变换装置的车辆的结构的一例的图。
[0025]
图2是示出车辆所具备的电力变换装置的整体结构的一例的图。
[0026]
图3是示出第一实施方式的电力变换装置的结构的一例的图。
[0027]
图4是示出电力变换装置所具备的开关元件的结构的一例的图。
[0028]
图5是说明在电力变换装置中生成的电压波形的一例的图。
[0029]
图6是示出电力变换装置所具备的转换器的结构的一例的图。
[0030]
图7是示出电力变换装置所具备的转换器的结构的另一例的图。
[0031]
图8是示出转换器所具备的控制部的功能结构的一例的图。
[0032]
图9是示出车辆所具备的控制装置的结构的一例的图。
[0033]
图10是示出在车辆所具备的控制装置中在控制电力变换装置时执行的处理的流程的一例的流程图。
[0034]
图11是示出第一实施方式的电力变换装置的变形例的结构的一例的图。
[0035]
图12是说明在变形例的电力变换装置中生成的电压波形的一例的图。
[0036]
图13是示出第二实施方式的电力变换装置的结构的一例的图。
[0037]
图14是示出电力变换装置所具备的开关元件的结构的一例的图。
[0038]
图15是说明车辆所具备的控制装置的电力变换装置的控制的一例的图。
[0039]
图16是说明在电力变换装置中生成的电压波形的一例的图。
[0040]
图17是说明车辆所具备的控制装置对电力变换装置进行控制的详细的时机的一例的图。
[0041]
图18是说明车辆所具备的控制装置的电力变换装置的控制的一例的图。
[0042]
图19是示出在车辆所具备的控制装置中在控制电力变换装置时执行的处理的流程的一例的流程图。
[0043]
图20是示出第二实施方式的电力变换装置的变形例的结构的一例的图。
[0044]
图21是说明在变形例的电力变换装置中生成的电压波形的一例的图。
[0045]
图22是说明车辆所具备的控制装置的电力变换装置的控制的一例的图。
[0046]
图23是说明车辆所具备的控制装置对电力变换装置进行控制的详细的时机的一例的图。
[0047]
图24是示出第三实施方式的电力变换装置的结构的一例的图。
[0048]
图25是说明车辆所具备的控制装置的电力变换装置的控制的一例的图。
[0049]
图26是说明车辆所具备的控制装置对电力变换装置进行控制的详细的时机的一例的图。
具体实施方式
[0050]
以下，参照附图，对本发明的电力变换装置、电力变换装置的控制方法以及存储介质的实施方式进行说明。
[0051]
[车辆的结构]
[0052]
图1是示出采用了实施方式的电力变换装置的车辆的结构的一例的图。车辆1是通过在从行驶用的蓄电池(二次电池)供给的电力的作用下驱动的电动机(电动马达)而行驶的电力机动车(ev：electric vehicle)(以下，简称为“车辆”)。应用本发明的车辆例如不仅是四轮车辆，也可以是跨骑型的二轮车辆、三轮(除了前一轮且后二轮以外，还包括前二轮且后一轮的车辆)车辆、以及辅助式的自行车等通过在从行驶用的蓄电池供给的电力的作用下驱动的电动马达而行驶的全部车辆。车辆1例如也可以是还组合通过柴油发动机、汽油发动机等以燃料为能源的内燃机的运行而供给的电力来行驶的混合动力电力机动车(hev)。
[0053]
车辆1例如具备行驶用马达10、驱动轮12、制动装置14、减速器16、蓄电池20、蓄电池传感器22、电力变换装置30、电力传感器35、驾驶操作件50、车辆传感器60、外部连接装置80以及控制装置100。
[0054]
行驶用马达10是车辆1的行驶用的旋转电机。行驶用马达10例如是三相交流电动机。行驶用马达10的转子(转子)与减速器16连结。行驶用马达10在从蓄电池20经由电力变换装置30供给的电力的作用下被驱动(旋转)。行驶用马达10使自身的旋转动力向减速器16传递。行驶用马达10也可以作为使用车辆1的减速时的动能的再生制动器进行动作而发电。行驶用马达10是技术方案中的“负载”的一例。
[0055]
配置于驱动轮12的制动装置14例如具备制动钳、向制动钳传递液压的液压缸以及使液压缸产生液压的电动马达。制动装置14也可以具备将通过车辆1的利用者(驾驶员)对制动踏板(未图示)的操作而产生的液压经由主液压缸向液压缸传递的机构来作为备用。制动装置14并不限于上述说明的结构，也可以是将主液压缸的液压向液压缸传递的电子控制式液压制动装置。
[0056]
减速器16例如是差动齿轮。减速器16使连结有行驶用马达10的轴的驱动力、即行驶用马达10的旋转动力向连结有驱动轮12的车轴传递。减速器16例如也可以包括组合有多个齿轮、轴且根据变速比(齿数比)而将行驶用马达10的旋转速度变速并向车轴传递的变速机构，即所谓的传动机构。减速器16例如也可以包括使行驶用马达10的旋转动力相对于车轴直接连结或分离的离合机构。
[0057]
蓄电池20例如是具备如锂离子电池等那样能够反复进行充电和放电的二次电池来作为蓄电部的蓄电池。蓄电池20例如既可以是盒式的蓄电池封装体等能够容易地相对于车辆1装卸的结构，也可以是相对于车辆1不容易装卸的固定安装式的结构。蓄电池20所具备的二次电池例如是锂离子电池。作为蓄电池20所具备的二次电池，例如除了考虑铅蓄电
池、镍氢电池、钠离子电池等以外，还考虑双电层电容器等电容器、或将二次电池与电容器组合的复合电池等，但二次电池的结构也可以是任意的。蓄电池20蓄积(充入)从车辆1的外部的充电器(未图示)导入的电力，并将蓄积的电力放出以便使车辆1行驶。蓄电池20蓄积(充入)经由电力变换装置30而供给的、作为再生制动器进行动作的行驶用马达10所发出的电力，并将蓄积的电力放出以便车辆1的行驶(例如，加速)。蓄电池20是技术方案中的“第一蓄电池”的一例，蓄电池20所放出的电力是技术方案中的“第一蓄电池电力”的一例。
[0058]
在蓄电池20连接有蓄电池传感器22。蓄电池传感器22检测蓄电池20的电压、电流、温度等物理量。蓄电池传感器22例如具备电压传感器、电流传感器、温度传感器。蓄电池传感器22通过电压传感器来检测蓄电池20的电压，通过电流传感器来检测蓄电池20的电流，通过温度传感器来检测蓄电池20的温度。蓄电池传感器22将检测出的蓄电池20的电压值、电流值、温度等信息(以下，称为“蓄电池信息”)向控制装置100输出。
[0059]
电力变换装置30将从蓄电池20供给(放出)的直流的电力(直流电力)升压或者降压为向行驶用马达10供给电力时的电压，进而变换为用于驱动行驶用马达10的交流的电力(交流电力)并向行驶用马达10输出。电力变换装置30将由作为再生制动器进行动作的行驶用马达10发出的交流电力变换为直流电力，进而升压或者降压为向蓄电池20充电时的电压并向蓄电池20输出而蓄电。即，电力变换装置30例如实现与使dc-dc转换器与ac-dc转换器合起来得到的构件相同的功能、或者与逆变器相同的功能。电力变换装置30也能够将从蓄电池20供给(放出)的直流电力变换为例如用于在紧急时等使家庭用的电气产品运行、用于在售电等中向电力系统供给的交流电力并向外部连接装置80输出。此时，电力变换装置30能够与电力的输出目的地相匹配地升压或者降压后进行输出。
[0060]
[车辆所具备的电力变换装置的结构]
[0061]
图2是示出车辆1所具备的电力变换装置30的整体结构的一例的图。在图2中，也一并示出与电力变换装置30关联的蓄电池20以及行驶用马达10。在行驶用马达10为单相交流电动机的情况下，能够利用一个电力变换装置30所输出的交流电力驱动行驶用马达10，但如上所述，在行驶用马达10为三相交流电动机的情况下，需要向三相交流的各个相(u相、v相、w相)输出交流电力。因此，在车辆1中，如图2所示那样，利用三个电力变换装置30(电力变换装置30u、电力变换装置30v以及电力变换装置30w)各自输出的交流电力驱动行驶用马达10。电力变换装置30u、电力变换装置30v以及电力变换装置30w分别可以是相同的结构，也可以是一部分构成要素共通化的结构。电力变换装置30u、电力变换装置30v以及电力变换装置30w分别输出相同的电压波形的交流电力。因此，在车辆1中，例如通过将各个电力变换装置30所输出的交流电力差动合成，从而在变换为相同的电压波形且相位不同的(相位错开120
°
)交流电力后向行驶用马达10输出。
[0062]
返回图1，在电力变换装置30中的行驶用马达10侧的电力配线安装有电力传感器35。电力传感器35例如具备电力计、电压计、电流计等计测器，基于这些计测器的计测值，来计测电力变换装置30向行驶用马达10输出的电力(以下，称为“输出电力”)。电力传感器35将计测出的电力变换装置30的输出电力的信息(以下，称为“输出电力信息”)向控制装置100输出。
[0063]
驾驶操作件50例如包括油门踏板、制动踏板、换挡杆、转向盘、异形转向盘、操纵杆、其他操作件。在驾驶操作件50安装有检测车辆1的利用者(驾驶员)对各个操作件的操作
的有无、或者操作量的传感器。驾驶操作件50将传感器的检测结果向控制装置100输出。例如，在油门踏板安装有油门开度传感器，该油门开度传感器检测驾驶员对油门踏板的操作量，并将检测出的操作量作为油门开度向控制装置100输出。例如，在制动踏板安装有制动踩踏量传感器，该制动踩踏量传感器检测驾驶员对制动踏板的操作量，并将检测出的操作量作为制动踩踏量向控制装置100输出。油门开度是用于在车辆1的行驶中驾驶员向控制装置100指示(要求)从蓄电池20向行驶用马达10的电力的供给的信息。换言之，油门开度是表示由驾驶员要求的向行驶用马达10供给的电力量的信息。
[0064]
车辆传感器60检测车辆1的行驶状态。车辆传感器60例如具备检测车辆1的速度的车速传感器、检测车辆1的加速度的加速度传感器。车速传感器检测车辆1的速度，并将检测出的车辆1的车速的信息向控制装置100输出。车速传感器例如可以具备安装于车辆1的各个驱动轮12的车轮速度传感器和速度计算机，并通过将由车轮速度传感器检测出的车轮速度综合来导出(检测出)车辆1的速度(车速)。加速度传感器检测车辆1的加速度，并将检测出的车辆1的加速度的信息向控制装置100输出。车辆传感器60例如可以具备检测车辆1绕铅垂轴的角速度的横摆角速度传感器、检测车辆1的朝向的方位传感器等。在该情况下，各个传感器将检测出的检测结果向控制装置100输出。
[0065]
外部连接装置80例如是usb(universal serial bus)端子、辅助插座(所谓的点烟器插座)等电源供给用的连接器、用于使家庭用的电气产品、个人计算机动作的商用电源的插座、用于在进行售电时与电力系统连接的连接器等。
[0066]
控制装置100根据由驾驶操作件50所具备的各个传感器输出的检测结果、即车辆1的利用者(驾驶员)对各个操作件的操作，来控制电力变换装置30的运行、动作。例如，控制装置100根据油门开度传感器检测出的油门开度，来控制电力变换装置30的运行、动作。此时，控制装置100例如也考虑自身控制着的变速机构的变速比(齿数比)、由车辆传感器60输出的行驶状态信息所包含的车速等，来控制电力变换装置30的运行、动作。换言之，控制装置100控制行驶用马达10的驱动力。
[0067]
控制装置100例如也可以由蓄电池控制部、vcu(voltage control unit)控制部、pdu(power drive unit)控制部、马达控制部这样的各自分体的控制装置构成。控制装置100例如也可以置换为蓄电池ecu(electronic control unit)、vcu-ecu、pdu-ecu、马达ecu这样的控制装置。
[0068]
控制装置100、构成控制装置100的蓄电池控制部、vcu控制部、pdu控制部以及马达控制部分别例如通过cpu(central processing unit)等硬件处理器执行程序(软件)来实现。这些构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(包括电路部：circuitry)实现，也可以通过软件与硬件的协同配合来实现。这些构成要素的功能中的一部分或全部也可以通过专用的lsi来实现。程序既可以预先保存于车辆1所具备的hdd(hard disk drive)、闪存器等存储装置(具备非暂时性的存储介质的存储装置)，也可以保存于dvd、cd-rom等能够装卸的存储介质(非暂时性的存储介质)，并通过存储介质装配于车辆1所具备的驱动装置而安装于车辆1所具备的hdd、闪存器。
[0069]
控制装置100在车辆1行驶时，控制从蓄电池20向行驶用马达10供给的交流电力的
供给量、所供给的交流电力的频率(即，电压波形)。因此，控制装置100将用于变更交流电力的供给量、电压波形的信息向电力变换装置30输出。更具体而言，控制装置100将交流电力的电压值、从蓄电池20输出直流电力的时机、用于生成交流的电压波形的输出波形曲线、输出波形曲线的切换时机等信息向电力变换装置30输出。
[0070]
《第一实施方式》
[0071]
[电力变换装置的结构]
[0072]
图3是示出第一实施方式的电力变换装置30的结构的一例的图。在图3中也一并示出与电力变换装置30关联的蓄电池20以及负载ld。图3所示的电力变换装置30是与车辆1所具备的行驶用马达10的三相交流的u相、v相、w相中任一个相对应的电力变换装置30。因此，负载ld是车辆1所具备的行驶用马达10中的任一个相的电感负载(inductive load)。电力变换装置30例如具备电压波形生成部30vg以及单相变换器30pc。
