用于電功率轉(zhuǎn)換電路的驅(qū)動器件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于控制電功率轉(zhuǎn)換電路的操作的驅(qū)動器件，包括：續(xù)流模式檢測裝置，基于第一電流檢測裝置的檢測結(jié)果和第二電流檢測裝置的檢測結(jié)果，檢測續(xù)流二極管是否處于其中電流在所述續(xù)流二極管中流動的續(xù)流模式，第一電流檢測裝置檢測在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的第一相中流動的電流，第二電流檢測裝置檢測在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的第二相中流動的電流；禁止裝置，其禁止并聯(lián)連接到處于續(xù)流模式中的續(xù)流二極管的開關(guān)元件的接通操作，禁止裝置包括：第一相檢測裝置，檢測第一相中的續(xù)流二極管的狀態(tài)是否處于續(xù)流模式中；第二相檢測裝置，檢測第二相中的續(xù)流二極管的狀態(tài)是否處于續(xù)流模式中；以及第三相檢測裝置，檢測第三相中的續(xù)流二極管的狀態(tài)是否處于續(xù)流模式中。
【專利說明】用于電功率轉(zhuǎn)換電路的驅(qū)動器件
[0001]本發(fā)明申請是申請日為2010年12月17日、申請?zhí)枮?01010615084.1以及發(fā)明名稱為“用于電功率轉(zhuǎn)換電路的驅(qū)動器件”的發(fā)明專利申請的分案申請。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及用于控制連接到旋轉(zhuǎn)電機(jī)(諸如電動發(fā)電機(jī))的電功率轉(zhuǎn)換電路(或者逆變器)的操作的驅(qū)動器件。
【背景技術(shù)】
[0003]電功率轉(zhuǎn)換電路(或者逆變器)是周知的。通常，這樣的電功率轉(zhuǎn)換電路布置在直流電源與旋轉(zhuǎn)電機(jī)之間。電功率轉(zhuǎn)換電路將直流電源的端子與旋轉(zhuǎn)電機(jī)的端子連接。通常，電功率轉(zhuǎn)換電路包括高電壓側(cè)中的開關(guān)元件與低電壓側(cè)中的開關(guān)元件。例如，使用諸如絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)的功率開關(guān)元件作為這些開關(guān)元件。電功率轉(zhuǎn)換電路包括若干對這些開關(guān)元件。每對包括串聯(lián)連接的高電壓側(cè)中的開關(guān)元件和低電壓側(cè)中的開關(guān)元件。
[0004]電功率轉(zhuǎn)換電路中的高電壓側(cè)和低電壓側(cè)中的至少一個(gè)中的每個(gè)開關(guān)元件配備有續(xù)流二極管。特別地，開關(guān)元件和相應(yīng)續(xù)流二極管并聯(lián)連接。
[0005]為了在旋轉(zhuǎn)電機(jī)中生成具有正弦曲線波形的電流、并然后使該電流流動，需要驅(qū)動高電壓側(cè)中的開關(guān)元件和低電壓側(cè)的開關(guān)元件，以使得交替驅(qū)動高電壓側(cè)中的開關(guān)元件和低電壓側(cè)的開關(guān)元件。這使得有可能以互補(bǔ)方式驅(qū)動成對的高電壓側(cè)中的開關(guān)元件和低電壓側(cè)中的開關(guān)元件。
[0006]另一方面，通常，在以上電功率轉(zhuǎn)換電路(即，逆變器)中使用的每個(gè)開關(guān)元件由絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)構(gòu)成。最近的趨勢使用具有續(xù)流二極管的IGBT。特別地，IGBT與續(xù)流二極管在同一半導(dǎo)體基底上并聯(lián)連接。
[0007]因?yàn)樵贗GBT中從集電極流動到發(fā)射極的電流是正向電流，因此沒有正向電流的反向電流在IGBT中流動。然而，當(dāng)以互補(bǔ)方式驅(qū)動成對的逆變器中的開關(guān)元件時(shí)，存在如下可能性:根據(jù)正弦曲線波形的電流的方向，沒有電流在接通的開關(guān)元件中流動。該情況進(jìn)一步引起并聯(lián)連接到開關(guān)元件的續(xù)流二極管進(jìn)入續(xù)流模式。在續(xù)流模式中，電流在續(xù)流二極管中流動，其中，開關(guān)元件和續(xù)流二極管彼此反向并聯(lián)連接。
[0008]已知當(dāng)正向電流在續(xù)流二極管中流動時(shí)，通過將電壓提供給IGBT的柵極端子，以上功率開關(guān)元件(即，具有續(xù)流二極管的IGBT)中的壓降量增加。這增加了在續(xù)流二極管中生成的電功率損耗，并且進(jìn)一步增加具有續(xù)流二極管的IGBT的整體電功率損耗。
[0009]為了避免這樣的傳統(tǒng)問題，日本特開JP2008-72848號公報(bào)公開了如下的傳統(tǒng)技術(shù):其中，即使接收到以互補(bǔ)方式接通具有續(xù)流二極管的一對IGBT的指示信號，當(dāng)檢測到在續(xù)流二極管中流動的電流時(shí)，控制器件也強(qiáng)制斷開續(xù)流二極管。具體地，在其上形成內(nèi)置于IGBT中的續(xù)流二極管的同一半導(dǎo)體基底上，形成小尺寸電極，并且控制器件通過該小尺寸電極來檢測小電流。例如，這樣的小電流在續(xù)流二極管中實(shí)際流動的電流的幾千分之一到萬分之一的范圍內(nèi)。當(dāng)通過小尺寸電極檢測到流經(jīng)續(xù)流二極管的小電流時(shí)，控制器件強(qiáng)制斷開諸如IGBT的開關(guān)元件。這可以抑制具有續(xù)流二極管的IGBT的電功率損耗增加。
[0010]然而，因?yàn)檫@樣的小電流值非常小，因此通常難以基于通過小尺寸電極檢測到的這樣的小電流來提高檢測在續(xù)流二極管中流動的實(shí)際電流的檢測精度。換句話說，利用高精度檢測電流值、并且基于通過小尺寸電極的小電流的檢測結(jié)果來斷開開關(guān)元件(諸如配備有續(xù)流二極管的IGBT)是困難的，除非大電流在續(xù)流二極管中流動。
[0011]使用除了這種具有內(nèi)置續(xù)流二極管的IGBT之外的具有內(nèi)置續(xù)流二極管的其它類型的開關(guān)元件的控制系統(tǒng)也具有如下相同困難:當(dāng)續(xù)流二極管處于其中正向電流在續(xù)流二極管中流動的續(xù)流模式中時(shí)，難以及時(shí)禁止開關(guān)元件的接通操作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的目的是提供一種如下驅(qū)動器件:當(dāng)并聯(lián)連接到功率開關(guān)元件的續(xù)流二極管處于其中正向電流在續(xù)流二極管中流動的續(xù)流模式中時(shí)，該驅(qū)動器件能夠正確并及時(shí)地禁止該功率開關(guān)元件被接通。這可以降低在電功率轉(zhuǎn)換電路(諸如逆變器)中的功率開關(guān)元件中生成的電功率損耗。例如，電功率轉(zhuǎn)換電路布置在直流電源與諸如電動發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)之間。
[0013]例如，高電壓側(cè)中的諸如功率開關(guān)元件(IGBT)的開關(guān)元件連接到三相旋轉(zhuǎn)電機(jī)的三相(U相、V相以及W相)中的正電極。低電壓側(cè)中的諸如功率開關(guān)元件(IGBT)的開關(guān)元件連接到三相旋轉(zhuǎn)電機(jī)的三相中的負(fù)電極。高電壓側(cè)中的開關(guān)元件和低電壓側(cè)中的開關(guān)元件構(gòu)成諸如逆變器的電功率轉(zhuǎn)換電路。
[0014]為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提供了一種驅(qū)動器件，其控制配備有多對開關(guān)元件的電功率轉(zhuǎn)換電路的操作。每對包括高電壓側(cè)中的開關(guān)元件和低電壓側(cè)中的開關(guān)元件。特別地，高電壓側(cè)中的開關(guān)元件和低電壓側(cè)中的開關(guān)元件串聯(lián)連接。
[0015]成對的開關(guān)元件中的至少一個(gè)有可能配備有續(xù)流二極管。開關(guān)元件和內(nèi)置于開關(guān)元件中的續(xù)流二極管彼此并聯(lián)連接。每對中的高電壓側(cè)中的開關(guān)元件與低電壓側(cè)中的開關(guān)元件之間的連接節(jié)點(diǎn)連接到旋轉(zhuǎn)電機(jī)(諸如電動發(fā)電機(jī))的電感器。驅(qū)動器件具有續(xù)流模式檢測裝置和禁止裝置。續(xù)流模式檢測裝置檢測續(xù)流二極管是否處于其中電流在續(xù)流二極管中流動的續(xù)流模式中。禁止裝置接收關(guān)于從電流檢測裝置傳遞的電流信息的檢測信號。電流檢測裝置檢測在電感器側(cè)處的電路徑、而不是每對中的高電壓側(cè)中的開關(guān)元件與低電壓側(cè)中的開關(guān)元件之間的連接節(jié)點(diǎn)中流動的電流。禁止裝置還基于所接收到的關(guān)于電流信息的檢測信號，檢測續(xù)流二極管是否處于續(xù)流模式中。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動器件中的禁止裝置當(dāng)檢測到續(xù)流二極管處于其中電流在續(xù)流二極管中流動的續(xù)流模式中時(shí)，禁止配備有續(xù)流二極管的開關(guān)元件的接通操作。
[0017]通常，當(dāng)電流檢測裝置檢測在電路徑上的檢測點(diǎn)中流動的電流時(shí)，生成關(guān)于檢測續(xù)流二極管的續(xù)流模式的檢測延遲。該檢測點(diǎn)被放置為朝向電感器側(cè)而遠(yuǎn)離高電壓側(cè)中的開關(guān)元件與低電壓側(cè)中的開關(guān)元件之間的連接節(jié)點(diǎn)。因此，該檢測方法具有引起長延遲時(shí)間的可能性，該長延遲時(shí)間長于由通過使用在小尺寸電極中流動的小電流來檢測續(xù)流模式的方法引起的延遲。在其上形成續(xù)流二極管的同一半導(dǎo)體基底上，形成這些小尺寸電極。
[0018]本發(fā)明的發(fā)明人基于以下原因，提供根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動器件。[0019]關(guān)于檢測續(xù)流二極管的續(xù)流模式，通過小尺寸電極來檢測小電流的傳統(tǒng)技術(shù)的檢測精度低于根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動器件的檢測精度，根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動器件檢測在電路徑上的檢測點(diǎn)中流動的電流，而不使用這樣的小尺寸電極。檢測點(diǎn)被放置為朝向電感器側(cè)而遠(yuǎn)離高電壓側(cè)中的開關(guān)元件與低電壓側(cè)中的開關(guān)元件之間的連接節(jié)點(diǎn)。
[0020]因此，關(guān)于正確地執(zhí)行控制處理以禁止接通開關(guān)元件的指示，更適合使用由根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動器件執(zhí)行的檢測方法，而不是使用通過小尺寸電極而檢測到的小電流的傳統(tǒng)檢測方法。
[0021 ] 在作為本發(fā)明的另一個(gè)方面的驅(qū)動器件中，每對中的高電壓側(cè)中的開關(guān)元件和低電壓側(cè)中的開關(guān)元件中的至少一個(gè)與并聯(lián)連接到該開關(guān)元件的續(xù)流二極管在同一半導(dǎo)體基底上形成。
[0022]通常，當(dāng)與開關(guān)元件斷開時(shí)的導(dǎo)通功率損耗相比時(shí)，在開關(guān)元件接通時(shí)續(xù)流二極管具有大導(dǎo)通功率損耗。禁止裝置可以有效地降低諸如逆變器的電功率轉(zhuǎn)換電路的導(dǎo)通功率損耗(即，電功率損耗)。
[0023]在作為本發(fā)明的另一個(gè)方面的驅(qū)動器件中，續(xù)流模式檢測裝置基于從電流檢測裝置傳遞的電流信息與門限電流值之間的比較結(jié)果，檢測續(xù)流二極管是否處于續(xù)流模式中。該門限電流值是從零向如下值變化的值:通過該值，正向電流可以在作為檢測出現(xiàn)續(xù)流模式的目標(biāo)的續(xù)流二極管中流動。
[0024]在根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動器件中，續(xù)流模式檢測裝置基于從電流檢測裝置傳遞的檢測信號，檢測續(xù)流二極管是否處于續(xù)流模式中，然后，禁止裝置基于續(xù)流模式檢測裝置的檢測結(jié)果，禁止配備有續(xù)流二極管的開關(guān)元件的接通操作。這些處理需要預(yù)定時(shí)段。因此，通過該預(yù)定時(shí)段對執(zhí)行這樣的禁止處理的實(shí)際定時(shí)進(jìn)行延遲。
[0025]當(dāng)基于續(xù)流二極管從續(xù)流模式過渡到非續(xù)流模式的檢測結(jié)果來對執(zhí)行禁止處理的定時(shí)進(jìn)行延遲時(shí)，存在如下可能性:當(dāng)開關(guān)元件必須接通以便使電流在該開關(guān)元件中流動時(shí)，禁止裝置指示開關(guān)元件斷開。
