JP2016119732A - 電力変換装置および車両 - Google Patents

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Abstract

【課題】インバータの信頼性を担保する電力変換装置および車両を提供する。【解決手段】電力変換装置はゲート駆動信号を出力するPWM駆動回路110と、第1スイッチSuおよび第2スイッチSxの第2端子に流れる電流を検出し、第1スイッチSuのゲート駆動信号が第1レベルであって、第2スイッチSxのゲート駆動信号が第2レベルであって、かつ、電流検出回路IH、ILにおいて第2スイッチSxの第2端子に流れる電流が所定値未満であるときに、第1スイッチSuに第1レベルのゲート駆動信号を印加し、第2スイッチSxのゲート駆動信号が第1レベルであって、第1スイッチSuのゲート駆動信号が第2レベルであって、かつ、電流検出回路IH、ILにおいて第1スイッチSuの第2端子に流れる電流が所定値未満であるときに、第2スイッチSxの駆動端子に第1レベルのゲート駆動信号を印加する保護回路と、を備える。【選択図】図2

Description

本発明の実施形態は、電力変換装置および車両に関する。
インバータは、直流負荷に接続した直流ラインと、高電位側の直流ラインと低電位側の直流ラインとの間に直列に接続した一対のスイッチング素子と、スイッチング素子間と交流負荷との間に接続した交流ラインと、を有している。
インバータは、スイッチング素子の接続状態を切替えて、直流電流と交流電流とを相互に変換して出力する。インバータの直流ライン間には高電圧が印加されるため、一対のスイッチング素子が同時にオンすると、直流ライン間が導通してスイッチング素子に大電流が流れてスイッチング素子が劣化する。最悪の場合には、耐圧以上の電圧がスイッチング素子に印加されると、スイッチング素子が破壊されてしまう。
そのため、スイッチング素子の接続を切り替える際には、通常、両方のスイッチング素子がオフとなるデットタイムを設けて、一対のスイッチング素子の両方が同時にオンすることを回避している。
特開2006−34077 特開2002−272131 特開2002−199741
しかしながら、デッドタイムを設けてインバータを駆動すると、高電位側と低電位側との両方のスイッチング素子がオフしている時間が存在することとなり、インバータの運転効率が低下する懸念があった。また、一方のスイッチング素子のゲート電圧をモニタして、他方のスイッチング素子を制御する方法では、スイッチング素子に実際に流れている電流をモニタしていないために、一方のスイッチング素子のゲートオフ指令からエミッタ端子に流れる電流が遮断されるまでの時間を考慮することが困難であった。
本発明の実施形態は、上記事情を鑑みて成されたものであって、インバータの運転効率を低下させることなく信頼性を担保する電力変換装置および車両を提供することを目的とする。
実施形態によれば、外部から入力されたトルク指令の値を実現するゲート駆動信号を出力するPWM駆動回路と、第1端子が高電位側の直流ラインと電気的に接続し第2端子が交流ラインと電気的に接続し、駆動端子に印加される前記ゲート駆動信号により駆動される第1スイッチと、第1端子が前記交流ラインと電気的に接続し第2端子が低電位側の直流ラインと電気的に接続し、駆動端子に印加される前記ゲート駆動信号により駆動される第2スイッチと、前記第1スイッチの第2端子および前記第2スイッチの第2端子に流れる電流を検出し、前記第1スイッチを駆動するための前記ゲート駆動信号が第1レベルであって、前記第2スイッチを駆動するための前記ゲート駆動信号が第2レベルであって、かつ、前記電流検出回路において前記第2スイッチの第2端子に流れる電流が所定値未満であるときに、前記第1スイッチの駆動端子に第1レベルの前記ゲート駆動信号を印加し、前記第2スイッチを駆動するための前記ゲート駆動信号が第1レベルであって、前記第1スイッチを駆動するための前記ゲート駆動信号が第2レベルであって、かつ、前記電流検出回路において前記第1スイッチの第2端子に流れる電流が所定値未満であるときに、前記第2スイッチの駆動端子に第1レベルの前記ゲート駆動信号を印加する保護回路と、
を備えた電力変換装置が提供される。
