WO2023074281A1 - スイッチの駆動装置、及びプログラム - Google Patents

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WO2023074281A1
WO2023074281A1 PCT/JP2022/037174 JP2022037174W WO2023074281A1 WO 2023074281 A1 WO2023074281 A1 WO 2023074281A1 JP 2022037174 W JP2022037174 W JP 2022037174W WO 2023074281 A1 WO2023074281 A1 WO 2023074281A1
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switch
determination
lower arm
swl
voltage
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PCT/JP2022/037174
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Inventor
庸佑 渡邉
Original Assignee
株式会社デンソー
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    • 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
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
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    • 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
    • H02M7/53—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 using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—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 using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/16—Modifications for eliminating interference voltages or currents

Definitions

  • the present disclosure relates to a switch driving device and a program.
  • Patent Literature 1 describes a driving device that determines whether switches of upper and lower arms are turned on and off, and turns on the other switch when it is determined that one of the switches of the upper and lower arms is turned off.
  • the threshold voltage may change depending on the characteristics of the switch. As a result, the on/off switching timing of the switch changes. Therefore, the timing at which it is determined that the switch is turned off may greatly deviate from the timing at which the switch is actually switched from on to off.
  • the dead time which is the period during which both the upper and lower arm switches are turned off.
  • a main object of the present disclosure is to provide a switch driving device and a program capable of reducing loss caused by switch switching.
  • the present disclosure provides a switch driving device for driving switches of upper and lower arms connected in series with each other, in which a determination unit that determines whether the switch is on or off, and a drive unit for turning on the other switch, wherein the determination unit variably sets a determination parameter for determining whether the switch is on or off according to the characteristics of the switch.
  • the determination parameter for determining whether the switch is turned on or off is variably set according to the characteristics of the switch. As a result, it is possible to prevent the timing at which it is determined that the switch is turned off from being delayed from the timing at which the switch is actually turned off. Therefore, the dead time can be reduced, and the loss caused by the switching of the switches can be reduced.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of a control system according to the first embodiment
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a circuit board that constitutes the inverter device
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of the power card
  • FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the control device
  • FIG. 5 is a diagram showing a method of setting the judgment voltage
  • FIG. 6 is a timing chart showing an example of control performed by the control device
  • FIG. 7 is a timing chart showing an example of control performed by the control device
  • FIG. 8 is a diagram showing the configuration of a control device according to the second embodiment
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of a control system according to the first embodiment
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a circuit board that constitutes the inverter device
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of the power card
  • FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the control device
  • FIG. 5 is a diagram showing a method of setting the judgment voltage
  • FIG. 6 is
  • FIG. 9 is a diagram showing the configuration of a control device according to the third embodiment
  • FIG. 10 is a diagram showing the configuration of a control device according to the fourth embodiment
  • FIG. 11 is a flow chart showing the control processing procedure executed by the microcomputer
  • FIG. 12 is a diagram showing a method of setting the determination voltage according to the fifth embodiment.
  • a first embodiment embodying a driving device according to the present disclosure will be described below with reference to the drawings.
  • the driving device according to this embodiment is applied to a three-phase inverter as a power converter.
  • a control system including an inverter is installed in a vehicle such as an electric vehicle or a hybrid vehicle.
  • the control system includes a rotating electric machine 10 and an inverter 15.
  • the rotary electric machine 10 is an in-vehicle main machine, and its rotor can transmit 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 has a switching device section 20 .
  • the switching device section 20 includes serially connected bodies of upper arm switches SWH and lower arm switches 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 point between the upper and lower arm switches SWH and SWL. A second end of each phase winding 11 is connected at a neutral point.
  • the phase windings 11 are arranged with an electrical angle of 120 degrees from each other.
  • voltage-controlled semiconductor switching elements more specifically, IGBTs, are used as the switches SWH and SWL.
  • Upper and lower arm diodes DH and DL which are freewheel diodes, are connected in anti-parallel to the upper and lower arm switches SWH and SWL.
  • the positive terminal of the DC 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 terminal of the DC 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 DC power supply 30 is a secondary battery, and its output voltage (rated voltage) is, for example, 100 V or higher.
  • the inverter 15 has a capacitor 23 .
  • the capacitor 23 electrically connects the high potential side electric path 22H and the low potential side electric path 22L.
  • the inverter 15 includes a control device 40 and an inverter temperature sensor 50.
  • Inverter temperature sensor 50 is, for example, a thermistor, and detects the temperature of inverter 15 .
  • the inverter temperature is, for example, the temperature of the coolant that cools the inverter 15, the temperature of the circuit board that constitutes the inverter 15, or the temperature of the capacitor 23.
  • FIG. A value detected by inverter temperature sensor 50 is input to control device 40 .
  • the control system is equipped with a motor temperature sensor 12.
  • the motor temperature sensor 12 is, for example, a thermistor, and detects the temperature of the rotating electric machine 10 .
  • the temperature of the rotating electrical machine 10 is, for example, the temperature of each phase winding 11 .
  • a detected value of the motor temperature sensor 12 is input to the control device 40 .
  • FIG. 2 shows the circuit board 16 that constitutes the inverter 15 .
  • the circuit board 16 has both a high voltage area HV connected to the inverter 15 and a low voltage area LV electrically insulated from the high voltage area HV.
  • the high voltage region HV is provided with the switches SWH and SWL and the drive units 52 for the switches SWH and SWL.
  • a microcomputer 51 is provided in the low voltage region LV. Signals are transmitted between the driving units 52 of the switches SWH and SWL and the microcomputer 51 via insulating elements provided across the high voltage region HV and the low voltage region LV.
  • the isolation element is a magnetic coupler or optocoupler. It should be noted that illustration of insulating elements is omitted in FIG.
  • the switches SWH and SWL forming the inverter 15 are attached to the second surface of the circuit board 16, which is the back surface of the first surface.
  • the switches SWH and SWL are housed in a main body made of an insulating material together with the diodes DH and DL and the temperature sensing diode SD to form a module. Note that the diodes DH and DL are omitted in FIG.
  • the power card PWC which is a modularized electronic component, has basically the same structure between the one containing the upper arm switch SWH and the one containing the lower arm switch SWL.
  • the power card PWC has a plurality of signal terminals protruding from the main body.
  • the gate terminals G of the switches SWH and SWL, the emitter detection terminals KE, the sense terminals SE, and the anodes A and cathodes K of the temperature sensitive diodes SD are connected to the circuit board 16 .
  • the emitter detection terminal KE is an electrode connected to the emitter E of each of the switches SWH and SWL and having the same voltage as the emitter E.
  • the collector detection terminal KC is an electrode connected to the collector of the switch SW and having the same voltage as the collector C.
  • the sense terminal SE is a terminal for outputting a minute current having a positive correlation with the currents flowing through the switches SWH and SWL.
  • the upper and lower arm drive units 52a and 52b are connected to gate terminals G and emitter detection terminals KE of upper and lower arm switches SWH and SWL.
  • the upper and lower arm drive units 52a and 52b drive the upper and lower arm switches SWH and SWL by applying a voltage to the gate terminals G of the upper and lower arm switches SWH and SWL.
  • the upper and lower arm drive units 52a and 52b are connected to the sense terminals SE of the upper and lower arm switches SWH and SWL and the anode A and cathode K of the temperature sensitive diode SD.
  • the drive unit 52 detects currents flowing through the upper and lower arm switches SWH and SWL based on the amount of voltage drop across the sense resistor connected to the sense terminal SE. Also, the upper and lower arm drive units 52a and 52b detect the temperature of the upper and lower arm switches SWH and SWL based on the voltage between the anode A and cathode K of the temperature sensitive diode SD.
  • control device 40 The configuration of the control device 40 will be described using FIG.
  • the control device 40 includes a microcomputer 51, upper and lower arm driving units 52a and 52b, and upper and lower arm insulating elements MH and ML.
  • the microcomputer 51 has a CPU.
  • the microcomputer 51 generates upper and lower arm switching commands Sg1a and Sg1b to the upper and lower arm drive units 52a and 52b in order to control the control amount of the rotary electric machine 10 to the command value.
  • the controlled variable is, for example, torque.
  • the upper/lower arm switching commands Sg1a and Sg1b are logic H to indicate an ON command for the upper/lower arm switches SWH and SWL, and logic L to indicate an OFF command for the upper and lower arm switches SWH and SWL. It should be noted that in the present embodiment, the microcomputer 51 corresponds to the "command generator".
  • An upper arm switching command Sg1a output from the microcomputer 51 is input to the upper arm driving section 52a via the upper arm insulating element MH.
  • a lower arm switching command Sg1b output from the microcomputer 51 is input to the lower arm driving section 52b via the lower arm insulating element ML.
  • Each insulation element MH, ML insulates between the microcomputer 51 and each drive section 52a, 52b while transmitting the upper and lower arm switching commands Sg1a, Sg1b to the upper and lower arm drive sections 52a, 52b.
  • the upper arm drive section 52a drives the upper arm switch SWH, and outputs an upper arm drive signal Sg2a based on the input upper arm switching command Sg1a.
  • the lower arm drive section 52b drives the lower arm switch SWL, and outputs a lower arm drive signal Sg2b based on the input lower arm switching command Sg1b.
  • the upper arm drive signal Sg2a is input to the gate of the upper arm switch SWH, and the lower arm drive signal Sg2b is input to the gate of the lower arm switch SWL.
  • each of the drive signals Sg2a and Sg2b has logic H to turn on the switch to be driven, and logic L to turn off the switch to be driven.
  • the upper arm driving section 52a includes a first AND circuit 60a and a first buffer circuit 61a.
  • the first AND circuit 60a outputs an upper arm drive signal Sg2a of logic H when the logic of the upper arm switching command Sg1a is set to H and the logic of the lower arm transmission signal Sg3b is set to H.
  • the gate voltage of the upper arm switch SWH is made equal to or higher than the threshold voltage Vth by the logic H upper arm drive signal Sg2a. As a result, the upper arm switch SWH is turned on.
  • the first AND circuit 60a outputs the logic L upper arm drive signal Sg2a.
  • the gate voltage of the upper arm switch SWH is made less than the threshold voltage Vth by the logic L upper arm drive signal Sg2a. As a result, the upper arm switch SWH is turned off.
  • the lower arm driving section 52b includes a second AND circuit 60b and a second buffer circuit 61b.
  • the second AND circuit 60b outputs a logic H lower arm drive signal Sg2b when the logic H of the lower arm switching command Sg1b and the logic H of the upper arm transmission signal Sg3a are set.
