(57)【要約】      （修正有）【課題】大電流を制御するのに好適で低価格な電力変換装置を提供する。【解決手段】上記課題を解決する電力変換装置は、モジュール部と、このモジュー ル部を動作させるための駆動部とを有している。駆動部は駆動回路を備えている。 駆動回路は、並列回路を構成する半導体素子のうちのいずれか１つである第１の半 導体素子に対応して設けられたものであって、第１の半導体素子を動作させるため の駆動信号を出力している。第１の半導体素子は、駆動回路から出力された駆動信 号を受けて動作している。駆動回路から出力された駆動信号は、電気的に分岐され て、並列回路を構成する半導体素子のうちの第１の半導体素子とは異なる別の半導 体素子である第２の半導体素子に出力されている。これにより、第２の半導体素子 は、分岐された駆動信号を受けて、第１の半導体素子と同様に動作する。【選択図】図１
2006121834.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力供給元から出力された電力を所定の電力に変換し、変換された電力を電力供給先に出力する電力変換装置において、
モジュール部と、
該モジュール部を動作させるための駆動部とを有し、
前記モジュール部は複数の半導体モジュールから構成されており、
前記複数の半導体モジュールは電力変換用の半導体素子を備えており、
前記半導体素子は、対応するもの同士が電気的に並列に接続されて並列回路を構成しており、
前記並列回路は電力供給元と電力供給先との間に電気的に接続されており、
前記駆動部は駆動回路を備えており、
前記駆動回路は、
前記並列回路を構成する前記半導体素子のうちのいずれか１つである第１の半導体素子に対応して設けられたものであって、
前記第１の半導体素子を動作させるための駆動信号を出力しており、
前記第１の半導体素子は、前記駆動回路から出力された前記駆動信号を受けて動作しており、
前記駆動回路から出力された前記駆動信号は、電気的に分岐されて、前記並列回路を構成する前記半導体素子のうちの前記第１の半導体素子とは異なる別の半導体素子である第２の半導体素子に出力されており、
前記第２の半導体素子は、分岐された前記駆動信号を受けて、前記第１の半導体素子と同じように動作する
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電力変換装置において、
前記複数の半導体モジュールは、
同一のモジュールケースと、
熱伝導性を有する同一のモジュールベースと、
同一の絶縁性基板と、
同一の入力側端子と、
同一の出力側端子とを備えており、
前記モジュールケース内には、前記複数の半導体モジュールにおいて同一の配置構成となるように、前記絶縁基板を介して前記モジュールベース上に実装された前記半導体素子が収納されており、
前記半導体素子と前記入力側端子，前記半導体素子と前記出力側端子は、前記複数の半導体モジュールにおいて同一の接続構成となるように、同一の接続方法によって電気的に接続されている
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電力変換装置において、
前記駆動部は、
前記駆動回路に動作電圧を印加する電源と、
該電源の基準電位側と、前記駆動回路の基準電位側と、前記第１及び第２の半導体素子の基準電位側となる電極との間を電気的に接続する基準電位配線とを備えており、
前記基準電位配線のうち、複数の前記モジュールに跨る基準電位配線は、前記複数のモジュールに跨る部分の通電断面積が他の部分の通電断面積よりも大きくなるように構成されている
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電力変換装置において、
前記基準電位配線のうち、複数の前記モジュールに跨る基準電位配線は、前記複数のモジュールに跨る部分の配線本数が他の部分の配線本数よりも多くなっている
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
請求項３に記載の電力変換装置において、
前記基準電位配線のうち、複数の前記モジュールに跨る基準電位配線には、通電量を制限するための手段が設けられている
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項６】
請求項１に記載の電力変換装置において、
前記駆動部は、
前記駆動回路から前記第１の半導体素子側に至る第１の信号配線と、
該第１の信号配線から分岐されて、前記第２の半導体素子側に至る第２の信号配線とを備えており、
前記第１の信号配線と前記第２の信号配線は配線距離がほぼ等しくなるように構成されている
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項７】
請求項１に記載の電力変換装置において、
前記駆動部は、
前記複数の半導体モジュールのうちのいずれか１つである第１の半導体モジュールに搭載された第１の基板と、
前記複数の半導体モジュールのうちの前記第１の半導体モジュールとは異なる別の半導体モジュールである第２の半導体モジュールに搭載された第２の基板とを備えており、
前記第１の基板は、
前記駆動回路と、
制御装置から出力された制御信号を受けるための第１の入力端子と、
前記駆動信号を前記第２の基板側に出力するための第１の出力端子とを備えており、
前記第２基板は、前記第１の出力端子から出力された前記駆動信号を受けるための第２の入力端子を備えている
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項８】
請求項７に記載の電力変換装置において、
前記駆動部は、
前記駆動回路に動作電圧を印加する電源と、
該電源の基準電位側と、前記駆動回路の基準電位側と、前記第１及び第２の半導体素子の基準電位側となる電極との間を電気的に接続する基準電位配線とを備えており、
前記第１の基板には、
前記電源と、
前記基準電位配線が設けられており、
前記第２の基板には、前記第１の基板から跨る前記基準電位配線が設けられており、
前記基準電位配線のうち、前記第１の基板から前記第２の基板に跨る前記基準電位配線は、前記第１の基板と第２の基板に跨る部分の通電断面積が他の部分の通電断面積よりも大きくなるように構成されている
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項９】
請求項１に記載の電力変換装置において、
前記駆動部は、前記複数の半導体モジュールに跨って搭載された１つの基板を備えており、
前記基板は、
前記駆動回路と、
制御装置から出力された制御信号を受けるための入力端子と、
前記駆動回路から前記第１の半導体素子側に至る第１の信号配線と、
該第１の信号配線から分岐されて、前記第２の半導体素子側に至る第２の信号配線とを備えており、
前記第１の信号配線と前記第２の信号配線は配線距離がほぼ等しくなるように構成されている
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項１０】
電力供給元から出力された直流電力を交流電力に変換し、変換された交流電力を電力供給先に出力する電力変換装置において、
モジュール部と、
該モジュール部を動作させるための駆動部とを有し、
前記モジュール部は複数の半導体モジュールから構成されており、
前記複数の半導体モジュールは、電力変換用の複数の半導体素子が電気的に直列に接続されてなる複数の直列回路を備えており、
前記直列回路は、相毎に対応するもの同士が電気的に並列に接続されて並列回路を構成しており、
前記並列回路は、相毎に電力供給先の対応する相と電力供給元との間に電気的に接続されており、
前記駆動部は駆動回路を備えており、
前記駆動回路は、
前記並列回路を構成する前記直列回路のうちのいずれか１つである第１の直列回路に対応して設けられたものであって、
前記第１の直列回路を構成する前記半導体素子を動作させるための駆動信号を出力しており、
前記第１の直列回路を構成する前記半導体素子は、前記駆動回路から出力された前記駆動信号を受けて動作しており、
前記駆動回路から出力された前記駆動信号は、電気的に分岐されて、前記並列回路を構成する前記直列回路のうちの前記第１の直列回路とは異なる別の直列回路である第２の直列回路に出力されており、
前記第２の直列回路を構成する前記半導体素子は、分岐された前記駆動信号を受けて、前記第１の直列回路を構成する前記半導体素子と同じように動作する
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の電力変換装置において、
前記複数の半導体モジュールは、
同一のモジュールケースと、
熱伝導性を有する同一のモジュールベースと、
同一の絶縁性基板と、
同一の入力側端子と、
同一の出力側端子とを備えており、
前記モジュールケース内には、前記複数の半導体モジュールにおいて同一の配置構成となるように、前記絶縁基板を介して前記モジュールベース上に実装された前記半導体素子が収納されており、
前記半導体素子と前記入力側端子，前記半導体素子と前記出力側端子は、前記複数の半導体モジュールにおいて同一の接続構成となるように、同一の接続方法によって電気的に接続されている
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項１２】
請求項１０に記載の電力変換装置において、
前記駆動部は、
前記駆動回路に動作電圧を印加すると共に、各相の前記並列回路の高電位側に対応して設けられた複数の高電位側電源と、
前記駆動回路に動作電圧を印加すると共に、各相の前記並列回路の低電位側に対応して共通に設けられた低電位側電源と、
前記高電位側電源の基準電位側と、前記駆動回路の基準電位側と、前記並列回路を構成する複数の前記直列回路の高電位側の複数の前記半導体素子の基準電位側となる電極との間を相毎に電気的に接続する複数の高電位側基準電位配線と、
前記低電位側電源の基準電位側と、前記駆動回路の基準電位側と、各相の前記並列回路を構成する複数の前記直列回路の低電位側の複数の前記半導体素子の基準電位側となる電極との間を電気的に接続する低電位側基準電位配線とを備えており、
前記高電位側基準電位配線及び低電位側基準電位配線のうち、複数の前記モジュールに跨る基準電位配線は、前記複数のモジュールに跨る部分の通電断面積が他の部分の通電断面積よりも大きくなるように構成されている
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項１３】
請求項１０に記載の電力変換装置において、
前記駆動部は、
前記駆動回路から前記第１の半導体素子側に至る第１の信号配線と、
該第１の信号配線から分岐されて、前記第２の半導体素子側に至る第２の信号配線とを備えており、
前記第１の信号配線と前記第２の信号配線は配線距離がほぼ等しくなるように構成されている
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項１４】
車両に搭載されたものであって、
１４ｖ系或いは４２ｖ系若しくは６０ｖ系車載電源を構成する車載用蓄電装置又は車載電源を構成する車載発電機と、車載用蓄電装置又は車載発電機を動力源とする車載用回転電機との間に電気的に接続され、
車載用蓄電装置又は車載発電機から出力された直流電力を三相の交流電力に変換して車載用回転電機に出力し、
車載用回転電機の駆動を制御する車載用電力変換装置において、
モジュール部と、
該モジュール部を動作させるための駆動部とを有し、
前記モジュール部は複数の半導体モジュールから構成されており、
前記複数の半導体モジュールは、電力変換用の複数の半導体素子が電気的に直列に接続されてなる複数の直列回路を備えており、
前記直列回路は、相毎に対応するもの同士が電気的に並列に接続されて並列回路を構成しており、
前記並列回路は、相毎に車載回転電機の対応する相と車載用蓄電装置又は車載発電機との間に電気的に接続されており、
前記駆動部は駆動回路を備えており、
前記駆動回路は、
前記並列回路を構成する前記直列回路のうちのいずれか１つである第１の直列回路に対応して設けられたものであって、
前記第１の直列回路を構成する前記半導体素子を動作させるための駆動信号を出力しており、
前記第１の直列回路を構成する前記半導体素子は、前記駆動回路から出力された前記駆動信号を受けて動作しており、
前記駆動回路から出力された前記駆動信号は、電気的に分岐されて、前記並列回路を構成する前記直列回路のうちの前記第１の直列回路とは異なる別の直列回路である第２の直列回路に出力されており、
前記第２の直列回路を構成する前記半導体素子は、分岐された前記駆動信号を受けて、前記第１の直列回路を構成する前記半導体素子と同じように動作する
ことを特徴とする車載用電力変換装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の車載用電力変換装置において、
前記複数の半導体モジュールは、
同一のモジュールケースと、
熱伝導性を有する同一のモジュールベースと、
同一の絶縁性基板と、
同一の入力側端子と、
同一の出力側端子とを備えており、
前記モジュールケース内には、前記複数の半導体モジュールにおいて同一の配置構成となるように、前記絶縁基板を介して前記モジュールベース上に実装された前記半導体素子が収納されており、
前記半導体素子と前記入力側端子，前記半導体素子と前記出力側端子は、前記複数の半導体モジュールにおいて同一の接続構成となるように、同一の接続方法によって電気的に接続されている
ことを特徴とする車載用電力変換装置。
【請求項１６】
請求項１４に記載の車載用電力変換装置において、
前記駆動部は、
前記駆動回路に動作電圧を印加すると共に、各相の前記並列回路の高電位側に対応して設けられた複数の高電位側電源と、
前記駆動回路に動作電圧を印加すると共に、各相の前記並列回路の低電位側に対応して共通に設けられた低電位側電源と、
前記高電位側電源の基準電位側と、前記駆動回路の基準電位側と、前記並列回路を構成する複数の前記直列回路の高電位側の複数の前記半導体素子の基準電位側となる電極との間を相毎に電気的に接続する複数の高電位側基準電位配線と、
前記低電位側電源の基準電位側と、前記駆動回路の基準電位側と、各相の前記並列回路を構成する複数の前記直列回路の低電位側の複数の前記半導体素子の基準電位側となる電極との間を電気的に接続する低電位側基準電位配線とを備えており、
前記高電位側基準電位配線及び低電位側基準電位配線のうち、複数の前記モジュールに跨る基準電位配線は、前記複数のモジュールに跨る部分の通電断面積が他の部分の通電断面積よりも大きくなるように構成されている
ことを特徴とする車載用電力変換装置。
【請求項１７】
請求項１４に記載の車載用電力変換装置において、
前記駆動部は、
前記駆動回路から前記第１の半導体素子側に至る第１の信号配線と、
該第１の信号配線から分岐されて、前記第２の半導体素子側に至る第２の信号配線とを備えており、
前記第１の信号配線と前記第２の信号配線は配線距離がほぼ等しくなるように構成されている
ことを特徴とする車載用電力変換装置。
【請求項１８】
請求項１４に記載の車載用電力変換装置において、
前記半導体モジュールは、並設された第１及び第２の半導体モジュールから構成されており、
前記第１及び第２の半導体モジュールのそれぞれは、電気的に並列接続された３つの前記直列回路を備えており、
前記第１の半導体モジュールの前記３つの直列回路のうち、中央に位置する前記直列回路と、該中央に位置する直列回路の前記第２の半導体モジュール側とは反対側に隣接する前記直列回路は、車載回転電機の三相のうちの一つの相に電気的に接続される前記並列回路を構成しており、
前記第２の半導体モジュールの前記３つの直列回路のうち、中央に位置する前記直列回路と、該中央に位置する直列回路の前記第１の半導体モジュール側とは反対側に隣接する前記直列回路は、車載回転電機の残りの二相のうちの一つの相に電気的に接続される前記並列回路を構成しており、
前記第１の半導体モジュールの残りの前記直列回路と前記第２の半導体モジュールの残りの前記直列回路は、車載回転電機の残りの相に電気的に接続される前記並列回路を構成している
ことを特徴とする車載用電力変換装置。
【請求項１９】
請求項１４に記載の車載用電力変換装置において、
前記半導体モジュールは、並設された第１乃至第３の半導体モジュールから構成されており、
前記第１乃至第３の半導体モジュールのそれぞれは、電気的に並列接続された３つの前記直列回路を備えており、
前記第１の半導体モジュールの前記３つの直列回路，車載回転電機の三相のうちの一つの相に電気的に接続される前記並列回路を構成しており、
前記第２の半導体モジュールの前記３つの直列回路は、車載回転電機の残りの二相のうちの一つの相に電気的に接続される前記並列回路を構成しており、
前記第３の半導体モジュールの前記３つの直列回路は、車載回転電機の残りの相に電気的に接続される前記並列回路を構成している
ことを特徴とする車載用電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、供給された電力を所定の電力に変換する電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力変換装置としては従来、例えば特許文献１，２に記載されたインバータ装置が知られている。特許文献１には、駆動回路を備えたパワーモジュールを並列に接続することが記載されている。特許文献２には、複数のパワー半導体素子を並列に接続してパワー半導体素子モジュールを構成することが記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３６９４９６号公報
【特許文献２】特開２０００−３１１９８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電力変換装置において大電流を制御するためには、特許文献１，２に記載されているように、パワーモジュール或いはパワー半導体素子を並列に接続し、電流を分担させる必要がある。しかし、特許文献１のように、駆動回路を備えたパワーモジュールを並列に接続するというやり方では、その並列数に応じて部品点数及び価格が増大する。一方、特許文献２のように、パワー半導体素子を並列に接続するというやり方では、パワー半導体素子の数を変更する度にパワーモジュールの新たな設計開発，新たな生産設備の導入などが必要になる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、大電流を制御するのに好適で低価格な電流変換装置を提供する。
【０００６】
本発明の基本的な特徴は、電力変換用の並列回路を構成する複数の回路のうちの１つである第１の回路に対応させて駆動回路を設けたことにある。
【０００７】
駆動回路は、第１の回路を構成する半導体素子の駆動信号を出力している。第１の回路を構成する半導体素子は、駆動回路から出力された駆動信号を受けて動作している。並列回路を構成する残りの回路である第２の回路の半導体素子には、駆動回路から出力された駆動信号が電気的に分岐されて供給されている。第２の回路を構成する半導体素子は、分岐された駆動信号を受けて、第１の回路を構成する半導体素子の動作と同じように動作している。
【０００８】
