(57)【要約】【課題】スイッチング素子の温度を高精度に検出すること。【解決手段】直流及び交流間の電力変換を行うＩＧＢＴ素子１１の温度を検出するものであり、ＩＧＢＴ素子１１に設けられ、当該ＩＧＢＴ素子１１の温度に応じた電圧を出力する温度検出用ダイオードＤｉと、変換手段と、ＣＰＵ２４とを備える。変換手段は、ＩＧＢＴ素子１１において変化する幅広い温度に電圧振幅値が対応付けられた第１の三角波電圧Ｖｔ１、及び第１の三角波電圧Ｖｔ１よりも電圧振幅値が所定値小さく且つオフセット値が異なる第２の三角波電圧Ｖｔ２の何れか一方と、温度検出用ダイオードＤｉから出力されるダイオード出力電圧Ｖｆとを比較してパルス信号Ｐ１又はＰ２を生成する。ＣＰＵ２４は、変換手段からパルス信号Ｐ１又はＰ２がフォトカプラ２２を介して入力され、このパルス信号を、パルス信号の特徴値と温度とが対応付けられたマップ情報に照合して温度を検出する。【選択図】図１
2011027625.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流及び交流間の電力変換を行うスイッチング素子の温度を検出するスイッチング素子の温度検出装置において、
前記スイッチング素子に設けられ、当該スイッチング素子の温度に応じたダイオード出力電圧を得る温度検出用ダイオードと、
前記スイッチング素子において変化する幅広い温度に電圧振幅値が対応付けられた第１の三角波電圧、及び当該第１の三角波電圧よりも電圧振幅値が所定値小さく且つオフセット値が異なる第２の三角波電圧の何れか一方と、前記ダイオード出力電圧とを比較してパルス信号を生成する変換手段と、
前記変換手段からパルス信号が絶縁素子を介して入力され、この入力されたパルス信号を、パルス信号の特徴値と前記スイッチング素子の温度とが対応付けられたマップ情報に照合して前記スイッチング素子の温度を検出する演算制御手段と
を備えることを特徴とするスイッチング素子の温度検出装置。
【請求項２】
前記変換手段は、
前記第１の三角波電圧を生成する第１の三角波生成回路と、
前記第２の三角波電圧を生成する第２の三角波生成回路と、
前記第１の三角波生成回路で生成される第１の三角波電圧と、前記ダイオード出力電圧との差分をとって第１のパルス信号を出力する第１の差動増幅器と、
前記第２の三角波生成回路で生成される第２の三角波電圧と、前記ダイオード出力電圧との差分をとって第２のパルス信号を出力する第２の差動増幅器と、
前記第１の差動増幅器から出力される第１のパルス信号及び、前記第２の差動増幅器から出力される第２のパルス信号の何れか一方を選択して出力する選択手段と
を備えることを特徴とする請求項１に記載のスイッチング素子の温度検出装置。
【請求項３】
前記変換手段は、
前記第１の三角波電圧又は第２の三角波電圧を生成する第３の三角波生成回路と、
前記第３の三角波生成回路で生成された第１の三角波電圧又は第２の三角波電圧と、前記ダイオード出力電圧との差分をとって第１又は第２のパルス信号を出力する第３の差動増幅器と
を備えることを特徴とする請求項１に記載のスイッチング素子の温度検出装置。
【請求項４】
前記変換手段は、前記ダイオード出力電圧が上昇して予め定められた閾値電圧以上となった場合、又は当該ダイオード出力電圧が下降して閾値電圧未満となった場合に、前記選択手段に切換指示信号を出力する切換指示手段を更に備え、
前記選択手段は、前記切換指示信号の入力時に現在選択中と異なる前記第１又は第２の三角波電圧に対応するパルス信号を選択することを特徴とする請求項２に記載のスイッチング素子の温度検出装置。
【請求項５】
前記演算制御手段は、前記検出したスイッチング素子の温度が予め定められた閾値温度以上又は閾値温度未満となった場合に当該演算制御手段から絶縁素子を介して前記スイッチング素子に入力され、当該スイッチング素子の駆動を制御する素子駆動信号の周波数を一定時間変化させる制御を行い、前記選択手段は、前記素子駆動信号の周波数の変化を検知した際に現在選択中と異なる前記第１又は第２の三角波電圧に対応するパルス信号を選択することを特徴とする請求項２に記載のスイッチング素子の温度検出装置。
【請求項６】
前記演算制御手段は、前記検出したスイッチング素子の温度が予め定められた閾値温度以上又は閾値温度未満となった場合に当該演算制御手段から絶縁素子を介して前記スイッチング素子に入力され、前記当該スイッチング素子の駆動を制御する素子駆動信号の振幅値を一定時間変化させる制御を行い、前記選択手段は、前記素子駆動信号の振幅値の変化を検知した際に現在選択中と異なる前記第１又は第２の三角波電圧に対応するパルス信号を選択することを特徴とする請求項２に記載のスイッチング素子の温度検出装置。
【請求項７】
前記演算制御手段は、前記スイッチング素子の検出温度が予め定められた閾値温度未満又は閾値温度以上であることを示す切換制御信号を出力する制御機能を備え、
前記変換手段に変圧器で２次側電圧を供給する構成の際に当該変圧器の１次側にあって、前記演算制御手段からの前記切換制御信号が前記閾値温度未満であることを示す場合、前記変圧器の１次側電圧を、２次側電圧が予め定められた第２の閾値電圧よりも低くなる電位とし、前記切換制御信号が前記閾値温度以上であることを示す場合、前記変圧器の１次側電圧を、２次側電圧が前記第２の閾値電圧よりも高くなる電位とする電圧制御手段を備え、
前記変換手段は、前記第２の閾値電圧よりも前記変圧器の２次側電圧が高いか低いかを示す第２の切換指示信号を前記選択手段へ出力する第２の切換指示手段を更に備え、
前記選択手段は、前記第２の切換指示信号が、前記第２の閾値電圧よりも前記変圧器の２次側電圧が低いことを示す場合に前記第１のパルス信号を選択し、前記第２の切換指示信号が、前記第２の閾値電圧よりも前記変圧器の２次側電圧が高いことを示す場合に前記第２のパルス信号を選択することを特徴とする請求項２に記載のスイッチング素子の温度検出装置。
【請求項８】
前記演算制御手段は、前記スイッチング素子の検出温度が予め定められた閾値温度未満又は閾値温度以上であることを示す切換制御信号を出力する制御機能を備え、
前記変換手段に変圧器で２次側電圧を供給する構成で且つその２次側電圧をこれと異なる一定電圧に制御して当該スイッチング素子の駆動電圧とするスイッチング素子駆動制御手段を当該変換手段に備える構成の場合に、当該変圧器の１次側にあって、前記演算制御手段からの前記切換制御信号が前記閾値温度未満であることを示す場合、前記変圧器の１次側電圧を、２次側電圧が予め定められた第２の閾値電圧よりも高くなる電位とし、前記切換制御信号が前記閾値温度以上であることを示す場合、前記変圧器の１次側電圧を、２次側電圧が前記第２の閾値電圧よりも低くなる電位とする電圧制御手段を備え、
前記変換手段は、前記第２の閾値電圧よりも前記変圧器の２次側電圧が高いか低いかを示す第２の切換指示信号を前記選択手段へ出力する第２の切換指示手段を更に備え、
前記選択手段は、前記第２の切換指示信号が、前記第２の閾値電圧よりも前記変圧器の２次側電圧が高いことを示す場合に前記第１のパルス信号を選択し、前記第２の切換指示信号が、前記第２の閾値電圧よりも前記変圧器の２次側電圧が低いことを示す場合に前記第２のパルス信号を選択することを特徴とする請求項２に記載のスイッチング素子の温度検出装置。
【請求項９】
前記第１又は第２の三角波生成回路は、各々周波数が異なる第１又は第２の三角波電圧を生成し、この生成された第１又は第２の三角波電圧に応じて生成される第１又は第２のパルス信号の異なる周波数情報が演算制御手段に入力されるようにし、演算制御手段は、現在入力中のパルス信号が第１及び第２のパルス信号の何れであるかを前記周波数情報から認識し、第１及び第２のパルス信号の各々に対応付けられたマップ情報の内、前記認識された結果に対応するマップ情報を用いてスイッチング素子の温度を検出することを特徴とする請求項１に記載のスイッチング素子の温度検出装置。
【請求項１０】
直流及び交流間の電力変換を行うスイッチング素子の温度を検出するスイッチング素子の温度検出装置において、
前記スイッチング素子に設けられ、当該スイッチング素子の温度に応じたダイオード出力電圧を得る温度検出用ダイオードと、
前記温度検出用ダイオードに、予め定められた小容量と、この小容量よりも多い大容量との２種類の電流量の電流を切り換えて供給する給電手段と、
所定振幅を有する三角波電圧を出力する三角波生成回路と、
前記給電手段により２種類の電流量の電流を前記温度検出用ダイオードに供給した際に当該温度検出用ダイオードから得られる異なる２種類のレベルのダイオード出力電圧と、前記三角波生成回路からの三角波電圧とを比較して２種類のパルス信号を生成する差動増幅器と、
前記差動増幅器から２種類の内何れかのパルス信号が絶縁素子を介して入力され、この入力されたパルス信号を、パルス信号の特徴値と前記スイッチング素子の温度とが対応付けられたマップ情報に照合して前記スイッチング素子の温度を検出する演算制御手段と
を備えることを特徴とするスイッチング素子の温度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子の温度を検出するスイッチング素子の温度検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気自動車等のモータをインバータで駆動する場合、並列接続した複数のＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  ＢｉＰｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）やＭＯＳ（ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）トランジスタ等のスイッチング素子でインバータのＵ，Ｖ，Ｗの３相のアームを構成し、各相のスイッチング素子をスイッチング動作させて３相の交流電力を得てモータを駆動する。このようなインバータにおいてスイッチング素子に過電流が流れると、スイッチング素子の温度が上昇して破壊に至る恐れがある。そこで、スイッチング素子が破壊に至る前にスイッチング素子をカットオフさせる等して保護を行うが、この保護の制御を行うためにはスイッチング素子の温度を正確に検出する必要がある。
【０００３】
