WO2022030190A1 - 電力変換器の制御回路 - Google Patents

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WO2022030190A1
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switch
power supply
voltage
upper arm
unit
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PCT/JP2021/026101
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翔 山田
一範 渡邉
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株式会社デンソー
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters

Definitions

  • This disclosure relates to a control circuit of a power converter.
  • This type of control circuit is known to be applied to a system including a power storage unit, a multi-phase rotary electric machine, and a power converter that electrically connects the windings of each phase of the rotary electric machine and the power storage unit.
  • a control circuit there is also known to perform shutdown control for forcibly turning off the upper and lower arm switches when it is determined that an abnormality has occurred in the system.
  • shutdown control is performed, if a counter electromotive voltage is generated in the winding due to the rotation of the rotor that constitutes the rotary electric machine, the line voltage of the winding may be higher than the voltage of the power storage unit. ..
  • the situation where the line voltage is high can occur, for example, when the amount of field magnetic flux of the rotor is large or the rotation speed of the rotor is high.
  • the gate voltage of the off-side switch is equal to or higher than the threshold voltage due to the charge being supplied to the gate of the off-side switch via the parasitic capacitance of the off-side switch. Can be. In this case, self-turn-on occurs, which is a phenomenon in which the off-side switch is erroneously switched on even though the off-side switch is desired to be kept off.
  • the control circuit is equipped with an off-holding switch, a drive unit, and a power supply unit in order to suppress the occurrence of self-turn-on.
  • the off-holding switch is turned on by the drive unit to short-circuit the gate and ground portion of the off-side switch.
  • the drive unit can be operated by supplying power from the power supply unit.
  • an abnormality may occur in which power cannot be supplied from the power supply unit to the drive unit.
  • the off-holding switch cannot be turned on by the drive unit, and the occurrence of self-turn-on of the off-side switch due to the on-side switch being turned on may not be suppressed. be.
  • a short circuit between the upper and lower arms may occur.
  • the present disclosure is to control a power converter that can suppress the occurrence of self-turn-on of the off-side switch due to the on-side switch being turned on even when an abnormality occurs in which power cannot be supplied from the power supply unit to the drive unit.
  • the main purpose is to provide a circuit.
  • This disclosure describes the power storage unit and With a multi-phase rotary electric machine,
  • the control circuit of the power converter applied to the system including the power converter for electrically connecting the winding and the power storage unit of each phase of the rotary electric machine.
  • an off-holding switch that short-circuits the gate and ground of the off-side switch, which is one of the upper and lower arm switches constituting the power converter.
  • the first power supply unit and The drive unit that can be operated by being supplied with power from the first power supply unit and drives the off-holding switch, and the drive unit.
  • An abnormality determination unit that determines that an abnormality has occurred in the system, The second power supply unit and When it is determined by the abnormality determination unit that an abnormality has occurred, the on-side switch, which is the other of the lower arm switches, is turned on by using the power generated by the second power supply unit to configure the power converter. It is equipped with an abnormal time control unit that performs short-circuit control to turn off the off-side switch. When an abnormality occurs in which power cannot be supplied from the first power supply unit to the drive unit, the gate voltage of the off-side switch due to the on-side switch being turned on by the abnormality control unit increases. It is configured to be suppressed.
  • the on-side switch when it is determined by the abnormality determination unit that an abnormality has occurred in the system, the on-side switch is turned on using the power generated by the second power supply unit, and the short-circuit control for turning off the off-side switch is abnormal. It is performed by the control unit.
  • the present disclosure includes an off-holding switch, a drive unit, and a first power supply unit.
  • an abnormality may occur in which power cannot be supplied from the first power supply unit to the drive unit.
  • the off-holding switch cannot be turned on by the drive unit, and the occurrence of self-turn-on of the off-side switch due to the on-side switch being turned on may not be suppressed. be.
  • the present disclosure discloses the gate voltage of the off-side switch caused by the on-side switch being turned on by the control unit at the time of abnormality when an abnormality occurs in which power cannot be supplied from the first power supply unit to the drive unit. It is configured to suppress the rise of. Therefore, even if the gate voltage of the off-side switch rises due to the on-side switch being turned on, it is possible to suppress the occurrence of a situation where the gate voltage becomes equal to or higher than the threshold voltage. As a result, it is possible to suppress the occurrence of self-turn-on of the off-side switch due to the on-side switch being turned on.
  • any of the following configurations (A) to (E) can be used as the configuration.
  • the off-holding switch has a normalion characteristic, and when the power supply from the first power supply unit to the drive unit is stopped, the voltage supplied from the drive unit to the gate of the off-hold switch is applied. , The voltage at which the off-holding switch is turned on.
  • a diode is provided in which the cathode is connected to the gate of the off-side switch and the anode is connected to the low-potential side terminal of the off-side switch.
  • a first resistor for connecting the gate of the off-side switch and the first ground portion, and a second resistor for connecting the gate of the on-side switch and the second ground portion are provided, and the first resistance is provided.
  • the resistance value of the body is smaller than the resistance value of the second resistor.
  • the drive is provided with a resistor for connecting the gate of the off-side switch and the ground portion, and a series connection body of a changeover resistor and a changeover switch for connecting the gate of the off-side switch and the ground portion.
  • the unit drives the changeover switch, and the changeover switch has a normalion characteristic, and when the power supply from the first power supply unit to the drive unit is stopped, the drive unit moves to the gate of the changeover switch.
  • the supplied voltage is the voltage at which the changeover switch is turned on.
  • the turn-on speed of the on-side switch when the short-circuit control is performed by the abnormality control unit is the turn-on speed of the on-side switch when the abnormality determination unit determines that no abnormality has occurred. Lower than.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of a control system according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing a control circuit and its peripheral configuration.
  • FIG. 3 is a diagram showing a driver and its peripheral configuration.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the procedure of the three-phase short circuit control process.
  • FIG. 5 is a diagram showing a driver and its peripheral configuration according to the second embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram showing a normalion characteristic of an off-holding switch.
  • FIG. 7 is a diagram showing a driver and its peripheral configuration according to the third embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram showing a driver and its peripheral configuration according to the fourth embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram showing a driver and its peripheral configuration according to the fifth embodiment.
  • FIG. 10 is a flowchart showing the procedure of the three-phase short circuit control process.
  • control circuit according to the present disclosure is embodied.
  • the control circuit according to this embodiment is applied to a three-phase inverter.
  • the control system including the inverter is mounted on a vehicle such as an electric vehicle or a hybrid vehicle.
  • the control system includes a rotary electric machine 10 and an inverter 15.
  • the rotary electric machine 10 is a traveling power source for the vehicle, and the rotor is capable of transmitting power to drive wheels (not shown).
  • a synchronous machine is used as the rotary electric machine 10, and more specifically, a permanent magnet synchronous machine is used.
  • the inverter 15 includes a switching device unit 20 as a "power converter".
  • the switching device unit 20 includes a series connection body of the upper arm switch SWH and the lower arm switch SWL for three phases. In each phase, the first end of the winding 11 of the rotary electric machine 10 is connected to the connection points of the upper and lower arm switches SWH and SWL. The second end of each phase winding 11 is connected at a neutral point.
  • the phase windings 11 are arranged so as to be offset by 120 ° from each other by the electric angle.
  • a voltage-controlled semiconductor switching element is used as each switch SWH and SWL, and more specifically, an IGBT is used.
  • the upper and lower arm diodes DH and DL which are freewheel diodes, are connected in antiparallel to the upper and lower arm switches SWH and SWL.
  • the positive electrode terminal of the high voltage power supply 30 is connected to the collector, which is the high potential side terminal of each upper arm switch SWH, via the high potential side electric path 22H.
  • the negative electrode terminal of the high-voltage power supply 30 is connected to the emitter, which is the low-potential side terminal of each lower arm switch SWL, via the low-potential side electric path 22L.
  • the high voltage power supply 30 is a secondary battery such as a lithium ion storage battery, and its output voltage (rated voltage) is, for example, 100 V or more.
  • the high potential side electric path 22H is provided with a first cutoff switch 23a, and the low potential side electric path 22L is provided with a second cutoff switch 23b.
  • Each switch 23a, 23b is, for example, a relay or a semiconductor switching element.
  • the switches 23a and 23b may be driven by the control circuit 50 included in the inverter 15, or may be driven by a control device higher than the control circuit 50.
  • the inverter 15 includes a smoothing capacitor 24 as a "storage unit".
  • the smoothing capacitor 24 electrically connects the switching device section 20 side of the high potential side electric path 22H with respect to the first cutoff switch 23a and the switching device section 20 side of the low potential side electric path 22L with respect to the second cutoff switch 23b. Is connected.
  • the control system is equipped with an in-vehicle electric device 25.
  • the electrical device 25 includes, for example, at least one of an electric compressor and a DCDC converter.
  • the electric compressor constitutes an air conditioner in the vehicle interior and is driven by being supplied with power from a high-voltage power source 30 in order to circulate the refrigerant in the in-vehicle refrigeration cycle.
  • the DCDC converter steps down the output voltage of the high-voltage power supply 30 and supplies it to the vehicle-mounted low-voltage load.
  • the low voltage load includes the low voltage power supply 31 shown in FIG.
  • the low voltage power supply 31 is a secondary battery whose output voltage (rated voltage) is lower than the output voltage (rated voltage) of the high voltage power supply 30, for example, a lead storage battery.
  • the configuration of the control circuit 50 will be described with reference to FIG.
  • the control circuit 50 includes a power supply circuit 60 and a microcomputer 61.
  • the power supply circuit 60 and the microcomputer 61 are provided in the low voltage region of the control circuit 50.
  • the positive electrode terminal of the low voltage power supply 31 is connected to the power supply circuit 60 via a fuse or the like (not shown).
  • a ground as a grounding portion is connected to the negative electrode terminal of the low voltage power supply 31.
  • FIG. 2 shows them collectively as one power supply circuit 60.
  • the power supply circuit 60 generates a low voltage power supply voltage by being supplied with power from the low voltage power supply 31.
  • the generated low-voltage power supply voltage is supplied to the microcomputer 61.
  • the microcomputer 61 includes a CPU and other peripheral circuits.
  • the peripheral circuit includes, for example, an input / output unit for exchanging signals with the outside and an AD conversion unit.
  • the microcomputer 61 is configured to be operable by supplying the low voltage power supply voltage of the power supply circuit 60.
  • the control circuit 50 includes a voltage sensor 62.
  • the voltage sensor 62 is electrically connected to the high potential side electric path 22H and the low potential side electric path 22L.
