JP2021090260A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電圧変換部のスイッチング素子を適切に制御することができる電力変換装置を提供する。【解決手段】電源から供給される電力の電圧変換を行う電圧変換部と、前記電圧変換部を制御する制御装置と、を備えた電力変換装置において、前記電圧変換部は、リアクトルと、スイッチング素子と、前記リアクトルの温度を検出するリアクトル温度検出部と、前記スイッチング素子の温度を検出する素子温度検出部と、を備え、前記制御装置は、前記リアクトルの温度閾値及び、前記リアクトル温度検出部によって検出された前記リアクトルの温度の差と、前記スイッチング素子の温度閾値及び、前記素子温度検出部によって検出された前記スイッチング素子の温度の差と、に基づいて、前記スイッチング素子を駆動する駆動周波数を設定する。【選択図】図３

Description

本発明は、電力変換装置に関する。

従来から、蓄電装置と昇圧コンバータと制御装置とを備える車両の電源装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された車両の電源装置では、昇圧コンバータがリアクトルとスイッチング素子とを備えている。

特開２０１５−１３９２８２号公報

ところで、特許文献１には、バッテリ（蓄電装置）の温度が検出される旨が記載されているものの、特許文献１に記載された車両の電源装置では、昇圧コンバータの構成部品の温度が考慮されていない。
そのため、特許文献１に記載された車両の電源装置では、昇圧コンバータ（電圧変換部）のスイッチング素子を適切に制御できないおそれがある。

上述した問題点に鑑み、本発明は、電圧変換部のスイッチング素子を適切に制御することができる電力変換装置を提供することを目的とする。

（１）本発明の一態様に係る電力変換装置は、電源から供給される電力の電圧変換を行う電圧変換部と、前記電圧変換部を制御する制御装置と、を備えた電力変換装置において、前記電圧変換部は、リアクトルと、スイッチング素子と、前記リアクトルの温度を検出するリアクトル温度検出部と、前記スイッチング素子の温度を検出する素子温度検出部と、を備え、前記制御装置は、前記リアクトルの温度閾値及び、前記リアクトル温度検出部によって検出された前記リアクトルの温度の差と、前記スイッチング素子の温度閾値及び、前記素子温度検出部によって検出された前記スイッチング素子の温度の差と、に基づいて、前記スイッチング素子を駆動する駆動周波数を設定することを特徴とする電力変換装置である。

（２）上記（１）に記載の電力変換装置では、前記リアクトルの温度閾値及び、前記リアクトル温度検出部によって検出された前記リアクトルの温度の差であるリアクトル温度差と、前記スイッチング素子の温度閾値及び、前記素子温度検出部によって検出された前記スイッチング素子の温度の差であるスイッチング素子温度差とが等しい場合に、前記制御装置は、前記スイッチング素子の駆動周波数を維持し、前記リアクトル温度差が前記スイッチング素子温度差より小さい場合に、前記制御装置は、前記スイッチング素子の駆動周波数を増加させ、前記リアクトル温度差が前記スイッチング素子温度差より大きい場合に、前記制御装置は、前記スイッチング素子の駆動周波数を減少させてもよい。

（３）上記（２）に記載の電力変換装置では、前記リアクトル温度差と前記スイッチング素子温度差との差が大きいほど、前記スイッチング素子の駆動周波数が増加または減少させられる度合いが大きくてもよい。

（４）上記（１）に記載の電力変換装置では、前記リアクトルの温度閾値及び、前記リアクトル温度検出部によって検出された前記リアクトルの温度の差であるリアクトル温度差と重み係数との積と、前記スイッチング素子の温度閾値及び、前記素子温度検出部によって検出された前記スイッチング素子の温度の差であるスイッチング素子温度差とが等しい場合に、前記制御装置は、前記スイッチング素子の駆動周波数を維持し、前記リアクトル温度差と前記重み係数との積が、前記スイッチング素子温度差より小さい場合に、前記制御装置は、前記スイッチング素子の駆動周波数を増加させ、前記リアクトル温度差と前記重み係数との積が、前記スイッチング素子温度差より大きい場合に、前記制御装置は、前記スイッチング素子の駆動周波数を減少させてもよい。

（５）上記（４）に記載の電力変換装置では、前記リアクトル温度差と前記重み係数との積と、前記スイッチング素子温度差との差が大きいほど、前記スイッチング素子の駆動周波数が増加または減少させられる度合いが大きくてもよい。

（６）本発明の一態様に係る電力変換装置は、電源から供給される電力の電圧変換を行う電圧変換部と、前記電圧変換部を制御する制御装置と、を備えた電力変換装置において、前記電圧変換部は、リアクトルと、スイッチング素子と、前記リアクトルの温度を検出するリアクトル温度検出部と、前記スイッチング素子の温度を検出する素子温度検出部と、を備え、前記制御装置は、前記リアクトル温度検出部によって検出される前記リアクトルの温度が前記リアクトルの温度閾値に到達するまでの時間と、前記素子温度検出部によって検出される前記スイッチング素子の温度が前記スイッチング素子の温度閾値に到達するまでの時間と、に基づいて、前記スイッチング素子を駆動する駆動周波数を設定することを特徴とする電力変換装置である。

（７）上記（６）に記載の電力変換装置では、前記リアクトル温度検出部によって検出される前記リアクトルの温度が前記リアクトルの温度閾値に到達するまでの時間であるリアクトル温度到達時間と、前記素子温度検出部によって検出される前記スイッチング素子の温度が前記スイッチング素子の温度閾値に到達するまでの時間であるスイッチング素子温度到達時間とが等しい場合に、前記制御装置は、前記スイッチング素子の駆動周波数を維持し、前記リアクトル温度到達時間が前記スイッチング素子温度到達時間より短い場合に、前記制御装置は、前記スイッチング素子の駆動周波数を増加させ、前記リアクトル温度到達時間が前記スイッチング素子温度到達時間より長い場合に、前記制御装置は、前記スイッチング素子の駆動周波数を減少させてもよい。

（８）上記（７）に記載の電力変換装置では、前記リアクトル温度到達時間と前記スイッチング素子温度到達時間との差が大きいほど、前記スイッチング素子の駆動周波数が増加または減少させられる度合いが大きくてもよい。

（９）上記（６）に記載の電力変換装置では、前記リアクトル温度検出部によって検出される前記リアクトルの温度が前記リアクトルの温度閾値に到達するまでの時間であるリアクトル温度到達時間と重み係数との積と、前記素子温度検出部によって検出される前記スイッチング素子の温度が前記スイッチング素子の温度閾値に到達するまでの時間であるスイッチング素子温度到達時間とが等しい場合に、前記制御装置は、前記スイッチング素子の駆動周波数を維持し、前記リアクトル温度到達時間と前記重み係数との積が、前記スイッチング素子温度到達時間より短い場合に、前記制御装置は、前記スイッチング素子の駆動周波数を増加させ、前記リアクトル温度到達時間と前記重み係数との積が、前記スイッチング素子温度到達時間より長い場合に、前記制御装置は、前記スイッチング素子の駆動周波数を減少させてもよい。

（１０）上記（９）に記載の電力変換装置では、前記リアクトル温度到達時間と前記重み係数との積と、前記スイッチング素子温度到達時間との差が大きいほど、前記スイッチング素子の駆動周波数が増加または減少させられる度合いが大きくてもよい。

上記（１）に記載の電力変換装置では、電圧変換部のスイッチング素子の駆動周波数が、電圧変換部のリアクトルの温度閾値とリアクトルの温度との差と、スイッチング素子の温度閾値とスイッチング素子の温度との差とに基づいて設定される。
そのため、上記（１）に記載の電力変換装置では、電圧変換部の構成部品の温度が考慮されることなく電圧変換部のスイッチング素子の駆動周波数が設定される場合よりも適切に、電圧変換部のスイッチング素子を制御することができる。

上記（２）に記載の電力変換装置では、電圧変換部のリアクトルの温度閾値とリアクトルの温度との差が、スイッチング素子の温度閾値とスイッチング素子の温度との差より小さい場合、つまり、リアクトルの温度余裕度がスイッチング素子の温度余裕度より小さい場合に、スイッチング素子の駆動周波数が増加させられてもよい。
また、上記（２）に記載の電力変換装置では、電圧変換部のリアクトルの温度閾値とリアクトルの温度との差が、スイッチング素子の温度閾値とスイッチング素子の温度との差より大きい場合、つまり、リアクトルの温度余裕度がスイッチング素子の温度余裕度より大きい場合に、スイッチング素子の駆動周波数が減少させられてもよい。
そのように構成される場合には、リアクトルの温度余裕度とスイッチング素子の温度余裕度とを均等化することによって、電圧変換部の動作範囲を拡大することができる。

上記（３）に記載の電力変換装置では、リアクトルの温度閾値とリアクトルの温度との差と、スイッチング素子の温度閾値とスイッチング素子の温度との差との差が大きいほど、つまり、リアクトルの温度余裕度とスイッチング素子の温度余裕度との差が大きいほど、スイッチング素子の駆動周波数が増加または減少させられる度合いが大きくてもよい。
そのように構成される場合には、リアクトルの温度余裕度とスイッチング素子の温度余裕度との差を迅速に低減することができる。

