JP2019187172A - スイッチの駆動回路 - Google Patents

Abstract

【課題】上下アーム短絡が発生したことを判定できるスイッチの駆動回路を提供する。【解決手段】駆動回路は、オン指令がなされてから判定時間Ｃｔｈ経過するタイミングおいて、検出したセンス電圧Ｖｓｅｒが０よりも大きいセンス判定値Ｖｓｅｓｃ以上になるとともに、検出したスイッチの端子間電圧Ｖｃｅｒが短絡判定値Ｖｃｅｓｃ以上になっていると判定した場合、上下アーム短絡が発生していると判定する。短絡判定値Ｖｃｅｓｃは、上下アームのうち一方のアームのスイッチのみがオン状態とされている場合においてオン状態とされているスイッチの端子間電圧として想定される値の最大値よりも大きくて、かつ、上下アーム短絡が発生してから判定時間Ｃｔｈ経過するタイミングにおいてスイッチの端子間電圧として想定される値に設定されている。【選択図】 図３

Description

本発明は、直列接続された上下アームのスイッチを駆動するスイッチの駆動回路に関する。

この種の駆動回路としては、特許文献１に見られるように、センス抵抗体が接続されたセンス端子を有するスイッチ（例えばＩＧＢＴ）を駆動するものが知られている。スイッチは、上下アームそれぞれに対応して設けられ、上下アームのスイッチは直列接続されている。上下アームのスイッチの直列接続体には、直流電源が並列接続されている。

駆動回路は、スイッチのゲート電圧が第１の短絡検知レベルを超えて、かつ、センス抵抗体の両端の電位差であるセンス電圧が第２の短絡検知レベルを超えたと判定した場合、上下アームのスイッチの双方がオン状態になる上下アーム短絡が発生していると判定する。

特開２０１１−２９８１８号公報

上下アーム短絡を判定するために用いられるパラメータとして、スイッチのゲート電圧がふさわしくないこともある。この場合、上述した上下アーム短絡の判定方法とは別の判定方法の採用が望まれる。

本発明は、上下アーム短絡が発生したことを判定できるスイッチの駆動回路を提供することを主たる目的とする。

第１の発明は、直列接続された上下アームのスイッチを駆動するスイッチの駆動回路において、前記スイッチは、自身に流れる電流と相関を有する微小電流が流れるセンス端子を有し、前記センス端子に接続されたセンス抵抗体の両端の電位差であるセンス電圧を検出するセンス電圧検出部と、前記スイッチの端子間電圧を検出する端子間電圧検出部と、前記スイッチをオン状態に切り替える指令であるオン指令がなされてから判定時間経過するタイミングおいて、検出された前記センス電圧が０よりも大きいセンス判定値以上になるとともに、検出された前記端子間電圧が短絡判定値以上になっていると判定した場合、上下アームの前記スイッチの双方がオン状態になる上下アーム短絡が発生していると判定する判定部と、を備え、前記短絡判定値は、上下アームのうち一方のアームの前記スイッチのみがオン状態とされている場合においてオン状態とされている前記スイッチの端子間電圧として想定される値の最大値よりも大きくて、かつ、前記上下アーム短絡が発生してから前記判定時間経過するタイミングにおいて前記スイッチの端子間電圧として想定される値に設定されている。

スイッチがオフ状態からオン状態に切り替えられると、スイッチの端子間電圧は、スイッチに流れる電流に応じた電圧まで低下する。ここで、上下アーム短絡が発生する場合にスイッチに流れる短絡電流は、上下アームのうち一方のアームのスイッチのみがオン状態とされている場合においてオン状態とされているスイッチに流れる電流よりも大きい。このため、上下アーム短絡が発生する場合におけるスイッチの端子間電圧は、上下アームのうち一方のアームのスイッチのみがオン状態とされている場合においてオン状態とされているスイッチの端子間電圧よりも高くなる。

