JP5786392B2 - スイッチング素子の駆動回路 - Google Patents

Description

本発明は、電圧制御形のスイッチング素子を駆動対象スイッチング素子とするスイッチング素子の駆動回路に関する。

この種の駆動回路としては、例えば下記特許文献１に見られるように、駆動対象スイッチング素子（ＩＧＢＴ）の異常を検出するものも知られている。詳しくは、まず、ＩＧＢＴのゲート電流を検出し、検出されたゲート電流の立ち上がり信号からオン相当の時間を求める。そして、ＩＧＢＴをオン状態又はオフ状態とするためのゲート指令信号と、上記オン相当時間とを比較して両者の不一致を検出することで、ＩＧＢＴのゲート及びエミッタ間のショート異常を検出する。

特許第４４３４５１０号公報

ところで、駆動対象スイッチング素子自体の異常のみならず、駆動対象スイッチング素子の充電経路の異常を含む異常（以下、駆動対象スイッチング素子の駆動異常）の有無を適切に判断することが望まれる。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、駆動対象スイッチング素子の駆動異常の有無を適切に判断することのできるスイッチング素子の駆動回路を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。

第１の発明は、電圧制御形のスイッチング素子を駆動対象スイッチング素子とするスイッチング素子の駆動回路において、前記スイッチング素子の開閉制御端子の充電経路を流通する電流を一定値に制御する定電流制御を行う定電流制御手段と、前記定電流制御の実行が指示される状況下において、前記充電経路を流通する電流が所定の閾値を跨ぐことによって定まる時間と、基準となる時間とのずれに基づき、前記駆動対象スイッチング素子の駆動異常の有無を判断する異常判断処理を行う異常判断手段とを備えることを特徴とする。

上記発明では、上記定電流制御によって駆動対象スイッチング素子の開閉制御端子の印加電圧を調節している。ここで、駆動対象スイッチング素子の充電経路及び駆動対象スイッチング素子自体の異常を含む異常（以下、駆動対象スイッチング素子の駆動異常）が生じると、定電流制御の実行が指示される状況下、充電経路を流通する電流が所定の閾値を跨ぐことによって定まる時間が、当初想定された時間から大きくずれる事態が生じ得る。

この点に鑑み、上記発明では、充電経路を流通する電流が所定の閾値を跨ぐことによって定まる時間と、基準となる時間とのずれに基づき、駆動対象スイッチング素子の駆動異常の有無を適切に判断することができる。

なお、上記定電流制御手段としては、上記充電経路に設けられた定電流用抵抗体と、上記定電流用抵抗体と直列接続された定電流用スイッチング素子と、上記定電流用スイッチング素子の開閉制御端子を操作する操作手段とを備え、上記操作手段によって上記定電流用スイッチング素子の開閉制御端子を操作することで、上記定電流用抵抗体の電圧降下量を目標値とするものを採用することができる。

第２の発明は、第１の発明において、前記異常判断手段は、前記異常判断処理として、前記定電流制御によって前記充電経路を電流が流通する時間が規定範囲外になると判断されたことに基づき、前記駆動異常が生じている旨判断する処理を行うことを特徴とする。

駆動対象スイッチング素子の駆動異常が生じると、定電流制御によって充電経路における電流の流通が開始されてから終了するまでの時間が、過度に長くなったり、過度に短くなったりする等、当初想定された時間から大きくずれる事態が生じ得る。この点に鑑み、上記発明では、定電流制御によって充電経路に電流が流通する時間が規定範囲外になると判断されたことに基づき、駆動対象スイッチング素子の駆動異常が生じている旨判断する。

第３の発明は、第２の発明において、前記異常判断手段は、前記異常判断処理として、前記定電流制御によって前記充電経路を電流が流通する時間が下限時間未満であると判断されたことに基づき、前記駆動異常が生じている旨判断する処理を行うことを特徴とする。

上記発明によれば、定電流制御によって充電経路における電流の流通が開始されてから終了するまでの時間が過度に短くなるような上記駆動異常が生じている旨を判断することができる。

