(57)【要約】【課題】スイッチング素子Ｓ￥＃の温度を検出する感温ダイオードＳＤとドライブユニットＤＵとの接続を、コネクタによる接触とする場合であっても、フレッティングコロージョンに起因したドライブユニットＤＵと感温ダイオードＳＤとの接触不良を回避すること。【解決手段】感温ダイオードＳＤには、定電流源４６の出力電流Ｉ１が入力され、この際の電圧降下ＶＦがスイッチング素子Ｓ￥＃の温度の検出値とされる。感温ダイオードＳＤのアノード側には、抵抗体５６およびスイッチング素子５４を介して直流電圧源５２が接続されている。スイッチング素子Ｓ￥＃の駆動直前に、スイッチング素子５４をオン操作することで、感温ダイオードＳＤに大電流を流す。【選択図】      図２
2014017961.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流の流通経路が開閉制御端子の電子操作によって開閉される駆動対象スイッチング素子（Ｓ￥＃；￥＝ｕ，ｖ，ｗ，ｃ，＃＝ｐ，ｎ）を備えるスイッチングモジュール（ＰＣ）の端子のうち、前記流通経路の端部である経路側端子以外の端子である駆動部側端子に接続され、
前記駆動部側端子に、前記通常時に流れると想定される電流よりも大きい電流を流す電流量増大用電源（５２，６２，２４，３６，４６ａ）と、
前記駆動部側端子に、該駆動部側端子の通常の使用に応じた電流が流れる状態を維持する維持処理と、前記駆動部側端子に前記電流量増大用電源を用いて前記大きい電流を流す電流量増大処理との一対の処理について、それらを各別のタイミングで実行する実行手段（３２）と、
を備えることを特徴とする駆動対象スイッチング素子の駆動装置。
【請求項２】
当該駆動装置は、基板（６０）に形成され、
前記基板には、前記駆動部側端子の表面の法線方向に力が加わるようにして前記駆動部側端子に導体を接触させる接触手段（６２ａ）が設けられ、
前記導体は、前記駆動装置に接続され、
前記駆動部側端子と前記駆動装置との接続は、前記接触手段による前記駆動部側端子と前記導体との接触とされ、
前記電流量増大処理は、前記接触手段による前記導体と前記駆動部側端子との接触面の酸化膜を除去する除去処理であることを特徴とする請求項１記載の駆動対象スイッチング素子の駆動装置。
【請求項３】
前記電流量増大用電源は、定電流源であることを特徴とする請求項１または２記載の駆動対象スイッチング素子の駆動装置。
【請求項４】
前記スイッチングモジュールは、該スイッチングモジュールの状態を監視する監視手段（ＳＤ）を備え、
前記電流量増大用電源に接続される前記駆動部側端子は、前記監視手段に接続されるものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の駆動対象スイッチング素子の駆動装置。
【請求項５】
前記開閉制御端子に電荷を供給する供給手段（２４）と、
前記供給手段の接続先を、前記スイッチングモジュールのうち前記開閉制御端子に接続される前記駆動部側端子とするか前記監視手段に接続される前記駆動部側端子とするかを切り替える切替手段（２６，６６）とを備え、
前記電流量増大用電源として前記供給手段を流用することを特徴とする請求項４記載の駆動対象スイッチング素子の駆動装置。
【請求項６】
前記駆動対象スイッチング素子は、車載主機としての回転機に供給される電気エネルギを貯蔵する貯蔵手段（１２）に接続される電力変換回路（ＩＮＶ，ＣＮＶ）を構成するものであり、
該電力変換回路は、車載低電圧システムから絶縁された車載高電圧システムを構成し、
前記低電圧システムは、前記駆動対象スイッチング素子の操作信号を生成する手段（１８）を備え、
前記開閉制御端子を電子操作することで、前記駆動対象スイッチング素子を駆動する駆動手段（ＤＵ）と、
１次側から入力される操作信号を２次側から前記駆動手段に出力するフォトカプラ（４０）と、
該フォトカプラの２次側に接続されるカプラ用電源（３６）と、
前記カプラ用電源の接続先を、前記フォトカプラの２次側とするか前記監視手段に接続される前記駆動部側端子とするかを切り替える切替手段（６８）とを備え、
前記電流量増大用電源として前記カプラ用電源を流用することを特徴とする請求項４記載の駆動対象スイッチング素子の駆動装置。
【請求項７】
前記実行手段は、前記電流量増大処理を、前記駆動対象スイッチング素子の駆動が停止されているときに実行することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の駆動対象スイッチング素子の駆動装置。
【請求項８】
前記駆動対象スイッチング素子は、車載主機としての回転機に供給される電気エネルギを貯蔵する貯蔵手段に接続される電力変換回路を構成するものであり、
前記電力変換回路は、開閉手段を介して前記貯蔵手段に接続され、
前記実行手段は、前記電流量増大処理を、前記開閉手段が閉状態に切り替えられた直後に実行することを特徴とする請求項７記載の駆動対象スイッチング素子の駆動装置。
【請求項９】
前記スイッチングモジュールは、前記スイッチング素子の温度を感知する感温ダイオード（ＳＤ）を備え、
前記電流量増大用電源によって電流が流される前記駆動部側端子は、前記感温ダイオードに接続される端子であり、
前記感温ダイオードに前記電流量増大用電源によるものよりも小さい電流を流す検出用電源を備え、
