電力変換装置
【課題】複数のインバータＩＮＶａ，ＩＮＶｂ，ＩＮＶｃのそれぞれを操作する変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃのそれぞれにＥＣＵ３０からの指令値情報を出力する場合、通信手段の数が増加し、ひいては装置の大型化やコストアップを招くおそれがあること。
【解決手段】ＥＣＵ３０は、インバータＩＮＶａ，ＩＮＶｂ，ＩＮＶｃのそれぞれに関する指令値を、外部通信線Ｌｃ１およびフォトカプラ４２を介して通信用マイコン４４に出力する。この際の通信プロトコルは、ＬＩＮである。通信用マイコン４４では、受信されたデータのフォーマットをＩ２Ｃに変更し、これを変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃに出力する。
【解決手段】ＥＣＵ３０は、インバータＩＮＶａ，ＩＮＶｂ，ＩＮＶｃのそれぞれに関する指令値を、外部通信線Ｌｃ１およびフォトカプラ４２を介して通信用マイコン４４に出力する。この際の通信プロトコルは、ＬＩＮである。通信用マイコン４４では、受信されたデータのフォーマットをＩ２Ｃに変更し、これを変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃに出力する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電力変換回路を備える電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば下記特許文献１に見られるように、複数のモータのそれぞれに接続される電力変換回路（インバータ）を備える電力変換装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３４５２５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記装置の場合、複数のインバータのそれぞれを操作するマイコン等の操作手段のそれぞれに、モータの制御量の指令値等を伝達する必要がある。そしてこれにより、操作手段との通信を行なうトランシーバ等の通信手段の数が増加し、ひいては、装置の大型化やコストアップを招くおそれがある。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決する過程でなされたものであり、その目的は、複数の電力変換回路を備える新たな電力変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下、上記課題を解決するための手段、およびその作用効果について記載する。
【０００７】
請求項１記載の発明は、複数の車載補機のそれぞれに電力を供給する各別の電力変換回路と、前記電力変換回路のそれぞれを操作対象とする各別の操作手段と、前記各別の操作手段のそれぞれに関する指令値情報を外部通信線を介して受信する単一の通信手段とを備え、前記通信手段は、前記指令値情報を内部通信線を介して前記操作手段のそれぞれに送信する機能を有することを特徴とする。
【０００８】
上記発明では、外部から入力される指令値情報を受信して操作手段に送信する通信手段を操作手段同士で共有することで、部品点数を低減することができる。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記操作手段は、前記電力変換回路に接続される車載補機の制御量、前記電力変換回路の消費電力、および前記車載補機の制御量の制御の異常の有無の診断結果の少なくとも１つに関する情報である操作側情報を前記通信手段に出力する機能を有し、前記通信手段は、前記操作側情報を受信し、これを外部に出力する機能を有することを特徴とする。
【００１０】
上記発明では、外部に操作側情報を出力するための通信手段を操作手段同士で共有することで、部品点数を低減することができる。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記通信手段は、前記指令値情報を受信する際の第１のデータフォーマットを、前記操作手段に前記指令値情報を送信する際のデータフォーマットであって且つ前記第１のデータフォーマットとは相違する第２のデータフォーマットに変換する変換処理を行なう手段を備えることを特徴とする。
【００１２】
上記発明では、通信手段が変換処理を行なえるため、外部通信線を介した通信のデータフォーマットが様々であったとしても操作手段が受信するデータフォーマットを固定することも可能となる。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、前記通信手段は、トランシーバと通信用マイコンとを備え、前記操作対象毎の各別の操作手段のそれぞれは、前記通信用マイコンとは別の変換用マイコンを備えることを特徴とする。
【００１４】
上記発明では、通信用マイコンを備えることで、外部との通信に関するデータフォーマットが様々に変更されたり、外部との授受情報に変更がなされたりしても、ソフトウェアの変更で対処することができる。
【００１５】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発明において、前記通信手段は、前記複数の電力変換回路の合計消費電力の上限値情報を受信し、各電力変換回路の消費電力の上限値を設定する上限値設定手段を備えることを特徴とする。
【００１６】
上記発明では、上限値設定手段を備えることで、操作手段のそれぞれが、合計消費電力の上限値情報に従った制御をするに際し、互いの消費電力を参照しあったり、それに基づき互いの消費電力の上限値を設定する処理を行ったりする必要が生じないため、合計消費電力情報に従った制御を簡易に行なうことができる。
【００１７】
請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の発明において、前記指令値情報を前記通信手段に出力する出力手段の基準電位は、前記操作手段の基準電位と相違し、前記通信手段は、前記出力手段側を１次側として且つ前記複数の操作手段で共有される絶縁通信手段を備えることを特徴とする。
【００１８】
上記発明では、絶縁通信手段を操作手段同士で共有することで、絶縁通信手段の数を低減することができる。
【００１９】
請求項７記載の発明は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の発明において、前記操作手段は、前記操作対象毎に各別の変換用基板に搭載され、前記通信手段は、前記変換用基板とは別の基板に搭載されていることを特徴とする。
【００２０】
上記発明では、特定の補機が追加、削除される場合、追加、削除の前後で用いられる補機に対応する変換用基板については変更する必要が生じないため、補機の変更に対処しやすい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】一実施形態にかかるシステム構成図。
【図２】同実施形態にかかる通信態様を示す図。
【図３】同実施形態にかかる通信用マイコンと変換用マイコンとの時分割通信を示すタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明にかかる電力変換装置をハイブリッド車に適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２３】
図１に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。
【００２４】
図示される高電圧バッテリ１０は、端子電圧がたとえば百Ｖ以上となるリチウムイオン２次電池やニッケル水素２次電池等の２次電池である。高電圧バッテリ１０は、車体の電位とは相違する電位を基準電位（負極電位）とするものである。詳しくは、たとえば高電圧バッテリ１０の両端に一対のコンデンサを接続し、それらの接続点を車体に接続するなどすることで、高電圧バッテリ１０の正極電位および負極電位間の中央値が車体電位と等しくなるような設定がなされている。
【００２５】
上記高電圧バッテリ１０は車載主機としてのモータジェネレータ１２用の電源であり、インバータ１６を介してモータジェネレータ１２に接続されている。モータジェネレータ１２の回転軸は、駆動輪１４に機械的に連結されている。
【００２６】
高電圧バッテリ１０は、一対の電源ラインＬｐ，Ｌｎに接続されており、電源ラインＬｐ，Ｌｎは、電源装置ＰＳＣに接続されている。電源装置ＰＳＣは、電源ラインＬｐ，Ｌｎのそれぞれに接続されるノーマルモードチョークコイル１８と平滑コンデンサ２０とを備えて構成されている。
【００２７】
電源装置ＰＳＣには、インバータＩＮＶａ，ＩＮＶｂ，ＩＮＶｃが並列接続されている。ここで、インバータＩＮＶａは、車載空調装置に搭載されるブロアファンの電動機２２に、３相交流電圧を印加するためのものである。また、インバータＩＮＶｂは、車載内燃機関のシリンダブロック内の冷却水を循環させるウォータポンプに搭載される電動機２４に、３相交流電圧を印加するためのものである。さらに、インバータＩＮＶｃは、車載空調装置に搭載されるヒータ２６に３相交流を印加するためのものである。上記電動機２２，２４は、表面磁石同期電動機（ＳＰＭＳＭ）である。