この種のスイッチング素子の温度検出装置として特許文献１に記載のものが有る。この温度検出装置は、各々のスイッチング素子に温度検出用ダイオードを備え、その温度検出用ダイオードの両端電圧と所定の三角波電圧とを比較してパルス信号を生成し、このパルス信号を絶縁素子を介して低圧系のＣＰＵ（演算制御手段）に入力するようになっている。そして、ＣＰＵでパルス信号のデューティからスイッチング素子の過熱を判定可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１３３３３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記の特許文献１の装置では、幅広い温度範囲を三角波電圧に対応させておき、この三角波電圧でパルス信号を得ていたので、温度の検出精度が悪いという問題がある。例えば、−４０°Ｃ〜１５０°Ｃの１９０°Ｃ分の幅広い温度範囲を三角波電圧に対応させておき、この三角波電圧でパルス信号を得た場合、１９０°Ｃ分がパルス信号のデューティ１００％となるので、デューティ１％当たり１．９°Ｃとなる。つまり、温度検出装置の回路誤差等でデューティが１％ずれると検出温度が１．９°Ｃずれることになるので、温度の検出精度が低くなっていた。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、スイッチング素子の温度を高精度に検出することができるスイッチング素子の温度検出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】
上記目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、直流及び交流間の電力変換を行うスイッチング素子の温度を検出するスイッチング素子の温度検出装置において、
前記スイッチング素子に設けられ、当該スイッチング素子の温度に応じたダイオード出力電圧を得る温度検出用ダイオードと、前記スイッチング素子において変化する幅広い温度に電圧振幅値が対応付けられた第１の三角波電圧、及び当該第１の三角波電圧よりも電圧振幅値が所定値小さく且つオフセット値が異なる第２の三角波電圧の何れか一方と、前記ダイオード出力電圧とを比較してパルス信号を生成する変換手段と、前記変換手段からパルス信号が絶縁素子を介して入力され、この入力されたパルス信号を、パルス信号の特徴値と前記スイッチング素子の温度とが対応付けられたマップ情報に照合して前記スイッチング素子の温度を検出する演算制御手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、第１の三角波電圧は、スイッチング素子において変化する幅広い温度に電圧振幅値が対応付けられているので、この第１の三角波電圧とダイオード出力電圧とを比較してパルス信号を得た場合、幅広い温度分がパルス信号の特徴値としてのデューティ１００％となる。従って、幅広い温度にデューティが対応するパルス信号を用いた場合、デューティ１％当たりの温度は比較的大きな値となるので、回路誤差等でデューティが１％ずれると検出温度が比較的大きな値でずれるといった低精度の温度検出精度となる。
【０００９】
一方、第２の三角波電圧は、第１の三角波電圧よりも電圧振幅値が所定値小さく且つオフセット値が異なる。言い換えれば、スイッチング素子において変化する狭い温度に電圧振幅値が対応付けられているので、この第２の三角波電圧とダイオード出力電圧とを比較してパルス信号を得た場合、狭い温度分がパルス信号の特徴値としてのデューティ１００％となる。
【００１０】
従って、狭い温度にデューティが対応するパルス信号を用いた場合、デューティ１％当たりの温度は小さな値となるので、回路誤差等でデューティが１％ずれると検出温度が小さな値でずれるといった高精度の温度検出精度となる。また、第２の三角波電圧は、第１の三角波電圧とオフセット値が異なる。このことから第２の三角波電圧のレベルの中間をスイッチング素子が破壊に至る温度付近としておけば、スイッチング素子が破壊に至る温度を高精度に検出することができる。破壊に至らない比較的低温の幅広い温度では第１の三角波電圧を用いて温度を検出すればよい。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、前記変換手段は、前記第１の三角波電圧を生成する第１の三角波生成回路と、前記第２の三角波電圧を生成する第２の三角波生成回路と、前記第１の三角波生成回路で生成される第１の三角波電圧と、前記ダイオード出力電圧との差分をとって第１のパルス信号を出力する第１の差動増幅器と、前記第２の三角波生成回路で生成される第２の三角波電圧と、前記ダイオード出力電圧との差分をとって第２のパルス信号を出力する第２の差動増幅器と、前記第１の差動増幅器から出力される第１のパルス信号及び、前記第２の差動増幅器から出力される第２のパルス信号の何れか一方を選択して出力する選択手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、第１及び第２の三角波電圧を各々の三角波生成回路で生成するようにしたので、電圧振幅値が異なり且つオフセット値が異なる２つの三角波電圧を適正に生成することができる。更に、この生成された各々の三角波電圧とダイオード出力電圧とを、各々異なる差動増幅器で比較して第１又は第２のパルス信号を得るので、スイッチング素子の温度に対応したデューティ（特徴値）を有する第１又は第２のパルス信号を得ることが出来る。第１のパルス信号は、前述の記載内容からスイッチング素子の温度検出を低精度で行うものとなり、第２のパルス信号は、スイッチング素子の温度検出を高精度で行うものとなる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、前記変換手段は、前記第１の三角波電圧又は第２の三角波電圧を生成する第３の三角波生成回路と、前記第３の三角波生成回路で生成された第１の三角波電圧又は第２の三角波電圧と、前記ダイオード出力電圧との差分をとって第１又は第２のパルス信号を出力する第３の差動増幅器とを備えることを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、第１の三角波電圧又は第２の三角波電圧を１つの三角波生成回路で生成するようにしたので、第１及び第２の三角波電圧を各々生成する２つの三角波生成回路を用いる場合よりも、温度検出装置を安価に構成することができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、前記変換手段は、前記ダイオード出力電圧が上昇して予め定められた閾値電圧以上となった場合、又は当該ダイオード出力電圧が下降して閾値電圧未満となった場合に、前記選択手段に切換指示信号を出力する切換指示手段を更に備え、前記選択手段は、前記切換指示信号の入力時に現在選択中と異なる前記第１又は第２の三角波電圧に対応するパルス信号を選択することを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、スイッチング素子が予め定められた温度となった際のダイオード出力電圧を閾値電圧と定めておき、ダイオード出力電圧が上昇して閾値電圧以上となった場合に切換指示手段から選択手段へ切換指示信号を出力することで、選択手段は、現在選択中と異なる例えば第２の三角波電圧に対応するパルス信号を選択する。一方、ダイオード出力電圧が下降して閾値電圧未満となった場合に切換指示手段から選択手段へ切換指示信号を出力することで、選択手段は、現在選択中と異なる例えば第１の三角波電圧に対応するパルス信号を選択することになる。従って、第１又は第２の三角波電圧に対応するパルス信号を自動で切り換えることが可能となる。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、前記演算制御手段は、前記検出したスイッチング素子の温度が予め定められた閾値温度以上又は閾値温度未満となった場合に当該演算制御手段から絶縁素子を介して前記スイッチング素子に入力され、当該スイッチング素子の駆動を制御する素子駆動信号の周波数を一定時間変化させる制御を行い、前記選択手段は、前記素子駆動信号の周波数の変化を検知した際に現在選択中と異なる前記第１又は第２の三角波電圧に対応するパルス信号を選択することを特徴とする。
【００１８】
この構成によれば、予め閾値温度が設定された演算制御手段においてスイッチング素子の検出温度が閾値電圧以上となると素子駆動信号の周波数が一定時間変化するように制御される。選択手段は、その素子駆動信号の周波数の変化を検知すると、現在選択中と異なる例えば第２の三角波電圧に対応するパルス信号を選択する。一方、演算制御手段においてスイッチング素子の検出温度が閾値電圧未満となると素子駆動信号の周波数が一定時間変化するように制御される。選択手段は、その周波数の変化が検知されると、現在選択中と異なる例えば第１の三角波電圧に対応するパルス信号を選択することになる。従って、第１又は第２の三角波電圧に対応するパルス信号を自動で切り換えることが可能となる。
【００１９】
請求項６に記載の発明は、前記演算制御手段は、前記検出したスイッチング素子の温度が予め定められた閾値温度以上又は閾値温度未満となった場合に当該演算制御手段から絶縁素子を介して前記スイッチング素子に入力され、前記当該スイッチング素子の駆動を制御する素子駆動信号の振幅値を一定時間変化させる制御を行い、前記選択手段は、前記素子駆動信号の振幅値の変化を検知した際に現在選択中と異なる前記第１又は第２の三角波電圧に対応するパルス信号を選択することを特徴とする。
【００２０】
この構成においても、上記請求項５と同様に、第１又は第２の三角波電圧に対応するパルス信号を自動で切り換えることが可能となる。
【００２１】
請求項７に記載の発明は、前記演算制御手段は、前記スイッチング素子の検出温度が予め定められた閾値温度未満又は閾値温度以上であることを示す切換制御信号を出力する制御機能を備え、前記変換手段に変圧器で２次側電圧を供給する構成の際に当該変圧器の１次側にあって、前記演算制御手段からの前記切換制御信号が前記閾値温度未満であることを示す場合、前記変圧器の１次側電圧を、２次側電圧が予め定められた第２の閾値電圧よりも低くなる電位とし、前記切換制御信号が前記閾値温度以上であることを示す場合、前記変圧器の１次側電圧を、２次側電圧が前記第２の閾値電圧よりも高くなる電位とする電圧制御手段を備え、前記変換手段は、前記第２の閾値電圧よりも前記変圧器の２次側電圧が高いか低いかを示す第２の切換指示信号を前記選択手段へ出力する第２の切換指示手段を更に備え、前記選択手段は、前記第２の切換指示信号が、前記第２の閾値電圧よりも前記変圧器の２次側電圧が低いことを示す場合に前記第１のパルス信号を選択し、前記第２の切換指示信号が、前記第２の閾値電圧よりも前記変圧器の２次側電圧が高いことを示す場合に前記第２のパルス信号を選択することを特徴とする。
【００２２】
この構成によれば、演算制御手段でスイッチング素子の検出温度が閾値温度未満であることが検出され、この閾値温度未満を示す切換制御信号が電圧制御手段へ出力されたとする。電圧制御手段では変圧器の１次側電圧を、２次側電圧が第２の閾値電圧よりも低くなる電位とする。これによって第２の切換指示手段は、第２の閾値電圧よりも変圧器の２次側電圧が低いことを示す第２の切換指示信号を選択手段へ出力する。この第２の切換指示信号を受けた選択手段は第１のパルス信号を選択する。第１のパルス信号はスイッチング素子の温度検出を低精度で行うものなので、演算制御手段では温度検出が低精度に行なわれる。
【００２３】
