JP6665761B2 - スイッチの駆動制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、互いに並列接続された複数のスイッチを駆動するスイッチの駆動制御装置に関する。

この種の駆動制御装置としては、下記特許文献１に見られるように、複数のスイッチとして、互いに並列接続されたＭＯＳＦＥＴ及びＩＧＢＴを駆動するものが知られている。ＩＧＢＴは、閾値電流よりも小さい電流領域である小電流領域においてＭＯＳＦＥＴよりもオン抵抗が大きくなり、閾値電流よりも大きい電流領域である大電流領域においてＭＯＳＦＥＴよりもオン抵抗が小さくなる特性を有している。

下記特許文献１に記載の駆動制御装置は、小電流領域において、ゲート駆動信号に従ってＭＯＳＦＥＴをオンオフするとともに、ゲート駆動信号のうち一部のオンパルスを間引くようにしてＩＧＢＴをオンオフする。これにより、小電流領域において、ＭＯＳＦＥＴをＩＧＢＴよりも優先的に動作させ、ＭＯＳＦＥＴ及びＩＧＢＴで発生する合計損失の低減を図っている。一方、駆動制御装置は、大電流領域において、ゲート駆動信号に従ってＩＧＢＴをオンオフするとともに、ゲート駆動信号のうち一部のオンパルスを間引くようにしてＭＯＳＦＥＴをオンオフする。これにより、大電流領域において、ＩＧＢＴをＭＯＳＦＥＴよりも優先的に動作させ、ＩＧＢＴ及びＭＯＳＦＥＴで発生する合計損失の低減を図っている。

特開２０１４−２７８１６号公報

ここで、互いに並列接続されたＭＯＳＦＥＴ及びＩＧＢＴの駆動方法については、未だ改善の余地を残すものとなっている。これは、例えば以下に説明する理由のためである。

小電流領域においては、ＩＧＢＴのオンが間引かれる期間及びＩＧＢＴがオンされる期間のそれぞれにおいて、ＭＯＳＦＥＴはオンされる。このため、一部の電流を負担するようにＩＧＢＴによりアシストされているものの、ＭＯＳＦＥＴの発熱量が大きくなってＭＯＳＦＥＴの温度が高くなり、ＭＯＳＦＥＴのオン抵抗が高くなる傾向になる。この場合、ＭＯＳＦＥＴで発生する損失が大きくなってしまう。

一方、大電流領域においては、ＭＯＳＦＥＴのオンが間引かれる期間及びＭＯＳＦＥＴがオンされる期間のそれぞれにおいて、ＩＧＢＴはオンされる。このため、一部の電流を負担するようにＭＯＳＦＥＴによりアシストされているものの、ＩＧＢＴの発熱量が多くなってＩＧＢＴの温度が高くなり、ＩＧＢＴのオン抵抗が高くなる傾向になる。この場合、ＩＧＢＴで発生する損失が大きくなってしまう。

なお、駆動対象としては、ＭＯＳＦＥＴ及びＩＧＢＴの組に限らず、第１スイッチと、小電流領域において第１スイッチよりもオン抵抗が大きくなり、大電流領域において第１スイッチよりもオン抵抗が小さくなる第２スイッチとの組であれば、損失が大きくなる上述した問題が同様に発生し得る。

本発明は、互いに並列接続されたスイッチで発生する損失を低減できるスイッチの駆動制御装置を提供することを主たる目的とする。

第１の発明は、互いに並列接続された複数のスイッチ（Ｓ１ｎ，Ｓ２ｎ）を駆動するスイッチの駆動制御装置（３０）である。第１の発明では、複数の前記スイッチは、第１スイッチ（Ｓ１ｎ）と、閾値電流よりも小さい電流領域である小電流領域において前記第１スイッチよりもオン抵抗が大きくなり、前記閾値電流よりも大きい電流領域である大電流領域において前記第１スイッチよりもオン抵抗が小さくなる第２スイッチ（Ｓ２ｎ）と、である。第１の発明は、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチの双方を同時にオンしないことを条件として、前記閾値電流よりも小さい側に設定された電流領域である小レベル電流領域において前記第１スイッチのターンオン回数を前記第２スイッチのターンオン回数よりも多くするように前記第１スイッチ及び前記第２スイッチをオンオフする小電流制御部（３０）を備える。