[0073]
电压波形生成部30vg基于从蓄电池20供给(放出)的直流电力，来生成正弦波的半波的电压波形。单相变换器30pc在将电压波形生成部30vg所生成的电压波形的电力向负载ld供给时，使第偶数个半波反转从而变换为正弦波的电压波形。电压波形生成部30vg例如具备转换器300以及开关元件s5。单相变换器30pc例如具备四个开关元件(开关元件s1～开关元件s4)。在图3中，开关元件s1和开关元件s2作为单相变换器30pc的构成要素而示出，但开关元件s1以及开关元件s2也是属于电压波形生成部30vg的构成要素。电压波形生成部30vg以及单相变换器30pc是技术方案中的“开关部”的一例，单相变换器30pc是技术方案中的“第一生成部”以及“反转部”的一例。
[0074]
转换器300输出基于所输入或设定的输出波形曲线得到的电压波形的输出电力。输出波形曲线例如由控制装置100逐次输入或者设定。输出波形曲线也可以由转换器300所具备的控制部逐次切换。转换器300的结构在后叙述。转换器300是技术方案中的“第一转换器”的一例。转换器300所输出的输出电力是技术方案中的“第一输出电力”的一例，转换器300所输出的输出电力的电压波形是技术方案中的“第一电压波形”的一例。
[0075]
开关元件s1～开关元件s4分别是半导体开关元件。由开关元件s1～开关元件s4中的每一个构成向负载ld供给电力的开关电路。在图3中，示出开关元件s1～开关元件s4分别为场效应晶体管(fet：field effect transistor)的情况的一例。开关元件s1～开关元件s4分别例如根据由控制装置100进行的导通状态与非导通状态的控制，来切换向负载ld供给的电力的方向(在负载ld流动的电流的方向)。控制装置100将与负载ld的第一端a侧连接的开关元件s1以及与负载ld的第二端b侧连接的开关元件s4作为相同的组进行控制，并将与负载ld的第一端a侧连接的开关元件s2以及与负载ld的第二端b侧连接的开关元件s3作为相同的组进行控制。由此，在控制装置100使开关元件s1与开关元件s4为导通状态，并使开关元件s2与开关元件s3为非导通状态的情况下，在负载ld从第一端a侧向第二端b侧流动电流。相反地，在控制装置100使开关元件s2与开关元件s3为导通状态，并使开关元件s1与开关元件s4为非导通状态的情况下，在负载ld从第二端b侧向第一端a侧流动电流。由此，在未从转换器300输出输出电力的情况下，由开关电路输出的电力的电压波形(以下，称为“开关波形”)向负载ld供给。由开关电路输出的开关波形在开关期间中电压波形变动(电压值变动)，但若假设不存在开关期间中的变动(设为一定的电压值)，则其电力的电压波形相当于矩形波形。在以下的说明中，将相当于矩形波形的开关波形称为“矩形开关波形”。此时，
例如，控制装置100也可以通过使将开关元件s1～开关元件s4各自控制为导通状态与非导通状态的时机同将对应于三相交流的其他相的电力变换装置30所具备的开关元件s1～开关元件s4各自控制为导通状态与非导通状态的时机错开，从而使向负载ld供给的矩形开关波形的电力的相位不同(相位错开120
°
)。开关元件s1～开关元件s4各自的结构是技术方案中的“第一生成部”的一例，由开关元件s1～开关元件s4各自的结构向负载ld供给的电压波形为矩形波形的电力是技术方案中的“第二输出电力”的一例。并且，开关元件s1～开关元件s4各自的结构也是技术方案中的“反转部”的一例。
[0076]
开关元件s5限制从转换器300输出的输出电力供给的方向。在图3中，示出开关元件s5由二极管与开关构成的情况的一例。开关元件s5例如根据由控制装置100进行的控制，来限制从转换器300输出的输出电力供给的方向。控制装置100在为了车辆1的行驶而使行驶用马达10驱动的情况下，将开关元件s5所具备的开关控制为非导通状态。由此，开关元件s5容许从转换器300输出的输出电力向负载ld侧(即，行驶用马达10)供给，并阻止从转换器300输出的输出电力向蓄电池20的正极侧供给。另一方面，控制装置100在行驶用马达10作为再生制动器进行动作并使发出的电力向蓄电池20充入的情况下，将开关元件s5所具备的开关控制为导通状态。由此，开关元件s5容许从负载ld输出的输出电力向蓄电池20的正极侧供给。
[0077]
开关元件s5的结构并不限定图3所示的结构。图4是示出电力变换装置30所具备的开关元件s5的结构的一例的图。图4的(a)所示的开关元件s5a是图3所示的二极管d与开关sw的结构。图4的(b)所示的开关元件s5b是由场效应晶体管fet构成的情况的一例。图4的(c)所示的开关元件s5c是由二极管d与绝缘栅双极型晶体管(igbt：insulated gate bipolar transistor)构成的情况的一例。图4的(b)所示的开关元件s5b所具备的场效应晶体管fet以及图4的(c)所示的开关元件s5c所具备的绝缘栅双极型晶体管igbt的接通状态以及断开状态与图4的(a)所示的开关元件s5a所具备的开关sw相同地例如由控制装置100控制。开关元件s5是技术方案中的“开关部”以及“第一开关元件”的一例。
[0078]
[电力变换装置所生成的电压波形]
[0079]
图5是说明在电力变换装置30中生成的电压波形的一例的图。在图5中，示出开关元件s5由场效应晶体管fet构成的情况(参照图4的(b))的电力变换装置30的一例。在图5中，在一并示出所关联的蓄电池20以及负载ld的电力变换装置30的结构图中示出各个部位中的电压波形的一例。
[0080]
在电力变换装置30中，按照由控制装置100进行的开关电路(开关元件s1～开关元件s4)的控制，生成图5的(a)所示那样的电压波形为矩形开关波形的电力e1。即，在电力变换装置30中，开关电路按照来自控制装置100的控制，生成并输出使作为负载ld的行驶用马达10驱动的频率的矩形开关波形的电力e1。更具体而言，按照由控制装置100进行的规定的周期内的控制，生成在接通保持期间ph保持蓄电池20所放出的直流电力的电压值(在图5的(a)中为200[v])，并在开关期间ps1以及开关期间ps2使电压值在0[v]与200[v]之间变动那样的矩形开关波形的电力e1。图5的(a)所示的矩形开关波形的电力e1是在未从转换器300输出输出电力、即控制装置100使电力变换装置30的动作停止的情况下开关电路所生成的电压波形。图5的(a)所示的电力e1的电压波形是在使车辆1行驶的情况下向负载ld供给电力时通过电流路径p1向负载ld供给电力的情况的一例。通过电流路径p2向负载ld供给电力
的情况下的电力e1的电压波形与使图5的(a)所示的电力e1的电压波形反转而得到的电压波形等价。
[0081]
在电力变换装置30中，当由控制装置100开始转换器300的动作时，转换器300基于由控制装置100输入或设定的输出波形曲线，生成并输出图5的(b)所示那样的电压波形的输出电力e2。控制装置100所输入或设定的输出波形曲线用于生成从使行驶用马达10驱动的频率的正弦波的半波减去开关电路所输出的电力e1的电压波形而得到的电压波形。更具体而言，输出波形曲线由第一～第三这三个输出波形曲线构成。第一输出波形曲线是在输出电力e2的电压值比蓄电池20所放出的直流电力的电压值(以下，称为“直流电压值”)低的开关期间ps1的期间使输出电力e2的电压值为零的状态的曲线。第二输出波形曲线是在接通保持期间ph的期间使输出电力e2的电压值从零的状态与正弦波的半波相同地上升，并从输出电力e2的电压值与直流电压值相等时起与正弦波的半波相同地下降的曲线。第三输出波形曲线是在输出电力e2的电压值成为零时在开关期间ps2的期间使输出电力e2的电压值维持零的状态的曲线。控制装置100通过与控制开关电路的时机相匹配地对转换器300依次输入或设定这三个输出波形曲线，从而使图5的(b)所示那样的电压波形的输出电力e2从转换器300输出。
[0082]
在电力变换装置30中，在开关元件s5的负载ld侧，电力e1与转换器300所输出的输出电力e2被合起来。即，在电力变换装置30中，在开关元件s5的负载ld侧，电力e1的电压波形与输出电力e2的电压波形被波形合成。由此，如图5的(c)所示那样，向负载ld的端子供给如下电力，该电力为蓄电池20所放出的直流电压值的两倍的电压值(在图5的(c)中为400[v])，且电压波形在开关期间ps1以及开关期间ps2的期间为矩形开关波形，在接通保持期间ph的期间为以矩形开关波形(电压值＝200[v])为基准波形合成正弦波的半波而得到的合成波形。更具体而言，在通过电流路径p1向负载ld供给电力的情况下，向第二端b侧供给直流电压值的两倍的电压值的电力，在通过电流路径p2向负载ld供给电力的情况下，向第一端a侧供给直流电压值的两倍的电压值的电力。
[0083]
另外，在电力变换装置30中，为了生成图5的(a)所示那样的矩形开关波形的电力e1，控制装置100对开关电路进行控制。因此，向负载ld流动的电流的方向在通过电流路径p1向负载ld供给电力的情况与通过电流路径p2向负载ld供给电力的情况下成为反向。由此，如图5的(d)所示那样，向负载ld供给电压波形为使行驶用马达10驱动的频率的正弦波(全波)的电力。由此，行驶用马达10在所供给的正弦波的电力的作用下驱动(旋转)。正弦波(全波)的电力是技术方案中的“第三输出电力”的一例，正弦波(全波)的电压波形是技术方案中的“控制波形”的一例。
[0084]
[转换器的结构]
[0085]
图6以及图7是示出电力变换装置30所具备的转换器300的结构的一例的图。图6所示的转换器300例如具备dc-dc转换器302以及控制部304。在图6中，示出升降压斩波器390与dc-dc转换器302连接的结构。图7所示的另一结构的转换器300(以下，称为“转换器300a”)例如具备dc-dc转换器302a以及控制部304。在图7中，示出升降压转换器(buck-boost converter)392与dc-dc转换器302a连接的结构。
[0086]
dc-dc转换器302是在各自电桥连接有四个场效应晶体管fet而得到的初级侧全电桥电路与二级侧全电桥电路之间连接有变压器t的、电桥类型的双向绝缘型dc-dc转换器。
dc-dc转换器302a是在各自串联连接有两个场效应晶体管fet而得到的初级侧电路与二级侧电路之间连接有变压器t的、推挽类型的双向绝缘型dc-dc转换器。dc-dc转换器302以及dc-dc转换器302a的结构、动作与现有的双向绝缘型dc-dc转换器的结构、动作等价，因此详细的说明省略。
[0087]
升降压斩波器390与升降压转换器392分别是用于在行驶用马达10作为再生制动器进行了动作时使行驶用马达10发出的电力向蓄电池20充入时的电压升压或者降压的结构的一例。在图6所示的转换器300中，也可以代替升降压斩波器390而将升降压转换器392连接于dc-dc转换器302。在图7所示的转换器300a中，也可以代替升降压转换器392而将升降压斩波器390连接于dc-dc转换器302a。使行驶用马达10发出的电力向蓄电池20充入时的电压升压或者降压的结构并不限定于升降压斩波器390、升降压转换器392。升降压斩波器390以及升降压转换器392的结构、动作与现有的升降压电路的结构、动作等价，因此详细的说明省略。
[0088]
控制部304根据来自控制装置100的控制，来控制dc-dc转换器302、dc-dc转换器302a所具备的各个场效应晶体管fet的接通状态以及断开状态。并且，控制部304根据来自控制装置100的控制，来控制升降压斩波器390、升降压转换器392所具备的各个场效应晶体管fet的接通状态以及断开状态。控制部304生成用于驱动各个场效应晶体管fet的栅的栅极驱动信号。在图6以及图7中，示出控制部304控制升降压斩波器390、升降压转换器392所具备的场效应晶体管fet的结构，但升降压斩波器390、升降压转换器392所具备的场效应晶体管fet也可以由与控制部304关联地动作的其他控制部(未图示)控制。
[0089]
[控制部的结构]
[0090]
图8是示出转换器300所具备的控制部304的功能结构的一例的图。在以下的说明中，图8所示的控制部304设为转换器300所具备的控制部304。在图8中，示出与控制部304中的dc-dc转换器302的控制功能相关的结构。控制部304例如具备乘法器3042、反馈部3044、比较部3046以及栅极驱动信号生成部3048。
[0091]
乘法器3042将由控制装置100输入或设定的输出波形曲线的指令值与由控制装置100输入的振幅系数指令值相乘，而求出从dc-dc转换器302输出的电压值。在图8的(a)～(f)中，示出输出波形曲线的一例。乘法器3042将成为与图8的(a)～(f)所示那样的输出波形曲线相应的电压波形那样的输出波形曲线的指令值与按照采样时机的振幅系数指令值相乘，而求出从dc-dc转换器302输出的电压值。振幅系数指令值是向转换器300输出的输出电力的目标值。
[0092]
