JP5109989B2 - Power conversion circuit driving device and power conversion system - Google Patents

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Description

本発明は、パワースイッチング素子及びその入出力端子に逆並列に接続されたフリーホイールダイオードを備える電力変換回路を駆動対象として且つ、前記フリーホイールダイオードに電流が流れる場合に前記パワースイッチング素子をオフ状態とするオフ状態制御手段を備える電力変換回路の駆動装置及び電力変換システムに関する。   The present invention drives a power conversion circuit including a power switching element and a freewheel diode connected in reverse parallel to the input / output terminal thereof, and turns off the power switching element when a current flows through the freewheel diode. It is related with the drive device and power conversion system of a power converter circuit provided with the OFF state control means.

直流電源の各端子と回転機の端子とを接続する高電位側スイッチング素子及び低電位側スイッチング素子の直列接続体を備えて構成される電力変換回路（インバータ）が周知である。また、インバータは、上記スイッチング素子の入出力端子に接続されたフリーホイールダイオードを備えている。ここで、回転機に正弦波形状の電流を流すべく高電位側スイッチング素子及び低電位側スイッチング素子を操作するに際しては、これら高電位側スイッチング素子及び低電位側スイッチング素子を交互にオン状態及びオフ状態とすることで、これら一対のスイッチング素子を相補的に駆動する手法が一般に用いられている。   2. Description of the Related Art A power conversion circuit (inverter) including a series connection body of a high potential side switching element and a low potential side switching element that connect each terminal of a DC power source and a terminal of a rotating machine is well known. The inverter includes a free wheel diode connected to the input / output terminal of the switching element. Here, when operating the high-potential side switching element and the low-potential side switching element to flow a sinusoidal current to the rotating machine, the high-potential side switching element and the low-potential side switching element are alternately turned on and off. Generally, a method of driving these pair of switching elements in a complementary manner by setting the state is used.

一方、インバータのスイッチング素子としては、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）が用いられることがある。また、近年では、例えば下記特許文献１に見られるように、こうしたインバータを構成する半導体素子として、フリーホイールダイオードがＩＧＢＴと同一基板上に併設されたいわゆるダイオード内蔵型ＩＧＢＴが提案され、実用化されている。   On the other hand, an insulated gate bipolar transistor (IGBT) may be used as the switching element of the inverter. In recent years, for example, as can be seen in Patent Document 1 below, as a semiconductor element constituting such an inverter, a so-called diode built-in IGBT in which a free wheel diode is provided on the same substrate as the IGBT has been proposed and put into practical use. ing.

上記ＩＧＢＴはコレクタからエミッタへと進む方向を順方向とするものであるため、逆側には電流が流れない。このため、インバータの一対のスイッチング素子が相補的に駆動される場合、上記正弦波形状の電流の流通方向によっては、オン状態とされているスイッチング素子に電流が流れないことがある。そしてこの場合には、これに逆並列に接続されたフリーホイールダイオードに電流が流れることとなる。   Since the IGBT has a forward direction from the collector to the emitter, no current flows on the reverse side. For this reason, when a pair of switching elements of the inverter are driven in a complementary manner, depending on the flow direction of the sine wave current, the current may not flow to the switching element that is in the on state. In this case, a current flows through a freewheeling diode connected in antiparallel to this.

上記ダイオード内蔵型ＩＧＢＴにおいては、フリーホイールダイオードに順方向電流が流れる際の電圧降下量が、ＩＧＢＴのゲートに電圧が印加されることで増大することが知られている。このため、スイッチング素子を相補的に操作する場合には、フリーホイールダイオードに順方向電流が流れる際のフリーホイールダイオードによる電力損失が大きくなり、ひいてはダイオード内蔵型ＩＧＢＴの発熱量が多くなるおそれがある。   In the diode built-in IGBT, it is known that the amount of voltage drop when a forward current flows through a freewheel diode increases when a voltage is applied to the gate of the IGBT. For this reason, when the switching elements are operated in a complementary manner, the power loss due to the freewheeling diode when the forward current flows through the freewheeling diode increases, and as a result, the amount of heat generated by the diode built-in IGBT may increase. .

そこで従来、例えば下記特許文献１に見られるように、フリーホイールダイオードに電流が流れることを検出する場合、上記相補信号にかかわらず、スイッチング素子を強制的にオフ状態とすることも提案されている。これにより、電力損失の増大を抑制することができる。   Therefore, conventionally, for example, as seen in Patent Document 1 below, when detecting that a current flows through a freewheeling diode, it has been proposed to forcibly turn off the switching element regardless of the complementary signal. . Thereby, an increase in power loss can be suppressed.

特開２００８−７２８４８号公報JP 2008-72848 A

ところで、ＩＧＢＴは低温であるほどその動作速度が速くなるため、ＩＧＢＴのスイッチングに起因して生じるサージは、低温であるほど大きくなる傾向がある。特に、ＩＧＢＴの耐圧は低温ほど低くなるため、低温時においてサージが大きくなることはＩＧＢＴの信頼性を維持する上で問題となる。   By the way, since the operation speed of the IGBT becomes faster as the temperature is lower, the surge generated due to the switching of the IGBT tends to become larger as the temperature is lower. In particular, since the withstand voltage of the IGBT becomes lower as the temperature becomes lower, an increase in surge at a low temperature is a problem in maintaining the reliability of the IGBT.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、パワースイッチング素子及びその入出力端子に逆並列に接続されたフリーホイールダイオードを備える電力変換回路を駆動対象とするものにあって、パワースイッチング素子をより適切に駆動することのできる電力変換回路の駆動装置及び電力変換システムを提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and its object is to drive a power conversion circuit including a power switching element and a freewheel diode connected in antiparallel to its input / output terminal. Then, it is providing the drive device and power conversion system of a power converter circuit which can drive a power switching element more appropriately.

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。   Hereinafter, means for solving the above-described problems and the operation and effects thereof will be described.

請求項１記載の発明は、パワースイッチング素子及びその入出力端子に逆並列に接続されたフリーホイールダイオードを備える電力変換回路を駆動対象として且つ、前記フリーホイールダイオードに電流が流れる場合に前記パワースイッチング素子をオフ状態とするオフ状態制御手段を備える電力変換回路の駆動装置において、前記パワースイッチング素子の温度が低い状況下、前記オフ状態制御手段による処理にかかわらず、前記フリーホイールダイオードに電流が流れる場合に前記パワースイッチング素子を強制的にオン状態とするオン状態制御手段を備えることを特徴とする。   The invention according to claim 1 is directed to a power conversion circuit including a power switching element and a freewheel diode connected in antiparallel to an input / output terminal thereof, and the power switching is performed when a current flows through the freewheel diode. In a driving device for a power conversion circuit including an off-state control means for turning off an element, a current flows through the freewheel diode regardless of processing by the off-state control means under a condition where the temperature of the power switching element is low. In this case, an on-state control means for forcibly turning on the power switching element is provided.

フリーホイールダイオードに電流が流れている際にこれに逆並列に接続されるパワースイッチング素子をオン状態とする場合には、フリーホイールダイオードの電力損失が増大する傾向がある。上記発明では、この点に鑑み、オン状態制御手段を備えることで、パワースイッチング素子の温度が低い状況下、この暖機を促進することができる。このため、パワースイッチング素子の耐圧を迅速に上昇させることができる。これに対し、パワースイッチング素子の温度が高い場合には、オフ状態制御手段による制御によって、フリーホイールダイオードの電力損失を低減することができる。   When a current is flowing through the freewheeling diode and the power switching element connected in antiparallel is turned on, the power loss of the freewheeling diode tends to increase. In the above invention, in view of this point, by providing the on-state control means, it is possible to promote this warm-up under a situation where the temperature of the power switching element is low. For this reason, the breakdown voltage of the power switching element can be quickly increased. On the other hand, when the temperature of the power switching element is high, the power loss of the free wheel diode can be reduced by the control by the off state control means.

