JP2017103905A - 電源システム - Google Patents

Abstract

【課題】昇圧コンバータの回路規模を小さく抑制し、２以上のコンバート部にかかる出力のバランスを図って出力効率を向上させる。【解決手段】電源システム１０は昇圧コンバータ２０と制御装置５０などを有する。昇圧コンバータ２０は、一以上のリアクトルＬ１，Ｌ２と、それぞれが複数の半導体素子部を含む複数のコンバート部２１，２２とを備える。複数のコンバート部２１，２２のうちで一部のコンバート部２１，２２は、半導体素子部に含まれる所定のスイッチング素子の温度を検出する温度センサＴＡを有する。制御装置５０は、少なくとも複数のコンバート部２１，２２のそれぞれに流れる電流ＩＬ１，ＩＬ２と、温度センサＴＡによって検出される検出温度とに基づいて、コンバート部２１，２２の駆動相数を切り替える切替制御部を有する。昇圧コンバータ２０の回路規模を小さく抑制でき、出力効率が向上する。【選択図】図１

Description

本発明は、少なくとも昇圧コンバータと制御装置を備える電源システムに関する。

従来では、例えば特許文献１において、構成部品を保護しつつ高効率化を図ることを目的とする電源システムに関する技術の一例が開示されている。この電源システムは、電源と、多相コンバータと、制御部とを有する。多相コンバータは、それぞれリアクトル及び半導体素子部を有する複数のコンバート部を備えた多相コンバータである。制御部は、電源の出力条件、リアクトルの温度条件及び半導体素子部の温度条件に基づいて、コンバート部の駆動相数を増減する切替制御を行う。

国際公開第２０１３／０１１５６０号

しかし、特許文献１の技術では、半導体素子部温度に基づいて駆動相数を切り替えるにあたり、多相コンバータに含まれる複数のコンバート部の全てについて半導体素子部の温度をモニターする必要がある。すなわち、全ての半導体素子部についてそれぞれ温度センサが必要になるので、多相コンバータの回路規模が大きくなるという問題点があった。

また、出力指令値に基づいて２以上の相数に切り替えを行う場合は、切り替えて並列に駆動される２以上のコンバート部の半導体、リアクトル、駆動回路等のバラツキによる、各コンバート部間の並列出力誤差が考慮されていないため、狙い通りの制御ができない。そのため、出力効率が低下するとともに、リアクトルの温度もアンバランスになって耐熱温度を超える可能性があるという問題点があった。

本開示はこのような点に鑑みてなしたものであり、温度センサの数を少なく抑えて昇圧コンバータの回路規模を小さく抑制するとともに、並列に駆動される２以上のコンバート部間の並列出力誤差を低減し、出力効率を向上させ得る電源システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた発明は、それぞれがリアクトル（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４）および半導体素子部（Ｄ１１，Ｄ１２，Ｄ１３，Ｄ２１，Ｄ２２，Ｄ２３，Ｄ３１，Ｄ３２，Ｄ３３，Ｄ４１，Ｄ４２，Ｄ４３，Ｍ１４，Ｍ１５，Ｍ１６，Ｍ２４，Ｍ２５，Ｍ２６，Ｍ３４，Ｍ３５，Ｍ３６，Ｍ４４，Ｍ４５，Ｍ４６）を含む複数のコンバート部（２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８）を備え、一以上の電源（Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４）を含む電力源（Ｅ）から供給される電力を昇圧して出力する昇圧コンバータ（２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ）と、前記昇圧コンバータの出力制御を行う制御装置（５０）とを有する電源システムにおいて、複数の前記コンバート部のうちで一部の前記コンバート部は、前記半導体素子部に含まれる所定のスイッチング素子（Ｑ２２，Ｑ２５，Ｑ４２，Ｑ４５）の温度を検出する温度センサ（ＴＡ，ＴＢ，ＴＣ１，ＴＣ２，ＴＤ１，ＴＤ２）を有し、前記制御装置は、少なくとも複数の前記コンバート部のそれぞれに流れる電流（ＩＬ１，ＩＬ２，ＩＬ３，ＩＬ４）と、前記温度センサによって検出される検出温度（Ｔｍ，Ｔｍ１，Ｔｍ２）とに基づいて、前記コンバート部の駆動相数を切り替える切替制御部（５３）を有する。

この構成によれば、昇圧コンバータに含まれる一部のコンバート部に温度センサを設ければよいので、温度センサの数が抑えられ、昇圧コンバータの回路規模を小さく抑制できる。制御装置は、各コンバート部に流れる電流と温度センサで検出される温度とに基づいてコンバート部の駆動相数を切り替えるので、並列に駆動される２以上のコンバート部間の並列出力誤差を低減し、出力効率を向上させることができる。

なお、「電力源」は電力を供給できる一以上の電源を含めば任意である。含め得る電源には、例えば燃料電池や太陽電池などの一次電池や、リチウムイオン電池や鉛蓄電池などの二次電池が該当する。「半導体素子部」は一以上の半導体素子を含む。当該半導体素子には、ダイオードや、制御装置から伝達される制御信号に基づいてオン／オフを行うスイッチング素子などを含む。「温度センサ」はスイッチング素子の温度を検出できれば任意であり、例えばサーミスタやサーマルダイオードなどが該当する。「昇圧コンバータ」は、いわゆるＤＣ−ＤＣコンバータに相当する。「回転電機」は、回転する部材（例えば軸やシャフト等）を有する機器であれば任意である。例えば、発電機，電動機，電動発電機等が該当する。発電機には電動発電機が発電機として作動する場合を含み、電動機には電動発電機が電動機として作動する場合を含む。

電源システムの第１構成例を示す模式図である。 電力源の構成例を示す模式図である。 制御装置の構成例を示す模式図である。 冷却装置と基板の構成例を示す模式図である。 冷却装置の第１構成例を模式的に示す平面図である。 熱抵抗と積層段数の関係例を示すグラフ図である。 駆動相切替処理の第１手続き例を示すフローチャート図である。 温度に基づく駆動相数の第１切り替え例を示すグラフ図である。 電流に基づく駆動相数の第２切り替え例を示すグラフ図である。 電源システムの第２構成例を示す模式図である。 冷却装置の第２構成例を模式的に示す平面図である。 駆動相切替処理の第２手続き例を示すフローチャート図である。 温度に基づく駆動相数の第３切り替え例を示すグラフ図である。 電流に基づく駆動相数の第４切り替え例を示すグラフ図である。 電源システムの第３構成例を示す模式図である。 冷却装置の第３構成例を模式的に示す平面図である。 駆動相切替処理の第３手続き例を示すフローチャート図である。 電源システムの第４構成例を示す模式図である。 冷却装置の第４構成例を模式的に示す平面図である。 駆動相切替処理の第４手続き例を示すフローチャート図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。なお、特に明示しない限り、「接続する」という場合には電気的に接続することを意味する。各図は、本発明を説明するために必要な要素を図示し、実際の全要素を図示しているとは限らない。上下左右等の方向を言う場合には、図面の記載を基準とする。英数字の連続符号は、符号が存在する限りにおいて記号「〜」を用いて略記する。例えば、図１における「スイッチング素子Ｑ１４〜Ｑ２６」は「スイッチング素子Ｑ１４，Ｑ１５，Ｑ１６，Ｑ２４，Ｑ２５，Ｑ２６」を意味する。駆動相切替処理の終了には、括弧書きで示すように上位ルーチンに戻るリターンを含む。

〔実施の形態１〕
実施の形態１は図１〜図９を参照しながら説明する。図１に示す電源システム１０Ａは、電源システム１０の一例である。電源システム１０Ａは昇圧コンバータ２０Ａを含み、電力源Ｅから供給される直流電力を昇圧してインバータ３０に出力する機能を担う。インバータ３０は、昇圧コンバータ２０Ａから出力される直流電力を交流電力に変換し、負荷に相当する回転電機４０に出力する。回転電機４０には、回転情報θを制御装置５０に出力する回転センサ４１を備える。本形態の回転センサ４１には、回転角センサの一例であるレゾルバを適用する。

電源システム１０Ａは、昇圧コンバータ２０Ａ、制御装置５０、リアクトルＬ１，Ｌ２、電流センサＡ１，Ａ２、温度センサＴＡなどを有する。電源システム１０Ａの入力側には、入力電力を平滑にするコンデンサＣ１を介して電力源Ｅが接続される。電力源Ｅの具体例については後述する。電源システム１０Ａの出力側には、出力を平滑にするコンデンサＣ２を介してインバータ３０が接続される。

昇圧コンバータ２０Ａは、昇圧コンバータ２０の一例である。本形態の昇圧コンバータ２０Ａは、複数のコンバート部２１，２２を有する。複数のコンバート部２１，２２は並列に接続される。

