(57)【要約】【課題】入力側インダクタＷ１に蓄えられたエネルギを、高電圧バッテリ１２以外に供給する場合、高電圧バッテリ１２を介在させる必要が生じること。【解決手段】インバータＩＶの入力端子は、メインスイッチＳｗｍ、並びにサブスイッチＳｗｓおよび入力側インダクタＷ１のそれぞれを介して高電圧バッテリ１２に接続されている。入力側インダクタＷ１には、エネルギ供給用インダクタＷ２が磁気結合している。エネルギ供給インダクタＷ２には、サブスイッチＳｗｓがオフ操作される際に印加される電圧を順方向とするダイオード２２を介してコンデンサ２４が接続されている。これにより、メインスイッチＳｗｍがオン状態とされた後サブスイッチＳｗｓをオフすることで、入力側インダクタＷ１に蓄えられたエネルギはコンデンサ２４によって回収される。【選択図】      図１
2011182613.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１インダクタを直流電源の正極側に接続するための高電位側スイッチング素子と、前記第１インダクタを前記直流電源の負極側に接続するための低電位側スイッチング素子との直列接続体を備える電力変換システムにおいて、
前記高電位側スイッチング素子および前記低電位側スイッチング素子のうちの一方に、フリーホイールダイオードが逆並列に接続され、
前記直流電源の一対の電極のうち他方のスイッチング素子によって前記第１インダクタに接続される電極側と前記他方のスイッチング素子とを接続して且つ第２インダクタおよび第１開閉手段を備える第１電気経路と、
前記直流電源の一対の電極のうち前記他方のスイッチング素子によって前記第１インダクタに接続される電極側と前記他方のスイッチング素子とを接続して且つ第２開閉手段を備える第２電気経路と、
前記一方のスイッチング素子のオン状態から前記他方のスイッチング素子のオン状態への切り替えに先立ち、前記第１開閉手段を閉状態として且つ前記第２開閉手段を開状態とし、前記切り替え後に前記第２開閉手段を閉状態として且つ前記第１開閉手段を開状態とする開閉操作手段と、
前記第２インダクタに磁気結合された第３インダクタと、
前記開閉操作手段によって前記第１開閉手段が開状態に切り替えられるときの前記第３インダクタに印加される電圧を順方向電圧とする整流手段とを備え、
前記第３インダクタは、前記整流手段を介して前記直流電源とは別の蓄電手段に接続されることを特徴とする電力変換システム。
【請求項２】
前記蓄電手段は、前記電力変換システムおよび前記直流電源の少なくとも一方を冷却する冷却装置の電源であることを特徴とする請求項１記載の電力変換システム。
【請求項３】
前記高電位側スイッチング素子および前記低電位側スイッチング素子は、車載高電圧システムを構成するものであり、
前記蓄電手段は、前記車載高電圧システムから絶縁された車載低電圧システムを構成するものであることを特徴とする請求項１または２記載の電力変換システム。
【請求項４】
前記他方のスイッチング素子をオン状態へと切り替えるに際し、双方をオン状態とするシュートスルー制御手段と、
前記シュートスルー制御手段によって前記双方がオン状態とされた後、前記一方のスイッチング素子および該スイッチング素子に逆並列接続される前記フリーホイールダイオードを流れる合計電流がゼロとなる時点以降において前記一方のスイッチング素子をオフ操作するオフ操作手段とを更に備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力変換システム。
【請求項５】
前記一方のスイッチング素子は、入力端子と出力端子とが入れ替わることでこれら一対の端子間を電流が双方向に流れることを許容するものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電力変換システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１インダクタを直流電源の正極側に接続するための高電位側スイッチング素子と、前記第１インダクタを前記直流電源の負極側に接続するための低電位側スイッチング素子との直列接続体を備える電力変換システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の電力変換システムとしては、例えば下記特許文献１にみられるように、インバータの上側アームと直流電源との間に、インダクタを備える電気経路と備えない電気経路とを備え、これら一対の電気経路のそれぞれにスイッチング素子を備えるものも提案されている。これによれば、上記一対の電気経路のスイッチング素子をオフした状態で、オン状態とするスイッチング素子を下側アームのスイッチング素子（低電位側スイッチング素子）から上側アームのスイッチング素子（高電位側スイッチング素子）に切り替えることでゼロ電圧スイッチングが可能としている。さらに、上記インダクタを備えない電気経路のスイッチング素子のオン操作に先立ち、上記インダクタを備える電気経路のスイッチング素子をオン操作することで、インダクタを備えない電気経路のスイッチング素子のオン操作をゼロ電流スイッチングとすることができると記載されている。
