CN107796534B - 电力转换装置的故障探测装置以及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种即使在制冷剂的流量少的情况下也能够防止误探测的电力转换装置的故障探测装置以及搭载这些装置的车辆。第1逆变器电路(3)包括：元件群，包含六个晶体管(UH1、UL1、VH1、VL1、WH1、WL1)；六个二极管温度传感器(TUH1、TUL1、TVH1、TVL1、TWH1、TWL1)，针对一个晶体管而设有至少一个，检测各晶体管的温度；以及高臂侧制冷剂流路(74)及低臂侧制冷剂流路(75)，供冷却各晶体管的制冷剂流动。该第1逆变器电路(3)的故障探测装置中，故障判定部件选择多个二极管温度传感器中的对邻接的两个晶体管的温度进行检测的两个，来作为邻接传感器对，使用该邻接传感器对的检测值来判定多个二极管温度传感器中的任一个的故障。

Description

电力转换装置的故障探测装置以及车辆

技术领域

本发明涉及一种电力转换装置的故障探测装置以及搭载这些装置的车辆。更详细而言，本发明涉及一种对温度检测部件的故障进行探测的故障探测装置以及搭载这些装置的车辆，所述温度检测部件对搭载于电力转换装置中的开关(switching)元件的温度进行检测。

背景技术

近年来，混合动力(hybrid)汽车、燃料电池汽车及电动汽车等使用马达(motor)来行驶的汽车正推进普及。在此种利用马达来行驶的汽车中，搭载有对从电池(battery)供给的电压进行升压的转换器(converter)装置、将经转换器装置升压的直流电压转换为交流电压并供给至马达的电力转换装置等，。而且，这些转换器装置、电力转换装置等被收容在壳体中，该壳体形成有用于对这些装置进行冷却的水冷套(water jacket)。将这些转换器装置、电力转换装置及壳体等集合而成者，作为功率控制单元(Power Control Unit)(以下也有时使用“PCU”这一简称)而搭载于车辆中。

电力转换装置具备多个半导体芯片(chip)，所述半导体芯片是将绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)、二极管(diode)、逆导型IGBT(ReverseConducting Insulated Gate Bipolar Transistor，RC-IGBT)等功率半导体元件加以组合而构成。而且，在这些功率半导体元件中有大的电流流动，因此其温度也会大幅变化。因此，在半导体芯片中，还设有对其温度进行检测的温度传感器(sensor)。而且，在设有此种温度传感器的情况下，也设置对这些温度传感器的故障进行探测的故障探测装置的情况居多(例如参照专利文献1)。

专利文献1的温度传感器的故障探测装置中，使用设于每个芯片的温度传感器来推测各芯片的温度，使用输出电流与映射(map)来推测各芯片的温度上升，通过使用对这些每个芯片推测的芯片温度及温度上升，从而对每个芯片推测冷却水的温度。然后，在该故障探测装置中，算出对这些每个芯片推测的冷却水的温度之差的绝对值，若这些绝对值全部为规定阈值以下，则判定温度传感器为正常，若这些绝对值中的任一个大于阈值，则判定这些温度传感器中的任一个发生了故障。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2004-257821号公报

发明内容

[发明所要解决的问题]

但是，专利文献1的电力转换装置的温度传感器的故障探测装置中，在极低温时，冷却水的流量下降，因此会暂时在PCU内产生大的温差。在如上所述般比较冷却水的推测温度来探测故障的情况下，也有时会发生误探测。而且，为了避免此种特定状况下的误探测，考虑加大判定故障时所用的阈值，但若如此，则有时会难以探测通常时的故障。

本发明的目的在于提供一种即使在制冷剂的流量少的情况下也能够防止误探测的电力转换装置的故障探测装置以及搭载这些装置的车辆。

[解决问题的技术手段]

(1)电力转换装置(例如后述的第1逆变器电路3、第2逆变器电路4)包括：元件群，包含三个以上的多个开关元件(例如后述的晶体管UH1、UL1、VH1、VL1、WH1、WL1等)；多个温度检测部件(例如后述的二极管温度传感器TUH1、TUL1、TVH1、TVL1、TWH1、TWL1等)，针对一个开关元件而设有至少一个，检测各开关元件的温度；以及制冷剂流路(例如后述的高臂侧制冷剂流路74及低臂侧制冷剂流路75)，供冷却所述多个开关元件的制冷剂流动。该电力转换装置的故障探测装置(例如后述的ECU 6)的特征在于包括：故障判定部件(例如后述的ECU 6)，选择所述多个温度检测部件中的对邻接的两个开关元件的温度进行检测的两个，来作为邻接温度检测部件对，使用该邻接温度检测部件对的检测值，来判定所述多个温度检测部件中对的任一个的故障。

(2)此时，优选的是，所述故障判定部件算出所述邻接温度检测部件对的检测值之差的绝对值，当所述绝对值超过规定的故障判定值时，判定所述多个温度检测部件对中的任一个的故障。

