JP2011062051A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来よりもコストを低く抑えた電力変換装置を提供する。
【解決手段】電力変換装置３０は、第１電源Ｅ１（電源）から供給される電力を変換して出力機器に出力する一以上の電力変換部３１と、電力変換部３１を構成する二以上のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を個別に駆動制御する二以上のコントローラ３Ｂ（制御演算装置）とを有し、二以上のコントローラ３Ｂ，３Ｃの基底電位が同電位になるように接続する。この構成によれば、下アーム側のスイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６，Ｑ２２とコントローラ３Ｂ，３Ｃとの間に絶縁素子を備える必要がなく、その分だけコストを低く抑えることができる。また、コントローラ３Ｂ，３Ｃと電力変換部３１との基底電位が確実に同電位になるので、これらの間の信号伝達を確実に行える。
【選択図】図１

Description

本発明は、電力変換部と制御演算装置を有する電力変換装置に関する。

従来では、電力変換装置に制御演算装置を内蔵し、スイッチング素子の駆動・保護回路とマイコンとの間にＨＶＩＣ（High Voltage Integrated Circuit；高耐圧の半導体集積回路）を介在させて信号伝達するように構成した車載用電力変換装置の一例が開示されている（例えば特許文献１；特に段落００１４−００１６および図３を参照）。

特許第３６２５６９２号公報

上記特許文献１に記載された技術によれば、スイッチング素子の駆動・保護回路とマイコンとの間をＨＶＩＣで絶縁することができる。ところが、ＨＶＩＣは多くの回路素子や集積回路等を用いて構成するので高価になる（特許文献１の段落００１１，００１２および図２を参照）。このＨＶＩＣはスイッチング素子ごとに対応して備える必要があるので、全体としてコストが嵩む。

また、一のマイコンと上下アームのスイッチング素子とを一組とし、複数組を備えた装置を仮定する。下アームは共通電位（すなわち基板等で共通する電位であって、アース線などで接地する場合は０[Ｖ]となる電位）を基準電位として作動するスイッチング素子を意味し、上アームは共通電位よりも高電位を基準電位として作動するスイッチング素子を意味する（以下、本明細書において同じ）。この装置において、マイコンのグランド（ＧＮＤ）端子と、当該マイコンと同じ組にかかるスイッチング素子のエミッタ端子（グランド端子に相当する端子）とを接続しないときは、グランド端子間に生じ得る電位差によってマイコンとスイッチング素子との間に信号伝達が適切に行われない場合がある。

さらに、例えば出力機器として三相の発電電動機を適用し、かつ複数の発電電動機について発電電動機ごとに一のマイコンを割り当てる例を仮定する。スイッチング素子について状態（例えば温度や電流等）は、三相全てを検知するのではなく、いずれか一相（これを「検知相」と称することにする。）のみを検知すると仮定する。もし、マイコンのグランド端子と、スイッチング素子の検知相とは別相のグランド端子と接続するとき、同じグランド端子であっても電位差が生じるために信号検知の精度が低下する。精度低下は、検知を行う検知回路のグランド端子と、マイコンのグランド端子とを接続しない場合にも生じる。

本発明はこのような点に鑑みてなしたものであり、第１の目的は従来よりもコストを低く抑えた電力変換装置を提供することである。第２の目的は、マイコンとスイッチング素子との間の信号伝達を確実に行う電力変換装置を提供することである。第３の目的は、信号検知の精度を向上させた電力変換装置を提供することである。

上記課題を解決するためになされた請求項１に記載の発明は、電源（例えばバッテリ）から供給される電力を変換して出力機器に出力する一以上の電力変換部と、前記電力変換部を構成する二以上のスイッチング素子を個別に駆動制御する二以上の制御演算装置とを有する電力変換装置において、前記二以上の制御演算装置の基底電位が同電位になるように接続することを特徴とする。

この構成によれば、一以上の電力変換部と二以上の制御演算装置とを同電圧系に配置することで、下アーム側のスイッチング素子と制御演算装置との間にＨＶＩＣ等の絶縁素子を備える必要がないので、絶縁素子が少ない分はコストを低く抑えることができる。また、二以上の制御演算装置の基底電位どうしを接続することで確実に同電位になるので、制御演算装置相互間の信号伝達を確実に行うことができる。さらに、安定化回路が少なくて済むため、コストを低減することができる。

なお、「基底電位」は各部や各手段の内部で共通する電位を意味し、アース線などによって接地された場合には０[Ｖ]となる。「出力機器」は電力変換部から出力する電力を受けて作動可能な任意の機器を適用できる。例えば、回転機（すなわち発電機，電動機，発電電動機等）、電力系統、負荷等のうちで一以上が該当する。「絶縁素子」は絶縁を確保する素子であって、上述した特許文献１のＨＶＩＣのほか、フォトカプラ、磁気結合素子（例えばコイルやトランス等のインダクタ）、アイソレーションアンプ、抵抗器、容量性素子（例えばコンデンサ等のキャパシタ）などが該当する。「制御演算装置」は二以上のスイッチング素子を個別に駆動制御できれば構成は任意である。よって、ＣＰＵを中心とする構成（いわゆるソフトウェアロジック）であると、回路素子を組み合わせた構成（いわゆるハードウェアロジック）であるとを問わない。

請求項２に記載の発明は、前記電力変換部が複数相で電力を変換する場合は、前記複数相のうち一相の基底電位と同電位になるように接続することを特徴とする。この構成によれば、複数相のうちのいずれか一相について、制御演算装置の基底電位と電力変換部の基底電位とが接続するので確実に同電位になる。したがって、制御演算装置と電力変換部との信号伝達を確実に行うことができる。

請求項３に記載の発明は、二以上の前記制御演算装置は、一列状に基板上に配置されることを特徴とする。この構成によれば、制御演算装置相互間で信号伝達を行うための配線を極力短くできるので、外来ノイズ等による影響を防止し、信号伝達を確実に行うことができる。

請求項４に記載の発明は、前記電力変換部には、前記二以上のスイッチング素子のうち特定した一のスイッチング素子の状態を検知して検知信号を出力する状態検知手段を備え、前記制御演算装置には、前記状態検知手段から出力された検知信号に基づいて、前記スイッチング素子の状態を示す数値を取得する数値取得手段を備え、前記制御演算装置の基底電位と前記数値取得手段の基底電位とが同電位になるように接続することを特徴とする。この構成によれば、制御演算装置の基底電位と数値取得手段の基底電位とを接続することで確実に同電位になるので、制御演算装置と電力変換部との信号伝達を確実に行うことができる。なお、「状態検知手段」はスイッチング素子の状態（例えば温度や電流等）を検知する素子や回路等が該当する。「数値取得手段」は検知信号に基づいて内部処理可能な数値に変換する回路等（例えばＡ／Ｄ変換回路）が該当する。

請求項５に記載の発明は、前記状態検知手段は、スイッチング素子の温度と、スイッチング素子に備えたセンス端子から出力されるセンス電流との一方または双方を検知することを特徴とする。この構成によれば、スイッチング素子の温度を検知する素子（例えば感温素子）と、センス電流を検知するための素子（例えば抵抗器）との一方または双方を状態検知手段として備える。基底電位とが同電位になるように接続されているので、スイッチング素子の状態を精度よく検知することができる。

請求項６に記載の発明は、前記制御演算装置を作動させる電力を安定して供給する安定化回路の基底電位は、前記制御演算装置に対応する前記電力変換部の基底電位と同電位になるように接続されることを特徴とする。この構成によれば、安定化回路の基底電位と電力変換部の基底電位とを接続することで確実に同電位になるので、制御演算装置と電力変換部との信号伝達を確実に行うことができる。

