JP5202119B2 - 多出力判定回路 - Google Patents

Description

本発明は、複数の入力信号のレベルが上限値以上であるか、下限値以下であるかの判定をする多出力判定回路に関する。

電気自動車やハイブリッド自動車等の電動車両では、インバータで高電圧バッテリからの直流の高電圧を交流電圧、例えば、３相交流電圧に変換し、この３相交流電圧により駆動源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うものである。

モータを最適なトルクで駆動するために、目標トルクに基づいて、相電流検出センサにより検出されたＵ，Ｖ，Ｗ相電流の検出値及びモータ角度読み取りセンサにより検出されたモータ角度からモータに加えるべきＵ，Ｖ，Ｗ相の指令電圧を演算し、ＰＷＭ制御によりインバータを通して、モータを駆動している。

このとき、モータ角度読み取りセンサの具合等によるシステム異常により、モータ回転角が実際と異なるとモータの電機子のインダクタンスが目標インダクタンスよりも低い状態で相電圧を印加して、モータを駆動することとなり、モータに過電流が流れる。また、モータを制御するＣＰＵの不具合（ハード及びソフト）によるシステム異常によっても、モータに過電流が流れる。過電流が流れると、モータの温度が上昇してモータが破損する恐れがあることから、過電流を検出し、モータを停止する必要がある。

モータの過電流を検出する先行技術として、特許文献１，２がある。特許文献１には、インバータ主回路に設けられた電流検出回路２２によりモータに流れる電流を検出し、低レベル電流検出回路４により、モータロック等の低位の過電流を検出し、高レベル電流検出回路５により短絡等の過電流を検出して、過電流が検出されるとモータを停止することが記載されている。

特許文献２には、Ｕ，Ｖ，Ｗ相のそれぞれについて、直流変換器９−１，９−２，９−３により、インバータのアームの短絡を検出して、コンパレータ１７−１，１７−２，１７−３により基準電圧と比較して、短絡が発生しているかを検出して、短絡から保護することが記載されている。
特開昭６４−１９９１４号公報 特開昭６４−０３９２２７号公報

しかしながら、特許文献１では、低レベル電流検出回路４により、モータロック等の低位の過電流を検出し、高レベル電流検出回路５により短絡等の過電流を検出しているが、システム異常からモータを保護するために、Ｕ，Ｖ，Ｗ相について、過電流を検出して、基準電圧と比較する場合には、それぞれの相について比較器により基準電圧と比較する必要があり、６個の比較器が必要となり、比較器の数が多くなり、コストがかかるという問題点がある。

また、特許文献２では、Ｕ，Ｖ，Ｗ相のそれぞれについて短絡を検出するために、比較器により基準電圧と比較する必要があり、比較器の数が多くなり、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、比較器の数を減らし、コストを低減させることのできる多出力判定回路を提供することを目的とする。

第１の発明によれば、複数の入力電圧のいずれか１つの入力電圧が上限電圧値以上であるか及び下限電圧値以下を判定する多出力判定回路であって、前記複数の入力電圧の最大値を検出する最大レベル検出回路と、前記複数の入力電圧の最小値を検出する最小レベル検出回路と、前記最大レベル検出回路の出力と前記上限電圧値に対応する上限基準電圧を比較する第１比較器と、前記最小レベル検出回路の出力と前記下限電圧値に対応する下限基準電圧を比較する第２比較器とを備えた多出力判定回路が提供される。

第２の発明によれば、第１の発明において、前記最大レベル検出回路は、前記複数の入力電圧をそれぞれアノードに接続するとともに、カソードが共通に接続された複数の第１ダイオードからなる第１ダイオードＯＲで構成され、前記最小レベル検出回路は、前記複数の入力電圧をそれぞれカソードに接続するとともに、アノードが共通に接続された複数の第２ダイオードからなる第２ダイオードＯＲで構成されている多出力判定回路が提供される。

第３の発明によれば、第２の発明において、第１及び第２電源電位の間に、直列に接続された第１抵抗、第３ダイオード及び第２抵抗を有し、前記第３ダイオードのカソードの電圧に基づいて、前記上限基準電圧を生成する上限基準電圧生成回路を更に備えた多出力判定回路が提供される。

第４の発明によれば、第３の発明において、前記第１及び第２電源電位の間に、直列に接続された第３抵抗、第４ダイオード及び第４抵抗を有し、前記第４ダイオードのアノードの電圧に基づいて、前記下限基準電圧を生成する下限基準電圧生成回路を更に備えた多出力判定回路が提供される。

第５の発明によれば、第３の発明において、前記複数の第１ダイオード及び前記第３ダイオードは同一パッケージに搭載されている多出力判定回路が提供される。

第６の発明によれば、第３の発明において、前記複数の第１ダイオード及び前記第３ダイオードは複数のパッケージに搭載され、該複数のパッケージは、基板上に形成された同一の導体パターン上に実装されている多出力判定回路が提供される。

