(57)【要約】【課題】  電力変換装置の大型化を抑制しつつ、ＤＣ−ＤＣコンバータの上下アームを増設する。【解決手段】  電力変換装置のＤＣ−ＤＣコンバータは、第１及び第２半導体モジュールを含む。各々の半導体モジュールは、第１端子、第２端子及び第３端子と二つのスイッチング素子と二つのダイオードを有する。第１半導体モジュールでは、一方のスイッチング素子と一方のダイオードが第１端子と第３端子の間で並列に接続され、他方のスイッチング素子と他方のダイオードが第２端子と第３端子の間で並列に接続されている。第２半導体モジュールでは、二つのスイッチング素子と二つのダイオードの一方が第１端子と第３端子の間で並列に接続され、他方が第２端子と第３端子の間で並列に接続されている。第１半導体モジュールの第１端子、第２端子及び第３端子は、第２半導体モジュールの第１端子、第２端子及び第３端子にそれぞれ電気的に接続されている。【選択図】図１
2018023250.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の半導体モジュールと、
前記複数の半導体モジュールと交互に配置されて前記複数の半導体モジュールを冷却する複数の冷却器と、を備え、
前記複数の半導体モジュールは、ＤＣ−ＤＣコンバータの一部を構成する第１半導体モジュール及び第２半導体モジュールを含み、
前記第１半導体モジュール及び前記第２半導体モジュールの各々は、封止体と、前記封止体から突出する第１端子、第２端子及び第３端子と、前記封止体内に位置する二つのスイッチング素子及び二つのダイオードとを有し、
前記第１半導体モジュールでは、前記二つのスイッチング素子の一方と前記二つのダイオードの一方が、前記第１端子と前記第３端子の間で並列に接続されているとともに、前記二つのスイッチング素子の他方と前記二つのダイオードの他方が、前記第２端子と前記第３端子の間で並列に接続されており、
前記第２半導体モジュールでは、前記二つのスイッチング素子と前記二つのダイオードの一方が、前記第１端子と前記第３端子の間で並列に接続されているとともに、前記二つのスイッチング素子と前記二つのダイオードの他方が、前記第２端子と前記第３端子の間で並列に接続されており、
前記第１半導体モジュールの前記第１端子、前記第２端子及び前記第３端子は、前記第２半導体モジュールの前記第１端子、前記第２端子及び前記第３端子にそれぞれ電気的に接続されている、
電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書が開示する技術は、電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、電力変換装置が開示されている。この電力変換装置では、複数の半導体モジュールと複数の冷却器が交互に配置されている。複数の半導体モジュールには、ＤＣ−ＤＣコンバータの一部を構成する二つの半導体モジュールが含まれている。当該二つの半導体モジュールの各々は、封止体と、封止体から突出する第１端子、第２端子及び第３端子と、封止体内に位置する二つのスイッチング素子及び二つのダイオードとを有する。それらの半導体モジュールでは、二つのスイッチング素子の一方と二つのダイオードの一方が、第１端子と第３端子の間で並列に接続されているとともに、二つのスイッチング素子の他方と二つのダイオードの他方が、第３端子と第２端子の間で並列に接続されている。そして、一方の半導体モジュールの第１端子、第２端子及び第３端子は、他方の半導体モジュールの第１端子、第２端子及び第３端子にそれぞれ電気的に接続されている。即ち、二つの半導体モジュールは並列に接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４―１１０４００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した電力変換装置のように、二つの半導体モジュールを並列に接続することで、ＤＣ−ＤＣコンバータに二つの上下アームが並列に設けられ、それによってＤＣ−ＤＣコンバータの出力を向上させることができる。同様に、三つ以上の半導体モジュールを並列に接続すれば、三つ以上の上下アームを並列に設けることができ、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力をさらに向上させることができる。しかしながら、従来の構成では、一つの半導体モジュールによって一つの上下アームが構成されるので、上下アームの数を多くするほど必要となる半導体モジュールの数も多くなり、電力変換装置が大型化するという問題が生じる。
【０００５】