  • the voltage sensor 62 outputs a voltage signal corresponding to the terminal voltage of the smoothing capacitor 24.
  • the voltage signal output from the voltage sensor 62 is input to the microcomputer 61.
  • the voltage sensor 62 is provided in the low voltage region of the control circuit 50.
  • the microcomputer 61 calculates the terminal voltage of the smoothing capacitor 24 based on the input voltage signal, and determines whether or not the calculated terminal voltage exceeds the upper limit voltage. When the microcomputer 61 determines that the terminal voltage exceeds the upper limit voltage, it determines that an overvoltage abnormality has occurred.
  • the microcomputer 61 is a drive signal that generates upper and lower arm drive signals INH and INL for the upper and lower arm switches SWH and SWL of the switching device unit 20 in order to perform normal control for controlling the control amount of the rotary electric machine 10 to a command value. Functions as a generator.
  • the control amount is, for example, torque.
  • the microcomputer 61 generates upper and lower arm drive signals INH and INL such that the upper arm switch SWH and the lower arm switch SWL are alternately turned on in each phase.
  • the control circuit 50 includes an isolated power supply 70 as a "first power supply unit", an upper arm driver 71, and a lower arm driver 72.
  • the drivers 71 and 72 are provided in the high voltage region of the control circuit 50.
  • the upper arm driver 71 is individually provided corresponding to each upper arm switch SWH
  • the lower arm driver 72 is individually provided corresponding to each lower arm switch SWL. Therefore, a total of six drivers 71 and 72 are provided.
  • the drivers 71 and 72 may be provided in the low voltage region and the high voltage region across the boundary between the low voltage region and the high voltage region in the control circuit 50.
  • the isolated power supply 70 generates and outputs an upper arm drive voltage VdH supplied to the upper arm driver 71 and a lower arm drive voltage VdL supplied to the lower arm driver 72 by supplying power from the low voltage power supply 31. ..
  • the insulated power supply 70 is provided in the low voltage region and the high voltage region across the boundary between the low voltage region and the high voltage region in the control circuit 50.
  • the insulated power supply 70 includes an upper arm insulated power supply individually provided for each of the three-phase upper arm drivers 71 and a lower arm insulated power supply common to the three-phase lower arm drivers 72. There is.
  • the upper arm insulated power supply and the lower arm insulated power supply are controlled by, for example, a power supply control unit included in the isolated power supply 70.
  • the lower arm insulated power supply may be individually provided for each of the three-phase lower arm drivers 72.
  • the upper arm driver 71 includes an upper arm drive unit 80 as a "first drive unit".
  • the upper arm drive signal INH generated by the microcomputer 61 is input to the upper arm drive unit 80 via an insulation transmission unit (not shown).
  • the insulation transmission unit is, for example, a photocoupler or a magnetic coupler.
  • the upper arm drive unit 80 is configured to be operable by supplying the upper arm drive voltage VdH of the isolated power supply 70.
  • the upper arm drive signal INH indicates that it is an on command by logic H, and indicates that it is an off command by logic L.
  • the upper arm driver 71 includes an upper arm charging switch 81 and an upper arm charging resistor 82.
  • the upper arm charging switch 81 of the present embodiment is a P-channel MOSFET having a normally-off characteristic.
  • a gate as a control terminal of the upper arm switch SWH is connected to the upper arm isolated power supply constituting the insulated power supply 70 via the upper arm charging switch 81 and the upper arm charging resistor 82.
  • the upper arm drive voltage VdH output from the upper arm isolated power supply becomes the power supply voltage supplied to the gate of the upper arm switch SWH.
  • the upper arm driver 71 includes an upper arm discharge resistor 83 and an upper arm discharge switch 84.
  • the upper arm discharge switch 84 of the present embodiment is an N-channel MOSFET having a normally-off characteristic.
  • the emitter of the upper arm switch SWH as the "first ground portion" is connected to the upper arm switch SWH via the upper arm discharge resistor 83 and the upper arm discharge switch 84.
  • the upper arm driver 71 includes an upper arm resistor 85 as a "first resistor".
  • the upper arm resistor 85 functions as a pull-down resistor and always connects the gate and emitter of the upper arm switch SWH.
  • the resistance value of the upper arm resistor 85 is larger than the resistance value of the upper arm discharge resistor 83, specifically, for example, 10 times or more the resistance value of the upper arm discharge resistor 83.
  • the upper arm driver 71 is equipped with an upper arm off holding switch 86.
  • the upper arm-off holding switch 86 of the present embodiment is an N-channel MOSFET having a normally-off characteristic.
  • the emitter of the upper arm switch SWH is connected to the upper arm switch SWH via the upper arm off holding switch 86.
  • the upper arm drive unit 80 turns on the upper arm charge switch 81 and turns off the upper arm discharge switch 84 and the upper arm off holding switch 86.
  • the gate voltage of the upper arm switch SWH becomes equal to or higher than the threshold voltage Vth, and the upper arm switch SWH is switched on.
  • the upper arm drive unit 80 turns off the upper arm charge switch 81 and turns on the upper arm discharge switch 84.
  • the gate voltage of the upper arm switch SWH becomes less than the threshold voltage Vth, and the upper arm switch SWH is switched off.
  • the upper arm drive unit 80 turns off the off holding switch 86 and gates.
  • the voltage detection value VgH is equal to or lower than the specified voltage
  • the off-holding process for turning on the upper arm off-holding switch 86 is performed.
  • the specified voltage is set to a voltage equal to or lower than the threshold voltage Vth of the upper arm switch SWH.
  • the lower arm driver 72 includes a lower arm drive unit 100 as a "second drive unit".
  • the lower arm drive signal INL generated by the microcomputer 61 is input to the lower arm drive unit 100 via an insulation transmission unit (not shown).
  • the insulation transmission unit is, for example, a photocoupler or a magnetic coupler.
  • the lower arm drive unit 100 is configured to be operable by supplying the lower arm drive voltage VdL of the isolated power supply 70.
  • the lower arm drive signal INL indicates that it is an on command by logic H, and indicates that it is an off command by logic L.
  • the lower arm driver 72 includes a lower arm charge switch 101, a lower arm charge resistor 102, a lower arm discharge resistor 103, a lower arm discharge switch 104, a lower arm resistor 105 as a "second resistor", and a lower arm off holding. It is equipped with a switch 106.
  • the emitter of the lower arm switch SWL as a "second ground portion" is connected to the lower arm switch SWL via the lower arm discharge resistor 103 and the lower arm discharge switch 104.
  • the configuration of the lower arm driver 72 is basically the same as the configuration of the upper arm driver 71. Therefore, in the following, the description of the configuration of the lower arm driver 72 will be omitted as appropriate.
  • the control circuit 50 includes a normal power supply path 73 and a normal diode 74.
  • the normal power supply path 73 connects the output side of the lower arm isolated power supply constituting the isolated power supply 70 to the source of the lower arm driving unit 100 and the lower arm charging switch 101.
  • the normal diode 74 is provided at an intermediate position of the normal power supply path 73 with the anode connected to the output side of the lower arm isolated power supply.
  • the lower arm drive voltage VdL output from the lower arm isolated power supply becomes the power supply voltage supplied to the gate of the lower arm switch SWL.
  • the resistance value of the upper arm charging resistor 82 and the resistance value of the lower arm charging resistor 102 are the same, and the resistance value of the upper arm discharge resistor 83 and the resistance of the lower arm discharge resistor 103. The value is the same. Further, the resistance value of the upper arm resistor 85 and the resistance value of the lower arm resistor 105 are the same.
  • the lower arm drive unit 100 turns on the lower arm charge switch 101 and turns off the lower arm discharge switch 104 and the lower arm off holding switch 106.
  • the gate voltage of the lower arm switch SWL becomes equal to or higher than the threshold voltage Vth, and the lower arm switch SWL is switched on.
  • the lower arm drive unit 100 turns off the lower arm charge switch 101 and turns on the lower arm discharge switch 104.
  • the gate voltage of the lower arm switch SWL becomes less than the threshold voltage Vth, and the lower arm switch SWL is switched off.
  • the lower arm drive unit 100 turns off the lower arm off holding switch 106 when the gate voltage detection value VgL of the lower arm switch SWL is higher than the specified voltage when the logic of the lower arm drive signal INL is set to L.
  • the gate voltage detection value VgH is equal to or lower than the specified voltage
  • the off-holding process for turning on the lower arm off-holding switch 106 is performed.
  • the specified voltage is set to a voltage equal to or lower than the threshold voltage Vth of the lower arm switch SWL.
  • the control circuit 50 includes an abnormal power supply 75 as a "second power supply unit” and a high-voltage side ASC command unit 76 as an "abnormality control unit".
  • the abnormal power supply 75 generates the abnormal drive voltage Veps by supplying the output voltage VH of the smoothing capacitor 24.
  • various power supplies can be used, for example, a switching power supply can be used.
  • a smoothing capacitor 24 is connected to the input side of the abnormal power supply 75.
  • the abnormal drive voltage Veps output from the output side of the abnormal power supply 75 is controlled to the target voltage.
  • the control circuit 50 includes an abnormal power supply path 77 and an abnormal diode 78.
  • the abnormal power supply path 77 connects the lower arm drive unit 100 side of the normal power supply path 73 with respect to the normal diode 74 and the output side of the abnormal power supply 75.
  • the abnormality diode 78 is provided in the abnormality power supply path 77 with the anode connected to the output side of the abnormality power supply 75.
  • the lower arm drive voltage VdL of the insulated power supply 70 is supplied to the high voltage side ASC command unit 76 via the normal power supply path 73.
  • the high-voltage side ASC command unit 76 outputs the high-voltage side ASC command SgASC to the lower arm drive unit 100.
  • three-phase short-circuit control can be performed even when an abnormality in the control circuit 50 that causes a shutdown state occurs in the past.
  • the abnormalities in the control circuit 50 include the abnormality of the microcomputer 61, the abnormality of the power supply circuit 60, and the abnormality that the drive signal cannot be normally transmitted from the microcomputer 61 to the upper and lower arm drivers 71 and 72. It includes an abnormality in which the voltage cannot be output from the power supply 70.
  • the abnormality in which the voltage cannot be output from the isolated power supply 70 includes an abnormality in the insulated power supply 70 and an abnormality in which the low voltage power supply 31 cannot supply power to the insulated power supply 70.
  • the abnormality that the low voltage power supply 31 cannot supply power to the isolated power supply 70 occurs, for example, when the electric path from the low voltage power supply 31 to the insulated power supply 70 is disconnected.
