JP7040186B2 - 絶縁電源装置 - Google Patents

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Description

本発明は、上アーム用スイッチング素子及び下アーム用スイッチング素子の直列接続体を備える電力変換回路に適用される絶縁電源装置に関する。
この種の絶縁電源装置としては、例えば下記特許文献1に見られるように、直流電源から上アーム用スイッチング素子に対して駆動用電圧を供給可能な上アーム用トランスと、上アーム用スイッチング素子と共通の直流電源から下アーム用スイッチング素子に対して駆動用電圧を供給可能な下アーム用トランスとを備えるものが知られている。この絶縁電源装置を構成する回路基板では、上アーム用トランスと下アーム用トランスとが、上アーム用スイッチング素子と下アーム用スイッチング素子とを回路基板に接続するための接続領域に対して、互いに反対側に配置されている。
特開2015-65727号公報
上述した絶縁電源装置では、上アーム用トランスと下アーム用トランスとが、接続領域に対して互いに反対側に配置されている。そのため、直流電源と各トランスを構成する1次側コイルとの間の入力インピーダンスを等しくすることが難しく、入力インピーダンスの差によって、上アーム用スイッチング素子及び下アーム用スイッチング素子に供給される電圧に差が生じるおそれがある。
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、上アーム用スイッチング素子及び下アーム用スイッチング素子に供給される電圧に差が生じることを好適に抑制することのできる絶縁電源装置を提供することにある。
本発明は、上アーム用スイッチング素子及び下アーム用スイッチング素子の直列接続体を備える電力変換回路に適用される絶縁電源装置において、前記電力変換回路は、複数の前記直列接続体の並列接続体を備えており、回路基板と、直流電源に接続可能な1次側コイル、及び前記上アーム用スイッチング素子の駆動用電圧を前記上アーム用スイッチング素子に対して供給可能な2次側コイルを有し、前記回路基板に設けられた上アーム用トランスと、前記直流電源に接続可能な1次側コイル、及び前記下アーム用スイッチング素子の駆動用電圧を前記下アーム用スイッチング素子に対して供給可能な2次側コイルを有し、前記回路基板に設けられた下アーム用トランスと、前記回路基板に設けられ、前記上アーム用トランス及び前記下アーム用トランスのそれぞれを構成する前記1次側コイルと前記直流電源とを接続する配線と、前記上アーム用トランス及び前記下アーム用トランスのそれぞれを構成する前記1次側コイルに前記直流電源の電圧を印加すべくオンオフ操作される電圧制御用スイッチング素子、並びに前記電圧制御用スイッチング素子をオンオフ操作する集積回路を有し、前記回路基板に設けられた電源制御部と、前記回路基板に設けられ、複数の前記上アーム用スイッチング素子を前記回路基板に接続するための複数の上アーム用接続部と、前記回路基板に設けられ、複数の前記下アーム用スイッチング素子を前記回路基板に接続するための複数の下アーム用接続部と、を備え、前記電圧制御用スイッチング素子は、オン操作されることにより、前記直流電源、前記上アーム用トランス及び前記下アーム用トランスのそれぞれを構成する複数の前記1次側コイル、並びに前記電圧制御用スイッチング素子を含む閉回路を形成可能なように設けられ、前記電源制御部は、前記回路基板の板面に平行な特定方向において、前記回路基板のうち、複数の前記上アーム用接続部及び複数の前記上アーム用接続部が設けられた接続領域の一方側に配置され、前記上アーム用トランスは、前記特定方向において、前記電源制御部と前記接続領域との間に配置され、前記下アーム用トランスは、前記特定方向において、前記接続領域のうち、前記電源制御部が配置されている側とは反対側の端部よりも前記電源制御部側に配置されている。
上アーム用トランスと下アーム用トランスとが、回路基板の離れた位置に設けられると、直流電源と各トランスとの間の配線パターンの長さに違いが生じる。これにより、直流電源と各トランスを構成する1次側コイルとの間の入力インピーダンスに差が生じると、各トランスから対応するスイッチング素子に供給される電圧に差が生じる。
本発明では、上アーム用トランスを接続領域に対して電源制御部側に配置するとともに、下アーム用トランスを接続領域のうち、電源制御部が配置されている側とは反対側の端部よりも電源制御部側に配置する。そのため、下アーム用トランスをこの端部よりも電源制御部とは逆側、つまり、接続領域に対して上アーム用トランスと反対側に配置する場合に比べて、上アーム用トランスと下アーム用トランスとの位置を近づけることができる。これにより、直流電源と各トランスを構成する1次側コイルとの間の入力インピーダンスに差が生じることを抑制することができ、上アーム用スイッチング素子及び下アーム用スイッチング素子に供給される電圧に差が生じることを好適に抑制することができる。
モータ制御システムの全体構成図。 絶縁電源装置を示す回路図。 絶縁電源装置を示す回路図。 駆動回路を示す図。 第1の実施形態に係る絶縁電源装置の平面図。 第2の実施形態に係る絶縁電源装置の平面図。 第3の実施形態に係る絶縁電源装置の平面図。 第4の実施形態に係る絶縁電源装置の平面図。 第5の実施形態に係る絶縁電源装置の側面図。
(第1実施形態)
以下、本発明にかかる絶縁電源装置を、車載主機として回転機及びエンジンを備えるハイブリッド車に適用した第1実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
図1に示すように、本実施形態のモータ制御システムは、第1のモータジェネレータ10、第2のモータジェネレータ20、第1のインバータ12、第2のインバータ22、昇圧コンバータ30、制御装置40、及びインターフェース44を備えている。第1のモータジェネレータ10及び第2のモータジェネレータ20は、図示しない動力分割機構を介して駆動輪や車載主機としてのエンジンに連結されている。第1のモータジェネレータ10は、第1のインバータ12に接続され、エンジンのクランク軸に初期回転を付与するスタータや、車載機器に給電するための発電機等の役割を果たす。一方、第2のモータジェネレータ20は、第2のインバータ22に接続され、車載主機等の役割を果たす。第1のインバータ12及び第2のインバータ22は、3相インバータであり、昇圧コンバータ30を介して高電圧バッテリ50(例えば、リチウムイオン2次電圧やニッケル水素2次電池)に接続されている。本実施形態において、第1のインバータ12、第2のインバータ22及び昇圧コンバータ30のそれぞれが「電力変換回路」に相当し、第1のインバータ12及び昇圧コンバータ30が「第1電力変換回路」に相当し、第2のインバータ22が「第2電力変換回路」に相当する。
昇圧コンバータ30は、コンデンサ32、リアクトル34、上アーム昇圧スイッチング素子Scp、及び下アーム昇圧スイッチング素子Scnを備えている。詳しくは、これら昇圧スイッチング素子Scp,Scnは、互いに直列接続されている。上アーム昇圧スイッチング素子Scp及び下アーム昇圧スイッチング素子Scnの直列接続体は、コンデンサ32に並列接続され、上記直列接続体の接続点は、リアクトル34を介して高電圧バッテリ50の正極端子に接続されている。昇圧コンバータ30は、これら昇圧スイッチング素子Scp,Scnのオン操作(閉操作)及びオフ操作(開操作)によって、高電圧バッテリ50の出力電圧(例えば288V)を、所定の電圧(例えば「650V」)を上限として昇圧する機能を有する。
第1のインバータ12は、第1の¥相上アームスイッチング素子S1¥p(¥=U,V,W)、及び第1の¥相下アームスイッチング素子S1¥nの直列接続体を3組備えている。第2のインバータ22は、第2の¥相上アームスイッチング素子S2¥p、及び第2の¥相下アームスイッチング素子S2¥nの直列接続体を3組備えている。
ちなみに、本実施形態では、上記スイッチング素子Sc#,S1¥#,S2¥#(#=p,n)として、電圧制御形の半導体スイッチング素子が用いられ、より具体的には、IGBTが用いられている。そして、スイッチング素子Sc#,S1¥#,S2¥#には、フリーホイールダイオードDc#,D1¥#,D2¥#が逆並列に接続されている。
また、本実施形態において、上アーム昇圧スイッチング素子Scp、第1の¥相上アームスイッチング素子S1¥p及び第2の¥相上アームスイッチング素子S2¥pのそれぞれが「上アーム用スイッチング素子」に相当する。さらに、下アーム昇圧スイッチング素子Scn、第1の¥相下アームスイッチング素子S1¥n及び第2の¥相下アームスイッチング素子S2¥nのそれぞれが「下アーム用スイッチング素子」に相当する。
上アーム昇圧スイッチング素子Scp、これに逆並列に接続されたフリーホイールダイオードDcp、下アーム昇圧スイッチング素子Scn、及びこれに逆並列に接続されたフリーホイールダイオードDcnは、モジュール化されて昇圧モジュールMcを構成している。
また、第1の¥相上アームスイッチング素子S1¥p、これに逆並列に接続されたフリーホイールダイオードD1¥p、第1の¥相下アームスイッチング素子S1¥n、及びこれに逆並列に接続されたフリーホイールダイオードD1¥nは、モジュール化されて第1の¥相モジュールM1¥を構成している。
さらに、第2の¥相上アームスイッチング素子S2¥p、これに逆並列に接続されたフリーホイールダイオードD2¥p、第2の¥相下アームスイッチング素子S2¥n、及びこれに逆並列に接続されたフリーホイールダイオードD2¥nは、モジュール化されて第2の¥相モジュールM2¥を構成している。各モジュールMc,M1¥,M2¥は、互いに並列接続されている。
上記の各モジュールは、コレクタ端子TCと、エミッタ端子TEと、接続端子TAとを備えている。第1の¥相モジュールM1¥を例について説明すると、コレクタ端子TCは、第1の¥相上アームスイッチング素子S1¥pのコレクタに接続されている。エミッタ端子TEは、第1の¥相下アームスイッチング素子S1¥nのエミッタに接続されている。接続端子TAは、第1の¥相上アームスイッチング素子S1¥pのエミッタ及び第1の¥相下アームスイッチング素子S1¥nのコレクタの接続点に接続されている。