【０００３】
また、上記システムでは、インダクタを備える電気経路のスイッチング素子をオフ操作することでインダクタに蓄えられていたエネルギを直流電源に回収するためのループ経路を備えることも記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表平１１−５０６５９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ただし、上記システムは、インダクタに蓄えられていたエネルギを直流電源に回収するものであることから、例えばこれとは別の電源に電気エネルギを供給したい場合には、直流電源から別の電源にエネルギを伝送する経路を別途設ける必要が生じる。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、インダクタに蓄えられたエネルギを、インダクタへのエネルギ供給源とは別部材によって回収することのできる電力変換システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、上記課題を解決するための手段、およびその作用効果について記載する。
【０００８】
請求項１記載の発明は、第１インダクタを直流電源の正極側に接続するための高電位側スイッチング素子と、前記第１インダクタを前記直流電源の負極側に接続するための低電位側スイッチング素子との直列接続体を備える電力変換システムにおいて、前記高電位側スイッチング素子および前記低電位側スイッチング素子のうちの一方に、フリーホイールダイオードが逆並列に接続され、前記直流電源の一対の電極のうち他方のスイッチング素子によって前記第１インダクタに接続される電極側と前記他方のスイッチング素子とを接続して且つ第２インダクタおよび第１開閉手段を備える第１電気経路と、前記直流電源の一対の電極のうち前記他方のスイッチング素子によって前記第１インダクタに接続される電極側と前記他方のスイッチング素子とを接続して且つ第２開閉手段を備える第２電気経路と、前記一方のスイッチング素子のオン状態から前記他方のスイッチング素子のオン状態への切り替えに先立ち、前記第１開閉手段を閉状態として且つ前記第２開閉手段を開状態とし、前記切り替え後に前記第２開閉手段を閉状態として且つ前記第１開閉手段を開状態とする開閉操作手段と、前記第２インダクタに磁気結合された第３インダクタと、前記開閉操作手段によって前記第１開閉手段が開状態に切り替えられるときの前記第３インダクタに印加される電圧を順方向電圧とする整流手段とを備え、前記第３インダクタは、前記整流手段を介して前記直流電源とは別の蓄電手段に接続されることを特徴とする。
【０００９】
上記開閉操作手段によって第１開閉手段が開状態に切り替えられる場合、第２インダクタに蓄えられていたエネルギが流動するためのループ経路が開状態となる。ただし、この際、第２インダクタに蓄えられていたエネルギは、第３インダクタおよび整流手段を介して蓄電手段に流出する。このため、第２インダクタに蓄えられていたエネルギを直流電源とは別の蓄電手段によって回収することができる。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記蓄電手段は、前記電力変換システムおよび前記直流電源の少なくとも一方を冷却する冷却装置の電源であることを特徴とする。
【００１１】
高電位側スイッチング素子や低電位側スイッチング素子、第１インダクタ、第２インダクタ、フリーホイールダイオード、直流電源等は、電力変換システムが駆動状態となり、これらに電流が流れることで発熱する。このため、冷却装置による冷却能力の要求度合いは、電力変換システムが駆動され（高電位側スイッチング素子や低電位側スイッチング素子が駆動され）、同システムを流れる電流が大きくなるほど大きくなる。一方、蓄電手段に供給される電力は、電力変換システムが駆動状態となり、これを流れる電流が大きいほど大きくなる傾向がある。このため、上記発明では、冷却装置の要求電力が多い場合に蓄電手段に大きな電力を供給することができる。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記高電位側スイッチング素子および前記低電位側スイッチング素子は、車載高電圧システムを構成するものであり、前記蓄電手段は、前記車載高電圧システムから絶縁された車載低電圧システムを構成するものであることを特徴とする。
