(57)【要約】【課題】ＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧用スイッチング素子に加わる負荷を軽減し、短絡故障が生じる可能性を低減し、昇圧用スイッチング素子が短絡故障してもモータを駆動し続けることができるモータ制御装置を提供する。【解決手段】電気自動車１００のコンバータ１０は、３個のトランジスタＴ１、Ｔ２、Ｔ３を備える。コントローラ８は、第１スイッチング素子Ｔ１と第３スイッチング素子Ｔ３のいずれにも短絡故障が検知されていない場合は、第１、第３スイッチング素子Ｔ１、Ｔ３の両方を同期させて制御してバッテリ９の電圧を昇圧し、昇圧された電圧の電流をインバータ１９へ出力する。コントローラ８は、第１、第３スイッチング素子Ｔ１、Ｔ３の少なくとも一方の短絡故障を検知した場合は、第２スイッチング素子Ｔ２を開き、バッテリ９の電圧レベルの電流をインバータ１９へ出力する。【選択図】図１
2016092976.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源の出力電圧を昇圧するＤＣ−ＤＣコンバータと、
前記ＤＣ−ＤＣコンバータが出力する直流を交流に変換してモータに供給するインバータと、
を備えており、前記ＤＣ−ＤＣコンバータは、
前記直流電源の正極に接続されている入力正極と、
前記インバータの正極に接続されている出力正極と、
前記直流電源の負極に接続されている入力負極と前記インバータの負極に接続されている出力負極を接続している負極線と、
前記入力正極と前記出力正極の間に接続されているリアクトルと、
前記リアクトルの前記インバータ側と前記負極線の間に直列に接続されている第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子と、
前記第１スイッチング素子に並列に接続されているとともに前記第２スイッチング素子に直列に接続されている第３スイッチング素子と、
コントローラと、
を備えており、前記コントローラは、
前記第１スイッチング素子と前記第３スイッチング素子のいずれにも短絡故障が検知されていない場合は、前記第１スイッチング素子と前記第３スイッチング素子の両方を同期させて制御して前記直流電源の電圧を昇圧し、昇圧された電圧の直流を前記インバータへ出力し、
前記第１スイッチング素子と前記第３スイッチング素子の少なくとも一方の短絡故障を検知した場合は、前記第２スイッチング素子を開き、前記直流電源の電圧の直流を前記インバータへ出力することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記コントローラは、前記第１スイッチング素子と前記第３スイッチング素子のいずれにも短絡故障が検知されていない場合は、前記第２スイッチング素子を閉じ、前記第１スイッチング素子と前記第３スイッチング素子の両方を同期させて繰り返し開閉して前記直流電源の電圧を昇圧し、昇圧された電圧の直流を前記インバータへ出力することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記ＤＣ−ＤＣコンバータの前記出力正極と前記リアクトルの間に第４スイッチング素子が接続されており、
前記ＤＣ−ＤＣコンバータは、
内部で２個のスイッチング素子が直列に接続されている同構造の第１及び第２パワーカードを備えており、
前記第１パワーカードに前記第１及び第２スイッチング素子の直列接続が収容されており、前記第２パワーカードに前記第３及び第４スイッチング素子の直列接続が収容されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記第１パワーカードと前記第２パワーカードは積層されており、
前記第１パワーカードと前記第２パワーカードの各々は、２個のスイッチング素子の直列接続の両端の端子であって高電位側の正極端子と低電位側の負極端子と、直列接続の中点端子を備えており、
前記正極端子と前記負極端子と前記中点端子は積層方向と交差する方向に並んでいるとともに、前記中点端子が３個の端子の並びの端に位置しており、
前記第１パワーカードと前記第２パワーカードは、前記正極端子と前記負極端子と前記中点端子の並び順が互いに逆方向となるように積層されており、
前記第１パワーカードの正極端子と前記第２パワーカードの中点端子が接続されており、
前記第１パワーカードの中点端子と前記第２パワーカードの負極端子が接続されていることを特徴とする請求項３に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記ＤＣ−ＤＣコンバータは、前記第１及び第２パワーカードと同構造の第３パワーカードであって前記第２パワーカードと並列に接続されている第３パワーカードを備えていることを特徴とする請求項３又は４に記載のモータ制御装置。
【請求項６】
前記ＤＣ−ＤＣコンバータは、
前記出力正極と前記リアクトルの間に接続されている第４スイッチング素子と、
前記第３スイッチング素子と前記第４スイッチング素子の少なくとも一方に並列に接続されている少なくとも１個の別のスイッチング素子と、
を備えており、
前記第１、第２、第３、及び、第４スイッチング素子と、前記少なくとも１個の別のスイッチング素子が、複数のパワーカードに分散して収容されており、
前記第１、第２、第３、及び、第４スイッチング素子と、前記少なくとも１個の別のスイッチング素子の総数が、一つのパワーカードが収容しているスイッチング素子の個数の整数倍であることを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【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、モータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロボットや電気自動車はモータ制御装置を備えている。一つのタイプのモータ制御装置は、ＤＣ−ＤＣコンバータと、インバータを備える。ＤＣ−ＤＣコンバータは、直流電源の電圧を昇圧する。インバータは、ＤＣ−ＤＣコンバータが出力する直流を交流に変換してモータに供給する。モータ駆動装置の一例は、電気自動車に搭載され、直流電源（例えば電池または燃料電池）が出力する直流電力をモータ駆動に適した交流に変換する。そのような電気自動車の一例が特許文献１に開示されている。
【０００３】