(3)此时，优选的是，所述故障判定部件在所述绝对值超过所述故障判定值时，判定为所述邻接温度检测部件对中的任一个发生了故障。

(4)此时，优选的是，所述元件群被分为：高臂(high arm)元件群，包含针对多个相的每个相而设的高臂用开关元件(例如后述的晶体管UH1、VH1、WH1等)；以及低臂(low arm)元件群，包含针对多个相的每个相而设的低臂用开关元件(例如后述的晶体管UL1、VL1、WL1等)。所述制冷剂流路包括：高臂侧制冷剂流路(例如后述的高臂侧制冷剂流路74)，对构成所述高臂元件群的多个高臂用开关元件进行冷却；以及低臂侧制冷剂流路(例如后述的低臂侧制冷剂流路75)，对构成所述低臂元件群的多个低臂用开关元件进行冷却。所述高臂侧制冷剂流路的制冷剂流量与所述低臂侧制冷剂流路的制冷剂流量之差为规定流量以上。所述故障判定部件包括：高臂侧故障判定部件，选择所述多个温度检测部件中的对所述高臂元件群中邻接的两个高臂用开关元件的温度进行检测的两个，来作为所述邻接温度检测部件对，使用所述邻接温度检测部件对的检测值，来判定所述邻接温度检测部件对中的任一个的故障；以及低臂侧故障判定部件，选择所述多个温度检测部件中的对所述低臂元件群中邻接的两个低臂用开关元件的温度进行检测的两个，来作为所述邻接温度检测部件对，使用所述邻接温度检测部件对的检测值，来判定所述邻接温度检测部件对中的任一个的故障。

(5)此时，优选的是，所述元件群被分为：高臂元件群，包含针对多个相的每个相而设的高臂用开关元件；以及低臂元件群，包含针对多个相的每个相而设的低臂用开关元件。所述制冷剂流路包括：高臂侧制冷剂流路，对构成所述高臂元件群的多个高臂用开关元件进行冷却；以及低臂侧制冷剂流路，对构成所述低臂元件群的多个低臂用开关元件进行冷却。所述多个高臂用开关元件是在所述高臂侧制冷剂流路的附近，从上游侧朝向下游侧以规定的相序而设。所述多个低臂用开关元件是在所述低臂侧制冷剂流路的附近，从上游侧朝向下游侧以与所述相序相同的顺序而设。所述高臂侧制冷剂流路的制冷剂流量与所述低臂侧制冷剂流路的制冷剂流量之差为规定流量以内。所述故障判定部件选择所述多个温度检测部件中的对同相的高臂用开关元件及低臂用开关元件的温度进行检测的两个，来作为所述邻接温度检测部件对，使用所述邻接温度检测部件对的检测值，来判定所述邻接温度检测部件对中的任一个的故障。

(6)此时，优选的是，所述故障判定部件在所述绝对值超过所述故障判定值的状态持续了规定时间以上的情况下，判定为邻接多个温度检测部件对中的任一个发生了故障。

(7)车辆(例如后述的车辆V)的特征在于包括：所述电力转换装置；电动机(例如后述的马达M)，使用从所述电力转换装置供给的电力来对驱动轮进行驱动；(1)至(6)中任一项所述的故障探测装置(例如后述的ECU 6)；以及输出限制部件(例如后述的ECU 6、第1逆变器电路3等)，当由所述故障探测装置判定出所述邻接温度检测部件对中的任一个的故障时，限制所述电动机的输出。

(8)此时，优选的是，车辆还包括：故障告知部件(例如后述的警告灯8及ECU 6)，当由所述故障探测装置判定出所述邻接温度检测部件对中的任一个的故障时，将其告知给驾驶者。

(9)此时，优选的是，所述故障判定部件仅在所述电动机的转速处于基于所述多个温度检测部件的检测值而定的规定的通常范围内的情况下，才判定故障。

[发明的效果]

(1)本发明的故障探测装置是将具备元件群、多个温度检测部件及制冷剂流路的电力转换装置作为对象，对所述多个温度检测部件的故障进行探测，所述元件群包含三个以上的多个开关元件，所述多个温度检测部件检测各开关元件的温度，所述制冷剂流路供冷却所述多个开关元件的制冷剂流动。该故障探测装置中，选择多个温度检测部件中的对邻接的两个开关元件的温度进行检测的两个，来作为邻接温度检测部件对，使用它们的检测值来判定邻接温度检测部件对中的任一个的故障。例如，当在极低温环境下，制冷剂的流量变少时，在多个开关元件之间，温差有时会变大，但在本发明中，选择对认为温差相对较小的邻接的两个开关元件的温度进行检测者，来作为邻接温度检测部件对，使用它们的检测值来判定故障，由此，即使在制冷剂流量少的情况下，也能够防止误探测。

(2)本发明中，算出所选择的邻接温度检测部件对的检测值之差的绝对值，当该绝对值超过故障判定值时，判定邻接温度检测部件对中的任一个的故障。即，本发明中，能够借助两个检测值的绝对值的计算和该绝对值与故障判定值的比较，来探测温度检测部件的故障，因此与以往相比，能够以较少的运算量来判定故障。