昇圧モジュールMc、第1の¥相モジュールM1¥及び第2の¥相モジュールM2¥のそれぞれのコレクタ端子TC同士は接続されている。また、昇圧モジュールMc、第1の¥相モジュールM1¥及び第2の¥相モジュールM2¥のそれぞれのエミッタ端子TEは、高電圧バッテリ50の負極端子に接続されている。
第1の¥相モジュールM1¥の接続端子TAは、第1のモータジェネレータ10の¥相に接続されている。第2の¥相モジュールM2¥の接続端子TAは、第2のモータジェネレータ20の¥相に接続されている。一方、昇圧モジュールMcの接続端子TAは、リアクトル34の両端のうち、高電圧バッテリ50の正極端子が接続された側とは反対側に接続されている。
制御装置40は、低電圧バッテリ42を電源とし、マイコンを主体として構成されている。制御装置40は、第1,第2のモータジェネレータ10,20の制御量(トルク)をその指令値(以下、指令トルクTrq*)に制御すべく、第1,第2のインバータ12,22や昇圧コンバータ30を操作する。詳しくは、制御装置40は、第1のインバータ12を構成するスイッチング素子S1¥#をオンオフ操作すべく、操作信号g1¥#を生成してスイッチング素子S1¥#の駆動回路に対して出力する。また、制御装置40は、第2のインバータ22を構成するスイッチング素子S2¥#をオンオフ操作すべく、操作信号g2¥#を生成してスイッチング素子S2¥#の駆動回路に対して出力する。さらに、制御装置40は、昇圧コンバータ30を構成するスイッチング素子Sc#をオンオフ操作すべく、操作信号gc#を生成してスイッチング素子Sc#の駆動回路に対して出力する。本実施形態において、低電圧バッテリ42が「直流電源」に相当する。
なお、以下の説明において、上,下アーム昇圧スイッチング素子Scp,Scnを駆動する駆動回路を上,下アーム昇圧駆動回路Drcp,Drcn(図2参照)と称し、第1の¥相上,下アームスイッチング素子S1¥p,S1¥nを駆動する駆動回路を第1の¥相上,下アーム駆動回路Dr1¥p,Dr1¥n(図2参照)と称すこととする。また、第2の¥相上,下アームスイッチング素子S2¥p,S2¥nを駆動する駆動回路を第2の¥相上,下アーム駆動回路Dr2¥p,Dr2¥n(図3参照)と称すこととする。
さらに、駆動回路Drcp,Dr1¥p,Dr2¥pのそれぞれを上アーム用駆動回路と称すこととし、駆動回路Drcn,Dr1¥n,Dr2¥nのそれぞれを下アーム用駆動回路と称すこととする。すなわち、制御装置40は、上アーム用スイッチング素子のそれぞれに対応して個別に設けられた上アーム用駆動回路と、下アーム用スイッチング素子のそれぞれに対応して個別に設けられた下アーム用駆動回路と、を備える。
ちなみに、上アーム用操作信号gcp,g1¥p,g2¥pと、対応する下アーム用操作信号gcn,g1¥n,g2¥nとは、互いに相補的な信号となっている。すなわち、上アーム用スイッチング素子Scp,S1¥p,S2¥pと、対応する下アーム用スイッチング素子Scn,S1¥n,S2¥nとは、交互にオン状態とされる。
低電圧バッテリ42(補機バッテリともいう)は、その出力電圧が高電圧バッテリ50の出力電圧よりも低い蓄電池(例えば鉛蓄電池)である。
インターフェース44は、高電圧バッテリ50、第1,第2のインバータ12,22、昇圧コンバータ30及び第1,第2のモータジェネレータ10,20を備える高電圧システムと、低電圧バッテリ42及び制御装置40を備える低電圧システムとの間を電気的に絶縁しつつ、これらシステム間の信号の伝達を行う機能を有する。本実施形態において、インターフェース44は、光絶縁素子(フォトカプラ)を備えている。なお、本実施形態において、低電圧システムの基準電位VstLと、高電圧システムの基準電位VstHとは相違している。特に、本実施形態では、高電圧システムの基準電位VstHが高電圧バッテリ50の負極端子の電位に設定され、低電圧システムの基準電位VstLが高電圧バッテリ50の正極端子の電位及び負極端子の電位との中央値である車体電位に設定されている。
続いて、本実施形態の絶縁電源装置200を説明する。絶縁電源装置200は、各スイッチング素子Sc#,S1¥#,S2¥#を駆動する駆動回路Drc#,Dr1¥#,Dr2¥#に対して駆動用電圧を供給する装置である。図2及び図3は、絶縁電源装置200の回路構成の一例を示すブロック図である。
絶縁電源装置200は、第1の電源IC52と第2の電源IC54とを備える。本実施形態では、第1のインバータ12、第2のインバータ22及び昇圧コンバータ30を、第1のインバータ12及び昇圧コンバータ30の組と、第2のインバータ22とに分ける。そして、第1のインバータ12及び昇圧コンバータ30の組に対応して第1の電源IC52を設け、第2のインバータ22に対応して第2の電源IC54を設ける。そして、第1の電源IC52によって上,下アーム昇圧駆動回路Drcp,Drcnと、第1の¥相上,下アーム駆動回路Dr1¥p,Dr1¥nとに供給される駆動用電圧を制御し、第2の電源IC54によって第2の¥相上,下アーム駆動回路Dr2¥p,Dr2¥nに供給される駆動用電圧を制御する。
まず、図2に、第1の電源IC52を制御主体とする絶縁電源装置200を示す。
図2に示す絶縁電源装置200は、第1~第5のトランス60,62,64,66,68、第1~第5のダイオード70a,72a,74a,76a,78a、第1~第5のコンデンサ70b,72b,74b,76b,78b、1つのNチャネルMOSFET(以下、第1の電圧制御用スイッチング素子80という)、及び第1のフィードバック回路82を備えるフライバック式のスイッチング電源である。なお、本実施形態では、第1~第5のコンデンサ70b,72b,74b,76b,78bとして、電解コンデンサを用いている。また、本実施形態において、第1~第4のトランス60,62,64,66のそれぞれが「上アーム用トランス」に相当し、第5のトランス68が「下アーム用トランス」に相当する。
上アーム用トランスは、複数の上アーム用スイッチング素子のそれぞれに対応して個別に設けられている。詳しくは、第1のトランス60は、上アーム昇圧駆動回路Drcpに対して駆動用電圧を供給し、第2のトランス62は、第1のU相上アーム駆動回路Dr1Upに対して駆動用電圧を供給する。また、第3のトランス64は、第1のV相上アーム駆動回路Dr1Vpに対して駆動用電圧を供給し、第4のトランス66は、第1のW相上アーム駆動回路Dr1Wpに対して駆動用電圧を供給する。
一方、下アーム用トランスは、複数の下アーム用スイッチング素子のそれぞれについて共通に設けられている。詳しくは、上記共通のトランスである第5のトランス68は、下アーム昇圧駆動回路Drcn及び第1の¥相下アーム駆動回路Dr1¥nに対して駆動用電圧を供給する。
低電圧バッテリ42の正極端子は、第1~第5のトランス60,62,64,66,68を構成する第1~第5の1次側コイル60a,62a,64a,66a,68aの並列接続体と、第1の電圧制御用スイッチング素子80とを介して低電圧バッテリ42の負極端子とに接続されている。すなわち、第1の電圧制御用スイッチング素子80は、オン操作されることにより、第1~第5の1次側コイル60a,62a,64a,66a,68aの並列接続体、低電圧バッテリ42、及び第1の電圧制御用スイッチング素子80を含む閉回路を形成し、第1~第5の1次側コイル60a,62a,64a,66a,68aに低電圧バッテリ42の電圧を印加可能なように設けられている。
第1のトランス60を構成する第1の2次側コイル60bは、第1のダイオード70a及び第1のコンデンサ70bを介して上アーム昇圧駆動回路Drcpに接続されている。また、第2のトランス62を構成する第2の2次側コイル62bは、第2のダイオード72a及び第2のコンデンサ72bを介して第1のU相上アーム駆動回路Dr1Upに接続されている。さらに、第3のトランス64を構成する第3の2次側コイル64bは、第3のダイオード74a及び第3のコンデンサ74bを介して第1のV相上アーム駆動回路Dr1Vpに接続されている。加えて、第4のトランス66を構成する第4の2次側コイル66bは、第4のダイオード76a及び第4のコンデンサ76bを介して第1のW相上アーム駆動回路Dr1Wpに接続されている。
第3のトランス64は、さらに、「電圧検出用コイル」としての第1のフィードバックコイル64cを備えている。第1のフィードバックコイル64cは、第1のフィードバック回路82を介して第1の電源IC52に入力される。詳しくは、第1のフィードバック回路82は、第1の検出用ダイオード82a、第1の検出用コンデンサ82b、第1の抵抗体82c、及び第2の抵抗体82dを備えている。第1のフィードバック回路82は、第1のフィードバックコイル64cの出力電圧を直流電圧に変換する、いわゆる整流機能を有している。第1のフィードバックコイル64cの出力電圧は、第1の検出用ダイオード82aを通過した後、第1の抵抗体82c及び第2の抵抗体82dによって分圧される。第1の抵抗体82c及び第2の抵抗体82dによって分圧された電圧(以下、第1のフィードバック電圧Vfb1)は、第1の電源IC52の第1の検出端子Tfb1を介して第1の電源IC52に入力される。
第5のトランス68を構成する第5の2次側コイル68bは、第5のダイオード78a及び第5のコンデンサ78bを介して、下アーム昇圧駆動回路Drcnと、第1の¥相下アーム駆動回路Dr1¥nとに接続されている。
なお、本実施形態において、第1~第5の2次側コイル60b,62b,64b,66b,68bの巻数と、第1のフィードバックコイル66cの巻数とは、互いに同一の巻数に設定されている。これにより、第1のフィードバックコイル64cの出力電圧と、第1~第5の2次側コイル60b,62b,64b,66b,68bの出力電圧とを同一とすることが可能である。