請求項７に記載の発明は、ベース基板は、前記スイッチング素子に接続するための接続部位を複数かつ一列状に配置し、複数の接続部位のうち端側に配置された前記接続部位の少なくとも一部を含んで電位が同一となるように接続する配線パターンからなる同電位領域を備え、前記制御演算装置は、前記同電位領域の領域内に配置することを特徴とする。この構成によれば、制御演算装置を同電位領域の領域内に配置すればよいので、レイアウトの自由度が著しく向上するとともに、制御演算装置の作動を確実にできる。

請求項８に記載の発明は、前記電源と前記電力変換部との間に介在され、出力側両端に接続する第２キャパシタを有し、前記電源の電圧を昇圧して前記電力変換部に出力する昇圧部を備え、前記制御演算装置は、前記第２キャパシタの基底電位の接続箇所から最も近い相の領域内に配置することを特徴とする。この構成によれば、第２キャパシタは昇圧後の電圧の電位変動を低減するので、ノイズを要因とする制御演算装置の誤作動を防止して安定化させることができる。

請求項９に記載の発明は、前記電力変換部に印加される電圧および前記電源の電圧を検知する電圧検知手段をさらに備え、前記制御演算装置の基底電位と前記電圧検知手段の基底電位とが同電位になるように接続することを特徴とする。この構成によれば、制御演算装置の基底電位と電圧検知手段の基底電位とを接続することで確実に同電位になり、さらに電圧検知手段による電圧検知の精度が向上する。よって、電力変換部による出力電圧の精度を向上させることができる。

請求項１０に記載の発明は、前記制御演算装置が配置される多層基板は、二以上の層について電位が同一となるように接続する配線パターンからなる同電位領域を前記電力変換部に備えるスイッチング素子ごとに対応して形成し、かつ、前記スイッチング素子ごとに対応して形成した前記同電位領域について異なる前記同電位領域が積層方向（厚み方向）に隣接する層で重ならないように形成することを特徴とする。この構成によれば、スイッチング素子ごとに異なる同電位領域が隣接する層で重ならないので、ノイズの影響を受けにくくなる。よって、制御演算装置や電力変換部の作動を安定化させることができる。

請求項１１に記載の発明は、前記スイッチング素子の両面側から冷却する冷却装置を有することを特徴とする。この構成によれば、両面冷却の形式を取ることで、片面冷却に比べて基板上の高圧系の面積を大幅に減らすことができる。よって、制御演算装置の配置に対してレイアウトの自由度が著しく向上する。

請求項１２に記載の発明は、前記二以上のスイッチング素子を上アームと下アームとに区分するとき、下アームは上アームに対して前記冷却装置内を流れる冷却用流体の下流側になるように配置することを特徴とする。この構成によれば、下アーム側に配置される制御演算装置に対応して、温度が高くなる下アームの温度検出を行うことにより、温度の高いスイッチング素子を精度良く検出することができる。

請求項１３に記載の発明は、前記電力変換部は前記スイッチング素子ごとにサブ基板を有し、前記サブ基板は、前記ベース基板に接続するとともに、前記下アームに属するスイッチング素子相互間の基底電位が同電位となるように接続用部材を用いて接続することを特徴とする。この構成によれば、下アームに属するスイッチング素子相互間の基底電位が同電位となるので、電流がループする事態を防止できる。よって、制御演算装置や電力変換部の作動を安定化させることができる。なお、「サブ基板」はスイッチング素子を有していれば形態は任意であり、例えばモジュールや配線基板等が該当する。

請求項１４に記載の発明は、前記駆動回路を作動させる電力を供給する電力供給線の両端に接続する第３キャパシタを備え、前記制御演算装置の基底電位と前記第３キャパシタの基底電位とが同電位になるように接続することを特徴とする。この構成によれば、第３キャパシタは駆動回路に供給する電圧の電位変動を低減するので、ノイズを要因とする制御演算装置や駆動回路の誤作動を防止して安定化させることができる。

電力変換装置の第１構成例を示す回路図である。 スイッチング素子を中心とする接続例を示す回路図である。 コンバータ回路の構成例を示す回路図である。 ベース基板の第１配置例を示す平面図である。 多層基板からなるベース基板の断面図である。 ベース基板の配置例を示す側面図である。 ベース基板にサブ基板を配置する例を示す図である。 冷却装置の構成例を示す平面図である。 電力変換装置の第２構成例を示す回路図である。 電力変換装置の第３構成例を示す回路図である。 ベース基板上の第２配置例を示す平面図である。 複数のコントローラとは別個に分配用のコントローラを備えた構成例を示す回路図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。なお、特に明示しない限り、「接続する」という場合には電気的な接続を意味する。また、連続符号は記号「〜」を用いて簡略化する。例えば「スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６」は「スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６」を意味する。出力機器には車両用の発電電動機（エンジン始動および発電の双方が行える機器）を適用した例を説明する。上下左右等の方向を言う場合には、図面の記載を基準とする。さらに、それぞれが「電源」に相当する第１電源Ｅ１，第２電源Ｅ２は個別の電源を適用してもよく、一の主電源から必要な電圧に変換されて供給される副電源を適用してもよい。安定化回路３Ａについても電力を供給するという点では「電源」に相当する。

〔実施の形態１〕
実施の形態１は、一の発電電動機に対して電力を出力する電力変換装置に適用した例である。まず図１には、電力変換装置の構成例を模式図で示す。図１に示す電力変換装置３０は、第１電源Ｅ１（例えばバッテリ等）からコンバータ回路２０を経て供給される電力を変換して発電電動機（図面には「ＭＧ」と記載する）４１に出力する機能を有する。なお、図１では図示を簡単にするために一部の素子を省略している。

（１）全体の構成例（要素および回路）
電力変換装置３０は、電力変換部３１、安定化回路３Ａ、コントローラ３Ｂ，３Ｃなどを有する。コントローラ３Ｂおよびコントローラ３Ｃは協働して電力変換部３１の作動を制御する。具体的には、コントローラ３Ｂは上アーム側の駆動回路Ｍ１〜Ｍ３の作動を個別に制御し、コントローラ３Ｃは下アーム側の駆動回路Ｍ４〜Ｍ６の作動を個別に制御する。

コンバータ回路２０は「昇圧部」に相当する。このコンバータ回路２０は、第１電源Ｅ１からキャパシタＣ１を介して供給される直流電圧Ｖ１（例えば３００ボルト等）を受け、電力変換装置３０で必要とする直流電圧Ｖ２０（例えば６５０ボルト等）に変換して出力する機能を有する。キャパシタＣ１は、第１電源Ｅ１のプラス電極とマイナス電極との間に接続し、第１電源Ｅ１が出力する直流電圧Ｖ１の電位変動を低減する役割を担う。

コンバータ回路２０の内部では、出力側両端に平滑用のキャパシタＣ２０が接続される。キャパシタＣ２０は、電力変換部３１に出力する直流電圧Ｖ２０の電位変動を低減する役割を担う。コンバータ回路２０の具体的な回路構成例については後述する（図３を参照）。第１電源Ｅ１のマイナス電極と、キャパシタＣ１およびキャパシタＣ２０の一端側とは、共通電位Ｇ３０に接続する。なお、キャパシタＣ１は「第１キャパシタ」に相当し、キャパシタＣ２０は「第２キャパシタ」に相当する。

電力変換装置３０は、給電機能と送電機能とを切り換え可能に備える。給電機能は、第１電源Ｅ１からコンバータ回路２０を介して供給される直流電力を三相交流電力に変換し、発電電動機４１にそれぞれ供給する機能である。送電機能は、発電電動機４１が発電したそれぞれの三相交流電力を整流し、コンバータ回路２０を介して第１電源Ｅ１に還流する機能である。

一点鎖線で囲って示す電力変換部３１は電力を変換して発電電動機４１に出力する。この電力変換部３１は、駆動回路Ｍ１〜Ｍ６、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６、ダイオードＤ１〜Ｄ６、抵抗器Ｒ１〜Ｒ６などを有する。駆動回路Ｍ１〜Ｍ３、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３、ダイオードＤ１〜Ｄ３、抵抗器Ｒ１〜Ｒ３などは上アーム側に配置される。駆動回路Ｍ４〜Ｍ６、スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６、ダイオードＤ４〜Ｄ６、抵抗器Ｒ４〜Ｒ６などは下アーム側に配置される。

