(57)【要約】【課題】上，下アームスイッチを短絡電流から適正に保護することができるスイッチの駆動装置を提供する。【解決手段】駆動装置は、上，下アームのスイッチＳＷを駆動する上，下アームの駆動回路Ｄｒを備えている。駆動装置は、上アームのスイッチＳＷの抵抗値が低下したことを判定する上アーム判定部と、下アームのスイッチＳＷの抵抗値が低下したことを判定する下アーム判定部とを備えている。駆動装置は、下アームの駆動回路Ｄｒにより下アームのスイッチＳＷが次回オン駆動される前に、上アームの上記抵抗値が低下したと判定された場合、下アームのスイッチＳＷをオフ駆動に維持する下アーム保護部と、上アームの駆動回路Ｄｒにより上アームのスイッチＳＷが次回オン駆動される前に、下アームの上記抵抗値が低下したと判定された場合、上アームのスイッチＳＷをオフ駆動に維持する上アーム保護部とを備えている。【選択図】      図３
2020058205.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに直列接続された上アームスイッチ（ＳＷＨ，ＳＣＨ）及び下アームスイッチ（ＳＷＬ，ＳＣＬ）を駆動するスイッチの駆動装置において、
前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチのそれぞれは、第１主端子、第２主端子及びゲートを有し、前記第２主端子に対する前記ゲートの電位差が閾値電圧以上になることにより前記第１主端子及び前記第２主端子の間の電流の流通を許容するオン状態とされ、前記電位差が前記閾値電圧未満になることにより前記第１主端子から前記第２主端子へと向かう方向の電流の流通を阻止するオフ状態とされ、
前記上アームスイッチを駆動する上アーム駆動回路（ＤｒＨ）と、
前記下アームスイッチを駆動する下アーム駆動回路（ＤｒＬ）と、
前記上アームスイッチにおける前記第２主端子及び前記ゲートの間の抵抗値である上アーム抵抗値が低下したことを判定する上アーム判定部と、
前記下アームスイッチにおける前記第２主端子及び前記ゲートの間の抵抗値である下アーム抵抗値が低下したことを判定する下アーム判定部と、
前記下アーム駆動回路により前記下アームスイッチが次回オン駆動される前に、前記上アーム抵抗値が低下したと判定された場合、前記下アームスイッチをオフ駆動に維持する下アーム保護部と、
前記上アーム駆動回路により前記上アームスイッチが次回オン駆動される前に、前記下アーム抵抗値が低下したと判定された場合、前記上アームスイッチをオフ駆動に維持する上アーム保護部と、を備えるスイッチの駆動装置。
【請求項２】
前記上アーム駆動回路は、前記上アーム判定部を有し、
前記下アーム駆動回路は、前記下アーム判定部を有し、
前記上アーム駆動回路及び前記下アーム駆動回路から送信された情報を伝達する情報伝達部（６３）を備え、
前記上アーム判定部は、前記下アームスイッチが次回オン駆動される前に前記上アーム抵抗値が低下したと判定した場合、前記下アームスイッチが次回オン駆動される前にその判定結果を前記情報伝達部を介して前記下アーム保護部に送信し、
前記下アーム保護部は、前記下アームスイッチが次回オン駆動される前に前記下アーム抵抗値が低下したとの判定結果を受信した場合、前記下アームスイッチをオフ駆動に維持し、
前記下アーム判定部は、前記上アームスイッチが次回オン駆動される前に前記下アーム抵抗値が低下したと判定した場合、前記上アームスイッチが次回オン駆動される前にその判定結果を前記情報伝達部を介して前記上アーム保護部に送信し、
前記上アーム保護部は、前記上アームスイッチが次回オン駆動される前に前記下アーム抵抗値が低下したとの判定結果を受信した場合、前記上アームスイッチをオフ駆動に維持する請求項１に記載のスイッチの駆動装置。
【請求項３】
前記上アーム駆動回路は、前記上アームスイッチがオフ駆動される場合、前記上アームスイッチにおいて前記第２主端子の電位よりも前記ゲートの電位を第１所定電位差だけ低く設定する上アーム負電圧生成部（９０，１０１ｂ，ｃｔ）を有し、
前記下アーム駆動回路は、前記下アームスイッチがオフ駆動される場合、前記下アームスイッチにおいて前記第２主端子の電位よりも前記ゲートの電位を第２所定電位差だけ低く設定する下アーム負電圧生成部（９０，１０１ｂ，ｃｔ）を有し、
前記上アーム判定部は、前記上アームスイッチにおける前記第２主端子に対する前記ゲートの電位差の絶対値が前記第１所定電位差よりも低くなったと判定した場合、前記上アームスイッチの抵抗値が低下したと判定し、
前記下アーム判定部は、前記下アームスイッチにおける前記第２主端子に対する前記ゲートの電位差の絶対値が前記第２所定電位差よりも低くなったと判定した場合、前記下アームスイッチの抵抗値が低下したと判定する請求項２に記載のスイッチの駆動装置。
【請求項４】
前記上アーム駆動回路は、前記上アームスイッチがオフ駆動される場合、前記上アームスイッチにおいて前記第２主端子の電位よりも前記ゲートの電位を第１所定電位差だけ低く設定する上アーム負電圧生成部（９０，１０１ｂ，ｃｔ）を有し、
前記下アーム駆動回路は、前記下アームスイッチがオフ駆動される場合、前記下アームスイッチにおいて前記第２主端子の電位よりも前記ゲートの電位を第２所定電位差だけ低く設定する下アーム負電圧生成部（９０，１０１ｂ，ｃｔ）を有し、
前記上アーム判定部は、前記上アームスイッチがオン状態とされている場合において、前記上アームスイッチにおける前記第２主端子に対する前記ゲートの電位差が前記上アームスイッチにショート故障が発生していないときの該電位差よりも高いと判定した場合、前記上アーム抵抗値が低下したと判定し、
前記下アーム判定部は、前記下アームスイッチがオン状態とされている場合において、前記下アームスイッチにおける前記第２主端子に対する前記ゲートの電位差が前記下アームスイッチにショート故障が発生していないときの該電位差よりも高いと判定した場合、前記下アーム抵抗値が低下したと判定する請求項２に記載のスイッチの駆動装置。
【請求項５】
前記上アーム駆動回路は、前記上アームスイッチがオフ駆動される場合、前記上アームスイッチにおいて前記第２主端子の電位よりも前記ゲートの電位を第１所定電位差だけ低く設定する上アーム負電圧生成部（９０，１０１ｂ，ｃｔ）を有し、
前記下アーム駆動回路は、前記下アームスイッチがオフ駆動される場合、前記下アームスイッチにおいて前記第２主端子の電位よりも前記ゲートの電位を第２所定電位差だけ低く設定する下アーム負電圧生成部（９０，１０１ｂ，ｃｔ）を有し、
前記上アーム駆動回路及び前記下アーム駆動回路のそれぞれは、外部から供給される電圧を目標電圧に制御するための制御スイッチ（８１）を有し、
前記上アーム判定部は、前記上アーム駆動回路の前記制御スイッチの温度がその閾値温度を超えたと判定した場合、前記上アーム抵抗値が低下したと判定し、
前記下アーム判定部は、前記下アーム駆動回路の前記制御スイッチの温度がその閾値温度を超えたと判定した場合、前記下アーム抵抗値が低下したと判定する請求項２に記載のスイッチの駆動装置。
【請求項６】
前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチのそれぞれは、ボディダイオード（ＤＨ，ＤＬ，ＤＣＨ，ＤＣＬ）を有し、