第４の発明は、第２の発明において、前記異常判断手段は、前記異常判断処理として、前記定電流制御によって前記充電経路を電流が流通する時間が上限時間を上回ると判断されたことに基づき、前記駆動異常が生じている旨判断する処理を行うことを特徴とする。

上記発明によれば、定電流制御によって充電経路における電流の流通が開始されてから終了するまでの時間が過度に長くなるような上記駆動異常が生じている旨を判断することができる。

第５の発明は、第１〜４のいずれか１つの発明において、前記異常判断手段は、前記異常判断処理として、前記定電流制御の開始が指示されてから、前記充電経路における電流の流通が開始されるまでの時間が規定時間を上回ると判断されたことに基づき、前記駆動異常が生じている旨判断する処理を行うことを特徴とする。

スイッチング素子の駆動回路のうち定電流制御を行う部分に異常が生じると、定電流制御の開始が指示されてから、充電経路における電流の流通が開始されるまでの時間が、当初想定された時間よりも過度に長くなる事態が生じ得る。この点に鑑み、上記発明では、上記電流の流通が開始されるまでの時間が規定時間を上回ると判断されたことに基づき、駆動対象スイッチング素子の駆動異常が生じている旨判断する。

第６の発明は、第１〜５のいずれか１つの発明において、前記異常判断手段によって前記駆動異常が生じている旨判断された場合、前記駆動対象スイッチング素子をオフ状態とするフェール手段を更に備えることを特徴とする。

上記発明では、駆動対象スイッチング素子の駆動異常に起因して、駆動対象スイッチング素子自体やスイッチング素子の駆動回路の信頼性が低下する事態の発生を抑制することができる。

ちなみに、上記駆動対象スイッチング素子が、回転機を直流電源の正極側に接続する高電位側スイッチング素子及び上記回転機を上記直流電源の負極側に接続する低電位側スイッチング素子の直列接続体のうちいずれかのスイッチング素子である場合、上記発明によれば、これら双方の駆動対象スイッチング素子がオン状態とされ、直流電源が短絡される事態の発生を抑制することができる。これにより、駆動対象スイッチング素子や、その他の素子等の信頼性が低下する事態の発生を好適に抑制することができる。

第７の発明は、第６の発明において、前記駆動対象スイッチング素子の開閉制御端子と該駆動対象スイッチング素子をオフ状態とする電位を有する部材との間を接続する放電経路、前記駆動異常が生じている旨判断されていない場合に外部からの操作信号に応じて前記放電経路を開閉する放電用スイッチング素子、前記開閉制御端子と該駆動対象スイッチング素子をオフ状態とする電位を有する部材との間を接続するオフ用経路、及び該オフ用経路を開閉するオフ保持用スイッチング素子を備え、前記フェール手段は、前記駆動異常が生じている旨判断された場合、前記オフ保持用スイッチング素子をオン状態とすることを特徴とする。

上記発明では、例えば放電用スイッチング素子をオフ状態とすることができなくなるような上記駆動異常が生じる場合であっても、オフ保持用スイッチング素子をオフ状態とすることで、駆動対象スイッチング素子をオフ状態とさせることができる。

第８の発明は、第１〜７のいずれか１つの発明において、前記駆動異常が生じている旨判断された場合、その旨を通知する通知手段を更に備えることを特徴とする。

一実施形態にかかるシステム構成図。 同実施形態にかかるドライブユニットの回路構成を示す回路図。 同実施形態にかかる異常判断処理の手順を示すフローチャート。 同実施形態にかかる異常時における定電流制御の一例を示すタイムチャート。 同実施形態にかかる異常時における定電流制御の一例を示すタイムチャート。

以下、本発明にかかるスイッチング素子の駆動回路を、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回路に適用した一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１に、本実施形態にかかる制御システムの全体構成を示す。

図示されるように、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及び昇圧コンバータＣＮＶを介して高電圧バッテリ１２に接続されている。ここで、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とを備えて構成されている。詳しくは、昇圧コンバータＣＮＶは、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構成されており、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。

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。

なお、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、互いに絶縁されており、これらの間の信号の授受は、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。

図２に、上記ドライブユニットＤＵの構成を示す。

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と、端子電圧Ｖｏｍ（例えば１５Ｖ）の電源２２とを備えている。