反馈部3044基于由控制装置100输入的电压反馈信息而进行反馈控制。反馈部3044通过反馈控制，而生成用于使从dc-dc转换器302输出的当前的电压值接近乘法器3042所求出的电压值的电压控制脉冲。反馈部3044中的反馈控制例如是将p(比例：proportional)、i(积分：integral)、d(微分：differential)各自的控制组合而得到的pid控制。反馈部3044中的反馈控制并不限于pid控制，也可以是其他反馈控制的方法。
[0093]
比较部3046通过与由控制装置100输入的调制波生成信息相应的调制算法，来调制反馈部3044所生成的电压控制脉冲。比较部3046例如通过脉冲宽度调制(pwm：pulse width modulation)、脉冲密度调制(pdm：pulse density modulation)、δ-∑调制等调制算法来调制电压控制脉冲。调制波生成信息是指定这些调制算法的信息。比较部3046输出
调制电压控制脉冲而得到的调制信号。
[0094]
栅极驱动信号生成部3048基于比较部3046调制出的调制信号，而生成向dc-dc转换器302所具备的各个场效应晶体管fet的栅端子输入的栅极驱动信号。由此，电力变换装置30所具备的各个场效应晶体管fet根据所输入的栅极驱动信号而成为接通状态或断开状态，从dc-dc转换器302输出与由控制装置100输入或设定的输出波形曲线相应的、与使行驶用马达10驱动的频率对应的电压波形(参照图5的(b))的输出电力。
[0095]
[控制装置的结构]
[0096]
在此，对车辆1所具备的控制装置100的结构的一例进行说明。图9是示出车辆1所具备的控制装置100的结构的一例的图。在图9中，示出与电力变换装置30关联的控制装置100的结构。控制装置100例如具备输出决定部102、输出波形曲线决定部104、转换器控制部106以及开关控制部108。
[0097]
输出决定部102基于由蓄电池传感器22输出的蓄电池信息、由电力传感器35输出的输出电力信息以及由驾驶操作件50输出的油门开度，来决定向行驶用马达10输出的电力。
[0098]
输出波形曲线决定部104基于输出决定部102所决定的向行驶用马达10输出的电力，来决定对转换器300设定的输出波形曲线。
[0099]
转换器控制部106基于输出决定部102所决定的向行驶用马达10输出的电力以及输出波形曲线决定部104所决定的输出波形曲线，来控制转换器300。即，转换器控制部106向转换器300所具备的控制部304输出各个指令值、信息。在图9中，将转换器控制部106向控制部304输出的指令值、信息作为转换器控制信号来示出。
[0100]
开关控制部108基于输出决定部102所决定的向行驶用马达10输出的电力，来控制电力变换装置30所具备的各个开关元件。即，开关控制部108向开关元件s1～开关元件s4以及开关元件s5分别输出用于控制导通状态与非导通状态的驱动信号。在图9中，分别示出开关控制部108向开关元件s1输出的s1驱动信号、向开关元件s2输出的s2驱动信号、向开关元件s3输出的s3驱动信号、向开关元件s4输出的s4驱动信号以及向开关元件s5输出的s5驱动信号。
[0101]
[控制装置的处理]
[0102]
图10是示出在车辆1所具备的控制装置100中在控制电力变换装置30时执行的处理的流程的一例的流程图。本流程图的处理在车辆1行驶的期间反复执行。
[0103]
输出决定部102取得由驾驶操作件50输出的油门开度(步骤s100)。输出决定部102取得由蓄电池传感器22输出的蓄电池信息(步骤s110)。输出决定部102取得由电力传感器35输出的输出电力信息(步骤s120)。然后，输出决定部102基于所取得的各个信息，来决定向行驶用马达10输出的电力(步骤s130)。
[0104]
输出波形曲线决定部104基于输出决定部102所决定的向行驶用马达10输出的电力，来决定输出波形曲线(步骤s140)。
[0105]
转换器控制部106对转换器300设定输出波形曲线决定部104所决定的输出波形曲线(步骤s150)。更具体而言，转换器控制部106将输出波形曲线的指令值向控制部304输出。转换器控制部106基于输出决定部102所决定的向行驶用马达10输出的电力来决定振幅系数指令值，并将所决定的振幅系数指令值向控制部304输出(步骤s160)。转换器控制部106
基于输出决定部102所取得的输出电力信息，求出用于调整电力变换装置30向行驶用马达10输出的电力的调整值，并将表示所求出的调整值的电压反馈信息向控制部304输出(步骤s170)。转换器控制部106决定用于调制向转换器300所具备的各个场效应晶体管fet输出的栅极驱动信号的调制方法(调制算法)，并将表示所决定的调制方法的调制波生成信息向控制部304输出(步骤s180)。
[0106]
开关控制部108基于输出决定部102所决定的向行驶用马达10输出的电力，来生成用于控制电力变换装置30所具备的各个开关元件的驱动信号，并将所生成的驱动信号向对应的各个开关元件s输出(步骤s190)。然后，控制装置100结束本次的处理，并再次从步骤s100起反复进行处理。
[0107]
通过这样的处理的流程，控制装置100基于油门开度、蓄电池信息以及输出电力信息来决定向行驶用马达10输出的电力，并以将所决定的电力向行驶用马达10供给的方式控制电力变换装置30。由此，电力变换装置30按照控制装置100所输出的各个指令值、信息进行动作，而向行驶用马达10供给电力。由此，车辆1通过行驶用马达10的驱动力(旋转动力)而行驶。
[0108]
通过这样的结构，电力变换装置30根据由控制装置100进行的控制，将从蓄电池20供给(放出)的直流电力变换为用于驱动行驶用马达10的交流电力并向行驶用马达10输出。并且，电力变换装置30在将来自蓄电池20的直流电力升压并向行驶用马达10输出时，将如图5所示那样在基于蓄电池20所放出的直流电力得到的电压波形为矩形开关波形的电力e1上波形合成根据蓄电池20所放出的直流电力基于输出波形曲线生成的电压波形的输出电力e2而得到电力向行驶用马达10输出。换言之，在使用了以往的逆变器的电力变换装置中，需要在逆变器的后段设置升压斩波器等、即需要由两段构成转换器，对此，在电力变换装置30中，仅通过具备转换器300、即具备一段转换器就能够实现。因此，在电力变换装置30中，即使以往的逆变器与转换器300中的电力的变换效率的降低率相同，也能够与由两段的转换器构成的以往的结构相比，抑制电力的变换效率的降低。更具体而言，例如，在逆变器与转换器300中的电力的变换效率均为98％的情况下，在使用了以往的逆变器的电力变换装置中，整体的变换效率成为98％。在以往的电力变换装置中使用了两段的转换器的情况下，整体的变换效率进一步降低而成为96％。与此相对，在电力变换装置30中，只是单纯将蓄电池20的直流电力开关，因此使变换效率能够称为大致100％的电力e1与转换器300所输出的变换效率为98％的输出电力e2合起来。因此，在电力变换装置30中，当设为电力e1与输出电力e2的比例是各一半时，整体的变换效率成为99％。这样，在电力变换装置30中，与使用了逆变器且在逆变器串联连接有升压斩波器的以往的电力变换装置相比，整体的变换效率变高，即能够抑制电力的变换效率的降低。
[0109]
在电力变换装置30中，如图5所示那样，通过波形合成，能够将蓄电池20所放出的直流电压值的两倍的电压值的电力向行驶用马达10供给。例如，在使用了以往的逆变器的电力变换装置中，在向行驶用马达10供给的电压值为400[v]的情况下，为了应对放出相同的电压值的电力的蓄电池，例如需要使用两倍的高耐压的部件构成逆变器，但在电力变换装置30中，设为应对放出200[v]的电压值(1/2的电压值)的电力的蓄电池的结构即可，能够使用与以往相比耐压较低的部件来构成。因此，在电力变换装置30中，也能够抑制由使用高耐压的部件引起的损失的增大。并且，在电力变换装置30中，对构成的各个部件施加的电压
比以往低，因此例如也能够抑制绝缘构件、变压器的绕组等各个部件的劣化。
[0110]
并且，在电力变换装置30中，转换器300基于输出波形曲线，而生成用于再现正弦波(正弦波的半波)的电压波形的输出电力e2(参照图5的(b))，因此不会如以往的逆变器中的电力变换那样产生高次谐波。因此，在电力变换装置30中，向行驶用马达10供给的交流电力的交流波形不会失真，不会对杂音、转矩脉动、铁损等特性带来影响。
[0111]
在使用了以往的逆变器的电力变换装置中，也能够设为通过在设置于逆变器的后段的升压斩波器的更后段例如设置lc滤波器等那样的平滑滤波器而抑制高次谐波的产生的结构。然而，lc滤波器难以实现使常数可变的结构，在电压波形为低频率的情况、电力容量大的情况下，物理上的尺寸大型化。因此，为了应对在使用了以往的逆变器的电力变换装置中产生的高次谐波而设置lc滤波器的结构是面向对如定压定频(cvcf：constant voltage constant frequency)电源等那样将电力变换为一定的状态的系统的应用的结构，并不面向对如车辆1那样在使行驶用马达10驱动(旋转)时供给的正弦波的电力的频率的范围大的可变电压可变频率(vvvf：variable voltage variable frequency)电源的系统的应用。这是因为，在车辆1中，在从停止的状态起步的情况下，从行驶用马达10的转速为零的状态起产生高转矩，且在以最高速度行驶的情况下，使行驶用马达10以高转速驱动，因此需要能够在从低频率到高频率的大范围内变更使行驶用马达10驱动的电力的电压波形。也能够将设置有lc滤波器的以往的逆变器作为电力变换装置应用于车辆1，但在该情况下，如上所述，需要向行驶用马达10供给的电力的频率的范围大，因此必须增大lc滤波器的物理上的尺寸。并且，当一并考虑将从蓄电池20供给(放出)的直流电力例如变换为用于在紧急时等使家庭用的电气产品运行、用于在售电等中向电力系统供给的交流电力时，无需如使用了以往的逆变器的电力变换装置那样设置lc滤波器而是能够直接供给电力的电力变换装置30的结构可以说是更有效的结构。
[0112]
这样，在电力变换装置30中，能够与使用了以往的逆变器的电力变换装置相比，效率良好地进行电力变换。
[0113]
对如下结构进行了说明，即，在电力变换装置30中，由开关元件s1～开关元件s4构成的开关电路基于蓄电池20所放出的直流电力而生成使作为负载ld的行驶用马达10驱动的频率的矩形开关波形的电力e1。然而，也可以是，将电力变换装置30例如设为具备与由开关元件s1～开关元件s4构成的开关电路不同的其他开关电路的结构，该未图示的开关电路生成基于蓄电池20所放出的直流电力得到的矩形开关波形的电力e1。
[0114]
[第一实施方式的变形例]
[0115]
在上述的电力变换装置30中，对具备一个转换器300的电力变换装置30的结构进行了说明。因此，上述的电力变换装置30是能够将从蓄电池20供给(放出)的直流电压值的两倍的电压值的电力向行驶用马达10供给的结构。然而，也考虑需要向行驶用马达10供给的电力的电压值更高的情况。在该情况下，电力变换装置30也能够通过成为还具备转换器300的结构，从而成为将更高的电压值的电力向行驶用马达10供给的结构。以下，对该情况的一例进行说明。
[0116]
[电力变换装置的结构的变形例]
[0117]
图11是示出第一实施方式的电力变换装置30的变形例的结构的一例的图。图11所示的变形例的电力变换装置30也是与车辆1所具备的行驶用马达10的三相交流的u相、v相、
w相中的任一个相对应的电力变换装置30。在图11中，也一并示出与变形例的电力变换装置30(以下，称为“电力变换装置30a”)关联的蓄电池20以及负载ld。电力变换装置30a例如具备电压波形生成部30avg以及单相变换器30pc。在图11中，也是开关元件s1与开关元件s2作为单相变换器30pc的构成要素而示出，但开关元件s1以及开关元件s2也是属于电压波形生成部30avg的构成要素。
[0118]
电压波形生成部30avg与电压波形生成部30vg相同地，基于从蓄电池20供给(放出)的直流电力而生成正弦波的半波的电压波形。电压波形生成部30avg例如具备两个转换器300(转换器300以及转换器300-2)以及两个开关元件s(开关元件s5以及开关元件s6)。电压波形生成部30avg是在电压波形生成部30vg追加转换器300-2与开关元件s6而得到的结构。
[0119]
转换器300-2是与转换器300相同的结构的转换器。但是，由控制装置100向转换器300-2输入或设定与转换器300不同的输出波形曲线。转换器300-2基于由控制装置100输入或设定的输出波形曲线，输出电压波形为与单相变换器30pc(开关元件s1～开关元件s4)所生成的矩形开关波形中的相当于矩形波形的部分的波形变化的时机不同(即，矩形波形中的电压值为0[v]的期间与为200[v]的期间、即所谓的占空比不同)、且在开关期间将电压值保持在0[v]的电压波形的输出电力(矩形波形的输出电力)。转换器300-2是技术方案中的“第二生成部”的一例，转换器300-2所输出的输出电力是技术方案中的“第四输出电力”的一例。
[0120]