第７の発明によれば、第３の発明において、前記複数の第１ダイオード及び前記第３ダイオードの順方向降下電圧が共に所定電圧であるとき、前記複数の入力電圧が前記上限電圧値に等しい場合の前記第１ダイオードＯＲの出力電圧と前記上限基準電圧が等しくなるように前記第１及び第２抵抗の分圧比が決定されている多出力判定回路が提供される。

第８の発明によれば、第４の発明において、前記複数の第２ダイオード及び前記第４ダイオードの順方向降下電圧が共に所定電圧であるとき、前記複数の入力電圧の最小値が前記下限電圧値に等しい場合の前記第２ダイオードＯＲの出力電圧と前記下限基準電圧とが等しくなるように前記第３及び第４抵抗の分圧比が決定されている多出力判定回路が提供される。

第９の発明によれば、第４の発明において、前記複数の第２ダイオード及び前記第４ダイオードは同一パッケージに搭載されている多出力判定回路が提供される。

第１０の発明によれば、第４の発明において、前記複数の第２ダイオード及び前記第４ダイオードは複数のパッケージに搭載され、該複数のパッケージは、基板上に形成された同一の導体パターン上に実装されている多出力判定回路が提供される。

第１の発明によると、最大レベル検出回路及び最小レベル検出回路により最大値及び最小値を検出することが可能となり、比較器の数を減らすことができ、回路構成を簡素化できコストを低減することができる。

第２の発明によると、複数のダイオードの追加で最大値検出回路及び最小値検出回路を構成することができ、コストの低減を図ることができる。

第３の発明によると、上限基準電圧生成回路は、第３ダイオードのカソードの電圧に基づいて、上限基準電圧を生成するので、第３ダイオードの順方向降下電圧により、第１ダイオードＯＲによる順方向降下電圧を相殺することができ、入力信号の最大値が上限電圧値以上であるか否かを正確に判定できる。

第４の発明によると、下限基準電圧生成回路は、第４ダイオードのアノードの電圧に基づいて、下限基準電圧を生成するので、第４ダイオードの順方向降下電圧により、第２ダイオードＯＲによる順方向降下電圧を相殺することができ、入力信号の最小値が下限電圧値以下となったか否かを正確に判定できる。

第５の発明によると、複数の第１ダイオード及び第３ダイオードは同一パッケージに搭載されているので、第１ダイオードと第３ダイオードの温度依存性を等しくでき、第１ダイオードＯＲの順方向降下電圧による降下電圧と第２ダイオードの順方向降下電圧による降下電圧を等しくでき、入力信号の最大値が上限電圧値以上であるか否かを正確に判定できる。

第６の発明によると、複数の第１ダイオード及び第３ダイオードは同一基板上に形成された同一の導体パターン上に実装されているので、第１ダイオードと第３ダイオードの温度依存性を等しくでき、第１ダイオードＯＲの順方向降下電圧による降下電圧と第３ダイオードの順方向降下電圧による降下電圧を等しくでき、入力信号の最大値が上限電圧値以上であるか否かを正確に判定できる。

第７載の発明によると、入力信号の最大値が上限電圧値に等しいとき、第１ダイオードの温度の変化による順方向降下電圧の変化による第１ダイオードＯＲの出力電圧の変動分と第３ダイオードの温度の変化による順方向降下電圧の変化による上限基準電圧の変動分の差を順方向降下電圧の広い範囲において小さくすることができ、入力信号の最大値が上限電圧値以上であるか否かを正確に判定できる。

第８の発明によると、入力信号の最小値が下限電圧値に等しいとき、第２ダイオードの温度変化による順方向降下電圧の変化による第２ダイオードＯＲの出力電圧の変動分と第４ダイオードの温度変化による順方向降下電圧の変化による下限基準電圧の変動分の差を順方向降下電圧の広い範囲において小さくすることができ、入力信号の最小値が下限電圧値以下となったか否かを正確に判定できる。

第９の発明によると、複数の第２ダイオード及び第４ダイオードは同一パッケージに搭載されているので、第２ダイオードと第４ダイオードの温度依存性を等しくでき、第２ダイオードＯＲの順方向降下電圧による電圧の上昇分と第４ダイオードの順方向降下電圧による電圧の上昇分を等しくでき、入力信号の最小値が下限電圧値以下であるか否かを正確に判定できる。

第１０の発明によると、複数の第２ダイオード及び第４ダイオードは同一基板上に形成された同一の導体パターン上に実装されているので、第２ダイオードと第４ダイオードの温度依存性を等しくでき、第２ダイオードＯＲの順方向降下電圧による電圧の上昇分と第４ダイオードの順方向降下電圧による電圧の上昇分を等しくでき、入力信号の最小値が下限電圧値以下であるか否かを正確に判定できる。

図１は本発明の実施形態に係る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１に示すように、ハイブリッド車両は、全相停止回路２、インバータ４、相電流検出センサ６＃Ｕ，６＃Ｖ，６＃Ｗ、モータ８、ＣＰＵ１０及び多出力判定回路１２等を具備する。

