(57)【要約】【課題】  実装性に優れた構成を有するマルチレベルコンバータを用いた電圧変換装置を提供する。【解決手段】  マルチレベルコンバータ３２Ａは、電圧変換レベルに応じた６つのパワーモジュールＰＭ１１〜ＰＭ１６と、６つのコンデンサＣ１〜Ｃ６と、並列する冷却水路１６８．１〜１６８．８と、バスバー１６２とを含む。パワーモジュールＰＭ１１〜ＰＭ１６の各々は、直列に接続された１対のＭＯＳトランジスタからなる。パワーモジュールＰＭ１１〜ＰＭ１６、コンデンサＣ１〜Ｃ６およびコンデンサＣ７の各々は、薄いカード形状からなり、冷却水路１６８．１〜１６８．８間に配設される。【選択図】        図１１
2005341732.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧変換を行なうための１対のスイッチング素子から成るパワーモジュールを電圧変換レベルに応じて複数個組込んで構成されるマルチレベルコンバータを備える電圧変換装置。
【請求項２】
前記マルチレベルコンバータは、前記複数のパワーモジュールに対応して設けられる複数のコンデンサを含み、
前記複数のコンデンサの各々は、対応するパワーモジュール上に配設される、請求項１に記載の電圧変換装置。
【請求項３】
前記マルチレベルコンバータは、前記複数のパワーモジュールを冷却する冷却体を含み、
前記複数のパワーモジュールの各々は、両面冷却可能なカード形状を有し、かつ、両側から前記冷却体に挟まれるように配設される、請求項１に記載の電圧変換装置。
【請求項４】
前記冷却体は、並列する複数の冷却水路から成り、
前記複数のパワーモジュールおよび前記複数の冷却水路は、積層して配設される、請求項３に記載の電圧変換装置。
【請求項５】
前記マルチレベルコンバータは、電圧変換レベルに応じた数の複数のコンデンサを含む、請求項１に記載の電圧変換装置。
【請求項６】
前記マルチレベルコンバータは、前記複数のパワーモジュールを冷却する冷却体をさらに含み、
前記複数のコンデンサの各々は、前記冷却体を構成する並列した複数の冷却水路間に配設される、請求項５に記載の電圧変換装置。
【請求項７】
前記１対のスイッチング素子の各々は、ＭＯＳトランジスタから成る、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の電圧変換装置。
【請求項８】
前記１対のスイッチング素子の各々は、バイポーラトランジスタから成り、
前記複数のパワーモジュールの各々は、前記バイポーラトランジスタの各々に逆並列に接続される２つのダイオードをさらに含む、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の電圧変換装置。
【請求項９】
前記複数のコンデンサの各々は、アルミ電解コンデンサから成る、請求項２、請求項５および請求項６のいずれか１項に記載の電圧変換装置。
【請求項１０】
電気負荷を駆動制御するインバータと、
前記インバータと直流電源との間に設けられる請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の電圧変換装置とを備える負荷駆動装置。
【請求項１１】
直流電源と、
ｍ（ｍは２以上の自然数）相交流回転電機と、
前記ｍ相交流回転電機を駆動制御するインバータと、
前記直流電源と前記インバータとの間に設けられる請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の電圧変換装置とを備える車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、マルチレベルコンバータを用いた電圧変換装置ならびにそれを備えた負荷駆動装置および車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年ますます高まりつつある省エネ・環境問題を背景に、ハイブリッド自動車（Ｈｙｂｒｉｄ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）および電気自動車（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）が大きく注目されており、ハイブリッド自動車は、既に実用化されている。ハイブリッド自動車は、従来のエンジンに加え、直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とする自動車である。また、電気自動車は、直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とする自動車である。
【０００３】
このようなハイブリッド自動車等においては、高出力化に伴なってモータに供給する電圧も高電圧化しており、直流電源からの直流電圧を昇圧してインバータに供給し、または、インバータからの直流電圧を降圧して直流電源に供給（充電）する昇降圧コンバータが一般に備えられている。
【０００４】
このような昇降圧コンバータとしては、従来より、リアクトルを用いたチョッパ型のコンバータが知られている。すなわち、この従来の昇降圧コンバータは、昇圧時は、昇圧チョッパ動作を行なうことによってリアクトルにエネルギーを蓄積し、その蓄積されたエネルギーを放出することによって直流電源からの直流電圧を昇圧する。また、この昇降圧コンバータは、降圧時は、降圧チョッパ動作によってインバータからの電圧を降圧し、かつ、リアクトルによって脈動成分を除去して直流電源に供給する。
【０００５】
上述した昇降圧コンバータは、リアクトルを備えているため、静粛性が特に要求されるハイブリッド自動車などの車両においては、リアクトルの騒音が従来より問題となっている。また、ハイブリッド自動車などの車両においては、高効率および小型化も要求されるところ、リアクトルにおける損失やリアクトルの体格も問題となる。
【０００６】
