(57)【要約】【課題】  フォットカップラ等による絶縁を必要とすることなく、スイッチング素子の温度に応じてスイッチング素子のゲート駆動タイミングを変更することができる電力変換装置の提供。【解決手段】  電力変換装置は、上下アームを構成し、逆相にオン／オフ駆動される対のスイッチング素子と、前記スイッチング素子の温度に応じた電圧を出力する温度センサと、前記温度センサに接続され、前記温度センサから入力される電圧に応じて前記スイッチング素子のゲートに印加するオン信号を遅延させる遅延回路とを含む。【選択図】図５
2014138537.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下アームを構成し、逆相にオン／オフ駆動される対のスイッチング素子と、
前記スイッチング素子の温度に応じた電圧を出力する温度センサと、
前記温度センサに接続され、前記温度センサから入力される電圧に応じて前記スイッチング素子のゲートに印加するオン信号を遅延させる遅延回路とを含む、電力変換装置。
【請求項２】
前記遅延回路による遅延特性は、前記スイッチング素子の温度が高いほど遅延量が大きくなる、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記スイッチング素子は、前記温度センサとしての温度センスダイオードを備えるＩＧＢＴである、請求項１又は２に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、温度センサと、温度センサに接続されるマイコンとを備え、マイコンにおいて、スイッチング素子の駆動時両端間電圧が高くなるのにしたがって大きくなり、かつ、スイッチング素子の駆動時通過電流が大きくなるのにしたがって小さくなり、かつ、スイッチング素子の温度が高くなるのにしたがって大きくなるスイッチング素子の単一ターンオフ遅延時間特性等に基づいて、デッドタイムを補正する電力変換器制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2010-142074号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、スイッチング素子の温度検出回路（温度センサ）とマイコンとを接続する場合、温度検出回路が高圧側に属するため、高電圧やノイズからマイコンを保護するために、フォットカップラ等で絶縁を行う必要がある。
【０００５】
そこで、本開示は、フォットカップラ等による絶縁を必要とすることなく、スイッチング素子の温度に応じてスイッチング素子のゲート駆動タイミングを変更することができる電力変換装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一局面によれば、上下アームを構成し、逆相にオン／オフ駆動される対のスイッチング素子と、
前記スイッチング素子の温度に応じた電圧を出力する温度センサと、
前記温度センサに接続され、前記温度センサから入力される電圧に応じて前記スイッチング素子のゲートに印加するオン信号を遅延させる遅延回路とを含む、電力変換装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、フォットカップラ等による絶縁を必要とすることなく、スイッチング素子の温度に応じてスイッチング素子のゲート駆動タイミングを変更することができる電力変換装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】電動自動車用モータ駆動システム１の全体構成の一例を示す図である。
【図２】半導体駆動装置５０におけるＤＣ／ＤＣコンバータ２０の制御ブロック５００の一例を示す図である。
【図３】キャリア信号とデューティとの関係で切り替わるスイッチング素子Ｑ２２，Ｑ２４のオン／オフ状態の時系列の一例を示す図である。
【図４】両アーム駆動時におけるスイッチング素子Ｑ２２，Ｑ２４のオン／オフ状態の時系列の一例を示す図である。
【図５】マイコン７０とスイッチング素子Ｑ２２，Ｑ２４との間に設けられる遅延回路５２０の一例を示す図である。
【図６】スイッチング素子Ｑ２２のゲート閾値電圧Ｖｔｈとスイッチング素子Ｑ２２の温度（素子温度）との関係の説明図である。
【図７】遅延回路５２０による遅延態様の一例を示す図である。
【図８】図７に示す遅延態様を実現する遅延回路５２０の一例を示す図である。