第1の電源IC52は、1つの集積回路であり、第1のフィードバック電圧Vfb1を目標電圧Vtgtにフィードバック制御すべく、第1の電圧制御用スイッチング素子80をオンオフ操作する。本実施形態では、第1の電源IC52、第1の電圧制御用スイッチング素子80、及び第1のフィードバック回路82を備えて第1の電源制御部CT1が構成されている。
ここで、本実施形態では、上アーム用トランスである第1~第4のトランス60,62,64,66の巻数比(2次側コイルの巻数を1次側コイルの巻数で除算した値)が、下アーム用トランスである第5のトランス68の巻数比よりも小さく設定されている。これにより、第1~第5のトランス60,62,64,66,68の出力電圧のばらつきを抑制することが可能である。
つまり、本実施形態では、第1の2次側コイル60bから上アーム昇圧駆動回路Drcpへと供給される電流I1や、第2~第4の2次側コイル62b,64b,66bから第1のU,V,W相上アーム駆動回路Dr1Up,Dr1Vp,Dr1Wpへと供給される電流I2よりも、第5の2次側コイル68bから下アーム昇圧駆動回路Drcnや第1のU,V,W相下アーム駆動回路Dr1Un,Dr1Vn,Dr1Wnへと供給される電流I3の方が大きい。このため、第1~第4のトランス60,62,64,66の巻数比を第5のトランス68の巻数比よりも小さく設定することで、第1~第5のトランス60,62,64,66,68の出力電圧のばらつきを抑制することが可能である。
続いて、図3に、第2の電源IC54を制御主体とする絶縁電源装置200を示す。
図3に示す絶縁電源装置200は、第6~第9のトランス90,92,94,96、第6~第9のダイオード100a,102a,104a,106a、第6~第9のコンデンサ100b,102b,104b,106b、1つのNチャネルMOSFET(以下、第2の電圧制御用スイッチング素子110という)、及び第2のフィードバック回路112を備えるフライバック式のスイッチング電源である。なお、本実施形態では、第6~第9のコンデンサ100b,102b,104b,106bとして、電解コンデンサを用いている。また、本実施形態において、第6~第8のトランス90,92,94のそれぞれが「上アーム用トランス」に相当し、第9のトランス96が「下アーム用トランス」に相当する。
第6のトランス90は、第2のU相上アーム駆動回路Dr2Upに対して駆動用電圧を供給する。また、第7のトランス92は、第2のV相上アーム駆動回路Dr2Vpに対して駆動用電圧を供給し、第8のトランス94は、第2のW相上アーム駆動回路Dr2Wpに対して駆動用電圧を供給する。一方、第9のトランス96は、第2のU,V,W相下アーム駆動回路Dr2Un,Dr2Vn,Dr2Wnに対して駆動用電圧を供給する。
低電圧バッテリ42の正極端子は、第6~第9のトランス90,92,94,96を構成する第6~第9の1次側コイル90a,92a,94a,96aの並列接続体と、第2の電圧制御用スイッチング素子110とを介して低電圧バッテリ42の負極端子とに接続されている。すなわち、第2の電圧制御用スイッチング素子110は、オン操作されることにより、第6~第9の1次側コイル90a,92a,94a,96aの並列接続体、低電圧バッテリ42、及び第2の電圧制御用スイッチング素子110を含む閉回路を形成し、第6~第9の1次側コイル90a,92a,94a,96aに低電圧バッテリ42の電圧を印加可能なように設けられている。
第6のトランス90を構成する第6の2次側コイル90bは、第6のダイオード100a及び第6のコンデンサ100bを介して第2のU相上アーム駆動回路Dr2Upに接続されている。また、第7のトランス92を構成する第7の2次側コイル92bは、第7のダイオード102a及び第7のコンデンサ102bを介して第2のV相上アーム駆動回路Dr2Vpに接続されている。さらに、第8のトランス94を構成する第8の2次側コイル94bは、第8のダイオード104a及び第8のコンデンサ104bを介して第2のW相上アーム駆動回路Dr2Wpに接続されている。
第7のトランス92は、さらに、「電圧検出用コイル」としての第2のフィードバックコイル92cを備えている。第2のフィードバックコイル92cは、第2のフィードバック回路112を介して第2の電源IC54に入力される。詳しくは、第2のフィードバック回路112は、第2の検出用ダイオード112a、第2の検出用コンデンサ112b、第3の抵抗体112c、及び第4の抵抗体112dを備えている。第2のフィードバックコイル92cの出力電圧は、第2の検出用ダイオード112aを通過した後、第3の抵抗体112c及び第4の抵抗体112dによって分圧される。第3の抵抗体112c及び第4の抵抗体112dによって分圧された電圧(以下、第2のフィードバック電圧Vfb2)は、第2の電源IC54の第2の検出端子Tfb2を介して第2の電源IC54に入力される。
第9のトランス96を構成する第9の2次側コイル96bは、第9のダイオード106a及び第9のコンデンサ106bを介して、第2の¥相下アーム駆動回路Dr2¥nに接続されている。
なお、本実施形態において、第6~第9の2次側コイル90b,92b,94b,96bの巻数と、第2のフィードバックコイル92cの巻数とは、互いに同一の巻数に設定されている。これにより、第2のフィードバックコイル92cの出力電圧と、第6~第9の2次側コイル90b,92b,94b,96bの出力電圧とを同一とすることが可能である。
第2の電源IC54は、1つの集積回路であり、第2のフィードバック電圧Vfb2を目標電圧Vtgtにフィードバック制御すべく、第2の電圧制御用スイッチング素子110をオンオフ操作する。本実施形態では、第2の電源IC54、第2の電圧制御用スイッチング素子110、及び第2のフィードバック回路112を備えて第2の電源制御部CT2が構成されている。
ここで、本実施形態では、上アーム用トランスである第6~第8のトランス90,92,94の巻数比が、下アーム用トランスである第9のトランス96の巻数比よりも小さく設定されている。これにより、第6~第9のトランス90,92,94,96の出力電圧のばらつきを抑制することが可能である。
続いて、図4を用いて、本実施形態にかかる駆動回路Drc#,Dr1¥#,Dr2¥#の詳細について説明する。本実施形態では、これら駆動回路Drc#,Dr1¥#,Dr2¥#の構成が同一である。このため、駆動回路の構成について、第1のU相上アーム駆動回路Dr1Upを例にして説明する。
第2のダイオード72a及び第2のコンデンサ72bの接続点は、図6に示す第1のU相上アーム駆動回路Dr1Upの第1の端子T1に接続されている。一方、第2の2次側コイル62b及び第2のコンデンサ72bの接続点は、第1のU相上アーム駆動回路Dr1Upの第2の端子T2に接続されている。
第1の端子T1は、PチャネルMOSFET(以下、充電用スイッチング素子120)、充電用抵抗体122、及び第1のU相上アーム駆動回路Dr1Upの第3の端子T3を介して、第1のU相上アームスイッチング素子S1Upのゲートに接続されている。また、第1のU相上アームスイッチング素子S1Upのゲートは、第3の端子T3、放電用抵抗体124、NチャネルMOSFET(以下、放電用スイッチング素子126)、及び第1のU相上アーム駆動回路Dr1Upの第4の端子T4を介して第1のU相上アームスイッチング素子S1Upのエミッタに接続されている。さらに、第2の端子T2は、第1のU相上アーム駆動回路Dr1Up内において、第4の端子T4に接続されている。
第1のU相上アーム駆動回路Dr1Upは、駆動制御部128を備えている。駆動制御部128は、制御装置40からインターフェース44を介して入力される操作信号g1Upに基づき、充電用スイッチング素子120及び放電用スイッチング素子126の操作による充電処理及び放電処理を交互に行うことで第1のU相上アームスイッチング素子S1Upを駆動する。詳しくは、充電処理は、操作信号g1Upがオン操作指令になったと判断された場合、放電用スイッチング素子126をオフ操作し、また、充電用スイッチング素子120をオン操作する処理である。一方、放電処理は、操作信号g1Upがオフ操作指令になったと判断された場合、放電用スイッチング素子126をオン操作に切り替え、また、充電用スイッチング素子120をオフ操作に切り替える処理である。これにより、第1のU相上アームスイッチング素子S1Upを駆動する。
続いて、各トランスの構成について、第3のトランス64を例にして説明する。図2に示すように、第3のトランス64は、第1~第6のトランス端子Ta1~Ta6を備えている。第1~第6のトランス端子Ta1~Ta6のうち、第1~第4のトランス端子Ta1~Ta4は、第3のトランス64の一方側を向くように設けられており、第5,第6のトランス端子Ta5,Ta6は、この一方側とは反対側を向くように設けられている。
第3の1次側コイル64aの一端は、第1のトランス端子Ta1に接続され、他端は、第2のトランス端子Ta2に接続されている。第1のトランス端子Ta1は、低電圧バッテリ42の正極端子に接続され、第2のトランス端子Ta2は、第1の電圧制御用スイッチング素子80に接続されている。
第1のフィードバックコイル64cの一端は、第3のトランス端子Ta3に接続され、他端は、第4のトランス端子Ta4に接続されている。第3のトランス端子Ta3は、第1の検出用ダイオード82aのアノードに接続され、第4のトランス端子Ta4は、接地されている。
第4の2次側コイル66bの一端は、第6のトランス端子Ta6に接続され、他端は、第5のトランス端子Ta5に接続されている。第6のトランス端子Ta6は、第3のダイオード74aのアノードに接続され、第5のトランス端子Ta5は、第3のコンデンサ74bの負極端子に接続されている。
ちなみに、本実施形態において、第1,第2のトランス60,62、第4~第6のトランス66,68,90、及び第8,第9のトランス94,96は、フィードバックコイルを備えていない。このため、これらトランス60,62,66,68,90,94,96の構造は、図2及び図3に示した第3のトランス64から第3のトランス端子Ta3及び第4のトランス端子Ta4を除去するとともに、第1のフィードバックコイル66cが除去されたものとなる。