駆動回路Ｍ１〜Ｍ６は、後述する安定化回路３Ａから直流電圧Ｖ２（例えば１２ボルト等）の供給を受けて作動する。これに限らず、第１電源Ｅ１から制御（例えば降圧電源）された電源から供給を受けて作動する構成としても良い。上述したように、上アーム側の駆動回路Ｍ１〜Ｍ３は個別にコントローラ３Ｂによって作動が制御され、下アーム側の駆動回路Ｍ４〜Ｍ６は個別にコントローラ３Ｃによって作動が制御される。

上述した駆動回路Ｍ１〜Ｍ６は、コントローラ３Ｂ，３Ｃから個別に伝達される制御信号に従って、対応するスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の制御端子（例えばゲート端子等）に駆動信号を出力する。制御信号はスイッチング素子を駆動可能な信号であればよく、例えばパルス幅変調信号（以下では「ＰＷＭ信号」と呼ぶ。）などが該当する。

駆動回路Ｍ１〜Ｍ３が制御端子Ｐｉ１〜Ｐｉ３を介して受ける電圧と、駆動回路Ｍ４〜Ｍ６が制御端子Ｐｉ４〜Ｐｉ６を介して受ける電圧とでは基準電位が異なる。これは、スイッチング素子の出力端子（例えばエミッタ端子）を基準としてゲート電圧を形成するためである。このことは、後述する駆動回路Ｍ２１，Ｍ２２についても同様である（図３を参照）。また、制御端子Ｐｉ１〜Ｐｉ３と、対応するスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３のセンス端子Ｐｓ１〜Ｐｓ３との間も基準電位が異なるので、絶縁を確保するために絶縁素子や高耐圧素子が必要になる。

スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は「スイッチング素子群」に相当する。このスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６には、例えばセンス電流を出力するセンス端子Ｐｓ１〜Ｐｓ６を備えたＩＧＢＴを用いる。センス端子Ｐｓ４〜Ｐｓ６と共通電位Ｇ３０との間は、それぞれ抵抗器Ｒ４〜Ｒ６を接続する。抵抗器Ｒ１〜Ｒ３はそれぞれ対応するスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のエミッタ端子と接続される。共通電位Ｇ３０は電力変換装置３０内で共通する電位（同電位グランド）であって、当該共通電位Ｇ３０が接地された場合には０[Ｖ]になる。

上述したスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６について具体的な接続例について、図２を参照しながら説明する。図２には、スイッチング素子Ｑｎを中心とする接続例を示す。ｎに１〜６のいずれかの数値を適用すると、図１に示すスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のいずれか一のスイッチング素子に対応する。このことは以下の記載でも同様とする。言い換えれば、スイッチング素子Ｑｎはスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を代表して説明する回路素子であり、図示する他の回路素子についても同様である。

スイッチング素子Ｑｎの作動を制御する駆動回路Ｍｎは、安定化回路３Ａから電力供給線ＫＶを通じて供給される電力によって作動する。電力供給線ＫＶの両端（プラス側線路とマイナス側線路）間には、「第３キャパシタ」に相当するキャパシタＣ３を接続する。駆動回路Ｍｎの基底電位となる接地用端子（ＧＮＤ）は、安定化回路３Ａの接地用端子（ＧＮＤ）とともにスイッチング素子Ｑｎのエミッタ端子に接続する。

感温ダイオードＤθｎは、アノード側を安定化回路３Ａに接続し、カソード側をスイッチング素子Ｑｎのエミッタ端子に接続する。感温ダイオードＤθｎには安定化回路３Ａから定電流が供給され、感温ダイオードＤθｎの両端にかかる電圧が温度θｎに相関する。両端でセンス電圧を検知するための抵抗器Ｒｎは、一方端をスイッチング素子Ｑｎのセンス端子Ｐsnと接続し、他方端をスイッチング素子Ｑｎのエミッタ端子に接続する。スイッチング素子Ｑｎのゲート端子にはゲート電圧Ｖgnが印加される。当該ゲート電圧Ｖgnの印加に伴って、スイッチング素子Ｑｎのコレクタ端子とエミッタ端子との間に電流が流れると、センス端子Ｐsnからセンス電流Ｉsnも流れる。センス電流Ｉsnが流れる抵抗器Ｒｎの両端には、当該センス電流Ｉsnと相関するセンス電圧Ｖsnが生じる。

上述したセンス電圧Ｖsn、温度θｎ、スイッチング素子Ｑｎのゲート端子に印加されるゲート電圧Ｖgn、スイッチング素子Ｑｎのコレクタ端子とエミッタ端子との間に生じる端子間電圧Ｖceなどの検知信号は、コントローラ３Ｂ，３Ｃに入力される（図１を参照）。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の全部について検知信号を入力してもよいが、スイッチング素子相互間でそれほど差は生じないので特定した一のスイッチング素子（例えばスイッチング素子Ｑ４）にかかる検知信号を入力すれば十分である。なお図示しないが、コントローラ３Ｂ，３Ｃには、入力した検知信号に基づいてスイッチング素子の状態を示す数値を取得する数値取得手段（例えばＡ／Ｄ変換回路）を備える。当該数値取得手段の基底電位は、コントローラ３Ｂ，３Ｃの基底電位と同電位となるように内部接続される。

図１に戻って、ダイオードＤ１〜Ｄ６は、それぞれ対応するスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のコレクタ端子とエミッタ端子との間に並列接続される。これらのダイオードＤ１〜Ｄ６は、いずれもフリーホイールダイオードとして機能する。

電力変換部３１内の回路素子は、二点鎖線で囲って示すように三相（本形態ではＵ相，Ｖ相，Ｗ相）に分けられ、コントローラ３Ｂ，３Ｃによって相ごとに作動が制御される。Ｕ相は、駆動回路Ｍ１，Ｍ４、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ４、ダイオードＤ１，Ｄ４、抵抗器Ｒ１，Ｒ４などで構成される。Ｖ相は、駆動回路Ｍ２，Ｍ５、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ５、ダイオードＤ２，Ｄ５、抵抗器Ｒ２，Ｒ５などで構成される。Ｗ相は、駆動回路Ｍ３，Ｍ６、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ６、ダイオードＤ３，Ｄ６、抵抗器Ｒ３，Ｒ６などで構成される。Ｕ相のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ４は、直列接続されてハーフブリッジを構成する。Ｖ相のスイッチング素子Ｑ２，Ｑ５と、Ｗ相のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ６とについても同様に、直列接続されてハーフブリッジを構成する。ハーフブリッジの各接続点と発電電動機４１の三相端子とは、線路Ｋｕ，Ｋｖ，Ｋｗによって相ごとに接続される。線路ＫｕにはＵ相電流Ｉｕが流れ、線路ＫｖにはＶ相電流Ｉｖが流れ、線路ＫｗにはＷ相電流Ｉｗが流れる。

コントローラ３Ｂ，３Ｃは、それぞれが「制御演算装置」に相当する。このコントローラ３Ｂ，３Ｃは、高圧系の電力変換装置３０内に備えられ、コンバータ回路２０や電力変換装置３０等の作動を司る。具体的には、入力される信号情報に基づいて、コンバータ回路２０や電力変換装置３０等に備える駆動回路Ｍ１〜Ｍ６，Ｍ２１，Ｍ２２に対して制御信号（例えばＰＷＭ信号）を出力する。信号情報は、例えば絶縁部１１を介して外部ＥＣＵ１０から伝達される指令信号（例えばトルク指令等）や、状態検知情報（すなわちセンス電圧Ｖsn、温度θｎ、ゲート電圧Ｖgn、端子間電圧Ｖceなどのうちで一以上）、発電電動機４１側に備えられた検知器（例えば電流計やレゾルバ等）から伝達される検知信号などが該当する。また、外部ＥＣＵ１０に対し絶縁部１１を介して信号情報を出力したり、レゾルバに対し作動用の励磁信号を出力したりする。

