JP2001016865A - 電流検出機能付き三相インバータ装置 - Google Patents
電流検出機能付き三相インバータ装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】簡素な回路構成で電力損失が少ない電流検出機
能付き三相インバータ装置を提供すること。 【解決手段】本発明の電流検出機能付き三相インバータ
装置によれば、直流電源7の一端10と三相インバータ
回路1の直流入力端子の一方8との間に電流検出用の1
チップの半導体スイッチング素子4が介設される。この
半導体スイッチング素子4は、一対の主電極端子の一方
として大型の主端子4aの他に小型の副端子4bをも
つ。半導体スイッチング素子4は、オフ機能を必要とせ
ずその分だけオン抵抗を小さくできるので、この副端子
の電流を電流検出回路5で検出すれば、この検出電流に
所定の係数を掛けることで三相インバータ回路の各半導
体スイッチング素子を流れる電流波形の和だけを低損失
に求めることができる。
能付き三相インバータ装置を提供すること。 【解決手段】本発明の電流検出機能付き三相インバータ
装置によれば、直流電源7の一端10と三相インバータ
回路1の直流入力端子の一方8との間に電流検出用の1
チップの半導体スイッチング素子4が介設される。この
半導体スイッチング素子4は、一対の主電極端子の一方
として大型の主端子4aの他に小型の副端子4bをも
つ。半導体スイッチング素子4は、オフ機能を必要とせ
ずその分だけオン抵抗を小さくできるので、この副端子
の電流を電流検出回路5で検出すれば、この検出電流に
所定の係数を掛けることで三相インバータ回路の各半導
体スイッチング素子を流れる電流波形の和だけを低損失
に求めることができる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、交流モ−タなどを
駆動制御する三相インバータ装置に関し、特に三相イン
バータ回路の半導体スイッチング素子に流れる電流を検
出する機能を有する電流検出機能付き三相インバータ装
置に関する。
駆動制御する三相インバータ装置に関し、特に三相イン
バータ回路の半導体スイッチング素子に流れる電流を検
出する機能を有する電流検出機能付き三相インバータ装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】ハイブリッド車や電気自動車の走行モ−
タには構造が簡素で制御性に優れるブラシレスDCモ−
タを採用することが一般的であり、車載電池からこのブ
ラシレスDCモ−タへ給電するために三相インバータ回
路を用いるのが一般的である。
タには構造が簡素で制御性に優れるブラシレスDCモ−
タを採用することが一般的であり、車載電池からこのブ
ラシレスDCモ−タへ給電するために三相インバータ回
路を用いるのが一般的である。
【0003】たとえば走行モ−タ駆動用の三相インバー
タ回路は車両走行状況に応じて一時的または持続的に大
電流が通電制御されることがあり、これにより三相イン
バータ回路の6個の半導体スイッチング素子には特にそ
のオン状態とオフ状態との間の過渡期間において、大き
な電力損失が発生する。
タ回路は車両走行状況に応じて一時的または持続的に大
電流が通電制御されることがあり、これにより三相イン
バータ回路の6個の半導体スイッチング素子には特にそ
のオン状態とオフ状態との間の過渡期間において、大き
な電力損失が発生する。
【0004】したがって、この種の電流不定の三相イン
バータ回路では、常に半導体スイッチング素子の通電電
流をモニタしてその発熱状況を推定し、その温度が許容
最高温度を超えなように電流制限することが一般に行わ
れる。
バータ回路では、常に半導体スイッチング素子の通電電
流をモニタしてその発熱状況を推定し、その温度が許容
最高温度を超えなように電流制限することが一般に行わ
れる。
【0005】従来の三相インバータ回路の電流検出技術
として、図5に示す電流センサ法、図6に示す低抵抗
法、図7に示すカレントミラ−法の三種類の方式が知ら
れている。
として、図5に示す電流センサ法、図6に示す低抵抗
法、図7に示すカレントミラ−法の三種類の方式が知ら
れている。
【0006】図5に示す電流センサ法は、三相インバー
タ回路1の交流出力端と三相交流モ−タ2の電機子コイ
ル端のとの間を接続する3本のケーブル3〜5のうちの
二本にたとえばホ−ル素子を応用した磁電変換式の電流
センサ6、7を近接配置し、三相インバータ回路1が出
力する三相交流電流を検出している。なお、この三相イ
ンバータ回路1において、1a〜1cは上ア−ム側の半
導体スイッチング素子をなすIGBT、1d〜1fは下
ア−ム側の半導体スイッチング素子をなすIGBT、D
はこれらIGBT1a〜1fと個別に逆並列接続された
フライホィ−ルダイオ−ドである。
タ回路1の交流出力端と三相交流モ−タ2の電機子コイ
ル端のとの間を接続する3本のケーブル3〜5のうちの
二本にたとえばホ−ル素子を応用した磁電変換式の電流
センサ6、7を近接配置し、三相インバータ回路1が出
力する三相交流電流を検出している。なお、この三相イ
ンバータ回路1において、1a〜1cは上ア−ム側の半
導体スイッチング素子をなすIGBT、1d〜1fは下
ア−ム側の半導体スイッチング素子をなすIGBT、D
はこれらIGBT1a〜1fと個別に逆並列接続された
フライホィ−ルダイオ−ドである。
【0007】図6に示す低抵抗法では、三相インバータ