コンバート部２１は、ダイオードＤ１１，Ｄ１２，Ｄ１３や、半導体モジュールＭ１４，Ｍ１５，Ｍ１６などを有する。ダイオードＤ１１，Ｄ１２，Ｄ１３は並列接続される。半導体モジュールＭ１４，Ｍ１５，Ｍ１６は並列接続される。並列接続されたダイオードＤ１１，Ｄ１２，Ｄ１３と、並列接続された半導体モジュールＭ１４，Ｍ１５，Ｍ１６とは、接続点Ｐ１を介して直列接続される。ダイオードＤ１１，Ｄ１２，Ｄ１３のカソード側は、それぞれインバータ３０に接続される。

半導体モジュールＭ１４は、スイッチング素子Ｑ１４とダイオードＤ１４とを含んで並列接続される。半導体モジュールＭ１５は、スイッチング素子Ｑ１５とダイオードＤ１５とを含んで並列接続される。半導体モジュールＭ１６は、スイッチング素子Ｑ１６とダイオードＤ１６とを含んで並列接続される。半導体モジュールＭ１４，Ｍ１５，Ｍ１６は、ダイオードＤ１４，Ｄ１５，Ｄ１６のアノード側でそれぞれグラウンドＧに接続される。グラウンドＧは共通電位であり、必ずしも０[Ｖ]とは限らない。接地されたグラウンドＧは０[Ｖ]になる。

コンバート部２２は、ダイオードＤ２１，Ｄ２２，Ｄ２３や、半導体モジュールＭ２４，Ｍ２５，Ｍ２６などを有する。ダイオードＤ２１，Ｄ２２，Ｄ２３は並列接続される。半導体モジュールＭ２４，Ｍ２５，Ｍ２６は並列接続される。並列接続されたダイオードＤ２１，Ｄ２２，Ｄ２３と、並列接続された半導体モジュールＭ２４，Ｍ２５，Ｍ２６とは、接続点Ｐ２を介して直列接続される。半導体モジュールＭ２４は、スイッチング素子Ｑ２４とダイオードＤ２４とを含んで並列接続される。半導体モジュールＭ２５は、スイッチング素子Ｑ２５とダイオードＤ２５とを含んで並列接続される。半導体モジュールＭ２６は、スイッチング素子Ｑ２６とダイオードＤ２６とを含んで並列接続される。半導体モジュールＭ２４，Ｍ２５，Ｍ２６は、ダイオードＤ２４，Ｄ２５，Ｄ２６のアノード側でそれぞれグラウンドＧに接続される。

上述したダイオードＤ１１〜Ｄ２３と半導体モジュールＭ１４〜Ｍ２６は、それぞれが「半導体素子部」に相当する。ダイオードＤ１１〜Ｄ２３は上アームに配置され、半導体モジュールＭ１４〜Ｍ２６は下アームに配置される。

温度センサＴＡは、半導体モジュールＭ２５に含まれるスイッチング素子Ｑ２５の温度を検出し、検出温度Ｔｍとして制御装置５０に伝達する。

電力源Ｅのプラス側は、接続点Ｐ１との間にリアクトルＬ１が接続され、接続点Ｐ２との間にリアクトルＬ２が接続される。リアクトルＬ１を流れる電流は電流センサＡ１が検出し、電流ＩＬ１として制御装置５０に伝達する。リアクトルＬ２を流れる電流は電流センサＡ２が検出し、電流ＩＬ２として制御装置５０に伝達する。電力源Ｅのマイナス側はグラウンドＧに接続される。

制御装置５０は、昇圧コンバータ２０Ａを含めた電源システム１０Ａの作動を全体的に司る。すなわち入力される入力情報に基づいて、昇圧コンバータ２０Ａに備えるスイッチング素子Ｑ１４〜Ｑ２６などを個別にオン／オフの制御を行う制御信号Ｓｃを出力する。入力情報には、外部装置６０との間で相互に伝達される制御情報Ｔ^*や、電力源Ｅから伝達される出力情報Ｓｅや、電流センサＡ１，Ａ２で検出された電流ＩＬ１，ＩＬ２、温度センサＴＡで検出された検出温度Ｔｍ、インバータ３０から伝達される電圧情報Ｓｖや状態情報Ｓｓ、回転センサ４１で検出された回転情報θなどが該当する。制御装置５０の構成例については後述する。外部装置６０は、例えばＥＣＵやコンピュータ等が該当する。

制御情報Ｔ^*には、昇圧コンバータ２０から出力する電圧や電流、回転電機４０の回転数やトルクなどのうちで一以上を含む。出力情報Ｓｅには、出力可能な電力，電圧，電流などのうちで一以上を含む。電圧情報Ｓｖには、インバータ３０の入力側電圧に相当する昇圧前電圧ＶＬや、出力側電圧に相当する昇圧後電圧ＶＨなどを含む。状態情報Ｓｓには、インバータ３０に関する状態に相当する正常状態や異常状態などを含む。回転情報θには、回転位置，回転角度，回転速度などのうちで一以上を含む。

図２の電力源Ｅは、燃料電池Ｅ１，太陽電池Ｅ２，リチウムイオン電池Ｅ３，鉛蓄電池Ｅ４などのうちで一以上を含む。燃料電池Ｅ１と太陽電池Ｅ２は電力を出力できる一次電池に相当する。リチウムイオン電池Ｅ３と鉛蓄電池Ｅ４は電力の放電と蓄電ができる二次電池に相当する。本形態の電源システム１０Ａと、後述する実施の形態２の電源システム１０Ｂは、力行は行えるものの、回生が行えない点で、燃料電池Ｅ１や太陽電池Ｅ２のような一次電池が適する。

図３に示す制御装置５０は、キャリア波生成部５１，温度推定部５２，切替制御部５３などを含む。キャリア波生成部５１は、スイッチング素子Ｑ１４〜Ｑ２６のオン／オフを行う際に参照するキャリア波ＣＷを生成する。キャリア波ＣＷの波形は任意であり、例えば三角波や鋸波などが該当する。

温度推定部５２は、温度センサＴＡが設けられていないコンバート部２１，２２に含まれるスイッチング素子Ｑ１４，Ｑ１５，Ｑ１６，Ｑ２４，Ｑ２６についてそれぞれの推定温度Ｔｅを推定する。本形態の温度推定部５２は、検出温度Ｔｍと電流ＩＬ１，ＩＬ２に基づいて、コンバート部２１に含まれるスイッチング素子Ｑ１４〜Ｑ１６の推定温度Ｔｅを推定する。推定温度Ｔｅの推定方法は任意である。以下に示す検出値やスイッチング素子の熱抵抗などに基づいて推定温度Ｔｅを算出すると、高精度で求めることができる。

例えば推定温度Ｔｅとの関係について、検出温度Ｔｍ、電流ＩＬ１，ＩＬ２、キャリア周波数ｆ、スイッチング素子Ｑ１４〜Ｑ１６の熱抵抗を、テーブルやマップ等に記録したり、関数式で定義したりしておくとよい。

また、（推定温度Ｔｅ）＝（スイッチング素子熱抵抗）×（スイッチング素子で発生する損失）の算出式で求めてもよい。当該算出式におけるスイッチング素子は、本形態ではコンバート部２１，２２に含まれるスイッチング素子Ｑ１４，Ｑ１５，Ｑ１６，Ｑ２４，Ｑ２６に相当する。スイッチング素子の熱抵抗と損失は、いずれも出荷時の検査データの学習や、制御装置５０に含まれる記録部に記録されるマップで算出することもできる。スイッチング素子で発生する損失は、各電流、昇圧前電圧ＶＬ、キャリア周波数ｆ、制御目標（例えばデューティー）から算出することもできる。各電流は、本形態では電流ＩＬ１，ＩＬ２に相当する。

切替制御部５３は、駆動するコンバート部２１，２２の相数を切り替える切替制御を行う。切替制御は、キャリア波ＣＷの周波数であるキャリア周波数ｆに基づいて、コンバート部２１，２２の相数を切り替えてもよい。切替制御の手続き例については後述する。

上述した各機能を果たす限りにおいて、制御装置５０は任意に構成してよい。例えば、ＣＰＵがプログラムを実行するソフトウェア制御を行う構成としてもよく、ＩＣやトランジスタ等の電子部品を用いてハードウェア制御を行う構成としてもよい。本形態では制御装置５０にＥＣＵを適用する。ＥＣＵは「Electronic Control Unit」の頭文字からなる略称である。

図４には、電源システム１０Ａに含まれる基板１００と冷却装置２００Ａを示す。基板１００には、図示する半導体モジュールＭ１４〜Ｍ２６や、図示しないダイオードＤ１１〜Ｄ２３などが配置されて接続される。半導体モジュールＭ１４〜Ｍ２６やダイオードＤ１１〜Ｄ２３は通電に伴って発熱するので、当該発熱を鎮める冷却装置２００Ａを配置する。冷却装置２００Ａは、冷却装置２００の一例であって、冷却対象物の両面から冷却する両面型冷却装置に相当する。