(3)本发明中，如上所述，当所选择的邻接温度检测部件对的检测值之差的绝对值超过故障判定阈值时，判定为邻接温度检测部件对中的任一个发生了故障。由此，能够将发生了故障的温度检测部件从三个以上的多个中缩减至两个。

(4)本发明的故障探测装置以电力转换装置作为对象，其中制冷剂流路被分为：高臂侧制冷剂流路，对构成高臂元件群的多个高臂用开关元件进行冷却；以及低臂侧制冷剂流路，对构成低臂元件群的多个低臂用开关元件进行冷却，进而，利用这些高臂侧制冷剂流路与低臂侧制冷剂流路，将制冷剂流量存在规定流量以上之差。如此，当在高臂侧与低臂侧，制冷剂流量存在差异时，在高臂元件群的开关元件与低臂元件群的开关元件中，有时会产生大的温差，从而导致误探测。针对于此，本发明中，在认为温差相对较小的多个高臂用开关元件与认为温差相对较小的多个低臂用开关元件中，分别探测故障，由此，即使在制冷剂流量变少而温差变大的情况下，也能够减少误探测。

(5)本发明的故障探测装置以电力转换装置作为对象，其中制冷剂流路被分为：高臂侧制冷剂流路，对构成高臂元件群的多个高臂用开关元件进行冷却；以及低臂侧制冷剂流路，对构成低臂元件群的多个低臂用开关元件进行冷却，高臂用开关元件及低臂用开关元件分别在高臂侧制冷剂流路及低臂侧制冷剂流路的附近，从上游侧朝向下游侧以相同的相序而设，进而，在这些高臂侧制冷剂流路与低臂侧制冷剂流路中，将制冷剂流量之差处于规定流量以内。此种情况下，可认为同相的高臂用开关元件及低臂用开关元件容易成为相等的温度。针对于此，本发明中，将对认为温差相对较小的同相的高臂用开关元件及低臂用开关元件的温度进行检测的温度检测部件设为邻接温度检测部件对，使用它们的检测值来探测故障，由此，即使在制冷剂流量变少而温差变大的情况下，也能够减少误探测。

(6)温度检测部件的检测值有时会因噪声(noise)而瞬间地大幅变动。针对于此，本发明的故障探测装置中，在绝对值超过故障判定值的状态持续了规定时间以上的情况下，判定为邻接温度检测部件对中的任一个发生了故障。由此，能够减少由于使用检测值算出的绝对值因噪声而瞬间地大幅变动所引起的误探测。

(7)本发明的车辆中，当由故障探测装置判定出邻接温度检测部件对中的任一个的故障时，限制电动机的输出。由此，能够防止因使用发生了故障的温度检测部件误测的检测值来继续驱动电力转换装置的开关元件，而导致开关元件发生故障。而且，如上所述，在极低温环境下制冷剂流量变少时，在以往的故障探测装置中，容易产生误探测，因此，搭载有此种以往的故障探测装置的车辆在极低温环境下，有时会因误探测而导致电动机的输出受到限制。反之，本发明的车辆中，通过搭载极低温环境下的误探测少的故障探测装置，从而能够减少极低温环境下的电动机的输出限制的频率，因此能够提高商品性。

(8)本发明的车辆中，当由故障探测装置判定出邻接温度检测部件对中的任一个的故障时，将其告知给驾驶者。由此，能够敦促驾驶者修理温度检测部件，因此，能够防止继续使用发生了故障的温度检测部件，结果导致开关元件发生故障的情况。

(9)本发明的车辆中，仅在电动机的转速处于基于多个温度检测部件的检测值而定的规定的通常范围内的情况下，才判定故障。此处，所谓电动机的转速处于通常范围外的情况，例如设想车辆爬坡时等开关元件的温度高而电动机的转速小的情况等。本发明的车辆中，除了上述开关元件的发热容易变得比通常时高的特殊状况以外，通过探测电力转换装置的温度检测部件的故障能够减少误探测。

附图说明

图1是表示本发明的第1实施方式的车辆及其功率控制单元的电路结构的图。

图2是表示功率控制单元的壳体内部的结构的图。

图3是表示温度传感器故障探测处理的具体流程的流程图。

图4是表示第1探测处理的具体流程的流程图。

图5是表示第2探测处理的具体流程的流程图。

图6是表示本发明的第2实施方式的车辆及其功率控制单元的第1探测处理的具体流程的流程图。

[符号的说明]

1：PCU

2：VCU

3：第1逆变器电路(电力转换装置)

4：第2逆变器电路(电力转换装置)

6：ECU(故障探测装置、故障判定部件、输出限制部件、故障告知部件)

7：壳体

7L：下段侧

7U：上段侧

8：警告灯(故障告知部件)

71：水冷套

72：制冷剂导入部

73：制冷剂排出部

74：高臂侧制冷剂流路(制冷剂流路)

