CN115664241A - 功率转换装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种功率转换装置，其能够在不需要对功率转换电路的开关元件进行导通关断驱动时，降低栅极驱动电路的功耗和电磁噪声。本发明的功率转换装置包括：栅极电源开关，该栅极电源开关导通关断对n个栅极驱动电路的全部或一部分即对象栅极驱动电路的供电；以及控制电路，该控制电路控制n个栅极驱动电路和栅极电源开关，控制电路判定是需要控制栅极驱动电路以对开关元件进行导通关断驱动的动作模式，还是不需要控制栅极驱动电路的非动作模式，当判定为是动作模式时，导通栅极电源开关，当判定为是非动作模式时，关断栅极电源开关。

Description

功率转换装置

技术领域

本申请涉及功率转换装置。

背景技术

在专利文献1的技术中，构成为当控制逆变器装置以使逆变器装置以第2动作模式进行动作时，控制逆变器装置以使从逆变器装置产生的规定噪声比第1动作模式时降低。

现有技术文献

专利文献

【专利文献1】日本专利特开2008-005659号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

但是，在专利文献1的技术中，构成为在第2动作模式下，通过变更对逆变器装置的开关元件进行导通关断控制的载波频率，来降低开关噪声。另外，在专利文献1的技术中，构成为在第2动作模式下，通过增加栅极驱动电路的栅极电阻，从而降低开关速度，降低开关噪声。由此，在专利文献1的技术中，即使在第2动作模式下，也经由栅极驱动电路来导通关断驱动逆变器装置的开关元件，无法削减由栅极驱动电路的动作而产生的电磁噪声。

然而，当对未逆变器等功率转换电路的开关元件进行导通关断驱动时，栅极驱动电路也消耗功率并产生电磁噪声。

因此，本申请的目的在于提供一种功率转换装置，其能够在不需要对功率转换电路的开关元件进行导通关断驱动的情况下，降低栅极驱动电路的功耗和电磁噪声。

用于解决技术问题的技术手段

本申请所涉及的功率转换装置包括：

功率转换电路，该功率转换电路具有n个(n是1以上自然数)开关元件；

n个栅极驱动电路，该n个栅极驱动电路分别对n个所述开关元件进行导通关断驱动；

栅极电源开关，该栅极电源开关导通关断对n个所述栅极驱动电路的全部或一部分即对象栅极驱动电路的供电；以及

控制电路，该控制电路控制n个所述栅极驱动电路和所述栅极电源开关，

所述控制电路判定是需要控制所述栅极驱动电路以对所述开关元件进行导通关断驱动的动作模式，还是不需要控制所述栅极驱动电路的非动作模式,当判定为是所述动作模式时，导通所述栅极电源开关，当判定为是所述非动作模式时，关断所述栅极电源开关。

发明效果

根据本发明的功率转换装置，在判断为是不需要控制栅极驱动电路以对功率转换电路的开关元件进行导通关断驱动的非动作模式的情况下，栅极电源开关被关断，从而不向栅极驱动电路供电。由此，能降低栅极驱动电路的功耗，减少栅极驱动电路产生的电磁噪声。

附图说明

图1是实施方式1所涉及的功率转换装置的简要结构图。

图2是实施方式1所涉及的栅极驱动电路、栅极电源开关以及控制电路的简要结构图。

图3是实施方式1所涉及的控制电路的硬件结构图。

图4是实施方式2的所涉及功率转换装置的简要结构图。

图5是实施方式2所涉及的栅极驱动电路、栅极电源开关以及控制电路的简要结构图。

图6是实施方式3所涉及的功率转换装置的简要结构图。

图7是实施方式3所涉及的栅极驱动电路、栅极电源开关以及控制电路的简要结构图。

具体实施方式

1.实施方式1

参照附图说明实施方式1所涉及的功率转换装置1。图1是本实施方式所涉及的功率转换装置1的简要结构图。

功率转换装置1包括具有n个(n是1以上的自然数)开关元件11的功率转换电路10、n个栅极驱动电路20、栅极电源开关30以及控制电路40。

＜功率转换电路＞

在本实施方式中，功率转换电路10是在第1直流电源50和具有三相电枢绕组的交流旋转电机70之间进行功率转换的功率转换电路。设为n＝6，并且功率转换电路10具有6个开关元件11。

在交流旋转电机70的定子设置有U相、V相、W相三相电枢绕组。永磁体设置在交流旋转电机70的转子中。交流旋转电机70用作车辆的车轮的驱动力源，并且功率转换装置1和交流旋转电机70等搭载在车辆上。