【００２８】
ここで、インバータＩＮＶａ，ＩＮＶｂ，ＩＮＶｃは、図中インバータＩＮＶａについて示したように、それらの入力端子（電源装置ＰＳＣの出力端子）の正極および負極のそれぞれをそれらの出力端子に接続するためのスイッチング素子Ｓ￥ｐ，Ｓ￥ｎ（￥＝ｕ，ｖ，ｗ）の直列接続体を３組備える直流交流変換回路である。そして、インバータＩＮＶａのスイッチング素子Ｓ￥＃（￥＝ｕ，ｖ，ｗ；＃＝ｐ，ｎ）は、マイクロコンピュータ（変換用マイコン４６ａ）からの操作信号ｇ￥＃によって操作される。同様に、インバータＩＮＶｂ，ＩＮＶｃのそれぞれは、変換用マイコン４６ｂ，４６ｃのそれぞれによって操作される。なお、インバータＩＮＶａ，ＩＮＶｂ，ＩＮＶｃの操作に際してのスイッチング周波数は、互いに相違する周波数に設定されている。これは、たとえば、三角波ＰＷＭ処理を行なって且つキャリア周波数を互いに相違させることで実現することができる。この設定は、各インバータＩＮＶａ，ＩＮＶｂ，ＩＮＶｃのそれぞれに起因した平滑コンデンサ２０のリップル電流の和の実効値を各リップル電流の実効値の和よりも小さくするための設定であり、これにより電源装置ＰＳＣをインバータＩＮＶａ，ＩＮＶｂ，ＩＮＶｃによって共有化することで、電源装置ＰＳＣの小型化を狙っている。
【００２９】
上記変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃは、中央処理装置（ＣＰＵ）やメモリを備え、メモリに格納されたプログラムをＣＰＵにて実行するソフトウェア処理手段である。変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃは、車載補機の制御量を制御すべくインバータＩＮＶａ，ＩＮＶｂ，ＩＮＶｃを操作する処理に加えて、制御量の制御の異常の有無の診断処理や、消費電力の算出処理等を行なう。
【００３０】
一方、インバータＩＮＶａ，ＩＮＶｂの各レッグには、図１にインバータＩＮＶａについて記載されるように、シャント抵抗Ｒｓが設けられている。このシャント抵抗Ｒｓの電圧降下量は、線間電流の極性や線間電流の変化量の極性を検出するためのものである。これら線間電流の極性や線間電流の変化量の極性は、電動機２２，２４の回転角度を検出する手段を備えることなくそれらの制御量を制御するためのパラメータである。すなわち、たとえば最大トルク最小電流制御を行なう上では、変換用マイコン４６ａ，４６ｂによって、線間電流のゼロクロスタイミングと線間電流の変化量のゼロクロスタイミングとを一致させるように電動機２２，２４に印加する指令電圧の位相を操作すればよい。こうした手法については、たとえば特開２００８−２７８７３６号公報に記載されている。
【００３１】
ちなみに、上記ヒータ２６は、電熱器であるが、本実施形態では、上記インバータＩＮＶａ，ＩＮＶｂと同様の３相インバータによって駆動可能に設計されている。
【００３２】
変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃのそれぞれには、車体を基準電位とする電子制御装置（ＥＣＵ３０）から電動機２２，２４およびヒータ２６のそれぞれの制御量の指令値が出力される。詳しくは、ＥＣＵ３０は、送信用の外部通信線Ｌｃ１に指令値情報を載せたデータを出力する。このデータは、トランシーバ４０によって受信され、フォトカプラ４２を介して通信用マイコン４４に入力される。通信用マイコン４４は、送信用の内部通信線Ｌｃ３を介して指令値に関する情報が含まれるデータを変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃに出力する。これに対し、変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃは、受信用の通信線Ｌｃ４を介して所定の情報が含まれるデータを通信用マイコン４４に出力する。通信用マイコン４４は、変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃからの情報を載せたデータを、フォトカプラ４８、トランシーバ４０および受信用の外部通信線Ｌｃ２を介してＥＣＵ３０に出力する。これら通信用マイコン４４や変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃは、高電圧バッテリ１０の電圧を降圧して出力するＤＣＤＣコンバータ４９を電源とするものであり、ともに車体とは相違する基準電位（高電圧バッテリ１０の負極電位）にて動作する。
【００３３】
上記通信用マイコン４４は、中央処理装置（ＣＰＵ）やメモリを備え、メモリに格納されたプログラムをＣＰＵにて実行するソフトウェア処理手段である。また、フォトカプラ４２，４８は、通信用マイコン４４とＥＣＵ３０との基準電位が相違することに鑑み、通信用マイコン４４を備える車載高電圧システムとＥＣＵ３０を備える車載低電圧システムとを絶縁しつつ信号の伝達を司る絶縁通信手段である。
【００３４】
上記通信用マイコン４４、フォトカプラ４２，４８、トランシーバ４０、電源装置ＰＳＣ、およびＤＣＤＣコンバータ４９は、電源用基板５０ｐに搭載されている。また、インバータＩＮＶａと変換用マイコン４６ａとは変換用基板５０ａに搭載されており、インバータＩＮＶｂと変換用マイコン４６ｂとは変換用基板５０ｂに搭載されており、インバータＩＮＶｃと変換用マイコン４６ｃとは変換用基板５０ｃに搭載されている。
【００３５】
これら電源用基板５０ｐや変換用基板５０ａ，５０ｂ，５０ｃは、単一のケースＣＡに収容され、車載補機（電動機２２，２４やヒータ２６）は、ケースＣＡに対して外付けされている。これは、ケースＣＡを小型化し、車両衝突時等においても損傷を受けにくいところに配置することを１つの目的としてなされた設定である。
【００３６】
ちなみに、従来、補機用アクチュエータとその制御システム（電動機２２と変換用マイコン４６ａおよびインバータＩＮＶａや、電動機２４と変換用マイコン４６ｂおよびインバータＩＮＶｂ等）は、同一のケース内に収容される傾向があった。これは、補機電動機の回転角度を検出する手段としてはホール素子等の廉価なものを用いることが一般的であり、その場合、制御システム（変換用マイコンやインバータ）を電動機に近接配置することが望まれたためである。本実施形態では、上述したセンサレス制御によってこうした要求が生じる事態を回避している。
【００３７】
次に、ＥＣＵ３０と変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃとの間の通信処理について、図２を用いて説明する。
【００３８】
本実施形態では、ＥＣＵ３０および通信用マイコン４４間の通信プロトコルとしてＬＩＮ（Local Interconnect Network）を採用し、変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃおよび通信用マイコン４４間の通信プロトコルとしてＩ２Ｃ(Inter-Integrated Circuit）を採用する。この場合、ＥＣＵ３０からの送信データと、変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃの受信データとでデータフォーマットが相違する。このため、図示されるように、通信用マイコン４４が、上記送信データのデータフォーマットを受信データのデータフォーマットに変換する変換処理を行なう。
【００３９】
すなわち、ＥＣＵ３０から通信用マイコン４４に電動機２２の制御量の指令値（回転速度指令値ωａ＊）に関するデータを出力する場合、変換用マイコン４６ａに関するデータであることを示すＩＤデータＩＤａに続いて、回転速度指令値ωａ＊に関するデジタルデータ、チェックサムの順にデータを出力する。同様に、ＥＣＵ３０から通信用マイコン４４に電動機２４の回転速度指令値ωｂ＊に関するデータを出力する場合、変換用マイコン４６ｂに関するデータであることを示すＩＤデータＩＤｂに続いて、回転速度指令値ωｂ＊に関するデジタルデータ、チェックサムの順にデータを出力する。また、ＥＣＵ３０から通信用マイコン４４に、インバータＩＮＶａ，ＩＮＶｂ，ＩＮＶｃの合計消費電力の上限値Ｐｔｈに関するデータを出力する場合、その旨を指定するＩＤデータＩＤｔに続いて、上限値Ｐｔｈに関するデジタルデータ、チェックサムの順にデータを出力する。ここで、チェックサムは、誤り検出符号である。
【００４０】
なお、ＩＤデータＩＤａ，ＩＤｂ等は、実際には、ブレーク、同期、ＩＤ等のデータからなるものとしてもよい。
【００４１】
これに対し、通信用マイコン４４では、合計消費電力の上限値Ｐｔｈに基づき、各インバータＩＮＶａ，ＩＮＶｂ，ＩＮＶｃのそれぞれの消費電力の上限値Ｐａｔｈ，Ｐｂｔｈ，Ｐｃｔｈを算出する。これは、「Ｐａｔｈ＋Ｒｂｔｈ＋Ｒｃｔｈ≦Ｐｔｈ」の関係を満たすように行われる。具体的には、上限値の設定によって指令値への制御性が低下する事態が生じる場合、たとえば車両の走行性能に寄与する補機（ウォータポンプ）に関する消費電力の上限値Ｐｂｔｈについては、極力こうした事態が生じないようにし、車室内の温度調整に関する補機（ブロアファンやヒータ）に関する上限値Ｐａｔｈ，Ｐｃｔｈを優先的に低下させる。
