JP6171858B2 - Isolated power supply - Google Patents
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Description
本発明は、直流電源に接続可能な1次側コイル、及び電圧供給対象に対して駆動用電圧を供給可能な2次側コイルを有するトランスであって、基板に設けられたトランスを複数備える絶縁電源装置に関する。 The present invention is a transformer having a primary side coil that can be connected to a DC power source and a secondary side coil that can supply a driving voltage to a voltage supply target, and includes a plurality of transformers provided on a substrate. The present invention relates to a power supply device.
従来、下記特許文献1に見られるように、スイッチング素子(IGBT)に駆動用電圧を供給するための絶縁電源装置が知られている。詳しくは、この電源装置は、複数のトランスと、複数のトランスのそれぞれを構成する1次側コイル及び直流電源の間を導通状態又は遮断状態とすべく操作されるトランジスタと、制御回路とを備えている。ここで、上記制御回路は、複数のトランスのうちいずれか1つのトランスを構成する2次側コイルの出力電圧に基づいて、トランジスタを操作する。
Conventionally, as can be seen in
ところで、絶縁電源装置を構成する複数のトランス、及び制御回路等は、基板に設けられている。ここで、トランジスタがオン操作されて複数のトランスのそれぞれの1次側コイルに電流が流れている場合、1次側コイルは、磁界の発生源となる。ここで、発生する磁界が強くなると、磁界の発生に起因したノイズが増大する。この場合、絶縁電源装置が誤作動する懸念がある。 By the way, a plurality of transformers, a control circuit, and the like constituting the insulated power supply device are provided on the substrate. Here, when the transistor is turned on and a current flows through each primary coil of the plurality of transformers, the primary coil serves as a magnetic field generation source. Here, when the generated magnetic field becomes strong, noise caused by the generation of the magnetic field increases. In this case, there is a concern that the insulated power supply device malfunctions.
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、1次側コイルから周囲へと伝播する磁界を好適に低減させることのできる絶縁電源装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an insulated power supply device that can suitably reduce a magnetic field propagating from a primary coil to the surroundings.
上記課題を解決すべく、本発明は、直流電源(42)に接続可能な1次側コイル(61a〜74a;61a〜65a,69a〜71a,74a〜76a)、及び電圧供給対象(Sc#,S1¥#,S2¥#)に対して駆動用電圧を供給可能な2次側コイル(61b〜74b;61b〜65b,69b〜71b,74b〜76b)を有するトランスであって、基板(118)に設けられたトランス(61〜74;61〜65,69〜71,74〜76)を複数備え、複数の前記トランスのうち少なくとも一対のトランスであって、前記基板の板面の正面視において隣り合うトランスである対象トランスのそれぞれは、前記対象トランスのそれぞれを構成する前記1次側コイルに電流が流れている状態において、隣り合う前記対象トランスのそれぞれを構成する前記1次側コイルの端部が互いに向かい合うように、かつ互いに向かい合う前記端部のうち一方が磁束の入口側となり、他方が磁束の出口側となるように、前記基板に設けられている絶縁電源装置である。 In order to solve the above problems, the present invention provides a primary coil (61a to 74a; 61a to 65a, 69a to 71a, 74a to 76a) connectable to a DC power source (42), and a voltage supply target (Sc #, A transformer having secondary coils (61b to 74b; 61b to 65b, 69b to 71b, 74b to 76b) capable of supplying a driving voltage to S1 ¥ #, S2 ¥ #, and a substrate (118) A plurality of transformers (61-74; 61-65, 69-71, 74-76) provided on the substrate, and at least a pair of the plurality of transformers, and adjacent to each other in a front view of the plate surface of the substrate. Each of the target transformers that are suitable transformers is that of the adjacent target transformer in a state in which a current flows through the primary coil that constitutes each of the target transformers. Provided on the substrate such that the end portions of the primary coil constituting this face each other, and one of the end portions facing each other is a magnetic flux inlet side and the other is a magnetic flux outlet side. Insulated power supply.
上記発明では、上記対象トランスのそれぞれを上記態様にて基板に設けている。これは、隣り合う対象トランスの間に発生する磁界を打ち消すことを狙った構成である。こうした構成によれば、1次側コイルから周囲へと伝播する磁界を好適に低減させることができる。これにより、磁界に起因したノイズを低減させることができ、ひいては絶縁電源装置の誤作動を回避することができる。 In the said invention, each of the said object transformer is provided in the board | substrate in the said aspect. This is a configuration aimed at canceling out a magnetic field generated between adjacent target transformers. According to such a configuration, the magnetic field propagating from the primary coil to the surroundings can be suitably reduced. As a result, noise caused by the magnetic field can be reduced, and as a result, malfunction of the insulated power supply device can be avoided.
(第1の実施形態)
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の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment in which an insulated power supply device according to the present invention is applied to a hybrid vehicle including a rotating machine and an engine as an in-vehicle main unit will be described with reference to the drawings.
図1に示すように、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、及び制御装置40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、「発電用回転機」に相当し、第1のインバータ12に接続されている。第1のモータジェネレータ10は、車載主機であるエンジンのクランク軸に初期回転を付与するスタータ機能や、車載機器に給電する機能、さらには高電圧バッテリ50及び第2のモータジェネレータ20のうち少なくとも一方に給電する機能を有する発電機等の役割を果たす。
As shown in FIG. 1, the motor control system includes a first motor generator 10, a second motor generator 20, a
一方、第2のモータジェネレータ20は、「主機回転機」に相当し、第2のインバータ22に接続されている。第2のモータジェネレータ20は、車載主機等の役割を果たす。
On the other hand, the second motor generator 20 corresponds to a “main machine rotating machine” and is connected to the
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に接続されている。ちなみに、高電圧バッテリ50としては、例えば、リチウムイオン2次電圧やニッケル水素2次電池を用いることができる。なお、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」に相当する。また、第1のインバータ12が「発電用電力変換回路」に相当し、第2のインバータ22が「走行用電力変換回路」に相当する。
The
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。一方、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。
The
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。 Incidentally, in the present embodiment, a voltage-controlled semiconductor switching element is used as the switching elements Sc #, S1 ¥ #, S2 ¥ # (# = p, n), and more specifically, an IGBT is used. ing. Free wheel diodes Dc #, D1 $ #, D2 $ # are connected in antiparallel to the switching elements Sc #, S1 $ #, S2 $ #.
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。 In the present embodiment, each of the upper arm step-up switching element Scp, the first $ phase upper arm switching element S1 \ p, and the second $ phase upper arm switching element S2 \ p is referred to as an “upper arm switching element”. Equivalent to. Furthermore, each of the lower arm step-up switching element Scn, the first $ phase lower arm switching element S1 \ n, and the second $ phase lower arm switching element S2 \ n corresponds to a “lower arm switching element”.
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、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、及び上,下アーム昇圧スイッチング素子Scp,Scnの温度を検出する昇圧感温ダイオードは、モジュール化されて昇圧モジュールMcを構成している。 Upper arm step-up switching element Scp, free wheel diode Dcp connected in antiparallel to this, lower arm step-up switching element Scn, free wheel diode Dcn connected in anti-parallel to this, and upper and lower arm step-up switching elements Scp, The step-up temperature sensing diode that detects the temperature of Scn is modularized to form a step-up module Mc.
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、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、及び第1の¥相上,下アームスイッチング素子S1¥p,S1¥nの温度を検出する第1の¥相上,下アーム感温ダイオードは、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。 Also, the first $ phase upper arm switching element S1 \ p, the freewheel diode D1 \ p connected in antiparallel to this, the first $ phase lower arm switching element S1 \ n, connected in antiparallel to this The freewheel diode D1 \ n and the first arm and the lower arm temperature sensing diode for detecting the temperature of the lower arm switching elements S1 \ p and S1 \ n are modularized. This constitutes the first $ phase module M1 \.
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、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、及び第2の¥相上,下アームスイッチング素子S2¥p,S2¥nの温度を検出する第2の¥相上,下アーム感温ダイオードは、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。 Further, the second $ phase upper arm switching element S2 \ p, the freewheel diode D2 \ p connected in antiparallel to the second \ phase lower arm switching element S2 \ n, and connected in antiparallel to this. The free wheel diode D2 \ n and the second arm, the second arm detecting the temperature of the lower arm switching element S2 ¥ p, S2 ¥ n, the lower arm temperature sensing diode are modularized. This constitutes the second $ phase module M2 \.
上記モジュールの構成について、図2及び図3を用いて、第1の¥相モジュールM1¥を例にして説明する。 The configuration of the module will be described with reference to FIG. 2 and FIG. 3 by taking the first ¥ phase module M1 ¥ as an example.
