JP2011010468A - 電力変換回路の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高電圧システム内に搭載される感温ダイオードＳＤによって検出される温度に関する情報を低電圧システムに出力する際に、検出誤差が拡大すること。
【解決手段】モータジェネレータ１０は、インバータＩＶを介して高電圧バッテリ１２に接続されている。これらは、高電圧システムを構成するものである。インバータＩＶのパワースイッチング素子Ｓｗｎ付近には、その温度を検出する感温ダイオードＳＤが配置されている。感温ダイオードＳＤの出力信号は、ＣＰＵ２０に取り込まれ、デジタルデータに変換された後、低電圧システム内に存在するＥＣＵ２６に出力される。ＣＰＵ２０を高電圧システム内に搭載する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電力変換回路を構成するパワースイッチング素子およびその温度を検出する温度検出手段が車載低電圧システムから絶縁された車載高電圧システムに備えられる車両システムに適用され、前記温度検出手段によって検出される温度に関する情報を前記低電圧システムに伝達する電力変換回路の制御装置に関する。

この種のシステムとしては、例えば下記特許文献１に見られるように、車載主機に接続されるインバータを構成するパワースイッチング素子の温度検出手段として、感温ダイオードを用いることが周知である。感温ダイオードは、その温度に応じて出力電圧を変化させるものであるため、出力電圧を温度の検出値として利用することができる。ただし、高電圧システム内に搭載される感温ダイオードの出力電圧をこれと絶縁された低電圧システムに出力する際には、これら両システム間を絶縁しつつ信号を伝達する手段を利用する必要が生じる。こうした手段として、例えばアイソレーションアンプを使用する場合のように感温ダイオードの出力するアナログ信号を直接伝達する手段を用いると、回路の複雑化を招いたりコストアップの要因となったりするという問題が生じる。そこで従来、こうした手段として、フォトカプラ等、２値的な信号を伝達する手段が利用されていた。

特開２００６−３４４７２１号公報

ところで、上記フォトカプラ等を利用して感温ダイオードによる温度検出に関する情報を低電圧システムに伝達する際には、感温ダイオードの出力するアナログ信号を時比率によって温度情報を表現する２値信号（時比率信号）に変換する手段を要することとなり、この手段やフォトカプラ等によって温度検出誤差が拡大されるおそれがある。

なお、上記感温ダイオードに限らず、高電圧システム内に搭載される温度検出手段によって検出される温度に関する情報を低電圧システムに伝達するものにあっては、情報伝達過程で検出誤差が拡大するおそれのあるこうした実情も概ね共通したものとなっている。

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、高電圧システム内に搭載される温度検出手段によって検出される温度に関する情報を低電圧システムに伝達するものにあって、検出誤差の拡大を好適に抑制することのできる電力変換回路の制御装置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、およびその作用効果について記載する。

請求項１記載の発明は、電力変換回路を構成するパワースイッチング素子およびその温度を検出する温度検出手段が車載低電圧システムから絶縁された車載高電圧システムに備えられる車両システムに適用され、前記温度検出手段によって検出される温度に関する情報を前記低電圧システムに出力する電力変換回路の制御装置において、前記高電圧システム内に、離散的な数値にて表現されるデータであるデジタルデータを処理する処理手段を備え、前記低電圧システム内に、前記デジタルデータを処理対象として且つ前記電力変換回路の状態を管理する機能を有する管理手段を備え、前記処理手段は、前記温度検出手段の出力信号を取り込み、該出力信号によって表現される温度情報に対応したデジタルデータを前記管理手段に出力することを特徴とする。

デジタルデータを高電圧システムから低電圧システムに伝達させる際には、データに誤差が生じることはない。上記発明では、この点に鑑み、処理手段を高電圧システムに搭載することで、温度検出手段の検出に基づく温度情報を高電圧システム内でデジタルデータに加工する。これにより、検出誤差の拡大を好適に抑制することができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記処理手段は、前記温度検出手段の出力するアナログ信号を前記デジタルデータに変換するアナログデジタル変換手段を備えて且つ、該変換されたデジタルデータを前記管理手段に出力することを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記電力変換回路は、高電位側のパワースイッチング素子および低電位側のパワースイッチング素子からなる一対のパワースイッチング素子の直列接続体が複数並列接続された回路を備えるものであり、前記温度検出手段の検出対象は、前記低電位側のパワースイッチング素子であり、前記処理手段は、前記低電位側のパワースイッチング素子の出力端子の電位を基準電位とするものであることを特徴とする。