図５に示す冷却装置２００Ａは、上流管２０１、複数（本形態では７）の連結管２０２〜２０８、下流管２１９などを有する。なお図５では、区別し易くするため、半導体モジュールＭ１４〜Ｍ２６とダイオードＤ１１〜Ｄ２３には斜線ハッチを付している。

連結管２０２〜２０８は上流管２０１と下流管２１９とを連結するとともに、連結管２０２〜２０８について隣り合う連結管の相互間は、冷却対象物である半導体モジュールＭ１４〜Ｍ２６やダイオードＤ１１〜Ｄ２３を収容する隙間を空ける。上流管２０１、複数の連結管２０２〜２０８および下流管２１９は、冷媒が内部を流れるように形成される。冷媒は例えば水，空気，油などが該当する。

図示しないポンプによって送り出された冷媒は、流入口ＩＮから流入して矢印ＤＲ１で示すように上流管２０１を流れ、連結管２０２〜２０８に分岐する。連結管２０２〜２０８に分岐された冷媒は、矢印ＤＲ２で示すように流れる。連結管２０２〜２０８をそれぞれ流れた冷媒は、合流しながら矢印ＤＲ３で示すように下流管２１９を流れ、流出口ＯＵＴから流出する。流出した冷媒は、一般的には循環のためにポンプに戻される。

上流管２０１と下流管２１９は、任意の材料を用いて、任意の形状で形成してよい。複数の連結管２０２〜２０８は、冷却能力を高めるため、熱伝導率の高い材料（例えば金属，樹脂，ファインセラミックスなど）で成形するとよい。接触面積が多くなるほど冷却効率が高まる点と、成形コストを低く抑える点とを考慮すれば、連結管２０２〜２０８および冷却対象物の各接触面を平面にするのが望ましい。下アームに配置されてスイッチング素子を含む半導体モジュールＭ１４〜Ｍ２６は、発熱量が多いので上流管２０１側に配置するとよい。

図６には、積層段数Ｎに対する熱抵抗Ｒの変化例を示す。積層段数Ｎは、複数の連結管で挟まれる冷却対象物の段数である。流入口ＩＮに一番近い位置を「１」とし、流入口ＩＮから離れるに伴って「２」，「３」，…のように増えるものとする。ｎは積層段数Ｎの最大となる整数値であり、例えば図５に示す構成例ではｎ＝６である。

図示するように、１段目の熱抵抗Ｒが熱抵抗Ｒminで最小であり、積層段数Ｎが増えるに従って熱抵抗Ｒも増加してゆく。積層段数Ｎがｎ−１段目のときに熱抵抗Ｒが最大の熱抵抗Ｒmaxになる。このように変化するのは、上流管２０１、複数の連結管２０２〜２０８および下流管２１９がそれぞれ個別に有する通水抵抗に起因する。端側に配置される連結管２０２と連結管２０８は、片面しか冷却対象物と接触しないので、連結管２０３〜２０７に比べて冷却能力が高いことにも起因する。

上述した要因によって、冷却装置２００Ａに収容される冷却対象物のうちで、熱抵抗Ｒが最大となるｎ−１段目に配置される冷却対象物の温度が最も高い。そこで、ｎ−１段目に対応する位置に配置する冷却対象物に温度センサを設けるとよい。本形態では、図５に示すように、ｎ−１＝６−１＝５段目に収容された半導体モジュールＭ２５に温度センサＴＡを設けている。

制御装置５０で実現する駆動相切替処理について、図７を参照しながら説明する。図７に示すステップＳ１０は温度推定部５２に相当し、ステップＳ１３，Ｓ１６は切替制御部５３に相当する。ステップＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１４，Ｓ１５の判別条件は「切替条件」に相当する。電源投入を含む初期時は、コンバート部２２だけを駆動させ、コンバート部２１は駆動させない。図７の駆動相切替処理は繰り返し実行される。

まずステップＳ１０では、現在の状態を把握するため、温度センサＴＡから検出温度Ｔｍを取得し、電流センサＡ１，Ａ２から電流ＩＬ１，ＩＬ２を取得する。さらに、検出温度Ｔｍと電流ＩＬ１，ＩＬ２とに基づいて、温度センサＴＡが設けられていないコンバート部２１に含まれるスイッチング素子Ｑ１４〜Ｑ１６についての推定温度Ｔｅを推定してもよい。

ステップＳ１１では、検出温度Ｔｍが温度閾値Ｔthb以上であるか否かを判別する。すなわち、Ｔｍ≧Ｔthbの不等式を満たすか否かを判別する。もし検出温度Ｔｍが温度閾値Ｔthb以上であればＹＥＳになるのでステップＳ１３に進み、検出温度Ｔｍが温度閾値Ｔthb未満であればＮＯになるのでステップＳ１２に進む。なお、推定温度Ｔｅが検出温度Ｔｍよりも大きい場合は、検出温度Ｔｍに代えて推定温度Ｔｅを用いて判別してもよい。

ステップＳ１２では、電流ＩＬ１が電流閾値Ｉth1b以上であるか、または、電流ＩＬ２が電流閾値Ｉth2b以上であるか否かを判別する。すなわち、ＩＬ１≧Ｉth1bとＩＬ２≧Ｉth2bのいずれか一方の不等式を満たすか否かを判別する。もし電流ＩＬ１が電流閾値Ｉth1b以上、または、電流ＩＬ２が電流閾値Ｉth2b以上であればＹＥＳになるのでステップＳ１４に進む。一方、電流ＩＬ１が電流閾値Ｉth1b未満、かつ、電流ＩＬ２が電流閾値Ｉth2b未満であればＮＯになるのでステップＳ１３に進む。

ステップＳ１３では、コンバート部の駆動相数を増やす。具体的には、コンバート部２２に加えてコンバート部２１を駆動する。

ステップＳ１４では、検出温度Ｔｍが温度閾値Ｔtha以下であるか否かを判別する。すなわち、Ｔｍ≦Ｔthaの不等式を満たすか否かを判別する。ヒステリシスを持たせるため、温度閾値Ｔthaには温度閾値Ｔthbよりも小さい値が設定され、Ｔtha＜Ｔthbである。もし検出温度Ｔｍが温度閾値Ｔtha以下であればステップＳ１６に進み、検出温度Ｔｍが温度閾値Ｔthaを超えていればステップＳ１５に進む。なおステップＳ１１と同様に、推定温度Ｔｅが検出温度Ｔｍよりも大きい場合は、検出温度Ｔｍに代えて推定温度Ｔｅを用いて判別してもよい。

ステップＳ１５では、電流ＩＬ１が電流閾値Ｉth1a以下であり、かつ、電流ＩＬ２が電流閾値Ｉth2a以下であるか否かを判別する。すなわち、ＩＬ１≦Ｉth1aとＩＬ２≦Ｉth2aの双方の不等式を満たすか否かを判別する。ヒステリシスを持たせるため、電流閾値Ｉth1aには電流閾値Ｉth1bよりも小さい値が設定され、電流閾値Ｉth2aには電流閾値Ｉth2bよりも小さい値が設定される。もし電流ＩＬ１が電流閾値Ｉth1a以下であり、かつ、電流ＩＬ２が電流閾値Ｉth2a以下であればＹＥＳになるのでステップＳ１６に進む。一方、電流ＩＬ１が電流閾値Ｉth1bを超えているか、または、電流ＩＬ２が電流閾値Ｉth2bを超えていればＮＯになるので駆動相切替処理を終了する。

ステップＳ１６では、コンバート部の駆動相数を減らす。具体的には、コンバート部２２を駆動し続け、コンバート部２１は駆動を停止する。ステップＳ１３，Ｓ１６はコンバート部２１の駆動／停止を行うに過ぎず、コンバート部２２の使用頻度を高くする。ステップＳ１６を実行した後は、駆動相切替処理を終了する。

図示を省略したが、キャリア波生成部５１から伝達されるキャリア波ＣＷに基づいて、駆動相数を変化させてもよい。例えば、キャリア周波数ｆが周波数閾値ｆthb以上になると、コンバート部の駆動相数を増やす。キャリア周波数ｆが周波数閾値ｆtha以下になると、コンバート部の駆動相数を減らす。ヒステリシスを持たせるため、周波数閾値ｆthaには周波数閾値ｆthbよりも小さい値が設定され、ｆtha＜ｆthbである。

図７に示す駆動相切替処理の実行によって、コンバート部２１，２２の駆動相数の変化について図８，図９を参照しながら説明する。図８は検出温度Ｔｍによる駆動相数の変化を示し、図９は電流ＩＬ１，ＩＬ２による駆動相数の変化を示す。

図８に示すように、検出温度Ｔｍが上昇して温度閾値Ｔthb以上になると駆動相数が増えて「２」になり、コンバート部２１，２２を駆動する。これに対して、検出温度Ｔｍが降下して温度閾値Ｔtha以下になると駆動相数が減って「１」になり、コンバート部２２だけを駆動する。図８は検出温度Ｔｍを用いる例を示したが、検出温度Ｔｍに代えて推定温度Ｔｅを用いる場合も同様に駆動相数が変化する。

