CN108028612B - 电动车用逆变器装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电动车用逆变器装置。电动车用逆变器装置包含平滑电容器、放电电阻、串联连接在平滑电容器的两端间的放电电阻及第一和第二放电用开关元件、以及针对第一和第二放电用开关元件中的至少任一方而设置的钳位电路。例如钳位电路包含逆流防止元件、若两端电压超过预先决定的值则产生恒定的电压下降的恒定电压生成元件。

Description

电动车用逆变器装置
技术领域
本发明涉及电动车用逆变器装置。
背景技术
公知有通过使与平滑电容器并联电连接的单一的开关元件接通，使积留于平滑电容器的电荷向地线流动的电动车用逆变器装置(例如参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开2013-188092号公报
然而，在使用上述专利文献1所记载的那样的单一的开关元件的电动车用逆变器装置中，由于无法使平滑电容器的两端电压高于开关元件的耐压以上，所以难以应对伴随着马达的高旋转化的平滑电容器的两端电压的高电压化。即，为了应对高电压化，需要提高开关元件的耐压，导致成本增加、体积增加(大型化)、导通损失的增加。
对此，为了能够使平滑电容器的两端电压的高电压化而不提高开关元件的耐压，考虑了将串联连接的多个开关元件与平滑电容器并联连接的方法。然而，在上述方法中，若多个开关元件存在个体差(例如开关元件导通的阈值电压的差)，则存在对多个开关元件施加不均衡的电压的可能性。在该情况下，例如与上段侧的开关元件相比下段侧的开关元件先导通时，存在对上段侧的开关元件施加了耐压以上的电压的可能性。
关于该点，还存在在制造时预先测定两个开关元件的个体差，并对后导通的一方开关元件侧追加钳位电路之类的方法，但在上述方法中，存在测定个体差花费步骤(工时)这样的问题。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种在使串联连接的多个开关元件与平滑电容器并联连接的构成中，能够减少对开关元件施加耐压以上的电压的可能性的电动车用逆变器装置。
根据本发明的一个方面，提供一种电动车用逆变器装置，被设置于产生车辆的驱动力的马达的驱动电路，上述电动车用逆变器装置包括：平滑电容器；放电电阻，其一端与上述平滑电容器的正极侧电连接；第一放电用开关元件，其具备栅极，并以与上述放电电阻串联电连接的状态与上述放电电阻的另一端电连接；第二放电用开关元件，其具备栅极，并电连接在上述放电电阻以及上述第一放电用开关元件与地线之间；控制电路，其向上述第一放电用开关元件以及上述第二放电用开关元件中的一方的上述栅极直接施加使该栅极导通的信号；时间差设定单元，其在上述第一放电用开关元件以及上述第二放电用开关元件中的上述一方的开关元件导通后，设定另一方的开关元件开始导通的时间差；以及钳位电路，其针对上述另一方的开关元件而被设置，以该开关元件的两端间的电压不超过预先决定的上限值的方式进行限制。
根据本发明，在将多个开关元件与平滑电容器并联地电连接的构成中，能够得到能够减少对开关元件施加耐压以上的电压的可能性的电动车用逆变器装置。
附图说明
图1是表示电动车用马达驱动系统的整体构成的一个例子的图。
图2是表示电动车用逆变器装置的一实施例(实施例1)的图。
图3是表示由实施例1的放电控制电路实现的电压波形的一个例子的图。
图4是表示第一比较例的放电控制电路的图。
图5是表示第二比较例的放电控制电路的图。
图6是表示由第二比较例的放电控制电路实现的电压波形的一个例子的图。
图7是表示电动车用逆变器装置的其它的一个实施例(实施例2) 的图。
具体实施方式
以下，参照附图对各实施例详细地进行说明。
在以下的说明中，只要没有特别说明，各种要素间的“连接”这样的用语是指“电连接”。
图1是表示电动车用马达驱动系统1的整体构成的一个例子的图。马达驱动系统1是使用高压电池10的电力来驱动行驶用马达40，由此驱动车辆的系统。另外，电动车辆只要是使用电力来驱动行驶用马达40 而行驶的车辆，则其方式、详细的构成是任意的。电动车辆通常包含动力源是发动机和行驶用马达40的混合动力汽车或动力源仅是行驶用马达40的电动车。
如图1所示，马达驱动系统1具备高压电池10、电动车用逆变器装置12、行驶用马达40以及逆变器控制装置50。
高压电池10是积蓄电力并输出直流电压的任意的蓄电装置，可以包含镍氢电池、锂电池、双电层电容器等的电容性元件。高压电池10 通常是额定电压超过100V的电池，额定电压例如是288V。
电动车用逆变器装置12包含平滑电容器C、放电电路20以及逆变器30。
平滑电容器C与逆变器30并联地连接。