ＤＣ−ＤＣコンバータは、リアクトルとスイッチング素子を備えている。説明の便宜上、ＤＣ−ＤＣコンバータの入力端の正極を入力正極と称し、入力端の負極を入力負極と称する。また、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力端の正極を出力正極と称し、出力端の負極を出力負極と称する。さらに、入力負極と出力負極を直接に接続する線を負極線と称する。特許文献１が示すように、リアクトルは、ＤＣ−ＤＣコンバータの入力正極と出力正極の間に接続されており、スイッチング素子は、リアクトルのインバータ側と負極線の間に接続されている。スイッチング素子の開閉を繰り返すと、その度にリアクトルに電気エネルギが蓄積・放出され、出力正極と出力負極の間に、電源電圧を昇圧した電圧が生じる。
【０００４】
なお、特許文献１のＤＣ−ＤＣコンバータは、電源電圧を昇圧してインバータに供給する昇圧機能の他に、インバータから供給される回生電力を降圧して直流電源を充電する降圧機能を有する。降圧用スイッチング素子は、リアクトルと出力正極の間に接続されている。以下では、説明を理解し易くするため、リアクトルのインバータ側と負極線の間に接続されているスイッチング素子を昇圧用スイッチング素子と称する場合がある。なお、降圧の場合、ＤＣ−ＤＣコンバータの入力端と出力端が逆転するが、説明の便宜上、直流電源に接続されている端を「入力端（入力正極及び入力負極）」と称し、インバータに接続されている端を「出力端（出力正極及び出力負極）」と称することにする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１８８１０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記したＤＣ−ＤＣコンバータでは、モータに供給する大電力を昇圧用スイッチング素子で繰り返し導通・遮断することから、昇圧用スイッチング素子に加わる負荷が厳しく、昇圧用スイッチング素子がダメージを受ける可能性がある。その場合、昇圧用スイッチング素子が短絡してしまい、電力を遮断できない故障が生じる虞がある。スイッチング素子が電力を遮断できなくなる故障を以下では短絡故障と称する。昇圧用スイッチング素子が短絡故障すると、直流電源の正極と負極の間がリアクトルを介して短絡し、出力正極と出力負極の間に電圧差が生じなくなり、モータに通電できなくなってしまう。従来のモータ制御装置の場合、昇圧用スイッチング素子に故障が生じると、充分な駆動力を供給できなくなる虞がある。
【０００７】
本明細書では、ＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧用スイッチング素子が故障しても直流電源の電力を使ってモータを駆動し続けることができるモータ制御装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本明細書が開示するモータ制御装置は、ＤＣ−ＤＣコンバータとインバータを備えている。ＤＣ−ＤＣコンバータは、直流電源の電圧を昇圧する。インバータは、ＤＣ−ＤＣコンバータが出力する直流を交流に変換してモータに供給する。ＤＣ−ＤＣコンバータは、リアクトルと３個のスイッチング素子とコントローラを備えている。３個のスイッチング素子を、以下では、第１スイッチング素子、第２スイッチング素子、及び、第３スイッチング素子と称する。リアクトルは、入力正極と出力正極の間に接続されている。第１スイッチング素子と第２スイッチング素子は、リアクトルのインバータ側と負極線の間に直列に接続されている。第３スイッチング素子は、第１スイッチング素子に並列に接続されているとともに第２スイッチング素子に直列に接続されている。入力正極、出力正極、負極線は、前述の通りである。
【０００９】
特許文献１のＤＣ−ＤＣコンバータでは、リアクトルのインバータ側と負極線の間に一個のスイッチング素子（昇圧用スイッチング素子）が接続されているのみである。本明細書が開示するモータ制御装置では、特許文献１に開示された電気自動車のモータ制御装置において１個の昇圧用スイッチング素子が接続される箇所に、３個のスイッチング素子を配置する。ＤＣ−ＤＣコンバータのコントローラは、第１スイッチング素子と第３スイッチング素子のいずれにも短絡故障が検知されていない場合は、第１スイッチング素子と第３スイッチング素子の両方を同期させて制御し、昇圧された電圧の直流をインバータへ出力する。例えば、コントローラは、短絡故障が検知されていない間は、第２スイッチング素子を閉じ、第１スイッチング素子と第３スイッチング素子の両方を同期させて繰り返し開閉して直流電流の電圧を昇圧する。このとき、並列接続された第１スイッチング素子と第３スイッチング素子の両方に電流が分配されるので、スイッチング時に一つのスイッチング素子に流れる電流が小さくなる。これによって、昇圧を行うスイッチング素子（第１、第３スイッチング素子）の負荷が軽減され、短絡故障を発生する可能性を低減することができる。あるいは、コントローラは、第１スイッチング素子と第３スイッチング素子を共に閉じ、第２スイッチング素子を繰り返し開閉して直流電流の電圧を昇圧してもよい。
【００１０】
一方、ＤＣ−ＤＣコンバータのコントローラは、第１スイッチング素子と第３スイッチング素子の少なくとも一方の短絡故障を検知した場合は、第２スイッチング素子を開き、直流電源の電圧の直流をインバータへ出力する。その結果、インバータは、直流電源の出力電圧レベルの直流を交流に変換して走行用モータに供給することが可能となる。スイッチング素子の短絡故障が検知された場合、当初の性能は達成できないが、直流電源の電力を使ったモータ駆動を継続することができる。本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施例のモータ制御装置を含む電気自動車の電力系のブロック図である。
【図２】コンバータの短絡チェック処理のフローチャート図である。
【図３】積層ユニットの斜視図である。
【図４】積層ユニットの上面図である。
【図５】第２実施例のモータ制御装置を含む電気自動車のブロック図である。
【図６】変形例のモータ制御装置を含む電気自動車のブロック図である。
【図７】３個のトランジスタチップを収容するパワーカードの配線図である。
【図８】第３実施例のモータ制御装置を含む電気自動車のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第１実施例）図面を参照して第１実施例のモータ制御装置を説明する。このモータ制御装置は、電気自動車に搭載されており、バッテリ９の出力電力をモータ駆動に適した電力に変換する。図１に、モータ制御装置２を含む電気自動車１００の電力系のブロック図を示す。電気自動車１００は、バッテリ９、モータ制御装置２、及び、走行用モータ７を備えている。モータ制御装置２は、ＤＣ−ＤＣコンバータ、インバータ１９、及び、コントローラ８を含んでいる。以下では、説明を簡略化するため、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０を単にコンバータ１０と称し、走行用モータ７を単にモータ７と称する。
