(57)【要約】【課題】外部からの電磁波照射があった場合でも温度検出値の正誤の判定や補正が可能な温度検出装置と、温度検出手段を備えた電力変換装置を得る。【解決手段】温度に対応した電圧を出力する温度検出素子１５と、検波手段２０と電圧降下手段１９とを含み、外部からの電磁波照射があったとき、電磁波照射による誘起電流が検波手段２０により検波され、電圧降下手段１９の電圧降下値として出力されることにより外来電磁波を検知する外来電磁波検出手段と、温度検出素子１５の出力と外来電磁波検出手段の出力とを入力して温度計測を行うと共に、外来電磁波検出手段の出力により計測温度の正誤判定と補正とを行う温度計測手段１８とを備えるようにしたものである。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度に対応した電圧を出力する温度検出素子、検波手段と電圧降下手段とを含み、外部からの電磁波照射があったとき、電磁波照射により発生する誘起電流が前記検波手段により検波され、前記電圧降下手段の電圧降下値として出力されることにより電磁波照射を検知する外来電磁波検出手段、前記温度検出素子の出力と前記外来電磁波検出手段の出力とを入力し、前記外来電磁波検出手段の出力により、前記温度検出素子が計測する計測温度の正誤判定を行う温度計測手段を備えたことを特徴とする温度検出装置。
【請求項２】
前記検波手段が、ダイオードを用いた検波回路から構成されたことを特徴とする請求項１に記載の温度検出装置。
【請求項３】
前記検波手段が、外部からの電磁波照射を検知するアンテナを構成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の温度検出装置。
【請求項４】
前記外来電磁波検出手段が外部からの電磁波照射を検知したとき、前記温度計測手段が前記温度検出素子の出力を無効にすることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の温度検出装置。
【請求項５】
前記外来電磁波検出手段が外部からの電磁波照射を検知したとき、前記温度計測手段が前記外来電磁波検出手段の出力値に応じて前記温度検出素子からの入力値を補正することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の温度検出装置。
【請求項６】
第一の定電圧電源から第一の固定抵抗を介して電流供給を受けると共に、前記第一の定電圧電源と前記第一の固定抵抗とを含む第一のループ回路を形成する第一の温度検出素子、前記第一の温度検出素子とは近接して設けられ、第二の定電圧電源から第二の固定抵抗を介して電流供給を受けると共に、前記第二の定電圧電源と前記第二の固定抵抗とを含む第二のループ回路を形成する第二の温度検出素子、前記第一の温度検出素子の出力と前記第二の温度検出素子の出力とを入力して温度計測を行う温度計測手段を備え、前記第一のループ回路と前記第二のループ回路とに鎖交する外来電磁波の照射があったとき、前記第一の温度検出素子に流れる外来電磁波による誘起電流と前記第二の温度検出素子に流れる外来電磁波による誘起電流とが、それぞれ逆極性となって前記温度検出素子の出力に重畳されることを特徴とする温度検出装置。
【請求項７】
前記第一の温度検出素子と前記第二の温度検出素子とがダイオードであることを特徴とする請求項６に記載の温度検出装置。
【請求項８】
前記第一の温度検出素子と前記第二の温度検出素子とがサーミスタであることを特徴とする請求項６に記載の温度検出装置。
【請求項９】
前記温度計測手段が前記第一の温度検出素子の出力と前記第二の温度検出素子の出力とを比較し、両出力の差から外来電磁波照射の有無を判定することを特徴とする請求項６〜請求項８のいずれか一項に記載の温度検出装置。
【請求項１０】
前記温度計測手段が外来電磁波の照射を検知したとき、前記第一の温度検出素子の出力と前記第二の温度検出素子の出力との中間値を検出温度として計測することを特徴とする請求項８に記載の温度検出装置。
【請求項１１】
前記温度計測手段が外来電磁波の照射を検知したとき、前記第一の温度検出素子の出力と前記第二の温度検出素子の出力との内、変動の少ない側の出力を検出温度として計測することを特徴とする請求項７に記載の温度検出装置。
【請求項１２】
温度に対応した電圧を出力する温度検出素子、前記温度検出素子に電流供給回路を介して電流供給を行う定電圧電源、前記温度検出素子の出力電圧を入力して温度計測を行う温度計測手段を備え、前記定電圧電源から前記温度検出素子に至る前記電流供給回路と、前記温度検出素子から前記温度計測手段に至る通電経路とのそれぞれの経路が、ツイストペア状に構成されたことを特徴とする温度検出装置。
【請求項１３】
前記ツイストペア状の通電経路がプリント基板上に配線パターンの交差により形成されたものであることを特徴とする請求項１２に記載の温度検出装置。
【請求項１４】
前記温度検出素子がダイオードにより構成されたことを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の温度検出装置。
【請求項１５】
前記温度検出素子がサーミスタにより構成されたことを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の温度検出装置。
【請求項１６】
直流電力または交流電力を入力して交流電力または直流電力に変換する電力変換用半導体素子、前記半導体素子の近傍に配設された温度検出素子、検波手段と電圧降下手段とを含み、外部からの電磁波照射があったとき、電磁波照射による誘起電流が前記検波手段により検波されて前記電圧降下手段の電圧降下値として出力されることにより外来電磁波を検知する外来電磁波検出手段、前記温度検出素子の出力と前記外来電磁波検出手段の出力とを入力して前記半導体素子の温度計測を行う温度計測手段を備え、前記外来電磁波検出手段が外部からの電磁波照射を検出し、その検出値が所定値以上であったとき、前記温度計測手段の温度検出値が誤りであると判定することを特徴とする温度検出手段を備えた電力変換装置。
【請求項１７】