放电电路20具有在被输入放电指令的情况下，使滞留在平滑电容器C的电荷向地线流动的(放电)功能。放电指令通常在车辆碰撞检测时或者车辆碰撞不可避免判定时被输入。放电指令也可从控制车辆的安全装置(例如安全气囊)的安全气囊ECU、预碰撞ECU等(未图示) 供给。放电电路20的进一步说明将在后面进行。
逆变器30由在正极线与负极线之间相互并联配置的U相、V相、W 相的各臂构成。U相臂由开关元件(在本例中是IGBT：Insulated Gate Bipolar Transistor(绝缘栅双极型晶体管))Q1、Q2的串联连接构成，V 相臂由开关元件(在本例中是IGBT)Q3、Q4的串联连接构成，W相臂由开关元件(本例中是IGBT)Q5、Q6的串联连接构成。另外，各开关元件Q1～Q6的集电极-发射极间分别配置二极管D11～D16以便从发射极侧向集电极侧流动电流。另外，开关元件Q1～Q6也可是MOSFET(metal oxide semiconductor field-effect transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)那样的、IGBT以外的其它开关元件。
行驶用马达40是三相的交流马达，U、V、W相的3个线圈的一端在中点共同连接。U相线圈的另一端与开关元件Q1、Q2的中点M1连接，V相线圈的另一端与开关元件Q3、Q4的中点M2连接，W相线圈的另一端与开关元件Q5、Q6的中点M3连接。在开关元件Q1的集电极与负极线之间连接平滑电容器C。
逆变器控制装置50控制逆变器30。逆变器控制装置50例如包含 CPU、ROM、主存储器(全部未图示)等，逆变器控制装置50的各种功能通过由CPU在主存储器读出被记录于ROM等的控制程序并执行而被实现。逆变器30的控制方法虽是任意的，但基本上设为U相的两个开关元件Q1、Q2相互逆相地导通/截止，V相的两个开关元件Q3、 Q4相互逆相地导通/截止，W相的两个开关元件Q5、Q6相互逆相地导通/截止。
另外，在图1所示的例子中，马达驱动系统1具备单一的行驶用马达40，但也可具备附加的马达(包含发电机)。在该情况下，附加的马达(也可是多个)也可与对应的逆变器一起以与行驶用马达40以及逆变器30并联的关系，与高压电池10连接。另外，在图1所示的例子中，马达驱动系统1虽不具备DC/DC转换器，但也可在高压电池10与逆变器30之间设置DC/DC转换器。
如图1所示，在高压电池10与平滑电容器C之间设置用于从高压电池10切断电力供给的切断用开关SW1。切断用开关SW1也可由半导体开关、继电器等构成。切断用开关SW1常态是导通状态，例如在车辆的碰撞检测时等为截止。另外，切断用开关SW1的导通/截止的切换也可通过逆变器控制装置50来实现，也可通过其它控制装置来实现。
马达驱动系统1还包含放电电路20。如图1所示，放电电路20与平滑电容器C并联连接。另外，在图1所示的例子中，放电电路20虽被配置于平滑电容器C与逆变器30之间，但只要比切断用开关SW1 配置于平滑电容器C侧即可。因此，放电电路20也可被配置于高压电池10(以及切断用开关SW1)与平滑电容器C之间。
[实施例1]
接下来，对能够在图1所示的电动车用马达驱动系统1中应用的电动车用逆变器装置的一实施例(实施例1)进行说明。
图2是表示实施例1的电动车用逆变器装置12的图。在图2中，除了电动车用逆变器装置12之外，还一并示出高压电池10以及切断用开关SW1。在图2中，点P表示与平滑电容器C的正极侧的端子同电位的点，与图1的点P对应。另外，N表示与平滑电容器C的负极侧的端子同电位(地线电位)的点，与图1的点N对应。
放电电路20包含放电电阻R1、电源电路62、异常检测电路64及放电控制电路66。
放电电阻R1的一端与平滑电容器C的正极侧连接，另一端与地线连接。
电源电路62具有生成向异常检测电路64以及放电控制电路66供给的电源电压Vcc的功能。电源电路62利用平滑电容器C的电压(来自平滑电容器C的放电)生成恒定电压(例如+15V)的电源电压Vcc。电源电路62与平滑电容器C并联连接。
电源电路62包含光电耦合器PC、作为MOSFET的开关元件MOS1、作为MOSFET的开关元件MOS2、齐纳二极管DZ1及电阻R3、R4。
开关元件MOS1、开关元件MOS2以及电容器C2被串联连接。开关元件MOS1的漏极Dr1与平滑电容器C的正极侧连接，开关元件 MOS1的源极S1与开关元件MOS2的漏极Dr2连接。开关元件MOS2 的源极S2经由电容器C2与地线连接。这样，被串联连接的开关元件 MOS1、开关元件MOS2以及电容器C2与平滑电容器C并联连接。
电阻R3、R4以及齐纳二极管DZ1被串联连接。串联连接的电阻 R3、R4以及齐纳二极管DZ1与同样串联连接的开关元件MOS1、开关元件MOS2以及电容器C2独立地与平滑电容器C并联连接。在电阻 R3以及电阻R4之间连接开关元件MOS1的栅极G1。在电阻R4以及齐纳二极管DZ1之间连接开关元件MOS2的栅极G2。齐纳二极管DZ1 以阴极与开关元件MOS2的栅极G2连接的朝向，被连接于开关元件 MOS2的栅极G2与地线之间。