全相停止回路２は、多出力判定回路１２により相電流検出センサ６＃Ｕ，６＃Ｖ，６＃Ｗより検出されるＵ，Ｖ，Ｗ相電流のいずれかが過電流判断上限電流値以上である又は過電流判断下限電流値以下であり、過電流が検出された場合には、インバータ４のスイッチ素子を全てＯＦＦして、全相を停止し、Ｕ，Ｖ，Ｗ相電流のいずれかもが上限値よりも小さく且つ下限値よりも大きいときは、ハーネス７から、ＰＷＭ変調方式によるゲート信号を入力し、インバータ４のスイッチ素子のゲートに出力するハードウェアである。

インバータ４は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相について、ハイ側とロー側とに直列に接続された複数のスイッチ素子と各スイッチ素子に逆並列に接続された複数のフリーホイルダイオードからなり、高圧バッテリからの直流電力をＵ，Ｖ，Ｗの３相交流電力に変換し、モータコイルに出力してモータ８を駆動する。また、モータ８に発電された３相交流電力を直流電力に変換して、直流電力を高圧バッテリに充電する。

相電流検出センサ６＃Ｕ，６＃Ｖ，６＃Ｗは、モータ８のＵ，Ｖ，Ｗ相のコイルに流れる相電流を検出し、相電流に対応する電圧レベルの電気信号を、ＣＰＵ１０及び多出力判定回路１２等に出力する。モータ８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４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。また、回生時には、運動エネルギーが電力に変換され、該電力がインバータ４で直流電圧に変換されて、バッテリを充電する。

ＣＰＵ１０は、相電流検出センサ６＃Ｕ，６＃Ｖ，６＃Ｗより検出された相電流や図示しないモータ回転角読み取りセンサにより出力されるモータ回転角等に基づいて、ＰＷＭ変調方式によりインバータ４のゲートに印加する制御信号を出力する。

多出力判定回路１２は、相電流検出センサ６＃Ｕ，６＃Ｖ，６＃Ｗにより検出される相電流のいずれかが過電流判断上限電流値に対応する相電流検出センサ６＃Ｕ，６＃Ｖ，６＃Ｗの出力電圧である上限電圧値ＶＵ以上であるか又は過電流判断下限電流値に対応する相電流検出センサ６＃Ｕ，６＃Ｖ，６＃Ｗの出力電圧である下限電圧値ＶＬ以下であるかを判定することにより、過電流を検出し、過電流を検出すると異常を全相停止回路２に通知する回路である。

図２は、図１中の多出力判定回路１２の構成図である。多出力判定回路１２は、入力バッファ２０、ダイオードＯＲ２２，２４、上限基準電圧生成回路２６、下限基準電圧生成回路２８、比較器３０，３２、ＡＮＤゲート３４及びラッチ回路３６を有する。

入力バッファ２０は、オペアンプ５０＃Ｕ，５０＃Ｖ，５０＃Ｗを有する高インピーダンスバッファである。オペアンプ５０＃Ｕ，５０＃Ｖ，５０＃Ｗは、電圧増幅率が１のボルテージ・フォロワであり、非反転端子（＋）は相電流検出センサ６＃Ｕ，６＃Ｖ，６＃Ｗの出力に接続され、反転端子（−）はオペアンプ５０＃Ｕ，５０＃Ｖ，５０＃Ｗの出力端子に接続されている。

入力バッファ２０を設けるのは、相電流検出センサ６＃Ｕ，６＃Ｖ，６＃Ｗの出力は、多出力判定回路１２以外にＣＰＵ１０や図示しない負荷に接続されていることから、ＣＰＵ１０等への入力信号に影響を与えないように、相電流検出センサ６＃Ｕ，６＃Ｖ，６＃Ｗの出力から見たインピーダンスを高インピーダンスとするためである。

ダイオードＯＲ（第１ダイオードＯＲ）２２は、相電流検出センサ６＃Ｕ，６＃Ｖ，６＃Ｗの出力電圧の最大値（以下、最大電圧値）を検出する最大レベル検出回路であり、複数のダイオードＤ１＃Ｕ，Ｄ１＃Ｖ，Ｄ１＃Ｗ及び抵抗Ｒ１を有する。ダイオード（第１ダイオード）Ｄ１＃Ｕ，Ｄ１＃Ｖ，Ｄ１＃Ｗは、アノードがオペアンプ５０＃Ｕ，５０＃Ｖ，５０＃Ｗに出力にそれぞれ接続され、カソードが抵抗Ｒ１の一端に共通に接続されている。抵抗Ｒ１は、一端がダイオードＤ１＃Ｕ，Ｄ１＃Ｖ，Ｄ１＃Ｗのカソードに接続され、他端がグラウンドＨＳＧに接続されている。

ダイオードＤ１＃Ｕ，Ｄ１＃Ｖ，Ｄ１＃Ｗのアノードに印加される最大電圧値に該当するダイオードＤ１＃Ｕ，Ｄ１＃Ｖ，Ｄ１＃Ｗが順バイアスされてＯＮし、抵抗Ｒ１を通して、グラウンドＨＳＧに電流が流れる。

