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公開番号2025069688
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-01
出願番号2023179570
出願日2023-10-18
発明の名称電力変換装置
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人弁理士法人アイテック国際特許事務所
主分類H02M 7/48 20070101AFI20250423BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】オープン巻線モータをY結線駆動する際の電力ロスを抑制する。
【解決手段】第1インバータの上アームの3つのスイッチング素子および下アームの3つのスイッチング素子と第2インバータの上アームの3つのスイッチング素子とライン接続用スイッチング素子とを第1半導体スイッチング素子により構成し、第2インバータの下アームの3つのスイッチング素子を第1半導体スイッチング素子とは異なる第2半導体スイッチング素子により構成し、第1半導体スイッチング素子として第2半導体スイッチング素子に比して導通特性が優れた半導体スイッチング素子を用いる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
蓄電装置と三相のオープン巻線モータとに接続された電力変換装置であって、
前記蓄電装置に接続された電力ラインに接続されると共に前記オープン巻線モータの各相に接続された第１インバータと、
前記電力ラインに接続されると共に前記オープン巻線モータの各相に接続された第２インバータと、
前記第１インバータと前記第２インバータとの間の前記電力ラインの正極側ラインに取り付けらたライン接続用スイッチング素子と、
を備え、
前記第１インバータの上アームの３つのスイッチング素子および下アームの３つのスイッチング素子と前記第２インバータの上アームの３つのスイッチング素子と前記ライン接続用スイッチング素子とを第１半導体スイッチング素子により構成し、
前記第２インバータの下アームの３つのスイッチング素子を前記第１半導体スイッチング素子とは異なる第２半導体スイッチング素子により構成し、
前記第１半導体スイッチング素子として前記第２半導体スイッチング素子に比して導通特性が優れた半導体スイッチング素子を用いる、
ことを特徴とする電力変換装置。
続きを表示（約 800 文字）【請求項２】
蓄電装置と三相のオープン巻線モータとに接続された電力変換装置であって、
前記蓄電装置に接続された電力ラインに接続されると共に前記オープン巻線モータの各相に接続された第１インバータと、
前記電力ラインに接続されると共に前記オープン巻線モータの各相に接続された第２インバータと、
前記第１インバータと前記第２インバータとの間の前記電力ラインの負極側ラインに取り付けらたライン接続用スイッチング素子と、
を備え、
前記第１インバータの上アームの３つのスイッチング素子および下アームの３つのスイッチング素子と前記第２インバータの下アームの３つのスイッチング素子と前記ライン接続用スイッチング素子とを第１半導体スイッチング素子により構成し、
前記第２インバータの上アームの３つのスイッチング素子を前記第１半導体スイッチング素子とは異なる第２半導体スイッチング素子により構成し、
前記第１半導体スイッチング素子として前記第２半導体スイッチング素子に比して導通特性が優れた半導体スイッチング素子を用いる、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の電力変換装置であって、
前記第１半導体スイッチング素子は、窒化ガリウム（ＧａＮ）やシリコンカーバイト（ＳｉＣ）を用いたワイドバンドギャップ半導体によるスイッチング素子であり、
前記第２半導体スイッチング素子は、シリコン（Ｓｉ）を用いた半導体によるスイッチング素子である、
電力変換装置。
【請求項４】
請求項３記載の電力変換装置であって、
前記第１半導体スイッチング素子は、ＳｉＣ－ＭＯＳＦＥＴであり、
前記第２半導体スイッチング素子は、Ｓｉ－ＩＧＢＴである、
電力変換装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、電力変換装置に関し、詳しくは、オープン巻線モータを駆動する２つのインバータを有する電力変換装置に関する。
続きを表示（約 3,800 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電力変換装置としては、バッテリに接続された電力ラインに接続されると共にオープン巻線モータの各相に接続された第１インバータと、電力ラインに接続されると共にオープン巻線モータの各相に接続された第２インバータと、第１インバータと第２インバータとの間の電力ラインの正極側および負極側に取り付けらた２つの開閉器と、を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この電力変換装置は、２つの開閉器が開の状態でＹ制御を行うＹ結線駆動と、２つの開閉器が閉の状態でΔ制御を行うΔ結線駆動とを切り替える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１８－０１４８２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の電力変換装置では、Ｙ結線駆動時には開閉器や第２インバータの上アームまたは下アームを常時オン状態とするため、常時オン状態のスイッチング素子による通電抵抗により電力ロスが生じたり、スイッチング素子の過熱が生じたりするなどの不都合が生じる。
【０００５】
本開示の電力変換装置は、オープン巻線モータをＹ結線駆動する際の電力ロスを抑制することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の電力変換装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本開示の電力変換装置は、
蓄電装置と三相のオープン巻線モータとに接続された電力変換装置であって、
前記蓄電装置に接続された電力ラインに接続されると共に前記オープン巻線モータの各相に接続された第１インバータと、
前記電力ラインに接続されると共に前記オープン巻線モータの各相に接続された第２インバータと、
前記第１インバータと前記第２インバータとの間の前記電力ラインの正極側ラインに取り付けらたライン接続用スイッチング素子と、
を備え、