与3相各相的电枢绕组对应地设置三组串联电路，该串联电路串联连接有连接到第1直流电源50的高电位侧的高电位侧开关元件11H和连接到第1直流电源50的低电位侧的低电位侧开关元件11L。功率转换电路10包括三个高电位侧开关元件11H和三个低电位侧开关元件11L合计6个开关元件11。而且，将串联连接高电位侧开关元件11H和低电位侧开关元件11L的连接点连接到对应相的电枢绕组。滤波电容器12连接在第1直流电源50的高电位侧和低电位侧之间。

在开关元件11中，使用有反向并联连接有二极管的IGBT(Insulated GateBipolarTransistor：绝缘栅双极型晶体管)或具有反向并联连接的二极管的功能的MOSFET(MetalOxide Semiconductor Field Effect Transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)等。各个开关元件11的栅极端子连接到各个栅极驱动电路20。经由各个栅极驱动电路20并利用从控制电路40输出的控制信号对各个开关元件11进行导通或关断。

＜电源系统＞

第1直流电源50向功率转换电路10供电。第1直流电源50包括第1蓄电装置51。作为第1直流电源50可以包括DC/DC转换器等。接触器53设置在第1直流电源50和功率转换电路10之间的连接路径中，在向功率转换电路10供电时该接触器53被导通，在不向功率转换电路10供电时或者在检测到第1蓄电装置51的异常并防止过充电时该接触器53被关断。第1蓄电装置51被连接到外部充电装置55并能进行充电。

第2直流电源60向控制电路40和栅极驱动电路20等供电。第2直流电源60包括第2蓄电装置61。作为第2直流电源60可以包括DC/DC转换器等。

DC/DC转换器65在第1直流电源50(第1蓄电装置51)和第2直流电源60(第2蓄电装置61)之间进行功率传输。第1直流电源50的第1直流电压(例如，100V到400V左右)比第2直流电源60的第2直流电压(例如，12V到48V左右)要高。DC/DC转换器65对第1直流电源50的功率进行降压，并将其传输到第2直流电源60。或者，DC/DC转换器65对第2直流电源60的功率进行升压并将其传输到第1直流电源50。

＜栅极驱动电路、栅极电源开关＞

在本实施方式中，设置6个栅极驱动电路20，用于分别对6个开关元件11Hu至11Lw进行导通关断驱动。第2直流电源60的功率经由栅极电源开关30被提供到6个栅极驱动电路20。也就是说，所有6个栅极驱动电路20都是通过栅极电源开关30来导通关断供电的对象栅极驱动电路20a。

图2中示出一个对象栅极驱动电路20a、控制电路40、栅极电源开关30以及第2直流电源60等的简要电路结构。其它对象栅极驱动电路20a也同样地构成。第2直流电源60的功率也经由栅极电源开关30被提供给其它对象栅极驱动电路20a。

栅极驱动电路20根据从控制电路40输出的脉冲信号生成用于导通关断开关元件11的栅极驱动信号。栅极驱动电路20具有连接到控制电路40侧的第1电路组21和连接到开关元件11侧的第2电路组22，第1电路组21和第2电路组22之间传输信号，但被电绝缘。第1电路组21和第2电路组22集成为IC芯片，并成为绝缘型栅极驱动IC 23。

第1电路组21经由栅极电源开关30从第2直流电源60供电，并且使用所提供的功率进行动作。栅极驱动电路20被第1电路组21控制，并具有向第2电路组22供电的开关电源24。从开关电源24向第2电路组22供电，并使用所提供的功率进行动作。

开关电源24是用于升压并输出第2直流电源60的功率的绝缘型升压电路。开关电源24被设为反激方式。开关电源24具有绝缘型变压器24a。变压器24a的初级绕组24b的一端设在第2直流电源60的高电位侧，初级绕组24b的另一端经由设置在第1电路组21中的用于开关电源的开关元件21a连接到第2直流电源60的低电位侧。变压器24a的次级绕组24c的一端经由二极管24e连接到第2电路组22，升压后的高电压Vcc2被提供至第2电路组22。次级绕组24c的另一端经由电容器24f连接到二极管24e的输出侧(阴极侧)。另外，开关电源24可以被设为反激方式以外的种类的开关电源。

当经由栅极电源开关30提供第2直流电源60的功率时，第1电路组21对设置在第1电路组21中的用于开关电源的开关元件21a进行导通关断驱动，在开关电源24中生成高电压Vcc2。

栅极电源开关30由控制电路40导通或关断。栅极电源开关30可以是MOSFET等开关元件或电磁开关。栅极电源开关30的一端经由降压转换器31连接到第2直流电源60的高电位侧。栅极电源开关30的另一端连接到第1电路组21。栅极电源开关30的另一端和第1电路组21之间的连接路径的电位被输入到控制电路40。