そのカソードの電圧（出力電圧）は（最大電圧値−Ｖｆ）（ＶｆはダイオードＤ１＃Ｕ，Ｄ１＃Ｖ，Ｄ１＃Ｗの順方向降下電圧）となり、最大電圧値以外のダイオードＤ１＃Ｕ，Ｄ１＃Ｖ，Ｄ１＃Ｗは逆バイアスされてＯＦＦする。

ダイオードＯＲ（第２ダイオードＯＲ）２４は、相電流検出センサ６＃Ｕ，６＃Ｖ，６＃Ｗの出力電圧の最小値（以下、最小電圧値）を検出する最小レベル検出回路であり、ダイオード（第２ダイオード）Ｄ２＃Ｕ，Ｄ２＃Ｖ，Ｄ２＃Ｗ及び抵抗Ｒ２，Ｒ３＃Ｕ，Ｒ３＃Ｖ，Ｒ３＃Ｗを有する。

ダイオードＤ２＃Ｕ，Ｄ２＃Ｖ，Ｄ２＃Ｗは、アノードが抵抗Ｒ２の一端に共通に接続され、カソードがオペアンプ５０＃Ｕ，５０＃Ｖ，５０＃Ｗのそれぞれの出力及び抵抗Ｒ３＃Ｕ，Ｒ３＃Ｖ，Ｒ３＃Ｗの一端にそれぞれ接続されている。抵抗Ｒ２は、一端がダイオードＤ２＃Ｕ，Ｄ２＃Ｖ，Ｄ２＃Ｗのアノードに共通に接続され、他端が電源ＨＶＣＣに接続されている。抵抗Ｒ３＃Ｕ，Ｒ３＃Ｖ，Ｒ３＃Ｗは、一端がダイオードＤ２＃Ｕ，Ｄ２＃Ｖ，Ｄ２＃Ｗのアノードに接続され、他端がグラウンドＨＳＧに接続されている。

ダイオードＤ２＃Ｕ，Ｄ２＃Ｖ，Ｄ２＃Ｗのアノードに印加される最小電圧値に該当するダイオードＤ２＃Ｕ，Ｄ２＃Ｖ，Ｄ２＃Ｗが順バイアスされＯＮして、抵抗Ｒ２から該当するダイオードＤ２＃Ｕ，Ｄ２＃Ｖ，Ｄ２＃Ｗ及び抵抗Ｒ３＃Ｕ，Ｒ３＃Ｖ，Ｒ３＃Ｗを通して、グラウンドＨＳＧに電流が流れる。

アノードの電圧（出力電圧）は（最小電圧値＋Ｖｆ）（ＶｆはダイオードＤ２＃Ｕ，Ｄ２＃Ｖ，Ｄ２＃Ｗの順方向降下電圧）となり、最小電圧値以外のダイオードＤ２＃Ｕ，Ｄ２＃Ｖ，Ｄ２＃Ｗは逆バイアスされてＯＦＦする。

このとき、対応する抵抗Ｒ３＃Ｕ，Ｒ３＃Ｖ，Ｒ３＃Ｗに抵抗Ｒ２から電流が流れた分抵抗Ｒ３＃Ｕ，Ｒ３＃Ｖ，Ｒ３＃Ｗの電圧が増加し、ダイオードＤ２＃Ｕ，Ｄ２＃Ｖ，Ｄ２＃Ｗのカソードの電圧が増加するので、抵抗Ｒ２＞＞抵抗Ｒ３＃Ｕ，Ｒ３＃Ｖ，Ｒ３＃Ｗとして、流れる電流を微小電流にする。

上限基準電圧生成回路２６は、上限基準電圧Ｖｒｅｆ１を生成する回路であり、直列に接続された抵抗Ｒ４、ダイオードＤ３及び抵抗Ｒ５を有する。抵抗（第１抵抗）Ｒ４は、一端が電源（第１電源電位）ＨＶＣＣに接続され、他端がダイオードＤ３のアノードに接続されている。

ダイオード（第３ダイオード）Ｄ３は、アノードが抵抗Ｒ４の他端に接続され、カソードが比較器３０のプラス端子及び抵抗Ｒ５の一端に接続されている。抵抗（第２抵抗）Ｒ５は、一端がダイオードＤ３のカソード及び比較器３０のプラス端子に接続され、他端がグラウンド（第２電源電位）ＨＳＧに接続されている。

ダイオードＤ３は、ダイオードＯＲ２２の出力電圧は、（最大電圧値−Ｖｆ）であり、順方向降下電圧Ｖｆに依存することから、順方向降下電圧Ｖｆに応じて、上限基準電圧Ｖｒｅｆ１を補正する。即ち、Ｖｆ＝０とし、上限基準電圧Ｖｒｅｆ１を一定とすると、最大電圧値が同じであっても、ダイオードＯＲ２２の出力電圧はＶｆに応じて変化し、最大電圧値が上限電圧値以上である否かの判定を正確に行うことができないことから、ＶｆによるダイオードＯＲ２２の出力電圧の変動に従って上限基準電圧Ｖｒｅｆ１を補正する。

