(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを駆動するインバータ装置であって、
複数個のスイッチング素子と、
複数個のスイッチング素子のそれぞれに設けられ、当該スイッチング素子の温度を検出する温度検出素子と、
複数個のスイッチング素子のそれぞれに設けられ、当該スイッチング素子にゲート信号を出力する駆動ＩＣと、
複数個のスイッチング素子のうちの少なくとも１個に設けられ、前記駆動ＩＣとは異なるデバイスとして構成されている温度ＩＣと、を備えており、
各駆動ＩＣは、外部から信号を入力するための第１入力ポートと、第１入力ポートに入力する信号に基づいて対応するスイッチング素子が所定の温度以上と判断されるときにフェイル信号をモータ制御装置に出力するフェイル信号出力ポートを有しており、
温度ＩＣは、外部から信号を入力するための第２入力ポートと、第２入力ポートに入力する信号に基づいて対応するスイッチング素子の温度を示す第１信号をモータ制御装置に出力する第１信号出力ポートと、第２入力ポートに入力する信号に基づいて対応するスイッチング素子の温度が所定の温度以上か否かを示す第２信号を出力する第２信号出力ポートを有しており、
温度ＩＣが設けられていないスイッチング素子においては、当該スイッチング素子に設けられた温度検出素子と当該スイッチング素子に設けられた駆動ＩＣの第１入力ポートとが接続されており、
温度ＩＣが設けられているスイッチング素子においては、当該スイッチング素子に設けられた温度検出素子と温度ＩＣの第２入力ポートとが接続されると共に、温度ＩＣの第２信号出力ポートと駆動ＩＣの第１入力ポートとが接続されており、
各駆動ＩＣのそれぞれは、第１入力ポートに入力する温度検出素子からの信号又は温度ＩＣからの第２信号に基づいて当該スイッチング素子が所定の温度以上と判断されるときに、フェイル信号出力ポートからフェイル信号をモータ制御装置に出力する、
インバータ装置。
【請求項２】
温度ＩＣが、複数個のスイッチング素子のいずれか１個にのみ設けられている請求項１に記載のインバータ装置。
【請求項３】
各駆動ＩＣは、第１入力ポートに接続され、第１入力ポートにバイアス電流を印加するバイアス回路を有しており、
フェイル信号出力ポートは、第１入力ポートに入力する信号の電圧が所定の範囲以外となると、フェイル信号をモータ制御装置に出力する、請求項１又は２に記載のインバータ装置。
【請求項４】
温度ＩＣの第２信号出力ポートから出力される第２信号は、スイッチング素子の温度が所定の温度未満であることを示す第１状態と、
スイッチング素子の温度が所定の温度以上であることを示す第２状態とを有しており、
第２信号が第１状態となると、その電圧が所定の範囲以内となり、
第２信号が第２状態となると、その電圧が所定の範囲以外となる、請求項３に記載のインバータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書によって開示される技術は、インバータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インバータ装置の一例が特許文献１に開示されている。特許文献１のインバータ装置は、モータを駆動するための三相インバータであって、６個のＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）のそれぞれに素子コントローラが設けられている。各素子コントローラは、対応するＩＧＢＴのゲートにゲート信号を供給するための駆動回路と、そのＩＧＢＴに設けられた温度検出素子に接続される温度モニタ回路とを有している。温度モニタ回路は、温度検出素子の検出温度が所定温度未満である場合、その検出温度をモータ制御装置に出力し、温度検出素子の検出温度が所定温度以上である場合、フェイル信号をモータ制御装置に出力する。モータ制御装置は、温度モニタ回路から出力される検出温度に基づいてインバータ装置の駆動を制御し、温度モニタ回路から出力されるフェイル信号を受信すると、インバータ装置の駆動を停止させる。各素子コントローラは、駆動回路と温度モニタ回路の双方を含む一個のＩＣ（Integrated Circuit）として構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３３３４６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
駆動回路と温度モニタ回路とを含む一個のＩＣは、温度モニタ回路の温度測定精度を十分に確保するべく、高精度プロセスによって製造されている。しかしながら、駆動回路を製造する場合、高精度プロセスによらなくても、その機能を十分に発揮し得るものを製造することができる。駆動回路と温度モニタ回路とを一個のＩＣとして構成する場合、本来高精度プロセスによって製造する必要のない駆動回路も、温度モニタ回路に合わせて高精度プロセスによって製造しなければならない。そのため、インバータ装置の製造コストが増加する。
【０００５】
