JP5578197B2 - 温度検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の温度検出対象のそれぞれに対応して設けられ、電力が供給されることで前記温度検出対象の温度と相関を有する信号を出力する温度検出素子と、前記温度検出素子の出力信号に基づき、前記温度検出対象の温度を検出する温度検出器と、を備える温度検出装置に関する。

従来、例えば下記特許文献１に見られるように、感温ダイオードによってインバータの温度を検出する温度検出装置が知られている。この装置について説明すると、感温ダイオードの両端のうち一端は定電流電源に接続され、他端は接地されている。そして、感温ダイオードの両端の電位差に基づきインバータの温度を検出する。

特開２００９−１７１３１２号公報

ここで、インバータ内の温度検出箇所が複数となる場合、温度検出箇所に応じた感温ダイオードが温度検出装置に備えられることとなる。こうした構成において、複数の感温ダイオードのそれぞれに対応して定電流電源を備えることとすると、温度検出装置を構成する部品の数が増大する。これにより、温度検出装置の構成が複雑となったり、コストが増大したりすることが懸念される。

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、温度検出装置を構成する部品の数を低減できる新たな温度検出装置を提供することにある。

上記課題を解決すべく、本発明は、複数の温度検出対象（Ｓ＊＃￥；＊＝ｃ，ｕ，ｖ，ｗ：＃＝ｐ，ｎ：￥＝１，２）のそれぞれに対応して設けられ、電力が供給されることで前記温度検出対象の温度と相関を有する信号を出力する温度検出素子（Ｔ＊＃￥）と、前記温度検出素子の出力信号（Ｖｓｄ，Ｖｆ１，Ｖｆ２，Ｉｆ１，Ｉｆ２）に基づき、前記温度検出対象の温度（Ｔａｖｅ，Ｔ１，Ｔ２）を検出する温度検出器（２６，５０，５２）と、を備え、複数の前記温度検出素子は、直列接続、又は互いに並列接続され、複数の前記温度検出素子のそれぞれには、共通の電源（２４，４８）によって電力が供給され、前記温度検出器は、前記出力信号に基づき、複数の前記温度検出対象のうち少なくとも２つの平均温度（Ｔａｖｅ）、又は複数の該温度検出対象のそれぞれの温度（Ｔ１，Ｔ２）を検出することを特徴とする。

上記発明では、複数の温度検出素子が上記態様にて接続されている。そして、温度検出装置の簡素化を図るために上記平均温度を検出する構成を採用し、又は、温度検出対象の温度検出精度を高めるために複数の温度検出対象のそれぞれの温度を検出する構成を採用している。

また、上記発明では、複数の温度検出素子のそれぞれに共通の電源によって電力が供給されている。このため、例えば、複数の温度検出素子のそれぞれに対応して電源が備えられる構成と比較して、温度検出装置を構成する電源などの部品の数を好適に低減することができる。

さらに、上記共通の電源が備えられるため、例えば、複数の温度検出素子のそれぞれに対応して電源が備えられる構成と比較して、電源の個体差に起因した電源の出力電力のばらつきによる温度検出精度の低下を回避することもできる。

第１の実施形態にかかるシステム構成図。 同実施形態にかかる半導体基板の平面図。 同実施形態にかかるパワーカードを示す図。 電圧検出値及び一対のスイッチング素子の平均温度の関係を示す図。 比較技術にかかる半導体基板の平面図。 第２の実施形態にかかる半導体基板の平面図。 第３の実施形態にかかる半導体基板の平面図。 同実施形態にかかるオープン故障検出処理の手順を示す流れ図。 第４の実施形態にかかる半導体基板の平面図。

（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる温度検出装置を車載主機として回転機及び内燃機関を備えるハイブリッド車両に適用した第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の全体構成を示す。

車載主機としてのモータジェネレータ１０は、図示しない駆動輪に連結されている。モータジェネレータ１０は、インバータＩＶ及びコンバータＣＶを介して高電圧バッテリ１２に接続されている。

コンバータＣＶは、コンデンサＣ、一対のスイッチング素子Ｓｃｐ１，Ｓｃｐ２の並列接続体、一対のスイッチング素子Ｓｃｎ１，Ｓｃｎ２の並列接続体及びリアクトルＬを備えている。詳しくは、コンデンサＣには、スイッチング素子Ｓｃｐ１，Ｓｃｐ２及びスイッチング素子Ｓｃｎ１，Ｓｃｎ２の直列接続体が並列接続され、上記直列接続体の接続点と高電圧バッテリ１２の正極とは、リアクトルＬによって接続されている。コンバータＣＶは、スイッチング素子Ｓｃｐ１，Ｓｃｐ２，Ｓｃｎ１，Ｓｃｎ２のオンオフ操作によって、高電圧バッテリ１２の電圧（例えば「２８８Ｖ」）を所定の電圧（例えば「６６６Ｖ」）を上限として昇圧する機能を有する。