直流電力または交流電力を入力して交流電力または直流電力に変換する電力変換用半導体素子、前記半導体素子の近傍に配設され、第一の定電圧電源から第一の固定抵抗を介して電流供給を受けると共に、前記第一の定電圧電源と前記第一の固定抵抗とを含む第一のループ回路を形成する第一の温度検出素子、前記第一の温度検出素子と近接して設けられ、第二の定電圧電源から第二の固定抵抗を介して電流供給を受けると共に、前記第二の定電圧電源と前記第二の固定抵抗とを含む第二のループ回路を形成する第二の温度検出素子、前記第一の温度検出素子の出力と前記第二の温度検出素子の出力とを入力して温度計測を行う温度計測手段を備え、前記第一のループ回路と前記第二のループ回路とに鎖交する外来電磁波の照射があったとき、前記第一の温度検出素子に流れる外来電磁波による誘起電流と前記第二の温度検出素子に流れる外来電磁波による誘起電流とが、それぞれ逆極性となって前記温度検出素子の出力に重畳され、前記第一の温度検出素子と前記第二の温度検出素子との出力差により検出温度の正誤を判定することを特徴とする温度検出手段を備えた電力変換装置。
【請求項１８】
直流電力または交流電力を入力して交流電力または直流電力に変換する電力変換用半導体素子、前記半導体素子の近傍に配設された温度検出素子、前記温度検出素子に電流供給回路を介して電流供給を行う定電圧電源、前記温度検出素子の出力電圧を入力して温度計測を行う温度計測手段を備え、前記定電圧電源から前記温度検出素子に至る前記電流供給回路と、前記温度検出素子から前記温度計測手段に至る通電経路とのそれぞれの経路をツイストペア状に構成したことを特徴とする温度検出手段を備えた電力変換装置。
【請求項１９】
前記温度計測手段の検出値が誤りであると判定したとき、前記電力変換用半導体素子の動作を停止させるように構成したことを特徴とする請求項１６または請求項１７に記載の温度検出手段を備えた電力変換装置。
【請求項２０】
前記温度計測手段の検出値が誤りであると判定したとき、前記温度計測手段が前記外来電磁波検出手段の出力値に対応して前記温度検出素子の出力を補正することを特徴とする請求項１６に記載の温度検出手段を備えた電力変換装置。
【請求項２１】
前記第一の温度検出素子と前記第二の温度検出素子とがサーミスタにより構成され、両者の出力差が所定値以上であったとき、前記第一の温度検出素子の出力と前記第二の温度検出素子の出力との中間値を検出温度とすることを特徴とする請求項１７に記載の温度検出手段を備えた電力変換装置。
【請求項２２】
前記第一の温度検出素子と前記第二の温度検出素子とがダイオードにより構成され、両者の出力差が所定値以上であったとき、前記第一の温度検出素子の出力と前記第二の温度検出素子の出力との内、変動の少ない側の出力を検出温度として計測することを特徴とする請求項１７に記載の温度検出手段を備えた電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、外来電磁波による計測誤差の補正機能を備えた温度検出装置、並びに、この温度検出装置を用いたインバータ、あるいは、コンバータなどの電力変換装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
温度により電圧−電流特性が変化するような半導体温度検出素子を用いた温度計測回路により温度を計測するとき、温度計測回路に電磁波が照射される雰囲気においては計測温度に誤差を生ずることがある。図１１ないし図１５は、このような温度検出機構を用いた車両用電力変換装置の構成を説明するもので、図１１は、車両用電力変換装置のシステム構成図、図１２は、電力変換装置の概略構成図、図１３は、図１２を部分的に拡大した構成説明図、図１４は、温度検出手段の構成を示すブロック回路図、図１５は、半導体温度検出素子の特性図を示したものである。
【０００３】
図１１において車両用電力変換装置のシステムは、インバータおよびコンバータなど、電力変換素子群２を含む電力変換器１と、この電力変換器１に制御信号を与えるコントローラ３と、電動機または発電機として機能する三相の回転電機４と、直流電源５とから構成され、電力変換器１内にはコントローラ３からの信号や各種センサ類の信号に応じて電力変換素子群２を制御する信号処理基板６が内蔵されている。電力変換素子群２は三相ブリッジに接続されたパワートランジスタなどの電力変換素子７ａないし７ｆと、この電力変換素子７ａないし７ｆとに逆並列に接続されたダイオード８ａないし８ｆとから構成され、直流電源５の電力を三相交流に変換して回転電機４を三相交流電動機として駆動し、また、三相交流発電機として機能する回転電機４の出力を直流に変換して直流電源５を充電する。
【０００４】
また、電力変換器１は図１２のように構成される。すなわち、電力変換素子群２は樹脂成形などにより形成されたケース９に収納され、信号処理基板６はこのケース９に取り付けられるが、電力変換素子群２と信号処理基板６とは、電力変換素子群２側に設けられた接続ピン１０と信号処理基板６側に設けられたスルーホール１１とにより電気的に接続され、ケース９には電力変換素子群２を直流電源５に接続する端子１２Ｐおよび１２Ｎと電力変換素子群２を回転電機４に接続する端子１３Ｕ、１３Ｖ、１３Ｗとが設けられ、信号処理基板６にはコントローラ３と接続するためのコネクタ１４が設けられている。
【０００５】
図１３は、図１２の要所を拡大して示したものである。ケース９内の電力変換素子群２を収納する部分には半導体基板上に温度により電圧−電流特性が変化する温度検出用ダイオード１５が設けられており、接続ピン１０とスルーホール１１とを介して信号処理基板６側に接続される。信号処理基板６側には図示しない定電圧電源から電圧Ｖｃｃの供給を受ける抵抗素子１６とＡ／Ｄ変換器１７とＣＰＵ１８とが設けられており、これらは図１４に示すように接続されていて温度検出装置を形成している。
【０００６】
定電圧電源から電圧Ｖｃｃが抵抗素子１６に加えられると、温度検出用ダイオード１５には電流Ｉｆが流れ、温度検出用ダイオード１５の両端には電圧Ｖｆが発生する。温度検出用ダイオード１５は温度により図１５に示すように特性が変化し、抵抗素子１６が温度に対して安定した抵抗値を持ち、その抵抗値がＲであるとすると、温度検出用ダイオード１５の両端電圧Ｖｆは
