JP5061036B2 - 絶縁通信回路 - Google Patents

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Description

本発明は、絶縁通信回路に関し、グランドが異なる低圧系と高圧系間の通信信号の絶縁回路による伝達に関する。
電気自動車やハイブリッド自動車等の電動車両では、インバータで高圧直流電源からの直流電圧を交流電圧、例えば、３相交流電圧に変換し、この３相交流電圧により負荷としての電動機を回転させることによって車両の走行駆動源を得ている。また、ハイブリッド車両は、エンジンに加え、モータを走行駆動源とする自動車であり、モータを駆動してエンジンのアシストやモータの回生制動を行っている。
インバータは、Ｕ，Ｖ，Ｗ相について、ハイ側及びロー側にスイッチ素子及び該スイッチ素子に逆並列に接続されたフリーホイールダイオードを有し、ＰＷＭ方式に基づいてスイッチ素子をスイッチングすることにより、３相交流電圧を得ている。
スイッチ素子のＯＮ／ＯＦＦにより、相電圧が変化し、高圧直流電源の正極ラインと車体（ボディグランド（以下、低圧系グランド））間の寄生容量、高圧直流電源の負極が接続されるグランド（以下、高圧系グランド）ラインと低圧系グランド間の寄生容量、高圧直流電源の正極ライン及び低圧系グランドラインと低圧系グランド間に設けられたＹコンデンサ、モータコイルと低圧系グランド間の寄生容量、インバータとモータコイルを接続する３相の電力供給ラインと低圧系グランド間の寄生容量を通して、低圧系グランド間でコモンモード電流が流れる。
また、スイッチ素子のＯＮ／ＯＦＦにより、ロー側のスイッチ素子と高圧直流電源の負極に接続される高圧系グランドラインとの接続部では、スイッチングの際の転流等による電流の流れによって、高圧系グランドの電位が変動しやすい状態となっている。この高圧系グランドの電位変動はグランドを共通する他の高圧系グランドに伝搬され、高圧系グランドの電位が変動する。
一方、エンジンＥＣＵ等のＥＣＵやヘッドライト、カーオーディオ、ドアミラーヒータ等の電装負荷が、負極が車体に接続された１２Ｖバッテリからの電源に基づいて作動する。グランドが車体であるものを低圧系と呼ぶ。電動車両では、高圧系グランドをグランドとする高圧系と低圧系が混在する。
モータをエンジントルク等に基づき最適なトルクで駆動するために、低圧系から高圧系へ目標トルク等の通信信号やゲート信号を伝達する必要がある。このとき、フォトカプラ等は高価であることから、パルストランスを用いて低圧系から高圧系へ信号を伝達している。
パルストランスの一次巻き線と二次巻き線の間は巻き線の被覆または相間テープによって絶縁されており、一次巻き線と二次巻き線は非常に近接した状態にあることから結合容量を持つ。パルストランスの二次巻き線側の高圧系グランドが電位変動すると、一次巻き線と二次巻き線間の電圧が変動する。
この電圧変動は、μｓ以下の時間での電位変動となっており、小さな結合容量であっても、電圧の変動により、一次巻き線と二次巻き線間の結合容量を通して、二次巻き線から一次巻き線、または、一次巻き線から二次巻き線にコモンモード電流が流れる。コモンモード電流が流れると、一次巻き線及び二次巻き線のコイルインダクタンスやコイル抵抗により一次巻き線及び二次巻き線に電圧が発生する。その結果、二次巻き線の両端の電圧が変動し、伝達するべき通信信号にコモンモード電流によるノイズが付加される。
従来、低圧系から高圧系に信号を伝達するパルストランスにおいて、コモンモード電流による通信信号に付加されるノイズはフィルタにより除去していた。コモンモード電流に係わる先行技術として、特許文献１がある。特許文献１には、コモンモード電流をコモンモードノイズ検出回路８により検出し、検出した電気信号によりコモンモードノイズキャンセル回路９を駆動してコモンモード電流をキャンセルすることが記載されている。
特開２００６−３３６４７号公報
しかしながら、従来、パルストランスの結合容量によりコモンモード電流が流れ、通信信号に付加されたノイズをフィルタを用いて除去していたため、通信信号が遅延するという問題点があった。また、ノイズのレベルが大きい場合には、ノイズを十分除去できないという問題があった。また、特許文献１では、ノイズをキャンセルするノイズキャンセル回路が必要となることから、コストが高くなるという問題点があった。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、ノイズキャンセル回路及びフィルタを用いることなく、信号遅延や不十分なノイズ除去の問題点を解決するとともに、コストを低減することのできる絶縁通信回路を提供することを目的とする。
請求項１記載の発明によれば、第１グランドを有する第１グランド回路系から前記第１グランドと異なる第２グランドを有する第２グランド回路系に通信信号を絶縁により伝達する絶縁通信回路であって、第１及び第２回路を有する第１絶縁回路と、第３及び第４回路を有する第２絶縁回路と、前記第１グランドに接続され、外部制御装置からの通信信号及びクロック信号に基づいて、前記第１回路に信号を伝達する通信インターフェイスと、前記第２グランドに接続され、前記第１回路の出力に基づく前記第２回路の出力から通信信号を検出する二次側信号検出回路と、前記第１グランドに接続され、前記第３及び第４回路間のコモンモード電流を検出する一次側ノイズ検出回路と、前記第２グランドに接続され、前記コモンモード電流に基づく前記第４回路の出力からコモンモードノイズを検出し、ノイズ検出信号を出力する二次側ノイズ検出回路と、前記二次側信号検出回路により検出された通信信号と前記二次側ノイズ検出回路により検出された前記ノイズ検出信号の伝達速度を調整する遅延時間調整回路と、前記遅延時間調整回路により調整された前記ノイズ検出信号が前記コモンモードノイズを検出するときは、前記遅延時間調整回路により調整された通信信号をラッチする信号ラッチ回路を備えることを特徴とする絶縁通信回路が提供される。
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明において、第１一次巻き線及び第１二次次巻き線を含む第１パルストランス並びに第２一次巻き線及び第２二次巻き線を含む第２パルストランスを用いることを特徴とする絶縁通信回路が提供される。
請求項３記載の発明によれば、請求項２記載の発明において、前記第1及び第２パルストランスはＩＣパッケージに収容され、前記第１及び第２一次巻き線側が第１導体上に搭載され、第１及び第２二次巻き線側が第２導体上に搭載され、前記第１一次巻き線に伝達される信号の第１グランドは前記第１導体から供給され、前記一次側ノイズ検出回路の第１グランドは前記第１導体に接続され、前記第二次側信号検出回路及び前記二次側ノイズ検出回路の前記第２グランドは前記第２導体に接続されていることを特徴とする請求項２記載の絶縁通信回路が提供される。
請求項４記載の発明によれば、請求項１〜３記載の発明において、前記第１グランドは、車体に接続する低圧系グランドであり、前記第２グランドは、高圧直流電源の負極に接続する高圧系グランドであることを特徴とする絶縁通信回路が提供される。
