JP5488652B2 - 誤差補正装置 - Google Patents

Description

本発明は、所定の検出対象の物理量と相関を有する信号を出力する検出素子と、前記検出素子の出力信号をパルス信号に変調して出力する変調手段と、前記変調手段から出力されてかつ所定の伝達経路を介して伝達された前記パルス信号に基づき、前記検出対象の物理量を検出する検出手段と、を備える物理量検出装置に適用される誤差補正装置に関する。

従来、例えば下記特許文献１に見られるように、所定の検出対象（例えば半導体スイッチング素子）の温度と相関を有する信号を出力する感温ダイオードと、感温ダイオードの出力信号をパルス信号に変調する変調回路と、フォトカプラを介して伝達された上記パルス信号に基づき上記検出対象の温度を検出するマイコンとを備える温度検出装置が知られている。

特開２００９−１７１３１２号公報

ここで、フォトカプラを含むパルス信号の伝達経路において、上記パルス信号に誤差が混入することがある。この場合、マイコンにおける上記検出対象の温度検出精度が低下する懸念がある。

なお、感温ダイオードを備える温度検出装置に限らず、上記検出対象の物理量と相関を有する信号を出力する検出素子を備え、検出素子の出力信号に基づき物理量を検出する物理量検出装置であれば、上述した問題は同様に生じ得る。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、所定の検出対象の物理量の検出精度の低下を好適に回避できる新たな誤差補正装置を提供することにある。

上記課題を解決すべく、請求項１記載の発明は、所定の検出対象（ＳＷ）の物理量と相関を有する信号（Ｖｆ）を出力する検出素子（ＳＤ）と、前記検出素子の出力信号をパルス信号に変調して出力する変調手段（１６，１８）と、前記変調手段から出力されてかつ所定の伝達経路（２６）を介して伝達された前記パルス信号に基づき、前記検出対象の物理量を検出する検出手段（２８）と、を備える物理量検出装置に適用され、互いにパルス幅が相違する複数の補正パルス信号（ＰｕｌｓｅＸ，ＰｕｌｓｅＹ）を前記変調手段から出力される前記パルス信号の列に挿入する処理を行う挿入手段と、前記伝達経路を介して伝達された前記複数の補正パルス信号のうち対となる補正パルス信号同士に基づき、前記伝達経路を介して伝達された前記パルス信号に含まれてかつ該パルス信号のパルス幅を変化させる誤差（α）を算出する誤差算出手段と、前記誤差算出手段によって算出された前記誤差に基づき、前記物理量の検出に用いられる前記パルス信号を補正する補正手段と、を備えることを特徴とする。

上記発明では、変調手段から出力されるパルス信号の列に複数の補正パルス信号を挿入する。上記伝達経路においてこれら補正パルス信号にも、変調手段から出力されるパルス信号と同様の誤差が混入する。ここで、上記伝達経路においてパルス信号に混入する誤差は、パルス信号のパルス幅によらず、パルス信号のパルス幅を一定値だけ変化させるものである。このため、互いにパルス幅が相違する複数の補正パルス信号のうち対となる補正パルス信号同士によれば、誤差を算出することが可能となる。そこで、上記発明では、さらに、誤差算出手段及び補正手段を備えた。これにより、検出手段において物理量の検出に用いられるパルス信号を補正することで上記パルス信号に含まれる誤差を除去することができる。したがって、上記物理量の検出精度の低下を好適に回避することができる。

第１の実施形態にかかるシステム構成図。 同実施形態にかかるパルス幅変調の一例を示す図。 同実施形態にかかる感温ダイオードの出力特性等を示す図。 同実施形態にかかる時比率及び温度検出値の関係を示す図。 同実施形態にかかる伝達経路に起因したパルス信号への誤差混入を示す図。 同実施形態にかかる補正パルス信号の配置手法を示す図。 同実施形態にかかる誤差補正処理等の機能ブロック図。 同実施形態にかかるマイコンに伝達されるパルス信号を示す図。 同実施形態にかかる誤差補正処理等の手順を示す流れ図。 第２の実施形態にかかる補正パルス信号の配置手法を示す図。 同実施形態にかかる誤差補正処理等の手順を示す流れ図。 第３の実施形態にかかる補正パルス信号の配置手法を示す図。 同実施形態にかかる三角波信号の周波数ずれに起因したパルス信号への誤差混入を示す図。

（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる誤差補正装置を車載主機として回転機を備える車両に適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。

図示されるシステムは、車体を基準電位とする車載低電圧システムと、車載低電圧システムから電気的に絶縁された車載高電圧システムとからなる。ここで、車載高電圧システムには、パワーカードＰＣが搭載されている。パワーカードＰＣは、パワースイッチング素子ＳＷ、フリーホイールダイオードＦＷＤ、及び感温ダイオードＳＤを搭載してパッケージ化されたものである。ここで、パワースイッチング素子ＳＷは、車載主機としての回転機に接続されるインバータを構成する。また、上記感温ダイオードＳＤは、パワースイッチング素子ＳＷ付近に配置されてかつ、その温度を検出するための検出素子である。

ちなみに、本実施形態では、パワースイッチング素子ＳＷとして、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を用いている。また、本実施形態において、高電圧システムが第１の領域に相当し、低電圧システムが第２の領域に相当する。

上記パワースイッチング素子ＳＷの開閉制御端子（ゲート）は、集積回路１０に接続されている。集積回路１０は、パワースイッチング素子ＳＷの駆動回路を構成する専用の半導体装置である。