上記（４）に記載の電力変換装置では、電圧変換部のリアクトルの温度閾値とリアクトルの温度との差と重み係数との積が、スイッチング素子の温度閾値とスイッチング素子の温度との差より小さい場合、つまり、リアクトルの温度余裕度がスイッチング素子の温度余裕度より小さい場合に、スイッチング素子の駆動周波数が増加させられてもよい。
また、上記（４）に記載の電力変換装置では、電圧変換部のリアクトルの温度閾値とリアクトルの温度との差と重み係数との積が、スイッチング素子の温度閾値とスイッチング素子の温度との差より大きい場合、つまり、リアクトルの温度余裕度がスイッチング素子の温度余裕度より大きい場合に、スイッチング素子の駆動周波数が減少させられてもよい。
そのように構成される場合には、リアクトルの温度余裕度とスイッチング素子の温度余裕度とを均等化することによって、電圧変換部の動作範囲を拡大することができる。

上記（５）に記載の電力変換装置では、リアクトルの温度閾値とリアクトルの温度との差と重み係数との積と、スイッチング素子の温度閾値とスイッチング素子の温度との差との差が大きいほど、つまり、リアクトルの温度余裕度とスイッチング素子の温度余裕度との差が大きいほど、スイッチング素子の駆動周波数が増加または減少させられる度合いが大きくてもよい。
そのように構成される場合には、リアクトルの温度余裕度とスイッチング素子の温度余裕度との差を迅速に低減することができる。

上記（６）に記載の電力変換装置では、電圧変換部のリアクトルの温度がリアクトルの温度閾値に到達するまでの時間と、電圧変換部のスイッチング素子の温度がスイッチング素子の温度閾値に到達するまでの時間とに基づいて、電圧変換部のスイッチング素子の駆動周波数が設定される。
そのため、上記（６）に記載の電力変換装置では、電圧変換部の構成部品の温度が考慮されることなく電圧変換部のスイッチング素子の駆動周波数が設定される場合よりも適切に、電圧変換部のスイッチング素子を制御することができる。

上記（７）に記載の電力変換装置では、リアクトルの温度がリアクトルの温度閾値に到達するまでの時間が、スイッチング素子の温度がスイッチング素子の温度閾値に到達するまでの時間より短い場合、つまり、リアクトルの温度余裕度がスイッチング素子の温度余裕度より小さい場合に、スイッチング素子の駆動周波数が増加させられてもよい。
また、上記（７）に記載の電力変換装置では、リアクトルの温度がリアクトルの温度閾値に到達するまでの時間が、スイッチング素子の温度がスイッチング素子の温度閾値に到達するまでの時間より長い場合、つまり、リアクトルの温度余裕度がスイッチング素子の温度余裕度より大きい場合に、スイッチング素子の駆動周波数が減少させられてもよい。
そのように構成される場合には、リアクトルの温度余裕度とスイッチング素子の温度余裕度とを均等化することによって、電圧変換部の動作範囲を拡大することができる。

上記（８）に記載の電力変換装置では、リアクトルの温度がリアクトルの温度閾値に到達するまでの時間と、スイッチング素子の温度がスイッチング素子の温度閾値に到達するまでの時間との差が大きいほど、つまり、リアクトルの温度余裕度とスイッチング素子の温度余裕度との差が大きいほど、スイッチング素子の駆動周波数が増加または減少させられる度合いが大きくてもよい。
そのように構成される場合には、リアクトルの温度余裕度とスイッチング素子の温度余裕度との差を迅速に低減することができる。

上記（９）に記載の電力変換装置では、リアクトルの温度がリアクトルの温度閾値に到達するまでの時間と重み係数との積が、スイッチング素子の温度がスイッチング素子の温度閾値に到達するまでの時間より短い場合、つまり、リアクトルの温度余裕度がスイッチング素子の温度余裕度より小さい場合に、スイッチング素子の駆動周波数が増加させられてもよい。
また、上記（９）に記載の電力変換装置では、リアクトルの温度がリアクトルの温度閾値に到達するまでの時間と重み係数との積が、スイッチング素子の温度がスイッチング素子の温度閾値に到達するまでの時間より長い場合、つまり、リアクトルの温度余裕度がスイッチング素子の温度余裕度より大きい場合に、スイッチング素子の駆動周波数が減少させられてもよい。
そのように構成される場合には、リアクトルの温度余裕度とスイッチング素子の温度余裕度とを均等化することによって、電圧変換部の動作範囲を拡大することができる。

上記（１０）に記載の電力変換装置では、リアクトルの温度がリアクトルの温度閾値に到達するまでの時間と重み係数との積と、スイッチング素子の温度がスイッチング素子の温度閾値に到達するまでの時間との差が大きいほど、つまり、リアクトルの温度余裕度とスイッチング素子の温度余裕度との差が大きいほど、スイッチング素子の駆動周波数が増加または減少させられる度合いが大きくてもよい。
そのように構成される場合には、リアクトルの温度余裕度とスイッチング素子の温度余裕度との差を迅速に低減することができる。

第１実施形態の電力変換装置の概略構成の一例を示す図である。 比較例の電力変換装置の制御装置による制御の一例を示すフローチャートである。 第１実施形態の電力変換装置の制御装置による制御の第１例を示すフローチャートである。 第１実施形態の電力変換装置におけるリアクトルの温度とスイッチング素子の駆動周波数との関係などを示す図である。 第１実施形態の電力変換装置におけるリアクトルの温度とスイッチング素子の温度と電圧変換部を流れる電流とスイッチング素子の駆動周波数との関係を示す図である。 図３のステップＳ１５が実行される前後におけるスイッチング素子およびリアクトルの状態を示す図である。 第１実施形態の電力変換装置の制御装置による制御の第２例を示すフローチャートである。 第２実施形態の電力変換装置の制御装置による制御の第１例を示すフローチャートである。 第２実施形態の電力変換装置におけるスイッチング素子の温度が温度閾値に到達するまでの時間と、リアクトルの温度が温度閾値に到達するまでの時間と、スイッチング素子の駆動周波数との関係を示す図である。 第２実施形態の電力変換装置の制御装置による制御の第２例を示すフローチャートである。 第１および第２実施形態の電力変換装置を適用可能な車両の一部の一例を示す図である。

以下、本発明の電力変換装置の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。

＜第１実施形態＞
図１は第１実施形態の電力変換装置１の概略構成の一例を示す図である。
図１に示す例では、電力変換装置１が、電源ＰＳから供給される電力の電圧変換を行う。電力変換装置１は、電圧変換部１１と、電圧変換部１１を制御する制御装置１２とを備えている。
電圧変換部１１は、電源ＰＳから供給される電力の電圧変換を行う。電圧変換部１１は、リアクトルＬと、スイッチング素子ｊと、リアクトルＬの温度ＴＬを検出するリアクトル温度検出部として機能する温度センサＮＬと、スイッチング素子ｊの温度Ｔｊを検出する素子温度検出部として機能する温度センサＮｊとを備えている。
制御装置１２は、電圧変換部１１のスイッチング素子ｊを駆動する駆動周波数を設定することによって、電圧変換部１１を制御する。制御装置１２は、スイッチング素子ｊの駆動周波数を設定するために、リアクトルＬの温度閾値ＴｔｈＬと、温度センサＮＬによって検出されたリアクトルＬの温度ＴＬとの差△ＴＬ（＝ＴｔｈＬ−ＴＬ）を利用する。リアクトルＬの温度閾値ＴｔｈＬは、リアクトルＬの温度上限値として予め設定された値である。また、制御装置１２は、スイッチング素子ｊの駆動周波数を設定するために、スイッチング素子ｊの温度閾値Ｔｔｈｊと、温度センサＮｊによって検出されたスイッチング素子ｊの温度Ｔｊとの差△Ｔｊ（＝Ｔｔｈｊ−Ｔｊ）を利用する。スイッチング素子ｊの温度閾値Ｔｔｈｊは、スイッチング素子ｊの温度上限値として予め設定された値である。制御装置１２は、リアクトルＬの温度差△ＴＬ（＝ＴｔｈＬ−ＴＬ）と、スイッチング素子ｊの温度差△Ｔｊ（＝Ｔｔｈｊ−Ｔｊ）とに基づいて、スイッチング素子ｊの駆動周波数を設定する。

図２は比較例の電力変換装置の制御装置による制御の一例を示すフローチャートである。
図２に示す例では、ステップＳ１において、素子温度検出部として機能する温度センサがスイッチング素子ｊの温度Ｔｊを検出し、リアクトル温度検出部として機能する温度センサがリアクトルＬの温度ＴＬを検出する。
次いで、ステップＳ２において、制御装置は、スイッチング素子ｊの温度Ｔｊがスイッチング素子ｊの温度閾値Ｔｔｈｊより低いか否かを判定する。スイッチング素子ｊの温度Ｔｊがスイッチング素子ｊの温度閾値Ｔｔｈｊ以上である場合には、ステップＳ３に進み、スイッチング素子ｊの温度Ｔｊがスイッチング素子ｊの温度閾値Ｔｔｈｊより低い場合には、ステップＳ４に進む。