そこで、リアクトルを備えずに電圧の昇降圧が可能なマルチレベルコンバータを車両システムに適用することが提案されている（非特許文献１参照）。非特許文献１は、４２Ｖ／１４Ｖ電圧システムにマルチレベルコンバータを適用する技術を開示する。この非特許文献１に開示された技術によれば、昇降圧コンバータはリアクトルを備えないので、上述したリアクトルを備えることによって発生していた問題が解決される。
【非特許文献１】ペン（Fang Zheng Peng）他２名、“２電源車両システムにおける磁気レスＤＣ−ＤＣコンバータ（A Magnetic-Less DC-DC Converter for Dual-Voltage Automotive Systems）”，（米国），米国電気電子学会産業応用会報（IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS），Ｖｏｌ．３９，Ｎｏ．２，Ｍａｒｃｈ／ＡＰＲＩＬ  ２００３，ｐ．５１１−５１８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ハイブリッド自動車などの車両システムにおいては、上述したように静粛性などの他、車両への搭載時における実装性も要求される。すなわち、搭載される装置は、できる限り簡素な構造であって、かつ、組付性に優れることが要求される。上述した非特許文献１は、車両システムにマルチレベルコンバータを適用することを開示するが、特に車両システムへの搭載時における実装性に配慮したマルチレベルコンバータの構成までは提案していない。
【０００８】
そこで、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、実装性に優れた構成を有するマルチレベルコンバータを用いた電圧変換装置ならびにそれを備えた負荷駆動装置および車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明によれば、電圧変換装置は、電圧変換を行なうための１対のスイッチング素子から成るパワーモジュールを電圧変換レベルに応じて複数個組込んで構成されるマルチレベルコンバータを備える。
【００１０】
好ましくは、マルチレベルコンバータは、複数のパワーモジュールに対応して設けられる複数のコンデンサを含み、複数のコンデンサの各々は、対応するパワーモジュール上に配設される。
【００１１】
好ましくは、マルチレベルコンバータは、複数のパワーモジュールを冷却する冷却体を含み、複数のパワーモジュールの各々は、両面冷却可能なカード形状を有し、かつ、両側から冷却体に挟まれるように配設される。
【００１２】
好ましくは、冷却体は、並列する複数の冷却水路から成り、複数のパワーモジュールおよび複数の冷却水路は、積層して配設される。
【００１３】
好ましくは、マルチレベルコンバータは、電圧変換レベルに応じた数の複数のコンデンサを含む。
【００１４】
好ましくは、マルチレベルコンバータは、複数のパワーモジュールを冷却する冷却体をさらに含み、複数のコンデンサの各々は、冷却体を構成する並列した複数の冷却水路間に配設される。
【００１５】
好ましくは、１対のスイッチング素子の各々は、ＭＯＳトランジスタから成る。
【００１６】
好ましくは、１対のスイッチング素子の各々は、バイポーラトランジスタから成り、複数のパワーモジュールの各々は、バイポーラトランジスタの各々に逆並列に接続される２つのダイオードをさらに含む。
【００１７】
好ましくは、複数のコンデンサの各々は、アルミ電解コンデンサから成る。
【００１８】
また、この発明によれば、負荷駆動装置は、電気負荷を駆動制御するインバータと、インバータと直流電源との間に設けられる上述したいずれかの電圧変換装置とを備える。
【００１９】
また、この発明によれば、車両は、直流電源と、ｍ（ｍは２以上の自然数）相交流回転電機と、ｍ相交流回転電機を駆動制御するインバータと、直流電源とインバータとの間に設けられる上述したいずれかの電圧変換装置とを備える。
【発明の効果】
【００２０】
この発明による電圧変換装置においては、マルチレベルコンバータは、電圧変換を行なうための１対のスイッチング素子から成るパワーモジュールを電圧変換レベルに応じて複数個組込んで構成されるので、マルチレベルコンバータが簡易に構成される。
【００２１】
したがって、この発明によれば、車両システムなどへの実装性が向上する。
【００２２】
また、この発明による電圧変換装置によれば、複数のパワーモジュールに対応して設けられる複数のコンデンサの各々は、対応するパワーモジュール上に配設されるので、各パワーモジュールおよびそれに対応するコンデンサによる占有面積が抑えられ、マルチレベルコンバータを小型化できる。
【００２３】
また、この発明による電圧変換装置によれば、複数のパワーモジュールの各々は、両面冷却可能なカード形状を有し、かつ、両側から冷却体に挟まれるように配設され、さらには、複数のパワーモジュール、および冷却体を構成する複数の冷却水路は、積層して配設されるので、効率的な冷却を実現しつつ、マルチレベルコンバータを小型化できる。
【００２４】
また、この発明による電圧変換装置によれば、１対のスイッチング素子の各々は、ＭＯＳトランジスタからなるので、バイポーラトランジスタに比べてスイッチング動作が速く、マルチレベルコンバータによる電圧変換動作を高速化できる。
【００２５】
また、この発明による電圧変換装置によれば、１対のスイッチング素子の各々は、バイポーラトランジスタからなるので、ＭＯＳトランジスタに比べて高電圧時のオン抵抗が低く、高電圧系のシステムにおいてもマルチレベルコンバータを採用できる。
【００２６】
また、この発明による電圧変換装置によれば、複数のコンデンサの各々は、アルミ電解コンデンサからなるので、低コスト化を実現できる。
【００２７】
また、この発明による負荷駆動装置は、上述した電圧変換装置を備えるので、低騒音かつ実装性に優れた負荷駆動装置が実現される。
【００２８】
また、この発明による車両は、上述した電圧変換装置を備えるので、静粛性かつ実装性に優れた車両が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００３０】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による電圧変換装置が搭載された車両の一例として示されるハイブリッド自動車の構成を示す概略図である。