一方、インバータＩＶは、一対のスイッチング素子Ｓｕｐ１，Ｓｕｐ２の並列接続体及び一対のスイッチング素子Ｓｕｎ１，Ｓｕｎ２の並列接続体の直列接続体と、一対のスイッチング素子Ｓｖｐ１，Ｓｖｐ２の並列接続体及び一対のスイッチング素子Ｓｖｎ１，Ｓｖｎ２の並列接続体の直列接続体と、一対のスイッチング素子Ｓｗｐ１，Ｓｗｐ２の並列接続体及び一対のスイッチング素子Ｓｗｎ１，Ｓｗｎ２の並列接続体の直列接続体とを備えている。これら各直列接続体の接続点は、モータジェネレータ１０のＵ，Ｖ，Ｗ相にそれぞれ接続されている。

なお、本実施形態では、スイッチング素子Ｓ＊＃￥（＊＝ｃ，ｕ，ｖ，ｗ；＃＝ｐ，ｎ；￥＝１，２）として、電圧制御形のものが用いられており、より具体的には、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）が用いられている。また、これらスイッチング素子Ｓ＊＃￥にはそれぞれ、フリーホイールダイオードＤ＊＃￥が逆並列に接続されている。さらに、図示しないが、スイッチング素子Ｓ＊＃￥付近には、スイッチング素子Ｓ＊＃￥の温度を検出する感温ダイオードが備えられている。感温ダイオードについては、後に詳述する。

また、本実施形態において、コンバータＣＶ及びインバータＩＶを構成するスイッチング素子を一対のスイッチング素子の並列接続体としているのは、コンバータＣＶ及びインバータＩＶの出力電流の最大値を大きくするためである。

制御回路１４は、低電圧バッテリ１６を電源とし、モータジェネレータ１０のトルクをトルク指令値Ｔｒ＊に制御すべく、インバータＩＶやコンバータＣＶを操作する。詳しくは、制御回路１４は、操作信号ｇｃｐ、ｇｃｎを駆動回路ＩＣｃｐ，ＩＣｃｎに出力することで、コンバータＣＶのスイッチング素子Ｓｃｐ￥，Ｓｃｎ￥を操作する。また、制御回路１４は、操作信号ｇｕｐ，ｇｕｎ，ｇｖｐ，ｇｖｎ，ｇｗｐ，ｇｗｎを駆動回路ＩＣｕｐ，ＩＣｕｎ，ＩＣｖｐ，ＩＣｖｎ，ＩＣｗｐ，ＩＣｗｎに出力することで、インバータＩＶのスイッチング素子Ｓｕｐ￥，Ｓｕｎ￥，Ｓｖｐ￥，Ｓｖｎ￥，Ｓｗｐ￥，Ｓｗｎ￥を操作する。ここで、高電位側の操作信号ｇ＊ｐと、対応する低電位側の操作信号ｇ＊ｎとは、互いに相補的な信号となっている。換言すれば、高電位側のスイッチング素子Ｓ＊ｐ￥と、対応する低電位側のスイッチング素子Ｓ＊ｎ￥とは、交互にオン状態とされる。

なお、一対のスイッチング素子Ｓ＊＃１，Ｓ＊＃２が共通の操作信号ｇ＊＃でオンオフ操作可能なのは、これらスイッチング素子Ｓ＊＃１，Ｓ＊＃２のエミッタ同士が短絡されているためである。また、上記トルク指令値Ｔｒ＊は、例えば、車両の制御を統括する上位の制御装置から入力される。

インターフェース１８は、高電圧バッテリ１２を備える高電圧システムと低電圧バッテリ１６を備える低電圧システムとの間を電気的に絶縁しつつ、これらの間の信号の授受を行うための機器である。本実施形態では、インターフェース１８として、光絶縁素子（フォトカプラ）が用いられている。ちなみに、本実施形態において、高電圧システムが第１の領域に相当し、低電圧システムが第２の領域に相当する。

次に、図２を用いて、インバータＩＶ及びコンバータＣＶが接続される基板（半導体基板２０）について説明する。詳しくは、図２は、半導体基板２０の板面の正面視における部品配置を示す図である。なお、図２では、インバータＩＶ及びコンバータＣＶが備えるスイッチング素子Ｓ＊＃￥のうち特定の一対のスイッチング素子Ｓ＊＃１，Ｓ＊＃２に対応した温度検出に関わる部品配置を示しており、スイッチング素子Ｓ＊＃１，Ｓ＊＃２をオンオフ操作するための部品の記載を省略している。また、本実施形態では、以降、スイッチング素子Ｓ＊＃１を第１のスイッチング素子と称し、スイッチング素子Ｓ＊＃２を第２のスイッチング素子と称することとする。

図示される半導体基板２０は、その板面の正面視において矩形状（例えば長方形状）をなしており、制御回路１４が搭載される低電圧システムと、インバータＩＶやコンバータＣＶに接続される高電圧システムとの双方を有する。ここで、基本的には、図中、半導体基板２０のうち一方の領域が低電圧システムであり、他方の領域が高電圧システムである。ただし、高電圧システム内には、インターフェース１８としてのフォトカプラのように、低電圧システムと高電圧システムとの双方を構成する部品も混在している。