前記実行手段は、前記電流量増大処理を、前記スイッチング素子の温度が規定値以下であることを条件に実行することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の駆動対象スイッチング素子の駆動装置。
【請求項１０】
前記スイッチングモジュールは、前記スイッチング素子の温度を感知する感温ダイオード（ＳＤ）を備え、
前記電流量増大用電源によって電流が流される前記駆動部側端子は、前記感温ダイオードに接続される端子であり、
前記感温ダイオードに前記電流量増大用電源によるものよりも小さい電流を流す検出用電源を備え、
前記検出用電源および前記電流量増大用電源は、いずれも定電流源であり、
前記感温ダイオードの電圧降下量に基づき、前記駆動対象スイッチング素子の温度を検出する温度検出手段（１８）を備え、
該温度検出手段は、前記検出用電源および前記電流量増大用電源のいずれの電流が前記感温ダイオードを流れているかに応じて、前記電圧降下量と温度との対応関係を変更する変更手段を備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の駆動対象スイッチング素子の駆動装置。
【請求項１１】
前記スイッチングモジュールは、前記スイッチング素子の温度を感知する感温ダイオード（ＳＤ）を備え、
前記電流量増大用電源によって電流が流される前記駆動部側端子は、前記感温ダイオードに接続される端子であり、
前記感温ダイオードに前記電流量増大用電源によるものよりも小さい電流を流す検出用電源を備え、
前記検出用電源および前記電流量増大用電源は、出力電流の値を切り替える機能を備える単一の定電流源（４６ａ）であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の駆動対象スイッチング素子の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流の流通経路が開閉制御端子の電子操作によって開閉される駆動対象スイッチング素子を備えるスイッチングモジュールの端子に接続される駆動対象スイッチング素子の駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば下記特許文献１には、主機としてのモータジェネレータに接続されるインバータについて、これを構成するスイッチング素子のそれぞれの駆動回路を同一の半導体基板上に形成するものも提案されている。ここで、インバータを構成するスイッチング素子は、冷却装置内に搭載され、ゲート端子等、駆動回路に接続される端子が半導体基板上に延びている。そして、それら端子が半導体基板上の駆動回路に接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１００４６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記スイッチング素子の端子と半導体基板上の駆動回路とをハンダで接続する場合にあっては、スイッチング素子自体は正常であるものの半導体基板の劣化が生じる場合等において、半導体基板とともにスイッチング素子までも取り替える必要が生じる。これは、スイッチング素子の端子が半導体基板にハンダ付けされているためである。これに対し、スイッチング素子の端子をコネクタ等を介して駆動回路に接続し、このコネクタが端子と導体とを接触させる構成とするなら、半導体基板の取替えに際しても、冷却装置に搭載されたスイッチング素子自体は、取り替える必要が生じない。ただし、この場合、フレッティングコロージョンによって端子とコネクタの導体との導通不良が生じるおそれがある。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決する過程でなされたものであり、その目的は、電流の流通経路が開閉制御端子の電子操作によって開閉される駆動対象スイッチング素子を備えるスイッチングモジュールの端子に接続されるものにあって、端子との導通不良を好適に回避することのできる駆動対象スイッチング素子の駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下、上記課題を解決するための手段、およびその作用効果について記載する。
【０００７】
請求項１記載の発明は、電流の流通経路が開閉制御端子の電子操作によって開閉される駆動対象スイッチング素子（Ｓ￥＃；￥＝ｕ，ｖ，ｗ，ｃ，＃＝ｐ，ｎ）を備えるスイッチングモジュール（ＰＣ）の端子のうち、前記流通経路の端部である経路側端子以外の端子である駆動部側端子に接続され、前記駆動部側端子に、前記通常時に流れると想定される電流よりも大きい電流を流す電流量増大用電源（５２，６２，２４，３６，４６ａ）と、前記駆動部側端子に、該駆動部側端子の通常の使用に応じた電流が流れる状態を維持する維持処理と、前記駆動部側端子に前記電流量増大用電源を用いて前記大きい電流を流す電流量増大処理との一対の処理について、それらを各別のタイミングで実行する実行手段（３２）と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
フレッティングコロージョン等に起因した酸化膜は、ある程度大きな電流を流すことで除去される。上記発明では、この点に鑑み、電流量増大処理を行なう実行手段を備えた。