当栅极电源开关30被导通时，由降压转换器31对第2直流电源60的电压进行降压后得到的低电压Vcc1(例如，5V左右)被提供给第1电路组21，第1电路组21进行动作。当第1电路组21进行动作时，对用于开关电源的开关元件21a进行导通关断驱动，开关电源24进行动作，高电压Vcc2被提供给第2电路组22，第2电路组22进行动作。当第2电路组22进行动作时，生成与控制电路40的脉冲信号相对应的栅极驱动信号。另一方面，当栅极电源开关30被关断时，不将第2直流电源60的功率提供到第1电路组21，第1电路组21的动作停止，用于开关电源的开关元件21a的导通关断驱动停止，开关电源24的动作停止，不将高电压Vcc2提供到第2电路组22。当第2电路组22的动作停止时，不生成栅极驱动信号。

栅极驱动电路20(绝缘型栅极驱动IC 23)具有检测开关元件11的温度的温度检测电路。温度检测电路还分别设置在第1电路组21和第2电路组22，第2电路组22连接到开关元件11侧(温度传感器)。第1电路组21连接到控制电路40侧，并将检测到的温度信息传输到控制电路40。

＜控制电路＞

控制电路40控制6个栅极驱动电路20和栅极电源开关30。在本实施方式中，控制电路40经由栅极驱动电路20和功率转换电路10控制交流旋转电机70。例如，如图3所示，控制电路40具有CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)90及存储装置91作为核心处理电路。作为处理电路，可以具备ASIC(Application Specific integrated Circuit：专用集成电路)、FPGA(Field Programmable Gate Array：现场可编程门阵列)、各种逻辑电路和各种信号处理电路等。控制电路40包括输入输出电路92，各种传感器等连接到输入电路，栅极驱动电路20和栅极电源开关30等连接到输出电路。此外，控制电路40使用CAN等其它通信标准与其它控制装置80进行通信。控制电路40的各个处理通过CPU 90执行ROM等存储装置91中存储的软件(程序)并与其他硬件协作来实现。

控制电路40生成用于导通关断各个开关元件11的脉冲信号，并将其输出到各个栅极驱动电路20。在本实施方式中，控制电路40使用公知的各种交流旋转电机的控制方法，基于转矩指令值等计算电压指令值，并基于电压指令值生成使各开关元件11导通关断的脉冲信号。

＜栅极电源开关的导通关断＞

控制电路40判定是需要控制栅极驱动电路20以对开关元件11进行导通关断驱动的动作模式，还是不需要控制栅极驱动电路20的非动作模式。然后，当判定为是动作模式时，控制电路40导通栅极电源开关30，当判定为是非动作模式时，控制电路40关断栅极电源开关30。

根据该结构，当判定为不需要控制栅极驱动电路20以对开关元件11进行导通关断驱动时，栅极电源开关30被关断，从而不向栅极驱动电路20供电。由此，能降低栅极驱动电路20的功耗，能降低由栅极驱动电路20产生的电磁噪声。

在本实施方式中，如上所述，栅极驱动电路20具有开关电源24，当经由栅极电源开关30向栅极驱动电路20供电时，开关电源24进行动作。由此，当判定为是非动作模式并且栅极电源开关30被关断时，栅极驱动电路20的开关电源24的动作停止。由此，能减少由于开关电源24的开关动作而产生的电磁噪声。

当外部的充电装置55连接到第1蓄电装置51时，控制电路40判定为是非动作模式。控制电路40根据来自控制第1蓄电装置51的充电的电路的信息来检测是否连接了充电装置55。外部的充电装置55通常设置在静止物体上，在充电过程中，车辆处于静止状态，交流旋转电机70不需要输出转矩，功率转换电路10处于非工作状态。由此，即使在充电过程中判定为是非动作模式，关断栅极电源开关30，停止栅极驱动电路20和功率转换电路10的动作也没有问题，从而能够降低栅极驱动电路20的功耗，降低由栅极驱动电路20产生的电磁噪声。

另外，控制电路40也可以在车辆的速度停止、交流旋转电机70的旋转停止、交流旋转电机70的转矩指令值为0时，判定为是非动作模式。在这种情况下，即使关断栅极电源开关30，停止栅极驱动电路20和功率转换电路10的动作也没有问题，能够降低栅极驱动电路20的功耗，能降低栅极驱动电路20产生的电磁噪声。

