JP7091641B2 - 電力変換装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動車両等に用いられる電力変換装置に関する。

電気自動車又はハイブリッド自動車等の電動車両において、動力源となる電動機等を駆動するために、電力変換装置が用いられる。電力変換装置は、一般に、電源の直流電圧を昇圧し、所望の電圧に変換して出力するコンバータを備える。近年、電動車両用電動機が高出力化する傾向にあることから、駆動電流の大電流化に対応するために、複数のコンバータを備える電力変換装置を含む車両システムが検討されている。

特許文献１には、複数の蓄電装置にそれぞれ対応する複数のコンバータを設けた電源システムが開示されている。複数のコンバータは、負荷装置の要求パワーのレベルと、複数のコンバータの昇圧動作の要否に基づいて、１つ又は２つが動作するように動作モードが選択される。例えば、負荷装置の要求パワーが基準値より小さく、かつ昇圧動作が要求される場合には、複数のコンバータの１つによって昇圧動作が実行され、残余のコンバータは停止される。昇圧動作が不要とされる場合には、上アームオンモードが選択され、例えば、対応する蓄電装置の出力電圧が高い方について、上アームとなるスイッチング素子をオン固定し、残余のコンバータを停止する。２つの蓄電装置の出力電圧が同じ場合には、２つのコンバータについてスイッチング素子がオン固定される。

特開２０１０－７４８８５号公報

市街地走行のような常用域（すなわち、小電流域）では、要求パワーが比較的小さくなることから、複数のコンバータの一部を停止することで、電力損失を抑制することが可能になる。しかしながら、特許文献１の電源システムでは、上アームオンモードでのコンバータの選択手法は開示されているものの、１つのコンバータにより昇圧動作が実行されるモードにおいて、選択されるコンバータは特定されていない。上アームオンモードについても、複数の蓄電装置を有することが前提となっている。

また、一般に、コンバータを構成するリアクトルは、インダクタンスが電流によって変化する特性を有する。そこで、例えば、小電流域において良好なインダクタンス特性を示すリアクトルを使用することが考えられるが、必ずしも、大電流域において良好なインダクタンス特性を示すとは限らない。その場合、大電流域では２つのコンバータが動作するモードとなるため、良好なインダクタンス特性が得られずに、損失が悪化するおそれがある。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、複数のコンバータを備える構成において、さらなる損失低減を実現し、高効率な電力変換装置を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、
電源（Ｂ、Ｂ１、Ｂ２）と負荷（ＭＧ１、ＭＧ２、ＭＧ３）との間に接続されるコンバータ部（２）と、上記コンバータ部の駆動を制御する制御部（３）とを備える電力変換装置（１）であって、
上記コンバータ部は、並列に接続された複数相のコンバータ（２１、２２）を有し、上記コンバータは、それぞれ、リアクトル（Ｌ１、Ｌ２）と半導体スイッチング素子（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８）とを含んで構成されると共に、複数相の上記コンバータは、少なくとも１相について、リアクトル特性であるインダクタンス－直流電流特性が他の相と異なっており、
上記制御部は、要求パワー（Ｐｒ）と上記コンバータのリアクトル特性に応じて、複数相の上記コンバータに流れる電流（ＩＬ1、ＩＬ2）を分配制御すると共に、上記要求パワーが基準値（Ｐｔｈ）以上の場合には、複数相を駆動して電流を分配し、かつ、上記要求パワーに対応する電流域においてインダクタンスが大きく、リアクトル特性が良好な相ほど、電流の分配比率を大きくする、電力変換装置にある。

上記態様の電力変換装置は、複数相のコンバータの少なくとも１相において、リアクトル特性が他の相と異なるので、要求パワーに対してより適当な特性を有するコンバータが駆動されるように、各相を流れる電流の分配を制御することができる。したがって、例えば、小電流域では、要求される電流に対して、インダクタンスが大きい相を選択的に駆動し、他の相を停止することで、より効果的に損失を低減できる。また、大電流域では、要求される電流に対してインダクタンスが大きい相が優先的に駆動されるように、複数の相の電流を調整することで、より効果的に損失を低減できる。

以上のごとく、上記態様によれば、複数のコンバータを備える構成において、さらなる損失低減を実現し、高効率な電力変換装置を提供することができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

実施形態１における、電力変換装置の概略構成を示す等価回路図。 実施形態１における、電力変換装置のコンバータ部を構成するリアクトルのインダクタンス特性を示す図。 実施形態１における、電力変換装置が適用される車両システムの全体概略構成図。 実施形態１における、電力変換装置が適用される車両システムの等価回路図。 実施形態１における、電力変換装置の第１冷却部の構成例を示す部分拡大図。 実施形態１における、電力変換装置の第２冷却部を含む半導体積層ユニットの構成例を示す部分概略図。 実施形態１における、電力変換装置の第２冷却部を含む半導体積層ユニットの冷却性能を説明する部分概略図。 実施形態１における、電力変換装置の第２冷却部を構成する冷却管の積層構成と熱伝達率の関係を示す図。 実施形態１における、電力変換装置の制御部において実行されるフローチャート図。 実施形態１における、電力変換装置のコンバータ部を構成するリアクトルのインダクタンス特性によるリプル電流の違いを示す図。 実施形態１における、電力変換装置のコンバータ部を構成するリアクトルの抵抗温度特性を示す図。 実施形態２における、電力変換装置の第１冷却部の構成例を示す部分拡大図。 実施形態２における、電力変換装置の第１冷却部の構成例を示す部分拡大図。 実施形態３における、電力変換装置の第１冷却部の構成例を示す部分拡大図。 実施形態４における、電力変換装置の第１冷却部の構成例を示す部分拡大図。 実施形態４における、電力変換装置の第１冷却部の構成例を示す部分拡大図。 実施形態５における、電力変換装置を含む電源システムの構成を示す等価回路図。 実施形態５における、電力変換装置の各部の配置例を示す全体概略構成図。 実施形態５における、電力変換装置が適用される車両システムの等価回路図。 実施形態６における、電力変換装置を含む車両システムの全体概略構成図。 実施形態７における、電力変換装置の各部の配置例を示す全体概略構成図。 実施形態７における、電力変換装置の第１冷却部の構成例を示す部分拡大図。 実施形態８における、電力変換装置の構成例を示す部分拡大図。 実施形態８における、電力変換装置の他の構成例を示す部分拡大図。

（実施形態１）
電力変換装置に係る実施形態について、図１～図１１を参照して説明する。
図１に示すように、電力変換装置１は、電源である蓄電装置Ｂと、蓄電装置Ｂと図示しない負荷との間に接続されるコンバータ部２と、コンバータ部２の駆動を制御する制御部３とを備えている。蓄電装置Ｂは、充放電可能に構成された直流電源装置であり、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池及び鉛蓄電池等の二次電池にて構成することができる。