  • the above-mentioned abnormality occurs, for example, due to a vehicle collision.
  • step S10 when an abnormality occurs in the insulated power supply 70, the process proceeds from step S10 to step S11, and the operation of the insulated power supply 70 is stopped. As a result, the upper and lower arm drive voltages VdH and VdL output from the isolated power supply 70 begin to decrease toward 0V.
  • step S12 the high-voltage side ASC command unit 76 detects the lower arm drive voltage VdL output from the isolated power supply 70, and when it is determined that the detected lower arm drive voltage VdL has started to decrease, the voltage is supplied from the isolated power supply 70. It is determined that an abnormality that cannot be output has occurred. In this case, the high-voltage side ASC command unit 76 instructs the abnormal power supply 75 to start after the detected lower arm drive voltage VdL starts to decrease. As a result, in step S13, the abnormal drive voltage Veps starts to be output from the abnormal power supply 75.
  • the high-voltage side ASC command unit 76 starts the abnormal power supply 75 after a sufficient period has elapsed from the detected lower arm drive voltage VdL until the upper arm switch SWH is turned off. To instruct. This is to prevent the occurrence of a short circuit between the upper and lower arms.
  • the high-voltage side ASC command unit 76 instructs to start the abnormal power supply 75 when it is determined that the detected lower arm drive voltage VdL has fallen below the predetermined voltage Vp after the detected lower arm drive voltage VdL has started to decrease.
  • the predetermined voltage Vp is set to a value at which it can be determined that a sufficient period until the upper arm switch SWH is turned off has elapsed, and is set to, for example, the same value as the threshold voltage Vth or a value less than the threshold voltage Vth. I just need to be there.
  • the high-voltage side ASC command unit 76 may instruct the start of the abnormal power supply 75 at the timing when a predetermined period has elapsed from the start of the detected lower arm drive voltage VdL to decrease.
  • the predetermined period may be set to a value at which it can be determined that a sufficient period until the upper arm switch SWH is turned off has elapsed.
  • step S14 the high-voltage side ASC command unit 76 outputs the high-voltage side ASC command SgASC to the lower arm drive unit 100.
  • step S15 the lower arm drive unit 100 of each phase turns on the lower arm charge switch 101 and turns off the lower arm discharge switch 104 and the lower arm off holding switch 106, so that the lower arm switch SWL Turn on. That is, three-phase short-circuit control is performed in which the lower arm switch SWL as the “on-side switch” for three phases is turned on and the upper arm switch SWH as the “off-side switch” for three phases is turned off.
  • the high-voltage side ASC command unit 76 corresponds to the “abnormality determination unit” and the “abnormality control unit”.
  • the microcomputer 61 may perform three-phase short-circuit control by setting the logic of the upper arm drive signal INH to L and the logic of the lower arm drive signal INL to H.
  • the lower arm switch SWL is turned on by the lower arm drive unit 100 supplied with power from the abnormal power supply 75.
  • the power supply from the isolated power supply 70 to the upper arm drive unit 80 is stopped, and the upper arm switch SWH is turned off as a matter of course. Further, since the power is not output from the isolated power supply 70, the upper arm driving unit 80 cannot turn on the upper arm off holding switch 86.
  • the upper arm driver 71 among the upper and lower arm drivers 71 and 72 is provided with the diode 87.
  • the cathode of the diode 87 is connected to the gate of the upper arm switch SWH and the anode is connected to the emitter of the upper arm switch SWH.
  • the recovery characteristic of the diode 87 is used to prevent the self-turn-on of the upper arm switch SWH from occurring. That is, even if the gate voltage of the upper arm switch SWH rises due to the lower arm switch SWL being turned on, the upper arm switch SWH is moved up from the gate side of the upper arm switch SWH via the diode 87 during the recovery time of the diode 87.
  • a current can be passed to the emitter side of the arm switch SWH.
  • it is possible to suppress an increase in the gate voltage of the upper arm switch SWH and prevent the occurrence of self-turn-on of the upper arm switch SWH.
  • it is possible to prevent the occurrence of a short circuit between the upper and lower arms due to the execution of the three-phase short circuit control.
  • the upper arm driver 71 includes an upper arm-off holding switch 88 having a normalion characteristic instead of the diode 87.
  • the same components as those in FIG. 3 above are designated by the same reference numerals for convenience.
  • the upper arm off holding switch 88 is a depletion type N-channel MOSFET.
  • FIG. 6 shows the characteristics of the gate voltage Vgs and the drain current Ids of the upper arm off holding switch 88. Even when the gate voltage Vgs is 0V, the upper arm off holding switch 88 is on. The larger the absolute value of the negative gate voltage Vgs of the upper arm off holding switch 88, the smaller the drain current Ids. When the negative gate voltage Vgs becomes the threshold voltage V ⁇ (for example, -3V), the drain current Ids becomes 0, and the upper arm off holding switch 88 is turned off.
  • V ⁇ for example, -3V
  • the upper arm drive unit 80 serves as a control terminal for the upper arm off holding switch 88 when the gate voltage detection value VgH of the upper arm switch SWH is higher than the specified voltage when the logic of the upper arm drive signal INH is set to L.
  • a negative voltage equal to or lower than the threshold voltage V ⁇ is supplied to the gate of.
  • the upper arm off holding switch 88 is turned off.
  • the upper arm drive unit 80 generates a negative voltage supplied to the gate of the upper arm off holding switch 88 from the lower arm drive voltage VdL supplied from the isolated power supply 70.
  • the upper arm drive unit 80 supplies a voltage to be supplied to the gate of the upper arm off holding switch 88 when the gate voltage detection value VgH is equal to or less than the specified voltage when the logic of the upper arm drive signal INH is set to L.
  • the voltage should be higher than the threshold voltage V ⁇ , specifically 0V. As a result, the upper arm off holding switch 88 is turned on.
  • the upper arm-off holding switch 88 having a normalization characteristic is not limited to the depletion type N-channel MOSFET, and may be, for example, a depletion type P-channel MOSFET. Further, the upper arm-off holding switch 88 having a normalion characteristic is not limited to a MOSFET, and may be, for example, a PNP type or NPN type bipolar transistor.
  • the third embodiment will be described with reference to the drawings, focusing on the differences from the first embodiment.
  • the upper arm driver 71 does not include the diode 87.
  • the resistance value RpH of the upper arm resistor 85 is made smaller than the resistance value RpL of the lower arm resistor 105 in order to prevent the self-turn-on of the upper arm switch SWH from occurring.
  • the same components as those in FIG. 3 above are designated by the same reference numerals for convenience.
  • the power supply from the isolated power supply 70 to the upper arm drive unit 80 is stopped.
  • the upper arm drive unit 80 cannot turn on the upper arm off holding switch 86. Therefore, the element that connects the gate of the upper arm switch SWH and the emitter is only the upper arm resistor 85.
  • the smaller the resistance value of the upper arm resistor 85 the easier it is for the current to flow from the gate of the upper arm switch SWH to the emitter. Therefore, the smaller the resistance value of the upper arm resistor 85, the smaller the amount of increase in the gate voltage of the upper arm switch SWH due to the turning on of the lower arm switch SWL by the three-phase short circuit control.
  • the resistance value RpH of the upper arm resistor 85 is made smaller than the resistance value RpL of the lower arm resistor 105.
  • the gate voltage of the upper arm switch SWH can be set to less than the threshold voltage Vth, and the occurrence of self-turn-on of the upper arm switch SWH can be prevented.
  • the fourth embodiment will be described with reference to the drawings, focusing on the differences from the third embodiment.
  • the upper arm driver 71 includes a changeover resistor 89 and a changeover switch 90.
  • the same components as those in FIG. 7 are designated by the same reference numerals for convenience.
  • the resistance value RpH of the upper arm resistor 85 and the resistance value RpL of the lower arm resistor 105 are the same.
  • the changeover switch 90 is a depletion type N-channel MOSFET having normalion characteristics.
  • the normalization characteristic of the changeover switch 90 is the same as the normalization characteristic of the upper arm-off holding switch 88 shown in FIG.
  • the first end of the changeover resistor 89 is connected to the gate of the upper arm switch SWH, and the drain of the changeover switch 90 is connected to the second end of the changeover resistor 89.
  • the source of the upper arm switch SWH is connected to the source of the changeover switch 90.
  • the resistance value RK of the switching resistor 89 is set to a resistance value equal to or lower than the resistance value RpH of the upper arm resistor 85, and is smaller than the resistance value RpH of the upper arm resistor 85 in the present embodiment.
  • the resistance value RK of the switching resistor 89 is, for example, a resistance value of 1/10 or less of the resistance value RpH of the upper arm resistor 85, and more preferably 1 / of the resistance value RpH of the upper arm resistor 85.
  • the resistance value is 100 or less.
  • the upper arm drive unit 80 supplies a negative voltage equal to or lower than the threshold voltage V ⁇ to the gate of the switching resistor 89. do. As a result, the switching resistor 89 is turned off.
  • the changeover resistor 89 is connected in series to the changeover switch 90, it is possible to prevent a large current from flowing to the changeover switch 90 when the changeover switch 90 is switched from off to on.
  • the gate and emitter of the upper arm switch SWH are only the upper arm resistor 85 among the upper arm resistor 85 and the switching resistor 89. Will be connected by. Since the upper arm resistor 85 has a high resistance, it is possible to reduce power consumption when supplying a charging current to the gate of the upper arm switch SWH in normal control.
  • the fifth embodiment will be described with reference to the drawings, focusing on the differences from the first embodiment.
  • the upper arm driver 71 does not include the diode 87. Therefore, as a configuration for preventing the occurrence of self-turn-on of the upper arm switch SWH, the lower arm driver 72 includes a high-speed side charging switch 101A, a high-speed side resistor 102A, a low-speed side charging switch 101B, and a low-speed side resistor 102B. I have.
  • FIG. 9 the same components as those in FIG. 3 above are designated by the same reference numerals for convenience.
  • the high-speed side charging switch 101A and the low-speed side charging switch 101B are P-channel MOSFETs having normal off characteristics.
  • the gate of the upper arm switch SWH is connected to the upper arm insulated power supply constituting the insulated power supply 70 via a normal power supply path 73, a high-speed side charging switch 101A, and a high-speed side resistor 102A. Further, the gate of the upper arm switch SWH is connected to the upper arm isolated power supply via the normal power supply path 73, the low speed side charging switch 101B, and the low speed side resistor 102B.
  • the resistance value RCA of the low-speed side resistor 102B is larger than the resistance value RCA of the high-speed side resistor 102A.