上限基準値Ｖｒｅｆ１は次式（１）のように算出される。

Ｖｒｅｆ１＝（ＨＶＣＣ−Ｖｆ’）×Ｒ５／（Ｒ４＋Ｒ５） ・・・ （１）
ここで、ＨＶＣＣは電源ＨＶＣＣの電圧、Ｖｆ’はダイオードＤ３の順方向降下電圧である。

ダイオードＤ３及びダイオードＤ１＃Ｕ，Ｄ１＃Ｖ，Ｄ１＃Ｗを同一特性のもの、即ち、同型部品を使用して、ダイオードＤ３の順方向降下電圧Ｖｆ’とダイオードＤ１＃Ｕ，Ｄ１＃Ｖ，Ｄ１＃Ｗの順方向電圧Ｖｆが同じになるようにする。尚、ダイオードＤ２＃Ｕ，Ｄ２＃Ｖ，Ｄ２＃ＷとダイオードＤ３の順方向降下電圧はＶｆで記載する。

図３は上限電圧値及び下限電圧値を説明するための図であり、横軸に相電流、縦軸に相電流検出センサ６＃Ｕ，６＃Ｖ，６＃Ｗの出力電圧である。相電流検出センサ６＃Ｕ，６＃Ｖ，６＃Ｗは、一定電流以上、例えば、正の上限電流値以上になると、最大電圧ＶＭＡＸ、例えば、４．５Ｖを出力し、一定電流以下、例えば、負の下限電流値以下となると、最小電圧ＶＭＩＮ、例えば、０．５Ｖを出力し、電流値が零では、最大電圧ＶＭＡＸと最定電圧ＶＭＩＮの中間電圧、例えば、２．５Ｖを出力するセンサである。

上限電圧値ＶＵ及び下限電圧値ＶＬは、過電流判断上限電流値に対応する相電流検出センサ６＃Ｕ，６＃Ｖ，６＃Ｗの出力電圧及び過電流判断下限電流値に対応する相電流検出センサ６＃Ｕ，６＃Ｖ，６＃Ｗの出力電圧に応じて、最大電圧ＶＭＡＸと最小電圧ＶＭＩＮの間で任意に設定することができる。

Ｖｆは温度依存性があり、温度により変化し、例えば、Ｖｆは０．１〜１Ｖ程度の範囲で変化する。所定の順方向降下電圧Ｖｆ０、例えば、０．６Ｖにおいて、上限基準電圧Ｖｒｅｆ１が（ＶＵ−Ｖｆ０）に等しくなるようにＲ４，Ｒ５の分圧比を設定する。

このように設定することにより、所定の順方向降下電圧Ｖｆ０の下で、Ｖｒｅｆ１が（ＶＵ−Ｖｆ０）に等しくなり、順方向降下電圧Ｖｆの広い範囲に亘って、（ＶＵ−Ｖｆ）とＶｆにおける式（１）に示す上限基準電圧Ｖｒｅｆ１との差が略０となり、最大電圧値が上限電圧値ＶＵ以上であるかを正確に検出することができる。

図４は、順方向降下電圧Ｖｆと上限基準電圧Ｖｒｅｆ１との関係を示す図であり、ＨＶＣＣ＝５Ｖ、ＶＵ＝４．５Ｖとしている。ａはＶｆ＝０としてＶｆによる補正を行わない場合の上限基準電圧を示し、上限基準電圧は４．５Ｖで一定となる。ｂは最大電圧値が上限電圧値４．５Ｖに等しい場合の比較器３０のマイナス端子への入力電圧を示し、入力電圧は（４．５−Ｖｆ）である。ｃは、Ｖｆ＝０．６を基準にして、Ｖｆによる補正を行った式（１）に示す上限基準電圧Ｖｒｅｆ１である。

Ｖｆ＝０．６Ｖの場合は、ｂ，ｃに示すように、上限基準電圧Ｖｒｅｆ１は比較器３０の入力電圧（３．９Ｖ）に等しくなっている。また、Ｖｆ＝０．１０ＶやＶｆ＝１．００Ｖの場合でも、ｂ，ｃに示すように、上限基準電圧Ｖｒｅｆ１と比較器３０の入力電圧の差は０．０６Ｖ程度となり、順方向降下電圧Ｖｆが変化しても、検出精度が悪化することがない。一方、順方向降下電圧Ｖｆによる補正を行わない場合は、ａ，ｂに示すように、順方向降下電圧Ｖｆが大きくなるにつれて、入力電圧と上限基準電圧との差が大きくなり、検出精度が悪化する。

ダイオードＤ１＃Ｕ，Ｄ１＃Ｖ，Ｄ１＃ＷとダイオードＤ３の動作環境を同じにして、順方向降下電圧Ｖｆを等しくすると検出精度がより向上する。

図５はダイオードＤ１＃Ｕ，Ｄ１＃Ｖ，Ｄ１＃ＷとダイオードＤ３の動作環境を同じにするための実装方法を示す図である。図５（ａ）に示すように、ダイオードＤ１＃Ｕ，Ｄ１＃Ｖ，Ｄ１＃Ｗ，Ｄ３は同じパッケージ５０に実装されている。ダイオードＤ１＃Ｕ，Ｄ１＃Ｖ，Ｄ１＃Ｗの入力ピン（アノード）はパターン５２＃Ｕ，５２＃Ｖ，５２＃Ｗにそれぞれ接続されている。ダイオードＤ３の入力ピン（アノード）は、パターン５４により抵抗Ｒ４を通して、電源ＨＶＣＣに接続されている。