前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチのそれぞれにおいて、前記第２主端子に対する前記ゲートの電位差が０よりも高い場合、前記ボディダイオードの電流の流通が許容され、前記第２主端子に対する前記ゲートの電位差が０未満の場合、前記第２主端子側から前記第１主端子側に向かって前記ボディダイオードのみの電流が許容され、
前記上アーム駆動回路は、前記上アームスイッチがオフ駆動される場合、前記上アームスイッチにおいて前記第２主端子の電位よりも前記ゲートの電位を第１所定電位差だけ低く設定する上アーム負電圧生成部（９０，１０１ｂ，ｃｔ）を有し、
前記下アーム駆動回路は、前記下アームスイッチがオフ駆動される場合、前記下アームスイッチにおいて前記第２主端子の電位よりも前記ゲートの電位を第２所定電位差だけ低く設定する下アーム負電圧生成部（９０，１０１ｂ，ｃｔ）を有し、
前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチの温度を取得する温度取得部を備え、
前記上アーム判定部は、取得された前記上アームスイッチの温度に基づいて、前記上アーム抵抗値が低下したことを判定し、
前記下アーム判定部は、取得された前記下アームスイッチの温度に基づいて、前記下アーム抵抗値が低下したことを判定する請求項１に記載のスイッチの駆動装置。
【請求項７】
前記上アーム駆動回路及び前記下アーム駆動回路のそれぞれは、
絶縁電源（６４）を構成する２次側コイル（１０１）の高電位端子（ＴＰ）側と前記ゲートとを接続する充電用スイッチ（７１）と、
前記２次側コイルの低電位端子（ＴＮ）側と前記ゲートとを接続する放電用スイッチ（７２）と、を有し、
前記２次側コイルのセンタータップ（ｃｔ）と前記ゲートとが接続され、
前記絶縁電源の１次側コイル（１００）に流れる電流を取得する電流取得部を備え、
前記上アーム判定部は、前記上アーム駆動回路に対応する前記電流取得部により取得された電流がその閾値電流を超えたと判定した場合、前記上アーム抵抗値が低下したことを判定し、
前記下アーム判定部は、前記下アーム駆動回路に対応する前記電流取得部により取得された電流がその閾値電流を超えたと判定した場合、前記下アーム抵抗値が低下したことを判定する請求項１に記載のスイッチの駆動装置。
【請求項８】
前記上アーム保護部は、第１所定時間継続して前記下アーム判定部により前記下アーム抵抗値が低下したと判定された場合、前記上アームスイッチをオフ駆動に維持し、
前記下アーム保護部は、第２所定時間継続して前記上アーム判定部により前記上アーム抵抗値が低下したと判定された場合、前記下アームスイッチをオフ駆動に維持する請求項１〜７のいずれか１項に記載のスイッチの駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに直列接続された上，下アームスイッチを駆動するスイッチの駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の駆動装置としては、特許文献１に記載されているように、スイッチに流れる過電流からスイッチを保護するものが知られている。この駆動装置では、スイッチのセンス端子に流れるセンス電流がその閾値を超えた場合にスイッチの保護動作が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５５８５５１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
スイッチに過電流が流れてしまう要因として、上，下アームスイッチの少なくとも一方にショート故障が発生し、上，下アームスイッチの双方がオン状態とされてしまう現象である上下アーム短絡がある。上下アーム短絡が発生する場合においても、スイッチに流れる過電流（短絡電流）からスイッチを保護することが要求される。
【０００５】
ここで、特許文献１に記載の駆動装置のように、短絡電流の検出結果に基づいてスイッチの保護動作が行われる場合、短絡耐量が小さいスイッチが用いられる構成においては、スイッチに短絡電流が流れ始めてから保護動作に移行する間に発生する短絡エネルギが、短絡耐量を超えるおそれがある。このため、スイッチを短絡電流から保護する技術については、未だ改善の余地がある。
【０００６】
本発明は、上，下アームスイッチを短絡電流から適正に保護することができるスイッチの駆動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】
【０００７】
第１の発明は、互いに直列接続された上アームスイッチ及び下アームスイッチを駆動するスイッチの駆動装置において、
前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチのそれぞれは、第１主端子、第２主端子及びゲートを有し、前記第２主端子に対する前記ゲートの電位差が閾値電圧以上になることにより前記第１主端子及び前記第２主端子の間の電流の流通を許容するオン状態とされ、前記電位差が前記閾値電圧未満になることにより前記第１主端子から前記第２主端子へと向かう方向の電流の流通を阻止するオフ状態とされ、
前記上アームスイッチを駆動する上アーム駆動回路と、
前記下アームスイッチを駆動する下アーム駆動回路と、
前記上アームスイッチにおける前記第２主端子及び前記ゲートの間の抵抗値である上アーム抵抗値が低下したことを判定する上アーム判定部と、
前記下アームスイッチにおける前記第２主端子及び前記ゲートの間の抵抗値である下アーム抵抗値が低下したことを判定する下アーム判定部と、
前記下アーム駆動回路により前記下アームスイッチが次回オン駆動される前に、前記上アーム抵抗値が低下したと判定された場合、前記下アームスイッチをオフ駆動に維持する下アーム保護部と、
前記上アーム駆動回路により前記上アームスイッチが次回オン駆動される前に、前記下アーム抵抗値が低下したと判定された場合、前記上アームスイッチをオフ駆動に維持する上アーム保護部と、を備える。
【０００８】
上アームスイッチにショート故障が発生すると、上アームスイッチにおける第２主端子及びゲートの間の抵抗値である上アーム抵抗値が低下する。この点に鑑み、第１の発明は、上アーム判定部及び下アーム保護部を備えている。下アーム駆動回路により下アームスイッチが次回オン駆動される前に、上アーム判定部により上アーム抵抗値が低下したと判定された場合、下アームスイッチがオフ駆動に維持される。この構成によれば、上アームスイッチのショート故障の発生後、下アームスイッチが次回オン駆動される事態の発生を抑制できる。これにより、上アームスイッチのショート故障の発生後、上，下アームスイッチに短絡電流を流すことなく、上下アーム短絡の発生を抑制することができる。
【０００９】
また、第１の発明は、下アーム判定部及び上アーム保護部を備えている。上アーム駆動回路により上アームスイッチが次回オン駆動される前に、下アーム判定部により下アーム抵抗値が低下したと判定された場合、上アームスイッチがオフ駆動に維持される。この構成によれば、下アームスイッチのショート故障の発生後、上，下アームスイッチに短絡電流を流すことなく、上下アーム短絡の発生を抑制することができる。
