(57)【要約】【課題】  信号伝送が行われる回路間の基準電位の電位差が変動しても確実に信号を伝達できるインターフェース回路を提供することを課題とする。【解決手段】  上記課題を解決するために、インターフェース回路４を、レベルシフト回路２０と、このレベルシフト回路２０の動作用電源電圧の電位を選択するための電位選択回路１０から構成した。電位選択回路１０は複数の入力電位のうちの一つを選択し、レベルシフト回路２０は第１の電位を基準電位とする電圧パルスを入力し、第２の電位を基準電位とする電圧パルスを出力し、前記電位選択回路の出力電位と第１の電位との電位差及び前記選択電位と第２の電位との電位差で動作する。【選択図】  図１
2006222786.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電位を基準とする信号を、第２電位を基準とする信号に伝達するものであって、
動作電源として複数の電位が印加されており、
前記複数電位のうちの１つの選択電位と前記第１電位との電位差及び、前記選択電位と前記第２電位との電位差で動作することを特徴とするインターフェース回路。
【請求項２】
信号伝達回路と、
該信号伝達回路の動作用電源電圧の電位を選択するための自動電位選択回路とを有し、
前記電位選択回路は、
異なる複数の電位が印加されるものであって、
前記複数電位のうちのいずれか１つを選択するように構成されており、
前記信号伝達回路は、
第１電位と第２電位と前記選択電位とが印加され、
前記選択電位と前記第１電位との電位差及び前記選択電位と前記第２電位との電位差で動作し、
前記第１電位を基準とする信号を、前記第２電位を基準とする信号に変換して伝達することを特徴とするインターフェース回路。
【請求項３】
請求項２に記載のインターフェース回路において、
第１電位と第２電位は配線導体で接続されていることを特徴とするインターフェース回路。
【請求項４】
請求項２に記載のインターフェース回路において、
前記電位選択回路及び前記信号伝達回路は、半導体集積回路で構成されていることを特徴とするインターフェース回路。
【請求項５】
請求項２に記載のインターフェース回路において、
前記信号伝達回路は、
第１電位を基準電位とする信号を受けて、第２電位を基準電位とする信号を出力するレベルシフト回路であって、
前記選択された電位と前記第１電位との電位差及び前記選択された電位と前記第２電位との電位差で動作するように構成されていることを特徴とするインターフェース回路。
【請求項６】
請求項２に記載のインターフェース回路において、
前記電位選択回路は、前記複数電位のうち、前記第１電位との電位差が大きい電位を選択するように構成されていることを特徴とするインターフェース回路。
【請求項７】
信号伝達回路と、
該信号伝達回路の動作用電源電圧の電位を選択するための電位選択回路とを有し、
前記電位選択回路は、
異なる複数の電位が印加されるものであって、
前記複数電位のうちのいずれか１つを、切替指令信号を受けて選択するように構成されており、
前記信号伝達回路は、
第１電位と第２電位と前記選択電位とが印加され、
前記選択電位と前記第１電位との電位差及び前記選択電位と前記第２電位との電位差で動作し、
前記第１電位を基準とする信号を、前記第２電位を基準とする信号に変換して伝達することを特徴とするインターフェース回路。
【請求項８】
信号の基準電位の異なる回路間の信号伝達回路を含む複数の端子を有する半導体集積回路装置であって、
前記複数の端子は少なくとも、
第１電源の低電位点を第１電位とする第１端子と、
前記第１電源の高電位点を第２電位とする第２端子と、
第２電源の低電位点を第３電位とする第３端子と、
前記第２電源の高電位点を第４電位とする第４端子と、
前記第１電位を基準電位とする信号が入力される第５端子と、
前記第３電位を基準電位とする信号が出力される第６端子とを含むことを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項９】
電力供給源から供給された電力を所定の電力に変換して出力するものであって、
スイッチング用半導体素子を有する変換部と、
前記スイッチング用半導体素子の動作を制御するための制御信号を出力する制御部と、
前記制御信号を受けて、前記スイッチング半導体素子を動作させるための駆動信号を前記変換部に出力する駆動部とを有し、
前記駆動部は、
前記制御信号を受ける駆動用インターフェース回路と、
前記駆動信号を出力する駆動回路とを備えており、
前記駆動用インターフェース回路は、
異なる複数の電位が印加されるものであって、
前記複数の電位のうちのいずれか１つの電位を選択すると共に、
前記選択電位と前記制御信号の基準電位との電位差及び前記選択電位と前記制御信号の基準電位とは異なる電位との電位差で動作し、
前記制御信号を受け、前記制御信号とは異なる基準電位の信号を前記駆動回路に出力するように構成されており、
前記駆動回路は、前記駆動用インターフェース回路から出力された前記信号を受け、前記半導体スイッチング素子を動作させるための前記駆動信号を出力するように構成されており、
前記変換部は、前記駆動信号によって前記スイッチング半導体素子が動作することにより、電力供給源から供給された電力を所定の電力に変換することを特徴とする電力変換装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の電力変換装置において、
前記変換部は、
ブリッジ回路と、
該ブリッジ回路に電気的に接続された直流側端子と、
前記ブリッジ回路に電気的に接続された交流側端子とを備えており、
前記ブリッジ回路は、前記スイッチング半導体素子によって構成された複数のアームが前記直流側端子の高電位側と低電位側との間に電気的に並列接続されることによって構成されており、
前記複数のアームのそれぞれは、前記直流側端子の高電位側と前記交流側端子との間に電気的に接続された前記スイッチング半導体素子と、前記直流側端子の低電位側と前記交流側端子との間に電気的に接続された前記スイッチング半導体素子とが電気的に直列接続されることによって構成されており、
前記制御部は、前記直流側端子の低電位側の電位を基準電位とする制御動作用電源を備えており、
前記駆動部は、
前記複数のアームの高電位側に配置された前記スイッチング半導体素子のそれぞれに対応して設けられた複数の上アーム動作用電源と、
前記複数のアームの低電位側に配置された前記スイッチング半導体素子に共通して設けられた下アーム動作用電源とを備えており、
前記複数の上アーム動作用電源のそれぞれは、対応する前記スイッチング半導体素子が電気的に接続された前記交流側端子の電位を基準電位としており、
前記下アーム用動作電源は前記直流側端子の低電位側の電位を基準電位としており、
前記駆動用インターフェース回路と前記駆動回路は、前記スイッチング半導体素子のそれぞれに対応して設けられており、
前記複数のアームの高電位側に配置された前記スイッチング半導体素子のそれぞれに対応する前記駆動用インターフェース回路は、
対応する前記スイッチング半導体素子に対応した前記上アーム動作用電源から印加された電圧と前記制御動作用電源から印加された電圧のいずれかを動作用電源電圧とするものであって、
対応する前記スイッチング半導体素子の前記制御信号を受け、受けた前記制御信号とは異なる基準電位の信号を、対応する前記駆動回路に出力しており、
前記複数のアームの低電位側に配置された前記スイッチング半導体素子のそれぞれに対応する前記駆動用インターフェース回路は、
前記下アーム動作用電源から印加された電圧と前記制御動作用電源から印加された電圧のいずれかを動作用電源電圧として選択するものであって、
対応する前記スイッチング半導体素子の前記制御信号を受け、受けた前記制御信号とは異なる基準電位の信号を、対応する前記駆動回路に出力していることを特徴とする電力変換装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の電力変換装置において、
前記複数の駆動回路及び前記複数の駆動用インターフェース回路は集積されて、１つの集積回路半導体装置で構成されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項１２】
請求項１０に記載の電力変換装置において、
前記駆動部は、さらに、
前記変換部の異常を検知するための検知回路と、
前記検知回路から出力された検知信号を前記制御部に伝達するための異常検知用インターフェース回路とを備えており、
前記異常検知用インターフェース回路は、
異なる複数の電位が印加されるものであって、
前記複数の電位のうちのいずれか１つの電位を選択すると共に、
前記選択電位と前記検知回路の検知信号の基準電位との電位差及び前記選択電位と前記検知回路の検知信号の基準電位とは異なる電位との電位差で動作し、
前記検知信号を受け、前記検知信号とは異なる基準電位の信号を前記制御部に出力するように構成されており、
前記制御部は、前記異常検知用インターフェース回路から出力された前記検知信号を受けて、前記変換部の異常検知処理を実行することを特徴とする電力変換装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の電力変換装置において、
前記異常検知用インターフェース回路と前記検知回路は、前記スイッチング半導体素子のそれぞれに対応して設けられており、
前記複数のアームの高電位側に配置された前記スイッチング半導体素子のそれぞれに対応する前記異常検知用インターフェース回路は、
対応する前記スイッチング半導体素子に対応した前記上アーム動作用電源から印加された電圧と前記制御動作用電源から印加された電圧のいずれかを動作用電源電圧とするものであって、
対応する前記検知回路から前記検知信号を受け、受けた前記検知信号とは異なる基準電位の信号を前記制御部に出力しており、
前記複数のアームの低電位側に配置された前記スイッチング半導体素子のそれぞれに対応する前記異常検知用インターフェース回路は、
前記下アーム動作用電源から印加された電圧と前記制御動作用電源から印加された電圧のいずれかを動作用電源電圧として選択するものであって、
対応する前記検知回路から前記検知信号を受け、受けた前記検知信号とは異なる基準電位の信号を前記制御部に出力していることを特徴とする電力変換装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の電力変換装置において、
前記複数の駆動回路，前記複数の駆動用インターフェース回路及び前記複数の異常検知用インターフェース回路は集積されて、１つの集積回路半導体装置で構成されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項１５】
車載電源から供給された電力を電動力に変換するものであって、
電動力を発生する電動機と、
車載電源から供給された電力を制御して前記電動機に供給する電力変換装置とを有し、
前記電力変換装置は、
車載電源から供給された電力を所定の電力に変換して前記電動機に供給するものであって、
スイッチング用半導体素子を有する変換部と、
前記スイッチング用半導体素子の動作を制御するための制御信号を出力する制御部と、
前記制御信号を受けて、前記スイッチング半導体素子を動作させるための駆動信号を前記変換部に出力する駆動部とを有しており、
前記駆動部は、
前記制御信号を受ける駆動用インターフェース回路と、
前記駆動信号を出力する駆動回路とを備えており、
前記駆動用インターフェース回路は、
異なる複数の電位が印加されるものであって、
前記複数の電位のうちのいずれか１つの電位を選択すると共に、
前記選択電位と前記制御信号の基準電位との電位差及び前記選択電位と前記制御信号の基準電位とは異なる電位との電位差で動作し、
前記制御信号を受け、前記制御信号とは異なる基準電位の信号を前記駆動回路に出力するように構成されており、
前記駆動回路は、前記駆動用インターフェース回路から出力された前記信号を受け、前記半導体スイッチング素子を動作させるための前記駆動信号を出力するように構成されており、
前記変換部は、前記駆動信号によって前記スイッチング半導体素子が動作することにより、車載電源から供給された電力を所定の電力に変換しており、
前記電動機は、前記変換部から供給された電力によって駆動力を発生することを特徴とする車載用電機システム。
【請求項１６】
請求項１５に記載の車載用電機システムにおいて、
前記変換部は、
ブリッジ回路と、
該ブリッジ回路に電気的に接続された直流側端子と、
前記ブリッジ回路に電気的に接続された交流側端子とを備えており、
前記ブリッジ回路は、前記スイッチング半導体素子によって構成された複数のアームが前記直流側端子の高電位側と低電位側との間に電気的に並列接続されることによって構成されており、
前記複数のアームのそれぞれは、前記直流側端子の高電位側と前記交流側端子との間に電気的に接続された前記スイッチング半導体素子と、前記直流側端子の低電位側と前記出力端子との間に電気的に接続された前記スイッチング半導体素子とが電気的に直列接続されることによって構成されており、
前記制御部は、前記直流側端子の低電位側の電位を基準電位とする制御動作用電源を備えており、
前記駆動部は、
前記複数のアームの高電位側に配置された前記スイッチング半導体素子のそれぞれに対応して設けられた複数の上アーム動作用電源と、
前記複数のアームの低電位側に配置された前記スイッチング半導体素子に共通して設けられた下アーム動作用電源とを備えており、
前記複数の上アーム動作用電源のそれぞれは、対応する前記スイッチング半導体素子が電気的に接続された前記交流側端子の電位を基準電位としており、
前記下アーム用動作電源は前記直流側端子の低電位側の電位を基準電位としており、
前記駆動用インターフェース回路と前記駆動回路は、前記スイッチング半導体素子のそれぞれに対応して設けられており、
前記複数のアームの高電位側に配置された前記スイッチング半導体素子のそれぞれに対応する前記駆動用インターフェース回路は、
対応する前記スイッチング半導体素子に対応した前記上アーム動作用電源から印加された電圧と前記制御動作用電源から印加された電圧のいずれかを動作用電源電圧とするものであって、
対応する前記スイッチング半導体素子の前記制御信号を受け、受けた前記制御信号とは異なる基準電位の信号を、対応する前記駆動回路に出力しており、
前記複数のアームの低電位側に配置された前記スイッチング半導体素子のそれぞれに対応する前記駆動用インターフェース回路は、
前記下アーム動作用電源から印加された電圧と前記制御動作用電源から印加された電圧のいずれかを動作用電源電圧として選択するものであって、
対応する前記スイッチング半導体素子の前記制御信号を受け、受けた前記制御信号とは異なる基準電位の信号を、対応する前記駆動回路に出力していることを特徴とする車載用電機システム。
【請求項１７】
請求項１６に記載の車載用電機システムにおいて、
前記複数の駆動回路及び前記複数の駆動用インターフェース回路は集積されて、１つの集積回路半導体装置で構成されていることを特徴とする車載用電機システム。
【請求項１８】
請求項１５に記載の車載用電機システムにおいて、
請求項９に記載の電力変換装置において、
前記駆動部は、さらに、
前記変換部の異常を検知するための検知回路と、
該検知回路から出力された検知信号を前記制御部に伝達するための異常検知用インターフェース回路とを備えており、
前記異常検知用インターフェース回路は、
異なる複数の電位が印加されるものであって、
前記複数の電位のうちのいずれか１つの電位を選択すると共に、
前記選択電位と前記検知回路の検知信号の基準電位との電位差及び前記選択電位と前記検知回路の検知信号の基準電位とは異なる電位との電位差で動作し、
前記検知回路から検知信号を受け、前記検知信号とは異なる基準電位の信号を前記制御部に出力するように構成されており、
前記制御部は、前記異常検知用インターフェース回路から出力された前記検知信号を受けて、前記変換部の異常検知処理を実行することを特徴とする車載電機システム。
【請求項１９】
請求項１８に記載の車載電機システムにおいて、
前記異常検知用インターフェース回路と前記検知回路は、前記スイッチング半導体素子のそれぞれに対応して設けられており、
