(57)【要約】【課題】全てのスイッチング素子の温度をアナログ監視ＩＣで監視する場合と比較して低コストであり、かつ、全てのスイッチング素子を常時正確に監視し得る車両用電力変換装置を提供する。【解決手段】昇圧コンバータのスイッチング素子毎に内蔵される温度センスダイオード１２ａ−１〜１２ａ−３からの電圧信号はＦＣＤＣ−ＥＣＵ１２ｂのマルチプレクサ１２ｂ−１に供給される。ＦＣＤＣ−ＥＣＵ１２ｂは、アナログ監視系とデジタル監視系を有し、電圧信号のいずれかをアナログ監視の対象として臨界温度以上か否かを監視し、臨界温度以上の場合に昇圧コンバータの動作を制限する。他の電圧信号をデジタル監視の対象として閾温度（臨界温度＞閾温度）以上か否かを監視し、閾温度以上の場合に新たにアナログ監視の対象としてする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のスイッチング素子を有し、電源電圧系からの電力を昇圧して駆動電圧系に供給する昇圧コンバータと、
複数のスイッチング素子毎に設けられ、複数のスイッチング素子それぞれの温度に応じた電圧信号を出力する複数の温度センサと、
複数の温度センサからの電圧信号に応じて臨界温度以上の場合に昇圧コンバータの動作を制限する負荷制限を実行する制御手段であって、複数の温度センサからの電圧信号のうちのいずれかの電圧信号をアナログ監視の対象としてその温度が臨界温度以上であるか否かを監視するアナログ監視系と、複数の温度センサからの電圧信号のうちの残りの電圧信号をデジタル監視の対象としてそのいずれかの温度が臨界温度よりも低い閾温度以上であるか否かを監視するデジタル監視系を有し、アナログ監視系での監視結果に応じて負荷制限を実行し、既に閾温度以上となった電圧信号が存在しないことを条件にデジタル監視系での監視結果に応じて閾温度以上となった電圧信号を新たにアナログ監視の対象とする制御手段と、
を備える車両用電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用電力変換装置に関し、特に、昇圧コンバータの負荷制御に関する。  
【背景技術】
【０００２】
従来から、ハイブリッド自動車等において、バッテリが接続された低電圧系からの電力を昇圧して駆動用モータが接続された高電圧系に供給可能な昇圧コンバータを備え、昇圧コンバータの温度に基づく許容負荷の範囲内で昇圧コンバータを駆動制御する技術が提案されている。
【０００３】
特許文献１には、複数のスイッチング素子のスイッチングによって電源電圧系の電力を昇圧し、昇圧した電力を駆動電圧系に供給する昇圧コンバータと、昇圧コンバータの負荷制限の範囲内で駆動電圧系の電圧が目標電圧になるように昇圧コンバータを制御する制御手段と、スイッチング素子の温度が高くなるほど負荷制限が小さくなるように負荷制限を設定する設定手段を備えるハイブリッド自動車が記載されている。    
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−９５１４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
昇圧コンバータの複数のスイッチング素子は、その温度を監視して過熱状態となる前にその動作を制限する必要があるところ、スイッチング素子には製造ばらつきや経年変化によりそれぞれ温度上昇の態様が異なるため、どのスイッチング素子が最初に過熱状態となるか分からず、従って全てのスイッチング素子を常時、正確に監視することが理想である。
【０００６】
しかし、スイッチング素子の温度を常時正確に監視し、可能な限り高負荷までスイッチング素子の性能を発揮させるには他の基板実装部品に対して相対的に高価なアナログ監視ＩＣを多数、すなわちスイッチング素子分だけ用いる必要が生じ、コストが増大してしまう。
