(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに並列接続された複数の上アームスイッチング素子（ＳＵＨＡ〜ＳＷＨＢ）、及び複数の前記上アームスイッチング素子に直列接続されて、かつ、互いに並列接続された複数の下アームスイッチング素子（ＳＵＬＡ〜ＳＷＬＢ）と、
複数の前記上アームスイッチング素子の両端のうち前記下アームスイッチング素子の接続側とは反対側に接続された正極側バスバー（５０ｐ；５１ｐ）と、
複数の前記下アームスイッチング素子の両端のうち前記上アームスイッチング素子の接続側とは反対側に接続された負極側バスバー（５０ｎ；５１ｎ）と、を備える電子回路において、
前記正極側バスバーに電源部の正極側端子が接続されて、かつ、前記負極側バスバーに前記電源部の負極側端子が接続され、
互いに異なる複数の電流領域のそれぞれにおいて、複数の前記上アームスイッチング素子のうちオン抵抗が最小となる特性を有する上アームスイッチング素子が存在しており、
複数の前記上アームスイッチング素子のうち、オン抵抗が最小となる前記電流領域が所定の電流領域である上アームスイッチング素子（ＳＵＨＡ，ＳＶＨＡ，ＳＷＨＡ）は、オン抵抗が最小となる前記電流領域が前記所定の電流領域よりも小さい電流領域である上アームスイッチング素子（ＳＵＨＢ，ＳＶＨＢ，ＳＷＨＢ）よりも、前記正極側バスバーにおいて前記正極側端子から近い箇所に接続されていることを特徴とする電子回路。
【請求項２】
複数の前記上アームスイッチング素子及び複数の前記下アームスイッチング素子のそれぞれには、ダイオード（ＤＵＨＡ〜ＤＷＬＢ）が逆並列に形成されており、
前記上アームスイッチング素子と前記下アームスイッチング素子とは、交互にオン状態とされる請求項１に記載の電子回路。
【請求項３】
互いに並列接続された複数の上アームスイッチング素子（ＳＵＨＡ〜ＳＷＨＢ）、及び複数の前記上アームスイッチング素子に直列接続されて、かつ、互いに並列接続された複数の下アームスイッチング素子（ＳＵＬＡ〜ＳＷＬＢ）と、
複数の前記上アームスイッチング素子の両端のうち前記下アームスイッチング素子の接続側とは反対側に接続された正極側バスバー（５０ｐ；５１ｐ）と、
複数の前記下アームスイッチング素子の両端のうち前記上アームスイッチング素子の接続側とは反対側に接続された負極側バスバー（５０ｎ；５１ｎ）と、を備える電子回路において、
前記正極側バスバーに電源部の正極側端子が接続されて、かつ、前記負極側バスバーに前記電源部の負極側端子が接続され、
互いに異なる複数の電流領域のそれぞれにおいて、複数の前記上アームスイッチング素子のうちオン抵抗が最小となる特性を有する上アームスイッチング素子が存在しており、
複数の前記上アームスイッチング素子のうち、オン抵抗が最小となる前記電流領域が所定の電流領域である上アームスイッチング素子（ＳＵＨＢ，ＳＶＨＢ，ＳＷＨＢ）は、オン抵抗が最小となる前記電流領域が前記所定の電流領域よりも大きい電流領域である上アームスイッチング素子（ＳＵＨＡ，ＳＶＨＡ，ＳＷＨＡ）よりも、前記正極側バスバーにおいて前記正極側端子から近い箇所に接続されていることを特徴とする電子回路。
【請求項４】
複数の前記上アームスイッチング素子及び複数の前記下アームスイッチング素子のそれぞれには、ダイオード（ＤＵＨＡ〜ＤＷＬＢ）が逆並列に形成されており、
前記上アームスイッチング素子と前記下アームスイッチング素子とは、交互にオン状態とされる請求項３に記載の電子回路。
【請求項５】
複数の前記上アームスイッチング素子の並列接続体を複数組備え、
前記複数組のうち前記正極側バスバーとの接続箇所で隣り合う組について、複数の前記電流領域のうち最も大きい電流領域でオン抵抗が最小となる前記上アームスイッチング素子の前記正極側バスバーとの接続箇所が隣り合わないようにされている請求項１〜４のいずれか１項に記載の電子回路。
【請求項６】
互いに並列接続された複数の上アームの別スイッチング素子、及び複数の前記上アームの別スイッチング素子に直列接続されて、かつ、互いに並列接続された複数の下アームの別スイッチング素子を備え、
複数の前記上アームの別スイッチング素子の両端のうち前記下アームの別スイッチング素子の接続側とは反対側には、前記正極側バスバーが接続され、
複数の前記下アームの別スイッチング素子の両端のうち前記上アームの別スイッチング素子の接続側とは反対側には、前記負極側バスバーが接続され、
互いに異なる複数の電流領域のそれぞれにおいて、複数の前記上アームの別スイッチング素子のうちオン抵抗が最小となる特性を有する上アームの別スイッチング素子が存在しており、
前記正極側バスバーにおいて前記正極側端子から最も遠い箇所に接続されている前記上アームスイッチング素子は、複数の前記上アームスイッチング素子のうち、オン抵抗が最小となる前記電流領域が最も小さい上アームスイッチング素子であり、
複数の前記上アームの別スイッチング素子のうち、オン抵抗が最小となる前記電流領域が最も小さい上アームの別スイッチング素子は、前記正極側バスバーにおいて、前記正極側端子から最も遠い箇所に接続されている前記上アームスイッチング素子との接続箇所に対して前記正極側端子から遠い方に隣り合う箇所に接続されている請求項１又は２記載の電子回路。
【請求項７】
