(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力変換器（３０）の複数のスイッチング素子（３１〜３６）を操作し、通電を制御する電力変換器制御装置であって、
前記電力変換器に印加される電圧よりも低い低電圧が印加される低電圧域（１００）に設けられ、前記電力変換器に対する通電指令を演算する制御部（１０１、１０２）と、
前記電力変換器に印加される電圧相当の高電圧が印加される高電圧域（２００）に設けられ、前記通電指令に基づいて前記複数のスイッチング素子に駆動信号を出力する駆動部（４０１、４０２）と、
を備え、
前記駆動部は、前記複数のスイッチング素子のスイッチング速度を変更可能なスイッチング速度変更回路（４３）を有し、
前記制御部又は前記駆動部に、少なくとも大気圧、及び、少なくとも１つの前記スイッチング素子に流れる素子電流（Ｉｃｅ）の情報を取得し、大気圧が低いほどスイッチング速度を低速に設定し、且つ前記素子電流が大きいほどスイッチング速度を低速に設定して前記スイッチング速度変更回路に指令するスイッチング速度設定部（１２、４２）が設けられ、
前記スイッチング速度設定部は、
大気圧が次第に低下するとき、第１閾値（Ｐｔｈ１）でスイッチング速度を相対的に高速の第２速度（Ｓ２）から相対的に低速の第１速度（Ｓ１）に切替え、大気圧が次第に上昇するとき、前記第１閾値より高圧の第２閾値（Ｐｔｈ２）で前記第１速度（Ｓ１）から前記第２速度（Ｓ２）に切替えることを特徴とする電力変換器制御装置。
【請求項２】
前記スイッチング速度設定部は、環境温度（Ｔａ）をさらに取得し、
前記環境温度が低いほどスイッチング速度を低速に設定することを特徴とする請求項１に記載の電力変換器制御装置。
【請求項３】
前記スイッチング速度設定部は、電力変換器入力電圧（Ｖｉｎｖ）をさらに取得し、
前記電力変換器入力電圧が高いほどスイッチング速度を低速に設定することを特徴とする請求項１または２に記載の電力変換器制御装置。
【請求項４】
前記スイッチング速度設定部（１２）は、前記制御部に設けられており、
前記低電圧域に設けられた大気圧検出部（６１）、又は外部の装置（７０）から大気圧の情報を取得することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電力変換器制御装置。
【請求項５】
前記スイッチング速度設定部（４２）は、前記駆動部に設けられており、
前記高電圧域に設けられた大気圧検出部（６３）から大気圧の情報を取得することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電力変換器制御装置。
【請求項６】
ハイブリッド自動車又は電気自動車に搭載され、車両の駆動源であるモータジェネレータ（８０）に電力を供給する電力変換器の通電を制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の電力変換器制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換器の通電を制御する電力変換器制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、周囲の大気圧が変化する環境で使用される電力変換システムにおいて、大気圧に応じて電力変換器の制御条件を変更する技術が知られている。
例えば特許文献１に開示された自動車は、標高の高い地域を走行する場合のように、大気圧が低い環境下でインバータ入力電圧の許容上限電圧を下げ、モータの絶縁劣化を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１６１１６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、低圧環境下におけるモータの絶縁劣化に言及しているのみである。
ところで、インバータのスイッチング素子には、インバータ入力電圧に加え、スイッチング動作に伴うサージ電圧が重畳して印加される。空間絶縁性が低下する低圧環境下において、サージ電圧発生時には基板上のトランス、フォトカプラ等の絶縁素子の絶縁マージンが低下し、絶縁破壊しやすい状態になると考えられる。