【０００７】
他方、スイッチング素子を常時監視するのではなく、一定の時間間隔でサンプリング監視することも考えられるが、監視できない期間の温度上昇を考慮すると過熱検出の閾値を下げざるを得ず、可能な限り高負荷までスイッチング素子の性能を発揮させることが困難である。
【０００８】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、全てのスイッチング素子の温度をアナログ監視ＩＣで監視する場合と比較して低コストであり、かつ、全てのスイッチング素子を常時正確に監視し得る装置を提供することにある。  
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の車両用電力変換装置は、複数のスイッチング素子を有し、電源電圧系からの電力を昇圧して駆動電圧系に供給する昇圧コンバータと、複数のスイッチング素子毎に設けられ、複数のスイッチング素子それぞれの温度に応じた電圧信号を出力する複数の温度センサと、複数の温度センサからの電圧信号に応じて臨界温度以上の場合に昇圧コンバータの動作を制限する負荷制限を実行する制御手段であって、複数の温度センサからの電圧信号のうちのいずれかの電圧信号をアナログ監視の対象としてその温度が臨界温度以上であるか否かを監視するアナログ監視系と、複数の温度センサからの電圧信号のうちの残りの電圧信号をデジタル監視の対象としてそのいずれかの温度が臨界温度よりも低い閾温度以上であるか否かを監視するデジタル監視系を有し、アナログ監視系での監視結果に応じて負荷制限を実行し、既に閾温度以上となった電圧信号が存在しないことを条件にデジタル監視系での監視結果に応じて閾温度以上となった電圧信号を新たにアナログ監視の対象とする制御手段とを備える。
【００１０】
本発明では、昇圧コンバータの複数のスイッチング素子毎に設けられた複数の温度センサからの電圧信号を全てアナログ監視ＩＣを用いて監視するのではなく、いずれかの電圧信号をアナログ監視系で監視し、残りの電圧信号をアナログ監視系と比べて相対的に低コストのデジタル監視系で監視する。アナログ監視系では臨界温度、すなわちスイッチング素子が過熱状態に至らず素子性能を発揮できる温度以上か否かを常時監視し、臨界温度以上の場合に昇圧コンバータの動作を制限する。他方、デジタル監視系では閾温度、すなわち臨界温度よりも低い温度として定義される閾温度以上か否かを監視し、閾温度以上となった場合に当該電圧信号を新たにアナログ監視系の対象とする。但し、既に閾温度以上となってアナログ監視系の対象となっている電圧信号が存在する場合には、その電圧信号について引き続き臨界温度以上か否かを監視する必要があるので、新たなアナログ監視系の対象としない。これにより、複数の温度センサからの電圧信号のうち、最初に閾温度以上となった電圧信号、つまり臨界温度に達する可能性が高い電圧信号を動的にアナログ監視系の対象とすることができ、アナログ監視系の個数を最小限に抑制し得る。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、全てのスイッチング素子の温度をアナログ監視ＩＣで監視する場合と比較して低コストであり、かつ、全てのスイッチング素子を常時正確に監視することができる。従って、本発明によれば、昇圧コンバータのスイッチング素子の特性を最大限発揮させて電力変換効率を向上させ得る。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態の燃料電池システムの構成図である。
【図２】実施形態の昇圧コンバータの構成図である。
【図３】実施形態の昇圧コンバータの詳細構成図である。