本発明によれば、大電流を制御するために、モジュール部を複数の半導体モジュールから構成した場合であっても、複数の半導体モジュールの並列数に応じて駆動回路が増えることがない。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、複数の半導体モジュールの並列数に応じて駆動回路が増えることがないので、大電流を制御するのに好適な電流変換装置を低価格で提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明に係る電力変換装置の最も代表的な最良の実施形態は次の通りである。すなわち電力供給元から出力された電力を所定の電力に変換し、変換された電力を電力供給先に出力する電力変換装置において、電力変換装置は、モジュール部と、このモジュール部を動作させるための駆動部とを有しており、モジュール部は複数の半導体モジュールから構成されており、複数の半導体モジュールは電力変換用の半導体素子を備えており、半導体素子は、対応するもの同士が電気的に並列に接続されて並列回路を構成しており、並列回路は電力供給元と電力供給先との間に電気的に接続されており、駆動部は駆動回路を備えており、駆動回路は、並列回路を構成する半導体素子のうちのいずれか１つである第１の半導体素子に対応して設けられたものであって、第１の半導体素子を動作させるための駆動信号を出力しており、第１の半導体素子は、駆動回路から出力された駆動信号を受けて動作しており、駆動回路から出力された駆動信号は、電気的に分岐されて、並列回路を構成する半導体素子のうちの第１の半導体素子とは異なる別の半導体素子である第２の半導体素子に出力されており、第２の半導体素子は、分岐された駆動信号を受けて、第１の半導体素子と同じように動作する。
【実施例１】
【００１１】
本発明の第１実施例を図１乃至図８に基づいて説明する。図１乃至図７は本実施例の車載用インバータ装置の構成を示す。図８は、図１乃至図７の車載用インバータ装置が搭載された車両の構成を示す。
【００１２】
車載用インバータ装置は車載電動機の駆動を制御するものであり、車載電源を構成する車載バッテリから供給された直流電力を交流電力に変換し、得られた交流電力を車載電動機に供給している。
【００１３】
尚、以下において説明する構成は、ＤＣ／ＤＣコンバータや直流チョッパなどの車載用直流−直流電力変換装置にも適用可能である。また、以下において説明する構成は車載用電力変換装置に限らず、産業用や家庭用の電力変換装置など、大電流制御が必要な電力変換装置に適用可能である。
【００１４】
まず、本実施例の車両の構成を図８に基づいて説明する。
【００１５】
図８に示す自動車は、電動車両の１つであるハイブリッド電気自動車である。ハイブリッド電気自動車は２つの動力システムを備えている。その１つは、内燃機関であるエンジンＥＮＧを動力源としたエンジンシステムであり、主として自動車の駆動源として用いられている。そのもう１つは、モータジェネレータＭ／Ｇを動力源とした電機システムであり、主としてエンジンＥＮＧの始動源，エンジンＥＮＧのアシスト源及び自動車の電力発生源として用いられている。
【００１６】
本実施例のハイブリッド自動車ではアイドルストップ運転が可能である。アイドルストップ運転は、イグニションキースイッチがオン状態の場合において、信号待ちなどの停車時にエンジンＥＮＧの作動を一旦停止し、発車時にエンジンＥＮＧを再始動させる運転モードである。
【００１７】
車体（図示省略）のフロント部には前輪車軸ＦＤＳが回転可能に軸支されている。前輪車軸ＦＤＳの両端には前輪ＦＲＷ，ＦＬＷが設けられている。車体のリア部には、後輪車軸（図示省略）が回転可能に軸支されている。後輪車軸の両端には、後輪（図示省略）が設けられている。
【００１８】
本実施例のハイブリッド自動車では前輪駆動方式を採用している。前輪車軸ＦＤＳの中央部にはデファレンシャルギアＤＥＦが設けられている。前輪車軸ＦＤＳにはデファレンシャルギアＤＥＦの出力側が機械的に接続されている。デファレンシャルギアＤＥＦの入力側には変速機Ｔ／Ｍの出力側が機械的に接続されている。デファレンシャルギアＤＥＦは動力分配機構であり、変速機Ｔ／Ｍから伝達された回転駆動力を左右の前輪車軸ＦＤＳに分配している。変速機Ｔ／Ｍは動力伝達機構であり、回転駆動力を変速してデファレンシャルギアＦＤＳに伝達している。変速機Ｔ／Ｍには、エンジンＥＮＧ及びモータジェネレータＭ／Ｇから回転駆動が伝達されている。
【００１９】
エンジンＥＮＧには、インジェクタ，スロットバルブ，点火装置，吸排気バルブ（いずれも図示省略）などの複数のコンポーネント機器が設けられている。インジェクタは、エンジンＥＮＧの気筒内に噴射される燃料の供給量を制御するための燃料噴射弁である。スロットバルブは、エンジンＥＮＧの気筒内に供給される空気の供給量を制御するための絞り弁である。点火装置は、エンジンＥＮＧの気筒内の混合気を燃焼させる火種を供給するための火源である。吸排気バルブは、エンジンＥＮＧの気筒の吸気側及び排気側に設けられた開閉弁であり、エンジンＥＮＧのサイクルに応じてそれぞれ開閉タイミングが制御されている。
【００２０】
エンジンＥＮＧの動作はエンジン制御装置ＥＣＵによって制御されている。エンジン制御装置ＥＣＵは、各コンポーネント機器を動作させるための制御値をセンサや他制御装置などからの入力信号に基づいて演算する。この制御値は制御信号として各コンポーネント機器の駆動装置に出力される。これにより、エンジンＥＮＧの各コンポーネント機器の動作が制御される。
【００２１】
変速機Ｔ／Ｍの動作は変速機制御装置ＴＣＵによって制御されている。変速機制御装置ＴＣＵは、変速機構を動作させるための制御値をセンサや他制御装置などからの入力信号に基づいて演算する。この制御値は制御信号として変速機構の駆動装置に出力される。これにより、変速機Ｔ／Ｍの変速機構の動作が制御される。
【００２２】
エンジンＥＮＧとモータジェネレータＭ／Ｇは機械的に連結されている。この機械的な連結により、モータジェネレータＭ／Ｇは回転駆動力をエンジンＥＮＧに伝達できる。また、エンジンＥＮＧは回転駆動力をモータジェネレータＭ／Ｇに伝達できる。本実施例のハイブリッド自動車では、モータジェネレータＭ／Ｇの回転軸に設けられたプーリＭＰＵと、エンジンＥＮＧのクランクシャフトに設けられたプーリＥＰＵとがベルトＢＥＬによって機械的に連結されている。これにより、エンジンＥＣＵとモータジェネレータＭ／Ｇとが機械的に連結されている。
【００２３】
モータジェネレータＭ／Ｇは永久磁石式交流同期機であり、図３に示すように、固定子ＭＳＴと回転子ＭＲＯとを備えている。固定子ＭＳＴは固定子鉄心と固定子巻線とを備えている。固定子鉄心は円筒状のものであり、複数の円環状の珪素鋼板（磁性材）が軸方向に積層されて形成された積層鉄心から構成されている。固定子鉄心の内周部には複数のスロットが形成されている。固定子鉄心のスロットには固定子巻線が収納されている。固定子巻線の巻き方としては、分布巻（巻線の２辺がいくつかのスロットを跨いで２つのスロットに収納される巻線方式）或いは集中巻（隣接するスロット間に形成されたティースに巻線が巻かれ、隣接するスロットに巻線の２辺が収納される巻線方式）のいずれかが採用されている。
【００２４】
固定子ＭＳＴの内周側には、回転可能に保持された回転子ＭＲＯが配置されている。固定子ＭＳＴと回転子ＭＲＯは互いの中心軸が同心となるように、空隙を介して対向している。回転子ＭＲＯは回転子鉄心と永久磁石とを備えている。回転子鉄心は円柱状のものであり、複数の円板状の珪素鋼板（磁性材）が軸方向に積層されて形成された積層鉄心から構成されている。回転子鉄心の中心部には、回転軸が軸方向に貫通するように設されている。回転子鉄心の外周部には、軸方向に貫通した複数の磁石挿入孔が回転方向に等間隔で形成されている。磁石挿入孔は断面が矩形状であり、断面の長手方向が回転方向、断面の短手方向が径方向となるように形成されている。永久磁石はＮ極とＳ極の回転磁極を構成する直方体状ものであり、全周が回転子鉄心で覆われるように、磁石挿入孔に埋め込まれている。
【００２５】
Ｎ極の永久磁石とＳ極の永久磁石は回転方向に交互に配置されている。隣接する永久磁石間（磁石挿入孔間）には補助磁極が形成されている。補助磁極は、磁石挿入孔間に形成された鉄心部分であり、リアクタンストルクを発生させるための磁束が流れるための磁路を構成している。磁石挿入孔の回転方向の長さは永久磁石の回転方向の長さよりも大きくなっている。このため、永久磁石の回転方向両端部には、磁石挿入孔に永久磁石が埋め込まれた場合に生じる空隙が形成されている。永久磁石の回転方向両端部に形成された空隙は、永久磁石と補助磁極との間の永久磁石の磁束密度分布の変化を緩やかにする磁気的なものである。
【００２６】
モータジェネレータＭ／Ｇの駆動はインバータ装置ＩＮＶによって制御されている。固定子ＭＳＴの固定子巻線には、インバータ装置ＩＮＶによって制御された三相交流電力が供給されている。これにより、固定子ＭＳＴは回転磁界を発生することができる。固定子巻線に供給される三相交流電力は、固定子巻線に供給された電流の作る固定子ＭＳＴの起磁力の合成ベクトルが、回転子ＭＲＯの補助磁極の磁極中心位置よりも回転方向に向くように、インバータ装置ＩＮＶによって制御されたものである。固定子ＭＳＴに回転磁界が発生すると、回転子ＭＲＯには、永久磁石の磁束によるトルクと、補助磁極を通る磁束によるリラクタンストルクが発生する。これにより、回転子ＭＲＯには、三相交流電力に応じた回転駆動力が発生する。すなわちモータジェネレータＭ／Ｇは電動機として動作することができる。
【００２７】
モータジェネレータＭ／Ｇは、エンジンＥＮＧの回転駆動力を受けて発電機として動作することができる。この場合、回転子ＭＲＯはエンジンＥＮＧの回転駆動力を受けて回転する。回転子ＭＲＯが回転すると、固定子巻線に永久磁石の磁束が鎖交し、固定子巻線に起電力が誘起される。これにより、固定子ＭＳＴには、回転子ＭＲＯの回転数に応じた三相交流電力が発生する。すなわちモータジェネレータＭ／Ｇは発電機として動作することができる。モータジェネレータＭ／Ｇに発生した三相交流電力はインバータ装置ＩＮＶに供給されている。インバータ装置ＩＮＶは三相交流電力を直流電力に変換している。インバータ装置ＩＮＶによって変換された直流電力は高圧バッテリＢＡ１に供給されて、充電されている。
【００２８】
尚、モータジェネレータＭ／Ｇとしては、ルンデル形回転子を有する交流同期機或いはかご形回転子を有する交流誘導機を用いてもよい。
【００２９】
ルンデル形回転子は、Ｎ極とＳ極の爪状磁極が回転方向に交互に配置された磁極鉄心を備えている。磁極鉄心には界磁巻線が巻かれている。界磁巻線は、爪状磁極を磁化するための励磁巻線である。界磁巻線は集電環に電気的に接続されている。集電環は、外部から電流の供給を受ける導電部材であり、磁極鉄心の回転軸の軸方向一端側の外周面上に設けられている。集電環の外周面にはブラシが押圧接触されている。これにより、集電環はブラシの接触面に対して摺動接触しながらブラシに電気的に接続され、ブラシから界磁電流の供給を受けてることができる。ブラシに供給される界磁電流は電圧調整器によって制御されている。電圧調整器は、トランジスタなどのスイッチング半導体素子のスイッチング動作によって界磁電流を制御するものであり、インバータ装置の電動機制御装置から制御信号を受けて駆動信号を発生し、発生した駆動信号に基づいてスイッチング半導体素子のスイッチング動作（オン・オフ）を制御している。
【００３０】
かご形回転子は、成層鉄心から構成された回転子鉄心を備えている。回転子鉄心の外周部には複数のスロットが設けられている。複数のスロットは回転子鉄心の外周部を軸方向に打ち抜くことによって形成されている。複数のスロットには二次導体が加圧鋳入されている。二次導体はアルミニウム製の棒状導体であり、回転子鉄心の軸方向両端部から軸方向両方向に突出するように、複数のスロットに埋め込まれている。複数の二次導体の軸方向両端部は、銅製の導電性部材である短絡環によって機械的に接続されている。これにより、複数の二次導体は電気的に短絡されている。
【００３１】
インバータ装置ＩＮＶは、高圧バッテリＢＡ１から供給された直流電力を三相交流電力に変換する電力変換装置であり、電動機制御装置ＭＣＵ，駆動回路装置ＤＵ１，ＤＵ２及びパワーモジュールＰＭ１，ＰＭ２を備えている。電動機制御装置ＭＣＵはインバータ装置ＩＮＶの制御部を構成しており、入力された複数の信号に応じて複数のパワー半導体素子をスイッチング動作（オン・オフ）させるための制御値を演算し、この制御値を制御信号として駆動回路装置ＤＵ１に出力している。駆動回路装置ＤＵ１，ＤＵ２はインバータ装置ＩＮＶの駆動部を構成している。駆動回路装置ＤＵ１は、電動機制御装置ＭＣＵから出力された制御信号に応じて複数のパワー半導体素子をスイッチング動作させるための駆動信号を発生し、この駆動信号をパワーモジュールＰＭ１及び駆動回路装置ＤＵ２に出力している。駆動回路装置ＤＵ２は、駆動回路装置ＤＵ１から駆動信号を受けて、この駆動信号をパワーモジュールＰＭ２に出力している。パワーモジュールＰＭ１，ＰＭ２はインバータ装置ＩＮＶの電力変換用主回路を構成しており、複数のパワー半導体素子を備えている。
【００３２】
本実施例のインバータ装置ＩＮＶでは、パワーモジュールＰＭ１と駆動回路装置ＤＵ１とが組になってインテリジェントパワーモジュールＩＰ１を、パワーモジュールＰＭ２と駆動回路装置ＤＵ２とが組になってインテリジェントパワーモジュールＩＰ２をそれぞれ構成している。
【００３３】
本実施例のハイブリッド自動車の電源は２つの電源系から構成されている。その１つは高電圧（４２ｖ）系電源である。そのもう１つは低電圧（１４ｖ）系電源である。高電圧系電源は、モータジェネレータＭ／Ｇの駆動用電源に用いられる他、エンジンＥＮＧのコンポーネント機器であるインジェクタ，スロットバルブ，点火装置，吸排気バルブなどの駆動装置の電源として用いられており、高圧バッテリＢＡ１を備えている。低電圧系電源は、エンジンＥＮＧを始動させるスタータＳＴＲの駆動用電源として用いられる他、ラジオ，ライトなどの駆動電源，エンジン制御装置ＥＣＵ，変速機制御装置ＴＣＵ，電動機制御装置ＭＣＵ，バッテリ制御装置ＢＣＵ，総合制御装置ＧＣＵの駆動電源として用いられており、低圧バッテリＢＡ２を備えている。
【００３４】
高圧バッテリＢＡ１はバッテリ電圧３６ｖのリチウムイオンバッテリである。高圧バッテリＢＡ１としては同バッテリ電圧の鉛バッテリ或いは水素イオンバッテリを用いてもよい。低圧バッテリＢＡ２はバッテリ電圧１２ｖの鉛バッテリである。低圧バッテリＢＡ２としては同バッテリ電圧のリチウムイオンバッテリ或いは水素イオンバッテリを用いてもよい。
【００３５】
高圧バッテリＢＡ１（高電圧系電源）はインバータ装置ＩＮＶの入力（直流）側に電気的に接続されている。これにより、高圧バッテリＢＡ１（高電圧系電源）とインバータ装置ＩＮＶは相互に直流電力の授受を行うことができる。モータジェネレータＭ／Ｇを電動機として動作させる場合には、高圧バッテリＢＡ１（高電圧系電源）に蓄積された直流電力がインバータ装置ＩＮＶに供給され、三相交流電力に変換される。モータジェネレータＭ／Ｇを発電機として動作させる場合には、インバータ装置ＩＮＶから出力された直流電力が高電圧電気負荷に供給されて駆動電力として消費されると共に、高圧バッテリＢＡ１に供給されて充電される。
【００３６】
低圧バッテリＢＡ２（低電圧系電源）は双方向のＤＣ−ＤＣコンバータＤＣＣを介して高圧バッテリＢＡ１（高電圧系電源）に電気的に接続されている。これにより、低圧バッテリＢＡ２（低電圧系電源）と高圧バッテリＢＡ１（高電圧系電源）は相互に直流電力をその電圧レベルを変えて授受することができる。低電圧電気負荷に低電圧の直流電力を供給する場合、低圧バッテリＢＡ２を充電する場合には、高圧バッテリＢＡ１（高電圧系電源）から供給された直流電力がＤＣ−ＤＣコンバータＤＣＣによって降圧されて低圧バッテリＢＡ２（低電圧系電源）に供給される。高圧バッテリＢＡ１（高電圧系電源）のバックアップなどが必要な場合には、低圧バッテリＢＡ２（低電圧系電源）から供給された直流電力がＤＣ−ＤＣコンバータＤＣＣによって昇圧されて高圧バッテリＢＡ１（高電圧系電源）に供給される。
【００３７】
高圧バッテリＢＡ１及び低圧バッテリＢＡ２はバッテリ制御装置ＢＣＵによって充放電や寿命などが管理されている。バッテリ制御装置ＢＣＵには、バッテリの充放電や寿命などを管理するために、高圧バッテリＢＡ１及び低圧バッテリＢＡ２の電圧値及び電流値などが入力されている。
【００３８】
ＤＣ−ＤＣコンバータＤＣＣは半導体モジュール，リアクトル及び駆動回路装置（いずれも図示省略）を備えている。モジュールはＤＣ−ＤＣコンバータＤＣＣの直流電力昇降圧用の昇降圧回路のスイッチ部を構成しており、複数のスイッチング半導体素子を備えている。リアクトルは、昇降圧回路の電磁エネルギー蓄積部を構成する磁気素子であり、環状の磁性コアに２つの巻線が巻かれたものである。駆動回路装置はＤＣ−ＤＣコンバータＤＣＣの駆動部を構成しており、制御装置（図示省略）から出力された制御信号に応じて複数のスイッチング半導体素子をスイッチング動作（オン・オフ）させるための駆動信号を発生し、この駆動信号をモジュールのパワー半導体素子に出力している。駆動回路装置に制御信号を出力する制御装置はＤＣ−ＤＣコンバータＤＣＣに組み込まれていてもよいし、バッテリ制御装置ＢＣＵに組み込まれていてもよい。
【００３９】
エンジン制御装置ＥＣＵ，変速機制御装置ＴＣＵ，電動機制御装置ＭＣＵ及びバッテリ制御装置ＢＣＵは車載用ローカルエリアネットワークＬＡＮを介して相互に電気的に接続されていると共に、総合制御装置ＧＣＵと電気的に接続されている。これにより、各制御装置間では双方向の信号伝送が可能になり、相互の情報伝達，検出値の共有などが可能になる。総合制御装置ＧＣＵは、車両の運転状態に応じて各制御装置に指令信号を出力するものである。例えば総合制御装置ＧＣＵは、運転者の加速要求に基づいたアクセルの踏み込み量に応じて車両の必要トルク値を算出し、この必要トルク値を、エンジンＥＮＧの運転効率が良くなるように、エンジンＥＮＧ側の出力トルク値とモータジェネレータＭ／Ｇ側の出力トルク値とに分配し、分配されたエンジンＥＮＧ側の出力トルク値をエンジントルク指令信号としてエンジン制御装置ＥＣＵに、分配されたモータジェネレータＭ／Ｇ側の出力トルク値をモータトルク指令信号として電動機制御装置ＭＣＵにそれぞれ出力している。
【００４０】
次に、本実施例のハイブリッド自動車の動作について説明する。
【００４１】
本実施例のハイブリッド自動車は複数の運転モードを有している。２つの動力システムの動作は各運転モードに応じて制御されている。
【００４２】
始動モード１（初期始動モード）；
始動モード１は、エンジンＥＮＧが低温状態（エンジンＥＮＧの冷却水温度Ｔc が所定値Ｔs 未満）である場合において、イグニションキースイッチをオンし、エンジンＥＮＧをコールド始動させる運転モードである。
【００４３】
イグニションキースイッチがオンすると、スタータＳＴＲには低圧バッテリＢＡ２から直流電力が供給される。これにより、スタータＳＴＲは回転駆動力を発生し、この回転駆動力をエンジンＥＮＧのクランクシャフトに伝達する。これにより、エンジンＥＮＧが始動する。エンジンＥＮＧが始動すると、クランクシャフトの回転によって気筒内の混合気が圧縮され、点火装置によって点火される。混合気に着火して混合気が完爆すると、エンジンＥＮＧは自ら回転駆動力を発生する。
【００４４】
尚、本実施例では、始動モード１においてエンジンＥＮＧをスタータＳＴＲで始動する場合を例に挙げて説明した。エンジンＥＮＧの始動としてはモータジェネレータＭ／Ｇを用いてよい。この場合、モータジェネレータＭ／Ｇは、後述する始動モード２と同じように、総合制御装置ＧＣＵから出力された回転数指令信号に応じてインバータ装置ＩＮＶを動作させることにより、その動作が制御される。
【００４５】
始動モード２（再始動モード）；