  • the gate voltage of the lower arm switch SWL is made equal to or higher than the threshold voltage Vth by the logic H lower arm drive signal Sg2b. As a result, the lower arm switch SWL is turned on.
  • the second AND circuit 60b outputs the logic L lower arm drive signal Sg2b.
  • the lower arm drive signal Sg2b of logic L makes the gate voltage of the lower arm switch SWL less than the threshold voltage Vth. As a result, the lower arm switch SWL is turned off.
  • the upper arm drive section 52a includes a first constant voltage source 62a, a first variable resistor 63a, a first determination resistor 64a, and a first operational amplifier 65a.
  • the first constant voltage source 62a is connected to the first end of the first variable resistor 63a.
  • the second end of the first variable resistor 63a is connected to the first end of the first determination resistor 64a and the non-inverting input terminal of the first operational amplifier 65a.
  • a second end of the first determination resistor 64a is connected to the emitter detection terminal KE of the upper arm switch SWH.
  • the inverting input terminal of the first operational amplifier 65a is connected to the gate of the upper arm switch SWH, and the output terminal of the first operational amplifier 65a is connected to the first transmission section 53a included in the control device 40 .
  • the first transmission part 53a is a magnetic coupler or a photocoupler.
  • the first transmission portion 53a may be provided inside the upper arm driving portion 52a or may be provided inside the lower arm driving portion 52b.
  • the output voltage of the first constant voltage source 62a is divided by the first variable resistor 63a and the first determination resistor 64a.
  • the first determination voltage Vj1 which is the voltage-divided voltage, is input to the non-inverting input terminal of the first operational amplifier 65a.
  • the gate voltage of the upper arm switch SWH is input to the inverting input terminal of the first operational amplifier 65a.
  • the first determination voltage Vj1 input to the non-inverting input terminal of the first operational amplifier 65a is the voltage of the first constant voltage source 62a so that it can be determined whether or not the gate voltage of the upper arm switch SWH is higher than the threshold voltage Vth. It is set based on the output voltage, the resistance value of the first variable resistor 63a, and the resistance value of the first determination resistor 64a.
  • the first operational amplifier 65a outputs the logic L upper arm transmission signal Sg3a when the input voltage of the inverting input terminal is higher than the input voltage of the non-inverting input terminal.
  • the first operational amplifier 65a outputs the logic H upper arm transmission signal Sg3a.
  • the upper arm transmission signal Sg3a output from the first operational amplifier 65a is input to the second AND circuit 60b via the first transmission section 53a.
  • the upper arm transmission signal Sg3a is a signal that transmits to the lower arm driving section 52b that the upper arm switch SWH is turned off by logic H, and that transmits to the lower arm driving section 52b that the upper arm switch SWH is turned on by logic L. be.
  • the lower arm drive section 52b includes a second constant voltage source 62b, a second variable resistor 63b, a second determination resistor 64b, and a second operational amplifier 65b.
  • the second constant voltage source 62b is connected to the first end of the second variable resistor 63b.
  • the second end of the second variable resistor 63b is connected to the first end of the second determination resistor 64b and the non-inverting input terminal of the second operational amplifier 65b.
  • a second end of the second determination resistor 64b is connected to the emitter detection terminal KE of the lower arm switch SWL.
  • the inverting input terminal of the second operational amplifier 65b is connected to the gate of the lower arm switch SWL, and the output terminal of the second operational amplifier 65b is connected to the second transmission section 53b included in the control device 40.
  • the second transmission part 53b is a magnetic coupler or a photocoupler.
  • the second transmission portion 53b may be provided inside the upper arm driving portion 52a, or may be provided inside the lower arm driving portion 52b.
  • the output voltage of the second constant voltage source 62b is divided by the second variable resistor 63b and the second determination resistor 64b.
  • the second determination voltage Vj2 which is the voltage-divided voltage, is input to the non-inverting input terminal of the second operational amplifier 65b.
  • the gate voltage of the lower arm switch SWL is input to the inverting input terminal of the second operational amplifier 65b.
  • the second determination voltage Vj2 input to the non-inverting input terminal of the second operational amplifier 65b is the voltage of the second constant voltage source 62b so that it can be determined whether or not the gate voltage of the lower arm switch SWL is higher than the threshold voltage Vth. It is set based on the output voltage, the resistance value of the second variable resistor 63b, and the resistance value of the second determination resistor 64b.
  • the second operational amplifier 65b outputs a logic L lower arm transmission signal Sg3b when the voltage input to the inverting input terminal is equal to or higher than the voltage input to the non-inverting input terminal.
  • the second operational amplifier 65b outputs the logic H lower arm transmission signal Sg3b.
  • the lower arm transmission signal Sg3b output from the second operational amplifier 65b is input to the first AND circuit 60a via the second transmission section 53b.
  • the lower arm transmission signal Sg3b is a signal that transmits to the upper arm driving section 52a that the lower arm switch SWL has been turned off by logic H, and that transmits to the upper arm driving section 52a that the lower arm switch SWL has been turned on by logic L. be.
  • the threshold voltage Vth of each switch SWH, SWL may change depending on the temperature of each switch SWH, SWL. Specifically, the lower the temperature of each switch SWH, SWL, the higher the threshold voltage Vth of each switch SWH, SWL. As a result, the determination voltages Vj1 and Vj2 may deviate from the threshold voltage Vth. For example, when the determination voltages Vj1 and Vj2 become higher than the threshold voltage Vth, both the switches SWH and SWL are turned on, causing an upper and lower arm short circuit, which may reduce the reliability of the switches SWH and SWL.
  • the upper arm driving section 52a acquires the detection value of the temperature-sensitive diode SD provided in the power card PWC of the upper arm switch SWH.
  • the upper arm driving section 52a variably sets the first determination voltage Vj1 by changing the resistance value of the first variable resistor 63a based on the acquired detection value.
  • the lower arm drive unit 52b acquires the detected value of the temperature sensitive diode SD provided in the power card PWC of the lower arm switch SWL.
  • the lower arm driving section 52b variably sets the second determination voltage Vj2 by changing the resistance value of the second variable resistor 63b based on the acquired detection value.
  • each drive part 52a, 52b corresponds to a "temperature acquisition part.”
  • the threshold voltage Vth of each switch SWH, SWL decreases as the temperature of each switch SWH, SWL increases.
  • the threshold voltage Vth and temperature characteristic of each switch SWH and SWL are different according to the individual difference of each switch SWH and SWL, and have a predetermined variation width.
  • VthH represents the upper limit value of the variation width of the threshold voltage Vth
  • VthL represents the lower limit value thereof.
  • the determination voltage Vj is set to be equal to or less than the lower limit value VthL of the variation width of the threshold voltage. As a result, it is possible to prevent the switch SWH and SWL from being determined to be turned off even though the switch to be turned off is not actually turned off. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of a short circuit between the upper and lower arms. Further, the lower the temperatures of the switches SWH and SWL, the higher the determination voltage Vj is set, thereby suppressing an increase in the dead time.
  • the first determination voltage Vj1 is set by changing the resistance value of the first variable resistor 63a.
  • the resistance value of the first variable resistor 63a is set larger as the detected value of the temperature sensitive diode SD provided in the power card PWC of the upper arm switch SWH is higher. As a result, the first determination voltage Vj1 is set low.
  • the second determination voltage Vj2 is set by changing the resistance value of the second variable resistor 63b.
  • the resistance value of the second variable resistor 63b is set higher as the detected value of the temperature sensitive diode SD provided in the power card PWC of the lower arm switch SWL is higher. As a result, the second determination voltage Vj2 is set low.
  • each driving section 52a, 52b corresponds to a "determining section".
  • Each of the variable resistors 63a and 63b has, for example, a plurality of resistors with different resistance values, and the resistors connected to the constant voltage sources 62a and 62b and the judgment resistors 64a and 64b are switched. Thereby, the resistance values of the variable resistors 63a and 63b are changed. Therefore, the determination voltages Vj1 and Vj2 are set to be stepwise lower as the temperatures of the switches SWH and SWL are higher. Moreover, each of the variable resistors 63a and 63b may continuously change the resistance value. In this case, the determination voltages Vj1 and Vj2 may be continuously set lower as the temperatures of the switches SWH and SWL are higher.
  • FIGS. 6 and 7 show an example of control when turning off the upper arm switch SWH and turning on the lower arm switch SWL. 6 and 7, (a) shows the transition of the upper arm switching command Sg1a, (b) shows the transition of the gate voltage of the upper arm switch SWH, (c) shows the transition of the upper arm transmission signal Sg3a, (d) shows the transition of the lower arm switching command Sg1b, (e) shows the transition of the lower arm drive signal Sg2b in this embodiment, and (f) shows the transition of the lower arm drive signal Sg2b in the comparative example.
  • the solid line indicates transition of the upper arm transmission signal Sg3a of the present embodiment
  • the dashed line indicates transition of the upper arm transmission signal Sg3a of the comparative example.
  • FIG. 6 assumes that the temperature of the upper arm switch SWH is low and the threshold voltage Vth of the upper arm switch SWH changes to be higher than the determination voltage Vjr of the comparative example.
  • the determination voltage Vjr of the comparative example is a fixed value.
  • the first determination voltage Vj1 is set to a voltage that is lower than the lower limit value VthL of the variation width of the threshold voltage and higher than the determination voltage Vjr of the comparative example.
  • the logic of the upper arm switching command Sg1a is switched from H to L.
  • the gate voltage of the upper arm switch SWH begins to drop.
  • the logic of the lower arm switching command Sg1b is switched from L to H.
  • the gate voltage of the upper arm switch SWH falls below the first determination voltage Vj1.
  • the logic of the upper arm transmission signal Sg3a of the present embodiment is switched from L to H. Therefore, since the logic of the lower arm switching command Sg1b is set to H and the logic of the upper arm transmission signal Sg3a is set to H, the logic of the lower arm drive signal Sg2b is switched from L to H. In this case, the period from time t1 to time t2 is the standby period of the lower arm driving section 52b.
  • the gate voltage of the upper arm switch SWH falls below the determination voltage Vjr of the comparative example.
  • the logic of the upper arm transmission signal Sg3a of the comparative example is switched from L to H. Therefore, since the logic of the lower arm switching command Sg1b is set to H and the logic of the upper arm transmission signal Sg3a is set to H, the logic of the lower arm drive signal Sg2b is switched from L to H. In this case, the period from time t1 to time t3 is the waiting time of the lower arm driving section 52b.