Ｖｆ＝Ｖｃｃ−（Ｒ×Ｉｆ）
となってこの電圧ＶｆがＡ／Ｄ変換器１７に与えられ、Ａ／Ｄ変換されてＣＰＵ１８に与えられる結果、ＣＰＵ１８は電力変換素子群２の温度を検出し、この温度に応じた制御信号を出力して例えばインバータとしての電力変換素子群２をＰＷＭ制御して温度破壊などから保護する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このようにして温度に対する保護がなされるが、定電圧電源に電力を供給する電源とＧＮＤとの間にはコンデンサが設けられるのが一般的であり、比較的高周波の交流に対してはインピーダンスがゼロに近いものとなる。従って、図１４に示した温度検出用ダイオード１５と抵抗素子１６とは比較的高周波の交流に対してはループ回路を構成することになり、このループ回路は温度検出用ダイオード１５を有するために検波回路を形成することになる。そのために、このループ回路に外来電磁波が照射された場合には回路に電流が誘起され、検波されて直流分の電流となってＩｆに加算される。
【０００８】
すなわち、外来電磁波による電流は温度検出用ダイオード１５の順方向にのみ流れることになり、電流Ｉｆが増加する結果、温度検出用ダイオード１５の両端電圧Ｖｆも増加することになってＡ／Ｄ変換器１７とＣＰＵ１８とには実際の温度とは異なる電圧が与えられ、誤った制御が行われることになる。また、温度検出用ダイオード１５の逆方向には外来電磁波による電流は流れないので外来電磁波の周期に対応してＶｆが変動し、Ａ／Ｄ変換器１７の出力が変動を続け、安定しないという問題をも有するものであった。
【０００９】
この発明は、このような課題を解決するためになされたもので、外来電磁波が照射されても正確に温度計測ができ、また、外来電磁波を検出して温度検出値の正誤の判定や補正が可能な温度検出装置と、この温度検出手段を備えた電力変換装置を得ることを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わる温度検出装置は、温度に対応した電圧を出力する温度検出素子と、検波手段と電圧降下手段とを含み、外部からの電磁波照射があったとき、電磁波照射により発生する誘起電流が検波手段により検波され、電圧降下手段の電圧降下値として出力されることにより電磁波照射を検知する外来電磁波検出手段と、温度検出素子の出力と外来電磁波検出手段の出力とを入力し、外来電磁波検出手段の出力により、温度検出素子が計測する計測温度の正誤判定を行う温度計測手段とを備えたものである。
【００１１】
また、上記の検波手段が、ダイオードを用いた検波回路から構成されるようにしたものである。
さらに、検波手段が、外部からの電磁波照射を検知するアンテナを構成するようにしたものである。
【００１２】
さらにまた、外来電磁波検出手段が外部からの電磁波照射を検知したとき、温度計測手段が温度検出素子の出力を無効にするようにしたものである。
また、外来電磁波検出手段が外部からの電磁波照射を検知したとき、温度計測手段が外来電磁波検出手段の出力値に応じて温度検出素子からの入力値を補正するようにしたものである。
【００１３】
さらに、第一の定電圧電源から第一の固定抵抗を介して電流供給を受けると共に、第一の定電圧電源と第一の固定抵抗とを含む第一のループ回路を形成する第一の温度検出素子と、第一の温度検出素子とは近接して設けられ、第二の定電圧電源から第二の固定抵抗を介して電流供給を受けると共に、第二の定電圧電源と第二の固定抵抗とを含む第二のループ回路を形成する第二の温度検出素子と、第一の温度検出素子の出力と第二の温度検出素子の出力とを入力して温度計測を行う温度計測手段とを備え、第一のループ回路と第二のループ回路とに鎖交する外来電磁波の照射があったとき、第一の温度検出素子に流れる外来電磁波による誘起電流と第二の温度検出素子に流れる外来電磁波による誘起電流とが、それぞれ逆極性となって温度検出素子の出力に重畳されるようにしたものである。
【００１４】
さらにまた、上記の第一の温度検出素子と第二の温度検出素子とがダイオードから構成されるようにしたものである。
また、上記の第一の温度検出素子と第二の温度検出素子とがサーミスタから構成されるようにしたものである。
さらに、温度計測手段が第一の温度検出素子の出力と第二の温度検出素子の出力とを比較し、両出力の差から外来電磁波照射の有無を判定するようにしたものである。
【００１５】
さらにまた、温度計測手段が外来電磁波の照射を検知したとき、第一の温度検出素子の出力と第二の温度検出素子の出力との中間値を検出温度として計測するようにしたものである。
また、温度計測手段が外来電磁波の照射を検知したとき、第一の温度検出素子の出力と第二の温度検出素子の出力との内、変動の少ない側の出力を検出温度として計測するようにしたものである。
【００１６】
さらに、温度に対応した電圧を出力する温度検出素子と、温度検出素子に電流供給回路を介して電流供給を行う定電圧電源と、温度検出素子の出力電圧を入力して温度計測を行う温度計測手段とを備え、定電圧電源から温度検出素子に至る電流供給回路と、温度検出素子から温度計測手段に至る通電経路とのそれぞれの経路を、ツイストペア状に構成したものである。
【００１７】
さらにまた、上記のツイストペア状の通電経路がプリント基板上に配線パターンの交差により形成されるようにしたものである。
また、上記の温度検出素子がダイオードにより構成されるようにしたものである。
さらに、上記の温度検出素子がサーミスタにより構成されるようにしたものである。
【００１８】
さらにまた、この発明に係わる温度検出手段を備えた電力変換装置は、直流電力または交流電力を入力して交流電力または直流電力に変換する電力変換用半導体素子と、半導体素子の近傍に配設された温度検出素子と、検波手段と電圧降下手段とを含み、外部からの電磁波照射があったとき、電磁波照射による誘起電流が検波手段により検波されて電圧降下手段の電圧降下値として出力されることにより外来電磁波を検知する外来電磁波検出手段と、温度検出素子の出力と外来電磁波検出手段の出力とを入力して半導体素子の温度計測を行う温度計測手段とを備え、外来電磁波検出手段が外部からの電磁波照射を検出し、その検出値が所定値以上であったとき、温度計測手段の温度検出値が誤りであると判定するようにしたものである。