温度検出手段は、通常、温度検出対象とするパワースイッチング素子の出力端子に接続されている。一方、上記低電位側のパワースイッチング素子は、いずれもその出力端子の電位が等しい。このため、処理手段が低電位側のパワースイッチング素子の出力端子の電位を基準電位とすることで、低電位側のパワースイッチング素子については、温度検出情報を処理手段によって簡易に取得することができる。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、前記処理手段は、前記電力変換回路を操作する操作信号を生成して出力するものであることを特徴とする。

上記発明が請求項３記載の発明特定事項を有する場合、低電位側のパワースイッチング素子に、絶縁手段を介すことなく操作信号を伝達させることができる。

請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記電力変換回路は、車載主機としての多相回転機に接続されるものであり、前記管理手段は、前記多相回転機の制御量の指令値を前記処理手段に出力するものであり、前記処理手段は、前記制御量の指令値に基づき前記電力変換回路を操作する操作信号を生成して出力するものであることを特徴とする。

上記発明が請求項３記載の発明特定事項を有する場合、低電位側のパワースイッチング素子と処理手段との間に絶縁手段を備えることなく、処理手段によってこれらパワースイッチング素子を操作することができる。

請求項６記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記電力変換回路は、入力電圧を変換して出力するコンバータを備え、前記管理手段は、前記コンバータの出力電圧の指令値を前記処理手段に出力するものであり、前記処理手段は、前記出力電圧の指令値に基づき前記コンバータを操作する操作信号を生成して出力するものであることを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記処理手段は、前記高電位側のパワースイッチング素子の出力端子および前記低電位側のパワースイッチング素子の出力端子のそれぞれと同電位となる導電領域が形成された基板と、前記処理手段が実装される基板とが別基板とされる多層基板上に搭載されて且つ、前記処理手段は、前記低電位側のパワースイッチング素子の出力端子と同電位となる導電領域に接続されることで該導電領域の電位を基準電位として用いるものであり、前記温度検出手段は、一対の端子間の電圧を出力信号とするものであって且つ、該一対の端子のうちの一方が前記低電位側のパワースイッチング素子の出力端子と同電位となる導電領域を介して前記処理手段に接続されていることを特徴とする。

電気経路に電流が流れると、この電流による電圧降下が生じるために電気経路に電位差が生じる。一方、上記多層基板を用いると、導電領域の面積を大きくすることができる。そして、導電領域は、その抵抗値が小さくまた電流密度も小さくなるため、電位差を生じにくい。上記発明では、この点に鑑み、導電領域を介して温度検出手段と処理手段とを接続することで、処理手段の基準とする電位と、温度検出手段の基準とする電位との電位差を好適に抑制することができる。

請求項８記載の発明は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の発明において、前記温度検出手段の一対の端子のそれぞれを前記処理手段の一対の端子のそれぞれに接続する配線が互いに平行に配置されていることを特徴とする。

上記発明では、一対の配線を平行に配置することで、温度検出手段の一対の端子等にコモンモードノイズが重畳した場合に、その影響を好適に低減することができる。

なお、上記発明が上記請求項７記載の多層基板を備える場合、前記一対の端子のうちの基準電位に対応する側と前記処理手段とは、前記導電領域との接続箇所を共通とすることを特徴としてもよい。

請求項９記載の発明は、請求項１〜８のいずれか１項に記載の発明において、前記温度検出手段は、一対の端子間の電圧を出力信号とするものであり、前記一対の端子に接続された差動増幅回路を更に備え、前記差動増幅回路の出力端子が前記処理手段に接続されていることを特徴とする。

上記発明では、温度検出手段の一対の端子等にコモンモードノイズが重畳したとしても、差動増幅回路によってそれを相殺することが可能となる。

請求項１０記載の発明は、請求項１〜９のいずれか１項に記載の発明において、前記電力変換回路は、複数のパワースイッチング素子を備え、前記温度検出手段は、前記複数のパワースイッチング素子のうちの温度が高くなると想定されるものを温度検出対象とすることを特徴とする。

パワースイッチング素子の温度情報の用途は、通常、過度の高温となっていないか否かの判断にある。このため、複数のパワースイッチング素子を備えるものである場合、高温となると想定されるものを温度検出対象とすることで、温度検出対象の数を低減しつつも適切な温度管理を行うことができる。

請求項１１記載の発明は、請求項１０記載の発明において、前記複数のパワースイッチング素子を冷却水にて冷却する冷却手段を更に備え、前記温度検出手段の検出対象となるパワースイッチング素子は、前記冷却水の流動方向下流側に配置されるものであることを特徴とする。

