JP2011030361A - パワースイッチング素子の駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パワースイッチング素子Ｓｗのスイッチング状態の切替速度を可変とするに際し、絶縁手段を新たに追加することとなること。
【解決手段】パワースイッチング素子Ｓｗの入力端子および出力端子間には、抵抗体２６，２８の直列接続体が接続されている。これら抵抗体２６，２８によるパワースイッチング素子Ｓｗの入力端子および出力端子間の分圧電圧は、コンパレータ３０の反転入力端子に印加される。一方、コンパレータ３０の非反転入力端子には、基準電源３２の基準電圧が印加されている。コンパレータ３０の出力信号は、ドライブＩＣ２０に入力される。ドライブＩＣ２０では、コンパレータ３０の出力信号に応じて、パワースイッチング素子Ｓｗのスイッチング状態の切替速度を可変設定する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、高電位側のパワースイッチング素子および低電位側のパワースイッチング素子の一対のパワースイッチング素子の直列接続体を備える電力変換回路について、前記パワースイッチング素子をオン・オフ駆動する駆動手段を備えるパワースイッチング素子の駆動装置に関する。

例えば下記特許文献１には、車載主機に接続されるインバータを構成するスイッチング素子のスイッチング状態の切替速度を、インバータの入力電圧に応じて可変とする技術が記載されている。これは、スイッチング状態の切替速度を低下させることで、サージノイズが抑制される一方、スイッチング状態の切替に伴う電力損失が増加することに鑑みたものである。すなわち、スイッチング素子の信頼性を維持する上では、スイッチング素子に耐圧を超える電圧が印加される事態を回避する必要があり、これにより、サージノイズの上限値が定まる。このため、サージノイズが上限値を超えない範囲で切替速度を極力大きくすることで、スイッチング状態の切り替えに伴う電力損失の抑制を図ることとなる。ここで、上限値は、インバータの入力電圧に依存するため、切替速度を入力電圧に応じて可変設定することで、スイッチング素子に印加される電圧が過度に大きくなることを回避しつつも切り替え速度を極力大きくすることができる。

特許第３０５２７９２号公報

ところで、上記インバータは、車載低電圧システムから絶縁された車載高電圧システムを構成する。一方、インバータＩＶの入力電圧情報等の各種情報は、通常、低電圧システムにおいて管理される。このため、スイッチング状態の切替速度を可変する際には、入力電圧情報または切替速度の可変指令信号を低電圧システムから高電圧システムに伝達させる必要が生じる。そしてこの場合には、フォトカプラ等の絶縁手段を別途設ける必要が生じる。

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、パワースイッチング素子のスイッチング状態の切替速度を可変とするに際し、絶縁手段を新たに追加することなく可変とするための情報を取得することのできるパワースイッチング素子の駆動装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、およびその作用効果について記載する。

請求項１記載の発明は、高電位側のパワースイッチング素子および低電位側のパワースイッチング素子の一対のパワースイッチング素子の直列接続体を備える電力変換回路について、前記パワースイッチング素子をオン・オフ駆動する駆動手段を備えるパワースイッチング素子の駆動装置において、前記パワースイッチング素子がオフ状態とされる期間において、該パワースイッチング素子の入力端子および出力端子間の電圧を検出する電圧検出手段と、該電圧検出手段によって検出された電圧に基づき、前記パワースイッチング素子のスイッチング状態の切替速度を可変設定する可変手段とを備えることを特徴とする。

パワースイッチング素子がオフ状態とされる期間におけるその入力端子および出力端子間の電圧は、上記直列接続体の両端の電圧と正の相関を有する。このため、オフ状態とされる期間における入力端子および出力端子間の電圧を検出することで、直列接続体の両端の電圧を間接的に検出することができると考えられる。このため、上記発明では、絶縁手段を新たに追加することなく、スイッチング状態の切替速度を可変とするための情報を伝取得することができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記可変手段は、前記検出される電圧が高い場合、前記切替速度を低下させることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記電圧検出手段は、前記パワースイッチング素子の入力端子および出力端子間の電圧の検出値の高周波成分を除去するフィルタ手段を備え、前記可変手段は、前記フィルタ手段による処理の施された値に基づき前記可変設定を行うことを特徴とする。