  • the standby period of the lower arm drive section 52b of the comparative example is longer than the standby period of the lower arm drive section 52b of the present embodiment.
  • the waiting time of the lower arm driving section 52b can be shortened more than in the comparative example. Therefore, the dead time can be reduced, and the loss caused by switching the switches SWH and SWL can be reduced.
  • the first determination voltage Vj1 is set lower than the lower limit value VthL of the variation width of the threshold voltage, it is possible to suppress the occurrence of upper and lower arm short circuits.
  • FIG. 7 assumes that the temperature of the upper arm switch SWH is high and the threshold voltage Vth of the upper arm switch SWH changes to be lower than the determination voltage Vjr of the comparative example.
  • the determination voltage Vjr of the comparative example is a fixed value.
  • the first determination voltage Vj1 is set to a voltage lower than the lower limit value VthL of the variation width of the threshold voltage.
  • control up to time t1 is the same as in FIG.
  • the gate voltage of the upper arm switch SWH falls below the determination voltage Vjr of the comparative example.
  • the logic of the upper arm transmission signal Sg3a of the comparative example is switched from L to H.
  • the logic of the lower arm switching command Sg1b is set to H
  • the logic of the upper arm transmission signal Sg3a is set to H, so that the logic of the lower arm drive signal Sg2b of the comparative example is switched from L to H.
  • the upper and lower arms may be short-circuited during the period from time t2 until the gate voltage of the upper arm switch SWH falls below the threshold voltage.
  • the gate voltage of the upper arm switch SWH falls below the first determination voltage Vj1 at time t3.
  • the logic of the upper arm transmission signal Sg3a in this embodiment is switched from L to H. Therefore, in this embodiment, it is possible to suppress the occurrence of a short circuit between the upper and lower arms.
  • each switch SWH, SWL The lower the temperature of each switch SWH, SWL, the higher the threshold voltage Vth of each switch SWH, SWL. In this case, the time from when the gate voltage of the one of the switches SWH and SWL that is turned off starts to drop until it drops below the threshold voltage Vth is shortened.
  • the lower the temperatures of the switches SWH and SWL the higher the determination voltages Vj1 and Vj2 are set. By setting the determination voltages Vj1 and Vj2 high, it is possible to shorten the standby period of the drive units 52a and 52b. As a result, the dead time can be reduced, and the loss caused by switching the switches SWH and SWL can be reduced.
  • each switch SWH, SWL The higher the temperature of each switch SWH, SWL, the lower the threshold voltage Vth of each switch SWH, SWL. In this case, it can be determined that one of the switches SWH and SWL is turned off even though it is not actually turned off. Therefore, turning on the other switch may cause a short circuit between the upper and lower arms.
  • the higher the temperatures of the switches SWH and SWL the lower the judgment voltages Vj1 and Vj2 so that the judgment voltages Vj1 and Vj2 are lower than the lower limit value VthL of the variation width of the threshold voltage. set. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of a short circuit between the upper and lower arms, and to ensure the reliability of each switch SWH and SWL.
  • the transmission signals Sg3a and Sg3b are transmitted within the high voltage region HV by the transmission portions 53a and 53b provided in the high voltage region HV.
  • the transmission delay of the transmission signals Sg3a and Sg3b can be reduced more than when the microcomputer 51 provided in the low voltage region LV determines whether the switches SWH and SWL are turned on or off.
  • control device 40 The configuration of the control device 40 is shown in FIG. In addition, in FIG. 8, the same reference numerals are given to the same configurations as those shown in FIG. 4 for convenience.
  • the upper arm driving section 52a includes an upper arm temperature sensor 66a.
  • the upper arm temperature sensor 66a is, for example, a thermistor, and detects the temperature of the upper arm drive section 52a and the surroundings of the upper arm drive section 52a.
  • the upper arm driving section 52a acquires the detection value of the upper arm temperature sensor 66a.
  • the upper arm driving section 52a sets the resistance value of the first variable resistor 63a to be larger as the detection value of the upper arm temperature sensor 66a is higher. As a result, the first determination voltage Vj1 is set low.
  • the upper arm driving section 52a may estimate the temperature of the upper arm switch SWH based on the detection value of the upper arm temperature sensor 66a.
  • the upper arm driving section 52a may set the resistance value of the first variable resistor 63a to be larger as the estimated temperature is higher.
  • the first determination voltage Vj1 can be set using a temperature close to the actual temperature of the upper arm switch SWH, so the first determination voltage Vj1 can be set appropriately.
  • the lower arm driving section 52b includes a lower arm temperature sensor 66b.
  • the lower arm temperature sensor 66b is, for example, a thermistor, and detects the temperature of the lower arm driving section 52b and the temperature around the lower arm driving section 52b.
  • the lower arm driving section 52b acquires the detection value of the lower arm temperature sensor 66b.
  • the lower arm driving section 52b sets the resistance value of the second variable resistor 63b higher as the detection value of the lower arm temperature sensor 66b is higher. As a result, the second determination voltage Vj2 is set low.
  • the lower arm driving section 52b may estimate the temperature of the lower arm switch SWL based on the detection value of the lower arm temperature sensor 66b.
  • the lower arm driving section 52b may set the resistance value of the second variable resistor 63b higher as the estimated temperature is higher.
  • the second determination voltage Vj2 can be set using a temperature close to the actual temperature of the lower arm switch SWL, so that the second determination voltage Vj2 can be set appropriately.
  • the detected values of the temperature sensors 66a and 66b are used to detect each determination voltage Vj1. , Vj2 can be variably set.
  • control device 40 The configuration of the control device 40 is shown in FIG. In addition, in FIG. 9, the same reference numerals are given to the same configurations as those shown in FIG. 4 for the sake of convenience.
  • the upper arm insulating element MH includes upper arm first and second elements MHA and MHB
  • the lower arm insulating element ML includes lower arm first and second elements MLA and MLB.
  • the microcomputer 51 outputs upper and lower arm switching commands Sg1a and Sg1b to the upper and lower arm drive sections 52a and 52b via the upper and lower arm first elements MHA and MLA.
  • the microcomputer 51 acquires the detected value of the motor temperature sensor 12 and the detected value of the inverter temperature sensor 50 .
  • the microcomputer 51 calculates the determination temperature Tm based on at least one of the temperature detected by the motor temperature sensor 12 and the temperature detected by the inverter temperature sensor 50 .
  • the microcomputer 51 outputs the determination temperature Tm to the upper and lower arm drive units 52a and 52b via the upper and lower arm second elements MHB and MLB.
  • the upper and lower arm drive units 52a and 52b set the resistance values of the variable resistors 63a and 63b higher as the input determination temperature Tm is higher. As a result, the determination voltages Vj1 and Vj2 are set low.
  • the determination temperature Tm may be the average value of the detection value of the motor temperature sensor 12 and the detection value of the inverter temperature sensor 50, or the higher one of the detection value of the motor temperature sensor 12 and the detection value of the inverter temperature sensor 50. may be the temperature of
  • the determination temperature Tm may be the estimated temperature of each of the switches SWH and SWL.
  • the microcomputer 51 estimates the temperatures of the switches SWH and SWL based on at least one of the temperature detected by the motor temperature sensor 12 and the temperature detected by the inverter temperature sensor 50, and converts the estimated temperature to the determination temperature Tm.
  • the determination voltages Vj1 and Vj2 are set using temperatures close to the actual temperatures of the switches SWH and SWL, so that the determination voltages Vj1 and Vj2 can be set appropriately.
  • the microcomputer 51 corresponds to a "temperature acquisition part."
  • the microcomputer 51 determines whether the switches SWH and SWL are on or off instead of the driving units 52a and 52b determining whether the switches SWH and SWL are on or off.
  • control device 40 The configuration of the control device 40 is shown in FIG. In addition, in FIG. 10, the same reference numerals are given to the same configurations as those shown in FIG. 4 for convenience.
  • the upper arm insulating element MH includes upper arm first to third elements MH1 to MH3, and the lower arm insulating element ML includes lower arm first to third elements ML1 to ML3.
  • the microcomputer 51 acquires temperature information from the temperature-sensitive diode SD provided in the power card PWC of the upper arm switch SWH via the upper arm driving section 52a and the upper arm first element MH1.
  • the microcomputer 51 acquires temperature information from the temperature sensing diode SD provided in the power card PWC of the lower arm switch SWL via the lower arm driving section 52b and the lower arm first element ML1.
  • the microcomputer 51 acquires the detection value of each temperature-sensitive diode SD as the determination temperature.
  • the upper arm driving section 52a determines that an abnormality has occurred in the upper arm switch SWH, it outputs an upper arm fail signal indicating that an abnormality has occurred.
  • the upper arm fail signal is input to the microcomputer 51 via the upper arm second element MH2.
  • the lower arm drive section 52b determines that an abnormality has occurred in the lower arm switch SWL, it outputs a lower arm fail signal indicating that an abnormality has occurred.
  • the lower arm fail signal is input to the microcomputer 51 via the lower arm second element ML2.
  • the switch abnormality is, for example, an overcurrent abnormality, an overheat abnormality, or an overvoltage abnormality.
  • the microcomputer 51 acquires the gate voltage Vge1 of the upper arm switch SWH via the upper arm driving section 52a and the upper arm second element MH2 when the upper arm fail signal is not output from the upper arm driving section 52a. Further, when the lower arm fail signal is not output from the lower arm drive section 52b, the microcomputer 51 acquires the gate voltage Vge2 of the lower arm switch SWL via the lower arm drive section 52b and the lower arm second element ML2. .
  • the microcomputer 51 outputs upper and lower arm switching commands Sg1a and Sg1b to the upper and lower arm drive units 52a and 52b via the upper and lower arm third elements MH3 and ML3.
  • the drive units 52a and 52b output drive signals Sg2a and Sg2b of logic H to the gates of the switches SWH and SWL.
  • the switches SWH and SWL are turned on.
  • the driving units 52a and 52b output the logic L drive signals Sg2a and Sg2b to the gates of the switches SWH and SWL. As a result, the switches SWH and SWL are turned off.
  • Fig. 11 shows the control processing procedure executed by the microcomputer 51. This control is repeatedly performed at a predetermined cycle.
  • step S10 the logic of the upper arm switching command Sg1a is set to L.
  • the logic of the upper arm driving signal Sg2a output from the upper arm driving section 52a is set to L.
  • step S11 the determination temperature of each switch SWH, SWL and each gate voltage Vge1, Vge2 are acquired.
