スイッチング素子駆動装置
【課題】ソフトシャットダウンのための抵抗を別途設ける必要がなく、部品点数を削減でき、コストを抑えることができるスイッチング素子駆動装置を提供する。
【解決手段】ＩＧＢＴ１１０ｄのコレクタ電流が過電流状態になると、過電流判定回路１２２ｄは、過電流信号を出力する。過電流信号が入力されると、トランジスタ駆動回路１２２ｅは、ＭＯＳＦＥＴ１２２ａをオフするとともに、所定時間経過後、ＭＯＳＦＥＴ１１２ｃをオンする。ＭＯＳＦＥＴ１１２ｃのオン抵抗は、ＭＯＳＦＥＴ１２２ｂのオン抵抗とゲート抵抗１２１との合成抵抗の２倍以上となるように設定されている。そのため、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲート電圧は、ＭＯＳＦＥＴ１２２ｂによってゲート抵抗１２１を介して放電する場合に比べ緩やかに放電され、ソフトシャットダウンする。従って、ソフトシャットダウンのための抵抗を別途設ける必要がなく、部品点数を削減でき、コストを抑えることができる。
【解決手段】ＩＧＢＴ１１０ｄのコレクタ電流が過電流状態になると、過電流判定回路１２２ｄは、過電流信号を出力する。過電流信号が入力されると、トランジスタ駆動回路１２２ｅは、ＭＯＳＦＥＴ１２２ａをオフするとともに、所定時間経過後、ＭＯＳＦＥＴ１１２ｃをオンする。ＭＯＳＦＥＴ１１２ｃのオン抵抗は、ＭＯＳＦＥＴ１２２ｂのオン抵抗とゲート抵抗１２１との合成抵抗の２倍以上となるように設定されている。そのため、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲート電圧は、ＭＯＳＦＥＴ１２２ｂによってゲート抵抗１２１を介して放電する場合に比べ緩やかに放電され、ソフトシャットダウンする。従って、ソフトシャットダウンのための抵抗を別途設ける必要がなく、部品点数を削減でき、コストを抑えることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング素子を駆動するスイッチング素子駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スイッチング素子を駆動するスイッチング素子駆動装置として、例えば特許文献１に開示されているＩＧＢＴ駆動回路がある。このＩＧＢＴ駆動回路は、ＩＧＢＴのゲートに電圧を印加してＩＧＢＴをオンさせる。そして、ゲートに印加された電圧を放電してＩＧＢＴをオフさせる。さらに、ＩＧＢＴのコレクタ電流が過電流状態のときには、ゲートに印加された電圧を通常状態に比べ緩やかに放電してＩＧＢＴをオフさせる。いわゆるソフトシャットダウンさせる。これにより、コレクタ電流の時間変化率が小さくなり、サージ電圧を抑えることができる。
【特許文献１】特許第３５４８４９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、ソフトシャットダウンするための回路は、ＭＯＳＦＥＴと、抵抗とから構成されている。ＭＯＳＦＥＴがオンすると、ＩＧＢＴのゲートに印加された電圧が抵抗を介して放電される。ゲートに印加された電圧を通常状態に比べ緩やかに放電するため、ゲートから流れ出す電流を制限する必要がある。そのため、高抵抗値の抵抗を付属し電流を制限しているが、部品点数が増加するという問題があった。また、それに伴ってコストが上昇してしまうという問題もあった。
【０００４】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、ソフトシャットダウンのための抵抗を別途設ける必要がなく、部品点数を削減でき、コストを抑えることができるスイッチング素子駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００５】
そこで、本発明者らは、この課題を解決すべく鋭意研究し試行錯誤を重ねた結果、ソフトシャットダウン回路を構成するトランジスタの特性を利用して電流を制御することで、スイッチング素子の制御端子に印加された電圧をオフ駆動回路に比べ緩やかに放電して
スイッチング素子をソフトシャットダウンできることを思いつき、本発明を完成するに至った。
【０００６】
すなわち、請求項１に記載のスイッチング素子駆動装置は、スイッチング素子の制御端子に接続され、スイッチング素子の制御端子に電圧を印加してスイッチング素子をオンさせるオン駆動回路と、スイッチング素子の制御端子に接続され、スイッチング素子の制御端子に印加された電圧を放電してスイッチング素子をオフさせるオフ駆動回路と、スイッチング素子の制御端子に接続されるトランジスタを有し、異常時に、トランジスタの特性を利用してスイッチング素子の制御端子から流れる電流を制御することで、スイッチング素子の制御端子に印加された電圧をオフ駆動回路に比べ緩やかに放電してスイッチング素子をソフトシャットダウンさせるソフトシャットダウン回路と、を有することを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、ソフトシャットダウン回路は、トランジスタの特性を利用してスイッチング素子の制御端子から流れる電流を制御する。そのため、ソフトシャットダウンのための抵抗を別途設ける必要がなく、部品点数を削減でき、コストを抑えることができる。
【０００８】
請求項２に記載のスイッチング素子駆動装置は、請求項１に記載のスイッチング素子駆動装置において、トランジスタは、電界効果トランジスタであり、ソフトシャットダウン回路は、電界効果トランジスタのオン抵抗を利用してスイッチング素子の制御端子から流れる電流を制御することを特徴とする。この構成によれば、ソフトシャットダウンのために別途必要であった抵抗を確実に廃止することができる。
【０００９】
請求項３に記載のスイッチング素子駆動装置は、請求項２に記載のスイッチング素子駆動装置において、電界効果トランジスタのオン抵抗は、電界効果トランジスタによってスイッチング素子の制御端子から流れる電流が、オフ駆動回路によってスイッチング素子の制御端子から流れる電流の１／２倍以下となるように設定されていることを特徴とする。この構成によれば、確実に、スイッチング素子の制御端子に印加された電圧をオフ駆動回路に比べ緩やかに放電することができる。そのため、スイッチング素子を確実にソフトシャットダウンさせることができる。
【００１０】
請求項４に記載のスイッチング素子駆動装置は、請求項３に記載のスイッチング素子駆動装置において、電界効果トランジスタのオン抵抗は、電界効果トランジスタのチップ面積を調整することによって設定されていることを特徴とする。この構成によれば、電界効果トランジスタのオン抵抗を確実に設定することができる。
【００１１】
請求項５に記載のスイッチング素子駆動装置は、請求項１に記載のスイッチング素子駆動装置において、トランジスタは、バイポーラトランジスタであり、ソフトシャットダウン回路は、バイポーラトランジスタの電流増幅特性を利用してスイッチング素子の制御端子から流れる電流を制御することを特徴とする。この構成によれば、ソフトシャットダウンのために別途必要であった抵抗を確実に廃止することができる。
【００１２】
請求項６に記載のスイッチング素子駆動装置は、請求項５に記載のスイッチング素子駆動装置において、ソフトシャットダウン回路は、スイッチング素子の制御端子から流れる電流が、オフ駆動回路によってスイッチング素子の制御端子から流れる電流の１／２倍以下となるようにバイポーラトランジスタのベース電流を調整することを特徴とする。この構成によれば、確実に、スイッチング素子の制御端子に印加された電圧をオフ駆動回路に比べ緩やかに放電することができる。そのため、スイッチング素子を確実にソフトシャットダウンさせることができる。
【００１３】
請求項７に記載のスイッチング素子駆動装置は、請求項１〜６のいずれか１項に記載のスイッチング素子駆動装置において、オン駆動回路は、スイッチング素子の制御端子に接続され、スイッチング素子の制御端子に電圧を印加する第１スイッチング手段を有し、オフ駆動回路は、スイッチング素子の制御端子に接続され、スイッチング素子の制御端子に印加された電圧を放電する第２スイッチング手段を有し、第１スイッチング手段、第２スイッチング手段及びトランジスタは、ＩＣ内部に一体的に構成されていることを特徴とする。この構成によれば、ＩＣ化により、スイッチング素子駆動装置を小型化することができる。
【００１４】
請求項８に記載のスイッチング素子駆動装置は、請求項７に記載のスイッチング素子駆動装置において、第２スイッチング手段とトランジスタは、ＩＣ内部で接続され、共通接続点がＩＣ外部でスイッチング素子の制御端子に接続されることを特徴とする。この構成によれば、ＩＣの端子数を削減することができる。また、ＩＣ外部における配線パターンを削減することができるため、スイッチング素子駆動装置を小型化することができる。
【００１５】
請求項９に記載のスイッチング素子駆動装置は、請求項１〜８のいずれか１項に記載のスイッチング素子駆動装置において、車両に搭載された電力変換装置を構成するスイッチング素子を駆動することを特徴とする。この構成によれば、車両に搭載された電力変換装置の部品点数を削減でき、コストを抑えることができる。
【００１６】
なお、前述した第１及び第２スイッチング手段は、スイッチング手段を区別するために便宜的に導入したものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。本実施形態では、本発明に係るスイッチング素子駆動装置を、車両に搭載されたモータジェネレータ制御装置に適用した例を示す。
【００１８】
（第１実施形態）
まず、図１を参照してモータジェネレータ制御装置の構成について説明する。ここで、図１は、第１実施形態におけるモータジェネレータ制御装置の回路図である。
【００１９】
図１に示すモータジェネレータＭＧ１は、３相交流電圧が供給されることでモータとして動作し、外部から駆動力が供給されることで３相交流電圧を発生するジェネレータとして動作する機器である。
【００２０】
モータジェネレータ制御装置１（電力変換装置）は、コンバータ回路１０と、インバータ回路１１と、制御回路１２とから構成されている。
【００２１】
コンバータ回路１０は、バッテリＢ１の出力する直流電圧を昇圧してインバータ回路１１に供給する回路である。また、逆に、インバータ回路１１の出力する直流電圧を降圧してバッテリＢ１を充電する回路でもある。コンバータ回路１０は、低電圧側平滑用コンデンサ１００と、コイル１０１と、ＩＧＢＴ１０２ａ、１０２ｂと、フライホイールダイオード１０３ａ、１０３ｂと、電流センス抵抗１０４ａ、１０４ｂと、高電圧側平滑用コンデンサ１０５とから構成されている。
【００２２】
低電圧側平滑用コンデンサ１００は、低電圧側の直流電圧を平滑するための素子である。低電圧側平滑用コンデンサ１００は、昇圧動作のときには、バッテリＢ１の出力する直流電圧を平滑し、降圧動作のときには、バッテリＢ１を充電する降圧された直流電圧を平滑する。低電圧側平滑用コンデンサ１００の正極端子及び負極端子は、バッテリＢ１の正極端子及び負極端子にそれぞれ接続されている。
【００２３】
コイル１０１は、電流が流れることでエネルギーを蓄積、放出するとともに電圧を誘起する素子である。コイル１０１の一端は低電圧側平滑用コンデンサ１００の正極端子に、他端はＩＧＢＴ１０２ａ、１０２ｂに接続されている。
【００２４】
ＩＧＢＴ１０２ａ、１０２ｂは、オン、オフすることでコイル１０１にエネルギーを蓄積、放出させるためのスイッチング素子である。ＩＧＢＴ１０２ａ、１０２ｂは、オンしたときにコレクタからエミッタに流れるコレクタ電流に比例し、コレクタ電流より小さい電流が流れる電流センス端子を備えている。ＩＧＢＴ１０２ａ、１０２ｂは直列接続されている。具体的には、ＩＧＢＴ１０２ａのエミッタがＩＧＢＴ１０２ｂのコレクタに接続されている。直列接続されたＩＧＢＴ１０２ａ、１０２ｂの直列接続点は、コイル１０１の他端に接続されている。また、ＩＧＢＴ１０２ａのコレクタは高電圧側平滑用コンデンサ１０５の正極端子に、ＩＧＢＴ１０２ｂのエミッタは低電圧側平滑用コンデンサ１００及び高電圧側平滑用コンデンサ１０５の負極端子にそれぞれ接続されている。さらに、ＩＧＢＴ１０２ａ、１０２ｂのゲートは制御回路１２にそれぞれ接続されている。
【００２５】
フライホイールダイオード１０３ａ、１０３ｂは、ＩＧＢＴ１０２ａ又はＩＧＢＴ１０２ｂがオフし、コイル１０１に蓄積されたエネルギーが放出されるときに発生するフライホイール電流を流すための素子である。フライホイールダイオード１０３ａ、１０３ｂのアノードはＩＧＢＴ１０２ａ、１０２ｂのエミッタに、カソードはＩＧＢＴ１０２ａ、１０２ｂのコレクタにそれぞれ接続されている。
【００２６】
電流センス抵抗１０４ａ、１０４ｂは、ＩＧＢＴ１０２ａ、１０２ｂに流れるコレクタ電流を検出するための素子である。電流センス抵抗１０４ａ、１０４ｂは、電流センス端子１２０に流れる電流を電圧に変換する。電流センス抵抗１０４ａ、１０４ｂの一端はＩＧＢＴ１０２ａ、１０２ｂの電流センス端子に、他端はＩＧＢＴ１０２ａ、１０２ｂのコレクタにそれぞれ接続されている。さらに、電流センス抵抗１０４ａ、１０４ｂの両端は制御回路１２にそれぞれ接続されている。