ステップＳ３では、制御装置が電圧変換部のパワーセーブ制御（電圧変換部の動作を制限する制御）を実行する。その結果、スイッチング素子ｊの温度Ｔｊは、スイッチング素子ｊの温度閾値Ｔｔｈｊより低くなるまで低下する。
ステップＳ４において、制御装置は、リアクトルＬの温度ＴＬがリアクトルＬの温度閾値ＴｔｈＬより低いか否かを判定する。リアクトルＬの温度ＴＬがリアクトルＬの温度閾値ＴｔｈＬ以上である場合にはステップＳ３に進み、ステップＳ３において、制御装置が電圧変換部のパワーセーブ制御を実行する。その結果、リアクトルＬの温度ＴＬは、リアクトルＬの温度閾値ＴｔｈＬより低くなるまで低下する。
一方、リアクトルＬの温度ＴＬがリアクトルＬの温度閾値ＴｔｈＬより低い場合には、図２に示すルーチンを終了する。

図２に示す比較例の電力変換装置の制御装置による制御においては、リアクトルＬ、スイッチング素子ｊ（例えばパワー半導体チップ）などの電圧変換部（例えば昇圧コンバータ）の構成部品の熱ストレスにアンバランスが生じ、短寿命化したり、ある構成部品が早く耐熱閾値に到達し、電圧変換部の動作範囲に制限をかけたりする必要がある。
図２に示す比較例の電力変換装置の制御装置による制御における問題点を解消するために、第１実施形態の電力変換装置１においては、後述する制御が実行される。

図３は第１実施形態の電力変換装置１の制御装置１２による制御の第１例を示すフローチャートである。
図３に示す例では、ステップＳ１１において、制御装置１２が、スイッチング素子ｊの温度差△Ｔｊ（＝Ｔｔｈｊ−Ｔｊ）と、リアクトルＬの温度差△ＴＬ（＝ＴｔｈＬ−ＴＬ）とを算出する。
次いで、ステップＳ１２において、制御装置１２は、スイッチング素子ｊの温度差△ＴｊとリアクトルＬの温度差△ＴＬとが等しいか否かを判定する。詳細には、制御装置１２は、スイッチング素子ｊの温度差△ＴｊとリアクトルＬの温度差△ＴＬとが実質的に等しいか否かを判定する。スイッチング素子ｊの温度差△ＴｊとリアクトルＬの温度差△ＴＬとが等しい場合には、ステップＳ１３に進み、スイッチング素子ｊの温度差△ＴｊとリアクトルＬの温度差△ＴＬとが等しくない場合には、ステップＳ１４に進む。
ステップＳ１３では、制御装置１２が、スイッチング素子ｊの駆動周波数を維持する。

ステップＳ１４において、制御装置１２は、スイッチング素子ｊの温度差△ＴｊがリアクトルＬの温度差△ＴＬより大きいか否かを判定する。スイッチング素子ｊの温度差△ＴｊがリアクトルＬの温度差△ＴＬより大きい場合（リアクトルＬの温度差△ＴＬがスイッチング素子ｊの温度差△Ｔｊより小さい場合）には、ステップＳ１５に進み、スイッチング素子ｊの温度差△ＴｊがリアクトルＬの温度差△ＴＬより小さい場合（リアクトルＬの温度差△ＴＬがスイッチング素子ｊの温度差△Ｔｊより大きい場合）には、ステップＳ１６に進む。
ステップＳ１５では、制御装置１２が、スイッチング素子ｊの駆動周波数を増加させ、次いで、ステップＳ１２に戻る。
ステップＳ１６では、制御装置１２が、スイッチング素子ｊの駆動周波数を減少させ、次いで、ステップＳ１２に戻る。

図４は第１実施形態の電力変換装置１におけるリアクトルＬの温度ＴＬとスイッチング素子ｊの駆動周波数との関係などを示す図である。詳細には、図４（Ａ）はリアクトルＬの温度ＴＬとスイッチング素子ｊの駆動周波数との関係を示しており、図４（Ｂ）はスイッチング素子ｊの温度Ｔｊとスイッチング素子ｊの駆動周波数との関係を示している。
図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示すように、リアクトルＬの温度ＴＬの周波数依存性は、スイッチング素子ｊの温度Ｔｊの周波数依存性とは逆の性質を有する。周波数感度（図４（Ａ）および図４（Ｂ）における曲線の傾きの大きさ）は、電圧変換部１１の昇圧率、電圧変換部１１を流れる電流の大きさ等に依存する。
ステップＳ１３において、制御装置１２がスイッチング素子ｊの駆動周波数を維持する場合には、図４（Ａ）に示すように、リアクトルＬの温度ＴＬは変化せず、また、図４（Ｂ）に示すように、スイッチング素子ｊの温度Ｔｊも変化しない。

ステップＳ１５において、制御装置１２がスイッチング素子ｊの駆動周波数を増加させる場合には、リアクトルＬのリップル電流が減少するため、図４（Ａ）に示すように、リアクトルＬの温度ＴＬは低下する。また、制御装置１２がスイッチング素子ｊの駆動周波数を増加させる場合には、スイッチング素子ｊのスイッチング損失が増加するため、図４（Ｂ）に示すように、スイッチング素子ｊの温度Ｔｊは上昇する。
その結果、ステップＳ１５において、制御装置１２がスイッチング素子ｊの駆動周波数を増加させることによって、リアクトルＬの温度差△ＴＬがスイッチング素子ｊの温度差△Ｔｊより小さい状態（つまり、リアクトルＬの余裕度がスイッチング素子ｊの余裕度より小さい状態）を抑制することができる。

ステップＳ１６において、制御装置１２がスイッチング素子ｊの駆動周波数を減少させる場合には、リアクトルＬのリップル電流が増加するため、図４（Ａ）に示すように、リアクトルＬの温度ＴＬは上昇する。また、制御装置１２がスイッチング素子ｊの駆動周波数を減少させる場合には、スイッチング素子ｊのスイッチング損失が減少するため、図４（Ｂ）に示すように、スイッチング素子ｊの温度Ｔｊは低下する。
その結果、ステップＳ１６において、制御装置１２がスイッチング素子ｊの駆動周波数を減少させることによって、スイッチング素子ｊの温度差△ＴｊがリアクトルＬの温度差△ＴＬより小さい状態（つまり、スイッチング素子ｊの余裕度がリアクトルＬの余裕度より小さい状態）を抑制することができる。

図５は第１実施形態の電力変換装置１におけるリアクトルＬの温度ＴＬとスイッチング素子ｊの温度Ｔｊと電圧変換部１１を流れる電流とスイッチング素子ｊの駆動周波数との関係を示す図である。詳細には、図５（Ａ）はスイッチング素子ｊの駆動周波数が低い状態におけるリアクトルＬの温度ＴＬとスイッチング素子ｊの温度Ｔｊと電圧変換部１１を流れる電流との関係を示しており、図５（Ｂ）はスイッチング素子ｊの駆動周波数が高い状態におけるリアクトルＬの温度ＴＬとスイッチング素子ｊの温度Ｔｊと電圧変換部１１を流れる電流との関係を示している。
図５（Ａ）に示すように、電圧変換部１１を流れる電流が大きい場合には、銅損の増加に伴ってリアクトルＬの温度ＴＬが高くなり、リアクトルＬの温度差△ＴＬ（＝ＴｔｈＬ−ＴＬ）がスイッチング素子ｊの温度差△Ｔｊ（＝Ｔｔｈｊ−Ｔｊ）より小さくなる。
そのため、ステップＳ１５が実行され、制御装置１２がスイッチング素子ｊの駆動周波数を増加させる。その結果、図５（Ｂ）に示すように、リアクトルＬの温度ＴＬが低下し、リアクトルＬの温度差△ＴＬがスイッチング素子ｊの温度差△Ｔｊより小さい状態を抑制することができる。
すなわち、電圧変換部１１を流れる電流が大きい場合には、制御装置１２がスイッチング素子ｊの駆動周波数を増加させることによって、スイッチング素子ｊの余裕度とリアクトルＬの余裕度とを等しくし、スイッチング素子ｊとリアクトルＬとを均等に使い切る（スイッチング素子ｊの寿命とリアクトルＬの寿命とを同等にする）ことができる。

図６は図３のステップＳ１５が実行される前後におけるスイッチング素子ｊおよびリアクトルＬの状態を示す図である。詳細には、図６（Ａ）は図３のステップＳ１５が実行される前後におけるスイッチング素子ｊの温度差△Ｔｊ（＝Ｔｔｈｊ−Ｔｊ）を示しており、図６（Ｂ）は図３のステップＳ１５が実行される前後におけるリアクトルＬの温度差△ＴＬ（＝ＴｔｈＬ−ＴＬ）を示している。
図６に示す例では、スイッチング素子ｊの温度差△ＴｊがリアクトルＬの温度差△ＴＬより大きいため、ステップＳ１５が実行され、制御装置１２がスイッチング素子ｊの駆動周波数を増加させる。その結果、リアクトルＬの温度差△ＴＬとスイッチング素子ｊの温度差△Ｔｊとが均等になる。