この点に鑑み、第１の発明の判定部は、オン指令がなされてから判定時間経過するタイミングおいて、検出されたセンス電圧が０よりも大きいセンス判定値以上になるとともに、検出された端子間電圧が短絡判定値以上になっていると判定した場合、上下アーム短絡が発生していると判定する。検出されたセンス電圧がセンス判定値以上になっているとの条件は、スイッチがオン状態となって電流が流れていることを判定するための条件である。短絡判定値は、上下アームのうち一方のアームのスイッチのみがオン状態とされている場合においてオン状態とされているスイッチの端子間電圧として想定される値の最大値よりも大きくて、かつ、上下アーム短絡が発生してから判定時間経過するタイミングにおいてスイッチの端子間電圧として想定される値に設定されている。この設定によれば、上下アーム短絡が発生していない場合、オン指令がなされてから判定時間が経過するタイミングにおいて、検出された端子間電圧が短絡判定値を下回る。一方、上下アーム短絡が発生している場合、オン指令がなされてから判定時間が経過するタイミングにおいて、検出された端子間電圧が短絡判定値以上となる。以上説明した第１の発明によれば、上下アーム短絡が発生していることを判定することができる。

第２の発明では、前記短絡判定値は、前記上下アーム短絡が発生してから前記判定時間経過するタイミングにおいて前記スイッチの端子間電圧として想定される値の最小値に設定されている。

上下アーム短絡が発生してから判定時間経過するタイミングにおいてスイッチの端子間電圧として想定される値は、例えばスイッチの個体差等に起因して変化し得る。このため、短絡判定値が、上下アーム短絡が発生してから判定時間経過するタイミングにおいてスイッチの端子間電圧として想定される値の最小値よりも大きい値に設定されると、上下アーム短絡が実際に発生しているにもかかわらず、判定時間が経過するタイミングにおいて端子間電圧が短絡判定値を下回る。その結果、上下アーム短絡が発生していないと誤判定される懸念がある。この点、第２の発明のように短絡判定値が設定されることにより、上下アーム短絡が実際に発生しているにもかかわらず、発生していないと誤判定されることを抑制できる。

第３の発明では、上下アームのうち一方のアームの前記スイッチのみがオン状態とされている場合においてオン状態とされている前記スイッチの端子間電圧として想定される値の最大値よりも大きくて、かつ、前記短絡判定値よりも小さい値を過電流判定値とする場合、前記判定部は、前記オン指令がなされてから前記判定時間経過するタイミングおいて、検出された前記端子間電圧が、前記過電流判定値以上となってかつ前記短絡判定値未満になっていると判定した場合、前記スイッチに過電流が流れていると判定する。

第３の発明によれば、スイッチに過電流が流れていることを判定することができる。

第４の発明では、前記スイッチのゲート電圧のオーダーが、上下アームの前記スイッチの直列接続体に並列接続される直流電源の電圧のオーダーよりも小さい。

スイッチのゲート電圧の検出値にノイズが重畳し得る。このため、上記特許文献１に記載の駆動回路では、上下アーム短絡が実際には発生していないにもかかわらず発生したと誤判定されることを抑制するために、ゲート電圧に重畳するノイズ分を上乗せした第１の短絡検知レベルが設定される必要がある。この場合、上下アーム短絡が実際に発生してから、ゲート電圧が第１の短絡検知レベルを超えるまでの時間が長くなり、上下アーム短絡の発生を迅速に判定できないおそれがある。

ここで、スイッチのゲート電圧のオーダーが、上下アームのスイッチの直列接続体に並列接続される直流電源の電圧のオーダーよりも小さい構成において、上下アーム短絡が発生する場合に検出されるスイッチの端子間電圧のオーダー（例えば数百Ｖ）は、スイッチのゲート電圧のオーダー（例えば数Ｖ〜数十Ｖ）よりも大きい。このため、ゲート電圧に重畳するノイズ分を上乗せした短絡判定値が設定されたとしても、その設定が、検出された端子間電圧と短絡判定値との大小比較に及ぼす影響は小さい。このため、第４の発明によれば、上下アーム短絡が発生したとの判定が遅延することを抑制できる。

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。 異常判定処理の手順を示すフローチャート。 短絡が発生した場合の各波形の推移を示すタイムチャート。 短絡が発生していない場合の各波形の推移を示すタイムチャート。 第１実施形態に係る駆動回路を示す図。 第３実施形態に係る駆動回路を示す図。

＜第１実施形態＞
以下、本発明に係るスイッチの駆動回路を具体化した第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態に係る駆動回路は、回転電機の制御システムを構成する。

