WO2017104544A1 - 電力変換装置の制御システム - Google Patents

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WO2017104544A1
WO2017104544A1 PCT/JP2016/086613 JP2016086613W WO2017104544A1 WO 2017104544 A1 WO2017104544 A1 WO 2017104544A1 JP 2016086613 W JP2016086613 W JP 2016086613W WO 2017104544 A1 WO2017104544 A1 WO 2017104544A1
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output signal
output
transmission unit
control device
signal
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PCT/JP2016/086613
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English (en)
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Inventor
智貴 鈴木
Original Assignee
株式会社デンソー
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
    • H03K17/687—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors
    • H03K17/689—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors with galvanic isolation between the control circuit and the output circuit
    • H03K17/691—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors with galvanic isolation between the control circuit and the output circuit using transformer coupling

Definitions

  • the present invention relates to a power supply circuit control system that is applied to a power supply circuit including a plurality of semiconductor switching elements and includes a control device that controls an open / close state of the plurality of semiconductor switching elements.
  • the inverter device that drives the in-vehicle motor constitutes a high voltage system
  • the control device that controls the inverter device constitutes a low voltage system insulated from the high voltage system.
  • Patent Document 1 describes a configuration for transmitting a signal representing temperature information and a signal representing abnormality information through a common insulating element for the purpose of reducing the number of insulating elements to be used.
  • the temperature information of the semiconductor switching element is represented by the time ratio of the pulse signal. Further, the abnormal information of the semiconductor switching element having a higher degree of urgency than the temperature information is represented by a pulse signal shorter than the signal representing the temperature information. Then, a signal representing temperature information and a signal representing abnormality information are superimposed, and the abnormality information is represented by comparing a signal obtained by applying a low-pass filter to the superimposed signal and a signal obtained by applying a delay circuit to the superimposed signal. The signal is restored.
  • Patent Document 1 has a configuration in which the occurrence of an abnormality in a semiconductor switching element and the end of the abnormality are transmitted with a short pulse signal. However, Patent Document 1 does not disclose how to transmit a signal representing temperature information and a signal representing abnormality information while reducing the number of insulating elements when a plurality of semiconductor switching elements are provided. .
  • This indication is made in view of the above-mentioned subject, and in a power converter provided with a plurality of semiconductor switching elements, it transmits a signal showing temperature information, and a signal showing abnormal information, reducing the number of insulating elements.
  • the main purpose is to realize a control system.
  • This configuration is applied to a power conversion device including a plurality of semiconductor switching elements connected to different reference potentials, and is a control system for a power conversion device including a control device that controls an open / close state of the plurality of semiconductor switching elements.
  • a plurality of transmission circuits respectively connected to the reference potential corresponding to the semiconductor switching elements and transmitting information of the corresponding semiconductor switching elements, the control device, the plurality of transmission circuits, Are insulated from each other, and an insulating element is provided in each connection path between the control device and the plurality of transmission circuits, and the plurality of transmission circuits change in two values of high and low.
  • the output signal indicating the temperature information of the corresponding semiconductor switching element is transmitted to the control device.
  • the output signal of the second transmitter of the first transmitter circuit indicates that an abnormality has occurred in the corresponding semiconductor switching element
  • the output signal of the second transmitter of the first transmitter circuit is After being ORed on the first transmission circuit side with respect to the insulation element so as to be prioritized with respect to the output signal of the first transmission unit of the first transmission circuit, it is output to the insulation element,
  • the output signal of the insulation element of the second transmission circuit indicate that the output signal of the second transmission unit of the second transmission circuit is abnormal in the corresponding semiconductor switching element.
  • the output signal of the insulating element corresponding to the second transmission circuit is prioritized on the control device side over the insulating element so that the output signal of the insulating element corresponding to the first transmission circuit is prioritized. After the sum is taken, it is output to the control device.
  • the temperature of each semiconductor switching element can be regarded as substantially the same.
  • the control device is configured to acquire only the temperature of the semiconductor switching element connected to the same reference potential as that of the first transmission circuit.
  • the control device since the temperature information and the abnormality information are transmitted from the first transmission circuit to the control device via one insulating element, the number of insulating elements can be omitted.
  • an output signal indicating that an abnormality has occurred in the corresponding semiconductor switching element by fixing the output signal to one of high and low is sent from the second transmission unit of the first transmission circuit or the second transmission circuit to the control device. Sent to.
  • the output signal of the second transmission unit of the first transmission circuit indicates that an abnormality occurs in the corresponding semiconductor switching element.
  • the output signal of the first transmitter of the circuit and the output signal of the second transmitter of the first transmitter circuit are given priority on the output signal of the second transmitter on the first transmitter circuit side over the insulating element. Is logically summed and output to the insulating element. That is, when an abnormality occurs in the semiconductor switching element corresponding to the first transmission circuit, the output signal output from the insulating element corresponding to the first transmission circuit to the control device is fixed to one of high and low. .
  • the output signal of the second transmission unit of the second transmission circuit indicates that an abnormality occurs in the corresponding semiconductor switching element.
  • the output signal of the insulation element corresponding to one transmission circuit and the output signal of the insulation element of the second transmission circuit are closer to the control device than the insulation element, and the output signal of the insulation element of the second transmission circuit is the first transmission circuit. The logical sum is taken so that it is prioritized with respect to the output signal of the insulating element corresponding to, and then output to the control device.
  • the control device can correctly determine abnormality of the semiconductor switching elements. That is, according to the above configuration, it is possible to suppress erroneous determination of abnormality information by the control device while reducing the number of insulating elements.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an electrical configuration of an inverter device.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a circuit board on which the inverter device is mounted
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of a power card (semiconductor switching element)
  • FIG. 4 is an electrical configuration diagram illustrating the connection between the drive circuit and the control device according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a timing chart showing the temperature information signal of the first embodiment.
  • FIG. 6 is a truth table showing the state of each signal according to the normality and abnormality of the switch.
  • FIG. 7 is a timing chart showing an input signal to the control device of the first embodiment.
  • FIG. 8 is an electrical configuration diagram showing the connection between the drive circuit and the control device of the second embodiment.
  • FIG. 9 is a timing chart showing the temperature information signal of the second embodiment.
  • FIG. 10 is a timing chart showing an input signal to the control device of the second embodiment.
  • FIG. 11 is a timing chart showing the temperature information signal of the third embodiment.
  • FIG. 12 is a timing chart showing an input signal to the control device of the third embodiment.
  • FIG. 1 shows an electrical configuration of the power converter according to the present embodiment.
  • the motor generator 10 is mechanically coupled to drive wheels and an internal combustion engine.
  • the motor generator 10 is connected to the inverter device INV.
  • the inverter device INV power conversion circuit
  • DC power supply 12 is a high voltage battery whose terminal voltage is a high voltage of, for example, 100 V or higher.
  • the DC power source may be a buck-boost converter or the like.
  • the inverter device INV is configured by connecting three series-connected bodies of switching elements SWp1 to SWp3 (upper arm switches) on the high voltage side and switching elements SWn1 to SWn3 (lower arm switches) on the low voltage side in parallel. Connection points of these switching elements SWp 1 to SWp 3 and switching elements SWn 1 to SWn 3 are connected to the respective phases of the motor generator 10.
  • the capacitor CA is connected to the collectors (high voltage side terminals) of the upper arm switches SWp1 to SWp3 and the emitters (low voltage side terminals) of the lower arm switches SWn1 to SWn3, and smoothes the voltage between both terminals. It is a capacitor.
  • the semiconductor switching elements SW (SWp1 to SWp3, SWn1 to SWn3) constituting the inverter device INV are all power semiconductors, and more specifically, insulated gate bipolar transistors (IGBTs).
  • IGBTs insulated gate bipolar transistors
  • the control device 40 is a microcomputer and is a digital processing means for controlling the control amount of the motor generator 10 by operating the inverter device INV. Specifically, the control device 40 outputs an operation signal to each switch SW of the inverter device INV via the interface 42 including magnetic couplers Mp1 to Mp3 and Mn1 to Mn3 as insulating means to be described later, whereby the inverter device INV is output. To operate.
  • control device 40 outputs operation signals to the drive circuits Dp1 to Dp3 and Dn1 to Dn3 that input drive signals to the control terminals (gates) of the switches SW via the interface 42.
  • the interface 42 is provided with an insulating means is to insulate the high voltage system including the inverter device INV and the DC power supply 12 from the low voltage system including the control device 40.
  • the emitters of the switches SWp1 to SWp3, SWn1 to SWn3 are insulated and connected to different reference potentials.
  • the drive circuits Dp1 to Dp3, Dn1 to Dn3 are connected to the emitters of the switches SWp1 to SWp3 and SWn1 to SWn3 to be driven.
  • the drive circuits Dp1 to Dp3, Dn1 to Dn3 apply voltages to the gates of the switches SWp1 to SWp3 and SWn1 to SWn3 to be driven using the potentials of the emitters of the switches SWp1 to SWp3 and SWn1 to SWn3 to be driven as reference potentials.
  • FIG. 2 shows a circuit board 50 on which the inverter device INV according to the present embodiment is mounted.
  • the illustrated circuit board 50 has both a high voltage circuit region HV connected to the inverter device INV and a low voltage circuit region LV.
  • the region on the right side (the direction opposite to the direction in which the upper arm switch SWp2 is provided with respect to the upper arm switch SWp3) is the low voltage circuit region LV, and the center and left side ( The region in the direction in which the upper arm switch SWp2 is provided with respect to the upper arm switch SWp3 is the high voltage circuit region HV.
  • the high voltage circuit area HV there are a mixture of components constituting both the low voltage system and the high voltage system, such as the magnetic couplers Mp1 to Mp3 and Mn1 to Mn3.
  • an electrolytic capacitor (not shown) for a flyback converter that constitutes a power supply circuit of the drive circuits Dp1 to Dp3 and Dn1 to Dn3 of each switch SW constituting the inverter device INV is assumed to constitute a low voltage system. It is arranged in the low voltage circuit region LV on the middle right side. Further, the primary winding side of the transformer (not shown) for the flyback converter constituting the power supply circuit of the drive circuits Dp1 to Dp3, Dn1 to Dn3 is arranged in the low voltage circuit region LV as constituting a low voltage system. The secondary winding side is arranged in the high voltage circuit area HV as a component of the high voltage system.
  • each switch SW constituting the inverter device INV is connected to the circuit board 50 from the back side (the back side of the surface shown in FIG. 2) of the circuit board 50.
  • each switch SW is covered with an insulating material together with other elements to constitute a power card PWC (module).
  • the power card PWC also stores a freewheel diode FD and a temperature sensitive diode SD, but the description of the freewheel diode FD is omitted in FIG.
  • the power card PWC has the same structure in which the high voltage side switch SWp is accommodated and in which the low voltage side switch SWn is accommodated.
  • the power card PWC has a plurality of signal terminals exposed to the outside from the insulating material.
  • the gate terminal G of the switch SW, the emitter detection terminal KE, the sense terminal SE, and the anode A and cathode K terminals of the temperature-sensitive diode SD are inserted and connected to the circuit board 50.
  • the emitter detection terminal KE is an electrode connected to the emitter E of the switch SW and having the same voltage as the emitter E.
  • the collector detection terminal KC is connected to the collector of the switch SW and is an electrode having the same voltage as the collector.
