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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-01-15
(45)【発行日】2024-01-23
(54)【発明の名称】過電流検出装置
(51)【国際特許分類】
H02M 1/08 20060101AFI20240116BHJP
H02M 1/00 20070101ALI20240116BHJP
H02M 7/48 20070101ALI20240116BHJP
H03K 17/08 20060101ALI20240116BHJP
H03K 17/567 20060101ALI20240116BHJP
【ＦＩ】
H02M1/08 A
H02M1/00 H
H02M7/48 M
H03K17/08 Z
H03K17/567
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2020154835
(22)【出願日】2020-09-15
(65)【公開番号】P2022048807
(43)【公開日】2022-03-28
【審査請求日】2022-12-14
(73)【特許権者】
【識別番号】000004260
【氏名又は名称】株式会社デンソー
(74)【代理人】
【識別番号】100121821
【弁理士】
【氏名又は名称】山田 強
(74)【代理人】
【識別番号】100139480
【弁理士】
【氏名又は名称】日野 京子
(74)【代理人】
【識別番号】100125575
【弁理士】
【氏名又は名称】松田 洋
(74)【代理人】
【識別番号】100175134
【弁理士】
【氏名又は名称】北 裕介
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 智貴
(72)【発明者】
【氏名】渡邉 一範
【審査官】東 昌秋
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１７／１０４０７７（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１９／０７７８９５（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１４／１１５２７２（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１９－１２２１７５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－１８７１７２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－４２４１６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｍ １／００－ ７／９８
Ｈ０３Ｋ １７／００－１７／７０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
対象スイッチ（ＳＷＨ，ＳＷＬ）の端子間電圧（ＶＨ，ＶＬ）に基づいて決まる電圧である検出電圧（Ｖｄ）を検出する検出部（４８２）と、前記対象スイッチがターンＯＮされてから所定期間経過するまでの期間である第１期間（Ｔ１）において、前記検出電圧に基づいて、前記対象スイッチに過電流が流れている過電流異常か否かを判定する第１判定処理を行う第１判定部（４８３）と、
前記第１期間に続く期間であって前記対象スイッチがＯＮの期間である第２期間（Ｔ２）において、前記第１判定処理を行った場合よりも早期に前記過電流異常と判定する第２判定処理を行う第２判定部（４８４）と、を有し、
前記対象スイッチは、高電位用端子と低電位用端子とを有し、
前記第１判定部は、前記高電位用端子側から前記低電位用端子側に電流が流れる順電流期間における前記第１期間において前記第１判定処理を行い、
前記第２判定部は、前記第２期間、及び前記低電位用端子側から前記高電位用端子側に電流が流れる逆電流期間（Ｔ３）において、前記第２判定処理を行う、
過電流検出装置（４０Ｈ，４０Ｌ）。
【請求項2】
前記第１判定部は、前記第１判定処理として、前記検出電圧が判定電圧（Ｖｔｈ）を超えている時間である過電圧時間（Ｔ）が、第１フィルタ時間（Ｔｔｈ１）を経過したことを条件に、前記過電流異常であると判定する処理を行い、前記第２判定部は、前記第２判定処理として、前記過電圧時間が、前記第１フィルタ時間よりも短い第２フィルタ時間（Ｔｔｈ２）を経過したことを条件に、前記過電流異常であると判定する処理を行う、請求項１に記載の過電流検出装置。
【請求項3】
前記第２フィルタ時間は、前記検出電圧にサージ電圧が重畳する期間よりも長い、請求項２に記載の過電流検出装置。
【請求項4】
前記第１判定部は、前記第１判定処理として、前記検出電圧が第１判定電圧（Ｖｔｈ１）を超えたことを条件に、前記過電流異常であると判定する処理を行い、前記第２判定部は、前記第２判定処理として、前記検出電圧が前記第１判定電圧よりも低い第２判定電圧（Ｖｔｈ２）を超えたことを条件に、前記過電流異常であると判定する処理を行う、請求項１に記載の過電流検出装置。
【請求項5】
電圧源（４６１）と、前記対象スイッチに対して並列に接続されていると共に前記電圧源から電圧が供給されるコンデンサ（４４）と、を有し、前記検出電圧は前記コンデンサの端子間電圧であり、
前記第２判定部は、前記第２判定処理として、前記第１判定処理が行われる場合よりも前記電圧源と前記コンデンサとの間の電気抵抗（４６３，４６４）を前記第１判定処理が行われる場合よりも小さくすることにより、前記第１判定処理が行われる場合よりも前記コンデンサを高速で充電する処理を行う、請求項１に記載の過電流検出装置。
【請求項6】
前記第２判定部は、前記第２判定処理として、前記対象スイッチを流れる電流に基づいて、前記過電流異常であるか否かを判定する処理を行う、請求項１に記載の過電流検出装置。
【請求項7】
対象スイッチ（ＳＷＨ，ＳＷＬ）の端子間電圧（ＶＨ，ＶＬ）に基づいて決まる電圧である検出電圧（Ｖｄ）を検出する検出部（４８２）と、
前記対象スイッチがターンＯＮされてから所定期間経過するまでの期間である第１期間（Ｔ１）において、前記検出電圧に基づいて、前記対象スイッチに過電流が流れている過電流異常か否かを判定する第１判定処理を行う第１判定部（４８３）と、
前記第１期間に続く期間であって前記対象スイッチがＯＮの期間である第２期間（Ｔ２）において、前記第１判定処理を行った場合よりも早期に前記過電流異常と判定する第２判定処理を行う第２判定部（４８４）と、を有し、
前記対象スイッチがターンＯＮされた後、前記検出電圧が増加から減少に転じたことを条件に、前記第１期間から前記第２期間に移行したと判定する、
過電流検出装置（４０Ｈ，４０Ｌ）。
【請求項8】
前記対象スイッチは、ゲート端子を有し、前記対象スイッチは、前記高電位用端子と前記ゲート端子との間の電圧、又は前記ゲート端子と低電位用端子との間の電圧であるゲート電圧が閾値電圧以上になるとＯＮになる半導体スイッチであり、
前記ゲート電圧の変化に基づいて、前記第１期間から前記第２期間に移行したと判定する、請求項１～６のいずれか１項に記載の過電流検出装置。
【請求項9】
対象スイッチ（ＳＷＨ，ＳＷＬ）の端子間電圧（ＶＨ，ＶＬ）に基づいて決まる電圧である検出電圧（Ｖｄ）を検出する検出部（４８２）と、
前記対象スイッチがターンＯＮされてから所定期間経過するまでの期間である第１期間（Ｔ１）において、前記検出電圧に基づいて、前記対象スイッチに過電流が流れている過電流異常か否かを判定する第１判定処理を行う第１判定部（４８３）と、
前記第１期間に続く期間であって前記対象スイッチがＯＮの期間である第２期間（Ｔ２）において、前記第１判定処理を行った場合よりも早期に前記過電流異常と判定する第２判定処理を行う第２判定部（４８４）と、を有し、