【００１９】
また、直流電力または交流電力を入力して交流電力または直流電力に変換する電力変換用半導体素子と、この半導体素子の近傍に配設され、第一の定電圧電源から第一の固定抵抗を介して電流供給を受けると共に、第一の定電圧電源と第一の固定抵抗とを含む第一のループ回路を形成する第一の温度検出素子と、第一の温度検出素子と近接して設けられ、第二の定電圧電源から第二の固定抵抗を介して電流供給を受けると共に、第二の定電圧電源と第二の固定抵抗とを含む第二のループ回路を形成する第二の温度検出素子と、第一の温度検出素子の出力と第二の温度検出素子の出力とを入力して温度計測を行う温度計測手段とを備え、第一のループ回路と第二のループ回路とに鎖交する外来電磁波の照射があったとき、第一の温度検出素子に流れる外来電磁波による誘起電流と第二の温度検出素子に流れる外来電磁波による誘起電流とが、それぞれ逆極性となって温度検出素子の出力に重畳され、第一の温度検出素子と第二の温度検出素子との出力差により検出温度の正誤を判定するようにしたものである。
【００２０】
さらに、直流電力または交流電力を入力して交流電力または直流電力に変換する電力変換用半導体素子と、半導体素子の近傍に配設された温度検出素子と、温度検出素子に電流供給回路を介して電流供給を行う定電圧電源と、温度検出素子の出力電圧を入力して温度計測を行う温度計測手段とを備え、定電圧電源から温度検出素子に至る電流供給回路と、温度検出素子から温度計測手段に至る通電経路とのそれぞれの経路をツイストペア状に構成したものである。
【００２１】
さらにまた、温度計測手段の検出値が誤りであると判定したとき、電力変換用半導体素子の動作を停止させるようにしたものである。
また、温度計測手段の検出値が誤りであると判定したとき、温度計測手段が外来電磁波検出手段の出力値に対応して温度検出素子の出力を補正するようにしたものである。
【００２２】
さらに、第一の温度検出素子と第二の温度検出素子とがサーミスタにより構成され、両者の出力差が所定値以上であったとき、第一の温度検出素子の出力と第二の温度検出素子の出力との中間値を検出温度とするようにしたものである。
さらにまた、第一の温度検出素子と第二の温度検出素子とがダイオードにより構成され、両者の出力差が所定値以上であったとき、第一の温度検出素子の出力と第二の温度検出素子の出力との内、変動の少ない側の出力を検出温度として計測するようにしたものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１および図２は、この発明の実施の形態１による温度検出装置を説明するもので、上記の従来例と同様、車両用電力変換装置に温度検出装置を用いた場合を示し、図１は、電力変換装置に内蔵する温度検出装置の概略構成図、図２は、温度検出装置の回路構成を示すブロック図である。なお、上記の従来例と同一機能部分には同一符号が付与されており、電力変換装置のシステム構成は従来例の図１１に示したものと同様である。
【００２４】
図１において、電力変換装置はインバータやコンバータなどの電力変換素子群を収納する樹脂製のケース９と、このケース９に取り付けられる信号処理基板６とから構成され、ケース９内には半導体基板上に設けられ、温度により電圧−電流特性が変化する温度検出用ダイオード１５が収納されており、温度検出用ダイオード１５は接続ピン１０とスルーホール１１とを介して信号処理基板６側に接続されるように構成されている。なお、ケース９に収納された図示しないインバータやコンバータなどの半導体素子の制御極も同様に、他の接続ピンとスルーホールとを介して信号処理基板６側に接続される。
【００２５】
信号処理基板６側には図示しない定電圧電源から電圧Ｖｃｃの供給を受ける抵抗値Ｒの抵抗素子１６と、温度検出用ダイオード１５の端子間電圧が入力されるＡ／Ｄ変換器１７と、Ａ／Ｄ変換器１７からのデジタル電圧値が入力されるＣＰＵ１８とが設けられており、また、ループ回路をなす抵抗値Ｒａの抵抗素子１９およびダイオード２０と、抵抗素子１９の両端子間に接続されたコンデンサ２１と、抵抗素子１９の両端子間電圧に対応した電圧を出力する差動増幅器２２と、この差動増幅器２２の出力をＡ／Ｄ変換してデジタル電圧値をＣＰＵ１８に与えるＡ／Ｄ変換器２３とが設けられている。そして、これらの接続を示したのが図２のブロック図である。
【００２６】
このように構成されたこの発明の実施の形態１による温度検出装置において、ループ回路をなす抵抗素子１９とダイオード２０とは外来電磁波検出手段としてループアンテナを形成している。外部から電力変換器に電磁波が照射されていない状態においてはループ回路、すなわち、抵抗素子１９には電流が流れず、従って差動増幅器２２に入力される電圧値Ｖａはゼロであり、この情報が差動増幅器２２から出力されてＡ／Ｄ変換器２３によりＡ／Ｄ変換され、温度計測手段としてのＣＰＵ１８に与えられる。
【００２７】
電力変換器に外来電磁波が照射されている状態においては、抵抗素子１９とダイオード２０とからなるループ回路に鎖交する外来電磁波によりループ回路には電流が誘起され、この誘起電流はダイオード２０の順方向にのみ流れ、逆方向の電流は阻止されるため、抵抗素子１９には外来電磁波の周期と同期した一定方向半波の脈動電圧が発生する。この電圧は抵抗素子１９に並列接続されたコンデンサ２１を充電し、抵抗素子１９とコンデンサ２１とからなる充放電回路の時定数が充分な値であり、外来電磁波の周波数と電界強度とが一定であればコンデンサ２１の端子電圧はほぼ一定値に充電されることになる。
【００２８】
この電圧は差動増幅器２２に与えられ、さらにＡ／Ｄ変換器２３によりデジタル変換されてＣＰＵ１８に与えられ、ＣＰＵ１８は入力された電圧値の有無と大きさとから外来電磁波の有無と電界強度とを検知する。一方、上記の従来例にて説明したように、温度検出素子としての温度検出用ダイオード１５と抵抗素子１６とからなるループ回路にも外来電磁波が照射され、このために検出温度に誤差を生ずるが、Ａ／Ｄ変換器２３からＣＰＵ１８に入力される電圧値によりＣＰＵ１８が検出温度に誤差があることを察知でき、Ａ／Ｄ変換器２３からの出力電圧が所定値を越えたときには温度検出値を無効にしたり、また、Ａ／Ｄ変換器２３からの出力電圧の値により検出温度の誤差を補正して正確な温度を検知したりすることができる。