＜栅极驱动电路的故障检测功能＞

控制电路40具有判定栅极驱动电路20的异常的异常判定功能。例如，控制电路40根据温度信息是否从栅极驱动电路20正常传输，来判定有无异常。当判定为是非动作模式时，控制电路40停止异常判定功能，当判定为是动作模式时，控制电路40使异常判定功能有效。

根据该结构，在是非动作模式，栅极电源开关30被关断，并且栅极驱动电路20的动作停止时，能防止被误判定为栅极驱动电路20发生异常。

＜栅极电源开关的故障检测功能＞

控制电路40具有检测栅极电源开关30发生断路故障或短路故障的故障检测功能。在本实施方式中，控制电路40检测栅极电源开关30和栅极驱动电路20之间的连接路径的电位。然后，控制电路40基于检测电位和栅极电源开关30的导通关断控制状态，判定栅极电源开关30的故障。根据该结构，能判定减少栅极驱动电路20的功耗和电磁噪声所需的栅极电源开关30的故障。

例如，在对栅极电源开关30进行导通控制的状态下，当检测电位大于阈值时，栅极电源开关30正常导通，因此控制电路40判定栅极电源开关30中未发生故障，当检测电位小于阈值时，栅极电源开关30异常关断，因此控制电路40判定栅极电源开关30中发生了断路故障。另一方面，在对栅极电源开关30进行关断控制的状态下，当检测电位大于阈值时，栅极电源开关30异常导通，因此控制电路40判定为栅极电源开关30中发生短路故障，当检测电位小于阈值时，栅极电源开关30正常地关断，因此控制电路40判定为栅极电源开关30中未发生故障。

2.实施方式2

参照附图对实施方式2所涉及的功率转换装置1进行说明。与上述实施方式1相同的结构部分省略说明。本实施方式所涉及的功率转换装置1的基本结构与实施方式1相同，但是与实施方式1的不同之处在于，6个栅极驱动电路20的一部分被设为在不经由栅极电源开关30的情况下始终进行供电的栅极驱动电路即非对象栅极驱动电路20b，随之变更控制电路40的处理。图4示出了本实施方式所涉及的功率转换装置1的简要结构图。

在本实施方式中，6个栅极驱动电路20的一部分(在本例中为5个)被设为经由栅极电源开关30来导通关断供电的栅极驱动电路即对象栅极驱动电路20a，其余(在本例中为1个)的栅极驱动电路20被设为在不经由栅极电源开关30的情况下始终进行供电的栅极驱动电路即非对象栅极驱动电路20b。

＜非对象栅极驱动电路＞

图5中示出了1个对象栅极驱动电路20a、1个非对象栅极驱动电路20b、控制电路40、栅极电源开关30、以及第2直流电源60等的简要电路结构。其余的对象栅极驱动电路20a也同样地构成。

对象栅极驱动电路20a和非对象栅极驱动电路20b的栅极驱动电路自身与实施方式1的栅极驱动电路20相同地构成，具有第1电路组21、第2电路组22和开关电源24。

与实施方式1相同地，经由栅极电源开关30向对象栅极驱动电路20a提供由降压转换器31降压后得到的第2直流电源60的功率。由降压转换器31降压后得到的第2直流电源60的功率被直接提供到非对象栅极驱动电路20b，而不经由栅极电源开关30。与栅极电源开关30的导通关断无关地，始终向非对象栅极驱动电路20b的第1电路组21供电，与栅极电源开关30的导通关断无关地，非对象栅极驱动电路20b的开关电源24始终生成高电压Vcc2。

与实施方式1相同地，控制电路40判定是需要控制栅极驱动电路20以对开关元件11进行导通关断驱动的动作模式，还是不需要控制栅极驱动电路20的非动作模式。而且，当判定为是动作模式时，控制电路40导通栅极电源开关30，当判定为是非动作模式时，控制电路40关断栅极电源开关30。

在本实施方式中，即使在判定为是非动作模式，栅极电源开关30被关断的情况下，也向非对象栅极驱动电路20b供电并进行动作。

<开关非联动的状态检测电路>

功率转换装置1包括检测功率转换电路10的状态的状态检测电路。控制电路40基于状态检测电路的检测信息来检测功率转换电路10的状态。而且，控制电路40基于检测到的状态进行功率转换电路10的各种控制，或者判定功率转换电路10的异常。

在本实施方式中，设置了开关非联动的状态检测电路，该开关非联动的状态检测电路与栅极电源开关30的导通关断无关地使用提供给非对象栅极驱动电路20b的功率来进行动作。根据该结构，即使在处于非动作模式且栅极电源开关30被关断的情况下，也能够使用提供给非对象栅极驱动电路20b的功率来使开关非联动的状态检测电路进行动作，从而能检测功率转换电路10的状态，能够用于各种控制或异常判定。