[0026]為了避免出現(xiàn)這樣的錯誤或者不正確的操作，根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動器件使用向如下值變化的門限電流值:當(dāng)正向電流在續(xù)流二極管中流動時(shí)，利用該值可以同時(shí)正確并及時(shí)地?cái)嚅_開關(guān)元件而沒有任何延遲時(shí)間。也就是說，根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動器件有可能避免自續(xù)流二極管的狀態(tài)從續(xù)流模式切換到非續(xù)流模式的定時(shí)起，對輸出如下指示進(jìn)行延遲:該指示解除開關(guān)元件的接通操作的禁止指示。換句話說，根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動器件，有可能在續(xù)流二極管的狀態(tài)從續(xù)流模式切換到非續(xù)流模式的相同定時(shí)處，同時(shí)執(zhí)行解除開關(guān)元件的斷開操作的解除操作。
[0027]在作為本發(fā)明的另一個(gè)方面的驅(qū)動器件中，續(xù)流模式檢測裝置使用彼此不同的第一門限值和第二門限值，其中，當(dāng)續(xù)流二極管的狀態(tài)從非續(xù)流模式切換到續(xù)流模式時(shí)，使用第一門限值，并且當(dāng)續(xù)流二極管的狀態(tài)從續(xù)流模式切換到非續(xù)流模式時(shí)，使用第二門限值。
[0028]根據(jù)本發(fā)明，有可能在續(xù)流模式的檢測中避免擺動現(xiàn)象，在擺動現(xiàn)象中，續(xù)流模式和非續(xù)流模式在續(xù)流二極管中頻繁切換。由此，禁止裝置有可能避免對禁止處理和解除處理進(jìn)行切換的高頻率操作。
[0029]在作為本發(fā)明的另一個(gè)方面的驅(qū)動器件中，驅(qū)動器件接收控制高電壓側(cè)中的開關(guān)元件的操作的操作信號和控制低電壓側(cè)中的開關(guān)元件的操作的操作信號，并且基于所接收到的操作信號，控制這些開關(guān)元件的操作。這些操作信號是互補(bǔ)信號，其能夠交替接通和斷開高電壓側(cè)中的開關(guān)元件和低電壓側(cè)中的開關(guān)元件。禁止裝置接收控制高電壓側(cè)中的開關(guān)元件的操作的操作信號和控制低電壓側(cè)中的開關(guān)元件的操作的操作信號，并且根據(jù)通過續(xù)流模式檢測裝置進(jìn)行的檢測結(jié)果，當(dāng)所接收到的操作信號指示開關(guān)元件接通時(shí)，將所接收到的操作信號切換成指示開關(guān)元件斷開的操作信號。
[0030]根據(jù)本發(fā)明，禁止裝置有可能在不增加生成互補(bǔ)信號的裝置的算術(shù)運(yùn)算負(fù)荷的情況下，執(zhí)行禁止處理和解除處理。
[0031]在作為本發(fā)明的另一個(gè)方面的驅(qū)動器件中，電感器安裝到諸如電動發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。驅(qū)動器件還具有用于執(zhí)行軟件程序的裝置。軟件程序具有生成操作信號以便控制高電壓側(cè)中的開關(guān)元件和低電壓側(cè)中的開關(guān)元件的操作的功能。這可以調(diào)整旋轉(zhuǎn)電機(jī)的控制值。通過執(zhí)行軟件程序來實(shí)現(xiàn)續(xù)流模式檢測裝置和禁止裝置。
[0032]在作為本發(fā)明的另一個(gè)方面的驅(qū)動器件中，電感器安裝到作為車上主器件的電動發(fā)電機(jī)。續(xù)流模式檢測裝置和禁止裝置構(gòu)成低電壓系統(tǒng)，其與配備有電功率轉(zhuǎn)換電路和電動發(fā)電機(jī)的高電壓系統(tǒng)電絕緣。
[0033]通常，用于檢測電流(例如，檢測旋轉(zhuǎn)電機(jī)的相電流)的電流檢測裝置與連接在旋轉(zhuǎn)電機(jī)和諸如逆變器的電功率轉(zhuǎn)換電路之間的電路徑電絕緣。當(dāng)用于生成互補(bǔ)信號的裝置布置在低電壓系統(tǒng)中時(shí)，有可能消除如下電路徑上的任何絕緣裝置:通過該電路徑，來自電流檢測裝置的檢測信號傳遞到續(xù)流模式檢測裝置和禁止裝置。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種用于控制電功率轉(zhuǎn)換電路的操作的驅(qū)動器件。電功率轉(zhuǎn)換電路配備有多對開關(guān)元件。每對包括高電壓側(cè)中的開關(guān)元件和低電壓側(cè)中的開關(guān)元件。高電壓側(cè)中的開關(guān)元件和低電壓側(cè)中的開關(guān)元件串聯(lián)連接。直流電源的正電極通過高電壓側(cè)中的開關(guān)元件連接到三相旋轉(zhuǎn)電機(jī)的每相。此外，直流電源的負(fù)電極通過低電壓側(cè)中的開關(guān)元件連接到三相旋轉(zhuǎn)電機(jī)的每相。成對的開關(guān)元件中的至少一個(gè)配備有續(xù)流二極管。開關(guān)元件和續(xù)流二極管彼此并聯(lián)連接。高電壓側(cè)中的開關(guān)元件與低電壓側(cè)中的開關(guān)元件之間的連接節(jié)點(diǎn)連接到電感器。驅(qū)動器件具有續(xù)流模式檢測裝置和禁止裝置。續(xù)流模式檢測裝置基于第一電流檢測裝置的檢測結(jié)果和第二電流檢測裝置的檢測結(jié)果，檢測續(xù)流二極管的狀態(tài)是否處于其中電流在續(xù)流二極管中流動的續(xù)流模式中。第一電流檢測裝置檢測在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的第一相中流動的電流。第二電流檢測裝置檢測在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的第二相中流動的電流。禁止裝置禁止并聯(lián)連接到處于續(xù)流模式中的續(xù)流二極管的開關(guān)元件的接通操作。特別地，禁止裝置具有第一相檢測裝置、第二相檢測裝置以及第三相檢測裝置。第一相檢測裝置基于由第一電流檢測裝置檢測到的在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的第一相中流動的電流值，檢測第一相中的續(xù)流二極管是否處于續(xù)流模式中。第二相檢測裝置基于由第二電流檢測裝置檢測到的在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的第二相中流動的電流值，檢測第二相中的續(xù)流二極管是否處于續(xù)流模式中。第三相檢測裝置基于由第一電流檢測裝置檢測到的在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的第一相中流動的電流值與由第二電流檢測裝置檢測到的在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的第二相中流動的電流值的反相后的值之間的比較結(jié)果，檢測第三相中的續(xù)流二極管是否處于續(xù)流模式中。
[0035]在續(xù)流模式檢測裝置通過使用由第一電流檢測裝置和第二電流檢測裝置檢測到的電流值來檢測到續(xù)流二極管處于續(xù)流模式中時(shí)的實(shí)際定時(shí)之后，直到禁止操作信號的接通指示的實(shí)際操作為止，花費(fèi)了延遲時(shí)間。[0036]當(dāng)與基于通過小尺寸電極而檢測到的小電流來執(zhí)行以上禁止處理的方法相比時(shí)，這樣的延遲時(shí)間將引起各種問題。在其上也形成續(xù)流二極管的相同半導(dǎo)體基底上，直接形成這些小尺寸電極。
[0037]本發(fā)明的發(fā)明人基于以下原因，提供了根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動器件。
[0038]關(guān)于檢測續(xù)流二極管的續(xù)流模式，通過基于通過小尺寸電極檢測到的這樣的小電流的傳統(tǒng)技術(shù)獲得的檢測精度下降大于通過根據(jù)本發(fā)明的、使用第一電流檢測裝置和第二電流檢測裝置的驅(qū)動器件而獲得的續(xù)流模式的檢測精度。這意味著，更適合通過使用第一電流檢測裝置和第二電流檢測裝置來執(zhí)行禁止處理。從該觀點(diǎn)來看，根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動器件通過使用第一電流檢測裝置和第二電流檢測裝置來執(zhí)行禁止處理。
[0039]通常，在三相旋轉(zhuǎn)電機(jī)的三相(U相、V相以及W相)中流動的電流的總和變成零。這意味著，在第三相中流動的電流值具有通過在符號上對在第一相中流動的電流值和在第二相中流動的電流值的和進(jìn)行反相而獲得的電流值。對在第三相中流動的電流值進(jìn)行反相的定時(shí)是對在第一相中流動的電流值和在第二相中流動的反相后的電流值之間的不均衡進(jìn)行反轉(zhuǎn)的定時(shí)。有可能基于該關(guān)系來正確地檢測在第三相中的續(xù)流二極管中續(xù)流模式的出現(xiàn)，而不使用任何第三電流檢測裝置來檢測在第三相中流動的電流。
[0040]在作為本發(fā)明的另一個(gè)方面的驅(qū)動器件中，每對中的高電壓側(cè)中的開關(guān)元件和低電壓側(cè)中的開關(guān)元件中的至少一個(gè)以及并聯(lián)連接到該開關(guān)元件的續(xù)流二極管在同一半導(dǎo)體基底上形成。也就是說，開關(guān)元件和并聯(lián)連接到該開關(guān)元件的續(xù)流二極管在同一半導(dǎo)體基底上形成，其中，該開關(guān)元件是高電壓側(cè)中的開關(guān)元件和低電壓側(cè)中的開關(guān)元件中的至少一個(gè)。
[0041]通常，當(dāng)與開關(guān)元件斷開時(shí)的導(dǎo)通功率損耗相比時(shí)，在開關(guān)元件接通時(shí)續(xù)流二極管具有大導(dǎo)通功率損耗。禁止裝置可以有效地降低諸如逆變器的電功率轉(zhuǎn)換電路的導(dǎo)通功率損耗(即電功率損耗)。
[0042]在作為本發(fā)明的另一個(gè)方面的驅(qū)動器件中，第三相檢測裝置調(diào)整一相的電流值和另一相的反相后的電流值中的至少一個(gè)，并且對這些電流值進(jìn)行比較，以便將邊界電壓朝著正向電流在續(xù)流二極管中流動的電壓側(cè)進(jìn)行偏移，在該邊界電壓檢測到續(xù)流二極管的續(xù)流模式。
[0043]在根據(jù)本發(fā)明的的驅(qū)動器件中，續(xù)流模式檢測裝置基于從第一和第二電流檢測裝置傳遞的相電流值，檢測續(xù)流二極管的續(xù)流模式的出現(xiàn)。然后，禁止裝置基于續(xù)流模式檢測裝置的檢測結(jié)果，禁止開關(guān)元件的接通操作。這些處理需要預(yù)定時(shí)段。因此，通過該預(yù)定時(shí)段來對執(zhí)行這樣的禁止處理的實(shí)際定時(shí)進(jìn)行延遲。
[0044]當(dāng)基于從續(xù)流模式過渡到非續(xù)流模式的檢測結(jié)果來對執(zhí)行禁止處理的定時(shí)進(jìn)行延遲時(shí)，存在如下可能性:當(dāng)開關(guān)元件必須接通、并且電流必須在開關(guān)元件中流動時(shí)，禁止裝置指示開關(guān)元件斷開。
[0045]為了避免這樣的缺點(diǎn)，根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動器件可以通過將以上未匹配的時(shí)刻向其中正向電流在續(xù)流二極管中流動的方向進(jìn)行偏移，避免續(xù)流二極管從續(xù)流模式切換到非續(xù)流模式的時(shí)刻起，對通過禁止裝置進(jìn)行的禁止的解除操作進(jìn)行延遲。
[0046]在作為本發(fā)明的另一個(gè)方面的驅(qū)動器件中，第三相檢測裝置在以下兩種情況(I)和(II)中使用不同偏移值:(I)當(dāng)續(xù)流二極管的狀態(tài)從非續(xù)流模式切換到續(xù)流模式時(shí)；以及(II)當(dāng)續(xù)流二極管的狀態(tài)從續(xù)流模式切換到非續(xù)流模式時(shí)。
[0047]根據(jù)本發(fā)明，有可能在續(xù)流模式的檢測中避免擺動現(xiàn)象，在擺動現(xiàn)象中，續(xù)流模式和非續(xù)流模式在續(xù)流二極管中頻繁切換。由此，禁止裝置有可能避免對禁止處理和解除處理進(jìn)行切換的高頻率操作。
[0048]在作為本發(fā)明的另一個(gè)方面的驅(qū)動器件中，第一電流檢測裝置檢測電流作為正電流。該電流從電功率轉(zhuǎn)換電路和三相旋轉(zhuǎn)電機(jī)中的一個(gè)流動到另一個(gè)。第二電流檢測裝置檢測以上正電流的反相后的電流作為正電流。
[0049]根據(jù)本發(fā)明，禁止裝置有可能在不增加生成互補(bǔ)信號的裝置的算術(shù)運(yùn)算負(fù)荷的情況下，執(zhí)行禁止處理和解除處理。
[0050]在作為本發(fā)明的另一個(gè)方面的驅(qū)動器件中，驅(qū)動器件接收控制高電壓側(cè)中的開關(guān)元件的操作的操作信號和控制低電壓側(cè)中的開關(guān)元件的操作的操作信號。驅(qū)動器件基于這些操作信號，控制這些開關(guān)元件的操作，并且這些操作信號是互補(bǔ)信號，其能夠交替接通/斷開高電壓側(cè)中的開關(guān)元件和低電壓側(cè)中的開關(guān)元件。禁止裝置接收控制高電壓側(cè)中的開關(guān)元件的操作的操作信號和控制低電壓側(cè)中的開關(guān)元件的操作的操作信號，并且根據(jù)通過續(xù)流模式檢測裝置進(jìn)行的檢測結(jié)果，當(dāng)所接收到的操作信號指示開關(guān)元件接通時(shí)，將所接收到的操作信號切換成指示開關(guān)元件斷開的操作信號。
[0051]根據(jù)本發(fā)明，禁止裝置有可能在不增加用于生成互補(bǔ)信號的裝置的算術(shù)負(fù)荷的情況下，執(zhí)行禁止處理。
[0052]在作為本發(fā)明的另一個(gè)方面的驅(qū)動器件中，驅(qū)動器件還包括用于執(zhí)行軟件程序的裝置，該軟件程序能夠生成控制高電壓側(cè)中的開關(guān)元件和低電壓側(cè)中的開關(guān)元件的操作的操作信號，以便調(diào)整三相旋轉(zhuǎn)電機(jī)的控制值。通過執(zhí)行軟件程序來實(shí)現(xiàn)續(xù)流模式檢測裝置和禁止裝置。