本明細書は、スイッチング素子の温度をモニタする温度モニタ回路を備えながら、スイッチング素子を駆動する駆動回路を高精度プロセスによって製造する必要を無くすことができるインバータ装置を開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書は、モータを駆動するインバータ装置を開示する。インバータ装置は、複数個のスイッチング素子と、温度検出素子と、駆動ＩＣと、温度ＩＣとを備える。温度検出素子は、複数個のスイッチング素子のそれぞれに設けられ、当該スイッチング素子の温度を検出する。駆動ＩＣは、複数個のスイッチング素子のそれぞれに設けられ、当該スイッチング素子にゲート信号を出力する。温度ＩＣは、複数個のスイッチング素子のうちの少なくとも１個に設けられ、駆動ＩＣとは異なるデバイスとして構成される。各駆動ＩＣは、それぞれ、外部から信号を入力するための第１入力ポートと、第１入力ポートに入力する信号に基づいて対応するスイッチング素子が所定の温度以上と判断されるときにフェイル信号をモータ制御装置に出力するフェイル信号出力ポートを有している。温度ＩＣは、外部から信号を入力するための第２入力ポートと、第２入力ポートに入力する信号に基づいて対応するスイッチング素子の温度を示す第１信号をモータ制御装置に出力する第１信号出力ポートと、第２入力ポートに入力する信号に基づいて対応するスイッチング素子の温度が所定の温度以上か否かを示す第２信号を出力する第２信号出力ポートを有している。温度ＩＣが設けられていないスイッチング素子においては、当該スイッチング素子に設けられた温度検出素子と当該スイッチング素子に設けられた駆動ＩＣの第１入力ポートとが接続されている。温度ＩＣが設けられているスイッチング素子においては、当該スイッチング素子に設けられた温度検出素子と温度ＩＣの第２入力ポートとが接続されると共に、温度ＩＣの第２信号出力ポートと駆動ＩＣの第１入力ポートとが接続されている。各駆動ＩＣのフェイル信号出力ポートは、第１入力ポートに入力する温度検出素子からの信号又は温度ＩＣからの第２信号に基づいて当該スイッチング素子が所定の温度以上と判断されるときに、フェイル信号をモータ制御装置に出力する。
【０００７】
上記のインバータ装置では、温度ＩＣは、駆動ＩＣとは異なるデバイスとして構成されている。そのため、温度ＩＣのみを高精度プロセスで製造すればよく、駆動ＩＣについては高精度プロセスで製造する必要はない。
【０００８】
また、上記のインバータ装置では、駆動ＩＣの第１入力ポートは、温度ＩＣが設けられていないスイッチング素子においては、温度検出素子から出力される信号を入力する入力ポートとして使用され、温度ＩＣが設けられているスイッチング素子においては、温度ＩＣから出力される第２信号を入力する入力ポートとして使用される。このため、スイッチング素子に温度ＩＣが設けられる場合であっても、駆動ＩＣには、温度ＩＣから出力される第２信号を入力する専用の入力ポートを設ける必要がない。従って、スイッチング素子に温度ＩＣを設ける場合であっても、スイッチング素子に温度ＩＣを設けない場合と同一の駆動ＩＣを用いることができる。
【０００９】
上記のインバータ装置では、温度ＩＣが、複数個のスイッチング素子のいずれか１個にのみ設けられていることが好ましい。複数個のスイッチング素子を備えるインバータ装置を駆動する場合、複数個のスイッチング素子はいずれもほぼ同様に温度変化する。そのため、複数個のスイッチング素子のうちいずれか１個のスイッチング素子の温度をモータ制御装置に出力すれば、複数個のスイッチング素子のすべてに温度ＩＣを設けなくても、複数個のスイッチング素子の温度をほぼ正確に把握し、複数個のスイッチング素子に対して温度制御を行うことができる。即ち、複数個のスイッチング素子のすべてに温度ＩＣを設ける必要はない。上記の構成によると、不要な温度ＩＣを省略し、インバータ装置の部品点数が増大することを抑制することができる。なお、温度ＩＣを設けていないスイッチング素子が存在しても、そのスイッチング素子の温度が所定の温度以上となったときは、駆動ＩＣがフェイル信号を出力する。このため、スイッチング素子が温度によって破壊されてしまうことを防止することができる。
【００１０】
上記のインバータ装置では、各駆動ＩＣは、第１入力ポートに接続され、第１入力ポートにバイアス電流を印加するバイアス回路を有していてもよい。すなわち、第１入力ポートと温度検出素子が接続される場合は、温度検出素子にバイアス電流が印加される。第１入力ポートと温度ＩＣが接続される場合は、温度ＩＣにバイアス電流が印加される。そして、第１入力ポートに入力する信号の電圧が所定の範囲以外となると、フェイル信号出力ポートがフェイル信号をモータ制御装置に出力するようにしてもよい。上記の構成では、第１入力ポートにバイアス回路が接続されているが、第１入力ポートには温度検出素子又は温度ＩＣが接続される。このため、第１入力ポートが開放（オープン）され、別途終端処理が必要となるという事態を避けることができる。
【００１１】
上記のインバータ装置では、温度ＩＣの第２信号出力ポートから出力される第２信号は、スイッチング素子の温度が所定の温度未満であることを示す第１状態と、スイッチング素子の温度が所定の温度以上であることを示す第２状態とを有していてもよい。この場合に、第２信号が第１状態となると、その電圧が所定の範囲以内となり、第２信号が第２状態となると、その電圧が所定の範囲以外となることができる。これによって、温度ＩＣから出力される第２信号に基づいてフェイル信号を出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】インバータ装置の構成を示す図。