【００３１】
図１を参照して、ハイブリッド自動車１０は、バッテリ１２と、パワーコントロールユニット（Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ、以下「ＰＣＵ」と称する。）１４と、動力出力装置１６と、ディファレンシャルギア（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｇｅａｒ、以下「ＤＧ」と称する。）１８と、前輪２０Ｒ，２０Ｌと、後輪２２Ｒ，２２Ｌと、フロントシート２４Ｒ，２４Ｌと、リアシート２６とを備える。
【００３２】
バッテリ１２は、たとえば、リアシート２６の後方に配設される。ＰＣＵ１４は、たとえば、フロントシート２４Ｒ，２４Ｌの下部に位置するフロア下領域に配設される。動力出力装置１６は、たとえば、ダッシュボード２８の前方のエンジンルームに配設される。そして、ＰＣＵ１４は、バッテリ１２および動力出力装置１６と電気的に接続される。動力出力装置１６は、ＤＧ１８と連結される。
【００３３】
直流電源であるバッテリ１２は、たとえば、ニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池からなり、直流電圧をＰＣＵ１４へ供給するとともに、ＰＣＵ１４からの直流電圧によって充電される。
【００３４】
ＰＣＵ１４は、バッテリ１２から受ける直流電圧を昇圧し、その昇圧された直流電圧を交流電圧に変換して動力出力装置１６に含まれるモータジェネレータＭＧ（図示せず、以下同じ。）を駆動制御する。また、ＰＣＵ１４は、動力出力装置１６に含まれるモータジェネレータＭＧが発電した交流電圧を直流電圧に変換してバッテリ１２を充電する。このＰＣＵ１４の構成については、後ほど詳しく説明する。
【００３５】
動力出力装置１６は、エンジン（図示せず、以下同じ。）および／またはモータジェネレータＭＧによる動力をＤＧ１８へ出力する。また、動力出力装置１６は、前輪２０Ｒ，２０Ｌの回転力によって発電し、その発電された電力をＰＣＵ１４に供給する。さらに、動力出力装置１６は、エンジンの動力を用いてモータジェネレータＭＧによって電力を発電し、その発電された電力をＰＣＵ１４に供給する。
【００３６】
ＤＧ１８は、動力出力装置１６から受ける動力を前輪２０Ｒ，２０Ｌに伝達するとともに、前輪２０Ｒ，２０Ｌの回転力を動力出力装置１６に伝達する。
【００３７】
図２は、図１に示したＰＣＵ１４の主要部の構成を示す回路図である。
【００３８】
図２を参照して、ＰＣＵ１４は、マルチレベルコンバータ３２と、インバータ３４と、制御装置３６と、コンデンサＣ７，Ｃ８と、電源ラインＰＬ１，ＰＬ２と、接地ラインＰＬ３と、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相ラインＵＬ，ＶＬ，ＷＬとを含む。マルチレベルコンバータ３２は、バッテリ１２とインバータ３４との間に接続され、インバータ３４は、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相ラインＵＬ，ＶＬ，ＷＬを介してモータジェネレータＭＧと接続される。
【００３９】
モータジェネレータＭＧは、図１に示した動力出力装置１６に含まれる。モータジェネレータＭＧは、たとえば３相交流同期電動発電機であって、インバータ３４から受ける交流電力によって駆動力を発生する。また、モータジェネレータＭＧは、動力出力装置１６に含まれるエンジンからの動力を交流電力に変換し、その変換した交流電力をインバータ３４へ出力する。
【００４０】
マルチレベルコンバータ３２は、バッテリ１２から受ける直流電圧を昇圧して電源ラインＰＬ２に供給し、また、インバータ３４から受ける直流電圧を降圧して電源ラインＰＬ１に供給する昇降圧ＤＣ−ＤＣコンバータである。すなわち、このマルチレベルコンバータ３２は、制御装置３６からの制御信号に基づいて、バッテリ１２から電源ラインＰＬ１を介して受ける電源電圧Ｖ１を電圧Ｖ２に昇圧して電源ラインＰＬ２に供給する。また、マルチレベルコンバータ３２は、制御装置３６からの制御信号に基づいて、インバータ３４から電源ラインＰＬ２を介して受ける電圧Ｖ２を電源電圧Ｖ１に降圧して電源ラインＰＬ１を介してバッテリ１２を充電する。このマルチレベルコンバータ３２の構成については、後ほど詳しく説明する。
【００４１】
インバータ３４は、Ｕ相アーム３８、Ｖ相アーム３９およびＷ相アーム４０からなる。各相アームは、電源ラインＰＬ２と接地ラインＰＬ３との間に並列に接続される。Ｕ相アーム３８は、直列に接続されたパワートランジスタＱ１，Ｑ２からなり、Ｖ相アーム３９は、直列に接続されたパワートランジスタＱ３，Ｑ４からなり、Ｗ相アーム４０は、直列に接続されたパワートランジスタＱ５，Ｑ６からなる。ダイオードＤ１〜Ｄ６は、それぞれパワートランジスタＱ１〜Ｑ６のエミッタ側からコレクタ側へ電流を流すようにパワートランジスタＱ１〜Ｑ６のコレクタ−エミッタ間にそれぞれ接続される。そして、各相アームにおける各パワートランジスタの接続点は、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相ラインＵＬ，ＶＬ，ＷＬを介してモータジェネレータＭＧの各相コイルの反中性点側にそれぞれ接続されている。
【００４２】
このインバータ３４は、制御装置３６からの制御信号に基づいて、電源ラインＰＬ２から受ける直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧへ出力する。また、インバータ３４は、モータジェネレータＭＧによって発電された交流電圧を直流電圧に整流して電源ラインＰＬ２に供給する。
【００４３】
コンデンサＣ１は、電源ラインＰＬ１と接地ラインＰＬ３との間に接続され、電源ラインＰＬ１の電圧レベルを平滑化する。また、コンデンサＣ２は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＰＬ３との間に接続され、電源ラインＰＬ２の電圧レベルを平滑化する。