第1の¥相モジュールM1¥は、第1の¥相上,下アームスイッチング素子S1¥p,S1¥n、フリーホイールダイオードD1¥p,D1¥n、及び第1の¥相上,下アーム感温ダイオードSD1¥p,SD1¥nを内蔵した本体部51と、本体部51から突出した複数の制御端子と、本体部51から突出した複数のパワー端子とを備えている。複数の制御端子は、第1の¥相上,下アームスイッチング素子S1¥p,S1¥nのゲート端子Gp,Gn、第1の¥相上,下アームスイッチング素子S1¥p,S1¥nのケルビンエミッタ端子KEp,KEn、第1の¥相上,下アーム感温ダイオードSD1¥p,SD1¥nのアノード端子Ap,An、及び第1の¥相上,下アーム感温ダイオードSD1¥p,SD1¥nのカソード端子Kp,Knを含む。ここで、ケルビンエミッタ端子KEp,KEnとは、スイッチング素子S1¥p,S1¥nの出力端子(エミッタ)と同電位の端子である。
The first $ phase module M1 \ includes lower arm switching elements S1 \ p, S1 \ n, freewheel diodes D1 \ p, D1 \ n, and first $ phase upper and lower arms. It has a
パワー端子は、第1の¥相上アームスイッチング素子S1¥pのコレクタに短絡されるコレクタ端子TC、第1の¥相下アームスイッチング素子S1¥nのエミッタに短絡されるエミッタ端子TE、並びに第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短絡された接続端子TAを含む。 The power terminals include a collector terminal TC short-circuited to the collector of the first $ -phase upper arm switching element S1 \ p, an emitter terminal TE short-circuited to the emitter of the first $ -phase lower arm switching element S1 \ n, and the first 1 includes a connection terminal TA that is short-circuited to the connection point of the emitter of the first $ -phase upper arm switching element S1 \ p and the collector of the first $ -phase lower arm switching element S1 \ n.
本体部51は、扁平な直方体形状をなしている。本体部51の対向する一対の表面のうち一方の面には、この表面から垂直に突出するように複数の制御端子が設けられている。また、他方の面には、この表面から垂直に突出するようにパワー端子が設けられている。
The
先の図1に戻り、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。
Returning to FIG. 1, the collector terminals TC of the step-up module Mc, the first $ -phase module M1 \, and the second $ -phase module M2 \ are connected to each other. The emitter terminals TE of the boost module Mc, the first $ -phase module M1 \, and the second $ -phase module M2 $ are connected to the negative terminal of the high-
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。一方、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。他方、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。
The connection terminal TA of the first ¥ phase module M <b> 1 ¥ is connected to the ¥ phase of the first motor generator 10. On the other hand, the connection terminal TA of the second ¥ phase module M <b> 2 ¥ is connected to the ¥ phase of the second motor generator 20. On the other hand, the connection terminal TA of the boost module Mc is connected to the opposite side of the both ends of the
制御装置40は、「直流電源」としての低電圧バッテリ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。
The
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と称すこととする。 In the following description, the drive circuit for driving the upper and lower arm boosting switching elements Scp and Scn is referred to as the upper and lower arm boosting driving circuits Drcp and Drcn, and the first $ phase upper and lower arm switching elements S1 \ p , S1 \ n are referred to as lower arm drive circuits Dr1 \ p and Dr1 \ n on the first $ phase. In addition, the drive circuit for driving the lower arm switching elements S2 \ p, S2 \ n on the second $ phase is referred to as the lower arm drive circuits Dr2 \ p, Dr2 \ n on the second $ phase.
さらに、本実施形態において、駆動回路Drcp,Dr1¥p,Dr2¥pのそれぞれが「上アーム用駆動回路」に相当し、駆動回路Drcn,Dr1¥n,Dr2¥nのそれぞれが「下アーム用駆動回路」に相当する。すなわち、上アーム用駆動回路は、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、下アーム用駆動回路は、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。 Further, in the present embodiment, each of the drive circuits Drcp, Dr1 \ p, Dr2 \ p corresponds to an “upper arm drive circuit”, and each of the drive circuits Drcn, Dr1 \ n, Dr2 \ n is “lower arm use circuit”. It corresponds to a “driving circuit”. That is, the upper arm drive circuit is individually provided corresponding to each of the upper arm switching elements, and the lower arm drive circuit is provided individually corresponding to each of the lower arm switching elements.
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。 Incidentally, the upper arm operation signals gcp, g1 \ p, g2 \ p and the corresponding lower arm operation signals gcn, g1 \ n, g2 \ n are complementary to each other. That is, the upper arm switching elements Scp, S1 \ p, S2 \ p and the corresponding lower arm switching elements Scn, S1 \ n, S2 \ n are alternately turned on.
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。
The low voltage battery 42 (also referred to as an auxiliary battery) is a storage battery (for example, a lead storage battery) whose output voltage is lower than the output voltage of the
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、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。
The
続いて、図4及び図5を用いて、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絶縁電源装置について説明する。 Subsequently, with reference to FIGS. 4 and 5, insulation for supplying driving voltages to the drive circuits Drc #, Dr1 $ #, Dr2 $ # for driving the switching elements Sc #, S1 $ #, S2 $ # The power supply device will be described.
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(「第1の電力変換回路」に相当)と、第2のインバータ22(「第2の電力変換回路」に相当)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。
In the present embodiment, the
まず、図4に、第1の電源IC52を制御主体とする絶縁電源装置を示す。
First, FIG. 4 shows an insulated power supply apparatus having the first
図4に示す絶縁電源装置は、第1〜第8のトランス61〜68、第1〜第8のダイオード81a〜88a、第1〜第8のコンデンサ81b〜88b、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100)及び第1の平滑コンデンサ102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8のコンデンサ81b〜88b及び第1の平滑コンデンサ102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61〜64のそれぞれが「上アーム用トランス」に相当し、第5〜第8のトランス65〜68のそれぞれが「下アーム用トランス」に相当する。さらに、図4には、第2のトランス62の備える端子T1p,T1n,T2p,T2nが記載されているが、これら端子については、後に詳述する。
4 includes first to
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61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63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64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。
The upper arm transformer is individually provided corresponding to each of the plurality of upper arm switching elements. Specifically, the
一方、下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5のトランス65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6のトランス66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7のトランス67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8のトランス68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。
On the other hand, the lower arm transformer is individually provided corresponding to each of the plurality of upper arm switching elements. Specifically, the
低電圧バッテリ42の正極端子は、第1〜第8のトランス61〜68を構成する第1〜第8の1次側コイル61a〜68aの並列接続体と、第1の電圧制御用スイッチング素子100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。すなわち、第1の電圧制御用スイッチング素子100は、自身がオン操作されることにより、第1〜第8の1次側コイル61a〜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100を含む閉回路を形成可能なように設けられている。
The positive terminal of the
各駆動回路には、各トランスからダイオード及びコンデンサを介して電圧が供給される。ここで、第1のトランス61を例にして説明すると、第1のトランス61を構成する第1の2次側コイル61bは、第1のダイオード81a及び第1のコンデンサ81bを介して上アーム昇圧駆動回路Drcpに接続されている。
Each drive circuit is supplied with voltage from each transformer via a diode and a capacitor. Here, the
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100をオンオフ操作する。本実施形態では、第1の電源IC52及び第1の電圧制御用スイッチング素子100を備えて第1の電源制御部CT1が構成されている。なお、本実施形態では、第1のフィードバック電圧Vfb1として、第1のW相上アーム駆動回路Dr1Wpの印加電圧の検出値を用いた。この検出値は、実際には、高電圧システム及び低電圧システム間を電気的に絶縁しつつ信号伝達が可能なフォトカプラ等によって第1の電源IC52に伝達される。
The first
ちなみに、第1,第5のトランス61,65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)は、第2〜第4のトランス62〜64及び第6〜第8のトランス66〜68の巻数比よりも大きく設定されている。これは、上,下アーム昇圧スイッチング素子Scp,Scnをオン状態に切り替えるための上,下アーム昇圧スイッチング素子のゲートに供給すべき充電電流が、第1の¥相上,下アームスイッチング素子S1¥#をオン状態に切り替えるための第1の¥相上,下アームスイッチング素子S1¥#のゲートに供給すべき充電電流よりも大きく設定されているためである。すなわち、上,下アーム昇圧スイッチング素子Scp,Scnのゲート充電電荷量Qg(Gate charge capacity)が、第1の¥相上,下アームスイッチング素子S1¥#のゲート充電電荷量Qgよりも大きく設定されているためである。
Incidentally, the turns ratio of the first and
続いて、図5に、第2の電源IC54を制御主体とする絶縁電源装置を示す。
Next, FIG. 5 shows an insulated power supply apparatus whose main control is the second
図5に示す絶縁電源装置は、第9〜第14のトランス69〜74、第9〜第14のダイオード89a〜94a、第9〜第14のコンデンサ89b〜94b、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104)及び第2の平滑コンデンサ106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9〜第14のコンデンサ89b〜94b及び第2の平滑コンデンサ106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9〜第11のトランス69〜71のそれぞれが「上アーム用トランス」に相当し、第12〜第14のトランス72〜74のそれぞれが「下アーム用トランス」に相当する。
5 includes nine to
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9のトランス69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し、第10のトランス70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11のトランス71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。
The upper arm transformer is individually provided corresponding to each of the plurality of upper arm switching elements. Specifically, the
一方、下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12のトランス72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し、第13のトランス73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14のトランス74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。
On the other hand, the lower arm transformer is individually provided corresponding to each of the plurality of upper arm switching elements. Specifically, the
低電圧バッテリ42の正極端子は、第9〜第14のトランス69〜74を構成する第9〜第14の1次側コイル69a〜74aの並列接続体と、第2の電圧制御用スイッチング素子104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。すなわち、第2の電圧制御用スイッチング素子104は、自身がオン操作されることにより、第9〜第14の1次側コイル69a〜74a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104を含む閉回路を形成可能なように設けられている。
The positive terminal of the low-
各駆動回路には、各トランスからダイオード及びコンデンサを介して電圧が供給される。ここで、第9のトランス69を例にして説明すると、第9のトランス69を構成する第9の2次側コイル69bは、第9のダイオード89a及び第9のコンデンサ89b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。
Each drive circuit is supplied with voltage from each transformer via a diode and a capacitor. Here, the
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104をオンオフ操作する。本実施形態では、第2の電源IC54及び第2の電圧制御用スイッチング素子104を備えて第2の電源制御部CT2が構成されている。また、本実施形態では、第2のフィードバック電圧Vfb2として、第2のW相上アーム駆動回路Dr2Wpの印加電圧の検出値を用いている。この検出値は、実際には、高電圧システム及び低電圧システム間を電気的に絶縁しつつ信号伝達が可能なフォトカプラ等によって第2の電源IC54に伝達される。
The second
ここで、本実施形態では、第1〜第14の1次側コイル61a〜74aの巻数は、互いに同一に設定されている。コイル61b〜68bの巻数と同一に設定されている。これにより、第1〜第14の1次側コイル61a〜74aのインダクタンスLは、互いに同一とされている。これは、1次側コイルから伝播する磁束の低減効果を高めることを狙ったものである。この効果については、後述する。
Here, in the present embodiment, the number of turns of the first to fourteenth
続いて、図6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¥#の構成が基本的には同一である。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。 Next, details of the drive circuits Drc #, Dr1 ¥ #, Dr2 ¥ # according to the present embodiment will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the configurations of the drive circuits Drc #, Dr1 ¥ #, Dr2 ¥ # are basically the same. For this reason, the configuration of the drive circuit will be described by taking the first U-phase upper arm drive circuit Dr1Up as an example.
