JP2009141989A - 電力変換回路の制御装置、及び電力変換システム - Google Patents

Abstract

【課題】モータジェネレータ１０に接続されるインバータＩＶの上下アームを短絡させる短絡処理によって、インピーダンスネットワークＩＮの出力電圧を昇圧させる場合、特定のスイッチング素子の温度が過度に高くなるおそれがあること。
【解決手段】マイコン４２では、電流センサ３４，３６の検出値に基づき、３相の相電流についての情報を取得する。そして、これら相電流のうちその絶対値が最小となるものに対応する相に該当する一対のスイッチング素子をオン状態とすることで、上記短絡処理を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、回転機及び給電手段間に接続されて且つ、前記回転機を高電位側に接続する高電位側のスイッチング素子と前記回転機を低電位側に接続する低電位側のスイッチング素子との直列接続体を複数備える電力変換回路に適用され、前記直列接続体を短絡状態とするように前記スイッチング素子をオン操作する処理を行う電力変換回路の制御装置、及びこれを搭載する電力変換システムに関する。

例えば３相電動機に電力を供給する際には、通常、直流電圧を交流電圧に変換する３相インバータが用いられる。これにより、３相電動機の各相に交流電圧を印加することができる。このインバータの出力電圧の最大値は、直流電源の電圧によって制限される。このため、直流電源とインバータとの間に昇圧回路を備えることも周知である。ただし、昇圧回路を備える場合、昇圧回路のスイッチング素子をオンオフ操作するドライバ等を備えることとなり、部品点数の増加も無視できない。

そこで従来は、例えば下記特許文献１に見られるように、インバータと直流電源との間にインピーダンスネットワークを備えることも提案されている。これによれば、インバータの上下アームを短絡させることで、インピーダンスネットワークを構成するインダクタを用いて直流電源の電圧を昇圧することができる。したがって、インバータのスイッチング素子の操作のみによって、昇圧動作を行うことができることとなり、部品点数の増加を抑制することができる。
米国特許第７１３０２０５号明細書

ところで、上記上下アームを短絡させる処理によれば、直流電源の電圧を昇圧することができるとはいえ、こうした処理を行うことで、スイッチング素子の温度が不均一化されることがある。そして、スイッチング素子の温度が過度に高くなると、スイッチング素子の信頼性が低下するおそれがある。

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、回転機及び給電手段間に接続されて且つ、前記回転機を高電位側に接続する高電位側のスイッチング素子と前記回転機を低電位側に接続する低電位側のスイッチング素子との直列接続体を複数備える電力変換回路における前記直列接続体を短絡状態とするように前記スイッチング素子をオン操作する処理を行うに際し、スイッチング素子の過度の温度上昇を抑制することのできる電力変換回路の制御装置、及びこれを備える電力変換システムを提供することにある。

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。

請求項１記載の発明は、回転機及び給電手段間に接続されて且つ、前記回転機を高電位側に接続する高電位側のスイッチング素子と前記回転機を低電位側に接続する低電位側のスイッチング素子との直列接続体を複数備える電力変換回路に適用され、前記直列接続体を短絡状態とするように前記スイッチング素子をオン操作する処理を行う電力変換回路の制御装置において、前記短絡状態とする直列接続体を、前記スイッチング素子の温度と相関を有するパラメータに応じて可変設定する設定手段を備えることを特徴とする。

短絡状態とする直列接続体には、高電位側のスイッチング素子及び低電位側のスイッチング素子を貫通する電流が流れるため、温度が上昇しやすい。上記発明では、温度上昇を誘発しやすい処理である上記短絡状態とする処理を、温度と相関を有するパラメータに応じて可変設定するために、スイッチング素子の過度の温度上昇を抑制することができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記電力変換回路は、前記直列接続体を短絡状態とすることで前記給電手段の電圧を昇圧するものであることを特徴とする。

上記発明では、設定手段を備えることで、昇圧動作に際して、スイッチング素子の過度の温度上昇を抑制することができる。

なお、上記電力変換回路は、「インダクタを備えて且つ、前記直列接続体が短絡状態とされることで前記インダクタに蓄えられたエネルギが前記直列接続体の短絡状態が解除される際に放出される現象を利用して前記給電手段の電圧を昇圧するもの」又は「インダクタを備えて且つ、前記直列接続体の短絡状態の解除によって前記インダクタに逆起電力が生じる現象を利用して前記給電手段の電圧を昇圧するもの」であることが望ましい。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記電力変換回路は、前記高電位側のスイッチング素子及び前記給電手段の正極端子間に接続されるインダクタ及び前記低電位側のスイッチング素子及び前記給電手段の負極端子間に接続されるインダクタからなる一対のインダクタと、前記一対のインダクタのそれぞれについて、当該インダクタ及び前記スイッチング素子間と他方のインダクタ及び前記給電手段間との間に接続される一対のキャパシタとを備えることを特徴とする。

上記発明では、一対のインダクタ及びキャパシタを備えることで、短絡処理によって昇圧動作を適切に行うことができる。

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、前記回転機は、多相回転機であり、前記設定手段は、前記多相回転機の各相を流れる電流と相関を有する電流パラメータに基づき前記短絡状態とする直列接続体を可変設定することを特徴とする。

スイッチング素子を流れる電流が多いほど、スイッチング素子の温度が高くなる。上記発明では、この点に鑑み、上記「スイッチング素子の温度と相関を有するパラメータ」として、電流パラメータを用いることで、上記可変設定にかかる処理を適切に行うことができる。

請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記電流パラメータは、前記スイッチング素子を流れる電流量であり、前記設定手段は、前記直列接続体のうちこれを構成する前記スイッチング素子を流れる電流量が少量であるものを優先的に前記短絡状態とすることを特徴とする。

スイッチング素子を流れる電流が多いほどスイッチング素子の温度が上昇しやすい。この点、上記発明では、スイッチング素子を流れる電流量が少量であるものを優先的に短絡状態とすることで、スイッチング素子の過度の温度上昇を抑制することができる。

請求項６記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記電流パラメータは、前記多相回転機の相電流及び前記電力変換回路のアームの各相に流れる電流のいずれかであり、前記設定手段は、前記直列接続体のうち該当する前記いずれかの量が少量であるものを優先的に前記短絡状態とすることを特徴とする。

スイッチング素子を流れる電流が多いほどスイッチング素子の温度が上昇しやすい。そして、スイッチング素子を流れる電流は、上記いずれかの量と相関を有する。この点、上記発明では、上記いずれかの量が少量であるものを優先的に短絡状態とすることで、スイッチング素子の過度の温度上昇を抑制することができる。

なお、電力変換回路にあっては、上記スイッチング素子に整流手段が並列接続されるものが周知である。この場合、上記いずれかの量は、必ずしもスイッチング素子を流れる電流のみではない。しかし、スイッチング素子と整流手段とが互いに熱干渉をする状況下にあっては、上記いずれかの量を用いることが特に有効である。

請求項７記載の発明は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の発明において、前記設定手段は、前記スイッチング素子の温度情報に基づき、前記短絡状態とする直列接続体を可変設定することを特徴とする。

上記発明では、上記「スイッチング素子の温度と相関を有するパラメータ」として、スイッチング素子の温度情報を用いることで、上記可変設定にかかる処理を適切に行うことができる。

請求項８記載の発明は、請求項７記載の発明において、前記設定手段は、前記直列接続体のうちこれを構成する前記スイッチング素子の温度が低いものを優先的に前記短絡状態とすることを特徴とする。

上記発明では、スイッチング素子の温度上昇を招く要因となる短絡状態とする処理を、スイッチング素子の温度が低いものに対して優先的に行うことで、スイッチング素子の過度の温度上昇を抑制することができる。

請求項９記載の発明は、請求項８記載の発明において、前記直列接続体を構成する前記スイッチング素子の温度のばらつきが所定以下である場合、全ての直列接続体を短絡状態とすることを特徴とする。