コンバータ部２は、並列に接続された複数相のコンバータを備える多相コンバータであり、ここでは、第１コンバータ２１及び第２コンバータ２２を有する構成としている。コンバータ部２の第１コンバータ２１は、第１リアクトルＬ１と、半導体スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２とを含んで構成される。同様に、第２コンバータ２２は、第２リアクトルＬ２と、半導体スイッチング素子Ｓ３、Ｓ４とを含んで構成される。コンバータ部２は、３つ以上の相を有する構成であってもよく、少なくとも１相のリアクトル特性が他の相と異なっている。本形態では、第１コンバータ２１を構成する第１リアクトルＬ１と、第２コンバータ２２を構成する第２リアクトルＬ２とが、互いに異なる特性を有している。

制御部３は、要求される電力に応じた制御信号をコンバータ部２に出力し、これら第１コンバータ２１及び第２コンバータ２２のうち１相以上を駆動する。具体的には、第１コンバータ２１の半導体スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２と、第２コンバータ２２の半導体スイッチング素子Ｓ３、Ｓ４とを、それぞれ交互にオンオフ駆動して、コンバータ部２の電力変換動作を制御する。

また、電力変換装置１は、コンバータ部２の電源側に、ノイズ除去用のフィルタコンデンサ１１を備えており、コンバータ部２の負荷側に、電圧平滑化用の平滑コンデンサ１２を備えている。フィルタコンデンサ１１は、蓄電装置Ｂに接続される正極側電力線１３と負極側電力線１４との間に配置されており、平滑コンデンサ１２は、負荷に接続される正極側電力線１５と負極側電力線１６との間に配置されている。なお、電力変換装置１は、後述する図３に示されるように、負荷であるモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２に接続されて、ハイブリッド自動車の車両システム１０の一部を構成することができる。

第１コンバータ２１は、２つの半導体スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２の直列接続体を含む第１アーム２１１を有し、第１リアクトルＬ１は、第１アーム２１１の上下アームの接続点と正極側電力線１３とに接続されている。同様に、第２コンバータ２２は、２つの半導体スイッチング素子Ｓ３、Ｓ４の直列接続体を含む第２アーム２２１を有し、第２リアクトルＬ２は、第２アーム２２１の上下アームの接続点と正極側電力線１３とに接続されている。

半導体スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４としては、例えば、ＩＧＢＴ（すなわち、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）が用いられる。図示するＩＧＢＴの他に、ＭＯＳＦＥＴ（すなわち、電界効果トランジスタ）、バイポーラトランジスタ等の電力用半導体スイッチング素子を用いることもできる。半導体スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４は、正極側電力線１５から負極側電力線１６に向かう方向を順方向として直列に接続される。半導体スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４には、それぞれ、フリーホイールダイオード（以下、ダイオードと略称する）Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４が、逆並列に接続される。

第１コンバータ２１は、制御信号に基づいて、半導体スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２が交互にオンオフすることにより、蓄電装置Ｂからの直流電圧を昇圧し、所望の直流電力に変換して出力する。同様に、第２コンバータ２２は、半導体スイッチング素子Ｓ３、Ｓ４が交互にオンオフすることにより、蓄電装置Ｂからの直流電圧を昇圧し、所望の直流電力に変換して出力する。この昇圧動作は、各相の下アームである半導体スイッチング素子Ｓ２、Ｓ４のオン期間に、第１リアクトルＬ１、第２リアクトルＬ２に電磁エネルギを蓄積し、オフ期間にダイオードＤ１、Ｄ３を介して放出することにより行われる。入力電圧に対する昇圧比は、スイッチング周期におけるオン期間比（すなわち、デューティ比）によって調整することができる。

コンバータ部２は昇降圧コンバータとして構成されており、第１コンバータ２１と第２コンバータ２２とは、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２側からの回生電力を降圧して、蓄電装置Ｂを充電することもできる。本形態では、第１コンバータ２１と第２コンバータ２２とは、基本的に同等の構造を有し、第１リアクトルＬ１と第２リアクトルＬ２の特性のみ異なっている。半導体スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２と半導体スイッチング素子Ｓ３、Ｓ４は、同等の特性を有する。

図２に示すように、第１リアクトルＬ１と第２リアクトルＬ２のインダクタンス－直流電流特性（すなわち、直流重畳特性）は、いずれも直流電流の増加によりインダクタンス値が低下する傾向を示し、その割合（すなわち、直流重畳特性の傾き）が異なっている。ここでは、第１リアクトルＬ１の特性線の傾きが大きく、第２リアクトルＬ２の特性線の傾きが小さくなって、途中でクロスしている。そのため、小電流側の領域Ａでは、第１リアクトルＬ１の方が、インダクタンスが大きく、大電流側の領域Ｂでは、第２リアクトルＬ２の方が、インダクタンスが大きくなる。

そこで、制御部３により、コンバータ部２を駆動する際には、要求パワーＰｒと、各相のリアクトル特性に応じて、それぞれの相に流れる電流の分配を制御する。ここで、「分配」とは、各相の分配比率が０～１００の間で変化することを意味し、各相は、停止されても、単独で駆動されてもよい。したがって、例えば、要求パワーＰｒが小さい場合には、小電流域でインダクタンスが大きい相を選択的に駆動し、他の相を停止することで、より効果的に損失を低減できる。また、要求パワーＰｒが大きい場合には、大電流域でインダクタンスが大きい相ほど、分配比率が大きくなるように、複数の相の電流を調整することで、より効果的に損失を低減できる。

このように、コンバータ部２を構成する第１リアクトルＬ１と第２リアクトルＬ２の磁気特性に着目することで、制御部３により効果的な駆動制御が可能となる。また、第１リアクトルＬ１と第２リアクトルＬ２の特性は、温度の影響を受けることから、コンバータ部２を、冷却性能を考慮した構成とすることもできる。この冷却性能を高めるための構成と、制御部３による制御の詳細例については、後述する。

図３に示すように、電力変換装置１は、例えば、電動車両の一例であるハイブリッド自動車用の車両システム１０に適用されて、負荷である複数のモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２に電力を供給することができる。電力変換装置１には、コンバータ部２を冷却するための冷却媒体が流通する冷却部４が付設される。車両システム１０は、電力変換装置１のコンバータ部２とモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２の間に、インバータ部５を備える。インバータ部５は、モータジェネレータＭＧ１に接続される第１インバータ５１と、モータジェネレータＭＧ２に接続される第２インバータ５２を有し、コンバータ部２から出力される直流電力を交流電力に変換して、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２を駆動する。第１インバータ５１、第２インバータ５２は、正極側電力線１５と負極側電力線１６との間に、互いに並列に接続される。