第2のダイオード82a及び第2のコンデンサ82b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82b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。
The connection point of the
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108)、充電用抵抗体110、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、ゲート端子Gpに接続されている。また、ゲート端子Gpは、第3の端子T3、放電用抵抗体112、NチャネルMOSFET(以下、放電用スイッチング素子114)、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、ケルビンエミッタ端子KEp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に短絡されている。
The first terminal T1 is connected to the gate terminal Gp via the P-channel MOSFET (hereinafter, charging switching element 108), the charging
第1の¥相上アーム感温ダイオードSD1Upのアノード端子Ap,カソード端子Kpは、第6の端子T6,第7の端子T7を介して駆動制御部116に取り込まれる。上記感温ダイオードSD1Upに対して図示しない定電流電源から定電流が供給されることにより、第1のU相上アームスイッチング素子S1Upの実際の温度(以下、素子温度)が高いほど、感温ダイオードSD1Upの端子間電圧が低くなるような上記端子間電圧が駆動制御部116に取り込まれる。 The anode terminal Ap and cathode terminal Kp of the first $ -phase upper arm temperature sensitive diode SD1Up are taken into the drive control unit 116 through the sixth terminal T6 and the seventh terminal T7. By supplying a constant current from a constant current power source (not shown) to the temperature sensitive diode SD1Up, the higher the actual temperature (hereinafter, element temperature) of the first U-phase upper arm switching element S1Up, the higher the temperature sensitive diode. The inter-terminal voltage that causes the inter-terminal voltage of SD1Up to be lowered is taken into the drive control unit 116.
第1のU相上アーム駆動回路Dr1Upは、駆動制御部116を備えている。駆動制御部116は、制御装置40からインターフェース44を構成する第1のフォトカプラ44a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108及び放電用スイッチング素子114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114をオフ操作し、また、充電用スイッチング素子108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114をオン操作に切り替え、また、充電用スイッチング素子108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。
The first U-phase upper arm drive circuit Dr1Up includes a drive control unit 116. The drive control unit 116 performs charging processing by operating the charging
駆動制御部116は、また、ローカルシャットダウン処理を行う。この処理は、感温ダイオードSD1Upの端子間電圧から算出された素子温度が閾値温度を超えたと判断された場合、スイッチング素子S1Upが過熱状態であるとしてスイッチング素子S1Upの駆動を強制的に停止させる処理である。 The drive control unit 116 also performs local shutdown processing. In this process, when it is determined that the element temperature calculated from the voltage across the terminals of the temperature sensitive diode SD1Up exceeds the threshold temperature, the driving of the switching element S1Up is forcibly stopped assuming that the switching element S1Up is in an overheated state. It is.
駆動制御部116は、さらに、ローカルシャットダウン処理が行われた場合、スイッチング素子S1Upに異常が生じている旨をフェール信号FLとして、第1のU相上アーム駆動回路Dr1Upの第8の端子T8と、インターフェース44を構成する第2のフォトカプラ44bとを介して、制御装置40に伝達する処理も行う。
Further, when the local shutdown process is performed, the drive control unit 116 uses the fail signal FL to indicate that an abnormality has occurred in the switching element S1Up, and the eighth terminal T8 of the first U-phase upper arm drive circuit Dr1Up Also, a process of transmitting to the
駆動制御部116は、加えて、上記素子温度を時比率信号(Duty信号DS)に変換して制御装置40に伝達する処理を行う。ここで、Duty信号DSは、第1のU相上アーム駆動回路Dr1Upの第9の端子T9と、インターフェース44を構成する第3のフォトカプラ44cを介して、制御装置40に伝達される。
In addition, the drive control unit 116 performs processing of converting the element temperature into a time ratio signal (Duty signal DS) and transmitting it to the
続いて、図7を用いて、モジュールMc,M1¥,M2¥とともに基板118に実装される第1〜第14のトランス61〜74の構成について説明する。本実施形態では、これらトランス61〜74の構成が同一である。このため、これらトランス61〜74について、主に、第2のトランス62を例にして説明する。なお、図7は、第2のトランス62の平面図である。
Subsequently, the configuration of the first to
図示されるように、第2のトランス62は、基板118の板面の正面視において矩形状をなしている。第2のトランス62は、第2の1次側コイル62a及び第2の2次側コイル62bに加えて、「入力端子」としての入力側正極端子T1p、「出力端子」としての入力側負極端子T1n、出力側正極端子T2p、出力側負極端子T2n、並びに第2の1次側コイル62a及び第2の2次側コイル62bがボビンを介して巻回された図示しないコアを有している。入力側正極端子T1pは、第2の1次側コイル62aの一端に接続され、入力側負極端子T1nは、第2の1次側コイル62aの他端に接続されている。入力側正極端子T1pは、低電圧バッテリ42の正極端子に接続され、入力側負極端子T1nは、第1の電圧制御用スイッチング素子100のドレインに接続されている。また、出力側正極端子T2pは、第2のダイオード82aのアノードに接続され、出力側負極端子T2nは、第2の2次側コイル62b及び第2のコンデンサ82bの接続点に接続されている。
As shown in the figure, the
ここで、本実施形態において、第1〜第14のトランス61〜74のそれぞれは、入力側正極端子T1pから入力側負極端子T1nに向かって1次側コイルの巻方向が互いに同一となるように構成されている。特に本実施形態では、これらトランス61〜74のそれぞれにおいて、1次側コイルに電流が流れている場合、1次側コイルの両端のうち入力側正極端子T1p側の端部が磁束の入口となり、入力側負極端子T1n側の端部が磁束の出口となるように上記巻方向が設定されている。
Here, in the present embodiment, each of the first to
続いて、図8を用いて、基板118におけるトランス等の配置手法について説明する。なお、図8では、トランスの備える出力側正極端子T2p及び出力側負極端子T2n等の図示を省略している。
Next, a method for arranging a transformer or the like on the
図示されるように、基板118は、矩形状をなす多層基板であり、一対の外層(第1面、及び第1面の裏面である第2面)と、一対の外層で挟まれた複数の内層とを有している。昇圧上アーム接続部Tcp及び第1のU,V,W相上アーム接続部T1Up,T1Vp,T1Wp(以下、第1の上アーム用接続部)は、基板118の第1面の正面視において、一列に並ぶように基板118に設けられている。また、第1の上アーム用接続部Tcp,T1¥p(¥=U,V,W)は、基板118の板面に平行な面において延びる方向であって、これら接続部Tcp,T1¥pが並ぶ方向と直交する方向における基板118の中央部に設けられている。
As illustrated, the
一方、第2のU,V,W相上アーム接続部T2Up,T2Vp,T2Wp(以下、第2の上アーム用接続部)は、基板118の第1面の正面視において、第1の上アーム用接続部Tcp,T1¥pが並ぶ方向に一列に並ぶように基板118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118の板面に平行な面において延びる方向であって、これら接続部T2¥pが並ぶ方向と直交する方向における基板118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118の第1面の正面視において、直列に設けられている。
On the other hand, the second U, V, W-phase upper arm connecting portions T2Up, T2Vp, T2Wp (hereinafter referred to as second upper arm connecting portions) are the first upper arms in the front view of the first surface of the
昇圧下アーム接続部Tcn及び第1のU,V,W相下アーム接続部T1Un,T1Vn,T1Wn(以下、第1の下アーム用接続部)は、基板118の第1面の正面視において、第1の上アーム用接続部Tcp,T1¥pが並ぶ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、基板118の第1面の正面視において、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。また、第2のU,V,W相下アーム接続部T2Un,T2Vn,T2Wn(以下、第2の下アーム用接続部)は、基板118の第1面の正面視において、第2の上アーム用接続部T2¥pが並ぶ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、基板118の第1面の正面視において、第1の上アーム用接続部T2¥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118の第1面の正面視において、直列に設けられている。
