(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁された送信装置（Ｄ，Ｄｐ１〜Ｄｐ３，Ｄｎ１〜Ｄｎ３）と受信装置（４０）との間で、絶縁素子（Ｍ，Ｍｐ１〜Ｍｐ３，Ｍｎ１〜Ｍｎ３）を介して、所定の情報を表す信号を伝達する信号伝達回路において、
前記送信装置は、所定の周期で連続して出力され、その周期に対するデューティ比が１００％未満の第１波形を有するパルスの個数により第１情報を表す第１信号を送信する第１送信部（２１）と、前記第１波形よりも長い波長のパルスにより第２情報を表す第２信号を送信する第２送信部（２２）と、を備え、
共通の前記絶縁素子を介して、前記第１送信部は前記受信装置に対して前記第１信号を送信し、前記第２送信部は前記受信装置に対して前記第２信号を送信し、
前記第２送信部は、前記第１波形を有するパルスと同期して前記第２信号を送信するとともに、前記第１波形よりも長い波長のパルスであって、かつ、前記第１波形を有するパルスが連続して出力される周期より短い波長のパルスにより前記第２情報を表す前記第２信号を送信する信号伝達回路。
【請求項２】
前記信号伝達回路は、電力変換装置（ＩＮＶ）に用いられるものであり、
前記第１送信部は、前記第１情報として、前記電力変換装置を構成する半導体スイッチング素子（ＳＷ，ＳＷｐ１〜ＳＷｐ３，ＳＷｎ１〜ＳＷｎ３）の温度を表す温度情報を送信し、
前記第２送信部は、前記第２情報として、前記半導体スイッチング素子に異常が生じたことを表す異常情報を送信する請求項１に記載の信号伝達回路。
【請求項３】
前記送信装置は、前記半導体スイッチング素子の駆動回路であって、前記受信装置は、前記電力変換装置の制御装置である請求項２に記載の信号伝達回路。
【請求項４】
前記送信装置は、負論理で信号を出力するものであって、
前記第１送信部から出力される前記第１信号と、前記第２送信部から出力される前記第２信号とは、前記絶縁素子よりも前記送信装置側で論理和がとられ前記絶縁素子に入力される請求項１乃至３のいずれか１項に記載の信号伝達回路。
【請求項５】
前記送信装置は、正論理で信号を出力するものであって、
前記第１送信部から出力される前記第１信号と、前記第２送信部から出力される前記第２信号とは、前記絶縁素子よりも前記送信装置側で論理和がとられ前記絶縁素子に入力される請求項１乃至３のいずれか１項に記載の信号伝達回路。
【請求項６】
前記第２情報は、２種類の状態のいずれかであるかを示す情報であって、前記受信装置と、前記絶縁素子との間には、所定の時定数を有するローパスフィルタ（４４）が設けられており、
前記受信装置は、前記第１送信部から出力される前記第１信号と前記第２送信部から出力される前記第２信号との論理和がとられた信号が、前記絶縁素子及び前記ローパスフィルタを介して入力されるとともに、前記ローパスフィルタから入力される信号の電圧値が所定の閾値電圧に達しているか否かに基づいて、前記第２情報が示す状態が切り替わったか否かを判定する請求項４又は５に記載の信号伝達回路。
【請求項７】
前記送信装置として、前記第１送信部及び前記第２送信部をともに備えている第１送信装置と、前記第２送信部を備えている第２送信装置とを有し、
前記第１送信装置と、前記第２送信装置と、は互いに絶縁されており、
前記第１送信装置と、前記受信装置との間には、前記絶縁素子としての第１絶縁素子が設けられるとともに、前記第２送信装置と、前記受信装置との間には、前記絶縁素子としての第２絶縁素子が設けられ、
前記第１絶縁素子及び前記第２絶縁素子よりも前記受信装置側において、前記第１送信装置から出力される信号と、前記第２送信装置から出力される信号とは、論理和がとられ、前記受信装置に出力される請求項４乃至６のいずれか１項に記載の信号伝達回路。
【請求項８】
前記絶縁素子として、磁気カプラを用いる請求項１乃至７のいずれか１項に記載の信号伝達回路。
【請求項９】
前記受信装置は、前記第１送信部から前記第１信号を受信する第１受信部と、前記第２送信部から前記第２信号を受信する第２受信部と、を備える請求項１乃至８のいずれか1項に記載の信号伝達回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
絶縁された送信装置と受信装置との間で、絶縁素子を介して、所定の情報を表す信号を伝達する信号伝達回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
車載電動機を駆動するインバータ装置は高圧システムを構成し、インバータ装置を制御する制御装置は、高圧システムと絶縁された低圧システムを構成する。インバータ装置を構成するスイッチング素子の温度情報やスイッチング素子の異常を通知する異常情報を表す信号を、インバータ装置から制御装置に伝達する場合、高圧システムから低圧システムに信号を伝達することになる。高圧システムと低圧システムとは絶縁されているため、インバータ装置から制御装置への信号伝達は、絶縁素子を介して行うことになる。
【０００３】
