JP2021027773A - スイッチの駆動回路及び駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】サージ検出部に故障が発生した場合であっても、スイッチを駆動する機会が制約されることを極力無くすことができるスイッチの駆動回路を提供する。【解決手段】制御システムにおいて、上アーム駆動回路ＤｒＨ及び下アーム駆動回路ＤｒＬは、スイッチのスイッチング状態の切り替えに伴って発生するサージ電圧を検出するサージ検出部６２と、検出されたサージ電圧に基づいて、スイッチのスイッチング状態を切り替える場合におけるスイッチのスイッチング速度を設定する速度設定部と、サージ検出部に故障が発生したか否かを判定する故障判定部と、を備えている。速度設定部は、サージ検出部に故障が発生したと判定された場合、サージ検出部に故障が発生していないと判定された場合に対してスイッチング速度の設定態様を変更しつつ、スイッチのオンオフ駆動を継続する。【選択図】図２

Description

本発明は、スイッチの駆動回路及び駆動装置に関する。

この種の駆動回路としては、特許文献１に記載されているように、スイッチの主電極間に印加される電圧を検出する主電圧検出部と、主電圧検出部により検出された電圧に基づいてスイッチのゲートに電流を注入する制御電流源と、スイッチの主電極間に流れる電流に基づいて制御電流源の電流を調整する調整部とを備えるものが知られている。これにより、スイッチのオフ状態への切り替えに伴って発生するサージ電圧の抑制を図っている。

特開２００７−２２１８６３号公報

サージ電圧を抑制するための駆動回路として、スイッチのスイッチング状態の切り替えに伴って発生するサージ電圧を検出するサージ検出部と、検出されたサージ電圧に基づいて、スイッチのスイッチング状態を切り替える場合におけるスイッチのスイッチング速度を設定する速度設定部とを備えるものがある。この駆動回路において、サージ検出部に故障が発生し得る。この場合、スイッチのオンオフ駆動を停止させることも考えられる。ただし、この場合、スイッチを駆動する機会を制約することになる。

本発明は、サージ検出部に故障が発生した場合であっても、スイッチを駆動する機会が制約されることを極力無くすことができるスイッチの駆動回路、及び該駆動回路を備え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回路において、
前記スイッチのスイッチング状態の切り替えに伴って発生するサージ電圧を検出するサージ検出部と、
前記サージ検出部により検出されたサージ電圧に基づいて、前記スイッチのスイッチング状態を切り替える場合における前記スイッチのスイッチング速度を設定する速度設定部と、
前記サージ検出部に故障が発生したか否かを判定する故障判定部と、を備え、
前記速度設定部は、前記サージ検出部に故障が発生したと判定された場合、前記サージ検出部に故障が発生していないと判定された場合に対して前記スイッチング速度の設定態様を変更しつつ、前記スイッチのオンオフ駆動を継続する。

本発明では、サージ検出部に故障が発生したと判定された場合、スイッチング速度の設定態様が変更される。この変更により、スイッチのオンオフ駆動の継続が可能となり、スイッチを駆動する機会が制約されることを極力無くすことができる。

ここで、スイッチング速度の設定態様の変更手法として、具体的には例えば、サージ検出部に故障が発生していないと判定された場合よりもスイッチング速度を低く設定する構成を採用することができる。

また、スイッチング速度の設定態様の変更手法として、具体的には例えば以下に説明する構成を採用することもできる。

前記スイッチは、上アームスイッチ及び下アームスイッチであり、
前記サージ検出部は、
前記上アームスイッチのオフ状態への切り替えに伴って発生するサージ電圧を検出する上アーム検出部と、
前記下アームスイッチのオフ状態への切り替えに伴って発生するサージ電圧を検出する下アーム検出部と、を有し、
前記速度設定部は、前記上アーム検出部により検出されたサージ電圧に基づいて、前記上アームスイッチをオフ状態に切り替える場合における前記上アームスイッチのスイッチング速度を設定し、前記下アーム検出部により検出されたサージ電圧に基づいて、前記下アームスイッチをオフ状態に切り替える場合における前記下アームスイッチのスイッチング速度を設定し、
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、オフ状態に切り替えられようとしているスイッチを自アームスイッチとし、残りのスイッチを対向アームスイッチとし、前記上アーム検出部及び前記下アーム検出部のうち、前記自アームスイッチに対応する検出部を自アーム検出部とし、前記対向アームスイッチに対応する検出部を対向アーム検出部とする場合、前記故障判定部は、前記自アーム検出部に故障が発生したか否かを判定し、
前記速度設定部は、前記自アーム検出部に故障が発生したと判定された場合、前記自アームスイッチをオフ状態に切り替える場合における前記自アームスイッチのスイッチング速度の設定に、前記対向アーム検出部により検出された、前記自アームスイッチのオフ状態への切り替えに伴って発生するサージ電圧を用いる。

