(57)【要約】【課題】パワー半導体素子のオン状態時における特性改善を図ることができる電力変換装置を提供する。【解決手段】駆動回路３０は、電圧発生回路３２と、ダイオード３４，３６と、抵抗素子３８とを含む。電圧発生回路３２は、トランジスタＱ１をオン／オフ駆動するための電圧を発生する。ダイオード３４，３６は、電圧発生回路３２とトランジスタＱ１のゲート電極との間に設けられ、温度が上昇するにつれて順方向の電圧降下量が減少する。抵抗素子３８は、ダイオード３４，３６およびゲート電極間のノードＮＤ１とトランジスタＱ１のエミッタ電極との間に接続される。【選択図】図３
2008099359.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧駆動型のパワー半導体素子と、
前記パワー半導体素子をオン／オフ駆動する駆動回路とを備え、
前記駆動回路は、
前記パワー半導体素子をオン／オフ駆動するための電圧を発生する電圧発生回路と、
前記電圧発生回路と前記パワー半導体素子のゲート電極との間に設けられるダイオードと、
前記ダイオードおよび前記ゲート電極間の接続ノードと前記パワー半導体素子のエミッタ電極またはソース電極との間に接続される抵抗素子とを含む、電力変換装置。
【請求項２】
前記ダイオードは、前記パワー半導体素子と一体的に構成される、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記ダイオードは、前記パワー半導体素子の基板上に絶縁膜を介在させて設けられるポリシリコン膜に形成されたｐｎ接合ダイオードである、請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記抵抗素子の抵抗値は、前記ダイオードに電圧降下を発生させるのに必要な電流量と当該抵抗素子における損失とに基づいて決定される、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項５】
車両の駆動力を発生する電動機と、
前記電動機を駆動するインバータ装置と、
前記インバータ装置を制御する制御装置とを備え、
前記インバータ装置は、
電圧駆動型のパワー半導体素子と、
前記制御装置から与えられる指令に従って前記パワー半導体素子をオン／オフ駆動する駆動回路とを含み、
前記駆動回路は、
前記パワー半導体素子をオン／オフ駆動するための電圧を前記指令に従って発生する電圧発生回路と、
前記電圧発生回路と前記パワー半導体素子のゲート電極との間に設けられるダイオードと、
前記ダイオードおよび前記ゲート電極間の接続ノードと前記パワー半導体素子のエミッタ電極またはソース電極との間に接続される抵抗素子とから成る、電動車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電力変換装置および電動車両に関し、特に、電力変換装置のパワー半導体素子をオン／オフ駆動する駆動回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００２−１１９０４４号公報（特許文献１）は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）のゲート駆動回路を開示する。このゲート駆動回路は、ＩＧＢＴモジュールやＩＧＢＴチップの温度を検出する温度検出器と、ＩＧＢＴのゲート抵抗値を可変にする抵抗可変回路とを備える。抵抗可変回路は、温度検出器による検出温度がある設定値以上になると、ＩＧＢＴのゲート抵抗値を低減させる。
【０００３】
このゲート駆動回路においては、ターンオフ時のＩＧＢＴチップおよびゲート駆動回路の温度によってターンオフ時のｄｉ／ｄｔが異なるというＩＧＢＴおよびゲート抵抗の温度特性に着目する。そして、温度が高くｄｉ／ｄｔが小さいときは、ターンオフ時に発生するサージ電圧も低いので、ゲート抵抗値を低減させてＩＧＢＴをターンオフさせる。
【０００４】
このゲート駆動回路によれば、ＩＧＢＴやゲート駆動回路が高温状態になっても、ターンオフ時の損失を増加させることなくＩＧＢＴを駆動することが可能となる（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−１１９０４４号公報