そのため、低圧環境下でインバータ入力電圧の許容上限電圧を低減するだけでは、最大電圧を十分に低減することができず、基板上の絶縁素子（適宜、「基板上素子」と略す）が絶縁破壊するおそれがある。この絶縁破壊を防止しようとすると、素子の最大絶縁距離を長く確保する必要があり、基板が大きくなる。
【０００５】
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、大気圧の変化に応じて基板上の絶縁素子の絶縁破壊を適切に防止する電力変換器制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、電力変換器の複数のスイッチング素子を操作し、通電を制御する電力変換器制御装置に係る発明である。
この電力変換器制御装置は、「電力変換器に印加される電圧よりも低い低電圧が印加される低電圧域に設けられ、電力変換器に対する通電指令を演算する制御部」と、「電力変換器に印加される電圧相当の高電圧が印加される高電圧域に設けられ、通電指令に基づいて複数のスイッチング素子に駆動信号を出力する駆動部」とを備える。
駆動部は、複数のスイッチング素子のスイッチング速度を変更可能なスイッチング速度変更回路を有する。そして、制御部又は駆動部に、「少なくとも大気圧、及び、少なくとも１つのスイッチング素子に流れる素子電流（Ｉｃｅ）の情報を取得し、大気圧が低いほどスイッチング速度を低速に設定し、且つ素子電流が大きいほどスイッチング速度を低速に設定してスイッチング速度変更回路に指令するスイッチング速度設定部」が設けられる。スイッチング速度設定部は、大気圧が次第に低下するとき、第１閾値（Ｐｔｈ１）でスイッチング速度を相対的に高速の第２速度（Ｓ２）から相対的に低速の第１速度（Ｓ１）に切替え、大気圧が次第に上昇するとき、第１閾値より高圧の第２閾値（Ｐｔｈ２）で第１速度から第２速度（Ｓ２）に切替えることを特徴とする。
【０００７】
本発明では、基板上素子の絶縁性が低下する低圧環境下において、スイッチング速度設定部がスイッチング速度を低速に設定しサージ電圧を抑制することにより、低電圧域と高電圧域との間に発生する最大電圧を低減する。よって、基板上素子の絶縁破壊を適切に防止することができる。その結果、素子の最大絶縁距離を短縮し、基板を小さくすることができる。
【０００８】
この電力変換器制御装置は、例えば、ハイブリッド自動車又は電気自動車に搭載され、車両の駆動源であるモータジェネレータに電力を供給する電力変換器の通電を制御する装置として採用されることが好ましい。車両が標高の低い平地から標高の高い地点に移動するとき、スイッチング速度設定部は、大気圧の低下に応じてスイッチング速度を高速から低速に切り替え、サージ電圧を抑制する。
【０００９】
また、好ましくは、スイッチング速度設定部は、大気圧に加え、スイッチング素子に流れる素子電流、環境温度、電力変換器入力電圧のうち一つ以上の情報をさらに取得し、取得した情報に基づいて、スイッチング速度を設定する。具体的には、素子電流が大きいほど、環境温度が低いほど、電力変換器入力電圧が高いほど、スイッチング速度を低速に設定する。
【００１０】
仮に、これらの情報が不明の場合、想定され得る最も不利な条件で基板の最大絶縁距離を決める必要がある。すると、最大絶縁距離が長くなり、基板が大型化することとなる。そこで、スイッチング速度設定部がこれらの情報を取得し、その情報を反映して適切にスイッチング速度を設定することにより、最大絶縁距離を最適化することができる。
【００１１】
スイッチング速度設定部は、低電圧域の制御部に設けられてもよく、高電圧域の駆動部に設けられてもよい。
制御部に設けられる形態のスイッチング速度設定部は、低電圧域に設けられた大気圧検出部、又は外部の装置から大気圧の情報を取得可能である。
駆動部に設けられる形態のスイッチング速度設定部は、高電圧域に設けられた大気圧検出部から大気圧の情報を取得可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態による電力変換器制御装置の概略構成図。
【図２】スイッチング速度変更回路の構成例の図。
【図３】大気圧とスイッチング速度との関係を示すマップ。
【図４】各パラメータ（素子電流、環境温度、インバータ入力電圧）とスイッチング速度との関係を示すマップ。
【図５】大気圧とスイッチング速度との関係を示すマップ。