【００１０】
このように、第１の発明によれば、上，下アームスイッチを短絡電流から適正に保護することができる。
【００１１】
ここで、第１の発明は、例えば第２の発明のように具体化することができる。第２の発明では、前記上アーム駆動回路は、前記上アーム判定部を有し、
前記下アーム駆動回路は、前記下アーム判定部を有し、
前記上アーム駆動回路及び前記下アーム駆動回路から送信された情報を伝達する情報伝達部を備え、
前記上アーム判定部は、前記下アームスイッチが次回オン駆動される前に前記上アーム抵抗値が低下したと判定した場合、前記下アームスイッチが次回オン駆動される前にその判定結果を前記情報伝達部を介して前記下アーム保護部に送信し、
前記下アーム保護部は、前記下アームスイッチが次回オン駆動される前に前記下アーム抵抗値が低下したとの判定結果を受信した場合、前記下アームスイッチをオフ駆動に維持し、
前記下アーム判定部は、前記上アームスイッチが次回オン駆動される前に前記下アーム抵抗値が低下したと判定した場合、前記上アームスイッチが次回オン駆動される前にその判定結果を前記情報伝達部を介して前記上アーム保護部に送信し、
前記上アーム保護部は、前記上アームスイッチが次回オン駆動される前に前記下アーム抵抗値が低下したとの判定結果を受信した場合、前記上アームスイッチをオフ駆動に維持する。
【００１２】
第２の発明では、上，下アーム駆動回路は、上，下アーム判定部を有している。
【００１３】
また、第２の発明は、上，下アーム駆動回路から送信された情報を伝達する情報伝達部を備えている。上アーム駆動回路の上アーム判定部は、下アームスイッチが次回オン駆動される前に上アームスイッチにショート故障が発生したことを判定した場合、下アームスイッチが次回オン駆動される前に、上アームスイッチにショート故障が発生した旨の情報を情報伝達部を介して下アーム保護部に送信する。下アーム保護部は、下アームスイッチを次回オン駆動する前に上アームスイッチにショート故障が発生した旨の情報を受信した場合、下アームスイッチをオフ駆動に維持する。
【００１４】
一方、下アーム駆動回路の下アーム判定部は、上アームスイッチが次回オン駆動される前に下アームスイッチにショート故障が発生したことを判定した場合、上アームスイッチが次回オン駆動される前に、下アームスイッチにショート故障が発生した旨の情報を情報伝達部を介して上アーム保護部に送信する。上アーム保護部は、上アームスイッチを次回オン駆動する前に下アームスイッチにショート故障が発生した旨の情報を受信した場合、上アームスイッチをオフ駆動に維持する。
【００１５】
以上説明した第２の発明によれば、上，下アームスイッチに短絡電流を流すことなく、上下アーム短絡の発生を的確に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施形態に係る制御システムの全体構成図。
【図２】制御システム内における情報伝達のための構成を示す図。
【図３】絶縁電源及び駆動回路を示す図。
【図４】絶縁電源の２次側及び駆動回路で形成される閉ループ回路を示す図。
【図５】コンパレータの入出力信号の推移を示すタイムチャート。
【図６】上下アーム短絡防止の保護動作の一例を示すタイムチャート。
【図７】第１実施形態の変形例１に係る絶縁電源及び駆動回路を示す図。
【図８】第１実施形態の変形例２に係る絶縁電源及び駆動回路を示す図。
【図９】第２実施形態に係る絶縁電源及び駆動回路を示す図。
【図１０】スイッチのショート故障時におけるゲート電圧の変化を示す図。
【図１１】ショート故障判定処理の手順を示すフローチャート。
【図１２】第３実施形態に係る絶縁電源及び駆動回路を示す図。
【図１３】ショート故障判定処理の手順を示すフローチャート。
【図１４】第４実施形態に係る絶縁電源及び駆動回路を示す図。
【図１５】ショート故障判定処理及び保護動作処理の手順を示すフローチャート。
【図１６】第５実施形態に係る絶縁電源及び駆動回路を示す図。
【図１７】ショート故障判定処理及び保護動作処理の手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
＜第１実施形態＞
以下、本発明に係る駆動装置を具体化した第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。駆動装置は、電力変換装置としてのＤＣＤＣコンバータ及び３相インバータに適用される。本実施形態において、電力変換装置を備える制御システムは、例えば、電気自動車やハイブリッド車等の車両に搭載される。
【００１８】
図１に示すように、制御システムは、ＤＣＤＣコンバータ２０、インバータ３０、回転電機４０及び制御装置６０を備えている。回転電機４０は、例えば、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。回転電機４０は、例えば同期機である。
【００１９】
回転電機４０の各相巻線４１には、インバータ３０及びＤＣＤＣコンバータ２０を介して、直流電源としての高圧蓄電池１０が接続されている。ＤＣＤＣコンバータ２０は、第１コンデンサ２１、リアクトル２２、第２コンデンサ２３、上アーム変圧スイッチＳＣＨ及び下アーム変圧スイッチＳＣＬを備えている。ＤＣＤＣコンバータ２０は、高圧蓄電池１０の出力電圧を所定の電圧を上限として昇圧する機能を有している。本実施形態において、各変圧スイッチＳＣＨ，ＳＣＨは、電圧制御形の半導体スイッチング素子であり、具体的にはＳｉＣで構成されたＮチャネルＭＯＳＦＥＴである。なお、上，下アーム変圧スイッチＳＣＨ，ＳＣＬは、上，下アームボディダイオードＤＣＨ，ＤＣＬを有している。
【００２０】
上アーム変圧スイッチＳＣＨのドレインには、正極母線Ｌｐが接続されている。上アーム変圧スイッチＳＣＨのソースには、下アーム変圧スイッチＳＣＬのドレインが接続されている。下アーム変圧スイッチＳＣＬのソースには、負極母線Ｌｎが接続されている。各母線Ｌｐ，Ｌｎは、例えばバスバーにて構成されている。
【００２１】
上アーム変圧スイッチＳＣＨ及び下アーム変圧スイッチＳＣＬの直列接続体には、第２コンデンサ２３が並列接続されている。上アーム変圧スイッチＳＣＨと下アーム変圧スイッチＳＣＬとの接続点には、リアクトル２２の第１端が接続されている。リアクトル２２の第２端には、第１コンデンサ２１の第１端と、高圧蓄電池１０の正極端子とが接続されている。高圧蓄電池１０の負極端子と第１コンデンサ２１の第２端とには、負極母線Ｌｎが接続されている。
【００２２】
インバータ３０は、３相分の上アームスイッチＳＷＨ及び下アームスイッチＳＷＬの直列接続体を備えている。本実施形態において、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬは、電圧制御形の半導体スイッチング素子であり、より具体的には、ＳｉＣで構成されたＮチャネルＭＯＳＦＥＴである。上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬは、上，下アームボディダイオードＤＨ，ＤＬを有している。各相において、上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬの接続点には、巻線４１の第１端が接続されている。各相の巻線４１の第２端は、中性点で接続されている。各相の巻線４１は、電気角で互いに１２０°ずれている。