上記発明では、フィルタ手段を備えることで、電圧の検出処理にノイズが重畳した場合であっても、その影響を好適に除去することができる。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、前記電圧検出手段は、前記パワースイッチング素子毎に各別に備えられるものであり、前記可変手段は、前記電圧検出手段によって検出される前記パワースイッチング素子の入力端子および出力端子間の電圧に基づき、前記可変設定を行うことを特徴とする。

上記発明では、切替速度の変更を、入力端子および出力端子間の電圧に基づき迅速に行うことができる。

請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発明において、前記一対のパワースイッチング素子のそれぞれに対応する前記駆動手段および前記可変手段は、同一の高耐圧集積回路によって構成されるものであり、前記一対のパワースイッチング素子のそれぞれに対応する前記可変手段は、前記低電位側のパワースイッチング素子の入力端子および出力端子間の電圧を検出する単一の電圧検出手段によって検出された電圧に基づき前記可変設定を行なうことを特徴とする。

上記発明では、高耐圧集積回路を用いることで、高電位側および低電位側のパワースイッチング素子の可変手段が、単一の電圧検出手段の検出値を容易に利用することができる。特に、上記発明では、低電位側のパワースイッチング素子の入力端子および出力端子間の電圧を検出するために、電圧検出手段と、入力端子および出力端子のそれぞれとの電気的な接続を簡易に行うことができる。すなわち、パワースイッチング素子の入力端子や出力端子は、通常、定格電流が大きい電気経路を備えて構成されているものの、出力端子については、導通制御端子同様、定格電流の小さい電気経路をも備える構成が一般的である。このため、上記発明では、高電位側および低電位側のそれぞれのパワースイッチング素子の出力端子のうちの定格電流が小さい電気経路を利用して、これら一対の出力端子間の電圧として、低電位側のパワースイッチング素子の入力端子および出力端子間の電圧を検出することができる。

請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の発明において、前記高電位側のパワースイッチング素子および前記低電位側のパワースイッチング素子は、交互にオン・オフ駆動されるものであることを特徴とする。

上記発明では、パワースイッチング素子がオフ操作されているときには、その入力端子および出力端子間の電圧が上記直列接続体の両端の電圧と正の相関を有するため、検出対象となるパワースイッチング素子がオフ状態とされることに基づき、直列接続体の両端の電圧を簡易に検出することができる。

第１の実施形態にかかるシステム構成図。 同実施形態にかかるドライブユニットの回路構成を示す回路図。 同実施形態にかかるスイッチング速度の切替処理を示すタイムチャート。 第２の実施形態にかかるスイッチング速度の切替処理を示すタイムチャート。 第３の実施形態にかかるシステム構成図。 第３の実施形態の変形例にかかるシステム構成図。

（第１の実施形態）
以下、本発明にかかるパワースイッチング素子の駆動装置を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。

図１に、本実施形態のシステム構成を示す。図示されるように、車載主機としてのモータジェネレータ１０は、インバータＩＶおよびコンバータＣＶを介して高電圧バッテリ１２に接続されている。インバータＩＶは、高電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｐおよび低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎの直列接続体が３つ並列接続されて構成されている。そして、これら各パワースイッチング素子Ｓｗｐおよびパワースイッチング素子Ｓｗｎの接続点が、モータジェネレータ１０の各相にそれぞれ接続されている。また、コンバータＣＶは、コンデンサＣと、高電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｐおよび低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎの直列接続体と、パワースイッチング素子Ｓｗｐおよびパワースイッチング素子Ｓｗｎの接続点と高電圧バッテリ１２とを接続するリアクトルＬとを備えている。コンバータＣＶは、高電圧バッテリ１２の電圧（例えば数百Ｖ）を昇圧してインバータＩＶの入力電圧とするものである。