本明細書は、電力変換装置の大型化を抑制しつつ、ＤＣ−ＤＣコンバータの上下アームを増設し得る技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書で開示される電力変換装置は、複数の半導体モジュールと、複数の半導体モジュールと交互に配置されて複数の半導体モジュールを冷却する複数の冷却器とを備える。複数の半導体モジュールは、ＤＣ−ＤＣコンバータの一部を構成する第１半導体モジュール及び第２半導体モジュールを含む。第１半導体モジュール及び第２半導体モジュールの各々は、封止体と、封止体から突出する第１端子、第２端子及び第３端子と、封止体内に位置する二つのスイッチング素子及び二つのダイオードとを有する。第１半導体モジュールでは、二つのスイッチング素子の一方と二つのダイオードの一方が第１端子と第３端子の間で並列に接続されており、かつ、二つのスイッチング素子の他方と二つのダイオードの他方が第２端子と第３端子の間で並列に接続されている。第２半導体モジュールでは、二つのスイッチング素子と二つのダイオードの一方が、第１端子と第３端子の間で並列に接続されており、かつ、二つのスイッチング素子と二つのダイオードの他方が第２端子と第３端子の間で並列に接続されている。第１半導体モジュールの第１端子、第２端子及び第３端子は、第２半導体モジュールの第１端子、第２端子及び第３端子にそれぞれ電気的に接続されている。
【０００７】
上記した電力変換装置では、第１半導体モジュールと第２半導体モジュールの二種類の半導体モジュールを用いて、ＤＣ−ＤＣコンバータが構成されている。第１半導体モジュールは、上述した構造により、ＤＣ−ＤＣコンバータにおいて一つの上下アームを構成する。第１半導体モジュールが構成する上下アームでは、上アームと下アームのそれぞれがスイッチング素子とダイオードの両者を有する。これにより、ＤＣ−ＤＣコンバータは、昇圧及び降圧が可能な双方向型のＤＣ−ＤＣコンバータとして機能することができる。一方、第２半導体モジュールは、上述した構造によって二つの上下アームを構成する。但し、第２半導体モジュールが構成する二つの上下アームでは、上アームと下アームのそれぞれがスイッチング素子とダイオードの一方のみを有する。そのことから、第２半導体モジュールが構成する二つの上下アームは、昇圧時と降圧時の一方のみにおいて機能することができる。このように、上下アームの機能を制限すると、一つの半導体モジュールで二つの上下アームを構成することが可能となり、必要とされる半導体モジュールの数を抑制しながら、ＤＣ−ＤＣコンバータの上下アームを増設することができる。これにより、電力変換装置の大型化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１の電力変換装置１０の回路構成を示す図。
【図２】第１半導体モジュール２０の外観を示す図。
【図３】第１半導体モジュール２０の回路構成を示す図。
【図４】第２半導体モジュール３０の外観を示す図。
【図５】第２半導体モジュール３０の回路構成を示す図。
【図６】冷却器４０と交互に配置された半導体モジュール２０、３０を示す図。
【図７】ＤＣ−ＤＣコンバータ１２が昇圧コンバータとして機能する様子を示す図。
【図８】ＤＣ−ＤＣコンバータ１２が降圧コンバータとして機能する様子を示す図。
【図９】実施例２の電力変換装置１１０の回路構成を示す図。
【図１０】第３半導体モジュール５０の外観を示す図。
【図１１】第３半導体モジュール５０の回路構成を示す図。
【図１２】実施例３の電力変換装置２１０の回路構成を示す図。
【図１３】実施例４の電力変換装置３１０の回路構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【０００９】
図面を参照して、実施例の電力変換装置１０について説明する。本実施例の電力変換装置１０は、例えばハイブリッド車に搭載され、バッテリ２と複数のモータジェネレータ４、６との間で電力を変換する。複数のモータジェネレータ４、６は、車輪やエンジンに接続され、車輪の駆動やエンジンの始動を行うモータとして機能するとともに、エンジンや車輪からの動力によって発電するジェネレータとして機能する。なお、電力変換装置１０は、ハイブリッド車に限られず、充電式電気自動車や燃料電池車といった各種の電気自動車や、その他の電気機器にも広く採用することができる。
【００１０】
図１に示すように、電力変換装置１０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２と、第１インバータ１４と、第２インバータ１６を備える。ＤＣ−ＤＣコンバータ１２は、昇圧及び降圧が可能な双方向型のＤＣ−ＤＣコンバータである。ＤＣ−ＤＣコンバータ１２は、バッテリ２からの直流電力を昇圧して、第１インバータ１４及び第２インバータ１６へ供給することができる。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２は、第１インバータ１４及び第２インバータ１６からの直流電力を降圧して、バッテリ２へ供給することができる。バッテリ２とＤＣ−ＤＣコンバータ１２との間には、平滑コンデンサＣ１が設けられており、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２と第１インバータ１４及び第２インバータ１６との間にも、平滑コンデンサＣ２が設けられている。平滑コンデンサＣ１、Ｃ２は、電力変換装置１０内における直流電圧の変動を抑制する。