集積回路１０は、更に、感温ダイオードＳＤの出力信号Ｖｆを２値の信号に変換する機能をも有する。詳しくは、集積回路１０は、電源１２、この電源を電力供給源とする定電流電源１４、ＰＷＭコンパレータ１６等を備えている。

定電流電源１４の出力側は、感温ダイオードＳＤのアノードに接続されており、感温ダイオードＳＤのカソードは、接地されている。

感温ダイオードＳＤのアノードは、さらに、ＰＷＭコンパレータ１６の非反転入力端子に接続されており、ＰＷＭコンパレータ１６の反転入力端子は、キャリア（三角波信号）を出力するキャリア生成回路１８に接続されている。ＰＷＭコンパレータ１６では、図２に示すように、感温ダイオードＳＤの出力信号Ｖｆと、上記三角波信号ｔｃとの大小比較により、感温ダイオードＳＤの出力信号Ｖｆをパルス幅変調する。ここで、図２（ａ）は、感温ダイオードＳＤの出力信号Ｖｆ及び三角波信号ｔｃの推移を示し、図２（ｂ）は、ＰＷＭコンパレータ１６の出力信号の推移を示す。これにより、ＰＷＭコンパレータ１６の出力信号は、感温ダイオードＳＤの出力信号Ｖｆに応じて、論理「Ｈ」及び論理「Ｌ」の１周期である基準時間Ｔｐｅｒｉｏｄに対する論理「Ｈ」の期間Ｔｏｎの比率（時比率Ｄｕｔｙ）が変化する信号となる。なお、本実施形態において、ＰＷＭコンパレータ１６及びキャリア生成回路１８が変調手段を構成する。

ちなみに、図３（ａ）に示すように、感温ダイオードＳＤの出力信号Ｖｆとパワースイッチング素子ＳＷの実際の温度Ｔｊとは負の相関を有し、これにより、ＰＷＭコンパレータ１６の出力信号の時比率Ｄｕｔｙは、図３（ｂ）に示すように、上記出力信号Ｖｆが大きくなるほど高くなる。すなわち、パワースイッチング素子ＳＷの実際の温度Ｔｊが高くなるほど、上記時比率Ｄｕｔｙは低くなる。

図１の説明に戻り、ＰＷＭコンパレータ１６の出力信号は、フレーム生成部２０に入力される。フレーム生成部２０は、ＰＷＭコンパレータ１６から出力された複数のパルス信号が含まれる一群の情報（フレーム）を生成して出力する出力手段である。ここで、ＰＷＭコンパレータ１６から出力されたパルス信号は、パワースイッチング素子ＳＷの温度情報である。なお、フレームにおける上記温度情報等の配置手法については、後に詳述する。

フレーム生成部２０の出力側は、抵抗体２１を介して電源２２に接続されている。また、フレーム生成部２０の出力側は、抵抗体２４を介してフォトカプラ２６の１次側（フォトダイオード）に接続されている。ここで、フォトカプラ２６は、高電圧システムと低電圧システムとを絶縁しつつ、高電圧システムから低電圧システムに信号を伝達させる絶縁伝達手段である。

フォトカプラ２６の２次側には、マイコン２８が接続されている。マイコン２８は、ソフトウェア処理によってフレーム生成部２０から出力される情報をデジタルデータに変換し、変換されたデジタルデータに基づきパワースイッチング素子ＳＷの温度を検出する温度検出処理を行う。詳しくは、図４に示すように、マイコン２８は、フレームに含まれるパワースイッチング素子ＳＷの温度情報としてのパルス信号の時比率Ｄｕｔｙが低いほど、パワースイッチング素子ＳＷの温度検出値Ｔｄを高く算出する。なお、上記温度検出処理は、具体的には例えば、上記時比率Ｄｕｔｙを入力として、上記時比率Ｄｕｔｙ及び温度検出値Ｔｄが関係付けられたマップを用いて行われる。

マイコン２８は、さらに、上記温度検出値Ｔｄが閾値温度以上になったと判断した場合、パワースイッチング素子ＳＷの駆動を禁止するパワーセーブ処理を行う。この処理によれば、コレクタ電流の流通が阻止され、パワースイッチング素子ＳＷを過熱から保護することができる。

ところで、マイコン２８に伝達されるパワースイッチング素子ＳＷの温度情報としてのパルス信号の理想的な波形は、図５（ａ）の破線にて示すように矩形状の波形となる。これに対し、実際には、同図の実線にて示すように、パルス信号の立ち下がり又は立ち上がりから一定の遅延時間の後に定常状態となる波形となる。これは、主に、フォトカプラ２６を含む伝達経路における信号遅延に起因する。このため、パルス信号の立ち上がりにおいてパルス信号が閾値Ｖｓｈ１を超えるタイミングが遅延し、また、パルス信号の立ち下がりにおいてパルス信号が閾値Ｖｓｈ２を下回るタイミングが遅延する。これにより、図５（ｂ）に示すように、マイコン２８に伝達されるパルス信号には、パルス信号のパルス幅Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３を変化させる誤差αが含まれることとなる。誤差αが含まれると、マイコン２８において算出されるパルス信号の時比率Ｄｕｔｙが、パワースイッチング素子ＳＷの実際の温度Ｔｊに対応したマップに規定される時比率Ｄｕｔｙからずれ、パワースイッチング素子ＳＷの温度検出精度が低下する懸念がある。なお、図５には、パルス信号のパルス幅を長くする誤差α（＞０）を例示したが、パルス信号のパルス幅を短くする誤差α（＜０）もある。