電源２２は、定電流用抵抗体２４と、ＰチャネルＭＯＳ電界効果トランジスタ（定電流用スイッチング素子２６）との直列接続体を介して、ドライブＩＣ２０の端子Ｔ１に接続されている。端子Ｔ１は、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。なお、以降、電源２２からスイッチング素子Ｓ＊＃のゲートまでの電気経路を「充電経路」と称すこととする。

スイッチング素子Ｓ＊＃のゲートは、さらに、放電用抵抗体２８、端子Ｔ２及び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）を介して、端子Ｔ３に接続されている。端子Ｔ３は、スイッチング素子Ｓ＊＃の出力端子（エミッタ）に接続されている。なお、スイッチング素子Ｓ＊＃のゲート及びエミッタ間には、コンデンサ３２が接続されている。

上記定電流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３４によって操作される。詳しくは、駆動制御部３４は、端子Ｔ４を介して入力される上記操作信号ｇ＊＃に基づき、定電流用スイッチング素子２６及び放電用スイッチング素子３０を相補的にオン・オフすることでスイッチング素子Ｓ＊＃を駆動させる。すなわち、操作信号ｇ＊＃がオン操作指令となることで、定電流用スイッチング素子２６をオン状態として且つ放電用スイッチング素子３０をオフ状態とし、操作信号ｇ＊＃がオフ操作指令となることで、定電流用スイッチング素子２６をオフ状態として且つ放電用スイッチング素子３０をオン状態とする。

ここで、本実施形態では、スイッチング素子Ｓ＊＃のゲートの充電処理を定電流制御によって行う。定電流制御は、定電流用抵抗体２４の電圧降下量をその目標値（例えば１Ｖ）とすべく、定電流用スイッチング素子２６のゲートの電圧を操作するものである。これにより、スイッチング素子Ｓ＊＃のゲートの充電電流を一定値に制御する。

このように、本実施形態では、スイッチング素子Ｓ＊＃のゲートの充電処理を定電流制御によって行っている。一方、ゲートの放電処理を、放電用抵抗体２８を介してゲート及びエミッタ間を接続することで、放電用抵抗体２８によって放電電流を制限しつつ行う。

ちなみに、定電流制御の制御性は、スイッチング素子Ｓ＊＃のゲート及びエミッタ間電圧（ゲート電圧Ｖｇｅ）が上昇することで低下する。このため、本実施形態では、スイッチング素子Ｓ＊＃が正常に駆動される場合の電流Ｉｃの最大値Ｉｍａｘを飽和電流とするゲート電圧（最大電圧Ｖｍａｘ）までは定電流制御の制御性が低下しないように、電源２２の電圧Ｖｏｍ（最終的なゲート印加電圧）を、定電流用抵抗体２４における電圧降下量Ｒ・Ｉｃと、定電流用スイッチング素子２６における電圧降下量Ｖｄｓと、最大電圧Ｖｍａｘとの和以上の値として設定している。

上記ドライブユニットＤＵは、さらに、スイッチング素子Ｓ＊＃のゲート及びエミッタ間を短絡するためのＮチャネルＭＯＳ型電界効果トランジスタ（オフ保持用スイッチング素子３６）を備えている。オフ保持用スイッチング素子３６は、スイッチング素子Ｓ＊＃のゲート及びエミッタ間を低抵抗にて接続すべく、スイッチング素子Ｓ＊＃に極力近接して設けられている。そして、スイッチング素子Ｓ＊＃のゲート及びエミッタ間を接続させる経路のうち、オフ保持用スイッチング素子３６を備えるオフ用経路のインピーダンスは、放電用抵抗体２８を備える経路のインピーダンスよりも低くなるように設定されている。これは、上記操作信号ｇ＊＃に応じてスイッチング素子Ｓ＊＃がオフ状態とされている際、スイッチング素子Ｓ＊＃の入力端子（コレクタ）や出力端子（エミッタ）とゲートとの間の寄生容量を介してゲートに高周波ノイズが重畳することで、スイッチング素子Ｓ＊＃が誤ってオン状態となることを回避するためのものである。