【００２７】
高電圧側平滑用コンデンサ１０５は、高電圧側の直流電圧を平滑するための素子である。高電圧側平滑用コンデンサ１０５は、昇圧動作のときには、インバータ回路１１に供給する昇圧された直流電圧を平滑し、降圧動作のときには、インバータ回路１１の出力する直流電圧を平滑する。高電圧側平滑用コンデンサ１０５の正極端子はＩＧＢＴ１０２ａのコレクタに、負極端子はＩＧＢＴ１０２ｂのエミッタにそれぞれ接続されている。また、高電圧側平滑用コンデンサ１０５の正極端子及び負極端子はインバータ回路１１にそれぞれ接続されている。
【００２８】
インバータ回路１１は、モータジェネレータＭＧ１がモータとして動作するとき、コンバータ回路１０の出力する直流高電圧を３相交流電圧に変換して、モータジェネレータＭＧ１に供給する回路である。また、逆に、モータジェネレータＭＧ１がジェネレータとして動作するとき、モータジェネレータＭＧ１の発生する３相交流電圧を直流電圧に変換して、コンバータ回路１０に供給する装置でもある。インバータ回路１１は、ＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｆと、フライホイールダイオード１１１ａ〜１１１ｆと、電流センス抵抗１１２ａ〜１１２ｆとから構成されている。
【００２９】
ＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｆは、オン、オフすることで直流電圧を３相交流電圧に変換するためのスイッチング素子である。ＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｆは、オンしたときにコレクタからエミッタに流れるコレクタ電流に比例し、コレクタ電流より小さい電流が流れる電流センス端子を備えている。ＩＧＢＴ１１０ａ、１１０ｄ、ＩＧＢＴ１１０ｂ、１１０ｅ及びＩＧＢＴ１１０ｃ、１１０ｆはそれぞれ直列接続されている。具体的には、ＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｃのエミッタが、ＩＧＢＴ１１０ｄ〜１１０ｆのコレクタにそれぞれ接続されている。直列接続された３組のＩＧＢＴ１１０ａ、１１０ｄ、ＩＧＢＴ１１０ｂ、１１０ｅ及びＩＧＢＴ１１０ｃ、１１０ｆは並列接続されている。ＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｃのコレクタは高電圧側平滑用コンデンサ１０５の正極端子に、３つのＩＧＢＴ１１０ｄ〜１１０ｆのエミッタは高電圧側平滑用コンデンサ１０５の負極端子にそれぞれ接続されている。ＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｆのゲートは制御回路１２にそれぞれ接続されている。また、直列接続されたＩＧＢＴ１１０ａ、１１０ｄ、ＩＧＢＴ１１０ｂ、１１０ｅ及びＩＧＢＴ１１０ｃ、１１０ｆの直列接続点は、モータジェネレータＭＧ１にそれぞれ接続されている。
【００３０】
フライホイールダイオード１１１ａ〜１１１ｆは、ＩＧＢＴがオフし、モータジェネレータＭＧ１のコイルに蓄積されたエネルギーが放出されるときに発生するフライホイール電流を流すための素子である。また、モータジェネレータＭＧ１の発生する３相交流電圧を直流電圧に変換するための素子でもある。フライホイールダイオード１１１ａ〜１１１ｆのアノードはＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｆのエミッタに、カソードはＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｆのコレクタにそれぞれ接続されている。
【００３１】
電流センス抵抗１１２ａ〜１１２ｆは、ＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｆに流れるコレクタ電流を検出するための素子である。電流センス抵抗１１２ａ〜１１２ｆは、電流センス端子に流れる電流を電圧に変換する。電流センス抵抗１１２ａ〜１１２ｆの一端はＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｆの電流センス端子に、他端はＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｆのコレクタにそれぞれ接続されている。さらに、電流センス抵抗１１２ａ〜１１２ｆの両端は制御回路１２にそれぞれ接続されている。
【００３２】
制御回路１２は、モータジェネレータＭＧ１がモータとして動作するとき、コンバータ回路１０が昇圧動作をするようにＩＧＢＴ１０２ｂをオン、オフするとともに、インバータ回路１１が直流電圧を３相交流電圧に変換するようにＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｆをオン、オフする回路である。また、逆に、モータジェネレータＭＧ１がジェネレータとして動作するとき、コンバータ回路１０が降圧動作をするようにＩＧＢＴ１０２ａをオン、オフする回路でもある。電流センス抵抗１０４ａ、１０４ｂ、１１２ａ〜１１２ｆの電圧に基づいてＩＧＢＴ１０２ａ、１０２ｂ、１１０ａ〜１１０ｆのコレクタ電流が過電流状態であるか否かを判定し、過電流状態であるときには、ＩＧＢＴ１０２ａ、１０２ｂ、１１０ａ〜１１０ｆをソフトシャットダウンさせる。制御回路１２は、ＩＧＢＴ１０２ａ、１０２ｂ、１１０ａ〜１１０ｆのゲート及び電流センス抵抗１０４ａ、１０４ｂ、１１２ａ〜１１２ｆの両端にそれぞれ接続されている。
【００３３】
次に、図１及び図２を参照して制御回路内に構成されるＩＧＢＴの駆動回路部分について説明する。ここで、図２は、制御回路内に構成されるＩＧＢＴの駆動回路部分の回路図である。なお、ＩＧＢＴ１０２ａ、１０２ｂ、１１０ａ〜１１０ｆの駆動回路部分はともに同一の回路構成である。そのため、ここでは、ＩＧＢＴ１１０ｄの駆動回路部分について説明する。
【００３４】
図２に示すように、制御回路１２は、ＩＧＢＴ１１０ｄの駆動回路部分として、ゲート抵抗１２０、１２１と、ＩＧＢＴ駆動用ＩＣ１２２とを備えている。
【００３５】
ゲート抵抗１２０は、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに電圧を印加する際に、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに流れ込む電流を制限するための素子である。ゲート抵抗１２０の抵抗値は、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲート電圧の立上りが遅くならないよう数Ω〜数十Ωに設定されている。ゲート抵抗１２０の一端はＩＧＢＴ駆動用ＩＣ１２２に、他端はＩＧＢＴ１１０ｄのゲートにそれぞれ接続されている。
【００３６】
ゲート抵抗１２１は、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに印加された電圧を放電する際に、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートから流れ出す電流を制限するための素子である。ゲート抵抗１２１の抵抗値は、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲート電圧の立下りが遅くならないよう数Ω〜数十Ωに設定されている。ゲート抵抗１２１の一端はＩＧＢＴ駆動用ＩＣ１２２に、他端はＩＧＢＴ１１０ｄのゲートにそれぞれ接続されている。
【００３７】
ＩＧＢＴ駆動用ＩＣ１２２は、外部から入力される駆動信号と電流センス抵抗１１２ｄによって検出されるＩＧＢＴ１１０ｄのコレクタ電流とに基づいてＩＧＢＴ１１０ｄをオン、オフするためのＩＣである。ＩＧＢＴ駆動用ＩＣ１２２は、ＭＯＳＦＥＴ１２２ａ（第１スイッチング手段）と、ＭＯＳＦＥＴ１２２ｂ（第２スイッチング手段）と、ＭＯＳＦＥＴ１２２ｃ（トランジスタ）と、過電流判定回路１２２ｄと、トランジスタ駆動回路１２２ｅとから構成されている。
【００３８】
ＭＯＳＦＥＴ１２２ａは、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートにゲート抵抗１２０を介して電圧を印加し、ＩＧＢＴ１１０ｄをオンさせるトランジスタである。具体的には、ｐチャネルＭＯＳＦＥＴである。ＭＯＳＦＥＴ１２２ａのオン抵抗はｍΩオーダに設定されている。ＭＯＳＦＥＴ１２２ａのソースは端子Ｔ１０を介して回路用電源に、ドレインは端子Ｔ１１を介してゲート抵抗１２０の一端にそれぞれ接続されている。また、ゲートはトランジスタ駆動回路１２２ｅに接続されている。
【００３９】
ＭＯＳＦＥＴ１２２ｂは、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに印加された電圧をゲート抵抗１２１を介して放電し、ＩＧＢＴ１１０ｄをオフさせるトランジスタである。具体的には、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴである。ＭＯＳＦＥＴ１２２ｂのオン抵抗はｍΩオーダに設定されている。ＭＯＳＦＥＴ１２２ｂのドレインは端子Ｔ１２を介してゲート抵抗１２１の一端に接続され、ソースは端子Ｔ１６を介して接地されている。また、ゲートはトランジスタ駆動回路１２２ｅに接続されている。
【００４０】
ＭＯＳＦＥＴ１２２ｃは、ＩＧＢＴ１１０ｄのコレクタ電流が過電流状態のときに、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに印加された電圧を、ＭＯＳＦＥＴ１２２ｂによってゲート抵抗１２１を介して放電する場合に比べ緩やかに放電し、ＩＧＢＴ１１０ｄをソフトシャットダウンさせるトランジスタである。具体的には、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴである。ＭＯＳＦＥＴ１２２ｃのドレインは端子Ｔ１３を介してＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに接続され、ソースは端子Ｔ１６を介して接地されている。また、ゲートはトランジスタ駆動回路１２２ｅに接続されている。ＭＯＳＦＥＴ１２２ｃは、ＭＯＳＦＥＴ１２２ｂによってゲート抵抗１２１を介して放電する場合に比べ緩やかに放電できるよう、オン抵抗が設定されている。具体的には、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに印加された電圧を放電する際にゲートから流れ出す電流が、ＭＯＳＦＥＴ１２２ｂによってゲート抵抗１２１を介して放電する場合の１／２倍以下となるように設定されている。より具体的には、チップ面積を小さくすることにより、ＭＯＳＦＥＴ１２２ｃのオン抵抗が、ＭＯＳＦＥＴ１２２ｂのオン抵抗とゲート抵抗１２１との合成抵抗の２倍以上の数十Ω〜数百Ωとなるように設定されている。
【００４１】
過電流判定回路１２２ｄは、電流センス抵抗１１２ｄの電圧に基づいてＩＧＢＴ１１０ｄのコレクタ電流が過電流状態であるか否かを判定する回路である。過電流判定回路１２２ｄは、ＩＧＢＴ１１０ｄのコレクタ電流が過電流状態であると判定したとき、トランジスタ駆動回路１２２ｅに対して過電流信号を出力する。過電流判定回路１２２ｅは、端子Ｔ１４を介して電流センス抵抗１１２ｄの一端に接続され、電流センス抵抗１１２ｄの他端は端子Ｔ１５、Ｔ１６を介して接地されている。また、過電流判定回路１２２ｄはトランジスタ駆動回路１２２ｅに接続されている。
【００４２】
トランジスタ駆動回路１２２ｅは、外部から入力される駆動信号と過電流判定回路１２２ｄから入力される過電流信号とに基づいてＭＯＳＦＥＴ１２２ａ〜１２２ｃを駆動する回路である。トランジスタ駆動回路１２２ｅは、駆動信号に基づいてＭＯＳＦＥＴ１２２ａをオンさせ、ゲート抵抗１２０を介してＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに電圧を印加する。そして、駆動信号に基づいてＭＯＳＦＥＴ１２２ｂをオンさせ、ゲート抵抗１２１を介してＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに印加された電圧を放電する。一方、過電流判定回路１２２ｄから過電流信号が入力された場合には、ＭＯＳＦＥＴ１２２ｃをオンさせ、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに印加された電圧を放電する。トランジスタ駆動回路１２２ｅは、ＭＯＳＦＥＴ１２２ａ〜１２２ｃのゲートにそれぞれ接続されている。また、過電流判定回路１２２ｄに接続されている。
【００４３】
なお、ゲート抵抗１２０、ＭＯＳＦＥＴ１２２ａ及びトランジスタ駆動回路１２２ｅが、本発明におけるオン駆動回路に相当する。また、ゲート抵抗１２１、ＭＯＳＦＥＴ１２２ｂ及びトランジスタ駆動回路１２２ｅが、本発明におけるオフ駆動回路に相当する。さらに、ＭＯＳＦＥＴ１２２ｃ及びトランジスタ駆動回路１２２ｅが、本発明における