ここで、温度検出精度の低下を回避すべく、例えば、マイコン２８が備えるメモリに上記誤差αを予め記憶させ、マイコン２８に伝達されるパワースイッチング素子ＳＷの温度情報を上記誤差αによって補正することも考えられる。しかしながら、上記誤差αは、システムの個体差や、使用状態（温度状態）、更にはシステムの経年劣化によって変化し得る。このため、上述した補正手法によって温度検出精度の低下を回避することは困難であると考えられる。

こうした問題に対処すべく、本実施形態では、図６に示すように、フレーム生成部２０において、各フレームに連続して一対の補正パルス（第１の補正パルス信号ＰｕｌｓｅＸ，第２の補正パルス信号ＰｕｌｓｅＹ）を挿入する処理を行う。詳しくは、この処理を、各フレームのフレームヘッダに続けて第１の補正パルス信号ＰｕｌｓｅＸ及び第２の補正パルス信号ＰｕｌｓｅＹを配置し、その後にパワースイッチング素子ＳＷの温度情報Ｔｐ１、Ｔｐ２、Ｔｐ３（パルス信号）を配置することで行う。以下、図７及び図８を用いて、第１，第２の補正パルス信号ＰｕｌｓｅＸ，ＰｕｌｓｅＹを用いた誤差αの算出、及び誤差αに基づきパワースイッチング素子ＳＷの温度情報の補正を行う誤差補正処理について説明する。

図７に、マイコン２８によって実行される誤差補正処理及び温度検出処理の機能ブロック図を示す。

誤差算出部Ｂ１は、マイコン２８に伝達された第１，第２の補正パルス信号ＰｕｌｓｅＸ，ＰｕｌｓｅＹのそれぞれのパルス幅を入力として、誤差αを算出する。ここで、ＰＷＭコンパレータ１６から出力される時点の第１，第２の補正パルス信号ＰｕｌｓｅＸ，ＰｕｌｓｅＹのそれぞれのパルス幅を「Ｘ」，「Ｙ」とすると、誤差算出部Ｂ１に入力されたこれら補正パルス信号ＰｕｌｓｅＸ，ＰｕｌｓｅＹのそれぞれのパルス幅は「Ｘ＋α」，「Ｙ＋α」となる。これは、図８に示すように、フォトカプラ２６を含む信号伝達経路において、パワースイッチング素子ＳＷの温度情報Ｔｐ１〜Ｔｐ３と同様に、第１，第２の補正パルス信号ＰｕｌｓｅＸ，ＰｕｌｓｅＹにも同じ誤差αが含まれるためである。ここで、上記誤差αは、パルス信号の時比率Ｄｕｔｙによらず一定値となる。

先の図７の説明に戻り、誤差算出部Ｂ１における処理についてさらに説明する。

本実施形態において、「Ｎ」を２以上の整数とすると、まず、下式（ｅｑ１）で表される演算によって誤差αを算出する。ここで、上記「Ｎ」（固定値）は、マイコン２８に備えられるメモリ部Ｂ２に予め記憶されている。

｛Ｎ×（Ｙ＋α）−（Ｘ＋α）｝／（Ｎ−１） …（ｅｑ１）
ここで、本実施形態では、以下の条件（Ａ），（Ｂ）を満たすように、ＰＷＭコンパレータ１６から出力される時点の第１，第２の補正パルス信号ＰｕｌｓｅＸ，ＰｕｌｓｅＹのパルス幅「Ｘ」，「Ｙ」（固定値）を設定している。

（Ａ）第１の補正パルス信号ＰｕｌｓｅＸのパルス幅「Ｘ」を、第２の補正パルス信号ＰｕｌｓｅＹのパルス幅「Ｙ」の「Ｎ」倍に設定するとの条件（第２の補正パルス信号ＰｕｌｓｅＹのパルス幅「Ｙ」を、第１の補正パルス信号ＰｕｌｓｅＸのパルス幅「Ｘ」の「１／Ｎ」倍に設定するとの条件）。

この条件は、誤差αの算出精度の低下を抑制するための条件である。つまり、第１の補正パルス信号ＰｕｌｓｅＸのパルス幅「Ｘ」を第２の補正パルス信号ＰｕｌｓｅＹのパルス幅「Ｙ」で除算した値が小数であると、マイコン２８における誤差αの算出において小数の切り捨て等、小数演算で生じる演算誤差に起因して誤差αの算出精度が低下するおそれがある。これを回避するための条件が上記条件（Ａ）である。なお、図７に、上記条件（Ａ）「Ｘ＝Ｎ×Ｙ」を課すことにより、上式（ｅｑ１）の演算結果が誤差「α」となることを示す。

（Ｂ）第２の補正パルス信号ＰｕｌｓｅＹのパルス幅「Ｙ」を、ＰＷＭコンパレータ１６から出力される時点の第１の補正パルス信号ＰｕｌｓｅＸのパルス幅「Ｘ」が設定された場合に上記「Ｎ」が最小となるように設定するとの条件。