【００１３】
上記発明では、直流電源の電力を、第２インダクタ、第３インダクタを介して蓄電手段に出力することができるため、高電圧システムを構成する直流電源の電力を専用のコンバータ等を介すことなく低電圧システムを構成する蓄電手段に供給することができる。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、前記他方のスイッチング素子をオン状態へと切り替えるに際し、双方をオン状態とするシュートスルー制御手段と、前記シュートスルー制御手段によって前記双方がオン状態とされた後、前記一方のスイッチング素子および該スイッチング素子に逆並列接続される前記フリーホイールダイオードを流れる合計電流がゼロとなる時点以降において前記一方のスイッチング素子をオフ操作するオフ操作手段とを更に備えることを特徴とする。
【００１５】
上記発明では、シュートスルー制御手段やオフ操作手段を備えるため、上記フリーホイールダイオードに電流が流れたり、またフリーホイールダイオードにリカバリ電流が流れたりすることを、好適に抑制または回避することができる。このため、他方のスイッチング素子のオン操作や一方のスイッチング素子のオフ操作に際しての電流の変化を抑制することができる。
【００１６】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発明において、前記一方のスイッチング素子は、入力端子と出力端子とが入れ替わることでこれら一対の端子間を電流が双方向に流れることを許容するものであることを特徴とする。
【００１７】
上記発明では、シュートスルー制御によって、フリーホイールダイオードに電流が流れることを好適に回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１の実施形態にかかるシステム構成図。
【図２】同実施形態にかかる電力変換回路の操作手法を示すタイムチャート。
【図３】第２の実施形態にかかるシステム構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる電力変換システムをハイブリッド車に適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２０】
図示される電動機１０は、車載主機としての３相回転機であり、具体的には、例えば同期機等であってよい。電動機１０は、インバータＩＶを介して平滑コンデンサ１３や高電圧バッテリ１２に接続されている。ここで、インバータＩＶは、高電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｐおよび低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎの直列接続体が３つ並列接続されて構成されている。そして、これら各直列接続体の接続点が、電動機１０の各相にそれぞれ接続されている。これら高電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｐおよび低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎのそれぞれの入出力端子間（ドレイン及びソース間）には、高電位側のフリーホイールダイオードＦｗｐ及び低電位側のフリーホイールダイオードＦｗｎのカソード及びアノードが接続されている。
【００２１】
上記インバータＩＶの高電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｐと高電圧バッテリ１２の正極との間には、メインスイッチＳｗｍと、サブスイッチＳｗｓおよびトランスＴの１次側コイル（入力側インダクタＷ１）とが接続されている。
【００２２】
上記インバータＩＶのパワースイッチング素子Ｓｗｐ、ＳｗｎやメインスイッチＳｗｍ、サブスイッチＳｗｓは、これらに接触する冷却通路内を流動する冷却液ＣＬによって冷却される。冷却液ＣＬは、冷却装置２６によって循環させられる。冷却装置２６は、電動機等を備えて構成されるものであり、コンデンサ２４に蓄えられた電気エネルギを駆動エネルギとして利用する。コンデンサ２４には、上記入力側インダクタＷ１に蓄えられたエネルギが、これと磁気結合するトランスの２次側コイル（エネルギ供給インダクタＷ２）およびダイオード２２を介して供給される。
