(57)【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用及び下アーム用の一対の半導体スイッチング素子（１１ａ，１１ｂ）を備え、その半導体スイッチング素子によるスイッチング動作により電力変換を行う電力変換装置であって、
前記半導体スイッチング素子の入出力端子間に流れる電流を検出する電流検出部（２３）と、
前記電流検出部で検出された前記電流の時間変化率を求める電流変化率検出部（２４）と、
前記電流変化率検出部で検出された前記電流の時間変化率に基づいて前記スイッチング素子の異常の有無を判定する異常判定部（２５）と、
前記異常判定部により前記スイッチング素子に異常があると判定されたことを条件として、前記電流の時間変化率に基づき、前記半導体スイッチング素子を遮断する遮断速度を設定する遮断速度設定部（３１）と、
前記遮断速度設定部で設定された遮断速度で、前記半導体スイッチング素子を強制的に遮断する遮断部（３２）と、
を備え、
前記異常判定部は、前記電流の時間変化率が所定の第１閾値以上の場合には、前記スイッチング素子のフルオン状態で短絡が発生している第２短絡異常であると判定し、前記電流の時間変化率が前記第１閾値よりも小さい第２閾値以上であり且つ前記第１閾値未満の際には、前記スイッチング素子がフルオン状態となる前に前記短絡が発生している第１短絡異常であると判定し、
前記異常判定部は、前記電流の時間変化率が、前記第２閾値よりも小さい第３閾値以上であり、且つ前記第２閾値未満の際には、前記スイッチング素子に短絡が生じていない状態で過電流が流れる過電流異常であると判定する、ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記遮断速度設定部は、前記第２短絡異常の際には前記半導体スイッチング素子の遮断速度を第１遮断速度（Ｖ２）に設定し、前記第１短絡異常の際には前記半導体スイッチング素子の遮断速度を前記第１遮断速度よりも遅い第２遮断速度（Ｖ１）に設定する請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
互いに直列接続された上アーム用及び下アーム用の一対の半導体スイッチング素子（１１ａ，１１ｂ）を備え、その半導体スイッチング素子によるスイッチング動作により電力変換を行う電力変換装置であって、
前記半導体スイッチング素子の入出力端子間に流れる電流を検出する電流検出部（２３）と、
前記電流検出部で検出された前記電流の時間変化率を求める電流変化率検出部（２４）と、
前記電流変化率検出部で検出された前記電流の時間変化率に基づいて前記スイッチング素子の異常の有無を判定する異常判定部（２５）と、
前記異常判定部により前記スイッチング素子に異常があると判定されたことを条件として、前記電流の時間変化率に基づき、前記半導体スイッチング素子を遮断する遮断速度を設定する遮断速度設定部（３１）と、
前記遮断速度設定部で設定された遮断速度で、前記半導体スイッチング素子を強制的に遮断する遮断部（３２）と、
を備え、
前記異常判定部は、前記電流の時間変化率が所定の第１閾値以上の場合には、前記スイッチング素子のフルオン状態で短絡が発生している第２短絡異常であると判定し、前記電流の時間変化率が前記第１閾値よりも小さい第２閾値以上であり且つ前記第１閾値未満の際には、前記スイッチング素子がフルオン状態となる前に前記短絡が発生している第１短絡異常であると判定し、
前記遮断速度設定部は、前記第２短絡異常の際には前記半導体スイッチング素子の遮断速度を第１遮断速度（Ｖ２）に設定し、前記第１短絡異常の際には前記半導体スイッチング素子の遮断速度を前記第１遮断速度よりも遅い第２遮断速度（Ｖ１）に設定することを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