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記オン状態制御手段による制御を開始する際の温度の閾値と、該オン状態制御手段による制御を停止する際の温度の閾値とを相違させることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the temperature threshold when starting the control by the on-state control means and the temperature threshold when stopping the control by the on-state control means are It is characterized by making it different.

上記発明では、オン状態制御手段による制御の開始のための閾値と停止のための閾値とを相違させることで、上記制御の開始及び停止が頻繁に繰り返されるハンチング現象を抑制することができる。   In the above invention, the hunting phenomenon in which the start and stop of the control are frequently repeated can be suppressed by making the threshold for starting the control by the on-state control means different from the threshold for stopping.

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記電力変換回路は、車載低圧システムと絶縁された車載高圧システムを構成するものであり、前記オン状態制御手段は、車載高圧システム内に備えられてなることを特徴とする。   The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2, wherein the power conversion circuit constitutes an in-vehicle high-voltage system insulated from the in-vehicle low-voltage system, and the on-state control means is in-vehicle high-voltage system. It is provided in the system.

上記発明では、車載高圧システム内にオン状態制御手段を備えることで、車載低圧システム内の制御装置の演算負荷を低減することなどができる。   In the above invention, by providing the on-state control means in the in-vehicle high-voltage system, it is possible to reduce the calculation load of the control device in the in-vehicle low-pressure system.

請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、前記電力変換回路は、車載低圧システムと絶縁された車載高圧システムを構成するものであって且つ、前記パワースイッチング素子として高電位側のスイッチング素子及び低電位側のスイッチング素子の直列接続体を備え、前記一対のスイッチング素子は、前記低圧システムによって交互にオン状態が指令されるものであり、前記オン状態制御手段及び前記オフ状態制御手段は、車載高圧システム内に備えられてなることを特徴とする。   The invention according to claim 4 is the invention according to any one of claims 1 to 3, wherein the power conversion circuit constitutes an in-vehicle high-voltage system insulated from the in-vehicle low-voltage system, and The power switching element includes a series connection body of a high-potential side switching element and a low-potential side switching element, and the pair of switching elements are instructed to be alternately turned on by the low-pressure system, and the on-state The control means and the off-state control means are provided in an in-vehicle high voltage system.

上記発明では、車載高圧システム内にオン状態制御手段やオフ状態制御手段を備えることで、車載低圧システム内の制御装置の演算負荷を低減することなどができる。   In the above invention, by providing the on-state control means and the off-state control means in the in-vehicle high-voltage system, it is possible to reduce the calculation load of the control device in the in-vehicle low-pressure system.

請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発明において、前記オン状態制御手段は、前記パワースイッチング素子付近に配置された温度検出手段の出力に基づき、前記オン状態とする処理を行うことを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fourth aspects, the on-state control means is based on an output of a temperature detecting means disposed in the vicinity of the power switching element. It is characterized by performing a process for setting a state.

請求項６記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発明において、前記パワースイッチング素子は、冷却手段にて冷却されるものであり、前記オン状態制御手段は、前記冷却手段の備える温度検出手段の出力に基づき、前記オン状態とする処理を行うことを特徴とする。   The invention according to claim 6 is the invention according to any one of claims 1 to 4, wherein the power switching element is cooled by a cooling unit, and the on-state control unit is the cooling unit. Based on the output of the temperature detection means included in the means, the process of turning on is performed.

請求項７記載の発明は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の発明において、前記パワースイッチング素子及び前記フリーホイールダイオードは、同一半導体基板に併設されてなることを特徴とする。   The invention according to claim 7 is the invention according to any one of claims 1 to 6, wherein the power switching element and the free wheel diode are provided on the same semiconductor substrate.

パワースイッチング素子とその入出力端子間に接続されるフリーホイールダイオードとが同一半導体基板に併設される場合には、フリーホイールダイオードに順方向電流が流れる際の電力損失がスイッチング素子のオン状態により増大する現象が特に顕著となる。このため、上記発明は、オン状態制御手段による制御によるパワースイッチング素子の暖機効果が特に高いものとなっている。   When a power switching element and a freewheel diode connected between its input / output terminals are provided on the same semiconductor substrate, power loss when a forward current flows through the freewheel diode increases due to the ON state of the switching element. This phenomenon becomes particularly prominent. For this reason, the said invention becomes the thing with especially high warming-up effect of the power switching element by control by an ON state control means.

請求項８記載の発明は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の電力変換回路の駆動装置と、前記電力変換回路とを備える電力変換システムである。   The invention according to claim 8 is a power conversion system including the power conversion circuit drive device according to any one of claims 1 to 7 and the power conversion circuit.

上記発明は、オン状態制御手段及びオフ状態制御手段の双方を備えることで、パワースイッチング素子の信頼性を高く維持することのできるシステムを実現している。   The above invention realizes a system that can maintain high reliability of the power switching element by providing both the on-state control means and the off-state control means.

第１の実施形態にかかるシステム構成図。1 is a system configuration diagram according to a first embodiment. FIG. 同実施形態にかかるＩＧＢＴ及びダイオードの断面構成を示す断面図。Sectional drawing which shows the cross-sectional structure of IGBT and diode concerning the embodiment. 同実施形態にかかるダイオードの電流の検出処理回路を示す回路図。The circuit diagram which shows the detection process circuit of the electric current of the diode concerning the embodiment. 感温ダイオードの出力特性を示す図。The figure which shows the output characteristic of a temperature sensitive diode. 第２の実施形態にかかるインバータの冷却装置を示す平面図。The top view which shows the cooling device of the inverter concerning 2nd Embodiment.

（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる電力変換回路の駆動装置をハイブリッド車の電力変換回路の駆動装置に適用した一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。 (First embodiment)
Hereinafter, an embodiment in which a drive device for a power conversion circuit according to the present invention is applied to a drive device for a power conversion circuit of a hybrid vehicle will be described with reference to the drawings.

図１に、本実施形態のシステム構成を示す。図示されるように、車載回転機としてのモータジェネレータ１０は、インバータＩＶ及びコンバータＣＶを介して高圧バッテリ１２に接続されている。コンバータＣＶは、高圧バッテリ１２の電圧(例えば「２８８Ｖ」)を、所定の上限電圧(例えば「６６０Ｖ」)の範囲で昇圧する昇圧回路である。詳しくは、コンバータＣＶは、高電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｐ及び低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎの直列接続体と、直列接続体の接続点を高圧バッテリ１２に接続するコイルＬと、パワースイッチング素子Ｓｗｐ及びパワースイッチング素子Ｓｗｎのそれぞれの入出力端子間に接続される高電位側のフリーホイールダイオードＦＤｐ及び低電位側のフリーホイールダイオードＦＤｎと、パワースイッチング素子Ｓｗｐ及びパワースイッチング素子Ｓｗｎに並列接続されるコンデンサＣとを備えている。コンバータＣＶの電圧は、インバータＩＶに入力電圧として取り込まれる。   FIG. 1 shows the system configuration of this embodiment. As shown in the figure, a motor generator 10 as an in-vehicle rotating machine is connected to a high voltage battery 12 via an inverter IV and a converter CV. The converter CV is a booster circuit that boosts the voltage of the high-voltage battery 12 (for example, “288V”) within a predetermined upper limit voltage (for example, “660V”). Specifically, the converter CV includes a series connection body of the high-potential side power switching element Swp and the low-potential side power switching element Swn, a coil L that connects the connection point of the series connection body to the high-voltage battery 12, and the power switching element. The high-potential-side freewheel diode FDp and the low-potential-side freewheel diode FDn connected between the input / output terminals of the Swp and the power switching element Swn, and the power switching element Swp and the power switching element Swn are connected in parallel. And a capacitor C. The voltage of the converter CV is taken into the inverter IV as an input voltage.