前記第１インバータの上アームの３つのスイッチング素子および下アームの３つのスイッチング素子と前記第２インバータの上アームの３つのスイッチング素子と前記ライン接続用スイッチング素子とを第１半導体スイッチング素子により構成し、
前記第２インバータの下アームの３つのスイッチング素子を前記第１半導体スイッチング素子とは異なる第２半導体スイッチング素子により構成し、
前記第１半導体スイッチング素子として前記第２半導体スイッチング素子に比して導通特性が優れた半導体スイッチング素子を用いる、
ことを特徴とする。
【０００８】
本開示の電力変換装置は、蓄電装置に接続された電力ラインに接続されると共にオープン巻線モータの各相に接続された第１インバータと、電力ラインに接続されると共にオープン巻線モータの各相に接続された第２インバータと、第１インバータと第２インバータとの間の電力ラインの正極側ラインに取り付けらたライン接続用スイッチング素子と、を備える。そして、第１インバータの上アームの３つのスイッチング素子および下アームの３つのスイッチング素子と第２インバータの上アームの３つのスイッチング素子とライン接続用スイッチング素子とを第１半導体スイッチング素子により構成し、第２インバータの下アームの３つのスイッチング素子を第１半導体スイッチング素子とは異なる第２半導体スイッチング素子により構成し、第１半導体スイッチング素子として第２半導体スイッチング素子に比して導通特性が優れた半導体スイッチング素子を用いる。これにより、ライン接続用スイッチング素子をオフとし、且つ、第２インバータの上アームの３つのスイッチング素子とをオンとすると共に第２インバータの下アームの３つのスイッチング素子をオフとする状態で第１インバータの各スイッチング素子をスイッチング制御することによりオープン巻線モータをＹ結線駆動するときには、第２インバータの上アームの３つのスイッチング素子として導通特性に優れた第１半導体スイッチング素子を用いることにより、第２インバータの上アームの３つのスイッチング素子として第２半導体スイッチング素子を用いるものに比して、電力ロスを抑制することができる。また、ライン接続用スイッチング素子をオンとした状態で第１インバータの各スイッチング素子をスイッチング制御すると共に第２インバータの各スイッチング素子をスイッチング制御することによりオープン巻線モータをΔ結線駆動するときには、ライン接続用スイッチング素子として導通特性に優れた第１半導体スイッチング素子を用いることにより、ライン接続用スイッチング素子として第２半導体スイッチング素子を用いるものに比して、電力ロスを抑制することができる。なお、第２半導体スイッチング素子は、一般的に導通特性に優れた第１半導体スイッチング素子に比して価格が安いため、第２インバータの下アームの３つのスイッチング素子を第２半導体スイッチング素子によって構成することにより、第２インバータの下アームの３つのスイッチング素子も第１半導体スイッチング素子によって構成するものに比して、電力変換装置を安価なものにすることができる。
【０００９】
また、本開示の電力変換装置は、
蓄電装置と三相のオープン巻線モータとに接続された電力変換装置であって、
前記蓄電装置に接続された電力ラインに接続されると共に前記オープン巻線モータの各相に接続された第１インバータと、
前記電力ラインに接続されると共に前記オープン巻線モータの各相に接続された第２インバータと、
前記第１インバータと前記第２インバータとの間の前記電力ラインの負極側ラインに取り付けらたライン接続用スイッチング素子と、
を備え、
前記第１インバータの上アームの３つのスイッチング素子および下アームの３つのスイッチング素子と前記第２インバータの下アームの３つのスイッチング素子と前記ライン接続用スイッチング素子とを第１半導体スイッチング素子により構成し、
前記第２インバータの上アームの３つのスイッチング素子を前記第１半導体スイッチング素子とは異なる第２半導体スイッチング素子により構成し、
前記第１半導体スイッチング素子として前記第２半導体スイッチング素子に比して導通特性が優れた半導体スイッチング素子を用いる、
ことを特徴とする。
【００１０】
また、本開示の電力変換装置は、蓄電装置に接続された電力ラインに接続されると共にオープン巻線モータの各相に接続された第１インバータと、電力ラインに接続されると共にオープン巻線モータの各相に接続された第２インバータと、第１インバータと第２インバータとの間の電力ラインの正極側ラインに取り付けらたライン接続用スイッチング素子と、を備える。そして、第１インバータの上アームの３つのスイッチング素子および下アームの３つのスイッチング素子と第２インバータの下アームの３つのスイッチング素子とライン接続用スイッチング素子とを第１半導体スイッチング素子により構成し、第２インバータの上アームの３つのスイッチング素子を第１半導体スイッチング素子とは異なる第２半導体スイッチング素子により構成し、第１半導体スイッチング素子として第２半導体スイッチング素子に比して導通特性が優れた半導体スイッチング素子を用いる。これにより、ライン接続用スイッチング素子をオフとし、且つ、第２インバータの下アームの３つのスイッチング素子とをオンとすると共に第２インバータの上アームの３つのスイッチング素子をオフとする状態で第１インバータの各スイッチング素子をスイッチング制御することによりオープン巻線モータをＹ結線駆動するときには、第２インバータの下アームの３つのスイッチング素子として導通特性に優れた第１半導体スイッチング素子を用いることにより、第２インバータの下アームの３つのスイッチング素子として第２半導体スイッチング素子を用いるものに比して、電力ロスを抑制することができる。また、ライン接続用スイッチング素子をオンとした状態で第１インバータの各スイッチング素子をスイッチング制御すると共に第２インバータの各スイッチング素子をスイッチング制御することによりオープン巻線モータをΔ結線駆動するときには、ライン接続用スイッチング素子として導通特性に優れた第１半導体スイッチング素子を用いることにより、ライン接続用スイッチング素子として第２半導体スイッチング素子を用いるものに比して、電力ロスを抑制することができる。なお、この場合も、第２半導体スイッチング素子は、一般的に導通特性に優れた第１半導体スイッチング素子に比して価格が安いため、第２インバータの下アームの３つのスイッチング素子を第２半導体スイッチング素子によって構成することにより、第２インバータの下アームの３つのスイッチング素子も第１半導体スイッチング素子によって構成するものに比して、電力変換装置を安価なものにすることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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