上記オフ保持用スイッチング素子３６のゲートは、端子Ｔ５及びＯＲ回路３８を介してドライブＩＣ２０内のオフ保持回路４０によって操作される。オフ保持回路４０は、端子Ｔ１に印加される電圧に基づき、スイッチング素子Ｓ＊＃のゲート電圧をモニタし、この電圧が所定電圧となることで、オフ保持用スイッチング素子３６をオン操作する処理を行うものである。また、駆動制御部３４から放電用スイッチング素子３０のゲートに出力される信号をモニタし、放電用スイッチング素子３０がオフ操作されることに同期してオフ保持用スイッチング素子３６をオフ操作する処理を行うものでもある。

上記ドライブＩＣ２０は、さらに、スイッチング素子Ｓ＊＃を正常に駆動することができない異常（駆動異常）の有無を判断する異常判断部４２を備えている。異常判断部４２は、定電流用抵抗体２４を流れる電流Ｉｃに基づき、駆動異常の有無を判断する。詳しくは、異常判断部４２は、定電流用抵抗体２４における電圧降下量に基づき定電流用抵抗体２４を流れる電流Ｉｃを算出し、算出された電流Ｉｃに基づき、駆動異常の有無を判断する。

そして、異常判断部４２は、駆動異常があると判断した場合、論理「Ｈ」のフェール信号ＦＬを出力するフェールセーフ処理を行う。フェール信号ＦＬは、スイッチング素子Ｓ＊＃を強制的にオフ状態とすべく、上記ＯＲ回路３８を介してオフ保持用スイッチング素子３６をオン操作したり、定電流用スイッチング素子２６及び放電用スイッチング素子３０の駆動を停止させるべく、駆動制御部３４に指令したりする信号である。

なお、フェール信号ＦＬは、端子Ｔ６を介して低電圧システム（制御装置１８）に出力される。これにより、制御装置１８側で駆動異常が生じたことを把握することができ、ひいては制御装置１８からユーザにその旨を通知することができる。また、フェール信号ＦＬによって、先の図１に示すフェール処理部１４ａでは、インバータＩＮＶや昇圧コンバータＣＮＶをシャットダウンする。ちなみに、フェール処理部１４ａの構成は、例えば特開２００９−６０３５８号公報の図３に記載のものとすればよい。

図３に、本実施形態にかかる異常判断部４２による異常判断処理の手順を示す。この処理は、例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ１０において、操作信号ｇ＊＃がオフ操作指令からオン操作指令に切り替わったところであるか否かを判断する。この処理は、定電流制御の開始が指示されてからの経過時間を計時するための始点となる規定のタイミングを定めるためのものである。

ステップＳ１０において肯定判断された場合には、ステップＳ１２に進み、定電流制御の開始が指示されてから、充電経路における電流の流通が開始されるまでの経過時間を計時するタイマＴＡによって、計時を開始する。

続くステップＳ１４では、タイマＴＡが規定時間Ｔαを上回るか否かを判断する。ここでは、タイマＴＡが規定時間Ｔαを上回ると判断された場合、駆動異常が生じている旨判断する。

ここで、本ステップにおいて肯定判断される状況としては、例えば、ドライブＩＣ２０の端子Ｔ４から駆動制御部３４までの電気経路等に何らかの異常が生じることで、オン操作指令が端子Ｔ４に入力されてから、定電流用スイッチング素子２６がオン状態とされるまでの時間が遅延する状況が挙げられる。また、定電流用スイッチング素子２６の常時閉となるオープン異常が生じる状況も挙げられる。

なお、上記規定時間Ｔαは、例えば、駆動異常が生じていない状況下において、定電流制御の開始が指示されてから充電経路における電流の流通が開始されるまでに想定される時間の最大値よりもやや長い時間として設定すればよい。

ステップＳ１４において否定判断された場合には、ステップＳ１６に進み、充電経路を流れる電流Ｉｃが規定電流Ｉｔｈ以上になったところであるか否か、すなわち充電経路を流れる電流Ｉｃが規定電流Ｉｔｈを下から上に跨ぐ状況であるか否かを判断する。この処理は、上記ステップＳ１４において説明した駆動異常が生じていないか否かを判断したり、定電流制御によって充電経路における電流の流通が開始されてからの経過時間を計時するための始点となる規定のタイミングを定めたりするための処理である。なお、規定電流Ｉｔｈは、例えば、充電経路における電流の流通開始を把握可能なように極小さい値（固定値）に設定される。