続いて、図5を用いて、基板150におけるトランス等の配置について説明する。なお、図5では、第1のフィードバック回路82及び第2のフィードバック回路112、並びにトランスの備える第5,第6のトランス端子Ta5,Ta6等の図示を省略している。
図示されるように、基板150は、矩形状をなす多層基板であり、一対の外層(第1面FC1及び第1面FC1の裏面である第2面FC2)と、一対の外層で挟まれた複数の内層とを有している。上アーム昇圧スイッチング素子Scp、第1の¥相上アームスイッチング素子S1¥p及び第2の¥相上アームスイッチング素子S2¥pは、基板150の第1面FC1に設けられた昇圧上アーム接続部Tcp、第1の¥相上アーム接続部T1¥p及び第2の¥相上アーム接続部T2¥pにそれぞれ接続される。本実施形態において、基板150が「回路基板」に相当する。また、第1面FC1が「板面,第1板面」に相当し、第2面FC2が「第2板面」に相当する。
昇圧上アーム接続部Tcp及び第1の¥相上アーム接続部T1¥p(以下、第1の上アーム用接続部という)は、基板150の第1面FC1の正面視において、基板150の長辺方向(以下、単に長辺方向という)に一列に並ぶように設けられている。また、第1の上アーム用接続部Tcp,T1¥pは、基板150の第1面FC1に平行な方向であって、長辺方向に直交する基板150の短辺方向(以下、単に短辺方向という)における基板150の中央部に設けられている。本実施形態において、短辺方向が「特定方向」に相当する。
一方、第2の¥相上アーム接続部T2¥p(以下、第2の上アーム用接続部という)は、基板150の第1面FC1の正面視において、長辺方向に一列に並ぶように基板150に設けられている。また、第2の上アーム用接続部T2¥pは、基板150の第1面FC1に平行な方向であって、短辺方向における基板150の中央部に設けられている。そして、第2の上アーム用接続部T2¥pと、第1の上アーム用接続部Tcp,T1¥pとは、基板150の第1面FC1の正面視において、直列に設けられている。具体的には、第1の¥相上アーム接続部T1¥p、昇圧上アーム接続部Tcp、及び第2の¥相上アーム接続部T2¥pが、長辺方向に、この順に一列に並ぶように配置されている。
下アーム昇圧スイッチング素子Scn、第1の¥相下アームスイッチング素子S1¥n及び第2の¥相下アームスイッチング素子S2¥nは、基板150の第1面FC1に設けられた昇圧下アーム接続部Tcn、第1の¥相下アーム接続部T1¥n及び第2の¥相下アーム接続部T2¥nにそれぞれ接続される。
昇圧下アーム接続部Tcn及び第1の¥相下アーム接続部T1¥n(以下、第1の下アーム用接続部という)は、基板150の第1面FC1の正面視において、長辺方向に一列に並ぶように設けられている。また、第1の下アーム用接続部Tcn,T1¥nは、第1の上アーム用接続部Tcp,T1¥pと並列に設けられている。第2の¥相下アーム接続部T2¥n(以下、第2の下アーム用接続部という)は、基板150の第1面FC1の正面視において、長辺方向に一列に並ぶように設けられている。また、第2の下アーム用接続部T2¥nは、第1の下アーム用接続部Tcn,T1¥pと並列に設けられている。そして、第2の下アーム用接続部T2¥nと、第1の下アーム用接続部Tcn,T1¥nとは、基板150の第1面FC1の正面視において、直列に設けられている。
上アーム用スイッチング素子Scp,S1¥p,S2¥pに対応する上アーム用駆動回路Drcp,Dr1¥p,Dr2¥pは、基板150の第1面FC1に設けられている。上アーム用駆動回路Drcp,Dr1¥p,Dr2¥pは、基板150の第1面FC1の正面視において、第1の上アーム用接続部Tcp,T1¥p及び第2の上アーム用接続部T2¥p(以下、上アーム用接続部という)に対して、第1の下アーム用接続部Tcn,T1¥n及び第2の下アーム用接続部T2¥n(以下、下アーム用接続部という)とは反対側の領域に設けられている。
下アーム用スイッチング素子Scn,S1¥n,S2¥nに対応する下アーム用駆動回路Drcn,Dr1¥n,Dr2¥nは、基板150の第1面FC1に設けられている。下アーム用駆動回路Drcn,Dr1¥n,Dr2¥nは、基板150の第1面FC1の正面視において、下アーム用接続部Tcn,T1¥n,T2¥nに対して、上アーム用接続部Tcp,T1¥p,T2¥pとは反対側の領域に設けられている。
そして、上アーム用駆動回路Drcp,Dr1¥p,Dr2¥pと、上アーム用接続部Tcp,T1¥p,T2¥pと、下アーム用接続部Tcn,T1¥n,T2¥nと、下アーム用駆動回路Drcn,Dr1¥n,Dr2¥nとは、並列に設けられている。以下、基板150のうち、上アーム用駆動回路と、上アーム用接続部と、下アーム用接続部と、下アーム用駆動回路とが設けられた領域を接続領域Trrと称す。本実施形態において、接続領域Trrは「接続領域,連続接続領域」に相当する。
接続領域Trrでは、基板150の第1面FC1の正面視において、対応する上アーム用駆動回路と、上アーム用接続部と、下アーム用接続部と、下アーム用駆動回路とが、短辺方向に一列に並ぶように配置されている。これにより、各スイッチング素子Sc#,S1¥#,S2¥#のゲート,エミッタと、対応する各駆動回路Drc#,Dr1¥#の第3の端子T3,第4の端子T4とを容易に接続することができる。
第1の電源制御部CT1は、基板150の第1面FC1に設けられている。第1の電源制御部CT1は、基板150の第1面FC1の正面視において、上アーム用駆動回路Drcp,Dr1¥p,Dr2¥pに対して、上アーム用接続部Tcp,T1¥p,T2¥pとは反対側の領域に設けられている。つまり、第1の電源制御部CT1は、基板150の第1面FC1の正面視において、接続領域Trrに対して、短辺方向の一方側に設けられている。
第1の電源制御部CT1に対応する第1~第4のトランス60,62,64,66は、基板150の第1面FC1の正面視において、短辺方向における第1の電源制御部CT1と接続領域Trrとの間に設けられている。各トランスは、対応する上アーム用駆動回路と、短辺方向に並ぶように配置されている。
第1の電源制御部CT1に対応する第5のトランス68は、基板150の第1面FC1の正面視において、接続領域Trrに対して、長辺方向の一方側に設けられている。具体的には、長辺方向において直列に設けられた第1の上アーム用接続部Tcp,T1¥pと第2の上アーム用接続部T2¥pとのうち、第1の上アーム用接続部Tcp,T1¥p側に設けられている。また、第5のトランス68は、基板150の第1面FC1の正面視において、短辺方向における第1の電源制御部CT1と接続領域Trrとの間に設けられている。そのため、第1の電源制御部CT1に対応する第1~第5のトランス60,62,64,66,68は、第1の上アーム用接続部Tcp,T1¥p及び第1の上アーム用駆動回路Drcp,Dr1¥pに対して、第1の下アーム用接続部Tcn,T1¥n及び第1の下アーム用駆動回路Drcn,Dr1¥nとは反対側の領域に設けられている。
一方、第2の電源制御部CT2は、基板150の第1面FC1に設けられている。第2の電源制御部CT2は、上アーム用駆動回路Drcp,Dr1¥p,Dr2¥pに対して、上アーム用接続部Tcp,T1¥p,T2¥pとは反対側の領域に設けられている。つまり、第2の電源制御部CT2は、基板150の第1面FC1の正面視において、接続領域Trrに対して、短辺方向の一方側に設けられている。
第2の電源制御部CT2に対応する第6~第8のトランス90,92,94は、基板150の第1面FC1の正面視において、短辺方向における第2の電源制御部CT2と接続領域Trrとの間に設けられている。各トランスは、対応する上アーム用駆動回路と、短辺方向に並ぶように配置されている。
第2の電源制御部CT2に対応する第9のトランス96は、基板150の第1面FC1の正面視において、接続領域Trrに対して、長辺方向の他方側に設けられている。具体的には、長辺方向において直列に設けられた第1の上アーム用接続部Tcp,T1¥pと第2の上アーム用接続部T2¥pとのうち、第2の上アーム用接続部T2¥p側に設けられている。第9のトランス96は、基板150の第1面FC1の正面視において、短辺方向における第2の電源制御部CT2と接続領域Trrとの間に設けられている。そのため、第2の電源制御部CT2に対応する第6~第8のトランス90,92,94,96は、第2の上アーム用接続部T2¥p及び第2の上アーム用駆動回路Dr2¥pに対して、第2の下アーム用接続部T2¥n及び第2の下アーム用駆動回路Dr2¥nとは反対側の領域に設けられている。
そして、第5のトランス68と、第2~第4のトランス62,64,66と、第1のトランス60と、第6~第8のトランス90,92,94と、第9のトランス96とは、基板150の第1面FC1の正面視において、長辺方向に、この順に一列に並ぶように配置されている。
第1~第5のトランス60,62,64,66,68のそれぞれの第1のトランス端子Ta1は、基板150に設けられた第1の配線パターンL1(図中一点鎖線にて記載)によって、低電圧バッテリ42に接続されている。本実施形態では、特に、第1の電源制御部CT1及び第2の電源制御部CT2の間に第1の配線パターンL1が引き回されている。
第1~第5のトランス60,62,64,66,68のそれぞれの第2のトランス端子Ta2は、基板150に設けられた第2の配線パターンL2(図中破線にて記載)によって接続されている。第1~第5のトランス60,62,64,66,68のそれぞれの第2のトランス端子Ta2は、第2の配線パターンL2によって、第1の電源IC52の第1の電圧制御用スイッチング素子80に接続されている。第5のトランス68は、基板150に設けられた配線パターンLA(図中破線にて記載)によって、第1の電源制御部CT1に対応する第1の下アーム用駆動回路Drcn,Dr1¥nと接続されている。