【００４４】
制御装置３６は、バッテリ１２からの電源電圧Ｖ１を電圧Ｖ２に昇圧するため、マルチレベルコンバータ３２の動作を制御する。また、制御装置３６は、モータトルク指令値、モータジェネレータＭＧの各相電流値、およびインバータ３４に入力される電圧Ｖ２に基づいてモータジェネレータＭＧの各相コイル電圧を演算し、その演算結果に基づいてパワートランジスタＱ１〜Ｑ６をオン／オフするＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号を生成してインバータ３４へ出力する。さらに、制御装置３６は、モータジェネレータＭＧによって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ１２を充電するため、マルチレベルコンバータ３２およびインバータ３４の動作を制御する。
【００４５】
このＰＣＵ１４においては、マルチレベルコンバータ３２は、制御装置３６からの制御信号に基づいて、バッテリ１２から受ける電源電圧Ｖ１を電圧Ｖ２に昇圧して電源ラインＰＬ２に供給する。そして、インバータ３４は、コンデンサＣ２によって平滑化された電圧Ｖ２を電源ラインＰＬ２から受け、その受けた直流の電圧Ｖ２を交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧへ出力する。
【００４６】
また、インバータ３４は、モータジェネレータＭＧの回生動作によって発電された交流電圧を直流の電圧Ｖ２に変換して電源ラインＰＬ２へ出力する。そして、マルチレベルコンバータ３２は、コンデンサＣ２によって平滑化された電圧Ｖ２を電源ラインＰＬ２から受け、その受けた電圧Ｖ２を電源電圧Ｖ１に降圧してバッテリ１２を充電する。
【００４７】
図３は、図２に示したマルチレベルコンバータ３２の構成を示す電気回路図である。
【００４８】
図３を参照して、マルチレベルコンバータ３２は、パワーモジュールＰＭ１〜ＰＭ６と、コンデンサＣ１〜Ｃ６と、電源ラインＰＬ４〜ＰＬ１３と、端子４２〜４８とを含む。端子４２，４４は、それぞれ図２に示した電源ラインＰＬ１および接地ラインＰＬ３と接続され、端子４６，４８は、それぞれ図２に示した電源ラインＰＬ２および接地ラインＰＬ３と接続される。
【００４９】
パワーモジュールＰＭ１は、電源ラインＰＬ５，ＰＬ６間に直列に接続される１対のＭＯＳトランジスタＭＴ１，ＭＴ２からなる。ＭＯＳトランジスタＭＴ１，ＭＴ２の接続点には電源ラインＰＬ４が接続される。コンデンサＣ１は、パワーモジュールＰＭ１に対応して設けられ、電源ラインＰＬ５，ＰＬ６間に接続される。
【００５０】
パワーモジュールＰＭ２は、電源ラインＰＬ７，ＰＬ８間に直列に接続される１対のＭＯＳトランジスタＭＴ３，ＭＴ４からなる。ＭＯＳトランジスタＭＴ３，ＭＴ４の接続点には電源ラインＰＬ５が接続される。コンデンサＣ２は、パワーモジュールＰＭ２に対応して設けられ、電源ラインＰＬ７，ＰＬ８間に接続される。
【００５１】
パワーモジュールＰＭ３は、電源ラインＰＬ８，ＰＬ９間に直列に接続される１対のＭＯＳトランジスタＭＴ５，ＭＴ６からなる。ＭＯＳトランジスタＭＴ５，ＭＴ６の接続点には電源ラインＰＬ６が接続される。コンデンサＣ３は、パワーモジュールＰＭ３に対応して設けられ、電源ラインＰＬ８，ＰＬ９間に接続される。
【００５２】
パワーモジュールＰＭ４は、電源ラインＰＬ１０，ＰＬ１１間に直列に接続される１対のＭＯＳトランジスタＭＴ７，ＭＴ８からなる。ＭＯＳトランジスタＭＴ７，ＭＴ８の接続点には電源ラインＰＬ７が接続される。コンデンサＣ４は、パワーモジュールＰＭ４に対応して設けられ、電源ラインＰＬ１０，ＰＬ１１間に接続される。
【００５３】
パワーモジュールＰＭ５は、電源ラインＰＬ１１，ＰＬ１２間に直列に接続される１対のＭＯＳトランジスタＭＴ９，ＭＴ１０からなる。ＭＯＳトランジスタＭＴ９，ＭＴ１０の接続点には電源ラインＰＬ８が接続される。コンデンサＣ５は、パワーモジュールＰＭ５に対応して設けられ、電源ラインＰＬ１１，ＰＬ１２間に接続される。
【００５４】
パワーモジュールＰＭ６は、電源ラインＰＬ１２，ＰＬ１３間に直列に接続される１対のＭＯＳトランジスタＭＴ１１，ＭＴ１２からなる。ＭＯＳトランジスタＭＴ１１，ＭＴ１２の接続点には電源ラインＰＬ９が接続される。コンデンサＣ６は、パワーモジュールＰＭ６に対応して設けられ、電源ラインＰＬ１２，ＰＬ１３間に接続される。
【００５５】
ＭＯＳトランジスタＭＴ１〜ＭＴ１２の各々は、図２に示した制御装置３６からの制御信号に応じてスイッチング動作を行なう。コンデンサＣ１〜Ｃ６の各々は、後述するように、端子４２，４４間に印加される電源電圧Ｖ１に相当する電荷を蓄電する。
【００５６】
次に、このマルチレベルコンバータ３２の動作について説明する。
【００５７】
このマルチレベルコンバータ３２は、１制御周期において３つのスイッチング状態を有する。第１のスイッチング状態においては、パワーモジュールＰＭ１の上アームがＯＮし、その他のパワーモジュールＰＭ２〜ＰＭ６の下アームがＯＮする。すなわち、ＭＯＳトランジスタＭＴ１，ＭＴ４，ＭＴ６，ＭＴ８，ＭＴ１０，ＭＴ１２がＯＮし、その他のＭＯＳトランジスタはＯＦＦする。そうすると、電源ラインＰＬ５，ＰＬ８，ＰＬ１２は電位Ｖ１となり、電源ラインＰＬ６，ＰＬ９は接地電位となるので、コンデンサＣ１，Ｃ３，Ｃ６の端子間電圧は電圧Ｖ１となる。また、電源ラインＰＬ７，ＰＬ１１の電位が等しくなるので、コンデンサＣ２，Ｃ５の端子間電圧は等しくなる。
【００５８】
第１のスイッチング状態に続く第２のスイッチング状態においては、パワーモジュールＰＭ２，ＰＭ３の上アームがＯＮし、その他のパワーモジュールＰＭ１，ＰＭ４〜ＰＭ６の下アームがＯＮする。すなわち、ＭＯＳトランジスタＭＴ２，ＭＴ３，ＭＴ５，ＭＴ８，ＭＴ１０，ＭＴ１２がＯＮし、その他のＭＯＳトランジスタはＯＦＦする。そうすると、電源ラインＰＬ６，ＰＬ８，ＰＬ１２は電位Ｖ１となり、電源ラインＰＬ９は接地電位となるので、コンデンサＣ３，Ｃ６の端子間電圧は電圧Ｖ１となる。また、電源ラインＰＬ５，ＰＬ７，ＰＬ１１の電位が等しくなるので、コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ５の端子間電圧は等しくなる。