回路1の低位直流入力端子8とバッテリ(直流電源)9
の低位端10との間に電流検出用の低抵抗素子12を設
け、その電位降下を差動増幅器からなる電流検出回路1
3で検出している。
回路1の低位直流入力端子8とバッテリ(直流電源)9
の低位端10との間に電流検出用の低抵抗素子12を設
け、その電位降下を差動増幅器からなる電流検出回路1
3で検出している。
【0008】図7に示すカレントミラ−法では、三相イ
ンバータ回路1の下ア−ム側の三つの半導体スイッチン
グ素子1d、1e、1fを、主端子としての主エミッタ
領域1gならびに副端子としての副エミッタ領域1hを
有してコレクタ電極1iおよびゲ−ト電極1jが共通接
続されてなるセンサ付きIGBT(絶縁ゲ−トバイポ−
ラトランスタ)で構成し、各副エミッタ領域1hの電流
を3つの電流検出回路13a、13b、13cで検出し
ている。
ンバータ回路1の下ア−ム側の三つの半導体スイッチン
グ素子1d、1e、1fを、主端子としての主エミッタ
領域1gならびに副端子としての副エミッタ領域1hを
有してコレクタ電極1iおよびゲ−ト電極1jが共通接
続されてなるセンサ付きIGBT(絶縁ゲ−トバイポ−
ラトランスタ)で構成し、各副エミッタ領域1hの電流
を3つの電流検出回路13a、13b、13cで検出し
ている。
【0009】なお、図7に示す電流検出回路13a、1
3b、13cは、それぞれバッテリ9の低位端10と各
副エミッタ領域1hとの間に個別に介設されて各副エミ
ッタ領域1hに流れる電流を電圧降下に変換する3つの
低抵抗素子rと、各低抵抗素子rの電圧降下を個別に差
動増幅する3つの差動増幅器dampとからなる。
3b、13cは、それぞれバッテリ9の低位端10と各
副エミッタ領域1hとの間に個別に介設されて各副エミ
ッタ領域1hに流れる電流を電圧降下に変換する3つの
低抵抗素子rと、各低抵抗素子rの電圧降下を個別に差
動増幅する3つの差動増幅器dampとからなる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記説
明した従来の三相インバータ回路の電流検出方式は次に
説明する不具合を有し、その改善が要望されている。
明した従来の三相インバータ回路の電流検出方式は次に
説明する不具合を有し、その改善が要望されている。
【0011】まず、図5に示す電流センサ方式では、電
流センサが高価であり、その応答が遅いという問題があ
った。また、上述したように放熱上問題となる三相イン
バータ回路1の各半導体スイッチング素子(IGBT)
1a〜1fの電流ではなく、それにフライホィ−ルダイ
オ−ドDの電流を加えた電流を検出するため、半導体ス
イッチング素子(IGBT)1a〜1fを流れる電流パ
タ−ンの検出ができないという問題があった。
流センサが高価であり、その応答が遅いという問題があ
った。また、上述したように放熱上問題となる三相イン
バータ回路1の各半導体スイッチング素子(IGBT)
1a〜1fの電流ではなく、それにフライホィ−ルダイ
オ−ドDの電流を加えた電流を検出するため、半導体ス
イッチング素子(IGBT)1a〜1fを流れる電流パ
タ−ンの検出ができないという問題があった。
【0012】次に、図6に示す低抵抗法では、大電流通
電時における電流検出用の低抵抗素子12の電力損失に
よる効率低下やその放熱が問題となった。また、大パル
ス電流を流した場合にインダクタンスの影響で電流検出
精度が低下するという問題があった。
電時における電流検出用の低抵抗素子12の電力損失に
よる効率低下やその放熱が問題となった。また、大パル
ス電流を流した場合にインダクタンスの影響で電流検出
精度が低下するという問題があった。
【0013】最後に、図7に示すカレントミラ−法で
は、電流検出回路を3個設けねばならず、更にその上、
これら3つの電流検出回路の3つの低抵抗素子r、3つ
の差動増幅器dampの電圧増幅率やDCオフセット電
圧をそれぞれ一致させる必要があり、回路調整が複雑と
なるという問題があった。
は、電流検出回路を3個設けねばならず、更にその上、
これら3つの電流検出回路の3つの低抵抗素子r、3つ
の差動増幅器dampの電圧増幅率やDCオフセット電
圧をそれぞれ一致させる必要があり、回路調整が複雑と
なるという問題があった。
【0014】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、簡素な回路構成で電力損失が少ない電流検出機能
付き三相インバータ装置を提供することをその解決すべ
き課題としている。
あり、簡素な回路構成で電力損失が少ない電流検出機能
付き三相インバータ装置を提供することをその解決すべ
き課題としている。
【0015】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の電流検出
機能付き三相インバータ装置によれば、直流電源の一端
と三相インバータ回路の直流入力端子の一方との間に電
流検出用の1チップの半導体スイッチング素子が介設さ
れる。この半導体スイッチング素子は、一対の主電極端
子の一方として大型の主端子の他に小型の副端子をも
ち、半導体スイッチング素子の副端子側の素子部は、主
端子側の素子部に対して同チップ内に同一プロセスで同
一構造で単に形状(サイズ)のみが小型となるように形
成され、これら両素子部は、制御電極が同電位、主電極
端子の他方が同電位、副端子電位がほぼ主端子電位にほ
ぼ等しくされるため、副端子の電流は主端子の電流に対
して比例縮小された値となる。