スイッチング素子に流れる電流が多いほど、スイッチング素子の温度が上昇しやすい。そして、スイッチング素子の温度ばらつきが所定以下であるなら、単一の直列接続体を短絡状態とすることでその直列接続体を構成するスイッチング素子の温度が他と比較して高くなると考えられる。この点、上記発明では、こうした状況下、全ての直列接続体を短絡状態とすることで、特定のスイッチング素子の過度の温度上昇を回避することができるとともに、短絡状態とすることに起因するスイッチング素子の温度の上昇量を最小とすることができる。

請求項１０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、前記電力変換回路は、前記直列接続体を短絡状態とすることで前記給電手段の電圧を昇圧するものであり、前記回転機は、複数からなり、前記設定手段は、前記複数の回転機に接続される前記直列接続体のいずれを短絡させるかを前記スイッチング素子の温度と相関を有するパラメータに基づき可変設定することを特徴とする。

上記発明では、スイッチング素子の温度と相関を有するパラメータに基づき、複数の回転機に接続される直列接続体のいずれを短絡状態とするかを可変設定することで、スイッチング素子の温度上昇を抑制することができる。

なお、上記電力変換回路は、「インダクタを備えて且つ、前記直列接続体が短絡状態とされることで前記インダクタに蓄えられたエネルギが前記直列接続体の短絡状態が解除される際に放出される現象を利用して前記給電手段の電圧を昇圧するもの」又は「インダクタを備えて且つ、前記直列接続体の短絡状態の解除によって前記インダクタに逆起電力が生じる現象を利用して前記給電手段の電圧を昇圧するもの」であることが望ましい。

請求項１１記載の発明は、請求項１０記載の発明において、前記設定手段は、前記短絡状態とする直列接続体を、前記複数の回転機のそれぞれに接続される前記直列接続体に分散させることを特徴とする。

上記発明では、スイッチング素子の温度上昇を招く処理である短絡状態とする処理を、複数の回転機に接続される直列接続体で分散して行うことで、特定のスイッチング素子の温度が過度に上昇することを回避することができる。

請求項１２記載の発明は、回転機及び給電手段間に接続されて且つ、前記回転機を高電位側に接続する高電位側のスイッチング素子と前記回転機を低電位側に接続する低電位側のスイッチング素子との直列接続体を複数備える電力変換回路に適用され、前記直列接続体を短絡状態とするように前記スイッチング素子をオン操作する処理を行う電力変換回路の制御装置において、前記電力変換回路は、前記直列接続体を短絡状態とすることで前記給電手段の電圧を昇圧するものであり、前記回転機は、複数からなり、前記短絡状態とする直列接続体を、前記複数の回転機のそれぞれに接続される前記直列接続体に分散させて設定する設定手段を備えることを特徴とする。

短絡状態とする直列接続体には、高電位側のスイッチング素子及び低電位側のスイッチング素子を貫通する電流が流れるため、温度が上昇しやすい。ここで、回転機を複数有する場合、特定の回転機に接続される直列接続体を構成するスイッチング素子の温度のみが過度に高くなるおそれがある。上記発明では、この点に鑑み、短絡処理を行う直列接続体を分散させることで、スイッチング素子の温度上昇を抑制することができる。

なお、上記電力変換回路は、「インダクタを備えて且つ、前記直列接続体が短絡状態とされることで前記インダクタに蓄えられたエネルギが前記直列接続体の短絡状態が解除される際に放出される現象を利用して前記給電手段の電圧を昇圧するもの」又は「インダクタを備えて且つ、前記直列接続体の短絡状態の解除によって前記インダクタに逆起電力が生じる現象を利用して前記給電手段の電圧を昇圧するもの」であることが望ましい。

請求項１３記載の発明は、請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の発明において、前記設定手段は、前記電力変換回路と前記回転機のそれぞれとの間の流出入電流に基づき前記複数の回転機のいずれに接続される直列接続体を短絡させるかを可変設定することを特徴とする。

スイッチング素子を流れる電流が多いほど、スイッチング素子の温度が高くなる。上記発明では、この点に鑑み、上記流出入電流を、「スイッチング素子の温度と相関を有するパラメータ」として用いることで、特定のスイッチング素子の温度が過度に高くなることを好適に回避することができる。

請求項１４記載の発明は、請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の発明において、前記設定手段は、複数の回転機のそれぞれと接続される前記直列接続体を構成する温度情報に基づき前記複数の回転機のいずれに接続される直列接続体を短絡させるかを可変設定することを特徴とする。

上記発明では、スイッチング素子の温度情報に基づき複数の回転機のいずれに接続される直列接続体を短絡させるかを可変とすることで、特定の直列接続体の温度が過度に高くなることを好適に回避することができる。

請求項１５記載の発明は、請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の発明において、前記電力変換回路は、前記高電位側のスイッチング素子及び前記給電手段の正極端子間に接続されるインダクタ及び前記低電位側のスイッチング素子及び前記給電手段の負極端子間に接続されるインダクタからなる一対のインダクタと、前記一対のインダクタのそれぞれについて、当該インダクタ及び前記スイッチング素子間と他方のインダクタ及び前記給電手段間との間に接続される一対のキャパシタとを備えるインピーダンスネットワークを備え、前記設定手段は、それぞれの回転機に接続される前記直列接続体と前記インピーダンスネットワークとの間の流出入電流に基づき前記複数の回転機のいずれに接続される直列接続体を短絡させるかを可変設定することを特徴とする。

スイッチング素子を流れる電流が多いほど、スイッチング素子の温度が高くなる。上記発明では、この点に鑑み、上記流出入電流を、「スイッチング素子の温度と相関を有するパラメータ」として用いることで、特定のスイッチング素子の温度が過度に上昇することを好適に回避することができる。

請求項１６記載の発明は、請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の発明において、前記設定手段は、前記複数の回転機のうちのいずれの回転機に接続される前記直列接続体を短絡させるかを周期的に変化させることを特徴とする。

上記発明では、スイッチング素子の温度上昇を招く処理である短絡状態とする処理を、いずれの回転機に接続される直列接続体に行うかを周期的に変化させることで、短絡状態とする処理がなされる頻度が特定の回転機に接続される直列接続体に偏ることを回避することができる。このため、特定の回転機に接続される直列接続体の温度が過度に上昇することを回避することができる。

請求項１７記載の発明は、請求項１０〜１６のいずれか１項に記載の発明において、前記短絡状態とする処理は、前記複数の回転機にそれぞれ指令電圧を印加するための電圧ベクトルの全てがゼロ電圧ベクトルとなる期間においてなされるものであることを特徴とする。

少なくとも１つの直列接続体を短絡状態とする場合、いずれの回転機にも電圧を印加することができない。このため、短絡状態とする処理がなされる際に、指令電圧を印加するための電圧ベクトルがゼロ電圧ベクトルとならない回転機がある場合、この回転機に印加される電圧が不足し、ひいては指令電圧を印加することができなくなるおそれがある。上記発明では、この点に鑑み、全ての電圧ベクトルがゼロ電圧ベクトルとなる期間において短絡状態とする処理を行うことで、回転機に指令電圧を印加する処理を妨げることなく短絡状態とする処理を行うことができる。

請求項１８記載の発明は、請求項１０〜１７のいずれか１項に記載の発明において、前記短絡状態とする処理は、少なくとも１つの回転機に指令電圧を印加するための電圧ベクトルがゼロ電圧ベクトルとなる期間においてなされるものであり、前記短絡状態とされる期間において、前記複数の回転機の中に、前記指令電圧を印加するための電圧ベクトルがゼロ電圧ベクトルとならないものがある場合、その回転機に印加される電圧についての前記短絡状態に起因する不足分を補償する手段を更に備えることを特徴とする。

少なくとも１つの直列接続体を短絡状態とする場合、いずれの回転機にも電圧を印加することができない。このため、短絡状態とする処理がなされる際に、指令電圧を印加するための電圧ベクトルがゼロ電圧ベクトルとならない回転機がある場合、この回転機に印加する電圧が不足し、ひいては指令電圧を印加することができなくなるおそれがある。上記発明では、この点に鑑み、ゼロ電圧ベクトルでない回転機に印加される電圧に関して短絡状態に起因する不足分を補償する手段を備えることで、回転機に指令電圧を印加しつつも、短絡状態とする処理を行うことができる。