図1は、実施形態の電力変換装置および車両の構成例を説明するための図である。 図2は、実施形態の電力変換装置のゲート駆動回路の構成例を説明するための図である。 図3は、実施形態の電力変換装置のゲート駆動回路の動作例を説明するための図である。
以下、実施形態の電力変換装置および車両について、図面を参照して説明する。
図1は、本実施形態の電力変換装置および車両の構成例を説明するための図である。
本実施形態の車両は、直流電源(直流負荷)BTと、電力変換装置と、交流電動機と、車軸200を介して交流電動機Mの動力が伝達される車輪WL、WLと、を備えている。電力変換装置は、インバータINVと、昇圧器BSTと、交流電動機(交流負荷)Mと、ゲート駆動回路100と、を備えている。
直流電源BTは、例えばリチウムイオン電池、ニッケル水素電池等の蓄電池を含む。直流電源BTから出力された直流電力はインバータINVへ供給されるとともに、直流電源BTはインバータINVを介して接続された負荷、例えば交流電動機Mが発電する電気エネルギーを充電する。
昇圧器BSTは、スイッチSa、Sbと、コイルLと、コンデンサC2と、を備えている。スイッチSaとスイッチSbとは、直流ラインLINK(H)、LINK(L)間で互いに直列に接続するとともに、後述するインバータINVの複数のスイッチSu〜Szと並列に接続している。スイッチSaとスイッチSb間はコイルLを介して直流電源BTの正極と電気的に接続している。コンデンサC2は、直流電源BTおよびスイッチSbと並列に接続している。
昇圧器BSTと直流電源BTとは、図示しない遮断手段により接続あるいは開放されてもよい。その場合、遮断手段は、直流ラインLINK(H)、LINK(L)それぞれに設けられる。遮断手段は、例えば上位制御装置(図示せず)からの制御信号に従って直流ラインLINK(H)、LINK(L)の開閉動作を行う手段であって、例えば電磁接触器である。
インバータINVは、昇圧器BSTから供給された直流電力を3相交流電力に変換する3相インバータである。インバータINVは、複数のスイッチSu、Sx、Sv、Sy、Sw、Szと、平滑コンデンサCと、を備えている。インバータINVは、後述するゲート駆動回路100からのゲート駆動信号に従って、複数のスイッチSu、Sx、Sv、Sy、Sw、Szが開閉することにより、交流電動機Mへ3相交流電流を供給する。
インバータINVは、直流電源BTと負荷との間に接続し、昇圧器BSTからの電流を供給する直流ラインLINK(H)、LINK(L)間に直列に接続した一対のスイッチを備えた複数のスイッチ回路を備えている。U相のスイッチ回路はスイッチSu、Sxを含み、V相のスイッチ回路はスイッチSv、Syを含み、W相のスイッチ回路はスイッチSw、Szを含む。各相のスイッチ回路は互いに並列に接続している。各相において、一対のスイッチが直列に接続し、一対のスイッチの間には交流ラインの一端が電気的に接続している。交流ラインの他端は交流電動機Mに電気的に接続している。例えば、U相において、一対のスイッチSu、Sxは直列に接続し、一対のスイッチSu、Sx間において交流ラインを介して交流電動機Mと電気的に接続している。
スイッチSa、Sb、Su、Sx、Sv、Sy、Sw、Szは、例えば、IGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ:Insulated Gate Bipolar Transistor)、FET(Field-Effect Transistor)、GTO(gate turn-off thyristor)、トランジスタなどの電気的に開閉制御することができるスイッチである。本実施形態では、スイッチSa、Sb、Su、Sx、Sv、Sy、Sw、Szとして、IGBTを採用しているものとする。
平滑コンデンサCは、高電位側の直流ラインLINK(H)と低電位側の直流ラインLINK(L)との間に接続し、直流電源BTとインバータINVとの間において、複数のスイッチSu、Sx、Sv、Sy、Sw、Sz、および、直流電源BTと並列に接続している。平滑コンデンサCは、インバータINVが運転することにより、直流ラインLINK(H)、LINK(L)の電圧が変動することを抑制する。