機能付き三相インバータ装置によれば、直流電源の一端
と三相インバータ回路の直流入力端子の一方との間に電
流検出用の1チップの半導体スイッチング素子が介設さ
れる。この半導体スイッチング素子は、一対の主電極端
子の一方として大型の主端子の他に小型の副端子をも
ち、半導体スイッチング素子の副端子側の素子部は、主
端子側の素子部に対して同チップ内に同一プロセスで同
一構造で単に形状(サイズ)のみが小型となるように形
成され、これら両素子部は、制御電極が同電位、主電極
端子の他方が同電位、副端子電位がほぼ主端子電位にほ
ぼ等しくされるため、副端子の電流は主端子の電流に対
して比例縮小された値となる。
【0016】このため、この副端子の電流を電流検出回
路で検出すれば、この電流に所定の係数を掛けることで
三相インバータ回路の半導体スイッチング素子を流れる
電流波形だけを求めることができる。
路で検出すれば、この電流に所定の係数を掛けることで
三相インバータ回路の半導体スイッチング素子を流れる
電流波形だけを求めることができる。
【0017】なお、三相インバータ回路がモ−タのごと
き誘導負荷に給電する場合にこの三相インバータ回路の
半導体スイッチング素子を遮断した場合に、この遮断さ
れた半導体スイッチング素子と逆並列に接続されるダイ
オ−ドに流れる電流は、上記電流検出用の半導体スイッ
チング素子を流れないので、この電流検出用の半導体ス
イッチング素子は三相インバータ回路の半導体スイッチ
ング素子を流れる電流だけを検出することができる。
き誘導負荷に給電する場合にこの三相インバータ回路の
半導体スイッチング素子を遮断した場合に、この遮断さ
れた半導体スイッチング素子と逆並列に接続されるダイ
オ−ドに流れる電流は、上記電流検出用の半導体スイッ
チング素子を流れないので、この電流検出用の半導体ス
イッチング素子は三相インバータ回路の半導体スイッチ
ング素子を流れる電流だけを検出することができる。
【0018】また、三相インバータ回路では、三相負荷
の各相負荷インピ−ダンスが等しく形成されるため、各
相の電流は上記電流検出回路で求めた電流に所定の係数
を掛けて求めることができる。
の各相負荷インピ−ダンスが等しく形成されるため、各
相の電流は上記電流検出回路で求めた電流に所定の係数
を掛けて求めることができる。
【0019】更に、この実施例では、電流検出用の半導
体スイッチング素子は、常時(少なくとも三相インバー
タ回路の動作期間中)、導通状態とされているので、そ
の一対の主電極端子間の高抵抗(空乏層)耐圧領域の幅
をほとんど0とすることができ、それによる両主電極端
子間のオン抵抗を大幅に低減することができ、この電流
検出用の半導体スイッチング素子の電力損失や発熱問題
を改善することができる。
体スイッチング素子は、常時(少なくとも三相インバー
タ回路の動作期間中)、導通状態とされているので、そ
の一対の主電極端子間の高抵抗(空乏層)耐圧領域の幅
をほとんど0とすることができ、それによる両主電極端
子間のオン抵抗を大幅に低減することができ、この電流
検出用の半導体スイッチング素子の電力損失や発熱問題
を改善することができる。
【0020】結局、本構成によれば、回路構成の複雑化
を抑止しつつ電力損失が少ない電流検出機能付き三相イ
ンバータ装置を提供することができる。
を抑止しつつ電力損失が少ない電流検出機能付き三相イ
ンバータ装置を提供することができる。
【0021】請求項2記載の構成によれば請求項1記載
の電流検出機能付き三相インバータ装置において更に、
この電流検出用の半導体スイッチング素子の一対の主電
極端子間の耐圧は、直流電源の電位差の半分以下とされ
るので、電流検出用の半導体スイッチング素子の無駄な
抵抗損失とその放熱問題を改善することができる。
の電流検出機能付き三相インバータ装置において更に、
この電流検出用の半導体スイッチング素子の一対の主電
極端子間の耐圧は、直流電源の電位差の半分以下とされ
るので、電流検出用の半導体スイッチング素子の無駄な
抵抗損失とその放熱問題を改善することができる。
【0022】請求項3記載の構成によれば請求項1また
は2記載の電流検出機能付き三相インバータ装置におい
て更に、電流検出用の半導体スイッチング素子としてセ
ンサ付きFET(電界効果トランスタ)が採用される。
このようにすれば、このFETたとえばMOSFETの
大幅な抵抗損失低減と発熱低減を実現することができ
る。なお、このMOSFETとしてはラテラルまたは縦
型のどちらでもよいが、遮断時に空乏するドレイン耐圧
領域を省略し、チャンネル領域もノ−マリ−オンするデ
プレッション型としてオン抵抗をできるだけ小さくする
ことが好ましい。
は2記載の電流検出機能付き三相インバータ装置におい
て更に、電流検出用の半導体スイッチング素子としてセ
ンサ付きFET(電界効果トランスタ)が採用される。
このようにすれば、このFETたとえばMOSFETの
大幅な抵抗損失低減と発熱低減を実現することができ
る。なお、このMOSFETとしてはラテラルまたは縦
型のどちらでもよいが、遮断時に空乏するドレイン耐圧
領域を省略し、チャンネル領域もノ−マリ−オンするデ
プレッション型としてオン抵抗をできるだけ小さくする
ことが好ましい。
【0023】請求項4記載の構成によれば請求項1また
は2記載の電流検出機能付き三相インバータ装置におい
て更に、電流検出用の半導体スイッチング素子としてセ
ンサ付きIGBTが採用される。このようにすれば、こ
のIGBTの大幅な抵抗損失低減と発熱低減を実現する
