JP2021029091A - スイッチング素子の過電流検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】実装の自由度を損なうことなく温度センサの数を減らすことができ、かつ過電流を適切に検出できるスイッチング素子の過電流検出装置を提供すること。【解決手段】ダイオードのアノードとスイッチング素子の出力端子との間の判定電圧を検出し、判定電圧が閾値電圧よりも大きい場合に、スイッチング素子の過電流を検出するスイッチング素子の過電流検出装置であって、スイッチング素子とダイオードとが同じ温度であるか否かを判定する判定部と、同じ温度であると判定された場合における特定温度を取得する温度取得部と、同じ温度であると判定された場合における判定電圧を検出する電圧検出部と、検出された判定電圧と、特定温度と、スイッチング素子の素子電流とに基づいて、同じ温度であると判定された場合におけるダイオードの順方向電圧を算出する電圧算出部と、算出された順方向電圧に基づいて閾値電圧を補正する閾値補正部と、を備える。【選択図】 図５

Description

本発明は、スイッチング素子の過電流検出装置に関する。

スイッチング素子の過電流を検出する装置として、例えば特許文献１に見られるように、スイッチング素子の高電位側端子と低電位側端子との間に発生する端子間電圧を検出する電圧検出部と、判定部とを備えるものが知られている。電圧検出部は、スイッチング素子の高電位側端子にカソードが接続されるダイオードを介して、端子間電圧を含む判定電圧を検出する。判定部は、電圧検出部により検出された判定電圧が閾値電圧を超えたと判定した場合、スイッチング素子に過電流が流れていることを検出する。

特開２０１８−５７２２７号公報

ところで、判定電圧がダイオードを介して検出された場合、検出された判定電圧には、端子間電圧とともにダイオードの順方向電圧が含まれる。ダイオードの順方向電圧は、ダイオードの温度により変動する。そのため、閾値電圧を用いて過電流を適切に検出するためには、ダイオードの温度と順方向電圧とが関連付けられた順方向電圧の温度特性を特定し、この温度特性に基づいて閾値電圧を補正する必要がある。

順方向電圧を判定電圧から算出する場合、順方向電圧は、例えばスイッチング素子の温度により変動するスイッチング素子のオン抵抗を用いて算出される。そのため、順方向電圧の温度特性を特定するためには、スイッチング素子の温度とダイオードの温度とをそれぞれ検出する必要がある。一般に、インバータの起動中において、スイッチング素子の温度とダイオードの温度とは異なるため、順方向電圧の温度特性を特定するためには、２つの温度センサを用いてこれらの素子の温度をそれぞれ検出する必要があり、検出に必要な温度センサが増えてしまう。

特許文献１の技術では、スイッチング素子とダイオードとを熱結合して実装し、これらの素子の温度を等しくしているため、１つの温度センサでこれらの素子の温度を検出できる。しかし、スイッチング素子とダイオードとを熱結合して実装しなければならないため、これらの素子の実装の自由度が損なわれる。

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、スイッチング素子及びダイオードの実装の自由度を損なうことなく温度センサの数を減らすことができ、かつ過電流を適切に検出できるスイッチング素子の過電流検出装置を提供することにある。

上記課題を解決するための第１の手段は、スイッチング素子と、前記スイッチング素子の温度を検出する温度センサと、前記スイッチング素子の高電位側端子にカソードが接続されるダイオードと、を備えるシステムに適用され、前記スイッチング素子がオン状態にされている場合における前記ダイオードのアノードと前記スイッチング素子の低電位側端子との間の電位差である判定電圧を検出し、検出した前記判定電圧が閾値電圧よりも大きい場合に、前記スイッチング素子の過電流を検出するスイッチング素子の過電流検出装置であって、前記スイッチング素子の温度と前記ダイオードの温度とが同じ温度であるか否かを判定する判定部と、同じ温度であると判定された場合における前記温度センサの検出値である特定温度を取得する温度取得部と、同じ温度であると判定された場合における前記判定電圧を検出する電圧検出部と、検出された前記判定電圧と、前記特定温度と、同じ温度であると判定された場合における前記スイッチング素子の前記高電位側端子及び前記低電位側端子の間に流れる素子電流とに基づいて、同じ温度であると判定された場合における前記ダイオードの順方向電圧を算出する電圧算出部と、算出された前記順方向電圧に基づいて前記閾値電圧を補正する閾値補正部と、を備える。

過電流の検出に用いられる判定電圧には、ダイオードの順方向電圧が含まれ、この順方向電圧はダイオードの温度により変動する。そのため、閾値電圧を用いて過電流を適切に検出するためには、順方向電圧の温度特性を特定し、この温度特性に基づいて閾値電圧を補正する必要がある。順方向電圧の温度特性を特定するためには、スイッチング素子とダイオードとの温度をそれぞれ検出する必要があり、これらの温度を別々の温度センサを用いて検出しようとすると、検出に必要な温度センサが増えてしまう。

この点、第１の手段では、スイッチング素子の温度とダイオードの温度とが同じ温度となる特定のタイミングにおいて、スイッチング素子及びダイオードの温度である特定温度を検出する。そのため、スイッチング素子及びダイオードの実装の自由度を損なうことなく、検出に必要な温度センサの数を減らすことができ、製品コストの増大を抑制できる。そして、検出された特定温度に基づいて順方向電圧を算出し、算出された順方向電圧に基づいて閾値電圧を補正する。算出された順方向電圧は特定温度に関連付けられているため、これらは順方向電圧の温度特性を示す。そのため、順方向電圧の温度特性に基づいて閾値電圧を補正することで、過電流を適切に検出できる。

第１の手段における順方向電圧の算出は、第２の手段のように具現化することができる。第２の手段では、前記電圧算出部は、前記特定温度における前記スイッチング素子のオン抵抗と前記素子電流とに基づいて、同じ温度であると判定された場合における前記スイッチング素子の端子間電圧を算出し、この端子間電圧と検出された前記判定電圧とに基づいて、前記順方向電圧を算出する。

第３の手段では、前記電圧算出部により算出された前記順方向電圧を、前記特定温度に関連付けて学習値として記憶する記憶部を備え、前記閾値補正部は、前記記憶部に記憶された複数の前記学習値であって、互いに異なる前記特定温度における複数の前記学習値により、前記順方向電圧の温度特性を直線近似し、近似された直線に基づいて前記閾値電圧を補正する。

順方向電圧の温度特性は、ダイオードの温度を示す特定温度を独立変数とし、順方向電圧を従属変数とする１次式で表される。そのため、互いに異なる特定温度における複数の学習値が記憶されていれば、それらの学習値を直線近似することにより、順方向電圧の温度特性を特定でき、この温度特性に基づいて閾値電圧を補正できる。

第４の手段では、前記システムは、直流電源と回転電機との間において電力を変換する電力変換システムであり、前記システムを起動させる起動スイッチを備えており、前記判定部は、前記起動スイッチがオン状態に切り替えられた後に初めて前記スイッチング素子がオン状態に切り替えられた場合に、同じ温度であると判定する。