前記電源部は、コンデンサである請求項１〜６のいずれか１項に記載の電子回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに並列接続された複数のスイッチング素子を備える電子回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の回路としては、例えば下記特許文献１に見られるように、ＳｉデバイスとしてのＩＧＢＴと、ＳｉＣデバイスとしてのＭＯＳＦＥＴとの並列接続体を駆動するものが知られている。この構成によれば、大電流領域において流通可能な最大電流値を高めつつ、小電流領域においてオン抵抗が低いＭＯＳＦＥＴに電流を多く流すことができ、小電流領域における損失を低減できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１９７２０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＩＧＢＴ及びＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子は、バスバーを介して電源部と電流のやりとりを行う。ここで、バスバーにおけるスイッチング素子の接続箇所に応じて、この接続箇所から電源部までの電気経路のインダクタンス値が異なることとなる。このインダクタンス値の大小が、スイッチング素子の駆動に悪影響を及ぼす懸念がある。
【０００５】
本発明は、スイッチング素子の駆動に及ぼす悪影響を改善できる電子回路を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。
【０００７】
本発明は、電源部（１０）に接続されるバスバー（５０ｐ，５０ｎ；５１ｐ，５１ｎ）と、前記バスバーに接続されて、かつ、駆動対象となる複数の対象スイッチング素子（ＳＵＨＡ〜ＳＷＬＢ）の並列接続体と、を備える電子回路において、互いに異なる複数の電流領域のそれぞれにおいて、複数の前記対象スイッチング素子のうちオン抵抗が最小となる特性を有する対象スイッチング素子が存在しており、前記各電流領域においてオン抵抗が最小となる前記対象スイッチング素子の前記バスバーとの接続箇所のそれぞれが、前記バスバーにおいて前記電源部からのインダクタンス値が互いに異なる箇所とされていることを特徴とする。
【０００８】
上記発明では、互いに異なる複数の電流領域のそれぞれにおいて、複数の対象スイッチング素子のうちオン抵抗が最小となる特性を有する対象スイッチング素子が存在している。このため、各電流領域において、複数の対象スイッチング素子のうち、オン抵抗が最小となる対象スイッチング素子に他の対象スイッチング素子よりも電流が多く流れる。一方、バスバーにおいて対象スイッチング素子の接続箇所から電源部までの電気経路のインダクタンス値に応じて、対象スイッチング素子の駆動状態の切り替えに伴い発生するサージ電圧の大きさや、対象スイッチング素子に流れ込む電流量が異なる。
【０００９】
ここで上記発明では、各電流領域においてオン抵抗が最小となる対象スイッチング素子のバスバーとの接続箇所のそれぞれが、バスバーにおいて電源部からのインダクタンス値が互いに異なる箇所とされている。このため、複数の対象スイッチング素子のうち、流通電流が多い対象スイッチング素子のバスバーとの接続箇所を、流通電流が多い対象スイッチング素子に適したインダクタンス値となるように決定できる。これにより、対象スイッチング素子の駆動に及ぼす悪影響を抑制することができる。
【００１０】
ここで、上記発明を具体化した構成として、複数の前記対象スイッチング素子のうち、オン抵抗が最小となる前記電流領域が所定の電流領域である対象スイッチング素子（ＳＵＨＡ，ＳＶＨＡ，ＳＷＨＡ）が、オン抵抗が最小となる前記電流領域が前記所定の電流領域よりも小さい電流領域である対象スイッチング素子（ＳＵＨＢ，ＳＶＨＢ，ＳＷＨＢ）よりも、前記バスバーにおいて前記電源部からのインダクタンス値が小さくなる箇所に接続されている構成を採用することができる。
【００１１】
バスバーを介して電源部とやりとりされる上記並列接続体に流れる電流が多いほど、オン抵抗が最小となる電流領域が大きい対象スイッチング素子に流れる電流が多くなる。ここで、対象スイッチング素子に流れる電流が多いほど、対象スイッチング素子の駆動状態の切り替えに伴い発生するサージ電圧が大きくなる。このため、複数の対象スイッチング素子のうち、オン抵抗が最小となる電流領域が大きい対象スイッチング素子については、他の対象スイッチング素子よりも、駆動状態の切り替えに伴い発生するサージ電圧が大きくなる。
【００１２】
ここで、駆動状態の切り替え対象となる対象スイッチング素子からバスバーを介して電源部に至るまでの電気経路のインダクタンス値が小さいほど、駆動状態の切り替えに伴い発生するサージ電圧の低減効果が大きくなる。この点に鑑み、複数の対象スイッチング素子のうち、オン抵抗が最小となる電流領域が所定の電流領域である対象スイッチング素子が、オン抵抗が最小となる電流領域が所定の電流領域よりも小さい電流領域である対象スイッチング素子よりも、バスバーにおいて電源部からのインダクタンス値が小さくなる箇所に接続されている構成を採用する。これにより、上記並列接続体に流れる電流が大きい電流領域において、電流が多く流れる対象スイッチング素子の駆動状態の切り替えに伴い発生するサージ電圧を低減でき、ひいては電子回路の損失を低減できる。
【００１３】