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。 駆動回路の構成を示す図。 ゲート抵抗値のマップ情報の概要を示す図。 駆動回路が実行する処理の手順を示すフローチャート。 集積回路が実行する処理の手順を示すフローチャート。 制御部が実行する処理の手順を示すフローチャート。 第１実施形態の変形例に係る低圧コンデンサのショート故障又は高圧コンデンサ部のオープン故障が発生した場合におけるドレイン及びソース間電圧の推移を示すタイムチャート。 第１実施形態の変形例に係る低圧コンデンサのオープン故障又は高圧コンデンサ部のショート故障が発生した場合におけるドレイン及びソース間電圧の推移を示すタイムチャート。 第２実施形態に係る駆動回路の構成を示す図。 駆動回路が実行する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。

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、集積回路３０と、回転電機１０を制御対象とする制御部４０とを備えている。本実施形態において、制御システムは、車両に搭載されている。また、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は蓄電池である。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。

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。

制御部４０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４０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に対応する上，下アーム駆動信号ＳＧＨ，ＳＧＬを集積回路３０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。なお、本実施形態において、制御部４０が信号生成部に相当する。

集積回路３０は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）として構成され、制御部４０からの上，下アーム駆動信号ＳＧＨ，ＳＧＬ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。なお、上，下アーム駆動回路ＤｒＨ，ＤｒＬ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。

続いて、図２を用いて、駆動回路について説明する。なお、本実施形態において、上アーム駆動回路ＤｒＨと下アーム駆動回路ＤｒＬとは基本的には同じ構成である。このため、以下では、下アーム駆動回路ＤｒＬを例にして説明する。

下アーム駆動回路ＤｒＬは、バッファ回路５０及びゲート抵抗体５１を備えている。ゲート抵抗体５１は、抵抗値が可変とされている。バッファ回路５０は、集積回路３０から下アーム駆動信号ＳＧＬを取得し、取得した駆動信号ＳＧＬがオン指令である場合、ゲート抵抗体５１を介して下アームスイッチＳＷＬのゲートに充電電流を供給する。これにより、下アームスイッチＳＷＬのゲート電圧（すなわち、ソースに対するドレインの電位差）が閾値電圧Ｖｔｈ以上となり、下アームスイッチＳＷＬがオン状態とされる。一方、バッファ回路５０は、取得した駆動信号ＳＧＬがオフ指令である場合、下アームスイッチＳＷＬのゲートからゲート抵抗体５１を介して放電電流を放出させる。これにより、下アームスイッチＳＷＬのゲート電圧が閾値電圧Ｖｔｈ未満となり、下アームスイッチＳＷＬがオフ状態とされる。

下アーム駆動回路ＤｒＬは、設定部５２、オフ電圧検出部５３、サージ指令算出部５４、偏差算出部５５及びサージ検出部６０を備えている。サージ検出部６０は、複数のコンデンサの直列接続体を備えている。この直列接続体は、下アームスイッチＳＷＬに並列接続されている。この直列接続体は２つに分割され、そのうちの低電位側の部分が低圧コンデンサ部６１Ｌとされ、残りの部分が高圧コンデンサ部６１Ｈとされている。図２には、低圧コンデンサ部６１Ｌ及び高圧コンデンサ部６１Ｈそれぞれが１つのコンデンサにより構成されている例を示す。ただし、この構成に限らず、低圧コンデンサ部６１Ｌ及び高圧コンデンサ部６１Ｈの少なくとも一方が２つ以上のコンデンサにより構成されていてもよい。下アームスイッチＳＷＬのドレイン及びソース間電圧が複数のコンデンサにより分圧されることにより、各コンデンサの印加電圧をその許容上限値以下としつつ、高電圧となるサージ電圧を検出できる。なお、本実施形態において、各コンデンサの静電容量は互いに同じである。