<开关非联动的温度检测电路>

与实施方式1相同地，各栅极驱动电路20具有检测开关元件11的温度的温度检测电路。在本实施方式中，非对象栅极驱动电路20b的温度检测电路是与栅极电源开关30的导通关断无关地使用提供给非对象栅极驱动电路20b的功率来进行动作的开关非联动的状态检测电路。

当处于动作模式时，控制电路40基于由各个栅极驱动电路20的温度检测电路检测出的温度信息来监视各个开关元件11的温度状态。例如，当任一个开关元件11的温度大于过热判定值时，控制电路40进行使开关元件11的温度降低的公知的各种控制。另一方面，当处于非动作模式时，控制电路40基于由非对象栅极驱动电路20b的温度检测电路检测出的温度信息来监视开关元件11的温度状态。例如，控制电路40基于在非动作模式下由非对象栅极驱动电路20b的温度检测电路检测出的温度信息，控制对功率转换电路10进行冷却的冷却机构的动作。

即使在非动作模式下并且栅极电源开关30被关断的情况下，也能使用提供给非对象栅极驱动电路20b的功率来使非对象栅极驱动电路20b的温度检测电路进行动作，从而能检测开关元件11的温度。在功率转换电路10不进行动作的状态下，各个开关元件11不发热，开关元件11之间的发热量没有偏差，温度差变小。由此，在非动作模式下，能根据由非对象栅极驱动电路20b驱动的开关元件11的检测温度信息来推定所有开关元件11的温度状态。因此，在非动作模式下，通过在降低对象栅极驱动电路20a的功耗和电磁噪声的同时向非对象栅极驱动电路20b供电，从而能获取开关元件11的温度信息，能监视功率转换电路10的温度状态。

<开关联动的状态检测电路>

设置有开关联动的状态检测电路，该开关联动的状态检测电路在栅极电源开关30导通时进行动作，在栅极电源开关30关断时停止动作，检测功率转换电路10的状态。在非动作模式中对栅极电源开关30进行关断控制的状态下，在开关联动的状态检测电路正常检测出状态的情况下，控制电路40判定为栅极电源开关30处于短路故障。另一方面，在动作模式中，对栅极电源开关30进行导通控制的状态下，在开关联动的状态检测电路未正常检测出状态的情况下，控制电路40判定为栅极电源开关30处于断路故障状态。

通过使用开关联动的状态检测电路的检测信息，从而能检测栅极电源开关30的故障，而不设置用于检测栅极电源开关30的故障的专用电路。另外，在本实施方式中，与实施方式1不同的是，未设置对栅极电源开关30与栅极驱动电路20之间的连接路径的电位进行检测的电路。

<开关联动的电压检测电路>

在本实施方式中，作为开关联动的状态检测电路，设置对功率转换电路10的电压进行检测的电压检测电路13。在本实施方式中，电压检测电路13检测第1直流电源50的电源电压。设置对滤波电容器12的两个端子之间的电压进行检测的电压传感器14。电压传感器14的输出信号被输入到电压检测电路13。电压检测电路13处理检测到的电压信息并将其输出到控制电路40。控制电路40基于电压检测电路13的输出信号来检测电源电压，基于检测出的电源电压进行功率转换电路10的各种控制，或者判定功率转换电路10等的异常。电压检测电路13可以是检测出除了电源电压以外的电压的检测电路。

电压检测电路13使用被提供到对象栅极驱动电路20a的第2直流电源60的供给电压(在本例中，由降压转换器31生成的低电压Vcc1)和由对象栅极驱动电路20a的开关电源24生成的高电压Vcc2来进行动作。因此，电压检测电路13是在栅极电源开关30导通时进行动作的开关联动的状态检测电路。电压检测电路13被设为绝缘型电路，连接到控制电路40侧的第1电路组13a和连接到电压传感器14侧的第2电路组13b被绝缘。低电压Vcc1被输入到第1电路组13a，高电压Vcc2被输入到第2电路组13b。例如，电压检测电路13包括绝缘型放大器。绝缘型放大器的输入侧电路作为第2电路组13b被连接到电压传感器14侧，并且输入高电压Vcc2来作为动作电压。绝缘型放大器的输出侧电路作为第1电路组13a呗连接到控制电路40侧，并且输入低电压Vcc1来作为动作电压。