前記複数のアームの高電位側に配置された前記スイッチング半導体素子のそれぞれに対応する前記異常検知用インターフェース回路は、
対応する前記スイッチング半導体素子に対応した前記上アーム動作用電源から印加された電圧と前記制御動作用電源から印加された電圧のいずれかを動作用電源電圧とするものであって、
対応する前記検知回路から前記検知信号を受け、受けた前記検知信号とは異なる基準電位の信号を前記制御部に出力しており、
前記複数のアームの低電位側に配置された前記スイッチング半導体素子のそれぞれに対応する前記異常検知用インターフェース回路は、
前記下アーム動作用電源から印加された電圧と前記制御動作用電源から印加された電圧のいずれかを動作用電源電圧として選択するものであって、
対応する前記検知回路から前記検知信号を受け、受けた前記検知信号とは異なる基準電位の信号を前記制御部に出力していることを特徴とする車載電機システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基準電位の異なる回路間の信号伝達に用いられるインターフェース回路及び電力変換装置並びに車載用電機システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
インターフェース回路としては従来、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。従来のインターフェース回路は、電流源と抵抗器を備え、抵抗器に流れる電流の方向を切り替えて、第１の基準電位の回路から入力されたパルス信号を、第１の基準電位とは異なる第２の基準電位のパルス信号として伝達している。これにより、従来のインターフェース回路では、光アイソレータなどの外付部品を使用することなく、基準電位の異なる回路間の信号伝達を行っている。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−４６１４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電力変換装置、例えば車載用インバータ装置では、基準電位が異なる回路間で信号伝達が行われている。このため、基準電位が異なる回路間を電気的に絶縁する必要がある。この電気的な絶縁には通常、光アイソレータが用いられている。しかし、光アイソレータは、消費電力及び経時変化が大きく、かつ使用温度範囲が狭い。このため、１５年という長寿命が要求され、かつ使用温度環境が−４０℃から１５０℃という車載用インバータ装置には、光アイソレータを用いることなく、基準電位の異なる回路間の信号伝送ができる手段の採用が望まれている。
【０００５】
また、光アイソレータは、シリコン基板上に集積回路（ＩＣ）化することができず、外付部品としてプリント基板に実装して車載用インバータ装置内に搭載しなければならない。このため、車両の限られたスペースに搭載される車載用インバータ装置には、光アイソレータを用いることなく、基準電位の異なる回路間の信号伝送ができ、かつ装置の小型化に寄与できる手段の採用が望まれている。
【０００６】
この点、従来のインターフェース回路は、光アイソレータを用いることなく、基準電位の異なる回路間の信号伝送ができる。
【０００７】
しかしながら、従来のインターフェース回路は、信号伝送が行われる回路間の基準電位の電位差がノイズなどの影響を受けて大きく変動するということに対してまで配慮がなされているものではない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願の代表的な発明の一つは、信号伝送が行われる回路間の基準電位の電位差が変動しても確実に信号を伝達できるインターフェース回路を提供する。
【０００９】
本発明の最も代表的な特徴は、複数の入力電位のうちの一つを選択する電位選択回路と、第１の電位を基準電位とする電圧パルスを入力し、第２の電位を基準電位とする電圧パルスを出力するレベルシフト回路とを有し、このレベルシフト回路は前記電位選択回路の出力電位と第１の電位との電位差及び前記選択電位と第２の電位との電位差で動作するインターフェース回路にある。
【００１０】
また、本発明は、変換部のスイッチング半導体素子を駆動するための制御信号を出力する制御部と、制御部からの制御信号を受けて、変換部のスイッチング半導体素子を駆動させる駆動信号を出力する駆動部との間の信号伝達手段として、上記インターフェース回路を用いた電力変換装置を提供する。
【００１１】
さらに、本発明は、車載電源から車載回転電機に供給される電力を所定の電力にして車載回転電機を制御する制御装置として、上記電力変換装置を用いたことを特徴とする車載電機システムを提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、信号伝送が行われる回路間の基準電位の電位差が変動しても確実に信号を伝達できるので、高耐ノイズ、高信頼性、高耐熱性のインターフェース回路を提供できる。
【００１３】
また、本発明によれば、制御部と駆動部との間に上記インターフェース回路を備えた電力変換装置を提供できる。
【００１４】
さらに、本発明によれば、車載回転電機の制御装置として、上記電力変換装置を備えた車載電機システムを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。以下に説明する実施例では、本発明のインターフェース回路が用いられる電力変換装置として、車載用インバータ装置を例に挙げて説明する。車載用インバータ装置は車載電動機の駆動を制御するものであり、車載電源を構成する車載バッテリから供給された直流電力を交流電力に変換し、得られた交流電力を車載電動機に供給するものである。
【００１６】
尚、以下に説明する構成は、ＤＣ／ＤＣコンバータや直流チョッパなどの直流−直流電力変換装置にも適用可能である。また、以下に説明する構成は、産業用や家庭用などの電力変換装置にも適用可能である。
【実施例１】
【００１７】
本発明の第１実施例を図１乃至図６に基づいて説明する。初めに、図６を用いて、本実施例の車両の構成及び動作を説明する。図６は、本実施例の車両の動力システムの概略構成を示す。
【００１８】
図示の車両は、電動車両の１つであるハイブリッド電気自動車（以下、「ＨＥＶ」と称する）である。ＨＥＶは２つの動力システムを備えている。その１つは、内燃機関であるエンジンＥＮＧを動力源としたエンジンシステムである。エンジンシステムは、主としてＨＥＶの駆動源として用いられる。もう１つは、モータジェネレータＭ／Ｇを動力源とした電機システムである。電機システムは、主としてエンジンＥＮＧの始動源及びアシスト源並びにＨＥＶの電力発生源として用いられる。
【００１９】
本実施例のＨＥＶではエンジンＥＮＧのアイドルストップ運転（以下、「ＩＳ運転」と称する）が可能である。ＩＳ運転は、イグニションキースイッチをオンした状態で、信号待ちなどの停車時にエンジンＥＮＧの作動を一旦停止し、発車時にエンジンＥＮＧを再始動させる運転モードである。
【００２０】
車体（図示省略）のフロント部には前輪車軸ＦＤＳが回転可能に軸支されている。前輪車軸ＦＤＳの両端には１対の前輪ＦＬＷ，ＦＲＷが設けられている。また、図示省略したが、車体のリア部には、両端に１対の後輪が設けられた後輪車軸が回転可能に軸支されている。
【００２１】
本実施例のＨＥＶは前輪駆動方式を採用している。このため、前輪車軸ＦＤＳの中央部にはデファレンシャルギアＤＥＦが設けられている。前輪車軸ＦＤＳにはデファレンシャルギアＤＥＦの出力側が機械的に接続されている。デファレンシャルギアＤＥＦの入力側には変速機Ｔ／Ｍの出力側が機械的に接続されている。デファレンシャルギアＤＥＦは動力分配機構であり、変速機Ｔ／Ｍから伝達された回転駆動力を左右の前輪車軸ＦＤＳに分配するものである。変速機Ｔ／Ｍは動力伝達機構であり、変速機Ｔ／Ｍに伝達された回転駆動力を変速してデファレンシャルギアＦＤＳに伝達するものである。変速機Ｔ／Ｍに伝達される回転駆動力は、エンジンＥＮＧ及びモータジェネレータＭ／Ｇから伝達されたものである。
【００２２】
エンジンＥＮＧには、インジェクタ，スロットバルブ，点火装置，吸排気バルブ（いずれも図示省略）などの複数のコンポーネント機器が設けられている。インジェクタは、エンジンＥＮＧの気筒内に噴射される燃料の供給量を制御するための燃料噴射弁である。スロットバルブは、エンジンＥＮＧの気筒内に供給される空気の供給量を制御するための絞り弁である。点火装置は、エンジンＥＮＧの気筒内の混合気を燃焼させる火種を供給するための火源である。吸排気バルブは、エンジンＥＮＧの気筒の吸気側及び排気側に設けられた開閉弁であり、エンジンＥＮＧの作動サイクルに応じて開閉タイミングが制御されるものである。
【００２３】
各コンポーネント機器はエンジン制御装置ＥＣＵによって制御される。エンジン制御装置ＥＣＵは、各コンポーネント機器を作動させるための制御信号（制御値）を、上位制御装置から出力された指令信号（指令値）、各種センサや他の制御装置などから出力された出力信号（各種パラメータ値）、予め記憶装置に記憶されているデータやマップなどから演算する。演算された制御信号（制御値）は、各コンポーネント機器の駆動装置に出力される。これにより、各コンポーネント機器の作動が制御され、エンジンＥＮＧの作動が制御される。
【００２４】
変速機Ｔ／Ｍには変速機構が設けられている。変速機構は複数のギアから構成されたものであり、回転駆動力を入力軸から出力軸に伝達するギアの伝達経路を、車両の運転状態に応じて変えることにより、複数のギア比が得られるものである。変速機構は変速機制御装置ＴＣＵによって制御される。変速機制御装置ＴＣＵは、変速機構を作動させるための制御信号（制御値）を、上位制御装置から出力された指令信号（指令値）、各種センサや他の制御装置などから出力された出力信号（各種パラメータ値）、予め記憶装置に記憶されているデータやマップなどから演算する。演算された制御信号（制御値）は、変速機構の駆動装置に出力される。これにより、変速機構の作動が制御され、変速機Ｔ／Ｍの作動が制御される。
【００２５】
本実施例のＨＥＶでは、エンジンＥＮＧのクランクシャフトに設けられたプーリＥＰＵと、モータジェネレータＭ／Ｇの回転軸に設けられたプーリＭＰＵとのベルトＢＥＬによる機械的な連結によって、エンジンＥＮＧとモータジェネレータＭ／Ｇが機械的に連結されている。これにより、本実施例のＨＥＶでは、モータジェネレータＭ／Ｇの回転駆動力をエンジンＥＮＧに、エンジンＥＮＧの回転駆動力をモータジェネレータＭ／Ｇにそれぞれ伝達できる。
【００２６】
モータジェネレータＭ／Ｇは永久磁石式交流同期機であり、図３に示すように、固定子ＭＳＴと回転子ＭＲＯとを備えている。固定子ＭＳＴは固定子鉄心と固定子巻線とを備えている。固定子鉄心は円筒状のものであり、複数の円環状の珪素鋼板（磁性材）が軸方向に積層されて形成された積層鉄心から構成されている。固定子鉄心の内周部には複数のスロットが形成されている。固定子鉄心のスロットには固定子巻線が収納されている。固定子巻線の巻き方としては、分布巻（スロットのいくつかを跨いで（挟んで）離間した２つのスロットに巻線の２辺が収納される巻方）或いは集中巻（隣接するスロット間に形成されたティースに巻線が巻かれ、隣接するスロットに巻線の２辺が収納される巻方）のいずれかが採用されている。
【００２７】
固定子ＭＳＴの内周側には、回転可能に保持された回転子ＭＲＯが配置されている。固定子ＭＳＴと回転子ＭＲＯは互いの中心軸が同心となるように、空隙を介して対向している。回転子ＭＲＯは回転子鉄心と永久磁石とを備えている。回転子鉄心は円柱状のものであり、複数の円板状の珪素鋼板（磁性材）が軸方向に積層されて形成された積層鉄心から構成されている。回転子鉄心の中心部には、回転軸が軸方向に貫通するように設されている。回転子鉄心の外周部には、軸方向に貫通した複数の磁石挿入孔が回転方向に等間隔で形成されている。磁石挿入孔は断面が矩形状であり、断面の長手方向が回転方向、断面の短手方向が径方向となるように形成されている。永久磁石はＮ極とＳ極の回転磁極を構成する直方体状ものであり、全周が回転子鉄心で覆われるように、磁石挿入孔に埋め込まれている。
【００２８】
Ｎ極の永久磁石とＳ極の永久磁石は回転方向に交互に配置されている。隣接する永久磁石間（磁石挿入孔間）には補助磁極が形成されている。補助磁極は、磁石挿入孔間に形成された鉄心部分であり、リラクタンストルクを発生させる磁束が流れるための磁路を構成している。磁石挿入孔の回転方向の長さは永久磁石の回転方向の長さよりも大きくなっている。このため、永久磁石の回転方向両端部には、磁石挿入孔に永久磁石が埋め込まれた場合に生じる空隙が形成されている。永久磁石の回転方向両端部に形成された空隙は、永久磁石と補助磁極との間の永久磁石の磁束密度分布の変化を緩やかにする磁気的なものである。
【００２９】
モータジェネレータＭ／Ｇの作動はインバータ装置ＩＮＶによって制御される。固定子ＭＳＴの固定子巻線には、インバータ装置ＩＮＶによって制御された三相交流電力が供給される。これにより、固定子ＭＳＴは回転磁界を発生することができる。固定子巻線に供給される三相交流電力はインバータ装置ＩＮＶによって制御されたものであり、固定子巻線に供給された電流の作る固定子ＭＳＴの起磁力の合成ベクトルが回転子ＭＲＯの補助磁極の磁極中心位置よりも回転方向に向いたものである。固定子ＭＳＴに回転磁界が発生すると、回転子ＭＲＯには、永久磁石の磁束によるトルクと、補助磁極を通る磁束によるリラクタンストルクが発生する。これにより、回転子ＭＲＯには、三相交流電力に応じた回転駆動力が発生する。すなわちモータジェネレータＭ／Ｇは電動機として動作することができる。
【００３０】
モータジェネレータＭ／Ｇは、エンジンＥＮＧの回転駆動力を受けて発電機として動作する。この場合、回転子ＭＲＯはエンジンＥＮＧの回転駆動力を受けて回転する。回転子ＭＲＯが回転すると、固定子巻線に永久磁石の磁束が鎖交し、固定子巻線に起電力が誘起される。これにより、固定子ＭＳＴには、回転子ＭＲＯの回転数に応じた三相交流電力が発生する。すなわちモータジェネレータＭ／Ｇは発電機として動作することができる。発生した三相交流電力はインバータ装置ＩＮＶに供給される。インバータ装置ＩＮＶは三相交流電力を直流電力に変換する。変換された直流電力は高圧バッテリＢＡ１に供給されて充電される。
【００３１】
尚、モータジェネレータＭ／Ｇとしては、ルンデル形回転子を有する交流同期機或いはかご形回転子を有する交流誘導機を用いてもよい。
【００３２】
ルンデル形回転子は、Ｎ極とＳ極の爪状磁極が回転方向に交互に配置された磁極鉄心を備えている。磁極鉄心には界磁巻線が巻かれている。界磁巻線は、爪状磁極を磁化するための励磁巻線である。界磁巻線は集電環に電気的に接続されている。集電環は、外部から電流の供給を受ける導電部材であり、磁極鉄心の回転軸の軸方向一端側の外周面上に設けられている。集電環の外周面にはブラシが押圧接触されている。これにより、集電環はブラシの接触面に対して摺動接触しながらブラシに電気的に接続され、ブラシから界磁電流の供給を受けることができる。ブラシに供給される界磁電流は電圧調整器によって制御される。電圧調整器は、トランジスタなどのスイッチング半導体素子のスイッチング動作によって界磁電流を制御するものであり、インバータ装置の電動機制御装置から制御信号を受けて駆動信号を発生し、発生した駆動信号に基づいてスイッチング半導体素子のスイッチング動作（オン・オフ）を制御する。
【００３３】
かご形回転子は、成層鉄心から構成された回転子鉄心を備えている。回転子鉄心の外周部には複数のスロットが設けられている。複数のスロットは回転子鉄心の外周部を軸方向に打ち抜くことによって形成されている。複数のスロットには二次導体が加圧鋳入されている。二次導体はアルミニウム製の棒状導体であり、回転子鉄心の軸方向両端部から軸方向両方向に突出するように、複数のスロットに埋め込まれている。複数の二次導体の軸方向両端部は、銅製の導電性部材である短絡環によって機械的に接続されている。これにより、複数の二次導体は電気的に短絡する。
【００３４】