【図６】スイッチング速度設定処理のフローチャート。
【図７】本発明の第２実施形態による電力変換器制御装置の概略構成図。
【図８】本発明の第３実施形態による電力変換器制御装置の概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。複数の実施形態において実質的に同一の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。
第１〜第３実施形態の電力変換器制御装置は、ハイブリッド自動車や電気自動車の動力源であるモータジェネレータを駆動する電力変換システムに適用される。そして、直流電力を交流電力に変換するインバータが特許請求の範囲に記載の「電力変換器」に相当し、インバータの通電を制御するインバータ制御装置が「電力変換器制御装置」に相当する。また、インバータ入力電圧が「電力変換器入力電圧」に相当する。
以下、「本実施形態」とは、第１〜第３実施形態を包括していう。
【００１４】
（第１実施形態）
第１実施形態のインバータ制御装置について、図１〜図６を参照して説明する。
図１に、電力変換器制御装置が適用される電力変換システムの全体構成を示す。電力変換システム９０は、バッテリ２０の直流電力をインバータ３０で交流電力に変換し、負荷であるモータジェネレータ８０（図中「ＭＧ」と記載）に供給するシステムである。
インバータ制御装置５０１は、インバータ３０の複数のスイッチング素子３１〜３６を操作し、通電を制御する。以下、明細書及び図面では、スイッチングを「ＳＷ」と記す。例えば、「スイッチング速度制御部」を「ＳＷ速度設定部」と記す。
【００１５】
バッテリ２０は、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の充放電可能な二次電池である。なお、電池に代えて、電気二重層キャパシタ等を直流電源として用いてもよい。
入力電圧センサ２４は、インバータ３０に入力されるインバータ入力電圧Ｖｉｎｖを検出する。平滑コンデンサ２５は、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖを平滑化する。
【００１６】
インバータ３０は、上下アームの６つのＳＷ素子３１〜３６がブリッジ接続されて構成されている。詳しくは、ＳＷ素子３１、３２、３３は、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相の上アームのＳＷ素子であり、ＳＷ素子３４、３５、３６は、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相の下アームのＳＷ素子である。
ＳＷ素子３１〜３６は、例えばＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）で構成され、低電位側から高電位側へ向かう電流を許容する還流ダイオードが並列に接続されている。インバータ３０は、ＳＷ素子３１〜３６が駆動信号に従ってＳＷ動作することによって駆動され、直流電力を三相交流電力に変換してモータジェネレータ８０に供給する。
【００１７】
モータジェネレータ８０は、例えば永久磁石式同期型の三相交流電動機である。モータジェネレータ８０は、駆動輪を駆動するトルクを発生する電動機としての機能、及び、エンジンや駆動輪から伝達されるトルクを発電によってエネルギー回収する発電機としての機能を兼ね備える。
モータジェネレータ８０のステータには、Ｕ相巻線８１、Ｖ相巻線８２、Ｗ相巻線８３が巻回されている。例えばＶ相巻線８２及びＷ相巻線８３に設けられた電流センサ８６、８７は、相電流Ｉｖ、Ｉｗを検出する。また、回転角センサ８５は、ロータの電気角θを検出する。
【００１８】
インバータ制御装置５０１は、制御部１０１及び駆動部４０１を含む。
制御部１０１は、インバータ３０に印加される電圧よりも低い低電圧、例えば数Ｖ程度の制御用電圧が印加される低電圧域１００に設けられる。制御部１０１は、マイコン等により構成され、内部にはいずれも図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、Ｉ／Ｏ、及び、これらの構成を接続するバスライン等を備えている。制御部１０１は、予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理や、専用の電子回路によるハードウェア処理による制御を実行する。