75：低臂侧制冷剂流路(制冷剂流路)

CUH1、CUH2、CVH1、CVH2、CWH1、CWH2、CUL1、CUL2、CVL1、CVL2、CWL1、CWL2：半导体芯片

DUH1、DUH2、DVH1、DVH2、DWH1、DWH2、DUL1、DUL2、DVL1、DVL2、DWL1、DWL2：二极管

UH1、UH2、UL1、UL2、VH1、VH2、VL1、VL2、WH1、WH2、WL1、WL2：晶体管(开关元件)

TUH1、TUL1、TUL2、TVH1、TVL1、TVL2、TWH1、TWL1、TWL2：二极管温度传感器(温度检测部件)

B：电池

G：发电机

M：马达(电动机)

N：负极端子

P：正极端子

S1～S7、S21～S27、S31～S36、S51～S56：步骤

V：车辆

具体实施方式

＜第1实施方式＞

以下，参照附图来说明本发明的第1实施方式。

图1是表示本实施方式的车辆V与搭载于车辆V中的功率控制单元(以下称作“PCU”)1的电路结构的图。

车辆V是所谓的混合动力车辆，包括：发动机(未图示)，对驱动轮(未图示)进行驱动；作为电动机的发电机G，由该发动机的输出予以驱动；作为直流电源的电池B，通过发电机G的输出来进行充电；作为电动机的牵引马达(traction motor)(以下简称作“马达”)M，使用电池B的电力来对驱动轮进行驱动；PCU 1，控制电池B、发电机G与马达M之间的电力的收受；以及作为告知部件的警告灯8，当PCU 1发生了故障时点亮，由此来将其告知给车辆V的驾驶者。

PCU 1包括：电压控制单元(Voltage Control Unit，VCU)2，对从电池B供给的电压进行升压，或者对供给至电池B的电压进行降压；作为电力转换装置的第1逆变器电路3，连接于VCU 2与马达M之间，将直流电压转换为交流电压，或者将交流电压转换为直流电压；作为电力转换装置的第2逆变器电路4，连接于VCU 2与发电机G之间，将直流电压转换为交流电压，或者将交流电压转换为直流电压；电子控制单元(以下使用“ECU”这一简称)6，控制这些VCU 2、第1逆变器电路3及第2逆变器电路4；以及箱状的壳体7(参照后述的图2)，收容这些部分。

VCU 2是包含线圈(coil)、平滑电容器(capacitor)及斩波器(chopper)电路等的直流-直流(Direct Current-Direct Current，DC-DC)转换器。VCU 2根据来自ECU 6的控制信号，对从电池B供给的直流电压进行升压并供给至第1逆变器电路3，由此来驱动马达M，或者在马达M或发电机G的再生工作时，对从逆变器电路3、4供给的直流电压进行降压而供给至电池B。

第1逆变器电路3例如是基于脉宽调制的脉宽调制(Pulse-Width Modulation，PWM)逆变器，其具备将作为多个开关元件的晶体管(例如IGBT)桥接而构成的桥电路。第1逆变器电路3连接于VCU 2的正极端子P及负极端子N，并且连接于马达M的U相、V相、W相的各线圈。

第1逆变器电路3具备桥电路，该桥电路是将连接于马达M的U相的高侧U相晶体管UH1及低侧U相晶体管UL1、连接于马达M的V相的高侧V相晶体管VH1及低侧V相晶体管VL1、和连接于马达M的W相的高侧W相晶体管WH1及低侧W相晶体管WL1对应于每个相而桥接地构成。六个晶体管UH1、UL1、VH1、VL1、WH1、WL1构成第1逆变器电路3的元件群。而且，该元件群被分为：包含三个晶体管UH1、VH1、WH1的高臂元件群；以及包含三个晶体管UL1、VL1、WL1的低臂元件群。高臂元件群的三个晶体管UH1、VH1、WH1分别连接于VCU 2的正极端子P。而且，低臂元件群的三个晶体管UL1、VL1、WL1分别连接于VCU 2的负极端子N。对应于每个相而成对的晶体管UH1、UL1与晶体管VH1、VL1与晶体管WH1、WL1分别相对于VCU 2而串联连接。

在各晶体管UH1、UL1、VH1、VL1、WH1、WL1的集电极(collector)-发射极(emitter)间，以从发射极朝向集电极成为顺向的方式而分别连接有二极管DUH1、DUL1、DVH1、DVL1、DWH1、DWL1。而且，在各晶体管UH1、UL1、VH1、VL1、WH1、WL1的附近，对各自的温度进行检测的作为温度检测部件的二极管温度传感器TUH1、TUL1、TVH1、TVL1、TWH1、TWL1相对于各晶体管而逐个地设置。