ソフトシャットダウン回路に相当する。
【００４４】
次に、図１を参照してモータジェネレータ制御装置の動作について説明する。
【００４５】
図１において、モータジェネレータＭＧ１がモータとして動作するとき、制御回路１２は、ＩＧＢＴ１０２ｂをオンしてバッテリＢ１からコイル１０１にエネルギーを蓄積させる。その後、ＩＧＢＴ１０２ｂをオフし、コイル１０１に蓄積されたエネルギーを放出させる。このとき、コイル１０１は、低電圧側平滑用コンデンサ１００に接続される一端に対して、ＩＧＢＴ１０２ａ、１０２ｂに接続される他端が高電位となる。つまり、コイル１０１の他端がバッテリＢ１の電圧より高くなる。ＩＧＢＴ１０２ａ、１０２ｂがともにオフ状態であるため、コイル１０１のエネルギーの放出に伴う電流は、フライホイールダイオード１０３ａを介して高電圧側平滑用コンデンサ１０５に流れ、高電圧側平滑用コンデンサ１０５が充電される。以降、同様の動作が繰り返され、高電圧側平滑用コンデンサ１０５の電圧が所定電圧に保持される。
【００４６】
さらに、制御回路１２は、ＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｆを所定のタイミングでオン、オフして、高電圧側平滑用コンデンサ１０５に充電された直流電圧を３相交流電圧に変換し、モータジェネレータＭＧ１に供給する。インバータ回路１１から３相交流電圧が供給されると、モータジェネレータＭＧ１は、モータとして動作しトルクを発生する。
【００４７】
一方、モータジェネレータＭＧ１がジェネレータとして動作するとき、インバータ回路１１は、フライホイールダイオード１１０ａ〜１１０ｆによって構成される整流回路で、モータジェネレータＭＧ１の発生する３相交流電圧を直流電圧に変換する。そして、変換された直流電圧によって高電圧側平滑用コンデンサ１０５が充電される。
【００４８】
制御回路１２は、ＩＧＢＴ１０２ａをオンし、高電圧側平滑用コンデンサ１０５からコイル１０１にエネルギーを蓄積させる。その後、ＩＧＢＴ１０２ａをオフし、コイル１０１に蓄積されたエネルギーを放出させる。このとき、コイル１０１は、ＩＧＢＴ１０２ａ、１０２ｂに接続される他端に対して、低電圧側平滑用コンデンサ１００に接続される一端が高電位となる。つまり、コイル１０１の一端が、高電圧側平滑用コンデンサ１０５の電圧より低くなる。ＩＧＢＴ１０２ａ、１０２ｂがともにオフ状態であるため、コイル１０１のエネルギーの放出に伴う電流は、フライホイールダイオード１０３ｂを介してバッテリＢ１に流れ、バッテリＢ１が充電される。以降、同様の動作が繰り返され、バッテリＢ１の電圧が所定電圧に保持される。
【００４９】
次に、図２及び図３を参照してＩＧＢＴの駆動動作について説明する。ここで、図３は、ＩＧＢＴの駆動動作を説明するためのタイムチャートである。ここでは、ＩＧＢＴ１０２ａ、１０２ｂ、１１０ａ〜１１０ｆのうち、ＩＧＢＴ１１０ｄの駆動動作について説明する。
【００５０】
図３においてｔ１のとき、図２に示すトランジスタ駆動回路１２２ｅは、外部から入力される駆動信号に基づいてＭＯＳＦＥＴ１２２ａをオンする。ゲート抵抗１２０によってＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに流れ出す電流が制限されるため、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲート電圧は徐々に上昇し回路用電源の電圧となる。ＩＧＢＴ１１０ｄは、ゲートに電圧が印加されることでオンし、コレクタ電流が流れる。その後、ｔ２のとき、トランジスタ駆動回路１２２ｅは、駆動信号に基づいてＭＯＳＦＥＴ１２２ａをオフするとともに、所定時間経過後のｔ３のとき、ＭＯＳＦＥＴ１２２ｂをオンする。ゲート抵抗１２１によってＩＧＢＴ１１０ｄのゲートから流れ出す電流が制限されるため、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲート電圧は徐々に下降し０Ｖとなる。ＩＧＢＴ１１０ｄは、ゲートに印加された電圧が放電して０Ｖとなることでオフし、コレクタ電流が遮断される。
【００５１】
その後、ｔ４のとき、トランジスタ駆動回路１２２ｅが駆動信号に基づいてＭＯＳＦＥＴ１２２ａをオンすることで、ＩＧＢＴ１１０ｄにコレクタ電流が流れる。しかし、ｔ５のとき、何らかの異常が発生してコレクタ電流が急激に上昇する。過電流判定回路１２２ｄは、電流センス抵抗１１２ｄの電圧に基づいてＩＧＢＴ１１０ｄのコレクタ電流が過電流状態であるか否かを判定している。コレクタ電流が過電流閾値を越えたｔ６のとき、過電流判定回路１２２ｄは、トランジスタ駆動回路１２２ｅに対して過電流信号を出力する。過電流信号が入力されると、トランジスタ駆動回路１２２ｅは、ＭＯＳＦＥＴ１２２ａをオフするとともに、所定時間経過後のｔ７のとき、ＭＯＳＦＥＴ１１２ｃをオンする。前述したように、ＭＯＳＦＥＴ１１２ｃのオン抵抗は、ＭＯＳＦＥＴ１２２ｂのオン抵抗とゲート抵抗１２１との合成抵抗の２倍以上となるように設定されている。そのため、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲート電圧は、ＭＯＳＦＥＴ１２２ｂによってゲート抵抗１２１を介して放電する場合に比べ緩やかに放電され下降して０Ｖとなる。これにより、ＩＧＢＴ１１０ｄをソフトシャットダウンすることができる。
【００５２】
次に、効果について説明する。第１実施形態によれば、ＭＯＳＦＥＴ１２２ｃの特性を利用してＩＧＢＴ１１０ｄのゲートから流れ出す電流を制御する。具体的には、ＭＯＳＦＥＴ１２２ｃのオン抵抗を利用してＩＧＢＴ１１０ｄのゲートから流れ出す電流を制御する。そのため、ソフトシャットダウンのための抵抗を別途設ける必要がなく、車両に搭載されたモータジェネレータ制御装置の部品点数を削減でき、コストを抑えることができる。
【００５３】
また、第１実施形態によれば、ＭＯＳＦＥＴ１１２ｃのオン抵抗は、ＭＯＳＦＥＴ１２２ｂのオン抵抗とゲート抵抗１２１との合成抵抗の２倍以上となるように設定されている。そのため、ＭＯＳＦＥＴ１２２ｂによってゲート抵抗１２１を介して放電する場合に比べ、確実に、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲート電圧を緩やかに放電することができる。
【００５４】
さらに、第１実施形態によれば、ＭＯＳＦＥＴ１１２ｃのオン抵抗は、チップ面積を調整することによって設定されている。そのため、ＭＯＳＦＥＴ１１２ｃのオン抵抗を確実に設定することができる。
【００５５】
加えて、第１実施形態によれば、ＭＯＳＦＥＴ１２２ａ〜１２２ｃは、ＩＧＢＴ駆動用ＩＣ１２２内に一体的に構成されている。そのため、ＩＣ化により、モータジェネレータ制御装置を小型化することができる。
【００５６】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態のモータジェネレータ制御装置について説明する。第２実施形態のモータジェネレータ制御装置は、第１実施形態のモータジェネレータ制御装置に対してＩＧＢＴ駆動用ＩＣ内の配線を変更したものである。
【００５７】
まず、図４を参照してＩＧＢＴの駆動回路部分の構成について説明する。ここで、図４は、第２実施形態におけるＩＧＢＴの駆動回路部分の回路図である。ここでは、第１実施形態のモータジェネレータ制御装置との相違部分であるＩＧＢＴの駆動回路部分の構成のみについて説明し、共通する部分については必要とされる箇所以外説明を省略する。
【００５８】
図４に示すように、制御回路２２は、ＩＧＢＴ２１０ｄの駆動回路部分として、ゲート抵抗２２０、２２１と、ＩＧＢＴ駆動用ＩＣ２２２とを備えている。ゲート抵抗２２０、２２１は、第１実施形態におけるゲート抵抗１２０、１２１と同一構成である。
【００５９】
ＩＧＢＴ駆動用ＩＣ２２２は、ＭＯＳＦＥＴ２２２ａ（第１スイッチング手段）、ＭＯＳＦＥＴ２２２ｂ（第２スイッチング手段）、ＭＯＳＦＥＴ２２２ｃと、過電流判定回路２２２ｄと、トランジスタ駆動回路２２２ｅとから構成されている。ＭＯＳＦＥＴ２２０ａ、２２０ｂ、過電流判定回路２２２ｄ及びトランジスタ駆動回路２２２ｅは、第１実施形態におけるＭＯＳＦＥＴ１２０ａ、１２０ｂ、過電流判定回路１２２ｄ及びトランジスタ駆動回路１２２ｅと同一構成である。
【００６０】
ＭＯＳＦＥＴ２２２ｃは、ＩＧＢＴ２１０ｄのコレクタ電流が過電流状態のときに、ＩＧＢＴ２１０ｄをソフトシャットダウンさせるトランジスタである。具体的には、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴである。ＭＯＳＦＥＴ２２２ｃのドレインは端子Ｔ２２を介してゲート抵抗２２１の一端に接続され、ソースは端子Ｔ２６を介して接地されている。また、ゲートはトランジスタ駆動回路２２２ｅに接続されている。ＭＯＳＦＥＴ２２２ｃは、ＭＯＳＦＥＴ２２２ｂによってゲート抵抗２２１を介して放電する場合に比べ緩やかに放電できるよう、オン抵抗が設定されている。具体的には、ＩＧＢＴ２１０ｄのゲートに印加された電圧を放電する際にゲートから流れ出す電流が、ＭＯＳＦＥＴ２２２ｂによってゲート抵抗２２１を介して放電する場合の１／２倍以下となるように設定されている。より具体的には、チップ面積を小さくすることにより、ＭＯＳＦＥＴ２２２ｃのオン抵抗とゲート抵抗２２１との合成抵抗が、ＭＯＳＦＥＴ２２２ｂのオン抵抗とゲート抵抗２２１との合成抵抗の２倍以上の数十Ω〜数百Ωとなるように設定されている。
【００６１】
なお、ゲート抵抗２２０、ＭＯＳＦＥＴ２２２ａ及びトランジスタ駆動回路２２２ｅが、本発明におけるオン駆動回路に相当する。また、ゲート抵抗２２１、ＭＯＳＦＥＴ２２２ｂ及びトランジスタ駆動回路２２２ｅが、本発明におけるオフ駆動回路に相当する。さらに、ＭＯＳＦＥＴ２２２ｃ及びトランジスタ駆動回路２２２ｅが、本発明におけるソフトシャットダウン回路に相当する。
【００６２】
次に、図４を参照して動作について説明する。ＩＧＢＴのコレクタ電流が過電流状態となったときの動作以外は、第１実施形態におけるモータジェネレータ制御装置と同一である。ここでは、ＩＧＢＴ２１０ｄのコレクタ電流が過電流状態となったときの動作についてのみ説明する。
【００６３】
図４において、トランジスタ駆動回路２２２ｅは、駆動信号に基づいてＭＯＳＦＥＴ２２２ａをオンし、ＩＧＢＴ２１０ｄにコレクタ電流が流れる。ＩＧＢＴ２１０ｄのコレクタ電流が過電流状態になると、過電流判定回路２２２ｄは、トランジスタ駆動回路２２２ｅに対して過電流信号を出力する。過電流信号が入力されると、トランジスタ駆動回路２２２ｅは、ＭＯＳＦＥＴ２２２ａをオフするとともに、所定時間経過後、ＭＯＳＦＥＴ２１２ｃをオンする。前述したように、ＭＯＳＦＥＴ２１２ｃのオン抵抗とゲート抵抗２２１の合成抵抗は、ＭＯＳＦＥＴ２２２ｂのオン抵抗とゲート抵抗２２１との合成抵抗の２倍以上となるように設定されている。そのため、ＩＧＢＴ２１０ｄのゲート電圧は、ＭＯＳＦＥＴ２２２ｂによってゲート抵抗２２１を介して放電する場合に比べ緩やかに放電され下降して０Ｖとなる。これにより、ＩＧＢＴ２１０ｄをソフトシャットダウンすることができる。
【００６４】
次に、効果について説明する。第２実施形態によれば、図４に示すように、第１実施形態におけるＩＧＢＴ駆動用ＩＣ１２２に対して、ＩＧＢＴ駆動用ＩＣ２２２の端子数を削減することができる。それに伴って、ＩＧＢＴ駆動用ＩＣ２２２の外部における配線パターンを削減することができるため、モータジェネレータ制御装置を小型化することができる。
【００６５】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態のモータジェネレータ制御装置について説明する。第３実施形態のモータジェネレータ制御装置は、第１実施形態のモータジェネレータ制御装置においてソフトシャットダウンに用いていたＭＯＳＦＥＴをバイポーラトランジスタに変更したものである。
【００６６】
まず、図５を参照してＩＧＢＴの駆動回路部分の構成について説明する。ここで、図５は、第３実施形態におけるＩＧＢＴの駆動回路部分の回路図である。ここでは、第１実施形態のモータジェネレータ制御装置との相違部分であるＩＧＢＴの駆動回路部分の構成のみについて説明し、共通する部分については必要とされる箇所以外説明を省略する。
【００６７】
図５に示すように、制御回路３２は、ＩＧＢＴ３１０ｄの駆動回路部分として、ゲート抵抗３２０、３２１と、ＩＧＢＴ駆動用ＩＣ３２２とを備えている。ゲート抵抗３２０、３２１は、第１実施形態におけるゲート抵抗１２０、１２１と同一構成である。
【００６８】
ＩＧＢＴ駆動用ＩＣ３２２は、ＭＯＳＦＥＴ３２２ａ（第１スイッチング手段）と、ＭＯＳＦＥＴ３２２ｂ（第２スイッチング手段）と、バイポーラトランジスタ３２２ｃ（トランジスタ）と、過電流判定回路３２２ｄと、トランジスタ駆動回路３２２ｅとから構成されている。ＭＯＳＦＥＴ３２０ａ、３２０ｂ及び過電流判定回路３２２ｄは、第１実施形態におけるＭＯＳＦＥＴ１２０ａ、１２０ｂ及び過電流判定回路１２２ｄと同一構成である。