インバータＩＶは、高電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｐ及び低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎの直列接続体が３つ並列接続されて構成されている。そして、これら各直列接続体の接続点が、モータジェネレータ１０の各相にそれぞれ接続されている。これら高電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｐ及び低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎのそれぞれの入出力端子間には、高電位側のフリーホイールダイオードＦＤｐ及び低電位側のフリーホイールダイオードＦＤｎが接続されている。   The inverter IV is configured by connecting three series-connected bodies of a high-potential side power switching element Swp and a low-potential side power switching element Swn in parallel. The connection points of these series connection bodies are connected to the respective phases of the motor generator 10. A high-potential-side freewheel diode FDp and a low-potential-side freewheel diode FDn are connected between the input / output terminals of the high-potential-side power switching element Swp and the low-potential-side power switching element Swn. .

上記インバータＩＶ及びコンバータＣＶを構成するパワースイッチング素子Ｓｗｐ，Ｓｗｎの導通制御端子(ゲート)には、いずれも駆動回路ＤＣが接続されている。これにより、パワースイッチング素子Ｓｗｐ，Ｓｗｎは、駆動回路ＤＣ及びインターフェース１４を介して、低圧バッテリ１６を電源とするマイクロコンピュータ(マイコン２０)にて駆動される。ここで、インターフェース１４は、インバータＩＶやコンバータＣＶを備える高圧システムと、マイコン２０を備える低圧システムとを絶縁するフォトカプラ等の絶縁手段を備えて構成されるものである。   A drive circuit DC is connected to the conduction control terminals (gates) of the power switching elements Swp and Swn constituting the inverter IV and the converter CV. Thereby, the power switching elements Swp and Swn are driven by the microcomputer (microcomputer 20) using the low voltage battery 16 as a power source via the drive circuit DC and the interface 14. Here, the interface 14 includes an insulating means such as a photocoupler that insulates the high voltage system including the inverter IV and the converter CV from the low voltage system including the microcomputer 20.

図１には、マイコン２０内でなされる処理のうち、特に、パワースイッチング素子Ｓｗｐ，Ｓｗｎを操作するための処理の一部を模式的に示している。ここで、ＰＷＭ信号生成部２２は、所定の周波数で変調されたＰＷＭ信号として、インバータＩＶのＵ相、Ｖ相、及びＷ相、並びにコンバータＣＶのそれぞれのパワースイッチング素子を操作するための信号ｇｕ，ｇｖ，ｇｗ，ｇｃｖを生成する。相補信号生成部２４は、これら各信号ｇｕ，ｇｖ，ｇｗ，ｇｃｖに基づき、高電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｐ及び低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎを交互にオン状態とするための操作信号を生成する。すなわち、インバータＩＶのＵ相、Ｖ相、Ｗ相並びにコンバータＣＶのそれぞれの高電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｐを操作する操作信号ｇｕｐ，ｇｖｐ，ｇｗｐ、ｇｃｐと、インバータＩＶのＵ相、Ｖ相、Ｗ相並びにコンバータＣＶのそれぞれの低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎを操作する操作信号ｇｕｎ，ｇｖｎ，ｇｗｎ、ｇｃｎとを生成する。   FIG. 1 schematically shows a part of the process for operating the power switching elements Swp and Swn among the processes performed in the microcomputer 20. Here, the PWM signal generation unit 22 is a signal gu for operating the power switching elements of the U phase, V phase, and W phase of the inverter IV and the converter CV as a PWM signal modulated at a predetermined frequency. , Gv, gw, gcv are generated. The complementary signal generation unit 24 generates an operation signal for alternately turning on the high-potential side power switching element Swp and the low-potential side power switching element Swn based on these signals gu, gv, gw, and gcv. To do. That is, the operation signals gup, gvp, gwp, gcp for operating the power switching elements Swp on the high potential side of the U phase, V phase, W phase of the inverter IV and the converter CV, and the U phase, V phase, Operation signals gun, gvn, gwn, and gcn are generated to operate the power switching element Swn on the low-potential side of each of the W phase and the converter CV.

上記パワースイッチング素子Ｓｗｐ，Ｓｗｎは、いずれも、入力端子及び出力端子が一義に定義されており、出力端子から入力端子への電流の流通を阻止するスイッチング素子である。詳しくは、これらは、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）にて構成されている。特に、本実施形態では、ＩＧＢＴとして、ダイオード内蔵型のものを用いている。すなわち、本実施形態では、高電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｐ及び高電位側のフリーホイールダイオードＦＤｐは互いに同一の半導体基板に隣接して形成されており、低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎ及び低電位側のフリーホイールダイオードＦＤｎは互いに並列に同一半導体基板に隣接して形成されている。   Each of the power switching elements Swp and Swn is a switching element that has an input terminal and an output terminal that are uniquely defined and prevents a current from flowing from the output terminal to the input terminal. Specifically, these are constituted by insulated gate bipolar transistors (IGBT). In particular, in the present embodiment, an IGBT with a built-in diode is used. That is, in this embodiment, the high-potential side power switching element Swp and the high-potential side freewheel diode FDp are formed adjacent to each other on the same semiconductor substrate. The freewheel diodes FDn on the side are formed adjacent to the same semiconductor substrate in parallel with each other.

図２に、本実施形態にかかるダイオード内蔵型ＩＧＢＴの断面構造を示す。図示されるように、ＩＧＢＴセル３０及びダイオードセル３２が互いに同一半導体基板に併設されている。詳しくは、Ｎ型半導体基板３４の主面側に、Ｐ型層３６が形成されている。そして、Ｐ型層３６の上面には、主面側Ｎ型層領域３８及び主面側Ｐ型層領域４０が形成されている。そして、主面側Ｎ型層領域３８及び主面側Ｐ型層領域４０並びに、Ｐ型層３６を貫通するようにしてトレンチ４２が形成され、トレンチ４２には、ＩＧＢＴセルのゲートを構成する電極４４が埋め込まれている。一方、Ｎ型半導体基板３４の裏面側には、裏面側Ｐ型層４６及び裏面側Ｎ型層４８が形成されている。   FIG. 2 shows a cross-sectional structure of the diode built-in IGBT according to the present embodiment. As shown in the figure, the IGBT cell 30 and the diode cell 32 are provided on the same semiconductor substrate. Specifically, a P-type layer 36 is formed on the main surface side of the N-type semiconductor substrate 34. A main surface side N-type layer region 38 and a main surface side P-type layer region 40 are formed on the upper surface of the P-type layer 36. Then, a trench 42 is formed so as to penetrate the main surface side N-type layer region 38, the main surface side P-type layer region 40, and the P-type layer 36, and the trench 42 has an electrode constituting the gate of the IGBT cell. 44 is embedded. On the other hand, a back side P-type layer 46 and a back side N-type layer 48 are formed on the back side of the N-type semiconductor substrate 34.