閾値電流よりも小さい側に設定された電流領域である小レベル電流領域においては、第１スイッチをオンさせる期間に第２スイッチをオンさせなくても、第２スイッチをオンさせないことが、複数のスイッチの並列接続体に流す電流の制御性に及ぼす影響は小さい。この点に鑑み、第１の発明では、小電流制御部は、第１スイッチ及び第２スイッチの双方を同時にオンしないことを条件として、小レベル電流領域において第１スイッチのターンオン回数を第２スイッチのターンオン回数よりも多くするように第１スイッチ及び第２スイッチをオンオフする。このため第１の発明によれば、上記特許文献１に記載の構成と比較して、小レベル電流領域における第１スイッチのターンオン回数を減らすことができる。これにより、小レベル電流領域において、第１スイッチの温度上昇を抑制でき、第１スイッチで発生するスイッチング損失及び導通損失を低減できる。

第２の発明では、前記小電流制御部は、前記小レベル電流領域において前記第１スイッチの温度がその許容上限温度を超えたと判定した場合、前記第１スイッチのターンオン回数を減らすとともに、ターンオン回数が減らされたことに伴って無くなった前記第１スイッチのオン期間において前記第２スイッチをオンする。

小レベル電流領域において、小電流制御部により、第１スイッチのターンオン回数が第２スイッチのターンオン回数よりも多くなるように第１スイッチ及び第２スイッチがオンオフされている場合において、第１スイッチの温度がその許容上限温度を超えることがある。そこで第２の発明では、小電流制御部は、小レベル電流領域において第１スイッチの温度がその許容上限温度を超えたと判定した場合、第１スイッチのターンオン回数を減らす。これにより、第１スイッチの発熱を抑制し、第１スイッチの温度をその許容上限温度以下にすることができる。

ここで、第１スイッチの過熱保護のために第１スイッチのターンオン回数が減らされると、複数のスイッチの並列接続体に流す電流の制御性が低下し得る。そこで第２の発明では、小電流制御部は、ターンオン回数が減らされたことに伴って無くなった第１スイッチのオン期間において第２スイッチをオンする。これにより、電流制御性の低下を防止できる。このように第２の発明によれば、第１スイッチの過熱保護を図りつつ、電流制御性の低下を防止できる。

第３の発明では、前記小レベル電流領域が第１小レベル電流領域とされており、前記第１小レベル電流領域よりも小さい電流領域が第２小レベル電流領域として設定されており、前記小電流制御部は、前記第２小レベル電流領域において、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチのうち前記第１スイッチのみをオンオフする。

第３の発明によれば、第２小レベル電流領域において第２スイッチでスイッチング損失及び導通損失が発生しない。このため、複数のスイッチの並列接続体で発生する損失を低減することができる。

第４，第６の発明は、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチの双方を同時にオンしないことを条件として、前記閾値電流よりも大きい側に設定された電流領域である大レベル電流領域において前記第２スイッチのターンオン回数を前記第１スイッチのターンオン回数よりも多くするように前記第１スイッチ及び前記第２スイッチをオンオフする大電流制御部（３０）を備える。

閾値電流よりも大きい側に設定された電流領域である大レベル電流領域においては、第２スイッチをオンさせる期間に第１スイッチをオンさせなくても、第１スイッチをオンさせないことが、上記並列接続体に流す電流の制御性に及ぼす影響は小さい。この点に鑑み、第４，第６の発明では、大電流制御部は、第１スイッチ及び第２スイッチの双方を同時にオンしないことを条件として、大レベル電流領域において第２スイッチのターンオン回数を第１スイッチのターンオン回数よりも多くするように第１スイッチ及び第２スイッチをオンオフする。このため第４，第６の発明によれば、上記特許文献１に記載の構成と比較して、大レベル電流領域における第２スイッチのターンオン回数を減らすことができる。これにより、大レベル電流領域において、第２スイッチの温度上昇を抑制でき、第２スイッチで発生するスイッチング損失及び導通損失を低減できる。

第５の発明では、前記小レベル電流領域の上限値と前記大レベル電流領域の下限値とで規定される電流領域が中間領域として設定されている。第６の発明は、前記中間領域において、前記第１スイッチと前記第２スイッチとを交互にオンする中間制御部（３０）を備える。

中間領域では、第１スイッチのオン抵抗と第２スイッチのオン抵抗とが大きく相違しておらず、第１スイッチで発生する損失と第２スイッチで発生する損失とが大きく相違しない。このため第５の発明では、中間制御部は、中間領域において、第１スイッチと第２スイッチとを交互にオンする。これにより、中間領域において、第１，第２スイッチのうち一方のスイッチの使用頻度が高くなるのを防止し、一方のスイッチの温度が過度に上昇するのを防止できる。その結果、複数のスイッチの並列接続体で発生する損失を低減できる。