【図２】温度ＩＣが設けられていない場合の駆動ＩＣの構成を示す図。
【図３】温度ＩＣが設けられている場合の駆動ＩＣ及び温度ＩＣの構成を示す図。
【図４】駆動ＩＣの過熱検出回路の回路構成の一例を示す図。
【図５】温度ＩＣの回路構成の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に説明する実施例の技術的特徴を列挙する。
（形態１）スイッチング素子にはＩＧＢＴが採用されている。温度検出素子には感温ダイオードが採用されている。
（形態２）駆動ＩＣは、第１過熱検出回路と、ゲート信号出力回路と、フェイル信号出力回路を備えている。温度ＩＣは、受信回路と、温度信号出力回路と、第２過熱検出回路を備えている。
【実施例】
【００１４】
（モータ駆動システムの構成）
本実施例のモータ駆動システムは、エンジン及びモータを走行用駆動源として利用するハイブリッド自動車に搭載されている。図１に示すように、本実施例のモータ駆動システム２は、高圧直流電源１０と、インバータ装置１２と、モータ１４と、モータ制御装置１６と、を備えている。
【００１５】
インバータ装置１２は、高圧直流電源１０とモータ１４の間に設けられており、高圧直流電源１０から供給される直流電力を交流電力に変換してモータ１４に供給する。インバータ装置１２は、６個のスイッチングモジュール２１〜２６を備える三相インバータである。スイッチングモジュール２１〜２６は、それぞれ、スイッチング素子３１〜３６と、温度検出素子４１〜４６とを備えている。
【００１６】
スイッチング素子３１〜３６にはＩＧＢＴが採用されている。温度検出素子４１〜４６には感温ダイオードが採用されている。各温度検出素子４１〜４６は、対応するスイッチング素子３１〜３６の温度（ジャンクション温度）を検出し、検出した温度を表わす信号（順方向電圧）を出力する。具体的には、例えば、各温度検出素子４１〜４６は、対応するスイッチング素子３１〜３６のジャンクション部のごく近傍の温度を検出することによってジャンクション温度を検出する。温度検出素子４１〜４６が出力する順方向電圧は、スイッチング素子３１〜３６の温度が高くなるほど低くなる。
【００１７】
６個のスイッチングモジュール２１〜２６には、それぞれ、駆動ＩＣ５１〜５６が設けられている。駆動ＩＣ５１〜５６は、対応するスイッチング素子３１〜３６にゲート信号を出力する。また、駆動ＩＣ５１〜５６は、温度検出素子４１〜４６が所定の温度以上である場合に、フェイル信号をモータ制御装置１６に出力する。駆動ＩＣ５１〜５６の詳しい構成については後述する。
【００１８】
図１に示すように、スイッチングモジュール２１には、駆動ＩＣ５１の他に温度ＩＣ６１が設けられている。他のスイッチングモジュール２２〜２６には、温度ＩＣは設けられていない。温度ＩＣ６１は、駆動ＩＣ５１とは異なるデバイスとして構成されている。例えば、温度ＩＣ６１と駆動ＩＣ５１は別の基板上に設けられている。温度ＩＣ６１は、スイッチング素子３１の温度（温度検出素子４１が検出する温度）を示す温度信号をモータ制御装置１６に出力する。さらに、温度ＩＣ６１は、スイッチング素子３１の温度が所定温度以上であるか否かを示す通知信号を駆動ＩＣ５１に出力する。温度ＩＣ６１の詳しい構成については後述する。
【００１９】
モータ制御装置１６は、各駆動ＩＣ５１〜５６にゲート制御信号を出力し、スイッチング素子３１〜３６のオン／オフを制御する。これにより、モータ制御装置１６は、モータのトルク、回転数等を制御する。また、モータ制御装置１６は、フェイル信号が入力されると、ゲート制御信号の出力を停止する。ゲート制御信号の出力が停止されると、インバータ装置１２の駆動が停止し、モータ１４も停止する。また、モータ制御装置１６は、温度信号が入力されると、温度信号が示すスイッチング素子３１の温度に応じて、出力するゲート制御信号のパルス幅を変化させる。これにより、モータ１４のトルク、回転数等が変化し、スイッチング素子３１の温度が制御される。
【００２０】
図２を参照して、スイッチングモジュール２２に設けられた駆動ＩＣ５２の詳しい構成を説明する。併せて、スイッチングモジュール２２と駆動ＩＣ５２との接続構造について説明する。上述の通り、スイッチングモジュール２２には温度ＩＣが設けられていない。ここでは、駆動ＩＣ５２を例として説明するが、他の駆動ＩＣ５３〜５６の構成及びスイッチングモジュール２３〜２６との接続構造も、駆動ＩＣ５２のそれと同様である。
【００２１】
駆動ＩＣ５２は、第１過熱検出回路７０と、フェイル信号出力回路７２と、ゲート信号出力回路７４と、入力ポート７１，７６と、出力ポート７３，７５を備えている。出力ポート７５と入力ポート７１には、それぞれ、フォトカプラ９０，７８が接続されている。入力ポート７１，７６は、外部からの信号を駆動ＩＣ５２に入力するためのポートである。図２に示すように、入力ポート７１はゲート信号出力回路７４と接続されている。ゲート信号出力回路７４には、モータ制御装置１６から出力されるゲート制御信号が、フォトカプラ７８及び入力ポート７１を介して入力される。入力ポート７６は、温度検出素子４２に配線７７を介して接続されると共に、第１過熱検出回路７０に接続される。第１過熱検出回路７０には、入力ポート７６を介して温度検出素子４２が出力する順方向電圧が入力される。