开关元件s6例如根据由控制装置100进行的控制，来限制从转换器300-2输出的输出电力所供给的方向。开关元件s6是与开关元件s5相同的结构的开关元件s。当由控制装置100将开关控制为非导通状态时，开关元件s6容许从转换器300-2输出的输出电力向负载ld侧供给，并阻止从转换器300-2输出的输出电力向蓄电池20的正极侧供给。另一方面，当由控制装置100将开关控制为导通状态时，开关元件s6容许从负载ld输出的输出电力向蓄电池20的负极侧供给。在图11中，示出开关元件s6由二极管与开关构成的情况的一例，但也可以与开关元件s5相同地由场效应晶体管fet、二极管d与绝缘栅双极型晶体管igbt构成(参照图4)。开关元件s6是技术方案中的“开关部”以及“第二开关元件”的一例。
[0121]
[变形例的电力变换装置所生成的电压波形]
[0122]
图12是说明在变形例的电力变换装置30a中生成的电压波形的一例的图。在图12中，示意性示出在从蓄电池20供给(放出)的直流电压值为200[v]的情况下，按照由控制装置100进行的控制，对电力变换装置30a所具备的开关电路(开关元件s1～开关元件s4)、转换器300以及转换器300-2各自输出的电力的电压波形进行波形合成的情形的一例。
[0123]
在电力变换装置30a中，开关电路按照来自控制装置100的控制，生成并输出图12的(a)所示那样的使作为负载ld的行驶用马达10驱动的频率的矩形开关波形的电力e1。更具体而言，开关电路生成在开关期间ps1以及开关期间ps2电压波形变动(电压值变动)、且在接通保持期间ph保持蓄电池20所放出的直流电压值那样的矩形开关波形的电力e1。
[0124]
在电力变换装置30a中，当由控制装置100开始转换器300-2的动作时，转换器300-2基于由控制装置100输入或设定的输出波形曲线，来生成并输出图12的(b)所示那样的电压波形的输出电力e3。控制装置100对转换器300-2输入或设定的输出波形曲线(以下，称为“输出波形曲线-2”)用于生成保持直流电压值的期间成为比在开关电路所输出的电力e1中
保持直流电压值的接通保持期间ph短的接通保持期间ph2的矩形波形的电压波形。更具体而言，输出波形曲线-2由第一～第三这三个输出波形曲线-2构成。第一输出波形曲线-2是在开关期间ps1以及开关期间ps3的期间输出电力e3的电压值成为0[v]的曲线。第二输出波形曲线-2是在接通保持期间ph2的期间输出电力e3的电压值与直流电压值(200[v])相等的曲线。第三输出波形曲线-2是在开关期间ps4以及开关期间ps2的期间输出电力e3的电压值成为0[v]的曲线。控制装置100通过与控制开关电路的时机相匹配地对转换器300-2依次输入或设定这三个输出波形曲线-2，从而使图12的(b)所示那样的电压波形的输出电力e3从转换器300-2输出。
[0125]
在电力变换装置30a中，当由控制装置100开始转换器300的动作时，转换器300基于由控制装置100输入或设定的输出波形曲线，来生成并输出图12的(c)所示那样的电压波形的输出电力e2。控制装置100对转换器300输入或设定的输出波形曲线用于生成从使行驶用马达10驱动的频率的正弦波的半波减去开关电路所输出的电力e1的电压波形与转换器300-2所输出的输出电力e3的电压波形而得到的电压波形。更具体而言，输出波形曲线由第一～第七这七个输出波形曲线构成。第一输出波形曲线是在开关期间ps1的期间使输出电力e2的电压值为零的状态的曲线。第二输出波形曲线是在开关期间ps3的期间使输出电力e2的电压值沿着正弦波的半波从零的状态上升的曲线。第三输出波形曲线是在输出电力e2的电压值与直流电压值相等时使输出电力e2的电压值为零的曲线。第四输出波形曲线是在接通保持期间ph2的期间使输出电力e2的电压值从零的状态与正弦波的半波相同地上升，并从输出电力e2的电压值与直流电压值相等时起与正弦波的半波相同地下降的曲线。第五输出波形曲线是在输出电力e2的电压值成为零时使输出电力e2的电压值与直流电压值相等的曲线。第六输出波形曲线是在开关期间ps4的期间使输出电力e2的电压值从输出电力e2的电压值与直流电压值相等的状态起沿着正弦波的半波下降到零的状态的曲线。第七输出波形曲线是在输出电力e2的电压值成为零时在开关期间ps2的期间使输出电力e2的电压值维持零的状态的曲线。控制装置100通过与控制开关电路的时机相匹配地对转换器300依次输入或设定这七个输出波形曲线，从而使图12的(c)所示那样的电压波形的输出电力e2从转换器300输出。
[0126]
在电力变换装置30a中，在开关元件s5以及开关元件s6的负载ld侧，电力e1的电压波形、输出电力e2的电压波形以及输出电力e3的电压波形被波形合成。由此，如图12的(d)所示那样，向负载ld的端子供给如下电力，该电力为蓄电池20所放出的直流电压值的三倍的电压值(在图12的(d)中为600[v])，且电压波形在开关期间ps1以及开关期间ps2的期间为矩形开关波形，在开关期间ps3、接通保持期间ph2以及开关期间ps4的期间为以矩形开关波形(电压值＝200[v])为基准波形合成正弦波的半波而得到的合成波形。并且，在电力变换装置30a中，也在开关电路的动作(开关动作)的作用下，向负载ld流动的电流的方向例如在供给到负载ld的电力的电压波形为第偶数个半波时反转，向负载ld供给图12的(e)所示那样的使行驶用马达10驱动的频率的正弦波(全波)的电压波形的电力。由此，行驶用马达10在所供给的正弦波的电力的作用下驱动(旋转)。
[0127]
通过这样的结构，从而电力变换装置30a能够根据由控制装置100进行的控制，变换为将从蓄电池20供给(放出)的直流电力的电压升压为三倍的交流电力并向行驶用马达10供给。在该情况下，电力变换装置30a也与电力变换装置30相同地，能够进行与使用了以
往的逆变器的电力变换装置相比抑制了电力的变换效率的降低、由使用高耐压的部件引起的损失的增大、部件的劣化的电力变换。
[0128]
在上述的第一实施方式的变形例中，说明了通过将转换器300-2以及开关元件s6追加于转换器300、换言之累加转换器300-2的结构，从而将蓄电池20的直流电力的电压升压为三倍的情况。在电力变换装置30中，相同地，也能够通过累加转换器300以及开关元件s从而进一步增加将蓄电池20的直流电力的电压升压的倍数(设为4倍以上)。该情况下的电力变换装置30的结构、动作以及处理等设为与上述的电力变换装置30a的结构、动作以及处理等价的结构、动作以及处理即可。
[0129]
《第二实施方式》
[0130]
[电力变换装置的结构]
[0131]
图13是示出第二实施方式的电力变换装置的结构的一例的图。图13所示的第二实施方式的电力变换装置(以下，称为“电力变换装置31”)也与第一实施方式的电力变换装置30相同地是与车辆1所具备的行驶用马达10的三相交流的u相、v相、w相中的任一个相对应的电力变换装置。在图13中，也一并示出与电力变换装置31关联的蓄电池20，且省略在第一实施方式中示出的负载ld(也包括开关元件s1～开关元件s4)地示出。即，在图13中，示出相当于第一实施方式的电力变换装置30中的电压波形生成部30vg的结构。电压波形生成部31vg也可以与第一实施方式的电力变换装置30相同地是开关元件s1以及开关元件s2属于构成要素的结构。
[0132]
电力变换装置31也基于从蓄电池20供给(放出)的直流电力来生成正弦波的半波的电压波形。电力变换装置31例如具备转换器300以及四个开关元件(开关元件s11～开关元件s14)。
[0133]
开关元件s11例如根据由控制装置100进行的控制，来限制从转换器300输出的输出电力所供给的方向。在图13中，示出开关元件s11由二极管与开关构成的情况的一例。当控制装置100将开关元件s11所具备的开关控制为非导通状态时，开关元件s11容许从转换器300输出的输出电力向负载ld侧(即，行驶用马达10)供给。另一方面，当控制装置100将开关元件s11所具备的开关控制为导通状态时，开关元件s11容许从负载ld输出的输出电力向转换器300侧供给。
[0134]
开关元件s12例如根据由控制装置100进行的控制，来限制从转换器300输出的输出电力所供给的方向。在图13中，示出开关元件s12由二极管与开关构成的情况的一例。当控制装置100将开关元件s12所具备的开关控制为非导通状态时，开关元件s12阻止从转换器300输出的输出电力向蓄电池20的负极侧供给。另一方面，当控制装置100将开关元件s12所具备的开关控制为导通状态时，开关元件s12容许从转换器300输出的输出电力向蓄电池20的负极侧供给。
[0135]
开关元件s13切换蓄电池20的正极侧与负载ld侧的连接。在图13中，示出开关元件s13由开关构成的情况的一例。当控制装置100将开关元件s13所具备的开关控制为非导通状态时，开关元件s13使蓄电池20的正极侧与负载ld侧连接。另一方面，当控制装置100将开关元件s13所具备的开关控制为导通状态时，开关元件s13使蓄电池20的正极侧与负载ld侧切断。即，通过控制装置100将开关元件s13交替地控制为导通状态与非导通状态，从而在电力变换装置31中，能够将基于蓄电池20所放出的直流电力得到的电压波形为矩形的电力
(电力e1)向负载ld侧供给。因此，在电力变换装置31中，能够省略在第一实施方式的电力变换装置30中输出矩形开关波形的电力(电力e1)的开关电路在开关期间中使电压波形变动(使电压值变动)的功能。在第一实施方式的电力变换装置30中，例如在与由开关元件s1～开关元件s4构成的开关电路不同的其他开关电路(未图示)为生成矩形开关波形的电力e1的结构的情况下，能够省略该未图示的开关电路。
[0136]
开关元件s14例如根据由控制装置100进行的控制，来限制向蓄电池20的负极侧供给的电力的方向。在图13中，示出开关元件s14由二极管与开关构成的情况的一例。当控制装置100将开关元件s14所具备的开关控制为非导通状态时，开关元件s14容许从负载ld输出的输出电力向蓄电池20的负极侧供给。另一方面，当控制装置100将开关元件s14所具备的开关控制为导通状态时，开关元件s14容许从蓄电池20的负极侧输出的输出电力向负载ld侧供给。
[0137]
在图13中，示出开关元件s11、开关元件s12以及开关元件s14由二极管与开关构成的情况的一例，但也可以与第一实施方式的电力变换装置30所具备的开关元件s5相同地由场效应晶体管fet、二极管d与绝缘栅双极型晶体管igbt构成(参照图4)。并且，开关元件s13的结构并不限定于图13所示的结构。图14是示出电力变换装置31所具备的开关元件s13的结构的一例的图。图14的(a)所示的开关元件s13a是图13所示的开关sw的结构。图14的(b)所示的开关元件s13b是两个场效应晶体管fet串联连接的情况的一例。在开关元件s13b中，场效应晶体管fet-1与场效应晶体管fet-2彼此反向地串联连接。图14的(c)所示的开关元件s13c是由二极管d与绝缘栅双极型晶体管igbt构成的两个开关元件串联连接的情况的一例。在开关元件s13c中，各个开关元件彼此反向地串联连接。图14的(b)所示的开关元件s13b所具备的场效应晶体管fet以及图14的(c)所示的开关元件s13c所具备的绝缘栅双极型晶体管igbt的接通状态以及断开状态与图14的(a)所示的开关元件s13a所具备的开关sw相同地例如由控制装置100控制。
[0138]
在电力变换装置31中，通过开关元件s11、开关元件s12、开关元件s13以及开关元件s14的结构将蓄电池20与转换器300的连接切换为串联连接或者并联连接。开关元件s11、开关元件s12、开关元件s13以及开关元件s14的结构是技术方案中的“开关部”以及“第三开关元件”的一例。
[0139]
图13所示的电力变换装置31的结构与第一实施方式的电力变换装置30相同地是以蓄电池20所放出的直流电压值的两倍的电压值vout将电压波形为正弦波的半波的电力向负载ld侧供给的结构。电力变换装置31也与第一实施方式的变形例的电力变换装置30a相同地，也能够通过累加与由开关元件s11～开关元件s14以及蓄电池20(其中，为不同的蓄电池)构成的电压波形生成部31vg相同的结构，从而成为以直流电压值的三倍以上的电压值vout将电压波形为正弦波的半波的电力向负载ld侧供给的结构。该情况下的电力变换装置31的结构在后叙述。
[0140]
[电力变换装置的动作]
[0141]
在此，说明由控制装置100进行的电力变换装置31的控制与电力变换装置31的动作的一例。图15是说明车辆1所具备的控制装置100的电力变换装置31的控制的一例的图。图16是说明在电力变换装置31中生成的电压波形的一例的图。图17是说明车辆1所具备的控制装置100对电力变换装置31进行控制的详细的时机的一例的图。图15～图17是为了车
辆1的行驶而使行驶用马达10驱动的情况的一例。在图15的(a)中，也一并示出与图13所示的电力变换装置31连接的负载ld(也包括开关元件s1～开关元件s4)，并示出在供给电力时向负载ld流动的电流的路径(电流路径)。在图15的(b)中，示出在各个电流路径流动电流时控制装置100所控制的开关元件s的状态。在图15的(b)中“on”表示将开关元件s控制为导通状态，“off”表示将开关元件s控制为非导通状态，
“↑