ダイオードＤ１＃Ｕ，Ｄ１＃Ｖ，Ｄ１＃Ｗの出力ピン（カソード）は、パターン５６を通して、比較器３０のマイナス端子に接続されている。ダイオードＤ３の出力ピン（カソード）は、パターン５８を通して、抵抗Ｒ５及び比較器３０のプラス端子に接続されている。このように、ダイオードＤ１＃Ｕ，Ｄ１＃Ｖ，Ｄ１＃Ｗ，Ｄ３を同一パッケージに実装することにより、ダイオードＤ１＃Ｕ，Ｄ１＃Ｖ，Ｄ１＃Ｗ，Ｄ３の動作環境が等しくなり、ダイオードＤ１＃Ｕ，Ｄ１＃Ｖ，Ｄ１＃Ｗ，Ｄ３の順方向降下電圧Ｖｆが等しくなる。

図５（ｂ）に示すように、ダイオードＤ１＃Ｕ，Ｄ１＃Ｖはパッケージ６４＃１に実装され、ダイオードＤ１＃Ｗ，Ｄ３はパッケージ６４＃２に実装されている。パッケージ６４＃１，６４＃は導体パターン６０上に実装される。ダイオードＤ１＃Ｕ，Ｄ１＃Ｖ，Ｄ１＃Ｗ，Ｄの入力ピンの接続は図５（ａ）と同じである。

ダイオードＤ１＃Ｕ，Ｄ１＃Ｖ，Ｄ１＃Ｗの出力ピンはパターン６０を通して、比較器３０のマイナス端子に接続されている。ダイオードＤ３の出力ピンの接続は、図５（ａ）と同じである。このように、パッケージ６４＃１，６４＃２を熱伝導性の良好な導体パターン６０上に実装したのでダイオードＤ１＃Ｕ，Ｄ１＃Ｖ，Ｄ１＃Ｗ，Ｄ３の動作環境が等しくなり、ダイオードＤ１＃Ｕ，Ｄ１＃Ｖ，Ｄ１＃Ｖ，Ｄ１＃Ｗ，Ｄ３の順方向降下電圧Ｖｆが等しくなる。

下限基準電圧生成回路２８は、下限基準電圧Ｖｒｅｆ２を生成する回路であり、直列に接続された抵抗Ｒ６、ダイオードＤ４及び抵抗Ｒ７を有する。抵抗（第３抵抗）Ｒ６は一端が電源（第１電源電位）ＨＶＣＣに接続され、他端が比較器３２のマイナス端子及びダイオードＤ４のアノードに接続されている。ダイオード（第４ダイオード）Ｄ４は、アノードが抵抗Ｒ６の他端及び比較器３２のマイナス端子に接続され、カソードが抵抗Ｒ７の一端に接続されている。抵抗（第４抵抗）Ｒ７は、一端はダイオードＤ４のカソードに接続され、他端はグラウンド（第２電源電位）ＨＳＧに接続されている。

ダイオードＤ４は、ダイオードＯＲ２４の出力電圧は（最小電圧値＋Ｖｆ）であり、順方向降下電圧Ｖｆに依存することから、Ｖｆに応じて、下限基準電圧Ｖｒｅｆ２を補正する。即ち、Ｖｆ＝０とし、下限基準電圧Ｖｒｅｆ２を一定とすると、最小電圧値が同じであっても、ダイオードＯＲ２４の出力電圧はＶｆに応じて変化し、最小電圧値が下限電圧値以下である否かの判定を正確に行うことができないことから、ＶｆによるダイオードＯＲ２４の出力電圧の変動に従って下限基準電圧Ｖｒｅｆ２を補正する。

下限基準値Ｖｒｅｆ２は次式（２）のように算出される。

Ｖｒｅｆ２＝（ＨＶＣＣ−Ｖｆ）×Ｒ７／（Ｒ６＋Ｒ７）＋Ｖｆ ・・・ （２）
ＨＶＣＣは電源ＨＶＣＣの電圧、順方向降下電圧ＶｆはダイオードＤ４の順方向降下電圧である。ダイオードＤ４及びダイオードＤ２＃Ｕ，Ｄ２＃Ｖ，Ｄ２＃Ｗを同一特性のもの、即ち、同型部品を使用して、ダイオードＤ４の順方向降下電圧とダイオードＤ２＃Ｕ，Ｄ２＃Ｖ，Ｄ２＃Ｗの順方向電圧が同じになるようにする。