第７の発明では、前記大電流制御部は、前記大レベル電流領域において前記第２スイッチの温度がその許容上限温度を超えたと判定した場合、前記第２スイッチのターンオン回数を減らすとともに、ターンオン回数が減らされたことに伴って無くなった前記第２スイッチのオン期間において前記第１スイッチをオンする。

大レベル電流領域において、大電流制御部により、第２スイッチのターンオン回数が第１スイッチのターンオン回数よりも多くなるように第１スイッチ及び第２スイッチがオンオフされている場合において、第２スイッチの温度がその許容上限温度を超えることがある。そこで第７の発明では、大電流制御部は、大レベル電流領域において第２スイッチの温度がその許容上限温度を超えたと判定した場合、第２スイッチのターンオン回数を減らす。これにより、第２スイッチの発熱を抑制し、第２スイッチの温度をその許容上限温度以下にすることができる。

ここで、第２スイッチの過熱保護のために第２スイッチのターンオン回数が減らされると、複数のスイッチの並列接続体に流す電流の制御性が低下し得る。そこで第７の発明では、大電流制御部は、ターンオン回数が減らされたことに伴って無くなった第２スイッチのオン期間において第１スイッチをオンする。これにより、電流制御性の低下を防止できる。このように第７の発明によれば、第２スイッチの過熱保護を図りつつ、電流制御性の低下を防止できる。

第８の発明では、前記大レベル電流領域が第１大レベル電流領域とされており、前記第１大レベル電流領域よりも大きい電流領域が第２大レベル電流領域として設定されており、前記大電流制御部は、前記第２大レベル電流領域において、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチを同期させてオンオフする。

第８の発明によれば、第４電流領域において第１，第２スイッチそれぞれで電流を負担することができ、第１スイッチの温度が過度に上昇することを防止できる。このため、第１スイッチのオン抵抗が過度に大きくなることを防止でき、第１，第２スイッチで発生する損失を低減することができる。

車載制御システムの全体構成図。 ＩＧＢＴ及びＭＯＳＦＥＴの電流電圧特性を示す図。 スイッチ駆動処理の手順を示すフローチャート。 第２大レベル電流領域のスイッチ駆動態様を示すタイムチャート。 第１大レベル電流領域のスイッチ駆動態様を示すタイムチャート。 過熱保護時のスイッチ駆動態様を示すタイムチャート。 電流電圧特性のスイッチ温度依存性を示す図。 中間領域のスイッチ駆動態様を示すタイムチャート。 第１小レベル電流領域のスイッチ駆動態様を示すタイムチャート。 過熱保護時のスイッチ駆動態様を示すタイムチャート。 第２小レベル電流領域のスイッチ駆動態様を示すタイムチャート。

（第１実施形態）
以下、本発明に係るスイッチの駆動制御装置を車両に搭載した一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１に示すように、制御システムは、電力変換器としての昇圧コンバータ１０を備えている。昇圧コンバータ１０は、バッテリ等の図示しない直流電源の出力電圧を昇圧して出力するチョッパ方式のものである。昇圧コンバータ１０は、リアクトル１１と、第１コンデンサ１２とを備えている。リアクトル１１の第１端には、昇圧コンバータ１０の高電位側入力端子Ｃｉｐを介して直流電源の正極端子が接続されている。第１コンデンサ１２の第１端には、高電位側入力端子Ｃｉｐが接続され、第１コンデンサ１２の第２端には、昇圧コンバータ１０の低電位側入力端子Ｃｉｎを介して直流電源の負極端子が接続されている。これにより、第１コンデンサ１２は、直流電源に並列接続されている。

昇圧コンバータ１０は、第１，第２上アームスイッチＳ１ｐ，Ｓ２ｐの並列接続体と、第１，第２下アームスイッチＳ１ｎ，Ｓ２ｎの並列接続体とを備えている。

本実施形態では、第１上アームスイッチＳ１ｐ及び第１下アームスイッチＳ１ｎとして、ＳｉＣデバイスとしてのＮチャネルＭＯＳＦＥＴを用いている。また本実施形態では、第２上アームスイッチＳ２ｐ及び第２下アームスイッチＳ２ｎとして、ＳｉデバイスとしてのＩＧＢＴを用いている。なお、第１上，下アームスイッチＳ１ｐ，Ｓ１ｎには、寄生ダイオードＤ１ｐ，Ｄ１ｎが形成されている。また、第２上，下アームスイッチＳ２ｐ，Ｓ２ｎには、フリーホイールダイオードＤ２ｐ，Ｄ２ｎが逆並列に接続されている。ちなみに、第１上，下アームスイッチＳ１ｐ，Ｓ１ｎにフリーホイールダイオードが逆並列に接続されていてもよい。