The step-up lower arm connection portion Tcn and the first U, V, and W-phase lower arm connection portions T1Un, T1Vn, and T1Wn (hereinafter referred to as the first lower arm connection portion) are as viewed from the front of the first surface of the
昇圧上,下アーム接続部Tcp,Tcnには、基板118の第2面側から昇圧モジュールMcが取り付けられることにより、昇圧モジュールMcのゲート端子Gp,Gnが接続されている(図3参照)。また、第1の¥相上,下アーム接続部T1¥p,T1¥nには、基板118の第2面側から第1の¥相モジュールM1¥が取り付けられることにより、第1の¥相モジュールM1¥のゲート端子Gp,Gnが接続されている。さらに、第2の¥相上,下アーム接続部T2¥p,T2¥nには、基板118の第2面側から第2の¥相モジュールM2¥が取り付けられることにより、第2の¥相モジュールM2¥のゲート端子Gp,Gnが接続されている。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とが接続されることとなる。
The boosting and lower arm connecting portions Tcp and Tcn are connected to the gate terminals Gp and Gn of the boosting module Mc by attaching the boosting module Mc from the second surface side of the substrate 118 (see FIG. 3). Further, the first $ phase upper and lower arm connecting portions T1 \ p, T1 \ n are attached with the first $ phase module M1 \ from the second surface side of the
第1の電源制御部CT1に対応する第1〜第4のトランス61〜64は、基板118の第1面の正面視において、第1の上アーム用接続部Tcp,T1¥pに対して、第1の下アーム用接続部Tcn,T1¥nとは反対側の領域に設けられている。第1〜第4のトランス61〜64は、第1の上アーム用接続部Tcp,T1¥pが並ぶ方向に一列に並ぶように設けられている。
The first to
なお、基板118の第1面の正面視において、一列に並ぶ第1の上アーム用接続部Tcp,T1¥pと、一列に並ぶ第1〜第4のトランス61〜64との間の領域には、第1の電源制御部CT1に対応する上アーム用駆動回路Drcp,Dr1¥pが、第1の上アーム用接続部Tcp,T1¥pが並ぶ方向に一列に設けられている。
In a front view of the first surface of the
第1の電源制御部CT1は、基板118の第1面の正面視において、一列に並ぶ第1〜第4のトランス61〜64に対して、一列に並ぶ第1の上アーム用接続部Tcp,T1¥pとは反対側の領域に設けられている。ここで、第1〜第4のトランス61〜64は、入力側正極端子T1p及び入力側負極端子T1nが第1の電源制御部CT1と向かい合うように設けられている。
The first power supply control unit CT1 includes first upper arm connection portions Tcp, Tcp, which are aligned in a row with respect to the first to fourth transformers 61-64, which are aligned in a row, in a front view of the first surface of the
第1の電源制御部CT1に対応する第5〜第8のトランス65〜68は、基板118の第1面の正面視において、第1の下アーム用接続部Tcn,T1¥nに対して、第1の上アーム用接続部Tcp,T1¥pとは反対側の領域に設けられている。第5〜第8のトランス65〜68は、第1の下アーム用接続部Tcn,T1¥nが並ぶ方向に一列に並ぶように設けられている。ここで、第5〜第8のトランス65〜68は、基板118の第1面の正面視において、入力側正極端子T1p及び入力側負極端子T1nが第1の下アーム用接続部Tcn,T1¥nとは反対側を向くように設けられている。
The fifth to
なお、基板118の第1面の正面視において、一列に並ぶ第1の下アーム用接続部Tcn,T1¥nと、一列に並ぶ第5〜第8のトランス65〜68との間の領域には、第1の電源制御部CT1に対応する下アーム用駆動回路Drcn,Dr1¥nが、第1の下アーム用接続部Tcn,T1¥nが並ぶ方向に一列に設けられている。
In the front view of the first surface of the
一方、第2の電源制御部CT2に対応する第9〜第11のトランス69〜71は、基板118の第1面の正面視において、第2の上アーム用接続部T2¥pに対して、第2の下アーム用接続部T2¥nとは反対側の領域に設けられている。第9〜第11のトランス69〜71は、第2の上アーム用接続部T2¥pが並ぶ方向に一列に並ぶように設けられている。
On the other hand, the ninth to
なお、基板118の第1面の正面視において、一列に並ぶ第2の上アーム用接続部T2¥pと、一列に並ぶ第9〜第11のトランス69〜71との間の領域には、第2の電源制御部CT2に対応する上アーム用駆動回路Dr2¥pが、第2の上アーム用接続部T2¥pが並ぶ方向に一列に設けられている。
In the front view of the first surface of the
第2の電源制御部CT2は、基板118の第1面の正面視において、一列に並ぶ第9〜第11のトランス69〜71に対して、一列に並ぶ第2の上アーム用接続部T2¥pとは反対側の領域に設けられている。ここで、第9〜第11のトランス69〜71は、入力側正極端子T1p及び入力側負極端子T1nが第2の電源制御部CT2と向かい合うように設けられている。
The second power control unit CT2 is arranged in the second upper arm connection portion T2 ¥ arranged in a row with respect to the ninth to
第2の電源制御部CT2に対応する第12〜第14のトランス72〜74は、基板118の第1面の正面視において、第2の下アーム用接続部T2¥nに対して、第2の上アーム用接続部T2¥pとは反対側の領域に設けられている。第12〜第14のトランス72〜74は、第2の下アーム用接続部T2¥nが並ぶ方向に一列に並ぶように設けられている。ここで、第12〜第14のトランス72〜74は、基板118の第1面の正面視において、入力側正極端子T1p及び入力側負極端子T1nが第2の下アーム用接続部T2¥nとは反対側を向くように設けられている。
The twelfth to
なお、基板118の第1面の正面視において、一列に並ぶ第2の下アーム用接続部T2¥nと、一列に並ぶ第12〜第14のトランス72〜74との間の領域には、第2の電源制御部CT2に対応する下アーム用駆動回路Dr2¥nが、第2の下アーム用接続部T2¥nが並ぶ方向に一列に設けられている。
In the front view of the first surface of the
低電圧バッテリ42は、基板118の第1面の正面視において、第1,第2の上アーム用接続部Tcp,T1¥p,T2¥pに対して、第1,第2の下アーム用接続部Tcn,T1¥n,T2¥nとは反対側の領域に設けられている。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の間に低電圧バッテリ42が設けられている。
The
第1〜第8のトランス61〜68の入力側正極端子T1p同士と、低電圧バッテリ42の正極端子とは、基板118に形成された第1の配線パターンL1(図中一点鎖線にて記載)によって接続されている。詳しくは、第1の配線パターンL1は、基板118の第1面の正面視において、低電圧バッテリ42の正極端子から、第1の領域、第2の領域及び第3の領域を通って、第5〜第8のトランス65〜68の入力側正極端子T1pまで延びるように形成されている。ここで、第1の領域とは、基板118の第1面の正面視において、第1の電源制御部CT1と、一列に並ぶ第1〜第4のトランス61〜64とに挟まれた領域のことである。また、第2の領域とは、基板118の第1面の正面視において、第1の上アーム用接続部Tcp,T1¥pのうち、これら接続部Tcp,T1¥pが並ぶ方向において基板118の一辺(図中、低電圧バッテリ42の位置を基板118の上側とした場合における基板118の左側の一辺)に最も近い昇圧上アーム接続部Tcpと、上記一辺とで挟まれる領域のことである。さらに、第3の領域とは、基板118の第1面の正面視において、第5〜第8のトランス65〜68に対して、第1の下アーム用接続部Tcn,T1¥nとは反対側の領域のことである。
The input-side positive terminals T1p of the first to
第1の領域において、第1〜第4のトランス61〜64のそれぞれの入力側正極端子T1pと低電圧バッテリ42の正極端子とが第1の配線パターンL1によって接続されている。第3の領域において、第5〜第8のトランス65〜68のそれぞれの入力側正極端子T1pと低電圧バッテリ42の正極端子とが第1の配線パターンL1によって接続されている。
In the first region, the respective input-side positive terminals T1p of the first to
なお、第1〜第5のトランス61〜64の入力側負極端子T1n同士は、基板118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。
Note that the input-side negative terminals T1n of the first to
一方、第9〜第14のトランス69〜74の入力側正極端子T1p同士と、低電圧バッテリ42の正極端子とは、基板118に形成された第3の配線パターンL3(図中一点鎖線にて記載)によって接続されている。詳しくは、第3の配線パターンL3は、基板118の第1面の正面視において、低電圧バッテリ42の正極端子から、第4の領域、第5の領域及び第6の領域を通って、第12〜第14のトランス72〜74の入力側正極端子T1pまで延びるように形成されている。ここで、第4の領域とは、基板118の第1面の正面視において、第2の電源制御部CT2と、一列に並ぶ第9〜第11のトランス69〜71とに挟まれた領域のことである。また、第5の領域とは、基板118の第1面の正面視において、第2の上アーム用接続部T2¥pのうち、これら接続部T2¥pが並ぶ方向において基板118の一辺(図中、基板118の右側の一辺)に最も近い第2のW相上アーム接続部T2Wpと、上記一辺とで挟まれる領域のことである。さらに、第6の領域とは、基板118の第1面の正面視において、第12〜第14のトランス72〜74に対して、第2の下アーム用接続部T2¥nとは反対側の領域のことである。
On the other hand, the input-side positive terminals T1p of the ninth to
第4の領域において、第9〜第11のトランス69〜71のそれぞれの入力側正極端子T1pと低電圧バッテリ42の正極端子とが第3の配線パターンL3によって接続されている。第6の領域において、第12〜第14のトランス72〜74のそれぞれの入力側正極端子T1pと低電圧バッテリ42の正極端子とが第3の配線パターンL3によって接続されている。
In the fourth region, the input-side positive terminal T1p of each of the ninth to
なお、第9〜第14のトランス69〜74の入力側負極端子T1n同士は、基板118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。
Note that the input-side negative terminals T1n of the ninth to