上述したように、第１実施形態の電力変換装置１の第１例（図３に示す例）では、電力変換装置１（例えば昇圧コンバータ）の構成部品であるリアクトルＬおよびスイッチング素子ｊの温度の実測値（ＴＬ、Ｔｊ）と耐熱閾値温度（ＴｔｈＬ、Ｔｔｈｊ）との差（△ＴＬ、△Ｔｊ）が均等になるスイッチング素子ｊの駆動周波数が算出され、スイッチング素子ｊが駆動される。そのため、電力変換装置１（例えば昇圧コンバータ）の構成部品の熱ストレスを均等化し、長寿命化を図ることができる。
また、第１実施形態の電力変換装置１の第１例（図３に示す例）では、電圧変換部１１のパワーセーブ制御（電圧変換部１１の動作を制限する制御）が必要ないため、図２に示す例よりも電力変換装置１の動作範囲を拡大することができる。

第１実施形態の電力変換装置１の第１例（図３に示す例）では、リアクトルＬの温度差△ＴＬ（＝ＴｔｈＬ−ＴＬ）とスイッチング素子ｊの温度差△Ｔｊ（＝Ｔｔｈｊ−Ｔｊ）との差（｜△ＴＬ−△Ｔｊ｜）の大きさにかかわらず、スイッチング素子ｊの駆動周波数が増加または減少させられる度合いが一定値に設定されている。
他の例では、リアクトルＬの温度差△ＴＬ（＝ＴｔｈＬ−ＴＬ）とスイッチング素子ｊの温度差△Ｔｊ（＝Ｔｔｈｊ−Ｔｊ）との差（｜△ＴＬ−△Ｔｊ｜）が大きいほど、スイッチング素子ｊの駆動周波数が増加または減少させられる度合いが大きくてもよい。

図７は第１実施形態の電力変換装置１の制御装置１２による制御の第２例を示すフローチャートである。
図７に示す例では、ステップＳ２１において、図３のステップＳ１１と同様に、制御装置１２が、スイッチング素子ｊの温度差△Ｔｊ（＝Ｔｔｈｊ−Ｔｊ）と、リアクトルＬの温度差△ＴＬ（＝ＴｔｈＬ−ＴＬ）とを算出する。
次いで、ステップＳ２２において、制御装置１２は、スイッチング素子ｊの温度差△Ｔｊと、リアクトルＬの温度差△ＴＬと重み係数Ｗ１（Ｗ１≠１）との積（△ＴＬ×Ｗ１）とが等しいか否かを判定する。詳細には、制御装置１２は、スイッチング素子ｊの温度差△Ｔｊと積（△ＴＬ×Ｗ１）とが実質的に等しいか否かを判定する。スイッチング素子ｊの温度差△Ｔｊと積（△ＴＬ×Ｗ１）とが等しい場合には、ステップＳ２３に進み、スイッチング素子ｊの温度差△Ｔｊと積（△ＴＬ×Ｗ１）とが等しくない場合には、ステップＳ２４に進む。
ステップＳ２３では、図３のステップＳ１３と同様に、制御装置１２が、スイッチング素子ｊの駆動周波数を維持する。

ステップＳ２４において、制御装置１２は、スイッチング素子ｊの温度差△Ｔｊが積（△ＴＬ×Ｗ１）より大きいか否かを判定する。スイッチング素子ｊの温度差△Ｔｊが積（△ＴＬ×Ｗ１）より大きい場合（積（△ＴＬ×Ｗ１）がスイッチング素子ｊの温度差△Ｔｊより小さい場合）には、ステップＳ２５に進み、スイッチング素子ｊの温度差△Ｔｊが積（△ＴＬ×Ｗ１）より小さい場合（積（△ＴＬ×Ｗ１）がスイッチング素子ｊの温度差△Ｔｊより大きい場合）には、ステップＳ２６に進む。
ステップＳ２５では、図３のステップＳ１５と同様に、制御装置１２が、スイッチング素子ｊの駆動周波数を増加させ、次いで、ステップＳ２２に戻る。
ステップＳ２６では、図３のステップＳ１６と同様に、制御装置１２が、スイッチング素子ｊの駆動周波数を減少させ、次いで、ステップＳ２２に戻る。

第１実施形態の電力変換装置１の第２例（図７に示す例）では、積（△ＴＬ×Ｗ１）とスイッチング素子ｊの温度差△Ｔｊとの差（｜△ＴＬ×Ｗ１−△Ｔｊ｜）の大きさにかかわらず、スイッチング素子ｊの駆動周波数が増加または減少させられる度合いが一定値に設定されている。
他の例では、積（△ＴＬ×Ｗ１）とスイッチング素子ｊの温度差△Ｔｊとの差（｜△ＴＬ×Ｗ１−△Ｔｊ｜）が大きいほど、スイッチング素子ｊの駆動周波数が増加または減少させられる度合いが大きくてもよい。

つまり、第１実施形態の電力変換装置１では、リアクトルＬとスイッチング素子ｊの実測温度ＴＬ、Ｔｊと各部品の耐熱閾値温度ＴｔｈＬ、Ｔｔｈｊの差を比較し、差が均等化するスイッチング素子ｊの駆動周波数を算出し駆動する。リアクトルＬの温度差（ＴｔｈＬ−ＴＬ）が小さい場合はスイッチング素子ｊの駆動周波数を高周波化し、スイッチング素子ｊの温度差（Ｔｈｔｊ−Ｔｊ）が小さい場合はスイッチング素子ｊの駆動周波数を低周波化して駆動する。
周波数変更度は、温度差と予め設定された周波数−温度感度マップより設定する。第１実施形態の電力変換装置１の構成部品としてコンデンサを含めてもよい。

＜第２実施形態＞
以下、本発明の電力変換装置の第２実施形態について説明する。
第２実施形態の電力変換装置１は、後述する点を除き、上述した第１実施形態の電力変換装置１と同様に構成されている。従って、第２実施形態の電力変換装置１によれば、後述する点を除き、上述した第１実施形態の電力変換装置１と同様の効果を奏することができる。

第２実施形態の電力変換装置１は、図１に示す第１実施形態の電力変換装置１と同様に構成されている。
第２実施形態の電力変換装置１の制御装置１２は、第１実施形態の電力変換装置１の制御装置１２と同様に、電圧変換部１１のスイッチング素子ｊを駆動する駆動周波数を設定することによって、電圧変換部１１を制御する。
第１実施形態の電力変換装置１では、上述したように、制御装置１２が、スイッチング素子ｊの駆動周波数を設定するために、リアクトルＬの温度閾値ＴｔｈＬと、温度センサＮＬによって検出されたリアクトルＬの温度ＴＬとの差△ＴＬ（＝ＴｔｈＬ−ＴＬ）を利用する。一方、第２実施形態の電力変換装置１では、制御装置１２が、スイッチング素子ｊの駆動周波数を設定するために、温度センサＮＬによって検出されるリアクトルＬの温度ＴＬが温度閾値ＴｔｈＬに到達するまでの時間ｔｉｍｅＬを利用する。時間ｔｉｍｅＬは、制御装置１２によって算出（推定）される値である。
また、第１実施形態の電力変換装置１では、上述したように、制御装置１２が、スイッチング素子ｊの駆動周波数を設定するために、スイッチング素子ｊの温度閾値Ｔｔｈｊと、温度センサＮｊによって検出されたスイッチング素子ｊの温度Ｔｊとの差△Ｔｊ（＝Ｔｔｈｊ−Ｔｊ）を利用する。一方、第２実施形態の電力変換装置１では、制御装置１２が、スイッチング素子ｊの駆動周波数を設定するために、温度センサＮｊによって検出されるスイッチング素子ｊの温度Ｔｊが温度閾値Ｔｔｈｊに到達するまでの時間ｔｉｍｅｊを利用する。時間ｔｉｍｅｊは、制御装置１２によって算出（推定）される値である。
第２実施形態の電力変換装置１では、制御装置１２が、時間ｔｉｍｅＬと時間ｔｉｍｅｊとに基づいて、スイッチング素子ｊの駆動周波数を設定する。