図２に、ＭＯＳＦＥＴのソース及びドレイン間電圧Ｖｄｓとドレイン電流Ｉｄとの電圧電流特性と、ＩＧＢＴのコレクタ及びエミッタ間電圧Ｖｃｅとコレクタ電流Ｉｃとの電圧電流特性とを示す。

図２に示すように、ＭＯＳＦＥＴ及びＩＧＢＴの温度が基準温度となる場合において電流が閾値電流Ｉｔｈよりも小さい小電流領域では、ドレイン電流Ｉｄに対するドレイン及びソース間電圧Ｖｄｓが、コレクタ電流Ｉｃに対するコレクタ及びエミッタ間電圧Ｖｃｅよりも低い。すなわち、小電流領域においては、ＭＯＳＦＥＴのオン抵抗がＩＧＢＴのオン抵抗よりも小さい。一方、ＭＯＳＦＥＴ及びＩＧＢＴの温度が基準温度となる場合において電流が閾値電流Ｉｔｈよりも大きい大電流領域では、コレクタ電流Ｉｃに対するコレクタ及びエミッタ間電圧Ｖｃｅがドレイン電流Ｉｄに対するドレイン及びソース間電圧Ｖｄｓよりも低い。すなわち、大電流領域においては、ＩＧＢＴのオン抵抗がＭＯＳＦＥＴのオン抵抗よりも小さい。

なお本実施形態において、第２上アームスイッチＳ２ｐ及び第２下アームスイッチＳ２ｎに流通可能なコレクタ電流Ｉｃの最大値は、第１上アームスイッチＳ１ｐ及び第１下アームスイッチＳ１ｎに流通可能なドレイン電流Ｉｄの最大値よりも大きく設定されている。

先の図１の説明に戻り、第１上アームスイッチＳ１ｐ及び第１下アームスイッチＳ１ｎの接続点と、第２上アームスイッチＳ２ｐ及び第２下アームスイッチＳ２ｎの接続点とのそれぞれには、リアクトル１１の第２端が接続されている。第１上アームスイッチＳ１ｐのドレインと第２上アームスイッチＳ２ｐのコレクタとには、昇圧コンバータ１０の高電位側出力端子Ｃｏｐが接続されている。第１下アームスイッチＳ１ｎのソースと第２下アームスイッチＳ２ｎのエミッタとには、昇圧コンバータ１０の低電位側入力端子Ｃｉｎ及び低電位側出力端子Ｃｏｎが接続されている。

昇圧コンバータ１０は、第２コンデンサ１３を備えている。第２コンデンサ１３の第１端には、高電位側出力端子Ｃｏｐが接続され、第２コンデンサ１３の第２端には、低電位側出力端子Ｃｏｎが接続されている。

制御システムは、入力電圧検出部２０、出力電圧検出部２１、電流検出部２２、第１温度検出部２３及び第２温度検出部２４を備えている。入力電圧検出部２０は、第１コンデンサ１２の端子間電圧を昇圧コンバータ１０の入力電圧Ｖｉｎとして検出する。出力電圧検出部２１は、第２コンデンサ１３の端子間電圧を昇圧コンバータ１０の出力電圧Ｖｏｕｔとして検出する。電流検出部２２は、リアクトル１１に流れる電流を検出する。

第１温度検出部２３は、第１下アームスイッチＳ１ｎを温度検出対象とし、第２温度検出部２４は、第２下アームスイッチＳ２ｎを温度検出対象としている。本実施形態において、各温度検出部２３，２４は、感温ダイオードにより構成されている。本実施形態において、感温ダイオードは、各下アームスイッチが形成されたチップ上に形成されている。

制御システムは、制御部３０を備えている。制御部３０は、マイコンを主体として構成されている。制御部３０には、入力電圧検出部２０、出力電圧検出部２１、電流検出部２２、第１温度検出部２３及び第２温度検出部２４の検出値が入力される。

制御部３０は、昇圧コンバータ１０の昇圧動作時において、昇圧コンバータ１０の出力電圧Ｖｏｕｔを目標電圧Ｖｔｇｔにフィードバック制御すべく、第１，第２下アームスイッチＳ１ｎ，Ｓ２ｎの少なくとも一方をオンオフする。なお本実施形態において、昇圧動作時においては、第１，第２上アームスイッチＳ１ｐ，Ｓ２ｐはオフのままである。

