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公開番号2025136222
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-19
出願番号2024034523
出願日2024-03-07
発明の名称ゲート駆動装置
出願人株式会社デンソー,トヨタ自動車株式会社,株式会社ミライズテクノロジーズ
代理人弁理士法人快友国際特許事務所
主分類H02M 1/08 20060101AFI20250911BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】半導体スイッチング素子の温度を高精度に推定することができる技術を提供する。
【解決手段】ゲート駆動装置4は、半導体スイッチング素子SWのゲート電圧を少なくともオフ電圧とフルオン電圧とハーフオン電圧のいずれかに調整可能なドライバ部10と、半導体スイッチング素子SWの温度依存性情報が記憶されているメモリ40と、ドライバ部10がゲート電圧をハーフオン電圧に調整したときに、温度依存性情報を参照し、半導体スイッチング素子SWの素子電流とオン電圧に基づいて半導体スイッチング素子SWの温度推定値を特定する演算部50と、を備えている。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
ゲート駆動装置（４）であって、
半導体スイッチング素子（ＳＷ）のゲート電圧を少なくともオフ電圧とフルオン電圧とハーフオン電圧のいずれかに調整可能なドライバ部であって、前記ハーフオン電圧は前記フルオン電圧よりも低い電圧である、ドライバ部（１０）と、
前記半導体スイッチング素子の温度依存性情報が記憶されているメモリ（４０）と、
前記ドライバ部が前記ゲート電圧を前記ハーフオン電圧に調整したときに、前記温度依存性情報を参照し、前記半導体スイッチング素子の素子電流とオン電圧に基づいて前記半導体スイッチング素子の温度推定値を特定する演算部（５０）と、を備えている、ゲート駆動装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記半導体スイッチング素子の前記素子電流を測定する電流測定部（２０）と、
前記半導体スイッチング素子の前記オン電圧を測定する電圧測定部（３０）と、をさらに備えている、請求項１に記載のゲート駆動装置。
【請求項３】
前記ドライバ部は、測定された前記素子電流に基づいて前記ハーフオン電圧を増減する、請求項２に記載のゲート駆動装置。
【請求項４】
前記演算部は、
前記素子電流と前記オン電圧から前記半導体スイッチング素子のオン抵抗を算出することと、
前記オン抵抗の前記温度依存性情報を参照し、算出した前記オン抵抗から前記半導体スイッチング素子の前記温度推定値を特定することと、を実行する、請求項１に記載のゲート駆動装置。
【請求項５】
前記温度依存性情報は、前記半導体スイッチング素子が順方向動作のときの順方向温度依存性情報（４２）を含んでおり、
前記演算部は、前記半導体スイッチング素子が前記順方向動作であって前記ゲート電圧が前記ハーフオン電圧に調整されたときに、前記順方向温度依存性情報を参照する、請求項１に記載のゲート駆動装置。
【請求項６】
前記温度依存性情報は、前記半導体スイッチング素子が逆導通動作のときの逆導通温度依存性情報（４４）を含んでおり、
前記演算部は、前記半導体スイッチング素子が前記逆導通動作であって前記ゲート電圧が前記ハーフオン電圧に調整されたときに、前記逆導通温度依存性情報を参照する、請求項１に記載のゲート駆動装置。
【請求項７】
前記ドライバ部は、前記半導体スイッチング素子の主電極間電圧が前記半導体スイッチング素子に対して逆並列に接続された還流ダイオードの順方向電圧を超えないように、前記ハーフオン電圧を増減する、請求項６に記載のゲート駆動装置。
【請求項８】
前記温度依存性情報は、前記半導体スイッチング素子が逆導通動作であって前記ゲート電圧が前記オフ電圧のときの還流ダイオード温度依存性情報（４６）を含んでおり、
前記演算部は、前記半導体スイッチング素子が前記逆導通動作あって前記ゲート電圧が前記オフ電圧に調整されたときに、前記還流ダイオード温度依存性情報を参照する、請求項１に記載のゲート駆動装置。
【請求項９】
前記半導体スイッチング素子が主電源（２）から遮断されているときに前記半導体スイッチング素子に定電流を供給可能な定電流源（６２）、をさらに備えており、
前記ドライバ部は、前記半導体スイッチング素子に前記定電流が供給されているときに、前記ゲート電圧を前記ハーフオン電圧に調整する、請求項１～８のいずれか一項に記載のゲート駆動装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本明細書が開示する技術は、ゲート駆動装置に関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
例えば、半導体スイッチング素子の制御及びフェイルセーフを実行するために、半導体スイッチング素子の温度を推定する技術が必要である。従来、半導体スイッチング素子にサーミスタを取り付ける技術又は半導体スイッチング素子の基板上に感温ダイオードを作り込む技術が知られている。しかしながら、これら技術では、サーミスタ又は感温ダイオードを半導体スイッチング素子に追加で搭載する必要があり、製造コストが増加するという問題がある。
【０００３】