【００１９】
制御部１０１は、インバータ３０に対する通電指令を演算する通電指令演算部１１を有している。また第１実施形態では、制御部１０１にＳＷ速度設定部１２が設けられる。
通電指令演算部１１には、図示しない車両制御回路からのトルク指令ｔｒｑ*、電流センサ８６、８７が検出した相電流Ｉｖ、Ｉｗ、回転角センサ８５が検出した回転角θ等が入力される。通電指令演算部１１は、これらの情報に基づき、典型的には周知の電流フィードバック制御によって、インバータ３０を駆動するための各種制御演算を行う。
ＳＷ速度設定部１２については、駆動部４０１の後に説明する。
【００２０】
駆動部４０１は、インバータ３０に印加される電圧相当の高電圧、例えば数十〜数百Ｖのパワー電圧が印加される高電圧域２００に設けられる。駆動部４０１は、通電指令演算部１１から指令された通電指令に基づいて、ＳＷ素子３１〜３６に駆動信号ＵＵ、ＶＵ、ＷＵ、ＵＬ、ＶＬ、ＷＬを出力する。この駆動信号は、例えば、電圧指令とキャリアとを比較して得られるＰＷＭパルス信号に相当する。
また、インバータ制御装置５０１の基板上には、低電圧域１００と高電圧域２００との間を絶縁するトランス、フォトカプラ等の絶縁素子が設けられる。これらの絶縁素子は、低電圧域１００と高電圧域２００との間に発生する最大電圧に対し、絶縁性が確保される必要がある。
【００２１】
また、駆動部４０１は、ＳＷ素子３１〜３６のＳＷ速度を変更可能なＳＷ速度変更回路４３を有している。
一般にＳＷ素子のＯＮ／ＯＦＦ切替時には、急激な電流変化により、電流の微分値に比例するサージ電圧が発生する。このサージ電圧による影響を抑制するためには、ＳＷ速度を遅くすることが有効である。しかし、常にＳＷ速度を遅くすると損失が増大する。そこで、サージ電圧による影響を抑制する必要性の高い状況では、ＳＷ速度を遅くしてサージ電圧を抑制し、サージ電圧による影響を抑制する必要性の低い状況では、ＳＷ速度を速くして損失を低減することが求められる。
このようなニーズに対応するため、ＳＷ速度変更回路４３は、指令に基づき、ＳＷ素子３１〜３６のＳＷ速度を変更する。ＳＷ速度変更回路４３の具体的な構成例は後述する。
【００２２】
第１実施形態で制御部１０１に設けられるＳＷ速度設定部１２は、少なくとも大気圧の情報を取得し、大気圧が低いほどＳＷ速度を低速に設定してＳＷ速度変更回路４３に指令する。つまり、「ＳＷ速度を設定するための主パラメータが大気圧である」ということが本実施形態の特徴である。
第１実施形態のＳＷ速度設定部１２は、低電圧域１００に設けられた大気圧検出部６１から大気圧Ｐａを取得する。大気圧検出部６１は、例えば感圧素子を利用した圧力センサである。ここで、大気圧の記号として用いる「Ｐａ」は「Pressure, atmospheric」の頭文字であり、圧力単位のパスカル［Ｐａ］ではない。なお、本明細書では、大気圧の単位として［ａｔｍ］を用いる（図３、図５参照）。
【００２３】
図１に例示するＳＷ速度設定部１２は、さらに、通電指令演算部１１に入力される相電流Ｉｖ、Ｉｗを共通に取得する。また、温度センサ等の温度検出部６２から環境温度Ｔａを取得し、入力電圧センサ２４からインバータ入力電圧Ｖｉｎｖを取得する。大気圧検出部６１及び温度検出部６２は、図１のように制御部１０１の外部に設けられてもよく、或いは制御部１０１の内部に設けられてもよい。
なお、他の実施形態では、ＳＷ速度設定部１２は、大気圧Ｐａのみを大気圧検出部６１から取得し、或いは、大気圧Ｐａに加え、素子電流Ｉｃｅ、環境温度Ｔａ、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖのうち一つ又は二つの情報のみを取得してもよい。
【００２４】
ここで、各相電流は、対応する相のＳＷ素子のコレクタ−エミッタ間に流れる素子電流Ｉｃｅを反映した値として扱われる。また、図１の例で電流センサが設けられていないＵ相の電流は、キルヒホッフの法則に基づいて算出可能である。なお、ＳＷ速度設定部１２は、少なくとも一相の電流を取得すればよい。
【００２５】