【００６９】
バイポーラトランジスタ３２２ｃは、ＩＧＢＴ３１０ｄのコレクタ電流が過電流状態のときに、ＩＧＢＴ３１０ｄのゲートに印加された電圧を、ＭＯＳＦＥＴ３２２ｂによってゲート抵抗３２１を介して放電する場合に比べ緩やかに放電し、ＩＧＢＴ３１０ｄをソフトシャットダウンさせるトランジスタである。バイポーラトランジスタ３２２ｃは、ＭＯＳＦＥＴ３２２ｂによってゲート抵抗３２１を介して放電する場合に比べ緩やかに放電できるよう、電流増幅特性が設定されている。バイポーラトランジスタ３２２ｃのコレクタは、端子Ｔ３３を介してＩＧＢＴ３１０ｄのゲートに接続され、エミッタは端子Ｔ３６を介して接地されている。また、ベースはトランジスタ駆動回路３２２ｅに接続されている。
【００７０】
トランジスタ駆動回路３２２ｅは、外部から入力される駆動信号と過電流判定回路３２２ｄから入力される過電流信号とに基づいてＭＯＳＦＥＴ３２２ａ、３２２ｂ及びバイポーラトランジスタ３２２ｃを駆動する回路である。トランジスタ駆動回路３２２ｅは、駆動信号に基づいてＭＯＳＦＥＴ３２２ａをオンさせ、ゲート抵抗３２０を介してＩＧＢＴ３１０ｄのゲートに電圧を印加する。そして、駆動信号に基づいてＭＯＳＦＥＴ３２２ｂをオンさせ、ゲート抵抗３２１を介してＩＧＢＴ３１０ｄのゲートに印加された電圧を放電する。一方、過電流判定回路３２２ｄから過電流信号が入力された場合には、ＭＯＳＦＥＴ３２２ｂによってゲート抵抗３２１を介して放電する場合に比べ緩やかに放電できるよう、バイポーラトランジスタ３２２ｃ駆動する。具体的には、ＩＧＢＴ３１０ｄのゲートに印加された電圧を放電する際にゲートから流れ出す電流、つまり、バイポーラトランジスタ３２２ｃのコレクタ電流が、ＭＯＳＦＥＴ３２２ｂによってゲート抵抗３２１を介して放電する場合の１／２倍以下となるように、バイポーラトランジスタ３２２ｃのベース電流を調整する。トランジスタ駆動回路３２２ｅは、ＭＯＳＦＥＴ３２２ａ、３２２ｂのゲート及びバイポーラトランジスタ３２２ｃのベースにそれぞれ接続されている。また、過電流判定回路３２２ｄに接続されている。
【００７１】
なお、ゲート抵抗３２０、ＭＯＳＦＥＴ３２２ａ及びトランジスタ駆動回路３２２ｅが、本発明におけるオン駆動回路に相当する。また、ゲート抵抗３２１、ＭＯＳＦＥＴ３２２ｂ及びトランジスタ駆動回路３２２ｅが、本発明におけるオフ駆動回路に相当する。さらに、バイポーラトランジスタ３２２ｃ及びトランジスタ駆動回路３２２ｅが、本発明におけるソフトシャットダウン回路に相当する。
【００７２】
次に、図５を参照して動作について説明する。ＩＧＢＴのコレクタ電流が過電流状態となったときの動作以外は、第１実施形態におけるモータジェネレータ制御装置と同一である。ここでは、ＩＧＢＴ３１０ｄのコレクタ電流が過電流状態となったときの動作についてのみ説明する。
【００７３】
図５において、トランジスタ駆動回路３２２ｅは、駆動信号に基づいてＭＯＳＦＥＴ３２２ａをオンし、ＩＧＢＴ３１０ｄにコレクタ電流が流れる。ＩＧＢＴ３１０ｄのコレクタ電流が過電流状態になると、過電流判定回路３２２ｄは、トランジスタ駆動回路３２２ｅに対して過電流信号を出力する。過電流信号が入力されると、トランジスタ駆動回路３２２ｅは、ＭＯＳＦＥＴ３２２ａをオフする。そして、所定時間経過後、ＩＧＢＴ３１０ｄのゲートに印加された電圧を放電する際にゲートから流れ出す電流が、ＭＯＳＦＥＴ３２２ｂによってゲート抵抗３２１を介して放電する場合の１／２倍以下となるように、バイポーラトランジスタ３２２ｃのベース電流を調整する。そのため、ＩＧＢＴ３１０ｄのゲート電圧は、ＭＯＳＦＥＴ３２２ｂによってゲート抵抗３２１を介して放電する場合に比べ緩やかに放電され下降して０Ｖとなる。これにより、ＩＧＢＴ３１０ｄをソフトシャットダウンすることができる。
【００７４】
次に、効果について説明する。第３実施形態によれば、バイポーラトランジスタ３２２ｃの特性を利用してＩＧＢＴ３１０ｄのゲートから流れ出す電流を制御する。具体的には、バイポーラトランジスタ３２２ｃの電流増幅特性を利用してＩＧＢＴ３１０ｄのゲートから流れ出す電流を制御する。より具体的には、バイポーラトランジスタ３２２ｃとトランジスタ駆動回路３２２ｅとによってＩＧＢＴ３１０ｄのゲートから流れ出す電流を直接制御する。そのため、ソフトシャットダウンのための抵抗を別途設ける必要がなく、車両に搭載されたモータジェネレータ制御装置の部品点数を削減でき、コストを抑えることができる。
【００７５】
また、第３実施形態によれば、バイポーラトランジスタ３２２ｃのコレクタ電流が、ＭＯＳＦＥＴ３２２ｂによってゲート抵抗３２１を介して放電する場合の１／２倍以下となるように調整される。そのため、ＭＯＳＦＥＴ１２２ｂによってゲート抵抗１２１を介して放電する場合に比べ、確実に、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲート電圧を緩やかに放電することができる。
【００７６】
（第４実施形態）
次に、第４実施形態のモータジェネレータ制御装置について説明する。第４実施形態のモータジェネレータ制御装置は、第３実施形態のモータジェネレータ制御装置に対してＩＧＢＴ駆動用ＩＣ内の配線を変更したものである。
【００７７】
まず、図６を参照してＩＧＢＴの駆動回路部分の構成について説明する。ここで、図６は、第４実施形態におけるＩＧＢＴの駆動回路部分の回路図である。ここでは、第３実施形態のモータジェネレータ制御装置との相違部分であるＩＧＢＴの駆動回路部分の構成のみについて説明し、共通する部分については必要とされる箇所以外説明を省略する。
【００７８】
図６に示すように、制御回路４２は、ＩＧＢＴ４１０ｄの駆動回路部分として、ゲート抵抗４２０、４２１と、ＩＧＢＴ駆動用ＩＣ４２２とを備えている。ゲート抵抗４２０、４２１は、第３実施形態におけるゲート抵抗３２０、３２１と同一構成である。
【００７９】
ＩＧＢＴ駆動用ＩＣ４２２は、ＭＯＳＦＥＴ４２２ａ（第１スイッチング手段）と、ＭＯＳＦＥＴ４２２ｂ（第２スイッチング手段）と、バイポーラトランジスタ４２２ｃ（トランジスタ）と、過電流判定回路４２２ｄと、トランジスタ駆動回路４２２ｅとから構成されている。ＭＯＳＦＥＴ４２０ａ、４２０ｂ、過電流判定回路４２２ｄ及びトランジスタ駆動回路４２２ｅは、第３実施形態におけるＭＯＳＦＥＴ３２０ａ、３２０ｂ、過電流判定回路３２２ｄ及びトランジスタ駆動回路３２２ｅと同一構成である。
【００８０】
バイポーラトランジスタ４２２ｃは、ＩＧＢＴ４１０ｄのコレクタ電流が過電流状態のときに、ＩＧＢＴ４１０ｄをソフトシャットダウンさせるトランジスタである。バイポーラトランジスタ４２２ｃは、ＭＯＳＦＥＴ４２２ｂによってゲート抵抗４２１を介して放電する場合に比べ緩やかに放電できるよう、電流増幅特性が設定されている。バイポーラトランジスタ４２２ｃのコレクタは、端子Ｔ４２を介してゲート抵抗４２１に接続され、エミッタは端子Ｔ４６を介して接地されている。また、ベースはトランジスタ駆動回路４２２ｅに接続されている。
【００８１】
なお、ゲート抵抗４２０、ＭＯＳＦＥＴ４２２ａ及びトランジスタ駆動回路４２２ｅが、本発明におけるオン駆動回路に相当する。また、ゲート抵抗４２１、ＭＯＳＦＥＴ４２２ｂ及びトランジスタ駆動回路４２２ｅが、本発明におけるオフ駆動回路に相当する。さらに、バイポーラトランジスタ４２２ｃ及びトランジスタ駆動回路４２２ｅが、本発明におけるソフトシャットダウン回路に相当する。
【００８２】
動作については、第３実施形態におけるモータジェネレータ制御装置と同一であるため、説明を省略する。
【００８３】
次に、効果について説明する。第４実施形態によれば、図７に示すように、第３実施形態におけるＩＧＢＴ駆動用ＩＣ３２２に対して、ＩＧＢＴ駆動用ＩＣ４２２の端子数を削減することができる。それに伴って、ＩＧＢＴ駆動用ＩＣ４２２の外部における配線パターンを削減することができるため、モータジェネレータ制御装置を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】第１実施形態におけるモータジェネレータ制御装置の回路図である。
【図２】制御回路内に構成されるＩＧＢＴの駆動回路部分の回路図である。
【図３】ＩＧＢＴの駆動動作を説明するためのタイムチャートである。
【図４】第２実施形態におけるＩＧＢＴの駆動回路部分の回路図である。
【図５】第３実施形態におけるＩＧＢＴの駆動回路部分の回路図である。
【図６】第４実施形態におけるＩＧＢＴの駆動回路部分の回路図である。
【符号の説明】
【００８５】
１・・・モータジェネレータ制御装置（電力変換装置）、１０・・・コンバータ回路、１００・・・低圧側平滑用コンデンサ、１０１・・・コイル、１０２ａ、１０２ｂ・・・ＩＧＢＴ、１０３ａ、１０３ｂ・・・フライホイールダイオード、１０４ａ、１０４ｂ・・・電流センス抵抗、１０５・・・高圧側平滑用コンデンサ、１１・・・インバータ回路、１１０ａ〜１１０ｆ、２２０ｄ、３２０ｄ、４２０ｄ・・・ＩＧＢＴ、１１１ａ〜１１１ｆ・・・フライホイールダイオード、１１２ａ〜１１２ｆ、２１２ｄ、３１２ｄ、４１２ｄ・・・電流センス抵抗、１２、２２、３２、４２・・・制御回路、１２０、２２０、３２０、４２０・・・ゲート抵抗（オン駆動回路）、１２１、２２１、３２１、４２１・・・ゲート抵抗（オフ駆動回路）、１２２、２２２、３２２、４２２・・・ＩＧＢＴ駆動用ＩＣ、１２２ａ、２２２ａ、３２２ａ、４２２ａ・・・ＭＯＳＦＥＴ（オン駆動回路、第１スイッチ手段）、１２２ｂ、２２２ｂ、３２２ｂ、４２２ｂ・・・ＭＯＳＦＥＴ（オフ駆動回路、第２スイッチ手段）、１２２ｃ、２２２ｃ・・・ＭＯＳＦＥＴ（ソフトシャットダウン回路、トランジスタ）、１２２ｄ、２２２ｄ、３２２ｄ、４２２ｄ・・・過電流判定回路、１２２ｅ、２２２ｅ、３２２ｅ、４２２ｅ・・・トランジスタ駆動回路（オン駆動回路、オフ駆動回路、ソフトシャットダウン回路）、３２２ｃ、４２２ｃ・・・バイポーラトランジスタ（ソフトシャットダウン回路、トランジスタ）、Ｔ１０〜Ｔ１６、Ｔ２０〜Ｔ２２、Ｔ２４〜Ｔ２６、Ｔ３０〜Ｔ３６、Ｔ４０〜Ｔ４２、Ｔ４４〜Ｔ４６・・・端子、Ｂ１・・・バッテリ、ＭＧ１・・・モータジェネレータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング素子を駆動するスイッチング素子駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スイッチング素子を駆動するスイッチング素子駆動装置として、例えば特許文献１に開示されているＩＧＢＴ駆動回路がある。このＩＧＢＴ駆動回路は、ＩＧＢＴのゲートに電圧を印加してＩＧＢＴをオンさせる。そして、ゲートに印加された電圧を放電してＩＧＢＴをオフさせる。さらに、ＩＧＢＴのコレクタ電流が過電流状態のときには、ゲートに印加された電圧を通常状態に比べ緩やかに放電してＩＧＢＴをオフさせる。いわゆるソフトシャットダウンさせる。これにより、コレクタ電流の時間変化率が小さくなり、サージ電圧を抑えることができる。
【特許文献１】特許第３５４８４９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、ソフトシャットダウンするための回路は、ＭＯＳＦＥＴと、抵抗とから構成されている。ＭＯＳＦＥＴがオンすると、ＩＧＢＴのゲートに印加された電圧が抵抗を介して放電される。ゲートに印加された電圧を通常状態に比べ緩やかに放電するため、ゲートから流れ出す電流を制限する必要がある。そのため、高抵抗値の抵抗を付属し電流を制限しているが、部品点数が増加するという問題があった。また、それに伴ってコストが上昇してしまうという問題もあった。
【０００４】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、ソフトシャットダウンのための抵抗を別途設ける必要がなく、部品点数を削減でき、コストを抑えることができるスイッチング素子駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００５】
そこで、本発明者らは、この課題を解決すべく鋭意研究し試行錯誤を重ねた結果、ソフトシャットダウン回路を構成するトランジスタの特性を利用して電流を制御することで、スイッチング素子の制御端子に印加された電圧をオフ駆動回路に比べ緩やかに放電して
スイッチング素子をソフトシャットダウンできることを思いつき、本発明を完成するに至った。
【０００６】
すなわち、請求項１に記載のスイッチング素子駆動装置は、スイッチング素子の制御端子に接続され、スイッチング素子の制御端子に電圧を印加してスイッチング素子をオンさせるオン駆動回路と、スイッチング素子の制御端子に接続され、スイッチング素子の制御端子に印加された電圧を放電してスイッチング素子をオフさせるオフ駆動回路と、スイッチング素子の制御端子に接続されるトランジスタを有し、異常時に、トランジスタの特性を利用してスイッチング素子の制御端子から流れる電流を制御することで、スイッチング素子の制御端子に印加された電圧をオフ駆動回路に比べ緩やかに放電してスイッチング素子をソフトシャットダウンさせるソフトシャットダウン回路と、を有することを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、ソフトシャットダウン回路は、トランジスタの特性を利用してスイッチング素子の制御端子から流れる電流を制御する。そのため、ソフトシャットダウンのための抵抗を別途設ける必要がなく、部品点数を削減でき、コストを抑えることができる。