【００２３】
制御装置３０は、低電圧バッテリ３２を電源とする制御装置である。制御装置３０は、図示しない各種センサの検出値等に基づき、インバータＩＶのＵ相、Ｖ相、およびＷ相のそれぞれについての、パワースイッチング素子Ｓｗｐを操作する操作信号ｇｕｐ，ｇｖｐ，ｇｗｐと、パワースイッチング素子Ｓｗｎを操作する操作信号ｇｕｎ，ｇｖｎ，ｇｗｎとを生成し出力する。これにより、スイッチング素子Ｓｗｐ，Ｓｗｎは、制御装置３０により操作される。また、制御装置３０は、メインスイッチＳｗｍおよびサブスイッチＳｗｓに、操作信号ｇｍ、ｇｓをそれぞれ出力する。これにより、メインスイッチＳｗｍおよびサブスイッチＳｗｓは、制御装置３０により操作される。
【００２４】
上記インバータＩＶや高電圧バッテリ１２等は、車載高電圧システムを構成するものである一方、制御装置３０や低電圧バッテリ３２、冷却装置２６等は、車載低電圧システムを構成するものである。そして、これら高電圧システムと低電圧システムとは互いに絶縁されている。このため、上記操作信号ｇｕｐ，ｇｖｐ，ｇｗｐ，ｇｕｎ，ｇｖｎ，ｇｗｎ，ｇｍ，ｇｓは、フォトカプラ等の絶縁手段を介して高電圧システムに出力される。
【００２５】
ところで、上記パワースイッチング素子Ｓｗｐ，Ｓｗｎ，メインスイッチＳｗｍおよびサブスイッチＳｗｓは、いずれもＮチャネルのスーパージャンクションＭＯＳ電界効果トランジスタである。そして、これらには、ボディーダイオードが形成されている。すなわち、例えば高電位側のパワースイッチング素子ＳｗｐにはフリーホイールダイオードＦｗｐが形成され、低電位側のパワースイッチング素子ＳｗｎにはフリーホイールダイオードＦｗｎが形成されている。
【００２６】
上記スーパージャンクションＭＯＳ電界効果トランジスタは、ボディーダイオードのリカバリ電流が増加から減少に転じた後の減少速度が非常に大きい。このため、リカバリ電流の変化によるサージが特に大きくなるおそれがある。そこで本実施形態では、図２に示すスイッチング操作によってこの問題に対処する。しかも、この際、スイッチング操作に伴って入力側インダクタＷ１に蓄えられるエネルギによってコンデンサ２４を充電する。
【００２７】
図２に、本実施形態にかかるスイッチング操作手法を示す。詳しくは、図２（ａ）に、サブスイッチＳｗｓの操作態様の推移を示し、図２（ｂ）に、メインスイッチＳｗｍの操作態様の推移を示し、図２（ｃ）に、１の高電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｐの操作態様の推移を示し、図２（ｄ）に、図２（ｃ）のパワースイッチング素子Ｓｗｐと同相の低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎの操作態様の推移を示す。また、図２（ｅ）に、入力側インダクタＷ１を流れる電流ｉＷ１の推移（符号は、図１参照）を示し、図２（ｆ）に、エネルギ供給インダクタＷ２を流れる電流ｉＷ２の推移（符号は、図１参照）を示し、図２（ｇ）に、サブスイッチＳｗｓ等（ボディーダイオードを含む）を流れる電流ｉｓの推移を示し、図２（ｈ）に、メインスイッチＳｗｍ等（ボディーダイオードを含む）を流れる電流ｉｍの推移を示す。さらに、図２（ｉ）に、高電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｐ等（ボディーダイオードを含む：符号は、図１参照）を流れる電流ｉｐの推移を示し、図２（ｊ）に、低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎ等（ボディーダイオードを含む：符号は、図１参照）を流れる電流ｉｎの推移を示し、図２（ｋ）に、サブスイッチＳｗｓと入力側インダクタＷ１との接続点の電圧Ｖ１の推移を示し、図２（ｌ）に、パワースイッチング素子Ｓｗｐ，Ｓｗｎ間の電圧Ｖ２の推移を示す。なお、以下では、対象とする相において、インバータＩＶから電動機１０に電流が流れる場合を想定している。
【００２８】
