具体实施方式

＜第一实施方式＞

以下，参照附图，对将本公开的电力转换器具体化的第一实施方式进行说明。

如图1所示，控制系统包括直流电源10、作为电力转换器的DCDC转换器20和逆变器30、旋转电机40以及控制装置50。直流电源10是例如具有100V以上的端子电压的蓄电池。直流电源10例如是锂离子蓄电池、镍氢蓄电池等二次电池。

旋转电机40是例如车载主机。在本实施方式中，作为旋转电机40使用三相结构。旋转电机40包括U相绕组41U、V相绕组41V以及W相绕组41W。作为旋转电机40，例如能使用永磁体同步旋转电机。

DCDC转换器20包括电容器21、电抗器22、上臂升压开关Scp和下臂升压开关Scn。在本实施方式中，各升压开关Scp、Scn是作为SiC器件的N通道MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor：金属-氧化物半导体场效应晶体管)。在各升压开关Scp、Scn形成有体二极管。DCDC转换器20具有通过驱动各升压开关Scp、Scn来使直流电源10的输出电压升压并输出的功能。

上臂升压开关Scp和下臂升压开关Scn被模块化而构成升压模块MC。升压模块MC呈扁平的长方体形状，包括漏极端子TD、源极端子TS和连接端子TA。在漏极端子TD连接有上臂升压开关Scp的漏极(相当于第一端子)，在源极端子TS连接有下臂升压开关Scn的源极(相当于第二端子)。在连接端子TA连接有上臂升压开关Scp的源极和下臂升压开关Scn的漏极。

在升压模块MC的连接端子TA连接有电抗器22的第一端。在电抗器22的第二端连接有直流电源10的正极端子。在升压模块MC的漏极端子TD连接有正极侧导电构件23p。在升压模块MC的源极端子TS连接有负极侧导电构件23n。在负极侧导电构件23n连接有直流电源10的负极端子。

逆变器30包括U相上臂开关SUp、U相下臂开关SUn、V相上臂开关SVp、V相下臂开关SVn以及W相上臂开关SWp、W相下臂开关SWn。在本实施方式中，各开关SUp、SUn、SVp、SVn、SWp、SWn是作为SiC器件的N通道MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor：金属-氧化物半导体场效应晶体管)。在各开关SUp、SUn、SVp、SVn、SWp、SWn形成有体二极管。

U相上臂开关SUp、U相下臂开关SUn被模块化而构成U相模块MU。V相上臂开关SVp、V相下臂开关SVn被模块化而构成V相模块MV。W相上臂开关SWp、W相下臂开关SWn被模块化而构成W相模块MW。在本实施方式中，各相模块MU、MV、MU是与升压模块MC相同的结构。因此，省略各相模块MU、MV、MU的详细说明。此外，在各模块MC、MU、MV、MW中，为了方便，用共用的符号TD来表示漏极端子，但实际上在各模块MC、MU、MV、MW设有单独的漏极端子。对于源极端子TS、连接端子TA也是相同的。

在各相模块MU、MV、MW的漏极端子TD连接有正极侧导电构件23p，在各相模块MU、MV、MU的源极端子TS连接有负极侧导电构件23n。各导电构件23p、23n呈长条状，在本实施方式中由母线构成。在负极侧导电构件23n从其一端侧依次连接有U相模块MU的源极端子TS、V相模块MV的源极端子TS、W相模块MW的源极端子TS、升压模块MC的源极端子TS。在正极侧导电构件23p从其一端侧依次连接有U相模块MU的漏极端子TD、V相模块MV的漏极端子TD、W相模块MW的漏极端子TD、升压模块MC的漏极端子TD。

在U相模块MU的连接端子TA连接有U相绕组41U的第一端。在V相模块MV的连接端子TA连接有V相绕组41V的第一端。在W相模块MU的连接端子TA连接有W相绕组41W的第一端。各相绕组41U、41V、41W的第二端在中性点处连接。

控制装置50驱动DCDC转换器20和逆变器30以将旋转电机40的控制量控制为其指令值。控制量例如是转矩。为了将DCDC转换器20的输出电压控制为其目标值，控制装置50将各升压开关Scp、Scn的驱动信号向单独设置在各升压开关Scp、Scp的驱动IC输出。

