JP6664017B1 - 温度検出装置、異常検出装置及び電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
Description
ただし、上記特許文献1の制御回路は、上記複数箇所のうち、どの箇所の温度が読み出されているか不明であり、温度異常の箇所が特定できない。
本実施形態では、スイッチング素子QH1及びスイッチング素子QH2は、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor;絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)である場合について説明するが、本発明はこれに限定されず、例えば、FET(Field Effective Transistor;電界効果トランジスタ)等であってもよい。
本実施形態では、スイッチング素子QL1、スイッチング素子QL2及びスイッチング素子QL3は、IGBTである場合について説明するが、本発明はこれに限定されず、例えば、FET等であってもよい。
本実施形態では、複数の温度センサ7とは、温度センサ7a(第1の温度センサ)及び温度センサ7b(第2の温度センサ)である。
なお、温度センサ7a及びスイッチング素子QH1は、第1のスイッチングモジュールを構成する。温度センサ7b及びスイッチング素子QH2は、第2のスイッチングモジュールを構成する。
制御部10は、ゲート駆動部6を制御することで、昇圧コンバータ3及びインバータ5の駆動を制御する。また、制御部10は、温度検出回路8からの出力(パルス信号)に基づいて、温度検出装置11の異常を検出する。
本実施形態に係る異常検出装置12は、温度検出装置11及び制御部10を備える。温度検出装置11は、複数の温度センサ7及び温度検出回路8を備える。
次に、本実施形態に係る温度検出回路8の概略構成について図2を用いて説明する。
定電流源13aは、一端が電源に接続され、他端(出力端子)が温度センサ7aのアノードと電気的に接続されている。当該電源とは、図示されていない補機バッテリの出力から生成された電源である。
定電流源13bは、温度センサ7bに所定の定電流を出力する。これにより、温度センサ7bが駆動され、温度センサ7bは、温度信号Vbを信号変換回路15に出力する。
定電流源13bは、一端が上記電源に接続され、他端(出力端子)が温度センサ7bのアノードと電気的に接続されている。
なお、本実施形態では、オフセット部14は、抵抗器である場合について説明するが、これに限定されず、温度信号Vaに所定値だけオフセットすることができれば、抵抗器以外の種々の構成を採用してもよい。
オフセット部14は、定電流源13aの出力端子と温度センサ7aのアノードとの間に直列に接続されている。例えば、オフセット部14は、定電流源13aが温度センサ7aに向けて出力する定電流の電流経路に設けられている。
具体的には、信号変換回路15は、三角波生成器151、及びコンパレータ152a,152bを備える。
コンパレータ152aは、オフセット部14を介して温度センサ7aから取得した温度信号Va´の電圧と、三角波生成器151が生成した三角波の電圧とを比較して、その比較結果に応じたデューティ比D1の第1のパルス信号Paを生成する。そして、コンパレータ152aは、生成した第1のパルス信号Paをマルチプレクサ16に出力する。
また、マルチプレクサ16は、制御部10から第2の切替信号を受信した場合には、第1のパルス信号Pa及び第2のパルス信号Pbのうち、第2のパルス信号Pbを選択して制御部10に出力する。第2の切替信号は、マルチプレクサ16の出力を切り替えさせる信号であって、第2のパルス信号Pbを出力させるようにマルチプレクサ16の出力を切り替えさせる信号である。
制御部10は、切替部17及び異常判定部18を備える。
切替部17は、マルチプレクサ16の出力を切り替えさせる切替信号である第1の切替信号や第2の切替信号をマルチプレクサ16に出力する。例えば、切替部17は、一定周期ごとに第1の切替信号と第2の切替信号とを交互にマルチプレクサ16に出力してもよい。例えば、切替部17は、第1の周期ごとに第1の切替信号と第2の切替信号とを交互にマルチプレクサ16に出力してもよい。
ただし、異常判定部18における温度検出回路8の異常の有無の判定方法は、上述の方法に限定されず、第1のパルス信号Pa及び第2のパルス信号Pbに基づいて温度検出回路8の異常の有無が判定できれば、公知の技術を用いてもよい。
例えば、異常判定部は、第1の切替信号や第2の切替信号によってマルチプレクサ16の出力が切り替えられた後の所定時間の間に、デューティ比D1が第1の範囲以内を維持し、且つ、デューティ比D2が第2の範囲以内を維持できれば、温度検出回路8に異常が発生していないと判定してもよい。一方、異常判定部は、第1の切替信号や第2の切替信号によってマルチプレクサ16の出力が切り替えられた後の所定時間の間に、デューティ比D1が第1の範囲以上であること、又はデューティ比D2が第2の範囲以上であることを検出した場合には、温度検出回路8に異常が発生していると判定してもよい。