ちなみに、本実施形態において、第1の配線パターンL1及び第2の配線パターンL2のそれぞれは、基板118の互いに異なる内層に形成されている。このため、図8において、第1の配線パターンL1及び第2の配線パターンL2の交差部分が存在するが、この交差部分においてこれら配線パターンL1,L2が電気的に接続されているわけではない。このことは、第3の配線パターンL3及び第4の配線パターンL4についても同様である。
Incidentally, in the present embodiment, each of the first wiring pattern L1 and the second wiring pattern L2 is formed in different inner layers of the
第1の平滑コンデンサ102は、基板118の第1面の正面視において、第1の領域であってかつ、一列に並ぶ第1〜第4のトランス61〜64の中央付近に設けられている。第1の平滑コンデンサ102の上述した設置手法は、後述する磁界打消し効果を高めるために採用した。つまり、上記配置手法により、第1〜第4のトランス61〜64のそれぞれの入力側正極端子T1pと、第1の平滑コンデンサ102とを接続する配線パターンの長さのばらつきを抑制することができる。このため、第1〜第4のトランス61〜64のそれぞれと第1の平滑コンデンサ102とを接続する配線パターンの抵抗値のばらつきを抑制することができる。これにより、第1〜第4のトランス61〜64のそれぞれを構成する1次側コイルに流れる電流値のばらつきを抑制でき、ひいては第1〜第4のトランス61〜64のそれぞれの1次側コイルが発生する磁界の強さのばらつきを抑制することができる。
The
なお、第2の平滑コンデンサ106は、磁界打消し効果を高めるべく、基板118の第1面の正面視において、第4の領域であってかつ、一列に並ぶ第9〜第11のトランス69〜71の中央付近に設けられている。
Note that the
ここで、本実施形態では、図9に示すように、第1〜第4のトランス61〜64のそれぞれを、基板118の第1面の正面視において、第1〜第4の1次側コイル61a〜64aの中心軸線Lα(1次側コイルの長手方向に延びる無限の長さの軸線)が第1の上アーム用接続部Tcp,T1¥pの並ぶ方向に一致するように基板118に設けている。特に本実施形態では、第1〜第4の1次側コイル61a〜64aのそれぞれの中心軸線Lαが一致するように、第1〜第4のトランス61〜64のそれぞれを基板118に設けた。なお、図9は、先の図8のうち第1〜第4のトランス61〜64付近の拡大図である。
Here, in this embodiment, as shown in FIG. 9, each of the first to
こうした構成によれば、第1のトランス61及び第2のトランス62を「対象トランス」として機能させることができる。これにより、第1の1次側コイル61aの両端のうち入力側正極端子T1pの端部に流れ込もうとする磁束と、第2の1次側コイル62aの両端のうち入力側負極端子T1n側から周囲に流れようとする磁束とが打ち消し合おうとする磁界打消し効果が得られる。このため、第1,第2の1次側コイル61a,62aから発生する磁界のうち、これら1次側コイル61a,62aが対向する側から周囲へと伝播する磁界を好適に低減させることができる。
According to such a configuration, the
本実施形態では、第2のトランス62及び第3のトランス63、並びに第3のトランス63及び第4のトランス64についても対象トランスとして機能させることができる。また、第5〜第8のトランス65〜68のうち隣り合うトランス、第9〜第11のトランス69〜71のうち隣り合うトランス、及び第12〜第14のトランス72〜74のうち隣り合うトランスについても対象トランスとして機能させることができる。
In the present embodiment, the
上述した磁界の低減効果により、磁界が低減されたトランス間にインターフェース44を構成するフォトカプラ44a〜44cを設けることができる。これについて、図10を用いて説明する。なお、図10は、先の図8のうち第1〜第3のトランス61〜63付近の拡大図である。
Due to the magnetic field reduction effect described above, the
図示されるように、基板118の第1面の正面視において、第1のトランス61及び第2のトランス62の間、並びに第2のトランス62及び第3のトランス63の間にフォトカプラを設けることができる。なお、図10では、トランス間に設けるフォトカプラとして、第1のフォトカプラ44aを例示した。
As shown in the drawing, photocouplers are provided between the
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。 According to the embodiment described in detail above, the following effects can be obtained.
(1)第1の電源IC52が制御主体となる絶縁電源装置において、上アーム用トランスである第1〜第4のトランス61〜64のそれぞれを、これらトランス61〜64のそれぞれを構成する第1〜第4の1次側コイル61a〜64aに電流が流れている状態において、第1〜第4のトランス61〜64のうち隣り合うトランスのそれぞれを構成する1次側コイルの端部が互いに入力側正極端子T1p側及び入力側負極端子T1nとなるように、基板118に設けた。このため、第1〜第4の1次側コイル61a〜64aから周囲に伝播する磁界を好適に低減させることができる。これにより、トランスの周囲を磁気シールドで囲うことなく、磁界に起因したノイズを低減させることができ、ひいては絶縁電源装置の誤作動を回避することができる。
(1) In an insulated power supply apparatus in which the first
特に、本実施形態では、基板118の第1面の正面視において第1〜第4のトランス61〜64のそれぞれを構成する1次側コイル61a〜64aの中心軸線Lαを互いに一致させたことが、第1〜第4のトランス61〜64のうち隣り合うトランス間における磁界打消し効果を高め、1次側コイルから周囲に伝播する磁界の低減効果を大きくすることに寄与している。
In particular, in the present embodiment, the central axes Lα of the primary side coils 61a to 64a constituting the first to
なお、第2の電源IC54が制御主体となる絶縁電源装置を構成する第9〜第11のトランス69〜71についても、同様な磁界低減効果を得ることができる。
A similar magnetic field reduction effect can also be obtained for the ninth to
(2)第1の電源IC52が制御主体となる絶縁電源装置において、下アーム用トランスである第5〜第8のトランス65〜68のそれぞれを、基板118の第1面の正面視において、これらトランス65〜68のそれぞれを構成する1次側コイル65a〜68aの中心軸線Lαが互いに一致するように基板118に設けた。このため、第5〜第8の1次側コイル65a〜68aから周囲に伝播する磁界を好適に低減させることができる。なお、第2の電源IC54が制御主体となる絶縁電源装置を構成する第12〜第14のトランス72〜74についても、同様な磁界低減効果を得ることができる。
(2) In the insulated power supply apparatus in which the first
(3)第1の電源IC52を制御主体とする絶縁電源装置において、第1〜第4のトランス61〜64及び低電圧バッテリ42のそれぞれを、基板118の第1面の正面視において、第1の上アーム用接続部Tcp,T1¥pに対して第1の下アーム用接続部Tcn,T1¥nとは反対側の領域に設けた。また、第5〜第9のトランス65〜69のそれぞれを、基板118の第1面の正面視において、第1の下アーム用接続部Tcn,T1¥nに対して第1の上アーム用接続部Tcp,T1¥pとは反対側の領域に設けた。こうした構成では、下アーム用トランスを構成する1次側コイルに電流を供給するための第1の配線パターンL1が長くなる。このため、低電圧バッテリ42、第1の配線パターンL1、1次側コイル、第2の配線パターンL2及び第1の電圧制御用スイッチング素子100を備えるループ回路が大きくなり、上記ループ回路を磁束が通過することに起因したノイズが生じやすい。したがって、上記ループ回路が大きくなりやすい本実施形態は、磁界打消し効果を奏することのできる構成を採用するメリットが大きい。なお、第2の電源IC54が制御主体となる絶縁電源装置についても同様である。
(3) In the insulated power supply apparatus having the first
(4)昇圧コンバータ30を構成する第1のトランス61と、第1のインバータ12を構成する第2のトランス62とを隣り合うように配置した。また、昇圧コンバータ30を構成する第5のトランス65と、第1のインバータ12を構成する第6のトランス66とを隣り合うように配置した。このため、第1のトランス61及び第2のトランス62、並びに第5のトランス65及び第6のトランス66のそれぞれについて、磁界打消し効果を得ることができる。これにより、基板118上において、磁界の打消し効果を奏することのできる面積を拡大することができる。
(4) The
特に、本実施形態では、1次側コイルが互いに並列接続される構成において、昇圧コンバータ30及び第1のインバータ12のそれぞれを構成する1次側コイルへの通電を、共通の電源制御部である第1の電源制御部CT1によって制御した。これは、例えば、第1の1次側コイル61aの磁束発生タイミングと、第2の1次側コイル62aの磁束発生タイミングとを同期させることを狙ったものである。こうした構成によれば、磁界打消し効果を高めることができる。
In particular, in the present embodiment, in the configuration in which the primary side coils are connected in parallel to each other, energization to the primary side coils constituting each of the
なお、上述した効果は、第2の電源IC54が制御主体となる絶縁電源装置についても同様である。
The effects described above are also the same for the insulated power supply device in which the second
(5)第1〜第3のフォトカプラ44a〜44cを、基板118の第1面の正面視において、隣り合う対象トランスの間に設けた。こうした構成によれば、素子温度、フェール信号FL、及び操作信号gc#,g1¥#,g2¥#の伝達精度が低下する等、第1〜第3のフォトカプラ44a〜44cの誤作動を回避することができる。
(5) The first to
(6)第1〜第8の1次側コイル61a〜68aを互いに並列接続し、第9〜第14の1次側コイル69a〜74aを互いに並列接続した。そして、第1〜第14の1次側コイル61a〜74aのインダクタンスLを互いに同一の値に設定した。これにより、1次側コイルに電流が流れている場合において、隣り合う1次側コイルで発生する磁界の強さを近づけることができる。このため、磁界打消し効果を高めることができる。 (6) The 1st-8th primary side coils 61a-68a were mutually connected in parallel, and the 9th-14th primary side coils 69a-74a were mutually connected in parallel. And the inductance L of the 1st-14th primary side coils 61a-74a was mutually set to the same value. Thereby, when the electric current is flowing through the primary side coil, the strength of the magnetic field generated in the adjacent primary side coil can be made closer. For this reason, the magnetic field cancellation effect can be enhanced.