請求項１９記載の発明は、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の電力変換回路の制御装置と、前記電力変換回路とを備えることを特徴とする電力変換システムである。

（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる電力変換回路の制御装置及び電力変換システムをパラレルハイブリッド車に適用した第１の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１に、本実施形態のシステム構成を示す。図示されるモータジェネレータ１０は、３相の電動機兼発電機である。モータジェネレータ１０は、インバータＩＶ及びインピーダンスネットワークＩＮを備える電力変換回路を介して、高圧バッテリ１２に接続されている。高圧バッテリ１２は、所定の高電圧（例えば「２８８Ｖ」）の電圧を印加する２次電池である。

上記インバータＩＶは、スイッチング素子Ｓｕｐ，Ｓｕｎの直列接続体と、スイッチング素子Ｓｖｐ，Ｓｖｎの直列接続体と、スイッチング素子Ｓｗｐ，Ｓｗｎの直列接続体との並列接続体を備えて構成されている。ここで、スイッチング素子Ｓｕｐ及びスイッチング素子Ｓｕｎの接続点はモータジェネレータ１０のＵ相に接続されており、スイッチング素子Ｓｖｐ及びスイッチング素子Ｓｖｎの接続点はモータジェネレータ１０のＶ相に接続されており、スイッチング素子Ｓｗｐ及びスイッチング素子Ｓｗｎの接続点はモータジェネレータ１０のＷ相に接続されている。なお、これらスイッチング素子Ｓｕｐ，Ｓｕｎ、Ｓｖｐ，Ｓｖｎ、Ｓｗｐ，Ｓｗｎは、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）にて構成されており、これらにはそれぞれ逆並列にダイオードＤｕｐ，Ｄｕｎ、Ｄｖｐ，Ｄｖｎ、Ｄｗｐ，Ｄｗｎが接続されている。

インピーダンスネットワークＩＮは、上記高圧バッテリ１２の正極端子側及びインバータＩＶの高電位側の入力端子間に接続されるインダクタ２０と、上記高圧バッテリ１２の負極端子側及びインバータＩＶの低電位側の入力端子間に接続されるインダクタ２２とを備えている。更に、インピーダンスネットワークＩＮは、インバータＩＶの高電位側の入力端子及びインダクタ２０間と高圧バッテリ１２の負極端子及びインダクタ２２間とを接続するコンデンサ２４と、高圧バッテリ１２の正極端子及びインダクタ２０間とインバータＩＶの低電位側の入力端子及びインダクタ２２間とを接続するコンデンサ２６とを備えている。

なお、高圧バッテリ１２の正極端子及びインダクタ２０間には、逆流防止用の整流手段としてのダイオード３０と、回生制御用のスイッチング素子３２とが接続されている。また、インバータＩＶとモータジェネレータ１０との電気経路には、Ｕ相の電流を検出する電流センサ３４と、Ｖ相の電流を検出する電流センサ３６とが設けられている。

これら電流センサ３４，３６等の高圧システム内のセンサの出力は、インターフェース４０を介して、マイクロコンピュータ（マイコン４２）に取り込まれる。マイコン４２では、高圧システム内の各種センサの検出値や、ユーザによる要求トルク等に基づき、スイッチング素子Ｓｕｐ，Ｓｕｎ、Ｓｖｐ，Ｓｖｎ、Ｓｗｐ，Ｓｗｎや、スイッチング素子３２を操作する。換言すれば、インバータＩＶやスイッチング素子３２を操作する。特に、マイコン４２は、モータジェネレータ１０に印加する電圧を指令電圧とすべくＰＷＭ処理によってインバータＩＶを操作する。

更に、この操作に際して、上側アーム及び下側アームの双方のスイッチング素子をオン状態とすることで、スイッチング素子Ｓｕｐ，Ｓｕｎの直列接続体と、スイッチング素子Ｓｖｐ，Ｓｖｎの直列接続体と、スイッチング素子Ｓｗｐ，Ｓｗｎの直列接続体とのうちの少なくとも１つを短絡状態とする処理（shoot-through：以下、短絡処理）を行う。これは、インバータＩＶの出力電圧を昇圧するための処理である。すなわち、短絡処理を行った後これを解除することでインダクタ２０、２２に逆起電力が生じる現象を利用して、インピーダンスネットワークＩＮの出力電圧を、高圧バッテリ１２の電圧よりも高電圧とすることができる。なお、上記特許文献１には、インダクタ２０，２２のインダクタンスを互いに等しいとして且つ、コンデンサ２４，２６の静電容量を互いに等しいとする条件の下、上記直列接続体のスイッチング周期Ｔ、短絡処理時間Ｔ０、高圧バッテリ１２の電圧Ｖｏを用いて、出力電圧が「Ｖｏ・Ｔ／（Ｔ−Ｔ０）」まで昇圧されることの説明がある。更に、変調率Ｍを用いて、モータジェネレータ１０に印加される交流電圧が、「Ｍ・Ｖｏ・Ｔ／｛２・（Ｔ−Ｔ０）｝」となると記載されている。

上記短絡処理を行うことで、インピーダンスネットワークＩＮの出力電圧を昇圧することができ、ひいてはインバータＩＶの出力電圧を昇圧することができる。ただし、短絡処理時には、インバータＩＶの出力電圧がゼロとなってしまう。このため、モータジェネレータ１０に印加する電圧を指令電圧とするようにＰＷＭ処理に従ってスイッチング操作を行っても、短絡処理によってインバータＩＶの実際の出力電圧が指令電圧とならなくなるおそれがある。こうした事態は、ゼロ電圧ベクトル期間において、短絡処理を行うことで回避することができる。ゼロ電圧ベクトル期間とは、上側アームのスイッチング素子Ｓｕｐ，Ｓｖｐ，Ｓｗｐが全てオン状態となるＶ７ベクトル期間と、下側アームのスイッチング素子Ｓｕｎ，Ｓｖｎ，Ｓｗｎの全てがオン状態となるＶ０ベクトル期間とのことである。換言すれば、各相のそれぞれについて上側アーム及び下側アームのいずれか一方ずつがオン状態となることを表現する８つの電圧ベクトルのうちの２つのベクトル期間である。すなわち、ゼロ電圧ベクトル期間では、インバータＩＶから電圧が出力されないため、この期間を利用して短絡処理を行っても、モータジェネレータ１０に印加する電圧に変化はない。

ゼロ電圧ベクトル期間に短絡処理を行う場合、この短絡処理の態様として、図２に示す１９通りのバリエーションがある。図２に示す「９ａ〜９ｄ」は、Ｕ相のスイッチング素子Ｓｕｐ，Ｓｕｎの直列接続体のみを短絡させる処理を示す。また、「１０ａ〜１０ｄ」は、Ｖ相のスイッチング素子Ｓｖｐ，Ｓｖｎの直列接続体のみを短絡させる処理を示す。また、「１１ａ〜１１ｄ」は、Ｗ相のスイッチング素子Ｓｗｐ，Ｓｗｎの直列接続体のみを短絡させる処理を示す。また、「１２ａ，１２ｂ」は、Ｕ相及びＶ相を短絡させる処理を示し、「１３ａ，１３ｂ」は、Ｕ相及びＷ相を短絡させる処理を示し、「１４ａ，１４ｂ」は、Ｖ相及びＷ相を短絡させる処理を示す。更に、「１５」は、全相を短絡させる処理を示す。

ところで、短絡処理を行う場合には、短絡させる相のスイッチング素子に比較的大きい電流が流れることに起因して、これらのスイッチング素子の温度が上昇する。一方、例えばモータジェネレータ１０の回転速度が所定以下となる極低速運転時等にあっては、短絡処理を行わなくても、スイッチング素子の温度に大きなばらつきが生じているおそれがある。このため、こうした状況下、既に温度が高くなっているスイッチング素子を用いて短絡処理がなされる場合には、そのスイッチング素子の温度が過度に上昇し、ひいてはその信頼性が低下するおそれがある。

そこで本実施形態では、インバータＩＶを構成するスイッチング素子Ｓｕｐ，Ｓｕｎ、Ｓｖｐ，Ｓｖｎ、Ｓｗｐ，Ｓｗｎの温度と相関を有するパラメータに応じて、短絡処理を行う直列接続体を可変設定する。以下、これについて詳述する。