この条件は、誤差αの算出精度の低下を抑制するための条件である。つまり、マイコン２８におけるデータのサンプリング周期は通常、予め固定されている。このため、第２の補正パルス信号ＰｕｌｓｅＹのパルス幅「Ｙ」が小さくなるほど、マイコン２８に伝達された第２の補正パルス信号ＰｕｌｓｅＹのパルス幅「Ｙ＋α」の算出精度が低下し、ひいては誤差αの算出精度が低下するおそれがある。ここで、上記条件（Ｂ）を満たすように第１，第２の補正パルス信号ＰｕｌｓｅＸ，ＰｕｌｓｅＹのパルス幅「Ｘ」，「Ｙ」を設定すると、上記サンプリング周期に対して第２の補正パルス信号ＰｕｌｓｅＹのパルス幅「Ｙ」を極力大きくすることができる。これにより、誤差αの算出精度の低下を抑制することができる。

特に、本実施形態では、誤差αの算出精度の低下をいっそう抑制する観点から、第１の補正パルス信号ＰｕｌｓｅＸのパルス幅「Ｘ」を、ＰＷＭコンパレータ１６から出力される時点の第１の補正パルス信号ＰｕｌｓｅＸの時比率が１００％とされる場合に対応するパルス幅に設定した。このため、上記条件（Ｂ）を満たすべく、「Ｎ＝２」となるように第２の補正パルス信号ＰｕｌｓｅＹのパルス幅「Ｙ」を設定した。すなわち、第２の補正パルス信号ＰｕｌｓｅＹのパルス幅「Ｙ」は、ＰＷＭコンパレータ１６から出力される時点の第２の補正パルス信号ＰｕｌｓｅＹの時比率が５０％とされる場合に対応するパルス幅に設定されている。

補正部Ｂ３は、マイコン２８に伝達されたパワースイッチング素子ＳＷの温度情報（図中、「Ｈ１＋α」，「Ｈ２＋α」，「Ｈ３＋α」にて例示）から誤差αを除去する。具体的には、上記温度情報としてのパルス信号のパルス幅から誤差αを減算することで上記温度情報を補正する。

温度検出部Ｂ４は、補正されたパワースイッチング素子ＳＷの温度情報に基づき、上記温度情報としてのパルス信号の時比率Ｄｕｔｙを算出する。そして、算出された時比率Ｄｕｔｙを入力として、上述した温度検出処理により、パワースイッチング素子ＳＷの温度検出値Ｔｄを算出する。

図９に、本実施形態にかかる誤差補正処理及び温度検出処理の手順を示す。この処理は、マイコン２８によって例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ１０において、フレームが入力されたか否かを判断する。この処理は、誤差αを算出するための第１，第２の補正パルス信号ＰｕｌｓｅＸ，ＰｕｌｓｅＹが取得されたか否かを判断するための処理である。

ステップＳ１０において肯定判断された場合には、ステップＳ１２に進み、誤差算出部Ｂ１において誤差αを算出する。そして、算出された誤差αをマイコン２８が備えるレジスタに記憶させることで誤差αを更新する。

続くステップＳ１４では、補正部Ｂ３において、レジスタに記憶された最新の誤差αに基づきパワースイッチング素子ＳＷの温度情報を補正する。なお、上記ステップＳ１０において否定判断された場合には、直近に算出されてレジスタに記憶された誤差αに基づき、上記温度情報を補正する。

続くステップＳ１６では、補正された上記温度情報を入力として、温度検出部Ｂ４における温度検出処理によって温度検出値Ｔｄを算出する。

なお、ステップＳ１６の処理が完了した場合には、この一連の処理を一旦終了する。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

（１）上記条件（Ａ）を満たすように第１，第２の補正パルス信号ＰｕｌｓｅＸ，ＰｕｌｓｅＹのパルス幅「Ｘ」，「Ｙ」を設定した。こうした設定によれば、小数演算で生じる演算誤差に起因した誤差αの算出精度の低下を回避し、ひいてはパワースイッチング素子ＳＷの温度検出精度の低下を好適に回避することができる。また、上記設定によれば、マイコン２８におけるソフトウェア処理によって誤差αを容易に算出することもできる。

（２）上記条件（Ｂ）を満たすように第１，第２の補正パルス信号ＰｕｌｓｅＸ，ＰｕｌｓｅＹのパルス幅「Ｘ」，「Ｙ」を設定した。特に、本実施形態では、第１の補正パルス信号ＰｕｌｓｅＸのパルス幅「Ｘ」を、ＰＷＭコンパレータ１６から出力される時点の第１の補正パルス信号ＰｕｌｓｅＸの時比率が１００％とされる場合に対応するパルス幅に設定した。こうした設定によれば、誤差αの算出精度をいっそう好適に抑制することができる。

（３）フレームヘッダと連続して第１の補正パルス信号ＰｕｌｓｅＸ及び第２の補正パルス信号ＰｕｌｓｅＹを配置した。すなわち、パワースイッチング素子ＳＷの温度情報の前にこれら補正パルス信号ＰｕｌｓｅＸ，ＰｕｌｓｅＹを連続して配置した。こうした配置を前提として、フレームが入力されるたびに誤差補正処理及び温度検出処理を行った。このため、パワースイッチング素子ＳＷの温度情報の取得周期が長くなることを回避したり、温度検出に関してノイズに対する耐性を高めたりすることができる。また、マイコン２８におけるソフトウェア処理によって第１，第２の補正パルス信号ＰｕｌｓｅＸ，ＰｕｌｓｅＹを容易に検出することもできる。