[0053]在作為本發(fā)明的另一個(gè)方面的驅(qū)動器件中，三相旋轉(zhuǎn)電機(jī)是車上主器件。續(xù)流模式檢測裝置和禁止裝置構(gòu)成低電壓系統(tǒng)，其與配備有電功率轉(zhuǎn)換電路和旋轉(zhuǎn)電機(jī)的高電壓系統(tǒng)電絕緣。
[0054]通常，用于檢測電流(例如，檢測相電流)的電流檢測裝置與連接在三相旋轉(zhuǎn)電機(jī)和諸如逆變器的電功率轉(zhuǎn)換電路之間的電路徑電絕緣。當(dāng)用于生成互補(bǔ)信號的裝置布置在低電壓系統(tǒng)中時(shí)，有可能消除如下電路徑上的任何絕緣裝置:通過該電路徑，來自電流檢測裝置的檢測信號傳遞到續(xù)流模式檢測裝置和禁止裝置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0055]將參照附圖、以示例方式來描述本發(fā)明的優(yōu)選的、非限制性的實(shí)施例，在附圖中:
[0056]圖1是示出包括電動發(fā)電機(jī)、作為電功率轉(zhuǎn)換電路的逆變器(包括作為高電壓側(cè)中和低電壓側(cè)中的功率開關(guān)元件的IGBT以及內(nèi)置續(xù)流二極管)、以及根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的驅(qū)動器件(包括控制器件、斷路器、以及驅(qū)動單元DU)的系統(tǒng)的配置的視圖；
[0057]圖2A是示出由圖1中示出的、根據(jù)第一實(shí)施例的驅(qū)動器件控制的電功率轉(zhuǎn)換電路中具有內(nèi)置續(xù)流二極管的IGBT的橫截面的視圖；
[0058]圖2B是示出內(nèi)置于圖2A中示出的IGBT中的續(xù)流二極管的橫截面的視圖；
[0059]圖3是示出電阻的壓降量(分流電阻電壓)與流入內(nèi)置續(xù)流二極管FD的正向電流(續(xù)流電流)之間關(guān)系的視圖，該內(nèi)置續(xù)流二極管FD與圖1中示出的作為IGBT的功率開關(guān)元件Sw (Swp、Swn)并聯(lián)布置；
[0060]圖4是示出通過圖1中示出的、根據(jù)第一實(shí)施例的驅(qū)動器件來檢測續(xù)流二極管的續(xù)流模式的方法的時(shí)序圖；
[0061]圖5是示出圖1中示出的系統(tǒng)中的、根據(jù)第一實(shí)施例的驅(qū)動器件中的斷路器的配置的視圖；
[0062]圖6是示出包括電動發(fā)電機(jī)、作為電功率轉(zhuǎn)換電路的逆變器(包括作為高電壓側(cè)中和低電壓側(cè)中的功率開關(guān)元件的IGBT以及內(nèi)置續(xù)流二極管)、以及根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的驅(qū)動器件(包括控制器件和驅(qū)動單元DU)的系統(tǒng)的配置的視圖；
[0063]圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的第一和第二實(shí)施例的系統(tǒng)的另一配置的視圖；
[0064]圖8是示出包括電動發(fā)電機(jī)、諸如電功率轉(zhuǎn)換電路的逆變器、功率開關(guān)元件、以及根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的驅(qū)動器件(包括控制器件、斷路器、以及驅(qū)動單元DU)的系統(tǒng)的配置的視圖；
[0065]圖9A是示出由圖8中示出的、根據(jù)第三實(shí)施例的驅(qū)動器件控制的電功率轉(zhuǎn)換電路中具有內(nèi)置續(xù)流二極管的IGBT的橫截面的視圖；
[0066]圖9B是示出內(nèi)置于圖9A中示出的IGBT中的續(xù)流二極管的橫截面的視圖；
[0067]圖10是示出通過圖8中示出的、根據(jù)第三實(shí)施例的驅(qū)動器件中的斷路器來檢測續(xù)流二極管的續(xù)流模式的方法的時(shí)序圖；
[0068]圖11是示出圖8中示出的系統(tǒng)中的根據(jù)第三實(shí)施例的斷路器的視圖；
[0069]圖12是示出通過圖8中示出的、根據(jù)第三實(shí)施例的驅(qū)動器件來檢測W相中的續(xù)流二極管的續(xù)流模式的方法的時(shí)序圖；
[0070]圖13是示出根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的系統(tǒng)中的電流傳感器的布置的視圖；并且
[0071]圖14是示出包括電動發(fā)電機(jī)、作為電功率轉(zhuǎn)換電路的逆變器IV、驅(qū)動單元DU、以及根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的驅(qū)動器件的系統(tǒng)的配置的視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0072]在下文中，將參照附圖描述本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例。在以下各個(gè)實(shí)施例的描述中，貫穿幾個(gè)圖中，相同的附圖標(biāo)記字符或數(shù)字標(biāo)出相同或等同的組成部分。
[0073]第一實(shí)施例
[0074]將參照圖1至圖5對根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的、控制電功率轉(zhuǎn)換電路的操作的驅(qū)動器件給出描述。
[0075]圖1是示出包括電動發(fā)電機(jī)10、作為電功率轉(zhuǎn)換電路的逆變器IV、以及根據(jù)第一實(shí)施例的驅(qū)動器件的系統(tǒng)的配置的視圖。驅(qū)動器件主要包括控制器件16、斷路器50、以及驅(qū)動單元DU。驅(qū)動單元DU的數(shù)量與功率開關(guān)元件Sw(Swp、Swn)的對數(shù)對應(yīng)。如稍后將描述的那樣，每對包括串聯(lián)連接的高電壓側(cè)中的功率開關(guān)元件Swp (諸如絕緣柵雙極型晶體管(IGBT))和低電壓側(cè)中的功率開關(guān)元件Swn(諸如IGBT)。作為電功率轉(zhuǎn)換電路的逆變器IV配備有要由根據(jù)第一實(shí)施例的驅(qū)動器件控制的功率開關(guān)元件Sw(Swp、Swn)。
[0076]如圖1中所示，作為車上主器件的電動發(fā)電機(jī)10通過逆變器IV電連接到高電壓電池12。
[0077]逆變器IV包括三對功率開關(guān)元件。也就是說，這三對并聯(lián)連接。三對中的每對包括串聯(lián)連接的高電壓側(cè)中的功率開關(guān)元件Swp和低電壓側(cè)中的開關(guān)元件Swn。
[0078]每對中的高電壓側(cè)中的功率開關(guān)元件Swp和低電壓側(cè)中的功率開關(guān)元件Swn之間的連接節(jié)點(diǎn)電連接到電動發(fā)電機(jī)10的相應(yīng)相端子。
[0079]續(xù)流二極管FDp并聯(lián)連接到高電壓側(cè)中的功率開關(guān)元件Swp。續(xù)流二極管FDn也并聯(lián)連接到低電壓側(cè)中的功率開關(guān)元件Swn。更詳細(xì)地，高電壓側(cè)中的功率開關(guān)元件Swp的輸入端子和輸出端子分別連接到高電壓側(cè)中的續(xù)流二極管FDp的陰極和陽極。低電壓側(cè)中的功率開關(guān)元件Swn的輸入端子和輸出端子分別連接到低電壓側(cè)中的續(xù)流二極管FDn的陰極和陽極。
[0080]另一方面，控制器件16在低電壓電池14下操作，并且控制逆變器IV的操作，以便控制作為控制目標(biāo)的電動發(fā)電機(jī)10的各個(gè)參數(shù)。
[0081]控制器件16基于作為電流傳感器52、54以及56的檢測結(jié)果的電流值，生成電動發(fā)電機(jī)10的U相、V相以及W相中的功率開關(guān)元件Swp的操作信號gup、gvp、gwp。此外，控制器件16基于作為電流傳感器52、54以及56的檢測結(jié)果的電流值，生成電動發(fā)電機(jī)10的U相、V相以及W相中的功率開關(guān)元件Swn的操作信號gun、gvn、gwn。
[0082]由控制器件16和斷路器50通過驅(qū)動單元DU來驅(qū)動作為逆變器IV的電功率轉(zhuǎn)換電路中的功率開關(guān)元件SW(SWp、SWn)。也就是說，每個(gè)驅(qū)動單元DU連接到相應(yīng)功率開關(guān)元件Sw (Swp、Swn)的導(dǎo)通控制端子(柵極端子)。
[0083]配備有逆變器IV的高電壓系統(tǒng)通過諸如光耦合器的電絕緣裝置，與配備有控制器件16和斷路器50的低電壓系統(tǒng)電絕緣。
[0084]低電壓系統(tǒng)中的控制器件16和斷路器50生成操作信號gup、gvp、gwp、gun、gvn、gwn等。然后，操作信號gup、gvp、gwp、gun、gvn、gwn等通過諸如光稱合器的絕緣裝置被傳遞到高電壓系統(tǒng)中的驅(qū)動單元DU。
[0085]電流傳感器52、54以及56分別檢測在U相、V相以及W相的電線中流動的電流。電流傳感器52、54以及56還檢測在U相、V相以及W相的電線中流動的電流的方向。
[0086]在圖1中示出的系統(tǒng)配置中，電流傳感器52、54以及56布置在低電壓系統(tǒng)側(cè)中，這是因?yàn)檫@些電流傳感器52、54以及56是非接觸式傳感器，并且能夠檢測流經(jīng)放置于電動發(fā)電機(jī)10與逆變器IV之間的電線的電流，而不需要任何電子接觸構(gòu)件和絕緣裝置。
[0087]每個(gè)功率開關(guān)元件SW(SWp、SWn)禁止電流從其輸出端子流動到其輸入端子。每個(gè)功率開關(guān)元件Sw(Swp、Swn)包括絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)。
[0088]每個(gè)功率開關(guān)元件SW(SWp、SWn)具有感測端子St，以便檢測小電流。小電流表示在功率開關(guān)元件Sw(Swp、Swn)的輸入和輸出端子中流動的電流與在續(xù)流二極管FD(FDp、FDn)中流動的電流之間的相關(guān)性。
[0089]具有內(nèi)置續(xù)流二極管的這樣的IGBT的配置可以提供感測端子St的功能。也就是說，在根據(jù)第一實(shí)施例的驅(qū)動器件的配置中，高電壓側(cè)中的功率開關(guān)元件Swp和續(xù)流二極管FDp在同一半導(dǎo)體基底上彼此相鄰地形成，并且低電壓側(cè)中的功率開關(guān)元件Swn和續(xù)流二極管FDn在同一半導(dǎo)體基底上彼此相鄰地形成。
[0090]圖2A是示出由圖1中示出的根據(jù)第一實(shí)施例的驅(qū)動器件中的驅(qū)動單元DU控制的、具有內(nèi)置續(xù)流二極管FD (FDp、FDn)的IGBT (Swp、Swn)的橫截面的視圖。圖2B是示出內(nèi)置于圖2A中示出的IGBT中的續(xù)流二極管FD(FDp、FDn)的橫截面的視圖。
[0091]在以下說明中，功率開關(guān)元件的附圖標(biāo)記字符“Sw”表示功率開關(guān)元件Swp和功率開關(guān)元件Swn兩者，并且附圖標(biāo)記字符“FD”表示內(nèi)置續(xù)流二極管FDp、FDn兩者。
[0092]如圖2A和2B中所示，IGBT區(qū)域和續(xù)流二極管區(qū)域彼此相鄰。另外，IGBT區(qū)域和續(xù)流二極管區(qū)域在同一半導(dǎo)體基底20上形成。從半導(dǎo)體基底20的主表面向背表面延伸的區(qū)域是N傳導(dǎo)型的N型區(qū)域22。
[0093]P傳導(dǎo)型區(qū)域(簡稱P型區(qū)域)24在半導(dǎo)體基底20的主表面上形成。N傳導(dǎo)型區(qū)域(簡稱N型區(qū)域)26在P型區(qū)域24中形成。N型區(qū)域26具有高濃度，其高于N型區(qū)域22的濃度。P型區(qū)域24和N型區(qū)域26連接到IGBT的發(fā)射極端子E和續(xù)流二極管的陽極端子。在P型區(qū)域24和N型區(qū)域26上通過柵極氧化膜28形成柵極電極30。
[0094]另一方面，N型區(qū)域36和P型區(qū)域34在半導(dǎo)體基底20的背表面上彼此相鄰地形成。N型區(qū)域36具有高濃度，其高于N型區(qū)域22的濃度。
[0095]P型區(qū)域34構(gòu)成IGBT的集電極區(qū)域，N型區(qū)域36構(gòu)成續(xù)流二極管的陰極區(qū)域。N型區(qū)域32在N型區(qū)域22與包括P型區(qū)域34和N型區(qū)域36的區(qū)域之間形成。N型區(qū)域32具有比N型區(qū)域22的濃度低的濃度。
[0096]圖2B是示出半導(dǎo)體基底20的主表面的平面視圖。如圖2B中所示，發(fā)射極區(qū)域E占用半導(dǎo)體基底20的主表面的大部分。柵極區(qū)域G和感測電極38占用半導(dǎo)體基底20的主表面的剩余區(qū)域。感測電極38的實(shí)際面積尺寸是發(fā)射極區(qū)域E的面積的幾千分之一。這使得有可能輸出具有與在IGBT和續(xù)流二極管中流動的電流的相關(guān)性的小電流。
[0097]驅(qū)動單元DU除了具有基于操作信號g (gup、gvp、gwp、gun、gvn、gwn)來接通和斷開功率開關(guān)元件的功能之外，還具有如下功能:當(dāng)所檢測到的在功率開關(guān)元件Sw的輸入端子(集電極端子)與輸出端子(發(fā)射極端子)之間流動的電流是過大的值時(shí)，強(qiáng)制斷開功率開關(guān)元件Sw (Swp、Swn)。更詳細(xì)地，驅(qū)動單元DU基于從功率開關(guān)元件Sw的感測端子St輸出的小電流，當(dāng)在功率開關(guān)元件的輸入端子與輸出端子之間流動的電流不小于門限電流值Ith時(shí)，強(qiáng)制斷開功率開關(guān)元件Sw。
