JP5742649B2 - Driving device for switching element - Google Patents

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Description

本発明は、インダクタに接続されて且つ、ダイオードが逆並列接続されたスイッチング素子に適用され、ダイオードに電流が流れる還流モードであると判断される場合、スイッチング素子のオン操作を禁止するスイッチング素子の駆動装置に関する。   The present invention is applied to a switching element that is connected to an inductor and in which a diode is connected in reverse parallel, and when it is determined that the current is flowing in the diode, the switching element that prohibits the ON operation of the switching element is provided. The present invention relates to a driving device.

直流電圧源の各端子と回転機の端子とを接続する高電位側のスイッチング素子および低電位側の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に逆並列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のスイッチング素子および低電位側のスイッチング素子を操作するに際しては、これら高電位側のスイッチング素子および低電位側のスイッチング素子を交互にオン状態およ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 connects each terminal of a DC voltage source and a terminal of a rotating machine is well known. The inverter includes a freewheel diode connected in antiparallel to 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 switched. Generally, a method of driving the pair of switching elements in a complementary manner by turning them on and off is generally 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、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, 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 as a semiconductor element constituting such an inverter.

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、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還流モードとなる。   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. And in this case, it becomes a recirculation mode in which an electric current flows into the freewheel diode connected to this in antiparallel.

ところで、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。   By the way, in the diode built-in IGBT, it is known that the amount of voltage drop when a forward current flows through the freewheeling 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還流モードであるか否かを判断し、還流モードであると判断される場合、上記相補的な操作によるオン操作指令にかかわらず、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。ここで、還流モードであるか否かの判断は、回転機の各端子を流れる電流と閾値との大小比較によって行われる。そして、閾値の絶対値は、還流モードであると判断されている状態からされていない状態への移行に伴いスイッチング素子の強制的なオフ処理が実際に解除されるまでの遅延時間に基づき、ゼロよりも大きい値に設定されている(段落「0040」)。   Therefore, conventionally, as seen in, for example, Patent Document 1 below, it is determined whether or not it is a reflux mode in which a current flows through a freewheeling diode. It has also been proposed to force the switching element to turn off regardless of the command. Here, the determination as to whether the current mode is the reflux mode is made by comparing the current flowing through each terminal of the rotating machine with a threshold value. Then, the absolute value of the threshold is zero based on the delay time until the switching element is forcibly turned off in accordance with the transition from the state determined to be the reflux mode to the state where it is not. (Paragraph “0040”).

特開2011−130599号公報JP 2011-130599 A

ところで、上記還流モードであるか否かの判断に用いる電流の更新を離散的に行なう場合、還流モードであるか否かの判断に利用された値と、強制的なオフ処理がなされるときにおける値とが相違しうる。このため、上記閾値を、更新周期における電流の変化量の最大値よりも大きくする必要が生じる。この場合、実際の電流の変化量が上記最大値よりも小さい値となるときには、還流モードであるにもかかわらず、IGBTをオフ操作できないため、フリーホイールダイオードの電力損失が大きくなる。したがって、上記技術では、フリーホイールダイオードの発熱量の低減効果を十分に発揮できない懸念が生じる。   By the way, when the current used for determining whether or not it is in the reflux mode is discretely updated, the value used for determining whether or not it is in the reflux mode and when the forced off process is performed The value can be different. For this reason, it is necessary to make the threshold value larger than the maximum value of the current change amount in the update cycle. In this case, when the actual amount of change in the current is smaller than the maximum value, the IGBT cannot be turned off in spite of the reflux mode, so that the power loss of the free wheel diode increases. Therefore, in the above technique, there is a concern that the effect of reducing the amount of heat generated by the free wheel diode cannot be sufficiently exhibited.

本発明は、上記課題を解決する過程でなされたものであり、その目的は、インダクタに接続されて且つ、ダイオードが逆並列接続されたスイッチング素子に適用され、ダイオードに電流が流れる還流モードであると判断される場合、スイッチング素子のオン操作を禁止する新たなスイッチング素子の駆動装置を提供することにある。   The present invention has been made in the process of solving the above-mentioned problems, and its object is a reflux mode in which a current is applied to a diode, which is applied to a switching element connected to an inductor and having a diode connected in antiparallel. If it is determined, the present invention is to provide a new switching element driving device that prohibits the switching element from being turned on.

以下、上記課題を解決するための手段、およ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 effect thereof will be described.

第1の発明は、インダクタに接続されて且つ、ダイオードが逆並列接続されたスイッチング素子に適用され、前記インダクタを流れる電流の値を取得する取得手段と、前記取得手段によって取得された電流と閾値との大小比較に基づき、前記ダイオードに電流が流れる還流モードであるか否かを判断する還流モード判断手段と、前記還流モード判断手段によって還流モードであると判断される場合、前記スイッチング素子のオン操作を禁止する禁止手段と、前記還流モード判断手段による判断に利用される電流の更新周期における前記インダクタを流れる電流の変化量が小さい場合、前記閾値の絶対値を低減する低減手段と、を備えることを特徴とする。 A first invention is applied to a switching element connected to an inductor and having a diode connected in anti-parallel, an acquisition unit for acquiring a value of a current flowing through the inductor, and a current and a threshold acquired by the acquisition unit Based on the size comparison, the reflux mode determining means for determining whether or not the current is flowing in the diode, and the switching element is turned on when the reflux mode is determined by the reflux mode determining means. A prohibiting unit that prohibits the operation, and a reducing unit that reduces the absolute value of the threshold when the amount of change in the current flowing through the inductor in the current update period used for the determination by the reflux mode determining unit is small. It is characterized by that.

還流モード判断手段が判断に用いる電流の更新が離散的になされる場合、更新周期の間に電流が変化するおそれがある。このため、還流モードでないにもかかわらず還流モード判断手段によって還流モードであると判断されている期間が生じる事態を回避する上では、更新周期における電流の変化分を考慮して閾値を設定する必要がある。そしてこれは、更新周期に渡る電流の変化量が変動することで、還流モードである場合であっても還流モードでないと判断される領域が拡大するように閾値を設定する必要が生じうることを意味する。この点、上記発明では、変化量が小さいほど閾値の絶対値を低減することで、還流モードでない場合に確実に還流モードではないと判断しつつも、禁止手段によって禁止がなされる領域を拡大することができる。   When the current used for the determination by the reflux mode determination means is discretely updated, the current may change during the update period. For this reason, in order to avoid a situation in which a period in which the reflux mode is determined by the reflux mode determination means despite the fact that it is not in the reflux mode, it is necessary to set a threshold value in consideration of the change in current in the update cycle. There is. And this means that it may be necessary to set a threshold value so that the region that is determined not to be in the reflux mode is enlarged even if the current mode is in the reflux mode because the amount of change in the current over the update cycle varies. means. In this regard, in the above invention, by reducing the absolute value of the threshold value as the change amount is smaller, it is determined that the mode is not the reflux mode when it is not the reflux mode. be able to.