：朝上的箭头”表示未变更开关元件s的控制，“()：括弧”内的记载表示在开关元件s流动的构成要素。在图15的(c)中，示出电力变换装置31进行波形合成而输出的电压波形。在图16中，示意性地示出在从蓄电池20供给(放出)的直流电压值为200[v]的情况下，根据由控制装置100进行的控制，通过各个电流路径向负载ld供给的电力的电压波形的一例以及对电压波形进行波形合成的情形的一例。在图17中，示出在对向负载ld供给的电力的电压波形进行波形合成时，将蓄电池20与转换器300的连接切换为串联连接或者并联连接的时机的电压波形的变化的情形的一例。在以下的说明中，适当参照图15～图17来说明电力变换装置31的动作。
[0142]
控制装置100在图15的(c)所示的时刻t0(＝时刻t3、时刻t6)、即电压值vout比能够从蓄电池20供给的直流电压值的电力e1低的状态时，如图15的(b)所示的控制c1的栏那样控制各个开关元件s。由此，在电力变换装置31中，转换器300所输出的输出电力e2通过图15的(a)所示的电流路径p1(在开关元件s11中为二极管d)向负载ld侧供给。更具体而言，转换器300所生成的图16的(b)所示那样的电压波形的输出电力e2中的、图16的(c)所示那样的电压波形的输出电力e2通过电流路径p1向负载ld侧供给。由此，向负载ld供给的电力的电压值vout成为输出电力e2的电压值。
[0143]
之后，控制装置100在图15的(c)所示的时刻t1(＝时刻t4)、即电压值vout上升到与能够从蓄电池20供给的直流电压值相等的电压值时，如图15的(b)所示的控制c2的栏那样控制各个开关元件s。由此，在电力变换装置31中，基于蓄电池20的直流电力得到的电力e1通过图15的(a)所示的电流路径p2(在开关元件s14中为二极管d)向负载ld侧供给。更具体而言，基于蓄电池20的直流电力得到的图16的(a)所示那样的电压波形为矩形的电力e1通过电流路径p2向负载ld侧供给。由此，向负载ld供给的电力的电压值vout成为由电流路径p1供给的输出电力e2的电压值与由电流路径p2供给的电力e1的电压值的合计。在控制c2的状态下，在电力变换装置31中为蓄电池20与转换器300并联连接的状态，因此电压值vout成为输出电力e2以及电力e1的电压值(200[v])。
[0144]
接着，控制装置100在图15的(c)所示的时刻t1(＝时刻t4)，如图15的(b)所示的控制c3的栏那样控制各个开关元件s。由此，在电力变换装置31中，通过电流路径p1向负载ld侧供给的输出电力e2通过图15的(a)所示的电流路径p3(在开关元件s12中为开关sw)向蓄电池20的负极侧供给。更具体而言，转换器300所生成的图16的(b)所示那样的电压波形的输出电力e2中的、图16的(d)所示那样的电压波形的输出电力e2通过电流路径p3向蓄电池20的负极侧供给。由此，对开关元件s14所具备的二极管d施加反向偏置，开关元件s14成为off(非导通状态)。在控制c3的状态下，在电力变换装置31中为转换器300与蓄电池20串联连接的状态。因此，向负载ld供给的电力的电压值vout如图16的(e)所示那样成为由电流路径p2供给的电力e1的电压值与由电流路径p3供给的输出电力e2的电压值的合计。
[0145]
这样，控制装置100在时刻t1，使蓄电池20与转换器300并联连接，并在之后将蓄电池20与转换器300切换为串联连接。在此，使用图17来说明在时刻t1切换蓄电池20与转换器
300的连接的详细的时机。
[0146]
控制装置100在输出电力e2的电压值即将要成为与能够从蓄电池20供给的直流电压值相等的电压值稍前的时刻t1-1的时机，将开关元件s从控制c1切换为控制c2。所述稍前的时刻t1-1的时机是在转换器300所输出的输出电力e2的电压波形成为电压值＝200[v]时蓄电池20所输出的电力e1的电压波形成为电压值＝200[v]的时机。由此，开始从蓄电池20输出基于直流电力得到的电力e1。之后，控制装置100在输出电力e2的电压值成为零的时刻t1-2的时机将开关元件s从控制c2切换为控制c3。
[0147]
这样，控制装置100使输出电力e2的电压波形与电力e1的电压波形重复(重叠)微小的期间，而将蓄电池20与转换器300的连接从并联连接切换为串联连接。在控制装置100在时刻t1-2的时机将开关元件s从控制c2切换为控制c3之后，伴随着输出电力e2的电压波形与正弦波的半波相同地上升，对电力e1加上输出电力e2(参照图16的(e))。
[0148]
之后，控制装置100在图15的(c)所示的时刻t2(＝时刻t5)、即电压值vout下降到与能够从蓄电池20供给的直流电压值相等的电压值时，使各个开关元件s的控制为控制c2。由此，在电力变换装置31中，停止输出电力e2经由电流路径p3向蓄电池20的负极侧的供给，仅蓄电池20的电力e1通过电流路径p2向负载ld侧供给。
[0149]
接着，控制装置100在图15的(c)所示的时刻t2(＝时刻t5)，使各个开关元件s的控制为控制c1。由此，在电力变换装置31中，停止电力e1经由电流路径p2向负载ld侧的供给，仅图16的(c)所示那样的电压波形的输出电力e2通过电流路径p1向负载ld侧供给。
[0150]
这样，控制装置100在时刻t2将蓄电池20与转换器300的串联连接切换为并联连接，并在之后将蓄电池20断开。该时刻t2的蓄电池20与转换器300的连接切换的详细的时机设为与将使用图17说明了的蓄电池20与转换器300的连接切换的时机反过来的情况等价的时机即可。因此，省略详细的说明。
[0151]
通过由控制装置100进行的这样的控制，从而在电力变换装置31中，以图16的(f)所示那样的蓄电池20的直流电压值的两倍的电压值将电压波形为以电压值＝0[v]为基准的正弦波的半波的电力的电压值vout向负载ld供给。
[0152]
控制装置100在使行驶用马达10作为再生制动器进行动作而发出的电力向蓄电池20充入的情况下也相同地进行控制。图18是说明车辆1所具备的控制装置100的电力变换装置31的控制的一例的图。在图18中，示出在为了使电力充入蓄电池20而在各个电流路径流动电流时控制装置100所控制的开关元件s的状态。在图18中，控制c1’、控制c2’以及控制c3’是用于使通过图15的(b)所示的控制c1、控制c2以及控制c3而在对应的电流路径p流动的电流的朝向反向的开关元件s的控制。因此，控制装置100使由行驶用马达10发出的电力向蓄电池20充入的情况下的电力变换装置31的动作设为与将使用图15～图17说明了的、为了车辆1的行驶而使行驶用马达10驱动的情况下的动作反过来的情况等价的动作即可。因此，省略详细的说明。
[0153]
[控制装置的处理]
[0154]
图19是示出在车辆1所具备的控制装置100中在对电力变换装置31进行控制时执行的处理的流程的一例的流程图。本流程图的处理在车辆1行驶的期间反复执行。在以下的说明中，着眼于控制装置100所具备的开关控制部108的处理、即开关控制部108向开关元件输出驱动信号的处理(图10所示的步骤s190)，控制装置100所具备的其他构成要素的处理
作为控制装置100所进行的处理，来说明到图15的(c)所示的时刻t1为止的处理。
[0155]
控制装置100判定本次的控制是否是行驶用马达10的驱动(步骤s200)。即，控制装置100判定本次的控制是为了车辆1的行驶而使行驶用马达10驱动的控制、还是使由行驶用马达10发出的电力向蓄电池20充入的控制。在步骤s200中判定为本次的控制是行驶用马达10的驱动的情况下，控制装置100开始为了车辆1的行驶而使行驶用马达10驱动的控制。
[0156]
在为了车辆1的行驶而使行驶用马达10驱动的控制中，控制装置100确认电压值vout是否是比能够从蓄电池20供给的直流电压值的电力e1低的电压值(0＜e1)(步骤s210)。在步骤s210中判定为电压值vout不是(0＜e1)的电压值的情况下，控制装置100使处理进入步骤s212。
[0157]
另一方面，在步骤s210中在判定为电压值vout是(0《e1)的电压值的情况下，开关控制部108生成用于将开关元件s11设为off(非导通状态)，将开关元件s12设为off，将开关元件s13设为off，将开关元件s14设为off的各个驱动信号(步骤s211)。即，开关控制部108设为控制c1的状态(参照图15的(b))。
[0158]
控制装置100确认电压值vout是否是与能够从蓄电池20供给的直流电压值相等的电压值(e1＝e2)(步骤s212)。在步骤s212中判定为电压值vout不是(e1＝e2)的电压值的情况下，控制装置100使处理进入步骤s214。
[0159]
另一方面，在步骤s212中判定为电压值vout是(e1＝e2)的电压值的情况下，开关控制部108生成用于将开关元件s11设为off，将开关元件s12设为off，将开关元件s13设为on(导通状态)，将开关元件s14设为off的各个驱动信号(步骤s213)。即，开关控制部108设为控制c2的状态(参照图15的(b))。
[0160]
控制装置100确认电压值vout是否是能够从蓄电池20供给的直流电压值以上的电压值(vout≥e1)(步骤s214)。在步骤s214中判定为电压值vout不是(vout≥e1)的电压值的情况下，控制装置100使处理进入步骤s230。
[0161]
另一方面，在步骤s214中判定为电压值vout是(vout≥e1)的电压值的情况下，开关控制部108生成用于将开关元件s11设为off，将开关元件s12设为on，将开关元件s13设为on，将开关元件s14设为off的各个驱动信号(步骤s215)。即，开关控制部108设为控制c3的状态(参照图15的(b))。
[0162]
另一方面，在步骤s200中判定为本次的控制不是行驶用马达10的驱动的情况下，控制装置100开始使由行驶用马达10发出的电力向蓄电池20充入的控制。
[0163]
在为了车辆1的行驶而使行驶用马达10驱动的控制中，控制装置100确认电压值vout是否是比能够从蓄电池20供给的直流电压值的电力e1低的电压值(0＜e1)(步骤s220)。在步骤s220中判定为电压值vout不是(0＜e1)的电压值的情况下，控制装置100使处理进入步骤s222。
[0164]
另一方面，在步骤s220中判定为电压值vout是(0《e1)的电压值的情况下，开关控制部108生成用于将开关元件s11设为on(导通状态)，将开关元件s12设为off(非导通状态)，将开关元件s13设为off，将开关元件s14设为off的各个驱动信号(步骤s221)。即，开关控制部108设为控制c1’的状态(参照图18)。
[0165]
控制装置100确认电压值vout是否是与能够从蓄电池20供给的直流电压值相等的电压值(e1＝e2)(步骤s222)。在步骤s222中判定为电压值vout不是(e1＝e2)的电压值的情
况下，控制装置100使处理进入步骤s224。
[0166]
另一方面，在步骤s222中判定为电压值vout是(e1＝e2)的电压值的情况下，开关控制部108生成用于将开关元件s11设为on，将开关元件s12设为off，将开关元件s13设为on，将开关元件s14设为on的各个驱动信号(步骤s223)。即，开关控制部108设为控制c2’的状态(参照图18)。
[0167]
控制装置100确认电压值vout是否是能够从蓄电池20供给的直流电压值以上的电压值(vout≥e1)(步骤s224)。在步骤s224中判定为电压值vout不是(vout≥e1)的电压值的情况下，控制装置100使处理进入步骤s230。
[0168]
另一方面，在步骤s224中判定为电压值vout是(vout≥e1)的电压值的情况下，开关控制部108生成用于将开关元件s11设为off，将开关元件s12设为off，将开关元件s13设为on，将开关元件s14设为off的各个驱动信号(步骤s225)。即，开关控制部108设为控制c3’的状态(参照图18)。
[0169]
开关控制部108将所生成的各个驱动信号向对应的各个开关元件s输出(步骤s230)。然后，控制装置100结束本次的处理，并再次从图10所示的步骤s100起反复进行处理。
[0170]
通过这样的处理的流程，控制装置100基于电压值vout的电压值，来生成并输出用于将各个开关元件s设为on(导通状态)、或设为off(非导通状态)的驱动信号。由此，电力变换装置31按照由控制装置100进行的控制进行动作，将用于车辆1的行驶的电力向行驶用马达10供给、或者使由行驶用马达10发出的电力向蓄电池20充入。
[0171]
[第二实施方式的变形例]
[0172]
说明通过累加与电压波形生成部31vg相同的结构从而以直流电压值的三倍以上的电压值vout将电压波形为正弦波的半波的电力向负载ld侧供给的结构。
[0173]
图20是示出第二实施方式的电力变换装置31的变形例的结构的一例的图。图20所示的变形例的电力变换装置31也是与车辆1所具备的行驶用马达10的三相交流的u相、v相、w相中的任一个相对应的电力变换装置31。变形例的电力变换装置31(以下，称为“电力变换装置31a”)例如具备转换器300、八个开关元件(开关元件s11～开关元件818)。在电力变换装置31a中，开关元件s11～开关元件s14的四个开关元件s是对应于蓄电池20的电压波形生成部31vg，开关元件s15～开关元件s18的四个开关元件s是对应于与蓄电池20不同的蓄电池20(以下，称为“蓄电池21”)的电压波形生成部31vg。在图20中，也一并示出与电力变换装置31a关联的蓄电池20以及负载ld(也包括开关元件s1～开关元件s4)。并且，在图20中，示出在电力变换装置31a按照由控制装置100进行的开关元件s的控制供给电力时向负载ld流动的电流路径p。关于由控制装置100进行的控制与电流路径p在后叙述。