  • the judgment temperature the detection value of the temperature-sensitive diode SD provided in the power card PWC of each switch SWH, SWL may be acquired.
  • the gate voltages Vge1 and Vge2 may be obtained via the driving units 52a and 52b and the second elements MH2 and ML2.
  • step S11 corresponds to the "temperature obtaining section" and the "voltage obtaining section".
  • each determination voltage Vj1, Vj2 is set based on the acquired determination temperature. Specifically, the temperature of the upper arm switch SWH is calculated from the acquired determination temperature, and the lower the calculated temperature of the upper arm switch SWH, the higher the first determination voltage Vj1 is set. Further, the temperature of the lower arm switch SWL is calculated from the obtained determination temperature, and the lower the calculated temperature of the lower arm switch SWL, the higher the second determination voltage Vj2 is set.
  • step S13 it is determined whether or not the acquired gate voltage Vge1 of the upper arm switch SWH is less than the first determination voltage Vj1.
  • steps S12 and S13 correspond to the "determination unit".
  • step S14 the logic of the lower arm switching command Sg1b is set to H.
  • the logic of the lower arm drive signal Sg2b output from the lower arm drive section 52b is set to H, and the lower arm switch SWL is turned on.
  • step S10 it is determined whether or not the gate voltage Vge2 of the lower arm switch SWL is less than the second determination voltage Vj2.
  • step S14 the logic of the upper arm switching command Sg1a is set to "H".
  • the logic of the upper arm drive signal Sg2a output from the upper arm drive section 52a is set to H, and the upper arm switch SWH is turned on.
  • step S13 If a negative determination is made in step S13, the process of step S13 is performed again after waiting for a predetermined period. In other words, the present embodiment waits until the gate voltages Vge1 and Vge2 of the switches SWH and SWL become lower than the corresponding one of the determination voltages Vj1 and Vj2.
  • the determination temperature and the gate voltages Vge1 and Vge2 are input to the microcomputer 51 via the insulating elements MH and ML, and the microcomputer 51 determines whether the switches SWH and SWL are on or off.
  • the second elements MH2 and ML2 that transmit the gate voltages Vge1 and Vge2 are also used to transmit fail signals. Therefore, the number of insulating elements can be reduced as compared with a configuration in which dedicated insulating elements are provided for transmitting the respective gate voltages Vge1 and Vge2.
  • the determination voltage Vj is allowed to be partially higher than the lower limit value VthL of the variation width of the threshold voltage.
  • the determination voltage Vj is set higher than the lower limit value VthL of the variation width of the threshold voltage within a range in which the upper and lower arms are short-circuited for a short period of time.
  • the determination voltage Vj is set to be equal to or lower than the lower limit value VthL of the threshold voltage, the timing at which it is determined that the switches SWH and SWL are turned off can be advanced, and the dead time can be accurately set. can be reduced.
  • each driving unit 52a, 52b may acquire the history information of each switch SWH, SWL and the individual difference of each switch SWH, SWL in addition to acquiring the temperature of each switch SWH, SWL.
  • the drive units 52a and 52b set the determination voltages Vj1 and Vj2 based on at least one of the acquired history information of the switches SWH and SWL and individual differences. may Further, the drive units 52a and 52b may set the determination voltages Vj1 and Vj2 based on the temperatures of the switches SWH and SWL and at least one of history information and individual differences.
  • the history information of each switch SWH, SWL is, for example, at least one of the cumulative time during which the voltage of the DC power supply 30 is applied to each switch SWH, SWL and the cumulative number of switching times of each switch SWH, SWL.
  • the individual differences of the switches SWH and SWL are, for example, information that varies individually due to manufacturing variations of the switches SWH and SWL, and are electrical characteristics and thermal characteristics of the switches SWH and SWL.
  • the switch that constitutes the switching device section 20 is not limited to an IGBT, and may be an N-channel MOSFET that incorporates a body diode, for example.
  • Each of the driving units 52a and 52b may acquire the current flowing between the collector-emitter of each switch SWH and SWL and the voltage between the collector-emitter of each switch SWH and SWL instead of the gate voltage of each switch SWH and SWL.
  • the drive units 52a and 52b may set the determination voltages Vj1 and Vj2 based on the obtained current flowing between the collector emitters of the switches SWH and SWL and the voltage between the collector emitters.
  • each of the driving units 52a and 52b determines whether each switch SWH and SWL is on or off by detecting current flowing between the collector emitter of each switch SWH and SWL and the collector emitter instead of the gate voltage of each switch SWH and SWL. It is also possible to use the voltage between them, the amount of change over time in the gate voltage, the amount of change over time in the current flowing between the collector and emitter, and the amount of change over time in the voltage between the collector and emitter.
  • the controller and techniques described in this disclosure can be performed by a dedicated computer provided by configuring a processor and memory programmed to perform one or more functions embodied by a computer program; may be implemented.
