JP6908010B2 - スイッチの駆動装置 - Google Patents
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Description
前記スイッチの駆動信号を生成して送信する制御部と、
送信された前記駆動信号を受信する駆動回路と、を備え、
前記制御部は、前記スイッチのスイッチング速度を調整するための情報である速度調整情報を生成して前記駆動回路へ送信し、
前記駆動回路は、
送信された前記速度調整情報を受信し、受信した前記速度調整情報に基づいて、前記スイッチの指令スイッチング速度情報を算出する速度算出部と、
受信した前記駆動信号と、算出された前記指令スイッチング速度情報とに基づいて、前記スイッチのスイッチングを行う駆動部と、を有する。
以下、本発明に係る駆動装置を具体化した第1実施形態について、図面を参照しつつ説明する。駆動装置は、電力変換器としてのDCDCコンバータ及び3相インバータに適用される。本実施形態において、駆動装置及び電力変換器を備える制御システムは、例えば、電気自動車やハイブリッド車等の車両に搭載される。
・駆動回路は、電源電圧VHrを制御装置60から受信することなく、自身で検出する構成としてもよい。例えば、スイッチがオフ状態とされている場合において駆動回路のサージ検出部により検出されたスイッチのコレクタ及びエミッタ間電圧が電源電圧VHrとして用いられればよい。
以下、第2実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、オフ電圧指令値Voffref等の設定に、スイッチに流れる電流の情報が用いられる。
・オフ時電圧制限部101は、電源電圧VHr又はスイッチ温度Tswのいずれかと、コレクタ電流とに基づいて制限値Vofflimを算出してもよい。
以下、第3実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、オフ電圧指令値Voffrefの設定方法を変更する。
第2実施形態と同様に、オフ時電圧制限部101においてスイッチに流れる電流が用いられてもよい。また、オフ時初期値算出部106の処理において、第1実施形態の変形例と同様に、スイッチに流れる電流が用いられなくてもよい。
以下、第4実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、速度調整情報を変更する。
・オフ時電流制限部114及びオフ時初期値算出部106においてスイッチに流れる電流が用いられなくてもよい。
以下、第5実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、DCDCコンバータ20の駆動回路におけるオフ時切替制御部107の切替条件に特徴がある。図18に、オフ時切替制御部107により実行される処理の手順を示す。本実施形態において、図18に示す処理が処理部に相当する。
スイッチング速度を低下させるための処理として、駆動回路におけるオフ時切替制御部107が実行する図18に示した処理に代えて、制御装置60が、以下に説明する処理を実行してもよい。例えば第1実施形態において、制御装置60は、DCDCコンバータ20に流れる電流の向きが切り替わるとの条件が成立したと判定した場合、オフ電圧指令値Voffrefを低下させる処理を実行してもよい。また、例えば第4実施形態において、制御装置60は、DCDCコンバータ20に流れる電流の向きが切り替わるとの条件が成立したと判定した場合、オフ電流指令値Ioffrefを低下させる処理を実行してもよい。
以下、第6実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、上アームスイッチSWHがオン状態に切り替えられる場合における上アーム抵抗体71の抵抗値と、下アームスイッチSWLがオン状態に切り替えられる場合における下アーム抵抗体81の抵抗値とが調整される。なお、DCDCコンバータ20についても同様であるため、インバータ30を例にして説明する。
・上アームゲート電圧VgeHが上記規定電圧以上になったと判定した場合、オン状態への切り替えが完了したと判定してもよい。
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。
Claims (14)
- 電力変換器(20,30)を構成するスイッチ(SCH,SCL,SWH,SWL)のスイッチングを行うスイッチの駆動装置において、
前記スイッチの駆動信号を生成して送信する制御部(60)と、
送信された前記駆動信号を受信する駆動回路(DrH,DrL)と、を備え、
前記制御部は、前記スイッチのスイッチング速度を調整するための情報である速度調整情報を生成して前記駆動回路へ送信し、
前記駆動回路は、
送信された前記速度調整情報を受信し、受信した前記速度調整情報に基づいて、前記スイッチの指令スイッチング速度情報を算出する速度算出部と、
受信した前記駆動信号と、算出された前記指令スイッチング速度情報とに基づいて、前記スイッチのスイッチングを行う駆動部と、を有するスイッチの駆動装置。 - 前記スイッチのスイッチング状態の切り替えに伴って発生するサージ電圧を検出するサージ検出部(72,82)を備え、