【図４】実施形態の昇圧コンバータの温度監視回路図である。
【図５】実施形態の処理フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面に基づき本発明の実施形態について、燃料電池自動車を例により説明する。但し、以下の実施形態は例示であって、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００１４】
燃料電池自動車は、燃料電池としてのＦＣスタック１０、ＩＰＭ（インテリジェントパワーモジュール：Intelligent Power Module）１２、ＰＣＵ（パワーコントロールユニット：Power Control Unit）１４、駆動モータ１６、及びバッテリ１８を備える。
【００１５】
ＦＣスタック１０は、燃料電池セルを複数組み合わせて、約３００Ｖ〜約４００Ｖの電力を取り出せるように構成された組電池である。各燃料電池セルは、アノード側に燃料ガスとして水素を供給し、カソード側に酸化ガスとして空気を供給し、固体高分子膜である電解質膜を通しての電池化学反応により必要な電力を取り出す。ＦＣスタック１０は、車両を走行させるための駆動モータ（負荷）１６に接続され、駆動モータ１６に電力を供給する。ＦＣスタック１０から駆動モータ１６への電力供給経路に、ＩＰＭ１２及びＰＣＵ１４が接続される。
【００１６】
ＩＰＭ１２は、昇圧コンバータ１２ａ及びＦＣＤＣ−ＥＣＵ１２ｂを備える。昇圧コンバータ１２ａは、直流の電圧変換器であり、ＦＣスタック１０からの直流電圧を昇圧して駆動モータ１６側に出力する。昇圧コンバータ１２ａは、多相のコンバータであるマルチフェーズコンバータであり、複数（本実施形態では４相を例示する）のコンバート部を備える。ＦＣＤＣ−ＥＣＵ１２ｂは、昇圧コンバータ１２ａの制御回路（制御手段）であり、昇圧コンバータ１２ａの複数のスイッチング素子を制御するとともに、複数のスイッチング素子の温度を監視し、スイッチング素子の性能を最大限発揮できる臨界温度になったときに昇圧コンバータ１２ａの動作に制限をかけるべく制御する。なお、「ＦＣＤＣ」は、ＦＣＤＣ／ＤＣコンバータ、すなわち昇圧コンバータ１２ａを略記したものであり、「ＦＣＤＣ−ＥＣＵ」は、昇圧コンバータ１２ａを制御する電子制御ユニットを意味する。ＦＣＤＣ−ＥＣＵ１２ｂによる昇圧コンバータ１２ａの動作制限は、具体的には昇圧コンバータ１２ａの負荷制限であり、例えば昇圧コンバータ１２ａが駆動電圧系に出力する電圧の制限である。
【００１７】
ＰＣＵ１４は、インバータ１４ａ、昇圧コンバータ１４ｂ、及びＭＧ−ＥＣＵ１４ｃを備える。インバータ１４ａは、昇圧コンバータ１２ａから駆動モータ１６への電力供給経路に設けられ、直流電流を三相交流に変換して駆動モータ１６に供給する。昇圧コンバータ１４ｂは、直流の電圧変換器であり、昇圧コンバータ１２ａからインバータ１４ａへの電力供給経路とバッテリ１８との間に接続され、バッテリ１８からの直流電圧を昇圧して駆動モータ１６側に出力する。なお、昇圧コンバータ１４ｂは、さらに、ＦＣスタック１０または駆動モータ１６からの直流電圧を調整してバッテリ１８に出力することでバッテリ１８に出力する機能を有してもよく、これによりバッテリ１８が充放電される。昇圧コンバータ１４ｂによりＦＣスタック１０の出力電圧が制御され、バッテリ１８により余剰電力が充電され、あるいは補助的に電力が供給される。
【００１８】
ＭＧ−ＥＣＵ１４ｃは、インバータ１４ａ、昇圧コンバータ１４ｂの動作を制御する。特に、ＭＧ−ＥＣＵ１４ｃは、昇圧コンバータ１４ｂの制御回路（制御手段）として機能し、昇圧コンバータ１４ｂの複数のスイッチング素子を制御するとともに、複数のスイッチング素子の温度を監視し、スイッチング素子の性能を最大限発揮できる臨界温度になったときに昇圧コンバータ１４ｂの動作に制限をかけるべく制御する。