在非动作模式中对栅极电源开关30进行关断控制的状态下，当由电压检测电路13的输出信号检测出的电源电压大于阈值时，控制电路40判定为栅极电源开关30是短路故障，当检测出的电源电压小于阈值时，控制电路40判定为栅极电源开关30未发生故障。另一方面，在动作模式中对栅极电源开关30进行导通控制的状态下，当由电压检测电路13的输出信号检测出的电源电压小于阈值时，控制电路40判定为栅极电源开关30处于断路故障，当检测出的电源电压大于阈值时，控制电路40判定为栅极电源开关30未发生故障。

3.实施方式3

参照附图对实施方式3所涉及的功率转换装置1进行说明。对与上述实施方式1或2相同的结构部分省略说明。本实施方式所涉及的功率转换装置1的基本结构与实施方式1或2相同。与实施方式2同样地，6个栅极驱动电路20的一部分被设为在不经由栅极电源开关30的情况下始终进行供电的非对象栅极驱动电路20b，但与实施方式2不同地，电压检测电路13被设为开关非联动的状态检测电路。图6示出了本实施方式所涉及的功率转换装置1的简要结构图。

与实施方式2同样地，6个栅极驱动电路20的一部分(在本例中为5个)被设为通过栅极电源开关30来导通关断供电的栅极驱动电路即对象栅极驱动电路20a，其余的(在本例中为1个)栅极驱动电路20被设为在不经由栅极电源开关30的情况下始终进行供电的栅极驱动电路即非对象栅极驱动电路20b。

图7中示出1个对象栅极驱动电路20a、1个非对象栅极驱动电路20b、控制电路40、栅极电源开关30、以及第2直流电源60等的简要电路结构。其余的对象栅极驱动电路20a也同样地构成。

<开关非联动的电压检测电路>

电压检测电路13自身与实施方式2同样地构成，因此省略说明。另一方面，与实施方式2不同地，电压检测电路13使用向非对象栅极驱动电路20b提供的第2直流电源60的供给电压(在本例中，由降压转换器31生成的低电压Vcc1)和由非对象栅极驱动电路20b的开关电源24生成的高电压Vcc2进行动作。即，电压检测电路13是与栅极电源开关30的导通关断无关地使用向非对象栅极驱动电路20b提供的功率来进行动作的开关非联动的状态检测电路。

在动作模式和非动作模式这两种情况下，控制电路40能够基于电压检测电路13的输出信号来检测电源电压，从而能检测功率转换电路10的状态。在动作模式和非动作模式这两种情况下，控制电路40能够基于检测出的电源电压来进行功率转换电路10的各种控制，或者判定功率转换电路10等的异常。

<开关联动的温度检测电路>

对象栅极驱动电路20a的温度检测电路是开关联动的状态检测电路，该开关联动的状态检测电路在栅极电源开关30被导通时进行动作，在栅极电源开关30被关断时停止动作。

在非动作模式中对栅极电源开关30进行关断控制的状态下，在对象栅极驱动电路20a的温度检测电路正常检测温度信息的情况下，控制电路40判定为栅极电源开关30处于短路故障。另一方面，在动作模式下对栅极电源开关30进行导通控制的状态下，在对象栅极驱动电路20a的温度检测电路未正常检测温度信息的情况下，控制电路40判定为栅极电源开关30处于断路故障状态。

在本实施方式中，控制电路40在对栅极电源开关30进行导通控制的状态和对栅极电源开关30进行关断控制状态中的每一个状态下，通过比较基于开关非联动的状态检测电路即非对象栅极驱动电路20b的温度检测电路的输出信息检测出的温度信息和基于开关联动的状态检测电路即对象栅极驱动电路20a的温度检测电路的输出信息检测出的温度信息，从而检测出栅极电源开关30发生断路故障或发生短路故障。

在非动作模式下对栅极电源开关30进行关断控制的状态下，当对象栅极驱动电路20a的温度检测电路得到的检测温度与非对象栅极驱动电路20b的温度检测电路得到的检测温度之间的温度偏差的绝对值为容许判定值以下时，控制电路40判断为栅极电源开关30处于短路故障，当温度偏差的绝对值大于容许判定值时，控制电路40判断为栅极电源开关30未发生故障。在动作模式下对栅极电源开关30进行导通控制的状态下，当对象栅极驱动电路20a的温度检测电路得到的检测温度与非对象栅极驱动电路20b的温度检测电路得到的检测温度之间的温度偏差的绝对值大于容许判定值时，控制电路40判断为栅极电源开关30处于断路故障，当温度偏差的绝对值为容许判定值以下时，控制电路40判断为栅极电源开关30未发生故障。