前記制御部は、前記速度調整情報としてサージ基準値を生成し、
前記速度算出部は、前記サージ検出部により検出されたサージ電圧が、受信した前記サージ基準値以下になるような前記指令スイッチング速度情報を算出する請求項1に記載のスイッチの駆動装置。 - 前記速度算出部は、受信した前記サージ基準値と、前記サージ検出部により検出されたサージ電圧との偏差が大きい場合、前記偏差が小さい場合よりも前記スイッチング速度が高くなる前記指令スイッチング速度情報を生成する請求項2に記載のスイッチの駆動装置。
- 前記速度算出部は、前記偏差を0にフィードバック制御するための操作量として前記指令スイッチング速度情報を算出し、前記フィードバック制御で用いられるフィードバックゲインを、前記偏差が小さい場合よりも前記偏差が大きい場合に大きく設定する請求項3に記載のスイッチの駆動装置。
- 前記駆動回路は、
前記速度算出部により算出された前記指令スイッチング速度情報よりも前記スイッチング速度が低くなる前記指令スイッチング速度情報の初期値を算出する初期値算出部と、
所定の切替条件が成立したと判定した場合、前記駆動部で用いられる前記指令スイッチング速度情報を、前記速度算出部により算出された前記指令スイッチング速度情報から、前記初期値算出部により算出された前記初期値に切り替える切替部と、を有する請求項1〜4のいずれか1項に記載のスイッチの駆動装置。 - 前記初期値算出部は、前記電力変換器の電源電圧、前記スイッチの温度及び前記スイッチに流れる電流のうち少なくとも1つを含むパラメータを取得し、前記パラメータと関係付けられて前記初期値が規定された規定情報と、取得した前記パラメータとに基づいて、前記初期値を算出する請求項5に記載のスイッチの駆動装置。
- 前記初期値算出部は、前記駆動部で用いられる前記指令スイッチング速度情報が、前記速度算出部により算出された前記指令スイッチング速度情報とされている場合において、前記速度算出部により算出された前記指令スイッチング速度情報を前記パラメータと関係付けて前記初期値として学習する請求項6に記載のスイッチの駆動装置。
- 前記切替部は、前記電力変換器の電源電圧及び前記スイッチに流れる電流のうち少なくとも1つに基づいて、前記所定の切替条件が成立しているか否かを判定する請求項5〜7のいずれか1項に記載のスイッチの駆動装置。
- 前記スイッチのスイッチング状態の切り替えに伴って発生するサージ電圧を検出するサージ検出部(72,82)を備え、
前記制御部は、前記速度調整情報としてサージ基準値を生成し、
前記速度算出部は、前記サージ検出部により検出されたサージ電圧が、受信した前記サージ基準値以下になるような前記指令スイッチング速度情報を算出し、
前記切替部は、前記電力変換器の電源電圧、前記スイッチに流れる電流、前記サージ基準値、前記サージ基準値と前記サージ検出部により検出されたサージ電圧との偏差、及び前記サージ検出部により検出されたサージ電圧のうち少なくとも1つに基づいて、前記所定の切替条件が成立しているか否かを判定する請求項5〜7のいずれか1項に記載のスイッチの駆動装置。 - 前記電力変換器は、リアクトル(22)と、前記スイッチとしての上アーム変圧スイッチ(SCH)及び下アーム変圧スイッチ(SCL)とを備えるDCDCコンバータ(20)を含み、
前記制御部は、デッドタイムを挟みつつ前記上アーム変圧スイッチ及び前記下アーム変圧スイッチを交互にオン状態にする前記駆動信号を生成し、生成した前記駆動信号を前記上アーム変圧スイッチ及び前記下アーム変圧スイッチに対応する前記駆動回路に送信し、
前記DCDCコンバータに流れる電流の流通方向が切り替わるとの条件が成立したと判定した場合、前記DCDCコンバータにおける前記スイッチング速度を低下させる処理を行う処理部を備える請求項1〜9のいずれか1項に記載のスイッチの駆動装置。 - 前記駆動回路は、送信された前記速度調整情報を受信し、前記スイッチのスイッチング状態の切り替えに伴って発生するサージ電圧のピーク値が前記スイッチの耐圧値を超えないように、受信した前記速度調整情報に制限をかける調整情報制限部を有し、
前記速度算出部は、前記調整情報制限部により制限のかけられた前記速度調整情報に基づいて、前記指令スイッチング速度情報を算出する請求項1〜10のいずれか1項に記載のスイッチの駆動装置。 - 前記調整情報制限部は、前記電力変換器の電源電圧、前記スイッチの温度及び前記スイッチに流れる電流のうち少なくとも1つに基づいて、前記速度調整情報に制限をかける請求項11に記載のスイッチの駆動装置。
- 前記駆動回路は、前記速度算出部により算出された前記指令スイッチング速度情報に制限をかける指令情報制限部を有する請求項1〜12のいずれか1項に記載のスイッチの駆動装置。
- 前記駆動回路は、前記電力変換器を構成する前記各スイッチに対応して個別に設けられており、
前記各駆動回路は、情報を互いに伝達可能に構成されており、
前記各駆動回路のうち少なくとも1つの駆動回路が有する前記速度算出部は、前記各駆動回路のうち他の駆動回路から伝達された情報に基づいて、前記指令スイッチング速度情報を算出する請求項1〜13のいずれか1項に記載のスイッチの駆動装置。
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