前記対象スイッチは、高電位用端子と低電位用端子と制御用端子とを有し、
前記対象スイッチは、前記高電位用端子と前記制御用端子との間の電圧、又は前記制御用端子と低電位用端子との間の電圧である制御用電圧が閾値電圧以上になるとＯＮになる半導体スイッチであり、
前記低電位用端子側から前記高電位用端子側に電流が流れる逆電流期間（Ｔ３）には、前記高電位用端子側から前記低電位用端子側に電流が流れる順電流期間に比べて前記制御用電圧を小さくする制御部（４８）を有する、
過電流検出装置（４０Ｈ，４０Ｌ）。
【請求項10】
前記対象スイッチに対して並列に接続されているコンデンサ（４４１，４４２）の直列接続体を有し、前記検出部は、前記コンデンサにより分圧された電圧を前記検出電圧として検出する、請求項１～４，６，７，９のいずれか１項に記載の過電流検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、回路に過電流が流れている過電流異常を検出する過電流検出装置に関する。
【背景技術】
【0002】
スイッチを有する回路に対する過電流検出装置の中には、スイッチをＯＮにした際のスイッチの端子間電圧に基づいて過電流異常か否かを判定するものがある。
【0003】
具体的には、正常時においてスイッチをＯＮにした場合には、スイッチの端子間電圧は所定の飽和電圧にまで低下する。他方、回路に短絡等が生じている場合においてスイッチをＯＮにした際には、スイッチに想定以上の大電流が流れることにより、スイッチの端子間電圧は飽和電圧以上の不飽和電圧になってしまう。
【0004】
その点を利用して、スイッチの端子間電圧が飽和電圧であるか不飽和電圧であるかに基づいて、過電流異常か否かを判定する。以上のような技術を示す文献としては、次の特許文献１がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特許第５８６１７８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
スイッチのターンＯＮ直後においては、正常時であっても、直ちにスイッチの端子間電圧が飽和電圧にまで低下する訳ではなく、不飽和電圧から多少のタイムラグをおいて飽和電圧に低下する。そのため、ターンＯＮ直後において、直ちにスイッチの端子間電圧が不飽和電圧であることに基づいて、過電流異常と判定したのでは、回路が正常であるにも関わらず、過電流異常と誤判定してしまうおそれがある。
【0007】
そのため、不飽和電圧であるなら直ちに過電流異常と判定するのではなく、例えば、誤判定を避けるためのフィルタ時間等を設定して、フィルタ時間経過後等においても不飽和電圧であることに基づいて、過電流異常と判定する必要がある。
【0008】
他方、回路の正常時において、ターンＯＮからしばらく経過した後では、基本的にはスイッチの端子間電圧は飽和電圧を維持する。そのため、回路の正常時において、ターンＯＮからしばらく経過した後では、ターンＯＮ直後とは違い、スイッチの端子間電圧が長時間不飽和電圧となる可能性は低い。それにも関わらず、過剰なフィルタ時間等を設定したのでは、過電流異常か否かの判定が無駄に遅くなり、フェイルセーフ処理等の対処の遅れに繋がる。
【0009】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ターンＯＮ直後において正常なのに過電流異常とする誤判定を抑制しつつ、過電流異常を速やかに検出できる過電流検出装置を提供することを、主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の電流検出装置は、検出部と第１判定部と第２判定部とを有する。前記検出部は、対象スイッチの端子間電圧に基づいて決まる電圧である検出電圧を検出する。前記第１判定部は、前記対象スイッチがターンＯＮされてから所定期間経過するまでの期間である第１期間において、前記検出電圧に基づいて、前記対象スイッチに過電流が流れている過電流異常か否かを判定する第１判定処理を行う。前記第２判定部は、前記第１期間に続く期間であって前記対象スイッチがＯＮの期間である第２期間において、前記第１判定処理を行った場合よりも早期に前記過電流異常と判定する第２判定処理を行う。
【0011】
本発明によれば、ターンＯＮ直後の第１期間においては第１判定処理を行う一方、第１期間に続く第２期間においては、第１判定処理よりも早期に過電流異常であると判定する第２判定処理を行う。そのため、ターンＯＮ直後の第１期間においては、第２期間よりも判定に時間をかけることにより、正常なのに過電流異常とする誤判定を抑制しつつも、第１期間に続く第２期間においては、過電流異常を速やかに検出できる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】第１実施形態のインバータ及びその周辺を示す回路図
【図2】駆動回路及びその周辺を示す回路図
【図3】スイッチ間電圧及びデサット検出電圧を示すグラフ
【図4】第２実施形態の駆動回路を示す回路図
【図5】スイッチ間電圧及びデサット検出電圧の推移を示すグラフ
【図6】第３実施形態の駆動回路を示す回路図
【図7】スイッチ間電圧及びデサット検出電圧の推移を示すグラフ
【図8】第４実施形態の駆動回路及びその周辺を示す回路図
【図9】第５実施形態のゲート電圧の推移を示すグラフ
【図10】第６実施形態の駆動回路及びその周辺を示す回路図
【図11】第７実施形態の駆動回路及びその周辺を示す回路図
【発明を実施するための形態】
【0013】
次に本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。ただし、本発明は実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して実施できる。
【0014】
［第１実施形態］
図１は、本実施形態で診断対象となるインバータ３０及びその周辺を示す回路図である。インバータ３０は、バッテリ１０及び回転電機６０に電気的に接続されている。なお、以下では、「電気的に接続」されていることを、単に「接続」されているという。インバータ３０は、バッテリ１０から供給される直流電力を３相交流電力に変換して回転電機６０に供給することにより力行を行い、回転電機６０で発生する交流電力を直流電力に変換してバッテリ１０に供給することにより回生を行う。
図１は、本実施形態で診断対象となるインバータ３０及びその周辺を示す回路図である。インバータ３０は、バッテリ１０及び回転電機６０に電気的に接続されている。なお、以下では、「電気的に接続」されていることを、単に「接続」されているという。インバータ３０は、バッテリ１０から供給される直流電力を３相交流電力に変換して回転電機６０に供給することにより力行を行い、回転電機６０で発生する交流電力を直流電力に変換してバッテリ１０に供給することにより回生を行う。
【0015】
回転電機６０は、ロータとステータとを有する。ロータは、ロータ磁石を有する。ステータは、ステータコアと、ステータコアに巻回されたＵ～Ｗの各相のコイル６１～６３とを有する。各相のコイル６１～６３の一端どうしは、中性点で接続されている。
【0016】
インバータ３０は、Ｕ～Ｗの相毎に、上スイッチＳＷＨ及び下スイッチＳＷＬと、それらを駆動する駆動回路４０とを有する。上下の各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬは、Ｎチャンネル型のＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）であって、コレクタｃが高電位用端子を構成し、エミッタｅが低電位用端子を構成し、ゲートｇが制御用端子を構成している。
【0017】