【００１３】
バッテリ９は、システムメインリレー３を介してモータ制御装置２のＤＣ−ＤＣコンバータ１０と接続している。なお、バッテリ９は、例えばリチウムイオン電池である。システムメインリレー３は、車両のメインスイッチが入れられると、コントローラ８によって閉じられる。コントローラ８は、メインスイッチが切られると、システムメインリレー３を開き、バッテリ９をコンバータ１０から切り離す。「リレーを開く」とは、リレー両端の端子を遮断することを意味する。また、「リレーを閉じる」とは、リレー両端の端子を導通させることを意味する。
【００１４】
コンバータ１０は、入力正極１２ａと入力負極１２ｂの間に供給された電力の電圧を昇圧して出力正極１３ａと出力負極１３ｂの間に出力する。コンバータ１０の入力正極１２ａは、バッテリ９の正極に接続されており、入力負極１２ｂは、バッテリ９の負極に接続されている。コンバータ１０は、バッテリ９の出力電圧を昇圧してインバータ１９に供給する昇圧機能のほか、インバータ１９から供給される回生電力を降圧してバッテリ９を充電する降圧機能を有する。即ち、コンバータ１０は、双方向コンバータである。降圧機能の場合、入力端と出力端が逆転するが、前述したように、説明の便宜上、バッテリ９に接続されている側を入力端（入力正極１２ａ、入力負極１２ｂ）と称し、インバータ１９に接続されている側を出力端（出力正極１３ａ、出力負極１３ｂ）と称する。コンバータ１０の詳細は後に説明する。
【００１５】
コンバータ１０の出力正極１３ａはインバータ１９の正極に接続されており、出力負極１３ｂはインバータ１９の負極に接続されている。出力正極１３ａと出力負極１３ｂの間には平滑化コンデンサ６が接続されている。平滑化コンデンサ６は、コンバータ１０の出力電流の脈動を抑えるために挿入されている。
【００１６】
モータ制御装置２のインバータ１９は、コンバータ１０から供給される直流を交流に変換してモータ７に出力する。インバータ１９は、モータ７が発生した回生電力（交流）を直流電力に変換してコンバータ１０に供給することもある。インバータ１９は、２個のトランジスタＴＨ、ＴＬの直列接続を３セット備えている。即ち、インバータ１９は６個のトランジスタを備えている。各トランジスタには還流ダイオードが逆並列に接続されている。本実施例におけるトランジスタは、コレクタ電極からエミッタ電極への一方向のみ電流を流すことができるタイプであり、逆方向に電流を流すときのために、トランジスタをバイパスする還流ダイオードが備えられている。図１では、左側の１セットのトランジスタのみに符号を付してあり、他のセットのトランジスタには符号を省略している。２個のトランジスタＴＨ、ＴＬの直列接続の中点端子Ｏ３から交流が出力される。３セットの直列接続の夫々が、３相交流電流のＵ相電流、Ｖ相電流、Ｗ相電流を出力する。
【００１７】
インバータ１９のハードウエア構成を概説する。直列接続を構成する２個のトランジスタと夫々のトランジスタに接続されているダイオードは、一つのパワーカードに実装されている。インバータ１９は、３個のパワーカードＰＣ３、ＰＣ４、ＰＣ５で構成される。図１における符号Ｐｘ（ｘは３〜５）は、パワーカードＰＣｘ（ｘは３〜５）に収容された直列接続の正極端子を表す。正極端子とは、直列接続の両端の端子のうち、２個のスイッチング素子がいずれも開いたときに回路内にて高電位に保持される側の端子を意味する。図１における符号Ｎｘ（ｘは３〜５）は、パワーカードＰＣｘ（ｘは３〜５）に収容された直列接続の負極端子を表す。負極端子とは、直列接続の両端の端子のうち、２個のスイッチング素子がいずれも開いたときに回路内にて低電位に保持される側の端子を意味する。図１における符号Ｏｘ（ｘは３〜５）は、パワーカードＰＣｘ（ｘは３〜５）に収容された直列接続の中点端子を表す。
【００１８】
コンバータ１０の回路について説明する。コンバータ１０は、フィルタコンデンサ１４、リアクトル１５、４個のトランジスタＴ１〜Ｔ４、各トランジスタに逆並列に接続されている還流ダイオードを備えている。コンバータ１０が備える各トランジスタも、コレクタ電極からエミッタ電極への一方向のみ電流を流すことができるタイプであり、逆方向に電流を流すときのために、トランジスタをバイパスする還流ダイオードが備えられている。コンバータ１０の入力負極１２ｂと出力負極１３ｂは、それらの間に何らの素子を介さずに、負極線ＮＬにて直接に接続されている。リアクトル１５は、コンバータ１０の入力正極１２ａと出力正極１３ａの間に接続されている。フィルタコンデンサ１４は、コンバータ１０の入力正極１２ａと入力負極１２ｂの間に接続されている。第１トランジスタＴ１と第２トランジスタＴ２は、リアクトル１５のインバータ側（インバータ側端子１５ｂ）と負極線ＮＬの間に直列に接続されている。図中の符号１５ａは、リアクトル１５のバッテリ側端子であり、バッテリ側端子１５ａは、コンバータ１０の入力正極１２ａに接続されている。
【００１９】
第１トランジスタＴ１は第２トランジスタＴ２の高電位側に接続されている。トランジスタの高電位側とは、トランジスタのコレクタ電極とエミッタ電極のうち、トランジスタが開いたときに高電位に保持される側の電極を意味する。本実施例におけるトランジスタはコレクタからエミッタへ一方向にのみ電流が流れるタイプであるので、トランジスタの高電位側とは、コレクタ電極に相当する。また、本明細書において「トランジスタを開く」とは、コレクタ電極とエミッタ電極の間を遮断することを意味する。「トランジスタを開く」ことは、「トランジスタをオフする」と別言されることもある。「トランジスタを閉じる」とは、コレクタ電極とエミッタ電極の間を導通させることを意味する。「トランジスタを閉じる」ことは、「トランジスタをオンする」と別言されることもある。実施例のトランジスタはバイポーラ型であるが、電界効果型のトランジスタを採用してもよい。電界効果型のトランジスタの場合、「コレクタ」、「エミッタ」という表現の代わりに、「ドレイン」、「ソース」という表現が使われる。
【００２０】
第３トランジスタＴ３は、第１トランジスタＴ１に並列に接続されているとともに第２トランジスタＴ２に直列に接続されている。第４トランジスタＴ４は、コンバータ１０の出力正極１３ａとリアクトル１５のインバータ側（インバータ側端子１５ｂ）に接続されている。第４トランジスタＴ４と第３トランジスタＴ３も直列接続されることになる。第４トランジスタＴ４が第３トランジスタＴ３の高電位側に接続されている。
【００２１】