図３に、本実施形態にかかる短絡処理の手順を示す。この処理は、マイコン４２により、例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ１０において、上記電流センサ３４，３６の検出値に基づき、相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを取得する。この処理は、上記インバータＩＶのスイッチング素子の温度と相関を有するパラメータを取得する処理である。すなわち、スイッチング素子に流れる電流がスイッチング素子の温度を上昇させる主な要因であるため、スイッチング素子を流れる電流は、上記パラメータとなる。そして、相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗは、スイッチング素子を流れる電流と相関を有するため、相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗも上記パラメータとなる。ちなみに、Ｗ相の電流Ｉｗについては、電流センサ３４、３６によって検出される相電流Ｉｕ，Ｉｖから、キルヒホッフの法則に基づき算出する。

続くステップＳ１２においては、相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの絶対値が最小となるのが相電流Ｉｕであるか否かを判断する。この処理は、Ｕ相のスイッチング素子の温度が最低であると考えられるか否かを判断するためのものである。そして、相電流Ｉｕでないと判断される場合には、ステップＳ１４において、相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの絶対値が最小となるのが相電流Ｉｖであると考えられるか否かを判断する。この処理は、Ｖ相のスイッチング素子の温度が最低であるか否かを判断するためのものである。

上記ステップＳ１２，Ｓ１４の処理によって、いずれの相のスイッチング素子の温度が最低であると考えられるかを判断し、最低であると考えられる相において短絡処理を行う（ステップＳ１６，Ｓ１８，Ｓ２０）。続くステップＳ２２では、ゼロ電圧ベクトル期間であるか否かを判断する。そして、ゼロ電圧ベクトル期間であると判断される場合には、ステップＳ２４において、短絡処理を行う。すなわち、ゼロ電圧ベクトル期間内において、インピーダンスネットワークＩＮの出力電圧として要求される電圧に応じた期間、短絡処理を行う。この短絡処理期間は、要求される出力電圧が高いほど長く設定するようにしてもよい。

なお、上記ステップＳ２４の処理が完了する場合には、この一連の処理を一旦終了する。

図４に、本実施形態にかかる短絡処理の態様を示す。詳しくは、図４（ａ）に指令電圧Ｖｕ，Ｖｖ、Ｖｗの推移を示し、図４（ｂ）に、相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの推移を示す。また、図４（ｃ）に、スイッチング素子Ｓｕｐの操作態様の推移を示し、図４（ｄ）に、スイッチング素子Ｓｖｐの操作態様の推移を示し、図４（ｅ）に、スイッチング素子Ｓｗｐの操作態様の推移を示し、図４（ｆ）に、スイッチング素子Ｓｕｎの操作態様の推移を示し、図４（ｇ）に、スイッチング素子Ｓｖｎの操作態様の推移を示し、図４（ｈ）に、スイッチング素子Ｓｗｎの操作態様の推移を示す。

図示されるように、相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの絶対値が最小となるものについて短絡処理を行うことで、特定のスイッチング素子の温度が過度に上昇することを回避することができる。

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。

（１）スイッチング素子の温度と相関を有するパラメータに応じて短絡処理を行う相を可変設定した。これにより、特定のスイッチング素子の温度が過度に上昇することを抑制することができる。

（２）相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの絶対値が最小である相で短絡処理を行った。ここで、相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを用いる場合、スイッチング素子に流れる電流が最小となる相を選択して短絡処理を行うことには必ずしもならない。これは、相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗは、ダイオードＤｕｐ，Ｄｕｎ，Ｄｖｐ，Ｄｖｎ，Ｄｗｐ，Ｄｗｎに流れる電流とスイッチング素子Ｓｕｐ，Ｓｕｎ、Ｓｖｐ，Ｓｖｎ、Ｓｗｐ，Ｓｗｎに流れる電流との双方からなるためである。このため、相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗに基づき短絡処理を行う本実施形態は、これらスイッチング素子とダイオードとが一体的に形成される場合等、これらの熱干渉が大きい場合に特に有効である。

（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。

図５に、本実施形態のシステム構成を示す。なお、図５において、先の図１に示した部材と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。図示されるように、本実施形態では、スイッチング素子Ｓｕｐ，Ｓｕｎ、Ｓｖｐ，Ｓｖｎ、Ｓｗｐ，Ｓｗｎが、その入出力端子（コレクタ及びエミッタ）に流れる電流と相関を有する微少電流を出力するセンス端子ＳＴを備えている。そして、マイコン４２では、センス端子ＳＴの出力電流に基づき、短絡処理を行う。

図６に、本実施形態にかかる短絡処理の手順を示す。この処理は、マイコン４２により、例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ３０において、スイッチング素子Ｓｕｐ，Ｓｕｎ、Ｓｖｐ，Ｓｖｎ、Ｓｗｐ，Ｓｗｎのそれぞれのセンス端子ＳＴの出力電流（センス電流Ｉｕｐ，Ｉｕｎ，Ｉｖｐ，Ｉｖｎ，Ｉｗｐ，Ｉｗｎ）を取得する。この処理は、スイッチング素子の温度と相関を有するパラメータを取得する処理である。続くステップＳ３２においては、Ｕ相のセンス電流Ｉｕｐ，Ｉｕｎのうちの大きい方をセンス電流Ｉｕｓとし、Ｖ相のセンス電流Ｉｖｐ，Ｉｖｎのうち大きい方をセンス電流Ｉｖｓとし、Ｗ相のセンス電流Ｉｗｐ，Ｉｗｎのうち大きい方をセンス電流Ｉｗｓとする。この処理は、各相において上側アーム及び下側アームのいずれか一方にのみ電流が流れることに鑑みてなされるものである。

続くステップＳ３４では、センス電流Ｉｕｓ，Ｉｖｓ，Ｉｗｓが最小となるのがセンス電流Ｉｕｓであるか否かを判断する。この処理は、Ｕ相のスイッチング素子の温度が最低であると考えられるか否かを判断するためのものである。そして、センス電流Ｉｕｓでないと判断される場合には、ステップ３６において、センス電流Ｉｕｓ，Ｉｖｓ，Ｉｗｓが最小となるのがセンス電流Ｉｖｓであるか否かを判断する。この処理は、Ｖ相のスイッチング素子の温度が最低であると考えられるか否かを判断するためのものである。

上記ステップＳ３４，Ｓ３６の処理によって、いずれの相のスイッチング素子の温度が最低であると考えられるかを判断し、最低であると考えられる相において短絡処理を行う（ステップＳ３８，Ｓ４０，Ｓ４２）。続くステップＳ４４、Ｓ４６では、先の図３のステップＳ２２、Ｓ２４の処理と同様の処理を行う。

以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記（１）の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。

（３）センス電流Ｉｕｓ，Ｉｖｓ，Ｉｗｓに基づき短絡処理を行った。これにより、スイッチング素子の温度上昇と直接相関を有するパラメータに基づき短絡処理を行うことができる。

（第３の実施形態）
以下、第３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。

図７に、本実施形態にかかるインバータＩＶの冷却装置を示す。図示されるように、本実施形態では、スイッチング素子Ｓｕｐ，Ｓｕｎ、Ｓｖｐ，Ｓｖｎ、Ｓｗｐ，Ｓｗｎのそれぞれは、対応するダイオードＤｕｐ，Ｄｕｎ，Ｄｖｐ，Ｄｖｎ，Ｄｗｐ，Ｄｗｎ及び感温ダイオードＳＤとともに、パワーカードＰＣにパッケージングされ、冷却装置に収容されている。ここで、感温ダイオードＳＤは、スイッチング素子Ｓｕｐ，Ｓｕｎ、Ｓｖｐ，Ｓｖｎ、Ｓｗｐ，Ｓｗｎの温度を感知するものである。上記冷却装置内には、例えば冷却水等の冷却流体が流動し、これにより、パワーカードＰＣが冷却される。