特許文献１は、半導体スイッチング素子がオンしているときに半導体スイッチング素子の素子電流とオン電圧を測定し、測定された素子電流とオン電圧に基づいて半導体スイッチング素子の温度を推定する技術を開示する。この技術によれば、サーミスタ又は感温ダイオードを搭載する必要がないので製造コストが抑えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２０－１９５１９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
通常、半導体スイッチング素子のゲートに入力するゲート駆動電圧は、半導体スイッチング素子のオン抵抗が十分に低くなるように、閾値電圧よりも十分に高い値に設定されている。特許文献１の技術では、半導体スイッチング素子のゲートにゲート駆動電圧が入力しているときに半導体スイッチング素子の素子電流とオン電圧を測定する。このようなタイミングで測定される電圧電流特性は、温度に対する変化が小さい。このため、特許文献１の技術では、温度推定の精度が低いという問題がある。本明細書は、半導体スイッチング素子の温度を高精度に推定することができる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書が開示するゲート駆動装置（４）は、ドライバ部（１０）と、メモリ（４０）と、演算部（５０）と、を備えていてもよい。ドライバ部は、半導体スイッチング素子（ＳＷ）のゲート電圧を少なくともオフ電圧とフルオン電圧とハーフオン電圧のいずれかに調整可能であってもよい。ハーフオン電圧はフルオン電圧よりも低い電圧である。メモリは、半導体スイッチング素子の温度依存性情報を記憶していてもよい。演算部は、ドライバ部がゲート電圧をハーフオン電圧に調整したときに、温度依存性情報を参照し、半導体スイッチング素子の素子電流とオン電圧に基づいて、半導体スイッチング素子の温度推定値を特定してもよい。
【０００７】
ゲート電圧をハーフオン電圧に調整すると、半導体スイッチング素子のオン抵抗が増加し、さらに、半導体スイッチング素子のオン抵抗の温度に対する変化量も増加する。このため、ゲート電圧がハーフオン電圧に調整されたときの半導体スイッチング素子の電圧電流特性は、温度に対する変化が大きい。上記ゲート駆動装置では、ゲート電圧をハーフオン電圧に調整したときの半導体スイッチング素子の素子電流とオン電圧に基づいて、半導体スイッチング素子の温度推定値を特定する。したがって、上記ゲート駆動装置では、半導体スイッチング素子の温度を高精度に推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
モータ駆動装置の構成を概略して示す図である。
ゲート駆動装置の構成を示す図である。
ドライバ部の構成を示す図である。
オン抵抗とゲート電圧（即ち、オフ電圧、フルオン電圧及びハーフオン電圧）の関係を示す図である。
ゲート電圧がフルオン電圧とハーフオン電圧のときのオン電圧と温度の関係を示す図である。
図２のゲート駆動装置のタイミングチャートを示す図である。
図２のゲート駆動装置の変形例の一例を示す図である。
図２のゲート駆動装置の変形例の一例を示す図である。
メモリに記憶されている複数種類の温度依存性情報を示す図である。
図２のゲート駆動装置の変形例の一例を示す図である。
図１０のゲート駆動装置のドライバ部の変形例の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１に、本明細書が開示する技術が適用されたモータ駆動装置１の構成を示す。モータ駆動装置１は、特に限定されるものではないが、例えば車両に搭載されてもよい。モータ駆動装置１は、モータＭに三相交流電力を供給する装置であり、主電源であるバッテリ２と、インバータ３と、複数のゲート駆動装置４ｕｐ～４ｗｎと、コントローラ５と、を備えている。なお、本明細書が開示する技術は、モータ以外の負荷を駆動する装置に適用されてもよい。
【００１０】
バッテリ２の正極に正極電源線Ｌ１が接続されており、バッテリ２の負極に負極電源線Ｌ２が接続されている。インバータ３は、バッテリ２から一対の電源線Ｌ１、Ｌ２に供給される直流電圧を３相（即ち、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相）の交流電圧に変換してモータＭに出力する。インバータ３は、一対の電源線Ｌ１、Ｌ２間に並列接続された３つのスイッチング回路３ｕ、３ｖ、３ｗを備えている。３つのスイッチング回路３ｕ、３ｖ、３ｗは、共通の回路構成を有している。Ｕ相に対応するスイッチング回路３ｕは、一対の電源線Ｌ１、Ｌ２間に直列接続された半導体スイッチング素子ＳＷｕｐと半導体スイッチング素子ＳＷｕｎを有している。Ｖ相に対応するスイッチング回路３ｖは、一対の電源線Ｌ１、Ｌ２間に直列接続された半導体スイッチング素子ＳＷｖｐと半導体スイッチング素子ＳＷｖｎを有している。Ｗ相に対応するスイッチング回路３ｗは、一対の電源線Ｌ１、Ｌ２間に直列接続された半導体スイッチング素子ＳＷｗｐと半導体スイッチング素子ＳＷｗｎを有している。３つのスイッチング回路３ｕ、３ｖ、３ｗの各々の上アームと下アームの接続ノードが、モータＭの３つの巻線端子のうち対応する巻線端子に接続されている。複数の半導体スイッチング素子ＳＷｕｐ～ＳＷｗｎは、同一種類のパワーデバイスである。以下、これら半導体スイッチング素子ＳＷｕｐ～ＳＷｗｎを区別しないときに半導体スイッチング素子ＳＷと表記する。
（【００１１】以降は省略されています）

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