インバータ装置ＩＮＶは、高圧バッテリＢＡ１から供給された直流電力を三相交流電力に変換する電力変換装置であり、パワーモジュールＰＭＵ，駆動回路装置ＤＣＵ及び電動機制御装置ＭＣＵを備えている。
【００３５】
パワーモジュールＰＭＵはインバータ装置ＩＮＶの変換用主回路を構成しており、複数のパワー半導体素子を備えている。電動機制御装置ＭＣＵはインバータ装置ＩＮＶの制御部を構成しており、複数のパワー半導体素子をスイッチング動作（オン・オフ）させるための制御信号（制御値）を、上位制御装置から出力された指令信号（指令値）、各種センサや他の制御装置から出力された出力信号（各種パラメータ値）、予め記憶装置に記憶されているデータやマップなどに基づいて演算する。演算された制御信号（制御値）は駆動回路装置ＤＣＵに出力される。駆動回路装置ＤＣＵはインバータ装置ＩＮＶの駆動部を構成しており、複数のパワー半導体素子をスイッチング動作させるための駆動信号を、電動機制御装置ＭＣＵから出力された制御信号（制御値）に基づいて発生する。発生した駆動信号はパワーモジュールＰＭＵに出力される。
【００３６】
本実施例のインバータ装置ＩＮＶでは、パワーモジュールＰＭＵと駆動回路装置ＤＣＵが組になってインテリジェントパワーモジュールＩＰＭを構成している。
【００３７】
本実施例のハイブリッド自動車の電源は２つの電源系から構成されている。その１つは高電圧（４２ｖ）系電源である。そのもう１つは低電圧（１４ｖ）系電源である。高電圧系電源は、モータジェネレータＭ／Ｇの駆動用電源、エンジンＥＮＧのコンポーネント機器であるインジェクタ，スロットバルブ，点火装置，吸排気バルブなどの駆動用電源として用いられており、高圧バッテリＢＡ１を備えている。低電圧系電源は、エンジンＥＮＧを始動させるスタータＳＴＲの駆動用電源、ラジオ，ライトなどの補機の駆動用電源、エンジン制御装置ＥＣＵ，変速機制御装置ＴＣＵ，電動機制御装置ＭＣＵ，バッテリ制御装置ＢＣＵ，総合制御装置ＧＣＵなどの制御装置の駆動用電源として用いられており、低圧バッテリＢＡ２を備えている。
【００３８】
高圧バッテリＢＡ１はバッテリ電圧３６ｖのリチウムイオンバッテリである。高圧バッテリＢＡ１としては同じバッテリ電圧の鉛バッテリ或いは水素イオンバッテリを用いてもよい。
【００３９】
低圧バッテリＢＡ２はバッテリ電圧１２ｖの鉛バッテリである。低圧バッテリＢＡ２としては同じバッテリ電圧のリチウムイオンバッテリ或いは水素イオンバッテリを用いてもよい。
【００４０】
高圧バッテリＢＡ１（高電圧系電源）はインバータ装置ＩＮＶの入力（直流）側に電気的に接続されている。これにより、高圧バッテリＢＡ１（高電圧系電源）とインバータ装置ＩＮＶは相互に直流電力の授受を行うことができる。モータジェネレータＭ／Ｇを電動機として動作させる場合には、高圧バッテリＢＡ１（高電圧系電源）に蓄えられた直流電力がインバータ装置ＩＮＶに供給され、三相交流電力に変換される。モータジェネレータＭ／Ｇを発電機として動作させる場合には、インバータ装置ＩＮＶから出力された直流電力が高電圧電気負荷に供給されて駆動電力として消費されると共に、高圧バッテリＢＡ１に供給されて充電される。
【００４１】
低圧バッテリＢＡ２（低電圧系電源）は双方向のＤＣ−ＤＣコンバータＤＣＣを介して高圧バッテリＢＡ１（高電圧系電源）に電気的に接続されている。これにより、低圧バッテリＢＡ２（低電圧系電源）と高圧バッテリＢＡ１（高電圧系電源）は相互に直流電力をその電圧レベルを変えて授受することができる。低電圧電気負荷に低電圧の直流電力を供給する場合、低圧バッテリＢＡ２を充電する場合には、高圧バッテリＢＡ１（高電圧系電源）から供給された直流電力がＤＣ−ＤＣコンバータＤＣＣによって降圧されて低圧バッテリＢＡ２（低電圧系電源）に供給される。高圧バッテリＢＡ１（高電圧系電源）のバックアップなどが必要な場合には、低圧バッテリＢＡ２（低電圧系電源）から供給された直流電力がＤＣ−ＤＣコンバータＤＣＣによって昇圧されて高圧バッテリＢＡ１（高電圧系電源）に供給される。
【００４２】
高圧バッテリＢＡ１及び低圧バッテリＢＡ２はバッテリ制御装置ＢＣＵによって充放電が制御され、また、寿命などが管理される。バッテリ制御装置ＢＣＵには、各バッテリの充放電制御や寿命管理のために、高圧バッテリＢＡ１及び低圧バッテリＢＡ２の電圧値及び電流値などが入力される。
【００４３】
ＤＣ−ＤＣコンバータＤＣＣは半導体モジュール，リアクトル及び駆動回路装置（いずれも図示省略）を備えている。半導体モジュールは、ＤＣ−ＤＣコンバータＤＣＣの直流電力昇降圧用の昇降圧回路のスイッチ部を構成しており、複数のスイッチング半導体素子を備えている。リアクトルは、昇降圧回路の電磁エネルギー蓄積部を構成する磁気的素子であり、環状の磁性コアに２つの巻線が巻かれたものである。駆動回路装置はＤＣ−ＤＣコンバータＤＣＣの駆動部を構成しており、制御装置（図示省略）から出力された制御信号（制御値）に基づいて、複数のスイッチング半導体素子をスイッチング動作（オン・オフ）させるための駆動信号を発生する。駆動信号はモジュールのパワー半導体素子に出力される。駆動回路装置に制御信号を出力する制御装置はＤＣ−ＤＣコンバータＤＣＣ内或いはバッテリ制御装置ＢＣＵ内に組み込まれている。
【００４４】
エンジン制御装置ＥＣＵ，変速機制御装置ＴＣＵ，電動機制御装置ＭＣＵ及びバッテリ制御装置ＢＣＵは車載用ローカルエリアネットワークＬＡＮを介して相互に電気的に接続されていると共に、総合制御装置ＧＣＵと電気的に接続されている。これにより、各制御装置間では双方向の信号伝送が可能になり、相互の情報伝達，検出値の共有などが可能になる。総合制御装置ＧＣＵは、車両の運転状態に応じて各制御装置に指令信号を出力するものである。例えば総合制御装置ＧＣＵは、運転者の加速要求に基づいたアクセルの踏み込み量に応じて車両の必要トルク値を算出し、この必要トルク値を、エンジンＥＮＧの運転効率が良くなるように、エンジンＥＮＧ側の出力トルク値とモータジェネレータＭ／Ｇ側の出力トルク値とに分配する。分配されたエンジンＥＮＧ側の出力トルク値はエンジントルク指令信号としてエンジン制御装置ＥＣＵに、分配されたモータジェネレータＭ／Ｇ側の出力トルク値はモータトルク指令信号として電動機制御装置ＭＣＵにそれぞれ出力される。
【００４５】
本実施例のＨＥＶは複数の運転モードを備えている。２つの動力システムの動作は各運転モードに応じて制御される。
【００４６】
始動モード１（初期始動モード）；
始動モード１は、エンジンＥＮＧが低温状態（エンジンＥＮＧの冷却水温度Ｔc が所定値Ｔs 未満）である場合において、イグニションキースイッチをオンし、エンジンＥＮＧをコールド状態で始動させる運転モードである。
【００４７】
イグニションキースイッチがオンすると、スタータＳＴＲには低圧バッテリＢＡ２から直流電力が供給される。スタータＳＴＲは、直流電力の供給を受けて回転駆動力を発生すると共に、発生した回転駆動力をエンジンＥＮＧのクランクシャフトに伝達する。これにより、エンジンＥＮＧが始動する。
【００４８】
エンジンＥＮＧが始動すると、クランクシャフトの回転によってエンジンＥＮＧの気筒内の混合気が圧縮され、点火装置によって点火される。混合気に着火して混合気が完爆すると、エンジンＥＮＧは自ら回転駆動力を発生する。
【００４９】
尚、始動モード１におけるエンジンＥＮＧの始動にはモータジェネレータＭ／Ｇを用いることもできる。この場合、モータジェネレータＭ／Ｇの作動は、後述する始動モード２と同様に、総合制御装置ＧＣＵから出力された回転数指令信号ｎ* （回転数指令値）に基づいてインバータ装置ＩＮＶを制御すればよい。
【００５０】
始動モード２（再始動モード）；
始動モード２は、エンジンＥＮＧが高温状態で、かつイグニションキースイッチがオン状態にある場合において、信号待ちなどの停車時にエンジンＥＮＧの作動を停止させ、発車時にエンジンＥＮＧをホット状態で再始動して、エンジンＥＮＧの作動を再開させる運転モードである。
【００５１】
総合制御装置ＧＣＵは、運転者から発進合図の信号（例えばブレーキの踏み込みの解除を示す信号）が入力された場合、電動機制御装置ＭＣＵに回転数指令信号ｎ* （回転数指令値）を出力する。これにより、インバータ装置ＩＮＶは、次に示す直流−交流変換動作を行う。
【００５２】
電動機制御装置ＭＣＵは、パワーモジュールＰＭＵのパワー半導体素子を動作させるための制御信号（制御値）を、総合制御装置ＧＣＵから出力された回転数指令信号ｎ* （回転数指令値）に基づいて演算する。演算された制御信号（制御値）は駆動回路装置ＤＣＵに出力される。駆動回路装置ＤＣＵは、パワーモジュールＰＭＵのパワー半導体素子を動作させるための駆動信号を、電動機制御装置ＭＣＵから出力された制御信号（制御値）に基づいて発生する。発生した駆動信号はパワーモジュールＰＭＵに出力される。パワーモジュールＰＭＵのパワー半導体素子は、駆動回路装置ＤＣＵから出力された駆動信号に基づいてスイッチング動作（オン・オフ）し、高圧バッテリＢＡ１から供給された直流電力を三相交流電力に変換する。
【００５３】
インバータ装置ＩＮＶの変換動作で得られた三相交流電力はモータジェネレータＭ／Ｇの固定子ＭＳＴに出力される。これにより、モータジェネレータＭ／Ｇは電動機として作動し、パワーモジュールＰＭＵから出力された三相交流電力に応じた回転駆動力を発生する。
【００５４】
モータジェネレータＭ／Ｇの回転駆動力はエンジンＥＮＧのクランクシャフトに伝達される。これにより、エンジンＥＮＧは再始動する。再始動後のエンジンＥＮＧの動作は始動モード１と同様である。
【００５５】
停止モード１（車両停止モード）；
停止モード１は、イグニションキースイッチがオフの場合、エンジンＥＮＧの作動を停止させ、車両全体を停止させる運転モードである。
【００５６】
停止モード２（アイドルストップモード）；
停止モード２は、信号待ちなどの停車時にイグニションキースイッチがオンで、かつアクセルが踏み込まれておらず、かつ車速が０で、かつ高圧バッテリＢＡ１の充電量ＶBcが所定値ＶBl以上の場合、エンジンＥＮＧの作動（アイドリング）を停止させる運転モードである。
【００５７】
総合制御装置ＧＣＵは、上記運転条件が満たされた場合、エンジン制御装置ＥＣＵにエンジン停止指令信号を出力する。これにより、エンジンＥＮＧの各コンポーネント機器の作動が停止し、エンジンＥＮＧの作動が停止する。
【００５８】
停止モード２の運転条件には、エンジンＥＮＧの冷却水温度Ｔc が所定値Ｔs 以上、停車時における車体の傾斜角度θが所定角度θs 以下などを適宜追加してもよい。停車時に停止モード２の運転条件が満たされない場合には、アイドリング状態でエンジンＥＮＧの作動を継続させればよい。エンジンＥＮＧを駆動源とする補機類、例えばエアコンのコンプレッサなどを停止モード２中に駆動する場合には、モータジェネレータＭ／Ｇを補機類の駆動源として作動させ、モータジェネレータＭ／Ｇから出力された回転駆動力で補機類を駆動するようにすればよい。
【００５９】
エンジン走行モード；
エンジン走行モードは、要求トルクτdが目標トルクτa未満（アクセルの踏み込み量が小さい）、高圧バッテリＢＡ１の充電量ＶBcが所定値ＶBh以上の場合、エンジンＥＮＧから出力された回転駆動力によって車両を駆動する運転モードである。ここで、所定値ＶBhは所定値ＶBlよりも大きい値である。
【００６０】
総合制御装置ＧＣＵは、上記運転条件が満たされた場合、トルク指令信号（トルク指令値）を電動機制御装置ＭＣＵ及びエンジン制御装置ＥＣＵに出力する。この場合、エンジンＥＮＧによる駆動であるので、総合制御装置ＧＣＵから電動機制御装置ＭＣＵに出力されるトルク指令信号（トルク指令値）は０である。従って、モータジェネレータＭ／Ｇの回転駆動力は０になる。
【００６１】
総合制御装置ＧＣＵからエンジン制御装置ＥＣＵに出力されるトルク指令信号（トルク指令値）は、要求トルクτd に対応したエンジン回転数に相当する値である。エンジン制御装置ＥＣＵは、エンジンＥＮＧの各コンポーネント機器を制御するための制御信号（制御値）を、総合制御装置ＧＣＵから出力されたトルク指令信号（トルク指令値）に基づいて演算する。演算された制御信号（制御値）はエンジンＥＮＧの各コンポーネント機器の駆動装置に出力される。これにより、エンジンＥＮＧの各コンポーネント機器の作動が制御され、エンジンＥＮＧの混合気の空燃比などが制御される。この制御により、エンジンＥＮＧは、要求トルクτd に対応する回転駆動力を出力する。
【００６２】
エンジン走行発電モード；
エンジン走行発電モードは、要求トルクτdが目標トルクτa未満（アクセルの踏み込み量が小さい）、高圧バッテリＢＡ１の充電量ＶBcが所定値ＶBh未満の場合、さらには要求トルクτdが目標トルクτa以上（アクセルの踏み込み量が大きい）、高圧バッテリＢＡ１の充電量ＶBcが所定値ＶBl未満の場合、エンジンＥＮＧから出力された回転駆動力によって車両を駆動すると共に、エンジンＥＮＧから出力された回転駆動力によってモータジェネレータＭ／Ｇを回転駆動し、モータジェネレータＭ／Ｇを発電機として作動させる運転モードである。
【００６３】
総合制御装置ＧＣＵは、上記運転条件が満たされた場合、トルク指令信号（トルク指令値）を電動機制御装置ＭＣＵ及びエンジン制御装置ＥＣＵに出力する。
【００６４】
総合制御装置ＧＣＵから電動機制御装置ＭＣＵに出力されるトルク指令信号（トルク指令値）は、モータジェネレータＭ／Ｇに所定の定格電力を発生させるための指令信号（指令値）であり、回転駆動力を発生させるためのトルク指令信号（トルク指令値）とは逆向きの負の値である。これにより、インバータ装置ＩＮＶは、次に示す交流−直流変換動作を行う。
【００６５】
電動機制御装置ＭＣＵは、パワーモジュールＰＭＵパワー半導体素子を動作させるための制御信号（制御値）を、総合制御装置ＧＣＵから出力されたトルク指令信号（トルク指令値）に基づいて演算する。演算された制御信号（制御値）は駆動回路装置ＤＣＵに出力される。駆動回路装置ＤＣＵは、パワーモジュールＰＭＵのパワー半導体素子を動作させるための駆動信号を、電動機制御装置ＭＣＵから出力された制御信号（制御値）に基づいて発生する。発生した駆動信号はパワーモジュールＰＭＵに出力される。パワーモジュールＰＭＵのパワー半導体素子は、駆動回路装置ＤＣＵから出力された駆動信号に基づいてスイッチング動作（オン・オフ）し、モータジェネレータＭ／Ｇから供給された三相交流で電力を直流電力に変換する。
【００６６】
インバータ装置ＩＮＶの変換動作で得られた三相交流電力は高圧バッテリＢＡ１（高電圧系電源）に出力される。これにより、高圧バッテリＢＡ１（高電圧系電源）に供給された直流電力は高電圧電気負荷の駆動力として消費されると共に、高圧バッテリＢＡ１に充電される。
【００６７】
総合制御装置ＧＣＵからエンジン制御装置ＥＣＵに出力されるトルク指令信号（トルク指令値）は、要求トルクτd に対応したエンジン回転数に相当する値に、発電機として動作するモータジェネレータＭ／Ｇの駆動に必要なトルクに相当する値を加算した値の信号である。エンジン制御装置ＥＣＵの動作は、前述したエンジン走行モードと同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００６８】
加速モード；
加速モードは、要求トルクτdが目標トルクτa以上、高圧バッテリＢＡ１の充電量ＶBcが所定値ＶBL以上の場合、エンジンＥＮＧとモータジェネレータＭ／Ｇから出力された回転駆動力によって車両を駆動する運転モードである。
【００６９】
総合制御装置ＧＣＵは、上記運転条件が満たされた場合、トルク指令信号（トルク指令値）を電動機制御装置ＭＣＵ及びエンジン制御装置ＥＣＵに出力する。
【００７０】
トルク指令信号（トルク指令値）は、エンジンＥＮＧ側の要求トルクτdeに対応するトルク指令信号（トルク指令値）及びモータジェネレータＭ／Ｇ側の要求トルクτdmに対応するトルク指令信号（トルク指令値）である。要求トルクτde及び要求トルクτdmは、エンジンＥＮＧの運転効率が高くなるように、要求トルクτd を分配したものである。要求トルクτdeに対応するトルク指令信号（トルク指令値）はエンジン制御装置ＥＣＵに、要求トルクτdmに対応するトルク指令信号（トルク指令値）は電動機制御装置ＭＣＵにそれぞれ出力される。
【００７１】