【０００９】
なお、本発明にかかる以下の代表的な実施形態に関する概念の拡張については、代表的な実施形態の後の「その他の実施形態」の欄に記載してある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態にかかるシステム構成図。
【図２】同実施形態にかかるドライブユニットの構成を示す回路図。
【図３】同実施形態にかかるパワーカードと基板との接続を示す断面図。
【図４】同実施形態にかかる酸化膜除去処理の手順を示す流れ図。
【図５】第２の実施形態にかかるドライブユニットの構成を示す回路図。
【図６】第３の実施形態にかかるドライブユニットの構成を示す回路図。
【図７】第４の実施形態にかかるドライブユニットの構成を示す回路図。
【図８】第５の実施形態にかかるドライブユニットの構成を示す回路図。
【図９】第６の実施形態にかかる酸化膜除去処理の手順を示す流れ図。
【図１０】第７の実施形態にかかる酸化膜除去処理の手順を示す流れ図。
【図１１】同実施形態にかかる温度算出処理の手順を示す流れ図。
【図１２】感温ダイオードの電圧降下と通電電流との関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明にかかる駆動対象スイッチング素子の駆動装置を車載主機としての回転機に接続される電力変換回路の駆動装置に適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１２】
図１に示すモータジェネレータ１０は、車載主機であり、図示しない駆動輪に機械的に連結されている。モータジェネレータ１０は、インバータＩＮＶ、昇圧コンバータＣＮＶおよびリレーＳＭＲを介して高電圧バッテリ１２に接続されている。ここで、リレーＳＭＲは、高電圧バッテリ１２と電力変換回路（インバータＩＮＶ、コンバータＣＮＶ）との間の電気経路を開閉する開閉手段である。また、昇圧コンバータＣＮＶは、コンデンサＣと、コンデンサＣに並列接続された一対のスイッチング素子Ｓｃｐ，Ｓｃｎと、一対のスイッチング素子Ｓｃｐ，Ｓｃｎの接続点と高電圧バッテリ１２の正極とを接続するリアクトルＬとを備えている。そして、スイッチング素子Ｓｃｐ，Ｓｃｎのオン・オフによって、高電圧バッテリ１２の電圧（例えば百Ｖ以上）を所定の電圧（例えば「６６６Ｖ」）を上限として昇圧するものである。一方、インバータＩＮＶは、スイッチング素子Ｓｕｐ，Ｓｕｎの直列接続体と、スイッチング素子Ｓｖｐ，Ｓｖｎの直列接続体と、スイッチング素子Ｓｗｐ，Ｓｗｎの直列接続体とを備えており、これら各直列接続体の接続点がモータジェネレータ１０のＵ，Ｖ，Ｗ相にそれぞれ接続されている。これらスイッチング素子Ｓ￥＃（￥＝ｕ，ｖ，ｗ，ｃ；＃＝ｐ，ｎ）として、本実施形態では、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）が用いられている。そして、これらにはそれぞれ、ダイオードＤ￥＃が逆並列に接続されている。
【００１３】
制御装置１８は、低電圧バッテリ１６を電源とする制御装置である。制御装置１８は、モータジェネレータ１０を制御対象とし、その制御量を所望に制御すべく、インバータＩＮＶや昇圧コンバータＣＮＶを操作する。詳しくは、昇圧コンバータＣＮＶのスイッチング素子Ｓｃｐ，Ｓｃｎを操作すべく、操作信号ｇｃｐ、ｇｃｎをドライブユニットＤＵに出力する。また、インバータＩＮＶのスイッチング素子Ｓｕｐ，Ｓｕｎ，Ｓｖｐ，Ｓｖｎ，Ｓｗｐ，Ｓｗｎを操作すべく、操作信号ｇｕｐ，ｇｕｎ，ｇｖｐ，ｇｖｎ，ｇｗｐ，ｇｗｎをドライブユニットＤＵに出力する。ここで、高電位側の操作信号ｇ￥ｐと、対応する低電位側の操作信号ｇ￥ｎとは、互いに相補的な信号となっている。換言すれば、高電位側のスイッチング素子Ｓ￥ｐと、対応する低電位側のスイッチング素子Ｓ￥ｎとは、交互にオン状態とされる。
【００１４】
なお、スイッチング素子Ｓ￥＃にはその温度を検出するための感温ダイオードＳＤが配置されており、感温ダイオードＳＤの両端子は、ドライブユニットＤＵに接続されている。
【００１５】
上記高電圧バッテリ１２を備える高電圧システムと低電圧バッテリ１６を備える低電圧システムとは、基準電位が相違するものである。すなわち、たとえば高電圧バッテリ１２の正極電位および負極電位の中央値を車体電位として且つ低電圧バッテリ１６の負極電位を車体電位とする等、高電圧バッテリ１２の負極電位と低電圧バッテリ１６の負極電位とが互いに相違する設定となっている。そして、これら両システム間での信号の授受は、例えばフォトカプラ等の絶縁素子を備えるインターフェース１４を介して行われる。
【００１６】
図２に、上記ドライブユニットＤＵの構成を示す。
【００１７】
図示されるように、ドライブユニットＤＵは、１チップ化された半導体集積回路であるドライブＩＣ２０を備えている。ドライブＩＣ２０は、直流電圧源２２を備えている。直流電圧源２２は、定電流源２４、充電用スイッチング素子２６、および端子Ｔ１を介してスイッチング素子Ｓ￥＃の開閉制御端子（ゲート）に接続されている。
【００１８】