各相のコイル６１～６３における中性点とは反対側の端は、自身の相の上スイッチＳＷＨのエミッタｅと、自身の相の下スイッチＳＷＬのコレクタｃとに接続されている。各相の上スイッチＳＷＨのコレクタｃは、バッテリ１０の正極端子に接続され、各相の下スイッチＳＷＬのエミッタｅは、バッテリ１０の負極端子に接続されている。それにより、各相のコイル６１～６３における中性点とは反対側の端は、自身の相の上スイッチＳＷＨを介してバッテリ１０の正極端子に接続されると共に、自身の相の下スイッチＳＷＬを介してバッテリ１０の負極端子に接続されている。
【0018】
上下の各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬに対しては、フリーホイールダイオードＤが逆並列接続されている。つまり、各フリーホイールダイオードＤのアノードは、自身に対応するスイッチＳＷＨ／ＳＷＬのエミッタｅに接続され、各フリーホイールダイオードＤのカソードは、自身に対応するスイッチＳＷＨ／ＳＷＬのコレクタｃに接続されている。
【0019】
インバータ３０は、さらに平滑コンデンサ３１を有する。平滑コンデンサ３１の高電位用端子は、各相の上スイッチＳＷＨのコレクタｃに接続され、平滑コンデンサ３１の低電位用端子は、各相の下スイッチＳＷＬのエミッタｅに接続されている。
【0020】
各上スイッチＳＷＨ及び各下スイッチＳＷＬのゲートｇには、自身に対応する相の駆動回路４０が接続されている。各駆動回路４０は、力行時には、自身に対応する相の上スイッチＳＷＨ及び下スイッチＳＷＬのＯＮ／ＯＦＦを制御することにより、各コイル６１～６３にロータを回転させるための３相交流電流を発生させる。また、各駆動回路４０は、回生時には、自身に対応する相の上スイッチＳＷＨ及び下スイッチＳＷＬをＯＦＦに固定したり、ＯＮ／ＯＦＦに制御したりすることにより、コイル６１～６３に発生する交流電力を直流電力に変換する。
【0021】
図２は、駆動回路４０及びその周辺を示す回路図である。駆動回路４０は、上スイッチＳＷＨを駆動する上駆動回路４０Ｈと、下スイッチＳＷＬを駆動する下駆動回路４０Ｌとを有する。以下では、上駆動回路４０Ｈについてのみ説明する。下駆動回路４０Ｌについての説明は、以下に示す上駆動回路４０Ｈの説明において「上」及び「下」の各方を他方に読み替えると共に、符号を該当するものに読み替えたものと同様であるため、その記載を省略する。
【0022】
上駆動回路４０Ｈは、上スイッチＳＷＨを駆動するための構成として、スイッチ制御端子ｐ２を有する制御回路４８を備えており、スイッチ制御端子ｐ２には、上スイッチＳＷＨのゲートｇが接続されている。スイッチ制御端子ｐ２の出力電位がＬｏｗになると、上スイッチＳＷＨのゲートｇの電位とエミッタｅの電位との差であるゲート電圧が閾値電圧未満になり、上スイッチＳＷＨがＯＦＦになる。他方、スイッチ制御端子ｐ２の出力電位がＨｉになると、ゲート電圧が閾値電圧以上になり、上スイッチＳＷＨがＯＮになる。これらのＯＮ／ＯＦＦにより、力行や回生のためのスイッチ制御を行う。
【0023】
さらに、上駆動回路４０Ｈは、上記の過電流異常を検出するために、コンデンサ４４と定電流源４６と放電スイッチ４５とを有する。よって、上駆動回路４０Ｈは、過電流検出装置を兼ねている。
【0024】
コンデンサ４４は、上スイッチＳＷＨに対して、ダイオード４３を介して並列接続されている。具体的には、ダイオード４３は、アノードがコンデンサ４４の高電位用端子に接続され、カソードが上スイッチＳＷＨのコレクタｃに接続されている。コンデンサ４４の低電位用端子は、上スイッチＳＷＨのエミッタｅに接続されている。定電流源４６は、コンデンサ４４の高電位用端子に対して接続されており、コンデンサ４４に定電流を給電する。
【0025】
放電スイッチ４５は、コンデンサ４４に対して並列接続されている。具体的には、放電スイッチ４５は、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）であって、ドレインｄｒが高電位用端子を構成し、ソースｓｏが低電位用端子を構成し、ゲートｇａが制御用端子を構成している。放電スイッチ４５は、ドレインｄｒがコンデンサ４４の高電位用端子に接続され、ソースｓｏがコンデンサ４４の低電位用端子に接続されている。
【0026】
制御回路４８は、さらに放電制御端子ｐ３を有し、放電制御端子ｐ３には、放電スイッチ４５のゲートｇａが接続されている。制御回路４８は、スイッチ制御端子ｐ２の出力電位がＬｏｗになると放電制御端子ｐ３の出力電位がＨｉになり、スイッチ制御端子ｐ２の出力電位がＨｉになると放電制御端子ｐ３の出力電位がＬｏｗになるように構成されている。つまり、制御回路４８は、上スイッチＳＷＨをＯＦＦに制御する間は、放電スイッチ４５をＯＮに制御し、上スイッチＳＷＨをＯＮに制御する間は、放電スイッチ４５をＯＦＦに制御する。
【0027】
制御回路４８は、さらに正極側検出端子ｐ１と負極側検出端子ｐ４とを有すると共に、検出部４８２と第１判定部４８３と第２判定部４８４とを有する。なお、これら検出部４８２、第１判定部４８３、第２判定部４８４は、模式的に示しており、例えば、これら３つのうちの２つ以上の少なくとも一部ずつが、共通の構成であってもよい。以下では、第１判定部４８３及び第２判定部４８４を、まとめて「判定部４８３，４８４」という。
【0028】
正極側検出端子ｐ１は、コンデンサ４４の高電位用端子に接続されている。負極側検出端子ｐ４は、コンデンサ４４の低電位用端子に接続されている。検出部４８２は、正極側検出端子ｐ１に入力される電位と、負極側検出端子ｐ４に入力される電位との差から、コンデンサ４４の端子間電圧を検出する。以下では、その端子間電圧を「デサット検出電圧Ｖｄ」とする。判定部４８３，４８４は、そのデサット検出電圧Ｖｄに基づいて、上記の過電流異常であるか否か判定する。以下にその判定原理を説明する。
【0029】
以下では、上下の各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬのコレクタエミッタ間の電圧を、「上スイッチ間電圧ＶＨ」とし、下スイッチＳＷＬのコレクタエミッタ間の電圧を、「下スイッチ間電圧ＶＬ」とする。
【0030】
上スイッチＳＷＨがＯＦＦである間は、放電スイッチ４５がＯＮでありコンデンサ４４が放電されるため、コンデンサ４４には充電されない。他方、上スイッチＳＷＨがＯＮになると、放電スイッチ４５がＯＦＦになるので、定電流源４６からの給電がコンデンサ４４に蓄積されることにより、コンデンサ４４が充電される。
【0031】
ここで、コンデンサ４４はダイオード４３を介して上スイッチＳＷＨに並列接続されているので、コンデンサ４４の端子間電圧であるデサット検出電圧Ｖｄが、上スイッチ間電圧ＶＨよりも高くなると、定電流源４６からの給電が、コンデンサ４４には充電されず、ダイオード４３を通過して上スイッチＳＷＨ側に流れ出る。そのため、コンデンサ４４は、基本的には上スイッチ間電圧ＶＨ以上には充電されない。そのため、放電スイッチ４５がＯＮになると、最終的には、デサット検出電圧Ｖｄが上スイッチ間電圧ＶＨと略等しくなる。なお、正確には、ダイオード４３に流れる電流や、コンデンサ４４と上スイッチＳＷＨとの間の配線に流れる電流によるドロップ電圧の分だけ、デサット検出電圧Ｖｄの方が上スイッチ間電圧ＶＨよりも高くなる。ただし、そのドロップ電圧は僅かなので、ここでは、上記のとおり、デサット検出電圧Ｖｄと上スイッチ間電圧ＶＨとが「略等しく」なると表現する。
【0032】
ところで、インバータ３０の正常時においては、上スイッチＳＷＨがＯＮの時には、必ず同じ相の下スイッチＳＷＬはＯＦＦになるように制御される。同じ相の上スイッチＳＷＨと下スイッチＳＷＬとが同時にＯＮになると、バッテリ１０の正極端子が負極端子に短絡してしまうからである。その関係上、インバータ３０の正常時において、上スイッチＳＷＨがＯＮになると、バッテリ電圧の大部分は、ＯＦＦである下スイッチＳＷＬのコレクタエミッタ間にかかり、上スイッチ間電圧ＶＨは、飽和電圧Ｖｓａｔにまで低下する。他方、下スイッチＳＷＬの端子間で短絡が生じているショート異常時において、上スイッチＳＷＨがＯＮになると、上スイッチＳＷＨに過電流（短絡電流）が流れることにより、上スイッチ間電圧ＶＨは、飽和電圧Ｖｓａｔよりも高い不飽和電圧となる。なお、ここでの下スイッチＳＷＬの端子間での短絡とは、下スイッチＳＷＬのオープン故障の他、下スイッチＳＷＬのコレクタｃに接続されている配線とエミッタｅに接続されている配線との配線間での短絡も含む。