<转用例>

(1)在上述各实施方式中，以功率转换电路10是在第1直流电源50和具有三相电枢绕组的交流旋转电机70之间进行功率转换的功率转换电路的情况为例进行了说明。然而，功率转换电路10只要是具有通过栅极驱动电路进行导通关断驱动的一个以上开关元件的功率转换电路，则可以是各种功率转换电路。例如，功率转换电路10可以是使直流电压升压、降压的各种DC/DC转换器，或者驱动直流电动机的H桥式电路等。另外，功率转换电路10也可以是对提供给设置有两组三相电枢绕组的交流旋转电机等、设置有三相以外的电枢绕组的交流旋转电机的功率进行转换的功率转换电路。另外，交流旋转电机可以是励磁绕组型交流旋转电机，并且功率转换电路10可以包括转换电路，该转换电路具有对提供给励磁绕组的功率进行导通关断的开关元件。

(2)在上述各实施方式中，以在被判定为是非动作模式，且栅极电源开关30被关断的情况下，对象栅极驱动电路20a的开关电源24的动作停止的情况为例进行了说明。然而，也可以构成为：还经由栅极电源开关30供电给对象栅极驱动电路20a的开关电源24，被判定为是非动作模式，并且栅极电源开关被关断的情况下，对于对象栅极驱动电路20a的开关电源24的电源供给被关断。当对于开关电源24的电源供给被关断时，开关电源24的动作停止，从而能够减少由开关电源24的开关动作产生的电磁噪声。另外，开关电源24也可以构成为独立于绝缘型栅极驱动IC 23，包括开关元件，并且使用被提供的功率从而独立于绝缘型栅极驱动IC 23地进行动作。

虽然本申请记载了各种示例性的实施方式和实施例，但是在一个或多个实施方式中记载的各种特征、方式和功能不限于特定实施方式的应用，可以单独地或以各种组合来应用于实施方式。因此，可以认为未例示的无数变形例也包含在本申请说明书所公开的技术范围内。例如，设为包括对至少一个构成要素进行变形、添加或省略的情况，以及提取至少一个构成要素并与其他实施方式的构成要素进行组合的情况。

标号说明

1功率转换装置，10功率转换电路，11开关元件，13电压检测电路，20栅极驱动电路，20a对象栅极驱动电路，20b非对象栅极驱动电路，21第1电路组，22第2电路组，24开关电源，30栅极电源开关，40控制电路。

Claims (14)

1.一种功率转换装置，其特征在于，包括：

功率转换电路，该功率转换电路具有n个开关元件，n是1以上自然数；

n个栅极驱动电路，该n个栅极驱动电路用于分别对n个所述开关元件进行导通关断驱动；

栅极电源开关，该栅极电源开关导通关断对n个所述栅极驱动电路的全部或一部分即对象栅极驱动电路的供电；以及

控制电路，该控制电路控制n个所述栅极驱动电路和所述栅极电源开关，

所述控制电路判定是需要控制所述栅极驱动电路以对所述开关元件进行导通关断驱动的动作模式，还是不需要控制所述栅极驱动电路的非动作模式,当判定为是所述动作模式时，导通所述栅极电源开关，当判定为是所述非动作模式时，关断所述栅极电源开关。

2.如权利要求1所述的功率转换装置，其特征在于，

所述栅极驱动电路具有：从电源供电并连接到所述控制电路侧的第1电路组；连接到所述开关元件侧的第2电路组；以及由所述第1电路组控制并向所述第2电路组供电的开关电源，经由所述栅极电源开关从电源向所述对象栅极驱动电路的所述第1电路组供电，

在判定为是所述非动作模式，且所述栅极电源开关被关断的情况下，所述对象栅极驱动电路的所述开关电源的动作停止，或者对所述对象栅极驱动电路的所述开关电源的供电被关断。

3.如权利要求1或2所述的功率转换装置，其特征在于，

在外部的充电装置连接到向所述功率转换电路供电的蓄电装置的情况下，所述控制电路判定为是所述非动作模式。

4.如权利要求1至3中任一项所述的功率转换装置，其特征在于，

第1蓄电装置的功率被提供给所述功率转换电路，

第2蓄电装置的功率经由所述栅极电源开关提供给所述对象栅极驱动电路，

所述第1蓄电装置和所述第2蓄电装置之间通过转换器进行功率传输，

当外部的充电装置连接至所述第1蓄电装置时，所述控制电路判定为是所述非动作模式。

5.如权利要求1至4中任一项所述的功率转换装置，其特征在于，

所述控制电路具有判定所述栅极驱动电路的异常的异常判定功能，

在判定为是所述非动作模式的情况下，停止所述对象栅极驱动电路的所述异常判定功能，

在判定为是所述动作模式的情况下，使所述对象栅极驱动电路的所述异常判定功能有效。

6.如权利要求1至5中任一项所述的功率转换装置，其特征在于，

n个所述栅极驱动电路包括：经由所述栅极电源开关进行供电的所述对象栅极驱动电路；以及在不经由所述栅极电源开关的情况下始终进行供电的非对象栅极驱动电路，

设置有开关非联动的状态检测电路，该开关非联动的状态检测电路与所述栅极电源开关的导通关断无关地使用提供给所述非对象栅极驱动电路的功率来进行动作，并且检测所述功率转换电路的状态。