第１のスイッチング素子Ｓ＊＃１及び第２のスイッチング素子Ｓ＊＃２は、図３に示すように、半導体基板２０の裏面（図２に示された面の裏面）側から半導体基板２０に差し込まれて接続されている。ここで、スイッチング素子Ｓ＊＃￥（＊＝ｃ，ｕ，ｖ，ｗ；＃＝ｐ，ｎ；￥＝１，２）は、フリーホイールダイオードＤ＊＃￥及び感温ダイオードＴ＊＃￥とともにパワーカードＰＷＣに収納されることでパッケージ化されている。なお、図中、感温ダイオードＴ＊＃￥として、複数（３つ）の感温ダイオードの直列接続体を示しているが、これに限らず、単一の感温ダイオードであってもよい。また、本実施形態では、以降、第１のスイッチング素子Ｓ＊＃１に対応する感温ダイオードＴ＊＃１を第１の感温ダイオードと称し、第２のスイッチング素子Ｓ＊＃２に対応する感温ダイオードＴ＊＃２を第２の感温ダイオードと称することとする。

パワーカードＰＷＣは、開閉制御端子（ゲートＧ）、ケルビンエミッタ電極ＫＥ、センス端子ＳＥ、感温ダイオードＴ＊＃￥のアノードＡ及びカソードＫの各端子が、半導体基板２０の取付部に挿入され接続されている。ここで、ケルビンエミッタ電極ＫＥとは、スイッチング素子Ｓ＊＃￥のエミッタと同電位の電極であり、センス端子ＳＥとは、スイッチング素子Ｓ＊＃￥を流れる電流と相関を有する微小電流を出力するための端子である。

先の図２の説明に戻り、高電圧システムには、一対のパワーカードＰＷＣに対応した一対の取付部（以下、第１の取付部ｓｋｔ１、第２の取付部ｓｋｔ２）と、上記駆動回路ＩＣ＊＃とが備えられている。本実施形態において、第１の取付部ｓｋｔ１及び第２の取付部ｓｋｔ２のそれぞれには、カソードＫ、アノードＡ、ゲートＧ、センス端子ＳＥ及びケルビンエミッタ電極ＫＥの順で一直線上に並ぶようにこれら端子等を取り付けるためのスルーホールが形成されている。第１の取付部ｓｋｔ１及び第２の取付部ｓｋｔ２は、半導体基板２０の板面の正面視において、長方形状をなしており、互いの長辺が平行となるように隣接して備えられている。

駆動回路ＩＣ＊＃は、１チップ化された半導体集積回路であり、端子電圧ＶＨを有する定電圧電源２２、定電流電源２４、温度検出器としての電圧検出回路２６、及びパルス信号出力回路２８を備えている。

定電圧電源２２を電力供給源とする定電流電源２４は、その出力側が電圧検出回路２６に接続されるとともに、半導体基板２０に形成された配線パターン３０ａを介して第１の取付部ｓｋｔ１のアノードＡに接続されている。第１の取付部ｓｋｔ１のカソードＫは、配線パターン３０ｂを介して第２の取付部ｓｋｔ２のアノードＡに接続され、第２の取付部ｓｋｔ２のカソードＫは、配線パターン３０ｃを介して電圧検出回路２６及び高電圧システム側の接地部位に接続されている。配線パターン３０ｃと、配線パターン３０ａ，３０ｂとは、半導体基板２０の板面の正面視において、互いに並行するように形成されている。

電圧検出回路２６は、出力信号検出用の配線パターンとしての配線パターン３０ａ及び配線パターン３０ｃを介して、第１の感温ダイオードＴ＊＃１及び第２の感温ダイオードＴ＊＃２の直列接続体の両端の電位差Ｖｓｄを検出する。すなわち、電圧検出回路２６は、接地電位に対する定電流電源２４の出力側の電位を検出する。この電位差Ｖｓｄは、第１の感温ダイオードＴ＊＃１及び第２の感温ダイオードＴ＊＃２のそれぞれにおける電圧降下量の和であり、第１のスイッチング素子Ｓ＊＃１及び第２のスイッチング素子Ｓ＊＃２の平均温度Ｔａｖｅ（第１のスイッチング素子Ｓ＊＃１の温度及び第２のスイッチング素子Ｓ＊＃２の温度の加算値を「２」で除算した値）と負の相関を有する（図４参照）。

電圧検出回路２６によって検出された上記電位差Ｖｓｄは、パルス信号出力回路２８に出力される。パルス信号出力回路２８は、上記電位差Ｖｓｄと相関を有する信号を出力する。本実施形態において、パルス信号出力回路２８は、上記相関を有する信号として上記電位差Ｖｓｄに応じた時比率信号を出力する。ここでは、具体的には例えば、上記電位差Ｖｓｄが小さいほど時比率が小さい時比率信号を出力すればよい。

パルス信号出力回路２８の出力側は、定電圧電源３２及びインターフェース１８としてのフォトカプラの１次側（フォトダイオード１８ａ）の接続点に接続されている。フォトダイオード１８ａの両端のうち定電圧電源３２と反対側は接地部位に接続されている。

一方、フォトカプラの２次側（フォトトランジスタ１８ｂ）のコレクタは、抵抗体３４を介して定電圧電源３６に接続され、エミッタは低電圧システム側の接地部位に接続されている。ちなみに、本実施形態では、抵抗体３４及びフォトトランジスタ１８ｂの接続点の電位を温度検出信号ＳｉｇＴと称すこととする。