【００２２】
第１過熱検出回路７０は、温度検出素子４２が検出する温度が所定温度以上の状態にあるのか否かを検出する回路である。図４に示すように、第１過熱検出回路７０は、２個の比較器２０２ａ、２０２ｂを有するウィンドウコンパレータ２０２と、定電流バイアス回路２００によって構成することができる。定電流バイアス回路２００は、温度検出素子４２（図２参照）にバイアス電流を印加している。ウィンドウコンパレータ２０２は、温度検出素子４２から入力される順方向電圧と所定の第１の閾値電圧とを比較するとともに、温度検出素子４２から入力される順方向電圧と所定の第２の閾値電圧とを比較する。本実施例では、第２の閾値電圧は第１の閾値電圧より高く設定されている。そのため、ウィンドウコンパレータ２０２は、温度検出素子４２から入力される順方向電圧が第１の閾値電圧より高く、第２の閾値電圧以下である場合には、温度検出素子４２が検出する温度が所定温度より低い状態であると判断し、温度検出素子４２が検出する温度が所定温度より低い状態であることを示す過熱検出信号を出力する。このときの過熱検出信号は、第１状態（ハイ又はローのうちの一方）である。一方、ウィンドウコンパレータ２０２は、入力される順方向電圧が第１の閾値電圧以下である場合には、温度検出素子４２が検出する温度が所定温度以上であると判断し、過熱検出信号の状態を第２状態（ハイ又はローのうちの他方）に切り替える。ウィンドウコンパレータ２０２（第１過熱検出回路７０）から出力される過熱検知信号（第１状態又は第２状態）は、フェイル信号出力回路７２に入力される。
【００２３】
フェイル信号出力回路７２（図２参照）は、フェイル信号を出力するための回路である。フェイル信号出力回路７２は、第１状態の過熱検出信号が入力されている間は、温度検出素子４２が検出する温度が所定温度より低い状態であることを示す信号を出力する。このとき、フェイル信号出力回路７２が出力する信号は、第１状態（ハイ又はローのうちの一方）である。一方、フェイル信号出力回路７２は、フェイル信号出力回路７２に入力される過熱検出信号の状態が第１状態から第２状態に切り替わると、出力する信号の状態を、第１状態から第２状態（ハイ又はローのうちの他方）に切り替える。フェイル信号出力回路７２が出力する第２状態の信号を「フェイル信号」と呼び換えてもよい。フェイル信号出力回路７２が出力する信号（第１状態又は第２状態）は、出力ポート７５を介してフォトカプラ９０に出力され、フォトカプラ９０からモータ制御装置１６に出力される。出力ポート７５とモータ制御装置１６との間にフォトカプラ９０を配することで、モータ制御装置１６と駆動ＩＣ５２とは電気的に絶縁されている。モータ制御装置１６は、上記のフェイル信号（第２状態の信号）が入力されると、ゲート制御信号の出力を停止する。その結果、モータ１４が停止する。また、フェイル信号出力回路７２が出力する信号（第１状態又は第２状態）は、後述のゲート信号出力回路７４にも出力される。
【００２４】
ゲート信号出力回路７４は、スイッチング素子３２のゲートにゲート信号を供給する回路である。ゲート信号出力回路７４には、モータ制御装置１６が出力するゲート制御信号が、フォトカプラ７８及び入力ポート７１を介して入力される。上記と同様に、入力ポート７２とモータ制御装置１６との間にフォトカプラ７８を配することで、モータ制御装置１６と駆動ＩＣ５２とは電気的に絶縁されている。ゲート信号出力回路７４は、ゲート制御信号が入力されると、ゲート制御信号のパルス幅に応じたゲート信号（ゲート電圧）を生成し、そのゲート信号を、出力ポート７３を介してスイッチング素子３２に出力する。ゲート信号がスイッチング素子３２のオン電位であると、スイッチング素子３２はオン状態となり、ゲート信号がスイッチング素子３２のオフ電位であると、スイッチング素子３２はオフ状態となる。なお、ゲート信号出力回路７４は、上記のフェイル信号が入力されると、スイッチング素子３２へのゲート信号の出力を直ちに停止する。このため、モータ制御装置１６からゲート制御信号が入力されている場合であっても、スイッチング素子３２のオフ状態で維持され、過熱状態のスイッチング素子３２がオン状態になることはない。
【００２５】
続いて、図２のスイッチングモジュール２２と駆動ＩＣ５２の動作を詳しく説明する。温度検出素子４２が検出する温度が所定温度より低い場合、第１過熱検出回路７０に入力される順方向電圧は、第１の閾値電圧より高く、第２の閾値電圧以下である。そのため、第１過熱検出回路７０は、温度検出素子４２が検出する温度が所定温度より低いと判断し、出力する加熱検出信号の状態を第１状態とする。そのため、フェイル信号出力回路７２はフェイル信号を出力しない。その結果、ゲート信号出力回路７４は、モータ制御装置１６から入力されるゲート制御信号に応じてゲート信号を生成し、スイッチング素子３２に供給する。スイッチング素子３２は、供給されるゲート信号に応じてオン／オフ状態が切替えられる。
【００２６】