始動モード２は、エンジンＥＮＧが高温状態で、かつイグニションキースイッチがオン状態にある場合において、信号待ちなどの停車時にエンジンＥＮＧの作動を停止させ、発車時にエンジンＥＮＧを再始動（ホットスタート）してエンジンＥＮＧの作動を再開させる運転モードである。
【００４６】
運転者から発進合図の信号（例えばブレーキの踏み込みの解除を示す信号）が総合制御装置ＧＣＵに入力されると、総合制御装置ＧＣＵは電動機制御装置ＭＣＵに回転数指令信号を出力する。電動機制御装置ＭＣＵは、総合制御装置ＧＣＵから出力された回転数指令信号に応じて、パワーモジュールＰＭ１，ＰＭ２のパワー半導体素子を動作させるための制御値を演算する。この制御値は制御信号として駆動回路装置ＤＵ１に出力される。駆動回路装置ＤＵ１は、電動機制御装置ＭＣＵから出力された制御信号に応じて、パワーモジュールＰＭ１，ＰＭ２のパワー半導体素子を動作させるための駆動信号を発生する。この駆動信号はパワーモジュールＰＭ１及び駆動回路装置ＤＵ２に出力される。駆動回路装置ＤＵ２は、駆動回路装置ＤＵ１から出力された駆動信号をパワーモジュールＰＭ２に出力する。
【００４７】
パワーモジュールＰＭ１，ＰＭ２のパワー半導体素子は、駆動回路装置ＤＵ１，ＤＵ２から出力された駆動信号に応じてスイッチング動作（オン・オフ）する。これにより、パワーモジュールＰＭ１，ＰＭ２は、高圧バッテリＢＡ１から供給された直流電力を三相交流電力に変換し、これをモータジェネレータＭ／Ｇの固定子ＭＳＴに出力する。モータジェネレータＭ／Ｇは電動機として作動し、パワーモジュールＰＭ１，ＰＭ２から出力された三相交流電力に応じた回転駆動力を発生する。モータジェネレータＭ／Ｇの回転駆動力はエンジンＥＮＧのクランクシャフトに伝達される。これにより、エンジンＥＮＧは再始動する。エンジンＥＮＧの動作は始動モード１と同様である。
【００４８】
停止モード１（車両停止モード）；
停止モード１は、イグニションキースイッチがオフの場合、エンジンＥＮＧの作動を停止させ、車両全体を停止させる運転モードである。
【００４９】
停止モード２（アイドルストップモード）；
停止モード２は、信号待ちなどの停車時にイグニションキースイッチがオンで、かつアクセルが踏み込まれておらず、かつ車速が０で、かつ高圧バッテリＢＡ１の充電量ＶBcが所定値ＶBl以上の場合、エンジンＥＮＧの作動（アイドリング）を停止させる運転モードである。
【００５０】
総合制御装置ＧＣＵは、停車時に停止モード２の運転条件が満たされた場合、エンジン制御装置ＥＣＵにエンジン停止指令信号を出力する。これにより、エンジンＥＮＧの作動は停止する。停止モード２の運転条件としては、エンジンＥＮＧの冷却水温度Ｔc が所定値Ｔs 以上、停車時における車体の傾斜角度θが所定角度θs 以下などを適宜追加してもよい。停車時に停止モード２の運転条件が満たされない場合にはアイドリング状態でエンジンＥＮＧの作動を継続させる。停止モード２中に、エアコンのコンプレッサなど、エンジンＥＮＧを駆動源とする補機類を駆動させる場合にはモータジェネレータＭ／Ｇを補機類の駆動源として作動させ、モータジェネレータＭ／Ｇから出力された回転駆動力で補機類を駆動する。
【００５１】
エンジン走行モード；
エンジン走行モードは、要求トルクτdが目標トルクτa未満（アクセルの踏み込み量が小さい）、高圧バッテリＢＡ１の充電量ＶBcが所定値ＶBh以上の場合、エンジンＥＮＧから出力された回転駆動力によって車両を駆動する運転モードである。ここで、所定値ＶBhは所定値ＶBlよりも大きい値である。
【００５２】
総合制御装置ＧＣＵは、エンジン走行モードの運転条件が満たされた場合、トルク指令信号を電動機制御装置ＭＣＵ及びエンジン制御装置ＥＣＵに出力する。この場合、総合制御装置ＧＣＵから電動機制御装置ＭＣＵに出力されるトルク指令信号は０である。このため、モータジェネレータＭ／Ｇから出力される回転駆動力も０になる。一方、総合制御装置ＧＣＵからエンジン制御装置ＥＣＵに出力されるトルク指令信号は、要求トルクτd に対応したエンジン回転数に相当する値の信号である。エンジン制御装置ＥＣＵは、総合制御装置ＧＣＵから出力されたトルク指令信号に応じて、エンジンＥＮＧの各コンポーネント機器を制御するための信号を発生し、これをエンジンＥＮＧの各コンポーネント機器の駆動装置に出力する。これにより、エンジンＥＮＧの各コンポーネント機器の動作が制御されて、エンジンＥＮＧの混合気の空燃比などが制御され、要求トルクτd に対応する回転駆動力がエンジンＥＮＧから出力される。
【００５３】
エンジン走行発電モード；
エンジン走行発電モードは、要求トルクτdが目標トルクτa未満（アクセルの踏み込み量が小さい）、高圧バッテリＢＡ１の充電量ＶBcが所定値ＶBh未満の場合、さらには要求トルクτdが目標トルクτa以上（アクセルの踏み込み量が大きい）、高圧バッテリＢＡ１の充電量ＶBcが所定値ＶBl未満の場合、エンジンＥＮＧから出力された回転駆動力によって車両を駆動すると共に、エンジンＥＮＧから出力された回転駆動力によってモータジェネレータＭ／Ｇを回転駆動して、モータジェネレータＭ／Ｇを発電機として作動させる運転モードである。
【００５４】
総合制御装置ＧＣＵは、エンジン走行発電モードの運転条件が満たされた場合、トルク指令信号を電動機制御装置ＭＣＵ及びエンジン制御装置ＥＣＵに出力する。この場合、総合制御装置ＧＣＵから電動機制御装置ＭＣＵに出力されるトルク指令信号は、モータジェネレータＭ／Ｇに所定の定格電力を発生させるための信号であり、回転駆動力を発生させるためのトルク指令信号とは逆向きの負の信号である。電動機制御装置ＭＣＵは、総合制御装置ＧＣＵから出力されたトルク指令信号に応じて、パワーモジュールＰＭ１，ＰＭ２のパワー半導体素子を動作させるための制御値を演算する。この演算によって得られた制御値は制御信号として駆動回路装置ＤＵ１に出力される。駆動回路装置ＤＵ１は、電動機制御装置ＭＣＵから出力された制御信号に応じて、パワーモジュールＰＭ１，ＰＭ２のパワー半導体素子を動作させるための駆動信号を発生し、これをパワーモジュールＰＭ１及び駆動回路装置ＤＵ２に出力する。駆動回路装置ＤＵ２は、駆動回路装置ＤＵ１から出力された駆動信号をパワーモジュールＰＭ２に出力する。
【００５５】
パワーモジュールＰＭ１，ＰＭ２のパワー半導体素子は、駆動回路装置ＤＵ１，ＤＵ２から出力された駆動信号に応じてスイッチング動作（オン・オフ）する。これにより、パワーモジュールＰＭ１，ＰＭ２は、モータジェネレータＭ／Ｇから供給された三相交流で電力を直流電力に変換し、これを高圧バッテリＢＡ１（高電圧系電源）に出力する。高圧バッテリＢＡ１（高電圧系電源）に供給された直流電力は高電圧電気負荷の駆動力として消費されると共に、高圧バッテリＢＡ１に充電される。
【００５６】
総合制御装置ＧＣＵからエンジン制御装置ＥＣＵに出力されるトルク指令信号は、要求トルクτd に対応したエンジン回転数に相当する値に、モータジェネレータＭ／Ｇの駆動に必要なトルクの値を加算した値の信号である。エンジン制御装置ＥＣＵは、総合制御装置ＧＣＵから出力されたトルク指令信号に応じて、エンジンＥＮＧの各コンポーネント機器を制御するための信号を発生し、これをエンジンＥＮＧの各コンポーネント機器の駆動装置に出力する。これにより、エンジンＥＮＧの各コンポーネント機器の駆動が制御されて、エンジンＥＮＧの混合気の空燃比などが制御され、要求トルクτd に対応する回転駆動力と、モータジェネレータＭ／Ｇの駆動に必要な回転駆動力がエンジンＥＮＧから出力される。
【００５７】
加速モード；
加速モードは、要求トルクτdが目標トルクτa以上、高圧バッテリＢＡ１の充電量ＶBcが所定値ＶBL以上の場合、エンジンＥＮＧとモータジェネレータＭ／Ｇから出力された回転駆動力によって車両を駆動する運転モードである。
【００５８】
総合制御装置ＧＣＵは、加速モードの運転条件が満たされた場合、トルク指令信号を電動機制御装置ＭＣＵ及びエンジン制御装置ＥＣＵに出力する。総合制御装置ＧＣＵから出力されたトルク指令信号は、エンジンＥＮＧ側の要求トルクτdeに対応するトルク制御信号及びモータジェネレータＭ／Ｇ側の要求トルクτdmに対応する制御信号である。要求トルクτdeと要求トルクτdmは、エンジンＥＮＧの運転効率に応じて要求トルクτd が分配されたものである。本実施例では、エンジンＥＮＧの運転効率が高くなるように、要求トルクτd を要求トルクτdeと要求トルクτdmに分配している。要求トルクτdmに対応するトルク指令信号は電動機制御装置ＭＣＵに出力される。電動機制御装置ＭＣＵは、総合制御装置ＧＣＵから出力されたトルク指令信号に応じて、パワーモジュールＰＭ１，ＰＭ２のパワー半導体素子を動作させるための制御値を演算する。この演算によって得られた制御値は制御信号として駆動回路装置ＤＵ１に出力される。これ以後のエレクトリックパワートレイン側の動作は、前述した始動モード２と同様である。要求トルクτdeに対応するトルク指令信号はエンジン制御装置ＥＣＵに出力される。これ以後のエンジンパワートレイン側の動作は、前述したエンジン走行モード或いはエンジン走行発電モードと同様である。
【００５９】
回生モード；
回生モードは、イグニションキースイッチがオンで、かつアクセルが踏み込まれておらず、かつ車速が０よりも大きく、かつ高圧バッテリＢＡ１の充電量ＶBcが所定値ＶBh未満の場合、車輪の運動（回転）エネルギーをモータジェネレータＭ／Ｇに伝達して、モータジェネレータＭ／Ｇを回転駆動させ、モータジェネレータＭ／Ｇを発電機として作動させる運転モードである。
【００６０】
総合制御装置ＧＣＵは、回生モードの運転条件が満たされた場合、トルク指令信号を電動機制御装置ＭＣＵ及びエンジン制御装置ＥＣＵに出力する。総合制御装置ＧＣＵから電動機制御装置ＭＣＵに出力されるトルク指令信号は、モータジェネレータＭ／Ｇに所定の定格電力を発生させるための信号であり、回転駆動力を発生させるためのトルク指令信号とは逆向きの負の信号である。エレクトリックパワートレイン側の動作は、前述したエンジン走行発電モードと同様である。総合制御装置ＧＣＵからエンジン制御装置ＥＣＵに出力されるトルク指令信号は０である。このため、エンジンＥＮＧから出力される回転駆動力も０になる。
【００６１】
本実施例では、エンジンＥＮＧの側部にモータジェネレータＭ／Ｇを配置し、エンジンＥＮＧとモータジェネレータＭ／ＧとをベルトＢＥＬによって機械的に連結した構成を例に挙げて、ハイブリッド自動車の動作について説明した。モータジェネレータＭ／Ｇを配置する箇所としては、エンジンＥＮＧと変速機Ｔ／Ｍとの間がある。この場合、エンジンＥＮＧのクランクシャフトとモータジェネレータＭ／Ｇの回転軸が機械的に直結或いはクラッチなどの締結機構を介して機械的に連結される。このような構成は、モータジェネレータＭ／ＧをエンジンＥＮＧと共に車両の駆動源とするハイブリッド自動車に好適なものであり、バッテリの電圧も２００ｖ以上と高圧になる。動作的には、車両の低速域から中速域ではモータジェネレータＭ／Ｇを駆動源として使用する。車両の高速域ではエンジンＥＮＧを駆動源として使用する。車両の加速時や登坂時などの高負荷時にはモータジェネレータＭ／ＧとエンジンＥＮＧを駆動源として使用する。
【００６２】
また、本実施例では、モータジェネレータＭ／Ｇとインバータ装置ＩＮＶとを別体で構成した場合を例にとり説明したが、モータジェネレータＭ／Ｇとインバータ装置ＩＮＶとを一体に構成してもよい。この場合、モータジェネレータＭ／Ｇの軸方向一端部側（プーリＭＰＵの側とは反対側の軸方向端部）にインバータ装置ＩＮＶを内蔵することが考えられる。また、インバータ装置ＩＮＶをモータジェネレータＭ／Ｇの外周上部或いは外周下部若しくは外周側部に配置して両者の筐体を一体化することも考えられる。どの形態を採用するかは搭載スペースの関係から決定すればよいが、前者の方が、後者の方よりも省スペース化を図ることができる。
【００６３】
次に、本実施例のインバータ装置ＩＮＶの電気的な回路構成を図３乃至図７に基づいて説明する。
【００６４】
本実施例のインバータ装置ＩＮＶは、大きく区分すると、前述したように、電動機制御装置ＭＣＵ，駆動回路装置ＤＵ１，ＤＵ２及びパワーモジュールＰＭ１，ＰＭ２から構成されている。
【００６５】
尚、本実施例では、図３乃至図７において、電源系及び電力系のラインと制御系のラインとが区別し易いように、電源系及び電力系のラインを実線で、制御系のラインを破線及び矢印でそれぞれ図示している。
【００６６】
初めに、パワーモジュールＰＭ１，ＰＭ２の回路構成について説明する。
【００６７】
パワーモジュールＰＭ１，ＰＭ２は電力変換用の主回路を構成しており、対応する駆動回路装置ＤＵ１，ＤＵ２から出力された駆動信号を受けて動作し、高圧バッテリＢＡ１ら供給された直流電力を三相交流電力に変換し、モータジェネレータＭ／Ｇの固定子巻線に供給している。主回路はブリッジ回路であり、複数の直列回路が高圧バッテリＢＡ１の正極側と負極側との間に電気的に並列に接続されて構成されている。直列回路はアームとも呼ばれ、２つの半導体素子によって構成されている。本実施例では、ブリッジ回路を６つのアームから構成している。
【００６８】
アームは、上アーム側のパワー半導体素子と下アーム側のパワー半導体素子とが電気的に直列に接続されて構成されている。本実施例では、パワー半導体素子として、スイッチング半導体素子であるＭＯＳＦＥＴ（金属酸化物半導体型電界効果トランジスタ）を用いている。ＭＯＳＦＥＴを構成する半導体チップは、ドレイン電極，ソース電極及びゲート電極の３つの電極を備えている。また、ＭＯＳＦＥＴのドレイン電極とソース電極との間には、ソース電極からドレイン電極に向かう方向が順方向の寄生ダイオードが電気的に接続されている。
【００６９】
パワー半導体素子とては、ＭＯＳＦＥＴの代わりにＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）を用いてもよい。ＩＧＢＴの場合は、別途、コレクタ電極とエミッタ電極との間にダイオード素子を電気的に接続する必要がある。ＩＧＢＴはコレクタ電極とエミッタ電極の他にゲート電極を備えている。
【００７０】
パワー半導体素子ＭＵ１（ＭＵ３，ＭＶ１，ＭＶ３，ＭＷ１，ＭＷ３）のソース電極とパワー半導体素子ＭＵ２（ＭＵ４，ＭＶ２，ＭＶ４，ＭＷ２，ＭＷ４）のドレイン電極が電気的に直列に接続されることにより、ｕ１相アームＡＵ１（ｕ２相アームＡＵ２，ｖ１相アームＡＶ１，ｖ２相アームＡＶ２，ｗ１相アームＡＷ１，ｗ２相アームＡＷ２）が構成されている。
【００７１】
ｕ１相アームＡＵ１，ｕ２相アームＡＵ２，ｖ１相アームＡＶ１を構成するパワー半導体素子ＭＵ１〜ＭＵ４，ＭＶ１，ＭＶ２はパワーモジュールＰＭ１のブリッジ回路を構成している。ｖ２相アームＡＶ２，ｗ１相アームＡＷ１，ｗ２相アームＡＷ２を構成するパワー半導体素子ＭＶ３，ＭＶ４，ＭＷ１〜ＭＷ４はパワーモジュールＰＭ２のブリッジ回路を構成している。
【００７２】
パワー半導体素子ＭＵ１，ＭＵ３，ＭＶ１，ＭＶ３，ＭＷ１，ＭＷ３のドレイン電極は高圧バッテリＢＡ１の高電位側（正極側）に電気的に接続されている。パワー半導体素子ＭＵ２，ＭＵ４，ＭＶ２，ＭＶ４，ＭＷ２，ＭＷ４のソース電極は高圧バッテリＢＡ１の低電位側（負極側）に電気的に接続されている。
【００７３】
ｕ１相アームＡＵ１（ｖ１相アームＡＶ１，ｗ１相アームＡＷ１）の中点（各アームの上アーム側パワー半導体素子のソース電極と下アーム側パワー半導体素子のドレイン電極との接続部分）と、ｕ２相アームＡＵ２（ｖ２相アームＡＶ２，ｗ２相アームＡＷ２）の中点（各アームの上アーム側パワー半導体素子のソース電極と下アーム側パワー半導体素子のドレイン電極との接続部分）は電気的に並列に接続され、モータジェネレータＭ／Ｇのｕ相（ｖ相，ｗ相）の固定子巻線に電気的に接続されている。
【００７４】
本実施例では、相毎に複数のアームを高圧バッテリＢＡ１の正極側と負極側との間に電気的に並列に接続すると共に、相毎に２つのアームの中点を電気的に並列に接続して、これをモータジェネレータＭ／Ｇの対応する相の固定子巻線に電気的に接続している。これにより、本実施例では、相毎に相電流を２つのアーム間に分流させることができ、１つのパワー半導体素子に流れる電流を低減できる。従って、本実施例では、大電流によって生じる損失や発熱を低減できる。
【００７５】
高圧バッテリＢＡ１の正極側と負極側との間には、パワー半導体素子が動作することによって生じる直流電圧の変動を抑制するために、平滑用の電解コンデンサＳＥＣが電気的に接続されている。
【００７６】
次に、駆動回路装置ＤＵ１，ＤＵ２の回路構成及び信号系の構成について説明する。
【００７７】
駆動回路装置ＤＵ１は、図４に示すように、複数の回路及び動作電源を構成する絶縁電源３２を備えている。絶縁電源３２は変圧器であり、その一次側（高圧側）に低圧バッテリＢＡ２が、その二次側（低圧側）に、動作電源を必要とする回路がそれぞれ電気的に接続されている。複数の回路としては、駆動回路２５，インターフェース回路２４，センサ回路２８，スナバ回路２９を備えている。このうち、駆動回路２５及びインターフェース回路２４には、回路動作に必要な電源電圧が絶縁電源３２から印加されている。
【００７８】
インターフェース回路２４は電動機制御装置ＭＣＵと駆動回路２５との間の信号伝送回路であり、電動機制御装置ＭＣＵから出力された制御信号ＶPu*〜ＶNw*を、パワー半導体素子を駆動するための駆動信号ＶPu〜ＶNwとして駆動回路２５に出力している。制御信号ＶPu*〜ＶNw*と駆動信号ＶPu〜ＶNwは信号レベルが同じ信号（例えばパワー半導体素子をオンさせるためのｈｉｇｈレベルの信号）であり、信号電圧レベルが異なる信号（例えば制御信号は信号電圧レベルが５ｖの信号、駆動信号は信号電圧レベルが１２ｖの信号）である。
【００７９】
電動機制御装置ＭＣＵから出力された制御信号ＶPu*〜ＶNw*は、各相の２つのアームのうちの一方のアームの上下２つのパワー半導体素子に対応する６つの制御信号である。例えば制御信号ＶPu* （ＶPv*，ＶPw*）はｕ１相アームＡＵ１（ｖ１相アームＡＶ１，ｗ１相アームＡＷ１）のパワー半導体素子ＭＵ１（ＭＶ１，ＭＷ１）に対応している。制御信号ＶNu* （ＶNv*，ＶNw*）は、例えばｕ１相アームＡＵ１（ｖ１相アームＡＶ１，ｗ１相アームＡＷ１）のパワー半導体素子ＭＵ２（ＭＶ２，ＭＷ２）に対応している。また、インターフェース回路２４から出力された駆動信号ＶPu〜ＶNwの場合も制御信号の場合と同様に、各相の２つのアームのうちの一方のアームの上下２つのパワー半導体素子に対応する関係になっている。
【００８０】
駆動回路２５は、各相の２つのアームのうちの一方のアームの上下２つのパワー半導体素子のゲート電極に供給される最終の駆動信号ＶPu〜ＶNwを出力すると共に、過電流や過電圧などの異常を検出して、過電流や過電圧などからパワーモジュールＰＭ１，ＰＭ２のパワー半導体素子を保護する回路である。
【００８１】
主回路を相毎に２つのアームで構成し、各相電流を相毎に２つアームに分流させている本実施例では、相毎に２つのアームの上アーム側パワー半導体素子を同じ駆動信号で同じ動作をさせ、下アーム側パワー半導体素子を同じ駆動信号で同じ動作をさせている。例えばｕ相の場合には、パワー半導体素子ＭＵ１，ＭＵ３を同じ駆動信号ＶPuで同じように動作（例えばオン）させ、パワー半導体素子ＭＵ２，ＭＵ４を同じ駆動信号ＶNuで同じように動作（例えばオフ）させている。
【００８２】
このため、本実施例では、各駆動信号の配線路を物理的に２つに分岐し、駆動回路２５から出力された駆動信号ＶPu〜ＶNwをそれぞれ２つに電気的に分岐している。駆動回路装置ＤＵ１では、駆動信号ＶPu〜ＶNwのうち、パワーモジュールＰＭ１のパワー半導体素子を動作させるのに必要な駆動信号ＶPu，ＶNu，ＶPv，ＶNvが、駆動回路２５から出力された後、電気的に分岐されている。駆動信号ＶPuは駆動信号ＶPu1，ＶPu2に、駆動信号ＶNuは駆動信号ＶNu1，ＶNu2に、駆動信号ＶPvは駆動信号ＶPv1，ＶPv2に、駆動信号ＶNvは駆動信号ＶNv1，ＶNv2にそれぞれ電気的に分岐されている。