放电指令被输入至电源电路62。在图2示的例子中，放电指令经由光电耦合器PC向电源电路62输入。放电指令是脉冲信号，例如“Hi”是执行放电指令，“Lo”是停止放电指令。若放电指令被输入，则光电耦合器PC的光电晶体管导通。若光电晶体管导通，则通过齐纳二极管DZ1 对开关元件MOS2的栅极G2施加恒定的电压Vdz1，对开关元件MOS1 的栅极G1施加被电阻R3、R4分压而得到的恒定的电压。另外，对开关元件MOS1的栅极G1施加从平滑电容器C的正极侧的电压减去电压 Vdz1后的电压被电阻R3、R4分压后的电压。此时，开关元件MOS1以及开关元件MOS2作为线性调节器而进行动作。由此，生成恒定电压的电源电压Vcc。如图2所示，该电源电压Vcc在异常检测电路64以及放电控制电路66中被使用。
异常检测电路64具有例如防止因切断用开关SW1等异常而放电异常较长地持续的功能。异常检测电路64包含控制电路64A、晶体管Tr1。对于异常检测电路64而言，若放电指令被输入，则如上述那样被施加电源电压Vcc。异常检测电路64的控制电路64A在放电开始后规定条件成立时强制地使晶体管Tr1导通。例如，异常检测电路64的控制电路64A在开始被施加电源电压Vcc后，在经过一定时间ΔT1后依然被施加电源电压Vcc的情况下，使晶体管Tr1导通。这是因为假定即使在因任何的异常(例如，切断用开关SW1被导通固定的情况下等)而产生放电指令的状态下切断用开关SW1也关闭的情况。一定时间ΔT1也可以是与能够持续放电的时间的上限值对应，基于试验等而适合的适合值。
放电控制电路66具有将滞留在平滑电容器C的电荷经由放电电阻 R1向地线流动(放电)的功能。放电控制电路66以如上述那样由电源电路62生成的电源电压Vcc进行动作。
放电控制电路66包含第一放电用开关元件MOS11、第二放电用开关元件MOS12、第一电线71、第二电线72、第三电线73、第四电线 74、齐纳二极管DZ2(第一恒定电压生成元件的一个例子)、二极管D1、 D2及电阻R11、R12。
第一放电用开关元件MOS11以及第二放电用开关元件MOS12与放电电阻R1串联连接。具体而言，第一放电用开关元件MOS11的漏极 Dr11与放电电阻R1连接，第一放电用开关元件MOS11的源极S11与第二放电用开关元件MOS12的漏极Dr12连接。第二放电用开关元件MOS12的源极S12与地线连接。
第一电线71的一端(参照连接点711)与电源电压Vcc的输入端子 (供电部的一个例子)连接，另一端(参照连接点712)与第二放电用开关元件MOS12的栅极G12连接。第一电线71的连接点711被设置于晶体管Tr1的集电极与电源电压Vcc的输入端子之间。因此，在生成电源电压Vcc的期间，在晶体管Tr1截止的情况下，对第一电线71的连接点711施加与电源电压Vcc对应的电压(由电阻21导致的电压下降量相应的低电压)。另一方面，在生成电源电压Vcc的期间，在晶体管Tr1导通的情况下，第一电线71的连接点711实际上成为地线电位。另外，在第一电线71的与第二电线72的连接点721与第二放电用开关元件MOS12的栅极G12之间连接有一端与地线连接的电阻R12的另一端。电阻R12是为了对第二放电用开关元件MOS12的栅极G12进行充电而设置。
第二电线72的一端(参照连接点721)连接于第一电线71的连接点711与第二放电用开关元件MOS12的栅极G12之间，另一端(参照连接点722)与第一放电用开关元件的栅极连接。另外，第二电线72 的一端(参照连接点721)的电位与第一电线71的连接点711的电位相同。
在第二电线72设置有二极管D1。二极管D1阻止与朝向第一放电用开关元件MOS11的栅极G11的方向相反的方向的电流的流动。
第三电线73的一端(参照连接点731)连接于第二电线72的二极管D1与第二放电用开关元件MOS12的栅极G12之间，另一端(参照连接点732)连接于第一放电用开关元件MOS11的漏极Dr11与放电电阻R1之间。
在第三电线73设置有齐纳二极管DZ2以及二极管D2。齐纳二极管DZ2以阴极与第一放电用开关元件MOS11的漏极Dr11连接的朝向被设置。二极管D2以阳极与齐纳二极管DZ2的阳极连接的朝向被设置。
第四电线74的一端(参照连接点741)连接于第二电线72的二极管D1与第二放电用开关元件MOS12的栅极G12之间，另一端(参照连接点742)连接于第一放电用开关元件MOS11的源极S11与第二放电用开关元件MOS12的漏极Dr12之间。
在第四电线74设置有电阻R11。