第４の手段では、起動スイッチがオン状態に切り替えられた後に、電力変換のために初めてスイッチング素子がオン状態に切り替えられたタイミングにおける特定温度が取得される。そのため、システムの起動中であっても、上記タイミングでは、スイッチング素子とダイオードとの温度とを同じ温度とすることができる。また、システムは、直流電源と回転電機との間において電力を変換する電力変換システムであるため、上記タイミングでは、回転電機のインピーダンスにより、直流電源からスイッチング素子を介して回転電機に流れる電流が抑制されている。そのため、このタイミングであれば、素子電流を精度よく特定でき、ひいてはこの素子電流に基づく順方向電圧の算出精度を高めることができる。

第５の手段では、前記システムを起動させる起動スイッチを備えており、前記起動スイッチがオン状態に切り替えられた後における前記システムの初期設定時に前記スイッチング素子をオン状態に切り替える切り替え部を備え、前記判定部は、前記切り替え部により前記スイッチング素子がオン状態に切り替えられた場合に、同じ温度であると判定する。

第５の手段では、起動スイッチがオン状態に切り替えられた後におけるシステムの初期設定時に特定温度が取得される。そのため、システムの起動中であっても、初期設定時であれば、システムがまだ動作を開始していないので、スイッチング素子とダイオードとの温度とを同じ温度とすることができる。また、初期設定時は、まだシステムが動作を開始していないため、システムの動作に影響を与えることなく順方向電圧を算出できる。

第６の手段では、前記電圧検出部は、前記起動スイッチが前回オフ状態に切り替えられてから、前記判定部により同じ温度であると判定されるまでの期間が、前記スイッチング素子の温度と前記ダイオードの温度とが同じ温度となるのに必要な基準期間よりも長い場合、前記判定電圧を検出しない。

起動スイッチが前回オフ状態に切り替えられたタイミングでは、一般にスイッチング素子とダイオードとの温度が異なっているため、これらの素子の温度が等しくなるまでには所定の基準期間が必要とされる。第６の手段では、例えば起動スイッチがオフ状態にされている場合など、起動スイッチの状態から判断すれば特定タイミングであると判定される場合であっても、この基準期間内である場合には判定電圧を検出しない。そのため、これらの素子の温度の相違による過電流の検出精度の低下を抑制できる。

第７の手段では、前記システムは、直流電源と回転電機との間において電力を変換する電力変換システムであり、前記回転電機の回転停止後に、前記回転電機に電荷が残存していることを判定する電荷判定部を備え、前記電圧検出部は、前記電荷判定部により電荷が残存していると判定された場合、前記判定電圧を検出しない。

回転電機に電荷が残存していると、特定タイミングにおいて判定電圧を検出するためにスイッチング素子をオン状態とした場合に、この電荷によりスイッチング素子に素子電流が流れる。スイッチング素子の端子間電圧は、スイッチング素子に流れる素子電流により変動するため、上記電荷によりスイッチング素子に素子電流が流れると、過電流の検出精度が低下する。第７の手段では、回転電機に電荷が残存していると判定された場合に判定電圧を検出しない。そのため、素子電流の変動による過電流の検出精度の低下を抑制できる。

第８の手段では、前記ダイオードを介して前記スイッチング素子に前記素子電流を供給する電流供給部を備え、前記電流供給部から供給される前記素子電流は、前記順方向電圧が飽和する電流値に設定されている。

ダイオードを介してスイッチング素子に供給される素子電流が、順方向電圧が飽和する電流値に設定されている場合、特定タイミングにおける順方向電圧は略一定の値に制御される。そのため、順方向電圧が変動する場合に比べて閾値電圧を精度よく補正できる。

電力変換システムの全体構成図。 第１実施形態に係る下アーム駆動回路を示す図。 過電流が流れていない場合における判定電圧の推移を示すタイムチャート。 過電流が流れている場合における判定電圧の推移を示すタイムチャート。 第１実施形態に係る補正処理のフローチャート。 ＩＧスイッチのオフ後におけるスイッチ及びダイオードの温度の推移を示すタイムチャート。 順方向電圧の電流特性を示すグラフ。 順方向電圧の温度特性を示すグラフ。 第２実施形態に係る補正処理のフローチャート。 ＩＧスイッチのオフ後における回転電機に残存する電荷の推移を示すタイムチャート。 第３実施形態に係る下アーム駆動回路を示す図。

（第１実施形態）
以下、本発明に係る過電流検出装置を、電力変換システム１００に適用した第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、電力変換システム１００を例えば車両の電力変換システム１００に適用した実施形態について説明する。

図１に示すように、電力変換システム１００は、直流電源としてのバッテリ１０と、インバータ２０と、回転電機２１と、制御装置２２とを備えている。バッテリ１０は、充放電可能な２次電池であり、具体的には、複数のリチウムイオン蓄電池が直列接続された組電池である。なお、バッテリ１０は、他の種類の蓄電池であってもよい。バッテリ１０には、コンデンサ１１が並列接続されている。

回転電機２１は、回生発電及び力行駆動の機能を有し、具体的には、ＭＧ（Motor Generator）である。回転電機２１は、バッテリ１０との間で電力の入出力を行うものであり、力行時には、バッテリ１０から供給される電力により車両に推進力を付与し、回生時には、車両の減速エネルギーを用いて発電を行い、バッテリ１０に電力を出力する。本実施形態では、回転電機２１として、３相のものを用いている。

インバータ２０は、バッテリ１０から入力される直流電力を交流電力に変換して回転電機２１に出力する。本実施形態において、インバータ２０は、３相のものである。インバータ２０は、スイッチング素子としての上アームスイッチ及び下アームスイッチの直列接続体を３相分備えている。インバータ２０は、各相において、第１上アームスイッチＳＨ１及び第１下アームスイッチＳＬ１の第１直列接続体ＭＳ１と、第２上アームスイッチＳＨ２及び第２下アームスイッチＳＬ２の第２直列接続体ＭＳ２とを備えている。これらの直列接続体ＭＳ１，ＭＳ２は互いに並列接続されている。本実施形態において、各スイッチＳＨ１，ＳＨ２，ＳＬ１，ＳＬ２は、電圧制御型の半導体スイッチ素子であり、具体的にはＮチャネルＭＯＳＦＥＴである。このため、各スイッチにおいて、制御端子はゲートであり、高電位側端子はドレインであり、低電位側端子はソースである。

各スイッチＳＨ１，ＳＨ２，ＳＬ１，ＳＬ２には、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードＤＡが並列にそれぞれ接続されている。また、各スイッチＳＨ１，ＳＨ２，ＳＬ１，ＳＬ２には、対応する各スイッチＳＨ１，ＳＨ２，ＳＬ１，ＳＬ２の温度ＴＳを検出する温度センサＤＳ（図２参照）が設けられている。温度センサＤＳは、具体的には感温ダイオードであり、電流源Ｉｓから供給される定電流により各スイッチＳＨ１，ＳＨ２，ＳＬ１，ＳＬ２の温度ＴＳを検出する。各スイッチＳＨ１，ＳＨ２，ＳＬ１，ＳＬ２，寄生ダイオードＤＡ及び温度センサＤＳは、半導体モジュールとして一体化されている。

各相において、第１，第２上アームスイッチＳＨ１，ＳＨ２のドレインは、導電性の高圧接続部３０ｐを介して高圧導電部材Ｂｐに接続されている。高圧導電部材Ｂｐは、バッテリ１０の正極端子に接続されている。また、第１，第２下アームスイッチＳＬ１，ＳＬ２のソースは、導電性の低圧接続部３０ｎを介して低圧導電部材Ｂｎに接続されている。低圧導電部材Ｂｎは、バッテリ１０の負極端子に接続されている。

