JP7087869B2 - 電力変換装置 - Google Patents
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Description
複数のスイッチ素子の通電電流量を検出するためのセンス抵抗(360,370,380)と、
複数のスイッチ素子それぞれをオンオフ制御する複数の制御部(504,505)と、を有し、
スイッチ素子は、第1接続点に接続される第1端子(340a,350a)と、第2接続点に接続される第2端子(340b,350b)と、センス抵抗に接続されるセンス端子(340d,350d)と、を有し、
第1端子と第2端子との間を流れる電流と、第1端子とセンス端子との間を流れる電流の比が、複数のスイッチ素子それぞれで等しく、
複数のスイッチ素子のセンス端子それぞれに共通してセンス抵抗が接続され、
複数の制御部のうちの少なくとも1つは、センス抵抗の両端電圧を検出する。
開示の1つは、複数の制御部のうちの一部を第1制御部(504)、残りを第2制御部(505)とすると、
第1制御部がセンス抵抗の両端電圧を検出しており、
第1制御部は検出したセンス抵抗の両端電圧が比較電圧を超えた場合、センス抵抗の両端電圧が比較電圧を超えたことを第2制御部に出力し、
第1制御部と第2制御部それぞれは、センス抵抗の両端電圧が比較電圧を超えた場合、複数のスイッチ素子それぞれをオフ状態にする。
開示の他の1つは、複数のスイッチ素子として、耐電流性能の異なる第1スイッチ素子(340)と第2スイッチ素子(350)それぞれを複数有し、
センス抵抗として、複数の第1スイッチ素子それぞれのセンス端子に共通して接続された第1センス抵抗(370)と、複数の第2スイッチ素子それぞれのセンス端子に共通して接続された第2センス抵抗(380)と、を有し、
複数の制御部として、複数の第1スイッチ素子それぞれをオンオフ制御するとともに、第1センス抵抗の両端電圧を検出する第1制御部(504)と、複数の第2スイッチ素子それぞれをオンオフ制御するとともに、第2センス抵抗の両端電圧を検出する第2制御部(505)と、を有する。
開示の他の1つは、複数のスイッチ素子として、耐電流性能の異なる第1スイッチ素子(340)と第2スイッチ素子(350)と、を有する。
<車載システム>
先ず、図1に基づいて車載システム100を説明する。この車載システム100は電気自動車用のシステムを構成している。車載システム100は、バッテリ200、電力変換器300、および、モータ400を有する。
次に電力変換器300を説明する。電力変換器300はコンバータ310とインバータ320を備えている。コンバータ310はバッテリ200の直流電力をモータ400の力行に適した電圧レベルに昇圧する。インバータ320はこの直流電力を交流電力に変換する。この交流電力がモータ400に供給される。またインバータ320はモータ400で生成された交流電力を直流電力に変換する。コンバータ310はこの直流電力をバッテリ200の充電に適した電圧レベルに降圧する。
コンバータ310は、ハイサイド開閉部311、ローサイド開閉部312、および、リアクトル313を有する。これらハイサイド開閉部311とローサイド開閉部312は、後で詳説するように、並列接続されたnチャネル型のパワーMOSFETとIGBTを有する。パワーMOSFETは寄生ダイオードを有する。IGBTには還流ダイオードが逆並列接続されている。
インバータ320は第1開閉部321~第6開閉部326を有する。第1開閉部321~第6開閉部326は、コンバータ310の開閉部と同様にして、並列接続されたnチャネル型のパワーMOSFETとIGBTを有する。パワーMOSFETは寄生ダイオードを有する。IGBTには還流ダイオードが逆並列接続されている。
次に、図2に基づいて開閉部を説明する。図2には、電力変換器300を構成する8つの開閉部のうちの代表として、第2開閉部322を示している。他の開閉部の構成は第2開閉部322の構成と同等である。そのためにその説明を省略する。
次に、図2に基づいてゲートドライバ503を説明する。図2には、ゲートドライバ503における第2開閉部322の駆動を制御する部位を示している。ゲートドライバ503の他の開閉部を制御する部位は、図2に示す部位と同等である。そのためにその説明を省略する。