【特許文献２】特開２００１−１６９４０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の特開２００２−１１９０４４号公報に開示されるゲート駆動回路は、ＩＧＢＴのスイッチング動作時（ターンオフ時）における特性改善を図るものであるが、上記公報では、ＩＧＢＴがオン駆動されている定常状態時（以下「定常オン時」とも称する。）における駆動回路の特性改善については、何ら検討されていない。
【０００６】
それゆえに、この発明の目的は、パワー半導体素子のオン状態時における特性改善を図ることができる電力変換装置を提供することである。
【０００７】
また、この発明の別の目的は、パワー半導体素子のオン状態時における特性改善を図ることができる電動車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明によれば、電力変換装置は、電圧駆動型のパワー半導体素子と、パワー半導体素子をオン／オフ駆動する駆動回路とを備える。駆動回路は、電圧発生回路と、ダイオードと、抵抗素子とを含む。電圧発生回路は、パワー半導体素子をオン／オフ駆動するための電圧を発生する。ダイオードは、電圧発生回路とパワー半導体素子のゲート電極との間に設けられる。抵抗素子は、ダイオードおよびゲート電極間の接続ノードとパワー半導体素子のエミッタ電極またはソース電極との間に接続される。
【０００９】
好ましくは、ダイオードは、パワー半導体素子と一体的に構成される。
さらに好ましくは、ダイオードは、パワー半導体素子の基板上に絶縁膜を介在させて設けられるポリシリコン膜に形成されたｐｎ接合ダイオードである。
【００１０】
好ましくは、抵抗素子の抵抗値は、ダイオードに電圧降下を発生させるのに必要な電流量と当該抵抗素子における損失とに基づいて決定される。
【００１１】
また、この発明によれば、電動車両は、車両の駆動力を発生する電動機と、電動機を駆動するインバータ装置と、インバータ装置を制御する制御装置とを備える。インバータ装置は、電圧駆動型のパワー半導体素子と、制御装置から与えられる指令に従ってパワー半導体素子をオン／オフ駆動する駆動回路とを含む。駆動回路は、電圧発生回路と、ダイオードと、抵抗素子とから成る。電圧発生回路は、パワー半導体素子をオン／オフ駆動するための電圧を指令に従って発生する。ダイオードは、電圧発生回路とパワー半導体素子のゲート電極との間に設けられる。抵抗素子は、ダイオードおよびゲート電極間の接続ノードとパワー半導体素子のエミッタ電極またはソース電極との間に接続される。
【発明の効果】
【００１２】
この発明においては、電圧発生回路とパワー半導体素子のゲート電極との間にダイオードが設けられ、ダイオードおよびゲート電極間の接続ノードとパワー半導体素子のエミッタ電極（またはソース電極）との間に抵抗素子が接続されるので、パワー半導体素子の定常オン時にダイオードに定常的に電流が流れ、ダイオードにて電圧降下が発生する。ここで、ダイオードの順方向電圧（順方向の電圧降下量）は負の温度依存性を有するので、低温下では、定常オン時のゲート電圧が低くなり、パワー半導体素子の定常損失（オン損失）が大きくなる。その結果、パワー半導体素子が速やかに昇温される。そして、パワー半導体素子の昇温に伴ないゲート電圧が上昇し、パワー半導体素子の定常損失（オン損失）およびスイッチング損失は小さくなる。
【００１３】
したがって、この発明によれば、パワー半導体素子を速やかに昇温することができる。その結果、パワー半導体素子の損失（定常損失およびスイッチング損失）をトータル的に低減することができる。また、低温下では、ゲート電圧が低いのでオンサージ電圧を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００１５】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による電動車両のパワートレーンの概略構成図である。図１を参照して、電動車両１００は、蓄電装置Ｂと、コンデンサＣと、インバータ１０と、モータジェネレータＭＧと、駆動輪ＤＷと、電子制御ユニット（Electronic Control Unit：以下「ＥＣＵ」と称する。）２０と、駆動回路３０とを備える。
