JP2019140902A - スイッチの駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、スイッチのオープン故障の発生を適正に判定できるスイッチの駆動装置を提供する。【解決手段】スイッチは、第１端子であるドレイン、第２端子であるソース、及びボディダイオードを有している。駆動装置は、ソースからドレインへと向かう方向に電流が流れようとする場合におけるスイッチのオン操作である同期整流操作を行う操作部と、操作部により同期整流操作が行われている場合におけるドレイン及びソース間の電圧が判定閾値を超えたと判定した場合、スイッチのオープン故障が発生したと判定する判定部とを備えている。【選択図】 図３

Description

本発明は、スイッチの駆動装置に関する。

この種の駆動装置としては、例えば特許文献１に見られるように、ＩＧＢＴを駆動するものが知られている。ＩＧＢＴには、フリーホイールダイオードが逆並列に接続されている。

特開２０１６−１８７２９６号公報

ＩＧＢＴにおいて、ゲートと、ドレイン又はソースとの間にリーク（ゲートリーク）が発生し得る。ゲートリークが発生すると、ＩＧＢＴがオン状態にならなくなるオープン故障が発生し得る。ＩＧＢＴのオープン故障が発生すると、ＩＧＢＴにコレクタ電流が流れなくなるため、ＩＧＢＴのオン操作中にコレクタ電流が流れなくなることをもってオープン故障が発生していると判定できる。

正常なＩＧＢＴは、オン状態とされている場合、コレクタからエミッタへと向かう方向のコレクタ電流の流通が許容されるものの、エミッタ側からコレクタ側への電流の流通は、逆並列接続されたフリーホイールダイオードを介してのみ許容されている。このため、上述したオープン故障の判定手法が適用できる状況は、コレクタからエミッタへと向かう方向にコレクタ電流が流れようとする状況に制限されてしまう。このため、例えば、オープン故障の発生を迅速に判定したいとの要求がある場合には、この要求を満たすことができない懸念がある。したがって、オープン故障の発生を適正に判定する技術については、未だ改善の余地を残すものとなっている。

本発明は、スイッチのオープン故障の発生を適正に判定できるスイッチの駆動装置を提供することを主たる目的とする。

本発明は、スイッチを駆動するスイッチの駆動装置において、前記スイッチは、第１端子、第２端子、及び前記第１端子側にカソードが接続され、前記第２端子側にアノードが接続されたボディダイオードを有し、前記第２端子から前記第１端子へと向かう方向に電流が流れようとする場合における前記スイッチのオン操作である同期整流操作を行う操作部と、前記操作部により前記同期整流操作が行われている場合における前記第１端子及び前記第２端子間の電圧である端子間電圧が判定閾値を超えたと判定した場合、前記スイッチのオープン故障が発生したと判定する判定部と、を備える。

同期整流操作が行われている場合において、スイッチがオン状態になっているときの端子間電圧は、オープン故障が発生してスイッチがオフ状態になっているときの端子間電圧よりも小さい。これは、オープン故障が発生しているとボディダイオードに電流が流れ、また、ボディダイオードにおける電圧降下量の方がスイッチの第１，第２端子間における電圧降下量よりも大きいためである。

この点に鑑み、本発明では、同期整流操作が行われている場合における端子間電圧が判定閾値を超えたと判定された場合、スイッチのオープン故障が発生したと判定される。これにより、オープン故障が生じたことを適正に判定できる。また、同期整流操作が行われている場合にオープン故障が発生していることを判定できるため、その後、第１端子から第２端子へと向かう方向に電流が流れようとする前に、オープン故障が発生したことを迅速に判定できる。

第１実施形態に係る回転電機の制御システムの全体構成図。 駆動回路を示す図。 駆動処理部により実行されるオープン故障判定処理の手順を示すフローチャート。 制御部により実行される処理の手順を示すフローチャート。 第２実施形態に係るオープン故障判定処理の手順を示すフローチャート。 第３実施形態に係るオープン故障判定処理の手順を示すフローチャート。 第４実施形態に係るオープン故障判定処理の手順を示すフローチャート。 電気角と発電電流との関係を示す図。 第５実施形態に係る制御部により実行される処理の手順を示すフローチャート。 各相のスイッチの通電操作期間を示す図。 第６実施形態に係る回転電機の制御システムの全体構成図。 第７実施形態に係る回転電機の制御システムの全体構成図。 駆動回路の一部を示す図。 オープン故障判定処理の手順を示すフローチャート。 第８実施形態に係る駆動回路を示す図。 スイッチに形成されている容量を示す図。 オフ切り替え時における入力容量のリーク判定処理の手順を示すフローチャート。 ゲート電圧の推移を示すタイムチャート。 オフ切り替え時における帰還容量のリーク判定処理の手順を示すフローチャート。 オン切り替え時における入力容量のリーク判定処理の手順を示すフローチャート。 オン切り替え時における帰還容量のリーク判定処理の手順を示すフローチャート。 オフ時における帰還容量のリーク判定処理の手順を示すフローチャート。 オン時における入力容量のリーク判定処理の手順を示すフローチャート。 第９実施形態に係る駆動回路を示す図。 オフ時における帰還容量のリーク判定処理の手順を示すフローチャート。 ゲート電圧及びゲート電流の推移を示すタイムチャート。 オン時における入力容量のリーク判定処理の手順を示すフローチャート。

＜第１実施形態＞
以下、本発明に係る駆動装置を具体化した第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態において、駆動装置は、車両に搭載されている。

図１に示すように、制御システムは、回転電機１０と、インバータ２０と、回転電機１０を制御対象とする制御部３０とを備えている。本実施形態において、回転電機１０は、星形結線された３相の巻線１１を備えている。回転電機１０のロータは、車両の駆動輪と動力伝達が可能なように接続されている。回転電機１０は、例えば同期機である。

回転電機１０は、インバータ２０を介して、直流電源２１に接続されている。本実施形態において、直流電源２１は２次電池である。なお、直流電源２１及びインバータ２０の間には、平滑コンデンサ２２が設けられている。

インバータ２０は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相それぞれについて、上アームスイッチＳＷＨと下アームスイッチＳＷＬとの直列接続体を備えている。本実施形態では、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬとして、ユニポーラ素子であってかつＳｉＣのＮチャネルＭＯＳＦＥＴが用いられている。上アームスイッチＳＷＨには、ボディダイオードとしての上アームダイオードＤＨが内蔵され、下アームスイッチＳＷＬには、ボディダイオードとしての下アームダイオードＤＬが内蔵されている。本実施形態の各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬにおいて、ドレインが第１端子に相当し、ソースが第２端子に相当する。

各相において、上アームスイッチＳＷＨのソースと下アームスイッチＳＷＬのドレインとの接続点には、回転電機１０の巻線１１の第１端が接続されている。各相の巻線１１の第２端は、中性点で接続されている。

制御システムは、相電流検出部２３と、角度検出部２４とを備えている。相電流検出部２３は、回転電機１０に流れる各相電流のうち、少なくとも２相分の電流を検出する。角度検出部２４は、例えばレゾルバであり、回転電機１０のロータの電気角に応じた信号である角度信号を出力する。各検出部２３，２４の出力信号は、制御部３０に入力される。

制御部３０は、回転電機１０の制御量をその指令値に制御すべく、インバータ２０を制御する。制御量は、例えばトルクである。制御部３０は、デッドタイムを挟みつつ上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬを交互にオン状態とすべく、上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬに対応する駆動信号を、上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬに対して個別に設けられた上，下アーム駆動回路ＤｒＨ，ＤｒＬに出力する。駆動信号は、スイッチのオン状態への切り替えを指示するオン指令と、オフ状態への切り替えを指示するオフ指令とのいずれかをとる。

制御部３０は、回転電機１０を電動機として駆動させる力行制御を行う場合、直流電力を交流電力に変換して各相の巻線１１に供給すべく、インバータ２０の各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬの駆動信号を生成する。一方、制御部３０は、回転電機１０を発電機として駆動させる回生制御を行う場合、各相の巻線１１から出力された交流電力を直流電力に変換して直流電源２１に供給すべく、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬの駆動信号を生成する。

回生制御では、インバータ２０のスイッチに逆並列接続されたボディダイオードに電流が流れようとする期間に、電流が流れようとするダイオードに逆並列接続されたスイッチをオン操作する同期整流操作が実施される。同期整流操作では、各相において、１電気角周期のうち、巻線１１に発生する誘起電圧（発電電圧）が直流電源２１の出力電圧を上回る期間の少なくとも一部においてスイッチが１回オン操作されてもよいし、発電電圧が直流電源２１の出力電圧を上回る期間の少なくとも一部において、正弦波ＰＷＭ制御によりスイッチがオンオフ操作されてもよい。