図８は第２実施形態の電力変換装置１の制御装置１２による制御の第１例を示すフローチャートである。
図８に示す例では、ステップＳ３１において、制御装置１２が、スイッチング素子ｊの温度Ｔｊが温度閾値Ｔｔｈｊに到達するまでの時間ｔｉｍｅｊと、リアクトルＬの温度ＴＬが温度閾値ＴｔｈＬに到達するまでの時間ｔｉｍｅＬとを算出する。
次いで、ステップＳ３２において、制御装置１２は、スイッチング素子ｊの温度Ｔｊが温度閾値Ｔｔｈｊに到達するまでの時間ｔｉｍｅｊと、リアクトルＬの温度ＴＬが温度閾値ＴｔｈＬに到達するまでの時間ｔｉｍｅＬとが等しいか否かを判定する。詳細には、制御装置１２は、時間ｔｉｍｅｊと時間ｔｉｍｅＬとが実質的に等しいか否かを判定する。時間ｔｉｍｅｊと時間ｔｉｍｅＬとが等しい場合には、ステップＳ３３に進み、時間ｔｉｍｅｊと時間ｔｉｍｅＬとが等しくない場合には、ステップＳ３４に進む。
ステップＳ３３では、図３のステップＳ１３と同様に、制御装置１２が、スイッチング素子ｊの駆動周波数を維持する。

ステップＳ３４において、制御装置１２は、時間ｔｉｍｅｊが時間ｔｉｍｅＬより長いか否かを判定する。時間ｔｉｍｅｊが時間ｔｉｍｅＬより長い場合（時間ｔｉｍｅＬが時間ｔｉｍｅｊより短い場合）には、ステップＳ３５に進み、時間ｔｉｍｅｊが時間ｔｉｍｅＬより短い場合（時間ｔｉｍｅＬが時間ｔｉｍｅｊより長い場合）には、ステップＳ３６に進む。
ステップＳ３５では、図３のステップＳ１５と同様に、制御装置１２が、スイッチング素子ｊの駆動周波数を増加させ、次いで、ステップＳ３２に戻る。
ステップＳ３６では、図３のステップＳ１６と同様に、制御装置１２が、スイッチング素子ｊの駆動周波数を減少させ、次いで、ステップＳ３２に戻る。

図９は第２実施形態の電力変換装置１におけるスイッチング素子ｊの温度Ｔｊが温度閾値Ｔｔｈｊに到達するまでの時間ｔｉｍｅｊと、リアクトルＬの温度ＴＬが温度閾値ＴｔｈＬに到達するまでの時間ｔｉｍｅＬと、スイッチング素子ｊの駆動周波数との関係を示す図である。
図９に示すように、時間ｔｉｍｅｊが時間ｔｉｍｅＬより長い場合には、ステップＳ３５が実行され、制御装置１２はスイッチング素子ｊの駆動周波数を値ｆ１から値ｆ２に増加させる。その結果、図９に示すように、時間ｔｉｍｅｊと時間ｔｉｍｅＬとが等しくなる。
すなわち、時間ｔｉｍｅｊが時間ｔｉｍｅＬより長い場合には、制御装置１２がスイッチング素子ｊの駆動周波数を増加させることによって、スイッチング素子ｊの余裕度とリアクトルＬの余裕度とを等しくし、スイッチング素子ｊとリアクトルＬとを均等に使い切る（スイッチング素子ｊの寿命とリアクトルＬの寿命とを同等にする）ことができる。

上述したように、第２実施形態の電力変換装置１の第１例（図８に示す例）では、電力変換装置１（例えば高負荷状態で構成部品の温度が変化している昇圧コンバータ）の構成部品であるリアクトルＬの温度ＴＬが温度閾値ＴｔｈＬに到達するまでの時間ｔｉｍｅＬと、スイッチング素子ｊの温度Ｔｊが温度閾値Ｔｔｈｊに到達するまでの時間ｔｉｍｅｊとが均等になるスイッチング素子ｊの駆動周波数が算出され、スイッチング素子ｊが駆動される。そのため、電力変換装置１（例えば昇圧コンバータ）の構成部品の熱ストレスを均等化し、長寿命化を図ることができる。
また、第２実施形態の電力変換装置１の第１例（図８に示す例）では、電圧変換部１１のパワーセーブ制御（電圧変換部１１の構成部品の熱律速により電圧変換部１１の動作が制限される制御）が必要ないため、図２に示す例よりも電力変換装置１の動作範囲を拡大することができる。

第２実施形態の電力変換装置１の第１例（図８および図９に示す例）では、リアクトルＬの温度ＴＬが温度閾値ＴｔｈＬに到達するまでの時間ｔｉｍｅＬと、スイッチング素子ｊの温度Ｔｊが温度閾値Ｔｔｈｊに到達するまでの時間ｔｉｍｅｊとの差（｜ｔｉｍｅＬ−ｔｉｍｅｊ｜）が大きいほど、スイッチング素子ｊの駆動周波数が増加または減少させられる度合いが大きい。
他の例では、時間ｔｉｍｅＬと時間ｔｉｍｅｊとの差（｜ｔｉｍｅＬ−ｔｉｍｅｊ｜）の大きさにかかわらず、スイッチング素子ｊの駆動周波数が増加または減少させられる度合いが一定値に設定されていてもよい。

図１０は第２実施形態の電力変換装置１の制御装置１２による制御の第２例を示すフローチャートである。
図１０に示す例では、ステップＳ４１において、図８のステップＳ３１と同様に、制御装置１２が、スイッチング素子ｊの温度Ｔｊが温度閾値Ｔｔｈｊに到達するまでの時間ｔｉｍｅｊと、リアクトルＬの温度ＴＬが温度閾値ＴｔｈＬに到達するまでの時間ｔｉｍｅＬとを算出する。
次いで、ステップＳ４２において、制御装置１２は、スイッチング素子ｊの温度Ｔｊが温度閾値Ｔｔｈｊに到達するまでの時間ｔｉｍｅｊと、リアクトルＬの温度ＴＬが温度閾値ＴｔｈＬに到達するまでの時間ｔｉｍｅＬと重み係数Ｗ２（Ｗ２≠１）との積（ｔｉｍｅＬ×Ｗ２）とが等しいか否かを判定する。詳細には、制御装置１２は、時間ｔｉｍｅｊと積（ｔｉｍｅＬ×Ｗ２）とが実質的に等しいか否かを判定する。時間ｔｉｍｅｊと積（ｔｉｍｅＬ×Ｗ２）とが等しい場合には、ステップＳ４３に進み、時間ｔｉｍｅｊと積（ｔｉｍｅＬ×Ｗ２）とが等しくない場合には、ステップＳ４４に進む。
ステップＳ４３では、図３のステップＳ１３と同様に、制御装置１２が、スイッチング素子ｊの駆動周波数を維持する。

ステップＳ４４において、制御装置１２は、時間ｔｉｍｅｊが積（ｔｉｍｅＬ×Ｗ２）より長いか否かを判定する。時間ｔｉｍｅｊが積（ｔｉｍｅＬ×Ｗ２）より長い場合（積（ｔｉｍｅＬ×Ｗ２）が時間ｔｉｍｅｊより短い場合）には、ステップＳ４５に進み、時間ｔｉｍｅｊが積（ｔｉｍｅＬ×Ｗ２）より短い場合（積（ｔｉｍｅＬ×Ｗ２）が時間ｔｉｍｅｊより長い場合）には、ステップＳ４６に進む。
ステップＳ４５では、図３のステップＳ１５と同様に、制御装置１２が、スイッチング素子ｊの駆動周波数を増加させ、次いで、ステップＳ４２に戻る。
ステップＳ４６では、図３のステップＳ１６と同様に、制御装置１２が、スイッチング素子ｊの駆動周波数を減少させ、次いで、ステップＳ４２に戻る。

第２実施形態の電力変換装置１の第２例（図１０に示す例）では、リアクトルＬの温度ＴＬが温度閾値ＴｔｈＬに到達するまでの時間ｔｉｍｅＬと重み係数Ｗ２（Ｗ２≠１）との積（ｔｉｍｅＬ×Ｗ２）と、スイッチング素子ｊの温度Ｔｊが温度閾値Ｔｔｈｊに到達するまでの時間ｔｉｍｅｊとの差（｜ｔｉｍｅＬ×Ｗ２−ｔｉｍｅｊ｜）が大きいほど、スイッチング素子ｊの駆動周波数が増加または減少させられる度合いが大きい。
他の例では、積（ｔｉｍｅＬ×Ｗ２）と時間ｔｉｍｅｊとの差（｜ｔｉｍｅＬ×Ｗ２−ｔｉｍｅｊ｜）の大きさにかかわらず、スイッチング素子ｊの駆動周波数が増加または減少させられる度合いが一定値に設定されていてもよい。

つまり、第２実施形態の電力変換装置１では、リアクトルＬとスイッチング素子ｊの耐熱閾値温度ＴｔｈＬ、Ｔｔｈｊへの到達所要時間を比較し、差が均等化するスイッチング素子ｊの駆動周波数を算出し駆動する。リアクトルＬの耐熱閾値温度ＴｔｈＬへの到達所要時間ｔｉｍｅＬが短い場合はスイッチング素子ｊの駆動周波数を高周波化し、スイッチング素子ｊのの耐熱閾値温度Ｔｔｈｊへの到達所要時間ｔｉｍｅｊが短い場合はスイッチング素子ｊの駆動周波数を低周波化して駆動する。
周波数変更度は、耐熱閾値温度への到達所要時間と予め設定された周波数−温度感度マップより設定する。第２実施形態の電力変換装置１の構成部品としてコンデンサを含めてもよい。