ここで本実施形態では、感温ダイオードＳＤによって感知される温度に基づき短絡処理を行う。以下、これについて詳述する。

図８に、本実施形態にかかる短絡処理の手順を示す。この処理は、マイコン４２によって、例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ５０において、スイッチング素子Ｓｕｐ，Ｓｕｎ、Ｓｖｐ，Ｓｖｎ、Ｓｗｐ，Ｓｗｎのそれぞれの感温ダイオードＳＤの感知する温度Ｔｕｐ、Ｔｕｎ，Ｔｖｐ，Ｔｖｎ，Ｔｗｐ，Ｔｗｎを取得する。この処理は、スイッチング素子の温度と相関を有するパラメータを取得する処理である。続くステップＳ５２においては、Ｕ相のスイッチング素子Ｓｕｐ，Ｓｕｎの温度Ｔｕｐ，Ｔｕｎのうちの高い方を温度Ｔｕとし、Ｖ相のスイッチング素子Ｓｖｐ，Ｓｖｎの温度Ｔｖｐ，Ｔｖｎのうち高い方を温度Ｔｖとし、Ｗ相のスイッチング素子Ｓｗｐ，Ｓｗｎの温度Ｔｗｐ，Ｔｗｎのうち高い方を温度Ｔｗとする。この処理は、各相において上側アーム及び下側アームのいずれか一方にのみ電流が流れるために、いずれか一方の温度が特に高くなることに鑑みてなされるものである。

続くステップＳ５４では、温度Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗが最低となるのが温度Ｔｕであるか否かを判断する。また、ステップ５６においては、温度Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗが最低となるのが温度Ｔｖであるか否かを判断する。これらステップＳ５４，Ｓ５６の処理によって、いずれの相のスイッチング素子の温度が最低であるかを判断し、最低である相において短絡処理を行う（ステップＳ５８，Ｓ６０，Ｓ６２）。そして、ステップＳ６４、Ｓ６６においては、先の図３のステップＳ２２、Ｓ２４の処理を行う。

以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記（１）の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。

（４）スイッチング素子の温度Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗに基づき、短絡処理を行った。これにより、短絡処理の可変設定にかかる処理を適切に行うことができる。

（第４の実施形態）
以下、第４の実施形態について、先の第３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。

図９に、本実施形態にかかる短絡処理の手順を示す。この処理は、マイコン４２によって、例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、ステップＳ７０、Ｓ７２において、先の図８のステップＳ５０、Ｓ５２と同様の処理を行う。一方、ステップＳ７４では、温度Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗのうちの最低値に対する最高値の差が規定値α以下であるか否かを判断する。この処理は、スイッチング素子の温度ばらつきが小さく短絡処理を行うのが特に有効な相が存在せず、全相において短絡処理を行うことが望ましいか否かを判断するためのものである。規定値αは、温度ばらつきが小さいために特定の相で短絡処理を行った場合、その相のスイッチング素子の温度が他と比較して過度に高くなると想定される値に設定される。そして、規定値α以下である場合、ステップＳ７８において、全相で短絡処理を行うことを決定する。これは、先の図２のパターン「１５」を選択したことを意味する。

一方、規定値αよりも大きい場合には、ステップＳ７６において、温度Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗのうちの最低値に対する中間値の差が規定値β以下であるか否かを判断する。この処理は、中間値と最低値との差が小さく、これら２相において短絡処理を行うことが望ましいか否かを判断するためのものである。そして、規定値β以下であると判断される場合には、ステップＳ８０において、温度が最低値となる相及び中間値となる相において短絡処理を行うことを決定する。これは、先の図２のパターン「１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂ」のいずれかを選択したことを意味する。これに対し、規定値βを上回ると判断される場合には、ステップＳ８２において、温度が最低値となる相でのみ短絡処理を行うことを決定する。なお、ステップＳ７８、Ｓ８０，Ｓ８２の処理が完了する場合には、この一連の処理を一旦終了する。

以上説明した本実施形態によれば、先の第３の実施形態の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。

（５）スイッチング素子の温度のばらつきに応じて、短絡処理を行う相の数を可変とした。これにより、スイッチング素子の温度のばらつきを好適に抑制することができる。

（６）スイッチング素子の温度のばらつきが所定以下である場合、全相で短絡処理を行った。これにより、短絡状態とすることに起因するスイッチング素子の温度の上昇量を最小とすることができる。

（第５の実施形態）
以下、第５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。

本実施形態では、パラレル・シリーズハイブリッド車の電力変換回路に本発明を適用する。図１０に、本実施形態にかかる電力変換回路の構成を示す。なお、図１０において、先の図１に示した部材と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。

図示されるように、本実施形態では、第１モータジェネレータ１０及び第２モータジェネレータ１０の２つの３相回転機を備えるために、これらに対応して各別のインバータＩＶ１，ＩＶ２を備えている。そして、これらインバータＩＶ１，ＩＶ２の入力端子は、同一のインピーダンスネットワークＩＮに接続されている。

このように、インバータＩＶ１、ＩＶ２がともに同一のインピーダンスネットワークＩＮに接続されている場合、いずれか一方で短絡処理を行うことで、インピーダンスネットワークＩＮの出力電圧を昇圧することができる。ただし、この場合、インバータＩＶ１、ＩＶ２のうちのいずれか一方で短絡処理がなされる際には、他方の出力電圧もゼロとなる。このため、他方におけるゼロ電圧ベクトル期間以外の期間に一方の短絡処理がなされる場合には、他方の出力電圧が指令電圧からずれるおそれがある。

そこで本実施形態では、インバータＩＶ１，ＩＶ２の双方のキャリアを同一周期で同期させる。そして、インバータＩＶ１，ＩＶ２のうちの一方で短絡処理を行って且つ、この一方のインバータを周期的に切り替える。図１１に、本実施形態にかかる短絡処理の態様を示す。詳しくは、図１１（ａ１）、図１１（ａ２）は、インバータＩＶ１側のゼロ電圧ベクトル期間を示し、図１１（ｂ１）、図１１（ｂ２）は、インバータＩＶ１側での短絡処理の有無を示し、図１１（ｃ１）、図１１（ｃ２）は、インバータＩＶ２側のゼロ電圧ベクトル期間を示し、図１１（ｄ１）、図１１（ｄ２）は、インバータＩＶ２側での短絡処理の有無を示す。特に、図１１（ａ１）、図１１（ｂ１）、図１１（ｃ１）、図１１（ｄ１）は、インバータＩＶ１側とインバータＩＶ２側とで、１回ずつ交互に短絡処理を行う場合を示している。また、図１１（ａ２）、図１１（ｂ２）、図１１（ｃ２）、図１１（ｄ２）は、インバータＩＶ１側とインバータＩＶ２側とで、２回ずつ交互に短絡処理を行う場合を示している。

こうした処理によれば、インバータＩＶ１とインバータＩＶ２とのいずれか一方のスイッチング素子の温度が過度に高くなることを回避することができ、ひいては、これら全てのスイッチング素子の温度のばらつきを好適に抑制することができる。なお、インバータＩＶ１側、インバータＩＶ２側のいずれかで短絡処理を行う際には、これらを構成する全相で短絡処理を行ってもよいが、第１〜第４の実施形態に例示される手法により、いずれの相で短絡処理を行うかを決定してもよい。

以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。

（７）短絡処理する直列接続体を、インバータＩＶ１、ＩＶ２を構成する６つの直列接続体に分散させた。これにより、特定の直列接続体の温度が過度の上昇することを回避することができる。

（８）インバータＩＶ１側及びインバータＩＶ２側のいずれで短絡処理を行うかを周期的に変化させた。これにより、インバータＩＶ１及びインバータＩＶ２のいずれか一方の温度が過度の上昇することを回避することができ、ひいてはこれらインバータＩＶ１、ＩＶ２のスイッチング素子の温度のばらつきを抑制することができる。

（９）インバータＩＶ１、ＩＶ２の双方で電圧ベクトルがゼロ電圧ベクトルとなる期間において、短絡処理を行った。これにより、第１モータジェネレータ１０ａ及び第２モータジェネレータ１０ｂの双方に指令電圧を印加する処理を妨げることなく短絡処理を行うことができる。

（１０）インバータＩＶ１側とインバータＩＶ２側とのそれぞれのキャリアを同一周期且つ互いに同期させた。これにより、これら双方のゼロ電圧ベクトル期間を同期させることができ、ひいては上記（９）の処理を適切に行うことができる。