【００４２】
こうして上限値Ｐａｔｈ，Ｐｂｔｈ，Ｐｃｔｈを算出すると、通信用マイコン４４では、変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃのいずれであるかを指定するためのＩＤデータＩＤａ，ＩＤｂ，ＩＤｃを、Ｉ２Ｃのデータフォーマットに従って生成する。そして、たとえば、変換用マイコン４６ａに関するデータであることを示すＩＤデータＩＤａに続いて、回転速度指令値ωａ＊、上限値Ｐａｔｈのデータを出力する。
【００４３】
これに対し、変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃでは、シリアルライン（内部通信線Ｌｃ３）を介して伝播するデータ内のＩＤデータによって、自身に関するデータであるのか否かを識別し、自身に関するデータである場合にこれをデコードする。そして、制御の異常診断の結果情報や、実際の制御量情報、実際の消費電力情報を、Ｉ２Ｃのデータフォーマットにて受信用の内部通信線Ｌｃ４を介して通信用マイコン４４に出力する。たとえば、変換用マイコン４６ａは、インバータＩＮＶａに関するものであることを示すＩＤデータＩＤａに続いて、診断結果データ（図中、Ｄｉａｇ）と、実際の制御量（回転速度ωａ）のデータと、実際の消費電力Ｐａに関するデータを出力する。
【００４４】
なお、通信用マイコン４４から変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃに送信するデータや、変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃから通信用マイコン４４に送信するデータについても、誤り検出符号等を付してもよい。
【００４５】
これら通信用マイコン４４と変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃとの間の通信は、図３に示すように、時分割で行われる。図３（ａ）は、通信用マイコン４４がデータを出力する期間を示し、図３（ｂ）は、変換用マイコン４６ａがデータを出力する期間を示し、図３（ｃ）は、変換用マイコン４６ｂがデータを出力する期間を示し、図３（ｄ）は、変換用マイコン４６ｃがデータを出力する期間を示す。すなわち、通信用マイコン４４が変換用マイコン４６ａに関するデータを出力すると、これに応じて変換用マイコン４６ａは、上述したデータを通信用マイコン４４に出力する。通信用マイコン４４は、変換用マイコン４６ａからのデータの受信期間の経過後、変換用マイコン４６ｂに関するデータを出力する。
【００４６】
このように、通信用マイコン４４から変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃへのデータの出力期間や変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃから通信用マイコン４４へのデータの出力期間以外の期間において、上記データフォーマットの変換処理等がなされる。また、通信用マイコン４４では、変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃから出力されたデータのフォーマットを変換し、ＥＣＵ３０に出力する。
【００４７】
このように、ＥＣＵ３０と変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃとの間に通信用マイコン４４を介在させることで、ＥＣＵ３０との通信のプロトコルや通信データの内容が変更された場合であっても先の図２に２点鎖線にて示す部分を変更しなくてもよいというメリットがある。
【００４８】
すなわち、たとえば図２に「変更１」として示すように、ＥＣＵ３０の通信プロトコルがＣＡＮ（Controller Area Network）に変更された場合について考えてみる。この場合、通信用マイコン４４がこのデータフォーマットを、Ｉ２Ｃのデータフォーマットに変更するなら、変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃの処理内容に変更は生じない。また、たとえば図２に「変更２」として示すように、ＥＣＵ３０が、インバータＩＮＶａ，ＩＮＶｂ，ＩＮＶｃのそれぞれの消費電力の上限値Ｐａｔｈ，Ｐｂｔｈ，Ｐｃｔｈを出力するものに変更された場合について考えてみる。この場合、通信用マイコン４４が上限値Ｐａｔｈ，Ｐｂｔｈ，Ｐｃｔｈを変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃに直接送信するようにすることで、変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃの処理内容に変更は生じない。
【００４９】
このように、通信用マイコン４４を用いることで、様々な仕様の車載システムに対し、変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃの処理内容を変更することなく対処することができるため、様々な仕様の車載システムに適応させやすい。特に、通信用マイコン４４がソフトウェア処理手段であるため、そのプログラムの変更によって様々な仕様に対処することも可能となる。もっとも、たとえば上限値の処理に関して、変更２の前後のいずれにも対処できるような汎用性のあるプログラムを搭載しておいてもよい。
【００５０】
さらに、通信用マイコン４４と変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃとの間の通信プロトコルを自由に定めることができるため、変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃの演算負荷の小さいプロトコルを選択することもでき、ひいては、変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃの演算負荷を低減することもできる。
【００５１】
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。
【００５２】
（１）ＥＣＵ３０との通信に際して、変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃ同士でトランシーバ４０を共有した。これにより、部品点数を低減することができる。
【００５３】
（２）ＥＣＵ３０と変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃとの間に通信用マイコン４４を介在させた。これにより、ＥＣＵ３０との通信プロトコルや通信データの内容が変更された場合であっても変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃの処理内容を変更することなく対処することができる。
【００５４】
（３）通信用マイコン４４において、データフォーマットを変換する変換処理を行った。これにより、変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃとの通信プロトコルとして変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃの演算負荷を低減するものを選択することができる。
【００５５】
（４）ＥＣＵ３０から変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃへのデータの送信に際して、変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃ同士でフォトカプラ４２を共有し、変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃからＥＣＵ３０へのデータの送信に際して、変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃ同士でフォトカプラ４８を共有した。これにより、部品点数を低減することができる。
【００５６】
（５）インバータＩＮＶａ，ＩＮＶｂ，ＩＮＶｃのそれぞれを、各別の変換用基板５０ａ，５０ｂ，５０ｃのそれぞれに搭載した。これにより、車載システムの要求仕様に応じて補機が追加、削除される場合であっても、追加、削除の前後とも用いられる変換用基板についてはこれを変更する必要が生じないことから、様々な仕様の車載システムへの適用が容易となる。
＜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。
【００５７】
「操作手段について」
回転角度推定手段を、変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃとは別のハードウェア処理手段によって構成してもよい。
【００５８】
レゾルバ等の回転角度検出手段の出力信号に基づき制御量の制御を行なってもよい。
【００５９】