(7)第1の平滑コンデンサ102及び第2の電圧制御用スイッチング素子104を先の図8に示した態様で配置した。こうした構成によれば、磁界打消し効果を高めることができる。
(7) The
(第2の実施形態)
以下、第2の実施形態について、先の第1の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。
(Second Embodiment)
Hereinafter, the second embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.
本実施形態では、図11に示すように、第1〜第3のフォトカプラ44a〜44cの配置位置を、基板118の第2面側(裏側)とする。ここで、図11は、先の図8において、第1〜第3のトランス61〜63付近を基板118の第2面側から見た図である。こうした構成のため、本実施形態では、基板118の第1面において、隣り合う対象トランスの間にフォトカプラ等の電子部品が実装されていない。
In the present embodiment, as shown in FIG. 11, the arrangement positions of the first to
以上説明した本実施形態によっても、上記第1の実施形態で得られる効果と同様の効果を得ることができる。 According to the present embodiment described above, the same effect as that obtained in the first embodiment can be obtained.
(第3の実施形態)
以下、第3の実施形態について、先の第1の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。
(Third embodiment)
Hereinafter, the third embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.
図12に、本実施形態にかかる基板118の平面図を示す。なお、図12において、先の図8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。
FIG. 12 is a plan view of the
図示されるように、本実施形態では、第4のトランス64及び第9のトランス69を磁界打消し効果が得られるように近づけて基板118に設けるとともに、第8のトランス68及び第12のトランス72を磁界打消し効果が得られるように近づけて基板118に設けた。
As shown in the figure, in the present embodiment, the
以上説明した本実施形態によれば、上記第1の実施形態で得られる効果に加えて、第1のインバータ12を構成する第4,第8のトランス64,68と、第2のインバータ22を構成する第9,第12のトランス69,72との間についても、磁界打消し効果を得ることができる。
According to the present embodiment described above, in addition to the effects obtained in the first embodiment, the fourth and
(第4の実施形態)
以下、第4の実施形態について、先の第1の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。
(Fourth embodiment)
Hereinafter, the fourth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.
本実施形態では、第1の¥相下アーム駆動回路Dr1¥nのそれぞれに対して共通の下アーム用トランスによって駆動用電圧を供給する。また、第2のU,V相下アーム駆動回路Dr2Un,Dr2Vnのそれぞれに対して共通の下アーム用トランスによって駆動用電圧を供給する。本実施形態では、第2のU,V相下アーム駆動回路Dr2Un,Dr2Vnのそれぞれに対して駆動用電圧を供給するトランスを第15のトランス75と称し、第1の¥相下アーム駆動回路Dr1¥nのそれぞれに対して駆動用電圧を供給するトランスを第16のトランス76と称すこととする。
In the present embodiment, a driving voltage is supplied to each of the first $ phase lower arm driving circuit Dr1 \ n by a common lower arm transformer. A driving voltage is supplied to each of the second U and V-phase lower arm driving circuits Dr2Un and Dr2Vn by a common lower arm transformer. In the present embodiment, a transformer that supplies a driving voltage to each of the second U and V phase lower arm drive circuits Dr2Un and Dr2Vn is referred to as a
ここで、図13を用いて、共通の下アーム用トランスの構成について、第2の電源IC54を制御主体とする絶縁電源装置を例にして説明する。なお、図13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。
Here, the configuration of the common lower arm transformer will be described with reference to FIG. 13 by taking an insulated power supply device whose main control is the second
図示されるように、第15のトランス75は、第15の1次側コイル75a及び第15の2次側コイル75aを備えている。第15のトランス75は、第15のダイオード95a及び第15のコンデンサ95bを介して、第2のU,V相下アーム駆動回路Dr2Un,Dr2Vnに対して駆動用電圧を供給する。
As illustrated, the
図14に、本実施形態にかかる基板118の平面図を示す。なお、図14において、先の図8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。
FIG. 14 is a plan view of the
図示されるように、本実施形態では、第7,第8のトランス67,68が除去されるとともに、第6のトランス66に代えて、第16のトランス76が設けられている。また、第12のトランス72が除去されるとともに、第13のトランス73に代えて、第15のトランス75が設けられている。
As shown in the drawing, in the present embodiment, the seventh and
以上説明した本実施形態によれば、下アーム用トランスのうち、第5,第16のトランス65,76の間と、第14,第15のトランス74,75との間については、磁界打消し効果を得ることができる。
According to the present embodiment described above, magnetic field cancellation is provided between the fifth and
(第5の実施形態)
以下、第5の実施形態について、先の第1の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。
(Fifth embodiment)
Hereinafter, a fifth embodiment will be described with reference to the drawings, focusing on differences from the first embodiment.
本実施形態では、基板118におけるトランス等の配置位置を変更する。
In this embodiment, the arrangement position of a transformer or the like on the
図15に、本実施形態にかかる基板118の平面図を示す。なお、図15において、先の図8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。また、本実施形態において、第1の電源IC52を制御主体とする絶縁電源装置と、第2の電源IC54を制御主体とする絶縁電源装置とは、基本的には同一構成である。このため、本実施形態では、主に、第1の電源IC52を制御主体とする絶縁電源装置を例にして説明する。
FIG. 15 is a plan view of the
図示されるように、基板118の第1面の正面視において、基板118の中央部には、第1の電源制御部CT1及び第2の電源制御部CT2が並ぶように設けられている。また、基板118の第1面の正面視において、第1の上アーム用接続部Tcp,T1¥pが基板118の端部に一列に並ぶように設けられている。また、基板118の第1面の正面視において、第1の下アーム用接続部Tcn,T1¥nが、第1の電源制御部CT1を挟んで第1の上アーム用接続部Tcp,T1¥pとは反対側の基板118の端部に一列に並ぶように設けられている。
As shown in the figure, the first power supply control unit CT1 and the second power supply control unit CT2 are arranged in the center of the
第1〜第4のトランス61〜64は、基板118の第1面の正面視において、第1の電源制御部CT1と、第1の上アーム用接続部Tcp,T1¥pとで挟まれる領域に、第1の電源制御部CT1と隣り合うように、かつ第1の上アーム用接続部Tcp,T1¥pが並ぶ方向に一列に設けられている。ここで、第1〜第4のトランス61〜64は、入力側正極端子T1p及び入力側負極端子T1nが第1の電源制御部CT1と向かい合うように設けられている。
The first to
なお、上記挟まれる領域において、第1の電源制御部CT1に対応する上アーム用駆動回路Drcp,Dr1¥pは、第1〜第4のトランス61〜64と、第1の上アーム用接続部Tcp,T1¥pとの間に、第1の上アーム用接続部Tcp,T1¥pが並ぶ方向に一列に設けられている。
In the sandwiched region, the upper arm drive circuits Drcp and Dr1 ¥ p corresponding to the first power supply control unit CT1 include the first to
第5〜第8のトランス65〜68は、基板118の第1面の正面視において、第1の電源制御部CT1と、第1の下アーム用接続部Tcn,T1¥nとで挟まれる領域に、第1の電源制御部CT1と隣り合うように、かつ第1の下アーム用接続部Tcn,T1¥nが並ぶ方向に一列に設けられている。ここで、第5〜第8のトランス65〜68は、入力側正極端子T1p及び入力側負極端子T1nが第1の電源制御部CT1と向かい合うように設けられている。
The fifth to
なお、上記挟まれる領域において、第1の電源制御部CT1に対応する下アーム用駆動回路Drcn,Dr1¥nは、第5〜第8のトランス65〜68と、第1の下アーム用接続部Tcn,T1¥nとの間に、第1の下アーム用接続部Tcn,T1¥nが並ぶ方向に一列に設けられている。
In the sandwiched region, the lower arm drive circuits Drcn and Dr1 ¥ n corresponding to the first power supply control unit CT1 include the fifth to
また、本実施形態において、第1,第2の平滑コンデンサ102,106は、図示しないが、上記第1の実施形態の(7)の効果を得られるように基板118の第1面に設けられている。
In the present embodiment, the first and
詳しくは、第1の平滑コンデンサ102は、基板118の第1面の正面視において、第1〜第4のトランス61〜64と第1の電源制御部CT1とに挟まれる領域であってかつ、一列に並ぶ第1〜第4のトランス61〜64の中央付近に設けられている。また、第2の平滑コンデンサ106は、基板118の第1面の正面視において、第9〜第11のトランス69〜71と第2の電源制御部CT2とに挟まれる領域であってかつ、一列に並ぶ第9〜第11のトランス69〜71の中央付近に設けられている。
Specifically, the
ちなみに、本実施形態では、先の図2及び図3に示したモジュールではなく、各スイッチング素子Sc¥,S1¥#,S2¥#のそれぞれが各別に内蔵されたモジュールを用いることとなる。 Incidentally, in the present embodiment, a module in which each of the switching elements Sc ¥, S1 ¥ #, and S2 ¥ # is built separately is used instead of the modules shown in FIGS.