【図９】図８に示す遅延回路５２０の具体例の一例を示す図である。
【図１０】図７に示す遅延態様を実現する遅延回路５２０の他の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照しながら各実施例について詳細に説明する。
【００１０】
図１は、電動自動車用モータ駆動システム１の全体構成の一例を示す図である。モータ駆動システム１は、バッテリ１０の電力を用いて走行用モータ４０を駆動することにより車両を駆動させるシステムである。尚、電動自動車は、電力を用いて走行用モータ４０を駆動して走行するものであれば、その方式や構成の詳細は任意である。電動自動車は、典型的には、動力源がエンジンと走行用モータ４０であるハイブリッド自動車（ＨＶ）や、動力源が走行用モータ４０のみである電気自動車を含む。
【００１１】
モータ駆動システム１は、図１に示すように、バッテリ１０、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０、インバータ３０、走行用モータ４０、及び、半導体駆動装置５０を備える。
【００１２】
バッテリ１０は、電力を蓄積して直流電圧を出力する任意の蓄電装置であり、ニッケル水素バッテリ、リチウムイオンバッテリや電気２重層キャパシタ等の容量性素子から構成されてもよい。
【００１３】
ＤＣ／ＤＣコンバータ２０は、双方向のＤＣ／ＤＣコンバータ（可逆チョッパ方式の昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ）であってよい。ＤＣ／ＤＣコンバータ２０は、例えば２００Ｖから６５０Ｖへの昇圧変換、及び、６５０Ｖから２００Ｖへの降圧変換が可能であってよい。ＤＣ／ＤＣコンバータ２０のリアクトルＬ１の入力側と負極ラインとの間には平滑用コンデンサＣ１が接続されてよい。
【００１４】
図示の例では、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０は、２つのスイッチング素子Ｑ２２，Ｑ２４と、リアクトルＬ１とを有する。２つのスイッチング素子Ｑ２２，Ｑ２４は、インバータ３０の正極ラインと負極ラインとの間に互いに直列に接続される。リアクトルＬ１は、バッテリ１０の正極側に直列に接続される。リアクトルＬ１は、出力側が２つのスイッチング素子Ｑ２２，Ｑ２４の接続部に接続される。
【００１５】
図示の例では、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の２つのスイッチング素子Ｑ２２，Ｑ２４は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）である。尚、スイッチング素子Ｑ２２，Ｑ２４は、ダイオード（例えばフリーホイールダイオード）Ｄ２２，２４を外付け素子と用いる通常のＩＧＢＴであってもよいし、ダイオードＤ２２，２４を内蔵した逆導通ＩＧＢＴ（ＲＣ（Reverse Conducting）−ＩＧＢＴ）であってもよい。いずれの場合も、上アームのスイッチング素子Ｑ２２のコレクタはインバータ３０の正極ラインに接続されており、上アームのスイッチング素子Ｑ２２のエミッタは下アームのスイッチング素子Ｑ２４のコレクタに接続されている。また、下アームのスイッチング素子Ｑ２４のエミッタは、インバータ３０の負極ライン及びバッテリ１０の負極に接続されている。尚、スイッチング素子Ｑ２２、Ｑ２４は、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor)のような、ＩＧＢＴ以外の他のスイッチング素子であってもよい。
【００１６】
インバータ３０は、正極ラインと負極ラインとの間に互いに並列に配置されるＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各アームから構成される。Ｕ相アームはスイッチング素子（本例ではＩＧＢＴ）Ｑ１，Ｑ２の直列接続からなり、Ｖ相アームはスイッチング素子（本例ではＩＧＢＴ）Ｑ３，Ｑ４の直列接続からなり、Ｗ相アームはスイッチング素子（本例ではＩＧＢＴ）Ｑ５，Ｑ６の直列接続からなる。また、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のコレクタ−エミッタ間には、それぞれ、エミッタ側からコレクタ側に電流を流すようにダイオードＤ１〜Ｄ６が配置される。尚、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、ＭＯＳＦＥＴのような、ＩＧＢＴ以外の他のスイッチング素子であってもよい。