車両システム１０は、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２及びエンジンＥＮＧを動力源として備えるハイブリッド自動車に搭載されて、その駆動を制御する。モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２は、３相交流電動発電機として構成されており、動力分割機構１７を介して、エンジンＥＮＧと接続されている。動力分割機構１７は、例えば、遊星歯車機構を有する公知の構成であり、エンジンＥＮＧからの動力を、発電機となるモータジェネレータＭＧ１と、モータジェネレータＭＧ２が接続される車輪１８とに分配可能となっている。モータジェネレータＭＧ１は、エンジンＥＮＧの始動時に電動機として機能することも可能であり、回生制動時には、モータジェネレータＭＧ２において、車輪１８の回転力による発電を行うことも可能である。モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２による発電電力は、インバータ部５を介して、電力変換装置１へ入力され、蓄電装置Ｂを充電する。

図４に示すように、インバータ部５の第１インバータ５１、第２インバータ５２は、それぞれ、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の上下アームを構成する６つの半導体スイッチング素子Ｓｕｐ、Ｓｕｎ、Ｓｖｐ、Ｓｖｎ、Ｓｗｐ、Ｓｗｎを有する３相のインバータとして構成される。第１インバータ５１は、半導体スイッチング素子Ｓｕｐ、Ｓｕｎの直列接続体からなる第１Ｕ相アーム５１１と、半導体スイッチング素子Ｓｖｐ、Ｓｖｎの直列接続体からなる第１Ｖ相アーム５１２と、半導体スイッチング素子Ｓｗｐ、Ｓｗｎの直列接続体からなる第１Ｗ相アーム５１３とを有し、これら３相のアーム５１１、５１２、５１３は、正極側電力線１５と負極側電力線１６との間において、互いに並列に接続される。

同様に、第２インバータ５２は、半導体スイッチング素子Ｓｕｐ、Ｓｕｎの直列接続体からなる第２Ｕ相アーム５２１と、半導体スイッチング素子Ｓｖｐ、Ｓｖｎの直列接続体からなる第２Ｖ相アーム５２２と、半導体スイッチング素子Ｓｗｐ、Ｓｗｎの直列接続体からなる第２Ｗ相アーム５２３とを有し、これら３相のアーム５２１、５２２、５２３は、正極側電力線１５と負極側電力線１６との間において、互いに並列に接続される。

半導体スイッチング素子Ｓｕｐ、Ｓｕｎ、Ｓｖｐ、Ｓｖｎ、Ｓｗｐ、Ｓｗｎは、例えば、図示するＩＧＢＴの他、ＭＯＳＦＥＴ、バイポーラトランジスタ等の電力用半導体スイッチング素子を用いることができる。半導体スイッチング素子Ｓｕｐ、Ｓｕｎ、Ｓｖｐ、Ｓｖｎ、Ｓｗｐ、Ｓｗｎには、それぞれ、ダイオードＤｕｐ、Ｄｕｎ、Ｄｖｐ、Ｄｖｎ、Ｄｗｐ、Ｄｗｎが、逆並列に接続される。

第１インバータ５１、第２インバータ５２は、各相の半導体スイッチング素子のオンオフを制御することにより、コンバータ部２から供給される直流電力を、３相交流電力に変換する。第１インバータ５１、第２インバータ５２は、Ｕ相の半導体スイッチング素子Ｓｕｐ、Ｓｕｎの接続点５１ｕ、５２ｕが、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２の図示しないＵ相コイルへの電力線５３１、５３２に接続されて、Ｕ相電流を出力する。同様に、Ｖ相の半導体スイッチＳｖｐ、Ｓｗｐの接続点５１ｖ、５２ｖ、Ｗ相の半導体スイッチＳｖｎ、Ｓｗｎの接続点５１ｗ、５２ｗは、それぞれモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２の図示しないＶ相コイル、Ｗ相コイルへの電力線５４１、５４２、５５１、５５２に接続されて、Ｖ相電流、Ｗ相電流を出力する。

インバータ部５は、電力線５３１、５３２、５４１、５４２、５５１、５５２に供給されるモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２からの回生電力又は発電電力を、直流電力に変換して、コンバータ部２に供給することもできる。

電力変換装置１に付設される冷却部４は、コンバータ部２を構成する発熱部品に接して設けられ、冷却媒体との熱交換によって温度上昇を抑制する。冷却部４は、例えば、図５に示すように、第１リアクトルＬ１及び第２リアクトルＬ２を冷却する第１冷却部４１と、図６に示すように、第１アーム２１１、第２アーム２２１を冷却する第２冷却部４２とを有する。特に、発熱量の大きい第１リアクトルＬ１及び第２リアクトルＬ２を、冷却媒体にて効果的に冷却することで、電力変換効率を向上できる。また、第１アーム２１１、第２アーム２２１のスイッチング動作に伴って発生する熱を、効率よく冷却媒体に吸収させることで、電力変換効率をさらに高めることができる。

図５において、第１冷却部４１は、例えば、第１リアクトルＬ１及び第２リアクトルＬ２に接する電力変換装置１の壁面部４１２内に形成される、冷却水等の冷却媒体の流路４１１を有している。壁面部４１２は、内部に流路４１１となる空間部を有する二重壁構造で、例えば、熱伝導性の良好な金属からなる。流路４１１は、図示しない外部の冷却媒体循環流路と接続されて、一方向に冷却媒体を流通させており、ここでは、例えば、図中の左方から右方へ向かう方向を、冷媒流れ方向Ｆとする。壁面部４１２は、電力変換装置１が収容される図示しないケースの底部を構成し、図の上側の面を、第１リアクトルＬ１及び第２リアクトルＬ２が載置される載置面４１３としている。

第１リアクトルＬ１と第２リアクトルＬ２の配置は、冷却媒体による冷却性能を考慮して、予め設定することができる。例えば、図示の配置では、冷媒流れ方向Ｆに沿って、第１リアクトルＬ１が上流側に、第２リアクトルＬ２が下流側に位置するように設定されている。このとき、上流側に位置する第１リアクトルＬ１は、より低温の冷却媒体と熱交換することができ、下流側に位置する第２リアクトルＬ２の発熱の影響を受けないので、下流側に位置する第２リアクトルＬ２よりも、冷却性能が良好となる。このように、コンバータ部２の各相は、第１リアクトルＬ１と第２リアクトルＬ２の配置によって、冷却性能に差が生じる。

そして、制御部３により、第１コンバータ２１及び第２コンバータ２２の１相以上を駆動する際には、第１コンバータ２１の駆動頻度が高くなるように制御するのがよい。１相駆動とする場合には、第１コンバータ２１を選択的に駆動することにより、第１リアクトルＬ１を冷却部４によって効果的に冷却することできる。２相駆動とする場合には、第１コンバータ２１と第２コンバータ２２のうち、第１コンバータ２１が優先的に駆動されるように電流を分配することにより、第１リアクトルＬ１を冷却部４によって効果的に冷却することできる。このように、電流分配と冷却性能を組み合わせることにより、さらなる損失低減が可能になる。