上記電極４４のうちトレンチ４２から突き出した上面は、層間絶縁膜４９にて覆われている。そして、層間絶縁膜４９、上記Ｐ型層３６、主面側Ｎ型層領域３８及び主面側Ｐ型層領域４０の上面には、電極５０が、ＩＧＢＴセル３０及びダイオードセル３２の双方の領域を覆うようにして形成されている。この電極５０は、ＩＧＢＴセル３０のエミッタ及びダイオードセル３２のアノード間で共有されるものである。一方、上記裏面側Ｐ型層４６及び裏面側Ｎ型層４８は、電極５２によって覆われている。この電極５２は、ＩＧＢＴセル３０のコレクタ及びダイオードセル３２のカソード間で共有されるものである。   An upper surface of the electrode 44 protruding from the trench 42 is covered with an interlayer insulating film 49. On the upper surface of the interlayer insulating film 49, the P-type layer 36, the main surface side N-type layer region 38, and the main surface side P-type layer region 40, the electrode 50 is a region of both the IGBT cell 30 and the diode cell 32. It is formed so as to cover. The electrode 50 is shared between the emitter of the IGBT cell 30 and the anode of the diode cell 32. On the other hand, the back side P-type layer 46 and the back side N-type layer 48 are covered with an electrode 52. The electrode 52 is shared between the collector of the IGBT cell 30 and the cathode of the diode cell 32.

図３に、駆動回路ＤＣの回路構成を示す。なお、以下では、高電位側及び低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｐ，Ｓｗｎをパワースイッチング素子Ｓｗとし、高電位側及び低電位側のフリーホイールダイオードＦＤｐ、ＦＤｎをフリーホイールダイオードＦＤと表記する。また、操作信号ｇｕｐ，ｇｖｐ，ｇｗｐ，ｇｕｎ，ｇｖｎ，ｇｗｎ、ｇｃｐ、ｇｃｎを操作信号ｇと表記する。
＜パワースイッチング素子Ｓｗの強制的なオフ処理＞
ここではまず第１に、フリーホイールダイオードＦＤに順方向電流が流れていると判断される場合、これに逆並列に接続されるパワースイッチング素子Ｓｗを、上記操作信号ｇにかかわらず、強制的にオフ状態とする機能について説明する。これは、フリーホイールダイオードＦＤの電力損失を低減するためのものである。すなわち、高電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｐ及び低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎは、相補的にオン操作されるものであるため、これらに電流が流れず、これらに逆並列に接続されるフリーホイールダイオードＦＤｐ、ＦＤｎに順方向電流が流れる場合であっても、オン操作される。しかし、この場合には、フリーホイールダイオードＦＤｐ，ＦＤｎに順方向電流が流れる際の電力損失が、パワースイッチング素子Ｓｗｐ，Ｓｗｎがオフ状態である場合よりも増大する。 FIG. 3 shows a circuit configuration of the drive circuit DC. Hereinafter, the power switching elements Swp and Swn on the high potential side and the low potential side are referred to as power switching elements Sw, and the free wheel diodes FDp and FDn on the high potential side and the low potential side are referred to as free wheel diodes FD. Further, the operation signals gup, gvp, gwp, gun, gvn, gwn, gcp, and gcn are expressed as an operation signal g.
<Forced off process of power switching element Sw>
Here, first, when it is determined that a forward current flows through the freewheeling diode FD, the power switching element Sw connected in reverse parallel to the freewheeling diode FD is forcibly set regardless of the operation signal g. The function to turn off will be described. This is for reducing the power loss of the freewheel diode FD. That is, since the high-potential side power switching element Swp and the low-potential side power switching element Swn are turned on complementarily, no current flows through them, and the freewheels are connected in reverse parallel to them. Even when a forward current flows through the diodes FDp and FDn, it is turned on. However, in this case, the power loss when the forward current flows through the freewheeling diodes FDp and FDn is greater than when the power switching elements Swp and Swn are in the off state.

図示されるように、駆動回路ＤＣは、フリーホイールダイオードＦＤのアノード及び電源６２間にスイッチング素子６４及びスイッチング素子６６の直列接続体を備えており、これらの接続点がパワースイッチング素子Ｓｗの導通制御端子（ゲート）に接続されている。一方、インターフェース１４を介して駆動回路ＤＣに取り込まれる操作信号ｇは、駆動ＩＣ６０に取り込まれ、駆動ＩＣ６０では、これに基づきスイッチング素子６４，６６を操作する。ここで、スイッチング素子６４がオン状態とされて且つスイッチング素子６６がオフ状態とされることで、パワースイッチング素子Ｓｗのゲートが電源６２からの電荷にて充電される。これに対し、スイッチング素子６４がオフ状態とされて且つスイッチング素子６６がオン状態とされることで、パワースイッチング素子Ｓｗのゲートの電荷が放電される。   As shown in the figure, the drive circuit DC includes a series connection body of a switching element 64 and a switching element 66 between the anode of the freewheel diode FD and the power source 62, and these connection points are conduction control of the power switching element Sw. Connected to terminal (gate). On the other hand, the operation signal g taken into the drive circuit DC via the interface 14 is taken into the drive IC 60, and the drive IC 60 operates the switching elements 64 and 66 based on this. Here, when the switching element 64 is turned on and the switching element 66 is turned off, the gate of the power switching element Sw is charged with the electric charge from the power supply 62. In contrast, when the switching element 64 is turned off and the switching element 66 is turned on, the charge of the gate of the power switching element Sw is discharged.

ここで、上記パワースイッチング素子Ｓｗの入力端子（コレクタ）及びフリーホイールダイオードＦＤのカソードの接続点には、検出用ダイオード７０のカソードが接続されている。詳しくは、この検出用ダイオード７０のカソードは、電力変換回路（インバータＩＶ、コンバータＣＶ）の配線に接続される電流検出回路（駆動回路ＤＣ）内の配線Ｌ１に接続されるものである。検出用ダイオード７０は、フリーホイールダイオードＦＤと比較すると定格電流が小さくなっているものの（例えば「１Ａ未満〜数Ａ」）、耐圧についてはフリーホイールダイオードＦＤ程度（例えば「数百Ｖ」）を有する整流素子である。検出用ダイオード７０は、フリーホイールダイオードＦＤを流れる電流を検出すべくフリーホイールダイオードＦＤのカソード側に電流検出回路を接続する場合にこれに高電圧が印加されるのを阻止する機能を有する。これにより、検出用ダイオード７０のアノード側の部品については、高耐圧が要求されず、小電流低耐圧の部品にて構成することが可能となる。   Here, the cathode of the detection diode 70 is connected to the connection point between the input terminal (collector) of the power switching element Sw and the cathode of the freewheel diode FD. Specifically, the cathode of the detection diode 70 is connected to the wiring L1 in the current detection circuit (drive circuit DC) connected to the wiring of the power conversion circuit (inverter IV, converter CV). The detection diode 70 has a rated current smaller than that of the freewheel diode FD (for example, “less than 1 A to several A”), but has a breakdown voltage of about the freewheel diode FD (for example, “several hundreds V”). It is a rectifying element. The detection diode 70 has a function of preventing a high voltage from being applied to the current detection circuit when the current detection circuit is connected to the cathode side of the freewheel diode FD so as to detect the current flowing through the freewheel diode FD. Accordingly, the anode side component of the detection diode 70 is not required to have a high breakdown voltage, and can be configured with a small current and low breakdown voltage component.