前記各閾値を設定するための閾値設定部を備える請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体スイッチング素子を過電流から保護する保護回路を備える電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
直流電圧と交流電圧との間で電力変換を行う電力変換装置として、電源線間に１相分につき上アーム用及び下アーム用の一対の半導体スイッチング素子（以下、スイッチング素子と称する）が直列接続されて構成されたものが知られている。この種の電力変換装置では、上アーム用及び下アーム用の各スイッチング素子が交互に駆動されることで、例えば直流電圧と交流電圧との間で電力を変換する。
【０００３】
ところで、スイッチング素子は、そのスイッチング動作等に起因して短絡異常が生じる可能性がある。そして、上アーム用及び下アーム用のうちの一方のスイッチング素子に短絡異常が生じた場合には、他方のスイッチング素子の駆動状態で定格電流以上の過電流が流れる不都合が生じうる。
【０００４】
そこで従来から、一方のスイッチング素子に駆動電圧が印加された状態で過電流が流れる場合には、当該スイッチング素子を強制的に遮断状態に切り替えることで過電流から保護している（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−１１７１１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
スイッチング素子の短絡異常は、一方のスイッチング素子に駆動電圧が印加される前に、他方のスイッチング素子が故障していることに起因する場合（以下、第１ケースと称する）と、一方のスイッチング素子に駆動電圧が印加されている際に、他方のスイッチング素子が故障することに起因する場合（以下、第２ケースと称する）とがある。
【０００７】
第１ケースの場合には、スイッチング素子における駆動電圧が飽和するフルオン電圧となる前に、スイッチング素子が強制的に遮断状態とされるため、異常電流が比較的に小さい。一方、第２ケースの場合には、スイッチング素子の駆動電圧がフルオン電圧となる際に、スイッチング素子が強制的に遮断状態とされるおそれがあり、異常電流が比較的に大きくなる傾向がある。
【０００８】
このように、短絡異常の発生が第１ケースの場合と第２ケースの場合とではスイッチング素子が遮断される際の過電流の大きさが異なるため、第１ケースと第２ケースとでは異なる遮断速度でスイッチング素子の強制的な遮断処理が実施されることが好ましい。しかし、第１ケースであるか第２ケースとであるかが正しく判定されないことが想定され、第１ケースと第２ケースとが誤判定されてしまうと、スイッチング素子が適切な遮断速度で遮断されないことに伴う不都合が生じるおそれがある。
【０００９】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、スイッチング素子を過電流からより適切に保護できる電力変換回路を提供することを主たる目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、互いに直列接続された上アーム用及び下アーム用の一対の半導体スイッチング素子（１１ａ，１１ｂ）を備え、その半導体スイッチング素子によるスイッチング動作により電力変換を行う電力変換装置であって、前記半導体スイッチング素子の入出力端子間に流れる電流を検出する電流検出部（２３）と、前記電流検出部で検出された前記電流の時間変化率を求める電流変化率検出部（２４）と、前記電流変化率検出部で検出された前記電流の時間変化率に基づいて前記スイッチング素子の異常の有無を判定する異常判定部（２５）と、前記異常判定部により前記スイッチング素子に異常があると判定されたことを条件として、前記電流の時間変化率に基づき、前記半導体スイッチング素子を遮断する遮断速度を設定する遮断速度設定部（３０）と、前記遮断速度設定部で設定された遮断速度で、前記半導体スイッチング素子を強制的に遮断する遮断部（３０）と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、異常電流が発生した場合には、その影響が直ちに電流の時間変化率に反映されるため、電流の時間変化率を用いることで、異常電流の有無を速やかに検出することができ、ひいてはその後の遮断処理等を迅速に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】電力変換システムの概略構成図。