【００１６】
蓄電装置Ｂの正電極は、正極線ＰＬに接続され、蓄電装置Ｂの負電極は、負極線ＮＬに接続される。蓄電装置Ｂは、充電可能な直流電源であり、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池から成る。なお、蓄電装置Ｂとして、大容量のキャパシタを用いてもよい。コンデンサＣ１は、正極線ＰＬ１と負極線ＮＬ１との間に接続される。コンデンサＣ１は、正極線ＰＬ１と負極線ＮＬ１との間の電圧変動を平滑化する。
【００１７】
インバータ１０は、Ｕ相アーム１２と、Ｖ相アーム１４と、Ｗ相アーム１６とを含む。Ｕ相アーム１２、Ｖ相アーム１４およびＷ相アーム１６は、正極線ＰＬと負極線ＮＬとの間に並列に接続される。Ｕ相アーム１２は、直列接続されたトランジスタＱ１，Ｑ２から成り、Ｖ相アーム１４は、直列接続されたトランジスタＱ３，Ｑ４から成り、Ｗ相アーム１６は、直列接続されたトランジスタＱ５，Ｑ６から成る。
【００１８】
トランジスタＱ１〜Ｑ６は、電圧駆動型のＩＧＢＴから成る。ここで、トランジスタＱ１〜Ｑ６の特性として、素子温度が低いほど耐圧が低下し、素子温度の上昇とともに耐圧が上昇する。なお、このようなトランジスタの温度特性は、ＩＧＢＴを含めパワートランジスタ全般にみられるものである。
【００１９】
トランジスタＱ１〜Ｑ６には、それぞれダイオードＤ１〜Ｄ６が逆並列に接続される。そして、トランジスタＱ１，Ｑ２の接続ノードにモータジェネレータＭＧのＵ相コイルが接続され、トランジスタＱ３，Ｑ４の接続ノードにＶ相コイルが接続され、トランジスタＱ５，Ｑ６の接続ノードにＷ相コイルが接続される。
【００２０】
インバータ１０は、蓄電装置Ｂからの直流電圧を３相交流電圧に変換し、その変換した３相交流電圧をモータジェネレータＭＧへ出力する。また、インバータ１０は、車両の回生制動時、駆動輪ＤＷからの回転力を受けてモータジェネレータＭＧが発電した３相交流電圧を直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を蓄電装置Ｂへ出力する。
【００２１】
モータジェネレータＭＧは、三相交流回転電機であり、たとえば、ロータに永久磁石が埋設された三相交流同期電動機から成る。モータジェネレータＭＧは、インバータ１０によって力行駆動され、駆動輪ＤＷを駆動するための駆動力を発生する。また、モータジェネレータＭＧは、車両の回生制動時、インバータ１０によって回生駆動され、駆動輪ＤＷから受ける回転力を用いて発電した３相交流電圧をインバータ１０へ出力する。
【００２２】
ＥＣＵ２０は、図示されない車両ＥＣＵからモータジェネレータＭＧのトルク指令値ＴＲを受け、図示されない各センサによって検出されたインバータ入力電圧Ｖｍ、モータ電流ＭＣＲＴおよびモータ回転角θを受ける。そして、ＥＣＵ２０は、上記各信号に基づいて、インバータ１０を駆動するためのＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を生成し、その生成したＰＷＭ信号を信号ＰＷＩとして駆動回路３０へ出力する。
【００２３】
駆動回路３０は、ＥＣＵ２０からの信号ＰＷＩに基づいて、インバータ１０のトランジスタＱ１〜Ｑ６を実際にオン／オフさせるためのゲート電圧Ｖｇを生成し、その生成したゲート電圧ＶｇをトランジスタＱ１〜Ｑ６のゲート電極へそれぞれ出力する。
【００２４】
ここで、上述のように、トランジスタＱ１〜Ｑ６は、素子温度が低いほど耐圧が低下し、素子温度の上昇に伴ない耐圧が上昇する特性を有するところ、駆動回路３０は、温度が低いほどゲート電圧を低下させ、温度の上昇に伴ないゲート電圧を上昇させる。これにより、低温下においては、トランジスタＱ１〜Ｑ６の定常損失（オン損失）が増大し、トランジスタＱ１〜Ｑ６が速やかに昇温される。そして、昇温後は、ゲート電圧の上昇によりトランジスタＱ１〜Ｑ６の損失（定常損失およびスイッチング損失）が低減する。なお、駆動回路３０の構成については、後ほど詳しく説明する。
【００２５】