冷却水の流動方向下流側は、上流側よりも温度が高くなると考えられるため、下流側に配置されるパワースイッチング素子の温度は、上流側に配置されるものよりも温度が高くなると考えられる。

第１の実施形態にかかるシステム構成を示す図。 同実施形態にかかるパワースイッチング素子の冷却装置を示す斜視図。 同実施形態にかかる温度検出信号の伝播経路の回路構成を示す回路図。 同実施形態にかかる温度検出信号の伝播経路の構造を示す斜視図。 従来のシステム構成を示す図。 上記実施形態の効果を示す図。 第２の実施形態にかかる温度検出信号の伝播経路の構造を示す斜視図。 第３の実施形態にかかる温度検出信号の伝播経路の回路構成を示す回路図。 上記各実施形態の変形例を示す図。 上記各実施形態の変形例の回路構成を示す回路図。 上記各実施形態の変形例における温度検出信号の伝播経路の構造を示す斜視図。

（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる電力変換回路の制御装置をハイブリッド車に適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。

図示されるように、車載主機としてのモータジェネレータ１０は、インバータＩＶを介して高電圧バッテリ１２に接続されている。インバータＩＶは、高電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｐおよび低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎの直列接続体が３つ並列接続されて構成されている。そして、これら各パワースイッチング素子Ｓｗｐおよびパワースイッチング素子Ｓｗｎの接続点が、モータジェネレータ１０の各相にそれぞれ接続されている。また、上記高電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｐおよび低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎのそれぞれの入出力端子間（コレクタおよびエミッタ間）には、高電位側のフリーホイールダイオードＦＤｐおよび低電位側のフリーホイールダイオードＦＤｎのカソードおよびアノードが接続されている。

上記インバータＩＶを構成するパワースイッチング素子Ｓｗｐ，Ｓｗｎの導通制御端子（ゲート）には、いずれもドライバユニットＤＵが接続されている。これら各ドライバユニットＤＵは、駆動対象のエミッタを基準電位として動作するものである。ドライバユニットＤＵは、高電圧バッテリ１２の負極電位を基準電位として動作する中央処理装置（ＣＰＵ２０）に接続されている。ちなみに、高電位側のパワースイッチング素子ＳｗｐのドライバユニットＤＵとＣＰＵ２０とは、インターフェース２２を介して接続されている。インターフェース２２は、フォトカプラ等によって構成されるものであり、高電位側のパワースイッチング素子ＳｗｐのドライバユニットＤＵとＣＰＵ２０とを絶縁しつつも信号の伝達を可能とする絶縁手段である。

ＣＰＵ２０は、離散的な数値にて表現されるデータであるデジタルデータを演算対象とする処理手段である。ただし、ＣＰＵ２０は、外部からアナログ信号が入力される場合、これを処理可能なデジタルデータに変換するためのアナログデジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器２０ａ）を備えている。ＣＰＵ２０は、図示しない各種センサの検出値等に基づき、インバータＩＶのＵ相、Ｖ相、およびＷ相のそれぞれについてのパワースイッチング素子Ｓｗｐを操作する操作信号ｇｕｐ，ｇｖｐ，ｇｗｐと、パワースイッチング素子Ｓｗｎを操作する操作信号ｇｕｎ，ｇｖｎ，ｇｗｎとを生成し出力する。これにより、パワースイッチング素子Ｓｗｐ，Ｓｗｎが、ドライバユニットＤＵを介してＣＰＵ２０により操作される。

上記操作信号ｇｕｐ，ｇｖｐ，ｇｗｐ、ｇｕｎ，ｇｖｎ，ｇｗｎは、電子制御装置（ＥＣＵ２６）から出力される要求トルクに基づき生成される。ＥＣＵ２６は、高電圧バッテリ１２を備えて構成される高電圧システムから絶縁された低電圧システムを構成するものであり、車体を基準電位（グランド電位）としつつ動作するものである。ＥＣＵ２６は、車載補機の電源となる低電圧バッテリ２８を電源とする。なお、車載高電圧システムと車載低電圧システムとは絶縁する必要があるため、ＥＣＵ２６およびＣＰＵ２０間の通信は、上記インターフェース２２と同様のインターフェース２４を介して行われる。