【００８３】
電気的に分岐された駆動信号ＶPu1，ＶPu2，ＶNu1，ＶNu2，ＶPv1，ＶNv1は駆動回路装置ＤＵ１からパワーモジュールＰＭ１の対応するパワー半導体素子に供給されている。駆動信号ＶPu1はパワー半導体素子３ｕ１のゲート電極に、駆動信号ＶPu2はパワー半導体素子３ｕ３のゲート電極に、駆動信号ＶNu1 はパワー半導体素子３ｕ２のゲート電極に、駆動信号ＶNu2はパワー半導体素子３ｕ４のゲート電極に、駆動信号ＶPv1はパワー半導体素子３ｖ１のゲート電極に、駆動信号ＶNv1 はパワー半導体素子３ｖ２のゲート電極にそれぞれ供給されている。
【００８４】
電気的に分岐された駆動信号ＶPv2，ＶNv2は他の駆動信号ＶPw，ＶNwと共に駆動回路装置ＤＵ１から駆動回路装置ＤＵ２に信号配線を介して伝送されている。
【００８５】
センサ回路２８は複数の電流検出素子から構成されており、パワーモジュールＰＭ１の各パワー半導体素子に流れる電流を検出するために設けられている。電流検出素子は、各パワー半導体素子のソース電極側に電気的に並列に接続された抵抗素子である。センサ回路２８からは、抵抗素子の両端の電圧（検知信号）が駆動回路２５に出力されている。駆動回路２５は、センサ回路２８から出力された電圧に基づいて、各パワー半導体素子に流れる電流を検出している。これにより、過電流の検出によるパワー半導体素子の過電流保護を行うことができる。尚、本実施例では、センサ回路２８の出力を２本１組の実線で図示したが、実際には各パワー半導体素子に対応して１２本６組の出力が駆動回路２５に入力されている。
【００８６】
スナバ回路２９はパワー半導体素子の保護回路の１つであり、パワー半導体素子のスイッチング動作の際、主回路に漂遊するインダクタンスなどの影響を受けて生じる異常電圧からパワー半導体素子を保護している。スナバ回路２９は、抵抗素子やダイオード素子などの複数の回路素子から構成されており、パワーモジュールＰＭ１の各パワー半導体素子のドレイン−ソース間に対して電気的に並列に接続されている。
【００８７】
駆動回路装置ＤＵ２は、図４に示すように、センサ回路３０及びスナバ回路３１を備えている。パワーモジュールＰＭ２のパワー半導体素子を動作させるための駆動信号は、駆動回路装置ＤＵ１から伝送された駆動信号ＶPv2，ＶNv2，ＶPw，ＶNwを用いている。このため、駆動回路装置ＤＵ２では、インターフェース回路２４及び駆動回路２５を省略している。
【００８８】
本実施例では、パワーモジュールＰＭ１に対してのみインターフェース回路２４及び駆動回路２５を備えているので、駆動回路装置ＤＵ２の構成を簡素にでき、インバータ装置ＩＮＶのコストを低減できる。すなわち本実施例では、パワーモジュールの個数が２つ以上の場合、その個数に合わせて駆動回路及びインターフェース回路の個数を設定する必要がない。
【００８９】
駆動回路装置ＤＵ１から出力された駆動信号ＶPv2 は駆動回路装置ＤＵ２を介してパワー半導体素子ＭＶ３のゲート電極に、駆動信号ＶNv2 は駆動回路装置ＤＵ２を介してパワー半導体素子ＭＶ４のゲート電極にそれぞれ供給されている。駆動信号ＶPwは駆動回路装置ＤＵ２において駆動信号ＶPw1，ＶPw2に、駆動信号ＶNwは駆動信号ＶNw1，ＶNw2にそれぞれ電気的に分岐されている。駆動信号ＶPw1 はパワー半導体素子ＭＷ１のゲート電極に、駆動信号ＶPw2はパワー半導体素子ＭＷ３のゲート電極に、駆動信号ＶNw1はパワー半導体素子ＭＷ２のゲート電極に、駆動信号ＶNw2 はパワー半導体素子ＭＷ４のゲート電極にそれぞれ供給されている。
【００９０】
センサ回路３０は、パワーモジュールＰＭ２の各パワー半導体素子に流れる電流を検出するために設けられており、センサ回路２８と同様に構成されている。センサ回路３０は抵抗素子の両端の電圧（検知信号）を出力している。センサ回路３０から出力された電圧は、駆動回路装置ＤＵ２から駆動回路装置ＤＵ１に伝送されて、駆動回路２５に入力されている。駆動回路２５は、センサ回路３０から出力された電圧に基づいて、パワーモジュールＰＭ２の各パワー半導体素子に流れる電流を検出している。尚、本実施例では、センサ回路３０の出力をセンサ回路２８と同様に２本１組の実線で図示したが、実際には各パワー半導体素子に対応して１２本６組の出力が駆動回路装置ＤＵ２から駆動回路装置ＤＵ１に伝送され、駆動回路２５に入力されている。
【００９１】
スナバ回路３１は、スナバ回路２９と同様に、パワーモジュールＰＭ２のパワー半導体素子を異常電圧から保護するために設けられたものであり、抵抗素子やダイオード素子などの複数の回路素子から構成され、パワーモジュールＰＭ２の各パワー半導体素子のドレイン−ソース間に対して電気的に並列に接続されている。
【００９２】
次に、駆動回路装置ＤＵ１，ＤＵ２の電源系の構成について説明する。
【００９３】
絶縁電源３２は、図５に示すように、４つの電源から構成されており、ｕ相上アームに対応する電源３２ａと、ｖ相上アームに対応する電源３２ｂと、ｗ相上アームに対応する電源３２ｃと、ｕ相〜ｗ相の各相の下アームに対して共通に設けられた電源３２ｄとを備えている。電源３２ａ〜３２ｄの高電位側及び低電位側は駆動回路２５に電気的に接続されている。電源３２ａ〜３２ｃの電源電圧は、対応する相の上アーム駆動回路（図６で後述する）に印加されている。電源３２ｃの電源電圧は、各相の下アーム駆動回路（図６で後述する）に共通に印加されていると共に、制御ロジック回路及び保護回路（いずれも図６で後述する）に印加されている。また、電源３２ｃの電源電圧はインターフェース回路２４に印加されている。
【００９４】
電源３２ａの低電位側（基準電位側）と、ｕ相上アーム駆動回路の低電位側（基準電位側）と、パワー半導体素子Ｍｕ１，Ｍｕ３のソース電極（ｕ相上アーム駆動回路の基準電位側になる電極）との間には基準電位配線（又はＧＮＤラインという）３４Ｐｕが電気的に接続されている。基準電位配線３４Ｐｕには、パワー半導体素子Ｍｕ１，Ｍｕ３に対応して設けられたセンサ回路（電流検出素子）２８ｕ１，２８ｕ３の一端側及びスナバ回路２９ｕ１，２９ｕ３の一端側（ソース電極接続側）が電気的に接続されている。
【００９５】
電源３２ｂの低電位側（基準電位側）と、ｖ相上アーム駆動回路の低電位側（基準電位側）と、パワー半導体素子Ｍｖ１，Ｍｖ３のソース電極（ｖ相上アーム駆動回路の基準電位側になる電極）との間には基準電位配線（又はＧＮＤラインという）３４Ｐｖが電気的に接続されている。基準電位配線３４ｐｖは、パワー半導体素子Ｍｖ１側に電気的に接続された基準電位配線３４Ｐｖ１と、パワー半導体素子Ｍｖ３側に電気的に接続された基準電位配線３４Ｐｖ２が電気的に並列接続されて構成されている。基準電位配線３４Ｐｖ１には、パワー半導体素子Ｍｖ１に対応して設けられたセンサ回路(電流検出素子)２８ｖ１の一端側及びスナバ回路２９ｖ１の一端側（ソース電極接続側）が電気的に接続されている。基準電位配線３４Ｐｖ２は、駆動回路装置ＤＵ１から駆動回路装置ＤＵ２に跨っており、パワー半導体素子Ｍｖ３に対応して設けられたセンサ回路（電流検出素子）３０ｖ３の一端側及びスナバ回路３１ｖ３の一端側（ソース電極接続側）が電気的に接続されている。
【００９６】
電源３２ｃの低電位側（基準電位側）と、ｗ相上アーム駆動回路の低電位側（基準電位側）と、パワー半導体素子Ｍｗ１，Ｍｗ３のソース電極（ｗ相上アーム駆動回路の基準電位側になる電極）との間には基準電位配線(又はＧＮＤラインという)３４Ｐｗが電気的に接続されている。基準電位配線３４ｐｗは、駆動回路装置ＤＵ１から駆動回路装置ＤＵ２に跨っており、パワー半導体素子Ｍｗ１，Ｍｗ３に対応して設けられたセンサ回路（電流検出素子）３０ｗ１，３０ｗ３の一端側及びスナバ回路３１ｗ１，３１ｗ３の一端側（ソース電極接続側）が電気的に接続されている。
【００９７】
電源３２ｄの低電位側（基準電位側）と、ｕ相〜ｗ相の各相の下アーム駆動回路の低電位側（基準電位側）と、パワー半導体素子Ｍｕ２，Ｍｕ４，Ｍｖ２，Ｍｖ４，Ｍｗ２，
Ｍｗ４のソース電極（各相の下アーム駆動回路の基準電位側になる電極）と、インターフェース回路２４の低電位側(基準電位側)との間には基準電位配線（又はＧＮＤラインという）３４Ｎが電気的に接続されている。基準電位配線３４Ｎは、パワー半導体素子Ｍｕ２，Ｍｕ４，Ｍｖ２側に電気的に接続された基準電位配線３４Ｎ１と、パワー半導体素子
Ｍｖ４,Ｍｗ２,Ｍｗ４側に電気的に接続された基準電位配線３４Ｎ２が電気的に並列接続されて構成されており、パワーモジュールＰＭ１，ＰＭ２の直流低電位側及び高圧バッテリＢＡ１と同様に、接地されている。基準電位配線３４Ｎには、パワー半導体素子Ｍｕ２，Ｍｕ４，Ｍｖ２に対応して設けられたセンサ回路（電流検出素子）２８ｕ２，２８ｕ４，２８ｖ２の一端側及びスナバ回路２９ｕ２，２９ｕ４，２９ｖ２の一端側（ソース電極接続側）が電気的に接続されている。基準電位配線３４Ｎ２は、駆動回路装置ＤＵ１から駆動回路装置ＤＵ２に跨っており、パワー半導体素子Ｍｖ４，Ｍｗ２，Ｍｗ４に対応して設けられたセンサ回路（電流検出素子）３０ｖ４，３０ｗ２，３０ｗ４の一端側及びスナバ回路３１ｖ４，３１ｗ２，３１ｗ４の一端側（ソース電極接続側）が電気的に接続されている。また、インターフェース回路２４の低電位側（基準電位側）は、基準電位配線
３４Ｎとは異なる基準電位配線によって、接地された電動機制御装置ＭＣＵの低電位側
（基準電位側）と電気的に接続されている。
【００９８】
駆動回路装置ＤＵ１から駆動回路装置ＤＵ２に跨る基準電位配線３４Ｐｖ２，３４Ｐｗ，３４Ｎ２は、駆動回路装置ＤＵ１と駆動回路装置ＤＵ２との間の跨った或いは渡った部分の通電断面積が他の部分の通電断面積よりも大きくなるように構成されている。このような構成は、基準電位配線３４Ｐｖ２，３４Ｐｗ，３４Ｎ２の駆動回路装置ＤＵ１と駆動回路装置ＤＵ２との間の跨った部分の配線本数を、他の部分の配線本数よりも多くすることにより実施可能である。本実施例では、基準電位配線３４Ｐｖ２の駆動回路装置ＤＵ１と駆動回路装置ＤＵ２との間の跨った部分を、３本の基準電位配線３４Ｐｖ２１〜３４
Ｐｖ２３を電気的に並列接続して構成している。基準電位配線３４Ｐｗの駆動回路装置
ＤＵ１と駆動回路装置ＤＵ２との間の跨った部分は、３本の基準電位配線３４Ｐｗ１〜
３４Ｐｗ３を電気的に並列接続して構成している。基準電位配線３４ＰＮ２の駆動回路装置ＤＵ１と駆動回路装置ＤＵ２との間の跨った部分は、３本の基準電位配線３４ＰＮ１〜３４Ｎ３を電気的に並列接続して構成している。基準電位配線３４Ｐｖ２，３４Ｐｗ，
３４Ｎ２の他の部分についてはそれぞれ配線本数を１本としている。
【００９９】
以上のように、本実施例では、基準電位配線３４Ｐｖ２,３４Ｐｗ,３４Ｎ２の駆動回路装置ＤＵ１と駆動回路装置ＤＵ２との間の跨った部分の配線本数を他の部分の配線本数よりも多くしている。これは、以下の理由による。すなわち本実施例では、パワーモジュールＰＭ２のパワー半導体素子を、駆動回路装置ＤＵ１から駆動回路装置ＤＵ２に伝送された駆動信号を用いて駆動している。このため、駆動回路２５からパワーモジュールＰＭ２に至る信号伝送路の配線距離は、駆動回路２５からパワーモジュールＰＭ１に至る信号伝送路の配線距離よりも長くなる。信号伝送路の配線距離が長くなると、駆動回路２５から出力された駆動信号は、パワー半導体素子のスイッチング動作時、配線の寄生インダクタンスの影響によって生じるノイズの影響を受け易くなる。これにより、パワーモジュールＰＭ２のパワー半導体素子の制御性がパワーモジュールＰＭ１のパワー半導体素子の制御性よりも低下し、両者のパワー半導体素子を同時に制御できなくなる場合がある。
【０１００】
そこで、本実施例では、前述したように、基準電位配線３４Ｐｖ２,３４Ｐｗ,３４Ｎ２の駆動回路装置ＤＵ１と駆動回路装置ＤＵ２との間の跨った部分の配線本数を他の部分の配線本数よりも増やし、基準電位配線３４Ｐｖ２，３４Ｐｗ，３４Ｎ２の駆動回路装置
ＤＵ１と駆動回路装置ＤＵ２との間の跨った部分の通電断面積（配線路の太さ）を他の部分の通電断面積（配線路の太さ）よりも大きくしている。これにより、本実施例では、駆動回路２５からパワーモジュールＰＭ２に至る信号伝送路の寄生インダクタンスを低減している。従って、本実施例では、駆動回路２５からパワーモジュールＰＭ２に至る信号伝送路の配線距離が長くなっても、ノイズの影響が受け難くでき、パワーモジュールＰＭ２のパワー半導体素子の制御性の低下を抑制できる。
【０１０１】
また、基準電位配線３４Ｐｖ２，３４Ｐｗ，３４Ｎ２の駆動回路装置ＤＵ１と駆動回路装置ＤＵ２との間の跨った部分の通電断面積を大きくすると、その分、基準電位配線３４Ｐｖ２，３４Ｐｗ，３４Ｎ２のインピーダンスが小さくなり、基準電位配線３４Ｐｖ２，３４Ｐｗ，３４Ｎ２に流れる電流が増加する。そこで、本実施例では、基準電位配線３４Ｐｖ２，３４Ｐｗ，３４Ｎ２のそれぞれに電流抑制回路３３ａ，３３ｂ，３３ｃを設け、基準電位配線３４Ｐｖ２，３４Ｐｗ，３４Ｎ２に流れる通電量を抑制している。電流抑制回路３３ａ〜３３ｃは抵抗素子などの電流抑制回路素子から構成されている。
【０１０２】
本実施例では、基準電位配線３４Ｐｖ２，３４Ｐｗ，３４Ｎ２に電流抑制回路３３ａ〜３３ｃを設けているので、基準電位配線３４Ｐｖ２，３４Ｐｗ，３４Ｎ２に流れる電流の増加を抑制することができる。
【０１０３】
また、本実施例では、前述したように、センサ回路３０の出力を駆動回路装置ＤＵ２から駆動回路装置ＤＵ１に伝送して駆動回路２５に入力している。従って、センサ回路３０から駆動回路２５に至る信号伝送路の配線距離が、駆動信号の配線路と同様に、センサ回路２８から駆動回路２５に至る信号伝送路の配線距離よりも長くなり、駆動信号の配線路の場合と同様に、ノイズの問題が生じる。これにより、センサ２８，３０として同じものを使用して同じ電流が流れていても、センサ２８の検知電圧とセンサ３０の検知電圧との間に偏差が生じ、センサ回路３０の検知精度がセンサ回路２８の検知精度よりも低下する場合がある。
【０１０４】
そこで、本実施例では、センサ回路３０に設けられたフィルタ回路の時定数を、センサ回路２８に設けられたフィルタ回路の時定数よりも大きくしてノイズの影響を抑制し、検知精度の低下を抑制している。また、本実施例では、必要に応じて過電流保護の判定値などを電気的にチューニングしている。例えば駆動回路装置ＤＵ１では、センサ回路２８の検知電圧が０.５ｖ 以上になった場合、過電流と判定し、駆動回路装置ＤＵ２では、センサ回路３０の検知電圧が０.５２ｖ 以上になった場合、過電流と判定するというように、センサ回路３０の判定値をチューニングして、センサ回路２８の判定値よりも高くする。これにより、本実施例では、センサ回路３０から駆動回路２５に至る信号伝送路の配線距離が長くなっても、センサ回路３０の検知精度の低下を抑制できる。  
【０１０５】
尚、センサ回路のフィルタ回路としては、抵抗素子，容量素子，インダクタンス素子などを適宜組み合わせて構成している。
【０１０６】
また、本実施例では、各相毎に駆動回路２５からパワー半導体素子のゲート電極に至る信号伝送路の配線距離が等しくなるように、パワーモジュールＰＭ１，ＰＭ２を構成している。すなわちｕ相（ｗ相）のｕ１相アームＡＵ１（ｗ１相アームＡＷ１）とｕ２相アームＡＵ２（ｗ２相アームＡＷ２）は、パワーモジュールＰＭ１（ＰＭ２）の隣接する２つのアームであり、パワーモジュールＰＭ１（ＰＭ２）の中央に位置するアームと、このアームの一方側に隣接するアームから構成されている。
【０１０７】
尚、パワーモジュールＰＭ１（ＰＭ２）の中央に位置するアームの一方側とは、パワーモジュールＰＭ１（ＰＭ２）に並設されたパワーモジュールＰＭ２（ＰＭ１）の側とは反対側を示す。
【０１０８】
しかし、ｖ相は２つのパワーモジュールＰＭ１，ＰＭ２に跨って構成されている。すなわちｖ相のｖ１相アームＡＶ１及びｖ２相アームＡＶ２は、パワーモジュールＰＭ１の中央に位置するアームの他方側に隣接するアームと、パワーモジュールＰＭ２の中央に位置するアームの他方側に隣接するアームから構成されている。このため、ｖ相では、駆動回路２５からパワー半導体素子のゲート電極に至る信号伝送路の配線距離がパワーモジュールＰＭ１側とパワーモジュールＰＭ２側とで異なり、パワーモジュールＰＭ２側がパワーモジュールＰＭ１側よりも長くなる。これにより、ｖ１相アームＡＶ１とｖ２相アーム
ＡＶ２との間の制御性にアンバランスが生じ、ｖ２相アームＡＶ２の制御性がｖ１相アームＡＶ１の制御性よりも低下し、ｖ２相アームＡＶ２に流れる電流がｖ１相アームＡＶ１に流れる電流よりも小さくなる。従って、ｖ１相アームＡＶ１側のパワー半導体素子は
ｖ２相アームＡＶ２側のパワー半導体素子よりも温度が上昇し、ｖ２相アームＡＶ２側のパワー半導体素子よりも寿命が低下する。
【０１０９】
尚、パワーモジュールＰＭ１の中央に位置するアームの他方側とは、パワーモジュールＰＭ１に並設されたパワーモジュールＰＭ２の側を示す。パワーモジュールＰＭ２の中央に位置するアームの他方側とは、パワーモジュールＰＭ２に並設されたパワーモジュールＰＭ１の側を示す。
【０１１０】
そこで、本実施例では、ｖ相のｖ１相アームＡＶ１及びｖ２相アームＡＶ２に流れる電流がほぼ均等になるように、ｖ相のパワー半導体素子のゲート抵抗を調整している。具体的に本実施例では、ｖ１相アームＡＶ１のパワー半導体素子のゲート抵抗をｖ２相アームＡＶ２のパワー半導体素子のゲート抵抗よりも大きくしている。これにより、本実施例では、ｖ１相アームＡＶ１及びｖ２相アームＡＶ２に流れる電流をほぼ均等にできる。
【０１１１】
次に、駆動回路２５の回路構成について説明する。
【０１１２】
駆動回路２５は、図６に示すように、パワー半導体素子を駆動及び保護するための回路を備えており、集積回路装置、いわゆるＩＣから構成されている。集積回路装置は、複数の回路素子が１つのチップに集積されたものであり、チップの外側がモールド材によって覆われたものである。集積回路装置のモールド材からは、チップに電気的に接続された複数のリードが外に突出している。
【０１１３】
パワー半導体素子を駆動するための回路としては、ｕ相（ｖ相，ｗ相）の２つのアームの一方側の上アーム側に対応して設けられたＵ相上アーム駆動回路３６（ｖ相上アーム駆動回路３７，ｗ相上アーム駆動回路３８）と、ｕ相（ｖ相，ｗ相）の２つのアームの一方側の下アーム側に対応して設けられたＵ相下アーム駆動回路３９（ｖ相上アーム駆動回路４０，ｗ相上アーム駆動回路４１）を備えている。また、パワー半導体素子を駆動するための回路としては制御ロジック回路３５を備えている。
【０１１４】
制御ロジック回路３５は、パワー半導体素子の誤動作を防止するための論理演算及びパワー半導体素子の破損を防止するためのインターロックを実行する回路である。また、制御ロジック回路３５は、自己の論理演算異常やインターフェース回路２４の異常も監視している。制御ロジック回路３５には、インターフェース回路２４から出力された駆動信号ＶPu〜ＶNwや、パワー半導体素子を保護するための回路から出力された異常フラグ信号などが入力されている。
【０１１５】
パワー半導体素子の誤動作を防止する論理演算としては、例えば上下アームのパワー半導体素子が同時にオンすることを防止するものがある。この演算は、例えばパワー半導体素子ＭＵ１をオンさせるための駆動信号が入力されている時に、パワー半導体素子ＭＵ２をオンさせるための制御信号が入力された場合には、パワー半導体素子ＭＵ２をオンさせるための駆動信号を、パワー半導体素子ＭＵ２をオフさせるための駆動信号として出力して、パワー半導体素子ＭＵ２がオンしないように（パワー半導体素子ＭＵ２がオフ状態を維持するように）するものである。