【００１７】
走行用モータ４０は、３相の永久磁石モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルの一端が中点で共通接続されている。Ｕ相コイルの他端は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の中点Ｍ１に接続され、Ｖ相コイルの他端は、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の中点Ｍ２に接続され、Ｗ相コイルの他端は、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６の中点Ｍ３に接続される。スイッチング素子Ｑ１のコレクタと負極ラインとの間には、平滑用コンデンサＣ２が接続される。尚、走行用モータ４０は、電磁石と永久磁石とを組み合わせたハイブリッド型の３相モータであってもよい。
【００１８】
尚、走行用モータ４０に加えて、第２の走行用モータ又は発電機が並列で追加されてもよい。この場合、対応するインバータも並列に追加されればよい。
【００１９】
半導体駆動装置５０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０を制御する。尚、半導体駆動装置５０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０に加えて、インバータ３０を制御してもよい。半導体駆動装置５０は、マイクロコンピューターを含むＥＣＵ（電子制御ユニット）として具現化されてもよい。尚、半導体駆動装置５０の各種機能（以下で説明する機能を含む）は、任意のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア又はそれらの組み合わせにより実現されてもよい。例えば、半導体駆動装置５０の各種機能は、特定用途向けＡＳＩＣ（application-specific integrated circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）により実現されてもよい。また、半導体駆動装置５０の各種機能は、複数のＥＣＵにより協動して実現されてもよい。
【００２０】
ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の制御方法の概要は任意であってよい。典型的には、半導体駆動装置５０は、インバータ３０の動作（力行又は回生）に応じて、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０を制御する。例えば、半導体駆動装置５０は、力行時は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の下アームのスイッチング素子Ｑ２４のみをオン／オフ切換し（下アームによる片アーム駆動）、バッテリ１０の電圧を昇圧してインバータ３０側に出力する。この際、下アームのスイッチング素子Ｑ２４は、ＰＷＭ（Ｐulse Ｗidth Ｍodulation）制御されてもよい。また、回生時は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の上アームのスイッチング素子Ｑ２２のみをオン／オフ切換し（上アームによる片アーム駆動）、インバータ３０側の電圧を降圧してバッテリ１０側に出力する。この際、上アームのスイッチング素子Ｑ２２は、ＰＷＭ制御されてよい。また、リアクトルＬ１を流れる電流が０を跨ぐ際（ゼロクロス時）、半導体駆動装置５０は、２つのスイッチング素子Ｑ２２，Ｑ２４を逆相でオン／オフ駆動してもよい（両アーム駆動）。
【００２１】
図２は、半導体駆動装置５０におけるＤＣ／ＤＣコンバータ２０の制御ブロック５００の一例を示す図である。制御ブロック５００は、例えばマイコンで構成されてよい。尚、図２には、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の制御ブロック５００に関連した部（モータ制御部５４０や走行制御部５６０）も示されている。尚、モータ制御部５４０及び走行制御部５６０は、制御ブロック５００を実現するＥＣＵにより実現されてもよいし、制御ブロック５００を実現するＥＣＵとは異なるＥＣＵにより実現されてもよい。