ＣＰＵやメモリを備えて構成されるマイコン（変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃ）に限らない。たとえば、専用のハードウェア処理手段であってもよい。
【００６０】
「外部通信線について」
送信用の外部通信線Ｌｃ１や受信用の外部通信線Ｌｃ２を各別のシリアルラインとするものに限らず、たとえば、送信用の外部通信線を複線化したり、送信用の外部通信線と受信用の外部通信線とを共有化したりしてもよい。
【００６１】
「内部通信線について」
送信用の内部通信線Ｌｃ３や受信用の内部通信線Ｌｃ４を各別のシリアルラインとするものに限らず、たとえば、受信用の内部通信線を複線化したり、送信用の内部通信線と受信用の内部通信線とを共有化したりしてもよい。
【００６２】
送信用の内部通信線と受信用の内部通信線とを、複数の変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃで共有するものにも限らない。たとえば、送信用の内部通信線と受信用の内部通信線とを、複数の変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃ毎に各別に設けてもよい。これにより、変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃが通信に関する処理に要する演算負荷をいっそう低減することができる。
【００６３】
「送受信される情報について」
複数の変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃのそれぞれから、診断結果情報、消費電力情報、実際の制御量に関する情報の全てを通信用マイコン４４に出力するものに限らない。たとえば、これらのうちの１つまたは２つであってもよい。
【００６４】
「通信のプロトコル等」
ＥＣＵ３０および通信用マイコン４４間の通信プロトコルとしては、ＬＩＮやＣＡＮに限らない。また、通信用マイコン４４および変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃ間としても、Ｉ２Ｃに限らず、たとえばSPI（Serial Peripheral Interface)等であってもよい。なお、ＥＣＵ３０および通信用マイコン４４間の通信プロトコルと、通信用マイコン４４および変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃ間の通信プロトコルとが一致することがあってもよい。
【００６５】
「絶縁通信手段について」
フォトカプラ等の光絶縁素子に限らず、たとえばトランス等の磁気絶縁素子であってもよい。
【００６６】
「通信手段について」
フォーマットの相違するデータに変換する変換処理を行なう変換手段や、インバータＩＮＶａ，ＩＮＶｂ，ＩＮＶｃのそれぞれの消費電力の上限値を設定する上限値設定手段としては、通信用マイコン４４に限らず、専用のハードウェア手段であってもよい。
【００６７】
トランシーバ４０とフォトカプラ４２，４８との配置を逆としてもよい。
【００６８】
また、トランシーバ４０とフォトカプラ４２，４８のみによって通信手段を構成してもよい。この場合であっても、変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃのそれぞれがＥＣＵ３０の送信データを扱えるようにするなら、データ通信が可能となり、しかも、フォトカプラ４２，４８を変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃ同士で共有するなら、絶縁通信手段の数を低減することができる。
【００６９】
「基準電位について」
高電圧システムと低電圧システムとの基準電位を同一としてもよい。この場合、通信用マイコン４４や変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃの電源として、ＥＣＵ３０の電源と同様、端子電圧が通常１２Ｖとなる車載補機バッテリを用いてもよい。
【００７０】
「ケースについて」
ケースとしては、単一のケースからなるものに限らず、たとえば電源用基板５０ｐを収容するケース、変換用基板５０ａを収容するケース、変換用基板５０ｂを収容するケース、および変換用基板５０ｃを収容するケースのそれぞれを各別のケースとして且つ、これらのケースの側面にこれらケース同士を互いに連結可能とする手段を備えるものであってもよい。
【００７１】
「電源用基板について」
電源用基板としては、通信用マイコン４４のみを備えるものに限らず、変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃについても備えるものであってもよい。
【００７２】
「補機と電力変換回路との配置について」
上記実施形態では、補機をケースの外部に設けたが、これに限らない。たとえば複数の車載補機のいずれか１つと、上記実施形態の電源用基板５０ｐ、変換用基板５０ａ，５０ｂ，５０ｃとを１つのケースに収容してもよい。
【００７３】
「変換用基板について」
１つのケースに収容される変換用基板の数としては、３つに限らず、２つであってもよく、また４つ以上であってもよい。また、互いに相違する複数の車載補機のそれぞれに対応するインバータを１つの変換用基板に形成してもよい。
【００７４】
「電力変換回路について」
３相インバータに限らない。たとえばヒータ２６については、１相のインバータであってもよい。またたとえば、ブロアファンの電動機２２として５相電動機を用いるなら、インバータとしては５相インバータとなる。
【００７５】
なお、直流電圧源の正極および負極のそれぞれと補機の端子とを選択的に接続するスイッチング素子を備える直流交流変換回路にも限らない。
【００７６】
「そのほか」
ハイブリッド車に限らず、たとえば車載主機に供給されるエネルギの貯蔵手段として、電気エネルギを出力する手段（２次電池、燃料電池）のみを備えるものであってもよい。また、補機用の電力変換回路の電源としては、車載主機用の電源に限らない。
また、上記実施形態のように高電圧システムと低電圧システムとの基準電位が相違する設定において、通信用マイコン４４や変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃの電源として、ＥＣＵ３０の電源と同様、端子電圧が通常１２Ｖとなる車載補機バッテリを用いてもよい。これは、補機バッテリの電力を絶縁型コンバータを介して通信用マイコン４４や変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃに出力することで実現することができる。
【符号の説明】
【００７７】
３０…ＥＣＵ（出力手段の一実施形態）、４０…トランシーバ、４２…フォトカプラ（絶縁通信手段の一実施形態）、４４…通信用マイコン、４６ａ，４６ｂ，４６ｃ…変換用マイコン、Ｌｃ１，Ｌｃ２…外部通信線、Ｌｃ３，Ｌｃ４…内部通信線。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電力変換回路を備える電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば下記特許文献１に見られるように、複数のモータのそれぞれに接続される電力変換回路（インバータ）を備える電力変換装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３４５２５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記装置の場合、複数のインバータのそれぞれを操作するマイコン等の操作手段のそれぞれに、モータの制御量の指令値等を伝達する必要がある。そしてこれにより、操作手段との通信を行なうトランシーバ等の通信手段の数が増加し、ひいては、装置の大型化やコストアップを招くおそれがある。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決する過程でなされたものであり、その目的は、複数の電力変換回路を備える新たな電力変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下、上記課題を解決するための手段、およびその作用効果について記載する。
【０００７】
請求項１記載の発明は、複数の車載補機のそれぞれに電力を供給する各別の電力変換回路と、前記電力変換回路のそれぞれを操作対象とする各別の操作手段と、前記各別の操作手段のそれぞれに関する指令値情報を外部通信線を介して受信する単一の通信手段とを備え、前記通信手段は、前記指令値情報を内部通信線を介して前記操作手段のそれぞれに送信する機能を有することを特徴とする。
【０００８】
上記発明では、外部から入力される指令値情報を受信して操作手段に送信する通信手段を操作手段同士で共有することで、部品点数を低減することができる。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記操作手段は、前記電力変換回路に接続される車載補機の制御量、前記電力変換回路の消費電力、および前記車載補機の制御量の制御の異常の有無の診断結果の少なくとも１つに関する情報である操作側情報を前記通信手段に出力する機能を有し、前記通信手段は、前記操作側情報を受信し、これを外部に出力する機能を有することを特徴とする。