【０１１６】
パワー半導体素子の破損を防止するインターロックとしては、例えばパワー半導体素子を流れる電流が過電流の場合、パワー半導体素子の動作を停止するものがある。このインターロックは、例えばパワー半導体素子ＭＵ１をオンするための駆動信号が入力されている時に、パワー半導体素子ＭＵ１に流れている電流が過電流の場合には、パワー半導体素子ＭＵ１をオンするための駆動信号或いは全てのパワー半導体素子の駆動信号を遮断してパワー半導体素子ＭＵ１の動作或いは全てのパワー半導体素子の動作を停止させるものである。
【０１１７】
制御ロジック回路３５から出力された駆動信号ＶPu〜ＶNwは、対応するアーム駆動回路に入力されている。駆動信号ＶPu（ＶPv，ＶPw）はｕ相上アーム駆動回路３６（ｖ相上アーム駆動回路３７，ｗ相上アーム駆動回路３８）に、制御信号ＶNu（ＶNv，ＶNw）はｕ相下アーム駆動回路３９（ｖ相下アーム駆動回路４０，ｗ相下アーム駆動回路４１）にそれぞれ入力されている。
【０１１８】
各相の上アーム駆動回路では、制御ロジック回路３５から出力された駆動信号がレベルシフト回路４５に入力されている。レベルシフト回路４５は、各上アーム駆動回路から出力される駆動信号の信号電圧レベルを、対応するパワー半導体素子を動作させる（ゲート電極に印加される）ために必要な信号電圧レベルに電位変換するための回路である。ここで、パワーモジュールＰＭ１，ＰＭ２が４２ｖ系電源に電気的に接続されていること、直流負極側（接地側）された下アーム側のパワー半導体素子の駆動信号の信号電圧レベルが０〜１２ｖであることを考慮すると、上アーム側のパワー半導体素子の駆動信号の信号電圧レベルは４２〜５４ｖになる。このため、レベルシフト回路４５は、０〜１２ｖの信号電圧レベルの駆動信号を４２ｖ分だけレベルシフト（昇圧）し、４２〜５４ｖの信号電圧レベルの駆動信号を出力している。
【０１１９】
レベルシフト回路４５から出力された駆動信号はソフトゲート駆動回路４３に入力されている。ソフトゲート駆動回路４３は、パワー半導体素子のゲート電極に入力される駆動信号の電圧の変化を緩やかにしてパワー半導体素子を緩やかにオンさせ、パワー半導体素子を流れる電流を緩やかにするためのソフトスイッチング回路である。ソフトゲート駆動回路４３によって電圧制御された駆動信号は最終段の駆動信号として、対応する上アーム側のパワー半導体素子のゲート電極に印加されている。
【０１２０】
各相の下アーム駆動回路では、制御ロジック回路３５から出力された駆動信号がソフトゲート駆動回路４６に入力されている。下アーム駆動回路では、前述したように、下アーム側のパワー半導体素子の駆動信号の信号電圧レベルが０〜１２ｖであることから、制御ロジック回路３５から出力された０〜１２ｖの信号電圧レベルの駆動信号は直接、ソフトゲート駆動回路４６に入力される。ソフトゲート駆動回路４６は、前述したソフトゲート駆動回路４３と同様に動作する。ソフトゲート駆動回路４６によって電圧制御された駆動信号は最終段の駆動信号として、対応する下アーム側のパワー半導体素子のゲート電極に印加されている。
【０１２１】
パワー半導体素子を保護するための回路としては、各相の上アーム駆動回路に対応して設けられた過電流保護回路４４と、各相の下アーム駆動回路に対応して設けられた過電流保護回路４７と、過電流保護以外の保護機能、例えば過電圧，過温度に対する保護機能などを備えた保護回路４２とを備えている。
【０１２２】
ｕ相（ｖ相，ｗ相）の過電流保護回路４４は、センサ回路２８から出力された電圧に基づいて、ｕ相（ｖ相，ｗ相）の上アーム側のパワー半導体素子ＭＵ１，ＭＵ３（ＭＶ１，ＭＶ３、ＭＷ１，ＭＷ３）に流れている電流が過電流であるか否かを検出し、この検出結果を過電流フラグ信号として出力している。過電流保護回路４４から出力された過電流フラグ信号はレベルシフト回路４５を介して制御ロジック回路３５に入力されている。レベルシフト回路４５は、前述した駆動信号の場合とは逆に、過電流保護回路４４から出力された過電流フラグ信号の信号電圧例ベルを下げて（降圧して）いる。
【０１２３】
ｕ相（ｖ相，ｗ相）の過電流保護回路４７は、センサ回路３０から出力された電圧に基づいて、ｕ相（ｖ相，ｗ相）の下アーム側のパワー半導体素子ＭＵ２，ＭＵ４（ＭＶ２，ＭＶ４、ＭＷ２，ＭＷ４）に流れている電流が過電流であるか否かを検出し、この検出結果を過電流フラグ信号として出力している。過電流保護回路４７から出力された過電流フラグ信号は制御ロジック回路３５に直接、入力されている。
【０１２４】
制御ロジック回路３５は、過電流保護回路４４，４７から出力された過電流フラグ信号の信号レベルがＨｉｇｈレベル（過電流が流れているという検出結果）の場合には、対応するパワー半導体素子の動作或いは全てのパワー半導体素子の動作が停止するように、対応するパワー半導体素子の駆動信号或いは全てのパワー半導体素子の駆動信号を遮断して対応するパワー半導体素子或いは全てのパワー半導体素子の破損を防止する。すなわち制御ロジック回路３５はインターロックをかける。
【０１２５】
過電流保護回路４４，４７から出力された過電流フラグ信号は、制御ロジック回路３５からインターフェース回路２４を介して電動機制御装置ＭＣＵに入力されている。これにより、電動機制御装置ＭＣＵでは、過電流によるインバータ装置ＩＮＶの異常監視が可能になる。また、電動機制御装置ＭＣＵからエンジン制御装置ＥＣＵなどに監視情報を伝達することができ、インバータ装置ＩＮＶのインターロック時における車両制御などが可能になる。インターロックは、電動機制御装置ＭＣＵからの解除信号によって解除される。或いは一定時間後に解除されるようにすることも可能である。
【０１２６】
保護回路４２は温度保護，過電圧保護，異常電圧保護などの複数の保護機能を備えている。温度保護は、パワーモジュールＰＭ１，ＰＭ２に設けられた温度センサによって検知されて出力された温度検知信号に基づいて、パワーモジュールＰＭ１，ＰＭ２が過温度であるか否かを検出するものである。異常電圧保護は、絶縁電源３２から駆動回路２５及びインタフェース回路２４に印加されている電圧を検知して、検知した印加電圧が異常電圧であるか否かを検出するものである。過電圧保護は、パワーモジュールＰＭ１，ＰＭ２に印加された直流電圧を検知して、検知した直流電圧が過電圧であるか否かを検出するものである。保護回路３６８の検出結果は、過温度フラグ信号，過電圧フラグ信号，異常電圧フラグ信号として制御ロジック回路３５に出力されている。
【０１２７】
制御ロジック回路３５は、保護回路４２から出力された過温度フラグ信号，過電圧フラグ信号，異常電圧フラグ信号のいずれかの信号レベルがＨｉｇｈレベル（過温度或いは過電圧若しくは異常電圧であるという検出結果）の場合には、全てのパワー半導体素子の動作が停止するように、全てのパワー半導体素子の駆動信号を遮断して全てのパワー半導体素子の破損を防止する。すなわち制御ロジック回路３５はインターロックをかける。
【０１２８】
保護回路４２から出力された過温度フラグ信号，過電圧フラグ信号，異常電圧フラグ信号は、過電流フラグ信号と同様に、制御ロジック回路３５からインターフェース回路２４を介して電動機制御装置ＭＣＵに入力されている。これにより、電動機制御装置ＭＣＵでは、過温度或いは過電圧若しくは異常電圧によるインバータ装置ＩＮＶの異常監視が可能になる。また、電動機制御装置ＭＣＵからエンジン制御装置ＥＣＵなどに監視情報を伝達することができ、インバータ装置ＩＮＶのインターロック時における車両制御などが可能になる。インターロックは、電動機制御装置ＭＣＵからの解除信号によって解除される。或いは一定時間後に解除されるようにすることも可能である。
【０１２９】
尚、本実施例では、パワーモジュールＰＭ１，ＰＭ２のどちらか一方に異常がある場合には、その一方のパワー半導体素子の動作のみならず、両方のパワー半導体素子の動作を停止している。
【０１３０】
次に、インターフェース回路２４の回路構成について説明する。
【０１３１】
インターフェース回路２４は電動機制御装置ＭＣＵと駆動回路２５との間の信号伝送回路であり、電動機制御装置ＭＣＵから駆動回路装置ＤＵ１に出力された制御信号ＶPu* 〜ＶNw* を駆動信号ＶPu〜ＶNwとして、電動機制御装置ＭＣＵの基準電位とは異なる基準電位の駆動回路２５に伝達している。
【０１３２】
インターフェース回路２４には、図７に示すように、電動機制御装置ＭＣＵから出力された制御信号ＶPu*〜ＶNw*に対応して（各相の２つのアームの一方側の上下アームに対応して）６つの回路が設けられている。また、インターフェース回路２４には、駆動回路
２５から出力された異常フラグ信号などの保護信号を、電動機制御装置ＭＣＵと駆動回路２５との間で伝達するための回路（図示省略）が設けられている。インターフェース回路２４は、トランジスタ，ダイオードなどの複数の回路素子から構成されている。
【０１３３】
制御信号ＶPu* （ＶPv*，ＶPw*）はｕ相上アームインターフェース回路４８（ｖ相上アームインターフェース回路４９，ｗ相上アームインターフェース回路５０）に入力されている。制御信号ＶNu* （ＶNv*，ＶNw*）はｕ相下アームインターフェース回路５１（ｖ相下アームインターフェース回路５２，ｗ相下アームインターフェース回路５３）に入力されている。各アームインターフェース回路の回路構成は同じである。以下では、ｕ相上アームインターフェース回路４８を代表として回路構成を説明する。
【０１３４】
ｕ相上アームインターフェース回路４８は電源切替部５４，ノイズ吸収部５５及び信号補正部５６から構成されている。
【０１３５】
電源切替部５４は、電動機制御装置ＭＣＵから出力された制御信号ＶPu* を受けて動作するスイッチング回路であり、スイッチング素子であるｎｐｎ形のトランジスタＴＲ１から構成されている。トランジスタＴＲ１は、異なる電源系に跨るように、異なる電源系に電気的に接続されている。トランジスタＴＲ１のベース電極は端子ＴＭ１に電気的に接続されている。端子ＴＭ１は電動機制御装置ＭＣＵに電気的に接続されており、電動機制御装置ＭＣＵからの制御信号ＶPu* を受けている。尚、制御信号ＶPu* の電圧レベルは、例えばＨｉｇｈレベルで５ｖ，Ｌｏｗレベルで０ｖである。他の制御信号の電圧レベルも制御信号ＶPu* の電圧レベルと同じである。トランジスタＴＲ１のコレクタ電極は、インターフェース回路２４の動作電源に電気的に接続されたノイズ吸収部５５に電気的に接続されている。トランジスタＴＲ１のエミッタ電極は端子ＴＭ２に電気的に接続されている。端子ＴＭ２は、電動機制御装置ＭＣＵの動作電源の低電位側（グランド側）に電気的に接続されている。
【０１３６】
ノイズ吸収部５５は、抵抗Ｒ１，定電圧的不感帯発生部５５，抵抗Ｒ２が順次、電気的に直列に接続された直列回路から構成されている。ノイズ吸収部５５は、後述するノイズ電圧によって生じる電気的な影響を電気的に吸収すると共に、インターフェース回路２４の動作電源の電圧レベルに応じた信号を電源切替部５４のスイッチング動作に応じて発生している。直列回路の一端側（抵抗Ｒ１の一端側であり、定電圧的不感帯発生部５５との接続端側とは反対側）は端子ＴＭ４に電気的に接続されている。端子ＴＭ４は電源端子であり、インターフェース回路２４の動作電源の高電位側（正極側）に電気的に接続されている。直列回路の他端側（抵抗Ｒ２の他端側であり、定電圧的不感帯発生部５７との接続端側とは反対側）は端子ＴＭ３に電気的に接続されている。端子ＴＭ３はパワーモジュールＰＭ１の直流側（入力側）の低電位側（負極側でグランド側）に電気的に接続されている。
【０１３７】
抵抗Ｒ１はＬｏｗ信号発生部を構成している。抵抗Ｒ２はＨｉｇｈ信号発生部を構成している。定電圧的不感帯発生部５５は、ダイオードＤとツェナーダイオードＺＤとを電気的に直列に接続した直列回路から構成されており、トランジスタＴＲ１がオンの場合、ノイズ電圧の影響を受けて電流がＨｉｇｈ信号発生部に流れてＨｉｇｈレベルの信号が発生することを防止している。ダイオードＤとツェナーダイオードＺＤは互いにカソード電極同士が電気的に直列に接続されている。ダイオードＤのアノード電極は抵抗Ｒ１に電気的に接続されている。ツェナーダイオードＺＤのアノード電極は抵抗Ｒ２に電気的に接続されている。
【０１３８】
ノイズ電圧は、パワーモジュールＰＭ１，ＰＭ２のパワー半導体素子のスイッチング動作した時（オンした時）、パワーモジュールＰＭ１，ＰＭ１の回路の寄生インダクタンスに発生する電圧であり、寄生インダクタンスとこれに流れる電流の時間的変化分との積で表される負の電圧である。ノイズ電圧が発生すると、端子ＴＭ２，ＴＭ３との間には電位差が生じ、端子ＴＭ２の電位（電動機制御装置ＭＣＵのグランド電位）が端子ＴＭ３の電位（パワーモジュールＰＭ１，ＰＭ２のグランド電位）よりもノイズ電圧の分だけ高くなる。このため、Ｌｏｗ信号発生部とＨｉｇｈ信号発生部とを電気的に直列に接続した回路では、Ｈｉｇｈ信号発生部に電流が流れてＨｉｇｈレベルの信号が発生してしまい、インターフェース回路２４から出力されるべきＨｉｇｈレベルの駆動信号がＬｏｗレベルの駆動信号になる。
【０１３９】
しかし、本実施例では、ノイズ電圧の影響を受けて２つのグランド電位に電位差が生じても、定電圧的不感帯発生部５５の作用によってＨｉｇｈ信号発生部に電流が流れることはないので、インターフェース回路２４に入力された制御信号と同じ信号レベルの駆動信号をインターフェース回路２４から駆動回路２５に伝達できる。これにより、本実施例では、フォトカプラなどの光学素子を用いることなく、基準電位の異なる回路（電源系の異なる回路）間で信号伝送を行える。
【０１４０】
信号補正部５６は、ノイズ吸収部５５から出力された信号に応じて、パワー半導体素子をオン・オフ動作させるための駆動信号となるように、ノイズ吸収部５５から出力された信号の電圧レベルを変更する昇圧回路であり、抵抗Ｒ３〜Ｒ５，コンデンサＣ及びトランジスタＴＲ２から構成されている。コンデンサＣはフィルタ回路を構成しており、トランジスタＴＲ１のスイッチング動作によって抵抗Ｒ２の両端電圧に重畳したノイズ信号でトランジスタＴＲ２が誤動作しないように、高周波分を除去して、直流信号成分のみをトランジスタＴＲ２のベース電極に供給している。
【０１４１】
抵抗Ｒ３，Ｒ４は抵抗分圧回路を構成しており、抵抗Ｒ２の両端電圧が、トランジスタＴＲ２をオン・オフ動作させるに必要な電圧レベルに達していないＨｉｇｈレベル／Lowレベルのとき、トランジスタＴＲ２をオン・オフ動作させるに必要な電圧レベルのHighレベル／Ｌｏｗレベルに変換している。抵抗Ｒ５はプルアップ抵抗であり、出力端子である端子ＴＭ５から出力される信号電圧を安定させている。
【０１４２】
信号補正部５６から出力される駆動信号の信号電圧レベルは、トランジスタＴＲ２がオンすると０Ｖ、トランジスタＴＲ２がオフすると信号補正部５６の電源電圧（例えば１２Ｖ）となる。一方、パワーモジュールＰＭ１，ＰＭ２のパワー半導体素子をオンさせるための電圧は例えば３Ｖである。従って、信号補正部５６は、インターフェース回路２４から出力される駆動信号の信号電圧レベルを、トランジスタＴＲ２にベース電極に入力される信号の信号電圧レベル（Ｈｉｇｈレベル（５Ｖ）／Ｌｏｗレベル（０Ｖ））よりも高い信号電圧レベル（Ｈｉｇｈレベル（１２Ｖ）／Ｌｏｗレベル（０Ｖ））に変換している。
【０１４３】
電動機制御装置ＭＣＵから出力された制御信号の信号レベルがＬｏｗレベルでトランジスタＴＲ１がオフの時には、ツェナーダイオードＺＤ及び抵抗Ｒ２に電流が流れ、トランジスタＴＲ２がオンする。これにより、信号補正部５６から出力される駆動信号の信号レベルはＬｏｗレベルになる。この時、トランジスタＴＲ１のコレクタ電極はオープン状態であるので、ノイズ電圧によって端子ＴＭ２，ＴＭ３間に電位差が生じたとしても、信号の授受に影響を与えることはない。
【０１４４】
電動機制御装置ＭＣＵから出力された制御信号の信号レベルがＨｉｇｈレベルでトランジスタＴＲ１がオンの時には、ツェナーダイオードＺＤには電流が流れず、トランジスタＴＲ２がオフする。これにより、信号補正部５６から出力される駆動信号の信号電圧レベルはＨｉｇｈレベルとなる。この時、トランジスタＴＲ１のコレクタ電極の電位は、端子ＴＭ２の電位にほぼ等しく、ノイズ電圧によって端子ＴＭ２の電位が端子ＴＭ３の電位より高くなった場合でも、ツェナーダイオードＺＤのツェナー電圧以下であれば、トランジスタＴＲ２は誤ってオンすることはない。
【０１４５】
ノイズ電圧によって端子ＴＭ２の電位が端子ＴＭ３の電位より低くなった場合には、トランジスタＴＲ１を流れる電流値が大きくなる。しかし、トランジスタＴＲ１の最大電流値及びダイオードＤの逆耐圧を超えない範囲であれば、トランジスタＴＲ２の動作に影響を及ぼすことはない。
【０１４６】
本実施例では、電動機制御装置ＭＣＵと駆動回路２５との間の信号伝達を、定電圧的不感帯発生部５７を備えたインターフェース回路２４を用いて行うので、寄生インダクタンスによるノイズ電圧によって端子ＴＭ２の電位と端子ＴＭ３の電位との間の電位差が変動しても、この影響を受けることなく、電動機制御装置ＭＣＵから出力された制御信号を駆動信号として駆動回路２５に伝達できる。従って、本実施例では、フォトカプラなどの光学素子を用いることなく、異なる基準電位の回路間の信号伝達を行えるので、低コスト及び制御信頼性の向上を実現できる。
【０１４７】
次に、電動機制御装置ＭＣＵについて説明する。
【０１４８】
電動機制御装置ＭＣＵは、マイクロコンピュータから構成された演算装置であり、複数の入力信号を入力し、パワーモジュールＰＭ１，ＰＭ２のパワー半導体素子を動作させるための制御信号ＶPu*〜ＶNw*を駆動回路装置ＤＵ１に出力している。入力信号としてはトルク指令値τ，回転数指令値Ｎ，検知信号Ｓiu〜Ｓiw，検知信号Ｓθを入力している。トルク指令値τ及び回転数指令値Ｎは車両の運転モードに応じて総合制御装置ＧＣＵから出力されている。検知信号Ｓiu〜Ｓiwは電流センサＣiu〜Ｃiwから出力されている。検知信号Ｓθは磁極位置センサＭＰＣから出力されている。
【０１４９】
電流センサＣiu〜Ｃiwは、インバータ装置ＩＮＶからモータジェネレータＭ／Ｇの固定子巻線に供給されるｕ相〜ｗ相電流ｉｕ〜ｉｗを検出するためのものであり、シャント抵抗器，変流器（ＣＴ）などから構成されている。磁極位置センサＭＰＣは、モータジェネレータＭ／Ｇの回転子ＭＲＯの磁極位置θを検出するためのものであり、レゾルバ，エンコーダ，ホール素子，ホールＩＣなどから構成されている。
【０１５０】
電動機制御装置ＭＣＵは、入力信号に基づいて電圧制御値Ｖｕ〜Ｖｗを演算し、演算された電圧制御値Ｖｕ〜Ｖｗを、各相の２つのアームの一方側のパワー半導体素子を動作させるための制御信号（ＰＷＭ信号（パルス幅変調信号））ＶPu*〜ＶNw*として駆動回路装置ＤＵ１に出力している。
【０１５１】
次に、前述した回路構成が適用された本実施例のインバータ装置ＩＮＶの実際の構造を図１，図２に基づいて説明する。
【０１５２】
インバータ装置ＩＮＶは、インテリジェントパワーモジュールＩＰ１，ＩＰ２及び電動機制御装置ＭＣＵがアルミニウム製のインバータケース（図示省略）に収納されて構成されている。インバータケースは密閉容器であり、インバータ装置ＩＮＶの内部から外部へのノイズ放出、外部からインバータ装置ＩＮＶの内部へのノイズ伝達を遮蔽するように構成されている。
【０１５３】