検出用ダイオード７０のアノード側には、シャント抵抗７２が接続されている。そして、シャント抵抗７２には、電源７４の正極が接続されており、電源７４の負極はフリーホイールダイオードＦＤのアノード側に接続されている。詳しくは、電源７４の負極は、電力変換回路（インバータＩＶ、コンバータＣＶ）の配線に接続される電流検出回路（駆動回路ＤＣ）内の配線Ｌ２に接続されている。そして、シャント抵抗７２の両端には、コンデンサ７６が並列接続されている。コンデンサ７６は、パワースイッチング素子ＳｗやフリーホイールダイオードＦＤの入出力端子間に印加される電圧ノイズ（サージ）が電流検出に影響を及ぼすことを回避するためのフィルタとしての機能を有するものである。   A shunt resistor 72 is connected to the anode side of the detection diode 70. The shunt resistor 72 is connected to the positive electrode of the power supply 74, and the negative electrode of the power supply 74 is connected to the anode side of the freewheel diode FD. Specifically, the negative electrode of the power source 74 is connected to the wiring L2 in the current detection circuit (drive circuit DC) connected to the wiring of the power conversion circuit (inverter IV, converter CV). A capacitor 76 is connected to both ends of the shunt resistor 72 in parallel. The capacitor 76 has a function as a filter for preventing voltage noise (surge) applied between the input / output terminals of the power switching element Sw and the free wheel diode FD from affecting current detection.

シャント抵抗７２（コンデンサ７６）の両端には、差動増幅回路８０が設けられている。差動増幅回路８０は、オペアンプ８０ａを備えて構成されている。そして、オペアンプ８０ａの反転入力端子及び出力端子間を接続する抵抗体８０ｂと、反転入力端子に接続される抵抗体８０ｃと、非反転入力端子に接続される抵抗体８０ｄとを備えている。   A differential amplifier circuit 80 is provided at both ends of the shunt resistor 72 (capacitor 76). The differential amplifier circuit 80 includes an operational amplifier 80a. A resistor 80b connecting the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier 80a, a resistor 80c connected to the inverting input terminal, and a resistor 80d connected to the non-inverting input terminal are provided.

上記シャント抵抗７２の電圧降下量に応じた差動増幅回路８０の出力電圧は、コンパレータ８２の非反転入力端子に印加される。コンパレータ８２の反転入力端子には、基準電源８４の正極が接続されており、基準電源８４の負極は、上記配線Ｌ２に接続されている。これにより、コンパレータ８２の非反転入力端子には、基準電源８４の閾値電圧Ｖｔｈ１が印加される。この閾値電圧Ｖｔｈ１は、検出用ダイオード７０に順方向電流が流れるか否かを判断するためのものである。   The output voltage of the differential amplifier circuit 80 according to the voltage drop amount of the shunt resistor 72 is applied to the non-inverting input terminal of the comparator 82. The inverting input terminal of the comparator 82 is connected to the positive electrode of the reference power supply 84, and the negative electrode of the reference power supply 84 is connected to the wiring L2. Thus, the threshold voltage Vth1 of the reference power supply 84 is applied to the non-inverting input terminal of the comparator 82. This threshold voltage Vth1 is used to determine whether or not a forward current flows through the detection diode 70.

上記電源７４の電圧Ｖｐは、フリーホイールダイオードＦＤに順方向電流が流れる際の電圧降下量ｖｆ１と、パワースイッチング素子Ｓｗのコレクタ及びエミッタ間の電圧降下量Ｖｃｅと、検出用ダイオード７０に順方向電流が流れる際の電圧降下量ｖｆ２とを用いて、「ｖｆ２−ｖｆ１＜Ｖｐ＜ｖｆ２＋Ｖｃｅ」の関係を満たす値に設定されている。これは、フリーホイールダイオードＦＤに順方向電流が流れる際に検出用ダイオード７０に順方向電流を流して且つ、パワースイッチング素子Ｓｗに電流が流れる際に検出用ダイオード７０に順方向電流が流れないようにする設定である。ここで、電源７４を設けたのは、検出用ダイオード７０の電圧降下量ｖｆ２の方がフリーホイールダイオードＦＤの電圧降下量ｖｆ１よりも大きいためである。すなわち、この場合、電源７４を設けることなくフリーホイールダイオードＦＤに並列に検出用ダイオード７０を接続するなら、フリーホイールダイオードＦＤに順方向電流が流れる場合であっても、検出用ダイオード７０のアノード電位をそのカソード電位よりも電圧降下量ｖｆ２以上高くすることができない。   The voltage Vp of the power supply 74 includes a voltage drop amount vf1 when a forward current flows through the freewheeling diode FD, a voltage drop amount Vce between the collector and emitter of the power switching element Sw, and a forward current applied to the detection diode 70. Is set to a value that satisfies the relationship of “vf2−vf1 <Vp <vf2 + Vce”. This is because the forward current flows through the detection diode 70 when the forward current flows through the freewheeling diode FD, and the forward current does not flow through the detection diode 70 when the current flows through the power switching element Sw. It is a setting to be. Here, the power source 74 is provided because the voltage drop amount vf2 of the detection diode 70 is larger than the voltage drop amount vf1 of the freewheel diode FD. That is, in this case, if the detection diode 70 is connected in parallel to the freewheel diode FD without providing the power supply 74, the anode potential of the detection diode 70 is detected even when a forward current flows through the freewheel diode FD. Cannot be made higher than the cathode potential by a voltage drop amount vf2.

上記設定によれば、フリーホイールダイオードＦＤに電流が流れることで検出用ダイオード７０に電流が流れ、シャント抵抗７２に電圧降下が生じる。これにより、差動増幅回路８０の出力電圧が閾値電圧Ｖｔｈ１を上回るため、コンパレータ８２からは、パワースイッチング素子Ｓｗのオフ指令信号としての論理値「Ｈ」の信号が出力される。これにより、駆動ＩＣ６０では、後述する場合を除き、操作信号ｇの値にかかわらず、パワースイッチング素子Ｓｗを強制的にオフ状態とする。これに対し、パワースイッチング素子Ｓｗに電流が流れている場合には、検出用ダイオード７０に電流が流れないため、シャント抵抗７２に電圧降下が生じない。このため、差動増幅回路８０の出力電圧は、閾値電圧Ｖｔｈ１よりも低くなり、コンパレータ８２の出力信号は、論理「Ｌ」となる。これにより、駆動ＩＣ６０では、操作信号ｇに応じて、パワースイッチング素子Ｓｗをオン・オフ操作する。   According to the above setting, when a current flows through the free wheel diode FD, a current flows through the detection diode 70 and a voltage drop occurs in the shunt resistor 72. Thereby, since the output voltage of the differential amplifier circuit 80 exceeds the threshold voltage Vth1, the comparator 82 outputs a signal having a logical value “H” as an off command signal for the power switching element Sw. Thereby, in the drive IC 60, the power switching element Sw is forcibly turned off regardless of the value of the operation signal g except in the case described later. On the other hand, when a current flows through the power switching element Sw, no current flows through the detection diode 70, so that no voltage drop occurs in the shunt resistor 72. For this reason, the output voltage of the differential amplifier circuit 80 becomes lower than the threshold voltage Vth1, and the output signal of the comparator 82 becomes logic “L”. As a result, the drive IC 60 turns the power switching element Sw on and off according to the operation signal g.

これにより、フリーホイールダイオードＦＤに電流が流れる際には、パワースイッチング素子Ｓｗがオフ状態とされることとなるため、フリーホイールダイオードＦＤの電力損失を低減させることができる。   As a result, when a current flows through the freewheel diode FD, the power switching element Sw is turned off, so that the power loss of the freewheel diode FD can be reduced.