[0174]
蓄电池21是与蓄电池20相同的蓄电池。蓄电池21放出(供给)或充入与蓄电池20相同的直流电压值的直流电力。蓄电池21是技术方案中的“第二蓄电池”的一例，蓄电池21所放出的电力是技术方案中的“第二蓄电池电力”的一例。
[0175]
开关元件s15是与开关元件s11相同的功能的开关元件s。开关元件s15例如根据由控制装置100进行的控制，来限制从转换器300和/或蓄电池20输出的电力所供给的方向。
[0176]
开关元件s16是与开关元件s12相同的功能的开关元件s。开关元件s16例如根据由控制装置100进行的控制，来限制从转换器300和/或蓄电池20输出的输出电力所供给的方
向。
[0177]
开关元件s17是与开关元件s13相同的功能的开关元件s。开关元件s17切换蓄电池21的正极侧与负载ld侧的连接。通过控制装置100将开关元件s17交替地控制为导通状态与非导通状态，从而在电力变换装置31a中，能够将基于蓄电池21所放出的直流电力得到的电压波形为矩形的电力(输出电力e3)向负载ld侧供给。开关元件s17是技术方案中的“第三生成部”的一例，开关元件s17所输出的输出电力e3是技术方案中的“第五输出电力”的一例。
[0178]
开关元件s18是与开关元件s14相同的功能的开关元件s。开关元件s18例如根据由控制装置100进行的控制，来限制向蓄电池20的负极侧供给的电力的方向。
[0179]
在图20中，示出开关元件s11、开关元件s12、开关元件s14、开关元件s15、开关元件s16以及开关元件s18由二极管与开关构成的情况的一例，但也可以与第一实施方式的电力变换装置30所具备的开关元件s5相同地，由场效应晶体管fet、二极管d与绝缘栅双极型晶体管igbt构成(参照图4)。并且，在图20中，示出开关元件s13以及开关元件s17由开关构成的情况的一例，但也可以与电力变换装置31相同地，是两个场效应晶体管fet串联连接的结构、由二极管d与绝缘栅双极型晶体管igbt构成的两个开关元件串联连接的结构(参照图14)。
[0180]
在电力变换装置31a中，通过开关元件s11、开关元件s12、开关元件s13以及开关元件s14的结构，将蓄电池20与转换器300的连接切换为串联连接或者并联连接。并且，在电力变换装置31a中，通过开关元件s15、开关元件s16、开关元件s17以及开关元件s18的结构，将蓄电池21与转换器300和/或蓄电池20的连接切换为串联连接或者并联连接。开关元件s15、开关元件s16、开关元件s17以及开关元件s18的结构是技术方案中的“第四开关元件”的一例。
[0181]
[变形例的电力变换装置所生成的电压波形]
[0182]
图21是说明在变形例的电力变换装置31a中生成的电压波形的一例的图。在图21中，示意性地示出在从蓄电池20供给(放出)的直流电压值为200[v]的情况下，根据由控制装置100进行的控制，对电力变换装置31a所输出的电力的电压波形进行波形合成的情形的一例。
[0183]
电力变换装置31a根据来自控制装置100的控制，来生成图21的(a)所示那样的使作为负载ld的行驶用马达10驱动的频率的矩形波形的电力e1。更具体而言，控制装置100控制各个开关元件s，以生成在时刻t0～时刻t1的期间电压值成为0[v]，在时刻t1～时刻t4的期间保持蓄电池20所放出的直流电压值，且在时刻t4～时刻t5的期间电压值成为0[v]那样的矩形波形的电力e1。
[0184]
电力变换装置31a根据来自控制装置100的控制，来生成图21的(b)所示那样的为使行驶用马达10驱动的频率且相位不同的矩形波形的输出电力e3。更具体而言，控制装置100控制各个开关元件s，以生成在时刻t0～时刻t2的期间电压值成为0[v]，在时刻t2～时刻t3的期间保持蓄电池20所放出的直流电压值，且在时刻t3～时刻t5的期间电压值成为0[v]那样的矩形波形的输出电力e3。
[0185]
在电力变换装置31a中，当由控制装置100开始转换器300的动作时，转换器300基于由控制装置100输入或设定的输出波形曲线，来生成并输出图21的(c)所示那样的电压波形的输出电力e2。控制装置100对转换器300输入或设定的输出波形曲线用于生成从使行驶
用马达10驱动的频率的正弦波的半波减去电力e1的电压波形与输出电力e3的电压波形而得到的电压波形。更具体而言，输出波形曲线由第一～第九这九个输出波形曲线构成。第一输出波形曲线是在时刻t0～时刻t1的期间使输出电力e2的电压值沿着正弦波的半波从零的状态上升的曲线。第二输出波形曲线是在输出电力e2的电压值与直流电压值相等的时刻t1时使输出电力e2的电压值为零的曲线。第三输出波形曲线是在时刻t1～时刻t2的期间使输出电力e2的电压值沿着正弦波的半波从零的状态上升的曲线。第四输出波形曲线是在输出电力e2的电压值与直流电压值相等时刻t2时使输出电力e2的电压值为零的曲线。第五输出波形曲线是在时刻t2～时刻t3的期间使输出电力e2的电压值从零的状态与正弦波的半波相同地上升，且从输出电力e2的电压值与直流电压值相等时起与正弦波的半波相同地下降的曲线。第六输出波形曲线是在输出电力e2的电压值成为零的时刻t3时使输出电力e2的电压值与直流电压值相等的曲线。第七输出波形曲线是在时刻t3～时刻t4的期间使输出电力e2的电压值从输出电力e2的电压值与直流电压值相等的状态沿着正弦波的半波下降到零的状态的曲线。第八输出波形曲线是在输出电力e2的电压值成为零的时刻t4时使输出电力e2的电压值与直流电压值相等的曲线。第九输出波形曲线是在时刻t4～时刻t5的期间使输出电力e2的电压值从输出电力e2的电压值与直流电压值相等的状态沿着正弦波的半波下降到零的状态的曲线。控制装置100通过与控制各个开关元件s以生成电力e1以及输出电力e2的时机相匹配地对转换器300依次输入或设定这九个输出波形曲线，从而使图21的(c)所示那样的电压波形的输出电力e2从转换器300输出。
[0186]
控制装置100也可以使输出电力e2的电压波形为相同的形状的输出波形曲线共通。更具体而言，也可以是，使第一输出波形曲线与第三输出波形曲线共通，使第二输出波形曲线与第四输出波形曲线共通，使第六输出波形曲线与第八输出波形曲线共通，使第七输出波形曲线与第九输出波形曲线共通。在该情况下，控制装置100通过将共通的输出波形曲线对转换器300输入或设定各两次，从而使图21的(c)所示那样的电压波形的输出电力e2从转换器300输出。
[0187]
电力变换装置31a对电力e1的电压波形、输出电力e2的电压波形以及输出电力e3的电压波形进行波形合成，且如图21的(d)所示那样将为蓄电池20所放出的直流电压值的三倍的电压值(在图21的(d)中为600[v])、且电压波形为正弦波的半波的电力的电压值vout向负载ld供给。由此，在电力变换装置31a中，也在开关电路的动作(开关元件s1～开关元件s4的开关动作)的作用下，向负载ld流动的电流的方向例如在供给到负载ld的电压值vout的电力的电压波形为第偶数个半波时反转，向负载ld供给图21的(e)所示那样的使行驶用马达10驱动的频率的正弦波(全波)的电压波形的电力。由此，行驶用马达10在所供给的正弦波的电力的作用下驱动(旋转)。
[0188]
[电力变换装置的动作]
[0189]
图22是说明车辆1所具备的控制装置100的电力变换装置31a的控制的一例的图。在图22的(a)中，示出为了车辆1的行驶而使行驶用马达10驱动的情况下的开关元件s的控制，在图22的(b)中，示出在使由行驶用马达10发出的电力向蓄电池20以及蓄电池21充入的情况下的开关元件s的控制。图22所示的各个控制c与图20所示的各个电流路径p对应。其中，图22的(b)所示的各个控制是用于使电流与图20所示的各个电流路径p反向地流动的开关元件s的控制。
[0190]
电力变换装置31a通过使电力e1的电压波形、输出电力e2的电压波形以及输出电力e3的电压波形波形合成，从而向负载ld的端子供给为蓄电池20所放出的直流电压值的三倍的电压值、且电压波形为以电压值＝0[v]为基准的正弦波的半波的电力(参照图21的(d))。
[0191]
在电力变换装置31a中，也是控制装置100切换蓄电池20与转换器300连接的时机与电力变换装置30相同。即，在电力变换装置31a中，也是控制装置100从控制c1切换为控制c2的时机以及从控制c2切换为控制c3的时机也与电力变换装置30相同。并且，在电力变换装置31a中，也是切换蓄电池20与转换器300的串联连接和蓄电池21之间的连接的时机与电力变换装置30同样。更具体而言，在电力变换装置31a中，控制装置100从控制c3切换为控制c4的时机以及从控制c4切换为控制c5的时机也与电力变换装置30相同。然而，在电力变换装置31a中，也可以使控制装置100从控制c3切换为控制c4的时机以及从控制c4切换为控制c5的时机为与电力变换装置30不同的时机。
[0192]
图23是说明车辆1所具备的控制装置100对电力变换装置31a进行控制的详细的时机的一例的图。在图23中，示出在对向负载ld供给的电力的电压波形进行波形合成时，将蓄电池20与转换器300的串联连接和蓄电池21之间的连接从并联连接切换为串联连接的时机(图21的时刻t2)的电压波形的变化的情形的一例。
[0193]
控制装置100在输出电力e2的电压值成为与能够从蓄电池20供给的直流电压值相等的电压值的时刻t2-1的时机，将开关元件s从控制c3切换为控制c4。由此，开始从蓄电池21输出基于直流电力得到的输出电力e3。之后，控制装置100在输出电力e2的电压值成为零的时刻t2-2的时机，将开关元件s从控制c4切换为控制c5。
[0194]
这样，控制装置100不使输出电力e2的电压波形与输出电力e3的电压波形如图17所示那样重复(重叠)微小的期间地，将蓄电池20与转换器300的串联连接和蓄电池21之间的连接从并联连接切换为串联连接。由此，在控制装置100在时刻t2-2的时机将开关元件s从控制c4切换为控制c5后，伴随着输出电力e2的电压波形与正弦波的半波相同地上升，在电力e1与输出电力e2相加而得到的电力上进一步加上输出电力e3(参照图21的(d))。
[0195]
控制装置100也可以将图23所示的控制时机设为进行从控制c1向控制c2的切换以及从控制c2向控制c3的切换时的控制时机。
[0196]
电力变换装置31a的其他动作设为与使用图15～图19说明了的电力变换装置31的动作等价的动作即可。因此，省略与电力变换装置31a的动作相关的详细的说明。
[0197]
通过这样的结构以及控制，电力变换装置31(包括电力变换装置31a)能够与第一实施方式的电力变换装置30(包括电力变换装置30a)相同地，根据由控制装置100进行的控制，变换为将从蓄电池20供给(放出)的直流电力的电压升压为两倍(在电力变换装置31a中为三倍)的交流电力并向行驶用马达10供给。在该情况下，电力变换装置31(包括电力变换装置31a)也与第一实施方式的电力变换装置30(包括电力变换装置30a)相同地，能够进行与使用了以往的逆变器的电力变换装置相比抑制了电力的变换效率的降低、由使用高耐压的部件引起的损失的增大、部件的劣化的电力变换。即，在电力变换装置31(包括电力变换装置31a)中，也能够与使用了以往的逆变器的电力变换装置相比，效率良好地进行电力变换。
[0198]
在上述的第二实施方式的变形例中，说明了通过追加(累加)包括蓄电池21的电压
波形生成部31vg的结构，从而将蓄电池20的直流电力的电压升压为三倍的情况。在电力变换装置31中，相同地，也能够通过累加包括与蓄电池20以及蓄电池21不同的蓄电池的电压波形生成部31vg，从而进一步增加将蓄电池20的直流电力的电压升压的倍数(设为4倍以上)。该情况下的电力变换装置31的结构、动作以及处理等设为与上述的电力变换装置31a的结构、动作以及处理等价的结构、动作以及处理即可。
[0199]
《第三实施方式》
[0200]
[电力变换装置的结构]
[0201]
图24是示出第三实施方式的电力变换装置的结构的一例的图。图24所示的第三实施方式的电力变换装置(以下，称为“电力变换装置32”)也与第一实施方式的电力变换装置30、第二实施方式的电力变换装置31相同地，是与车辆1所具备的行驶用马达10的三相交流的u相、v相、w相中的任一个相对应的电力变换装置。在图24中，也一并示出与电力变换装置32关联的蓄电池20以及负载ld。图24所示的开关元件s1～开关元件s4是相当于第一实施方式的电力变换装置30中的单相变换器30pc的结构。在图24中，开关元件s1与开关元件s2作为相当于第一实施方式的电力变换装置30中的单相变换器30pc的结构的构成要素示出，但开关元件s1以及开关元件s2也是属于电力变换装置32的构成要素。
[0202]