[0098]如在圖1的上排中所示，驅(qū)動單元DU中的電阻40和比較器42的組合可以提供以上功能。也就是說，比較器42對當(dāng)來自感測端子St的小電流在電阻40中流動時(shí)電阻40中的壓降值與對應(yīng)于門限電流值Ith的門限電壓值Vth進(jìn)行比較。比較器42的比較結(jié)果被傳遞到驅(qū)動電路44，其執(zhí)行對功率開關(guān)元件Sw的柵極端子的充電和放電操作。當(dāng)驅(qū)動單元DU檢測到在功率開關(guān)元件Sw中流動的電流超過門限電流值Ith時(shí)，驅(qū)動單元DU中的驅(qū)動電路44斷開功率開關(guān)元件Sw。
[0099]控制器件16配備有中央處理單元(CPU) 16a，并且執(zhí)行應(yīng)用程序以生成操作信號g，其中，操作信號g是針對操作信號gup、gvp、gwp、gun、gvn、gwn等的概括術(shù)語。
[0100]在沒有電流在功率開關(guān)元件Sw中流動但是電流在續(xù)流二極管FD中流動期間，控制器件16除了執(zhí)行續(xù)流二極管FD是否處于其中電流在續(xù)流二極管FD中流動的續(xù)流模式中的檢測之外，當(dāng)其生成這些操作信號gup、gvp、gwp、gun、gvn、gwn等時(shí)還具有重的處理負(fù)荷，其中，功率開關(guān)元件Sw和續(xù)流二極管FD彼此并聯(lián)連接。為了避免這樣的缺點(diǎn)，控制器件16生成用作互補(bǔ)信號的操作信號g，其能夠指示高電壓側(cè)中的功率開關(guān)元件Sw和低電壓側(cè)中的功率開關(guān)元件Sw來交替接通和斷開，而不管續(xù)流二極管FD的續(xù)流模式如何。
[0101]當(dāng)配備有內(nèi)置續(xù)流二極管FD的IGBT用作功率開關(guān)元件Sw時(shí)，在內(nèi)置續(xù)流二極管FD的、其中電流在續(xù)流二極管中流動的續(xù)流模式下功率開關(guān)元件Sw接通時(shí)，功率開關(guān)元件Sw的功率損耗增大。
[0102]當(dāng)檢測到內(nèi)置續(xù)流二極管FD的續(xù)流模式時(shí)，控制器件16需要具有快速并及時(shí)地取消操作信號g的接通指示的功能。當(dāng)內(nèi)置續(xù)流二極管FD處于續(xù)流模式中時(shí)，驅(qū)動單元DU需要基于功率開關(guān)元件Sw的感測端子St的輸出，取消從控制器件16傳遞的操作信號g的接通指示。這使得當(dāng)續(xù)流二極管FD處于續(xù)流模式中時(shí)，有可能快速地執(zhí)行切斷功率開關(guān)元件Sw的操作。也就是說，在驅(qū)動單元DU檢測到從電流傳感器52、54以及56傳遞的輸出之后，直到驅(qū)動單元DU取消操作信號g的接通指示為止，需要預(yù)定延遲時(shí)段。通常，從感測端子St輸出的小電流不足以與在功率開關(guān)元件Sw的輸入端子與輸出端子之間流動的電流對應(yīng)。
[0103]圖3是示出電阻40的壓降量(分流電阻電壓)與在續(xù)流二極管FD中流動的正向電流(續(xù)流電流)之間關(guān)系的視圖，續(xù)流二極管FD與圖1中示出的作為IGBT的功率開關(guān)元件Sw (Swp、Swn)并聯(lián)布置。
[0104]特別地，圖3示出了續(xù)流二極管FD的溫度(_40°C、27°C以及150°C )與以下兩種情況⑴和⑵之間的關(guān)系:
[0105](I)當(dāng)功率開關(guān)元件Sw的柵極端子與發(fā)射極端子之間的電壓Vge是零伏特(Vge=0V)時(shí)；以及
[0106](2)當(dāng)功率開關(guān)元件Sw的柵極端子與發(fā)射極端子之間的電壓Vge是15伏特(Vge=15V)時(shí)。
[0107]如圖3中所示，電阻40的壓降值根據(jù)電壓Vge和續(xù)流二極管FD的溫度的改變而劇烈變化。這表明如下可能性:當(dāng)分流電阻的電壓不小于門限電壓值Vth時(shí)，在續(xù)流二極管FD中流動的電流關(guān)于電壓Vge和續(xù)流二極管的溫度變成大值。
[0108]因?yàn)閷?yīng)于上述電壓Vge和溫度的壓降值由于制造的IGBT和續(xù)流二極管的個(gè)體差異而波動，因此難以通過改變門限電壓值Vth來消除基于以上電壓Vge和續(xù)流二極管FD的溫度的影響。這意味著，難以在續(xù)流二極管FD進(jìn)入續(xù)流模式之后，立即檢測到其中小電流在續(xù)流二極管FD中流動的續(xù)流模式。這引起功率開關(guān)元件Sw的功率損耗(也就是說，配備有內(nèi)置續(xù)流二極管FD的IGBT的功率損耗)的增加。
[0109]在圖1中示出的、根據(jù)第一實(shí)施例的驅(qū)動器件的配置中，斷路器50接收從電動發(fā)電機(jī)10的U相、V相以及W相中的電流傳感器52、54以及56傳遞的電流值，并且基于檢測結(jié)果來調(diào)整操作信號g的接通指示。具體地，斷路器50輸入通過控制器件16生成且從控制器件16傳遞的操作信號g，并調(diào)整操作信號g，并且將調(diào)整后的操作信號g輸出到每個(gè)控制單元DU。
[0110]圖4是示出通過圖1中示出的、根據(jù)第一實(shí)施例的驅(qū)動器件中的斷路器50執(zhí)行的檢測續(xù)流模式的操作的時(shí)序圖。斷路器50執(zhí)行這樣的特定處理。在圖4中示出的時(shí)序圖中，正電流從作為電功率轉(zhuǎn)換電路的逆變器IV流動到電動發(fā)電機(jī)10。
[0111]如圖4中所示，當(dāng)在電動發(fā)電機(jī)10中流動的一相(U相、V相或者W相)中的電流不小于門限電流值IHnOO)時(shí)，斷路器50檢測該相中的下臂中的續(xù)流二極管的續(xù)流模式。[0112]此外，當(dāng)在電動發(fā)電機(jī)10中流動的一相(U相、V相或者W相)中的電流不大于門限電流值IHp ?O)時(shí)，斷路器50檢測該相中的上臂中的續(xù)流二極管的續(xù)流模式。
[0113]此外，當(dāng)在電動發(fā)電機(jī)10中流動的一相(U相、V相或者W相)中的電流不大于門限電流值ILnOO)時(shí)，斷路器50檢測該相中的下臂中的續(xù)流二極管的續(xù)流模式。當(dāng)在電動發(fā)電機(jī)10中流動的該相(U相、V相或者W相)中的電流不小于門限電流值ILp(〈0)時(shí)，斷路器50檢測該相中的上臂中的續(xù)流二極管的續(xù)流模式。
[0114]特別地，考慮從基于來自電流傳感器52、54以及56的輸出、電流狀態(tài)不處于續(xù)流模式中的定時(shí)起，直到實(shí)際解除用于取消操作信號g的接通指示的操作的定時(shí)為止所計(jì)數(shù)的延遲時(shí)段，確定門限電流值ILn和ILp。
[0115]另一方面，當(dāng)門限電流值ILn、ILp是零時(shí)，存在如下可能性:取消操作信號g的接通指示，而不管由時(shí)間延遲引起的不處于續(xù)流模式中的情況。
[0116]此外，如前所述，斷路器50使用不同門限電流值IHn和ILn，其中，門限電流值IHn用于檢測下臂變化到續(xù)流模式，并且門限電流值ILn用于檢測下臂變化到除續(xù)流模式之外的模式。
[0117]此外，斷路器50使用不同門限電流值IHp和ILp，其中，門限電流值IHp用于檢測上臂變化到續(xù)流模式，并且門限電流值ILp用于檢測上臂變化到除續(xù)流模式之外的模式。使用這些門限電流值IHn、ILn、IHp以及ILp可以增加噪聲抵抗能力。也就是說，斷路器50頻繁地檢測續(xù)流模式和非續(xù)流模式，這是因?yàn)樵陔妱影l(fā)電機(jī)10中流動的每個(gè)相電流都是非常小的電流值， 并且噪聲影響斷路器50的檢測操作。這利用高頻率接通和斷開功率開關(guān)元件Sw，并在功率開關(guān)元件Sw中生成熱能，并且提高配備有內(nèi)置續(xù)流二極管FD的功率開關(guān)元件的溫度。
[0118]有可能將預(yù)定值設(shè)置作為從電流不小于門限電流值IHn的定時(shí)起直到電流變成不大于門限電流值ILn的定時(shí)為止和/或從電流不小于門限電流值IHp的定時(shí)起直到電流變成不大于門限電流值ILp的定時(shí)為止所計(jì)數(shù)的時(shí)段，其中，預(yù)定值不長于基于電阻40的壓降來檢測續(xù)流模式的檢測時(shí)段。這是為何斷路器50不基于從電流傳感器52、54以及56傳遞的電流信號來取消操作信號g的接通指示的原因。
[0119]圖5是示出圖1中示出的系統(tǒng)中的根據(jù)第一實(shí)施例的驅(qū)動器件中的斷路器50的配置的視圖。
[0120]如圖5中所示，磁滯比較器62輸入由電流傳感器52檢測到的U相中的電流值iu (實(shí)際上，與電壓信號對應(yīng))和基準(zhǔn)電源63的基準(zhǔn)電壓值Vthp。AND電路61輸入從磁滯比較器62傳遞的輸出信號和從控制器件16傳遞的操作信號gup。AND電路61執(zhí)行它們之間的邏輯相乘，并且將邏輯相乘信號輸出作為操作信號gup，以便控制U相中的上臂的操作。
[0121]磁滯比較器62生成在圖5中的下排處示出的門限值VHp和VLp。門限值VHp與與圖4中示出的門限電流值IHp對應(yīng)，并且門限值VLp與圖4中示出的門限電流值ILp對應(yīng)。
[0122]如在對于上述磁滯比較器62的情況中一樣，磁滯比較器67輸入由電流傳感器52檢測到的U相中的電流值iu (實(shí)際上，電壓信號)和基準(zhǔn)電源68的基準(zhǔn)電壓Vthn。AND電路66輸入從磁滯比較器67傳遞的輸出信號和從控制器件16傳遞的U相中的下臂的操作信號gun。AND電路66執(zhí)行它們之間的邏輯相乘，并且將邏輯相乘信號輸出作為操作信號gun,以便控制U相中的下臂的操作。
[0123]磁滯比較器67生成在圖5中的下排處示出的門限值VHn和VLn。門限值VHn與與圖4中示出的門限電流值IHn對應(yīng)，并且門限值VLn與圖4中示出的門限電流值ILn對應(yīng)。
[0124]如在對于磁滯比較器62的情況中一樣，磁滯比較器72輸入由電流傳感器54檢測到的V相中的電流值iv(實(shí)際上，電壓信號)和基準(zhǔn)電源73的基準(zhǔn)電壓Vthp。AND電路71輸入從磁滯比較器72傳遞的輸出信號和從控制器件16傳遞的操作信號gvp。AND電路71執(zhí)行它們之間的邏輯相乘，并且將邏輯相乘信號輸出作為操作信號gvp，以便控制V相中的上臂的操作。
[0125]類似地，磁滯比較器77輸入由電流傳感器54檢測到的V相中的電流值iv和基準(zhǔn)電源78的基準(zhǔn)電壓Vthn。AND電路76輸入從磁滯比較器77傳遞的輸出信號和從控制器件16傳遞的V相中的下臂的操作信號gvn。AND電路76執(zhí)行它們之間的邏輯相乘，并且將邏輯相乘信號輸出作為操作信號gvn，以便控制V相中的下臂的操作。
[0126]類似地，磁滯比較器82輸入由電流傳感器56檢測到的W相中的電流值iw(實(shí)際上，電壓信號)和基準(zhǔn)電源83的基準(zhǔn)電壓Vthp。AND電路81輸入從磁滯比較器82傳遞的輸出信號和從控制器件16傳遞的操作信號gwp。AND電路81執(zhí)行它們之間的邏輯相乘，并且將邏輯相乘信號輸出作為操作信號gwp，以便控制W相中的上臂的操作。
[0127]類似地，磁滯比較器87輸入由電流傳感器56檢測到的W相中的電流值iw(實(shí)際上，電壓信號)和基準(zhǔn)電源88的基準(zhǔn)電壓Vthn。AND電路86輸入從磁滯比較器87傳遞的輸出信號和從控制器件16傳遞的W相中的下臂的操作信號gwn。AND電路86執(zhí)行它們之間的邏輯相乘，并且將邏輯相乘信號輸出作為操作信號gwn，以便控制W相中的下臂的操作。
[0128]根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的驅(qū)動器件提供以下效果⑴到(5)。
[0129](I)根據(jù)第一實(shí)施例的驅(qū)動器件僅基于電流信息，檢測內(nèi)置于功率開關(guān)元件Sw中的續(xù)流二極管的續(xù)流模式。電流信息從電流傳感器52、54以及56傳遞。這使得有可能擴(kuò)展可檢測的電流范圍或者電壓范圍，以檢測續(xù)流二極管的續(xù)流模式，并且當(dāng)與使用從功率開關(guān)元件Sw的感測端子St提供的輸出電流作為電流信息的傳統(tǒng)檢測方法相比時(shí)，降低功率開關(guān)元件Sw(諸如配備有內(nèi)置續(xù)流二極管FD的IGBT)的電功率損耗。
[0130](2)在要由根據(jù)第一實(shí)施例的驅(qū)動器件控制的功率開關(guān)元件SW(SWp、SWn)的配置中，高電壓側(cè)中的具有內(nèi)置續(xù)流二極管FDp的功率開關(guān)元件Swp和低電壓側(cè)中的具有內(nèi)置續(xù)流二極管FDn的功率開關(guān)元件Swn在同一半導(dǎo)體基底上彼此相鄰地布置。這使得在續(xù)流二極管的續(xù)流模式期間，當(dāng)功率開關(guān)元件Sw接通時(shí)，有可能增加導(dǎo)通功率損耗。因此，驅(qū)動器件中的斷路器50可以容易地檢測續(xù)流模式的出現(xiàn)，并且容易地檢測取消如下接通指示的定時(shí):該接通指示是接通功率開關(guān)元件Sw的操作信號g的接通指示。
[0131](3)門限電流值從零向在續(xù)流二極管FD中流動的正向電流值側(cè)變化，以便檢測續(xù)流二極管FD是否處于續(xù)流模式中。這使得有可能避免從通過解除用于取消操作信號g的接通指示的操作來將續(xù)流模式切換到非續(xù)流模式的定時(shí)起計(jì)數(shù)的任何延遲時(shí)段。
[0132](4)根據(jù)第一實(shí)施例的驅(qū)動器件中的斷路器50使用諸如門限值IHp、IHn以及門限值ILp和ILn的不同門限值，其中，通過使用門限值IHp和IHn來檢測續(xù)流二極管FD的操作模式從續(xù)流模式切換到非續(xù)流模式，并且通過使用門限值ILp和ILn來檢測續(xù)流二極管FD的操作模式從非續(xù)流模式變化到續(xù)流模式。這使得有可能有效地避免對取消操作信號g的接通指示和解除該取消操作的高頻率重復(fù)。
[0133](5)斷路器50取消作為互補(bǔ)信號的操作信號g的接通指示，該操作信號g通過執(zhí)行控制器件16中的應(yīng)用程序而生成、并且從控制器件16傳遞。這使得有可能有效地執(zhí)行取消操作信號g的接通指示的取消操作，而不增加控制器件16的操作負(fù)荷。