  • the sense terminal SE is a terminal for outputting a minute current having a correlation with the current flowing through the switch SW.
  • an insulating region IA is provided on the circuit board 50 in order to insulate each of the switches SW from other circuits.
  • the insulating region IA is a region where a circuit (element, wiring, power supply pattern) is not arranged.
  • the terminals of the power card PWC including the upper arm switches SWp1 to SWp3 are shown, which are separated from each other by the insulating region IA.
  • driving circuits Dp1 to Dp3 for driving the upper arm switches SWp1 to SWp3 are mounted in a region surrounded by the insulating region IA. This is because the voltage of the emitter detection terminal KE between the upper arm switches SWp1 to SWp3 depends on whether the corresponding lower arm switches SWn1 to SWn3 are in the on state (closed state) or in the off state (open state). This is because it fluctuates greatly.
  • the width of the insulating region IA is determined from the viewpoint of avoiding legal requirements, dielectric breakdown, and the like.
  • terminals of the power card PWC including the lower arm switches SWn1 to SWn3 are shown. Since the voltages of the emitter detection terminals KE corresponding to these lower arm switches SWn1 to SWn3 are close, the insulating region IA is not provided between them.
  • the operating voltages of the components of the drive circuits Dn1 to Dn3 are not necessarily higher than those of the components in the low voltage circuit area LV. For this reason, the drive circuits Dn1 to Dn3 of these lower arm switches SWn1 to SWn3 do not necessarily need to be provided with the insulating region IA on the circuit board 50.
  • the reference potentials of the drive circuits Dn1 to Dn3 are different from each other depending on the resistance component and the induction component between the emitters of the switches SWn1 to SWn3 during the operation of the inverter device INV. is there. Therefore, although the insulating region IA is not provided between the drive circuits Dn1 to Dn3, the drive circuits Dn1 to Dn3 are insulated from each other.
  • the drive circuits Dp1 to Dp3, Dn1 to Dn3 (hereinafter also referred to as drive circuit D) are connected to the corresponding gate terminal G and emitter detection terminal KE of the switch SW, and apply a voltage to the gate terminal G of the switch SW. As a result, the switch SW is driven.
  • the drive circuit D of the present embodiment is connected to the sense terminal SE of the corresponding switch SW and the anode A and cathode K of the temperature sensitive diode SD. Then, the drive circuit D detects the current flowing through the switch SW based on the voltage value of the sense terminal SE. Further, the drive circuit D detects the temperature of the switch SW based on the voltage between the anode A and the cathode K of the temperature sensitive diode SD. Further, the drive circuit D determines the abnormality of the switch SW based on the detected value of the current flowing through the switch SW and the detected value of the temperature of the switch SW. Then, the drive circuit D transmits the temperature information and abnormality information of the switch SW to the control device 40.
  • the temperatures of the switches SWp1 to SWp3 and SWn1 to SWn3 can be regarded as substantially the same. Therefore, in order to simplify the circuit configuration, the control device 40 acquires only the temperature information of one of the switches SWp1 to SWp3 and SWn1 to SWn3.
  • each of the pieces of abnormality information of the switches SWp1 to SWp3, SWn1 to SWn3 is represented to simplify the circuit configuration.
  • the logical sum of the signals is taken and the logical sum is input to the control device 40.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing the connection between the drive circuits Da and Db and the control device 40 in the present embodiment.
  • the first drive circuit Da is any one of the drive circuits Dp1 to Dp3, Dn1 to Dn3, for example, the drive circuit Dp1.
  • the second drive circuit Db is any one of the drive circuits Dp1 to Dp3 and Dn1 to Dn3 other than the first drive circuit, and is, for example, the drive circuit Dp2.
  • the drive circuits Da and Db each include a temperature information transmission unit 21 (first transmission unit) and an abnormality information transmission unit 22 (second transmission unit).
  • the temperatures of the switches SWp1 to SWp3 and SWn1 to SWn3 can be regarded as substantially the same. Therefore, the control device 40 is configured to acquire only the temperature information of the switch SW connected to the same reference potential as that of the first drive circuit Da (first transmission circuit). For this reason, the temperature information transmission unit 21 of the second drive circuit Db (second transmission circuit) is invalidated.
  • the output terminal P1 of the temperature information transmission unit 21 of the drive circuit Db is not connected to other elements and is in a floating state.
  • the output (output terminal P1) of the temperature information transmission unit 21 of the first drive circuit Da and the output (output terminal P2) of the abnormality information transmission unit 22 of the first drive circuit Da are logically summed,
  • the first magnetic coupler Ma is connected.
  • the output terminal P1 of the temperature information transmission unit 21 and the output terminal P2 of the abnormality information transmission unit 22 are both open drain outputs, they are connected at the connection point P3 and connected to the pull-up resistor R1. It is considered wired or
  • the output terminal P2 of the abnormality information transmission unit of the second drive circuit Db is connected to the second magnetic coupler Mb after being connected to the pull-up resistor R2. That is, the control device 40 and the drive circuits Da and Db are insulated from each other, and magnetic couplers Ma and Mb are provided in connection paths between the control device 40 and the drive circuits Da and Db, respectively.
  • the magnetic couplers Ma and Mb are a kind of insulating elements.
  • An insulating element is an element that transmits a signal received from a receiving-side element to a transmitting-side element after insulating the receiving side and the transmitting side of the insulating element.
  • the magnetic coupler magnetically couples the receiving side and the transmitting side to insulate the receiving side and the transmitting side of the insulating element and transmit a signal received from the receiving side element to the transmitting side element.
  • the magnetic coupler includes a reception coil provided on the reception side and a transmission coil provided on the transmission side as elements for magnetically coupling the reception side and the transmission side.
  • the magnetic coupler changes the magnetic field by passing a current (signal) through the receiving coil, and changes the current or voltage flowing through the transmitting coil. Thereby, the signal received from the receiving element is transmitted to the transmitting element.
  • the magnetic coupler includes a receiving coil provided on the receiving side and a magnetoresistive effect element provided on the transmitting side as elements for magnetically coupling the receiving side and the transmitting side.
  • the magnetic coupler changes the magnetic field by passing a current (signal) through the receiving coil, and changes the resistance or resistance of the magnetoresistive element to change the current or voltage on the transmission side. Thereby, the signal received from the receiving element is transmitted to the transmitting element.
  • Magnetic couplers Ma and Mb are open drain output insulating elements.
  • the first magnetic coupler Ma outputs a signal input from the first drive circuit Da from the output terminal P4, and the second magnetic coupler Mb outputs a signal input from the second drive circuit Db from the output terminal P5.
  • the output signal of the first magnetic coupler Ma and the output signal of the second magnetic coupler Mb are logically summed and input to the control device 40.
  • the output terminal P4 of the first magnetic coupler Ma and the output terminal P5 of the second magnetic coupler Mb are both connected to the connection point P6 and also connected to the pull-up resistor R3, so that a wired connection is obtained.
  • a logical sum is obtained by OR, and is input to the control device 40.
  • the output signal of the first magnetic coupler Ma and the output signal of the second magnetic coupler Mb are logically summed and then input to the buffer 43 which is a high impedance input element.
  • the output signal of the buffer 43 is input to the control device 40 via the low pass filter 44.
  • FIG. 5 shows a timing chart showing a time change of the temperature information signal output from the drive circuit D.
  • the temperature information transmission unit 21 of the drive circuit D transmits an output signal representing the temperature information of the corresponding switch SW to the control device 40 by changing between two values of high and low. More specifically, the temperature information transmission unit 21 of the drive circuit D outputs temperature information according to a duty ratio (Duty).
  • the drive circuit D and the control device 40 are not synchronized. Therefore, the drive circuit D notifies the control device 40 of a reference cycle that serves as a reference when the temperature information is expressed as a time ratio.
  • the output signal is set to the low state by turning on the switch (MOS-FET) constituting the temperature information transmitting unit 21.
  • the switch of the temperature information transmission unit 21 is turned off to set the output signal to a high state.
  • the output signal is set to a low state by turning on the switch of the temperature information transmitting unit 21. That is, the temperature information transmission unit 21 changes the output signal from high to low over the reference period before transmitting the temperature information, and further changes the output signal from low to high over the reference period, thereby controlling the control device.
  • the control device 40 acquires, as a reference period, the length of the period in which the signal is in the low state at the times T0 to T1 and the period in which the signal is in the high state at the times T1 to T2.
  • a period (time T1 to T2) in which the output signal is changed from low to high over the reference period after the output signal is changed from high to low over the reference period before the temperature information is transmitted may be omitted.
  • the reference period is changed before the period for changing the output signal from high to low over the reference period (time T0 to T1).
  • the output signal may be kept in a high state for a longer period (for example, a period twice the reference period). With this configuration, the control device 40 can easily determine the change in the output signal at the times T0 to T1 as notifying the reference period.
  • the temperature information transmitting unit 21 After time T2, the temperature information transmitting unit 21 outputs pulses having a predetermined time ratio (a1%) with respect to the reference period from time T2 to T4 over time T2 to T3. Specifically, during the period from time T2 to time T3, the output signal is set to the low state by turning on the switch of the temperature information transmitting unit 21. Then, in the period of time T3 to T4, the output signal is set to the high state by turning off the switch of the temperature information transmitting unit 21.
  • the predetermined time ratio a1% is set by the temperature information transmission unit 21 based on the temperature of the switch SW acquired by the drive circuit D from the temperature sensitive diode SD.
  • the temperature information transmission unit 21 After time T4, the temperature information transmission unit 21 outputs a pulse having a predetermined time ratio (a2%) with respect to the reference period from time T4 to T5.
  • the temperature information transmission unit 21 transmits a pulse representing the temperature in a time ratio n times and then transmits a signal representing the reference period again (n is 64 times, for example).
  • a constant current circuit is connected to the temperature sensitive diode SD (FIG. 3) so that a constant current flows.
  • the drive circuit D acquires the voltage between the anode A and the cathode K of the temperature sensing diode SD, that is, the forward voltage drop (analog value) of the temperature sensing diode SD.
  • the temperature information transmission unit 21 performs PWM modulation on the forward voltage drop of the temperature sensitive diode SD to convert it into a temperature information signal that is a digital signal, and outputs this to the control device 40.
  • the temperature information signal has a predetermined time ratio corresponding to the forward voltage drop of the temperature sensitive diode SD. Since the forward voltage drop of the temperature sensing diode SD is a value corresponding to the temperature of the temperature sensing diode SD, that is, the switch SW, the time ratio of the temperature information signal is a value corresponding to the temperature of the switch SW.
  • the temperature information transmitting unit 21 converts the forward drop voltage of the temperature-sensitive diode SD when the switch SW is lower than the minimum temperature A ° C. (for example, ⁇ 50 ° C.) and A ° C. into a signal with a time ratio of 0%. Convert. Further, the temperature information transmission unit 21 is a signal having a time ratio of 100% for the forward voltage drop of the temperature-sensitive diode SD when the switch SW is at a maximum temperature B ° C. (for example, 200 ° C.) and higher than B ° C. Convert to Then, the temperature information transmission unit 21 sets the forward voltage drop of the temperature-sensitive diode SD when the temperature T of the switch SW is between A ° C. and B ° C.
