JP2019129612A - 温度検出装置および温度検出方法 - Google Patents
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Abstract
Description
以下に、この発明の実施の形態1を図1から図5に基づいて説明する。図1は、実施の形態1における温度検出装置を示すブロック図であり、図2は、実施の形態1に係るスイッチングコンバータを示す回路構成図である。図1において、図中ブロック間を結ぶ矢印は、信号の流れを示している。温度検出装置10は、図1に示すようにスイッチング素子部90に配置された温度検出ダイオード92、すなわち温度検出素子の両端電圧を検出し、アナログ電圧として出力する両端電圧検出回路11、すなわち両端電圧検出手段と、両端電圧検出回路11が出力したアナログ電圧をデジタル信号に変換するAD(アナログデジタル)コンバータ12と、ADコンバータ12から出力されるデジタル信号を受信してシリアル通信で制御部14に送信するシリアル通信部13とを備えている。
図5は、実施の形態1における温度検出装置の動作を示すフロー図である。まず、スイッチング素子部90に配置された温度検出ダイオード92の順方向に微小電流を流し、温度検出ダイオード92の両端電圧を両端電圧検出回路11により検出する(ステップST101)。両端電圧検出回路11は、検出した両端電圧をアナログ電圧としてADコンバータ12に出力する。
一方、半導体スイッチング素子の温度が低い場合は通信周期を長くして通信速度を抑えるので、シリアル通信による通信負荷を低減することができる。
以下に、この発明の実施の形態2を図8Aから図10に基づいて説明する。なお、図1から図4と同一又は相当部分については同一の符号を付し、その説明を省略する。実施の形態2では、シリアル通信部の通信クロック周波数を変更することで通信周期を変更するもので、温度検出装置や電力変換装置の回路構成は実施の形態1と同様である。図8Aは実施の形態2に係るシリアル通信の通信フォーマットを示す図である。実施の形態2に係る通信フォーマットにおいて、クロック信号(CLK)の立ち上がり間隔を「通信クロック周波数」としている。「1回の通信に要する時間」は、1回のシリアル通信で送信する通信データ量に対応する時間であり、通信クロック周期及び通信データ量の大きさに基づいて決まる。通信周期は1回の通信データを送受信する時間間隔であり、上記した1回の通信に要する時間に所定の待機時間を加えたものである。1回の通信データ量が一定であるという条件の下で通信クロック周期を短くすると、図8Bに示すように1回の通信に要する時間及び通信周期は短くなる。また、通信クロック周期は通信クロック周波数の逆数であるため、シリアル通信部13の通信クロック周波数fを高く(低く)すると、通信クロック周波数及び通信周期Tは短く(長く)なる。実施の形態2では、上記した通信クロック周波数と通信周期の関係を利用し、通信周期Tの変更のために通信クロック周波数fを変更している。
以下に、この発明の実施の形態3を図11から図14に基づいて説明する。図11は、実施の形態3における温度検出装置を示すブロック図である。なお、図1から図10と同一又は相当部分については同一の符号を付し、その説明を省略する。実施の形態3は、ADコンバータのサンプリングクロック周波数を変更する点が実施の形態1及び実施の形態2と異なる。温度検出装置30の制御部34は、半導体スイッチング素子91の温度に応じてADコンバータ32のサンプリングクロック周波数を変更するようになっている。
また、スイッチング素子の温度が低い場合はADコンバータのサンプリング周波数を低くするので、AD変換による消費電力を低減することができる。
以下に、この発明の実施の形態4を図15から図17に基づいて説明する。図15は、実施の形態4における温度検出装置を示すブロック図である。なお、図1から図14と同一又は相当部分については同一の符号を付し、その説明を省略する。実施の形態4は、シリアル通信部の温度に応じて通信周期又は通信クロック周波数の変更を制限するものである。温度検出装置40は、シリアル通信部13の近傍に通信部温度検出ダイオード47が設けられている。通信部温度検出ダイオード47は、その両端電圧が両端電圧検出回路46によって検出されるもので、両端電圧検出回路46によって検出された通信部温度検出ダイオード47の両端電圧は制御部44に出力される。通信部温度検出ダイオード47及び両端電圧検出回路46は、通信部温度検出手段に相当する。なお、実施の形態4では通信部温度検出ダイオード47の両端電圧を両端電圧検出回路46から制御部44に直接出力しているが、通信部温度検出ダイオード47の両端電圧を一旦ADコンバータ12に出力してAD変換し、シリアル通信部13によるシリアル通信で制御部44に送信する構成にしてもよい。
以下に、この発明の実施の形態5を図18から図20に基づいて説明する。図18は、実施の形態5における温度検出装置を示すブロック図である。なお、図1から図17と同一又は相当部分については同一の符号を付し、その説明を省略する。実施の形態5は、シリアル通信部の過熱保護としてシリアル通信部の電源電圧を変更するものである。温度検出装置50は、実施の形態4の温度検出装置40の構成に加え、制御部54からの指示によってシリアル通信部13の電源電圧を変更する電源電圧変更手段58を備えている。