【図２】インバータの概略構成図。
【図３】スイッチング素子の異常と電流の時間変化率との関係を示す図。
【図４】異常検出回路の概略構成図。
【図５】本実施形態における異常判定処理の例を示す図。
【図６】変容例の異常判定処理のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１に示すように、電力変換システム１０は、車載主機としてのモータジェネレータＭＧ、インバータＩＶ、ＭＰＵ４０を備えて構成されている。
【００１４】
モータジェネレータＭＧは、３相回転機であり、インバータＩＶを介して高圧バッテリ１５に接続されている。インバータＩＶは、三相ブリッジにて構成されており、１相ごとに上アーム用回路のＩＧＢＴ１１ａと下アーム用回路のＩＧＢＴ１１ｂとが直列接続されている。各ＩＧＢＴ１１（１１ａ，１１ｂ）には、還流用のダイオード１３と電流センス用の回路とが設けられ個別のモジュールとして構成されている。
【００１５】
図２に示すように、電流センス用の回路は、センス端子Ｓｔと、センス抵抗ＲＳとを備えており、センス端子ＳｔはＩＧＢＴ１１とセンス抵抗ＲＳとの間に接続されている。以上の構成により、センス端子Ｓｔから出力される微小電流によってセンス抵抗ＲＳに電圧降下が生じるため、センス抵抗ＲＳのうちセンス端子Ｓｔ側の電位（センス電圧Ｖｓｅ）を、コレクタ電流と相関を有する電気的な状態量として検出できる。
【００１６】
また図２において、インバータＩＶを構成する各ＩＧＢＴ１１（１１ａ，１１ｂ）は、駆動ＩＣ２０に接続されている。駆動ＩＣ２０はＭＰＵ４０に接続されている。ＭＰＵ４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えて構成される周知のマイクロコンピュータであり、上位ＥＣＵ（図示略）からの指令信号に基づき、各ＩＧＢＴ１１の駆動状態（オン状態）と遮断状態（オフ状態）とを切り替える制御信号として、周知のＰＷＭ制御信号等を出力する。
【００１７】
駆動ＩＣ２０は、駆動回路２１、電圧監視回路２２、電流監視回路２３、電流変化率検出回路２４、異常検出回路２５、保護回路３０を備えている。
【００１８】
駆動回路２１は、ＭＰＵ４０からの制御信号に基づき、ＩＧＢＴ１１のオンとオフを切り替える。すなわち駆動回路２１は、ＩＧＢＴ１１をオンに切り替える際には、駆動電圧（ゲート電圧Ｖｇｅ）を上昇させることで、ＩＧＢＴ１１をターンオンする。一方、ＩＧＢＴ１１をオフに切り替える際には、ＩＧＢＴ１１の駆動電圧（ゲート電圧Ｖｇｅ）を低下させることにより、ＩＧＢＴ１１をターンオフする。
【００１９】
電圧監視回路２２は、ＩＧＢＴ１１の開閉制御端子であるゲートＧにかかるゲート電圧Ｖｇｅを駆動電圧として検出する。電流監視回路２３は、センス電圧Ｖｓｅを用いてコレクタ電流Ｉｃｅを検出する。コレクタ電流Ｉｃｅの検出結果は、電流変化率検出回路２４に入力される。
【００２０】
電流変化率検出回路２４は、電流監視回路２３で検出された電流の単位時間当たりの変化率（電流の時間変化率）（ｄｉ／ｄｔ）を検出するものであり、周知の微分回路や、サンプルホールド回路等を用いて構成される。電流変化率検出回路２４による電流の時間変化率（ｄｉ／ｄｔ）の検出結果は、異常検出回路２５に入力される。
【００２１】
異常検出回路２５は、電流変化率検出回路２４で検出された電流の時間変化率（ｄｉ／ｄｔ）に基づいて、ＩＧＢＴ１１を流れる異常電流の有無を判定する。なお異常電流としては、過電流異常と短絡異常とがある。過電流異常は、信号処理系統のエラーにより電流量が適切に制御されなかったこと等に起因して発生する異常電流であり、その後に異常状態から復帰する可能性がある。一方、短絡異常は、ＩＧＢＴ１１の配線系統にショート故障等が発生すること等に起因して発生する異常電流であり、その後に異常状態から復帰する可能性は低い。