电力变换装置32也基于从蓄电池20供给(放出)的直流电力，来生成正弦波的半波的电压波形。图24所示的电力变换装置32的结构是以蓄电池20所放出的直流电压值的三倍的电压值将电压波形为正弦波的半波的电力向负载ld侧供给的结构。电力变换装置32例如具备电压波形生成部32vg、矩形电压生成部32svg-1以及矩形电压生成部32svg-2。电压波形生成部32vg例如具备转换器300、开关元件s21以及开关元件s21r。矩形电压生成部32svg-1例如具备转换器310-1以及开关元件s22。矩形电压生成部32svg-2例如具备转换器310-2。
[0203]
电压波形生成部32vg基于从蓄电池20供给(放出)的直流电力，来生成正弦波的半波的电压波形。电压波形生成部32vg是相当于第一实施方式的电力变换装置30中的电压波形生成部30vg、第二实施方式的电力变换装置31中的电压波形生成部31vg的结构。
[0204]
开关元件s21例如根据由控制装置100进行的控制，来限制从转换器300输出的输出电力所供给的方向。开关元件s21相当于第一实施方式的电力变换装置30所具备的开关元件s5、或者第二实施方式的电力变换装置31所具备的开关元件s11。开关元件s21是技术方案中的“开关部”以及“第五开关元件”的一例。
[0205]
开关元件s21r切换转换器300与转换器310-1和/或转换器310-2的连接。在图24中，示出开关元件s21r由二极管与开关构成的情况的一例。当控制装置100将开关元件s21r所具备的开关控制为非导通状态时，开关元件s21r使转换器300与转换器310-1和/或转换器310-2连接(串联连接)。另一方面，当控制装置100将开关元件s21r所具备的开关控制为导通状态时，开关元件s21r使转换器300与转换器310-1和/或转换器310-2切断。开关元件s21r是技术方案中的“开关部”以及“第六开关元件”的一例。
[0206]
矩形电压生成部32svg-1以及矩形电压生成部32svg-2基于从蓄电池20供给(放出)的直流电力，来生成矩形波形的电压波形。矩形电压生成部32svg-1与矩形电压生成部32svg-2分别生成波形变化的时机不同的矩形波形。矩形电压生成部32svg-1例如生成相当于第二实施方式中的电力e1的电压波形的矩形波形。矩形电压生成部32svg-2例如生成相
当于第二实施方式中的输出电力e3的电压波形的矩形波形。
[0207]
转换器310-1与转换器310-2是与转换器300相同的结构的转换器。但是，由控制装置100对转换器310-1与转换器310-2分别输入或设定与转换器300不同的输出波形曲线。更具体而言，由控制装置100对转换器310-1输入或设定用于生成相当于电力e1的电压波形的矩形波形的输出波形曲线，由控制装置100对转换器310-2输入或设定用于生成相当于输出电力e3的电压波形的矩形波形的输出波形曲线。转换器310-1与转换器310-2分别基于由控制装置100输入或设定的输出波形曲线，根据从蓄电池20供给(放出)的直流电力，生成并输出对应的矩形波形的输出电力。转换器310-1与转换器310-2分别是技术方案中的“第四生成部”的一例，转换器310-1与转换器310-2各自输出的矩形波形的输出电力是技术方案中的“第六输出电力”的一例。转换器310-1是技术方案中的“第一生成部”的一例，转换器310-1所输出的矩形波形的输出电力也可以是技术方案中的“第二输出电力”的一例。在该情况下，转换器310-2是技术方案中的“第四生成部”的一例，转换器310-2所输出的矩形波形的输出电力也可以是技术方案中的“第六输出电力”的一例。
[0208]
转换器310-1与转换器310-2分别不限定于与转换器300相同的结构的转换器。即，转换器310-1与转换器310-2分别即使不是输出基于由控制装置100输入或设定的输出波形曲线得到的电压波形的输出电力的结构，只要是能够输出相当于电力e1或者输出电力e3的电压波形的矩形波形的输出电力的结构，则也可以是任意的结构。例如，转换器310-1与转换器310-2分别也可以是以使所输出的输出电力的电压波形成为相当于电力e1或者输出电力e3的电压波形的矩形波形的方式预先构成的电桥类型、推挽类型的双向绝缘型dc-dc转换器。例如，转换器310-1与转换器310-2分别也可以是以使输出从蓄电池20供给(放出)的直流电力的输出电力的电压波形成为相当于电力e1或者输出电力e3的电压波形的矩形波形的方式进行开关动作的开关电路。在该情况下，转换器310-1与转换器310-2分别也可以是具备将与蓄电池20相同的直流电压值的直流电力放出(供给)或充入的与蓄电池20相同的其他蓄电池、且针对从这些蓄电池20供给(放出)的直流电力进行开关动作的结构。该情况下的结构也可以相当于第二实施方式的电力变换装置31(也可以是电力变换装置31a)中的蓄电池20与开关元件s13的结构、或者蓄电池21与开关元件s17的结构。
[0209]
开关元件s22例如根据由控制装置100进行的控制，来限制从转换器310-1输出的输出电力所供给的方向。开关元件s22相当于第一实施方式的电力变换装置30所具备的开关元件s5、第一实施方式的变形例的电力变换装置30a所具备的开关元件s6、第二实施方式的电力变换装置31所具备的开关元件s11、或者第二实施方式的变形例的电力变换装置31a所具备的开关元件s15。开关元件s22是技术方案中的“开关部”以及“第七开关元件”的一例。
[0210]
在图24中，示出开关元件s21、开关元件s21r以及开关元件s22由二极管与开关构成的情况的一例，但也可以与第一实施方式的电力变换装置30所具备的开关元件s5、第二实施方式的电力变换装置31所具备的开关元件s11等相同地，由场效应晶体管fet、二极管d与绝缘栅双极型晶体管igbt构成(参照图4)。
[0211]
在图24中，示出电压波形生成部32vg、矩形电压生成部32svg-1以及矩形电压生成部32svg-2分别为不同的结构的情况。即，示出在电压波形生成部32vg具备开关元件s21与开关元件s21r，在矩形电压生成部32svg-1具备开关元件s22，在矩形电压生成部32svg-2不
具备任何开关元件的结构。然而，例如在转换器300、转换器310-1以及转换器310-2均为输出基于由控制装置100输入或设定的输出波形曲线得到的电压波形的输出电力的结构的情况下，电压波形生成部32vg、矩形电压生成部32svg-1以及矩形电压生成部32svg-2分别也可以是相同的结构。在该情况下，为能够切换是否使用开关元件s21与开关元件s21r的各自的结构即可。例如，在转换器310-1与转换器310-2均为相同的结构(具备开关电路、或者与蓄电池20不同的蓄电池的结构)的情况下，矩形电压生成部32svg-1与矩形电压生成部32svg-2分别也可以是相同的结构。在该情况下，为能够切换是否使用开关元件s22的结构即可。能够切换是否使用各个开关元件s的结构例如既可以是用于绕过不使用的开关元件s的机械结构，也可以是用于绕过不使用的开关元件s的电结构。
[0212]
[电力变换装置的动作]
[0213]
在此，说明由控制装置100进行的电力变换装置32的控制与电力变换装置32的动作的一例。图25是说明车辆1所具备的控制装置100的电力变换装置32的控制的一例的图。在图25的(a)中，示出为了车辆1的行驶而使行驶用马达10驱动的情况下的转换器300、转换器310-1、转换器310-2以及开关元件s的控制c，在图25的(b)中，示出使由行驶用马达10发出的电力向蓄电池20以及蓄电池21充入的情况下的转换器300、转换器310-1、转换器310-2以及开关元件s的控制c’。在图25中，“op”表示将转换器300、转换器310-1或转换器310-2控制为动作状态，“nop”表示将转换器300、转换器310-1或转换器310-2控制为非动作状态。并且，在图25中，对于转换器300的“op”中的“()：括弧”内的记载而言，“up”表示转换器300所输出的输出电力e2的电压值以上升的方式变化的状态(也包括中途的状态)，“max”表示转换器300所输出的输出电力e2的电压值成为最大值的状态，“0v”表示转换器300所输出的输出电力e2的电压值成为零的状态。另一方面，在图25中，转换器300生成图21的(c)所示那样的电压波形的输出电力，与此相对转换器310-1以及转换器310-2生成并输出图21的(a)、图21的(b)所示那样的矩形的电压波形的输出电力，因此将输出电压值为最大值的电力的动作状态表示为“op”，将输出电压值为零的电力的非动作状态表示为“nop”。在图25中，“on”表示将开关元件s控制为导通状态，“off”表示将开关元件s控制为非导通状态，
“↑
：朝上的箭头”表示不变更开关元件s的控制，“()：括弧”内的记载表示在开关元件s流动的构成要素。
[0214]
在电力变换装置32中生成的电压波形的一例、以及对电压波形进行波形合成的情形的一例与在图21所示的第二实施方式的变形例的电力变换装置31a中生成的电压波形的一例、以及对电压波形进行波形合成的情形的一例相同。更具体而言，在电力变换装置32中，转换器300根据从蓄电池20供给(放出)的直流电力(以下，称为“直流电力e”)生成并输出图21的(c)所示那样的电压波形的输出电力e2，转换器300-1生成并输出图21的(a)所示那样的电压波形的电力e1，转换器300-2生成并输出图21的(b)所示那样的电压波形的输出电力e3。
[0215]
图26是说明车辆1所具备的控制装置100对电力变换装置32进行控制的详细的时机的一例的图。在图26中，示出在对向负载ld供给的电力的电压波形进行波形合成时，切换转换器300与转换器310-1和/或转换器310-2的连接的时机的电压波形的变化的情形的一例。在图26的(a)中，示出在对转换器300所输出的输出电力e2的电压波形与转换器310-1所输出的电力e1的电压波形进行波形合成时的电压波形的变化的情形的一例，在图26的(b)
中，示出进一步对转换器310-2所输出的输出电力e3的电压波形进行波形合成时的电压波形的变化的情形的一例。在以下的说明中，除了图25的(a)以及图26以外，还适当参照图21来说明电力变换装置32向负载ld侧供给电力的情况下的动作。
[0216]
控制装置100在图21所示的时刻t0、即向负载ld供给的电力的电压值vout比从蓄电池20供给的直流电力e的直流电压值低的状态时，如图25的(a)所示的控制c1的栏那样控制电力变换装置32所具备的各个构成要素。由此，在电力变换装置32中，在时刻t0～时刻t1的期间，转换器300所输出的沿着正弦波的半波上升的输出电力e2通过开关元件s21的二极管d向负载ld侧供给(参照图21的(d))。由此，向负载ld供给的电力的电压值vout成为输出电力e2的电压值。
[0217]
之后，控制装置100在图21所示的时刻t1，在转换器300所输出的输出电力e2的电压值上升到最大值时、即电压值vout上升到与直流电力e的直流电压值相等的电压值时，如图25的(a)所示的控制c2的栏那样控制电力变换装置32所具备的各个构成要素。即，控制装置100使转换器310-1动作。由此，在电力变换装置32中，转换器310-1所输出的矩形波形的电力e1通过开关元件s22所具备的二极管d输出，对电力e1的电压波形与输出电力e2的电压波形进行波形合成而得到的电力向负载ld侧供给(参照图21的(d))。
[0218]
在此，使用图26的(a)来说明对电力e1的电压波形与输出电力e2的电压波形进行波形合成时的详细的时机。控制装置100在输出电力e2的电压值成为与直流电力e的直流电压值相等的电压值的时刻t1-1的时机，使转换器310-1动作。由此，开始从转换器310-1输出基于直流电力e得到的电力e1。在从时刻t1-1到时刻t1-2的期间，电流通过开关元件s21r的二极管d而流动，当输出电力e2的电压值变得比电力e1的电压值低时，对开关元件s21所具备的二极管d施加反向偏置，开关元件s21成为off(非导通状态)。并且，在电力变换装置32中，对电力e1的电压波形与输出电力e2的电压波形进行波形合成，从输出电力e2的电压值成为零的时刻t1-2的时机起开始将电力e1与输出电力e2合起来得到的电力向负载ld侧的供给。这样，在电力变换装置32中，对输出电力e2的电压波形与电力e1的电压波形进行波形合成。并且，在电力变换装置32中，在时刻t1～时刻t2的期间，转换器300所输出的沿着正弦波的半波上升的输出电力e2与转换器310-1所输出的电力e1合起来向负载ld侧供给。由此，向负载ld供给的电力的电压值vout上升到蓄电池20的直流电压值的两倍的电压值。
[0219]
之后，控制装置100在图21所示的时刻t2，在转换器300所输出的输出电力e2的电压值上升到最大值时、即电压值vout上升到与直流电力e的两倍的直流电压值相等的电压值时，如图25的(a)所示的控制c3的栏那样控制电力变换装置32所具备的各个构成要素。即，控制装置100使转换器310-2动作。由此，在电力变换装置32中，从转换器310-2输出矩形波形的输出电力e3，在电力e1的电压波形与输出电力e2的电压波形的合成波形上进一步波形合成输出电力e3的电压波形而得到的电力向负载ld侧供给(参照图21的(d))。
[0220]