インバータケースの内部の低部には放熱部材（図示省略）が設置されている。放熱部材は、外部からインバータケースの内部の低部に供給された冷却媒体（水や不凍液などの冷却液或いは冷却空気）によって冷却されるものであり、その一方側の面に、冷却媒体と接触する複数のフィンが形成されている。放熱部材の他方側（フィンが形成された側とは反対側）の平面上にはインテリジェントパワーモジュールＩＰ１，ＩＰ２が並置されて固定されている。インテリジェントパワーモジュールＩＰ１，ＩＰ２の上方には、電動機制御装置ＭＣＵを構成する制御回路基板２１が配置されて固定されている。インバータケースからは入出力用の電力ケーブル（図示省略）が延びている。入力用の電力ケーブルは高圧バッテリＢＡ１の正負極とインバータ装置ＩＮＶの入力端とを電気的に接続している。出力用の電力ケーブルはインバータ装置ＩＮＶの出力端とモータジェネレータＭ／Ｇの固定子巻線とを電気的に接続している。
【０１５４】
尚、本実施例では、制御回路基板２１の下方にあるインテリジェントパワーモジュールＩＰ１，ＩＰ２の構成が見易いように、制御回路基板２１の位置を、インテリジェントパワーモジュールＩＰ１のインテリジェントパワーモジュールＩＰ２側とは反対側の側方にずらして図示している。
【０１５５】
インテリジェントパワーモジュールＩＰ１（ＩＰ２）は１つの組立体から構成されており、パワーモジュールＰＭ１（ＰＭ２）のモジュールケース１（２）の上蓋の外側の平面上に、駆動回路装置ＤＵ１（ＤＵ２）の駆動回路基板５（６）を載せたものである。モジュールケース１（２）の底は平板状のモジュールベース３（４）で構成されている。モジュールベース３（４）は、銅製或いはＡｌ−ＳｉＣ合金製から形成された熱伝導性部材であり、底面が放熱部材に面接触するように、ボルトなどの固定手段によって放熱部材上に固定されている。
【０１５６】
モジュールケース１（２）の対向する２組の側壁を備えている。そのうちの１組の側壁の一方からは出力端子（交流端子）１５〜１７（１８〜２０）が外側に延びるように突出している。出力端子１５〜１７（１８〜２０）は、突出方向が長手方向でそれに直交する方向が短手方向である細長い平板状の導電性部材であり、モジュールベース３（４）に対して平行に延びている。
【０１５７】
もう一方の側壁からは、入力端子（直流端子）１０（１４）が外側に延びるように突出している。入力端子１０（１４）は、突出方向が短手方向で、それに直交する方向（インテリジェントパワーモジュールＩＰ１，ＩＰ２の並設方向（以下、「並設方向」と略称する。））が長手方向である幅広い平板状の導電性部材を積層した積層体から構成されており、モジュールベース３（４）に対して平行に延びている。入力端子１０（１４）の積層体は、正極側端子７（１１），絶縁部材９（１３），負極側端子８（１２）がその順に下層側から上層側に向かって積層されて構成されている。絶縁部材９（１３）は正極側端子７（１１）と負極側端子８（１２）とを電気的に絶縁している。正極側端子７（１１）は突出方向の長さが負極側端子８（１２）よりも長い。
【０１５８】
尚、入力端子１０，１４の正極側端子７（１１）が上層、負極側端子８（１２）が下層というように、正極側端子７（１１）と負極側端子８（１２）との積層位置が逆転していてもよい。
【０１５９】
入力端子１０，１４にはコンデンサ端子９６がねじ止めによって固定されている。コンデンサ端子９６は、入力端子１０，１４の突出方向が短手方向で、入力端子１０，１４の長手方向（並設方向）が長手方向である幅広い平板状の導電性部材を積層した積層体から構成されており、インテリジェントパワーモジュールＩＰ１，ＩＰ２の設置面に対して平行にかつ入力端子１０，１４に向かって延びている。コンデンサ端子９６の積層体は、正極側端子９９，絶縁部材９８，負極側端子９７がその順に下層側から上層側に向かって積層されて構成されている。絶縁部材９８は正極側端子９９と負極側端子９７とを電気的に絶縁している。負極側端子９７は、入力端子１０，１４側に延びる方向の長さが正極側端子９９よりも長い。
【０１６０】
尚、入力端子１０，１４の正極側端子７（１１）と負極側端子８（１２）との積層位置が逆転している場合には、コンデンサ端子９６の正極側端子９９と負極側端子９７との積層位置も逆転する。
【０１６１】
負極側端子９７は、下面が負極側端子８，１２の上面に面接触するように、負極側端子８，１２の上に積層されて固定されている。これによって、負極側端子９７と負極側端子８，１２は電気的に接続されている。正極側端子９９は、下面が正極側端子７，１１の上面に面接触するように、正極側端子７，１１の上に積層されて固定されている。これによって、正極側端子９９と正極側端子７，１１は電気的に接続されている。正極側端子９９の下面側には２つの平滑用電解コンデンサＳＥＣが配置されている。平滑用電解コンデンサＳＥＣはＩＰＭ並設方向と同方向に並設されており、正極端子と負極端子がコンデンサ端子９６にねじ止めされることにより、コンデンサ端子９６に固定されている。平滑用電解コンデンサＳＥＣの正極端子はねじ止めによってコンデンサ端子９６の正極側端子９９に電気的に接続されている。平滑用電解コンデンサＳＥＣの負極端子はねじ止めによってコンデンサ端子９６の負極側端子９７に電気的に接続されている。
【０１６２】
コンデンサ端子９６の長手方向（平滑用電解コンデンサＳＥＣの並設方向）の一端側には高圧バッテリＢＡ１が電力ケーブルを介して電気的に接続されている。正極側端子９９には高圧バッテリＢＡ１の正極側が電力ケーブルを解して電気的に接続されている。負極側端子９７には高圧バッテリＢＡ１の負極側が電力ケーブルを介して電気的に接続されている。
【０１６３】
モジュールケース１，２の側壁の上面からは、後述する複数の端子（図示省略）が上方に向かって突出している。モジュールケース１，２から突出した端子は、パワー半導体素子のゲート電極に電気的に接続された制御端子などであり、駆動回路基板５，６に設けられた貫孔通に貫入され、駆動回路基板５，６に設けられた配線導体に半田などの接合部材によって接合されている。これにより、モジュールケース１，２から突出した端子は駆動回路基板５，６の配線導体に電気的に接続されている。駆動回路基板５，６は、複数の配線導体が設けられたプリント基板から構成されている。
【０１６４】
駆動回路基板５の中央部には駆動回路２５が設けられている。駆動回路２５は、前述したように、モールド材から複数のリードが導出された１つのＩＣチップによって構成されている。駆動回路２５を構成するＩＣチップのリードは半田などの接合材料によって駆動回路基板５の配線導体に接合されている。これにより、駆動回路２５を構成するＩＣチップは駆動回路基板５の配線導体に電気的に接続されている。出力端子１５〜１７及び入力端子１０の突出方向における駆動回路基板５の両端部にはセンサ回路２８及びスナバ回路２９が設けられている。センサ回路２８及びスナバ回路２９を構成する回路素子は半田などの接合材料によって駆動回路基板５の配線導体に接合されている。これにより、センサ回路２８及びスナバ回路２９を構成する回路素子は駆動回路基板５の配線導体に電気的に接続されている。
【０１６５】
駆動回路基板５の並設方向一方側（インテリジェントパワーモジュールＩＰ２側とは反対側）端部にはインターフェース回路２４及びコネクタ２３が設けられている。インターフェース回路２４は駆動回路２５に隣接するように、コネクタ２３は、インターフェース回路２４に隣接するように、それぞれ駆動回路基板５の並設方向一方側端部に配置されている。
【０１６６】
インターフェース回路２４は、前述したように、モールド材から複数のリードが導出された６個のＩＣチップによって構成されている。尚、インターフェース回路２４は６個のＩＣチップ以外にも他の複数のＩＣチップ（図示省略）を備えている。インターフェース回路２４を構成するＩＣチップのリードは半田などの接合材料によって駆動回路基板５の配線導体に接合されている。これにより、インターフェース回路２４を構成するＩＣチップは駆動回路基板５の配線導体に電気的に接続されている。
【０１６７】
コネクタ２３は、制御回路基板２１と駆動回路基板５との間の信号配線と駆動回路基板５の配線導体とを電気的に接続するためのものであり、駆動回路基板５に設けられて、駆動回路基板５の配線導体に電気的に接続された雌口側コネクタと、制御回路基板２１と駆動回路基板５との間の信号配線に電気的に接続されて、雌口側コネクタに差し込まれた雄口側コネクタから構成されている。
【０１６８】
駆動回路基板５の並設方向他方側端部（インテリジェントパワーモジュールＩＰ２側の端部）にはコネクタ２６が設けられている。コネクタ２６は、駆動回路基板５と駆動回路基板６との間の信号配線と駆動回路基板５の配線導体とを電気的に接続するためのものであり、駆動回路基板５に設けられて、駆動回路基板５の配線導体に電気的に接続された雌口側コネクタと、駆動回路基板５と駆動回路基板６との間の信号配線に電気的に接続されて、雌口側コネクタに差し込まれた雄口側コネクタから構成されている。
【０１６９】
出力端子１８〜２０及び入力端子１４の突出方向における駆動回路基板６の両端部にはセンサ回路３０及びスナバ回路３１設けられている。センサ回路３０及びスナバ回路３１を構成する回路素子は半田などの接合材料によって駆動回路基板６の配線導体に接合されている。これにより、センサ回路３０及びスナバ回路３１を構成する回路素子は駆動回路基板６の配線導体に電気的に接続されている。
【０１７０】
駆動回路基板６の並設方向一方側端部（インテリジェントパワーモジュールＩＰ１側の端部）にはコネクタ２７が設けられている。コネクタ２７は、駆動回路基板５と駆動回路基板６との間の信号配線と駆動回路基板６の配線導体とを電気的に接続するためのものであり、駆動回路基板６に設けられて、駆動回路基板６の配線導体に電気的に接続された雌口側コネクタと、駆動回路基板５と駆動回路基板６との間の信号配線に電気的に接続されて、雌口側コネクタに差し込まれた雄口側コネクタから構成されている。
【０１７１】
制御回路基板２１の中央部には、前述したマイクロコンピュータ（図示省略）を構成するＩＣチップ（マイコンチップ）が設けられている。制御回路基板２１は、複数の配線導体が設けられたプリント基板から構成されている。マイコンチップは、前述したＩＣチップと同様に、モールド材から複数のリードが導出された構成のものである。マイコンチップのリードは、半田などの接合材料によって制御回路基板２１の配線導体に接合されている。これにより、マイコンチップは制御回路基板２１の配線導体と電気的に接続されている。
【０１７２】
制御回路基板２１の並設方向一方側端部（インテリジェントパワーモジュールＩＰ１側の端部）にはコネクタ２２が設けられている。コネクタ２２は、制御回路基板２１と駆動回路基板５との間の信号配線と制御回路基板２１の配線導体とを電気的に接続するためのものであり、制御回路基板２１に設けられて、制御回路基板２１の配線導体に電気的に接続された雌口側コネクタと、制御回路基板２１と駆動回路基板５との間の信号配線に電気的に接続されて、雌口側コネクタに差し込まれた雄口側コネクタから構成されている。制御回路基板２１がインテリジェントパワーモジュールＩＰ１，ＩＰ２の上方に配置されている場合、コネクタ２７は同様に制御回路基板２１のインテリジェントパワーモジュールＩＰ１側の端部に設けられる。
【０１７３】
本実施例では、パワーモジュールＰＭ１に対してのみインターフェース回路２４及び駆動回路２５を備えているので、駆動回路装置ＤＵ２の構成を簡素にでき、インバータ装置ＩＮＶのコストを低減できる。
【０１７４】
また、本実施例では、電流増加に伴ってインテリジェントパワーモジュールＩＰ１に対して後から、インテリジェントパワーモジュールＩＰ２を増設する際、パワーモジュールＰＭ１の個数が２つになっても、その個数に合わせて駆動回路２５及びインターフェース回路２４の個数を増やす必要がない。従って、本実施例では、インテリジェントパワーモジュールを安価に増設できる。
【０１７５】
尚、本実施例において、駆動回路からパワーモジュール側に至る信号配線路をその途中で切替可能なように構成すれば、インテリジェントパワーモジュールの増設の際、駆動回路基板を取り替えることなく、駆動回路からパワーモジュール側に至る信号配線路を容易に切り替えることができる。
【０１７６】
信号配線路の切り替えとしては、半導体素子から構成されたスイッチング回路を信号配線路の途中に設け、インテリジェントパワーモジュールを増設した際に切り替えることが考えられる。また、信号配線路の切り替えとしては、駆動回路側の信号配線路とパワーモジュール側の信号配線路とを配線部材で接続し、インテリジェントパワーモジュールを増設した際に配線部材の接続先を変更することが考えられる。このような構成を採用することより、本実施例では、駆動回路基板を取り替えることなく、インテリジェントパワーモジュールの増設を容易に行うことができる。
【０１７７】
また、本実施例によれば、直流端子１０（１４）の正極側端子７（１１）と負極側端子８（１２）とを積層構造としているので、正極側端子７（１１）に流れる電流と負極側端子８（１２）に流れる電流とを近接させ、しかも相反する方向に流すことができる。これにより、本実施例では、相反する方向に流れる電流に生じる２つの磁束の電磁干渉によって、直流端子１０（１４）の寄生インダクタンスを低減できるので、寄生インダクタンスによる跳ね上がり電圧を低く抑えることができる。コンデンサ端子９６も同様の構成であるので、同様の作用効果を得ることができる。
【０１７８】
次に、パワーモジュールＩＰＭ１，ＩＰＭ２の内部の構成について説明する。
【０１７９】
入力端子１０（１４）は櫛形状のものであり、前述した幅広い平板状部分（櫛本体部分に相当）と、この部分からモジュールケース１（２）の中に延びる３本の細長い平板状部分（櫛歯部分に相当）から構成されている。細長い平板状部分も幅広い平板状部分と同様の積層構造になっている。細長い平板状部分は、幅広い平板状部分よりも高さが低くなるように折れ曲がり、モジュールケース１（２）の側壁の内壁面を貫いてモジュールケース１（２）の中に延び、絶縁部材７１，７３，７５を介してモジュールベース３（４）上に面実装されている。３本の細長い平板状部分は等間隔に並設方向に配列されている。細長い平板状部分において下層側に位置する正極側端子７（１１）は、上層側に位置する負極側端子８（１２）よりも長くモジュールケース１（２）の中に延びている。このような構成とするのは、下層側に位置する正極側端子７（１１）に、後述するワイヤ配線の接合を可能にするためである。細長い平板状部分の長手方向はモジュールケース１（２）の中に延びる方向であり、短手方向は並設方向である。
【０１８０】
出力端子１５〜１７（１８〜２０）は、モジュールケース１（２）の外側に延びている部分（以下、「外延部」と略称する。）と、外延部からモジュールケース１（２）の中に延びている部分（以下、「内延部」と略称する。）から構成されている。出力端子１５〜１７（１８〜２０）の内延部は、外延部よりも高さが低くなるように折れ曲がり、モジュールケース１（２）の側壁の内壁面を貫いてモジュールケース１（２）の中に延び、絶縁部材７０，７２，７４を介してモジュールベース３（４）上に面実装されている。出力端子１５〜１７（１８〜２０）の内延部の長手方向はモジュールケース１（２）の中に延びる方向であり、短手方向は並設方向である。出力端子１５〜１７（１８〜２０）は等間隔に並設方向に配列されている。
【０１８１】
出力端子１５〜１７（１８〜２０）の内延部及び入力端子１０（１４）の３つの細長い平板状部分は、対応するアームを構成するもの同士が対角状に対向するように、モジュールベース３（４）上に配置されている。
【０１８２】
モジュールベース３（４）の上表面上には複数の絶縁基板が配置されている。このうち、絶縁基板５８（６０，６２）は、入力端子１０（１４）の３つの細長い平板状部分のうち、並設方向一方側（並設方向中央，並設方向他方側）に配置された細長い平板状部分の長手方向に対向し、出力端子１５（１８）（１６（１９），１７（２０））の内延部の並設方向他方側に隣接する部分に面実装されている。一方、絶縁基板５９（６１，６３）は、入力端子１０（１４）の３つの細長い平板状部分のうち、並設方向一方側（並設方向中央，並設方向他方側）に配置された細長い平板状部分の並設方向一方側に隣接し、出力端子１５（１８）（１６（１９），１７（２０））の内延部の長手方向に対向する部分に面実装されている。絶縁基板は、セラミックス製（窒化アルミニウム製）の平板状絶縁性部材である。
【０１８３】
絶縁基板５８（６０，６２）の上表面上には基板導体６４（６６，６８）が設けられている。絶縁基板５８（６０，６２）の下表面上にも基板導体（図示省略）が設けられている。基板導体６４（６６，６８）及び絶縁基板５８（６０，６２）の下表面側の基板導体は銅製の平板状導電性部材であり、絶縁基板５８（６０，６２）の上下表面上にメタライズ加工を施して形成している。基板導体６４（６６，６８）の上表面上には、パワー半導体素子ＭＵ１（ＭＶ３）（ＭＵ３（ＭＷ１），ＭＶ１（ＭＷ３））を構成するベアチップがろう材による接合によって実装され、基板導体６４（６６，６８）と電気的に接続されている。
【０１８４】
絶縁基板５９（６１，６３）の上表面上には基板導体６５（６７，６９）が設けられている。絶縁基板５９（６１，６３）の下表面上にも基板導体（図示省略）が設けられている。基板導体６５（６７，６９）及び絶縁基板５９（６１，６３）の下表面側の基板導体は銅製の平板状導電性部材であり、絶縁基板５９（６１，６３）の上下表面上にメタライズ加工を施して形成している。基板導体６５（６７，６９）の上表面上には、パワー半導体素子ＭＵ２（ＭＶ４）（ＭＵ４（ＭＷ２），ＭＶ２（ＭＷ４））を構成するベアチップがろう材による接合によって実装され、基板導体６５（６７，６９）と電気的に接続されている。
【０１８５】
パワー半導体素子ＭＵ１（ＭＶ３）（ＭＵ３（ＭＷ１），ＭＶ１（ＭＷ３））はそのドレイン電極側が基板導体６４（６６，６８）に接合されている。また、パワー半導体素子ＭＵ２（ＭＶ４）（ＭＵ４（ＭＷ２），ＭＶ２（ＭＷ４））はそのドレイン電極側が基板導体６５（６７，６９）に接合されている。
【０１８６】
絶縁基板５８，６０，６２及び絶縁基板５９，６１，６３は、その下表面上に設けられた基板導体がろう材による接合によってモジュールベース３，４の上表面上に面実装されている。
【０１８７】
入力端子１０（１４）の３つの細長い平板状部分のうち、並設方向一方側（並設方向中央，並設方向他方側）に配置された細長い平板状部分の正極側端子７（１１）と基板導体６４（６６，６８）との間にはワイヤ配線Ｗ１２（Ｗ２０，Ｗ２４）がボンディングされている。これにより、入力端子１０（１４）の正極側端子７（１１）とパワー半導体素子ＭＵ１（ＭＶ３）（ＭＵ３（ＭＷ１），ＭＶ１（ＭＷ３））のドレイン電極は電気的に接続されている。また、出力端子１５（１８）（１６（１９），１７（２０））とパワー半導体素子ＭＵ１（ＭＶ３）（ＭＵ３（ＭＷ１），ＭＶ１（ＭＷ３））のソース電極との間にはワイヤ配線Ｗ１０（Ｗ１７，Ｗ２６）がボンディングされている。これにより、パワー半導体素子ＭＵ１（ＭＶ３）（ＭＵ３（ＭＷ１），ＭＶ１（ＭＷ３））のソース電極と出力端子１５（１８）（１６（１９），１７（２０））は電気的に接続されている。ワイヤ配線はアルミニウム製の導電性部材である。
【０１８８】
入力端子１０（１４）の３つの細長い平板状部分のうち、並設方向一方側（並設方向中央，並設方向他方側）に配置された細長い平板状部分の負極側端子８（１２）とパワー半導体素子ＭＵ２（ＭＶ４）（ＭＵ４（ＭＷ２），ＭＶ２（ＭＷ４））のソース電極との間にはワイヤ配線Ｗ１４（Ｗ１９，Ｗ２２）がボンディングされている。これにより、パワー半導体素子ＭＵ２（ＭＶ４）（ＭＵ４（ＭＷ２），ＭＶ２（ＭＷ４））のソース電極と入力端子１０（１４）の負極側端子８（１２）は電気的に接続されている。また、出力端子１５（１８）（１６（１９），１７（２０））と基板導体６５（６７，６９）との間にはワイヤ配線Ｗ１１（Ｗ１５，Ｗ２３）がボンディングされている。これにより、パワー半導体素子ＭＵ２（ＭＶ４）（ＭＵ４（ＭＷ２），ＭＶ２（ＭＷ４））のドレイン電極と出力端子１５（１８）（１６（１９），１７（２０））とは電気的に接続されている。ワイヤ配線はアルミニウム製の導電性部材である。