【００５９】
第２のスイッチング状態に続く第３のスイッチング状態においては、パワーモジュールＰＭ４〜ＰＭ６の上アームがＯＮし、その他のパワーモジュールＰＭ１〜ＰＭ３の下アームがＯＮする。すなわち、ＭＯＳトランジスタＭＴ２，ＭＴ４，ＭＴ６，ＭＴ７，ＭＴ９，ＭＴ１１がＯＮし、その他のＭＯＳトランジスタはＯＦＦする。そうすると、電源ラインＰＬ６，ＰＬ９，ＰＬ１２は電位Ｖ１となるので、コンデンサＣ６の端子間電圧は電圧Ｖ１となる。また、電源ラインＰＬ５，ＰＬ８，ＰＬ１１の電位が等しくなるので、コンデンサＣ１，Ｃ３，Ｃ５の端子間電圧は等しくなる。さらに、電源ラインＰＬ７，ＰＬ１０の電位が等しくなるので、コンデンサＣ２，Ｃ４の端子間電圧は等しくなる。
【００６０】
そして、この連続する第１〜第３のスイッチング状態からなる１制御周期が経過すると、各コンデンサＣ１〜Ｃ６には、電源電圧Ｖ１に相当する電荷が蓄電される。したがって、端子４６，４８間には、コンデンサＣ４〜Ｃ６によって、電源電圧Ｖ１の３倍からなる電圧Ｖ２が出力される。一方、端子４２，４４を出力端としてみれば、第１のスイッチング状態においてはコンデンサＣ１，Ｃ３，Ｃ６によって、第２のスイッチング状態においてはコンデンサＣ３，Ｃ６によって、第３のスイッチング状態においてはコンデンサＣ６によって、端子４２，４４間に電圧Ｖ２の１／３からなる電圧Ｖ１が出力される。
【００６１】
このように、マルチレベルコンバータ３２は、従来の昇降圧コンバータが備えていたリアクトルを備えることなく電圧を昇降圧できる。そして、このマルチレベルコンバータ３２においては、スイッチング素子が直列に配設されるので、各スイッチング素子にかかる電圧は低く、各パワーモジュールにおいて高速スイッチング可能なＭＯＳトランジスタが採用されている。また、各コンデンサにかかる電圧も低電圧側の電圧レベルであるので、高耐圧コンデンサ（たとえばフィルムコンデンサ）を用いる必要はなく、このマルチレベルコンバータ３２においては、安価なアルミ電解コンデンサが採用されている。
【００６２】
図４は、図３に示したパワーモジュールＰＭ１およびそれに対応するコンデンサＣ１の構成を示す斜視図である。なお、図３に示されるその他のパワーモジュールＰＭ２〜ＰＭ６およびそれらにそれぞれ対応するコンデンサＣ２〜Ｃ６の構成も、この図４に示されるパワーモジュールＰＭ１およびコンデンサＣ１の構成と同じであり、この図４では、パワーモジュールＰＭ１およびコンデンサＣ１の構成が代表的に示される。
【００６３】
図４を参照して、コンデンサＣ１は、対向する２つの側面から突出する電極５２を有する。パワーモジュールＰＭ１は、上面の端部３箇所から突出する電極５４〜５８を有する。コンデンサＣ１は、パワーモジュールＰＭ１の上部に積層され、コンデンサＣ１の電極５２がパワーモジュールＰＭ１の電極５６，５８と接続される。そして、パワーモジュールＰＭ１の電極５４〜５８は、図３に示した電源ラインＰＬ４〜ＰＬ６にそれぞれ接続される。
【００６４】
このような構成によって、パワーモジュールＰＭ１およびコンデンサＣ１の占有面積を小さくすることができる。また、パワーモジュールＰＭ１とコンデンサＣ１との間の配線長を短くできるので、配線による損失を抑制できる。
【００６５】
図５は、図４に示したパワーモジュールＰＭ１の内部構成を示す平面図である。
【００６６】
図５を参照して、パワーモジュールＰＭ１は、ＭＯＳトランジスタＭＴ１，ＭＴ２と、電極５４〜５８と、ドライバ６６，６８と、電極板７０〜７６と、電力線７８，８０と、駆動信号線８２，８４と、基板８６とからなる。
【００６７】
ＭＯＳトランジスタＭＴ１は、電極板７０上に設けられ、ドレイン電極が電極板７０と接続され、ソース電極が電力線７８と接続され、ソース電極が駆動信号線８２と接続される。ＭＯＳトランジスタＭＴ２は、電極板７２上に設けられ、ドレイン電極が電極板７２と接続され、ソース電極が電力線８０と接続され、ソース電極が駆動信号線８４と接続される。ドライバ６６，６８は、図示されない制御装置３６からの制御信号に基づいて、それぞれＭＯＳトランジスタＭＴ１，ＭＴ２をＯＮ／ＯＦＦするための駆動信号を生成し、その生成した駆動信号をそれぞれ駆動信号線８２，８４へ出力する。
【００６８】
電極５４〜５８は、それぞれ電極板７２，７０，７４と接続される。電極板７０は、ＭＯＳトランジスタＭＴ１のドレイン電極を電極５６と電気的に接続する。電極板７２は、ＭＯＳトランジスタＭＴ２のドレイン電極を電極５４および電力線７８と電気的に接続する。電極板７４は、電極５８を電力線８０と電気的に接続する。電極板７６は、ドライバ６６，６８に電源を供給する。
【００６９】
電力線７８は、ＭＯＳトランジスタＭＴ１のソース電極を電極板７２と接続する。電力線８０は、ＭＯＳトランジスタＭＴ２のソース電極を電極板７４と接続する。駆動信号線８２は、ＭＯＳトランジスタＭＴ１のゲート電極をドライバ６６と接続し、駆動信号線８４は、ＭＯＳトランジスタＭＴ２のゲート電極をドライバ６８と接続する。基板８６は、絶縁基板である。
【００７０】
このパワーモジュールＰＭ１においては、後述するように、各パワーモジュールＰＭ１〜ＰＭ６によってマルチレベルコンバータ３２が構成されたときに各パワーモジュールＰＭ１〜ＰＭ６間の配線長が短くなるように、電極５４〜５８が配設されている。
【００７１】
図６は、図３に示したマルチレベルコンバータ３２の実装図である。
【００７２】
図６を参照して、コンデンサＣ１が上部に積層されたパワーモジュールＰＭ１に隣接して、コンデンサＣ２，Ｃ３がそれぞれ上部に積層されたパワーモジュールＰＭ２，ＰＭ３が配設される。そして、パワーモジュールＰＭ２，ＰＭ３を挟んでパワーモジュールＰＭ１の反対側に、コンデンサＣ４〜Ｃ６がそれぞれ上部に積層されたパワーモジュールＰＭ４〜ＰＭ６が配設される。
【００７３】