ことができる。なお、このIGBTのMOSFET部分
を上述のようにデプレッション型とすることができ、ま
た、そのバイポ−ラ部分のコレクタ耐圧領域を省略し、
べ−ス幅を縮小することが好ましい。
は2記載の電流検出機能付き三相インバータ装置におい
て更に、電流検出用の半導体スイッチング素子としてセ
ンサ付きIGBTが採用される。このようにすれば、こ
のIGBTの大幅な抵抗損失低減と発熱低減を実現する
ことができる。なお、このIGBTのMOSFET部分
を上述のようにデプレッション型とすることができ、ま
た、そのバイポ−ラ部分のコレクタ耐圧領域を省略し、
べ−ス幅を縮小することが好ましい。
【0024】請求項5記載の電流検出機能付き三相イン
バータ装置によれば、三相インバータ回路の一方のア−
ムのすべての半導体スイッチング素子は、主端子として
の主エミッタ領域ならびに副端子としての副エミッタ領
域を有するいわゆるセンサ付きIGBT(絶縁ゲ−トバ
イポ−ラトランスタ)により構成され、更に、単一の電
流検出回路がすべての上記センサ付きIGBTの副端子
に流れる電流の合計を検出する。
バータ装置によれば、三相インバータ回路の一方のア−
ムのすべての半導体スイッチング素子は、主端子として
の主エミッタ領域ならびに副端子としての副エミッタ領
域を有するいわゆるセンサ付きIGBT(絶縁ゲ−トバ
イポ−ラトランスタ)により構成され、更に、単一の電
流検出回路がすべての上記センサ付きIGBTの副端子
に流れる電流の合計を検出する。
【0025】このようにすれば、電流検出回路は、各相
の半導体スイッチング素子を通じて流れる電流の合計に
ほぼ比例する電流を簡単な回路構成で一挙に検出するこ
とができ、電流検出回路の構成を簡素化することがで
き、電流検出に伴う電力損失や発熱も低抵抗素子検出方
式に比較して大幅に低減することができる。
の半導体スイッチング素子を通じて流れる電流の合計に
ほぼ比例する電流を簡単な回路構成で一挙に検出するこ
とができ、電流検出回路の構成を簡素化することがで
き、電流検出に伴う電力損失や発熱も低抵抗素子検出方
式に比較して大幅に低減することができる。
【0026】更に、従来のように各相の副端子付きの半
導体スイッチング素子の電流を個別に電流検出する場合
に比較して、各電流検出回路ごとのばらつきを補償する
必要がないので、精度を低下することなく回路構成を一
層簡素化することができる。
導体スイッチング素子の電流を個別に電流検出する場合
に比較して、各電流検出回路ごとのばらつきを補償する
必要がないので、精度を低下することなく回路構成を一
層簡素化することができる。
【0027】なお、上述したように三相インバータ回路
では負荷の各相がばらつきを無視して等しい負荷インピ
−ダンスをもつ場合には、各相電流の大きさは本質的に
等しいので、この単一の電流検出回路で求めた電流に所
定の係数を掛けることにより三相インバータ回路の各半
導体スイッチング素子に流れる電流を容易に推定するこ
とができる。
では負荷の各相がばらつきを無視して等しい負荷インピ
−ダンスをもつ場合には、各相電流の大きさは本質的に
等しいので、この単一の電流検出回路で求めた電流に所
定の係数を掛けることにより三相インバータ回路の各半
導体スイッチング素子に流れる電流を容易に推定するこ
とができる。
【0028】
【発明の実施の形態】本発明の電流検出機能付き三相イ
ンバータ装置の好適な態様として、電気自動車用走行モ
−タ駆動装置を以下の実施例を参照して説明する。
ンバータ装置の好適な態様として、電気自動車用走行モ
−タ駆動装置を以下の実施例を参照して説明する。
【0029】
【実施例1】実施例1の電気自動車用走行モ−タ駆動装
置100を図1に示すブロック図を参照して以下に説明
する。
置100を図1に示すブロック図を参照して以下に説明
する。
【0030】1は三相インバータ回路、2は電気自動車
用走行モ−タ(以下、単にモ−タともいう)、3はイン
バ−タ制御回路、4はセンサ付きFET、5は電流検出
回路、6は平滑コンデンサ、7は定格288Vのバッテ
リであり、三相インバータ回路1、センサ付きFET
4、電流検出回路5は、本発明でいう電流検出機能付き
三相インバータ装置を構成している。
用走行モ−タ(以下、単にモ−タともいう)、3はイン
バ−タ制御回路、4はセンサ付きFET、5は電流検出
回路、6は平滑コンデンサ、7は定格288Vのバッテ
リであり、三相インバータ回路1、センサ付きFET
4、電流検出回路5は、本発明でいう電流検出機能付き
三相インバータ装置を構成している。
【0031】三相インバータ回路1において、1a〜1
cは上ア−ム側の半導体スイッチング素子をなすIGB
T、1d〜1fは下ア−ム側の半導体スイッチング素子
をなすIGBT、DはこれらIGBT1a〜1fと個別
に逆並列接続された6個のフライホィ−ルダイオ−ドで
ある。
cは上ア−ム側の半導体スイッチング素子をなすIGB
T、1d〜1fは下ア−ム側の半導体スイッチング素子
をなすIGBT、DはこれらIGBT1a〜1fと個別
に逆並列接続された6個のフライホィ−ルダイオ−ドで
ある。
【0032】モ−タ2は、三相ブラシレスDCモ−タで
あって、その三相電機子コイル(図示せず)は、三相イ
ンバータ回路1の三つの交流出力端から三相電流IU、
IV、IWを供給されている。
あって、その三相電機子コイル(図示せず)は、三相イ
ンバータ回路1の三つの交流出力端から三相電流IU、
IV、IWを供給されている。
【0033】インバ−タ制御回路3は、電流検出回路5