【００２２】
走行制御部５６０は、例えばアクセル開度と車速とに基づいて、モータトルク指令値（目標駆動トルク）を決定し、モータ制御部５４０に供給してよい。モータ制御部５４０は、モータトルク指令値や各種センサ値等（例えば、電流センサによる各相電流の検出値やレゾルバによるモータ回転数の検出値）に基づいて、インバータ３０のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のオン／オフ切換のためのゲート信号（モータゲート信号）を生成してよい。モータゲート信号は、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のゲートに印加されてよい。
【００２３】
ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の制御ブロック５００は、図２に示すように、フィルタ５０２、ＡＤＣ（Analog to Digital Converter）５０４、電流制御部５０６、電圧制御部５０８、モータ目標電圧算出部５１０、キャリア生成部５１３、ゲート信号生成部５１４、及び、サンプリングタイミング算出部５１６を含んでよい。
【００２４】
フィルタ５０２には、リアクトルＬ１を流れる電流（以下、リアクトル電流ＩＬともいう）を検出する電流センサ（図示せず）から検出信号（アナログ信号）が入力される。フィルタ５０２は、検出信号をフィルタリングし、ＡＤＣ５０４に出力する。
【００２５】
ＡＤＣ５０４は、サンプリングタイミング算出部５１６が生成したサンプリングタイミングに応じて起動してフィルタ５０２からの検出信号のサンプリングを行い、リアクトル電流ＩＬのサンプリング値（デジタル値）を得る。リアクトル電流ＩＬのサンプリング値は、電流制御部５０６に供給される。
【００２６】
電流制御部５０６は、ＡＤＣ５０４からのリアクトル電流ＩＬのサンプリング値と、電圧制御部５０８からのリアクトル電流ＩＬの目標値ＩＬ＊とに基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０のスイッチング素子Ｑ２２，Ｑ２４を駆動（オン／オフ切換）するためのデューティを算出する。この際、ＰＩ（Proportional Integral)制御やＰＩＤ（Proportional Integral Derivative)制御が利用されてもよい。算出したデューティ(duty)は、ゲート信号生成部５１４及びサンプリングタイミング算出部５１６に供給される。尚、リアクトル電流ＩＬの目標値ＩＬ＊は、電圧制御部５０８において、モータ目標電圧ＶＨ＊と、平滑用コンデンサＣ２の両端の電圧ＶＨの検出値（ＶＨセンサ値）と基づいて算出されてよい。モータ目標電圧ＶＨ＊は、平滑用コンデンサＣ２の両端電圧ＶＨ（図１参照）の目標値である。モータ目標電圧ＶＨ＊は、モータ制御部５４０からのモータ回転数及びモータトルク指令値に基づいて算出されてよい。
【００２７】
キャリア生成部５１３は、所定の周波数の基準信号をキャリア信号として生成する。キャリア信号は、三角波や矩形波の波形を有してよい。以下では、キャリア信号は、三角波の波形を有するものとして説明を続ける。キャリア信号の周波数は、一定であってもよいし、可変であってもよい。例えば、キャリア信号の周波数は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の温度が上昇したときに低下される態様で可変されてもよい。キャリア信号は、ゲート信号生成部５１４及びサンプリングタイミング算出部５１６に供給される。
【００２８】
ゲート信号生成部５１４は、キャリア生成部５１３からのキャリア信号と、電流制御部５０６からのデューティとに基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０のスイッチング素子Ｑ２２，Ｑ２４のオン／オフ切換のためのゲート信号を生成する。ゲート信号は、後述の遅延回路５２０を介してスイッチング素子Ｑ２２，Ｑ２４のそれぞれのゲートに印加される。
【００２９】