サージ検出部６０は、サージ電圧検出部６２を備えている。サージ電圧検出部６２は、ピークホールド回路を備え、下アームスイッチＳＷＬのオフ状態への切り替えに伴って発生する低圧コンデンサ部６１Ｌの端子間電圧のピーク値を、オフ状態への切り替えに伴って発生するサージ電圧Ｖｐｈ（ドレイン及びソース間電圧のピーク値）として検出する。なお、検出されたサージ電圧Ｖｐｈは、下アーム駆動信号ＳＧＬとして次回のオフ指令が下アーム駆動回路ＤｒＬに入力されるまでにリセットされる。

オフ電圧検出部５３は、下アームスイッチＳＷＬがオフ状態とされている場合の低圧コンデンサ部６１Ｌの端子間電圧であるオフ時電圧Ｖｏｆｆを検出する。

サージ指令算出部５４は、検出されたオフ時電圧Ｖｏｆｆに基づいて、サージ指令値Ｖｓ＊を算出する。サージ指令値Ｖｓ＊は、電源電圧ＶＨｒよりも高くて、かつ、下アームスイッチＳＷＬのドレイン及びソース間電圧の許容上限値以下の値に設定される。

偏差算出部５５は、今回のスイッチング周期において検出されたサージ電圧Ｖｐｈをサージ指令値Ｖｓ＊から差し引くことにより、電圧偏差ΔＶｓ（＝Ｖｓ＊−Ｖｐｈ）を算出する。

下アーム駆動回路ＤｒＬは、電流検出部７０及び温度検出部７１を備えている。電流検出部７０は、下アームスイッチＳＷＬに流れるドレイン電流であるスイッチ電流ＩＤを検出する。温度検出部７１は、下アームスイッチＳＷＬの温度であるスイッチ温度ＴＤを検出する。電流検出部７０、温度検出部７１及びオフ電圧検出部５３の検出値は、設定部５２に入力される。

設定部５２は、電圧偏差ΔＶｓ、スイッチ電流ＩＤ、スイッチ温度ＴＤ及びオフ時電圧Ｖｏｆｆと、マップ情報とに基づいて、次回のスイッチング周期において下アームスイッチＳＷＬをオフ状態に切り替える場合におけるゲート抵抗体５１の抵抗値Ｒｏｆｆを設定するサージフィードバック制御を行う。これにより、検出されたサージ電圧Ｖｐｈがサージ指令値Ｖｓ＊にフィードバック制御される。マップ情報は、下アーム駆動回路ＤｒＬが備える記憶部としてのメモリ８０に記憶されている。メモリ８０は、ＲＯＭ以外の非遷移的実体的記録媒体（例えば、ＲＯＭ以外の不揮発性メモリ）である。

マップ情報は、電圧偏差ΔＶｓ、スイッチ電流ＩＤ、スイッチ温度ＴＤ及びオフ時電圧Ｖｏｆｆと関係付けられて抵抗値Ｒｏｆｆが規定された情報である。図３に示すように、複数の電圧偏差ΔＶｓ、複数のスイッチ電流ＩＤ、複数のスイッチ温度ＴＤ、及び複数のオフ時電圧Ｖｏｆｆそれぞれの組み合わせと関係付けられて抵抗値Ｒｏｆｆが規定されている。図３には、複数の電圧偏差ΔＶｓとして、３つの電圧偏差ΔＶ１，ΔＶ２，ΔＶ３を例示したがこれに限らない。

マップ情報では、電圧偏差ΔＶｓ（＞０）が大きいほど、抵抗値Ｒｏｆｆが小さくされている。また、スイッチ電流ＩＤが大きかったり、スイッチ温度ＴＤが高かったり、オフ時電圧Ｖｏｆｆが高かったりするほど、抵抗値Ｒｏｆｆが大きくされている。抵抗値Ｒｏｆｆが大きいほど、スイッチング速度は低くなる。

