特許 6031187 ゲートドライバ通信方法およびゲートドライバ通信装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6031187

(24)【登録日】2016年10月28日

(45)【発行日】2016年11月24日

(54)【発明の名称】ゲートドライバ通信方法およびゲートドライバ通信装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 1/08 20060101AFI20161114BHJP

   H03K 17/56 20060101ALI20161114BHJP

【ＦＩ】

   H02M1/08 A

   H03K17/56 Z

【請求項の数】26

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2015-512658(P2015-512658)

(86)(22)【出願日】2013年4月11日

(65)【公表番号】特表2015-524241(P2015-524241A)

(43)【公表日】2015年8月20日

(86)【国際出願番号】US2013036061

(87)【国際公開番号】WO2013173005

(87)【国際公開日】20131121

【審査請求日】2014年11月12日

(31)【優先権主張番号】13/470,973

(32)【優先日】2012年5月14日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】390041542

【氏名又は名称】ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ

(74)【代理人】

【識別番号】100137545

【弁理士】

【氏名又は名称】荒川 聡志

(74)【代理人】

【識別番号】100105588

【弁理士】

【氏名又は名称】小倉 博

(74)【代理人】

【識別番号】100129779

【弁理士】

【氏名又は名称】黒川 俊久

(74)【代理人】

【識別番号】100113974

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 拓人

(72)【発明者】

【氏名】ゾエルズ，トーマス・アロイス

(72)【発明者】

【氏名】ヤング，ヘンリー・トッド

(72)【発明者】

【氏名】マリ・キュベロ，アルヴァロ・ホルヘ

(72)【発明者】

【氏名】ガルシア・クレメンテ，ミゲル

【審査官】 鈴木 重幸

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−０６０７９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２８４１６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０１３５７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−３０４２１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−１２０５４４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｍ １／０８

Ｈ０３Ｋ１７／００−１７／７０

Ｈ０４Ｌ１２／２８

Ｈ０４Ｌ１２／４４−１２／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ゲート駆動ユニット（４０１、４０２）で、前記ゲート駆動ユニット（４０１、４０２）のコマンドリンク（４２８）を介して受信されるコマンド信号（ＯＣ）の状態の変化（６０４）を検出することと、
前記コマンド信号（ＯＣ）の状態の前記変化（６０４）に対応して、前記ゲート駆動ユニット（４０１、４０２）が着信データとして前記コマンド信号（ＯＣ）の状態の少なくとも１つのさらなる変化（６０４）を処理するブランキング期間（６０２）を開始することと、
前記ブランキング期間（６０２）内に、前記コマンド信号（ＯＣ）の変調を処理することによって、前記ゲート駆動ユニット（４０１、４０２）で前記着信データを受信することと、
を含む、通信方法。

【請求項2】

フィードバック信号（ＦＳ）の変調によって、前記ブランキング期間（６０２）内に、前記コマンドリンク（４２８）を介して前記ゲート駆動ユニット（４０１、４０２）から発信データを送信することを、さらに含む、請求項１に記載の通信方法。

【請求項3】

前記発信データは、メモリ（４２６）に測定値（Ｖｘ１、Ｖｘ２・・・Ｖｘｎ）を記憶することによって作成される、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記発信データは、前記ゲート駆動ユニット（４０１、４０２）を識別するデータを含む、請求項２または３に記載の通信方法。

【請求項5】

前記着信データは、前記発信データに含まれるべき動作データ（６０８）を選択するための読み出しアドレス（６１８）を含む、請求項２から４のいずれかに記載の通信方法。

【請求項6】

前記着信データは、前記ゲート駆動ユニット（４０１、４０２）の動作パラメータを更新するための書き込みアドレス（６１４）を含む、請求項１から５のいずれかに記載の通信方法。

【請求項7】

前記着信データは、ゲート駆動電圧（Ｖｇ）の更新された設定値（４４１）を含む、請求項１から６のいずれかに記載の通信方法。

【請求項8】

前記着信データは、前記ブランキング期間（６０２）の継続のための更新された値を含む、請求項１から７のいずれかに記載の通信方法。

【請求項9】

半導体電力スイッチ（２２０）と、
前記半導体電力スイッチ（２２０）に接続されているゲート駆動ユニット（４０１、４０２）と、
コントローラ（１４０）と通信して前記ゲート駆動ユニット（４０１、４０２）を接続するコマンドリンク（４２８）と、
を備える電力スイッチ装置であって、
前記ゲート駆動ユニット（４０１、４０２）は、前記コマンドリンク（４２８）を介して前記コントローラ（１４０）からコマンド信号（ＯＣ）を受信するように、前記コマンド信号（ＯＣ）の状態の変化（６０４）を検出するように、前記コマンドの状態の前記変化（６０４）に対応して、前記ゲート駆動ユニット（４０１、４０２）が着信データとして前記コマンド信号（ＯＣ）の状態の少なくとも１つのさらなる変化（６０４）を処理するブランキング期間（６０２）を開始するように、かつ、前記ブランキング期間（６０２）内に、前記コマンドリンク（４２８）を介して着信データを受信するように、構成されている、
電力スイッチ装置。

【請求項10】

前記ゲート駆動ユニット（４０１、４０２）は、さらに、前記ブランキング期間（６０２）内に、前記コマンドリンク（４２８）を介して前記コントローラ（１４０）に発信データを送信するように構成されている、請求項９に記載の電力スイッチ装置。

【請求項11】

前記発信データは、フィードバック信号（ＦＳ）の変調を介して送信される、請求項１０に記載の電力スイッチ装置。

【請求項12】

前記半導体電力スイッチ（２２０）の少なくとも１つの特性の値（Ｖｘ１、Ｖｘ２・・・Ｖｘｎ）を測定するように構成されているセンサ装置を、さらに備え、前記発信データは、前記測定値（Ｖｘ１、Ｖｘ２・・・Ｖｘｎ）を含む、請求項１０または１１に記載の電力スイッチ装置。

【請求項13】

前記発信データは、前記ゲート駆動ユニット（４０１、４０２）を識別するデータを含む、請求１０から１２のいずれかに記載の電力スイッチ装置。

【請求項14】

前記着信データは、前記発信データに含まれるべき動作データ（６０８）に対する読み出しアドレス（６１８）を含む、請求項１０から１３のいずれかにに記載の電力スイッチ。

【請求項15】

前記着信データは、前記ゲート駆動ユニット（４０１、４０２）の動作パラメータを更新するための書き込みアドレス（６１４）を含む、請求項９から１４のいずれかにに記載の電力スイッチ。