【００２３】
なお、本実施形態では、各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬ，ＳＣＨ，ＳＣＬにおいて、ドレインが第１主端子に相当し、ソースが第２主端子に相当する。
【００２４】
制御システムは、相電流センサ５０及び電圧センサ５１を備えている。相電流センサ５０は、回転電機４０に流れる各相電流のうち、少なくとも２相分の電流を検出する。電圧センサ５１は、第２コンデンサ２３の端子間電圧を電源電圧ＶＨｒとして検出する。相電流センサ５０及び電圧センサ５１それぞれの検出値は、制御装置６０に入力される。
【００２５】
制御装置６０は、マイコンを主体として構成されている。制御装置６０は、ＤＣＤＣコンバータ２０の出力電圧（第２コンデンサ２３の端子間電圧）をその目標値に制御すべく、上アーム変圧スイッチＳＣＨ及び下アーム変圧スイッチＳＣＬを操作する。制御装置６０は、例えば上アーム変圧スイッチＳＣＨ及び下アーム変圧スイッチＳＣＬを交互にオン状態とすべく、上，下アーム変圧スイッチＳＣＨ，ＳＣＬに対応する主駆動信号をコンバータ２０の備える駆動回路に出力する。本実施形態において、駆動回路は、上，下アーム変圧スイッチＳＣＨ，ＳＣＬそれぞれに対応して個別に設けられている。
【００２６】
制御装置６０は、回転電機４０の制御量をその目標値に制御すべく、インバータ３０の各スイッチＳＷＨ，ＳＷＬを操作する。制御量は、例えばトルクである。制御装置６０は、各相において、デッドタイムを挟みつつ上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬを交互にオン状態とすべく、上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬに対応する主駆動信号をインバータ３０の備える駆動回路に出力する。本実施形態において、駆動回路は、インバータ３０の各相各アームに対応して個別に設けられている。
【００２７】
以下、ＤＣＤＣコンバータ２０及びインバータ３０を構成するスイッチのうち、インバータ３０を構成する上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬをメインに説明する。
【００２８】
図２に示すように、制御システムは、上アーム駆動カプラ６１Ｈ、上アーム論理回路６２Ｈ、絶縁伝達部６３（情報伝達部に相当）、及び上アームスイッチＳＷＨを駆動する上アーム駆動回路ＤｒＨ（上アーム駆動部に相当）を備えている。
【００２９】
制御装置６０は、上アームスイッチＳＷＨに対する上アーム主駆動信号ＧＨと、下アームスイッチＳＷＬに対する下アーム主駆動信号ＧＬとを生成する。各駆動信号は、スイッチのオン状態への切り替えを指示するオン指令と、オフ状態への切り替えを指示するオフ指令とのいずれかをとる。
【００３０】
上アーム駆動カプラ６１Ｈは、生成された上アーム主駆動信号ＧＨを上アーム論理回路６２Ｈに伝達する。上アーム駆動カプラ６１Ｈは、例えば、フォトカプラ又は磁気カプラである。
【００３１】
上アーム論理回路６２Ｈは、絶縁伝達部６３を介して入力される下アーム判定信号ＳｉｇＬが異常信号でない（ＳｉｇＬ＝Ｌ）と判定した場合、上アーム駆動カプラ６１Ｈから入力される上アーム主駆動信号ＧＨを上アーム駆動信号ＧｉｎＨとして上アーム駆動回路ＤｒＨに出力する。すなわち、上アーム論理回路６２Ｈは、下アーム判定信号ＳｉｇＬが異常信号でないと判定した場合、上アーム主駆動信号ＧＨで表されるオン指令又はオフ指令をそのまま上アーム駆動信号ＧｉｎＨとして出力する。
【００３２】
一方、上アーム論理回路６２Ｈは、絶縁伝達部６３を介して入力される下アーム判定信号ＳｉｇＬが異常信号である（ＳｉｇＬ＝Ｈ）と判定した場合、上アーム駆動カプラ６１Ｈから入力される上アーム主駆動信号ＧＨにかかわらず、オフ指令の上アーム駆動信号ＧｉｎＨを上アーム駆動回路ＤｒＨに出力する。
【００３３】
下アーム駆動カプラ６１Ｌは、生成された下アーム主駆動信号ＧＬを下アーム論理回路６２Ｌに伝達する。下アーム駆動カプラ６１Ｌは、例えば、フォトカプラ又は磁気カプラである。
【００３４】
下アーム論理回路６２Ｌは、絶縁伝達部６３を介して入力される上アーム判定信号ＳｉｇＨが異常信号でない（ＳｉｇＨ＝Ｌ）と判定した場合、下アーム駆動カプラ６１Ｌから入力される下アーム主駆動信号ＧＬを下アーム駆動信号ＧｉｎＬとして下アーム駆動回路ＤｒＬに出力する。一方、下アーム論理回路６２Ｌは、絶縁伝達部６３を介して入力される上アーム判定信号ＳｉｇＨが異常信号である（ＳｉｇＨ＝Ｈ）と判定した場合、下アーム駆動カプラ６１Ｌから入力される下アーム主駆動信号ＧＬにかかわらず、オフ指令の下アーム駆動信号ＧｉｎＬを下アーム駆動回路ＤｒＬに出力する。
【００３５】
なお、絶縁伝達部６３は、上アーム駆動回路ＤｒＨ及び下アーム駆動回路ＤｒＬの間を電気的に絶縁しつつ、上アーム駆動回路ＤｒＨ及び下アーム駆動回路ＤｒＬのうち一方から送信された情報を他方へと伝達する。絶縁伝達部６３としては、例えば、フォトカプラ又は磁磁気カプラを用いることができる。これにより、基準電位の異なる各駆動回路ＤｒＨ，ＤｒＬの間の情報伝達が可能となる。
【００３６】
続いて、図３を用いて、駆動回路の構成について説明する。本実施形態において、インバータ３０の上，下アームに対応する駆動回路と、ＤＣＤＣコンバータ２０の上，下アーム変圧スイッチＳＣＨ，ＳＣＬに対応する駆動回路とは基本的には同様の構成である。このため、以下では、インバータ３０の駆動回路を例にして説明する。この際、上，下アームそれぞれで構成が基本的には同一のため、図３では、各構成に付してある符号から、上，下アームを示す添え字Ｈ、Ｌを除いている。
【００３７】
駆動回路Ｄｒは、ドライブＩＣ７０及びゲート抵抗体８０を備えている。ドライブＩＣ７０は、集積回路であり、充電用スイッチ７１及び放電用スイッチ７２を内蔵している。本実施形態では、充電用スイッチ７１としてＰチャネルＭＯＳＦＥＴが用いられ、放電用スイッチ７２としてＮチャネルＭＯＳＦＥＴが用いられている。
【００３８】
充電用スイッチ７１のソースには、絶縁電源６４の高電位端子ＴＰが接続されている。充電用スイッチ７１のドレインには、ゲート抵抗体８０を介してスイッチＳＷのゲートが接続されている。スイッチＳＷのゲートには、放電用スイッチ７２のドレインが接続されている。放電用スイッチ７２のソースには、絶縁電源６４の低電位端子ＴＮが接続されている。
【００３９】
駆動回路Ｄｒは、負電圧発生回路９０を備えている。負電圧発生回路９０は、基準電圧生成部９１、第１分圧抵抗体９２ａ及び第２分圧抵抗体９２ｂを備えている。基準電圧生成部９１は、絶縁電源６４の高電位端子ＴＰ（２次側コイル６５ｂ）の出力電圧Ｖｃｃを変圧（降圧）して出力する。基準電圧生成部９１の出力側には、第１分圧抵抗体９２ａ及び第２分圧抵抗体９２ｂの直列接続体が接続されている。基準電圧生成部９１の出力電圧は、この直列接続体により分圧されて基準電圧Ｖｒｅｆとされる。