特許文献１には、用いる絶縁素子の数の低減を目的として、共通の絶縁素子を介して、温度情報を表す信号、及び、異常情報を表す信号を伝達する構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１３６１１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の構成は、緊急度の高い異常情報を示す信号の時比率（デューティ比）が、温度情報を示す信号の時比率よりも小さい。このため、ノイズが重畳された際に、制御装置（マイコン）が正しく異常情報を検出できないおそれがある。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、共通の絶縁素子を介して、送信装置から受信装置に対し、第１情報を表す第１信号と、第１情報より緊急度の高い第２情報を表す第２信号とを伝達する信号伝達回路において、ノイズの影響を抑制する信号伝達回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本構成は、絶縁された送信装置（Ｄ，Ｄｐ１〜Ｄｐ３，Ｄｎ１〜Ｄｎ３）と受信装置（４０）との間で、絶縁素子（Ｍ，Ｍｐ１〜Ｍｐ３，Ｍｎ１〜Ｍｎ３）を介して、所定の情報を表す信号を伝達する信号伝達回路において、前記送信装置は、所定の周期で連続して出力され、その周期に対するデューティ比が１００％未満の第１波形を有するパルスの個数により第１情報を表す第１信号を送信する第１送信部（２１）と、前記第１波形よりも長い波長のパルスにより第２情報を表す第２信号を送信する第２送信部（２２）と、を備え、共通の前記絶縁素子を介して、前記第１送信部は前記受信装置に対して前記第１信号を送信し、前記第２送信部は前記受信装置に対して前記第２信号を送信する。
【０００８】
上記構成では、第１情報をデューティ比が１００％未満の第１波形を有するパルスの個数によって表すことができる。当該構成により、受信装置は、パルスの波長を検出する構成を有しない簡易な構成であっても第１情報を表す第１信号を受信することができる。さらに、第２情報を表す第２信号に含まれるパルスは、第１情報を表す第１信号に含まれるパルスよりも波長が長い。このため、信号に対してノイズが重畳した場合であっても、第２信号に含まれるパルスの波長をノイズよりも長くすることができる。このため、第２信号に対してノイズが重畳した場合であっても、受信装置は第２信号が表す第２情報を正確に取得することができる。つまり、信号伝達回路においてノイズの影響を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】インバータ装置の電気的構成を表す図。
【図２】インバータ装置が実装される回路基板を表す概略図。
【図３】パワーカード（半導体スイッチング素子）の構成を表す概略図。
【図４】第１実施形態の温度情報信号を表すタイミングチャート。
【図５】第１実施形態の駆動回路と制御装置との接続を表す電気的構成図。
【図６】正常時におけるローパスフィルタの出力信号を表すタイミングチャート。
【図７】異常時におけるローパスフィルタの出力信号を表すタイミングチャート。
【図８】複数の電力変換装置からそれぞれ出力される異常情報を表す信号を論理回路によって集約する構成を表す図。
【図９】複数の電力変換装置からそれぞれ出力される異常情報を表す信号を論理回路によって集約する構成を表す図。
【図１０】第２実施形態の駆動回路と制御装置との接続を表す電気的構成図。
【図１１】変形例において、スイッチング素子に異常が生じた場合のローパスフィルタの出力信号を表すタイミングチャート。
【図１２】変形例の駆動回路と制御装置との接続を表す電気的構成図。
【図１３】変形例におけるローパスフィルタの出力信号を表すタイミングチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第１実施形態）
以下、信号伝達回路をハイブリッド車の電力変換装置に適用した実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１１】
図１に、本実施形態にかかる電力変換装置の電気的構成を示す。モータジェネレータ１０は、駆動輪や内燃機関に機械的に連結されている。モータジェネレータ１０は、インバータ装置ＩＮＶに接続されている。インバータ装置ＩＮＶ（電力変換回路）は、直流電源１２の出力電圧を入力電圧とし、直流電力を交流電力に変換するものである。ここで、直流電源１２は、端子電圧がたとえば１００Ｖ以上の高電圧となる高電圧バッテリである。なお、直流電源は、昇降圧コンバータなどであってもよい。
【００１２】
インバータ装置ＩＮＶは、高電圧側のスイッチング素子ＳＷｐ１〜ＳＷｐ３（上アームスイッチ）及び低電圧側のスイッチング素子ＳＷｎ１〜ＳＷｎ３（下アームスイッチ）の直列接続体が３つ並列接続されて構成されている。そして、これら各スイッチング素子ＳＷｐ１〜ＳＷｐ３、及び、スイッチング素子ＳＷｎ１〜ＳＷｎ３の接続点が、モータジェネレータ１０の各相にそれぞれ接続されている。
【００１３】
また、上記高電圧側のスイッチング素子ＳＷｐ１〜ＳＷｐ３及び低電圧側のスイッチング素子ＳＷｎ１〜ＳＷｎ３のそれぞれの入出力端子間（コレクタ及びエミッタ間）には、高電圧側のフリーホイールダイオードＦＤｐ１〜ＦＤｐ３及び低電圧側のフリーホイールダイオードＦＤｎ１〜ＦＤｎ３のカソード及びアノードが接続されている。
【００１４】
コンデンサＣＡは、上アームスイッチＳＷｐ１〜ＳＷｐ３のコレクタ（高電圧側端子）と、下アームスイッチＳＷｎ１〜ＳＷｎ３のエミッタ（低電圧側端子）とに接続され、その両端子間の電圧を平滑化する平滑コンデンサである。
【００１５】
なお、上記インバータ装置ＩＮＶを構成する半導体スイッチング素子ＳＷ（ＳＷｐ１〜ＳＷｐ３，ＳＷｎ１〜ＳＷｎ３）は、いずれもパワー半導体であり、より具体的には、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）である。