【請求項16】

前記着信データは、ゲート駆動電圧（Ｖｇ）の更新された設定値（４４１）を含む、請求項９から１５のいずれかに記載の電力スイッチ装置。

【請求項17】

前記着信データは、前記ブランキング期間（６０２）の継続のための更新された値を含む、請求項９から１６のいずれかに記載の電力スイッチ装置。

【請求項18】

複数の半導体電力スイッチ（２２０）と、
前記複数の半導体電力スイッチ（２２０）にゲート電圧を提供するように接続されている複数のゲート駆動ユニット（４０１、４０２）であって、各ゲート駆動ユニット（４０１、４０２）は、コントローラ（１４０）と通信して、そのゲート駆動ユニット（４０１、４０２）を接続するためのコマンドリンク（４２８）を備え、各ゲート駆動ユニット（４０１、４０２）は、前記コマンドリンク（４２８）を介して前記コントローラ（１４０）からコマンド信号（ＯＣ）を受信するように構成されている、複数のゲート駆動ユニット（４０１、４０２）と、
を備える電力コンバータ（１１０）であって、
前記ゲート駆動ユニット（４０１、４０２）の少なくとも１つは、前記コマンド信号（ＯＣ）の状態の変化（６０４）を検出するように、前記コマンド信号（ＯＣ）の状態の前記変化（６０４）に対応して、ブランキング期間（６０２）を開始するように、かつ、前記ブランキング期間（６０２）内に、着信データとして前記コマンド信号（ＯＣ）の状態の任意のさらなる変化（６０４）を処理するように、構成されている、
電力コンバータ（１１０）。

【請求項19】

前記ゲート駆動ユニット（４０１、４０２）の少なくとも１つは、前記ブランキング期間（６０２）内に前記コマンドリンク（４２８）を介して前記コントローラ（１４０）に発信データを送信するように構成されている、請求項１８に記載の電力コンバータ（１１０）。

【請求項20】

前記発信データは、フィードバック信号（ＦＳ）の変調を介して送信される、請求項１９に記載の電力コンバータ（１１０）。

【請求項21】

前記発信データは、前記ゲート駆動ユニット（４０１、４０２）の少なくとも１つが接続されている前記半導体電力スイッチ（２２０）の少なくとも１つのパラメータの測定値（Ｖｘ１、Ｖｘ２・・・Ｖｘｎ）を含む、請求項１９または２０に記載の電力コンバータ（１１０）。

【請求項22】

前記発信データは、前記ゲート駆動ユニット（４０１、４０２）の少なくとも１つを識別するデータを含む、請求項１９から２１のいずれかに記載の電力コンバータ（１１０）。

【請求項23】

前記着信データは、前記発信データに含まれるべき動作データ（６０８）に対する読み出しアドレス（６１８）を含む、請求項１８から２２のいずれかに記載の電力コンバータ（１１０）。

【請求項24】

前記着信データは、前記ゲート駆動ユニット（４０１、４０２）の少なくとも１つの動作パラメータを更新するための書き込みアドレス（６１４）を含む、請求項１８から２３のいずれかに記載の電力コンバータ（１１０）。

【請求項25】

前記着信データは、ゲート駆動電圧（Ｖｇ）の更新された設定値（４４１）を含む、請求項１８から２４のいずれかに記載の電力コンバータ（１１０）。

【請求項26】

前記着信データは、前記ブランキング期間（６０２）の継続のための更新された値を含む、請求項１８から２５のいずれかに記載の電力コンバータ（１１０）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、概して、電力コンバータに関する。他の実施形態は、電力コンバータのための通信プロトコルに関する。

【背景技術】

【0002】

列車は、通常、機関車に押されるかまたは引っ張られる多数の車両を備える。機関車は、線路に係合する牽引ホイールを有する。最新の設計では、電気ホイールモータは、牽引ホイールを駆動する。電気ホイールモータは、機関車の中に収納されている１以上のエンジン駆動発電機からの配電を経由して電力を供給される。牽引ホイールおよびホイールモータは、機関車を減速するためのブレーキとしても機能するように、可逆的に構成することができる。

【0003】

同様に、鉱業業界では、大型オフハイウェイ車両（「ＯＨＶｓ」）は、通常、車両を推進させるまたは遅らせるための電気モータ式のホイールを採用している。特に、ＯＨＶｓは、典型的には、オルタネータ、主牽引インバータ、および車両の後タイヤ内に収納されている一対のホイール駆動組立体と共に、大馬力ディーゼルエンジンを備える。ディーゼルエンジンがオルタネータを駆動するように、ディーゼルエンジンは、オルタネータに直接に関連付けられている。オルタネータは、主牽引インバータに電力を供給しており、主牽引インバータにおいて、半導体電力スイッチは、電力を２輪駆動組立体の電気駆動モータに供給するために、オルタネータの出力電流を整流する。

【0004】

機関車およびＯＨＶの用途の両方において、固体電力コンバータ（例えば、上記の牽引インバータ）は、発電機またはオルタネータからホイールモータに高圧電流を供給するために使用される。このような電力コンバータは、電流を整流するための半導体電力スイッチだけでなく、電圧を降圧するための誘導コイルを備える。上記の用途は典型的であるが、電力コンバータが他の多くの環境において使用され得ることが、理解されるであろう。

【0005】

概して、電力コンバータの動作は、個々の半導体電力スイッチに、対応するゲート駆動ユニットを介して、２つの異なるゲート電圧レベル（例えば、「オフ」電圧および「オン」／駆動電圧）を交互に印加することによって、達成される。電力スイッチが接続されている回路の電気的パラメータに応じてゲート電圧に対して半導体電力スイッチが異なった応答をすることは、既知の問題である。したがって、電力コンバータの効率は、半導体電力スイッチに影響を与える電気的パラメータの動作範囲にわたって変化する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】欧州特許出願公開第２，３０２，７９５号公報

【発明の概要】

【0007】

したがって、電力コンバータの動作中に電気パラメータを監視し、かつ、コンバータの効率を高めるようなパラメータに適応することが、望ましい。

【0008】

本発明の一実施形態によれば、通信方法は、ゲート駆動ユニットで、前記ゲート駆動ユニットのコマンドリンクを介して受信されるコマンド信号の状態の変化を検出することを含む。（ゲート駆動ユニットは、例えば、電力コンバータにおいて半導体電力スイッチを駆動するように、構成されてもよい。）この方法は、前記コマンド信号の状態の前記変化に対応して、前記ゲート駆動ユニットが着信データとして前記コマンド信号の状態のさらなる任意の変化を処理するブランキング期間を開始することを、さらに含む。前記方法は、前記ブランキング期間内に、前記コマンド信号の変調を処理することによって、前記ゲート駆動ユニットで着信データを受信することを、さらに含む。