上記高電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｐおよび低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎのそれぞれの入出力端子間（コレクタおよびエミッタ間）には、高電位側のフリーホイールダイオードＦＤｐおよび低電位側のフリーホイールダイオードＦＤｎのカソードおよびアノードが接続されている。

上記インバータＩＶを構成するパワースイッチング素子Ｓｗｐ，Ｓｗｎの導通制御端子（ゲート）には、いずれもドライブユニットＤＵが接続されている。これにより、パワースイッチング素子Ｓｗｐ，Ｓｗｎは、ドライブユニットＤＵを介して、低電圧バッテリ１４を電源とする制御装置１６によって駆動される。制御装置１６は、図示しない各種センサの検出値等に基づき、インバータＩＶのＵ相、Ｖ相、およびＷ相のそれぞれについてのパワースイッチング素子Ｓｗｐを操作する操作信号ｇｕｐ，ｇｖｐ，ｇｗｐと、パワースイッチング素子Ｓｗｎを操作する操作信号ｇｕｎ，ｇｖｎ，ｇｗｎとを生成し出力する。また、コンバータＣＶのパワースイッチング素子Ｓｗｐ、Ｓｗｎを操作する操作信号ｇｃｐ，ｇｃｎを生成し出力する。これにより、パワースイッチング素子Ｓｗｐ，Ｓｗｎは、ドライブユニットＤＵを介して制御装置１６により操作される。

なお、インバータＩＶやコンバータＣＶを備える高電圧システムと、制御装置１６を備える低電圧システムとは、図示しないフォトカプラ等の絶縁手段によって絶縁されており、上記操作信号は、絶縁手段を介して高電圧システムに出力される。

上記パワースイッチング素子Ｓｗｐ，Ｓｗｎは、いずれも絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）にて構成されている。

図２に、本実施形態にかかるドライブユニットＤＵの回路構成を示す。なお、以下では、パワースイッチング素子Ｓｗｐ、Ｓｗｎを総括する場合、パワースイッチング素子Ｓｗと記載し、フリーホイールダイオードＦＤｐ，ＦＤｎを総括する場合、フリーホイールダイオードＦＤと記載する。また、上記操作信号ｇｕｐ，ｇｖｐ，ｇｗｐ，ｇｃｐ，ｇｕｎ，ｇｖｎ，ｇｗｎ，ｇｃｎを総括する場合、操作信号ｇ＊＊と記載する。

図示されるように、ドライブユニットＤＵは、ドライブＩＣ２０を備えている。ドライブＩＣ２０は、パワースイッチング素子Ｓｗのゲートの充電処理および放電処理を行う集積回路である。ドライブＩＣ２０は、パワースイッチング素子Ｓｗの入力端子（コレクタ）および出力端子（エミッタ）間の最大電圧と比較して、低電圧（例えば十数Ｖ）を動作電圧とするものである。

ドライブＩＣ２０は、充電用抵抗体２２を介してパワースイッチング素子Ｓｗの導通制御端子（ゲート）に接続されている。また、パワースイッチング素子Ｓｗのゲートは、放電用抵抗体２４を介してドライブＩＣ２０に接続されている。ドライブＩＣ２０では、入力される操作信号ｇ＊＊がオン状態を指令するものである場合、充電用抵抗体２２を介してパワースイッチング素子Ｓｗのゲートにエミッタ基準で高電圧を印加することで、ゲートを充電する。これにより、パワースイッチング素子Ｓｗのスイッチング状態がオン状態に切り替えられる。一方、入力される操作信号ｇ＊＊がオフ状態を指令するものである場合、放電用抵抗体２４を介してパワースイッチング素子Ｓｗのゲートから電荷を放電する。これにより、パワースイッチング素子Ｓｗがオフ状態に切り替えられる。