[0134]第二實(shí)施例
[0135]將參照圖6和圖7對根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的驅(qū)動器件給出描述。
[0136]下面將詳細(xì)說明第二實(shí)施例與第一實(shí)施例之間的配置中的不同。這里省略了對第二實(shí)施例與第一實(shí)施例之間的相同部件的說明。
[0137]圖6是示出包括電動發(fā)電機(jī)10、作為電功率轉(zhuǎn)換電路的逆變器IV、以及根據(jù)第二實(shí)施例的驅(qū)動器件的系統(tǒng)的另一配置的視圖。根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動器件主要包括控制器件16和驅(qū)動單元DU，而沒有斷路器50。
[0138]也就是說，如圖6中所示，根據(jù)第二實(shí)施例的驅(qū)動器件主要包括控制器件16和驅(qū)動單元DU，而沒有斷路器50。斷路器50用于在圖1中示出的第一實(shí)施例的系統(tǒng)中。
[0139]控制器件16執(zhí)行應(yīng)用程序，其執(zhí)行斷路器50的功能。因?yàn)橄惹霸敿?xì)描述了用于根據(jù)第一實(shí)施例的系統(tǒng)中的斷路器50的功能，因此這里省略了對斷路器50的這些功能的說明。
[0140]因?yàn)楦鶕?jù)第二實(shí)施例的驅(qū)動器件中的控制器件16可以執(zhí)行用于根據(jù)第一實(shí)施例的驅(qū)動器件中的斷路器50的相同功能，因此控制器件16有可能具有由斷路器50提供的相同效果。
[0141](其它修改)
[0142](用于檢測續(xù)流二極管的續(xù)流模式的裝置)
[0143]前述根據(jù)第一實(shí)施例的斷路器50和根據(jù)第二實(shí)施例的控制器件16通過設(shè)置磁滯比較器62、67、72、77、82以及87來生成不同的門限電流值，以便檢測高電壓側(cè)中的續(xù)流二極管FDp是否處于續(xù)流模式中或者低電壓側(cè)中的續(xù)流二極管FDn是否處于續(xù)流模式中。本發(fā)明不受該配置的限制。例如，有可能通過對電流值與門限值進(jìn)行比較，檢測續(xù)流二極管的續(xù)流模式。這可以通過調(diào)整電流值本身或者調(diào)整檢測電流的電流傳感器的輸出來實(shí)現(xiàn)。
[0144]根據(jù)前述第一和第二實(shí)施例的斷路器50和控制器件16使用不同的門限電流值，以便檢測當(dāng)續(xù)流二極管FD的狀態(tài)從非續(xù)流模式切換到續(xù)流模式時(shí)以及當(dāng)續(xù)流二極管FD的狀態(tài)從續(xù)流模式切換到非續(xù)流模式時(shí)的兩種情況。本發(fā)明不受該配置的限制。根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動器件有可能在不使用這些不同的門限電流值的情況下，獲得以上效果(I)。
[0145]根據(jù)前述第一和第二實(shí)施例的斷路器50和控制器件16使用不同的門限電流值，以便檢測高電壓側(cè)中的續(xù)流二極管FDp的狀態(tài)是否處于續(xù)流模式中或者低電壓側(cè)中的續(xù)流二極管FDn的狀態(tài)是否處于續(xù)流模式中。本發(fā)明不受該配置的限制。根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動器件有可能在不使用這些不同的門限電流值的情況下，獲得以上效果(I)。
[0146](電流傳感器)
[0147]在根據(jù)前述第一和第二實(shí)施例的驅(qū)動器件中，在電動發(fā)電機(jī)10的U相、V相以及W相中提供了電流傳感器52、54以及56。本發(fā)明不受該配置的限制。有可能在電動發(fā)電機(jī)10的兩相中提供兩個(gè)電流傳感器，并且基于基爾霍夫定律來計(jì)算剩余相的電流值。根據(jù)本發(fā)明的第三、第四以及第五實(shí)施例將稍后示出使用兩個(gè)電流檢測傳感器的系統(tǒng)中的驅(qū)動器件。(功率開關(guān)元件Sw(Swp、Swn))
[0148]前述第一和第二實(shí)施例使用IGBT作為功率開關(guān)元件，該功率開關(guān)元件作為要由驅(qū)動器件控制的目標(biāo)器件，其中，IGBT配備有續(xù)流二極管FD，并且IGBT和續(xù)流二極管在同一半導(dǎo)體基底上形成。本發(fā)明不受該配置的限制。有可能使用另一 IGBT，其中，續(xù)流二極管和IGBT不在同一半導(dǎo)體基底上形成。當(dāng)電流在續(xù)流二極管FD中流動時(shí)，后一配置有可能通過禁止作為IGBT的功率開關(guān)元件Swp被接通來降低IGBT和續(xù)流二極管的電功率消耗。
[0149]還有可能具有使用功率MOS FET (功率金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)作為功率開關(guān)元件Sw以替代IGBT的修改，該功率開關(guān)元件Sw作為要控制的目標(biāo)。在該修改中，因?yàn)楣β蔒OS FET的導(dǎo)通電阻小于續(xù)流二極管的導(dǎo)通電阻，因此可以考慮在除功率MOS FET的停滯時(shí)段之外的時(shí)期期間，使電流在功率MOS FET中流動。因?yàn)楫?dāng)功率MOS FET的溫度增加時(shí)，更適合將續(xù)流二極管FD設(shè)置成續(xù)流模式，因此有可能將根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動器件的概念應(yīng)用于該修改。
[0150]有可能將前述本發(fā)明的概念應(yīng)用于如下系統(tǒng)配置:其中，功率MOSFET用作功率開關(guān)元件Sw(Swp、Swn),并且消除一組高電壓側(cè)中的續(xù)流二極管FDp和低電壓側(cè)中的續(xù)流二極管FDn。通過將功率MOS FET的輸入端子與輸出端子切換，電流可以在這樣的功率MOSFET的兩個(gè)方向中流動。雖然當(dāng)關(guān)于接通/斷開高電壓側(cè)中的功率開關(guān)元件Swp和低電壓側(cè)中的功率開關(guān)元件Swn可以使用停滯時(shí)段時(shí)，需要使用要并聯(lián)布置到每個(gè)功率開關(guān)元件Sw(Swp, Swn)的續(xù)流二極管FD，但是存在不使用任何停滯時(shí)段的、作為逆變器的傳統(tǒng)功率轉(zhuǎn)換電路，例如，在美國專利文獻(xiàn)USP第7130205號中公開的功率轉(zhuǎn)換電路。
[0151](電感器)
[0152]本發(fā)明不限制使用安裝在圖1中示出的電動發(fā)電機(jī)10上的電感器，其連接到作為電功率轉(zhuǎn)換電路IV的逆變器IV中的高電壓側(cè)中的功率開關(guān)元件Swp與低電壓側(cè)中的功率開關(guān)元件Swn之間的連接節(jié)點(diǎn)。
[0153]圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的第一和第二實(shí)施例的系統(tǒng)的修改的配置的視圖。
[0154]如圖7中所示，有可能使用安裝到換流器CV的電抗器L，以替代安裝到電動發(fā)電機(jī)10的電感器。在圖7中，將通過相同附圖標(biāo)記數(shù)字和字符指定圖1和圖6中示出的根據(jù)第一和第二實(shí)施例的系統(tǒng)的相同部件。這里省略對相同部件的說明。
[0155]在圖7中示出的換流器CV配備有高電壓側(cè)中的功率開關(guān)元件Swp、低電壓側(cè)中的功率開關(guān)元件Swn以及電抗器L。高電壓側(cè)中的功率開關(guān)元件Swp和低電壓側(cè)中的功率開關(guān)元件Swn串聯(lián)連接。電抗器L連接到高電壓側(cè)中的功率開關(guān)元件Swp與低電壓側(cè)中的功率開關(guān)元件Swn之間的連接節(jié)點(diǎn)。驅(qū)動單元DU基于從斷路器50和控制器件16傳遞的操作信號g(gcp、gcn),控制換流器CV中的功率開關(guān)元件Sw(Swp、Swn)的操作。
[0156]也就是說，控制器件16生成控制高電壓側(cè)中的功率開關(guān)元件Swp的操作信號gcp和控制低電壓側(cè)中的功率開關(guān)元件Swn的操作信號gcp作為互補(bǔ)信號?？刂破骷?6將所生成的操作信號gcp和gcn輸出到斷路器50。
[0157]當(dāng)接收到操作信號gcp和gcn時(shí)，斷路器50根據(jù)在電抗器L中流動的電流，取消指示功率開關(guān)元件接通的操作信號gcp和gcn，其中，內(nèi)置于該功率開關(guān)元件中的續(xù)流二極管FD的狀態(tài)當(dāng)前處于續(xù)流模式中，該功率開關(guān)元件是高電壓側(cè)中的功率開關(guān)元件Swp和低電壓側(cè)中的功率開關(guān)元件Swn之一。圖7中示出的電流傳感器58檢測在電抗器L中流動的電流。
[0158]如同在對于第二實(shí)施例的情況中一樣，有可能通過使用軟件程序，獲得通過在根據(jù)第一實(shí)施例的驅(qū)動器件中的斷路器50提供的以上功能。
[0159]當(dāng)斷路器50布置在高電壓系統(tǒng)側(cè)中時(shí)，有可能獲得前述相同效果(I)。
[0160]根據(jù)第一實(shí)施例、第二實(shí)施例的驅(qū)動器件和根據(jù)本發(fā)明的其修改應(yīng)用于具有同步電動發(fā)電機(jī)的電動發(fā)電機(jī)10的系統(tǒng)。本發(fā)明不受這些配置的限制。例如，有可能將根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動器件應(yīng)用于配備有兩相和至多三相的感應(yīng)電動發(fā)電機(jī)與兩相和至多三相的同步電動機(jī)之一的系統(tǒng)。
[0161]除了混合動力車之外，還有可能將根據(jù)本發(fā)明的功率轉(zhuǎn)換電路和驅(qū)動器件應(yīng)用于電動車。
[0162]第三實(shí)施例
[0163]將參照圖8至圖12對根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的驅(qū)動器件給出描述。
[0164]圖8是示出包括電動發(fā)電機(jī)10、作為電功率轉(zhuǎn)換電路的逆變器IV、以及根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的驅(qū)動器件的系統(tǒng)的配置的視圖。
[0165]根據(jù)第三實(shí)施例的驅(qū)動器件主要包括斷路器50、控制器件16以及驅(qū)動單元DU。作為電功率轉(zhuǎn)換電路的逆變器IV配備有功率開關(guān)元件Sw(Swp、Swn)。由根據(jù)第三實(shí)施例的驅(qū)動器件在操作上控制功率開關(guān)元件Sw(Swp、Swn)。
[0166]如圖8中所示，作為車上主器件的電動發(fā)電機(jī)10通過逆變器IV電連接到高電壓電池12。逆變器IV包括三對功率開關(guān)元件Sw(Swp、Swn)。也就是說，在電功率轉(zhuǎn)換電路中，這三對并聯(lián)連接。三對中的每對包括高電壓側(cè)中的功率開關(guān)元件Swp和低電壓側(cè)中的功率開關(guān)元件Swn。特別地，每對中的高電壓側(cè)中的功率開關(guān)元件Swp和低電壓側(cè)中的功率開關(guān)元件Swn串聯(lián)連接。
[0167]每對中的高電壓側(cè)中的功率開關(guān)元件Swp和低電壓側(cè)中的功率開關(guān)元件Swn之間的連接節(jié)點(diǎn)電連接到電動發(fā)電機(jī)10的相應(yīng)相端子。
[0168]續(xù)流二極管FDp并聯(lián)連接到高電壓側(cè)中的功率開關(guān)元件Swp。續(xù)流二極管FDn也并聯(lián)連接到低電壓側(cè)中的功率開關(guān)元件Swn。高電壓側(cè)中的功率開關(guān)元件Swp的輸入端子和輸出端子分別連接到高電壓側(cè)中的續(xù)流二極管FDp的陰極和陽極。低電壓側(cè)中的功率開關(guān)元件Swn的輸入端子和輸出端子分別連接到低電壓側(cè)中的續(xù)流二極管FDn的陰極和陽極。
[0169]另一方面，控制器件16在低電壓系統(tǒng)中在低電壓電池14下操作，并且控制逆變器IV的操作，以便控制作為控制目標(biāo)的電動發(fā)電機(jī)10的各個(gè)參數(shù)。
[0170]如圖8中所示，控制器件16基于作為電流傳感器52和54的檢測結(jié)果的電流值，生成電動發(fā)電機(jī)10的U相、V相以及W相中的功率開關(guān)元件Swp的操作信號gup、gvp、gwp。此外，控制器件16基于作為電流傳感器52和54的檢測結(jié)果的電流值，生成電動發(fā)電機(jī)10的U相、V相以及W相中的功率開關(guān)元件Swn的操作信號gun、gvn、gwn。
[0171]由控制器件16和斷路器50通過驅(qū)動單元DU來驅(qū)動功率開關(guān)元件SW(SWp、SWn)。每個(gè)驅(qū)動單元DU連接到相應(yīng)功率開關(guān)元件Sw (Swp、Swn)的導(dǎo)通控制端子(柵極端子)。
[0172]配備有作為電功率轉(zhuǎn)換電路的逆變器IV的高電壓系統(tǒng)通過絕緣裝置(例如，通過光耦合器)，與配備有控制器件16的低電壓系統(tǒng)電絕緣?？刂破骷?6和斷路器50生成這些操作信號 gup、gvp、gwp、gun、gvn、gwn 等。然后,操作信號 gup、gvp、gwp、gun、gvn、gwn等通過絕緣裝置被傳遞到高電壓系統(tǒng)側(cè)中的驅(qū)動單元DU。
[0173]電流傳感器52和54檢測在兩相(例如，U相和V相)中的每相中流動的電流。另夕卜，電流傳感器52和54還檢測電流的方向。