第2の発明は、第1の発明において、前記還流モード判断手段による判断に利用される電流は、所定の時間周期で更新されるものであり、前記インダクタは、回転機のコイルであり、前記低減手段は、前記回転機の回転速度が小さい場合、前記変化量が小さいとして前記閾値の絶対値を低減することを特徴とする。 In a second aspect based on the first aspect , the current used for the determination by the reflux mode determination means is updated at a predetermined time period, and the inductor is a coil of a rotating machine, The reduction means reduces the absolute value of the threshold value by assuming that the amount of change is small when the rotation speed of the rotating machine is small.

回転機を流れる電流は、回転速度が小さいほど、その位相の変化速度が小さくなることに起因して、その値の変化速度も小さくなる傾向にある。このため、還流モード判断手段の判断に利用される電流が時間周期で更新される場合、回転速度が小さいほど更新周期における電流の変化量が小さくなる。上記発明は、この点に着目して低減手段を構成した。   The current flowing through the rotating machine tends to have a smaller rate of change of its value due to a smaller phase change rate as the rotation rate is smaller. For this reason, when the current used for the determination of the reflux mode determination means is updated in the time period, the amount of change in the current in the update period becomes smaller as the rotational speed becomes smaller. The above-described invention is configured with a reduction means paying attention to this point.

第3の発明は、1または第2の発明において、前記インダクタは、回転機のコイルであり、前記更新周期を可変とする可変手段を備え、前記低減手段は、前記更新周期が短い場合、前記変化量が小さいとして前記閾値の絶対値を低減することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect , the inductor is a coil of a rotating machine, and includes a variable unit that makes the update cycle variable, and the reduction unit has a short update cycle, The absolute value of the threshold value is reduced assuming that the amount of change is small.

更新周期が長いほど、更新周期における電流の位相の変化量が大きくなることから、電流の変化量も大きくなる傾向にある。上記発明は、この点に着目して低減手段を構成した。   The longer the update period, the larger the amount of change in the current phase in the update period, and the greater the amount of change in current. The above-described invention is configured with a reduction means paying attention to this point.

第4の発明は、1〜3の発明のいずれかにおいて、前記インダクタは、回転機のコイルであり、前記低減手段は、前記回転機を流れる電流の振幅が小さい場合、前記変化量が小さいとして前記閾値の絶対値を低減することを特徴とする。 A fourth invention is any crab Oite the first to the third invention, the inductor is a coil of the rotating machine, wherein the reduction means, when the amplitude of the current flowing through the rotating machine is small, the amount of change Is smaller, the absolute value of the threshold is reduced.

電流の位相の変化量が同一の場合、電流の振幅が小さいほど、電流値の変化量が小さくなる傾向にある。上記発明は、この点に着目して低減手段を構成した。   When the amount of change in current phase is the same, the amount of change in current value tends to decrease as the current amplitude decreases. The above-described invention is configured with a reduction means paying attention to this point.

第5の発明は、1〜4の発明のいずれかにおいて、前記インダクタは、回転機のコイルであり、前記インダクタに接続されるスイッチング素子は、直流交流変換回路を構成して且つ前記回転機の端子と直流電圧源の正極および負極のそれぞれとの間を開閉するものであり、前記取得手段は、前記正極に接続されるスイッチング素子と前記負極に接続されるスイッチング素子との接続点よりも前記インダクタ側の電流、または前記スイッチング素子のうち前記接続点側でない端部よりも前記直流電圧源側の電流のいずれかの検出値を取得するものであり、前記還流モード判断手段、前記禁止手段、および前記低減手段は、前記直流交流変換回路を構成するスイッチング素子のそれぞれ毎に設けられるものであることを特徴とする。 A fifth invention is any crab Oite the first to fourth invention, the inductor is a coil of the rotating machine, the switching element connected to the inductor, and said to constitute a DC-AC converter Opening and closing between the terminal of the rotating machine and each of the positive electrode and the negative electrode of the DC voltage source, the acquisition means is a connection point between the switching element connected to the positive electrode and the switching element connected to the negative electrode More than the inductor side current or the detection value of the DC voltage source side current from the end of the switching element that is not the connection point side, the reflux mode determination means, The prohibiting means and the reducing means are provided for each of the switching elements constituting the DC-AC conversion circuit.

第6の発明は、第5の発明において、前記回転機の制御量を制御すべく、前記正極に接続されるスイッチング素子と前記負極に接続されるスイッチング素子とのそれぞれの操作信号を生成する生成手段を備え、前記生成手段は、ソフトウェア処理手段であり、前記還流モード判断手段、前記禁止手段、および前記低減手段は、前記ソフトウェア処理手段によって構成されていることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect of the invention, in order to control the control amount of the rotating machine, the generation of the respective operation signals of the switching element connected to the positive electrode and the switching element connected to the negative electrode And the generation means is software processing means, and the reflux mode determination means, the prohibition means, and the reduction means are constituted by the software processing means.

上記発明では、ソフトウェア処理手段によって還流モード判断手段等を構成するため、還流モード判断手段の判断周期が離散的なものとなりやすい。このため、上記低減手段の利用価値が特に大きい。   In the above invention, since the reflux mode determination means and the like are configured by the software processing means, the determination cycle of the reflux mode determination means tends to be discrete. For this reason, the utility value of the said reduction means is especially large.

第7の発明は、1〜6の発明のいずれかにおいて、前記ダイオードが逆並列接続されたスイッチング素子と、前記ダイオードとは、同一半導体基板に併設されていることを特徴とする。 A seventh invention is any crab Oite the first to sixth invention, a switching element the diode is connected in anti-parallel, and the diode is characterized in that it is parallel in the same semiconductor substrate.

上記フリーホイールダイオードは、スイッチング素子がオフ状態である場合と比較してオン状態である場合の方が、導通損失が大きくなる。このため、上記禁止手段の利用価値が特に大きい。   The freewheeling diode has a higher conduction loss when the switching element is in the on state than when the switching element is in the off state. For this reason, the utility value of the prohibition means is particularly great.

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半導体デバイスの断面構成を示す断面図。Sectional drawing which shows the cross-sectional structure of the semiconductor device concerning the embodiment. 同実施形態にかかるオン操作の禁止処理の手順を示す流れ図。6 is a flowchart showing a procedure of an on-operation prohibition process according to the embodiment. 同実施形態にかかる閾値マップの作成手順を示す図。The figure which shows the preparation procedure of the threshold value map concerning the embodiment. 第2の実施形態にかかるオン操作の禁止処理の手順を示す流れ図。The flowchart which shows the procedure of the prohibition process of ON operation concerning 2nd Embodiment. 第3の実施形態にかかるオン操作の禁止処理の手順を示す流れ図。9 is a flowchart showing a procedure of an on-operation prohibition process according to the third embodiment.