なお、図７のフローチャートには図示していないが、検出温度Ｔｍが上限温度である温度閾値Ｔthx以上になると、昇圧コンバータ２０Ａ全体の作動を強制的に停止して駆動相数を「０」にしてもよい。こうすることで、スイッチング素子Ｑ１４〜Ｑ２６が熱暴走したり損傷したりするのを未然に防止することができる。

図示を省略したが、キャリア波生成部５１から伝達されるキャリア波ＣＷに基づく駆動相数の変化は次のように行う。キャリア周波数ｆが周波数閾値ｆthb以上になると駆動相数が増えて「２」になり、コンバート部２１，２２を駆動する。キャリア周波数ｆが周波数閾値ｆtha以下になると駆動相数が減って「１」になり、コンバート部２２だけを駆動する。すなわち、図８に示す温度閾値Ｔtha，Ｔthbの場合と同様の制御を行う。

図９に示すように、電流ＩＬ１が大きくなって電流閾値Ｉth1b以上になるか、または、電流ＩＬ２が大きくなって電流閾値Ｉth2b以上になると駆動相数が増えて「２」になり、コンバート部２１，２２を駆動する。これに対して、電流ＩＬ１が小さくなって電流閾値Ｉth1a以下になり、かつ、電流ＩＬ２が小さくなって電流閾値Ｉth2a以下になると駆動相数が減って「１」になり、コンバート部２２だけを駆動する。

なお、図７のフローチャートには図示していないが、電流ＩＬ１，ＩＬ２のいずれかが上限電流である電流閾値Ｉthx以上になると、昇圧コンバータ２０Ａ全体の作動を強制的に停止して駆動相数を「０」にしてもよい。こうすることで、過電流に伴ってスイッチング素子Ｑ１４〜Ｑ２６が損傷するのを未然に防止することができる。

上述した実施の形態１によれば、以下に示す各作用効果を得ることができる。

（１）電源システム１０Ａは、図１に示すように、昇圧コンバータ２０Ａと制御装置５０を有する。昇圧コンバータ２０Ａは、一以上のリアクトルＬ１，Ｌ２と、それぞれが複数の半導体素子部を含む複数のコンバート部２１，２２とを備える。複数のコンバート部２１，２２のうちで一部のコンバート部２１，２２は、半導体素子部に含まれる所定のスイッチング素子Ｑ２５の温度を検出する温度センサＴＡを有する。制御装置５０は、少なくとも複数のコンバート部２１，２２のそれぞれに流れる電流ＩＬ１，ＩＬ２と、温度センサＴＡによって検出される検出温度Ｔｍとに基づいて、コンバート部２１，２２の駆動相数を切り替える切替制御部５３を有する。この構成によれば、昇圧コンバータ２０Ａに含まれる一部のコンバート部２２に温度センサＴＡを設ければよいので、温度センサＴＡの数が抑えられ、昇圧コンバータ２０Ａの回路規模を小さく抑制できる。制御装置５０は、図７〜図９に示すように、コンバート部２１，２２に流れる電流ＩＬ１，ＩＬ２と温度センサＴＡで検出される検出温度Ｔｍとに基づいてコンバート部２１，２２の駆動相数を切り替える。そのため、並列に駆動されるコンバート部２１，２２間の並列出力誤差を低減し、出力効率を向上させることができる。

（２）温度センサＴＡは、図５に示すように、複数のコンバート部２１，２２のうちで最も駆動頻度が高いコンバート部２２に設けられている。この構成によれば、一番使用頻度の高い相であるコンバート部２２をモニターすることで、最も高効率・高信頼性の制御が可能になる。

（３）制御装置５０は、図３に示すように、温度推定部５２を有する。温度推定部５２は、検出温度Ｔｍと、温度センサＴＡが設けられていないコンバート部２１に流れる電流ＩＬ１とに基づいて、温度センサＴＡが設けられていないコンバート部２１に含まれるスイッチング素子Ｑ１４〜Ｑ１６の推定温度Ｔｅを推定する。この構成によれば、コンバート部２１に含まれるスイッチング素子Ｑ１４〜Ｑ１６には温度センサＴＡが設けられていないが、高精度で温度を推定することができる。

（４）電源システム１０Ａは、図４，図５に示すように、昇圧コンバータ２０Ａに含まれる半導体モジュールＭ１４〜Ｍ２６やダイオードＤ１１〜Ｄ２３の全部を冷却する冷却装置２００Ａをさらに有する。この構成によれば、複数の半導体素子部が冷却されるので、熱暴走や、発熱に伴う損傷を防止することができる。

（５）冷却装置２００Ａは、図５に示すように、冷媒が流入する流入口ＩＮと、冷媒が流出する流出口ＯＵＴとを備える。温度センサＴＡは、流入口ＩＮから最も離れた位置にあるコンバート部２２のスイッチング素子Ｑ２５に設けられている。この構成によれば、最も熱抵抗の高いスイッチング素子Ｑ２５をモニターし、温度センサＴＡで検出される検出温度Ｔｍをベースとすることで、最も信頼性高く制御することができる。

（６）制御装置５０は、図３に示すように、それぞれのコンバート部２１，２２に含まれるスイッチング素子Ｑ１４〜Ｑ２６のオン／オフを行う際に参照するキャリア波ＣＷを生成するキャリア波生成部５１をさらに有する。切替制御部５３は、さらにキャリア波ＣＷの周波数であるキャリア周波数ｆに基づいて、コンバート部２１，２２の駆動相数を切り替える。この構成によれば、キャリア周波数ｆが高くなればスイッチング素子Ｑ１４〜Ｑ２６のオン／オフが頻繁に行われて温度が上昇し易くなるので、コンバート部２１，２２間の並列出力誤差を低減し、出力効率を向上させることができる。

（７）切替制御部５３は、図８，図９に示すように、コンバート部２１，２２の駆動相数を切り替えるにあたり、増加時と減少時とで切替条件にヒステリシスを持たせている。この構成によれば、駆動相数の切り替えが頻繁に行われるチャタリングを抑制することができる。

〔実施の形態２〕
実施の形態２は図１０〜図１４を参照しながら説明する。なお図示および説明を簡単にするため、特に明示しない限り、実施の形態１で用いた要素と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。よって、主に実施の形態１と相違する点を説明する。

図１０に示す電源システム１０Ｂは、電源システム１０の一例である。電源システム１０Ｂは昇圧コンバータ２０Ｂを含み、電力源Ｅから供給される直流電力を昇圧してインバータ３０に出力する機能を担う。なお、コンバート部２１，２２は実施の形態１における図１と同一構成であるので、図示を簡略化する。また、電源システム１０Ｂの入力側に接続する電力源ＥやコンデンサＣ１、出力側に接続するインバータ３０やコンデンサＣ２、負荷である回転電機４０については、実施の形態１と同様であるので図示を省略する。

電源システム１０Ｂは、昇圧コンバータ２０Ｂ、制御装置５０、リアクトルＬ１〜Ｌ４、電流センサＡ１〜Ａ４、温度センサＴＢなどを有する。電源システム１０Ｂが電源システム１０Ａと相違するのは、昇圧コンバータ２０Ａに代えて昇圧コンバータ２０Ｂを適用し、温度センサＴＡに代えて温度センサＴＢを適用する点である。

昇圧コンバータ２０Ｂは、昇圧コンバータ２０の一例である。本形態の昇圧コンバータ２０Ｂは、複数のコンバート部２１〜２４を有する。コンバート部２１，２２については実施の形態１における図１と同一構成であるので、説明を省略する。複数のコンバート部２１〜２４は並列に接続される。

コンバート部２３は、ダイオードＤ３１，Ｄ３２，Ｄ３３や、半導体モジュールＭ３４，Ｍ３５，Ｍ３６などを有する。ダイオードＤ３１，Ｄ３２，Ｄ３３は並列接続される。半導体モジュールＭ３４，Ｍ３５，Ｍ３６は並列接続される。並列接続されたダイオードＤ３１，Ｄ３２，Ｄ３３と、並列接続された半導体モジュールＭ３４，Ｍ３５，Ｍ３６とは、接続点Ｐ３を介して直列接続される。半導体モジュールＭ３４は、スイッチング素子Ｑ１４とダイオードＤ３４とを含んで並列接続される。半導体モジュールＭ３５は、スイッチング素子Ｑ１５とダイオードＤ３５とを含んで並列接続される。半導体モジュールＭ３６は、スイッチング素子Ｑ１６とダイオードＤ３６とを含んで並列接続される。半導体モジュールＭ３４，Ｍ３５，Ｍ３６は、ダイオードＤ３４，Ｄ３５，Ｄ３６のアノード側でそれぞれグラウンドＧに接続される。