【0009】

本発明の別の実施形態によれば、電力スイッチ装置は、半導体電力スイッチと、前記半導体電力スイッチに接続されているゲート駆動ユニットと、コントローラと通信して前記ゲート駆動ユニットを接続するコマンドリンクと、を備える。前記ゲート駆動ユニットは、前記コマンドリンクを介して前記コントローラからのコマンド信号を受信するように、かつ前記コマンド信号の状態の変化を検出するように、構成されている。前記ゲート駆動ユニットは、前記コマンド信号の状態の前記変化に応答して、前記ゲート駆動ユニットが着信データとして前記コマンド信号の状態の少なくとも１つのさらなる変化を処理するブランキング期間を開始するように、かつ、前記ブランキング期間内に、前記コマンドリンクを介して着信データを受信するように、構成されている。

【0010】

本発明のさらに別の実施形態によれば、電力コンバータは、複数の半導体電力スイッチと、複数のゲート駆動ユニットとを備える。各ゲート駆動ユニットは、前記複数の半導体電力スイッチのうちの１つにゲート電圧を供給するように接続されている。各ゲート駆動ユニットは、コントローラと通信して、そのゲート駆動ユニットを接続するためのコマンドリンクを備える。各ゲート駆動ユニットは、前記コマンドリンクを介して前記コントローラからのコマンド信号を受信するように構成されている。少なくとも１つのゲート駆動ユニットは、前記コマンド信号の状態の変化を検出するように、前記コマンド信号の状態の前記変化に対応して、前記ブランキング期間を開始するように、かつ、前記ブランキング期間内に、着信データとして、前記コマンド信号の状態の任意のさらなる変化を処理するように、構成されている。

【0011】

本発明は、添付の図面を参照して、非限定的な実施形態の以下の説明を読むことにより理解されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】３相半導体電力コンバータを備え、本発明の実施形態に係るゲート駆動ユニットによって制御することができる、ディーゼル電気牽引システムの概略図である。

【図2】半導体電力スイッチおよびフリーホイールダイオードを備える、図１に示される電力コンバータのスイッチ装置の概略図である。

【図3】図２に示されるスイッチ装置の外観の斜視図である。

【図4】本発明の実施形態に係る、図２に示されるスイッチ装置に接続されているゲート駆動ユニットの概略図である。

【図5】従来のゲート駆動ユニットによって切り替えられる半導体電力スイッチの電力過渡現象の波形グラフを示している。

【図6】概略図での、本発明の実施形態に係る、第１双方向通信プロトコルで使用可能な信号フォーマットである。

【図7】本発明の実施形態に係る、図６に示される対応配位信号フォーマットのための通信プロトコルのフローチャートである。

【図8】本発明の別の実施形態に係る、双方向通信プロトコルにおける、ゲート駆動ユニットへのおよびゲート駆動ユニットからのコマンド信号およびデータ信号のグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

参照が、本発明の例示的な実施形態に対して詳細に以下でなされるであろう。本発明の実施例は、添付の図面に示されている。可能な限り、図面全体を通して使用される同じ参照符号は、同一または同様の部品を指している。本発明の例示的な実施形態は、電力コンバータに関して説明されるが、本発明の実施形態は、概して、負荷に電力を供給するためのスイッチング電流に適した任意の固体デバイスを意味する、半導体電力スイッチと一緒の使用にも適用可能である。

【0014】

図１は、本発明の実施形態で使用されてもよいディーゼル電気牽引システム１００の概略図である。示されるように、燃焼装置１０２は、３相発電機１０４を駆動する。発電機１０４によって生成されるＡＣ電圧は、３相ダイオードアレイ１０６によって整流され、電圧Ｖｄｃを、コンデンサ１０８および電力コンバータ１１０にわたって接続されているＤＣリンク１０７に供給する。電力インバータは、本明細書中でスイッチ「モジュール」とも呼ばれており、出力リード１２０を介して牽引モータ１３０に３相電力を供給するために一緒に電圧Ｖｄｃを整流する、スイッチ装置１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６を備える。本発明の１つの観点によれば、各スイッチモジュールは、図４を参照して以下でさらに説明されるように、ゲート駆動ユニット４０１、４０２、４０３、４０４、４０５、４０６によって制御されかつ監視される。ゲート駆動ユニットは、中央コントローラ１４０によって調整される。

【0015】

図２は、概略図で、スイッチ装置１１２を示しており、一方、図３は、斜視図で、スイッチ装置１１２のケース３２０の実施形態を示している。図２に示されるように、スイッチ装置１１２は、そのケース３２０内に、半導体電力スイッチ２２０およびフリーホイールダイオード２２１を備える。半導体電力スイッチ２２０は、接合部２２４によって接合されているコレクタ２２２およびエミッタ２２３を有する。接合部２２４において、ゲート２２５は、関連するゲート駆動ユニット４０２からゲート電圧Ｖｇおよびゲート電流Ｉｇｅを受信するように接続されている。フリーホイールダイオード２２１は、半導体電力スイッチ２２０と逆平行に接続されており、フリーホイールダイオードの陽極は、半導体電力スイッチエミッタ２２３に接続されており、一方、フリーホイールダイオードの陰極は、半導体コレクタ２２２に接続されている。

【0016】

コレクタ２２２は、スイッチ装置ケース３２０に備えられているコレクタ端子３２２を介して、出力リード１２０の１つおよび電気的に隣接するスイッチ装置１１３に、接続されている。エミッタ２２３は、スイッチ装置ケース３２０に備えられているエミッタ端子３２３を介して、コンデンサ１０８および整流器１０６の低圧側で、ＤＣリンク１０７に接続されている。ゲート駆動ユニット４０２は、制御端子３２６を介して半導体電力スイッチゲート２２５に接続されている。

【0017】

図２は、特に、半導体電力スイッチが絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）である例示的な実施形態を示しているが、本発明は、非限定的な実施例として、バイモード絶縁ゲート電力トランジスタ（ＢｉＧＴｓ）、ＭＯＳＦＥＴｓおよび他のＪＦＥＴを含む、他の固体半導体デバイスにも適用可能である。図２は、単一の半導体電力スイッチ２２０および単一のフリーホイールダイオード２２１のみを示しているが、他の実施形態では、多数の電力スイッチおよびダイオードが、単一のスイッチ装置内に収容されてもよい。

【0018】

電力コンバータ１１０の最適な利用および安全な動作のために、実施形態では、個々の半導体電力スイッチ２２０の動作は、電力コンバータの動作パラメータにおける変化に応じて、調整されている。例えば、ある実施形態では、個々の電力スイッチの「スイッチオン」（活性化）中の電流スルーレートが、調整されている。本発明の観点では、このような調整が、中央コントローラ１４０と各ゲート駆動ユニット４０１との間の通信を介して、達成されている。