【0033】
そして、上述の通り、コンデンサ４４の端子間電圧であるデサット検出電圧Ｖｄは、最終的には、上スイッチ間電圧ＶＨと略等しくなる。そのため、判定部４８３，４８４は、デサット検出電圧Ｖｄが飽和電圧Ｖｓａｔと略等しければインバータ３０が正常であり、デサット検出電圧Ｖｄが不飽和電圧であれば、過電流異常であると判定できる。
【0034】
以上に示した判定原理に基づいて上駆動回路４０Ｈが実際に行う判定について、以下に説明する。以下では、デサット検出電圧Ｖｄが、飽和電圧Ｖｓａｔよりも高い判定電圧Ｖｔｈを上回っている時間を、「過電圧時間Ｔ」とする。判定部４８３，４８４は、過電圧時間Ｔが所定のフィルタ時間Ｔｔｈ１，Ｔｔｈ２を超えたことを条件に、過電流異常であると判定する。具体的には、第１判定部４８３は、過電圧時間Ｔが所定の第１フィルタ時間Ｔｔｈ１を超えたことを条件に、過電流異常と判定する第１判定処理を行う。他方、第２判定部４８４は、過電圧時間Ｔが、第１フィルタ時間Ｔｔｈ１よりも短い第２フィルタ時間Ｔｔｈ２を超えたことを条件に、過電流異常と判定する第２判定処理を行う。
【0035】
以下では、上スイッチＳＷＨのコレクタ側からエミッタ側に電流が流れる期間を「順電流期間」とする。また、上スイッチＳＷＨのエミッタ側からコレクタ側に電流が流れる期間、すなわちここでは、上スイッチＳＷＨに逆並列接続されているフリーホイールダイオードＤのアノードからカソードに電流が流れる期間を「逆電流期間Ｔ３」とする。また以下では、上スイッチＳＷＨがターンＯＮされてから所定時間経過するまでの期間を、「第１期間Ｔ１」とし、第１期間Ｔ１に続く期間であっての上スイッチＳＷＨがＯＮである期間を「第２期間Ｔ２」とする。
【0036】
制御回路４８は、順電流期間及び逆電流期間Ｔ３のいずれであるか、並びに第１期間Ｔ１及び第２期間Ｔ２のいずれであるかに基づいて、第１判定処理及び第２判定処理の切り替えを行う。以下にその切り替えの詳細について説明する。
【0037】
制御回路４８は、順電流期間であるか逆電流期間Ｔ３であるか判定する。その判定は、例えばバッテリ１０とインバータ３０との間の電流の方向に基づいて行ってもよいし、その他の検出値や指令値等からの算出に基づいて行ってもよい。
【0038】
制御回路４８は、順電流期間において、第１期間Ｔ１であるか第２期間Ｔ２であるかを判定する。具体的には、制御回路４８は、ターンＯＮ後にデサット検出電圧Ｖｄが増加して飽和電圧Ｖｓａｔ以上の所定電圧を超えてから減少に転じたことに基づいて、第１期間Ｔ１から第２期間Ｔ２に移行したと判定する。そのため、制御回路４８は、スイッチ制御端子ｐ２の出力電位をＨｉにしてからデサット検出電圧Ｖｄが当該減少に転じるまでは、第１期間Ｔ１である判定し、当該減少に転じてから、スイッチ制御端子ｐ２の出力電位をＬｏｗにするまでは、第２期間Ｔ２であると判定する。
【0039】
制御回路４８は、順電流期間における第１期間Ｔ１においては、第１判定部４８３により第１判定処理を行う。すなわち、過電圧時間Ｔが第１フィルタ時間Ｔｔｈ１を経過したことを条件に、過電流異常と判定する。他方、第２期間Ｔ２又は逆電流期間Ｔ３においては、第２判定部４８４により第２判定処理を行う。すなわち、過電圧時間Ｔが、第１フィルタ時間Ｔｔｈ１よりも短い第２フィルタ時間Ｔｔｈ２を経過したことを条件に、過電流異常と判定する。
【0040】
制御回路４８は、第１判定部４８３又は第２判定部４８４により、過電流異常と判定した場合には、上スイッチＳＷＨをターンＯＦＦするフェイルセーフ処理を行う。
【0041】
ところで、逆電流期間Ｔ３におけるインバータ３０の正常時においては、上スイッチＳＷＨをＯＮに制御している期間においても、上スイッチＳＷＨに順方向に電流が流れることが無いので、上スイッチＳＷＨのゲート電圧を小さくしても特に問題はない。他方、逆電流期間Ｔ３であっても、下スイッチＳＷＬの端子間に短絡が発生した際には、上スイッチＳＷＨのゲート電圧が高いほど、上スイッチＳＷＨに順方向に大電流が流れる。そこで、制御回路４８は、逆電流期間Ｔ３であると判定した場合には、逆電流期間Ｔ３であると判定しない場合に比べて上スイッチＳＷＨのゲート電圧を小さくなるように制御する。すなわち、スイッチ制御端子ｐ２の出力電位がＨｉの時の当該出力電位を、抑えるように制御する。
【0042】
また、インバータ３０の稼働時には、インバータ３０に重畳される重畳サージにより、デサット検出電圧Ｖｄが所定の重畳サージ期間の間、変動することがある。そのため、第１フィルタ時間Ｔｔｈ１よりも短い第２フィルタ時間Ｔｔｈ２でさえ、その重畳サージ期間よりも長くなるように設定されている。
【0043】
次に、図３のタイムチャートを参照しつつ、上駆動回路４０Ｈによる過電流異常の検出について説明する。
【0044】
図３（ａ）は、インバータ３０の正常時における順電流期間での上スイッチ間電圧ＶＨ及びデサット検出電圧Ｖｄの推移を示すグラフである。タイミング＃２において上スイッチＳＷＨがターンＯＮされると、第１期間Ｔ１が開始されたと判定されて、フィルタ時間として第１フィルタ時間Ｔｔｈ１が設定される、つまり、第１判定処理が開始される。それと共に、放電スイッチ４５がターンＯＦＦされる。このとき、上スイッチＳＷＨのターンＯＮにより、上スイッチ間電圧ＶＨが減少を開始すると共に、放電スイッチ４５のターンＯＦＦにより、デサット検出電圧Ｖｄが増加を開始する。
【0045】
上スイッチ間電圧ＶＨの減少は、上スイッチ間電圧ＶＨが飽和電圧Ｖｓａｔになるまで続く。他方、デサット検出電圧Ｖｄの増加は、デサット検出電圧Ｖｄが上スイッチ間電圧ＶＨと等しくなるまで続く。そのため、デサット検出電圧Ｖｄは、一旦、飽和電圧Ｖｓａｔよりも高い上スイッチ間電圧ＶＨになった後、上スイッチ間電圧ＶＨの減少と共に飽和電圧Ｖｓａｔまで減少する。このとき、タイミング＃３において、デサット検出電圧Ｖｄが増加から減少に転じたことに基づいて、第１期間Ｔ１から第２期間Ｔ２に移行したと判定されて、フィルタ時間が第１フィルタ時間Ｔｔｈ１から第２フィルタ時間Ｔｔｈ２に切り替えられる。つまり、第１判定処理から第２判定に切り替えられる。
【0046】
このように、順電流期間における第１期間Ｔ１には、正常時であってもデサット検出電圧Ｖｄが一旦不飽和電圧になる。そのため、第１フィルタ時間Ｔｔｈ１は、この時の不飽和電圧によって過電流異常と誤判定されないだけ、十分に長いものとなっている。
【0047】
図３（ｂ）は、順電流期間において、第１期間Ｔ１以前に下スイッチＳＷＬの端子間で短絡が生じた場合としての第１期間以前短絡ケースにおける、上スイッチ間電圧ＶＨ及びデサット検出電圧Ｖｄの推移を示すグラフである。まず、上スイッチＳＷＨのＯＦＦ期間におけるタイミング＃１に下スイッチＳＷＬの端子間で短絡が生じる。その後のタイミング＃２に、上スイッチＳＷＨがターンＯＮされると、フィルタ時間として第１フィルタ時間Ｔｔｈ１が設定されて第１判定処理が開始されると共に、放電スイッチ４５がターンＯＦＦされる。
【0048】
このとき、上スイッチＳＷＨのターンＯＮにより、上スイッチ間電圧ＶＨは、一旦減少を開始するが、下スイッチＳＷＬの端子間で短絡していることにより、上スイッチＳＷＨには過剰な電流が流れて、上スイッチ間電圧ＶＨが再び増加する。そのため、デサット検出電圧Ｖｄは、上スイッチ間電圧ＶＨに到達できず、増加を継続する。デサット検出電圧Ｖｄが判定電圧Ｖｔｈを超えて、過電圧時間Ｔがタイミング＃４において第１フィルタ時間Ｔｔｈ１を経過すると、フェイルセーフ処理により、上スイッチＳＷＨがターンＯＦＦされる。それに伴い、放電スイッチ４５がターンＯＮされ、デサット検出電圧Ｖｄが減少する。