コンバータ１０の降圧動作は第４トランジスタの役割である。昇圧動作は、第１トランジスタＴ１と第３トランジスタＴ３の役割である。第２トランジスタＴ２は、第１トランジスタＴ１又は第３トランジスタＴ３が短絡故障を起こしたときにバッテリ９の短絡を防止するスイッチの役割を果たす。コンバータ１０の各トランジスタとインバータ１９の各トランジスタは、コントローラ８からの制御信号（ＰＷＭ信号）によって駆動される。
【００２２】
コンバータ１０は、昇圧時にトランジスタに加わる負荷を低減するだけでなく、昇圧用のトランジスタが短絡故障したときでもバッテリ９の電力を使ったモータ７による走行を継続することができる。その仕組みを次に説明する。
【００２３】
図２は、コンバータ１０のコントローラ８が実行する短絡チェック処理のフローチャート図である。図２の処理は、所定のインターバルで定期的に実行される。図２の処理は、電気自動車１００のシステム起動時にも実行される。システム起動時とは、車両のメインスイッチが入れられたときに１回実行されるルーチンである。図２の短絡チェック処理では、まず、コントローラ８は、第１トランジスタＴ１と第３トランジスタＴ３のいずれか一方が短絡故障を生じているか否かをチェックする（Ｓ２）。チェックの一態様は次の通りである。コントローラ８は、第１トランジスタＴ１と第３トランジスタＴ３の夫々に設けられているセンスエミッタ（不図示）から電流を読み取り、電流値が所定の閾値よりも大きければ、短絡故障が生じていると判断する。具体的には、コントローラ８は、第１トランジスタＴ１を開く信号を与えているにも関わらず第１トランジスタＴ１に所定値以上の電流が流れている場合、第１トランジスタＴ１が短絡故障を生じていると判断する。コントローラ８は、第３トランジスタについても同様に短絡チェックを行う。
【００２４】
あるいは、また、コントローラ８は、入力正極１２ａと入力負極１２ｂの間の電圧を計測しても、短絡検知が可能である。具体的には、コントローラ８は、第２トランジスタＴ２にトランジスタを閉じる信号（トランジスタの電極間を導通させる信号）を与えながら、第１トランジスタＴ１と第３トランジスタＴ３の両方にトランジスタを開く信号（トランジスタの電極間を遮断する信号）を与える。このとき、コンバータ１０の入力正極１２ａと入力負極１２ｂの間の電圧がゼロであれば、第１、第３トランジスタＴ１、Ｔ３の少なくとも一方が短絡故障を起こしていると判断できる。出力正極１３ａと出力負極１３ｂの間の電圧を使っても同様の短絡チェックを行うことができる。
【００２５】
図２のフローチャートに戻って説明を続ける。短絡故障が検知されない場合（Ｓ２：ＮＯ）、コントローラ８は、第２トランジスタＴ２を閉じ（Ｓ３）、処理を終了する。一方、第１トランジスタＴ１と第３トランジスタＴ３の少なくとも一方で短絡故障が生じている場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、コントローラ８は、第２トランジスタＴ２を開き（Ｓ５）、警告を表示する（Ｓ６）。警告灯（不図示）は、運転席のインストルメントパネルに配置されている。この警告灯は、運転者に、コンバータ１０で故障が生じていることを通知するためのものである。
【００２６】
さらに、コントローラ８は、モータの目標出力を制限する（Ｓ７）。ステップＳ７の処理により、モータ７の目標出力は、バッテリ９の出力電圧レベルの電力で賄える範囲に制限される。
【００２７】
コントローラ８は、図２の処理とは別に、アクセル開度に応じてモータの目標出力を定め、その目標出力が実現されるように、コンバータ１０とインバータ１９を制御する。図２の処理の結果、モータ７の目標出力に制限が加えられていない場合、即ち、第１トランジスタＴ１と第３トランジスタＴ３のいずれにも短絡故障が検知されていない場合、コントローラ８は、目標出力に応じて、第１トランジスタＴ１と第３トランジスタＴ３を同期させて繰り返し開閉してバッテリ９の電圧を昇圧する。そしてコンバータ１０は、昇圧された電圧の直流をインバータ１９に出力する。インバータ１９は、昇圧された電圧の直流を交流に変換してモータ７に供給する。
【００２８】
第１トランジスタＴ１と第３トランジスタＴ３のいずれか一方が短絡故障している場合のモータ制御を説明する。この場合、コントローラ８が第２トランジスタＴ２を開くので、バッテリ９が短絡することはない。別言すれば、出力正極１３ａと出力負極１３ｂの間の電圧がゼロに下がることはない。第１トランジスタＴ１と第３トランジスタＴ３のいずれか一方で短絡故障が発見された場合、コントローラ８は、第２トランジスタＴ２を開いた状態に維持する。コンバータ１０は昇圧動作を行うことができないが、コンバータ１０の出力正極１３ａと出力負極１３ｂの間にはバッテリ９の出力電圧に保持された直流が出力される。即ち、この場合、バッテリ９の出力電圧レベルの直流がインバータ１９に供給される。インバータ１９は、バッテリ９の出力電圧レベルの直流を交流に変換してモータ７に出力する。モータ７の目標出力が制限されているので、電気自動車１００は、当初の性能は出せないが、バッテリ９の電力で走行を継続することができる。即ち、モータ制御装置２は、第１トランジスタＴ１と第３トランジスタＴ３のいずれか一方で短絡故障が発見された場合であっても、モータ７を駆動するための電力を供給し続けることができる。
【００２９】
次に、昇圧用のトランジスタ（第１トランジスタＴ１と第３トランジスタＴ３）の負荷について説明する。コントローラ８は、第１トランジスタＴ１と第３トランジスタＴ３のいずれもが短絡故障を生じていない場合、第１トランジスタＴ１と第３トランジスタＴ３を同期させて開閉を繰り返し、バッテリ９の電圧を昇圧する。このとき、２個のトランジスタＴ１、Ｔ３の動作は、あたかも一つのトランジスタが動作しているようにみえる。このとき、電流は第１トランジスタＴ１と第３トランジスタＴ３に分配される。それゆえ、スイッチング動作する昇圧用のトランジスタ（第１トランジスタＴ１と第３トランジスタＴ３）の負荷が軽減される。
【００３０】
このようにコンバータ１０は、従来は一つの昇圧用トランジスタが配置されていた場所に３個のトランジスタを配置して昇圧用トランジスタの負荷を軽減する。また、コンバータ１０は、昇圧用の第１トランジスタＴ１と第３トランジスタＴ３のいずれか一方が故障したとき、第２トランジスタＴ２を開き、バッテリ９の短絡を防止しつつ、継続してモータ７に電力を供給することができる。即ち、電気自動車１００は、昇圧用の第１トランジスタＴ１と第３トランジスタＴ３のいずれか一方が故障しても、バッテリ９の電力による走行を継続することができる。別言すれば、モータ制御装置２は、第１トランジスタＴ１と第３トランジスタＴ３のいずれか一方で短絡故障が発見された場合であっても、モータ７を駆動するための電力を供給し続けることができる。
【００３１】