这里，第三电线73、齐纳二极管DZ2以及二极管D2与第一放电用开关元件MOS11协作，作为以第一放电用开关元件MOS11的漏极-源极间电压Vds不超过规定的上限值(钳位电压)的方式进行限制(钳位) 的钳位电路而发挥功能。具体而言，在以图2所示那样的方向定义了 Vz，Vf时，钳位电压Vds_clamp由以下决定。
Vds_clamp＝Vz+Vf+Vth 式(1)
这里，Vth是第一放电用开关元件MOS11的阈值电压。
这样根据图2所示的电动车用逆变器装置12，如上述那样齐纳二极管DZ2等作为钳位电路而发挥功能，所以能够防止向第一放电用开关元件MOS11施加超过耐压那样的电压。
例如，放电开始时的平滑电容器C的正极侧的电位是1200[V]，第一放电用开关元件MOS11的耐压是900[V]。此时，例如若分别将上式(1)中的Vz、Vf以及Vth设为600[V]、1[V]以及4[V]，则钳位电压Vds_clamp成为605[V]。这样，考虑第一放电用开关元件 MOS11的耐压值来决定Vz的值等，从而能够提高作为放电电路20的整体的耐压而不用使第一放电用开关元件MOS11的耐压高于1200[V]。
接下来，参照图3等进一步对图2所示的放电控制电路66的动作 (功能)进行说明。
图3是表示由本实施例1的放电控制电路66实现的电压波形的一个例子的图。图4是表示第一比较例的放电控制电路的图。图5是表示第二比较例的放电控制电路的图。图6是表示由第二比较例的放电控制电路实现的电压波形的一个例子的图。
在图3以及图6中，上侧表示第一放电用开关元件MOS11的栅极- 源极间电压Vgs11以及第二放电用开关元件MOS12的栅极-源极间电压Vgs12各自的电压波形，下侧表示第一放电用开关元件MOS11的漏极-源极间电压Vds11以及第二放电用开关元件MOS12的漏极-源极间电压Vds12各自的电压波形。其中，图3以及图6中的电压波形为了对比所以标尺相同。
在第一比较例中，如图4所示，对电源电压Vcc进行分压并向第一放电用开关元件MOS11以及第二放电用开关元件MOS12各自的栅极施加。
这里在第一放电用开关元件MOS11以及第二放电用开关元件MOS12之间存在个体差(阈值电压)，第一放电用开关元件MOS11一方的阈值电压与第二放电用开关元件MOS12的阈值电压相比被设为低的阈值电压。在该情况下，在第一比较例中，虽省略图示，但若伴随着放电指令的输入而电源电压Vcc上升，则第二放电用开关元件MOS12 比第一放电用开关元件MOS11先导通，第一放电用开关元件MOS11 的漏极-源极间电压Vds11通过第二放电用开关元件MOS12导通而急增。此时，存在第一放电用开关元件MOS11的漏极-源极间电压Vds11 超过第一放电用开关元件MOS11的耐压VLIMIT的顾虑。
在第二比较例中，如图5所示，在第一放电用开关元件MOS11的栅极G11与源极S11之间设置有齐纳二极管DZ30，齐纳二极管DZ30 的阳极侧与第一放电用开关元件MOS11的自漏极Dr11侧的电线81(包含电阻R31以及电容器C31的电线81)连接，齐纳二极管DZ30的阴极侧与自地线的电线82(包含电阻R32以及电容器C32的电线82)连接。
同样地，在第一放电用开关元件MOS11以及第二放电用开关元件 MOS12之间存在个体差(阈值电压)，第一放电用开关元件MOS11一方与第二放电用开关元件MOS12相比阈值电压被设为较低。在该情况下，在第二比较例中，若伴随着放电指令的输入而电源电压Vcc上升，则如图6所示，第二放电用开关元件MOS12比第一放电用开关元件 MOS11先导通。此时，电容器C32开始放电，伴随于此，第一放电用开关元件MOS11的漏极-源极间电压Vds11急增。伴随于此，第一放电用开关元件MOS11的漏极-源极间电压Vds11超过第一放电用开关元件MOS11的耐压VLIMIT(参照图6的时刻t4)。
与此相对，根据本实施例1，若伴随着放电指令的输入而电源电压 Vcc上升，则首先第二放电用开关元件MOS12的栅极G12经由第一电线71被充电(参照图3的时刻t1)，第二放电用开关元件MOS12导通。这是因为只要第二放电用开关元件MOS12不导通，就不产生经由第二电线72对第一放电用开关元件MOS11的栅极进行充电的电流的流动。这样，在第二放电用开关元件MOS12导通后，第一放电用开关元件 MOS11开始导通的“时间差”被设定。另外，这在第一放电用开关元件 MOS11以及第二放电用开关元件MOS12之间存在个体差(阈值电压)，第一放电用开关元件MOS11方与第二放电用开关元件MOS12相比阈值电压高的情况下也同样。