サンプリングタイミング算出部５１６は、キャリア生成部５１３からのキャリア信号と、電流制御部５０６からのデューティとに基づいて、リアクトル電流ＩＬのサンプリング（検出）を行うためのサンプリングタイミングを決定し、決定したサンプリングタイミングを示す信号をＡＤＣ５０４に送信する。サンプリングタイミングは、スイッチング素子Ｑ２２，Ｑ２４のオン／オフ切換周期毎に１回サンプリングが行われるように決定される。この際、サンプリングタイミングは、そのオン／オフ期間におけるリアクトル電流ＩＬの電流値の平均値がサンプリングされるように決定される。
【００３０】
図３は、キャリア信号とデューティとの関係で切り替わるスイッチング素子Ｑ２２，Ｑ２４のオン／オフ状態の時系列の一例を示す図であり、図３（Ａ）は、上段から、キャリア信号とデューティの関係、力行時におけるスイッチング素子Ｑ２２，Ｑ２４のオン／オフ状態、及び、リアクトル電流ＩＬの波形の一例を概略的に示す図であり、図３（Ｂ）は、上段から、キャリア信号とデューティの関係、回生時におけるスイッチング素子Ｑ２２，Ｑ２４のオン／オフ状態、及び、リアクトル電流ＩＬの波形の一例を概略的に示す図である。
【００３１】
力行時において、例えばリアクトル電流ＩＬが所定値Ｔｈ１よりも大きい場合は、図３（Ａ）に示すように、下アームのスイッチング素子Ｑ２４のみがオン／オフ切換され、上アームのスイッチング素子Ｑ２２はオフ状態に維持されてよい（下アームによる片アーム駆動）。図３（Ａ）に示す例では、下アームのスイッチング素子Ｑ２４は、キャリア信号のレベルがデューティのレベルを超えると、オンからオフに切り換えられ、キャリア信号のレベルがデューティのレベルを下回ると、オフからオンに切り換えられる。
【００３２】
下アームのスイッチング素子Ｑ２４がオンすると、バッテリ１０の正極側からリアクトルＬ１及びスイッチング素子Ｑ２４を通ってバッテリ１０の負極側へと戻る電流ループが形成され、リアクトル電流ＩＬが上昇する。この際、リアクトル電流ＩＬは、図３（Ａ）に示すように、一定の傾きで上昇する。次に下アームのスイッチング素子Ｑ２４がオフすると、リアクトルＬ１を流れ続けようとする電流は、上アームのダイオードＤ２２を通ってインバータ３０側に流れる。この際、リアクトル電流ＩＬは、図３（Ａ）に示すように、一定の傾きで減少する。このようにして、力行時は、リアクトル電流ＩＬは、下アームのスイッチング素子Ｑ２４のオン／オフ切換毎に、正の領域で傾きを変化させつつ増減する。尚、リアクトル電流ＩＬの増減は、デューティに依存し、デューティが大きいほど下アームのスイッチング素子Ｑ２４のオン期間が長くなりリアクトル電流ＩＬが増加する。
【００３３】
回生時において、例えばリアクトル電流ＩＬが所定値Ｔｈ２よりも小さい場合は、図３（Ｂ）に示すように、上アームのスイッチング素子Ｑ２２のみがオン／オフ切換され、下アームのスイッチング素子Ｑ２４はオフ状態に維持されてよい（上アームによる片アーム駆動）。尚、所定値Ｔｈ２は、負であり、例えば−Ｔｈ１であってよい。同様に、図３（Ｂ）に示す例では、上アームのスイッチング素子Ｑ２２は、キャリア信号のレベルがデューティのレベルを超えると、オンからオフに切り換えられ、キャリア信号のレベルがデューティのレベルを下回ると、オフからオンに切り換えられる。
【００３４】
上アームのスイッチング素子Ｑ２２がオンすると、インバータ３０の正極側から上アームのスイッチング素子Ｑ２２及びリアクトルＬ１を通ってバッテリ１０の正極へと電流が流れる。この際、リアクトル電流ＩＬは、図３（Ｂ）に示すように、一定の傾きで減少する（負方向では増加する）。次に上アームのスイッチング素子Ｑ２２がオフすると、リアクトルＬ１を流れ続けようとする電流は、下アームのダイオードＤ２４を通ってバッテリ１０の正極へと流れる。この際、リアクトル電流ＩＬは、図３（Ｂ）に示すように、一定の傾きで上昇する。このようにして、回生時は、リアクトル電流ＩＬは、上アームのスイッチング素子Ｑ２２のオン／オフ切換毎に、負の領域で傾きを変化させつつ増減する。尚、リアクトル電流ＩＬの増減は、デューティに依存し、デューティが大きいほど上アームのスイッチング素子Ｑ２２のオン期間が長くなりリアクトル電流ＩＬが減少（負方向に増加）する。
【００３５】
尚、図３に示す例では、デューティは一定であるが、デューティは、キャリア信号の半周期に対応した所定のデューティ設定周期毎に変更（設定）される。この際、デューティは、キャリア信号の山（上側の頂点）と谷（下側の頂点）で変更されてよい。
【００３６】