【０００８】
請求項２に記載のスイッチング素子駆動装置は、請求項１に記載のスイッチング素子駆動装置において、トランジスタは、電界効果トランジスタであり、ソフトシャットダウン回路は、電界効果トランジスタのオン抵抗を利用してスイッチング素子の制御端子から流れる電流を制御することを特徴とする。この構成によれば、ソフトシャットダウンのために別途必要であった抵抗を確実に廃止することができる。
【０００９】
請求項３に記載のスイッチング素子駆動装置は、請求項２に記載のスイッチング素子駆動装置において、電界効果トランジスタのオン抵抗は、電界効果トランジスタによってスイッチング素子の制御端子から流れる電流が、オフ駆動回路によってスイッチング素子の制御端子から流れる電流の１／２倍以下となるように設定されていることを特徴とする。この構成によれば、確実に、スイッチング素子の制御端子に印加された電圧をオフ駆動回路に比べ緩やかに放電することができる。そのため、スイッチング素子を確実にソフトシャットダウンさせることができる。
【００１０】
請求項４に記載のスイッチング素子駆動装置は、請求項３に記載のスイッチング素子駆動装置において、電界効果トランジスタのオン抵抗は、電界効果トランジスタのチップ面積を調整することによって設定されていることを特徴とする。この構成によれば、電界効果トランジスタのオン抵抗を確実に設定することができる。
【００１１】
請求項５に記載のスイッチング素子駆動装置は、請求項１に記載のスイッチング素子駆動装置において、トランジスタは、バイポーラトランジスタであり、ソフトシャットダウン回路は、バイポーラトランジスタの電流増幅特性を利用してスイッチング素子の制御端子から流れる電流を制御することを特徴とする。この構成によれば、ソフトシャットダウンのために別途必要であった抵抗を確実に廃止することができる。
【００１２】
請求項６に記載のスイッチング素子駆動装置は、請求項５に記載のスイッチング素子駆動装置において、ソフトシャットダウン回路は、スイッチング素子の制御端子から流れる電流が、オフ駆動回路によってスイッチング素子の制御端子から流れる電流の１／２倍以下となるようにバイポーラトランジスタのベース電流を調整することを特徴とする。この構成によれば、確実に、スイッチング素子の制御端子に印加された電圧をオフ駆動回路に比べ緩やかに放電することができる。そのため、スイッチング素子を確実にソフトシャットダウンさせることができる。
【００１３】
請求項７に記載のスイッチング素子駆動装置は、請求項１〜６のいずれか１項に記載のスイッチング素子駆動装置において、オン駆動回路は、スイッチング素子の制御端子に接続され、スイッチング素子の制御端子に電圧を印加する第１スイッチング手段を有し、オフ駆動回路は、スイッチング素子の制御端子に接続され、スイッチング素子の制御端子に印加された電圧を放電する第２スイッチング手段を有し、第１スイッチング手段、第２スイッチング手段及びトランジスタは、ＩＣ内部に一体的に構成されていることを特徴とする。この構成によれば、ＩＣ化により、スイッチング素子駆動装置を小型化することができる。
【００１４】
請求項８に記載のスイッチング素子駆動装置は、請求項７に記載のスイッチング素子駆動装置において、第２スイッチング手段とトランジスタは、ＩＣ内部で接続され、共通接続点がＩＣ外部でスイッチング素子の制御端子に接続されることを特徴とする。この構成によれば、ＩＣの端子数を削減することができる。また、ＩＣ外部における配線パターンを削減することができるため、スイッチング素子駆動装置を小型化することができる。
【００１５】
請求項９に記載のスイッチング素子駆動装置は、請求項１〜８のいずれか１項に記載のスイッチング素子駆動装置において、車両に搭載された電力変換装置を構成するスイッチング素子を駆動することを特徴とする。この構成によれば、車両に搭載された電力変換装置の部品点数を削減でき、コストを抑えることができる。
【００１６】
なお、前述した第１及び第２スイッチング手段は、スイッチング手段を区別するために便宜的に導入したものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。本実施形態では、本発明に係るスイッチング素子駆動装置を、車両に搭載されたモータジェネレータ制御装置に適用した例を示す。
【００１８】
（第１実施形態）
まず、図１を参照してモータジェネレータ制御装置の構成について説明する。ここで、図１は、第１実施形態におけるモータジェネレータ制御装置の回路図である。
【００１９】
図１に示すモータジェネレータＭＧ１は、３相交流電圧が供給されることでモータとして動作し、外部から駆動力が供給されることで３相交流電圧を発生するジェネレータとして動作する機器である。
【００２０】
モータジェネレータ制御装置１（電力変換装置）は、コンバータ回路１０と、インバータ回路１１と、制御回路１２とから構成されている。
【００２１】
コンバータ回路１０は、バッテリＢ１の出力する直流電圧を昇圧してインバータ回路１１に供給する回路である。また、逆に、インバータ回路１１の出力する直流電圧を降圧してバッテリＢ１を充電する回路でもある。コンバータ回路１０は、低電圧側平滑用コンデンサ１００と、コイル１０１と、ＩＧＢＴ１０２ａ、１０２ｂと、フライホイールダイオード１０３ａ、１０３ｂと、電流センス抵抗１０４ａ、１０４ｂと、高電圧側平滑用コンデンサ１０５とから構成されている。
【００２２】
低電圧側平滑用コンデンサ１００は、低電圧側の直流電圧を平滑するための素子である。低電圧側平滑用コンデンサ１００は、昇圧動作のときには、バッテリＢ１の出力する直流電圧を平滑し、降圧動作のときには、バッテリＢ１を充電する降圧された直流電圧を平滑する。低電圧側平滑用コンデンサ１００の正極端子及び負極端子は、バッテリＢ１の正極端子及び負極端子にそれぞれ接続されている。
【００２３】
コイル１０１は、電流が流れることでエネルギーを蓄積、放出するとともに電圧を誘起する素子である。コイル１０１の一端は低電圧側平滑用コンデンサ１００の正極端子に、他端はＩＧＢＴ１０２ａ、１０２ｂに接続されている。
【００２４】
ＩＧＢＴ１０２ａ、１０２ｂは、オン、オフすることでコイル１０１にエネルギーを蓄積、放出させるためのスイッチング素子である。ＩＧＢＴ１０２ａ、１０２ｂは、オンしたときにコレクタからエミッタに流れるコレクタ電流に比例し、コレクタ電流より小さい電流が流れる電流センス端子を備えている。ＩＧＢＴ１０２ａ、１０２ｂは直列接続されている。具体的には、ＩＧＢＴ１０２ａのエミッタがＩＧＢＴ１０２ｂのコレクタに接続されている。直列接続されたＩＧＢＴ１０２ａ、１０２ｂの直列接続点は、コイル１０１の他端に接続されている。また、ＩＧＢＴ１０２ａのコレクタは高電圧側平滑用コンデンサ１０５の正極端子に、ＩＧＢＴ１０２ｂのエミッタは低電圧側平滑用コンデンサ１００及び高電圧側平滑用コンデンサ１０５の負極端子にそれぞれ接続されている。さらに、ＩＧＢＴ１０２ａ、１０２ｂのゲートは制御回路１２にそれぞれ接続されている。
【００２５】
フライホイールダイオード１０３ａ、１０３ｂは、ＩＧＢＴ１０２ａ又はＩＧＢＴ１０２ｂがオフし、コイル１０１に蓄積されたエネルギーが放出されるときに発生するフライホイール電流を流すための素子である。フライホイールダイオード１０３ａ、１０３ｂのアノードはＩＧＢＴ１０２ａ、１０２ｂのエミッタに、カソードはＩＧＢＴ１０２ａ、１０２ｂのコレクタにそれぞれ接続されている。
【００２６】
電流センス抵抗１０４ａ、１０４ｂは、ＩＧＢＴ１０２ａ、１０２ｂに流れるコレクタ電流を検出するための素子である。電流センス抵抗１０４ａ、１０４ｂは、電流センス端子１２０に流れる電流を電圧に変換する。電流センス抵抗１０４ａ、１０４ｂの一端はＩＧＢＴ１０２ａ、１０２ｂの電流センス端子に、他端はＩＧＢＴ１０２ａ、１０２ｂのコレクタにそれぞれ接続されている。さらに、電流センス抵抗１０４ａ、１０４ｂの両端は制御回路１２にそれぞれ接続されている。
【００２７】
高電圧側平滑用コンデンサ１０５は、高電圧側の直流電圧を平滑するための素子である。高電圧側平滑用コンデンサ１０５は、昇圧動作のときには、インバータ回路１１に供給する昇圧された直流電圧を平滑し、降圧動作のときには、インバータ回路１１の出力する直流電圧を平滑する。高電圧側平滑用コンデンサ１０５の正極端子はＩＧＢＴ１０２ａのコレクタに、負極端子はＩＧＢＴ１０２ｂのエミッタにそれぞれ接続されている。また、高電圧側平滑用コンデンサ１０５の正極端子及び負極端子はインバータ回路１１にそれぞれ接続されている。
【００２８】
インバータ回路１１は、モータジェネレータＭＧ１がモータとして動作するとき、コンバータ回路１０の出力する直流高電圧を３相交流電圧に変換して、モータジェネレータＭＧ１に供給する回路である。また、逆に、モータジェネレータＭＧ１がジェネレータとして動作するとき、モータジェネレータＭＧ１の発生する３相交流電圧を直流電圧に変換して、コンバータ回路１０に供給する装置でもある。インバータ回路１１は、ＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｆと、フライホイールダイオード１１１ａ〜１１１ｆと、電流センス抵抗１１２ａ〜１１２ｆとから構成されている。
【００２９】
ＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｆは、オン、オフすることで直流電圧を３相交流電圧に変換するためのスイッチング素子である。ＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｆは、オンしたときにコレクタからエミッタに流れるコレクタ電流に比例し、コレクタ電流より小さい電流が流れる電流センス端子を備えている。ＩＧＢＴ１１０ａ、１１０ｄ、ＩＧＢＴ１１０ｂ、１１０ｅ及びＩＧＢＴ１１０ｃ、１１０ｆはそれぞれ直列接続されている。具体的には、ＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｃのエミッタが、ＩＧＢＴ１１０ｄ〜１１０ｆのコレクタにそれぞれ接続されている。直列接続された３組のＩＧＢＴ１１０ａ、１１０ｄ、ＩＧＢＴ１１０ｂ、１１０ｅ及びＩＧＢＴ１１０ｃ、１１０ｆは並列接続されている。ＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｃのコレクタは高電圧側平滑用コンデンサ１０５の正極端子に、３つのＩＧＢＴ１１０ｄ〜１１０ｆのエミッタは高電圧側平滑用コンデンサ１０５の負極端子にそれぞれ接続されている。ＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｆのゲートは制御回路１２にそれぞれ接続されている。また、直列接続されたＩＧＢＴ１１０ａ、１１０ｄ、ＩＧＢＴ１１０ｂ、１１０ｅ及びＩＧＢＴ１１０ｃ、１１０ｆの直列接続点は、モータジェネレータＭＧ１にそれぞれ接続されている。
【００３０】
フライホイールダイオード１１１ａ〜１１１ｆは、ＩＧＢＴがオフし、モータジェネレータＭＧ１のコイルに蓄積されたエネルギーが放出されるときに発生するフライホイール電流を流すための素子である。また、モータジェネレータＭＧ１の発生する３相交流電圧を直流電圧に変換するための素子でもある。フライホイールダイオード１１１ａ〜１１１ｆのアノードはＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｆのエミッタに、カソードはＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｆのコレクタにそれぞれ接続されている。
【００３１】
電流センス抵抗１１２ａ〜１１２ｆは、ＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｆに流れるコレクタ電流を検出するための素子である。電流センス抵抗１１２ａ〜１１２ｆは、電流センス端子に流れる電流を電圧に変換する。電流センス抵抗１１２ａ〜１１２ｆの一端はＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｆの電流センス端子に、他端はＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｆのコレクタにそれぞれ接続されている。さらに、電流センス抵抗１１２ａ〜１１２ｆの両端は制御回路１２にそれぞれ接続されている。
【００３２】