また、各相において、第１直列接続体ＭＳ１における第１上アームスイッチＳＨ１と第１下アームスイッチＳＬ１との接続点と、第２直列接続体ＭＳ２における第２上アームスイッチＳＨ２と第２下アームスイッチＳＬ２との接続点とは、導電性の第１接続部Ｂｍ１によって接続されている。第１接続部Ｂｍ１には、導電性の第２接続部Ｂｍ２を介して回転電機２１の巻線２１Ａの第１端が接続されている。各相の巻線２１Ａの第２端は、中性点で接続されている。なお、第１接続部Ｂｍ１及び第２接続部Ｂｍ２は、一体化されていてもよいし、別部材とされていてもよい。

インバータ２０は、各相において、第１上アームスイッチＳＨ１及び第２上アームスイッチＳＨ２を駆動対象とする上アーム駆動回路ＤｒＨと、第１下アームスイッチＳＬ１及び第２下アームスイッチＳＬ２を駆動対象とする下アーム駆動回路ＤｒＬと、を備えている。なお、本実施形態において、上，下アーム駆動回路ＤｒＨ，ＤｒＬが「スイッチング素子の過電流検出装置」に相当する。

制御装置２２は、回転電機２１の制御量をその指令値に制御すべく、インバータ２０の各スイッチＳＨ１，ＳＨ２，ＳＬ１，ＳＬ２をオンオフ駆動する。制御量は、例えばトルクである。制御装置２２は、各相において、第１，第２上アームスイッチＳＨ１，ＳＨ２に対応する上アーム駆動信号ＧＨを、上アーム駆動回路ＤｒＨに対して出力する。また、第１，第２下アームスイッチＳＬ１，ＳＬ２に対応する下アーム駆動信号ＧＬを、下アーム駆動回路ＤｒＬに対して出力する。制御装置２２は、例えば、電気角で位相が１２０°ずれた３相指令電圧と三角波等のキャリア信号との大小比較に基づくＰＷＭ処理により、各駆動回路ＤｒＨ，ＤｒＬに対応する各駆動信号ＧＨ，ＧＬを生成する。

各駆動信号ＧＨ，ＧＬは、スイッチのオン状態への切り替えを指示するオン駆動指令と、オフ状態への切り替えを指示するオフ駆動指令とのいずれかをとる。各相において、上アーム駆動信号ＧＨと下アーム駆動信号ＧＬとは、互いに相補的な信号となっている。このため各相において、第１，第２上アームスイッチＳＨ１，ＳＨ２と、第１，第２下アームスイッチＳＬ１，ＳＬ２とは、デッドタイムを挟みつつ交互にオン状態とされる。

また、制御装置２２には、車両の起動スイッチであるＩＧスイッチ２３が接続されており、制御装置２２は、このＩＧスイッチ２３のオンオフ状態を監視する。なお、本実施形態において、ＩＧスイッチ２３が「起動スイッチ」に相当する。

続いて図２を用いて、上，下アーム駆動回路ＤｒＨ，ＤｒＬについて説明する。以下では、上，下アーム駆動回路ＤｒＨ，ＤｒＬのうち、下アーム駆動回路ＤｒＬの構成について説明し、上アーム駆動回路ＤｒＨの構成については、下アーム駆動回路ＤｒＬの構成と略同じであるため、説明を省略する。

下アーム駆動回路ＤｒＬは、第１，第２下アームスイッチＳＬ１，ＳＬ２の駆動を制御する。以下では、第１，第２下アームスイッチＳＬ１，ＳＬ２のうち、一方の下アームスイッチＳＬの制御について説明し、他方の下アームスイッチの制御については、一方の下アームスイッチＳＬの制御と略同じであるため、その制御に必要な構成の記載及び説明を省略する。

下アーム駆動回路ＤｒＬは、電流供給部としての定電流源５０、コンデンサ５１、ダイオード５２及び駆動装置５３を備えている。定電流源５０は、コンデンサ５１の第１電極に接続されている。コンデンサ５１の第２電極には、下アーム駆動回路ＤｒＬのグランドＧＮＤＬ（下アーム側グランド）が接続されている。グランドＧＮＤＬは、下アームスイッチＳＬのソースに接続されている。

コンデンサ５１の第１電極には、ダイオード５２のアノードが接続されている。ダイオード５２のカソードは、下アームスイッチＳＬのドレインに接続されている。つまり、コンデンサ５１から下アームスイッチＳＬに向かう方向が順方向となるように、ダイオード５２が接続されている。そのため、コンデンサ５１には、ダイオード５２のアノードと下アームスイッチＳＬのソースとの間のＶｊｄが印加される。具体的には、（式１）に示すように、下アームスイッチＳＬのドレイン及びソース間の電位差を示すドレイン電圧Ｖｄｓに、ダイオード５２の順方向電圧Ｖｆを加算した電圧である判定電圧Ｖｊｄが印加される。

Ｖｊｄ＝Ｖｄｓ＋Ｖｆ・・・（式１）
駆動装置５３は、下アームスイッチＳＬのゲートに接続されており、制御装置２２から取得した下アーム駆動信号ＧＬ等に基づいて、下アームスイッチＳＬのオンオフ状態を切り替える。また、駆動装置５３は、コンデンサ５１の第１電極に接続されており、判定電圧Ｖｊｄを検出する。

駆動装置５３は、コンパレータ５４と、可変電圧源５５と、制御部５６とを備えている。コンデンサ５１の第１電極は、コンパレータ５４の非反転入力端子５４Ａに接続されている。コンパレータ５４の反転入力端子５４Ｂは、可変電圧源５５の正極端子に接続されている。可変電圧源５５の負極端子は、グランドＧＮＤＬに接続されている。可変電圧源５５は、グランドＧＮＤＬに対して閾値電圧Ｖｔｈだけ大きい電圧を、コンパレータ５４の反転入力端子５４Ｂに出力する。可変電圧源５５の閾値電圧Ｖｔｈは、可変に調整可能となっている。コンパレータ５４は、一対の入力端子５４Ａ，５４Ｂから入力される判定電圧Ｖｊｄと、閾値電圧Ｖｔｈとの大小関係を示す信号を出力端子５４Ｃから制御部５６に出力する。

制御部５６は、コンパレータ５４の出力端子５４Ｃから出力される信号に基づいて、下アームスイッチＳＬの過電流を検出する。ここで、図３は、下アームスイッチＳＬに過電流が流れていない場合における判定電圧Ｖｊｄの推移を示し、図４は、下アームスイッチＳＬに過電流が流れている場合における判定電圧Ｖｊｄの推移を示す。図３，４において、（ａ）は、下アームスイッチＳＬのゲート−ソース間の電位差を示すゲート電圧Ｖｇの推移を示し、（ｂ）は、下アームスイッチＳＬのゲート−ソース間に流れるドレイン電流Ｉｄｓの推移を示し、（ｃ）は、判定電圧Ｖｊｄの推移を示し、（ｄ）は、ドレイン電圧Ｖｄｓの推移を示す。なお、本実施形態において、ドレイン電流Ｉｄｓが「素子電流」に相当し、ドレイン電圧Ｖｄｓが「端子間電圧」に相当する。