制御部３０は、角度検出部２４の角度信号に基づいて、回転電機１０の電気角θｅと、回転電機１０のロータの回転速度Ｎｍとを算出する。

続いて、図２を用いて、駆動回路について説明する。本実施形態の各駆動回路ＤｒＨ，ＤｒＬは、基本的には同じ構成である。このため、図２には、上アーム駆動回路ＤｒＨを示し、上アーム駆動回路ＤｒＨを例にして説明する。

上アーム駆動回路ＤｒＨは、充電用スイッチ４０、充電用抵抗体４１、放電用抵抗体４２、放電用スイッチ４３及び定電圧電源４４を備えている。定電圧電源４４には、充電用スイッチ４０及び充電用抵抗体４１を介して上アームスイッチＳＷＨのゲートが接続されている。上アームスイッチＳＷＨのゲートには、放電用抵抗体４２及び放電用スイッチ４３を介して上アームスイッチＳＷＨのソースが接続されている。

上アーム駆動回路ＤｒＨは、電源４５及びコンパレータ４６を備えている。コンパレータ４６の反転入力端子には、検出経路４７を介して上アームスイッチＳＷＨのドレインが接続されている。コンパレータ４６の非反転入力端子には、電源４５の正極端子が接続され、電源４５の負極端子には、上アームスイッチＳＷＨのソースが接続されている。

電源４５の出力電圧である判定電圧Ｖｒｅｆは、判定閾値に相当し、上アームスイッチＳＷＨがオン状態とされている場合における上アームスイッチＳＷＨのドレイン及びソース間電圧である端子間電圧Ｖｄｓよりも大きい値に設定されている。より具体的には、判定電圧Ｖｒｅｆは、上アームスイッチＳＷＨがフルオン状態とされている場合において想定される端子間電圧Ｖｄｓの最大値よりも大きい値に設定されている。ここで、端子間電圧Ｖｄｓが変動する要因としては、例えば、回転電機１０の電気角や、上アームスイッチＳＷＨに流れる電流の大きさがある。また、フルオン状態とは、上アームスイッチＳＷＨがオン操作される場合の上アームスイッチＳＷＨのゲート電圧を、非飽和領域で上アームスイッチを駆動させる電圧に設定する状態である。非飽和領域とは、上アームスイッチＳＷＨの端子間電圧Ｖｄｓとドレイン電流Ｉｄとが関係付けられた出力特性において、端子間電圧Ｖｄｓの上昇に伴ってドレイン電流Ｉｄが増大する領域のことである。フルオン状態では、上アームスイッチＳＷＨのオン抵抗が０に近い値となる。

上アームスイッチＳＷＨの端子間電圧が判定電圧Ｖｒｅｆを下回る場合、コンパレータ４６の出力信号である判定信号Ｓｇの論理がＨとなる。一方、上アームスイッチＳＷＨの端子間電圧が判定電圧Ｖｒｅｆを上回る場合、判定信号Ｓｇの論理がＬとなる。判定信号Ｓｇは、上アーム駆動回路ＤｒＨの備える駆動処理部４８に入力される。

上アーム駆動回路ＤｒＨは、上アームスイッチＳＷＨに流れるドレイン電流の相関値であるセンス電圧Ｖｓｅを検出するセンス部４９を備えている。センス電圧Ｖｓｅは、上アームスイッチＳＷＨのセンス端子に流れるドレイン電流と相関を有する微少電流を抵抗体の電圧降下量に変換した値である。

本実施形態において、制御部３０等の備えられる領域が低圧領域である。一方、各駆動回路ＤｒＨ，ＤｒＬ及び各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬ等の備えられる領域が高圧領域である。低圧領域と高圧領域とは電気的に絶縁されている。低圧領域と高圧領域との間の情報のやりとりは、第１〜第３絶縁伝達部５０ａ〜５０ｃを介して行われる。各絶縁伝達部５０ａ〜５０ｃは、低圧領域及び高圧領域の間を電気的に絶縁しつつ信号を伝達する機能を有する。本実施形態において、各絶縁伝達部５０ａ〜５０ｃは、フォトカプラを備えて構成されている。なお、各絶縁伝達部５０ａ〜５０ｃは、フォトカプラに代えて、例えば磁気カプラを備えて構成されていてもよい。

駆動処理部４８は、制御部３０から第１絶縁伝達部５０ａを介して入力された駆動信号を取得する。駆動処理部４８は、取得した駆動信号がオン指令であると判定した場合、充電処理により、上アームスイッチＳＷＨをオン状態に切り替える。充電処理は、スイッチのオン操作に相当し、充電用スイッチ４０をオン状態にして、かつ、放電用スイッチ４３をオフ状態にする処理である。充電処理によれば、上アームスイッチＳＷＨのゲート電圧（ゲートに対するソースの電位差）が閾値電圧Ｖｔｈ以上となる。その結果、上アームスイッチＳＷＨがオフ状態からオン状態に切り替えられる。閾値電圧Ｖｔｈは、スイッチをオン状態及びオフ状態のうち一方の状態から他方の状態に切り替える電圧である。駆動処理部４８は、駆動信号がオフ指令であると判定した場合、放電処理により、上アームスイッチＳＷＨをオフ状態に切り替える。放電処理は、スイッチのオフ操作に相当し、充電用スイッチ４０をオフ状態にして、かつ、放電用スイッチ４３をオン状態にする処理である。放電処理によれば、上アームスイッチＳＷＨのゲート電圧が閾値電圧Ｖｔｈ未満となる。その結果、上アームスイッチＳＷＨがオン状態からオフ状態に切り替えられる。

なお、駆動処理部４８が提供する機能は、例えば、実体的なメモリ装置に記録されたソフトウェア及びそれを実行するコンピュータ、ハードウェア、又はそれらの組み合わせによって提供することができる。また、本実施形態において、制御部３０及び駆動処理部４８が操作部に相当する。

続いて、駆動処理部４８により実行されるスイッチのオープン故障判定処理について説明する。オープン故障とは、スイッチをオン状態にできなくなる故障のことである。オープン故障は、スイッチのゲートリーク、充電用スイッチ４０のオープン故障等により発生する。

図３に、オープン故障判定処理の手順を示す。この処理は、駆動処理部４８により、例えば所定の制御周期毎に繰り返し実行される。

ステップＳ１０では、回生制御の実行中であるか否かを判定する。回生制御の実行中であるか否かは、制御部３０から第２絶縁伝達部５０ｂを介して入力される情報に基づいて判定すればよい。

ステップＳ１０において回生制御の実行中であると判定した場合には、ステップＳ１１に進み、同期整流操作の実行中であるか否かを判定する。同期整流操作の実行中であるか否かは、制御部３０から第２絶縁伝達部５０ｂを介して入力される情報に基づいて判定すればよい。

ステップＳ１１において同期整流操作の実行中であると判定した場合には、ステップＳ１２に進み、コンパレータ４６の判定信号Ｓｇの論理がＬであるか否かを判定する。

ステップＳ１２において論理がＬであると判定した場合には、ステップＳ１３に進み、スイッチのオープン故障が発生していると判定する。そして、オープン故障が発生している旨を第３絶縁伝達部５０ｃを介して制御部３０に通知する。また、スイッチのオン操作を禁止する。本実施形態において、ステップＳ１２、Ｓ１３の処理が判定部に相当する。

図４に、制御部３０が実行する処理の手順を示す。この処理は、例えば所定の制御周期毎に繰り返し実行される。なお、制御部３０の制御周期と、駆動処理部４８の制御周期とは、異なっていてもよいし、同じであってもよい。

ステップＳ１００では、駆動処理部４８から第３絶縁伝達部５０ｃを介してオープン故障が発生した旨の通知があったか否かを判定する。

ステップＳ１００において通知がないと判定した場合には、ステップＳ１０１に進み、力行制御又は回生制御を行う。

ステップＳ１００において通知があったと判定した場合には、ステップＳ１０２に進み、スイッチのオープン故障が発生した旨を、記憶部であるメモリに記憶させる。この際、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬのうち、いずれにオープン故障が発生したかの情報も記憶させる。なお、メモリは、例えば制御部３０に備えられている。

ステップＳ１０３では、回生制御から力行制御へ移行するか否かを判定する。

ステップＳ１０３において力行制御に移行すると判定した場合には、ステップＳ１０４に進み、力行制御を禁止する。詳しくは、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬそれぞれの駆動信号をオフ指令とし、これらスイッチ全てを強制的にオフ状態に切り替える。

以上詳述した本実施形態によれば、回生制御時の同期整流操作が行われている場合にスイッチのオープン故障が発生したと判定できる。そして、その後、力行制御を禁止するようにしたため、スイッチのオープン故障が発生した場合のフェールセーフを適正に実現することができる。

＜第２実施形態＞
以下、第２実施形態について、第１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、ロータの回転速度Ｎｍに基づいて、判定電圧Ｖｒｅｆが可変設定される。