（第６の実施形態）
以下、第６の実施形態について、先の第５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。

図１２に、本実施形態にかかる短絡処理態様を示す。詳しくは、図１２（ａ）に、第１モータジェネレータ１０ａ側の指令電圧の推移を示し、図１２（ｂ）に、第２モータジェネレータ１０ｂ側の指令電圧の推移を示す。また、図１２（ｃ）〜図１２（ｈ）に、第２モータジェネレータ１０ｂに電圧を印加するインバータＩＶ２のスイッチング素子のオン・オフ状態の推移を示す。

図示されるように、本実施形態では、インバータＩＶ１，ＩＶ２のそれぞれについて、キャリアの山に対応するゼロ電圧ベクトル期間において、短絡処理を行う。この場合、インバータＩＶ１，ＩＶ２のうちの一方についてのキャリアの山に対応したゼロ電圧ベクトル期間において、他方についての電圧ベクトルがゼロ電圧ベクトルでない場合、他方の出力電圧が指令電圧とならなくなる。

こうした事態に対処すべく、本実施形態では、キャリアの谷に対応するゼロ電圧ベクトル期間において、上記短絡処理による電圧の不足分を補償する処理を行う。図１２には、第１モータジェネレータ１０ａ側で短絡処理を行う際に第２モータジェネレータ１０ｂ側の電圧ベクトルがゼロ電圧ベクトルでない例を示している。この場合、第２モータジェネレータ１０ｂ側のキャリアの谷に対応するゼロ電圧ベクトル期間において、ＰＷＭ処理を変更し、ゼロ電圧ベクトルとする代わりに、上記短絡処理期間における電圧ベクトルとする。

なお、図１２では、便宜上、第２モータジェネレータ１０ｂ側のキャリアの谷に対応するゼロ電圧ベクトル期間が上記短絡処理期間と一致するように記載しているが、実際には、これらが等しいとは限らない。この場合には、上記短絡処理期間の経過後には、ＰＷＭ処理の要求する本来の電圧ベクトルであるゼロ電圧ベクトルに切り替えることが望ましい。ちなみに、一回のキャリアの谷に対応するゼロ電圧ベクトル期間において電圧の不足分を補償する処理を行うためには、短絡処理期間を、他方の電圧補償期間の最大期間であるゼロ電圧ベクトル期間以内に制限することが望ましい。

以上説明した本実施形態によれば、先の第５の実施形態の上記（７）の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。

（１１）インバータＩＶ１側とインバータＩＶ２側とのうちの一方で短絡処理を行うに際し、他方についての電圧ベクトル期間がゼロ電圧ベクトル期間でない場合、短絡処理に起因する電圧の不足分を補償した。これにより、第１モータジェネレータ１０ａ及び第２モータジェネレータ１０ｂの双方に指令電圧を印加しつつも、短絡処理を行うことができる。

（第７の実施形態）
以下、第７の実施形態について、先の第５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。

図１３に、本実施形態にかかる電力変換回路の構成を示す。なお、図１３において、先の図１０に示した部材と対応する部材については便宜上同一符号を付している。

図示されるように、本実施形態では、インピーダンスネットワークＩＮとインバータＩＶ１、ＩＶ２のそれぞれとの間の流出入電流Ｉ１、Ｉ２を検出する電流センサ５０，５２を備える。そして、これらに基づき、インバータＩＶ１側で短絡処理を行うか、インバータＩＶ２側で短絡処理を行うかを決定する。すなわち、図の左下側に示されるように、流出入電流Ｉ１の絶対値が電流Ｉ２の絶対値よりも小さいなら（ステップＳ９０：ＹＥＳ）、インバータＩＶ１側で短絡処理を行い（ステップＳ９２）、そうでないなら（ステップＳ９０：ＮＯ）、インバータＩＶ２側で短絡処理を行う（ステップＳ９４）。

なお、インバータＩＶ１側、インバータＩＶ２側のいずれかで短絡処理を行う際には、これらを構成する全相で短絡処理を行ってもよいが、第１〜第４の実施形態に例示される手法により、いずれの相で短絡処理を行うかを決定してもよい。

以上説明した本実施形態によれば、先の第５の実施形態の上記（７）の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。

（１２）インピーダンスネットワークＩＮとインバータＩＶ１、ＩＶ２との間の流出入電流に基づき、インバータＩＶ１側とインバータＩＶ２側とのいずれで短絡処理を行うかを決定した。これにより、インバータＩＶ１、ＩＶ２のいずれか一方を構成するスイッチング素子の温度が過度に上昇することを好適に回避することができる。

（第８の実施形態）
以下、第８の実施形態について、先の第５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。

図１４に、本実施形態にかかるインバータＩＶの冷却装置を示す。図示されるように、本実施形態では、各インバータＩＶ１、ＩＶ２のスイッチング素子Ｓｕｐ，Ｓｕｎ、Ｓｖｐ，Ｓｖｎ、Ｓｗｐ，Ｓｗｎのそれぞれは、対応するダイオードＤｕｐ，Ｄｕｎ，Ｄｖｐ，Ｄｖｎ，Ｄｗｐ，Ｄｗｎ及び感温ダイオードＳＤとともに、パワーカードＰＣにパッケージングされ、冷却装置に収容されている。そして、冷却装置内には、例えば冷却水等の冷却流体が流動し、これにより、パワーカードＰＣが冷却される。

ここで本実施形態では、感温ダイオードＳＤによって感知される温度に応じて短絡処理を行う。以下、これについて詳述する。

図１５に、本実施形態にかかる短絡処理の手順を示す。この処理は、マイコン４２によって、例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ１００において、インバータＩＶ１側の感温ダイオードＳＤによって感知されるスイッチング素子Ｓｕｐ，Ｓｕｎ、Ｓｖｐ，Ｓｖｎ、Ｓｗｐ，Ｓｗｎの温度の平均値Ｔａｖ１を算出する。続くステップＳ１０２においては、インバータＩＶ２側の感温ダイオードＳＤによって感知されるスイッチング素子Ｓｕｐ，Ｓｕｎ、Ｓｖｐ，Ｓｖｎ、Ｓｗｐ，Ｓｗｎの温度の平均値Ｔａｖ２を算出する。続くステップＳ１０４では、平均値Ｔａｖ１が平均値Ｔａｖ２以下であるか否かを判断する。そして、平均値Ｔａｖ２以下であると判断される場合、ステップＳ１０６において、インバータＩＶ１側で短絡処理を行う。一方、ステップＳ１０４において平均値Ｔａｖ２以下でないと判断される場合には、ステップＳ１０８において、インバータＩＶ２側で短絡処理を行う。

なお、インバータＩＶ１側、インバータＩＶ２側のいずれかで短絡処理を行う際には、これらを構成する全相で短絡処理を行ってもよいが、第１〜第４の実施形態に例示される手法により、いずれの相で短絡処理を行うかを決定してもよい。

以上説明した本実施形態によれば、先の第５の実施形態の上記（７）の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。

（１３）平均値Ｔａｖ１，Ｔａｖ２に基づきインバータＩＶ１側及びインバータＩＶ２側のいずれで短絡処理を行うかを可変設定した。これにより、特定のスイッチング素子の温度が過度に高くなることを好適に回避することができる。

（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。

・上記第１の実施形態では、相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗが最小となる相を、ゼロ電圧ベクトル期間において短絡処理したがこれに限らない。例えば、相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗのうちの最小となるものと２番目に小さくなるものとの差が所定以下である場合、これら２相を、ゼロ電圧ベクトル期間において短絡処理してもよい。また例えば、相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの最大値と最小値との差が所定以下である場合、ゼロ電圧ベクトル期間において全相で短絡処理をしてもよい。

・インバータＩＶ１側及びインバータＩＶ２側のいずれで短絡処理を行うかを周期的に変化させる処理としては、先の第５の実施形態（図１１）において例示したものに限らない。例えば、インバータＩＶ１側及びインバータＩＶ２側のそれぞれで３度ずつ短絡処理を行うようにしてもよい。