制御部３０は、入力電圧Ｖｉｎ、出力電圧Ｖｏｕｔ及び目標電圧Ｖｔｇｔに基づいて、第１，第２下アームスイッチＳ１ｎ，Ｓ２ｎのデューディＤｕｔｙを設定する。デューディＤｕｔｙは、基準となるスイッチング周期である基準スイッチング周期Ｌｓｗに対するオン時間Ｌｏｎの比率「Ｌｏｎ／Ｌｓｗ」のことである。制御部３０は、目標電圧Ｖｔｇｔが高いほど、デューディＤｕｔｙを大きく設定する。制御部３０は、設定したデューディＤｕｔｙに基づいて第１，第２下アームスイッチＳ１ｎ，Ｓ２ｎをオンオフする駆動信号を生成し、生成した駆動信号を第１，第２下アームスイッチＳ１ｎ，Ｓ２ｎに対して出力する。

続いて図３を用いて、本実施形態に係る第１，第２下アームスイッチＳ１ｎ，Ｓ２ｎの駆動処理についてさらに説明する。この処理は、制御部３０により、例えば所定周期毎に繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ１０において、電流検出部２２により検出された電流である検出電流ＩＤを取得する。そして、取得した検出電流ＩＤが大電流閾値ＩＨを超えているか否かを判定する。大電流閾値ＩＨは、図２に示すように、閾値電流Ｉｔｈよりも大きい値に設定されている。本実施形態において、大電流閾値ＩＨよりも大きい電流領域が「第２大レベル電流領域」に相当する。

ステップＳ１０において肯定判定した場合には、ステップＳ１１に進み、図４に示すように、基準スイッチング周期Ｌｓｗ毎に、第１下アームスイッチＳ１ｎ及び第２下アームスイッチＳ２ｎを同期させてオンオフする。これにより、第２大レベル電流領域において、各下アームスイッチＳ１ｎ，Ｓ２ｎそれぞれでリアクトル１１から供給される電流を負担でき、各下アームスイッチＳ１ｎ，Ｓ２ｎで発生する導通損失を低減できる。

ステップＳ１０において否定判定した場合には、ステップＳ１２に進み、検出電流ＩＤが、閾値電流Ｉｔｈに規定値ΔＩ（＞０）だけ加算した値よりも大きくて、かつ、大電流閾値ＩＨ以下であるか否かを判定する。本実施形態において、「Ｉｔｈ＋ΔＩ」よりも大きくてかつ大電流閾値ＩＨ以下の電流領域が「第１大レベル電流領域」に相当する。

ステップＳ１２において肯定判定した場合には、ステップＳ１３に進み、第２温度検出部２４により検出された第２下アームスイッチＳ２ｎの温度である第２検出温度Ｔｉｇｒを取得する。そして、取得した第２検出温度Ｔｉｇｒが第２過熱閾値Ｔｉｇｔｈ以下であるか否かを判定する。本実施形態において、第２過熱閾値Ｔｉｇｔｈは、第２下アームスイッチＳ２ｎの信頼性を維持可能な第２下アームスイッチＳ２ｎの許容上限温度に設定されている。

ステップＳ１３において肯定判定した場合には、ステップＳ１４に進み、図５に示すように、第１下アームスイッチＳ１ｎ及び第２下アームスイッチＳ２ｎのいずれか一方を基準スイッチング周期Ｌｓｗ毎にオンすることを条件として、所定期間における第２下アームスイッチＳ２ｎのターンオン回数Ｎｉｇを第１下アームスイッチＳ１ｎのターンオン回数Ｎｍｓよりも多くする。本実施形態では、Ｍを２以上の整数とすると、所定期間が「Ｌｓｗ×Ｍ」に設定され、具体的には所定期間が「Ｌｓｗ×４」に設定されている。

ステップＳ１４の処理によれば、第１大レベル電流領域において、第２下アームスイッチＳ２ｎの温度上昇を抑制でき、第２下アームスイッチＳ２ｎで発生するスイッチング損失及び導通損失を低減できる。

一方、ステップＳ１３において否定判定した場合には、ステップＳ１５に進み、図６に示すように、所定期間における第２下アームスイッチＳ２ｎのターンオン回数を減らすとともに、ターンオン回数が減らされたことに伴って無くなった第２下アームスイッチＳ２ｎのオン期間において第１下アームスイッチＳ１ｎをオンする。本実施形態では、所定期間における第２下アームスイッチＳ２ｎのターンオン回数を１回減らす。

ステップＳ１５の処理は、第２下アームスイッチＳ２ｎの温度が上昇して第２下アームスイッチＳ２ｎのオン抵抗が過度に大きくならないようにするための処理である。図７には、第２下アームスイッチＳ２ｎの温度が基準温度となる場合の電流電圧特性を実線にて示し、第２下アームスイッチＳ２ｎの温度が基準温度よりも高い温度となる場合の電流電圧特性を破線にて示した。