請求項５記載の発明によれば、請求項１〜４記載の発明において、前記遅延時間調整回路は、前記コモンモードノイズの開始の際の前記ノイズ検出信号の伝達速度を前記通信信号よりも早くし、前記コモンモードノイズの終了の際の前記ノイズ検出信号の伝達速度を前記通信信号よりも遅くなるように調整することを特徴とする絶縁通信回路が提供される。
請求項６記載の発明によれば、請求項１〜５記載の発明において、前記遅延時間調整回路は、前記通信信号及び前記ノイズ検出信号について複数のＲＣ回路で構成され、前記コモンモードノイズの開始の際、前記通信信号に係るＲＣ回路の時定数は、前記ノイズ検出信号に係るＲＣ回路の時定数よりも大きく、且つ、前記コモンモードノイズの終了の際、前記通信信号に係るＲＣ回路の時定数は、前記ノイズ検出信号に係るＲＣ回路の時定数よりも小さいことを特徴とする絶縁通信回路が提供される。
請求項１記載の発明によると、一次及び二次側ノイズ検出回路によりコモンモード電流によるコモンモードノイズを検出し、コモンモードノイズが検出されると、遅延時間調整回路により調整された通信信号を信号ラッチ回路によりラッチするので、コモンモード電流による通信信号へのコモンモードノイズによる信号劣化を抑制することができる。
請求項２記載の発明によると、フォトカプラのように高価な部品ではなく安価なパルストランスを用いているので絶縁通信回路のコストを低減させることができる。
請求項３記載の発明によると、第１一次巻き線への信号の第１グランドが第１導体から供給され、一次側ノイズ検出回路の第１グランドが第１導体に接続され、二次側信号検出回路と二次側ノイズ検出回路の第２グランドが第２導体に接続されているので、第1グランドと第２グランド間の電圧変動が通信信号とノイズ検出信号について等しくなり、ノイズ検出信号と通信信号に付加されるノイズが同相となり、通信信号へのコモンモードノイズによる信号劣化が効果的に抑制される。
請求項４記載の発明によると、車体がグランドである低圧系グランドをグランドとする装置から高圧直流電源の負極がグランドである高圧系グランドをグランドとする装置への通信において、通信信号へのコモンモードノイズによる信号劣化が効果的に抑制される。
請求項５記載の発明によると、コモンモードノイズの開始の際のノイズ検出信号の伝達速度を通信信号よりも早くするので、ノイズ検出信号のレベル変化が通信信号のレベル変化よりも早くなり、コモンモードノイズの開始前に近い時刻のレベルの通信信号、例えば、ノイズ検出信号のレベルが基準電圧を超え、コモンモードノイズの開始と判断される時刻で、通信信号のレベルが基準電圧を越える前のレベル、または、基準電圧を下回る前のレベルの通信信号、即ち、２値レベルが変化する前のレベルの通信信号がラッチされ、通信信号へのコモンモードノイズによる信号劣化が効果的に抑制される。
また、コモンモードノイズの終了の際のノイズ検出信号の伝達速度を通信信号よりも遅くするので、コモンモードノイズの終了の際は、ノイズ検出信号のレベル変化が通信信号のレベル変化よりも遅くなり、コモンモードノイズ終了後の時刻に近いレベルの通信信号、例えば、ノイズ検出信号のレベルが基準電圧を下回り、コモンモードノイズが終了したと判断される時刻で、通信信号のレベルが基準電圧を既に越えている、または、基準電圧を既に下回っている通信信号、即ち、２値レベルが変化した後の通信信号がラッチされ、通信信号へのコモンモードノイズによる信号劣化が効果的に抑制される。
請求項６記載の発明によると、遅延時間調整回路をＲＣ回路により構成するので、より安価な部品で遅延時間調整回路を構成することができる。
本発明の実施形態を説明する前に、本発明の絶縁通信回路が適用される箇所について説明する。図１は、本発明の絶縁通信回路が適用される箇所を示す図である。図１（ａ）に示すように、モータを駆動するためのＰＷＭ制御に係わる制御コントローラ６が高圧系グランドＨＧＮＤをグランドとする高圧系１０であり、低圧系グランドＢＧＮＤをグランドとする低圧系１である通信インターフェイス２を通して、外部制御装置との間で信号の通信を行う形態である。この形態では、高速信号絶縁部４は制御コントローラ６と通信インターフェイス２との間に設けられる。通信インターフェイス２は、例えば、外部制御装置からの通信信号及びクロック信号に基づいて、高速信号絶縁部４に信号を送信する。通信インターフェイス２からの通信信号は高速信号絶縁部４で低圧系１から高圧系１０に伝達されて、制御コントローラ６に出力される。また、制御コントローラ６からの通信信号は、高速信号絶縁部４で高圧系１０から低圧系１に伝達され、通信インターフェイス２を通して、外部制御装置に伝達される。
また、図１（ｂ）に示すように、モータを駆動するためのＰＷＭ制御に係わる制御コントローラ１４が低圧系グランドＢＧＮＤをググランドとする低圧系１２であり、制御コントローラ１４が、低圧系１２の通信インターフェイス２を通して、外部ユニットとの間で信号の通信を行い、通信信号に基づいて、ＰＷＭ制御に係わるゲート信号を生成し、高速信号絶縁部４を通して、高圧系グランドＨＧＮＤをグランドとする高圧系１６、例えば、ゲートドライバにゲート信号を伝達する形態である。この形態では、高速絶縁通信部４は制御コントローラ１４とゲートドライバ等の高圧系１６との間に設けられ、制御コントローラ１４からのゲート信号は、高速信号絶縁部４で低圧系１２から高圧系１６に伝達され、ゲートドライバに伝達される。
第１実施形態
図２は、図１（ａ）に対応する本発明の第１実施形態を示す電動車両としてのハイブリッド車両の概略構成図である。図２に示すように、ハイブリッド車両は、高圧電源Ｂ、平滑コンデンサＣ、ＥＣＵ１８、インバータ２０及びモータ２６を備える。
高圧電源（高圧直流電源）Ｂは、モータ２６にインバータ２０を介して電力供給するための蓄電装置であり、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などであり、複数の単電池がモジュール化された複数のバッテリブロックが直列接続されている。平滑コンデンサＣは、高圧電源Ｂやインバータ２０からの出力を平滑化するためのコンデンサである。
ＥＣＵ１８は、制御コントローラ６、高速信号絶縁部４及びトランシーバ２１を含む。制御コントローラ６は、高圧系１０であり、外部制御装置３０からの目標モータトルク等の通信信号に基づき、ＰＷＭ変調をし、ゲート信号をインバータ２０に出力する。
高速信号絶縁部４は、通信信号及びノイズ検出信号について、それぞれ、パルストランス、遅延時間調整回路、ノイズ検出信号について、一次側及び二次側ノイズ検出回路、通信信号について、駆動回路及び二次側信号検出回路、並びに信号ラッチ回路を含む。
駆動回路は、通信インターフェイス２の一部として機能するものであり、例えば、外部制御装置３０からの通信信号及びクロック信号に基づいて、通信信号についてのパルストランスの一次巻き線を駆動する。一次側及び二次側ノイズ検出回路は、コモンモード電流によるコモンモードノイズを検出する。尚、クロック信号は外部制御装置３０から供給するのではなく、発振器により生成しても良い。