【００４０】
負電圧発生回路９０（負電圧発生部に相当）は、第１抵抗体９３、第２抵抗体９４、第３抵抗体９５、オペアンプ９６及びコンデンサ９７を備えている。第１抵抗体９３の第１端には、スイッチＳＷのソースと、コンデンサ９７の第１端とが接続されている。第１抵抗体９３の第２端には、オペアンプ９６の出力端子が接続されている。オペアンプ９６の反転入力端子には、第２抵抗体９４を介して第１抵抗体９３の第２端が接続されている。オペアンプ９６の反転入力端子には、第３抵抗体９５を介してコンデンサ９７の第２端が接続されている。
【００４１】
オペアンプ９６の非反転入力端子には、第１分圧抵抗体９２ａ及び第２分圧抵抗体９２ｂの接続点が接続されている。オペアンプ９６の正極側電源端子には、高電位端子ＴＰが接続され、オペアンプ９６の負極側電源端子には、絶縁電源６４の低電位端子ＴＮが接続されている。この構成によれば、第２抵抗体９４及び第３抵抗体９５から定まる増幅率Ａを基準電圧Ｖｒｅｆに乗算した値「Ａ×Ｖｒｅｆ」にコンデンサ９７の端子間電圧が保持されるように、オペアンプ９６が動作する。以降、コンデンサ９７の第２端に対する第１端の電位差を負電圧Ｖｎと称すこととする。
【００４２】
なお、本実施形態では、上アーム駆動回路ＤｒＨの負電圧発生回路９０が生成する負電圧Ｖｎ（第１所定電位差に相当）と、下アーム駆動回路ＤｒＬの負電圧発生回路９０が生成する負電圧Ｖｎ（第２所定電位差に相当）とは同じ値に設定されている。ただし、同じ値に設定されることは必須ではない。
【００４３】
ドライブＩＣ７０は、駆動制御部７３を内蔵している。駆動制御部７３は、論理回路６２を介して入力される駆動信号Ｇｉｎがオン指令であると判定した場合、充電用スイッチ７１をオン状態にし、放電用スイッチ７２をオフ状態にする。これにより、スイッチＳＷのゲートに充電電流が供給され、スイッチＳＷのゲート電圧が閾値電圧Ｖｔｈ以上となる。その結果、スイッチＳＷがオン状態に切り替えられる。
【００４４】
駆動制御部７３は、駆動信号がオフ指令であると判定した場合、充電用スイッチ７１をオフ状態にし、放電用スイッチ７２をオン状態にする。これにより、スイッチＳＷのゲートから放電電流が放出され、スイッチＳＷのゲート電圧が閾値電圧Ｖｔｈ未満となる。その結果、スイッチＳＷがオフ状態に切り替えられる。
【００４５】
本実施形態では、負電圧発生回路９０が備えられている。このため、スイッチＳＷをオフ状態にする場合において、スイッチＳＷのセルフターンオンの発生を防止できる。セルフターンオンとは、駆動信号Ｇｉｎがオフ指令とされているにもかかわらず、スイッチＳＷが誤ってオン状態にされてしまう現象のことである。
【００４６】
制御システムが備える絶縁電源６４は、１次側コイル６５ａ及び２次側コイル６５ｂを有するトランスＴＷと、開閉スイッチ６６と、電圧制御部６７とを備えるフライバック式のスイッチング電源である。
【００４７】
１次側コイル６５ａの第１端には、開閉スイッチ６６を介して低圧蓄電池１２の正極端子が接続されている。低圧蓄電池１２の出力電圧は、高圧蓄電池１０の出力電圧よりも低くされている。１次側コイル６５ａの第２端には、グランドが接続されている。２次側コイル６５ｂの第１端には、高電位端子ＴＰが接続され、２次側コイル６５ｂの第２端には、低電位側端子ＴＮが接続されている。なお、２次側コイル６５ｂの第１端側には、図示しないが、整流用のダイオードと、電圧平滑用のコンデンサとが設けられている。
【００４８】
電圧制御部６７は、低電位端子ＴＮに対する高電位端子ＴＰの出力電圧が駆動電圧Ｖｃｃとなるように開閉スイッチ６６をオンオフ操作する。
【００４９】
ドライブＩＣ７０は、コンパレータ７４を内蔵している。コンパレータ７４の反転入力端子には、判定電圧Ｖαが入力されている。コンパレータ７４の非反転入力端子には、コンデンサ９７の第２端が接続されている。本実施形態では、スイッチＳＷのソース電位を基準電位（０）とする。判定電圧Ｖαは、０よりも低い値に設定されている。判定電圧Ｖαの絶対値は、「Ａ×Ｖｒｅｆ」よりも小さい値に設定されている。コンパレータ７４は、非反転入力端子の入力電圧ＶＳが判定電圧Ｖαよりも高い場合に論理Ｈの信号（異常信号）を出力し、入力電圧ＶＳが判定電圧Ｖαよりも低い場合に論理Ｌの信号（正常信号）を出力する。上記入力電圧ＶＳは、具体的には、スイッチＳＷのソース電位に対するコンデンサ９７の第２端の電位差である。スイッチＳＷにショート故障が発生していない場合、入力電圧ＶＳは、負の値である「−Ａ×Ｖｒｅｆ」になる。
【００５０】
図３に示す駆動回路Ｄｒが上アーム駆動回路ＤｒＨの場合、コンパレータ７４の出力信号は上アーム判定信号ＳｉｇＨである。一方、図３に示す駆動回路Ｄｒが下アーム駆動回路ＤｒＬの場合、コンパレータ７４の出力信号は下アーム判定信号ＳｉｇＬである。
【００５１】
本実施形態では、スイッチＳＷのショート故障に起因した上下アーム短絡の発生を防止するために、上，下アーム駆動回路ＤｒＨ，ＤｒＬのコンパレータ７４と、絶縁伝達部６３とが備えられている。以下、スイッチＳＷのショート故障について説明した後、上下アーム短絡の発生を防止できることについて説明する。
【００５２】
まず、スイッチＳＷのショート故障について説明する。
【００５３】
スイッチＳＷのショート故障が発生していない場合、図４に示すスイッチＳＷにおけるソース及びゲート間の抵抗値ＲＳは、非常に大きな値（例えば数ＭΩ）となる。一方、スイッチＳＷのショート故障が発生する場合、抵抗値ＲＳは非常に小さい値まで低下してしまう。このため、図４に一点鎖線にて示す閉ループ回路を流れる電流が増大する。この閉ループ回路は、抵抗値ＲＳ、ゲート抵抗体８０、放電用スイッチ７２、２次側コイル６５ｂ、オペアンプ９６及び第１抵抗体９３を含む回路である。この際、コンデンサ９７の負電圧Ｖｎを「Ａ×Ｖｒｅｆ」に保持するようにオペアンプ９６が動作しようとするものの、負電圧発生回路９０の電流供給能力が不足することにより、負電圧Ｖｎは０又は０に近い値となる。このため、負電圧Ｖｎの絶対値の低下を検出することにより、スイッチＳＷにショート故障が発生したことを判定できる。
【００５４】
本実施形態では、図５に示すように、コンパレータ７４の非反転入力端子の入力電圧ＶＳが上昇して判定電圧Ｖαを上回ったとしても、上回ったタイミングｔ２から所定のマスク時間ｔｍ経過する時刻ｔ３までは、コンパレータ７４の出力信号である判定信号Ｓｉｇは論理Ｌに維持される。時刻ｔ３において、判定信号Ｓｉｇの論理がＨに反転する。これにより、ノイズに起因したショート故障の誤判定を防止できる。なお、図５（ａ）は入力電圧ＶＳの推移を示し、図５（ｂ）はコンパレータ７４の出力信号Ｓｉｇの推移を示す。また、時刻ｔ１は、スイッチＳＷのショート故障が発生したタイミングを示す。
【００５５】
なお、本実施形態では、上アーム駆動回路ＤｒＨのコンパレータ７４におけるマスク時間ｔｍ（第１所定時間に相当）と、下アーム駆動回路ＤｒＬのコンパレータ７４におけるマスク時間ｔｍ（第２所定時間に相当）とは同じ値に設定されている。ただし、同じ値に設定されることは必須ではない。