以下に、この発明の実施の形態6を説明する。実施の形態6は、図4A、図4B、図9A、図9Bに示した関係をシリアル通信部に予め記憶させておき、シリアル通信部の通信周期制御又は通信クロック周波数制御をシリアル通信部が行う。シリアル通信部は、ADコンバータから受信したデジタル信号より、半導体スイッチング素子の温度情報を温度電圧特性に基づいて取得し、シリアル通信部の通信周期又は通信クロック周波数をスイッチング素子の温度に対応する値に設定する。この場合、シリアル通信部は半導体スイッチング素子の温度情報を制御部に送信し、制御部はシリアル通信部から受信した温度情報に基づいて過熱保護動作に関する指示を出すのみでよい。なお、温度検出対象素子が複数ある場合、シリアル通信部は複数の温度情報をまとめて制御部に送信する。また、ADコンバータのサンプリングクロック周波数制御についても同様に、図13A及び図13Bに示した関係をシリアル通信部に予め記憶させておき、サンプリングクロック周波数制御をシリアル通信部が行う構成にしてもよい。
Claims (15)
- 電力変換装置の主回路を構成する温度検出対象素子に対する過熱保護動作を制御する制御部と、
前記温度検出対象素子の温度変化に対して温度電圧特性を持つ温度検出素子と、
前記温度検出素子の両端電圧を検出し、アナログ電圧として出力する両端電圧検出手段と、
前記アナログ電圧をデジタル変換し、前記温度検出対象素子の温度情報を含むデジタル信号を生成するアナログデジタルコンバータと、
前記アナログデジタルコンバータから前記デジタル信号を受信するとともに、シリアル通信によって前記温度検出対象素子の温度情報を前記制御部に送信するシリアル通信部とを備え、
前記温度電圧特性に基づいて前記デジタル信号から前記温度検出対象素子の温度情報を取得し、前記温度検出対象素子の温度が高いほど前記シリアル通信の通信周期を短くすることを特徴とする温度検出装置。 - 前記制御部は、前記シリアル通信部から前記デジタル信号を受信し、前記デジタル信号から前記温度検出対象素子の温度情報を取得して、前記温度検出対象素子の温度に応じて前記シリアル通信の通信周期を変更させる請求項1に記載の温度検出装置。
- 前記シリアル通信部は、前記デジタル信号から前記温度検出対象素子の温度情報を取得して、取得した温度情報を前記制御部に送信するとともに、前記温度検出対象素子の温度に応じて前記シリアル通信の通信周期を変更する請求項1に記載の温度検出装置。
- 前記温度検出対象素子の温度が高いほど前記シリアル通信の通信クロック周波数を高くすることにより前記シリアル通信の通信周期を短くする請求項1から3のいずれか1項に記載の温度検出装置。
- 前記シリアル通信部は、前記シリアル通信を行う際に、前記通信クロック周波数について周波数拡散制御を行う請求項4に記載の温度検出装置。
- 前記シリアル通信の通信クロック周波数は、AM帯未満である請求項4または5に記載の温度検出装置。
- 前記アナログデジタルコンバータは、前記温度検出対象素子の温度が高いほどサンプリングクロック周波数を高くする請求項1から6のいずれか1項に記載の温度検出装置。
- 前記シリアル通信部の温度を検出する通信部温度検出手段をさらに備え、前記シリアル通信部の温度が予め定められた閾値以上である場合に、前記シリアル通信の通信周期の変更を制限する請求項1から7のいずれか1項に記載の温度検出装置。
- 前記シリアル通信部の温度を検出する通信部温度検出手段をさらに備え、前記シリアル通信部の温度が予め定められた閾値以上である場合に、前記シリアル通信部の電源電圧を下げる請求項1から7のいずれか1項に記載の温度検出装置。
- 前記温度検出対象素子は、前記主回路を構成するリアクトル、コンデンサ、半導体スイッチング素子、またはこれらの組み合わせである請求項1から9のいずれか1項に記載の温度検出装置。
- 前記温度検出対象素子が複数ある場合に、それぞれの前記温度検出対象素子に対応する前記温度検出素子を備え、それぞれの前記温度検出対象素子の温度のうち、最も高い温度に応じて前記シリアル通信の通信周期を変更する請求項1から10のいずれか1項に記載の温度検出装置。
- 前記温度検出対象素子が複数ある場合に、それぞれの前記温度検出対象素子に対応する前記温度検出素子を備え、それぞれの前記温度検出対象素子の温度のうち、過熱故障保護温度の閾値に対する温度マージンが最も小さい前記温度検出対象素子の温度に応じて前記シリアル通信の通信周期を変更する請求項1から10のいずれか1項に記載の温度検出装置。
- 前記温度検出対象素子が複数ある場合に、前記シリアル通信部は、複数の前記温度検出対象素子の温度情報を前記制御部にまとめて送信する請求項1から12のいずれか1項に記載の温度検出装置。
- 前記半導体スイッチング素子は、ワイドバンドギャップ半導体により構成されている請求項10に記載の温度検出装置。
- 電力変換装置の主回路を構成する温度検出対象素子の温度変化に対して温度電圧特性を持つ温度検出素子の両端電圧を検出するステップと、
前記両端電圧をアナログ電圧として出力し、前記アナログ電圧をデジタル信号に変換するステップと、
前記温度電圧特性に基づいて前記デジタル信号から前記温度検出対象素子の温度情報を取得するステップと、
前記温度検出対象素子に対する過熱保護動作を制御する制御部との間のシリアル通信の通信周期を前記温度検出対象素子の温度が高いほど短くするステップと
を備えたことを特徴とする温度検出方法。
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