遅延時間調整回路は、二次側信号検出回路により検出された通信信号と二次側ノイズ検出回路により検出された前記ノイズ検出信号の伝達速度を調整する回路であり、例えば、二次側信号検出回路により検出された通信信号と二次側ノイズ検出回路により検出されたノイズ検出信号の伝達速度を調整する回路であり、例えば、コモンモードノイズの開始の際のノイズ検出信号の伝達速度を通信信号よりも早くし、コモンモードノイズの終了の際のノイズ検出信号の伝達速度を通信信号よりも遅くなるよう調整する。信号ラッチ回路は、遅延時間調整回路より伝達速度が調整されたノイズ検出信号のレベルがノイズ検出期間を示すとき、遅延時間調整回路より伝達速度が調整された通信信号をラッチして、通信信号に付加されたコモンモードノイズを阻止する。
トランシーバ２１は、低圧系１であり、図１（ａ）中の通信インターフェイス２に対応し、外部制御装置３０との間で通信信号の送受信を行うものである。尚、通信信号は所定のインターフェイスに基づいて通信される信号であれば、限定されない。
インバータ２０は、高圧系１０であり、モータ２６の駆動時には、高圧電源Ｂからの直流電圧を制御コントローラ６からのＰＷＭ変調されたゲート信号に基づいて、ゲートドライバ２２＃ｉ（ｉ＝ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬ）を通して、スイッチ素子２４＃ｉ（ｉ＝ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬ）をＯＮ／ＯＦＦし、３相の交流電圧に変換して、モータ２６に出力する。
モータ（負荷）２６は、その出力軸は図示しないエンジンのクランク軸に連結され、例えば、３相のブラシレスモータが用いられて、駆動時には、インバータ２０により交流電力、例えば、三相交流電力が供給され、電動機として作動し、電動機が駆動されることによりエンジンの始動を行ったり、エンジンの駆動力をアシストする。
図３は図２中のＥＣＵ１８の構成例を示す図である。図３に示すように、ＥＣＵ１８は、ＣＡＮトランシーバ３１、制御マイコン３２及び高速信号絶縁部３４を有する。ＣＡＮトランシーバ３１は、トランシーバ２１に対応するものであり、例えば、ＣＡＮで規定された通信インターフェイスに基づいて、低圧系１の外部制御装置３０及び制御マイコン３２間でＣＡＮ信号を送受信するトランシーバである。
制御マイコン３２は、制御コントローラ６として動作する。高速信号絶縁部３４は、低圧系１のＣＡＮトランシーバ３１と制御マイコン３２の間での間で受信信号Ｒｘ及び送信信号Ｔｘについて絶縁通信を行う。
図４は図３中の高速信号絶縁部３４の構成図である。図４に示すように、高速信号絶縁部３４は、受信信号Ｒｘについての絶縁通信回路５０＃１及び送信信号Ｔｘについての絶縁通信回路５０＃２から構成される。絶縁通信回路５０＃１は、一次側回路６０＃１、通信信号についてのパルストランス６２＃１１、ノイズ検出信号についてのパルストランス６２＃１２及び二次側回路６４＃１を有する。
一次側回路６０＃１及びパルストランス６２＃１１，６２＃１２の一次巻き線が低圧系１であり、低圧系グランドＢＧＮＤに接続されている。パルストランス６２＃１１，６２＃１２の二次巻き線側及び二次側回路６４＃１は高圧系１０であり、高圧系グランドＨＧＮＤに接続されている。
絶縁通信回路５０＃２は、一次側回路６０＃２、通信信号についてのパルストランス６２＃２１、ノイズ検出信号についてのパルストランス６２＃２２及び二次側回路６４＃２を有する。一次側回路６０＃２及びパルストランス６２＃２１，６２＃２２の一次巻き線が高圧系１０であり、高圧系グランドＨＧＮＤに接続されている。パルストランス６２＃２１，６２＃２２の二次巻き線側及び二次側回路６４＃２は低圧系１であり、低圧系グランドＢＧＮＤに接続されている。ここで示す、１次側回路６０＃１，６０＃２は、信号の送信とノイズを検出する回路であり、二次側回路６４＃１，６４＃２は、信号とノイズを受信する回路である。
図５は、図４中の絶縁通信回路５０＃１の構成図である。図５に示すように、一次側回路６０＃１は、ドライバ１００、抵抗Ｒ１及びＲ２を有する。ドライバ（駆動回路）１００は、パルストランス６２＃１１を通信信号及びクロック信号に基づいて駆動する回路であり、例えば、通信信号が‘１’であれば、‘００’を出力し、通信信号が‘０’であれば、クロック信号のレベルが‘１’のとき、‘１０’を出力し、クロック信号のレベルが‘０’のとき、‘００’を出力する回路であり、ＮＯＲゲート１３０，１３２，１３４から構成される。
ＮＯＲゲート１３０はクロック信号と通信信号のＮＯＲを演算して、パルストランス６２＃１１の一次巻き線の一端が接続される端子に出力する。ＮＯＲゲート１３２はクロック信号のＮＯＲを演算、即ち、クロック信号を反転して、ＮＯＲゲート１３４に出力する。ＮＯＲゲート１３４は、ＮＯＲゲート１３２の出力と通信信号のＮＯＲを演算して、抵抗Ｒ１を通して、パルストランス６２＃１１の一次巻き線の他端が接続される端子に出力する。
抵抗Ｒ１は、パルストランス６２＃１１の電流調整及び回路過電流保護のための抵抗であり、一端がＮＯＲゲート１３４の出力側に接続され、他端がパルストランス６２＃１１の他端が接続される端子に接続されている。
抵抗Ｒ２は、パルストランス６２＃１１の電流調整及び回路過電流保護のための抵抗であり、一端が導体パターン１０２を通して、低圧系グランドＢＧＮＤに接続され、他端がパルストランス６２＃１２の一次巻き線の他端が接続される端子に接続されている。また、パルストランス６２＃１２の一次巻き線の一端が接続される端子は導体パターン１０２を通して、低圧系グランドＢＧＮＤに接続されている。
導体パターン１０２は、図示しない基板上に形成され、低圧系グランドＢＧＮＤに接続されている。ドライバ６０＃１の低圧系グランドＢＧＮＤは、導体パターン１０２に接続されている。抵抗Ｒ２の一端及びパルストランス６２＃１２の一次巻き線の一端は、導体パターン１０２に接続されている。導体パターン１０４は、図示しない基板上に形成され、高圧系グランドＨＧＮＤに接続されている。
パルストランス６２＃１１は、ＩＣパッケージに収容され、一次巻き線側は、導体パターン１０２上に実装され、二次巻き線側は、導体パターン１０４上に実装されている。一次巻き線は、一端がＮＯＲゲート１３０の出力端子に接続され、他端が抵抗Ｒ１の他端に接続されている。駆動回路１００の低圧系グランドＢＧＮＤは導体パターン１０２に接続されている。
パルストランス６２＃１２は、ＩＣパッケージに収容され、一次巻き線側は、導体パターン１０２上に実装され、二次巻き線側は、導体パターン１０４上に実装されている。一次巻き線は、一端が導体パターン１０２に接続され、他端が抵抗Ｒ２の他端に接続されている。パルストランス６２＃１１，６２＃１２は実質的に同一のものであり、一次巻き線と二次巻き線間の結合容量、コイルインダクタクス及びコイル抵抗は同じである。
一次側回路６０＃１において、通信信号及びノイズ検出信号について、低圧系グランドＢＧＮＤが導体パターン１０２に接続され、低圧系グランドＢＧＮＤの電圧が等しくなる。また、二次側回路６４＃１において、通信信号及びノイズ検出信号について、高圧系グランドＨＧＮＤが導体パターン１０４に接続されていることから、高圧系グランドＨＧＮＤの電圧が等しくなる。そのため、通信信号におけるコモンモード電流によるノイズとノイズ検出信号が同相で発生し、通信信号におけるコモンモード電流によるノイズのタイミングがノイズ検出信号と同じになる。
二次側回路６４＃１は、整流回路１０８＃ｉ（ｉ＝１，２）、保護回路１１０＃ｉ（ｉ＝１，２）、遅延時間調整部１１２＃ｉ（ｉ＝１，２）、検出部１１４＃ｉ（ｉ＝１，２）及びラッチ部１１６を含む。