【００１０】
上記発明では、外部に操作側情報を出力するための通信手段を操作手段同士で共有することで、部品点数を低減することができる。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記通信手段は、前記指令値情報を受信する際の第１のデータフォーマットを、前記操作手段に前記指令値情報を送信する際のデータフォーマットであって且つ前記第１のデータフォーマットとは相違する第２のデータフォーマットに変換する変換処理を行なう手段を備えることを特徴とする。
【００１２】
上記発明では、通信手段が変換処理を行なえるため、外部通信線を介した通信のデータフォーマットが様々であったとしても操作手段が受信するデータフォーマットを固定することも可能となる。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、前記通信手段は、トランシーバと通信用マイコンとを備え、前記操作対象毎の各別の操作手段のそれぞれは、前記通信用マイコンとは別の変換用マイコンを備えることを特徴とする。
【００１４】
上記発明では、通信用マイコンを備えることで、外部との通信に関するデータフォーマットが様々に変更されたり、外部との授受情報に変更がなされたりしても、ソフトウェアの変更で対処することができる。
【００１５】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発明において、前記通信手段は、前記複数の電力変換回路の合計消費電力の上限値情報を受信し、各電力変換回路の消費電力の上限値を設定する上限値設定手段を備えることを特徴とする。
【００１６】
上記発明では、上限値設定手段を備えることで、操作手段のそれぞれが、合計消費電力の上限値情報に従った制御をするに際し、互いの消費電力を参照しあったり、それに基づき互いの消費電力の上限値を設定する処理を行ったりする必要が生じないため、合計消費電力情報に従った制御を簡易に行なうことができる。
【００１７】
請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の発明において、前記指令値情報を前記通信手段に出力する出力手段の基準電位は、前記操作手段の基準電位と相違し、前記通信手段は、前記出力手段側を１次側として且つ前記複数の操作手段で共有される絶縁通信手段を備えることを特徴とする。
【００１８】
上記発明では、絶縁通信手段を操作手段同士で共有することで、絶縁通信手段の数を低減することができる。
【００１９】
請求項７記載の発明は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の発明において、前記操作手段は、前記操作対象毎に各別の変換用基板に搭載され、前記通信手段は、前記変換用基板とは別の基板に搭載されていることを特徴とする。
【００２０】
上記発明では、特定の補機が追加、削除される場合、追加、削除の前後で用いられる補機に対応する変換用基板については変更する必要が生じないため、補機の変更に対処しやすい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】一実施形態にかかるシステム構成図。
【図２】同実施形態にかかる通信態様を示す図。
【図３】同実施形態にかかる通信用マイコンと変換用マイコンとの時分割通信を示すタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明にかかる電力変換装置をハイブリッド車に適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２３】
図１に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。
【００２４】
図示される高電圧バッテリ１０は、端子電圧がたとえば百Ｖ以上となるリチウムイオン２次電池やニッケル水素２次電池等の２次電池である。高電圧バッテリ１０は、車体の電位とは相違する電位を基準電位（負極電位）とするものである。詳しくは、たとえば高電圧バッテリ１０の両端に一対のコンデンサを接続し、それらの接続点を車体に接続するなどすることで、高電圧バッテリ１０の正極電位および負極電位間の中央値が車体電位と等しくなるような設定がなされている。
【００２５】
上記高電圧バッテリ１０は車載主機としてのモータジェネレータ１２用の電源であり、インバータ１６を介してモータジェネレータ１２に接続されている。モータジェネレータ１２の回転軸は、駆動輪１４に機械的に連結されている。
【００２６】
高電圧バッテリ１０は、一対の電源ラインＬｐ，Ｌｎに接続されており、電源ラインＬｐ，Ｌｎは、電源装置ＰＳＣに接続されている。電源装置ＰＳＣは、電源ラインＬｐ，Ｌｎのそれぞれに接続されるノーマルモードチョークコイル１８と平滑コンデンサ２０とを備えて構成されている。
【００２７】
電源装置ＰＳＣには、インバータＩＮＶａ，ＩＮＶｂ，ＩＮＶｃが並列接続されている。ここで、インバータＩＮＶａは、車載空調装置に搭載されるブロアファンの電動機２２に、３相交流電圧を印加するためのものである。また、インバータＩＮＶｂは、車載内燃機関のシリンダブロック内の冷却水を循環させるウォータポンプに搭載される電動機２４に、３相交流電圧を印加するためのものである。さらに、インバータＩＮＶｃは、車載空調装置に搭載されるヒータ２６に３相交流を印加するためのものである。上記電動機２２，２４は、表面磁石同期電動機（ＳＰＭＳＭ）である。
【００２８】
ここで、インバータＩＮＶａ，ＩＮＶｂ，ＩＮＶｃは、図中インバータＩＮＶａについて示したように、それらの入力端子（電源装置ＰＳＣの出力端子）の正極および負極のそれぞれをそれらの出力端子に接続するためのスイッチング素子Ｓ￥ｐ，Ｓ￥ｎ（￥＝ｕ，ｖ，ｗ）の直列接続体を３組備える直流交流変換回路である。そして、インバータＩＮＶａのスイッチング素子Ｓ￥＃（￥＝ｕ，ｖ，ｗ；＃＝ｐ，ｎ）は、マイクロコンピュータ（変換用マイコン４６ａ）からの操作信号ｇ￥＃によって操作される。同様に、インバータＩＮＶｂ，ＩＮＶｃのそれぞれは、変換用マイコン４６ｂ，４６ｃのそれぞれによって操作される。なお、インバータＩＮＶａ，ＩＮＶｂ，ＩＮＶｃの操作に際してのスイッチング周波数は、互いに相違する周波数に設定されている。これは、たとえば、三角波ＰＷＭ処理を行なって且つキャリア周波数を互いに相違させることで実現することができる。この設定は、各インバータＩＮＶａ，ＩＮＶｂ，ＩＮＶｃのそれぞれに起因した平滑コンデンサ２０のリップル電流の和の実効値を各リップル電流の実効値の和よりも小さくするための設定であり、これにより電源装置ＰＳＣをインバータＩＮＶａ，ＩＮＶｂ，ＩＮＶｃによって共有化することで、電源装置ＰＳＣの小型化を狙っている。
【００２９】
上記変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃは、中央処理装置（ＣＰＵ）やメモリを備え、メモリに格納されたプログラムをＣＰＵにて実行するソフトウェア処理手段である。変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃは、車載補機の制御量を制御すべくインバータＩＮＶａ，ＩＮＶｂ，ＩＮＶｃを操作する処理に加えて、制御量の制御の異常の有無の診断処理や、消費電力の算出処理等を行なう。
【００３０】
一方、インバータＩＮＶａ，ＩＮＶｂの各レッグには、図１にインバータＩＮＶａについて記載されるように、シャント抵抗Ｒｓが設けられている。このシャント抵抗Ｒｓの電圧降下量は、線間電流の極性や線間電流の変化量の極性を検出するためのものである。これら線間電流の極性や線間電流の変化量の極性は、電動機２２，２４の回転角度を検出する手段を備えることなくそれらの制御量を制御するためのパラメータである。すなわち、たとえば最大トルク最小電流制御を行なう上では、変換用マイコン４６ａ，４６ｂによって、線間電流のゼロクロスタイミングと線間電流の変化量のゼロクロスタイミングとを一致させるように電動機２２，２４に印加する指令電圧の位相を操作すればよい。こうした手法については、たとえば特開２００８−２７８７３６号公報に記載されている。
【００３１】
ちなみに、上記ヒータ２６は、電熱器であるが、本実施形態では、上記インバータＩＮＶａ，ＩＮＶｂと同様の３相インバータによって駆動可能に設計されている。
【００３２】