【００１９】
本実施形態では、昇圧コンバータ１２ａ及びＦＣＤＣ−ＥＣＵ１２ｂが電力変換装置として機能するともに、昇圧コンバータ１４ｂ及びＭＧ−ＥＣＵ１４ｃが電力変換装置として機能する。以下では、ＩＰＭ１２の昇圧コンバータ１２ａ及びＦＣＤＣ−ＥＣＵ１２ｂでの動作制限制御について説明するが、ＰＣＵ１４の昇圧コンバータ１４ｂ及びＭＧ−ＥＣＵ１４ｃでの動作制限制御についても同様である。
【００２０】
図２は、昇圧コンバータ１２ａの構成図を示す。また、図３は、昇圧コンバータ１２ａの詳細構成図を示す。
【００２１】
昇圧コンバータ１２ａは、多相のコンバータであるマルチフェーズコンバータであり、ＦＣスタック１０の出力電圧（約３００Ｖ〜約４００Ｖ）をモータ駆動に適した電圧（例えば６５０Ｖ）に昇圧すべく、４相のコンバータを備える。すなわち、昇圧コンバータ１２ａは、Ｕ相コンバータ１２ａ−Ｕ、Ｖ相コンバータ１２ａ−Ｖ、Ｗ相コンバータ１２ａ−Ｗ、Ｘ相コンバータ１２ａ−Ｘを並列に接続した構成である。Ｕ相コンバータ１２ａ−Ｕ、Ｖ相コンバータ１２ａ−Ｖ、Ｗ相コンバータ１２ａ−Ｗ、及びＸ相コンバータ１２ａ−Ｘは、同様の構成を有しており、Ｕ相コンバータ１２ａ−Ｕを例にとると、リアクトルと、整流ダイオードと、スイッチング素子から構成される。整流ダイオード及びスイッチング素子は、それぞれ３個の素子が互いに並列に接続される。これは、１相当たりの性能上必要な最大電流が、１素子当たりに通電可能な定格電流（素子面積やコスト、発熱の観点から設計される定格電流）を超える場合に、複数の素子を並列に接続して電流を分担させるためである。本実施形態では３個の素子を並列に接続しているが、必要に応じて２個、あるいは４個以上であってもよい。スイッチング素子は、例えばＩＧＢＴである。リアクトルは、一端がＦＣスタック１０の正極に接続され、他端が整流ダイオードとスイッチング素子の間に接続される。整流ダイオードの他端は、正極側の出力端子に接続される。スイッチング素子の他端は、負極側の出力端子とＦＣスタック１０の負極に接続される。
【００２２】
昇圧コンバータ１２ａは、電圧変換ロスを小さくするために、ＦＣスタック１０の出力電力に応じて、駆動する電圧変換回路の数を決定する。例えば、ＦＣスタック１０の出力電力が２０ｋＷ未満の場合は４相のコンバータのうちの１相のみを駆動させ、２０ｋＷ以上４０ｋＷ未満の場合は２相を駆動させ、４０ｋＷ以上６０ｋＷ未満の場合は３相を駆動させ、６０ｋＷ以上の場合は４相全てを駆動させる。Ｎ相（Ｎは２〜４）のコンバータを駆動させる場合、各コンバータの位相を３６０度／Ｎだけずらして駆動させる。
【００２３】
また、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相、Ｘ相の各相では、上記のように３つの素子を並列に接続しているが、図３に示すように、これらの相の少なくともいずれかを同期整流相とし、残りを非同期整流相としてもよい。ここで、同期整流相とは、図３（ａ）に示す３つの整流ダイオード及びスイッチング素子のうち、整流ダイオード部分も図３（ｂ）に示すようにスイッチング素子を用いたものであり、通電時に整流ダイオード部分のスイッチング素子をオンして同期整流を行うものである。同期整流では、リアクトル電流を昇圧電圧側（高圧側）へ汲み上げる動作タイミングにおいてのみスイッチング素子をオンしてダイオード整流よりも低損失化する。他方、非同期整流相とは、図３（ａ）に示す３つの整流ダイオード及びスイッチング素子のうち、整流ダイオード部分を図３（ｃ）に示すようにダイオードとしたものである。Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相、Ｘ相のいずれかを同期整流相としてもよく、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相、Ｘ相の全てを同期整流相としてもよい。