第1制御部504は第1駆動配線510を介してIGBT340のゲート電極340cに接続されている。第1制御部504は図示しない第1オンスイッチや第1オフスイッチを有する。これら第1オンスイッチと第1オフスイッチの駆動はMGECU502によって制御される。
第2制御部505は第2駆動配線512を介してMOSFET350のゲート電極350cに接続されている。第2制御部505は図示しない第2オンスイッチや第2オフスイッチを有する。これら第2オンスイッチと第2オフスイッチの駆動はMGECU502によって制御される。
上記したように、IGBT340の第1センス比αとMOSFET350の第2センス比βは等しくなっている。そしてIGBT340のセンス電極340dとMOSFET350のセンス電極350dは共通のセンス抵抗360を介してグランドに接続されている。そのためにセンス抵抗360の両端に生じるセンス電圧Vは、V=(Ic+Id)×α×Rと表される。主電流I=Ic+Idより、I=V/(α×R)と表される。このように主電流Iを、センス電圧V、第1センス比α、抵抗値Rに基づいて検出することができる。
次に、第2実施形態を図3に基づいて説明する。以下に示す各実施形態にかかる電力変換装置600は上記した実施形態によるものと共通点が多い。そのため以下においては共通部分の説明を省略し、異なる部分を重点的に説明する。また以下においては上記した実施形態で示した要素と同一の要素には同一の符号を付与する。
次に、第3実施形態を図4に基づいて説明する。
各実施形態では第2開閉部322(開閉部)がIGBT340とMOSFET350を有する例を示した。しかしながら第2開閉部322が複数のIGBT340のみを有する構成を採用することもできる。第2開閉部322が複数のMOSFET350のみを有する構成を採用することもできる。開閉部の保有するパワートランジスタの種類としては特に限定されない。
各実施形態では、IGBT340がSiで製造され、MOSFET350がSiCで製造される例を示した。しかしながらIGBT340がSiCで製造され、MOSFET350がSiで製造される構成を採用することもできる。IGBT340とMOSFET350がSiで製造される構成を採用することもできる。IGBT340とMOSFET350がSiCで製造される構成を採用することもできる。開閉部の保有するパワートランジスタの形成材料としては特に限定されない。
各実施形態では、電力変換装置600に含まれるゲートドライバの例として、電気自動車用の車載システム100を構成する電力変換器300のゲートドライバ503を示した。しかしながら電力変換装置600に含まれるゲートドライバの適用としては特に上記例に限定されない。例えばモータと内燃機関を備えるハイブリッドシステムの電力変換器のゲートドライバに適用することができる。
Claims (7)
- 電位差の生じる第1接続点と第2接続点との間で並列接続された複数のスイッチ素子(340,350)と、
複数の前記スイッチ素子の通電電流量を検出するためのセンス抵抗(360,370,380)と、
複数の前記スイッチ素子それぞれをオンオフ制御する複数の制御部(504,505)と、を有し、
前記スイッチ素子は、前記第1接続点に接続される第1端子(340a,350a)と、前記第2接続点に接続される第2端子(340b,350b)と、前記センス抵抗に接続されるセンス端子(340d,350d)と、を有し、
前記第1端子と前記第2端子との間を流れる電流と、前記第1端子と前記センス端子との間を流れる電流の比が、複数の前記スイッチ素子それぞれで等しく、
複数の前記スイッチ素子の前記センス端子それぞれに共通して前記センス抵抗が接続され、
複数の前記制御部のうちの少なくとも1つは、前記センス抵抗の両端電圧を検出し、
複数の前記制御部のうちの一部を第1制御部(504)、残りを第2制御部(505)とすると、
前記第1制御部が前記センス抵抗の両端電圧を検出しており、
前記第1制御部は検出した前記センス抵抗の両端電圧が比較電圧を超えた場合、前記センス抵抗の両端電圧が前記比較電圧を超えたことを前記第2制御部に出力し、
前記第1制御部と前記第2制御部それぞれは、前記センス抵抗の両端電圧が前記比較電圧を超えた場合、複数の前記スイッチ素子それぞれをオフ状態にする電力変換装置。 - 複数の前記スイッチ素子として、耐電流性能の異なる第1スイッチ素子(340)と第2スイッチ素子(350)と、を有し、