本実施形態にかかるドライブＩＣ２０は、上記ゲートに印加する電圧を可変設定することで、ゲートの電荷の変化速度を可変設定し、ひいてはパワースイッチング素子Ｓｗのスイッチング状態の切替速度を可変設定する機能を有する。詳しくは、切替速度の可変設定は、インバータＩＶの入力電圧に基づき行われる。次に、インバータＩＶの入力電圧を検出するための構成について説明する。

パワースイッチング素子Ｓｗの出力端子および入力端子間には、抵抗体２６，２８の直列接続体が接続されている。これら抵抗体２６，２８は、パワースイッチング素子Ｓｗの出力端子および入力端子間の電圧を分圧し、ドライブＩＣ２０において扱うことのできる電圧レベルとするためのものである。ちなみに、抵抗体２８の抵抗値は、抵抗体２６の抵抗値よりも十分に小さくすることが望ましい。抵抗体２６，２８によって分圧されたパワースイッチング素子Ｓｗの出力端子および入力端子間の電圧は、コンパレータ３０の反転入力端子に入力される。コンパレータ３０の非反転入力端子には、基準電源３２の基準電圧が印加されている。これにより、コンパレータ３０は、パワースイッチング素子Ｓｗの出力端子および入力端子間の電圧が閾値電圧以上であるか否かに応じた信号（ここでは、閾値電圧以上であると「Ｌ」、そうでないなら「Ｈ」）を生成してドライブＩＣ２０に出力する。

ドライブＩＣ２０では、パワースイッチング素子Ｓｗの入力端子および出力端子間の電圧が閾値電圧未満である場合に、スイッチング状態の切替速度を上昇させる。図３に、スイッチング状態の切替処理を例示する。

詳しくは、図３（ａ）は、高電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｐの操作信号ｇ＊ｐの推移を示し、図３（ｂ）は、低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎの操作信号ｇ＊ｎの推移を示し、図３（ｃ）は、高電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｐの入力端子および出力端子間の電圧Ｖｃｅの推移を示し、図３（ｄ）は、低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎの入力端子および出力端子間の電圧Ｖｃｅの推移を示す。また、図３（ｅ）は、高電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｐのスイッチング状態の切替速度（スイッチング速度）の推移を示し、図３（ｆ）は、低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎのスイッチング速度の推移を示す。

図示されるように、高電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｐがオフ状態であって且つ低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎがオン状態であるタイミングｔ１、ｔ３において、高電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｐの入力端子および出力端子間の電圧が閾値電圧Ｖｔｈ以上であるか否かを判断する。この例では、時刻ｔ１においては閾値電圧Ｖｔｈ以上であって且つ時刻ｔ３においては閾値電圧Ｖｔｈ未満であるため、時刻ｔ３において高電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｐのスイッチング状態の切替速度を高速側に切り替える。これにより、高電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｐが時刻ｔ３の後オン状態に最初に切り替えられる処理において、スイッチング速度を上昇させることができる。

また、高電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｐがオン状態であって且つ低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎがオフ状態であるタイミングｔ２、ｔ４において、低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎの入力端子および出力端子間の電圧が閾値電圧Ｖｔｈ以上であるか否かを判断する。この例では、時刻ｔ２においては閾値電圧Ｖｔｈ以上であって且つ時刻ｔ４においては閾値電圧Ｖｔｈ未満であるため、時刻ｔ４において低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎのスイッチング状態の切替速度を高速側に切り替える。これにより、低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎが時刻ｔ４の後オン状態に最初に切り替えられる処理において、スイッチング速度を上昇させることができる。

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。

（１）パワースイッチング素子Ｓｗがオフ状態とされる期間において、その入力端子および出力端子間の電圧を検出し、検出される電圧が閾値電圧Ｖｔｈ以上であるか否かに基づき、スイッチング状態の切替速度を可変設定した。これにより、絶縁手段を新たに追加することなく、スイッチング状態の切替速度を可変とするための情報を入手することができる。