<第1の実施形態>
以下、本発明にかかるスイッチング素子の駆動装置を車載主機に接続されるインバータを構成するスイッチング素子に適用した第1の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
<First Embodiment>
Hereinafter, a first embodiment in which a switching element driving device according to the present invention is applied to a switching element constituting an inverter connected to an in-vehicle main machine 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、車載主機としてのモータジェネレータ10は、インバータINVおよびコンバータCNVを介して高電圧バッテリ12に接続されている。高電圧バッテリ12は、端子電圧がたとえば100V以上となる直流電圧源である。高電圧バッテリ12は、その負極電位が車体電位とは相違する電位とされている。詳しくは、本実施形態では、高電圧バッテリ12の正極電位と負極電位との中央値が車体電位となるように設定されている。これは、高電圧バッテリ12に一対の抵抗体または一対のコンデンサを並列接続し、一対の抵抗体または一対のコンデンサの接続点を車体に接続することで実現することができる。   FIG. 1 shows the system configuration of this embodiment. As shown in the figure, a motor generator 10 as an in-vehicle main machine is connected to a high voltage battery 12 via an inverter INV and a converter CNV. The high voltage battery 12 is a DC voltage source whose terminal voltage is, for example, 100 V or higher. The high voltage battery 12 has a negative electrode potential different from the vehicle body potential. Specifically, in the present embodiment, the median value of the positive electrode potential and the negative electrode potential of the high-voltage battery 12 is set to be the vehicle body potential. This can be realized by connecting a pair of resistors or a pair of capacitors to the high voltage battery 12 in parallel, and connecting a connection point of the pair of resistors or the pair of capacitors to the vehicle body.

上記インバータINVは、高電位側のパワースイッチング素子S¥p(¥=u,v,w)および低電位側のパワースイッチング素子S¥n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、これら各パワースイッチング素子S¥pおよびパワースイッチング素子S¥n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。なお、高電位側のパワースイッチング素子S¥pおよび低電位側のパワースイッチング素子S¥nのそれぞれの入出力端子間(コレクタおよびエミッタ間)には、高電位側のフリーホイールダイオードD¥pおよび低電位側のフリーホイールダイオードD¥nのカソードおよびアノードが接続されている。   The inverter INV is configured by connecting in parallel three series-connected bodies of a high-potential side power switching element S ¥ p (¥ = u, v, w) and a low-potential side power switching element S ¥ n. . Connection points of these power switching elements S ¥ p and power switching elements S ¥ n are connected to the respective phases of motor generator 10. In addition, between the input / output terminals (between the collector and the emitter) of the power switching element S ¥ p on the high potential side and the power switching element S ¥ n on the low potential side, the free wheel diode D ¥ p on the high potential side and The cathode and anode of the free potential diode D ¥ n on the low potential side are connected.

一方、コンバータCNVは、コンデンサCと、それに並列接続されたスイッチング素子Scp,Scnの直列接続体と、スイッチング素子Scp,Scnの接続点および高電圧バッテリ12の正極との間に接続されたリアクトルLとを備えている。なお、高電位側のパワースイッチング素子Scpおよび低電位側のパワースイッチング素子Scnのそれぞれの入出力端子間(コレクタおよびエミッタ間)には、高電位側のフリーホイールダイオードDcpおよび低電位側のフリーホイールダイオードDcnのカソードおよびアノードが接続されている。   On the other hand, converter CNV includes a reactor L connected between capacitor C, a series connection body of switching elements Scp and Scn connected in parallel thereto, a connection point of switching elements Scp and Scn, and a positive electrode of high-voltage battery 12. And. A high-potential-side freewheel diode Dcp and a low-potential-side freewheel are provided between the input / output terminals (between the collector and the emitter) of the high-potential-side power switching element Scp and the low-potential-side power switching element Scn. The cathode and anode of the diode Dcn are connected.

一方、制御装置20は、車体を基準電位とするものであり、制御対象としてのモータジェネレータ10の制御量を制御すべく、上記インバータINVやコンバータCNVを操作する。この際、制御装置20は、モータジェネレータ10の回転角度を検出する回転角度センサ14や、モータジェネレータ10を流れる電流を検出する電流センサ16、インバータINVの入力電圧を検出する電圧センサ18等の検出値を取得する。そして、インバータINVのU相、V相、およびW相のそれぞれについてのパワースイッチング素子S¥#(¥=u,v,w;#=p,n)を操作する操作信号g¥#を生成し出力する。これにより、パワースイッチング素子S¥#は、それらの開閉制御端子(ゲート)に接続されるドライブユニットDUを介して制御装置20により操作される。同様に、コンバータCNVのパワースイッチング素子Scp,Scnの操作信号gcp,gcnを生成し、出力することで、コンバータCNVを操作する。   On the other hand, the control device 20 uses the vehicle body as a reference potential, and operates the inverter INV and the converter CNV in order to control the control amount of the motor generator 10 as a control target. At this time, the control device 20 detects the rotation angle sensor 14 that detects the rotation angle of the motor generator 10, the current sensor 16 that detects the current flowing through the motor generator 10, the voltage sensor 18 that detects the input voltage of the inverter INV, and the like. Get the value. Then, an operation signal g ¥ # for operating the power switching element S ¥ # (¥ = u, v, w; # = p, n) for each of the U phase, V phase, and W phase of the inverter INV is generated. Output. Thereby, the power switching element S ¥ # is operated by the control device 20 via the drive unit DU connected to the open / close control terminals (gates). Similarly, the converter CNV is operated by generating and outputting the operation signals gcp and gcn of the power switching elements Scp and Scn of the converter CNV.

上記電流センサ16は、その大きさのみならず電流の流通方向を検出可能な手段である。詳しくは、本実施形態では、モータジェネレータ10およびインバータINV間の電気経路に接触することなく電流を検出する手段を採用している。   The current sensor 16 is a means capable of detecting not only the size but also the direction of current flow. Specifically, in the present embodiment, a means for detecting a current without contacting an electric path between the motor generator 10 and the inverter INV is employed.

上記パワースイッチング素子S¥#,Scp,Scnは、いずれも、入力端子およ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、パワースイッチング素子S¥#,Scp,Scnとこれに逆並列接続されるダイオードD¥#,Dcp,Dcnとが互いに同一の半導体基板に隣接して形成されたものを採用している。   The power switching elements S ¥ #, Scp, Scn are switching elements that have an input terminal and an output terminal that are uniquely defined and prevent 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, the power switching elements S ¥ #, Scp, Scn and diodes D ¥ #, Dcp, Dcn connected in reverse parallel thereto are formed adjacent to the same semiconductor substrate. doing.

図2に、本実施形態にかかるパワースイッチング素子S¥#,Scp,Scnとこれに逆並列接続されるダイオードD¥#,Dcp,Dcnの断面構成を示す。   FIG. 2 shows a cross-sectional configuration of the power switching elements S ¥ #, Scp, Scn according to this embodiment and diodes D ¥ #, Dcp, Dcn connected in reverse parallel thereto.

図示されるように、半導体基板40には、IGBT領域とダイオード領域とが併設されて形成されている。半導体基板40の主面側から裏面側へと伸びる領域は、導電型がN型であるN型領域42となっている。また、半導体基板40の主面側の表層部には、導電型がP型のP型領域44が形成されており、P型領域44内に、上記N型領域42よりも濃い濃度のN型の導電型を有するN型領域46が形成されている。そして、これらP型領域44およびN型領域46には、IGBTのエミッタ端子Eおよびダイオードのアノード端子が接続されている。また、上記P型領域44およびN型領域46上には、ゲート酸化膜48を介してゲート電極50が形成されている。   As illustrated, the semiconductor substrate 40 is formed with an IGBT region and a diode region. A region extending from the main surface side to the back surface side of the semiconductor substrate 40 is an N-type region 42 whose conductivity type is N-type. A P-type region 44 having a P-type conductivity is formed in the surface layer portion on the main surface side of the semiconductor substrate 40, and the N-type having a concentration higher than that of the N-type region 42 in the P-type region 44. An N type region 46 having the following conductivity type is formed. The P-type region 44 and the N-type region 46 are connected to an IGBT emitter terminal E and a diode anode terminal. A gate electrode 50 is formed on the P-type region 44 and the N-type region 46 via a gate oxide film 48.