・上記第１の実施形態や上記第２の実施形態において例示した処理と、上記第３の実施形態で例示した処理とを組み合わせて用いてもよい。すなわち、スイッチング素子の温度と相関を有するパラメータとしての相電流やスイッチング素子を流れる電流は、スイッチング素子の温度をフィードフォワード制御するためのパラメータと考えられる一方、スイッチング素子の温度は、フィードバック制御のためのパラメータ（フィードバック制御量）と考えられる。このため、フィードフォワード制御による温度ばらつきが顕著となる場合には、フィードバック制御を一時的に取り入れることでフィードバック補正をかける処理を行うなら、特定のスイッチング素子の過度の温度上昇をより適切に抑制することができる。

・上記第５の実施形態においては、インバータＩＶ１、ＩＶ２でＰＷＭ処理のキャリアを互いに同一周期であって且つ互いに同期させたがこれに限らない。例えば、一方のキャリアの周波数の整数倍を他方のキャリアとしてもよい。この場合、双方がゼロ電圧ベクトルとなる際に、いずれか一方のインバータＩＶ１，ＩＶ２で短絡処理を行えばよい。

・上記第６の実施形態では、インバータＩＶ１側とインバータＩＶ２側とで１回ずつ交互に短絡処理を行ったがこれに限らない。例えば、インバータＩＶ１側とインバータＩＶ２側とで２回ずつ交互に短絡処理を行ってもよい。

・上記第８の実施形態では、インバータＩＶ１のスイッチング素子Ｓｕｐ，Ｓｕｎ、Ｓｖｐ，Ｓｖｎ、Ｓｗｐ，Ｓｗｎの温度の平均値とインバータＩＶ２のスイッチング素子Ｓｕｐ，Ｓｕｎ、Ｓｖｐ，Ｓｖｎ、Ｓｗｐ，Ｓｗｎの温度の平均値とに基づき、インバータＩＶ１側及びインバータＩＶ２側のいずれで短絡処理を行うかを決定したがこれに限らない。例えば、スイッチング素子Ｓｕｐ，Ｓｕｎの温度のうちの高い方の値Ｔｕと、スイッチング素子Ｓｖｐ，Ｓｖｎの温度のうちの高い方の値Ｔｖと、スイッチング素子Ｓｗｐ，Ｓｗｎの温度のうちの高い方の値Ｔｗとのうちの最小となる値同士を比較し、低い方を有するインバータ側で短絡処理を行ってもよい。この場合、上記最小となるものと対応する相で短絡処理を行うことが特に有効である。

・インバータＩＶ１側及びインバータＩＶ２側のいずれか一方で短絡処理を行うものにも限らない。例えば、上記第５の実施形態のように双方のキャリアを同一周期且つ同期させる設定において、各インバータＩＶ１，ＩＶ２のそれぞれについて、その相電流が最小となる相で短絡処理を行ってもよい。

・インバータＩＶ１を構成するスイッチング素子の直列接続体とインバータＩＶ２を構成するスイッチング素子の直列接続体とに、短絡処理を分散する手法としては、上記各実施形態やこれらの変形例で例示したものに限らない。例えば、インバータＩＶ１、ＩＶ２の全ての直列接続体のうちのいずれで短絡処理を行うかを、先の第１〜４の実施形態に示した手法で可変設定してもよい。

・多相回転機の各相を流れる電流と相関を有する電流パラメータとしては、相電流や、スイッチング素子Ｓｕｐ，Ｓｕｎ、Ｓｖｐ，Ｓｖｎ、Ｓｗｐ，Ｓｗｎを流れる電流に限らない。例えば、図１６に示されるように、各アームを流れる電流であってもよい。図１６では、下側アームにおいてＵ相及びＶ相に設けられたシャント抵抗Ｒの電圧降下量としてアーム電流を検出する手法を例示した。

・上記第７の実施形態では、インピーダンスネットワークＩＮとインバータＩＶ１との間の流出入電流Ｉ１と、インバータＩＶ２との間の流出入電流ＩＶ２との大小関係に基づき、インバータＩＶ１側とインバータＩＶ２側とのいずれで短絡処理を行うかを決定したがこれに限らない。例えば、図１７に示すように、インバータＩＶ１の流出入電流とインバータＩＶ２の流出入電流とに基づき、インバータＩＶ１側とインバータＩＶ２側とのいずれで短絡処理を行うかを決定してもよい。図１７では、各インバータＩＶ１，ＩＶ２のＵ相及びＶ相の相電流からＷ相の相電流を算出し、これら各相電流の最小値同士を比較することで、インバータＩＶ１側とインバータＩＶ２側とのいずれで短絡処理を行うかを決定する例を示している。すなわち、インバータＩＶ１側の最小値の方が小さい場合には（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、インバータＩＶ１側で短絡処理を行い（ステップＳ１１２）、そうでない場合には（ステップＳ１１０：ＮＯ）、インバータＩＶ２側で短絡処理を行う（ステップＳ１１４）。

・図１８に示すように、上記第５の実施形態のようにキャリアを同一周期且つ同期させる設定において、変調率が大きい方で短絡処理を行ってもよい。すなわち、こうした設定の場合、ゼロ電圧ベクトル期間は変調率が高い方が低い方に包含されることとなる。このため、変調率が高い方のゼロ電圧ベクトル期間において短絡処理を行うことで、変調率が低い方における電圧制御が妨げられることはない。なお、この際、いずれの相で短絡処理を行うかは、上記各実施形態に例示された手法等を用いることが望ましい。

更に、インバータＩＶ１側とインバータＩＶ２側とでキャリアが相違する場合であっても、変調率が大きい方で短絡処理を行うことにはメリットがある。これにより、変調率が低い側では上記第６の実施形態において例示した補償処理を行うこととなるが、変調率が低い方がゼロ電圧ベクトル期間が長くなるため、一回のゼロ電圧ベクトル期間で確実に補償処理を行うことができる。

・スイッチング素子Ｓｕｐ，Ｓｕｎ、Ｓｖｐ，Ｓｖｎ、Ｓｗｐ，Ｓｗｎの温度情報としては、これら自身の温度を直接検出対象とする手段の検出値に限らない。例えば、図１９に示すように、インバータＩＶ１とインバータＩＶ２とを独立の冷却装置にて冷却する構成において、それぞれの冷却流体の温度を感知する感温ダイオードＳＤの温度Ｔ１，Ｔ２を温度情報として用いてもよい。図１９では、インバータＩＶ１側の冷却流体の温度Ｔ１の方が低い場合には、インバータＩＶ１側で短絡処理を行い、そうでない場合には、インバータＩＶ２側で短絡処理を行う場合を示している。

・インピーダンスネットワークＩＮとしては、上記実施形態で例示したものに限らない。例えば、「Z-Source Inverter for Fuel Cell Vehicles submitted to Oak Ridge National Laboratory Engineering Science and Technology Division Power Electrics Electric Machinery Research Center August 31 2005」のＦｉｇ．３．４に記載されているように、先の図１に示したものにいくつかのダイオード及びコンデンサを追加接続した構成であってもよい。

・回転機に指令電圧を印加するための処理としては、指令電圧に基づきキャリアを変調するＰＷＭ処理に限らない。例えば、特開平１０−４６９６号公報等に例示されているいわゆる空間ベクトル変調処理等であってもよい。

・回転機としては、３相回転機に限らない。例えば単相回転機であってもよい。この場合であっても、回転機をインピーダンスネットワークの高電位側に接続するスイッチング素子と低電位側に接続するスイッチング素子とをそれぞれ複数並列に備える電力変換回路にあっては、スイッチング素子の温度情報に応じて短絡処理を行う直列接続体を可変設定することは有効である。ちなみに、複数並列接続する構成は、単一のスイッチング素子の素子サイズを抑制しつつも、駆動可能電流を大きくするためにとられる構成である。

・ハイブリッド車としては、パラレルハイブリッド車やパラレル・シリーズハイブリッド車に限らない。例えば、シリーズハイブリッド車であってもよい。また、ハイブリッド車に限らず、例えば電気自動車の電力変換回路に本発明を適用してもよい。更に、電力変換回路としては、回転機が１個又は２個接続されるものに限らず、３個以上接続されるものであってもよい。また、給電手段としては、２次電池に限らず、例えば一次電池等であってもよい。