整流回路１０８＃ｉ（ｉ＝１，２）は、パルストランス６２＃１ｉ（ｉ＝１，２）の二次巻き線の両端の電圧を全波整流するものであり、ダイオードＤ１＃ｉ（ｉ＝１，２）、Ｄ２＃ｉ（ｉ＝１，２）、Ｄ３＃ｉ（ｉ＝１，２）、Ｄ４＃ｉ（ｉ＝１，２）を有する。
ダイオードＤ２＃ｉ（ｉ＝１，２），Ｄ４＃ｉ（ｉ＝１，２）は、アノードが高圧系グランドＨＧＮＤに接続され、カソードがダイオードＤ１＃ｉ（ｉ＝１，２），Ｄ３＃ｉ（ｉ＝１，２）のアノード及びパルストランス６２＃１ｉ（ｉ＝１，２）の二次巻き線に接続されている。
ダイオードＤ１＃ｉ（ｉ＝１，２），Ｄ３＃ｉ（ｉ＝１，２）は、アノードがダイオードＤ２＃ｉ（ｉ＝１，２），Ｄ４＃ｉ（ｉ＝１，２）のカソード及びパルストランス６２＃１ｉ（ｉ＝１，２）の二次巻き線に接続され、カソードが抵抗Ｒ３＃ｉ（ｉ＝１，２）の一端に接続されている。
ダイオードＤ２＃ｉ（ｉ＝１，２）及びＤ４＃ｉ（ｉ＝１，２）のカソードのいずれか一方が高電位、他方が低電位のとき、高電位側のダイオードＤ１＃ｉ（ｉ＝１，２）又はＤ３＃ｉ（ｉ＝１，２）がＯＮ、高電位側のダイオードＤ２＃ｉ（ｉ＝１，２）又はＤ４＃ｉ（ｉ＝１，２）がＯＦＦし、低電位側のダイオードＤ２＃（ｉ＝１，２）又はＤ４＃ｉ（ｉ＝１，２）がＯＮ、低電位側のダイオードＤ１＃ｉ（ｉ＝１，２）又はＤ３＃ｉ（ｉ＝１，２）がＯＦＦする。
ダイオードＤ２＃ｉ（ｉ＝１，２）及びＤ４＃ｉ（ｉ＝１，２）の双方のカソードが低電位のとき、ダイオードＤ２＃ｉ（ｉ＝１，２）及びＤ４＃ｉ（ｉ＝１，２）がＯＮ、ダイオードＤ１＃ｉ（ｉ＝１，２）及びＤ３＃ｉ（ｉ＝１，２）がＯＦＦする。その結果、低電位側の二次巻き線の端子が高圧系グランドＨＧＮＤに接続され、バイアスされる。
保護回路１１０＃ｉ（ｉ＝１，２）は、整流回路１０８＃ｉ（ｉ＝１，２）の出力が一定電圧を超えると定電圧にクランプする回路であり、抵抗Ｒ３＃ｉ（ｉ＝１，２）及びツェナーダイオードＤ５＃ｉ（ｉ＝１，２）を有する。抵抗Ｒ３＃ｉ（ｉ＝１，２）は、一端がダイオードＤ１＃ｉ（ｉ＝１，２），Ｄ３＃ｉ（ｉ＝１，２）のカソードに接続され、他端がツェナーダイオードＤ５＃ｉ（ｉ＝１，２）のカソード及び遅延時間調整部１１２＃ｉ（ｉ＝１，２）の入力側に接続されている。
ツェナーダイオードＤ５＃ｉ（ｉ＝１，２）は、一定電圧を超えると、定電圧にクランプする回路であり、アノードが高圧系グランドＨＧＮＤに接続され、カソードが抵抗Ｒ３＃ｉ（ｉ＝１，２）の他端及び遅延時間調整部１１２＃ｉ（ｉ＝１，２）の入力側に接続されている。
遅延時間調整部１１２＃１，１１２＃２は、コモンモードノイズの開始の際のノイズ検出信号の伝達速度（遅延時間）を通信信号よりも早くし、コモンモードノイズの終了の際のノイズ検出信号の伝達速度を通信信号よりも遅くなるよう調整する回路である。遅延時間を調整する回路として、例えば、直列のＲＣ回路で構成する場合は、ＲＣ回路の時定数τ（抵抗Ｒ×コンデンサ容量Ｃ）により遅延時間が調整される。
遅延時間調整部１１２＃２の出力レベルが基準電圧Ｖｔｈを超えて、検出部１１４＃２の出力がローレベル（検出部１１４＃２でノイズ検出信号のレベルを反転しているため）となりコモンモードノイズが開始されたと判断される時刻で、ノイズ検出信号よりも電圧の変化がより遅延され、コモンモードノイズが検出される前であってハイ／ローの２値レベルが変化する前の通信信号が検出部１１４＃１に出力され、遅延時間調整部１１２＃２の出力レベルが基準電圧Ｖｔｈを下回り、検出部１１４＃２の出力がハイレベルとなるまで、この通信信号をラッチ部１１６によりラッチし、通信信号のノイズを抑制する。
また、遅延時間調整部１１２＃２の出力レベルが基準電圧Ｖｔｈを下回り、検出部１１４＃２の出力がハイレベルとなりコモンモードノイズが解除されたと判断される時刻で、ラッチ部１１６より、ノイズ検出信号よりも遅延時間が短くなり、２値レベルが変化した後の通信信号を検出部１１４＃１に出力し、通信信号のノイズを抑制する。
遅延時間調整部１１２＃２のノイズ検出信号の立ち上がり（コンデンサの充電）に係るＲＣ回路の時定数τ１、ノイズ検出信号の立ち下がり（コンデンサの放電）に係るＲＣ回路の時定数をτ２、遅延時間調整部１１２＃１のコンデンサの充電時の時定数τ３、コンデンサの放電時の時定数τ４とすると、コモンモードノイズには極性があることから、次式（１），（２）が成り立つように時定数τ１〜τ４が決定されている。
τ１＜τ３，且つτ１＜τ４ ・・・ （１）
τ２＞τ３，且つτ２＞τ４ ・・・ （２）
遅延時間調整部１１２＃１は、抵抗Ｒ４＃１，Ｒ５及びコンデンサＣ１＃１を有する。抵抗Ｒ４＃１は、コンデンサＣ１＃１の電荷を放電するための抵抗であり、一端が保護回路１１０＃１の出力側及び抵抗Ｒ５の一端に接続され、他端が高圧系グランドＨＧＮＤに接続されている。抵抗Ｒ５は、充放電のための抵抗であり、一端が保護回路１１０＃１の出力側及び抵抗Ｒ４＃１の一端に接続され、他端がコンデンサＣ１の正極及び検出部１１４＃１の入力側に接続されている。コンデンサＣ１＃１は、正極が抵抗Ｒ５の他端及び検出部１１４＃１の入力側に接続され、負極が高圧系グランドＨＧＮＤに接続されている。
充電時は、抵抗Ｒ５とコンデンサＣ１＃１によりＲＣ回路が構成され、放電時は、抵抗Ｒ５，Ｒ４＃１とコンデンサＣ１＃１によりＲＣ回路が構成され、τ３＝Ｒ５×Ｃ１＃１，τ４＝（Ｒ４＃１＋Ｒ５）×Ｃ１＃１となる。
遅延時間調整部１１２＃２は、抵抗Ｒ４＃２，Ｒ６，Ｒ７、ダイオードＤ６，Ｄ７及びコンデンサＣ１＃１を有する。抵抗Ｒ４＃２は、コンデンサＣ１＃２の電荷を放電するための抵抗であり、一端が保護回路１１０＃２の出力側並びにダイオードＤ６のアノード及びダイオードＤ７のカソードに接続され、他端が高圧系グランドＨＧＮＤに接続されている。
ダイオードＤ６は、充電時にＯＮするダイオードであり、アノードが保護回路１１０＃２の出力側、抵抗Ｒ４＃２の一端及びダイオードＤ７のカソードに接続され、他端が抵抗Ｒ６の一端に接続されている。抵抗Ｒ６は、コンデンサＣ１＃２を充電するための抵抗であり、一端がダイオードＤ６のカソードに接続され、他端が抵抗Ｒ７の他端、コンデンサＣ１＃２の正極及び検出部１１４＃２の入力側に接続されている。
ダイオードＤ７は、放電時にＯＮするダイオードであり、アノードが抵抗Ｒ７の一端に接続され、カソードがダイオードＤ６のアノード、抵抗Ｒ４＃２の一端及び保護回路１１０＃２の出力側に接続されている。抵抗Ｒ７は、コンデンサＣ１＃２の電荷を放電するための抵抗であり、一端がダイオードＤ７のアノードに接続され、他端が抵抗Ｒ6の他端、コンデンサＣ１＃２の正極及び検出部１１４＃２の入力側に接続されている。コンデンサＣ１＃２は、正極が抵抗Ｒ６，Ｒ７の他端及び検出部１１４＃２の入力側に接続され、負極が高圧系グランドＨＧＮＤに接続されている。
充電時は、ダイオードＤ６がＯＮして、抵抗Ｒ６とコンデンサＣ１＃２によりＲＣ回路が構成され、放電時は、ダイオードＤ７がＯＮして、直列に接続された抵抗Ｒ７，Ｒ４＃２とコンデンサＣ１＃２によりＲＣ回路が構成され、τ１＝Ｒ６×Ｃ１＃２，τ２＝（Ｒ４＃１＋Ｒ７）×Ｃ１＃２となる。Ｃ１＃１＝Ｃ１＃２とすると、式（１），（２）より、Ｒ６＜Ｒ５，（Ｒ７＋Ｒ４＃２）＞（Ｒ５＋Ｒ４＃１）が成り立つ。尚、放電と充電時の時定数を切り替えるダイオードを遅延調整部１１２＃１に設けても良い。