一方、半導体基板40の裏面側の表層部には、上記N型領域42よりも濃度の濃いN型領域56とP型領域54とが併設されている。ここで、P型領域54は、IGBTのコレクタ領域を構成し、N型領域56は、ダイオードのカソード領域を構成する。なお、これらP型領域54およびN型領域56と上記N型領域42との間には、N型領域42よりも濃度の薄いN型領域52が形成されている。   On the other hand, an N-type region 56 and a P-type region 54 having a higher concentration than the N-type region 42 are provided on the surface layer portion on the back side of the semiconductor substrate 40. Here, the P-type region 54 constitutes a collector region of the IGBT, and the N-type region 56 constitutes a cathode region of the diode. An N-type region 52 having a concentration lower than that of the N-type region 42 is formed between the P-type region 54 and the N-type region 56 and the N-type region 42.

先の図1に示した制御装置20は、中央処理装置(CPU22)や、メモリ24等を備え、メモリ24に格納されたプログラムを実行することで、操作信号g¥#,gcp,gcnを生成するソフトウェア処理手段である。次に、操作信号g¥#の生成処理について、図1に基づき説明にする。   The control device 20 shown in FIG. 1 includes a central processing unit (CPU 22), a memory 24, and the like, and generates operation signals g ¥ #, gcp, gcn by executing a program stored in the memory 24. Software processing means. Next, the generation process of the operation signal g ¥ # will be described based on FIG.

3相/dq変換部26では、電流センサ16によって検出される3相の実電流iu,iv,iwを、dq軸上の実電流id,iqに変換する。指令電流設定部28では、要求トルクT*に基づき、指令電流id*,iq*を設定する。電流フィードバック制御部30では、d軸の実電流idを指令電流id*にフィードバック制御するための操作量としてd軸の指令電圧vd*を設定するとともに、q軸の実電流iqを指令電流iq*にフィードバック制御するための操作量としてq軸の指令電圧vq*を設定する。dq/3相変換部32では、dq軸上の指令電圧vd*、vq*を、3相の指令電圧vu*,vv*,vw*に変換する。   The three-phase / dq converter 26 converts the three-phase actual currents iu, iv, iw detected by the current sensor 16 into actual currents id, iq on the dq axis. The command current setting unit 28 sets command currents id * and iq * based on the required torque T *. The current feedback control unit 30 sets the d-axis command voltage vd * as an operation amount for performing feedback control of the d-axis actual current id to the command current id *, and converts the q-axis actual current iq to the command current iq *. The q-axis command voltage vq * is set as an operation amount for feedback control. The dq / 3-phase converter 32 converts the command voltages vd *, vq * on the dq axis into three-phase command voltages vu *, vv *, vw *.

PWM処理部34では、指令電圧v¥*(¥=u,v,w)とキャリアとの大小比較に基づき、PWM信号g¥を生成する。詳しくは、指令電圧v¥*をインバータINVの入力電圧VDCによって規格化したものとキャリアとのいずれが大きいかに応じて論理「H」,「L」が定まるPWM信号g¥を生成する。   The PWM processing unit 34 generates the PWM signal g ¥ based on the magnitude comparison between the command voltage v ¥ * (¥ = u, v, w) and the carrier. Specifically, the PWM signal g ¥ in which logic “H” and “L” are determined according to which of the command voltage v ¥ * normalized by the input voltage VDC of the inverter INV and the carrier is larger is generated.

ここで、キャリア周波数fcは、モータジェネレータ10の電気角速度ωと、インバータINVのスイッチング素子S¥#の温度Tとに応じて可変設定される。ちなみに、温度Tに応じて可変設定するのは、温度Tが高い場合にスイッチング損失を低減すべく、スイッチング周波数を低下させるためである。また、指令電圧vd*、vq*の更新周期や実電流iu,iv,iwのサンプリング周期を、本実施形態では、キャリア周期「1/fc」に設定する。   Here, carrier frequency fc is variably set according to electric angular velocity ω of motor generator 10 and temperature T of switching element S ¥ # of inverter INV. Incidentally, the reason why the variable setting is performed according to the temperature T is to reduce the switching frequency in order to reduce the switching loss when the temperature T is high. Further, in this embodiment, the update cycle of the command voltages vd * and vq * and the sampling cycle of the actual currents iu, iv and iw are set to the carrier cycle “1 / fc”.

デッドタイム生成部36では、PWM信号g¥に基づき、相補信号としての操作信号g¥p,g¥nを生成する。すなわち、基本的には、PWM信号g¥が論理「H」である場合に操作信号g¥pを論理「H」とするとともに操作信号g¥nを論理「L」とし、PWM信号g¥が論理「L」である場合に操作信号g¥pを論理「L」とするとともに操作信号g¥nを論理「H」とする。ただし、この際、立ち上がりエッジをPWM信号g¥の対応するエッジに対してデッドタイムだけ遅延させる。   The dead time generator 36 generates operation signals g ¥ p and g ¥ n as complementary signals based on the PWM signal g ¥. That is, basically, when the PWM signal g ¥ is logic “H”, the operation signal g ¥ p is set to logic “H”, the operation signal g ¥ n is set to logic “L”, and the PWM signal g ¥ is When the logic is “L”, the operation signal g ¥ p is set to the logic “L” and the operation signal g ¥ n is set to the logic “H”. However, at this time, the rising edge is delayed by the dead time with respect to the corresponding edge of the PWM signal g ¥.

遮断部38では、操作信号g¥#のうち、対応するスイッチング素子S¥#に逆並列接続されたダイオードD¥#に電流が流れる還流モードにおいて、そのスイッチング素子S¥#のオン操作を禁止すべく、オン操作指令を強制的にオフ操作指令に変更する。   The shut-off unit 38 prohibits the switching element S ¥ # from being turned on in the reflux mode in which a current flows through the diode D ¥ # connected in reverse parallel to the corresponding switching element S ¥ # in the operation signal g ¥ #. Therefore, the on operation command is forcibly changed to the off operation command.

図3に、遮断部38の行なう処理の手順を示す。この処理は、キャリア周期「1/fc」で実行される。   In FIG. 3, the procedure of the process which the interruption | blocking part 38 performs is shown. This process is executed at the carrier cycle “1 / fc”.

