(57)【要約】【課題】同一の回路基板で複数種類の主回路素子を使用することができるインバータ装置を提供する。【解決手段】本実施形態は、インバータ主回路を構成する主回路素子と、前記主回路素子に付された素子識別情報を有する素子識別子と、回路基板に設けられ、前記素子識別情報が与えられると前記主回路素子を与えられた前記素子識別情報に対応して駆動制御する制御対象回路と、前記回路基板に設けられ、前記素子識別子の前記素子識別情報を読み取る読取手段と、前記回路基板に設けられ、前記読取手段により読み取られた前記素子識別情報を前記制御対象回路に伝達する伝達手段とを備える。【選択図】図１
2014096890.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インバータ主回路を構成する主回路素子と、
前記主回路素子に付された素子識別情報を有する素子識別子と、
回路基板に設けられ、前記素子識別情報が与えられると前記主回路素子を与えられた前記素子識別情報に対応して駆動制御する制御対象回路と、
前記回路基板に設けられ、前記素子識別子の前記素子識別情報を読み取る読取手段と、
前記回路基板に設けられ、前記読取手段により読み取られた前記素子識別情報を前記制御対象回路に伝達する伝達手段と
を備えたことを特徴とするインバータ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のインバータ装置において、
前記制御対象回路は、前記主回路素子に駆動制御用の信号を出力する制御回路であることを特徴とするインバータ装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のインバータ装置において、
前記制御対象回路は、前記主回路素子を駆動する駆動回路であることを特徴とするインバータ装置。
【請求項４】
請求項１に記載のインバータ装置において、
前記制御対象回路は、前記主回路素子を駆動制御する制御回路および素子駆動回路であることを特徴とするインバータ装置。
【請求項５】
請求項４に記載のインバータ装置において、
前記伝達手段は、前記制御回路および前記素子駆動回路の双方に読取った前記素子識別情報を伝達することを特徴とするインバータ装置。
【請求項６】
請求項４に記載のインバータ装置において、
前記伝達手段は、前記制御回路に前記読取った素子識別情報を伝達し、
前記制御回路は、伝達された前記素子識別情報を前記素子駆動回路に伝達することを特徴とするインバータ装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか一項に記載のインバータ装置において、
前記読取手段は、前記主回路素子の前記識別情報を光学的に読み取る光学的読取装置であることを特徴とするインバータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態はインバータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インバータ装置は、対象装置を駆動するための主回路素子とこの主回路素子を駆動する駆動回路を備えている。また、装置によっては駆動回路を制御する制御回路を備えている。一般的に、このようなインバータ装置において、使用する主回路素子は、その価格差や供給事情等を考慮して、１社だけから購入するのではなく、複数社から購買することでコスト的あるいは供給リスクの分散を図る場合がある。
【０００３】
この場合、異なるメーカーから供給される主回路素子は、全く同一の条件で駆動できるということは稀であり、むしろ、インバータ装置のパラメータをそれぞれの主回路素子に最適な状態にするため、各部のパラメータ設定が必要となる。これらの設定については、使用する主回路素子に対応して予め駆動回路に条件を設定しておく必要がある。これは、インバータ装置の場合には、駆動回路側に対応する主回路素子１に通電をしてみてそのときの素子の特性から自動的にパラメータを設定するという技術を採用することはできないからである。
【０００４】
このため、インバータ装置においては、使用する主回路素子の種類に応じて駆動条件に合う条件として組み合わせるパラメータ設定が必要となる。そこで、それぞれの主回路素子に対応した設定を行った駆動回路を搭載した回路基板を設けることで、準備する回路基板の種類が増えることとなる。この結果、生産上での在庫が増大する問題や、使用する主回路素子と組み合わせる駆動回路基板の間違い防止対策の必要性や、サービス上での準備が必要となる予備品の増大などの問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１５０１８４号公報
【特許文献２】特開２０００−１５０１８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、複数種類の主回路素子を使用する場合でも、それぞれの主回路素子に対応した個別の基板を準備することなく、共通の基板で最適なパラメータが設定できるようにしたインバータ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本実施形態のインバータ装置は、インバータ主回路を構成する主回路素子と、前記主回路素子に付された素子識別情報を有する素子識別子と、回路基板に設けられ、前記素子識別情報が与えられると前記主回路素子を与えられた前記素子識別情報に対応して駆動制御する制御対象回路と、前記回路基板に設けられ、前記素子識別子の前記素子識別情報を読み取る読取手段と、前記回路基板に設けられ、前記読取手段により読み取られた前記素子識別情報を前記制御対象回路に伝達する伝達手段とを備えたことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態に係る概略的な構成図