7.如权利要求6所述的功率转换装置，其特征在于，

所述栅极驱动电路具有：从电源供电并连接到所述控制电路侧的第1电路组；连接到所述开关元件侧的第2电路组；以及由所述第1电路组控制并向所述第2电路组供电的开关电源，与所述栅极电源开关的导通关断无关地始终向所述非对象栅极驱动电路的所述第1电路组供电，所述非对象栅极驱动电路的所述开关电源与所述栅极电源开关的导通关断无关地始终生成电压，

设置有对所述功率转换电路的电压进行检测的电压检测电路作为所述开关非联动的状态检测电路，所述电压检测电路使用提供给所述非对象栅极驱动电路的供给电压和由所述非对象栅极驱动电路的所述开关电源生成的电压来进行动作。

8.如权利要求6或7所述的功率转换装置，其特征在于，

所述栅极驱动电路包括对所述开关元件的温度进行检测的温度检测电路，所述非对象栅极驱动电路的所述温度检测电路是与所述栅极电源开关的导通关断无关地使用被提供给所述非对象栅极驱动电路的功率来进行动作的所述开关非联动的状态检测电路。

9.如权利要求1至8中任一项所述的功率转换装置，其特征在于，

所述控制电路检测出所述栅极电源开关发生了断路故障或短路故障。

10.如权利要求9所述的功率转换装置，其特征在于，

所述控制电路检测所述栅极电源开关和所述栅极驱动电路之间的连接路径的电位，并且基于检测电位和所述栅极电源开关的导通关断控制状态来判定所述栅极电源开关的故障。

11.如权利要求1至10中任一项所述的功率转换装置，其特征在于，

设置开关联动的状态检测电路，该开关联动的状态检测电路在所述栅极电源开关被导通时进行动作，在所述栅极电源开关被关断时停止动作，检测所述功率转换电路的状态；

在所述非动作模式中对所述栅极电源开关进行关断控制的状态下，在所述开关联动的状态检测电路正常地检测出状态的情况下，所述控制电路判定为所述栅极电源开关处于短路故障，

在所述动作模式中，在对所述栅极电源开关进行导通控制的状态下，在所述开关联动的状态检测电路未正常地检测出状态的情况下，所述控制电路判定为所述栅极电源开关处于断路故障。

12.如权利要求11所述的功率转换装置，其特征在于，

所述栅极驱动电路具有：从电源供电并连接到所述控制电路侧的第1电路组；连接到所述开关元件侧的第2电路组；以及由所述第1电路组控制并向所述第2电路组供电的开关电源，经由所述栅极电源开关向所述对象栅极驱动电路的所述第1电路组供电，所述对象栅极驱动电路的所述开关电源在所述栅极电源开关导通时生成电压，

设置有对所述功率转换电路的电压进行检测的电压检测电路，作为所述开关联动的状态检测电路，所述电压检测电路使用提供给所述对象栅极驱动电路的供给电压和由所述对象栅极驱动电路的所述开关电源生成的电压来进行动作。

13.如权利要求11或12所述的功率转换装置，其特征在于，

所述栅极驱动电路包括对所述开关元件的温度进行检测的温度检测电路，所述对象栅极驱动电路的所述温度检测电路是所述开关联动的状态检测电路，所述开关联动的状态检测电路在所述栅极电源开关被导通时进行动作，并且在所述栅极电源开关被关断时停止动作。

14.如权利要求13所述的功率转换装置，其特征在于，

n个所述栅极驱动电路包括：经由所述栅极电源开关进行供电的所述对象栅极驱动电路；以及在不经由所述栅极电源开关的情况下始终进行供电的非对象栅极驱动电路，

所述控制电路在对所述栅极电源开关进行导通控制的状态和对所述栅极电源开关进行关断控制状态中的每一个状态下，通过比较由所述非对象栅极驱动电路的所述温度检测电路检测出的温度信息和由所述对象栅极驱动电路的所述温度检测电路检测出的温度信息，从而检测出所述栅极电源开关发生了断路故障或短路故障。

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