図６に示すように、コンバータ部２の第１アーム２１１及び第２アーム２２１と、インバータ部５の各相アーム５１１～５１３、５２１～５２３は、パワー半導体素子を内蔵するパワーカードＰＣ１～ＰＣ５を用いた半導体積層ユニットＵを構成している。半導体積層ユニットＵは、冷却部４の一部となる第２冷却部４２と一体的に設けられて、コンバータ部２及びインバータ部５の発熱を抑制する。

パワーカードＰＣ１は、第１アーム２１１の２つの半導体スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２とダイオードＤ１、Ｄ２を樹脂モールドして構成される本体部と、図示しない端子部とを有する。同様に、パワーカードＰＣ２は、第２アーム２２１の２つの半導体スイッチング素子Ｓ３、Ｓ４とダイオードＤ３、Ｄ４を本体部に内蔵する。また、パワーカードＰＣ３～ＰＣ５は、第１インバータ５１の各相アーム５１１～５１３を構成する半導体スイッチング素子Ｓｕｐ、Ｓｕｎ、Ｓｖｐ、Ｓｖｎ、Ｓｗｐ、ＳｗｎとダイオードＤｕｐ、Ｄｕｎ、Ｄｖｐ、Ｄｖｎ、Ｄｗｐ、Ｄｗｎを本体部に内蔵する。また、第２インバータ５２の各相アーム５２１～５２３を構成する半導体スイッチング素子Ｓｕｐ、Ｓｕｎ、Ｓｖｐ、Ｓｖｎ、Ｓｗｐ、ＳｗｎとダイオードＤｕｐ、Ｄｕｎ、Ｄｖｐ、Ｄｖｎ、Ｄｗｐ、Ｄｗｎも、同様のパワーカードとして構成されるが、ここでは図示を省略する。

第２冷却部４２は、パワーカードＰＣ１～ＰＣ５と交互に積層される複数の冷却管４２１と、複数の冷却管４２１の両側に接続される一対の導出入用冷却管４２２、４２３を有している。第２冷却部４２の冷却管４２１～４２３は、例えば、熱伝導性の良好な金属にて構成される。複数の冷却管４２１は、それぞれ、両端が開口する偏平管にて構成されて、中空とした内部を冷却媒体流路としており、各パワーカードＰＣ１～ＰＣ５を両側から挟むように密接配置される。一対の導出入用冷却管４２２、４２３は、それぞれ、一端（例えば、図の右端）が閉鎖する円筒管で、開口端（例えば、図の左端）が、図示しない冷却媒体循環流路と接続されている。ここでは、一方（例えば、図の上方）を導入用冷却管４２２とし、もう一方（例えば、図の下方）を、導出用冷却管４２３として、平行配設された複数の冷却管４２１の両端に接続する。

このとき、複数の冷却管４２１の内部には、導入用冷却管４２２から導出用冷却管４２３へ向けて、同一方向（例えば、図の上方から下方へ向かう方向）に冷却媒体が流れる。また、パワーカードＰＣ１～ＰＣ５は、導入用冷却管４２２の開口端に近いパワーカードＰＣ１側が上流側、閉鎖端に近いパワーカードＰＣ５側が下流側に位置する。図７に示されるように、第２冷却部４２内に形成される冷却媒体流路の流路抵抗は、流路が長くなるほど大きくなるので、複数の冷却管４２１の積層段数が多くなる下流側ほど、冷却媒体が流れにくくなる。すなわち、第２冷却部４２は、パワーカードＰＣ１側において、冷却媒体の流量がより多くなり、パワーカードＰＣ５側へ向けて、冷却媒体の流量が徐々に減少することになる。

図８に示されるように、第２冷却部４２において、複数の冷却管４２１の積層段数が増加するのに伴い、熱伝達率は低下する。図中の１段目は、パワーカードＰＣ１に接する最上流の冷却管４２１であり、２段目以降、数字が大きくなるほど下流側の冷却管４２１となる。このとき、流速及び流量が低下する下流側の冷却管４２１よりも、流速及び流量が増加する上流側の冷却管４２１において、熱伝達率が良好となり、半導体積層ユニットＵにおける冷却性能は、パワーカードＰＣ１側ほど良好となる。コンバータ部２のパワーカードＰＣ１、ＰＣ２では、上流側のパワーカードＰＣ１に対する冷却性能がより良好となる。

このように、冷却部４は、第１冷却部４１における第１リアクトルＬ１、第２リアクトルＬ２と、第２冷却部４２におけるパワーカードＰＣ１、ＰＣ２とが、それぞれ接続されると共に、コンバータ部２の駆動頻度の高い順に、冷却性能が良好な配置とすることが好ましい。すなわち、第１コンバータ２１の第１リアクトルＬ１に接続されるパワーカードＰＣ１を、第２コンバータ２２の第２リアクトルＬ２に接続されるパワーカードＰＣ２よりも、上流側に配置することで、第１コンバータ２１の冷却効率を、より高めることができる。そして、第１冷却部４１と第２冷却部４２とを組み合わせて、第１コンバータ２１を効果的に冷却して損失をさらに低減し、効率よい電力変換が可能となる。

なお、本形態では、コンバータ部２の第１コンバータ２１を、小電流域でインダクタンスが大きくなる特性を有する相としたが、図２に示した特性は一例であり、任意に変更することができる。そして、制御部３により、第１リアクトルＬ１と第２リアクトルＬ２の特性に応じて、１相駆動する際に選択される相を選択し、冷却部４の冷却性能が良好となる側に配置することで、同様の効果が得られる。

次に、制御部３の詳細を説明する。図３において、制御部３は、コンバータ部２及びインバータ部５における電圧変換動作を制御して、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２の駆動を制御するＭＧ－ＥＣＵ３１と、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２及びエンジンＥＮＧを含むハイブリッド自動車の運転全体を制御するＨＶ－ＥＣＵ３２を有している。ＨＶ－ＥＣＵ３２は、各種検出装置からの信号に基づいて、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２及びエンジンＥＮＧ等の情報を取得し、ＭＧ－ＥＣＵ３１へモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２の駆動信号を出力すると共に、エンジンＥＮＧを駆動する。

ＭＧ－ＥＣＵ３１には、第１コンバータ２１の第１リアクトルＬ１を流れる電流ＩＬ1を検出する電流センサ６１と、第２コンバータ２２の第２リアクトルＬ２を流れる電流ＩＬ2を検出する電流センサ６２からの検出信号が入力される。また、コンバータ部２と平滑コンデンサ１４との間において、正極側電力線１１と負極側電力線１２の間の電圧ＶＨを検出する電圧センサ６３からの検出信号が入力される。また、図示しない検出装置からモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２の回転数等の情報が入力される。