Ｖｆは温度依存性があり、温度により変化し、例えば、順方向降下電圧Ｖｆは０．１〜１Ｖ程度の範囲で変化する。所定の順方向降下電圧Ｖｆ０、例えば、０．６Ｖにおいて、下限基準電圧Ｖｒｅｆ２が（ＶＬ＋Ｖｆ０）に等しくなるようにＲ６，Ｒ７の分圧比を設定する。このように設定することにより、所定の順方向降下電圧Ｖｆ０の下でＶｒｅｆ２が（ＶＬ＋Ｖｆ０）に等しくなり、順方向降下電圧Ｖｆが広い範囲に亘って、（ＶＬ＋Ｖｆ）とＶｆにおける式（２）に示すＶｒｅｆ２との差が略０となり、最小電圧値が下限電圧値ＶＬ以下であるかを正確に検出することができる。

図６は、順方向降下電圧Ｖｆと下限基準電圧Ｖｒｅｆ２との関係を示す図であり、ＨＶＣＣ＝５Ｖ，ＶＬ＝０．５Ｖとしている。ｄはＶｆ＝０としてＶｆによる補正を行わない場合の下限基準電圧を示し、下限基準電圧は０．５Ｖで一定となる。ｅは最小電圧値が下限電圧値０．５Ｖに等しい場合の比較器３２のプラス端子への入力電圧を示し、入力電圧は（０．５＋Ｖｆ）である。ｆは、Ｖｆ＝０．６を基準にして、順方向降下電圧Ｖｆによる補正を行った式（２）に示す下限基準電圧Ｖｒｅｆ２である。

Ｖｆ＝０．６Ｖの場合は、ｅ，ｆに示すように、下限基準電圧Ｖｒｅｆ２は入力電圧（１．１Ｖ）に等しくなっている。また、Ｖｆが０．１０Ｖ，１．００Ｖの場合でも、ｅ，ｆに示すように、下限基準電圧Ｖｒｅｆ２と入力電圧との差は０．０６Ｖ程度となり、順方向降下電圧Ｖｆが変化しても、検出精度が悪化することがない。一方、順方向降下電圧Ｖｆによる補正を行わない場合は、ｄ及びｆに示すように、入力電圧と下限基準電圧との差が大きくなり、検出精度が悪化する。

ダイオードＤ２＃Ｕ，Ｄ２＃Ｖ，Ｄ２＃ＷとダイオードＤ４の動作環境を同じにして、ダイオードＤ２＃Ｕ，Ｄ２＃Ｖ，Ｄ２＃Ｗ，Ｄ４の順方向降下電圧Ｖｆを等しくすると検出精度が向上する。図５（ａ），（ｂ）と同様に、ダイオードＤ２＃Ｕ，Ｄ２＃Ｖ，Ｄ２＃Ｗ，Ｄ４を同一パッケージに収容、あるいはダイオードＤ２＃Ｕ，Ｄ２＃Ｖ，Ｄ２＃Ｗ，Ｄ４が収容された複数のパッケージを同一導体パターン上に実装する。

比較器３０，３２は、プラス端子に入力される電圧がマイナス端子に入力される電圧よりも大きいとき、‘１’を出力し、プラス端子に入力される電圧がマイナス端子に入力される電圧以下であれば、‘０’を出力する。ＡＮＤ回路３４は入力信号のＡＮＤを取って、ラッチ回路３６に出力する。ラッチ回路３６は、リセット端子Ｒに入力されるリセット信号にリセットされて、‘０’を全相停止回路２に出力し、ＡＮＤ回路３４の出力が‘０’であれば、Ｄ端子に入力される‘１’を全相停止回路２に出力し、ＡＮＤ回路３４の出力が‘１’であれば、ラッチする。ラッチ回路３６の出力は全相停止回路２に接続されている。

図７，８は多出力判定方法を示すタイムチャートである。図７は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相電流、最大出力電圧値、最小出力電圧値及び比較器３０の出力を示す。図８は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相電流、最大出力電圧値、最小出力電圧値及び比較器３２の出力を示す。最大出力電圧値Ｖｍａｘは、ダイオードＯＲ２２の出力電圧、即ち、（相電流検出センサ６＃Ｕ，６＃Ｖ，６＃Ｗの出力電圧Ｖ_U，Ｖ_V，Ｖ_Wの最大値−Ｖｆ）である。最小出力電圧値Ｖｍｉｎは、ダイオードＯＲ２４の出力電圧、即ち、（相電流検出センサ６＃Ｕ，６＃Ｖ，６＃Ｗの出力電圧Ｖ_U，Ｖ_V，Ｖ_Wの最小値＋Ｖｆ）である。

例えば、図７中の時刻ｔ０からｔ１の直前までは最大出力電圧値Ｖｍａｘが上限基準電圧Ｖｒｅｆ１よりも小さく、且つ最小出力電圧値Ｖｍｉｎが下限基準電圧Ｖｒｅｆ２よりも大きいので、正常判定される。時刻ｔ１において、Ｕ相電流が過電流判断上限電流値以上であるので、最大出力電圧値Ｖｍａｘが上限基準電圧Ｖｒｅｆ１以上になり、異常判定される。このとき、上限基準電圧Ｖｒｅｆ１がＶｆ補正されているので、正確に異常判定を行うことができる。