図５に、本実施形態に係るオープン故障判定処理の手順を示す。この処理は、駆動処理部４８により、例えば所定の制御周期毎に繰り返し実行される。なお、図５において、先の図３に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一の符号を付している。

ステップＳ１１において同期整流操作の実行中であると判定した場合には、ステップＳ１４に進み、ロータの回転速度Ｎｍを取得する。回転速度Ｎｍは、例えば、制御部３０から第２絶縁伝達部５０ｂを介して取得すればよい。

ステップＳ１５では、ロータの回転速度Ｎｍが高いほど、電源４５の判定電圧Ｖｒｅｆを高く設定する。具体的には例えば、回転速度Ｎｍに比例させて判定電圧Ｖｒｅｆを設定する。この設定は、オープン故障の判定精度を高めるためのものである。つまり、スイッチの端子間電圧は、巻線１１に磁束が鎖交する場合の誘起電圧であり、下式（ｅｑ１）で表される。下式（ｅｑ１）において、Ｅｍは誘起電圧を示し、Ｎは巻線１１の巻き数を示し、Φは鎖交磁束を示す。

上式（ｅｑ１）によれば、誘起電圧Ｅｍは、単位時間当たりの鎖交磁束の変化量、すなわち回転速度Ｎｍと比例関係にある。このため、回転速度Ｎｍが高いほど判定電圧Ｖｒｅｆを高く設定することにより、オープン故障の判定精度を高めることができる。

なお、判定電圧Ｖｒｅｆは、例えば、数式に基づいて都度演算されて設定されてもよいし、回転速度Ｎｍ及び判定電圧Ｖｒｅｆが関係付けられたマップ情報に基づいて設定されてもよい。

＜第２実施形態の変形例＞
ステップＳ１５において、回転速度Ｎｍが高いほど、連続的に判定電圧Ｖｒｅｆを高く設定する構成に代えて、段階的に判定電圧Ｖｒｅｆを高く設定する構成を採用してもよい。また、段階的に設定する場合、２値的に判定電圧Ｖｒｅｆを設定してもよい。

＜第３実施形態＞
以下、第３実施形態について、第２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、センス電圧Ｖｓｅに基づいて、判定電圧Ｖｒｅｆが可変設定される。

図６に、本実施形態に係るオープン故障判定処理の手順を示す。この処理は、駆動処理部４８により、例えば所定の制御周期毎に繰り返し実行される。なお、図６において、先の図５に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一の符号を付している。

ステップＳ１１において同期整流操作の実行中であると判定した場合には、ステップＳ１６に進み、センス部４９からセンス電圧Ｖｓｅを取得する。

ステップＳ１７では、センス電圧Ｖｓｅが高いほど、電源４５の判定電圧Ｖｒｅｆを高く設定する。この設定は、第２実施形態と同様に、オープン故障の判定精度を高めるためのものである。つまり、巻線１１の発電電流は、巻線１１の誘起電圧が高くなるほど大きくなる。すなわち、誘起電圧と発電電流とは比例関係にある。このため、発電電流と相関のあるセンス電圧Ｖｓｅが大きいほど判定電圧Ｖｒｅｆを高く設定することにより、オープン故障の判定精度を高めることができる。なお、判定電圧Ｖｒｅｆは、例えば、センス電圧Ｖｓｅ及び判定電圧Ｖｒｅｆが関係付けられたマップ情報に基づいて設定されればよい。

＜第３実施形態の変形例＞
・ステップＳ１７において、センス電圧Ｖｓｅが高いほど、連続的に判定電圧Ｖｒｅｆを高く設定する構成に代えて、段階的に判定電圧Ｖｒｅｆを高く設定する構成を採用してもよい。また、段階的に設定する場合、２値的に判定電圧Ｖｒｅｆを設定してもよい。

・センス電圧Ｖｓｅに代えて、相電流検出部２３の検出値が大きいほど、判定電圧Ｖｒｅｆを高く設定してもよい。この場合、相電流検出部２３の検出値は、例えば、制御部３０から第２絶縁伝達部５０ｂを介して取得すればよい。

＜第４実施形態＞
以下、第４実施形態について、第１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、電気角θｅに基づいて、判定電圧Ｖｒｅｆが可変設定される。

図７に、本実施形態に係るオープン故障判定処理の手順を示す。この処理は、駆動処理部４８により、例えば所定の制御周期毎に繰り返し実行される。なお、図７において、先の図３に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一の符号を付している。

ステップＳ１１において同期整流操作の実行中であると判定した場合には、ステップＳ１８に進み、電気角θｅを取得する。電気角θｅは、例えば、制御部３０から第２絶縁伝達部５０ｂを介して取得すればよい。

ステップＳ１９では、電気角θｅに基づいて電源４５の判定電圧Ｖｒｅｆを可変設定する。以下、設定手法について説明する。

図８に、１電気角周期における発電電流及びステータ巻線への磁束の鎖交態様の推移を示す。図８において、実線は、同期整流操作が実施されない場合にボディダイオードに流れる発電電流の推移を示し、破線は、同期整流操作が実施される場合にスイッチに流れる電流の推移を示す。また、図８において、０°〜１８０°の期間が上アームスイッチＳＷＨ又は上アームダイオードＤＨに発電電流が流れる期間であり、１８０°〜３６０°の期間が下アームスイッチＳＷＬ又は下アームダイオードＤＬに発電電流が流れる期間である。

図示されるように、発電電流は、正弦波状に変化する。このため、電気角θｅに応じて、実線にて示す発電電流が流れる場合のスイッチの端子間電圧と、破線にて示す発電電流が流れる場合のスイッチの端子間電圧との間となるような判定電圧Ｖｒｅｆが設定される。これにより、電気角θｅに応じて端子間電圧が変化する場合であっても、オープン故障の判定精度を高めることができる。なお、判定電圧Ｖｒｅｆは、例えば、電気角θｅ及び判定電圧Ｖｒｅｆが関係付けられたマップ情報に基づいて設定されればよい。

＜第４実施形態の変形例１＞
図５及び図６に示したオープン故障判定処理において、第４実施形態のように、さらに電気角θｅに基づいて判定電圧Ｖｒｅｆを可変設定してもよい。

＜第４実施形態の変形例２＞
図８に示すように、１電気角周期において発電電流が最大となる電気角θｅを、オープン故障の判定タイミングにしてもよい。この場合、判定電圧Ｖｒｅｆは、その判定タイミングの電気角に応じた固定値であってもよい。上述した判定タイミングは、巻線１１の鎖交磁束が最大となるタイミングであり、巻線１１の誘起電圧も最大となるタイミングである。このため、このタイミングでスイッチの端子間電圧及び判定電圧Ｖｒｅｆが比較されることにより、オープン故障の判定精度を高めることができる。なお、図８を参照して、上アームスイッチＳＷＨ又は上アームダイオードＤＨに発電電流が流れる場合、判定タイミングを９０°に設定し、下アームスイッチＳＷＬ又は下アームダイオードＤＬに発電電流が流れる場合、判定タイミングを２７０°に設定すればよい。

＜第５実施形態＞
以下、第５実施形態について、第１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、オープン故障が通知された場合の制御部３０の処理が変更されている。

図９に、本実施形態に係る制御部３０の処理の手順を示す。この処理は、例えば所定の制御周期毎に繰り返し実行される。なお、図９において、先の図４に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一の符号を付している。

ステップＳ１０２の処理の完了後、ステップＳ１０５に進み、回生制御から、回転電機のロータの回転を停止させる停止制御に移行するか否かを判定する。

ステップＳ１０５において停止制御に移行すると判定した場合には、ステップＳ１０６に進み、このまま回生制御を続けた場合のロータの停止位置が、オープン故障が発生したと判定されたスイッチの通電操作期間である故障区間に含まれるか否かを判定する。図１０に、各相のスイッチの通電操作期間を示す。図８は、各相において、上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬのうちいずれがオン操作対象となるかを示す図である。例えば、０°〜６０°の期間では、Ｕ，Ｗ相の上アームスイッチＳＷＨと、Ｖ相の下アームスイッチＳＷＬとがオン操作対象となることを示している。

ステップＳ１０６において肯定判定した場合には、ステップＳ１０７に進み、ロータの停止位置が故障区間からはずれるように、各相の上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬのうち、異常相以外の相の上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬをオンオフ操作する。異常相は、オープン故障が発生したと判定されたスイッチの相のことである。この処理により、異常相の上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬのオン操作が禁止される。

本実施形態によれば、スイッチにオープン故障が発生した場合であっても、ロータの回転停止後、各相の上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬのうち、異常相以外の相の上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬのオンオフ操作により、回転電機１０を再起動でき、ロータを回転させ始めることができる。このため、例えば、異常相以外の２相の上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬのオンオフ操作である２相制御を実施することができ、車両を適正に退避走行させることができる。