また、上記発明を具体化した構成として、複数の前記対象スイッチング素子のうち、オン抵抗が最小となる前記電流領域が所定の電流領域である対象スイッチング素子（ＳＵＨＢ，ＳＶＨＢ，ＳＷＨＢ）が、オン抵抗が最小となる前記電流領域が前記所定の電流領域よりも大きい電流領域である対象スイッチング素子（ＳＵＨＡ，ＳＶＨＡ，ＳＷＨＡ）よりも、前記バスバーにおいて前記電源部からのインダクタンス値が小さくなる箇所に接続されている構成を採用することができる。
【００１４】
バスバーを介して電源部とやりとりされる上記並列接続体に流れる電流が大きいほど、オン抵抗が最小となる電流領域が小さい対象スイッチング素子に流れる電流が多くなる。
【００１５】
ここで、駆動状態の切り替え対象となる対象スイッチング素子からバスバーを介して電源部に至るまでの電気経路のインダクタンス値が小さいほど、電流が流れ込みやすくなったり、駆動状態の切り替えに伴い発生するサージ電圧の低減効果が大きくなったりする。この点に鑑み、複数の対象スイッチング素子のうち、オン抵抗が最小となる電流領域が所定の電流領域である対象スイッチング素子が、オン抵抗が最小となる電流領域が所定の電流領域よりも大きい電流領域である対象スイッチング素子よりも、バスバーにおいて電源部からのインダクタンス値が小さくなる箇所に接続されている構成を採用する。これにより、上記並列接続体に流れる電流が小さい電流領域において、オン抵抗が最小となる電流領域が小さい対象スイッチング素子に積極的に電流を流すことができる。また、オン抵抗が最小となる電流領域が小さい対象スイッチング素子の駆動状態の切り替えに伴い発生するサージ電圧を低減できる。これにより、電子回路の損失を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施形態に係る車載モータ制御システムの全体構成図。
【図２】ＩＧＢＴ及びＭＯＳＦＥＴの電圧電流特性を示す図。
【図３】コンデンサからＩＧＢＴ及びＭＯＳＦＥＴまでのインダクタンス値が相違することを示す図。
【図４】第２実施形態に係る車載モータ制御システムの全体構成図。
【図５】コンデンサからＩＧＢＴ及びＭＯＳＦＥＴまでのインダクタンス値が相違することを示す図。
【図６】第３実施形態に係る車載モータ制御システムの全体構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（第１実施形態）
以下、本発明に係る電子回路を車載インバータとして具体化した第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１８】
図１に示すように、制御システムは、電源部としての平滑コンデンサ１０、インバータ２０、モータジェネレータ３０、及び制御装置４０を備えている。
【００１９】
モータジェネレータ３０は、車載主機であり、図示しない駆動輪と動力伝達可能とされている。本実施形態では、モータジェネレータ３０として、３相のものを用いている。モータジェネレータ３０としては、例えば、永久磁石同期モータを用いることができる。
【００２０】
インバータ２０は、各スイッチ部を備えている。詳しくは、インバータ２０は、Ｕ相上アームスイッチ部２０ＵＨとＵ相下アームスイッチ部２０ＵＬとの直列接続体を備えている。Ｕ相上アームスイッチ部２０ＵＨは、Ｕ相第１上アームスイッチング素子ＳＵＨＡと、Ｕ相第２上アームスイッチング素子ＳＵＨＢとを備えている。Ｕ相下アームスイッチ部２０ＵＬは、Ｕ相第１下アームスイッチング素子ＳＵＬＡと、Ｕ相第２下アームスイッチング素子ＳＵＬＢとを備えている。Ｕ相第１上アームスイッチング素子ＳＵＨＡ及びＵ相第２上アームスイッチング素子ＳＵＨＢのそれぞれの出力端子には、Ｕ相第１下アームスイッチング素子ＳＵＬＡ及びＵ相第２下アームスイッチング素子ＳＵＬＢのそれぞれの入力端子が接続されている。
【００２１】
インバータ２０は、Ｖ相上アームスイッチ部２０ＶＨと、Ｖ相下アームスイッチ部２０ＶＬとの直列接続体を備えている。Ｖ相上アームスイッチ部２０ＶＨは、Ｖ相第１上アームスイッチング素子ＳＶＨＡと、Ｖ相第２上アームスイッチング素子ＳＶＨＢとを備えている。Ｖ相下アームスイッチ部２０ＶＬは、Ｖ相第１下アームスイッチング素子ＳＶＬＡと、Ｖ相第２下アームスイッチング素子ＳＶＬＢとを備えている。
【００２２】
インバータ２０は、Ｗ相上アームスイッチ部２０ＷＨと、Ｗ相下アームスイッチ部２０ＷＬとの直列接続体を備えている。Ｗ相上アームスイッチ部２０ＷＨは、Ｗ相第１上アームスイッチング素子ＳＷＨＡと、Ｗ相第２上アームスイッチング素子ＳＷＨＢとを備えている。Ｗ相下アームスイッチ部２０ＷＬは、Ｗ相第１下アームスイッチング素子ＳＷＬＡと、Ｗ相第２下アームスイッチング素子ＳＷＬＢとを備えている。
【００２３】
本実施形態では、各第１スイッチング素子ＳＵＨＡ，ＳＵＬＡ，ＳＶＨＡ，ＳＶＬＡ，ＳＷＨＡ，ＳＷＬＡとして、ＳｉデバイスとしてのＩＧＢＴを用いている。このため、各第１スイッチング素子において、出力端子はエミッタであり、入力端子はコレクタである。また本実施形態では、各第２スイッチング素子ＳＵＨＢ，ＳＵＬＢ，ＳＶＨＢ，ＳＶＬＢ，ＳＷＨＢ，ＳＷＬＢとして、ＳｉＣデバイスとしてのＮチャネルＭＯＳＦＥＴを用いている。このため、各第２スイッチング素子において、出力端子はソースであり、入力端子はドレインである。
【００２４】