  • the minimum temperature A ° C and the maximum temperature B ° C of the switch SW are set according to the environment in which the switch SW is used.
  • the duty ratio is linearly changed according to the temperature T of the switch SW.
  • the duty ratio may be changed and changed non-linearly.
  • FIG. 6 shows a truth representing a signal state in each part of the circuit when the switching element SWa corresponding to the first drive circuit Da and the switching element SWb corresponding to the second drive circuit Db are normal or abnormal.
  • a value table is shown.
  • the state of the terminal P1 of the first drive circuit Da changes at a time ratio corresponding to the temperature of the switching element SWa, and the terminal P2 of the first drive circuit Da is set to a high impedance state. Therefore, when the switching element SWa is normal, the state of the connection point P3 corresponding to the first drive circuit Da changes at a time ratio according to the temperature of the switching element SWa, and the output signal of the first magnetic coupler Ma is The state changes at a time ratio corresponding to the temperature of the switching element SWa.
  • the state of the terminal P1 of the first drive circuit Da changes at a time ratio corresponding to the temperature of the switching element SWa, and the terminal P2 of the first drive circuit Da is set to the low state. Therefore, when the switching element SWa is abnormal, the connection point P3 corresponding to the first drive circuit Da is set to the low state, and the output signal of the first magnetic coupler Ma is set to the low state.
  • the signal input to the control device 40 (the signal at the connection point P6) is a signal that changes state with the time ratio output from the magnetic coupler Ma, and the second Since the high-impedance state signal output from the magnetic coupler Mb is logically ORed with a wired OR, the signal changes state at a time ratio.
  • the state of the signal input to the control device 40 changes at the time ratio output from the magnetic coupler Ma. Since the signal and the low-state signal output from the second magnetic coupler Mb are logically ORed by wired OR, the signal becomes a low-state signal.
  • the signal input to the control device 40 (the signal at the connection point P6) is the low state signal output from the magnetic coupler Ma
  • the signal in the high impedance state output from the two magnetic coupler Mb is logically ORed by wired OR, so that it becomes a signal in the low state.
  • a signal input to the control device 40 (a signal at the connection point P6) is a low-state signal output from the magnetic coupler Ma and a second magnetic coupler Mb. Since the low state signal to be output is logically ORed with wired OR, it becomes a low state signal.
  • an input signal to the control device 40 (a superimposed signal of the temperature information signal transmitted from the first drive circuit Da and the abnormal information signal transmitted from the first drive circuit Da and the second drive circuit Db) is It has the same waveform as the temperature information signal shown in FIG.
  • FIG. 7 is a timing chart showing a time change of an input signal to the control device 40 when an abnormality occurs in any of the switches SW.
  • the waveform of the input signal to the control device 40 at times T0 to T4 is the same as the waveform of the temperature information signal shown in FIG.
  • the output signal of the abnormality information transmitting unit 22 of the corresponding drive circuit D is fixed to the low state. Therefore, the input signal to the control device 40, which is a superposition signal of the temperature information signal transmitted from the first drive circuit Da and the abnormality information signal transmitted from the first drive circuit Da and the second drive circuit Db, is low. Fixed to state.
  • the control device 40 determines that an abnormality has occurred in any of the switches SW because the input signal has been low for a time longer than the reference period. Specifically, based on the voltage value of the signal input from the low pass filter 44, the control device 40 determines that the input signal is low for a time longer than the reference period.
  • the temperature of each switch SW can be regarded as substantially the same. Therefore, the control device 40 is configured to acquire only the temperature of the switch SW connected to the same reference potential as that of the first drive circuit Da.
  • the control device 40 since the temperature information and the abnormality information are transmitted from the first drive circuit Da to the control device 40 through one magnetic coupler Ma, the number of magnetic couplers used in the circuit can be omitted. .
  • a signal representing the abnormality information output from the abnormality information transmission unit 22 of the first drive circuit Da is fixed to low, and the magnetic Abnormal information output from the abnormality information transmitting unit 22 of the first driving circuit Da in response to a signal representing temperature information output from the temperature information transmitting unit 21 of the first driving circuit Da on the side of the driving circuit Da with respect to the coupler Ma.
  • the logical sum is taken so that the signal representing is given priority. Then, the logical sum signal is input to the magnetic coupler Ma.
  • the signal representing the abnormality information output from the abnormality information transmission unit 22 of the second drive circuit Db is fixed to low, and the magnetic On the control device 40 side of the couplers Ma and Mb, a logical sum is taken so that the signal output from the magnetic coupler Mb is given priority over the signal output from the magnetic coupler Ma. Then, a signal obtained by the logical sum is input to the control device 40.
  • the control device 40 can correctly determine the abnormality of the switches SWp1 to SWp3, SWn1 to SWn3. That is, according to the above configuration, erroneous determination of abnormality information by the control device 40 can be suppressed while reducing the number of magnetic couplers used in the circuit.
  • the temperature information is output from the first drive circuit Da to the control device 40 according to the ratio (time ratio) of the time when the output signal is in a high state in a predetermined cycle.
  • the maximum value of the wavelength of the pulse representing the temperature information becomes a predetermined period. Therefore, when the signal input to the control device 40 is low for a time longer than a predetermined period, it is determined that an abnormality has occurred in any of the plurality of switches SWp1 to SWp3, SWn1 to SWn3.
  • the operating frequency of the control device 40 and the operating frequency of the drive circuits Da and Db are different. For this reason, when temperature information is transmitted at a ratio (duty) of a time period in which the signal is in a low state in a predetermined cycle (reference cycle), the predetermined cycle is notified in advance. More specifically, before the temperature information is transmitted, the output signal is changed from high to low over a predetermined period, and then the output signal is changed from low to high over a predetermined period. With this configuration, even if the operating frequency of the control device 40 is different from the operating frequency of the drive circuits Da and Db, temperature information can be transmitted from the drive circuit Da, and the switch by the control device 40 can be used. It is possible to suppress erroneous determination of occurrence of abnormality in SW.
  • wired OR By connecting the outputs of the open drain output magnetic couplers Ma and Mb, a logical sum (wired OR) can be obtained with a simple configuration.
  • wired-OR when wired-OR is realized with negative logic, it is not necessary to add an element such as a diode as compared with a configuration where wired-OR is realized with positive logic, and the circuit configuration can be simplified.
  • the configuration of the drive circuits Da and Db is made common. Thereby, cost reduction becomes possible. Further, when the drive circuit Dp1 to Dp3, Dn1 to Dn3, which is the first drive circuit Da, is changed, it can be realized by a simple circuit change.
  • the drive circuits Dp1 to Dp3 and Dn1 to Dn3 corresponding to the switch SW having the highest temperature are selected as the first drive circuit Da.
  • the temperature of all the switches SW becomes a temperature equal to or higher than the predetermined threshold value. This can be suppressed.
  • the drive circuit D and the magnetic coupler M each output a signal with negative logic, but this is changed, and the drive circuit D and the magnetic coupler M output a signal with positive logic. You may do.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing the connection between the drive circuit D and the control device 40 of the present embodiment. 8, the same reference numerals are given to the same components as those in FIG. 4, and description of the components will be omitted as appropriate.
  • Both the temperature information transmission unit 21 and the abnormality information transmission unit 22 of this modification output signals with positive logic (active high).
  • the temperature information transmission unit 21 and the abnormality information transmission unit 22 are both open source outputs.
  • the output (terminal P1) of the temperature information transmission unit 21 of the drive circuit Da and the output (terminal P2) of the abnormality information transmission unit 22 of the drive circuit Da are connected to the connection point P3. It is set as the structure which takes wired or by connecting with.
  • the output of the temperature information transmitter 21 of the drive circuit Da and the output of the abnormality information transmitter 22 of the drive circuit Da are connected at the connection point P3 and connected to the pull-down resistor R1a, and then to the magnetic coupler Ma. Have been entered.
  • the output (terminal P2) of the abnormality information transmission unit 22 of the drive circuit Db is connected to the pull-down resistor R2a and then input to the magnetic coupler Mb.
  • the magnetic coupler Ma and the magnetic coupler Mb are both open source outputs.
  • the output of the magnetic coupler Ma (terminal P4) and the output of the magnetic coupler Mb (terminal P5) are connected at the connection point P6 and connected to the pull-down resistor R3a, thereby taking wired OR.
  • the output signal of the first magnetic coupler Ma and the output signal of the second magnetic coupler Mb are input to the NOT circuit 43a which is a high impedance input element after being wired ORed.
  • the output signal of the NOT circuit 43 a is input to the control device 40 via the low pass filter 44.
  • the magnetic coupler M may invert the output logic of the drive circuit D. That is, the magnetic coupler M may convert the positive logic signal output from the drive circuit D into negative logic and output it, or the negative logic signal output from the drive circuit D to positive logic. It may be converted and output.
  • the temperature information signal is a signal as shown in FIG. 9, and the input signal to the control device 40 is as shown in FIG.
  • the temperature information transmission unit 21 sets the temperature information signal to a high state.
  • the temperature information transmission unit 21 sets the temperature information signal to a low state.
  • the temperature information transmission unit 21 sets the temperature information signal to a high state.
  • the control device 40 acquires, as a reference period, the length of the period in which the signal is in the high state at times T10 to T11 and the period in which the signal is in the low state at times T11 to T12.
  • the temperature information transmission unit 21 After time T12, the temperature information transmission unit 21 outputs pulses having a predetermined time ratio (c1%) with respect to the reference period from time T12 to T14 over time T12 to T13. Specifically, during the period from time T12 to time T13, the output signal of the temperature information transmission unit 21 is set to the high state. Then, during the period of time T13 to T14, the output signal of the temperature information transmitting unit 21 is set to the low state.
  • the predetermined time ratio c1% is set by the temperature information transmission unit 21 based on the temperature of the switch SW acquired by the drive circuit D from the temperature sensitive diode SD.
  • FIG. 10 shows a timing chart showing a time change of an input signal to the control device 40 when an abnormality occurs in any of the switches SW.
  • the waveform of the input signal to the control device 40 at times T10 to T14 is the same as the waveform of the temperature information signal shown in FIG.
  • the output signal of the abnormality information transmitting unit 22 of the corresponding drive circuit D is fixed to the high state.
  • the input signal high state to the control device 40 which is a superimposed signal of the temperature information signal transmitted from the first drive circuit Da and the abnormal information signal transmitted from the first drive circuit Da and the second drive circuit Db. Fixed to.
  • control device 40 determines that an abnormality has occurred in one of the switches SW because the input signal has been set high for a time longer than the reference period. Thus, even in the configuration in which the drive circuit D and the magnetic coupler M output a signal with positive logic, the control device 40 can determine the occurrence of an abnormality in the switch SW.
  • the temperature information transmission unit 21 of the third embodiment transmits the temperature information of the switch SW with a pulse representing 1 or 0. Specifically, the temperature information transmission unit 21 outputs the temperature information to the control device 40 in binary number.
  • the temperature information transmission unit 21 outputs a pulse with a 50% duty ratio. 1 is represented by transmitting, and 0 is represented by not transmitting a pulse.