図示されるように、期間Ｔ０は、高電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｐがオフ状態であって且つ低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎがオン状態である期間である。ここで、期間Ｔ１において、高電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｐをオン状態に切り替えるに際し、本実施形態では、敢えて低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎをオン状態に維持する。これにより、期間Ｔ１においても、低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎを介して電動機１０に電流が流れ、フリーホイールダイオードＦｗｎに電流は流れない。これは、パワースイッチング素子Ｓｗｎを電流が流れる際の電圧降下量よりもそのボディーダイオード（Ｆｗｎ）に電流が流れる際の電圧降下量の方が大きいためである。このようにパワースイッチング素子Ｓｗｐ，Ｓｗｎの双方をオン状態とする制御（シュートスルー制御）を行なうことで、デッドタイム期間を削除し、ひいては、ボディーダイオードに電流が流れる事態を回避する。
【００２９】
上記シュートスルー制御がなされる期間Ｔ１において高電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｐを流れる電流の増加速度は、入力側インダクタＷ１によって制限されるため、漸増することとなる。すなわち、通常、デッドタイムを設けてまで回避すべき状態であるパワースイッチング素子Ｓｗｐ，Ｓｗｎの双方のオン状態は、入力側インダクタＷ１を設けたために、これらパワースイッチング素子Ｓｗｐ，Ｓｗｎを流れる電流が急上昇して信頼性の低下をもたらす過度の電流が流れる事態を招かない。ここで、高電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｐを流れる電流ｉｐは、入力側インダクタＷ１を流れる電流やサブスイッチＳｗｓを流れる電流ｉｓに等しく、その増加速度は、入力側インダクタＷ１のインダクタンスを「Ｌ」として且つ入力電圧ＶＤＣとすると、「ＶＤＣ／Ｌ」となる。この電流が増加するにつれて、低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎを流れる電流の絶対値は減少する。すなわち、低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎには、出力側インダクタ（電動機１０のインダクタ）による相電流を流し続けようとする力によって電流が流れていたのであるが、この電流は、高電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｐを流れる電流によって賄われるようになる。このため、低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎを流れる電流の絶対値は減少する。
【００３０】
そして、低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎを流れる電流の絶対値がゼロとなった後（電流の流通方向が反転した後）に低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎをオフとすることで、期間Ｔ２に移行する。この場合、高電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｐを流れる電流は、相電流と同量の電流まで減少する。一方、低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎを流れる電流は、ゼロまで減少する。そしてこれら減少速度は、パワースイッチング素子Ｓｗｎのオン状態からオフ状態への切替速度（ゲートの放電速度）によって制御される。ここで、低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎのオフ操作直前においてこのパワースイッチング素子Ｓｗｎに流れていた電流は、入力側インダクタＷ１を流れていた電流から相電流を減算した量である。この電流は、入力側インダクタＷ１を流れていたものである以上、パワースイッチング素子Ｓｗｎがオフ状態に切り替えられても急激にゼロとなることはできず、メインスイッチＳｗｍのボディーダイオード、サブスイッチＳｗｓおよび入力側インダクタＷ１を備えるループ回路を流れることとなる。このため、期間Ｔ２において、入力側インダクタＷ１を流れる電流やサブスイッチＳｗｓを流れる電流は減少しない。なお、期間Ｔ２に移行することで、パワースイッチング素子Ｓｗｐ，Ｓｗｎの接続点の電圧Ｖ２は、入力電圧ＶＤＣに上昇する。
【００３１】
その後、メインスイッチＳｗｍをオン操作することで期間Ｔ３に移行する。これにより、メインスイッチＳｗｍのボディーダイオードを流れていた電流が、メインスイッチＳｗｍの入力端子および出力端子間を流れるようになる。ここで、メインスイッチＳｗｍのオン操作は、低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎがオフ状態に切り替わった後とする。