一方、演算制御手段でスイッチング素子の検出温度が閾値温度以上であることが検出され、この閾値温度以上を示す切換制御信号が電圧制御手段へ出力されたとする。電圧制御手段では変圧器の１次側電圧を、２次側電圧が第２の閾値電圧よりも高くなる電位とする。これによって第２の切換指示手段は、第２の閾値電圧よりも変圧器の２次側電圧が高いことを示す第２の切換指示信号を選択手段へ出力する。この第２の切換指示信号を受けた選択手段は第２のパルス信号を選択する。第２のパルス信号はスイッチング素子の温度検出を高精度で行うものなので、演算制御手段では温度検出が高精度に行なわれる。従って、低圧系の電圧制御手段からの切換制御信号をそのまま利用して、高圧系の変換手段における選択手段の選択動作を制御することが出来る。
【００２４】
請求項８に記載の発明は、前記演算制御手段は、前記スイッチング素子の検出温度が予め定められた閾値温度未満又は閾値温度以上であることを示す切換制御信号を出力する制御機能を備え、前記変換手段に変圧器で２次側電圧を供給する構成で且つその２次側電圧をこれと異なる一定電圧に制御して当該スイッチング素子の駆動電圧とするスイッチング素子駆動制御手段を当該変換手段に備える構成の場合に、当該変圧器の１次側にあって、前記演算制御手段からの前記切換制御信号が前記閾値温度未満であることを示す場合、前記変圧器の１次側電圧を、２次側電圧が予め定められた第２の閾値電圧よりも高くなる電位とし、前記切換制御信号が前記閾値温度以上であることを示す場合、前記変圧器の１次側電圧を、２次側電圧が前記第２の閾値電圧よりも低くなる電位とする電圧制御手段を備え、前記変換手段は、前記第２の閾値電圧よりも前記変圧器の２次側電圧が高いか低いかを示す第２の切換指示信号を前記選択手段へ出力する第２の切換指示手段を更に備え、前記選択手段は、前記第２の切換指示信号が、前記第２の閾値電圧よりも前記変圧器の２次側電圧が高いことを示す場合に前記第１のパルス信号を選択し、前記第２の切換指示信号が、前記第２の閾値電圧よりも前記変圧器の２次側電圧が低いことを示す場合に前記第２のパルス信号を選択することを特徴とする。
【００２５】
この構成によれば、演算制御手段でスイッチング素子の検出温度が閾値温度未満であることが検出され、この閾値温度未満を示す切換制御信号が電圧制御手段へ出力されたとする。電圧制御手段では変圧器の１次側電圧を、２次側電圧が第２の閾値電圧よりも高くなる電位とする。これによって第２の切換指示手段は、第２の閾値電圧よりも変圧器の２次側電圧が高いことを示す第２の切換指示信号を選択手段へ出力する。この第２の切換指示信号を受けた選択手段は第１のパルス信号を選択する。第１のパルス信号はスイッチング素子の温度検出を低精度で行うものなので、演算制御手段では温度検出が低精度に行なわれる。
【００２６】
この場合、スイッチング素子の温度は低いので、変圧器の２次側電圧を高くしてスイッチング素子駆動制御手段の制御負荷を大きくしても、スイッチング素子の温度が低いので変換手段の温度上昇を抑制することができる。
【００２７】
一方、演算制御手段でスイッチング素子の検出温度が閾値温度以上であることが検出され、この閾値温度以上を示す切換制御信号が電圧制御手段へ出力されたとする。電圧制御手段では変圧器の１次側電圧を、２次側電圧が第２の閾値電圧よりも低くなる電位とする。これによって第２の切換指示手段は、第２の閾値電圧よりも変圧器の２次側電圧が低いことを示す第２の切換指示信号を選択手段へ出力する。この第２の切換指示信号を受けた選択手段は第２のパルス信号を選択する。第２のパルス信号はスイッチング素子の温度検出を高精度で行うものなので、演算制御手段では温度検出が高精度に行なわれる。従って、低圧系の電圧制御手段からの切換制御信号をそのまま利用して、高圧系の変換手段における選択手段の選択動作を制御することが出来る。
【００２８】
この場合、スイッチング素子の温度が高いので、変圧器の２次側電圧を低くしてスイッチング素子駆動制御手段の制御負荷を小さくし、制御負荷による発熱を少なくする。これによって、変換手段の温度上昇を抑制することができる。
【００２９】
請求項９に記載の発明は、前記第１又は第２の三角波生成回路は、各々周波数が異なる第１又は第２の三角波電圧を生成し、この生成された第１又は第２の三角波電圧に応じて生成される第１又は第２のパルス信号の異なる周波数情報が演算制御手段に入力されるようにし、演算制御手段は、現在入力中のパルス信号が第１及び第２のパルス信号の何れであるかを前記周波数情報から認識し、第１及び第２のパルス信号の各々に対応付けられたマップ情報の内、前記認識された結果に対応するマップ情報を用いてスイッチング素子の温度を検出することを特徴とする。
【００３０】
この構成によれば、演算制御手段では現在入力中のパルス信号が、第１及び第２のパルス信号の何れであるかを認識することができるので、第１及び第２のパルス信号の各々に対応付けられたマップ情報を適正に参照してスイッチング素子の温度を検出することが出来る。
【００３１】
請求項１０に記載の発明は、直流及び交流間の電力変換を行うスイッチング素子の温度を検出するスイッチング素子の温度検出装置において、前記スイッチング素子に設けられ、当該スイッチング素子の温度に応じたダイオード出力電圧を得る温度検出用ダイオードと、前記温度検出用ダイオードに、予め定められた少なくとも２種類の電流量の電流を切り換えて供給する給電手段と、所定振幅を有する三角波電圧を出力する三角波生成回路と、前記給電手段により２種類の電流量の電流を前記温度検出用ダイオードに供給した際に当該温度検出用ダイオードから得られる異なるレベルのダイオード出力電圧と、前記三角波生成回路からの三角波電圧とを比較してパルス信号を生成する差動増幅器と、前記差動増幅器からパルス信号が絶縁素子を介して入力され、この入力されたパルス信号を、パルス信号の特徴値と前記スイッチング素子の温度とが対応付けられたマップ情報に照合して前記スイッチング素子の温度を検出する演算制御手段とを備えることを特徴とする。
【００３２】
この構成によれば、給電手段により、予め定められた小容量と、この小容量よりも多い大容量の２種類の電流量の電流のうち一方が温度検出用ダイオードに供給された際に得られるダイオード出力電圧をＶｆ１、他方が供給された際に得られるダイオード出力電圧をＶｆ２とする。ダイオード出力電圧Ｖｆ１は、所定の小容量の電流が供給された際のスイッチング素子の予め定められた広い温度範囲の内、所定の狭い範囲で且つ低い温度範囲である。ダイオード出力電圧Ｖｆ２は、所定の大容量の電流が供給された際のスイッチング素子の予め定められた広い温度範囲の内、所定の狭い範囲で且つ高い温度範囲である。この際に、差動増幅器でダイオード出力電圧Ｖｆ１と三角波電圧とが比較されてパルス信号Ｐ１が出力されると、このパルス信号Ｐ１は所定の狭い範囲で且つ低い温度範囲に基づくものとなる。従って、演算制御手段で、そのパルス信号をもとにスイッチング素子の低温範囲の温度が検出されると、この温度検出結果は高精度のものとなる。従って、演算制御手段で、そのパルス信号Ｐ２をもとにスイッチング素子の高温範囲の温度が検出されると、この温度検出結果は高精度のものとなる。このことからダイオード出力電圧Ｖｆ１，Ｖｆ２に基づくパルス信号Ｐ１，Ｐ２でスイッチング素子の温度を検出すれば、低温範囲側及び高温範囲側共に高精度に温度検出を行うことができる。従って、スイッチング素子が破壊に至る温度を高精度に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るスイッチング素子の温度検出装置の構成を示す回路図である。
【図２】ダイオード出力電圧とダイオードの温度との関係を示す図である。
【図３】ダイオード出力電圧及び三角波電圧の振幅と時間との関係を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るスイッチング素子の温度検出装置の構成を示す回路図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係るスイッチング素子の温度検出装置の構成を示す回路図である。
【図６】本発明の第４の実施形態に係るスイッチング素子の温度検出装置の構成を示す回路図である。
【図７】本発明の第５の実施形態に係るスイッチング素子の温度検出装置の構成を示す回路図である。
【図８】本発明の第５の実施形態の変形例に係るスイッチング素子の温度検出装置の構成を示す回路図である。
【図９】本発明の第６の実施形態に係るスイッチング素子の温度検出装置の構成を示す回路図である。
【図１０】第６の実施形態のスイッチング素子の温度検出装置における第１及び第２のパルス信号の周波数を示す図である。
【図１１】本発明の第７の実施形態に係るスイッチング素子の温度検出装置の構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。但し、本明細書中の全図において相互に対応する部分には同一符号を付し、重複部分においては後述での説明を適時省略する。
【００３５】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るスイッチング素子の温度検出装置の構成を示す回路図である。
【００３６】
図１に示すスイッチング素子の温度検出装置１０は、ＩＧＢＴ素子１１に一体に設けられた複数の温度検出用ダイオードＤ１〜Ｄ３と、各ダイオードＤ１〜Ｄ３に電源１２の電流を供給する給電部１３と、第１の差動増幅器１５と、第２の差動増幅器１６と、第１の三角波生成回路１８と、第２の三角波生成回路１９と、選択部２１と、フォトカプラ（絶縁素子）２２と、Ｄ／Ａ（ディジタル／アナログ）変換部２３と、ＣＰＵ（演算制御手段）２４とを備えて構成されている。
【００３７】
但し、給電部１３、第１の差動増幅器１５、第２の差動増幅器１６、第１の三角波生成回路１８、第２の三角波生成回路１９及び選択部２１で、変換手段が構成されている。また、ＩＧＢＴ素子１１のエミッタＥとコレクタＣ間にはフリーホイールダイオードＤが接続されている。このＩＧＢＴ素子１１は、電気自動車等のモータを駆動するインバータの３相のアームを構成するスイッチング素子であるとする。また、複数の温度検出用ダイオードＤ１〜Ｄ３は、給電部１３の出力側にアノードが接続され、アース側にカソードが接続される状態で、給電部１３とアース間に直列に接続されている。この直列接続された温度検出用ダイオードＤ１〜Ｄ３を以降、温度検出用ダイオードＤｉと称す。この温度検出用ダイオードＤｉは、ＩＧＢＴ素子１１の温度に応じて両端の電圧（以降、ダイオード出力電圧とも称す）Ｖｆが変化するようになっている。このダイオード出力電圧Ｖｆの変化は、例えば図２に直線３０で示すように、ＩＧＢＴ素子１１の温度が−４０°〜１５０°Ｃに徐々に上昇するに従って低くなる。この例の場合、−４０°Ｃの温度でダイオード出力電圧ＶｆがＶａ、１５０°ＣでＶｃとなる。
【００３８】