  • the resistance value RCA of the high-speed side resistor 102A is the same as the resistance value of the upper arm charging resistor 82.
  • the upper arm drive unit 80 When the logic of the acquired upper arm drive signal INH is H, the upper arm drive unit 80 turns on the high-speed side charge switch 101A and turns on the low-speed side charge switch 101B, the upper arm discharge switch 84, and the upper arm off holding switch. Turn off 86.
  • the upper arm drive unit 80 When the logic of the acquired upper arm drive signal INH is L, the upper arm drive unit 80 turns off the high-speed side charge switch 101A and the low-speed side charge switch 101B, and turns on the upper arm discharge switch 84.
  • FIG. 10 a three-phase short-circuit control will be described when an abnormality occurs in which the voltage cannot be output from the isolated power supply 70.
  • FIG. 10 the same processing as in FIG. 4 is designated by the same reference numerals for convenience.
  • step S16 the high voltage side ASC command unit 76 outputs the high voltage side ASC command SgASC to the lower arm drive unit 100.
  • the lower arm drive unit 100 turns on the low-speed side charge switch 101B instead of the high-speed side charge switch 101A when the lower arm switch SWL is turned on.
  • the charging current is supplied to the gate of the lower arm switch SWL via the low speed side resistor 102B whose resistance value is lower than that of the high speed side resistor 102A.
  • the turn-on speed of the lower arm switch SWL when the three-phase short-circuit control is performed is lower than the turn-on speed of the lower arm switch SWL when the normal control is performed.
  • the turn-on speed becomes low the recovery surge voltage on the upper arm switch SWH side due to the switching of the lower arm switch SWL to ON becomes lower, and the amount of charge flowing into the gate via the parasitic capacitance of the upper arm switch SWH can be reduced. can.
  • the amount of increase in the gate voltage of the upper arm switch SWH can be suppressed, and the gate voltage of the upper arm switch SWH can be set to less than the threshold voltage Vth. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to prevent the self-turn-on of the upper arm switch SWH from occurring.
  • the method of lowering the turn-on speed of the lower arm switch SWL in the three-phase short-circuit control from that in the normal control is not limited to the method of increasing the resistance value of the resistor.
  • a method may be used in which the power supply voltage of the gate of the lower arm switch SWL is lower than the lower arm drive voltage VdL, which is the power supply voltage at the time of normal control.
  • a control may be performed in which the upper arm switch SWH for three phases is turned on and the lower arm switch SWL for three phases is turned off.
  • the diode 87 may be provided in the lower arm driver 72.
  • the ground portion to which the upper arm discharge switch 84, the upper arm off holding switch 86, and the upper arm resistor 85 are connected is not limited to the emitter of the upper arm switch SWH, and is negative lower than the emitter potential. It may be a negative voltage source that outputs a voltage. The same applies to the lower arm driver 72.
  • the configuration for turning on the lower arm switch SWL in the three-phase short-circuit control is not limited to the configuration for turning on the lower arm switch SWL by the lower arm driver 72.
  • the charging current may be directly supplied from the abnormal power supply 75 to the gate of the lower arm switch SWL without going through the lower arm driver 72.
  • a boost converter may be provided between the smoothing capacitor 24 and the switches 23a and 23b.
  • the switch constituting the switching device unit is not limited to the IGBT, and may be, for example, an N-channel MOSFET having a built-in body diode.
  • the high potential side terminal of the switch is the drain and the low potential side terminal is the source.
  • the control amount of the rotary electric machine is not limited to the torque, but may be, for example, the rotation speed of the rotor of the rotary electric machine.
  • the rotary electric machine is not limited to the permanent magnet synchronous machine, but may be, for example, a winding field type synchronous machine. Further, the rotary electric machine is not limited to the synchronous machine, and may be, for example, an induction machine.
  • the rotary electric machine is not limited to the one used as an in-vehicle main engine, but may be used for other purposes such as an electric power steering device and an electric motor constituting an electric compressor for air conditioning.
  • the mobile body on which the control system is mounted is not limited to a vehicle, but may be, for example, an aircraft or a ship.
  • the rotary electric machine becomes, for example, a flight power source for an aircraft or a navigation force source for a ship.
  • the mounting destination of the control system is not limited to the mobile body.