こうした構成によれば、パルス信号出力回路２８の出力信号の論理が「Ｌ」となる場合、定電圧電源３２からフォトダイオード１８ａへと流れる電流が減少することで、フォトダイオード１８ａがオフ状態とされる。このため、フォトトランジスタ１８ｂがオフ状態とされ、抵抗体３４及びフォトトランジスタ１８ｂの接続点の電位が上昇する。これにより、温度検出信号ＳｉｇＴの論理が「Ｈ」とされる。一方、パルス信号出力回路２８の出力信号の論理が「Ｈ」となる場合、フォトダイオード１８ａがオン状態とされる。このため、フォトトランジスタ１８ｂがオン状態に切り替えられ、抵抗体３４及びフォトトランジスタ１８ｂの接続点の電位が接地電位まで下降する。これにより、温度検出信号ＳｉｇＴの論理が「Ｌ」とされる。

制御回路１４は、温度検出信号ＳｉｇＴに基づき上記平均温度Ｔａｖｅを算出する。そして、制御回路１４は、平均温度Ｔａｖｅが閾値温度を超えたと判断した場合、トルク指令値Ｔｒ＊を低下させるパワーセーブ処理を行う。この処理によれば、スイッチング素子Ｓ＊＃￥の駆動を制限してコレクタ電流を制限し、スイッチング素子Ｓ＊＃￥の過熱を回避することができる。

ちなみに、インターフェース１８を介して制御回路１４に上記平均温度Ｔａｖｅに関する情報を伝達する構成は、実際には、コンバータＣＶ及びインバータＩＶが備える一対のスイッチング素子Ｓ＊＃１，Ｓ＊＃２の複数組のうちいずれか１組のみに対応して備えられている。具体的には、上記複数組のうちスイッチング素子の温度が最も高くなると想定される組に対応して備えられている。これにより、上記複数組のそれぞれに対応してフォトカプラ等が備えられる構成と比較して、フォトカプラ等の部品の数の低減を図ることができる。なお、コンバータＣＶ及びインバータＩＶが備えるスイッチング素子Ｓ＊＃￥のそれぞれの温度が相違するのは、スイッチング素子Ｓ＊＃￥を冷却するための冷却流体の流通経路やスイッチング素子Ｓ＊＃￥の配置位置がスイッチング素子の温度に影響を及ぼすことに起因する。

ここで、配線パターン３０ａ〜３０ｃを介した定電流電源２４、第１の感温ダイオードＴ＊＃１及び第２の感温ダイオードＴ＊＃２の接続手法と、半導体基板２０における配線パターン３０ａ〜３０ｃの配置手法とが、本実施形態にかかる特徴的構成である。以下、これら特徴について、本発明者らが当初想定した技術（以下、比較技術）と対比して説明する。

まず、図５に、上記比較技術にかかる半導体基板２０の平面図を示す。なお、図５において、先の図２に示した部材等と同一の部材等については、便宜上、同一の符号を付しているものもある。また、図５では、パルス信号出力回路２８や低電圧システム側の図示を省略している。

図示されるように、半導体基板２０の駆動回路ＩＣ＊＃は、一対の定電圧電源４０ａ，４０ｂ、一対の定電流電源４２ａ，４２ｂ、及び一対の電圧検出回路４４ａ，４４ｂを備えている。定電圧電源４０ａを電力供給源とする定電流電源４２ａは、その出力側が電圧検出回路４４ａに接続されるとともに、配線パターン４６ａを介して第１の取付部ｓｋｔ１のアノードＡに接続されている。第１の取付部ｓｋｔ１のカソードＫは、配線パターン４６ｂを介して電圧検出回路４４ａ及び高電圧システム側の接地部位に接続されている。これら配線パターン４６ａ，４６ｂは、半導体基板２０の板面の正面視において、互いに並行するように形成されている。

一方、定電圧電源４０ｂを電力供給源とする定電流電源４２ｂは、その出力側が電圧検出回路４４ｂに接続されるとともに、配線パターン４６ｃを介して第２の取付部ｓｋｔ２のアノードＡに接続されている。第２の取付部ｓｋｔ２のカソードＫは、配線パターン４６ｄを介して電圧検出回路４４ｂ及び接地部位に接続されている。これら配線パターン４６ｃ，４６ｄは、半導体基板２０の板面の正面視において、互いに並行するように形成されている。

電圧検出回路４４ａは、第１の感温ダイオードＴ＊＃１の両端の電位差を検出し、電圧検出回路４４ｂは、第２の感温ダイオードＴ＊＃２の両端の電位差を検出する。

続いて、本実施形態にかかる特徴的構成について説明する。

先の図２に示したように、本実施形態では、定電流電源２４及び感温ダイオードＴ＊＃１，Ｔ＊＃２を備える１つの閉ループ回路を形成させるため、定電流電源及び電圧検出回路等の部品の数を低減でき、回路構成の複雑化及びモータジェネレータ１０の制御システムのコストの増大を回避することができる。

これに対し、図５に示した比較技術では、感温ダイオードＴ＊＃１，Ｔ＊＃２のそれぞれに対応した定電流電源４２ａ，４２ｂ及び電圧検出回路４４ａ，４４ｂ等を備えることとなる。このため、回路構成が複雑となったり、モータジェネレータ１０の制御システムのコストが増大したりする懸念がある。