抵抗器Rは、高電位側の直流ラインLINK(H)と低電位側の直流ラインLINK(L)との間に接続している。抵抗器Rは、例えば回生抵抗器であって、交流電動機Mの回生電力を消費する。また抵抗器Rは、コンデンサCに充電された電荷を放電するための放電抵抗である。
交流電動機(交流負荷)Mは、インバータINVから供給された交流電流によりトルクを発生する。交流電動機Mの出力軸には、負荷装置が接続されて発生したトルクが伝達される。また、交流電動機Mは、負荷装置の運動エネルギーを電力に変換して回生運転する。交流電動機Mの回生運転による電力はインバータINVで直流電力へ変換されて、直流電源BTに充電される。本実施形態では、交流電動機Mの出力軸には、車軸200が接続されて発生したトルクが車軸200を介して車輪WLへ伝達される。また、交流電動機Mは、車軸200を介して伝達された車輪WLの運動エネルギーを電力に変換して回生運転する。
ゲート駆動回路100は、例えば、直流ラインLINK(H)、LINK(L)間の電圧、交流ラインに流れる電流、交流電動機Mのロータの回転角度などの磁極位置情報、および、トルク指令を受け取り、交流電動機Mがそのトルクを出力するように、昇圧器とインバータとのPWM変調率指令を演算する。一般的な方法として、ゲート駆動回路100は、あらかじめ、所望のトルクを実現するための電流指令値を記憶させておき、その電流指令値と電流情報との差分からPI(比例・積分)制御を使い、3相電圧指令を演算する。ゲート駆動回路100は、演算した3相電圧指令と直流電圧値とを用いて、PWM変調率指令を演算する。ここで演算するPWM変調率指令はデューティ比[%]である。ゲート駆動回路100は、PWM変調率指令に対応したゲート駆動信号(PWM信号)を用いて、昇圧器BSTおよびインバータINVのスイッチを駆動する。
図2は、実施形態の電力変換装置のゲート駆動回路の構成例を説明するための図である。
図2では、U相のスイッチSu、Sxのゲートを駆動する構成のみを例示しているが、昇圧器のスイッチSa、Sbおよび他相のスイッチSv、Sy、Sw、Szを駆動する構成も同様である。
ゲート駆動回路100は、PWM駆動回路110と、保護回路120と、を有している。
PWM駆動回路110は、U相の保護回路120へ、コレクタ端子(第1端子)と高電位側の直流ラインLINK(H)とが電気的に接続しエミッタ端子(第2端子)と交流ラインとが電気的に接続し、ゲート端子(駆動端子)に印加されるゲート駆動信号により駆動するスイッチSu(第1スイッチ)を駆動するためのゲート駆動信号PWMHINを出力する出力端子UHと、コレクタ端子(第1端子)と交流ラインとが電気的に接続し、エミッタ端子(第2端子)と低電位側の直流ラインLINK(L)とが電気的に接続し、ゲート端子(駆動端子)に印加されるゲート駆動信号により駆動するスイッチSx(第2スイッチ)を駆動するためのゲート駆動信号PWMLINを出力する出力端子ULとを有する。
PWM駆動回路110は、他の相についても同様に、コレクタ端子(第1端子)と高電位側の直流ラインLINK(H)とが電気的に接続しエミッタ端子(第2端子)と交流ラインとが電気的に接続し、ゲート端子(駆動端子)に印加されるゲート駆動信号により駆動するスイッチSv、Sw、Sa(第1スイッチ)を駆動するためのゲート駆動信号を各相の保護回路120へ出力する出力端子VH、WH、BHと、コレクタ端子(第1端子)と交流ラインとが電気的に接続し、エミッタ端子(第2端子)と低電位側の直流ラインLINK(L)とが電気的に接続し、ゲート端子(駆動端子)に印加されるゲート駆動信号により駆動するスイッチSy、Sz、Sb(第2スイッチ)を駆動するためのゲート駆動信号を各相の保護回路120へ出力する出力端子VL、WL、BLとを備える。
以下、U相の保護回路120の構成および動作について説明する。V相、W相、および、昇圧器BSTの保護回路120についても以下の構成および動作と同様である。
保護回路120は、スイッチSxのエミッタ端子に流れる電流を検出し、スイッチSuを駆動するためのゲート駆動信号がハイ(H)レベル(第1レベル)であって、スイッチSxを駆動するためのゲート駆動信号がロー(L)レベル(第2レベル)であって、かつ、後述する電流検出回路ILにおいてスイッチSxのエミッタ端子に流れる電流が検出されていないときに、スイッチSuのゲート端子(駆動端子)にハイレベルの信号を印加する。