  • the controls and methods thereof described in the present disclosure are provided by a dedicated computer provided by configuring a processor and memory programmed to perform one or more functions embodied by a computer program. It may be realized. Alternatively, the controls and methods thereof described in the present disclosure may be implemented by a dedicated computer provided by configuring the processor with one or more dedicated hardware logic circuits. Alternatively, the controls and methods described herein are by a combination of a processor and memory programmed to perform one or more functions and a processor configured by one or more hardware logic circuits. It may be realized by one or more dedicated computers configured. Further, the computer program may be stored in a computer-readable non-transitional tangible recording medium as an instruction executed by the computer.

Abstract

制御回路（１０）は、オンされることにより、電力変換器（２０）を構成するオフ側スイッチ（ＳＷＨ）のゲート及びグランド部を短絡するオフ保持スイッチ（８６，８８）と、第１電源部（７０）から給電されることにより動作可能となり、オフ保持スイッチを駆動する駆動部（８０）と、システムに異常が発生したことを判定する異常判定部（７６）と、異常が発生したと判定された場合、電力変換器を構成するオン側スイッチ（ＳＷＬ）を第２電源部（７５）により生成された電力を用いてオンし、オフ側スイッチをオフする短絡制御を行う異常時制御部（７６）と、を備える。第１電源部から駆動部に給電できなくなる異常が発生している場合において、異常時制御部によりオン側スイッチがオンされることに起因したオフ側スイッチのゲート電圧の上昇が抑制されるように制御回路が構成されている。

Description

電力変換器の制御回路 関連出願の相互参照
　本出願は、２０２０年８月７日に出願された日本出願番号２０２０－１３４７２２号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
　本開示は、電力変換器の制御回路に関する。
　この種の制御回路としては、蓄電部と、多相の回転電機と、回転電機の各相の巻線及び蓄電部を電気的に接続する電力変換器とを備えるシステムに適用されるものが知られている。また、制御回路としては、システムに異常が発生したと判定した場合、上，下アームスイッチを強制的にオフにするシャットダウン制御を行うものも知られている。シャットダウン制御が行われる場合において、回転電機を構成するロータの回転によって巻線に逆起電圧が発生していると、巻線の線間電圧が蓄電部の電圧よりも高くなっていることがある。線間電圧が高くなる状況は、例えば、ロータの界磁磁束量が大きかったり、ロータの回転速度が高かったりする場合に発生し得る。
　巻線の線間電圧が蓄電部の電圧よりも高くなる場合、シャットダウン制御が行われていたとしても、回転電機側から蓄電部の方向に電流が流れる現象である電力回生が発生する。その結果、電力変換器の蓄電部側の直流電圧が急激に上昇し、蓄電部及び電力変換器のうち少なくとも１つが故障する懸念がある。
　このような問題に対処すべく、例えば特許文献１に記載されているように、上，下アームスイッチのうち一方であるオン側スイッチをオンし、他方であるオフ側スイッチをオフする短絡制御を行う制御回路が知られている。
特表２０１３－５０６３９０号公報
　短絡制御においてオン側スイッチがオンされることに起因して、例えばオフ側スイッチの寄生容量を介してオフ側スイッチのゲートに電荷が供給されることにより、オフ側スイッチのゲート電圧が閾値電圧以上になり得る。この場合、オフ側スイッチをオフに維持したいにもかかわらず、オフ側スイッチが誤ってオンに切り替えられしまう現象であるセルフターンオンが発生する。
　セルフターンオンの発生を抑制するために、制御回路にオフ保持スイッチ、駆動部及び電源部が備えられる。オフ保持スイッチは、駆動部によってオンされることにより、オフ側スイッチのゲート及びグランド部を短絡する。駆動部は、電源部から給電されることにより動作可能となる。
　ここで、電源部から駆動部へと給電できなくなる異常が発生し得る。この場合、短絡制御が行われる場合において、駆動部によりオフ保持スイッチをオンすることができず、オン側スイッチがオンされることに起因したオフ側スイッチのセルフターンオンの発生を抑制できなくなるおそれがある。その結果、上下アーム短絡が発生する懸念がある。
　本開示は、電源部から駆動部に給電できなくなる異常が発生した場合であっても、オン側スイッチがオンされることに起因したオフ側スイッチのセルフターンオンの発生を抑制できる電力変換器の制御回路を提供することを主たる目的とする。
　本開示は、蓄電部と、
　多相の回転電機と、
　前記回転電機の各相の巻線及び蓄電部を電気的に接続する電力変換器と、を備えるシステムに適用される電力変換器の制御回路において、
　オンされることにより、前記電力変換器を構成する上，下アームスイッチのうち一方であるオフ側スイッチのゲート及びグランド部を短絡するオフ保持スイッチと、
　第１電源部と、
　前記第１電源部から給電されることにより動作可能となり、前記オフ保持スイッチを駆動する駆動部と、
　前記システムに異常が発生したことを判定する異常判定部と、
　第２電源部と、
　前記異常判定部により異常が発生したと判定された場合、前記電力変換器を構成する上，下アームスイッチのうち他方であるオン側スイッチを前記第２電源部により生成された電力を用いてオンし、前記オフ側スイッチをオフする短絡制御を行う異常時制御部と、を備え、
　前記第１電源部から前記駆動部に給電できなくなる異常が発生している場合において、前記異常時制御部により前記オン側スイッチがオンされることに起因した前記オフ側スイッチのゲート電圧の上昇が抑制されるように構成されている。
　本開示では、異常判定部によりシステムに異常が発生したと判定された場合、オン側スイッチを第２電源部により生成された電力を用いてオンし、オフ側スイッチをオフする短絡制御が異常時制御部により行われる。この際、オフ側スイッチのセルフターンオンの発生を抑制するために、本開示は、オフ保持スイッチ、駆動部及び第１電源部を備えている。
　ここで、第１電源部から駆動部へと給電できなくなる異常が発生し得る。この場合、短絡制御が行われる場合において、駆動部によりオフ保持スイッチをオンすることができず、オン側スイッチがオンされることに起因したオフ側スイッチのセルフターンオンの発生を抑制できなくなるおそれがある。
　この点、本開示は、第１電源部から駆動部に給電できなくなる異常が発生している場合において、異常時制御部により前記オン側スイッチがオンされることに起因したオフ側スイッチのゲート電圧の上昇が抑制されるように構成されている。このため、オン側スイッチがオンされることに起因してオフ側スイッチのゲート電圧が上昇したとしても、ゲート電圧が閾値電圧以上になる事態の発生を抑制できる。これにより、オン側スイッチがオンされることに起因したオフ側スイッチのセルフターンオンの発生を抑制することができる。
　ここで、第１電源部から駆動部に給電できなくなる異常が発生している場合において、異常時制御部によりオン側スイッチがオンされることに起因したオフ側スイッチのゲート電圧の上昇を抑制できる構成として、具体的には例えば、以下の（Ａ）～（Ｅ）のいずれかの構成を用いることができる。
　（Ａ）前記オフ保持スイッチは、ノーマリオン特性を有し、前記第１電源部から前記駆動部への給電が停止された場合、前記駆動部から前記オフ保持スイッチのゲートに供給される電圧が、前記オフ保持スイッチをオンにする電圧とされる。
　（Ｂ）カソードが前記オフ側スイッチのゲートに接続され、アノードが前記オフ側スイッチの低電位側端子に接続されたダイオードが備えられる。
　（Ｃ）前記オフ側スイッチのゲート及び第１グランド部を接続する第１抵抗体と、前記オン側スイッチのゲート及び第２グランド部を接続する第２抵抗体と、を備え、前記第１抵抗体の抵抗値が前記第２抵抗体の抵抗値よりも小さい。
　（Ｄ）前記オフ側スイッチのゲート及び前記グランド部を接続する抵抗体と、前記オフ側スイッチのゲート及び前記グランド部を接続する切替抵抗体及び切替スイッチの直列接続体と、を備え、前記駆動部は、前記切替スイッチを駆動し、前記切替スイッチは、ノーマリオン特性を有し、前記第１電源部から前記駆動部への給電が停止された場合、前記駆動部から前記切替スイッチのゲートに供給される電圧が、前記切替スイッチをオンにする電圧とされる。
　（Ｅ）前記異常時制御部により前記短絡制御が行われる場合における前記オン側スイッチのターンオン速度が、前記異常判定部により異常が発生していないと判定される場合における前記オン側スイッチのターンオン速度よりも低い。
　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図１は、第１実施形態に係る制御システムの全体構成図であり、 図２は、制御回路及びその周辺構成を示す図であり、 図３は、ドライバ及びその周辺構成を示す図であり、 図４は、３相短絡制御処理の手順を示すフローチャートであり、 図５は、第２実施形態に係るドライバ及びその周辺構成を示す図であり、 図６は、オフ保持スイッチのノーマリオン特性を示す図であり、 図７は、第３実施形態に係るドライバ及びその周辺構成を示す図であり、 図８は、第４実施形態に係るドライバ及びその周辺構成を示す図であり、 図９は、第５実施形態に係るドライバ及びその周辺構成を示す図であり、 図１０は、３相短絡制御処理の手順を示すフローチャートである。
　＜第１実施形態＞
　以下、本開示に係る制御回路を具体化した第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態に係る制御回路は、３相インバータに適用される。本実施形態において、インバータを備える制御システムは、電気自動車やハイブリッド車等の車両に搭載される。
　図１に示すように、制御システムは、回転電機１０及びインバータ１５を備えている。回転電機１０は、車両の走行動力源であり、ロータが図示しない駆動輪と動力伝達可能とされている。本実施形態では、回転電機１０として、同期機が用いられており、より具体的には、永久磁石同期機が用いられている。
　インバータ１５は、「電力変換器」としてのスイッチングデバイス部２０を備えている。スイッチングデバイス部２０は、上アームスイッチＳＷＨと下アームスイッチＳＷＬとの直列接続体を３相分備えている。各相において、上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬの接続点には、回転電機１０の巻線１１の第１端が接続されている。各相巻線１１の第２端は、中性点で接続されている。各相巻線１１は、電気角で互いに１２０°ずらされて配置されている。ちなみに、本実施形態では、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬとして、電圧制御形の半導体スイッチング素子が用いられており、より具体的には、ＩＧＢＴが用いられている。上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬには、フリーホイールダイオードである上，下アームダイオードＤＨ，ＤＬが逆並列に接続されている。