（２）高電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｐおよび低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎを、交互にオン・オフ駆動（相補駆動）した。これにより、パワースイッチング素子Ｓｗがオフ操作されているときには、デッドタイムを除けば、その入力端子および出力端子間の電圧がインバータＩＶの入力電圧となるため、インバータＩＶの入力電圧の検出可能タイミングを容易に把握することができる。

（３）各パワースイッチング素子Ｓｗ毎にその入力端子および出力端子間の電圧を検出し、これに応じて検出対象とされたパワースイッチング素子Ｓｗのスイッチング状態の切替速度を可変とした。これにより、インバータＩＶの入力電圧の変化に迅速に対処することができる。

（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。

本実施形態では、インバータＩＶの入力電圧が閾値電圧Ｖｔｈ以上であるか否かを判断する処理に際し、ローパスフィルタを用いて判断結果から高周波ノイズの影響を除去する。詳しくは、パワースイッチング素子Ｓｗの入力端子および出力端子間の電圧の検出値をローパスフィルタによって処理する。具体的には、抵抗体２６，２８の分圧電圧をコンパレータ３０に印加するに先立って、同分圧電圧をローパスフィルタによってフィルタ処理するか、コンパレータ３０の出力信号をローパスフィルタ処理し、フィルタ処理後の値に基づきスイッチング状態の切替速度を可変設定するかする。図４に、本実施形態にかかるスイッチング状態の切替処理を例示する。なお、図４（ａ）〜図４（ｆ）のそれぞれは、先の図３（ａ）〜図３（ｆ）のそれぞれに対応している。

図示されるように、本実施形態では、高電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｐがオフ状態であって且つ低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎがオン状態である期間内において、所定時間以上にわたって高電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｐの入力端子および出力端子間の電圧が閾値電圧Ｖｔｈ以上の状態を継続する場合にスイッチング状態の切替速度を低下させる。ここで、所定時間は、ローパスフィルタのカットオフ周波数ｆｃの逆数の長さを有する時間である。

同様に、高電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｐがオン状態であって且つ低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎがオフ状態である期間内において、所定時間以上にわたって低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎの入力端子および出力端子間の電圧が閾値電圧Ｖｔｈ以上の状態を継続する場合にスイッチング状態の切替速度を低下させる。ここで、所定時間は、ローパスフィルタのカットオフ周波数ｆｃの逆数の長さを有する時間である。

以上詳述した本実施形態によれば、上記第１の実施形態の上記（１）〜（３）の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。

（４）パワースイッチング素子Ｓｗの入力端子および出力端子間の電圧の検出に際して、ローパスフィルタを用いた。これにより、電圧の検出処理にノイズが重畳した場合であっても、その影響を好適に除去することができる。

（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。

図５に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。なお、図５において、先の図１に対応する部材については便宜上同一の符号を付している。

本実施形態では、ドライブＩＣ２０に代えて、直列接続された高電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｐおよび低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎを駆動するための高耐圧集積回路２０ａを備える。高耐圧集積回路２０ａは、高電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｐを駆動する手段と、低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎを駆動する手段との双方を備え、これら両手段間で情報の授受が可能な回路である。

そして、本実施形態では、低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎの入力端子および出力端子間の電圧を閾値電圧Ｖｔｈと比較するための抵抗体２６，２８、コンパレータ３０、および基準電源３２を備えるものの、高電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｐの入力端子および出力端子の電圧を閾値電圧Ｖｔｈと比較する手段についてはこれを備えない。この場合であっても、高耐圧集積回路２０ａでは、高電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｐを駆動するに際し、コンパレータ３０の出力信号を利用することができる。