ステップＳ１６において否定判断された場合には、上記ステップＳ１４に戻る。

一方、上記ステップＳ１６において肯定判断された場合には、タイマＴＡをリセットし、ステップＳ１８において、充電経路における電流の流通が開始されてからの経過時間を計時するタイマＴＢによって、計時を開始する。

続くステップＳ２０では、タイマＴＢが上限時間ＴＬを上回るか否かを判断する。ここでは、タイマＴＢが上限時間ＴＬを上回ったと判断された場合、駆動異常が生じている旨判断する。

ここで、本ステップにおいて肯定判断される状況、すなわち定電流制御によって充電経路を電流が流れる時間が過度に長くなる異常としては、例えば、スイッチング素子Ｓ＊＃のゲート及びエミッタ間のショート異常が生じたり、放電用スイッチング素子３０のショート異常が生じたり、定電流用抵抗体２４の経年劣化によって抵抗値が過度に大きくなったりする状況が挙げられる。

ちなみに、上限時間ＴＬは、スイッチング素子Ｓ＊＃をオフ状態とすることができなくなる異常が生じる場合であっても、後述するフェールセーフ処理によって、高電位側のスイッチング素子Ｓ＊ｐと低電位側のスイッチング素子Ｓ＊ｎとの双方が同時にオン状態とされる事態を回避可能な時間として設定される。具体的には、例えば、オン操作指令が出力されると想定される時間の最小値として上限時間ＴＬが設定される。

ステップＳ２０において否定判断された場合には、ステップＳ２２に進み、充電経路を流れる電流Ｉｃが規定電流Ｉｔｈ未満になったところであるか否か、すなわち充電経路を流れる電流Ｉｃが規定電流Ｉｔｈを上から下に跨ぐ状況であるか否かを判断する。この処理は、定電流制御による充電経路における電流の流通が終了したか否かを判断するためのものである。

ステップＳ２２において否定判断された場合には、上記ステップＳ２０に戻る。

一方、上記ステップＳ２２において肯定判断された場合には、定電流制御による充電経路における電流の流通が終了したと判断し、ステップＳ２４に進む。ステップＳ２４では、タイマＴＢが、上限時間ＴＬよりも短い下限時間ＴＳ未満であるか否かを判断する。ここでは、タイマＴＢが下限時間ＴＳ未満であると判断された場合、駆動異常が生じている旨判断する。

ここで、本ステップにおいて肯定判断される状況、すなわち定電流制御によって充電経路を電流が流れる時間が過度に短くなる異常としては、例えば、定電流用スイッチング素子２６のショート異常が生じたり、定電流用抵抗体２４の経年劣化によって抵抗値が過度に小さくなる異常が生じたりする状況が挙げられる。

ちなみに、ステップＳ２４において否定判断された場合、タイマＴＢをリセットする。

上記ステップＳ１４において肯定判断された場合には、タイマＴＡをリセットする。一方、上記ステップＳ２０やステップＳ２４において肯定判断された場合には、タイマＴＢをリセットする。そして、これら処理が完了した場合、駆動異常が生じている旨判断し、ステップＳ２６においてフェールセーフ処理を行う。これにより、オフ保持用スイッチング素子３６をオン操作してスイッチング素子Ｓ＊＃を強制的にオフ状態とさせたり、制御装置１８からユーザにその旨を通知したりする。

なお、上記ステップＳ１０、Ｓ２４において否定判断された場合や、ステップＳ２６の処理が完了した場合には、この一連の処理を一旦終了する。

図４に、定電流制御の一例を示す。詳しくは、図４（ａ）に、操作信号ｇ＊＃の推移を示し、図４（ｂ）に、充電経路を流れる電流Ｉｃ（定電流用抵抗体２４における電圧降下量からの換算値）の推移を示し、図４（ｃ）に、ゲート電圧Ｖｇｅの推移を示す。