【図２】動作の流れを示す図
【図３】第２実施形態に係る概略的な構成図
【図４】第３実施形態に係る概略的な構成図
【図５】第４実施形態に係る概略的な構成図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、複数の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各実施形態において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
（第１実施形態）
図１および図２は第１実施形態を示すもので、図１にはインバータ装置を構成する主回路素子１と回路基板２の概略的構成が示される。主回路素子１は、駆動用素子としてＩＧＢＴあるいはＭＯＳＦＥＴなどを複数個例えば６個を一組として内部に組み込んだ構成のモジュールである。この主回路素子１は、配置状態で回路基板２と対向する所定部分に素子識別子３が配置されている。ここで、素子識別子３は、反射テープを貼り付けた状態と貼り付けない状態とで素子識別情報を示している。このような素子識別情報は、例えば使用する主回路素子１の種類がＡ社製のものと、Ｂ社製のものの２種類の場合に対応し、反射テープを貼り付けてＡ社のものであることを示し、反射テープを貼り付けないことでＢ社のものであることを示す。
【００１０】
この場合、主回路素子１に貼り付ける素子識別子３としての反射テープは、安価で且つ貼り付け作業が容易であり、また素子メーカー側では無くインバータ装置を組み立てる製造ライン側で簡単に貼り付けることができるものである。例えば、組み立てに際して、主回路素子１の種類に応じて予め素子識別子を貼り付けておくことで簡単に目的を達成できる。
【００１１】
また、主回路素子１は、６個の駆動用素子を一組としてモジュール化した構成のものや、２個の駆動用素子を一組としてモジュール化したものなど種々のものがある。１つのアームを構成する２個の駆動用素子をモジュール化したものの場合で、インバータ装置として６個の駆動用素子を設ける構成の場合にはモジュールを３個搭載する。なお、この場合でも、素子識別子３はそれぞれに貼り付けておく。
【００１２】
回路基板２には、制御対象回路であるゲート駆動回路４が装着される。ゲート駆動回路４は、主回路素子１に組み込まれたパワーＭＯＳＦＥＴを所定条件で駆動する回路で、予め上記したＡ社およびＢ社の主回路素子１に適合した動作パラメータを切り替えて設定可能とする構成が組み込まれている。具体的には、外部から素子識別情報に対応する信号が入力されると、その信号に基いてＡ社もしくはＢ社のいずれかの主回路素子１に対応した駆動条件に切り替えて制御するように構成されている。
【００１３】
ゲート駆動回路４は、回路基板２の上面に設けられており、回路基板２の下面側の主回路素子１と対向する部分に読み取り手段としてのフォトリフレクタ５が配設されている。フォトリフレクタ５は、内部に組み込まれたＬＥＤランプにより光を投射し、その反射光を受光素子で受光して反射光の有無を検出する素子である。フォトリフレクタ５は、主回路素子１の素子識別子３と対向する位置に配置されていて、反射光を受光するか否かによって主回路素子１を識別する。
【００１４】
回路基板２の上面側には伝達手段としての信号変換回路６が設けられている。信号変換回路６は、フォトリフレクタ５の検出信号を受信するように接続されている。信号変換回路６は、ゲート駆動回路４にフォトリフレクタ５からの検出信号を増幅等の処理を行なって所定レベルの信号に変換して出力する。ゲート駆動回路４は、信号変換回路６からの信号によって主回路素子１の駆動条件を所定の条件に変更設定して駆動制御する。
【００１５】
次に、上記構成の作用について図２を参照して説明する。なお、図２は、回路基板２に搭載されたフォトリフレクタ５、信号変換回路６およびゲート駆動回路４の一連の動作を流れ図として示している。インバータ装置の組付工程においては、回路基板２の上面にゲート駆動回路４、信号変換回路６が装着され、下面にフォトリフレクタ５が組み付けられる。これらは、回路基板２に形成された配線パターンにより電気的に接続されている。
【００１６】
続いて、主回路素子１を装着位置に配置すると、回路基板２のフォトリフレクタ５により検知動作が行われる。フォトリフレクタ５による検知動作では、発光素子により投光を行い、受光素子により反射光の強度を検知する。素子識別子３として反射テープが貼り付けられた状態の主回路素子１である場合には、反射光の強度が強いので、これによって反射テープが貼り付けられていることを検出できる。以降の動作については、図２を参照して説明する。
【００１７】