インバータ装置ＩＮＶの動作は、前述した直流−交流変換動作と同様であるので、ここでの説明は省略する。エンジン制御装置ＥＣＵの動作は、前述したエンジン走行モードと同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００７２】
以上により、エンジンＥＮＧとモータジェネレータＭ／Ｇは、要求トルクτd に対応する回転駆動力を分担して出力する。
【００７３】
回生モード；
回生モードは、イグニションキースイッチがオンで、かつアクセルが踏み込まれておらず、かつ車速が０よりも大きく、かつ高圧バッテリＢＡ１の充電量ＶBcが所定値ＶBh未満の場合、車輪の運動（回転）エネルギーをモータジェネレータＭ／Ｇに伝達して、モータジェネレータＭ／Ｇを回転駆動させ、モータジェネレータＭ／Ｇを発電機として作動させる運転モードである。
【００７４】
総合制御装置ＧＣＵは、上記運転条件が満たされた場合、トルク指令信号（トルク指令値）を電動機制御装置ＭＣＵ及びエンジン制御装置ＥＣＵに出力する。この場合、モータジェネレータＭ／Ｇの駆動であるので、総合制御装置ＧＣＵからエンジン制御装置ＥＣＵ出力されるトルク指令信号（トルク指令値）は０である。従って、エンジンＥＮＧの回転駆動力は０になる。
【００７５】
総合制御装置ＧＣＵから電動機制御装置ＭＣＵに出力されるトルク指令信号（トルク指令値）は、モータジェネレータＭ／Ｇに所定の定格電力を発生させるための指令信号（指令値）であり、回転駆動力を発生させるためのトルク指令信号（トルク指令値）とは逆向きの負の値である。インバータ装置ＩＮＶの動作は、前述した直流−交流変換動作と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００７６】
以上、本実施例のＨＥＶの構成及び動作を説明したが、モータジェネレータＭ／Ｇを配置する箇所としては、エンジンＥＮＧと変速機Ｔ／Ｍとの間もある。この場合、エンジンＥＮＧのクランクシャフトとモータジェネレータＭ／Ｇの回転軸が機械的に直結或いはクラッチなどの締結機構を介して機械的に連結される。このような構成は、エンジンＥＮＧと共にモータジェネレータＭ／Ｇを車両の駆動源とするＨＥＶに好適なものであり、バッテリの電圧も２００ｖ以上になる。動作的には、車両の低速域から中速域ではモータジェネレータＭ／Ｇを駆動源として使用する。車両の高速域ではエンジンＥＮＧを駆動源として使用する。車両の加速時や登坂時などの高負荷時にはモータジェネレータＭ／ＧとエンジンＥＮＧを駆動源として使用する。
【００７７】
また、モータジェネレータＭ／Ｇとインバータ装置ＩＮＶは一体であってもよい。この場合、モータジェネレータＭ／Ｇの軸方向一端部側（プーリＭＰＵの側とは反対側の軸方向端部）にインバータ装置ＩＮＶを内蔵することが考えられる。その他としては、モータジェネレータＭ／Ｇの外周上部或いは外周下部若しくは外周側部にインバータ装置ＩＮＶを配置して両者の筐体を一体化することなども考えられる。どの方式を採用するかは搭載スペースの関係から決定すればよい。省スペース化としては後者の方よりも前者の方が好ましい。
【００７８】
また、モータジェネレータＭ／Ｇの電源として低圧バッテリＢＡ２のみを備える場合もある。この場合、運転モードとしては、前述した加速モードを除く、他の運転モードが備わる。
【００７９】
次に、図３乃至５を用いて、本実施例のインバータ装置ＩＮＶの電気的な回路構成について説明する。
【００８０】
本実施例のインバータ装置ＩＮＶは、パワーモジュールＰＭＵ，駆動回路装置ＤＣＵ及び電動機制御装置ＭＣＵから構成されている。
【００８１】
尚、図３乃至図５では、電源系及び電力系のラインと制御系のラインとが区別し易いように、電源系及び電力系のラインを実線で、制御系のラインを破線及び矢印でそれぞれ図示している。
【００８２】
図３は、パワーモジュールＰＭＵの回路構成を示す。
パワーモジュールＰＭＵは電力変換用の主回路を構成しており、駆動回路装置ＤＣＵから出力された駆動信号を受けて動作し、高圧バッテリＢＡ１に供給された直流電力を三相交流電力に変換し、モータジェネレータＭ／Ｇの固定子巻線に供給する。主回路は３相ブリッジ回路であり、３相分の直列回路が高圧バッテリＢＡ１の正極側と負極側との間に電気的に並列に接続されて構成されている。直列回路はアームとも呼ばれ、２つのパワー半導体素子によって構成されている。
【００８３】
アームは、上アーム側のパワー半導体素子と下アーム側のパワー半導体素子とが電気的に直列に接続されて構成されている。本実施例では、パワー半導体素子として、スイッチング半導体素子であるｎチャネルのＭＯＳＦＥＴ（金属酸化物半導体型電界効果トランジスタ）を用いている。ＭＯＳＦＥＴを構成する半導体チップは、ドレイン電極，ソース電極及びゲート電極の３つの電極を備えている。また、ドレイン電極とソース電極との間には、ソース電極からドレイン電極に向かう方向が順方向である寄生のダイオードが電気的に接続されている。
【００８４】
パワー半導体素子としてＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）を用いてもよい。ＩＧＢＴは、別途、コレクタ電極とエミッタ電極との間にダイオード素子を電気的に接続する必要がある。ＩＧＢＴはコレクタ電極とエミッタ電極の他にゲート電極を備えている。
【００８５】
ｕ相アームＡｕはパワー半導体素子Ｍｕｐのソース電極とパワー半導体素子Ｍｕｎのドレイン電極が電気的に直列に接続されて構成されている。ｖ相アームＡｖ及びｗ相アームＡｗもｕ相アームＡｕと同様であり、パワー半導体素子Ｍｖｐ，Ｍｗｐのソース電極とパワー半導体素子Ｍｖｎ，Ｍｗｎのドレイン電極が電気的に直列に接続されて構成されている。
【００８６】
パワー半導体素子Ｍｕｐ，Ｍｖｐ，Ｍｗｐのドレイン電極は高圧バッテリＢＡ１の高電位側（正極側）に電気的に接続されている。パワー半導体素子Ｍｕｎ，Ｍｖｎ，Ｍｗｎのソース電極は高圧バッテリＢＡ１の低電位側（負極側）に電気的に接続されている。ｕ相アームＡｕの中点（上アーム側パワー半導体素子のソース電極と下アーム側パワー半導体素子のドレイン電極との接続部分）はモータジェネレータＭ／Ｇのｕ相の固定子巻線に電気的に接続されている。ｖ相アームＡｖ，ｗ相アームＡｗの中点もｕ相アームＡｕの中点と同様に、モータジェネレータＭ／Ｇのｖ相，ｗ相の固定子巻線に電気的に接続されている。
【００８７】
高圧バッテリＢＡ１の正極側と負極側との間には、パワー半導体素子の動作によって生じる直流電圧の変動を抑制するために、平滑用の電解コンデンサＳＥＣが電気的に接続されている。
【００８８】
高圧バッテリＢＡ１の正極側とパワーモジュールＰＭＵの入力（直流）正極側との間には上アーム主回路インダクタンス１００が電気的に接続されている。高圧バッテリＢＡ１の負極側とパワーモジュールＰＭＵの入力（直流）負極側との間には下アーム主回路インダクタンス２００が接続されている。上アーム主回路インダクタンス１００及び下アーム主回路インダクタンス２００は、高圧バッテリＢＡ１からパワーモジュールＰＭＵに至る配線などに寄生している寄生インダクタンスである。
【００８９】
パワーモジュールＰＭＵは、ケースによって囲われたベース上に絶縁基板を介して半導体チップが実装され、三相ブリッジ回路が形成されるように、半導体チップ間、半導体チップと入力端子との間、半導体チップと出力端子との間がアルミワイヤや板状導体などの接続導体によって電気的に接続されて構成されている。ベースは、銅やアルミニウムなどの熱伝導性部材によって構成されている。ベースの下面は空気或いは冷却水などの冷却媒体によって冷却されるようになっている。ベースの下面には、冷却媒体による冷却効率を向上させるために、フィンなどが設けられている。絶縁基板は、窒化アルミニウムなどの絶縁部材からなるものであって、両面に配線パターンがメタライズされている。半導体チップは、前述したＭＯＳＦＥＴを構成するものであり、両面に電極を有している。ベースと絶縁基板との間、絶縁基板と半導体チップとの間は、半田などの接合部材によって接合されている。
【００９０】
図４は、駆動回路装置ＤＣＵ及び電動機制御装置ＭＣＵの回路構成及び信号系の構成を示す。
駆動回路装置ＤＣＵは、各相の各上下アームに対応する複数の回路が１つの回路に集積された、いわゆる６ｉｎ１の集積回路（ＩＣ）から構成されたものであり、各相の各上下アームに対応する回路として、インターフェース回路４，ゲート回路５及び異常検出回路６を備えている。また、駆動回路装置ＤＣＵは、インターフェース回路４及びゲート回路５を駆動するための絶縁電源３を備えている。
【００９１】
絶縁電源３は、動作電源を構成する変圧器であり、その一次側（高圧側）に低圧バッテリＢＡ２が、その二次側（低圧側）に、動作電源を必要とする回路がそれぞれ電気的に接続されている。絶縁電源３の二次側からは１３ｖの動作電圧が、インターフェース回路４及びゲート回路５に印加される。
【００９２】
インターフェース回路４は、電動機制御装置ＭＣＵとゲート回路５との間の駆動信号用伝送回路と、異常検出回路６と電動機制御装置ＭＣＵとの間の異常検出信号用伝送回路とを構成するものであり、各相の各上下アームに対応するように、ｕ相，ｖ相，ｗ相の各上アーム駆動用インターフェース回路４ａ，４ｂ，４ｃと、ｕ相，ｖ相，ｗ相の各下アーム駆動用インターフェース回路４ｄ，４ｅ，４ｆと、ｕ相，ｖ相，ｗ相の各上アーム異常検出用インターフェース回路４ｇ，４ｈ，４ｉと、ｕ相，ｖ相，ｗ相の各下アーム異常検出用インターフェース回路４ｊ，４ｋ，４ｌとを備えている。
【００９３】
ゲート回路５は、インターフェース回路４から出力された駆動信号をパワーモジュールＰＭＵに出力する駆動回路であり、各相の各上下アームに対応するように、ｕ相，ｖ相，ｗ相の各上アーム駆動用ゲート回路５ａ，５ｂ，５ｃと、ｕ相，ｖ相，ｗ相の各下アーム駆動用ゲート回路５ｄ，５ｅ，５ｆとを備えている。
【００９４】
パワー半導体素子Ｍｐｕ（Ｍｐｖ，Ｍｐｗ）には、ｕ相（ｖ相，ｗ相）上アーム駆動用インターフェース回路４ａ（４ｂ，４ｃ）及びｕ相（ｖ相，ｗ相）上アーム駆動用ゲート回路５ａ（５ｂ，５ｃ）が対応して設けられている。ｕ相（ｖ相，ｗ相）上アーム駆動用インターフェース回路４ａ（４ｂ，４ｃ）の出力側はｕ相（ｖ相，ｗ相）上アーム駆動用ゲート回路５ａ（５ｂ，５ｃ）の入力側に、その入力側は電動機制御装置ＭＣＵに電気的に接続されている。ｕ相（ｖ相，ｗ相）上アーム駆動用ゲート回路５ａ（５ｂ，５ｃ）の出力側はパワー半導体素子Ｍｐｕ（Ｍｐｖ，Ｍｐｗ）のゲート電極に電気的に接続されている。
【００９５】
ｕ相（ｖ相，ｗ相）上アーム駆動用インターフェース回路４ａ（４ｂ，４ｃ）は、電動機制御装置ＭＣＵから出力された制御信号Ｖpu* （Ｖpv*，Ｖpw*）を受けて、受けた制御信号Ｖpu* （Ｖpv*，Ｖpw*）を、パワー半導体素子Ｍｐｕ（Ｍｐｖ，Ｍｐｗ）を駆動するための駆動信号Ｖpu（Ｖpv，Ｖpw）として、ｕ相（ｖ相，ｗ相）上アーム駆動用ゲート回路５ａ（５ｂ，５ｃ）に出力する。ｕ相（ｖ相，ｗ相）上アーム駆動用インターフェース回路４ａ（４ｂ，４ｃ）から出力された駆動信号Ｖpu（Ｖpv，Ｖpw）は、ｕ相（ｖ相，ｗ相）上アーム駆動用ゲート回路５ａ（５ｂ，５ｃ）によって電圧変換され、最終段の駆動信号Ｖpu（Ｖpv，Ｖpw）としてパワー半導体素子Ｍｐｕ（Ｍｐｖ，Ｍｐｗ）のゲート電極に出力される。
【００９６】
パワー半導体素子Ｍｎｕ（Ｍｎｖ，Ｍｎｗ）には、ｕ相（ｖ相，ｗ相）下アーム駆動用インターフェース回路４ｄ（４ｅ，４ｆ）及びｕ相（ｖ相，ｗ相）下アーム駆動用ゲート回路５ｄ（５ｅ，５ｆ）が対応して設けられている。ｕ相（ｖ相，ｗ相）下アーム駆動用インターフェース回路４ｄ（４ｅ，４ｆ）の出力側はｕ相（ｖ相，ｗ相）下アーム駆動用ゲート回路５ｄ（５ｅ，５ｆ）の入力側に、その入力側は電動機制御装置ＭＣＵに電気的に接続されている。ｕ相（ｖ相，ｗ相）下アーム駆動用ゲート回路５ｄ（５ｅ，５ｆ）の出力側はパワー半導体素子Ｍｎｕ（Ｍｎｖ，Ｍｎｗ）のゲート電極に電気的に接続されている。
【００９７】
ｕ相（ｖ相，ｗ相）下アーム駆動用インターフェース回路４ｄ（４ｅ，４ｆ）は、電動機制御装置ＭＣＵから出力された制御信号Ｖnu* （Ｖnv*，Ｖnw*）を受けて、受けた制御信号Ｖnu* （Ｖnv*，Ｖnw*）を、パワー半導体素子Ｍｎｕ（Ｍｎｖ，Ｍｎｗ）を駆動するための駆動信号Ｖnu（Ｖnv，Ｖnw）として、ｕ相（ｖ相，ｗ相）下アーム駆動用ゲート回路５ｄ（５ｅ，５ｆ）に出力する。ｕ相（ｖ相，ｗ相）下アーム駆動用インターフェース回路４ｄ（４ｅ，４ｆ）から出力された駆動信号Ｖnu（Ｖnv，Ｖnw）は、ｕ相（ｖ相，ｗ相）下アーム駆動用ゲート回路５ｄ（５ｅ，５ｆ）によって増幅され、最終段の駆動信号Ｖnu（Ｖnv，Ｖnw）としてパワー半導体素子Ｍｎｕ（Ｍｎｖ，Ｍｎｗ）のゲート電極に出力される。
【００９８】
異常検出回路６は、パワー半導体素子Ｍｐｕ〜Ｍｎｗに流れる過電流を検出するものであり、各相の各上下アームに対応するように、ｕ相，ｖ相，ｗ相の各上アーム異常検出回路６ａ，６ｂ，６ｃと、ｕ相，ｖ相，ｗ相の各下アーム異常検出回路６ｄ，６ｅ，６ｆとを備えている。
【００９９】
ｕ相，ｖ相，ｗ相の各上アーム異常検出回路６ａ，６ｂ，６ｃ及びｕ相，ｖ相，ｗ相の各下アーム異常検出回路６ｄ，６ｅ，６ｆは電流センサ（図示省略）を備えている。電流センサは、例えば抵抗素子からなる電流検出素子であり、対応するパワー半導体素子のソース電極に電気的に接続されている。
【０１００】
ｕ相，ｖ相，ｗ相の各上アーム異常検出回路６ａ，６ｂ，６ｃ及びｕ相，ｖ相，ｗ相の各下アーム異常検出回路６ｄ，６ｅ，６ｆには、対応する電流センサによって検知された電圧値（検知信号）が入力される。これにより、ｕ相，ｖ相，ｗ相の各上アーム異常検出回路６ａ，６ｂ，６ｃ及びｕ相，ｖ相，ｗ相の各下アーム異常検出回路６ｄ，６ｅ，６ｆは、対応するパワー半導体素子の過電流を、対応する電流センサから出力された検知信号に基づいて検出する。
【０１０１】
ｕ相，ｖ相，ｗ相の各上アーム異常検出回路６ａ，６ｂ，６ｃ及びｕ相，ｖ相，ｗ相の各下アーム異常検出回路６ｄ，６ｅ，６ｆは、対応するパワー半導体素子の過電流を検出した場合、対応する異常検出信号Ｃsa〜Ｃsfをインターフェース回路４に出力する。インターフェース回路４は、ｕ相，ｖ相，ｗ相の各上アーム異常検出回路６ａ，６ｂ，６ｃ及びｕ相，ｖ相，ｗ相の各下アーム異常検出回路６ｄ，６ｅ，６ｆから出力された異常検出信号Ｃsa〜Ｃsfをフェールセーフ信号Ｃsa*〜Ｃsf*として、対応するｕ相，ｖ相，ｗ相の各上アーム異常検出用インターフェース回路４ｇ，４ｈ，４ｉと、ｕ相，ｖ相，ｗ相の各下アーム異常検出用インターフェース回路４ｊ，４ｋ，４ｌから電動機制御装置ＭＣＵに出力する。電動機制御装置ＭＣＵは、過電流が検出されたパワー半導体素子或いは全てのパワー半導体素子の動作をフェールセーフ信号Ｃsa*〜Ｃsf*に基づいて停止する、いわゆる過電流保護を行う。
【０１０２】
保護機能としては過電流保護機能の他に、過電圧保護機能や過温度保護機能なども備えている。過電圧保護機能や過温度保護機能では、過電流保護機能と同様に、センサなどを用いた異常検出を行い、異常がある場合には、インターフェース回路４を介して電動機制御装置ＭＣＵに異常検出指令信号を出力する。
【０１０３】
尚、本実施例では、便宜上、ｕ相，ｖ相，ｗ相の各上アーム異常検知用インターフェース回路４ｇ，４ｈ，４ｉとｕ相，ｖ相，ｗ相の各下アーム異常検出用インターフェース回路４ｊ，４ｋ，４ｌとを、ｕ相，ｖ相，ｗ相の各上アーム異常検出回路６ａ，６ｂ，６ｃとｕ相，ｖ相，ｗ相の各下アーム異常検出回路６ｄ，６ｅ，６ｆとをそれぞれ１つの回路で図示したが、実際には、各相の各上下アームに対応するように、それぞれ６つの回路から構成されている。
【０１０４】
また、本実施例では、異常検出信号Ｃsa〜Ｃsfとフェールセーフ信号Ｃsa*〜Ｃsf*とをそれぞれ１つの破線で図示したが、実際には、各相の各上下アームに対応するように、それぞれ６つの信号から構成されている。
【０１０５】
また、本実施例では、異常検出回路６の入力線を２本１組の実線で図示したが、実際には、ｕ相，ｖ相，ｗ相の各上アーム異常検出回路６ａ，６ｂ，６ｃ及びｕ相，ｖ相，ｗ相の各下アーム異常検出回路６ｄ，６ｅ，６ｆに対応するように、１２本６組の入力線から構成されている。