制御回路１２は、モータジェネレータＭＧ１がモータとして動作するとき、コンバータ回路１０が昇圧動作をするようにＩＧＢＴ１０２ｂをオン、オフするとともに、インバータ回路１１が直流電圧を３相交流電圧に変換するようにＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｆをオン、オフする回路である。また、逆に、モータジェネレータＭＧ１がジェネレータとして動作するとき、コンバータ回路１０が降圧動作をするようにＩＧＢＴ１０２ａをオン、オフする回路でもある。電流センス抵抗１０４ａ、１０４ｂ、１１２ａ〜１１２ｆの電圧に基づいてＩＧＢＴ１０２ａ、１０２ｂ、１１０ａ〜１１０ｆのコレクタ電流が過電流状態であるか否かを判定し、過電流状態であるときには、ＩＧＢＴ１０２ａ、１０２ｂ、１１０ａ〜１１０ｆをソフトシャットダウンさせる。制御回路１２は、ＩＧＢＴ１０２ａ、１０２ｂ、１１０ａ〜１１０ｆのゲート及び電流センス抵抗１０４ａ、１０４ｂ、１１２ａ〜１１２ｆの両端にそれぞれ接続されている。
【００３３】
次に、図１及び図２を参照して制御回路内に構成されるＩＧＢＴの駆動回路部分について説明する。ここで、図２は、制御回路内に構成されるＩＧＢＴの駆動回路部分の回路図である。なお、ＩＧＢＴ１０２ａ、１０２ｂ、１１０ａ〜１１０ｆの駆動回路部分はともに同一の回路構成である。そのため、ここでは、ＩＧＢＴ１１０ｄの駆動回路部分について説明する。
【００３４】
図２に示すように、制御回路１２は、ＩＧＢＴ１１０ｄの駆動回路部分として、ゲート抵抗１２０、１２１と、ＩＧＢＴ駆動用ＩＣ１２２とを備えている。
【００３５】
ゲート抵抗１２０は、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに電圧を印加する際に、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに流れ込む電流を制限するための素子である。ゲート抵抗１２０の抵抗値は、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲート電圧の立上りが遅くならないよう数Ω〜数十Ωに設定されている。ゲート抵抗１２０の一端はＩＧＢＴ駆動用ＩＣ１２２に、他端はＩＧＢＴ１１０ｄのゲートにそれぞれ接続されている。
【００３６】
ゲート抵抗１２１は、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに印加された電圧を放電する際に、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートから流れ出す電流を制限するための素子である。ゲート抵抗１２１の抵抗値は、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲート電圧の立下りが遅くならないよう数Ω〜数十Ωに設定されている。ゲート抵抗１２１の一端はＩＧＢＴ駆動用ＩＣ１２２に、他端はＩＧＢＴ１１０ｄのゲートにそれぞれ接続されている。
【００３７】
ＩＧＢＴ駆動用ＩＣ１２２は、外部から入力される駆動信号と電流センス抵抗１１２ｄによって検出されるＩＧＢＴ１１０ｄのコレクタ電流とに基づいてＩＧＢＴ１１０ｄをオン、オフするためのＩＣである。ＩＧＢＴ駆動用ＩＣ１２２は、ＭＯＳＦＥＴ１２２ａ（第１スイッチング手段）と、ＭＯＳＦＥＴ１２２ｂ（第２スイッチング手段）と、ＭＯＳＦＥＴ１２２ｃ（トランジスタ）と、過電流判定回路１２２ｄと、トランジスタ駆動回路１２２ｅとから構成されている。
【００３８】
ＭＯＳＦＥＴ１２２ａは、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートにゲート抵抗１２０を介して電圧を印加し、ＩＧＢＴ１１０ｄをオンさせるトランジスタである。具体的には、ｐチャネルＭＯＳＦＥＴである。ＭＯＳＦＥＴ１２２ａのオン抵抗はｍΩオーダに設定されている。ＭＯＳＦＥＴ１２２ａのソースは端子Ｔ１０を介して回路用電源に、ドレインは端子Ｔ１１を介してゲート抵抗１２０の一端にそれぞれ接続されている。また、ゲートはトランジスタ駆動回路１２２ｅに接続されている。
【００３９】
ＭＯＳＦＥＴ１２２ｂは、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに印加された電圧をゲート抵抗１２１を介して放電し、ＩＧＢＴ１１０ｄをオフさせるトランジスタである。具体的には、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴである。ＭＯＳＦＥＴ１２２ｂのオン抵抗はｍΩオーダに設定されている。ＭＯＳＦＥＴ１２２ｂのドレインは端子Ｔ１２を介してゲート抵抗１２１の一端に接続され、ソースは端子Ｔ１６を介して接地されている。また、ゲートはトランジスタ駆動回路１２２ｅに接続されている。
【００４０】
ＭＯＳＦＥＴ１２２ｃは、ＩＧＢＴ１１０ｄのコレクタ電流が過電流状態のときに、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに印加された電圧を、ＭＯＳＦＥＴ１２２ｂによってゲート抵抗１２１を介して放電する場合に比べ緩やかに放電し、ＩＧＢＴ１１０ｄをソフトシャットダウンさせるトランジスタである。具体的には、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴである。ＭＯＳＦＥＴ１２２ｃのドレインは端子Ｔ１３を介してＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに接続され、ソースは端子Ｔ１６を介して接地されている。また、ゲートはトランジスタ駆動回路１２２ｅに接続されている。ＭＯＳＦＥＴ１２２ｃは、ＭＯＳＦＥＴ１２２ｂによってゲート抵抗１２１を介して放電する場合に比べ緩やかに放電できるよう、オン抵抗が設定されている。具体的には、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに印加された電圧を放電する際にゲートから流れ出す電流が、ＭＯＳＦＥＴ１２２ｂによってゲート抵抗１２１を介して放電する場合の１／２倍以下となるように設定されている。より具体的には、チップ面積を小さくすることにより、ＭＯＳＦＥＴ１２２ｃのオン抵抗が、ＭＯＳＦＥＴ１２２ｂのオン抵抗とゲート抵抗１２１との合成抵抗の２倍以上の数十Ω〜数百Ωとなるように設定されている。
【００４１】
過電流判定回路１２２ｄは、電流センス抵抗１１２ｄの電圧に基づいてＩＧＢＴ１１０ｄのコレクタ電流が過電流状態であるか否かを判定する回路である。過電流判定回路１２２ｄは、ＩＧＢＴ１１０ｄのコレクタ電流が過電流状態であると判定したとき、トランジスタ駆動回路１２２ｅに対して過電流信号を出力する。過電流判定回路１２２ｅは、端子Ｔ１４を介して電流センス抵抗１１２ｄの一端に接続され、電流センス抵抗１１２ｄの他端は端子Ｔ１５、Ｔ１６を介して接地されている。また、過電流判定回路１２２ｄはトランジスタ駆動回路１２２ｅに接続されている。
【００４２】
トランジスタ駆動回路１２２ｅは、外部から入力される駆動信号と過電流判定回路１２２ｄから入力される過電流信号とに基づいてＭＯＳＦＥＴ１２２ａ〜１２２ｃを駆動する回路である。トランジスタ駆動回路１２２ｅは、駆動信号に基づいてＭＯＳＦＥＴ１２２ａをオンさせ、ゲート抵抗１２０を介してＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに電圧を印加する。そして、駆動信号に基づいてＭＯＳＦＥＴ１２２ｂをオンさせ、ゲート抵抗１２１を介してＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに印加された電圧を放電する。一方、過電流判定回路１２２ｄから過電流信号が入力された場合には、ＭＯＳＦＥＴ１２２ｃをオンさせ、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに印加された電圧を放電する。トランジスタ駆動回路１２２ｅは、ＭＯＳＦＥＴ１２２ａ〜１２２ｃのゲートにそれぞれ接続されている。また、過電流判定回路１２２ｄに接続されている。
【００４３】
なお、ゲート抵抗１２０、ＭＯＳＦＥＴ１２２ａ及びトランジスタ駆動回路１２２ｅが、本発明におけるオン駆動回路に相当する。また、ゲート抵抗１２１、ＭＯＳＦＥＴ１２２ｂ及びトランジスタ駆動回路１２２ｅが、本発明におけるオフ駆動回路に相当する。さらに、ＭＯＳＦＥＴ１２２ｃ及びトランジスタ駆動回路１２２ｅが、本発明における
ソフトシャットダウン回路に相当する。
【００４４】
次に、図１を参照してモータジェネレータ制御装置の動作について説明する。
【００４５】
図１において、モータジェネレータＭＧ１がモータとして動作するとき、制御回路１２は、ＩＧＢＴ１０２ｂをオンしてバッテリＢ１からコイル１０１にエネルギーを蓄積させる。その後、ＩＧＢＴ１０２ｂをオフし、コイル１０１に蓄積されたエネルギーを放出させる。このとき、コイル１０１は、低電圧側平滑用コンデンサ１００に接続される一端に対して、ＩＧＢＴ１０２ａ、１０２ｂに接続される他端が高電位となる。つまり、コイル１０１の他端がバッテリＢ１の電圧より高くなる。ＩＧＢＴ１０２ａ、１０２ｂがともにオフ状態であるため、コイル１０１のエネルギーの放出に伴う電流は、フライホイールダイオード１０３ａを介して高電圧側平滑用コンデンサ１０５に流れ、高電圧側平滑用コンデンサ１０５が充電される。以降、同様の動作が繰り返され、高電圧側平滑用コンデンサ１０５の電圧が所定電圧に保持される。
【００４６】
さらに、制御回路１２は、ＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｆを所定のタイミングでオン、オフして、高電圧側平滑用コンデンサ１０５に充電された直流電圧を３相交流電圧に変換し、モータジェネレータＭＧ１に供給する。インバータ回路１１から３相交流電圧が供給されると、モータジェネレータＭＧ１は、モータとして動作しトルクを発生する。
【００４７】
一方、モータジェネレータＭＧ１がジェネレータとして動作するとき、インバータ回路１１は、フライホイールダイオード１１０ａ〜１１０ｆによって構成される整流回路で、モータジェネレータＭＧ１の発生する３相交流電圧を直流電圧に変換する。そして、変換された直流電圧によって高電圧側平滑用コンデンサ１０５が充電される。
【００４８】
制御回路１２は、ＩＧＢＴ１０２ａをオンし、高電圧側平滑用コンデンサ１０５からコイル１０１にエネルギーを蓄積させる。その後、ＩＧＢＴ１０２ａをオフし、コイル１０１に蓄積されたエネルギーを放出させる。このとき、コイル１０１は、ＩＧＢＴ１０２ａ、１０２ｂに接続される他端に対して、低電圧側平滑用コンデンサ１００に接続される一端が高電位となる。つまり、コイル１０１の一端が、高電圧側平滑用コンデンサ１０５の電圧より低くなる。ＩＧＢＴ１０２ａ、１０２ｂがともにオフ状態であるため、コイル１０１のエネルギーの放出に伴う電流は、フライホイールダイオード１０３ｂを介してバッテリＢ１に流れ、バッテリＢ１が充電される。以降、同様の動作が繰り返され、バッテリＢ１の電圧が所定電圧に保持される。
【００４９】
次に、図２及び図３を参照してＩＧＢＴの駆動動作について説明する。ここで、図３は、ＩＧＢＴの駆動動作を説明するためのタイムチャートである。ここでは、ＩＧＢＴ１０２ａ、１０２ｂ、１１０ａ〜１１０ｆのうち、ＩＧＢＴ１１０ｄの駆動動作について説明する。
【００５０】
図３においてｔ１のとき、図２に示すトランジスタ駆動回路１２２ｅは、外部から入力される駆動信号に基づいてＭＯＳＦＥＴ１２２ａをオンする。ゲート抵抗１２０によってＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに流れ出す電流が制限されるため、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲート電圧は徐々に上昇し回路用電源の電圧となる。ＩＧＢＴ１１０ｄは、ゲートに電圧が印加されることでオンし、コレクタ電流が流れる。その後、ｔ２のとき、トランジスタ駆動回路１２２ｅは、駆動信号に基づいてＭＯＳＦＥＴ１２２ａをオフするとともに、所定時間経過後のｔ３のとき、ＭＯＳＦＥＴ１２２ｂをオンする。ゲート抵抗１２１によってＩＧＢＴ１１０ｄのゲートから流れ出す電流が制限されるため、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲート電圧は徐々に下降し０Ｖとなる。ＩＧＢＴ１１０ｄは、ゲートに印加された電圧が放電して０Ｖとなることでオフし、コレクタ電流が遮断される。
【００５１】