図３に示すように、下アームスイッチＳＬに過電流が流れていない場合、時刻ｔ１にゲート電圧Ｖｇがゼロから増加し、下アームスイッチＳＬがオン状態に切り替えられると、時刻ｔ２にドレイン電圧Ｖｄｓが所定の飽和電圧Ｖｔｇまで減少した状態で保持される。時刻ｔ２にドレイン電圧Ｖｄｓが飽和電圧Ｖｔｇまで減少し、下アームスイッチＳＬがオン状態となると、定電流源５０から、ダイオード５２を介して下アームスイッチＳＬにドレイン電流Ｉｄｓを流し、コンデンサ５１の充電を開始する。下アームスイッチＳＬに過電流が流れていない場合、ドレイン電圧Ｖｄｓが飽和電圧Ｖｔｇまで減少した状態で保持されるため、判定電圧Ｖｊｄは閾値電圧Ｖｔｈよりも小さい値に保持される。

一方、図４に示すように、上下アームの短絡等により下アームスイッチＳＬに閾値電流Ｉｔｇ以上の過電流が流れると、ドレイン電圧Ｖｄｓは、飽和電圧Ｖｔｇまで減少しない。そのため、判定電圧Ｖｊｄは増加し続け、時刻ｔ３に閾値電圧Ｖｔｈよりも大きくなる。判定電圧Ｖｊｄが閾値電圧Ｖｔｈよりも大きくなると、コンパレータ５４の出力端子５４Ｃから出力される信号の正負が反転する。これにより、制御部５６は、下アームスイッチＳＬの過電流を検出する。制御部５６は、下アームスイッチＳＬの過電流を検出すると、下アームスイッチＳＬをオフ状態に切り替える。

ところで、判定電圧Ｖｊｄに含まれる順方向電圧Ｖｆは、ダイオード５２の温度ＴＤにより変動する。そのため、閾値電圧Ｖｔｈを用いて過電流を適切に検出するためには、ダイオード５２の温度ＴＤと順方向電圧Ｖｆとが関連付けられた順方向電圧Ｖｆの温度特性を特定し、この温度特性に基づいて閾値電圧Ｖｔｈを補正する必要がある。

温度特性に含まれる順方向電圧Ｖｆとダイオード５２の温度ＴＤとのうち、順方向電圧Ｖｆは、例えば下アームスイッチＳＬの温度ＴＳにより変動する下アームスイッチＳＬのオン抵抗を用いて算出される。そのため、順方向電圧Ｖｆの温度特性を特定するためには、下アームスイッチＳＬの温度ＴＳとダイオード５２の温度ＴＤとをそれぞれ検出する必要がある。一般に、電力変換システム１００の起動中において、下アームスイッチＳＬの温度ＴＳとダイオード５２の温度ＴＤとは異なる。そのため、順方向電圧Ｖｆの温度特性を特定するためには、２つの温度センサを用いてこれらの素子の温度をそれぞれ検出する必要があり、電力変換システム１００において、検出に必要な温度センサが増えてしまう。

これに対し、例えば下アームスイッチＳＬとダイオード５２とを熱結合して実装し、これらの素子の温度ＴＳ，ＴＤを等しくすることで、１つの温度センサでこれらの素子の温度ＴＳ，ＴＤを検出できる。しかし、下アームスイッチＳＬとダイオード５２とを熱結合して実装しなければならないため、これらの素子の実装の自由度が損なわれる。

そこで、本実実施形態では、下アームスイッチＳＬの温度ＴＳとダイオード５２の温度ＴＤとが同じ温度となる特定タイミングＹＡにおいて、下アームスイッチＳＬ及びダイオード５２の温度ＴＳ，ＴＤである特定温度ＴＸを検出する。そのため、下アームスイッチＳＬ及びダイオード５２の実装の自由度を損なうことなく、検出に必要な温度センサの数を減らすことができる。そして、検出された特定温度ＴＸと、特定タイミングＹＡにおける判定電圧Ｖｊｄ及びドレイン電流Ｉｄｓとに基づいて順方向電圧Ｖｆを算出し、算出された順方向電圧Ｖｆに基づいて閾値電圧Ｖｔｈを補正する。算出された順方向電圧Ｖｆは、特定温度ＴＸに関連付けられており、順方向電圧Ｖｆの温度特性を示す。そのため、順方向電圧Ｖｆの温度特性に基づいて閾値電圧Ｖｔｈを補正することで、過電流を適切に検出できる。

具体的には、制御部５６は、コンデンサ５１の第１電極に接続されており、判定電圧Ｖｊｄを検出する。また、制御部５６は、温度センサＤＳに接続されており、下アームスイッチＳＬの温度ＴＳを検出する。制御部５６は、特定タイミングＹＡに検出された判定電圧Ｖｊｄ及び温度ＴＳ（特定温度ＴＸ）に基づいて、閾値電圧Ｖｔｈを補正する補正処理を実施する。

図５に、本実施形態の補正処理のフローチャートを示す。本実施形態では、電力変換システム１００が搭載された車両の起動時に、つまり電力変換システム１００の起動時に、下アーム駆動回路ＤｒＬの制御部５６により実施される補正処理を説明する。具体的には、制御部５６は、ＩＧスイッチ２３がオン状態に切り替えられると、所定期間毎に補正処理を繰り返し実施する。なお、本実施形態において、制御部５６が「判定部」に相当する。

制御部５６は、補正処理を開始すると、まずステップＳ１０において、下アーム駆動信号ＧＬがオン駆動指令であるかを判定する。ステップＳ１０で否定判定すると、補正処理を終了する。

一方、ステップＳ１０で肯定判定すると、つまりＩＧスイッチ２３がオン状態に切り替えられた後に、初めて下アーム駆動信号ＧＬがオン駆動指令となった場合、ステップＳ１２において、下アームスイッチＳＬをオン状態に切り替える。続くステップＳ１４において、経過期間Ｈｆが所定の基準期間Ｈｋよりも長いかを判定する。ここで、経過期間Ｈｆは、ＩＧスイッチ２３が前回オフ状態に切り替えられてから、今回、下アームスイッチＳＬがオン状態に切り替えられるまでの期間である。また、基準期間Ｈｋは、下アームスイッチＳＬの温度ＴＳとダイオード５２の温度ＴＤとが同じ温度となるのに必要な期間である。

図６に、ＩＧスイッチ２３が前回オフ状態に切り替えられてからの温度ＴＳ，ＴＤの推移を示す。ＩＧスイッチ２３がオフ状態に切り替えられる時刻ｔ１１において、下アームスイッチＳＬの温度ＴＳは、ダイオード５２の温度ＴＤと異なっている。そして、時刻ｔ１１にＩＧスイッチ２３がオフ状態に切り替えられると、これらの温度ＴＳ，ＴＤはそれぞれの時定数で低下する。そして、時刻ｔ１２にこれらの温度ＴＳ，ＴＤが等しくなる。基準期間Ｈｋは、図６の時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までの期間に相当する。