【００３２】
その後、サブスイッチＳｗｓをオフ操作することで期間Ｔ４に移行する。これにより、サブスイッチＳｗｓを流れる電流はゼロになる。これにより、入力側インダクタＷ１に流れる電流の減少を妨げる方向に逆起電圧が生じる。この逆起電圧は、エネルギ供給インダクタＷ２に、ダイオード２２にとっての順方向の電流を流そうとするものである。このため、入力側インダクタＷ１に蓄えられていたエネルギは、エネルギ供給インダクタＷ２を介してコンデンサ２４に回収される。
【００３３】
そして、入力側インダクタＷ１に蓄えられていた電気エネルギがエネルギ供給インダクタＷ２に出力されることで、期間Ｔ５に移行する。期間Ｔ５においては、サブスイッチＳｗｓと入力側インダクタＷ１との接続点の電圧Ｖ１が高電圧バッテリ１２の電圧ＶＤＣまで上昇する。
【００３４】
その後、メインスイッチＳｗｍおよび高電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｐをオフすることで期間Ｔ６に移行する。
【００３５】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
【００３６】
（１）ソフトスイッチングを行なうために設けた入力側インダクタＷ１に蓄えられるエネルギをエネルギ供給インダクタＷ２を介してコンデンサ２４に回収した。これにより、入力側インダクタＷ１に蓄えられていたエネルギを高電圧バッテリ１２とは別の蓄電手段（コンデンサ２４）によって回収することができる。
【００３７】
（２）インバータＩＶのパワースイッチング素子Ｓｗｐ，ＳｗｎやメインスイッチＳｗｍ、サブスイッチＳｗｓを、車載高電圧システムを構成するものとして且つ、コンデンサ２４を、車載高電圧システムから絶縁された車載低電圧システムを構成するものとした。これにより、高電圧システムを構成する高電圧バッテリ１２の電力を専用のコンバータ等を介すことなく低電圧システムを構成するコンデンサ２４に供給することができる。
【００３８】
（３）インバータＩＶのパワースイッチング素子Ｓｗｐ，ＳｗｎやメインスイッチＳｗｍ、サブスイッチＳｗｓを冷却する冷却装置２６の電源として、コンデンサ２４を利用した。これにより、冷却装置２６の要求電力が多い場合にコンデンサ２４に大きな電力を供給することができる。
【００３９】
（４）高電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｐをオン状態へと切り替えるに際し、低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎと高電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｐとの双方をオン状態とするシュートスルー制御を行なって且つ、低電位側のパワースイッチング素子ＳｗｎおよびフリーホイールダイオードＦｗｎを流れる合計電流がゼロとなった後において低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎをオフ操作した。換言すれば、高電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｐを流れる電流が入力側インダクタＷ１を流れる電流に一致した後に低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎをオフ操作した。これにより、低電位側のフリーホイールダイオードＦｗｎに電流が流れることを好適に回避することができ、ひいてはリカバリ電流に起因したサージを好適に回避することができる。
【００４０】
（５）パワースイッチング素子Ｓｗｎとして、ＭＯＳ電界効果トランジスタを用いた。これにより、入力端子と出力端子とが入れ替わることでこれら一対の端子間を電流が双方向に流れることを許容できるため、シュートスルー制御によって、フリーホイールダイオードＦｗｎに電流が流れることを好適に回避することができる。
【００４１】
（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００４２】
図３に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。なお、図３において、先の図１に示した部材に対応する部材については便宜上同一の符号を付している。
【００４３】