ＨＶ－ＥＣＵ３２は、ＭＧ－ＥＣＵ３１の検出信号や、図示しない検出装置からの信号、例えば、アクセル開度や車両速度等の信号に基づいてハイブリッド自動車の運転状態を判断し、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２及びエンジンＥＮＧの動力を調整する。例えば、ハイブリッド自動車の走行時には、主にモータジェネレータＭＧ２による走行、エンジンＥＮＧによる走行、エンジンＥＮＧとモータジェネレータＭＧ２による走行が可能である。ＨＶ－ＥＣＵ３２は、調整された動力に基づいてモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２のトルク指令値を算出し、ＭＧ－ＥＣＵ３１に出力する。

ＭＧ－ＥＣＵ３１は、入力されたトルク指令値と回転数等の情報に基づいて、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２へ出力されるべき電力（以下、要求パワーＰｒと称する）を算出し、コンバータ部２及びインバータ部５を駆動するための制御信号を生成する。具体的には、要求パワーＰｒに応じて、コンバータ部２の第１コンバータ２１及び第２コンバータ２２の駆動の要否を判断し、要求される電力条件に応じて、第１コンバータ２１、又は、第１コンバータ２１及び第２コンバータ２２に、例えば、ＰＷＭ（すなわち、パルス幅変調）制御のための信号を出力する。また、トルク指令値に応じた出力トルクが得られるように、インバータ部５の第１インバータ５１及び第２インバータ５２に、ＰＷＭ制御のための信号を出力する。

図９のフローチャートにより、ＭＧ－ＥＣＵ３１にて実行されるコンバータ部２の制御手順の一例を説明する。まず、ステップ１０１において、要求パワーＰｒが取得されると、次いで、ステップ１０２において、要求パワーＰｒが基準値Ｐｔｈより低い値か否か（すなわち、Ｐｒ＜Ｐｔｈ？）を判定する。基準値Ｐｔｈは、予め設定されるもので、例えば、市街地や定速走行等の要求パワーＰｒが比較的小さい運転条件において、コンバータ部２の一方の相を停止の可否を判断するための基準となる。

ステップ１０２が肯定判定されたときは（すなわち、Ｐｒ＜Ｐｔｈ）、ステップ１０３へ進み、コンバータ部２のうちの一方を、インダクタンス特性に基づいて選択する。続いて、ステップ１０４において、要求パワーＰｒが得られるように、第１コンバータ２１による昇圧動作を行い、インバータ部５側の正極側電極線１５へ出力する。具体的には、例えば、要求パワーＰｒに応じて、昇圧後の目標電圧ＶＨ0を設定し、蓄電装置Ｂの電圧ＶＢに対する昇圧比ＶＨ0／ＶＢに応じて、コンバータ部２の目標電流ＩＬ0を設定する。そして、コンバータ部２を流れる電流が、昇圧比ＶＨ0／ＶＢに応じた目標電流ＩＬ0となるように、電流制御を行う。

ステップ１０２において、コンバータ部２の一方の相を選択する方法について説明する。例えば、上記図２の特性を有する第１リアクトルＬ１と第２リアクトルＬ２を用いる場合には、要求パワーＰｒに対応する目標電流ＩＬ0において、インダクタンスがより大きい方を選択する。すなわち、目標電流ＩＬ0が領域Ａの範囲にあれば、第１リアクトルＬ１の方がインダクタンスが大きいので、第１コンバータ２１が駆動され、領域Ｂの範囲にあれば、第２リアクトルＬ２の方がインダクタンスが大きいので、第２コンバータ２２が駆動される。

図１０、図１１に示すように、第１コンバータ２１及び第２コンバータ２２を昇圧動作に伴って、第１リアクトルＬ１、第２リアクトルＬ２を流れる電流ＩＬ1、ＩＬ2は、半導体スイッチング素子Ｓ１～Ｓ４のオンオフに伴って増減する三角波となる。また、電流ＩＬ1、ＩＬ2は、リプル成分を含み、リプル成分の大きさは、第１リアクトルＬ１、第２リアクトルＬ２のインダクタンスに反比例する。すなわち、インダクタンスが大きいほどリプル成分は小さくなる。

したがって、図１０に示す領域Ａでは、高インダクタンスの第１リアクトルＬ１の方が、第２リアクトルＬ２よりも、スイッチングに伴う損失（例えば、オン時のスイッチング損失Ｅon、オフ時のスイッチング損失Ｅoff）を低減できる。一方、図１１に示す領域Ｂでは、第２リアクトルＬ２の方が高インダクタンスとなるので、第１リアクトルＬ１よりも、スイッチングに伴う損失（例えば、オン時のスイッチング損失Ｅon、オフ時のスイッチング損失Ｅoff）を低減できる。

好適には、コンバータ部２の各相のリアクトル特性を決定する際に、要求パワーＰｒを考慮して、第１リアクトルＬ１と第２リアクトルＬ２の特性線のクロスポイントが、基準値以上となるようにすることが望ましい。その場合、要求パワーＰｒが基準値未満の場合には、上記図２の特性において、第１リアクトルＬ１のインダクタンスが大きくなり、ステップ１０２において、第１コンバータ２１が選択されることになる。

これにより、ステップ１０４において、第１コンバータ２１の半導体スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２に、ＰＷＭ信号に基づく所定のタイミングでゲート電圧信号が出力され、半導体スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２が交互にオンオフして、所望の要求パワーＰｒが出力される。

ステップ１０３において、選択されなかった第２コンバータ２２は、停止される。もしくは、電流ＩＬ2＝０となるように電流制御される。

ステップ１０２が否定判定されたときは（すなわち、Ｐｒ≧Ｐｔｈ）、ステップ１０５へ進む。ステップ１０５では、第１コンバータ２１及び第２コンバータ２２の両方を選択する。続いて、ステップ１０６において、要求パワーＰｒが得られるように、第１コンバータ２１及び第２コンバータ２２による昇圧動作を行い、インバータ部５側の正極側電極線１５へ出力する。この場合は、例えば、要求パワーＰｒ対応する目標電流ＩＬ0を、第１リアクトルＬ１と第２リアクトルＬ２のインダクタンス特性に応じて分配する。

例えば、上記図２の特性を有する第１リアクトルＬ１と第２リアクトルＬ２を用いる場合、領域Ａでは、第１リアクトルＬ１の方がインダクタンスが大きいので、第１コンバータ２１側の電流ＩＬ1を、第２コンバータ２２側の電流ＩＬ2より大きくする。領域Ｂでは、第２リアクトルＬ２の方がインダクタンスが大きいので、第２コンバータ２２側の電流ＩＬ2を、第１コンバータ２１側の電流ＩＬ1より大きくする。電流分配は、第１コンバータ２１と第２コンバータ２２における損失、すなわち、第１リアクトルＬ１と半導体スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２及びダイオードＤ１、Ｄ２による損失の和と、第２リアクトルＬ２と半導体スイッチング素子Ｓ３、Ｓ４及びダイオードＤ３、Ｄ４による損失の和が同等になるようにすることが望ましい。