在本实施例1中，若第二放电用开关元件MOS12导通，则第一放电用开关元件MOS11的漏极-源极间电压Vds11通过第二放电用开关元件MOS12导通而增加(参照图3的时刻t2)。然而，此时，上述的钳位电路发挥功能，第一放电用开关元件MOS11的漏极-源极间电压Vds11不超过钳位电压Vds_clamp(参照图3的点X)。这样，根据本实施例1，能够在放电开始时保护第一放电用开关元件MOS11。
另外，在本实施例1中，第二放电用开关元件MOS12导通，从而产生经由第二电线72对第一放电用开关元件MOS11的栅极进行充电的电流的流动(经由连接点711、721、731、742、第二放电用开关元件 MOS12朝向地线的电流的流动)，第一放电用开关元件MOS11的栅极被开始充电(参照图3的时刻t3)。伴随于此，第一放电用开关元件 MOS11的漏极-源极间电压Vds11保持不超过钳位电压Vds_clamp地减少。于是，最终第一放电用开关元件MOS11完全接通，经由放电电阻R1而放电被促进。
另外，虽省略图示，但在本实施例1中，若进入上述那样的放电，则平滑电容器C的正极侧的电位(例如放电开始时的平滑电容器C的正极侧的电位1200[V])减少。而且，在平滑电容器C的正极侧的电位充分变小之前(例如30[V])，放电被持续。然后，若越无法生成电源电压Vcc，平滑电容器C的正极侧的电位越小，则第一放电用开关元件MOS11以及第二放电用开关元件MOS12的各栅极-源极间电压降低，第一放电用开关元件MOS11以及第二放电用开关元件MOS12一起截止(即，放电结束)。
[实施例2]
接下来，对能够在图1所示的电动车用马达驱动系统1中应用的电动车用逆变器装置的其它一实施例(实施例2)进行说明。
图7是表示实施例2的电动车用逆变器装置12B的图。在图7中，除了电动车用逆变器装置12B之外，还一并示出高压电池10以及切断用开关SW1。在图7中，点P表示与平滑电容器C的正极侧的端子同电位的点，与图1的点P对应。另外，N表示与平滑电容器C的负极侧的端子同电位(地线电位)的点，与图1的点N对应。
如图7所示，实施例2的电动车用逆变器装置12B相对于上述的实施例1的电动车用逆变器装置12，在用放电电路20B置换放电电路20 这一点上不同。放电电路20B相对于上述的实施例1的放电电路20的不同点是，追加了第五电线75、齐纳二极管DZ3(第二恒定电压生成元件的一个例子)以及二极管D3。在图7中，对与上述的实施例1的电动车用逆变器装置12相同的结构标注相同的参照符号并省略说明。
第五电线75的一端(参照连接点751)连接于第一电线71的第二电线72的连接点721与第二放电用开关元件MOS12的栅极G12之间，另一端(参照连接点752)连接于第四电线74的连接点742与第二放电用开关元件MOS12的漏极Dr12之间。
在第五电线75设置有齐纳二极管DZ3以及二极管D3。齐纳二极管 DZ3以阴极与第二放电用开关元件MOS12的漏极Dr12连接的朝向被设置。二极管D3以阳极与齐纳二极管DZ3的阳极连接的朝向被设置。
这里，第五电线75、齐纳二极管DZ3以及二极管D3与第二放电用开关元件MOS12协作，作为以第二放电用开关元件MOS12的漏极-源极间电压Vds不超过规定的上限值(钳位电压)的方式进行钳位的钳位电路而发挥功能。另外，作为这样的钳位电路而发挥功能实际上与通过上述的齐纳二极管DZ2等实现的功能相同，所以省略进一步的说明。
这样根据图7所示的电动车用逆变器装置12B，除了上述的实施例 1的效果以外，还实现以下的效果。即，根据电动车用逆变器装置12B，如上述那样齐纳二极管DZ3等作为钳位电路而发挥功能，所以能够防止对第二放电用开关元件MOS12施加超过耐压那样的电压。
这里，作为齐纳二极管DZ3等的钳位电路的功能例如在异常检测电路64发挥功能时有效发挥。具体而言，异常检测电路64如上述那样在放电开始后规定条件成立时强制地使晶体管Tr1导通。此时，往往平滑电容器C的正极侧的电位依然比第二放电用开关元件MOS12的耐压高。在该情况下，若晶体管Tr1导通，则第二放电用开关元件MOS12 在第一放电用开关元件MOS11导通的状态下截止。此时，包含齐纳二极管DZ3等的钳位电路发挥功能。由此，即使在第二放电用开关元件 MOS12在第一放电用开关元件MOS11的导通状态下截止的情况下，第二放电用开关元件MOS12的漏极-源极间电压Vds11也不超过钳位电压Vds_clamp。这样，根据本实施例2，在异常检测电路64的动作时能够保护第二放电用开关元件MOS12。
以上，虽对各实施例进行了详述，但并不限于特定的实施例，在技术方案所记载范围内，能够进行各种变形以及改变。另外，能够对上述的实施例的结构要素进行全部或者多个的组合。
例如在上述的实施例1以及实施例2中，也可代替齐纳二极管DZ2 以及DZ3，使用可变电阻。