【００１６】
制御装置４０は、マイクロコンピュータであって、インバータ装置ＩＮＶを操作することで、モータジェネレータ１０の制御量を制御するためのデジタル処理手段である。詳しくは、制御装置４０は、後述する絶縁素子としての磁気カプラＭｐ１〜Ｍｐ３，Ｍｎ１〜Ｍｎ３を備えるインターフェース４２を介して、インバータ装置ＩＮＶの各スイッチング素子ＳＷに操作信号を出力することで、インバータ装置ＩＮＶを操作する。
【００１７】
より具体的には、制御装置４０はインターフェース４２を介して各スイッチング素子ＳＷの制御端子（ゲート）に対して駆動信号を入力する駆動回路Ｄｐ１〜Ｄｐ３，Ｄｎ１〜Ｄｎ３に操作信号を出力する。ここで、インターフェース４２に絶縁手段を備えるのは、インバータ装置ＩＮＶや直流電源１２を備える高電圧システムと、制御装置４０を備える低電圧システムとを絶縁するためである。
【００１８】
スイッチＳＷｐ１〜ＳＷｐ３，ＳＷｎ１〜ＳＷｎ３のエミッタはそれぞれ絶縁されており、それぞれ異なる基準電位に接続されている。また、駆動回路Ｄｐ１〜Ｄｐ３，Ｄｎ１〜Ｄｎ３は、駆動対象のスイッチＳＷｐ１〜ＳＷｐ３，ＳＷｎ１〜ＳＷｎ３のエミッタに接続されている。駆動回路Ｄｐ１〜Ｄｐ３，Ｄｎ１〜Ｄｎ３は、駆動対象のスイッチＳＷｐ１〜ＳＷｐ３，ＳＷｎ１〜ＳＷｎ３のエミッタの電位を基準電位として、駆動対象のスイッチＳＷｐ１〜ＳＷｐ３，ＳＷｎ１〜ＳＷｎ３のゲートに電圧を印加する。
【００１９】
図２に、本実施形態にかかるインバータ装置ＩＮＶが実装される回路基板５０を示す。図示される回路基板５０は、インバータ装置ＩＮＶに接続される高電圧回路領域ＨＶと、低電圧回路領域ＬＶとの双方を有する。ここで、基本的には、図中、右側（上アームスイッチＳＷｐ３に対し、上アームスイッチＳＷｐ２が設けられている方向と逆の方向）の領域が低電圧回路領域ＬＶであり、中央及び左側（上アームスイッチＳＷｐ３に対し、上アームスイッチＳＷｐ２が設けられている方向）の領域が高電圧回路領域ＨＶである。ただし、高電圧回路領域ＨＶ内には、磁気カプラＭｐ１〜Ｍｐ３，Ｍｎ１〜Ｍｎ３のように、低電圧システムと高電圧システムとの双方を構成する部品も混在している。
【００２０】
また、インバータ装置ＩＮＶを構成する各スイッチング素子ＳＷの駆動回路Ｄｐ１〜Ｄｐ３，Ｄｎ１〜Ｄｎ３の電源回路を構成するフライバックコンバータ用の電解コンデンサ（図示略）は、低電圧システムを構成するものとして、図中右側の低電圧回路領域ＬＶに配置されている。また、駆動回路Ｄｐ１〜Ｄｐ３，Ｄｎ１〜Ｄｎ３の電源回路を構成するフライバックコンバータ用のトランス（図示略）の１次巻線側は低電圧システムを構成するものとして低電圧回路領域ＬＶに配置され、２次巻線側は高電圧システムを構成するものとして高電圧回路領域ＨＶに配置されている。
【００２１】
図３に示すように、上記インバータ装置ＩＮＶを構成する各スイッチング素子ＳＷは、回路基板５０の裏面（図２に示された面の裏面）側から回路基板５０に差し込まれて接続されている。ここで、各スイッチング素子ＳＷは、他の素子とともに絶縁材料で被覆されてパワーカードＰＷＣ（モジュール）を構成している。パワーカードＰＷＣには、フリーホイールダイオードＦＤや感温ダイオードＳＤも収納されているが、図３では、フリーホイールダイオードＦＤの記載を省略している。
【００２２】
パワーカードＰＷＣは、高電圧側のスイッチング素子ＳＷｐが収納されたものと、低電圧側のスイッチング素子ＳＷｎが収納されたものとで互いに同一構造である。パワーカードＰＷＣは、絶縁材料から外部へ露出した複数の信号端子を有する。具体的には、スイッチング素子ＳＷのゲート端子Ｇ、エミッタ検出端子ＫＥ、センス端子ＳＥ、感温ダイオードＳＤのアノードＡおよびカソードＫの各端子が、回路基板５０に挿入され接続されている。ここで、エミッタ検出端子ＫＥは、スイッチング素子ＳＷのエミッタＥに接続され、エミッタＥと同電圧の電極である。コレクタ検出端子ＫＣは、スイッチング素子ＳＷのコレクタに接続され、コレクタと同電圧の電極である。センス端子ＳＥは、スイッチング素子ＳＷを流れる電流と相関を有する微小電流を出力するための端子である。
【００２３】
図２に示すように、スイッチング素子ＳＷは、高電圧システムを構成するものであるため、これら各スイッチング素子ＳＷを他の回路と絶縁すべく、回路基板５０には、絶縁領域ＩＡが設けられている。絶縁領域ＩＡは、回路（素子や配線や電源パターン）が配置されない領域である。
【００２４】
図中上の列には、上アームスイッチＳＷｐ１〜ＳＷｐ３を備えるパワーカードＰＷＣの端子が示されており、これらは互いに絶縁領域ＩＡによって隔離されている。そして、絶縁領域ＩＡによって囲まれた領域に上アームスイッチＳＷｐ１〜ＳＷｐ３を駆動する駆動回路Ｄｐ１〜Ｄｐ３が実装されている。これは、各上アームスイッチＳＷｐ１〜ＳＷｐ３同士のエミッタ検出端子ＫＥの電圧が、対応する下アームスイッチＳＷｎ１〜ＳＷｎ３がオン状態であるかオフ状態であるかに応じて、大きく変動するからである。このため、これらの駆動回路Ｄｐ１〜Ｄｐ３の動作電圧自体は小さいとはいえ、駆動回路Ｄｐ１〜Ｄｐ３同士を絶縁する必要が生じる。上記絶縁領域ＩＡの幅は、法規による要請や、絶縁破壊等を回避する観点から定められる。
【００２５】