全体の動作の流れとしては、上記したように、まずフォトリフレクタ５により主回路素子１の素子識別子３の読取り処理が行われる。フォトリフレクタ５による素子識別子３の読み取り結果として、反射テープによる反射光を受光してＡ社のものである信号が検出されると（Ｓ２でＹＥＳ）、この素子識別情報は信号変換回路６に出力される。Ａ社であることを示す素子識別情報は、信号変換回路６により制御対象回路であるゲート駆動回路４に伝達される。ゲート駆動回路４では、Ａ社のものである素子識別情報を受けると、これに基づいてＡ社用のパラメータを設定して（Ｓ３）主回路素子１を駆動制御する。
【００１８】
また、フォトリフレクタ５による検出で、反射テープがない状態での弱い強度の反射光を受光した場合には、Ｂ社であることを示す素子識別情報であることが検出される（Ｓ２でＮＯ）。この素子識別情報は信号変換回路６に出力され、上記同様に、信号変換回路６により制御対象回路であるゲート駆動回路４に伝達される。ゲート駆動回路４では、Ｂ社のものである素子識別情報を受けると、これに基づいてＢ社用のパラメータを設定して（Ｓ４）主回路素子１を駆動制御する。
【００１９】
これにより、主回路素子１がＡ社製のものであるかＢ社製のものであるかが素子識別子３の素子識別情報を検出してゲート駆動回路４に伝達され、ゲート駆動回路４ではその素子識別情報に対応してパラメータを設定することができる。
【００２０】
このような第１実施形態によれば、主回路素子１として、メーカーが異なるなどで駆動条件が異なる複数種類のものが採用される場合に、種類別に主回路素子１を区別する素子識別子３を付すようにした。インバータ装置の組み立て時には、フォトリフレクタ５により素子識別子３を読み取って、主回路素子１の種類を検出し信号変換回路６を介してゲート駆動回路４に判定信号を与える構成とした。そして、ゲート駆動回路４において、主回路素子１の種類に応じたパラメータの設定などを切り替える構成を備えることで主回路素子１の種類に応じた駆動制御ができる。
【００２１】
これにより、主回路素子１を識別するための構成を簡単な構成としながら、素子メーカーなどの主回路素子１の種類を認識して、制御対象回路であるゲート駆動回路４を最適な状態に設定することができる。この結果、複数社の主回路素子１を使用する場合でも、主回路素子１の種類別に対応するゲート駆動回路４を備えた回路基板２を準備する必要がなくなる。そして、共通のゲート駆動回路４を備えた回路基板２で最適な状態に回路を設定することができるので、回路基板の在庫の増加や、主回路素子１と回路基板２との組み合わせの間違え、あるいはサービス予備品の増加などを回避することができる。
【００２２】
なお、上記実施形態では、図２に示した流れ図に従った処理の説明をしたが、図２に示しているＡ社あるいはＢ社の判定は実質的に社名として判定する必要はなく、ハード的構成によって信号の有無の相違によってゲート駆動回路４のパラメータの設定を切り替える方式を用いることで成し得るものである。
【００２３】
（第２実施形態）
図３は第２実施形態を示すもので、以下、第１実施形態と異なる部分について説明する。この第２実施形態においては、主回路素子１を駆動するゲート駆動回路４について、別の回路基板７に搭載された制御回路８によりパラメータの設定による切り替えを行うものである。ここで、制御回路８は、制御対象回路となるもので、ＣＰＵを主体としてメモリ、入出力回路などを備えており、内部に記憶されたプログラムにしたがって制御動作を実行する。
【００２４】
制御回路８は、内部に記憶されたプログラムおよび制御用のデータに従って、主回路素子１に対応してゲート駆動回路４に制御信号を出力する。回路基板２のコネクタ２ａと回路基板７のコネクタ７ａとの間には信号伝達用のケーブル９が接続されている。信号変換回路６は、コネクタ２ａ、ケーブル９、コネクタ７ａを介して制御回路８に信号を伝達可能に設けられている。
【００２５】
この実施形態では、第１実施形態と同様にして、フォトリフレクタ５により読取った主回路素子１の種類を示す素子識別情報は、信号変換回路６を介して回路基板７に搭載された制御回路８に伝達される。なお、この実施形態では、図２に示した処理の流れは、制御回路８におけるプログラム処理として実施することができる。
【００２６】
すなわち、制御回路８は、フォトリフレクタ５により読み取られた素子識別情報について信号変換回路６を介して入力する（Ｓ１）。次に、制御回路８は、入力した信号が示す情報を信号のレベルからＡ社であるか、Ｂ社であるかを判定する（Ｓ２）。制御回路８は、その判定結果に応じてＡ社用パラメータを設定する（Ｓ３）か、Ｂ社用パラメータを設定する（Ｓ４）。
【００２７】
これにより、制御回路８においては、ＣＰＵにおいて制御に用いるパラメータを対応する主回路素子１のパラメータのデータに切替えて装着されている主回路素子１の制御を行うための駆動信号をゲート駆動回路４に出力する。
【００２８】
この結果、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、この構成では、主回路素子１の種類に応じた制御を制御回路８側で設定してゲート駆動回路４に制御信号を与えて適切な駆動をするので、制御回路８によるソフト的な処理により切り替え制御を行うことができる。
【００２９】
（第３実施形態）
図４は、第３実施形態を示している。以下、第２実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、主回路素子１の種類を示す素子識別情報を制御対象回路である制御回路８とゲート駆動回路４の双方に伝達して切り替え設定する構成としている。