以上のように、要求パワーＰｒが小さい小電流域では、基準値に基づいてコンバータ部２の一方、例えば、第１コンバータ２１を選択し、第２コンバータ２２を停止することで、損失を低減できる。さらに、冷却部４によって第１コンバータ２１を効率よく冷却しながら、昇圧動作を行うことができる。また、要求パワーＰｒがより大きい場合においても、第１コンバータ２１及び第２コンバータ２２のそれぞれに流れる電流を分配制御することで、損失を抑制しながら、昇圧動作を行うことができる。したがって、昇圧動作に伴うスイッチング損失や導通損失を最小限とすることができ、電圧変換効率を向上させることができる。

（実施形態２）
電力変換装置に係る実施形態２について、図１２～図１３を参照して説明する。本形態の電力変換装置１の基本構成は、上記実施形態１と同様であり、以下、相違点である冷却部４の構成を中心に説明する。上記実施形態では、第１冷却部４１の冷媒流れ方向Ｆに対して、第１リアクトルＬ１を上流側に配置して、第２リアクトルＬ１より冷却性能が良好となるようにしたが、冷却媒体との熱伝達率を高くすることによって、冷却性能が良好となるようにしてもよい。
なお、実施形態２以降において用いた符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。

図１２に示すように、コンバータ部２を冷却する第１冷却部４１は、第１リアクトルＬ１及び第２リアクトルＬ２に接する壁面部４１２内に、冷却媒体の流路４１１を有している。流路４１１内には、第１リアクトルＬ１の載置面４１３の直下となる位置に、波板状のフィン４１４が配置されている。これにより、冷却媒体との熱伝達率を高くして、第１リアクトルＬ１側の冷却性能をより高めることができる。

この場合は、必ずしも第１リアクトルＬ１が上流側となるように、流路４１１を構成する必要はなく、流路４１１に対して、第１リアクトルＬ１と第２リアクトルＬ２が並列に配置されていてもよい。このとき、第１リアクトルＬ１側に、波板状のフィン４１４の山部と谷部に囲まれた流路が形成されて、フィン４１４に沿って冷却媒体が流通する。

フィン４１４は、任意の形状とすることができ、例えば、図１３に示すように、流路４１１の冷媒流れ方向Ｆに延びる複数のフィン４１４を配置することもできる。この場合も、流路４１１に対して、第１リアクトルＬ１及び第２リアクトルＬ２を並列配置し、一側面（例えば、図の上側面）側から対向する一側面（例えば、図の下側面）側へ向けて、冷却媒体が流れるように、流路４１１を構成している。

フィン４１４を設けることにより、流れ方向によらず、第１リアクトルＬ１の冷却性能をより良好とすることができる。そして、制御部３によりコンバータ部２を１相駆動する際に、第１コンバータ２１が効果的に冷却される。このような構成とすることで、冷媒流れ方向Ｆの上流側に位置する第１リアクトルＬ１の冷却性能をさらに高めて、損失の低減効果を向上させることができる。

なお、フィン４１４を設けた構成において、第１リアクトルＬ１が上流側となるように配置してもよい。例えば、図１３において、第１リアクトルＬ１と第２リアクトルＬ２の間に、仕切り壁を設けて、第１リアクトルＬ１側を通過した後に第２リアクトルＬ２側へ冷却媒体が流れるように、流路４１１を構成してもすることもできる。

（実施形態３）
図１４に実施形態３として示すように、上記実施形態１における第１冷却部４１の構成において（例えば、図２参照）、第１リアクトルＬ１及び第２リアクトルＬ２の近傍に、第１冷却部４１により冷却される他の発熱部品７１を配置することもできる。その場合には、第１リアクトルＬ１を流路４１１の最上流側に、発熱部品７１を最下流側に配置して、第２リアクトルＬ２を挟んで、第１リアクトルＬ１を発熱部品７１からより遠い位置となるようにするとよい。本形態の電力変換装置１の基本構成は、上記実施形態１と同様であり、説明を省略する。

この構成によれば、制御部３により第１コンバータ２１が１相駆動される際に、停止される第２リアクトルＬ２を挟んで、発熱部品７１と反対側に位置するので、発熱部品７１からの受熱をなくすことができる。これにより、第１リアクトルＬ１の冷却性能をさらに高めて、損失の低減効果を向上させることができる。

（実施形態４）
図１５に実施形態４として示すように、第１冷却部４１において（例えば、図２参照）、第１リアクトルＬ１及び第２リアクトルＬ２を冷却するための流路４１１の構成は、特に制限されず、第１リアクトルＬ１に対する冷却性能がより良好となるように構成されていればよい。具体的には、流路４１１となる空間部を、壁面部４１２の一端（例えば、図の左端）側のみに開口させ、空間部内には、開口端から閉鎖端（例えば、図の右端）の近傍にかけて、冷媒流れ方向Ｆに沿う仕切り壁４１５を設ける。これにより、図中に矢印で示すように、開口端側の導入口４１１ａから冷却媒体が流路４１１内に導入され、閉鎖端側で折り返して導出口４１１ｂへ向かう、Ｕ字路状の流路４１１が形成される。

この場合、第１リアクトルＬ１を、例えば、載置面４１３の中央部に配置することもできる。第２リアクトルＬ２は、流路４１１の閉鎖端側に配置され、例えば、第２リアクトルＬ２の一部は、流路４１１の閉鎖端より外側に位置してもよい。このとき、第１リアクトルＬ１に接する流路４１１の面積は、第２リアクトルＬ２に接する流路４１１の面積よりも大きくなる。

このように、流路４１１との接触面積を大きくすることで、熱伝達率を高くすることができるので、接触面積がより大きい側に配置される第１リアクトルＬ１の冷却性能を、より向上させることができる。

例えば、図１６に示すように、流路４１１内の仕切り壁４１５の壁厚が、流路４１１の導入口４１１ａ及び導出口４１１ｂ側へ向けて大きくなるように構成した場合には、流路４１１と接する載置面４１３の面積は、開口端側で小さくなる。この場合には、第１リアクトルＬ１を、載置面４１３の中央部に配置し、第２リアクトルＬ２を、流路４１１の開口端側に配置することもできる。これにより、第１リアクトルＬ１側の接触面積がより大きくなり、熱伝達率が高くなるようにすることで、同様の効果が得られる。

（実施形態５）
図１７に実施形態５として示すように、電力変換装置１は、コンバータ部２の第１コンバータ２１及び第２コンバータ２２を、それぞれ、並列接続された２つのアームを用いて構成することもできる。具体的には、第１コンバータ２１の第１アーム２１１に、同等構成の半導体スイッチング素子Ｓ５、Ｓ６の直列接続体を含む第３アーム２１２を並列接続して、第１リアクトルＬ１による昇圧動作を行う。同様に、第２コンバータ２２の第２アーム２２１に、同等構成の半導体スイッチング素子Ｓ７、Ｓ８の直列接続体を含む第４アーム２２２を並列接続して、第２リアクトルＬ２による昇圧動作を行う。半導体スイッチング素子Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８には、それぞれダイオードＤ５、Ｄ６、Ｄ７、Ｄ８が逆並列に接続される。