の他、図示しない所定のセンサからの信号および外部か
らの指令に基づいて三相インバータ回路1の各IGBT
1a〜1fをスィッチング制御してモ−タ2を駆動制御
する。三相インバータ回路1の各部電圧波形を図2に示
す。
の他、図示しない所定のセンサからの信号および外部か
らの指令に基づいて三相インバータ回路1の各IGBT
1a〜1fをスィッチング制御してモ−タ2を駆動制御
する。三相インバータ回路1の各部電圧波形を図2に示
す。
【0034】三相インバータ回路1およびインバ−タ制
御回路3を用いたモ−タ2の駆動制御については、周知
であるので説明は省略する。
御回路3を用いたモ−タ2の駆動制御については、周知
であるので説明は省略する。
【0035】センサ付きFET4は、1チップMOSト
ランジスタからなり、そのゲ−ト電極には、図示しない
定電圧電源から常にオン電圧(5V)が印加され、内部
に主MOSトランジスタ部と副MOSトランジスタ部が
形成され、それらのドレイン電極は共通とされて三相イ
ンバータ回路1の低位直流入力端子8に接続される。主
MOSトランジスタ部及び副MOSトランジスタ部のソ
ース領域は別々に作られ、主MOSトランジスタ部のソ
ース領域からなる主端子4aを通じてバッテリ7の低位
端10、並びに、電流検出回路5の一つの入力端に接続
され、副MOSトランジスタ部のソース領域からなる副
端子4bは電流検出回路5のもう一つの入力端に接続さ
れている。この実施例では、センサ付きFET4は低耐
圧低チャンネル抵抗値のMOSFETで構成され、三相
インバータ回路1の動作中は常時オンされる。
ランジスタからなり、そのゲ−ト電極には、図示しない
定電圧電源から常にオン電圧(5V)が印加され、内部
に主MOSトランジスタ部と副MOSトランジスタ部が
形成され、それらのドレイン電極は共通とされて三相イ
ンバータ回路1の低位直流入力端子8に接続される。主
MOSトランジスタ部及び副MOSトランジスタ部のソ
ース領域は別々に作られ、主MOSトランジスタ部のソ
ース領域からなる主端子4aを通じてバッテリ7の低位
端10、並びに、電流検出回路5の一つの入力端に接続
され、副MOSトランジスタ部のソース領域からなる副
端子4bは電流検出回路5のもう一つの入力端に接続さ
れている。この実施例では、センサ付きFET4は低耐
圧低チャンネル抵抗値のMOSFETで構成され、三相
インバータ回路1の動作中は常時オンされる。
【0036】電流検出回路5は、副端子4bに電子を供
給するとともにこの電子電流を検出する構成となってい
る。この種の電流検出回路としてはたとえば図3に示す
電流検出回路を用いてもよいし、オペアンプなどを用い
たその他の公知の電流検出回路を用いてもよい。
給するとともにこの電子電流を検出する構成となってい
る。この種の電流検出回路としてはたとえば図3に示す
電流検出回路を用いてもよいし、オペアンプなどを用い
たその他の公知の電流検出回路を用いてもよい。
【0037】このオペアンプを用いた電流検出回路の一
例としてボルテージホロワ回路を用いた例を以下に説明
する。
例としてボルテージホロワ回路を用いた例を以下に説明
する。
【0038】オペアンプの−入力端が副端子4bに、そ
の+入力端子が主端子4aに接続され、オペアンプの出
力端は所定の抵抗値の負荷抵抗を通じて定電圧電源から
所定の定電圧を給電される。また、オペアンプの出力端
は、所定の抵抗値のフィードバック抵抗を通じて副端子
4b側の−入力端に接続されてネガティブフィードバッ
クを掛けて副端子4bに上記電子電流を供給する。
の+入力端子が主端子4aに接続され、オペアンプの出
力端は所定の抵抗値の負荷抵抗を通じて定電圧電源から
所定の定電圧を給電される。また、オペアンプの出力端
は、所定の抵抗値のフィードバック抵抗を通じて副端子
4b側の−入力端に接続されてネガティブフィードバッ
クを掛けて副端子4bに上記電子電流を供給する。
【0039】このようにすれば、副端子4bと主端子4
aとの電位差はほぼ0となるとともに、副端子4bが要
求する電子電流に比例した信号電圧が上記負荷抵抗の両
端に現れるので、これを電流増幅するなどしてインバ−
タ制御回路3に出力し、インバ−タ制御回路3は入力さ
れたそれに基づいて三相インバータ回路1とバッテリ7
との間の授受電流を検出する。
aとの電位差はほぼ0となるとともに、副端子4bが要
求する電子電流に比例した信号電圧が上記負荷抵抗の両
端に現れるので、これを電流増幅するなどしてインバ−
タ制御回路3に出力し、インバ−タ制御回路3は入力さ
れたそれに基づいて三相インバータ回路1とバッテリ7
との間の授受電流を検出する。
【0040】(実施例効果)以上説明したこの実施例に
よれば、センサ付きFET4の副端子電流を電流検出回
路5で検出することにより、三相インバータ回路8とバ
ッテリ7の低位端との間を流れる電流の大部分を従来の
電流検出用の抵抗素子を介することなく流すことがで
き、その抵抗損失や発熱を低減することができる。
よれば、センサ付きFET4の副端子電流を電流検出回
路5で検出することにより、三相インバータ回路8とバ
ッテリ7の低位端との間を流れる電流の大部分を従来の
電流検出用の抵抗素子を介することなく流すことがで
き、その抵抗損失や発熱を低減することができる。
【0041】なお、上記実施例でも、センサ付きFET
4のチャンネル抵抗により電圧降下は生じるが、この電
圧降下は、センサ付きFET4が低耐圧低チャンネル抵
抗のMOSFETで構成され、かつそれは電流検出用の