ステップＳ１５の処理は、第２検出温度Ｔｉｇｒが第２過熱閾値Ｔｉｇｔｈを超えていると判定されている期間において継続して実行される。これにより、第２下アームスイッチＳ２ｎの発熱を抑制し、第２下アームスイッチＳ２ｎの温度を第２過熱閾値Ｔｉｇｔｈ以下にできる。

なお、ステップＳ１５の処理を、ステップＳ１３において否定判定されてから、第２検出温度Ｔｉｇｒが第２解除温度（＜Ｔｉｇｔｈ）以下になると判定されるまで継続して実行してもよい。

ステップＳ１２において否定判定した場合には、ステップＳ１６に進み、検出電流ＩＤが「Ｉｔｈ−ΔＩ」以上であってかつ「Ｉｔｈ＋ΔＩ」以下であるか否かを判定する。本実施形態において、「Ｉｔｈ−ΔＩ」以上であってかつ「Ｉｔｈ＋ΔＩ」以下の電流領域が「中間領域」に相当する。

ステップＳ１６において肯定判定した場合には、ステップＳ１７に進み、図８に示すように、第１下アームスイッチＳ１ｎと第２下アームスイッチＳ２ｎとを基準スイッチング周期Ｌｓｗ毎に交互にオンする。これにより、上記所定期間において、第１下アームスイッチＳ１ｎのターンオン回数Ｎｍｓと、第２下アームスイッチＳ２ｎのターンオン回数Ｎｉｇとが等しくなる。

ステップＳ１６において否定判定した場合には、ステップＳ１８に進み、検出電流ＩＤが、小電流閾値ＩＬ以上であってかつ「Ｉｔｈ−ΔＩ」未満であるか否かを判定する。小電流閾値ＩＬは、図２に示すように、「Ｉｔｈ−ΔＩ」よりも小さい値に設定されている。本実施形態において、小電流閾値ＩＬ以上であってかつ「Ｉｔｈ−ΔＩ」未満の電流領域が「第１小レベル電流領域」に相当する。

ステップＳ１８において肯定判定した場合には、ステップＳ１９に進み、第１温度検出部２３により検出された第１下アームスイッチＳ１ｎの温度である第１検出温度Ｔｍｓｒを取得する。そして、取得した第１検出温度Ｔｍｓｒが第１過熱閾値Ｔｍｓｔｈ以下であるか否かを判定する。本実施形態において、第１過熱閾値Ｔｍｓｔｈは、第１下アームスイッチＳ１ｎの信頼性を維持可能な第１下アームスイッチＳ１ｎの許容上限温度に設定されている。なお、第１過熱閾値Ｔｍｓｔｈは、第２過熱閾値Ｔｉｇｔｈと異なる値に設定されていてもよいし、第２過熱閾値Ｔｉｇｔｈと同じ値に設定されていてもよい。

ステップＳ１９において肯定判定した場合には、ステップＳ２０に進み、図９に示すように、第１下アームスイッチＳ１ｎ及び第２下アームスイッチＳ２ｎのいずれか一方を基準スイッチング周期Ｌｓｗ毎にオンすることを条件として、上記所定期間における第１下アームスイッチＳ１ｎのターンオン回数Ｎｍｓを第２下アームスイッチＳ２ｎのターンオン回数Ｎｉｇよりも多くする。本実施形態において、所定期間は「Ｌｓｗ×４」に設定されている。

ステップＳ２０の処理によれば、第１小レベル電流領域において、第１下アームスイッチＳ１ｎの温度上昇を抑制でき、第１下アームスイッチＳ１ｎで発生するスイッチング損失及び導通損失を低減できる。

一方、ステップＳ１９において否定判定した場合には、ステップＳ２１に進み、図１０に示すように、所定期間における第１下アームスイッチＳ１ｎのターンオン回数を減らすとともに、ターンオン回数が減らされたことに伴って無くなった第１下アームスイッチＳ１ｎのオン期間において第２下アームスイッチＳ２ｎをオンする。本実施形態では、所定期間における第１下アームスイッチＳ１ｎのターンオン回数を１回減らす。

ステップＳ２１の処理は、第１下アームスイッチＳ１ｎの温度が上昇して第１下アームスイッチＳ１ｎのオン抵抗が過度に大きくならないようにするための処理である。先の図７には、第１下アームスイッチＳ１ｎの温度が基準温度となる場合の電流電圧特性を実線にて示し、第１下アームスイッチＳ１ｎの温度が基準温度よりも高い温度となる場合の電流電圧特性を破線にて示した。