上記パワースイッチング素子Ｓｗｐ，Ｓｗｎは、大電流が流れることに起因して高温となる。そして、パワースイッチング素子Ｓｗｐ，Ｓｗｎの温度が過度に高くなる場合には、その信頼性の低下が懸念される。このため、パワースイッチング素子Ｓｗｐ，Ｓｗｎは、図２に示されるように、冷却装置３０にて冷却されている。図２は、パワースイッチング素子Ｓｗｐ，Ｓｗｎのそれぞれが収容されるパワーカードＰＣが冷却装置３０内に配置されていることを示している。ここで、冷却装置３０は、流入口３２から流入した冷却水が冷却通路３６を介して流出口３４から流出する構造を有しており、各一対の冷却通路３６にはさまれるようにしてパワーカードＰＣが配置されている。特に、高電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｐを収容するパワーカードＰＣは、冷却装置３０の上流側（冷却水の流入口３２側）に配置され、これに隣接するようにして低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎを収容するパワーカードＰＣが冷却装置３０の下流側（冷却水の流出口３４側）に配置されている。

上記パワーカードＰＣには、パワースイッチング素子Ｓｗｐ，Ｓｗｎの温度を検出するための感温ダイオードＳＤ（図１）も収容されている。ここで、低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎ付近に配置された感温ダイオードＳＤは、図１に示されるように、パワースイッチング素子Ｓｗｎの温度を検出する手段である。一方、パワースイッチング素子Ｓｗｐ付近に配置される感温ダイオードＳＤは、本実施形態では、温度検出に利用されない。ここでは、パワースイッチング素子、フリーホイールダイオードＦＤおよび感温ダイオードＳＤが１パッケージ化されたパワーカードＰＣを想定しているため、高電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｐ付近にも感温ダイオードＳＤが配置されることとなっている。

ここで、低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎの温度を検出対象とするのは、インバータＩＶの冷却装置３０内での配置から、インバータＩＶを構成するパワースイッチング素子Ｓｗｐ、Ｓｗｎの中で低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎの温度が特に高くなると考えられるためである。

上記低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎのそれぞれの温度を検出する各感温ダイオードＳＤによる温度検出信号（アナログ信号）は、ＣＰＵ２０に出力される。ＣＰＵ２０は、Ａ／Ｄ変換器２０ａによって温度検出信号をデジタルデータに変換した後、このデジタルデータを、ＥＣＵ２６に出力する。ＥＣＵ２６では、パワースイッチング素子Ｓｗｎの温度情報に基づき、要求トルクを制限する処理等を行う。

図３に、本実施形態にかかる感温ダイオードＳＤとＣＰＵ２０との間の温度検出信号の伝達経路を示す。図示されるように、パワースイッチング素子ＳｗｎのドライバユニットＤＵは、電源４２を給電手段とする定電流源４０を備え、定電流源４０の出力電流を感温ダイオードＳＤに入力すべく、定電流源４０の出力端子と感温ダイオードＳＤのアノードとが接続されている。また、感温ダイオードＳＤのアノード側は、ＣＰＵ２０に接続されている。一方、感温ダイオードＳＤのカソード側は、ＣＰＵ２０と同様、パワースイッチング素子Ｓｗｎの出力端子（エミッタ端子）と同電位とされている。これにより、ＣＰＵ２０では、感温ダイオードＳＤのアノードおよびカソード間の電圧を検出することができ、ひいては感温ダイオードＳＤによって検出される温度に関する情報を取得することができる。

図４に、感温ダイオードＳＤとＣＰＵ２０との実際の接続態様を示す。

図示されるように、本実施形態では、ＣＰＵ２０が多層基板５０に搭載されている。多層基板５０は、複数の基板のそれぞれに、半導体装置や、配線、電極等が形成または搭載されたものである。特に、多層基板５０は、グランド層５２と、実装層５６とを備えている。ここで、グランド層５２は、パワースイッチング素子Ｓｗｐ，Ｓｗｎの出力端子（エミッタ端子）側の電位となる導電領域が形成される層であり、図では、低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎのエミッタ電位となる導電領域５３と、Ｕ相の高電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｐのエミッタ電位となる導電領域５４とが示されている。なお、実際には、このグランド層５２には、Ｖ，Ｗ相のそれぞれの高電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｐのエミッタ電位となる導電領域も形成されている。一方、実装層５６は、ＣＰＵ２０等が搭載される層であり、その表面には、ＣＰＵ２０と他の電子機器とを接続するための配線が形成されている。なお、ＣＰＵ２０は、多層基板５０の実装層５６を貫通する配線（ビアコンタクトＶｃ）を介して導電領域５３に接続されている。これにより、ＣＰＵ２０は、導電領域５３の電位を基準電位として動作することとなる。

上記パワーカードＰＣに搭載される感温ダイオードＳＤのアノードは、プラス配線Ｌｐを介して多層基板５０に接続されている。詳しくは、実装層５６に形成された配線５７を介してＣＰＵ２０の入力端子に接続されている。一方、感温ダイオードＳＤのカソードは、マイナス配線Ｌｍを介して多層基板５０に接続されている。詳しくは、多層基板５０の実装層５６を貫通する配線（ビアコンタクトＶｃ）を介して導電領域５３に接続されている。