電圧降下を必要としないので、上記した従来の電流検出
用の抵抗素子に比較して格段に低抵抗化することがで
き、その抵抗損失や発熱を低減することができる。
4のチャンネル抵抗により電圧降下は生じるが、この電
圧降下は、センサ付きFET4が低耐圧低チャンネル抵
抗のMOSFETで構成され、かつそれは電流検出用の
電圧降下を必要としないので、上記した従来の電流検出
用の抵抗素子に比較して格段に低抵抗化することがで
き、その抵抗損失や発熱を低減することができる。
【0042】なお、上記実施例では、センサ付きFET
4のチャンネル抵抗低減のために、低耐圧(ここではデ
プレッション型)のMOSFETとされるが、エンハン
スメント型のMOSFETを採用することもでき、接合
ゲ−ト型FETを採用してもよい。
4のチャンネル抵抗低減のために、低耐圧(ここではデ
プレッション型)のMOSFETとされるが、エンハン
スメント型のMOSFETを採用することもでき、接合
ゲ−ト型FETを採用してもよい。
【0043】センサ付きFET4は三相インバータ回路
1の高位直流入力端子とバッテリ7の高位端との間に設
けてもよい。電流検出回路5としては、公知の任意の電
流検出回路を採用することができる。
1の高位直流入力端子とバッテリ7の高位端との間に設
けてもよい。電流検出回路5としては、公知の任意の電
流検出回路を採用することができる。
【0044】
【実施例2】実施例2の電気自動車用走行モ−タ駆動装
置101を図3に示すブロック図を参照して以下に説明
する。
置101を図3に示すブロック図を参照して以下に説明
する。
【0045】図3に示すこの実施例の装置は、図1に示
す実施例1の装置におけるNMOSTセンサ付きFET
4をセンサ付きIGBT41に置換したものである。
す実施例1の装置におけるNMOSTセンサ付きFET
4をセンサ付きIGBT41に置換したものである。
【0046】センサ付きIGBT41は、マルチセル形
式の1チップIGBTからなり、各セルにはそれぞれ1
個のIGBTが形成される。すべてのIGBTのゲ−ト
電極には、図示しない定電圧電源から常にオン電圧(5
V)が印加され、すべてのセルのIGBTのコレクタ領
域は三相インバータ回路1の低位直流入力端子8に接続
されている。大多数のセルのエミッタ領域は主端子41
aを通じてバッテリ7の低位端10に接続され、1個ま
たはごく一部のセルのエミッタ領域は副端子41bを通
じて電流検出回路5の一つの入力端に接続され、電流検
出回路5の他の入力端はバッテリ7の低位端10に接続
されている。
式の1チップIGBTからなり、各セルにはそれぞれ1
個のIGBTが形成される。すべてのIGBTのゲ−ト
電極には、図示しない定電圧電源から常にオン電圧(5
V)が印加され、すべてのセルのIGBTのコレクタ領
域は三相インバータ回路1の低位直流入力端子8に接続
されている。大多数のセルのエミッタ領域は主端子41
aを通じてバッテリ7の低位端10に接続され、1個ま
たはごく一部のセルのエミッタ領域は副端子41bを通
じて電流検出回路5の一つの入力端に接続され、電流検
出回路5の他の入力端はバッテリ7の低位端10に接続
されている。
【0047】すなわち、このセンサ付きIGBT41
は、大多数のセルから構成されてエミッタ電極端子が本
発明で言う主端子41aに接続される主IGBTと、ご
く一部のセルから構成されてエミッタ領域が本発明で言
う副端子41bに接続される副IGBTとを有する。
は、大多数のセルから構成されてエミッタ電極端子が本
発明で言う主端子41aに接続される主IGBTと、ご
く一部のセルから構成されてエミッタ領域が本発明で言
う副端子41bに接続される副IGBTとを有する。
【0048】特に、この実施例では、センサ付きIGB
T41は低耐圧構造に形成され、三相インバータ回路1
の動作中は常時オンされる。
T41は低耐圧構造に形成され、三相インバータ回路1
の動作中は常時オンされる。
【0049】このようにすれば、IGBTのバイポ−ラ
増幅機能により、センサ付きIGBT41のオン抵抗を
一層低減してその損失および発熱を低減することができ
る。
増幅機能により、センサ付きIGBT41のオン抵抗を
一層低減してその損失および発熱を低減することができ
る。
【0050】なお、図3において、電流検出回路5は、
主端子41aと副端子41bとの間の電位差を検出する
電流検出抵抗5aと、この電流検出抵抗5aの両端の電
位差を検出するオペアンプ回路5bとを有する。
主端子41aと副端子41bとの間の電位差を検出する
電流検出抵抗5aと、この電流検出抵抗5aの両端の電
位差を検出するオペアンプ回路5bとを有する。
【0051】
【実施例3】実施例2の電気自動車用走行モ−タ駆動装
置102を図4に示すブロック図を参照して以下に説明
する。
置102を図4に示すブロック図を参照して以下に説明
する。
【0052】図4に示すこの実施例の装置は、図3に示
す実施例2の装置におけるセンサ付きIGBT41を省
略し、その代わりとして、図3に示す三相インバータ回
路1の下ア−ム側のIGBT1d、1e、1fをそれぞ
れ、センサ付きIGBT1d’、1e’、1f’に置換
したものである。
す実施例2の装置におけるセンサ付きIGBT41を省
略し、その代わりとして、図3に示す三相インバータ回
路1の下ア−ム側のIGBT1d、1e、1fをそれぞ
れ、センサ付きIGBT1d’、1e’、1f’に置換
したものである。
【0053】これらセンサ付きIGBT1d’、1