【００２４】
各相のコンバータのスイッチング素子は、温度センサとしての温度センスダイオードを有しており、素子温度に応じた電圧信号をＦＣＤＣ−ＥＣＵ１２ｂに出力する。スイッチング素子には、同期整流相における整流ダイオード部分のスイッチング素子も含まれ得る。
【００２５】
以下では、昇圧コンバータ１２ａの各相が有する複数のスイッチング素子のうち、３つのスイッチング素子の温度センスダイオード（以下では、これら３つの温度センスダイオードを温度センスダイオード１２ａ−１，１２ａ−２，１２ａ−３とする）を例にとり、負荷制限制御について説明する。
【００２６】
図４は、動作制限制御を実行する制御手段としてのＦＣＤＣ−ＥＣＵ１２ｂの構成図を示す。ＦＣＤＣ−ＥＣＵ１２ｂは、アナログ監視系及びデジタル監視系を有し、より詳細にはマルチプレクサ１２ｂ−１、マイコン１２ｂ−２、アナログ監視系としてのアナログ信号線１２ｂ−３、デジタル監視系としてのデジタル信号線１２ｂ−４，１２ｂ−５を備える。
【００２７】
マルチプレクサ１２ｂ−１は、３つの温度センスダイオード１２ａ−１〜１２ａ−３からの電圧信号が供給される。例えば、温度センスダイオード１２ａ−１〜１２ａ−３からの電圧信号は、温度が高くなるほど直線的にそのレベルが低下するような電圧信号とする。マルチプレクサ１２ｂ−１は、３つの電圧信号のうち、いずれかの電圧信号をアナログ信号線１２ｂ−３に出力するように設定し、残りの全ての電圧信号をデジタル信号線１２ｂ−４，１２ｂ−５に出力するように設定する。デフォルト状態では、予め設定された規則に従って３つの電圧信号のいずれか（例えば温度センスダイオード１２ａ−１の電圧信号）をアナログ監視系の対象としてアナログ信号線１２ｂ−３に出力し、残りの電圧信号（例えば温度センスダイオード１２ａ−２、１２ａ−３の電圧信号）をデジタル監視系の対象としてそれぞれデジタル信号線１２ｂ−４，１２ｂ−５に出力する。マルチプレクサ１２ｂ−１における設定、すなわちどの電圧信号をアナログ監視系の対象とし、どの電圧信号をデジタル監視系の対象とするかは、マイコン１２ｂ−２からの変更信号により変更される。
【００２８】
アナログ監視系としてのアナログ信号線１２ｂ−３は、ＩＣ１２１、相対的に高速のフォトカプラ１２２、及びローパスフィルタ（ＬＰＦ）１２３を備える。ＩＣ１２１は、アナログ監視ＩＣであり、マルチプレクサ１２ｂ−１からの電圧信号をそのレベルに応じたデューティ比のアナログ信号に変換して出力する。例えば、ＩＣ１２１は、電圧信号のレベルが低下するほどデューティ比が１００％から直線的に低下していくようなＰＷＭ信号に変換して出力する。フォトカプラ１２２及びローパスフィルタ１２３は、ＩＣ１２１からのＰＷＭ信号から高周波ノイズを除去してマイコン１２ｂ−２に出力する（図ではこれをアナログ信号１として示す）。
【００２９】
デジタル監視系としてのデジタル信号線１２ｂ−４は、コンパレータ１２４、相対的に低速のフォトカプラ１２５を備える。コンパレータ１２４は、マルチプレクサ１２ｂ−１からの電圧信号のレベルを基準電圧と大小比較し、比較結果をデジタル出力する。基準電圧は、閾温度に対応する電圧として設定される。閾温度は、スイッチング素子特性を最大限まで発揮できる臨界温度よりも低い値として設定される。臨界温度は、スイッチング素子固有の温度で、予め既知である。すなわち、
臨界温度＞閾温度
として設定される。あるいは、
閾温度＝臨界温度−ΔＴ