変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃのそれぞれには、車体を基準電位とする電子制御装置（ＥＣＵ３０）から電動機２２，２４およびヒータ２６のそれぞれの制御量の指令値が出力される。詳しくは、ＥＣＵ３０は、送信用の外部通信線Ｌｃ１に指令値情報を載せたデータを出力する。このデータは、トランシーバ４０によって受信され、フォトカプラ４２を介して通信用マイコン４４に入力される。通信用マイコン４４は、送信用の内部通信線Ｌｃ３を介して指令値に関する情報が含まれるデータを変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃに出力する。これに対し、変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃは、受信用の通信線Ｌｃ４を介して所定の情報が含まれるデータを通信用マイコン４４に出力する。通信用マイコン４４は、変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃからの情報を載せたデータを、フォトカプラ４８、トランシーバ４０および受信用の外部通信線Ｌｃ２を介してＥＣＵ３０に出力する。これら通信用マイコン４４や変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃは、高電圧バッテリ１０の電圧を降圧して出力するＤＣＤＣコンバータ４９を電源とするものであり、ともに車体とは相違する基準電位（高電圧バッテリ１０の負極電位）にて動作する。
【００３３】
上記通信用マイコン４４は、中央処理装置（ＣＰＵ）やメモリを備え、メモリに格納されたプログラムをＣＰＵにて実行するソフトウェア処理手段である。また、フォトカプラ４２，４８は、通信用マイコン４４とＥＣＵ３０との基準電位が相違することに鑑み、通信用マイコン４４を備える車載高電圧システムとＥＣＵ３０を備える車載低電圧システムとを絶縁しつつ信号の伝達を司る絶縁通信手段である。
【００３４】
上記通信用マイコン４４、フォトカプラ４２，４８、トランシーバ４０、電源装置ＰＳＣ、およびＤＣＤＣコンバータ４９は、電源用基板５０ｐに搭載されている。また、インバータＩＮＶａと変換用マイコン４６ａとは変換用基板５０ａに搭載されており、インバータＩＮＶｂと変換用マイコン４６ｂとは変換用基板５０ｂに搭載されており、インバータＩＮＶｃと変換用マイコン４６ｃとは変換用基板５０ｃに搭載されている。
【００３５】
これら電源用基板５０ｐや変換用基板５０ａ，５０ｂ，５０ｃは、単一のケースＣＡに収容され、車載補機（電動機２２，２４やヒータ２６）は、ケースＣＡに対して外付けされている。これは、ケースＣＡを小型化し、車両衝突時等においても損傷を受けにくいところに配置することを１つの目的としてなされた設定である。
【００３６】
ちなみに、従来、補機用アクチュエータとその制御システム（電動機２２と変換用マイコン４６ａおよびインバータＩＮＶａや、電動機２４と変換用マイコン４６ｂおよびインバータＩＮＶｂ等）は、同一のケース内に収容される傾向があった。これは、補機電動機の回転角度を検出する手段としてはホール素子等の廉価なものを用いることが一般的であり、その場合、制御システム（変換用マイコンやインバータ）を電動機に近接配置することが望まれたためである。本実施形態では、上述したセンサレス制御によってこうした要求が生じる事態を回避している。
【００３７】
次に、ＥＣＵ３０と変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃとの間の通信処理について、図２を用いて説明する。
【００３８】
本実施形態では、ＥＣＵ３０および通信用マイコン４４間の通信プロトコルとしてＬＩＮ（Local Interconnect Network）を採用し、変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃおよび通信用マイコン４４間の通信プロトコルとしてＩ２Ｃ(Inter-Integrated Circuit）を採用する。この場合、ＥＣＵ３０からの送信データと、変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃの受信データとでデータフォーマットが相違する。このため、図示されるように、通信用マイコン４４が、上記送信データのデータフォーマットを受信データのデータフォーマットに変換する変換処理を行なう。
【００３９】
すなわち、ＥＣＵ３０から通信用マイコン４４に電動機２２の制御量の指令値（回転速度指令値ωａ＊）に関するデータを出力する場合、変換用マイコン４６ａに関するデータであることを示すＩＤデータＩＤａに続いて、回転速度指令値ωａ＊に関するデジタルデータ、チェックサムの順にデータを出力する。同様に、ＥＣＵ３０から通信用マイコン４４に電動機２４の回転速度指令値ωｂ＊に関するデータを出力する場合、変換用マイコン４６ｂに関するデータであることを示すＩＤデータＩＤｂに続いて、回転速度指令値ωｂ＊に関するデジタルデータ、チェックサムの順にデータを出力する。また、ＥＣＵ３０から通信用マイコン４４に、インバータＩＮＶａ，ＩＮＶｂ，ＩＮＶｃの合計消費電力の上限値Ｐｔｈに関するデータを出力する場合、その旨を指定するＩＤデータＩＤｔに続いて、上限値Ｐｔｈに関するデジタルデータ、チェックサムの順にデータを出力する。ここで、チェックサムは、誤り検出符号である。
【００４０】
なお、ＩＤデータＩＤａ，ＩＤｂ等は、実際には、ブレーク、同期、ＩＤ等のデータからなるものとしてもよい。
【００４１】
これに対し、通信用マイコン４４では、合計消費電力の上限値Ｐｔｈに基づき、各インバータＩＮＶａ，ＩＮＶｂ，ＩＮＶｃのそれぞれの消費電力の上限値Ｐａｔｈ，Ｐｂｔｈ，Ｐｃｔｈを算出する。これは、「Ｐａｔｈ＋Ｒｂｔｈ＋Ｒｃｔｈ≦Ｐｔｈ」の関係を満たすように行われる。具体的には、上限値の設定によって指令値への制御性が低下する事態が生じる場合、たとえば車両の走行性能に寄与する補機（ウォータポンプ）に関する消費電力の上限値Ｐｂｔｈについては、極力こうした事態が生じないようにし、車室内の温度調整に関する補機（ブロアファンやヒータ）に関する上限値Ｐａｔｈ，Ｐｃｔｈを優先的に低下させる。
【００４２】
こうして上限値Ｐａｔｈ，Ｐｂｔｈ，Ｐｃｔｈを算出すると、通信用マイコン４４では、変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃのいずれであるかを指定するためのＩＤデータＩＤａ，ＩＤｂ，ＩＤｃを、Ｉ２Ｃのデータフォーマットに従って生成する。そして、たとえば、変換用マイコン４６ａに関するデータであることを示すＩＤデータＩＤａに続いて、回転速度指令値ωａ＊、上限値Ｐａｔｈのデータを出力する。
【００４３】
これに対し、変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃでは、シリアルライン（内部通信線Ｌｃ３）を介して伝播するデータ内のＩＤデータによって、自身に関するデータであるのか否かを識別し、自身に関するデータである場合にこれをデコードする。そして、制御の異常診断の結果情報や、実際の制御量情報、実際の消費電力情報を、Ｉ２Ｃのデータフォーマットにて受信用の内部通信線Ｌｃ４を介して通信用マイコン４４に出力する。たとえば、変換用マイコン４６ａは、インバータＩＮＶａに関するものであることを示すＩＤデータＩＤａに続いて、診断結果データ（図中、Ｄｉａｇ）と、実際の制御量（回転速度ωａ）のデータと、実際の消費電力Ｐａに関するデータを出力する。
【００４４】
なお、通信用マイコン４４から変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃに送信するデータや、変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃから通信用マイコン４４に送信するデータについても、誤り検出符号等を付してもよい。
【００４５】
これら通信用マイコン４４と変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃとの間の通信は、図３に示すように、時分割で行われる。図３（ａ）は、通信用マイコン４４がデータを出力する期間を示し、図３（ｂ）は、変換用マイコン４６ａがデータを出力する期間を示し、図３（ｃ）は、変換用マイコン４６ｂがデータを出力する期間を示し、図３（ｄ）は、変換用マイコン４６ｃがデータを出力する期間を示す。すなわち、通信用マイコン４４が変換用マイコン４６ａに関するデータを出力すると、これに応じて変換用マイコン４６ａは、上述したデータを通信用マイコン４４に出力する。通信用マイコン４４は、変換用マイコン４６ａからのデータの受信期間の経過後、変換用マイコン４６ｂに関するデータを出力する。
【００４６】
このように、通信用マイコン４４から変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃへのデータの出力期間や変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃから通信用マイコン４４へのデータの出力期間以外の期間において、上記データフォーマットの変換処理等がなされる。また、通信用マイコン４４では、変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃから出力されたデータのフォーマットを変換し、ＥＣＵ３０に出力する。
【００４７】