[0174]在圖8中示出的系統(tǒng)配置中，電流傳感器52和54布置在低電壓側(cè)中，這是因?yàn)檫@些電流傳感器52和54是非接觸式傳感器，并且能夠檢測流經(jīng)電動發(fā)電機(jī)10與逆變器IV之間的電線的電流，而不需要與這些電線電接觸，并且不需要通過絕緣裝置。
[0175]每個(gè)功率開關(guān)元件SW(SWp、SWn)禁止電流從其輸出端子流動到其輸入端子。每個(gè)功率開關(guān)元件Sw(Swp、Swn)包括絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)。
[0176]每個(gè)功率開關(guān)元件Sw(Swp、Swn)具有感測端子St,以便檢測小電流。該小電流表示在功率開關(guān)元件Sw(Swp、Swn)的輸入和輸出端子中流動的電流與在續(xù)流二極管FD(FDp、FDn)中流動的電流之間的相關(guān)性。
[0177]具有內(nèi)置續(xù)流二極管的這樣的IGBT的配置可以提供感測端子St的功能。也就是說，在根據(jù)第三實(shí)施例的驅(qū)動器件的配置中，高電壓側(cè)中的功率開關(guān)元件Swp和續(xù)流二極管FDp在同一半導(dǎo)體基底上彼此相鄰地形成，并且低電壓側(cè)中的功率開關(guān)元件Swn和續(xù)流二極管FDn在同一半導(dǎo)體基底上彼此相鄰地形成。
[0178]圖9A是示出由圖8中示出的根據(jù)第三實(shí)施例的驅(qū)動器件中的驅(qū)動單元DU控制的、具有內(nèi)置續(xù)流二極管FD (FDp、FDn)的IGBT (Swp、Swn)的橫截面的視圖。圖9B是示出內(nèi)置于圖9A中示出的IGBT中的續(xù)流二極管FD (FDp、FDn)的橫截面的視圖。
[0179]如在對于前述第一和第二實(shí)施例的情況中一樣，在以下說明中，功率開關(guān)元件的附圖標(biāo)記字符“Sw”表示功率開關(guān)元件Swp和功率開關(guān)元件Swn兩者，并且附圖標(biāo)記字符“FD”表示內(nèi)置續(xù)流二極管FDp、FDn兩者。
[0180]如圖9A和9B中所示，IGBT區(qū)域和續(xù)流二極管區(qū)域彼此相鄰，并且在同一半導(dǎo)體基底20上形成。從半導(dǎo)體基底20的主表面向背表面延伸的區(qū)域是N傳導(dǎo)型的N型區(qū)域22。
[0181]P傳導(dǎo)型區(qū)域(簡稱P型區(qū)域)24在半導(dǎo)體基底20的主表面上形成。N傳導(dǎo)型區(qū)域(簡稱N型區(qū)域)26在P型區(qū)域24中形成。N型區(qū)域26具有高濃度，其高于N型區(qū)域22的濃度。P型區(qū)域24和N型區(qū)域26連接到IGBT的發(fā)射極端子E和續(xù)流二極管的陽極端子。在P型區(qū)域24和N型區(qū)域26上通過柵極氧化膜28形成柵極電極30。
[0182]另一方面，N型區(qū)域36和P型區(qū)域34在半導(dǎo)體基底20的背表面上彼此相鄰地形成。N型區(qū)域36具有高濃度，其高于N型區(qū)域22的濃度。
[0183]P型區(qū)域34構(gòu)成IGBT的集電極區(qū)域，N型區(qū)域36構(gòu)成續(xù)流二極管的陰極區(qū)域。在N型區(qū)域22與包括P型區(qū)域34和N型區(qū)域36的區(qū)域之間形成N型區(qū)域32。N型區(qū)域32具有比N型區(qū)域22的濃度低的濃度。
[0184]圖9B是示出半導(dǎo)體基底20的主表面的平面視圖。如圖9B中所示，發(fā)射極區(qū)域E占用半導(dǎo)體基底20的主表面的大部分。柵極區(qū)域G和感測電極38占用半導(dǎo)體基底20的主表面的剩余區(qū)域。感測電極38的實(shí)際面積尺寸是發(fā)射極區(qū)域E的面積的幾千分之一。這使得有可能輸出具有與在IGBT和續(xù)流二極管中流動的電流的相關(guān)性的小電流。
[0185]驅(qū)動單元DU除了具有基于操作信號g(gup、gvp、gwp、gun、gvn、gwn)來接通和斷開功率開關(guān)元件的功能之外，還具有如下功能:當(dāng)所檢測到的在功率開關(guān)元件Sw的輸入端子(集電極端子)與輸出端子(發(fā)射極端子)之間流動的電流是過大的值時(shí)，強(qiáng)制斷開功率開關(guān)元件Sw (Swp、Swn)。更詳細(xì)地，驅(qū)動單元DU基于從功率開關(guān)元件Sw的感測端子St輸出的小電流，當(dāng)在功率開關(guān)元件的輸入端子與輸出端子之間流動的電流不小于門限電流值Ith時(shí)，強(qiáng)制斷開功率開關(guān)元件Sw。
[0186]如在圖8的上排中所示，驅(qū)動單元DU中的電阻40和比較器42的組合可以提供以上功能。也就是說，比較器42對當(dāng)來自感測端子St的小電流在電阻40中流動時(shí)電阻40中的壓降值與對應(yīng)于門限電流值Ith的門限電壓值Vth進(jìn)行比較。比較器42的比較結(jié)果被傳遞到驅(qū)動電路44，其執(zhí)行對功率開關(guān)元件Sw的柵極端子的充電/放電操作。當(dāng)驅(qū)動單元DU檢測到在功率開關(guān)元件Sw中流動的電流超過門限電流值Ith時(shí)，驅(qū)動單元DU中的驅(qū)動電路44斷開功率開關(guān)元件Sw。
[0187]控制器件16配備有中央處理單元(CPU) 16a，并且執(zhí)行應(yīng)用程序以生成操作信號g，其中，操作信號g是針對操作信號gup、gvp、gwp、gun、gvn、gwn等的概括術(shù)語。
[0188]在沒有電流在功率開關(guān)元件Sw中流動但是電流在續(xù)流二極管FD中流動時(shí)，控制器件16除了執(zhí)行在續(xù)流二極管FD中流動的電流是否處于續(xù)流模式中的檢測之外，還具有當(dāng)其生成這些操作信號gup、gvp、gwp、gun、gvn、gwn等時(shí)的處理中的重負(fù)荷,其中，功率開關(guān)元件Sw和續(xù)流二極管FD彼此并聯(lián)連接。為了避免這樣的缺點(diǎn)，控制器件16生成用作互補(bǔ)信號g的操作信號g，其能夠指示高電壓側(cè)中的功率開關(guān)元件Sw和低電壓側(cè)中的功率開關(guān)元件Sw交替接通和斷開，而不管續(xù)流二極管FD的續(xù)流模式如何。
[0189]當(dāng)配備有內(nèi)置續(xù)流二極管的IGBT用作功率開關(guān)元件Sw時(shí)，在電流在續(xù)流二極管中流動的續(xù)流模式下，當(dāng)功率開關(guān)元件Sw接通時(shí)，功率開關(guān)元件Sw的功率損耗增大。
[0190]當(dāng)檢測到續(xù)流模式時(shí)，控制器件16需要具有取消操作信號g的接通指示的功能。
[0191]當(dāng)續(xù)流二極管FD的狀態(tài)處于續(xù)流模式中時(shí)，驅(qū)動單元DU需要基于功率開關(guān)元件Sw的感測端子St的輸出，取消從控制器件16傳遞的操作信號g的接通指示。這使得當(dāng)續(xù)流二極管FD的狀態(tài)處于續(xù)流模式中時(shí)，有可能快速地執(zhí)行切斷功率開關(guān)元件Sw的操作。也就是說，在驅(qū)動單元DU檢測到來自電流傳感器52和54的輸出之后，直到驅(qū)動單元DU取消操作信號g的接通指示為止，花費(fèi)了延遲時(shí)段。通常，從感測端子St輸出的小電流不足以與在功率開關(guān)元件Sw的輸入端子與輸出端子之間流動的電流對應(yīng)。因此，難以在續(xù)流二極管FD處于較小的電流在續(xù)流二極管中流動的續(xù)流模式中之后，立即檢測到續(xù)流二極管FD的續(xù)流模式的出現(xiàn)。
[0192]在圖8中示出的、根據(jù)第三實(shí)施例的驅(qū)動器件的配置中，斷路器50接收從電動發(fā)電機(jī)10的兩相(例如，U相和V相)中的電流傳感器52和54傳遞的電流值，并且基于檢測結(jié)果來調(diào)整操作信號g的接通指示。具體地，斷路器50輸入通過控制器件16生成且從控制器件16傳遞的操作信號g，并調(diào)整操作信號g，并且將調(diào)整后的操作信號g輸出到每個(gè)控制單元DU。
[0193]圖10是示出由圖8中示出的、根據(jù)第三實(shí)施例的驅(qū)動器件中的斷路器50執(zhí)圖10中示出的行的檢測續(xù)流模式的操作的時(shí)序圖。斷路器50執(zhí)行這樣的特定操作。在圖10中示出的時(shí)序圖中，正電流從逆變器IV流動到電動發(fā)電機(jī)10。
[0194]如圖10中所示，當(dāng)在電動發(fā)電機(jī)10中流動的一相(U相、V相或者W相)中的電流不小于門限電流值IHnOO)時(shí)，斷路器50檢測該相中的下臂中的續(xù)流二極管的續(xù)流模式。[0195]此外，當(dāng)在電動發(fā)電機(jī)10中流動的一相(U相、V相或者W相)中的電流不大于門限電流值IHp ?O)時(shí)，斷路器50檢測該相中的上臂中的續(xù)流二極管的續(xù)流模式。
[0196]此外，當(dāng)在電動發(fā)電機(jī)10中流動的一相(U相、V相或者W相)中的電流不大于門限電流值ILnOO)時(shí)，斷路器50檢測該相中的下臂中的續(xù)流二極管的續(xù)流模式。當(dāng)在電動發(fā)電機(jī)10中流動的該相(U相、V相或者W相)中的電流不小于門限電流值ILp(〈0)時(shí)，斷路器50檢測該相中的上臂中的續(xù)流二極管的續(xù)流模式。
[0197]特別地，考慮從基于來自電流傳感器52和54的輸出、電流狀態(tài)不是續(xù)流模式的定時(shí)起直到實(shí)際解除用于取消操作信號g的接通指示的操作的定時(shí)為止所計(jì)數(shù)的延遲時(shí)段，確定門限電流值ILn和ILp。
[0198]另一方面，當(dāng)門限電流值ILn、ILp變成零時(shí),存在如下可能性:取消操作信號g的接通指示，而不管由延遲引起的不處于續(xù)流模式中的情況。
[0199]此外，如前所述，斷路器50使用不同的門限電流值IHn和ILn，其中，門限電流值IHn用于檢測下臂變化到續(xù)流模式，并且門限電流值ILn用于檢測下臂變化到除續(xù)流模式之外的模式。
[0200]此外，斷路器50使用不同的門限電流值IHp和ILp，其中，門限電流值IHp用于檢測上臂變化到續(xù)流模式，并且門限電流值ILp用于檢測上臂變化到除續(xù)流模式之外的模式。使用這些門限電流值IHn、ILn、IHp、ILp可以增加噪聲抵抗能力。也就是說，斷路器50頻繁地檢測續(xù)流模式和非續(xù)流模式，這是因?yàn)樵陔妱影l(fā)電機(jī)10中流動的每個(gè)相電流都是非常小的電流，并且噪聲影響斷路器50的檢測操作。這利用高頻率接通和斷開功率開關(guān)元件Sw，并在功率開關(guān)元件Sw中生成熱能，并且提高配備有內(nèi)置續(xù)流二極管FD的功率開關(guān)元件的溫度。
[0201]圖11示出了在根據(jù)第三實(shí)施例的驅(qū)動器件中的斷路器50的配置。
[0202]現(xiàn)在將對執(zhí)行以下操作(a)和(b)的斷路器50給出描述:
[0203](a)基于從檢測在電動發(fā)電機(jī)10的U相中流動的電流值的電流傳感器52傳遞的檢測結(jié)果，調(diào)整U相中的操作信號gup和gun ;以及
[0204](b)基于從檢測在電動發(fā)電機(jī)10的V相中流動的電流值的電流傳感器54傳遞的檢測結(jié)果，調(diào)整V相中的操作信號gvp和gvn。
[0205]如圖11中所示，磁滯比較器62輸入由電流傳感器52檢測到的U相中的電流值iu (實(shí)際上，電壓信號)和基準(zhǔn)電源63的基準(zhǔn)電壓值Vthp。AND電路61輸入從磁滯比較器62傳遞的輸出信號和從控制器件16傳遞的操作信號gup。AND電路61執(zhí)行它們之間的邏輯相乘，并且將邏輯相乘信號輸出作為操作信號gup，以便控制U相中的上臂的操作。
[0206]磁滯比較器62生成在圖11中的下排處示出的門限值VHp和VLp。門限值VHp與圖10中示出的門限電流值IHp對應(yīng)，并且門限值VLp與圖10中示出的門限電流值ILp對應(yīng)。
[0207]如在對于上述磁滯比較器62的情況中一樣，磁滯比較器67輸入由電流傳感器52檢測到的U相中的電流值iu(在實(shí)際情形中，與電壓信號對應(yīng))和基準(zhǔn)電源68的基準(zhǔn)電壓Vthn0 AND電路66輸入從磁滯比較器67傳遞的輸出信號和從控制器件16傳遞的U相中的下臂的操作信號gun。AND電路66執(zhí)行它們之間的邏輯相乘，并且將邏輯相乘信號輸出作為操作信號gun，以便控制U相中的下臂的操作。[0208]磁滯比較器67生成在圖11中的下排處示出的門限值VHn和VLn。門限值VHn與圖10中示出的門限電流值IHn對應(yīng)，并且門限值VLn與圖10中示出的門限電流值ILn對應(yīng)。
[0209]如在對于磁滯比較器62的情況中一樣，磁滯比較器72輸入由電流傳感器54檢測到的V相中的電流值iv(實(shí)際上，電壓信號)和基準(zhǔn)電源73的基準(zhǔn)電壓Vthp。AND電路71輸入從磁滯比較器72傳遞的輸出信號和從控制器件16傳遞的操作信號gvp。AND電路71執(zhí)行它們之間的邏輯相乘，并且將邏輯相乘信號輸出作為操作信號gvp，以便控制V相中的上臂的操作。
[0210]類似地，磁滯比較器77輸入由電流傳感器54檢測到的V相中的電流值iv和基準(zhǔn)電源78的基準(zhǔn)電壓Vthn。AND電路76輸入從磁滯比較器77傳遞的輸出信號和從控制器件16傳遞的V相中的下臂的操作信號gvn。AND電路76執(zhí)行它們之間的邏輯相乘，并且將邏輯相乘信號輸出作為操作信號gvn，以便控制V相中的下臂的操作。
[0211]接下來，現(xiàn)在將對用于調(diào)整W相中的操作信號gwp和gwn的處理給出描述，在W相中，W相電流沒有由任何電流傳感器直接檢測。