なお、本実施形態において、設定部５２、オフ電圧検出部５３、サージ指令算出部５４及び偏差算出部５５が速度設定部に相当する。

設定部５２は、図４に示す処理を実行する。この処理は、各コンデンサ部６１Ｈ，６１Ｌやサージ電圧検出部６２等、サージ検出部６０に故障が発生し得ることに鑑みたものである。

つまり、例えば、高圧コンデンサ部６１Ｈのオープン故障又は低圧コンデンサ部６１Ｌのショート故障が発生し得る。この場合、サージ検出部６０により検出されたサージ電圧Ｖｐｈが、実際のサージ電圧よりも低くなってしまう。その結果、設定部５２により設定されるゲート抵抗体５１の抵抗値が、サージ電圧Ｖｐｈをサージ指令値Ｖｓ＊にフィードバック制御する上で適切な抵抗値よりも低くなり、実際のスイッチング速度が適切なスイッチング速度よりも高くなる。これにより、下アームスイッチＳＷＬのオフ状態への切り替えに伴って発生するサージ電圧がその許容上限値を超えてしまい、下アームスイッチＳＷＬが故障する懸念がある。そこで、本実施形態では、図４に示す処理が実行される。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、下アームスイッチＳＷＬの過電流異常、又は下アームスイッチＳＷＬの過熱異常が発生しているか否かを判定する。例えば、スイッチ電流ＩＤが過電流閾値を超えていると判定した場合、過電流異常が発生していると判定すればよい。また、例えば、スイッチ温度ＴＤが過熱閾値を超えていると判定した場合、過熱異常が発生していると判定すればよい。

ステップＳ１０において過電流異常又は過熱異常が発生していると判定した場合には、ステップＳ１１に進み、下アーム駆動回路ＤｒＬが備える異常通知部８１に対して、第１フェール信号ＦＬ１の論理をＨにする指示を行う。異常通知部８１から出力される第１フェール信号ＦＬ１は、集積回路３０に入力される。

ステップＳ１０において過電流異常又は過熱異常のいずれも発生していないと判定した場合には、ステップＳ１２に進み、異常通知部８１に対して、第１フェール信号ＦＬ１の論理をＬにする指示を行う。

ステップＳ１３では、サージ検出部６０に故障が発生しているか否かを判定する。本実施形態では、前回のスイッチング周期において設定した抵抗値Ｒｏｆｆ（ｔ−１）に対して、今回のスイッチング周期において設定した抵抗値Ｒｏｆｆ（ｔ）が閾値ＳＴを超えてずれたと判定した場合、サージ検出部６０に故障が発生したと判定する。この判定手法は、サージ検出部６０に故障が発生していない場合、前回のスイッチング周期から今回のスイッチング周期までの短い期間において、抵抗値Ｒｏｆｆが大きく変化することがないことに鑑みた手法である。なお、ステップＳ１３で用いられる今回のスイッチング周期における抵抗値Ｒｏｆｆ（ｔ）は、電圧偏差ΔＶｓ、スイッチ電流ＩＤ、スイッチ温度ＴＤ、オフ時電圧Ｖｏｆｆ及びマップ情報に基づく上述した手法により設定される。

ステップＳ１３においてサージ検出部６０に故障が発生していないと判定した場合には、ステップＳ１４に進み、異常通知部８１に対して、第１フェール信号ＦＬ１とは異なる第２フェール信号ＦＬ２の論理をＬにする指示を行う。異常通知部８１から出力される第２フェール信号ＦＬ２は、集積回路３０を介して制御部４０に入力される。

ステップＳ１５では、電圧偏差ΔＶｓ、スイッチ電流ＩＤ、スイッチ温度ＴＤ及びオフ時電圧Ｖｏｆｆ及びマップ情報に基づいて、次回のスイッチング周期において下アームスイッチＳＷＬをオフ状態に切り替える場合におけるゲート抵抗体５１の抵抗値Ｒｏｆｆを設定するサージフィードバック制御を行う。

一方、ステップＳ１３においてサージ検出部６０に故障が発生していると判定した場合には、ステップＳ１６に進み、異常通知部８１に対して、第２フェール信号ＦＬ２の論理をＨにする指示を行う。