＜適用例＞
図１１は第１および第２実施形態の電力変換装置１を適用可能な車両１０の一部の一例を示す図である。
図１１に示す例では、車両１０が、電力変換装置１に加えて、電源ＰＳとして機能するバッテリ（ＢＡＴＴ）、負荷ＬＤとして機能する走行駆動用の第１モータ（ＭＯＴ）、発電用の第２モータ１３（ＧＥＮ）等を備えている。
バッテリ（電源ＰＳ）は、バッテリケースと、バッテリケース内に収容される複数のバッテリモジュールとを備えている。バッテリモジュールは、直列に接続される複数のバッテリセルを備えている。バッテリ（電源ＰＳ）は、直流コネクタ１ａに接続される正極端子ＰＢ及び負極端子ＮＢを備えている。正極端子ＰＢ及び負極端子ＮＢは、バッテリケース内において直列に接続される複数のバッテリモジュールの正極端及び負極端に接続されている。

第１モータ（負荷ＬＤ）は、バッテリ（電源ＰＳ）から供給される電力によって回転駆動力（力行動作）を発生させる。第２モータ１３は、回転軸に入力される回転駆動力によって発電電力を発生させる。ここで、第２モータ１３には、内燃機関の回転動力が伝達可能に構成されている。例えば、第１モータ（負荷ＬＤ）及び第２モータ１３の各々は、３相交流のブラシレスＤＣモータである。３相は、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相である。第１モータ（負荷ＬＤ）及び第２モータ１３の各々は、インナーロータ型である。第１モータ（負荷ＬＤ）及び第２モータ１３は、界磁用の永久磁石を有する回転子と、回転子を回転させる回転磁界を発生させるための３相のステータ巻線を有する固定子とをそれぞれ備えている。第１モータ（負荷ＬＤ）の３相のステータ巻線は、第１の３相コネクタ１ｂに接続されている。第２モータ１３の３相のステータ巻線は、第２の３相コネクタ１ｃに接続されている。

図１１に示す車両１０は、パワーモジュール２１と、リアクトルＬと、コンデンサユニット２３と、抵抗器２４と、第１電流センサ２５と、第２電流センサ２６と、第３電流センサ２７と、電子制御ユニット２８（ＭＯＴ ＧＥＮ ＥＣＵ）と、制御装置１２として機能するゲートドライブユニット（Ｇ／Ｄ ＶＣＵ ＥＣＵ）とを備えている。
パワーモジュール２１は、第１電力変換回路部３１と、第２電力変換回路部３２と、電圧変換部１１として機能する第３電力変換回路部とを備えている。

第１電力変換回路部３１の出力側導電体（出力バスバー）５１は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の３相分まとめられて、第１の３相コネクタ１ｂに接続されている。すなわち、第１電力変換回路部３１の出力側導電体５１は、第１の３相コネクタ１ｂを介して第１モータ（負荷ＬＤ）の３相のステータ巻線に接続されている。
第１電力変換回路部３１の正極側導電体（Ｐバスバー）ＰＩは、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の３相分まとめられて、バッテリ（電源ＰＳ）の正極端子ＰＢに接続されている。
第１電力変換回路部３１の負極側導電体（Ｎバスバー）ＮＩは、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の３相分まとめられて、バッテリ（電源ＰＳ）の負極端子ＮＢに接続されている。
つまり、第１電力変換回路部３１は、バッテリ（電源ＰＳ）から第３電力変換回路部（電圧変換部１１）を介して入力される直流電力を３相交流電力に変換する。

第２電力変換回路部３２の出力側導電体（出力バスバー）５２は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の３相分まとめられて、第２の３相コネクタ１ｃに接続されている。すなわち、第２電力変換回路部３２の出力側導電体５２は、第２の３相コネクタ１ｃを介して第２モータ１３の３相のステータ巻線に接続されている。
第２電力変換回路部３２の正極側導電体（Ｐバスバー）ＰＩは、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の３相分まとめられて、バッテリ（電源ＰＳ）の正極端子ＰＢと、第１電力変換回路部３１の正極側導電体ＰＩとに接続されている。
第２電力変換回路部３２の負極側導電体（Ｎバスバー）ＮＩは、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の３相分まとめられて、バッテリ（電源ＰＳ）の負極端子ＮＢと、第２電力変換回路部３２の負極側導電体ＮＩとに接続されている。
第２電力変換回路部３２は、第２モータ１３から入力される３相交流電力を直流電力に変換する。第２電力変換回路部３２によって変換された直流電力は、バッテリ（電源ＰＳ）及び第１電力変換回路部３１の少なくとも一方に供給可能である。

図１１に示す例では、第１電力変換回路部３１のＵ相上アーム素子ＵＨ、Ｖ相上アーム素子ＶＨ、Ｗ相上アーム素子ＷＨが、正極側導電体ＰＩに接続されている。また、第２電力変換回路部３２のＵ相上アーム素子ＵＨ、Ｖ相上アーム素子ＶＨ、Ｗ相上アーム素子ＷＨが、正極側導電体ＰＩに接続されている。正極側導電体ＰＩは、コンデンサユニット２３の正極端子（正極バスバー）５０ｐに接続されている。
第１電力変換回路部３１のＵ相下アーム素子ＵＬ、Ｖ相下アーム素子ＶＬ、Ｗ相下アーム素子ＷＬが、負極側導電体ＮＩに接続されている。また、第２電力変換回路部３２のＵ相下アーム素子ＵＬ、Ｖ相下アーム素子ＶＬ、Ｗ相下アーム素子ＷＬが、負極側導電体ＮＩに接続されている。負極側導電体ＮＩは、コンデンサユニット２３の負極端子（負極バスバー）５０ｎに接続されている。

図１１に示す例では、第１電力変換回路部３１のＵ相上アーム素子ＵＨとＵ相下アーム素子ＵＬとの接続点ＴＩと、Ｖ相上アーム素子ＶＨとＶ相下アーム素子ＶＬとの接続点ＴＩと、Ｗ相上アーム素子ＷＨとＷ相下アーム素子ＷＬとの接続点ＴＩとが、出力側導電体５１に接続されている。
第２電力変換回路部３２のＵ相上アーム素子ＵＨとＵ相下アーム素子ＵＬとの接続点ＴＩと、Ｖ相上アーム素子ＶＨとＶ相下アーム素子ＶＬとの接続点ＴＩと、Ｗ相上アーム素子ＷＨとＷ相下アーム素子ＷＬとの接続点ＴＩとは、出力側導電体５２に接続されている。

図１１に示す例では、第１電力変換回路部３１の出力側導電体５１が、第１入出力端子Ｑ１に接続されている。第１入出力端子Ｑ１は、第１の３相コネクタ１ｂに接続されている。第１電力変換回路部３１の各相の接続点ＴＩは、出力側導電体５１、第１入出力端子Ｑ１、及び第１の３相コネクタ１ｂを介して第１モータ（負荷ＬＤ）の各相のステータ巻線に接続されている。
第２電力変換回路部３２の出力側導電体５２は、第２入出力端子Ｑ２に接続されている。第２入出力端子Ｑ２は、第２の３相コネクタ１ｃに接続されている。第２電力変換回路部３２の各相の接続点ＴＩは、出力側導電体５２、第２入出力端子Ｑ２、及び第２の３相コネクタ１ｃを介して第２モータ１３の各相のステータ巻線に接続されている。

図１１に示す例では、第１電力変換回路部３１の上アーム素子ＵＨ、ＶＨ、ＷＨおよび下アーム素子ＵＬ、ＶＬ、ＷＬのそれぞれが、逆並列に接続されたフライホイールダイオードを備えている。
同様に、第２電力変換回路部３２の上アーム素子ＵＨ、ＶＨ、ＷＨおよび下アーム素子ＵＬ、ＶＬ、ＷＬのそれぞれが、逆並列に接続されたフライホイールダイオードを備えている。

図１１に示す例では、ゲートドライブユニット（制御装置１２）が、第１電力変換回路部３１の上アーム素子ＵＨ、ＶＨ、ＷＨおよび下アーム素子ＵＬ、ＶＬ、ＷＬ（駆動回路用スイッチング素子ＤＴＳ）のそれぞれにゲート信号を入力する。
同様に、ゲートドライブユニット（制御装置１２）は、第２電力変換回路部３２の上アーム素子ＵＨ、ＶＨ、ＷＨおよび下アーム素子ＵＬ、ＶＬ、ＷＬのそれぞれにゲート信号を入力する。
第１電力変換回路部３１は、バッテリ（電源ＰＳ）から第３電力変換回路部（電圧変換部１１）を介して入力される直流電力を３相交流電力に変換し、第１モータ（負荷ＬＤ）の３相のステータ巻線に交流のＵ相電流、Ｖ相電流、及びＷ相電流を供給する。第２電力変換回路部３２は、第２モータ１３の回転に同期がとられた第２電力変換回路部３２の上アーム素子ＵＨ、ＶＨ、ＷＨおよび下アーム素子ＵＬ、ＶＬ、ＷＬのそれぞれのオン（導通）／オフ（遮断）駆動によって、第２モータ１３の３相のステータ巻線から出力される３相交流電力を直流電力に変換する。