【００２９】
上記したようにこの温度検出装置を車両用電力変換装置に用いた場合、この電力変換装置は電気自動車やハイブリッド車の直流電源からの電力を三相交流電力に変換して回転電機に与え、車両を駆動したり、回転電機の発電する三相交流電力を直流電力に変換して直流電源を充電したりするものであるが、電力変換装置に外来電磁波が照射される状態においても正確な温度を計測することができ、電力変換装置に用いられるスイッチング素子などの誤動作や破壊を未然に防止するよう制御することが可能になるものである。
【００３０】
実施の形態２．
図３ないし図６は、この発明の実施の形態２による温度検出装置を説明するもので、実施の形態１の場合と同様、車両用電力変換装置に温度検出装置を用いた場合を示し、図３は、電力変換装置に内蔵する温度検出装置の概略構成図、図４は、温度検出装置の回路構成を示すブロック図、図５は、外来電磁波が照射されない状態における温度検出素子の出力値を示す特性図、図６は、外来電磁波が照射された状態における温度検出素子の出力値を示す特性図である。なお、ここでも上記の従来例と同一機能部分には同一符号が付与されており、電力変換装置のシステム構成は従来例の図１１に示したものと同様である。
【００３１】
図３において、電力変換装置はインバータやコンバータなどの電力変換素子群を収納する樹脂製のケース９と、このケース９に取り付けられる信号処理基板６とから構成され、ケース９内には半導体基板上に温度検出素子としてサーミスタ２４ａと２４ｂとが近接して設けられ、サーミスタ２４ａと２４ｂとは近接して設けられた接続ピン１０ａおよび１０ｂとスルーホール１１ａおよび１１ｂとを介して信号処理基板６側に接続されるように構成されている。なお、ケース９に収納された図示しないインバータやコンバータなどの半導体素子の制御極も同様に、他の接続ピンとスルーホールとを介して信号処理基板６側に接続される。
【００３２】
信号処理基板６側には定電圧電源Ｖｃｃ１から電圧供給を受ける抵抗値Ｒの抵抗素子２５ａおよび定電圧電源Ｖｃｃ２から電圧供給を受ける抵抗値Ｒの抵抗素子２５ｂと、各サーミスタ２４ａおよび２４ｂの出力電圧が入力されるＡ／Ｄ変換器２６ａおよび２６ｂと、Ａ／Ｄ変換器２６ａおよび２６ｂからのデジタル電圧値が入力される温度計測手段としてのＣＰＵ１８とが設けられている。また、図３と図４とに示すように、サーミスタ２４ａと２４ｂとは、それぞれ一方の端子が抵抗素子２５ａまたは２５ｂとＡ／Ｄ変換器２６ａまたは２６ｂのアナログ入力端子に接続され、他方の端子は接地（ＧＮＤに接続）されている。
【００３３】
Ａ／Ｄ変換器２６ａおよび２６ｂのアナログ入力端子も近接して配設され、接続ピン１０ａと１０ｂ、スルーホール１１ａと１１ｂ、および、これらとサーミスタ２４ａ、２４ｂや、抵抗素子２５ａ、２５ｂなどを接続する配線パターンも近接して配設されるように構成されている。また、定電圧電源Ｖｃｃ１から抵抗素子２５ａとサーミスタ２４ａを経てＧＮＤに電流が流れ、サーミスタ２４ａの電圧値により温度検出を行う回路と、定電圧電源Ｖｃｃ２から抵抗素子２５ｂとサーミスタ２４ｂを経てＧＮＤに電流が流れ、サーミスタ２４ｂの電圧値により温度検出を行う回路とはそれぞれの回路自体と回路定数とは同様であるが、後述する外来電磁波による誘起電流Ｉｓは相互に逆方向になるようにループ回路が形成されている。
【００３４】
このように構成されたこの発明の実施の形態２による温度検出装置において、外部から電力変換装置に電磁波が照射されていない状態においてはサーミスタ２４ａとサーミスタ２４ｂとが近接して配設されているためほぼ同一温度になり、図５に示すようにＡ／Ｄ変換器２６ａとＡ／Ｄ変換器２６ｂとには、各サーミスタ２４ａと２４ｂの抵抗値をＲｓとすると、それぞれ、
Ｖａ＝Ｖｃｃ×Ｒｓ／（Ｒ＋Ｒｓ）
の電圧が入力され、ほぼ同一の温度データを検知することになる。
【００３５】
電力変換器に外来電磁波が照射されると、定電圧電源Ｖｃｃ１とＶｃｃ２とは対ＧＮＤ間に上記の従来例にて説明したように図示しないコンデンサが接続されているため、抵抗素子２５ａとサーミスタ２４ａ、抵抗素子２５ｂとサーミスタ２４ｂのそれぞれの回路は比較的高周波の交流に対してはループ回路を形成することになり、外来電磁波の誘導による誘起電流Ｉｓが発生する。そして各サーミスタ２４ａと２４ｂに流れる誘起電流は、各サーミスタ２４ａと２４ｂとが近接して配設されているため同一方向でほぼ同一値の電流となる。
【００３６】
すなわち、誘起電流が流れているときのある時点において、サーミスタ２４ａに定電圧電源Ｖｃｃ１から抵抗素子２５ａとサーミスタ２４ａとを介してＧＮＤの方向に誘起電流Ｉｓが流れるとすると、サーミスタ２４ｂにはＧＮＤからサーミスタ２４ｂと抵抗素子２５ａとを介して定電圧電源Ｖｃｃ２の方向に誘起電流Ｉｓが流れることになる。従って、Ａ／Ｄ変換器２６ａ側には電圧
Ｖａ１＝（Ｖｃｃ×Ｒｓ／（Ｒ＋Ｒｓ））＋（Ｒｓ×Ｉｓ）
が入力され、また、Ａ／Ｄ変換器２６ｂ側には電圧
Ｖａ２＝（Ｖｃｃ×Ｒｓ／（Ｒ＋Ｒｓ））−（Ｒｓ×Ｉｓ）
が入力されることになる。
【００３７】
この電圧Ｖａ１とＶａ２とを示したのが図６であり、各温度の検出値に対して交流の誘起電流Ｉｓによる電圧（Ｒｓ×Ｉｓ）分の位相が正反対になった電圧が重畳してＡ／Ｄ変換器２６ａとＡ／Ｄ変換器２６ｂとに入力されることになる。従って、Ａ／Ｄ変換器２６ａとＡ／Ｄ変換器２６ｂとの出力をＣＰＵ１８が入力し、両者を比較して差が所定値以下であれば外来電磁波の影響がないと判断し、所定値以上であれば外来電磁波の影響を受けていると判定することができる。
【００３８】
さらに、ＣＰＵ１８がＡ／Ｄ変換器２６ａとＡ／Ｄ変換器２６ｂとの出力を入力し、外来電磁波の影響を受けていると判定した場合にはＣＰＵ１８がＡ／Ｄ変換器２６ａの出力電圧とＡ／Ｄ変換器２６ｂの出力電圧との中間値を演算し、この演算値を温度に対応した電圧とすることにより、外来電磁波の影響を受けない温度検出が可能となり、電力変換装置に外来電磁波が照射される状態になっても正確な温度を計測することができ、電力変換装置に用いられるスイッチング素子などの誤動作や破壊を未然に防止することが可能となる。