保護回路120は、スイッチSuのエミッタ端子に流れる電流を検出し、スイッチSxを駆動するためのゲート駆動信号がハイレベルであって、スイッチSuを駆動するためのゲート駆動信号がローレベルであって、かつ、後述する電流検出回路IHにおいてスイッチSuのエミッタ端子に流れる電流が検出されていないときに、スイッチSxのゲート端子にハイレベルの信号を印加する。
保護回路120は、レベル判定回路XORと、論理積回路A1〜A4と、電流検出回路IH、ILと、フォトカプラPH1、PH2と、否定回路N1、N2とを有している。
レベル判定回路XORは、PWM駆動回路UH、ULから出力するスイッチSuを駆動するためのゲート駆動信号とスイッチSxを駆動するためのゲート駆動信号とのが互いに異なるレベルであるときにハイレベルの信号を出力する。
電流検出回路IH、ILは、スイッチSuのエミッタ端子およびスイッチSxのエミッタ端子に流れる電流を電圧に変換して出力する。
フォトカプラPH1、PH2は絶縁回路である。フォトカプラPH1は電流検出回路IHの出力を異なる接地電位に基づく値に変換して出力し、フォトカプラPH2は、電流検出回路ILの出力を異なる接地電位に基づく値に変換して出力する。なお、絶縁回路はフォトカプラに限定されるものではなく、例えば、デジタルアイソレータであってもよい。
否定回路N1、N2は、スイッチSuおよびスイッチSxのそれぞれについて絶縁回路の出力信号を反転して出力する否定回路である。
論理積回路A1、A2(第1論理積回路)は、スイッチSuおよびスイッチSxのそれぞれについて否定回路N1、N2の出力信号とレベル判定回路XORの出力信号との論理積演算をする。
論理積回路A3、A4(第2論理積回路)は、スイッチSuについての論理積回路A1の出力信号VLO2とスイッチSuを駆動するためのゲート駆動信号との論理積演算をして得た信号をスイッチSxのゲート端子に印加し、スイッチSuについての論理積回路A2の出力信号VHO2とスイッチSuを駆動するためのゲート駆動信号との論理積演算をして得た信号をスイッチSuのゲート端子に印加する。
図3は、実施形態のゲート駆動回路の動作例を説明するための図である。
PWM駆動回路UHは、U相の高電位側のスイッチSuのゲートを駆動するゲート駆動信号PWMHINを出力する。PWM駆動回路ULは、U相の低電位側のスイッチSxのゲートを駆動するゲート駆動信号PWMLINを出力する。PWM駆動回路110は、演算されたPWM変調指令に応じたゲート駆動信号を出力する。
レベル判定回路XORは、排他的論理和回路を有している。排他的論理和回路には、ゲート駆動信号PWMHIN、PWMLINが入力される。排他的論理和回路は、ゲート駆動信号PWMHIN、PWMLINの値が互いに異なる場合にハイレベルの信号PWMHLを出力し、ゲート駆動信号PWMHIN、PWMLINの値が同じ場合にローレベルの信号PWMHLを出力する。
電流検出回路IHは、スイッチSuのエミッタ端子に流れる電流を検出する。すなわち、電流検出回路IHは、スイッチSuを介して高電位側の直流ラインLINK(H)と交流ラインとの間に流れる電流を電圧に変換して出力する。電流検出回路IHは、シャント抵抗RHと、シャント抵抗RHの両端の電位差VHIを出力する比較器COM1と、を有している。シャント抵抗RHは、スイッチSuのエミッタ端子と交流ラインとの間に直列に挿入されている。比較器COM1は、シャント抵抗RHの両端の電位差VHIを、接地電位を基準とした値として出力する。なお、電流検出回路IHの接地電位は交流ラインの接地電位と同じである。
フォトカプラPH1は、電流検出回路IHとゲート駆動回路100の他の回路とを絶縁している。すなわち、フォトカプラPH1は、電流検出回路IHの比較器COM1から出力された電位差を、異なる接地電位を基準とした信号ICHとして出力する。