为了驱动逆变器30的各开关SUp～SWn接通断开，控制装置50将各开关SUp～SWn的驱动信号向单独设置在各开关SUp～SWn的驱动IC输出。例如，控制装置50通过基于相位彼此分开电角度120°的三相指令电压与三角波等载波信号的大小比较的PWM处理，来生成与各驱动IC对应的驱动信号。

驱动信号为指示开关的接通驱动的接通指令和指示断开驱动的断开指令的某一个。在各相和DCDC转换器20中，上臂侧的驱动信号和对应的下臂侧的驱动信号交替为接通指令。因此，在各相中，上臂开关和下臂开关交替为接通状态。另外，控制装置50提供的功能可以由例如存储在实体存储器装置中的软件和执行该软件的计算机、硬件或它们的组合来提供。

接着，使用图2进一步对逆变器30进行说明。首先，对逆变器30的上臂进行说明。

对U相上臂开关SUp、V相上臂开关SVp、W相上臂开关SWp单独设有驱动IC60U、60V、60W。从单独设置的绝缘电源向各驱动IC60U、60V、60W供给电力。对U相进行说明，在构成绝缘电源的变压器的次级侧线圈61U的第一端连接有二极管62U的阳极。在二极管62U的阴极连接有平滑电容器63U的第一端和驱动IC60U的电源端子。在次级侧线圈61U的第二端连接有平滑电容器63U的第二端和驱动IC60U的接地端子。

在U相上臂开关SUp的源极连接有负电压电源64U的正极端子和电容器65U的第一端。在负电压电源64U的负极端子和电容器65U的第二端连接有驱动IC60U的接地端子。

当判断为从控制装置50输出的驱动信号为接通指令时，驱动IC60U向U相上臂开关SUp的栅极供给次级侧线圈61U的电压即电源电压VP(例如20V)。由此，U相上臂开关SUp的栅极电压为阈值电压Vth以上，U相上臂开关SUp被切换为接通状态。当判断为驱动信号变为断开指令时，驱动IC60U将“VP-VN”向U相上臂开关SUp的栅极供给。VN是比电源电压VP低的值(例如4V)，是负电压电源64U的输出电压的目标值。通过将“VP-VN”向栅极供给，使U相上臂开关SUp的栅极电压低于阈值电压Vth，U相上臂开关SUp被切换为断开状态。

另外，对于V相，与U相相同地，设置有驱动IC60V、构成绝缘电源的次级侧线圈61V、二极管62V、平滑电容器63V、负电压电源64V以及电容器65V。此外，对于W相，与U相相同地，设置有驱动IC60W、构成绝缘电源的次级侧线圈61W、二极管62W、平滑电容器63W、负电压电源64W以及电容器65W。不过，由于V相、W相的结构与U相相同，因此省略其详细说明。

接着，对逆变器30的下臂进行说明。

对U相下臂开关SUn、V相下臂开关SVn、W相下臂开关SWn单独设有驱动IC70U、70V、70W。从共用的绝缘电源向各驱动IC70U、70V、70W供给电力。详细地，在构成绝缘电源的变压器的次级侧线圈71的第一端连接有二极管72U的阳极。在二极管72的阴极连接有正极侧路径80p。在次级侧线圈71的第二端连接有负极侧路径80n。

对U相进行说明，在正极侧路径80p连接有U相平滑电容器63U的第一端和U相驱动IC70U的电源端子。在负极侧路径80n连接有U相平滑电容器73U的第二端和U相驱动IC70U的接地端子。

在U相下臂开关SUn的源极连接有作为电压生成电路的负电压电源74的正极端子和U相电容器75U的第一端。在负电压电源74的负极端子和U相电容器75U的第二端连接有负极侧路径80n。

对V相进行说明，在正极侧路径80p连接有V相平滑电容器63V的第一端和V相驱动IC70V的电源端子。在负极侧路径80n连接有V相平滑电容器73V的第二端和V相驱动IC70V的接地端子。

在V相下臂开关SVn的源极没有连接负电压电源，而连接有V相电容器75V的第一端。在V相电容器75V的第二端连接有负极侧路径80n。

对W相进行说明，在正极侧路径80p连接有W相平滑电容器63W的第一端和W相驱动IC70W的电源端子。在负极侧路径80n连接有W相平滑电容器73W的第二端和W相驱动IC70W的接地端子。