【００１１】
第１インバータ１４は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２と一方のモータジェネレータ４との間に設けられており、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２からの直流電力を交流電力に変換して、一方のモータジェネレータ４へ供給することができる。また、第１インバータ１４は、一方のモータジェネレータ４からの交流電力を直流電力に変換して、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２へ供給することができる。同様に、第２インバータ１６は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２と他方のモータジェネレータ６との間に設けられており、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２からの直流電力を交流電力に変換して、他方のモータジェネレータ６へ供給することができる。また、第２インバータ１６は、他方のモータジェネレータ４からの交流電力を直流電力に変換して、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２へ供給することができる。
【００１２】
ＤＣ−ＤＣコンバータ１２は、メインコンバータ１２ａとサブコンバータ１２ｂを有する。メインコンバータ１２ａとサブコンバータ１２ｂは互いに並列に接続されている。メインコンバータ１２ａは、リアクトルＬ１と、二つの第１半導体モジュール２０を用いて構成されている。図１−図３に示すように、第１半導体モジュール２０は、樹脂材料を用いてモールド成形された封止体２２と、封止体２２から突出するＰ端子２４、Ｎ端子２６及びＯ端子２８と、封止体２２内に位置する二つのスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２及び二つのダイオードＤ１、Ｄ２とを有する。スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２は、特に限定されないが、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）又はその他のトランジスタであってよい。
【００１３】
各々の第１半導体モジュール２０では、一方のスイッチング素子Ｑ１と一方のダイオードＤ１が、Ｐ端子２４とＯ端子２８の間で並列に接続されている。詳しくは、スイッチング素子Ｑ１のコレクタとダイオードＤ１のカソードがＰ端子２４に接続されており、スイッチング素子Ｑ１のエミッタとダイオードＤ１のアノードがＯ端子２８に接続されている。また、他方のスイッチング素子Ｑ２と他方のダイオードＤ２は、Ｏ端子２８とＮ端子２６の間で並列に接続されている。詳しくは、スイッチング素子Ｑ２のコレクタとダイオードＤ２のカソードがＯ端子２８に接続されており、スイッチング素子Ｑ２のエミッタとダイオードＤ２のアノードがＮ端子２６に接続されている。
【００１４】
メインコンバータ１２ａにおいて、二つの第１半導体モジュール２０は並列に接続されている。即ち、一方の第１半導体モジュール２０のＰ端子２４、Ｎ端子２６及びＯ端子２８は、他方の第１半導体モジュール２０のＰ端子２４、Ｎ端子２６及びＯ端子２８にそれぞれ電気的に接続されている。そして、二つの第１半導体モジュール２０のＯ端子２８は、リアクトルＬ１を介してバッテリ２の正極に接続されている。二つの第１半導体モジュール２０のＰ端子２４は、第１インバータ１４及び第２インバータ１６の上アームに接続されている。二つの第１半導体モジュール２０のＮ端子２６は、第１インバータ１４及び第２インバータ１６の下アーム並びにバッテリ２の負極に接続されている。
【００１５】
以上の構成により、メインコンバータ１２ａでは、各々の第１半導体モジュール２０が一つの上下アームを構成しており、合計で二つの上下アームが構成されている。ここで、各々の上アームがスイッチング素子Ｑ１及びダイオードＤ１を有するとともに、各々の下アームもスイッチング素子Ｑ２及びダイオードＤ２を有する。従って、メインコンバータ１２ａは、昇圧及び降圧が可能な双方向型のＤＣ−ＤＣコンバータとして機能し得る構造を有する。
【００１６】