また、図中下の列には、下アームスイッチＳＷｎ１〜ＳＷｎ３を備えるパワーカードＰＷＣの端子が示されている。これら下アームスイッチＳＷｎ１〜ＳＷｎ３に対応するエミッタ検出端子ＫＥの電圧が近いため、これらの間に絶縁領域ＩＡが設けられていない。駆動回路Ｄｎ１〜Ｄｎ３の構成部品の動作電圧自体は、必ずしも低電圧回路領域ＬＶ内の部品と比較して大きいわけではない。このため、これら下アームスイッチＳＷｎ１〜ＳＷｎ３の駆動回路Ｄｎ１〜Ｄｎ３同士は、回路基板５０上において必ずしも絶縁領域ＩＡを設ける必要がない。
【００２６】
しかしながら、駆動回路Ｄｎ１〜Ｄｎ３の基準電位（対応するスイッチＳＷｎ１〜ＳＷｎ３のエミッタの電位）は、インバータ装置ＩＮＶの動作中において、スイッチＳＷｎ１〜ＳＷｎ３のエミッタ間の抵抗成分及び誘導成分により互いに異なるものである。このため、駆動回路Ｄｎ１〜Ｄｎ３の間において、絶縁領域ＩＡは設けられていないものの、駆動回路Ｄｎ１〜Ｄｎ３同士は絶縁されている。
【００２７】
駆動回路Ｄｐ１〜Ｄｐ３，Ｄｎ１〜Ｄｎ３（以下、駆動回路Ｄとも記載する）は、対応するスイッチング素子ＳＷのゲート端子Ｇ、エミッタ検出端子ＫＥに接続されて、スイッチング素子ＳＷのゲート端子Ｇに電圧を印加することで、スイッチング素子ＳＷを駆動する。
【００２８】
さらに、本実施形態の駆動回路Ｄは、対応するスイッチング素子ＳＷのセンス端子ＳＥ、並びに、感温ダイオードＳＤのアノードＡ及びカソードＫに接続される。そして、駆動回路Ｄは、センス端子ＳＥの電圧値に基づいて、スイッチング素子ＳＷに流れる電流を検出する。また、駆動回路Ｄは、感温ダイオードＳＤのアノードＡとカソードＫとの間の電圧に基づいて、スイッチング素子ＳＷの温度を検出する。また、駆動回路Ｄは、スイッチング素子ＳＷに流れる電流の検出値、及び、スイッチング素子ＳＷの温度の検出値に基づいて、スイッチング素子ＳＷの異常を判定する。そして、駆動回路Ｄは、第１情報及び第２情報を制御装置４０に送信する。第１情報は、数値を示す信号であり、具体的には、駆動回路Ｄに対応するスイッチング素子ＳＷの温度を数値で示す温度情報である。なお、第１情報は、スイッチング素子ＳＷの入出力端子間の電圧の高さを示す情報や入出力端子間に流れる電流の大きさを示す情報であってもよい。第２情報は、２種類の状態のいずれかであるかを示す情報であり、具体的には、駆動回路Ｄに対応するスイッチング素子ＳＷが正常あるか異常であるかを示す異常情報である。
【００２９】
ここで、上述したように、駆動回路Ｄと制御装置４０とはインターフェース４２を介して接続されている。より具体的には、インターフェース４２を構成する磁気カプラＭｐ１〜Ｍｐ３，Ｍｎ１〜Ｍｎ３（以下、磁気カプラＭとも記載する）を介して接続されている。本実施形態では、駆動回路Ｄと制御装置４０とを有する信号伝達回路に用いる磁気カプラＭの数を低減するために、温度情報を表す信号、及び、異常情報を表す信号を同一の磁気カプラＭを介して、駆動回路Ｄから制御装置４０に送信する構成とする。
【００３０】
ここで、磁気カプラＭは、絶縁素子の一種である。絶縁素子とは、絶縁素子の受信側と送信側とを絶縁した上で、受信側の素子から受信した信号を送信側の素子に対して送信する素子である。磁気カプラは、受信側と送信側とを磁気結合させることで、絶縁素子の受信側と送信側とを絶縁した上で、受信側の素子から受信した信号を送信側の素子に対して送信する。例えば、磁気カプラは、受信側と送信側とを磁気結合させる素子として、受信側に設けられた受信コイルと送信側に設けられた送信コイルとを有する。磁気カプラは、受信コイルに電流（信号）を流すことで磁界を変化させ、送信コイルに流れる電流又は電圧を変化させる。これにより、受信側の素子から受信した信号を送信側の素子に対して送信する。また、例えば、磁気カプラは、受信側と送信側とを磁気結合させる素子として、受信側に設けられた受信コイルと送信側に設けられた磁気抵抗効果素子とを有する。磁気カプラは、受信コイルに電流（信号）を流すことで磁界を変化させ、磁気抵抗効果素子の抵抗を変化させて送信側の電流又は電圧を変化させる。これにより、受信側の素子から受信した信号を送信側の素子に対して送信する。
【００３１】
図４に、「送信装置」としての駆動回路Ｄが、「受信装置」としての制御装置４０に送信する温度情報を表す信号（第１信号）を示す。本実施形態において、駆動回路Ｄは、温度情報を表す信号の開始を表すヘッダパルスを送信する。その後、所定の周期で連続して出力され、デューティ比が１００％未満の第１波形を有するパルスの個数（図４では、ｎ個）で温度情報を送信する。以下、温度情報を個数で表す各パルスのことを、計数パルスと呼ぶ。その後、温度情報を表す信号の終了を表すフッタパルスを送信する。例えば、駆動回路Ｄは、スイッチング素子ＳＷの温度が３０．０度の場合、ヘッダパルスとフッタパルスとの間に計数パルスを３００個出力し、スイッチング素子ＳＷの温度が６０．５度の場合、ヘッダパルスとフッタパルスとの間に計数パルスを６０５個出力する。制御装置４０は、ヘッダパルスとフッタパルスとに挟まれた期間における計数パルスの個数を計数することで、温度情報を取得する。なお、制御装置４０は、入力される信号の電圧値を所定の周期で周期的に取得する（図４の矢印）。
【００３２】
計数パルスと、ヘッダパルス及びフッタパルスとは、波長が異なる。具体的には、計数パルスの波長に対して、ヘッダパルス及びフッタパルスの波長は短く設定されている。また、図４に示す例では、計数パルス、ヘッダパルス及びフッタパルスとして、それぞれ矩形波を用いているが、三角波やノコギリ波や正弦波であってもよい。