この一連の処理では、まずステップS10において、キャリア周波数fc、モータジェネレータ10の回転速度Nmを取得する。続くステップS12においては、還流モードであるか否かを判断するための閾値Ith(>0)をマップ演算する。続くステップS14においては、実電流i¥が閾値Ith以上であるか否かを判断する。この処理は、スイッチング素子S¥p,S¥nの直列接続体について、その下側アームが還流モードであるか否かを判断するためのものである。そして、ステップS14において肯定判断される場合、下側アームが還流モードであると判断し、ステップS16において、下側アームのスイッチング素子S¥nの操作信号g¥nを強制的にオフ操作指令とする。   In this series of processes, first, in step S10, the carrier frequency fc and the rotational speed Nm of the motor generator 10 are acquired. In the subsequent step S12, a map calculation is performed on a threshold value Ith (> 0) for determining whether or not the recirculation mode is set. In the subsequent step S14, it is determined whether or not the actual current i ¥ is equal to or greater than the threshold value Ith. This process is for determining whether or not the lower arm of the serial connection body of the switching elements S ¥ p, S ¥ n is in the reflux mode. If an affirmative determination is made in step S14, it is determined that the lower arm is in the reflux mode. In step S16, the operation signal g \ n of the switching element S \ n of the lower arm is forcibly set as an off operation command. To do.

これに対し、ステップS14において否定判断される場合、ステップS18において、実電流i¥が「−Ith」以下であるか否かを判断する。この処理は、スイッチング素子S¥p,S¥nの直列接続体について、その上側アームが還流モードであるか否かを判断するためのものである。そして、ステップS18において肯定判断される場合、上側アームが還流モードであると判断し、ステップS20において、上側アームのスイッチング素子S¥pの操作信号g¥pを強制的にオフ操作指令とする。   On the other hand, when a negative determination is made in step S14, it is determined in step S18 whether or not the actual current i ¥ is equal to or less than “−Ith”. This process is for determining whether or not the upper arm of the serial connection body of the switching elements S ¥ p, S ¥ n is in the reflux mode. If an affirmative determination is made in step S18, it is determined that the upper arm is in the reflux mode, and in step S20, the operation signal g \ p for the switching element S \ p of the upper arm is forcibly set as an off operation command.

なお、上記ステップS16,S20の処理が完了する場合や、ステップS18において否定判断される場合には、この一連の処理を一旦終了する。   In addition, when the process of said step S16, S20 is completed, or when negative determination is made in step S18, this series of processes is once complete | finished.

上記ステップS12において利用するマップは、回転速度Nmが小さいほど、また、キャリア周波数fcが高いほど、閾値Ithを小さい値に設定するものである。これは、図3に示す処理の周期(還流モードの判断に利用される実電流i¥の更新周期)における実電流i¥の変化量が小さいほど閾値Ithを小さくするための設定である。   In the map used in step S12, the threshold Ith is set to a smaller value as the rotational speed Nm is lower and the carrier frequency fc is higher. This is a setting for decreasing the threshold value Ith as the change amount of the actual current i ¥ is smaller in the processing cycle shown in FIG. 3 (update cycle of the actual current i ¥ used for determining the return mode).

図4に、上記マップの作成手法を例示する。   FIG. 4 illustrates a method for creating the map.

図4(a)に、実電流i¥の推移を示す。図示されるように、実電流i¥は、正弦波形状の推移波形を有する。このため、1電気角周期において、振幅中心の位相からキャリア周期「1/fc」だけ経過するまでの変化量Xが最大となる。そこで、図4(b)に示すように、モータジェネレータ10の回転速度Nmとキャリア周波数fcとに応じて、実電流i¥の振幅Aと変化量Xとの比率「X/A」を算出する。また、図4(c)に示すように、回転速度Nmとキャリア周波数fcとに応じて、実電流i¥の実効値の最大値Armsを取得する。これは、制御装置20の制御やモータジェネレータ10の仕様等によって定まるものである。そして、図4(d)に示すように、図4(b)、図4(c)にて算出、取得された値に基づき、回転速度Nmとキャリア周波数fcとを入力とし、変化量Xを出力とするマップを作成する。ここで、各回転速度Nmとキャリア周波数fcとに応じた変化量Xは、「(X/A)・Arms・(√2)」にて算出できる。   FIG. 4A shows the transition of the actual current i ¥. As shown in the figure, the actual current i ¥ has a sinusoidal transition waveform. For this reason, in one electrical angle cycle, the amount of change X until the carrier cycle “1 / fc” elapses from the phase at the center of amplitude is maximized. Therefore, as shown in FIG. 4B, the ratio “X / A” between the amplitude A and the change amount X of the actual current i ¥ is calculated according to the rotational speed Nm of the motor generator 10 and the carrier frequency fc. . Further, as shown in FIG. 4C, the maximum value Arms of the effective value of the actual current i ¥ is acquired according to the rotation speed Nm and the carrier frequency fc. This is determined by the control of the control device 20, the specifications of the motor generator 10, and the like. Then, as shown in FIG. 4 (d), based on the values calculated and acquired in FIGS. 4 (b) and 4 (c), the rotational speed Nm and the carrier frequency fc are input, and the change amount X is calculated. Create a map for output. Here, the change amount X corresponding to each rotation speed Nm and the carrier frequency fc can be calculated by “(X / A) · Arms · (√2)”.

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)キャリア周波数fcと回転速度Nmとに応じて閾値Ithを可変設定した。これにより、還流モードであるか否かの判断に用いられる実電流i¥の更新周期における電流の変化量Xが小さいほど閾値Ith(>0)を小さい値に設定することができる。このため、還流モードでないにもかかわらず還流モードであると判断することを回避しつつ、還流モードであると判断される領域を拡大することができる。   (1) The threshold value Ith is variably set according to the carrier frequency fc and the rotation speed Nm. As a result, the threshold value Ith (> 0) can be set to a smaller value as the current change amount X in the update period of the actual current i ¥ used to determine whether or not the current mode is the reflux mode. For this reason, it is possible to enlarge the region determined to be the reflux mode while avoiding the determination to be the reflux mode despite not being the reflux mode.

(2)還流モードであるか否かをソフトウェア処理手段(CPU22)によって離散時間毎(キャリア周期「1/fc」毎)に判断した。このため、判断の更新周期における変化量Xの変動量が大きくなりやすい。このため、閾値Ithを可変設定するメリットが大きい。   (2) The software processing means (CPU 22) determines whether or not it is in the reflux mode at discrete time intervals (every carrier cycle “1 / fc”). For this reason, the variation amount of the variation amount X in the judgment update cycle tends to be large. For this reason, the merit of variably setting the threshold value Ith is great.

(3)パワースイッチング素子S¥#およびフリーホイールダイオードD¥#を、同一半導体基板に併設して形成した。これにより、還流モードにおいてパワースイッチング素子S¥#がオン状態となることで導通損失が大きくなるため、還流モードである場合にパワースイッチング素子S¥#のオン操作指令をキャンセルする処理の利用価値が特に大きい。
<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。
(3) The power switching element S ¥ # and the free wheel diode D ¥ # are formed side by side on the same semiconductor substrate. Accordingly, since the conduction loss is increased by turning on the power switching element S ¥ # in the reflux mode, the utility value of the processing for canceling the ON operation command of the power switching element S ¥ # in the reflux mode is useful. Especially big.
<Second Embodiment>
Hereinafter, the second embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.

図5に、本実施形態にかかる遮断部38の行なう処理の手順を示す。この処理は、キャリア周期「1/fc」で実行される。なお、図5において、先の図2に示した処理に対応するものについては、便宜上、同一のステップ番号を付している。   FIG. 5 shows a procedure of processing performed by the blocking unit 38 according to the present embodiment. This process is executed at the carrier cycle “1 / fc”. Note that, in FIG. 5, the same step numbers are assigned for convenience to those corresponding to the processing shown in FIG.