なお、上記シャント抵抗７２は、フリーホイールダイオードＦＤに電流が流れる際に、電力変換回路（インバータＩＶ，コンバータＣＶ）側から配線Ｌ２を介して検出用ダイオード７０のアノード側へと電流が流れることを回避することができる値に設定されている。すなわち、本実施形態にかかるシャント抵抗７２は、電流検出回路を構成するのみならず、電力変換回路からの電流の流入を阻止するための阻止手段としての機能をも有する。
＜パワースイッチング素子Ｓｗの強制的なオフ処理の解除処理＞
次に、低温時において、上記操作信号ｇの値にかかわらずパワースイッチング素子Ｓｗを強制的にオフ状態とする処理を解除する機能について説明する。 In the shunt resistor 72, when a current flows through the free wheel diode FD, the current flows from the power conversion circuit (inverter IV, converter CV) side to the anode side of the detection diode 70 via the wiring L2. It is set to a value that can be avoided. That is, the shunt resistor 72 according to the present embodiment not only constitutes a current detection circuit but also has a function as blocking means for blocking current inflow from the power conversion circuit.
<Forced OFF Process Cancellation Processing of Power Switching Element Sw>
Next, a function for canceling the process of forcibly turning off the power switching element Sw regardless of the value of the operation signal g at a low temperature will be described.

図示されるように、パワースイッチング素子Ｓｗのエミッタ側には、感温ダイオード９０のカソードが接続されている。感温ダイオード９０は、パワースイッチング素子Ｓｗの温度を検出するためのものであり、各パワースイッチング素子Ｓｗに対応してその付近(対応するパワースイッチング素子Ｓｗとの距離が、隣接するパワースイッチング素子Ｓｗ同士の距離よりも短くなる位置)に配置されている。そして、感温ダイオード９０のアノードには、定電流源９２が接続されている。感温ダイオード９０のアノードの電圧は、ヒステリシスコンパレータ９４の反転入力端子に印加される。一方、ヒステリシスコンパレータ９４の非反転入力端子には、パワースイッチング素子Ｓｗのエミッタを基準として閾値電圧Ｖｔｈ２を出力する電源９６の電圧が印加されている。   As shown in the figure, the cathode of the temperature-sensitive diode 90 is connected to the emitter side of the power switching element Sw. The temperature sensing diode 90 is for detecting the temperature of the power switching element Sw, and corresponds to each power switching element Sw in the vicinity thereof (the distance from the corresponding power switching element Sw is the adjacent power switching element Sw. (Positions that are shorter than the distance between each other). A constant current source 92 is connected to the anode of the temperature sensitive diode 90. The anode voltage of the temperature sensitive diode 90 is applied to the inverting input terminal of the hysteresis comparator 94. On the other hand, the voltage of the power supply 96 that outputs the threshold voltage Vth2 with respect to the emitter of the power switching element Sw is applied to the non-inverting input terminal of the hysteresis comparator 94.

ここで、感温ダイオード９０の出力電圧は、図４に示すように、検出される温度が低いほど大きくなる。このため、上記ヒステリシスコンパレータ９４の出力は、温度が低い場合に論理「Ｌ」となる。このため、ヒステリシスコンパレータ９４の出力信号と上記コンパレータ８２の出力信号との論理積信号を生成するＡＮＤ回路９８の出力は、温度が低い場合には、コンパレータ８２の出力にかかわらず論理「Ｌ」となる。すなわち、温度が低い場合には、フリーホイールダイオードＦＤに電流が流れても駆動ＩＣ６０にオフ指令信号は入力されない。   Here, as shown in FIG. 4, the output voltage of the temperature sensitive diode 90 increases as the detected temperature decreases. For this reason, the output of the hysteresis comparator 94 becomes logic “L” when the temperature is low. For this reason, when the temperature is low, the output of the AND circuit 98 that generates the logical product signal of the output signal of the hysteresis comparator 94 and the output signal of the comparator 82 becomes the logic “L” regardless of the output of the comparator 82. Become. That is, when the temperature is low, the off command signal is not input to the drive IC 60 even if a current flows through the free wheel diode FD.

こうした構成によれば、パワースイッチング素子Ｓｗが低温である場合、フリーホイールダイオードＦＤに電流が流れる際にパワースイッチング素子Ｓｗをオンとすることで、フリーホイールダイオードＦＤにおける電力損失を増大させることができる。このため、パワースイッチング素子Ｓｗの温度を迅速に上昇させることができ、ひいてはパワースイッチング素子Ｓｗのサージが大きくなる領域やパワースイッチング素子Ｓｗの耐圧が低くなる領域から迅速に逃れることができる。ちなみに、こうした領域は、「１０°Ｃ」以下の領域であるため、上記オフ指令信号が入力されなくなる温度は、「１０°Ｃ」以下、又は常温（２０〜２５°Ｃ)以下とすることが望ましい。   According to such a configuration, when the power switching element Sw is at a low temperature, the power loss in the free wheel diode FD can be increased by turning on the power switching element Sw when a current flows through the free wheel diode FD. . For this reason, the temperature of the power switching element Sw can be quickly raised, and as a result, it is possible to quickly escape from a region where the surge of the power switching element Sw is large or a region where the withstand voltage of the power switching element Sw is low. Incidentally, since such a region is a region of “10 ° C.” or lower, the temperature at which the off command signal is not input may be “10 ° C.” or lower, or normal temperature (20 to 25 ° C.) or lower. desirable.

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。   According to the embodiment described in detail above, the following effects can be obtained.

（１）パワースイッチング素子Ｓｗの温度が低い状況下、オフ状態制御手段による処理（コンパレータ８２の出力信号）にかかわらず、フリーホイールダイオードＦＤに電流が流れる場合にパワースイッチング素子Ｓｗを強制的にオン状態とした。これにより、パワースイッチング素子Ｓｗの温度が低い状況下、この暖機を促進することができる。   (1) When the temperature of the power switching element Sw is low, the power switching element Sw is forcibly turned on when a current flows through the freewheeling diode FD regardless of the processing by the off-state control means (output signal of the comparator 82). It was in a state. Thereby, this warm-up can be promoted under the condition where the temperature of the power switching element Sw is low.

（２）ヒステリシスコンパレータ９４を備えることで、フリーホイールダイオードＦＤに電流が流れる場合にパワースイッチング素子Ｓｗを強制的にオン状態とする制御を開始する際の温度の閾値と、この制御を停止する際の温度の閾値とを相違させた。これにより、上記制御の開始及び停止が頻繁に繰り返されるハンチング現象を抑制することができる。   (2) By providing the hysteresis comparator 94, when a current flows through the free wheel diode FD, a threshold value of temperature when starting the control for forcibly turning on the power switching element Sw, and when stopping this control The temperature threshold of was different. Thereby, the hunting phenomenon in which the start and stop of the control are frequently repeated can be suppressed.

（３）高電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｐ及び低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎのそれぞれを交互にオン状態とするようにマイコン２０によって指令がだされる一方、この指令にかかわらず、パワースイッチング素子Ｓｗを強制的にオフとする機能やこの機能を無効にする機能を駆動回路ＤＣ内に備えた。これにより、マイコン２０内の制御装置の演算負荷を低減することなどができる。   (3) While the microcomputer 20 issues a command to alternately turn on the high-potential side power switching element Swp and the low-potential side power switching element Swn, regardless of this command, the power switching element A function for forcibly turning off Sw and a function for disabling this function are provided in the drive circuit DC. Thereby, the calculation load of the control device in the microcomputer 20 can be reduced.

（４）各パワースイッチング素子Ｓｗ付近にそれぞれ配置された感温ダイオード９０の出力に基づき、パワースイッチング素子Ｓｗを強制的にオフとする機能を無効にする処理を行った。これにより、駆動回路ＤＣが、高電位側のものと低電位側のものとで別のＩＣ（低電圧ＩＣ）を備えるものであっても、フォトカプラ等の絶縁手段を用いることなく感温ダイオード９０の出力信号を駆動回路ＤＣに取り込むことができる。   (4) Based on the output of the temperature-sensitive diode 90 disposed in the vicinity of each power switching element Sw, processing for forcibly turning off the power switching element Sw was performed. As a result, even if the drive circuit DC has different ICs (low voltage ICs) for the high potential side and the low potential side, the temperature sensitive diode can be used without using an insulating means such as a photocoupler. 90 output signals can be taken into the drive circuit DC.