第３電力変換回路部（電圧変換部１１）は、電圧コントロールユニット（ＶＣＵ）である。第３電力変換回路部（電圧変換部１１）は、スイッチング素子ｊとして機能する１相分の上アーム素子Ｓ１と下アーム素子Ｓ２とを備えている。

上アーム素子Ｓ１（スイッチング素子ｊ）の正極側の電極は、正極バスバーＰＶに接続されている。正極バスバーＰＶは、コンデンサユニット２３の正極端子（正極バスバー）５０ｐに接続されている。下アーム素子Ｓ２（スイッチング素子ｊ）の負極側の電極は、負極バスバーＮＶに接続されている。負極バスバーＮＶは、コンデンサユニット２３の負極端子（負極バスバー）５０ｎに接続されている。コンデンサユニット２３の負極端子５０ｎは、バッテリ（電源ＰＳ）の負極端子ＮＢに接続されている。上アーム素子Ｓ１（スイッチング素子ｊ）の負極側の電極は、下アーム素子Ｓ２（スイッチング素子ｊ）の正極側の電極に接続されている。上アーム素子Ｓ１と、下アーム素子Ｓ２とは、フライホイールダイオードを備えている。

第３電力変換回路部（電圧変換部１１）の上アーム素子Ｓ１と下アーム素子Ｓ２との接続点を構成するバスバー５３は、リアクトルＬの一端に接続されている。リアクトルＬの他端は、バッテリ（電源ＰＳ）の正極端子ＰＢに接続されている。リアクトルＬは、コイルと、コイルの温度を検出する温度センサＮＬとを備えている。温度センサＮＬは、信号線によって電子制御ユニット２８に接続されている。また、上アーム素子Ｓ１（スイッチング素子ｊ）の温度を検出する温度センサＮｊと、下アーム素子Ｓ２（スイッチング素子ｊ）の温度を検出する温度センサＮｊとが、電子制御ユニット２８に接続されている。

第３電力変換回路部（電圧変換部１１）は、ゲートドライブユニット（制御装置１２）から上アーム素子Ｓ１（スイッチング素子ｊ）のゲート電極と下アーム素子Ｓ２（スイッチング素子ｊ）のゲート電極とに入力されるゲート信号に基づき、上アーム素子Ｓ１（スイッチング素子ｊ）と下アーム素子Ｓ２（スイッチング素子ｊ）とのオン（導通）／オフ（遮断）を切り替える。

第３電力変換回路部（電圧変換部１１）は、昇圧時において、下アーム素子Ｓ２（スイッチング素子ｊ）がオン（導通）及び上アーム素子Ｓ１（スイッチング素子ｊ）がオフ（遮断）に設定される第１状態と、下アーム素子Ｓ２（スイッチング素子ｊ）がオフ（遮断）及び上アーム素子Ｓ１（スイッチング素子ｊ）がオン（導通）に設定される第２状態とを交互に切り替える。第１状態では、順次、バッテリ（電源ＰＳ）の正極端子ＰＢ、リアクトルＬ、下アーム素子Ｓ２（スイッチング素子ｊ）、バッテリ（電源ＰＳ）の負極端子ＮＢへと電流が流れ、リアクトルＬが直流励磁されて磁気エネルギーが蓄積される。第２状態では、リアクトルＬに流れる電流が遮断されることに起因する磁束の変化を妨げるようにしてリアクトルＬの両端間に起電圧（誘導電圧）が発生する。リアクトルＬに蓄積された磁気エネルギーによる誘導電圧はバッテリ電圧に重畳されて、バッテリ（電源ＰＳ）の端子間電圧よりも高い昇圧電圧が第３電力変換回路部（電圧変換部１１）の正極バスバーＰＶと負極バスバーＮＶとの間に印加される。

第３電力変換回路部（電圧変換部１１）は、回生時において、第２状態と、第１状態とを交互に切り替える。第２状態では、順次、第３電力変換回路部（電圧変換部１１）の正極バスバーＰＶ、上アーム素子Ｓ１（スイッチング素子ｊ）、リアクトルＬ、バッテリ（電源ＰＳ）の正極端子ＰＢへと電流が流れ、リアクトルＬが直流励磁されて磁気エネルギーが蓄積される。第１状態では、リアクトルＬに流れる電流が遮断されることに起因する磁束の変化を妨げるようにしてリアクトルＬの両端間に起電圧（誘導電圧）が発生する。リアクトルＬに蓄積された磁気エネルギーによる誘導電圧は降圧されて、第３電力変換回路部（電圧変換部１１）の正極バスバーＰＶ及び負極バスバーＮＶ間の電圧よりも低い降圧電圧がバッテリ（電源ＰＳ）の正極端子ＰＢと負極端子ＮＢとの間に印加される。

コンデンサユニット２３は、第１平滑コンデンサ４１と、第２平滑コンデンサ４２と、ノイズフィルタ４３とを備えている。

第１平滑コンデンサ４１は、バッテリ（電源ＰＳ）の正極端子ＰＢと負極端子ＮＢとの間に接続されている。第１平滑コンデンサ４１は、第３電力変換回路部（電圧変換部１１）の回生時における上アーム素子Ｓ１（スイッチング素子ｊ）及び下アーム素子Ｓ２（スイッチング素子ｊ）のオン／オフの切換動作に伴って発生する電圧変動を平滑化する。
第２平滑コンデンサ４２は、第１電力変換回路部３１及び第２電力変換回路部３２の各々の正極側導電体ＰＩ及び負極側導電体ＮＩ間、並びに第３電力変換回路部（電圧変換部１１）の正極バスバーＰＶ及び負極バスバーＮＶ間に接続されている。第２平滑コンデンサ４２は、正極端子（正極バスバー）５０ｐ及び負極端子（負極バスバー）５０ｎを介して、複数の正極側導電体ＰＩ及び負極側導電体ＮＩ、並びに正極バスバーＰＶ及び負極バスバーＮＶに接続されている。第２平滑コンデンサ４２は、第１電力変換回路部３１及び第２電力変換回路部３２の上アーム素子ＵＨ、ＶＨ、ＷＨおよび下アーム素子ＵＬ、ＶＬ、ＷＬのそれぞれのオン／オフの切換動作に伴って発生する電圧変動を平滑化する。第２平滑コンデンサ４２は、第３電力変換回路部（電圧変換部１１）の昇圧時における上アーム素子Ｓ１（スイッチング素子ｊ）及び下アーム素子Ｓ２（スイッチング素子ｊ）のオン／オフの切換動作に伴って発生する電圧変動を平滑化する。

ノイズフィルタ４３は、第１電力変換回路部３１及び第２電力変換回路部３２の各々の正極側導電体ＰＩ及び負極側導電体ＮＩ間、並びに第３電力変換回路部（電圧変換部１１）の正極バスバーＰＶ及び負極バスバーＮＶ間に接続されている。ノイズフィルタ４３は、直列に接続される２つのコンデンサを備えている。２つのコンデンサの接続点は、車両１０のボディグラウンド等に接続されている。
抵抗器２４は、第１電力変換回路部３１及び第２電力変換回路部３２の各々の正極側導電体ＰＩ及び負極側導電体ＮＩ間、並びに第３電力変換回路部（電圧変換部１１）の正極バスバーＰＶ及び負極バスバーＮＶ間に接続されている。

第１電流センサ２５は、第１電力変換回路部３１の各相の接続点ＴＩを成し、第１入出力端子Ｑ１と接続される出力側導電体５１に配置され、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の各々の電流を検出する。第２電流センサ２６は、第２電力変換回路部３２の各相の接続点ＴＩを成すとともに第２入出力端子Ｑ２と接続される出力側導電体５２に配置され、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の各々の電流を検出する。第３電流センサ２７は、上アーム素子Ｓ１（スイッチング素子ｊ）及び下アーム素子Ｓ２（スイッチング素子ｊ）の接続点を成すとともにリアクトルＬと接続されるバスバー５３に配置され、リアクトルＬに流れる電流を検出する。
第１電流センサ２５、第２電流センサ２６、及び第３電流センサ２７の各々は、信号線によって電子制御ユニット２８に接続されている。