この一連の処理では、まずステップS10aにおいて、キャリア周波数fc、電気角速度ωに加えて、要求トルクT*を取得する。続くステップS12aにおいては、キャリア周波数fc、電気角速度ωおよび要求トルクT*に基づき、還流モードであるか否かを判断するための閾値Ith(>0)をマップ演算する。ここで、要求トルクT*は、実電流i¥の振幅Aと相関を有するパラメータである。すなわち、先の図1に示したように、要求トルクT*に応じて指令電流id*,iq*が設定される。そして、振幅Aは、指令電流id*,iq*のベクトルノルムの所定数倍である。   In this series of processing, first, in step S10a, the required torque T * is acquired in addition to the carrier frequency fc and the electrical angular velocity ω. In the subsequent step S12a, a map operation is performed on the threshold value Ith (> 0) for determining whether or not the return mode is based on the carrier frequency fc, the electrical angular velocity ω, and the required torque T *. Here, the required torque T * is a parameter having a correlation with the amplitude A of the actual current i \. That is, as shown in FIG. 1, the command currents id * and iq * are set according to the required torque T *. The amplitude A is a predetermined number times the vector norm of the command currents id * and iq *.

上記振幅Aが大きいほど、キャリア周期「1/fc」における変化量Xが大きくなる。一方、要求トルクT*が大きいほど、振幅Aが大きくなる。このため、要求トルクT*が小さいほど、閾値Ithを小さい値に設定する。
<第3の実施形態>
以下、第3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。
As the amplitude A increases, the amount of change X in the carrier period “1 / fc” increases. On the other hand, the amplitude A increases as the required torque T * increases. For this reason, the threshold value Ith is set to a smaller value as the required torque T * is smaller.
<Third Embodiment>
Hereinafter, the third embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.

図6に、本実施形態にかかる遮断部38の行なう処理の手順を示す。この処理は、キャリア周期「1/fc」で実行される。なお、図6において、先の図2に示した処理に対応するものについては、便宜上、同一のステップ番号を付している。   FIG. 6 shows a procedure of processing performed by the blocking unit 38 according to the present embodiment. This process is executed at the carrier cycle “1 / fc”. Note that, in FIG. 6, the same step numbers are assigned for convenience to those corresponding to the processing shown in FIG.

この一連の処理では、まずステップS30において、最新の実電流i¥(n)をサンプリングする。続くステップS32においては、前回の実電流i¥(n−1)に対する最新の実電流i¥(n)の変化量Δi¥(n)を算出する。そして、ステップS34において、変化量Δi¥(n)に応じて閾値Ithを設定する。ここで、閾値Ithは、最新の実電流i¥(n)に対する次回の実電流i¥(n+1)の変化量を用いることで最も適切に設定可能なものである。しかし、次回の実電流i¥(n+1)を予め取得することはできないため、最新の実電流i¥(n)に対する次回の実電流i¥(n+1)の変化量が、変化量Δi¥(n)程度であるとみなして、変化量Δi¥(n)に応じて閾値Ithを設定する。ここでは、変化量Δi¥(n)が小さいほど閾値Ithを小さい値に設定する。   In this series of processing, first, in step S30, the latest actual current i ¥ (n) is sampled. In subsequent step S32, a change amount Δi ¥ (n) of the latest actual current i ¥ (n) with respect to the previous actual current i ¥ (n−1) is calculated. In step S34, a threshold value Ith is set according to the change amount Δi ¥ (n). Here, the threshold value Ith can be most appropriately set by using the amount of change in the next actual current i ¥ (n + 1) with respect to the latest actual current i ¥ (n). However, since the next actual current i ¥ (n + 1) cannot be acquired in advance, the amount of change of the next actual current i ¥ (n + 1) with respect to the latest actual current i ¥ (n) is the amount of change Δi ¥ (n ) And the threshold value Ith is set according to the change amount Δi ¥ (n). Here, the threshold value Ith is set to a smaller value as the change amount Δi ¥ (n) is smaller.

なお、ステップS34の処理が完了する場合、ステップS14〜S20の処理を行なう。そして、ステップS16,S20の処理が完了する場合や、ステップS18において否定判断される場合には、ステップS36において、サンプリング変数nを更新する。なお、ステップS36の処理が完了する場合、この一連の処理を一旦終了する。
<その他の実施形態>
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
In addition, when the process of step S34 is completed, the process of step S14-S20 is performed. When the processes of steps S16 and S20 are completed, or when a negative determination is made in step S18, the sampling variable n is updated in step S36. In addition, when the process of step S36 is completed, this series of processes is once complete | finished.
<Other embodiments>
Each of the above embodiments may be modified as follows.

「低減手段について」
上記第1の実施形態や第2の実施形態において、マップを用いる代わりに、先の図4に示した要領で、キャリア周波数fcや回転速度Nm等から閾値Ithを算出してもよい。この際、上記第1の実施形態の場合には、キャリア周波数fcや回転速度Nmと最大電流(実効値)との関係を定めるマップを利用することが望ましい。ちなみに、第2の実施形態の変形例では、このマップに代えて、要求トルクT*から定まる指令電流id*,iq*のベクトルノルムを用いることとなる。ただし、これに代えて、dq変換部26の出力するdq軸上の実電流id,iqのベクトルノルムを用いてもよい。
"About reduction measures"
In the first and second embodiments, instead of using a map, the threshold value Ith may be calculated from the carrier frequency fc, the rotational speed Nm, and the like in the manner shown in FIG. At this time, in the case of the first embodiment, it is desirable to use a map that defines the relationship between the carrier frequency fc, the rotational speed Nm, and the maximum current (effective value). Incidentally, in the modification of the second embodiment, the vector norm of the command currents id * and iq * determined from the required torque T * is used instead of this map. However, instead of this, the vector norm of the actual currents id and iq on the dq axis output from the dq converter 26 may be used.

また、還流モードの判断に利用される電流の更新周期における電流の変化量を把握する上での入力パラメータとしては、上記キャリア周波数fcおよび回転速度Nm、またはキャリア周波数fc、回転速度Nmおよび要求トルクT*に限らず、キャリア周波数fc、回転速度Nmおよび要求トルクT*のうちのいずれか1つでもよく、また電流振幅のみでもよい。   Further, as input parameters for grasping the amount of change in current in the current update period used for determining the return mode, the carrier frequency fc and the rotational speed Nm, or the carrier frequency fc, the rotational speed Nm and the required torque are used. Not only T *, but any one of carrier frequency fc, rotation speed Nm, and required torque T * may be used, or only current amplitude may be used.

「生成手段について」
電流フィードバック制御手段に限らないことについては、「取得手段について」の欄に記載したとおりである。またたとえば、矩形波制御手段等であってもよい。この場合であっても、還流モード判断手段の判断に利用される電流の更新周期における電流の変化量に応じて閾値を可変設定するなら、還流モードであると判断される期間を短縮することができる。
"Generation means"
What is not limited to the current feedback control means is as described in the section “About the acquisition means”. Further, for example, rectangular wave control means or the like may be used. Even in this case, if the threshold value is variably set according to the amount of change in current in the current update cycle used for the determination of the reflux mode determination means, the period for determining the reflux mode can be shortened. it can.