また、先の図２に示したように、本実施形態では、配線パターン３０ａ，３０ｂと、配線パターン３０ｃとは、互いに並行するように半導体基板２０に形成されている。特に、本実施形態では、これら配線パターン３０ａ〜３０ｃは、これら配線パターンが半導体基板２０の一方に集まるように形成されている。このため、例えば、配線パターン３０ａ，３０ｃからノイズが混入する場合であっても、このノイズが第１の感温ダイオードＴ＊＃１及び第２の感温ダイオードＴ＊＃２の直列接続体の両端のそれぞれから電圧検出回路２６へと向かって伝播するコモンモードノイズとなる。したがって、ノイズの混入が上記電位差Ｖｓｄに基づく上記平均温度Ｔａｖｅの検出精度に及ぼす影響を小さくすることができる。

これに対し、先の図５に示した上記比較技術では、第１の取付部ｓｋｔ１に対応する配線パターン４６ａ，４６ｂ同士と、第２の取付部ｓｋｔ２に対応する配線パターン４６ｃ，４６ｄ同士との離間度合いが大きくなっている箇所がある。このため、スイッチング素子の温度検出精度が低下するおそれがある。具体的には、例えば、配線パターン４６ａ，４６ｂのみからノイズが混入する場合、接地部位につながる配線パターン４６ｂ側から配線パターン４６ｄ側へとノイズが伝播し、配線パターン４６ｃ，４６ｄを介した第２のスイッチング素子Ｓ＊＃２の温度検出精度が低下するおそれがある。

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）第１の感温ダイオードＴ＊＃１及び第２の感温ダイオードＴ＊＃２を直列接続し、これら感温ダイオードの直列接続体に定電流電源２４によって電流を供給した。そして、上記直列接続体の両端の電位差Ｖｓｄを電圧検出回路２６によって検出することで第１のスイッチング素子Ｓ＊＃１及び第２のスイッチング素子Ｓ＊＃２の平均温度Ｔａｖｅを検出した。このため、例えば、これら感温ダイオードＴ＊＃１，Ｔ＊＃２のそれぞれに対応して定電流電源等が備えられる構成と比較して、スイッチング素子の温度を検出するための部品の数を低減することができる。

また、上記平均温度Ｔａｖｅを検出し、これを制御回路１４に伝達する構成とした、このため、例えば、第１のスイッチング素子Ｓ＊＃１及び第２のスイッチング素子Ｓ＊＃２のそれぞれの温度を、これらスイッチング素子のそれぞれに対応したフォトカプラを介して制御回路１４に伝達する構成と比較して、フォトカプラ等の部品の数を低減することができる。こうした構成によれば、モータジェネレータ１０の制御システムのコストを好適に低減することができる。

さらに、第１の感温ダイオードＴ＊＃１及び第２の感温ダイオードＴ＊＃２のそれぞれに共通の定電流電源２４によって電流を供給した。このため、例えば、感温ダイオードＴ＊＃￥のそれぞれに対応して定電流電源等が備えられる構成と比較して、定電流電源の個体差に起因した定電流電源の出力電流のばらつきによるスイッチング素子の温度検出精度の低下を回避することもできる。

（２）半導体基板２０の板面の正面視において、配線パターン３０ａ，３０ｂと、配線パターン３０ｃとが並行するようにこれら配線パターンを形成させ、また、これら配線パターン３０ａ〜３０ｃを一方に集めるようにこれら配線パターン３０ａ〜３０ｃを形成させた。このため、上記平均温度Ｔａｖｅの検出に関して、ノイズに対する耐性を高めることができる。

（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。

本実施形態では、第１のスイッチング素子Ｓ＊＃１及び第２のスイッチング素子Ｓ＊＃２の平均温度Ｔａｖｅを検出する構成に代えて、これらスイッチング素子Ｓ＊＃１，Ｓ＊＃２のそれぞれの温度Ｔ１，Ｔ２を検出する構成を採用する。

図６に、本実施形態にかかる半導体基板２０を示す。なお、図６において、先の図２に示した部材等と同一の部材等については、便宜上、同一の符号を付している。

図示されるように、第１の取付部ｓｋｔ１のカソードＫは、配線パターン３０ｄを介して電圧検出回路２６に接続されている。ここで、配線パターン３０ｂ，３０ｄ、配線パターン３０ａ及び配線パターン３０ｃは、半導体基板２０の板面の正面視において、互いに並行するように形成されている。特に、これら配線パターン３０ａ〜３０ｄは、これら配線パターンが半導体基板２０の一方に集まるように形成されている。これは、上記第１の実施形態で説明したように、ノイズに対する耐性を高めるためである。

電圧検出回路２６は、配線パターン３０ａ，３０ｄを介して第１の感温ダイオードＴ＊＃１の両端の電位差（以下、第１の電位差Ｖｆ１）を検出し、また、配線パターン３０ｂ，３０ｃ，３０ｄを介して第２の感温ダイオードＴ＊＃２の両端の電位差（以下、第２の電位差Ｖｆ２）を検出する。第１の電位差Ｖｆ１は、第１のスイッチング素子Ｓ＊＃１の温度Ｔ１と負の相関を有し、第２の電位差Ｖｆ２は、第２のスイッチング素子Ｓ＊＃２の温度Ｔ２と負の相関を有する。