【００５６】
図６を用いて、インバータ３０の上アームスイッチＳＷＨがショート故障した場合の例について説明する。図６（ａ）は、制御装置６０から出力される上アーム主駆動信号ＧＨの推移を示し、図６（ｂ）は、上アーム駆動カプラ６１Ｈから出力される上アーム主駆動信号ＧＨの推移を示し、図６（ｃ）は、上アーム論理回路６２Ｈから出力される上アーム駆動信号ＧｉｎＨの推移を示す。図６（ｄ）は、制御装置６０から出力される下アーム主駆動信号ＧＬの推移を示し、図６（ｅ）は、下アーム駆動カプラ６１Ｌから出力される下アーム主駆動信号ＧＬの推移を示し、図６（ｆ）は、下アーム論理回路６２Ｌから出力される下アーム駆動信号ＧｉｎＬの推移を示す。図６（ｇ）は、上アーム判定信号ＳｉｇＨの推移を示し、図６（ｈ）は、下アーム判定信号ＳｉｇＬの推移を示す。
【００５７】
時刻ｔ１において、上アーム主駆動信号ＧＨがオフ指令に切り替えられ、その後、上アーム駆動カプラ６１Ｈから出力される上アーム主駆動信号ＧＨがオフ指令に切り替えられ、その後、上アーム論理回路６２Ｈから出力される上アーム駆動信号ＧｉｎＨがオフ指令に切り替えられる。
【００５８】
その後、デッドタイムＤＴの途中である時刻ｔ２において、上アームスイッチＳＷＨにショート故障が発生する。このため、上アーム駆動回路ＤｒＨにおいて、コンパレータ７４の非反転入力端子の入力電圧ＶＳが判定電圧Ｖαを上回る。入力電圧ＶＳが判定電圧Ｖαを上回った状態がマスク時間ｔｍ継続することにより、時刻ｔ３において、上アーム判定信号ＳｉｇＨが論理Ｈに切り替えられる。論理Ｈの上アーム判定信号ＳｉｇＨが絶縁伝達部６３を介して下アーム論理回路６２Ｌに送信される。このため、下アーム論理回路６２Ｌから出力される下アーム駆動信号ＧｉｎＬはオフ指令に維持される。その結果、時刻ｔ１からデッドタイムＤＴが経過する時刻ｔ４において、下アーム主駆動信号ＧＬがオン指令に切り替えられても、下アーム駆動カプラ６１Ｌから出力される下アーム駆動信号ＧｉｎＬと、下アーム論理回路６２Ｌから出力される下アーム駆動信号ＧｉｎＬとは、オフ指令に維持される。なお、図６（ｅ）及び図６（ｆ）の一点鎖線は、上アーム判定信号ＳｉｇＨが論理Ｌである場合における各信号を示す。
【００５９】
この構成によれば、上アームスイッチＳＷＨのショート故障の発生後、下アームスイッチＳＷＬが次回オン駆動される事態の発生を抑制できる。これにより、上アームスイッチＳＷＨのショート故障の発生後、上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬに短絡電流を流すことなく、上下アーム短絡の発生を抑制することができる。特に本実施形態では、セルフターンオンの発生を防止する負電圧発生回路９０を、上下アーム短絡の発生を防止するために用いた。これにより、駆動回路Ｄｒの構成部品の増加を抑制することができる。
【００６０】
本実施形態の上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬは、ＳｉＣにより構成されており、その半導体チップサイズが小型化されている。このため、上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬの短絡耐量が小さくなる傾向にある。したがって、短絡耐量が小さくなるスイッチに対して、上下アーム短絡の発生を防止する上述した構成を適用するメリットが大きい。
【００６１】
ちなみに、本実施形態において、上アーム駆動回路ＤｒＨのコンパレータ７４が上アーム判定部に相当し、下アーム駆動回路ＤｒＬのコンパレータ７４が下アーム判定部に相当する。また、上アーム論理回路６２Ｈと上アーム駆動回路ＤｒＨの駆動制御部７３とが上アーム保護部に相当し、下アーム論理回路６２Ｌと下アーム駆動回路ＤｒＬの駆動制御部７３とが下アーム保護部に相当する。
【００６２】
また、インバータ３０の上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬについて主に説明したが、上下アーム短絡からスイッチを保護する構成は、ＤＣＤＣコンバータ２０の上，下アーム変圧スイッチＳＣＨ，ＳＣＬについても同様に適用でき、以下の各実施形態についても同様に適用できる。
【００６３】
＜第１実施形態の変形例１＞
負電圧発生回路９０としては、図７に示すリニアアンプ方式のものを採用することもできる。この場合、オペアンプ９６の出力端子は、オペアンプ９６の反転入力端子に接続されている。なお、図７において、先の図３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。
【００６４】
この構成によれば、コンデンサ９７の負電圧Ｖｎが基準電圧Ｖｒｅｆに保持されるように、オペアンプ９６が動作する。
【００６５】
＜第１実施形態の変形例２＞
負電圧発生回路９０としては、図８に示すツェナー方式のものを採用することもできる。負電圧発生回路９０は、ツェナーダイオード９８、抵抗体９９及びコンデンサ９７を備えている。抵抗体９９の第１端には、高電位端子ＴＰが接続され、抵抗体９９の第２端には、ツェナーダイオード９８のカソードが接続されている。ツェナーダイオード９８の第２端には、コンデンサ９７の第２端が接続され、ツェナーダイオード９８のアノードには、コンデンサ９７の第１端が接続されている。なお、図８において、先の図３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。
【００６６】
この構成によれば、コンデンサ９７の負電圧Ｖｎがツェナーダイオード９８のブレークダウン電圧に保持される。
【００６７】
＜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、スイッチＳＷのショート故障の判定方法を変更する。
【００６８】
図９に、本実施形態の駆動回路Ｄｒ及びその周辺構成を示す。図９において、先の図３に示した構成については、便宜上、同一の符号を付している。図９に示すように、本実施形態のドライブＩＣ７０は、コンパレータ７４を備えていない。ドライブＩＣ７０は、スイッチＳＷのゲート電圧Ｖｇｅを検出する機能を有している。
【００６９】
図１０を用いて、ショート故障の判定方法について説明する。
【００７０】
スイッチＳＷがショート故障しておらず正常な場合、スイッチＳＷがオン状態にされていると、図１０（ａ）に示すように、２次側コイル６５ｂの駆動電圧Ｖｃｃは、スイッチＳＷのゲート電圧Ｖｇｅと、負電圧Ｖｎとの加算値となる。
【００７１】
一方、スイッチＳＷがショート故障して抵抗値ＲＳが０まで低下した場合、図１０（ｂ）に示すように、スイッチＳＷのゲート電圧Ｖｇｅは、２次側コイル６５ｂの駆動電圧Ｖｃｃと同じになる。すなわち、スイッチＳＷのショート故障が発生すると、スイッチＳＷのゲート電圧Ｖｇｅが上昇する。したがって、この上昇を検出することにより、スイッチＳＷのショート故障を検出できる。
【００７２】
図１１に、駆動制御部７３の判定部７３ａにより実行される処理の手順を示す。この処理は、例えば所定の制御周期で繰り返し実行される。
【００７３】