【００２２】
また、短絡異常においては、上アーム用回路及び下アーム用回路における一対のＩＧＢＴ１１において、一方のＩＧＢＴ１１に駆動電圧が印加される前に他方のＩＧＢＴ１１が故障する第１ケースの短絡異常と、一方のＩＧＢＴ１１に駆動電圧が印加されている場合に、他方のＩＧＢＴ１１が故障する第２ケースの短絡異常とがある。
【００２３】
第１ケースの短絡異常の場合には、ＩＧＢＴ１１の駆動電圧がフルオン電圧となる前に短絡異常が発生しているため、ＩＧＢＴ１１の強制遮断が行われる際の過電流が比較的に小さい。一方、第２ケースの短絡異常の場合には、ＩＧＢＴ１１の駆動電圧がフルオン電圧となる際に短絡異常が発生する可能性があり、ＩＧＢＴ１１の強制遮断が行われる際の過電流が大きくなる可能性がある。
【００２４】
つまり、第１ケースの短絡異常と第２ケースの短絡異常とでは、遮断処理を行う際の電流の影響が異なるため、第１ケースの短絡異常であるか第２ケースの短絡異常であるかに応じてＩＧＢＴ１１の強制的な遮断処理を行う際の遮断速度が設定されることが好ましい。しかし第１ケースの短絡異常であるか第２ケースの短絡異常であるかが正しく判定されないと、第１ケースと第２ケースとが誤判定されることとなり、ＩＧＢＴ１１が適切な遮断速度で遮断されないことに伴う不都合が生じてしまう。
【００２５】
そこで本実施形態では、電流の時間変化率（ｄｉ／ｄｔ）を用いて異常電流の有無を判定する。なお、電流の時間変化率（ｄｉ／ｄｔ）は配線のインダクタンスＬに依存しており、異常電流の発生に伴ってＩＧＢＴ１１を流れる電流量が変化すると、その影響が直ちに電流の時間変化率（ｄｉ／ｄｔ）に反映される。そのため、電流の時間変化率（ｄｉ／ｄｔ）を用いて異常判定を行う場合、異常電流の有無を速やかに判定することができる。なお異常電流の有無が速やかに判定できることで、その後の遮断処理も速やかに行うことができるようになる。
【００２６】
また、異常電流が発生した場合において、電流の時間変化率が増加する度合いは、異常電流の発生原因（過電流異常、第１ケースの短絡異常、第２ケースの短絡異常）によって異なり、例えば図３に示すように、過電流異常、第１ケースの短絡異常、第２ケースの短絡異常の順番に大きくなる。
【００２７】
そこで本実施形態では、異常電流の発生原因の種類に応じて電流の時間変化率の大きさが異なることを利用して、異常検出回路２５により異常の種類を特定する。
【００２８】
なお、異常電流の発生原因が異なると、ＩＧＢＴ１１に流れる電流の大きさが相違するため、電流の大きさに基づいて、異常電流の発生原因の種類を特定することが可能である。しかしながら、かかる場合には、異常電流の発生原因毎に定めた閾値に電流値が達するのを待たなくてはならず、結果として電流増加を招いてしまう。これに対して、電流の時間変化率（ｄｉ／ｄｔ）の大きさを比較することで、異常電流の発生原因の種類を特定する場合、異常電流の発生原因の種類の特定に時間を要しないため、電流増加を招くことなく、異常電流の発生原因の種類を速やかに判定できる。
【００２９】
図４に異常検出回路２５の回路構成の具体例を示す。異常検出回路２５は、駆動ＩＣ２０内に設けられた３つの比較回路４１〜４３と、駆動ＩＣ２０外に設けられた３つの分圧抵抗４４〜４６とを備えている。
【００３０】