　各上アームスイッチＳＷＨの高電位側端子であるコレクタには、高電位側電気経路２２Ｈを介して、高圧電源３０の正極端子が接続されている。各下アームスイッチＳＷＬの低電位側端子であるエミッタには、低電位側電気経路２２Ｌを介して、高圧電源３０の負極端子が接続されている。本実施形態において、高圧電源３０は、リチウムイオン蓄電池等の２次電池であり、その出力電圧（定格電圧）が例えば百Ｖ以上である。
　高電位側電気経路２２Ｈには、第１遮断スイッチ２３ａが設けられ、低電位側電気経路２２Ｌには、第２遮断スイッチ２３ｂが設けられている。各スイッチ２３ａ，２３ｂは、例えば、リレー又は半導体スイッチング素子である。ここで、各スイッチ２３ａ，２３ｂは、インバータ１５が備える制御回路５０によって駆動されてもよいし、制御回路５０に対して上位の制御装置によって駆動されてもよい。
　インバータ１５は、「蓄電部」としての平滑コンデンサ２４を備えている。平滑コンデンサ２４は、高電位側電気経路２２Ｈのうち第１遮断スイッチ２３ａよりもスイッチングデバイス部２０側と、低電位側電気経路２２Ｌのうち第２遮断スイッチ２３ｂよりもスイッチングデバイス部２０側とを電気的に接続している。
　制御システムは、車載電気機器２５を備えている。電気機器２５は、例えば、電動コンプレッサ及びＤＣＤＣコンバータのうち少なくとも一方を含む。電動コンプレッサは、車室内空調装置を構成し、車載冷凍サイクルの冷媒を循環させるべく、高圧電源３０から給電されて駆動される。ＤＣＤＣコンバータは、高圧電源３０の出力電圧を降圧して車載低圧負荷に供給する。低圧負荷は、図２に示す低圧電源３１を含む。本実施形態において、低圧電源３１は、その出力電圧（定格電圧）が高圧電源３０の出力電圧（定格電圧）よりも低い電圧（例えば１２Ｖ）の２次電池であり、例えば鉛蓄電池である。
　図２を用いて、制御回路５０の構成について説明する。制御回路５０は、電源回路６０及びマイコン６１を備えている。電源回路６０及びマイコン６１は、制御回路５０の低圧領域に設けられている。
　電源回路６０には、図示しないヒューズ等を介して低圧電源３１の正極端子が接続されている。低圧電源３１の負極端子には、接地部位としてのグランドが接続されている。なお、制御回路５０は、実際には複数の電源回路を備えているが、図２には、これらをまとめて１つの電源回路６０として示す。電源回路６０は、低圧電源３１から給電されることにより、低圧電源電圧を生成する。生成された低圧電源電圧は、マイコン６１に供給される。
　マイコン６１は、ＣＰＵと、それ以外の周辺回路とを備えている。周辺回路には、例えば、外部と信号をやり取りするための入出力部と、ＡＤ変換部とが含まれている。マイコン６１は、電源回路６０の低圧電源電圧が供給されることにより動作可能に構成されている。
　制御回路５０は、電圧センサ６２を備えている。電圧センサ６２は、高電位側電気経路２２Ｈ及び低電位側電気経路２２Ｌに電気的に接続されている。電圧センサ６２は、平滑コンデンサ２４の端子電圧に応じた電圧信号を出力する。電圧センサ６２から出力された電圧信号は、マイコン６１に入力される。なお、本実施形態において、電圧センサ６２は、制御回路５０の低圧領域に設けられている。
　マイコン６１は、入力された電圧信号に基づいて平滑コンデンサ２４の端子電圧を算出し、算出した端子電圧が上限電圧を超えているか否かを判定する。マイコン６１は、端子電圧が上限電圧を超えていると判定した場合、過電圧異常が発生したと判定する。
　マイコン６１は、回転電機１０の制御量を指令値に制御する通常制御を行うべく、スイッチングデバイス部２０の上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬに対する上，下アーム駆動信号ＩＮＨ，ＩＮＬを生成する駆動信号生成部として機能する。制御量は、例えばトルクである。なお、マイコン６１は、各相において、上アームスイッチＳＷＨと下アームスイッチＳＷＬとが交互にオンされるような上，下アーム駆動信号ＩＮＨ，ＩＮＬを生成する。
　制御回路５０は、「第１電源部」としての絶縁電源７０、上アームドライバ７１及び下アームドライバ７２を備えている。各ドライバ７１，７２は、制御回路５０の高圧領域に設けられている。本実施形態において、上アームドライバ７１は、各上アームスイッチＳＷＨに対応して個別に設けられ、下アームドライバ７２は、各下アームスイッチＳＷＬに対応して個別に設けられている。このため、ドライバ７１，７２は合わせて６つ設けられている。なお、各ドライバ７１，７２は、制御回路５０において、低圧領域と高圧領域との境界を跨いで低圧領域及び高圧領域に設けられるものであってもよい。
　絶縁電源７０は、低圧電源３１から電力が供給されることにより、上アームドライバ７１に供給する上アーム駆動電圧ＶｄＨと、下アームドライバ７２に供給する下アーム駆動電圧ＶｄＬとを生成して出力する。絶縁電源７０は、制御回路５０において、低圧領域と高圧領域との境界を跨いで低圧領域及び高圧領域に設けられている。具体的には、絶縁電源７０は、３相の上アームドライバ７１それぞれに対して個別に設けられた上アーム絶縁電源と、３相の下アームドライバ７２に共通の下アーム絶縁電源とを備えている。各上アーム絶縁電源と下アーム絶縁電源とは、例えば、絶縁電源７０が備える電源制御部により制御される。なお、下アーム絶縁電源は、３相の下アームドライバ７２それぞれに対して個別に設けられていてもよい。
　続いて、図３を用いて、上，下アームドライバ７１，７２について説明する。
　上アームドライバ７１は、「第１駆動部」としての上アーム駆動部８０を備えている。上アーム駆動部８０には、マイコン６１により生成された上アーム駆動信号ＩＮＨが、図示しない絶縁伝達部を介して入力される。絶縁伝達部は、例えば、フォトカプラ又は磁気カプラである。上アーム駆動部８０は、絶縁電源７０の上アーム駆動電圧ＶｄＨが供給されることにより動作可能に構成されている。本実施形態において、上アーム駆動信号ＩＮＨは、論理Ｈによってオン指令であることを示し、論理Ｌによってオフ指令であることを示す。
　上アームドライバ７１は、上アーム充電スイッチ８１及び上アーム充電抵抗体８２を備えている。本実施形態の上アーム充電スイッチ８１は、ノーマリオフ特性を有するＰチャネルＭＯＳＦＥＴである。絶縁電源７０を構成する上アーム絶縁電源には、上アーム充電スイッチ８１及び上アーム充電抵抗体８２を介して、上アームスイッチＳＷＨの制御端子としてのゲートが接続されている。上アーム絶縁電源から出力される上アーム駆動電圧ＶｄＨは、上アームスイッチＳＷＨのゲートに供給される電源電圧となる。
　上アームドライバ７１は、上アーム放電抵抗体８３及び上アーム放電スイッチ８４を備えている。本実施形態の上アーム放電スイッチ８４は、ノーマリオフ特性を有するＮチャネルＭＯＳＦＥＴである。上アームスイッチＳＷＨには、上アーム放電抵抗体８３及び上アーム放電スイッチ８４を介して、「第１グランド部」としての上アームスイッチＳＷＨのエミッタが接続されている。
　上アームドライバ７１は、「第１抵抗体」としての上アーム抵抗体８５を備えている。上アーム抵抗体８５は、プルダウン抵抗体として機能し、上アームスイッチＳＷＨのゲート及びエミッタを常時接続する。上アーム抵抗体８５の抵抗値は、上アーム放電抵抗体８３の抵抗値よりも大きく、具体的には例えば、上アーム放電抵抗体８３の抵抗値の１０倍以上である。
　上アームドライバ７１は、上アームオフ保持スイッチ８６を備えている。本実施形態の上アームオフ保持スイッチ８６は、ノーマリオフ特性を有するＮチャネルＭＯＳＦＥＴである。上アームスイッチＳＷＨには、上アームオフ保持スイッチ８６を介して上アームスイッチＳＷＨのエミッタが接続されている。
　上アーム駆動部８０は、取得した上アーム駆動信号ＩＮＨの論理がＨである場合、上アーム充電スイッチ８１をオンにして、かつ、上アーム放電スイッチ８４及び上アームオフ保持スイッチ８６をオフにする。これにより、上アームスイッチＳＷＨのゲート電圧が閾値電圧Ｖｔｈ以上となり、上アームスイッチＳＷＨがオンに切り替えられる。
　上アーム駆動部８０は、取得した上アーム駆動信号ＩＮＨの論理がＬである場合、上アーム充電スイッチ８１をオフにして、かつ、上アーム放電スイッチ８４をオンにする。これにより、上アームスイッチＳＷＨのゲート電圧が閾値電圧Ｖｔｈ未満となり、上アームスイッチＳＷＨがオフに切り替えられる。
　上アーム駆動部８０は、上アーム駆動信号ＩＮＨの論理がＬにされている場合において、上アームスイッチＳＷＨのゲート電圧検出値ＶｇＨが規定電圧よりも高いとき、オフ保持スイッチ８６をオフし、ゲート電圧検出値ＶｇＨが規定電圧以下のとき、上アームオフ保持スイッチ８６をオンするオフ保持処理を行う。規定電圧は、上アームスイッチＳＷＨの閾値電圧Ｖｔｈ以下の電圧に設定されている。
　下アームドライバ７２は、「第２駆動部」としての下アーム駆動部１００を備えている。下アーム駆動部１００には、マイコン６１により生成された下アーム駆動信号ＩＮＬが、図示しない絶縁伝達部を介して入力される。絶縁伝達部は、例えば、フォトカプラ又は磁気カプラである。下アーム駆動部１００は、絶縁電源７０の下アーム駆動電圧ＶｄＬが供給されることにより動作可能に構成されている。本実施形態において、下アーム駆動信号ＩＮＬは、論理Ｈによってオン指令であることを示し、論理Ｌによってオフ指令であることを示す。
　下アームドライバ７２は、下アーム充電スイッチ１０１、下アーム充電抵抗体１０２、下アーム放電抵抗体１０３、下アーム放電スイッチ１０４、「第２抵抗体」としての下アーム抵抗体１０５、及び下アームオフ保持スイッチ１０６を備えている。下アームスイッチＳＷＬには、下アーム放電抵抗体１０３及び下アーム放電スイッチ１０４を介して、「第２グランド部」としての下アームスイッチＳＷＬのエミッタが接続されている。なお、下アームドライバ７２の構成は、上アームドライバ７１の構成と基本的には同じである。このため、以下では、下アームドライバ７２の構成の説明を適宜省略する。
　制御回路５０は、通常用電源経路７３及び通常用ダイオード７４を備えている。通常用電源経路７３は、絶縁電源７０を構成する下アーム絶縁電源の出力側と、下アーム駆動部１００及び下アーム充電スイッチ１０１のソースとを接続する。通常用ダイオード７４は、アノードが下アーム絶縁電源の出力側に接続された状態で、通常用電源経路７３の中間位置に設けられている。下アーム絶縁電源から出力される下アーム駆動電圧ＶｄＬは、下アームスイッチＳＷＬのゲートに供給される電源電圧となる。
　なお、本実施形態において、上アーム充電抵抗体８２の抵抗値と下アーム充電抵抗体１０２の抵抗値とは同じであり、上アーム放電抵抗体８３の抵抗値と下アーム放電抵抗体１０３の抵抗値とは同じである。また、上アーム抵抗体８５の抵抗値と下アーム抵抗体１０５の抵抗値は同じである。
　下アーム駆動部１００は、取得した下アーム駆動信号ＩＮＬの論理がＨである場合、下アーム充電スイッチ１０１をオンにして、かつ、下アーム放電スイッチ１０４及び下アームオフ保持スイッチ１０６をオフにする。これにより、下アームスイッチＳＷＬのゲート電圧が閾値電圧Ｖｔｈ以上となり、下アームスイッチＳＷＬがオンに切り替えられる。
　下アーム駆動部１００は、取得した下アーム駆動信号ＩＮＬの論理がＬである場合、下アーム充電スイッチ１０１をオフにして、かつ、下アーム放電スイッチ１０４をオンにする。これにより、下アームスイッチＳＷＬのゲート電圧が閾値電圧Ｖｔｈ未満となり、下アームスイッチＳＷＬがオフに切り替えられる。
　下アーム駆動部１００は、下アーム駆動信号ＩＮＬの論理がＬにされている場合において、下アームスイッチＳＷＬのゲート電圧検出値ＶｇＬが規定電圧よりも高いとき、下アームオフ保持スイッチ１０６をオフし、ゲート電圧検出値ＶｇＨが規定電圧以下のとき、下アームオフ保持スイッチ１０６をオンするオフ保持処理を行う。規定電圧は、下アームスイッチＳＷＬの閾値電圧Ｖｔｈ以下の電圧に設定されている。