このように、ＥＣＵ３０と変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃとの間に通信用マイコン４４を介在させることで、ＥＣＵ３０との通信のプロトコルや通信データの内容が変更された場合であっても先の図２に２点鎖線にて示す部分を変更しなくてもよいというメリットがある。
【００４８】
すなわち、たとえば図２に「変更１」として示すように、ＥＣＵ３０の通信プロトコルがＣＡＮ（Controller Area Network）に変更された場合について考えてみる。この場合、通信用マイコン４４がこのデータフォーマットを、Ｉ２Ｃのデータフォーマットに変更するなら、変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃの処理内容に変更は生じない。また、たとえば図２に「変更２」として示すように、ＥＣＵ３０が、インバータＩＮＶａ，ＩＮＶｂ，ＩＮＶｃのそれぞれの消費電力の上限値Ｐａｔｈ，Ｐｂｔｈ，Ｐｃｔｈを出力するものに変更された場合について考えてみる。この場合、通信用マイコン４４が上限値Ｐａｔｈ，Ｐｂｔｈ，Ｐｃｔｈを変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃに直接送信するようにすることで、変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃの処理内容に変更は生じない。
【００４９】
このように、通信用マイコン４４を用いることで、様々な仕様の車載システムに対し、変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃの処理内容を変更することなく対処することができるため、様々な仕様の車載システムに適応させやすい。特に、通信用マイコン４４がソフトウェア処理手段であるため、そのプログラムの変更によって様々な仕様に対処することも可能となる。もっとも、たとえば上限値の処理に関して、変更２の前後のいずれにも対処できるような汎用性のあるプログラムを搭載しておいてもよい。
【００５０】
さらに、通信用マイコン４４と変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃとの間の通信プロトコルを自由に定めることができるため、変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃの演算負荷の小さいプロトコルを選択することもでき、ひいては、変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃの演算負荷を低減することもできる。
【００５１】
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。
【００５２】
（１）ＥＣＵ３０との通信に際して、変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃ同士でトランシーバ４０を共有した。これにより、部品点数を低減することができる。
【００５３】
（２）ＥＣＵ３０と変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃとの間に通信用マイコン４４を介在させた。これにより、ＥＣＵ３０との通信プロトコルや通信データの内容が変更された場合であっても変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃの処理内容を変更することなく対処することができる。
【００５４】
（３）通信用マイコン４４において、データフォーマットを変換する変換処理を行った。これにより、変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃとの通信プロトコルとして変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃの演算負荷を低減するものを選択することができる。
【００５５】
（４）ＥＣＵ３０から変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃへのデータの送信に際して、変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃ同士でフォトカプラ４２を共有し、変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃからＥＣＵ３０へのデータの送信に際して、変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃ同士でフォトカプラ４８を共有した。これにより、部品点数を低減することができる。
【００５６】
（５）インバータＩＮＶａ，ＩＮＶｂ，ＩＮＶｃのそれぞれを、各別の変換用基板５０ａ，５０ｂ，５０ｃのそれぞれに搭載した。これにより、車載システムの要求仕様に応じて補機が追加、削除される場合であっても、追加、削除の前後とも用いられる変換用基板についてはこれを変更する必要が生じないことから、様々な仕様の車載システムへの適用が容易となる。
＜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。
【００５７】
「操作手段について」
回転角度推定手段を、変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃとは別のハードウェア処理手段によって構成してもよい。
【００５８】
レゾルバ等の回転角度検出手段の出力信号に基づき制御量の制御を行なってもよい。
【００５９】
ＣＰＵやメモリを備えて構成されるマイコン（変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃ）に限らない。たとえば、専用のハードウェア処理手段であってもよい。
【００６０】
「外部通信線について」
送信用の外部通信線Ｌｃ１や受信用の外部通信線Ｌｃ２を各別のシリアルラインとするものに限らず、たとえば、送信用の外部通信線を複線化したり、送信用の外部通信線と受信用の外部通信線とを共有化したりしてもよい。
【００６１】
「内部通信線について」
送信用の内部通信線Ｌｃ３や受信用の内部通信線Ｌｃ４を各別のシリアルラインとするものに限らず、たとえば、受信用の内部通信線を複線化したり、送信用の内部通信線と受信用の内部通信線とを共有化したりしてもよい。
【００６２】
送信用の内部通信線と受信用の内部通信線とを、複数の変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃで共有するものにも限らない。たとえば、送信用の内部通信線と受信用の内部通信線とを、複数の変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃ毎に各別に設けてもよい。これにより、変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃが通信に関する処理に要する演算負荷をいっそう低減することができる。
【００６３】
「送受信される情報について」
複数の変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃのそれぞれから、診断結果情報、消費電力情報、実際の制御量に関する情報の全てを通信用マイコン４４に出力するものに限らない。たとえば、これらのうちの１つまたは２つであってもよい。
【００６４】
「通信のプロトコル等」
ＥＣＵ３０および通信用マイコン４４間の通信プロトコルとしては、ＬＩＮやＣＡＮに限らない。また、通信用マイコン４４および変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃ間としても、Ｉ２Ｃに限らず、たとえばSPI（Serial Peripheral Interface)等であってもよい。なお、ＥＣＵ３０および通信用マイコン４４間の通信プロトコルと、通信用マイコン４４および変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃ間の通信プロトコルとが一致することがあってもよい。
【００６５】
「絶縁通信手段について」
フォトカプラ等の光絶縁素子に限らず、たとえばトランス等の磁気絶縁素子であってもよい。
【００６６】
「通信手段について」
フォーマットの相違するデータに変換する変換処理を行なう変換手段や、インバータＩＮＶａ，ＩＮＶｂ，ＩＮＶｃのそれぞれの消費電力の上限値を設定する上限値設定手段としては、通信用マイコン４４に限らず、専用のハードウェア手段であってもよい。
【００６７】
トランシーバ４０とフォトカプラ４２，４８との配置を逆としてもよい。
【００６８】
また、トランシーバ４０とフォトカプラ４２，４８のみによって通信手段を構成してもよい。この場合であっても、変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃのそれぞれがＥＣＵ３０の送信データを扱えるようにするなら、データ通信が可能となり、しかも、フォトカプラ４２，４８を変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃ同士で共有するなら、絶縁通信手段の数を低減することができる。