  • the controls and techniques described in this disclosure may be implemented by a dedicated computer provided by configuring the processor with one or more dedicated hardware logic circuits.
  • the control units and techniques described in this disclosure can be implemented 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 also be implemented by one or more dedicated computers configured.
  • the computer program may also be stored as computer-executable instructions on a computer-readable non-transitional tangible recording medium.

Abstract

スイッチの駆動装置（４０）は、互いに直列接続された上下アームのスイッチ（ＳＷＨ，ＳＷＬ）を駆動する。スイッチの駆動装置は、スイッチのオンオフを判定する判定部と、上下アームのうち一方のスイッチがオフしたと判定された場合、他方のスイッチをオンさせる駆動部と、を備える。判定部は、スイッチのオンオフを判定する判定パラメータを、スイッチの特性に応じて可変設定する。

Description

スイッチの駆動装置、及びプログラム 関連出願の相互参照
　本出願は、２０２１年１０月２９日に出願された日本出願番号２０２１－１７７９１２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、スイッチの駆動装置、及びプログラムに関する。
　従来、互いに直列接続された上下アームのスイッチを駆動するスイッチの駆動装置が知られている。例えば、特許文献１には、上下アームのスイッチのオンオフを判定し、上下アームのスイッチのうち一方のスイッチがオフしたと判定した場合、他方のスイッチをオンさせる駆動装置が記載されている。
特開２０２０－９６４４４号公報
　スイッチの特性により、閾値電圧が変化することがある。これにより、スイッチのオンオフの切り替わりタイミングが変化する。このため、スイッチがオフしたと判定されるタイミングが、スイッチが実際にオンからオフへ切り替わるタイミングから大きくずれる可能性がある。
　例えば、スイッチがオフしたと判定されるタイミングが、スイッチが実際にオンからオフへ切り替わるタイミングよりも遅れる場合、上下アームのスイッチ双方がオフされる期間であるデッドタイムが増加してしまう。その結果、スイッチの切り替えに伴い発生する損失が増大する懸念がある。
　本開示は、スイッチの切り替えに伴い発生する損失を低減することができるスイッチの駆動装置及びプログラムを提供することを主たる目的とする。
　本開示は、互いに直列接続された上下アームのスイッチを駆動するスイッチの駆動装置において、前記スイッチのオンオフを判定する判定部と、上下アームのうち一方の前記スイッチがオフしたと判定された場合、他方の前記スイッチをオンさせる駆動部と、を備え、前記判定部は、前記スイッチのオンオフを判定する判定パラメータを、前記スイッチの特性に応じて可変設定する。
　本開示によれば、スイッチの特性により閾値電圧の変化が生じても、スイッチのオンオフを判定する判定パラメータが、スイッチの特性に応じて可変設定される。これにより、スイッチがオフしたと判定されるタイミングが、スイッチが実際にオフへ切り替わるタイミングから遅れることを抑制することができる。そのため、デッドタイムを低減することができ、スイッチの切り替えに伴い発生する損失を低減することができる。
　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、インバータ装置を構成する回路基板を表す概略図であり、 図３は、パワーカードの構成を表す概略図であり、 図４は、制御装置の構成を示す図であり、 図５は、判定電圧の設定方法を示す図であり、 図６は、制御装置が行う制御の一例を示すタイミングチャートであり、 図７は、制御装置が行う制御の一例を示すタイミングチャートであり、 図８は、第２実施形態に係る制御装置の構成を示す図であり、 図９は、第３実施形態に係る制御装置の構成を示す図であり、 図１０は、第４実施形態に係る制御装置の構成を示す図であり、 図１１は、マイコンが実施する制御の処理手順を示すフローチャートであり、 図１２は、第５実施形態に係る判定電圧の設定方法を示す図である。
　＜第１実施形態＞
　以下、本開示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。本実施形態に係る駆動装置は、電力変換器としての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、車載主機であり、その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、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、直流電源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、直流電源３０の負極端子が接続されている。本実施形態において、直流電源３０は、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。
　インバータ１５は、コンデンサ２３を備えている。コンデンサ２３は、高電位側電気経路２２Ｈと、低電位側電気経路２２Ｌとを電気的に接続している。
　インバータ１５は、制御装置４０及びインバータ温度センサ５０を備えている。インバータ温度センサ５０は、例えばサーミスタであり、インバータ１５の温度を検出する。インバータ温度は、例えば、インバータ１５を冷却する冷却液の温度、インバータ１５を構成する回路基板の温度又はコンデンサ２３の温度である。インバータ温度センサ５０の検出値は制御装置４０に入力される。
　制御システムは、モータ温度センサ１２を備えている。モータ温度センサ１２は、例えばサーミスタであり、回転電機１０の温度を検出する。回転電機１０の温度は、例えば、各相巻線１１の温度である。モータ温度センサ１２の検出値は制御装置４０に入力される。
　図２に、インバータ１５を構成する回路基板１６を示す。回路基板１６は、インバータ１５に接続される高圧領域ＨＶと、高圧領域ＨＶとは電気的に絶縁された低圧領域ＬＶとの双方を有する。回路基板１６の第１面のうち、高圧領域ＨＶには、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬ及び各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬの駆動部５２が設けられている。低圧領域ＬＶには、マイコン５１が設けられている。各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬの駆動部５２と、マイコン５１との間では、高圧領域ＨＶ及び低圧領域ＬＶを跨いで設けられた絶縁素子を介して、信号の伝達が行われる。本実施形態において、絶縁素子は磁気カプラ又はフォトカプラである。なお、図２において、絶縁素子の記載を省略している。
　図３に示すように、インバータ１５を構成する各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬは、回路基板１６の第１面の裏面である第２面に取り付けられている。各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬは、各ダイオードＤＨ，ＤＬ及び感温ダイオードＳＤとともに、絶縁材料で構成された本体部に収容されてモジュール化されている。なお、図３では、各ダイオードＤＨ，ＤＬの記載を省略している。
　モジュール化された電子部品であるパワーカードＰＷＣは、上アームスイッチＳＷＨが収納されたものと、下アームスイッチＳＷＬが収納されたものとで基本的には同一構造である。パワーカードＰＷＣは、本体部から外部へ突出した複数の信号端子を有する。具体的には、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬのゲート端子Ｇ、エミッタ検出端子ＫＥ、センス端子ＳＥ、感温ダイオードＳＤのアノードＡおよびカソードＫの各端子が、回路基板１６に接続されている。ここで、エミッタ検出端子ＫＥは、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬのエミッタＥに接続され、エミッタＥと同電圧の電極である。コレクタ検出端子ＫＣは、スイッチＳＷのコレクタに接続され、コレクタＣと同電圧の電極である。センス端子ＳＥは、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬを流れる電流と正の相関を有する微小電流を出力するための端子である。
　上，下アーム駆動部５２ａ，５２ｂは、上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬのゲート端子Ｇ及びエミッタ検出端子ＫＥに接続されている。上，下アーム駆動部５２ａ，５２ｂは、上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬのゲート端子Ｇに電圧を印加することで、上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬを駆動する。
　上，下アーム駆動部５２ａ，５２ｂは、上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬのセンス端子ＳＥ、並びに、感温ダイオードＳＤのアノードＡ及びカソードＫに接続されている。駆動部５２は、センス端子ＳＥに接続されたセンス抵抗の電圧降下量に基づいて、上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬに流れる電流を検出する。また、上，下アーム駆動部５２ａ，５２ｂは、感温ダイオードＳＤのアノードＡとカソードＫとの間の電圧に基づいて、上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬの温度を検出する。
　図４を用いて、制御装置４０の構成について説明する。
　制御装置４０は、マイコン５１、上，下アーム駆動部５２ａ，５２ｂ及び上，下アーム絶縁素子ＭＨ，ＭＬを備えている。
　マイコン５１は、ＣＰＵを備えている。マイコン５１は、回転電機１０の制御量をその指令値に制御すべく、上，下アーム駆動部５２ａ，５２ｂに対する上，下アームスイッチング指令Ｓｇ１ａ，Ｓｇ１ｂを生成する。制御量は、例えばトルクである。本実施形態において、上，下アームスイッチング指令Ｓｇ１ａ，Ｓｇ１ｂは、論理Ｈによって上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬのオン指令を示し、論理Ｌによって上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬのオフ指令を示す。なお、本実施形態において、マイコン５１が「指令生成部」に相当する。
　上アーム駆動部５２ａには、マイコン５１から出力された上アームスイッチング指令Ｓｇ１ａが上アーム絶縁素子ＭＨを介して入力される。下アーム駆動部５２ｂには、マイコン５１から出力された下アームスイッチング指令Ｓｇ１ｂが下アーム絶縁素子ＭＬを介して入力される。各絶縁素子ＭＨ，ＭＬは、マイコン５１と各駆動部５２ａ，５２ｂとの間を絶縁しつつ、上，下アームスイッチング指令Ｓｇ１ａ，Ｓｇ１ｂを上，下アーム駆動部５２ａ，５２ｂへと伝達する。
　上アーム駆動部５２ａは、上アームスイッチＳＷＨを駆動対象としており、入力された上アームスイッチング指令Ｓｇ１ａに基づいて、上アーム駆動信号Ｓｇ２ａを出力する。下アーム駆動部５２ｂは、下アームスイッチＳＷＬを駆動対象としており、入力された下アームスイッチング指令Ｓｇ１ｂに基づいて、下アーム駆動信号Ｓｇ２ｂを出力する。
　上アーム駆動信号Ｓｇ２ａは上アームスイッチＳＷＨのゲートに入力され、下アーム駆動信号Ｓｇ２ｂは下アームスイッチＳＷＬのゲートに入力される。本実施形態において、各駆動信号Ｓｇ２ａ，Ｓｇ２ｂは、論理Ｈによって駆動対象のスイッチをオンさせることを示し、論理Ｌによって駆動対象のスイッチをオフさせることを示す。
　上アーム駆動部５２ａは、第１ＡＮＤ回路６０ａ及び第１バッファ回路６１ａを備えている。第１ＡＮＤ回路６０ａには、上アーム絶縁素子ＭＨを介して入力された上アームスイッチング指令Ｓｇ１ａ、及び後述する下アーム伝達信号Ｓｇ３ｂが入力される。第１ＡＮＤ回路６０ａは、上アームスイッチング指令Ｓｇ１ａの論理がＨとされ、かつ、下アーム伝達信号Ｓｇ３ｂの論理がＨとされた場合、論理Ｈの上アーム駆動信号Ｓｇ２ａを出力する。論理Ｈの上アーム駆動信号Ｓｇ２ａにより、上アームスイッチＳＷＨのゲート電圧が閾値電圧Ｖｔｈ以上とされる。これにより、上アームスイッチＳＷＨがオンされる。