＜第６実施形態＞
以下、第６実施形態について、第１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、図１１に示すように、インバータ２０において、各相各アームのスイッチが２つにされている。図１１において、先の図１に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。

インバータ２０において、第１上，下アームスイッチＳＷＨ１，ＳＷＬ１は、ユニポーラ素子であってかつＳｉＣのＮチャネルＭＯＳＦＥＴである。第１上，下アームスイッチＳＷＨ１，ＳＷＬ１には、ボディダイオードとしての第１上，下アームダイオードＤＨ１，ＤＬ１が内蔵されている。第２上，下アームスイッチＳＷＨ２，ＳＷＬ２は、ＩＧＢＴである。第２上，下アームスイッチＳＷＨ２，ＳＷＬ２には、フリーホイールダイオードとしての第２上，下アームダイオードＤＨ２，ＤＬ２が逆並列に接続されている。各相各アームにおいて、ＭＯＳＦＥＴ及びＩＧＢＴがそれぞれ独立してオン操作又はオフ操作できるように各駆動回路ＤｒＨ，ＤｒＬが構成されている。

本実施形態において、第１上，下アームスイッチＳＷＨ１，ＳＷＬ１については、上記各実施形態で説明したオープン故障判定処理により、オープン故障の発生の有無を判定できる。オープン故障が発生したと判定された場合、オープン故障が発生したと判定されたスイッチ（ＭＯＳＦＥＴ）のオン操作を禁止し、ＩＧＢＴのみ駆動を許可すればよい。

＜第７実施形態＞
以下、第７実施形態について、第６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、図１２に示すように、各相各アームのスイッチが２つともＭＯＳＦＥＴとされている。図１２において、先の図１１に示した処理と同一の構成又は対応する構成については、便宜上、同一の符号を付している。

各スイッチＳＷＨ１，ＳＷＬ１，ＳＷＨ２，ＳＷＬ２は、ユニポーラ素子であってかつＳｉＣのＮチャネルＭＯＳＦＥＴである。第２上，下アームスイッチＳＷＨ２，ＳＷＬ２には、ボディダイオードとしての第２上，下アームダイオードＤＨ２，ＤＬ２が内蔵されている。第１上，下アームスイッチＳＷＨ１，ＳＷＬ１が第１スイッチに相当し、第２上，下アームスイッチＳＷＨ２，ＳＷＬ２が第２スイッチに相当する。

本実施形態において、フルオン状態とされている場合における第１上，下アームスイッチＳＷＨ１，ＳＷＬ１の端子間電圧は、フルオン状態とされている場合における第２上，下アームスイッチＳＷＨ２，ＳＷＬ２の端子間電圧よりも低い。

本実施形態では、図１３に示すように、第１，第２上アームスイッチＳＷＨ１，ＳＷＨ２の端子間電圧が上アーム駆動回路ＤｒＨの駆動処理部４８に入力される。また、図示しないが、第１，第２下アームスイッチＳＷＬ１，ＳＷＬ２の端子間電圧が下アーム駆動回路ＤｒＬの駆動処理部４８に入力される。

続いて、本実施形態に係るオープン故障判定処理について説明する。以下の説明では、上アーム側を例にして説明する。この処理では、第１，第２上アームスイッチＳＷＨ１，ＳＷＨ２のうちいずれのスイッチにオープン故障が発生しているかが特定される。これは、第１上アームスイッチＳＷＨ１にオープン故障が発生している場合、駆動処理部４８に入力される端子間電圧ＶＤが第２上アームスイッチＳＷＨ２の端子間電圧となり、第２上アームスイッチＳＷＨ２にオープン故障が発生している場合、上記端子間電圧ＶＤが第１上アームスイッチＳＷＨ１の端子間電圧となることを利用したものである。

図１４に、オープン故障判定処理の手順を示す。この処理は、駆動処理部４８により、例えば所定の制御周期毎に繰り返し実行される。なお、図１４において、先の図３に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一の符号を付している。

ステップＳ１１において同期整流操作の実行中であると判定した場合には、ステップＳ２０に進み、スイッチの端子間電圧ＶＤを取得する。本実施形態において、端子間電圧ＶＤは、ドレインに対してソースの電位が高い場合を正とする。そして、取得したスイッチの端子間電圧ＶＤが第１判定電圧Ｖα（判定閾値に相当）未満であるか否かを判定する。第１判定電圧Ｖα（＞０）は、第１，第２上アームスイッチＳＷＨ１，ＳＷＨ２がフルオン状態とされている場合に想定される端子間電圧ＶＤの最大値に設定されている。ステップＳ２０の処理は、第１，第２上アームスイッチＳＷＨ１，ＳＷＨ２のいずれにもオープン故障が生じていないことを判定するための処理である。

ステップＳ２０において端子間電圧ＶＤが第１判定電圧Ｖα以下であると判定した場合には、第１，第２上アームスイッチＳＷＨ１，ＳＷＨ２のいずれにもオープン故障が発生していないと判定する。

一方、ステップＳ２０において端子間電圧ＶＤが第１判定電圧Ｖαよりも高いと判定した場合には、第１，第２上アームスイッチＳＷＨ１，ＳＷＨ２のいずれかにオープン故障が発生していると判定し、ステップＳ２１に進む。ステップＳ２１では、取得した端子間電圧ＶＤが、第２判定電圧Ｖβ以上であってかつ第３判定電圧Ｖγ以下であるか否かを判定する。第２判定電圧Ｖβは、第１判定電圧Ｖαよりも大きくて、かつ、第２上アームスイッチＳＷＨ２がオフ状態となり、第１上アームスイッチＳＷＨ１のみがフルオン状態とされている場合に想定される端子間電圧ＶＤの最小値に設定されている。第３判定電圧Ｖγは、第２判定電圧Ｖβよりも大きくて、かつ、第２上アームスイッチＳＷＨ２がオフ状態となり、第１上アームスイッチＳＷＨ１のみがフルオン状態とされている場合に想定される端子間電圧ＶＤの最大値に設定されている。ステップＳ２１の処理は、第２上アームスイッチＳＷＨ２のオープン故障が発生していることを判定するための処理である。

ステップＳ２１において肯定判定した場合には、ステップＳ２２に進み、第２上アームスイッチＳＷＨ２にオープン故障が発生していると判定する。そして、オープン故障が発生している旨を制御部３０に通知する。

ステップＳ２１において否定判定した場合には、ステップＳ２３に進み、取得した端子間電圧ＶＤが、第４判定電圧Ｖδ以上であってかつ第５判定電圧Ｖε以下であるか否かを判定する。第４判定電圧Ｖδは、第３判定電圧Ｖγよりも大きくて、かつ、第１上アームスイッチＳＷＨ１がオフ状態となり、第２上アームスイッチＳＷＨ２のみがフルオン状態とされている場合に想定される端子間電圧ＶＤの最小値に設定されている。第５判定電圧Ｖは、第４判定電圧Ｖδよりも大きくて、かつ、第１上アームスイッチＳＷＨ１がオフ状態となり、第２上アームスイッチＳＷＨ２のみがフルオン状態とされている場合に想定される端子間電圧ＶＤの最大値に設定されている。ステップＳ２３の処理は、第１上アームスイッチＳＷＨ１のオープン故障が発生していることを判定するための処理である。

ステップＳ２３において肯定判定した場合には、ステップＳ２４に進み、第１上アームスイッチＳＷＨ１にオープン故障が発生していると判定する。そして、オープン故障が発生している旨を制御部３０に通知する。

以上説明した本実施形態によれば、いずれのスイッチにオープン故障が発生しているかを特定することができる。

＜第８実施形態＞
以下、第８実施形態について、第１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１５に、本実施形態に係る駆動回路を示す。図１５において、先の図２に示した処理と同一の構成又は対応する構成については、便宜上、同一の符号を付している。本実施形態では、定電圧電源４４の出力電圧を電源電圧ＶＰと称すこととする。また、以降、上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬのうち、主に上アームスイッチＳＷＨを例にして説明する。

駆動処理部４８は、上アームスイッチＳＷＨのゲートと信号線を介して接続され、その信号線を介して上アームスイッチＳＷＨのゲート電圧Ｖｇｓを検出する機能を有している。

上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬには、図１６に示すように、各容量が形成されている。詳しくは、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬにおいて、ゲートＧとドレインＤとの間には帰還容量Ｃｇｄが形成され、ゲートＧとソースＳとの間には入力容量Ｃｇｓが形成され、ドレインＤとソースＳとの間には出力容量Ｃｄｓが形成されている。