各第１スイッチング素子ＳＵＨＡ，ＳＵＬＡ，ＳＶＨＡ，ＳＶＬＡ，ＳＷＨＡ，ＳＷＬＡには、各フリーホイールダイオードＤＵＨＡ，ＤＵＬＡ，ＤＶＨＡ，ＤＶＬＡ，ＤＷＨＡ，ＤＷＬＡが逆並列に接続されている。また、各第２スイッチング素子ＳＵＨＢ，ＳＵＬＢ，ＳＶＨＢ，ＳＶＬＢ，ＳＷＨＢ，ＳＷＬＢには、各寄生ダイオードＤＵＨＢ，ＤＵＬＢ，ＤＶＨＢ，ＤＶＬＢ，ＤＷＨＢ，ＤＷＬＢが形成されている。ちなみに、各第２スイッチング素子にフリーホイールダイオードを逆並列に接続してもよい。
【００２５】
本実施形態において、各スイッチ部をＩＧＢＴ及びＭＯＳＦＥＴの並列接続体にて構成した理由は、小電流領域においてオン抵抗が低いＭＯＳＦＥＴに電流を流通させることにより、小電流領域における損失を低減するためである。以下、図２を用いて説明する。なお図２において、一点鎖線は、ＭＯＳＦＥＴのソース及びドレイン間電圧Ｖｄｓとドレイン電流Ｉｄとの電圧電流特性を示し、破線は、ＩＧＢＴのコレクタ及びエミッタ間電圧Ｖｃｅとコレクタ電流Ｉｃとの電圧電流特性を示す。また、実線は、ＩＧＢＴ及びＭＯＳＦＥＴを並列で使用した場合の電圧電流特性を示す。
【００２６】
図２に示すように、電流が所定電流Ｉｔｈよりも小さい小電流領域においては、ドレイン電流Ｉｄに対するドレイン及びソース間電圧Ｖｄｓが、コレクタ電流Ｉｃに対するコレクタ及びエミッタ間電圧Ｖｃｅよりも低い。すなわち、小電流領域においては、ＭＯＳＦＥＴのオン抵抗がＩＧＢＴのオン抵抗よりも小さい。このため、小電流領域においては、互いに並列接続されたＭＯＳＦＥＴ及びＩＧＢＴのうち、ＭＯＳＦＥＴの方に電流が多く流れることとなる。一方、電流が所定電流Ｉｔｈよりも大きい大電流領域においては、コレクタ電流Ｉｃに対するコレクタ及びエミッタ間電圧Ｖｃｅがドレイン電流Ｉｄに対するドレイン及びソース間電圧Ｖｄｓよりも低い。すなわち、大電流領域においては、ＩＧＢＴのオン抵抗がＭＯＳＦＥＴのオン抵抗よりも小さい。このため、大電流領域においては、互いに並列接続されたＭＯＳＦＥＴ及びＩＧＢＴのうち、ＩＧＢＴの方に電流が多く流れることとなる。
【００２７】
また本実施形態において、各第１スイッチング素子ＳＵＨＡ，ＳＵＬＡ，ＳＶＨＡ，ＳＶＬＡ，ＳＷＨＡ，ＳＷＬＡに流通可能なコレクタ電流Ｉｃの最大値は、各第２スイッチング素子ＳＵＨＢ，ＳＵＬＢ，ＳＶＨＢ，ＳＶＬＢ，ＳＷＨＢ，ＳＷＬＢに流通可能なドレイン電流Ｉｄの最大値よりも大きく設定されている。
【００２８】
先の図１の説明に戻り、Ｕ相上アームスイッチ部２０ＵＨとＵ相下アームスイッチ部２０ＵＬとの接続点には、モータジェネレータ３０のＵ相巻線３０Ｕの第１端が接続されている。Ｖ相上アームスイッチ部２０ＶＨとＶ相下アームスイッチ部２０ＶＬとの接続点には、モータジェネレータ３０のＶ相巻線３０Ｖの第１端が接続されている。Ｗ相上アームスイッチ部２０ＷＨとＷ相下アームスイッチ部２０ＷＬとの接続点には、モータジェネレータ３０のＷ相巻線３０Ｗの第１端が接続されている。各相巻線３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗの第２端は、中性点で接続されている。
【００２９】
平滑コンデンサ１０の正極側端子１０ｐには、正極側バスバー５０ｐが接続されており、平滑コンデンサ１０の負極側端子１０ｎには、負極側バスバー５０ｎが接続されている。各バスバー５０ｐ，５０ｎは、長尺状をなす導電部材であり、より具体的には、長尺板状をなす導電部材である。本実施形態において、各バスバー５０ｐ，５０ｎは、直線状に形成された直線部を有している。この直線部において、各バスバー５０ｐ，５０ｎの断面形状は、略等しくなっている。
【００３０】
正極側バスバー５０ｐには、正極側端子１０ｐ側から近い順に、Ｕ相第１上アームスイッチング素子ＳＵＨＡのコレクタ、Ｕ相第２上アームスイッチング素子ＳＵＨＢのドレイン、Ｖ相第１上アームスイッチング素子ＳＶＨＡのコレクタ、Ｖ相第２上アームスイッチング素子ＳＶＨＢのドレイン、Ｗ相第１上アームスイッチング素子ＳＷＨＡのコレクタ、及びＷ相第２上アームスイッチング素子ＳＷＨＢのドレインが接続されている。特に本実施形態では、各コレクタ，ドレインが正極側バスバー５０ｐの直線部に接続されている。
【００３１】
負極側バスバー５０ｎには、負極側端子１０ｎ側から近い順に、Ｕ相第１下アームスイッチング素子ＳＵＬＡのエミッタ、Ｕ相第２下アームスイッチング素子ＳＵＬＢのソース、Ｖ相第１下アームスイッチング素子ＳＶＬＡのエミッタ、Ｖ相第２下アームスイッチング素子ＳＶＬＢのソース、Ｗ相第１下アームスイッチング素子ＳＷＬＡのエミッタ、及びＷ相第２下アームスイッチング素子ＳＷＬＢのソースが接続されている。特に本実施形態では、各エミッタ，ソースが負極側バスバー５０ｎの直線部に接続されている。
【００３２】
制御装置４０は、モータジェネレータ３０の制御量をその指令値に制御すべく、インバータ２０を駆動する。制御量は、例えばトルクである。制御装置４０は、インバータ２０の各スイッチング素子ＳＵＨＡ，ＳＵＨＢ，ＳＵＬＡ，ＳＵＬＢ，ＳＶＨＡ，ＳＶＨＢ，ＳＶＬＡ，ＳＶＬＢ，ＳＷＨＡ，ＳＷＨＢ，ＳＷＬＡ，ＳＷＬＢをオンオフ駆動すべく、各スイッチ部に対応する駆動信号を、各スイッチ部に対して個別に設けられた図示しない駆動回路に対して出力する。制御装置４０は、例えば、電気角で互いに位相が１２０°ずれた３相指令電圧と三角波等のキャリア信号との大小比較に基づくＰＷＭ処理により、各駆動回路に対応する駆動信号を生成する。駆動信号は、各スイッチング素子のオン状態への切り替えを指示するオン指令と、オフ状態への切り替えを指示するオフ指令とのいずれかをとる。上アーム側の駆動信号と、対応する下アーム側の駆動信号とは、互いに相補的な信号となっている。このため、上アームスイッチング素子と、対応する下アームスイッチング素子とは、交互にオン状態とされる。また本実施形態では、各スイッチ部２０ＵＨ〜２０ＷＬにおいて、第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子が同時にオン状態又はオフ状態とされる。