コンバート部２４は、ダイオードＤ４１，Ｄ４２，Ｄ４３や、半導体モジュールＭ４４，Ｍ４５，Ｍ４６などを有する。ダイオードＤ４１，Ｄ４２，Ｄ４３は並列接続される。半導体モジュールＭ４４，Ｍ４５，Ｍ４６は並列接続される。並列接続されたダイオードＤ４１，Ｄ４２，Ｄ４３と、並列接続された半導体モジュールＭ４４，Ｍ４５，Ｍ４６とは、接続点Ｐ４を介して直列接続される。半導体モジュールＭ４４は、スイッチング素子Ｑ２４とダイオードＤ４４とを含んで並列接続される。半導体モジュールＭ４５は、スイッチング素子Ｑ２５とダイオードＤ４５とを含んで並列接続される。半導体モジュールＭ４６は、スイッチング素子Ｑ２６とダイオードＤ４６とを含んで並列接続される。半導体モジュールＭ４４，Ｍ４５，Ｍ４６は、ダイオードＤ４４，Ｄ４５，Ｄ４６のアノード側でそれぞれグラウンドＧに接続される。

上述したダイオードＤ１１〜Ｄ４３と半導体モジュールＭ１４〜Ｍ４６は、それぞれが「半導体素子部」に相当する。コンバート部２３，２４においてダイオードＤ３１〜Ｄ４３は上アームに配置され、半導体モジュールＭ３４〜Ｍ４６は下アームに配置される。

温度センサＴＢは、半導体モジュールＭ４５に含まれるスイッチング素子Ｑ２５の温度を検出し、検出温度Ｔｍとして制御装置５０に伝達する。

電力源Ｅのプラス側は、リアクトルＬ１，Ｌ２に加えて、接続点Ｐ３との間にリアクトルＬ３が接続され、接続点Ｐ４との間にリアクトルＬ４が接続される。リアクトルＬ３を流れる電流は電流センサＡ３が検出し、電流ＩＬ３として制御装置５０に伝達する。リアクトルＬ４を流れる電流は電流センサＡ４が検出し、電流ＩＬ４として制御装置５０に伝達する。

制御装置５０は、昇圧コンバータ２０Ｂを含めた電源システム１０Ｂの作動を全体的に司る。すなわち入力される入力情報に基づいて、昇圧コンバータ２０Ｂに備えるスイッチング素子Ｑ１４〜Ｑ４６などを個別にオン／オフの制御を行う制御信号Ｓｃを出力する。

図１１に示す冷却装置２００Ｂは、上流管２０１、複数（本形態では１３）の連結管２０２〜２１４、下流管２１９などを有する。なお図１１では、区別し易くするため、半導体モジュールＭ１４〜Ｍ４６とダイオードＤ１１〜Ｄ４３には斜線ハッチを付している。

連結管２０２〜２１４は上流管２０１と下流管２１９とを連結するとともに、連結管２０２〜２１４について隣り合う連結管の相互間は、冷却対象物である半導体モジュールＭ１４〜Ｍ４６やダイオードＤ１１〜Ｄ４３を収容する隙間を空ける。上流管２０１、複数の連結管２０２〜２１４および下流管２１９は、冷媒が内部を流れるように形成される。下アームに配置されてスイッチング素子を含む半導体モジュールＭ１４〜Ｍ４６は、発熱量が多いので上流管２０１側に配置するとよい。

冷却装置２００Ｂは、図６に示す積層段数Ｎがｎ＝１２である。上述したように、ｎ−１段目に配置される冷却対象物の温度が最も高い。そのため、図１１に示すように、冷却装置２００Ｂではｎ−１＝１２−１＝１１段目に収容された半導体モジュールＭ４５に温度センサＴＢを設けている。

制御装置５０で実現する駆動相切替処理について、図１２を参照しながら説明する。図１２に示すステップＳ２０は温度推定部５２に相当し、ステップＳ２３，Ｓ２６は切替制御部５３に相当する。ステップＳ２１，Ｓ２２，Ｓ２４，Ｓ２５の判別条件は「切替条件」に相当する。電源投入を含む初期時は、コンバート部２４だけを駆動させ、コンバート部２１〜２３は駆動させない。図１２の駆動相切替処理は繰り返し実行される。

まずステップＳ２０では、現在の状態を把握するため、温度センサＴＡから検出温度Ｔｍを取得し、電流センサＡ１〜Ａ４から電流ＩＬ１〜ＩＬ４を取得する。さらに、検出温度Ｔｍと電流ＩＬ１〜ＩＬ４とに基づいて、温度センサＴＡが設けられていないコンバート部２１〜２３に含まれるスイッチング素子Ｑ１４〜Ｑ１６，Ｑ２４〜Ｑ２６，Ｑ３４〜Ｑ３６についてそれぞれの推定温度Ｔｅを推定してもよい。

ステップＳ２１では、駆動相数との関係において検出温度Ｔｍが温度閾値Ｔthb，Ｔthd，Ｔthf以上であるか否かを判別する。温度閾値Ｔthb，Ｔthd，Ｔthfは、Ｔthb＜Ｔthd＜Ｔthfの大小関係がある。駆動相数が「１」であれば、Ｔｍ≧Ｔthbの不等式を満たすか否かを判別する。駆動相数が「２」であれば、Ｔｍ≧Ｔthdの不等式を満たすか否かを判別する。駆動相数が「３」であれば、Ｔｍ≧Ｔthdの不等式を満たすか否かを判別する。

もし検出温度Ｔｍが温度閾値Ｔthb，Ｔthd，Ｔthf以上であればＹＥＳになるのでステップＳ２３に進み、検出温度Ｔｍが温度閾値Ｔthb，Ｔthd，Ｔthf未満であればＮＯになるのでステップＳ２２に進む。なお、推定温度Ｔｅが検出温度Ｔｍよりも大きい場合は、検出温度Ｔｍに代えて推定温度Ｔｅを用いて判別してもよい。

ステップＳ２２では、駆動相数との関係において、電流ＩＬ１が電流閾値Ｉth1b以上であるか否か、電流ＩＬ２が電流閾値Ｉth2b以上であるか否か、電流ＩＬ３が電流閾値Ｉth3b以上であるか否か、電流ＩＬ４が電流閾値Ｉth4b以上であるか否かを判別する。すなわち、ＩＬ１≧Ｉth1b、ＩＬ２≧Ｉth2b、ＩＬ３≧Ｉth3b、ＩＬ４≧Ｉth4bの不等式を満たすか否かを判別する。例えば、駆動相数が「１」であれば、ＩＬ４≧Ｉth4bの不等式を満たすか否かを判別する。駆動相数が「２」であれば、ＩＬ３≧Ｉth3bの不等式を満たすか否かを判別する。駆動相数が「３」であれば、ＩＬ２≧Ｉth2bの不等式を満たすか否かを判別する。

もし、駆動相数との関係において上述した不等式を満たせばＹＥＳになるのでステップＳ２４に進む。一方、駆動相数との関係において上述した不等式を満たさなければＮＯになるのでステップＳ２３に進む。

ステップＳ２３では、コンバート部の駆動相数を増やす。具体的には、コンバート部２４に加えて、コンバート部２１〜２３のうちで一以上を順次駆動してゆく。すなわち駆動するコンバート部がコンバート部２４→コンバート部２３，２４→コンバート部２２，２３，２４となるように駆動相数を順次増やしてゆく。

ステップＳ２４では、駆動相数との関係において検出温度Ｔｍが温度閾値Ｔtha，Ｔthc，Ｔthe以下であるか否かを判別する。温度閾値Ｔtha，Ｔthc，Ｔtheは、Ｔtha＜Ｔthc＜Ｔtheの大小関係がある。駆動相数が「２」であれば、Ｔｍ≦Ｔthaの不等式を満たすか否かを判別する。駆動相数が「３」であれば、Ｔｍ≦Ｔthcの不等式を満たすか否かを判別する。駆動相数が「４」であれば、Ｔｍ≦Ｔtheの不等式を満たすか否かを判別する。ヒステリシスを持たせるため、温度閾値Ｔtha，Ｔthc，Ｔtheには温度閾値Ｔthb，Ｔthd，Ｔthfよりも小さい値が設定される。すなわち、Ｔtha＜Ｔthb＜Ｔthc＜Ｔthd＜Ｔthe＜Ｔthfを満たすようにそれぞれ数値が設定される。

もし検出温度Ｔｍが温度閾値Ｔtha，Ｔthc，Ｔthe以下のいずれかであればステップＳ２６に進み、検出温度Ｔｍが温度閾値Ｔtha，Ｔthc，Ｔtheのいずれかを超えていればステップＳ２５に進む。なおステップＳ２１と同様に、推定温度Ｔｅが検出温度Ｔｍよりも大きい場合は、検出温度Ｔｍに代えて推定温度Ｔｅを用いて判別してもよい。