続いて、本実施形態に係るリーク判定処理について説明する。この処理は、リークが発生すると、スイッチのオープン故障が発生し得ることに鑑みた処理である。本実施形態では、オープン故障の要因として、ゲート及びソース間のリークと、ゲート及びドレイン間のリークとが判別できるようになっている。また、本実施形態では、図１７，図１９〜図２３に示すように、スイッチの操作状況に応じたリーク判定処理が実施可能とされている。

図１７に、スイッチがオフ操作に切り替えられる場合に行われるゲート及びソース間のリーク判定処理の手順を示す。この処理は、駆動処理部４８により実行される。

ステップＳ３０では、検出したゲート電圧Ｖｇｓが電源電圧ＶＰから低下し始めてから、ゲート電圧Ｖｇｓが上アームスイッチＳＷＨのミラー電圧Ｖｍｉｌになるまでの時間である第１オフ時間Ｔｏｆｆ１を計時する。図１８を参照すると、第１オフ時間Ｔｏｆｆ１は、時刻ｔ１〜ｔ２で表される。

ステップＳ３１では、計時した第１オフ時間Ｔｏｆｆ１が第１判定時間Ｔ１ｔｈよりも短いか否かを判定する。ステップＳ３１の処理は、ゲート及びソース間のリークが発生しているか否かを判定するための処理である。ゲート及びソース間のリークが発生していると、入力容量Ｃｇｓが低下し、第１オフ時間Ｔｏｆｆ１が短くなる。ここで、第１判定時間Ｔ１ｔｈは、例えば、上アームスイッチＳＷＨのゲート及びソース間のリークが発生していない場合において第１オフ時間Ｔｏｆｆ１が取り得る範囲の最小値に設定されていればよい。

ステップＳ３１において否定判定した場合には、ゲート及びソース間のリークが発生していないと判定する。一方、ステップＳ３１において肯定判定した場合には、ステップＳ３２に進み、ゲート及びソース間のリークが発生していると判定する。

図１９に、スイッチがオフ操作に切り替えられる場合に行われるゲート及びドレイン間のリーク判定処理の手順を示す。この処理は、駆動処理部４８により実行される。

ステップＳ４０では、ゲート電圧Ｖｇｓがミラー電圧Ｖｍｉｌから低下し始めてから、ゲート電圧Ｖｇｓが０（ソース電位）になるまでの時間である第２オフ時間Ｔｏｆｆ２を計時する。図１８を参照すると、第２オフ時間Ｔｏｆｆ２は、時刻ｔ３〜ｔ４で表される。

ステップＳ４１では、計時した第２オフ時間Ｔｏｆｆ２が第２判定時間Ｔ２ｔｈよりも短いか否かを判定する。ステップＳ４１の処理は、ゲート及びドレイン間のリークが発生しているか否かを判定するための処理である。ゲート及びドレイン間のリークが発生していると、帰還容量Ｃｇｄが低下し、第２オフ時間Ｔｏｆｆ２が短くなる。ここで、第２判定時間Ｔ２ｔｈは、例えば、上アームスイッチＳＷＨのゲート及びドレイン間のリークが発生していない場合において第２オフ時間Ｔｏｆｆ２が取り得る範囲の最小値に設定されていればよい。

ステップＳ４１において否定判定した場合には、ゲート及びドレイン間のリークが発生していないと判定する。一方、ステップＳ４１において肯定判定した場合には、ステップＳ４２に進み、ゲート及びドレイン間のリークが発生していると判定する。

図２０に、スイッチがオン状態に切り替えられる場合に行われるゲート及びソース間のリーク判定処理の手順を示す。この処理は、駆動処理部４８により実行される。

ステップＳ５０では、ゲート電圧Ｖｇｓが０から上昇し始めてから、ゲート電圧Ｖｇｓがミラー電圧Ｖｍｉｌになるまでの時間である第１オン時間Ｔｏｎ１を計時する。図１８を参照すると、第１オン時間Ｔｏｎ１は、時刻ｔ５〜ｔ６で表される。

ステップＳ５１では、計時した第１オン時間Ｔｏｎ１が第３判定時間Ｔ３ｔｈよりも短いか否かを判定する。ステップＳ５１の処理は、ゲート及びソース間のリークが発生しているか否かを判定するための処理である。ゲート及びソース間のリークが発生していると、入力容量Ｃｇｓが低下し、第１オン時間Ｔｏｎ１が短くなる。ここで、第３判定時間Ｔ３ｔｈは、例えば、上アームスイッチＳＷＨのゲート及びソース間のリークが発生していない場合において第１オン時間Ｔｏｎ１が取り得る範囲の最小値に設定されていればよい。

ステップＳ５１において否定判定した場合には、ゲート及びソース間のリークが発生していないと判定する。一方、ステップＳ５１において肯定判定した場合には、ステップＳ５２に進み、ゲート及びソース間のリークが発生していると判定する。

図２１に、スイッチがオン状態に切り替えられる場合におけるゲート及びドレイン間のリーク判定処理の手順を示す。この処理は、駆動処理部４８により実行される。

ステップＳ６０では、ゲート電圧Ｖｇｓがミラー電圧Ｖｍｉｌから上昇し始めてから、ゲート電圧Ｖｇｓが電源電圧ＶＰになるまでの時間である第２オン時間Ｔｏｎ２を計時する。図１８を参照すると、第２オン時間Ｔｏｎ２は、時刻ｔ７〜ｔ８で表される。

ステップＳ６１では、計時した第２オン時間Ｔｏｎ２が第４判定時間Ｔ４ｔｈよりも短いか否かを判定する。ステップＳ６１の処理は、ゲート及びドレイン間のリークが発生しているか否かを判定するための処理である。ゲート及びドレイン間のリークが発生していると、帰還容量Ｃｇｄが低下し、第２オン時間Ｔｏｎ２が短くなる。ここで、第４判定時間Ｔ４ｔｈは、例えば、上アームスイッチＳＷＨのゲート及びドレイン間のリークが発生していない場合において第２オン時間Ｔｏｎ２が取り得る範囲の最小値に設定されていればよい。

ステップＳ６１において否定判定した場合には、ゲート及びドレイン間のリークが発生していないと判定する。一方、ステップＳ６１において肯定判定した場合には、ステップＳ６２に進み、ゲート及びドレイン間のリークが発生していると判定する。

図２２に、駆動信号がオフ指令とされている場合に行われるゲート及びドレイン間のリーク判定処理の手順を示す。この処理は、駆動処理部４８により実行される。

ステップＳ７０では、取得した駆動信号がオフ指令とされている期間のうち、ゲート電圧が０になっていると想定される期間におけるゲート電圧Ｖｇｓを検出する。この検出手法の一例について説明すると、上アームスイッチＳＷＨのゲート及びドレイン間のリークとゲート及びソース間のリークとが発生していない場合において、駆動信号がオフ指令に切り替えられてから、ゲート電圧が０になるまでの時間が取り得る範囲の最小値をオフ最小値とする。オフ最小値は、例えば、放電用抵抗体４２の抵抗値と、上アームスイッチＳＷＨの容量（具体的には例えば、入力容量Ｃｇｓ、帰還容量Ｃｇｄ及び出力容量Ｃｄｓの合計値）とに基づいて定まる時定数に依存する。この場合において、駆動信号がオフ指令とされている期間のうち、駆動信号がオフ指令に切り替えられてからオフ最小値が経過するタイミング以降の期間において、ゲート電圧Ｖｇｓを検出する。

ステップＳ７１では、検出したゲート電圧Ｖｇｓが０よりも高いか否かを判定する。ステップＳ７１の処理は、ゲート及びドレイン間のリークが発生しているか否かを判定するための処理である。ゲート及びドレイン間のリークが発生していないと、図１８の時刻ｔ４〜ｔ５に示すように、ゲート電圧Ｖｇｓが０に維持される。一方、リークが発生していると、ゲート電圧Ｖｇｓは０よりも高くなる。

ステップＳ７１において否定判定した場合には、ゲート及びドレイン間のリークが発生していないと判定する。一方、ステップＳ７１において肯定判定した場合には、ステップＳ７２に進み、ゲート及びドレイン間のリークが発生していると判定する。

図２３に、駆動信号がオン指令とされている場合に行われるゲート及びソース間のリーク判定処理の手順を示す。この処理は、駆動処理部４８により実行される。

ステップＳ８０では、取得した駆動信号がオン指令とされている期間のうち、ゲート電圧が電源電圧ＶＰになっていると想定される期間におけるゲート電圧Ｖｇｓを検出する。この検出手法の一例について説明すると、上アームスイッチＳＷＨのゲート及びドレイン間のリークとゲート及びソース間のリークとが発生していない場合において、駆動信号がオン指令に切り替えられてから、ゲート電圧が電源電圧ＶＰになるまでの時間が取り得る範囲の最小値をオン最小値とする。オン最小値は、例えば、充電用抵抗体４１の抵抗値と、上アームスイッチＳＷＨの容量（具体的には例えば、入力容量Ｃｇｓ、帰還容量Ｃｇｄ及び出力容量Ｃｄｓの合計値）とに基づいて定まる時定数に依存する。この場合において、駆動信号がオン指令とされている期間のうち、駆動信号がオン指令に切り替えられてからオン最小値が経過するタイミング以降の期間において、ゲート電圧Ｖｇｓを検出する。