ステップＳ１０では、入力された駆動信号Ｇｉｎがオン指令であるか否かを判定する。
【００７４】
ステップＳ１０においてオン指令であると判定した場合には、ステップＳ１１に進み、検出したゲート電圧Ｖｇｅが上昇したか否かを判定する。詳しくは、ゲート電圧Ｖｇｅが、駆動電圧Ｖｃｃから「Ａ×Ｖｒｅｆ」を減算した値「Ｖｃｃ−Ａ×Ｖｒｅｆ」よりも高いか否かを判定する。ステップＳ１１の処理は、スイッチＳＷのショート故障が発生したか否かを判定するための処理である。「Ｖｃｃ−Ａ×Ｖｒｅｆ」は、スイッチＳＷにショート故障が発生していないときのスイッチＳＷのゲート電圧を示す。
【００７５】
ちなみに、ステップＳ１１において、ゲート電圧Ｖｇｅが「Ｖｃｃ−Ａ×Ｖｒｅｆ」よりも高いとマスク時間ｔｍ継続して判定した場合に肯定判定してもよい。
【００７６】
ステップＳ１１において否定判定した場合には、ショート故障が発生していないと判定し、ステップＳ１２に進む。ステップＳ１２では、論理Ｌの判定信号Ｓｉｇを出力する。
【００７７】
一方、ステップＳ１１において肯定判定した場合には、ショート故障が発生したと判定し、ステップＳ１３に進む。ステップＳ１３では、論理Ｈの判定信号Ｓｉｇを出力する。
【００７８】
ステップＳ１２，Ｓ１３の判定信号Ｓｉｇは、上アーム駆動回路ＤｒＨの場合は上アーム判定信号ＳｉｇＨに相当し、下アーム駆動回路ＤｒＬの場合は下アーム判定信号ＳｉｇＬに相当する。
【００７９】
例えば、上アーム駆動回路ＤｒＨの判定部７３ｂから論理Ｌの上アーム判定信号ＳｉｇＨが出力されると、その信号は絶縁伝達部６３を介して下アーム論理回路６２Ｌに送信される。その結果、下アーム論理回路６２Ｌから出力される下アーム駆動信号ＧｉｎＬはオフ指令に維持され、下アームスイッチＳＷＬがオン状態に切り替えられることを防止できる。
【００８０】
以上説明した本実施形態によれば、上アームスイッチＳＷＨがオン状態とされている期間に上アームスイッチＳＷＨのショート故障の有無を判定できる。このため、その後下アーム主駆動信号ＧＬがオン指令に切り替えられる前に、下アームスイッチＳＷＬをオフ状態に維持することを的確に決定することができる。
【００８１】
また、下アームスイッチＳＷＬがオン状態とされている期間に下アームスイッチＳＷＬのショート故障の有無を判定できる。このため、その後上アーム主駆動信号ＧＨがオン指令に切り替えられる前に、上アームスイッチＳＷＨをオフ状態に維持することを的確に決定することができる。
【００８２】
＜第３実施形態＞
以下、第３実施形態について、第１，第２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、スイッチＳＷのショート故障の判定方法を変更する。
【００８３】
図１２に、本実施形態の駆動回路Ｄｒ及びその周辺構成を示す。図１２において、先の図３及び図９に示した構成については、便宜上、同一の符号を付している。
【００８４】
駆動回路Ｄｒは、制御スイッチ８１及び温度センサ８２を備えている。本実施形態において、制御スイッチ８１は、ＮＰＮ型のトランジスタである。本実施形態において、制御スイッチ８１は、ドライブＩＣ７０に対して外付けされている。温度センサ８２は、制御スイッチ８１の温度を検出するものであり、例えばサーミスタである。温度センサ８２の検出値は、駆動制御部７３に入力される。
【００８５】
ドライブＩＣ７０は、定電圧回路７５を備えている。定電圧回路７５及び制御スイッチ８１によりシリーズレギュレータが構成されている。定電圧回路７５は、制御スイッチ８１のエミッタ側の電圧であるスイッチ供給電圧Ｖｏｍを目標電圧に制御すべく、制御スイッチ８１を駆動する。この際、制御スイッチ８１は、可変抵抗として機能する。
【００８６】
続いて、本実施形態に係るスイッチＳＷのショート故障の判定方法について説明する。
【００８７】
スイッチＳＷにショート故障が発生すると、第２実施形態で説明したように、スイッチＳＷのゲート電圧が上昇しようとする。この際、スイッチＳＷがショート故障すると、スイッチ供給電圧Ｖｏｍが目標電圧に制御するために、制御スイッチ８１における電圧降下量が、スイッチＳＷが正常なときよりも増加する。その結果、制御スイッチ８１の温度が上昇する。この温度上昇を検出することにより、ショート故障を判定できる。
【００８８】
図１３に、駆動制御部７３の判定部７３ａにより実行される処理の手順を示す。この処理は、例えば所定の制御周期で繰り返し実行される。
【００８９】
ステップＳ２０では、温度センサ８２により検出された制御スイッチ８１の温度Ｔｃｓｗを取得する。
【００９０】
ステップＳ２１では、取得した温度Ｔｃｓｗが閾値温度Ｔｔｈを超えているか否かを判定する。閾値温度Ｔｔｈは、例えば、スイッチＳＷが正常な場合において制御スイッチ８１が取り得る温度の最高値に設定されていればよい。
【００９１】
ちなみに、ステップＳ２１において、取得した温度Ｔｃｓｗが閾値温度Ｔｔｈを超えているとマスク時間ｔｍ継続して判定した場合に肯定判定してもよい。
【００９２】
ステップＳ２１において否定判定した場合には、ショート故障が発生していないと判定し、ステップＳ２２に進む。ステップＳ２２では、論理Ｌの判定信号Ｓｉｇを出力する。
【００９３】
一方、ステップＳ２１において肯定判定した場合には、ショート故障が発生したと判定し、ステップＳ２３に進む。ステップＳ２３では、論理Ｈの判定信号Ｓｉｇを出力する。
【００９４】
以上説明した本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００９５】
＜第４実施形態＞
以下、第４実施形態について、第３実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、スイッチＳＷのショート故障の判定方法を変更する。
【００９６】
図１４に、本実施形態の駆動回路Ｄｒ及びその周辺構成を示す。図１４において、先の図１２に示した構成については、便宜上、同一の符号を付している。
【００９７】
制御システムは、スイッチＳＷの温度を検出する温度センサ８３を備えている。温度センサ８３は、例えば、感温ダイオード又はサーミスタである。温度センサ８３の検出値は、駆動制御部７３に入力される。入力された温度センサ８３の検出値は、図示しないフォトカプラ等を介して制御装置６０に送信される。
【００９８】
続いて、本実施形態に係るスイッチＳＷのショート故障の判定方法について説明する。
【００９９】
スイッチＳＷが正常な場合、スイッチＳＷがオフ状態にされていると、スイッチＳＷのゲート及びソース間電圧Ｖｇｓが０未満となる。その結果、スイッチＳＷにおいて、ソース側からドレイン側に向かってボディダイオードＤにのみ還流電流が流れる。
【０１００】
一方、スイッチＳＷのショート故障が発生する場合、スイッチＳＷがオフ状態にされているときにおいて、スイッチＳＷのゲート及びソース間電圧Ｖｇｓが０又は０近傍となる。その結果、還流電流は、ボディダイオードＤのみならずスイッチＳＷにも流れる。スイッチＳＷにおいてボディダイオードＤを経由しない電流流通経路のオン抵抗は、ボディダイオードＤのオン抵抗よりも小さい。このため、ショート故障が発生する場合においては、還流電流が流れるときにおけるスイッチＳＷの発熱量が低下する。このため、スイッチＳＷの発熱量の低下を検出することにより、スイッチＳＷのショート故障の発生を判定できる。本実施形態では、この判定を制御装置６０が行う。