なお、第１トランジスタＴ１と第３トランジスタＴ３の少なくとも一方が開放故障した場合も、コントローラ８は、コンバータ１０を停止し、バッテリ９の出力電圧レベルの電力をインバータ１９に供給する。なお、開放故障とは、トランジスタのコレクタとエミッタ間と導通させることができない故障である。インバータ１９は、このときも、バッテリ９の出力電圧レベルの直流を交流に変換してモータ７に出力する。第１トランジスタＴ１と第３トランジスタＴ３の一方が開放故障した場合も、電気自動車１００は、当初の性能は出せないが、バッテリ９の電力による走行を継続することはできる。別言すれば、モータ制御装置２は、第１トランジスタＴ１と第３トランジスタＴ３のいずれか一方で開放故障が発見された場合であっても、モータ７を駆動するための電力を供給し続けることができる。
【００３２】
降圧動作について簡単に説明する。コントローラ８は、第４スイッチング素子Ｔ４の開閉を繰り返すことで出力正極１３ａと出力負極１３ｂに供給される回生電力の電圧を降圧する。このとき、第１〜第３トランジスタＴ１〜Ｔ３は、開いていても閉じていてもよい。第４トランジスタＴ４の開閉に伴い、第１〜第３トランジスタＴ１〜Ｔ３の各々に逆並列に接続された還流ダイオードを介してリアクトル１５のインバータ側からバッテリ側へと電流が流れるからである。
【００３３】
次に、コンバータ１０のトランジスタ群とインバータ１９のトランジスタ群を集積した積層ユニットについて説明する。図３に、積層ユニット３０の斜視図を示し、図４に積層ユニット３０の上面図を示す。なお、図３に図示したケース３６とバネ３５は、図４では図示を省略した。図４に示したコンデンサユニット５０と各種バスバ５１等は、図３では図示を省略した。また、図３と図４では、リアクトル１５とフィルタコンデンサ１４の図示は省略している。
【００３４】
積層ユニット３０は、複数の冷却器３２と複数のパワーカードＰＣ１〜ＰＣ５を積層したユニットである。複数の冷却器３２と複数のパワーカードＰＣ１〜ＰＣ５は、一つずつ交互に積層されている。複数のパワーカードＰＣ１〜ＰＣ５は同じ構造を有している。以下では、パワーカードＰＣ１〜ＰＣ５のいずれか一つを区別なく表すとき、パワーカードＰＣと表記する。図３では、理解を助けるため、パワーカードＰＣ３のみ、積層ユニット３０から外して描き、幾つかの部品に符号を付してある。パワーカードＰＣの構造に関する以下の説明では、図３のパワーカードＰＣ３を参照されたい。
【００３５】
各パワーカードＰＣは、２個のトランジスタチップＴａ、Ｔｂと、２個のダイオードチップＤａ、Ｄｂを樹脂製の本体４４の中に埋設したデバイスである。
【００３６】
本体４４の表面には放熱板４２と４３が露出している。放熱板４２、４３は、本体内部でトランジスタチップＴａ、Ｔｂの電極と導通している。放熱板４２、４３が絶縁板４１ａで覆われつつ、パワーカードＰＣは冷却器３２と積層される。本体４４の反対側にも放熱板が露出しており、その放熱板が絶縁板４１ｂで覆われつつ、パワーカードＰＣは別の冷却器３２と積層される。以下では、絶縁板４１ａ、４１ｂも、パワーカードＰＣの一部であると見なして説明を続ける。
【００３７】
各パワーカードＰＣはその両側に冷却器３２が接している。隣接する冷却器３２は、接続パイプ３４ａ、３４ｂで接続されている。積層ユニット３０の端に位置する冷却器３２には、冷媒供給管３１ａと冷媒排出管３１ｂが接続されている。各冷却器３２の内部は冷媒が通る流路になっている。冷媒供給管３１ａから供給された冷媒は、接続パイプ３４ａを通じて全ての冷却器３２に分配される。冷媒は、各冷却器３２の内部を通過する間に隣接するパワーカードＰＣから熱を吸収する。熱を吸収した冷媒は、接続パイプ３４ｂと冷媒排出管３１ｂを通じて積層ユニット３０から排出される。
【００３８】
積層ユニット３０は、ケース３６に支持されている。積層ユニット３０の一端とケース内壁との間にはバネ３５が配置される。積層ユニット３０はバネ３５によって積層方向に加圧される。その圧力が冷却器３２とパワーカードＰＣとを密着させ、冷却性能を高めている。
【００３９】
本体４４の内部でトランジスタチップＴａとダイオードチップＤａは逆並列に接続されている。トランジスタチップＴｂとダイオードチップＤｂも逆並列に接続されている。トランジスタチップＴａとＴｂは直列に接続されている。トランジスタチップＴａ、Ｔｂは、共にコレクタ電極からエミッタ電極へ一方向のみに電流を流すことができるタイプであり、コレクタ電極が回路の高電位側に接続される。トランジスタチップＴａがトランジスタチップＴｂの高電位側に接続している。トランジスタチップＴａ、Ｔｂは、具体的には、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）のチップである。
【００４０】
パワーカードＰＣ３の本体４４の一面に３個の端子Ｏ３、Ｐ３、Ｎ３が伸びている。端子Ｏ３は、内蔵された２個のトランジスタチップＴａ、Ｔｂの直列接続の中点の端子である。端子Ｐ３は、２個のトランジスタチップの直列接続の両端の端子のうち、パワーカードＰＣ３が組み込まれる回路の高電位側に接続される端子である。端子Ｐ３を以下では正極端子Ｐ３と称する。端子Ｎ３は、２個のトランジスタチップの直列接続の両端の端子のうち、パワーカードＰＣ３が組み込まれる回路の低電位側に接続される端子である。端子Ｎ３を以下では負極端子Ｎ３と称する。本体４４には、上記端子Ｏ３、Ｐ３、Ｎ３のほか、各トランジスタチップＴａ、Ｔｂのゲートに通じるゲート端子４５が設けられている。
【００４１】
図では符号を省略しているが、パワーカードＰＣｘ（ｘは１〜５）の夫々の中点端子を符号Ｏｘで表し、正極端子を符号Ｐｘで表し、負極端子を符号Ｎｘで表す（ｘは１〜５）。複数のパワーカードＰＣのいずれかの３個の端子を表す場合には符号Ｏｘ、Ｐｘ、Ｎｘを用いる。
【００４２】
３個の端子Ｏｘ、Ｐｘ、Ｎｘは、冷却器３２とパワーカードＰＣの積層方向（図中のＸ軸方向）と直交する方向に並んでいる。そして、中点端子Ｏｘは、３個の端子の並びの端に位置する。負極端子Ｎｘが３個の端子の並びの中央に位置する。
【００４３】
図４を参照しつつ、パワーカードの端子の配線を説明する。なお、図３、図４に示すパワーカードＰＣに内蔵されたトランジスタチップとダイオードチップは、図１におけるトランジスタとダイオードに相当する。ここで、各パワーカードＰＣのトランジスタチップＴａ、Ｔｂと、図１の各トランジスタの関係を説明する。図１にて符号ＰＣ１が示す破線が、図３、図４のパワーカードＰＣ１に対応する。従って、パワーカードＰＣ１のトランジスタチップＴａが、図１の第１トランジスタＴ１に相当し、トランジスタチップＴｂが図１の第２トランジスタＴ２に相当する。パワーカードＰＣ１には、第１トランジスタＴ１と第２トランジスタＴ２の直列接続と、各トランジスタに逆並列に接続されるダイオードが収容されている。