スイッチング素子Ｓ￥＃のゲートは、放電用抵抗体２８を介してドライブＩＣ２０の端子Ｔ２に接続されている。端子Ｔ２には、ＮチャネルＭＯＳ電界効果トランジスタ（放電用スイッチング素子３０）のドレインが接続されており、放電用スイッチング素子３０のソースには、端子Ｔ３を介してスイッチング素子Ｓ￥＃のエミッタが接続されている。
【００１９】
上記充電用スイッチング素子２６や、放電用スイッチング素子３０は、ドライブＩＣ２０内の駆動制御部３２によって操作される。駆動制御部３２は、端子Ｔ６を介してフォトカプラ４０の２次側に接続されている。詳しくは、端子Ｔ６は、フォトカプラ４０の２次側のフォトトランジスタのコレクタに接続され、同コレクタには、さらに抵抗体３８および端子Ｔ４を介して、ドライブＩＣ２０内の定電流源３６に接続されている。定電流源３６は、直流電圧源３４を電源とするものである。フォトカプラ４０の１次側には、操作信号ｇ￥＃が印加される。
【００２０】
そして、駆動制御部３２では、フォトカプラ４０に入力される上記操作信号ｇ￥＃に基づき、充電用スイッチング素子２６と放電用スイッチング素子３０とを相補的にオン・オフすることでスイッチング素子Ｓ＊＃を駆動する。すなわち、操作信号ｇ￥＃がオン操作指令となることで、充電用スイッチング素子２６をオンして且つ放電用スイッチング素子３０をオフする。また、操作信号ｇ￥＃がオフ操作指令となることで、充電用スイッチング素子２６をオフして且つ放電用スイッチング素子３０をオンする。
【００２１】
上記スイッチング素子Ｓ￥＃は、その開閉する流通経路（コレクタおよびエミッタ間の電気経路）に流れる電流（コレクタ電流）と相関を有する微少電流を出力するセンス端子ＳＥを備えている。そして、センス端子ＳＥは、抵抗体４２を介してエミッタに電気的に接続されている。これにより、センス端子ＳＥから出力される電流によって抵抗体４２に電圧降下が生じるため、抵抗体４２による電圧降下量（センス電圧Ｖｓｅ）を、スイッチング素子Ｓ￥＃のコレクタ電流の検出信号とすることができる。
【００２２】
そして、駆動制御部３２では、端子Ｔ７を介して入力されるセンス電圧Ｖｓｅに基づき、スイッチング素子Ｓ￥＃の電流量が許容上限値を超えるか否かを監視する。そして許容上限値を超えると判断される場合、充電用スイッチング素子２６をオフし、スイッチング素子Ｓ￥＃を強制的にオフ操作するなどして、これに対処する。
【００２３】
上記感温ダイオードＳＤのカソード側は、端子Ｔ９を介して端子Ｔ３に接続されている。これにより、感温ダイオードＳＤのカソード側は、スイッチング素子Ｓ￥＃のエミッタと同電位とされる。一方、感温ダイオードＳＤのアノード側は、端子Ｔ８を介して定電流源４６に接続されている。定電流源４６は、直流電圧源４４を電源とするものである。また、定電流源４６は、感温ダイオードＳＤに流れる順方向電流が一定の場合、感温ダイオードＳＤの電圧降下ＶＦと温度との間に相関があることに鑑み、感温ダイオードＳＤの電圧降下ＶＦを温度検出に利用するための検出用電源である。
【００２４】
上記電圧降下ＶＦは、コンパレータ４８の非反転入力端子に印加される。コンパレータ４８の反転入力端子には、キャリア生成部５０の出力するキャリア信号ＳＣが印加される。これにより、コンパレータ４８の出力信号である時比率信号Ｄｕｔｙは、キャリア信号ＳＣの周波数を有し、論理Ｈおよび論理Ｌの周期に対する論理Ｈの時比率が、電圧降下ＶＦと相関を有する信号となる。上記時比率信号Ｄｕｔｙは、端子Ｔ１０を介して制御装置１８に入力される。
【００２５】
上記スイッチング素子Ｓ￥＃や感温ダイオードＳＤは、図３に示すように、パワーカードとしてパッケージングされている。パワーカードＰＣは、スイッチング素子Ｓ￥＃やダイオードＤ￥＃、感温ダイオードＳＤを備えるスイッチングモジュールである。パワーカードＰＣは、流通経路の端部側の端子であるコレクタ端子およびエミッタ端子（経路側端子）を備え、これらはたとえばバスバ等に接続される。また、パワーカードＰＣは、半導体基板５７に形成されたドライブユニットＤＵに接続される駆動部側端子を備える。駆動部側端子は、スイッチング素子Ｓ￥＃のゲート端子Ｇ、センス端子ＳＥ、ケルビンエミッタ端子ＫＥと、感温ダイオードＳＤのアノード端子Ａおよびカソード端子Ｋである。
【００２６】
ドライブユニットＤＵとパワーカードＰＣの端子との接続は、コネクタ５８を介して行われる。コネクタ５８は、図中、左側に拡大図にて示すように、導体５８ａを備え、導体５８ａがパワーカードＰＣの端子（図では、カソード端子Ｋを例示）との接触面の法線方向に力Ｆを及ぼすものである。
【００２７】
本実施形態では、パワーカードＰＣの端子とドライブユニットＤＵとの接続にハンダを用いない。これは、半導体基板５７等の劣化時等において、パワーカードＰＣの取替えを回避するためのものである。これにより、半導体基板５７を取り替える必要が生じる場合であっても、パワーカードＰＣとこれが搭載される冷却装置とについては、取り替えることなく利用することができる。
【００２８】