e’、1f’の構造自体は実施例2のセンサ付きIGB
T41と同じであり、その副端子41bには、その主端
子41aの電流をほぼ比例縮小した電流が流れる。
e’、1f’の構造自体は実施例2のセンサ付きIGB
T41と同じであり、その副端子41bには、その主端
子41aの電流をほぼ比例縮小した電流が流れる。
【0054】この実施例では、各センサ付きIGBT1
d’、1e’、1f’の副端子41bは、実施例2に示
すセンサ付きIGBT41の副端子41bと同じように
電流検出回路5の一つの入力端に接続され、この実施例
の電流検出回路5は実施例2の電流検出回路5と同じ回
路構成を有している。
d’、1e’、1f’の副端子41bは、実施例2に示
すセンサ付きIGBT41の副端子41bと同じように
電流検出回路5の一つの入力端に接続され、この実施例
の電流検出回路5は実施例2の電流検出回路5と同じ回
路構成を有している。
【0055】したがって、上記説明したこの実施例の単
一の電流検出回路5は、三相インバータ回路1の下ア−
ム側の三つの半導体スイッチング素子1d、1e、1f
の副端子それぞれの電流の合計を検出することができ、
この検出した電流を、センサ付きIGBT1d’、1
e’、1f’の主端子電流と副端子電流との比率を掛け
て主端子電流を求め、副端子電流と主端子電流の合計と
して三相インバータ回路1の電流とすることができる。
一の電流検出回路5は、三相インバータ回路1の下ア−
ム側の三つの半導体スイッチング素子1d、1e、1f
の副端子それぞれの電流の合計を検出することができ、
この検出した電流を、センサ付きIGBT1d’、1
e’、1f’の主端子電流と副端子電流との比率を掛け
て主端子電流を求め、副端子電流と主端子電流の合計と
して三相インバータ回路1の電流とすることができる。
【0056】以上説明したこの実施例によれば、図7に
示す従来の電流検出方式に比較して、簡素な回路構成で
三相インバータ回路1のIGBT電流の合計を検出でき
るとともに、図7に示す各電流検出回路ごとのばらつき
を補償する必要がないので、精度を低下することなく回
路構成を一層簡素化することができる。
示す従来の電流検出方式に比較して、簡素な回路構成で
三相インバータ回路1のIGBT電流の合計を検出でき
るとともに、図7に示す各電流検出回路ごとのばらつき
を補償する必要がないので、精度を低下することなく回
路構成を一層簡素化することができる。
【図1】本発明の電流検出機能付き三相インバータ装置
の一例を示す回路図である。
の一例を示す回路図である。
【図2】本発明の電流検出機能付き三相インバータ装置
の一例を示す回路図である。
の一例を示す回路図である。
【図3】本発明の電流検出機能付き三相インバータ装置
の他例を示す回路図である。
の他例を示す回路図である。
【図4】本発明の電流検出機能付き三相インバータ装置
の他例を示す回路図である。
の他例を示す回路図である。
【図5】従来の電流検出機能付き三相インバータ装置の
一例を示す回路図である。
一例を示す回路図である。
【図6】従来の電流検出機能付き三相インバータ装置の
他例を示す回路図である。
他例を示す回路図である。
【図7】従来の電流検出機能付き三相インバータ装置の
他例を示す回路図である。
他例を示す回路図である。
1は三相インバータ回路、1a、1b、1c、1d、1
e、1fはIGBT、1d’、1e’、1f’4はセン
サ付きIGBT、5は電流検出回路、7はバッテリ(直
流電源)、4a、41aは主端子、4b、41bは副端
子
e、1fはIGBT、1d’、1e’、1f’4はセン
サ付きIGBT、5は電流検出回路、7はバッテリ(直
流電源)、4a、41aは主端子、4b、41bは副端
子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H007 AA05 AA06 AA17 BB06 CA01 CB05 CC23 DA05 DB01 DC02 EA02 FA03 5H115 PA00 PA08 PA11 PC06 PG04 PI13 PI29 PU01 PU08 PV09 PV23 PV24 PV29 QN09 TO12 TU02 5H576 AA15 AA20 BB02 CC02 DD05 DD10 GG04 HA03 HA04 HB02 LL22
Claims (5)
- 【請求項1】直流電源の両端から自己の一対の直流入力
端子間に印加される直流電圧を三相交流電圧に変換して
出力する三相インバータ回路、主電極端子の一方として
大型の主端子の他に小型の副端子を有して前記直流電源
の一端と前記三相インバータ回路の直流入力端子の一方
との間に介設される1チップの電流検出用の半導体スイ
ッチング素子、および、前記副端子に流れる電流を検出
する電流検出回路を備え、 前記電流検出用の半導体スイッチング素子は、少なくと
も前記三相インバータ回路の動作期間中、常時導通状態
とされることを特徴とする電流検出機能付き三相インバ
ータ装置。 - 【請求項2】請求項1記載の電流検出機能付き三相イン
バータ装置において、 前記電流検出用の半導体スイッチング素子の一対の主電
極端子間の耐圧は、前記直流電源の電位差の半分以下に
設定されることを特徴とする電流検出機能付き三相イン
バータ装置。 - 【請求項3】請求項1または2記載の電流検出機能付き
三相インバータ装置において、 前記電流検出用の半導体スイッチング素子は、前記主端
子としての主ソ−ス領域と前記副端子としての副ソ−ス