　制御回路５０は、「第２電源部」としての異常用電源７５と、「異常時制御部」としての高圧側ＡＳＣ指令部７６とを備えている。異常用電源７５は、平滑コンデンサ２４の出力電圧ＶＨが供給されることにより異常用駆動電圧Ｖｅｐｓを生成する。異常用電源７５として、種々の電源を用いることができ、例えばスイッチング電源を用いることができる。異常用電源７５の入力側には、平滑コンデンサ２４が接続されている。異常用電源７５の出力側から出力される異常用駆動電圧Ｖｅｐｓは、その目標電圧に制御される。
　制御回路５０は、異常用電源経路７７及び異常用ダイオード７８を備えている。異常用電源経路７７は、通常用電源経路７３のうち通常用ダイオード７４よりも下アーム駆動部１００側と、異常用電源７５の出力側とを接続する。異常用ダイオード７８は、アノードが異常用電源７５の出力側に接続された状態で、異常用電源経路７７に設けられている。
　高圧側ＡＳＣ指令部７６には、通常用電源経路７３を介して絶縁電源７０の下アーム駆動電圧ＶｄＬが供給されるようになっている。高圧側ＡＳＣ指令部７６は、高圧側ＡＳＣ指令ＳｇＡＳＣを下アーム駆動部１００に対して出力する。
　本実施形態では、従来ではシャットダウン状態となるような制御回路５０内の異常が発生した場合であっても、３相短絡制御（ＡＳＣ：Active Short Circuit）が実施可能となっている。ここで、制御回路５０内の異常には、マイコン６１の異常と、電源回路６０の異常と、マイコン６１から上，下アームドライバ７１，７２へと駆動信号を正常に伝達できなくなる異常と、絶縁電源７０から電圧を出力できなくなる異常とが含まれる。絶縁電源７０から電圧を出力できなくなる異常には、絶縁電源７０の異常と、低圧電源３１から絶縁電源７０に給電できなくなる異常とが含まれる。ここで、低圧電源３１から絶縁電源７０に給電できなくなる異常は、例えば、低圧電源３１から絶縁電源７０までの電気経路が断線することで発生する。なお、上述した異常は、例えば車両の衝突により発生する。
　図４を用いて、絶縁電源７０から電圧を出力できなくなる異常が発生した場合における３相短絡制御について説明する。
　絶縁電源７０から電圧を出力できなくなる異常のうち、例えば絶縁電源７０の異常が発生する場合、ステップＳ１０からステップＳ１１に移行し、絶縁電源７０の動作が停止する。これにより、絶縁電源７０から出力される上，下アーム駆動電圧ＶｄＨ，ＶｄＬは０Ｖに向かって低下し始める。
　ステップＳ１２では、高圧側ＡＳＣ指令部７６は、絶縁電源７０から出力される下アーム駆動電圧ＶｄＬを検出し、検出した下アーム駆動電圧ＶｄＬが低下し始めたと判定した場合、絶縁電源７０から電圧を出力できなくなる異常が発生したと判定する。この場合、高圧側ＡＳＣ指令部７６は、検出した下アーム駆動電圧ＶｄＬが低下し始めた後、異常用電源７５に対して起動を指示する。これにより、ステップＳ１３において、異常用電源７５から異常用駆動電圧Ｖｅｐｓが出力され始める。
　具体的には、高圧側ＡＳＣ指令部７６は、検出した下アーム駆動電圧ＶｄＬが低下し始めた後、上アームスイッチＳＷＨがオフするまでの十分な期間が経過してから異常用電源７５の起動を指示する。これは、上下アーム短絡の発生を防止するためである。
　例えば、高圧側ＡＳＣ指令部７６は、検出した下アーム駆動電圧ＶｄＬが低下し始めた後、検出した下アーム駆動電圧ＶｄＬが所定電圧Ｖｐを下回ったと判定した場合に異常用電源７５の起動を指示してもよい。ここで、所定電圧Ｖｐは、上アームスイッチＳＷＨがオフするまでの十分な期間が経過したと判定できる値に設定され、例えば、上記閾値電圧Ｖｔｈと同じ値又は閾値電圧Ｖｔｈ未満の値に設定されていればよい。
　また、例えば、高圧側ＡＳＣ指令部７６は、検出した下アーム駆動電圧ＶｄＬが低下し始めてから所定期間経過したタイミングで異常用電源７５の起動を指示してもよい。ここで、上記所定期間は、上アームスイッチＳＷＨがオフするまでの十分な期間が経過したと判定できる値に設定されていればよい。
　その後、ステップＳ１４において、高圧側ＡＳＣ指令部７６は、高圧側ＡＳＣ指令ＳｇＡＳＣを下アーム駆動部１００に対して出力する。これにより、ステップＳ１５において、各相の下アーム駆動部１００は、下アーム充電スイッチ１０１をオンして、かつ、下アーム放電スイッチ１０４及び下アームオフ保持スイッチ１０６をオフすることにより、下アームスイッチＳＷＬをオンする。つまり、３相分の「オン側スイッチ」としての下アームスイッチＳＷＬがオンされ、３相分の「オフ側スイッチ」としての上アームスイッチＳＷＨがオフされる３相短絡制御が行われる。本実施形態において、高圧側ＡＳＣ指令部７６が「異常判定部」及び「異常時制御部」に相当する。
　ちなみに、マイコン６１により過電圧異常が発生したと判定された場合にも３相短絡制御が行われる。具体的には、マイコン６１は、上アーム駆動信号ＩＮＨの論理をＬにして、かつ、下アーム駆動信号ＩＮＬの論理をＨにすることにより３相短絡制御を行えばよい。
　図４に示す３相短絡制御が行われる場合、下アームスイッチＳＷＬは、異常用電源７５から給電される下アーム駆動部１００によりオンされる。一方、絶縁電源７０から電力が出力されないため、絶縁電源７０から上アーム駆動部８０への給電が停止され、上アームスイッチＳＷＨは成り行きでオフになる。また、絶縁電源７０から電力が出力されないため、上アーム駆動部８０は、上アームオフ保持スイッチ８６をオンすることができない。この場合、下アームスイッチＳＷＬがオンされることに起因して、上アームスイッチＳＷＨの寄生容量を介して上アームスイッチＳＷＨのゲートに電荷が供給され、上アームスイッチＳＷＨのゲート電圧が閾値電圧Ｖｔｈ以上になり得る。この場合、上アームスイッチＳＷＨのセルフターンオンが発生し、上下アーム短絡が発生するおそれがある。
　そこで、本実施形態では、図３に示すように、上，下アームドライバ７１，７２のうち上アームドライバ７１のみがダイオード８７を備えている。ダイオード８７のカソードは、上アームスイッチＳＷＨのゲートに接続され、アノードは、上アームスイッチＳＷＨのエミッタに接続されている。ダイオード８７のリカバリ特性を利用して、上アームスイッチＳＷＨのセルフターンオンの発生を防止する。つまり、下アームスイッチＳＷＬがオンされることに起因して、上アームスイッチＳＷＨのゲート電圧が上昇したとしても、ダイオード８７のリカバリ時間中において上アームスイッチＳＷＨのゲート側からダイオード８７を介して上アームスイッチＳＷＨのエミッタ側へと電流を流すことができる。これにより、上アームスイッチＳＷＨのゲート電圧の上昇を抑制し、上アームスイッチＳＷＨのセルフターンオンの発生を防止することができる。その結果、３相短絡制御の実行に起因した上下アーム短絡の発生を防止できる。
　＜第２実施形態＞
　以下、第２実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図５に示すように、セルフターンオンの発生を防止するために、上アームドライバ７１は、ダイオード８７に代えて、ノーマリオン特性を有する上アームオフ保持スイッチ８８を備えている。なお、図５において、先の図３と同一の構成には、便宜上、同一の符号を付している。
　本実施形態において、上アームオフ保持スイッチ８８は、デプレッション型のＮチャネルＭＯＳＦＥＴである。図６に、上アームオフ保持スイッチ８８のゲート電圧Ｖｇｓ及びドレイン電流Ｉｄｓの特性を示す。ゲート電圧Ｖｇｓが０Ｖの場合にも上アームオフ保持スイッチ８８はオンしている。上アームオフ保持スイッチ８８の負のゲート電圧Ｖｇｓの絶対値を大きくするほど、ドレイン電流Ｉｄｓが小さくなる。負のゲート電圧Ｖｇｓが閾値電圧Ｖα（例えば－３Ｖ）となる場合にドレイン電流Ｉｄｓが０となり、上アームオフ保持スイッチ８８はオフする。
　上アーム駆動部８０は、上アーム駆動信号ＩＮＨの論理がＬにされている場合において、上アームスイッチＳＷＨのゲート電圧検出値ＶｇＨが規定電圧よりも高いとき、上アームオフ保持スイッチ８８の制御端子としてのゲートに対して、閾値電圧Ｖα以下の負電圧を供給する。これにより、上アームオフ保持スイッチ８８がオフする。上アーム駆動部８０は、絶縁電源７０から供給される下アーム駆動電圧ＶｄＬから、上アームオフ保持スイッチ８８のゲートに供給する負電圧を生成する。
　一方、上アーム駆動部８０は、上アーム駆動信号ＩＮＨの論理がＬにされている場合において、ゲート電圧検出値ＶｇＨが規定電圧以下のとき、上アームオフ保持スイッチ８８のゲートに供給する電圧を、閾値電圧Ｖαよりも高い電圧にし、具体的には０Ｖにする。これにより、上アームオフ保持スイッチ８８がオンする。
　絶縁電源７０から電力が出力されない異常が発生した場合、絶縁電源７０から上アーム駆動部８０への給電が停止される。その結果、上アーム駆動部８０から上アームオフ保持スイッチ８８のゲートに供給される電圧が０Ｖになり、上アームオフ保持スイッチ８８がオンする。これにより、３相短絡制御が行われる場合において、上アームスイッチＳＷＨのゲートとエミッタとの短絡状態を維持できる。このため、下アームスイッチＳＷＬのオンに起因した上アームスイッチＳＷＨのゲート電圧の上昇を抑制し、上アームスイッチＳＷＨのセルフターンオンの発生を防止することができる。
　＜第２実施形態の変形例＞
　ノーマリオン特性を有する上アームオフ保持スイッチ８８としては、デプレッション型のＮチャネルＭＯＳＦＥＴに限らず、例えばデプレッション型のＰチャネルＭＯＳＦＥＴであってもよい。また、ノーマリオン特性を有する上アームオフ保持スイッチ８８としては、ＭＯＳＦＥＴに限らず、例えば、ＰＮＰ型又はＮＰＮ型のバイポーラトランジスタであってもよい。
　＜第３実施形態＞
　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、図７に示すように、上アームドライバ７１がダイオード８７を備えていない。本実施形態では、上アームスイッチＳＷＨのセルフターンオンの発生を防止するために、上アーム抵抗体８５の抵抗値ＲｐＨが下アーム抵抗体１０５の抵抗値ＲｐＬよりも小さくされている。なお、図７において、先の図３と同一の構成には、便宜上、同一の符号を付している。
　絶縁電源７０から電力が出力されない異常が発生した場合、絶縁電源７０から上アーム駆動部８０への給電が停止される。その結果、上アーム駆動部８０は、上アームオフ保持スイッチ８６をオンすることができない。このため、上アームスイッチＳＷＨのゲートとエミッタとを接続する素子は、上アーム抵抗体８５のみとなる。ここで、上アーム抵抗体８５の抵抗値が小さいほど、上アームスイッチＳＷＨのゲートからエミッタへと電流を流れやすくできる。このため、上アーム抵抗体８５の抵抗値が小さいほど、３相短絡制御による下アームスイッチＳＷＬのオンに起因した上アームスイッチＳＷＨのゲート電圧の上昇量が小さくなる。この点に鑑み、上アーム抵抗体８５の抵抗値ＲｐＨが下アーム抵抗体１０５の抵抗値ＲｐＬよりも小さくされている。これにより、上アームスイッチＳＷＨのゲート電圧を閾値電圧Ｖｔｈ未満にすることができ、上アームスイッチＳＷＨのセルフターンオンの発生を防止することができる。
　＜第４実施形態＞
　以下、第４実施形態について、第３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、図８に示すように、上アームドライバ７１は、切替抵抗体８９と、切替スイッチ９０とを備えている。なお、図８において、先の図７と同一の構成には、便宜上、同一の符号を付している。また、本実施形態では、上アーム抵抗体８５の抵抗値ＲｐＨと下アーム抵抗体１０５の抵抗値ＲｐＬとが同じである。
　切替スイッチ９０は、ノーマリオン特性を有するデプレッション型のＮチャネルＭＯＳＦＥＴである。本実施形態において、切替スイッチ９０のノーマリオン特性は、先の図６に示した上アームオフ保持スイッチ８８のノーマリオン特性と同じである。