【００３３】
続いて、本実施形態に係る特徴的構成について説明する。
【００３４】
本実施形態では上述したように、正極側バスバー５０ｐには、正極側端子１０ｐ側から近い順に、Ｕ相第１上アームスイッチング素子ＳＵＨＡのコレクタ、Ｕ相第２上アームスイッチング素子ＳＵＨＢのドレイン、Ｖ相第１上アームスイッチング素子ＳＶＨＡのコレクタ、Ｖ相第２上アームスイッチング素子ＳＶＨＢのドレイン、Ｗ相第１上アームスイッチング素子ＳＷＨＡのコレクタ、及びＷ相第２上アームスイッチング素子ＳＷＨＢのドレインが接続されている。
【００３５】
これにより、各上アームスイッチ部２０ＵＨ，２０ＶＨ，２０ＷＨにおいて、第１スイッチング素子（ＩＧＢＴ）の正極側バスバー５０ｐとの接続箇所から正極側端子１０ｐまでのインダクタンス値が、第２スイッチング素子（ＭＯＳＦＥＴ）の正極側バスバー５０ｐとの接続箇所から正極側端子１０ｐまでのインダクタンス値よりも小さくなる。図３には、インダクタンス値が相違する例を、Ｕ相上アームスイッチ部２０ＵＨ及びＶ相上アームスイッチ部２０ＶＨについて示した。
【００３６】
上述した構成によれば、大電流領域において、第１スイッチング素子のオン状態からオフ状態への切り替えに伴い発生するサージ電圧を低減でき、第１スイッチング素子で発生するスイッチング損失を低減できる。以下、図３に示すＵ相上アームスイッチ部２０ＵＨを例にして説明する。
【００３７】
大電流領域において、平滑コンデンサ１０から正極側バスバー５０ｐを介してＵ相上アームスイッチ部２０ＵＨに供給される電流が多いほど、Ｕ相第１上アームスイッチング素子ＳＵＨＡに流れるコレクタ電流が多くなる。ここで、Ｕ相第１上アームスイッチング素子ＳＵＨＡに流れるコレクタ電流が大きいほど、Ｕ相第１上アームスイッチング素子ＳＵＨＡのオフ状態への切り替えに伴い発生するサージ電圧が大きくなる。このため、大電流領域においては、Ｕ相第２上アームスイッチング素子ＳＵＨＢよりもＵ相第１上アームスイッチング素子ＳＵＨＡの方で、オフ状態への切り替えに伴い発生するサージ電圧が大きくなる。
【００３８】
ここで、正極側バスバー５０ｐにおいて平滑コンデンサ１０からスイッチング素子の接続箇所までの電気経路のインダクタンス値が小さいほど、オフ状態への切り替えに伴い発生するサージ電圧の低減効果が大きくなる。そこで、大電流領域において電流が多く流れるＵ相第１上アームスイッチング素子ＳＵＨＡのコレクタから正極側バスバー５０ｐを介して正極側端子１０ｐまでに至る電気経路のインダクタンス値を、Ｕ相第２上アームスイッチング素子ＳＵＨＢのドレインから正極側バスバー５０ｐを介して正極側端子１０ｐまでに至る電気経路のインダクタンス値よりも小さくなるようにした。これにより、Ｕ相第１上アームスイッチング素子ＳＵＨＡのオフ状態への切り替えに伴い発生するサージ電圧の低減効果を大きくし、Ｕ相第１上アームスイッチング素子ＳＵＨＡのオフ状態への切り替えに伴い発生するスイッチング損失を低減することができる。したがって、インバータ２０の損失を低減することができる。なお、各下アームスイッチ部２０ＵＬ，２０ＶＬ，２０ＷＬについても、オフ状態への切り替えに伴い発生するスイッチング損失を低減することができる。
【００３９】
また本実施形態では、大電流領域において、各上アームスイッチ部２０ＵＨ，２０ＶＨ，２０ＷＨの第１スイッチング素子のオフ状態からオン状態への切り替えに伴い発生するサージ電圧も低減できる。以下、Ｕ相上アームスイッチ部２０ＵＨを例にして説明する。
【００４０】
Ｕ相第１上アームスイッチング素子ＳＵＨＡがオフ状態からオン状態に切り替えられると、Ｕ相第１下アームスイッチング素子ＳＵＬＡに逆並列に接続されたフリーホイールダイオードＤＵＬＡにリカバリ電流が流れる。このリカバリ電流に起因して、フリーホイールダイオードＤＵＬＡ及びこれに逆並列接続されたＵ相第１下アームスイッチング素子ＳＵＬＡにサージ電圧が生じる。ここで、第１スイッチング素子（ＩＧＢＴ）の正極側バスバー５０ｐとの接続箇所から正極側端子１０ｐまでのインダクタンス値が、第２スイッチング素子（ＭＯＳＦＥＴ）の正極側バスバー５０ｐとの接続箇所から正極側端子１０ｐまでのインダクタンス値よりも小さい構成によれば、リカバリ電流に起因したサージ電圧を低減できる。その結果、オン状態への切り替えに伴い発生するスイッチング損失を低減でき、ひいてはインバータ２０の損失を低減できる。なお、各下アームスイッチ部２０ＵＬ，２０ＶＬ，２０ＷＬについても、オン状態への切り替えに伴い発生するスイッチング損失を低減することができる。
【００４１】
さらに本実施形態では、Ｕ，Ｖ，Ｗ相のうち正極側バスバー５０ｐとの接続箇所で隣り合う相について、大電流領域で電流が多く流れるＩＧＢＴ同士が隣り合わないようにされている。すなわち、ＩＧＢＴとＭＯＳＦＥＴとが交互に正極側バスバー５０ｐに接続されている。この構成は、サージ電圧を低減するためのものである。以下、図３に示すＵ相上アームスイッチ部２０ＵＨ及びＶ相上アームスイッチ部２０ＶＨを例にして説明する。
【００４２】