【００４４】
図１にて符号ＰＣ２が示す破線が、図３、図４のパワーカードＰＣ２に対応する。パワーカードＰＣ２のトランジスタチップＴａが、図１の第４トランジスタＴ４に相当し、トランジスタチップＴｂが図１の第３トランジスタＴ３に相当する。パワーカードＰＣ２には、第４トランジスタＴ４と第３トランジスタＴ３の直列接続と、各トランジスタに逆並列に接続されるダイオードが収容されている。図１にて符号ＰＣ３が示す破線が、図３、図４のパワーカードＰＣ３に対応する。パワーカードＰＣ３のトランジスタチップＴａが、図１のトランジスタＴＨに相当し、トランジスタチップＴｂが図１のトランジスタＴＬに相当する。図１にて符号ＰＣ４とＰＣ５が示す破線が、夫々、図３、図４のパワーカードＰＣ４、ＰＣ５に対応する。トランジスタチップと図１のトランジスタの関係は、パワーカードＰＣ３の場合と同様である。２個のパワーカードＰＣ１とＰＣ２がコンバータ１０に含まれるトランジスタを収容しており、３個のパワーカードＰＣ１〜ＰＣ３の夫々が、インバータ１９に含まれる３セットの直列接続の夫々を収容している。ここでも直列接続は、２個のトランジスタの直列接続を意味する。
【００４５】
また、図１の符号Ｏｘ、Ｐｘ、Ｎｘ（ｘは１〜５）は、図４の中点端子Ｏｘ、正極端子Ｐｘ、負極端子Ｎｘに相当する。図４では、理解を助けるために、中点端子Ｏｘ（ｘは１〜５）にハッチングを付してある。
【００４６】
図４に示したコンデンサユニット５０は、図１の回路図における平滑化コンデンサ６に対応する。バスバ５１ａ〜５１ｄ、５２ａ〜５２ｄ、５３ａ〜５３ｃ、５４、５５は、パワーカードＰＣの端子同士、あるいは、パワーカードＰＣと他のユニットを結線する。
【００４７】
図４に示したように、ＰＣ２〜ＰＣ５では、３個の端子（中点端子Ｏｘ、負極端子Ｎｘ、正極端子Ｐｘ、ｘは２〜５の整数）は、この順で同じ向きに並んでいる。パワーカードＰＣ１だけは、３個の端子（中点端子Ｏ１、負極端子Ｎ１、正極端子Ｐ１）の並びの順が他のパワーカードＰＣ２〜ＰＣ５とは逆になるように積層されている。
【００４８】
まず、インバータ１９を構成するパワーカードＰＣ３〜ＰＣ５の結線を説明する。バスバ５３ａ〜５３ｃの夫々は、パワーカードＰＣ３〜ＰＣ５の中点端子Ｏ３〜Ｏ５の夫々を、不図示の端子ユニットに接続する。端子ユニットは、モータへ電力を供給するパワーケーブルを接続するためのユニットである。先に述べたように、インバータ１９は、２個のトランジスタの直列接続を３セット有しており、各直列接続の中点から交流が出力される。パワーカードＰＣ３〜ＰＣ５の各中点端子Ｏ３〜Ｏ５が交流出力端に相当する。
【００４９】
バスバ５１ａ〜５１ｃの夫々は、パワーカードＰＣ３〜ＰＣ５の負極端子Ｎ３〜Ｎ５の夫々を、コンデンサユニット５０の負極に接続する。バスバ５１ａ〜５１ｃと後述するバスバ５１ｄは、図１の負極線ＮＬの一部を構成する。バスバ５２ａ〜５２ｃの夫々は、パワーカードＰＣ３〜ＰＣ５の正極端子Ｐ３〜Ｐ５の夫々を、コンデンサユニット５０の正極に接続する。
【００５０】
コンバータ１０のトランジスタを収容するパワーカードＰＣ１とＰＣ２の結線を説明する。パワーカードＰＣ１の正極端子Ｐ１とパワーカードＰＣ２の中点端子Ｏ２がバスバ５４によって接続されている。バスバ５４は、図１において符号Ｐ１とＯ２の間の結線に相当する。パワーカードＰＣ１の中点端子Ｏ１は、バスバ５５によってパワーカードＰＣ２の負極端子Ｎ２と接続されている。バスバ５５は、図１において、符号Ｏ１とＮ２の間の結線に相当する。パワーカードＰＣ１の負極端子Ｎ１はバスバ５１ｄによってコンデンサユニット５０の負極に接続されている。バスバ５１ｄは、図１における負極線ＮＬの一部に相当する。パワーカードＰＣ２の正極端子Ｐ２は、バスバ５２ｄによって、コンデンサユニット５０の正極に接続されている。
【００５１】
図４に示されているように、バスバ５４と５５は、交差することなく、パワーカードＰＣ１の端子とＰＣ２の端子を接続している。バスバが交差しないのは、端子の並びが互いに逆方向となるようにパワーカードＰＣ１とＰＣ２を積層したことに起因する。このように、積層ユニット３０は、パワーカードＰＣ１とＰＣ２の配置を工夫することでバスバのレイアウトの単純化に成功している。バスバレイアウトの単純化は、短いバスバで第１パワーカードＰＣ１と第２パワーカードＰＣ２を接続できること意味する。短いバスバを採用することによって、バスバに生じる寄生インダクタンスを低くすることができる。なお、パワーカードＰＣ１の正極端子Ｐ１は、不図示の別のバスバによって不図示のリアクトルと接続される。
【００５２】
図４と同様のバスバレイアウト単純化は、中点端子Ｏｘが３個の端子の並びの端に位置していればよく、正極端子Ｐｘと負極端子Ｎｘの位置が本実施例の場合とは逆転していてもよいことは明らかである。
【００５３】
コンバータ１０は、４個のトランジスタを備え、電源の電圧を昇圧してインバータに供給する昇圧機能のほか、インバータから供給される回生電力を降圧する降圧機能を有する。図１に示されているように、第１トランジスタＴ１と第２トランジスタＴ２が直列接続であり、第３トランジスタと第４トランジスタＴ４も直列接続となる。上述したように、コンバータ１０の回路上のトランジスタの接続関係は、直列に接続された２個のトランジスタチップを収容している同構造の２個のパワーカード（第１パワーカードＰＣ１と第２パワーカードＰＣ２）で実現することができる。２枚のパワーカードは同じ構造で良いのでコストの点で有利である。
【００５４】
（第２実施例）図５を参照して第２実施例のモータ制御装置２ａを説明する。第２実施例のモータ制御装置２ａも、電気自動車１００ａに搭載され、バッテリ９の電力をモータ７の駆動に適した電力に変換する。図５は、第２実施例のモータ制御装置２ａを含む電気自動車１００ａの駆動系のブロック図である。なお、図５では、インバータ１９のトランジスタ配置は図示を省略した。図１のインバータ１９と図５のインバータ１９は同じものであることに留意されたい。
【００５５】
電気自動車１００ａのブロック図（図５）が図１の電気自動車１００と異なる点は、第５トランジスタＴ５と第６トランジスタＴ６が追加されている点である。第５トランジスタＴ５は、第３トランジスタＴ３に並列に接続されており、第６トランジスタＴ６は、第４トランジスタＴ４に並列に接続されている。第５トランジスタと第６トランジスタＴ６の夫々にも、還流ダイオードが逆並列に接続されている。バッテリ９の電圧を昇圧する場合には、コントローラ８は、第１トランジスタＴ１と第３トランジスタＴ３と第５トランジスタＴ５を同期させて開閉し、バッテリ９の電圧を昇圧する。第１実施例のコンバータ１０は、昇圧用に、並列に接続された２個のトランジスタ（第１トランジスタＴ１と第３トランジスタＴ３）を備えていた。本実施例のコンバータ１０ａは、昇圧用に、並列に接続された３個のトランジスタを備える。昇圧用のトランジスタを流れる電流は３個のトランジスタに分散されるので、昇圧用の各トランジスタの負荷をさらに低減することができる。