ステップＳ１７では、電圧偏差ΔＶｓ及びオフ時電圧Ｖｏｆｆを用いることなく、スイッチ電流ＩＤ、スイッチ温度ＴＤ及びマップ情報に基づいて、次回のスイッチング周期において下アームスイッチＳＷＬをオフ状態に切り替える場合におけるゲート抵抗体５１の抵抗値Ｒｏｆｆを設定するサージフィードバック制御を行う。

ステップＳ１７の処理により、あるスイッチ電流ＩＤ及びあるスイッチ温度ＴＤに対して、サージ検出部６０に故障が発生したと判定された場合のスイッチング速度が、サージ検出部６０に故障が発生していないと判定された場合のスイッチング速度よりも低下させられる。ここで、スイッチング速度は低下させられるものの、スイッチ電流ＩＤ及びスイッチ温度ＴＤに基づく抵抗値Ｒｏｆｆの設定は継続されるため、サージ電圧を抑制しつつ、スイッチング損失の低減を図る制御を極力継続させることができる。

なお、ステップＳ１７において抵抗値Ｒｏｆｆの設定に用いられるマップ情報は、スイッチ電流ＩＤ及びスイッチ温度ＴＤと関係付けられて抵抗値Ｒｏｆｆが規定されたマップ情報であり、ステップＳ１５において用いられるマップ情報とは異なるマップ情報である。

ちなみに、図４に示した処理は、上アーム駆動回路ＤｒＨの設定部５２によっても実行される。

続いて、図５に、集積回路３０により実行され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、この制御周期は、設定部５２の制御周期と同じ周期であってもよいし、異なる周期であってもよい。

ステップＳ２０では、入力された第１フェール信号ＦＬ１の論理がＨであるか否かを判定する。

ステップＳ２０において論理がＬであると判定した場合には、過電流異常又は過熱異常のいずれもが発生していないと判定し、ステップＳ２１に進む。ステップＳ２１では、制御部４０からの上，下アーム駆動信号ＳＧＨ，ＳＧＬを上，下アーム駆動回路ＤｒＨ，ＤｒＬに対してそのまま出力する。

一方、ステップＳ２０において論理がＨであると判定した場合には、過電流異常又は過熱異常が発生していると判定し、ステップＳ２２に進む。ステップＳ２２では、制御部４０からの上，下アーム駆動信号ＳＧＨ，ＳＧＬにかかわらず、オフ指令の上，下アーム駆動信号ＳＧＨ，ＳＧＬを上，下アーム駆動回路ＤｒＨ，ＤｒＬに出力する。これにより、各相の上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬが全てオフ状態にされる。

続いて、図６に、制御部４０により実行され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、この制御周期は、設定部５２及び集積回路３０の制御周期と同じ周期であってもよいし、異なる周期であってもよい。

ステップＳ３０では、入力された第２フェール信号ＦＬ２の論理がＨであるか否かを判定する。

ステップＳ３０において論理がＬであると判定した場合には、サージ検出部６０に故障が発生していないと判定し、ステップＳ３１に進む。ステップＳ３１では、上アーム駆動信号ＳＧＨ及び下アーム駆動信号ＳＧＬのうち、一方のオフ指令への切り替えタイミングと他方のオン指令への切り替えタイミングとを第１デッドタイムＤＴ１だけ離間させる。

一方、ステップＳ３０において論理がＨであると判定した場合には、サージ検出部６０に故障が発生していると判定し、ステップＳ３２に進む。ステップＳ３２では、上アーム駆動信号ＳＧＨ及び下アーム駆動信号ＳＧＬのうち、一方のオフ指令への切り替えタイミングと他方のオン指令への切り替えタイミングとを、第１デッドタイムＤＴ１よりも長い第２デッドタイムＤＴ２だけ離間させる。これにより、図１０のステップＳ１９の処理でスイッチング速度が低下させられたとしても、同相の上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬの双方がオン状態にされることを的確に回避できる。

以上詳述した本実施形態では、サージ検出部６０に故障が発生したと判定された場合、サージ検出部６０に故障が発生していないと判定された場合よりもスイッチング速度が低く設定される。このため、サージ検出部６０により検出されたサージ電圧が、実際のサージ電圧から大きくずれてしまう状況下において、スイッチング速度を安全側に設定することができる。その結果、スイッチのオンオフ駆動を継続させることができ、ひいては車両の退避走行を適切に実施できる。