経過期間Ｈｆが基準期間Ｈｋよりも短い場合、下アームスイッチＳＬの温度ＴＳとダイオード５２の温度ＴＤとが等しくないことがある。この場合、温度センサＤＳを用いてダイオード５２の温度ＴＤを検出できず、順方向電圧Ｖｆの温度特性を特定できない。そのため、ステップＳ１４で否定判定すると、判定電圧Ｖｊｄを検出することなく補正処理を終了する。

一方、ステップＳ１４で肯定判定すると、ステップＳ１２で下アームスイッチＳＬをオン状態に切り替えたタイミングを特定タイミングＹＡとして、ステップＳ１６において、この特定タイミングＹＡにおける特定温度ＴＸを検出して取得する。続くステップＳ１８において、ステップＳ１２で下アームスイッチＳＬをオン状態に切り替えてから閾値期間Ｈｔｇが経過したかを判定する。ここで、閾値期間Ｈｔｇは、下アームスイッチＳＬがオン状態に切り替えられてから、ドレイン電圧Ｖｄｓが飽和電圧Ｖｔｇまで減少するまでの期間であり、図３の時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間に相当する。なお、本実施形態において、ステップＳ１６の処理が「温度取得部」に相当する。

ステップＳ１８で否定判定すると、ステップＳ１８の処理を繰り返す。一方、ステップＳ１８で肯定判定すると、ステップＳ１９において、定電流源５０から、ダイオード５２を介して下アームスイッチＳＬにドレイン電流Ｉｄｓを供給する。

本実施形態では、特定タイミングＹＡが、ＩＧスイッチ２３がオン状態に切り替えられた後に、初めて下アームスイッチＳＬがオン状態に切り替えられたタイミングに設定されている。このタイミングでは、回転電機２１の巻線２１Ａが有するインピーダンスにより、バッテリ１０から下アームスイッチＳＬを介して回転電機２１に流れる電流が抑制されている。そのため、特定タイミングＹＡにおいて、下アームスイッチＳＬには、定電流源５０から供給されるドレイン電流Ｉｄｓが流れる。

そして、本実施形態では、特定タイミングＹＡにおいて、定電流源５０から供給されるドレイン電流Ｉｄｓは、順方向電圧Ｖｆが飽和する電流値に設定されている。図７に、順方向電圧Ｖｆの電流特性を示す。順方向電圧Ｖｆは、ドレイン電流Ｉｄｓの増加に伴って増加し、所定の飽和値Ｖｆａで飽和する。そのため、ドレイン電流Ｉｄｓが、順方向電圧Ｖｆが飽和する電流値に設定されていることで、順方向電圧Ｖｆの変動が抑制される。

ステップＳ２０において、判定電圧Ｖｊｄを検出する。つまり、特定タイミングＹＡにおいて、下アームスイッチＳＬがオン状態にされている場合における判定電圧Ｖｊｄを検出する。なお、本実施形態において、ステップＳ２０の処理が「電圧検出部」に相当する。

ステップＳ２２において、ステップＳ１４で検出された特定温度ＴＸと、ドレイン電流Ｉｄｓとに基づいて、特定タイミングＹＡにおけるドレイン電圧Ｖｄｓを算出する。具体的には、制御部５６の記憶部５７には、下アームスイッチＳＬの温度ＴＳとオン抵抗との相関関係を示す対応情報が記憶されている。制御部５６は、この対応情報と特定温度ＴＸとを用いて特定タイミングＹＡにおけるオン抵抗を特定し、特定されたオン抵抗とドレイン電流Ｉｄｓとを積算することでドレイン電圧Ｖｄｓを算出する。

ステップＳ２４において、ステップＳ２０で検出された判定電圧Ｖｊｄから、ステップＳ２２で算出されたドレイン電圧Ｖｄｓを減算することで順方向電圧Ｖｆを算出する。続くステップＳ２６において、ステップＳ２４で算出された順方向電圧Ｖｆを、ステップＳ１４で検出された特定温度ＴＸに関連付けて学習値Ｐとして記憶部５７に記憶する。なお、本実施形態において、ステップＳ２２，２４の処理が「電圧算出部」に相当する。

ステップＳ２８において、ステップＳ２４で算出された順方向電圧Ｖｆに基づいて閾値電圧Ｖｔｈを補正し、補正処理を終了する。具体的には、ステップＳ２６で記憶部５７に記憶された学習値Ｐに基づいて順方向電圧Ｖｆの温度特性を特定し、特定された温度特性に基づいて閾値電圧Ｖｔｈを補正する。なお、本実施形態において、ステップＳ２８の処理が「閾値補正部」に相当する。

図８に、順方向電圧Ｖｆの温度特性を示す。図８に破線Ｆ１で示すように、一般に、ダイオード５２等の素子では、例えば製造メーカにより標準の温度特性が示されている。そのため、この標準の温度特性を用いることで、順方向電圧Ｖｆの温度特性を特定することなく閾値電圧Ｖｔｈを補正できるように思える。

しかし、順方向電圧Ｖｆの温度特性は、様々な理由により変動することがあり、例えばダイオード５２が接続される下アームスイッチＳＬの種類により変動することがある。そのため、標準の温度特性を用いて閾値電圧Ｖｔｈを補正しても、過電流を適切に検出できない。

本実施形態では、図８に実線Ｆ２で示すように、ダイオード５２が各スイッチＳＨ１，ＳＨ２，ＳＬ１，ＳＬ２と接続された状態において算出された順方向電圧Ｖｆを用いて、学習値Ｐを記憶し、この学習値Ｐに基づいて閾値電圧Ｖｔｈを補正する。具体的には、互いに異なる特定温度ＴＸにおいて記憶された複数の学習値ＰＡ〜ＰＤを直線近似して、順方向電圧Ｖｆの温度特性を特定する。そして、特定された温度特性に基づいて閾値電圧Ｖｔｈを補正する。これにより、順方向電圧Ｖｆの温度特性が、標準の温度特性から変動している場合でも、過電流を適切に検出できる。

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。

・過電流の検出に用いられる判定電圧Ｖｊｄには、ダイオード５２の順方向電圧Ｖｆが含まれ、この順方向電圧Ｖｆはダイオード５２の温度ＴＤにより変動する。そのため、閾値電圧Ｖｔｈを用いて過電流を適切に検出するためには、順方向電圧Ｖｆの温度特性を予め特定し、この温度特性に基づいて閾値電圧Ｖｔｈを補正する必要がある。順方向電圧Ｖｆの温度特性を特定するためには、下アームスイッチＳＬとダイオード５２との温度ＴＳ，ＴＤをそれぞれ検出する必要があり、これらの温度ＴＳ，ＴＤを別々の温度センサを用いて検出しようとすると、検出に必要な温度センサが増えてしまう。

この点、本実施形態では、下アームスイッチＳＬの温度ＴＳとダイオード５２の温度ＴＤとが同じ温度となる特定タイミングＹＡにおいて、下アームスイッチＳＬ及びダイオード５２の温度である特定温度ＴＸを検出する。そのため、下アームスイッチＳＬとダイオード５２との温度を別々に検出する必要がなく、検出に必要な温度センサの数を減らすことができ、製品コストの増大を抑制できる。そして、検出された特定温度ＴＸに基づいて順方向電圧Ｖｆを算出し、算出された順方向電圧Ｖｆに基づいて閾値電圧Ｖｔｈを補正する。算出された順方向電圧Ｖｆは特定温度ＴＸに関連付けられているため、これらは順方向電圧Ｖｆの温度特性を示す。そのため、順方向電圧Ｖｆの温度特性に基づいて閾値電圧Ｖｔｈを補正することで、過電流を適切に検出できる。