在此，使用图26的(b)来说明在电力e1的电压波形与输出电力e2的电压波形的合成波形上进一步波形合成输出电力e3的电压波形时的详细的时机。控制装置100在输出电力e2的电压值成为与直流电力e的直流电压值再次相等的电压值的时刻t2-1的时机，使转换器310-2动作。由此，开始从转换器310-2输出基于直流电力e得到的输出电力e3。在从时刻t2-1到时刻t2-2的期间，电流通过开关元件s21r的二极管d而流动，当输出电力e2的电压值变得比电力e1的电压值低时，对开关元件s21所具备的二极管d施加反向偏置，开关元件
s21成为off(非导通状态)。并且，也对开关元件s22所具备的二极管d施加反向偏置，开关元件s22也成为off(非导通状态)。并且，在电力变换装置32中，在电力e1的电压波形与输出电力e2的电压波形的合成波形上进一步波形合成输出电力e3的电压波形，从输出电力e2的电压值成为零的时刻t2-2的时机起开始将电力e1、输出电力e2以及输出电力e3合起来得到的电力向负载ld侧的供给。这样，在电力变换装置32中，在电力e1的电压波形与输出电力e2的电压波形的合成波形上进一步波形合成输出电力e3的电压波形。并且，在电力变换装置32中，在时刻t2～时刻t3的期间，转换器300所输出的沿着正弦波的半波上升的输出电力e2同转换器310-1所输出的电力e1与转换器310-2所输出的输出电力e3合起来得到的电力合起来向负载ld侧供给。由此，向负载ld供给的电力的电压值vout上升到蓄电池20的直流电压值的三倍的电压值，之后下降。
[0221]
之后，控制装置100在图21所示的时刻t3使转换器310-2的动作停止，在图21所示的时刻t4使转换器310-2的动作停止。由此，向负载ld侧供给的电力沿着转换器300所输出的正弦波的半波下降。该情况下的电力变换装置32的动作设为与将使用图25以及图26说明了的电力变换装置32的动作反过来的情况等价的动作即可。因此，省略详细的说明。并且，从图21所示的时刻t5、即下个时刻t0起反复进行相同的控制。
[0222]
通过由控制装置100进行的这样的控制，从而在电力变换装置32中，将为图21的(d)所示那样的蓄电池20的直流电压值的三倍的电压值、且电压波形为以电压值＝0[v]为基准的正弦波的半波的电力向负载ld供给。
[0223]
控制装置100在使行驶用马达10作为再生制动器进行动作而发出的电力向蓄电池20充入的情况下也相同地进行控制。该情况下的电力变换装置32的动作设为与将使用图25以及图26说明了的为了车辆1的行驶而使行驶用马达10驱动的情况下的动作反过来的情况等价的动作即可。因此，省略详细的说明。
[0224]
通过这样的结构以及控制，从而电力变换装置32与第一实施方式的电力变换装置30(更具体而言，电力变换装置30a)、第二实施方式的电力变换装置31(更具体而言，电力变换装置31a)相同地，能够根据由控制装置100进行的控制，变换为将从蓄电池20供给(放出)的直流电力的电压升压为三倍的交流电力并向行驶用马达10供给。在该情况下，电力变换装置32也与第一实施方式的电力变换装置30(包括电力变换装置30a)、第二实施方式的电力变换装置31(包括电力变换装置31a)相同地，能够进行与使用了以往的逆变器的电力变换装置相比抑制了电力的变换效率的降低、由使用高耐压的部件引起的损失的增大、部件的劣化的电力变换。即，在电力变换装置32中，也能够与使用了以往的逆变器的电力变换装置相比，效率良好地进行电力变换。
[0225]
[第三实施方式的变形例]
[0226]
在上述的电力变换装置32中，说明将为蓄电池20所放出的直流电压值的三倍的电压值、且电压波形为正弦波的半波的电力向负载ld侧即行驶用马达10供给的结构。更具体而言，说明在电力变换装置32中，通过累加电压波形生成部32vg、矩形电压生成部32svg-1以及矩形电压生成部32svg-2的结构，从而将蓄电池20的直流电力e的电压升压为三倍的情况。然而，在电力变换装置32中，也能够实现使向行驶用马达10供给的电力为直流电力e的两倍或者4倍以上的结构。在该情况下，例如，在将电力变换装置32设为将向行驶用马达10供给的电力升压为直流电力e的两倍的结构的情况下，省略矩形电压生成部32svg-1，使矩
形电压生成部32svg-2所具备的转换器310-2输出图16的(a)所示那样的电压波形的电力e1即可。并且，使电压波形生成部32vg输出图16的(b)所示那样的电压波形的输出电力e2即可。例如，在将电力变换装置32设为将向行驶用马达10供给的电力升压为直流电力e的4倍的结构的情况下，在与矩形电压生成部32svg-2之间追加与矩形电压生成部32svg-1相同的结构的矩形电压生成部32svg，并使电压波形生成部32vg以及各个矩形电压生成部32svg输出所需的电压波形的输出电力即可。在电力变换装置32中，相同地，也能够通过累加与矩形电压生成部32svg-1相同的结构的矩形电压生成部32svg，从而进一步增加将蓄电池20的直流电力的电压升压的倍数(设为5倍以上)。这些情况下的电力变换装置32的动作以及处理等设为与上述的电力变换装置32的动作以及处理等价的动作以及处理即可。
[0227]
如上所述，根据各实施方式的电力变换装置，生成基于由蓄电池20输出的直流电力得到的、使行驶用马达10驱动的频率的矩形波形的电力e1，并生成从使行驶用马达10驱动的频率的正弦波的半波减去电力e1的电压波形而得到的电压波形的输出电力e2。并且，在各实施方式的电力变换装置中，对电力e1的电压波形与输出电力e2的电压波形进行波形合成，而生成使行驶用马达10驱动的频率的、以电压值＝0[v]为基准的正弦波的半波的电力。之后，在各实施方式的电力变换装置中，通过使所生成的正弦波的半波的第偶数个反转，从而变换为使行驶用马达10驱动的频率的正弦波的全波的交流电力，并向行驶用马达10供给。由此，在各实施方式的电力变换装置中，能够进行与使用了以往的逆变器的电力变换装置相比抑制了电力的变换效率的降低、由使用高耐压的部件引起的损失的增大、部件的劣化且效率良好的电力变换。
[0228]
根据以上说明了的各实施方式的电力变换装置，具备：转换器300，其至少将由蓄电池20输出的直流电力变换为基于所输入或设定的输出波形曲线得到的电压波形(从使行驶用马达10驱动的频率的正弦波的半波减去开关电路所输出的电力e1的电压波形而得到的电压波形)的输出电力e2并输出；以及开关电路(开关元件s1～开关元件s4)，其生成并输出基于直流电力得到的电力e1，向作为负载ld的行驶用马达10供给通过将输出电力e2与电力e1相加而生成的作为交流的控制波形的正弦波(全波)的交流电力，从而能够适当进行与车辆1的行驶特性一致的蓄电池20的电力变换。由此，在各实施方式的电力变换装置中，能够与使用了以往的逆变器的电力变换装置相比抑制将直流电力变换为交流电力时的变换效率的降低、由使用高耐压的部件引起的损失的增大、部件的劣化且效率良好地进行电力变换。由此，在搭载有各实施方式的电力变换装置的车辆1中，能够实现可行驶距离的长距离化、耐久性的提高等，能够提高车辆1的商品性。
[0229]
在上述的各个实施方式中，说明了车辆1所具备的控制装置100控制电力变换装置的动作的结构。即，在上述的各个实施方式中，说明了控制电力变换装置的动作的控制装置构成于车辆1所具备的控制装置100内的情况。然而，控制电力变换装置的动作的控制装置也可以是电力变换装置所具备的构成要素。在该情况下，电力变换装置所具备的控制装置通过从从车辆1所具备的控制装置100例如取得由蓄电池传感器22输出的蓄电池信息、由电力传感器35输出的输出电力信息以及控制装置100所求出的向行驶用马达10供给的交流电力的信息、指令值(电压值、频率等)，从而能够控制上述的各个实施方式的电力变换装置的动作。该情况下的电力变换装置、控制装置的结构、动作以及处理等设为与上述的各个实施方式的电力变换装置、控制装置100的结构、动作以及处理等价的结构、动作以及处理即可。
[0230]
上述说明的实施方式能够如以下这样表现。
[0231]
一种电力变换装置，其中，
[0232]
所述电力变换装置构成为具备：第一转换器，其至少将由第一蓄电池输出的第一蓄电池电力变换为基于所输入或设定的输出波形曲线得到的第一电压波形的第一输出电力并输出；以及第一生成部，其生成并输出基于所述第一蓄电池电力得到的第二输出电力，
[0233]
控制所述电力变换装置的控制装置具备：
[0234]
硬件处理器；以及
[0235]
存储装置，其存储有程序，
[0236]
所述控制装置通过所述硬件处理器将存储于所述存储装置的程序读出并执行，从而以向负载供给通过将所述第一输出电力与所述第二输出电力相加从而生成的交流的控制波形的第三输出电力的方式进行控制。
[0237]
以上，使用实施方式说明了本发明的具体实施方式，但本发明丝毫不被这样的实施方式限定，在不脱离本发明的主旨的范围内能够施加各种变形以及替换。
技术特征：
1.一种电力变换装置，其中，所述电力变换装置具备：第一转换器，其至少将由第一蓄电池输出的第一蓄电池电力变换为基于所输入或设定的输出波形曲线得到的第一电压波形的第一输出电力并输出；以及第一生成部，其生成并输出基于所述第一蓄电池电力得到的第二输出电力，向负载供给通过将所述第一输出电力与所述第二输出电力相加从而生成的交流的控制波形的第三输出电力。2.根据权利要求1所述的电力变换装置，其中，所述第二输出电力的电压波形为矩形波形。3.根据权利要求2所述的电力变换装置，其中，所述第一电压波形为从所述控制波形减去所述矩形波形而得到的电压波形。4.根据权利要求3所述的电力变换装置，其中，所述第一生成部具备：开关部，其通过控制所述第一输出电力与所述第二输出电力的相加从而生成正弦波的半波；以及反转部，其将使所述半波反转了的所述第三输出电力向所述负载供给。5.根据权利要求4所述的电力变换装置，其中，所述开关部是设为能够将所述第二输出电力向所述负载侧供给的导通状态，并且设为不能将所述第一输出电力从所述第一转换器侧向所述第一生成部侧供给的非导通状态的第一开关元件。6.根据权利要求5所述的电力变换装置，其中，所述电力变换装置还具备与所述第一转换器并联连接、且生成并输出基于所述第一蓄电池电力得到的矩形波形的第四输出电力的第二生成部，所述开关部还具备设为能够将所述第四输出电力向所述负载侧供给的导通状态，并且设为不能将所述第一输出电力从所述第一转换器侧向所述第二生成部侧供给的非导通状态的第二开关元件，向所述负载供给通过将所述第一输出电力、所述第二输出电力以及所述第四输出电力相加从而生成的所述第三输出电力。7.根据权利要求4所述的电力变换装置，其中，所述开关部是切换所述第一生成部与所述第一转换器的串联连接或者并联连接的第三开关元件。8.根据权利要求7所述的电力变换装置，其中，所述电力变换装置还具备生成并输出基于由第二蓄电池输出的第二蓄电池电力得到的矩形波形的第五输出电力的第三生成部，所述开关部还具备切换所述第一生成部与所述第一转换器的串联连接和所述第三生成部之间的串联连接、或者所述第一生成部与所述第一转换器的串联连接和所述第三生成部之间的并联连接的第四开关元件，向所述负载供给通过将所述第一输出电力、所述第二输出电力以及所述第五输出电力相加从而生成的所述第三输出电力。
9.根据权利要求4所述的电力变换装置，其中，所述开关部具备：第五开关元件，其设为能够将所述第一输出电力向所述负载侧供给的导通状态，并且设为不能将所述第二输出电力向所述第一转换器侧供给的非导通状态；以及第六开关元件，其使所述第一生成部与所述第一转换器连接或者切断。10.根据权利要求9所述的电力变换装置，其中，所述电力变换装置还具备与所述第一转换器以及所述第一生成部并联连接、且生成并输出基于所述第一蓄电池电力得到的第六输出电力的第四生成部，所述开关部还具备设为能够将所述第六输出电力向所述负载侧供给的导通状态，并且设为不能将所述第一输出电力以及所述第二输出电力向所述第四生成部侧供给的非导通状态的第七开关元件，向所述负载供给通过将所述第一输出电力、所述第二输出电力以及所述第六输出电力相加从而生成的所述第三输出电力。11.一种电力变换装置的控制方法，所述电力变换装置具备：第一转换器，其至少将由第一蓄电池输出的第一蓄电池电力变换为基于所输入或设定的输出波形曲线得到的第一电压波形的第一输出电力并输出；以及第一生成部，其生成并输出基于所述第一蓄电池电力得到的第二输出电力，其中，计算机以向负载供给通过将所述第一输出电力与所述第二输出电力相加从而生成的交流的控制波形的第三输出电力的方式进行控制。12.一种存储介质，其存储有程序，所述程序控制电力变换装置，所述电力变换装置具备：第一转换器，其至少将由第一蓄电池输出的第一蓄电池电力变换为基于所输入或设定的输出波形曲线得到的第一电压波形的第一输出电力并输出；以及第一生成部，其生成并输出基于所述第一蓄电池电力得到的第二输出电力，其中，所述程序使计算机以向负载供给通过将所述第一输出电力与所述第二输出电力相加从而生成的交流的控制波形的第三输出电力的方式进行控制。
技术总结
本发明提供能够适当进行与电动车辆的行驶特性一致的蓄电池的电力变换的电力变换装置、电力变换装置的控制方法以及存储介质。一种电力变换装置，其具备：第一转换器，其至少将由第一蓄电池输出的第一蓄电池电力变换为基于所输入或设定的输出波形曲线得到的第一电压波形的第一输出电力并输出；以及第一生成部，其生成并输出基于第一蓄电池电力得到的第二输出电力，向负载供给通过将第一输出电力与第二输出电力相加从而生成的交流的控制波形的第三输出电力。的第三输出电力。的第三输出电力。