まず、図４（Ａ）を用いて、駆動異常が生じていない正常時における定電流制御について説明する。

図示される例では、時刻ｔ１において、操作信号ｇ＊＃がオフ操作指令からオン操作指令へと切り替えられることで、定電流制御の開始が指示されてゲート電圧Ｖｇｅが漸増を開始する。そしてその後、時刻ｔ４において定電流制御による充電経路の電流の流通が終了する。なお、その後、操作信号ｇ＊＃がオン操作指令からオフ操作指令へと切り替えられる時刻ｔ５において、定電流用スイッチング素子２６がオフ状態とされ、放電用スイッチング素子３０がオン状態とされることで、ゲート電圧Ｖｇｅの放電が開始される。

次に、同図（Ｂ）を用いて、操作信号ｇ＊＃としてオン操作指令が端子Ｔ４に入力されてから、定電流用スイッチング素子２６がオン状態とされるまでの時間が遅延する異常が生じる場合における定電流制御について説明する。

図示されるように、異常判断処理を行わない従来技術では、時刻ｔ１において定電流制御の開始が指示されるものの、充電経路における電流Ｉｃの流通が遅延し、その後時刻ｔ３において電流Ｉｃの流通が開始される。

これに対し、異常判断処理が行われる本実施形態では、定電流制御の開始が指示されてからの経過時間ＴＡが規定時間Ｔαを上回ると判断される時刻ｔ２において、フェールセーフ処理によってフェール信号ＦＬが出力される。これにより、駆動異常が生じた状態で継続して車両が使用される事態の発生を抑制することができる。

続いて、図５にも、定電流制御の一例を示す。詳しくは、図５（Ａ）は、先の図４（Ａ）と同一のものである。また、図５（Ｂ）及び図５（Ｃ）のそれぞれは、先の図４（Ｂ）に対応している。

まず、図５（Ｂ）を用いて、スイッチング素子Ｓ＊＃のゲート及びエミッタ間のショート異常が生じた場合における定電流制御について説明する。

図示される例では、時刻ｔ１において定電流制御によって充電経路における電流の流通が開始されるものの、上記ショート異常が生じているため、ゲート電圧Ｖｇｅが上昇しない。このため、定電流制御が実行される時間が過度に長くなり、充電経路における電流の流通が開始されたと判断されてからの経過時間ＴＢが上限時間ＴＬを上回ると判断される時刻ｔ４において、フェールセーフ処理によってフェール信号ＦＬが出力される。これにより、オフ保持用スイッチング素子３６が強制的にオフ状態とされる。

なお、定電流用抵抗体２４の経年劣化によって抵抗値が過度に大きくなる異常が生じた場合にも、上記経過時間ＴＢが上限時間ＴＬを上回ると判断され得る。この場合、スイッチング素子Ｓ＊＃のゲートの放電処理を適切に行うことができなくなる駆動異常（例えば、放電用スイッチング素子３０のオープン異常）が併せて生じるならば、オフ保持用スイッチング素子３６が強制的にオフ状態とされることで、高電位側のスイッチング素子Ｓ＊ｐ及び低電位側のスイッチング素子Ｓ＊ｎの双方が同時にオン状態とされる事態を回避することができる。これにより、高電位側及び低電位側のスイッチング素子等の信頼性が低下する事態の発生を回避することができる。

次に、同図（Ｃ）を用いて、定電流用スイッチング素子２６のショート異常が生じた場合における定電流制御について説明する。

図示される例では、時刻ｔ１において定電流制御によって充電経路における電流の流通が開始されるものの、上記ショート異常が生じているため、充電経路における電流の流通が開始されたと判断されてからの経過時間ＴＢが下限時間ＴＳ未満になると判断される時刻ｔ２において、フェールセーフ処理によってフェール信号ＦＬが出力される。

このように、上記実施形態では、異常判断処理を行うことで、駆動異常が生じる場合であっても、この異常に適切に対処することができる。

以上詳述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。

（１）定電流制御の開始が指示されてから、充電経路における電流の流通が開始されるまでの時間ＴＡが規定時間Ｔαを上回ると判断された場合、駆動異常が生じている旨判断した。これにより、駆動異常が生じた旨を適切に判断することができる。