另外，在上述的实施例1中，虽设置了以第一放电用开关元件 MOS11的漏极-源极间电压Vds不超过规定的上限值(钳位电压)的方式进行限制(钳位)的钳位电路，但也可代替第一放电用开关元件 MOS11，对第二放电用开关元件MOS12设置相同的钳位电路。在该情况下，也可代替第二放电用开关元件MOS12，对第一放电用开关元件 MOS11的栅极直接施加来自第一电线71的电压。
此外，关于以上的实施例，在下面进一步进行公开。另外，以下所记载的效果有时也并不一定总是被实现。另外，关于从属形式的特征的效果是该特征涉及的效果，是追加的效果。
[1]
一种被设置于产生车辆的驱动力的马达的驱动电路的电动车用逆变器装置(12、12B)，包含：
平滑电容器(C)；
放电电阻(R1)，其一端与上述平滑电容器(C)的正极侧电连接；
第一放电用开关元件(MOS11)，其具备栅极，并以与上述放电电阻(R1)串联电连接的状态与上述放电电阻(R1)的另一端电连接；
第二放电用开关元件(MOS12)，其具备栅极，并电连接在上述放电电阻(R1)以及上述第一放电用开关元件(MOS11)与地线之间；
控制电路(64A)，其对上述第一放电用开关元件(MOS11)以及上述第二放电用开关元件(MOS12)中的一方的上述栅极直接施加使该栅极导通的信号；
时间差设定单元(66)，在上述第一放电用开关元件以及上述第二放电用开关元件中的上述一方的开关元件导通后，设定另一方的开关元件开始导通的时间差；以及
钳位电路(73、D2、DZ2)，其针对上述另一方的开关元件而被设置，以该开关元件的两端间的电压不超过预先决定的上限值的方式进行限制。
根据[1]所述的结构，由于第一放电用开关元件(MOS11)以及第二放电用开关元件(MOS12)串联连接，所以能够应对平滑电容器(C) 的两端电压的高电压化。另外，在放电时若第二放电用开关元件 (MOS12)先导通，则第二放电用开关元件(MOS12)的两端电压降低，伴随于此向第一放电用开关元件(MOS11)施加的电压增加，但向第一放电用开关元件(MOS11)的两端间施加的电压被钳位电路以不超过预先决定的上限值方式限制。由此，能够减少对第一放电用开关元件 (MOS11)施加耐压以上的电压的可能性。另外，设置时间差设定单元 (66)，从而能够无需预先测定第一放电用开关元件(MOS11)以及第二放电用开关元件(MOS12)的个体差。
[2]
根据[1]所述的电动车用逆变器装置(12、12B)，还包含在放电指令被输入的情况下，使供电部产生电源电压的电源电路(62)，
上述时间差设定单元(66)包含：
第一电线(71)，其一端与上述供电部电连接，另一端与上述一方的开关元件(MOS12、MOS11)的栅极电连接；
第二电线(72)，其一端电连接在上述第一电线(71)的上述供电部与上述一方的开关元件(MOS12、MOS11)的栅极之间，另一端与上述另一方的开关元件(MOS11、MOS12)的栅极电连接；
第一逆流防止元件(D1)，其被设置于上述第二电线(72)，阻止与朝向上述另一方的开关元件(MOS11、MOS12)的上述栅极的方向相反的方向的电流的流动；
第四电线(74)，其一端电连接在上述第二电线(72)的上述第一逆流防止元件(D1)与上述另一方的开关元件(MOS11、MOS12)的栅极之间，另一端电连接在上述另一方的开关元件(MOS11、MOS12) 与上述一方的开关元件(MOS12、MOS11)之间；以及
电阻元件(R11)，其被设置于上述第四电线(74)。
根据[2]所述的构成，若电源电压上升，则首先经由第一电线(71) 一方的开关元件(MOS12、MOS11)的栅极被充电，一方的开关元件 (MOS12、MOS11)导通。这是因为只要第二放电用开关元件MOS12 不导通，就不产生经由第二电线(72)对另一方的开关元件(MOS11、MOS12)的栅极进行充电的电流的流动。这样，能够设定“时间差”。另外，在[2]中，上述“时间差”虽由电路来实现，但在变形例中，也可使用软件来实现。
[3]根据[2]所述的电动车用逆变器装置，上述电源电路基于上述平滑电容器的电压，使上述供电部产生上述电源电压。
[4]根据[2]或者[3]所述的电动车用逆变器装置(12、12B)，
上述钳位电路包含：
第三电线(73)，其一端电连接在上述第二电线(72)的上述第一逆流防止元件(D1)与上述另一方的开关元件(MOS11、MOS12)的上述栅极之间，另一端电连接在上述另一方的开关元件(MOS11、 MOS12)与上述放电电阻(R1)之间；
第二逆流防止元件(D2)，其被设置于上述第三电线(73)，阻止与朝向上述另一方的开关元件(MOS11、MOS12)的上述栅极的方向相反的方向的电流的流动；以及
第一恒定电压生成元件(DZ2)，其被设置于上述第三电线(73)，若两端电压超过预先决定的值则产生恒定的电压下降。