図２は、図１に示したＥＣＵ２０の機能ブロック図である。図２を参照して、ＥＣＵ２０は、モータ制御用相電圧演算部２２と、ＰＷＭ信号生成部２４とを含む。モータ制御用相電圧演算部２２は、トルク指令値ＴＲ、モータ電流ＭＣＲＴ、モータ回転角θおよびインバータ入力電圧Ｖｍに基づいて、モータジェネレータＭＧの各相コイルに印加する電圧を演算し、その演算結果をＰＷＭ信号生成部２４へ出力する。
【００２６】
ＰＷＭ信号生成部２４は、モータ制御用相電圧演算部２２によって算出された各相電圧指令と図示されない発振部により生成される搬送波（キャリア波）とに基づいて、インバータ１０の各トランジスタＱ１〜Ｑ６を駆動するためのＰＷＭ信号を生成し、その生成したＰＷＭ信号を信号ＰＷＩとして駆動回路３０へ出力する。
【００２７】
図３は、図１に示した駆動回路３０の構成を示す回路図である。なお、この図３では、インバータ１０に含まれるトランジスタＱ１をオン／オフ駆動するための回路が代表的に示されており、その他のトランジスタＱ２〜Ｑ６についても同様の回路が設けられる。図３を参照して、駆動回路３０は、電圧発生可路３２と、ダイオード３４，３６と、抵抗素子３８とを含む。
【００２８】
電圧発生回路３２は、電源ノード５２と、ｎｐｎ型トランジスタ５４と、ｐｎｐ型トランジスタ５６と、接地ノード５８と、抵抗素子６０，６２とから成る。ｎｐｎ型トランジスタ５４、抵抗素子６２およびｐｎｐ型トランジスタ５６は、電源ノード５２と接地ノード５８との間に直列に接続される。ｎｐｎ型トランジスタ５４およびｐｎｐ型トランジスタ５６は、ＥＣＵ２０（図示せず）からの信号ＰＷＩ１をベース電極に受ける。抵抗素子６０は、ｎｐｎ型トランジスタ５４のエミッタと抵抗素子６２とが接続されるノードＮＤ２に接続される。
【００２９】
ダイオード３４，３６は、電圧発生回路３２とトランジスタＱ１のゲート電極との間に設けられる。ダイオード３４のアノードは、抵抗素子６０に接続され、ダイオード３４のカソードは、トランジスタＱ１のゲート電極に接続される。ダイオード３６は、ダイオード３４に逆並列に接続される。
【００３０】
抵抗素子３８は、ダイオード３４，３６とトランジスタＱ１のゲート電極とが接続されるノードＮＤ１に一端が接続され、トランジスタＱ１のエミッタに他端が接続される。
【００３１】
電圧発生回路３２は、トランジスタＱ１をオン／オフ駆動するための電圧を発生する。すなわち、信号ＰＷＩ１がＨ（論理ハイ）レベルになると、ｎｐｎ型トランジスタ５４およびｐｎｐ型トランジスタ５６がそれぞれオン，オフされ、電源ノード５２から抵抗素子６０およびダイオード３４を介してトランジスタＱ１のゲート電極に電圧が印加される。一方、信号ＰＷＩ１がＬ（論理ロー）レベルになると、ｎｐｎ型トランジスタ５４およびｐｎｐ型トランジスタ５６がそれぞれオフ，オンされ、ゲート電極の電荷がダイオード３６およびｐｎｐ型トランジスタ５６を介して引抜かれることによりゲート電極の電位は接地レベルとなる。
【００３２】
ダイオード３４，３６は、順方向（アノードからカソードへ向かう方向）にのみ電流を流し、順方向に電流が流れると、流れた電流に応じた電圧降下を発生する。ここで、ダイオード３４，３６は、温度が上昇するにつれて順方向の電圧降下量（順方向電圧）が減少する温度特性を有する。
【００３３】
図４は、図３に示したダイオード３４，３６の温度特性を示した図である。図４を参照して、横軸は、ダイオードの温度を示し、縦軸は、ダイオードに一定の電流が流れているときの順方向の電圧降下量を示す。図に示されるように、電圧降下は、温度が低いときは相対的に大きく、温度が上昇するに従って小さくなる。すなわち、ダイオード３４，３６の電圧降下は、温度変化に対して負の温度係数を有する。
【００３４】
再び図３を参照して、抵抗素子３８は、トランジスタＱ１がオン駆動されているとき、ダイオード３４に一定電流を流して電圧降下を発生させるために設けられる。すなわち、ダイオード３４は、順方向電流が流れているときに電流に応じた電圧降下を発生するところ、抵抗素子３８が設けられることによって、電源ノード５２からダイオード３４および抵抗素子３８を介してトランジスタＱ１のエミッタまで電流路が形成される。その結果、トランジスタＱ１がオン駆動されているとき、抵抗素子３８の抵抗値によって決まる電流がダイオード３４に流れ、ダイオード３４において電圧降下が発生する。