Ｖ相上アームスイッチ部２０ＶＨを構成するＶ相第１上アームスイッチング素子ＳＶＨＡの駆動状態の切り替えに伴って発生するサージ電圧は、Ｕ相上アームスイッチ部２０ＵＨに伝達される。このため、Ｕ相上アームスイッチ部２０ＵＨを構成するＵ相第１上アームスイッチング素子ＳＵＨＡの駆動状態の切り替えに伴って発生するサージ電圧に、Ｖ相上アームスイッチ部２０ＶＨから伝達されたサージ電圧が重畳され得る。この場合、スイッチング損失が増加してしまうこととなる。
【００４３】
ここで本実施形態では、正極側バスバー５０ｐにおいて、Ｕ相第１上アームスイッチング素子ＳＵＨＡとの接続箇所と、Ｖ相第１上アームスイッチング素子ＳＶＨＡとの接続箇所との間に、Ｕ相第２上アームスイッチング素子ＳＵＨＢの接続箇所を挟んだ。このため、正極側バスバー５０ｐにおいて、Ｖ相第１上アームスイッチング素子ＳＶＨＡとの接続箇所とＵ相第１上アームスイッチング素子ＳＵＨＡの接続箇所とが隣り合わないようになる。その結果、Ｖ相第１上アームスイッチング素子ＳＶＨＡのコレクタから正極側バスバー５０ｐを介してＵ相第１上アームスイッチング素子ＳＵＨＡのコレクタに至る電気経路を長くすることができ、この電気経路のインダクタンス値を増加させることができる。これにより、Ｖ相第１上アームスイッチング素子ＳＶＨＡの駆動状態の切り替えに伴って発生するサージ電圧の上記電気経路における減衰効果を高めることができる。したがって、Ｕ相第１上アームスイッチング素子ＳＵＨＡの駆動状態の切り替えに伴って発生するサージ電圧に重畳されるサージ電圧を低減できる。
【００４４】
（第２実施形態）
以下、第２実施形態について、上記第１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。本実施形態では、図４に示すように、各スイッチ部２０ＵＨ〜２０ＷＬにおいて、各バスバー５０ｐ，５０ｎにおける第１スイッチング素子と第２スイッチング素子との接続箇所を入れ替える。なお図４において、先の図１に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。
【００４５】
図示されるように、正極側バスバー５０ｐには、正極側端子１０ｐ側から近い順に、Ｕ相第２上アームスイッチング素子ＳＵＨＢのドレイン、Ｕ相第１上アームスイッチング素子ＳＵＨＡのコレクタ、Ｖ相第２上アームスイッチング素子ＳＶＨＢのドレイン、Ｖ相第１上アームスイッチング素子ＳＶＨＡのコレクタ、Ｗ相第２上アームスイッチング素子ＳＷＨＢのドレイン、及びＷ相第１上アームスイッチング素子ＳＷＨＡのコレクタが接続されている。特に本実施形態では、各コレクタ，ドレインが正極側バスバー５０ｐの直線部に接続されている。
【００４６】
負極側バスバー５０ｎには、負極側端子１０ｎ側から近い順に、Ｕ相第２下アームスイッチング素子ＳＵＬＢのソース、Ｕ相第１下アームスイッチング素子ＳＵＬＡのエミッタ、Ｖ相第２下アームスイッチング素子ＳＶＬＢのソース、Ｖ相第１下アームスイッチング素子ＳＶＬＡのエミッタ、Ｗ相第２下アームスイッチング素子ＳＷＬＢのソース、及びＷ相第１下アームスイッチング素子ＳＷＬＡのエミッタが接続されている。特に本実施形態では、各エミッタ，ソースが負極側バスバー５０ｎの直線部に接続されている。
【００４７】
これにより、各上アームスイッチ部２０ＵＨ，２０ＶＨ，２０ＷＨにおいて、第２スイッチング素子（ＭＯＳＦＥＴ）の正極側バスバー５０ｐとの接続箇所から正極側端子１０ｐまでのインダクタンス値が、第１スイッチング素子（ＩＧＢＴ）の正極側バスバー５０ｐとの接続箇所から正極側端子１０ｐまでのインダクタンス値よりも小さくなる。図５には、インダクタンス値が相違する例をＵ相上アームスイッチ部２０ＵＨについて示した。
【００４８】
上述した構成によれば、小電流領域におけるインバータ２０の損失を低減できる。以下、図５に示すＵ相上アームスイッチ部２０ＵＨを例にして説明する。
【００４９】
小電流領域において、平滑コンデンサ１０から正極側バスバー５０ｐを介してＵ相上アームスイッチ部２０ＵＨに供給される電流が大きいほど、Ｕ相第２上アームスイッチング素子ＳＵＨＢに流れる電流が多くなる。ここで、Ｕ相第２上アームスイッチング素子ＳＵＨＢに流れるドレイン電流が大きいほど、Ｕ相第２上アームスイッチング素子ＳＵＨＢのオフ状態への切り替えに伴い発生するサージ電圧が大きくなる。このため、小電流領域においては、Ｕ相第１上アームスイッチング素子ＳＵＨＡよりもＵ相第２上アームスイッチング素子ＳＵＨＢの方で、オフ状態への切り替えに伴い発生するサージ電圧が大きくなる。
【００５０】
ここで本実施形態では、小電流領域において電流が多く流れるＵ相第２上アームスイッチング素子ＳＵＨＢのドレインから正極側バスバー５０ｐを介して正極側端子１０ｐまでに至る電気経路のインダクタンス値を、Ｕ相第１上アームスイッチング素子ＳＵＨＡのコレクタから正極側バスバー５０ｐを介して正極側端子１０ｐまでに至る電気経路のインダクタンス値よりも小さくなるようにした。これにより、Ｕ相第２上アームスイッチング素子ＳＵＨＢのオフ状態への切り替えに伴い発生するサージ電圧の低減効果を大きくできる。また、上述したインダクタンス値の設定により、Ｕ相第１上アームスイッチング素子ＳＵＨＡに流れようとする電流をＵ相第２上アームスイッチング素子ＳＵＨＢに積極的に流すようにできる。このため、小電流領域においてＩＧＢＴよりもＭＯＳＦＥＴに電流を流すことによる損失低減効果を大きくできる。したがって、インバータ２０の損失を低減することができる。