  • FIG. 12 shows a timing chart showing a time change of an input signal to the control device 40 when an abnormality occurs in any of the switches SW at times T22 to T23. Since an abnormality has occurred at times T22 to T23, the abnormality information transmitting unit 22 fixes the output signal to a high state. Thereby, the input signal of the control apparatus 40 maintains a high state also after time T23. The control device 40 determines that an abnormality has occurred in the switch SW when the input signal is in a high state for a period longer than the wavelength of the pulse representing 1.
  • the drive circuit D may output a signal with positive logic
  • the magnetic coupler M may output a signal with negative logic, or the drive circuit D may have a negative logic.
  • the magnetic coupler M may output a signal with positive logic.
  • the drive circuit D is configured to output a signal with positive logic, but may be modified to output a signal with negative logic.
  • the temperature information transmission part 21 may represent 0 by transmitting a pulse, and may represent 1 by not transmitting a pulse.
  • the drive circuit D includes the temperature information transmission unit 21 and the abnormality information transmission unit 22.
  • the transmission circuit other than the drive circuit changes the temperature information transmission unit 21 and the abnormality information transmission. It is good also as a structure provided with the part 22. FIG.
  • the output signals of the temperature information transmission unit 21 and the abnormality information transmission unit 22 of the first drive circuit Da are configured to perform a logical OR by wired OR, but this is changed and a logical OR is performed by the logic circuit. It is good also as a structure to take.
  • the output signals of the magnetic couplers Ma and Mb are configured to take a logical sum by wired OR, but this may be changed and a logical sum may be obtained by a logic circuit.
  • the magnetic coupler, the temperature information transmission unit and the abnormality information transmission unit of the drive circuit may be an open collector output instead of an open drain output. Further, an open emitter output may be used instead of the open source output. Further, it may be a totem pole output.
  • the above configuration may be applied to a power conversion device other than the inverter device.
  • a power conversion device other than the inverter device.
  • it may be applied to a DCDC converter device.
  • a photocoupler or a transformer may be used instead of the magnetic coupler.
  • a capacitive coupler may be used instead of the magnetic coupler.
  • the capacitive coupler capacitively couples the receiving side and the transmitting side to insulate the receiving side and the transmitting side of the insulating element and transmit a signal received from the receiving side element to the transmitting side element.
  • the capacitive coupler has, for example, a capacitor as an element that capacitively couples the reception side and the transmission side.
  • MOS-FET may be used instead of the IGBT.

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Abstract

スイッチＳＷの温度情報を、出力信号をハイ及びローの二値で変化させることで送信する温度情報送信部２１、及び、スイッチＳＷの異常情報を、出力信号をローに固定することで送信する異常情報送信部２２を備える一の第１駆動回路Ｄａと、異常情報送信部２２を備える第２駆動回路Ｄｂと、を備え、第１駆動回路Ｄａの温度情報信号と、異常情報信号とは、異常情報信号が異常を表す場合に、磁気カプラＭａよりも第１駆動回路Ｄａ側で、異常情報信号が優先されるように論理和がとられ、第２駆動回路Ｄａの異常情報信号が異常を表す場合に、絶縁素子Ｄａ，Ｄｂより制御装置４０側で、絶縁素子Ｄｂから出力される信号が優先されるように論理和がとられた上で、制御装置４０に出力される。

Description

電力変換装置の制御システム 関連出願の相互参照
　本出願は、２０１５年１２月１８日に出願された日本出願番号２０１５－２４７７９６号と、２０１６年１２月８日に出願された日本出願番号２０１６－２３８２８８号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
　複数の半導体スイッチング素子を備える電源回路に適用され、その複数の半導体スイッチング素子の開閉状態を制御する制御装置を備える電源回路の制御システムに関するものである。
　車載電動機を駆動するインバータ装置は高圧システムを構成し、インバータ装置を制御する制御装置は、高圧システムと絶縁された低圧システムを構成する。インバータ装置を構成する半導体スイッチング素子の温度情報や半導体スイッチング素子の異常を通知する異常情報を表す信号を、インバータ装置から制御装置に伝達する場合、高圧システムから低圧システムに信号を伝達することになる。高圧システムと低圧システムとは絶縁されているため、インバータ装置から制御装置への信号伝達は、絶縁素子を介して行うことになる。
　特許文献１には、用いる絶縁素子の数の低減を目的として、共通の絶縁素子を介して、温度情報を表す信号、及び、異常情報を表す信号を伝達する構成が記載されている。
特開２００９－１３６１１５号公報
　特許文献１の構成では、パルス信号の時比率によって、半導体スイッチング素子の温度情報を表す。また、温度情報を表す信号より短いパルス信号によって、温度情報より緊急度の高い半導体スイッチング素子の異常情報を表す。そして、温度情報を表す信号と異常情報を表す信号とを重畳し、その重畳信号にローパスフィルタを適用した信号と、重畳信号にディレイ回路を適用した信号とを比較することで、異常情報を表す信号を復元している。
　特許文献１では、半導体スイッチング素子における異常の発生と異常の終了を短いパルス信号で伝える構成としている。しかし、特許文献１は、半導体スイッチング素子を複数備える場合に、どのように絶縁素子の数を低減しつつ、温度情報を表す信号と異常情報を表す信号とを伝達させるかについて何ら開示していない。
　本開示は、上記課題に鑑みてなされたものであり、半導体スイッチング素子を複数備える電力変換装置において、絶縁素子の数を低減しつつ、温度情報を表す信号と異常情報を表す信号とを伝達させる制御システムを実現することを主たる目的とする。