ただし、この場合、上記コネクタ５８の導体５８ａとパワーカードＰＣの端子との接触面にフレッティングコロージョンに起因した酸化膜が生じる場合、導体５８ａとパワーカードＰＣの端子との導通不良が生じるおそれがある。この酸化膜は、上記接触面にある程度の電流が流れることで除去される。ただし、通常時に流れると想定される電流が小さい端子では、通常時の使用によって酸化膜を除去することができない。ここで、通常時の使用によって酸化膜を除去することができない可能性が最も高いのは、カソード端子Ｋおよびアノード端子Ａである。これは、本実施形態では、定電流源４６の出力電流Ｉ１として、数百μＡを想定しているのに対し、定電流源２４としては、数ｍＡを想定しているためである。ちなみに、センス端子ＳＥに流れる電流の最大値は、コレクタおよびエミッタ間の電流（コレクタ電流）の最大値に応じて定まり、ここでは、数十ｍＡを想定している。
【００２９】
こうした事情に鑑み、本実施形態では、図２に示すように、ドライブユニットＤＵとパワーカードＰＣのカソード端子Ｋおよびアノード端子Ａとの間に、定電流源４６の出力電流Ｉ１よりも大きい電流を流すための手段を備える。すなわち、直流電圧源５２、スイッチング素子５４および抵抗体５６である。
【００３０】
図４に、本実施形態における上記酸化膜の除去処理の手順を示す。この処理は、駆動制御部３２によって実行される。なお、図４に示す処理は、本実施形態において実行手段を構成する。
【００３１】
この一連の処理では、まずステップＳ１０において、リレーＳＭＲが開状態から閉状態に切り替えられたか否かを判断する。この処理は、インバータＩＮＶが停止状態から駆動状態に切り替わる直前のタイミングであるか否かを判断するためのものである。なお、駆動制御部３２においてこの判断を行なうためには、たとえば、制御装置１８が、フォトカプラ４０に、操作信号ｇ￥＃の周波数としてはありえない周波数信号を入力することで、その旨を通知すればよい。
【００３２】
ステップＳ１０において肯定判断される場合、ステップＳ１２において、スイッチング素子５４をオン操作する。この処理は、感温ダイオードＳＤのアノード端子Ａおよびカソード端子Ｋ間に、通常時に想定される電流（定電流源４６の出力電流Ｉ１）よりも大きい電流を流すための電流量増大処理である。ちなみに、スイッチング素子５４がオン操作されても、定電流源４６は電流の出力を継続する。このため、本実施形態は、直流電圧源５２と定電流源４６とが、電流量増大用電源を構成する。
【００３３】
続くステップＳ１４においては、電流量増大処理の実行期間をカウントするカウンタＣＮをインクリメントする。そして、カウンタＣＮが閾値ＣＮｔｈとなることで（ステップＳ１６）、ステップＳ１８に移行する。ステップＳ１８においては、スイッチング素子５４をオフ操作し、カウンタＣＮを初期化する。続くステップＳＷ２０においては、インバータＩＮＶの駆動を許可する。すなわち、フォトカプラ４０を介して入力される操作信号ｇ￥＃に応じて、スイッチング素子Ｓ￥＃を駆動する処理を許可する。
【００３４】
なお、ステップＳ２０の処理が完了する場合や、ステップＳ１０において否定判断される場合には、この一連の処理を一旦終了する。なお、ステップＳ１０において否定判断される場合、電流量増大処理がなされないことから、カソード端子Ｋおよびアノード端子Ａに通常の使用に応じた電流が流れる状態を維持する維持処理がなされることとなる。
【００３５】
以上説明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。
【００３６】
（１）感温ダイオードＳＤによる温度検出のための定電流源４６とは別に、定電流源４６の出力電流よりも大きい電流を流すための直流電圧源５２を備え、ドライブユニットＤＵと、パワーカードＰＣのカソード端子Ｋおよびアノード端子Ａとの間に、定電流源４６の出力電流Ｉ１よりも大きい電流を流した。これにより、カソード端子Ｋやアノード端子Ａとコネクタ５８の導体５８ａとの間に酸化膜が生じたとしても、これを除去する酸化膜の除去処理を行なうことができる。
【００３７】
（２）ドライブユニットＤＵとパワーカードＰＣの端子との接続を、コネクタ５８の導体５８ａと上記端子との接触とした。これにより、フレッティングコロージョンが生じやすくなることから、除去処理の利用価値が特に大きい。
【００３８】
（３）リレーＳＭＲが閉状態に切り替えられた直後に除去処理を実行した。これにより、インバータＩＮＶの起動前に除去処理を行なうことができ、また、感温ダイオードＳＤによる温度検出が要求される前に除去処理を行なうことができる。
＜第２の実施形態＞
以下、第２の実施形態について、先の第１の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。
【００３９】
図５に、本実施形態にかかるドライブユニットＤＵの構成を示す。なお、図５において、先の図２に示した部材に対応するものについては、便宜上、同一の符号を付している。
【００４０】
図示されるように、本実施形態では、パワーカードＰＣのカソード端子Ｋおよびアノード端子ＡとドライブユニットＤＵとの間に、通常時に流れると想定される電流よりも大きい電流を流す手段として、定電流源６２を備える。すなわち、定電流源６２は、スイッチング素子６４を介して端子Ｔ８に接続されている。定電流源６２は、直流電圧源６０を電源とするものである。この場合、酸化膜を除去する処理を行なうべく、スイッチング素子６４をオン操作する場合、パワーカードＰＣのカソード端子Ｋおよびアノード端子ＡとドライブユニットＤＵとの間に、定電流源４６の出力電流Ｉ１に加えて、定電流源６２の出力電流Ｉ２が流れる。
【００４１】