制御部３における要求パワーＰｒが大きく、コンバータ部２が大出力となる場合には、第１コンバータ２１及び第２コンバータ２２に分配される電流を、それぞれ２つのアーム２１１、２１２、２２１、２２２に、さらに分配して出力させることができる。

この場合には、図１８に示すように、第２冷却部４２において、第１コンバータ２１を構成する第１アーム２１１と第３アーム２１２の配置を、冷却性能を考慮して決定することが好ましい。図中、第２冷却部４２は、金属製のケースＣの上半部内に収容される半導体積層ユニットＵを備えており、その上方に、制御部３を構成する制御回路基板が配置されている。ケースＣの下半部内には、ケース底部の第１冷却部４１に接して、第１リアクトルＬ１と第２リアクトルＬ２が収容されている。第１冷却部４１は、第１リアクトルＬ１と第２リアクトルＬ２の載置面４１３を含む壁面部４１２の内部に、冷却媒体の流路４１１を形成している。

半導体積層ユニットＵは、例えば、第１コンバータ２１の第１アーム２１１に対応するパワーカードＰＣ１と、第３アーム２１２に対応するパワーカードＰＣ６とが、冷却管４２１を挟んで隣接配置されている。半導体積層ユニットＵは、導出入用冷却管４２２、４２３が接続される一端側（例えば、図の左端側）に、パワーカードＰＣ１が位置しその下流にパワーカードＰＣ６が位置しており、パワーカードＰＣ１、ＰＣ６は、下方に位置する第１リアクトルＬ１と接続される。

第２コンバータ２２の第２アーム２２１に対応するパワーカードＰＣ２と、第４アーム２２２に対応するパワーカードＰＣ７は、インバータ部５を構成するパワーカードを挟んで、より下流側に配置され、下方に位置する第２リアクトルＬ２と接続される。

この構成によれば、第１冷却部４１及び第２冷却部４２により、第１リアクトルＬ１及びパワーカードＰＣ１、ＰＣ６が効果的に冷却されるので、冷却部４による第１コンバータ２１の冷却性能を最大限に発揮させて、さらなる低損失化を図ることが可能になる。

また、図１９に示すように、電力変換装置１が適用される車両システム１０を、２つの蓄電装置Ｂ１、Ｂ２を含む構成とすることもできる。蓄電装置Ｂ１は、フィルタコンデンサ１１ａを介して第１コンバータ２１に接続され、蓄電装置Ｂ２は、フィルタコンデンサ１１ｂを介して第２コンバータ２２に接続される。フィルタコンデンサ１１ａは、蓄電装置Ｂ１の正極側電力線１３ａと負極側電力線１４ａとの間に配置されており、フィルタコンデンサ１１ｂは、蓄電装置Ｂ２の正極側電力線１３ｂと負極側電力線１４ｂとの間に配置される。

（実施形態６）
図２０に実施形態６として示すように、コンバータ部２に接続されるインバータ部５に、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２を駆動する第１インバータ５１、第２インバータ５２に加えて、モータジェネレータＭＧ３を駆動する第３インバータ５６を設けることもできる。第３インバータ５６は、第３Ｕ相アーム５４１、第３Ｖ相アーム５６２、第３Ｗ相アーム５６３を有し、第１インバータ５１、第２インバータ５２と並列に、正極側電力線１５と負極側電力線１６との間に、並列接続されている。

第３インバータ５６の各アーム５６１～５６３の構成は、第１インバータ５１、第２インバータ５２と同様であり、説明を省略する。モータジェネレータＭＧ３は、第３インバータ５６と電力線５３３、５４３、５５３を介して接続され、例えば、エンジン補機等の動力源として用いられる。

コンバータ部２は、第１リアクトルＬ１に第１アーム２１１が接続される第１コンバータ２１と、第２リアクトルＬ２に第２アーム２２１が接続される第２コンバータ２２を有する。このとき、上記実施形態では、第１アーム２１１を含むパワーカードＰＣ１と、第２アーム２２１を含むパワーカードＰＣ２とを、冷却性能を考慮した配置とすることで、損失の低減を図ったが、使用する半導体素子の損失特性を考慮してもよい。

例えば、第１アーム２１１は、半導体スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２、ダイオードＤ１、Ｄ２といった半導体素子によって構成されている。半導体スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２の損失には、一般に、オン時のスイッチング損失Ｅon、オフ時のスイッチング損失Ｅoffの他、オン動作中の導通損失Ｖonがあり、ダイオードＤ１、Ｄ２の損失には、リカバリ損失Ｅrr、オン動作中の導通損失Ｖfがある。したがって、要求される特性の範囲で、これら特性のより小さい半導体素子を組み合わせることによって、例えば、第１アーム２１１における損失特性が、第２アーム２２１における損失特性よりも、良好となるようにすることができる。

このように、第１冷却部４１による冷却性能が良好な第１リアクトルＬ１に、損失特性が良好な第１アーム２１１を接続して、第１コンバータ２１を構成することができる。そして、制御部３において、１相駆動される際に、第１コンバータ２１を選択することで、冷却部４による冷却性能と、半導体素子自体の損失特性の低下によって、低損失化を実現できる。このとき、例えば、第２冷却部４２による第１アーム２１１と第２アーム２２１の冷却性能を考慮してもよく、さらなる損失低減が可能になる。

（実施形態７）
図２１、図２２に実施形態７として示すように、上記実施形態５における冷却部４の構成において（例えば、図１８参照）、例えば、ケースＣの下半部内に、電気的ノイズの影響を受ける電子部品７２が配置される構成とすることもできる。第１リアクトルＬ１と第２リアクトルＬ２は、ケース底部の第１冷却部４１に接して配置されており、これらに隣接して、電子部品７２が配置される。電子部品７２は、特に限定されないが、例えば、エンジン補機の駆動用のＤＣ－ＤＣコンバータ等である。

第１冷却部４１は、例えば、第１リアクトルＬ１と第２リアクトルＬ２の載置面４１３を含む壁面部４１２の内部に、Ｕ字路状の冷却媒体の流路４１１を形成している。この場合には、第１リアクトルＬ１を流路４１１の最上流側に、電子部品７２を最下流側に配置して、第２リアクトルＬ２を挟んで、第１リアクトルＬ１を電子部品７２からより遠い位置となるようにするとよい。電子部品７２は、一部が流路４１１と接するように、載置面４１３上に載置されている。

この構成によれば、制御部３により第１コンバータ２１が１相駆動される際に、電子部品７２が、停止される第２リアクトルＬ２に隣接するので、第１リアクトルＬ１の駆動に伴う電気的ノイズが電子部品７２に伝達されるのを抑制することができる。これにより、電力変換装置１の損失低減を図ると共に、電力変換装置１を含む車両システムを良好に動作させることができる。