図４は、両アーム駆動時におけるスイッチング素子Ｑ２２，Ｑ２４のオン／オフ状態の時系列の一例を示す図である。図４には、上段から、リアクトルＬ１を流れる電流が０を跨ぐ際（ゼロクロス時）のリアクトル電流ＩＬの波形、及び、スイッチング素子Ｑ２２，Ｑ２４のオン／オフ状態の一例を概略的に示されている。
【００３７】
両アーム駆動時には、２つのスイッチング素子Ｑ２２，Ｑ２４は、図４に示すように、適切なデットタイム（図示せず）を持ちつつ、逆相でオン／オフ駆動される。両アーム駆動は、例えばリアクトル電流ＩＬの絶対値が所定値（例えばＴｈ１）以下であるときに実行されてもよい。尚、図４に示す例は、リアクトルＬ１が正から負へと移行するとき（即ち力行から回生への移行時）におけるゼロクロス時に関するものであるが、リアクトルＬ１が負から正へと移行するとき（即ち回生から力行への移行時）におけるゼロクロス時の場合も同様である。
【００３８】
図５は、マイコン７０とスイッチング素子Ｑ２２，Ｑ２４との間に設けられる遅延回路５２０の一例を示す図である。尚、マイコン７０は、図３を参照して上述した制御ブロック５００を実現する。また、遅延回路５２０は、マイコン７０と共に、半導体駆動装置５０の一部を構成する。
【００３９】
遅延回路５２０は、ＩＣ（Integrated Circuit）により構成されてよい。遅延回路５２０は、図５に示すように、スイッチング素子Ｑ２２，Ｑ２４用にそれぞれ設けられる。各遅延回路５２０は、それぞれ、マイコン７０にフォットカップラ５１８を介して接続される。各遅延回路５２０には、それぞれ、マイコン７０からスイッチング素子Ｑ２２，Ｑ２４用のゲート信号がフォットカップラ５１８を介して入力される。
【００４０】
各遅延回路５２０には、それぞれ、スイッチング素子Ｑ２２，Ｑ２４に対してそれぞれ設けられる温度センサ５２２からの電気信号ＴＭＰが入力される。スイッチング素子Ｑ２２の温度センサ５２２は、スイッチング素子Ｑ２２の温度に応じた電圧を表す電気信号ＴＭＰを発生する。同様に、スイッチング素子Ｑ２４の温度センサ５２２は、スイッチング素子Ｑ２４の温度に応じた電圧を表す電気信号ＴＭＰを発生する。図５に示す例では、スイッチング素子Ｑ２２，Ｑ２４はＩＧＢＴであり、温度センサ５２２は、ＩＧＢＴのコレクタの温度を検出する温度センスダイオードであり、ＩＧＢＴに内蔵されている。
【００４１】
各遅延回路５２０の出力側には、それぞれ、スイッチング素子Ｑ２２，Ｑ２４のゲートが接続される。各遅延回路５２０は、マイコン７０から入力されるスイッチング素子Ｑ２２，Ｑ２４用のゲート信号を、温度センサ５２２からの電気信号ＴＭＰの大きさに応じて遅延させて出力する。即ちスイッチング素子Ｑ２２，Ｑ２４のゲートに印加されるゲート信号は、スイッチング素子Ｑ２２，Ｑ２４の温度に応じて各遅延回路５２０にて遅延される。各遅延回路５２０の遅延特性は、温度センサ５２２からの電気信号ＴＭＰの大きさが大きいほど（即ち素子温度が高いほど）遅延量が大きくなるように調整される。
【００４２】
ここで、温度センサ５２２からの電気信号ＴＭＰをマイコン７０に入力し、マイコン７０側でスイッチング素子Ｑ２２，Ｑ２４のゲート信号を遅延させる構成も考えられる。しかしながら、かかる構成では、温度センサ５２２が高圧側に属するため、高電圧やノイズからマイコン７０を保護するために、温度センサ５２２とマイコン７０との間をフォットカップラ等で絶縁を行う必要がある。これに対して、図５に示す構成によれば、温度センサ５２２がマイコン７０に接続されないので、フォットカップラ等の絶縁を必要とすることなく、スイッチング素子Ｑ２２，Ｑ２４の温度に応じたゲート信号の遅延を実現することができる。
【００４３】
図６は、スイッチング素子Ｑ２２のゲート閾値電圧Ｖｔｈとスイッチング素子Ｑ２２の温度（素子温度）との関係の説明図である。図６には、上段から、ゲート信号（ゲート電圧）の波形と、コレクタ電圧の波形が示されている。ゲート信号の波形に対しては、素子温度が高温であるときのゲート閾値電圧Ｖｔｈと、素子温度が低温であるときのゲート閾値電圧Ｖｔｈとが示されている。また、コレクタ電圧の波形については、素子温度が高温であるときと低温であるときのそれぞれについて併せて示されている。尚、ここでは、スイッチング素子Ｑ２２について説明するが、スイッチング素子Ｑ２４についても同様である。
【００４４】