パワーモジュールＰＭ２，ＰＭ３は、バスバー９８によって接続され、パワーモジュールＰＭ４〜ＰＭ６は、バスバー１０４，１０６によって直列に接続される。そして、パワーモジュールＰＭ２，ＰＭ３は、それぞれバスバー９２，９４によってパワーモジュールＰＭ１と接続され、パワーモジュールＰＭ４，ＰＭ５は、それぞれバスバー９６，９８によってパワーモジュールＰＭ２と接続され、パワーモジュールＰＭ５，ＰＭ６は、それぞれバスバー９８，１００によってパワーモジュールＰＭ３と接続される。また、パワーモジュールＰＭ４，ＰＭ６は、それぞれバスバー１０２，１０８と接続される。
【００７４】
コンデンサＣ７は、バスバー１０８，１１０に接続され、バスバー１１０は、パワーモジュールＰＭ１と接続される。そして、バスバー１１０に接続されるバスバー１１２およびバスバー１０８に接続されるバスバー１１４は、それぞれ図示されない端子４２，４４に接続され、バスバー１０２，１０８は、それぞれ図示されない端子４６，４８に接続される。
【００７５】
このように各パワーモジュールＰＭ１〜ＰＭ６を配設することによって、各パワーモジュールＰＭ１〜ＰＭ６を接続するバスバー９２〜１０６を短くすることができる。そして、上述したように、各パワーモジュールＰＭ１〜ＰＭ６とそれぞれに対応する各コンデンサＣ１〜Ｃ６の配線長も短く構成されているので、このマルチレベルコンバータ３２は、全体の配線長が短く、配線における損失が非常に小さい。
【００７６】
以上のように、この実施の形態１によれば、パワーモジュールＰＭ１〜ＰＭ６を用いてマルチレベルコンバータ３２が簡易に構成されるので、マルチレベルコンバータ３２をハイブリッド自動車１０に容易に実装することができる。
【００７７】
また、各パワーモジュールにおいて、対応するコンデンサがそのパワーモジュールの上部に配設されるので、マルチレベルコンバータ３２の実装面積を縮小することができ、その結果、ハイブリッド自動車１０を小型化することができる。
【００７８】
また、配線長が短くなるように各パワーモジュールＰＭ１〜ＰＭ６が配設されるので、マルチレベルコンバータ３２において配線損失が小さく、効率のよい昇降圧コンバータが実現される。
【００７９】
［実施の形態２］
実施の形態２は、マルチレベルコンバータの実装形態が実施の形態１と異なる。実施の形態２におけるハイブリッド自動車およびＰＣＵの全体構成は、実施の形態１と同じである。
【００８０】
図７は、実施の形態２におけるマルチレベルコンバータの構成を示す電気回路図である。
【００８１】
図７を参照して、マルチレベルコンバータ３２Ａは、実施の形態１におけるマルチレベルコンバータ３２の構成において、パワーモジュールＰＭ１〜ＰＭ６に代えてパワーモジュールＰＭ１１〜ＰＭ１６を含む。
【００８２】
パワーモジュールＰＭ１１は、電源ラインＰＬ１０，ＰＬ５間に直列に接続される１対のＭＯＳトランジスタＭＴ７，ＭＴ３からなる。ＭＯＳトランジスタＭＴ７，ＭＴ３の接続点には電源ラインＰＬ７が接続される。パワーモジュールＰＭ１２は、実施の形態１におけるパワーモジュールＰＭ１の構成と同じである。パワーモジュールＰＭ１３は、電源ラインＰＬ６，ＰＬ１３間に直列に接続される１対のＭＯＳトランジスタＭＴ６，ＭＴ１２からなる。ＭＯＳトランジスタＭＴ６，ＭＴ１２の接続点には電源ラインＰＬ９が接続される。
【００８３】
また、パワーモジュールＰＭ１４は、電源ラインＰＬ５，ＰＬ６間に直列に接続される１対のＭＯＳトランジスタＭＴ４，ＭＴ５からなる。ＭＯＳトランジスタＭＴ４，ＭＴ５の接続点には電源ラインＰＬ８が接続される。パワーモジュールＰＭ１５は、電源ラインＰＬ７，ＰＬ８間に直列に接続される１対のＭＯＳトランジスタＭＴ８，ＭＴ９からなる。ＭＯＳトランジスタＭＴ８，ＭＴ９の接続点には電源ラインＰＬ１１が接続される。パワーモジュールＰＭ１６は、電源ラインＰＬ８，ＰＬ９間に直列に接続される１対のＭＯＳトランジスタＭＴ１０，ＭＴ１１からなる。ＭＯＳトランジスタＭＴ１０，ＭＴ１１の接続点には電源ラインＰＬ１２が接続される。
【００８４】
この実施の形態２におけるマルチレベルコンバータ３２Ａと図３に示した実施の形態１におけるマルチレベルコンバータ３２との差異点は、各パワーモジュールにおける１対のＭＯＳトランジスタの組合わせにあり、マルチレベルコンバータ３２Ａにおける各素子の電気的な接続関係は、実施の形態１におけるマルチレベルコンバータ３２と同じである。したがって、その動作原理もマルチレベルコンバータ３２と同じであるので、その説明は繰返さない。
【００８５】
図８は、図７に示したパワーモジュールＰＭ１１の構成を示す平面図である。なお、図７に示されるその他のパワーモジュールＰＭ１２〜ＰＭ１６の構成も、この図８に示されるパワーモジュールＰＭ１１の構成と同じであり、この図８では、パワーモジュールＰＭ１１の構成が代表的に示される。
【００８６】
図８を参照して、このパワーモジュールＰＭ１１は、放熱板１２２と、モールド樹脂１２４と、モールド樹脂１２４から突出した電極１２６〜１３０および制御電極１３２とを含む。放熱板１２２は、図示されない裏面側にも設けられており、このパワーモジュールＰＭ１１は、両面冷却型となっている。両面に設けられた放熱板１２２は、モールド樹脂１２４によって封止されたＭＯＳトランジスタＭＴ７，ＭＴ３からの熱を外部へ放出する。
【００８７】
モールド樹脂１２４は、ＭＯＳトランジスタＭＴ７，ＭＴ３や図示されない電極板を封止する。電極１２６〜１３０は、いずれも同一面から整列されて突出しており、それぞれ図７に示した電源ラインＰＬ１０，ＰＬ７，ＰＬ５に接続される。制御電極１３２は、図示されない制御装置３６からの制御信号を受ける。
【００８８】
図９は、図８に示したパワーモジュールＰＭ１１の断面ＩＸ−ＩＸの構成を示す断面図であり、図１０は、図８に示したパワーモジュールＰＭ１１の断面Ｘ−Ｘの構成を示す断面図である。
【００８９】
図９，図１０を参照して、パワーモジュールＰＭ１１は、ＭＯＳトランジスタＭＴ７，ＭＴ３と、スペーサ１３８，１４０と、電極板１４２〜１５０と、絶縁板１５２と、放熱板１２２と、モールド樹脂１２４と、電極１２６〜１３０と、ドライバ１５４，１５５と、電極板１５６と、ワイヤ１５８，１５９とからなる。なお、図示の関係上、電極１２８ならびにＭＯＳトランジスタＭＴ３に対応する電極１３０、ドライバ１５５およびワイヤ１５９は、図示されていない。