分圧抵抗４４は、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ０との直列接続体で構成されている。分圧抵抗４５は、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ０との直列接続体で構成されている。分圧抵抗４６は、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ０との直列接続体で構成されている。なお、各分圧抵抗４４〜４６の抵抗Ｒ０の抵抗値は同じであり、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の抵抗値は、Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ３に設定されている。また、各分圧抵抗４４〜４６の一端は電源電圧Ｖａに接続され、他端は接地されている。
【００３１】
以上の構成により、分圧抵抗４４の抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ０との接続点（ノードＰ１）の電位が閾値Ｔｈ１、分圧抵抗４４の抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ０との接続点（ノードＰ２）の電位が閾値Ｔｈ２、分圧抵抗４５の抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ０との接続点（ノードＰ３）の電位が閾値Ｔｈ３に設定される。なお、抵抗Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ３であるため、閾値Ｔｈ１＞Ｔｈ２＞Ｔｈ３の関係となっている。
【００３２】
各比較回路４１〜４３は一対（２つ）の入力端と、１つの出力端とを備えている。比較回路４１は、第２ケースの短絡異常の有無を判定する回路であり、入力端の一方は電流変化率検出回路２４に接続され、電流の時間変化率の検出結果が入力される。入力端の他方は、分圧抵抗４４のノードＰ１が接続され、閾値Ｔｈ１が入力される。
【００３３】
以上により、比較回路４１は、電流変化率検出回路２４の電流変化率と閾値Ｔｈ１とを比較し、電流変化率が閾値Ｔｈ１以上であれば、第２ケースの短絡異常を肯定する判定結果を出力端から出力し、電流変化率が閾値Ｔｈ１未満であれば、第２ケースの短絡異常を否定する判定結果を出力端から出力する。
【００３４】
比較回路４２は、第１ケースの短絡異常の有無を判定する回路であり、入力端の一方には、電流変化率検出回路２４が接続され、電流の時間変化率の検出結果が入力される。入力端の他方には、分圧抵抗４５のノードＰ２が接続され、閾値Ｔｈ２が入力される。
【００３５】
以上により、比較回路４２は、電流変化率検出回路２４の電流変化率と閾値Ｔｈ２とを比較し、電流変化率が閾値Ｔｈ２以上であれば、第１ケースの短絡異常を肯定する判定結果を出力端から出力し、電流変化率が閾値Ｔｈ２未満であれば、第１ケースの短絡異常を否定する判定結果を出力端から出力する。
【００３６】
比較回路４３は、過電流異常の有無を判定する回路であり、入力端の一方には、電流変化率検出回路２４が接続され、電流の時間変化率の検出結果が入力される。入力端の他方には、分圧抵抗４６のノードＰ３が接続され、閾値Ｔｈ３が入力される。
【００３７】
以上により、比較回路４３は、電流変化率検出回路２４の電流変化率と閾値Ｔｈ３とを比較し、電流変化率が閾値Ｔｈ３以上であれば、過電流異常を肯定する判定結果を出力端から出力し、電流変化率が閾値Ｔｈ３未満であれば、過電流異常を否定する判定結果を出力端から出力する。なお比較回路４３から過電流異常を否定する結果が出力された場合には、ＩＧＢＴ１１は正常状態であると判定されることになる。
【００３８】
なお、電流変化率（ｄｉ／ｄｔ）が閾値Ｔｈ３未満であったとしても、ＩＧＢＴ１１のオン状態が誤って長く継続される等により、過電流状態となることも想定される。そこで、電流変化率＜Ｔｈ３であると判定された場合においても、そのＩＧＢＴ１１のオン状態が長引く異常が発生した場合には、過電流異常であると判定してもよい。例えば、電流変化率＜Ｔｈ３であると判定された場合には、電流監視回路２３を用いて、コレクタ電流Ｉｃｅが流れる時間を計測する。そしてコレクタ電流Ｉｃｅが流れる時間が閾値Ｔｈ４以上となる際に、過電流異常であると判定してもよい。これ以外にも、コレクタ電流Ｉｃｅが所定の判定値以上となる際、又はコレクタ電流Ｉｃｅが所定の判定値を超えて増加することが予測される際に、過電流異常であると判定されてもよい。以上のように、電流変化率（ｄｉ／ｄｔ）＜Ｔｈ３であるが、ＩＧＢＴ１１のオン状態が長引く異常等が発生した場合に、過電流異常であると判定することで、その後に強制的な遮断処理にて異常電流を遮断することができる。