電子制御ユニット２８は、第１モータ（負荷ＬＤ）及び第２モータ１３の各々の動作を制御する。例えば、電子制御ユニット２８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサによって所定のプログラムが実行されることにより機能するソフトウェア機能部である。ソフトウェア機能部は、ＣＰＵ等のプロセッサ、プログラムを格納するＲＯＭ（Read Only Memory）、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）、及びタイマー等の電子回路を備えるＥＣＵ（Electronic Control Unit）である。なお、電子制御ユニット２８の少なくとも一部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）等の集積回路であってもよい。例えば、電子制御ユニット２８は、第１電流センサ２５の電流検出値と第１モータ（負荷ＬＤ）に対するトルク指令値に応じた電流目標値とを用いる電流のフィードバック制御等を実行し、ゲートドライブユニット（制御装置１２）に入力する制御信号を生成する。例えば、電子制御ユニット２８は、第２電流センサ２６の電流検出値と第２モータ１３に対する回生指令値に応じた電流目標値とを用いる電流のフィードバック制御等を実行し、ゲートドライブユニット（制御装置１２）に入力する制御信号を生成する。制御信号は、第１電力変換回路部３１及び第２電力変換回路部３２の上アーム素子ＵＨ、ＶＨ、ＷＨおよび下アーム素子ＵＬ、ＶＬ、ＷＬのそれぞれをオン（導通）／オフ（遮断）駆動するタイミングを示す信号である。例えば、制御信号は、パルス幅変調された信号等である。

ゲートドライブユニット（制御装置１２）は、電子制御ユニット２８から受け取る制御信号に基づいて、第１電力変換回路部３１及び第２電力変換回路部３２の上アーム素子ＵＨ、ＶＨ、ＷＨおよび下アーム素子ＵＬ、ＶＬ、ＷＬのそれぞれを実際にオン（導通）／オフ（遮断）駆動するためのゲート信号を生成する。例えば、ゲートドライブユニット（制御装置１２）は、制御信号の増幅及びレベルシフト等を実行して、ゲート信号を生成する。
ゲートドライブユニット（制御装置１２）は、第３電力変換回路部（電圧変換部１１）の上アーム素子Ｓ１（スイッチング素子ｊ）及び下アーム素子Ｓ２（スイッチング素子ｊ）の各々をオン（導通）／オフ（遮断）駆動するためのゲート信号を生成する。例えば、ゲートドライブユニット（制御装置１２）は、第３電力変換回路部（電圧変換部１１）の昇圧時における昇圧電圧指令又は第３電力変換回路部（電圧変換部１１）の回生時における降圧電圧指令に応じたデューティー比のゲート信号を生成する。デューティー比は、上アーム素子Ｓ１（スイッチング素子ｊ）及び下アーム素子Ｓ２（スイッチング素子ｊ）の比率である。

第１または第２実施形態の電力変換装置１が適用された車両１０では、昇圧コンバータとして機能する第３電力変換回路部（電圧変換部１１）の構成部品であるリアクトルＬ、上アーム素子Ｓ１（スイッチング素子ｊ）および下アーム素子Ｓ２（スイッチング素子ｊ）の熱ストレスを均等化し、昇圧コンバータを長寿命化することができる。また、リアクトルＬ、上アーム素子Ｓ１（スイッチング素子ｊ）および下アーム素子Ｓ２（スイッチング素子ｊ）の耐熱温度を均等に使い切り、昇圧コンバータのサイズを拡大することなしに動作可能範囲を拡大することができる。すなわち動力性能に優れた電動車両１０を提供することができる。

本発明の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１…電力変換装置、１１…電圧変換部、Ｌ…リアクトル、ｊ…スイッチング素子、ＮＬ、Ｎｊ…温度センサ、１２…制御装置、ＰＳ…電源

Claims (10)

1. 電源から供給される電力の電圧変換を行う電圧変換部と、
   前記電圧変換部を制御する制御装置と、
   を備えた電力変換装置において、
   前記電圧変換部は、
   リアクトルと、
   スイッチング素子と、
   前記リアクトルの温度を検出するリアクトル温度検出部と、
   前記スイッチング素子の温度を検出する素子温度検出部と、
   を備え、
   前記制御装置は、
   前記リアクトルの温度閾値及び、前記リアクトル温度検出部によって検出された前記リアクトルの温度の差と、
   前記スイッチング素子の温度閾値及び、前記素子温度検出部によって検出された前記スイッチング素子の温度の差と、
   に基づいて、
   前記スイッチング素子を駆動する駆動周波数を設定する
   ことを特徴とする電力変換装置。
2. 前記リアクトルの温度閾値及び、前記リアクトル温度検出部によって検出された前記リアクトルの温度の差であるリアクトル温度差と、
   前記スイッチング素子の温度閾値及び、前記素子温度検出部によって検出された前記スイッチング素子の温度の差であるスイッチング素子温度差とが等しい場合に、
   前記制御装置は、前記スイッチング素子の駆動周波数を維持し、
   前記リアクトル温度差が前記スイッチング素子温度差より小さい場合に、
   前記制御装置は、前記スイッチング素子の駆動周波数を増加させ、
   前記リアクトル温度差が前記スイッチング素子温度差より大きい場合に、
   前記制御装置は、前記スイッチング素子の駆動周波数を減少させる、
   請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記リアクトル温度差と前記スイッチング素子温度差との差が大きいほど、
   前記スイッチング素子の駆動周波数が増加または減少させられる度合いが大きい、
   請求項２に記載の電力変換装置。
4. 前記リアクトルの温度閾値及び、前記リアクトル温度検出部によって検出された前記リアクトルの温度の差であるリアクトル温度差と重み係数との積と、
   前記スイッチング素子の温度閾値及び、前記素子温度検出部によって検出された前記スイッチング素子の温度の差であるスイッチング素子温度差とが等しい場合に、
   前記制御装置は、前記スイッチング素子の駆動周波数を維持し、
   前記リアクトル温度差と前記重み係数との積が、前記スイッチング素子温度差より小さい場合に、
   前記制御装置は、前記スイッチング素子の駆動周波数を増加させ、
   前記リアクトル温度差と前記重み係数との積が、前記スイッチング素子温度差より大きい場合に、
   前記制御装置は、前記スイッチング素子の駆動周波数を減少させる、
   請求項１に記載の電力変換装置。
5. 前記リアクトル温度差と前記重み係数との積と、前記スイッチング素子温度差との差が大きいほど、
   前記スイッチング素子の駆動周波数が増加または減少させられる度合いが大きい、
   請求項４に記載の電力変換装置。
6. 電源から供給される電力の電圧変換を行う電圧変換部と、
   前記電圧変換部を制御する制御装置と、
   を備えた電力変換装置において、
   前記電圧変換部は、
   リアクトルと、
   スイッチング素子と、
   前記リアクトルの温度を検出するリアクトル温度検出部と、
   前記スイッチング素子の温度を検出する素子温度検出部と、
   を備え、
   前記制御装置は、
   前記リアクトル温度検出部によって検出される前記リアクトルの温度が前記リアクトルの温度閾値に到達するまでの時間と、
   前記素子温度検出部によって検出される前記スイッチング素子の温度が前記スイッチング素子の温度閾値に到達するまでの時間と、
   に基づいて、
   前記スイッチング素子を駆動する駆動周波数を設定する
   ことを特徴とする電力変換装置。
7. 前記リアクトル温度検出部によって検出される前記リアクトルの温度が前記リアクトルの温度閾値に到達するまでの時間であるリアクトル温度到達時間と、
   前記素子温度検出部によって検出される前記スイッチング素子の温度が前記スイッチング素子の温度閾値に到達するまでの時間であるスイッチング素子温度到達時間とが等しい場合に、
   前記制御装置は、前記スイッチング素子の駆動周波数を維持し、
   前記リアクトル温度到達時間が前記スイッチング素子温度到達時間より短い場合に、
   前記制御装置は、前記スイッチング素子の駆動周波数を増加させ、
   前記リアクトル温度到達時間が前記スイッチング素子温度到達時間より長い場合に、
   前記制御装置は、前記スイッチング素子の駆動周波数を減少させる、
   請求項６に記載の電力変換装置。
8. 前記リアクトル温度到達時間と前記スイッチング素子温度到達時間との差が大きいほど、
   前記スイッチング素子の駆動周波数が増加または減少させられる度合いが大きい、
   請求項７に記載の電力変換装置。
9. 前記リアクトル温度検出部によって検出される前記リアクトルの温度が前記リアクトルの温度閾値に到達するまでの時間であるリアクトル温度到達時間と重み係数との積と、
   前記素子温度検出部によって検出される前記スイッチング素子の温度が前記スイッチング素子の温度閾値に到達するまでの時間であるスイッチング素子温度到達時間とが等しい場合に、
   前記制御装置は、前記スイッチング素子の駆動周波数を維持し、
   前記リアクトル温度到達時間と前記重み係数との積が、前記スイッチング素子温度到達時間より短い場合に、
   前記制御装置は、前記スイッチング素子の駆動周波数を増加させ、
   前記リアクトル温度到達時間と前記重み係数との積が、前記スイッチング素子温度到達時間より長い場合に、
   前記制御装置は、前記スイッチング素子の駆動周波数を減少させる、
   請求項６に記載の電力変換装置。
10. 前記リアクトル温度到達時間と前記重み係数との積と、前記スイッチング素子温度到達時間との差が大きいほど、
    前記スイッチング素子の駆動周波数が増加または減少させられる度合いが大きい、
    請求項９に記載の電力変換装置。

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