JP2020043626A - スイッチの駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、逆導通型スイッチ及び第２スイッチＳＷ２で発生する損失を低減できるスイッチの駆動装置を提供する。【解決手段】逆導通型スイッチは、第１スイッチＳＷ１及びフリーホイールダイオードを備えるＲＣ−ＩＧＢＴである。第２スイッチＳＷ２は、ボディダイオードが形成されたＭＯＳＦＥＴである。逆導通型スイッチのゲートに電圧が印加されている場合のフリーホイールダイオードのオン抵抗は、逆導通型スイッチのゲートに電圧が印加されていない場合のフリーホイールダイオードのオン抵抗よりも大きい。駆動装置は、逆導通型スイッチ及び第２スイッチＳＷ２に第２方向（逆方向）に電流が流れると判定した場合、逆導通型スイッチのゲートに電圧を印加させない。【選択図】 図６

Description

本発明は、スイッチの駆動装置に関する。

従来、例えば特許文献１に見られるように、ＳｉデバイスとしてのＩＧＢＴと、ＳｉＣデバイスとしてのＭＯＳＦＥＴとの並列接続体を駆動するスイッチの駆動装置が知られている。

特開２０１８−０６８０９７号公報

駆動装置の駆動対象となるスイッチとしては、ＲＣ−ＩＧＢＴもある。ＲＣ−ＩＧＢＴは、ＩＧＢＴと、これに逆並列されたフリーホイールダイオードとが同一チップ上に形成されたダイオード内蔵型のパワー半導体素子である。

ＲＣ−ＩＧＢＴは、そのゲートに電圧が印加されている場合のフリーホイールダイオードのオン抵抗が、ゲートに電圧が印加されていない場合のフリーホイールダイオードのオン抵抗よりも大きくなる特性を有している。このため、ＲＣ−ＩＧＢＴのゲートに電圧が印加されている場合にフリーホイールダイオードに順方向電流が流れると、フリーホイールダイオードにおける損失が増大する。

ここで、駆動装置の駆動対象として、ＭＯＳＦＥＴと、ＭＯＳＦＥＴに並列接続されたＲＣ−ＩＧＢＴとが用いられることがある。この場合、ＲＣ−ＩＧＢＴが上述した特性を有することから、同期整流が行われるときにおいてＭＯＳＦＥＴ及びＲＣ−ＩＧＢＴで発生する損失の増加が懸念される。

なお、ＭＯＳＦＥＴ及びＲＣ−ＩＧＢＴに限らず、第１駆動対象スイッチ及び第１駆動対象スイッチに逆並列接続されたフリーホイールダイオードが同一チップ上に形成された逆導通型スイッチと、ボディダイオードが形成された第２駆動対象スイッチとが駆動対象とされる場合であっても、同様の問題が懸念される。

本発明は、逆導通型スイッチ及び第２駆動対象スイッチで発生する損失を低減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、第１駆動対象スイッチ及び前記第１駆動対象スイッチに逆並列接続されたフリーホイールダイオードが同一チップ上に形成された逆導通型スイッチと、
ボディダイオードが形成された第２駆動対象スイッチと、を駆動するスイッチの駆動装置において、
前記第１駆動対象スイッチの両端のうち、前記フリーホイールダイオードのカソードが接続されている方を第１端とし、前記フリーホイールダイオードのアノードが接続されている方を第２端とする場合、前記逆導通型スイッチにおいて、前記第２端側から前記第１端側へと前記第１駆動対象スイッチを介して電流が流れないようになっており、
前記逆導通型スイッチのゲートに電圧が印加されている場合の前記フリーホイールダイオードのオン抵抗は、前記逆導通型スイッチのゲートに電圧が印加されていない場合の前記フリーホイールダイオードのオン抵抗よりも大きくされており、
前記逆導通型スイッチ及び前記第２駆動対象スイッチに、前記第２端側から前記第１端側へと向かう方向に電流が流れることを判定する方向判定部と、
前記方向判定部により電流が流れると判定された場合、前記逆導通型スイッチのゲートに電圧を印加させない制御部と、を備える。

本発明では、逆導通型スイッチにおいて、第２端側から第１端側へと第１駆動対象スイッチを介して電流が流れないようになっている。このため、逆導通型スイッチ及び第２駆動対象スイッチに、第２端側から第１端側へと向かう方向に電流が流れる場合、逆導通型スイッチにおいては、フリーホイールダイオードに電流が流れる。

ここで、逆導通型スイッチのゲートに電圧が印加されている場合のフリーホイールダイオードのオン抵抗は、逆導通型スイッチのゲートに電圧が印加されていない場合のフリーホイールダイオードのオン抵抗よりも大きい。この点に鑑み、本発明は、逆導通型スイッチ及び第２駆動対象スイッチに、第２端側から第１端側へと向かう方向に電流が流れると方向判定部により判定された場合、制御部は、逆導通型スイッチのゲートに電圧を印加させない。このため、逆導通型スイッチ及び第２駆動対象スイッチに、第２端側から第１端側へと向かう方向に電流が流れる場合において、フリーホイールダイオードのオン抵抗を低下させることができる。その結果、逆導通型スイッチ及び第２駆動対象スイッチで発生する損失を低減することができる。