【０１０１】
図１５に、制御装置６０により実行される処理の手順を示す。この処理は、例えば所定の制御周期で繰り返し実行される。
【０１０２】
ステップＳ３０では、電圧センサ５１により検出された電源電圧ＶＨｒ、電流センサ５２により検出された相電流、及び送信された温度センサ８３の検出値を取得する。
【０１０３】
ステップＳ３１では、取得した電源電圧ＶＨｒ、相電流及び温度センサ８３の温度検出値に基づいて、スイッチＳＷにショート故障が発生しているか否かを判定する。以下、この判定方法について説明する。
【０１０４】
スイッチＳＷの温度は、電源電圧ＶＨｒ及び相電流それぞれの大きさに応じて変化する。このため、電源電圧ＶＨｒ及び相電流それぞれの大きさが定まれば、その大きさに応じたスイッチＳＷの温度を特定できる。ここで、スイッチＳＷにショート故障が発生すると、スイッチＳＷの温度が、電源電圧ＶＨｒ及び相電流それぞれの大きさから定まる温度から大きく低下することが予想される。この点に鑑み、ステップＳ３１では、取得した電源電圧ＶＨｒ、相電流及び温度センサ８３の温度検出値に基づいて、スイッチＳＷにショート故障が発生しているか否かを判定する。
【０１０５】
判定方法の具体例について説明すると、スイッチＳＷが正常な場合における電源電圧ＶＨｒ及び相電流とスイッチＳＷの温度とが関係付けられたマップ情報が制御装置６０のメモリに記憶されている。このマップ情報に基づいて、取得した電源電圧ＶＨｒ及び相電流に対応するスイッチＳＷの温度を算出し、算出した温度に対して、取得した温度センサ８３の温度検出値が所定温度以上低いと判定した場合、ショート故障が発生していると判定する。なお、メモリは、ＲＯＭ以外の非遷移的実体的記録媒体（例えば、ＲＯＭ以外の不揮発性メモリ）である。
【０１０６】
ステップＳ３１において肯定判定した場合には、ステップＳ３２に進み、主駆動信号Ｇをオフ指令に維持する。
【０１０７】
以上説明した本実施形態によれば、制御装置６０側で上下アーム短絡の保護動作を実施することができる。
【０１０８】
なお、本実施形態において、制御装置６０が、上，下アーム判定部及び上，下アーム保護部を含む。また、本実施形態では、絶縁伝達部６３、上アーム論理回路６２Ｈ及び下アーム論理回路６２Ｌは必須ではない。
【０１０９】
＜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、駆動回路Ｄｒ及びその周辺構成を変更する。
【０１１０】
図１６に、本実施形態の駆動回路Ｄｒ及びその周辺構成を示す。図１６において、先の図３に示した構成については、便宜上、同一の符号を付している。
【０１１１】
絶縁電源６４のトランスＴＣＷは、１次側コイル１００及び２次側コイル１０１を備えている。２次側コイル１０１は、センタータップｃｔを有している。２次側コイル１０１のうちセンタータップｃｔを挟んで一方の部分は第１コイル部分１０１ａとされ、他方の部分は第２コイル部分１０１ｂをされている。
【０１１２】
第１コイル部分１０１ａの第１端には、高電位端子ＴＰが接続されている。第１コイル部分１０１ａの第２端には、センタータップｃｔが接続されている。センタータップｃｔには、絶縁電源６４の中間端子ＴＭを介して、スイッチＳＷのソースが接続されている。センタータップｃｔには、第２コイル部分１０１ｂの第１端が接続されている。第２コイル部分１０１ｂの第２端には、低電位端子ＴＮが接続されている。
【０１１３】
本実施形態では、開閉スイッチ６６のオンオフ操作により、中間端子ＴＭに対して低電位端子ＴＮの電位が低くなるような電圧が２次側コイル１０１に発生する。これにより、スイッチＳＷのソースに負電圧を印加することができる。なお、本実施形態において、第２コイル部分１０１ｂ及びセンタータップｃｔが負電圧生成部を構成する。
【０１１４】
制御システムは、トランスＴＣＷの１次側コイル１００に流れる１次電流ＩＬを検出する電流センサ５２を備えている。電流センサ５２の検出値は、制御装置６０に入力される。
【０１１５】
続いて、本実施形態に係るスイッチＳＷのショート故障の判定方法について説明する。
【０１１６】
スイッチＳＷにショート故障が発生すると、トランスＴＣＷの２次側コイル１０１側の負荷が増加する。その結果、１次側コイル１００に流れる電流が増加する。この増加を検出することにより、スイッチＳＷにショート故障が発生していることを判定できる。
【０１１７】
図１７に、制御装置６０により実行される処理の手順を示す。この処理は、例えば所定の制御周期で繰り返し実行される。
【０１１８】
ステップＳ３３では、電流センサ５２により検出された１次電流ＩＬを取得する。ステップＳ３３の処理が電流取得部に相当する。
【０１１９】
ステップＳ３４では、取得した１次電流ＩＬが閾値電流Ｉｔｈを超えているか否かを判定する。この処理は、スイッチＳＷにショート故障が発生しているか否かを判定する処理である。
【０１２０】
ステップＳ３４において肯定判定した場合には、ステップＳ３２に進む。
【０１２１】
以上説明した本実施形態によれば、制御装置６０側で上下アーム短絡の保護動作を実施することができる。
【０１２２】
なお、本実施形態において、制御装置６０が、上，下アーム判定部及び上，下アーム保護部を含む。また、本実施形態では、絶縁伝達部６３、上アーム論理回路６２Ｈ及び下アーム論理回路６２Ｌは必須ではない。
【０１２３】
＜第５実施形態の変形例＞
・スイッチＳＷにショート故障が発生し、トランスＴＣＷに対する電流供給能力が不足し、第２コイル部分１０１ｂの端子電圧が０に近づくことも考えられる。この場合、駆動制御部７３は、第２コイル部分１０１ｂの端子間電圧に基づいて、スイッチＳＷにショート故障が発生しているか否かを判定してもよい。
【０１２４】
・第５実施形態で説明したセンタータップｃｔを備える構成において、第１〜第４実施形態で説明した上下アーム短絡の発生を防止する構成を適用してもよい。
【０１２５】
＜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。
【０１２６】
・システムに備えられる回転電機は１つに限らず、複数であってもよい。例えば、回転電機が２つ備えられる場合、２つのインバータがコンバータに接続される。
【０１２７】
・ＤＣＤＣコンバータ及びインバータを構成するスイッチとしては、ＭＯＳＦＥＴに限らず、例えばＩＧＢＴであってもよい。この場合、ＩＧＢＴのコレクタが第１主端子に相当し、ＩＧＢＴのエミッタが第２主端子に相当する。なお、ＩＧＢＴには、フリーホイールダイオードが逆並列に接続されていればよい。
【符号の説明】
【０１２８】
３０…インバータ、６０…制御装置、ＳＷＨ，ＳＷＬ…上，下アームスイッチ、ＤｒＨ，ＤｒＬ…上，下アーム駆動回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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