【００６９】
「基準電位について」
高電圧システムと低電圧システムとの基準電位を同一としてもよい。この場合、通信用マイコン４４や変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃの電源として、ＥＣＵ３０の電源と同様、端子電圧が通常１２Ｖとなる車載補機バッテリを用いてもよい。
【００７０】
「ケースについて」
ケースとしては、単一のケースからなるものに限らず、たとえば電源用基板５０ｐを収容するケース、変換用基板５０ａを収容するケース、変換用基板５０ｂを収容するケース、および変換用基板５０ｃを収容するケースのそれぞれを各別のケースとして且つ、これらのケースの側面にこれらケース同士を互いに連結可能とする手段を備えるものであってもよい。
【００７１】
「電源用基板について」
電源用基板としては、通信用マイコン４４のみを備えるものに限らず、変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃについても備えるものであってもよい。
【００７２】
「補機と電力変換回路との配置について」
上記実施形態では、補機をケースの外部に設けたが、これに限らない。たとえば複数の車載補機のいずれか１つと、上記実施形態の電源用基板５０ｐ、変換用基板５０ａ，５０ｂ，５０ｃとを１つのケースに収容してもよい。
【００７３】
「変換用基板について」
１つのケースに収容される変換用基板の数としては、３つに限らず、２つであってもよく、また４つ以上であってもよい。また、互いに相違する複数の車載補機のそれぞれに対応するインバータを１つの変換用基板に形成してもよい。
【００７４】
「電力変換回路について」
３相インバータに限らない。たとえばヒータ２６については、１相のインバータであってもよい。またたとえば、ブロアファンの電動機２２として５相電動機を用いるなら、インバータとしては５相インバータとなる。
【００７５】
なお、直流電圧源の正極および負極のそれぞれと補機の端子とを選択的に接続するスイッチング素子を備える直流交流変換回路にも限らない。
【００７６】
「そのほか」
ハイブリッド車に限らず、たとえば車載主機に供給されるエネルギの貯蔵手段として、電気エネルギを出力する手段（２次電池、燃料電池）のみを備えるものであってもよい。また、補機用の電力変換回路の電源としては、車載主機用の電源に限らない。
また、上記実施形態のように高電圧システムと低電圧システムとの基準電位が相違する設定において、通信用マイコン４４や変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃの電源として、ＥＣＵ３０の電源と同様、端子電圧が通常１２Ｖとなる車載補機バッテリを用いてもよい。これは、補機バッテリの電力を絶縁型コンバータを介して通信用マイコン４４や変換用マイコン４６ａ，４６ｂ，４６ｃに出力することで実現することができる。
【符号の説明】
【００７７】
３０…ＥＣＵ（出力手段の一実施形態）、４０…トランシーバ、４２…フォトカプラ（絶縁通信手段の一実施形態）、４４…通信用マイコン、４６ａ，４６ｂ，４６ｃ…変換用マイコン、Ｌｃ１，Ｌｃ２…外部通信線、Ｌｃ３，Ｌｃ４…内部通信線。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の車載補機のそれぞれに電力を供給する各別の電力変換回路と、
前記電力変換回路のそれぞれを操作対象とする各別の操作手段と、
前記各別の操作手段のそれぞれに関する指令値情報を外部通信線を介して受信する単一の通信手段とを備え、
前記通信手段は、前記指令値情報を内部通信線を介して前記操作手段のそれぞれに送信する機能を有することを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記操作手段は、前記電力変換回路に接続される車載補機の制御量、前記電力変換回路の消費電力、および前記車載補機の制御量の制御の異常の有無の診断結果の少なくとも１つに関する情報である操作側情報を前記通信手段に出力する機能を有し、
前記通信手段は、前記操作側情報を受信し、これを外部に出力する機能を有することを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記通信手段は、前記指令値情報を受信する際の第１のデータフォーマットを、前記操作手段に前記指令値情報を送信する際のデータフォーマットであって且つ前記第１のデータフォーマットとは相違する第２のデータフォーマットに変換する変換処理を行なう変換手段を備えることを特徴とする請求項１または２記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記通信手段は、トランシーバと通信用マイコンとを備え、
前記操作対象毎の各別の操作手段のそれぞれは、前記通信用マイコンとは別の変換用マイコンを備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記通信手段は、前記複数の電力変換回路の合計消費電力の上限値情報を受信し、各電力変換回路の消費電力の上限値を設定する上限値設定手段を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記指令値情報を前記通信手段に出力する出力手段の基準電位は、前記操作手段の基準電位と相違し、
前記通信手段は、前記出力手段側を１次側として且つ前記複数の操作手段で共有される絶縁通信手段を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記操作手段は、前記操作対象毎に各別の変換用基板に搭載され、
前記通信手段は、前記変換用基板とは別の基板に搭載されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１】
複数の車載補機のそれぞれに電力を供給する各別の電力変換回路と、
前記電力変換回路のそれぞれを操作対象とする各別の操作手段と、
前記各別の操作手段のそれぞれに関する指令値情報を外部通信線を介して受信する単一の通信手段とを備え、
前記通信手段は、前記指令値情報を内部通信線を介して前記操作手段のそれぞれに送信する機能を有することを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記操作手段は、前記電力変換回路に接続される車載補機の制御量、前記電力変換回路の消費電力、および前記車載補機の制御量の制御の異常の有無の診断結果の少なくとも１つに関する情報である操作側情報を前記通信手段に出力する機能を有し、
前記通信手段は、前記操作側情報を受信し、これを外部に出力する機能を有することを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記通信手段は、前記指令値情報を受信する際の第１のデータフォーマットを、前記操作手段に前記指令値情報を送信する際のデータフォーマットであって且つ前記第１のデータフォーマットとは相違する第２のデータフォーマットに変換する変換処理を行なう変換手段を備えることを特徴とする請求項１または２記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記通信手段は、トランシーバと通信用マイコンとを備え、
前記操作対象毎の各別の操作手段のそれぞれは、前記通信用マイコンとは別の変換用マイコンを備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記通信手段は、前記複数の電力変換回路の合計消費電力の上限値情報を受信し、各電力変換回路の消費電力の上限値を設定する上限値設定手段を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記指令値情報を前記通信手段に出力する出力手段の基準電位は、前記操作手段の基準電位と相違し、
前記通信手段は、前記出力手段側を１次側として且つ前記複数の操作手段で共有される絶縁通信手段を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記操作手段は、前記操作対象毎に各別の変換用基板に搭載され、
前記通信手段は、前記変換用基板とは別の基板に搭載されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−５１７４５（Ｐ２０１３−５１７４５Ａ）
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８６７６２（Ｐ２０１１−１８６７６２）
【出願日】平成２３年８月３０日（２０１１．８．３０）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月３０日（２０１１．８．３０）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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