・特に、本実施形態では、下アームスイッチＳＬ及びダイオード５２の温度ＴＳ，ＴＤが同じ温度となる特定タイミングＹＡに特定温度ＴＸを検出する。そのため、下アームスイッチＳＬ及びダイオード５２の温度ＴＳ，ＴＤが常に同じ温度となるように、下アームスイッチＳＬとダイオード５２とを熱結合して実装する必要がない。そのため、これらの素子の実装の自由度を確保することができる。

・本実施形態では、判定電圧Ｖｊｄを用いて過電流を検出する。過電流を検出する方法として、この他にセンス電流を用いる方法が知られている。センス電流を用いる方法では、下アームスイッチＳＬに、ドレイン電流Ｉｄｓと相関を有する微少電流を出力するセンス端子が設けられている。センス端子は抵抗体に接続されており、微少電流により生じる電圧降下を閾値電圧Ｖｔｈと比較することで、過電流を検出する。そのため、センス電流を用いることで、閾値電圧Ｖｔｈを補正することなく過電流を検出できるように思える。

しかし、本実施形態では、下アームスイッチＳＬとしてＮチャネルＭＯＳＦＥＴを用いている。ＮチャネルＭＯＳＦＥＴでは、ゲート電圧Ｖｇが一定であっても、ドレイン電圧Ｖｄｓの増加に伴って、ドレイン電流Ｉｄｓの飽和電流が増加する。そのため、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴを用いる場合には、センス電流を用いても閾値電圧Ｖｔｈを補正する必要がある。また、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴは、スイッチング速度が比較的早いため、ドレイン電圧Ｖｄｓの変化を早期に検出することができ、ドレイン電圧Ｖｄｓを含む判定電圧Ｖｊｄを用いて、過電流を検出することが好ましい。

そこで、本実施形態では、判定電圧Ｖｊｄを用いて過電流を検出するとともに、ドレイン電圧Ｖｄｓとともに判定電圧Ｖｊｄに含まれる順方向電圧Ｖｆの温度特性に基づいて、閾値電圧Ｖｔｈを補正する。これにより、過電流を早期に、かつ適切に検出できる。

・本実施形態では、算出された順方向電圧Ｖｆを、特定温度ＴＸに関連付けて学習値Ｐとして記憶する。順方向電圧Ｖｆの温度特性は、ダイオード５２の温度ＴＤを示す特定温度ＴＸを独立変数とし、順方向電圧Ｖｆを従属変数とする１次式で表される。そのため、図８に示すように、互いに異なる特定温度ＴＸにおける複数の学習値ＰＡ〜ＰＤが記憶されていれば、それらの学習値ＰＡ〜ＰＤを直線近似することにより、順方向電圧Ｖｆの温度特性を特定でき、この温度特性に基づいて閾値電圧Ｖｔｈを補正できる。

・本実施形態では、特定タイミングＹＡが、ＩＧスイッチ２３がオン状態に切り替えられた後に、電力変換動作のために初めて下アームスイッチＳＬがオン状態に切り替えられたタイミングに設定されている。そのため、電力変換システム１００の起動中であっても、下アームスイッチＳＬとダイオード５２との温度ＴＳ，ＴＤとを同じ温度とすることができる。

また、電力変換システム１００は、バッテリ１０と回転電機２１との間において電力を変換するシステムであるため、上記特定タイミングＹＡでは、回転電機２１の巻線２１Ａのインピーダンスにより、バッテリ１０から下アームスイッチＳＬを介して回転電機２１に流れる電流が抑制されている。そのため、このタイミングであれば、下アームスイッチＳＬには、定電流源５０から供給されるドレイン電流Ｉｄｓが流れるため、このドレイン電流Ｉｄｓに基づいて順方向電圧Ｖｆを算出できる。

・一方、本実施形態では、ＩＧスイッチ２３がオン状態に切り替えられた後に、初めて下アームスイッチＳＬがオン状態に切り替えられたタイミングであっても、経過期間Ｈｆが基準期間Ｈｋよりも短い場合、閾値電圧Ｖｔｈを補正しない。そのため、下アームスイッチＳＬとダイオード５２との温度ＴＳ，ＴＤの相違による過電流の検出精度の低下を抑制できる。

・本実施形態では、特定タイミングＹＡにダイオード５２を介して下アームスイッチＳＬに供給されるドレイン電流Ｉｄｓが、順方向電圧Ｖｆが飽和する電流値に設定されている。そのため、特定タイミングＹＡにおける順方向電圧Ｖｆは略一定の値に制御される。したがって、順方向電圧Ｖｆが変動する場合に比べて閾値電圧Ｖｔｈを精度よく補正できる。

（第２実施形態）
以下、第２実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図９，１０を参照しつつ説明する。図９において、先の図５に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態では、特定タイミングＹＡが、ＩＧスイッチ２３がオン状態に切り替えられた後における電力変換システム１００の初期設定時に設定されている点で、第１実施形態と異なる。また、本実施形態では、判定電圧Ｖｊｄを検出することなく補正処理を終了する条件が、第１実施形態と異なる。

図９に、本実施形態の補正処理のフローチャートを示す。本実施形態では、電力変換システム１００が搭載された車両の起動時に、つまり電力変換システム１００の起動時に、電力変換システム１００が初期設定を実施する。電力変換システム１００の初期設定は、電力変換システム１００の起動後、電力変換動作を開始する前に実施され、例えば各素子の接続状態等を確認する。本実施形態では、この初期設定時に下アーム駆動回路ＤｒＬの制御部５６により実施される補正処理を説明する。具体的には、制御部５６は、電力変換システム１００の初期設定期間に、所定期間毎に補正処理を繰り返し実施する。

制御部５６は、補正処理を開始すると、まずステップＳ４０において、上アームスイッチＳＨがオフ状態であるかを判定する。上アームスイッチＳＨがオン状態である場合、下アームスイッチＳＬをオン状態に切り替えると、上下アームが短絡するため、下アームスイッチＳＬをオン状態に切り替えられない。そのため、ステップＳ４０で否定判定すると、補正処理を終了する。

一方、ステップＳ４０で肯定判定すると、ステップＳ４２において、経過期間Ｈｆが所定の放電期間Ｈｅよりも長いかを判定する。ここで、放電期間Ｈｅは、回転電機２１に残存している電荷Ｑｅが放電するのに必要な期間である。

図１０に、ＩＧスイッチ２３が前回オフ状態に切り替えられてからの電荷Ｑｅの推移を示す。ＩＧスイッチ２３がオフ状態に切り替えられる時刻ｔ１１において、回転電機２１には、回転電機２１の容量成分により電荷Ｑｅが蓄えられている。そして、時刻ｔ１１にＩＧスイッチ２３がオフ状態に切り替えられると、電荷Ｑｅは自然放電等により減少する。そして、時刻ｔ１３に回転電機２１に残存している電荷Ｑｅはゼロになる。放電期間Ｈｅは、図１０の時刻ｔ１１から時刻ｔ１３までの期間に相当する。