一方、温度検出素子４２が検出する温度が所定温度以上である場合、第１過熱検出回路７０に入力される順方向電圧は、第１の閾値電圧以下となる。そのため、第１過熱検出回路７０は、温度検出素子４２が検出する温度が所定温度以上であると判断し、加熱検出信号の状態を第１状態から第２状態に切り替える。その結果、フェイル信号出力回路７２はフェイル信号を出力する。フェイル信号は、フォトカプラ９０を介して、モータ制御装置１６に出力される。モータ制御装置１６は、フェイル信号が入力されると、各駆動ＩＣ５１〜５６へのゲート制御信号の出力を停止し、モータ１４を停止させる。また、フェイル信号は、ゲート信号出力回路７４にも出力される。ゲート信号出力回路７４は、フェイル信号が入力されると、ゲート信号のスイッチング素子３２への出力を停止する。従って、スイッチング素子３２がオン状態となることはない。
【００２７】
なお、上記の通り、第１過熱検出回路７０は、定電流バイアス回路２００（図４参照）を備える。そのため、温度検出素子４２が開放された場合には、ウィンドウコンパレータ２０２には定電流バイアス回路２００の電源電圧と同じ高さの電圧が入力される。定電流バイアス回路２００の電源電圧は、第２の閾値電圧より高く設定されている。そのため、温度検出素子４２が開放された場合には、第１過熱検出回路７０から出力される過熱検知信号の状態は第２状態となる。過熱検知信号の状態が第２状態となると、上記のように、フェイル信号出力回路７２はフェイル信号を出力する。従って、駆動ＩＣ５２は、温度検出素子４２が開放された場合にもフェイル信号を出力する。すなわち、駆動ＩＣ５２は、温度検出素子４２が開放されたか否かを検出することができる。同様に、温度検出素子４２が短絡された場合には、第１過熱検出回路７０には第１の閾電圧より低い電圧（ほぼ０Ｖ）が入力される。この場合も、第１過熱検出回路７０から出力される過熱検知信号の状態は第２状態となり、フェイル信号出力回路７２はフェイル信号を出力する。従って、駆動ＩＣ５２は、温度検出素子４２が短絡された場合にもフェイル信号を出力する。すなわち、駆動ＩＣ５２は、温度検出素子４２が短絡したか否かを検出することができる。
【００２８】
図３、図５を参照して、温度ＩＣ６１の詳しい構成を説明する。併せて、スイッチングモジュール２１と、駆動ＩＣ５１と、温度ＩＣ６１の接続構造について説明する。
【００２９】
図３に示すように、スイッチングモジュール２１には、駆動ＩＣ５１と温度ＩＣ６１が設けられている。図３の駆動ＩＣ５１は、図２の駆動ＩＣ５２と同様の構成を備えている。図３では、駆動ＩＣ５１を説明する際、図２の駆動ＩＣ５２と共通する構成要素を図２と同じ符号を用いて表現している。図３に示すように、駆動ＩＣ５１の出力ポート７５はフォトカプラ９２と接続されている。フォトカプラ９２は、図２のフォトカプラ９０と同様のものである。
【００３０】
温度ＩＣ６１は、受信回路１００と、温度信号出力回路１０２と、第２過熱検出回路１０４と、入力ポート１０１と、出力ポート１０６，１０８を備えている。温度検出素子４１は、入力ポート１０１を介して受信回路１００に接続されている。従って、温度検出素子４１が出力する順方向電圧は、入力ポート１０１を介して受信回路１００に入力される。また、温度ＩＣ６１の第２過熱検出回路１０４は、出力ポート１０８と配線１０９を介して駆動ＩＣ５１の入力ポート７６に接続されている。従って、温度ＩＣ６１の第２過熱検出回路１０４から出力される信号は、出力ポート１０８、配線１０９及び入力ポート７６を介して駆動ＩＣ５１の第１過熱検出回路７０に入力される。
【００３１】
受信回路１００は、温度検出素子４１から入力される順方向電圧の電圧値に応じたデジタル信号を出力する回路である。図５に示すように、受信回路１００は、定電流バイアス回路３００と、Ａ／Ｄコンバータ３０２によって構成することができる。定電流バイアス回路３００は、温度検出素子４１にバイアス電流を印加している。温度検出素子４１が出力する順方向電圧は、入力ポート１０１を介してＡ／Ｄコンバータ３０２に入力される。Ａ／Ｄコンバータ３０２は、入力された順方向電圧の電圧値をデジタル値（デジタル信号）に変換（いわゆる量子化）して出力する。Ａ／Ｄコンバータ３０２に入力される順方向電圧が低いほど、Ａ／Ｄコンバータ３０２が出力するデジタル信号の値は小さくなり、Ａ／Ｄコンバータ３０２に入力される順方向電圧が高いほど、Ａ／Ｄコンバータ３０２が出力するデジタル信号の値は大きくなる。Ａ／Ｄコンバータ３０２が出力するデジタル信号は、温度信号出力回路１０２と第２過熱検出回路１０４に入力される。
【００３２】
温度信号出力回路１０２は、温度検出素子４１が検出する温度を示す温度信号を出力するための回路である。図５に示すように、温度信号出力回路１０２は、ＰＷＭ変調回路３０４と、増幅器３０６によって構成することができる。ＰＷＭ変調回路３０４は、入力されるデジタル信号（デジタル値）の値（電圧値）に応じてパルス幅を変化させたパルス信号を生成することにより、温度検出素子４１が検出する温度を示す温度信号を生成する。増幅器３０６は、ＰＷＭ変調回路３０４で生成された温度信号を増幅して、出力ポート１０６から出力する。出力ポート１０６から出力された温度信号は、温度ＩＣ６１の外部に設けられているフォトカプラ１２０を介してモータ制御装置１６に出力される。モータ制御装置１６は、温度信号が入力されると、温度信号のパルス幅（すなわち、温度検出素子４１が検出する温度）に応じて、出力するゲート制御信号のパルス幅を変化させる。これにより、モータ１４のトルク、回転数等が変化し、温度検出素子４１が検出する温度が所定温度を超えないように制御される。