【0019】

したがって、図４は、概略図で、本発明の実施形態に係るスイッチ装置１１２に接続されているゲート駆動ユニット４０２を示している。ゲート駆動ユニット４０２は、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）４２０を備え、１つの実施形態におけるプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）４２０は、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）であることが可能である。（他の実施形態では、コントローラ４２０は、別の種類のコントローラである。）ゲート駆動ユニット４０２は、また、ＤＣ電源４２１、コマンドリンクコネクタ４２２、メモリ４２６、およびいくつかの信号接続を備える。具体的には、コマンドリンクコネクタ４２２は、コマンドリンク４２８を介して中央コントローラ１４０に接続されている。コマンドリンク４２８およびコマンドリンクコネクタ４２２を通じて、中央コントローラ１４０は、ＰＬＣ４２０に、コマンド（オペレータ制御）信号ＯＣを提供することができる。

【0020】

メモリ４２６は、「不揮発性」であることができ、言い換えれば、ゲート駆動ユニット４０２が電力を供給されていない場合に、記憶されたデータを維持することができる。他の実施形態において、メモリ４２６は、「揮発性」であり、すなわち、ゲート駆動ユニット４０２が電力を供給されている間、記憶されたデータを維持する。

【0021】

特定の実施形態では、典型的には、高電圧（＞１２００Ｖ）半導体電力スイッチと一緒の使用のために、コマンドリンク４２８は、対になった光ファイバであり、コマンドリンクコネクタ４２２は、２チャンネル光コンバータである。コマンドリンクコネクタ４２２は、また、双方向（単繊維）コマンドリンクと一緒の使用のために、構成されてもよい。さらに他の実施形態では、典型的には、低電圧（＜１２００Ｖ）半導体電力スイッチと一緒の使用のために、コマンドリンクコネクタは、例えば、１以上のねじ羽子板、同軸プラグ、ＵＳＢソケット、ＲＪ−４５ジャック、ＲＪ−２５、ＲＪ−１４、またはＲＪ−１１のジャック、または同様のもののような、電気コネクタであってもよい。コマンドリンクコネクタは、また、無線（ラジオまたは近接場効果）受信機または送受信機であってもよく、その上、コマンドリンクは、無線のｏｖｅｒ−ｔｈｅ−ａｉｒであってもよい。

【0022】

図４をさらに参照すると、コマンド信号ＯＣに応じて、ＰＬＣ４２０は、制御端子３２６を介して、半導体電力スイッチにゲート駆動電圧Ｖｇを供給するように、出力段４４０を調整する。（ゲート駆動電圧は、負荷に電流を供給するように電力スイッチを作動させるための電圧を意味する。）ＰＬＣ４２０は、メモリ４２６内の参照テーブル４４２に記憶されている（ゲート駆動電圧のための）複数の所定値または設定値４４１の１つを選択し、かつ設定値にＶｇを一致させるように、出力段４４０を調整する。本発明の特定の観点では、所定の設定値４４１は、時間系列配列または時間関数を含み、それぞれ、複数の基準値の１つに対応している。

【0023】

ゲート駆動ユニットは、ＡＤＣ（アナログ−デジタルコンバータ）４２４を備えてもよい。ＡＤＣ４２４は、ゲート駆動ユニット４０２により駆動される半導体電力スイッチ２２０に関連している、様々な測定値Ｖｘ１、Ｖｘ２・・・Ｖｘｎを収集する。ＰＬＣ４２０は、中央コントローラ１４０に対するこの収集されたデータの送信を待つ間、メモリ４２６に測定値を記憶する。本発明の観点によれば、半導体電力スイッチ２２０に関連する測定値Ｖｘｎは、ＰＬＣ４２０およびコマンドリンク４２８を介して、ゲート駆動ユニット４０２からまた中央コントローラ１４０に、通知され得る。

【0024】

しかし、コマンドリンク４２８を介する、制御およびデータ信号送信の以前の議論は、従来のゲート駆動ユニットの欠陥を見落としている。すなわち、それらは、データを送信するように、受信するように、または転送するようにではなく、オンまたはオフ信号に応じて半導体電力スイッチにゲート電圧を提供するようにのみ、設計されている。この点に関して、図５は、従来の「通常オフ」ゲート駆動ユニットおよび半導体電力スイッチの典型的な動作を示している。特に、図５は、ゲート駆動ユニットが、コマンド信号ＯＣのＨＩＧＨ状態を受信している間、正のゲート電圧Ｖｇ＿ｏｎを送信し、コマンド信号ＯＣのＬＯＷ状態を受信している間、負のゲート電圧Ｖｇ＿ｏｆｆを送信することを、示している。これに応答して、ゲート駆動ユニットによってバイアスをかけられる半導体電力スイッチは、スルー電圧Ｖｃｅおよびスルー電力電流Ｉｃｅ（ｔｈｒｏｕｇｈ ｖｏｌｔａｇｅ Ｖｃｅ ａｎｄ ｐｏｗｅｒ ｃｕｒｒｅｎｔ Ｉｃｅ）の典型的な過渡現象を示す。（図示せぬ）他の従来のゲート駆動ユニットは、「通常オン」である。従来のゲート駆動ユニットは、コマンド信号ＯＣの特定の継続ＨＩＧＨパルスの受信時に状態を切り替え、コマンド信号ＯＣのＬＯＷ状態の間に定常状態を維持する。このような設計では、切り替えコマンド以外の信号を処理するための準備はない。しかし、ゲート駆動ユニットにとって、コマンド信号ＯＣの状態の変化を認識するかまたはゲート駆動ユニットの状態の変化を報告するフィードバック信号ＦＳを、送信することは、典型的である。

【0025】

コマンドリンクを介して従来のゲート駆動ユニットに送信され、図５に示されるように、状態を変化させることにより、コマンド信号における状態の変化を処理するように構成されているデジタルデータは、付随する電気的過渡現象、熱応力、およびシステムの寿命における全体的な有害な影響を伴う、そのゲート駆動ユニットによって制御される半導体電力スイッチの急速切り替えを引き起こす可能性がある。したがって、実施形態では、（所定量の時間の）所定の「ブランキング期間」は、コマンド信号ＯＣの状態の変化に続いて、与えられる。有限のブランキング期間の間、ゲート駆動ユニットは、コマンド信号ＯＣの初期変化によって設定される定常状態を維持し、コマンド信号の状態のさらなる変化を処理する。「処理する」は、状態のさらなる変化を検出することと、ブランキング期間が有効でなかった場合に、ゲート駆動ユニットが動作しないという方法で、状態の変化に対応して動作することとを、含む。例えば、ブランキング期間中に、ゲート駆動ユニットは、通常、負荷に電流を供給するための電力スイッチの活性化または不活性化を引き起こす状態の変化を、検出してもよい。ブランキング期間中に、状態の変化に応答して、電力スイッチを活性化または非活性化する代わりに、ゲート駆動ユニットは、通信データとして、コマンド信号の変調を処理する。