ステップＳ８１では、検出したゲート電圧Ｖｇｓが電源電圧ＶＰよりも低いか否かを判定する。ステップＳ８１の処理は、ゲート及びソース間のリークが発生しているか否かを判定するための処理である。ゲート及びソース間のリークが発生していないと、図１８の時刻ｔ１以前の期間、又は時刻ｔ８以降の期間に示すように、ゲート電圧Ｖｇｓが電源電圧ＶＰに維持される。一方、リークが発生していると、ゲート電圧Ｖｇｓは電源電圧ＶＰよりも低くなる。

ステップＳ８１において否定判定した場合には、ゲート及びソース間のリークが発生していないと判定する。一方、ステップＳ８１において肯定判定した場合には、ステップＳ８２に進み、ゲート及びソース間のリークが発生していると判定する。

以上説明した本実施形態によれば、図１８に示す各期間においてリーク判定処理を行うことができる。これにより、ゲート及びソース間のリークや、ゲート及びドレイン間のリークが発生していることを迅速に把握することができる。

＜第８実施形態の変形例＞
・図１７及び図１９の処理に代えて、ゲート電圧Ｖｇｓが電源電圧ＶＰから低下し始めてから、ゲート電圧Ｖｇｓが０になるまでの時間を計時し、計時した時間が「Ｔ１ｔｈ＋Ｔ２ｔｈ」よりも短いと判定した場合、ゲート及びドレイン間のリーク、並びにゲート及びソース間のリークのうち、少なくとも一方が発生していると判定してもよい。

・図２０及び図２１の処理に代えて、ゲート電圧Ｖｇｓが０から上昇し始めてから、ゲート電圧Ｖｇｓが電源電圧ＶＰになるまでの時間を計時し、計時した時間が「Ｔ３ｔｈ＋Ｔ４ｔｈ」よりも短いと判定した場合、ゲート及びドレイン間のリーク、並びにゲート及びソース間のリークのうち、少なくとも一方が発生していると判定してもよい。

・駆動処理部４８が、充電用抵抗体４１の両端それぞれの電圧を検出できるようになっていてもよい。この場合、図２３の処理に代えて、以下に説明する処理を行ってもよい。駆動信号がオン指令とされている期間のうち、ゲート電圧が電源電圧ＶＰになっていると想定される期間における充電用抵抗体４１の両端それぞれの電圧を検出する。そして、検出した両端の電圧のうち、ゲート側の電圧が充電用スイッチ４０側の電圧よりも低いと判定した場合、ゲート及びソース間のリークが発生していると判定する。この判定方法は、ゲート及びソース間のリークが発生していると、充電用スイッチ４０側からゲート側へと充電用抵抗体４１に電流が流れ、充電用抵抗体４１に電圧降下が発生することを利用したものである。

・駆動処理部４８が、放電用抵抗体４２の両端それぞれの電圧を検出できるようになっていてもよい。この場合、図２２の処理に代えて、以下に説明する処理を行ってもよい。駆動信号がオフ指令とされている期間のうち、ゲート電圧が０になっていると想定される期間における放電用抵抗体４２の両端それぞれの電圧を検出する。そして、検出した両端の電圧のうち、放電用スイッチ４３の電圧がゲート側の電圧よりも低いと判定した場合、ゲート及びドレイン間のリークが発生していると判定する。この判定方法は、ゲート及びドレイン間のリークが発生していると、ゲート側から放電用スイッチ４３側へと放電用抵抗体４２に電流が流れ、放電用抵抗体４２に電圧降下が発生することを利用したものである。

・図１７の処理に代えて、今回算出した第１オフ時間Ｔｏｆｆ１が、前回算出した第１オフ時間Ｔｏｆｆ１よりも第１所定値以上短くなっていると判定した場合、ゲート及びソース間のリークが発生していると判定してもよい。

また、図１９の処理に代えて、今回算出した第２オフ時間Ｔｏｆｆ２が、前回算出した第２オフ時間Ｔｏｆｆ２よりも第２所定値以上短くなっていると判定した場合、ゲート及びドレイン間のリークが発生していると判定してもよい。

また、図２０の処理に代えて、今回算出した第１オン時間Ｔｏｎ１が、前回算出した第１オン時間Ｔｏｎ１よりも第３所定値以上短くなっていると判定した場合、ゲート及びソース間のリークが発生していると判定してもよい。

また、図２１の処理に代えて、今回算出した第２オン時間Ｔｏｎ２が、前回算出した第２オン時間Ｔｏｎ２よりも第４所定値以上短くなっていると判定した場合、ゲート及びドレイン間のリークが発生していると判定してもよい。

・スイッチとしては、ＭＯＳＦＥＴに限らず、例えばＩＧＢＴであってもよい。この場合、コレクタが第１端子に相当し、エミッタが第２端子に相当する。

＜第９実施形態＞
以下、第９実施形態について、第８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、ゲート電圧に代えて、ゲート電流に基づいてリーク判定を実施する。

図２４に、本実施形態に係る駆動回路を示す。図２４において、先の図１５に示した処理と同一の構成又は対応する構成については、便宜上、同一の符号を付している。

駆動回路は、第１増幅回路６１及び第２増幅回路６２を備えている。第１増幅回路６１は、充電用抵抗体４１に流れる電流を検出するために設けられており、充電用抵抗体４１の端子間電圧を増幅して出力する。第２増幅回路６２は、放電用抵抗体４２に流れる電流を検出するために設けられており、放電用抵抗体４２の端子間電圧を増幅して出力する。各増幅回路６１，６２の出力信号は、駆動処理部４８に入力される。

図２５に、駆動信号がオフ指令とされている場合に行われるゲート及びドレイン間のリーク判定処理の手順を示す。この処理は、駆動処理部４８により実行される。

ステップＳ１１０では、駆動信号がオフ指令とされている期間のうち、ゲート電圧が０になっていると想定される期間において、上アームスイッチＳＷＨのゲートから放電用抵抗体４２に放電電流が流れているか否かを判定する。ここでは、第２増幅回路６２の出力信号が０よりも大きいと判定した場合に放電電流が流れていると判定すればよい。

ステップＳ１１０の処理は、ゲート及びドレイン間のリークが発生しているか否かを判定するための処理である。この処理について、図２６を用いて説明する。図２６は、ゲート及びドレイン間のリークと、ゲート及びソース間のリークとが発生していない場合におけるゲート電圧及びゲート電流の推移を示す。ここで、図２６（ｂ）において、正のゲート電流は、充電用抵抗体４１からゲートに充電電流が流れていることを示し、負のゲート電流は、ゲートから放電用抵抗体４２に放電電流が流れていることを示す。

ゲート及びドレイン間にリークが発生していない場合、図２６の時刻ｔ７以降の期間に示すように、放電電流は流れない。このため、第２増幅回路６２の出力信号は０になる。一方、ゲート及びドレイン間のリークが発生している場合、上アームスイッチＳＷＨのドレイン側からゲート側へと電流が流れ込み、放電用抵抗体４２に電流が流れる。その結果、第２増幅回路６２の出力信号が０よりも大きくなる。

ステップＳ１１０において否定判定した場合には、ゲート及びドレイン間のリークが発生していないと判定する。一方、ステップＳ１１０において肯定判定した場合には、ステップＳ１１１に進み、ゲート及びドレイン間のリークが発生していると判定する。

図２７に、駆動信号がオン指令とされている場合に行われるゲート及びソース間のリーク判定処理の手順を示す。この処理は、駆動処理部４８により実行される。

ステップＳ１２０では、駆動信号がオン指令とされている期間のうち、ゲート電圧が電源電圧ＶＰになっていると想定される期間において、ゲート側へと充電用抵抗体４１に充電電流が流れているか否かを判定する。ここでは、第１増幅回路６１の出力信号が０よりも大きいと判定した場合に充電電流が流れていると判定すればよい。

ステップＳ１２０の処理は、ゲート及びソース間のリークが発生しているか否かを判定するための処理である。ゲート及びソース間にリークが発生していない場合、図２６の時刻ｔ３〜ｔ４の期間に示すように、充電電流は流れない。このため、第１増幅回路６１の出力信号は０になる。一方、ゲート及びソース間のリークが発生している場合、上アームスイッチＳＷＨのゲート側からソース側へと電流が流れるため、充電用抵抗体４１に電流が流れる。その結果、第１増幅回路６１の出力信号が０よりも大きくなる。