図１に示すように、制御システムは、直流電源１０、電力変換器としてのインバータ２０、回転電機３０及び制御装置４０を備えている。回転電機３０の巻線３１は、インバータ２０を介して直流電源１０に接続されている。本実施形態では、直流電源１０の出力電圧として、蓄電池の出力電圧を昇圧する昇圧コンバータの出力電圧を想定している。昇圧コンバータの出力電圧は、可変設定される。なお、直流電源１０及びインバータ２０の間には、平滑コンデンサ１１が設けられている。また、回転電機３０としては、例えば永久磁石界磁型の同期機が用いられればよい。

インバータ２０は、３相分の上，下アームスイッチＳＷを備えている。各相の上，下アームスイッチＳＷの接続点には、回転電機３０の巻線３１の第１端が接続されている。各相の巻線３１の第２端は、中性点で接続されている。本実施形態では、インバータ２０のスイッチＳＷとして、電圧制御形の半導体スイッチング素子が用いられ、より具体的にはＩＧＢＴが用いられている。各スイッチＳＷには、フリーホイールダイオードＦＷＤが逆並列に接続されている。

制御装置４０は、周知のマイクロコンピュータを主体として構成されている。制御装置４０は、回転電機３０の制御量をその指令値に制御すべく、各相において、上アームのスイッチＳＷと下アームのスイッチＳＷとを交互にオン状態とする。制御量は、例えばトルクである。制御装置４０は、スイッチＳＷの駆動信号ＩＮとして、オン状態を指示するオン指令又はオフ状態を指示するオフ指令をインバータ２０の駆動回路Ｄｒに対して出力する。本実施形態では、便宜上、オン指令が論理Ｌの信号で表され、オフ指令が論理Ｈの信号で表されている。駆動回路Ｄｒは、各スイッチＳＷに対応して個別に設けられている。駆動回路Ｄｒは、制御装置４０からの駆動信号ＩＮを取得し、取得した駆動信号ＩＮに基づいて、スイッチＳＷを駆動する。

続いて図２を用いて、スイッチＳＷの駆動回路Ｄｒについて説明する。

駆動回路Ｄｒは、ドライブＩＣ５０を備えている。ドライブＩＣ５０は、ゲート駆動部５１、センス電圧検出部５２及びコレクタ電圧検出部５３（端子間電圧検出部に相当）を備えている。ゲート駆動部５１には、ドライブＩＣ５０の第１端子Ｔ１を介して充電用抵抗体６０の第１端が接続されている。充電用抵抗体６０の第２端には、スイッチＳＷのゲートが接続されている。スイッチＳＷのゲートには、放電用抵抗体６１を介してドライブＩＣ５０の第２端子Ｔ２が接続されている。第２端子Ｔ２には、ゲート駆動部５１が接続されている。

スイッチＳＷは、自身に流れるコレクタ電流と相関を有する微少電流が流れるセンス端子Ｓｔを備えている。センス端子Ｓｔには、センス抵抗体６２の第１端が接続され、センス抵抗体６２の第２端には、スイッチＳＷのエミッタが接続されている。センス抵抗体６２の第１端には、ドライブＩＣ５０の第３端子Ｔ３を介してセンス電圧検出部５２が接続されている。センス端子Ｓｔに流れる微少電流により、センス抵抗体６２に電圧降下が生じる。本実施形態では、スイッチＳＷのエミッタ電位に対するセンス抵抗体６２の第１端側の電位をセンス電圧Ｖｓｅｒと称すこととする。スイッチＳＷのエミッタには、ドライブＩＣ５０の第４端子Ｔ４が接続されている。センス電圧検出部５２は、第４端子Ｔ４の電位を基準として、センス電圧Ｖｓｅｒを検出する。本実施形態では、スイッチＳＷのエミッタ電位を０とし、センス抵抗体６２の第１端側の電位がエミッタ電位よりも高い場合のセンス電圧Ｖｓｅｒが正と定義されている。

コレクタ電圧検出部５３には、ドライブＩＣ５０の第５端子Ｔ５を介してスイッチＳＷのコレクタが接続されている。コレクタ電圧検出部５３は、第４端子Ｔ４の電位を基準として、スイッチＳＷのコレクタ及びエミッタ間電圧（以下「コレクタ電圧」と称す）Ｖｃｅｒを検出する。