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。 スイッチの電流電圧特性を示す図。 駆動回路の構成を示す図。 第１，第２スイッチの駆動態様を示す図。 第２実施形態に係る駆動回路の構成を示す図。 ドライブＩＣにより実行される処理の手順を示すフローチャート。 第３実施形態に係る駆動回路の構成を示す図。 第４実施形態に係る駆動回路の構成を示す図。 第５実施形態に係る駆動回路の構成を示す図。 第６実施形態に係る駆動回路の構成を示す図。 同期整流時における第１，第２スイッチの駆動態様を示す図。 第６実施形態の変形例２に係るドライブＩＣにより実行される処理の手順を示すフローチャート。 第７実施形態に係る同期整流時における第１，第２スイッチの駆動態様を示す図。 第７実施形態の変形例に係るドライブＩＣにより実行される処理の手順を示すフローチャート。 第８実施形態に係る同期整流時の処理を説明するための図。

＜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。本実施形態に係る駆動装置は、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、電力変換装置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は、例えば車載主機である。回転電機３０は、インバータ２０を介して直流電源１０に電気的に接続されている。本実施形態において、回転電機３０は、３相のものが用いられている。回転電機３０としては、例えば、永久磁石同期機を用いることができる。また、直流電源１０は、例えば百Ｖ以上となる端子電圧を有する蓄電池である。具体的には例えば、直流電源１０はリチウムイオン蓄電池又はニッケル水素蓄電池等の２次電池である。なお、直流電源１０には、コンデンサ１１が並列接続されている。

インバータ２０は、各相に対応する上，下アームスイッチ部２０Ｈ，２０Ｌを備えている。各相において、上アームスイッチ部２０Ｈと下アームスイッチ部２０Ｌとは直列接続されている。各相において、上アームスイッチ部２０Ｈと下アームスイッチ部２０Ｌとの接続点には、回転電機３０の各相の巻線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。

各スイッチ部２０Ｈ，２０Ｌは、逆導通型スイッチＳＷＭと、第２駆動対象スイッチに相当する第２スイッチＳＷ２との並列接続体を備えている。各相において、上アームスイッチ部２０Ｈの逆導通型スイッチＳＷＭ及び第２スイッチＳＷ２それぞれの第１主端子には、直流電源１０の正極側が接続されている。各相において、下アームスイッチ部２０Ｌの逆導通型スイッチＳＷＭ及び第２スイッチＳＷ２それぞれの第２主端子には、直流電源１０の負極側が接続されている。各相において、上アームスイッチ部２０Ｈの逆導通型スイッチＳＷＭ及び第２スイッチＳＷ２それぞれの第２主端子には、下アームスイッチ部２０Ｌの逆導通型スイッチＳＷＭ及び第２スイッチＳＷ２それぞれの第１主端子が接続されている。

本実施形態において、逆導通型スイッチＳＷＭは、第１駆動対象スイッチに相当する第１スイッチＳＷ１及び第１スイッチＳＷ１に逆並列接続されたフリーホイールダイオードＦＤが同一チップ上に形成されたＲＣ−ＩＧＢＴである。このため、逆導通型スイッチＳＷＭにおいて、第２主端子は、第１スイッチＳＷ１のエミッタ及びフリーホイールダイオードＦＤのアノードであり、第１主端子は、第１スイッチＳＷ１のコレクタ及びフリーホイールダイオードＦＤのカソードである。

また、第２スイッチＳＷ２は、ＳｉＣデバイスとしてのＮチャネルＭＯＳＦＥＴである。このため、第２スイッチＳＷ２において、第２主端子はソースであり、第１主端子はドレインである。第２スイッチＳＷ２には、ボディダイオードＢＤが内蔵されている。

本実施形態において、各スイッチ部をＲＣ−ＩＧＢＴ及びＭＯＳＦＥＴの並列接続体で構成した理由は、ＩＧＢＴ，ＭＯＳＦＥＴに第１主端子側から第２主端子側へと向かう方向に電流が流れる場合、小電流領域においてオン抵抗が低いＭＯＳＦＥＴに電流を流通させることにより、小電流領域における損失を低減するためである。以下、図２を用いて説明する。なお、図２において、一点鎖線は、ＭＯＳＦＥＴのドレイン及びソース間電圧Ｖｄｓとドレイン電流Ｉｄｓとの電圧電流特性を示し、破線は、ＲＣ−ＩＧＢＴのコレクタ及びエミッタ間電圧Ｖｃｅとコレクタ電流Ｉｃｅとの電圧電流特性を示す。また、実線は、ＩＧＢＴ及びＭＯＳＦＥＴを並列で使用した場合の電圧電流特性を示す。