図示されるように、本実施形態でも、高電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｐとバッテリ１２の正極との間に、第１サブスイッチＳｗｓ１および第１入力側インダクタＷ１ａと、第１メインスイッチＳｗｍ１とを並列接続する。ただし、本実施形態では、さらに、低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎとバッテリ１２の負極との間に、第２サブスイッチＳｗｓ２および第２入力側インダクタＷ１ｂと、第２メインスイッチＳｗｍ２とを並列接続する。
【００４４】
ここで、第２サブスイッチＳｗｓ２および第２入力側インダクタＷ１ｂと、第２メインスイッチＳｗｍ２とは、高電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｐに逆並列接続されたフリーホイールダイオードＦｗｐのリカバリ電流対策手段である。すなわち、相電流がインバータＩＶ側に入力されるものである場合、低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎをオン操作するに際し、第２サブスイッチＳｗｓ２をオン状態としてシュートスルー制御を行なう。これにより、シュートスルー制御前に高電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｐを流れていた電流は、第２入力側インダクタＬ２を流れる電流の漸増に伴って漸減する。そして、高電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｐおよびこれに逆並列接続されるフリーホイールダイオードＦｗｐを流れる合計電流がゼロとなった後に、高電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｐをオフ操作する。これにより、高電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｐに逆並列接続されるフリーホイールダイオードＦｗｐについて、リカバリ電流が流れる事態を好適に抑制することができる。
【００４５】
しかも、本実施形態では、第１入力側インダクタＷ１ａおよび第２入力側インダクタＷ１ｂのそれぞれに蓄えられる電気エネルギを第１エネルギ供給インダクタＷ２ａや第２エネルギ供給インダクタＷ２ｂを介してコンデンサ２４ａ，２４ｂに出力することができる。なお、これらコンデンサ２４ａ，２４ｂは、ともに冷却装置２６の電源である。
【００４６】
（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
＜冷却装置について＞
冷却装置としては、冷却対象に接触する冷却通路内の冷却液ＣＬを循環させて冷却対象と冷却液ＣＬとの熱交換を行なうものに限らない。例えば周囲の気体を流動させるファンを備えるものであってもよい。
【００４７】
冷却装置の冷却対象としては、パワースイッチング素子Ｓｗｐ，ＳｗｎやメインスイッチＳｗｍ、サブスイッチＳｗｓ（ボディーダイオードを含む）に限らない。例えば、トランスＴであってもよい。また例えば、インバータＩＶの直流電源である平滑コンデンサ１３や高電圧バッテリ１２等であってもよい。これらもインバータＩＶを流れる電流が大きくなるほど発熱量が大きくなると考えられるため、これらを冷却対象とする場合には上記第１の実施形態の上記（３）の効果に準じた効果を得ることができる。また例えば制御装置３０であってもよい。この場合であっても、制御装置３０がインバータＩＶに近接して配置される場合等には、インバータＩＶの発熱量が大きいほど制御装置３０が受ける授熱量も大きくなるため、上記第１の実施形態の上記（３）の効果に準じた効果を得ることができる。
＜蓄電手段について＞
入力側インダクタＷ１に蓄えられたエネルギを回収する蓄電手段としては、パワースイッチング素子Ｓｗｐ，Ｓｗｎの冷却装置の電源に限らない。例えば、低電圧バッテリ３２であってもよい。いずれにせよ、蓄電手段を低電圧システムの構成部材とするなら、専用のＤＣＤＣコンバータ等を利用することなく高電圧バッテリ１２の電力を低電圧システムに供給することができる。なお、上記第２の実施形態の場合、第１エネルギ供給インダクタＷ２ａの出力と、第２エネルギ供給インダクタＷ２ｂの出力とを各別の用途に用いるようにしてもよい。
【００４８】
さらに、蓄電手段としては、低電圧システムを構成するものにも限らない。
＜パワースイッチング素子Ｓｗｐ，Ｓｗｎについて＞
パワースイッチング素子Ｓｗｐ，Ｓｗｎとしては、スーパージャンクションＭＯＳ型電界効果トランジスタに限らず、任意の電界効果トランジスタであってもよい。ここでＮチャネルにも限らず、Ｐチャネルであってもよい。