（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

本実施形態では、第１の補正パルス信号ＰｕｌｓｅＸ及び第２の補正パルス信号ＰｕｌｓｅＹのフレームへの配置手法を変更する。詳しくは、図１０に示すように、これら補正パルス信号ＰｕｌｓｅＸ，ＰｕｌｓｅＹのそれぞれを、互いに隣接する（時間的に連続する）対となるフレームのそれぞれに分割配置する。すなわち、本実施形態では、フレームに配置される補正パルス信号のパルス幅が交互（「Ｘ」，「Ｙ」，「Ｘ」…）に切り替わることとなる。

図１１に、本実施形態にかかる誤差補正処理及び温度検出処理の手順を示す。この処理は、マイコン２８によって実行される。なお、図１１において、先の図９に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一の符号を付している。

この一連の処理では、まずステップＳ１０ａにおいて、時間的に連続する対となるフレームが入力されたか否かを判断する。この処理は、先の図９のステップＳ１０と同様の趣旨によって設けられる処理である。

ステップＳ１０ａにおいて肯定判断された場合には、ステップＳ１２に進む。一方、上記ステップＳ１０ａにおいて否定判断された場合には、ステップＳ１４に進む。

なお、ステップＳ１６の処理が完了した場合には、この一連の処理を一旦終了する。

以上説明した本実施形態によれば、上記第１の実施形態の（１），（２）の効果に加えて、フレームに配置可能なパワースイッチング素子ＳＷの温度情報の減少を回避できるといった効果を得ることができる。

（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態について、先の第２の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

本実施形態では、マイコン２８におけるパルス信号の時比率の算出手法を変更し、これに併せてフレームへのデータ配置手法を変更する。

まず、マイコン２８におけるパルス信号の時比率の算出手法について説明する。

本実施形態では、図１２に示すように、各フレームにおいて、フレームヘッダに続けて基準パルス信号ＰｕｌｓｅＴを配置する。基準パルス信号ＰｕｌｓｅＴは、パワースイッチング素子ＳＷの温度情報（図中、Ｔｐ１，Ｔｐ２，Ｔｐ３にて例示）としてのパルス信号を補正するための信号である。本実施形態において、基準パルス信号ＰｕｌｓｅＴは、その時比率が１００％に設定されている。

マイコン２８は、パワースイッチング素子ＳＷの温度情報としてのパルス信号のパルス幅を基準パルス信号ＰｕｌｓｅＴのパルス幅「Ｚ」（基準となるパルス幅）で除算することで、パルス信号の時比率Ｄｕｔｙを算出する。こうした時比率Ｄｕｔｙの算出手法は、温度検出精度の低下を回避するためのものである。

つまり、キャリア生成回路１８の個体差等に起因して、キャリア生成回路１８から出力される三角波信号ｔｃの周波数が当初想定した周波数からずれることがある。この場合、パルス信号のパルス幅が当初想定した値からずれることとなる。これにより、例えば、パルス信号の時比率Ｄｕｔｙを算出するための分母となる上記基準時間Ｔｐｅｒｉｏｄがマイコン２８において固定値として予め記憶されている構成において、マイコン２８で算出される時比率Ｄｕｔｙがパワースイッチング素子ＳＷの実際の温度Ｔｊに対応したマップに規定される時比率Ｄｕｔｙからずれ、パワースイッチング素子ＳＷの温度検出精度が低下するおそれがある。

ここで、三角波信号ｔｃの周波数が当初想定した周波数からずれると、上記温度情報としてのパルス信号のパルス幅が変化するものの、基準パルス信号ＰｕｌｓｅＴのパルス幅も変化する。ここで、上記変化の割合は、上記温度情報としてのパルス信号と基準パルス信号ＰｕｌｓｅＴとで略同一となる。具体的には、図１３に示すように、基準パルス信号ＰｕｌｓｅＴ、温度情報Ｔｐ１，Ｔｐ２のそれぞれのパルス幅を「Ｚ」，「Ｈ１」，「Ｈ２」とすると、これらそれぞれのパルス幅は、それぞれのパルス幅に規定値γ乗算した値に変化する。なお、図１３（ａ）は、当初想定したパルス信号を示し、図１３（ｂ）は、三角波信号ｔｃの周波数ずれに起因して変化したパルス信号の推移を示す。

このため、パワースイッチング素子ＳＷの温度情報としてのパルス信号のパルス幅を基準パルス信号ＰｕｌｓｅＴのパルス幅で除算することで算出される時比率Ｄｕｔｙには、三角波信号ｔｃの周波数ずれの影響が含まれていない。したがって、こうして算出される時比率Ｄｕｔｙを入力とした温度検出処理によれば、パワースイッチング素子ＳＷの温度検出精度の低下を回避することができる。

次に、フレームへのデータ配置手法について説明する。

本実施形態では、先の図１２に示すように、時間的に連続する対となるフレームのうち１つにおいて、第１の補正パルス信号ＰｕｌｓｅＸを基準パルス信号ＰｕｌｓｅＴと兼用させる。こうした構成によれば、例えば、フレームに配置可能なパワースイッチング素子ＳＷの温度情報の減少を回避することができる。

（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

・第１，第２の補正パルス信号ＰｕｌｓｅＸ，ＰｕｌｓｅＹのパルス幅「Ｘ」，「Ｙ」の設定手法としては上記各実施形態に例示したものに限らず、例えば、以下（Ｃ）〜（Ｅ）に説明するものであってもよい。