本実施形態では、第1の電源IC52の第1の検出端子Tfb1と、第3のトランス64の第3のトランス端子Ta3とが第1の電気経路Lfb1によって接続されている。つまり、第1の電源IC52の第1の検出端子Tfb1は、第1の電源制御部CT1に対応する第1~第5のトランス60,62,64,66,68のうち、これらのトランス60,62,64,66,68が一列に並ぶ長辺方向の中央部に配置された第3のトランス64の第3のトランス端子Ta3に接続されている。第1の電気経路Lfb1は、第1のフィードバック回路82(図2参照)及び基板150に形成された配線パターンからなり、第1のフィードバック電圧Vfb1を第1の電源IC52に伝達する役割を果たす。具体的には、第1の電気経路Lfb1は、第3のトランス64の第3のトランス端子Ta3から第1のフィードバック回路82を介して第1の検出端子Tfb1に至るまでの経路である。
また、第6~第9のトランス90,92,94,96のそれぞれの第1のトランス端子Ta1は、基板150に設けられた第3の配線パターンL3(図中一点鎖線にて記載)によって、低電圧バッテリ42に接続されている。本実施形態では、特に、第1の電源制御部CT1及び第2の電源制御部CT2の間に第3の配線パターンL3が引き回されている。
第6~第9のトランス90,92,94,96のそれぞれの第2のトランス端子Ta2は、基板150に設けられた第4の配線パターンL4(図中破線にて記載)によって接続されている。第6~第9のトランス90,92,94,96のそれぞれの第2のトランス端子Ta2は、第4の配線パターンL4によって、第2の電源IC54の第2の電圧制御用スイッチング素子110に接続されている。第9のトランス96は、基板150に設けられた配線パターンLB(図中破線にて記載)によって、第2の電源制御部CT2に対応する第2の下アーム用駆動回路Dr2¥nと接続されている。
本実施形態では、第2の電源IC54の第2の検出端子Tfb2と、第7のトランス92の第3のトランス端子Ta3とが第2の電気経路Lfb2によって接続されている。つまり、第2の電源IC54の第2の検出端子Tfb2は、第2の電源制御部CT2に対応する第6~第9のトランス90,92,94,96のうち、これらのトランス90,92,94,96が一列に並ぶ長辺方向の中央部に配置された第7のトランス92の第3のトランス端子Ta3に接続されている。第2の電気経路Lfb2は、第2のフィードバック回路112(図3参照)及び基板150に形成された配線パターンからなり、第2のフィードバック電圧Vfb2を第2の電源IC54に伝達する役割を果たす。具体的には、第2の電気経路Lfb2は、第7のトランス92の第3のトランス端子Ta3から第2のフィードバック回路112を介して第2の検出端子Tfb2に至るまでの経路である。
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。
本実施形態では、上アーム用トランスである第1~第4、第6~第8のトランス60,62,64,66,90,92,94と、下アーム用トランスである第5,9のトランス68,96とが、基板150の第1面FC1の正面視において、短辺方向における電源制御部CT1,CT2と接続領域Trrとの間に設けられている。つまり、基板150の第1面FC1において、上アーム用トランスと、下アーム用トランスとが近接して設けられている。
上アーム用トランスと下アーム用トランスとが、基板150の第1面FC1において離れた位置に設けられると、低電圧バッテリ42と各トランスとの間の配線パターンL1,L3の長さに違いが生じる。これにより、低電圧バッテリ42と各トランスを構成する1次側コイルとの間の入力インピーダンスに差が生じると、各トランスから対応するスイッチング素子に供給される電圧に差が生じる。
本実施形態では、上アーム用トランスを接続領域Trrに対して電源制御部CT1,CT2側に配置するとともに、下アーム用トランスを接続領域Trrのうち、電源制御部CT1,CT2が配置されている側とは反対側の端部よりも電源制御部CT1,CT2側に配置する。そのため、下アーム用トランスをこの端部よりも電源制御部CT1,CT2とは逆側、つまり、接続領域Trrに対して上アーム用トランスとは反対側の領域に配置する場合に比べて、上アーム用トランスと下アーム用トランスとの位置を近づけることができる。これにより、低電圧バッテリ42と各トランスを構成する1次側コイルとの間の入力インピーダンスに差が生じることを抑制することができ、上アーム用スイッチング素子Scp,S1¥p,S2¥p及び下アーム用スイッチング素子Scn,S1¥n,S2¥nに供給される電圧に差が生じることを好適に抑制することができる。
特に、本実施形態では、下アーム用トランスが、基板150の第1面FC1の正面視において、短辺方向における電源制御部CT1,CT2と接続領域Trrとの間に設けられている。そのため、低電圧バッテリ42と各トランスとの間の配線パターンL1,L3の長さを略等しくすることができ、上アーム用スイッチング素子Scp,S1¥p,S2¥p及び下アーム用スイッチング素子Scn,S1¥n,S2¥nに供給される電圧に差が生じることを適切に抑制することができる。
ここで、入力インピーダンスの差により、各トランスから対応するスイッチング素子に供給される電圧に差が生じる理由を説明する。
低電圧バッテリ42と各トランスを構成する1次側コイルとの間の配線パターンL1,L3の長さが異なると、この配線パターンL1,L3が有する抵抗成分及び容量成分に差が生じる。そのため、低電圧バッテリ42と各トランスを構成する1次側コイルとの間の入力インピーダンスに差が生じる。
入力インピーダンスに差が生じる場合でも、例えば電源制御部CT1,CT2が、各トランスに入力される電圧を検出している場合には、制御装置40が各駆動回路に出力する操作信号を制御することで、各スイッチング素子に供給される電圧に差が生じないようにすることができる。
しかし、本実施形態では、電源制御部CT1,CT2は、対応するトランスのうちの一部のトランスに入力される電圧のみを検出している。例えば、第1の電源IC52は、第3のトランス64に入力される電圧を検出しており、他のトランス60,62,66,68に入力される電圧を検出していない。そのため、低電圧バッテリ42と各トランスを構成する1次側コイルとの間の入力インピーダンスに差が生じている場合、各スイッチング素子に供給される電圧に差が生じないようにすることができない。
本実施形態では、下アーム用トランスである第5,9のトランス68,96を、基板150の第1面FC1の正面視において、接続領域Trrのうち、電源制御部CT1,CT2が配置されている側とは反対側の端部よりも電源制御部CT1,CT2側に設けるようにし、上アーム用トランスである第1~第4、第6~第8のトランス60,62,64,66,90,92,94に近接して配置する。これにより、低電圧バッテリ42と各トランスを構成する1次側コイルとの間の入力インピーダンスに差が生じることを抑制することができ、上アーム用スイッチング素子Scp,S1¥p,S2¥p及び下アーム用スイッチング素子Scn,S1¥n,S2¥nに供給される電圧に差が生じることを好適に抑制することができる。
本実施形態では、基板150の第1面FC1の正面視において、第1の電源制御部CT1に対応する第1~第5のトランス60,62,64,66,68が、第1の下アーム用接続部Tcn,T1¥n及び第1の下アーム用駆動回路Drcn,Dr1¥nよりも第1の上アーム用接続部Tcp,T1¥p及び第1の上アーム用駆動回路Drcp,Dr1¥pに近接して設けられている。そのため、上アーム用トランスである第1~第4のトランス60,62,64,66を構成する2次側コイル60b,62b,64b,66bと第1の上アーム用駆動回路Drcp,Dr1¥pとの間の入力インピーダンスの増大を抑止することができ、第1の電源制御部CT1に対応する第1の上アーム用スイッチング素子Scp,S1¥pに供給される電圧が低下することを好適に抑制することができる。
その一方、下アーム用トランスである第5のトランス68を構成する第5の2次側コイル68bと第1の下アーム用駆動回路Drcn,Dr1¥nとの間の配線パターンLAの長さが長くなる。一般に、トランスでは、入力電圧よりも出力電圧を昇圧する昇圧制御を行っているため、入力側の電流よりも出力側の電流が少ない。そのため、配線パターンLAは、配線パターンL1よりも細くすることができる。したがって、本実施形態では、配線パターンLAの長さが長くなるが、配線パターンL1の長さが長くなる場合に比べて、基板150に必要な実装面積が増大することを抑制することができる。なお、第2の電源制御部CT2に対応する第6~第9のトランス90,92,94,96についても同様である。
(第2実施形態)
以下、第2実施形態について、先の第1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、電源制御部CT1,CT2に対応する下アーム用トランスの数と、その配置を変更する。
図6に、本実施形態にかかる基板150の平面図を示す。なお、図6において、先の図5に示した部材と同一の部材については、便宜上、同一の符号を付している。
第1の電源制御部CT1は、下アーム用トランスとして、第10~第13のトランス130,132,134,136を備える。下アーム用トランスは、複数の下アーム用スイッチング素子のそれぞれに対応して個別に設けられている。詳しくは、第10のトランス130は、下アーム昇圧駆動回路Drcnに対して駆動用電圧を供給し、第11のトランス132は、第1のU相下アーム駆動回路Dr1Unに対して駆動用電圧を供給する。また、第12のトランス134は、第1のV相下アーム駆動回路Dr1Vnに対して駆動用電圧を供給し、第13のトランス136は、第1のW相下アーム駆動回路Dr1Wnに対して駆動用電圧を供給する。