ステップＳ２５では、駆動相数との関係において、電流ＩＬ１が電流閾値Ｉth1a以下であり、電流ＩＬ２が電流閾値Ｉth2a以下であり、電流ＩＬ３が電流閾値Ｉth3a以下であり、電流ＩＬ４が電流閾値Ｉth4a以下であるか否かを判別する。すなわち駆動するコンバート部に対応して、ＩＬ１≦Ｉth1a、ＩＬ２≦Ｉth2a、ＩＬ３≦Ｉth3a、ＩＬ４≦Ｉth4aの不等式を全て満たすか否かを判別する。ヒステリシスを持たせるため、実施の形態１の電流閾値Ｉth1a，Ｉth2aと同様にして、電流閾値Ｉth3b，電流閾値Ｉth4aを設定する。すなわち、電流閾値Ｉth3aには電流閾値Ｉth3bよりも小さい値が設定され、電流閾値Ｉth4aには電流閾値Ｉth4bよりも小さい値が設定される。例えば、駆動相数が「４」であれば、ＩＬ１≦Ｉth1a、ＩＬ２≦Ｉth2a、ＩＬ３≦Ｉth3a、ＩＬ４≦Ｉth4aの不等式を全て満たすか否かを判別する。駆動相数が「３」であれば、ＩＬ２≦Ｉth2a、ＩＬ３≦Ｉth3a、ＩＬ４≦Ｉth4aの不等式を全て満たすか否かを判別する。駆動相数が「２」であれば、ＩＬ３≦Ｉth3a、ＩＬ４≦Ｉth4aの不等式を全て満たすか否かを判別する。

もし、駆動相数との関係において上述した不等式を満たせばＹＥＳになるのでステップＳ２６に進む。一方、駆動相数との関係において上述した不等式を満たさなければＮＯになるので駆動相切替処理を終了する。

ステップＳ２６では、コンバート部の駆動相数を減らす。具体的には、コンバート部２４を駆動し続け、コンバート部２１〜２３のうちで一以上を順次停止してゆく。すなわち駆動するコンバート部が、コンバート部２２，２３，２４→コンバート部２３，２４→コンバート部２４となるように駆動相数を順次減らしてゆく。ステップＳ２６を実行した後は、駆動相切替処理を終了する。

実施の形態１と同様にして、キャリア波生成部５１から伝達されるキャリア波ＣＷのキャリア周波数ｆが周波数閾値ｆthb以上になると、コンバート部の駆動相数を増やしてもよい。また、キャリア周波数ｆが周波数閾値ｆtha以下になると、コンバート部の駆動相数を減らしてもよい。

図１２に示す駆動相切替処理の実行によって、コンバート部２１〜２４の駆動相数の変化について図１３，図１４を参照しながら説明する。図１３は検出温度Ｔｍによる駆動相数の変化を示し、図１４は電流ＩＬ１〜ＩＬ４による駆動相数の変化を示す。

図１３に示すように、検出温度Ｔｍが上昇して温度閾値Ｔthb以上になると駆動相数が増えて「２」になり、コンバート部２３，２４を駆動する。同様に、温度閾値Ｔthd以上になると駆動相数が増えて「３」になり、コンバート部２２，２３，２４を駆動する。さらに、温度閾値Ｔthf以上になると駆動相数が増えて「４」になり、コンバート部２１〜２４を駆動する。

なお、図１２のフローチャートには図示していないが、検出温度Ｔｍが上限温度である温度閾値Ｔthx以上になると、昇圧コンバータ２０Ｂの作動を強制的に停止して駆動相数を「０」にしてもよい。こうすることで、スイッチング素子Ｑ１４〜Ｑ４６が熱暴走したり損傷したりするのを未然に防止することができる。

これに対して、検出温度Ｔｍが降下して温度閾値Ｔthe以下になると駆動相数が減って「３」になり、コンバート部２２，２３，２４を駆動する。同様に、温度閾値Ｔthc以下になると駆動相数が減って「２」になり、コンバート部２３，２４を駆動する。さらに、温度閾値Ｔtha以下になると駆動相数が減って「１」になり、コンバート部２４だけを駆動する。図１３は検出温度Ｔｍを用いる例を示したが、検出温度Ｔｍに代えて推定温度Ｔｅを用いる場合も同様に駆動相数が変化する。

図示を省略したが、実施の形態１と同様に、キャリア波生成部５１から伝達されるキャリア波ＣＷに基づいて駆動相数を変化させてもよい。すなわち、図１３に示す温度閾値Ｔtha，Ｔthb，Ｔthc，Ｔthd，Ｔthe，Ｔthfにそれぞれ相当する周波数閾値ｆtha，ｆthb，ｆthc，ｆthd，ｆthe，ｆthfを用いて同様の制御を行う。

図１４に示すように、電流ＩＬ４が大きくなって電流閾値Ｉth4b以上になると駆動相数が増えて「２」になり、コンバート部２３，２４を駆動する。同様に、電流ＩＬ３，ＩＬ４のいずれかが大きくなって電流閾値Ｉth3b，Ｉth4b以上になると駆動相数が増えて「３」になり、コンバート部２２，２３，２４を駆動する。さらに、電流ＩＬ２，ＩＬ３，ＩＬ４のいずれかが大きくなって電流閾値Ｉth2b，Ｉth3b，Ｉth4b以上になると駆動相数が増えて「４」になり、コンバート部２１〜２４を駆動する。

なお、図１２のフローチャートには図示していないが、電流ＩＬ１〜ＩＬ４のいずれかが上限電流である電流閾値Ｉthx以上になると、昇圧コンバータ２０Ｂ全体の作動を強制的に停止して駆動相数を「０」にしてもよい。こうすることで、過電流に伴ってスイッチング素子Ｑ１４〜Ｑ４６が損傷するのを未然に防止することができる。

これに対して、電流ＩＬ１，ＩＬ２，ＩＬ３，ＩＬ４が小さくなって全て電流閾値Ｉth1a，Ｉth2a，Ｉth3a，Ｉth4a以下になると駆動相数が減って「３」になり、コンバート部２２，２３，２４を駆動する。同様に、電流ＩＬ２，ＩＬ３，ＩＬ４が小さくなって全て電流閾値Ｉth2a，Ｉth3a，Ｉth4a以下になると駆動相数が減って「２」になり、コンバート部２３，２４を駆動する。さらに、電流ＩＬ３，ＩＬ４が小さくなって電流閾値Ｉth3a，Ｉth4a以下になると駆動相数が減って「１」になり、コンバート部２４だけを駆動する。こうすることで、回転電機４０の作動に応じてコンバート部の駆動相数を適切に少なくして、電源システム１０Ｂ全体の電力消費を低く抑えることができる。

上述した実施の形態２によれば、コンバート部２１，２２に代えてコンバート部２１〜２４を適用するに過ぎないので、実施の形態１における（１）〜（７）と同様の作用効果を得ることができる。

〔実施の形態３〕
実施の形態３は図１５〜図１７を参照しながら説明する。なお図示および説明を簡単にするため、特に明示しない限り、実施の形態１，２で用いた要素と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。よって、主に実施の形態１，２と相違する点を説明する。

図１５に示す電源システム１０Ｃは、電源システム１０の一例である。電源システム１０Ｃは昇圧コンバータ２０Ｃを含み、電力源Ｅから供給される直流電力を昇圧してインバータ３０に出力する機能を担う。

電源システム１０Ｃは、昇圧コンバータ２０Ｃ、制御装置５０、リアクトルＬ１，Ｌ２、電流センサＡ１，Ａ２、温度センサＴＣ１，ＴＣ２などを有する。電源システム１０Ｃが電源システム１０Ａと相違するのは、昇圧コンバータ２０Ａに代えて昇圧コンバータ２０Ｃを適用し、温度センサＴＡに代えて温度センサＴＣ１，ＴＣ２を適用する点である。

昇圧コンバータ２０Ｃは、昇圧コンバータ２０の一例である。本形態の昇圧コンバータ２０Ｃは、複数のコンバート部２５，２６を有する。複数のコンバート部２５，２６は並列に接続される。

コンバート部２５は、半導体モジュールＭ１１〜Ｍ１６などを有する。半導体モジュールＭ１１，Ｍ１２，Ｍ１３は並列接続され、半導体モジュールＭ１４，Ｍ１５，Ｍ１６は並列接続される。並列接続された半導体モジュールＭ１１，Ｍ１２，Ｍ１３と、並列接続された半導体モジュールＭ１４，Ｍ１５，Ｍ１６とは、接続点Ｐ１を介して直列接続される。半導体モジュールＭ１１，Ｍ１２，Ｍ１３は、ダイオードＤ１１，Ｄ１２，Ｄ１３のカソード側でそれぞれインバータ３０に接続される。

半導体モジュールＭ１１は、スイッチング素子Ｑ１１とダイオードＤ１１とを含んで並列接続される。半導体モジュールＭ１２は、スイッチング素子Ｑ１２とダイオードＤ１２とを含んで並列接続される。半導体モジュールＭ１３は、スイッチング素子Ｑ１３とダイオードＤ１３とを含んで並列接続される。半導体モジュールＭ１４，Ｍ１５，Ｍ１６は実施の形態１における図１と同一構成であるので、説明を省略する。