ステップＳ２１の処理は、第１検出温度Ｔｍｓｒが第１過熱閾値Ｔｍｓｔｈを超えていると判定されている期間において継続して実行される。これにより、第１下アームスイッチＳ１ｎの発熱を抑制し、第１下アームスイッチＳ１ｎの温度を第１過熱閾値Ｔｍｓｔｈ以下にできる。

なお、ステップＳ２１の処理を、ステップＳ１９において否定判定されてから、第１検出温度Ｔｍｓｒが第１解除温度（＜Ｔｍｓｔｈ）以下になると判定されるまで継続して実行してもよい。

ステップＳ１８において否定判定した場合には、検出電流ＩＤが小電流閾値ＩＬ未満であると判定し、ステップＳ２２に進む。本実施形態において、小電流閾値ＩＬよりも小さい電流領域が「第２小レベル電流領域」に相当する。

ステップＳ２２では、図１１に示すように、第１下アームスイッチＳ１ｎ及び第２下アームスイッチＳ２ｎのうち、第１下アームスイッチＳ１ｎのみを基準スイッチング周期Ｌｓｗ毎にオンオフする。

以上詳述した本実施形態によれば、第１下アームスイッチＳ１ｎ及び第２下アームスイッチＳ２ｎの温度が上昇してオン抵抗が大きくなることを防止できる。これにより、昇圧コンバータ１０で発生するスイッチング損失及び導通損失を低減することができる。

（その他の実施形態）
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

・昇圧コンバータ１０に、高電位側出力端子Ｃｏｐ及び低電位側出力端子Ｃｏｎから入力される直流電圧を降圧して高電位側入力端子Ｃｉｐ及び低電位側入力端子Ｃｉｎから出力する降圧動作を実施する機能を持たせてもよい。降圧動作時においては、第１，第２上アームスイッチＳ１ｐ，Ｓ２ｐがオンオフされるため、第１，第２上アームスイッチＳ１ｐ，Ｓ２ｐに対して先の図２の処理を適用すればよい。

・上記実施形態では、第１下アームスイッチＳ１ｎ及び第２下アームスイッチＳ２ｎのそれぞれに流れる合計電流を電流検出部２２により検出し、図３の処理において電流検出部２２の検出値を用いたがこれに限らない。例えば、昇圧コンバータ１０を構成する各スイッチＳ１ｐ，Ｓ２ｐ，Ｓ１ｎ，Ｓ２ｎを冷却する冷却流体の温度を検出する流体温度検出部をシステムに備え、電流検出部２２の検出値に代えて、流体温度検出部の検出値を用いてもよい。冷却流体は、冷却装置内を循環しており、冷却流体の温度と電流検出部２２の検出値とは正の相関を有している。また、電流検出部２２の検出値に代えて、冷却装置を循環する冷却流体の流量の検出値を用いてもよい。冷却流体の流量と電流検出部２２の検出値とは負の相関を有している。

・図３の処理において、ステップＳ１６，Ｓ１７の処理を無くしてもよい。この場合、図３に示す処理を例えば以下のように変更すればよい。制御部３０は、ステップＳ１２において否定判定した場合、ステップＳ１８に移行する。また、ステップＳ１２の処理を、「Ｉｔｈ≦ＩＤ≦ＩＨ」であるか否かを判定する処理に変更し、ステップＳ１８の処理を、「ＩＬ≦ＩＤ＜Ｉｔｈ」であるか否かを判定する処理に変更する。

・温度検出部としては、感温ダイオードに限らず、例えばサーミスタであってもよい。

・昇圧コンバータ１０を構成する上，下アームスイッチの数としては、２つに限らず、３つ以上であってもよい。また、上，下アームスイッチの数が３つ以上である場合、上，下アームのそれぞれにおいて、ＭＯＳＦＥＴの数とＩＧＢＴの数とは異なっていてもよい。

・上記実施形態では、中間領域を「Ｉｔｈ−ΔＩ」から「Ｉｔｈ＋ΔＩ」の範囲で設定したがこれに限らない。例えば、第１規定値ΔＩ１（＞０）と、第１規定値ΔＩ１とは異なる値である第２規定値ΔＩ２（＞０）とを設定し、中間領域を「Ｉｔｈ−ΔＩ１」から「Ｉｔｈ＋ΔＩ２」の範囲で設定してもよい。

・複数のスイッチの並列接続体が備えられる電力変換器としては、昇圧コンバータに限らない。入力される電圧を所定の電圧に変換して出力する電力変換器であれば、例えば、入力される直流電圧を交流電圧に変換して出力するインバータや、降圧動作を実施可能なＤＣＤＣコンバータであってもよい。