【００５１】
なお本実施形態において、小電流領域での各上アームスイッチ部２０ＵＨ〜２０ＷＨの第２スイッチング素子のオフ状態からオン状態への切り替えに伴い発生するサージ電圧を、上記第１実施形態と同様に低減することができる。
【００５２】
また本実施形態において、Ｕ，Ｖ，Ｗ相のうち正極側バスバー５０ｐとの接続箇所で隣り合う相について、他の相から伝達されるサージ電圧を、上記第１実施形態と同様に低減することができる。
【００５３】
（第３実施形態）
以下、第３実施形態について、上記第１，第２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。本実施形態では、図６に示すように、制御システムとして、モータジェネレータ及びインバータを２組備える２モータシステムを用いる。なお図６において、先の図１に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。
【００５４】
図示されるように、制御システムは、第１インバータ２０ａ、第１モータジェネレータ３０ａ、第２インバータ２０ｂ、及び第２モータジェネレータ３０ｂを備えている。本実施形態では、各モータジェネレータ３０ａ，３０ｂとして、上記第１実施形態のモータジェネレータ３０と同じ永久磁石同期機を用いている。
【００５５】
第１モータジェネレータ３０ａは、上記第１実施形態のモータジェネレータ３０と同様に、車載主機等の役割を果たす。なお図６には、第１モータジェネレータ３０ａが備える各相巻線を３０Ｕａ，３０Ｖａ，３０Ｗａにて示した。
【００５６】
第２モータジェネレータ３０ｂは、発電機、及び車載主機としての図示しないエンジンの出力軸に初期回転を付与するスタータとしての役割を果たす。なお図６には、第２モータジェネレータ３０ｂが備える各相巻線を３０Ｕｂ，３０Ｖｂ，３０Ｗｂにて示した。
【００５７】
本実施形態において、第１インバータ２０ａは、上記第１実施形態の図１に示したインバータ２０と同様の構成を備えている。このため本実施形態では、第１インバータ２０ａを構成する各スイッチング素子の符号を、図１のインバータ２０を構成する各スイッチング素子の符号と同じものにしている。また、第２インバータ２０ｂは、上記第２実施形態の図４に示したインバータ２０と同様の構成を備えている。このため本実施形態では、第２インバータ２０ｂを構成する各スイッチング素子の符号を、図４のインバータ２０を構成する各スイッチング素子の符号と同じものにしている。
【００５８】
平滑コンデンサ１０の正極側端子１０ｐには、正極側バスバー５１ｐが接続されており、平滑コンデンサ１０の負極側端子１０ｎには、負極側バスバー５１ｎが接続されている。各バスバー５１ｐ，５１ｎは、長尺状をなす導電部材であり、より具体的には、長尺板状をなす導電部材である。本実施形態において、各バスバー５１ｐ，５１ｎは、直線状に形成された直線部を有している。この直線部において、各バスバー５１ｐ，５１ｎの断面形状は、略等しくなっている。
【００５９】
正極側バスバー５１ｐには、正極側端子１０ｐ側から近い順に、第１インバータ２０ａを構成する各上アームスイッチング素子の入力端子が接続されている。詳しくは、正極側バスバー５１ｐには、正極側端子１０ｐ側から近い順に、Ｕ相第１上アームスイッチング素子ＳＵＨＡのコレクタ、Ｕ相第２上アームスイッチング素子ＳＵＨＢのドレイン、Ｖ相第１上アームスイッチング素子ＳＶＨＡのコレクタ、Ｖ相第２上アームスイッチング素子ＳＶＨＢのドレイン、Ｗ相第１上アームスイッチング素子ＳＷＨＡのコレクタ、及びＷ相第２上アームスイッチング素子ＳＷＨＢのドレインが接続されている。
【００６０】
また、正極側バスバー５１ｐには、第１インバータ２０ａを構成する各上アームスイッチング素子に加えて、第２インバータ２０ｂを構成する各上アームスイッチング素子の入力端子が接続されている。詳しくは、正極側バスバー５１ｐには、Ｗ相第２上アームスイッチング素子ＳＷＨＢのドレイン側から近い順に、Ｕ相第２上アームスイッチング素子ＳＵＨＢのドレイン、Ｕ相第１上アームスイッチング素子ＳＵＨＡのコレクタ、Ｖ相第２上アームスイッチング素子ＳＶＨＢのドレイン、Ｖ相第１上アームスイッチング素子ＳＶＨＡのコレクタ、Ｗ相第２上アームスイッチング素子ＳＷＨＢのドレイン、及びＷ相第１上アームスイッチング素子ＳＷＨＡのコレクタが接続されている。なお本実施形態では、各コレクタ，ドレインが正極側バスバー５１ｐの直線部に接続されている。
【００６１】
負極側バスバー５１ｎには、負極側端子１０ｎ側から近い順に、第１インバータ２０ａを構成する各下アームスイッチング素子の入力端子が接続されている。詳しくは、負極側バスバー５０ｎには、負極側端子１０ｎ側から近い順に、Ｕ相第１下アームスイッチング素子ＳＵＬＡのエミッタ、Ｕ相第２下アームスイッチング素子ＳＵＬＢのソース、Ｖ相第１下アームスイッチング素子ＳＶＬＡのエミッタ、Ｖ相第２下アームスイッチング素子ＳＶＬＢのソース、Ｗ相第１下アームスイッチング素子ＳＷＬＡのエミッタ、及びＷ相第２下アームスイッチング素子ＳＷＬＢのソースが接続されている。
【００６２】