コントローラ３Ｂとコントローラ３Ｃとの間は通信可能に接続される。外部ＥＣＵ１０から伝達される指令信号はコントローラ３Ｃが受ける。コントローラ３Ｃは自己で処理すべき指令信号と、コントローラ３Ｂが処理すべき指令信号とに分配する。コントローラ３Ｃは分配した指令信号（コントローラ３Ｂが処理する指令内容）をコントローラ３Ｂに伝達する。

信号伝達を確実に行って作動を安定させるため、コントローラ３Ｂ，３Ｃの基底電位と、制御対象となる電力変換部３１の特定相にかかる下アーム側スイッチング素子のエミッタ端子と、当該スイッチング素子を駆動する駆動回路の基底電位とが同電位となるように接続する。具体的には、安定化回路３Ａの接地用端子（ＧＮＤ）と、コントローラ３Ｂの接地用端子（ＧＮＤ）と、コントローラ３Ｃの接地用端子（ＧＮＤ）と、電力変換部３１のスイッチング素子Ｑ４のエミッタ端子と、駆動回路Ｍ４の接地用端子（ＧＮＤ）とが同電位になるように接続線ＫＡで接続する。

上述した各機能を果たす限りにおいて、コントローラ３Ｂ，３Ｃは任意に構成してよい。例えば、ＣＰＵ（マイコンを含む）によってソフトウェア制御を行う構成としてもよく、ＩＣ（ＬＳＩやゲートアレイ等を含む）やトランジスタ等の電子部品を用いてハードウェア制御を行う構成としてもよい。

絶縁部１１には、電流を遮断して信号伝達が行える任意の素子や回路等を適用することができる。本形態の絶縁部１１では、模式的に図示するようにバッファ付きの光電素子（例えばフォトカプラ等）を用いる。

安定化回路３Ａは「レギュレータ」とも呼ばれ、第２電源Ｅ２から供給される電力を、コントローラ３Ｂ，３Ｃや駆動回路Ｍ１〜Ｍ６等で必要とする直流電圧Ｖ２に変換して安定的に出力する機能を有する。安定化回路３Ａの具体的な構成や作動等は周知であるので図示および説明を省略する。第２電源Ｅ２には例えばバッテリを用いる。

なお、図１に示す太破線は、第１電源Ｅ１からの電力供給を受けて高電圧で作動する素子や回路等（高圧系）と、第２電源Ｅ２からの電力供給を受けて低電圧で作動する素子や回路等（低圧系）との境界を示す。

次に、コンバータ回路２０の構成例について図３を参照しながら説明する。図３に示すコンバータ回路２０は、上述した昇圧機能を実現するため、駆動回路Ｍ２１，Ｍ２２、スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２、ダイオードＤ２１，Ｄ２２、インダクタＬ２０、キャパシタＣ２０などを有する。

第１電源Ｅ１から受ける直流電圧Ｖ１の電圧値は、電圧検知器Ｖmaによって検知される。駆動回路Ｍ２１，Ｍ２２はトランジスタ等を有し、コントローラ３Ｂ，３Ｃからの制御信号に従ってスイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２を駆動する。スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２には、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６と同様の半導体素子を用いる。本形態のスイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２は、直列接続されてハーフブリッジを構成している。ダイオードＤ２１，Ｄ２２は、それぞれスイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２に並列接続され、いずれもフリーホイールダイオードとして機能する。インダクタＬ２０には例えばチョークコイルを用いる。キャパシタＣ２０は上述したように出力側両端に接続される。当該出力側両端の電圧は、電圧検知器Ｖmbによって検知される。電圧検知器Ｖma，Ｖmbはそれぞれ「電圧検知手段」に相当し、例えばＡ／Ｄ変換回路が該当する。電圧検知器Ｖma，Ｖmbの基底電位となる接地用端子（ＧＮＤ）は、共通電位Ｇ３０に接続する。

スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２の接続点は、インダクタＬ２０を介して第１電源Ｅ１のプラス電極に接続する。コンバータ回路２０の出力端子は、電力変換装置３０の直流電源端に接続する。具体的には、スイッチング素子Ｑ２１の高電位側端子（図面上側端子）を電力変換装置３０の高電位側に接続し、スイッチング素子Ｑ２２の低電位側端子（図面下側端子）を電力変換装置３０の低電位側に接続する。また、スイッチング素子Ｑ２２の低電位側端子は第１電源Ｅ１のマイナス電極に接続する。

駆動回路Ｍ２１，Ｍ２２は、安定化回路３Ａから電圧の供給を受けて作動する。この駆動回路Ｍ２１，Ｍ２２は、コントローラ３Ｂ，３Ｃから入力される制御信号をトランジスタ等で増幅し、スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２の制御端子Ｐｉ２１，Ｐｉ２２に伝達する。こうしてスイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２をオン／オフするスイッチングを断続して行うと、インダクタＬ２０で発生する逆起電力に伴って昇圧された直流電圧がコンバータ回路２０の出力端子から出力される。

（２）基板の構成例（配置および構造）
次に、図１〜図３に示す回路図を基板で実現するための構成例について、図４〜図６を参照しながら説明する。図４および図６には、ベース基板の配置例を示す。具体的には、図４には平面図を示し、図６には側面図を示す。図５には、多層基板からなるベース基板を断面図で示す。なお、図４および図６では説明の対象となる要素のみを図示し、全ての要素を図示してはいない。また、図４では見易くするため、図６（Ａ）に示すモジュール１４４〜１４７、図６（Ｂ）に示すモジュール１３４〜１３７およびバスバー１５０ａ，１５０ｂの図示を省略する。さらに、低圧系領域１１０をクロスハッチで示し、同電位領域Ｇ１を斜線ハッチで示す。

図４に示すベース基板１００は「基板」に相当し、低圧系領域１１０と、高圧系領域１２０とに区分される。低圧系領域１１０には、外部ＥＣＵ１０との接続を行うコネクタ１０１を備える。高圧系領域１２０には、図１に「高圧系」に示す各要素（ただし発電電動機４１を除く）を備える。具体的には、安定化回路３Ａ、キャパシタＣ２０、コントローラ３Ｂ，３Ｃ、接続部位１０２などを備える。

ベース基板１００は図５に示すような多層基板を用いるのが望ましい。層数は２以上で任意であるが、図５（Ａ）では表層Ｓ１（表面）、中間層Ｓ２，Ｓ３、裏層Ｓ４（裏面）からなる４層基板の例を示す。各層には、電位が同一となるように接続する配線パターンからなる同電位領域がスイッチング素子ごとに対応して形成される。図５（Ｂ）に示す例は、中間層Ｓ２に同電位領域ＧＡ２ａ，ＧＡ２ｂ，ＧＡ２ｃが形成され、中間層Ｓ３に同電位領域ＧＡ３ａ，ＧＡ３ｂ，ＧＡ３ｃが形成されている。図５（Ｂ），図５（Ｃ）では、同一のスイッチング素子に対応する同電位領域に同じ斜線ハッチを施し、他のスイッチング素子との間では異なる斜線ハッチを施している。ノイズの影響を抑えるためには、積層方向に隣接する層ではスイッチング素子に対応しない同電位領域が重ならないように形成するのが望ましい。すなわち、図５（Ｂ）に示すように形成した場合には、同電位領域ＧＡ２ａ，ＧＡ２ｂ，ＧＡ２ｃと同電位領域ＧＡ３ａ，ＧＡ３ｂ，ＧＡ３ｃとは同じスイッチング素子に対応しているので、重なっていてもノイズの影響を受けない。一方、図５（Ｃ）に示す同電位領域ＧＡ２ａは同電位領域ＧＡ３ａよりも小さく（狭く）、同電位領域ＧＡ２ｃは同電位領域ＧＡ３ｃよりも大きい（広い）ため、積層方向に見ると同電位領域ＧＡ３ａと同電位領域ＧＡ２ｃとが重なる。このような部位ではノイズの影響を受け易い。したがって、図５（Ｂ）に示す配線パターンを形成するのが望ましい。