　本構成は、それぞれ異なる基準電位に接続されている複数の半導体スイッチング素子を備える電力変換装置に適用され、その複数の半導体スイッチング素子の開閉状態を制御する制御装置を備える電力変換装置の制御システムであって、前記半導体スイッチング素子に対応して前記基準電位にそれぞれ接続され、その対応する前記半導体スイッチング素子の情報をそれぞれ送信する複数の送信回路を備え、前記制御装置と、前記複数の送信回路とは、それぞれ絶縁されるとともに、前記制御装置と、前記複数の送信回路との接続経路には、それぞれ絶縁素子が設けられており、前記複数の送信回路として、ハイ及びローの二値で変化することで、対応する前記半導体スイッチング素子の温度情報を表す出力信号を前記制御装置に送信する第１送信部、及び、ハイ及びローの一方に固定されることで対応する前記半導体スイッチング素子に異常が生じていることを表す出力信号を前記制御装置に送信する第２送信部を備える一の第１送信回路と、前記第２送信部を備える第２送信回路と、を備え、前記第１送信回路の前記第１送信部の出力信号と、前記第１送信回路の前記第２送信部の出力信号とは、前記第１送信回路の前記第２送信部の出力信号が前記対応する半導体スイッチング素子に異常が生じていることを表す場合、前記第１送信回路の前記第２送信部の出力信号が前記第１送信回路の前記第１送信部の出力信号に対して優先されるように前記絶縁素子よりも前記第１送信回路側で論理和がとられた上で、前記絶縁素子に出力され、前記第１送信回路に対応する前記絶縁素子の出力信号と、前記第２送信回路の前記絶縁素子の出力信号とは、前記第２送信回路の前記第２送信部の出力信号が前記対応する半導体スイッチング素子に異常が生じていることを表す場合、前記第２送信回路に対応する前記絶縁素子の出力信号が前記第１送信回路に対応する前記絶縁素子の出力信号に対して優先されるように前記絶縁素子よりも前記制御装置側で論理和がとられた上で、前記制御装置に出力される。
　電力変換装置に用いる複数の半導体スイッチング素子において、各半導体スイッチング素子の温度は、ほぼ同一であるとみなすことができる。このため、制御装置は、第１送信回路と同一の基準電位に接続された半導体スイッチング素子の温度のみを取得する構成としている。ここで、第１送信回路から制御装置に対し、温度情報と異常情報とを一つの絶縁素子を介して送信する構成としているため、絶縁素子の数を省略することができる。
　さらに、出力信号がハイ及びローの一方に固定されることで対応する半導体スイッチング素子に異常が生じていることを表す出力信号が第１送信回路又は第２送信回路の第２送信部から制御装置に送信される。
　第１送信回路に対応する半導体スイッチング素子に異常が生じている場合、第１送信回路の第２送信部の出力信号が対応する半導体スイッチング素子に異常が生じていることを表すため、第１送信回路の第１送信部の出力信号と、第１送信回路の第２送信部の出力信号とは、絶縁素子よりも第１送信回路側で、当該第２送信部の出力信号が優先されるように論理和がとられた上で、絶縁素子に出力される。つまり、第１送信回路に対応する半導体スイッチング素子に異常が生じている場合、第１送信回路に対応する絶縁素子から制御装置に対して出力される出力信号がハイ及びローの一方に固定される。
　また、第２送信回路に対応する半導体スイッチング素子に異常が生じている場合、第２送信回路の第２送信部の出力信号が対応する半導体スイッチング素子に異常が生じていることを表すため、第１送信回路に対応する絶縁素子の出力信号と、第２送信回路の絶縁素子の出力信号とは、絶縁素子よりも制御装置側で、第２送信回路の絶縁素子の出力信号が第１送信回路に対応する絶縁素子の出力信号に対して優先されるように論理和がとられた上で、制御装置に出力される。
　つまり、第１装置の第１送信部の出力信号に対して、第１送信回路及び第２送信回路の第２送信部の出力信号が優先されるように論理和がとられるため、制御装置に入力される信号がハイ及びローの一方に固定される。これにより、複数の半導体スイッチング素子に異常が生じた場合において、制御装置は半導体スイッチング素子の異常を正しく判定することが可能になる。つまり、上記構成によれば、絶縁素子の数を低減しつつ、制御装置による異常情報の誤判定を抑制することができる。
　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図１は、インバータ装置の電気的構成を表す図であり、 図２は、インバータ装置が実装される回路基板を表す概略図であり、 図３は、パワーカード（半導体スイッチング素子）の構成を表す概略図であり、 図４は、第１実施形態の駆動回路と制御装置との接続を表す電気的構成図であり、 図５は、第１実施形態の温度情報信号を表すタイミングチャートであり、 図６は、スイッチの正常及び異常に応じた各信号の状態を表す真理値表であり、 図７は、第１実施形態の制御装置への入力信号を表すタイミングチャートであり、 図８は、第２実施形態の駆動回路と制御装置との接続を表す電気的構成図であり、 図９は、第２実施形態の温度情報信号を表すタイミングチャートであり、 図１０は、第２実施形態の制御装置への入力信号を表すタイミングチャートであり、 図１１は、第３実施形態の温度情報信号を表すタイミングチャートであり、 図１２は、第３実施形態の制御装置への入力信号を表すタイミングチャートである。
　（第１実施形態）
　以下、電力変換装置の制御システムをハイブリッド車に適用した実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
　図１に、本実施形態にかかる電力変換装置の電気的構成を示す。モータジェネレータ１０は、駆動輪や内燃機関に機械的に連結されている。モータジェネレータ１０は、インバータ装置ＩＮＶに接続されている。インバータ装置ＩＮＶ（電力変換回路）は、直流電源１２の出力電圧を入力電圧とし、直流電力を交流電力に変換するものである。ここで、直流電源１２は、端子電圧がたとえば１００Ｖ以上の高電圧となる高電圧バッテリである。なお、直流電源は、昇降圧コンバータなどであってもよい。
　インバータ装置ＩＮＶは、高電圧側のスイッチング素子ＳＷｐ１～ＳＷｐ３（上アームスイッチ）及び低電圧側のスイッチング素子ＳＷｎ１～ＳＷｎ３（下アームスイッチ）の直列接続体が３つ並列接続されて構成されている。そして、これら各スイッチング素子ＳＷｐ１～ＳＷｐ３、及び、スイッチング素子ＳＷｎ１～ＳＷｎ３の接続点が、モータジェネレータ１０の各相にそれぞれ接続されている。
　また、上記高電圧側のスイッチング素子ＳＷｐ１～ＳＷｐ３及び低電圧側のスイッチング素子ＳＷｎ１～ＳＷｎ３のそれぞれの入出力端子間（コレクタ及びエミッタ間）には、高電圧側のフリーホイールダイオードＦＤｐ１～３及び低電圧側のフリーホイールダイオードＦＤｎ１～３のカソード及びアノードが接続されている。
　コンデンサＣＡは、上アームスイッチＳＷｐ１～ＳＷｐ３のコレクタ（高電圧側端子）と、下アームスイッチＳＷｎ１～ＳＷｎ３のエミッタ（低電圧側端子）とに接続され、その両端子間の電圧を平滑化する平滑コンデンサである。
　なお、上記インバータ装置ＩＮＶを構成する半導体スイッチング素子ＳＷ（ＳＷｐ１～ＳＷｐ３，ＳＷｎ１～ＳＷｎ３）は、いずれもパワー半導体であり、より具体的には、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）である。
　制御装置４０は、マイクロコンピュータであって、インバータ装置ＩＮＶを操作することで、モータジェネレータ１０の制御量を制御するためのデジタル処理手段である。詳しくは、制御装置４０は、後述する絶縁手段としての磁気カプラＭｐ１～Ｍｐ３，Ｍｎ１～Ｍｎ３を備えるインターフェース４２を介して、インバータ装置ＩＮＶの各スイッチＳＷに操作信号を出力することで、インバータ装置ＩＮＶを操作する。
　より具体的には、制御装置４０はインターフェース４２を介して各スイッチＳＷの制御端子（ゲート）に対して駆動信号を入力する駆動回路Ｄｐ１～Ｄｐ３，Ｄｎ１～Ｄｎ３に操作信号を出力する。ここで、インターフェース４２に絶縁手段を備えるのは、インバータ装置ＩＮＶや直流電源１２を備える高電圧システムと、制御装置４０を備える低電圧システムとを絶縁するためである。
　スイッチＳＷｐ１～ＳＷｐ３，ＳＷｎ１～ＳＷｎ３のエミッタはそれぞれ絶縁されており、それぞれ異なる基準電位に接続されている。また、駆動回路Ｄｐ１～Ｄｐ３，Ｄｎ１～Ｄｎ３は、駆動対象のスイッチＳＷｐ１～ＳＷｐ３，ＳＷｎ１～ＳＷｎ３のエミッタに接続されている。駆動回路Ｄｐ１～Ｄｐ３，Ｄｎ１～Ｄｎ３は、駆動対象のスイッチＳＷｐ１～ＳＷｐ３，ＳＷｎ１～ＳＷｎ３のエミッタの電位を基準電位として、駆動対象のスイッチＳＷｐ１～ＳＷｐ３，ＳＷｎ１～ＳＷｎ３のゲートに電圧を印加する。
　図２に、本実施形態にかかるインバータ装置ＩＮＶが実装される回路基板５０を示す。図示される回路基板５０は、インバータ装置ＩＮＶに接続される高電圧回路領域ＨＶと、低電圧回路領域ＬＶとの双方を有する。ここで、基本的には、図中、右側（上アームスイッチＳＷｐ３に対し、上アームスイッチＳＷｐ２が設けられている方向と逆の方向）の領域が低電圧回路領域ＬＶであり、中央及び左側（上アームスイッチＳＷｐ３に対し、上アームスイッチＳＷｐ２が設けられている方向）の領域が高電圧回路領域ＨＶである。ただし、高電圧回路領域ＨＶ内には、磁気カプラＭｐ１～Ｍｐ３，Ｍｎ１～Ｍｎ３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。
　また、インバータ装置ＩＮＶを構成する各スイッチＳＷの駆動回路Ｄｐ１～Ｄｐ３，Ｄｎ１～Ｄｎ３の電源回路を構成するフライバックコンバータ用の電解コンデンサ（図示略）は、低電圧システムを構成するものとして、図中右側の低電圧回路領域ＬＶに配置されている。また、駆動回路Ｄｐ１～Ｄｐ３，Ｄｎ１～Ｄｎ３の電源回路を構成するフライバックコンバータ用のトランス（図示略）の１次巻線側は低電圧システムを構成するものとして低電圧回路領域ＬＶに配置され、２次巻線側は高電圧システムを構成するものとして高電圧回路領域ＨＶに配置されている。
　図３に示すように、上記インバータ装置ＩＮＶを構成する各スイッチＳＷは、回路基板５０の裏面（図２に示された面の裏面）側から回路基板５０に差し込まれて接続されている。ここで、各スイッチＳＷは、他の素子とともに絶縁材料で被覆されてパワーカードＰＷＣ（モジュール）を構成している。パワーカードＰＷＣには、フリーホイールダイオードＦＤや感温ダイオードＳＤも収納されているが、図３では、フリーホイールダイオードＦＤの記載を省略している。
　パワーカードＰＷＣは、高電圧側のスイッチＳＷｐが収納されたものと、低電圧側のスイッチＳＷｎが収納されたものとで互いに同一構造である。パワーカードＰＷＣは、絶縁材料から外部へ露出した複数の信号端子を有する。具体的には、スイッチＳＷのゲート端子Ｇ、エミッタ検出端子ＫＥ、センス端子ＳＥ、感温ダイオードＳＤのアノードＡおよびカソードＫの各端子が、回路基板５０に挿入され接続されている。ここで、エミッタ検出端子ＫＥは、スイッチＳＷのエミッタＥに接続され、エミッタＥと同電圧の電極である。コレクタ検出端子ＫＣは、スイッチＳＷのコレクタに接続され、コレクタと同電圧の電極である。センス端子ＳＥは、スイッチＳＷ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。
　図２に示すように、スイッチＳＷは、高電圧システムを構成するものであるため、これら各スイッチＳＷを他の回路と絶縁すべく、回路基板５０には、絶縁領域ＩＡが設けられている。絶縁領域ＩＡは、回路（素子や配線や電源パターン）が配置されない領域である。