【００９０】
ＭＯＳトランジスタＭＴ７は、電極板１４４に固設され、電極板１４４と電気的に接続される。スペーサ１３８は、導電体からなり、ＭＯＳトランジスタＭＴ７および電極板１４２に固設される。したがって、ＭＯＳトランジスタＭＴ７は、電極板１４２とも電気的に接続される。電極板１４２，１４４は、ＭＯＳトランジスタＭＴ７およびスペーサ１３８を挟み込むように平行に設けられる。そして、電極板１４２，１４４は、それぞれ電極１２６，１２８と接続される。
【００９１】
ＭＯＳトランジスタＭＴ３は、電極板１４６に固設され、電極板１４６と電気的に接続される。スペーサ１４０は、導電体からなり、ＭＯＳトランジスタＭＴ３および電極板１４８に固設される。したがって、ＭＯＳトランジスタＭＴ３は、電極板１４８とも電気的に接続される。電極板１４６，１４８は、ＭＯＳトランジスタＭＴ３およびスペーサ１４０を挟み込むように平行に設けられる。電極板１４８は、図示されない電極１３０と接続される。電極板１５０は、電極板１４４，１４６に接続され、電極板１４４を電極板１４６と電気的に接続する。
【００９２】
ドライバ１５４は、電極板１５６に固設され、電極板１５６から動作電力を受ける。ドライバ１５４は、図示されない制御装置３６から制御電極１３２を介して受ける制御信号に基づいて、ＭＯＳトランジスタＭＴ７をＯＮ／ＯＦＦするための駆動信号を生成し、その生成した駆動信号をワイヤ１５８へ出力する。ワイヤ１５８は、ドライバ１５４からの駆動信号をＭＯＳトランジスタＭＴ７へ伝達する。
【００９３】
絶縁板１５２は、ＭＯＳトランジスタＭＴ７，ＭＴ３、スペーサ１３８，１４０および電極板１４２〜１５０を挟み込むようにこれらの両側に設けられる。絶縁板１５２は、電極板１４２〜１５０，１５６を放熱板１２２と電気的に絶縁する。放熱板１２２は、高熱伝導性部材からなり、絶縁板１５２の外側に絶縁板１５２に密接して設けられる。
【００９４】
このように、このパワーモジュールＰＭ１１は、薄いカード形状からなり、かつ、両面冷却可能な構成となっている。したがって、このパワーモジュールＰＭ１１は、放熱性に優れ、また、後述するように、このような構成からなる各パワーモジュールＰＭ１１〜ＰＭ１６を冷却水路とともに積層することによって、マルチレベルコンバータ３２Ａの実装性の向上および実装面積の縮小化が図られる。
【００９５】
図１１は、図７に示したマルチレベルコンバータ３２Ａの実装図である。
【００９６】
図１１を参照して、冷却体１６８は、並列する複数の冷却水路１６８．１〜１６８．８を有し、その複数の冷却水路１６８．１〜１６８．８の間にパワーモジュールＰＭ１１〜ＰＭ１６およびコンデンサＣ１〜Ｃ７が挿入される。言い換えると、パワーモジュールＰＭ１１〜ＰＭ１６およびコンデンサＣ１〜Ｃ７が図に示すように積層され、その間に冷却水路１６８．１〜１６８．８が介在する構成となっている。
【００９７】
詳細に説明すると、冷却水路１６８．１，１６８．２間にコンデンサＣ７が挿入される。また、両面の放熱板１２２がそれぞれ冷却水路１６８．２，１６８．３に密接するように冷却水路１６８．２，１６８．３間にパワーモジュールＰＭ１１〜ＰＭ１３が挿入され、冷却水路１６８．３，１６８．４間にコンデンサＣ１が挿入される。さらに、両面の放熱板１２２がそれぞれ冷却水路１６８．４，１６８．５に密接するように冷却水路１６８．４，１６８．５間にパワーモジュールＰＭ１４が挿入され、冷却水路１６８．５，１６８．６間にコンデンサＣ２，Ｃ３が挿入される。また、さらに、両面の放熱板１２２がそれぞれ冷却水路１６８．６，１６８．７に密接するように冷却水路１６８．６，１６８．７間にパワーモジュールＰＭ１５，ＰＭ１６が挿入され、冷却水路１６８．７，１６８．８間にコンデンサＣ４〜Ｃ６が挿入される。そして、図７に示される電源ラインＰＬ４〜ＰＬ１３に対応する各バスバー１６２が配設される。
【００９８】
このように、このマルチレベルコンバータ３２Ａにおいては、カード形状のパワーモジュールＰＭ１１〜ＰＭ１６およびコンデンサＣ１〜Ｃ７を積層することによって、隣接するパワーモジュールとコンデンサとの配線長を短くできる。また、パワーモジュールＰＭ１１〜ＰＭ１６およびコンデンサＣ１〜Ｃ７を冷却水路１６８．１〜１６８．８間に配設することによって、パワーモジュールＰＭ１１〜ＰＭ１６およびコンデンサＣ１〜Ｃ７を効率的に冷却できる。
【００９９】
以上のように、この実施の形態２によっても、パワーモジュールＰＭ１１〜ＰＭ１６を用いてマルチレベルコンバータ３２Ａが簡易に構成されるので、マルチレベルコンバータ３２Ａをハイブリッド自動車１０に容易に実装することができる。
【０１００】
また、この実施の形態２によれば、各パワーモジュールＰＭ１１〜ＰＭ１６は、両面冷却可能なカード形状を有し、パワーモジュールＰＭ１１〜ＰＭ１６および冷却水路１６８．１〜１６８．８は、積層して配設されるので、効率的な冷却を実現しつつ、マルチレベルコンバータ３２Ａを小型化できる。
【０１０１】
［実施の形態３］
実施の形態３は、マルチレベルコンバータに組込まれる各パワーモジュールの構成が実施の形態１と異なる。実施の形態３におけるハイブリッド自動車およびＰＣＵの全体構成は、実施の形態１と同じである。
【０１０２】
図１２は、実施の形態３におけるマルチレベルコンバータの構成を示す電気回路図である。
【０１０３】
図１２を参照して、マルチレベルコンバータ３２Ｂは、実施の形態１におけるマルチレベルコンバータ３２の構成において、パワーモジュールＰＭ１〜ＰＭ６に代えてパワーモジュールＰＭ２１〜ＰＭ２６を含む。
【０１０４】