【００３９】
図２の説明に戻り、保護回路３０は、ＩＧＢＴ１１（１１ａ又は１１ｂ）にゲート電圧Ｖｇｅが印加されている状態で、異常検出回路２５によってＩＧＢＴ１１の異常（短絡異常や過電流異常）が検出された際に、ＩＧＢＴ１１を強制的に遮断状態に切り替えるための回路であり、遮断速度設定部３１、遮断処理部３２を備えている。
【００４０】
遮断速度設定部３１は、ＩＧＢＴ１１の異常の種類に応じてＩＧＢＴ１１の遮断速度を異なる値に設定する。すなわち、過電流異常の場合には、遮断速度Ｖ０で遮断処理を行う。第１ケースの短絡異常の場合には、遮断速度Ｖ１で遮断処理を行う。第２ケースの短絡異常の場合には、遮断速度Ｖ２で遮断処理を行う。なお、遮断速度Ｖ０＜Ｖ１＜Ｖ２であり、それぞれの遮断速度は実験などに基づき予め設定されている。
【００４１】
遮断処理部３２は、遮断速度設定部３１で設定された遮断速度で、ＩＧＢＴ１１を強制的に遮断状態に切り替える。すなわちＩＧＢＴ１１の駆動電圧を、遮断速度設定部３１で設定された遮断速度でゼロレベルに低下させることにより、ＩＧＢＴ１１を遮断状態に切り替える。
【００４２】
次に上記構成を備える電力変換システムにおいて、電流異常の発生に伴って行うＩＧＢＴ１１の強制的な遮断処理の一例について図５を用いて説明する。図５（ａ），（ｂ）には、下アーム用回路のＩＧＢＴ１１ｂについて、ゲート電圧Ｖｇｅ，コレクタ電流Ｉｃｅの波形が示されている。
＜第１ケースの短絡異常の場合＞
図５（ａ）に、下アーム用回路のＩＧＢＴ１１ｂに駆動電圧が印加される前に、上アーム用回路のＩＧＢＴ１１ａが故障する例を示す。時刻ｔ０で、上アーム用回路のＩＧＢＴ１１ａがオン状態の際に故障（短絡異常）が発生している。この場合、時刻ｔ１で下アーム用回路のＩＧＢＴ１１ｂがオフ状態からオン状態に切り替えられた後、時刻ｔ２で、ＩＧＢＴ１１ｂにコレクタ電流Ｉｃｅが流れ始めた際に、コレクタ電流Ｉｃｅの時間変化率（ｄｉ／ｄｔ）が、Ｔｈ２≦（ｄｉ／ｄｔ）＜Ｔｈ１であることが検出されるため、その後、遮断速度Ｖ１でＩＧＢＴ１１ｂが強制的に遮断状態に切り替えられる。
【００４３】
＜第２ケースの短絡異常の場合＞
図５（ｂ）に、下アーム用回路のＩＧＢＴ１１ｂの駆動状態で、上アーム用回路のＩＧＢＴ１１ａが故障する例を示す。時刻ｔ１１以前は、下アーム用回路のＩＧＢＴ１１ｂがオン状態であり、かつ上下アームの各ＩＧＢＴ１１ａ，１１ｂが正常状態であるため、コレクタ電流Ｉｃｅの時間変化率（ｄｉ／ｄｔ）＜Ｔｈ３となり、正常状態であると判定されることで、強制遮断は実施されない。
【００４４】
その後、時刻ｔ１１で上アーム用回路のＩＧＢＴ１１ａに故障（短絡異常）が発生すると、コレクタ電流Ｉｃｅが急増し、その時間変化率（ｄｉ／ｄｔ）が、Ｔｈ１≦（ｄｉ／ｄｔ）となることが検出されると、その後、遮断速度Ｖ２でＩＧＢＴ１１ｂが強制的に遮断状態に切り替えられる。
【００４５】
なお、短絡異常が判定されたＩＧＢＴ１１については、その後、ターンオンしないように制御するとよい。これにより、短絡状態のＩＧＢＴ１１ｂに異常電流が流れる不都合を抑えることができる。
【００４６】
上記によれば以下の優れた効果を奏することができる。
【００４７】
・異常電流が発生した場合には、その影響が直ちに電流の時間変化率に反映されるため、電流の時間変化率を用いることで、異常電流の有無を速やかに検出することができ、ひいてはその後の遮断処理等を迅速に行うことができる。
【００４８】
・電流の時間変化率を用いることで、ＩＧＢＴ１１がフルオン状態となる前に発生する第１ケースの短絡異常と、ＩＧＢＴ１１のフルオン状態で発生する第２ケースの短絡異常とを区別して速やかに検出することができる。