また、素子電流Ｉｃｅは、図２に示すように、ＳＷ素子（ＮＰＮ型トランジスタ）３１〜３６に設けたセンスセルＳｃから取得してもよい。センスセルＳｃは、センス抵抗３７を介してＳＷ素子３１〜３６のエミッタに電気的に接続されており、素子電流Ｉｃｅに比例した電流が流れる。センス抵抗３７の両端電圧に基づき、コレクタ−エミッタ間の素子電流Ｉｃｅが検出される。対を成す上下アームのＳＷ素子にセンスセルＳｃを設けることで、上下アームを貫通する短絡電流を検出可能となる。
【００２６】
上述の通り大気圧Ｐａ等の情報を取得したＳＷ速度設定部１２は、取得した情報に基づいてＳＷ速度を設定し、ＳＷ速度変更回路４３にＳＷ速度指令を通信する。第１実施形態では、低電圧域１００のＳＷ速度設定部１２から高電圧域２００のＳＷ速度変更回路４３に対し、フォトカプラ等の非接触式伝送手段を経由してＳＷ速度指令を通信する。
ＳＷ速度設定部１２からのＳＷ速度指令を受信したＳＷ速度変更回路４３は、指令に基づいてＳＷ速度を変更する。
【００２７】
次に、図２を参照し、ＳＷ速度変更回路４３の構成例について説明する。
ＳＷ速度変更回路４３の構成としては、複数のゲート抵抗又はゲート電圧を段階的に切り替える方式や定電流駆動方式等の構成を用いることができる。図２では、定電圧駆動でゲート抵抗を三段階に切り替える方式の構成を例示する。なお、定電流駆動方式は、ＳＷ速度を無段階で連続的に変更する場合に適している。
【００２８】
ＳＷ速度変更回路４３のゲート制御回路４４は、ＳＷ素子３１〜３６のゲートに対し、動作電圧を制御する。図２では、代表として１つのＳＷ素子３１を図示する。実際には、６個のＳＷ素子３１〜３６に対し、同様の回路が設けられている。
ここで、対をなす上アームのＳＷ素子と下アームのＳＷ素子とは相補的にＯＮ／ＯＦＦする必要がある。したがって、上アームのＯＮ速度と下アームのＯＦＦ速度、上アームのＯＦＦ速度と下アームのＯＮ速度とは、基本的に同調して変更される。ただし、影響の無い範囲であれば、厳密に同じ速度に設定されなくてもよい。
【００２９】
ＳＷ速度変更回路４３は、図示しない絶縁電源から基準電圧Ｖｏｍが印加される。
ＳＷ速度変更回路４３のＯＮ駆動用回路は、抵抗値の異なる複数のＯＮ駆動用抵抗４７１、４７２、４７３に接続された複数のＯＮ駆動用（Ｐチャネル）ＦＥＴ４５１、４５２、４５３を有する。ゲート制御回路４４がいずれかのＯＮ駆動用ＦＥＴ４５１、４５２、４５３にゲート信号を指令することにより、ＳＷ素子３１〜３６のＯＮ速度を段階的に変更することができる。
【００３０】
ＳＷ速度変更回路４３のＯＦＦ駆動用回路は、抵抗値の異なる複数のＯＦＦ駆動用抵抗４８１、４８２、４８３に接続された複数のＯＦＦ駆動用（Ｎチャネル）ＦＥＴ４６１、４６２、４６３を有する。ゲート制御回路４４がいずれかのＯＦＦ駆動用ＦＥＴ４６１、４６２、４６３にゲート信号を指令することにより、ＳＷ素子３１〜３６のＯＦＦ速度を段階的に変更することができる。
【００３１】
次に、ＳＷ速度の切替パターンについて、図３〜図５を参照して説明する。
図３（ａ）の例では、大気圧Ｐａに応じてＳＷ速度を二段階で切り替える。すなわち、大気圧Ｐａが閾値Ｐｔｈ以上のとき、ＳＷ速度を高速Ｓ２とし、大気圧Ｐａが閾値Ｐｔｈ未満のとき、ＳＷ速度を低速Ｓ１とする。
【００３２】
具体的には、自動車用道路として、日本の富士山５合目の標高は約２４００ｍで、気圧が約０．７５ａｔｍである。また、アメリカコロラド州などでは、標高４０００ｍを超え、気圧が０．６ａｔｍ程度になる舗装道路が存在する。したがって、閾値Ｐｔｈを例えば０．８ａｔｍに設定すると、気圧１ａｔｍの平地から標高２０００ｍ以上の高地へ移動する途中で、ＳＷ速度が高速Ｓ２から低速Ｓ１に切り替わることとなる。
【００３３】
大気圧Ｐａが低くなると、空間絶縁性が低下することから、サージ電圧発生時における絶縁素子の絶縁マージンが減少し、絶縁破壊しやすい状態になると考えられる。この状態を「絶縁素子の絶縁性が低下する」と表す。
本実施形態では、絶縁素子の絶縁性が低下する低圧環境下においてＳＷ速度を遅くし、サージ電圧を抑制することにより、基板上素子の絶縁破壊の防止を図る。
【００３４】
ここで、図３（ａ）に対応するＳＷ速度設定処理のフローチャートを図６に示す。
例えば車両が標高の高い地点に向かって登坂する状況で、大気圧Ｐａは、それほど急激に変化するわけではない。したがって、この処理は、制御部１０１の通常の制御周期よりも長い周期で断続的に実行されてもよい。