　一方、第１ＡＮＤ回路６０ａは、上アームスイッチング指令Ｓｇ１ａ及び下アーム伝達信号Ｓｇ３ｂのうち少なくとも一方の論理がＬとされた場合、論理Ｌの上アーム駆動信号Ｓｇ２ａを出力する。論理Ｌの上アーム駆動信号Ｓｇ２ａにより、上アームスイッチＳＷＨのゲート電圧が閾値電圧Ｖｔｈ未満とされる。これにより、上アームスイッチＳＷＨがオフされる。
　下アーム駆動部５２ｂは、第２ＡＮＤ回路６０ｂ及び第２バッファ回路６１ｂを備えている。第２ＡＮＤ回路６０ｂには、下アーム絶縁素子ＭＬを介して入力された下アームスイッチング指令Ｓｇ１ｂ、及び後述する上アーム伝達信号Ｓｇ３ａが入力される。第２ＡＮＤ回路６０ｂは、下アームスイッチング指令Ｓｇ１ｂの論理がＨとされ、かつ、上アーム伝達信号Ｓｇ３ａの論理がＨとされた場合、論理Ｈの下アーム駆動信号Ｓｇ２ｂを出力する。論理Ｈの下アーム駆動信号Ｓｇ２ｂにより、下アームスイッチＳＷＬのゲート電圧が閾値電圧Ｖｔｈ以上とされる。これにより、下アームスイッチＳＷＬがオンされる。
　一方、第２ＡＮＤ回路６０ｂは、下アームスイッチング指令Ｓｇ１ｂ及び上アーム伝達信号Ｓｇ３ａのうち少なくとも一方の論理がＬとされた場合、論理Ｌの下アーム駆動信号Ｓｇ２ｂを出力する。論理Ｌの下アーム駆動信号Ｓｇ２ｂにより、下アームスイッチＳＷＬのゲート電圧が閾値電圧Ｖｔｈ未満とされる。これにより、下アームスイッチＳＷＬがオフされる。
　上アーム駆動部５２ａは、第１定電圧源６２ａ、第１可変抵抗体６３ａ、第１判定用抵抗体６４ａ及び第１オペアンプ６５ａを備えている。第１定電圧源６２ａは、第１可変抵抗体６３ａの第１端に接続されている。第１可変抵抗体６３ａの第２端は、第１判定用抵抗体６４ａの第１端及び第１オペアンプ６５ａの非反転入力端子に接続されている。第１判定用抵抗体６４ａの第２端は上アームスイッチＳＷＨのエミッタ検出端子ＫＥに接続されている。第１オペアンプ６５ａの反転入力端子は、上アームスイッチＳＷＨのゲートに接続されており、第１オペアンプ６５ａの出力端子は、制御装置４０が備える第１伝達部５３ａに接続されている。本実施形態において、第１伝達部５３ａは磁気カプラ又はフォトカプラである。なお、例えば、第１伝達部５３ａは、上アーム駆動部５２ａの内部に設けられていてもよいし、下アーム駆動部５２ｂの内部に設けられていてもよい。
　第１定電圧源６２ａの出力電圧は、第１可変抵抗体６３ａ及び第１判定用抵抗体６４ａによって分圧される。分圧された電圧である第１判定電圧Ｖｊ１は、第１オペアンプ６５ａの非反転入力端子に入力される。上アームスイッチＳＷＨのゲート電圧は、第１オペアンプ６５ａの反転入力端子に入力される。
　第１オペアンプ６５ａの非反転入力端子に入力される第１判定電圧Ｖｊ１は、上アームスイッチＳＷＨのゲート電圧が閾値電圧Ｖｔｈよりも高いか否かを判定できるように、第１定電圧源６２ａの出力電圧、第１可変抵抗体６３ａの抵抗値及び第１判定用抵抗体６４ａの抵抗値に基づいて設定される。第１オペアンプ６５ａは、反転入力端子の入力電圧が非反転入力端子の入力電圧より高い場合、論理Ｌの上アーム伝達信号Ｓｇ３ａを出力する。一方、第１オペアンプ６５ａは、反転入力端子の入力電圧が非反転入力端子の入力電圧よりも低い場合、論理Ｈの上アーム伝達信号Ｓｇ３ａを出力する。
　第１オペアンプ６５ａから出力された上アーム伝達信号Ｓｇ３ａは、第１伝達部５３ａを介して第２ＡＮＤ回路６０ｂに入力される。上アーム伝達信号Ｓｇ３ａは、論理Ｈによって上アームスイッチＳＷＨがオフしたことを下アーム駆動部５２ｂに伝達し、論理Ｌによって上アームスイッチＳＷＨがオンしたことを下アーム駆動部５２ｂに伝達する信号である。
　下アーム駆動部５２ｂは、第２定電圧源６２ｂ、第２可変抵抗体６３ｂ、第２判定用抵抗体６４ｂ及び第２オペアンプ６５ｂを備えている。第２定電圧源６２ｂは、第２可変抵抗体６３ｂの第１端に接続されている。第２可変抵抗体６３ｂの第２端は、第２判定用抵抗体６４ｂの第１端及び第２オペアンプ６５ｂの非反転入力端子に接続されている。第２判定用抵抗体６４ｂの第２端は下アームスイッチＳＷＬのエミッタ検出端子ＫＥに接続されている。第２オペアンプ６５ｂの反転入力端子は、下アームスイッチＳＷＬのゲートに接続されており、第２オペアンプ６５ｂの出力端子は、制御装置４０が備える第２伝達部５３ｂに接続されている。本実施形態において、第２伝達部５３ｂは磁気カプラ又はフォトカプラである。なお、例えば、第２伝達部５３ｂは、上アーム駆動部５２ａの内部に設けられていてもよいし、下アーム駆動部５２ｂの内部に設けられていてもよい。
　第２定電圧源６２ｂの出力電圧は、第２可変抵抗体６３ｂ及び第２判定用抵抗体６４ｂによって分圧される。分圧された電圧である第２判定電圧Ｖｊ２は、第２オペアンプ６５ｂの非反転入力端子に入力される。下アームスイッチＳＷＬのゲート電圧は、第２オペアンプ６５ｂの反転入力端子に入力される。
　第２オペアンプ６５ｂの非反転入力端子に入力される第２判定電圧Ｖｊ２は、下アームスイッチＳＷＬのゲート電圧が閾値電圧Ｖｔｈよりも高いか否かを判定できるように、第２定電圧源６２ｂの出力電圧、第２可変抵抗体６３ｂの抵抗値及び第２判定用抵抗体６４ｂの抵抗値に基づいて設定される。第２オペアンプ６５ｂは、反転入力端子に入力された電圧が非反転入力端子に入力された電圧以上である場合、論理Ｌの下アーム伝達信号Ｓｇ３ｂを出力する。一方、第２オペアンプ６５ｂは、反転入力端子に入力された電圧が非反転入力端子に入力された電圧よりも低い場合、論理Ｈの下アーム伝達信号Ｓｇ３ｂを出力する。
　第２オペアンプ６５ｂから出力された下アーム伝達信号Ｓｇ３ｂは、第２伝達部５３ｂを介して第１ＡＮＤ回路６０ａに入力される。下アーム伝達信号Ｓｇ３ｂは、論理Ｈによって下アームスイッチＳＷＬがオフしたことを上アーム駆動部５２ａに伝達し、論理Ｌによって下アームスイッチＳＷＬがオンしたことを上アーム駆動部５２ａに伝達する信号である。
　ここで、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬの温度により、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬの閾値電圧Ｖｔｈが変化することがある。詳しくは、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬの温度が低いほど、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬの閾値電圧Ｖｔｈが高くなる。これにより、各判定電圧Ｖｊ１，Ｖｊ２が、閾値電圧Ｖｔｈからずれる可能性がある。例えば、各判定電圧Ｖｊ１，Ｖｊ２が閾値電圧Ｖｔｈよりも高くなることにより、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬの双方がオンされてしまう上下アーム短絡が発生し、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬの信頼性が低下する懸念がある。また、例えば、各判定電圧Ｖｊ１，Ｖｊ２が閾値電圧Ｖｔｈよりも低くなることにより、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬの双方がオフされる期間であるデッドタイムが増加し、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬの切り替えに伴い発生する損失が増大する懸念がある。
　そこで、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬのオンオフを判定する判定条件が、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬの特性に応じて可変設定される構成とした。本実施形態では、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬの温度が低いほど、各判定電圧Ｖｊ１，Ｖｊ２が高く設定される。
　上アーム駆動部５２ａは、上アームスイッチＳＷＨのパワーカードＰＷＣ内に設けられた感温ダイオードＳＤの検出値を取得する。上アーム駆動部５２ａは、取得した検出値に基づいて、第１可変抵抗体６３ａの抵抗値を変更することにより、第１判定電圧Ｖｊ１を可変設定する。また、下アーム駆動部５２ｂは、下アームスイッチＳＷＬのパワーカードＰＷＣ内に設けられた感温ダイオードＳＤの検出値を取得する。下アーム駆動部５２ｂは、取得した検出値に基づいて、第２可変抵抗体６３ｂの抵抗値を変更することにより、第２判定電圧Ｖｊ２を可変設定する。なお、本実施形態において、各駆動部５２ａ，５２ｂが「温度取得部」に相当する。
　詳しくは、図５に示すように、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬの閾値電圧Ｖｔｈは、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬの温度が高いほど低くなる。各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬの閾値電圧Ｖｔｈ及び温度特性は、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬの個体差に応じて相違しており、所定のばらつき幅を有している。図５では、閾値電圧Ｖｔｈのばらつき幅の上限値をＶｔｈＨで示し、下限値をＶｔｈＬで示している。
　各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬの温度が高いほど、判定電圧Ｖｊは低くなるように設定される。本実施形態では、判定電圧Ｖｊは、閾値電圧のばらつき幅の下限値ＶｔｈＬ以下となるように設定される。これにより、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬのうちオフされるスイッチが実際にはオフされていないにもかかわらず、オフされたと判定されることを抑制することができる。そのため、上下アーム短絡が発生することを抑制することができる。また、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬの温度が低いほど、判定電圧Ｖｊが高く設定されることにより、デッドタイムの増加を抑制することができる。
　本実施形態では、第１判定電圧Ｖｊ１は、第１可変抵抗体６３ａの抵抗値の変更により設定される。上アームスイッチＳＷＨのパワーカードＰＷＣ内に設けられた感温ダイオードＳＤの検出値が高いほど、第１可変抵抗体６３ａの抵抗値は大きく設定される。これにより、第１判定電圧Ｖｊ１が低く設定される。
　また、第２判定電圧Ｖｊ２は、第２可変抵抗体６３ｂの抵抗値の変更により設定される。下アームスイッチＳＷＬのパワーカードＰＷＣ内に設けられた感温ダイオードＳＤの検出値が高いほど、第２可変抵抗体６３ｂの抵抗値は大きく設定される。これにより、第２判定電圧Ｖｊ２が低く設定される。本実施形態において、各駆動部５２ａ，５２ｂが「判定部」に相当する。
　なお、各可変抵抗体６３ａ，６３ｂは、例えば、抵抗値の異なる抵抗体を複数備えるものであり、各定電圧源６２ａ，６２ｂ及び各判定用抵抗体６４ａ，６４ｂに接続される抵抗体を切り替えることにより、各可変抵抗体６３ａ，６３ｂの抵抗値が変更される。そのため、各判定電圧Ｖｊ１，Ｖｊ２は、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬの温度が高いほど、段階的に低く設定される。また、各可変抵抗体６３ａ，６３ｂは、抵抗値を連続的に変更させるものであってもよい。この場合、各判定電圧Ｖｊ１，Ｖｊ２は、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬの温度が高いほど、連続的に低く設定されてもよい。
　図６，７に、上アームスイッチＳＷＨをオフするとともに、下アームスイッチＳＷＬをオンする場合の制御の一例を示す。図６，７において、（ａ）は上アームスイッチング指令Ｓｇ１ａの推移を示し、（ｂ）は上アームスイッチＳＷＨのゲート電圧の推移を示し、（ｃ）は上アーム伝達信号Ｓｇ３ａの推移を示し、（ｄ）は下アームスイッチング指令Ｓｇ１ｂの推移を示し、（ｅ）は本実施形態における下アーム駆動信号Ｓｇ２ｂの推移を示し、（ｆ）は比較例における下アーム駆動信号Ｓｇ２ｂの推移を示す。なお、図６，７（ｃ）では、実線にて本実施形態の上アーム伝達信号Ｓｇ３ａの推移を示し、破線にて比較例の上アーム伝達信号Ｓｇ３ａの推移を示している。
　図６は、上アームスイッチＳＷＨの温度が低温であり、上アームスイッチＳＷＨの閾値電圧Ｖｔｈが、比較例の判定電圧Ｖｊｒよりも高く変化した場合を想定している。比較例の判定電圧Ｖｊｒは固定値である。この場合、第１判定電圧Ｖｊ１は、閾値電圧のばらつき幅の下限値ＶｔｈＬよりも低く、かつ、比較例の判定電圧Ｖｊｒよりも高い電圧に設定される。
　時刻ｔ１において、上アームスイッチング指令Ｓｇ１ａの論理がＨからＬに切り替えられる。これにより、時刻ｔ１よりも後において、上アームスイッチＳＷＨのゲート電圧が下降し始める。また、時刻ｔ１において、下アームスイッチング指令Ｓｇ１ｂの論理がＬからＨに切り替えられる。
　時刻ｔ２において、上アームスイッチＳＷＨのゲート電圧が第１判定電圧Ｖｊ１を下回る。これにより、本実施形態の上アーム伝達信号Ｓｇ３ａの論理がＬからＨに切り替えられる。そのため、下アームスイッチング指令Ｓｇ１ｂの論理がＨとされ、かつ、上アーム伝達信号Ｓｇ３ａの論理がＨとされるため、下アーム駆動信号Ｓｇ２ｂの論理がＬからＨに切り替えられる。この場合、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間が、下アーム駆動部５２ｂの待機期間となる。