以上説明した本実施形態によれば、上記第１の実施形態の上記（１）〜（３）の効果に加えて、さらに以下の効果が得られるようになる。
【００４２】
（４）酸化膜の除去処理のための電源を、定電流源４６，６２とした。これにより、カソード端子Ｋやアノード端子Ａと導体５８ａとの接触面の抵抗値にかかわらず、一定の電流（Ｉ１＋Ｉ２）を流すことができる。したがって、パワーカードＰＣ側において許容される上限電流量以下の電流を流すという制約を満たしつつも、酸化膜を除去する上で必要な量の電流を確実に流すことが容易となる。
＜第３の実施形態＞
以下、第３の実施形態について、先の第１の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。
【００４３】
図６に、本実施形態にかかるドライブユニットＤＵの構成を示す。なお、図６において、先の図２に示した部材に対応するものについては、便宜上、同一の符号を付している。
【００４４】
本実施形態では、パワーカードＰＣのカソード端子Ｋおよびアノード端子ＡとドライブユニットＤＵとの間に、通常時に流れると想定される電流よりも大きい電流を流す手段として、ゲートに電荷を供給する供給手段（定電流源２４）を流用する。
【００４５】
すなわち、定電流源２４の出力端子は、スイッチング素子６６を介して端子Ｔ８に接続されている。ここで、充電用スイッチング素子２６およびスイッチング素子６６は、本実施形態にかかる切替手段を構成する。すなわち、通常時においては、スイッチング素子６６はオフ状態を維持し、操作信号ｇ￥＃に応じて充電用スイッチング素子２６がオン・オフ操作される。これに対し、除去処理を行なう場合、充電用スイッチング素子２６をオフした状態で、スイッチング素子６６をオン操作する。
【００４６】
以上説明した本実施形態によれば、上記第１の実施形態の上記（１）〜（３）の効果や、上記第２の実施形態の上記（４）の効果に加えて、さらに以下の効果が得られるようになる。
【００４７】
（５）定電流源２４を流用することで、パワーカードＰＣのカソード端子Ｋおよびアノード端子ＡとドライブユニットＤＵとの間に通常時に流れると想定される電流よりも大きい電流を流す手段を備えるうえで、部品点数の増加を抑制することができる。
＜第４の実施形態＞
以下、第４の実施形態について、先の第１の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。
【００４８】
図７に、本実施形態にかかるドライブユニットＤＵの構成を示す。なお、図７において、先の図２に示した部材に対応するものについては、便宜上、同一の符号を付している。
【００４９】
本実施形態では、パワーカードＰＣのカソード端子Ｋおよびアノード端子ＡとドライブユニットＤＵとの間に通常時に流れると想定される電流よりも大きい電流を流す手段として、フォトカプラ４０の２次側に接続されるカプラ用電源（定電流源３６）を流用する。
【００５０】
すなわち、定電流源３６の出力端子は、セレクタ６８を介して端子Ｔ４および端子Ｔ８のいずれかに選択的に接続される。ここで、セレクタ６８は、本実施形態にかかる切替手段を構成する。すなわち、通常時においては、セレクタ６８は端子Ｔ４と定電流源３６とを接続する一方、除去処理を行なう場合、端子Ｔ８と定電流源３６とを接続する。
【００５１】
以上説明した本実施形態によっても、先の第３の実施形態と同様の効果が得られる。
＜第５の実施形態＞
以下、第５の実施形態について、先の第１の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。
【００５２】
図８に、本実施形態にかかるドライブユニットＤＵの構成を示す。なお、図８において、先の図２に示した部材に対応するものについては、便宜上、同一の符号を付している。
【００５３】
本実施形態では、感温ダイオードＳＤによる温度検出を行なうための定電流源４６ａを、出力電流を可変する機能を備えるものとする。そして、酸化膜を除去する処理を行なう場合には、定電流源４６ａの出力電流を増大させることで対処する。
＜第６の実施形態＞
以下、第６の実施形態について、先の第１の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。
【００５４】
図９に、本実施形態にかかる酸化膜除去処理の手順を示す。この処理は、駆動制御部３２によって実行される。なお、図９に示す処理は、本実施形態において、実行手段を構成する。
【００５５】
この一連の処理では、まずステップＳ３０において、酸化膜除去処理を実行していない状態の継続時間を計時するカウンタＴＣＮが閾値ＴＣＮｔｈ以上であるか否かを判断する。この処理は、酸化膜除去処理の第１の実行条件が成立するか否かを判断するためのものである。ここで、閾値ＴＣＮｔｈは、酸化膜を除去する処理の実行周期を定めるものである。閾値ＴＣＮｔｈは、フレッティングコロージョン等に起因した酸化膜が形成されることで導通不良の懸念が生じる最小時間以下に設定される。
【００５６】
そして、ステップＳ１０において肯定判断される場合、ステップＳ３２において、感温ダイオードＳＤによって検出される温度Ｔｊが閾値温度Ｔｊｔｈ以下であるか否かを判断する。この処理は、酸化膜除去処理の第２の実行条件が成立するか否かを判断するためのものである。この第２の実行条件は、感温ダイオードＳＤによる温度監視が、スイッチング素子Ｓ￥＃が過度に高い温度となっていないかどうかを監視するためのものであることに鑑み、温度監視を一時中断しても影響がないと考えられる期間であることを条件とするものである。