サブコンバータ１２ｂは、リアクトルＬ２と、一つの第２半導体モジュール３０を用いて構成されている。図１、図４、図５に示すように、第２半導体モジュール３０は、樹脂材料を用いてモールド成形された封止体３２と、封止体３２から突出するＰ端子３４、Ｎ端子３６及びＯ端子３８と、封止体３２内に位置する二つのスイッチング素子Ｑ３、Ｑ４及び二つのダイオードＤ３、Ｄ４とを有する。スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４は、特に限定されないが、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）又はその他のトランジスタであってよい。なお、必ずしも限定されないが、本実施例の第２半導体モジュール３０では、二つのスイッチング素子Ｑ３、Ｑ４が互いに等しい構成を有し、二つのダイオードＤ３、Ｄ４も互いに等しい構成を有する。
【００１７】
第２半導体モジュール３０では、二つのダイオードＤ３、Ｄ４が、Ｐ端子３４とＯ端子３８の間で並列に接続されている。詳しくは、各々のダイオードＤ３、Ｄ４のカソードがＰ端子３４に接続されており、各々のダイオードＤ３、Ｄ４のアノードがＯ端子３８に接続されている。また、第２半導体モジュール３０では、二つのスイッチング素子Ｑ３、Ｑ４が、Ｏ端子３８とＮ端子３６の間で並列に接続されている。詳しくは、各々のスイッチング素子Ｑ３、Ｑ４のコレクタがＯ端子３８に接続されており、各々のスイッチング素子Ｑ３、Ｑ４のエミッタがＮ端子３６に接続されている。
【００１８】
サブコンバータ１２ｂでは、第２半導体モジュール３０のＯ端子３８が、リアクトルＬ２を介してバッテリ２の正極に接続されている。また、第２半導体モジュール３０のＰ端子３４は、メインコンバータ１２ａの各第１半導体モジュール２０のＰ端子２４に接続されており、第２半導体モジュール３０のＮ端子３６は、メインコンバータ１２ａの各第１半導体モジュール２０のＮ端子２６に接続されている。これにより、サブコンバータ１２ｂは、メインコンバータ１２ａに対して並列に接続されており、メインコンバータ１２ａと共にＤＣ−ＤＣコンバータ１２を構成している。
【００１９】
以上の構成により、サブコンバータ１２ｂは、一つの第２半導体モジュール３０が二つの上下アームを構成することによって、メインコンバータ１２ａと同じく二つの上下アームを有している。但し、サブコンバータ１２ｂでは、各々の上アームがダイオードＤ３、Ｄ４のみを有し、各々の下アームがスイッチング素子Ｑ３、Ｑ４のみを有する。従って、サブコンバータ１２ｂは、昇圧のみが可能な単方向型のＤＣ−ＤＣコンバータとして機能し得る構造を有する。
【００２０】
図１に示すように、第１インバータ１４は、三つの第１半導体モジュール２０を用いて構成されている。各々の第１半導体モジュール２０の構造は、前述したとおりである。第１インバータ１４では、三つの第１半導体モジュール２０が並列に接続されている。即ち、各々の第１半導体モジュール２０のＰ端子２４、Ｎ端子２６及びＯ端子２８は、他の第１半導体モジュール２０のＰ端子２４、Ｎ端子２６及びＯ端子２８にそれぞれ接続されている。これにより、第１インバータ１４では三つの上下アームが構成されており、各々の上アームがスイッチング素子Ｑ１とダイオードＤ１を有し、各々の下アームもスイッチング素子Ｑ２とダイオードＤ２を有する。同様に、第２インバータ１６も、三つの第１半導体モジュール２０を用いて構成されている。第２インバータ１６は、第１インバータ１４と同様の構成を有しているので、重複する説明は省略する。
【００２１】
上述したように、本実施例の電力変換装置１０は、六つの第１半導体モジュール２０と、一つの第２半導体モジュール３０を有する。図６に示すように、複数の半導体モジュール２０、３０は、複数の冷却器４０と交互に配置されており、複数の冷却器４０によって冷却されるように構成されている。なお、第１半導体モジュール２０と第２半導体モジュール３０の配列順序は特に限定されない。一例ではあるが、本実施例の第１半導体モジュール２０と第２半導体モジュール３０は、実質的に同じ外形を有しているので、それらの配列を自由に変更することができる。
【００２２】
次に、電力変換装置１０の動作について説明する。先ず、バッテリ２からモータジェネレータ４、６へ電力が供給される場合は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２が昇圧コンバータとして機能する。図７に示すように、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２が昇圧コンバータとして機能する場合は、メインコンバータ１２ａの下アームに位置する各スイッチング素子Ｑ２と、サブコンバータ１２ｂの下アームに位置する各スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４が、断続的にオン及びオフされる。この場合、電流ＥＣは四つの上下アームに分岐して流れるので、各々の上下アームに流れる電流ＥＣが抑制される。従って、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４やダイオードＤ１、Ｄ３、Ｄ４の発熱を抑制しつつ、大きな電力をモータジェネレータ４、６へ供給することができる。ここで、メインコンバータ１２ａのスイッチング素子Ｑ２がスイッチングされるタイミングと、サブコンバータ１２ｂのスイッチング素子Ｑ３、Ｑ４がスイッチングされるタイミングは、同位相であってもよいし、位相差が設けられてもよい。