晶体管UH1、二极管DUH1与二极管温度传感器TUH1是作为高侧U相半导体芯片CUH1而一体地模块(module)化。晶体管UL1、二极管DUL1与二极管温度传感器TUL1是作为低侧V相半导体芯片CVL1而一体地模块化。晶体管VH1、二极管DVH1与二极管温度传感器TVH1是作为高侧V相半导体芯片CVH1而一体地模块化。晶体管VL1、二极管DVL1与二极管温度传感器TVL1是作为低侧V相半导体芯片CVL1而一体地模块化。晶体管WH1、二极管DWH1与二极管温度传感器TWH1是作为高侧W相半导体芯片CWH1而一体地模块化。而且，晶体管WL1、二极管DWL1与二极管温度传感器TWL1是作为低侧W相半导体芯片CWL1而一体地模块化。

这些晶体管UH1、UL1、VH1、VL1、WH1、WL1的栅极(gate)经由未图示的栅极驱动(gate drive)电路而连接于ECU 6。而且，这些二极管温度传感器TUH1、TUL1、TVH1、TVL1、TWH1、TWL1的阳极(anode)及阴极(cathode)分别经由未图示的温度检测电路而连接于ECU6。由此，ECU 6可对各晶体管UH1、UL1、VH1、VL1、WH1、WL1的温度进行测定。另外，图1中，省略了这些温度传感器TUH1、TUL1、TVH1、TVL1、TWH1、TWL1与ECU 6的连接。

第2逆变器电路4例如是基于脉宽调制的PWM逆变器，其具备将作为多个开关元件的晶体管(例如IGBT)桥接而构成的桥电路。第2逆变器电路4连接于VCU的正极端子P及负极端子N，并且连接于发电机G的U相、V相、W相的各线圈。

第2逆变器电路4具备桥电路，该桥电路是将连接于发电机G的U相的高侧U相晶体管UH2及低侧U相晶体管UL2、连接于发电机G的V相的高侧V相晶体管VH2及低侧V相晶体管VL2、和连接于发电机G的W相的高侧W相晶体管WH2及低侧W相晶体管WL2对应于每个相而桥接地构成。六个晶体管UH2、UL2、VH2、VL2、WH2、WL2构成第2逆变器电路4的元件群。而且，该元件群被分为：包含三个晶体管UH2、VH2、WH2的高臂元件群；以及包含三个晶体管UL2、VL2、WL2的低臂元件群。高臂元件群的三个晶体管UH2、VH2、WH2分别连接于VCU 2的正极端子P。而且，低臂元件群的三个晶体管UL2、VL2、WL2分别连接于VCU 2的负极端子N。对应于每个相而成对的晶体管UH2、UL2与晶体管VH2、VL2与晶体管WH2、WL2分别相对于VCU 2而串联连接。

在各晶体管UH2、UL2、VH2、VL2、WH2、WL2的集电极-发射极间，以从发射极朝向集电极成为顺向的方式而分别连接有二极管DUH2、DUL2、DVH2、DVL2、DWH2、DWL2。而且，在各晶体管UL2、VL2、WL2的附近，对各自的温度进行检测的作为温度检测部件的二极管温度传感器TUL2、TVL2、TWL2相对于各晶体管而逐个地设置。

晶体管UH2与二极管DUH2是作为高侧U相半导体芯片CUH2而一体地模块化。晶体管UL2、二极管DUL2与二极管温度传感器TUL2是作为低侧U相半导体芯片CUL2而一体地模块化。晶体管VH2与二极管DVH2是作为高侧V相半导体芯片CVH2而一体地模块化。晶体管VL2、二极管DVL2与二极管温度传感器TVL2是作为低侧V相半导体芯片CVL2而一体地模块化。晶体管WH2与二极管DWH2是作为高侧W相半导体芯片CWH2而一体地模块化。而且，晶体管WL2、二极管DWL2与二极管温度传感器TWL2是作为低侧W相半导体芯片CWL2而一体地模块化。

这些晶体管UH2、UL2、VH2、VL2、WH2、WL2的栅极经由未图示的栅极驱动电路而连接于ECU 6。而且，这些二极管温度传感器TUL2、TVL2、TWL2的阳极及阴极分别经由未图示的温度检测电路而连接于ECU 6。由此，ECU 6可对各晶体管UL2、VL2、WL2的温度进行测定。另外，图1中，省略了这些温度传感器TUL2、TVL2、TWL2与ECU 6的连接。

接下来，参照图2来说明PCU1的壳体7的内部结构。

图2是表示PCU1的壳体7的内部结构的平面图。在壳体7的内部，VCU 2、第2逆变器电路4与第1逆变器电路3从图2中左侧朝向右侧而以该顺序设置。

当如图2所示般在平视时将壳体7的内部分为上段侧7U与下段侧7L时，第2逆变器电路4的高侧U相半导体芯片CUH2、高侧V相半导体芯片CVH2及高侧W相半导体芯片CWH2在上段侧7U，从图2中左侧朝向右侧而以该顺序设置。而且，第2逆变器电路4的低侧U相半导体芯片CUL2、低侧V相半导体芯片CVL2及低侧W相半导体芯片CWL2在下段侧7L，从图2中左侧朝向右侧而以该顺序设置。