【００３９】
実施の形態３．
図７ないし図９は、この発明の実施の形態３による温度検出装置を説明するもので、実施の形態１および２の場合と同様、車両用電力変換装置に温度検出装置を用いた場合を示し、図７は、温度検出装置の回路構成を示すブロック図、図８は、外来電磁波が照射されていない状態における温度検出素子の出力値を示す特性図、図９は、外来電磁波が照射された状態における温度検出素子の出力値を示す特性図であり、この実施の形態における温度検出装置は、実施の形態２による温度検出装置のサーミスタを温度検出用ダイオードに置き換えたものである。なお、ここでも上記の従来例と同一機能部分には同一符号が付与されており、電力変換装置のシステム構成は図１１に示したものと同様である。
【００４０】
図７において、実施の形態１にて説明した電力変換素子群を収納する樹脂製ケース９の半導体基板上には温度検出素子として温度検出用ダイオード２７ａと２７ｂとが設けられ、温度検出用ダイオード２７ａは抵抗素子２５ａを介して定電圧電源Ｖｃｃ１から電力供給を受け、温度検出用ダイオード２７ｂは抵抗素子２５ｂを介して定電圧電源Ｖｃｃ２から電力供給を受けると共に、それぞれの温度検出用ダイオード２７ａと２７ｂとのカソード側はＧＮＤに接続されている。そして、温度検出用ダイオード２７ａの電圧はＡ／Ｄ変換器２６ａを介して、温度検出用ダイオード２７ｂの電圧はＡ／Ｄ変換器２６ｂを介して温度計測手段としてのＣＰＵ１８に入力される。
【００４１】
温度検出用ダイオード２７ａと２７ｂとは実施の形態２におけるサーミスタ２５ａおよび２５ｂと同様に近接して設けられ、温度検出用ダイオード２７ａと２７ｂとからＡ／Ｄ変換器２６ａと２６ｂまでの配線も近接して設けられる。そのために、温度検出用ダイオード２７ａと２７ｂとにはほぼ同一の温度対応の電圧が発生し、温度検出用ダイオード２７ａと抵抗素子２５ａとからなるループ回路と、温度検出用ダイオード２７ｂと抵抗素子２５ｂとからなるループ回路とにはほぼ同一の外来電磁波による誘起電流が発生する。
【００４２】
このように構成されたこの発明の実施の形態３による温度検出装置において、外来電磁波のない状態においては温度検出用ダイオード２７ａと２７ｂとの電圧は図８に示すように各温度に対応したほぼ等しい値となってＡ／Ｄ変換器２６ａと２６ｂとに与えられ、ＣＰＵ１８はほぼ同一の温度データを検知する。
【００４３】
外来電磁波が印加された状態においては、誘起電流は温度検出用ダイオード２７ａまたは２７ｂの順方向にのみ流れるので、誘起電流によるリップル電圧は図９に示すように交互に発生することになり、リップル電圧の発生していない方の値が正確な温度を表示していることになる。従って、Ａ／Ｄ変換器２６ａと２６ｂとから電圧を入力するＣＰＵ１８は両者を比較し、両者の差が所定値以下であれば外来電磁波の影響がなく、所定値以上であれば外来電磁波の影響を受けていると判定して処理を行うことができ、また、リップル電圧の発生していない安定した方の値を正しい温度と判定することができる。
【００４４】
このようにして外来電磁波の有無を判定すると共に、正確な温度を検出することにより、電力変換装置に外来電磁波が照射される状態においても正確な温度を計測して、電力変換装置に用いられるスイッチング素子などの誤動作や破壊を未然に防止することが可能になるものである。
【００４５】
実施の形態４．
図１０は、この発明の実施の形態４による温度検出装置を電力変換装置に使用した状態の概略構成図である。図において、実施の形態１にて説明した電力変換素子群を収納する樹脂製ケース９の半導体基板上には実施の形態１と同様に温度検出用ダイオード１５が設けられており、温度検出用ダイオード１５は接続ピン１０とスルーホール１１とを介して信号処理基板６側に接続されるように構成され、信号処理基板６側には図示しない定電圧電源から電圧Ｖｃｃの供給を受ける抵抗値Ｒの抵抗素子１６と、温度検出用ダイオード１５の端子間電圧が入力されるＡ／Ｄ変換器１７と、Ａ／Ｄ変換器１７からのデジタル電圧値が入力される温度計測手段としてのＣＰＵ１８とが設けられている。
【００４６】
半導体基板上に形成された温度検出用ダイオード１５と接続ピン１０とは例えば半導体基板上に形成された配線パターン２８と２９とにより接続されるが、配線パターン２８と配線パターン２９とは互いに交差してツイストペア状に構成される。また、スルーホール１１とＡ／Ｄ変換器１７や抵抗素子１６および信号処理基板６上に設けられたアースパターンＧＮＤとの間も配線パターン３０と３１とにより接続されるが、配線パターン３０と配線パターン３１も同様に互いに交差してツイストペアを構成するように設けられる。
【００４７】
このように構成されたこの発明の実施の形態４による温度検出装置において、電力変換装置の図示しないスイッチング素子の近傍に設けられた温度検出用ダイオード１５は上記の実施の形態１や従来例にて述べたように電力変換素子群の温度を計測し、電力変換装置に外来電磁波が照射された場合には温度検出用ダイオード１５と抵抗素子１６とから形成されるループ回路に外来電磁波が鎖交して誘起電流が発生するが、温度検出用ダイオード１５と抵抗素子１６とからなる回路が配線パターン２８と配線パターン２９、および、配線パターン３０と配線パターン３１がツイストペアとして捩られた構成となっているため、誘起電流が相殺されてＡ／Ｄ変換器１７に与えられる誘起電流に起因する電圧は極めて小さなものになる。
【００４８】
このように、この発明の実施の形態４による温度検出装置の構成によれば外来電磁波による誘起電流が極めて小さなものになるので、正確な温度を検出することが可能になり、電力変換装置に外来電磁波が照射される状態においても正確な温度を計測して、電力変換装置に用いられるスイッチング素子などの誤動作や破壊を未然に防止することが可能になるものである。なお、この構成は温度検出素子が温度検出用ダイオードでなく、実施の形態２のようなサーミスタであっても同様の結果を得ることができるものである。