さらに、こうした構成によれば、大電力を扱う端子とドライブユニットＤＵとの接続を行うことを回避することもできる。すなわち、Ｖ相について図示されるように、パワースイッチング素子Ｓｗは、通常、パワーカードＰＣに搭載されており、パワーカードＰＣは、パワースイッチング素子Ｓｗの入力端子および出力端子に接続される大電力用の端子を備えている。また、パワーカードＰＣは、パワースイッチング素子Ｓｗのゲートおよび出力端子のそれぞれに接続される小電力用の端子を備えている。ここで、パワースイッチング素子Ｓｗの出力端子に接続される小電力用の端子は、ドライブユニットＤＵとの接続用の端子である。ここで、本実施形態では、低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎの出力端子および高電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｐの出力端子のそれぞれに接続される小電力用の端子を利用することで、パワースイッチング素子Ｓｗｎの入力端子および出力端子間の電圧を検出することができる。

以上詳述した本実施形態によれば、上記第１の実施形態の上記（１）、（２）の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。

（４）直列接続されたパワースイッチング素子Ｓｗｐ、Ｓｗｎのそれぞれを駆動する手段を単一の高耐圧集積回路２０ａによって構成し、低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎの入力端子および出力端子間の電圧に基づき、パワースイッチング素子Ｓｗｐ，Ｓｗｎの双方のスイッチング状態の切替速度を可変設定した。これにより、ドライブユニットＤＵとパワースイッチング素子Ｓｗｐ，Ｓｗｎとの接続に際し、小電力用の端子のみを利用することができる。

（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。

・上記第３の実施形態では、低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎのそれぞれに、その入力端子および出力端子間の電圧を検出する手段を備えたがこれに限らない。例えば
、いずれか１つのパワースイッチング素子Ｓｗｎのみについて、その入力端子および出力端子間の電圧を検出する手段を備えてもよい。この場合であっても、検出結果を各高耐圧集積回路２０ａに入力するなら、インバータＩＶの入力電圧に応じてスイッチング状態の切替速度を可変設定することはできる。

・上記第３の実施形態では、低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎのみに、その入力端子および出力端子間の電圧を検出する手段を備えたがこれに限らない。例えば、図６に示すように、高電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｐについてもその入力端子および出力端子間の電圧を検出する手段を備えてもよい。

・上記各実施形態では、パワースイッチング素子Ｓｗの入力端子および出力端子間の電圧が閾値電圧Ｖｔｈ未満となると判断されると、閾値電圧Ｖｔｈ以上となることが検出されるまでスイッチング状態の切替速度を上昇させたがこれに限らない。例えば、スイッチング状態の切替速度の上昇処理に応じてパワースイッチング素子Ｓｗを１回オン状態とするたびに、再度スイッチング状態の切替速度を低い側に設定してもよい。この場合、ノイズ等に起因して閾値電圧Ｖｔｈ以下と誤判断された場合であっても、スイッチング状態の切替速度が大きい側に設定されることを極力抑制することが可能となる。

・上記各実施形態では、パワースイッチング素子Ｓｗの入力端子および出力端子間の電圧が閾値電圧Ｖｔｈを上回るか否かに応じてスイッチング状態の切替速度を２値的に可変としたが、これに限らない。例えば、電圧が低いほど、多段階または連続的にスイッチング状態の切替速度を上昇させてもよい。

・上記各実施形態では、パワースイッチング素子Ｓｗｐおよびパワースイッチング素子Ｓｗｎの双方がオフ状態となるデッドタイム期間を避けて電圧検出を行ったが、これに限らない。デッドタイム期間に検出される電圧も、インバータＩＶの入力電圧と正の相関を有すると考えられるため、パワースイッチング素子Ｓｗの入力端子および出力端子間の電圧をデッドタイム期間に検出することによっても、インバータＩＶの入力電圧を検出することはできると考えられる。