また、負極側バスバー５１ｎには、第１インバータ２０ａを構成する各下アームスイッチング素子に加えて、第２インバータ２０ｂを構成する各下アームスイッチング素子の出力端子が接続されている。詳しくは、負極側バスバー５１ｎには、Ｗ相第２下アームスイッチング素子ＳＷＬＢのソース側から近い順に、Ｕ相第２下アームスイッチング素子ＳＵＬＢのソース、Ｕ相第１下アームスイッチング素子ＳＵＬＡのエミッタ、Ｖ相第２下アームスイッチング素子ＳＶＬＢのソース、Ｖ相第１下アームスイッチング素子ＳＶＬＡのエミッタ、Ｗ相第２下アームスイッチング素子ＳＷＬＢのソース、及びＷ相第１下アームスイッチング素子ＳＷＬＡのエミッタが接続されている。なお本実施形態では、各エミッタ，ソースが負極側バスバー５１ｎの直線部に接続されている。
【００６３】
以上説明した本実施形態では、正極側バスバー５１ｐにおいて、第１インバータ２０ａを構成するＷ相第１上アームスイッチング素子ＳＷＨＡの接続箇所と、第２インバータ２０ｂを構成するＵ相第１上アームスイッチング素子ＳＵＨＡの接続箇所との間に、第１インバータ２０ａを構成するＷ相第２上アームスイッチング素子ＳＷＨＢ及び第２インバータ２０ｂを構成するＵ相第２上アームスイッチング素子ＳＵＨＢのそれぞれの接続箇所を挟んだ。このため、第１インバータ２０ａを構成する第１上アームスイッチング素子と、第２インバータ２０ｂを構成する第１上アームスイッチング素子との正極側バスバー５１ｐを介した距離を長くでき、インダクタンス値を増加させることができる。これにより、例えば、第２インバータ２０ｂを構成するＵ相第１上アームスイッチング素子ＳＵＨＡの駆動状態の切り替えに伴い発生するサージ電圧が、第１インバータ２０ａを構成するＷ相第１上アームスイッチング素子ＳＷＨＡまで伝達される際の減衰効果を高くできる。その結果、第１インバータ２０ａ及び第２インバータ２０ｂのうち一方から他方へと伝達されるサージ電圧を低減することができる。
【００６４】
なお本実施形態において、第１インバータ２０ａ及び第２インバータ２０ｂのうち、一方を構成するスイッチング素子が対象スイッチング素子に相当し、他方を構成するスイッチング素子が別スイッチング素子に相当する。
【００６５】
（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。
【００６６】
・上記第１，第２実施形態では、正極側バスバー５０ｐにおいて、平滑コンデンサ１０の正極側端子１０ｐからの各上アームスイッチング素子の入力端子の接続箇所の距離を変えることで、インダクタンス値を変えたがこれに限らない。例えば、バスバーの幅を変えることでインダクタンス値を変えてもよい。ここでは、バスバーの幅を広くすると、インダクタンス値が低下する傾向にある。なお、負極側バスバー５０ｎについても同様である。
【００６７】
・上記第１実施形態では、２つの電流領域のそれぞれにおいてオン抵抗が最小となる特性を有するスイッチング素子でスイッチ部を構成したがこれに限らない。例えば、３つ以上の電流領域のそれぞれにおいてオン抵抗が最小となる特性を有するスイッチング素子でスイッチ部を構成してもよい。ここで、小，中，大の３つの電流領域のそれぞれにおいてオン抵抗が最小となる特性を有する３つのスイッチング素子でスイッチ部を構成する場合、正極側バスバーにおいて、大電流領域に対応するスイッチング素子の入力端子の接続箇所を、小電流領域に対応するスイッチング素子の入力端子の接続箇所と、中電流領域に対応するスイッチング素子の入力端子の接続箇所とで挟めばよい。
【００６８】
・上記第３実施形態において、モータジェネレータ及びインバータを３組以上備えるシステムであってもよい。例えば、モータジェネレータ及びインバータを３組備えるシステムの場合、正極側バスバー５１ｐを介して接続されている３つのインバータのうち、隣り合うものが、対象スイッチング素子を備えるインバータと別スイッチング素子を備えるインバータとに相当する。
【００６９】
・各スイッチ部を構成するスイッチング素子としては、ＩＧＢＴ及びＭＯＳＦＥＴの組み合わせに限らず、他の組み合わせであってもよい。
【００７０】
・正極側，負極側バスバーとしては、直線状に形成された部分を有するものに限らず、例えば、屈曲した長尺板状の部分を有するものであってもよい。また、正極側，負極側バスバーとしては、板状のものに限らず、例えば棒状のものであってもよい。
【００７１】
・インバータとしては、３相のものに限らず、１相、２相、又は４相以上のものであってもよい。また、複数のスイッチング素子の並列接続体でスイッチ部が構成されている電子回路としては、インバータに限らない。
【００７２】
・バスバーに接続される電源部としては、平滑コンデンサに限らず、例えば蓄電池であってもよい。
【００７３】
・モータジェネレータとしては、永久磁石同期機に限らず、例えば巻線界磁型同期機であってもよい。また、モータジェネレータとしては、同期機に限らず、例えば誘導機であってもよい。さらに、モータジェネレータとしては、車載主機として用いられるものに限らず、電動パワーステアリング装置や空調用電動コンプレッサを構成する電動機等、他の用途に用いられるものであってもよい。
【符号の説明】
【００７４】
１０…平滑コンデンサ、２０…インバータ、３０…モータジェネレータ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
0006627637.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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