＜第１実施形態の変形例＞
・図４のステップＳ１７において、ゲート抵抗体５１の抵抗値を、ゲート抵抗体５１で設定可能な抵抗値Ｒｏｆｆのうち最大値に設定してもよい。

・図４のステップＳ１３において、今回のスイッチング周期において検出されたサージ電圧Ｖｐｈ（ｔ）と、前回のスイッチングにおいて検出されたサージ電圧Ｖｐｈ（ｔ−１）との差の絶対値が所定量ΔＶｔを超えたと判定した場合、サージ検出部６０に故障が発生していると判定してもよい。この判定手法は、サージ検出部６０を構成するコンデンサの故障が発生した場合と発生していない場合とで、サージ電圧Ｖｐｈが大きく変化することに鑑みたものである。

図７は、低圧コンデンサ部６１Ｌの端子間電圧の推移を示す。図７では、時刻ｔ１において、高圧コンデンサ部６１Ｈのオープン故障又は低圧コンデンサ部６１Ｌのショート故障が発生する。この場合、時刻ｔ２において検出されるサージ電圧Ｖｐｈが大きく低下する。この点に着目し、上述した判定手法が定められている。

なお、高圧コンデンサ部６１Ｈのショート故障又は低圧コンデンサ部６１Ｌのオープン故障が発生した場合にも、検出されるサージ電圧は大きく変化する。図８では、時刻ｔ１において、高圧コンデンサ部６１Ｈのショート故障又は低圧コンデンサ部６１Ｌのオープン故障が発生する。この場合、時刻ｔ２において検出されるサージ電圧Ｖｐｈが大きく上昇する。

・図４のステップＳ１３において、前回のスイッチング周期において検出されたサージ電圧Ｖｐｈ（ｔ−１）と今回のスイッチング周期において検出されたサージ電圧Ｖｐｈ（ｔ）とが同等であると判定した場合、サージ検出部６０に故障が発生していると判定してもよい。この判定手法は、高圧コンデンサ部６１Ｈのオープン故障又は低圧コンデンサ部６１Ｌのショート故障が発生した場合、図７の時刻ｔ２以降に示すように、発生後のサージ電圧Ｖｐｈが変化しなくなる点に鑑みた手法である。なお、高圧コンデンサ部６１Ｈのショート故障又は低圧コンデンサ部６１Ｌのオープン故障が発生する場合にも、図８の時刻ｔ２以降に示すように、発生後のサージ電圧Ｖｐｈが変化しなくなる。

＜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、サージ検出部６０に故障が発生したと判定された場合の処理を変更する。本実施形態では、図９に示すように、下アーム駆動回路ＤｒＬのオフ電圧検出部５３により検出されたオフ時電圧を下アームオフ時電圧ＶｏｆｆＬと称し、上アーム駆動回路ＤｒＨのオフ電圧検出部５３により検出されたオフ時電圧を上アームオフ時電圧ＶｏｆｆＨと称すこととする。また、下アーム駆動回路ＤｒＬのサージ電圧検出部６２により検出されたサージ電圧を下アームサージ電圧ＶｐｈＬと称し、上アーム駆動回路ＤｒＨのサージ電圧検出部６２により検出されたサージ電圧を上アームサージ電圧ＶｐｈＨと称すこととする。

以下、下アーム駆動回路ＤｒＬに着目して説明する。この場合、下アームスイッチＳＷＬが自アームスイッチに相当し、上アームスイッチＳＷＨが対向アームスイッチに相当する。また、下アーム駆動回路ＤｒＬのサージ検出部６０が下アーム検出部，自アーム検出部に相当し、上アーム駆動回路ＤｒＨのサージ検出部６０が上アーム検出部，対向アーム検出部に相当する。