第2逆变器电路4的六个半导体芯片CUH2、CUL2、CVH2、CVL2、CWH2、CWL2中，设有温度传感器TUL2、TVL2、TWL2的仅有半导体芯片CUL2、CVL2、CWL2。如图2所示，两个半导体芯片CUL2、CVL2邻接而成对，两个半导体芯片CVL2、CWL2邻接而成对。

而且，第1逆变器电路3的高侧U相半导体芯片CUH1、高侧V相半导体芯片CVH1及高侧W相半导体芯片CWH1在上段侧7U，从图2中左侧朝向右侧而以该顺序设置。而且，第1逆变器电路3的低侧U相半导体芯片CUL1、低侧V相半导体芯片CVL1及低侧W相半导体芯片CWL1在下段侧7L，从图2中左侧朝向右侧而以该顺序设置。

在第1逆变器电路3的六个半导体芯片CUH1、CUL1、CVH1、CVL1、CWH1、CWL1上，分别各设有一个温度传感器TUH1、TUL1、TVH1、TVL1、TWH1、TWL1。如图2所示，高臂元件群中，两个半导体芯片CUH1、CVH1邻接而成对，两个半导体芯片CVH1、CWH1邻接而成对。而且，低臂元件群中，两个半导体芯片CUL1、CVL1邻接而成对，两个半导体芯片CVL1、CWL1邻接而成对。而且，第1逆变器电路3的元件群中，如上所述，除了在同臂的芯片间存在四对邻接关系以外，在同相的芯片之间还存在三对邻接关系。即，U相的两个半导体芯片CUH1、CUL1邻接而成对，V相的两个半导体芯片CVH1、CVL1邻接而成对，W相的两个半导体芯片CWH1、CWL1邻接而成对。

在壳体7内部的这些VCU 2、第2逆变器电路4与第1逆变器电路3的下表面侧，设有通过制冷剂来冷却这些部分的水冷套71。水冷套71平视为大致矩形状，且包括：制冷剂导入部72，设在VCU 2侧的端部；制冷剂排出部73，设在第1逆变器电路3侧的端部；以及高臂侧制冷剂流路74及低臂侧制冷剂流路75，连通这些制冷剂导入部72与制冷剂排出部73。

高臂侧制冷剂流路74及低臂侧制冷剂流路75相对于制冷剂导入部72及制冷剂排出部73而并联连接。因此，由未图示的泵(pump)压送至制冷剂导入部72的制冷剂的一部分在高臂侧制冷剂流路74中流动而从制冷剂排出部73排出，剩余的部分在低臂侧制冷剂流路75中流动而从制冷剂排出部73排出。另外，本实施方式中，对高臂侧制冷剂流路74的制冷剂流量与低臂侧制冷剂流路75的制冷剂流量之差为规定流量以上的情况进行说明。

高臂侧制冷剂流路74是在壳体7内部的上段侧7U，沿着第1逆变器电路3及第2逆变器电路4的多个高侧的半导体芯片CUH2、CVH2、…的排列方向而延伸。因此，所述多个高侧的半导体芯片CUH2、CVH2、…上所设的构成第1逆变器电路3及第2逆变器电路4的高臂元件群的多个晶体管，通过在该高臂侧制冷剂流路74中流动的制冷剂而受到冷却。

而且，低臂侧制冷剂流路75是在壳体7内部的下段侧7L，沿着第1逆变器电路3及第2逆变器电路4的多个低侧的半导体芯片CUL2、CVL2、…的排列方向而延伸。因此，多个低侧的半导体芯片CUL2、CVL2、…上所设的构成第1逆变器电路3及第2逆变器电路4的低臂元件群的多个晶体管，通过在该低臂侧制冷剂流路75中流动的制冷剂而受到冷却。

接下来说明对如上所述般设于第1逆变器电路3中的六个二极管温度传感器TUH1、TUL1、TVH1、TVL1、TWH1、TWL1及设于第2逆变器电路4中的三个二极管温度传感器TUL2、TVL2、TWL2的故障进行探测的温度传感器的故障探测处理的流程。

图3是表示温度传感器故障探测处理的具体流程的流程图。图3所示的处理是根据开动车辆的启动开关(start switch)受到操作的情况，而在ECU中，按规定的控制周期反复执行。

首先，在S1中，ECU判定当前车辆的驾驶状态是否为适合于对所述温度传感器的故障进行探测的状态。更具体而言，ECU判定当前的马达转速是否处于基于第1逆变器电路中所设的六个二极管温度传感器的检测值而定的规定的通常范围内。若S1的判定为是(YES)，则转向S2，若为否(NO)，则不进行以下处理而结束图3的故障探测处理。由此，除了车辆的爬坡时等第1逆变器电路的温度高而马达转速小的情况以外，均进行S2以后的处理。

S2中，ECU判定马达转速大于规定阈值的状态是否维持了规定时间以上。若S2的判定为是(YES)，则转向S3，若为否(NO)，则不进行以下处理而结束图3的故障探测处理。由此，能够在第1逆变器电路的发热稳定的状态下进行S3以后的处理。