図２に示すように、電流が所定電流Ｉｔｈよりも小さい小電流領域においては、ドレイン電流Ｉｄｓに対するドレイン及びソース間電圧Ｖｄｓが、コレクタ電流Ｉｃｅに対するコレクタ及びエミッタ間電圧Ｖｃｅよりも低い。すなわち、小電流領域においては、ＭＯＳＦＥＴのオン抵抗がＩＧＢＴのオン抵抗よりも小さい。このため、小電流領域においては、互いに並列接続されたＭＯＳＦＥＴ及びＩＧＢＴのうち、ＭＯＳＦＥＴの方に電流が多く流れることとなる。一方、電流が所定電流Ｉｔｈよりも大きい大電流領域においては、コレクタ電流Ｉｃｅに対するコレクタ及びエミッタ間電圧Ｖｃｅがドレイン電流Ｉｄｓに対するドレイン及びソース間電圧Ｖｄｓよりも低い。すなわち、大電流領域においては、ＩＧＢＴのオン抵抗がＭＯＳＦＥＴのオン抵抗よりも小さい。このため、大電流領域においては、互いに並列接続されたＭＯＳＦＥＴ及びＩＧＢＴのうち、ＩＧＢＴの方に電流が多く流れることとなる。

また、第１スイッチＳＷ１の閾値電圧である第１閾値電圧Ｖｔｈ１は、第２スイッチＳＷ２の閾値電圧である第２閾値電圧Ｖｔｈ２よりも高く設定されている。なお、本実施形態において、第１スイッチＳＷ１に流通可能なコレクタ電流Ｉｃｅの最大値は、第２スイッチＳＷ２に流通可能なドレイン電流Ｉｄｓの最大値よりも大きく設定されている。

先の図１の説明に戻り、制御システムは、相電流センサ４１を備えている。相電流センサ４１は、回転電機３０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。相電流センサ４１は、例えば、上アームスイッチ部２０Ｈ及び下アームスイッチ部２０Ｌの接続点と、巻線３１の第１端とを電気的に接続するバスバー等の電気経路に流れる電流を検出する。相電流センサ４１の検出値は、制御装置４０に入力される。

制御装置４０は、マイコンを主体として構成され、生成部を含む。制御装置４０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。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、インバータ２０を駆動する。制御量は、例えばトルクである。制御装置４０は、インバータ２０の各スイッチＳＷ１，ＳＷ２を駆動すべく、各スイッチＳＷ１，ＳＷ２の駆動信号を、各スイッチ部２０Ｈ，２０Ｌに対して個別に設けられた駆動回路Ｄｒに対して出力する。制御装置４０は、例えば、電気角で互いに位相が１２０°ずれた３相指令電圧と三角波等のキャリア信号との大小比較に基づくＰＷＭ処理により、各駆動回路Ｄｒに対応する駆動信号を生成する。駆動信号は、スイッチのオン状態を指示するオン指令と、オフ状態を指示するオフ指令とのいずれかをとる。各相において、上アーム側の駆動信号と、対応する下アーム側の駆動信号とは、交互にオン指令とされる。このため、各相において、上アームスイッチ部２０Ｈの各スイッチＳＷ１，ＳＷ２と、下アームスイッチ部２０Ｌの各スイッチＳＷ１，ＳＷ２とは、交互にオン状態とされる。

図３を用いて、駆動回路Ｄｒについて説明する。駆動回路Ｄｒ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。なお、図３では、第２スイッチＳＷ２のボディダイオードＢＤ等の図示を省略している。

駆動回路Ｄｒは、ドライブＩＣ５０、第１ゲート抵抗体５１及び第２ゲート抵抗体５２を備えている。ドライブＩＣ５０には、第１ゲート抵抗体５１を介して第１スイッチＳＷ１のゲートが接続されている。ドライブＩＣ５０には、第２ゲート抵抗体５２を介して第２スイッチＳＷ２のゲートが接続されている。ドライブＩＣ５０は、制御装置４０から取得した第１，第２駆動信号ＩＮ１，ＩＮ２に基づいて、第１，第２スイッチＳＷ１，ＳＷ２を個別に駆動する。

ドライブＩＣ５０は、取得した第１駆動信号ＩＮ１がオン指令であると判定した場合、第１ゲート抵抗体５１を介して第１スイッチＳＷ１のゲートに電圧を印加する。これにより、第１スイッチＳＷ１のゲートに充電電流が供給され、図４のＩＧＢＴの欄に示すように、第１スイッチＳＷ１のゲート電圧が第１閾値電圧Ｖｔｈ１以上とされる。その結果、第１スイッチＳＷ１がオン状態に切り替えられ、第１スイッチＳＷ１のコレクタからエミッタへの電流の流通が許容される。なお、図４のＶＰは、ゲートに電圧を供給する電圧源の出力電圧を示す。