検出部１１４＃ｉ（ｉ＝１，２）は、遅延時間調整部１１２＃ｉ（ｉ＝１，２）から入力される入力信号と基準電圧Ｖｔｈを比較して、入力信号が基準電圧Ｖｔｈ以上となると、ローレベルを出力し、入力信号が基準電圧Ｖｔｈよりも小さくなると、ハイレベルを出力する。
ラッチ部１１６は、検出部１１４＃２から出力されるラッチイネーブル信号がローレベルになると、検出部１１４＃１の出力をラッチし、ラッチイネーブル信号がハイレベルになると、検出部１１４＃１の出力をスルーする。ラッチ部１１６の出力は、図３中の制御マイコン３２に入力される。
抵抗Ｒ２、パルストランス６２＃１２、整流回路１０８＃２、保護回路１１０＃２、遅延時間調整部１１２＃２及び検出部１１４＃２は、ノイズ検出回路１０６を構成する。抵抗Ｒ２、抵抗Ｒ２の一端やパルストランス６２＃１２の一端と導体パターン１０２を通して低圧系グランドＢＧＮＤに接続する配線及びパルストランス６２＃１２の他端と抵抗Ｒ２の他端を接続する配線は、パルストランス６２＃１２の一次巻き線と二次巻き線間の結合容量を通して、一次巻き線及び二次巻き線間にコモンモード電流が流れるよう構成された一次側ノイズ検出回路を構成する。
整流回路１０８＃２、保護回路１１０＃２及び遅延時間調整部１１２＃２及び検出部１１４＃２は二次側ノイズ検出回路を構成する。整流回路１０８＃１、保護回路１１０＃１、遅延時間調整部１１２＃１及び検出部１１４＃１は二次側信号検出回路を構成する。
制御マイコン３２は、通信信号に基づいて、ゲート信号を生成して、ゲートドライバ２２に出力する。
図６は、絶縁通信回路５０＃１の動作を示すタイムチャートである。図６中のａは遅延時間調整部１１２＃２に入力されたノイズ検出信号であり、ｂは遅延時間調整部１１２＃２の出力信号であり、ｃは遅延時間調整部１１２＃１に入力されたハイレベルの通信信号についてのコモンモードノイズが付加された通信信号（ドライバ１００で反転されているためローレベル）であり、ｄは遅延時間調整部１１２＃１の出力信号、ｅは検出部１１４＃２の出力信号、ｆは検出部１１４＃１の出力信号、ｇはラッチ部１１６の出力信号である。
以下、図６を参照して、絶縁通信回路５０＃１の動作説明をする。ドライバ１００は、通信信号及びクロック信号から、（ｉ）通信信号がローレベルのとき、クロック信号のレベルがハイレベルのとき、パルストランス６２＃１１の一次巻き線の端子に（１，０）、クロック信号のレベルがローレベルのとき、パルストランス６２＃１１の一次巻き線の両端に（０，１）を出力し、（ｉｉ）通信信号がハイレベルのとき、パルストランス６２＃１１の一次巻き線の両端に（０，０）の駆動パルスを出力する。
通信信号を反転するのは、検出部１１４＃１で出力信号を反転するためである。パルストランス６２＃１１の一次巻き線の両端は、駆動パルスにより電圧が印加され、この一次巻き線に印加された電圧により二次巻き線に電圧が誘導される。ハイレベル側のダイオードＤ１＃１又はＤ３＃１がＯＮし、ハイレベル側のダイオードＤ２＃１又はＤ４＃１がＯＦＦし、ローレベル側のダイオードＤ４＃１又はＤ２＃１がＯＮし、ローレベル側のダイオードＤ３＃１又はＤ１＃１がＯＦＦする。双方がローレベルであれば、ダイオードＤ１＃１，Ｄ３＃１がＯＦＦし、ダイオードＤ２＃１，Ｄ４＃１がＯＮする。
スイッチ素子２２のＯＮ／ＯＦＦにより高圧系グランドＨＧＮＤの電位が変動し、高圧系グランドＨＧＮＤと低圧系グランド間の電圧が変動すると、パルストランス６２＃１２の一次巻き線と二次巻き線間の電圧が変化する。パルストランス６２＃１２の一次巻き線及び二次巻き線間は結合容量Ｃ１０＃２を有する。この電圧の変化により、図７に示す経路にて、結合容量Ｃ１０＃２を通して、二次側回路６４＃１からパルストランス６２＃２１の二次巻き線、容量Ｃ１０＃２及び二次巻き線を通して、コモンモード電流が低圧系グランドＢＧＮＤに流れる。図７中のＣ１２は高圧電源Ｂの正極が接続される高圧ラインと低圧系グランド間の容量又はＹコンデンサの容量、Ｃ１４は高圧電源Ｂの負極が接続されるグランドラインと低圧系グランド間の容量又はＹコンデンサの容量、Ｃ１６はモータ２６のコイルと低圧系グランドの容量である。
同様に、結合容量Ｃ１０＃２を通して、一次側回路６０＃１の低圧系グランドＢＧＮＤから、パルストランス６２＃２１の一次巻き線、結合容量Ｃ１０＃２及び二次巻き線にコモンモード電流が流れる。例えば、図６中の時刻ｔ１でノイズ検出回路１０６にコモンモード電流が流れる。
パルストランス６２＃１２の二次巻き線や一次巻き線にコモンモード電流が流れると、二次巻き線や一次巻き線のコイルインダクタンス、コイル抵抗及び抵抗Ｒ２により、一次巻き線及び二次巻き線の両端に電圧が生じる。高電位側のダイオードＤ１＃２又はＤ３＃２がＯＮし、高電位側のダイオードＤ２＃２又はＤ４＃２がＯＦＦし、低電位側のダイオードＤ４＃２又はＤ２＃２がＯＮし、低電位側のダイオードＤ３＃２又はＤ１＃２がＯＦＦする。
また、パルストランス６２＃１１の一次巻き線と二次巻き線間の電圧が変動することにより、結合容量Ｃ１０＃１を通して、パルストランス６２＃１１の二次巻き線や一次巻き線にコモンモード電流が流れて、二次巻き線や一次巻き線のコイルインダクタンスやコイル抵抗や抵抗Ｒ１により、パルストランス６２＃１１の一次巻き線及び二次巻き線の両端に電圧が発生し、通信信号はコモンモード電流によるノイズが付加される。
一次側回路６０＃１においては、導体パターン１０２に通信信号及びノイズ検出信号についての低圧系グランドＢＧＮＤが接続され、二次側回路６４＃１においては、導体パターン１０４に通信信号及びノイズ検出信号についての高圧系グランドＨＧＮＤが接続されてことから、通信信号についてのノイズはノイズ検出信号と同相となる。例えば、時刻ｔ１で通信信号にコモンモード電流によるノイズが付加される。
整流回路１０８＃１はパルストランス６２＃１１の両端の電圧を全波整流する。整流回路１０８＃２はパルストランス６２＃２１の両端の電圧を全波整流する。保護回路１１０＃１は、整流回路１０８＃１の出力が一定電圧を超えると、定電圧にクランプして、遅延時間調整部１１２＃１に出力する。例えば、遅延時間調整部１１２＃１の入力は、図６中のｃに示すようになる。保護回路１１０＃２は、整流回路１０８＃２の出力が一定電圧を超えると、定電圧にクランプして、ノイズ検出信号通信信号を遅延時間調整部１１２＃２に出力する。例えば、遅延時間調整部１１２＃２の入力は図６中のａに示すようになる。
遅延時間調整部１１２＃２は、ノイズ検出信号の立ち上がりの際は、ダイオードＤ６がＯＮして、抵抗Ｒ６及びコンデンサＣ１＃２のＲＣ回路による時定数τ１に従って、ノイズ検出信号の立ち上がりを遅延させる。例えば、遅延時間調整部１１２＃２の出力は図６中のｂに示すようになる。
遅延時間調整部１１２＃１は、抵抗Ｒ５とコンデンサＣ１＃１のＲＣ回路による時定数τ３又は抵抗Ｒ５，Ｒ４＃１とコンデンサＣ１＃１のＲＣ回路による時定数τ４に従って、通信信号を遅延させる。例えば、遅延時間調整部１１２＃２の出力は図６中のｄに示すようになる。
時定数τ１＜τ３，τ４であることから、ノイズ検出信号の立ち上がりよりも通信信号の電圧レベル変化（以下、レベル変化）の遅延時間が長くなり、ノイズ検出信号の立ち上がりは、通信信号のノイズによるレベル変化よりも早くなる。例えば、図６のｂ，ｄに示すように、ノイズ検出信号の立ち上がりは、通信信号に付加されたノイズの立ち上がりよりも早くなる。遅延時間調整部１１２＃１，１１２＃２の出力は、検出部１１４＃１，１１４＃２に入力される。