【0049】
図３（ｃ）は、順電流期間において、第２期間Ｔ２に下スイッチＳＷＬの端子間で短絡が生じた場合としての第２期間短絡ケースにおける、上スイッチ間電圧ＶＨ及びデサット検出電圧Ｖｄの推移を示すグラフである。図３（ｃ）については、図３（ａ）に示す正常時と異なる点を中心に説明する。
【0050】
タイミング＃３において、フィルタ時間が第１フィルタ時間Ｔｔｈ１から第２フィルタ時間Ｔｔｈ２に切り替わって第２判定処理が開始された後、第２期間Ｔ２内のタイミング＃５において下スイッチＳＷＬが短絡する。それにより、上スイッチＳＷＨに過剰な電流が流れて、上スイッチ間電圧ＶＨが増加する。それに追従する形でデサット検出電圧Ｖｄが増加する。デサット検出電圧Ｖｄが判定電圧Ｖｔｈを超えて、過電圧時間Ｔがタイミング＃６において第２フィルタ時間Ｔｔｈ２を経過すると、フェイルセーフ処理により上スイッチＳＷＨがターンＯＦＦされる。それに伴い、放電スイッチ４５がターンＯＮされて、デサット検出電圧Ｖｄが減少する。
【0051】
このときの第２フィルタ時間Ｔｔｈ２は、第１フィルタ時間Ｔｔｈ１よりも短い。そのため、フィルタ時間が第１フィルタ時間Ｔｔｈ１である場合に比べて、第１フィルタ時間Ｔｔｈ１と第２フィルタ時間Ｔｔｈ２との差である所定時間ΔＴだけ、上スイッチＳＷＨがターンＯＦＦされるタイミングが早くなる。
【0052】
図３（ｄ）は、逆電流期間Ｔ３において、下スイッチＳＷＬの端子間で短絡が生じた場合としての逆電流期間短絡ケースにおける、上スイッチ間電圧ＶＨ及びデサット検出電圧Ｖｄの推移を示すグラフである。
【0053】
逆電流期間Ｔ３における上スイッチＳＷＨがＯＦＦの期間においては、フリーホイールダイオードＤに流れる電流によるドロップ電圧により、上スイッチ間電圧ＶＨがマイナスになると共に、デサット検出電圧Ｖｄは略ゼロになる。その後、タイミング＃２において上スイッチＳＷＨがターンＯＮされると、フィルタ時間として第２フィルタ時間Ｔｔｈ２が設定されると共に、放電スイッチ４５がターンＯＦＦされる。
【0054】
このように逆電流期間Ｔ３には、上スイッチＳＷＨのターンＯＮと同時に第２フィルタ時間Ｔｔｈ２が設定されることにより、ターンＯＮ直後から第２判定処理が行われる。このとき、上スイッチＳＷＨのターンＯＮによっても、上スイッチＳＷＨに順方向に電流が流れることにはならないので、上スイッチ間電圧ＶＨはマイナスのままである。そのため、デサット検出電圧Ｖｄも略ゼロのままである。
【0055】
その後、タイミング＃７において、下スイッチＳＷＬの端子間で短絡が生じると、上スイッチＳＷＨに順方向に過剰な電流が流れることにより、上スイッチ間電圧ＶＨが増加すると共に、それに追従する形でデサット検出電圧Ｖｄが増加する。デサット検出電圧Ｖｄが判定電圧Ｖｔｈを超えて、過電圧時間Ｔがタイミング＃８において第２フィルタ時間Ｔｔｈ２を経過すると、フェイルセーフ処理により上スイッチＳＷＨがターンＯＦＦされる。それに伴い、放電スイッチ４５がターンＯＮされて、デサット検出電圧Ｖｄが減少する。
【0056】
このときも、図３（ｃ）の場合と同様に、フィルタ時間が第１フィルタ時間Ｔｔｈ１である場合に比べて、第１フィルタ時間Ｔｔｈ１と第２フィルタ時間Ｔｔｈ２との差である所定時間ΔＴだけ、上スイッチＳＷＨがターンＯＦＦされるタイミングが早くなる。
【0057】
本実施形態によれば、次の効果が得られる。
【0058】
順電流期間の第１期間Ｔ１においては第１判定処理を行う一方、第２期間Ｔ２や逆電流期間Ｔ３においては、第１判定処理よりも早期に過電流異常と判定する第２判定処理を行う。そのため、たとえ正常時であってもデサット検出電圧Ｖｄが一時的に不飽和電圧になる期間である、順電流期間の第１期間Ｔ１においては、判定に時間をかけることにより、正常なのに過電流異常とする誤判定を抑制できる。他方、それ以外の第２期間Ｔ２や逆電流期間Ｔ３においては、過電流異常を速やかに検出できる。
【0059】
第１判定処理では、過電圧時間Ｔが第１フィルタ時間Ｔｔｈ１を経過したことを条件に過電流異常と判定し、第２判定では、過電圧時間Ｔが、第１フィルタ時間Ｔｔｈ１よりも短い第２フィルタ時間Ｔｔｈ２を経過したことを条件に過電流異常と判定する。それにより、第１判定処理は時間をかけて慎重に行う一方、第２判定処理は速やかに行う構成を、効率的に実現できる。
【0060】
インバータ３０の稼働時には、インバータ３０に重畳される重畳サージにより、デサット検出電圧Ｖｄが所定の重畳サージ期間の間、変動することがある。その点、本実施形態では、第１フィルタ時間Ｔｔｈ１よりも短い第２フィルタ時間Ｔｔｈ２でさえ、その重畳サージ期間よりも長くなるように設定される。そのため、重畳サージにより過電流異常と誤判定されてしまう心配もない。
【0061】
制御回路４８は、デサット検出電圧Ｖｄが増加から減少に転じたことを条件に、第１期間Ｔ１から第２期間Ｔ２に移行したと判定する。それにより、第１期間Ｔ１であるか第２期間Ｔ２であるかを効率的に判定できる。
【0062】
上述のとおり、逆電流期間Ｔ３においては、正常時には、上スイッチＳＷＨのゲート電圧を小さくしても特に問題はない一方、下スイッチＳＷＬの端子間に短絡が発生した際には、上スイッチＳＷＨのゲート電圧が高いほど、上スイッチＳＷＨに順方向に大電流が流れる。その点、制御回路４８は、逆電流期間Ｔ３であると判定した場合には、逆電流期間Ｔ３であると判定しない場合に比べて上スイッチＳＷＨのゲート電圧を小さくなるように制御する。それにより、逆電流期間Ｔ３において下スイッチＳＷＬの端子間に短絡が生じた際に、上スイッチＳＷＨに順方向に大電流が流れるのを抑制できる。また、上記の上スイッチＳＷＨの場合と同様に、下スイッチＳＷＬのゲート電圧を制御することにより、逆電流期間Ｔ３において上スイッチＳＷＨの端子間に短絡が発生した際に、下スイッチＳＷＬに順方向に大電流が流れるのを抑制できる。
【0063】
［第２実施形態］
次に図４，図５を参照しつつ、判定電圧を切り替える第２実施形態について説明する。なお、以下の実施形態においては、それ以前の実施形態のものと同一の又は対応する部材等について同一の符号を付する。以下の各実施形態においても、上駆動回路４０Ｈについてのみ説明する。下駆動回路４０Ｌについての説明は、第１実施形態の場合と同様に、上駆動回路４０Ｈの説明において「上」及び「下」の各方を他方に読み替えると共に、符号を該当するものに読み替えたものと同様であるため、その記載を省略する。本実施形態については、第１実施形態をベースにこれと異なる点を中心に説明し、第１実施形態と同一又は類似の部分については、説明を適宜省略する。
次に図４，図５を参照しつつ、判定電圧を切り替える第２実施形態について説明する。なお、以下の実施形態においては、それ以前の実施形態のものと同一の又は対応する部材等について同一の符号を付する。以下の各実施形態においても、上駆動回路４０Ｈについてのみ説明する。下駆動回路４０Ｌについての説明は、第１実施形態の場合と同様に、上駆動回路４０Ｈの説明において「上」及び「下」の各方を他方に読み替えると共に、符号を該当するものに読み替えたものと同様であるため、その記載を省略する。本実施形態については、第１実施形態をベースにこれと異なる点を中心に説明し、第１実施形態と同一又は類似の部分については、説明を適宜省略する。
【0064】
本実施形態では、第１判定処理と第２判定処理との間で、フィルタ時間ではなく、判定電圧を切り替える。具体的には、第１判定処理では、判定電圧として第１判定電圧Ｖｔｈ１を設定し、第２判定処理では、判定電圧として、第１判定電圧Ｖｔｈ１よりも低い第２判定電圧Ｖｔｈ２を設定する。そして、第１判定処理では、デサット検出電圧Ｖｄが第１判定電圧Ｖｔｈ１を超えたことを条件に、過電流異常と判定し、第２判定では、デサット検出電圧Ｖｄが第２判定電圧Ｖｔｈ２を超えたことを条件に、過電流異常と判定する。判定電圧の切り替えは、例えば次の図４に示す構成により実現できる。