S3中，ECU执行对第1逆变器电路中所设的六个温度传感器的故障进行探测的第1探测处理，并转向S4。

图4是表示第1探测处理的具体流程的流程图。如以下所说明般，第1探测处理中，选择第1逆变器电路中所设的六个温度传感器TUH1、TUL1、TVH1、TVL1、TWH1、TWL1中的对邻接的两个晶体管的温度进行检测的两个，来作为邻接传感器对，使用所选择的邻接传感器对的两个检测值来判定所述六个温度传感器中的任一个的故障。

如上所述，第1逆变器电路中，除了在同臂的芯片间存在四对邻接关系以外，还在同相的芯片间存在三对邻接关系，共计存在七对邻接关系。此处，本实施方式的PCU中，高臂侧制冷剂流路的制冷剂流量与低臂侧制冷剂流路的制冷剂流量之差为规定流量。因此认为，在不同的臂的芯片间，存在恒定的温差。因此，本实施方式的第1探测处理中，利用七对邻接关系中的、同臂的芯片间的四对邻接关系，来探测所述六个温度传感器的故障。

首先，在S21中，ECU算出高臂元件群中的邻接传感器对的检测值之差的绝对值，并转向S22。更具体而言，ECU选择温度传感器TUH1、TVH1来作为第1邻接传感器对，算出它们的检测值UH1、VH1之差的绝对值ABS1(＝|UH1-VH1|)，进而，选择温度传感器TVH1、TWH1来作为第2邻接传感器对，算出它们的检测值VH1、WH1之差的绝对值ABS2(＝|VH1-WH1|)。

在S22中，ECU算出低臂元件群中的邻接传感器对的检测值之差的绝对值，并转向S23。更具体而言，ECU选择温度传感器TUL1、TVL1来作为第3邻接传感器对，算出它们的检测值UL1、VL1之差的绝对值ABS3(＝|UL1-VL1|)，进而，选择温度传感器TVL1、TWL1来作为第4邻接传感器对，算出它们的检测值VL1、WL1之差的绝对值ABS4(＝|VL1-WL1|)。

在S23中，ECU判定是否所算出的四个绝对值ABS1～ABS4中的任一个大于规定的故障判定值。若S23的判定为是(YES)，则ECU判断为存在温度传感器中的任一个发生了故障的可能性，并转向S24。在S24中，判定第1故障确定计数器(counter)的值是否大于规定的正的故障确定值。所谓该第1故障确定计数器，是指对在S23的判定中持续判断为存在第1逆变器电路的温度传感器中的任一个发生了故障的可能性的时间进行计测的计数器，在后述的S25中计数(count up)，在后述的S26中重置(reset)为0。

若S24的判定为否(NO)，则ECU将第1故障确定计数器的值加上从前次控制周期直至本次控制周期为止所经过的时间(参照S25)，结束图4的第1探测处理。若S24的判定为是(YES)，即，若四个绝对值ABS1～ABS4中的任一个大于故障判定值的状态持续了相当于故障确定值的时间以上，则判定为为了算出超过故障判定值的绝对值而使用的邻接传感器对中的任一个发生了故障，将故障确定标记(flag)的值设置(set)为1(参照S26)，结束图4的第1探测处理。而且，若S23的判定为否(NO)，则ECU判断为第1逆变器电路的六个温度传感器均未发生故障，将第1故障确定计数器的值重置为0，结束图4的第1探测处理。

返回图3，在S4中，ECU执行对第2逆变器电路中所设的三个温度传感器的故障进行探测的第2探测处理，并转向S5。

图5是表示第2探测处理的具体流程的流程图。第2探测处理中，选择第2逆变器电路中所设的三个温度传感器TUL2、TVL2、TWL2中的对邻接的两个晶体管的温度进行检测的两个，来作为邻接传感器对，使用与所述第1探测处理同样地选择的邻接传感器对的两个检测值，来判定所述三个温度传感器中的任一个的故障。如上所述，在第2逆变器电路中，在低臂的芯片间存在两对邻接关系。

首先，在S31中，ECU算出低臂元件群中的邻接传感器对的检测值之差的绝对值，并转向S32。更具体而言，ECU选择温度传感器TUL2、TVL2来作为第5邻接传感器对，算出它们的检测值UL2、VL2之差的绝对值ABS5(＝|UL2-VL2|)，进而，选择温度传感器TVL2、TWL2来作为第6邻接传感器对，算出它们的检测值VL2、WL2之差的绝对值ABS6(＝|VL2-WL2|)。