また、ノイズ検出信号の立ち下がりの際は、遅延時間調整部１１２＃２は、ダイオードＤ７がＯＮして、抵抗Ｒ７，Ｒ４＃２及びコンデンサＣ１＃２のＲＣ回路による時定数τ２に従って、ノイズ検出信号の立ち下がりを遅延させる。
遅延時間調整部１１２＃１は、抵抗Ｒ５とコンデンサＣ１＃１のＲＣ回路による時定数τ３又は抵抗Ｒ５，Ｒ４＃１とコンデンサＣ１＃１のＲＣ回路による時定数τ４に従って、通信信号を遅延させる。
時定数τ２＞τ３，τ４であることから、ノイズ検出信号よりも通信信号の遅延時間が短くなり、ノイズ検出信号の立ち下がりが通信信号のノイズによるレベル変化よりも遅くなる。例えば、図６のｂ，ｄに示すように、ノイズ検出信号の立ち下がりは、通信信号の立ち下がりよりも遅くなる。
遅延時間調整部１１２＃１，１１２＃２の出力は、検出部１１４＃１，１１４＃２に入力される。検出部１１４＃１は、入力信号が基準電圧Ｖｔｈ以上になると、ローレベルを出力し、入力信号が基準電圧Ｖｔｈを下回ると、ハイレベルを出力する。検出部１１４＃２は、入力信号が基準電圧Ｖｔｈ以上になると、ローレベルを出力し、入力信号が基準電圧Ｖｔｈを下回ると、ハイレベルを出力する。
例えば、図６のｂに示すように、時刻ｔ２でノイズ検出信号のレベルが基準電圧Ｖｔｈ以上となり、検出部１１４＃２の出力は、図６のｅに示すように、ローレベルとなる。図６のｄに示すように、時刻ｔ３で通信信号のレベルが基準電圧Ｖｔｈ以上となり、図６のｆに示すように、検出部１１４＃１の出力は、ローレベルとなる。
この時、ノイズ検出信号の立ち上がりが通信信号のレベル変化よりも早くなるようにノイズ検出信号及び通信信号の遅延時間を調整しているので、ノイズ検出信号のレベルが基準電圧Ｖｔｈ以上となる時刻ｔ２は通信信号のレベルが基準電圧Ｖｔｈ以上となる時刻ｔ３よりも早くなり、時刻ｔ２では、ｆに示すように、検出部１１４＃１から出力される通信信号のレベルがハイレベルのままであり、ノイズが検出される前のレベルである。即ち、ノイズ検出信号がハイレベルに２値レベルが変化する時刻ｔ２の方が、通信信号の２値レベルが変化する時刻ｔ３よりも早くなっている。
また、ノイズ検出信号の立ち下がりについては、図６のｂに示すように、時刻ｔ５でノイズ検出信号のレベルが基準電圧Ｖｔｈよりも小さくなり、検出部１１４＃２の出力は、図６のｅに示すように、ハイレベルとなる。図６のｄに示すように、時刻ｔ４で検出部１１４＃１に入力される通信信号のレベルが基準電圧Ｖｔｈよりも小さくなり、検出部１１４＃１の出力は、図６のｆに示すように、ハイレベルとなる。
この時、ノイズ検出信号の立ち下がりが通信信号のレベル変化よりも遅くなるようにノイズ検出信号及び通信信号の遅延時間を調整しているので、ノイズ検出信号のレベルが基準電圧Ｖｔｈよりも小さくなる時刻ｔ５は通信信号のレベルが基準電圧Ｖｔｈよりも小さくなる時刻ｔ４よりも遅くなり、時刻ｔ５では、検出部１１４＃１から出力される通信信号のレベルがハイレベルであり、ノイズが解除された後のレベルである。
ラッチ部１１６は、検出部１１４＃２より出力されるラッチイネーブル信号がローレベルのとき、検出部１１４＃１の出力をラッチして、ラッチイネーブル信号がハイレベルのとき、検出部１１４＃１の出力をスルーする。例えば、図６のｇに示すように、ラッチ部１１６は時刻ｔ２でラッチし、ハイレベルを出力する。また、時刻ｔ５で検出部１１４＃１の出力、ハイレベルを出力する。このように、通信信号についてのノイズが阻止されている。
図８はシミュレーション結果を示す図である。図８中のａは通信信号、ｂは検出部１１４＃２の出力、ｃは検出部１１４＃１の出力、ｄはラッチ部１１６の出力、ｅは高圧系グランドＨＧＮＤと低圧系グランドＢＧＮＤ間の電圧を示す図である。例えば、時刻ｔ０，ｔ１０で高圧系グランドＨＧＮＤと低圧系グランドＢＧＮＤ間の電圧が変動している。
この電圧の変動により、コモンモード電流がパルストランス６２＃１２の一次巻き線と二次巻き線の結合容量を通して流れ、ノイズ検出信号が遅延時間調整部１１２＃２に入力される。また、ノイズ検出信号と同相のノイズが通信信号に付加され、遅延時間調整部１１２＃１に入力される。
遅延時間調整部１１２＃１，１１２＃２は、ノイズ検出信号の立ち上がりが通信信号のレベル変化よりも早くなるように遅延時間を調整し、検出部１１４＃１，１１４＃２に出力する。また、遅延時間調整部１１２＃１，１１２＃２は、ノイズ検出信号の立ち下がりが通信信号のレベル変化よりも遅くなるように遅延時間を調整し、検出部１１４＃１，１１４＃２に出力する。検出部１１４＃１，１１４＃２は、入力信号が基準電圧Ｖｔｈ以上であるとき、ローレベルを出力し、入力信号が基準電圧Ｖｔｈよりも小さいとき、ハイレベルを出力する。図８中のｂがローレベルである期間はノイズ検出信号のレベルが基準電圧Ｖｔｈ以上である期間である。
この結果、ｂ，ｃに示すように、検出部１１４＃２の出力がハイレベルからローレベルのなる時刻ｔ１，ｔ１１よりも検出部１１４＃１の出力がハイレベルからローレベルになる時刻ｔ２，ｔ１２の方が遅れる。そのため、ｄに示すように、検出部１１４＃２の出力がローレベルになりラッチイネーブル信号が有効になる時刻ｔ１，ｔ１１では、検出部１１４＃１の出力はノイズが検出される直前のハイレベルのままであり、ラッチ部１１６の出力はノイズによる影響を受けないことが分かる。
また、検出部１１６＃２の出力がローレベルからハイレベルとなる時刻ｔ４，ｔ１４よりも検出部１１６＃１の出力がローレベルからハイレベルになる時刻ｔ３，ｔ１３の方が早い。そのため、ｄに示すように、検出部１１６＃２の出力がハイレベルになりラッチイネーブル信号が非有効となる時刻ｔ４，ｔ１４では、検出部１１６＃１の出力が、ノイズ期間が終了後のレベルに変化していることから、ラッチ部１１８の出力はノイズによる影響を受けないことが分かる。
制御マイコン３２は通信信号に基づいてＰＷＭ方式に基づいてゲート信号を生成して、ゲートドライバ２２を通して、スイッチ素子２４に出力する。
図４中の一次側回路６０＃２はグランドが高圧系グランドＨＧＮＤとなる点が一次側回路６０＃１と異なるのみで回路構成は実質的に同一である。二次側回路６４＃２はグランドが低圧系グランドＢＧＮＤとなる点が二次側回路６４＃２と異なるのみで構成は実質的に同一である。
パルストランス６２＃２１はパルストランス６２＃１１と実質的に同一であり、パルストランス６２＃２２はパルストランス６２＃１２と実質的に同一である。これにより、高圧系１０の制御マイコン３２から低圧系１のＣＡＮトランシーバ３１へ通信信号をパルストランスを用いて伝達する場合も、絶縁通信回路を適用することができる。
以上説明したように、本発明の実施形態によれば、フィルタを用いること無く、コモンモードノイズを検出して、ノイズ検出信号に基づいて通信信号に付加されるノイズの通過を阻止するので、遅延時間が問題とならず、ビットエラー等の通信エラーが生じることなく、高速に通信を行うことができる。また、ノイズ検出信号のレベルが高くてもノイズをフィルタにより除去することないので、ノイズを阻止することができる。しかも、フォトカプラ等のように高価な部品ではなくより安価なパルストランスを用いて絶縁通信回路を構成することができる。本実施形態では、通信信号としてＣＡＮ信号を例に説明したがＣＡＮ信号に限らず、所定のインターフェイスで規定された通信信号であればどのようなものであっても良い。また、２つのグランドが異なる回路間でパルストランスを用いて通信を行う場合には本発明を適用することができる。