図６に示すように、素子温度が相対的に高温であるときは、ゲート閾値電圧Ｖｔｈが相対的に低くなるので、スイッチング素子Ｑ２４のオンタイミングは相対的に早くなる。また、素子温度が相対的に高温であるときは、ゲート閾値電圧Ｖｔｈが相対的に低くなるので、スイッチング素子Ｑ２４のオフタイミングは相対的に遅くなる。他方、図６に示すように、素子温度が相対的に低温であるときは、ゲート閾値電圧Ｖｔｈが相対的に高くなるので、スイッチング素子Ｑ２４のオンタイミングは相対的に遅くなる。また、素子温度が相対的に低温であるときは、ゲート閾値電圧Ｖｔｈが相対的に高くなるので、スイッチング素子Ｑ２４のオフタイミングは相対的に早くなる。従って、図６に下段に示すように、素子温度が相対的に高温であるときは、素子温度が相対的に低温であるときよりも、同一デューティでの制御時におけるパルス幅（オン幅）が長くなる。
【００４５】
従って、例えば低温時のスイッチング素子Ｑ２２，Ｑ２４の特性を基準として、デットタイムを設定すると、高温時には上下アームのオンが重なり、上下アームが短絡する虞がある。これに対して、本実施例によれば、図５に示したように遅延回路５２０を設けるので、例えば高温時のスイッチング素子Ｑ２２，Ｑ２４のオンタイミングが遅らされ、上下アームの短絡を防止することができる。
【００４６】
図７は、遅延回路５２０による遅延態様の一例を示す図であり、（Ａ）は、マイコン７０からの出力の波形（即ちゲート信号の波形）の一例を示し、（Ｂ）は、低温時のスイッチング素子Ｑ２２，Ｑ２４のコレクタ電圧の波形の一例を概略的に示し、（Ｃ）は、高温時のスイッチング素子Ｑ２２，Ｑ２４のコレクタ電圧の波形の一例を概略的に示す。尚、図７（Ｃ）には、各遅延回路５２０による遅延がある場合の波形を実線で示し、遅延がない場合の波形を破線で示している。
【００４７】
ここでは、図７（Ａ）に示すマイコン７０からのゲート信号は、低温時のスイッチング素子Ｑ２２，Ｑ２４の特性を基準としてデットタイムが設定されているものとする。従って、低温時には、図７（Ｂ）に示すように、スイッチング素子Ｑ２２，Ｑ２４は最適なデットタイムを持って逆相でオン／オフ駆動される。
【００４８】
他方、低温時のスイッチング素子Ｑ２２，Ｑ２４の特性を基準として設定されたデットタイムは、高温時には、上述の如く上下アームの短絡を起こしうり、不適となる。しかしながら、本実施例では、高温時には、図７（Ｃ）にて実線で示すように、マイコン７０からのゲート信号は、各遅延回路５２０にて所定の時間ΔＴだけ遅延されるので（矢印Ｐ１，Ｐ２参照）、上下アームの短絡を防止することができる。これにより、低温時及び高温時共に最適なデットタイムを設けることができる。
【００４９】
図８は、図７に示す遅延態様を実現する遅延回路５２０の一例を示す図である。ここでは、一例として、スイッチング素子Ｑ２４に対応した遅延回路５２０の一例について説明するが、スイッチング素子Ｑ２２に対応した遅延回路５２０についても同様であってよい。
【００５０】
図７に示す遅延態様を実現する遅延回路５２０は、ゲート信号の立ち上がりに遅延を発生させる一方、ゲート信号の立ち下がりに遅延を発生させないように構成される。図８に示す遅延回路５２０は、スイッチ５３０と遅延素子５３６とを含む。スイッチ５３０は、ゲート信号の立ち上がり時に遅延素子５３６を機能させ且つゲート信号の立ち下がり時に遅延素子５３６を遮断する（即ち遅延を起こさない）ように、オン・オフ動作される。遅延素子５３６は、温度センサ５２２からの電気信号ＴＭＰに応じて遅延量が変化されるように構成される。遅延素子５３６の遅延特性は、温度センサ５２２からの電気信号ＴＭＰの大きさが大きいほど（即ち素子温度が高いほど）遅延量が大きくなるように調整される。
【００５１】
図９は、図８に示す遅延回路５２０の具体例の一例を示す図である。
【００５２】
図９に示す例では、遅延回路５２０は、遅延素子５３６としての可変容量素子と、スイッチ５３０を構成する２つのスイッチ５３０ａ，５３０ｂとからなる。スイッチ５３０ａは、ゲート信号の反転信号によりオン・オフされる。スイッチ５３０ｂは、ゲート信号によりオン・オフされる。可変容量素子の一端は、スイッチ５３０ａを介して出力ラインに接続され、可変容量素子の他端は、グランドに接続される。スイッチ５３０ｂは、可変容量素子の両端子間に設けられる。また、可変容量素子は、例えば、印加する電圧に応じて容量が連続的に変化する素子であってよい。この種の素子は、広く知られている（例えば、例えば特開平０４−１４５７１６号公報）。可変容量素子には、温度センサ５２２からの電気信号ＴＭＰが印加される。