温度センサ7aがスイッチング素子QH1の温度を計測し、その計測した温度に応じた温度信号Vaを温度検出回路8に出力する。また、温度センサ7bがスイッチング素子QH2の温度を計測し、その計測した温度に応じた温度信号Vbを温度検出回路8に出力する。ここで、温度信号Vbは、そのまま信号変換回路15で取得される。ただし、温度信号Vaは、信号変換回路15で取得される前に、オフセット部14によって所定値だけオフセットされる。したがって、オフセット部14によって所定値だけオフセットされた温度信号Va´が信号変換回路15で取得される。
このような場合において、オフセット部14は、冷却水の流れ方向の上流側に設けられている温度センサ7aに電気的に接続されている。これにより、温度センサ7aが計測する温度と温度センサ7bが計測する温度との差をより大きくすることができるため、温度検出回路8の異常の誤検知を抑制することができる。
なお、本発明の電力変換用のスイッチング素子とは、昇圧コンバータ3のスイッチング素子やインバータ5のスイッチング素子である。
7a 温度センサ(第1の温度センサ)
7b 温度センサ(第2の温度センサ)
8 温度検出回路
10 制御部
13a,13b 定電流源
14 オフセット部
15 信号変換回路
16 マルチプレクサ
17 切替部
18 異常判定部
Claims (6)
- 計測した温度に応じた信号である温度信号を出力する第1及び第2の温度センサと、
前記第1及び第2の温度センサから出力された温度信号に応じたデューティ比又は周波数のパルス信号にそれぞれ変換する信号変換回路と、
前記信号変換回路で変換された複数の前記パルス信号のうち、一つの前記パルス信号を選択的に出力するマルチプレクサと、
前記第1及び第2の温度センサのうち、前記第1の温度センサから前記信号変換回路に出力される温度信号をオフセットするオフセット部と、
を備えることを特徴とする、温度検出装置。 - 前記第1及び第2の温度センサは、感温ダイオードであることを特徴とする請求項1に記載の温度検出装置。
- 前記第1及び第2の温度センサに所定の定電流を出力する定電流源を備え、
前記オフセット部は、前記定電流源と、当該定電流源に電気的に接続されている前記第1の温度センサとの間に直列に接続される抵抗器であることを特徴とする請求項1又は2に記載の温度検出装置。 - 請求項1から3のいずれか一項に記載の温度検出装置と、
前記マルチプレクサの出力に基づいて前記温度検出装置の異常の有無を判定する異常判定部を備え、
前記信号変換回路は、前記オフセット部によりオフセットされた第1の温度センサの温度信号に応じたデューティ比の第1のパルス信号を生成し、前記第2の温度センサの温度信号に応じたデューティ比の第2のパルス信号を生成し、
前記マルチプレクサは、前記第1のパルス信号と第2のパルス信号とを一定周期ごとに交互に出力し、
前記異常判定部は、一定時間の間において、前記マルチプレクサから出力される前記第1のパルス信号のデューティ比と前記第2のパルス信号のデューティ比との差が所定範囲内になった場合には、前記異常が発生していると判定することを特徴とする異常検出装置。 - 電力変換用のスイッチング素子と、
内部に冷却水が流れ、前記スイッチング素子を冷却する冷却装置と、
前記スイッチング素子の温度を計測する請求項1から3のいずれか一項に記載の温度検出装置と、
を備え、
前記スイッチング素子は、第1のスイッチング素子及び第2のスイッチング素子を備え、
前記第1のスイッチング素子は、第2のスイッチング素子よりも、前記冷却水が流れる方向の上流側に配置され、
前記第1の温度センサは、前記第1のスイッチング素子の温度を計測し、
前記第2の温度センサは、前記第2のスイッチング素子の温度を計測する、
ことを特徴とする電力変換装置。 - 電力変換用の第1のスイッチング素子及び第2のスイッチング素子と、
前記第1のスイッチング素子及び前記第2のスイッチング素子の温度を計測する請求項3に記載の温度検出装置と、
を備え、
前記第1の温度センサは、前記第1のスイッチング素子の温度を計測する感温ダイオードであり、
前記第2の温度センサは、前記第2のスイッチング素子の温度を計測する感温ダイオードであり、
前記オフセット部の抵抗値は、前記感温ダイオードの特性のばらつき、又は/及び前記第1のスイッチング素子と前記第2のスイッチング素子との間の偏熱に基づいて設定されることを特徴とする電力変換装置。
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