給電部１３の出力側は、第１及び第２の差動増幅器１５，１６の非反転入力端「＋」にも接続されている。第１の差動増幅器１５の反転入力端「−」とアース間には、反転入力端「−」に第１の三角波電圧Ｖｔ１を出力するように第１の三角波生成回路１８が接続され、第２の差動増幅器１６の反転入力端「−」とアース間には、反転入力端「−」に第２の三角波電圧Ｖｔ２を出力するように第２の三角波生成回路１９が接続されている。
【００３９】
第１及び第２の三角波電圧Ｖｔ１，Ｖｔ２は、図３に波形を示すように、各々オフセット値及び電圧振幅値（レンジ）が異なる。第１の三角波電圧Ｖｔ１は、ダイオード出力電圧ＶｆのＶａよりも低い例えば−５０°Ｃに対応するＶａ１と、Ｖｃよりも高い例えば１６０°Ｃに対応するＶｃ１との間隔の２１０°Ｃ分の幅広い温度範囲に対応するレンジとなっている。この第１の三角波電圧Ｖｔ１とダイオード出力電圧Ｖｆとを差動増幅器１５で比較して第１のパルス信号Ｐ１を得た場合、２１０°Ｃ分が第１のパルス信号Ｐ１のデューティ１００％となるので、デューティ１％当たり２．１°Ｃとなる。つまり、ＩＧＢＴ素子１１の温度検出に第１の三角波電圧Ｖｔ１を用いた場合、温度検出装置１０の回路誤差等でデューティが１％ずれると検出温度が２．１°Ｃずれるといった低精度（又は低分解能）の温度検出精度となる。
【００４０】
一方、第２の三角波電圧Ｖｔ２は、ダイオード出力電圧Ｖｆの例えば１１０°Ｃに対応する電圧Ｖｂと、１６０°Ｃに対応するＶｃ１との間隔の５０°Ｃ分の狭い温度範囲に対応するレンジとなっている。この第２の三角波電圧Ｖｔ２と電圧Ｖｆとを差動増幅器１５で比較して第２のパルス信号Ｐ２を得た場合、５０°Ｃ分が第２のパルス信号Ｐ２のデューティ１００％となるので、デューティ１％当たり０．５°Ｃとなる。つまり、ＩＧＢＴ素子１１の温度検出に第２の三角波電圧Ｖｔ２を用いた場合、デューティが１％ずれると検出温度が０．５°Ｃずれるといった温度の検出精度となる。これを高精度の温度検出精度又は高分解能の温度検出精度と称す。
【００４１】
選択部２１は、第１のパルス信号Ｐ１又は第２のパルス信号Ｐ２を選択してフォトカプラ２２へ出力する。フォトカプラ２２は、選択部２１から図面の左に向かうＩＧＢＴ素子１１側の高圧系回路と、Ｄ／Ａ変換部２３及びＣＰＵ２４側の低圧系回路とを絶縁するものであり、第１のパルス信号Ｐ１又は第２のパルス信号Ｐ２をＤ／Ａ変換部２３へ出力する。
【００４２】
Ｄ／Ａ変換部２３は、第１のパルス信号Ｐ１又は第２のパルス信号Ｐ２をアナログ値に変換してＣＰＵ２４へ出力する。ＣＰＵ２４は、第１又は第２のパルス信号Ｐ１又はＰ２のアナログ値を一旦ディジタル値に変換し、このディジタル値を予め定められたディジタル値とＩＧＢＴ素子１１の温度とが対応付けられたマップ情報に照合して温度を検出する。この検出された温度がＩＧＢＴ素子１１の温度であり、この温度が所定値以上となった際にＩＧＢＴ素子１１の温度が破壊に至る恐れがあると判断してＩＧＢＴ素子１１の動作を停止させる制御を行う。但し、マップ情報は、第１のパルス信号Ｐ１用のものと、第２のパルス信号Ｐ２用のものとが、ＣＰＵ２４に内蔵されたＲＯＭに予め格納されており、ＣＰＵ２４は、第１又は第２のパルス信号Ｐ１又はＰ２に応じたマップ情報をＲＯＭから読み出して用いるようになっている。
【００４３】
次に、このような構成のスイッチング素子の温度検出装置１０の動作を説明する。例えば車両が走行し始めた後にＩＧＢＴ素子１１の温度が温度検出用ダイオードＤｉで検出されているとする。この場合、ダイオード出力電圧Ｖｆが第１及び第２の差動増幅器１５，１６の非反転入力端「＋」に供給される。第１の差動増幅器１５の反転入力端「−」には第１の三角波電圧Ｖｔ１が供給されているので、第１の差動増幅器１５ではそれら電圧の差分がとられて第１のパルス信号Ｐ１として出力される。また、第２の差動増幅器１６の反転入力端「−」には第２の三角波電圧Ｖｔ２が供給されているので、第２の差動増幅器１６ではそれら電圧の差分がとられて第２のパルス信号Ｐ２として出力される。
【００４４】
選択部２１では、車両走行はじめでＩＧＢＴ素子１１の温度が低いので第１のパルス信号Ｐ１が選択されてフォトカプラ２２へ出力される。フォトカプラ２２では、その第１のパルス信号Ｐ１が光伝達されてＤ／Ａ変換部２３へ出力される。Ｄ／Ａ変換部２３では、第１のパルス信号Ｐ１がアナログ値に変換されてＣＰＵ２４へ出力される。ＣＰＵ２４では、その第１のパルス信号Ｐ１のアナログ値が一旦ディジタル値に変換され、このディジタル値がマップ情報に照合されて温度が検出される。この場合、その検出されたＩＧＢＴ素子１１の温度は、少なくとも１１０°Ｃに満たない低温である。また、この際の温度検出には第１の三角波電圧Ｖｔ１が用いられているので温度検出の結果は低精度のものとなる。
【００４５】
その後、車両の走行が長くなってＩＧＢＴ素子１１の温度が少なくとも１１０°Ｃ以上に上昇したとする。この場合にＩＧＢＴ素子１１の温度が温度検出用ダイオードＤｉで検出され、この際のダイオード出力電圧Ｖｆが第１及び第２の差動増幅器１５，１６の非反転入力端「＋」に供給される。これによって第１及び第２の差動増幅器１５，１６から第１及び第２のパルス信号Ｐ１，Ｐ２が出力される。
【００４６】
選択部２１では、車両走行時間が長くなってＩＧＢＴ素子１１の温度が高くなっているので第２のパルス信号Ｐ２が選択されてフォトカプラ２２へ出力される。フォトカプラ２２では、その第２のパルス信号Ｐ２が光伝達されてＤ／Ａ変換部２３へ出力され、Ｄ／Ａ変換部２３で第２のパルス信号Ｐ２がアナログ値に変換されてＣＰＵ２４へ出力される。ＣＰＵ２４では、その第２のパルス信号Ｐ２のアナログ値が一旦ディジタル値に変換され、このディジタル値がマップ情報に照合されて温度が検出される。この場合、その検出されたＩＧＢＴ素子１１の温度は、少なくとも１１０°Ｃ以上の低温である。また、この際の温度検出には第２の三角波電圧Ｖｔ２が用いられているので温度検出の結果は高精度のものとなる。
【００４７】
ここで、例えばＩＧＢＴ素子１１を破損に至るために停止しなければならない温度が１５０°Ｃであるとする。現時点ではＣＰＵ２４で高精度に温度検出結果が得られているので、ＩＧＢＴ素子１１が１５０°Ｃとなった場合にそれが正確に検出されてＩＧＢＴ素子１１が停止される。
【００４８】
但し、上述の説明では、フォトカプラ２２とＣＰＵ２４との間にＤ／Ａ変換部２３を備えたが、Ｄ／Ａ変換部２３が無い構成としても良い。この構成の場合、フォトカプラ２２から出力される第１のパルス信号Ｐ１又は第２のパルス信号Ｐ２がＣＰＵ２４に入力される。ＣＰＵ２４は、その第１又は第２のパルス信号Ｐ１又はＰ２のデューティ（特徴値）を、予め定められたデューティと温度とが対応付けられたマップ情報に照合して温度を検出する。
【００４９】
このように第１の実施形態のスイッチング素子の温度検出装置１０は、直流及び交流間の電力変換を行うＩＧＢＴ素子（スイッチング素子）１１の温度を検出するものであり、ＩＧＢＴ素子１１に設けられ、当該ＩＧＢＴ素子１１の温度に応じた電圧を出力する温度検出用ダイオードＤｉと、変換手段と、ＣＰＵ２４とを備えて構成したものである。
【００５０】
変換手段は、ＩＧＢＴ素子１１において変化する幅広い温度に電圧振幅値が対応付けられた第１の三角波電圧Ｖｔ１、及び第１の三角波電圧Ｖｔ１よりも電圧振幅値が所定値小さく且つオフセット値が異なる第２の三角波電圧Ｖｔ２の何れか一方と、温度検出用ダイオードＤｉから出力されるダイオード出力電圧Ｖｆとを比較してパルス信号Ｐ１又はＰ２を生成する。ＣＰＵ２４は、変換手段からパルス信号Ｐ１又はＰ２が絶縁素子としてのフォトカプラ２２を介して入力され、この入力されたパルス信号Ｐ１又はＰ２を、パルス信号の特徴値とＩＧＢＴ素子１１の温度とが対応付けられたマップ情報に照合してＩＧＢＴ素子１１の温度を検出するようになっている。
【００５１】
従って、第１の三角波電圧Ｖｔ１は、ＩＧＢＴ素子１１において変化する幅広い温度に電圧振幅値が対応付けられているので、この第１の三角波電圧Ｖｔ１とダイオード出力電圧Ｖｆとを比較してパルス信号Ｐ１を得た場合、幅広い温度分がパルス信号Ｐ１の特徴値としてのデューティ１００％となる。従って、デューティ１％当たりの温度は比較的大きな値となるので、回路誤差等でデューティが１％ずれると検出温度が比較的大きな値でずれるといった低精度の温度検出精度となる。
【００５２】
一方、第２の三角波電圧Ｖｔ２は、第１の三角波電圧Ｖｔ１よりも電圧振幅値が所定値小さく且つオフセット値が異なる。言い換えれば、ＩＧＢＴ素子１１において変化する狭い温度に電圧振幅値が対応付けられているので、この第２の三角波電圧Ｖｔ２とダイオード出力電圧Ｖｆとを比較してパルス信号Ｐ２を得た場合、狭い温度分がパルス信号Ｐ２の特徴値としてのデューティ１００％となる。
【００５３】
従って、デューティ１％当たりの温度は小さな値となるので、回路誤差等でデューティが１％ずれると検出温度が小さな値でずれるといった高精度の温度検出精度となる。また、第２の三角波電圧Ｖｔ２は、第１の三角波電圧Ｖｔ１とオフセット値が異なる。このことから第２の三角波電圧Ｖｔ２のレベルの中間をＩＧＢＴ素子１１が破壊に至る温度付近としておけば、ＩＧＢＴ素子１１が破壊に至る温度を高精度に検出することができる。破壊に至らない比較的低温の幅広い温度では第１の三角波電圧Ｖｔ１を用いて温度を検出すればよい。
【００５４】
また、変換手段は、第１の三角波電圧Ｖｔ１を生成する第１の三角波生成回路１８と、第２の三角波電圧Ｖｔ２を生成する第２の三角波生成回路１９と、第１の三角波生成回路１８で生成される第１の三角波電圧Ｖｔ１と、ダイオード出力電圧Ｖｆとの差分をとって第１のパルス信号Ｐ１を出力する第１の差動増幅器１５と、第２の三角波生成回路１９で生成される第２の三角波電圧Ｖｔ２と、ダイオード出力電圧Ｖｆとの差分をとって第２のパルス信号Ｐ２を出力する第２の差動増幅器１６と、第１の差動増幅器１５から出力される第１のパルス信号Ｐ１及び、第２の差動増幅器１６から出力される第２のパルス信号Ｐ２の何れか一方を選択して出力する選択部２１とを備えて構成されている。
【００５５】
この構成によって、第１及び第２の三角波電圧Ｖｔ１，Ｖｔ２を各々の三角波生成回路１８，１９で生成するようにしたので、電圧振幅値が異なり且つオフセット値が異なる２つの三角波電圧Ｖｔ１，Ｖｔ２を適正に生成することができる。更に、この生成された各々の三角波電圧Ｖｔ１又はＶｔ２とダイオード出力電圧Ｖｆとを、各々異なる差動増幅器１５，１６で比較して各パルス信号Ｐ１又はＰ２を得るので、ＩＧＢＴ素子１１の温度に対応したデューティ（特徴値）を有するパルス信号Ｐ１又はＰ２を得ることが出来る。
【００５６】
（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態に係るスイッチング素子の温度検出装置の構成を示す回路図である。
【００５７】
図４に示す第２の実施形態のスイッチング素子の温度検出装置１０−１が、図１に示したスイッチング素子の温度検出装置１０と異なる点は、変換手段を、給電部１３と、差動増幅器（第３の差動増幅器）３２と、三角波生成回路（第３の三角波生成回路）３３とを備えて構成したことにある。