として定義される。ΔＴは温度定数である。スイッチング素子の温度が上昇すると、まずは閾温度に達し、次に臨界温度に達する。従って、閾温度は、臨界温度に達するまでの過渡的な温度であり、臨界温度に達する前の警報温度として位置づけることができる。コンパレータ１２４は、スイッチング素子１２ａ−２の温度が閾温度未満のためその電圧信号レベルが基準電圧未満の場合にはＬｏｗレベル（論理値０）の信号を出力し、スイッチング素子１２ａ−２の温度が閾温度以上となりその電圧信号レベルが基準電圧以上の場合にはＨｉレベル（論理値１）の信号を出力する。フォトカプラ１２５は、コンパレータ１２４からのデジタル出力をマイコン１２ｂ−２に出力する。上記のように、コンパレータ１２４からは、閾温度未満では論理値０のデジタル信号が出力され、閾温度以上では論理値１のデジタル信号が出力されるので、マイコン１２ｂ−２には、閾温度を境界として論理値が反転するデジタル信号（図ではこれをデジタル信号１として示す）が供給される。
【００３０】
デジタル監視系としてのデジタル信号線１２ｂ−５もデジタル信号線１２ｂ−４と同様であり、コンパレータ１２６、相対的に低速のフォトカプラ１２７を備える。コンパレータ１２６は、マルチプレクサ１２ｂ−１からの電圧信号のレベルを基準電圧と大小比較し、比較結果をデジタル出力する。コンパレータ１２６は、スイッチング素子１２ａ−３の温度が閾温度未満のためその電圧信号レベルが基準電圧未満の場合にはＬｏｗレベル（論理値０）の信号を出力し、スイッチング素子１２ａ−３の温度が閾温度以上となりその電圧信号レベルが基準電圧以上の場合にはＨｉレベル（論理値１）の信号を出力する。フォトカプラ１２７は、コンパレータ１２６からのデジタル出力をマイコン１２ｂ−２に出力する。上記のように、コンパレータ１２６からは、閾温度未満では論理値０のデジタル信号が出力され、閾温度以上では論理値１のデジタル信号が出力されるので、マイコン１２ｂ−２には、閾温度を境界として論理値が反転するデジタル信号（図ではこれをデジタル信号２として示す）が供給される。
【００３１】
マイコン（マイクロコンピュータ）１２ｂ−２は、ＣＰＵ、処理プログラムを格納するＲＯＭ，データを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポート、通信ポートを備える。ＲＯＭには、臨界温度に対応するパラメータ及び閾温度に対応するパラメータも記憶される。マイコン１２ｂ−２における処理の基本原理は次の通りである。すなわち、アナログ監視系で温度が臨界温度以上か否かを監視し、その監視結果に応じて昇圧コンバータ１２ａの動作制限を実行する。また、デジタル監視系で温度が閾温度以上か否かを監視し、その監視結果に応じて閾温度以上となった電圧信号を新たにアナログ監視の対象としてマルチプレクサ１２−１に変更信号を出力する。但し、既に閾温度となった電圧信号が存在しアナログ監視の対象となっている場合には変更せずにそのままアナログ監視の対象とする。
【００３２】
より具体的には、マイコン１２ｂ−２は、アナログ信号線１２ｂ−３からのアナログ信号１を用いて、このアナログ信号の元である温度センスダイオード（デフォルト状態では温度センスダイオード１２ａ−１）の温度が臨界温度以上であるか否かを判定する。また、マイコン１２ｂ−２は、デジタル信号線１２ｂ−４からのデジタル信号１及びデジタル信号線１２ｂ−５からのデジタル信号２を用いて、これらのデジタル信号の元である温度センスダイオード（デフォルト状態では温度センスダイオード１２ａ−２，１２ａ−３）の温度が閾温度以上であるか否かを判定する。マイコン１２ｂ−２は、アナログ信号１を用いて臨界温度以上であるか否かを判定し、臨界温度未満であれば当該スイッチング素子は過熱状態になっていないとして動作制限を実行しない。臨界温度以上であれば、当該スイッチング素子は過熱状態にあるとして動作制限を実行する。他方、マイコン１２ｂ−２は、デジタル信号１とデジタル信号２を用いて閾温度以上であるか否かを判定し、いずれも閾温度未満であれば現状を維持し、いずれかが閾温度以上であれば、閾温度以上となったデジタル信号に対応するスイッチング素子の電圧信号をデジタル信号線からアナログ信号線に変更するようにマルチプレクサ１２ｂ−１に対して変更信号を出力する。