なお、フォトカプラPH1の出力信号ICHは、例えば、電流検出回路IHの出力信号が所定の閾値以上のときにハイレベルとなり、所定の閾値未満のときにローレベルとなる。すなわち、フォトカプラPH1は、スイッチSuを介して直流ラインLINK(H)と交流ラインとの間に流れる電流が所定値以上のときにハイレベルとなり、所定値未満であるときにローレベルとなる。フォトカプラPH1の出力信号ICHが切り替わる閾値は、直流ラインLINK(H)と交流ラインとの間に流れる電流がゼロであるときに対応する電流検出回路IHの出力信号の電圧値に限らず、直流ラインLINK(H)と交流ラインとの間に流れる電流値がスイッチSuをオフしているものと定義可能である範囲であればよく、スイッチSuの耐圧に応じて設定されてもよい。
否定回路N1は、フォトカプラPH1から出力された信号ICHの値を反転して出力する。したがって、否定回路N1の出力信号VHO1は、直流ラインLINK(H)から交流ラインへ電流が流れている(あるいは電流値が所定値以上である)ときにはローレベルとなり、直流ラインLINK(H)から交流ラインへ電流が流れていない(あるいは電流値が所定値未満である)ときにはハイレベルとなる。
論理積回路A2には、レベル判定回路XORの出力信号PWMHLと、否定回路N1の出力信号VHO1とが入力される。論理積回路A2は、レベル判定回路XORの出力信号PWMHLの値と、否定回路N1の出力信号VHO1の値との両方がハイレベルであるときのみ、ハイレベルの信号VHO2を出力し、その他の場合にはローレベルの信号VHO2を出力する。したがって、論理積回路A2は、ゲート駆動信号PWMHIN、PWMLINの値が互いに異なる場合であって、かつ、直流ラインLINK(H)から交流ラインへ電流が流れていない(あるいは電流値が所定値未満である)ときにのみハイレベルの信号VHO2を出力する。
論理積回路A4には、ゲート駆動信号PWMLINと論理積回路A2の出力信号VHO2とが入力される。論理積回路A4は、ゲート駆動信号PWMLINと論理積回路A2の出力信号VHO2との両方がハイレベルであるときのみ、ハイレベルの信号PWMLを出力し、その他の場合にはローレベルのゲート駆動信号PWMLを出力する。したがって、論理積回路A4は、ゲート駆動信号PWMHINがローレベルでゲート駆動信号PWMLINがハイレベルであって、かつ、直流ラインLINK(H)から交流ラインへ電流が流れていない(あるいは電流値が所定値未満である)ときにのみハイレベルのゲート駆動信号PWMLを出力する。
論理積回路A4が出力するゲート駆動信号PWMLはスイッチSxのゲート端子へ印加される。スイッチSxは、ゲートにハイレベルの信号が印加された時に導通する。したがって、スイッチSxは、ゲート駆動信号PWMHINがローレベルでゲート駆動信号PWMLINがハイレベルであって、かつ、直流ラインLINK(H)から交流ラインへ電流が流れていない(あるいは電流値が所定値未満)ときにのみ導通し、スイッチSuを介して直流ラインLINK(H)から交流ラインへ電流が流れている(あるいは電流値が所定値以上である)ときには導通しないこととなる。
電流検出回路ILは、スイッチSxのエミッタ端子に流れる電流を検出する。すなわち、電流検出回路ILは、スイッチSxを介して低電位側の直流ラインLINK(L)と交流ラインとの間に流れる電流を電圧に変換して出力する。電流検出回路ILは、シャント抵抗RLと、シャント抵抗RLの両端の電位差VLIを出力する比較器COM2と、を有している。シャント抵抗RLは、スイッチSxのコレクタ端子と交流ラインとの間に直列に挿入されている。なお、スイッチSxのコレクタ端子と交流ラインとの間に流れる電流はスイッチSxのエミッタ端子に流れる電流と略同一であるため、本実施形態では、スイッチSxのエミッタ端子に流れる電流を検出するためにシャント抵抗RLをスイッチSxのコレクタ端子と交流ラインとの間に挿入している。比較器COM2は、シャント抵抗RLの両端の電位差VLIを、接地電位を基準とした値として出力する。なお、電流検出回路ILの接地電位は交流ラインの接地電位と同じである。
フォトカプラPH2は、電流検出回路ILとゲート駆動回路100の他の回路とを絶縁している。すなわち、フォトカプラPH2は、電流検出回路ILの比較器COM2から出力された電位差を、異なる接地電位を基準とした信号ICLとして出力する。