第１の実施形態にかかるシステム構成図。 短絡処理が許容されるスイッチング状態を示す図。 上記実施形態にかかる短絡処理の手順を示す流れ図。 同実施形態にかかる短絡処理態様を示すタイムチャート。 第２の実施形態にかかるシステム構成図。 同実施形態にかかる短絡処理の手順を示す流れ図。 第３の実施形態にかかるインバータの冷却構造を示す平面図。 同実施形態にかかる短絡処理の手順を示す流れ図。 第４の実施形態にかかる短絡処理の手順を示す流れ図。 第５の実施形態にかかる電力変換回路の回路構成を示す回路図。 同実施形態にかかる短絡処理の態様を示すタイムチャート。 第６の実施形態にかかる短絡処理の態様を示すタイムチャート。 第７の実施形態にかかる電力変換回路の回路構成を示す回路図。 第８の実施形態にかかるインバータの冷却構造を示す平面図。 同実施形態にかかる短絡処理の手順を示す流れ図。 第１の実施形態の変形例にかかるシステム構成図。 第７の実施形態の変形例にかかる電力変換回路の回路構成を示す回路図。 第５の実施形態の変形例にかかる短絡処理の態様を示すタイムチャート。 第８実施形態の変形例にかかるインバータの冷却構造を示す平面図。

符号の説明

１０，１０ａ，１０ｂ…モータジェネレータ（回転機の一実施形態）、１２…高圧バッテリ（給電手段の一実施形態）、ＩＶ，ＩＶ１，ＩＶ２…インバータ、ＩＮ…インピーダンスネットワーク、Ｓｕｐ，Ｓｕｎ，Ｓｖｐ，Ｓｖｎ，Ｓｗｐ，Ｓｗｎ…スイッチング素子。

Claims (19)

1. 回転機及び給電手段間に接続されて且つ、前記回転機を高電位側に接続する高電位側のスイッチング素子と前記回転機を低電位側に接続する低電位側のスイッチング素子との直列接続体を複数備える電力変換回路に適用され、前記直列接続体を短絡状態とするように前記スイッチング素子をオン操作する処理を行う電力変換回路の制御装置において、
   前記短絡状態とする直列接続体を、前記スイッチング素子の温度と相関を有するパラメータに応じて可変設定する設定手段を備えることを特徴とする電力変換回路の制御装置。
2. 前記電力変換回路は、前記直列接続体を短絡状態とすることで前記給電手段の電圧を昇圧するものであることを特徴とする請求項１記載の電力変換回路の制御装置。
3. 前記電力変換回路は、前記高電位側のスイッチング素子及び前記給電手段の正極端子間に接続されるインダクタ及び前記低電位側のスイッチング素子及び前記給電手段の負極端子間に接続されるインダクタからなる一対のインダクタと、前記一対のインダクタのそれぞれについて、当該インダクタ及び前記スイッチング素子間と他方のインダクタ及び前記給電手段間との間に接続される一対のキャパシタとを備えることを特徴とする請求項２記載の電力変換回路の制御装置。
4. 前記回転機は、多相回転機であり、
   前記設定手段は、前記多相回転機の各相を流れる電流と相関を有する電流パラメータに基づき前記短絡状態とする直列接続体を可変設定す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回路の制御装置。
5. 前記電流パラメータは、前記スイッチング素子を流れる電流量であり、
   前記設定手段は、前記直列接続体のうちこれを構成する前記スイッチング素子を流れる電流量が少量であるものを優先的に前記短絡状態とすることを特徴とする請求項４記載の電力変換回路の制御装置。
6. 前記電流パラメータは、前記多相回転機の相電流及び前記電力変換回路のアームの各相に流れる電流のいずれかであり、
   前記設定手段は、前記直列接続体のうち該当する前記いずれかの量が少量であるものを優先的に前記短絡状態とすることを特徴とする請求項４記載の電力変換回路の制御装置。
7. 前記設定手段は、前記スイッチング素子の温度情報に基づき、前記短絡状態とする直列接続体を可変設定することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の電力変換回路の制御装置。
8. 前記設定手段は、前記直列接続体のうちこれを構成する前記スイッチング素子の温度が低いものを優先的に前記短絡状態とすることを特徴とする請求項７記載の電力変換回路の制御装置。
9. 前記直列接続体を構成する前記スイッチング素子の温度のばらつきが所定以下である場合、全ての直列接続体を短絡状態とすることを特徴とする請求項８記載の電力変換回路の制御装置。
10. 前記電力変換回路は、前記直列接続体を短絡状態とすることで前記給電手段の電圧を昇圧するものであり、
    前記回転機は、複数からなり、
    前記設定手段は、前記複数の回転機に接続される前記直列接続体のいずれを短絡させるかを前記スイッチング素子の温度と相関を有するパラメータに基づき可変設定す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回路の制御装置。
11. 前記設定手段は、前記短絡状態とする直列接続体を、前記複数の回転機のそれぞれに接続される前記直列接続体に分散させることを特徴とする請求項１０記載の電力変換回路の制御装置。
12. 回転機及び給電手段間に接続されて且つ、前記回転機を高電位側に接続する高電位側のスイッチング素子と前記回転機を低電位側に接続する低電位側のスイッチング素子との直列接続体を複数備える電力変換回路に適用され、前記直列接続体を短絡状態とするように前記スイッチング素子をオン操作する処理を行う電力変換回路の制御装置において、
    前記電力変換回路は、前記直列接続体を短絡状態とすることで前記給電手段の電圧を昇圧するものであり、
    前記回転機は、複数からなり、
    前記短絡状態とする直列接続体を、前記複数の回転機のそれぞれに接続される前記直列接続体に分散させて設定する設定手段を備えることを特徴とする電力変換回路の制御装置。
13. 前記設定手段は、前記電力変換回路と前記回転機のそれぞれとの間の流出入電流に基づき前記複数の回転機のいずれに接続される直列接続体を短絡させるかを可変設定することを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の電力変換回路の制御装置。
14. 前記設定手段は、複数の回転機のそれぞれと接続される前記直列接続体を構成する温度情報に基づき前記複数の回転機のいずれに接続される直列接続体を短絡させるかを可変設定することを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の電力変換回路の制御装置。
15. 前記電力変換回路は、前記高電位側のスイッチング素子及び前記給電手段の正極端子間に接続されるインダクタ及び前記低電位側のスイッチング素子及び前記給電手段の負極端子間に接続されるインダクタからなる一対のインダクタと、前記一対のインダクタのそれぞれについて、当該インダクタ及び前記スイッチング素子間と他方のインダクタ及び前記給電手段間との間に接続される一対のキャパシタとを備えるインピーダンスネットワークを備え、
    前記設定手段は、それぞれの回転機に接続される前記直列接続体と前記インピーダンスネットワークとの間の流出入電流に基づき前記複数の回転機のいずれに接続される直列接続体を短絡させるかを可変設定することを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の電力変換回路の制御装置。
16. 前記設定手段は、前記複数の回転機のうちのいずれの回転機に接続される前記直列接続体を短絡させるかを周期的に変化させることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の電力変換回路の制御装置。
17. 前記短絡状態とする処理は、前記複数の回転機にそれぞれ指令電圧を印加するための電圧ベクトルの全てがゼロ電圧ベクトルとなる期間においてなされるものであることを特徴とする請求項１０〜１６のいずれか１項に記載の電力変換回路の制御装置。
18. 前記短絡状態とする処理は、少なくとも１つの回転機に指令電圧を印加するための電圧ベクトルがゼロ電圧ベクトルとなる期間においてなされるものであり、
    前記短絡状態とされる期間において、前記複数の回転機の中に、前記指令電圧を印加するための電圧ベクトルがゼロ電圧ベクトルとならないものがある場合、その回転機に印加される電圧についての前記短絡状態に起因する不足分を補償する手段を更に備えることを特徴とする請求項１０〜１７のいずれか１項に記載の電力変換回路の制御装置。
19. 請求項１〜１８のいずれか１項に記載の電力変換回路の制御装置と、
    前記電力変換回路とを備えることを特徴とする電力変換システム。

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