ゲート駆動部５１は、制御装置４０から出力された駆動信号ＩＮを、ドライブＩＣ５０の第６端子Ｔ６を介して取得する。ゲート駆動部５１は、取得した駆動信号ＩＮがオン指令であると判定した場合、充電処理により、スイッチＳＷをオン状態に切り替える。充電処理は、充電用抵抗体６０を介してスイッチＳＷのゲートに充電電流を供給する処理である。充電処理によれば、スイッチＳＷのゲート電圧が閾値電圧Ｖｔｈ以上となる。その結果、スイッチＳＷがオフ状態からオン状態に切り替えられる。ゲート駆動部５１は、駆動信号ＩＮがオフ指令であると判定した場合、放電処理により、スイッチＳＷをオフ状態に切り替える。放電処理は、放電用抵抗体６１を介してスイッチＳＷのゲートから放電電流を放出させる処理である。放電処理によれば、スイッチＳＷのゲート電圧が閾値電圧Ｖｔｈ未満となる。その結果、スイッチＳＷがオン状態からオフ状態に切り替えられる。

ドライブＩＣ５０は、異常判定部５４を備えている。異常判定部５４には、センス電圧検出部５２により検出されたセンス電圧Ｖｓｅｒと、コレクタ電圧検出部５３により検出されたコレクタ電圧Ｖｃｅｒとが入力される。異常判定部５４は、上下アーム短絡の発生又はスイッチＳＷに過電流が流れていることを判定する異常判定処理を行う。

図４に、異常判定処理の手順を示す。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。

ステップＳ１０では、フラグＦが０であるか否かを判定する。本実施形態において、フラグＦの初期値は０とされている。

ステップＳ１１では、駆動信号ＩＮを取得し、取得した駆動信号ＩＮの論理がＨ（オフ指令）からＬ（オン指令）に切り替わったか否かを判定する。

ステップＳ１１において切り替わったと判定した場合には、ステップＳ１２に進み、フラグＦを１にする。また、ステップＳ１１において肯定判定されてからの経過時間ＣＮＴの経時を開始する。

ステップＳ１２の処理が完了した場合、又はステップＳ１０においてフラグＦが１であると判定した場合には、ステップＳ１３に進み、経過時間ＣＮＴが判定時間Ｃｔｈ以上になったか否かを判定する。

ステップＳ１４において肯定判定した場合には、ステップＳ１４に進み、検出されたセンス電圧Ｖｓｅｒが第１センス判定値Ｖｓｅｓｃ以上になって、かつ、検出されたコレクタ電圧Ｖｃｅｒが短絡判定値Ｖｃｅｓｃ以上になっているか否かを判定する。

本実施形態において、第１センス判定値Ｖｓｅｓｃは、スイッチＳＷに流れるコレクタ電流が０の状態で上下アーム短絡が発生し、コレクタ電流が０から上昇し始めてから判定時間Ｃｔｈ経過するタイミングにおいて、センス電圧として想定される値の最小値に設定されている。

また、短絡判定値Ｖｃｅｓｃは、上下アーム短絡が発生してから判定時間Ｃｔｈ経過するタイミングにおいてコレクタ電圧として想定される値の最小値に設定されている。この設定は、上下アーム短絡が発生してコレクタ電流が０から上昇し始めてから判定時間Ｃｔｈ経過したタイミングにおいてコレクタ電圧として想定される値が、直流電源１０の出力電圧、スイッチＳＷの温度及び量産されるスイッチＳＷの個体差等に起因して変化し得ることに鑑みた設定である。また、判定時間Ｃｔｈは、例えば、スイッチＳＷの１スイッチング周期においてオン指令がなされる期間の最小値よりも短い時間に設定されている。１スイッチング周期のうちオン指令がなされる期間は、回転電機３０の制御量を制御するために変化し得る。

ステップＳ１４において肯定判定した場合には、ステップＳ１５に進み、上下アーム短絡が発生していると判定する。また、ゲート駆動部５１に対して放電処理の実行を指示する。これにより、スイッチＳＷがオフ状態に切り替えられる。