【００５６】
また、インバータ１９から供給される回生電力を降圧する場合には、コントローラ８は、第４トランジスタＴ４と第６トランジスタＴ６を同期させて開閉する。即ち、コンバータ１０ａは、降圧用に、並列に接続された２個のトランジスタを備える。このコンバータ１０ａは、降圧用のトランジスタ（第４トランジスタＴ４と第６トランジスタＴ６）の負荷も低減することができる。
【００５７】
図５に示した符号ＰＣ６は、第５トランジスタＴ５と第６トランジスタＴ６の直列接続が、先に説明したパワーカードＰＣと同じハードウエアで実現できることを示している。図５のブロック図の構成は、図３に示した積層ユニット３０においてパワーカードＰＣと冷却器３２をそれぞれ１個増やすことで実現できる。即ち、第２実施例の電気自動車１００ａのコンバータ１０ａは、第１パワーカードＰＣ１及び第２パワーカードＰＣ２と同構造の第３パワーカードであって第２パワーカードＰＣ２と並列に接続されている第３パワーカード（パワーカードＰＣ６）を備えている。
【００５８】
パワーカードに収容可能なトランジスタチップの数は２個に限られない。例えば、３個のトランジスタチップを収容可能なパワーカードも実現可能である。その場合、コンバータとインバータが有するスイッチング素子を、図３で示したパワーカードＰＣとは異なる構造の別の複数のパワーカードに分散配置することも好適である。
【００５９】
図６に、第２実施例の変形例を示す。図６は、変形例のモータ制御装置２ｂを含む電気自動車１００ｂのブロック図である。回路構成は図５のブロック図と同じである。符号ＰＣａが示す破線によって３個のトランジスタ（第１トランジスタＴ１、第２トランジスタＴ２、及び、第３トランジスタＴ３）が囲まれている。符号ＰＣｂが示す破線によって、別の３個のトランジスタ（第４トランジスタＴ４、第５トランジスタＴ５、及び、第６トランジスタＴ６）が囲まれている。３個のトランジスタチップを収容可能なパワーカードを用いて、符号ＰＣａが示す３個のトランジスを一つパワーカードに収容し、符号ＰＣｂが示す別の３個のトランジスタを別の一つのパワーカードに収容することも好適である。例えば、符号ＰＣａが示す破線が囲む３個のトランジスタの結線と、符号ＰＣｂが示す破線が囲む３個のトランジスタの結線は、共に、図７に示すパワーカードＰＣＱで実現することができる。
【００６０】
図７は、３個のトランジスタチップを収容するパワーカードＰＣＱの内部配線図である。第１トランジスタチップＴａと第２トランジスタチップＴｂが並列に接続されており、第３トランジスタチップＴｃは、第１トランジスタチップＴａと第２トランジスタチップＴｂの夫々と直列に接続されている。パワーカードＰＣＱは、３個の端子Ｐａ、Ｏａ、Ｎａを備える。端子Ｐａは、第１トランジスタチップＴａと第３トランジスタチップＴｃの直列接続の両端の端子のうち、回路の高電位側に接続される正極端子である。端子Ｎａは、第１トランジスタチップＴａと第３トランジスタチップＴｃの直列接続の両端の端子のうち、回路の低電位側に接続される負極端子である。端子Ｏａは、第１トランジスタチップＴａと第３トランジスタチップＴｃの直列接続の中点端子である。パワーカードＰＣＱの内部の回路構成は、第１実施例のパワーカードＰＣにおける高電位側のトランジスタチップＴａに別のトランジスタＴｂが並列に接続された構成に相当する。
【００６１】
図５に示したモータ制御装置２ａと図６に示したモータ制御装置２ｂは、コンバータが備えている複数のトランジスタを複数のパワーカードに分散配置する。このとき、コンバータが備えているトランジスタの総数が、一つのパワーカードが収容しているトランジスタチップの個数の整数倍となるように、パワーカードを選定する。そうすると、パワーカードが収容しているトランジスタチップを余すことなく利用することができる。図５の回路構成では、第５トランジスタＴ５と第６トランジスタＴ６の直列接続が付加されている。さらに多くの直列接続が付加されていてもよい。また、直列接続ではなく、第３トランジスタＴ３と第４トランジスタＴ４のいずれか一方だけに少なくとも一つのトランジスタが並列に接続されていてもよい。例えば、図５における第６トランジスタＴ６を第５トランジスタＴ５に並列に接続してもよい。この場合、昇圧動作は４個のトランジスタに分散される。この場合も、ＤＣ−ＤＣコンバータは合計６個のトランジスタを含む。それゆえ、この場合のトランジスタの回路構成は、２個のトランジスタチップを収容する３個のパワーカードで実現することができる。あるいは、この場合のトランジスタの回路構成は、３個のトランジスタチップを収容する２個のパワーカードで実現することもできる。
【００６２】
（第３実施例）図８を参照して第３実施例のモータ制御装置２ｃを説明する。図８は、モータ制御装置２ｃを含む電気自動車１００ｃのブロック図である。電気自動車１００ｃは、バッテリの代わりに燃料電池９ａを搭載している。電気自動車１００ｃは、燃料電池９ａと、モータ制御装置２ｃと、モータ７（走行用モータ）を備えている。モータ制御装置２ｃは、コンバータ１０ｃと、インバータ１９と、コントローラ８を備えている。モータ制御装置２ｃのコンバータ１０ｃは、燃料電池９ａの電力を昇圧してインバータ１９に供給する。モータ制御装置２ｃのインバータ１９は、昇圧された電力を交流に変換してモータ７に供給する。なお、図８のインバータ１９は、図１に示したインバータ１９と同じである。
【００６３】
コンバータ１０ｃは、負極線ＮＬ、リアクトル１５、フィルタコンデンサ１４、３個のトランジスタＴ１１、Ｔ１２、Ｔ１３と、３個のダイオードで構成されている。負極線ＮＬは、コンバータ１０ｃの入力負極１２ｂと出力負極１３ｂを接続している。リアクトル１５は、入力正極１２ａと出力正極１３ａの間に接続されている。フィルタコンデンサ１４は、入力正極１２ａと入力負極１２ｂの間に接続されている。なお、この場合の入力正極１２ａは、燃料電池９ａの正極に接続されており、入力負極１２ｂは、燃料電池９ａの負極に接続されている。
【００６４】