以上説明した本実施形態によれば、上記第1の実施形態の(1),(2),(4)〜(7)の効果を得ることはできる。 According to this embodiment described above, the effects (1), (2), and (4) to (7) of the first embodiment can be obtained.
(その他の実施形態)
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
(Other embodiments)
Each of the above embodiments may be modified as follows.
・「下アーム用トランス」としては、上記第4の実施形態に例示したものに限らない。例えば、第1のインバータ12及び昇圧コンバータ30を構成する全ての下アーム用スイッチング素子Scn,S1¥nのそれぞれについての共通のトランスであってもよい。また、例えば、第2のインバータ22を構成する全ての下アーム用スイッチング素子S2¥nのそれぞれについての共通のトランスであってもよい。
The “lower arm transformer” is not limited to the one exemplified in the fourth embodiment. For example, a common transformer may be used for each of the lower arm switching elements Scn and S1 ¥ n constituting the
・上記各実施形態では、第1の電源制御部CT1に対応する全ての上アーム用トランス61〜64の組を対象トランスとしたがこれに限らない。例えば、第1のトランス61及び第2のトランス62等、第1の電源制御部CT1に対応する一部の上アーム用トランスを対象トランスとしてもよい。なお、第1の電源制御部CT1に対応する下アーム用トランスについても同様である。また、第2の電源制御部CT2に対応する上,下アーム用トランスについても同様である。
In each of the above embodiments, the set of all
・上記各実施形態では、隣り合う対象トランスのそれぞれを構成する1次側コイルの中心軸線を一致させたがこれに限らない。例えば、磁界打消し効果が得られるのであれば、隣り合う中心軸線同士のなす角度が180°以外である等、中心軸線を一致させなくてもよい。 In each of the above embodiments, the central axes of the primary coils that constitute each of the adjacent target transformers are matched, but this is not a limitation. For example, if the magnetic field canceling effect can be obtained, the central axes need not coincide with each other, for example, the angle formed between the adjacent central axes is other than 180 °.
・上記第1の実施形態において、例えば、第2のトランス62及び第3のトランス63間のみを対象トランスとする等、上アーム用トランスの一部を対象トランスとしてもよい。この場合であっても、例えば、第2の1次側コイル62a及び第3の1次側コイル63aから周囲に伝播する磁界を低減させることはできる。
In the first embodiment, for example, a part of the upper arm transformer may be used as the target transformer, for example, only between the
・「平滑コンデンサ」の配置手法としては、上記第1の実施形態の図8に例示したものに限らない。例えば、図8において、第1の平滑コンデンサ102を、基板118の第1面の正面視において、第3の領域であってかつ、一列に並ぶ下アーム用トランスである第5〜第8のトランス65〜68の中央付近に設けてもよい。
The arrangement method of the “smoothing capacitor” is not limited to the one illustrated in FIG. 8 of the first embodiment. For example, in FIG. 8, the
・上記第1の実施形態において、第1〜第14の1次側コイル61a〜74aのうち、一部の隣り合う対象トランスについて、1次側コイルのインダクタンスを同一に設定してもよい。この場合であっても、インダクタンスが同一に設定された1次側コイルを構成部品とする隣り合う対象トランスについては、磁界打消し効果を高めることはできる。
In the first embodiment, among the first to fourteenth
・上記第1の実施形態において、例えば、第1〜第8のトランス61〜68のそれぞれを構成する1次側コイルが直列接続される構成を採用してもよい。 -In the said 1st Embodiment, you may employ | adopt the structure by which the primary side coil which comprises each of the 1st-8th transformers 61-68 is connected in series, for example.
・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。この場合、第1のインバータ12が「第1の電力変換回路」に相当することとなる。
In each of the above embodiments, the
・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のモータジェネレータ10及び第1のインバータ12の組、並びに第2のモータジェネレータ20及び第2のインバータ22の組のうちいずれか1組と、昇圧コンバータ30とを先の図1に示したモータ制御システムから除去することとなる。
The motor control system is not limited to a two-motor control system, and may be a one-motor control system. In this case, any one of the set of the first motor generator 10 and the
・「絶縁伝達素子」としては、フォトカプラ等の光絶縁伝達素子に限らず、パルストランス等の磁気絶縁伝達素子であってもよい。 The “insulation transmission element” is not limited to an optical insulation transmission element such as a photocoupler, but may be a magnetic insulation transmission element such as a pulse transformer.
・「電圧供給対象」としては、スイッチング素子に限らず、例えばモータジェネレータの電気角を検出するレゾルバの励磁用回路であってもよい。 The “voltage supply target” is not limited to a switching element, and may be, for example, a circuit for exciting a resolver that detects an electrical angle of a motor generator.
・「電力変換回路」としては、昇圧コンバータや3相インバータに限らない。例えば、ハーフブリッジ回路やフルブリッジ回路等、他の電力変換回路であってもよい。また、「電力変換回路」を構成する「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。 -"Power conversion circuit" is not limited to a boost converter or a three-phase inverter. For example, another power conversion circuit such as a half bridge circuit or a full bridge circuit may be used. Further, the “upper arm switching element” and the “lower arm switching element” constituting the “power conversion circuit” are not limited to IGBTs, and may be MOSFETs, for example.
42…低電圧バッテリ、61〜74…第1〜第14のトランス。 42 ... low voltage battery, 61 to 74 ... first to fourteenth transformers.
Claims (11)
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、
直流電源(42)に接続可能な1次側コイル(61a〜74a;61a〜65a,69a〜71a,74a〜76a)、並びに前記上アーム用スイッチング素子及び前記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2次側コイル(61b〜74b;61b〜65b,69b〜71b,74b〜76b)を有するトランスであって、基板(118)に設けられたトランス(61〜74;61〜65,69〜71,74〜76)を複数備え、
複数の前記トランスのうち少なくとも一対のトランスであって、前記基板の板面の正面視において隣り合うトランスである対象トランスのそれぞれは、前記対象トランスのそれぞれを構成する前記1次側コイルに電流が流れている状態において、隣り合う前記対象トランスのそれぞれを構成する前記1次側コイルの端部が互いに向かい合うように、かつ互いに向かい合う前記端部のうち一方が磁束の入口側となり、他方が磁束の出口側となるように、前記基板に設けられており、
前記トランスは、前記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(61〜64,69〜71;61〜64,69〜71)、及び前記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(65〜68,72〜74;65,74〜76)であり、
複数の前記上アーム用スイッチング素子を前記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)であって、前記基板の板面の正面視において一列に並ぶように前記基板に設けられた複数の前記上アーム用接続部と、
複数の前記下アーム用スイッチング素子を前記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)であって、前記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が並ぶ方向に一列に並ぶように前記基板に設けられた複数の前記下アーム用接続部と、
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(100,104)と、
前記基板に設けられ、前記下アーム用トランスを構成する前記1次側コイル及び前記直流電源を接続する配線パターン(L1,L3)と、
を備え、
前記対象トランスのそれぞれは、前記基板の板面の正面視において、前記対象トランスのそれぞれを構成する前記1次側コイルの長手方向が複数の前記上アーム用接続部及び前記下アーム用接続部の並ぶ方向に一致するように、前記基板に設けられており、
前記電圧制御用スイッチング素子は、自身が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、前記配線パターン、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、
一列に並ぶ複数の前記上アーム用接続部と、一列に並ぶ複数の前記下アーム用接続部とは、前記基板の板面の正面視において、並列に設けられ、
前記上アーム用トランス及び前記直流電源のそれぞれは、前記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対して複数の前記下アーム用接続部とは反対側の領域に設けられ、
前記下アーム用トランスは、前記基板の板面の正面視において、複数の前記下アーム用接続部に対して複数の前記上アーム用接続部とは反対側の領域に設けられている絶縁電源装置。 In a power conversion circuit (12, 22, 30) including a series connection body of an upper arm switching element (Scp, S1 \ p, S2 \ p) and a lower arm switching element (Scn, S1 \ n, S2 \ n) In the applied isolated power supply,
The power conversion circuit includes a plurality of parallel connection bodies of the series connection bodies,
For driving the primary side coils (61a to 74a; 61a to 65a, 69a to 71a, 74a to 76a) connectable to the DC power source (42), and the upper arm switching element and the lower arm switching element . A transformer having secondary coils (61b to 74b; 61b to 65b, 69b to 71b, 74b to 76b) capable of supplying a voltage, the transformers (61 to 74; 61 to 65) provided on the substrate (118) , 69-71, 74-76),
Each of the target transformers, which are at least a pair of transformers of the plurality of transformers and are adjacent to each other in front view of the plate surface of the substrate, has a current flowing through the primary coil that constitutes each of the target transformers. In the flowing state, the end portions of the primary coil constituting each of the adjacent target transformers face each other, and one of the end portions facing each other is the entrance side of the magnetic flux, and the other is the magnetic flux entrance side. It is provided on the substrate so as to be on the exit side ,
The transformer is an upper arm transformer (61 to 64, 69 to 71; 61 to 64, 69 to 71) capable of supplying a driving voltage to the upper arm switching element, and the lower arm switching element. A lower arm transformer (65-68, 72-74; 65, 74-76) capable of supplying a driving voltage to
A plurality of upper arm connection portions (Tcp, T1 ¥ p, T2 ¥ p) for connecting the plurality of upper arm switching elements to the substrate, and arranged in a line in a front view of the plate surface of the substrate. A plurality of upper arm connecting portions provided on the substrate,
A plurality of lower arm connection portions (Tcn, T1 ¥ n, T2 ¥ n) for connecting the plurality of lower arm switching elements to the substrate, wherein the plurality of lower arm switching elements are in a front view of the plate surface of the substrate; A plurality of lower arm connection portions provided on the substrate so as to be aligned in a line in a direction in which the upper arm connection portions are aligned;
A voltage control switching element (100, 104) that is turned on and off to apply a voltage of the DC power source to the primary coil constituting each of the upper arm transformer and the lower arm transformer;
A wiring pattern (L1, L3) that is provided on the substrate and connects the primary side coil and the DC power source constituting the transformer for the lower arm;
With
Each of the target transformers has a longitudinal direction of the primary coil constituting each of the target transformers in the front view of the plate surface of the substrate. It is provided on the substrate so as to coincide with the direction of alignment,
When the voltage control switching element is turned on, the DC power supply, the plurality of primary coils constituting each of the upper arm transformer and the lower arm transformer, the wiring pattern, and Provided so as to form a closed circuit including the voltage control switching element,
The plurality of upper arm connection portions arranged in a row and the plurality of lower arm connection portions arranged in a row are provided in parallel in a front view of the plate surface of the substrate,
Each of the upper arm transformer and the DC power supply is provided in a region opposite to the plurality of lower arm connection portions with respect to the plurality of upper arm connection portions in a front view of the plate surface of the substrate. And
The lower arm transformer is provided in a region opposite to the plurality of upper arm connection portions with respect to the plurality of lower arm connection portions in a front view of the plate surface of the substrate. .