【００３３】
駆動回路Ｄは、計数パルスの波形を変形することで、異常情報を表す信号を送信する。本実施形態の駆動回路Ｄは、計数パルスよりも波長の長いパルスにより異常情報を表す信号（第２信号）を送信する。詳しくは、駆動回路Ｄは、計数パルスよりも波長の長いパルスを送信することで、スイッチング素子ＳＷに異常が生じたことを制御装置４０に対して送信する。図５に本実施形態の駆動回路Ｄと制御装置４０との接続を表す概略図を示す。
【００３４】
駆動回路Ｄの温度情報送信部２１（第１送信部）は、磁気カプラＭを介して、温度情報を表す信号を制御装置４０に対して送信する。駆動回路Ｄの異常情報送信部２２（第２送信部）は、磁気カプラＭを介して、異常情報を表す信号を制御装置４０に送信する。ここで、異常情報送信部２２は、温度情報送信部２１が送信する計数パルスの波長よりも長い波長のパルスを出力信号として送信するとともに、温度情報送信部２１の出力信号との論理和がとられることで、温度情報を表すパルスの波形を変形させる。
【００３５】
温度情報送信部２１、及び、異常情報送信部２２は、ともに負論理（アクティブロー）で信号を出力する。また、温度情報送信部２１、及び、異常情報送信部２２は、ともにオープンドレイン出力（又は、オープンコレクタ出力）である。このため、磁気カプラＭよりも駆動回路Ｄ側において、温度情報送信部２１の出力（端子Ｐ１）と、異常情報送信部２２の出力（端子Ｐ２）とを結線（接続点Ｐ３）することで、ワイヤードオアをとる構成としている。なお、温度情報送信部２１の出力、及び、異常情報送信部２２の出力は、結線されるとともに、プルアップ抵抗Ｒ１に接続された上で、磁気カプラＭに入力されている。
【００３６】
温度情報送信部２１の出力信号と、異常情報送信部２２の出力信号との論理和がとられた信号は、磁気カプラＭを介してバッファ４３及びローパスフィルタ４４に入力される。バッファ４３の入力、及び、ローパスフィルタ４４の出力は、それぞれプルアップ抵抗Ｒ２，Ｒ３に接続されている。「第１受信部」としての制御装置４０は、バッファ４３を介して温度情報を取得するとともに、「第２受信部」としての制御装置４０は、ローパスフィルタ４４を介して異常情報を取得する。
【００３７】
図６及び図７を用いて制御装置４０による異常情報の取得を説明する。
【００３８】
スイッチング素子ＳＷが正常の場合、所定の波長を有する計数パルスが連続的にローパスフィルタ４４に入力される。図６に示すように、計数パルスの入力に伴い、ローパスフィルタ４４に入力される信号がハイ状態とされ、ローパスフィルタ４４の出力電圧が上昇し始める。その後、計数パルスの波長に相当する時間が経過すると、ローパスフィルタ４４に入力される信号がロー状態とされ、ローパスフィルタ４４の出力電圧が低下する。
【００３９】
ここで、ローパスフィルタ４４の時定数は、温度情報を表す所定の波長の計数パルスが入力されている場合に、ローパスフィルタ４４の出力電圧が所定の閾値電圧Ｖｔｈを超えないように設定されている。なお、プルアップ抵抗Ｒ３の抵抗値を、ローパスフィルタ４４を構成する抵抗の抵抗値よりも小さく設定することで、ローパスフィルタ４４の出力信号の立ち下がりを、ローパスフィルタ４４の出力信号の立ち上がりに比べて急峻にすることができる。
【００４０】
スイッチング素子ＳＷに異常が生じている場合、計数パルスより波長の長いパルスがローパスフィルタ４４に入力される。図７に示すように、異常情報を表すパルスの入力に伴い、ローパスフィルタ４４に入力される信号がハイ状態とされ、ローパスフィルタ４４の出力電圧が上昇し始める。その後、ローパスフィルタ４４の出力電圧が所定の閾値電圧Ｖｔｈを超える。制御装置４０は、ローパスフィルタ４４から入力される信号の電圧値が閾値電圧Ｖｔｈに達しているか否かに基づいて、異常情報（第２情報）が示す状態が切り替わったか否かを判定する。即ち、制御装置４０はローパスフィルタ４４の出力電圧が所定の閾値電圧Ｖｔｈを超えたことに基づいて、スイッチング素子ＳＷに異常が生じたことを判定できる。なお、本実施形態において、異常情報送信部２２から出力される異常情報を表すパルスの波長は、計数パルスの出力周期よりも長く設定されている。
【００４１】
以下、本実施形態の効果を述べる。
【００４２】
特許文献１の構成では、パルス信号の時比率によって、第１情報（温度情報）を表す。また、第１情報を表す信号より短いパルス信号によって、第１情報より緊急度の高い第２情報（異常情報）を表す。そして、第１情報を表す信号と第２情報を表す信号とを重畳し、その重畳信号にローパスフィルタを適用した信号と、重畳信号にディレイ回路を適用した信号とを比較することで、第２情報を表す信号を復元している。
【００４３】
ここで、ローパスフィルタの時定数を小さくすると、信号の伝達経路に発生するノイズによる第２情報の制御装置での誤検出が多くなる。その一方で、ローパスフィルタの時定数を大きくすると、第２情報の伝達が遅れるとともに、第１情報と第２情報との干渉が問題となる。
【００４４】
本実施形態の構成では、異常情報（第２情報）は、計数パルスの一周期に相当する速度で駆動回路Ｄから制御装置４０に伝達可能であるため、計数パルスの周期を予め短く設定しておくことで、異常情報の伝達速度を速くすることができる。また、温度情報（第１情報）を表す信号と異常情報を表す信号との干渉も生じない。よって、異常情報を温度情報より速く、かつ、誤りなく伝達することが可能となる。
【００４５】