更に、異なるグランドを有する回路間でパルストランス以外の絶縁回路を用いて絶縁通信を行う場合にも、コモンモード電流により通信信号にノイズが付加される構成であれば、パルストランスの代わりに、絶縁回路に適用することができる。
第２実施形態
図９は図１（ｂ）に対応する本発明の第２実施形態を示す電動車両としてのハイブリッド車両の概略構成図であり、図２中の構成要素と実質的に同一の構成要素には同一の符号を附してある。図１中の制御コントローラ１４としてのモータ制御ＥＣＵ１５０が低圧系１２であり、モータ制御ＥＣＵ１５０と高圧系１６であるゲートドライバ２２＃ｉ（ｉ＝ＵＨ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬ（以下、符号２２））との間に高速信号絶縁部１５２＃ｉ（ｉ＝ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬ（以下、符号１５２））が設けられている。
図１０は図９中のモータ制御ＥＣＵ１５０の構成例を示す図であり、図３中の構成要素と実質的に同一の構成要素には同一の符号を附している。制御マイコン３６の出力側とゲートドライバ２２との間に高速信号絶縁部１５２が設けられている。モータ制御ＥＣＵ１５０は、外部制御装置３０からＣＡＮトランシーバ３１を通してトルク指令値を受信すると、ＰＷＭ変調方式に基づいて、ＳＷ素子２４＃ｉ（ｉ＝ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬ）のゲートに印加するゲート信号を生成し、高速信号絶縁部１５２に出力する。
図１１は図１０中の高速信号絶縁部１５２の構成例を示す図である。図１１に示すように、高速信号絶縁部１５２＃ｉ（ｉ＝ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬ）は、一次側回路６０＃ｉ（ｉ＝ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬ）、パルストランス６２＃１ｉ（ｉ＝ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬ），６２＃２ｉ（ｉ＝ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬ）及び二次側回路６４＃ｉ（ｉ＝ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬ）を有する。
一次側回路６０＃ｉ（ｉ＝ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬ）は、図４中の一次側回路６０＃１と実質的に同一であり、導体パターンにより通信信号についての一次側回路及びノイズ検出信号についての一次側回路は共通の低圧系グランドＢＧＮＤに接続されている。
二次側回路６４＃ｉ（ｉ＝ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬ）は、図４中の二次側回路６４＃１と実質的に同一であり、導体パターンにより通信信号についての二次側回路及びノイズ検出信号についての二次側回路は共通の高圧系グランドＨＧＮＤに接続されている。このような構成により、モータ制御ＥＣＵ１５０が低圧系１２であり、低圧系１２から高圧系１６にゲート信号を伝達する場合にも、ゲート信号に付加されるコモンモード電流によるノイズをノイズ検出信号に基づいて阻止することができ、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
第３実施形態
図１２は図１（ｂ）に対応する本発明の第３実施形態を示す高速信号絶縁部の構成図である。図１３は、図１２中の高速信号絶縁部１５６の構成図である。図１３に示すように、高速絶縁通信部１５６は、一次側回路１６０＃ｉ（ｉ＝ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬ）、一次側回路１６１、パルストランス１６２＃ｉ（ｉ＝ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬ），パルストランス１６４、通信信号二次側回路１６６＃ｉ（ｉ＝ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬ）、ノイズ信号検出部１６７及びラッチ部１６８＃ｉ（ｉ＝ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬ）を有する。
一次側回路１６０＃ｉ（ｉ＝ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬ）は、図５中の通信信号であるゲート信号についてのドライバ等の回路と実質的に同一であり、ノイズ検出に係る一次側回路は含まない。一次側回路１６１は、図５中のノイズ検出に係る一次側回路と実質的に同一である。
パルストランス１６２＃ｉ（ｉ＝ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬ）の一次巻き線側及びパルストランス１６４の一次巻き線側は導体パターン上に搭載され、一次側回路１６０＃ｉ（ｉ＝ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬ）と一次側回路１６１の低圧系グランドＢＧＮＤは、導体パターンに接続されている。
パルストランス１６２＃ｉ（ｉ＝ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬ）の二次巻き線側とパルストランス１６４の二次巻き線側は導体パターン上に搭載され、通信信号二次側回路１６６＃ｉ（ｉ＝ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬ）とノイズ信号検出部１６７の高圧系グランドＨＧＮＤは導体パターンに接続されている。
通信信号二次側回路１６６＃ｉ（ｉ＝ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬ）は、図５中の全波整流部１０８＃１、保護回路１１０＃１、遅延時間調整部１１２＃１及び検出部１１４＃１と実質的に同一である。ノイズ信号検出部１６７は、図５中の全波整流部１０８＃２、保護回路１１０＃２、遅延時間調整部１１２＃２及び検出部１１４＃２と実質的に同一である。
このように、Ｕ，Ｖ，Ｗ相について、ノイズ検出信号に係る一次側回路１６１、パルストランス１６４及びノイズ信号検出部１６７が、Ｕ，Ｖ，Ｗ相に共通に設けられている。しかも、Ｕ，Ｖ，Ｗ相のゲート信号に付加されるコモンモード電流によるノイズはノイズ検出信号と同相となる。ラッチ部１６８＃ｉ（ｉ＝ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬ）は図５中のラッチ部１１６と実質的に同一である。