【００２３】
一方、モータジェネレータ４、６からバッテリ２へ電力が供給される場合は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２が降圧コンバータとして機能する。図８に示すように、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２が降圧コンバータとして機能する場合は、メインコンバータ１２ａの下アームに位置する各スイッチング素子Ｑ２のみが、断続的にオン及びオフされる。即ち、サブコンバータ１２ｂは動作しない。この場合、電流ＥＣは二つの上下アームのみに分岐して流れるので、上述した昇圧時と比較すると、各々の上下アームに流れる電流ＥＣは大きくなり得る。従って、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２が降圧コンバータとして機能する場合は、昇圧コンバータとして機能する場合よりも、電力変換装置１０に通電される電力が小さく制限するとよい。言い換えると、電力変換装置１０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２が昇圧コンバータとして機能する場合に、より大きな電力を通電することができる。
【００２４】
以上のように、本実施例の電力変換装置１０では、第１半導体モジュール２０と第２半導体モジュール３０の二種類の半導体モジュールを用いて、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２が構成されている。第１半導体モジュール２０及び第２半導体モジュール３０の各々は、封止体２２、３２と、封止体２２、３２から突出するＰ端子２４、３４、Ｎ端子２６、３６及びＯ端子２８、３８と、封止体２２、３２内に位置する二つのスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４及び二つのダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４とを有し、この点において構成的に共通する。
【００２５】
一方、第１半導体モジュール２０と第２半導体モジュール３０は、以下の点で構成的に相違する。即ち、第１半導体モジュール２０では、一方のスイッチング素子Ｑ１と一方のダイオードＤ１が、Ｐ端子２４とＯ端子２８の間で並列に接続されており、他方のスイッチング素子Ｑ２と他方のダイオードＤ２が、Ｎ端子２６とＯ端子２８の間で並列に接続されている。この構造により、第１半導体モジュール２０は、双方向型のＤＣ−ＤＣコンバータにおける一つの上下アームを構成することができる。それに対して、第２半導体モジュール３０では、二つのダイオードＤ３、Ｄ４がＰ端子３４とＯ端子３８の間で並列に接続されており、二つのスイッチング素子Ｑ３、Ｑ４がＮ端子３６とＯ端子３８の間で並列に接続されている。この構造により、第２半導体モジュール３０は、単方向型のＤＣ−ＤＣコンバータにおける二つの上下アームを構成することができる。このような二種類の半導体モジュール２０、３０を組み合わせることにより、必要とされる半導体モジュールの数を抑制しながら、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２の上下アームを増設することができる。即ち、例えば第１半導体モジュール２０のみを用いる場合、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２に四つの上下アームを構成するためには、四つの第１半導体モジュール２０が必要となる。それに対して、本実施例のように二種類の半導体モジュール（第１半導体モジュール２０と第２半導体モジュール３０）を組み合わせると、三つの半導体モジュール２０、３０によって四つの上下アームを構成することができる。
【００２６】
本実施例のＤＣ−ＤＣコンバータ１２では、メインコンバータ１２ａが二つの第１半導体モジュール２０を有しているが、メインコンバータ１２ａが有する第１半導体モジュール２０の数は特に限定されない。例えば、メインコンバータ１２ａは、第１半導体モジュール２０を一つだけ有してもよい。この場合でも、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２には、二つの半導体モジュール２０、３０によって、三つの上下アームを構成することができる。あるいは、メインコンバータ１２ａは、三つ以上の第１半導体モジュール２０を有してもよい。同様に、サブコンバータ１２ｂについても、二つ以上の第２半導体モジュール３０を有してもよい。