【００３０】
図４に示すように、ケーブル９とは別に、回路基板２のコネクタ２ｂと回路基板７のコネクタ７ｂとの間に、信号の伝達経路としてケーブル１０が接続されている。制御回路８は、コネクタ７ｂに接続されており、ケーブル１０、回路基板２のコネクタ２ｂを介してゲート駆動回路４に信号を伝達することができる。
【００３１】
また、制御回路８は、信号変換回路６から素子識別情報が伝達されると、必要であれば、ゲート駆動回路４へ素子識別情報信号としてケーブル１０を介して伝達する。ゲート駆動回路４側では、与えられた素子識別情報に応じて組み付けられた主回路素子１に最適な状態に回路が設定される。
【００３２】
このような第３実施形態によっても第２実施形態と同様の効果が得られると共に、ゲート駆動回路４を制御する制御回路８に素子識別情報を伝達することで、ゲート駆動回路４にも素子識別情報を伝達させることができる。これによって、予めゲート駆動回路４も素子識別情報に応じたパラメータの設定をした状態で主回路素子１に対応した動作を行わせることができる。
【００３３】
（第４実施形態）
図５は第４実施形態を示すものである。以下、第２実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態は、第２実施形態とほぼ同様の構成としながら、信号変換回路６から制御回路８だけでなくゲート駆動回路４にも直接素子識別情報を伝達する構成としている。これにより、実質的に第３実施形態と同様の作用効果を得るものである。
【００３４】
この構成においては、主回路素子１の素子識別子３の情報をフォトリフレクタ５が読み取ると、その読み取り結果は、信号変換回路６によりゲート駆動回路４および制御回路８に伝達される。
このような第４実施形態によっても第２実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３５】
（他の実施形態）
上記実施形態で説明したもの以外に次のような変形をすることができる。
素子識別子３として、反射テープを用い、読取手段としてのフォトリフレクタ５により反射光の強度を判定して主回路素子１の種類を識別するものとしたが、これに限らず、色情報を読取る構成や、マークの種類あるいはマークの数や数字などを光学的に読み取る構成を採用することもできる。例えば色の濃淡の度合いを反射光の強度により識別したり、カラーセンサで検出したり、あるいはバーコードのようなコードを付したマークなどを読み取る構成とすることができる。
【００３６】
また、同様に、主回路素子１との距離を異ならせることで種類を示す素子識別子とすることで、読取手段が素子識別子との間の距離を測定して種類を読み取る構成を採用することもできる。例えば、距離に応じて突起の高さが異なるものを素子識別子として用いることで実施できる。
【００３７】
また、素子識別子および読取手段は、光学的に認識する構成以外に、磁気的あるいは電波等を利用して素子識別子に記録された種類を示す素子識別情報を読み取ることで判定する構成を採用することもできる。例えばＩＤタグや磁気記録媒体あるいは電波を出力するものを素子識別子として採用することができる。
【００３８】
素子識別子は、上記各実施形態では２種類の場合で示したが、主回路素子１が３種類以上（３社以上のメーカー）が対象となる場合でも適用可能である。この場合には、反射テープなどが貼ってあるかいないかの設定ではなく、複数箇所で反射テープを検出することで判定できるようにすることもできる。さらには、上記した色情報やマーク情報あるいは距離情報や磁気的、電気的に読み取る構成とすれば種類に応じた検出構成を採用することができる。
【００３９】
例えば反射テープを貼り付ける位置を２箇所としてそれらの有無をそれぞれに配置したフォトリフレクタで検出し、両者の有無に応じて判別することで合計４種類の主回路素子の判別を行うことができる。
【００４０】
主回路素子１を複数設ける構成の場合には、それぞれ種類を検出するようにフォトリフレクタを設ける構成とすることができる。この場合、複数の主回路素子１がすべて同じ種類か否かも判別して異なるものが組み付けられる場合には、これを判定できるようにすることができる。
【００４１】
ゲート駆動回路を複数設ける場合には、それぞれに素子識別情報を伝達することができる。
第２〜第４実施形態では、ケーブル９、１０などを介して回路基板２と７との間で素子識別情報を伝達する構成としているが、ケーブル配線以外に、光信号での伝達や無線通信による伝達を行うことができる。
【００４２】
第２実施形態では、伝達回路としての信号変換回路６は、回路基板７側に配設する構成としても良い。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変更は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４３】
図面中、１は主回路素子、２、７は回路基板、３は素子識別子、４はゲート駆動回路（制御対象回路）、５はフォトリフレクタ（読取手段）、６は信号変換回路（伝達手段）、８は制御回路（制御対象回路）を示す。
【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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