その後、ｔ４のとき、トランジスタ駆動回路１２２ｅが駆動信号に基づいてＭＯＳＦＥＴ１２２ａをオンすることで、ＩＧＢＴ１１０ｄにコレクタ電流が流れる。しかし、ｔ５のとき、何らかの異常が発生してコレクタ電流が急激に上昇する。過電流判定回路１２２ｄは、電流センス抵抗１１２ｄの電圧に基づいてＩＧＢＴ１１０ｄのコレクタ電流が過電流状態であるか否かを判定している。コレクタ電流が過電流閾値を越えたｔ６のとき、過電流判定回路１２２ｄは、トランジスタ駆動回路１２２ｅに対して過電流信号を出力する。過電流信号が入力されると、トランジスタ駆動回路１２２ｅは、ＭＯＳＦＥＴ１２２ａをオフするとともに、所定時間経過後のｔ７のとき、ＭＯＳＦＥＴ１１２ｃをオンする。前述したように、ＭＯＳＦＥＴ１１２ｃのオン抵抗は、ＭＯＳＦＥＴ１２２ｂのオン抵抗とゲート抵抗１２１との合成抵抗の２倍以上となるように設定されている。そのため、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲート電圧は、ＭＯＳＦＥＴ１２２ｂによってゲート抵抗１２１を介して放電する場合に比べ緩やかに放電され下降して０Ｖとなる。これにより、ＩＧＢＴ１１０ｄをソフトシャットダウンすることができる。
【００５２】
次に、効果について説明する。第１実施形態によれば、ＭＯＳＦＥＴ１２２ｃの特性を利用してＩＧＢＴ１１０ｄのゲートから流れ出す電流を制御する。具体的には、ＭＯＳＦＥＴ１２２ｃのオン抵抗を利用してＩＧＢＴ１１０ｄのゲートから流れ出す電流を制御する。そのため、ソフトシャットダウンのための抵抗を別途設ける必要がなく、車両に搭載されたモータジェネレータ制御装置の部品点数を削減でき、コストを抑えることができる。
【００５３】
また、第１実施形態によれば、ＭＯＳＦＥＴ１１２ｃのオン抵抗は、ＭＯＳＦＥＴ１２２ｂのオン抵抗とゲート抵抗１２１との合成抵抗の２倍以上となるように設定されている。そのため、ＭＯＳＦＥＴ１２２ｂによってゲート抵抗１２１を介して放電する場合に比べ、確実に、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲート電圧を緩やかに放電することができる。
【００５４】
さらに、第１実施形態によれば、ＭＯＳＦＥＴ１１２ｃのオン抵抗は、チップ面積を調整することによって設定されている。そのため、ＭＯＳＦＥＴ１１２ｃのオン抵抗を確実に設定することができる。
【００５５】
加えて、第１実施形態によれば、ＭＯＳＦＥＴ１２２ａ〜１２２ｃは、ＩＧＢＴ駆動用ＩＣ１２２内に一体的に構成されている。そのため、ＩＣ化により、モータジェネレータ制御装置を小型化することができる。
【００５６】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態のモータジェネレータ制御装置について説明する。第２実施形態のモータジェネレータ制御装置は、第１実施形態のモータジェネレータ制御装置に対してＩＧＢＴ駆動用ＩＣ内の配線を変更したものである。
【００５７】
まず、図４を参照してＩＧＢＴの駆動回路部分の構成について説明する。ここで、図４は、第２実施形態におけるＩＧＢＴの駆動回路部分の回路図である。ここでは、第１実施形態のモータジェネレータ制御装置との相違部分であるＩＧＢＴの駆動回路部分の構成のみについて説明し、共通する部分については必要とされる箇所以外説明を省略する。
【００５８】
図４に示すように、制御回路２２は、ＩＧＢＴ２１０ｄの駆動回路部分として、ゲート抵抗２２０、２２１と、ＩＧＢＴ駆動用ＩＣ２２２とを備えている。ゲート抵抗２２０、２２１は、第１実施形態におけるゲート抵抗１２０、１２１と同一構成である。
【００５９】
ＩＧＢＴ駆動用ＩＣ２２２は、ＭＯＳＦＥＴ２２２ａ（第１スイッチング手段）、ＭＯＳＦＥＴ２２２ｂ（第２スイッチング手段）、ＭＯＳＦＥＴ２２２ｃと、過電流判定回路２２２ｄと、トランジスタ駆動回路２２２ｅとから構成されている。ＭＯＳＦＥＴ２２０ａ、２２０ｂ、過電流判定回路２２２ｄ及びトランジスタ駆動回路２２２ｅは、第１実施形態におけるＭＯＳＦＥＴ１２０ａ、１２０ｂ、過電流判定回路１２２ｄ及びトランジスタ駆動回路１２２ｅと同一構成である。
【００６０】
ＭＯＳＦＥＴ２２２ｃは、ＩＧＢＴ２１０ｄのコレクタ電流が過電流状態のときに、ＩＧＢＴ２１０ｄをソフトシャットダウンさせるトランジスタである。具体的には、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴである。ＭＯＳＦＥＴ２２２ｃのドレインは端子Ｔ２２を介してゲート抵抗２２１の一端に接続され、ソースは端子Ｔ２６を介して接地されている。また、ゲートはトランジスタ駆動回路２２２ｅに接続されている。ＭＯＳＦＥＴ２２２ｃは、ＭＯＳＦＥＴ２２２ｂによってゲート抵抗２２１を介して放電する場合に比べ緩やかに放電できるよう、オン抵抗が設定されている。具体的には、ＩＧＢＴ２１０ｄのゲートに印加された電圧を放電する際にゲートから流れ出す電流が、ＭＯＳＦＥＴ２２２ｂによってゲート抵抗２２１を介して放電する場合の１／２倍以下となるように設定されている。より具体的には、チップ面積を小さくすることにより、ＭＯＳＦＥＴ２２２ｃのオン抵抗とゲート抵抗２２１との合成抵抗が、ＭＯＳＦＥＴ２２２ｂのオン抵抗とゲート抵抗２２１との合成抵抗の２倍以上の数十Ω〜数百Ωとなるように設定されている。
【００６１】
なお、ゲート抵抗２２０、ＭＯＳＦＥＴ２２２ａ及びトランジスタ駆動回路２２２ｅが、本発明におけるオン駆動回路に相当する。また、ゲート抵抗２２１、ＭＯＳＦＥＴ２２２ｂ及びトランジスタ駆動回路２２２ｅが、本発明におけるオフ駆動回路に相当する。さらに、ＭＯＳＦＥＴ２２２ｃ及びトランジスタ駆動回路２２２ｅが、本発明におけるソフトシャットダウン回路に相当する。
【００６２】
次に、図４を参照して動作について説明する。ＩＧＢＴのコレクタ電流が過電流状態となったときの動作以外は、第１実施形態におけるモータジェネレータ制御装置と同一である。ここでは、ＩＧＢＴ２１０ｄのコレクタ電流が過電流状態となったときの動作についてのみ説明する。
【００６３】
図４において、トランジスタ駆動回路２２２ｅは、駆動信号に基づいてＭＯＳＦＥＴ２２２ａをオンし、ＩＧＢＴ２１０ｄにコレクタ電流が流れる。ＩＧＢＴ２１０ｄのコレクタ電流が過電流状態になると、過電流判定回路２２２ｄは、トランジスタ駆動回路２２２ｅに対して過電流信号を出力する。過電流信号が入力されると、トランジスタ駆動回路２２２ｅは、ＭＯＳＦＥＴ２２２ａをオフするとともに、所定時間経過後、ＭＯＳＦＥＴ２１２ｃをオンする。前述したように、ＭＯＳＦＥＴ２１２ｃのオン抵抗とゲート抵抗２２１の合成抵抗は、ＭＯＳＦＥＴ２２２ｂのオン抵抗とゲート抵抗２２１との合成抵抗の２倍以上となるように設定されている。そのため、ＩＧＢＴ２１０ｄのゲート電圧は、ＭＯＳＦＥＴ２２２ｂによってゲート抵抗２２１を介して放電する場合に比べ緩やかに放電され下降して０Ｖとなる。これにより、ＩＧＢＴ２１０ｄをソフトシャットダウンすることができる。
【００６４】
次に、効果について説明する。第２実施形態によれば、図４に示すように、第１実施形態におけるＩＧＢＴ駆動用ＩＣ１２２に対して、ＩＧＢＴ駆動用ＩＣ２２２の端子数を削減することができる。それに伴って、ＩＧＢＴ駆動用ＩＣ２２２の外部における配線パターンを削減することができるため、モータジェネレータ制御装置を小型化することができる。
【００６５】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態のモータジェネレータ制御装置について説明する。第３実施形態のモータジェネレータ制御装置は、第１実施形態のモータジェネレータ制御装置においてソフトシャットダウンに用いていたＭＯＳＦＥＴをバイポーラトランジスタに変更したものである。
【００６６】
まず、図５を参照してＩＧＢＴの駆動回路部分の構成について説明する。ここで、図５は、第３実施形態におけるＩＧＢＴの駆動回路部分の回路図である。ここでは、第１実施形態のモータジェネレータ制御装置との相違部分であるＩＧＢＴの駆動回路部分の構成のみについて説明し、共通する部分については必要とされる箇所以外説明を省略する。
【００６７】
図５に示すように、制御回路３２は、ＩＧＢＴ３１０ｄの駆動回路部分として、ゲート抵抗３２０、３２１と、ＩＧＢＴ駆動用ＩＣ３２２とを備えている。ゲート抵抗３２０、３２１は、第１実施形態におけるゲート抵抗１２０、１２１と同一構成である。
【００６８】
ＩＧＢＴ駆動用ＩＣ３２２は、ＭＯＳＦＥＴ３２２ａ（第１スイッチング手段）と、ＭＯＳＦＥＴ３２２ｂ（第２スイッチング手段）と、バイポーラトランジスタ３２２ｃ（トランジスタ）と、過電流判定回路３２２ｄと、トランジスタ駆動回路３２２ｅとから構成されている。ＭＯＳＦＥＴ３２０ａ、３２０ｂ及び過電流判定回路３２２ｄは、第１実施形態におけるＭＯＳＦＥＴ１２０ａ、１２０ｂ及び過電流判定回路１２２ｄと同一構成である。
【００６９】
バイポーラトランジスタ３２２ｃは、ＩＧＢＴ３１０ｄのコレクタ電流が過電流状態のときに、ＩＧＢＴ３１０ｄのゲートに印加された電圧を、ＭＯＳＦＥＴ３２２ｂによってゲート抵抗３２１を介して放電する場合に比べ緩やかに放電し、ＩＧＢＴ３１０ｄをソフトシャットダウンさせるトランジスタである。バイポーラトランジスタ３２２ｃは、ＭＯＳＦＥＴ３２２ｂによってゲート抵抗３２１を介して放電する場合に比べ緩やかに放電できるよう、電流増幅特性が設定されている。バイポーラトランジスタ３２２ｃのコレクタは、端子Ｔ３３を介してＩＧＢＴ３１０ｄのゲートに接続され、エミッタは端子Ｔ３６を介して接地されている。また、ベースはトランジスタ駆動回路３２２ｅに接続されている。
【００７０】
トランジスタ駆動回路３２２ｅは、外部から入力される駆動信号と過電流判定回路３２２ｄから入力される過電流信号とに基づいてＭＯＳＦＥＴ３２２ａ、３２２ｂ及びバイポーラトランジスタ３２２ｃを駆動する回路である。トランジスタ駆動回路３２２ｅは、駆動信号に基づいてＭＯＳＦＥＴ３２２ａをオンさせ、ゲート抵抗３２０を介してＩＧＢＴ３１０ｄのゲートに電圧を印加する。そして、駆動信号に基づいてＭＯＳＦＥＴ３２２ｂをオンさせ、ゲート抵抗３２１を介してＩＧＢＴ３１０ｄのゲートに印加された電圧を放電する。一方、過電流判定回路３２２ｄから過電流信号が入力された場合には、ＭＯＳＦＥＴ３２２ｂによってゲート抵抗３２１を介して放電する場合に比べ緩やかに放電できるよう、バイポーラトランジスタ３２２ｃ駆動する。具体的には、ＩＧＢＴ３１０ｄのゲートに印加された電圧を放電する際にゲートから流れ出す電流、つまり、バイポーラトランジスタ３２２ｃのコレクタ電流が、ＭＯＳＦＥＴ３２２ｂによってゲート抵抗３２１を介して放電する場合の１／２倍以下となるように、バイポーラトランジスタ３２２ｃのベース電流を調整する。トランジスタ駆動回路３２２ｅは、ＭＯＳＦＥＴ３２２ａ、３２２ｂのゲート及びバイポーラトランジスタ３２２ｃのベースにそれぞれ接続されている。また、過電流判定回路３２２ｄに接続されている。
【００７１】
なお、ゲート抵抗３２０、ＭＯＳＦＥＴ３２２ａ及びトランジスタ駆動回路３２２ｅが、本発明におけるオン駆動回路に相当する。また、ゲート抵抗３２１、ＭＯＳＦＥＴ３２２ｂ及びトランジスタ駆動回路３２２ｅが、本発明におけるオフ駆動回路に相当する。さらに、バイポーラトランジスタ３２２ｃ及びトランジスタ駆動回路３２２ｅが、本発明におけるソフトシャットダウン回路に相当する。
【００７２】
次に、図５を参照して動作について説明する。ＩＧＢＴのコレクタ電流が過電流状態となったときの動作以外は、第１実施形態におけるモータジェネレータ制御装置と同一である。ここでは、ＩＧＢＴ３１０ｄのコレクタ電流が過電流状態となったときの動作についてのみ説明する。
【００７３】
図５において、トランジスタ駆動回路３２２ｅは、駆動信号に基づいてＭＯＳＦＥＴ３２２ａをオンし、ＩＧＢＴ３１０ｄにコレクタ電流が流れる。ＩＧＢＴ３１０ｄのコレクタ電流が過電流状態になると、過電流判定回路３２２ｄは、トランジスタ駆動回路３２２ｅに対して過電流信号を出力する。過電流信号が入力されると、トランジスタ駆動回路３２２ｅは、ＭＯＳＦＥＴ３２２ａをオフする。そして、所定時間経過後、ＩＧＢＴ３１０ｄのゲートに印加された電圧を放電する際にゲートから流れ出す電流が、ＭＯＳＦＥＴ３２２ｂによってゲート抵抗３２１を介して放電する場合の１／２倍以下となるように、バイポーラトランジスタ３２２ｃのベース電流を調整する。そのため、ＩＧＢＴ３１０ｄのゲート電圧は、ＭＯＳＦＥＴ３２２ｂによってゲート抵抗３２１を介して放電する場合に比べ緩やかに放電され下降して０Ｖとなる。これにより、ＩＧＢＴ３１０ｄをソフトシャットダウンすることができる。
【００７４】
次に、効果について説明する。第３実施形態によれば、バイポーラトランジスタ３２２ｃの特性を利用してＩＧＢＴ３１０ｄのゲートから流れ出す電流を制御する。具体的には、バイポーラトランジスタ３２２ｃの電流増幅特性を利用してＩＧＢＴ３１０ｄのゲートから流れ出す電流を制御する。より具体的には、バイポーラトランジスタ３２２ｃとトランジスタ駆動回路３２２ｅとによってＩＧＢＴ３１０ｄのゲートから流れ出す電流を直接制御する。そのため、ソフトシャットダウンのための抵抗を別途設ける必要がなく、車両に搭載されたモータジェネレータ制御装置の部品点数を削減でき、コストを抑えることができる。
【００７５】
また、第３実施形態によれば、バイポーラトランジスタ３２２ｃのコレクタ電流が、ＭＯＳＦＥＴ３２２ｂによってゲート抵抗３２１を介して放電する場合の１／２倍以下となるように調整される。そのため、ＭＯＳＦＥＴ１２２ｂによってゲート抵抗１２１を介して放電する場合に比べ、確実に、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲート電圧を緩やかに放電することができる。