与V相相同地，在W相下臂开关SWn的源极没有连接负电压电源，而连接有W相电容器75W的第一端。在W相电容器75W的第二端连接有负极侧路径80n。

在本实施方式中，从共用的次级侧线圈71向各驱动IC70U、70V、70W的电源端子供给电力。因此，在各相中，能使在驱动下臂开关接通时向栅极供给的电压的偏差减少。

另外，在本实施方式中，正极侧路径80p和负极侧路径80n在逆变器30包括的电路基板上作为配线图案而形成。各驱动IC60U、60V、60W、70U、70V、70W、各平滑电容器63U、63V、63W、73U、73V、73W、各负电压电源64U、64V、64W、74、以及各电容器65U、65V、65W、75U、75V、75W设置在上述电路基板。

如上所述，在本实施方式中，仅对U相下臂开关SUn、V相下臂开关SVn、W相下臂开关SWn中的U相下臂开关SUn设有负电压电源74。因此，与对U相下臂开关SUn、V相下臂开关SVn、W相下臂开关SWn分别单独设有负电压电源的结构相比，能够简化逆变器30的结构。

在本实施方式中，在负电压电源74的负极端子连接有负极侧路径80n。因此，能通过负电压电源74、负极侧路径80n以及V相电容器75V、W相电容器75W这样简单的结构来实现用于向没有连接负电压电源74的V相下臂开关SVn、W相下臂开关SWn的栅极供给负的栅极电压“-VN”的结构。

与此相对，如图3所示的比较例那样，根据在各相单独设有U相负电压电源74U、V相负电压电源74V、W相负电压电源74W的结构，会导致结构复杂化。

此外，在比较例中，在U相负电压电源74U、V相负电压电源74V、W相负电压电源74W中的任一个的输出电压相对于其他的输出电压较低的情况下，会产生电流的回流。电流的回流是由于使用共用的绝缘电源作为各相的电源而产生的。图3示出了由于V相负电压电源74V的输出电压比U相负电压电源74U、W相负电压电源74W的输出电压低而产生图中虚线的箭头所示的电流的回流的例子。在这种情况下，U相负电压电源74U、W相负电压电源74W的负载比设计时预想的负载高。其结果是，可能会产生例如U相负电压电源74U、W相负电压电源74W处于过热状态，从而使U相负电压电源74U、W相负电压电源74W的可靠性降低这样的问题。与此相对，在本实施方式中，仅在U相设有负电压电源74作为用于供给负电压的结构，在V相、W相仅设有作为无源元件的电容器75V、75W。因此，可以防止发生比较例中说明的上述问题。

<第二实施方式>

以下，参照附图，以与第一实施方式的不同点为中心，对第二实施方式进行说明。在本实施方式中，如图4所示，负电压电源74内置于U相驱动IC70U。在图4中，为了方便，对于与上述图2所示的结构相同的结构，标注相同的符号。此外，图4仅示出了上臂和下臂中的下臂的结构。

＜第三实施方式＞

以下，参照附图，以与第二实施方式的不同点为中心，对第三实施方式进行说明。在本实施方式中，下臂的各相的驱动IC70U、驱动IC70V、驱动IC70W中的没有内置负电压电源74的V相驱动IC70V、W相驱动IC70W具有监视V相电容器75V、W相电容器75W的电压的功能。图5表示逆变器30的下臂的结构。在图5中，为了方便，对于与上述图4所示的结构相同的结构，标注相同的符号。

由于某些原因，负电压电源74的输出电压会从目标电压VN大幅偏离。在这种情况下，V相电容器75V、W电容器75W的电压也会从目标电压VN大幅偏离，有可能无法适当地抑制自动导通的发生。因此，V相驱动IC70V、W相驱动IC70W具有监视V相电容器75V、W相电容器75W的电压的监视功能，基于该监视结果，来判断是否存在V相电容器75V、W相电容器75W的电压偏离目标电压VN的异常。

