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公開番号2024088144
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-07-02
出願番号2022203174
出願日2022-12-20
発明の名称電力変換装置
出願人日産自動車株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H02M 7/48 20070101AFI20240625BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】電力変換装置を構成するアーム内で直列接続された第1スイッチ素子及び第2スイッチ素子の間で、リーク特性に違いがある場合であっても、アームの故障率が大きくなってしまうことを抑制できる電力変換装置を提供する。
【解決手段】電力変換装置は、第1入力端子及び出力端子の間に並列に接続された、第1スイッチ素子及び第1調整回路と、第2入力端子及び出力端子の間に並列に接続された、第2スイッチ素子及び第2調整回路と、を備え、第1調整回路の直流抵抗値は、第1スイッチ素子の非導通時の直流抵抗値よりも小さく、第2調整回路の直流抵抗値は、第2スイッチ素子の非導通時の直流抵抗値よりも小さい。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１入力端子、第２入力端子、及び、出力端子の間で電力を変換する電力変換装置であって、
前記第１入力端子及び前記出力端子の間に並列に接続された、第１スイッチ素子及び第１調整回路と、
前記第２入力端子及び前記出力端子の間に並列に接続された、第２スイッチ素子及び第２調整回路と、
を備え、
前記第１調整回路の直流抵抗値は、前記第１スイッチ素子の非導通時の直流抵抗値よりも小さく、
前記第２調整回路の直流抵抗値は、前記第２スイッチ素子の非導通時の直流抵抗値よりも小さいこと
を特徴とする電力変換装置。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記第１調整回路の直流抵抗値に対する前記第２調整回路の直流抵抗値の比についての１からのずれ量は、
前記第１スイッチ素子の非導通時の直流抵抗値に対する前記第２スイッチ素子の非導通時の直流抵抗値の比についての１からのずれ量よりも小さいこと
を特徴とする、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記第１調整回路は、第１抵抗素子によって構成され、
前記第２調整回路は、第２抵抗素子によって構成されること
を特徴とする、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記第１入力端子及び前記第２入力端子の間に接続された平滑用キャパシタを更に備え、
前記平滑用キャパシタへの電力の供給が停止してから所定時間内に、前記平滑用キャパシタの電圧が所定電圧以下となるよう、前記第１抵抗素子及び前記第２抵抗素子によって前記平滑用キャパシタに蓄えられた電力が放電されること
を特徴とする、請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記第１抵抗素子及び前記第２抵抗素子の直流抵抗値は、それぞれ１ｋΩ以上であること
を特徴とする、請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記第１調整回路は、前記第１スイッチ素子の過電流を検出する回路に含まれる整流素子によって構成され、
前記第２調整回路は、前記第２スイッチ素子の過電流を検出する回路に含まれる整流素子によって構成されること
を特徴とする、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記第１調整回路は、前記第１スイッチ素子の過電流を検出する回路に含まれる整流素子に並列に接続した抵抗素子によって構成され、
前記第２調整回路は、前記第２スイッチ素子の過電流を検出する回路に含まれる整流素子に並列に接続した抵抗素子によって構成されること
を特徴とする、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記第１入力端子及び前記出力端子の間に接続され、前記第１スイッチ素子に対して逆並列に接続された第１整流素子と、
前記第２入力端子及び前記出力端子の間に接続され、前記第２スイッチ素子に対して逆並列に接続された第２整流素子と、
を更に備え、
前記第１調整回路の直流抵抗値は、前記第１スイッチ素子及び前記第１整流素子からなる並列回路の非導通時の直流抵抗値よりも小さく、
前記第２調整回路の直流抵抗値は、前記第２スイッチ素子及び前記第２整流素子からなる並列回路の非導通時の直流抵抗値よりも小さいこと
を特徴とする、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記第１整流素子及び前記第２整流素子は、ワイドバンドギャップ半導体であること
を特徴とする、請求項８に記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記第１スイッチ素子及び前記第２スイッチ素子は、ワイドバンドギャップ半導体であること
を特徴とする、請求項１～９のいずれか一項に記載の電力変換装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、直流電源および負荷と接続される第１インバータと、第１インバータおよび負荷と接続される少なくとも１つの第２インバータとを備える電力変換装置が開示されている。当該電力変換装置において、第２インバータの２つのアームのうち、第１インバータと接続される第１アームをＳｉ半導体素子で構成し、負荷と接続される第２アームをＳｉＣ半導体素子で構成することで、第２インバータの２つのアーム間での宇宙線等による故障率が同程度となり、第２インバータの長寿命化が実現される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開第２０２１／１６６１６４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された技術によれば、電力変換装置を構成するアーム内で直列接続された第１スイッチ素子及び第２スイッチ素子の間で、ドレイン・ソース間のリーク特性に違いがある場合、オフ状態にある第１スイッチ素子及び第２スイッチ素子のうち、リーク電流が小さいスイッチ素子に大きな電圧が印加されてしまう。その結果、リーク電流が大きいスイッチ素子と比べて、リーク電流が小さいスイッチ素子において宇宙線等による故障率が大きくなってしまい、アームの故障率が大きくなってしまうという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものである。その目的とするところは、電力変換装置を構成するアーム内で直列接続された第１スイッチ素子及び第２スイッチ素子の間で、リーク特性に違いがある場合であっても、アームの故障率が大きくなってしまうことを抑制できる電力変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するために、本発明の一態様に係る電力変換装置は、第１入力端子及び出力端子の間に並列に接続された、第１スイッチ素子及び第１調整回路と、第２入力端子及び出力端子の間に並列に接続された、第２スイッチ素子及び第２調整回路と、を備える。そして、第１調整回路の直流抵抗値は、第１スイッチ素子の非導通時の直流抵抗値よりも小さく、第２調整回路の直流抵抗値は、第２スイッチ素子の非導通時の直流抵抗値よりも小さい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、電力変換装置を構成するアーム内で直列接続された第１スイッチ素子及び第２スイッチ素子の間で、リーク特性に違いがある場合であっても、アームの故障率が大きくなってしまうことを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、本発明の第１実施形態に係る電力変換装置の構成を示す回路図である。
図２は、スイッチ素子のリーク電流と電圧の間の関係の一例を示す図である。
図３は、スイッチ素子と比較した、調整回路の電流と電圧の間の関係の一例を示す図である。
図４は、スイッチ素子の故障率の一例を示す図である。
図５は、本発明の第１実施形態に係る電力変換装置の変形例の構成を示す回路図である。
図６は、本発明の第２実施形態に係る電力変換装置の構成を示す回路図である。
図７は、本発明の第３実施形態に係る電力変換装置の構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。説明において、同一のものには同一符号を付して重複説明を省略する。
【００１０】
［第１実施形態の説明］
図１は、第１実施形態に係る電力変換装置の構成を示す回路図である。電力変換装置は、例えば、自動車の駆動用インバータなどに用いる。電力変換装置は、バッテリなどの電源（図示なし）の正電極及び負電極に、それぞれ電気的に接続される第１入力端子Ｔ１及び第２入力端子Ｔ２を有する。バッテリ等の電源と、第１入力端子Ｔ１、第２入力端子Ｔ２の間には、リレーや抵抗などが存在してもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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