【００５８】
即ち、三角波生成回路３３は、生成対象の三角波電圧の振幅及びオフセット値を可変することにより、上述した第１の三角波電圧Ｖｔ１又は第２の三角波電圧Ｖｔ２を生成するようになっている。差動増幅器３２は、その生成された第１の三角波電圧Ｖｔ１又は第２の三角波電圧Ｖｔ２と、ダイオード出力電圧Ｖｆとを比較して第１のパルス信号Ｐ１又は第２のパルス信号Ｐ２をフォトカプラ２２へ出力する。
【００５９】
このような構成のスイッチング素子の温度検出装置１０−１では、例えば車両が走行し始めた後にＩＧＢＴ素子１１の温度が温度検出用ダイオードＤｉで検出されている場合、ダイオード出力電圧Ｖｆが差動増幅器３２の非反転入力端「＋」に供給される。この際、三角波生成回路３３からは第１の三角波電圧Ｖｔ１が生成されて差動増幅器３２の反転入力端「−」に入力される。差動増幅器３２では、ダイオード出力電圧Ｖｆと第１の三角波電圧Ｖｔ１との差分がとられて第１のパルス信号Ｐ１がフォトカプラ２２へ出力される。
【００６０】
フォトカプラ２２では、その第１のパルス信号Ｐ１が光伝達されてＤ／Ａ変換部２３へ出力され、Ｄ／Ａ変換部２３では、第１のパルス信号Ｐ１がアナログ値に変換されてＣＰＵ２４へ出力される。ＣＰＵ２４では、その第１のパルス信号Ｐ１のアナログ値が一旦ディジタル値に変換され、このディジタル値がマップ情報に照合されて温度が検出される。この場合、第１の三角波電圧Ｖｔ１が用いられているので温度検出の結果は低精度のものとなる。
【００６１】
その後、車両の走行が長くなってＩＧＢＴ素子１１の温度が少なくとも１１０°Ｃ以上に上昇したとする。この場合にＩＧＢＴ素子１１の温度が温度検出用ダイオードＤｉで検出され、この際のダイオード出力電圧Ｖｆが差動増幅器３２の非反転入力端「＋」に供給されたとする。この場合、三角波生成回路３３からは第２の三角波電圧Ｖｔ２が生成されて差動増幅器３２の反転入力端「−」に入力される。これによって差動増幅器３２から第２のパルス信号Ｐ２がフォトカプラ２２へ出力される。
【００６２】
フォトカプラ２２では、その第２のパルス信号Ｐ２が光伝達されてＤ／Ａ変換部２３へ出力され、Ｄ／Ａ変換部２３で第２のパルス信号Ｐ２がアナログ値に変換されてＣＰＵ２４へ出力される。ＣＰＵ２４では、その第２のパルス信号Ｐ２のアナログ値が一旦ディジタル値に変換され、このディジタル値がマップ情報に照合されて温度が検出される。この場合、第２の三角波電圧Ｖｔ２が用いられているので温度検出の結果は高精度のものとなる。
【００６３】
ここで、例えばＩＧＢＴ素子１１を破損に至るために停止しなければならない温度が１５０°Ｃであるとする。現時点ではＣＰＵ２４で高精度に温度検出結果が得られているので、ＩＧＢＴ素子１１が１５０°Ｃとなった場合にそれが正確に検出されてＩＧＢＴ素子１１が停止される。
【００６４】
但し、Ｄ／Ａ変換部２３が無い構成としても良い。この構成の場合、ＣＰＵ２４は、第１又は第２のパルス信号Ｐ１又はＰ２のデューティを、予め定められたデューティと温度とが対応付けられたマップ情報に照合して温度を検出する。
【００６５】
このように第２の実施形態のスイッチング素子の温度検出装置１０−１は、変換手段を、第１の三角波電圧Ｖｔ１又は第２の三角波電圧Ｖｔ２を生成する三角波生成回路３３と、三角波生成回路３３で生成された第１の三角波電圧Ｖｔ１又は第２の三角波電圧Ｖｔ２と、ダイオード出力電圧Ｖｆとの差分を差動増幅器３２でとって第１又は第２のパルス信号Ｐ１又はＰ２を出力するように構成した。
【００６６】
この構成によって、第１の三角波電圧Ｖｔ１又は第２の三角波電圧Ｖｔ２を１つの三角波生成回路３３で生成するようにしたので、第１及び第２の三角波電圧Ｖｔ１，Ｖｔ２を各々生成する２つの三角波生成回路を用いる場合よりも、温度検出装置１０−１を安価に構成することができる。
【００６７】
（第３の実施形態）
図５は、本発明の第３の実施形態に係るスイッチング素子の温度検出装置の構成を示す回路図である。
【００６８】
図５に示す第３の実施形態のスイッチング素子の温度検出装置１０−２が、図１に示したスイッチング素子の温度検出装置１０と異なる点は、変換手段に、更に切換指示部（切換指示手段）３５を備えたことにある。切換指示部３５は、ダイオード出力電圧Ｖｆを検出し、この検出したダイオード出力電圧Ｖｆが予め定められた閾値電圧Ｖｔｈ以上又は閾値電圧Ｖｔｈ未満となった場合に選択部２１にワンショットパルスの切換指示信号Ｊ１を出力する。選択部２１は、切換指示信号Ｊ１が入力された際に、現在選択中のパルス信号以外のパルス信号を選択して出力する。例えば現在第１のパルス信号Ｐ１を選択中に切換指示信号Ｊ１が入力された場合、他方の第２のパルス信号Ｐ２を選択してフォトカプラ２２へ出力するようになっている。
【００６９】
このようなスイッチング素子の温度検出装置１０−２の特徴動作を説明する。但し、切換指示部３５には、ＩＧＢＴ素子１１の温度１１０°Ｃに応じたダイオード出力電圧Ｖｆが閾値電圧Ｖｔｈ−１１０として設定されているとする。
【００７０】
現在、ダイオード出力電圧ＶｆがＩＧＢＴ素子１１の温度９０°Ｃに応じた電圧であり、この際、選択部２１では低分解能の第１の三角波電圧Ｖｔ１に応じた第１のパルス信号Ｐ１が選択されているとする。ＩＧＢＴ素子１１の温度が徐々に上昇して温度１１０°Ｃとなり、これに応じたダイオード出力電圧Ｖｆになったとする。この場合、切換指示部３５では、ダイオード出力電圧Ｖｆが閾値電圧Ｖｔｈ−１１０以上となったことが検出され、この検出によって切換指示信号Ｊ１が選択部２１へ出力される。選択部２１では、その切換指示信号Ｊ１が入力されると、他方の第２のパルス信号Ｐ２が選択されてフォトカプラ２２へ出力される。
【００７１】
フォトカプラ２２では、その第２のパルス信号Ｐ２が光伝達されてＤ／Ａ変換部２３へ出力され、Ｄ／Ａ変換部２３で第２のパルス信号Ｐ２がアナログ値に変換されてＣＰＵ２４へ出力される。ＣＰＵ２４では、その第２のパルス信号Ｐ２のアナログ値が一旦ディジタル値に変換され、このディジタル値がマップ情報に照合されて温度が検出される。この場合、第２の三角波電圧Ｖｔ２が用いられているので温度検出の結果は高精度のものとなる。
【００７２】
一方、ダイオード出力電圧ＶｆがＩＧＢＴ素子１１の温度１２０°Ｃに応じた電圧であり、この際、選択部２１では高分解能の第２の三角波電圧Ｖｔ２に応じた第２のパルス信号Ｐ２が選択されているとする。ＩＧＢＴ素子１１の温度が徐々に下降して温度１０９°Ｃとなり、これに応じたダイオード出力電圧Ｖｆになったとする。この場合、切換指示部３５では、ダイオード出力電圧Ｖｆが閾値電圧Ｖｔｈ−１１０未満となったことが検出され、この検出によって切換指示信号Ｊ１が選択部２１へ出力される。選択部２１では、その切換指示信号Ｊ１が入力されると、他方の第１のパルス信号Ｐ１が選択されてフォトカプラ２２へ出力される。この場合、第１の三角波電圧Ｖｔ１が用いられているのでＣＰＵ２４での温度検出の結果は低精度のものとなる。
【００７３】
このように第３の実施形態のスイッチング素子の温度検出装置１０−２は、第１の実施形態のスイッチング素子の温度検出装置１０の変換手段に、更に、ダイオード出力電圧Ｖｆが上昇して予め定められた閾値電圧Ｖｔｈ以上となった場合、又はダイオード出力電圧Ｖｆが下降して閾値電圧Ｖｔｈ未満となった場合に、選択部２１に切換指示信号Ｊ１を出力する切換指示部３５を備えた。そして、選択部２１が切換指示信号Ｊ１の入力時に現在選択中と異なる第１又は第２の三角波電圧Ｖｔ１又はＶｔ２に対応するパルス信号Ｐ１又はＰ２を選択するようにした。
【００７４】
これによって、ＩＧＢＴ素子１１が予め定められた温度となった際のダイオード出力電圧Ｖｆを閾値電圧Ｖｔｈと定めておき、ダイオード出力電圧Ｖｆが上昇して閾値電圧Ｖｔｈ以上となった場合に切換指示部３５から選択部２１へ切換指示信号Ｊ１を出力することで、選択部２１は、現在選択中と異なる例えば第２の三角波電圧Ｖｔ２に対応する第２のパルス信号Ｐ２を選択する。一方、ダイオード出力電圧Ｖｆが下降して閾値電圧Ｖｔｈ未満となった場合に切換指示部３５から選択部２１へ切換指示信号Ｊ１を出力することで、選択部２１は、現在選択中と異なる例えば第１の三角波電圧Ｖｔ１に対応する第１のパルス信号Ｐ１を選択することになる。従って、第１の三角波電圧Ｖｔ１に対応する第１のパルス信号Ｐ１、又は第２の三角波電圧Ｖｔ２に対応する第２のパルス信号Ｐ２を自動で切り換えることが可能となる。
【００７５】
（第４の実施形態）
図６は、本発明の第４の実施形態に係るスイッチング素子の温度検出装置の構成を示す回路図である。
【００７６】
図６に示す第４の実施形態のスイッチング素子の温度検出装置１０−３が、図１に示したスイッチング素子の温度検出装置１０と異なる点は、ＣＰＵ２４は、ＩＧＢＴ素子１１の検出温度が予め定められた閾値温度以上又は閾値温度未満となった場合に、当該ＣＰＵ２４からフォトカプラ３７を介してＩＧＢＴ素子１１へ出力される連続パルス状の素子駆動信号Ｋ１の周波数を一定時間変化させるようにした。その素子駆動信号Ｋ１はＩＧＢＴ素子１１の駆動を制御するものであるが、当該素子駆動信号Ｋ１を選択部２１にも入力するようにした。そして、選択部２１が、そのフォトカプラ３７を介して入力される素子駆動信号Ｋ１の周波数の変化を検知した際に、現在選択中のパルス信号（例えばＰ１）以外のパルス信号（Ｐ２）を選択してフォトカプラ２２へ出力するようにしたことにある。
【００７７】
このようなスイッチング素子の温度検出装置１０−３の特徴動作を説明する。但し、ＣＰＵ２４には、閾値温度として１１０°Ｃが設定されているとする。
【００７８】
現在、ＣＰＵ２４でのＩＧＢＴ素子１１の検出温度が９０°Ｃであり、ＩＧＢＴ素子１１の温度が徐々に上昇して検出温度が１１０°Ｃとなったとする。この場合、ＣＰＵ１５の制御によって素子駆動信号Ｋ１の周波数が一定時間変化させられる。選択部２１では、その素子駆動信号Ｋ１の周波数の変化が検知されるので、この際に、現在選択中の例えば第１のパルス信号Ｐ１以外の第２のパルス信号Ｐ２が選択されてフォトカプラ２２へ出力される。
【００７９】
その第２のパルス信号Ｐ２は、フォトカプラ２２、Ｄ／Ａ変換部２３を経由してＣＰＵ２４へ出力されるので、ＣＰＵ２４では、第２のパルス信号Ｐ２に応じてＩＧＢＴ素子１１の温度が検出される。この場合、第２の三角波電圧Ｖｔ２が用いられているので温度検出の結果は高精度のものとなる。
【００８０】
一方、ＣＰＵ２４でのＩＧＢＴ素子１１の検出温度が１２０°Ｃであり、ＩＧＢＴ素子１１の温度が徐々に下降して検出温度が１０９°Ｃとなったとする。この場合、ＣＰＵ１５の制御によって素子駆動信号Ｋ１の周波数が一定時間変化させられ、選択部２１で、その周波数の変化が検知され、これによって現在選択中の例えば第２のパルス信号Ｐ２以外の第１のパルス信号Ｐ１が選択されてフォトカプラ２２へ出力される。この場合、第１の三角波電圧Ｖｔ１が用いられているので温度検出の結果は低精度のものとなる。