【００３３】
例えば、デジタル信号１が閾温度以上であると判定すると、マイコン１２ｂ−２は、デジタル信号１の元である温度センスダイオード１２ａ−２からの電圧信号をアナログ信号線１２ｂ−３に出力するようにマルチプレクサ１２ｂ−１に変更信号を指令する。これにより、閾温度を超えた温度センスダイオード１２ａ−２の温度を、デジタル監視系よりも高精度のアナログ監視系で監視することができ、臨界温度に達したか否かを高精度に判定して動作制限を実行できる。また、デジタル信号２が閾温度以上であると判定すると、デジタル信号２の元である温度センスダイオード１２ａ−３からの電圧信号をアナログ信号線１２ｂ−３に出力するようにマルチプレクサ１２ｂ−１に変更信号を指令する。これにより、閾温度を超えた温度センスダイオード１２ａ−３の温度を、デジタル監視系よりも高精度のアナログ監視系で監視することができ、臨界温度に達したか否かを高精度に判定して負荷制限を実行できる。
【００３４】
なお、デジタル信号１が閾温度以上であると判定すると、マイコン１２ｂ−２は、デジタル信号１の元である温度センスダイオード１２ａ−２からの電圧信号をアナログ信号線１２ｂ−３に出力するようにマルチプレクサ１２ｂ−１に変更信号を指令するが、このとき、アナログ信号線１２ｂ−３で既に監視していた温度センスダイオード１２ａ−１からの電圧信号は代わりにデジタル信号線１２ｂ−４に出力される。すなわち、マイコン１２ｂ−２からの変更信号は、温度センスダイオードからの電圧信号の入れ替え信号として機能する。従って、仮にアナログ信号１が示す温度が臨界温度未満であっても、閾温度以上であれば、アナログ監視系で継続して温度監視する必要があることから入れ替えは実行されず変更信号も出力されない。デジタル信号２が閾温度以上であると判定された場合も同様である。要するに、マイコン１２ｂ−２は、複数の温度センスダイオード１２ａ−１〜１２ａ−３のうち、最初に閾温度以上となった温度センスダイオードをアナログ監視系で高精度に監視し、未だ閾温度に達していない温度センスダイオードについてはデジタル信号系で温度監視するといえる。閾温度に達してから臨界温度に達するまでは、アナログ監視系で高精度に常時監視するので、スイッチング素子の性能を最大限発揮し得る。
【００３５】
また、コストに関しては、
ＩＣ１２１のコスト：１
とすると、相対的に
マルチプレクサ１２ｂ−１のコスト：約０．６
コンパレータ１２４（１２６）のコスト：０．１未満
と評価できるため、本実施形態の構成では全ての監視系をアナログ監視系としてＩＣ１２１を用いる構成に比べてコストが抑制される。
【００３６】
図５は、本実施形態におけるスイッチング素子の温度監視フローチャートであり、ＦＣＤＣ−ＥＣＵ１２ｂが実行する処理フローチャートである。
【００３７】
昇圧コンバータ１２ａのスイッチング素子の温度監視を開始すると（Ｓ１０１）、アナログ監視するスイッチング素子及びデジタル監視するスイッチング素子を設定する（Ｓ１０２）。例えば、３つのスイッチング素子のそれぞれに温度センスダイオード１２ａ−１〜１２ａ−３が内蔵されているとし、温度センスダイオード１２ａ−１をアナログ監視系の対象に設定し、温度センスダイオード１２ａ−２，１２ａ−３をデジタル監視系の対象に設定する。