また、図８中の時刻ｔ９からｔ１０の直前までは最大出力電圧値Ｖｍａｘが上限基準電圧Ｖｒｅｆ１よりも小さく、且つ最小出力電圧値Ｖｍｉｎが下限基準電圧Ｖｒｅｆ２よりも大きいので、正常判定される。時刻ｔ１０において、Ｖ相電流が過電流判断下限電流値以下であるので、最小出力電圧値Ｖｍｉｎが下限基準電圧Ｖｒｅｆ２以下になり、異常判定される。このとき、下限基準電圧Ｖｒｅｆ２がＶｆ補正されているので、正確に異常判定を行うことができる。

以上説明した本実施形態によれば、ダイオードＯＲにより最大電圧値及び最小電圧値を算出して、比較器により上限基準電圧及び下限基準電圧を比較するので、比較器の数を減らすことができ、コストダウンを図ることができる。また、ダイオードを追加するだけで最大値検出回路及び最小値検出回路を構成できるので、コストダウンを図ることができる。ダイオードＯＲを構成するダイオード並びに上限及び下限基準電圧生成回路のダイオードを同一パッケージ上又はパターン上で熱的に結合させたダイオードを使用することにより温度特性を相殺できる。

本発明の実施形態によるハイブリッド車両の概略構成図である。 本発明の実施形態による多出力判定回路の回路図ある。 上限電圧値及び下限電圧値を説明するための図である。 順方向降下電圧Ｖｆと上限基準電圧Ｖｒｅｆ１との関係を示す図である。 本発明の実施形態によるダイオードの実装を示す図である。 順方向降下電圧Ｖｆと下限基準電圧Ｖｒｅｆ２との関係を示す図である。 本発明の実施形態による多出力判定方法を示すタイムチャートである。 本発明の実施形態による多出力判定方法を示すタイムチャートである。

符号の説明

２２，２４ ダイオードＯＲ
２６ 上限基準電圧生成回路
２８ 下限基準電圧生成回路
３０，３２ 比較器

Claims (7)

1. 複数の入力電圧のいずれか１つの入力電圧が上限電圧値以上であるか又は下限電圧値以下であるかを判定する多出力判定回路であって、
   前記複数の入力電圧の最大値を検出する最大レベル検出回路と、
   前記複数の入力電圧の最小値を検出する最小レベル検出回路と、
   前記最大レベル検出回路の出力と前記上限電圧値に対応する上限基準電圧を比較する第１比較器と、
   前記最小レベル検出回路の出力と前記下限電圧値に対応する下限基準電圧を比較する第２比較器と、
   第１及び第２電源電位の間に、直列に接続された第１抵抗、第３ダイオード及び第２抵抗を有し、前記第３ダイオードのカソードの電圧に基づいて、前記上限基準電圧を生成する上限基準電圧生成回路と、を備え、
   前記最大レベル検出回路は、前記複数の入力電圧をそれぞれアノードに接続するとともに、カソードが共通に接続された複数の第１ダイオードからなる第１ダイオードＯＲで構成され、前記最小レベル検出回路は、前記複数の入力電圧をそれぞれカソードに接続するとともに、アノードが共通に接続された複数の第２ダイオードからなる第２ダイオードＯＲで構成され、
   前記複数の第１ダイオード及び前記第３ダイオードの順方向降下電圧が共に所定電圧であるとき、前記複数の入力電圧の最大値が前記上限電圧値に等しい場合の前記第１ダイオードＯＲの出力電圧と前記上限基準電圧が等しくなるように前記第１及び第２抵抗の分圧比が決定されている多出力判定回路。
2. 前記第１及び第２電源電位の間に、直列に接続された第３抵抗、第４ダイオード及び第４抵抗を有し、前記第４ダイオードのアノードの電圧に基づいて、前記下限基準電圧を生成する下限基準電圧生成回路を更に備えた請求項１記載の多出力判定回路。
3. 前記複数の第１ダイオード及び前記第３ダイオードは同一パッケージに搭載されている請求項１記載の多出力判定回路。
4. 前記複数の第１ダイオード及び前記第３ダイオードは複数のパッケージに搭載され、該複数のパッケージは、基板上に形成された同一の導体パターン上に実装されている請求項１記載の多出力判定回路。
5. 前記複数の第２ダイオード及び前記第４ダイオードの順方向降下電圧が共に所定電圧であるとき、前記複数の入力電圧の最小値が前記下限電圧値に等しい場合の前記第２ダイオードＯＲの出力電圧と前記下限基準電圧とが等しくなるように前記第３及び第４抵抗の分圧比が決定されている請求項２記載の多出力判定回路。
6. 前記複数の第２ダイオード及び前記第４ダイオードは同一パッケージに搭載されている請求項２記載の多出力判定回路。
7. 前記複数の第２ダイオード及び前記第４ダイオードは複数のパッケージに搭載され、該複数のパッケージは、基板上に形成された同一の導体パターン上に実装されている請求項２記載の多出力判定回路。

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