パルス信号出力回路２８は、第１の電位差Ｖｆ１や第２の電位差Ｖｆ２と相関を有する信号を出力する。ここで、本実施形態において、パルス信号出力回路２８は、これら一対の電位差Ｖｆ１，Ｖｆ２を時分割処理によって低電圧システムの制御回路１４に伝達する。これにより、一組の電圧検出回路２６及びパルス信号出力回路２８によって第１のスイッチング素子Ｓ＊＃１及び第２のスイッチング素子Ｓ＊＃２のそれぞれの温度情報を制御回路１４に伝達することが可能となる。

制御回路１４は、時分割処理によって伝達された温度検出信号ＳｉｇＴに基づき、第１のスイッチング素子Ｓ＊＃１の温度Ｔ１と、第２のスイッチング素子Ｓ＊＃２の温度Ｔ２とを算出する。

以上説明した本実施形態によれば、第１のスイッチング素子Ｓ＊＃１及び第２のスイッチング素子Ｓ＊＃２のそれぞれの温度Ｔ１，Ｔ２を検出することができる。このため、スイッチング素子の温度検出精度を高めることができる。

（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。

本実施形態では、第１の感温ダイオードＴ＊＃１及び第２の感温ダイオードＴ＊＃２の直列接続体のオープン故障を検出するオープン故障検出処理を行う。そして、上記オープン故障が検出された場合、オープン故障の検出箇所を短絡する処理を行う。

図７に、本実施形態にかかる半導体基板２０を示す。なお、図７において、先の図６に示した部材等と同一の部材等については、便宜上、同一の符号を付している。

図示されるように、駆動回路ＩＣ＊＃（＊＝ｃ，ｕ，ｖ，ｗ：＃＝ｐ，ｎ）には、配線パターン３０ａ及び配線パターン３０ｄの間を電気的に接続又は遮断すべく開閉操作される第１のスイッチＳＷ１と、配線パターン３０ｄ及び配線パターン３０ｃの間を電気的に接続又は遮断すべく開閉操作される第２のスイッチＳＷ２とが備えられている。第１のスイッチＳＷ１及び第２のスイッチＳＷ２は、電圧検出回路２６によって開閉操作される。なお、第１のスイッチＳＷ１及び第２のスイッチＳＷ２は、基本的には開操作されている。

次に、図８に、電圧検出回路２６によって実行される上記オープン故障検出処理の手順を示す。なお、本実施形態にかかる電圧検出回路２６は、ハードウェアであるため、図８に示す処理は、実際にはロジック回路によって実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ１０において第１の電位差Ｖｆ１が定電圧電源２２の端子電圧ＶＨと同じであるか否かを判断する。この処理は、第１の感温ダイオードＴ＊＃１にオープン故障が生じているか否かを判断するための処理である。

ステップＳ１０において肯定判断された場合には、第１の感温ダイオードＴ＊＃１にオープン故障が生じている旨判断し、ステップＳ１２に進む。ステップＳ１２では、第１のスイッチＳＷ１を閉操作する。これにより、オープン故障が検出された第１の感温ダイオードＴ＊＃１の両端が短絡されることとなる。

一方、上記ステップＳ１０において否定判断された場合には、ステップＳ１４に進み、第２の電位差Ｖｆ２が定電圧電源２２の端子電圧ＶＨと同じであるか否かを判断する。この処理は、第２の感温ダイオードＴ＊＃２にオープン故障が生じているか否かを判断するための処理である。

ステップＳ１４において肯定判断された場合には、第２の感温ダイオードＴ＊＃２にオープン故障が生じている旨判断し、ステップＳ１６に進む。ステップＳ１６では、第２のスイッチＳＷ２を閉操作する。これにより、オープン故障が検出された第２の感温ダイオードＴ＊＃２の両端が短絡されることとなる。

なお、上記ステップＳ１４において否定判断された場合や、ステップＳ１２、Ｓ１６の処理が完了した場合には、この一連の処理を一旦終了する。

ちなみに、本実施形態では、上記オープン故障が検出された場合、その旨をインターフェース１８を介して制御回路１４に伝達させる処理が行われる。

以上説明した本実施形態によれば、第１の感温ダイオードＴ＊＃１及び第２の感温ダイオードＴ＊＃２の直列接続体のオープン故障が検出された場合、第１のスイッチＳＷ１又は第２のスイッチＳＷ２の操作によって上記オープン故障箇所を短絡させた。このため、オープン故障が生じていない感温ダイオードによってスイッチング素子の温度検出を極力継続させることができ、車両の退避走行を極力継続させることなどができる。

（第４の実施形態）
以下、第４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。

本実施形態では、第１の感温ダイオードＴ＊＃１及び第２の感温ダイオードＴ＊＃２を直列接続する構成に代えて、これら感温ダイオードＴ＊＃１，Ｔ＊＃２を互いに並列接続する構成を採用する。