【００３８】
マイコン１２ｂ−２は、アナログ監視系に設定された温度センスダイオードのアナログ信号１が臨界温度以上であるか否かを判定する（Ｓ１０３）。臨界温度未満（Ｓ１０３でＮＯ）であれば、次に、デジタル監視系に設定された温度センスダイオードのデジタル信号１，２が閾温度以上であるか否かを判定する（Ｓ１０４）。
【００３９】
デジタル信号１，２のいずれも閾温度未満（Ｓ１０４でＮＯ）であれば、マイコン１２ｂ−２は変更信号をマルチプレクサ１２ｂ−１に出力せず、現状を維持してアナログ監視を維持するとともにデジタル監視を維持する。他方、デジタル信号１，２のいずれかが閾温度以上（Ｓ１０４でＹＥＳ）であれば、アナログ信号１が閾温度以上であるか否かを確認し（Ｓ１０５）、アナログ信号１が閾温度未満であれば（Ｓ１０５でＮＯ）、閾温度を超えたデジタル信号に対応する素子をアナログ監視の対象に設定し、それまでアナログ監視の対象に設定されていた素子をデジタル監視の対象に設定する（Ｓ１０６）。そして、Ｓ１０３以降の処理を繰り返す。これにより、閾温度に最初に達した素子がアナログ監視対象として設定される。新たにアナログ監視に設定された素子が臨界温度に達すると（Ｓ１０３でＹＥＳ）、マイコン１２ｂ−２は動作制限として負荷率制限を実行する（Ｓ１０７）。ここで、負荷率制限とは、昇圧コンバータ１２ａの駆動により駆動電圧系電力ラインに出力することが可能な最大電圧のうち駆動電圧系電力ラインに出力してもよい電圧の割合であり、昇圧コンバータ１２ａのスイッチング素子の温度と負荷率制限値Ｒｃとの関係を予め実験や解析により定めてマップとしてＲＯＭに記憶しておく。負荷率制限値Ｒｃは、スイッチング素子の温度が臨界温度に達するまでは１であり、臨界温度以上になると温度に応じて１より小さくなるように設定される。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態では、スイッチング素子の特性を最大限発揮し得る臨界温度よりも小さい閾温度を設定し、この閾温度に達したか否かを相対的に安価なデジタル監視系で温度監視し、閾温度に達したときに相対的に高価なアナログ監視系に切り替えて常時かつ正確に温度監視し、臨界温度に達したときに負荷制限を実行するように構成したので、全てのスイッチング素子の温度をアナログ監視系で監視する場合と比較して低コストであり、かつ、全てのスイッチング素子を常時正確に監視し、不必要に負荷制限をかけることなくスイッチング素子の特性を最大限発揮することができる。
【００４１】
本実施形態では、アナログ監視系としてＰＷＭ信号を出力するＩＣ１２１を用いたが、これは一例であり、温度に応じて常時高精度なアナログ信号を出力する任意のＩＣを用いることが可能である。
【００４２】
また、本実施形態では、特にＩＰＭ１２の昇圧コンバータ１２ａについて説明したが、ＰＣＵ１４の昇圧コンバータ１４ｂについても同様にして、閾温度に達したか否かを相対的に安価なデジタル監視系で温度監視し、閾温度に達したときに相対的に高価なアナログ監視系に切り替えて常時かつ正確に温度監視し、臨界温度に達したときに負荷制限を実行することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１０  ＦＣスタック、１２  ＩＰＭ、１２ａ  昇圧コンバータ、１２ｂ  ＦＣＤＣ−ＥＣＵ、１４  ＰＣＵ、１４ａ  インバータ、１４ｂ  昇圧コンバータ、１４ｃ  ＭＧ−ＥＣＵ、１６  駆動モータ、１８  バッテリ。
【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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