[0212]因?yàn)楦鶕?jù)第三實(shí)施例的驅(qū)動器件的配置不具有檢測在電動發(fā)電機(jī)10的W相中的電路徑中流動的任何W相電流的電流傳感器，因此驅(qū)動器件中的斷路器50通過對由電流傳感器52檢測到的電流值iu與由電流傳感器54檢測到的電流值iv的反相后的值進(jìn)行比較，檢測W相電流的符號，并且最終基于通過比較結(jié)果而獲得的W相電流的符號，檢測續(xù)流二極管的出現(xiàn)。
[0213]也就是說，根據(jù)基爾霍夫定律，因?yàn)閕u+iv+iw =零，因此有可能獲得以下等式:
[0214]iw = -(iu+iv) = - {iu-(_iv)}.[0215]也就是說，在切換U相電流值iu與_iv(V相電流值的反相后的符號)之間的差異的定時(shí)處，對W相電流值的符號進(jìn)行反相。圖12示出了這樣的關(guān)系。
[0216]如圖11中所示，磁滯比較器82輸入由電流傳感器52檢測到的U相的電流值iu和由反相和放大電路83-1進(jìn)行反相的偏移值。該反相和放大電路83-1對由電流傳感器54檢測到的V相的電流值iv進(jìn)行反相和放大。該反相和放大電路83-1將電流值iv的增大轉(zhuǎn)換成降低，并將電流值iv的降低轉(zhuǎn)換成增大，并且將偏移值相加到轉(zhuǎn)換后的值。
[0217]另一方面，當(dāng)所接收的U相的電流值iu變得比反相后的值-1v大預(yù)定值(與VHp對應(yīng))時(shí)，磁滯比較器82輸出邏輯高(H)值，其中，通過對V相的電流值iv進(jìn)行反轉(zhuǎn)而獲得反相后的值-1v。在此之后，當(dāng)U相的電流值iu變得不大于通過將預(yù)定值(與值-VLp對應(yīng))相加到反相后的值_iv而獲得的值時(shí)，磁滯比較器82輸出邏輯低(L)值。
[0218]反相和放大電路83-1輸出V相的反相后電流值iv的偏移值的原因是，要增加磁滯比較器82的門限值對中的每個(gè)、而不是V相的電流值iv。AND電路81執(zhí)行磁滯比較器82的輸出信號與操作信號gwp之間的邏輯相乘，并且將它的邏輯相乘輸出作為操作信號gwp，其被作為最終指示信 號gwp直接傳遞到相應(yīng)驅(qū)動單元DU。
[0219]磁滯比較器87輸入由電流傳感器52檢測到的U相的電流值iu以及由反相和放大電路88-1進(jìn)行反相的偏移值。反相和放大電路88-1對由電流傳感器54檢測到的V相的電流值iv進(jìn)行反相和放大。該反相和放大電路88-1將電流值iv的增大轉(zhuǎn)換成降低，并將電流值iv的降低轉(zhuǎn)換成增大，并且將偏移值相加到轉(zhuǎn)換后的值。[0220]另一方面，當(dāng)所接收的U相的電流值iu變得比反相后的電流值-1v大預(yù)定值(與VHn對應(yīng))時(shí)，磁滯比較器87輸出邏輯高(H)值，其中，通過對V相的電流值iv進(jìn)行反轉(zhuǎn)而獲得反相后的電流值_iv。在此之后，當(dāng)U相的電流值iu變得不大于通過將預(yù)定值(與值-VLn對應(yīng))相加到反相后的值-1v而獲得的值時(shí)，磁滯比較器87輸出邏輯低(L)值。
[0221]反相和放大電路88-1輸出V相的反相后電流值iv的偏移值的原因是，要增加磁滯比較器87的門限值對中的每個(gè)、而不是V相的電流值iv。AND電路86執(zhí)行磁滯比較器87的輸出信號與操作信號gwn之間的邏輯相乘，并且將它的邏輯相乘輸出作為操作信號gwn，其被作為最終指示信號gwn直接傳遞到相應(yīng)驅(qū)動單元DU。
[0222]根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的驅(qū)動器件提供以下效果(6)到(10)。
[0223](6)根據(jù)第三實(shí)施例的驅(qū)動器件中的斷路器50通過對由電流傳感器52檢測到的U相的電流值iu與對由電流傳感器54檢測到的V相的電流值iv進(jìn)行反相而獲得的反相后的電流值_iv進(jìn)行比較，檢測W相中的續(xù)流二極管的續(xù)流模式。由此，有可能有效地檢測W相中的續(xù)流二極管的續(xù)流模式，而不使用任何電流傳感器來檢測電動發(fā)電機(jī)10的W相中的電流值。(7)在要由根據(jù)第三實(shí)施例的驅(qū)動器件控制的功率開關(guān)元件SW(SWp、SWn)的配置中，高電壓側(cè)中的具有內(nèi)置續(xù)流二極管FDp的功率開關(guān)元件Swp和低電壓側(cè)中的具有內(nèi)置續(xù)流二極管FDn的功率開關(guān)元件Swn在同一半導(dǎo)體基底上彼此相鄰地布置。這使得在續(xù)流二極管的續(xù)流模式期間，當(dāng)功率開關(guān)元件Sw接通時(shí)，有可能增加導(dǎo)通功率損耗。因此，驅(qū)動器件中的斷路器50可以容易地檢測續(xù)流模式的出現(xiàn)，并且容易地檢測取消如下接通指示的定時(shí):該接通指示是 指示功率開關(guān)元件Sw接通的操作信號g的接通指示。
[0224](8)門限電流值從零向在續(xù)流二極管FD中流動的正向電流側(cè)變化，以便檢測續(xù)流二極管FD是否處于續(xù)流模式中。這使得有可能避免從通過解除用于取消操作信號g的接通指示的操作來將續(xù)流模式變化到非續(xù)流模式的定時(shí)起計(jì)數(shù)的任何延遲。
[0225](9)根據(jù)第三實(shí)施例的驅(qū)動器件中的斷路器50使用諸如門限值IHp、IHn以及門限值ILp和ILn的不同門限值，其中，通過使用門限值IHp和IHn來檢測續(xù)流二極管FD的操作模式從續(xù)流模式變化到非續(xù)流模式，并且通過使用門限值ILp和ILn來檢測續(xù)流二極管FD的操作模式從非續(xù)流模式變化到續(xù)流模式。這使得有可能有效地避免對取消操作信號g的接通指示和解除該取消操作的高頻率重復(fù)。
[0226](10)斷路器50取消作為互補(bǔ)信號的操作信號g的接通指示，該操作信號g通過執(zhí)行控制器件16中的應(yīng)用程序而生成、并且從控制器件16傳遞。這使得有可能及時(shí)并有效地執(zhí)行取消操作信號g的接通指示的取消操作，而不增加控制器件16的操作負(fù)荷。
[0227]第四實(shí)施例
[0228]將參照圖13對根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的驅(qū)動器件給出描述。
[0229]下面將詳細(xì)說明第四實(shí)施例與第三實(shí)施例之間的不同。這里省略了對第四實(shí)施例與第三實(shí)施例之間的相同部件的說明。
[0230]第四實(shí)施例使用具有彼此反轉(zhuǎn)的、不同的正向電流方向的電流傳感器52'和54'。另一方面，前述實(shí)施例使用具有相同的正向電流方向的電流傳感器。用于第四實(shí)施例中的電流傳感器52'和5^具有在圖13中示出的配置。也就是說，如圖13中所示，電流傳感器52'配備有芯52a和孔元件52b。孔元件52b放置于芯52a的間隙中。類似地，電流傳感器54'配備有芯54a和孔元件54b?？自?4b放置于芯54a的間隙中?？自?2b和54b檢測通過在芯52a和54a的軸方向中流動的電流而生成的磁場。當(dāng)電流從逆變器IV流動到電動發(fā)電機(jī)10時(shí)，布置電流傳感器52'和54'，以使得由孔元件52b檢測到的磁場的方向與由孔兀件54b檢測到的磁場的方向相反。這使得從電流傳感器54'輸出的反相后的電流值變成在第三實(shí)施例中示出的反相后的電流值。
[0231]第四實(shí)施例中的斷路器50的配置不具有對由電流傳感器54'檢測并從電流傳感器54'傳遞的電流值進(jìn)行反相的反相器。然而，偏移值被相加到從電流傳感器54'傳遞的電流值。
[0232]第四實(shí)施例中的斷路器50除了通過第三實(shí)施例而獲得的效果(6)到(11)之外還具有以下效果(12)。
[0233](12)在第四實(shí)施例中，斷路器50使用在電流流動方向上彼此反轉(zhuǎn)的、由電流傳感器52'檢測到的電流和由電流傳感器54'檢測到的電流。這使得斷路器50有可能對U相的電流值iu與通過對由電流傳感器54'檢測到的V相的電流值iV進(jìn)行反相而獲得的反相后的電流值_iv進(jìn)行比較，而不需要使用任何器件來執(zhí)行對由電流傳感器54'檢測到的電流值進(jìn)行反相的處理。
[0234]第五實(shí)施例
[0235]將參照圖14對根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的驅(qū)動器件給出描述。
[0236]圖14是示出包括電動發(fā)電機(jī)10、主要包括功率開關(guān)元件Sw(Swp、Swn)的逆變器IV、以及根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的驅(qū)動器件的系統(tǒng)的配置的視圖。驅(qū)動器件主要包括控制器件16和驅(qū)動單元DU。
[0237]下面將詳細(xì)說明第五實(shí)施例與第三實(shí)施例之間的不同。這里省略了對第五實(shí)施例與第三實(shí)施例之間的相同部件的說明。
[0238]也就是說，如圖14中所示，根據(jù)第五實(shí)施例的驅(qū)動器件主要包括控制器件16和驅(qū)動單元DU，而沒有在圖8中示出的斷路器50。
[0239]控制器件16執(zhí)行應(yīng)用程序，利用該應(yīng)用程序，實(shí)現(xiàn)斷路器50的功能。先前在第三實(shí)施例中詳細(xì)描述了斷路器50的功能，并且這里省略了對斷路器50的這些功能的說明。
[0240]因此，根據(jù)第五實(shí)施例的驅(qū)動器件有可能具有在根據(jù)第三實(shí)施例的驅(qū)動器件中的斷路器50的相同效果。
[0241](其它修改)
[0242](用于檢測續(xù)流二極管的續(xù)流模式的裝置)
[0243]在第三實(shí)施例中，反相和放大電路83以及反相和放大電路88對由電流傳感器54檢測到的V相的電流值iv進(jìn)行反相，并且將偏移值相加到反相后的電流值。本發(fā)明不受此限制。例如，高電壓側(cè)中的磁滯比較器82和低電壓側(cè)中的磁滯比較器87之一有可能通過調(diào)整電流傳感器52和54的輸出來使用偏移值。該方法可以應(yīng)用于根據(jù)前述第四實(shí)施例的驅(qū)動器件。
[0244]根據(jù)前述第三實(shí)施例的斷路器50和控制器件16通過設(shè)置磁滯比較器62、67、72、77,82以及87來生成不同的門限電流值，以便檢測高電壓側(cè)中的續(xù)流二極管FDp是否處于續(xù)流模式中或者低電壓側(cè)中的續(xù)流二極管FDn是否處于續(xù)流模式中。本發(fā)明不受該配置的限制。例如，有可能通過對電流值與門限值進(jìn)行比較，檢測續(xù)流二極管的續(xù)流模式。這可以通過調(diào)整電流值自身或者調(diào)整檢測電流的電流傳感器的輸出來實(shí)現(xiàn)。[0245]根據(jù)前述第三實(shí)施例的斷路器50和控制器件16使用不同的門限電流值，以便檢測當(dāng)續(xù)流二極管FD從非續(xù)流模式變化到續(xù)流模式時(shí)以及當(dāng)續(xù)流二極管ro從續(xù)流模式變化到非續(xù)流模式時(shí)的兩種情況。本發(fā)明不受該配置的限制。根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的驅(qū)動器件有可能在不使用不同的門限電流值的情況下，獲得以上效果(6)。
[0246]根據(jù)前述第三實(shí)施例的斷路器50和控制器件16使用不同的門限電流值，以便檢測高電壓側(cè)中的續(xù)流二極管FDp是否處于續(xù)流模式中或者低電壓側(cè)中的續(xù)流二極管FDn是否處于續(xù)流模式中。本發(fā)明不受該配置的限制。根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的驅(qū)動器件有可能在不使用不同的門限電流值的情況下，獲得以上效果(6)。
[0247](功率開關(guān)元件Sw)
[0248]前述第一到第五實(shí)施例使用IGBT作為功率開關(guān)元件，該功率開關(guān)元件作為要由驅(qū)動器件控制的目標(biāo)器件，其中，IGBT配備有內(nèi)置續(xù)流二極管FD，并且IGBT和續(xù)流二極管在同一半導(dǎo)體基底上形成。本發(fā)明不受該配置的限制。有可能使用另一 IGBT，其中，續(xù)流二極管和IGBT不在同一半導(dǎo)體基底上形成。當(dāng)電流在續(xù)流二極管FD中流動時(shí)，后一配置有可能通過禁止作為IGBT的功率開關(guān)元件Swp被接通來降低IGBT和續(xù)流二極管的電功率消耗。
[0249]還有可能具有使用功率MOS (金屬氧化物半導(dǎo)體)場效應(yīng)晶體管作為功率開關(guān)元件Sw以替代IGBT的修改，該功率開關(guān)元件Sw作為要控制的目標(biāo)。在該修改中，因?yàn)楣β蔒OS FET的導(dǎo)通電阻小于續(xù)流二極管FD的導(dǎo)通電阻，因此可以考慮在除功率MOS FET的停滯時(shí)段之外的時(shí)期期間，使電流在功率MOS FET中流動。因?yàn)楫?dāng)功率MOS FET的溫度增加時(shí)，更適合將續(xù)流二極管FD設(shè)置成續(xù)流模式，因此有可能將根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動器件的概念應(yīng)用于該修改。
[0250]有可能將前述本發(fā)明的概念應(yīng)用于如下系統(tǒng)配置:其中，功率MOSFET用作功率開關(guān)元件Sw，并且消除一組高電壓側(cè)中的續(xù)流二極管FDp和低電壓側(cè)中的續(xù)流二極管FDn。通過將功率MOS FET的輸入端子與輸出端子切換，電流可以在這樣的功率MOS FET的兩個(gè)方向中流動。雖然當(dāng)關(guān)于接通/斷開高電壓側(cè)中的功率開關(guān)元件Swp和低電壓側(cè)中的功率開關(guān)元件Swn可以使用停滯時(shí)段時(shí)，需要使用要并聯(lián)布置到每個(gè)功率開關(guān)元件Sw(Swp、Swn)的續(xù)流二極管FD，但是存在不使用任何停滯時(shí)段的、作為逆變器的傳統(tǒng)功率轉(zhuǎn)換電路，例如，在美國專利文獻(xiàn)USP第7130205號中公開的功率轉(zhuǎn)換電路。