図４に示す上下二行（各行が７個）からなる接続部位１０２は、それぞれ複数個（本形態では５個）のビアコンタクト１０２ａで構成される。ビアコンタクト１０２ａは、ベース基板１００を貫通する接続用の小孔である。この接続部位１０２は、図８に示すモジュール１３４〜１３７（上アーム）や、モジュール１４４〜１４７（下アーム）を接続するために用いる。各モジュールは「サブ基板」に相当し、一のスイッチング素子と、当該一のスイッチング素子を作動させる回路素子（すなわちダイオード，駆動回路，抵抗器などで一以上の素子）とを有する。

二の電力変換部をベース基板１００に備える場合を仮定する。この仮定では、一の電力変換部ごとにそれぞれ６個のスイッチング素子があり、コンバータ回路２０で２個のスイッチング素子があるので、全部で１４個のスイッチング素子が必要となる。これを上アームと下アームに分けると、上述したように接続部位１０２は上下二行（各行が７個）が必要となる。また、接続部位１０２にかかる図４の配置例では、中央一列がコンバータ回路２０に対応し、右側三列が電力変換部３１に対応する。なお、左側三列の接続部位１０２は、電力変換部３１とは別個に備える電力変換部（例えば図９に示す電力変換部３２が該当する）に対応するので、本形態では何も接続しない。

下アームの左端に対応する接続部位１０２と、安定化回路３Ａと、コントローラ３Ｂ，３Ｃとは、同電位領域Ｇ１内に配置される。特にコントローラ３Ｂ，３Ｃは隣接して一列状に配置する。同電位領域Ｇ１は、安定化回路３Ａやコントローラ３Ｂ，３Ｃ等を低電圧で作動させるために、高電圧で作動させる回路素子との間の絶縁を確保する領域である。

下アーム用の接続部位１０２に対してモジュール１４４〜１４７を差し込んだ状態を図６（Ａ）に示す。この図６（Ａ）は図４に示すVI(A)−VI(A)線矢視の側面図である。また、上アーム用の接続部位１０２に対してモジュール１３４〜１３７を差し込んだ状態を図６（Ｂ）に示す。この図６（Ｂ）は図４に示すVI(B)−VI(B)線矢視の側面図である。

図６（Ａ）に示すモジュール１４４〜１４７の一端側は接続部位１０２のビアコンタクト１０２ａに差し込む構造（例えばピン端子）を有し、他端側の出力端子はバスバー１５０を差し込む構造を有する。同様に、図６（Ｂ）に示すモジュール１３１〜１３７の一端側は接続部位１０２のビアコンタクト１０２ａに差し込む構造を有し、他端側の出力端子はバスバー１５０ａを差し込む構造を有する。このバスバー１５０ａ，１５０ｂは同一形状の通電可能な部材であり、下アームのスイッチング素子（すなわちスイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６，Ｑ２２）相互間の基底電位が同電位となるように接続するために用いる。図６（Ａ）および図６（Ｂ）に示すように、バスバー１５０ａとバスバー１５０ｂとの間にはキャパシタＣ２０を接続する。

スイッチング素子を中心に構成されたモジュール１３４〜１３７，１４４〜１４７を単にベース基板１００に接続しただけでは、モジュール間で基底電位（例えばスイッチング素子のエミッタ端子にかかる電位）が異なる。そこで、例えば図７（Ａ）に示すように、モジュール１４１の出力端子１４１ｅとモジュール１４２の出力端子１４２ｅとをバスバー１５０で接続して、下アームのスイッチング素子相互間の基底電位を同電位にする。出力端子１４１ｅ，１４２ｅは、それぞれスイッチング素子のエミッタ端子に接続する端子である。また、ベース基板１００に形成する同電位領域ＧＳ１〜ＧＳ６は、互いに接続しないで形成する。このような構造とすることで、図７（Ｂ）に示すように例えば同電位領域ＧＳ４と同電位領域ＧＳ５とを配線ＳＨで接続すると、図示する矢印で示すようにループ電流が発生する可能性がある。逆に言えば、図７（Ａ）に示すような構造とすることにより、図７（Ｂ）に示すような電流がループする事態を防止できる。なお見易くするため、図７では同電位領域ＧＳ４，ＧＳ５以外の同電位領域に接続するモジュールの図示を省略している。

（３）冷却装置の構成例
次に、発電電動機４１の回転や停止等を制御するには、高周波のＰＷＭ信号に従ってコンバータ回路２０や電力変換部３１を作動させる必要がある。スイッチング素子を高周波で作動させると熱を多量に発生するので、熱暴走や劣化を防止して作動を安定させるには発生した熱を除去する必要がある。そこで、モジュール内に備えるスイッチング素子を冷却する冷却装置の一例を図８に示す。なお図８では、区別し易くするために、モジュール１３４〜１３７，１４４〜１４７を斜線ハッチで示す。

図８に示す冷却装置２００は、モジュール１３４〜１３７，１４４〜１４７を介してスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６，Ｑ２１，Ｑ２２の各両面側から冷却する構造をなす。この冷却装置２００は、一の上流管２０１、複数（本形態では８）の連結管２０２、一の下流管２０３などを有する。連結管２０２は上流管２０１と下流管２０３とを連結するとともに、連結管２０２の相互間はモジュール１３４〜１３７，１４４〜１４７が入る間隔を空ける。上流管２０１、複数の連結管２０２および下流管２０３は、冷却用流体（例えば水，空気，油等）が内部を流れるように形成される。図示しない循環用ポンプによって送り出された冷却用流体は、連結管２０２に向かう方向（矢印Ｄ１方向）に上流管２０１を流れ、分岐して下流管２０３に向かう方向（矢印Ｄ２方向）に各連結管２０２を流れ、循環用ポンプに向かう方向（矢印Ｄ３方向）に下流管２０３を流れる。

上流管２０１および下流管２０３は、任意の素材を用い、任意の外形で形成してよい。一方、複数の連結管２０２は冷却機能を果たすため、熱伝導率の高い素材（例えば金属）を用い、モジュール１３４〜１３７，１４４〜１４７と接触するように外形を形成する。接触面積が多くなるほど冷却効率が高まる点と、形成コストを低く抑える点とを考慮すると、連結管およびモジュールの各接触面は平面で形成するのが望ましい。なお図示するように、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３，Ｑ２１を有するモジュール１３４〜１３７は、スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６，Ｑ２２を有するモジュール１４４〜１４７よりも多く熱を発生し易いので、上流管２０１側に配置するのが望ましい。

（４）実施の形態１の効果
上述した実施の形態１によれば、以下に示す各効果を得ることができる。まず請求項１に対応し、二のコントローラ３Ｂ，３Ｃおよび電力変換部３１を有する電力変換装置３０において、コントローラ３Ｂ，３Ｃの基底電位が同電位になるように接続線ＫＡで接続する構成とした（図１を参照）。この構成によれば、電力変換部３１とコントローラ３Ｂ，３Ｃとを同じ電圧系（高圧系）に配置することで、下アーム側のスイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６，Ｑ２２とコントローラ３Ｂ，３Ｃとの間にＨＶＩＣ等の絶縁素子を備える必要がないので、絶縁素子が少ない分だけコストを低く抑えることができる。また、二のコントローラ３Ｂ，３Ｃの基底電位を接続することで確実に同電位になるので、コントローラ３Ｂ，３Ｃ相互間の信号伝達を確実に行うことができる。さらに、安定化回路３Ａが少なくて済むため、コストを低減することができる。