【００８１】
このように第４の実施形態のスイッチング素子の温度検出装置１０−３において、ＣＰＵ２４は、検出したＩＧＢＴ素子１１の温度が予め定められた閾値温度以上又は閾値温度未満となった場合に、ＣＰＵ２４からフォトカプラ３７を介してＩＧＢＴ素子１１に供給され、当該ＩＧＢＴ素子１１の駆動を制御する素子駆動信号Ｋ１の周波数を一定時間変化させる制御を行い、選択部２１は、素子駆動信号Ｋ１の周波数の変化を検知した際に現在選択中と異なる第１又は第２の三角波電圧Ｖｔ２に対応するパルス信号Ｐ１又はＰ２を選択するようにした。
【００８２】
これによって、予め閾値温度が設定されたＣＰＵ２４においてＩＧＢＴ素子１１の検出温度が閾値電圧以上となると素子駆動信号Ｋ１の周波数が一定時間変化するように制御される。選択部２１は、その素子駆動信号Ｋ１の周波数の変化を検知すると、現在選択中と異なる例えば第２の三角波電圧Ｖｔ２に対応する第２のパルス信号Ｐ２を選択する。一方、ＣＰＵ２４においてＩＧＢＴ素子１１の検出温度が閾値電圧未満となると素子駆動信号Ｋ１の周波数が一定時間変化するように制御される。選択部２１は、その周波数の変化が検知されると、現在選択中と異なる例えば第１の三角波電圧Ｖｔ１に対応する第１のパルス信号Ｐ１を選択することになる。従って、第１又は第２の三角波電圧Ｖｔ２に対応するパルス信号Ｐ１又はＰ２を自動で切り換えることが可能となる。
【００８３】
この第４の実施形態の応用例として、ＣＰＵ２４は、検出したＩＧＢＴ素子１１の温度が閾値温度以上又は閾値温度未満となった場合に素子駆動信号Ｋ１の振幅値を一定時間変化させる制御を行い、選択部２１は、素子駆動信号Ｋ１の振幅値の変化を検知した際に現在選択中と異なる第１又は第２の三角波電圧Ｖｔ２に対応するパルス信号Ｐ１又はＰ２を選択するようにしてもよい。この場合も、第１又は第２の三角波電圧Ｖｔ２に対応するパルス信号Ｐ１又はＰ２を自動で切り換えることが可能となる。
【００８４】
（第５の実施形態）
図７は、本発明の第５の実施形態に係るスイッチング素子の温度検出装置の構成を示す回路図である。
【００８５】
図７に示す第５の実施形態のスイッチング素子の温度検出装置１０−４が、図１に示したスイッチング素子の温度検出装置１０と異なる点について説明する。変換手段は６５０Ｖ等の高電圧で動作する高圧系の回路であるが、この高圧系の変換手段に２次側から電圧を供給するトランス（変圧器）４１の１次側の低圧電圧（１２Ｖ等）を、ＣＰＵ２４からの温度検出精度の切換制御信号Ｌ１でレベルの異なる２種類の電圧に切り換える。この切換で変化する２次側電圧の２種類の電圧に対応して「Ｈ」又は「Ｌ」レベルに変化する切換指示信号Ｊ２を選択部２１に入力する。選択部２１がその切換指示信号Ｊ２の「Ｈ」又は「Ｌ」に応じて第１のパルス信号Ｐ１又は第２のパルス信号Ｐ２を選択するようにしたことにある。
【００８６】
即ち、変換手段は、非反転入力端「＋」にトランス４１の２次側コイル４１ｃの一端が接続され、反転入力端「−」に２次側コイル４１ｃの他端が閾値用電源４３を介して接続され、また、切換指示信号Ｊ２を出力する出力端が選択部２１に接続された差動増幅器４４を更に有する。
【００８７】
なお、変換手段は、それら差動増幅器４４及び閾値用電源４３を備えると共に、給電部１３、第１の差動増幅器１５、第２の差動増幅器１６、第１の三角波生成回路１８、第２の三角波生成回路１９及び選択部２１を備える回路構成が１つのＩＣ（集積回路）で形成され、このＩＣにトランス４１の２次側から給電が行なわれるようになっている。なお、差動増幅器４４及び閾値用電源４３で、第２の切換指示手段が構成されている。
【００８８】
トランス４１の１次側の一方のコイル４１ａの両端には、分圧用の直列接続された抵抗器Ｒ１，Ｒ２が接続され、これら抵抗器Ｒ１，Ｒ２同士の接続点と一端が接地された抵抗器Ｒ２の他端との間に、オン／オフ用のスイッチ４５を介して抵抗器Ｒ３が接続されている。スイッチ４５は、ＣＰＵ２４からの切換制御信号Ｌ１に応じてオン／オフする。ＣＰＵ２４は、ＩＧＢＴ素子１１の検出温度が予め定められた閾値温度（例えば１１０°Ｃ）未満の場合に「Ｌ」レベルの切換制御信号Ｌ１を出力し、閾値温度以上の場合に「Ｈ」レベルの切換制御信号Ｌ１を出力する。スイッチ４５は、切換制御信号Ｌ１の「Ｌ」の供給時にオン、「Ｈ」の供給時にオフとなり、オフ時に抵抗器Ｒ３が切り離され、オン時に抵抗器Ｒ３が抵抗器Ｒ２に並列接続される状態となる。
【００８９】
また、トランス４１の１次側の他方のコイル４１ｂには、１２Ｖ等の低圧電源４６と、ＭＯＳトランジスタ４７を介して２次側電源制御部４８とが接続されている。２次側電源制御部４８には低圧電源４６が接続され、またＭＯＳトランジスタ４７のゲート端子が接続され、更にフィードバック端子ＦＢに、各抵抗器Ｒ１，Ｒ２の接続点が接続されている。この２次側電源制御部４８は、スイッチ４５のオン／オフに応じて変化する抵抗器Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３による分圧抵抗値でフィードバック端子ＦＢへの印加電圧が変化した際に、ＭＯＳトランジスタ４７のゲート端子への印加電圧を制御することによって、フィードバック端子ＦＢへの印加電圧が一定となるようにトランス４１の１次側電圧を制御し、この制御によってトランス４１の２次側電圧のレベルの切り換わりを安定動作させるようになっている。なお、これら分圧用の抵抗器Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３と、スイッチ４５と、低圧電源４６と、ＭＯＳトランジスタ４７と、２次側電源制御部４８とを備えて電圧制御手段が構成されている。
【００９０】
更に、スイッチ４５がオン時には、トランス４１の１次側電圧が所定値未満と低くなって２次側電圧が閾値用電源４３の電圧（第２の閾値電圧）よりも低くなるので、切換指示信号Ｊ２が「Ｌ」となって選択部２１へ供給される。選択部２１は、その「Ｌ」の供給時に低分解能側の第１のパルス信号Ｐ１を選択してフォトカプラ２２へ出力するようになっている。一方、スイッチ４５がオフ時には、トランス４１の１次側電圧が所定値以上と高くなって２次側電圧が閾値用電源４３の電圧よりも高くなるので、切換指示信号Ｊ２が「Ｈ」となって選択部２１へ供給される。選択部２１は、その「Ｈ」の供給時に高分解能側の第２のパルス信号Ｐ２を選択してフォトカプラ２２へ出力する。
【００９１】
このようなスイッチング素子の温度検出装置１０−４の特徴動作を説明する。但し、ＣＰＵ２４には、閾値温度として１１０°Ｃが設定されているとする。
【００９２】
現在、ＣＰＵ２４でのＩＧＢＴ素子１１の検出温度が９０°Ｃであるとすると、検出温度は１１０°Ｃの閾値温度未満なので、ＣＰＵ２４からの切換制御信号Ｌ１は「Ｌ」となっている。この場合、スイッチ４５はオンとなり、このオンによって抵抗器Ｒ３が抵抗器Ｒ２に並列接続されるので、この際の抵抗器Ｒ１との分圧抵抗値によりトランス４１の１次側電圧が所定値未満と低くなって２次側電圧が閾値用電源４３の電圧よりも低くなる。これによって差動増幅器４４から出力される切換指示信号Ｊ２が「Ｌ」となって選択部２１へ供給される。選択部２１では、その「Ｌ」の供給に応じて低分解能側の第１のパルス信号Ｐ１を選択し、これをフォトカプラ２２へ出力する。その第１のパルス信号Ｐ１は、フォトカプラ２２、Ｄ／Ａ変換部２３を経由してＣＰＵ２４へ出力されるので、ＣＰＵ２４では、第１のパルス信号Ｐ１に応じてＩＧＢＴ素子１１の温度が検出される。この場合、ＣＰＵ１５での温度検出の結果は低精度のものとなる。
【００９３】
一方、ＩＧＢＴ素子１１の温度が徐々に上昇して検出温度が１１０°Ｃとなったとする。この場合、検出温度が閾値温度以上となったので切換制御信号Ｌ１が「Ｈ」とされる。この切換制御信号Ｌ１の「Ｈ」がスイッチ４５に供給されると、スイッチ４５はオフとなる。このオンによって抵抗器Ｒ３が切り離されるので、この際の抵抗器Ｒ１との分圧抵抗値によってトランス４１の１次側電圧が所定値以上と高くなって２次側電圧が閾値用電源４３の電圧よりも高くなる。これによって差動増幅器４４から出力される切換指示信号Ｊ２が「Ｈ」となって選択部２１へ供給される。選択部２１では、その「Ｈ」の供給に応じて高分解能側の第２のパルス信号Ｐ２を選択し、これをフォトカプラ２２へ出力する。その第２のパルス信号Ｐ２は、フォトカプラ２２、Ｄ／Ａ変換部２３を経由してＣＰＵ２４へ出力されるので、ＣＰＵ２４では、第２のパルス信号Ｐ２に応じてＩＧＢＴ素子１１の温度が検出される。この場合、ＣＰＵ１５での温度検出の結果は高精度のものとなる。
【００９４】
このように第５の実施形態のスイッチング素子の温度検出装置１０−４において、ＣＰＵ２４は、ＩＧＢＴ素子１１の検出温度が予め定められた閾値温度未満又は閾値温度以上であることを示す切換制御信号Ｌ１を出力する制御機能を備える。変換手段にトランス４１で２次側電圧を供給する構成の際に当該トランス４１の１次側にあって、ＣＰＵ２４からの切換制御信号Ｌ１が閾値温度未満であることを示す場合、トランス４１の１次側電圧を、２次側電圧が予め定められた第２の閾値電圧よりも低くなる電位とし、切換制御信号Ｌ１が閾値温度以上であることを示す場合、トランス４１の１次側電圧を、２次側電圧が第２の閾値電圧よりも高くなる電位とする電圧制御手段を備える。
【００９５】
変換手段は、閾値用電源４３の電圧である第２の閾値電圧よりも、トランス４１の２次側電圧が高いか低いかを示す第２の切換指示信号Ｊ２を選択部２１へ出力する第２の切換指示手段としての差動増幅器４４を更に備える。
【００９６】
選択部２１は、第２の切換指示信号Ｊ２が、第２の閾値電圧よりもトランス４１の２次側電圧が低いことを示す場合に第１のパルス信号Ｐ１を選択し、第２の切換指示信号Ｊ２が、第２の閾値電圧よりもトランス４１の２次側電圧が高いことを示す場合に第２のパルス信号Ｐ２を選択するようになっている。
【００９７】
これによって、ＣＰＵ２４でＩＧＢＴ素子１１の検出温度が閾値温度未満であることが検出され、この閾値温度未満を示す切換制御信号Ｌ１が電圧制御手段へ出力されたとする。電圧制御手段ではトランス４１の１次側電圧を、２次側電圧が第２の閾値電圧よりも低くなる電位とする。これによって第２の切換指示手段は、第２の閾値電圧よりもトランス４１の２次側電圧が低いことを示す第２の切換指示信号Ｊ２を選択部２１へ出力する。この第２の切換指示信号Ｊ２を受けた選択部２１は第１のパルス信号Ｐ１を選択する。第１のパルス信号Ｐ１はＩＧＢＴ素子１１の温度検出を低精度で行うものなので、ＣＰＵ２４では温度検出が低精度に行なわれる。
【００９８】