前記第1制御部と前記第2制御部は、前記センス抵抗の両端電圧が前記比較電圧を超えた場合、前記第1スイッチ素子と前記第2スイッチ素子のうちの耐電流性能の低い方をオフ状態にした後、耐電流性能の高い方をオフ状態にする請求項1に記載の電力変換装置。 - 電位差の生じる第1接続点と第2接続点との間で並列接続された複数のスイッチ素子(340,350)と、
複数の前記スイッチ素子の通電電流量を検出するためのセンス抵抗(360,370,380)と、
複数の前記スイッチ素子それぞれをオンオフ制御する複数の制御部(504,505)と、を有し、
前記スイッチ素子は、前記第1接続点に接続される第1端子(340a,350a)と、前記第2接続点に接続される第2端子(340b,350b)と、前記センス抵抗に接続されるセンス端子(340d,350d)と、を有し、
前記第1端子と前記第2端子との間を流れる電流と、前記第1端子と前記センス端子との間を流れる電流の比が、複数の前記スイッチ素子それぞれで等しく、
複数の前記スイッチ素子の前記センス端子それぞれに共通して前記センス抵抗が接続され、
複数の前記制御部のうちの少なくとも1つは、前記センス抵抗の両端電圧を検出し、
複数の前記スイッチ素子として、耐電流性能の異なる第1スイッチ素子(340)と第2スイッチ素子(350)それぞれを複数有し、
前記センス抵抗として、複数の前記第1スイッチ素子それぞれの前記センス端子に共通して接続された第1センス抵抗(370)と、複数の前記第2スイッチ素子それぞれの前記センス端子に共通して接続された第2センス抵抗(380)と、を有し、
複数の前記制御部として、複数の前記第1スイッチ素子それぞれをオンオフ制御するとともに、前記第1センス抵抗の両端電圧を検出する第1制御部(504)と、複数の前記第2スイッチ素子それぞれをオンオフ制御するとともに、前記第2センス抵抗の両端電圧を検出する第2制御部(505)と、を有する電力変換装置。 - 前記第1制御部と前記第2制御部のうちの一方は、検出した前記第1センス抵抗と前記第2センス抵抗のうちの一方の両端電圧が第1比較電圧と第2比較電圧のうちの一方を超えた場合、前記第1センス抵抗と前記第2センス抵抗のうちの一方の両端電圧が前記第1比較電圧と前記第2比較電圧のうちの一方を超えたことを前記第1制御部と前記第2制御部のうちの他方に出力する請求項3に記載の電力変換装置。
- 前記第1制御部と前記第2制御部は、前記第1センス抵抗と前記第2センス抵抗のうちの一方の両端電圧が前記第1比較電圧と前記第2比較電圧のうちの一方を超えた場合、複数の前記第1スイッチ素子と複数の前記第2スイッチ素子のうちの耐電流性能の低い方をオフ状態にした後、耐電流性能の高い方をオフ状態にする請求項4に記載の電力変換装置。
- 電位差の生じる第1接続点と第2接続点との間で並列接続された複数のスイッチ素子(340,350)と、
複数の前記スイッチ素子の通電電流量を検出するためのセンス抵抗(360,370,380)と、
複数の前記スイッチ素子それぞれをオンオフ制御する複数の制御部(504,505)と、を有し、
前記スイッチ素子は、前記第1接続点に接続される第1端子(340a,350a)と、前記第2接続点に接続される第2端子(340b,350b)と、前記センス抵抗に接続されるセンス端子(340d,350d)と、を有し、
前記第1端子と前記第2端子との間を流れる電流と、前記第1端子と前記センス端子との間を流れる電流の比が、複数の前記スイッチ素子それぞれで等しく、
複数の前記スイッチ素子の前記センス端子それぞれに共通して前記センス抵抗が接続され、
複数の前記制御部のうちの少なくとも1つは、前記センス抵抗の両端電圧を検出し、
複数の前記スイッチ素子として、耐電流性能の異なる第1スイッチ素子(340)と第2スイッチ素子(350)と、を有する電力変換装置。 - 複数の前記制御部それぞれが前記センス抵抗の両端電圧を検出しており、
複数の前記制御部それぞれは検出した前記センス抵抗の両端電圧が比較電圧を超えた場合、複数の前記スイッチ素子それぞれをオフ状態にする請求項6に記載の電力変換装置。
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