【００３５】
なお、抵抗素子３８の抵抗値は、ダイオード３４に所定の電圧降下を発生させるのに必要な電流量（たとえば１００μＡ程度）と、抵抗素子３８における損失（トランジスタＱ１のオン損失に比べて無視できる程度）とに基づいて設定される。
【００３６】
この駆動回路３０においては、信号ＰＷＩ１がＨレベルになると、電圧発生回路３２からダイオード３４を介してトランジスタＱ１のゲート電極に電圧が印加され、トランジスタＱ１がオンする。ここで、ノードＮＤ１とトランジスタＱ１のエミッタとの間に抵抗素子３８が設けられているので、トランジスタＱ１がオンしている間、ダイオード３４に一定の電流が流れ、ダイオード３４において電圧降下が発生する。すなわち、トランジスタＱ１のゲート電圧Ｖｇ１は、次式で示される値となる。
【００３７】
Ｖｇ１＝Ｖｃｃ−ΔＶ０−ΔＶ（Ｄ）  …（１）
ここで、Ｖｃｃは、電源ノード５２の電圧であり、ΔＶ（Ｄ）は、ダイオード３４における電圧降下量である。なお、ΔＶ０は、抵抗素子６０における電圧降下量である。
【００３８】
そして、上述のように、ダイオード３４の電圧降下量ΔＶ（Ｄ）は、温度変化に対して負の温度係数を有するので、トランジスタＱ１のゲート電圧Ｖｇ１は、温度が上昇するにつれて上昇する。
【００３９】
図５は、トランジスタＱ１がオン駆動されているときのゲート電圧Ｖｇ１の温度依存性を示した図である。図５を参照して、横軸は、ダイオードの温度を示し、縦軸は、トランジスタＱ１のゲート電圧Ｖｇ１を示す。図に示されるように、トランジスタＱ１のゲート電圧Ｖｇ１は、温度が低いときは相対的に低く、温度の上昇に伴ない高くなる。すなわち、トランジスタＱ１のゲート電圧Ｖｇ１は、温度変化に対して正の温度係数を有する。
【００４０】
このように、この駆動回路３０においては、トランジスタＱ１のオン時、温度が低いほどゲート電圧Ｖｇ１を低下させる。したがって、低温下においては、トランジスタＱ１の定常損失（オン損失）が増大し、トランジスタＱ１が速やかに昇温される。そして、昇温後は、ゲート電圧Ｖｇ１の上昇によりトランジスタＱ１の損失（定常損失およびスイッチング損失）が低減する。
【００４１】
図６は、図３に示したトランジスタＱ１およびダイオード３４，３６の構造を示す断面図である。なお、特に図示しないが、その他のトランジスタＱ２〜Ｑ６も同様の構造から成る。
【００４２】
図６を参照して、金属層１０２上にｐ型基板１０４が設けられ、ｐ型基板１０４上にｎ型基板１０６が設けられる。ｎ型基板１０６内には、ｐ型拡散領域１０８，１１０が設けられ、ｐ型拡散領域１０８，１１０内にさらにｎ型拡散領域１１２，１１４がそれぞれ設けられる。ｐ型拡散領域１０８の一部およびｎ型拡散領域１１２上には、金属膜１１６が設けられ、ｐ型拡散領域１１０の一部およびｎ型拡散領域１１４上には、金属膜１１８が設けられる。
【００４３】
ｐ型拡散領域１０８，１１０間のｎ型基板１０６上には、絶縁膜１２４が設けられる。そして、ポリシリコン膜に不純物を添加したｐ型拡散領域１３０，１３４が絶縁膜１２４上に設けられ、ｐ型拡散領域１３０，１３４内には、さらにｎ型拡散領域１３２，１３６がそれぞれ設けられる。なお、ｐ型拡散領域１３０およびｎ型拡散領域１３２、ならびにｐ型拡散領域１３４およびｎ型拡散領域１３６は、ｐｎ接合ダイオードを構成する。
【００４４】
さらに、ｐ型拡散領域１３０に接合してポリシリコン膜１２６が設けられ、ポリシリコン膜１２６は、ｐ型拡散領域１０８上に設けられたゲート酸化膜１２０の上部まで形成される。また、ｎ型拡散領域１３６に接合してポリシリコン膜１２８が設けられ、ポリシリコン膜１２８は、ｐ型拡散領域１１０上に設けられたゲート酸化膜１２２の上部まで形成される。
【００４５】
ｎ型拡散領域１３２上には、ポリシリコン膜１３８が設けられ、ｐ型拡散領域１３４上には、ポリシリコン膜１４０が設けられる。そして、ポリシリコン膜１３８，１４０上に金属膜１４２が設けられる。
【００４６】