・上記各実施形態では、高電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｐと低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎとを交互にオン・オフする（相補駆動する）ようにしたが、これに限らない。ただし、相補駆動しない場合、入力端子および出力端子間の電圧の検出対象とされるパワースイッチング素子Ｓｗがオフ状態であったとしても、これに逆並列に接続されるフリーホイールダイオードＦＤに電流が流れることで、インバータＩＶの入力電圧を検出することができない場合がある。このため、こうした場合には、ドライブユニットＤＵ（ドライブＩＣ２０）によって、パワースイッチング素子Ｓｗがオン状態からオフ状態への切替がなされてから予め定められた時間の経過前までに限って電圧の検出を行うことにして且つ、この時間を、逆並列されたフリーホイールダイオードＦＤに電流が流れないと想定される時間に適合するなどすることが望ましい。

・パワースイッチング素子Ｓｗのスイッチング状態の切替速度を可変するための手法としては、ゲート印加電圧を変更するものに限らない。例えば、充電用抵抗体２２や放電用抵抗体２４等、ゲートの充電経路および放電経路の抵抗値を可変とするものであってもよい。また例えば、パワースイッチング素子Ｓｗの出力端子および導通制御端子間の静電容量を可変とするものであってもよい。

・パワースイッチング素子Ｓｗとしては、ＩＧＢＴに限らず、例えばパワーＭＯＳ型電界効果トランジスタであってもよい。

・パワースイッチング素子にて構成される電力変換回路としては、インバータＩＶやコンバータＣＶに限らない。例えば、高電圧バッテリ１２の電圧を降圧して低電圧バッテリ１４に供給する降圧コンバータであってもよい。

・車両としては、ハイブリッド車に限らず、例えば電気自動車であってもよい。また、車両に搭載される駆動装置にも限らない。

２０…ドライブユニット、２０ａ…高耐圧集積回路、２６，２８…抵抗体、３０…コンパレータ、Ｓｗ…パワースイッチング素子。

Claims (6)

1. 高電位側のパワースイッチング素子および低電位側のパワースイッチング素子の一対のパワースイッチング素子の直列接続体を備える電力変換回路について、前記パワースイッチング素子をオン・オフ駆動する駆動手段を備えるパワースイッチング素子の駆動装置において、
   前記パワースイッチング素子がオフ状態とされる期間において、該パワースイッチング素子の入力端子および出力端子間の電圧を検出する電圧検出手段と、
   該電圧検出手段によって検出された電圧に基づき、前記パワースイッチング素子のスイッチング状態の切替速度を可変設定する可変手段とを備えることを特徴とするパワースイッチング素子の駆動装置。
2. 前記可変手段は、前記検出される電圧が高い場合、前記切替速度を低下させることを特徴とする請求項１記載のパワースイッチング素子の駆動装置。
3. 前記電圧検出手段は、前記パワースイッチング素子の入力端子および出力端子間の電圧の検出値の高周波成分を除去するフィルタ手段を備え、
   前記可変手段は、前記フィルタ手段による処理の施された値に基づき前記可変設定を行うことを特徴とする請求項１または２記載のパワースイッチング素子の駆動装置。
4. 前記電圧検出手段は、前記パワースイッチング素子毎に各別に備えられるものであり、
   前記可変手段は、前記電圧検出手段によって検出される前記パワースイッチング素子の入力端子および出力端子間の電圧に基づき、前記可変設定を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のパワースイッチング素子の駆動装置。
5. 前記一対のパワースイッチング素子のそれぞれに対応する前記駆動手段および前記可変手段は、同一の高耐圧集積回路によって構成されるものであり、
   前記一対のパワースイッチング素子のそれぞれに対応する前記可変手段は、前記低電位側のパワースイッチング素子の入力端子および出力端子間の電圧を検出する単一の電圧検出手段によって検出された電圧に基づき前記可変設定を行なうことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のパワースイッチング素子の駆動装置。
6. 前記高電位側のパワースイッチング素子および前記低電位側のパワースイッチング素子は、交互にオン・オフ駆動されるものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のパワースイッチング素子の駆動装置。

Images