　図中上の列には、上アームスイッチＳＷｐ１～ＳＷｐ３を備えるパワーカードＰＷＣの端子が示されており、これらは互いに絶縁領域ＩＡによって隔離されている。そして、絶縁領域ＩＡによって囲まれた領域に上アームスイッチＳＷｐ１～ＳＷｐ３を駆動する駆動回路Ｄｐ１～Ｄｐ３が実装されている。これは、各上アームスイッチＳＷｐ１～ＳＷｐ３同士のエミッタ検出端子ＫＥの電圧が、対応する下アームスイッチＳＷｎ１～ＳＷｎ３がオン状態（閉状態）であるかオフ状態（開状態）であるかに応じて、大きく変動するからである。このため、これらの駆動回路Ｄｐ１～Ｄｐ３の動作電圧自体は小さいとはいえ、駆動回路Ｄｐ１～Ｄｐ３同士を絶縁する必要が生じる。上記絶縁領域ＩＡの幅は、法規による要請や、絶縁破壊等を回避する観点から定められる。
　また、図中下の列には、下アームスイッチＳＷｎ１～ＳＷｎ３を備えるパワーカードＰＷＣの端子が示されている。これら下アームスイッチＳＷｎ１～ＳＷｎ３に対応するエミッタ検出端子ＫＥの電圧が近いため、これらの間に絶縁領域ＩＡが設けられていない。駆動回路Ｄｎ１～Ｄｎ３の構成部品の動作電圧自体は、必ずしも低電圧回路領域ＬＶ内の部品と比較して大きいわけではない。このため、これら下アームスイッチＳＷｎ１～ＳＷｎ３の駆動回路Ｄｎ１～Ｄｎ３同士は、回路基板５０上において必ずしも絶縁領域ＩＡを設ける必要がない。
　しかしながら、駆動回路Ｄｎ１～Ｄｎ３の基準電位（対応するスイッチＳＷｎ１～ＳＷｎ３のエミッタの電位）は、インバータ装置ＩＮＶの動作中において、スイッチＳＷｎ１～ＳＷｎ３のエミッタ間の抵抗成分及び誘導成分により互いに異なるものである。このため、駆動回路Ｄｎ１～Ｄｎ３の間において、絶縁領域ＩＡは設けられていないものの、駆動回路Ｄｎ１～Ｄｎ３同士は絶縁されている。
　駆動回路Ｄｐ１～Ｄｐ３，Ｄｎ１～Ｄｎ３（以下、駆動回路Ｄとも記載する）は、対応するスイッチＳＷのゲート端子Ｇ、エミッタ検出端子ＫＥに接続されて、スイッチＳＷのゲート端子Ｇに電圧を印加することで、スイッチＳＷを駆動する。
　さらに、本実施形態の駆動回路Ｄは、対応するスイッチＳＷのセンス端子ＳＥ、並びに、感温ダイオードＳＤのアノードＡ及びカソードＫに接続される。そして、駆動回路Ｄは、センス端子ＳＥの電圧値に基づいて、スイッチＳＷに流れる電流を検出する。また、駆動回路Ｄは、感温ダイオードＳＤのアノードＡとカソードＫとの間の電圧に基づいて、スイッチＳＷの温度を検出する。また、駆動回路Ｄは、スイッチＳＷに流れる電流の検出値、及び、スイッチＳＷの温度の検出値に基づいて、スイッチＳＷの異常を判定する。そして、駆動回路Ｄは、スイッチＳＷの温度情報及び異常情報を制御装置４０に送信する。
　インバータ装置ＩＮＶのような電源回路に用いる複数のスイッチＳＷｐ１～ＳＷｐ３，ＳＷｎ１～ＳＷｎ３において、スイッチＳＷｐ１～ＳＷｐ３，ＳＷｎ１～ＳＷｎ３のそれぞれの温度は、ほぼ同一であるとみなすことができる。そこで、回路構成を簡略化するために、スイッチＳＷｐ１～ＳＷｐ３，ＳＷｎ１～ＳＷｎ３のうち一つのスイッチの温度情報のみを制御装置４０が取得する構成とする。
　さらに、複数のスイッチＳＷｐ１～ＳＷｐ３，ＳＷｎ１～ＳＷｎ３の異常情報を制御装置が取得する構成とする場合に、回路構成の簡略化のために、スイッチＳＷｐ１～ＳＷｐ３，ＳＷｎ１～ＳＷｎ３の異常情報を表す各信号の論理和をとり、その論理和を制御装置４０に入力する。
　図４に本実施形態における駆動回路Ｄａ，Ｄｂと、制御装置４０との接続を表す概略図を示す。ここで、第１駆動回路Ｄａは、駆動回路Ｄｐ１～Ｄｐ３，Ｄｎ１～Ｄｎ３うちの任意の１つであり、例えば、駆動回路Ｄｐ１である。また、第２駆動回路Ｄｂは、第１駆動回路以外の駆動回路Ｄｐ１～Ｄｐ３，Ｄｎ１～Ｄｎ３うちの任意の１つであり、例えば、駆動回路Ｄｐ２である。
　駆動回路Ｄａ，Ｄｂは、それぞれ、温度情報送信部２１（第１送信部）と、異常情報送信部２２（第２送信部）とを備えている。ここで、インバータ装置ＩＮＶに用いるスイッチＳＷｐ１～ＳＷｐ３，ＳＷｎ１～ＳＷｎ３において、各スイッチＳＷｐ１～ＳＷｐ３，ＳＷｎ１～ＳＷｎ３の温度は、ほぼ同一であるとみなすことができる。このため、制御装置４０は、第１駆動回路Ｄａ（第１送信回路）と同一の基準電位に接続されたスイッチＳＷの温度情報のみを取得する構成としている。このため、第２駆動回路Ｄｂ（第２送信回路）の温度情報送信部２１は、無効化されている。具体的には、駆動回路Ｄｂの温度情報送信部２１の出力端子Ｐ１は、他の素子と接続されず、フロート状態とされている。
　第１駆動回路Ｄａの温度情報送信部２１の出力（出力端子Ｐ１）と、第１駆動回路Ｄａの異常情報送信部２２の出力（出力端子Ｐ２）とは、論理和をとられた上で、第１磁気カプラＭａに接続されている。ここで、温度情報送信部２１の出力端子Ｐ１、及び、異常情報送信部２２の出力端子Ｐ２は、ともにオープンドレイン出力であるため、接続点Ｐ３で結線されるとともに、プルアップ抵抗Ｒ１に接続されることで、ワイヤードオアとされている。また、第２駆動回路Ｄｂの異常情報送信部の出力端子Ｐ２は、プルアップ抵抗Ｒ２に接続された後、第２磁気カプラＭｂに接続されている。即ち、制御装置４０と、駆動回路Ｄａ，Ｄｂとは、それぞれ絶縁されるとともに、制御装置４０と、駆動回路Ｄａ，Ｄｂとの接続経路には、それぞれ磁気カプラＭａ，Ｍｂが設けられている。
　ここで、磁気カプラＭａ，Ｍｂは、絶縁素子の一種である。絶縁素子とは、絶縁素子の受信側と送信側とを絶縁した上で、受信側の素子から受信した信号を送信側の素子に対して送信する素子である。磁気カプラは、受信側と送信側とを磁気結合させることで、絶縁素子の受信側と送信側とを絶縁した上で、受信側の素子から受信した信号を送信側の素子に対して送信する。例えば、磁気カプラは、受信側と送信側とを磁気結合させる素子として、受信側に設けられた受信コイルと送信側に設けられた送信コイルとを有する。磁気カプラは、受信コイルに電流（信号）を流すことで磁界を変化させ、送信コイルに流れる電流又は電圧を変化させる。これにより、受信側の素子から受信した信号を送信側の素子に対して送信する。また、例えば、磁気カプラは、受信側と送信側とを磁気結合させる素子として、受信側に設けられた受信コイルと送信側に設けられた磁気抵抗効果素子とを有する。磁気カプラは、受信コイルに電流（信号）を流すことで磁界を変化させ、磁気抵抗効果素子の抵抗を変化させて送信側の電流又は電圧を変化させる。これにより、受信側の素子から受信した信号を送信側の素子に対して送信する。
　磁気カプラＭａ，Ｍｂはオープンドレイン出力の絶縁素子である。第１磁気カプラＭａは、第１駆動回路Ｄａから入力された信号を出力端子Ｐ４から出力し、第２磁気カプラＭｂは、第２駆動回路Ｄｂから入力された信号を出力端子Ｐ５から出力する。第１磁気カプラＭａの出力信号及び第２磁気カプラＭｂの出力信号は、論理和がとられた上で、制御装置４０に入力される。具体的には、第１磁気カプラＭａの出力端子Ｐ４、及び、第２磁気カプラＭｂの出力端子Ｐ５は、ともに接続点Ｐ６に接続されるとともに、プルアップ抵抗Ｒ３に接続されることで、ワイヤードオアにより論理和がとられ、制御装置４０に入力される。
　また、第１磁気カプラＭａの出力信号及び第２磁気カプラＭｂの出力信号は、論理和がとられた上で、ハイインピーダンス入力の素子であるバッファ４３に入力される。バッファ４３の出力信号は、ローパスフィルタ４４を介して制御装置４０に入力される。
　図５に駆動回路Ｄが出力する温度情報信号の時間変化を表すタイミングチャートを示す。駆動回路Ｄの温度情報送信部２１は、ハイ及びローの二値で変化することで、対応するスイッチＳＷの温度情報を表す出力信号を制御装置４０に送信する。より具体的には、駆動回路Ｄの温度情報送信部２１は、時比率（Ｄｕｔｙ）によって温度情報を出力する。ここで、駆動回路Ｄと制御装置４０とは同期がとられていない。そこで、駆動回路Ｄは、温度情報を時比率で表す際に基準となる基準周期を、制御装置４０に通知する。
　具体的には、図５で示すように、時刻Ｔ０において、温度情報送信部２１を構成するスイッチ（ＭＯＳ－ＦＥＴ）をオン状態にすることで、出力信号をロー状態にする。時刻Ｔ０の後、基準周期に相当する期間が経過した時刻Ｔ１において、温度情報送信部２１のスイッチをオフ状態にすることで、出力信号をハイ状態にする。時刻Ｔ１の後、基準周期に相当する期間が経過した時刻Ｔ２において、温度情報送信部２１のスイッチをオン状態にすることで、出力信号をロー状態にする。つまり、温度情報送信部２１は、温度情報を送信する前に、基準周期にわたって出力信号をハイからローに変更した後、さらに、基準周期にわたって出力信号をローからハイに変更することで、制御装置４０に対して基準周期を通知する。制御装置４０は、この時刻Ｔ０～Ｔ１において信号がロー状態とされる期間、及び、時刻Ｔ１～Ｔ２において信号がハイ状態とされる期間の長さを基準周期として取得する。
　また、温度情報を送信する前に、基準周期にわたって出力信号をハイからローに変更した後において、基準周期にわたって出力信号をローからハイに変更する期間（時刻Ｔ１～Ｔ２）を省略してもよい。基準周期にわたって出力信号をローからハイに変更する期間（時刻Ｔ１～Ｔ２）を省略する構成では、基準周期にわたって出力信号をハイからローに変更する期間（時刻Ｔ０～Ｔ１）の前に、基準周期より長い期間（例えば、基準周期の２倍の期間）にわたって、出力信号をハイ状態としておくとよい。このような構成にすることで、制御装置４０は、時刻Ｔ０～Ｔ１における出力信号の変化を、基準周期を通知するものとして容易に判定できる。
　時刻Ｔ２の後、温度情報送信部２１は、時刻Ｔ２～Ｔ４を基準周期とし、その基準周期に対して所定の時比率（ａ１％）を有するパルスを時刻Ｔ２～Ｔ３にわたって出力する。具体的には、時刻Ｔ２～時刻Ｔ３の期間において、温度情報送信部２１のスイッチをオン状態にすることで、出力信号をロー状態にする。そして、時刻Ｔ３～Ｔ４の期間において、温度情報送信部２１のスイッチをオフ状態にすることで、出力信号をハイ状態にする。ここで、所定の時比率ａ１％は、駆動回路Ｄが感温ダイオードＳＤから取得したスイッチＳＷの温度に基づいて、温度情報送信部２１によって設定される。
　時刻Ｔ４の後、温度情報送信部２１は、時刻Ｔ４～Ｔ５にわたって、基準周期に対して所定の時比率（ａ２％）を有するパルスを出力する。温度情報送信部２１は、温度を時比率で表すパルスをｎ回送信した後、再度、基準周期を表す信号を送信する（ｎは例えば、６４回）。
　以下、駆動回路Ｄの温度情報送信部２１によって設定される時比率の説明を行う。感温ダイオードＳＤ（図３）には定電流回路が接続され、一定電流が流れるようになっている。駆動回路Ｄは、感温ダイオードＳＤのアノードＡ－カソードＫ間電圧、即ち、感温ダイオードＳＤの順方向降下電圧（アナログ値）を取得する。温度情報送信部２１は、感温ダイオードＳＤの順方向降下電圧をＰＷＭ変調してデジタル信号である温度情報信号に変換し、これを制御装置４０へ出力する。温度情報信号は、感温ダイオードＳＤの順方向降下電圧に応じた所定の時比率を有する。感温ダイオードＳＤの順方向降下電圧は、感温ダイオードＳＤ、つまり、スイッチＳＷの温度に応じた値であるため、温度情報信号が有する時比率はスイッチＳＷの温度に応じた値となる。
　例えば、温度情報送信部２１は、スイッチＳＷが最低温度Ａ℃（例えば、－５０℃）、及び、Ａ℃より低い場合の感温ダイオードＳＤの順方向降下電圧を０％の時比率の信号に変換する。また、温度情報送信部２１は、スイッチＳＷが最高温度Ｂ℃（例えば、２００℃）、及び、Ｂ℃より高い温度の場合の感温ダイオードＳＤの順方向降下電圧を１００％の時比率の信号に変換する。そして、温度情報送信部２１は、スイッチＳＷの温度ＴがＡ℃～Ｂ℃の間である場合の感温ダイオードＳＤの順方向降下電圧を、（Ｔ－Ａ）／（Ｂ－Ａ）％の時比率の信号に変換する。なお、スイッチＳＷの最低温度Ａ℃及び最高温度Ｂ℃は、スイッチＳＷが使用される環境に応じて設定される。また、上述した説明では、スイッチＳＷの温度Ｔに応じて時比率を線形的に変化させるものとしたが、これを変更し、非線形的に変化させるものとしてもよい。