ドライブＩＣ５０は、取得した第１駆動信号ＩＮ１がオフ指令であると判定した場合、第１ゲート抵抗体５１を介して第１スイッチＳＷ１のゲートに電圧を印加しない。これにより、第１スイッチＳＷ１のゲートから第１ゲート抵抗体５１を介して放電電流が放出され、第１スイッチＳＷ１のゲート電圧が第１閾値電圧Ｖｔｈ１未満となる。その結果、第１スイッチＳＷ１がオフ状態とされる。この場合、逆導通型スイッチＳＷＭにおいて、エミッタ側（第２端側）からコレクタ側（第１端側）へと第１スイッチＳＷ１を介して電流が流れない。

ドライブＩＣ５０は、取得した第２駆動信号ＩＮ２がオン指令であると判定した場合、第２ゲート抵抗体５２を介して第２スイッチＳＷ２のゲートに電圧を印加する。これにより、第２スイッチＳＷ２のゲートに充電電流が供給され、図４のＭＯＳＦＥＴの欄に示すように、第２スイッチＳＷ２のゲート電圧が第２閾値電圧Ｖｔｈ２以上とされる。その結果、第２スイッチＳＷ２がオン状態に切り替えられ、ボディダイオードＢＤを介さずに第２スイッチＳＷ２のドレイン及びソース間の電流の流通が許容される。

ドライブＩＣ５０は、取得した第２駆動信号ＩＮ２がオフ指令であると判定した場合、第２ゲート抵抗体５２を介して第２スイッチＳＷ２のゲートに電圧を印加しない。これにより、第２スイッチＳＷ２のゲートから第２ゲート抵抗体５２を介して放電電流が放出され、第２スイッチＳＷ２のゲート電圧が第２閾値電圧Ｖｔｈ２未満となる。その結果、第２スイッチＳＷ２がオフ状態とされる。

本実施形態において、逆導通型スイッチＳＷＭ及び第２スイッチＳＷ２の並列接続体に流れる電流の方向として、第１，第２スイッチＳＷ１，ＳＷ２のコレクタ，ドレイン側からエミッタ，ソース側へと向かう方向を第１方向と称す。また、上記並列接続体に流れる電流の方向として、第１，第２スイッチＳＷ１，ＳＷ２のエミッタ，ソース側からコレクタ，ドレイン側へと向かう方向を第２方向と称す。なお、本実施形態において、制御装置４０が方向判定部を含む。また、制御装置４０及び駆動回路Ｄｒが制御部を構成する。

制御装置４０は、相電流センサ４１の検出値に基づいて、電流方向が第１方向又は第２方向のいずれであるかを判定する。また、制御装置４０は、相電流センサ４１の検出値に基づいて、逆導通型スイッチＳＷＭ及び第２スイッチＳＷ２の並列接続体に流れる合計電流を算出する。制御装置４０は、電流方向が第１方向であると判定して、かつ、逆導通型スイッチＳＷＭ及び第２スイッチＳＷ２の並列接続体に流れる合計電流が小電流領域に含まれると判定した場合、第２駆動信号ＩＮ２をオン指令及びオフ指令に交互に切り替えつつ、第１駆動信号ＩＮ１をオフ指令に維持する。これにより、第２スイッチＳＷ２がオン状態及びオフ状態に交互に切り替えられ、第１スイッチＳＷ１がオフ状態に維持される。

制御装置４０は、電流方向が第１方向であると判定して、かつ、上記合計電流が大電流領域に含まれると判定した場合、第１駆動信号ＩＮ１をオン指令及びオフ指令に交互に切り替えつつ、第２駆動信号ＩＮ２をオフ指令に維持する。これにより、第１スイッチＳＷ１がオン状態及びオフ状態に交互に切り替えられ、第２スイッチＳＷ２がオフ状態に維持される。

制御装置４０は、電流方向が第２方向であると判定した場合、同期整流を行う。詳しくは、制御装置４０は、同期整流のために、図４に示すように、第２駆動信号ＩＮ２をオン指令にしつつ、第１駆動信号ＩＮ１をオフ指令にする。以下、同期整流時において、このように各駆動信号ＩＮ１，ＩＮ２を生成する理由について説明する。

ボディダイオードＢＤのオン抵抗Ｒｂｄは、第１スイッチＳＷ１がオン状態とされている場合のフリーホイールダイオードＦＤのオン抵抗Ｒｆｄｏｎよりも大きい。また、第１スイッチＳＷ１がオン状態とされている場合のフリーホイールダイオードＦＤのオン抵抗Ｒｆｄｏｎは、第１スイッチＳＷ１がオフ状態とされている場合のフリーホイールダイオードＦＤのオン抵抗Ｒｆｄｏｆｆよりも大きい。また、第１スイッチＳＷ１がオフ状態とされている場合のフリーホイールダイオードＦＤのオン抵抗Ｒｆｄｏｆｆは、第２スイッチＳＷ２がオン状態とされている場合の第２スイッチＳＷ２のオン抵抗Ｒｍｏｓよりも大きい。