【００５７】
ステップＳ３０，Ｓ３２において否定判断される場合、ステップＳ３４において、カウンタＴＣＮをインクリメントする。この場合、酸化膜除去処理がなされることはなく、パワーカードＰＣのカソード端子Ｋおよびアノード端子ＡとドライブユニットＤＵとの間に通常の使用に応じた電流が流れる状態を維持する維持処理がなされることとなる。
【００５８】
これに対し、ステップＳ３２において肯定判断される場合、ステップＳ３６において、スイッチング素子５４をオン操作するとともに、感温ダイオードＳＤによる温度の検出処理を禁止する。続くステップＳ３８においては、先の図４のステップＳ１４と同様、カウンタＣＮをインクリメントし、ステップＳ４０においては、先の図４のステップＳ１６と同様、カウンタＣＮが閾値ＣＮｔｈであるか否かを判断する。そしてステップＳ４０において肯定判断される場合、ステップＳ４２において、スイッチング素子５４をオフ操作し、感温ダイオードＳＤによる温度の検出処理を許可するとともに、カウンタＣＮ，ＴＣＮを初期化する。
【００５９】
なお、ステップＳ４２，Ｓ３４の処理が完了する場合、この一連の処理を一旦終了する。
【００６０】
以上説明した本実施形態によれば、上記第１の実施形態の上記（１），（２）の効果に加えて、さらに以下の効果が得られるようになる。
【００６１】
（６）スイッチング素子Ｓ￥＃の温度が規定値以下であることを条件に、酸化膜の除去処理を実行した。これにより、感温ダイオードＳＤによって温度Ｔｊを検出することが特に望まれる状況を回避しつつ、除去処理を行なうことができる。
＜第７の実施形態＞
以下、第７の実施形態について、先の第２の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。
【００６２】
図１０に、本実施形態にかかる酸化膜除去処理の手順を示す。この処理は、駆動制御部３２によって実行される。なお、図１０において、先の図９に示した処理に対応する処理については、便宜上同一のステップ番号を付している。
【００６３】
この一連の処理では、ステップＳ３０において肯定判断される場合、ステップＳ３６ａにおいて、先の図５に示したスイッチング素子６４をオン操作するとともに、キャリア生成部５０の出力するキャリア信号ＳＣの周波数ｆｐｗｍを、第２周波数ｆ２とする。この処理は、酸化膜除去処理によって感温ダイオードＳＤに流れる電流量が定電流源４６の出力電流Ｉ１から「Ｉ１＋Ｉ２」に切り替えられた旨を制御装置１８側に通知するためのものである。
【００６４】
上記ステップＳ３６ａの処理が完了すると、ステップＳ３８の処理を経てステップＳ４０の処理に移行する。そしてステップＳ４０において肯定判断される場合、ステップＳ４２ａにおいて、スイッチング素子６４をオフ操作し、カウンタＴＣＮ，ＣＮを初期化するとともに、キャリア信号ＳＣの周波数ｆｐｗｍを、第１周波数ｆ１とする。第１周波数ｆ１は、感温ダイオードＳＤに流れる電流量が定電流源４６の出力電流Ｉ１である旨を制御装置１８側に通知するためのものである。
【００６５】
なお、ステップＳ４２ａ，Ｓ３４の処理が完了する場合、この一連の処理を一旦終了する。
【００６６】
図１１に、制御装置１８が行なうスイッチング素子Ｓ￥＃の温度の算出処理の手順を示す。
【００６７】
この一連の処理では、まずステップＳ５０において、時比率信号Ｄｕｔｙを電圧値Ｖｓｄに変換する。続くステップＳ５２においては、時比率信号Ｄｕｔｙの周波数ｆｐｗｍが第１周波数ｆ１であるか否かを判断する。そして、ステップＳ５２において肯定判断される場合、ステップＳ５４において電圧値Ｖｓｄを温度Ｔｊに変換する一方、ステップＳ５２において否定判断される場合、ステップＳ５６において電圧値Ｖｓｄを温度Ｔｊに変換する。ここで、ステップＳ５４，Ｓ５６の処理は、本実施形態において、電圧値Ｖｓｄと温度Ｔｊとの対応関係が相違する処理となっている。これは、たとえば、電圧値Ｖｓｄを入力とし温度Ｔｊを出力とする各別の１次元マップを備えることで行なうことができる。この処理は、図１２に示すように、感温ダイオードＳＤを流れる電流Ｉが相違すると、同一の温度（図中、高温Ｈｉｇｈ側の曲線と低温Ｌｏｗ側の曲線とを記載）であっても電圧降下ＶＦが相違することに鑑みたものである。詳しくは、電流Ｉが大きいほど、同一の温度に対する電圧降下ＶＦが上昇する。なお、ステップＳ５４，Ｓ５６の処理は、本実施形態において変更手段を構成する。
【００６８】
なお、ステップＳ５４，Ｓ５６の処理が完了する場合には、この一連の処理を一旦終了する。
【００６９】
以上説明した本実施形態によれば、上記第１の実施形態の上記（１）、（２）の効果や、上記第２の実施形態の上記（４）の効果に加えて、さらに以下の効果が得られる。
【００７０】
（７）感温ダイオードＳＤを流れる電流量が変更される場合、電圧降下ＶＦと温度Ｔｊとの対応関係を変更した。これにより、電流量の変更にかかわらず温度Ｔｊの検出を継続することができる。
＜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。
【００７１】