【００４９】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明による温度検出装置において、請求項１に記載の発明によれば、温度に対応した電圧を出力する温度検出素子と、検波手段と電圧降下手段とを含み、外部からの電波照射があったとき誘起電流が検波手段により検波されて電圧降下手段の両端子間に電圧降下値を発生させる外来電磁波検出手段と、温度検出素子と外来電磁波検出手段との出力を入力し、外来電磁波検出手段との出力により温度検出素子の計測する計測温度の正誤を判定する温度計測手段とを備えたので、従来の温度計測部の構成を変更することなく、外来電磁波検出手段としての検波手段と電圧降下手段とを付加するだけで外来電磁波照射の有無を検知することが可能になり、外来電磁波の照射強度を検知する機能を有した温度検出装置を得ることができるものである。
【００５０】
また、請求項２に記載の発明によれば、請求項１の発明において、検波手段が、ダイオードを用いた検波回路から構成されるようにしたので、さらに、請求項３に記載の発明によれば、請求項１と２の発明において、検波手段が、外部からの電磁波照射を検知するアンテナを構成するようにしたので、小型で安価であり、設置自由度の高い外来電磁波検出手段を得ることができるものである。
【００５１】
さらにまた、請求項４に記載の発明によれば、請求項１〜３の発明において、外来電磁波検出手段が外部からの電磁波照射を検出したとき、温度計測手段が温度検出素子の出力を無効にするようにしたので、電磁波の照射により温度検出に誤差が生じている場合、これを判定して誤認識によるトラブルを未然に防止することができるものである。
【００５２】
また、請求項５に記載の発明によれば、請求項１〜３の発明において、外来電磁波検出手段が外部からの電磁波照射を検出したとき、温度計測手段が外来電磁波検出手段の検出値に応じて温度検出素子の出力を補正するようにしたので、電磁波の照射があっても電界強度に応じた補正を行い、常に正確な温度情報を得ることができるものである。
【００５３】
さらに、請求項６に記載の発明によれば、温度検出素子が定電圧電源から固定抵抗を介して電流供給を受けると共に、この温度検出素子と定電圧電源と固定抵抗とで形成されるループ回路を近接して二組形成し、二組のそれぞれの温度検出素子の出力を入力して温度計測手段が温度計測を行うようにし、二組のループ回路に鎖交する外来電磁波の照射があったとき、第一の温度検出素子に流れる誘起電流と第二の温度検出素子に流れる誘起電流とが、それぞれ逆極性となって温度検出素子の出力に重畳されるようにしたので、二つの温度検出素子の出力差から外来電磁波照射の有無や電界強度を容易に検出することができるものである。
【００５４】
さらにまた、請求項７に記載の発明によれば、請求項６に記載の発明による二つの温度検出素子をダイオードで構成するようにしたので、また、請求項８に記載の発明によれば、請求項６に記載の発明による二つの温度検出素子をサーミスタで構成するようにしたので、小型で安価であり、設置自由度の高い外来電磁波検出手段を得ることができるものである。
【００５５】
さらに、請求項９に記載の発明によれば、請求項６〜８の発明において、温度計測手段が第一の温度検出素子の出力と第二の温度検出素子の出力とを比較して両出力の差から外来電磁波照射の有無を判定するように構成したので、二つの温度検出素子の出力差から容易に外来電磁波照射による検出温度誤差の有無が判定できるものである。
【００５６】
さらにまた、請求項１０に記載の発明によれば、請求項８の発明において、温度計測手段が外来電磁波の照射を検出したとき、第一の温度検出素子の出力と第二の温度検出素子の出力との中間値を検出温度として計測するようにしたので、外来電磁波照射による検出温度誤差を容易に補正することができ、外来電磁波の照射があっても正確な温度を計測することが可能になるものである。
【００５７】
また、請求項１１に記載の発明によれば、請求項７の発明において、温度計測手段が外来電磁波の照射を検出したとき、第一の温度検出素子の出力と第二の温度検出素子の出力との内、変動の少ない側の出力を検出温度として計測するようにしたので、外来電磁波の照射があっても正確な温度を計測することが可能になるものである。
【００５８】
さらに、請求項１２に記載の発明によれば、温度に対応した電圧を出力する温度検出素子と、温度検出素子に電流供給回路を介して電流供給を行う定電圧電源と、温度検出素子の出力電圧を入力して温度計測を行う温度計測手段とを備え、定電圧電源から温度検出素子に至る電流供給回路と、温度検出素子から温度計測手段に至る通電経路とのそれぞれの経路を、ツイストペア状に構成したので、余分な部品を追加することなく、従って、安価であり小型軽量で、外来電磁波照射に対する耐性に優れた温度検出装置を得ることができるものである。
【００５９】
さらにまた、請求項１３に記載の発明によれば、請求項１２の発明においてツイストペア状の通電経路をプリント基板上における配線パターンの交差により形成し、また、請求項１４に記載の発明によれば、請求項１２と１３の発明において温度検出素子をダイオードにより構成し、さらに、請求項１５に記載の発明によれば、請求項１２と１３の発明において温度検出素子をサーミスタにより構成するようにしたので、安価で小型軽量であり、設置自由度が高く、外来電磁波照射に対する耐性に優れた温度検出装置を得ることができるものである。
【００６０】
さらにまた、この発明による温度検出手段を備えた電力変換装置において、請求項１６に記載の発明によれば、電力変換用半導体素子と、この半導体素子の近傍に配設された温度検出素子と、検波手段と電圧降下手段とを含む外来電磁波検出手段と、温度検出素子の出力と外来電磁波検出手段の出力とを入力して半導体素子の温度計測を行う温度計測手段とを備え、外来電磁波検出手段が外部からの電波照射を検出し、その検出値が所定値以上であったとき、温度計測手段の検出値が誤りであると判定するようにしたので、外来電磁波の照射に起因した温度の誤検出による電力変換用半導体素子などの破損を未然に防止することが可能な温度検出手段を備えた電力変換装置を得ることができるものである。
【００６１】