経過期間Ｈｆが放電期間Ｈｅよりも短い場合、回転電機２１に電荷Ｑｅが残存していることがある。この場合、下アームスイッチＳＬをオン状態に切り替えると、回転電機２１に残存している電荷Ｑｅが回転電機２１から下アームスイッチＳＬに流れ込む。そのため、下アームスイッチＳＬに流れるドレイン電流Ｉｄｓが、定電流源５０から供給される電流と異なる値となり、定電流源５０から供給される電流を用いてドレイン電圧Ｖｄｓを算出できない。そのため、ステップＳ４２で否定判定すると、判定電圧Ｖｊｄを検出することなく補正処理を終了する。したがって、ステップＳ４２の処理は、回転電機２１の回転停止後に、回転電機２１に電荷Ｑｅが残存していることを判定する処理、ということができる。

一方、ステップＳ４２で肯定判定すると、ステップＳ１２において、下アームスイッチＳＬをオン状態に切り替え、ステップＳ１６に進む。なお、本実施形態において、ステップＳ４２の処理が「電荷判定部」に相当し、ステップＳ１２の処理が「切り替え部」に相当する。

・以上説明した本実施形態によれば、特定タイミングＹＡが、ＩＧスイッチ２３がオン状態に切り替えられた後における電力変換システム１００の初期設定時に設定されている。そのため、電力変換システム１００の起動中であっても、初期設定時であれば、電力変換システム１００がまだ電力変換動作を開始していないので、下アームスイッチＳＬとダイオード５２との温度ＴＳ，ＴＤとを同じ温度とすることができる。

また、初期設定時は、まだ電力変換システム１００が電力変換動作を開始していないため、電力変換システム１００の動作に影響を与えることなく順方向電圧Ｖｆを算出できる。

さらに、電力変換システム１００の初期設定時は、バッテリ１０から上，下アームスイッチＳＨ，ＳＬを介して回転電機２１に電流が流れないため、定電流源５０を用いてドレイン電流Ｉｄｓを制御できる。そのため、このドレイン電流Ｉｄｓに基づいて順方向電圧Ｖｆを算出できる。

・一方、本実施形態では、電力変換システム１００の初期設定時であっても、経過期間Ｈｆが放電期間Ｈｅよりも短い場合、閾値電圧Ｖｔｈを補正しない。そのため、ドレイン電流Ｉｄｓの変動による過電流の検出精度の低下を抑制できる。

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

・上記実施形態において、下アーム駆動回路ＤｒＬの制御部５６により実施される補正処理を説明したが、上アーム駆動回路ＤｒＨの制御部５６により実施される補正処理も同様である。

・上記実施形態において、下アーム駆動回路ＤｒＬのコンデンサ５１は、必ずしも設けられる必要がない。この場合、下アームスイッチＳＬの寄生容量がコンデンサ５１の役割を果たす。

・上記実施形態において、上，下アームスイッチＳＨ，ＳＬの温度ＴＳを検出する温度センサは、感温ダイオードに限られず、例えばサーミスタ等であってもよい。また、温度センサは、これらのスイッチと半導体モジュールとして一体化された温度センサ、つまり上，下アームスイッチＳＨ，ＳＬの温度ＴＳを検出する専用の温度センサに限られず、車載の他の温度センサを用いることができる。

この場合、車両に搭載された温度センサの位置によっては、温度センサが検出した温度と、上，下アームスイッチＳＨ，ＳＬの温度ＴＳとに温度差ΔＴが生じることがある。この場合に、温度差ΔＴが予めわかっている場合には、この温度センサを用いて上，下アームスイッチＳＨ，ＳＬの温度ＴＳを検出でき、特定タイミングＹＡにおける特定温度ＴＸを検出できる。

・上記実施形態において、学習値Ｐに基づいて閾値電圧Ｖｔｈを補正する際に、互いに異なる特定温度ＴＸにおいて記憶された複数の学習値ＰＡ〜ＰＤを直線近似する例を示したが、これに限られない。例えば、学習値Ｐが１つしか記憶されていない場合には、学習値Ｐを直線近似することができない。この場合、学習値Ｐを用いて標準の温度特性を補正してもよい。例えば、標準の温度特性が示す１次式における傾きと切片のうち、傾きは補正せず、切片のみを学習値Ｐを用いて補正してもよい。

・上記実施形態において、上，下アーム駆動回路ＤｒＨ，ＤｒＬは、上，下アームスイッチＳＨ，ＳＬのゲートを定電流で充電したり、ゲートから定電流で放電させたりしてもよい。

・上記実施形態において、上，下アーム駆動回路ＤｒＨ，ＤｒＬは、過電流を検出した場合に、過電流を検出していない場合に比べて、各スイッチＳＨ１，ＳＨ２，ＳＬ１，ＳＬ２を緩やかにオフ状態に切り替えてもよい。以下、図１１を用いて、各スイッチＳＨ１，ＳＨ２，ＳＬ１，ＳＬ２を緩やかにオフ状態に切り替える構成について説明する。以下では、上，下アーム駆動回路ＤｒＨ，ＤｒＬのうち、下アーム駆動回路ＤｒＬの構成について説明し、上アーム駆動回路ＤｒＨの構成については、下アーム駆動回路ＤｒＬの構成と略同じであるため、説明を省略する。

図１１に示すように、下アーム駆動回路ＤｒＬは、第１実施形態において説明した構成に加えて、定電圧源６０、充電用スイッチ６１、充電用抵抗体６２、放電用抵抗体６３、放電用スイッチ６４、ソフト遮断用抵抗体６５及びソフト遮断用スイッチ６６を備えている。定電圧源６０は、出力される電圧値が規定範囲内となるように調整するレギュレート機能を有しており、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴである充電用スイッチ６１のドレインに接続されている。充電用スイッチ６１のソースは、充電用抵抗体６２を介して下アームスイッチＳＬのゲートに接続されている。

下アームスイッチＳＬのゲートは、放電用抵抗体６３を介して、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴである放電用スイッチ６４のドレインに接続されている。また、下アームスイッチＳＬのゲートは、ソフト遮断用抵抗体６５を介して、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴであるソフト遮断用スイッチ６６のドレインに接続されている。放電用スイッチ６４及びソフト遮断用スイッチ６６のソースは、グランドＧＮＤＬに接続されている。なお、本実施形態では、ソフト遮断用抵抗体６５の抵抗値Ｒａが、放電用抵抗体６３の抵抗値Ｒｂよりも大きく設定されている。

駆動装置５３は、下アーム駆動信号ＧＬに基づき、充電用スイッチ６１及び放電用スイッチ６４の操作による充電処理、及び放電処理を交互に行うことで、下アームスイッチＳＬのオンオフ状態を切り替える。具体的には、充電処理は、下アーム駆動信号ＧＬがオン操作指令である場合に、放電用スイッチ６４をオフ状態に切り替え、かつ充電用スイッチ６１をオン状態に切り替える処理である。これにより、定電圧源６０から下アームスイッチＳＬのゲートに電荷が供給され、下アームスイッチＳＬがオン状態に切り替えられる。

放電処理は、下アーム駆動信号ＧＬがオフ操作指令である場合に、充電用スイッチ６１をオフ状態に切り替え、かつ放電用スイッチ６４をオン状態に切り替える処理である。これにより、下アームスイッチＳＬのゲートからグランドＧＮＤＬに電荷が放電され、下アームスイッチＳＬがオフ状態に切り替えられる。