【００７６】
（第４実施形態）
次に、第４実施形態のモータジェネレータ制御装置について説明する。第４実施形態のモータジェネレータ制御装置は、第３実施形態のモータジェネレータ制御装置に対してＩＧＢＴ駆動用ＩＣ内の配線を変更したものである。
【００７７】
まず、図６を参照してＩＧＢＴの駆動回路部分の構成について説明する。ここで、図６は、第４実施形態におけるＩＧＢＴの駆動回路部分の回路図である。ここでは、第３実施形態のモータジェネレータ制御装置との相違部分であるＩＧＢＴの駆動回路部分の構成のみについて説明し、共通する部分については必要とされる箇所以外説明を省略する。
【００７８】
図６に示すように、制御回路４２は、ＩＧＢＴ４１０ｄの駆動回路部分として、ゲート抵抗４２０、４２１と、ＩＧＢＴ駆動用ＩＣ４２２とを備えている。ゲート抵抗４２０、４２１は、第３実施形態におけるゲート抵抗３２０、３２１と同一構成である。
【００７９】
ＩＧＢＴ駆動用ＩＣ４２２は、ＭＯＳＦＥＴ４２２ａ（第１スイッチング手段）と、ＭＯＳＦＥＴ４２２ｂ（第２スイッチング手段）と、バイポーラトランジスタ４２２ｃ（トランジスタ）と、過電流判定回路４２２ｄと、トランジスタ駆動回路４２２ｅとから構成されている。ＭＯＳＦＥＴ４２０ａ、４２０ｂ、過電流判定回路４２２ｄ及びトランジスタ駆動回路４２２ｅは、第３実施形態におけるＭＯＳＦＥＴ３２０ａ、３２０ｂ、過電流判定回路３２２ｄ及びトランジスタ駆動回路３２２ｅと同一構成である。
【００８０】
バイポーラトランジスタ４２２ｃは、ＩＧＢＴ４１０ｄのコレクタ電流が過電流状態のときに、ＩＧＢＴ４１０ｄをソフトシャットダウンさせるトランジスタである。バイポーラトランジスタ４２２ｃは、ＭＯＳＦＥＴ４２２ｂによってゲート抵抗４２１を介して放電する場合に比べ緩やかに放電できるよう、電流増幅特性が設定されている。バイポーラトランジスタ４２２ｃのコレクタは、端子Ｔ４２を介してゲート抵抗４２１に接続され、エミッタは端子Ｔ４６を介して接地されている。また、ベースはトランジスタ駆動回路４２２ｅに接続されている。
【００８１】
なお、ゲート抵抗４２０、ＭＯＳＦＥＴ４２２ａ及びトランジスタ駆動回路４２２ｅが、本発明におけるオン駆動回路に相当する。また、ゲート抵抗４２１、ＭＯＳＦＥＴ４２２ｂ及びトランジスタ駆動回路４２２ｅが、本発明におけるオフ駆動回路に相当する。さらに、バイポーラトランジスタ４２２ｃ及びトランジスタ駆動回路４２２ｅが、本発明におけるソフトシャットダウン回路に相当する。
【００８２】
動作については、第３実施形態におけるモータジェネレータ制御装置と同一であるため、説明を省略する。
【００８３】
次に、効果について説明する。第４実施形態によれば、図７に示すように、第３実施形態におけるＩＧＢＴ駆動用ＩＣ３２２に対して、ＩＧＢＴ駆動用ＩＣ４２２の端子数を削減することができる。それに伴って、ＩＧＢＴ駆動用ＩＣ４２２の外部における配線パターンを削減することができるため、モータジェネレータ制御装置を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】第１実施形態におけるモータジェネレータ制御装置の回路図である。
【図２】制御回路内に構成されるＩＧＢＴの駆動回路部分の回路図である。
【図３】ＩＧＢＴの駆動動作を説明するためのタイムチャートである。
【図４】第２実施形態におけるＩＧＢＴの駆動回路部分の回路図である。
【図５】第３実施形態におけるＩＧＢＴの駆動回路部分の回路図である。
【図６】第４実施形態におけるＩＧＢＴの駆動回路部分の回路図である。
【符号の説明】
【００８５】
１・・・モータジェネレータ制御装置（電力変換装置）、１０・・・コンバータ回路、１００・・・低圧側平滑用コンデンサ、１０１・・・コイル、１０２ａ、１０２ｂ・・・ＩＧＢＴ、１０３ａ、１０３ｂ・・・フライホイールダイオード、１０４ａ、１０４ｂ・・・電流センス抵抗、１０５・・・高圧側平滑用コンデンサ、１１・・・インバータ回路、１１０ａ〜１１０ｆ、２２０ｄ、３２０ｄ、４２０ｄ・・・ＩＧＢＴ、１１１ａ〜１１１ｆ・・・フライホイールダイオード、１１２ａ〜１１２ｆ、２１２ｄ、３１２ｄ、４１２ｄ・・・電流センス抵抗、１２、２２、３２、４２・・・制御回路、１２０、２２０、３２０、４２０・・・ゲート抵抗（オン駆動回路）、１２１、２２１、３２１、４２１・・・ゲート抵抗（オフ駆動回路）、１２２、２２２、３２２、４２２・・・ＩＧＢＴ駆動用ＩＣ、１２２ａ、２２２ａ、３２２ａ、４２２ａ・・・ＭＯＳＦＥＴ（オン駆動回路、第１スイッチ手段）、１２２ｂ、２２２ｂ、３２２ｂ、４２２ｂ・・・ＭＯＳＦＥＴ（オフ駆動回路、第２スイッチ手段）、１２２ｃ、２２２ｃ・・・ＭＯＳＦＥＴ（ソフトシャットダウン回路、トランジスタ）、１２２ｄ、２２２ｄ、３２２ｄ、４２２ｄ・・・過電流判定回路、１２２ｅ、２２２ｅ、３２２ｅ、４２２ｅ・・・トランジスタ駆動回路（オン駆動回路、オフ駆動回路、ソフトシャットダウン回路）、３２２ｃ、４２２ｃ・・・バイポーラトランジスタ（ソフトシャットダウン回路、トランジスタ）、Ｔ１０〜Ｔ１６、Ｔ２０〜Ｔ２２、Ｔ２４〜Ｔ２６、Ｔ３０〜Ｔ３６、Ｔ４０〜Ｔ４２、Ｔ４４〜Ｔ４６・・・端子、Ｂ１・・・バッテリ、ＭＧ１・・・モータジェネレータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング素子の制御端子に接続され、前記スイッチング素子の前記制御端子に電圧を印加して前記スイッチング素子をオンさせるオン駆動回路と、
前記スイッチング素子の前記制御端子に接続され、前記スイッチング素子の前記制御端子に印加された電圧を放電して前記スイッチング素子をオフさせるオフ駆動回路と、
前記スイッチング素子の前記制御端子に接続されるトランジスタを有し、異常時に、前記トランジスタの特性を利用して前記スイッチング素子の前記制御端子から流れる電流を制御することで、前記スイッチング素子の前記制御端子に印加された電圧を前記オフ駆動回路に比べ緩やかに放電して前記スイッチング素子をソフトシャットダウンさせるソフトシャットダウン回路と、
を有することを特徴とするスイッチング素子駆動装置。
【請求項２】
前記トランジスタは、電界効果トランジスタであり、
前記ソフトシャットダウン回路は、前記電界効果トランジスタのオン抵抗を利用して前記スイッチング素子の前記制御端子から流れる電流を制御することを特徴とする請求項１に記載のスイッチング素子駆動装置。
【請求項３】
前記電界効果トランジスタのオン抵抗は、前記電界効果トランジスタによって前記スイッチング素子の前記制御端子から流れる電流が、前記オフ駆動回路によって前記スイッチング素子の前記制御端子から流れる電流の１／２倍以下となるように設定されていることを特徴とする請求項２に記載のスイッチング素子駆動装置。
【請求項４】
前記電界効果トランジスタのオン抵抗は、前記電界効果トランジスタのチップ面積を調整することによって設定されていることを特徴とする請求項３に記載のスイッチング素子駆動装置。
【請求項５】
前記トランジスタは、バイポーラトランジスタであり、
前記ソフトシャットダウン回路は、前記バイポーラトランジスタの電流増幅特性を利用して前記スイッチング素子の前記制御端子から流れる電流を制御することを特徴とする請求項１に記載のスイッチング素子駆動装置。
【請求項６】
前記ソフトシャットダウン回路は、前記スイッチング素子の前記制御端子から流れる電流が、前記オフ駆動回路によって前記スイッチング素子の前記制御端子から流れる電流の１／２倍以下となるように前記バイポーラトランジスタのベース電流を調整することを特徴とする請求項５に記載のスイッチング素子駆動装置。
【請求項７】
前記オン駆動回路は、前記スイッチング素子の前記制御端子に接続され、前記スイッチング素子の制御端子に電圧を印加する第１スイッチング手段を有し、
前記オフ駆動回路は、前記スイッチング素子の前記制御端子に接続され、前記スイッチング素子の前記制御端子に印加された電圧を放電する第２スイッチング手段を有し、
前記第１スイッチング手段、前記第２スイッチング手段及び前記トランジスタは、ＩＣ内部に一体的に構成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のスイッチング素子駆動装置。
【請求項８】
前記第２スイッチング手段と前記トランジスタは、前記ＩＣ内部で接続され、共通接続点が前記ＩＣ外部で前記スイッチング素子の前記制御端子に接続されることを特徴とする請求項７に記載のスイッチング素子駆動装置。
【請求項９】
車両に搭載された電力変換装置を構成するスイッチング素子を駆動することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のスイッチング素子駆動装置。
【請求項１】
スイッチング素子の制御端子に接続され、前記スイッチング素子の前記制御端子に電圧を印加して前記スイッチング素子をオンさせるオン駆動回路と、
前記スイッチング素子の前記制御端子に接続され、前記スイッチング素子の前記制御端子に印加された電圧を放電して前記スイッチング素子をオフさせるオフ駆動回路と、
前記スイッチング素子の前記制御端子に接続されるトランジスタを有し、異常時に、前記トランジスタの特性を利用して前記スイッチング素子の前記制御端子から流れる電流を制御することで、前記スイッチング素子の前記制御端子に印加された電圧を前記オフ駆動回路に比べ緩やかに放電して前記スイッチング素子をソフトシャットダウンさせるソフトシャットダウン回路と、
を有することを特徴とするスイッチング素子駆動装置。
【請求項２】
前記トランジスタは、電界効果トランジスタであり、
前記ソフトシャットダウン回路は、前記電界効果トランジスタのオン抵抗を利用して前記スイッチング素子の前記制御端子から流れる電流を制御することを特徴とする請求項１に記載のスイッチング素子駆動装置。
【請求項３】
前記電界効果トランジスタのオン抵抗は、前記電界効果トランジスタによって前記スイッチング素子の前記制御端子から流れる電流が、前記オフ駆動回路によって前記スイッチング素子の前記制御端子から流れる電流の１／２倍以下となるように設定されていることを特徴とする請求項２に記載のスイッチング素子駆動装置。
【請求項４】
前記電界効果トランジスタのオン抵抗は、前記電界効果トランジスタのチップ面積を調整することによって設定されていることを特徴とする請求項３に記載のスイッチング素子駆動装置。
【請求項５】
前記トランジスタは、バイポーラトランジスタであり、
前記ソフトシャットダウン回路は、前記バイポーラトランジスタの電流増幅特性を利用して前記スイッチング素子の前記制御端子から流れる電流を制御することを特徴とする請求項１に記載のスイッチング素子駆動装置。
【請求項６】
前記ソフトシャットダウン回路は、前記スイッチング素子の前記制御端子から流れる電流が、前記オフ駆動回路によって前記スイッチング素子の前記制御端子から流れる電流の１／２倍以下となるように前記バイポーラトランジスタのベース電流を調整することを特徴とする請求項５に記載のスイッチング素子駆動装置。
【請求項７】
前記オン駆動回路は、前記スイッチング素子の前記制御端子に接続され、前記スイッチング素子の制御端子に電圧を印加する第１スイッチング手段を有し、
前記オフ駆動回路は、前記スイッチング素子の前記制御端子に接続され、前記スイッチング素子の前記制御端子に印加された電圧を放電する第２スイッチング手段を有し、
前記第１スイッチング手段、前記第２スイッチング手段及び前記トランジスタは、ＩＣ内部に一体的に構成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のスイッチング素子駆動装置。
【請求項８】
前記第２スイッチング手段と前記トランジスタは、前記ＩＣ内部で接続され、共通接続点が前記ＩＣ外部で前記スイッチング素子の前記制御端子に接続されることを特徴とする請求項７に記載のスイッチング素子駆動装置。
【請求項９】
車両に搭載された電力変換装置を構成するスイッチング素子を駆動することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のスイッチング素子駆動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−６２９３４（Ｐ２０１０−６２９３４Ａ）
【公開日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２２７２５４（Ｐ２００８−２２７２５４）
【出願日】平成２０年９月４日（２００８．９．４）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月４日（２００８．９．４）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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