ちなみに、こうした場合においては、PWM処理のためのキャリアが存在しないため、キャリア周期の可変設定に応じてサンプリング周期を可変設定する手段は存在しない。しかし、電流を離散的にサンプリングする場合あっては、サンプリング周期における電流の変化量の変動が顕著となり得るため、閾値を可変設定することは有効である。   Incidentally, in such a case, since there is no carrier for PWM processing, there is no means for variably setting the sampling period in accordance with the variable setting of the carrier period. However, when the current is discretely sampled, it is effective to set the threshold value variably because the variation in the amount of change in the current in the sampling period can be significant.

「可変手段について」
これが必須でないことについては、「生成手段について」に記載してある。なお、サンプリング周期の可変設定は、PWM処理のキャリア周期を可変設定することを必ずしも前提としない。すなわち、たとえば矩形波制御等においても、演算負荷と制御誤差との好適な両立を図る観点から、サンプリング周期を可変とする可変手段を設けうる。
"Variable means"
The fact that this is not essential is described in “Regarding the generation means”. Note that the variable setting of the sampling period does not necessarily assume that the carrier period of the PWM processing is variably set. That is, for example, also in rectangular wave control or the like, variable means for making the sampling cycle variable can be provided from the viewpoint of achieving a suitable balance between calculation load and control error.

「還流モード判断手段、禁止手段の動作電位について」
これら手段をドライブユニットDU内に搭載し、ドライブユニットDUの動作電位としてもよい。この場合、電流を検出する手段としては、スイッチング素子S¥#を流れる電流と相関を有する微小電流を出力するセンス端子St(図1に記載)の出力電流とすることが望ましい。この場合、特定のドライブユニットDU内においてモータジェネレータ10の対応する端子を流れる電流を検出できる期間は、デッドタイム生成部36において生成される操作信号g¥#のうちの対応する信号がオン操作指令となる期間(およびデッドタイム期間)のみとなる。このため、次回のオン操作指令を遮断するか否かについては過去の電流値を用いる必要があり、この電流値は、次回のオン操作指令が入力された時点における電流値とは相違する。しかも、それらの電流値同士の差は変動しうる。したがって、この場合であっても、閾値を可変設定することは有効である。
"Operating potential of reflux mode judgment means and prohibition means"
These means may be mounted in the drive unit DU and used as the operating potential of the drive unit DU. In this case, as a means for detecting the current, it is desirable to use the output current of the sense terminal St (described in FIG. 1) that outputs a minute current having a correlation with the current flowing through the switching element S ¥ #. In this case, during a period in which the current flowing through the corresponding terminal of the motor generator 10 can be detected in the specific drive unit DU, the corresponding signal among the operation signals g ¥ # generated in the dead time generation unit 36 is the ON operation command. Period (and dead time period). Therefore, it is necessary to use a past current value as to whether or not to interrupt the next on-operation command, and this current value is different from the current value at the time when the next on-operation command is input. Moreover, the difference between these current values can vary. Therefore, even in this case, it is effective to variably set the threshold value.

「取得手段について」
還流モード判断手段の入力パラメータとなる電流の値としては、電流の検出値に限らない。たとえば、特開2008−228419号公報に記載されているように、インバータのスイッチング素子のオン・オフ操作に応じたスイッチングモードを様々に仮設定した場合のそれぞれにおける電流を予測し、予測される電流に基づき、最適なスイッチングモードを選択するいわゆるモデル予測制御を行なうに際しての予測電流であってもよい。この場合であっても、予測される電流の更新周期における電流の変化量が大きいなら、低減手段を備えるメリットが大きくなる。
"Acquisition means"
The current value as an input parameter of the reflux mode determination means is not limited to the detected current value. For example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-228419, the current in each switching mode when temporarily setting various switching modes according to the on / off operation of the switching element of the inverter is predicted, and the predicted current The predicted current when performing so-called model predictive control for selecting the optimum switching mode based on the above may be used. Even in this case, if the amount of change in current in the predicted current update period is large, the merit of providing the reduction means increases.

また、回転機のコイルを流れる電流を検出する手段としても、インバータINVおよびモータジェネレータ10間を流れる電流を検出する電流センサ16に限らないことについては、「還流モード判断手段、禁止手段の動作電位について」の欄に例示してある。また、たとえば低電位側のスイッチング素子S¥n同士を接続する直流母線や、高電位側のスイッチング素子S¥p同士を接続する直流母線の電流を検出する電流センサであってもよい。ちなみに、この電流センサによって検出される電流のみでは、モータジェネレータ10を流れる全ての電流情報を取得することはできない。しかし、不足する電流情報を推定等によって補うなら、直流母線電流のみを用いて全ての電流情報を得ることは可能である。   Further, the means for detecting the current flowing through the coil of the rotating machine is not limited to the current sensor 16 for detecting the current flowing between the inverter INV and the motor generator 10. It is illustrated in the column “About”. Further, for example, it may be a current sensor that detects a current of a DC bus connecting the low-potential side switching elements S ¥ n or a DC bus connecting the high-potential side switching elements S ¥ p. Incidentally, all current information flowing through the motor generator 10 cannot be acquired only by the current detected by the current sensor. However, if the missing current information is compensated by estimation or the like, it is possible to obtain all current information using only the DC bus current.

「ソフトウェア処理手段について」
還流モード判断手段、禁止手段、および低減手段を上記特許文献1に記載されているように、ハードウェア処理手段としてもよい。ただし、この場合において、還流モードの判断に利用される電流の更新周期が短いなら、還流モードでない状態から還流モードに移行したと判断するための閾値と、還流モードから還流モードでない状態に移行したと判断するための閾値とを相違させることが望ましい。
"Software processing means"
The reflux mode determination means, the prohibition means, and the reduction means may be hardware processing means as described in Patent Document 1. However, in this case, if the update period of the current used for determining the reflux mode is short, the threshold value for determining that the mode is not changed from the reflux mode to the reflux mode and the mode is switched from the reflux mode to the non-reflux mode. It is desirable to make the threshold value for judging different.

「還流モード判断手段の判断周期と電流の更新周期との関係について」
これらが等しいものに限らない。たとえば還流モード判断手段の判断周期よりも電流の更新周期の方が長いものであってもよい。この場合、還流モード判断手段の判断周期によって閾値を設定することは判断精度の低下を招く。しかしこの場合であっても、還流モード判断手段による判断に利用される電流の更新周期に基づき閾値を設定するなら、上記第1の実施形態に準じた効果を得ることができる。なお、たとえば判断周期がTcであり、電流のサンプリング周期がTI(Tc<TI<2・Tc)であるなら、還流モード判断手段による判断に利用される電流の更新周期は、変動する。このため、この場合には、更新周期を、最長の周期「2Tc」とみなすことが便宜である。もっとも、更新周期を変動するものとして扱ってもよい。
"Relationship between judgment cycle of reflux mode judgment means and current update cycle"
These are not necessarily equal. For example, the current update period may be longer than the determination period of the reflux mode determination means. In this case, setting the threshold value according to the determination cycle of the reflux mode determination means causes a decrease in determination accuracy. However, even in this case, the effect according to the first embodiment can be obtained if the threshold is set based on the current update period used for the determination by the reflux mode determination means. For example, if the determination cycle is Tc and the current sampling cycle is TI (Tc <TI <2 · Tc), the current update cycle used for the determination by the reflux mode determination means varies. Therefore, in this case, it is convenient to regard the update cycle as the longest cycle “2Tc”. However, the update cycle may be treated as a variable.