このため、感温ダイオードＳＤのカソード側とＣＰＵ２０とは、導電領域５３を介して接続されている。この導電領域５３は、実装層５６に形成される配線と比較してその電流の流路面積が大きく、抵抗値が小さくなっている。これにより、感温ダイオードＳＤとＣＰＵ２０とのそれぞれの基準電位間の差が十分に抑制される。したがって、ＣＰＵ２０では感温ダイオードＳＤの一対の入力端子間の電圧を高精度に検出することができる。

さらに、このＣＰＵ２０を高電圧システム内に配置することで、図５に示す従来例と比較して、感温ダイオードＳＤを用いた温度検出の精度を高めることが可能となる。図５に示す例は、ＣＰＵ２０を低電圧システムに配置したものである。

図６に、本実施形態および上記従来例における感温ダイオードＳＤとＣＰＵ２０との間の信号伝達経路を示す。詳しくは、図６（ａ）に、本実施形態の信号伝達経路を示し、図６（ｂ）に、従来例１の信号伝達経路を示し、図６（ｃ）に、従来例２の信号伝達経路を示す。

ここで、従来例１および従来例２は、ともに、感温ダイオードＳＤの出力信号（温度検出信号）をインターフェース２２（フォトカプラ）を介してＣＰＵ２０に出力する例であるため、ＰＷＭ信号生成器３６によって、温度検出信号が論理「Ｈ」および論理「Ｌ」の２値的な信号に変換される。ＰＷＭ信号生成器３６の出力信号は、論理「Ｈ」および論理「Ｌ」の１周期に対する論理「Ｈ」の期間の比率（時比率）が温度情報を表現する信号である。この比率は、感温ダイオードＳＤの出力信号の電圧値と同様、アナログ値となっている。なお、従来例１および従来例２の相違点は、ＣＰＵ２０が上記時比率を直接検出するためのタイマ２０ｂを備えるか、Ａ／Ｄ変換器２０ａを備えるかにある。Ａ／Ｄ変換器２０ａを備える従来例２では、時比率信号を、一旦、アナログの電圧信号に変換するための周波数電圧変換器３８を備えている。

図６（ｄ）に、これら図６（ａ）〜図６（ｃ）の各構成における温度検出誤差を示す。従来例１，２の場合、時比率信号を生成する際に生じる検出信号の誤差や、フォトカプラ（インターフェース２２）を介して信号を伝達させる際の誤差、更には、周波数電圧変換器３８による変換誤差等があるため、本実施形態の場合と比較して誤差が拡大する。これに対し、本実施形態では、ＣＰＵ２０と感温ダイオードＳＤとの間にこうした部材を備えないため、ＣＰＵ２０によって最終的に認識される温度情報を高精度なものとすることができる。ちなみに、ＣＰＵ２０からＥＣＵ２６へと温度情報を伝達する際には、伝送対象がデジタルデータであるため、温度検出誤差は生じない。

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）ＣＰＵ２０を高電圧システムに搭載し、ＣＰＵ２０により感温ダイオードＳＤの出力するアナログ信号をデジタルデータに変換して低電圧システムに出力した。これにより、感温ダイオードＳＤを用いた温度の検出誤差の拡大を好適に抑制することができる。

（２）低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎの温度を検出対象とした。この場合、低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎの出力端子が全て同電位であることから、絶縁手段を介すことなく、全相について、低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎの温度を検出することができる。

（３）ＣＰＵ２０によって、パワースイッチング素子Ｓｗｎの操作信号を生成するようにした。これにより、ＣＰＵ２０からパワースイッチング素子Ｓｗｎへと絶縁手段を介すことなく操作信号を出力することができる。

（４）ＣＰＵ２０の端子のうち基準電位を取り込む端子と、感温ダイオードＳＤのカソードとを、導電領域５３を介して接続した。これにより、感温ダイオードＳＤの基準電位とＣＰＵ２０の基準電位を互いに同一とすることができる。

（５）複数のパワースイッチング素子Ｓｗｐ，Ｓｗｎのうちの温度が高くなると想定されるもの（パワースイッチング素子Ｓｗｎ）を温度検出対象とした。これにより、温度検出対象の数を低減しつつも適切な温度管理を行うことができる。