ステップＳ１４において否定判定した場合には、ステップＳ１６に進み、検出されたセンス電圧Ｖｓｅｒが第２センス判定値Ｖｓｅｏｃ以上になっているとの条件、及び検出されたコレクタ電圧Ｖｃｅｒが過電流判定値Ｖｃｅｏｃ以上になってかつ短絡判定値Ｖｃｅｓｃ未満になっているとの条件のうち、少なくとも一方の条件が成立しているか否かを判定する。本実施形態において、第２センス判定値Ｖｓｅｏｃは、上下アームのうち一方のアームのスイッチＳＷのみがオン状態とされてかつオン状態とされているスイッチＳＷに過電流が流れている場合において、オン状態とされているスイッチＳＷのセンス電圧として想定される値の最小値に設定されている。

ステップＳ１６において肯定判定した場合には、ステップＳ１７に進み、スイッチＳＷに過電流が流れていると判定する。過電流は、スイッチＳＷの定格電流を超える電流である。また、ゲート駆動部５１に対して放電処理の実行を指示する。これにより、スイッチＳＷがオフ状態に切り替えられる。なお、ステップＳ１６において否定判定した場合には、経過時間ＣＮＴ及びフラグＦを０にする。

図４のタイムチャートを用いて、異常判定処理について説明する。図４（ａ）は駆動信号ＩＮの推移を示し、図４（ｂ）はコレクタ電圧Ｖｃｅｒの推移を示し、図４（ｃ）はスイッチＳＷのゲート電圧Ｖｇｅの推移を示す。図４（ｄ）はコレクタ電流Ｉｃの推移を示し、図４（ｅ）はセンス電圧Ｖｓｅｒの推移を示す。

図４に示す例は、直列接続された上下アームのスイッチＳＷのうち、一方である対向アームスイッチがショート故障している場合において、他方である自アームスイッチがオン状態に切り替えられる場合についての例である。

時刻ｔ１よりも前においては、自アームスイッチがオフ状態とされている。この場合のコレクタ電圧ＶｃｅｒをＶｃｅ２として示す。Ｖｃｅ２は、直流電源１０の出力電圧又はその近傍の値となる。

時刻ｔ１において駆動信号ＩＮがオフ指令からオン指令に切り替えられる。このため、自アームスイッチのゲートにゲート駆動部５１から充電電流が供給され、自アームスイッチのゲート電圧Ｖｇｅが上昇し始める。時刻ｔ２において自アームスイッチがオン状態に切り替えられ、コレクタ電圧Ｖｃｅｒが低下する。また、コレクタ電流Ｉｃが上昇し始めるため、センス電圧Ｖｓｅｒも上昇し始める。その後、コレクタ電流Ｉｃは、スイッチＳＷの飽和電流Ｉｓａｔまで上昇する。コレクタ電圧Ｖｃｅｒは、Ｖｃｅ２よりも小さいＶｃｅ１まで低下する。

時刻ｔ１から判定時間Ｃｔｈが経過する時刻ｔ３において、センス電圧Ｖｓｅｒが第１センス判定値Ｖｓｅｓｃ以上になって、かつ、コレクタ電圧Ｖｃｅｒが短絡判定値Ｖｃｅｓｃ以上になっていると異常判定部５４により判定される。このため、上下アーム短絡が発生していると判定され、スイッチＳＷがオフ状態に切り替えられる。

なお、時刻ｔ３〜ｔ４においてコレクタ電圧ＶｃｅｒがＶｃｅ２よりも高いＶｃｅ３となっているのは、スイッチＳＷがオフ状態に切り替えられる場合にサージ電圧が発生するためである。また、時刻ｔ４〜ｔ５におけるコレクタ電流Ｉｃは、テール電流である。

図５に、上下アーム短絡が発生せず、かつ、スイッチＳＷに過電流も流れない通常時における各波形の推移を示す。図５（ａ）〜図５（ｅ）は、先の図４（ａ）〜図４（ｅ）に対応している。

時刻ｔ１において駆動信号ＩＮがオフ指令からオン指令に切り替えられ、時刻ｔ２において自アームスイッチがオン状態に切り替えられる。その後、時刻ｔ３において、コレクタ電圧Ｖｃｅｒが短絡判定値Ｖｃｅｓｃ及び過電流判定値Ｖｃｅｏｃよりも小さい値まで低下する。