【０１８９】
モジュールケース１，２の側壁の上面からは、前述したように、複数の端子７６〜８１が上方に向かって突出している。端子７６〜８１のそれぞれは制御端子など複数の端子かた構成されている。端子７６〜８１の突出端側とは反対側の端は平板状の電極になっており、モジュールケース１（２）の中に露出するように、突出端側から直角に折れ曲がってモジュールケース１（２）の中に延びている。
【０１９０】
パワー半導体素子ＭＵ１（ＭＶ３）（ＭＵ３（ＭＷ１），ＭＶ１（ＭＷ３））のゲート電極、基板導体６４（６６，６８）などと端子７６（７８，８０）の電極部分との間にはワイヤ配線Ｗ１６（Ｗ２７，Ｗ２５）がボンディングされている。これにより、パワー半導体素子ＭＵ１（ＭＶ３）（ＭＵ３（ＭＷ１），ＭＶ１（ＭＷ３））のゲート電極、基板導体６４（６６，６８）などと端子７６（７８，８０）の電極部分は電気的に接続されている。
【０１９１】
パワー半導体素子ＭＵ２（ＭＶ４）（ＭＵ４（ＭＷ２），ＭＶ２（ＭＷ４））のゲート電極、基板導体６５（６７，６９）などと端子７７（７９，８１）の電極部分との間にはワイヤ配線Ｗ１３（Ｗ１８，Ｗ２１）がボンディングされている。これにより、パワー半導体素子ＭＵ２（ＭＶ４）（ＭＵ４（ＭＷ２），ＭＶ２（ＭＷ４））のゲート電極、基板導体６５（６７，６９）などと端子７７（７９，８１）の電極部分は電気的に接続されている。
【０１９２】
本実施例では、絶縁基板５８〜６３と入力端子１０（１４）の細長い平板状部分と出力端子１５〜１７（１８〜２０）とがモジュールベース３（４）の上表面上に市松模様状に配置されるように、絶縁基板５８，６０，６２と入力端子１０（１４）の細長い平板状部分とを、絶縁基板５９，６１，６３と出力端子１５〜１７（１８〜２０）とをそれぞれ並列方向に交互に配置しているので、絶縁基板５８〜６３の上表面上に余分な基板導体を設けることなく、入力端子１０（１４）と出力端子１５〜１７（１８〜２０）とパワー半導体素子ＭＵ１〜ＭＶ２（ＭＶ３〜ＭＷ４）との間をワイヤ配線によって電気的に接続することができる。これにより、本実施例では、ワイヤ配線接続箇所を削減でき、パワーモジュールＰＭ１，ＰＭ２における実装面積を縮小でき、パワーモジュールＰＭ１，ＰＭ２を小型化できる。
【０１９３】
また、本実施例では、前述した絶縁基板５８〜６３と入力端子１０（１４）の細長い平板状部分と出力端子１５〜１７（１８〜２０）との配置構成によって、モジュールベース３（４）上に小さなループ状の電流経路を形成できる。例えばＵ１相アームＡＵ１では入力端子１０の並設方向一方側の細長い板状部分の正極側端子７→ワイヤ配線Ｗ１２→基板導体６４→パワー半導体素子ＭＵ１のドレイン電極→パワー半導体素子ＭＵ１のソース電極→ワイヤ配線Ｗ１０→出力端子１５→ワイヤ配線Ｗ１１→基板導体６５→パワー半導体素子ＭＵ２のドレイン電極→パワー半導体素子ＭＵ２のソース電極→ワイヤ配線Ｗ１４→入力端子１０の並設方向一方側の細長い板状部分の負極側端子８のように、ループ状の電流経路を形成できる。これにより、本実施例では、電流量が時間的変化した場合、ループ状の電流経路を流れる電流と対向し、かつ通電方向が逆向きの渦電流をモジュールベース３（４）上に流すことができ、ループ状の電流経路を流れる電流によって生じる磁束と渦電流によって生じる磁束との電磁干渉によって、電流経路中に寄生するインダクタンスを低減できる。従って、本実施例では、パワー半導体素子のスイッチング動作時における跳ね上がり電圧を抑制できる。
【０１９４】
しかも、本実施例では、ループ状の電流経路を最小にできるので、電流経路に寄生するインダクタンスをさらに低減できる。
【０１９５】
また、本実施例では、ワイヤ配線による配線方向を直交させることができるので、ワイヤ配線に流れる電流によって生じる電磁ノイズを軽減できる。
【実施例２】
【０１９６】
本発明の第２実施例を図９に基づいて説明する。
【０１９７】
図９は本実施例の車載用インバータ装置の構成を示す。本実施例は第１実施例の改良例であり、インバータ装置ＩＮＶを３つのインテリジェントパワーモジュールから構成したものである。
【０１９８】
本実施例は、基本的には、図１の構成にインテリジェントパワーモジュールＩＰ３を追加すると共に、駆動回路基板５にコネクタ１００を追加した構成になっている。これにより、本実施例では、主回路を相毎に３つのアームから構成している。従って、本実施例では、パワーモジュールＰＭ１〜ＰＭ３のうち、例えばパワーモジュールＰＭ２がｕ相の主回路を、パワーモジュールＰＭ１がｖ相の主回路を、パワーモジュールＰＭ３がｗ相の主回路をそれぞれ構成している。
【０１９９】
また、本実施例では、相毎に３つのアームうちの１つの上下アームに対応した駆動信号が駆動回路２５から出力されている。ｕ相の上下アームに対応する駆動信号は、駆動回路２５から出力された後、駆動回路装置ＤＵ１から駆動回路装置ＤＵ２に伝送され、それぞれ電気的に３つに分岐された後、上アーム側の３つのパワー半導体素子のゲート電極及び下アーム側の３つのパワー半導体素子のゲート電極にそれぞれ供給されている。ｗ相の上下アームに対応する駆動信号は、駆動回路２５から出力された後、駆動回路装置ＤＵ１から駆動回路装置ＤＵ３に伝送され、それぞれ電気的に３つに分岐された後、上アーム側の３つのパワー半導体素子のゲート電極及び下アーム側の３つのパワー半導体素子のゲート電極にそれぞれ供給されている。ｖ相の上下アームに対応する駆動信号は、駆動回路２５から出力された後、それぞれ電気的に３つに分岐され、上アーム側の３つのパワー半導体素子のゲート電極及び下アーム側の３つのパワー半導体素子のゲート電極にそれぞれ供給されている。
【０２００】
インテリジェントパワーモジュールＩＰ３は、正極側端子８８と絶縁部材９０と負極側端子８９との積層体で構成された入力端子９１，出力端子８５〜８７，モジュールケース８２及びモジュールベース８３を備えたパワーモジュールＰＭ３と、駆動回路基板８４にセンサ回路９２，スナバ回路９３及びコネクタ９４が設けられた駆動回路装置ＤＵ３から構成されている。パワーモジュールＰＭ３の構成はパワーモジュールＰＭ１，ＰＭ２と同様の構成になっている。駆動回路装置ＤＵ３は、コネクタ９４の配置位置を除けば駆動回路装置ＤＵ２と同様の構成になっている。
【０２０１】
駆動回路装置ＤＵ３では、駆動回路装置ＤＵ２とは異なり、駆動回路基板８４の並設方向他方側端部（インテリジェントパワーモジュールＩＰ１側の端部）にコネクタ９４が設けられている。コネクタ９４は、駆動回路基板５と駆動回路基板８４との間の信号配線と駆動回路基板８４の配線導体とを電気的に接続するためのものであり、駆動回路基板８４に設けられて、駆動回路基板８４の配線導体に電気的に接続された雌口側コネクタと、駆動回路基板５と駆動回路基板８４との間の信号配線に電気的に接続されて、雌口側コネクタに差し込まれた雄口側コネクタから構成されている。
【０２０２】
駆動回路基板５の並設方向一方側端部（インテリジェントパワーモジュールＩＰ３側の端部）には、コネクタ２３の並設方向一方側（インテリジェントパワーモジュールＩＰ３側）に隣接するように、コネクタ１００が設けられている。コネクタ１００は、駆動回路基板５と駆動回路基板８４との間の信号配線と駆動回路基板５の配線導体とを電気的に接続するためのものであり、駆動回路基板５に設けられて、駆動回路基板５の配線導体に電気的に接続された雌口側コネクタと、駆動回路基板５と駆動回路基板８４との間の信号配線に電気的に接続されて、雌口側コネクタに差し込まれた雄口側コネクタから構成されている。
【０２０３】
この他の構成は第１実施例と同様である。それらの説明は省略する。
【０２０４】
本実施例では、３つのインテリジェントパワーモジュールからインバータ装置ＩＮＶを構成しているので、各相の１つのアームあたりに分流する電流を第１実施例よりも軽減できる。これにより、本実施例では、第１実施例よりもさらに大きな電流の制御が可能なインバータ装置ＩＮＶを提供できる。
【０２０５】
本実施例では、各相の１つのアームあたりに分流する電流を第１実施例よりも軽減できるので、第１実施例よりもパワー半導体素子の損失を小さくでき、インバータ装置ＩＮＶの変換効率を向上できる。
【実施例３】
【０２０６】
本発明の第３実施例を図１０に基づいて説明する。
【０２０７】
図１０は本実施例の車載用インバータ装置の構成を示す。本実施例は第１実施例の改良例であり、インバータ装置ＩＮＶの駆動回路装置ＤＵ１，ＤＵ２の駆動回路基板を共有化したものである。
【０２０８】
本実施例では、図１における駆動回路装置ＤＵ１の駆動回路基板と駆動回路装置ＤＵ２の駆動回路基板６が並設方向中央において合体し、駆動回路装置ＤＵ１，ＤＵ２が１つの駆動回路基板９５で構成されている。これにより、本実施例では、図１におけるコネクタ２６，２７を省略し、駆動回路２５から出力された駆動信号を、駆動回路基板９５の信号配線路を介してパワーモジュールＰＭ１，ＰＭ２のパワー半導体素子のゲート電極に供給できる。また、本実施例では、センサ回路２８，３０からの検知信号を駆動回路基板９５の信号配線路を介して駆動回路２５に入力できる。
【０２０９】
駆動回路２５は駆動回路基板２９の並設方向中央部に設けられている。これにより、本実施例では、駆動回路２５からパワーモジュールＰＭ１のパワー半導体素子のゲート電極に至る信号配線路の長さと、駆動回路２５からパワーモジュールＰＭ２のパワー半導体素子のゲート電極に至る信号配線路との長さとを等しくできる。従って、本実施例では、第１実施例のように、駆動回路基板９５の接地配線路の通電断面積を電源配線路の通電断面積よりも大きくして信号配線路のインダクタンスを低減することなく、パワーモジュールＰＭ２のパワー半導体素子の制御性とパワーモジュールＰＭ１のパワー半導体素子の制御性を同等にすることができる。
【０２１０】
また、本実施例では、センサ回路３０から駆動回路２５に至る信号伝送路の配線距離の長さと、センサ回路２８から駆動回路２５に至る信号伝送路の配線距離の長さを等しくできる。従って、本実施例では、第１実施例のように、センサ回路３０に設けられたフィルタ回路の伝達特性を、センサ回路２８に設けられたフィルタ回路の伝達特性よりも大きくしたり、判定値などを電気的にチューニングしたりすることなく、センサ回路２８の検知精度とセンサ回路３０の検知精度を同等にすることができる。
【実施例４】
【０２１１】
本発明の第４実施例を図１１に基づいて説明する。
【０２１２】
図１１は、第１乃至第３実施例のいずれかの車載用インバータ装置を適用した車両の構成を示す。本実施例の車両は、前後輪の一方を内燃機関で、他方を電動力で補助的に駆動する電動四輪駆動車である。尚、本実施例では、前輪を内燃機関で、後輪を電動力で補助的に駆動する場合を例にとり説明する。
【０２１３】
前輪ＦＲＷ，ＦＬＷの前輪車軸ＦＤＳにはデファレンシャルギアＦＤＥが機械的に接続されている。デファレンシャルギアＦＤＥは、第１実施例で述べたデファレンシャルギアと同様に作用するものである。デファレンシャルギアＦＤＥには変速機Ｔ／Ｍが機械的に接続されている。変速機Ｔ／Ｍは、エンジンＥＮＧから出力された回転駆動力を変速してデファレンシャルギアＦＤＦに伝達している。変速機Ｔ／Ｍには、内燃機関であるエンジンＥＮＧが機械的に接続されている。エンジンＥＮＧは前輪ＦＲＷ，ＦＬＷの駆動源を構成している。
【０２１４】
尚、エンジンＥＮＧにはスタータＳＴＲが設けられている。スタータＳＴＲはエンジンＥＮＧを始動させるためのものである。
【０２１５】
後輪ＲＲＷ，ＲＬＷの後輪車軸ＲＤＳにはデファレンシャルギアＲＤＦが機械的に接続されている。デファレンシャルギアＲＤＦは、モータジェネレータＭ／Ｇから出力された回転駆動力を後輪車軸ＲＤＳの左右両側に分配する差動機構である。デファレンシャルギアＲＤＦにはクラッチＣＬＣが機械的に接続されている。クラッチＣＬＣは、モータジェネレータＭ／Ｇによる後輪ＲＲＷ，ＲＬＷの補助的な駆動が必要な場合に締結され、それが不要な場合には切り離される。クラッチＣＬＣにはモータジェネレータＭ／Ｇが機械的に接続されている。モータジェネレータＭ／Ｇは後輪ＲＲＷ，ＲＬＷの補助的な駆動源を構成している。
【０２１６】
尚、本実施例では、モータジェネレータＭ／Ｇとして、第１実施例で述べたルンデル型回転子を有する同期機を用いている。
【０２１７】
モータジェネレータＭ／Ｇの固定子巻線にはインバータ装置ＩＮＶの交流側が電気的に接続されている。インバータ装置ＩＮＶには、第１乃至第３実施例のいずれかに記載されたものが用いられている。尚、第１乃至第３実施例では、電動機制御装置はインバータ装置ＩＮＶに組み込まれていたが、本実施例では、電動機制御装置は４ＷＤ制御装置ＤＣＵに組み込まれている。
【０２１８】
尚、本実施例では、モータジェネレータＭ／Ｇとインバータ装置ＩＮＶとを別体にした場合を例にとり説明するが、モータジェネレータＭ／ＧのクラッチＣＬＣ側端部とは反対側端部にインバータ装置ＩＮＶを一体に設けてもよい。
【０２１９】
インバータ装置ＩＮＶの直流側にはリレーＲＬＹを介して車載発電機ＡＬＴの出力側及びＤＣ／ＤＣコンバータＤＣＣの高圧側が電気的に接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータＤＣＣの低圧側にはバッテリＢＡＴが電気的に接続されている。バッテリＢＡＴは出力電圧１２ｖのものであり、１４ｖ系車載電源を構成している。車載発電機ＡＬＴは、エンジンＥＮＧから駆動される４２ｖ車載電源用のものであり、１ｖ〜５０ｖの電圧を可変に出力可能なものである。車載発電機ＡＬＴで発生した交流電力は整流器によって直流電力に整流されて出力されている。車載発電機ＡＬＴから出力された直流電力はインバータ装置ＩＮＶの直流側或いはＤＣ／ＤＣコンバータＤＣＣの高圧側にダイレクトに入力されている。
【０２２０】
本実施例では、リレーＲＬＹの動作により、車載発電機ＡＬＴとインバータ装置ＩＮＶとＤＣ／ＤＣコンバータＤＣＣとの３者間で接続を車両の運転モードに応じて切り替えることができる。
【０２２１】
尚、本実施例では、車載発電機ＡＬＴとして、第１実施例で述べたルンデル型回転子を有する同期機を用いている。車載発電機ＡＬＴは、回転子の界磁巻線に供給される界磁電流を制御する電圧調整器の動作を制御することにより、出力電圧を１ｖ〜５０ｖに可変することができる。
【０２２２】
エンジンＥＮＧの動作は、第１実施例と同様に、エンジン制御装置ＥＣＵによって制御されている。変速機Ｔ／Ｍの動作は、第１実施例と同様に、変速機制御装置ＴＣＵによって制御されている。バッテリＢＡＴの充放電は、第１実施例と同様に、バッテリ制御装置ＢＣＵによって制御されている。車載用発電機ＡＬＴ，リレーＲＬＹ，ＤＣ／ＤＣコンバータＤＣＣ，インバータ装置ＩＮＶ，モータジェネレータＭ／Ｇ及びクラッチＣＬＣの各動作は４ＷＤ制御装置４ＷＤＣＵによって制御されている。これらの制御装置は、車載用ローカルエリアネットワークＬＡＮを介して相互に電気的に接続されていると共に、総合制御装置ＧＣＵと電気的に接続されている。
【０２２３】
次に、本実施例の電動四輪駆動車の動作について説明する。本実施例の電動四輪駆動車は複数の運転モードを有している。
【０２２４】
２ＷＤ走行モード；
２ＷＤ走行モードは、４ＷＤモードスイッチがオフの時或いは４ＷＤモードスイッチがオンで車速が所定値（例えば６０km／ｈ）以上の時、要求トルクτd に応じて、エンジンＥＮＧから出力された回転駆動力で車両を駆動する運転モードである。
【０２２５】
総合制御装置ＧＣＵは、２ＷＤ走行モードの場合、要求トルクτd に対応したエンジン回転数に相当する値の信号をエンジン制御装置ＥＣＵに出力する。エンジンＥＮＧの動作制御は、第１実施例と同様である。
【０２２６】
また、総合制御装置ＧＣＵ或いはエンジン制御装置ＥＣＵは、発電指令信号を４ＷＤ制御装置ＤＣＵに出力する。４ＷＤ制御装置ＤＣＵは、総合制御装置ＧＣＵ或いはエンジン制御装置ＥＣＵから出力された発電指令信号に応じて、車載発電機ＡＬＴとＤＣ／ＤＣコンバータＤＣＣが電気的に接続されるように、リレーＲＬＹを制御すると共に、バッテリＢＡＴの残量に応じて充電に必要な電力が得られるように、車載発電機ＡＬＴの電圧調整器及びＤＣ／ＤＣコンバータＤＣＣの駆動回路に制御信号を出力する。車載発電機ＡＬＴは、４ＷＤ制御装置ＤＣＵから出力された制御信号に応じて、界磁巻線に供給される界磁電流を制御し、バッテリＢＡＴの充電に必要な電力をＤＣ／ＤＣコンバータＤＣＣに供給する。ＤＣ／ＤＣコンバータＤＣＣは、車載発電機ＡＬＴから出力された電力の電圧を所定の電圧に降圧し、バッテリＢＡＴ及び１４ｖ系電源に供給する。これにより、バッテリＢＡＴは充電される。
【０２２７】
４ＷＤ走行モード１（発進アシスト）；
４ＷＤ走行モード１は、４ＷＤモードスイッチがオンで車速が０km／ｈを超えて所定値（例えば６０km／ｈ）未満の場合、要求トルクτd に応じて、エンジンＥＮＧから出力された回転駆動力とモータジェネレータＭ／Ｇから出力された回転駆動力で車両を駆動する運転モードである。
【０２２８】
総合制御装置ＧＣＵは、４ＷＤ走行モード１の場合、トルク制御信号を４ＷＤ制御装置ＤＣＵ及びエンジン制御装置ＥＣＵに出力する。総合制御装置ＧＣＵから出力されたトルク制御信号は、エンジンＥＮＧ側の要求トルクτdeに対応するトルク制御信号と、モータジェネレータＭ／Ｇ側の要求トルクτdmに対応する制御信号である。要求トルクτdeと要求トルクτdmは車速に応じて要求トルクτd が分配されたものである。要求トルクτdmは要求トルクτdeよりも小さい。要求トルクτdm及び要求トルクτdeは車両の発進時が最も高くなり、その後、車速に応じて徐々に小さくなる特性である。要求トルクτdmは、所定値（例えば６０km／ｈ）で０になる特性である。
【０２２９】
要求トルクτdeに対応するトルク指令信号はエンジン制御装置ＥＣＵに出力される。これ以後のエンジンＥＮＧ側の動作は、前述した２ＷＤ走行モードと同様である。要求トルクτdmに対応するトルク指令信号は４ＷＤ制御装置ＤＣＵに出力される。４ＷＤ制御装置ＤＣＵは、総合制御装置ＧＣＵから出力されたトルク指令信号に応じて、インバータ装置ＩＮＶのパワーモジュールＰＭ１，ＰＭ２のパワー半導体素子を動作させるための制御値を演算する。この演算によって得られた制御値は制御信号として駆動回路装置ＤＵ１に出力される。駆動回路装置ＤＵ１は、４ＷＤ制御装置ＤＣＵから出力された制御信号に応じて、パワーモジュールＰＭ１，ＰＭ２のパワー半導体素子を動作させるための駆動信号を発生し、これをパワーモジュールＰＭ１及び駆動回路装置ＤＵ２に出力する。駆動回路装置ＤＵ２は、駆動回路装置ＤＵ１から出力された駆動信号をパワーモジュールＰＭ２に出力する。また、４ＷＤ制御装置ＤＣＵは、総合制御装置ＧＣＵから出力されたトルク指令信号に応じて、モータジェネレータＭ／Ｇの電圧調整器を動作させるための制御値を演算する。この演算によって得られた制御値は制御信号としてモータジェネレータＭ／Ｇの電圧調整器に出力される。さらに、４ＷＤ制御装置ＤＣＵは、総合制御装置ＧＣＵから出力されたトルク指令信号に応じて、車載発電機ＡＬＴの電圧調整器を動作させるための制御値を演算する。この演算によって得られた制御値は制御信号として車載発電機ＡＬＴの電圧調整器に出力される。
【０２３０】