【0065】
図４は、本実施形態の駆動回路４０を示す回路図である。各制御回路４８は、第１コンパレータ４８５と第２コンパレータ４８７と判定回路４８９とを有する。第１コンパレータ４８５及び第２コンパレータ４８７が、検出部４８２を構成し、第１コンパレータ４８５及び判定回路４８９が、第１判定部４８３を構成し、第２コンパレータ４８７及び判定回路４８９が、第２判定部４８４を構成している。なお、この図４では、スイッチ制御端子ｐ２や放電制御端子ｐ３等の図示を省略している。
【0066】
第１コンパレータ４８５の非反転入力端子は、正極側検出端子ｐ１に接続され、第１コンパレータ４８５の反転入力端子は、第１電圧源４８６を介して負極側検出端子ｐ４に接続されている。第１電圧源４８６の端子間電圧は、第１判定電圧Ｖｔｈ１である。そのため、第１コンパレータ４８５は、デサット検出電圧Ｖｄが第１判定電圧Ｖｔｈ１よりも低い場合は、出力電圧をＬｏｗにし、デサット検出電圧Ｖｄが第１判定電圧Ｖｔｈ１よりも高い場合は、出力電圧をＨｉにする。
【0067】
第２コンパレータ４８７の非反転入力端子は、正極側検出端子ｐ１に接続され、第２コンパレータ４８７の反転入力端子は、第２電圧源４８８を介して負極側検出端子ｐ４に接続されている。第２電圧源４８８の端子間電圧は、第２判定電圧Ｖｔｈ２である。そのため、第２コンパレータ４８７は、デサット検出電圧Ｖｄが第２判定電圧Ｖｔｈ２よりも低い場合は、出力電圧をＬｏｗにし、デサット検出電圧Ｖｄが第２判定電圧Ｖｔｈ２よりも高い場合は、出力電圧をＨｉにする。
【0068】
第１コンパレータ４８５の出力電圧及び第２コンパレータ４８７の出力電圧は、それぞれ判定回路４８９に入力される。判定回路４８９は、順電流期間の第１期間Ｔ１においては、第２コンパレータ４８７の出力電圧に関係なく、第１コンパレータ４８５の出力電圧がＨｉであることを条件に、過電流異常と判定する。それにより、第２判定電圧Ｖｔｈ２に関係なく、デサット検出電圧Ｖｄが第１判定電圧Ｖｔｈ１よりも高いことを条件に、過電流異常と判定する。
【0069】
他方、第２期間Ｔ２又は逆電流期間Ｔ３においては、判定回路４８９は、第１コンパレータ４８５の出力電圧に関係なく、第２コンパレータ４８７の出力電圧がＨｉであることを条件に、過電流異常と判定する。それにより、第１判定電圧Ｖｔｈ１に関係なく、デサット検出電圧Ｖｄが第２判定電圧Ｖｔｈ２よりも高いことを条件に、過電流異常と判定することになる。
【0070】
【0071】
図５（ａ）に示すように、本実施形態では、タイミング＃３において、デサット検出電圧Ｖｄが増加から減少に転じたことに基づいて、フィルタ時間ではなく、判定電圧を切り替える。具体的には、当該減少に基づいて、判定電圧を第１判定電圧Ｖｔｈ１から第２判定電圧Ｖｔｈ２に切り替える。なお、当該減少に転じたタイミング＃３において、第２判定電圧Ｖｔｈ２の方が、デサット検出電圧Ｖｄよりも低い場合は、例えば、デサット検出電圧Ｖｄが第２判定電圧Ｖｔｈ２を下回ったタイミングで当該切り替えを行うようにするとよい。
【0072】
図５（ｂ）に示すように、順電流期間の第１期間Ｔ１においては、過電圧時間Ｔが第１フィルタ時間Ｔｔｈ１を経過したことではなく、デサット検出電圧Ｖｄが第１判定電圧Ｖｔｈ１を超えたことを条件に、過電流異常と判定して、タイミング＃４において、上スイッチＳＷＨをターンＯＦＦする。
【0073】
図５（ｃ）（ｄ）に示すように、第２期間Ｔ２又は逆電流期間Ｔ３においては、過電圧時間Ｔが第２フィルタ時間Ｔｔｈ２を経過したことではなく、デサット検出電圧Ｖｄが第２判定電圧Ｖｔｈ２を超えたことを条件に、過電流異常と判定して、タイミング＃６，＃８において、上スイッチＳＷＨをターンＯＦＦする。
【0074】
このときの第２判定電圧Ｖｔｈ２は、上記の第１判定電圧Ｖｔｈ１よりも低い。そのため、判定電圧が第１判定電圧Ｖｔｈ１である場合に比べて、所定時間ΔＴだけ、上スイッチＳＷＨをターンＯＦＦするタイミングが早くなる。
【0075】
本実施形態によれば、次の効果が得られる。第１判定処理では、デサット検出電圧Ｖｄが第１判定電圧Ｖｔｈ１を超えたことを条件に、過電流異常と判定し、第２判定処理では、デサット検出電圧Ｖｄが、第１判定電圧Ｖｔｈ１よりも低い第２判定電圧Ｖｔｈ２を超えたことを条件に、過電流異常と判定する。それにより、第１判定処理は時間をかけて慎重に行う一方、第２判定処理は速やかに行う構成を、第１実施形態とは異なる態様により実現できる。
【0076】
［第３実施形態］
次に図６，図７を参照しつつ、コンデンサ４４の充電速度を切り替える第３実施形態について説明する。本実施形態については、第１実施形態をベースにこれと異なる点を中心に説明し、第１実施形態と同一又は類似の部分については、説明を適宜省略する。
次に図６，図７を参照しつつ、コンデンサ４４の充電速度を切り替える第３実施形態について説明する。本実施形態については、第１実施形態をベースにこれと異なる点を中心に説明し、第１実施形態と同一又は類似の部分については、説明を適宜省略する。
【0077】
本実施形態では、第１判定処理と第２判定処理との間で、フィルタ時間ではなく、コンデンサ４４の充電速度を切り替える。具体的には、第１判定処理では低速充電を行い、第２判定では高速充電を行う。そして、第１判定処理では、低速充電状態においてデサット検出電圧Ｖｄが判定電圧Ｖｔｈを超えたことを条件に、過電流異常と判定し、第２判定では、高速充電状態においてデサット検出電圧Ｖｄが判定電圧Ｖｔｈを超えたことを条件に、過電流異常と判定する。充電速度の切り替えは、例えば次の図６に示す構成により実現できる。
【0078】
図６は、本実施形態の上駆動回路４０Ｈを示す回路図である。本実施形態では、定電流源４６の代わりに給電装置４６０を有する。給電装置４６０は、電圧源４６１と切替スイッチ４６２と第１抵抗４６３と第２抵抗４６４とを有する。第１抵抗４６３よりも第２抵抗４６４の方が電気抵抗値が小さい。切替スイッチ４６２は、電圧源４６１を第１抵抗４６３を介してコンデンサ４４に接続する低速充電状態と、電圧源４６１を第２抵抗４６４を介してコンデンサ４４に接続する高速充電状態とに切り替える。制御回路４８は、切替スイッチ４６２を制御することにより、第２期間Ｔ２又は逆電流期間Ｔ３以外には低速充電状態にし、第２期間Ｔ２又は逆電流期間Ｔ３には高速充電状態にする。
【0079】
【0080】
図７（ａ）に示すように、本実施形態では、タイミング＃３において、デサット検出電圧Ｖｄが増加から減少に転じたことに基づいて、フィルタ時間ではなく、充電速度が変更される。具体的には、当該減少に基づいて、低速充電状態から高速充電状態に変更される。
【0081】
図７（ｂ）に示すように、順電流期間の第１期間Ｔ１においては、過電圧時間Ｔが第１フィルタ時間Ｔｔｈ１を経過したことではなく、低速充電状態においてデサット検出電圧Ｖｄが判定電圧Ｖｔｈを超えたことを条件に、過電流異常と判定して、タイミング＃４において、上スイッチＳＷＨをターンＯＦＦする。
【0082】
図７（ｃ）（ｄ）に示すように、第２期間Ｔ２又は逆電流期間Ｔ３においては、過電圧時間Ｔが第２フィルタ時間Ｔｔｈ２を経過したことではなく、高速充電状態においてデサット検出電圧Ｖｄが判定電圧Ｖｔｈを超えたことを条件に、過電流異常と判定して、タイミング＃６，＃８において、上スイッチＳＷＨをターンＯＦＦする。
【0083】
このとき高速充電状態であることにより、低速充電状態の場合に比べて、デサット検出電圧Ｖｄの増加が早くなるので、デサット検出電圧Ｖｄが判定電圧Ｖｔｈを超える時間が、低速充電状態の場合に比べて所定時間ΔＴだけ早くなる。そのため、所定時間ΔＴだけ、上スイッチＳＷＨをターンＯＦＦするタイミングが早くなる。
【0084】