ステップＳ１２０において否定判定した場合には、ゲート及びソース間のリークが発生していないと判定する。一方、ステップＳ１２０において肯定判定した場合には、ステップＳ１２１に進み、ゲート及びソース間のリークが発生していると判定する。

なお、本実施形態において、以下の（１）〜（１２）のリーク判定方法を採用することもできる。

（１）第１増幅回路６１の出力信号に基づいて、充電用抵抗体４１にゲートの充電電流が流れ始めてから、その充電電流が一定値になるタイミング（図２６の時刻ｔ１）までの時間を算出する。そして、算出した時間がその判定時間よりも短いと判定した場合、ゲート及びソース間のリークが発生していると判定する。

（２）第１増幅回路６１の出力信号に基づいて、充電用抵抗体４１に流れる充電電流が低下し始めるタイミング（図２６の時刻ｔ２）から、その充電電流が０になるタイミング（図２６の時刻ｔ３）までの時間を算出する。そして、算出した時間がその判定時間よりも短いと判定した場合、ゲート及びドレイン間のリークが発生していると判定する。

（３）第１増幅回路６１の出力信号に基づいて、充電用抵抗体４１にゲートの充電電流が流れ始めてから、その後、その充電電流が０になるタイミング（図２６の時刻ｔ３）までの時間を算出する。そして、算出した時間がその判定時間よりも短いと判定した場合、ゲート及びドレイン間のリーク、並びにゲート及びソース間のリークのうち、少なくとも一方が発生していると判定する。

（４）上記（１）で説明した時間を算出し、今回算出した時間が、前回算出した時間よりも第１規定値以上短くなっていると判定した場合、ゲート及びソース間のリークが発生していると判定する。

（５）上記（２）で説明した時間を算出し、今回算出した時間が、前回算出した時間よりも第２規定値以上短くなっていると判定した場合、ゲート及びドレイン間のリークが発生していると判定する。

（６）上記（３）で説明した時間を算出し、今回算出した時間が、前回算出した時間よりも第３規定値以上短くなっていると判定した場合、ゲート及びドレイン間のリーク、並びにゲート及びソース間のリークのうち、少なくとも一方が発生していると判定する。

（７）第２増幅回路６２の出力信号に基づいて、放電用抵抗体４２にゲートの放電電流が流れ始めるタイミング（図２６の時刻ｔ４）から、その放電電流が一定値になるタイミング（図２６の時刻ｔ５）までの時間を算出する。そして、算出した時間がその判定時間よりも短いと判定した場合、ゲート及びソース間のリークが発生していると判定する。

（８）第２増幅回路６２の出力信号に基づいて、放電用抵抗体４２に流れる放電電流が低下し始めるタイミング（図２６の時刻ｔ６）から、その放電電流が０になるタイミング（図２６の時刻ｔ７）までの時間を算出する。そして、算出した時間がその判定時間よりも短いと判定した場合、ゲート及びドレイン間のリークが発生していると判定する。

（９）第２増幅回路６２の出力信号に基づいて、放電用抵抗体４２にゲートの放電電流が流れ始める（図２６の時刻ｔ４）から、その後、その放電電流が０になるタイミング（図２６の時刻ｔ７）までの時間を算出する。そして、算出した時間がその判定時間よりも短いと判定した場合、ゲート及びドレイン間のリーク、並びにゲート及びソース間のリークのうち、少なくとも一方が発生していると判定する。

（１０）上記（７）で説明した時間を算出し、今回算出した時間が、前回算出した時間よりも第４規定値以上短くなっていると判定した場合、ゲート及びソース間のリークが発生していると判定する。

（１１）上記（８）で説明した時間を算出し、今回算出した時間が、前回算出した時間よりも第５規定値以上短くなっていると判定した場合、ゲート及びドレイン間のリークが発生していると判定する。

（１２）上記（９）で説明した時間を算出し、今回算出した時間が、前回算出した時間よりも第６規定値以上短くなっていると判定した場合、ゲート及びドレイン間のリーク、並びにゲート及びソース間のリークのうち、少なくとも一方が発生していると判定する。

＜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。

・第７実施形態において、各相各アームのスイッチが互いに並列接続された３つ以上のスイッチであってもよい。この構成において、オン状態とされている場合の各スイッチの端子間電圧が互いに異なる場合、第７実施形態と同様に、各スイッチのうちいずれのスイッチにオープン故障が発生しているかを特定できる。

・第１実施形態において、同期整流操作が行われている場合におけるオン指令のパルス幅が短い場合、長い場合よりも判定電圧Ｖｒｅｆが大きく設定されてもよい。これは、オープン故障が発生していないにもかかわらず、発生している旨誤判定されることを抑制するための設定である。つまり、パルス幅が短い場合は、スイッチがオン状態に切り替えられたとしてもフルオン状態にならずハーフオン状態となり、端子間電圧がフルオン状態の場合よりも大きくなる。

なお、ハーフオン状態とは、スイッチがオン操作される場合のゲート電圧を、飽和領域でスイッチを駆動させる電圧に設定する状態である。ここで、飽和領域とは、スイッチの端子間電圧Ｖｄｓとドレイン電流Ｉｄとが関係付けられた出力特性において、端子間電圧Ｖｄｓの大きさにかかわらずドレイン電流Ｉｄが略一定となる領域のことである。ハーフオン状態におけるスイッチのオン抵抗は、フルオン状態におけるスイッチのオン抵抗よりも大きい。

・上記各実施形態では、回生制御中にオープン故障判定処理が行われた。これ以外にも、力行制御中にスイッチに還流電流が流れようとする場合にオープン故障判定処理が行われてもよい。

・高圧領域の駆動処理部４８に代えて、低圧領域の制御部３０によりオープン故障判定処理が行われてもよい。

１０…回転電機、２０…インバータ、３０…制御部、４８…駆動処理部、ＳＷＨ，ＳＷＬ…上，下アームスイッチ。

Claims (21)