（実施形態８）
図２３、図２４により実施形態８を説明する。図２３に示すように、上記実施形態７における第１冷却部４１の構成において（例えば、図２２参照）、コンバータ部２が収容されるケースＣは、第１リアクトルＬ１及び第２リアクトルＬ２が載置される底部側の壁面部４２１の周辺部から上方へ立ち上がる壁面部Ｃ１を備える容器状に構成される。ここで、コンバータ部２は、例えば、リアクトル特性の違いに起因して、第１リアクトルＬ１と第２リアクトルＬ２の大きさや重量が異なることがある。その場合には、より大きさが大きい又は重量がより重い方を、ケースＣ内において他の部位よりも剛性のより大きい剛性部に近接させて配置することが望ましい。

一例として、図示するように、第１リアクトルＬ１がより大きく又はより重い場合には、壁面部４２１と壁面部Ｃ１とが接続する角部に近い立ち上がり部Ｃ２を剛性部として、立ち上がり部Ｃ２に、第１リアクトルＬ１側がより近くなる配置とするとよい。さらに、図２４に示すように、ケースＣ内の底部側において、対向する壁面部Ｃ１から、第１リアクトルＬ１側へ向けて突出するように、剛性部となる補強リブＣ３を設けてもよい。そして、この補強リブＣ２により近くなる位置に第１リアクトルＬ１を配置することもできる。このようにすると、第１リアクトルＬ１の動作時に発生する振動を抑制する効果が高くなり、耐振性が向上する。

なお、本形態の構成は、上記各実施形態のいずれに適用してもよい。また、上記各実施形態の構成を、それぞれ組み合わせてもよく、例えば、実施形態６に示したように、インバータ部５に、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２、ＭＧ３を駆動する第１インバータ５１、第２インバータ５２、第３インバータ５６を設けた構成において（すなわち、図１９参照）、インバータ部５に接続されるコンバータ部２を、実施形態５に示したように、第１コンバータ２１及び第２コンバータ２２が、それぞれ、並列接続された２つのアームを有する構成としてもよい（すなわち、図１７参照）。

本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。例えば、上記各実施形態では、ハイブリッド自動車を例示して説明したが、これに限るものではなく、例えば、電気自動車等のモータ走行可能な電動車両であれば適用可能である。また、電源を、充放電可能な蓄電装置とし、コンバータ部を、昇降圧コンバータを用いた構成としたが、放電のみが可能な電源を用い、コンバータ部を、昇圧コンバータとして構成することもできる。

Ｂ、Ｂ１、Ｂ２ 電源（蓄電装置）
ＭＧ１、ＭＧ２、ＭＧ３ モータジェネレータ（負荷）
Ｌ１ 第１リアクトル（リアクトル）
Ｌ２ 第２リアクトル（リアクトル）
Ｓ１～Ｓ８ 半導体スイッチング素子
１ 電力変換装置
２ コンバータ部
２１ 第１コンバータ（コンバータ）
２２ 第２コンバータ（コンバータ）
３ 制御部
４ 冷却部

Claims (10)

1. 電源（Ｂ、Ｂ１、Ｂ２）と負荷（ＭＧ１、ＭＧ２、ＭＧ３）との間に接続されるコンバータ部（２）と、上記コンバータ部の駆動を制御する制御部（３）とを備える電力変換装置（１）であって、
   上記コンバータ部は、並列に接続された複数相のコンバータ（２１、２２）を有し、上記コンバータは、それぞれ、リアクトル（Ｌ１、Ｌ２）と半導体スイッチング素子（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８）とを含んで構成されると共に、複数相の上記コンバータは、少なくとも１相について、リアクトル特性であるインダクタンス－直流電流特性が他の相と異なっており、
   上記制御部は、要求パワー（Ｐｒ）と上記コンバータのリアクトル特性に応じて、複数相の上記コンバータに流れる電流（ＩＬ1、ＩＬ2）を分配制御すると共に、上記要求パワーが基準値（Ｐｔｈ）以上の場合には、複数相を駆動して電流を分配し、かつ、上記要求パワーに対応する電流域においてインダクタンスが大きく、リアクトル特性が良好な相ほど、電流の分配比率を大きくする、電力変換装置。
2. 上記インダクタンス－直流電流特性は、直流電流の増加によりインダクタンス値が低下する関係にあり、
   複数相の上記コンバータにおいて、上記少なくとも１相のリアクトル特性は、他の相と上記インダクタンス－直流電流特性の特性線の傾きが異なる、請求項１に記載の電力変換装置。
3. 上記制御部は、上記要求パワーが基準値（Ｐｔｈ）未満の場合には、上記要求パワーに対応する電流域においてインダクタンスが大きく、良好なリアクトル特性を有する１相を駆動し、他の相を停止する、請求項１に記載の電力変換装置。
4. 冷却媒体が流通する冷却部（４）を備えており、上記冷却部に対して、上記要求パワーが上記基準値未満の場合に駆動される相の上記リアクトルは、他の相よりも冷却性能が良好となるように配置される、請求項２又は３に記載の電力変換装置。
5. 上記冷却部は、上記リアクトルを冷却する冷却媒体の流路（４１１）を備えており、上記駆動される相の上記リアクトルは、他の相よりも上記流路の上流側、又は、熱伝達率が高い側に配置される、請求項４に記載の電力変換装置。
6. 上記冷却部は、上記リアクトルと共に上記流路に沿って配置される発熱部品（７１）を冷却し、上記駆動される相の上記リアクトルは、他の相よりも、上記発熱部品から遠い位置に配置される、請求項５に記載の電力変換装置。
7. 上記冷却部は、上記半導体スイッチング素子を冷却する複数の冷却管（４２１）を備えており、上記駆動される相の上記半導体スイッチング素子は、他の相よりも冷却性能が良好となるように配置される、請求項４～６のいずれか１項に記載の電力変換装置。
8. 上記駆動される相の上記半導体スイッチング素子は、他の相よりも、上記半導体スイッチング素子の損失特性が良好となる構成を有している、請求項４～７のいずれか１項に記載の電力変換装置。
9. 上記冷却部に隣接して、上記リアクトルと共に電子部品（７２）が並んで配置されており、上記駆動される相の上記リアクトルは、他の相よりも、上記電子部品から遠い位置に配置される、請求項４～８のいずれか１項に記載の電力変換装置。
10. 上記コンバータ部が収容されるケース（Ｃ）を有し、上記ケースの底部に、各相の上記リアクトルが並んで載置される載置面（４１３）を有すると共に、上記リアクトルは、他の相に比べて大きいか又は重いほど、上記ケース内においてより剛性が高い剛性部に近接配置される、請求項１～９のいずれか１項に記載の電力変換装置。

Images