本実施形態によれば、次の効果が得られる。第１判定処理ではコンデンサ４４の低速充電を行い、第２判定ではコンデンサ４４の高速充電を行う。そして、第１判定処理及び第２判定処理では、コンデンサ４４の端子間電圧であるデサット検出電圧Ｖｄが判定電圧Ｖｔｈを超えたことを条件に、過電流異常と判定する。そのため、判定電圧Ｖｔｈが同じでも、第１判定処理よりも第２判定処理の方が速やかに過電流異常と判定できる。それにより、第１判定処理は時間をかけて慎重に行う一方、第２判定処理は速やかに行う構成を、第１，第２実施形態とは異なる態様により実現できる。
【0085】
また、給電装置４６０は、第１抵抗４６３を介してコンデンサ４４に給電することにより低速充電を行い、第２抵抗４６４を介してコンデンサ４４に給電することにより高速充電を行う。そのため、定電圧源を２つ設置する必要はなく、給電装置４６０をコンパクトにまとめることができる。
【0086】
［第４実施形態］
次に図８を参照しつつ、デサット検出方式とセンス検出方式を併用する第４実施形態について説明する。本実施形態については、第１実施形態をベースにこれと異なる点を中心に説明し、第１実施形態と同一又は類似の部分については、説明を適宜省略する。
次に図８を参照しつつ、デサット検出方式とセンス検出方式を併用する第４実施形態について説明する。本実施形態については、第１実施形態をベースにこれと異なる点を中心に説明し、第１実施形態と同一又は類似の部分については、説明を適宜省略する。
【0087】
図８は、本実施形態の駆動回路４０を示す回路図である。第１判定部４８３は、第１実施形態の場合と同様にデサット検出方式により第１判定処理を行う。他方、第２判定部４８４は、センス検出方式により第２判定処理を行う。そのため、上駆動回路４０Ｈ及び下駆動回路４０Ｌは、センス電流検出回路４７を備えている。
【0088】
まず、上駆動回路４０Ｈについて説明する。上スイッチＳＷＨは、コレクタエミッタ間に流れるコレクタ電流に比例して流れるセンス電流を検出するための端子としてのセンスｓを有する。センス電流検出回路４７は、シャント抵抗４７１とコンパレータ４７２とを有する。シャント抵抗４７１の高電位用端子は、上スイッチＳＷＨのセンスｓに接続され、シャント抵抗４７１の低電位用端子は、上スイッチＳＷＨのエミッタｅに接続されている。
【0089】
コンパレータ４７２の非反転入力端子は、シャント抵抗４７１の高電位用端子に接続され、コンパレータ４７２の反転入力端子は、電圧源４７３を介してシャント抵抗４７１の低電位用端子に接続されている。電圧源４７３の端子間電圧は、センス判定電圧である。よって、シャント抵抗４７１の端子間電圧がセンス判定電圧よりも低い時は、コンパレータ４７２の出力電圧はＬｏｗである。他方、シャント抵抗４７１にある程度のセンス電流が流れて、シャント抵抗４７１の端子間電圧がセンス判定電圧よりも高くなると、出力電圧はＨｉとなる。
【0090】
、
制御回路４８はセンス検出端子ｐ５を有し、そのセンス検出端子ｐ５に、コンパレータ４７２の出力端子が接続されている。第２判定部４８４は、第２期間Ｔ２又は逆電流期間Ｔ３において、過電圧時間Ｔが第２フィルタ時間Ｔｔｈ２を超えたことではなく、センス検出端子ｐ５に入力される信号がＨｉであることを条件に、過電流異常と判定する。それにより、センス電流が所定値以上であることを条件に、過電流異常と判定する。
制御回路４８はセンス検出端子ｐ５を有し、そのセンス検出端子ｐ５に、コンパレータ４７２の出力端子が接続されている。第２判定部４８４は、第２期間Ｔ２又は逆電流期間Ｔ３において、過電圧時間Ｔが第２フィルタ時間Ｔｔｈ２を超えたことではなく、センス検出端子ｐ５に入力される信号がＨｉであることを条件に、過電流異常と判定する。それにより、センス電流が所定値以上であることを条件に、過電流異常と判定する。
【0091】
本実施形態によれば次の効果が得られる。順電流期間において上スイッチＳＷＨをターンＯＮした直後においては、たとえインバータ３０の正常時であっても、当該ターンＯＮによるサージ電流が上スイッチＳＷＨに流れる。そのため、第１期間Ｔ１においては、上スイッチＳＷＨのセンス電流に基づいて、過電流の有無を判定するのは難しい。他方、第２期間Ｔ２や逆電流期間Ｔ３においては、インバータ３０の正常時には、上スイッチＳＷＨのターンＯＮによるサージ電流が上スイッチＳＷＨに流れない。
【0092】
ところで、下スイッチＳＷＬの端子間で短絡が生じている場合には、上スイッチＳＷＨのターンＯＮに伴い、デサット検出電圧Ｖｄよりもコレクタ電流の方が素早く変化しやすい。まずコレクタ電流が上昇してから、そのコレクタ電流によるドロップ電圧によりデサット検出電圧Ｖｄが変化するからである。そのコレクタ電流に、センス電流は比例する。
【0093】
その点、順電流期間の第１期間Ｔ１に行う第１判定処理においては、たとえインバータ３０の正常時であっても、上スイッチＳＷＨのターンＯＮによるサージ電流が上スイッチＳＷＨに流れるので、センス電流ではなく、デサット検出電圧Ｖｄに基づいて過電流異常か否かを判定する。他方、第２期間Ｔ２又は逆電流期間Ｔ３に行う第２判定処理においては、上スイッチＳＷＨのターンＯＮによるサージ電流が上スイッチＳＷＨに流れないので、センス電流に基づいて判定する。それにより、第１判定処理は時間をかけて慎重に行う一方、第２判定処理は速やかに行う構成を、第１～第３実施形態とは異なる態様により実現できる。
【0094】
［第５実施形態］
次に図９を参照しつつ、ゲート電圧に基づいて第１期間Ｔ１から第２期間Ｔ２に移行したことを判定する第５実施形態について説明する。本実施形態については、第１実施形態をベースにこれと異なる点を中心に説明し、第１実施形態と同一又は類似の部分については、説明を適宜省略する。
次に図９を参照しつつ、ゲート電圧に基づいて第１期間Ｔ１から第２期間Ｔ２に移行したことを判定する第５実施形態について説明する。本実施形態については、第１実施形態をベースにこれと異なる点を中心に説明し、第１実施形態と同一又は類似の部分については、説明を適宜省略する。
【0095】
まず、上駆動回路４０Ｈについて説明する。制御回路４８は、デサット検出電圧Ｖｄが増加から減少に転じたことではなく、上スイッチＳＷＨのゲート電圧の変化に基づいて、第１期間Ｔ１から第２期間Ｔ２に移行したことを判定する。
【0096】
具体的には、インバータ３０の正常時には、図９（ａ）示すように、タイミング＃２で上スイッチＳＷＨがターンＯＮされるのに伴い、上スイッチＳＷＨのゲート電圧が２段階で増加する。上スイッチＳＷＨのゲートエミッタ間の規制容量により、ゲート電圧が一定期間略横ばいになり増加しないミラー期間が発生するからである。
【0097】
そこで、本実施形態では、制御回路４８は、スイッチ制御端子ｐ２と負極側検出端子ｐ４との電位差によりゲート電圧をモニタしておき、ミラー期間が出現してからゲート電圧が上限電圧に到達した場合には、第１期間Ｔ１から第２期間Ｔ２に移行したと判定する。具体的には、ゲート電圧が、ミラー期間での電圧であるミラー電圧よりも低い閾値を超え、かつそれから所定期間経過後に、ミラー電圧よりも高い閾値を超えたことを条件に、第１期間Ｔ１から第２期間Ｔ２に移行したと判定することができる。それにより、フィルタ時間を第１フィルタ時間Ｔｔｈ１から第２フィルタ時間Ｔｔｈ２に切り替える。
【0098】
他方、過電流異常の時には、図９（ｂ）示すように、タイミング＃２で上スイッチＳＷＨがターンＯＮされても、ミラー期間が出現しないままゲート電圧がミラー電圧を超えて上限電圧に到達する。そのため、ミラー期間が出現しないままゲート電圧が上限電圧に到達した場合には、そのままフィルタ時間を第１フィルタ時間Ｔｔｈ１に維持して、第１判定処理を継続する。そして、過電圧時間Ｔが第１フィルタ時間Ｔｔｈ１を超えたことを条件に、過電流異常と判定する。
【0099】