（Ｃ）上記第１の実施形態において、第１の補正パルス信号ＰｕｌｓｅＸのパルス幅「Ｘ」を第２の補正パルス信号ＰｕｌｓｅＹのパルス幅「Ｙ」で除算した値が「４」、「５」又は「１０」となるように第２の補正パルス信号ＰｕｌｓｅＹのパルス幅「Ｙ」を設定してもよい。すなわち、第２の補正パルス信号ＰｕｌｓｅＹの時比率を「２５％」、「２０％」又は「１０％」となるようにしてもよい。この場合であっても、誤差αを算出することはできる。

（Ｄ）上記第１の実施形態において、第１の補正パルス信号ＰｕｌｓｅＸのパルス幅「Ｘ」を、その補正パルス信号の時比率が１００％未満とされる場合に対応するパルス幅に設定してもよい。この場合、例えば、第１の補正パルス信号ＰｕｌｓｅＸのパルス幅「Ｘ」をその補正パルス信号の時比率が９０％とされるときに対応するパルス幅に設定し、第２の補正パルス信号ＰｕｌｓｅＹのパルス幅「Ｙ」をその補正パルス信号の時比率が３０％とされるときに対応するパルス幅に設定すればよい。

（Ｅ）第１の補正パルス信号ＰｕｌｓｅＸのパルス幅「Ｘ」を第２の補正パルス信号ＰｕｌｓｅＹのパルス幅「Ｙ」で除算した値が小数となるようにこれら補正パルス信号のパルス幅「Ｘ」，「Ｙ」を設定してもよい。この場合であっても、誤差αを算出することはできる。

なお、この場合、例えば、下式（ｅｑ２）で表される演算によって誤差αを算出すればよい。

｛Ｘ×（Ｙ＋α）−Ｙ×（Ｘ＋α）｝／（Ｘ−Ｙ） …（ｅｑ２）
ここで、ＰＷＭコンパレータ１６から出力される時点の第１，第２の補正パルス信号ＰｕｌｓｅＸ，ＰｕｌｓｅＹのパルス幅「Ｘ」，「Ｙ」は、例えば、上記メモリ部Ｂ２に予め記憶しておけばよい。

・上記第１の実施形態では、各フレームに補正パルス信号を２つずつ配置したがこれに限らず、互いにパルス幅が相違する補正パルス信号を３つ以上配置してもよい。ここで、例えば、各フレームに補正パルス信号を連続して３つ配置する場合、各フレームのそれぞれにおいて対となる補正パルス信号が２組できることから、２組のそれぞれにおいて誤差αを算出し、算出されたこれら誤差αの平均値に基づきパワースイッチング素子ＳＷの温度情報を補正してもよい。この場合、例えば、これら３つの補正パルス信号のうち１つにノイズが混入するときであっても、このノイズが補正に用いる誤差αの算出精度に及ぼす影響を極力抑制することなどができる。なお、上記構成を採用する場合、３つの補正パルス信号に対応する時比率を、例えば、１００％，５０％，２５％に設定すればよい。

・第１，第２の補正パルス信号ＰｕｌｓｅＸ，ＰｕｌｓｅＹのフレームへの分割配置手法としては、上記第２の実施形態に例示したものに限らない。例えば、互いに離間するフレームのそれぞれにこれら補正パルス信号ＰｕｌｓｅＸ，ＰｕｌｓｅＹのそれぞれを配置する手法であってもよい。

・上記第３の実施形態において、基準パルス信号ＰｕｌｓｅＴの基準となるパルス幅「Ｚ」を、そのパルス信号の時比率が１００％未満とされる場合に対応するパルス幅に設定してもよい。この場合、温度検出処理で用いられるマップは、上記基準となるパルス幅「Ｚ」に応じたものに変更される。

・上記第１，第２の実施形態において、上記第３の実施形態で説明したパルス信号の時比率Ｄｕｔｙの算出手法を採用してもよい。この場合、上記第１の実施形態の図６において、例えば、フレームヘッダと、第１の補正パルス信号ＰｕｌｓｅＸとの間に基準パルス信号ＰｕｌｓｅＴを配置すればよい。また、上記第２の実施形態の図１０において、例えば、フレームヘッダと、第１，第２の補正パルス信号ＰｕｌｓｅＸ，ＰｕｌｓｅＹとの間に基準パルス信号ＰｕｌｓｅＴを配置すればよい。

・補正パルス信号を基準パルス信号ＰｕｌｓｅＴと兼用させる手法としては、上記第３の実施形態に例示したものに限らない。例えば、上記第１の実施形態において、上記第３の実施形態で説明したパルス信号の時比率Ｄｕｔｙの算出手法を採用するなら、各フレームにおいて連続配置される第１，第２の補正パルス信号ＰｕｌｓｅＸ，ＰｕｌｓｅＹのうちいずれか１つを基準パルス信号ＰｕｌｓｅＴと兼用させる手法を採用してもよい。