図６のＳＴＥＰ１で、ＳＷ速度設定部１２は大気圧Ｐａを取得する。大気圧Ｐａが閾値Ｐｔｈ以上のとき（ＳＴＥＰ２：ＹＥＳ）、ＳＷ速度設定部１２は、ＳＷ速度を高速Ｓ２に設定する（ＳＴＥＰ３）。大気圧Ｐａが閾値Ｐｔｈ未満のとき（ＳＴＥＰ２：ＮＯ）、ＳＷ速度設定部１２は、ＳＷ速度を低速Ｓ１に設定する（ＳＴＥＰ４）。
【００３５】
図３（ａ）に戻り、ＳＷ速度設定部１２が素子電流Ｉｃｅ、環境温度Ｔａ、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖのうち一つ以上の情報をさらに取得する場合、それらの情報に基づき、切替ラインが高速側又は低速側にシフトする。
各パラメータとＳＷ速度との関係を図４に示す。ＳＷ速度は、各パラメータに対しステップ状に変化させてもよく、連続的（リニア）に変化させてもよい。
【００３６】
ＳＷ素子３１〜３６に流れる素子電流Ｉｃｅが大きいほど、特にＯＦＦサージ電圧が増大し、絶縁マージンが減少する。したがって、ＳＷ速度設定部１２は、素子電流Ｉｃｅが大きいほどスイッチング速度を低速に設定する（図４（ａ））。
環境温度Ｔａが低いほどサージ電圧が増大し、絶縁マージンが減少する。したがって、ＳＷ速度設定部１２は、環境温度Ｔａが低いほどスイッチング速度を低速に設定する（図４（ｂ））。
インバータ入力電圧Ｖｉｎｖが高いほど、ＳＷ素子３１〜３６に印加される最大電圧が高くなり、絶縁マージンが減少する。したがって、ＳＷ速度設定部１２は、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖが高いほどスイッチング速度を低速に設定する（図４（ｃ））。
【００３７】
以上より、図３（ａ）にて、素子電流Ｉｃｅが小さいとき、環境温度Ｔａが高いとき、又は、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖが低いときは、白抜きブロック矢印で示すように、切替ラインを高速側にシフトさせる。一方、素子電流Ｉｃｅが大きいとき、環境温度Ｔａが低いとき、又は、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖが高いときは、ハッチングのブロック矢印で示すように、切替ラインを低速側にシフトさせる。
【００３８】
図３（ｂ）の例では、大気圧Ｐａが次第に低下するとき、第１閾値Ｐｔｈ１で高速Ｓ２から低速Ｓ１に切替え、大気圧Ｐａが次第に上昇するとき、第２閾値Ｐｔｈ２（＞Ｐｔｈ１）で低速Ｓ１から高速Ｓ２に切替えるというようにヒステリシスを設ける。これにより、ハンチングを防止し、制御を安定させることができる。
図３（ｃ）の例では、大気圧Ｐａが第２閾値Ｐｔｈ２以上のとき高速Ｓ３、第１閾値Ｐｔｈ１以上第２閾値Ｐｔｈ２未満のとき中速Ｓ２、第１閾値Ｐｔｈ１未満のとき低速Ｓ１というように、多段階に切替える。
【００３９】
また、図５の例では、大気圧Ｐａが０．５ａｔｍから１ａｔｍまでの領域で、大気圧Ｐａに応じてＳＷ速度を低速Ｓ１から高速Ｓ２まで連続的、すなわち無段階に変化させる。この場合、駆動部４０１のＳＷ速度変更回路４３として、例えば基準電圧や抵抗を無段階で切替可能な構成が採用される。なお、図５の例では、切替ラインを下に凸の曲線で示しているが、切替ラインは直線でもよく、他形状の曲線としてもよい。
【００４０】
また、図３（ａ）と同様に、素子電流Ｉｃｅが小さいとき、環境温度Ｔａが高いとき、又は、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖが低いときは、白抜きブロック矢印で示すように、切替ラインを高速側にシフトさせる。一方、素子電流Ｉｃｅが大きいとき、環境温度Ｔａが低いとき、又は、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖが高いときは、ハッチングのブロック矢印で示すように、切替ラインを低速側にシフトさせる。
【００４１】
このようにＳＷ速度の切替パターンは適宜設定してよい。また、マップでなく、関係式を用いてＳＷ速度を切替えてもよい。大気圧ＰａとＳＷ速度との関係を規定したマップや関係式を用いることにより、ＳＷ速度設定部１２は、確実かつ簡単にＳＷ速度を変更することができる。
【００４２】
（効果）