本実施形態によれば、次の効果が得られる。制御回路４８は、ゲート電圧の変化に基づいて、第１期間Ｔ１から第２期間Ｔ２に移行したと判定する。そのため、第１実施形態等とは異なる態様により、第１期間Ｔ１から第２期間Ｔ２に移行したことを判定できる。
【0100】
［第６実施形態］
次に、図１０を参照しつつ、上下の各スイッチ間電圧ＶＨ，ＶＬを直接、デサット検出電圧Ｖｄとして検出する第６実施形態について説明する。本実施形態については、第１実施形態をベースにこれと異なる点を中心に説明し、第１実施形態と同一又は類似の部分については、説明を適宜省略する。
次に、図１０を参照しつつ、上下の各スイッチ間電圧ＶＨ，ＶＬを直接、デサット検出電圧Ｖｄとして検出する第６実施形態について説明する。本実施形態については、第１実施形態をベースにこれと異なる点を中心に説明し、第１実施形態と同一又は類似の部分については、説明を適宜省略する。
【0101】
図１０は、本実施形態の駆動回路及びその周辺を示す回路図である。まず、上駆動回路４０Ｈについて説明する。本実施形態の上駆動回路４０Ｈは、第１実施形態でいうダイオード４３、コンデンサ４４、放電スイッチ４５、定電流源４６を有していない。制御回路４８の正極側検出端子ｐ１には、上スイッチＳＷＨの高電位用端子が接続され、制御回路４８の負極側検出端子ｐ４には、上スイッチＳＷＨの低電位用端子が接続されている。そのため、検出部４８２は、上スイッチ間電圧ＶＨを直接、デサット検出電圧Ｖｄとして検出する。
【0102】
本実施形態では、第１判定部４８３は、第１実施形態の場合よりも長い第１フィルタ時間Ｔｔｈ１を設定することが好ましい。本実施形態では、ターンＯＮ直後からデサット検出電圧Ｖｄが不飽和電圧になるからである。また、第２判定部４８４も、第１実施形態の場合よりも長い第２フィルタ時間Ｔｔｈ２を設定することが好ましい。第１実施形態の場合よりも、デサット検出電圧Ｖｄにノイズが重畳し易くなるからである。
【0103】
本実施形態によれば、上スイッチ間電圧ＶＨ及び下スイッチ間電圧ＶＬを直接、デサット検出電圧Ｖｄとして検出することにより、簡易な構成でデサット検出機能を実現できる。
【0104】
［第７実施形態］
次に図１１を参照しつつ、スイッチ間電圧ＶＨ，ＶＬを分圧する第７実施形態について説明する。本実施形態については、第６実施形態をベースにこれと異なる点を中心に説明し、第６実施形態と同一又は類似の部分については、説明を適宜省略する。
次に図１１を参照しつつ、スイッチ間電圧ＶＨ，ＶＬを分圧する第７実施形態について説明する。本実施形態については、第６実施形態をベースにこれと異なる点を中心に説明し、第６実施形態と同一又は類似の部分については、説明を適宜省略する。
【0105】
図１１は、本実施形態の駆動回路及びその周辺を示す回路図である。まず、上駆動回路４０Ｈについて説明する。上スイッチＳＷＨと並列に２つのコンデンサ４４１，４４２の直列接続体が接続されている。そして、制御回路４８の正極側検出端子ｐ１は、一方のコンデンサ４４２の高電位用端子の電位を検出し、制御回路４８の負極側検出端子ｐ４は、当該一方のコンデンサ４４２の低電位用端子の電位を検出する。
【0106】
すなわち、本実施形態では、制御回路４８は、コンデンサ４４１，４４２により分圧された電圧をデサット検出電圧Ｖｄとして検出する。なお、ここでの判定電圧は、例えば、第１実施形態の場合の判定電圧Ｖｔｈに、分圧比を乗じたものとするとよい。
【0107】
本実施形態によれば、制御回路４８は、コンデンサ４４１，４４２により分圧された電圧をデサット検出電圧Ｖｄとして検出するので、制御回路４８に入力されるデサット検出電圧Ｖｄを抑えることができる。そのため、制御回路４８の耐圧を抑えることができる。
【0108】
［他の実施形態］
以上に示した実施形態は、例えば次のように変更して実施できる。
以上に示した実施形態は、例えば次のように変更して実施できる。
【0109】
図１等に示すように、各実施形態における上下の各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬは、Ｎチャンネル型のＩＧＢＴであるが、これに代えて、Ｐチャンネル型のＩＧＢＴや、Ｎチャンネル型又はＰチャンネル型のＭＯＳＦＥＴや、ＮＰＮ型又はＰＮＰ型のバイポータトランジスタにしてもよい。なお、上下の各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬを、Ｐチャンネル型やＰＮＰ型にする場合、各実施形態とは反対に、エミッタ又はソースが高電位用端子となり、コレクタ又はドレインが低電位用端子となる。また、上下の各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬを、ＭＯＳＦＥＴ又はバイポーラトランジスタにする場合、寄生ダイオードを有するため、フリーホイールダイオードＤを省略できる。
【0110】
各実施形態では、３相交流用のインバータ３０の過電流異常の検出を行っているが、これに代えて、例えばＤＣ／ＤＣコンバータ等の、スイッチを有するその他の回路の過電流異常の検出を行ってもよい。
【0111】
各実施形態において、図２に示す定電流源４６等は常に給電しているが、自身に対応するスイッチＳＷＨ，ＳＷＬのターンＯＮに伴い給電を開始し、ターンＯＦＦに伴い当該給電を停止するようにしてもよい。
【0112】
図３（ｃ）（ｄ）に示すように、第１実施形態では、順電流期間における第２期間Ｔ２と、逆電流期間Ｔ３とで、同じ第２フィルタ時間Ｔｔｈ２を設定しているが、これに代えて、互いに異なる第２フィルタ時間Ｔｔｈ２を設定するようにしてもよい。また、第２実施形態の場合においても同様に、図５（ｃ）（ｄ）に示すように、順電流期間における第２期間Ｔ２と、逆電流期間Ｔ３とで、同じ第２判定電圧Ｖｔｈ２を設定しているが、これに代えて、互いに異なる第２判定電圧Ｖｔｈ２を設定するようにしてもよい。
【0113】
図５に示すように、第２実施形態では、デサット検出電圧Ｖｄが、第１判定電圧Ｖｔｈ１又は第２判定電圧Ｖｔｈ２を超えたことを条件に、過電流異常と判定している。これに代えて、デサット検出電圧Ｖｄが、第１判定電圧Ｖｔｈ１又は第２判定電圧Ｖｔｈ２を超えている時間としての過電圧時間がフィルタ時間を超えたことを条件に、過電流異常と判定するようにしてもよい。
【0114】
図６に示す第３実施形態では、給電装置４６０が、切替スイッチ４６２と第１抵抗４６３と第２抵抗４６４とを有しているが、これらに代えて、可変抵抗を有していてもよい。
【0115】
図７に示すように、第３実施形態では、デサット検出電圧Ｖｄが、判定電圧Ｖｔｈを超えたことを条件に過電流異常と判定しているが、これに代えて、デサット検出電圧Ｖｄが判定電圧Ｖｔｈを超えている時間としての過電圧時間がフィルタ時間を超えたことを条件に、過電流異常と判定するようにしてもよい。
【0116】
第３～第６実施形態は、第１実施形態をベースに実施しているが、これらに代えて、その他の実施形態をベースに実施してもよい。具体的には、例えば、第５実施形態を、第２実施形態をベースに実施する場合には、ゲート電圧の変化に基づいて、フィルタ時間Ｔｔｈ１，Ｔｔｈ２ではなく、判定電圧Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２を切り替えることになる。
【0117】
図１１に示す第７実施形態では、上下の各スイッチ間電圧ＶＨ，ＶＬをコンデンサ４４１，４４２により分圧しているが、これに代えて、抵抗により分圧するようにしてもよい。
【符号の説明】
【0118】
３０…インバータ、４０Ｈ…上駆動回路、４０Ｌ…下駆動回路、４８２…検出部、４８３…第１判定部、４８４…第２判定部、ＳＷＨ…上スイッチ、ＳＷＬ…下スイッチ、Ｔ１…第１期間、Ｔ２…第２期間、Ｖｄ…デサット検出電圧、ＶＨ…上スイッチ間電圧、ＶＬ…下スイッチ間電圧。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】