【実施例２】
【００２７】
図９、図１０、図１１を参照して、実施例２の電力変換装置１１０について説明する。図９に示すように、実施例２の電力変換装置１１０では、実施例１の電力変換装置１０と比較して、サブコンバータ１２ｂの第２半導体モジュール３０が第３半導体モジュール５０に変更されている。その他の構成については、実施例１の電力変換装置１０と同様であることから、同一の符号を付すことによって重複する説明は省略する。
【００２８】
図９、図１０、図１１に示すように、第３半導体モジュール５０は、樹脂材料を用いてモールド成形された封止体５２と、封止体５２から突出するＰ端子５４、Ｎ端子５６及びＯ端子５８と、封止体５２内に位置する二つのスイッチング素子Ｑ５、Ｑ６及び二つのダイオードＤ５、Ｄ６とを有する。スイッチング素子Ｑ５、Ｑ６は、特に限定されないが、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）又はその他のトランジスタであってよい。なお、必ずしも限定されないが、本実施例の第３半導体モジュール５０では、二つのスイッチング素子Ｑ５、Ｑ６が互いに等しい構成を有し、二つのダイオードＤ５、Ｄ６も互いに等しい構成を有する。これらの点において、第３半導体モジュール５０は第２半導体モジュール３０と構成的に共通する。
【００２９】
一方、第２半導体モジュール３０と第３半導体モジュール５０は、以下の点で構成的に相違する。即ち、第３半導体モジュール５０では、二つのスイッチング素子Ｑ５、Ｑ６が、Ｐ端子５４とＯ端子５８の間で並列に接続されている。詳しくは、各々のスイッチング素子Ｑ５、Ｑ６のコレクタがＰ端子５４に接続されており、各々のスイッチング素子Ｑ５、Ｑ６のエミッタがＯ端子３８に接続されている。また、第３半導体モジュール５０では、二つのダイオードＤ５、Ｄ６が、Ｏ端子５８とＮ端子５６の間で並列に接続されている。詳しくは、各々のダイオードＤ５、Ｄ６のカソードがＯ端子５８に接続されており、各々のダイオードＤ５、Ｄ６のアノードがＮ端子５６に接続されている。
【００３０】
上記した構成により、本実施例のサブコンバータ１２ｂにおいても、一つの第２半導体モジュール３０によって二つの上下アームが構成されている。但し、本実施例のサブコンバータ１２ｂでは、各々の上アームがスイッチング素子Ｑ５、Ｑ６のみを有し、各々の下アームがダイオードＤ５、Ｄ６のみを有する。従って、本実施例のサブコンバータ１２ｂは、降圧のみが可能な単方向型のＤＣ−ＤＣコンバータとして機能し得る構造を有する。
【００３１】
本実施例の電力変換装置１１０では、バッテリ２からモータジェネレータ４、６へ電力が供給される場合に、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２が昇圧コンバータとして機能する。このとき、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２では、メインコンバータ１２ａのみが動作する。詳しくは、上アームに位置する各スイッチング素子Ｑ１が断続的にオン及びオフされる。それに対して、モータジェネレータ４、６からバッテリ２へ電力が供給される場合は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２が降圧コンバータとして機能する。このとき、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２では、メインコンバータ１２ａとサブコンバータ１２ｂの両者が動作する。詳しくは、メインコンバータ１２ａの上アームに位置する各スイッチング素子Ｑ１と、サブコンバータ１２ｂの上アームに位置する各スイッチング素子Ｑ５、Ｑ６が、断続的にオン及びオフされる。この場合、電流は四つの上下アームに分岐して流れるので、各々の上下アームに流れる電流が抑制される。従って、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ５、Ｑ６やダイオードＤ２、Ｄ５、Ｄ６の発熱を抑制しつつ、大きな電力をバッテリ２へ供給することができる。即ち、本実施例の電力変換装置１１０は、実施例１の電力変換装置１０と比較して、大電力の回生を行うことができる。
【実施例３】
【００３２】
図１２を参照して、実施例３の電力変換装置２１０について説明する。図１２に示すように、実施例３の電力変換装置２１０では、実施例１の電力変換装置１０と比較して、コンバータ１２の構成が変更されている。特に、本実施例の電力変換装置２１０は、サブコンバータ１２ｂを有しておらず、かつ、メインコンバータ１２ａの一方の第１半導体モジュール２０が第２半導体モジュール３０に変更されている。その他の構成については、実施例１の電力変換装置１０と同様であることから、同一の符号を付すことによって重複する説明は省略する。
【００３３】