図９に、本実施形態にかかる半導体基板２０を示す。なお、図９において、先の図６に示した部材等と同一の部材等については、便宜上、同一の符号を付している。

図示されるように、駆動回路ＩＣ＊＃（＊＝ｃ，ｕ，ｖ，ｗ：＃＝ｐ，ｎ）には、上記パルス信号出力回路２８に加えて、電源４８、温度検出器としての第１の電流検出器５０及び第２の電流検出器５２が備えられている。電源４８の正極側は、配線パターン３０ａを介して第１の取付部ｓｋｔ１のアノードＡに接続され、第１の取付部ｓｋｔ１のカソードＫは、配線パターン３０ｄ及び第１の電流検出器５０を介して電源４８の負極側に接続されている。なお、電源４８の負極側は、高電圧システム側の接地部位に接続されている。

一方、第１の取付部ｓｋｔ１のアノードＡは、配線パターン３０ｅを介して第２の取付部ｓｋｔ２のアノードＡに接続され、第２の取付部ｓｋｔ２のカソードＫは、配線パターン３０ｃ及び第２の電流検出器５２を介して電源４８の負極側に接続されている。

ちなみに、本実施形態において、第１の電流検出器５０及び第２の電流検出器５２のそれぞれにおける電圧低下量は、第１の感温ダイオードＴ＊＃１及び第２の感温ダイオードＴ＊＃２のそれぞれにおける電圧降下量と比較して非常に小さいものとする。

こうした構成において、第１のスイッチング素子Ｓ＊＃１の温度Ｔ１と、第１の電流検出器５０によって検出される電流Ｉｆ１とは正の相関を有することとなる。また、第２のスイッチング素子Ｓ＊＃２の温度Ｔ２と、第２の電流検出器５２によって検出される電流Ｉｆ２とは正の相関を有することとなる。なお、第１の電流検出器５０によって検出された電流及び第２の電流検出器５２によって検出された電流のそれぞれは、パルス信号出力回路２８に入力される。

パルス信号出力回路２８は、第１の電流検出器５０及び第２の電流検出器５２から入力される信号に基づき、上述した時分割処理によって第１のスイッチング素子Ｓ＊＃１及び第２のスイッチング素子Ｓ＊＃２の温度情報を制御回路１４側に伝達する。

以上説明した構成によっても、上記第１，第２の実施形態で説明した効果のうちノイズに対する耐性以外の効果を得ることができる。

（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。

・パルス信号出力回路２８及びインターフェース１８を用いた温度情報の伝達手法としては、例えば、上記特許文献１に記載された手法であってもよい。

・上記第１，第２の実施形態において、インターフェース１８を介して制御回路１４に温度情報を伝達する構成を、コンバータＣＶ及びインバータＩＶが備える一対のスイッチング素子Ｓ＊＃１，Ｓ＊＃２の複数組のうち２組以上に対応して備えてもよい。

・第１の領域及び第２の領域としては、上記第１の実施形態に例示したものに限らない。例えば、低電圧システムにおける何らかの温度検出値を低電圧システム側から高電圧システム側へと伝達する必要があるなら、低電圧システムを第１の領域とし、高電圧システムを第２の領域としてもよい。

・上記第４の実施形態において、第１の電流検出器５０及び第２の電流検出器５２を除去し、電源４８の負極側直近に単一の電流検出器を備える構成を採用してもよい。この場合、この電流検出器によって第１のスイッチング素子Ｓ＊＃１及び第２のスイッチング素子Ｓ＊＃２の平均温度Ｔａｖｅを検出することができる。

・温度検出素子としては、感温ダイオードに限らず、例えば抵抗体（測温抵抗体）であってもよい。この場合、温度検出の具体的な構成として、例えば、感温ダイオードに代えて複数の抵抗体を直列接続し、この直列接続体に定電流電源によって電流を供給する構成を採用すればよい（先の図２参照）。こうした構成を採用する場合であっても、測温抵抗体の直列接続体の両端の電位差Ｖ１に基づき、第１のスイッチング素子Ｓ＊＃１及び第２のスイッチング素子Ｓ＊＃２の平均温度Ｔａｖｅを検出することができる。なお、ここでは、スイッチング素子の温度が高くなるほど、抵抗体における電圧降下量が大きくなることから、上記平均温度Ｔａｖｅが高くなるほど、上記電位差Ｖ１が大きくなる傾向にある。

また、抵抗体を用いる場合の温度検出の具体的な構成として、例えば、感温ダイオードに代えて複数の抵抗体の互いに並列接続し、この並列接続体に共通の定電圧電源によって電圧を印加する構成を採用してもよい（先の図９参照）。

・インターフェース１８としては、光絶縁素子を備えるものに限らず、例えば、磁気絶縁素子（例えばパルストランス）を備えるものであってもよい。

・複数の温度検出対象としては、上記第１の実施形態に例示したものに限らず、例えば、低電位側のスイッチング素子Ｓ＊ｎ￥のうち少なくとも２つ以上の並列接続体であってもよい。

・温度検出対象となるスイッチング素子としては、ＩＧＢＴに限らず、例えばＭＯＳＦＥＴであってもよい。

また、温度検出対象としては、互いに並列接続された一対のスイッチング素子Ｓ＊＃１，Ｓ＊＃２に限らない。例えば、互いに並列接続された３つ以上のスイッチング素子であってもよい。ここで、例えば、３つのスイッチング素子の並列接続体とする場合、これらスイッチング素子のうち一対については平均温度Ｔａｖｅを検出し、残余については個別の温度を検出する構成を採用してもよい。こうした構成は、例えば、これらスイッチング素子のうち１つについて要求される温度検出精度が残余と比較して高い場合に適用すればよい。