（２）定電流制御によって充電経路に電流が流れ始めてからの経過時間ＴＢが、下限時間ＴＳ以上であって且つ上限時間ＴＬ以下で規定される範囲外であると判断された場合、駆動異常が生じている旨判断する異常判断処理を行った。これにより、駆動異常が生じた旨を適切に判断することができる。

さらに、上記上限時間ＴＬを、操作信号ｇ＊＃としてオン操作指令が出力されると想定される時間の最小値として設定した。こうした設定によれば、スイッチング素子Ｓ＊＃をオフ状態とすることができなくなる異常が生じる場合であっても、高電位側のスイッチング素子Ｓ＊ｐと低電位側のスイッチング素子Ｓ＊ｎとの双方が同時にオン状態とされる事態を回避することもできる。これにより、高電位側のスイッチング素子Ｓ＊ｐ及び低電位側のスイッチング素子Ｓ＊ｎのうち異常が生じていないスイッチング素子等、他の素子の信頼性が低下する事態を回避することができる。

（３）異常判断処理によって駆動異常が生じている旨判断された場合、フェールセーフ処理を行った。これにより、スイッチング素子Ｓ＊＃を強制的にオフ状態とすべくオフ保持用スイッチング素子３６をオン操作したり、制御装置１８からユーザにその旨を通知したりすることなどができ、ユーザにその後の対応を適切にとらせることができる。

（その他の実施形態）
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

・駆動異常の判断手法としては、上記実施形態に例示したものに限らない。例えば、定電流制御によって充電経路を電流が流通する時間が規定範囲外になると判断された場合のみ、駆動異常が生じている旨判断してもよい。ただし、この場合、オン操作指令が端子Ｔ４に入力されてから、定電流用スイッチング素子２６がオン状態とされるまでの時間が遅延する異常の有無を判断することはできない。こうした判断手法を採用するとき、定電流制御の開始が指示されてから定電流用スイッチング素子２６がオン状態とされるまでの時間が過度に長くなる事態が発生することで、定電流制御の終了タイミングが過度に遅延し、高電位側及び低電位側のスイッチング素子の双方が同時にオン状態とされる事態の発生が懸念される。

しかしながら、上述したように、上限時間ＴＬを、操作信号ｇ＊＃としてのオン操作指令が出力されると想定される時間の最小値として設定することで、高電位側及び低電位側のスイッチング素子の双方が同時にオン状態とされる事態の発生を好適に抑制することができる。

また、駆動異常の判断手法としては、例えば、操作信号ｇ＊＃がオフ操作指令からオン操作指令へと切り替えられてから、定電流制御による充電経路における電流の流通が終了するまでの時間が所定時間を上回ることに基づき、駆動異常が生じている旨判断してもよい。ここで、上記所定時間は、例えば、駆動異常が生じていない状況下において、定電流制御の開始が指示されてから充電経路における電流の流通が開始されるまでに想定される時間の最大値と、オン操作指令が出力されると想定される時間の最小値との和よりもやや長い時間として設定すればよい。この場合、上記電流の流通が終了するまでの時間が所定時間を上回ることに基づき、定電流制御によって充電経路を電流が流れる時間が過度に長くなる異常（先の図３のステップＳ２０で説明した異常）が生じている旨判断することができる。

・上記実施形態において、定電流用抵抗体２４を放電用抵抗体２８と共有する構成を採用してもよい。

・定電流制御を実行可能な構成としては、上記実施形態に例示したものに限らない。例えば、充電経路上に、定電流用スイッチング素子２６と定電流用抵抗体２４との直列接続体に代えて、定電流ダイオードとスイッチング素子との直列接続体を備える構成としてもよい。

・上記実施形態において、定電流用抵抗体２４をドライブＩＣ２０外に設ける構成としてもよい。

・駆動対象スイッチング素子としては、ＩＧＢＴに限らず、例えばパワーＭＯＳ電界効果トランジスタであってもよい。

・モータジェネレータ１０としては、車載主機に限らず、例えばシリーズハイブリッド車両に搭載される発電機であってもよい。

１２…高電圧バッテリ、２４…定電流用抵抗体、２６…定電流用スイッチング素子、Ｓ＊＃…スイッチング素子。

Claims (9)