時刻ｔ１から判定時間Ｃｔｈが経過するタイミングにおいて、センス電圧Ｖｓｅｒが第１センス判定値Ｖｓｅｓｃ未満になって、かつ、コレクタ電圧Ｖｃｅｒが短絡判定値Ｖｃｅｓｃ未満になっていると判定される。また、センス電圧Ｖｓｅｒが第２センス判定値Ｖｓｅｏｃ未満になって、かつ、コレクタ電圧Ｖｃｅｒが過電流判定値Ｖｃｅｏｃ未満になっていると判定される。すなわち、ステップＳ１４、Ｓ１６において否定判定される。その結果、スイッチＳＷの駆動が継続される。そして時刻ｔ４において、駆動信号ＩＮがオフ指令に切り替えられることにより、その後スイッチＳＷがオフ状態に切り替えられる。なお、図５において、時刻ｔ１〜ｔ４の期間が、スイッチＳＷの１スイッチング周期においてオン指令がなされる期間である。

以上説明した本実施形態によれば、センス電圧Ｖｓｅｒ及びコレクタ電圧Ｖｃｅｒに基づいて、上下アーム短絡が発生していることを判定できる。

また、短絡判定値Ｖｃｅｓｃが、上下アーム短絡が発生してから判定時間Ｃｔｈ経過するタイミングにおいてコレクタ電圧として想定される値の最小値に設定されている。これにより、上下アーム短絡が実際に発生しているにもかかわらず、発生していないと誤判定されることを抑制できる。

スイッチＳＷのゲート電圧Ｖｇｅ及びセンス電圧Ｖｓｅｒのオーダーが、直流電源１０の数十分の一のオーダー又は数百分の一のオーダーとされている。具体的には例えば、スイッチＳＷのゲート電圧Ｖｇｅ及びセンス電圧Ｖｓｅｒのオーダーが、直流電源１０の取り得る範囲の最大値の数十分の一のオーダー又は数百分の一のオーダーとされている。この場合、ゲート電圧の検出値に重畳するノイズ分を上乗せした短絡判定値Ｖｃｅｓｃが設定されたとしても、その設定が、ステップＳ１４におけるコレクタ電圧Ｖｃｅｒと短絡判定値Ｖｃｅｓｃとの大小比較に及ぼす影響は小さい。このため本実施形態によれば、上下アーム短絡が発生したとの判定の遅延を抑制できる。

＜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、図６に示すように、インバータ２０の上下アームそれぞれが複数のスイッチの並列接続体で構成されている。具体的には、上下アームそれぞれが第１，第２スイッチＳＷ１，ＳＷ２の並列接続体で構成されている。第１，第２スイッチＳＷ１，ＳＷ２は、ＩＧＢＴである。第１，第２スイッチＳＷ１，ＳＷ２には、第１，第２フリーホイールダイオードＦＷＤ１，ＦＷＤ２が逆並列に接続されている。図６において、先の図２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。なお、図６では、先の図２に示したセンス電圧検出部５２、センス抵抗体６２、センス端子Ｓｔ、第３端子Ｔ３をそれぞれ、第１センス電圧検出部５２Ａ、第１センス抵抗体６２Ａ、第１センス端子Ｓｔ１、第３Ａ端子Ｔ３Ａと称すこととする。また、第１センス電圧検出部５２Ａにより検出されるセンス電圧Ｖｓｅｒを第１センス電圧Ｖｓｅｒ１と称すこととする。

充電用抵抗体６０の第２端には、第２スイッチＳＷ２のゲートが接続されている。第２スイッチＳＷ２のゲートには、放電用抵抗体６１の第１端が接続されている。このため、ゲート駆動部５１により、第１，第２スイッチＳＷ１，ＳＷ２は同期してオンオフされる。