　図６に第１駆動回路Ｄａに対応するスイッチング素子ＳＷａ、及び、第２駆動回路Ｄｂに対応するスイッチング素子ＳＷｂが、それぞれ正常又は異常である場合に、回路の各部位における信号の状態を表す真理値表を示す。
　スイッチング素子ＳＷａが正常な場合、第１駆動回路Ｄａの端子Ｐ１はスイッチング素子ＳＷａの温度に応じた時比率で状態が変化し、第１駆動回路Ｄａの端子Ｐ２はハイインピーダンス状態とされる。このため、スイッチング素子ＳＷａが正常な場合、第１駆動回路Ｄａに対応する接続点Ｐ３は、スイッチング素子ＳＷａの温度に応じた時比率で状態が変化し、第１磁気カプラＭａの出力信号は、スイッチング素子ＳＷａの温度に応じた時比率で状態が変化する。
　スイッチング素子ＳＷａが異常な場合、第１駆動回路Ｄａの端子Ｐ１はスイッチング素子ＳＷａの温度に応じた時比率で状態が変化し、第１駆動回路Ｄａの端子Ｐ２はロー状態とされる。このため、スイッチング素子ＳＷａが異常な場合、第１駆動回路Ｄａに対応する接続点Ｐ３は、ロー状態とされ、第１磁気カプラＭａの出力信号はロー状態とされる。
　スイッチング素子ＳＷｂが正常な場合、第２駆動回路Ｄｂの端子Ｐ２はハイインピーダンス状態とされる。このため、第２磁気カプラＭｂの出力信号は、ハイインピーダンス状態とされる。
　スイッチング素子ＳＷｂが異常な場合、第２駆動回路Ｄｂの端子Ｐ２はロー状態とされる。このため、第２磁気カプラＭｂの出力信号は、ロー状態とされる。
　よって、スイッチング素子ＳＷａ，ＳＷｂがともに正常である場合、制御装置４０に入力される信号（接続点Ｐ６における信号）は、磁気カプラＭａから出力される時比率で状態が変化する信号と、第２磁気カプラＭｂから出力されるハイインピーダンス状態の信号とが、ワイヤードオアにより論理和をとられるため、時比率で状態が変化する信号となる。
　また、スイッチング素子ＳＷａが異常であり、スイッチング素子ＳＷｂが正常である場合、制御装置４０に入力される信号（接続点Ｐ６における信号）は、磁気カプラＭａから出力される時比率で状態が変化する信号と、第２磁気カプラＭｂから出力されるロー状態の信号とが、ワイヤードオアにより論理和をとられるため、ロー状態の信号となる。
　また、スイッチング素子ＳＷａが正常であり、スイッチング素子ＳＷｂが異常である場合、制御装置４０に入力される信号（接続点Ｐ６における信号）は、磁気カプラＭａから出力されるロー状態の信号と、第２磁気カプラＭｂから出力されるハイインピーダンス状態の信号とが、ワイヤードオアにより論理和をとられるため、ロー状態の信号となる。
　また、スイッチング素子ＳＷａ，ＳＷｂがともに異常である場合、制御装置４０に入力される信号（接続点Ｐ６における信号）は、磁気カプラＭａから出力されるロー状態の信号と、第２磁気カプラＭｂから出力されるロー状態の信号とが、ワイヤードオアにより論理和をとられるため、ロー状態の信号となる。
　スイッチＳＷが全て正常の場合、全ての駆動回路Ｄの異常情報送信部２２の送信信号がハイ状態とされる。このため、制御装置４０への入力信号（第１駆動回路Ｄａから送信される温度情報信号と、第１駆動回路Ｄａ及び第２駆動回路Ｄｂから送信される異常情報信号との重畳信号）は、図５に示す温度情報信号と同様の波形になる。
　図７に、スイッチＳＷのいずれかに異常が生じた場合の制御装置４０への入力信号の時間変化を表すタイミングチャートを示す。
　時刻Ｔ０～Ｔ４における制御装置４０への入力信号の波形は、図５に示す温度情報信号の波形と同様である。ここで、時刻Ｔ４～時刻Ｔ５において、スイッチＳＷのいずれかに異常が生じたため、対応する駆動回路Ｄの異常情報送信部２２の出力信号がロー状態に固定される。このため、第１駆動回路Ｄａから送信される温度情報信号と、第１駆動回路Ｄａ及び第２駆動回路Ｄｂから送信される異常情報信号との重畳信号である制御装置４０への入力信号がロー状態に固定される。
　時刻Ｔ６において、時刻Ｔ４から基準周期に相当する時間が経過する。制御装置４０は、基準周期より長い時間にわたって、入力される信号がローとされたため、スイッチＳＷのいずれかに異常が生じたと判定する。具体的には、制御装置４０は、ローパスフィルタ４４から入力される信号の電圧値に基づいて、基準周期より長い時間にわたって、入力される信号がローとされていることを判定する。
　以下、本実施形態の効果を述べる。
　インバータ装置ＩＮＶに用いる複数のスイッチＳＷｐ１～ＳＷｐ３，ＳＷｎ１～ＳＷｎ３において、各スイッチＳＷの温度は、ほぼ同一であるとみなすことができる。このため、制御装置４０は、第１駆動回路Ｄａと同一の基準電位に接続されたスイッチＳＷの温度のみを取得する構成としている。ここで、第１駆動回路Ｄａから制御装置４０に対し、温度情報と異常情報とを一つの磁気カプラＭａを介して送信する構成としているため、回路に用いる磁気カプラの数を省略することができる。
　さらに、第１駆動回路Ｄａに対応するスイッチＳＷａに異常が生じた場合に、第１駆動回路Ｄａの異常情報送信部２２から出力される異常情報を表す信号がローに固定された上で、磁気カプラＭａよりも駆動回路Ｄａ側で、第１駆動回路Ｄａの温度情報送信部２１から出力される温度情報を表す信号に対して第１駆動回路Ｄａの異常情報送信部２２から出力される異常情報を表す信号が優先されるように論理和がとられる。そして、その論理和がとられた信号が磁気カプラＭａに入力される。
　また、第２駆動回路Ｄｂに対応するスイッチＳＷｂに異常が生じた場合に、第２駆動回路Ｄｂの異常情報送信部２２から出力される異常情報を表す信号がローに固定された上で、磁気カプラＭａ，Ｍｂよりも制御装置４０側で、磁気カプラＭａから出力される信号に対して磁気カプラＭｂから出力される信号が優先されるように論理和がとられる。そして、その論理和がとられた信号が制御装置４０に入力される。
　このため、第１駆動回路Ｄａ又は第２駆動回路Ｄｂに対応するスイッチＳＷａ，ＳＷｂの少なくとも一方に異常が生じた場合、制御装置４０に入力される信号がローに固定される。これにより、複数のスイッチＳＷｐ１～ＳＷｐ３，ＳＷｎ１～ＳＷｎ３のいずれかに異常が生じた場合において、制御装置４０はスイッチＳＷｐ１～ＳＷｐ３，ＳＷｎ１～ＳＷｎ３の異常を正しく判定することが可能になる。つまり、上記構成によれば、回路に用いる磁気カプラの数を低減しつつ、制御装置４０による異常情報の誤判定を抑制することができる。
　具体的には、温度情報は、所定周期において出力信号がハイ状態とされる時間の比率（時比率）によって、第１駆動回路Ｄａから制御装置４０に対して出力される。これにより、温度情報を表すパルスの波長の最大値は、所定周期となる。そこで、制御装置４０に入力される信号が所定周期より長い時間にわたって、ローとされた場合に、複数のスイッチＳＷｐ１～ＳＷｐ３，ＳＷｎ１～ＳＷｎ３のいずれかに異常が生じたと判定する構成とした。このような構成にすることで、異常の発生を誤判定することなく、かつ、迅速に異常の発生を判定することが可能になる。
　制御装置４０の動作周波数と、駆動回路Ｄａ，Ｄｂの動作周波数とは異なるものである。このため、所定周期（基準周期）においてロー状態とされている時間の比率（デューティ）で温度情報を送信する場合に、その所定周期を予め通知する構成とした。より具体的には、温度情報を送信する前に、所定周期にわたって出力信号をハイからローに変更した後、さらに、所定周期にわたって出力信号をローからハイに変更する構成とした。この構成により、制御装置４０の動作周波数と、駆動回路Ｄａ，Ｄｂの動作周波数とが異なるものであっても、駆動回路Ｄａから温度情報を送信することが可能になるとともに、制御装置４０によるスイッチＳＷにおける異常発生の誤判定を抑制することが可能になる。
　オープンドレイン出力の磁気カプラＭａ，Ｍｂの出力を結線することで、簡易な構成で、論理和（ワイヤードオア）をとることができる。特に、負論理でワイヤードオアを実現した場合、正論理でワイヤードオアを実現する構成と比べて、ダイオード等の素子の追加が不要になり、回路構成を簡易なものとすることができる。
　上記構成では、駆動回路Ｄａ，Ｄｂの構成を共通化した。これにより、コスト削減が可能になる。また、駆動回路Ｄｐ１～Ｄｐ３，Ｄｎ１～Ｄｎ３のうち第１駆動回路Ｄａとするものを変更する場合に、簡易な回路変更で実現することができる。
　スイッチＳＷのうち、温度が最高となるものに対応する駆動回路Ｄｐ１～Ｄｐ３，Ｄｎ１～Ｄｎ３が、第１駆動回路Ｄａとして選択される。スイッチＳＷのうち、温度が最高となるものの温度を検出し、その検出値が所定の閾値以上の温度にならないように制御することで、全てのスイッチＳＷの温度が所定の閾値以上の温度になることを抑制できる。
　（第２実施形態）
　上記第１実施形態において、駆動回路Ｄ及び磁気カプラＭは、それぞれ負論理で信号を出力するものであったが、これを変更し、駆動回路Ｄ及び磁気カプラＭは、正論理で信号を出力するものであってもよい。
　図８に本実実施形態の駆動回路Ｄと制御装置４０との接続を表す概略図を示す。図８について、図４と同一の構成に同一の符号を付し、当該構成について適宜説明を省略する。本変形例の温度情報送信部２１、及び、異常情報送信部２２は、ともに正論理（アクティブハイ）で信号を出力する。また、温度情報送信部２１、及び、異常情報送信部２２は、ともにオープンソース出力である。
　そこで、磁気カプラＭａよりも駆動回路Ｄａ側において、駆動回路Ｄａの温度情報送信部２１の出力（端子Ｐ１）と、駆動回路Ｄａの異常情報送信部２２の出力（端子Ｐ２）とを接続点Ｐ３で結線することで、ワイヤードオアをとる構成としている。駆動回路Ｄａの温度情報送信部２１の出力、及び、駆動回路Ｄａの異常情報送信部２２の出力は、接続点Ｐ３において結線されるとともに、プルダウン抵抗Ｒ１ａに接続された上で、磁気カプラＭａに入力されている。また、駆動回路Ｄｂの異常情報送信部２２の出力（端子Ｐ２）は、プルダウン抵抗Ｒ２ａに接続された上で、磁気カプラＭｂに入力されている。
　また、磁気カプラＭａ及び磁気カプラＭｂはともにオープンソース出力である。磁気カプラＭａの出力（端子Ｐ４）と、磁気カプラＭｂの出力（端子Ｐ５）とを、接続点Ｐ６において結線するとともにプルダウン抵抗Ｒ３ａに接続することで、ワイヤードオアをとる構成としている。また、第１磁気カプラＭａの出力信号及び第２磁気カプラＭｂの出力信号は、ワイヤードオアがとられた上で、ハイインピーダンス入力の素子であるＮＯＴ回路４３ａに入力される。ＮＯＴ回路４３ａの出力信号は、ローパスフィルタ４４を介して制御装置４０に入力される。
　磁気カプラＭの入力側の論理（駆動回路Ｄの出力論理）が負論理である場合、図４に示す構成を適用し、磁気カプラＭの入力側の論理（駆動回路Ｄの出力論理）が正論理である場合、図８に示す構成を適用すれば、磁気カプラＭの入力側論理が負論理である場合も正論理である場合も温度情報及び異常情報を表す信号を伝達することが可能になる。