（５）パワースイッチング素子Ｓｗ及びフリーホイールダイオードＦＤが同一半導体基板に併設されたものを採用した。これにより、フリーホイールダイオードＦＤに順方向電流が流れる際の電力損失がパワースイッチング素子Ｓｗのオン状態により増大する現象が特に顕著となるため、低温時にパワースイッチング素子Ｓｗをオンとすることでその暖機効果が特に高いものとなっている。   (5) The power switching element Sw and the free wheel diode FD are provided on the same semiconductor substrate. As a result, the phenomenon that the power loss when the forward current flows through the free wheel diode FD increases due to the ON state of the power switching element Sw becomes particularly remarkable. The machine effect is particularly high.

（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について、先の第１の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。 (Second Embodiment)
Hereinafter, the second embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.

上記第１の実施形態では、感温ダイオード９０によって検出される温度に基づき、パワースイッチング素子Ｓｗを強制的にオン操作する処理を行った。これに対し、本実施形態では、インバータＩＶやコンバータＣＶの冷却装置内の温度に基づきこの処理を行う。   In the first embodiment, the process of forcibly turning on the power switching element Sw is performed based on the temperature detected by the temperature-sensitive diode 90. On the other hand, in this embodiment, this process is performed based on the temperature in the cooling device of the inverter IV or the converter CV.

図５（ａ）に、本実施形態にかかるインバータＩＶやコンバータＣＶの冷却装置の構成を示す。図示されるように、冷却装置には、パワーカードＰＣが収納され、これらが冷却水によって冷却されている。ここで、パワーカードＰＣは、図５（ｂ）に示すように、パワースイッチング素子Ｓｗ及びフリーホイールダイオードＦＤがパッケージされたものであり、エミッタ端子ＥＴ，コレクタ端子ＣＴ及びゲート端子ＧＴを備えている。   FIG. 5A shows the configuration of the cooling device for the inverter IV and the converter CV according to the present embodiment. As shown in the drawing, the power card PC is accommodated in the cooling device, and these are cooled by cooling water. Here, as shown in FIG. 5B, the power card PC is a package of a power switching element Sw and a free wheel diode FD, and includes an emitter terminal ET, a collector terminal CT, and a gate terminal GT. .

上記冷却装置は、冷却水を循環させることでパワーカードＰＣを冷却するものである。冷却装置の上流には、温度センサ１００が設けられている。温度センサ１００の検出値は、各駆動回路ＤＣに出力される。これにより、本実施形態では、先の第１の実施形態の駆動回路ＤＣの感温ダイオード９０の出力信号に代えて、温度センサ１００の検出値に基づき、パワースイッチング素子Ｓｗを強制的にオフ状態とする機能を解除する処理を行う。このため、本実施形態では、パワーカードＰＣ内に感温ダイオード９０が内蔵されない構成であっても、上記第１の実施形態と同様の処理を行うことができる。   The cooling device cools the power card PC by circulating cooling water. A temperature sensor 100 is provided upstream of the cooling device. The detection value of the temperature sensor 100 is output to each drive circuit DC. Thus, in the present embodiment, the power switching element Sw is forcibly turned off based on the detection value of the temperature sensor 100 instead of the output signal of the temperature sensing diode 90 of the drive circuit DC of the first embodiment. The process of canceling the function is performed. For this reason, in this embodiment, even if it is the structure which does not incorporate the temperature sensitive diode 90 in power card PC, the process similar to the said 1st Embodiment can be performed.

（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。 (Other embodiments)
Each of the above embodiments may be modified as follows.

・上記第２の実施形態では、冷却器の入口における冷却水温度に基づきパワースイッチング素子Ｓｗの温度を把握したが、これに限らない。例えば、冷却器内部の冷却水温度や冷却器の筐体温度に基づきパワースイッチング素子Ｓｗの温度を把握してもよい。   In the second embodiment, the temperature of the power switching element Sw is grasped based on the coolant temperature at the inlet of the cooler, but the present invention is not limited to this. For example, the temperature of the power switching element Sw may be grasped based on the cooling water temperature inside the cooler or the housing temperature of the cooler.

・フリーホイールダイオードＦＤに電流が流れる場合にパワースイッチング素子Ｓｗを強制的にオン状態とする制御を開始するための温度の閾値と、この制御を停止するための温度の閾値とを相違させる構成に限らない。これらを同一としても、上記第１の実施形態の上記（１）、（３）〜（５）の効果を得ることはできる。   The temperature threshold for starting the control for forcibly turning on the power switching element Sw when a current flows through the freewheeling diode FD is different from the temperature threshold for stopping the control. Not exclusively. Even if they are the same, the effects (1) and (3) to (5) of the first embodiment can be obtained.

・フリーホイールダイオードＦＤに電流が流れる場合にパワースイッチング素子Ｓｗをオフ状態とするオフ状態制御手段としては、上記各実施形態において例示したものに限らない。例えば、上記特許文献１に記載されているものであってもよい。また例えば、マイコン２０が相補信号生成部２４を備える代わりに、フリーホイールダイオードＦＤに電流が流れる場合には、パワースイッチング素子Ｓｗをオフ状態のままとする処理を行うようにしてオフ状態制御手段を構成してもよい。この場合であっても、駆動回路ＤＣ内に、操作信号ｇにかかわらず低温時においてフリーホイールダイオードＦＤに電流が流れることでパワースイッチング素子Ｓｗを強制的にオンする回路を備えることは、パワースイッチング素子Ｓｗの暖機を促進するうえで有効である。   The off state control means for turning off the power switching element Sw when a current flows through the free wheel diode FD is not limited to those exemplified in the above embodiments. For example, what is described in the said patent document 1 may be used. Further, for example, when the current flows through the free wheel diode FD instead of the microcomputer 20 including the complementary signal generation unit 24, the off state control means is configured to perform the process of keeping the power switching element Sw in the off state. It may be configured. Even in this case, the drive circuit DC includes a circuit that forcibly turns on the power switching element Sw when a current flows through the freewheel diode FD at low temperatures regardless of the operation signal g. This is effective in promoting warm-up of the element Sw.

・パワースイッチング素子Ｓｗの温度が低い状況下、フリーホイールダイオードＦＤに電流が流れる場合にパワースイッチング素子Ｓｗを強制的にオン状態とするオン状態制御手段としては、駆動回路ＤＣ内に内蔵されるものに限らない。例えば、マイコン２０が、相補信号生成部２４を備える代わりにフリーホイールダイオードＦＤに電流が流れる場合にはパワースイッチング素子Ｓｗをオフ状態のままとする処理を行うようにしてオフ状態制御手段を構成して且つ、パワースイッチング素子Ｓｗの温度が低い場合にはパワースイッチング素子Ｓｗを強制的にオンするように操作信号を生成してもよい。   -On-state control means for forcibly turning on the power switching element Sw when a current flows through the freewheeling diode FD under a condition where the temperature of the power switching element Sw is low is built in the drive circuit DC Not limited to. For example, when the current flows through the free wheel diode FD instead of providing the complementary signal generation unit 24, the microcomputer 20 performs the process of keeping the power switching element Sw in the off state, thereby configuring the off state control means. In addition, when the temperature of the power switching element Sw is low, the operation signal may be generated so as to forcibly turn on the power switching element Sw.