領域とを有してドレイン電極および制御電極が共通接続
されてなるセンサ付きFET(電界効果トランスタ)か
らなることを特徴とする電流検出機能付き三相インバー
タ装置。 - 【請求項4】請求項1または2記載の電流検出機能付き
三相インバータ装置において、 前記電流検出用の半導体スイッチング素子は、前記主端
子としての主エミッタ領域ならびに前記副端子としての
副エミッタ領域を有してコレクタ電極およびゲ−ト電極
が共通接続されてなるセンサ付きIGBT(絶縁ゲ−ト
バイポ−ラトランスタ)からなることを特徴とする電流
検出機能付き三相インバータ装置。 - 【請求項5】直流電源の両端から一対の直流入力端子間
に印加される直流電圧を三相交流電圧に変換して出力す
る三相インバータ回路、および、前記直流電源から前記
三相インバータ回路へ給電する電流を検出する電流検出
回路を備え、 前記三相インバータ回路の一方のア−ムのすべての半導
体スイッチング素子は、前記主端子としての主エミッタ
領域ならびに前記副端子としての副エミッタ領域を有し
てコレクタ電極およびゲ−ト電極が共通接続されるセン
サ付きIGBT(絶縁ゲ−トバイポ−ラトランスタ)か
らなり、 前記電流検出回路は、前記三相インバータ回路の一方の
ア−ムのすべての前記半導体スイッチング素子の前記副
エミッタ領域に流れる電流の合計を検出する単一の電流
検出回路からなることを特徴とする電流検出機能付き三
相インバータ装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11185624A JP2001016865A (ja) | 1999-06-30 | 1999-06-30 | 電流検出機能付き三相インバータ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11185624A JP2001016865A (ja) | 1999-06-30 | 1999-06-30 | 電流検出機能付き三相インバータ装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001016865A true JP2001016865A (ja) | 2001-01-19 |
Family
ID=16174055
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11185624A Pending JP2001016865A (ja) | 1999-06-30 | 1999-06-30 | 電流検出機能付き三相インバータ装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001016865A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6788088B2 (en) | 2002-04-01 | 2004-09-07 | Nissan Motor Co., Ltd. | Semiconductor device equipped with current detection function |
JP2004312955A (ja) * | 2003-04-10 | 2004-11-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 過電流検出回路およびモータ駆動装置 |
JP2005343429A (ja) * | 2004-06-07 | 2005-12-15 | Macgregor Kayaba Ltd | ハッチカバー開閉装置 |
KR101179128B1 (ko) * | 2010-12-21 | 2012-09-07 | 전자부품연구원 | 단락전류 검출서킷 |
WO2014034237A1 (ja) * | 2012-08-31 | 2014-03-06 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 電流検出回路及びそれを用いた電流制御装置 |
EP3300243A1 (en) * | 2016-09-22 | 2018-03-28 | Celeroton AG | Converter and method for operating a converter |
JP2021192575A (ja) * | 2020-06-05 | 2021-12-16 | 富士電機株式会社 | 電力変換装置 |
-
1999
- 1999-06-30 JP JP11185624A patent/JP2001016865A/ja active Pending
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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WO2018054942A1 (en) * | 2016-09-22 | 2018-03-29 | Celeroton Ag | Converter and method for operating a converter |
US10707780B2 (en) | 2016-09-22 | 2020-07-07 | Celeroton Ag | Converter and method for operating a converter |
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