逆導通型スイッチＳＷＭにおいては、第２方向に第１スイッチＳＷ１を介して電流が流れないようになっている。このため、逆導通型スイッチＳＷＭ及び第２スイッチＳＷ２に第２方向に電流が流れる場合、逆導通型スイッチＳＷＭにおいては、フリーホイールダイオードＦＤに順方向電流が流れる。

ここで、逆導通型スイッチＳＷＭは、第１スイッチＳＷ１がオン状態とされている場合のフリーホイールダイオードＦＤのオン抵抗Ｒｆｄｏｎが、第１スイッチＳＷ１がオン状態とされていない場合のフリーホイールダイオードＦＤのオン抵抗Ｒｆｄｏｆｆよりも大きくなる特性を有している。

この点に鑑み、制御装置４０は、逆導通型スイッチＳＷＭ及び第２スイッチＳＷ２の並列接続体に流れる電流方向が第２方向であると判定した場合、第１駆動信号ＩＮ１をオフ指令にすることにより、第１スイッチＳＷ１のゲートに電圧を印加させない。これにより、第２方向に電流が流れる場合において、フリーホイールダイオードＦＤのオン抵抗を低下させることができる。その結果、同期整流時において逆導通型スイッチＳＷＭ及び第２スイッチＳＷ２で発生する導通損失を低減することができる。

また、本実施形態において、制御装置４０は、電流方向が第２方向であると判定した場合、第２駆動信号ＩＮ２もオン指令とする。これにより、同期整流時における第２スイッチＳＷ２のオン抵抗をより低下させることができ、逆導通型スイッチＳＷＭ及び第２スイッチＳＷ２で発生する導通損失をより低減することができる。

＜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、図５に示すように、制御装置４０は、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２に共通の駆動信号ＩＮＴを生成して駆動回路Ｄｒに対して出力する。また、制御装置４０は、電流方向の判定結果を含む信号である電流方向信号Ｓｇを生成して駆動回路Ｄｒに対して出力する。図５において、先の図３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、電流方向信号Ｓｇの通信方法は、任意の方法を用いることができ、例えば、ＳＰＩ（登録商標）や、ＣＡＮ、ＵＡＲＴ、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）、パラレル通信を用いることができる。また、通信は、例えば、２値のデジタル信号であってもよいし、Ｄｕｔｙ信号であってもよい。

制御装置４０は、回転電機３０の制御量を指令値に制御するために、駆動信号ＩＮＴをオン指令及びオフ指令に交互に切り替える。

図６に、本実施形態に係るドライブＩＣ５０の処理の手順を示す。

ステップＳ１０では、駆動信号ＩＮＴ及び電流方向信号Ｓｇを取得する。

ステップＳ１１では、駆動信号ＩＮＴがオン指令であるか否かを判定する。

ステップＳ１１において否定判定した場合には、オフ指令であると判定し、ステップＳ１２に進む。ステップＳ１２では、第１，第２スイッチＳＷ１，ＳＷ２それぞれのゲートに電圧を印加しないことにより、第１，第２スイッチＳＷ１，ＳＷ２をオフ状態にする。

ステップＳ１１において肯定判定した場合には、ステップＳ１３に進み、電流方向信号Ｓｇに基づいて電流方向が第１方向であるか否かを判定する。

ステップＳ１３において第１方向であると判定した場合には、ステップＳ１４に進み、第１，第２スイッチＳＷ１，ＳＷ２それぞれのゲートに電圧を印加することにより、第１，第２スイッチＳＷ１，ＳＷ２をオン状態にする。

ステップＳ１３において否定判定した場合には、電流方向が第２方向であると判定し、ステップＳ１５に進む。ステップＳ１５では、第１スイッチＳＷ１のゲートに電圧を印加しないことにより、第１スイッチＳＷ１をオフ状態にする。また、第２スイッチＳＷ２のゲートに電圧を印加することにより、第２スイッチ２をオン状態にする。

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、駆動回路Ｄｒは、第１ドライブＩＣ５０Ａと、第２ドライブＩＣ５０Ｂとを備えている。図７において、先の図５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。

第１ドライブＩＣ５０Ａには、第１ゲート抵抗体５１を介して第１スイッチＳＷ１のゲートが接続されている。第２ドライブＩＣ５０Ｂには、第２ゲート抵抗体５２を介して第２スイッチＳＷ２のゲートが接続されている。

第１ドライブＩＣ５０Ａには、駆動信号ＩＮＴ及び電流方向信号Ｓｇが入力される。第１ドライブＩＣ５０Ａは、取得した駆動信号ＩＮＴ及び電流方向信号Ｓｇに基づいて、第１スイッチＳＷ１を駆動する。第１ドライブＩＣ５０Ａの処理は、先の図６の処理のうち、ステップＳ１２，Ｓ１４，Ｓ１５の処理を変更したものとなる。詳しくは、ステップＳ１２，Ｓ１５の処理を、第１スイッチＳＷ１をオフ状態にする処理に変更する。また、ステップＳ１４の処理を、第１スイッチＳＷ１をオン状態にする処理に変更する。