以V相、W相中的V相为例，对V相电容器75V的电压的异常判断处理进行说明。图6示出了由V相驱动IC70V执行的异常判断处理的流程图。

在步骤S10中，检测V相电容器75V的电压VVD。在步骤S11中，对检测电压VVD是否包含于包括目标电压VN的规定范围(VN-α～VN+α)进行判断。

在步骤S11中判断为检测电压VVD包含于规定范围的情况下，判断为V相电容器75V的电压正常。

另一方面，在步骤S11中判断为检测电压VVD在规定范围外的情况下，前进到步骤S13，对检测电压VVD是否低于规定范围的下限值“VN-α”(例如3V)进行判断。在步骤S13中判断为检测电压VVD低于下限值“VN-α”的情况下，前进到步骤S14，判断为发生了V相电容器75V的电压相对于目标电压VN变低的低电压异常。

另外，也可以结合步骤S14的处理，向U相驱动IC70U发送使负电压电源74的目标电压VN上升的指示。在这种情况下，也可以在U相驱动IC70U中，将目标电压VN的上升量设定为例如“VN-VVD”。由此，可以使V相电容器75V的电压接近目标电压VN。

在步骤S13中作出否定判断的情况下，判断为检测电压VVD超过规定范围的上限值“VN+α”(例如5V)，前进到步骤S15。在步骤S15中，判断为发生了V相电容器75V的电压相对于目标电压VN变高的高电压异常。

另外，也可以结合步骤S15的处理，向U相驱动IC70U发送使负电压电源74的目标电压VN下降的指示。在这种情况下，也可以在U相驱动IC70U中，将目标电压VN的下降量设定为例如“VVD-VN”。由此，可以使V相电容器75V的电压接近目标电压VN。

根据以上说明的本实施方式，能准确地判断是否发生了V相电容器75V、W相电容器75W的电压的异常。

＜第三实施方式的变形例＞

·也可以是，在判断为U相电容器75U的检测功能发生了异常的情况下，内置负电压电源74的U相驱动IC70U获取由没有内置负电压电源74的V相驱动IC70V检测出的V相电容器75V的电压、或由没有内置负电压电源74的W相驱动IC70W检测出的W相电容器75W的电压，并操作负电压电源74以将获取到的电压反馈控制为目标电压VN。

·也可以是，在判断为检测电压VVD比“VN-α”低且接近于0的情况下，V相驱动IC70V判断为发生了V相电容器75V的短路故障。

＜第四实施方式＞

以下，参照附图，以与第一实施方式的不同点为中心，对第四实施方式进行说明。在本实施方式中，如图7所示，改变负电压电源的结构。另外，在图7中，为了方便，对于与上述图2所示的结构相同的结构或对应的结构，标注相同的符号。图7仅示出了上臂和下臂中的下臂的结构。此外，在本实施方式中，将上述图2所示的次级侧线圈71称为第一次级侧线圈71A，将二极管72称为第一二极管72A。

在构成绝缘电源的第二次级侧线圈71B的第一端(正极侧)连接有U相电容器75U的第一端和U相下臂开关SUn的源极。在第二次级侧线圈71B的第二端(负极侧)和第一次级侧线圈71A的第二端连接有负极侧路径80n。在负极侧路径80n上，在第二次级侧线圈71B的第二端与U相驱动IC70U的接地端子之间设有第二二极管72B。在第二二极管72B的阴极连接有U相电容器75U的第二端。另外，在本实施方式中，第二次级侧线圈71B和第二二极管72B构成电压生成电路。

在本实施方式中，绝缘电源构成为使第一次级侧线圈71A的第二端侧的极性与第二次级侧线圈71B的第一端侧的极性相同。此外，与第一次级侧线圈71A的输出电压(电源电压VP)相比，第二次级侧线圈71B的输出电压VN(例如4V)更低。由第二次级侧线圈71B生成的“-VN”是向栅极供给的负电压。

根据以上说明的本实施方式，可以通过简单的结构来实现负电压电源。

＜第五实施方式＞

以下，参照附图，以与第一实施方式的不同点为中心，对第五实施方式进行说明。在本实施方式中，如图8所示，在负极侧路径80n设有电感器。在图8中，为了方便，对于与上述图2所示的结构相同的结构，标注相同的符号。此外，图8仅示出了上臂和下臂中的下臂的结构。