一般に、スイッチング素子ＳＷの温度変化は、駆動回路Ｄと制御装置４０との間の信号伝達速度に比べて遅い。また、スイッチング素子ＳＷの異常情報は、可能な限り速く送受信することが望ましい。そこで、第１情報として、温度情報を、第２情報として、異常情報を送信する構成とした。
【００４６】
本実施形態では、具体的には、計数パルスの波長を変化させることで、第２情報としての異常情報を送信する構成とした。これにより、デジタル信号を伝達する磁気カプラＭを絶縁素子として用いる構成において、駆動回路Ｄ側から制御装置４０側に信号を伝達することが可能になる。
【００４７】
本実施形態の制御装置４０の受信部は、温度情報を表す信号を受信する系統（第１受信部）と、異常情報を表す信号を受信する系統（第２受信部）とで２系統に分離されている。温度情報を表す信号を受信する系統から異常情報を表す信号を受信する系統を分離することで、複数のスイッチング素子の異常情報を表す信号や、複数の電力変換装置の異常情報を表す信号をＯＲ回路やＡＮＤ回路などの論理回路によって集約可能になる。さらに、電力変換装置を含む電源システムの構成に応じて、異常情報を表す信号が入力される論理回路の構成を変更することで、異常が生じた場合における電源システムの動作を変更することができる。
【００４８】
例えば、複数の回転電機にそれぞれ電力を供給するインバータ回路、及び、バッテリから供給される電力を昇圧して当該複数のインバータ回路に対して出力するコンバータ回路を備える電源システムにおいて、その複数のインバータ回路及びコンバータ回路からそれぞれ出力される異常情報を表す信号を論理回路によって集約することができる。複数の電力変換装置からそれぞれ出力される異常情報を表す信号を論理回路によって集約する構成を図８，９に示す。図８，９では、図５と同一の構成については同一の符号を付し、当該構成について適宜説明を省略する。
【００４９】
例えば、図８に示す構成では、第１インバータ回路（図示略）が有するスイッチング素子を駆動する駆動回路Ｄ１は、第１インバータ回路の制御を実施する制御装置４０Ａに対して温度情報を表す信号と異常情報を表す信号とを送信する。また、第２インバータ回路（図示略）が有するスイッチング素子を駆動する駆動回路Ｄ２は、第２インバータ回路の制御を実施する制御装置４０Ｂに対して温度情報を表す信号と異常情報を表す信号とを送信する。また、コンバータ回路（図示略）が有するスイッチング素子を駆動する駆動回路Ｄ３は、コンバータ回路の制御を実施する制御装置４０Ｃに対して温度情報を表す信号と異常情報を表す信号とを送信する。
【００５０】
そして、駆動回路Ｄ１からローパスフィルタ４４を介して制御装置４０Ａに対して入力される異常情報を表す信号と、駆動回路Ｄ２からローパスフィルタ４４を介して制御装置４０Ｂに対して入力される異常情報を表す信号と、駆動回路Ｄ３からローパスフィルタ４４を介して制御装置４０Ｃに対して入力される異常情報を表す信号と、がＯＲ回路ＯＡに入力される。つまり、駆動回路Ｄ１〜Ｄ３からそれぞれ出力される異常情報を表す信号は、ローパスフィルタ４４によってフィルタ処理された後でＯＲ回路ＯＡに入力される。
【００５１】
図８に示す構成では、ＯＲ回路ＯＡの出力は、電圧源から第１インバータ回路が有するスイッチング素子の制御端子への電力供給の接続及び遮断を行うスイッチＬ１に入力される。また、ＯＲ回路ＯＡの出力は、電圧源から第２インバータ回路が有するスイッチング素子の制御端子への電力供給の接続及び遮断を行うスイッチＬ２に入力される。ＯＲ回路ＯＡの出力は、電圧源からコンバータ回路が有するスイッチング素子の制御端子への電力供給の接続及び遮断を行うスイッチＬ３に入力される。なお、スイッチＬ１〜Ｌ３は、例えば、半導体スイッチング素子や機械式のリレースイッチである。
【００５２】
第１インバータ回路に対応する駆動回路Ｄ１、第２インバータ回路に対応する駆動回路Ｄ２、及び、コンバータ回路に対応する駆動回路Ｄ３のいずれかから異常の発生を表すパルスがＯＲ回路ＯＡに入力されると、ＯＲ回路ＯＡの出力がハイ状態とされる。これにより、スイッチＬ１〜Ｌ３は全て遮断状態（オフ状態）とされる。つまり、第１、第２インバータ回路及びコンバータ回路のいずれかに異常が生じた場合に、第１、第２インバータ回路及びコンバータ回路の全ての動作が即時的に停止される。
【００５３】
また、図９に示す構成では、図８に示す構成と異なり、駆動回路Ｄ１からローパスフィルタ４４を介して制御装置４０Ａに対して入力される異常情報を表す信号と、駆動回路Ｄ３からローパスフィルタ４４を介して制御装置４０Ｃに対して入力される異常情報を表す信号と、がＯＲ回路ＯＢに入力される。つまり、駆動回路Ｄ１，Ｄ３から出力される異常情報を表す信号は、ローパスフィルタ４４によってフィルタ処理された後でＯＲ回路ＯＢに入力される。また、駆動回路Ｄ２からローパスフィルタ４４を介して制御装置４０Ｂに対して入力される異常情報を表す信号と、駆動回路Ｄ３からローパスフィルタ４４を介して制御装置４０Ｃに対して入力される異常情報を表す信号と、がＯＲ回路ＯＣに入力される。つまり、駆動回路Ｄ２，Ｄ３から出力される異常情報を表す信号は、ローパスフィルタ４４によってフィルタ処理された後でＯＲ回路ＯＣに入力される。
【００５４】