コンバート部２６は、半導体モジュールＭ２１〜Ｍ２６などを有する。半導体モジュールＭ２１，Ｍ２２，Ｍ２３は並列接続され、半導体モジュールＭ２４，Ｍ２５，Ｍ２６は並列接続される。並列接続された半導体モジュールＭ２１，Ｍ２２，Ｍ２３と、並列接続された半導体モジュールＭ２４，Ｍ２５，Ｍ２６とは、接続点Ｐ２を介して直列接続される。半導体モジュールＭ２１，Ｍ２２，Ｍ２３は、ダイオードＤ２１，Ｄ２２，Ｄ２３のカソード側でそれぞれインバータ３０に接続される。

半導体モジュールＭ２１は、スイッチング素子Ｑ２１とダイオードＤ２１とを含んで並列接続される。半導体モジュールＭ２２は、スイッチング素子Ｑ２２とダイオードＤ２２とを含んで並列接続される。半導体モジュールＭ２３は、スイッチング素子Ｑ２３とダイオードＤ２３とを含んで並列接続される。半導体モジュールＭ２４，Ｍ２５，Ｍ２６は実施の形態１における図１と同一構成であるので、説明を省略する。

上述した半導体モジュールＭ１１〜Ｍ１６と半導体モジュールＭ２１〜Ｍ２６は、それぞれが「半導体素子部」に相当する。コンバート部２５，２６において半導体モジュールＭ１１，Ｍ１２，Ｍ１３，Ｍ２１，Ｍ２２，Ｍ２３は上アームに配置され、半導体モジュールＭ１４，Ｍ１５，Ｍ１６，Ｍ２４，Ｍ２５，Ｍ２６は下アームに配置される。

温度センサＴＣ１は、半導体モジュールＭ２２に含まれるスイッチング素子Ｑ２２の温度を検出し、検出温度Ｔｍ１として制御装置５０に伝達する。温度センサＴＣ２は、半導体モジュールＭ２５に含まれるスイッチング素子Ｑ２５の温度を検出し、検出温度Ｔｍ２として制御装置５０に伝達する。検出温度Ｔｍ１，Ｔｍ２は、それぞれ実施の形態１における検出温度Ｔｍに相当する。

本形態の電源システム１０Ｃと、後述する実施の形態４の電源システム１０Ｄは、力行と回生とが行える点で、リチウムイオン電池Ｅ３や鉛蓄電池Ｅ４のような二次電池が適する。回転電機４０で発電された電力を充電しない場合には、燃料電池Ｅ１や太陽電池Ｅ２のような一次電池を用いてもよい。

図１６に示す冷却装置２００Ａは、上述した昇圧コンバータ２０Ｃに含まれる半導体モジュールＭ１１〜Ｍ１６や半導体モジュールＭ２１〜Ｍ２６を収容して冷却する例を示す。下アームに配置されてスイッチング素子を含む半導体モジュールＭ１４，Ｍ１５，Ｍ１６，Ｍ２４，Ｍ２５，Ｍ２６は、発熱量が多いので上流管２０１側に配置するとよい。なお図１６では、区別し易くするため、各半導体モジュールには斜線ハッチを付している。

冷却装置２００Ａは、図６に示す積層段数Ｎがｎ＝６である。そのため、ｎ−１＝６−１＝５段目に収容された半導体モジュールＭ２２，Ｍ２５に温度センサを設けるとよい。図１６では、半導体モジュールＭ２２に温度センサＴＣ１を設け、半導体モジュールＭ２５に温度センサＴＣ２を設けている。

制御装置５０で実現する駆動相切替処理について、図１７を参照しながら説明する。温度推定部５２，切替制御部５３および切替条件のそれぞれに相当するステップについては図７と同様である。電源投入を含む初期時は、コンバート部２６だけを駆動させ、コンバート部２５は駆動させない。図１７の駆動相切替処理は繰り返し実行される。

図１７の駆動相切替処理が図７の駆動相切替処理と相違するのは、ステップＳ３０を実行してからステップＳ１０を実行する点である。ステップＳ３０では、回転電機４０を回転させる力行と、回転電機４０で発電を行う回生とに応じて、温度を取得する温度センサを特定する。最も発熱するスイッチング素子が力行と回生で異なるためである。例えば、力行時にはスイッチング素子Ｑ２５が最も発熱するので温度センサＴＣ２を特定する。回生時にはスイッチング素子Ｑ２２が最も発熱するので温度センサＴＣ１を特定する。

ステップＳ１０では、ステップＳ３０で特定された温度センサから温度を取得する。力行時には温度センサＴＣ２が特定されるので、検出温度Ｔｍ２を取得する。回生時には温度センサＴＣ１が特定されるので、検出温度Ｔｍ１を取得する。こうして力行／回生に応じて取得した検出温度をＴｍとし、ステップＳ１１，Ｓ１４での判別を行う。

上述した実施の形態３によれば、コンバート部２１，２２に代えてコンバート部２５，２６を適用するに過ぎないので、実施の形態１における（１）〜（７）と同様の作用効果を得ることができる。

〔実施の形態４〕
実施の形態４は図１８〜図２０を参照しながら説明する。なお図示および説明を簡単にするため、特に明示しない限り、実施の形態１〜３で用いた要素と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。よって、主に実施の形態１〜３と相違する点を説明する。

図１８に示す電源システム１０Ｄは、電源システム１０の一例である。電源システム１０Ｄは昇圧コンバータ２０Ｄを含み、電力源Ｅから供給される直流電力を昇圧してインバータ３０に出力する機能を担う。なお、コンバート部２５，２６は実施の形態３における図１５と同一構成であるので、図示を簡略化する。また、電源システム１０Ｄの入力側に接続する電力源ＥやコンデンサＣ１、出力側に接続するインバータ３０やコンデンサＣ２、負荷である回転電機４０については、実施の形態１と同様であるので図示を省略する。

電源システム１０Ｄは、昇圧コンバータ２０Ｄ、制御装置５０、リアクトルＬ１〜Ｌ４、電流センサＡ１〜Ａ４、温度センサＴＤ１，ＴＤ２などを有する。電源システム１０Ｄが電源システム１０Ｃと相違するのは、昇圧コンバータ２０Ｃに代えて昇圧コンバータ２０Ｄを適用し、温度センサＴＣ１，ＴＣ２に代えて温度センサＴＤ１，ＴＤ２を適用する点である。

昇圧コンバータ２０Ｄは、昇圧コンバータ２０の一例である。本形態の昇圧コンバータ２０Ｄは、複数のコンバート部２５〜２８を有する。コンバート部２５，２６については実施の形態３における図１５と同一構成であるので、説明を省略する。複数のコンバート部２５〜２８は並列に接続される。

コンバート部２７は、半導体モジュールＭ３１〜Ｍ３６などを有する。半導体モジュールＭ３１，Ｍ３２，Ｍ３３は並列接続され、半導体モジュールＭ３４，Ｍ３５，Ｍ３６は並列接続される。並列接続された半導体モジュールＭ３１，Ｍ３２，Ｍ３３と、並列接続された半導体モジュールＭ３４，Ｍ３５，Ｍ３６とは、接続点Ｐ３を介して直列接続される。半導体モジュールＭ３１，Ｍ３２，Ｍ３３は、ダイオードＤ３１，Ｄ３２，Ｄ３３のカソード側でそれぞれインバータ３０に接続される。

半導体モジュールＭ３１は、スイッチング素子Ｑ３１とダイオードＤ３１とを含んで並列接続される。半導体モジュールＭ３２は、スイッチング素子Ｑ３２とダイオードＤ３２とを含んで並列接続される。半導体モジュールＭ３３は、スイッチング素子Ｑ３３とダイオードＤ３３とを含んで並列接続される。半導体モジュールＭ３４，Ｍ３５，Ｍ３６は実施の形態２における図１０と同一構成であるので、説明を省略する。

コンバート部２８は、半導体モジュールＭ４１〜Ｍ４６などを有する。半導体モジュールＭ４１，Ｍ４２，Ｍ４３は並列接続され、半導体モジュールＭ４４，Ｍ４５，Ｍ４６は並列接続される。並列接続された半導体モジュールＭ４１，Ｍ４２，Ｍ４３と、並列接続された半導体モジュールＭ４４，Ｍ４５，Ｍ４６とは、接続点Ｐ４を介して直列接続される。半導体モジュールＭ４１，Ｍ４２，Ｍ４３は、ダイオードＤ４１，Ｄ４２，Ｄ４３のカソード側でそれぞれインバータ３０に接続される。

半導体モジュールＭ４１は、スイッチング素子Ｑ４１とダイオードＤ４１とを含んで並列接続される。半導体モジュールＭ４２は、スイッチング素子Ｑ４２とダイオードＤ４２とを含んで並列接続される。半導体モジュールＭ４３は、スイッチング素子Ｑ４３とダイオードＤ４３とを含んで並列接続される。半導体モジュールＭ４４，Ｍ４５，Ｍ４６は実施の形態２における図１０と同一構成であるので、説明を省略する。