【００４９】
・電流の時間変化率を用いることで、ＩＧＢＴ１１に短絡が生じていない状態で過電流が流れる過電流異常を速やかに検出することができる。
【００５０】
・短絡異常が発生した際のＩＧＢＴ１１の駆動状態に基づいて、ＩＧＢＴ１１の遮断速度を適切に設定することができる。
【００５１】
本発明は上記に限定されず次のように実施してもよい。なお以下の説明において上記と同様の構成については同じ図番号を付し詳述を省略する。
【００５２】
・上記において、ＩＧＢＴ１１の遮断処理はソフトウェアの演算にて実施されてもよい。図６にソフトウェアにてＩＧＢＴ１１の強制的な遮断処理を行う場合のフローチャートを示す。本構成では、図２の駆動ＩＣ２０にマイコンを設け、電流変化率検出回路２４、異常検出回路２５、保護回路３０の機能をマイコンのソフトウェアプログラムにより実現するものとしている。
【００５３】
図６において、まず、コレクタ電流Ｉｃｅ＞０であるか否かを検出する（Ｓ１１）。本処理は、電流監視回路２３によるコレクタ電流Ｉｃｅの検出結果に基づき検出する。Ｓ１１を否定した場合には処理を終了する。
【００５４】
Ｓ１１を肯定した場合には、電流変化率（ｄｉ／ｄｔ）が閾値Ｔｈ１以上であるか否かを検出する（Ｓ１２）。Ｓ１２を肯定した場合は、第２ケースであると検出する（Ｓ１３）。そして、遮断速度Ｖ２で、ＩＧＢＴ１１を強制的に遮断する（Ｓ１４）。Ｓ１２を否定した場合には、電流変化率（ｄｉ／ｄｔ）が閾値Ｔｈ２以上であるか否かを検出する（Ｓ１５）。Ｓ１５を肯定した場合には、第１ケースであると判定する（Ｓ１６）。そして、遮断速度Ｖ１で、ＩＧＢＴ１１を強制的に遮断する（Ｓ１７）。
【００５５】
Ｓ１５を否定した場合には、電流変化率（ｄｉ／ｄｔ）が閾値Ｔｈ３以上であるか否かを検出する（Ｓ１８）。Ｓ１８を肯定した場合には、過電流状態であると判定し（Ｓ１９）、遮断速度Ｖ０でＩＧＢＴ１１を強制的に遮断する（Ｓ２０）。
【００５６】
Ｓ１８を否定した場合には、コレクタ電流Ｉｃｅが流れる時間が閾値Ｔｈ４以上であるか否かを検出する（Ｓ２１）。本処理はＩｃｅ＞０となってから電流が継続して流れる時間を計測し、その計測時間を閾値Ｔｈ４とを比較することにより判定する。Ｓ２１を肯定した場合には、ＩＧＢＴ１１は正常であると判定する（Ｓ２２）。この場合には、遮断処理は行われないこととなる。Ｓ２１を否定した場合には、Ｓ１９に進み、過電流異常であると判定した後、Ｓ２０でＩＧＢＴ１１を遮断速度Ｖ０で強制的に遮断する。
【００５７】
・駆動ＩＣ２０によって、ＩＧＢＴ１１の強制的な遮断処理が終了した後、異常電流の種類の判定結果をＭＰＵ４０側に送信してもよい。この場合、ＭＰＵ４０は、異常電流の種類の判定結果を、その後の各処理に活用することができる。
【００５８】
・上記において、第１ケースの短絡異常の場合には、短絡異常が生じていない側のＩＧＢＴ１１がオンに切り替えられてから、所定時間が経過した時点での電流の時間変化率に基づき異常判定を行うようにしてもよい。この場合、ＩＧＢＴ１１のターンオン時のノイズの影響を避けて、第１ケースの短絡異常の検出精度を高めることができる。
【００５９】
・上記では、駆動ＩＣ２０が、各ＩＧＢＴ１１の電流の時間変化率を検出する例を示した。これ以外にも、駆動ＩＣ２０に代えて、ＭＰＵ４０が電流の時間変化率を検出するものであってもよい。
【００６０】
・過電流異常の場合には、電流がピーク値となるまでに時間を要するため、ＭＰＵ４０の指令信号に基づき遮断処理が行われてもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１１…ＩＧＢＴ、２３…電流監視回路、２４…電流変化率検出回路、２５…異常検出回路、３０…保護回路。
【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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