以上のような構成において、金属層１０２、ｐ型基板１０４、ｎ型基板１０６、ｐ型拡散領域１０８，１１０、ｎ型拡散領域１１２，１１４、金属膜１１６，１１８、ゲート酸化膜１２０，１２２およびポリシリコン膜１２６，１２８は、トランジスタＱ１を形成する。そして、金属層１０２に接続される端子１４４は、トランジスタＱ１のコレクタ電極に対応し、金属膜１１６，１１８に接続される端子１４６は、トランジスタＱ１のエミッタ電極に対応する。また、ポリシリコン膜１２６およびゲート酸化膜１２０、ならびにポリシリコン膜１２８およびゲート酸化膜１２２は、トランジスタＱ１のゲート電極を構成する。
【００４７】
また、ｐ型拡散領域１３４およびｎ型拡散領域１３６から成るｐｎ接合ダイオードは、ダイオード３４に対応し、ｐ型拡散領域１３０およびｎ型拡散領域１３２から成るｐｎ接合ダイオードは、ダイオード３６に対応する。そして、金属膜１４２に接続される端子１４８は、電圧発生回路３２（図３）に接続される。
【００４８】
なお、絶縁膜１２４上にポリシリコンのｐｎ接合ダイオードを形成する方法については、種々の公知の手法を用いることができる。
【００４９】
なお、特に図示しないが、抵抗素子３８をポリシリコンによって形成し、抵抗素子３８もトランジスタ上に一体的に形成してもよい。
【００５０】
このように、この実施の形態１においては、トランジスタＱ１およびダイオード３４，３６が一体的に形成されるので、トランジスタＱ１の温度が直接的にダイオード３４，３６に反映される。
【００５１】
以上のように、この実施の形態１においては、駆動回路３０において、順方向電圧が負の温度依存性を有するダイオード３４，３６とパワートランジスタ（トランジスタＱ１〜Ｑ６）のオン時にダイオード３４に電圧降下を発生させるための抵抗素子３８を設けたので、低温下では、定常オン時のゲート電圧が低くなり、パワートランジスタの定常損失（オン損失）が大きくなる。その結果、パワートランジスタが速やかに昇温される。そして、パワートランジスタの昇温に伴ないゲート電圧が上昇し、パワートランジスタの定常損失（オン損失）およびスイッチング損失は小さくなる。
【００５２】
したがって、この実施の形態１によれば、パワートランジスタを速やかに昇温することができる。その結果、パワートランジスタの損失（定常損失およびスイッチング損失）をトータル的に低減することができる。また、低温下では、ゲート電圧が低いのでオンサージ電圧を低減することができる。
【００５３】
さらに、この実施の形態１においては、ダイオード３４，３６は、ポリシリコン膜に形成されるｐｎ接合ダイオードから成り、パワートランジスタの上部に一体的に形成されるので、パワートランジスタの温度が直接的にダイオード３４，３６に反映される。したがって、この実施の形態１によれば、パワートランジスタの温度を検出する温度検出器を設けることなく、パワートランジスタの温度に応じてゲート電圧を変化させることができる。
【００５４】
［実施の形態２］
実施の形態１では、インバータ１０を構成するトランジスタＱ１〜Ｑ６は、電圧駆動型のＩＧＢＴから成るものとしたが、実施の形態２では、インバータを構成する各トランジスタがパワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor）から成る。
【００５５】
図７は、実施の形態２による電動車両のパワートレーンの概略構成図である。図７を参照して、電動車両１００Ａは、図１に示した実施の形態１による電動車両１００の構成において、インバータ１０に代えてインバータ１０Ａを備える。インバータ１０Ａは、インバータ１０の構成において、トランジスタＱ１〜Ｑ６に代えてそれぞれトランジスタＱ１１〜Ｑ１６を含む。
【００５６】
トランジスタＱ１１〜Ｑ１６は、電圧駆動型のパワーＭＯＳＦＥＴから成る。ここで、パワーＭＯＳＦＥＴから成るトランジスタＱ１１〜Ｑ１６も、トランジスタＱ１〜Ｑ６と同様に、素子温度が低いほど耐圧が低下し、素子温度の上昇とともに耐圧が上昇するという特性を有する。
【００５７】
なお、電動車両１００Ａのその他の構成は、電動車両１００と同じである。