低電圧バッテリ42の正極端子は、第1~第4,第10~第13のトランス60,62,64,66,130,132,134,136を構成する1次側コイルの並列接続体と、第1の電圧制御用スイッチング素子80とを介して低電圧バッテリ42の負極端子に接続されている。また、第10~第13のトランス130,132,134,136を構成する2次側コイルは、対応する第1の下アーム用駆動回路Drcn,Dr1¥nに接続されている。
本実施形態において、第1~第4,第10~第13の2次側コイルの巻数と、第1のフィードバックコイル64cの巻数とは、互いに同一の巻数に設定されている。また、下アーム用トランスである第10~第13のトランス130,132,134,136の巻数比が、上アーム用トランスである第1~第4のトランス60,62,64,66の巻数比と等しく設定されている。これにより、第1~第4,第10~第13のトランス60,62,64,66,130,132,134,136の出力電圧のばらつきを抑制することが可能である。
そして、第1~第4,第10~第13のトランス60,62,64,66,130,132,134,136は、基板150の第1面FC1の正面視において、長辺方向に、第12のトランス134、第11のトランス132、第2~第4のトランス62,64,66、第1のトランス60、第10のトランス130、第13のトランス136の順に一列に並ぶように配置されている。つまり、長辺方向において、下アーム用トランスである第10~第13のトランス130,132,134,136が、上アーム用トランスである第1~第4のトランス60,62,64,66の外側に設けられている。
また、第2の電源制御部CT2は、下アーム用トランスとして、第14,第15,第16のトランス140,142,144を備える。下アーム用トランスは、複数の下アーム用スイッチング素子のそれぞれに対応して個別に設けられている。詳しくは、第14のトランス140は、第2のU相下アーム駆動回路Dr2Unに対して駆動用電圧を供給する。また、第15のトランス142は、第2のV相下アーム駆動回路Dr2Vnに対して駆動用電圧を供給し、第16のトランス144は、第2のW相下アーム駆動回路Dr2Wnに対して駆動用電圧を供給する。
低電圧バッテリ42の正極端子は、第6~第8,第14~第16のトランス90,92,94,140,142,144を構成する1次側コイルの並列接続体と、第2の電圧制御用スイッチング素子110とを介して低電圧バッテリ42の負極端子に接続されている。また、第14~第16のトランス140,142,144を構成する2次側コイルは、対応する第2の下アーム用駆動回路Dr2¥nに接続されている。
本実施形態において、第6~第8,第14~第16の2次側コイルの巻数と、第2のフィードバックコイル92cの巻数とは、互いに同一の巻数に設定されている。また、下アーム用トランスである第14~第16のトランス140,142,144の巻数比が、上アーム用トランスである第6~第8のトランス90,92,94の巻数比と等しく設定されている。これにより、第6~第8,第14~第16のトランス90,92,94,140,142,144の出力電圧のばらつきを抑制することが可能である。
そして、第6~第8,第14~第16のトランス90,92,94,140,142,144は、基板150の第1面FC1の正面視において、長辺方向に、第6のトランス90、第14のトランス140、第7のトランス92、第15のトランス142、第8のトランス94、第16のトランス144の順に一列に並ぶように配置されている。つまり、長辺方向において、下アーム用トランスである第6~第8のトランス90,92,94と下アーム用トランスである第14~第16のトランス140,142,144とが交互に設けられている。
以上説明した本実施形態によれば、基板150の第1面FC1の正面視において、長辺方向に、第1の電源制御部CT1に対応する下アーム用トランスである第10~第13のトランス130,132,134,136が、第1の電源制御部CT1に対応する上アーム用トランスである第1~第4のトランス60,62,64,66の外側に設けられている。そのため、第10~第13のトランス130,132,134,136と、第1の下アーム用駆動回路Drcn,Dr1¥nとを接続する配線パターンLAの引き回しが容易となる。
また、基板150の第1面FC1の正面視において、長辺方向に、第2の電源制御部CT2に対応する下アーム用トランスと、第2の電源制御部CT2に対応する下アーム用トランスとが交互に設けられている。そのため、第14~第16のトランス140,142,144と、第2の下アーム用駆動回路Dr2¥nとを接続する配線パターンLBの長さを短縮することができる。
(第3実施形態)
以下、第3実施形態について、先の第1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、基板150における第2の電源制御部CT2の配置を変更する。
図7に、本実施形態にかかる基板150の平面図を示す。なお、図7において、先の図5に示した部材と同一の部材については、便宜上、同一の符号を付している。
第2の電源制御部CT2は、基板150の第1面FC1の正面視において、接続領域Trrに対して、長辺方向の他方側に設けられている。具体的には、長辺方向において直列に設けられた第1の上アーム用接続部Tcp,T1¥pと第2の上アーム用接続部T2¥pとのうち、第2の上アーム用接続部T2¥p側に設けられている。第2の電源制御部CT2に対応する第6~第9のトランス90,92,94,96は、基板150の第1面FC1の正面視において、長辺方向における第2の電源制御部CT2と接続領域Trrとの間に設けられている。本実施形態の第2の電源制御部CT2においては、長辺方向が「特定方向」に相当する。
以上説明した本実施形態によれば、第2の電源制御部CT2に対応する第6~第9のトランス90,92,94,96が、基板150の第1面FC1の正面視において、長辺方向の他方側に設けられている。そのため、基板150に設けられ、上アーム用トランスである第6~第8のトランス90,92,94と第2の上アーム用駆動回路Dr2¥pとを接続する配線パターンLCの長さと、下アーム用トランスである第9のトランス96と第2の下アーム用駆動回路Dr2¥nとを接続する配線パターンLBの長さを略等しくすることができ、第2の上,下アーム用スイッチング素子S2¥p,S2¥nに供給される電圧に差が生じることを抑制することができる。
(第4実施形態)
以下、第4実施形態について、先の第1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、基板150における第2の電源制御部CT2の配置と、第2の電源制御部CT2に対応する第2の上アーム用駆動回路Dr2¥pと第2の上アーム用接続部T2¥pと第2の下アーム用接続部T2¥nと下アーム用駆動回路Dr2¥nとの配置を変更する。
図8に、本実施形態にかかる基板150の平面図を示す。なお、図7において、先の図5に示した部材と同一の部材については、便宜上、同一の符号を付している。
接続領域Trrでは、基板150の第1面FC1の正面視において、第2の上アーム用駆動回路Dr2¥pと第2の上アーム用接続部T2¥pと第2の下アーム用接続部T2¥nと下アーム用駆動回路Dr2¥nとの短辺方向における並び順が、第1実施形態における並び順と逆である。つまり、接続領域Trrでは、第2の上アーム用接続部T2¥p及び第2の上アーム用駆動回路Dr2¥pが、基板150の第1面FC1の正面視において、第2の下アーム用接続部T2¥n及び下アーム用駆動回路Dr2¥nに対して短辺方向の他方側、つまり、接続領域Trrに対して、短辺方向における第1の電源制御部CT1とは反対側の領域に配置されている。
第1の上アーム用接続部Tcp,T1¥pと、第2の下アーム用接続部T2¥nとは、基板150の第1面FC1の正面視において、直列に設けられている。また、第1の下アーム用接続部Tcn,T1¥nと、第2の上アーム用接続部T2¥pとは、基板150の第1面FC1の正面視において、直列に設けられている。さらに、第1の上アーム用駆動回路Drcp,Dr1¥pと、第2の下アーム用駆動回路Dr2¥nは、長手方向に一列に並ぶように設けられている。加えて、第1の下アーム用駆動回路Drcn,Dr1¥nと、第2の上アーム用駆動回路Dr2¥pは、長手方向に一列に並ぶように設けられている。
そして、第2の電源制御部CT2は、基板150の第1面FC1の正面視において、接続領域Trrに対して、短辺方向の他方側に設けられている。第2の電源制御部CT2に対応する第6~第9のトランス90,92,94,96は、基板150の第1面FC1の正面視において、短辺方向における第2の電源制御部CT2と接続領域Trrとの間に設けられている。つまり、第1の電源制御部CT1に対応する第1~第5のトランス60,62,64,66,68と、第2の電源制御部CT2に対応する第6~第9のトランス90,92,94,96とは、基板150の第1面FC1の正面視において、接続領域Trrに対して、短辺方向の両側に分散して配置される。
各トランスは、基板150の第1面FC1の正面視において、長辺方向における接続領域Trrの一方側の端部と他方側の端部との間に配置されている。つまり、各トランスは、基板150の第1面FC1の正面視において、長辺方向における接続領域Trrの両端部からはみ出さない領域に配置されている。
以上説明した本実施形態によれば、第1の電源制御部CT1に対応する第1~第5のトランス60,62,64,66,68と、第2の電源制御部CT2に対応する第6~第9のトランス90,92,94,96とは、基板150の第1面FC1の正面視において、接続領域Trrに対して、短辺方向の両側に分散して配置される。そのため、各トランスを、基板150の第1面FC1の正面視において、長辺方向における接続領域Trrの一方側の端部と他方側の端部との間に配置することができ、各トランスを配置するために必要な基板150の長辺方向寸法を短縮することができる。
(第5実施形態)
以下、第5実施形態について、先の第1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、基板150に対する各トランスの実装面を変更する。