「電流量増大用電源について」
上記各実施形態では、電流量増大用電源が検出用電源を包含する構成としたが、これに限らない。たとえば、図２の構成において、感温ダイオードＳＤと定電流源４６との間の電気経路を開閉するスイッチング素子を備え、除去処理時には、これを開状態としてもよい。この場合、電流量増大用電源は、直流電圧源５２のみとなる。
【００７２】
「監視手段について」
温度検出手段としては、感温ダイオードに限らず、たとえばサーミスタであってもよい。
【００７３】
また、温度検出手段にも限らず、たとえばスイッチング素子Ｓ￥＃の流通経路の両端部の電位差を検出する電圧検出手段等であってもよい。この場合、ドライブユニットＤＵと電圧検出手段とを接続する電気経路には、通常時においては、電圧検出手段の出力に応じた微小な電流が流れるのみであるため、フレッティングコロージョンが生じる懸念がある。このため、この電気経路に強制的に大電流を流すことで、酸化膜を除去する除去処理を行なうことは有効である。
【００７４】
なお、スイッチング素子Ｓ￥＃の開閉制御端子を電子操作する際に流れる電流量によって酸化膜を除去することができる場合には、監視手段とドライブユニットＤＵ側との間に、上記電流量よりも小さい電流量が通常時に流れると想定される場合に本発明の適用が特に有効となる。
【００７５】
「電流量増大用電源の出力対象について」
「監視手段について」の欄に記載したものの他、センス端子ＳＥや、ケルビンエミッタ端子ＫＥ、ゲートＧ等であってもよい。
【００７６】
「実行手段について」
駆動対象となるスイッチング素子Ｓ￥＃の駆動が停止されているときに電流量増大処理を実行するものとしては、上記第１の実施形態（図４）に例示したものに限らない。たとえば、リレーＳＭＲが閉操作された直後であるか否かにかかわらず、インバータＩＮＶやコンバータＣＮＶが停止状態にある場合に実行するものであってもよい。
【００７７】
「接触手段（５８）の配置について」
半導体基板５７のうち、パワーカードＰＣとは逆側の面（部品面）に配置されるものに限らず、パワーカードＰＣ側の面に配置されるものであってもよい。この場合であっても、駆動手段（ドライブユニットＤＵ）等とパワーカードＰＣとの電気的な接続が、コネクタ５８によってなされる場合には、フレッティングコロージョンが生じる懸念があることには相違ない。
【００７８】
「供給手段（２４）について」
定電流源２４に限らず、たとえば直流電圧源２２であってもよい。
【００７９】
「カプラ用電源（３６）について」
定電流源３６に限らず、たとえば直流電圧源３４であってもよい。
【００８０】
「貯蔵手段（１２）について」
２次電池（高電圧バッテリ１２）に限らず、たとえば燃料電池であってもよい。
【００８１】
「変更手段（図１１）について」
上記第７の実施形態では、制御装置１８が変更手段を備えたがこれに限らない。たとえば、ドライブユニットＤＵ内において、感温ダイオードＳＤによって検出される温度Ｔｊが閾値温度以上の場合、スイッチング素子Ｓ￥＃を強制的にオフとする機能を搭載する場合、閾値温度以上であるか否かを判断すべく、感温ダイオードＳＤの出力電圧と判定値との大小を比較する手段において、出力電圧と判定値との差圧を変更する手段としてもよい。
【００８２】
「駆動部側端子（Ｋ，Ａ）との接続について」
ハンダを用いないことは必須ではない。たとえば、先の図３に示したコネクタ５８を用いるものにおいて、コネクタ５８の上面についてカソード端子Ｋやアノード端子Ａをハンダ付けしてもよい。この場合、ハンダ付けした部分についてはフレッティングコロージョンが生じる可能性は無視しうるものの、コネクタ５８とカソード端子Ｋやアノード端子Ａとの接触部分においてフレッティングコロージョンが生じることで、接続箇所のトータルの抵抗値が変化する。このため、抵抗値の変化を解消する上では、電流量増大処理を行なうことが有効である。
【００８３】
「駆動対象スイッチング素子について」
ＩＧＢＴに限らない。たとえばＭＯＳ電界効果トランジスタであってもよい。ここで、Ｎチャネルのものを用いてもよいがＰチャネルのものを用いてもよい。この場合であっても、電流の流通経路（ソースおよびドレイン間）の開閉は、流通経路の基準となる側の端部（ソース）に対する開閉制御端子（ゲート）の電位差の操作によってなされる。そして、開閉制御端子および、基準となる側の端部としてのソースがドライブユニットＤＵに接続される。
【符号の説明】
【００８４】
５７…半導体基板、５８…コネクタ、５８ａ…導体、Ｓ￥＃…スイッチング素子、ＤＵ…ドライブユニット。
【図１】
2014017961.tif 000003
【図２】
2014017961.tif 000004
【図３】
2014017961.tif 000005
【図４】
2014017961.tif 000006
【図５】
2014017961.tif 000007
【図６】
2014017961.tif 000008
【図７】
2014017961.tif 000009
【図８】
2014017961.tif 000010
【図９】
2014017961.tif 000011
【図１０】
2014017961.tif 000012
【図１１】
2014017961.tif 000013
【図１２】
2014017961.tif 000014