【0026】

本発明の実施形態によれば、ゲート駆動ユニットへのおよびゲート駆動ユニットからのデータ転送は、図６および図７に示されるように、信号フォーマットおよび通信プロトコルを使用して提供される。図６は、担体としてコマンド信号ＯＣを使用する、中央コントローラ１４０からゲート駆動ユニット４０２へのデータ転送のためのフォーマット６００を示している。図６は、また、担体としてフィードバック信号ＦＳを使用する、ゲート駆動ユニットから中央コントローラ１４０へのデータ転送のためのフォーマット６０１を示している。図６において、略語「Ｓ／Ｎ」は、各ユニットに固有であってもよい、または、本発明の特定のモデルまたは実施形態にわたって共通であってもよい、シリアル番号または他の識別子を指している。

【0027】

実施形態では、信号フォーマット６００、６０１は、１０μｓ（１０マイクロ秒）内に、ゲート駆動ユニットがコマンド信号ＯＣの状態の変化に関係なく定常状態（一定のゲート電圧Ｖｇ）を維持するブランキング期間６０２を、収めるように設計されている。このようなブランキング期間は、例としては、コマンド信号ＯＣにおける状態の「ステップ変化」６０４の後で、約１０μｓ間続いてもよい。特定の実施形態では、「ステップ変化」は、約１μｓ（マイクロ秒）の期間内に、設計のＨＩＧＨおよびＬＯＷの電圧レベルの間の差の特定の割合よりも大きい変化があるとして、説明されてもよい。特定の実施形態では、「ステップ変化」は、ＨＩＧＨからＬＯＷへの差の約６０パーセント（６０％）以上であってもよい。概して、「ステップ変化」は、期待ノイズ値と区別することができる信号における変化であり、いくつかの定義済みの信号レベル間の変化を含んでもよい。したがって、コマンド信号ＯＣが異常にノイズを含む場合であっても、最悪の場合でも、ブランキング期間に対して設定されているゲート駆動ユニットは、１０μｓに１回以下で切り替えないであろう。

【0028】

本発明の観点によれば、ブランキング期間は、コマンドを切り替えること以外のデータの交換に使用される。そうするために、ゲート駆動ユニット４０２は、指定されたブランキング期間内に収まるように設計されている通信プロトコルにしたがって、データを送信するようにかつ受信するように構成されている。

【0029】

図７は、例示的な通信プロトコル７００を形成するフローチャートを示しており、通信プロトコル７００は、コマンド信号ＯＣの「ステップ変化」６０４を送信する中央コントローラ１４０によって開始され得る。ステップ７０１では、ゲート駆動ユニット４０２は、また中央コントローラ１４０に「ノッチ」６０６を送信することによって、通信プロトコル７００を継続することができる。「ノッチ」６０６は、フィードバック信号ＦＳの簡単な反転（ＨＩＧＨ、ＬＯＷ、ＨＩＧＨに、または、ＬＯＷ、ＨＩＧＨ、ＬＯＷに）である。ノッチ６０６は、中央コントローラ１４０に、双方向データ送信がコマンド信号ＯＣのステップ変化に続くブランキング期間内にゲート駆動ユニット４０２によって有効にされることを、示している。ノッチ６０６を送信した直ぐ後に、ゲート駆動ユニット４０２は、ステップ７０２で、動作データ６０８を送信する。

【0030】

図６に示される実施形態では、動作データ６０８は、ゲート駆動シリアル番号、半導体電力スイッチシリアル番号、電力スイッチ電圧降下Ｖｃｅ、電力切り替え電流Ｉｃｅ、およびスイッチ装置ケース温度Ｔｃまたは電力スイッチ接合部推定温度のうちの少なくとも１つを、含む。ゲート駆動シリアル番号および半導体電力シリアル番号は、例えば、Ｖｇ設定値４４１の適切な値を決定するための（図示せぬ）中央コントローラで使用することができる。

【0031】

「ステップ変化」６０４がコマンド信号ＯＣに加えられたときに開始する遅延６０５の間に、中央コントローラ１４０は、ノッチ６０６のためのフィードバック信号ＦＳを確認する方法ステップ７０３を実行する。特定の実施形態では、図６に示されるように、遅延は、約３（３）μｓの継続であってもよい。ノッチ６０６が検出される場合には、その後、方法ステップ７０４で、中央コントローラ１４０は、ゲート駆動ユニット４０２によって送信される動作データ６０８を読み取ることを、直ぐに開始する。遅延６０５の終わりに、中央コントローラ１４０は、方法ステップ７０５で、ゲート駆動ユニット４０２に認識ノッチ６１０を送信し、続いて、方法ステップ７０６で、再構成データ６１２を送信する。ゲート駆動ユニットは、ノッチを受信する並列な方法ステップ７０７を実行し、その後、方法ステップ７０８で、再構成データを受信する。例えば、再構成データ６１２は、ゲート電圧Ｖｇの更新された目標値、ならびに正常性監視目的のために使用される選択動作パラメータの更新された閾値を、含むことができる。

【0032】

同６に示されるように、プロトコル７００は、ブランキング期間６０２内のコマンド信号ＯＣの変調を介して、中央コントローラ１４０からゲート駆動ユニット４０２への再構成データ６１２の送信を提供する。例えば、信号フォーマット６０１は、調整される動作パラメータの書き込みアドレス６１４（例えば、ゲート電圧Ｖｇの順序付けられたレベルを記憶するゲート駆動ユニットメモリ４２６内のアドレス）、ならびに動作パラメータを調整するための新しい値６１６を、を送信することを提供する。これは、着信再構成データ６１２の受信、処理、および記憶に基づいて、フィールド変化または同様なものとして、ゲート駆動ユニット４０２の動作中の再プログラミングを可能にする。一例として、書き込みアドレス６１４は、図４を参照して上述したように、複数の設定値４４１のうちの１つに対応してもよく、一方、新しい値６１６は、電力コンバータ１１０の動作パラメータに応じて、その設定値を調整してもよい。別の例として、書き込みアドレス６１４は、ブランキング期間６０２の継続に対応してもよく、新しい値６１６は、その継続を調整してもよい。