請求項２に対応し、三相で電力を変換する電力変換部３１は、三相のうち一相の基底電位と同電位になるように接続する構成とした（図１を参照）。すなわち、コントローラ３Ｂ，３Ｃの接地用端子（ＧＮＤ）と、Ｕ相にかかるスイッチング素子Ｑ４のエミッタ端子とを接続線ＫＡで接続した。この構成によれば、コントローラ３Ｂ，３Ｃの基底電位と電力変換部３１の基底電位とが接続するので確実に同電位になる。したがって、コントローラ３Ｂ，３Ｃと電力変換部３１との信号伝達を確実に行うことができる。なお、Ｕ相に限らず他の相（Ｖ相またはＷ相）と接続する構成や、電力変換部３１と電力変換部３２とで別の相で接続する構成でも同様の作用効果が得られる。

請求項３に対応し、コントローラ３Ｂ，３Ｃは隣接して一列状にベース基板１００上に配置する構成とした（図４を参照）。この構成によれば、コントローラ３Ｂとコントローラ３Ｃとの間で信号伝達を行うための配線（通信線）を極力短くできるので、外来ノイズ等による影響を防止し、信号伝達を確実に行うことができる。

請求項４，５に対応し、電力変換部３１には、二以上のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のうち特定した一のスイッチング素子Ｑ４の状態を検知して検知信号を出力する状態検知手段を備えた（図２を参照）。この状態検知手段は、スイッチング素子Ｑ４の温度と、スイッチング素子Ｑ４に備えたセンス端子Ｐｓ４から出力されるセンス電流Ｉsnとを検知する。コントローラ３Ｂ，３Ｃには、状態検知手段から出力された検知信号に基づいて、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の状態を示す数値を取得する数値取得手段を備え、コントローラ３Ｂ，３Ｃの基底電位と数値取得手段の基底電位とが同電位になるように接続する構成とした。この構成によれば、コントローラ３Ｂ，３Ｃと電力変換部３１（具体的には駆動回路Ｍ１〜Ｍ６）との信号伝達を確実に行うことができる。また、基底電位とが同電位になるように接続されているので、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の状態を精度よく検知することができる。なお、本形態ではスイッチング素子Ｑ４を特定したが、スイッチング素子Ｑ５を特定してもよく、スイッチング素子Ｑ６を特定してもよい。

請求項６に対応し、コントローラ３Ｂ，３Ｃを作動させる電力を安定して供給する安定化回路３Ａの接地用端子（ＧＮＤ；基底電位）は、コントローラ３Ｂ，３Ｃに対応する電力変換部３１の基底電位と同電位になるように接続した（図１を参照）。この構成によれば、安定化回路３Ａの基底電位と電力変換部３１の基底電位とを接続することで確実に同電位になるので、コントローラ３Ｂ，３Ｃと電力変換部３１との信号伝達を確実に行うことができる。

請求項７に対応し、ベース基板１００は、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６に接続するための複数の接続部位１０２を複数かつ一列状に配置した（図４を参照）。またベース基板１００は、複数の接続部位１０２のうち端側に配置された接続部位１０２を含む同電位領域Ｇ１を備えた（図４を参照）。さらにベース基板１００は、コントローラ３Ｂ，３Ｃを同電位領域Ｇ１内に配置した（図４を参照）。この構成によれば、コントローラ３Ｂ，３Ｃを同電位領域Ｇ１内に配置すればよいので、レイアウトの自由度を著しく向上させ、コントローラ３Ｂ，３Ｃの作動を確実に安定させることができる。

請求項８に対応し、第１電源Ｅ１（電源）と電力変換部３１との間に介在され、出力側両端に接続するキャパシタＣ２０（第２キャパシタ）を有し、第１電源Ｅ１の電圧を昇圧して電力変換部３１に出力するコンバータ回路２０（昇圧部）を備えた（図１を参照）。また、コントローラ３Ｂ，３Ｃは、キャパシタＣ２０の基底電位の接続箇所から最も近い相の領域内に配置する構成とした（図４を参照）。この構成によれば、キャパシタＣ２０が昇圧後の電圧の電位変動を低減するので、ノイズを要因とするコントローラ３Ｂ，３Ｃの誤作動を防止して安定化させることができる。

請求項９に対応し、電力変換部３１に印加される直流電圧Ｖ２０および第１電源Ｅ１の直流電圧Ｖ１を検知する電圧検知器Ｖma，Ｖmbを備えた（図３を参照）。コントローラ３Ｂ，３Ｃの基底電位と電圧検知器Ｖma，Ｖmbの基底電位とが同電位になるように接続するので、電圧検知器Ｖma，Ｖmbによる電圧検知の精度が向上する。よって、電力変換部３１による出力電圧の精度を向上させることができる。

請求項１０に対応し、コントローラ３Ｂ，３Ｃが配置されるベース基板１００（多層基板）は、スイッチング素子ごとに対応して二以上の層について同電位領域ＧＡ２ａ，ＧＡ２ｂ，ＧＡ２ｃや同電位領域ＧＡ３ａ，ＧＡ３ｂ，ＧＡ３ｃを形成した（図５（Ｂ）を参照）。また、同電位領域ＧＡ２ａ，ＧＡ２ｂ，ＧＡ２ｃと同電位領域ＧＡ３ａ，ＧＡ３ｂ，ＧＡ３ｃとが積層方向に隣接する層で重ならないように形成する構成とした（図５（Ｂ）を参照）。この構成によれば、スイッチング素子ごとに異なる同電位領域が積層方向に隣接する層で重ならないので、ノイズの影響を受けにくくなる。したがって、コントローラ３Ｂ，３Ｃや電力変換部３１の作動を安定化させることができる。

請求項１１に対応し、モジュール１３４〜１３７，１４４〜１４７を介してスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６，Ｑ２１，Ｑ２２の両面側から冷却する冷却装置２００を備える構成とした（図８を参照）。この構成によれば、両面冷却の形式を取ることで、片面冷却に比べて基板上の高圧系の面積を大幅に減らすことができる。よって、コントローラ３Ｂ，３Ｃの配置に対してレイアウトの自由度が著しく向上する。

請求項１２に対応し、下アーム（モジュール１４４〜１４７）は上アーム（モジュール１３４〜１３７）に対して冷却装置２００内を流れる冷却用流体の下流側になるように配置する構成とした（図８を参照）。この構成によれば、下アーム側に配置される制御演算装置に対応して、温度が高くなる下アームの温度検出を行うことにより、温度の高いスイッチング素子を精度良く検出することができる。

請求項１３に対応し、電力変換部３１はスイッチング素子ごとにモジュール１３４〜１３７，１４１〜１４７（サブ基板）を備えた（図６，図７（Ａ）を参照）。また、各モジュールは、ベース基板１００に接続するとともに、下アームに属するスイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６，Ｑ２２相互間の基底電位が同電位となるようにバスバー１５０（接続用部材）を用いて接続する構成とした（図６，図７（Ａ）を参照）。この構成によれば、下アームのスイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６，Ｑ２２相互間の基底電位が同電位となり、電流がループする事態を防止できる。よって、コントローラ３Ｂ，３Ｃや電力変換部３１の作動を安定化させることができる。

請求項１４に対応し、駆動回路Ｍｎを作動させる電力を供給する電力供給線ＫＶの両端に接続するキャパシタＣ３を備え、コントローラ３Ｂ，３Ｃの基底電位とキャパシタＣ３の基底電位とが同電位になるように接続する構成とした（図１を参照）。この構成によれば、キャパシタＣ３は駆動回路Ｍｎに供給する電圧の電位変動を低減するので、ノイズを要因とするコントローラ３Ｂ，３Ｃの誤作動を防止して安定化させることができる。

〔実施の形態２〕
実施の形態２は、二の発電電動機に対して個別に電力を出力する電力変換装置に適用する例である。なお、図示および説明を簡単にするため、実施の形態２では実施の形態１と異なる点について説明する。よって実施の形態１で用いた要素と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。