また、温度検出対象としては、互いに並列接続された複数のスイッチング素子に限らず、単一のスイッチング素子であってもよい。この場合、複数の温度検出対象を、例えば、上述したように、低電位側のスイッチング素子Ｓ＊ｎ￥のうち少なくとも２つ以上とすればよい。

さらに、温度検出対象としては、インバータＩＶ及びコンバータＣＶに備えられるスイッチング素子Ｓ＊＃￥に限らず、また、インバータＩＶ及びコンバータＣＶ等の電力変換回路に備えられるものに限らない。

２４…定電流電源、２６…電圧検出回路、Ｓ＊＃￥（＊＝ｃ，ｕ，ｖ，ｗ：＃＝ｐ，ｎ：￥＝１，２）…スイッチング素子、Ｔ＊＃￥…感温ダイオード。

Claims (7)

1. 互いに並列接続された複数の高電位側のスイッチング素子（Ｓ＊ｐ￥；＊＝ｃ，ｕ，ｖ，ｗ：￥＝１，２）の組と、互いに並列接続された複数の低電位側のスイッチング素子（Ｓ＊ｎ￥）の組との直列接続体を複数有し、複数の前記直列接続体が互いに並列接続されて構成された電力変換回路に適用され、
   前記電力変換回路を構成する複数の前記スイッチング素子のそれぞれに対応して個別に設けられ、電力が供給されることで前記スイッチング素子の温度と相関を有する信号を出力する温度検出素子（Ｔ＊＃￥）と、
   前記組ごとに設けられ、前記組を構成する前記スイッチング素子のそれぞれに対応する前記温度検出素子の出力信号（Ｖｓｄ，Ｖｆ１，Ｖｆ２，Ｉｆ１，Ｉｆ２）に基づき、前記組を構成する前記スイッチング素子の温度（Ｔａｖｅ，Ｔ１，Ｔ２）を検出する温度検出器（２６，５０，５２）と、
   前記組ごとに設けられ、前記組を構成する前記スイッチング素子のそれぞれに対応する前記温度検出素子のそれぞれに電力を供給する共通の電源（２４，４８）と、
   を備え、
   前記組を構成する前記スイッチング素子のそれぞれに対応する前記温度検出素子は、直列接続、又は互いに並列接続され、
   前記温度検出器は、前記出力信号に基づき、互いに並列接続された複数の前記スイッチング素子のうち少なくとも２つの平均温度（Ｔａｖｅ）、又は互いに並列接続された複数の該スイッチング素子のそれぞれの温度（Ｔ１，Ｔ２）を検出することを特徴とする温度検出装置。
2. 前記組を構成する前記スイッチング素子のそれぞれは、共通の操作信号でオンオフ操作され、
   前記組を構成する前記スイッチング素子のそれぞれに対応する前記温度検出素子は、直列接続され、
   前記電源は、前記組を構成する前記スイッチング素子のそれぞれに対応する前記温度検出素子の直列接続体の一端に接続された定電流電源（２４）であり、
   前記温度検出器は、前記温度検出素子の直列接続体の両端の電位差（Ｖｓｄ）に基づき、互いに並列接続された複数の前記スイッチング素子の平均温度（Ｔａｖｅ）を検出することを特徴とする請求項１記載の温度検出装置。
3. 前記組を構成する前記スイッチング素子のそれぞれに対応する前記温度検出素子は、直列接続され、
   前記電源は、前記組を構成する前記スイッチング素子のそれぞれに対応する前記温度検出素子の直列接続体の一端に接続された定電流電源（２４）であり、
   前記温度検出器は、複数の前記温度検出素子のそれぞれの両端の電位差（Ｖｆ１，Ｖｆ２）に基づき、互いに並列接続された複数の前記スイッチング素子のそれぞれの温度（Ｔ１，Ｔ２）を検出することを特徴とする請求項１記載の温度検出装置。
4. 複数の前記温度検出素子と前記温度検出器とは、基板（２０）に備えられ、
   前記温度検出素子の直列接続体のうち少なくとも両端のそれぞれと、前記温度検出器とは、前記基板に形成されてかつ前記温度検出素子の出力信号検出用の配線パターン（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ）を介して接続され、
   複数の前記配線パターンは、前記基板の板面の正面視において、互いに並行するように形成されてなることを特徴とする請求項２又は３記載の温度検出装置。
5. 前記組を構成する前記スイッチング素子のそれぞれに対応する前記温度検出素子の直列接続体のオープン故障を検出する故障検出手段と、
   前記故障検出手段によって前記オープン故障が検出されたことに基づき、前記オープン故障の検出箇所を短絡する短絡手段（ＳＷ１，ＳＷ２）と、
   を更に備えることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の温度検出装置。
6. 前記温度検出素子は、感温ダイオードであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の温度検出装置。
7. 前記スイッチング素子、前記温度検出素子及び前記温度検出器が備えられる第１の領域とは電気的に絶縁された第２の領域へと前記温度検出器によって検出された温度に関する情報を伝達する伝達手段（１８）を更に備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の温度検出装置。

Images