在负极侧路径80n中的和负电压电源74连接的连接点(PX)与和V相平滑电容器73V连接的连接点之间设有第一负极侧电感器91。在负极侧路径80n中的和V相平滑电容器73V连接的连接点与和W相平滑电容器73W连接的连接点之间设有第二负极侧电感器92。

使用图9，以第一负极侧电感器91为例，对设置负极侧电感器的理由进行说明。在图9中，PA表示负电压电源74的正极端子侧，PB表示V相电容器75V的第一端侧。图9表示包括图8的负电压电源74、PA、负极侧导电构件23n、PB、V相电容器75V、负极侧路径80n以及PX的闭合回路的等效电路。

在图9中，90表示负极侧导电构件23n的电感成分。此外，在图9中，VL表示在负极侧导电构件23n流过来自旋转电机40的绕组的电流I的情况下，产生于负极侧导电构件23n的反电动势。当将电感成分90的电感设为L时，“VL＝L×dI/dt”。

首先，对没有设置第一负极侧电感器91的情况进行说明。负电压电源74的输出电压以PX的电位为基准被控制为目标电压VN。此处，当电流流过负极侧导电构件23n时，在负极侧导电构件23n产生反电动势VL。在这种情况下，由于以PX的电位为基准设定V相电容器75V的电压VB，因此成为“VB＝VN-VL”，VB比VN低。在这种情况下，可能无法向V相下臂开关SVn的栅极供给适当的负电压。

接着，对设有第一负极侧电感器91的情况进行说明。在这种情况下，即使在负极侧导电构件23n产生了反电动势VL，也会在第一负极侧电感器91中产生V相电容器75V侧的电位比PX侧的电位高的电压。由此，能抑制V相电容器75V的电压VB的降低，进而能抑制V相下臂开关SVn的自动导通的发生。

此外，根据第一负极侧电感器91，也可以减少上述回流电流。

＜第六实施方式＞

以下，参照附图，以与第五实施方式的不同点为中心，对第六实施方式进行说明。在本实施方式中，如图10所示，在正极侧路径80p也设有电感器。在图10中，为了方便，对于与上述图8所示的结构相同的结构，标注相同的符号。

在正极侧路径80p中的和U相驱动IC70U的电源端子连接的连接点与和V相平滑电容器73V连接的连接点之间设有第一正极侧电感器101。在正极侧路径80p中的和V相平滑电容器73V连接的连接点与和W相平滑电容器73W连接的连接点之间设有第二正极侧电感器102。

根据第一正极侧电感器101，能使V相平滑电容器73V的电压稳定。由此，能抑制使U相下臂开关SUn处于接通状态时的栅极电压的降低，并且能抑制开关损耗增加。此外，根据第二正极侧电感器102，能使W相平滑电容器73W的电压稳定。由此，能对使W相下臂开关SWn处于接通状态时的开关损耗增加的情况进行抑制。

＜第七实施方式＞

以下，参照附图，以与第五、第六实施方式的不同点为中心，对第七实施方式进行说明。在本实施方式中，如图11所示，负极侧路径80n的电感器和正极侧路径80p的电感器作为一个部件(共模电感器)构成。在图11中，为了方便，对于与上述图8、图10所示的结构相同的结构，标注相同的符号。

一组第一负极侧电感器111和第一正极侧电感器112通过磁耦合而构成第一共模电感器110。第一共模电感器110构成为，使第一负极侧电感器111的两端中的V相平滑电容器73V的第二端侧的极性与第一正极侧电感器112的两端中的次级侧线圈71的第一端侧的极性相同。

一组第二负极侧电感器121和第二正极侧电感器122通过磁耦合而构成第二共模电感器120。第二共模电感器120构成为，使第二负极侧电感器121的两端中的W相平滑电容器73W的第二端侧的极性与第二正极侧电感器122的两端中的V相驱动IC70V的电源端子侧的极性相同。

根据设有各共模电感器110、120的结构，能减少逆变器30的部件数量。

此外，根据第一共模电感器110，能在从次级侧线圈71的第一端侧向V相平滑电容器73V供给电流的情况下，使在第一正极侧电感器112产生的电压下降量减少。由此，能准确地实施从次级侧线圈71的第一端侧向V相平滑电容器73V的电流供给，从而能抑制将V相下臂开关SVn切换为接通状态时的栅极电压的降低。