1. スイッチ（ＳＷＨ，ＳＷＬ，ＳＷＨ１，ＳＷＨ２，ＳＷＬ１，ＳＷＬ２）を駆動するスイッチの駆動装置において、
   前記スイッチは、第１端子、第２端子、及び前記第１端子側にカソードが接続され、前記第２端子側にアノードが接続されたボディダイオード（ＤＨ，ＤＬ，ＤＨ１，ＤＨ２，ＤＬ１，ＤＬ２）を有し、
   前記第２端子から前記第１端子へと向かう方向に電流が流れようとする場合における前記スイッチのオン操作である同期整流操作を行う操作部と、
   前記操作部により前記同期整流操作が行われている場合における前記第１端子及び前記第２端子間の電圧である端子間電圧が判定閾値を超えたと判定した場合、前記スイッチのオープン故障が発生したと判定する判定部と、を備えるスイッチの駆動装置。
2. 前記スイッチは、回転電機（１０）に電気的に接続されたインバータ（２０）を構成する上アームスイッチ（ＳＷＨ）及び下アームスイッチ（ＳＷＬ）であり、
   前記判定部は、前記回転電機の回転速度が高い場合、前記回転電機の回転速度が低い場合よりも前記判定閾値を大きく設定する請求項１に記載のスイッチの駆動装置。
3. 前記判定部は、前記第２端子から前記第１端子へと向かう方向に流れようとする電流が大きい場合、その電流が小さい場合よりも前記判定閾値を大きく設定する請求項１に記載のスイッチの駆動装置。
4. 前記スイッチは、回転電機（１０）に電気的に接続されたインバータ（２０）を構成する上アームスイッチ（ＳＷＨ）及び下アームスイッチ（ＳＷＬ）であり、
   前記判定部は、前記回転電機の電気角に基づいて、前記判定閾値を可変設定する請求項２又は３に記載のスイッチの駆動装置。
5. 前記スイッチは、回転電機（１０）に電気的に接続されたインバータ（２０）を構成する上アームスイッチ（ＳＷＨ）及び下アームスイッチ（ＳＷＬ）であり、
   前記判定部は、各相の前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチそれぞれについてオープン故障の発生の有無を判定し、
   前記判定部によりオープン故障が発生したと判定されたスイッチと同じ相を異常相とする場合、前記操作部は、前記判定部によりオープン故障が発生したと判定された場合、各相の前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチのうち、前記異常相の前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチのオン操作を禁止する請求項１〜４のいずれか１項に記載のスイッチの駆動装置。
6. 前記操作部は、前記回転電機の巻線（１１）から発電電流が出力されることにより前記第２端子から前記第１端子へと向かう方向に電流が流れようとする場合において、前記同期整流操作を行い、
   前記判定部は、前記発電電流が出力されている場合にオープン故障の発生の有無を判定し、
   前記操作部は、前記判定部によりオープン故障が発生したと判定された場合、オープン故障が発生したと判定されたスイッチの通電操作期間を避けた電気角で前記回転電機のロータを停止させるように前記スイッチを操作する請求項５に記載のスイッチの駆動装置。
7. 前記スイッチは、前記第１端子同士が互いに接続され、かつ、前記第２端子同士が互いに接続された複数のスイッチ（ＳＷＨ１，ＳＷＬ１）であり、
   オン状態とされている場合における複数の前記スイッチそれぞれの前記端子間電圧が互いに異なっており、
   前記判定部は、前記同期整流操作が行われている場合における複数の前記スイッチの並列接続体の前記端子間電圧に基づいて、複数の前記スイッチのうちいずれのスイッチにオープン故障が発生したかを特定する請求項１〜６のいずれか１項に記載のスイッチの駆動装置。
8. スイッチ（ＳＷＨ，ＳＷＬ）を駆動するスイッチの駆動装置において、
   前記スイッチは、第１端子（Ｄ）及び第２端子（Ｓ）を有し、前記スイッチのゲートに対する前記第２端子の電位差であるゲート電圧が閾値電圧以上となることによりオン状態とされ、前記ゲート電圧が前記閾値電圧未満となることによりオフ状態とされ、
   前記ゲート電圧、前記ゲートに接続されたゲート抵抗体（４１，４２）の両端の電圧、又は前記ゲートに流れる電流を検出するゲート検出部と、
   前記ゲート検出部の検出値に基づいて、前記スイッチにおける前記ゲート及び前記第１端子の間のリーク、並びに前記スイッチにおける前記ゲート及び前記第２端子の間のリークのうち、少なくとも一方が発生していることを判定するリーク判定部と、を備えるスイッチの駆動装置。
9. 前記ゲート検出部は、前記ゲート電圧を検出し、
   前記リーク判定部は、検出された前記ゲート電圧が前記スイッチの電源電圧（ＶＰ）から低下し始めてから、検出された前記ゲート電圧が前記スイッチのミラー電圧（Ｖｍｉｌ）になるまでの時間がその判定時間（Ｔ１ｔｈ）よりも短いと判定した場合、前記ゲート及び前記第２端子の間のリークが発生していると判定する請求項８に記載のスイッチの駆動装置。
10. 前記ゲート検出部は、前記ゲート電圧を検出し、
    前記リーク判定部は、検出された前記ゲート電圧が前記スイッチのミラー電圧（Ｖｍｉｌ）から低下し始めてから、検出された前記ゲート電圧が０になるまでの時間がその判定時間（Ｔ２ｔｈ）よりも短いと判定した場合、前記ゲート及び前記第１端子の間のリークが発生していると判定する請求項８又は９に記載のスイッチの駆動装置。
11. 前記ゲート検出部は、前記ゲート電圧を検出し、
    前記リーク判定部は、検出された前記ゲート電圧が０から上昇し始めてから、検出された前記ゲート電圧が前記スイッチのミラー電圧（Ｖｍｉｌ）になるまでの時間がその判定時間（Ｔ３ｔｈ）よりも短いと判定した場合、前記ゲート及び前記第２端子の間のリークが発生していると判定する請求項８〜１０のいずれか１項に記載のスイッチの駆動装置。
12. 前記ゲート検出部は、前記ゲート電圧を検出し、
    前記リーク判定部は、検出された前記ゲート電圧が前記スイッチのミラー電圧（Ｖｍｉｌ）から上昇し始めてから、検出された前記ゲート電圧が前記スイッチの電源電圧（ＶＰ）になるまでの時間がその判定時間（Ｔ４ｔｈ）よりも短いと判定した場合、前記ゲート及び前記第１端子の間のリークが発生していると判定する請求項８〜１１のいずれか１項に記載のスイッチの駆動装置。
13. 前記ゲート検出部は、前記ゲート電圧を検出し、
    前記リーク判定部は、前記スイッチの操作状態としてオン操作が指示されている期間のうち、前記ゲート電圧が前記スイッチの電源電圧になっていると想定される期間において検出された前記ゲート電圧が前記電源電圧よりも低いと判定した場合、前記ゲート及び前記第２端子の間のリークが発生していると判定する請求項８〜１２のいずれか１項に記載のスイッチの駆動装置。
14. 前記ゲート検出部は、前記ゲート電圧を検出し、
    前記リーク判定部は、前記スイッチの操作状態としてオフ操作が指示されている期間のうち、前記ゲート電圧が０になっていると想定される期間において検出された前記ゲート電圧が０よりも高いと判定した場合、前記ゲート及び前記第１端子の間のリークが発生していると判定する請求項８〜１３のいずれか１項に記載のスイッチの駆動装置。
15. 前記ゲート検出部は、前記ゲート抵抗体の両端の電圧を検出し、
    前記リーク判定部は、検出された前記両端の電圧に基づいて、前記ゲート及び前記第１端子の間のリーク、並びに前記ゲート及び前記第２端子の間のリークのうち、少なくとも一方が発生していることを判定する請求項８に記載のスイッチの駆動装置。
16. 前記ゲート検出部は、前記ゲート電圧を検出し、
    前記リーク判定部は、検出された前記ゲート電圧が前記スイッチの電源電圧（ＶＰ）から低下し始めてから、検出された前記ゲート電圧が前記スイッチのミラー電圧（Ｖｍｉｌ）になるまでの時間、
    検出された前記ゲート電圧が前記スイッチのミラー電圧から低下し始めてから、検出された前記ゲート電圧が０になるまでの時間、
    検出された前記ゲート電圧が０から上昇し始めてから、検出された前記ゲート電圧が前記スイッチのミラー電圧になるまでの時間、又は
    検出された前記ゲート電圧が前記スイッチのミラー電圧から上昇し始めてから、検出された前記ゲート電圧が前記スイッチの電源電圧になるまでの時間を算出し、算出した時間の今回の値が前回の値よりも短くなっていると判定した場合、前記ゲート及び前記第１端子の間のリーク、並びに前記ゲート及び前記第２端子の間のリークのうち、少なくとも一方が発生していることを判定する請求項８に記載のスイッチの駆動装置。
17. 前記ゲート検出部は、前記ゲートに流れる電流を検出し、
    前記リーク判定部は、前記スイッチの操作状態としてオフ操作が指示されている期間のうち、前記スイッチのゲート電圧が０になっていると想定される期間において、前記ゲート検出部の検出値に基づいて前記ゲートの放電電流が流れていると判定した場合、前記ゲート及び前記第１端子の間のリークが発生していると判定する請求項８に記載のスイッチの駆動装置。
18. 前記ゲート検出部は、前記ゲートに流れる電流を検出し、
    前記リーク判定部は、前記スイッチの操作状態としてオン操作が指示されている期間のうち、前記スイッチのゲート電圧がその電源電圧になっていると想定される期間において、前記ゲート検出部の検出値に基づいて前記ゲートの充電電流が流れていると判定した場合、前記ゲート及び前記第２端子の間のリークが発生していると判定する請求項８又は１７に記載のスイッチの駆動装置。
19. 前記ゲート検出部は、前記ゲートに流れる電流を検出し、
    前記リーク判定部は、前記スイッチの操作状態の指示がオン操作に切り替えられた場合、前記ゲート検出部の検出値に基づいて前記ゲートに充電電流が流れる時間を算出し、算出した時間に基づいて、前記ゲート及び前記第１端子の間のリーク、並びに前記ゲート及び前記第２端子の間のリークのうち、少なくとも一方が発生していることを判定する請求項８，１７，１８のいずれか１項に記載のスイッチの駆動装置。
20. 前記ゲート検出部は、前記ゲートに流れる電流を検出し、
    前記リーク判定部は、前記スイッチの操作状態の指示がオフ操作に切り替えられた場合、前記ゲート検出部の検出値に基づいて前記ゲートから放電電流が流れる時間を算出し、算出した時間に基づいて、前記ゲート及び前記第１端子の間のリーク、並びに前記ゲート及び前記第２端子の間のリークのうち、少なくとも一方が発生していることを判定する請求項８，１７〜１９のいずれか１項に記載のスイッチの駆動装置。
21. 前記ゲート検出部は、前記ゲートに流れる電流を検出し、
    前記リーク判定部は、前記ゲート検出部の検出値に基づいて、前記スイッチの操作状態の指示がオン操作に切り替えられた場合における前記ゲートに充電電流が流れる時間、又は前記スイッチの操作状態の指示がオフ操作に切り替えられた場合における前記ゲートから放電電流が流れる時間を算出し、算出した時間の今回の値が前回の値よりも短くなっていると判定した場合、前記ゲート及び前記第１端子の間のリーク、並びに前記ゲート及び前記第２端子の間のリークのうち、少なくとも一方が発生していることを判定する請求項８に記載のスイッチの駆動装置。

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