第２スイッチＳＷ２は、自身に流れるコレクタ電流と相関を有する微少電流が流れる第２センス端子Ｓｔ２を備えている。第２センス端子Ｓｔ２には、第２センス抵抗体６２Ｂの第１端が接続され、第２センス抵抗体６２Ｂの第２端には、第２スイッチＳＷのエミッタが接続されている。本実施形態では、第２スイッチＳＷ２のエミッタ電位に対する第２センス抵抗体６２Ｂの第１端側の電位を第２センス電圧Ｖｓｅｒ２と称すこととする。第２センス電圧Ｖｓｅｒ２は、ドライブＩＣ５０の第３Ｂ端子Ｔ３Ｂを介して、ドライブＩＣ５０の第２センス電圧検出部５２Ｂにより検出される。検出された第２センス電圧Ｖｓｅｒ２は、異常判定部５４に入力される。

続いて、異常判定処理について、図４に示した異常判定処理との相違点を中心に説明する。

ステップＳ１４の処理を、検出された第１センス電圧Ｖｓｅｒ１及び第２センス電圧Ｖｓｅｒ２の双方が第１センス判定値Ｖｓｅｓｃ以上になって、かつ、検出されたコレクタ電圧Ｖｃｅｒが短絡判定値Ｖｃｅｓｃ以上になっているか否かを判定する処理に置き換える。第１センス判定値Ｖｓｅｓｃは、上下アーム短絡が発生してコレクタ電流が０から上昇し始めてから判定時間Ｃｔｈ経過するタイミングにおいて、第１，第２センス電圧として想定される値の最小値に設定されていればよい。

また、ステップＳ１６の処理を、第１センス電圧Ｖｓｅｒ１が第２センス判定値Ｖｓｅｏｃ以上になっているとの条件、第２センス電圧Ｖｓｅｒ２が第２センス判定値Ｖｓｅｏｃ以上になっているとの条件、及び検出されたコレクタ電圧Ｖｃｅｒが過電流判定値Ｖｃｅｏｃ以上になってかつ短絡判定値Ｖｃｅｓｃ未満になっているとの条件のうち、少なくとも１つの条件が成立しているか否かを判定する処理に置き換える。

以上説明した本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

＜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、図７に示すように、ドライブＩＣ５０の構成が変更されている。図７において、先の図６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。本実施形態では、ゲート駆動部５１、充電用抵抗体６０、放電用抵抗体６１、第１端子Ｔ１、第２端子Ｔ２をそれぞれ、第１ゲート駆動部５１Ａ、第１充電用抵抗体６０Ａ、第１放電用抵抗体６１Ａ、第１Ａ端子Ｔ１Ａ、第２Ａ端子Ｔ２Ａと称すこととする。

ドライブＩＣ５０は、第２ゲート駆動部５１Ｂを備えている。第２ゲート駆動部５１Ｂには、ドライブＩＣ５０の第１Ｂ端子Ｔ１Ｂを介して第２充電用抵抗体６０Ｂの第１端が接続されている。第２充電用抵抗体６０Ｂの第２端には、第２スイッチＳＷ２のゲートが接続されている。第２スイッチＳＷ２のゲートには、第２放電用抵抗体６１Ｂを介してドライブＩＣ５０の第２Ｂ端子Ｔ２Ｂが接続されている。第２Ｂ端子Ｔ２Ｂには、第２ゲート駆動部５１Ｂが接続されている。本実施形態では、第１，第２スイッチＳＷ１，ＳＷ２のオンオフを同期させるようにしている。このため、本実施形態では、第１ゲート駆動部５１Ａ及び第２ゲート駆動部５１Ｂには、制御装置４０により生成された共通の駆動信号が入力されることとする。

本実施形態における異常判定処理は、第２実施形態の異常判定処理と同様である。ちなみに、ステップＳ１６において肯定判定された場合、今回の制御周期において第１，第２スイッチＳＷ１，ＳＷ２のうち過電流が流れていないと判定された方のスイッチを、次回の制御周期においてオン状態とすることを許可してもよい。この場合、コレクタ電流がスイッチの定格電流以下であることを条件として、オン状態とすることを許可すればよい。

以上説明した本実施形態によれば、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、第１，第２スイッチＳＷ１，ＳＷ２のオンオフは同期させなくてもよい。この場合、例えば、第１ゲート駆動部５１Ａ及び第２ゲート駆動部５１Ｂに各別の駆動信号が入力されればよい。

＜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１センス判定値Ｖｓｅｓｃが、図３のステップＳ１４で説明した値よりも小さくて、かつ、０よりも大きい値に設定されていてもよい。この場合、第１センス判定値Ｖｓｅｓｃが第２センス判定値Ｖｓｅｏｃよりも小さい値又は同じ値となる。