【００３３】
第２過熱検出回路１０４は、温度検出素子４１が検出する温度が所定温度以上であるか否かを検出する回路である。図５に示すように、第２過熱検出回路１０４は、２個のデジタル比較器３０８ａ、３０８ｂを有する比較部３０８と、ＮＯＴ回路３１０と、スイッチング素子３１２によって構成することができる。比較部３０８は、入力されるデジタル信号（デジタル値）と所定の第３の閾値とを比較するとともに、入力されるデジタル信号と所定の第４の閾値とを比較する。本実施例では、第４の閾値は第３の閾値より大きい値に設定されている。即ち、入力されるデジタル信号が、第３の閾値より高く、第４の閾値以下の値を示す場合、温度検出素子４１が検出する温度が所定温度より低い状態であることを意味する。逆に、入力されるデジタル信号が、第３の閾値以下の値を示す場合、温度検出素子４１が検出する温度が所定温度以上の状態であることを意味する。また、ＮＯＴ回路３１０は、比較部３０８が出力する信号のレベルを反転させる。スイッチング素子３１２は、ＮＯＴ回路３１０から出力される信号に応じてオン／オフを切り替える。
【００３４】
比較部３０８は、入力されるデジタル信号が第３の閾値より高く、第４の閾値以下である場合には、温度検出素子４１が検出する温度が所定温度より低いと判断し、温度検出素子４１が検出する温度が所定温度より低いことを示す検出信号を出力する。このときの検出信号は、第１状態（ロー状態）である。比較部３０８が出力する検出信号の状態は、ＮＯＴ回路３１０で第２状態（ハイ状態）に切り替えられる。このため、ＮＯＴ回路３１０で第２状態に切り替えられた検出信号がスイッチング素子３１２に入力される間は、スイッチング素子３１２はオン状態となる。スイッチング素子３１２がオン状態になると、駆動ＩＣ５１の定電流バイアス回路２００（図４参照）が入力ポート７６、配線１０９、出力ポート１０８及びスイッチング素子３１２を介してグランドに接続される。このため、定電流バイアス回路２００からスイッチング素子３１２を通ってグランドに電流が流れる。その結果、駆動ＩＣ５１の第１過熱検出回路７０に備えられたウィンドウコンパレータ２０２には、第１の閾値電圧より高く第２の閾値電圧以下の電圧が入力される。なお、定電流バイアス回路２００がグランドに接続される状態のことを、「第１状態の通知信号が出力される状態」と言い換えてもよい。このとき、第１状態の通知信号は、温度検出素子４１が検出する温度が所定温度より低いことを示す信号である。この場合、駆動ＩＣ５１の第１過熱検出回路７０は、第１状態の過熱検知信号を出力する。駆動ＩＣ５１のフェイル信号出力回路７２及びゲート信号出力回路７４の動作は、図２の駆動ＩＣ５２のフェイル信号出力回路７２及びゲート信号出力回路７４の動作と同様である。すなわち、フェイル信号出力回路７２からはフェイル信号が出力されず、ゲート信号出力回路７４のゲート信号の出力は停止しない。
【００３５】
一方、比較部３０８は、入力されるデジタル信号が第３の閾値以下の場合には、温度検出素子４１が検出する温度が所定温度以上であると判断し、比較部３０８から出力される検出信号の状態を、第１状態（ロー状態）から第２状態（ハイ状態）に切り替える。その場合、比較部３０８が出力する検出信号の状態は、ＮＯＴ回路３１０で第２状態（ハイ状態）から第１状態（ロー状態）に切り替えられる。ＮＯＴ回路３１０で第１状態に切り替えられた検出信号がスイッチング素子３１２に入力されると、スイッチング素子３１２はオフ状態に切り替わる。スイッチング素子３１２がオフ状態に切り替わると、駆動ＩＣ５１の定電流バイアス回路２００（図４参照）がグランドには接続されず、開放された状態（オープン）となる。本実施例では、定電流バイアス回路２００がグランドに接続されず、開放される場合、上述の通り、駆動ＩＣ５１の第１過熱検出回路７０に備えられたウィンドウコンパレータ２０２には、第２の閾値電圧より高い電圧が入力される。なお、定電流バイアス回路２００がグランドに接続されない状態のことを、「第２状態の通知信号が出力される状態」と言い換えてもよい。このとき、第２状態の通知信号は、温度検出素子４１が検出する温度が所定温度以上であることを示す信号である。この場合、駆動ＩＣ５１の第１過熱検出回路７０は、出力する過熱検知信号を第１状態から第２状態に切り替える。その後の駆動ＩＣ５１のフェイル信号出力回路７２及びゲート信号出力回路７４の動作は、図２の駆動ＩＣ５２のフェイル信号出力回路７２及びゲート信号出力回路７４の動作と同様である。すなわち、フェイル信号出力回路７２からフェイル信号が出力され、ゲート信号出力回路７４からのゲート信号の出力が停止する。
【００３６】
続いて、図３のスイッチングモジュール２１と温度ＩＣ６１と駆動ＩＣ５１の動作を詳しく説明する。受信回路１００は、温度検出素子４１から出力される順方向電圧を受信し、順方向電圧に応じたデジタル信号を出力する。デジタル信号は、温度信号出力回路１０２、第２過熱検出回路１０４に入力される。
【００３７】