パワーモジュールＰＭ１，ＰＭ２のパワー半導体素子は、駆動回路装置ＤＵ１，ＤＵ２から出力された駆動信号に応じてスイッチング動作（オン・オフ）する。これにより、パワーモジュールＰＭ１，ＰＭ２は、車載発電機ＡＬＴからダイレクトに供給された直流電力を三相交流電力に変換し、これをモータジェネレータＭ／Ｇの固定巻線に出力する。また、モータジェネレータＭ／Ｇの電圧調整器は、４ＷＤ制御装置ＤＣＵから出力された制御信号に応じて、界磁巻線に供給される界磁電流を制御する。これにより、モータジェネレータＭ／Ｇは、パワーモジュールＰＭ１，ＰＭ２から固定子巻線に供給された三相交流電力及び電圧調整器から界磁巻線に供給された界磁電流により、車速に応じた回転駆動力を発生する。モータジェネレータＭ／Ｇから出力された回転駆動力は、クラッチＣＬＣ及びデファレンシャルギアＲＤＦを介して後輪車軸ＲＤＳに伝達され、後輪ＲＲＷ，ＲＬＷを駆動する。
【０２３１】
車載発電機ＡＬＴの電圧調整器は、４ＷＤ制御装置ＤＣＵから出力された制御信号に応じて、界磁巻線に供給される界磁電流を制御する。これにより、車載発電機ＡＬＴは、界磁巻線に供給された界磁電流及びエンジンＥＮＧからの回転駆動力により、モータジェネレータＭ／Ｇの駆動に必要な電力を発生する。
【０２３２】
また、４ＷＤ制御装置ＤＣＵは、４ＷＤ走行モード時、４ＷＤ走行開始前に車載発電機ＡＬＴとインバータ装置ＩＮＶとが電気的に接続されるように、また、車速が所定値（例えば６０km／ｈ）以上になって４ＷＤ走行を解除する場合には車載発電機ＡＬＴとインバータ装置ＩＮＶとの電気的な接続が解除されるように、リレーＲＬＹを制御する。さらに、４ＷＤ制御装置ＤＣＵは、４ＷＤ走行モード時、４ＷＤ走行開始前にデファレンシャルギアＲＤＦとモータジェネレータＭ／Ｇとが機械的に接続されるように、また、車速が所定値（例えば６０km／ｈ）以上になって４ＷＤ走行を解除した場合にはデファレンシャルギアＲＤＦとモータジェネレータＭ／Ｇとの機械的な接続が解除されるように、クラッチＣＬＣを制御する。
【０２３３】
４ＷＤ走行モード２（スリップアシスト）；
４ＷＤ走行モード２は、４ＷＤモードスイッチがオンで、４ＷＤ走行モード１或いは
２ＷＤ走行モード中に、前輪ＦＲＷ，ＦＬＷと後輪ＲＲＷ，ＲＬＷとの間に速度差（スリップ）が生じた場合、その速度差に応じてモータジェネレータＭ／Ｇを動作させ、その速度差を０に収束させる運転モードである。
【０２３４】
４ＷＤ走行モード２の場合、４ＷＤ制御装置ＤＣＵは要求トルクτdmによる制御から前後輪の速度差に基づいた制御に切り替える。このため、４ＷＤ制御装置ＤＣＵには、前輪ＦＲＷ，ＦＬＷ及び後輪ＲＲＷ，ＲＬＷに設けられた速度センサから出力された検知信号が入力されている。４ＷＤ制御装置ＤＣＵは、速度センサから出力された検知信号に基づいて前後輪の速度差を求め、この速度差から要求トルクを求め、インバータ装置ＩＮＶのパワーモジュールＰＭ１，ＰＭ２のパワー半導体素子を動作させるための制御値をその要求トルクから演算する。この演算によって得られた制御値は制御信号として駆動回路装置ＤＵ１に出力される。また、４ＷＤ制御装置ＤＣＵは、モータジェネレータＭ／Ｇの電圧調整器を動作させるための制御値を要求トルクに応じて演算する。この演算によって得られた制御値は制御信号としてモータジェネレータＭ／Ｇの電圧調整器に出力される。さらに、４ＷＤ制御装置ＤＣＵは、車載発電機ＡＬＴの電圧調整器を動作させるための制御値を要求トルクに応じて演算する。この演算によって得られた制御値は制御信号として車載発電機ＡＬＴの電圧調整器に出力される。これ以後の動作は４ＷＤ走行モード１と同様である。
【０２３５】
前後輪の速度差が０に収束した場合は、４ＷＤ走行モード２から４ＷＤ走行モード１或いは２ＷＤ走行モードに切り替わる。
【０２３６】
回生モード；
回生モードは、４ＷＤモードスイッチがオンで、かつ車速が０よりも大きく、かつアクセルが踏み込まれておらず、かつバッテリＢＡＴの充電量が所定値未満の場合、車輪の運動（回転）エネルギーをモータジェネレータＭ／Ｇに伝達してモータジェネレータＭ／Ｇを発電機として作動させ、発電させる運転モードである。
【０２３７】
総合制御装置ＧＣＵは、回生モードの条件が満たされた場合、エンジンブレーキが作用するように、エンジン制御装置ＥＣＵにトルク指令信号を出力する。また、総合制御装置ＧＣＵは、モータジェネレータＭ／Ｇに所定の定格電力を発生させるように、トルク指令信号を４ＷＤ制御装置ＤＣＵに出力する。この場合、総合制御装置ＧＣＵから４ＷＤ制御装置ＤＣＵに出力されるトルク指令信号は、回転駆動力を発生させるためのトルク制御信号とは逆向きの負の信号である。４ＷＤ制御装置ＤＣＵは、総合制御装置ＧＣＵから出力されたトルク指令信号に応じて、パワーモジュールＰＭ１，ＰＭ２のパワー半導体素子を動作させるための制御値を演算する。この演算によって得られた制御値は制御信号として駆動回路装置ＤＵ１に出力される。また、４ＷＤ制御装置ＤＣＵは、総合制御装置ＧＣＵから出力されたトルク指令信号に応じて、モータジェネレータＭ／Ｇの電圧調整器を動作させるための制御値を演算する。この演算によって得られた制御値は制御信号としてモータジェネレータＭ／Ｇの電圧調整器に出力される。これ以後の動作は４ＷＤ走行モード１及び４ＷＤ走行モード２と同様である。
【０２３８】
パワーモジュールＰＭ１，ＰＭ２のパワー半導体素子は、駆動回路装置ＤＵ１，ＤＵ２から出力された駆動信号に応じてスイッチング動作（オン・オフ）する。これにより、パワーモジュールＰＭ１，ＰＭ２は、モータジェネレータＭ／Ｇから供給された三相交流電力を直流電力に変換し、これをＤＣ／ＤＣコンバータＤＣＣに出力する。
【０２３９】
また、４ＷＤ制御装置ＤＣＵは、回生モード時、インバータ装置ＩＮＶとＤＣ／ＤＣコンバータＤＣＣとが電気的に接続されるように、リレーＲＬＹを制御すると共に、モータジェネレータＭ／ＧとデファレンシャルギアＲＤＦとが機械的に接続されるように、クラッチＣＬＣを制御する。
【０２４０】
さらに、４ＷＤ制御装置ＤＣＵは、インバータ装置ＩＮＶから出力された電力を所定の電圧に降圧するために、ＤＣ／ＤＣコンバータＤＣＣのパワー半導体素子を動作させるための制御値を、総合制御装置ＧＣＵから出力されたトルク指令信号に応じて演算する。この演算によって得られた制御値は制御信号としてＤＣ／ＤＣコンバータＤＣＣの駆動回路に供給される。ＤＣ／ＤＣコンバータＤＣＣの駆動回路は、４ＷＤ制御装置ＤＣＵから出力された制御信号に応じて、ＤＣ／ＤＣコンバータＤＣＣのパワー半導体素子を動作させるための駆動信号を発生する。この発生した駆動信号は、ＤＣ／ＤＣコンバータＤＣＣの駆動回路からパワー半導体素子に供給される。パワー半導体素子は、ＤＣ／ＤＣコンバータＤＣＣの駆動回路から出力された駆動信号に応じてスイッチング動作（オン・オフ）する。これにより、インバータ装置ＩＮＶから出力された電力は所定の電圧に降圧され、バッテリＢＡＴ及び１４ｖ系電源に供給される。バッテリＢＡＴは、ＤＣ／ＤＣコンバータＤＣＣから供給された電力を充電する。
【０２４１】
本実施例では、第１乃至第３実施例と同様の効果を達成できる。
【実施例５】
【０２４２】
本発明の第５実施例を図１２に基づいて説明する。
【０２４３】
図１２は、第１乃至第３実施例のいずれかの車載用インバータ装置を適用した車両の構成を示す。本実施例の車両は、後輪を電動力で駆動して走行すると共に、荷役装置を電動力で駆動して荷物の積み下ろしを行う産業車両である。本実施例では、産業車両としてバッテリ式のフォークリフトを例にとり説明する。
【０２４４】
後輪ＲＲＷ，ＲＬＷの後輪車軸ＲＤＳにはデファレンシャルギアＲＤＦが機械的に接続されている。デファレンシャルギアＤＥＦは、モータジェネレータＭＧ１から出力された回転駆動力を後輪車軸ＲＤＳの左右両側に分配する差動機構である。デファレンシャルギアＲＤＦにはモータジェネレータＭＧ１が機械的に接続されている。モータジェネレータＭＧ１は後輪ＲＲＷ，ＲＬＷの駆動源を構成している。
【０２４５】
尚、本実施例では、モータジェネレータＭＧ１として、第１実施例と同様に、界磁用の永久磁石を備えた回転子を有する同期機を用いている。
【０２４６】
モータジェネレータＭＧ１の固定子巻線にはインバータ装置ＩＮＶの第１交流側が電気的に接続されている。インバータ装置ＩＮＶの直流側にはバッテリＢＡＴが電気的に接続されている。バッテリＢＡＴは出力電圧４８ｖのものであり、６０ｖ系車載電源を構成している。
【０２４７】
インバータ装置ＩＮＶには、インテリジェントパワーモジュールＩＰ１〜ＩＰ４と電動機制御装置ＭＣＵが設けられている。インテリジェントパワーモジュールＩＰ１，ＩＰ２は、第１乃至第３実施例のいずれかに記載のものであり、モータジェネレータＭＧ１を駆動するためのものである。従って、インバータ装置ＩＮＶの第１交流側はパワーモジュールＰＭ１，ＰＭ２の交流側である。
【０２４８】
インテリジェントパワーモジュールＩＰ３，ＩＰ４は、荷役装置ＣＬＭの油圧操作装置の駆動源であるモータジェネレータＭＧ２を駆動するためのものであり、インテリジェントパワーモジュールＩＰ１，ＩＰ２と同様に構成されている。モータジェネレータＭＧ２の固定子巻線にはインバータ装置ＩＮＶの第２交流側（パワーモジュールＰＭ３，ＰＭ４の交流側）が電気的に接続されている。
【０２４９】
荷役装置ＣＬＭは、車体の前部に立設するマストと、このマストに沿って上下方向に移動する爪から構成されている。油圧操作装置は、荷役装置ＣＬＭの爪を上下方向に移動させるための油圧操作機構ＯＰＭと、油を蓄積する油槽ＯＲＴと、油を油圧操作機構ＯＰＭに送出する油ポンプＰＵＭと、油ポンプＰＵＭを駆動するモータジェネレータＭＧ２から構成されている。
【０２５０】
インバータ装置ＩＮＶ及びモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の動作は電動機制御装置ＭＣＵによって制御されている。油圧操作機構ＯＰＭの動作は油圧制御装置ＯＣＵによって制御されている。バッテリＢＡＴの充放電は、第１実施例と同様に、バッテリ制御装置ＢＣＵによって制御されている。これらの制御装置は、車載用ローカルエリアネットワークＬＡＮを介して相互に電気的に接続されていると共に、総合制御装置ＧＣＵと電気的に接続されている。
【０２５１】
次に、本実施例の産業車両の動作について説明する。本実施例の産業車両は複数の運転モードを有している。
【０２５２】
力行モード；
力行モードは、要求トルクτddに応じて、モータジェネレータＭＧ１から出力された回転駆動力によって車両を駆動する運転モードである。
【０２５３】
運転者がアクセルを踏み込むと総合制御装置ＧＣＵは、アクセルを踏み込み量に応じた要求トルクτddを求める。この求められた要求トルクτddはトルク指令信号として電動機制御装置ＭＣＵに出力される。電動機制御装置ＭＣＵは、総合制御装置ＧＣＵから出力されたトルク指令信号に応じて、パワーモジュールＰＭ１，ＰＭ２のパワー半導体素子を動作させるための制御値を演算する。この演算によって得られた制御値は制御信号として駆動回路装置ＤＵ１に出力される。駆動回路装置ＤＵ１は、電動機制御装置ＭＣＵから出力された制御信号に応じて、パワーモジュールＰＭ１，ＰＭ２のパワー半導体素子を動作させるための駆動信号を発生し、これをパワーモジュールＰＭ１及び駆動回路装置ＤＵ２に出力する。駆動回路装置ＤＵ２は、駆動回路装置ＤＵ１から出力された駆動信号をパワーモジュールＰＭ２に出力する。
【０２５４】
パワーモジュールＰＭ１，ＰＭ２のパワー半導体素子は、駆動回路装置ＤＵ１，ＤＵ２から出力された駆動信号に応じてスイッチング動作（オン・オフ）する。これにより、パワーモジュールＰＭ１，ＰＭ２は、バッテリＢＡＴから供給された直流電力を三相交流電力に変換し、これをモータジェネレータＭＧ１の固定巻線に出力する。これにより、モータジェネレータＭＧ１は、パワーモジュールＰＭ１，ＰＭ２から固定子巻線に供給された三相交流電力に応じた回転駆動力を発生する。モータジェネレータＭＧ１から出力された回転駆動力はデファレンシャルギアＤＥＦを介して後輪車軸ＲＤＳに伝達される。これにより、後輪ＲＲＷ，ＲＬＷが駆動される。
【０２５５】
荷役駆動モード；
荷役駆動モードは、運転者が荷役レバーを操作して、荷役装置ＣＬＭの爪を上昇させる場合、要求トルクτduに応じて、モータジェネレータＭＧ２から出力された回転駆動力によって油圧操作装置を駆動する運転モードである。
【０２５６】
運転者が荷役レバーを操作すると総合制御装置ＧＣＵは、荷役レバーの操作に応じた要求トルクτduを求める。この求められた要求トルクτduはトルク指令信号として電動機制御装置ＭＣＵに出力される。電動機制御装置ＭＣＵは、総合制御装置ＧＣＵから出力されたトルク指令信号に応じて、パワーモジュールＰＭ３，ＰＭ４のパワー半導体素子を動作させるための制御値を演算する。この演算によって得られた制御値は制御信号として駆動回路装置ＤＵ３に出力される。駆動回路装置ＤＵ３は、電動機制御装置ＭＣＵから出力された制御信号に応じて、パワーモジュールＰＭ３，ＰＭ４のパワー半導体素子を動作させるための駆動信号を発生し、これをパワーモジュールＰＭ３及び駆動回路装置ＤＵ４に出力する。駆動回路装置ＤＵ４は、駆動回路装置ＤＵ３から出力された駆動信号をパワーモジュールＰＭ４に出力する。
【０２５７】
パワーモジュールＰＭ３，ＰＭ４のパワー半導体素子は、駆動回路装置ＤＵ３，ＤＵ４から出力された駆動信号に応じてスイッチング動作（オン・オフ）する。これにより、パワーモジュールＰＭ３，ＰＭ４は、バッテリＢＡＴから供給された直流電力を三相交流電力に変換し、これをモータジェネレータＭＧ２の固定巻線に出力する。これにより、モータジェネレータＭＧ２は、パワーモジュールＰＭ３，ＰＭ４から固定子巻線に供給された三相交流電力に応じた回転駆動力を発生する。モータジェネレータＭＧ２から出力された回転駆動力は油ポンプＰＵＭに伝達される。これにより、油ポンプＰＵＭが駆動し、油槽ＯＲＴから油が油圧操作機構ＯＰＭに送出され、油圧操作機構ＯＰＭが動作する。これにより、デファレンシャルギアＤＥＦを介して後輪車軸ＲＤＳに伝達され、荷役装置ＣＬＭの爪が上昇する。
【０２５８】
回生モード１；
回生モード１は、イグニションキースイッチがオンで、かつアクセルが踏み込まれておらず、かつ車速が０よりも大きく、かつバッテリＢＡＴの充電量が所定値未満の場合、車輪の運動（回転）エネルギーをモータジェネレータＭＧ１に伝達し、モータジェネレータＭＧ１を発電機として作動させ、発電させる運転モードである。
【０２５９】
総合制御装置ＧＣＵは、回生モード１の条件が満たされた場合、モータジェネレータ
ＭＧ１に所定の定格電力を発生させるように、トルク指令信号を電動機制御装置ＭＣＵに出力する。総合制御装置ＧＣＵから電動機制御装置ＭＣＵに出力されるトルク指令信号は、回転駆動力を発生させるためのトルク制御信号とは逆向きの負の信号である。電動機制御装置ＭＣＵは、総合制御装置ＧＣＵから出力されたトルク指令信号に応じて、パワーモジュールＰＭ１，ＰＭ２のパワー半導体素子を動作させるための制御値を演算する。この演算によって得られた制御値は制御信号として駆動回路装置ＤＵ１に出力される。これ以後の動作は力行モードと同様である。
【０２６０】
パワーモジュールＰＭ１，ＰＭ２のパワー半導体素子は、駆動回路装置ＤＵ１，ＤＵ２から出力された駆動信号に応じてスイッチング動作（オン・オフ）する。これにより、パワーモジュールＰＭ１，ＰＭ２は、モータジェネレータＭＧ１から出力された三相交流電力を直流電力に変換し、これをバッテリＢＡＴ及び６０ｖ系車載電源に供給する。バッテリＢＡＴは、供給された直流電力を充電する。
【０２６１】
回生モード２；
回生モード２は、上昇していた荷役装置ＣＬＭの爪が降下した場合、油ポンプＰＵＭの運動（回転）エネルギーをモータジェネレータＭＧ２に伝達し、モータジェネレータＭＧ２を発電機として作動させ、発電させる運転モードである。
【０２６２】
総合制御装置ＧＣＵは、回生モード２の条件が満たされた場合、モータジェネレータ
ＭＧ２に所定の定格電力を発生させるように、トルク指令信号を電動機制御装置ＭＣＵに出力する。総合制御装置ＧＣＵから電動機制御装置ＭＣＵに出力されるトルク指令信号は、回転駆動力を発生させるためのトルク制御信号とは逆向きの負の信号である。電動機制御装置ＭＣＵは、総合制御装置ＧＣＵから出力されたトルク指令信号に応じて、パワーモジュールＰＭ３，ＰＭ４のパワー半導体素子を動作させるための制御値を演算する。この演算によって得られた制御値は制御信号として駆動回路装置ＤＵ３に出力される。駆動回路装置ＤＵ３は、電動機制御装置ＭＣＵから出力された制御信号に応じて、パワーモジュールＰＭ３，ＰＭ４のパワー半導体素子を動作させるための駆動信号を発生し、これをパワーモジュールＰＭ３及び駆動回路装置ＤＵ４に出力する。駆動回路装置ＤＵ４は、駆動回路装置ＤＵ３から出力された駆動信号をパワーモジュールＰＭ４に出力する。
【０２６３】
パワーモジュールＰＭ３，ＰＭ４のパワー半導体素子は、駆動回路装置ＤＵ３，ＤＵ４から出力された駆動信号に応じてスイッチング動作（オン・オフ）する。これにより、パワーモジュールＰＭ３，ＰＭ４は、モータジェネレータＭＧ２から出力された三相交流電力を直流電力に変換し、これをバッテリＢＡＴ及び６０ｖ系車載電源に供給する。バッテリＢＡＴは、供給された直流電力を充電する。
【０２６４】
本実施例では、第１乃至第３実施例と同様の効果を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【０２６５】
【図１】本発明の第１実施例である車載用インバータ装置の外観構造を示す斜視図。
【図２】図１のパワーモジュールの実装構造を示す平面図。
【図３】図１の車載用インバータ装置の回路構成を示す電気回路図。
【図４】図３の駆動回路装置の回路構成及び信号系の構成を示すブロック図。
【図５】図３の駆動回路装置の電源系の構成を示すブロック図。
【図６】図４の駆動回路の回路構成を示すブロック図。
【図７】図４のインターフェース回路の回路構成を示すブロック図。
【図８】図１の車載用インバータ装置が適用されるハイブリッド自動車の駆動系の構成を示すブロック図。
【図９】本発明の第２実施例である車載用インバータ装置の外観構造を示す斜視図。
【図１０】本発明の第３実施例である車載用インバータ装置の外観構造を示す斜視図。
【図１１】本発明の第４実施例であり、第１実施例乃至第３実施例のいずれかの車載用インバータ装置が適用された電動四輪駆動車の駆動系の構成を示すブロック図。
【図１２】本発明の第５実施例であり、第１実施例乃至第３実施例のいずれかの車載用インバータ装置が適用された産業車両の駆動系及び荷役系の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
【０２６６】
１，２…モジュールケース、３，４…モジュールベース、５，６，８４，９５…駆動回路基板、１０，１４…入力端子、１５〜２０…出力端子、３３…電流抑制回路、３４…基準電位配線、５８〜６３…絶縁基板、ＩＮＶ…インバータ装置、ＰＭ１，ＰＭ２…パワーモジュール、ＤＵ１，ＤＵ２…駆動回路装置、ＭＵ１〜ＭＷ４…パワー半導体素子。
【図１】
2006121834.tif 000003
【図２】
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【図３】
2006121834.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006121834.tif 000009
【図８】
2006121834.tif 000010
【図９】
2006121834.tif 000011
【図１０】
2006121834.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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