　上アームスイッチＳＷＨのゲートには、切替抵抗体８９の第１端が接続され、切替抵抗体８９の第２端には、切替スイッチ９０のドレインが接続されている。切替スイッチ９０のソースには、上アームスイッチＳＷＨのソースが接続されている。切替抵抗体８９の抵抗値ＲＫは、上アーム抵抗体８５の抵抗値ＲｐＨ以下の抵抗値とされ、本実施形態では上アーム抵抗体８５の抵抗値ＲｐＨよりも小さい。
　ちなみに、切替抵抗体８９の抵抗値ＲＫは、例えば、上アーム抵抗体８５の抵抗値ＲｐＨの１／１０以下の抵抗値であり、より好ましくは、上アーム抵抗体８５の抵抗値ＲｐＨの１／１００以下の抵抗値である。
　上アーム駆動部８０から上アーム駆動部８０に下アーム駆動電圧ＶｄＬが供給されている場合、上アーム駆動部８０は、切替抵抗体８９のゲートに対して、閾値電圧Ｖα以下の負電圧を供給する。これにより、切替抵抗体８９がオフする。
　一方、絶縁電源７０から電力が出力されない異常が発生した場合、絶縁電源７０から上アーム駆動部８０への給電が停止される。その結果、上アーム駆動部８０から切替スイッチ９０のゲートに供給される電圧が０Ｖになり、切替スイッチ９０がオンする。これにより、３相短絡制御が行われる場合において、上アームスイッチＳＷＨのゲートとエミッタとは、上アーム抵抗体８５及び切替抵抗体８９の並列接続体により接続されることとなる。この並列接続体の抵抗値は、上アーム抵抗体８５の抵抗値ＲｐＨよりも小さい。このため、３相短絡制御による下アームスイッチＳＷＬのオンに起因した上アームスイッチＳＷＨのゲート電圧の上昇を抑制し、上アームスイッチＳＷＨのセルフターンオンの発生を防止することができる。特に、切替抵抗体８９の抵抗値ＲＫが上アーム抵抗体８５の抵抗値ＲｐＨよりも小さくされていることにより、上アーム抵抗体８５及び切替抵抗体８９の並列接続体の抵抗値をより小さくし、ゲート電圧上昇の抑制効果を高めている。
　また、切替スイッチ９０に切替抵抗体８９が直列接続されていることにより、切替スイッチ９０がオフからオンに切り替えられる場合に切替スイッチ９０に大きな電流が流れるのを防止できる。
　一方、絶縁電源７０から電力が出力されない異常が発生していない場合には、上アームスイッチＳＷＨのゲートとエミッタとは、上アーム抵抗体８５及び切替抵抗体８９のうち、上アーム抵抗体８５のみにより接続されることとなる。上アーム抵抗体８５は高抵抗のため、通常制御において上アームスイッチＳＷＨのゲートに充電電流を供給する場合の消費電力を減らすことができる。
　＜第５実施形態＞
　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、図９に示すように、上アームドライバ７１がダイオード８７を備えていない。このため、上アームスイッチＳＷＨのセルフターンオンの発生を防止するための構成として、下アームドライバ７２は、高速側充電スイッチ１０１Ａ、高速側抵抗体１０２Ａ、低速側充電スイッチ１０１Ｂ及び低速側抵抗体１０２Ｂを備えている。なお、図９において、先の図３と同一の構成には、便宜上、同一の符号を付している。
　高速側充電スイッチ１０１Ａ及び低速側充電スイッチ１０１Ｂは、ノーマリオフ特性を有するＰチャネルＭＯＳＦＥＴである。絶縁電源７０を構成する上アーム絶縁電源には、通常用電源経路７３、高速側充電スイッチ１０１Ａ及び高速側抵抗体１０２Ａを介して、上アームスイッチＳＷＨのゲートが接続されている。また、上アーム絶縁電源には、通常用電源経路７３、低速側充電スイッチ１０１Ｂ及び低速側抵抗体１０２Ｂを介して、上アームスイッチＳＷＨのゲートが接続されている。低速側抵抗体１０２Ｂの抵抗値ＲＣＢは、高速側抵抗体１０２Ａの抵抗値ＲＣＡよりも大きい。なお、高速側抵抗体１０２Ａの抵抗値ＲＣＡは、上アーム充電抵抗体８２の抵抗値と同じである。
　上アーム駆動部８０は、取得した上アーム駆動信号ＩＮＨの論理がＨである場合、高速側充電スイッチ１０１Ａをオンにして、かつ、低速側充電スイッチ１０１Ｂ、上アーム放電スイッチ８４及び上アームオフ保持スイッチ８６をオフにする。
　上アーム駆動部８０は、取得した上アーム駆動信号ＩＮＨの論理がＬである場合、高速側充電スイッチ１０１Ａ及び低速側充電スイッチ１０１Ｂをオフにして、かつ、上アーム放電スイッチ８４をオンにする。
　続いて、図１０を用いて、絶縁電源７０から電圧を出力できなくなる異常が発生した場合における３相短絡制御について説明する。なお、図１０において、先の図４と同一の処理には、便宜上、同一の符号を付している。
　ステップＳ１３の完了後、ステップＳ１６において、高圧側ＡＳＣ指令部７６は、高圧側ＡＳＣ指令ＳｇＡＳＣを下アーム駆動部１００に対して出力する。下アーム駆動部１００に高圧側ＡＳＣ指令ＳｇＡＳＣが入力されると、下アーム駆動部１００は、下アームスイッチＳＷＬをオンする場合において、高速側充電スイッチ１０１Ａではなく低速側充電スイッチ１０１Ｂをオンする。これにより、高速側抵抗体１０２Ａよりも抵抗値の低い低速側抵抗体１０２Ｂを介して下アームスイッチＳＷＬのゲートに充電電流が供給される。このため、３相短絡制御が行われる場合における下アームスイッチＳＷＬのターンオン速度が、通常制御が行われる場合における下アームスイッチＳＷＬのターンオン速度よりも低くなる。ターンオン速度が低くなると、下アームスイッチＳＷＬのオンへの切替に起因した上アームスイッチＳＷＨ側のリカバリサージ電圧が低くなり、上アームスイッチＳＷＨの寄生容量を介してゲートに流れ込む電荷量を減らすことができる。その結果、上アームスイッチＳＷＨのゲート電圧の上昇量を抑制でき、上アームスイッチＳＷＨのゲート電圧を閾値電圧Ｖｔｈ未満にできる。このため、本実施形態によれば、上アームスイッチＳＷＨのセルフターンオンの発生を防止することができる。
　＜その他の実施形態＞
　なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
　・第５実施形態において、３相短絡制御における下アームスイッチＳＷＬのターンオン速度を通常制御時よりも低下させる方法としては、抵抗体の抵抗値を大きくする方法に限らない。例えば、下アームスイッチＳＷＬのゲートの電源電圧を、通常制御時の電源電圧である下アーム駆動電圧ＶｄＬよりも低くする方法であってもよい。
　・３相短絡制御として、３相分の上アームスイッチＳＷＨをオンし、３相分の下アームスイッチＳＷＬをオフする制御が行われてもよい。この場合、例えば第１実施形態において、ダイオード８７は、下アームドライバ７２に備えられていればよい。
　・上アームドライバ７１において、上アーム放電スイッチ８４、上アームオフ保持スイッチ８６及び上アーム抵抗体８５の接続先となるグランド部としては、上アームスイッチＳＷＨのエミッタに限らず、エミッタ電位よりも低い負電圧を出力する負電圧源であってもよい。なお、下アームドライバ７２についても同様である。
　・３相短絡制御において下アームスイッチＳＷＬをオンする構成としては、下アームドライバ７２により下アームスイッチＳＷＬをオンする構成に限らない。例えば、下アームドライバ７２を介すことなく、異常用電源７５から下アームスイッチＳＷＬのゲートに充電電流を直接供給する構成であってもよい。
　・図１に示す構成において、平滑コンデンサ２４と各スイッチ２３ａ，２３ｂとの間に昇圧コンバータが備えられていてもよい。
　・スイッチングデバイス部を構成するスイッチとしては、ＩＧＢＴに限らず、例えばボディダイオードを内蔵するＮチャネルＭＯＳＦＥＴであってもよい。この場合、スイッチの高電位側端子はドレインであり、低電位側端子はソースである。
　・回転電機の制御量としては、トルクに限らず、例えば、回転電機のロータの回転速度であってもよい。
　・回転電機としては、永久磁石同期機に限らず、例えば巻線界磁型同期機であってもよい。また、回転電機としては、同期機に限らず、例えば誘導機であってもよい。
　・回転電機としては、車載主機として用いられるものに限らず、電動パワーステアリング装置や空調用電動コンプレッサを構成する電動機等、他の用途に用いられるものであってもよい。
　・制御システムが搭載される移動体としては、車両に限らず、例えば、航空機又は船舶であってもよい。この場合、回転電機は、例えば、航空機の飛行動力源又は船舶の航行動力源となる。また、制御システムの搭載先は移動体に限らない。
　・本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。
　本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims (6)

  1. 　蓄電部（２４）と、
    　多相の回転電機（１０）と、
    　前記回転電機の各相の巻線（１１）及び蓄電部を電気的に接続する電力変換器（２０）と、を備えるシステムに適用される電力変換器の制御回路（５０）において、
    　オンされることにより、前記電力変換器を構成する上，下アームスイッチ（ＳＷＨ，ＳＷＬ）のうち一方であるオフ側スイッチ（ＳＷＨ）のゲート及びグランド部を短絡するオフ保持スイッチ（８６，８８）と、
    　第１電源部（７０）と、
    　前記第１電源部から給電されることにより動作可能となり、前記オフ保持スイッチを駆動する駆動部（８０）と、
    　前記システムに異常が発生したことを判定する異常判定部（７６）と、
    　第２電源部（７５）と、
    　前記異常判定部により異常が発生したと判定された場合、前記電力変換器を構成する上，下アームスイッチのうち他方であるオン側スイッチ（ＳＷＬ）を前記第２電源部により生成された電力を用いてオンし、前記オフ側スイッチをオフする短絡制御を行う異常時制御部（７６）と、を備え、
    　前記第１電源部から前記駆動部に給電できなくなる異常が発生している場合において、前記異常時制御部により前記オン側スイッチがオンされることに起因した前記オフ側スイッチのゲート電圧の上昇が抑制されるように構成されている、電力変換器の制御回路。
  2. 　前記オフ保持スイッチ（８８）は、ノーマリオン特性を有し、
    　前記第１電源部から前記駆動部への給電が停止された場合、前記駆動部から前記オフ保持スイッチのゲートに供給される電圧が、前記オフ保持スイッチをオンにする電圧とされる、請求項１に記載の電力変換器の制御回路。
  3. 　カソードが前記オフ側スイッチのゲートに接続され、アノードが前記オフ側スイッチの低電位側端子に接続されたダイオード（８７）を備える、請求項１に記載の電力変換器の制御回路。
  4. 　前記グランド部を第１グランド部とする場合、前記オフ側スイッチのゲート及び前記第１グランド部を接続する第１抵抗体（８５）と、
    　前記オン側スイッチのゲート及び第２グランド部を接続する第２抵抗体（１０５）と、を備え、
    　前記第１抵抗体の抵抗値が前記第２抵抗体の抵抗値よりも小さい、請求項１に記載の電力変換器の制御回路。
  5. 　前記オフ側スイッチのゲート及び前記グランド部を接続する抵抗体（８５）と、
    　前記オフ側スイッチのゲート及び前記グランド部を接続する切替抵抗体（８９）及び切替スイッチ（９０）の直列接続体と、を備え、
    　前記駆動部は、前記切替スイッチを駆動し、
    　前記切替スイッチは、ノーマリオン特性を有し、
    　前記第１電源部から前記駆動部への給電が停止された場合、前記駆動部から前記切替スイッチのゲートに供給される電圧が、前記切替スイッチをオンにする電圧とされる、請求項１に記載の電力変換器の制御回路。
  6. 　前記異常時制御部により前記短絡制御が行われる場合における前記オン側スイッチのターンオン速度が、前記異常判定部により異常が発生していないと判定される場合における前記オン側スイッチのターンオン速度よりも低い、請求項１に記載の電力変換器の制御回路。
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