一方、ＣＰＵ２４でＩＧＢＴ素子１１の検出温度が閾値温度以上であることが検出され、この閾値温度以上を示す切換制御信号Ｌ１が電圧制御手段へ出力されたとする。電圧制御手段ではトランス４１の１次側電圧を、２次側電圧が第２の閾値電圧よりも高くなる電位とする。これによって第２の切換指示手段は、第２の閾値電圧よりもトランス４１の２次側電圧が高いことを示す第２の切換指示信号Ｊ２を選択部２１へ出力する。この第２の切換指示信号Ｊ２を受けた選択部２１は第２のパルス信号Ｐ２を選択する。第２のパルス信号Ｐ２はＩＧＢＴ素子１１の温度検出を高精度で行うものなので、ＣＰＵ２４では温度検出が高精度に行なわれる。従って、低圧系の電圧制御手段からの切換制御信号Ｌ１をそのまま利用して、高圧系の変換手段における選択部２１の選択動作を制御することが出来る。
【００９９】
次に、この第５の実施形態の変形例の構成を図８に示し、その説明を行う。図８に示すスイッチング素子の温度検出装置１０−４ａが、図７に示した装置１０−４と異なる点は、変換手段であるＩＣが、ＩＧＢＴ駆動電圧レギュレータ（スイッチング素子駆動制御手段）５１を備え、更に、スイッチ４５が、切換制御信号Ｌ１の「Ｌ」の供給時にオフ、「Ｈ」の供給時にオンとなるようにしたことにある。
【０１００】
従って、スイッチ４５がオフ時には、トランス４１の１次側電圧が所定値以上と高くなって２次側電圧が閾値用電源４３の電圧（第２の閾値電圧）よりも高くなるので、切換指示信号Ｊ２が「Ｈ」となって選択部２１へ供給される。選択部２１は、その「Ｈ」の供給時に低分解能側の第１のパルス信号Ｐ１を選択してフォトカプラ２２へ出力する。一方、スイッチ４５がオン時には、トランス４１の１次側電圧が所定値未満と低くなって２次側電圧が閾値用電源４３の電圧よりも低くなるので、切換指示信号Ｊ２が「Ｌ」となって選択部２１へ供給される。選択部２１は、その「Ｌ」の供給時に高分解能側の第２のパルス信号Ｐ２を選択してフォトカプラ２２へ出力するようになっている。
【０１０１】
また、ＩＧＢＴ駆動電圧レギュレータ５１は、トランス４１の２次側電圧に係わらず一定の電圧をＩＧＢＴ素子１１のゲート端子に供給してＩＧＢＴ素子１１を駆動制御する。なお、ゲート端子に供給される電圧をゲート電圧と称す。このＩＧＢＴ駆動電圧レギュレータ５１は、トランス４１の２次側電圧とゲート電圧との電位差を吸収するようになっているが、その電位差が大きい程に発熱を伴う。例えば、ゲート電圧が１５Ｖで、トランス４１の２次側電圧が２０Ｖの場合、ＩＧＢＴ駆動電圧レギュレータ５１は、２０Ｖ−５Ｖ＝１５Ｖとする制御を行う。また、トランス４１の２次側電圧が１６Ｖの場合、１６Ｖ−１Ｖ＝１５Ｖとする制御を行う。この制御時の２次側電圧とゲート電圧との電位差が大きい程に発熱を伴う。このＩＧＢＴ駆動電圧レギュレータ５１の発熱に応じて変換手段ＩＣも発熱する。更に、この変換手段ＩＣの発熱は近傍のＩＧＢＴ素子１１の発熱とも相乗効果を奏する。
【０１０２】
そこで、ＩＧＢＴ素子１１の温度が閾値温度よりも低い場合は、２次側電圧とゲート電圧との電位差を大きくして、ＩＧＢＴ駆動電圧レギュレータ５１の制御負荷を大きくする。一方、ＩＧＢＴ素子１１の温度が閾値温度よりも高い場合は、２次側電圧とゲート電圧との電位差を小さくしてＩＧＢＴ駆動電圧レギュレータ５１の制御負荷を小さくする。つまり、ＩＧＢＴ素子１１の温度が低い場合は、ＩＧＢＴ駆動電圧レギュレータ５１の制御負荷を大きくしても、ＩＧＢＴ素子１１の温度が低いので変換手段ＩＣの温度上昇は少ない。一方、ＩＧＢＴ素子１１の温度が高い場合は、ＩＧＢＴ駆動電圧レギュレータ５１の制御負荷を大きくすると、この制御による発熱とＩＧＢＴ素子１１の高温との双方によって変換手段ＩＣの温度がより上昇する。そこで、ＩＧＢＴ駆動電圧レギュレータ５１の制御負荷を小さくして制御負荷による発熱を少なくする。
【０１０３】
このようなスイッチング素子の温度検出装置１０−４ａの特徴動作を説明する。但し、ＣＰＵ２４には、閾値温度として１１０°Ｃが設定されているとする。
【０１０４】
現在、ＣＰＵ２４でのＩＧＢＴ素子１１の検出温度が９０°Ｃであるとすると、検出温度は１１０°Ｃの閾値温度未満なので、ＣＰＵ２４からの切換制御信号Ｌ１は「Ｌ」となっている。この場合、スイッチ４５はオフとなっているので、各抵抗器Ｒ１，Ｒ２による分圧抵抗値によってトランス４１の１次側電圧が所定値以上と高くなって２次側電圧が閾値用電源４３の電圧よりも高くなる。これによって差動増幅器４４から出力される切換指示信号Ｊ２が「Ｈ」となって選択部２１へ供給される。選択部２１では、その「Ｈ」の供給に応じて低分解能側の第１のパルス信号Ｐ１を選択し、これをフォトカプラ２２へ出力する。その第１のパルス信号Ｐ１は、フォトカプラ２２、Ｄ／Ａ変換部２３を経由してＣＰＵ２４へ出力されるので、ＣＰＵ２４では、第１のパルス信号Ｐ１に応じてＩＧＢＴ素子１１の温度が検出される。この場合、ＣＰＵ１５での温度検出の結果は低精度のものとなる。
【０１０５】
この場合、ＩＧＢＴ素子１１の温度が低いので、トランス４１の２次側電圧を高くしてＩＧＢＴ駆動電圧レギュレータ５１の制御負荷を大きくしても、ＩＧＢＴ素子１１の温度が低いので変換手段ＩＣの温度上昇は少ない。
【０１０６】
一方、ＩＧＢＴ素子１１の温度が徐々に上昇して検出温度が１１０°Ｃとなったとする。この場合、検出温度が閾値温度以上となったので切換制御信号Ｌ１が「Ｈ」とされる。この切換制御信号Ｌ１の「Ｈ」がスイッチ４５に供給されると、スイッチ４５はオンとなる。このオンによって抵抗器Ｒ３が抵抗器Ｒ２に並列接続されるので、この際の抵抗器Ｒ１との分圧抵抗値によってトランス４１の１次側電圧が所定値未満と低くなって２次側電圧が閾値用電源４３の電圧よりも低くなる。これによって差動増幅器４４から出力される切換指示信号Ｊ２が「Ｌ」となって選択部２１へ供給される。選択部２１では、その「Ｌ」の供給に応じて高分解能側の第２のパルス信号Ｐ２を選択し、これをフォトカプラ２２へ出力する。その第２のパルス信号Ｐ２は、フォトカプラ２２、Ｄ／Ａ変換部２３を経由してＣＰＵ２４へ出力されるので、ＣＰＵ２４では、第２のパルス信号Ｐ２に応じてＩＧＢＴ素子１１の温度が検出される。この場合、ＣＰＵ１５での温度検出の結果は高精度のものとなる。
【０１０７】
この場合、ＩＧＢＴ素子１１の温度が高いので、トランス４１の２次側電圧を低くしてＩＧＢＴ駆動電圧レギュレータ５１の制御負荷を小さくし、制御負荷による発熱を少なくする。これによって、変換手段ＩＣの温度上昇が少なくなる。
【０１０８】
このように第５の実施形態の変形例のスイッチング素子の温度検出装置１０−４ａにおいて、ＣＰＵ２４は、ＩＧＢＴ素子１１の検出温度が予め定められた閾値温度未満又は閾値温度以上であることを示す切換制御信号Ｌ１を出力する制御機能を備える。変換手段にトランス４１で２次側電圧を供給する構成で且つその２次側電圧をこれと異なる一定電圧に制御してＩＧＢＴ素子１１の駆動電圧とするＩＧＢＴ駆動電圧レギュレータ５１を当該変換手段に備える構成の場合に、トランス４１の１次側にあって、ＣＰＵ２４からの切換制御信号Ｌ１が閾値温度未満であることを示す場合、トランス４１の１次側電圧を、２次側電圧が予め定められた第２の閾値電圧よりも高くなる電位とし、切換制御信号Ｌ１が閾値温度以上であることを示す場合、トランス４１の１次側電圧を、２次側電圧が第２の閾値電圧よりも低くなる電位とする電圧制御手段を備える。
【０１０９】
変換手段は、閾値用電源４３の電圧である第２の閾値電圧よりも、トランス４１の２次側電圧が高いか低いかを示す第２の切換指示信号Ｊ２を選択部２１へ出力する第２の切換指示手段としての差動増幅器４４を更に備える。
【０１１０】
選択部２１は、第２の切換指示信号Ｊ２が、第２の閾値電圧よりもトランス４１の２次側電圧が高いことを示す場合に第１のパルス信号Ｐ１を選択し、第２の切換指示信号Ｊ２が、第２の閾値電圧よりもトランス４１の２次側電圧が低いことを示す場合に第２のパルス信号Ｐ２を選択するようにした。
【０１１１】
これによって、ＣＰＵ２４でＩＧＢＴ素子１１の検出温度が閾値温度未満であることが検出され、この閾値温度未満を示す切換制御信号Ｌ１が電圧制御手段へ出力されたとする。電圧制御手段ではトランス４１の１次側電圧を、２次側電圧が第２の閾値電圧よりも高くなる電位とする。これによって第２の切換指示手段は、第２の閾値電圧よりもトランス４１の２次側電圧が高いことを示す第２の切換指示信号Ｊ２を選択部２１へ出力する。この第２の切換指示信号Ｊ２を受けた選択部２１は第１のパルス信号Ｐ１を選択する。第１のパルス信号Ｐ１はＩＧＢＴ素子１１の温度検出を低精度で行うものなので、ＣＰＵ２４では温度検出が低精度に行なわれる。
【０１１２】
この場合、ＩＧＢＴ素子１１の温度は低いので、トランス４１の２次側電圧を高くしてＩＧＢＴ駆動電圧レギュレータ５１の制御負荷を大きくしても、ＩＧＢＴ素子１１の温度が低いので変換手段ＩＣの温度上昇を抑制することができる。
【０１１３】
一方、ＣＰＵ２４でＩＧＢＴ素子１１の検出温度が閾値温度以上であることが検出され、この閾値温度以上を示す切換制御信号Ｌ１が電圧制御手段へ出力されたとする。電圧制御手段ではトランス４１の１次側電圧を、２次側電圧が第２の閾値電圧よりも低くなる電位とする。これによって第２の切換指示手段は、第２の閾値電圧よりもトランス４１の２次側電圧が低いことを示す第２の切換指示信号Ｊ２を選択部２１へ出力する。この第２の切換指示信号Ｊ２を受けた選択部２１は第２のパルス信号Ｐ２を選択する。第２のパルス信号Ｐ２はＩＧＢＴ素子１１の温度検出を高精度で行うものなので、ＣＰＵ２４では温度検出が高精度に行なわれる。
【０１１４】
この場合、ＩＧＢＴ素子１１の温度が高いので、トランス４１の２次側電圧を低くしてＩＧＢＴ駆動電圧レギュレータ５１の制御負荷を小さくし、制御負荷による発熱を少なくする。これによって、変換手段ＩＣの温度上昇を抑制することができる。
【０１１５】
（第６の実施形態）
図９は、本発明の第６の実施形態に係るスイッチング素子の温度検出装置の構成を示す回路図である。
【０１１６】
図９に示す第６の実施形態のスイッチング素子の温度検出装置１０−５が、図１に示したスイッチング素子の温度検出装置１０と異なる点は、第１の三角波生成回路１８が出力する第１の三角波電圧Ｖｔ１と、第２の三角波生成回路１９が出力する第２の三角波電圧Ｖｔ２とを異なる周波数とし、これに応じて異なる第１及び第２のパルス信号Ｐ１，Ｐ２の周波数の情報ｆをフォトカプラ２２の出力側からＣＰＵ２４に入力する。ＣＰＵ２４は、現在入力中のパルス信号が第１及び第２のパルス信号Ｐ１，Ｐ２の何れであるかを、周波数情報ｆから認識し、この認識結果に対応するマップ情報を用いてＩＧＢＴ素子１１の温度を検出するようになっている。
【０１１７】
このようなスイッチング素子の温度検出装置１０−５の特徴動作を説明する。但し、第１の三角波電圧Ｖｔ１の周波数が１．２ｋＨｚ、第２の三角波電圧Ｖｔ２の周波数が２．４ｋＨｚであるとし、図１０に示すように、時刻ｔ１〜ｔ２間に示す第１のパルス信号Ｐ１の周波数が１．２ｋＨｚ、時刻ｔ２〜ｔ３間に示す第２のパルス信号Ｐ２の周波数が２．４ｋＨｚであり、１．２ｋＨｚ又は２．４ｋＨｚの周波数情報ｆがＣＰＵ２４に入力されるものとする。
【０１１８】