「インダクタについて」
回転機のコイルに限らず、たとえばコンバータCNVのリアクトルLであってもよい。換言すれば、還流モードの判断対象となるスイッチング素子としては、直流交流変換回路(インバータINV)を構成するものに限らず、コンバータCNVを構成するもの等であってもよい。
About inductors
For example, the reactor L of the converter CNV may be used. In other words, the switching element that is the target for determining the return mode is not limited to one that constitutes the DC / AC converter circuit (inverter INV), but may be one that constitutes the converter CNV or the like.

「そのほか」
回転機としては、車載主機に限らない。
"others"
The rotating machine is not limited to the in-vehicle main machine.

駆動対象となるスイッチング素子としては、先の図2に示したものに限らない。相補駆動することで、スイッチング素子が無駄にオン操作されることに起因したゲート充電電力の消費を抑制する上では、スイッチング素子のオン操作によってダイオードのオン抵抗が増加することのないものであっても、禁止手段を設けることは有効である。   The switching element to be driven is not limited to that shown in FIG. In order to suppress the gate charging power consumption due to the switching element being turned on unnecessarily by the complementary driving, the on resistance of the diode is not increased by the turning on of the switching element. However, it is effective to provide prohibition means.

10…モータジェネレータ、20…制御装置、22…CPU、38…遮断部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Motor generator, 20 ... Control apparatus, 22 ... CPU, 38 ... Shut-off part.

Claims (7)

インダクタに接続されて且つ、ダイオードが逆並列接続されたスイッチング素子に適用され、前記スイッチング素子毎に操作信号を生成するとともに、前記スイッチング素子毎に前記操作信号を出力し、
前記インダクタを流れる電流の値を取得する取得手段と、
前記取得手段によって取得された電流と閾値との大小比較に基づき、前記ダイオードに電流が流れる還流モードであるか否かを判断する還流モード判断手段と、
前記還流モード判断手段によって還流モードであると判断される場合、前記スイッチング素子のオン操作を禁止する禁止手段と、
前記還流モード判断手段による判断に利用される電流の更新周期における前記インダクタを流れる電流の変化量が小さい場合、前記閾値の絶対値を低減する低減手段と、
を備えることを特徴とするスイッチング素子の駆動装置。
Applied to a switching element connected to an inductor and a diode connected in anti-parallel , generates an operation signal for each switching element, and outputs the operation signal for each switching element,
Obtaining means for obtaining a value of a current flowing through the inductor;
Recirculation mode determination means for determining whether or not it is a recirculation mode in which a current flows through the diode based on a magnitude comparison between the current acquired by the acquisition means and a threshold;
When it is determined that the reflux mode is determined by the reflux mode determination means, a prohibiting means for prohibiting an ON operation of the switching element;
When the amount of change in the current flowing through the inductor in the current update period used for the determination by the reflux mode determination unit is small, a reduction unit that reduces the absolute value of the threshold;
A drive device for a switching element, comprising:
前記還流モード判断手段による判断に利用される電流は、所定の時間周期で更新されるものであり、
前記インダクタは、回転機のコイルであり、
前記低減手段は、前記回転機の回転速度が小さい場合、前記変化量が小さいとして前記閾値の絶対値を低減することを特徴とする請求項1記載のスイッチング素子の駆動装置。
The current used for the determination by the reflux mode determination means is updated at a predetermined time period,
The inductor is a coil of a rotating machine,
2. The driving device of a switching element according to claim 1, wherein when the rotation speed of the rotating machine is low, the reduction unit reduces the absolute value of the threshold value by assuming that the amount of change is small.
前記インダクタは、回転機のコイルであり、
前記更新周期を可変とする可変手段を備え、
前記低減手段は、前記更新周期が短い場合、前記変化量が小さいとして前記閾値の絶対値を低減することを特徴とする請求項1または2記載のスイッチング素子の駆動装置。
The inductor is a coil of a rotating machine,
Comprising variable means for making the update cycle variable;
3. The driving device of a switching element according to claim 1, wherein when the update period is short, the reduction unit reduces the absolute value of the threshold value by assuming that the amount of change is small.
前記インダクタは、回転機のコイルであり、
前記低減手段は、前記回転機を流れる電流の振幅が小さい場合、前記変化量が小さいとして前記閾値の絶対値を低減することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のスイッチング素子の駆動装置。
The inductor is a coil of a rotating machine,
4. The switching according to claim 1, wherein when the amplitude of the current flowing through the rotating machine is small, the reduction unit reduces the absolute value of the threshold value by assuming that the amount of change is small. Device drive device.
前記インダクタは、回転機のコイルであり、
前記インダクタに接続されるスイッチング素子は、直流交流変換回路を構成して且つ前記回転機の端子と直流電圧源の正極および負極のそれぞれとの間を開閉するものであり、
前記取得手段は、前記正極に接続されるスイッチング素子と前記負極に接続されるスイッチング素子との接続点よりも前記インダクタ側の電流、または前記スイッチング素子のうち前記接続点側でない端部よりも前記直流電圧源側の電流のいずれかの検出値を取得するものであり、
前記還流モード判断手段、前記禁止手段、および前記低減手段は、前記直流交流変換回路を構成するスイッチング素子のそれぞれ毎に設けられるものであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のスイッチング素子の駆動装置。
The inductor is a coil of a rotating machine,
The switching element connected to the inductor constitutes a DC / AC conversion circuit and opens and closes between the terminal of the rotating machine and each of the positive electrode and the negative electrode of the DC voltage source,
The acquisition means includes the current on the inductor side of a connection point between the switching element connected to the positive electrode and the switching element connected to the negative electrode, or the end of the switching element that is not on the connection point side. It acquires one of the detected values of the current on the DC voltage source side,
The reflux mode determination means, the prohibition means, and the reduction means are provided for each of the switching elements constituting the DC / AC conversion circuit, respectively. The switching element drive device according to claim 1.
前記回転機の制御量を制御すべく、前記正極に接続されるスイッチング素子と前記負極に接続されるスイッチング素子とのそれぞれの操作信号を生成する生成手段を備え、
前記生成手段は、ソフトウェア処理手段であり、
前記還流モード判断手段、前記禁止手段、および前記低減手段は、前記ソフトウェア処理手段によって構成されていることを特徴とする請求項5記載のスイッチング素子の駆動装置。
In order to control the control amount of the rotating machine, comprising a generating means for generating respective operation signals of the switching element connected to the positive electrode and the switching element connected to the negative electrode,
The generating means is software processing means,
6. The switching element drive device according to claim 5, wherein the reflux mode determination means, the prohibition means, and the reduction means are configured by the software processing means.
前記ダイオードが逆並列接続されたスイッチング素子と、前記ダイオードとは、同一半導体基板に併設されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のスイッチング素子の駆動装置。   The switching element drive device according to claim 1, wherein the switching element in which the diodes are connected in antiparallel and the diode are provided on the same semiconductor substrate.
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