図１０に、下アーム駆動回路ＤｒＬの設定部５２により実行され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、図１０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Ｓ１３においてサージ検出部６０に故障が発生していないと判定した場合には、ステップＳ１８に進み、電圧偏差ΔＶｓ、スイッチ電流ＩＤ、スイッチ温度ＴＤ、下アームオフ時電圧ＶｏｆｆＬ及びマップ情報に基づいて、次回のスイッチング周期において下アームスイッチＳＷＬをオフ状態に切り替える場合におけるゲート抵抗体５１の抵抗値Ｒｏｆｆを設定するサージフィードバック制御を行う。ここで、ステップＳ１８で用いられる電圧偏差ΔＶｓは、下アーム駆動回路ＤｒＬのサージ検出部６０により検出された下アームサージ電圧ＶｐｈＬに基づいて算出される。

一方、ステップＳ１３においてサージ検出部６０に故障が発生していると判定した場合には、ステップＳ１９に進み、電圧偏差ΔＶｓ、スイッチ電流ＩＤ、スイッチ温度ＴＤ、上アームオフ時電圧ＶｏｆｆＨ及びマップ情報に基づいて、次回のスイッチング周期において下アームスイッチＳＷＬをオフ状態に切り替える場合におけるゲート抵抗体５１の抵抗値Ｒｏｆｆを設定するサージフィードバック制御を行う。ここで、ステップＳ１９で用いられる電圧偏差ΔＶｓは、上アーム駆動回路ＤｒＨのサージ検出部６０により検出された上アームサージ電圧ＶｐｈＨに基づいて算出され、このサージ電圧ＶｐｈＨは、下アームスイッチＳＷＬのオフ状態への切り替えに伴って発生するサージ電圧である。また、本実施形態において、ステップＳ１９で用いられるマップ情報は、ステップＳ１８で用いられるマップ情報と同じである。

以上説明した本実施形態によれば、対向アーム側のサージ検出値を用いて、自アームスイッチのオンオフ駆動を継続することができる。

＜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。

・マップ情報において抵抗値Ｒｏｆｆと関係付けられるパラメータとしては、スイッチ電流ＩＤ、スイッチ温度ＴＤ及びオフ時電圧Ｖｏｆｆの全てに限らず、これらのうち、一部であってかつ少なくとも１つであってもよい。

・スイッチング速度を変更する手法としては、ゲート抵抗体の抵抗値を変更する手法に限らず、例えば、スイッチのゲート電荷の放電先の電位（例えば負電圧源の電位）を可変とする手法であってもよい。この場合、放電先の電位がゲート電位に対して低いほど、スイッチング速度が高く設定される。

・第１実施形態において、サージ電圧のフィードバック制御としては、スイッチのオフ状態への切り替えに伴って発生するサージ電圧に代えて、スイッチのオン状態への切り替えに伴って発生するサージ電圧のフィードバック制御であってもよい。この場合、オン状態への切り替えに伴って発生するサージ電圧は、対向アーム側で検出されたものが用いられればよい。

・スイッチとしては、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴに限らず、例えばＩＧＢＴであってもよい。また、スイッチを備える電力変換器としては、インバータに限らず、例えばフルブリッジ回路であってもよい。

・本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。

５１…ゲート抵抗体、５２…設定部、６０…サージ検出部、ＤｒＨ，ＤｒＬ…上，下アーム駆動回路、ＳＷＨ，ＳＷＬ…上，下アームスイッチ。

Claims (7)