図９に示す電力変換装置の構成例は、図１に代わる構成例である。図９の構成例が図１の構成例と相違するのは、次の三点である。第１点は、電力変換装置３０には電力変換部３１のほかに、電力を変換して発電電動機４２に出力する電力変換部３２を備える。第２点は、コントローラ３Ｂは電力変換部３１に備わる駆動回路Ｍ１〜Ｍ６に制御信号を出力し、コントローラ３Ｃは電力変換部３２に備わる駆動回路Ｍ１〜Ｍ６に制御信号を出力する。第３点は、接続線ＫＡは、安定化回路３Ａの接地用端子（ＧＮＤ）と、コントローラ３Ｂの接地用端子（ＧＮＤ）と、コントローラ３Ｃの接地用端子（ＧＮＤ）と、電力変換部３１，３２の双方にかかるスイッチング素子Ｑ４のエミッタ端子と、電力変換部３１にかかる駆動回路Ｍ４の接地用端子（ＧＮＤ）とが同電位になるように接続する。なお、電力変換部３２が増えるに伴って、図６および図８にそれぞれ二点鎖線で図示するモジュール１３１〜１３３，１４１〜１４３が増え、図示した位置に配置される。

実施の形態１と比較すると、図９に示す構成例では、新たに電力変換部３２を電力変換装置３０に備え、コントローラ３Ｂ，３Ｃが制御信号を出力する対象が異なるに過ぎない。したがって、実施の形態１と同様の作用効果を奏する。

〔他の実施の形態〕
以上では本発明を実施するための形態について実施の形態１，２に従って説明したが、本発明は当該形態に何ら限定されるものではない。言い換えれば、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施することもできる。例えば、次に示す各形態を実現してもよい。

（形態１）実施の形態１では、発電電動機４１の作動を制御する組（コントローラ３Ｂおよび電力変換部３１）を電力変換装置３０に備えた（図１を参照）。実施の形態２では、さらに発電電動機４２の作動を制御する組（コントローラ３Ｃおよび電力変換部３２）を電力変換装置３０に備えた（図８を参照）。この形態に加えて、図１０に示すように、さらに発電電動機４３の作動を制御する組（コントローラ３Ｄおよび電力変換部３３）を電力変換装置３０に備えてもよい。すなわち、三組のコントローラおよび電力変換部を有する。なお図１０では、電力変換部３２，３３は電力変換部３１と同一構成であるので回路の図示を省略している。図１０において、安定化回路３Ａの接地用端子（ＧＮＤ）と、コントローラ３Ｂ，３Ｃ，３Ｄの各接地用端子（ＧＮＤ）と、電力変換部３１のスイッチング素子Ｑ４のエミッタ端子および駆動回路Ｍ４の接地用端子（ＧＮＤ）とが同電位になるように接続線ＫＡで接続する。コントローラ３Ｂとコントローラ３Ｃとの間に加えて、コントローラ３Ｃとコントローラ３Ｄとの間も通信可能に接続される。図１と相違するのは、外部ＥＣＵ１０から伝達される指令信号をコントローラ３Ｄが受けるように接続する点である。このように接続する結果、コントローラ３Ｄが指令の分配を行い、必要に応じてコントローラ３Ｃに伝達するか、コントローラ３Ｃを介してコントローラ３Ｂに伝達する。この構成によれば、単にコントローラ３Ｄおよび電力変換部３３が増えたに過ぎないので、実施の形態１，２と同様の作用効果を得ることができる。なお、電力変換装置３０に搭載可能な限りにおいて四組以上のコントローラおよび電力変換部を備えてもよく、同様の作用効果が得られる。

（形態２）発電電動機４１，４２，４３の作動をそれぞれ制御する三組（コントローラ３Ｂ，３Ｃ，３Ｄおよび電力変換部３１，３２，３３）を電力変換装置３０に備える場合には（図１０を参照）、図１１に示すように、コントローラ３Ｂ，３Ｃ，３Ｄが隣接して一列状にベース基板１００上に配置する構成が望ましい。このように構成すれば、コントローラ３Ｂとコントローラ３Ｃとの間、あるいはコントローラ３Ｃとコントローラ３Ｄとの間について各々信号伝達を行うための配線（通信線）を極力短くできる。よって、外来ノイズ等による影響を防止し、信号伝達を確実に行うことができる。なお、発電電動機４１，４２，４３，…の作動をそれぞれ制御する四組以上（コントローラ３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ，…および電力変換部３１，３２，３３，…）を電力変換装置３０に備える場合についても同様である。組数が多い場合には、格子状に隣接して配置する構成でもよい。

（形態３）実施の形態１，２および上記形態１では、複数のコントローラ３Ｂ，３Ｃ，３Ｄのうち、一のコントローラが外部ＥＣＵ１０から伝達される指令信号を受けて分配する構成とした（図１，図９を参照）。この形態に代えて、外部ＥＣＵ１０から伝達される指令信号を受けて分配を行う専用のコントローラを備える構成としてもよい。図１２に示す回路例では、外部ＥＣＵ１０との送受信および指令の分配を行うコントローラ３Ｘと、電力変換部ごとに対応するｎ（ｎは２以上の整数）のコントローラ３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ，…，３Ｎとを備える。コントローラ３Ｘとｎ（ｎは２以上の整数）のコントローラ３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ，…，３Ｎとの間は通信可能に接続される。この構成によれば、コントローラ３Ｘが外部ＥＣＵ１０から伝達される指令信号を受けて分配を行うので、電力変換部に対応するコントローラの負担を低減させることができ、制御可能な範囲が広がる。また、基本的にはコントローラ３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ，…，３Ｎは同一構成で済むので、二種類の構成からなるコントローラが必要な点は実施の形態１，２と同様である。なお、図１２にはスター接続による構成例を示すが、コントローラ３Ｘとコントローラ３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ，…，３Ｎとの間にバスを介してバス接続による構成としてもよい。

（形態４）実施の形態１，２では、昇圧部としてスイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２およびインダクタＬ２０を備えるコンバータ回路２０を適用した（図１を参照）。この形態に代えて、第１電源Ｅ１から供給される直流電圧Ｖ１を受け、電力変換装置３０で必要とする直流電圧Ｖ２０に変換して出力可能な他の回路を適用してもよい。他の回路は、例えば昇圧回路等が該当する。他の回路でも、電力変換装置３０で必要とする直流電圧Ｖ２０を出力するので、実施の形態１，２と同様の作用効果を得ることができる。

（形態５）実施の形態１，２では、出力機器として三相の発電電動機４１を適用した（図１を参照）。この形態に代えて、三相以外の発電電動機や、相数にかかわらず電力変換部３１，３２，…から出力する電力を受けて作動可能な他の出力機器を適用してもよい。他の出力機器としては、例えば回転機（すなわち発電機や電動機等）、電力系統、負荷等のうちで一以上が該当する。三相以外の発電電動機や他の出力機器であっても、電力変換部３１，３２，…によって作動させることができるので、実施の形態１，２と同様の作用効果を得ることができる。

（形態６）実施の形態１，２では、多層基板として４層のベース基板１００を適用した（図５を参照）。この形態に代えて、２層、３層、５層以上の基板であって、いずれか一層にコントローラ３Ｂ，３Ｃの基底電位と電力変換部３１の基底電位とが同電位になるように接続するための配線パターンが形成されていればよい。他の層数であっても、同一面に配線パターンを形成する場合よりはノイズの影響を受けにくくなるので、実施の形態１，２と同様の作用効果を得ることができる。