図9に、本実施形態にかかる基板150の側面図を示す。なお、図9において、先の図5に示した部材と同一の部材については、便宜上、同一の符号を付している。
本実施形態の基板150は、第1面FC1と第2面FC2との両面にトランス等の電子部品を接続可能な両面実装基板である。本実施形態では、第1の電源制御部CT1に対応する第1~第5のトランス60,62,64,66,68のうち、一部の第1,第2のトランス60,62が、基板150の第1面FC1に接続され、残りの第3~第5のトランス64,66,68が、基板150の第2面FC2に接続される。また、第2の電源制御部CT2に対応する第6~第9のトランス90,92,94,96のうち、一部の第6,第7のトランス90,92が、基板150の第1面FC1に接続され、残りの第8,第9のトランス94,96が、基板150の第2面FC2に接続される。つまり、各トランスは、基板150の第1面FC1と第2面FC2に分散して配置される。
以上説明した本実施形態によれば、各トランスは、基板150の第1面FC1と第2面FC2に分散して配置される。これにより、基板150の各面に接続されるトランスの数を減らすことができ、各トランスを低電圧バッテリ42に近接して配置することができる。これにより、低電圧バッテリ42と各トランスを構成する1次側コイルとの間の入力インピーダンスに差が生じることを抑制することができ、上アーム用スイッチング素子Scp,S1¥p,S2¥p及び下アーム用スイッチング素子Scn,S1¥n,S2¥nに供給される電圧に差が生じることを好適に抑制することができる。
(その他の実施形態)
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、次のように実施されてもよい。
上アーム用スイッチング素子及び下アーム用スイッチング素子としては、IGBTに限らず、例えばMOSFETであってもよい。
特定方向は、基板150の短辺方向に限られず、基板150の第1面FC1に平行な任意の方向であってもよい。
上記第1実施形態では、第5,9のトランス68,96が、基板150の第1面FC1の正面視において、短辺方向における電源制御部CT1,CT2と接続領域Trrとの間に設けられる例を示したが、これに限られない。第5,9のトランス68,96は、基板150の第1面FC1の正面視において、短辺方向における接続領域Trrの一方側の端部と他方側の端部との間に配置されてもよい。
上記各実施形態において、先の図1に示したモータ制御システムから昇圧コンバータ30を除去してもよい。
モータ制御システムとしては、2モータ制御システムに限らず、1モータ制御システムであってもよい。この場合、第1の電源制御部CT1とこれに対応する第1の上アーム用駆動回路Drcp,Dr1¥p、第1の上アーム用接続部Tcp,T1¥p、第2の下アーム用接続部Tcn,T1¥n、及び下アーム用駆動回路Drcn,Dr1¥nの組と、第2の電源制御部CT2に対応する第2の上アーム用駆動回路Dr2¥p、第2の上アーム用接続部T2¥p、第2の下アーム用接続部T2¥n、下アーム用駆動回路Dr2¥nの組のうちのいずれか1組を、先の図5~図8に示した絶縁電源装置200から除去することとなる。
絶縁電源装置200としては、フライバックコンバータに限らず、例えばフォワードコンバータであってもよい。また、絶縁電源装置200としては、電圧制御用スイッチング素子を1つ備えるものに限らず、4つの電圧制御用スイッチング素子を備えるフルブリッジコンバータや、2つの電圧制御用スイッチング素子を備えるプッシュプルコンバータであってもよい。
第1の電源IC52に2次側コイルの出力電圧をフィードバックするトランスとしては、第3のトランス64に限らない。例えば、第1,第2,第4,第5のトランス60,62,66,68のいずれかであってもよい。なお、第2の電源IC54についても同様である。
基板150の第1面の正面視において、上アーム用接続部Tcp,T1¥p,T2¥pや、下アーム用接続部Tcn,T1¥n,T2¥nの並び順は、先の図5~図8に示したものに限らない。
42…低電圧バッテリ、52…第1の電源IC、54…第2の電源IC、60,62,64,66,68,90,92,94,96,130,132,134,136,140,142,144…トランス、60a,62a,64a,66a,68a,90a,92a,94a,96a…1次側コイル、60b,62b,64b,66b,68b,90b,92b,94b,96b…2次側コイル、80…第1の電圧制御用スイッチング素子、110…第2の電圧制御用スイッチング素子、150…基板、CT1…第1の電源制御部、CT2…第2の電源制御部、L1,L3…第1の配線パターン、Scn,S1¥n,S2¥n…下アーム昇圧スイッチング素子、Scp,S1¥p,S2¥p…上アーム用スイッチング素子、Tcn,T1¥n,T2¥n…下アーム用接続部、Tcp,T1¥p,T2¥p…上アーム用接続部、Trr…接続領域。

Claims (5)

  1. 上アーム用スイッチング素子(Scp,S1¥p,S2¥p)及び下アーム用スイッチング素子(Scn,S1¥n,S2¥n)の直列接続体を備える電力変換回路(12,22,30)に適用される絶縁電源装置において、
    前記電力変換回路は、複数の前記直列接続体の並列接続体を備えており、
    回路基板(150)と、
    直流電源(42)に接続可能な1次側コイル(60a,62a,64a,66a,90a,92a,94a)、及び前記上アーム用スイッチング素子の駆動用電圧を前記上アーム用スイッチング素子に対して供給可能な2次側コイル(60b,62b,64b,66b,90b,92b,94b)を有し、前記回路基板に設けられた上アーム用トランス(60,62,64,66,90,92,94)と、
    前記直流電源に接続可能な1次側コイル(68a,96a)、及び前記下アーム用スイッチング素子の駆動用電圧を前記下アーム用スイッチング素子に対して供給可能な2次側コイル(68b,96b)を有し、前記回路基板に設けられた下アーム用トランス(68,96,130,132,134,136,140,142,144)と、
    前記回路基板に設けられ、前記上アーム用トランス及び前記下アーム用トランスのそれぞれを構成する前記1次側コイルと前記直流電源とを接続する配線(L1,L3)と、
    前記上アーム用トランス及び前記下アーム用トランスのそれぞれを構成する前記1次側コイルに前記直流電源の電圧を印加すべくオンオフ操作される電圧制御用スイッチング素子(80,110)、並びに前記電圧制御用スイッチング素子をオンオフ操作する集積回路(52,54)を有し、前記回路基板に設けられた電源制御部(CT1,CT2)と、
    前記回路基板に設けられ、複数の前記上アーム用スイッチング素子を前記回路基板に接続するための複数の上アーム用接続部(Tcp,T1¥p,T2¥p)と、
    前記回路基板に設けられ、複数の前記下アーム用スイッチング素子を前記回路基板に接続するための複数の下アーム用接続部(Tcn,T1¥n,T2¥n)と、
    を備え、
    前記電圧制御用スイッチング素子は、オン操作されることにより、前記直流電源、前記上アーム用トランス及び前記下アーム用トランスのそれぞれを構成する複数の前記1次側コイル、並びに前記電圧制御用スイッチング素子を含む閉回路を形成可能なように設けられ、
    前記電源制御部は、前記回路基板の板面に平行な特定方向において、前記回路基板のうち、複数の前記上アーム用接続部及び複数の前記アーム用接続部が設けられた接続領域(Trr)の一方側に配置され、
    前記接続領域において、
    複数の前記上アーム用接続部は、前記回路基板の板面の正面視において一列に並ぶように設けられ、
    複数の前記下アーム用接続部は、複数の前記上アーム用接続部が並ぶ方向に一列に並ぶとともに、前記回路基板の板面の正面視において、複数の前記上アーム用接続部に並列に設けられ、
    前記特定方向は、複数の前記上アーム用接続部が並ぶ方向と直交する方向であり、
    複数の前記上アーム用接続部は、複数の前記下アーム用接続部に対して前記特定方向の一方側に配置されており、
    前記上アーム用トランスは、前記特定方向において、前記電源制御部と前記接続領域との間に配置され、
    前記下アーム用トランスは、前記特定方向において、前記電源制御部と前記接続領域との間に配置されている絶縁電源装置。
  2. 上アーム用スイッチング素子(Scp,S1¥p,S2¥p)及び下アーム用スイッチング素子(Scn,S1¥n,S2¥n)の直列接続体を備える電力変換回路(12,22,30)に適用される絶縁電源装置において、
    前記電力変換回路は、複数の前記直列接続体の並列接続体を備えており、
    回路基板(150)と、
    直流電源(42)に接続可能な1次側コイル(60a,62a,64a,66a,90a,92a,94a)、及び前記上アーム用スイッチング素子の駆動用電圧を前記上アーム用スイッチング素子に対して供給可能な2次側コイル(60b,62b,64b,66b,90b,92b,94b)を有し、前記回路基板に設けられた上アーム用トランス(60,62,64,66,90,92,94)と、
    前記直流電源に接続可能な1次側コイル(68a,96a)、及び前記下アーム用スイッチング素子の駆動用電圧を前記下アーム用スイッチング素子に対して供給可能な2次側コイル(68b,96b)を有し、前記回路基板に設けられた下アーム用トランス(68,96,130,132,134,136,140,142,144)と、
    前記回路基板に設けられ、前記上アーム用トランス及び前記下アーム用トランスのそれぞれを構成する前記1次側コイルと前記直流電源とを接続する配線(L1,L3)と、
    前記上アーム用トランス及び前記下アーム用トランスのそれぞれを構成する前記1次側コイルに前記直流電源の電圧を印加すべくオンオフ操作される電圧制御用スイッチング素子(80,110)、並びに前記電圧制御用スイッチング素子をオンオフ操作する集積回路(52,54)を有し、前記回路基板に設けられた電源制御部(CT1,CT2)と、