以上説明した本実施形態によれば、第２実施形態と同様の効果がある上に、ノイズ検出に係る回路を共通にしたので、回路構成がより簡単になり、コストを低減させることができる。
第４実施形態
図１４は図１（ｂ）に対応する本発明の第４実施形態を示す高速信号絶縁部の構成図である。図１５は、図１４中の高速信号絶縁部１６９の構成図であり、図１３中の構成要素と実質的に同一の構成要素には同一の符号を附している。高速信号絶縁部１６９は、一次側回路１６０＃ｉ（ｉ＝ＵＨ，ＶＨ，ＷＨ）、一次側回路１６１、パルストランス１６２＃ｉ（ｉ＝ＵＨ，ＶＨ，ＷＨ），パルストランス１６４、通信信号二次側回路１６６＃ｉ（ｉ＝ＵＨ，ＶＨ，ＷＨ）、ノイズ信号検出部１６７、ラッチ部１６８＃ｉ（ｉ＝ＵＨ，ＶＨ，ＷＨ）及びインバータ１７０＃ＵＬ，１７０＃ＶＬ，１７０＃ＷＬを有する。
一次側回路１６０＃ｉ（ｉ＝ＵＨ，ＶＨ，ＷＨ）は、図５中の通信信号についてのドライバ等の回路と実質的に同一であり、ノイズ検出に係る一次側回路は含まない。パルストランス１６２＃ｉ（ｉ＝ＵＨ，ＶＨ，ＷＨ）は、図５中のパルストランス６２＃１１と実質的に同一である。
パルストランス１６２＃ｉ（ｉ＝ＵＨ，ＶＨ，ＷＨ）の一次巻き線側とパルストランス１６４の一次巻き線側は導体パターン上に搭載され、一次側回路１６０＃ｉ（ｉ＝ＵＨ，ＶＨ，ＷＨ）及び一次側回路１６１の低圧系グランドＢＧＮＤは、導体パターンに接続されている。一次側回路１６１は、ノイズ検出に係る一次側回路であり、図１２中のものと実質的に同一である。
パルストランス１６２＃ｉ（ｉ＝ＵＨ，ＶＨ，ＷＨ）の二次巻き線側とパルストランス１６４の二次巻き線側は導体パターン上に搭載され、通信信号二次側回路１６６＃ｉ（ｉ＝ＵＨ，ＶＨ，ＷＨ）及びノイズ信号検出部１６７の高圧系グランドＨＧＮＤは導体パターンに接続されている。
通信信号二次側回路１６６＃ｉ（ｉ＝ＵＨ，ＶＨ，ＷＨ）は、図５中の全波整流部１０８＃１、保護回路１１０＃１、遅延時間調整部１１２＃１及び検出部１１４＃１と実質的に同一である。ノイズ信号検出部１６７は、図１２中のものと実質的に同一である。このように、Ｕ，Ｖ，Ｗ相について、ノイズ検出信号検出に係る一次側回路１６２、パルストランス１６４及びノイズ信号検出部１６７が、Ｕ，Ｖ，Ｗ相に共通に設けられている。
ラッチ部１６８＃ｉ（ｉ＝ＵＨ，ＶＨ，ＷＨ）は、図５中のラッチ部１１６と実質的に同一である。インバータ１７０＃ｉ（ｉ＝ＵＬ，ＶＬ，ＷＬ）は、ラッチ部１６８＃ｉ（ｉ＝ＵＨ，ＶＨ，ＷＨ）の出力を反転し、ＳＷ素子２２＃ｉ（ｉ＝ＵＬ，ＶＬ，ＷＬ）についてのゲート信号を出力する。
以上説明した本実施形態によれば、第３実施形態と同様の効果がある上に、ＳＷ素子２２＃ｉ（ｉ＝ＵＬ，ＶＬ，ＷＬ）について、高速信号絶縁部を設けることなく、ＳＷ素子２２＃ｉ（ｉ＝ＵＨ，ＶＨ，ＷＨ）についてのゲート信号を反転させ、ゲート信号を生成したので、回路構成がより簡単になり、コストを低減させることができる。
本発明の絶縁通信回路が適用される構成図である。 本発明の第１実施形態による電動車両の概略構成図である。 図２中のＥＣＵを示す図である。 図３中の高速信号絶縁部の機能ブロック図である。 図３中の絶縁通信回路の構成図である。 本発明の第１実施形態によるタイムチャートである。 コモンモード電流の流れを示す図である。 シミュレーション結果を示す図である。 本発明の第２実施形態による電動車両の概略構成図である。 図９中のモータ制御ＥＣＵを示す図である。 本発明の第２実施形態による高速信号絶縁部の機能ブロック図である。 本発明の第３実施形態による電動車両の概略構成図である。 本発明の第３実施形態による高速信号絶縁部の機能ブロック図である。 本発明の第４実施形態による電動車両の概略構成図である。 本発明の第４実施形態による高速信号絶縁部の機能ブロック図である。
符号の説明
６２＃１１，６２＃１２ パルストランス
１００ ドライバ
１０２，１０４ 導体パターン
１０８＃ｉ（ｉ＝１，２） 整流回路
１１０＃ｉ（ｉ＝１，２） 保護回路
１１２＃ｉ（ｉ＝１，２） 遅延時間調整部
１１４＃ｉ（ｉ＝１，２） 検出部
１１６ ラッチ部

Claims (6)

  1. 第１グランドを有する第１グランド回路系から前記第１グランドと異なる第２グランドを有する第２グランド回路系に通信信号を絶縁により伝達する絶縁通信回路であって、
    第１及び第２回路を有する第１絶縁回路と、
    第３及び第４回路を有する第２絶縁回路と、
    前記第１グランドに接続され、外部制御装置からの通信信号及びクロック信号に基づいて、前記第１回路に信号を伝達する通信インターフェイスと、
    前記第２グランドに接続され、前記第１回路の出力に基づく前記第２回路の出力から通信信号を検出する二次側信号検出回路と、
    前記第１グランドに接続され、前記第３及び第４回路間のコモンモード電流を検出する一次側ノイズ検出回路と、
    前記第２グランドに接続され、前記コモンモード電流に基づく前記第４回路の出力からコモンモードノイズを検出し、ノイズ検出信号を出力する二次側ノイズ検出回路と、
    前記二次側信号検出回路により検出された通信信号と前記二次側ノイズ検出回路により検出された前記ノイズ検出信号の伝達速度を調整する遅延時間調整回路と、
    前記遅延時間調整回路により調整された前記ノイズ検出信号が前記コモンモードノイズを検出するときは、前記遅延時間調整回路により調整された通信信号をラッチする信号ラッチ回路を備えることを特徴とする絶縁通信回路。
  2. 前記第１及び第２絶縁回路の絶縁手段として、第１一次巻き線及び第１二次次巻き線を含む第１パルストランス並びに第２一次巻き線及び第２二次巻き線を含む第２パルストランスを用いることを特徴とする請求項１記載の絶縁通信回路。
  3. 前記第1及び第２パルストランスはＩＣパッケージに収容され、前記第１及び第２一次巻き線側が第１導体上に搭載され、前記第１及び第２二次巻き線側が第２導体上に搭載され、前記第１一次巻き線に伝達される信号の第１グランドは前記第１導体から供給され、前記一次側ノイズ検出回路の第１グランドは前記第１導体に接続され、前記第二次側信号検出回路及び前記二次側ノイズ検出回路の前記第２グランドは前記第２導体に接続されていることを特徴とする請求項２記載の絶縁通信回路。
  4. 前記第１グランドは、車体に接続する低圧系グランドであり、
    前記第２グランドは、高圧直流電源の負極に接続する高圧系グランドであることを特徴とする請求項１〜３記載の絶縁通信回路。
  5. 前記遅延時間調整回路は、前記コモンモードノイズの開始の際の前記ノイズ検出信号の伝達速度を前記通信信号よりも早くし、前記コモンモードノイズの終了の際の前記ノイズ検出信号の伝達速度を前記通信信号よりも遅くなるように調整することを特徴とする請求項１〜４記載の絶縁通信回路。
  6. 前記遅延時間調整回路は、前記通信信号及び前記ノイズ検出信号について複数のＲＣ回路で構成され、前記コモンモードノイズの開始の際、前記通信信号に係るＲＣ回路の時定数は、前記ノイズ検出信号に係るＲＣ回路の時定数よりも大きく、且つ、前記コモンモードノイズの終了の際、前記通信信号に係るＲＣ回路の時定数は、前記ノイズ検出信号に係るＲＣ回路の時定数よりも小さいことを特徴とする請求項１〜５記載の絶縁通信回路。
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