1. スイッチ（ＳＷＨ，ＳＷＬ）を駆動するスイッチの駆動回路（ＤｒＨ，ＤｒＬ）において、
   前記スイッチのスイッチング状態の切り替えに伴って発生するサージ電圧を検出するサージ検出部（６０）と、
   前記サージ検出部により検出されたサージ電圧に基づいて、前記スイッチのスイッチング状態を切り替える場合における前記スイッチのスイッチング速度を設定する速度設定部と、
   前記サージ検出部に故障が発生したか否かを判定する故障判定部と、を備え、
   前記速度設定部は、前記サージ検出部に故障が発生したと判定された場合、前記サージ検出部に故障が発生していないと判定された場合に対して前記スイッチング速度の設定態様を変更しつつ、前記スイッチのオンオフ駆動を継続するスイッチの駆動回路。
2. 前記速度設定部は、前記サージ検出部に故障が発生したと判定された場合、前記サージ検出部に故障が発生していないと判定された場合よりも前記スイッチング速度を低く設定しつつ、前記スイッチのオンオフ駆動を継続する請求項１に記載のスイッチの駆動回路。
3. 前記スイッチに流れる電流を検出する電流検出部（７０）を備え、
   前記速度設定部は、前記サージ検出部に故障が発生していないと判定された場合、前記サージ検出部により検出されたサージ電圧と、前記電流検出部により検出された電流とに基づいて前記スイッチング速度を設定し、前記サージ検出部に故障が発生したと判定された場合、前記サージ検出部により検出されたサージ電圧を用いることなく、前記電流検出部により検出された電流に基づいて前記スイッチング速度を設定する請求項２に記載のスイッチの駆動回路。
4. 前記スイッチの温度を検出する温度検出部（７１）を備え、
   前記速度設定部は、前記サージ検出部に故障が発生していないと判定された場合、前記サージ検出部により検出されたサージ電圧と、前記温度検出部により検出された温度とに基づいて前記スイッチング速度を設定し、前記サージ検出部に故障が発生したと判定された場合、前記サージ検出部により検出されたサージ電圧を用いることなく、前記温度検出部により検出された温度に基づいて前記スイッチング速度を設定する請求項２又は３に記載のスイッチの駆動回路。
5. 請求項２〜４のいずれか１項に記載のスイッチの駆動回路を備えるスイッチの駆動装置において、
   前記スイッチは、上アームスイッチ（ＳＷＨ）及び下アームスイッチ（ＳＷＬ）であり、
   前記上アームスイッチの駆動信号である上アーム駆動信号（ＳＧＨ）と、前記下アームスイッチの駆動信号である下アーム駆動信号（ＳＧＬ）とを生成する信号生成部（４０）を備え、
   前記信号生成部は、前記サージ検出部に故障が発生していないと判定された場合、前記上アーム駆動信号及び前記下アーム駆動信号のうち、一方のオフ指令への切り替えタイミングと他方のオン指令への切り替えタイミングとを第１デッドタイム（ＤＴ１）だけ離間させ、前記サージ検出部に故障が発生している判定された場合、前記上アーム駆動信号及び前記下アーム駆動信号のうち、一方のオフ指令への切り替えタイミングと他方のオン指令への切り替えタイミングとを、前記第１デッドタイムよりも長い第２デッドタイム（ＤＴ２）だけ離間させるスイッチの駆動装置。
6. 前記スイッチは、上アームスイッチ（ＳＷＨ）及び下アームスイッチ（ＳＷＬ）であり、
   前記サージ検出部は、
   前記上アームスイッチのオフ状態への切り替えに伴って発生するサージ電圧を検出する上アーム検出部と、
   前記下アームスイッチのオフ状態への切り替えに伴って発生するサージ電圧を検出する下アーム検出部と、を有し、
   前記速度設定部は、前記上アーム検出部により検出されたサージ電圧に基づいて、前記上アームスイッチをオフ状態に切り替える場合における前記上アームスイッチのスイッチング速度を設定し、前記下アーム検出部により検出されたサージ電圧に基づいて、前記下アームスイッチをオフ状態に切り替える場合における前記下アームスイッチのスイッチング速度を設定し、
   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、オフ状態に切り替えられようとしているスイッチを自アームスイッチとし、残りのスイッチを対向アームスイッチとし、前記上アーム検出部及び前記下アーム検出部のうち、前記自アームスイッチに対応する検出部を自アーム検出部とし、前記対向アームスイッチに対応する検出部を対向アーム検出部とする場合、前記故障判定部は、前記自アーム検出部に故障が発生したか否かを判定し、
   前記速度設定部は、前記自アーム検出部に故障が発生したと判定された場合、前記自アームスイッチをオフ状態に切り替える場合における前記自アームスイッチのスイッチング速度の設定に、前記対向アーム検出部により検出された、前記自アームスイッチのオフ状態への切り替えに伴って発生するサージ電圧を用いる請求項１に記載のスイッチの駆動回路。
7. 前記故障判定部は、前記スイッチの前回のスイッチング周期において設定された前記スイッチング速度と、前記スイッチの今回のスイッチング周期において設定された前記スイッチング速度との差が閾値を超えたと判定した場合、前記サージ検出部に故障が発生したと判定する請求項１〜６のいずれか１項に記載のスイッチの駆動回路。

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