此外，根据第二共模电感器120，能在从次级侧线圈71的第一端侧向W相平滑电容器73W供给电流的情况下，使在第二正极侧电感器122产生的电压下降量减少。由此，能抑制将W相下臂开关SWn切换为接通状态时的栅极电压的降低。

＜第八实施方式＞

以下，参照附图，以与第一实施方式的不同点为中心，对第八实施方式进行说明。在本实施方式中，如图12所示，代替U相，在V相设有负电压电源74。在图12中，为了方便，对于与之前的图2所示的结构相同的结构或对应的结构，标注相同的符号。此外，图12仅示出了上臂和下臂中的下臂的结构。

图13的(a)示出了逆变器30的电路基板的板面的主视图。

在电路基板设有供U相下臂开关SUn、V相下臂开关SVn、W相下臂开关SWn的栅极连接的U相连接部TUn、V相连接部TVn、W相连接部TWn。各连接部TUn、TVn、TWn以排成一列的方式设于电路基板。在电路基板中的U相连接部TUn、V相连接部TVn、W相连接部TWn附近，以排成一列的方式设有U相驱动IC70U、V相驱动IC70V、W相驱动IC70W。另外，在电路基板上还设有包括次级侧线圈71的变压器140。

在电路基板中的V相连接部TVn与W相连接部TWn之间设有负电压电源74。

根据以上说明的本实施方式，可以避免以下情况：从负电压电源74的负极端子到V相驱动IC70V的接地端子的电气路径的长度、从负电压电源74的负极端子到U相驱动IC70V的接地端子的电气路径的长度以及从负电压电源74的负极端子到W相驱动IC70W的接地端子的电气路径的长度分别较大程度地不同。由此，能抑制向U相下臂开关SUn、V相下臂开关SVn、W相下臂开关SWn的栅极供给的负电压的降低。

＜第八实施方式的变形例＞

像第二实施方式那样，当在V相驱动IC70V内置有负电压电源74时，负电压电源74配置于图13的(b)所示的位置。

＜第九实施方式＞

以下，参照附图，以与第八实施方式的不同点为中心，对第九实施方式进行说明。在本实施方式中，如图14所示，下臂升压开关Scn的负电压电源也共用化。在图14中，为了方便，对于与上述图12所示的结构相同的结构，标注相同的符号。

如图14所示，作为与下臂升压开关Scn对应的结构，设有驱动IC70c、平滑电容器73c以及电容器75c。

图15的(a)示出了逆变器30的电路基板的板面的主视图。在图15中，为了方便，对于与上述图13所示的结构相同的结构，标注相同的符号。

在电路基板设有供下臂升压开关Scn的栅极连接的升压连接部Tcn。在电路基板中的升压连接部Tcn附近设有驱动下臂升压开关Scn的驱动IC70c。在电路基板中的V相连接部TVn与W相连接部TWn之间设有负电压电源74。

根据以上说明的本实施方式，能实现与第一实施方式、第八实施方式相同的效果。

＜第九实施方式的变形例＞

像第二实施方式那样，当在V相驱动IC70V内置有负电压电源74时，负电压电源74配置于图15的(b)所示的位置。

＜其他实施方式＞

另外，上述各实施方式也可进行以下变更来实施。

·在各相中，不限于上、下臂开关一并构成一个模块，也可以由上、下臂开关分别构成一个模块。

·也可以如图16所示，包括各电容器66U、66V、66W、76U、76V、76W，用于供给将开关切换为接通状态时的栅极电荷。这是为了使各电容器63U、63V、63W、73U、73V、73W远离各开关SUp、SVp、SWp、SUn、SVn、SWn的栅极而采用的结构。另外，在图16中，为了方便，对于与上述图2所示的结构相同的结构，标注相同的符号。此外，在U相下臂开关SUn附近，用虚线箭头表示从电容器76U向栅极的电荷供给路径。

虽然基于实施例对本公开进行了记述，但是应当理解为本公开并不限定于上述实施例、结构。本公开也包含各种各样的变形例、等同范围内的变形。除此之外，各种各样的组合、方式、进一步包含有仅一个要素、一个以上或一个以下的其他组合、方式也属于本公开的范畴、思想范围。