根据[4]所述的结构，在放电指令被输入的情况下，电源电路(62) 使供电部产生电源电压。由此，一方的开关元件(MOS12、MOS11) 的栅极经由第一电线(71)被充电，一方的开关元件(MOS12、MOS11) 导通。若一方的开关元件(MOS12、MOS11)导通，则一方的开关元件(MOS12、MOS11)的两端电压降低，伴随于此，对另一方的开关元件(MOS11、MOS12)施加的电压增加，但利用第一恒定电压生成元件(DZ2)向另一方的开关元件(MOS11、MOS12)施加的电压被限制为比平滑电容器(C)的两端电压低。由此，能够减少对另一方的开关元件(MOS11、MOS12)施加耐压以上的电压的可能性。另外，若一方的开关元件(MOS12、MOS11)导通，则产生从供电部经由第二电线(72)以及第四电线(74)的电流的流动，另一方的开关元件(MOS11、MOS12)的上述栅极开始被充电。这样，最终一方的开关元件(MOS12、MOS11)以及另一方的开关元件(MOS11、MOS12) 导通，进行平滑电容器(C)的放电。
[5]根据[2]所述的电动车用逆变器装置(12、12B)，上述第一恒定电压生成元件(DZ2)包含齐纳二极管。
根据[5]所述的结构，能够利用齐纳二极管减少对另一方的开关元件(MOS11、MOS12)施加耐压以上的电压的可能性。
[6]根据[2]所述的电动车用逆变器装置(12、12B)，还包含：
第五电线(75)，其一端电连接在上述第一电线(71)的上述第二电线(72)的上述一端与上述一方的开关元件(MOS12、MOS11)的上述栅极之间，另一端电连接在上述第四电线(74)的上述另一端与上述另一方的开关元件(MOS11、MOS12)之间；
第三逆流防止元件，其被设置于上述第五电线(75)，阻止与朝向上述一方的开关元件(MOS12、MOS11)的上述栅极的方向相反的方向的电流的流动；以及
第二恒定电压生成元件(DZ3)，其被设置于上述第五电线(75)，若两端电压超过预先决定的值则产生恒定的电压下降。
根据[6]所述的结构，能够减少对一方的开关元件(MOS12、MOS11) 施加耐压以上的电压的可能性。
[7]根据[4]所述的电动车用逆变器装置(12、12B)，上述第二恒定电压生成元件(DZ3)包含齐纳二极管。
根据[7]所述的结构，能够利用齐纳二极管减少对一方的开关元件(MOS12、MOS11)施加耐压以上的电压的可能性。
[8]根据[2]～[5]中任一项所述的电动车用逆变器装置(12、 12B)，还包含异常检测电路，在从上述放电指令被输入时的经过时间超过规定时间的情况下，使上述第一电线(71)的上述供电部与上述一方的开关元件(MOS12、MOS11)的上述栅极之间与地线电连接。
根据[8]所述的结构，在从放电指令被输入时的经过时间超过规定时间的情况下，通过使一方的开关元件(MOS12、MOS11)截止，能够停止放电。这样的放电的停止通过在另一方的开关元件(MOS11、 MOS12)的导通状态下一方的开关元件(MOS12、MOS11)截止而开始。此时，在具备上述[4]或者[5]所述的结构的情况下，在这样的放电的停止时能够减少对一方的开关元件(MOS12、MOS11)施加耐压以上的电压的可能性。
[9]
根据[2]～[6]中任一项所述的电动车用逆变器装置(12、12B)，
上述电源电路(62)包含：
在上述平滑电容器(C)的正极侧与地线之间，与上述平滑电容器 (C)并联设置，且串联电连接的高电位侧开关元件以及低电位侧开关元件；以及
对上述平滑电容器(C)的正极侧的电压与向上述低电位侧开关元件施加的电压的差进行分压并向上述高电位侧开关元件的栅极施加的分压电路。
根据[9]所述的结构，与使用单一的开关元件的情况相比，能够应对平滑电容器(C)的两端电压的高电压化而不用提高高电位侧开关元件以及低电位侧开关元件的各个耐压。
此外，本国际申请主张基于在2015年9月18日申请的日本专利申请2015-185689号的优先权，其全部内容在本国际申请中通过此处的参考而被引用。
附图标记的说明
1…电动车用马达驱动系统
12、12B…电动车用逆变器装置
20…放电电路
30…逆变器
40…行驶用马达
62…电源电路
66…放电控制电路(时间差设定单元)
71…第一电线
72…第二电线
73…第三电线
74…第四电线
75…第五电线

Claims (14)

1.一种电动车用逆变器装置，被设置于产生车辆的驱动力的马达的驱动电路，上述电动车用逆变器装置包括：
平滑电容器；
放电电阻，其一端与上述平滑电容器的正极侧电连接；
第一放电用开关元件，其具备栅极，并以与上述放电电阻串联电连接的状态与上述放电电阻的另一端电连接；
第二放电用开关元件，其具备栅极，并电连接在上述放电电阻以及上述第一放电用开关元件与地线之间；
控制电路，其向上述第一放电用开关元件以及上述第二放电用开关元件中的一方的上述栅极直接施加使该栅极导通的信号；