なお、フォトカプラPH2の出力信号ICLは、例えば、電流検出回路ILの出力信号が所定の閾値以上のときにハイレベルとなり、所定の閾値未満のときにローレベルとなる。すなわち、フォトカプラPH2は、スイッチSxを介して直流ラインLINK(L)と交流ラインとの間に流れる電流が所定値以上のときにハイレベルとなり、所定値未満であるときにローレベルとなる。フォトカプラPH2の出力信号ICLのレベルが切り替わる閾値は、直流ラインLINK(L)と交流ラインとの間に流れる電流がゼロであるときに対応する電流検出回路ILの出力信号の電圧値に限らず、直流ラインLINK(L)と交流ラインとの間に流れる電流値がスイッチSxをオフしているものと定義可能である範囲であればよく、スイッチSxの耐圧に応じて設定されてもよい。
否定回路N2は、フォトカプラPH2から出力された信号ICLの値を反転して出力する。したがって、否定回路N2の出力信号VLO1は、交流ラインから直流ラインLINK(L)へ電流が流れている(あるいは電流値が所定値以上である)ときにはローレベルとなり、交流ラインから直流ラインLINK(L)へ電流が流れていない(あるいは電流値が所定値未満である)ときにはハイレベルとなる。
論理積回路A1には、レベル判定回路XORの出力信号PWMHLと、否定回路N2の出力信号VLO1とが入力される。論理積回路A1は、レベル判定回路XORの出力信号PWMHLの値と、否定回路N2の出力信号VLO1の値との両方がハイレベルであるときのみ、ハイレベルの信号VLO2を出力し、その他の場合にはローレベルの信号VLO2を出力する。したがって、論理積回路A1は、ゲート駆動信号PWMHIN、PWMLINの値が互いに異なる場合であって、かつ、交流ラインから直流ラインLINK(L)へ電流が流れていない(あるいは電流値が所定値未満である)ときにのみハイレベルの信号VLO2を出力する。
論理積回路A3には、ゲート駆動信号PWMHINと論理積回路A1の出力信号VLO2とが入力される。論理積回路A3は、ゲート駆動信号PWMHINと論理積回路A1の出力信号VLO2との両方がハイレベルであるときのみ、ハイレベルのゲート駆動信号PWMHを出力し、その他の場合にはローレベルのゲート駆動信号PWMHを出力する。したがって、論理積回路A3は、ゲート駆動信号PWMHINがハイレベルでゲート駆動信号PWMLINがローレベルであって、かつ、交流ラインから直流ラインLINK(L)へ電流が流れていない(あるいは電流値が所定値未満である)ときにのみハイレベルのゲート駆動信号PWMHを出力する。
論理積回路A3が出力するゲート駆動信号PWMHは、スイッチSuのゲート端子へ印加される。スイッチSuは、ゲートにハイレベルの信号が印加された時に導通する。したがって、スイッチSuは、ゲート駆動信号PWMHINがハイレベルでゲート駆動信号PWMLINがローレベルであって、かつ、交流ラインから直流ラインLINK(L)へ電流が流れていない(あるいは電流値が所定値未満である)ときにのみ導通し、スイッチSxを介して交流ラインから直流ラインLINK(L)へ電流が流れている(あるいは電流値が所定値以上である)ときには導通しないこととなる。
また、PWM駆動回路UH、ULから出力したゲート駆動信号PWMHIN、PWMLINがともにハイレベル又はローレベルとなっているときは、レベル判定回路XORの出力信号PWMHLがローレベルとなるため、論理積回路A3の出力信号PWMHおよび論理積回路A4の出力信号PWMLはローレベルとなり、スイッチSu、Sxはともにオフされる。
昇圧器BSTのスイッチSa、Sb、V相のスイッチSv、Sy、および、W相のスイッチSw、SzもU相と同様に駆動制御される。
上記のように、本実施形態のゲート駆動回路および車両では、各相の一対のスイッチングの一方が導通している場合には、他方のスイッチングが導通することはない。したがって、直流ラインLINK(H)と直流ラインLINK(L)とが短絡することがなく、昇圧器BSTおよびインバータINVのスイッチが故障あるいは破壊されることを回避することができる。
また、本実施形態のゲート駆動回路および車両では、一対のスイッチの接続状態が切り替わる際に、両方のスイッチがオフされている期間を設ける必要がなくなるため、インバータの運転効率が低下することもない。