【０１０６】
電動機制御装置ＭＣＵは、パワーモジュールＰＭＵのパワー半導体素子を動作させるための制御値を、入力された複数の入力信号に基づいて演算し、演算された制御値を制御信号Ｖpu*〜Ｖnw*として駆動回路装置ＤＣＵに出力するものであり、制御値の演算を行うマイクロコンピュータ（以下、「マイコン」と称する）２と、マイコン２を駆動するための絶縁電源１を備えている。
【０１０７】
絶縁電源１は、動作電源を構成する変圧器であり、その一次側（高圧側）に低圧バッテリＢＡ２が電気的に接続され、その二次側（低圧側）にマイコン２の電源端子が電気的に接続されている。マイコン２の電源端子には、絶縁電源１の二次側から出力された５ｖの動作電圧が印加される。
【０１０８】
マイコン２には、入力信号として、トルク指令信号（トルク指令値）τ* ，回転数指令信号（回転数指令値）ｎ* ，検知信号（ｕ相〜ｗ相の電流値）ｉu〜ｉw及び検知信号（回転子ＲＯＴの磁極位置）θが入力される。
【０１０９】
トルク指令信号（トルク指令値）τ* 及び回転数指令信号（回転数指令値）ｎ* は、車両の運転モードに応じて総合制御装置ＧＣＵから出力される。検知信号（ｕ相〜ｗ相の電流値）ｉu〜ｉwは電流センサＣu〜Ｃwから出力される。検知信号（回転子ＲＯＴの磁極位置）θは磁極位置センサＭＰＣから出力される。
【０１１０】
電流センサＣu〜Ｃwは、インバータ装置ＩＮＶ（パワーモジュールＰＭＵ）からモータジェネレータＭ／Ｇの固定子ＳＴＲの固定子巻線に供給されるｕ相〜ｗ相電流ｉｕ〜ｉｗを検知するためのものであり、シャント抵抗器，変流器（ＣＴ）などから構成されたものである。
【０１１１】
磁極位置センサＭＰＣは、モータジェネレータＭ／Ｇの回転子ＭＲＯの磁極位置θを検出するためのものであり、レゾルバ，エンコーダ，ホール素子，ホールＩＣなどから構成されたものである。
【０１１２】
マイコン２は、ｄ軸，ｑ軸の電流指令値Ｉd*，Ｉq*を入力信号に基づいて演算し、演算された電流指令値Ｉd*，Ｉq*に基づいて電圧制御値Ｖu〜Ｖwを演算し、演算された電圧制御値Ｖu〜Ｖwを、パワーモジュールＰＭＵのパワー半導体素子を動作させるための制御信号（ＰＷＭ信号（パルス幅変調信号））Ｖpu*〜Ｖnw*として駆動回路装置ＤＣＵに出力する。
【０１１３】
図５は、駆動回路装置ＤＣＵ及び電動機制御装置ＭＣＵの電源系の構成を示す。
前述したように、絶縁電源１は出力電圧５ｖの１つの電源から構成されている。絶縁電源１の低電位側（負極側）は電気的に接地されている。このため、絶縁電源１の基準電位は接地電位となる。
【０１１４】
絶縁電源３は出力電圧１３ｖの４つの電源、すなわちＵ相上アーム用絶縁電源３ａ、ｖ相上アーム用絶縁電源３ｂ、ｗ相上アーム用絶縁電源３ｃ及び各相の下アームに共通に設けられた下アーム用絶縁電源３ｄから構成されている。
【０１１５】
ｕ相（ｖ相，ｗ相）上アーム用絶縁電源３ａ（３ｂ，３ｃ）の低電位側（負極側）はパワー半導体素子Ｍｐｕ（Ｍｐｖ，Ｍｐｗ）のソース電極に電気的に接続されている。このため、ｕ相（ｖ相，ｗ相）上アーム用絶縁電源３ａ（３ｂ，３ｃ）の基準電位はパワー半導体素子Ｍｐｕ（Ｍｐｖ，Ｍｐｗ）のソース電極の電位となる。下アーム用絶縁電源３ｄの低電位側（負極側）はパワー半導体素子Ｍｎｕ〜Ｍｎｗのソース電極に電気的に接続されている。また、パワー半導体素子Ｍｎｕ〜Ｍｎｗのソース電極は電気的に接地されている。このため、下アーム用絶縁電源３ｄの基準電位はパワー半導体素子Ｍｎｕ〜Ｍｎｗのソース電極の電位（接地電位）となる。
【０１１６】
絶縁電源１の低電位側（負極側）にはマイコン２の低電位側（負極側）電源端子が電気的に接続されている。また、絶縁電源１の低電位側（負極側）にはｕ相，ｖ相，ｗ相の各上アーム駆動用インターフェース回路４ａ，４ｂ，４ｃ、ｕ相，ｖ相，ｗ相の各下アーム駆動用インターフェース回路４ｄ，４ｅ，４ｆ、ｕ相，ｖ相，ｗ相の各上アーム異常検出用インターフェース回路４ｇ，４ｈ，４ｉ及びｕ相，ｖ相，ｗ相の各下アーム異常検出用インターフェース回路４ｊ，４ｋ，４ｌの低電位側（負極側）電源端子の一方側が電気的に接続されている。
【０１１７】
絶縁電源１の高電位側（正極側）にはマイコン２の高電位側（正極側）電源端子が電気的に接続されている。また、絶縁電源１の高電位側（正極側）にはｕ相，ｖ相，ｗ相の各上アーム駆動用インターフェース回路４ａ，４ｂ，４ｃ、ｕ相，ｖ相，ｗ相の各下アーム駆動用インターフェース回路４ｄ，４ｅ，４ｆ、ｕ相，ｖ相，ｗ相の各上アーム異常検出用インターフェース回路４ｇ，４ｈ，４ｉ及びｕ相，ｖ相，ｗ相の各下アーム異常検出用インターフェース回路４ｊ，４ｋ，４ｌの高電位側（正極側）電源端子の一方側が電気的に接続されている。
【０１１８】
ｕ相（ｖ相，ｗ相）上アーム用絶縁電源３ａ（３ｂ，３ｃ）の低電位側（負極側）にはｕ相（ｖ相，ｗ相）上アーム駆動用インターフェース回路４ａ（４ｂ，４ｃ）及びｕ相（ｖ相，ｗ相）上アーム異常検出用インターフェース回路４ｇ（４ｈ，４ｉ）の低電位側（負極側）電源端子の他方側が電気的に接続されている。また、ｕ相（ｖ相，ｗ相）上アーム用絶縁電源３ａ（３ｂ，３ｃ）の低電位側（負極側）には上記インターフェース回路以外にｕ相（ｖ相，ｗ相）上アーム用ゲート回路５ａ（５ｂ，５ｃ）の低電位側（負極側）電源端子及びｕ相（ｖ相，ｗ相）上アーム異常検出回路６ａ（６ｂ，６ｃ）のセンサの一端側が電気的に接続されている。
【０１１９】
ｕ相（ｖ相，ｗ相）上アーム用絶縁電源３ａ（３ｂ，３ｃ）の高電位側（正極側）にはｕ相（ｖ相，ｗ相）上アーム駆動用インターフェース回路４ａ（４ｂ，４ｃ）及びｕ相（ｖ相，ｗ相）上アーム異常検出用インターフェース回路４ｇ（４ｈ，４ｉ）の高電位側（正極側）電源端子の他方側が電気的に接続されている。また、ｕ相（ｖ相，ｗ相）上アーム用絶縁電源３ａ（３ｂ，３ｃ）の高電位側（正極側）には上記インターフェース回路以外にｕ相（ｖ相，ｗ相）上アーム用ゲート回路５ａ（５ｂ，５ｃ）の高電位側（正極側）電源端子が電気的に接続されている。
【０１２０】
下アーム用絶縁電源３ｄの低電位側（負極側）にはｕ相，ｖ相，ｗ相の各下アーム駆動用インターフェース回路４ｄ，４ｅ，４ｆ及びｕ相，ｖ相，ｗ相の各下アーム異常検出用インターフェース回路４ｊ，４ｋ，４ｌの低電位側（負極側）電源端子の他方側が電気的に接続されている。下アーム用絶縁電源３ｄの低電位側（負極側）にはインターフェース回路以外にｕ相，ｖ相，ｗ相の各下アーム用ゲート回路５ｄ，５ｅ，５ｆの低電位側（負極側）電源端子及びｕ相，ｖ相，ｗ相の各下アーム異常検出回路６ｄ，６ｅ，６ｆのセンサの一端側が電気的に接続されている。
【０１２１】
下アーム用絶縁電源３ｄの高電位側（正極側）にはｕ相，ｖ相，ｗ相の各下アーム駆動用インターフェース回路４ｄ，４ｅ，４ｆ及びｕ相，ｖ相，ｗ相の各下アーム異常検出用インターフェース回路４ｊ，４ｋ，４ｌの高電位側（正極側）電源端子の他方側が電気的に接続されている。下アーム用電源３ｄの高電位側（正極側）には上記インターフェース回路以外にｕ相，ｖ相，ｗ相の各下アーム用ゲート回路５ｄ，５ｅ，５ｆの高電位側（正極側）電源端子が電気的に接続されている。
【０１２２】
次に、図１，２を用いて、本実施例のインターフェース回路４の構成について詳細に説明する。
【０１２３】
図１は、本実施例の上記インターフェース回路のうち、ｕ相（ｖ相，ｗ相）上アーム駆動用インターフェース回路４ａ（４ｂ，４ｃ）及びｕ相（ｖ相，ｗ相）下アーム駆動用インターフェース回路４ｄ（４ｅ，４ｆ）の回路構成を示す。
【０１２４】
ｕ相（ｖ相，ｗ相）上アーム駆動用インターフェース回路４ａ（４ｂ，４ｃ）は、マイコン２とｕ相（ｖ相，ｗ相）上アーム用ゲート回路５ａ（５ｂ，５ｃ）との間に電気的に接続された信号伝送回路であって、マイコン２から出力されたデジタル信号（電圧パルス信号）を、ｕ相（ｖ相，ｗ相）上アーム用ゲート回路５ａ（５ｂ，５ｃ）に入力されるデジタル信号（電圧パルス信号）にレベルシフトし、ｕ相（ｖ相，ｗ相）上アーム用ゲート回路５ａ（５ｂ，５ｃ）に伝達するように構成されている。また、ｕ相（ｖ相，ｗ相）上アーム駆動用インターフェース回路４ａ（４ｂ，４ｃ）はｕ相（ｖ相，ｗ相）上アーム用絶縁電源３ａ（３ｂ，３ｃ）及び絶縁電源１に電気的に接続されており、それらを動作電源としている。
【０１２５】
ｕ相（ｖ相，ｗ相）下アーム駆動用インターフェース回路４ｄ（４ｅ，４ｆ）は、マイコン２とｕ相（ｖ相，ｗ相）下アーム用ゲート回路５ｄ（５ｅ，５ｆ）との間に電気的に接続された信号伝送回路であって、マイコン２から出力されたデジタル信号（電圧パルス信号）を、ｕ相（ｖ相，ｗ相）下アーム用ゲート回路５ｄ（５ｅ，５ｆ）に入力されるデジタル信号（電圧パルス信号）にレベルシフトし、ｕ相（ｖ相，ｗ相）下アーム用ゲート回路５ｄ（５ｅ，５ｆ）に伝達するように構成されている。また、ｕ相，ｖ相，ｗ相の各下アーム駆動用インターフェース回路４ｄ，４ｅ，４ｆは下アーム用絶縁電源３ｄ及び絶縁電源１に電気的に接続されており、それらを動作電源としている。
【０１２６】
前述したように、絶縁電源１の電源電圧は５ｖである。一方、ｕ相，ｖ相，ｗ相の各上アーム用絶縁電源３ａ，３ｂ，３ｃ及び下アーム用絶縁電源３ｄの電源電圧は１３ｖであり、絶縁電源１の電源電圧よりも大きい。このように、本実施例では、２種類の異なる電源電圧をインターフェース回路の動作電源としたが、３種類以上の異なる電源電圧をインターフェース回路の動作電源としてもよい。
【０１２７】
以下、ｕ相，ｖ相，ｗ相の各上アーム駆動用インターフェース回路４ａ，４ｂ，４ｃ及びｕ相，ｖ相，ｗ相の各下アーム駆動用インターフェース回路４ｄ，４ｅ，４ｆの具体的な回路構成について説明するが、それらの回路構成は全て同じである。従って、以下の説明では、ｕ相，ｖ相，ｗ相の各上アーム駆動用インターフェース回路４ａ，４ｂ，４ｃ及びｕ相，ｖ相，ｗ相の各下アーム駆動用インターフェース回路４ｄ，４ｅ，４ｆを駆動用インターフェース回路と称して説明する。
【０１２８】
駆動用インターフェース回路は、複数の回路素子が１つのシリコン基板上に集積されて実装された１つの半導体集積回路装置（以下、「ＩＣ」と称する）から構成されたものであり、集積回路の全体をモールド部材（電気的に絶縁性を有する樹脂）によって覆った装置本体（図１の一点鎖線で囲った部分）と、装置本体を覆っているモールド部材から外部に導出された第１乃至第５の端子２１〜２４，１１及び第７端子１２とを備えている。駆動用インターフェース回路は回路機能上、電位選択回路１０とレベルシフト回路２０から構成されている。電位選択回路１０とレベルシフト回路２０は第６の端子３０によって電気的に接続されている。
【０１２９】
レベルシフト回路２０は、マイコン２から出力されたデジタル信号をレベルシフトしてゲート回路５に伝達する信号伝達回路であり、第１の電位Ｖ１（絶縁電源１の低電位側の電位であり）を基準電位とするパルス信号（パルス電圧Ｖ３の信号であり、マイコン２から出力される制御信号）を入力して、第２の電位Ｖ２（絶縁電源３の低電位側の電位）を基準電位とするパルス信号（パルス電圧Ｖ４の信号であり、ゲート回路５に出力される駆動信号）を出力するように、２個のトランジスタ素子と３個の抵抗素子から構成されている。レベルシフト回路２０には第１乃至第４の端子２１〜２４及び第６の端子３０が電気的に接続されている。
【０１３０】
第１の端子２１にはｎｐｎ形トランジスタ素子ＴＲ１のエミッタ電極が電気的に接続されている。ｎｐｎ形トランジスタ素子ＴＲ１のコレクタ電極には電流制限用抵抗素子Ｒ２の一端が電気的に接続されている。電流制限用抵抗素子Ｒ２は、ｎｐｎ形トランジスタ素子ＴＲ１のコレクタ電極に流れ込む電流を制限するためのものである。電流制限用抵抗素子Ｒ２の他端（ｎｐｎ形トランジスタ素子ＴＲ１のコレクタ電極との接続端側とは反対側の接続端）には駆動電圧発生用抵抗素子Ｒ１の一端が電気的に接続されている。駆動電圧発生用抵抗素子Ｒ１は、後述するｐｎｐ形トランジスタ素子ＴＲ２を駆動するための駆動電圧を発生させるためのものである。駆動電圧発生用抵抗素子Ｒ１の他端（電流制限用抵抗素子Ｒ２との接続端側とは反対側の接続端）にはｐｎｐ形トランジスタ素子ＴＲ２のエミッタ電極が電気的に接続されている。
【０１３１】
ｐｎｐ形トランジスタ素子ＴＲ２のコレクタ電極には出力信号発生用抵抗素子Ｒ３の一端が電気的に接続されている。出力信号発生用抵抗素子Ｒ３は、後述する第４の端子２４に出力信号を発生させるためのものである。出力信号発生用抵抗素子Ｒ３の他端（ｐｎｐ形トランジスタ素子ＴＲ２のコレクタ電極との接続端とは反対側の接続端）には第２の端子２２が電気的に接続されている。ｎｐｎ形トランジスタ素子ＴＲ１のベース電極には第３の端子２３が電気的に接続されている。
【０１３２】
ｐｎｐ形トランジスタ素子ＴＲ２のコレクタ電極と出力信号発生用抵抗素子Ｒ３との接続点には第４の端子２４が電気的に接続されている。電流制限用抵抗素子Ｒ２と駆動電圧発生用抵抗素子Ｒ１との接続点にはｐｎｐ形トランジスタ素子ＴＲ２のベース電極が電気的に接続されている。ｐｎｐ形トランジスタ素子ＴＲ２のエミッタ電極と駆動電圧発生用抵抗素子Ｒ１との接続点には第６の端子３０が電気的に接続されている。
【０１３３】
第１の端子２１には絶縁電源１の低電位側が電気的に接続されている。また、第２の端子２２には絶縁電源３の低電位側が電気的に接続されている。これにより、第２の端子２２の第２の電位Ｖ２は絶縁電源３の低電位側の電位になる。ここで、第２の端子２２の第２の電位Ｖ２は、ｕ相，ｖ相，ｗ相の各上アーム駆動用インターフェース回路４ａ，４ｂ，４ｃでは第１の電位Ｖ１に対して浮動電位となり、ｕ相，ｖ相，ｗ相の各下アーム駆動用インターフェース回路４ｄ，４ｅ，４ｆでは第１の電位Ｖ１と同じ基準電位になる。
【０１３４】
第３の端子２３は制御信号入力端子であり、第１の電位Ｖ１と同じ電位を基準電位とするマイコン２に電気的に接続されている。これにより、ｎｐｎ形トランジスタ素子ＴＲ１のベース電極には、マイコン２から出力された信号、すなわち第１の電位Ｖ１と同じ電位を基準電位とするパルス信号（パルス電圧Ｖ３）が入力される。ｎｐｎ形トランジスタ素子ＴＲ１は、パルス信号（パルス電圧Ｖ３）によってスイッチング動作（オン・オフ）する。
【０１３５】
第４の端子２４は制御信号出力端子であり、第２の電位Ｖ２と同じ電位を基準電位とするゲート回路５に電気的に接続されている。これにより、レベルシフト回路２０は、第２の電位Ｖ２と同じ電位を基準電位とするゲート回路５に、第２の電位Ｖ２を基準電位とするパルス信号（パルス電圧Ｖ４）を出力する。
【０１３６】
第６の端子３０はレベルシフト回路２０の動作用電源の高電位側端子であり、電位選択回路１０に電気的に接続されている。これにより、レベルシフト回路２０の動作用電源の高電位側端子には、電位選択回路１０よって選択された電位が入力（印加）されるようになっている。
【０１３７】
電位選択回路１０は、異なる複数の電位の中から、レベルシフト回路２０の動作用電源電圧の高電位側の電位として選択するものであり、電気的な切替回路と考えてもよい。電位選択回路１０には第５，第７の端子１１，１２及び第６の端子３０が電気的に接続されている。
【０１３８】
一例として電位選択回路１０は、ダイオード素子Ｄ１，Ｄ２のカソード電極同士を電気的に接続したものから構成されている。ダイオード素子Ｄ１のアノード電極には第７の端子１２が電気的に接続されている。ダイオード素子Ｄ２のアノード電極には第５の端子１１が電気的に接続されている。ダイオード素子Ｄ１，Ｄ２のカソード電極には第６の端子３０が電気的に接続されている。ダイオード素子Ｄ１，Ｄ２は、第５の端子１１及び第７の端子１２から第６の端子３０に向かう方向が順方向になる。
【０１３９】
第５の端子１１には絶縁電源１の高電位側が電気的に接続されている。これにより、ダイオード素子Ｄ２のアノード電極には第５の電位Ｖ５（絶縁電源１の高電位側の電位）が入力（印加）される。第７の端子１２には絶縁電源３の高電位側が電気的に接続されている。これにより、ダイオード素子Ｄ１のアノード電極には第７の電位Ｖ７（絶縁電源３の高電位側の電位）が入力（印加）される。ダイオード素子Ｄ１，Ｄ２は、入力（印加）された電位、すなわち第５の電位Ｖ５と第７の電位Ｖ７のうち、第１の電位Ｖ１との電位差が大きい電位を第６の電位Ｖ６として選択する。これにより、電位選択回路１０は、レベルシフト回路２０の動作用電源電圧の高電位側である第６の電位Ｖ６として、第５の電位Ｖ５或いは第７の電位Ｖ７のいずれか一方をレベルシフト回路２０に入力（印加）する。