时间差设定单元，其在上述第一放电用开关元件以及上述第二放电用开关元件中的上述一方的开关元件导通后，设定另一方的开关元件开始导通的时间差；以及
钳位电路，其针对上述另一方的开关元件而被设置，以该开关元件的两端间的电压不超过预先决定的上限值的方式进行限制。
2.根据权利要求1所述的电动车用逆变器装置，其中，
还包含电源电路，该电源电路在被输入放电指令的情况下，使供电部产生电源电压，
上述时间差设定单元包含：
第一电线，其一端与上述供电部电连接，另一端与上述一方的开关元件的栅极电连接；
第二电线，其一端电连接在上述第一电线的上述供电部与上述一方的开关元件的栅极之间，另一端与上述另一方的开关元件的栅极电连接；
第一逆流防止元件，其被设置于上述第二电线，阻止与向上述另一方的开关元件的上述栅极的方向相反方向的电流的流动；
第四电线，其一端电连接在上述第二电线的上述第一逆流防止元件与上述另一方的开关元件的栅极之间，另一端电连接在上述另一方的开关元件与上述一方的开关元件之间；以及
电阻元件，其被设置于上述第四电线。
3.根据权利要求2所述的电动车用逆变器装置，其中，
上述电源电路基于上述平滑电容器的电压，使上述供电部产生上述电源电压。
4.根据权利要求2所述的电动车用逆变器装置，其中，
上述钳位电路包含：
第三电线，其一端电连接在上述第二电线的上述第一逆流防止元件与上述另一方的开关元件的上述栅极之间，另一端电连接在上述另一方的开关元件与上述放电电阻之间；
第二逆流防止元件，其被设置于上述第三电线，阻止与向上述另一方的开关元件的上述栅极的方向相反方向的电流的流动；以及
第一恒定电压生成元件，其被设置于上述第三电线，若两端电压超过预先决定的值则产生恒定的电压下降。
5.根据权利要求3所述的电动车用逆变器装置，其中，
上述钳位电路包含：
第三电线，其一端电连接在上述第二电线的上述第一逆流防止元件与上述另一方的开关元件的上述栅极之间，另一端电连接在上述另一方的开关元件与上述放电电阻之间；
第二逆流防止元件，其被设置于上述第三电线，阻止与向上述另一方的开关元件的上述栅极的方向相反方向的电流的流动；以及
第一恒定电压生成元件，其被设置于上述第三电线，若两端电压超过预先决定的值则产生恒定的电压下降。
6.根据权利要求4所述的电动车用逆变器装置，其中，
上述第一恒定电压生成元件包含齐纳二极管。
7.根据权利要求5所述的电动车用逆变器装置，其中，
上述第一恒定电压生成元件包含齐纳二极管。
8.根据权利要求4所述的电动车用逆变器装置，还包含：
第五电线，其一端电连接在上述第一电线的上述第二电线的上述一端与上述一方的开关元件的上述栅极之间，其另一端电连接在上述第四电线的上述另一端与上述一方的开关元件之间；
第三逆流防止元件，其被设置于上述第五电线，阻止与朝向上述一方的开关元件的上述栅极的方向相反的方向的电流的流动；以及
第二恒定电压生成元件，其被设置于上述第五电线，若两端电压超过预先决定的值则产生恒定的电压下降。
9.根据权利要求5所述的电动车用逆变器装置，还包含：
第五电线，其一端电连接在上述第一电线的上述第二电线的上述一端与上述一方的开关元件的上述栅极之间，其另一端电连接在上述第四电线的上述另一端与上述一方的开关元件之间；
第三逆流防止元件，其被设置于上述第五电线，阻止与朝向上述一方的开关元件的上述栅极的方向相反的方向的电流的流动；以及
第二恒定电压生成元件，其被设置于上述第五电线，若两端电压超过预先决定的值则产生恒定的电压下降。
10.根据权利要求8所述的电动车用逆变器装置，其中，
上述第二恒定电压生成元件包含齐纳二极管。
11.根据权利要求9所述的电动车用逆变器装置，其中，
上述第二恒定电压生成元件包含齐纳二极管。
12.根据权利要求4～11中任一项所述的电动车用逆变器装置，还包括，
在从上述放电指令被输入时的经过时间超过了规定时间的情况下，使上述第一电线的上述供电部与上述一方的开关元件的上述栅极之间与地线电连接的异常检测电路。
13.根据权利要求2～11中任一项所述的电动车用逆变器装置，其中，
上述电源电路包含：
在上述平滑电容器的正极侧与地线之间，与上述平滑电容器并联地设置，且串联连接的高电位侧开关元件以及低电位侧开关元件；以及
对上述平滑电容器的正极侧的电压与向上述低电位侧开关元件施加的电压之差进行分压并向上述高电位侧开关元件的栅极施加的分压电路。
14.根据权利要求12所述的电动车用逆变器装置，其中，
上述电源电路包含：
在上述平滑电容器的正极侧与地线之间，与上述平滑电容器并联地设置，且串联连接的高电位侧开关元件以及低电位侧开关元件；以及
对上述平滑电容器的正极侧的电压与向上述低电位侧开关元件施加的电压之差进行分压并向上述高电位侧开关元件的栅极施加的分压电路。
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