・短絡判定値Ｖｃｅｓｃが、上下アーム短絡が発生してから判定時間Ｃｔｈ経過するタイミングにおいてコレクタ電圧として想定される値の最小値よりも大きくてかつ最大値以下の値に設定されていてもよい。

・制御システムは、直流電源１０の出力電圧を電源電圧として検出する電源電圧検出部を備える。異常判定部５４は、検出された電源電圧に基づいて、短絡判定値Ｖｃｅｓｃを可変設定してもよい。具体的には、異常判定部５４は、検出された電源電圧が高いほど、短絡判定値Ｖｃｅｓｃを高く設定すればよい。

・図１に示す構成において、インバータ２０のスイッチとしては、ＩＧＢＴに限らず、例えばＮチャネルＭＯＳＦＥＴであってもよい。この場合、ドライブＩＣ５０が備える端子間電圧検出部は、ＭＯＳＦＥＴのドレイン及びソース間電圧を検出する。

・図６又は図７に示す構成において、並列接続されたスイッチとしては、ＩＧＢＴ同士の並列接続体に限らず、例えば、ＩＧＢＴ及びＮチャネルＭＯＳＦＥＴの並列接続体であってもよい。

・電力変換器としては、直流電力及び交流電力のうち一方から他方に変換するインバータに限らない。上下アームのスイッチの直列接続体を備え、直列接続体が直流電源に並列接続される構成であれば、他の電力変換器であってもよい。

１０…蓄電池、５２…センス電圧検出部、５３…コレクタ電圧検出部、５４…異常判定部、ＳＷ…スイッチ、Ｄｒ…駆動回路。

Claims (4)

1. 直列接続された上下アームのスイッチ（ＳＷ，ＳＷ１，ＳＷ２）を駆動するスイッチの駆動回路（Ｄｒ）において、
   前記スイッチは、自身に流れる電流と相関を有する微小電流が流れるセンス端子（Ｓｔ，Ｓｔ１，Ｓｔ２）を有し、
   前記センス端子に接続されたセンス抵抗体（６２，６２Ａ，６２Ｂ）の両端の電位差であるセンス電圧を検出するセンス電圧検出部（５２，５２Ａ，５２Ｂ）と、
   前記スイッチの端子間電圧を検出する端子間電圧検出部（５３）と、
   前記スイッチをオン状態に切り替える指令であるオン指令がなされてから判定時間経過するタイミングおいて、検出された前記センス電圧が０よりも大きいセンス判定値以上になるとともに、検出された前記端子間電圧が短絡判定値以上になっていると判定した場合、上下アームの前記スイッチの双方がオン状態になる上下アーム短絡が発生していると判定する判定部と、を備え、
   前記短絡判定値は、上下アームのうち一方のアームの前記スイッチのみがオン状態とされている場合においてオン状態とされている前記スイッチの端子間電圧として想定される値の最大値よりも大きくて、かつ、前記上下アーム短絡が発生してから前記判定時間経過するタイミングにおいて前記スイッチの端子間電圧として想定される値に設定されているスイッチの駆動回路。
2. 前記短絡判定値は、前記上下アーム短絡が発生してから前記判定時間経過するタイミングにおいて前記スイッチの端子間電圧として想定される値の最小値に設定されている請求項１に記載のスイッチの駆動回路。
3. 上下アームのうち一方のアームの前記スイッチのみがオン状態とされている場合においてオン状態とされている前記スイッチの端子間電圧として想定される値の最大値よりも大きくて、かつ、前記短絡判定値よりも小さい値を過電流判定値とする場合、前記判定部は、前記オン指令がなされてから前記判定時間経過するタイミングおいて、検出された前記端子間電圧が、前記過電流判定値以上となってかつ前記短絡判定値未満になっていると判定した場合、前記スイッチに過電流が流れていると判定する請求項１又は２に記載のスイッチの駆動回路。
4. 前記スイッチのゲート電圧のオーダーが、上下アームの前記スイッチの直列接続体に並列接続される直流電源（１０）の電圧のオーダーよりも小さい請求項１〜３のいずれか１項に記載のスイッチの駆動回路。

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