温度信号出力回路１０２は、入力されるデジタル信号の値（電圧値）に応じてパルス幅を変化させたパルス信号を生成することにより、温度検出素子４１が検出する温度を示す温度信号を生成し、生成された温度信号を出力ポート１０６より出力する。出力ポート１０６から出力された温度信号は、フォトカプラ１２０を介してモータ制御装置１６に入力される。モータ制御装置１６は、温度信号が入力されると、温度信号が示すスイッチング素子３１の温度に応じて、出力するゲート制御信号のパルス幅を変化させることにより、モータ１４のトルク、回転数等を変化させる。
【００３８】
温度検出素子４１が検出する温度が所定温度より低い場合、第２過熱検出回路１０４に入力されるデジタル信号の値は、第３の閾値より高く、第４の閾値以下である。そのため、第２過熱検出回路１０４は、温度検出素子４１が検出する温度が所定温度より低いと判断し、第２過熱検出回路１０４からの通知信号は第１状態となる。上述の通り、第２過熱検出回路１０４が第１状態の通知信号を出力する場合には、第１過熱検出回路７０に入力される電圧は第１の閾値電圧より高く、第２の閾電圧以下に設定されている。そのため、第１過熱検出回路７０は、温度検出素子４１が検出する温度が所定温度より低いと判断し、第１過熱検出回路７０からの過熱検知信号は第１状態となる。このため、フェイル信号出力回路７２はフェイル信号を出力せず、ゲート信号出力回路７４は、モータ制御装置１６から入力されるゲート制御信号に応じてゲート信号を生成し、スイッチング素子３１に供給する。
【００３９】
温度検出素子４１が検出する温度が所定温度以上である場合、第２過熱検出回路１０４に入力されるデジタル信号は、第３の閾値以下となる。そのため、第２過熱検出回路１０４は、温度検出素子４１が検出する温度が所定温度以上であると判断し、第２過熱検出回路１０４から出力される通知信号を第２状態とする。上述の通り、第２過熱検出回路１０４が第２状態の通知信号を出力する場合は、第１過熱検出回路７０に入力される電圧は第２の閾値電圧より高く設定されている。そのため、第１過熱検出回路７０は、温度検出素子４１が検出する温度が所定温度以上であると判断し、第１過熱検出回路７０から出力される過熱検知信号を第２状態とする。このため、フェイル信号出力回路７２はフェイル信号を出力する。出力されたフェイル信号は、フォトカプラ９２を介して、モータ制御装置１６に入力される。モータ制御装置１６は、フェイル信号が入力されると、各駆動ＩＣ５１〜５６へのゲート制御信号の出力を停止し、モータ１４を停止させる。また、フェイル信号は、ゲート信号出力回路７４にも出力される。ゲート信号出力回路７４は、上記のフェイル信号が入力されると、ゲート信号のスイッチング素子３１への出力を停止する。従って、スイッチング素子３１がオン状態になることはない。
【００４０】
なお、上記の通り、受信回路１００は、定電流バイアス回路３００を備える。そのため、温度検出素子４１が開放された場合には、受信回路１００には定電流バイアス回路３００の電源電圧と同じ高さの電圧が入力する。このとき、Ａ／Ｄコンバータ３０２は、第４の閾値以上のデジタル信号（デジタル値）を出力する。比較部３０８は、温度検出素子４１が検出する温度が所定温度以上である場合と同様に、出力する検知信号を第２状態に切り替える。その結果、第２過熱検出回路１０４から出力される通知信号は第１状態となる。第１状態の通知信号が出力されると、上述のように、駆動ＩＣ５１のフェイル信号出力回路７２はフェイル信号を出力する。従って、駆動ＩＣ５１は、温度検出素子４１が開放された場合にもフェイル信号を出力することとなる。すなわち、駆動ＩＣ５２は、温度検出素子４１が開放されたか否かを検出することができる。同様に、温度検出素子４１が短絡された場合には、受信回路１００にはほぼ０Ｖの電圧が入力される。この場合、Ａ／Ｄコンバータ３０２は、第３の閾値より低いデジタル信号（デジタル値）を出力する。この場合も、比較部３０８は、温度検出素子４１が検出する温度が所定温度以上である場合と同様に、出力する検知信号を第２状態に切り替える。その結果、第２過熱検出回路１０４から出力される通知信号は第１状態となる。この場合も、駆動ＩＣ５１のフェイル信号出力回路７２はフェイル信号を出力する。従って、駆動ＩＣ５１は、温度検出素子４１が短絡された場合にもフェイル信号を出力することとなる。すなわち、駆動ＩＣ５２は、温度検出素子４１が短絡したか否かを検出することができる。
【００４１】
以上、本実施例のモータ駆動システム２について説明した。以下、本実施例と請求項の記載との対応を説明する。入力ポート７６、出力ポート７５が、それぞれ、「第１入力ポート」、「フェイル信号出力ポート」の一例である。入力ポート１０１、出力ポート１０６、出力ポート１０８が、それぞれ、「第２入力ポート」、「第１信号出力ポート」、「第２信号出力ポート」の一例である。温度信号が「第１信号」の一例である。通知信号が「第２信号」の一例である。また、通知信号の第１状態、第２状態が、ぞれぞれ「第１状態」、「第２状態」の一例である。
【００４２】
本実施例では、温度ＩＣ６１は、駆動ＩＣ５１とは異なるデバイスとして構成されている。そのため、温度ＩＣ６１を高精度プロセスで製造し、駆動ＩＣ５１を通常の製造プロセスで製造することができる。このため、駆動ＩＣ５１の製造コストを抑えることができる。
【００４３】