図８は、図７に示した駆動回路３０とパワートランジスタとの接続関係を示した図である。なお、この図８では、トランジスタＱ１１に関する部分が代表的に示されており、その他のトランジスタＱ１２〜Ｑ１６についても同様の構成から成る。図８に示されるように、トランジスタＱ１１のゲート電極は、駆動回路３０のノードＮＤ１に接続され、トランジスタＱ１１のソース電極に駆動回路３０の抵抗素子３８が接続される。なお、駆動回路３０の詳細な構成は、図３で説明したとおりである。
【００５８】
なお、特に図示しないが、この実施の形態２においても、各トランジスタＱ１１〜Ｑ１６と駆動回路３０の対応のダイオード３４，３６とは一体的に形成され、その構造は、図６に示した構造において、ｐ型基板１０４を備えない構成から成る。
【００５９】
以上のように、この実施の形態２においても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００６０】
なお、上記の実施の形態１，２においては、各トランジスタはＩＧＢＴまたはパワーＭＯＳＦＥＴから成るものとしたが、各トランジスタをその他の電圧駆動型のトランジスタで構成してもよい。
【００６１】
なお、上記の実施の形態１，２においては、電動車両１００，１００Ａは、モータジェネレータＭＧを動力源とする電気自動車（Electric Vehicle）としたが、動力源としてさらにエンジンを搭載したハイブリッド車両（Hybrid Vehicle）や、直流電源として燃料電池（Fuel Cell）を搭載した燃料電池車などの電動車両にも、この発明は適用可能である。
【００６２】
なお、上記において、トランジスタＱ１〜Ｑ６，Ｑ１１〜Ｑ１６は、この発明における「パワー半導体素子」に対応する。また、ダイオード３４，３６は、この発明における「ダイオード」に対応し、抵抗素子３８は、この発明における「抵抗素子」に対応する。さらに、モータジェネレータＭＧは、この発明における「電動機」に対応し、インバータ１０および駆動回路３０は、この発明における「インバータ装置」を形成する。また、さらに、ＥＣＵ２０は、この発明における「制御装置」に対応する。
【００６３】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】この発明の実施の形態１による電動車両のパワートレーンの概略構成図である。
【図２】図１に示すＥＣＵの機能ブロック図である。
【図３】図１に示す駆動回路の構成を示す回路図である。
【図４】図３に示すダイオードの温度特性を示した図である。
【図５】トランジスタがオン駆動されているときのゲート電圧の温度依存性を示した図である。
【図６】図３に示すトランジスタおよびダイオードの構造を示す断面図である。
【図７】実施の形態２による電動車両のパワートレーンの概略構成図である。
【図８】図７に示す駆動回路とパワートランジスタとの接続関係を示した図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０，１０Ａ  インバータ、１２，１２Ａ  Ｕ相アーム、１４，１４Ａ  Ｖ相アーム、１６，１６Ａ  Ｗ相アーム、２０  ＥＣＵ、２２  モータ制御用相電圧演算部、２４  ＰＷＭ信号生成部、３０  駆動回路、３２  電圧発生回路、３４，３６，Ｄ１〜Ｄ６  ダイオード、３８，６０，６２  抵抗素子、５２  電源ノード、５４  ｎｐｎ型トランジスタ、５６  ｐｎｐ型トランジスタ、５８  接地ノード、１００，１００Ａ  電動車両、１０２  金属層、１０４  ｐ型基板、１０６  ｎ型基板、１０８，１１０，１３０，１３４  ｐ型拡散領域、１１２，１１４，１３２，１３６  ｎ型拡散領域、１１６，１１８，１４２  金属膜、１２０，１２２  ゲート酸化膜、１２４  絶縁膜、１２６，１２８，１３８，１４０  ポリシリコン膜、１４４，１４６，１４８  端子、Ｂ  蓄電装置、Ｃ  コンデンサ、Ｑ１〜Ｑ６，Ｑ１１〜Ｑ１６  トランジスタ、ＭＧ  モータジェネレータ、ＤＷ  駆動輪、ＰＬ  正極線、ＮＬ  負極線、ＮＤ１，ＮＤ２  ノード。
【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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