さらに、図９に示す構成では、ＯＲ回路ＯＢの出力は、スイッチＬ１，Ｌ３に入力される。ＯＲ回路ＯＣの出力は、スイッチＬ２，Ｌ３に入力される。第１インバータ回路に対応する駆動回路Ｄ１、又は、コンバータ回路に対応する駆動回路Ｄ３から異常の発生を表すパルスがＯＲ回路ＯＢに入力されると、ＯＲ回路ＯＢの出力がハイ状態とされる。これにより、スイッチＬ１，Ｌ３はともに遮断状態（オフ状態）とされる。つまり、第１インバータ回路、又は、コンバータ回路に異常が生じた場合に、第１インバータ回路及びコンバータ回路それぞれの動作が即時的に停止される。また、第２インバータ回路に対応する駆動回路Ｄ２、又は、コンバータ回路に対応する駆動回路Ｄ３から異常の発生を表すパルスがＯＲ回路ＯＣに入力されると、ＯＲ回路ＯＣの出力がハイ状態とされる。これにより、スイッチＬ２，Ｌ３はともに遮断状態（オフ状態）とされる。つまり、第２インバータ回路、又は、コンバータ回路に異常が生じた場合に、第２インバータ回路及びコンバータ回路それぞれの動作が即時的に停止される。
【００５５】
上述した通り、図８に示す構成では、第１、第２インバータ回路及びコンバータ回路のいずれかに異常が生じた場合に、第１、第２インバータ回路及びコンバータ回路の全ての動作が即時的に停止される。また、図９に示す構成では、第１インバータ回路又はコンバータ回路に異常が生じた場合に、第１インバータ回路及びコンバータ回路それぞれの動作が即時的に停止され、第２インバータ回路又はコンバータ回路に異常が生じた場合に、第２インバータ回路及びコンバータ回路それぞれの動作が即時的に停止される。即ち、図８に示す構成では、第１、第２インバータ回路及びコンバータ回路のいずれかに異常が生じた場合に、第１、第２インバータ回路及びコンバータ回路の全ての動作を即時的に停止することで、安全性を向上させることができる。また、図９に示す構成では、第１インバータ回路及び第２インバータ回路の一方において異常が生じた場合、その異常が生じたインバータ回路の動作が即時的に停止されつつ、異常が生じていない方のインバータ回路の動作が継続される。つまり、２つの回転電機の一方について動作を継続することが可能になる。
【００５６】
本実施形態の駆動回路Ｄの温度情報送信部２１は、負論理で情報を制御装置４０に対して出力する。そこで、異常情報送信部２２は、計数パルスがロー状態となる時間よりも長い時間にわたって、ロー状態の信号を出力するとともに、駆動回路Ｄは、異常情報送信部２２が出力する信号と、温度情報送信部２１が出力する信号との論理和をとる構成とした。このような構成にすることで、スイッチング素子ＳＷに異常が生じた場合に、制御装置４０に入力される重畳信号のパルスの波長が、計数パルスの波長より長くなる。このため、制御装置４０は、計数パルスの波長と同程度の時間で異常が生じたことを判定できる。
【００５７】
絶縁素子を介して、デジタル情報の送受信を行う場合に、その絶縁素子として磁気カプラＭを用いる構成とした。これにより、低電力化の効果を得ることができる。
【００５８】
（第２実施形態）
図１０に第２実施形態における駆動回路Ｄａ，Ｄｂと、制御装置４０との接続を表す概略図を示す。ここで、駆動回路Ｄａ，Ｄｂは、それぞれ、駆動回路Ｄｐ１〜Ｄｐ３，Ｄｎ１〜Ｄｎ３のうち任意のものである。
【００５９】
第１駆動回路Ｄａ（第１送信装置）は、温度情報及び異常情報を制御装置４０（受信装置）に送信し、第２駆動回路Ｄｂ（第２送信装置）は、異常情報のみを制御装置４０に送信する構成としている。より具体的には、第２駆動回路Ｄｂの温度情報送信部２１の出力端子Ｐ１が、外部の装置と接続されていないフロート状態とされることで、第２駆動回路Ｄｂの温度情報送信部２１は、無効化されている。
【００６０】
第１駆動回路Ｄａの温度情報送信部２１及び異常情報送信部２２の出力は、論理和をとられた上で、磁気カプラＭａ（第１絶縁素子）に入力される。また、第２駆動回路Ｄｂの異常情報送信部２２の出力は、磁気カプラＭｂ（第２絶縁素子）に入力される。
【００６１】
磁気カプラＭａの出力は、バッファ４３を介して第１受信部としての制御装置４０に入力される。また、磁気カプラＭａの出力（端子Ｐ４）及び磁気カプラＭｂの出力（端子Ｐ５）は、それぞれローパスフィルタ４４ａ，４４ｂを介した上で、接続点Ｐ６において結線されることで論理和がとられ、第２受信部としての制御装置４０に入力される。つまり、第１駆動回路Ｄａの送信信号と、第２駆動回路Ｄｂの送信信号は、磁気カプラＭａ，Ｍｂよりも制御装置４０側で論理和がとられる。なお、ローパスフィルタ４４ａ，４４ｂより端子Ｐ４，Ｐ５側に接続点Ｐ６を設ける構成としてもよい。
【００６２】
上記構成によれば、装置全体としての温度情報（第１情報）が共通であり、互いに異なる複数の異常情報（第２情報）を送受信する構成において、用いる磁気カプラの数を低減しつつ、温度情報と、複数の異常情報とを、駆動回路Ｄａ，Ｄｂから制御装置４０に送信することが可能になる。ここで、インバータ装置ＩＮＶを構成する複数のスイッチング素子ＳＷの温度は、互いにほぼ同一であるとみなすことができるため、一つのスイッチング素子ＳＷの温度情報のみを取得する構成としてもよい。
【００６３】
（他の実施形態）
・パルスの変形の別例として、計数パルスの振幅を変化させる構成としてもよい。駆動回路Ｄから出力される信号の具体例を図１１に示す。駆動回路Ｄは、スイッチング素子ＳＷに異常が生じた場合に、計数パルスの振幅を大きくする。これにより、ローパスフィルタ４４の出力が閾値電圧Ｖｔｈを超えるため、制御装置４０は異常が生じたことを判定できる。なお、この構成は、アナログ値の大小で異常情報を表す信号を伝達する。このため、絶縁素子として、デジタル信号を伝達する磁気カプラやフォトカプラを用いることは不適当であり、絶縁素子として、トランスなどを用いるとよい。