また、本実施例では、図２に示すように、温度ＩＣが設けられていないスイッチングモジュール２２においては、駆動ＩＣ５２の入力ポート７６は、温度検出素子４２から出力される順方向電圧を入力する入力ポートとして使用されている。その一方、図３に示すように、温度ＩＣ６１が設けられているスイッチングモジュール２１においては、駆動ＩＣ５１の入力ポート７６は、温度ＩＣ６１から出力される通知信号（第１状態又は第２状態）を入力する入力ポートとして使用される。そして、駆動ＩＣ５１の入力ポート７６に第１状態の通知信号が入力するときは、第１過熱検出回路７０からフェイル信号が出力されず、駆動ＩＣ５１の入力ポート７６に第１状態の通知信号が入力するときは、第１過熱検出回路７０からフェイル信号が出力されるようになっている。このため、スイッチングモジュール２１に温度ＩＣ６１が設けられる場合であっても、駆動ＩＣ５１には、温度ＩＣ６１から出力される通知信号を入力する専用の入力ポートを設ける必要がない。従って、スイッチングモジュール２１に温度ＩＣ６１を設ける場合の駆動ＩＣ５１と、スイッチングモジュール２１に温度ＩＣ６１を設けない場合の駆動ＩＣ５２〜５６を同一の駆動ＩＣとすることができる。このため、インバータ装置１２を製造する際に、駆動ＩＣ５１と駆動ＩＣ５２〜５６を区別する必要は無い。
【００４４】
本実施例では、温度ＩＣ６１が、６個のスイッチングモジュール２１〜２６のうちの１個（スイッチングモジュール２１）にのみ設けられている。６個のスイッチング素子３１〜３６を備えるインバータ装置１２を駆動する場合、６個のスイッチング素子３１〜３６はいずれもほぼ同様に温度変化する。そのため、６個のスイッチング素子３１〜３６のうちいずれか１個のスイッチング素子３１の温度をモータ制御装置１６に出力すれば、６個のスイッチングモジュール２１〜２６のすべてに温度ＩＣを設けなくても、６個のスイッチング素子３１〜３６の温度をほぼ正確に把握し、６個のスイッチング素子３１〜３６に対して温度制御を行うことができる。即ち、６個のスイッチングモジュール２１〜２６のすべてに温度ＩＣを設ける必要はない。上記の構成によると、不要な温度ＩＣを省略し、インバータ装置の部品点数が増大することを抑制することができる。なお、温度ＩＣを設けていないスイッチングモジュール２２〜２６が存在しても、そのスイッチングモジュール２２〜２６に対応するスイッチング素子３２〜３６の温度が所定の温度以上となったときは、駆動ＩＣ５２〜５６がフェイル信号を出力する。このため、スイッチング素子３１〜３６が温度によって破壊されてしまうことを防止することができる。
【００４５】
上記の実施例の変形例を以下に列挙する。
（１）上記の実施例では、温度ＩＣ６１は、１個のスイッチングモジュール２１にのみ設けられている。これに限られず、温度ＩＣを、２個以上のスイッチングモジュールに設けてもよい。
（２）インバータ装置が備えるスイッチングモジュールは、６個に限られない。例えば、インバータ装置は、４個のスイッチングモジュールを備える構成であってもよい。
（３）フェイル信号及び温度信号は、フォトカプラに限られず、他の絶縁伝送方式によってモータ制御装置１６に出力されてもよい。例えば、フェイル信号及び温度信号は磁気カプラを介してモータ制御装置１６に出力されてもよい。
（４）スイッチングモジュールは、スイッチング素子と温度検出素子とを同一の半導体基板上に形成したものであってもよいし、スイッチング素子と温度検出素子とを異なる半導体基板に形成したものであってもよい。
（５）上記の実施例では、第１過熱検出回路７０には、２個の比較器２０２ａ、２０２ｂを備えるウィンドウコンパレータ２０２が備えられているが、第１過熱検出回路７０には、比較器が１個だけ備えられていてもよい。同様に、第２過熱検出回路１０４にも、デジタル比較器が１個だけ備えられていてもよい。１個の比較器で過熱検出回路を構成しても、スイッチング素子が所定の温度以上であるか否かを検出することができる。
【００４６】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００４７】
２  モータ駆動システム
１０  高圧直流電源
１２  インバータ装置
１４  モータ
１６  モータ制御装置
２１〜２６  スイッチングモジュール
３１〜３６  スイッチング素子
４１〜４６  温度検出素子
５１〜５６  駆動ＩＣ
６１  温度ＩＣ
７０  過熱検出回路
７１  入力ポート
７２  フェイル信号出力回路
７３  出力ポート
７４  ゲート信号出力回路
７５  出力ポート
７６  入力ポート
７７  配線
７８、９０、９２  フォトカプラ
１００  受信回路
１０１  入力ポート
１０２  温度信号出力回路
１０４  過熱検出回路
１０６、１０８  出力ポート
１０９  配線
１２０  フォトカプラ
２００  定電流バイアス回路
２０２  ウィンドウコンパレータ
２０２ａ、２０２ｂ  比較器
３００  定電流バイアス回路
３０２  Ａ／Ｄコンバータ
３０４  ＰＷＭ変調回路
３０６  増幅器
３０８  比較部
３０８ａ、３０８ｂ  デジタル比較器
３１０  ＮＯＴ回路
３１２  スイッチング素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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