【００４９】
また、入力端子と出力端子とが入れ替わることで一対の端子のいずれか一方から他方と他方から一方との双方向の電流を許容するものにも限らず、例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）のように一方向の電流のみを許容するものであってもよい。この場合、ディスクリート部品としてのフリーホイールダイオードをＩＧＢＴに逆並列接続することが望ましい。この構成を上記第１の実施形態に適用する場合、高電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｐをオン状態に切り替えることで低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎに逆並列に接続されるフリーホイールダイオードを流れる電流が漸減しゼロとなった時点の後に低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎをオフ操作することで一旦低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎに電流を流すことが望ましい。
＜電力変換回路について＞
電力変換回路としては、３相回転機に接続されるインバータに限らない、例えば、高電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｐと低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎとの直列接続体に直流電源（バッテリ）が並列接続されて且つ、直列接続体の接続点と直流電源の負極とに、第１インダクタおよびコンデンサが並列接続される降圧コンバータであってもよい。なお、この場合、第１インダクタは、電力変換回路の構成部品である点に留意する。
【００５０】
もっとも、出力電圧が入力電圧以下となるものにも限らず、例えば昇降圧チョッパ回路であってもよい。これは例えば、低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎに第１インダクタを介して直流電源を並列接続して且つ、高電位側のスイッチング素子と出力端子との間に第２インダクタを備えるものであってもよい。この昇降圧チョッパ回路の一対の出力端子には、コンデンサが設けられる。
＜パワースイッチング素子Ｓｗｐ，Ｓｗｎの操作手法について＞
シュートスルー制御の終了タイミングとしては、上記各実施形態におけるものに限らない。例えば、第１の実施形態において、低電位側のパワースイッチング素子ＳｗｎおよびフリーホイールダイオードＦｗｎを流れる合計電流がゼロとなった時点で低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎをオフ操作してもよい。
【００５１】
また、パワースイッチング素子Ｓｗｐ，Ｓｗｎの操作手法としては、シュートスルー制御を行なうものに限らない。これを行わなくても、メインスイッチＳｗｍを閉操作した後サブスイッチＳｗｓを開操作することで、入力側インダクタＷ１に蓄えられたエネルギをエネルギ供給インダクタＷ２を介して出力することができる。
＜その他＞
・回転機としては、ハイブリッド車の主機に限らず、電気自動車の主機等であってもよい。
【００５２】
・サブスイッチＳｗｓ（Ｓｗｓ１，Ｓｗｓ２）をオン操作するタイミングは、パワースイッチング素子Ｓｗｐ（Ｓｗｐ，Ｓｗｎ）をオン操作するタイミングと同一でなくてもよく、例えばその後であってもよい。
【００５３】
・上記第２の実施形態において、第１入力側インダクタＷ１１、第１メインスイッチＳｗｍ１，第１サブスイッチＳｗｓを削除してもよい。これは、第１の実施形態とはリカバリ電流対策の施されるアームが相違する構成である。
【００５４】
・上記各実施形態において、相毎に、入力側インダクタ、メインスイッチ、サブスイッチを各別に備えてもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１０…電動機（第１インダクタの一実施形態）、１２…高電圧バッテリ、２２…ダイオード、２４…コンデンサ、２６…冷却装置、３０…制御装置、ＩＶ…インバータ、Ｗ１，Ｗ１ａ，Ｗ１ｂ…入力側インダクタ（第２インダクタの一実施形態）、Ｗ２，Ｗ２ａ，Ｗ２ｂ…エネルギ供給用インダクタ（第３インダクタの一実施形態）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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