また、請求項１７に記載の発明によれば、電力変換用半導体素子と、この半導体素子の近傍に配設され、温度検出素子と定電圧電源と固定抵抗とから構成される二組の近接配置されたループ回路と、二組のそれぞれの温度検出素子の出力を入力して温度計測を行う温度計測手段とを備え、二組のループ回路に鎖交する外来電磁波が照射されたとき、第一の温度検出素子に流れる誘起電流と第二の温度検出素子に流れる誘起電流とが、それぞれ逆極性となって温度検出素子の出力に重畳され、第一の温度検出素子と第二の温度検出素子との出力差により検出温度の正誤を判定するようにしたので、外来電磁波の照射に起因した温度の誤検出による電力変換用半導体素子などの破損を未然に防止することが可能な温度検出手段を備えた電力変換装置を得ることができるものである。
【００６２】
さらに、請求項１８に記載の発明によれば、電力変換用半導体素子と、この半導体素子の近傍に配設された温度検出素子と、温度検出素子に電流供給回路を介して電流供給を行う定電圧電源と、温度検出素子の端子間電圧を入力して温度計測を行う温度計測手段とを備え、温度検出素子に対する電流供給回路と、温度検出素子から温度計測手段への通電経路とのそれぞれがツイストペア状に構成されるようにしたので、外来電磁波が照射されても検出温度に誤差が生じ難く、従って温度の誤検出による電力変換用半導体素子などの破損を未然に防止することが可能な温度検出手段を備えた電力変換装置を得ることができるものである。
【００６３】
さらにまた、請求項１９に記載の発明によれば、請求項１６と１７の発明において、温度計測手段の検出値が誤りであると判定したとき、電力変換用半導体素子の動作を停止させるように構成したので、温度の誤検出による誤動作や素子の破壊を未然に防止することが可能な温度検出手段を備えた電力変換装置を得ることができるものである。
【００６４】
また、請求項２０に記載の発明によれば、請求項１６の発明において、温度計測手段の検出値が誤りであると判定したとき、温度計測手段が外来電磁波検出手段の出力値に対応して温度検出素子の出力を補正するようにしたので、温度の誤検出による誤動作や素子の破壊を未然に防止することが可能な温度検出手段を備えた電力変換装置を得ることができるものである。
【００６５】
さらに、請求項２１に記載の発明によれば、請求項１７の発明において、第一の温度検出素子と第二の温度検出素子とがサーミスタにより構成され、両者の出力差が所定値以上であったとき、第一の温度検出素子の出力と第二の温度検出素子の出力との中間値を検出温度とするようにしたので、外来電磁波照射による検出温度誤差を容易に補正することができ、外来電磁波の照射があっても正確な温度を計測して電力変換用半導体素子を保護し、正常な動作を維持することが可能な温度検出手段を備えた電力変換装置を得ることができるものである。
【００６６】
さらにまた、請求項２２に記載の発明によれば、請求項１７の発明において、第一の温度検出素子と第二の温度検出素子とがダイオードにより構成され、両者の出力差が所定値以上であったとき、第一の温度検出素子の出力と第二の温度検出素子の出力との内、変動の少ない側の出力を検出温度として計測するようにしたので、外来電磁波の照射があっても正確な温度を計測して電力変換用半導体素子を保護し、正常な動作を維持することが可能な温度検出手段を備えた電力変換装置を得ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による温度検出装置および温度検出手段を備えた電力変換装置の概略構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による温度検出装置および温度検出手段を備えた電力変換装置の温度検出装置の回路図である。
【図３】この発明の実施の形態２による温度検出装置および温度検出手段を備えた電力変換装置の概略構成図である。
【図４】この発明の実施の形態２による温度検出装置および温度検出手段を備えた電力変換装置の温度検出装置の回路図である。
【図５】この発明の実施の形態２による温度検出装置および温度検出手段を備えた電力変換装置の温度検出素子の出力特性図である。
【図６】この発明の実施の形態２による温度検出装置および温度検出手段を備えた電力変換装置の温度検出素子の出力特性図である。
【図７】この発明の実施の形態３による温度検出装置および温度検出手段を備えた電力変換装置の温度検出装置の回路図である。
【図８】この発明の実施の形態３による温度検出装置および温度検出手段を備えた電力変換装置の温度検出素子の出力特性図である。
【図９】この発明の実施の形態３による温度検出装置および温度検出手段を備えた電力変換装置の温度検出素子の出力特性図である。
【図１０】この発明の実施の形態４による温度検出装置および温度検出手段を備えた電力変換装置の概略構成図である。
【図１１】車両用電力変換装置のシステム構成図である。
【図１２】従来の電力変換装置の概略構成図である。
【図１３】従来の電力変換装置の概略構成の拡大図である。
【図１４】従来の温度検出手段の構成を示すブロック回路図である。
【図１５】従来の半導体温度検出素子の出力特性図である。
【符号の説明】
６　信号処置基板、９　ケース、１０、１０ａ、１０ｂ　接続ピン、
１１、１１ａ、１１ｂ　スルーホール、
１５、２７ａ、２７ｂ　温度検出用ダイオード（温度検出素子）、
１６、２５ａ、２５ｂ　抵抗素子、
１７、２３、２６ａ、２６ｂ　Ａ／Ｄ変換器、
１８　ＣＰＵ（温度計測手段）、１９、抵抗素子（電圧降下手段）、
２０　ダイオード（検波手段）、２１　コンデンサ、
２２　差動増幅器、２４ａ、２４ｂ　サーミスタ（温度検出素子）、
２８、２９、３０、３１　配線パターン。
【図１】
2004108825.tif 000003
【図２】
2004108825.tif 000004
【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】
2004108825.tif 000012
【図１１】
2004108825.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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