【0033】

特定の実施形態では、書き込みアドレス６１４および新しい値６１６は、「バルクデータ」に対して送信を許可するために、ゲート駆動ユニット４０２に、ブランキング期間６０２の継続を延長させてもよい。「バルクデータ」は、スイッチ作動データまたは起動データのような例示的な信号フォーマット６００、６０１を越えるデータのパケットを説明することを意味している。したがって、「バルクデータ」は、ゲート電圧レベルの変化なしに、ブランキング期間６０２のデフォルトの継続を著しく超える期間の間、連続的なデータ送信を必要とする。このように、ブランキング期間は１０μｓである場合、バルクデータ送信は、１０μｓ以上を必要とする。例えば、いくつかの観点では、バルクデータ送信は、ブランキング期間６０２が、２０μｓ以上に対してリセットされることを必要とする。選択された観点では、バルクデータ送信は、ブランキング期間６０２が、５０μｓ以上に対してリセットされることを必要とする。したがって、バルクデータ送信は、例えば、ゲート駆動ユニットまたは電力コンバータの作動、始動、またはメンテナンス中に、任意の時間間隔の間、ゲート駆動ユニットがオンまたはオフに保持され得る特殊な条件下で、行われるべきである。「バルクデータ」パケットは、典型的には、書き込みアドレス６１４と、ブランキング期間６０２をそのデフォルト（動作）継続にリセットする新しい値６１６とで、終了する。それにもかかわらず、方法ステップ７０９で、ブランキング期間が時間切れになる。

【0034】

さらに、プロトコル７００は、ゲート駆動ユニット４０２の動作データ６０８のランダム読み出しアクセスを提供する。例えば、コマンド信号ＯＣのための例示的な構造６０１は、（ゲート駆動ユニットメモリ４２６内の特定の測定値の記憶位置に対応する）読み出しアドレス６１８を送信することを提供している。読み出しアドレス６１８に応じて、ゲート駆動ユニット４０２は、コマンド信号ＯＣのステップ変化６０４で、読み出しデータ６２０として、中央コントローラ１４０に測定値を送信する。

【0035】

ゲート駆動ユニットシリアル番号６２２および半導体電力スイッチシリアル番号６２３のデータ構造６０１内に含めることは、電力コンバータ１１０によるコマンド信号ＯＣへの信頼性の高い応答性を確保するように、中央コントローラ１４０に電力コンバータ部品を認証させることを可能にする。一方、スルー電圧Ｖｃｅおよびスルー電流Ｉｃｅは、半導体電力スイッチ接合部温度Ｔｊと並んで、中央コントローラ１４０に、適切なゲート駆動電圧Ｖｇを提供するようにゲート駆動ユニット４０２を設定するための再構成データ６１２を、計算させかつ送信させることを、可能にする。

【0036】

図８は、本発明の代替の実施形態のためのゲート駆動ユニットフィードバック信号ＦＳのコマンド信号ＯＣの波形を示しており、通信プロトコル７００の変形例において、ゲート駆動ユニット４０２は、３μｓの遅延６０５の後しばらくするまで、送信しない。「８ｂ」、「１２ｂ」のような図８のラベルは、データビットの番号に関連している。ゲート駆動ユニット４０２は、例えば、いくつかの実施形態では、μｓ毎に１ビット（大凡１Ｍｂｓ）の周期で、特定の周期性でのデータビットを期待するように構成されている。また、図８において、ラベル「Ｓ／Ｎ」は、ゲート駆動ユニットシリアル番号または他の識別子を指している。略語「Ｔｘ」は、ゲート駆動ユニットと離散コントローラとの間のデータの送信を指している。ラベルＶＣＥｓｃｔおよびＶＣＥＨＶは、それぞれ、ゲート駆動ユニットによって駆動されるスイッチ（複数可）を越えたエミッタ電圧に対する導電性コレクタおよび非導電性コレクタの記憶された測定値を指している。

【0037】

したがって、１つの実施形態では、ゲート駆動ユニットへの通信は、ゲート駆動ユニットでコマンドリンクを介して受信されるコマンド信号の状態の変化を検出することにより、ゲート駆動ユニットのコマンドリンクを介して、達成される。コマンド信号の状態の変化に応じて、ゲート駆動ユニットは、ゲート駆動ユニットが着信データとしてコマンド信号の状態のさらなる変更を処理するブランキング期間を開始する。したがって、ブランキング期間内に、ゲート駆動ユニットは、コマンド信号の変調を介して、着信データを受信することができる。実施形態では、通信は、また、フィードバック信号の変調によって、ブランキング期間内に、コマンドリンクを介してゲート駆動ユニットからの発信データを送信することによって、達成される。選択された実施形態では、発信データは、メモリに測定値を記憶することによって作成される。発信データは、例えば、ゲート駆動ユニットを識別するデータを含んでもよい。いくつかの実施形態では、発信データは、定期的な正常性監視および／またはスイッチ状態のデータを含んでもよい。特定の観点においては、着信データは、発信データに含まれるべき動作データに対する読み出しアドレスを含んでもよい。着信データは、ゲート駆動ユニットの動作パラメータを更新するための書き込みアドレスを含んでもよい。例えば、着信データは、ゲート電圧の更新された設定値を含んでもよい。別の例として、着信データは、ブランキング期間の継続に対する更新された値を含んでもよい。いくつかの実施形態では、着信データは、ゲート駆動ユニットを識別するデータの期待値を含んでもよい。特定の実施形態では、着信データは、「バルクデータ」を含んでもよい。

【0038】

実施形態では、電力スイッチ装置は、半導体電力スイッチと、半導体電力スイッチに接続されているゲート駆動ユニットと、コントローラと通信してゲート駆動ユニットを接続するコマンドリンクとを、備える。ゲート駆動ユニットは、コマンド・リンクを介して、コントローラからのコマンド信号を受信するように、コマンド信号の状態の変化に対応して、ゲート駆動ユニットが着信データとしてコマンド信号の状態のうちの少なくとも１つのさらなる変化を処理するブランキング期間を開始するように、かつ、ブランキング期間内に、コマンドリンクを介して着信データを受信するように、構成されている。実施形態では、通信は、また、フィードバック信号の変調によって、ブランキング期間内に、コマンドリンクを介するゲート駆動ユニットからの発信データを送信することによって達成される。電力スイッチ装置の選択された実施形態は、さらに、半導体電力スイッチの少なくとも１つの特性の値を測定するように構成されているセンサ装置を備える。このような実施形態では、発信データは、測定値を含む。実施形態では、発信データは、ゲート駆動ユニットを識別するデータを含む。いくつかの実施形態では、着信データは、発信データに含まれるべき動作データに対する読み出しアドレスを含む。着信データは、また、ゲート駆動ユニットの動作パラメータを更新するための書き込みアドレスを含んでもよい。着信データは、ゲート電圧の更新された設定値を含んでもよい。着信データは、ブランキング期間の継続期間に対する更新された値を含んでもよい。いくつかの実施形態では、着信データは、ゲート駆動ユニットを識別するデータの期待値を含んでもよい。