以上の構成による第１実施形態のインバータ制御装置５０１の効果を説明する。
（１）ＳＷ速度設定部１２は、大気圧検出部６１から大気圧Ｐａの情報を取得し、大気圧Ｐａが低いほど、インバータ３０のＳＷ素子３１〜３６のＳＷ速度を低速に設定する。
これにより、空間絶縁性が低下し基板上素子の絶縁性が低下する低圧環境下において、ＳＷ動作時にインバータ入力電圧Ｖｉｎｖに重畳されるサージ電圧を抑制し、低電圧域−高電圧域間に発生する最大電圧を低減することができる。よって、基板上の絶縁素子の絶縁破壊を適切に防止することができる。その結果、素子の最大絶縁距離を短縮し、基板を小さくすることができる。
【００４３】
ただし、ＳＷ速度を遅くすると、背反として損失が増大する。そこで、ＳＷ速度設定部１２は、大気圧Ｐａが比較的高く、絶縁素子の絶縁性に問題のない領域では、ＳＷ速度を高速に設定する。これにより、可及的に損失を低減することができる。特にハイブリッド自動車に適用される場合、損失の低減は燃費の向上につながり、環境保全にも貢献する。
【００４４】
（２）ＳＷ速度設定部１２は、素子電流Ｉｃｅ、環境温度Ｔａ、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖのうち一つ以上の情報をさらに取得する。そして、素子電流Ｉｃｅが大きいほど、環境温度Ｔａが低いほど、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖが高いほど、ＳＷ速度を低速に設定する。
仮に、これらの情報が不明の場合、想定され得る最も不利な条件、すなわち、「素子電流Ｉｃｅ最大、且つ、環境温度Ｔａ最低、且つ、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖ最高」の条件で基板の最大絶縁距離を決める必要がある。すると、最大絶縁距離が長くなり、基板が大型化することとなる。そこで、ＳＷ速度設定部１２がこれらの情報を取得し、その情報を反映して適切にＳＷ速度を設定することにより、最大絶縁距離を最適化することができる。
【００４５】
（３）第１実施形態では、ＳＷ速度設定部１２が制御部１０１に設けられているため、素子電流Ｉｃｅを相電流として取得する場合や、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖを取得する場合、通常のフィードバック制御等で制御部１０１に入力される情報を流用することができる。また、既存の制御部１０１をベースとして、ＳＷ速度設定部１２のロジックを追加することが比較的容易である。
【００４６】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について図７を参照して説明する。第２実施形態のインバータ制御装置５０２は、低電圧域１００の制御部１０２でなく、高電圧域２００の駆動部４０２にＳＷ速度設定部４２が設けられている。また、ＳＷ速度設定部４２は、高電圧域２００に設けられた大気圧検出部６３から大気圧の情報を取得する。ＳＷ速度設定部４２が出力したＳＷ速度指令は、駆動部４０２内部でＳＷ速度変更回路４３に通信される。
ここで、「ＳＷ速度設定部４２が駆動部４０２に設けられる」とは、基板等の物理的なレイアウト等とは関係なく、高電圧域２００に設けられたＳＷ速度設定部４２が、駆動部４０２が出力する駆動信号に対しＳＷ速度を調整する構成であればよい。
【００４７】
図７に示す例のＳＷ速度設定部４２は、高電圧域２００に設けられた大気圧検出部６３及び温度検出部６４から大気圧Ｐａ及び環境温度Ｔａを取得する。大気圧検出部６３及び温度検出部６４は、図７のように駆動部４０２の外部に設けられてもよく、或いは駆動部４０２の内部に設けられてもよい。ＳＷ速度設定部４２は、素子電流Ｉｃｅが反映された相電流Ｉｖ、Ｉｗ、及びインバータ入力電圧Ｖｉｎｖを取得し、これらの情報に基づいてＳＷ速度を設定する。
【００４８】
なお、他の実施形態では、ＳＷ速度設定部４２は、大気圧Ｐａのみを大気圧検出部６３から取得し、或いは、大気圧Ｐａに加え、素子電流Ｉｃｅ、環境温度Ｔａ、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖのうち一つ又は二つの情報のみを取得してもよい。そして、取得した情報に基づいて、ＳＷ速度を設定してもよい。