　時刻ｔ３において、上アームスイッチＳＷＨのゲート電圧が比較例の判定電圧Ｖｊｒを下回る。これにより、比較例の上アーム伝達信号Ｓｇ３ａの論理がＬからＨに切り替えられる。そのため、下アームスイッチング指令Ｓｇ１ｂの論理がＨとされ、かつ、上アーム伝達信号Ｓｇ３ａの論理がＨとされるため、下アーム駆動信号Ｓｇ２ｂの論理がＬからＨに切り替えられる。この場合、時刻ｔ１から時刻ｔ３までの期間が、下アーム駆動部５２ｂの待機時間となる。
　比較例の下アーム駆動部５２ｂの待機期間は、本実施形態の下アーム駆動部５２ｂの待機期間よりも長い。言い換えると、本実施形態では、下アーム駆動部５２ｂの待機時間を比較例よりも短縮できる。そのため、デッドタイムを低減でき、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬの切り替えに伴い発生する損失を低減できる。また、第１判定電圧Ｖｊ１は、閾値電圧のばらつき幅の下限値ＶｔｈＬよりも低く設定されるため、上下アーム短絡の発生を抑制することができる。
　図７は、上アームスイッチＳＷＨの温度が高温であり、上アームスイッチＳＷＨの閾値電圧Ｖｔｈが、比較例の判定電圧Ｖｊｒよりも低く変化した場合を想定している。比較例の判定電圧Ｖｊｒは固定値である。この場合、第１判定電圧Ｖｊ１は、閾値電圧のばらつき幅の下限値ＶｔｈＬよりも低い電圧に設定される。なお、図７において、時刻ｔ１までの制御は先の図６と同様である。
　時刻ｔ２において、上アームスイッチＳＷＨのゲート電圧が比較例の判定電圧Ｖｊｒを下回る。この場合、上アームスイッチＳＷＨは実際にはオフしていないにもかかわらず、上アームスイッチＳＷＨがオフしたと判定され、比較例の上アーム伝達信号Ｓｇ３ａの論理がＬからＨに切り替えられる。これにより、下アームスイッチング指令Ｓｇ１ｂの論理がＨとされ、かつ、上アーム伝達信号Ｓｇ３ａの論理がＨとされるため、比較例の下アーム駆動信号Ｓｇ２ｂの論理がＬからＨに切り替えられる。この場合、時刻ｔ２から上アームスイッチＳＷＨのゲート電圧が閾値電圧を下回るまでの期間において、上下アーム短絡が発生する可能性がある。
　これに対して、本実施形態の制御では、時刻ｔ３において、上アームスイッチＳＷＨのゲート電圧が第１判定電圧Ｖｊ１を下回る。この場合、上アームスイッチＳＷＨが実際にオフした状態において、上アームスイッチＳＷＨがオフしたと判定され、本実施形態の上アーム伝達信号Ｓｇ３ａの論理がＬからＨに切り替えられる。そのため、本実施形態では、上下アーム短絡の発生を抑制することができる。
　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。
　各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬの温度が低いほど、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬの閾値電圧Ｖｔｈが高くなる。この場合、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬのうちオフされる方のスイッチのゲート電圧が下降し始めてから、閾値電圧Ｖｔｈを下回るまでの時間が短くなる。この点、本実施形態では、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬの温度が低いほど、各判定電圧Ｖｊ１，Ｖｊ２が高く設定される。各判定電圧Ｖｊ１，Ｖｊ２が高く設定されることにより、各駆動部５２ａ，５２ｂの待機期間を短くすることができる。その結果、デッドタイムを低減することができ、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬの切り替えに伴い発生する損失を低減することができる。
　各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬの温度が高いほど、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬの閾値電圧Ｖｔｈが低くなる。この場合、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬのうちいずれか一方のスイッチが実際にはオフしていないにもかかわらずオフしたと判定され得る。そのため、他方のスイッチがオンされることにより、上下アーム短絡が発生する可能性が生じる。この点、本実施形態では、各判定電圧Ｖｊ１，Ｖｊ２が閾値電圧のばらつき幅の下限値ＶｔｈＬよりも低くなるように、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬの温度が高いほど、各判定電圧Ｖｊ１，Ｖｊ２が低く設定される。このため、上下アーム短絡の発生を抑制することができ、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬの信頼性を確保することができる。
　高圧領域ＨＶに設けられた各伝達部５３ａ，５３ｂにより、高圧領域ＨＶ内で各伝達信号Ｓｇ３ａ，Ｓｇ３ｂの伝達が行われる。これにより、低圧領域ＬＶに設けられたマイコン５１が各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬのオンオフを判定するよりも、各伝達信号Ｓｇ３ａ，Ｓｇ３ｂの伝達遅延を低減することができる。
　＜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、各可変抵抗体６３ａ，６３ｂに入力される温度が変更される。
　図８に、制御装置４０の構成を示す。なお、図８において、先の図４に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。
　上アーム駆動部５２ａは、上アーム温度センサ６６ａを備えている。上アーム温度センサ６６ａは、例えばサーミスタであり、上アーム駆動部５２ａ及び上アーム駆動部５２ａ周辺の温度を検出する。上アーム駆動部５２ａは、上アーム温度センサ６６ａの検出値を取得する。上アーム駆動部５２ａは、上アーム温度センサ６６ａの検出値が高いほど、第１可変抵抗体６３ａの抵抗値を大きく設定する。これにより、第１判定電圧Ｖｊ１が低く設定される。
　なお、上アーム駆動部５２ａは、上アーム温度センサ６６ａの検出値に基づいて、上アームスイッチＳＷＨの温度を推定してもよい。上アーム駆動部５２ａは、推定した温度が高いほど、第１可変抵抗体６３ａの抵抗値を大きく設定してもよい。これにより、上アームスイッチＳＷＨの実際の温度に近い温度を用いて第１判定電圧Ｖｊ１の設定を行うことができるため、第１判定電圧Ｖｊ１を適切に設定することができる。
　下アーム駆動部５２ｂは、下アーム温度センサ６６ｂを備えている。下アーム温度センサ６６ｂは、例えばサーミスタであり、下アーム駆動部５２ｂ及び下アーム駆動部５２ｂ周辺の温度を検出する。下アーム駆動部５２ｂは、下アーム温度センサ６６ｂの検出値を取得する。下アーム駆動部５２ｂは、下アーム温度センサ６６ｂの検出値が高いほど、第２可変抵抗体６３ｂの抵抗値を大きく設定する。これにより、第２判定電圧Ｖｊ２が低く設定される。
　なお、下アーム駆動部５２ｂは、下アーム温度センサ６６ｂの検出値に基づいて、下アームスイッチＳＷＬの温度を推定してもよい。下アーム駆動部５２ｂは、推定した温度が高いほど、第２可変抵抗体６３ｂの抵抗値を大きく設定してもよい。これにより、下アームスイッチＳＷＬの実際の温度に近い温度を用いて第２判定電圧Ｖｊ２の設定を行うことができるため、第２判定電圧Ｖｊ２を適切に設定することができる。
　本実施形態によれば、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬのパワーカードＰＷＣ内に感温ダイオードＳＤが設けられていない場合であっても、各温度センサ６６ａ，６６ｂの検出値を用いて、各判定電圧Ｖｊ１，Ｖｊ２を可変設定することができる。
　＜第３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、各駆動部５２ａ，５２ｂに入力される温度が変更される。
　図９に、制御装置４０の構成を示す。なお、図９において、先の図４に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。
　上アーム絶縁素子ＭＨは、上アーム第１，２素子ＭＨＡ，ＭＨＢを備え、下アーム絶縁素子ＭＬは、下アーム第１，２素子ＭＬＡ，ＭＬＢを備える。マイコン５１は、上，下アームスイッチング指令Ｓｇ１ａ，Ｓｇ１ｂを上，下アーム第１素子ＭＨＡ，ＭＬＡを介して上，下アーム駆動部５２ａ，５２ｂへと出力する。
　マイコン５１は、モータ温度センサ１２の検出値及びインバータ温度センサ５０の検出値を取得する。マイコン５１は、モータ温度センサ１２の検出値及びインバータ温度センサ５０の検出値のうち少なくとも一方の温度に基づいて、判定温度Ｔｍを算出する。
　マイコン５１は、判定温度Ｔｍを上，下アーム第２素子ＭＨＢ，ＭＬＢを介して上，下アーム駆動部５２ａ，５２ｂへと出力する。上，下アーム駆動部５２ａ，５２ｂは、入力された判定温度Ｔｍが高いほど、各可変抵抗体６３ａ，６３ｂの抵抗値を大きく設定する。これにより、各判定電圧Ｖｊ１，Ｖｊ２が低く設定される。
　例えば、判定温度Ｔｍは、モータ温度センサ１２の検出値及びインバータ温度センサ５０の検出値の平均値であってもよく、モータ温度センサ１２の検出値及びインバータ温度センサ５０の検出値のうち高い方の温度であってもよい。
　また、例えば、判定温度Ｔｍは、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬの推定温度であってもよい。詳しくは、マイコン５１は、モータ温度センサ１２の検出値及びインバータ温度センサ５０の検出値のうち少なくとも一方の温度に基づいて、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬの温度を推定し、推定した温度を判定温度Ｔｍとしてもよい。これにより、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬの実際の温度に近い温度を用いて各判定電圧Ｖｊ１，Ｖｊ２が設定されるため、各判定電圧Ｖｊ１，Ｖｊ２を適切に設定することができる。なお、本実施形態において、マイコン５１が「温度取得部」に相当する。
　＜第４実施形態＞
　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、各駆動部５２ａ，５２ｂによって各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬのオンオフが判定されることに代えて、マイコン５１によって各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬのオンオフが判定される。
　図１０に、制御装置４０の構成を示す。なお、図１０において、先の図４に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。
　上アーム絶縁素子ＭＨは、上アーム第１～第３素子ＭＨ１～ＭＨ３を備え、下アーム絶縁素子ＭＬは、下アーム第１～第３素子ＭＬ１～ＭＬ３を備えている。マイコン５１は、上アーム駆動部５２ａ及び上アーム第１素子ＭＨ１を介して、上アームスイッチＳＷＨのパワーカードＰＷＣ内に設けられた感温ダイオードＳＤから温度情報を取得する。マイコン５１は、下アーム駆動部５２ｂ及び下アーム第１素子ＭＬ１を介して、下アームスイッチＳＷＬのパワーカードＰＷＣ内に設けられた感温ダイオードＳＤから温度情報を取得する。マイコン５１は、各感温ダイオードＳＤの検出値を、判定温度として取得する。
　上アーム駆動部５２ａは、上アームスイッチＳＷＨに異常が発生したと判定した場合、異常が発生した旨の上アームフェール信号を出力する。上アームフェール信号は、上アーム第２素子ＭＨ２を介してマイコン５１に入力される。下アーム駆動部５２ｂは、下アームスイッチＳＷＬに異常が発生したと判定した場合、異常が発生した旨の下アームフェール信号を出力する。下アームフェール信号は、下アーム第２素子ＭＬ２を介してマイコン５１に入力される。なお、スイッチの異常は、例えば、過電流異常、過熱異常又は過電圧異常である。
　マイコン５１は、上アーム駆動部５２ａから上アームフェール信号が出力されていない場合、上アーム駆動部５２ａ及び上アーム第２素子ＭＨ２を介して、上アームスイッチＳＷＨのゲート電圧Ｖｇｅ１を取得する。また、マイコン５１は、下アーム駆動部５２ｂから下アームフェール信号が出力されていない場合、下アーム駆動部５２ｂ及び下アーム第２素子ＭＬ２を介して、下アームスイッチＳＷＬのゲート電圧Ｖｇｅ２を取得する。
　マイコン５１は、上，下アームスイッチング指令Ｓｇ１ａ，Ｓｇ１ｂを上，下アーム第３素子ＭＨ３，ＭＬ３を介して上，下アーム駆動部５２ａ，５２ｂへと出力する。各駆動部５２ａ，５２ｂは、入力された各スイッチング指令Ｓｇ１ａ，Ｓｇ１ｂの論理がＨの場合、論理Ｈの各駆動信号Ｓｇ２ａ，Ｓｇ２ｂを各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬのゲートに出力する。これにより、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬがオンされる。また、各駆動部５２ａ，５２ｂは、入力された各スイッチング指令Ｓｇ１ａ，Ｓｇ１ｂの論理がＬの場合、論理Ｌの各駆動信号Ｓｇ２ａ，Ｓｇ２ｂを各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬのゲートに出力する。これにより、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬがオフされる。