選択部２１で選択された第１又は第２のパルス信号Ｐ１又はＰ２が、フォトカプラ２２及びＤ／Ａ変換部２３を介してＣＰＵ２４に入力されているとする。この際、ＣＰＵ２４に周波数情報ｆとして１．２ｋＨｚが入力されているとすると、ＣＰＵ２４は、現在入力中のパルス信号が第１のパルス信号Ｐ１であることを認識し、この認識結果から第１のパルス信号Ｐ１に対応するマップ情報を用いてＩＧＢＴ素子１１の温度を検出する。一方、ＣＰＵ２４に周波数情報ｆとして２．４ｋＨｚが入力されているとすると、ＣＰＵ２４は、現在入力中のパルス信号が第２のパルス信号Ｐ２であることを認識し、この認識結果から第２のパルス信号Ｐ２に対応するマップ情報を用いてＩＧＢＴ素子１１の温度を検出する。
【０１１９】
このように第６の実施形態のスイッチング素子の温度検出装置１０−５は、第１又は第２の三角波生成回路１８，１９は、各々周波数が異なる第１又は第２の三角波電圧Ｖｔ１，Ｖｔ２を生成し、この生成された第１又は第２の三角波電圧Ｖｔ１，Ｖｔ２に応じて生成される第１又は第２のパルス信号Ｐ１，Ｐ２の異なる周波数情報がＣＰＵ２４に入力されるようにし、ＣＰＵ２４は、現在入力中のパルス信号が第１及び第２のパルス信号Ｐ１，Ｐ２の何れであるかを周波数情報から認識し、第１及び第２のパルス信号Ｐ１，Ｐ２の各々に対応付けられたマップ情報の内、認識された結果に対応するマップ情報を用いてＩＧＢＴ素子１１の温度を検出する。
【０１２０】
これによって、ＣＰＵ２４では現在入力中のパルス信号が、第１及び第２のパルス信号Ｐ１，Ｐ２の何れであるかを認識することができるので、第１及び第２のパルス信号Ｐ１，Ｐ２の各々に対応付けられたマップ情報を適正に参照してＩＧＢＴ素子１１の温度を検出することが出来る。
【０１２１】
（第７の実施形態）
図１１は、本発明の第７の実施形態に係るスイッチング素子の温度検出装置の構成を示す回路図である。
【０１２２】
図１１に示す第７の実施形態のスイッチング素子の温度検出装置１０−６は、変換手段において、温度検出用ダイオードＤｉに異なる電流量の電流を切り換えて供給することができる第１及び第２の給電部（給電手段）１３ａ，１３ｂと、１種類のみの三角波電圧Ｖｔを生成する三角波生成回路５０とを備え、差動増幅器３２が、第１及び第２の給電部１３ａ，１３ｂを切り換えて所定の電流を供給した際に異なるレベルのダイオード出力電圧Ｖｆ１又はＶｆ２と、三角波電圧Ｖｔとを比較して第１又は第２のパルス信号Ｐ１，Ｐ２を出力するようにした点に特徴がある。
【０１２３】
温度検出用ダイオードＤｉの温度が同じ場合に、温度検出用ダイオードＤｉに流す電流を少なくする程にダイオード出力電圧Ｖｆのレベルが低くなる。つまり、温度検出用ダイオードＤｉに流す電流値を変えることで、同温度におけるダイオード出力電圧Ｖｆを可変することができる。
【０１２４】
そこで、第１の給電部１３ａは予め定められた少ない電流量の電流を温度検出用ダイオードＤｉに流すものとする。この際のダイオード出力電圧を第１のダイオード出力電圧Ｖｆ１とする。一方、第２の給電部１３ｂは、第１の給電部１３ａよりも多い電流、即ち予め定められた多い電流量の電流を流すものであるとする。この際のダイオード出力電圧を第２のダイオード出力電圧Ｖｆ２とする。
【０１２５】
また、第１のダイオード出力電圧Ｖｆ１は、温度検出用ダイオードＤｉに流す電流が例えば１００μＡと少ない場合に対応するものであり、差動増幅器３２で第１のダイオード出力電圧Ｖｆ１と三角波電圧Ｖｔと比較して第１のパルス信号Ｐ１を得た際に、第１のパルス信号Ｐ１で検出できる温度は例えば４５°Ｃ〜９０°Ｃと低温度範囲となる。この低温度範囲とは、ＩＧＢＴ素子１１の予め定められた広い温度範囲（例えば−５０°Ｃ〜１６０°Ｃ）の内、所定の狭い範囲で且つ低い温度範囲４５°Ｃ〜９０°Ｃのことである。
【０１２６】
また、第２のダイオード出力電圧Ｖｆ２は、温度検出用ダイオードＤｉに流す電流が例えば２８０μＡと多い場合に対応するものであり、差動増幅器３２で第２のダイオード出力電圧Ｖｆ２と三角波電圧Ｖｔと比較して第２のパルス信号Ｐ２を得た際に、第２のパルス信号Ｐ２で検出できる温度は例えば１００°Ｃ〜１５０°Ｃと高温度範囲と成る。この高温度範囲とは、ＩＧＢＴ素子１１の予め定められた広い温度範囲（例えば−５０°Ｃ〜１６０°Ｃ）の内、所定の狭い範囲で且つ高い温度範囲１００°Ｃ〜１５０°Ｃのことである。
【０１２７】
次に、このような構成のスイッチング素子の温度検出装置１０−６の動作を説明する。例えば車両が走行し始めた後にＩＧＢＴ素子１１の温度が温度検出用ダイオードＤｉで検出されている。この場合に第１の給電部１３ａから温度検出用ダイオードＤｉに所定の小容量の電流が流されている場合、差動増幅器３２には第１のダイオード出力電圧Ｖｆ１が供給される。これによって差動増幅器３２では第１のダイオード出力電圧Ｖｆ１と三角波電圧Ｖｔとが比較されて第１のパルス信号Ｐ１が出力される。この第１のパルス信号Ｐ１は、フォトカプラ２２及びＤ／Ａ変換部２３を介してＣＰＵ２４へ入力される。ＣＰＵ２４では、その第１のパルス信号Ｐ１をもとにマップ情報が照合されてＩＧＢＴ素子１１の温度が検出される。この場合、第１のパルス信号Ｐ１で検出できる温度は、狭い範囲で且つ低い温度範囲４５°Ｃ〜９０°Ｃなので、狭い温度分がパルス信号Ｐ１の特徴値としてのデューティ１００％となる。従って、デューティ１％当たりの温度は小さな値となるので、回路誤差等でデューティが１％ずれると検出温度が小さな値でずれるといった高精度の温度検出精度となる。
【０１２８】
その後、車両の走行が長くなってＩＧＢＴ素子１１の温度が少なくとも１１０°Ｃ以上に上昇したとする。この場合に第１の給電部１３ａから第２の給電部１３ｂに切り換えられ、第２の給電部１３ｂから温度検出用ダイオードＤｉに所定の大容量の電流が供給されると、差動増幅器３２には第２のダイオード出力電圧Ｖｆ２が供給される。これによって差動増幅器３２では第２のダイオード出力電圧Ｖｆ２と三角波電圧Ｖｔとが比較されて第２のパルス信号Ｐ２が出力される。この第２のパルス信号Ｐ２は、フォトカプラ２２及びＤ／Ａ変換部２３を介してＣＰＵ２４へ入力される。ＣＰＵ２４では、その第２のパルス信号Ｐ２のデューティをもとにマップ情報が照合されてＩＧＢＴ素子１１の温度が検出される。この場合、第２のパルス信号Ｐ２で検出できる温度は、狭い範囲で且つ低い温度範囲１００°Ｃ〜１５０°Ｃなので、狭い温度分がパルス信号Ｐ２の特徴値としてのデューティ１００％となる。従って、デューティ１％当たりの温度は小さな値となるので、回路誤差等でデューティが１％ずれると検出温度が小さな値でずれるといった高精度の温度検出精度となる。ここで、例えばＩＧＢＴ素子１１を破損に至るために停止しなければならない温度が１５０°Ｃであるとする。現時点ではＣＰＵ２４で高精度に温度検出結果が得られているので、ＩＧＢＴ素子１１が１５０°Ｃとなった場合にそれが正確に検出されてＩＧＢＴ素子１１が停止される。
【０１２９】
このように第７の実施形態のスイッチング素子の温度検出装置１０−６は、直流及び交流間の電力変換を行うＩＧＢＴ素子１１の温度を検出するものであり、ＩＧＢＴ素子１１に設けられ、当該ＩＧＢＴ素子１１の温度に応じたダイオード出力電圧を得る温度検出用ダイオードＤｉを有する。温度検出用ダイオードＤｉに、予め定められた小容量と、この小容量よりも多い大容量の２種類の電流量の電流を切り換えて供給する給電部１３ａ，１３ｂと、所定振幅を有する三角波電圧Ｖｔを出力する三角波生成回路５０を有する。また、給電部１３ａ，１３ｂにより２種類の電流量の電流を温度検出用ダイオードＤｉに供給した際に当該温度検出用ダイオードＤｉから得られる異なる２種類のレベルのダイオード出力電圧Ｖｆ１，Ｖｆ２と、三角波電圧Ｖｔとを比較して２種類のパルス信号Ｐ１，Ｐ２を生成する差動増幅器３２とを有し、更に、差動増幅器３２から２種類の内の何れかのパルス信号Ｐ１又はＰ２がフォトカプラ２２を介して入力され、この入力されたパルス信号Ｐ１又はＰ２を、パルス信号Ｐ１又はＰ２の特徴値とＩＧＢＴ素子１１の温度とが対応付けられたマップ情報に照合してＩＧＢＴ素子１１の温度を検出するＣＰＵ２４を有して構成されている。
【０１３０】
ここで、給電部１３ａ，１３ｂによる２種類の電流量の電流のうち一方が温度検出用ダイオードＤｉに供給された際に得られるダイオード出力電圧をＶｆ１、他方が供給された際に得られるダイオード出力電圧をＶｆ２とする。ダイオード出力電圧Ｖｆ１は所定の小容量の電流が供給された際のＩＧＢＴ素子１１の予め定められた広い温度範囲（例えば−５０°Ｃ〜１６０°Ｃ）の内、所定の狭い範囲で且つ低い温度範囲４５°Ｃ〜９０°Ｃである。ダイオード出力電圧Ｖｆ２は、所定の大容量の電流が供給された際のＩＧＢＴ素子１１の予め定められた広い温度範囲（例えば−５０°Ｃ〜１６０°Ｃ）の内、所定の狭い範囲で且つ高い温度範囲１００°Ｃ〜１５０°Ｃである。
【０１３１】
この際に、差動増幅器３２でダイオード出力電圧Ｖｆ１と三角波電圧Ｖｔとが比較されてパルス信号Ｐ１が出力されると、このパルス信号Ｐ１は所定の狭い範囲で且つ低い温度範囲４５°Ｃ〜９０°Ｃに基づくものとなる。従って、ＣＰＵ２４で、そのパルス信号Ｐ１をもとにＩＧＢＴ素子１１の低温範囲の温度が検出されると、この温度検出結果は高精度のものとなる。
【０１３２】
一方、差動増幅器３２でダイオード出力電圧Ｖｆ２と三角波電圧Ｖｔとが比較されてパルス信号Ｐ２が出力されると、このパルス信号Ｐ２は所定の狭い範囲で且つ高い温度範囲に基づくものとなる。従って、ＣＰＵ２４で、そのパルス信号Ｐ２をもとにＩＧＢＴ素子１１の高温範囲の温度が検出されると、この温度検出結果は高精度のものとなる。このことからダイオード出力電圧Ｖｆ１，Ｖｆ２に基づくパルス信号Ｐ１，Ｐ２でＩＧＢＴ素子１１の温度を検出すれば、低温範囲側及び高温範囲側共に高精度に温度検出を行うことができる。従って、ＩＧＢＴ素子１１が破壊に至る温度を高精度に検出することができる。
【符号の説明】
【０１３３】
１０，１０−１，１０−２，１０−３，１０−４，１０−４ａ，１０−５，１０−６  スイッチング素子の温度検出装置
１１  ＩＧＢＴ素子
１２  電源
１３，１３ａ，１３ｂ  給電部
１５，１６，３２，４４，５０  差動増幅器
１８，１９  三角波生成回路
２１  選択部
２２  フォトカプラ
２３  Ｄ／Ａ変換部
２４  ＣＰＵ
４１  トランス
４１ａ，４１ｂ  １次側コイル
４１ｃ  ２次側コイル
４３  閾値用電源
４５  スイッチ
４６  低圧電源
４７  ＭＯＳトランジスタ
４８  ２次側電源制御部
５１  ＩＧＢＴ駆動電圧レギュレータ
Ｄ  フリーホイールダイオード
Ｄｉ（Ｄ１〜Ｄ３）  温度検出用ダイオード
ｆ  周波数情報
Ｊ１，Ｊ２  切換指示信号
Ｋ１  素子駆動信号
Ｌ１  切換制御信号
Ｐ１，Ｐ２  パルス信号
Ｒ１〜Ｒ３  分圧用の抵抗器
Ｖｔ，Ｖｔ１，Ｖｔ２  三角波電圧
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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