（６）冷却水の流動方向下流側にパワースイッチング素子Ｓｗｎを配置し、これを温度検出対象とした。これにより、低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎの温度が高くなると想定されるため、これを温度検出対象とすることで適切な温度管理をすることができ、また、ＣＰＵ２０と間で絶縁手段を必要とする通信線の数を低減することもできる。

（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

図７に、本実施形態にかかる感温ダイオードＳＤとＣＰＵ２０との実際の接続態様を示す。なお、図７において、先の図４に示した部材に対応する部材については、便宜上同一の符号を付している。

図示されるように、感温ダイオードＳＤのカソードとＣＰＵ２０とを接続するプラス配線Ｌｐおよび配線５７と、感温ダイオードＳＤのアノードとＣＰＵ２０とを接続するマイナス配線Ｌｍおよび配線５８とは、互いに平行に配置されている。詳しくは、配線５８は、ＣＰＵ２０と導電領域５３との接続箇所に接続されている。このため、ＣＰＵ２０と感温ダイオードＳＤのアノードとの間の電位差は無視しえる。さらに、プラス配線Ｌｐおよび配線５７と、マイナス配線Ｌｍおよび配線５８とが平行となるため、これらの配線長は略等しい。このため、感温ダイオードＳＤのアノードおよびカソードのそれぞれとＣＰＵ２０とを接続する電気経路にコモンモードノイズが重畳したとしても、ＣＰＵ２０によってこれら一対の電気経路間の電位差を検出する際には、このノイズの影響は相殺される。

以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記効果に準じた効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。

（７）感温ダイオードＳＤと多層基板５０とを接続する一対の配線（プラス配線Ｌｐおよび配線５７，マイナス配線Ｌｍおよび配線５８）を平行に配置した。これにより、これらに重畳するコモンモードノイズの影響を好適に抑制することができる。

（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態について、先の第２の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

図８に、本実施形態にかかる感温ダイオードＳＤとＣＰＵ２０との間の温度検出信号の伝達経路を示す。なお、図８において、先の図３と同一の部材については、便宜上、同一の符号を付している。

本実施形態では、感温ダイオードＳＤのアノードおよびカソード間の電圧を差動増幅回路６０を介してＣＰＵ２０に入力する。ここで、差動増幅回路６０は、オペアンプ６２を備え、その非反転入力端子および反転入力端子に抵抗体６４，６６がそれぞれ接続されて且つ、反転入力端子と出力端子とが抵抗体６８によって接続されたものである。ここで、本実施形態では、感温ダイオードＳＤのカソード側を反転入力端子に接続して且つ、アノード側に接続される端子である非反転入力端子を抵抗体６９を介してパワースイッチング素子Ｓｗｎのエミッタに接続する。この抵抗体６９は、ノイズに対する耐性を高めるために設けられたものである。

上記差動増幅回路６０は、一対の入力端子間の電位差に応じた信号を出力するため、一対の入力端子に重畳する同位相のノイズ（コモンモードノイズ）を好適に除去することができる。ちなみに、差動増幅回路６０は、先の図７に示した多層基板５０において実装層５６に搭載される。ここで、抵抗体６４，６６のそれぞれに、先の図７に示した配線５７，５８を接続することが望ましい。

以上説明した本実施形態によれば、先の第２の実施形態の上記効果に準じた効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。

（８）感温ダイオードＳＤのアノードおよびカソードを差動増幅回路６０の一対の入力端子に接続し、差動増幅回路６０の出力信号をＣＰＵ２０に出力するようにした。これにより、感温ダイオードのアノードおよびカソードと差動増幅回路６０の一対の端子とを接続する一対の電気経路にコモンモードノイズが重畳したとしても、これを好適に相殺することができる。

（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。

・上記各実施形態では、下側アームのパワースイッチング素子Ｓｗｎの温度の全てを温度検出対象としたが、これに限らない。例えばそのうちの１つのみであってもよい。この場合、例えば、冷却水の流出口３４から最も離間した位置に配置されるパワースイッチング素子Ｓｗｎの温度が最も高くなりやすいと考えられるため、この温度を検出対象としてもよい。もっとも、流出口３４から最も離間した位置に配置されるものよりも、両側を一対のパワースイッチング素子に挟まれたパワースイッチング素子の方が温度が最も高くなりやすいと考えられる設定であるなら、この温度を検出対象とすることも勿論可能である。