    前記回路基板に設けられ、複数の前記上アーム用スイッチング素子を前記回路基板に接続するための複数の上アーム用接続部(Tcp,T1¥p,T2¥p)と、
    前記回路基板に設けられ、複数の前記下アーム用スイッチング素子を前記回路基板に接続するための複数の下アーム用接続部(Tcn,T1¥n,T2¥n)と、
    を備え、
    前記電圧制御用スイッチング素子は、オン操作されることにより、前記直流電源、前記上アーム用トランス及び前記下アーム用トランスのそれぞれを構成する複数の前記1次側コイル、並びに前記電圧制御用スイッチング素子を含む閉回路を形成可能なように設けられ、
    前記電源制御部は、前記回路基板の板面に平行な特定方向において、前記回路基板のうち、複数の前記上アーム用接続部及び複数の前記下アーム用接続部が設けられた接続領域(Trr)の一方側に配置され、
    前記接続領域において、
    複数の前記上アーム用接続部は、前記回路基板の板面の正面視において一列に並ぶように設けられ、
    複数の前記下アーム用接続部は、複数の前記上アーム用接続部が並ぶ方向に一列に並ぶとともに、前記回路基板の板面の正面視において、複数の前記上アーム用接続部に並列に設けられ、
    前記特定方向は、複数の前記上アーム用接続部が並ぶ方向であり、
    前記上アーム用トランスは、前記特定方向において、前記電源制御部と前記接続領域との間に配置され、
    前記下アーム用トランスは、前記特定方向において、前記電源制御部と前記接続領域との間に配置されている絶縁電源装置。
  3. 前記電力変換回路は、第1電力変換回路(12,30)と第2電力変換回路(22)とを含み、
    前記第1電力変換回路の前記接続領域と、前記第2電力変換回路の前記接続領域とは、前記特定方向に直交する方向に並ぶように設けられ、
    前記第1電力変換回路の前記電源制御部と前記第2電力変換回路の前記電源制御部とは、前記第1電力変換回路の前記接続領域と前記第1電力変換回路の前記接続領域とにより構成される連続接続領域に対して、前記特定方向において互いに反対側に設けられており、
    前記第1電力変換回路及び前記第2電力変換回路の前記電源制御部と、前記第1電力変換回路及び前記第2電力変換回路に対応する前記上アーム用トランスと、前記第1電力変換回路及び前記第2電力変換回路に対応する前記下アーム用トランスとは、前記特定方向に直交する方向において、前記連続接続領域の一方側の端部と他方側の端部との間に配置されている請求項1又は2に記載の絶縁電源装置。
  4. 上アーム用スイッチング素子(Scp,S1¥p,S2¥p)及び下アーム用スイッチング素子(Scn,S1¥n,S2¥n)の直列接続体を備える電力変換回路(12,22,30)に適用される絶縁電源装置において、
    前記電力変換回路は、複数の前記直列接続体の並列接続体を備えており、
    回路基板(150)と、
    直流電源(42)に接続可能な1次側コイル(60a,62a,64a,66a,90a,92a,94a)、及び前記上アーム用スイッチング素子の駆動用電圧を前記上アーム用スイッチング素子に対して供給可能な2次側コイル(60b,62b,64b,66b,90b,92b,94b)を有し、前記回路基板に設けられた上アーム用トランス(60,62,64,66,90,92,94)と、
    前記直流電源に接続可能な1次側コイル(68a,96a)、及び前記下アーム用スイッチング素子の駆動用電圧を前記下アーム用スイッチング素子に対して供給可能な2次側コイル(68b,96b)を有し、前記回路基板に設けられた下アーム用トランス(68,96,130,132,134,136,140,142,144)と、
    前記回路基板に設けられ、前記上アーム用トランス及び前記下アーム用トランスのそれぞれを構成する前記1次側コイルと前記直流電源とを接続する配線(L1,L3)と、
    前記上アーム用トランス及び前記下アーム用トランスのそれぞれを構成する前記1次側コイルに前記直流電源の電圧を印加すべくオンオフ操作される電圧制御用スイッチング素子(80,110)、並びに前記電圧制御用スイッチング素子をオンオフ操作する集積回路(52,54)を有し、前記回路基板に設けられた電源制御部(CT1,CT2)と、
    前記回路基板に設けられ、複数の前記上アーム用スイッチング素子を前記回路基板に接続するための複数の上アーム用接続部(Tcp,T1¥p,T2¥p)と、
    前記回路基板に設けられ、複数の前記下アーム用スイッチング素子を前記回路基板に接続するための複数の下アーム用接続部(Tcn,T1¥n,T2¥n)と、
    を備え、
    前記電圧制御用スイッチング素子は、オン操作されることにより、前記直流電源、前記上アーム用トランス及び前記下アーム用トランスのそれぞれを構成する複数の前記1次側コイル、並びに前記電圧制御用スイッチング素子を含む閉回路を形成可能なように設けられ、
    前記電源制御部は、前記回路基板の板面に平行な特定方向において、前記回路基板のうち、複数の前記上アーム用接続部及び複数の前記上アーム用接続部が設けられた接続領域(Trr)の一方側に配置され、
    前記上アーム用トランスは、前記特定方向において、前記電源制御部と前記接続領域との間に配置され、
    前記下アーム用トランスは、前記特定方向において、前記電源制御部と前記接続領域との間に配置され、
    前記電力変換回路は、第1電力変換回路(12,30)と第2電力変換回路(22)とを含み、
    前記第1電力変換回路の前記接続領域と、前記第2電力変換回路の前記接続領域とは、前記特定方向に直交する方向に並ぶように設けられ、
    前記第1電力変換回路の前記電源制御部と前記第2電力変換回路の前記電源制御部とは、前記第1電力変換回路の前記接続領域と前記第1電力変換回路の前記接続領域とにより構成される連続接続領域に対して、前記特定方向において互いに反対側に設けられており、
    前記第1電力変換回路及び前記第2電力変換回路の前記電源制御部と、前記第1電力変換回路及び前記第2電力変換回路に対応する前記上アーム用トランスと、前記第1電力変換回路及び前記第2電力変換回路に対応する前記下アーム用トランスとは、前記特定方向に直交する方向において、前記連続接続領域の一方側の端部と他方側の端部との間に配置されている絶縁電源装置。
  5. 前記回路基板は、前記上アーム用トランス及び前記下アーム用トランスのうち、一部のトランスが接続される第1板面(FC1)の裏面である第2板面(FC2)に、残りのトランスが接続される両面実装基板である請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の絶縁電源装置。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114365410A (zh) * 2019-11-25 2022-04-15 株式会社爱信 控制基板
JP7394740B2 (ja) * 2020-11-25 2023-12-08 日立Astemo株式会社 ゲート駆動用電源装置
US11575330B1 (en) * 2021-07-29 2023-02-07 Rivian Ip Holdings, Llc Dual inverter with common control

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015065725A (ja) 2013-09-24 2015-04-09 株式会社デンソー 絶縁電源装置
JP2016001960A (ja) 2014-06-12 2016-01-07 株式会社デンソー 電力変換回路用の電源装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3162830A (en) * 1960-12-09 1964-12-22 Sylvania Electric Prod Inductor bobbin
US4038626A (en) * 1975-06-11 1977-07-26 I-T-E Imperial Corporation High voltage contactor
US6166933A (en) * 1999-10-01 2000-12-26 Pillar Industries, Inc. Snubber circuit for an inverter having inductively coupled resistance
JP3475887B2 (ja) * 2000-01-11 2003-12-10 株式会社村田製作所 スイッチング電源装置
JP4635710B2 (ja) * 2005-05-11 2011-02-23 トヨタ自動車株式会社 交流電圧出力装置
JP5391100B2 (ja) * 2010-02-03 2014-01-15 本田技研工業株式会社 電源装置
JP5341842B2 (ja) * 2010-08-31 2013-11-13 日立オートモティブシステムズ株式会社 電源回路及び電力変換装置
JP5842888B2 (ja) 2013-09-24 2016-01-13 株式会社デンソー 絶縁電源装置
JP6003932B2 (ja) * 2014-03-11 2016-10-05 トヨタ自動車株式会社 電力変換装置及びその起動方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015065725A (ja) 2013-09-24 2015-04-09 株式会社デンソー 絶縁電源装置
JP2016001960A (ja) 2014-06-12 2016-01-07 株式会社デンソー 電力変換回路用の電源装置

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