　図１１に、マイコン５１が実施する制御の処理手順を示す。この制御は所定周期で繰り返し実施される。
　ステップＳ１０では、上アームスイッチング指令Ｓｇ１ａの論理をＬにする。これにより、上アーム駆動部５２ａから出力される上アーム駆動信号Ｓｇ２ａの論理がＬにされる。
　ステップＳ１１では、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬの判定温度及び各ゲート電圧Ｖｇｅ１，Ｖｇｅ２を取得する。判定温度としては、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬのパワーカードＰＷＣ内に設けられた感温ダイオードＳＤの検出値を取得すればよい。また、各ゲート電圧Ｖｇｅ１，Ｖｇｅ２は、各駆動部５２ａ，５２ｂ及び各第２素子ＭＨ２，ＭＬ２を介して取得すればよい。本実施形態において、ステップＳ１１が「温度取得部」及び「電圧取得部」に相当する。
　ステップＳ１２では、取得した判定温度に基づいて、各判定電圧Ｖｊ１，Ｖｊ２を設定する。詳しくは、取得した判定温度から上アームスイッチＳＷＨの温度を算出し、算出した上アームスイッチＳＷＨの温度が低いほど、第１判定電圧Ｖｊ１を高く設定する。また、取得した判定温度から下アームスイッチＳＷＬの温度を算出し、算出した下アームスイッチＳＷＬの温度が低いほど、第２判定電圧Ｖｊ２を高く設定する。
　ステップＳ１３では、取得した上アームスイッチＳＷＨのゲート電圧Ｖｇｅ１が第１判定電圧Ｖｊ１未満か否かを判定する。ステップＳ１３において肯定判定した場合、上アームスイッチＳＷＨがオフされたと判定し、ステップＳ１４に進む。なお、本実施形態において、ステップＳ１２及びＳ１３が「判定部」に相当する。
　ステップＳ１４では、下アームスイッチング指令Ｓｇ１ｂの論理をＨにする。これにより、下アーム駆動部５２ｂから出力される下アーム駆動信号Ｓｇ２ｂの論理がＨにされ、下アームスイッチＳＷＬがオンされる。
　なお、ステップＳ１０において、下アームスイッチング指令Ｓｇ１ｂの論理をＬにする場合についても、図１１に示す処理手順と同様の処理手順となる。この場合、ステップＳ１３において、下アームスイッチＳＷＬのゲート電圧Ｖｇｅ２が第２判定電圧Ｖｊ２未満か否かを判定する。ステップＳ１４では、上アームスイッチング指令Ｓｇ１ａの論理をＨにする。これにより、上アーム駆動部５２ａから出力される上アーム駆動信号Ｓｇ２ａの論理がＨにされ、上アームスイッチＳＷＨがオンされる。
　ステップＳ１３において否定判定した場合、所定の期間だけ待機した後、再びステップＳ１３の処理を行う。つまり、本実施形態では、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬのゲート電圧Ｖｇｅ１，Ｖｇｅ２が、各判定電圧Ｖｊ１，Ｖｊ２のうち対応する判定電圧未満となるまで待機する。
　本実施形態によれば、判定温度及び各ゲート電圧Ｖｇｅ１，Ｖｇｅ２が各絶縁素子ＭＨ，ＭＬを介してマイコン５１に入力され、マイコン５１により各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬのオンオフが判定される。各ゲート電圧Ｖｇｅ１，Ｖｇｅ２を伝達する各第２素子ＭＨ２，ＭＬ２は、フェール信号の伝達にも用いられる。そのため、各ゲート電圧Ｖｇｅ１，Ｖｇｅ２を伝達するために専用の絶縁素子が設けられる構成に比べて、絶縁素子の数を低減することができる。
　＜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、判定電圧Ｖｊの設定方法が変更される。
　各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬに流れる電流が小さい場合やコンデンサ２３の端子間電圧ＶＨが低い場合、短時間の上下アーム短絡が許容される場合がある。この場合、判定電圧Ｖｊは、部分的に閾値電圧のばらつき幅の下限値ＶｔｈＬより高くなることが許容される。
　そこで、本実施形態では、判定電圧Ｖｊは、閾値電圧のばらつき幅の下限値ＶｔｈＬ以下となるように設定されることに代えて、図１２に示すように、部分的に閾値電圧のばらつき幅の下限値ＶｔｈＬより高く設定される。
　本実施形態によれば、短時間の上下アーム短絡が許容される範囲内で、判定電圧Ｖｊが閾値電圧のばらつき幅の下限値ＶｔｈＬよりも高く設定される。これにより、判定電圧Ｖｊが閾値電圧の下限値ＶｔｈＬ以下となるように設定される場合に比べて、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬがオフされたと判定されるタイミングを早めることができ、デッドタイムを的確に低減することができる。
　＜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。
　・各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬの履歴情報及び各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬの個体差により、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬの閾値電圧Ｖｔｈが変化することがある。そこで、各駆動部５２ａ，５２ｂは、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬの温度を取得することに加えて、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬの履歴情報及び各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬの個体差を取得してもよい。各駆動部５２ａ，５２ｂは、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬの温度に代えて、取得した各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬの履歴情報及び個体差のうち少なくとも１つに基づいて、各判定電圧Ｖｊ１，Ｖｊ２を設定してもよい。また、各駆動部５２ａ，５２ｂは、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬの温度と、履歴情報及び個体差のうち少なくとも一方とに基づいて各判定電圧Ｖｊ１、Ｖｊ２を設定してもよい。
　各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬの履歴情報は、例えば、直流電源３０の電圧が各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬに印加された累計時間、及び各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬの累計スイッチング回数のうち少なくとも１つである。各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬの個体差は、例えば、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬの製造ばらつきによって個別に異なる値となる情報であり、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬの電気的特性や熱的特性である。
　・スイッチングデバイス部２０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。
　・各駆動部５２ａ，５２ｂは、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬのゲート電圧に代えて、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬのコレクタエミッタ間に流れる電流及びコレクタエミッタ間の電圧を取得してもよい。各駆動部５２ａ，５２ｂは、取得した各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬのコレクタエミッタ間に流れる電流及びコレクタエミッタ間の電圧に基づいて、各判定電圧Ｖｊ１，Ｖｊ２を設定してもよい。
　また、各駆動部５２ａ，５２ｂは、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬのオンオフを判定するのに、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬのゲート電圧に代えて、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬのコレクタエミッタ間に流れる電流及びコレクタエミッタ間の電圧、ゲート電圧の時間変化量、コレクタエミッタ間に流れる電流の時間変化量及びコレクタエミッタ間の電圧の時間変化量を用いてもよい。
　・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 (5)

  1. 　互いに直列接続された上下アームのスイッチ（ＳＷＨ，ＳＷＬ）を駆動するスイッチの駆動装置（４０）において、
    　前記スイッチのオンオフを判定する判定部と、
    　上下アームのうち一方の前記スイッチがオフしたと判定された場合、他方の前記スイッチをオンさせる駆動部と、
    を備え、
    　前記判定部は、前記スイッチのオンオフを判定する判定パラメータを、前記スイッチの特性に応じて可変設定する、スイッチの駆動装置。
  2. 　前記スイッチの温度又は前記スイッチの温度相関値のいずれかである判定温度を取得する温度取得部と、
    　前記スイッチのゲート電圧を取得する電圧取得部と、を備え、
    　前記判定部は、
    　前記判定パラメータとしての判定電圧を、取得された前記判定温度が低いほど高く設定し、
    　前記スイッチのゲート電圧が前記判定電圧以上の場合、前記スイッチがオンしたと判定し、前記スイッチのゲート電圧が前記判定電圧未満の場合、前記スイッチがオフしたと判定する、請求項１に記載のスイッチの駆動装置。
  3. 　前記スイッチは、該スイッチの温度を検出する温度センサ（ＳＤ）とともにモジュール（ＰＷＣ）を構成しており、
    　前記取得部は、前記判定温度として、前記温度センサの検出温度を取得する、請求項２に記載のスイッチの駆動装置。
  4. 　前記判定部及び前記駆動部は、高圧領域に設けられており、
    　前記駆動部は、
    　下アームの前記スイッチがオフしたと判定された場合、上アームの前記スイッチをオンさせる上アーム駆動部（５２ａ）と、
    　上アームの前記スイッチがオフしたと判定された場合、下アームの前記スイッチをオンさせる下アーム駆動部（５２ｂ）と、を有し、
    　前記高圧領域に設けられ、上アームの前記スイッチがオン又はオフしたと判定されたこと示す信号を、前記下アーム駆動部に伝達する第１伝達部（５３ａ）と、
    　前記高圧領域に設けられ、下アームの前記スイッチがオン又はオフしたと判定されたことを示す信号を、前記上アーム駆動部に伝達する第２伝達部（５３ｂ）と、
    　前記高圧領域とは電気的に絶縁された低圧領域に設けられ、上下アームの前記スイッチをオンオフさせるスイッチング指令を生成し、前記上アーム駆動部及び前記下アーム駆動部に送信する指令生成部（５１）と、を備え、
    　前記上アーム駆動部は、オン指令の前記スイッチング指令を受信し、かつ、下アームの前記スイッチがオフしたと判定されたことを示す信号を前記第２伝達部から受信した場合、上アームの前記スイッチをオンさせ、
    　前記下アーム駆動部は、オン指令の前記スイッチング指令を受信し、かつ、上アームの前記スイッチがオフしたと判定されたことを示す信号を前記第１伝達部から受信した場合、下アームの前記スイッチをオンさせる、請求項１～３のいずれか１項に記載のスイッチの駆動装置。
  5. 　コンピュータ（５１）を備え、互いに直列接続された上下アームのスイッチ（ＳＷＨ，ＳＷＬ）を駆動するスイッチの駆動装置（４０）に適用されるプログラムにおいて、
    　前記スイッチのオンオフを判定する判定処理と、
    　上下アームのうち一方の前記スイッチがオフしたと判定された場合、他方の前記スイッチをオンさせる駆動処理と、を前記コンピュータに実行させ、
    　前記判定処理において、前記スイッチのオンオフを判定する判定パラメータを、前記スイッチの特性に応じて可変設定する、プログラム。
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JP2000323977A (ja) * 1999-05-11 2000-11-24 Denso Corp 出力回路
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