【0039】

別の実施形態では、電力コンバータは、複数の半導体電力スイッチと、複数の半導体電力スイッチにゲート電圧を供給するように接続されている複数のゲート駆動ユニットとを備える。各ゲート駆動ユニットは、コントローラと通信して、ゲート駆動ユニットを接続するためのコマンドリンクを備える。各ゲート駆動ユニットは、コマンドリンクを介してコントローラからのコマンド信号を受信するように構成されている。少なくとも１つのゲート駆動ユニットは、コマンド信号の状態の変化を検出するように、コマンド信号の状態の変化に対応して、ブランキング期間を開始するように、かつ、ブランキング期間内に、着信データとしてコマンド信号の状態の任意のさらなる変化を処理するように、構成されている。

【0040】

容易に理解されるように、実施形態では、少なくとも１つのゲート駆動ユニットは、ブランキング期間内にコマンドリンクを介してコントローラに発信データを送信するように構成されてもよい。実施形態では、発信データは、フィードバック信号の変調を介して送信される。実施形態では、発信データは、ゲート駆動ユニットの少なくとも１つが接続されている半導体電力スイッチの少なくとも１つのパラメータの測定値を含んでもよい。特定の実施形態では、発信データは、ゲート駆動ユニットを識別するデータを含んでもよい。いくつかの実施形態では、着信データは、発信データに含まれるべき動作データに対する読み出しアドレスを含んでもよい。着信データは、ゲート駆動ユニットの動作パラメータを更新するための書き込みアドレスを含んでもよい。特定の実施形態では、着信データは、ゲート電圧の更新された設定値を含んでもよい。着信データは、ブランキング期間の継続に対する更新された値を含んでもよい。選択された実施形態では、着信データは、ゲート駆動ユニットを識別するデータの期待値を含んでもよい。

【0041】

したがって、本発明の実施形態によれば、オン−オフコマンド信号のために使用されるのと同じリンクに加えてかつ同じリンク上で、ゲート駆動ユニットからおよびゲート駆動ユニットに、データ信号を送信することができる。コマンドのために使用されるのと同じリンク上のデータ送信は、光学的または電気的な接続を追加することによって費用を増加させることなく、ゲート駆動ユニットが動作している間に、ゲート駆動ユニットのリアルタイム監視を可能にする。コマンドと並んで、データの複合送信は、また、ゲート駆動ユニットのリアルタイム再構成を、それらが動作している間に、可能にする。本発明の通信プロトコル、通信方法、および通信装置は、作動している電力コンバータ内で個々のゲート駆動ユニットのリアルタイムの正常性監視および再構成を可能にしているので、本発明は、それによって、動作の可用性を増強する。その結果、動作の全体的なコストが低減される。さらに、リアルタイムの正常性監視を可能にすることによって、通信プロトコルは、メンテナンス測定値を獲得するための、または、設計寿命に基づいて装置／モジュールを変更するための、予定した休止時間に対する従来の必要性を軽減する。その代わりに、本発明の通信プロトコルは、その全体が本明細書に参照により組み込まれている、同時に係属しかつ共通に割り当てられた事件番号２５６５２５を有する出願において、さらに議論されているように、さらに、正常性のリアルタイム監視に基づいて、スイッチ装置／モジュールの変更を可能にしている。

【0042】

別の実施形態は、通信方法に関する。本方法は、ゲート駆動ユニットで、ゲート駆動ユニットのコマンドリンクを介して受信されるコマンド信号の状態の変化を検出することを含む。ゲート駆動ユニットは、インバータまたは他の電力コンバータにおいて、例えば、半導体電力スイッチに、接続されていてもよい。コマンド信号の状態の変化は、負荷（例えば、牽引モータ）に電流を供給するために、電力スイッチを活性化および／または不活性化するために指定された方法で構成されている電気信号の波形である。本方法は、コマンド信号の状態の変化に対応して、ゲート駆動ユニットが着信データとしてコマンド信号の状態のさらなる変更を処理するブランキング期間を開始することを、含む。（ブランキング期間は、時間継続、例えば、静的な継続、または動作条件に基づいて決定される継続、またはその他を有する。）本方法は、さらに、ブランキング期間内に、ゲート駆動ユニットで着信データを受信することを含む。１つの実施形態では、データは、コマンド信号の変調を処理することによって受信される。別の実施形態では、ゲート駆動ユニットは、ブランキング期間中のゲート駆動ユニットで受信される他の信号を介して着信データを取得する。実施形態では、ブランキング期間中にのみ、データは、ゲート駆動ユニットで受信される、および／またはゲート駆動ユニットから送信される。（他の実施形態では、データは、他の時点で、ゲート駆動ユニットで受信されるが、ブランキング期間は、負荷に電流を供給するための電力スイッチを受信されたデータが活性化および／または非活動化しない可能性がある場合のみの時間間隔である。）他の実施形態において、追加的または代替的に、ブランキング期間の時間継続が一旦終了すると、ゲート駆動ユニットは、次のブランキング期間まで、（牽引モータまたは他の負荷に電流を供給するための電力スイッチを活性化および／または不活性化するために、）コマンド信号の状態の変化に対応することに戻る。

【0043】

別の実施形態は、電力スイッチ装置に関する。電力スイッチ装置は、半導体電力スイッチと、半導体電力スイッチに接続されているゲート駆動ユニットと、コントローラと通信して、ゲート駆動ユニットを接続するコマンドリンク（通信経路）とを備える。ゲート駆動ユニットは、コマンドリンクを介してコントローラからのコマンド信号を受信するように構成されている。ゲート駆動ユニットは、さらに、コマンド信号の状態の指定された変化を検出するように構成されている。ゲート駆動ユニットは、さらに、コマンド信号の状態の指定された変化に対応して、ブランキング期間を開始するように構成されている。ゲート駆動ユニットは、さらに、ブランキング期間内に、コマンドリンクを介して着信データを受信するように構成されている。概して、コマンド信号の状態の変化は、負荷（例えば、牽引モータ）に電流を供給するために電力スイッチを活性化および／または不活性化するために指定された方法で構成されている電気信号の波形である。状態の指定された変更は、例えば、指定されたＨＩＧＨ電圧レベルから指定されたＬＯＷ電圧レベル（またはその逆）に遷移するコマンド信号であってもよい。別の例として、状態の指定された変化は、指定されたＨＩＧＨ電圧レベルの指定された第１閾値内から、指定されたＬＯＷ電圧レベル（またはその逆）の指定された第２閾値内に、遷移するコマンド信号であってもよい。いずれの場合も、状態の指定された変更は、特定の時間間隔の間、遷移された電圧レベル（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｅｄ−ｔｏ ｖｏｌｔａｇｅ ｌｅｖｅｌ）に留まっているコマンド信号の予め指定された条件に基づいてもよい。すなわち、ゲート駆動ユニットは、コマンド信号波形が、第１レベルから異なる第２レベルに遷移し、時間間隔の間、第２レベルに留まっており、ブランキング期間中にゲート駆動ユニットへの／ゲート駆動ユニットからのデータの送信を受け入れるのに十分な継続であることを、認識している。ブランキング期間は、他の指定された動作条件の間、状態の指定された変更のすべての検出時、または状態の指定された変化の検出時に、開始されてもよい。実施形態では、データは、ブランキング期間中にのみ、ゲート駆動ユニットで受信される、および／またはゲート駆動ユニットから送信される。（他の実施形態では、データは、ブランキング期間中以外のときにゲート駆動ユニットで受信されるが、ブランキング期間は、受信されたデータが、負荷に電流を供給するための電力スイッチを活性化および／または非活動化しない可能性がある場合のみの時間間隔である。他の実施形態では、追加的または代替的に、ブランキング期間の時間が一旦終了すると、次のブランキング期間まで、ゲート駆動ユニットは、コマンド信号の状態の変化に対応することに戻る。