・ハイブリッド車としては、モータジェネレータ１０を１つのみ備えるものに限らない。例えば図９に２つのモータジェネレータ（モータジェネレータ１０ａ，１０ｂ）を備えるものを例示するように、複数のモータジェネレータを備えるものであってもよい。なお、図９には、電力変換回路として、モータジェネレータ１０ａに接続されるインバータＩＶ１とモータジェネレータ１０ｂに接続されるインバータＩＶ２とに加えて、高電圧バッテリ１２の電圧を昇圧するコンバータＣＶを備える構成を例示した。なお、これらインバータＩＶ１，ＩＶ２やコンバータＣＶは、いずれも高電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｐと低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎとの直列接続体を備えるものである。このため、低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎの出力端子の電位は、いずれも高電圧バッテリ１２の負極電位に等しい。このため、これら低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎの全てを温度検出対象とすることが可能である。

なお、上記構成において、インバータＩＶ１，ＩＶ２のパワースイッチング素子の操作信号と、コンバータＣＶのパワースイッチング素子の操作信号との双方が、高電圧システム内に搭載されるＣＰＵ２０によって生成されるものとする構成に限らない。例えば、コンバータＣＶの操作信号のみが、高電圧システム内に搭載されるＣＰＵ２０によって生成される構成であってもよい。この場合であっても、高電圧システム内のパワースイッチング素子の温度検出処理に高電圧システム内に搭載されるＣＰＵ２０を利用することで、温度検出精度を向上させることはできる。

・上記各実施形態では、低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎを温度検出対象としたがこれに限らない。例えば、高電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｐのいずれか１つを温度検出対象として且つ、このパワースイッチング素子Ｓｗｐの出力端子の電位や入力端子の電位をＣＰＵ２０の基準電位としてもよい。もっとも、高電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｐを温度検出対象とする場合であっても、このパワースイッチング素子Ｓｗｐの入力端子や出力端子の電位をＣＰＵ２０の基準電位とすることは必須ではない。例えば、図１０に示されるように、高電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｐの温度を検出する感温ダイオードＳＤのカソード電位とＣＰＵ２０の基準電位とを、低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎのエミッタ電位としてもよい。ただし、この場合、パワースイッチング素子Ｓｗｐとその温度を検出する感温ダイオードとの絶縁性を確保する必要がある。

・多層基板５０の構造としては、先の図４に例示したものに限らない。例えば、図１１に示すように、各相のパワースイッチング素子Ｓｗｎのエミッタ電位とするための導電領域を分離してもよい。図１１には、Ｕ相のパワースイッチング素子Ｓｗｎのエミッタに接続される導電領域５３ａと、Ｖ相のパワースイッチング素子Ｓｗｎのエミッタに接続される導電領域５３ｂとが分離されている例を示した。これにより、パワースイッチング素子Ｓｗｎの出力端子からの出力電流が導電領域を流れる事態を好適に回避することができる。

・高電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｐを駆動するドライバユニットＤＵと低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎを駆動するドライバユニットＤＵを高耐圧集積回路（ＨＶＩＣ）にて一体形成してもよい。この場合、ＣＰＵ２０とドライバユニットＤＵとの間にフォトカプラを設けることなく、インバータＩＶを構成するパワースイッチング素子Ｓｗｐ，Ｓｗｎの全てをＣＰＵ２０の操作信号によって駆動することも可能となる。

・温度検出手段としては、感温ダイオードに限らず、例えば、バイポーラトランジスタのベースおよびエミッタ間や、ＭＯＳ型電界効果トランジスタのソースおよびドレイン間のようなＰＮ接合の温度特性を利用する手段であってもよい。例えば、ＭＯＳ型電界効果トランジスタを用いる場合、そのソースおよびドレイン間に同一の電流を流す場合におけるソースおよびドレイン間の電圧が温度依存性を有することに鑑み、ソースおよびドレイン間の電圧を温度検出信号として利用すればよい。また、例えば、熱電対であってもよい。

・電力変換回路としては、インバータや上記コンバータＣＶに限らず、高電圧バッテリ１２の電圧を降圧して低電圧バッテリ２８に出力するＤＣＤＣコンバータであってもよい。

・電力変換回路としては、ハイブリッド車に搭載されるものに限らず、例えば、電気自動車や燃料電池車に搭載されるものであってもよい。

・上記各実施形態では、高電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｐを搭載するパワーカードＰＣと低電位側のパワースイッチング素子Ｓｗｎを搭載するパワーカードＰＣとの双方に感温ダイオードＳＤを搭載したが、これに限らず、温度検出対象となるパワースイッチング素子の搭載されるものにのみ感温ダイオードＳＤを搭載してもよい。

・その他、例えばＣＰＵ２０を搭載する基板としては、多層基板に限らない。また、パワースイッチング素子としては、ＩＧＢＴに限らず、例えばパワーＭＯＳＦＥＴや、バイポーラトランジスタ等であってもよい。さらに、高電圧システム内のＣＰＵ２０を、低電圧システム内のＥＣＵ２６内に収容してもよい。