リアクトル１５のインバータ側（端子１５ｂ）と負極線ＮＬの間に、第１トランジスタＴ１１と第２トランジスタＴ１２が直列に接続されている。第３トランジスタＴ１３は、第１トランジスタＴ１１に並列に接続されているとともに第２トランジスタＴ１２に直列に接続されている。各トランジスタに還流ダイオードが逆並列に接続されている。この実施例におけるトランジスタも、コレクタ電極からエミッタ電極への一方向のみ電流を流すことができるタイプであり、逆方向に電流を流すときのために、トランジスタをバイパスする還流ダイオードが備えられている。電気自動車１００ｃの直流電源は燃料電池９ａであるので、モータ制御装置２ｃのコンバータ１０ｃは回生電力を降圧するためのトランジスタ（図１における第４トランジスタＴ４）を備えない。
【００６５】
コントローラ８が実行する制御は、第１実施例の場合と同じである。即ち、コントローラ８は、第１トランジスタＴ１１と第３トラジスタの短絡故障が検知されていない間は、第２トランジスタＴ１２を閉じたまま第１トランジスタＴ１１と第３トランジスタＴ１３を同期させて繰り返し開閉し、燃料電池９ａの電圧を昇圧する。昇圧した電圧の直流はインバータ１９に供給される。インバータ１９はその直流を交流に変換してモータ７に供給する。
【００６６】
また、コントローラ８は、第１トランジスタＴ１１と第３トランジスタＴ１３の少なくとも一方の短絡故障を検知した場合には第２トランジスタＴ１２を開き、燃料電池９ａの出力電圧レベルの直流をインバータ１９に出力する。インバータ１９は、燃料電池９ａの出力電圧レベルの直流を交流に変換してモータ７に供給する。このモータ制御装置２ｃは、は、コンバータ１０ｃの昇圧用トランジスタ（第１トランジスタＴ１１と第３トランジスタＴ１３）の負荷を軽減するとともに、いずれかの昇圧用トランジスタが短絡故障した場合であっても燃料電池９ａの電力を使ってモータ７を駆動し続けることができる。
【００６７】
実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。実施例の第１トランジスタＴ１（及び第１トランジスタＴ１１）が第１スイッチング素子の一例に相当する。実施例の第２トランジスタＴ２（及び第１トランジスタＴ１２）が第２スイッチング素子の一例に相当する。先に述べたように、パワーカードＰＣ１のトランジスタチップＴａとＴｂの直列接続によって、第１トランジスタＴ１、第２トランジスタＴ２の直列接続が実現される。即ち、パワーカードＰＣ１のトランジスタチップＴａとＴｂは、夫々、第１スイッチング素子、第２スイッチング素子の一例に相当する。同様に、パワーカードＰＣ２のトランジスタチップＴａとＴｂの直列接続によって、第４スイッチング素子と第３スイッチング素子の直列接続が実現される。パワーカードＰＣ１は第１パワーカードの一例に相当し、パワーカードＰＣ２は第２パワーカードの一例に相当する。なお、各パワーカードＰＣ内のダイオードチップは、図１における各ダイオードに相当する。実施例に登場したトランジスタは、電力の変換に用いられるパワートランジスタであり、制御信号を生成するＴＴＬレベルのトランジスタとは異なることに留意されたい。
【００６８】
実施例では、スイッチング素子としてコレクタからエミッタに向けて一方向にのみ電流を通すトランジスタを用いた。それゆえ、各トランジスタには還流ダイオードが逆並列に接続されている。ＤＣ−ＤＣコンバータとインバータのスイッチング素子として、例えば電界効果トランジスタのような、双方向に電流を流すことのできるデバイスを採用してもよい。その場合、還流ダイオードは無くてもよい。
【００６９】
本明細書における、「電気自動車」には、走行用にモータを備えるがエンジンは備えない自動車のほか、走行用にモータとともにエンジンを備えるハイブリッド車が含まれる。燃料電池車も本明細書における「電気自動車」に含まれる。
【００７０】
第１実施例のコントローラ８は、は、第１トランジスタＴ１と第３トランジスタＴ３のいずれにも短絡故障が検知されていない場合、第２トランジスタを閉じ、第１トランジスタＴ１と第３トランジスタＴ３を同期させて繰り返しオン・オフして直流電流を昇圧した。そのような処理に代えて、コントローラ８は、第１トランジスタＴ１と第３トランジスタＴ３のいずれにも短絡故障が検知されていない場合、第１トランジスタＴ１と第３トランジスタＴ３を同期させて共にオンに保持し、第２トランジスタＴ２を繰り返しオン・オフして直流電流を昇圧してもよい。
【００７１】
実施例は電気自動車のモータ制御装置を例に本発明を説明した。本明細書が開示するモータ制御装置は、電気自動車以外に適用することも好適である。例えば、本明細書が開示するモータ制御装置は、ロボットに適用されてもよい。ロボットの場合、回生電力を生成しないので、図１に示した第４トランジスタＴ４は不要である。回生電力を発生させないモータを備える機械の場合、図８に示したモータ制御装置２ｃが好適である。例えば、図８に示したブロック図において、モータ７は、ロボットの関節を駆動するためのモータであってもよい。
【００７２】
以上、本発明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。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。本明細書または図面に説明した技術要素は、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り、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００７３】
２、２ａ、２ｂ、２ｃ：モータ制御装置
６：平滑化コンデンサ
７：走行用モータ
８：コントローラ
９：バッテリ
９ａ：燃料電池
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ：コンバータ（ＤＣ−ＤＣコンバータ）
１２ａ：電源側正極
１２ｂ：電源側負極
１３ａ：出力正極
１３ｂ：出力負極
１４：フィルタコンデンサ
１５：リアクトル
１９：インバータ
３０：積層ユニット
３１ａ：冷媒供給管
３１ｂ：冷媒排出管
３２：冷却器
３５：バネ
３６：ケース
４１ａ、４１ｂ：絶縁板
４２：放熱板
４４：本体
５０：コンデンサユニット
５１ａ 各種バスバ
５１ａ〜５１ｄ：バスバ
５２ａ〜５２ｄ：バスバ
５３ａ〜５３ｃ：バスバ
５４、５５：バスバ
１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ：電気自動車
Ｄａ、Ｄｂ：ダイオードチップ
Ｎ１〜Ｎ５：低電位端子
ＮＬ：共通負極線
Ｏ１〜Ｏ５：中点端子
Ｐ１〜Ｐ５：高電位端子
ＰＣ１〜ＰＣ６、ＰＣＱ：パワーカード
Ｔ１〜Ｔ６、Ｔ１１〜Ｔ１３：トランジスタ（スイッチング素子）
ＴＨ、ＴＬ：トランジスタ（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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