【0044】

なお、上記の説明は例示であって制限的なものではないことを意図されていることが、理解されるべきである。例えば、上述の実施形態（および／またはその観点）は、互いに組み合わせて使用されてもよい。さらに、多くの修正が、本発明の範囲から逸脱することなく、本発明の教示に対して特定の状況または材料を採用するように、なされてもよい。本明細書に記載されている材料の寸法および種類は、本発明のパラメータを定義することを意図しているが、それらは決して限定的なものではなく、例示的な実施形態である。他の多くの実施形態は、上記説明を検討すれば、当業者には明らかであろう。したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲、ならびにそのような特許請求の範囲が権利を与える均等物の全範囲を参照して、決定されるべきである。添付の請求項において、用語「備える、含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および「ｉｎ ｗｈｉｃｈ」は、それぞれの用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」および「ｗｈｅｒｅｉｎ」の平易な英語として使用されている。しかし、以下の特許請求の範囲において、「第１」、「第２」、「第３」、「上側」、「下側」、「下部」、「上部」などは、単にラベルとして使用されており、それらの対象物における数的または位置的な要件を課すことを意図されていない。さらに、以下の特許請求の範囲の限定は、ミーンズプラスファンクション形式で書かれておらず、そのような特許請求の範囲の限定が、明示的に「するための手段（ｍｅａｎｓ ｆｏｒ）」を使用し、さらなる構造の機能の無効の陳述が続くことがない限り、米国特許法第１２２条第６段落に基づいて解釈されることを意図していない。

【0045】

本明細書は、最良の形態を含む、本発明のいくつかの実施形態を開示するために、かつ、任意の装置またはシステムを製作することかつ使用すること、および任意の組み込まれた方法を実行することを含む、本発明の実施形態を、当業者に実施させるのを可能にするために、実施例を用いている。本発明の特許性のある範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者の一人が想到する他の実施例を含んでもよい。そのような他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文言と相違しない構造的要素を有する場合、または、それらが特許請求の範囲の文字通りの文言と非実質的な相違を有する等価な構造要素を含む場合、特許請求の範囲の範囲内にあることが意図されている。

【0046】

本明細書で使用されているように、単数形で記載されるかまたは単語「ａ」または「ａｎ」を用いて進められる要素またはステップは、前記要素またはステップの複数形を除外しないと理解されるべきである、そのような除外が明示的に述べられていない限りは。さらに、本発明の「１つの実施形態」への言及は、記載された特徴をも組み入れる追加的な実施形態の存在を除外するものとして解釈されることを意図するものではない。さらに、明確に反対の記載がない限り、特別な特性を有する要素または複数の要素を「（備える）ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」、「（備える、含む）ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」または「（有する）ｈａｖｉｎｇ」実施形態は、その特性を有しないような追加的な要素を含んでもよい。

【0047】

特定の変更は、本明細書に関わる本発明の精神および範囲から逸脱することなく、上述したデータ転送の通信プロトコルおよび通信方法においてなされてもよく、上述の記載のまたは添付の図面に示されるすべての主題は、本明細書において本発明の概念を説明するための例としてのみ解釈されるべきであり、本発明を限定するものと解釈してはならない。

【符号の説明】

【0048】

１００ ディーゼル電気牽引システム
１０２ 燃焼装置
１０４ 発電機
１０６ 整流器、３相ダイオードアレイ
１０７ ＤＣリンク
１０８ コンデンサ
１１０ 電力コンバータ
１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６ スイッチ装置
１２０ 出力リード
１３０ 牽引モータ
１４０ 中央コントローラ
２２０ 半導体電力スイッチ
２２１ フリーホイールダイオード
２２２ 半導体コレクタ、コレクタ
２２３ 半導体電力スイッチエミッタ、エミッタ
２２４ 接合部
２２５ 半導体電力スイッチゲート、ゲート
３２０ スイッチ装置ケース、ケース
３２２ コレクタ端子
３２３ エミッタ端子
３２６ 制御端子
４０１、４０２、４０３、４０４、４０５、４０６ ゲート駆動ユニット
４２０ コントローラ
４２１ ＤＣ電源
４２２ コマンドリンクコネクタ
４２４ ＡＤＣ（アナログ−デジタルコンバータ）
４２６ ゲート駆動ユニットメモリ、メモリ
４２８ コマンドリンク
４４０ 出力段
４４１ Ｖｇ設定値、設定値
４４２ 参照テーブル
６００ 信号フォーマット、フォーマット
６０１ データ構造、構造、信号フォーマット、フォーマット
６０２ ブランキング期間
６０４ ステップ変化
６０５ 遅延
６０６ ノッチ
６０８ 動作データ
６１０ 認識ノッチ
６１２ 再構成データ
６１４ 書き込みアドレス
６１６ 新しい値
６１８ 読み出しアドレス
６２０ 読み出しデータ
６２２ ゲート駆動ユニットシリアル番号
６２３ 半導体電力スイッチシリアル番号
７００ 通信プロトコル、プロトコル
７０１、７０２ ステップ
７０３、７０４、７０５、７０６、７０７、７０８、７０９ 方法ステップ
ＦＳ ゲート駆動ユニットフィードバック信号、フィードバック信号
Ｉｃｅ スルー電力電流、スルー電流、電力切り替え電流
Ｉｇｅ ゲート電流
ＯＣ コマンド信号、信号
Ｔｃ スイッチ装置ケース温度
Ｔｊ 半導体電力スイッチ接合部温度
ＶＣＥｓｃｔ ラベル
Ｖｃｅ スルー電圧、電力スイッチ電圧降下
Ｖｄｃ 電圧
Ｖｇ ゲート駆動電圧、ゲート電圧
Ｖｇ＿ｏｆｆ 負のゲート電圧
Ｖｇ＿ｏｎ 正のゲート電圧
Ｖｘ１、Ｖｘ２・・・Ｖｘｎ 測定値

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】