・互いに並列接続された複数のスイッチとしては、ＭＯＳＦＥＴ及びＩＧＢＴの組に限らない。第１スイッチと、小電流領域において第１スイッチよりもオン抵抗が大きくなり、大電流領域において第１スイッチよりもオン抵抗が小さくなる第２スイッチとの組み合わせであれば、第１，第２スイッチとして他のスイッチが用いられてもよい。

・制御システムとしては、車両に搭載されるものに限らない。

１０…昇圧コンバータ、３０…制御部、Ｓ１ｎ，Ｓ２ｎ…第１，第２下アームスイッチ。

Claims (8)

1. 互いに並列接続された複数のスイッチ（Ｓ１ｎ，Ｓ２ｎ）を駆動するスイッチの駆動制御装置（３０）において、
   複数の前記スイッチは、
   第１スイッチ（Ｓ１ｎ）と、
   閾値電流よりも小さい電流領域である小電流領域において前記第１スイッチよりもオン抵抗が大きくなり、前記閾値電流よりも大きい電流領域である大電流領域において前記第１スイッチよりもオン抵抗が小さくなる第２スイッチ（Ｓ２ｎ）と、であり、
   前記第１スイッチ及び前記第２スイッチの双方を同時にオンしないことを条件として、前記閾値電流よりも小さい側に設定された電流領域である小レベル電流領域において前記第１スイッチのターンオン回数を前記第２スイッチのターンオン回数よりも多くするように前記第１スイッチ及び前記第２スイッチをオンオフする小電流制御部（３０）を備えるスイッチの駆動制御装置。
2. 前記小電流制御部は、前記小レベル電流領域において前記第１スイッチの温度がその許容上限温度を超えたと判定した場合、前記第１スイッチのターンオン回数を減らすとともに、ターンオン回数が減らされたことに伴って無くなった前記第１スイッチのオン期間において前記第２スイッチをオンする請求項１に記載のスイッチの駆動制御装置。
3. 前記小レベル電流領域が第１小レベル電流領域とされており、
   前記第１小レベル電流領域よりも小さい電流領域が第２小レベル電流領域として設定されており、
   前記小電流制御部は、前記第２小レベル電流領域において、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチのうち前記第１スイッチのみをオンオフする請求項１又は２に記載のスイッチの駆動制御装置。
4. 前記第１スイッチ及び前記第２スイッチの双方を同時にオンしないことを条件として、前記閾値電流よりも大きい側に設定された電流領域である大レベル電流領域において前記第２スイッチのターンオン回数を前記第１スイッチのターンオン回数よりも多くするように前記第１スイッチ及び前記第２スイッチをオンオフする大電流制御部（３０）を備える請求項１〜３のいずれか１項に記載のスイッチの駆動制御装置。
5. 前記小レベル電流領域の上限値と前記大レベル電流領域の下限値とで規定される電流領域が中間領域として設定されており、
   前記中間領域において、前記第１スイッチと前記第２スイッチとを交互にオンする中間制御部（３０）を備える請求項４に記載のスイッチの駆動制御装置。
6. 互いに並列接続された複数のスイッチ（Ｓ１ｎ，Ｓ２ｎ）を駆動するスイッチの駆動制御装置（３０）において、
   複数の前記スイッチは、
   第１スイッチ（Ｓ１ｎ）と、
   閾値電流よりも小さい電流領域である小電流領域において前記第１スイッチよりもオン抵抗が大きくなり、前記閾値電流よりも大きい電流領域である大電流領域において前記第１スイッチよりもオン抵抗が小さくなる第２スイッチ（Ｓ２ｎ）と、であり、
   前記第１スイッチ及び前記第２スイッチの双方を同時にオンしないことを条件として、前記閾値電流よりも大きい側に設定された電流領域である大レベル電流領域において前記第２スイッチのターンオン回数を前記第１スイッチのターンオン回数よりも多くするように前記第１スイッチ及び前記第２スイッチをオンオフする大電流制御部（３０）を備えるスイッチの駆動制御装置。
7. 前記大電流制御部は、前記大レベル電流領域において前記第２スイッチの温度がその許容上限温度を超えたと判定した場合、前記第２スイッチのターンオン回数を減らすとともに、ターンオン回数が減らされたことに伴って無くなった前記第２スイッチのオン期間において前記第１スイッチをオンする請求項４〜６のいずれか１項に記載のスイッチの駆動制御装置。
8. 前記大レベル電流領域が第１大レベル電流領域とされており、
   前記第１大レベル電流領域よりも大きい電流領域が第２大レベル電流領域として設定されており、
   前記大電流制御部は、前記第２大レベル電流領域において、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチを同期させてオンオフする請求項４〜７のいずれか１項に記載のスイッチの駆動制御装置。

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