パワーモジュールＰＭ２１は、電源ラインＰＬ５，ＰＬ６間に直列に接続される１対のパワートランジスタＱ１１，Ｑ１２と、パワートランジスタＱ１１，Ｑ１２に対応して設けられるダイオードＤ１１，Ｄ１２とからなる。パワートランジスタＱ１１，Ｑ１２の各々は、バイポーラトランジスタからなり、たとえばＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）からなる。ダイオードＤ１１，Ｄ１２は、それぞれパワートランジスタＱ１１，Ｑ１２のエミッタ側からコレクタ側へ電流を流すようにパワートランジスタＱ１１，Ｑ１２のコレクタ−エミッタ間にそれぞれ接続される。
【０１０５】
パワーモジュールＰＭ２２〜ＰＭ２６の構成は、パワーモジュールＰＭ２１の構成と同じである。また、この実施の形態３におけるマルチレベルコンバータ３２Ｂの動作原理は、マルチレベルコンバータ３２と同じである。したがって、これらの説明は繰返さない。
【０１０６】
この実施の形態３におけるマルチレベルコンバータ３２Ｂにおいては、実施の形態１，２で用いられるＭＯＳトランジスタに代えてバイポーラ構造を持つＩＧＢＴが採用されている。したがって、ＭＯＳトランジスタに比べて高電圧時のオン抵抗が低く、また、ＭＯＳトランジスタに比べて一般に耐圧性に優れるので、このマルチレベルコンバータ３２Ｂは、高電圧のシステムに適している。
【０１０７】
一方、ＭＯＳトランジスタが採用できる電圧レベルのときは、バイポーラ構造のＩＧＢＴはユニポーラ構造のＭＯＳトランジスタよりもスイッチング速度が劣るため、動作速度の観点からは、実施の形態１，２におけるマルチレベルコンバータ３２，３２Ａの方が好ましい。
【０１０８】
以上のように、この実施の形態３によれば、各パワーモジュールＰＭ２１〜ＰＭ２６は、ＩＧＢＴからなるので、高電圧系のシステムにおいてもマルチレベルコンバータ３２Ｂを採用できる。
【０１０９】
そして、上記の各実施の形態によれば、複数のパワーモジュールの各々を略同等の仕様および設計にしておくことで、大量生産によって製造されたパワーモジュールを必要な個数だけ用意してマルチレベルコンバータを製造することができ、これによってマルチレベルコンバータの製造をより簡易にすることができる。
【０１１０】
なお、上記の各実施の形態においては、６つのパワーモジュールを用いるものとしたが、電圧変換レベルに応じて、より多くまたは少ないパワーモジュールを組込んでマルチレベルコンバータを構成してもよい。たとえば、上記の各実施の形態においては、６つのパワーモジュールおよび６つのコンデンサを組込むことによって、電源電圧を３倍に昇圧し、または高圧側の電圧を１／３に降圧するが、上記の各実施の形態において示されるのと同様の考え方に基づいて、たとえば、１０個のパワーモジュールおよび１０個のコンデンサを組込むことによって、電源電圧を４倍に昇圧し、または高圧側の電圧を１／４に降圧するマルチレベルコンバータを構成することができる。
【０１１１】
また、上記の各実施の形態においては、この発明による電圧変換装置が搭載される車両としてハイブリッド自動車１０の場合を代表的に例示して説明したが、この発明の適用範囲は、ハイブリッド自動車に限られるものではなく、電気自動車や電車など他の車両システムにおいてもこの発明を適用することができる。
【０１１２】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】この発明の実施の形態１による電圧変換装置が搭載された車両の一例として示されるハイブリッド自動車の構成を示す概略図である。
【図２】図１に示すＰＣＵの主要部の構成を示す回路図である。
【図３】図２に示すマルチレベルコンバータの構成を示す電気回路図である。
【図４】図３に示すパワーモジュールおよびそれに対応するコンデンサの構成を示す斜視図である。
【図５】図４に示すパワーモジュールの内部構成を示す平面図である。
【図６】図３に示すマルチレベルコンバータの実装図である。
【図７】実施の形態２におけるマルチレベルコンバータの構成を示す電気回路図である。
【図８】図７に示すパワーモジュールの構成を示す平面図である。
【図９】図８に示すパワーモジュールの断面ＩＸ−ＩＸの構成を示す断面図である。
【図１０】図８に示すパワーモジュールの断面Ｘ−Ｘの構成を示す断面図である。
【図１１】図７に示すマルチレベルコンバータの実装図である。
【図１２】実施の形態３におけるマルチレベルコンバータの構成を示す電気回路図である。
【符号の説明】
【０１１４】
１０  ハイブリッド自動車、１２  バッテリ、１４  ＰＣＵ、１６  動力出力装置、１８  ＤＧ、２０Ｒ，２０Ｌ  前輪、２２Ｒ，２２Ｌ  後輪、２４Ｒ，２４Ｌ  フロントシート、２６  リアシート、２８  ダッシュボード、３２，３２Ａ，３２Ｂ  マルチレベルコンバータ、３４  インバータ、３６  制御装置、３８  Ｕ相アーム、３９  Ｖ相アーム、４０  Ｗ相アーム、４２〜４８  端子、Ｑ１〜Ｑ６，Ｑ１１，Ｑ１２  パワートランジスタ、Ｄ１〜Ｄ６，Ｄ１１，Ｄ１２  ダイオード、Ｃ１〜Ｃ８  コンデンサ、ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ４〜ＰＬ１３  電源ライン、ＰＬ３  接地ライン、ＵＬ  Ｕ相ライン、ＶＬ  Ｖ相ライン、ＷＬ  Ｗ相ライン、ＭＧ  モータジェネレータ、ＰＭ１〜ＰＭ６，ＰＭ１１〜ＰＭ１６，ＰＭ２１〜ＰＭ２６  パワーモジュール、ＭＴ１〜ＭＴ１２  ＭＯＳトランジスタ、５２〜５８，１２６  電極、６６，６８，１５４  ドライバ、７０〜７６，１４２〜１５０，１５６  電極板、７８，８０  電力線、８２，８４  駆動信号線、８６  基板、９２〜１１４，１６２  バスバー、１２２  放熱板、１２４  モールド樹脂、１３２  制御電極、１３８，１４０  スペーサ、１５２  絶縁板、１６８  冷却体、１６８．１〜１６８．８  冷却水路。
【図１】
2005341732.tif 000003
【図２】
2005341732.tif 000004
【図３】
2005341732.tif 000005
【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】
2005341732.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2005341732.tif 000014