第２ドライブＩＣ５０Ｂには、駆動信号ＩＮＴは入力されるが、電流方向信号Ｓｇは入力されない。第２ドライブＩＣ５０Ｂは、取得した駆動信号ＩＮＴがオン指令であると判定した場合、第２スイッチＳＷ２をオン状態にし、取得した駆動信号ＩＮＴがオフ指令であると判定した場合、第２スイッチＳＷ２をオフ状態にする。

以上説明した本実施形態によれば、第２ドライブＩＣ５０Ｂの端子数を削減することができ、ひいては駆動回路Ｄｒのコストを削減することができる。

＜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、図８に示すように、複数の第２スイッチＳＷ２がインバータ２０に備えられている。図８には、第２スイッチＳＷ２が２つ備えられている例を示す。図８において、先の図３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。

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、図９に示すように、複数の逆導通型スイッチＳＷＭがインバータ２０に備えられている。図９には、逆導通型スイッチＳＷＭが２つ備えられている例を示す。図９において、先の図３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。

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１０に示すように、制御システムは、逆導通型スイッチＳＷＭの温度を検出する第１温度センサ６１と、第２スイッチＳＷ２の温度を検出する第２温度センサ６２とを備えている。各温度センサ６１，６２は、例えば、感温ダイオード又はサーミスタである。第１，第２温度センサ６１，６２の検出値である第１，第２スイッチ温度ＴＤ１，ＴＤ２は、ドライブＩＣ５０に入力される。なお、図１０において、先の図３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。

ドライブＩＣ５０は、取得した第１，第２スイッチ温度ＴＤ１，ＴＤ２を制御装置４０に対して出力する。なお、制御装置４０に各スイッチ温度ＴＤ１、ＴＤ２の送信するに際し、ドライブＩＣ５０を介さなくてもよい。

続いて、図１１を用いて、同期整流時における制御装置４０の処理について説明する。

制御装置４０は、電流方向が第２方向であると判定して、かつ、第２スイッチ温度ＴＤ２が第２閾値温度Ｔｔｈ２以下であると判定した場合、第１駆動信号ＩＮ１をオフ指令にし、第２駆動信号ＩＮ２をオン指令にする。ここで、第２閾値温度Ｔｔｈ２は、第２スイッチＳＷ２の信頼性の低下を招かない温度に設定され、例えば、第２スイッチＳＷ２の動作範囲温度の上限値、又はこの上限値未満の値に設定されている。

一方、制御装置４０は、電流方向が第２方向であると判定して、かつ、第２スイッチ温度ＴＤ２が第２閾値温度Ｔｔｈ２を超えていると判定した場合、第１，第２駆動信号ＩＮ１，ＩＮ２の双方をオフ指令にする。これにより、第２スイッチＳＷ２のゲートに電圧を印加させない。つまり、ボディダイオードＢＤのオン抵抗Ｒｂｄは、第１スイッチＳＷ１がオン状態とされている場合のフリーホイールダイオードＦＤのオン抵抗Ｒｆｄｏｎよりも大きい。このため、同期整流時において、第２スイッチＳＷ２がオフ状態とされている場合、フリーホイールダイオードＦＤにより多くの電流が流れる。その結果、第２スイッチＳＷ２の発熱量が低下する。

この点に鑑み、制御装置４０は、電流方向が第２方向であると判定して、かつ、第２スイッチ温度ＴＤ２が第２閾値温度Ｔｔｈ２を超えていると判定した場合、第１，第２駆動信号ＩＮ１，ＩＮ２の双方をオフ指令にする。これにより、第２スイッチＳＷ２の温度上昇を抑制又は第２スイッチＳＷ２の温度を低下させることができ、第２スイッチＳＷ２の過熱保護を行うことができる。

＜第６実施形態の変形例１＞
制御装置４０は、電流方向が第２方向であると判定した場合、第２スイッチ温度ＴＤ２の高低に関わらず、第１駆動信号ＩＮ１をオン指令にしてもよい。この場合であっても、第６実施形態の効果に準じた効果を得ることはできる。

＜第６実施形態の変形例２＞
駆動回路Ｄｒの構成として、先の図５の構成が用いられてもよい。この場合、第１スイッチ温度ＴＤ１及び第２スイッチ温度ＴＤ２は、ドライブＩＣ５０に入力される。以下、図１２を用いて、ドライブＩＣ５０の処理について説明する。なお、図１２において、先の図６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Ｓ１６では、駆動信号ＩＮＴ、電流方向信号Ｓｇ及び第２スイッチ温度ＴＤ２を取得する。その後、ステップＳ１１に進む。

ステップＳ１３において否定判定した場合には、ステップＳ１７に進み、第２スイッチ温度ＴＤ２が第２閾値温度Ｔｔｈ２以下であるか否かを判定する。ステップＳ１７において肯定判定した場合には、ステップＳ１５に進む。一方、ステップＳ１７において否定判定した場合には、ステップＳ１２に進む。