　第１実施形態及び第２実施形態において、磁気カプラＭは駆動回路Ｄの出力論理を反転するものであってもよい。即ち、磁気カプラＭは、駆動回路Ｄから出力される正論理の信号を負論理に変換して出力するものであってもよいし、駆動回路Ｄから出力される負論理の信号を正論理に変換して出力するものであってもよい。
　第２実施形態の構成では、温度情報信号は、図９で示すような信号となり、制御装置４０への入力信号は、図１０に示すようなものとなる。
　図９で示すように、時刻Ｔ１０において、温度情報送信部２１は、温度情報信号をハイ状態にする。時刻Ｔ１０の後、基準周期に相当する期間が経過した時刻Ｔ１１において、温度情報送信部２１は、温度情報信号をロー状態にする。時刻Ｔ１１の後、基準周期に相当する期間が経過した時刻Ｔ１２において、温度情報送信部２１は、温度情報信号をハイ状態にする。制御装置４０は、この時刻Ｔ１０～Ｔ１１において信号がハイ状態とされる期間、及び、時刻Ｔ１１～Ｔ１２において信号がロー状態とされる期間の長さを基準周期として取得する。
　時刻Ｔ１２の後、温度情報送信部２１は、時刻Ｔ１２～Ｔ１４を基準周期とし、その基準周期に対して所定の時比率（ｃ１％）を有するパルスを時刻Ｔ１２～Ｔ１３にわたって出力する。具体的には、時刻Ｔ１２～時刻Ｔ１３の期間において、温度情報送信部２１の出力信号をハイ状態にする。そして、時刻Ｔ１３～Ｔ１４の期間において、温度情報送信部２１の出力信号をロー状態にする。ここで、所定の時比率ｃ１％は、駆動回路Ｄが感温ダイオードＳＤから取得したスイッチＳＷの温度に基づいて、温度情報送信部２１によって設定される。
　図１０に、スイッチＳＷのいずれかに異常が生じた場合の制御装置４０への入力信号の時間変化を表すタイミングチャートを示す。
　時刻Ｔ１０～Ｔ１４における制御装置４０への入力信号の波形は、図９に示す温度情報信号の波形と同様である。ここで、時刻Ｔ１４～時刻Ｔ１５において、スイッチＳＷのいずれかに異常が生じたため、対応する駆動回路Ｄの異常情報送信部２２の出力信号がハイ状態に固定される。このため、第１駆動回路Ｄａから送信される温度情報信号と、第１駆動回路Ｄａ及び第２駆動回路Ｄｂから送信される異常情報信号との重畳信号である制御装置４０への入力信号ハイ状態に固定される。
　時刻Ｔ１６において、時刻Ｔ１４から基準周期に相当する時間が経過する。制御装置４０は、基準周期より長い時間にわたって、入力される信号がハイとされたため、スイッチＳＷのいずれかに異常が生じたと判定する。このように、駆動回路Ｄ及び磁気カプラＭが正論理で信号を出力する構成においても制御装置４０はスイッチＳＷにおける異常の発生を判定することができる。
　（第３実施形態）
　上記第１実施形態及び第２実施形態では、所定の基準周期において出力信号がロー状態又はハイ状態とされる時間の比率（時比率）によって、温度情報を送信する構成とした。第３実施形態の温度情報送信部２１は、スイッチＳＷの温度情報を１又は０を表すパルスで送信する。具体的には、温度情報送信部２１は、温度情報を２進数で制御装置４０に出力する。
　図１１で示すように、所定の周期で区切られた期間Ｔ２０～Ｔ２１，Ｔ２１～Ｔ２２，Ｔ２２～Ｔ２３，Ｔ２３～Ｔ２４，Ｔ２４～Ｔ２５において、温度情報送信部２１は、時比率５０％のパルスを送信することで１を表すとともに、パルスを送信しないことで０を表す。
　図１２に、時刻Ｔ２２～Ｔ２３において、スイッチＳＷのいずれかに異常が生じた場合の制御装置４０への入力信号の時間変化を表すタイミングチャートを示す。時刻Ｔ２２～Ｔ２３において異常が生じたため、異常情報送信部２２は、出力信号をハイ状態に固定する。これにより、時刻Ｔ２３以降においても、制御装置４０の入力信号はハイ状態を維持する。制御装置４０は、１を表すパルスの波長より長い期間にわたって、入力される信号がハイ状態とされた場合に、スイッチＳＷに異常が生じたことを判定する。
　（他の実施形態）
　・第１実施形態及び第２実施形態において、駆動回路Ｄが正論理で信号を出力するとともに、磁気カプラＭが負論理で信号を出力する構成であってもよいし、駆動回路Ｄが負論理で信号を出力するとともに、磁気カプラＭが正論理で信号を出力する構成であってもよい。
　・第３実施形態において、駆動回路Ｄは、正論理で信号を出力する構成としたが、これを変更し負論理で信号を出力する構成としてもよい。また、温度情報送信部２１は、パルスを送信することで０を表し、パルスを送信しないことで１を表すものであってもよい。
　・上記実施形態では、駆動回路Ｄが温度情報送信部２１及び異常情報送信部２２を備える構成としたが、これを変更し、駆動回路以外の送信回路が、温度情報送信部２１及び異常情報送信部２２を備える構成としてもよい。
　・上記構成では、第１駆動回路Ｄａの温度情報送信部２１及び異常情報送信部２２の出力信号について、ワイヤードオアによって論理和をとる構成としたが、これを変更し、論理回路によって論理和をとる構成としてもよい。同様に、磁気カプラＭａ，Ｍｂの出力信号について、ワイヤードオアによって論理和をとる構成としたが、これを変更し、論理回路によって論理和をとる構成としてもよい。
　・磁気カプラ、及び、駆動回路の温度情報送信部及び異常情報送信部は、オープンドレイン出力に代えて、オープンコレクタ出力であってもよい。また、オープンソース出力に代えて、オープンエミッタ出力であってもよい。また、トーテムポール出力であってもよい。
　・上記構成は、インバータ装置以外の電力変換装置に適用されるものであってもよい。例えば、ＤＣＤＣコンバータ装置に適用されるものであってもよい。
　・絶縁素子として、磁気カプラに代えて、フォトカプラやトランスなどを用いてもよい。また、磁気カプラに代えて、容量カプラを用いてもよい。容量カプラは、受信側と送信側とを容量結合させることで、絶縁素子の受信側と送信側とを絶縁した上で、受信側の素子から受信した信号を送信側の素子に対して送信する。容量カプラは、受信側と送信側とを容量結合させる素子として、例えば、コンデンサを有する。
　・半導体スイッチング素子として、ＩＧＢＴに代えて、ＭＯＳ－ＦＥＴを用いてもよい。
　本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims (8)

  1. 　それぞれ異なる基準電位に接続されている複数の半導体スイッチング素子（ＳＷ，ＳＷｐ１～ＳＷｐ３，ＳＷｎ１～ＳＷｎ３）を備える電力変換装置（ＩＮＶ）に適用され、その複数の半導体スイッチング素子の開閉状態を制御する制御装置（４０）を備える電力変換装置の制御システムであって、
    　前記半導体スイッチング素子に対応して前記基準電位にそれぞれ接続され、その対応する前記半導体スイッチング素子の情報をそれぞれ送信する複数の送信回路（Ｄａ，Ｄｂ，Ｄｐ１～Ｄｐ３，Ｄｎ１～Ｄｎ３）を備え、
    　前記制御装置と、前記複数の送信回路とは、それぞれ絶縁されるとともに、前記制御装置と、前記複数の送信回路との接続経路には、それぞれ絶縁素子が設けられており、
    　前記複数の送信回路として、ハイ及びローの二値で変化することで、対応する前記半導体スイッチング素子の温度情報を表す出力信号を前記制御装置に送信する第１送信部（２１）、及び、ハイ及びローの一方に固定されることで対応する前記半導体スイッチング素子に異常が生じていることを表す出力信号を前記制御装置に送信する第２送信部（２２）を備える一の第１送信回路（Ｄａ）と、前記第２送信部を備える第２送信回路（Ｄｂ）と、を備え、
    　前記第１送信回路の前記第１送信部の出力信号と、前記第１送信回路の前記第２送信部の出力信号とは、前記第１送信回路の前記第２送信部の出力信号が前記対応する半導体スイッチング素子に異常が生じていることを表す場合、前記第１送信回路の前記第２送信部の出力信号が前記第１送信回路の前記第１送信部の出力信号に対して優先されるように前記絶縁素子よりも前記第１送信回路側で論理和がとられた上で、前記絶縁素子に出力され、
    　前記第１送信回路に対応する前記絶縁素子の出力信号と、前記第２送信回路の前記絶縁素子の出力信号とは、前記第２送信回路の前記第２送信部の出力信号が前記対応する半導体スイッチング素子に異常が生じていることを表す場合、前記第２送信回路に対応する前記絶縁素子の出力信号が前記第１送信回路に対応する前記絶縁素子の出力信号に対して優先されるように前記絶縁素子よりも前記制御装置側で論理和がとられた上で、前記制御装置に出力される電力変換装置の制御システム。
  2. 　前記第１送信部は、前記半導体スイッチング素子の温度情報を、所定周期において出力信号がハイ又はローとなる時比率によって前記制御装置に送信する請求項１に記載の電力変換装置の制御システム。
  3. 　前記制御装置は、前記所定周期より長い時間にわたって、入力される信号がハイ又はローとされた場合に、前記複数の半導体スイッチング素子のいずれかに異常が生じたと判定する請求項２に記載の電力変換装置の制御システム。
  4. 　前記第１送信部は、前記温度情報を送信する前に、前記所定周期にわたって出力信号をハイ及びローの一方から他方に変更することで、前記制御装置に対して前記所定周期を通知する請求項２又は３に記載の電力変換装置の制御システム。
  5. 　前記第１送信部は、前記温度情報を送信する前に、前記所定周期にわたって出力信号をハイ及びローの一方から他方に変更した後、さらに、前記所定周期にわたって出力信号をハイ及びローの前記他方から前記一方に変更することで、前記制御装置に対して前記所定周期を通知する請求項４に記載の電力変換装置の制御システム。
  6. 　前記第１送信部は、前記制御装置に対し、前記半導体スイッチング素子の温度情報を１又は０を表すパルスで送信し、
    　前記制御装置は、前記１又は０を表すパルスの波長より長い時間にわたって、入力される信号がハイ又はローとされた場合に、前記複数の半導体スイッチング素子のいずれかに異常が生じたと判定する請求項１に記載の電力変換装置の制御システム。
  7. 　前記絶縁素子は、オープンコレクタ出力、又は、オープンドレイン出力であって、
    　前記第１送信回路の出力と、前記第２送信回路の出力とは、前記絶縁素子より前記制御装置側で、ワイヤードオアがとられることで、前記第１送信部の出力信号に対して前記第２送信部の出力信号が優先されるように論理和がとられた上で、前記制御装置に出力されている請求項１乃至６のいずれか１項に記載の電力変換装置の制御システム。
  8. 　前記第２送信回路は、前記第１送信部と前記第２送信部とを備え、
    　前記第１送信部、及び、前記第２送信部はともにオープンコレクタ出力、又は、オープンドレイン出力であって、
    　前記第２送信回路の前記第１送信部は、前記絶縁素子に接続されておらず、
    　前記第１送信回路の前記第１送信部の出力と、前記第１送信回路の前記第２送信部の出力とは、前記絶縁素子よりも前記第１送信回路側で、ワイヤードオアがとられることで、前記第１送信回路の前記第２送信部の出力信号が前記対応する半導体スイッチング素子に異常が生じていることを表す場合、前記第１送信回路の前記第１送信部の出力信号に対して前記第１送信回路の前記第２送信部の出力信号が優先されるように論理和がとられた上で、前記絶縁素子に出力されている請求項１乃至７のいずれか１項に記載の電力変換装置の制御システム。
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