・フリーホイールダイオードとしては、先の図２に例示したものに限らない。例えば、「モータ制御用ＲＣ−ＩＧＢＴ 高橋秀樹、他２名 ７（３１５） 三菱電機技報、ＶＯｌ８１、ＮＯ．５，２００７」に記載されているように、ＩＧＢＴをオン状態とすることに起因したフリーホイールダイオードの電力損失を低減する工夫のなされたものであってもよい。この場合であっても、同技報の図５に示されるように、ＩＧＢＴをオン状態とすることでフリーホイールダイオードの順方向電圧が上昇するために、本発明の適用は有効である。   The free wheel diode is not limited to that illustrated in FIG. For example, as described in “RC-IGBT for motor control, Hideki Takahashi, 2 others 7 (315) Mitsubishi Electric Technical Report, Vol 81, No. 5, 2007”, this is caused by turning on the IGBT. A device for reducing the power loss of the freewheel diode may be used. Even in this case, as shown in FIG. 5 of the same technical report, since the forward voltage of the freewheeling diode is increased by turning on the IGBT, the application of the present invention is effective.

・駆動回路ＤＣとしては、ゲート抵抗やゲート印加電圧を固定するものに限らない。換言すれば、ゲートの充電速度を可変とする機能を持たないものに限らない。ゲート抵抗やゲート印加電圧を可変とする機能を有するものであっても、上記各実施形態の要領でパワースイッチング素子Ｓｗの暖機を促進することで、パワースイッチング素子Ｓｗの耐圧を迅速に上昇させることなどはできる。   The drive circuit DC is not limited to one that fixes the gate resistance or gate applied voltage. In other words, the present invention is not limited to one that does not have a function of changing the charging speed of the gate. Even if it has a function of making the gate resistance and the gate applied voltage variable, the withstand voltage of the power switching element Sw is rapidly increased by promoting the warm-up of the power switching element Sw in the manner of the above embodiments. I can do it.

・電力変換回路としては、上記インバータＩＶや、ブーストコンバータとしてのコンバータＣＶに限らない。例えば、高圧バッテリ１２の電圧を降圧して低圧バッテリ１６に印加する降圧コンバータであってもよい。   The power conversion circuit is not limited to the inverter IV and the converter CV as a boost converter. For example, a step-down converter that steps down the voltage of the high voltage battery 12 and applies it to the low voltage battery 16 may be used.

・電力変換回路としては、ハイブリッド車に搭載されるものに限らず、例えば電気自動車に搭載されるものであってもよい。   -As a power converter circuit, not only what is mounted in a hybrid vehicle, For example, you may mount in an electric vehicle.

１０…モータジェネレータ、１２…高圧バッテリ、２４…相補信号生成部、７０…検出用ダイオード、７２…シャント抵抗、７４…電源、８０…差動増幅回路、８２…コンパレータ、９０…感温ダイオード、９４…ヒステリシスコンパレータ、Ｓｗｐ，Ｓｗｎ，Ｓｗ…パワースイッチング素子、ＦＤｐ、ＦＤｎ，ＦＤ…フリーホイールダイオード、ＩＶ…インバータ、ＣＶ…コンバータ、ＤＣ…駆動回路。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Motor generator, 12 ... High voltage battery, 24 ... Complementary signal production | generation part, 70 ... Detection diode, 72 ... Shunt resistance, 74 ... Power supply, 80 ... Differential amplifier circuit, 82 ... Comparator, 90 ... Temperature sensitive diode, 94 ... Hysteresis comparator, Swp, Swn, Sw ... Power switching element, FDp, FDn, FD ... Freewheel diode, IV ... Inverter, CV ... Converter, DC ... Drive circuit.

Claims (8)

パワースイッチング素子及びその入出力端子に逆並列に接続されたフリーホイールダイオードを備える電力変換回路を駆動対象として且つ、前記フリーホイールダイオードに電流が流れる場合に前記パワースイッチング素子をオフ状態とするオフ状態制御手段を備える電力変換回路の駆動装置において、
前記パワースイッチング素子の温度が低い状況下、前記オフ状態制御手段による処理にかかわらず、前記フリーホイールダイオードに電流が流れる場合に前記パワースイッチング素子を強制的にオン状態とするオン状態制御手段を備えることを特徴とする電力変換回路の駆動装置。 An off state in which a power conversion circuit including a power switching element and a free wheel diode connected in reverse parallel to its input / output terminal is driven, and the power switching element is turned off when a current flows through the free wheel diode. In the drive device of the power conversion circuit comprising the control means,
On-state control means for forcibly turning on the power switching element when a current flows through the freewheel diode regardless of the processing by the off-state control means in a situation where the temperature of the power switching element is low. A drive device for a power conversion circuit. 前記オン状態制御手段による制御を開始する際の温度の閾値と、該オン状態制御手段による制御を停止する際の温度の閾値とを相違させることを特徴とする請求項１記載の電力変換回路の駆動装置。   2. The power conversion circuit according to claim 1, wherein a temperature threshold value when the control by the on-state control unit is started is different from a temperature threshold value when the control by the on-state control unit is stopped. Drive device. 前記電力変換回路は、車載低圧システムと絶縁された車載高圧システムを構成するものであり、
前記オン状態制御手段は、車載高圧システム内に備えられてなることを特徴とする請求項１又は２記載の電力変換回路の駆動装置。 The power conversion circuit constitutes an in-vehicle high voltage system insulated from an in-vehicle low voltage system,
3. The drive device for a power conversion circuit according to claim 1, wherein the on-state control means is provided in an in-vehicle high voltage system. 前記電力変換回路は、車載低圧システムと絶縁された車載高圧システムを構成するものであって且つ、前記パワースイッチング素子として高電位側のスイッチング素子及び低電位側のスイッチング素子の直列接続体を備え、
前記一対のスイッチング素子は、前記低圧システムによって交互にオン状態が指令されるものであり、
前記オン状態制御手段及び前記オフ状態制御手段は、車載高圧システム内に備えられてなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力変換回路の駆動装置。 The power conversion circuit constitutes an in-vehicle high-voltage system insulated from an in-vehicle low-voltage system, and includes a series connection body of a high-potential side switching element and a low-potential side switching element as the power switching element,
The pair of switching elements are instructed to be alternately turned on by the low pressure system,
4. The power conversion circuit drive device according to claim 1, wherein the on-state control unit and the off-state control unit are provided in an in-vehicle high-voltage system. 5. 前記オン状態制御手段は、前記パワースイッチング素子付近に配置された温度検出手段の出力に基づき、前記オン状態とする処理を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電力変換回路の駆動装置。   The said on-state control means performs the process which makes the said on-state based on the output of the temperature detection means arrange | positioned in the vicinity of the said power switching element, The any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned. Drive device for power conversion circuit. 前記パワースイッチング素子は、冷却手段にて冷却されるものであり、
前記オン状態制御手段は、前記冷却手段の備える温度検出手段の出力に基づき、前記オン状態とする処理を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電力変換回路の駆動装置。 The power switching element is cooled by a cooling means,
5. The power conversion circuit according to claim 1, wherein the on-state control unit performs a process of setting the on-state based on an output of a temperature detection unit included in the cooling unit. Drive device. 前記パワースイッチング素子及び前記フリーホイールダイオードは、同一半導体基板に併設されてなることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の電力変換回路の駆動装置。   7. The power conversion circuit driving device according to claim 1, wherein the power switching element and the freewheel diode are provided on the same semiconductor substrate. 8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の電力変換回路の駆動装置と、
前記電力変換回路とを備える電力変換システム。 A drive device for a power conversion circuit according to any one of claims 1 to 7,
A power conversion system comprising the power conversion circuit.
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