このように、駆動回路Ｄｒ側においても、第６実施形態で説明した制御装置４０が実行する処理を実行することができる。

＜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、同期整流方法を変更する。制御装置４０は、図１３に示すように、電流方向が第２方向であると判定して、かつ、第１スイッチ温度ＴＤ１が第１閾値温度Ｔｔｈ１以下であると判定した場合、第１駆動信号ＩＮ１をオフ指令にし、第２駆動信号ＩＮ２をオン指令にする。ここで、第１閾値温度Ｔｔｈ１は、逆導通型スイッチＳＷＭの信頼性の低下を招かない温度に設定され、例えば、逆導通型スイッチＳＷＭの動作範囲温度の上限値、又はこの上限値未満の値に設定されている。

一方、制御装置４０は、電流方向が第２方向であると判定して、かつ、第１スイッチ温度ＴＤ１が第１閾値温度Ｔｔｈ１を超えていると判定した場合、第１，第２駆動信号ＩＮ１，ＩＮ２の双方をオン指令にする。つまり、第１スイッチＳＷ１がオフ状態とされている場合のフリーホイールダイオードＦＤのオン抵抗Ｒｆｄｏｆｆは、第２スイッチＳＷ２がオン状態とされている場合の第２スイッチＳＷ２のオン抵抗Ｒｍｏｓよりも大きい。このため、同期整流時において、第１スイッチＳＷ１がオン状態とされている場合、第２スイッチＳＷ２側により多くの電流が流れる。その結果、逆導通型スイッチＳＷＭの発熱量が低下する。

この点に鑑み、制御装置４０は、電流方向が第２方向であると判定して、かつ、第１スイッチ温度ＴＤ１が第１閾値温度Ｔｔｈ１を超えていると判定した場合、第１，第２駆動信号ＩＮ１，ＩＮ２の双方をオン指令にする。これにより、第１スイッチＳＷ１の温度上昇を抑制又は第１スイッチＳＷ１の温度を低下させることができ、逆導通型スイッチＳＷＭの過熱保護を行うことができる。

＜第７実施形態の変形例＞
駆動回路Ｄｒの構成として、先の図５の構成が用いられてもよい。この場合、第１スイッチ温度ＴＤ１及び第２スイッチ温度ＴＤ２は、ドライブＩＣ５０に入力される。以下、図１４を用いて、ドライブＩＣ５０の処理について説明する。なお、図１４において、先の図６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Ｓ１８では、駆動信号ＩＮＴ、電流方向信号Ｓｇ及び第１スイッチ温度ＴＤ１を取得する。その後、ステップＳ１１に進む。

ステップＳ１３において否定判定した場合には、ステップＳ１９に進み、第１スイッチ温度ＴＤ１が第１閾値温度Ｔｔｈ１以下であるか否かを判定する。ステップＳ１９において肯定判定した場合には、ステップＳ１５に進む。一方、ステップＳ１９において否定判定した場合には、ステップＳ１４に進む。

このように、駆動回路Ｄｒ側においても、第７実施形態で説明した制御装置４０が実行する処理を実行することができる。

＜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。本実施形態では、制御装置４０は、図１５に示すように、相電流センサ４１により検出された相電流の絶対値が規定電流Ｉα以下であると判定した場合、電流方向を判定することなく、第１，第２駆動信号ＩＮ１，ＩＮ２をオフ指令にする。

相電流の絶対値が小さい場合、電流方向を誤って判定しまうといった問題が生じ得る。このため、本実施形態によれば、この問題の発生を回避することができる。

＜第８実施形態の変形例＞
駆動回路Ｄｒ側において、第８実施形態で説明した制御装置４０が実行する処理を実行してもよい。この場合、駆動回路ＤｒのドライブＩＣは、制御装置４０から相電流センサ４１の検出値の情報を取得すればよい。

＜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。

・逆導通型スイッチとしては、ＲＣ−ＩＧＢＴに限らない。また、第２駆動対象スイッチとしては、ＭＯＳＦＥＴに限らない。

・スイッチを備える電力変換装置としては、インバータに限らず、例えばＤＣＤＣコンバータであってもよい。

４０…制御装置、ＳＷＭ…逆導通型スイッチ、ＳＷ２…第２スイッチ、Ｄｒ…駆動回路。

Claims (6)