上述した半導体モジュールＭ３１〜Ｍ３６と半導体モジュールＭ４１〜Ｍ４６は、それぞれが「半導体素子部」に相当する。コンバート部２７，２８において半導体モジュールＭ３１，Ｍ３２，Ｍ３３，Ｍ４１，Ｍ４２，Ｍ４３は上アームに配置され、半導体モジュールＭ３４，Ｍ３５，Ｍ３６，Ｍ４４，Ｍ４５，Ｍ４６は下アームに配置される。

図１９に示す冷却装置２００Ｂは、上述した昇圧コンバータ２０Ｄに含まれる半導体モジュールＭ１１〜Ｍ１６，半導体モジュールＭ２１〜Ｍ２６，半導体モジュールＭ３１〜Ｍ３６，半導体モジュールＭ４１〜Ｍ４６を収容して冷却する例を示す。下アームに配置されてスイッチング素子を含む半導体モジュールＭ１４，Ｍ１５，Ｍ１６，Ｍ２４，Ｍ２５，Ｍ２６，Ｍ３４，Ｍ３５，Ｍ３６，Ｍ４４，Ｍ４５，Ｍ４６は、発熱量が多いので上流管２０１側に配置するとよい。なお図１９では、区別し易くするため、各半導体モジュールには斜線ハッチを付している。

冷却装置２００Ｂは、図６に示す積層段数Ｎがｎ＝１２である。そのため、ｎ−１＝１２−１＝１１段目に収容された半導体モジュールＭ４２，Ｍ４５に温度センサを設けるとよい。図１９では、半導体モジュールＭ４２に温度センサＴＤ１を設け、半導体モジュールＭ４５に温度センサＴＤ２を設けている。

制御装置５０で実現する駆動相切替処理について、図２０を参照しながら説明する。温度推定部５２，切替制御部５３および切替条件のそれぞれに相当するステップについては図１２と同様である。電源投入を含む初期時は、コンバート部２８だけを駆動させ、コンバート部２５〜２７は駆動させない。図２０の駆動相切替処理は繰り返し実行される。

図２０の駆動相切替処理が図１２の駆動相切替処理と相違するのは、ステップＳ３０を実行してからステップＳ２０を実行する点である。ステップＳ３０は、実施の形態３と同様に、力行／回生に応じて温度センサを特定する。

ステップＳ２０では、ステップＳ３０で特定された温度センサから温度を取得する。力行時には温度センサＴＤ２が特定されるので、検出温度Ｔｍ２を取得する。回生時には温度センサＴＤ１が特定されるので、検出温度Ｔｍ１を取得する。こうして力行／回生に応じて取得した検出温度をＴｍとし、ステップＳ２１，Ｓ２４での判別を行う。

上述した実施の形態４によれば、コンバート部２１，２２に代えてコンバート部２５〜２８を適用するに過ぎないので、実施の形態１における（１）〜（７）と同様の作用効果を得ることができる。

〔他の実施の形態〕
以上では本発明を実施するための形態について実施の形態１〜４に従って説明したが、本発明は当該形態に何ら限定されるものではない。言い換えれば、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施することもできる。例えば、次に示す各形態を実現してもよい。

昇圧コンバータ２０は、実施の形態１ではコンバート部２１，２２を適用し、実施の形態２ではコンバート部２１〜２４を適用し、実施の形態３ではコンバート部２５，２６を適用し、実施の形態２ではコンバート部２５〜２８を適用する構成とした。この形態に代えて、３のコンバート部を適用してもよく、５以上のコンバート部を適用してもよい。昇圧コンバータ２０に含まれるコンバート部の数が相違するに過ぎないので、実施の形態１〜４と同様の作用効果を得ることができる。

上述した実施の形態１では、図９に示すように、電流閾値Ｉth1a，Ｉth2aはＩth1a＝Ｉth2aとなる数値を設定し、電流閾値Ｉth1b，Ｉth2bはＩth1b＝Ｉth2bとなる数値を設定する構成とした。この形態に代えて、Ｉth1a≠Ｉth2aとし、Ｉth1b≠Ｉth2bとなる数値を設定してもよい。コンバート部２１，２２の構成等に応じた適切な閾値を設定することで、コンバート部２１，２２の切り替えを最適に行える。

上述した実施の形態２では、図１４に示すように、電流ＩＬ２，ＩＬ３，ＩＬ４と電流閾値Ｉth2a，Ｉth2b，Ｉth3a，Ｉth3b，Ｉth4a，Ｉth4bとの関係に基づいてコンバート部２１，２２，２３，２４の駆動相数を切り替える構成とした。この構成に代えて、電流ＩＬ１〜ＩＬ４の合計値である電流ＩＬsumと電流閾値Ｉth2a，Ｉth2b，Ｉth3a，Ｉth3b，Ｉth4a，Ｉth4bとの関係に基づいてコンバート部２１，２２，２３，２４の駆動相数を切り替えてもよい。個別の電流を用いるか、全体の電流を用いるかの相違に過ぎないので、実施の形態２と同様の作用効果を得ることができる。

１０（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ） 電源システム
２０（２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ） 昇圧コンバータ
２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８ コンバート部
５０ 制御装置
５１ キャリア波生成部
５２ 温度推定部
５３ 切替制御部
ＩＬ１，ＩＬ２，ＩＬ３，ＩＬ４ 電流
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４ リアクトル
ＴＡ，ＴＢ，ＴＣ１，ＴＣ２，ＴＤ１，ＴＤ２ 温度センサ

Claims (7)

1. 一以上のリアクトル（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４）と、それぞれが複数の半導体素子部（Ｄ１１，Ｄ１２，Ｄ１３，Ｄ２１，Ｄ２２，Ｄ２３，Ｄ３１，Ｄ３２，Ｄ３３，Ｄ４１，Ｄ４２，Ｄ４３，Ｍ１４，Ｍ１５，Ｍ１６，Ｍ２４，Ｍ２５，Ｍ２６，Ｍ３４，Ｍ３５，Ｍ３６，Ｍ４４，Ｍ４５，Ｍ４６）を含む複数のコンバート部（２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８）とを備え、一以上の電源（Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４）を含む電力源（Ｅ）から供給される電力を昇圧して出力する昇圧コンバータ（２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ）と、
   前記昇圧コンバータの出力制御を行う制御装置（５０）とを有する電源システムにおいて、
   複数の前記コンバート部のうちで一部の前記コンバート部は、前記半導体素子部に含まれる所定のスイッチング素子（Ｑ２２，Ｑ２５，Ｑ４２，Ｑ４５）の温度を検出する温度センサ（ＴＡ，ＴＢ，ＴＣ１，ＴＣ２，ＴＤ１，ＴＤ２）を有し、
   前記制御装置は、少なくとも複数の前記コンバート部のそれぞれに流れる電流（ＩＬ１，ＩＬ２，ＩＬ３，ＩＬ４）と、前記温度センサによって検出される検出温度（Ｔｍ，Ｔｍ１，Ｔｍ２）とに基づいて、前記コンバート部の駆動相数を切り替える切替制御部（５３）を有する電源システム（１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ）。
2. 前記温度センサは、複数の前記コンバート部のうちで最も駆動頻度が高い前記コンバート部（２２，２４，２６，２８）に設けられている請求項１に記載の電源システム。
3. 前記制御装置は、前記検出温度と、前記温度センサが設けられていない前記コンバート部に流れる電流とに基づいて、前記温度センサが設けられていない前記コンバート部に含まれるスイッチング素子の推定温度（Ｔｅ）を推定する温度推定部（５２）を有する請求項１または２に記載の電源システム。
4. 前記昇圧コンバータに含まれる複数の前記半導体素子部のうちで一部または全部を冷却する冷却装置（２００，２００Ａ，２００Ｂ）をさらに有する請求項１から３のいずれか一項に記載の電源システム。
5. 前記冷却装置は、冷媒が流入する流入口（ＩＮ）と、前記冷媒が流出する流出口（ＯＵＴ）とを備え、
   前記温度センサは、前記流入口から最も離れた位置にある前記コンバート部に設けられている請求項４に記載の電源システム。
6. それぞれの前記コンバート部に含まれるスイッチング素子のオン／オフを行う際に参照するキャリア波（ＣＷ）を生成するキャリア波生成部（５１）をさらに有し、
   前記切替制御部は、さらに前記キャリア波の周波数であるキャリア周波数（ｆ）に基づいて、前記コンバート部の駆動相数を切り替える請求項１から５のいずれか一項に記載の電源システム。
7. 前記切替制御部は、前記コンバート部の駆動相数を切り替えるにあたり、増加時と減少時とで切替条件にヒステリシスを持たせている請求項１から６のいずれか一項に記載の電源システム。

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