また、駆動装置５３は、充電処理中に下アームスイッチＳＬの過電流が検出された場合に、ソフト遮断処理を行うことで、下アームスイッチＳＬをオフ状態に切り替える。具体的には、ソフト遮断処理は、充電用スイッチ６１及び放電用スイッチ６４をオフ状態に切り替え、かつソフト遮断用スイッチ６６をオン状態に切り替える処理である。これにより、放電用抵抗体６３よりも抵抗値が大きいソフト遮断用抵抗体６５を介して、下アームスイッチＳＬのゲートからグランドＧＮＤＬに電荷が緩やかに放電される。これにより、下アームスイッチＳＬがオフ状態に切り替えられる。

過電流が流れている場合に、下アームスイッチＳＬをオン状態からオフ状態へと切り替える速度を高くすると、サージ電圧が過大となるおそれがある。本実施形態では、過電流が流れている場合に、電荷の放電速度を低くし、下アームスイッチＳＬをオン状態からオフ状態へと切り替える速度を低くするため、サージ電圧が過大となることを抑制できる。

・本実施形態では、定電圧源６０がレギュレート機能を有しており、定電圧源６０から出力される電圧値が、規定範囲内となるように調整されている。そのため、ゲート電圧Ｖｇを安定させることができ、ゲート電圧Ｖｇが変動する場合に比べて閾値電圧Ｖｔｈを精度よく補正できる。

・上記実施形態において、上，下アームスイッチＳＨ，ＳＬは、補正された閾値電圧Ｖｔｈを用いて過電流を検出した場合には、その検出結果を制御装置２２に通知してもよい。例えば、インバータ２０を構成する３相の上，下アームスイッチＳＨ，ＳＬのうち、１相の上，下アームスイッチＳＨ，ＳＬにおいて過電流が発生している場合を想定する。この場合、制御装置２２は、過電流が発生していない２相の上，下アームスイッチＳＨ，ＳＬを用いて、車両を退避走行させるように回転電機２１を制御してもよい。

・上記実施形態において、上，下アーム駆動回路ＤｒＨ，ＤｒＬは、上，下アームスイッチＳＨ，ＳＬがオン状態となり、ドレイン電圧Ｖｄｓが飽和電圧Ｖｔｇまで減少した後に、定電流源５０から電流が流される。そのため、ドレイン電圧Ｖｄｓが飽和電圧Ｖｔｇまで減少する前に定電流源５０から電流が流され、減少する前のドレイン電圧Ｖｄｓにより過電流が誤検出されることを抑制できる。

・上記実施形態において、上，下アームスイッチＳＨ，ＳＬを構成するスイッチとしては、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴに限らず、例えばＩＧＢＴであってもよい。この場合、各スイッチに、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードＤＡの代わりに、フリーホイールダイオードが逆並列に接続されていてもよい。

５２…ダイオード、１００…電力変換システム、ＤＳ…温度センサ、ＤｒＨ…下アーム駆動回路、ＤｒＬ…下アーム駆動回路、ＳＨ１，ＳＨ２…上アームスイッチ、ＳＬ，ＳＬ１，ＳＬ２…下アームスイッチ。

Claims (8)

1. スイッチング素子（ＳＨ１，ＳＨ２，ＳＬ１，ＳＬ２）と、
   前記スイッチング素子の温度を検出する温度センサ（ＤＳ）と、
   前記スイッチング素子の高電位側端子にカソードが接続されるダイオード（５２）と、
   を備えるシステム（１００）に適用され、前記スイッチング素子がオン状態にされている場合における前記ダイオードのアノードと前記スイッチング素子の低電位側端子との間の電位差である判定電圧を検出し、検出した前記判定電圧が閾値電圧よりも大きい場合に、前記スイッチング素子の過電流を検出するスイッチング素子の過電流検出装置（ＤｒＨ，ＤｒＬ）であって、
   前記スイッチング素子の温度と前記ダイオードの温度とが同じ温度であるか否かを判定する判定部と、
   同じ温度であると判定された場合における前記温度センサの検出値である特定温度を取得する温度取得部と、
   同じ温度であると判定された場合における前記判定電圧を検出する電圧検出部と、
   検出された前記判定電圧と、前記特定温度と、同じ温度であると判定された場合における前記スイッチング素子の前記高電位側端子及び前記低電位側端子の間に流れる素子電流とに基づいて、同じ温度であると判定された場合における前記ダイオードの順方向電圧を算出する電圧算出部と、
   算出された前記順方向電圧に基づいて前記閾値電圧を補正する閾値補正部と、を備えるスイッチング素子の過電流検出装置。
2. 前記電圧算出部は、前記特定温度における前記スイッチング素子のオン抵抗と前記素子電流とに基づいて、同じ温度であると判定された場合における前記スイッチング素子の端子間電圧を算出し、この端子間電圧と検出された前記判定電圧とに基づいて、前記順方向電圧を算出する請求項１に記載のスイッチング素子の過電流検出装置。
3. 前記電圧算出部により算出された前記順方向電圧を、前記特定温度に関連付けて学習値として記憶する記憶部を備え、
   前記閾値補正部は、前記記憶部に記憶された複数の前記学習値であって、互いに異なる前記特定温度における複数の前記学習値により、前記順方向電圧の温度特性を直線近似し、近似された直線に基づいて前記閾値電圧を補正する請求項１または請求項２に記載のスイッチング素子の過電流検出装置。
4. 前記システムは、直流電源（１０）と回転電機（２１）との間において電力を変換する電力変換システムであり、前記システムを起動させる起動スイッチを備えており、
   前記判定部は、前記起動スイッチがオン状態に切り替えられた後に初めて前記スイッチング素子がオン状態に切り替えられた場合に、同じ温度であると判定する請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のスイッチング素子の過電流検出装置。
5. 前記システムは、前記システムを起動させる起動スイッチを備えており、
   前記起動スイッチがオン状態に切り替えられた後における前記システムの初期設定時に前記スイッチング素子をオン状態に切り替える切り替え部を備え、
   前記判定部は、前記切り替え部により前記スイッチング素子がオン状態に切り替えられた場合に、同じ温度であると判定する請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のスイッチング素子の過電流検出装置。
6. 前記電圧検出部は、前記起動スイッチが前回オフ状態に切り替えられてから、前記判定部により同じ温度であると判定されるまでの期間が、前記スイッチング素子の温度と前記ダイオードの温度とが同じ温度となるのに必要な基準期間よりも長い場合、前記判定電圧を検出しない請求項４又は請求項５に記載のスイッチング素子の過電流検出装置。
7. 前記システムは、直流電源（１０）と回転電機（２１）との間において電力を変換する電力変換システムであり、
   前記回転電機の回転停止後に、前記回転電機に電荷が残存していることを判定する電荷判定部を備え、
   前記電圧検出部は、前記電荷判定部により電荷が残存していると判定された場合、前記判定電圧を検出しない請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載のスイッチング素子の過電流検出装置。
8. 前記ダイオードを介して前記スイッチング素子に前記素子電流を供給する電流供給部を備え、
   前記電流供給部から供給される前記素子電流は、前記順方向電圧が飽和する電流値に設定されている請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載のスイッチング素子の過電流検出装置。

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