1. 第１駆動対象スイッチ（ＳＷ１）及び前記第１駆動対象スイッチに逆並列接続されたフリーホイールダイオード（ＦＤ）が同一チップ上に形成された逆導通型スイッチ（ＳＷＭ）と、
   ボディダイオード（ＢＤ）が形成された第２駆動対象スイッチ（ＳＷ２）と、を駆動するスイッチの駆動装置において、
   前記第１駆動対象スイッチの両端のうち、前記フリーホイールダイオードのカソードが接続されている方を第１端とし、前記フリーホイールダイオードのアノードが接続されている方を第２端とする場合、前記逆導通型スイッチにおいて、前記第２端側から前記第１端側へと前記第１駆動対象スイッチを介して電流が流れないようになっており、
   前記逆導通型スイッチのゲートに電圧が印加されている場合の前記フリーホイールダイオードのオン抵抗（Ｒｆｄｏｎ）は、前記逆導通型スイッチのゲートに電圧が印加されていない場合の前記フリーホイールダイオードのオン抵抗（Ｒｆｄｏｆｆ）よりも大きくされており、
   前記逆導通型スイッチ及び前記第２駆動対象スイッチに、前記第２端側から前記第１端側へと向かう方向に電流が流れることを判定する方向判定部と、
   前記方向判定部により電流が流れると判定された場合、前記逆導通型スイッチのゲートに電圧を印加させない制御部と、を備えるスイッチの駆動装置。
2. 前記第２駆動対象スイッチのゲートに電圧が印加されている場合、前記第２駆動対象スイッチにおいて、前記ボディダイオードを介さずに電流の流通が許容されており、
   前記第２駆動対象スイッチのゲートに電圧が印加されている場合の前記第２駆動対象スイッチのオン抵抗（Ｒｍｏｓ）は、前記ボディダイオードのオン抵抗（Ｒｂｄ）よりも小さくされており、
   前記制御部は、前記方向判定部により電流が流れると判定された場合、前記第２駆動対象スイッチのゲートに電圧を印加させる請求項１に記載のスイッチの駆動装置。
3. 前記逆導通型スイッチのゲートに電圧が印加されていない場合の前記フリーホイールダイオードのオン抵抗は、前記第２駆動対象スイッチのゲートに電圧が印加されている場合の前記第２駆動対象スイッチのオン抵抗（Ｒｍｏｓ）よりも大きくされており、
   前記制御部は、前記方向判定部により電流が流れると判定された場合であっても、前記逆導通型スイッチの温度（ＴＤ１）がその閾値温度（Ｔｔｈ１）を超えたと判定したときには、前記逆導通型スイッチ及び前記第２駆動対象スイッチそれぞれのゲートに電圧を印加させる請求項２に記載のスイッチの駆動装置。
4. 前記ボディダイオードのオン抵抗（Ｒｂｄ）は、前記逆導通型スイッチのゲートに電圧が印加されている場合の前記フリーホイールダイオードのオン抵抗よりも大きくされており、
   前記逆導通型スイッチのゲートに電圧が印加されている場合の前記フリーホイールダイオードのオン抵抗は、前記第２駆動対象スイッチのゲートに電圧が印加されている場合の前記第２駆動対象スイッチのオン抵抗（Ｒｍｏｓ）よりも大きくされており、
   前記制御部は、前記方向判定部により電流が流れると判定されて、かつ、前記第２駆動対象スイッチの温度（ＴＤ２）がその閾値温度（Ｔｔｈ２）を超えたと判定した場合、前記第２駆動対象スイッチのゲートに電圧を印加させない請求項１〜３のいずれか１項に記載のスイッチの駆動装置。
5. 前記逆導通型スイッチ及び前記第２駆動対象スイッチそれぞれの駆動信号を生成する生成部（４０）を備えるシステムに適用されるスイッチの駆動装置において、
   前記生成部は、前記逆導通型スイッチ及び前記第２駆動対象スイッチそれぞれの共通の前記駆動信号（ＩＮＴ）と、前記逆導通型スイッチ及び前記第２駆動対象スイッチに流れる電流の方向を示す電流方向信号（Ｓｇ）と、を生成し、
   前記制御部は、
   前記逆導通型スイッチに対応して個別に設けられるとともに生成された前記駆動信号が入力され、入力された前記駆動信号に基づいて前記逆導通型スイッチを駆動する第１ドライブＩＣ（５０Ａ）と、
   前記第２駆動対象スイッチに対応して個別に設けられるとともに生成された前記駆動信号が入力され、入力された前記駆動信号に基づいて前記第２駆動対象スイッチを駆動する第２ドライブＩＣ（５０Ｂ）と、を有し、
   生成された前記電流方向信号は、前記第１ドライブＩＣ及び前記第２ドライブＩＣのうち前記第１ドライブＩＣのみに入力され、
   前記第１ドライブＩＣは、前記方向判定部を含み、入力された前記電流方向信号に基づいて、前記逆導通型スイッチ及び前記第２駆動対象スイッチに、前記第２端側から前記第１端側へと向かう方向に電流が流れることを判定し、前記第２端側から前記第１端側へと向かう方向に電流が流れると判定した場合、前記逆導通型スイッチのゲートに電圧を印加させない請求項１〜４のいずれか１項に記載のスイッチの駆動装置。
6. 前記制御部は、前記逆導通型スイッチ及び前記第２駆動対象スイッチの並列接続体に流れる合計電流が規定電流（Ｉα）以下であると判定した場合、前記逆導通型スイッチ及び前記第２駆動対象スイッチそれぞれのゲートに電圧を印加させない請求項１〜５のいずれか１項に記載のスイッチの駆動装置。

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