本実施例の電力変換装置２１０では、二つの半導体モジュール２０、３０によって、三つの上下アームが構成されている。なお、モータジェネレータ４、６からバッテリ２へ電力が供給される場合、即ち、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２が降圧コンバータとして機能する場合は、第１半導体モジュール２０による一つの上下アームのみが動作する。それに対して、バッテリ２からモータジェネレータ４、６へ電力が供給される場合、即ち、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２が昇圧コンバータとして機能する場合は、全ての上下アームが動作することから、比較的に大きな電力を通電することができる。本実施例の電力変換装置２１０のように、共通のリアクトルＬ１に対して、二種類の半導体モジュール（第１半導体モジュール２０と第２半導体モジュール３０）を並列に設けてもよい。本実施例の構成によっても、必要とされる半導体モジュール２０、３０の数を抑制しつつ、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２の上下アームを増設することができる。なお、本実施例のＤＣ−ＤＣコンバータ１２において、実施例１又は２で説明したサブコンバータ１２ｂをさらに付加することもできる。
【実施例４】
【００３４】
図１３を参照して、実施例４の電力変換装置３１０について説明する。図１３に示すように、実施例４の電力変換装置３１０では、実施例３の電力変換装置２１０と比較して、コンバータ１２の第２半導体モジュール３０が第３半導体モジュール５０に変更されている。その他の構成については、実施例３の電力変換装置２１０と同様であることから、同一の符号を付すことによって重複する説明は省略する。
【００３５】
本実施例の電力変換装置３１０においても、二つの半導体モジュール２０、５０によって、三つの上下アームが構成されている。なお、バッテリ２からモータジェネレータ４、６へ電力が供給される場合、即ち、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２が昇圧コンバータとして機能する場合は、第１半導体モジュール２０による一つの上下アームのみが動作する。それに対して、モータジェネレータ４、６からバッテリ２へ電力が供給される場合、即ち、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２が降圧コンバータとして機能する場合は、全ての上下アームが動作することから、比較的に大きな電力を通電することができる。本実施例の構成によっても、必要とされる半導体モジュール２０、５０の数を抑制しつつ、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２の上下アームを増設することができる。なお、本実施例のＤＣ−ＤＣコンバータ１２においても、実施例１又は２で説明したサブコンバータ１２ｂをさらに付加してもよい。
【００３６】
以上、いくつかの具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。例えば、各実施例におけるＰ端子２４、３４、５４は、特許請求の範囲に記載された第１端子の一例であるが、第１端子を特に限定するものではない。また、各実施例におけるＮ端子２６、３６、５６は、特許請求の範囲に記載された第２端子の一例であるが、第２端子を特に限定するものではない。また、各実施例におけるＯ端子２８、３８、５８は、特許請求の範囲に記載された第３端子の一例であるが、第３端子を特に限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。以下に、本明細書の開示内容から把握される技術的事項を列記する。なお、以下に記載する技術的事項は、それぞれが独立した技術的事項であり、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものである。
【符号の説明】
【００３７】
２：バッテリ
４、６：モータジェネレータ
１０、１１０、２１０、３１０：電力変換装置
１２：ＤＣ−ＤＣコンバータ
１２ａ：メインコンバータ
１２ｂ：サブコンバータ
１４：第１インバータ
１６：第２インバータ
２０：第１半導体モジュール
３０：第２半導体モジュール
４０：冷却器
５０：第３半導体モジュール
２２、３２、５２：封止体
２４、３４、５４：Ｐ端子
２６、３６、５６：Ｎ端子
２８、３８、５８：Ｏ端子
１１０、：電力変換装置
２１０：電力変換装置
３１０：電力変換装置
Ｃ１、Ｃ２：平滑コンデンサ
Ｄ１−Ｄ６：ダイオード
ＥＣ：電流
Ｌ１、Ｌ２：リアクトル
Ｑ１−Ｑ６：スイッチング素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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