また、上記兼用させる手法としては、第１，第２の補正パルス信号ＰｕｌｓｅＸ，ＰｕｌｓｅＹのうち第１の補正パルス信号ＰｕｌｓｅＸのみを基準パルス信号ＰｕｌｓｅＴと兼用させる手法に限らない。例えば、第１の補正パルス信号ＰｕｌｓｅＸが配置されるフレームと時間的に連続するフレームにおいて、第２の補正パルス信号ＰｕｌｓｅＹも基準パルス信号ＰｕｌｓｅＴと兼用させてもよい。この場合、第２の補正パルス信号ＰｕｌｓｅＹと兼用させた基準パルス信号ＰｕｌｓｅＴのパルス幅は、そのパルス信号の時比率が１００％未満とされるときに対応するパルス幅に設定されることとなる。このため、例えば、第１の補正パルス信号ＰｕｌｓｅＸと同じフレームに配置される温度情報に基づく温度検出処理と、第２の補正パルス信号ＰｕｌｓｅＹと同じフレームに配置される温度情報に基づく温度検出処理とでマップを変更すればよい。

・誤差算出手段、補正手段及び検出手段としては、ソフトウェアにて構成されているもの（マイコン２８）に限らず、ハードウェアにて構成されているものであってもよい（先の図１参照）。

・上記各実施形態では、１つのフォトカプラで１つのパワースイッチング素子ＳＷの温度情報を伝達する構成を採用したがこれに限らない。例えば、１つのフォトカプラで複数のパワースイッチング素子ＳＷのそれぞれに対応する温度情報を伝達する構成を採用してもよい。この場合、フレーム生成部２０において、各フレームに複数の上記温度情報のそれぞれが配置されることとなる。

・「絶縁伝達手段」としては、フォトカプラ等の光絶縁素子を備えるものに限らず、例えば、磁気絶縁素子（例えばパルストランス）を備えるものであってもよい。

・「第１の領域」及び「第２の領域」としては、上記第１の実施形態に例示したものに限らない。例えば、低電圧システムにおける何らかの温度検出値を低電圧システム側から高電圧システム側へと伝達する必要があるなら、低電圧システムを第１の領域とし、高電圧システムを第２の領域としてもよい。

・上記第１の実施形態では、フォトカプラ２６を介してマイコン２８にフレームが入力されるたびに誤差αを算出し、算出された誤差αに基づきパルス信号を補正したがこれに限らない。例えば、マイコン２８の演算能力に制約があるなら、Ｍ（Ｍは２以上の整数）個のフレームが入力されるたびに誤差αを算出する構成を採用してもよい。

・「変調手段」において用いられるキャリアとしては、三角波信号に限らず、例えばのこぎり波信号であってもよい。

また、「変調手段」としては、感温ダイオードＳＤの出力信号Ｖｆをパルス幅変調するものに限らず、例えば、上記出力信号Ｖｆを、パワースイッチング素子ＳＷの温度が高いほど周波数が高いパルス信号として出力する周波数変調回路を備えるものであってもよい（上記特許文献１参照）。この場合、周波数変調回路から出力されたパルス信号がフォトカプラを介して検出手段としてのマイコン２８に伝達されることとなる。そして、マイコン２８は、パルス信号のパルス幅が短いほど、パワースイッチング素子ＳＷの温度検出値Ｔｄを高く算出する。こうした構成を採用する場合であっても、パルス信号のパルス幅を変化させる誤差αがパルス信号に含まれることで、パワースイッチング素子ＳＷの温度検出精度が低下するおそれがあることから、本願発明の適用が有効である。

・「検出素子」としては、感温ダイオードに限らず、例えば抵抗体（測温抵抗体）であってもよい。この場合、温度検出の具体的な構成として、例えば、定電流電源１４の出力側に、感温ダイオードＳＤに代えて抵抗体の一端を接続し、抵抗体の他端を接地する構成を採用すればよい。こうした構成において、抵抗体は、パワースイッチング素子ＳＷの温度と相関を有する信号（抵抗体における電圧降下量）を出力する検出素子となる。なお、ここでは、パワースイッチング素子ＳＷの温度が高くなるほど上記電圧降下量が大きくなる。

また、「検出素子」としては、例えば、ＭＯＳ型電界効果トランジスタであってもよい。これは、ＭＯＳ型電界効果トランジスタのソース及びドレイン間に同一の電流を流す場合におけるソース及びドレイン間の電圧が温度依存性を有することに鑑みたものである。

・「所定の検出対象」であるパワースイッチング素子ＳＷとしては、ＩＧＢＴに限らず、例えばパワーＭＯＳ型電界効果トランジスタであってもよい。また、上記検出対象としては、パワースイッチング素子ＳＷに限らない。この場合、「検出素子」としては、上記検出対象の温度と相関を有する信号を出力するものに限らず、上記検出対象の物理量と相関を有する信号を出力するものであれば、他の検出素子であってもよい。

１６…ＰＷＭコンパレータ、１８…キャリア生成回路、２６…フォトカプラ、２８…マイコン、ＳＤ…感温ダイオード、ＳＷ…パワースイッチング素子。

Claims (15)