1. 電圧制御形のスイッチング素子を駆動対象スイッチング素子とするスイッチング素子の駆動回路において、
   前記スイッチング素子の開閉制御端子の充電経路を流通する電流を一定値に制御する定電流制御を行う定電流制御手段と、
   前記定電流制御の実行が指示される状況下において、前記定電流制御によって前記充電経路における電流の流通が開始されてから終了するまでの時間が規定範囲の下限時間未満であると判断されたことに基づき、前記駆動対象スイッチング素子の駆動異常が生じている旨判断する異常判断処理を行う異常判断手段とを備えることを特徴とするスイッチング素子の駆動回路。
2. 電圧制御形のスイッチング素子を駆動対象スイッチング素子とするスイッチング素子の駆動回路において、
   前記スイッチング素子の開閉制御端子の充電経路を流通する電流を一定値に制御する定電流制御を行う定電流制御手段と、
   前記定電流制御の実行が指示される状況下において、前記定電流制御によって前記充電経路における電流の流通が開始されてからの経過時間が規定範囲の上限時間を上回ると判断されたことに基づき、前記駆動対象スイッチング素子の駆動異常が生じている旨判断する異常判断処理を行う異常判断手段とを備えることを特徴とするスイッチング素子の駆動回路。
3. 電圧制御形のスイッチング素子を駆動対象スイッチング素子とするスイッチング素子の駆動回路において、
   前記スイッチング素子の開閉制御端子の充電経路を流通する電流を一定値に制御する定電流制御を行う定電流制御手段と、
   前記定電流制御の実行が指示される状況下において、前記定電流制御の開始が指示されてから、前記充電経路における電流の流通が開始されるまでの時間が規定時間を上回ると判断されたことに基づき、前記駆動対象スイッチング素子の駆動異常が生じている旨判断する異常判断処理を行う異常判断手段とを備えることを特徴とするスイッチング素子の駆動回路。
4. 前記異常判断手段は、前記異常判断処理として、前記定電流制御によって前記充電経路における電流の流通が開始されてから終了するまでの時間が規定範囲外になると判断されたことに基づき、前記駆動異常が生じている旨判断する処理を行うことを特徴とする請求項３記載のスイッチング素子の駆動回路。
5. 前記異常判断手段は、前記異常判断処理として、前記定電流制御によって前記充電経路における電流の流通が開始されてから終了するまでの時間が前記規定範囲の下限時間未満であると判断されたことに基づき、前記駆動異常が生じている旨判断する処理を行うことを特徴とする請求項４記載のスイッチング素子の駆動回路。
6. 前記異常判断手段は、前記異常判断処理として、前記定電流制御によって前記充電経路における電流の流通が開始されてからの経過時間が前記規定範囲の上限時間を上回ると判断されたことに基づき、前記駆動異常が生じている旨判断する処理を行うことを特徴とする請求項４記載のスイッチング素子の駆動回路。
7. 前記異常判断手段によって前記駆動異常が生じている旨判断された場合、前記駆動対象スイッチング素子をオフ状態とするフェール手段を更に備え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の駆動回路。
8. 前記駆動対象スイッチング素子の開閉制御端子と該駆動対象スイッチング素子をオフ状態とする電位を有する部材との間を接続する放電経路、前記駆動異常が生じている旨判断されていない場合に外部からの操作信号に応じて前記放電経路を開閉する放電用スイッチング素子、前記開閉制御端子と該駆動対象スイッチング素子をオフ状態とする電位を有する部材との間を接続するオフ用経路、及び該オフ用経路を開閉するオフ保持用スイッチング素子を備え、
   前記フェール手段は、前記駆動異常が生じている旨判断された場合、前記オフ保持用スイッチング素子をオン状態とすることを特徴とする請求項７記載のスイッチング素子の駆動回路。
9. 前記駆動異常が生じている旨判断された場合、その旨を通知する通知手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のスイッチング素子の駆動回路。

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