[0251]在第四實(shí)施例中使用具有圖13中示出的配置的電流傳感器52'和54'。本發(fā)明不受該配置的限制。例如，有可能使用MRE(磁致電阻元件)傳感器等，以替代電流傳感器52'和 54'。
[0252]當(dāng)斷路器50布置在高電壓系統(tǒng)側(cè)中時(shí)，有可能獲得由前述第三實(shí)施例中的斷路器50提供的效果(6)。
[0253]根據(jù)本發(fā)明、根據(jù)第三到第五實(shí)施例的驅(qū)動器件應(yīng)用于具有同步電動發(fā)電機(jī)的電動發(fā)電機(jī)10的系統(tǒng)。本發(fā)明不受這些配置的限制。例如，有可能將根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動器件應(yīng)用于配備有兩相和至多三相的感應(yīng)電動發(fā)電機(jī)與兩相和至多三相的同步電動機(jī)之一的系統(tǒng)。
[0254]除了混合動力車之外，還有可能將根據(jù)本發(fā)明的功率轉(zhuǎn)換電路和驅(qū)動器件應(yīng)用于電動車。[0255]可知本公開涵蓋了但是不限于如下技術(shù)方案:
[0256]1.一種用于控制電功率轉(zhuǎn)換電路的操作的驅(qū)動器件，所述電功率轉(zhuǎn)換電路配備有多對開關(guān)元件，每對包括串聯(lián)連接的高電壓側(cè)中的開關(guān)元件和低電壓側(cè)中的開關(guān)元件，成對的開關(guān)元件中的至少一個(gè)配備有續(xù)流二極管，該開關(guān)元件和所述續(xù)流二極管彼此并聯(lián)連接，并且每對中的高電壓側(cè)中的開關(guān)元件與低電壓側(cè)中的開關(guān)元件之間的連接節(jié)點(diǎn)連接到電感器，
[0257]所述驅(qū)動器件包括:
[0258]續(xù)流模式檢測裝置，其檢測所述續(xù)流二極管的狀態(tài)是否處于其中電流在所述續(xù)流二極管中流動的續(xù)流模式中；以及
[0259]禁止裝置，其接收關(guān)于從電流檢測裝置傳遞的電流信息的信號，基于所接收到的關(guān)于所述電流信息的信號，檢測所述續(xù)流二極管的狀態(tài)是否處于所述續(xù)流模式中，并且當(dāng)檢測結(jié)果表示所述續(xù)流二極管的狀態(tài)處于其中電流在所述續(xù)流二極管中流動的續(xù)流模式中時(shí)，禁止在所述高電壓側(cè)和所述低電壓側(cè)中配備有所述續(xù)流二極管的開關(guān)元件的接通操作，所述電流檢測裝置檢測在所述電感器側(cè)處的電路徑中流動的電流、而不是每對中的高電壓側(cè)中的開關(guān)元件與低電壓側(cè)中的開關(guān)元件之間的連接節(jié)點(diǎn)中流動的電流。
[0260]2.根據(jù)方案I所述的用于控制電功率轉(zhuǎn)換電路的操作的驅(qū)動器件，其中，每對中的高電壓側(cè)中的開關(guān)元件和低電壓側(cè)中的開關(guān)元件中的至少一個(gè)與并聯(lián)連接到該開關(guān)元件的所述續(xù)流二極管在同一半導(dǎo)體基底上形成。
[0261]3.根據(jù)方案I所述的用于控制電功率轉(zhuǎn)換電路的操作的驅(qū)動器件，其中，所述續(xù)流模式檢測裝置基于從所述電流檢測裝置傳遞的電流信息與門限電流值之間的比較結(jié)果，檢測所述續(xù)流二極管的狀態(tài)是否處于所述續(xù)流模式中，并且所述門限電流值從零向如下值變化:通過所述值，正向電流能夠在作為檢測出現(xiàn)所述續(xù)流模式的目標(biāo)的續(xù)流二極管中流動。
[0262]4.根據(jù)方案3所述的用于控制電功率轉(zhuǎn)換電路的操作的驅(qū)動器件，其中，所述續(xù)流模式檢測裝置使用彼此不同的第一門限值和第二門限值，其中，當(dāng)所述續(xù)流二極管的狀態(tài)從非續(xù)流模式切換到所述續(xù)流模式時(shí)，使用所述第一門限值，并且當(dāng)所述續(xù)流二極管的狀態(tài)從所述續(xù)流模式切換到所述非續(xù)流模式時(shí)，使用所述第二門限值。
[0263]5.根據(jù)方案I所述的用于控制電功率轉(zhuǎn)換電路的操作的驅(qū)動器件，其中，所述驅(qū)動器件接收控制高電壓側(cè)中的開關(guān)元件的操作的操作信號和控制低電壓側(cè)中的開關(guān)元件的操作的操作信號，并且所述驅(qū)動器件基于所接收到的操作信號，控制這些開關(guān)元件的操作，其中，這些操作信號是互補(bǔ)信號，其能夠交替接通和斷開高電壓側(cè)中的開關(guān)元件和低電壓側(cè)中的開關(guān)元件，并且
[0264]所述禁止裝置接收控制高電壓側(cè)中的開關(guān)元件的操作的操作信號和控制低電壓側(cè)中的開關(guān)元件的操作的操作信號，并且根據(jù)通過所述續(xù)流模式檢測裝置進(jìn)行的檢測結(jié)果，當(dāng)所接收到的操作信號指示所述開關(guān)元件接通時(shí)，將所接收到的操作信號切換成指示所述開關(guān)元件斷開的操作信號。
[0265]6.根據(jù)方案I所述的用于控制電功率轉(zhuǎn)換電路的操作的驅(qū)動器件，其中，所述電感器安裝到旋轉(zhuǎn)電機(jī)，并且所述驅(qū)動器件還包括用于執(zhí)行軟件程序的裝置，所述軟件程序能夠生成控制高電壓側(cè)中的開關(guān)元件和低電壓側(cè)中的開關(guān)元件的操作的操作信號，以便調(diào)整所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的控制值，并且通過執(zhí)行所述軟件程序來實(shí)現(xiàn)所述續(xù)流模式檢測裝置和所述禁止裝置的功能。
[0266]7.根據(jù)方案I所述的用于控制電功率轉(zhuǎn)換電路的操作的驅(qū)動器件，其中，所述電感器安裝在作為車上主器件的旋轉(zhuǎn)電機(jī)上，所述續(xù)流模式檢測裝置和所述禁止裝置構(gòu)成低電壓系統(tǒng)，其與配備有所述電功率轉(zhuǎn)換電路和所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的高電壓系統(tǒng)電絕緣。
[0267]雖然已經(jīng)詳細(xì)描述了本發(fā)明的具體實(shí)施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將明白，可以根據(jù)本公開的整體教導(dǎo)提出對這些細(xì)節(jié)的各種修改和替代。因此，所公開的特定布置意在僅為示例性的，而非對本發(fā)明的范圍的限制，本發(fā)明的范圍將由所附權(quán)利要求及其所有等同物的完整范圍所給出。
【權(quán)利要求】
1.一種用于控制電功率轉(zhuǎn)換電路的操作的驅(qū)動器件，所述電功率轉(zhuǎn)換電路配備有多對開關(guān)元件，每對包括串聯(lián)連接的高電壓側(cè)中的開關(guān)元件和低電壓側(cè)中的開關(guān)元件，直流電源的正電極通過高電壓側(cè)中的開關(guān)元件連接到三相旋轉(zhuǎn)電機(jī)的每相，并且所述直流電源的負(fù)電極通過低電壓側(cè)中的開關(guān)元件連接到所述三相旋轉(zhuǎn)電機(jī)的每相，成對的開關(guān)元件中的至少一個(gè)配備有續(xù)流二極管，該開關(guān)元件和所述續(xù)流二極管彼此并聯(lián)連接，并且每對中的高電壓側(cè)中的開關(guān)元件與低電壓側(cè)中的開關(guān)元件之間的連接節(jié)點(diǎn)連接到電感器， 所述驅(qū)動器件包括: 續(xù)流模式檢測裝置，其基于第一電流檢測裝置的檢測結(jié)果和第二電流檢測裝置的檢測結(jié)果，檢測所述續(xù)流二極管是否處于其中電流在所述續(xù)流二極管中流動的續(xù)流模式中，所述第一電流檢測裝置檢測在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的第一相中流動的電流，所述第二電流檢測裝置檢測在所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的第二相中流動的電流；以及 禁止裝置，其禁止并聯(lián)連接到處于所述續(xù)流模式中的續(xù)流二極管的開關(guān)元件的接通操作，所述禁止裝置包括: 第一相檢測裝置，其用于基于由所述第一電流檢測裝置檢測到的在所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的第一相中流動的電流值，檢測第一相中的續(xù)流二極管的狀態(tài)是否處于所述續(xù)流模式中； 第二相檢測裝置，其用于基于由所述第二電流檢測裝置檢測到的在所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的第二相中流動的電流值，檢測第二相中的續(xù)流二極管的狀態(tài)是否處于所述續(xù)流模式中；以及 第三相檢測裝置，其用于基于由所述第一電流檢測裝置檢測到的在所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的第一相中流動的電流值與由所述第二電流檢測裝置檢測到的在所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的第二相中流動的電流值的反相后的值之間的比較結(jié)果，檢測第三相中的續(xù)流二極管的狀態(tài)是否處于所述續(xù)流模式中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于控制電功率轉(zhuǎn)換電路的操作的驅(qū)動器件，其中，每對中的高電壓側(cè)中的開關(guān)元件和低電壓側(cè)中的開關(guān)元件中的至少一個(gè)以及并聯(lián)連接到該開關(guān)元件的續(xù)流二極管在同一半導(dǎo)體基底上形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于控制電功率轉(zhuǎn)換電路的操作的驅(qū)動器件，其中，所述第三相檢測裝置調(diào)整一相的電流值和另一相的反相后的電流值中的至少一個(gè)，并且對這些電流值進(jìn)行比較，以便將偏移值朝著正向電流在所述續(xù)流二極管中流動的電壓側(cè)添加到邊界電壓，在所述邊界電壓檢測到所述續(xù)流二極管的所述續(xù)流模式。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于控制電功率轉(zhuǎn)換電路的操作的驅(qū)動器件，其中，所述第三相檢測裝置在以下兩種情況I和II中使用不同偏移值: I、當(dāng)所述續(xù)流二極管的狀態(tài)從非續(xù)流模式切換到所述續(xù)流模式時(shí)；以及 I1、當(dāng)所述續(xù)流二極管的狀態(tài)從所述續(xù)流模式切換到所述非續(xù)流模式時(shí)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于控制電功率轉(zhuǎn)換電路的操作的驅(qū)動器件，其中，所述第一電流檢測裝置檢測從所述電功率轉(zhuǎn)換電路和所述三相旋轉(zhuǎn)電機(jī)中的一個(gè)流動到另一個(gè)的電流作為正電流，并且所述第二電流檢測裝置檢測以上正電流的反相后的電流作為正電流。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于控制電功率轉(zhuǎn)換電路的操作的驅(qū)動器件，其中，所述驅(qū)動器件接收控制高電壓側(cè)中的開關(guān)元件的操作的操作信號、并接收控制低電壓側(cè)中的開關(guān)元件的操作的操作信號，并且所述驅(qū)動器件基于所述操作信號，控制這些開關(guān)元件的操作，并且這些操作信號是互補(bǔ)信號，其能夠交替接通和斷開高電壓側(cè)中的開關(guān)元件和低電壓側(cè)中的開關(guān)元件，并且 所述禁止裝置接收控制高電壓側(cè)中的開關(guān)元件的操作的操作信號和控制低電壓側(cè)中的開關(guān)元件的操作的操作信號，并且在通過所述續(xù)流模式檢測裝置檢測到所述續(xù)流二極管的狀態(tài)處于續(xù)流模式中時(shí)，將所接收到的操作信號切換成指示所述開關(guān)元件斷開的操作信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于控制電功率轉(zhuǎn)換電路的操作的驅(qū)動器件，其中，所述驅(qū)動器件還包括用于執(zhí)行軟件程序的裝置，所述軟件程序能夠生成控制高電壓側(cè)中的開關(guān)元件和低電壓側(cè)中的開關(guān)元件的操作的操作信號，以便調(diào)整所述三相旋轉(zhuǎn)電機(jī)的控制值，并且通過執(zhí)行軟件程序來實(shí)現(xiàn)所述續(xù)流模式檢測裝置和所述禁止裝置的功能。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于控制電功率轉(zhuǎn)換電路的操作的驅(qū)動器件，其中，所述三相旋轉(zhuǎn)電機(jī)是車上主器件，并且 所述續(xù)流模式檢測裝置和所述禁止裝置構(gòu)成低電壓系統(tǒng)，其與配備有所述電功率轉(zhuǎn)換電路和所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的高電壓系統(tǒng)電絕緣。
【文檔編號】H02P25/18GK103997276SQ201410208470
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2010年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2009年12月18日
【發(fā)明者】三浦亮太郎, 前原恒男, 進(jìn)藤祐輔, 福田純一, 永田淳一 申請人:株式會社電裝