【００４９】
第２実施形態は、第１実施形態と同様に、大気圧の変化に応じてＳＷ速度を変更することにより、基板上素子の絶縁破壊を適切に防止することができる。その結果、素子の最大絶縁距離を低減し、基板のスペースを小さくすることができる。
また、ＳＷ速度指令が低電圧域１００から高電圧域２００に跨がって通信されないため、第１実施形態で必要となるフォトカプラ等の非接触式伝送手段を省くことができる。
【００５０】
（第３実施形態）
図８に示す第３実施形態では、第１実施形態と同様に、制御部１０１にＳＷ速度設定部１２が設けられている。ただし、ＳＷ速度設定部１２が大気圧Ｐａの情報を取得する情報源が「外部の装置」としての他ＥＣＵ７０である点が第１実施形態と異なる。
他ＥＣＵ７０は、例えば、バッテリ２０の残量（ＳＯＣ）や充放電許容電力（Ｗｉｎ、Ｗｏｕｔ）を管理するバッテリＥＣＵ等である。第３実施形態では、他ＥＣＵ７０が別の目的で取得した大気圧Ｐａの情報をＳＷ速度設定部１２が援用する。
【００５１】
図８に示す例のＳＷ速度設定部１２は、他ＥＣＵ７０から大気圧Ｐａ及び環境温度Ｔａのセンサ値等の情報を取得する。また、ＳＷ速度設定部１２は、素子電流Ｉｃｅ及びインバータ入力電圧Ｖｉｎｖを取得し、これらの情報に基づいてＳＷ速度を設定する。
ただし、第１実施形態と同様に、ＳＷ速度設定部１２は、大気圧Ｐａのみ、或いは、大気圧Ｐａに加え、素子電流Ｉｃｅ、環境温度Ｔａ、インバータ入力電圧Ｖｉｎｖのうち一つ又は二つの情報のみに基づいてＳＷ速度を設定してもよい。
【００５２】
また、ＳＷ速度設定部１２は、他ＥＣＵ７０から大気圧Ｐａそのものを取得するのでなく、大気圧Ｐａと相関する情報を取得し、それに基づいて大気圧Ｐａを推定してもよい。例えば、「外部の装置」としてのナビゲーションシステムから現在地の標高を取得し、標高及び環境温度Ｔａに基づいて、ＳＷ速度設定部１２が大気圧Ｐａを算出してもよい。
第３実施形態では、第１実施形態と同様の効果を奏することに加え、他ＥＣＵ７０から取得した情報を援用することにより、専用の大気圧検出部６１の設置が不要となる。
【００５３】
（その他の実施形態）
（ア）上記実施形態では、インバータ制御装置が設置される環境の大気圧が低下する例として、インバータ制御装置を搭載した自動車が標高の高い地点へ移動する場合を想定している。標高以外に装置環境の大気圧が変化する可能性としては、異常気象の場合や実験設備内部で使用される場合等が考えられる。
また本発明は、大気圧が１ａｔｍより低い環境でＳＷ速度を低下させる場合に限らず、大気圧が１ａｔｍより高い環境でＳＷ速度を上昇させる場合に適用されてもよい。
【００５４】
（イ）本発明が適用される電力変換システムにおいて、バッテリとインバータとの間にバッテリ電圧を昇圧する昇圧コンバータが設けられてもよい。その場合、昇圧コンバータの昇圧後電圧がインバータ入力電圧となる。
（ウ）インバータは、三相インバータに限らず、四相以上の多相インバータでもよい。また、「電力変換器」として、直流電力を交流電力に変換するインバータの他、直流電力の電流方向及び電流の大きさを変更するＨブリッジ回路に本発明を適用してもよい。
【００５５】
（エ）インバータ等の電力変換器から電力を供給される負荷は、ハイブリッド自動車や電気自動車の動力源として用いられるモータジェネレータに限らず、車両の補機用や、高山電車等に用いられるモータであってもよい。また、周囲の大気圧が変化する実験施設等で使用されるモータ以外の装置を負荷としてもよい。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１００・・・低電圧域、
１０１、１０２・・・制御部、
１２  ・・・スイッチング速度設定部、
２００・・・高電圧域、
３０  ・・・インバータ（電力変換器）、
３１〜３６・・・スイッチング素子、
４０１、４０２・・・駆動部、
４２  ・・・スイッチング速度設定部、
４３  ・・・スイッチング速度変更回路、
５０１、５０２・・・インバータ制御装置（電力変換器制御装置）、
６１、６３・・・大気圧検出部。
【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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