（形態７）実施の形態１，２では、サブ基板としてスイッチング素子，ダイオード，駆動回路，抵抗器などを備えたモジュール１３１〜１３７，１４１〜１４７を適用した（図６，図８を参照）。この形態に代えて、他の回路素子の組み合わせを備えた基板を適用してもよい。例えば、モジュール１３１〜１３７，１４１〜１４７のうち二以上のモジュールを備えた一の基板や、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６，Ｑ２１，Ｑ２２の単体のみを備える基板（あるいはモジュール）、複数のスイッチング素子を備える基板（あるいはモジュール）などが該当する。いずれにせよ、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６，Ｑ２１，Ｑ２２のいずれかが故障等の要因で交換する必要性が生じた場合には対応するモジュールを交換するのみでよいので、交換作業を迅速に行える。したがって、実施の形態１，２と同様の作用効果を得ることができる。

（形態８）実施の形態１，２では、下アームに属するスイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６，Ｑ２２相互間の基底電位が同電位となるように接続する接続用部材として、バスバー１５０を適用した（図６を参照）。この形態に代えて、下アームのスイッチング素子相互間の基底電位が同電位となるように接続する他の接続用部材を適用してもよい。他の接続用部材としては、例えばジャンパー線等が該当する。他の接続用部材であっても、下アームのスイッチング素子相互間の基底電位が同電位になるので、実施の形態１，２と同様の作用効果を得ることができる。

（形態９）実施の形態１，２では、モジュールを介して各スイッチング素子の両面側から冷却する冷却装置２００を適用した（図８を参照）。この形態に代えて、スイッチング素子を冷却する他の冷却装置を適用してもよい。例えば、各スイッチング素子の片面側から冷却する冷却装置２００や、各スイッチング素子に接触させて冷却する冷却装置（ペルティエ素子；Peltier Device）、他のヒートポンプ（例えば気体液化ヒートポンプ）などが該当する。他の冷却装置であっても、各スイッチング素子冷やされて作動を安定化させることができるので、実施の形態１，２と同様の作用効果を得ることができる。

（形態１０）実施の形態１，２では、一の第１電源Ｅ１と一のコンバータ回路２０を備える構成とした（図１を参照）。電力変換部３１，３２，…の数、あるいはスイッチング素子の数に対応する数の第１電源Ｅ１およびコンバータ回路２０を備える構成としてもよい。また、上アームはスイッチング素子ごとに対応して備え、下アームは電力変換部３１，３２，…に対応して備える構成としてもよい。いずれの構成であっても、基底電位が同電位になるように接続するので、実施の形態１，２と同様の作用効果を得ることができる。

（形態１１）実施の形態１，２では、スイッチング素子としてＩＧＢＴを適用した（図１等を参照）。この形態に代えて、スイッチング機能を備えた他の半導体素子を適用してもよい。他の半導体素子としては、パワーＭＯＳＦＥＴ等が該当する。パワーＭＯＳＦＥＴの場合の出力端子はソース端子になる。単にスイッチング素子の相違に過ぎないので、実施の形態１，２と同様の作用効果を得ることができる。

１０ 外部ＥＣＵ（外部制御装置）
２０ コンバータ回路（昇圧部）
３０ 電力変換装置
３１，３２，３３，… 電力変換部
３Ａ 安定化回路
３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ，… コントローラ（制御演算装置）
４１，４２，４３，… 発電電動機（出力機器）
１００ ベース基板（多層基板）
１０２ 接続部位
１０２ａ ビアコンタクト
１３１〜１３７，１４１〜１４７ モジュール
１５０（１５０ａ，１５０ｂ） バスバー（接続用部材）
２００ 冷却装置
Ｃ１ キャパシタ（第１キャパシタ）
Ｃ２０ キャパシタ（第２キャパシタ）
Ｃ３ キャパシタ（第３キャパシタ）
Ｅ１ 第１電源
Ｅ２ 第２電源
Ｅ３ 第３電源
Ｇ３０ 共通電位
ＫＶ 電力供給線
Ｍ１〜Ｍ６（Ｍｎ） 駆動回路
Ｑ１〜Ｑ６（Ｑｎ） スイッチング素子
Ｒ１〜Ｒ６（Ｒｎ） 抵抗器
Ｇ１，ＧＡ２ａ，ＧＡ２ｂ，ＧＡ２ｃ，ＧＡ３ａ，ＧＡ３ｂ，ＧＡ３ｃ，ＧＳ１〜ＧＳ６ 同電位領域
Ｖma，Ｖmb 電圧検知器（電圧検知手段）

Claims (14)

1. 電源から供給される電力を変換して出力機器に出力する一以上の電力変換部と、前記電力変換部を構成する二以上のスイッチング素子を個別に駆動制御する二以上の制御演算装置とを有する電力変換装置において、
   前記二以上の制御演算装置の基底電位が同電位になるように接続することを特徴とする電力変換装置。
2. 前記電力変換部が複数相で電力を変換する場合は、前記複数相のうち一相を特定した特定相の基底電位と同電位になるように接続することを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
3. 二以上の前記制御演算装置は、一列状に基板上に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の電力変換装置。
4. 前記電力変換部には、前記二以上のスイッチング素子のうち特定した一のスイッチング素子の状態を検知して検知信号を出力する状態検知手段を備え、
   前記制御演算装置には、前記状態検知手段から出力された検知信号に基づいて、前記スイッチング素子の状態を示す数値を取得する数値取得手段を備え、
   前記制御演算装置の基底電位と前記数値取得手段の基底電位とが同電位になるように接続することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電力変換装置。
5. 前記状態検知手段は、スイッチング素子の温度と、スイッチング素子に備えたセンス端子から出力されるセンス電流との一方または双方を検知することを特徴とする請求項４に記載の電力変換装置。
6. 前記制御演算装置を作動させる電力を安定して供給する安定化回路の基底電位は、前記制御演算装置に対応する前記電力変換部の基底電位と同電位になるように接続されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の電力変換装置。
7. ベース基板は、前記スイッチング素子に接続するための接続部位を複数かつ一列状に配置し、複数の接続部位のうち端側に配置された前記接続部位の少なくとも一部を含んで電位が同一となるように接続する配線パターンからなる同電位領域を備え、
   前記制御演算装置は、前記同電位領域の領域内に配置することを特徴とする請求項２から６のいずれか一項に記載の電力変換装置。
8. 前記電源と前記電力変換部との間に介在され、出力側両端に接続する第２キャパシタを有し、前記電源の電圧を昇圧して前記電力変換部に出力する昇圧部を備え、
   前記制御演算装置は、前記第２キャパシタの基底電位の接続箇所から最も近い相の領域内に配置することを特徴とする請求項２から７のいずれか一項に記載の電力変換装置。
9. 前記電力変換部に印加される電圧および前記電源の電圧を検知する電圧検知手段をさらに備え、
   前記制御演算装置の基底電位と前記電圧検知手段の基底電位とが同電位になるように接続することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の電力変換装置。
10. 前記制御演算装置が配置される多層基板は、二以上の層について電位が同一となるように接続する配線パターンからなる同電位領域を前記電力変換部に備えるスイッチング素子ごとに対応して形成し、かつ、前記スイッチング素子ごとに対応して形成した前記同電位領域について異なる前記同電位領域が積層方向に隣接する層で重ならないように形成することを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の電力変換装置。
11. 前記スイッチング素子の両面側から冷却する冷却装置を有することを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の電力変換装置。
12. 前記二以上のスイッチング素子を上アームと下アームとに区分するとき、下アームは上アームに対して前記冷却装置内を流れる冷却用流体の下流側になるように配置することを特徴とする請求項１１に記載の電力変換装置。
13. 前記電力変換部は前記スイッチング素子ごとにサブ基板を有し、
    前記サブ基板は、前記ベース基板に接続するとともに、前記下アームに属するスイッチング素子相互間の基底電位が同電位となるように接続用部材を用いて接続することを特徴とする請求項７から１２のいずれか一項に記載の電力変換装置。
14. 前記駆動回路を作動させる電力を供給する電力供給線の両端に接続する第３キャパシタを備え、
    前記制御演算装置の基底電位と前記第３キャパシタの基底電位とが同電位になるように接続することを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載の電力変換装置。

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