【００５３】
ゲート信号の立ち上がり時は、スイッチ５３０ａがオン状態となりスイッチ５３０ｂがオフ状態となり、遅延素子５３６としての可変容量素子が働く。これにより、ゲート信号の立ち上がりに、可変容量素子の容量に応じた遅延が発生する。次いで、ゲート信号の立ち下がり時は、スイッチ５３０ａがオフ状態となりスイッチ５３０ｂがオン状態となり、ゲート信号が直接出力される（即ち遅延なし）。このとき、遅延素子５３６（可変容量素子）の両端子間の電位差はスイッチ５３０ｂのオンによりゼロに降下する。
【００５４】
図１０は、図７に示す遅延態様を実現する遅延回路５２０の他の一例を示す図である。図１０に示す例では、可変容量素子に代えて、可変抵抗素子により遅延量が可変される。また、スイッチ５３０に代えて、ダイオードが使用される。この場合、ゲート信号の立ち上がり時は、電流は可変抵抗素子側の経路を通り、可変抵抗素子により遅延が発生する。ゲート信号の立ち下がり時は、電流はダイオード側の経路を通り、遅延が発生しない。
【００５５】
以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部又は複数を組み合わせることも可能である。
【００５６】
例えば、上述した実施例は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０における上下アームの制御に関するものであるが、インバータ３０のＵ相に係るスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２（上下アーム）の制御、インバータ３０のＶ相に係るスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４（上下アーム）の制御、及び、インバータ３０のＷ相に係るスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６（上下アーム）の制御にも適用可能である。例えばＵ相に関しては、Ｕ相のコイルを流れる電流（Ｕ相電流）をサンプリングし、ゼロクロス時に両アーム駆動を行うこととしてよい。この場合、両アーム駆動中に、モータゲート信号に対して上述と同様の遅延を実現すればよい。
【００５７】
また、上述した実施例では、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０は、車両用に使用されているが、他の用途（例えば、他の電動装置の電源装置等）に使用されてもよい。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０は、車両用としても他の用途（例えば、電動ステアリング装置用）に使用されてもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１    モータ駆動システム
１０    バッテリ
２０    ＤＣ／ＤＣコンバータ
３０    インバータ
４０    走行用モータ
５０    半導体駆動装置
７０    マイコン
Ｑ１，Ｑ２    Ｕ相に係るスイッチング素子
Ｑ３，Ｑ４    Ｖ相に係るスイッチング素子
Ｑ５，Ｑ６    Ｗ相に係るスイッチング素子
Ｑ２２    上アームのスイッチング素子
Ｑ２４    下アームのスイッチング素子
５００    制御ブロック
５０２    フィルタ
５０４    ＡＤＣ
５０６    電流制御部
５０８    電圧制御部
５１０    モータ目標電圧算出部
５１３    キャリア生成部
５１４    ゲート信号生成部
５１６    サンプリングタイミング算出部
５１８    フォットカップラ
５２０    遅延回路
５２２    温度センサ
５４０    モータ制御部
５６０    走行制御部
【図１】
2014138537.tif 000003
【図２】
2014138537.tif 000004
【図３】
2014138537.tif 000005
【図４】
2014138537.tif 000006
【図５】
2014138537.tif 000007
【図６】
2014138537.tif 000008
【図７】
2014138537.tif 000009
【図８】
2014138537.tif 000010
【図９】
2014138537.tif 000011
【図１０】
2014138537.tif 000012