すなわち、本実施形態によれば、インバータの運転効率を低下させることなく信頼性を担保するゲート駆動回路および車両を提供することができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
例えば、上記実施形態において、ハードウエアとして説明された構成はソフトウエアとして構成されてもよく、ハードウエアとソフトウエアとの組み合わせにより構成されてもよい。
また、上述の実施形態では、インバータINVの前段に昇圧器BSTを有する構成について説明したが、昇圧器は省略してもよい。その場合でも上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。
INV…インバータ、BST…昇圧器、LINK(H)、LINK(L)…直流ライン、BT…直流電源(直流負荷)、M…交流電動機(交流負荷)、WL…車輪、100…ゲート駆動回路、110…PWM駆動回路、120…保護回路、A1〜A4…論理積回路、IH、IL…電流検出回路、RH、RL…シャント抵抗、COM1〜COM2…比較器、N1〜N2…否定回路、PH1〜PH2…フォトカプラ(絶縁回路)、Su〜Sz、Sa〜Sb…スイッチ

Claims (3)

  1. 外部から入力されたトルク指令の値を実現するゲート駆動信号を出力するPWM駆動回路と、
    第1端子が高電位側の直流ラインと電気的に接続し第2端子が交流ラインと電気的に接続し、駆動端子に印加される前記ゲート駆動信号により駆動される第1スイッチと、
    第1端子が前記交流ラインと電気的に接続し第2端子が低電位側の直流ラインと電気的に接続し、駆動端子に印加される前記ゲート駆動信号により駆動される第2スイッチと、
    前記第1スイッチの第2端子および前記第2スイッチの第2端子に流れる電流を検出し、前記第1スイッチを駆動するための前記ゲート駆動信号が第1レベルであって、前記第2スイッチを駆動するための前記ゲート駆動信号が第2レベルであって、かつ、前記電流検出回路において前記第2スイッチの第2端子に流れる電流が所定値未満であるときに、前記第1スイッチの駆動端子に第1レベルの前記ゲート駆動信号を印加し、前記第2スイッチを駆動するための前記ゲート駆動信号が第1レベルであって、前記第1スイッチを駆動するための前記ゲート駆動信号が第2レベルであって、かつ、前記電流検出回路において前記第1スイッチの第2端子に流れる電流が所定値未満であるときに、前記第2スイッチの駆動端子に第1レベルの前記ゲート駆動信号を印加する保護回路と、
    を備えたことを特徴とする電力変換装置。
  2. 前記保護回路は、
    前記PWM駆動回路から出力する前記第1スイッチを駆動するための前記ゲート駆動信号と前記第2スイッチを駆動するための前記ゲート駆動信号とのが互いに異なるレベルであるときに第1レベルの信号を出力するレベル判定回路と、
    前記第1スイッチの第2端子および前記第2スイッチの第2端子に流れる電流を電圧に変換して出力する電流検出回路と、
    前記電流検出回路の出力を異なる接地電位に基づく値に変換して出力する絶縁回路と、
    前記第1スイッチおよび前記第2スイッチのそれぞれについて前記絶縁回路の出力信号を反転して出力する否定回路と、
    前記第1スイッチおよび前記第2スイッチのそれぞれについて前記否定回路の出力信号と前記レベル判定回路の出力信号との論理積演算をする第1論理積回路と、
    前記第1スイッチについての前記第1論理積回路の出力信号と前記第2スイッチを駆動するための前記ゲート駆動信号との論理積演算をして得た信号を前記第2スイッチの駆動端子に印加し、前記第2スイッチについての前記第1論理積回路の出力信号と前記第1スイッチを駆動するための前記ゲート駆動信号との論理積演算をして得た信号を前記第1スイッチの駆動端子に印加する第2論理積回路と、
    を備えたことを特徴とする請求項1記載の電力変換装置。
  3. 前記直流ラインに接続した直流電源と、
    請求項1又は請求項2記載の電力変換装置と、
    前記交流ラインに接続した交流電動機と、
    前記交流電動機の動力を車輪に伝達する車軸と、
    を備えたことを特徴とする車両。
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