【０１４０】
尚、本実施例では、第５の電位Ｖ５と第７の電位Ｖ７の２つの異なる電位を電位選択回路１０の入力電位としたが、３つ以上の異なる電位を電位選択回路１０の入力電位としてもよい。
【０１４１】
絶縁電源１の低電位側の電位（第１の電位）を基準電位とするオン（ｈｉｇｈレベル）のパルス信号（制御信号）がマイコン２から出力されると、そのパルス信号は第３の端子２３を介してｎｐｎ形トランジスタ素子ＴＲ１のベース電極に入力（印加）される。これにより、ｎｐｎ形トランジスタ素子ＴＲ１はオンする。ここで、第１の電位Ｖ１に対する第５の電位Ｖ５との電位差をＶ５１、第１の電位Ｖ１に対する第７の電位Ｖ７の電位差をＶ７１とする。電位選択回路１０は、Ｖ５１とＶ７１の大きい方の電位差Ｖ５１又はＶ７１を選択し、これをレベルシフト回路２０の動作用電源電圧として入力（印加）する。
【０１４２】
ＴＲ１がオンのとき、駆動電圧発生用抵抗素子Ｒ１に電流が流れ、駆動電圧発生用抵抗素子Ｒ１の両端には、ｐｎｐ形トランジスタ素子ＴＲ２を動作（オン）させるための動作電圧が発生する。動作電圧はｐｎｐ形トランジスタ素子ＴＲ２のベース電極に入力（印加）される。これにより、ｐｎｐ形トランジスタ素子ＴＲ２はオンする。ｐｎｐ形トランジスタ素子ＴＲ２がオンすると、出力信号発生用抵抗素子Ｒ３に電流が流れ、出力信号発生用抵抗素子Ｒ３の両端には、絶縁電源３の低電位側の電位を基準電位とするオンのパルス信号が発生する。パルス信号は、絶縁電源１の低電位側の電位から絶縁電源３の低電位側の電位へ、基準電位がレベルシフトされた状態でゲート回路５に出力される。
【０１４３】
ゲート回路５は、レベルシフト回路２０から出力されたパルス信号を最終段の駆動信号として、パワーモジュールＰＭＵのパワー半導体素子Ｍｐｕ〜Ｍｎｗのゲート電極に出力する。これにより、パワー半導体素子Ｍｐｕ〜Ｍｎｗは、ゲート回路５から出力されたパルス信号に基づいてオンする。
【０１４４】
マイコン２から出力されるパルス信号がオフ（Ｌｏｗレベル）になると、ｎｐｎ形トランジスタ素子ＴＲ１はオフする。これにより、駆動電圧発生用抵抗素子Ｒ１に電流が流れなくなるので、駆動電圧発生用抵抗素子Ｒ１の両端に発生する電圧（ｐｎｐ形トランジスタ素子ＴＲ２を動作させるための動作電圧）が０Ｖになり、ｐｎｐ形トランジスタ素子ＴＲ２はオフする。ｐｎｐ形トランジスタ素子ＴＲ２がオフすると、第４の電位Ｖ４が第２の電位Ｖ２と同電位（Ｌｏｗレベル）になり、パワー半導体素子Ｍｐｕ〜Ｍｎｗのゲート電極に入力されるパルス信号はオフになる。これにより、パワー半導体素子Ｍｐｕ〜Ｍｎｗはオフする。
【０１４５】
以上のように、本実施例では、光アイソレータなどの絶縁手段を用いることなく、電動機制御装置ＭＣＵのマイコン２から出力されたパルス信号（絶縁電源１の低電位側の電位を基準電位とするパルス信号）を、ゲート回路５に入力されるパルス信号（絶縁電源３の低電位側の電位を基準電位とするパルス信号）としてレベルシフトし、ゲート回路５に伝達できる。
【０１４６】
尚、レベルシフト回路はバイポーラトランジスタ回路に限定されず、ＣＭＯＳ回路やＢｉＣＭＯＳ回路などでも容易に実現できる。
【０１４７】
ここで、実際にモータジェネレータＭ／Ｇが動作し、上アーム側のパワー半導体素子がオン、下アーム側のパワー半導体素子がオフする状態を想定し、駆動用インターフェース回路の動作を詳細に説明する。
【０１４８】
本実施例を上アーム側に適用した場合、第１の電位Ｖ１は絶縁電源１の低電位側になり、第２の電位Ｖ２は上アーム側パワー半導体素子（図３に示すＭｐｕ，Ｍｐｖ，Ｍｐｗ）のソース電位になる。これらパワー半導体素子がオンオフすると第２の電位が０Ｖからバッテリ電圧ＶＢまで変化する。この時、図１に示す第１の電位Ｖ１と第２の電位Ｖ２との電位差ΔＶＧは、ΔＶＧ＝ＶＢ−０＝ＶＢ（正の電圧）となる。ここで、絶縁電源１の出力電圧を５ｖ、絶縁電源３の出力電圧を１３ｖとすると、電位差Ｖ５１（第１の電位Ｖ１に対する第５の電位差）が５Ｖ、電位差Ｖ７１（第１の電位に対する第７の電位差）が１３ｖ＋ＶＢ（正の電圧）となり、電位差Ｖ５１と電位差Ｖ７１との関係はＶ５１＜Ｖ７１になる。従って、上アーム側の駆動用インターフェース回路では、第７の電位（絶縁電源３の高電位側の電位）を第６の電位Ｖ６として選択し、これをレベルシフト回路２０に入力（印加）する。
【０１４９】
マイコン２から出力された制御信号（パルス信号）は基準電位が第１の電位Ｖ１から第２の電位Ｖ２にレベルシフトされ、駆動信号（パルス信号）として上アーム側のゲート回路５に伝達される。これにより、上アーム側のパワー半導体素子のゲート電極には、上アーム側のゲート回路５によって出力された駆動信号（パルス信号）号が入力（印加）される。従って、上アーム側のパワー半導体素子は、上アーム側のゲート回路５から出力された駆動信号（パルス信号）に基づいてオンオフ動作する。
【０１５０】
一方、本実施例を下アーム側に適用した場合、第１の電位Ｖ１は絶縁電源１の低電位側になり、第２の電位Ｖ２は下アーム側パワー半導体素子（図３に示すＭｎｕ，Ｍｎｖ，Ｍｎｗ）のソース電位になる。下アーム側では、図３に示す下アーム主回路インダクタンス２００にパワー半導体素子のスイッチングによる過渡的な電流が流れて電圧ノイズが発生する。ここで、例えば下アーム主回路インダクタンス２００のインダクタンス値をＬＳ２＝１０ｎＨ、スイッチング時に下アーム主回路インダクタンス２００に流れる過渡的な電流ｄＩ／ｄｔを５００Ａ／μｓ程度であるとした場合、±５ボルトの電圧ノイズが発生する。本願発明者らが行った実験においても数百Ａｒｍｓのモータ出力電流時に±５ボルト程度の電圧ノイズが観測された。電圧ノイズは、下アーム主回路インダクタンス２００のインダクタンス値ＬＳ２と、スイッチング時に下アーム主回路インダクタンス２００に流れる過渡的な電流ｄＩ／ｄｔに依存する。電圧ノイズの値を±ＶＬボルトとすると、第１の電位Ｖ１に対する第２の電位Ｖ２との電位差ΔＶＧは±ＶＬボルトで変動する。
【０１５１】
ここで、絶縁電源１の出力電圧を５ｖ、絶縁電源３の出力電圧を１３ｖとすると、電位差ΔＶＧがΔＶＧ＞−８の条件を満たすような電圧ノイズ±ＶＬが発生すると、電位差Ｖ５１（第１の電位Ｖ１に対する第５の電位差）と電位差Ｖ７１（第１の電位Ｖ１に対する第７の電位差）との関係は、Ｖ５１＜Ｖ７１になる。これにより、下アーム側の駆動用インターフェース回路では、第７の電位Ｖ７（絶縁電源３の高電位側の電位）を第６の電位Ｖ６として選択し、これをレベルシフト回路２０に入力（印加）する。ここで、レベルシフト回路２０に入力（印加）される第６の電位Ｖ６はＶ６＝Ｖ７＝ΔＶＧ＋１３−Ｖｄとなる。尚、Ｖｄは図１に示すダイオードＤ１及びＤ２のオン電圧（約０．７Ｖ）である。
【０１５２】
電位差ΔＶＧがΔＶＧ＜−８の条件を満たすような電圧ノイズ±ＶＬが発生すると、電位差Ｖ５１と電位差Ｖ７１との関係は、Ｖ５１＞Ｖ７１になる。これにより、下アーム側の駆動用インターフェース回路では、第１の電位Ｖ１（絶縁電源１の高電位側の電位）を第６の電位Ｖ６として選択し、これをレベルシフト回路２０に入力（印加）する。ここで、レベルシフト回路２０に入力（印加）される第６の電位Ｖ６は数６の関係からＶ６＝Ｖ５＝５−Ｖｄとなる。尚、Ｖｄは図１に示すダイオードＤ１及びＤ２のオン電圧（約０．７Ｖ）である。
【０１５３】
電位差ΔＶＧがΔＶＧ＝−８の条件を満たすような電圧ノイズ±ＶＬが発生すると、電位差Ｖ５１と電位差Ｖ７１との関係はＶ５１＝Ｖ７１となる。これにより、下アーム側の駆動用インターフェース回路では、電位選択回路１０によって選択される第６の電位Ｖ６はＶ６＝Ｖ５＝Ｖ７＝５−Ｖｄとなる。尚、Ｖｄは図１に示すダイオードＤ１及びＤ２のオン電圧（約０．７Ｖ）である。
【０１５４】
従って、下アーム側の駆動用インターフェース回路は、電位差ΔＶＧの変動があっても、レベルシフト回路２０を正常に動作させることができる。
【０１５５】
マイコン２から出力された制御信号（パルス信号）は基準電位が第１の電位Ｖ１から第２の電位Ｖ２にレベルシフトされ、駆動信号（パルス信号）として下アーム側のゲート回路５に伝達される。これにより、下アーム側のパワー半導体素子のゲート電極には、下アーム側のゲート回路５によって出力された駆動信号（パルス信号）号が入力（印加）される。従って、下アーム側のパワー半導体素子は、下アーム側のゲート回路５から出力された駆動信号（パルス信号）に基づいてオンオフ動作する。
【０１５６】
以上、本実施例によれば、モータジェネレータＭ／Ｇの駆動によってパワー半導体素子Ｍｐｕ〜Ｍｎｗのソース電極の電位が定常的あるいは過渡的に変動しても、その変動に影響されることなく、駆動用インターフェース回路を正常に動作させることができる。すなわちレベルシフト回路２０の第６の電位Ｖ６を電位選択回路１０によって選択するようにしたので、ノイズなどによって第２の電位Ｖ２が変動してもレベルシフト回路２０を正常に動作させ、パワー半導体素子Ｍｐｕ〜Ｍｎｗを正常に動作させることができるので、駆動用インターフェース回路の耐ノイズ性及び信頼性を向上させることができる。従って、本実施例によれば、光アイソレータを用いることなく、電動機制御装置ＭＣＵと駆動回路装置ＤＣＵとの間の信号伝送を行うことができ、しかも、耐ノイズ性、信頼性、耐熱性に優れたインターフェース回路４を提供できる。
【０１５７】
また、本実施例によれば、駆動用インターフェース回路を、バイポーラトランジスタや金属酸化物半導体型電界効果トランジスタ，ダイオード，抵抗などの回路素子によって構成できるので、駆動用インターフェース回路を集積回路（ＩＣ）化することができる。これにより、本実施例によれば、駆動用インターフェース回路を他の駆動回路構成部品と共に同一の基板に実装できるので、インターフェース回路４を小型にできる。従って、本実施例によれば、インバータ装置ＩＮＶを小型化できる。
【０１５８】
尚、駆動用インターフェース回路の集積回路（ＩＣ）化にあたっては、ゲート回路５を含めて行ってもよい。また、駆動用インターフェース回路の集積回路（ＩＣ）化にあたっては、各相各アーム単位（１ｉｎ１）で行ってもよいし、或いは各相単位（２ｉｎ１）で行ってもよい。さらに、各アーム単位（３ｉｎ１）で行ってもよいし、或いは全てまとめた形（６ｉｎ１）で行ってもよい。
【０１５９】
尚、本実施例のように、ダイオード素子Ｄ１，Ｄ２を用いた電位選択回路１０を構成した場合において、電位差Ｖ５１と電位差Ｖ７１との関係がＶ５１＜Ｖ７１になったときには第７の端子１２に吸い込み電流が流れる。また、電位差Ｖ５１と電位差Ｖ７１との関係がＶ５１＞Ｖ７１になったときには第５の端子１１に吸い込み電流が流れる。電位差Ｖ５１と電位差Ｖ７１との関係がＶ５１＝Ｖ７１の条件になったときには第５の端子１１及び第７の端子１２に同じ電流量の吸い込み電流が流れる。従って、電位差Ｖ５１と電位差Ｖ７１との大小関係と、第５の端子１１及び第７の端子１２に流れる電流とを計測することにより、本発明のインターフェース回路の使用有無を確認できる。
【０１６０】
図２は、本実施例のインターフェース回路のうち、ｕ相，ｖ相，ｗ相の各上アーム異常検出用インターフェース回路４ｇ，４ｈ，４ｉ、ｕ相，ｖ相，ｗ相の各下アーム異常検出用インターフェース回路４ｊ，４ｋ，４ｌの回路構成を示す。
【０１６１】
ｕ相，ｖ相，ｗ相の各上アーム異常検出用インターフェース回路４ｇ，４ｈ，４ｉ及びｕ相，ｖ相，ｗ相の各下アーム異常検出用インターフェース回路４ｊ，４ｋ，４ｌは回路構成が全て同じである。従って、以下の説明では、ｕ相，ｖ相，ｗ相の各上アーム異常検出用インターフェース回路４ｇ，４ｈ，４ｉ及びｕ相，ｖ相，ｗ相の各下アーム異常検出用インターフェース回路４ｊ，４ｋ，４ｌを異常検出用インターフェース回路と称して説明する。
【０１６２】
異常検出用インターフェース回路は、駆動用インターフェース回路と同様に、電位選択回路１０及びレベルシフト回路４０から構成されている。異常検出用インターフェース回路の電位選択回路１０の構成及び動作は駆動用インターフェース回路の電位選択回路と同様であるので、各構成要素に同符号を付し、ここでの説明を省略する。レベルシフト回路４０は、図１の駆動用インターフェース回路の第６の端子３０から第１の端子２１に至る回路（図１の左側の回路）と、第６の端子３０から第２の端子２２に至る回路（図１の右側の回路）とが入れ替わった構成になっている。
【０１６３】
従って、レベルシフト回路４０では、ｎｐｎ形トランジスタ素子ＴＲ４のベース電極に第４の端子４４が電気的に接続されている。ｎｐｎ形トランジスタ素子ＴＲ４のエミッタ電極には第２の端子４２が電気的に接続されている。ｐｎｐ形トランジスタ素子ＴＲ３のコレクタ電極と出力信号発生用抵抗素子Ｒ４との間には第３の端子４３が電気的に接続されている。出力信号発生用抵抗素子Ｒ４の接続端であって、ｐｎｐ形トランジスタ素子ＴＲ３のコレクタ電極との接続端とは反対側の接続端には第１の端子４１が電気的に接続されている。尚、図２においてＲ５は駆動電圧発生用抵抗素子、Ｒ６は電流制限用抵抗素子をそれぞれ示す。
【０１６４】
絶縁電源３の低電位側の電位（パワー半導体素子のソース電極の電位）を基準電位とする異常検出有（ｈｉｇｈレベル）のパルス信号（異常検出信号）が異常検出回路６から出力されると、そのパルス信号は第４の端子４４を介してｎｐｎ形トランジスタ素子ＴＲ４のベース電極に入力（印加）される。これにより、ｎｐｎ形トランジスタ素子ＴＲ４がオンする。ここで、第１の電位Ｖ１に対する第５の電位Ｖ５との電位差をＶ５１、第１の電位Ｖ１に対する第７の電位Ｖ７の電位差をＶ７１とする。電位選択回路１０は、Ｖ５１とＶ７１の大きい方の電位差Ｖ５１又はＶ７１を選択し、これをレベルシフト回路４０の動作用電源電圧として入力（印加）する。
【０１６５】
ＴＲ４がオンのとき、駆動電圧発生用抵抗素子Ｒ５に電流が流れ、駆動電圧発生用抵抗素子Ｒ５の両端には、ｐｎｐ形トランジスタ素子ＴＲ３を動作（オン）させるための動作電圧が発生する。動作電圧はｐｎｐ形トランジスタ素子ＴＲ３のベース電極に入力（印加）される。これにより、ｐｎｐ形トランジスタ素子ＴＲ３はオンする。ｐｎｐ形トランジスタ素子ＴＲ３がオンすると、出力信号発生用抵抗素子Ｒ４に電流が流れ、出力信号発生用抵抗素子Ｒ４の両端には、絶縁電源１の低電位側の電位を基準電位とする異常検出有のパルス信号（フェールセーフ信号）が発生する。パルス信号（フェールセーフ信号）は、絶縁電源３の低電位側の電位から絶縁電源１の低電位側の電位へ、電位がレベルシフトされた状態でマイコン２５に出力される。
【０１６６】
マイコン２は、異常が検出されたパワー半導体素子Ｍｐｕ〜Ｍｎｗ又は全てのパワー半導体素子Ｍｐｕ〜Ｍｎｗの動作を停止（オフ）させるように、レベルシフト回路４０から出力されたパルス信号（フェールセーフ信号）に基づいてインターロックを作動させ、パワー半導体素子Ｍｐｕ〜Ｍｎｗを過電流から保護する。
【０１６７】
過電流が流れなくなり、異常検出回路６から出力されるパルス信号（異常検出信号）が異常検出無（Ｌｏｗレベル）になると、ｎｐｎ形トランジスタ素子ＴＲ４はオフする。これにより、駆動電圧発生用抵抗素子Ｒ５に電流が流れなくなるので、駆動電圧発生用抵抗素子Ｒ５の両端に発生する電圧が０Ｖになり、ｐｎｐ形トランジスタ素子ＴＲ３はオフする。ｐｎｐ形トランジスタ素子ＴＲ３がオフすると、第３の電位Ｖ３が第１の電位Ｖ１と同電位（Ｌｏｗレベル）になり、マイコン２に入力されるパルス信号（フェールセーフ信号）は異常検出無（Ｌｏｗレベル）になる。これにより、マイコン２は、インターロックを解除する。
【０１６８】
尚、レベルシフト回路はバイポーラトランジスタ回路に限定されず、ＣＭＯＳ回路やＢｉＣＭＯＳ回路などでも容易に実現できる。
【０１６９】
実際にモータジェネレータＭ／Ｇが動作し、上アーム側のパワー半導体素子がオン、下アーム側のパワー半導体素子がオフする状態における異常検出用インターフェース回路の動作も、駆動用インターフェース回路の動作と同様になる。
【０１７０】