１０…モータジェネレータ、１２…高電圧バッテリ、２０…ＣＰＵ（処理手段の一実施形態）、２６…ＥＣＵ（管理手段の一実施形態）、２８…低電圧バッテリ、Ｓｗｐ，Ｓｗｎ…パワースイッチング素子、ＳＤ…感温ダイオード。

Claims (11)

1. 電力変換回路を構成するパワースイッチング素子およびその温度を検出する温度検出手段が車載低電圧システムから絶縁された車載高電圧システムに備えられる車両システムに適用され、前記温度検出手段によって検出される温度に関する情報を前記低電圧システムに伝達する電力変換回路の制御装置において、
   前記高電圧システム内に、離散的な数値にて表現されるデータであるデジタルデータを処理する処理手段を備え、
   前記低電圧システム内に、前記デジタルデータを処理対象として且つ前記電力変換回路の状態を管理する機能を有する管理手段を備え、
   前記処理手段は、前記温度検出手段の出力信号を取り込み、該出力信号によって表現される温度情報に対応したデジタルデータを前記管理手段に出力する処理を行うことを特徴とする電力変換回路の制御装置。
2. 前記処理手段は、前記温度検出手段の出力するアナログ信号を前記デジタルデータに変換するアナログデジタル変換手段を備えて且つ、該変換されたデジタルデータを前記管理手段に出力することを特徴とする請求項１記載の電力変換回路の制御装置。
3. 前記電力変換回路は、高電位側のパワースイッチング素子および低電位側のパワースイッチング素子からなる一対のパワースイッチング素子の直列接続体が複数並列接続された回路を備えるものであり、
   前記温度検出手段の検出対象は、前記低電位側のパワースイッチング素子であり、
   前記処理手段は、前記低電位側のパワースイッチング素子の出力端子の電位を基準電位とするものであることを特徴とする請求項１又は２記載の電力変換回路の制御装置。
4. 前記処理手段は、前記電力変換回路を操作する操作信号を生成して出力するものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力変換回路の制御装置。
5. 前記電力変換回路は、車載主機としての多相回転機に接続されるものであり、
   前記管理手段は、前記多相回転機の制御量の指令値を前記処理手段に出力するものであり、
   前記処理手段は、前記制御量の指令値に基づき前記電力変換回路を操作する操作信号を生成して出力するものであることを特徴とする請求項４記載の電力変換回路の制御装置。
6. 前記電力変換回路は、入力電圧を変換して出力するコンバータを備え、
   前記管理手段は、前記コンバータの出力電圧の指令値を前記処理手段に出力するものであり、
   前記処理手段は、前記出力電圧の指令値に基づき前記コンバータを操作する操作信号を生成して出力するものであることを特徴とする請求項４記載の電力変換回路の制御装置。
7. 前記処理手段は、前記高電位側のパワースイッチング素子の出力端子および前記低電位側のパワースイッチング素子の出力端子のそれぞれと同電位となる導電領域が形成された基板と、前記処理手段が実装される基板とが別基板とされる多層基板上に搭載されて且つ、前記処理手段は、前記低電位側のパワースイッチング素子の出力端子と同電位となる導電領域に接続されることで該導電領域の電位を基準電位として用いるものであり、
   前記温度検出手段は、一対の端子間の電圧を出力信号とするものであって且つ、該一対の端子のうちの一方が前記低電位側のパワースイッチング素子の出力端子と同電位となる導電領域を介して前記処理手段に接続されていることを特徴とする請求項３記載の電力変換回路の制御装置。
8. 前記温度検出手段の一対の端子のそれぞれを前記処理手段の一対の端子のそれぞれに接続する配線が互いに平行に配置されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の電力変換回路の制御装置。
9. 前記温度検出手段は、一対の端子間の電圧を出力信号とするものであり、
   前記一対の端子に接続された差動増幅回路を更に備え、
   前記差動増幅回路の出力端子が前記処理手段に接続されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の電力変換回路の制御装置。
10. 前記電力変換回路は、複数のパワースイッチング素子を備え、
    前記温度検出手段は、前記複数のパワースイッチング素子のうちの温度が高くなると想定されるものを温度検出対象とすることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の電力変換回路の制御装置。
11. 前記複数のパワースイッチング素子を冷却水にて冷却する冷却手段を更に備え、
    前記温度検出手段の検出対象となるパワースイッチング素子は、前記冷却水の流動方向下流側に配置されるものであることを特徴とする請求項１０記載の電力変換回路の制御装置。

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