1. 所定の検出対象（ＳＷ）の物理量と相関を有する信号（Ｖｆ）を出力する検出素子（ＳＤ）と、
   前記検出素子の出力信号をパルス信号に変調して出力する変調手段（１６，１８）と、
   前記変調手段から出力されてかつ所定の伝達経路（２６）を介して伝達された前記パルス信号に基づき、前記検出対象の物理量を検出する検出手段（２８）と、
   を備える物理量検出装置に適用され、
   互いにパルス幅が相違する複数の補正パルス信号（ＰｕｌｓｅＸ，ＰｕｌｓｅＹ）を前記変調手段から出力される前記パルス信号の列に挿入する処理を行う挿入手段と、
   前記伝達経路を介して伝達された前記複数の補正パルス信号のうち対となる補正パルス信号同士に基づき、前記伝達経路を介して伝達された前記パルス信号に含まれてかつ該パルス信号のパルス幅を変化させる誤差（α）を算出する誤差算出手段と、
   前記誤差算出手段によって算出された前記誤差に基づき、前記物理量の検出に用いられる前記パルス信号を補正する補正手段と、
   を備えることを特徴とする誤差補正装置。
2. 前記変調手段は、前記検出素子の出力信号をパルス幅変調して出力し、
   前記検出手段は、前記伝達経路を介して伝達された前記パルス信号の時比率に基づき、前記検出対象の物理量を検出し、
   前記誤差算出手段は、前記挿入手段によって前記複数の補正パルス信号のそれぞれが挿入される時点の該複数の補正パルス信号のそれぞれのパルス幅（Ｘ，Ｙ）と、前記伝達経路を介して伝達された前記複数の補正パルス信号のそれぞれのパルス幅（Ｘ＋α，Ｙ＋α）とに基づき、前記誤差を算出することを特徴とする請求項１記載の誤差補正装置。
3. 前記複数の補正パルス信号のうち対となる補正パルス信号の一方を第１の補正パルス信号（ＰｕｌｓｅＸ）と定義し、他方を第２の補正パルス信号（ＰｕｌｓｅＹ）と定義し、
   前記挿入手段によって前記第１の補正パルス信号が挿入される時点の該第１の補正パルス信号のパルス幅（Ｘ）は、前記挿入手段によって前記第２の補正パルス信号が挿入される時点の該第２の補正パルス信号のパルス幅（Ｙ）の「Ｎ」倍（Ｎは２以上の整数）に設定されていることを特徴とする請求項２記載の誤差補正装置。
4. 前記挿入手段によって前記第２の補正パルス信号が挿入される時点の該第２の補正パルス信号のパルス幅は、前記第１の補正パルス信号のパルス幅が設定された場合に前記「Ｎ」が最小となるように設定されていることを特徴とする請求項３記載の誤差補正装置。
5. 前記挿入手段によって挿入される前記複数の補正パルス信号のうち１つのパルス幅は、該補正パルス信号の時比率が１００％とされる場合に対応するパルス幅に設定されていることを特徴とする請求項３又は４記載の誤差補正装置。
6. 前記変調手段から出力された複数の前記パルス信号が含まれる一群の情報を生成して出力する出力手段（２０）を更に備え、
   前記挿入手段は、前記挿入する処理を、前記出力手段から出力される前記一群の情報毎に前記複数の補正パルス信号のそれぞれを連続して配置することで行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれか1項に記載の誤差補正装置。
7. 前記誤差算出手段は、前記伝達経路を介して該誤差算出手段に前記一群の情報が入力されるたびに前記誤差を算出し、
   前記補正手段は、前記誤差算出手段によって前記誤差が算出されるたびに前記パルス信号を補正することを特徴とする請求項６記載の誤差補正装置。
8. 前記変調手段から出力された前記パルス信号が含まれる一群の情報を生成して出力する出力手段（２０）を更に備え、
   前記挿入手段は、前記挿入する処理を、前記複数の補正パルス信号を前記出力手段から出力される複数の前記一群の情報のそれぞれに分割配置することで行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれか1項に記載の誤差補正装置。
9. 前記誤差算出手段は、分割配置された対となる前記補正パルス信号に対応する複数の前記一群の情報が入力されるたびに前記誤差を算出することを特徴とする請求項８記載の誤差補正装置。
10. 前記挿入手段は、前記一群の情報において、前記変調手段から出力された前記パルス信号よりも前に前記補正パルス信号を配置することを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載の誤差補正装置。
11. 前記変調手段は、キャリア（ｔｃ）と前記検出素子の出力信号との大小比較に基づき該出力信号をパルス幅変調して出力し、
    基準となるパルス幅を有する基準パルス信号（ＰｕｌｓｅＴ）を前記変調手段から出力される前記パルス信号の列に挿入する手段を更に備え、
    前記検出手段は、前記伝達経路を介して伝達された前記パルス信号及び前記基準パルス信号に基づき、前記検出対象の物理量を検出し、
    前記挿入手段は、前記挿入する処理を、前記複数の補正パルス信号のうち少なくとも１つを前記基準パルス信号と兼用させることで行うことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか1項に記載の誤差補正装置。
12. 前記検出素子は、前記検出対象の温度と負の相関を有する信号を出力する感温ダイオードであることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか1項に記載の誤差補正装置。
13. 前記検出素子、前記検出対象、前記変調手段は、第１の領域に備えられ、
    前記誤差算出手段、前記補正手段及び前記検出手段は、前記第１の領域とは電気的に絶縁された第２の領域に備えられ、
    前記伝達経路は、前記第１の領域と前記第２の領域を電気的に絶縁しつつ該第１の領域から該第２の領域へと信号を伝達させる絶縁伝達手段を備えることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか1項に記載の誤差補正装置。
14. 前記誤差算出手段、前記補正手段及び前記検出手段は、ソフトウェアにて構成されていることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか1項に記載の誤差補正装置。
15. 前記誤差算出手段、前記補正手段及び前記検出手段は、ハードウェアにて構成されていることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか1項に記載の誤差補正装置。

Images