本実施例を上アーム側に適用した場合、第１の電位Ｖ１は絶縁電源１の低電位側になり、第２の電位Ｖ２は上アーム側パワー半導体素子（図３に示すＭｐｕ，Ｍｐｖ，Ｍｐｗ）のソース電位になる。これらパワー半導体素子がオンオフすると第２の電位が０Ｖからバッテリ電圧ＶＢまで変化する。この時、図２に示す第１の電位Ｖ１と第２の電位Ｖ２との電位差ΔＶＧは、ΔＶＧ＝ＶＢ−０＝ＶＢ（正の電圧）となる。ここで、絶縁電源１の出力電圧を５ｖ、絶縁電源３の出力電圧を１３ｖとすると、電位差Ｖ５１（第１の電位Ｖ１に対する第５の電位差）が５Ｖ、電位差Ｖ７１（第１の電位に対する第７の電位差）が１３ｖ＋ＶＢ（正の電圧）となり、電位差Ｖ５１と電位差Ｖ７１との関係はＶ５１＜Ｖ７１になる。従って、上アーム側の駆動用インターフェース回路では、第７の電位（絶縁電源３の高電位側の電位）を第６の電位Ｖ６として選択し、これをレベルシフト回路２０に入力（印加）する。
【０１７１】
異常検知回路６から出力された異常検知信号は基準電位が第２の電位Ｖ２から第１の電位Ｖ１にレベルシフトされ、フェールセーフ信号としてマイコン２に伝達される。
【０１７２】
一方、本実施例を下アーム側に適用した場合、第１の電位Ｖ１は絶縁電源１の低電位側になり、第２の電位Ｖ２は下アーム側パワー半導体素子（図３に示すＭｎｕ，Ｍｎｖ，Ｍｎｗ）のソース電位になる。下アーム側では、図３に示す下アーム主回路インダクタンス２００にパワー半導体素子のスイッチングによる過渡的な電流が流れて電圧ノイズが発生する。ここで、例えば下アーム主回路インダクタンス２００のインダクタンス値をＬＳ２＝１０ｎＨ、スイッチング時に下アーム主回路インダクタンス２００に流れる過渡的な電流ｄＩ／ｄｔを５００Ａ／μｓ程度であるとした場合、±５ボルトの電圧ノイズが発生する。本願発明者らが行った実験においても数百Ａｒｍｓのモータ出力電流時に±５ボルト程度の電圧ノイズが観測された。電圧ノイズは、下アーム主回路インダクタンス２００のインダクタンス値ＬＳ２と、スイッチング時に下アーム主回路インダクタンス２００に流れる過渡的な電流ｄＩ／ｄｔに依存する。電圧ノイズの値を±ＶＬボルトとすると、第１の電位Ｖ１に対する第２の電位Ｖ２との電位差ΔＶＧは±ＶＬボルトで変動する。
【０１７３】
ここで、絶縁電源１の出力電圧を５ｖ、絶縁電源３の出力電圧を１３ｖとすると、電位差ΔＶＧがΔＶＧ＞−８の条件を満たすような電圧ノイズ±ＶＬが発生すると、電位差Ｖ５１（第１の電位Ｖ１に対する第５の電位差）と電位差Ｖ７１（第１の電位Ｖ１に対する第７の電位差）との関係は、Ｖ５１＜Ｖ７１になる。これにより、下アーム側の異常検知用インターフェース回路では、第７の電位Ｖ７（絶縁電源３の高電位側の電位）を第６の電位Ｖ６として選択し、これをレベルシフト回路４０に入力（印加）する。ここで、レベルシフト回路４０に入力（印加）される第６の電位Ｖ６はＶ６＝Ｖ７＝ΔＶＧ＋１３−Ｖｄとなる。尚、Ｖｄは図２に示すダイオードＤ１及びＤ２のオン電圧（約０．７Ｖ）である。
【０１７４】
電位差ΔＶＧがΔＶＧ＜−８の条件を満たすような電圧ノイズ±ＶＬが発生すると、電位差Ｖ５１と電位差Ｖ７１との関係は、Ｖ５１＞Ｖ７１になる。これにより、下アーム側の異常検知用インターフェース回路では、第１の電位Ｖ１（絶縁電源１の高電位側の電位）を第６の電位Ｖ６として選択し、これをレベルシフト回路４０に入力（印加）する。ここで、レベルシフト回路４０に入力（印加）される第６の電位Ｖ６は数６の関係からＶ６＝Ｖ５＝５−Ｖｄとなる。尚、Ｖｄは図２に示すダイオードＤ１及びＤ２のオン電圧（約０．７Ｖ）である。
【０１７５】
電位差ΔＶＧがΔＶＧ＝−８の条件を満たすような電圧ノイズ±ＶＬが発生すると、電位差Ｖ５１と電位差Ｖ７１との関係はＶ５１＝Ｖ７１となる。これにより、下アーム側の異常検知用インターフェース回路では、電位選択回路１０によって選択される第６の電位Ｖ６はＶ６＝Ｖ５＝Ｖ７＝５−Ｖｄとなる。尚、Ｖｄは図２に示すダイオードＤ１及びＤ２のオン電圧（約０．７Ｖ）である。
【０１７６】
従って、下アーム側の異常検知用インターフェース回路は、電位差ΔＶＧの変動があっても、レベルシフト回路４０を正常に動作させることができる。
【０１７７】
レベルシフト回路４０が正常に動作すると、マイコン２は、レベルシフト回路４０から出力されたパルス信号（フェールセーフ信号）に基づいて正確にインターロックの作動及び解除を行うことができる。
【０１７８】
以上、本実施例によれば、異常検出用インターフェース回路を駆動用インターフェース回路と同様に構成及び作用させることができるので、駆動用インターフェース回路と同様の作用効果を達成できる。
【実施例２】
【０１７９】
本発明の第２実施例を図７に基づいて説明する。
【０１８０】
図７は本実施例の駆動用インターフェース回路７（ｕ相，ｖ相，ｗ相の各上アーム駆動用インターフェース回路７ａ，７ｂ，７ｃ及びｕ相，ｖ相，ｗ相の各下アーム駆動用インターフェース回路７ｄ，７ｅ，７ｆ）の回路構成を示す。
【０１８１】
本実施例は第１実施例の変形例であり、第１実施例とは電位選択回路の構成が異なっている。他の構成は第１実施例と同様である。
【０１８２】
また、本実施例では、駆動用インターフェース回路７を例にとり、その回路構成について説明するが、第１実施例と同様に、レベルシフト回路２０の第６の端子３０から第１の端子２１に至る回路（図７の左側の回路）と、第６の端子３０から第２の端子２２に至る回路（図７の右側の回路）とを入れ替えれば、異常検出用インターフェース回路を構成することができる。
【０１８３】
電位選択回路５０は、第１の電位Ｖ１と第２の電位Ｖ２との電位差に応じて、第５の電位Ｖ５と第７の電位Ｖ７のいずれかをレベルシフト回路２０の動作用電源電圧の高電位側の電位（第６の電位Ｖ６）として選択するものであり、スイッチＳＷ１，ＳＷ２を電気的に直列接続した電気的な切替回路から構成されている。スイッチＳＷ１，ＳＷ２は、トランジスタなどから構成されたものであり、入力端子５３を介して入力された指令信号に基づいて動作する半導体スイッチである。
【０１８４】
スイッチＳＷ１の一端（スイッチＳＷ２との接続端とは反対側の接続端）には第５の端子５１が電気的に接続されている。スイッチＳＷ２の一端（スイッチＳＷ１との接続端とは反対側の接続端）には第７の端子５２が電気的に接続されている。スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２との接続端には第６の端子３０が電気的に接続されている。スイッチＳＷ２には、入力端子５３を介して入力された指令信号が直接入力されるようになっている。スイッチＳＷ１には、入力端子５３を介して入力された指令信号が反転器ＮＯＴを介して入力されるようになっている。本実施例では、アナログスイッチからなるセレクタ回路によって電位選択回路５０を構成している。
【０１８５】
入力端子５３は比較器６０に電気的に接続されている。比較器６０は第１の端子２１と第２の端子２２から第１の電位Ｖ１と第２の電位Ｖ２を入力して両者を比較して、電位選択回路５０に指令信号を出力する制御回路である。比較器６０は、第１の電位Ｖ１と第２の電位Ｖ２との差電圧△ＶＧを求め、差電圧△ＶＧが△ＶＧ≧０の条件を満たす場合にはＨｉｇｈ信号或いはオン信号を出力し、差電圧△ＶＧが△ＶＧ＜０の条件を満たす場合にはＬｏｗ信号或いはオフ信号を出力する。
【０１８６】
比較器６０から出力された指令信号がＨｉｇｈ信号或いはオン信号である場合、スイッチＳＷ２にはＨｉｇｈ信号或いはオン信号が直接入力される。スイッチＳＷ１には、入力されたＨｉｇｈ信号或いはオン信号が反転器ＮＯＴによって反転され、すなわちＬｏｗ信号或いはオフ信号として入力される。この結果、スイッチＳＷ１はオフ、スイッチＳＷ２はオンとなる。これにより、電位選択回路５０は第７の電位Ｖ７を選択し、レベルシフト回路２０の動作電圧（高電位側の電位であり、第６の電位Ｖ６）として第７の電位Ｖ７をレベルシフト回路２０に入力（印加）する。この時、電位差Ｖ７１は電位差Ｖ５１よりも大きい状態にある。
【０１８７】
比較器６０から出力された指令信号がＬｏｗ信号或いはオフ信号である場合、スイッチＳＷ２にはＬｏｗ信号或いはオフ信号が直接入力される。スイッチＳＷ１には、入力されたＬｏｗ信号或いはオフ信号が反転器ＮＯＴによって反転され、すなわちＨｉｇｈ信号或いはオン信号として入力される。この結果、スイッチＳＷ１はオン、スイッチＳＷ２はオフとなる。これにより、電位選択回路５０は第５の電位Ｖ５を選択し、レベルシフト回路２０の動作電圧（高電位側の電位であり、第６の電位Ｖ６）として第５の電位Ｖ５をレベルシフト回路２０に入力（印加）する。この時、電位差Ｖ５１は電位差Ｖ７１よりも大きい状態にある。
【０１８８】
このように、本実施例では、第１の電位Ｖ１と第２の電位Ｖ２との電位差の変動に基づいた指令信号（外部信号）を受けて電位選択回路６０を動作させており、第１実施例と同様に、電位差ΔＶＧの変動があっても、レベルシフト回路２０を動作させることができる。
【０１８９】
本実施例によれば、第１実施例と同様に、光アイソレータを用いることなく、電動機制御装置ＭＣＵと駆動回路装置ＤＣＵとの間の信号伝送を行うことができ、しかも、耐ノイズ性、信頼性、耐熱性に優れたインターフェース回路を提供できる。
【０１９０】
また、本実施例によれば、電位選択回路５０を半導体スイッチ、反転器などの回路素子によって構成できるので、第１実施例と同様に、駆動用インターフェース回路をＩＣ化することができる。
【実施例３】
【０１９１】
本発明の第３実施例を図８に基づいて説明する。
【０１９２】
図８は本実施例の駆動用インターフェース回路８（ｕ相，ｖ相，ｗ相の各上アーム駆動用インターフェース回路８ａ，８ｂ，８ｃ及びｕ相，ｖ相，ｗ相の各下アーム駆動用インターフェース回路８ｄ，８ｅ，８ｆ）の回路構成を示す。
【０１９３】
本実施例は第２実施例の変形例であり、第２実施例とは電位選択回路の構成が異なっている。他の構成は第２実施例と同様である。
【０１９４】
また、本実施例では、駆動用インターフェース回路８を例にとり、その回路構成について説明するが、第２実施例と同様に、レベルシフト回路２０の第６の端子３０から第１の端子２１に至る回路（図８の左側の回路）と、第６の端子３０から第２の端子２２に至る回路（図８の右側の回路）とを入れ替えれば、異常検出用インターフェース回路を構成することができる。
【０１９５】
電位選択回路７０は、第２実施例と同様に、第１の電位Ｖ１と第２の電位Ｖ２との電差に応じて、第５の電位Ｖ５と第７の電位Ｖ７のいずれかをレベルシフト回路２０の動作用電源電圧の高電位側の電位として選択する電気的な切替回路である。本実施例の電位選択回路７０は、電気的に直列接続されたスイッチＳＷ１，ＳＷ２と、デコーダＤＣから構成されている。スイッチＳＷ１，ＳＷ２は、トランジスタなどから構成された半導体スイッチである。
【０１９６】
スイッチＳＷ１の一端（スイッチＳＷ２との接続端とは反対側の接続端）には第５の端子７１が電気的に接続されている。スイッチＳＷ２の一端（スイッチＳＷ１との接続端とは反対側の接続端）には第７の端子７２が電気的に接続されている。スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２との接続端には第６の端子３０が電気的に接続されている。デコーダＤＣには入力端子７３が電気的に接続されている。デコーダＤＣは、検出器６０からの指令信号を受けて、スイッチＳＷ１，ＳＷ２を動作させるための駆動信号を出力するようになっている。本実施例では、マルチプレサクからなるセレクタ回路によって電位選択回路７０を構成している。
【０１９７】
第２実施例で述べたように、比較器６０は、第１の電位Ｖ１と第２の電位Ｖ２との差電圧△ＶＧを求め、差電圧△ＶＧが△ＶＧ≧０の条件を満たす場合にはＨｉｇｈ信号或いはオン信号を出力し、差電圧△ＶＧが△ＶＧ＜０の条件を満たす場合にはＬｏｗ信号或いはオフ信号を出力する。
【０１９８】
比較器６０から出力された指令信号がＨｉｇｈ信号或いはオン信号である場合、デコーダＤＣは、スイッチＳＷ１がオフ、スイッチＳＷ２がオンとなるように、それぞれに駆動信号を出力する。これにより、電位選択回路７０は第７の電位Ｖ７を選択し、レベルシフト回路２０の動作電圧（高電位側の電位であり、第６の電位Ｖ６）として第７の電位Ｖ７をレベルシフト回路２０に入力（印加）する。この時、電位差Ｖ７１は電位差Ｖ５１よりも大きい状態にある。
【０１９９】
比較器６０から出力された指令信号がＬｏｗ信号或いはオフ信号である場合、デコーダＤＣは、スイッチＳＷ１がオン、スイッチＳＷ２がオフとなるように、それぞれに駆動信号を出力する。これにより、電位選択回路７０は第５の電位Ｖ５を選択し、レベルシフト回路２０の動作電圧（高電位側の電位であり、第６の電位Ｖ６）として第５の電位Ｖ５をレベルシフト回路２０に入力（印加）する。この時、電位差Ｖ５１は電位差Ｖ７１よりも大きい状態にある。
【０２００】
このように、本実施例では、第１の電位Ｖ１と第２の電位Ｖ２との電位差の変動に基づいた指令信号（外部信号）を受けて電位選択回路７０を動作させており、第２施例と同様に、第１実施例と同様に、電位差ΔＶＧの変動があっても、レベルシフト回路２０を動作させることができる。
【０２０１】
本実施例によれば、第２実施例と同様に、光アイソレータを用いることなく、電動機制御装置ＭＣＵと駆動回路装置ＤＣＵとの間の信号伝送を行うことができ、しかも、耐ノイズ性、信頼性、耐熱性に優れたインターフェース回路を提供できる。
【０２０２】
また、本実施例によれば、電位選択回路５０を半導体スイッチ、デコーダなどの回路素子によって構成できるので、第２実施例と同様に、駆動用インターフェース回路をＩＣ化することができる。
【実施例４】
【０２０３】
本発明の第４実施例を図９に基づいて説明する。
【０２０４】
図９は、本実施例の駆動用インターフェース回路９（ｕ相，ｖ相，ｗ相の各上アーム駆動用インターフェース回路９ａ，９ｂ，９ｃ及びｕ相，ｖ相，ｗ相の各下アーム駆動用インターフェース回路９ｄ，９ｅ，９ｆ）の回路構成を示す。
【０２０５】
第１乃至第３実施例では、パルス信号の基準電位が絶縁電源１の低電位側であり、基準電位に対してパルスが立ち上がる信号を伝達する駆動用インターフェース回路について説明したが、本実施例では、第１乃至第３実施例とは異なり、パルス信号の基準電位が絶縁電源１の高電位側であり、基準電位に対してパルスが立ち下がる信号を伝達する駆動用インターフェース回路９の構成を説明する。
【０２０６】
本実施例の駆動用インターフェース回路９は、第１乃至第３実施例と同様に、電位選択回路９０及びレベルシフト回路８０から構成されているが、それらの回路構成は第１乃至第３実施例とは異なる。
【０２０７】
尚、本実施例では、駆動用インターフェース回路９を例にとり、その回路構成について説明するが、第１乃至第３実施例と同様に、レベルシフト回路８０の第６の端子３１から第１の端子８１に至る回路（図９の左側の回路）と、第６の端子３１から第２の端子８２に至る回路（図９の右側の回路）とを入れ替えれば、異常検出用インターフェース回路を構成することができる。
【０２０８】
レベルシフト回路８０は、マイコン２から出力されたデジタル信号をレベルシフトしてゲート回路５に伝達する信号伝達回路であり、第１の電位Ｖ１（絶縁電源１の高電位側の電位）を基準電位とするパルス信号（パルス電圧Ｖ３の信号であり、マイコン２から出力される制御信号）を入力して、第２の電位Ｖ２（絶縁電源３の高電位側の電位）を基準電位とするパルス信号(パルス電圧Ｖ４の信号であり、ゲート回路５に出力される駆動信号)を出力するように、２個のトランジスタ素子と３個の抵抗素子から構成されている。レベルシフト回路８０には第１乃至第４の端子８１〜８４及び第６の端子３１が電気的に接続されている。
【０２０９】
第１の端子８１にはｐｎｐ形トランジスタ素子ＴＲ５のエミッタ電極が電気的に接続されている。ｐｎｐ形トランジスタ素子ＴＲ５のコレクタ電極には電流制限用抵抗素子Ｒ７の一端が電気的に接続されている。電流制限用抵抗素子Ｒ７は、ｐｎｐトランジスタのコレクタ電極から流れ出す電流を制限するためのものである。電流制限用抵抗素子Ｒ７の他端（ｐｎｐ形トランジスタ素子ＴＲ５のコレクタ電極との接続端側とは反対側の接続端）には駆動電圧発生用抵抗素子Ｒ８の一端が電気的に接続されている。駆動電圧発生用抵抗素子Ｒ８は、後述するｎｐｎ形トランジスタ素子ＴＲ６を駆動するための駆動電圧を発生させるためのものである。駆動電圧発生用抵抗素子Ｒ８の他端には（電流制限用抵抗素子Ｒ７との接続端側とは反対側の接続端）にはｎｐｎ形トランジスタ素子ＴＲ６のエミッタ電極が電気的に接続されている。