【００６４】
また、計数パルスの振幅を変化させる構成では、ローパスフィルタ４４を省略するとともに、制御装置４０が、入力信号の電圧値（アナログ値）を検出する構成とすることで、瞬時的に異常情報（第２情報）を取得することが可能になる。
【００６５】
・上記構成において、駆動回路Ｄは、負論理で信号を出力するものであったが、これを変更し、正論理で信号を出力するものであってもよい。この場合、異常情報送信部２２は、温度情報送信部２１が出力する計数パルスがハイ状態となる時間よりも長い時間にわたるハイ状態の信号と、温度情報送信部２１の出力信号との論理和をとることで、計数パルスの波形を変形することができる。
【００６６】
図１２に本実変形例の駆動回路Ｄと制御装置４０との接続を表す概略図を示す。図１２について、図５と同一の構成に同一の符号を付し、当該構成について適宜説明を省略する。本変形例の温度情報送信部２１、及び、異常情報送信部２２は、ともに正論理（アクティブハイ）で信号を出力する。また、温度情報送信部２１、及び、異常情報送信部２２は、ともにオープンソース出力（又は、オープンエミッタ出力）である。そこで、磁気カプラＭよりも駆動回路Ｄ側において、温度情報送信部２１の出力（端子Ｐ１）と、異常情報送信部２２の出力（端子Ｐ２）とを接続点Ｐ３において結線することで、ワイヤードオアをとる構成としている。なお、温度情報送信部２１の出力、及び、異常情報送信部２２の出力は、接続点Ｐ３において結線されるとともに、プルダウン抵抗Ｒ１ａに接続された上で、磁気カプラＭに入力されている。
【００６７】
磁気カプラＭの入力側の論理（駆動回路Ｄの出力論理）が負論理である場合、図５に示す構成を適用し、磁気カプラＭの入力側の論理（駆動回路Ｄの出力論理）が正論理である場合、図１２に示す構成を適用すれば、磁気カプラＭの入力側論理が負論理である場合も正論理である場合も温度情報及び異常情報を表す信号を伝達することが可能になる。なお、磁気カプラＭは、負論理で信号を出力するものであってもよい。
【００６８】
・上記実施形態では、異常情報送信部２２から出力される異常情報を表すパルスの波長は、計数パルスの出力周期よりも長く設定されている。これを変更し、図１３に示すように、本変形例の異常情報送信部２２は、計数パルスと同期して異常情報を表すパルスを送信するとともに、計数パルスの波長より長く、かつ、計数パルスが連続して出力される周期より短い波長のパルスにより異常情報を表す信号を送信する。本変形例の構成によれば、計数パルスに対して異常情報を表すパルスが重畳した場合であっても、制御装置４０は、計数パルスの個数によって表される温度情報を取得することができる。
【００６９】
また、複数の駆動回路Ｄａ，Ｄｂの異常情報送信部２２のそれぞれから異常情報を表す信号が出力される第２実施形態の構成では、駆動回路Ｄａ，Ｄｂのそれぞれを同期させる構成とするとよい。当該構成によれば、第１駆動回路Ｄａの温度情報送信部２１から出力される計数パルスに対して第２駆動回路Ｄｂの異常情報送信部２２から出力される異常情報を表すパルスが重畳した場合であっても、制御装置４０は、計数パルスの個数によって表される温度情報を取得することができる。
【００７０】
第１駆動回路Ｄａと第２駆動回路Ｄｂとを同期するための同期信号（クロック信号）は、制御装置４０から出力され、磁気カプラＭａ，Ｍｂを介して第１駆動回路Ｄａと第２駆動回路Ｄｂとに入力される。ここで、第１駆動回路Ｄａと第２駆動回路Ｄｂとを同期するための同期信号は、第１駆動回路Ｄａから出力され、磁気カプラＭａ，Ｍｂを介して第２駆動回路Ｄｂに入力されるものであってもよい。また、第１駆動回路Ｄａと第２駆動回路Ｄｂとを同期するための同期信号は、第２駆動回路Ｄｂから出力され、磁気カプラＭａ，Ｍｂを介して第１駆動回路Ｄａに入力されるものであってもよい。
【００７１】
・上記構成では、信号伝達回路が適用される電力変換装置をインバータ装置としたが、これを変更し、信号伝達回路をＤＣＤＣコンバータなどの電力変換装置に適用してもよい。
【００７２】
・上記構成では、ワイヤードオアによって論理和をとる構成としているが、これを変更し、論理回路を用いて論理和をとる構成としてもよい。
【００７３】
・磁気カプラに代えて、容量カプラを用いてもよい。容量カプラは、受信側と送信側とを容量結合させることで、絶縁素子の受信側と送信側とを絶縁した上で、受信側の素子から受信した信号を送信側の素子に対して送信する。容量カプラは、受信側と送信側とを容量結合させる素子として、例えば、コンデンサを有する。
【符号の説明】
【００７４】
Ｄ，Ｄｐ１〜Ｄｐ３，Ｄｎ１〜Ｄｎ３…駆動回路（送信装置）、２１…温度情報送信部（第１送信部）、２２…異常情報送信部（第２送信部）、４０…制御装置（受信装置）、Ｍ…磁気カプラ（絶縁素子）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【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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【図１２】
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【図１３】
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