複数の前記トランスのそれぞれは、前記入力端子から前記出力端子に向かって巻方向が互いに同一となるように構成され、
前記対象トランスのそれぞれは、前記基板の板面の正面視において、隣り合う前記対象トランスの一方の前記入力端子と他方の前記出力端子とが隣り合うように、前記基板に設けられている請求項1記載の絶縁電源装置。 Each of the plurality of transformers is connected to one end of the primary side coil and connected to the positive terminal of the DC power source, and is connected to the other end of the primary side coil. And an output terminal (T1n) connected to the negative electrode terminal side of the DC power supply,
Each of the plurality of transformers is configured to have the same winding direction from the input terminal toward the output terminal,
Each of the said object transformers is provided in the said board | substrate so that one said input terminal of the said adjacent object transformer and the other said output terminal may adjoin in the front view of the plate | board surface of the said board | substrate. The insulated power supply device according to 1 .
前記対象トランスは、複数の前記下アーム用トランスである請求項1又は2記載の絶縁電源装置。 The lower arm transformer includes a plurality of lower arm transformers, and includes a common transformer for at least two of the plurality of lower arm switching elements,
The subject transformer isolated power supply device according to claim 1 or 2, wherein a plurality of transformers for the lower arm.
前記電力変換回路は、複数であり、
前記電源制御部は、複数の前記電力変換回路を2つに分けた場合のそれぞれに対応して個別に設けられた第1の電源制御部(CT1)及び第2の電源制御部(CT2)を含み、
前記第1の電源制御部に対応する複数の前記上アーム用接続部(Tcp,T1¥p)と、前記第2の電源制御部に対応する複数の前記上アーム用接続部(T2¥p)とは、前記基板の板面の正面視において、直列に設けられ、
前記第1の電源制御部に対応する複数の前記下アーム用接続部(Tcn,T1¥n)と、前記第2の電源制御部に対応する複数の前記下アーム用接続部(T2¥n)とは、前記基板の板面の正面視において、直列に設けられ、
前記対象トランスは、
前記第1の電源制御部に対応する全ての前記上アーム用トランスの組、及び前記第1の電源制御部に対応する全ての前記下アーム用トランスの組のうち少なくとも一方の組と、
前記第2の電源制御部に対応する全ての前記上アーム用トランスの組、及び前記第2の電源制御部に対応する全ての前記下アーム用トランスの組のうち少なくとも一方の組と、を含む請求項1〜3のいずれか1項に記載の絶縁電源装置。 The voltage control switching element, and an integrated circuit (52, 54) for turning on and off the voltage control switching element, further comprising a power control unit (CT1, CT2) provided on the substrate,
The power conversion circuit is plural,
The power supply control unit includes a first power supply control unit (CT1) and a second power supply control unit (CT2) separately provided for each of the plurality of power conversion circuits divided into two. Including
The plurality of upper arm connection portions (Tcp, T1 ¥ p) corresponding to the first power supply control portion and the plurality of upper arm connection portions (T2 ¥ p) corresponding to the second power supply control portion Is provided in series in the front view of the plate surface of the substrate,
The plurality of lower arm connection portions (Tcn, T1 ¥ n) corresponding to the first power supply control portion, and the plurality of lower arm connection portions (T2 ¥ n) corresponding to the second power supply control portion. Is provided in series in the front view of the plate surface of the substrate,
The target transformer is
At least one of a set of all the upper arm transformers corresponding to the first power supply control unit and a set of all the lower arm transformers corresponding to the first power supply control unit;
A set of all the upper arm transformers corresponding to the second power supply control unit and at least one set of all the lower arm transformer sets corresponding to the second power supply control unit. The insulated power supply device of any one of Claims 1-3 .
前記第1の電源制御部に対応する前記トランスのうち、前記第2の電源制御部に対応する前記トランスと隣り合うトランスと、
前記第2の電源制御部に対応する前記トランスのうち、前記第1の電源制御部に対応する前記トランスと隣り合うトランスと、を含む請求項4記載の絶縁電源装置。 The target transformer is
Among the transformers corresponding to the first power supply control unit, a transformer adjacent to the transformer corresponding to the second power supply control unit;
5. The insulated power supply device according to claim 4 , comprising: a transformer adjacent to the transformer corresponding to the first power supply control unit among the transformers corresponding to the second power supply control unit.
複数の前記電力変換回路を2つに分けた場合のそれぞれを第1の電力変換回路(12,30)及び第2の電力変換回路(22)とし、
前記第1の電力変換回路は、前記発電用電力変換回路を含み、
前記第2の電力変換回路は、前記走行用電力変換回路を含み、
前記第1の電源制御部は、前記第1の電力変換回路を制御対象とし、
前記第2の電源制御部は、前記第2の電力変換回路を制御対象とする請求項4又は5記載の絶縁電源装置。 The plurality of power conversion circuits supply power to at least one of a power conversion circuit for traveling (22) connected to a main machine rotating machine (20) as an in-vehicle main machine, an in-vehicle battery (50), and the main machine rotating machine. A power generation power conversion circuit (12) connected to a power generation rotating machine (10) for generating power as much as possible,
When each of the plurality of power conversion circuits is divided into two, the first power conversion circuit (12, 30) and the second power conversion circuit (22) are provided.
The first power conversion circuit includes the power generation power conversion circuit,
The second power conversion circuit includes the travel power conversion circuit,
The first power supply control unit controls the first power conversion circuit,
The insulated power supply device according to claim 4 or 5 , wherein the second power supply control unit controls the second power conversion circuit.
前記基板に設けられ、前記直流電源及び前記1次側コイルの間に介在して前記直流電源の出力電圧を平滑化する平滑コンデンサ(102,106)と、を備え、
前記平滑コンデンサは、前記基板の板面の正面視において、前記基板のうち、前記上アーム用トランスと前記電源制御部との間の領域に設けられている請求項1〜6のいずれか1項に記載の絶縁電源装置。 A power control unit (CT1, CT2) provided on the substrate, the switching circuit for voltage control, and an integrated circuit (52, 54) for turning on and off the voltage control switching element;
Wherein provided on the substrate, comprising a, a smoothing capacitor (102, 106) for smoothing the output voltage of the DC power source is interposed between the DC power source and said primary coil,
The said smoothing capacitor is provided in the area | region between the said upper arm transformer and the said power supply control part among the said board | substrates in the front view of the plate | board surface of the said board | substrate. The insulated power supply device described in 1.
前記下アーム用トランスは、複数であり、また、複数の前記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、
前記対象トランスは、複数の前記上アーム用トランス及び複数の前記下アーム用トランスである請求項1〜7のいずれか1項に記載の絶縁電源装置。 The upper arm transformer is plural, and is individually provided corresponding to each of the plural upper arm switching elements,
The lower arm transformer is plural, and is individually provided corresponding to each of the plural lower arm switching elements,
The insulated power supply device according to any one of claims 1 to 7 , wherein the target transformer is a plurality of the upper arm transformers and a plurality of the lower arm transformers.
前記基板に設けられ、前記第1の領域及び前記第2の領域の間を電気的に絶縁しつつ、前記第1の領域から前記第2の領域へと信号を伝達する絶縁伝達素子(44a〜44c)をさらに備え、
前記絶縁伝達素子は、前記基板の板面の正面視において、隣り合う前記対象トランスの間に設けられている請求項1〜8のいずれか1項に記載の絶縁電源装置。 The substrate has a first region and a second region having a reference potential different from that of the first region;
Insulation transfer elements (44a to 44a) that are provided on the substrate and transmit signals from the first region to the second region while electrically insulating the first region and the second region. 44c)
The insulating transmission element is insulated power apparatus according in a front view of the plate surface of the substrate, any one of claim 1 to 8 is provided between the target transformer adjacent.
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