【０２１０】
ｎｐｎ形トランジスタ素子ＴＲ６のコレクタ電極には出力信号発生用抵抗素子Ｒ９の一端が電気的に接続されている。出力信号発生用抵抗素子Ｒ９は、後述する第４の端子８４に出力信号を発生させるためのものである。出力信号発生用抵抗素子Ｒ９の他端（ｎｐｎ形トランジスタ素子ＴＲ６のコレクタ電極との接続端とは反対側の接続端）には第２の端子８２が電気的に接続されている。ｐｎｐ形トランジスタ素子ＴＲ５のベース電極には第３の端子８３が電気的に接続されている。
【０２１１】
ｎｐｎ形トランジスタ素子ＴＲ６のコレクタ電極と出力信号発生用抵抗素子Ｒ９との接続点には第４の端子８４が電気的に接続されている。駆動電圧発生用抵抗素子Ｒ８と電流制限用抵抗素子Ｒ７との接続点にはｎｐｎ形トランジスタ素子ＴＲ６のベース電極が電気的に接続されている。ｎｐｎ形トランジスタ素子ＴＲ６のエミッタ電極と駆動電圧発生用抵抗素子Ｒ８との接続点には第６の端子３１が電気的に接続されている。
【０２１２】
第１の端子８１には絶縁電源１の高電位側が電気的に接続されている。これにより、第１の端子８１の第１の電位Ｖ１は絶縁電源１の高電位側の電位になる。第２の端子８２には絶縁電源３の高電位側が電気的に接続されている。これにより、第２の端子８２の第２の電位Ｖ２は絶縁電源３の高電位側の電位になる。
【０２１３】
第３の端子８３は制御信号入力端子であり、絶縁電源１の高電位側の電位を基準電位とするマイコン２に電気的に接続されている。ｐｎｐ形トランジスタ素子ＴＲ５のベース電極には、マイコン２から出力された信号（絶縁電源１の高電位側の電位を基準電位とするパルス信号（パルス電圧Ｖ３））が入力される。ｐｎｐ形トランジスタ素子ＴＲ５はパルス信号（パルス電圧Ｖ３）によってスイッチング動作（オン・オフ）する。
【０２１４】
第４の端子８４は制御信号出力端子であり、絶縁電源３の高電位側の電位と同じ電位を基準電位とするゲート回路５に電気的に接続されている。レベルシフト回路８０は、絶縁電源３の高電位側の電位と同じ電位を基準電位とするゲート回路５に、絶縁電源３の高電位側の電位を基準電位とするパルス信号（パルス電圧Ｖ４）を出力する。
【０２１５】
第６の端子３１はレベルシフト回路８０の動作用電源の低電位側端子であり、電位選択回路９０に電気的に接続されている。これにより、レベルシフト回路８０の動作用電源の低電位側端子の電位は、電位選択回路９０よって選択された電位となる。
【０２１６】
電位選択回路９０は、異なる複数の電位の中から、レベルシフト回路８０の動作用電源電圧の低電位側の電位として選択するものであり、電気的な切替回路と考えてもよい。電位選択回路９０には第５の端子９１，第７の端子９２及び第６の端子３１が電気的に接続されている。
【０２１７】
一例として、電位選択回路９０は、ダイオード素子Ｄ３，Ｄ４のアノード電極同士を電気的に接続したものから構成されている。ダイオード素子Ｄ３のカソード電極には第７の端子９２が電気的に接続されている。ダイオード素子Ｄ４のカソード電極には第５の端子９１が電気的に接続されている。ダイオード素子Ｄ３，Ｄ４のアノード電極には第６の端子３１が電気的に接続されている。
【０２１８】
第５の端子９１には絶縁電源１の低電位側が電気的に接続されている。これにより、ダイオード素子Ｄ４のカソード電極の電位は絶縁電源１の低電位側の電位と同じになる。第７の端子９２には絶縁電源３の低電位側が電気的に接続されている。これにより、ダイオード素子Ｄ３のカソード電極の電位は絶縁電源３の低電位側の電位と同じになる。ダイオード素子Ｄ３，Ｄ４は、第５の電位Ｖ５と第７の電位Ｖ７のうち、基準電位である第１の電位Ｖ１との電位差が大きい電位を第６の電位Ｖ６として選択する。これにより、電位選択回路９０は、レベルシフト回路８０の動作用電源電圧の低電位側（第６の端子３１）に、第５の電位Ｖ５或いは第７の電位Ｖ７のいずれか一方を入力（印加）する。
【０２１９】
尚、本実施例では、第５の電位Ｖ５と第７の電位Ｖ７の２つの異なる電位を電位選択回路９０の入力電位としたが、３つ以上の異なる電位を電位選択回路９０の入力電位としてもよい。
【０２２０】
絶縁電源１の高電位側の電位（第１の電位）を基準電位とするオン（Ｌｏｗレベル）のパルス信号がマイコン２から出力されると、そのパルス信号は第３の端子８３を介してｐｎｐ形トランジスタ素子ＴＲ５のベース電極に入力（印加）される。これにより、ｐｎｐ形トランジスタ素子ＴＲ５がオンする。ここで、第１の電位Ｖ１に対する第５の電位Ｖ５との電位差をＶ５１、第１の電位Ｖ１に対する第７の電位Ｖ７の電位差をＶ７１とする。電位選択回路９０は、Ｖ５１とＶ７１の大きい方の電位差Ｖ５１又はＶ７１を選択し、これをレベルシフト回路８０の動作用電源電圧の低電位側の電位とする。
【０２２１】
ＴＲ５がオンのとき、駆動電圧発生用抵抗素子Ｒ８に電流が流れ、駆動電圧発生用抵抗素子Ｒ８の両端には、ｎｐｎ形トランジスタ素子ＴＲ６を動作（オン）させるための動作電圧が発生する。動作電圧はｎｐｎ形トランジスタ素子ＴＲ６のベース電極に入力（印加）される。これにより、ｎｐｎ形トランジスタ素子ＴＲ６はオンする。ｎｐｎ形トランジスタ素子ＴＲ６がオンすると、出力信号発生用抵抗素子Ｒ９に電流が流れ、出力信号発生用抵抗素子Ｒ９の両端には、絶縁電源３の高電位側の電位を基準電位とするオンのパルス信号が発生する。パルス信号は、絶縁電源１の高電位側の電位から絶縁電源３の高電位側の電位へ、電位がレベルシフトされた状態でゲート回路５に出力される。
【０２２２】
ゲート回路５は、レベルシフト回路８０から出力されたパルス信号を最終段の駆動信号として、パワーモジュールＰＭＵのパワー半導体素子Ｍｐｕ〜Ｍｎｗのゲート電極に出力する。これにより、パワー半導体素子Ｍｐｕ〜Ｍｎｗは、ゲート回路５から出力されたパルス信号に基づいてオンする。
【０２２３】
マイコン２から出力されるパルス信号がオフ（Ｈｉｇｈレベル）になると、ｐｐｎ形トランジスタ素子ＴＲ５はオフする。これにより、駆動電圧発生用抵抗素子Ｒ８に電流が流れなくなるので、駆動電圧発生用抵抗素子Ｒ８の両端に発生する電圧（ｎｐｎ形トランジスタ素子ＴＲ６を動作させるための動作電圧）が０Ｖになり、ｎｐｎ形トランジスタ素子ＴＲ６はオフする。ｎｐｎ形トランジスタ素子ＴＲ６がオフすると、第４の電位Ｖ４が第２の電位Ｖ２と同電位（Ｈｉｇｈレベル）になり、パワー半導体素子Ｍｐｕ〜Ｍｎｗのゲート電極に入力されるパルス信号はオフになる。これにより、パワー半導体素子Ｍｐｕ〜Ｍｎｗはオフする。
【０２２４】
以上のように、本実施例では、光アイソレータなどの絶縁手段を用いることなく、電動機制御装置ＭＣＵのマイコン２から出力されたパルス信号（絶縁電源１の低電位側の電位を基準電位とするパルス信号）を、ゲート回路５に入力されるパルス信号（絶縁電源３の低電位側の電位を基準電位とするパルス信号）としてレベルシフトし、ゲート回路５に伝達できる。
【０２２５】
尚、レベルシフト回路はバイポーラトランジスタ回路に限定されず、ＣＭＯＳ回路やＢｉＣＭＯＳ回路などでも容易に実現できる。
【０２２６】
ここで、実際にモータジェネレータＭ／Ｇが動作し、上アーム側のパワー半導体素子がオン、下アーム側のパワー半導体素子がオフする状態を想定し、駆動用インターフェース回路の動作を詳細に説明する。
【０２２７】
尚、本実施例の出力パルスＶ４は絶縁電源３の高電位側を基準電位とするため、上アーム側パワー半導体素子及び下アーム側パワー半導体素子がｎＭＯＳの場合、ゲート回路５では極性反転回路（ＮＯＴ回路）などを用いてｎＭＯＳのソース電位を基準とするパルスにする変換する必要がある。上アーム側パワー半導体素子及び上アーム側パワー半導体素子がｐＭＯＳの場合、極性反転回路は不要である。
【０２２８】
以下に上アーム側パワー半導体素子及び下アーム側パワー半導体素子がｐＭＯＳとして、本実施例を上アーム側に適用した場合の動作を説明する。第１の電位Ｖ１は絶縁電源１の高電位側になり、第２の電位Ｖ２は上アーム側パワー半導体素子ｐＭＯＳのソース電位になる。上アーム側では、図３に示す上アーム主回路インダクタンス１００にパワー半導体素子のスイッチングによる過渡的な電流が流れて電圧ノイズが発生する。ここで、例えば上アーム主回路インダクタンス１００のインダクタンス値をＬＳ１＝１０ｎＨ、スイッチング時に上アーム主回路インダクタンス１００に流れる過渡的な電流ｄＩ／ｄｔを５００Ａ／μｓ程度であるとした場合、±５ボルトの電圧ノイズが発生する。電圧ノイズは、上アーム主回路インダクタンス１００のインダクタンス値ＬＳ１と、スイッチング時に上アーム主回路インダクタンス１００に流れる過渡的な電流ｄＩ／ｄｔに依存する。電圧ノイズの値を±ＶＬボルトとすると、第１の電位Ｖ１に対する第２の電位Ｖ２との電位差ΔＶＧは±ＶＬボルトで変動する。
【０２２９】
ここで、絶縁電源１の出力電圧を第１の電位を基準として−５ｖ、絶縁電源３の出力電圧を第２の電位を基準として−１３ｖとすると、第１の電位に対する第２の電位との電位差ΔＶＧがΔＶＧ＜８の条件を満たすような電圧ノイズ±ＶＬが発生すると、電位差Ｖ５１（第１の電位Ｖ１に対する第５の電位差）と電位差Ｖ７１（第１の電位Ｖ１に対する第７の電位差）との関係は、Ｖ５１＞Ｖ７１になる。これにより、上アーム側の駆動用インターフェース回路では、第７の電位Ｖ７（絶縁電源３の低電位側の電位）を第６の電位Ｖ６として選択し、これをレベルシフト回路８０に入力（印加）する。ここで、レベルシフト回路８０に入力（印加）される第６の電位Ｖ６はＶ６＝Ｖ７＝ΔＶＧ−１３＋Ｖｄとなる。尚、Ｖｄは図９に示すダイオードＤ３及びＤ４のオン電圧（約０．７Ｖ）である。
【０２３０】
第１の電位に対する第２の電位との電位差ΔＶＧがΔＶＧ＞８の条件を満たすような電圧ノイズ±ＶＬが発生すると、電位差Ｖ５１と電位差Ｖ７１との関係は、Ｖ５１＜Ｖ７１になる。これにより、上アーム側の駆動用インターフェース回路では、第５の電位Ｖ５（絶縁電源１の低電位側の電位）を第６の電位Ｖ６として選択し、これをレベルシフト回路２０に入力（印加）する。ここで、レベルシフト回路８０に入力（印加）される第６の電位Ｖ６は数６の関係からＶ６＝Ｖ５＝−５＋Ｖｄとなる。尚、Ｖｄは図９に示すダイオードＤ３及びＤ４のオン電圧（約０．７Ｖ）である。
【０２３１】
電位差ΔＶＧがΔＶＧ＝８の条件を満たすような電圧ノイズ±ＶＬが発生すると、電位差Ｖ５１と電位差Ｖ７１との関係はＶ５１＝Ｖ７１となる。これにより、上アーム側の駆動用インターフェース回路では、電位選択回路９０によって選択される第６の電位Ｖ６はＶ６＝Ｖ５＝Ｖ７＝−５＋Ｖｄとなる。尚、Ｖｄは図９に示すダイオードＤ３及びＤ４のオン電圧（約０．７Ｖ）である。
【０２３２】
本実施例を下アーム側に適用した場合、第１の電位Ｖ１は絶縁電源１の高電位側になり、第２の電位Ｖ２は下アーム側パワー半導体素子のソース電位になる。これらパワー半導体素子がオンオフすると第２の電位が０Ｖからバッテリ電圧ＶＢまで変化する。この時、図９に示す第１の電位Ｖ１と第２の電位Ｖ２との電位差ΔＶＧは、ΔＶＧ＝ＶＢ−０＝ＶＢ（正の電圧）となる。ここで、絶縁電源１の出力電圧を５ｖ、絶縁電源３の出力電圧を１３ｖとすると、電位差Ｖ５１（第１の電位Ｖ１に対する第５の電位差）が−５Ｖ、電位差Ｖ７１（第１の電位に対する第７の電位差）が−１３ｖ（負の電圧）となり、電位差Ｖ５１と電位差Ｖ７１との関係はＶ５１＞Ｖ７１になる。従って、上アーム側の駆動用インターフェース回路では、第７の電位（絶縁電源３の低電位側の電位）を第６の電位Ｖ６として選択し、これをレベルシフト回路８０に入力（印加）する。
【０２３３】
従って、下アーム側の駆動用インターフェース回路は、電位差ΔＶＧの変動があっても、レベルシフト回路８０を動作させることができる。
【０２３４】
マイコン２から出力された制御信号（パルス信号）は基準電位が第１の電位Ｖ１から第２の電位Ｖ２にレベルシフトされ、駆動信号（パルス信号）として下アーム側のゲート回路５に伝達される。これにより、下アーム側のパワー半導体素子のゲート電極には、下アーム側のゲート回路５によって出力された駆動信号（パルス信号）号が入力（印加）される。従って、下アーム側のパワー半導体素子は、下アーム側のゲート回路５から出力された駆動信号（パルス信号）に基づいてオンオフ動作する。
【０２３５】
以上、本実施例によれば、モータジェネレータＭ／Ｇの駆動によってパワー半導体素子Ｍｐｕ〜Ｍｎｗのソース電極の電位が定常的あるいは過渡的に変動しても、その変動に影響されることなく、駆動用インターフェース回路を正常に動作させることができる。従って、本実施例によれば、第１乃至第３実施例と同様に、光アイソレータを用いることなく、電動機制御装置ＭＣＵと、電動機制御装置ＭＣＵとは基準電位が異なる駆動回路装置ＤＣＵとの間の電気的な絶縁を行いながら、電動機制御装置ＭＣＵと駆動回路装置ＤＣＵとの間の信号伝送を行うことができ、しかも、耐ノイズ性、信頼性、耐熱性に優れた駆動用インターフェース回路を提供できる。
【０２３６】
また、本実施例によれば、駆動用インターフェース回路を、バイポーラトランジスタや金属酸化物半導体型電界効果トランジスタ，ダイオード，抵抗などの回路素子によって構成できるので、駆動用インターフェース回路を集積回路（ＩＣ）化することができる。これにより、本実施例によれば、駆動用インターフェース回路を他の駆動回路構成部品と共に同一の基板に実装できるので、第１乃至第３実施例と同様に、インターフェース回路を小型にでき、インバータ装置ＩＮＶを小型化できる。
【０２３７】
また、本実施例によれば、レベルシフト回路９０の低電位側を、第１の電位Ｖ１と第２の電位Ｖ２との電位差ΔＶＧの大小や正負に関係なく、第５の電位Ｖ５或いは第７の電位Ｖ７のうち、第１の電位Ｖ１との差が大きい方を選択するようにしたので、電位選択回路９０を簡単な回路で構成できる。
【０２３８】
尚、本実施例のように、ダイオード素子Ｄ３，Ｄ４を用いた電位選択回路１０を構成した場合において、電位差Ｖ５１と電位差Ｖ７１との関係がＶ５１＞Ｖ７１になったときには第７の端子９２に吐き出し電流が流れる。電位差Ｖ５１と電位差Ｖ７１との関係がＶ５１＜Ｖ７１になったときには第５の端子９１に吐き出し電流が流れる。電位差Ｖ５１と電位差Ｖ７１との関係がＶ５１＝Ｖ７１になったときには第５の端子９１及び第７の端子９２に同じ電流量の吐き出し電流が流れる。従って、電位差Ｖ５１と電位差Ｖ７１との大小関係と、第５の端子９１及び第７の端子９２に流れる電流とを計測することにより、本発明のインターフェース回路の使用有無を確認できる。
【図面の簡単な説明】
【０２３９】
【図１】本発明の第１実施例である駆動用インターフェース回路の回路構成を示す回路図。
【図２】本発明の第１実施例である異常検出用インターフェース回路の回路構成を示す回路図。
【図３】本発明の第１実施例である車載用電機システム（バッテリ、インバータ装置及びモータジェネレータから構成された電動機駆動システム）の構成及びインバータ装置のパワーモジュールの回路構成を示すブロック図。
【図４】図３のインバータ装置の電動機制御装置と駆動回路装置の回路構成及び信号系の構成を示すブロック図。
【図５】図３のインバータ装置の電動機制御装置と駆動回路装置の電源系の構成を示すブロック図。
【図６】図３の電機システムが適用されたハイブリッド自動車の駆動系の構成を示すブロック図。
【図７】本発明の第２実施例である駆動用インターフェース回路の回路構成を示す回路図。
【図８】本発明の第３実施例である駆動用インターフェース回路の回路構成を示す回路図。
【図９】本発明の第４実施例である駆動用インターフェース回路の回路構成を示す回路図。
【符号の説明】
【０２４０】
１，３…絶縁電源、２…マイコン、４…インターフェース回路、５…ゲート回路、６…異常検出回路、１０，５０，６０，９０…電位選択回路、２０，４０，８０…レベルシフト回路
【図１】
2006222786.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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