在S32中，ECU判定是否所算出的两个绝对值ABS5、ABS6中的任一个大于规定的故障判定值。若S32的判定为是(YES)，则ECU判定第2故障确定计数器的值是否大于规定的正的故障确定值(参照S33)。若S33的判定为否(NO)，则ECU将第2故障确定计数器的值加上从前次控制周期直至本次控制周期为止所经过的时间(参照S34)，结束图5的第2探测处理。若S33的判定为是(YES)，则判定为为了算出超过故障判定值的绝对值而使用的邻接传感器对中的任一个发生了故障，将故障确定标记的值设置为1(参照S35)，结束图5的第2探测处理。而且，若S32的判定为否(NO)，则ECU判断为第2逆变器电路的三个温度传感器均未发生故障，将第2故障确定计数器的值重置为0，结束图5的第2探测处理。

返回图3，在S5中，ECU判定故障确定标记是否为1。若S5的判定为否(NO)，即，若判定第1逆变器电路及第2逆变器电路的共计九个温度传感器均未发生故障，则不进行以下处理而直接结束图3的故障探测处理。若S5的判定为是(YES)，即，若判定出所述九个温度传感器中的任一个的故障，则ECU转向S6，通过点亮警告灯来告知驾驶者所述温度传感器中的任一个发生了故障。进而，在S7中，ECU为了防止在温度传感器中的任一个发生了故障的状态下第1逆变器电路的温度过度上升，将第1逆变器电路的电压或频率限制为规定值以下，由此，限制马达的输出，结束图3的故障探测处理。

＜第2实施方式＞

以下，参照附图来说明本发明的第2实施方式的车辆及其功率控制单元。另外，在以下的第2实施方式的说明中，对于与第1实施方式的车辆相同的结构标注相同的符号，并省略其说明。

第1实施方式中，如参照图2所说明般，对高臂侧制冷剂流路74的制冷剂流量与低臂侧制冷剂流路75的制冷剂流量之差为规定流量以上的情况进行了说明。本实施方式中，对这些高臂侧制冷剂流路74的制冷剂流量与低臂侧制冷剂流路75的制冷剂流量之差为规定流量以内的情况进行说明。此时，对第1逆变器电路3中所设的六个温度传感器的故障进行探测的第1探测处理的流程不同于第1实施方式。

图6是表示本实施方式的第1探测处理的具体流程的流程图。第1逆变器电路3中，除了同臂的芯片间存在四对邻接关系以外，还在同相的芯片间存在三对邻接关系，共计存在七对邻接关系。若高臂侧制冷剂流路74与低臂侧制冷剂流路75之间的制冷剂流量之差为规定流量以内，则可认为不同的臂的芯片间的温差比第1实施方式小。而且，各制冷剂流路74、75沿着各臂的半导体芯片的排列方向而延伸。因此可认为，各半导体芯片存在下述倾向，即，从制冷剂流路74、75的上游侧朝向下游侧而温度依次变高。因此，本实施方式的第1探测处理中，利用七对邻接关系中的、同相的芯片间的三对邻接关系，来探测所述六个温度传感器的故障。

首先，在S51中，ECU针对U相、V相及W相中的每个相来选择邻接传感器对，算出这三对邻接传感器对的检测值之差的绝对值，并转向S52。更具体而言，ECU选择U相的两个温度传感器TUH1、TUL1来作为第1邻接传感器对，算出它们的检测值UH1、UL1之差的绝对值ABS1(＝|UH1-UL1|)，选择V相的两个温度传感器TVH1、TVL1来作为第2邻接传感器对，算出它们的检测值VH1、VL1之差的绝对值ABS2(＝|VH1-VL1|)，进而，选择W相的两个温度传感器TWH1、TWL1来作为第3邻接传感器对，算出它们的检测值WH1、WL1之差的绝对值ABS3(＝|WH1-WL1|)。

在S52中，ECU判定是否所算出的三个绝对值ABS1～ABS3中的任一个大于规定的故障判定值。若S52的判定为是(YES)，则ECU判定第1故障确定计数器的值是否大于规定的正的故障确定值(参照S53)。若S53的判定为否(NO)，则ECU将第1故障确定计数器的值加上从前次控制周期直至本次控制周期为止所经过的时间(参照S54)，结束图6的第1探测处理。若S53的判定为是(YES)，则判定为为了算出超过故障判定值的绝对值而使用的邻接传感器对中的任一个发生了故障，将故障确定标记的值设置为1(参照S55)，结束图6的第1探测处理。而且，若S52的判定为否(NO)，则ECU判断为第1逆变器电路的六个温度传感器均未发生故障，将第1故障确定计数器的值重置为0，结束图6的第1探测处理。

Claims (7)

1.一种电力转换装置的故障探测装置，所述电力转换装置包括：元件群，包含三个以上的多个开关元件；多个温度检测部件，针对一个开关元件而设有至少一个，检测各开关元件的温度；以及制冷剂流路，供冷却所述多个开关元件的制冷剂流动，所述电力转换装置的故障探测装置的特征在于包括：

故障判定部件，选择所述多个温度检测部件中的对沿着所述制冷剂流路的上游与下游邻接的两个开关元件的温度进行检测的两个，来作为邻接温度检测部件对，使用所述邻接温度检测部件对的检测值，来判定所述邻接温度检测部件对中的任一个的故障，

所述故障判定部件算出所述邻接温度检测部件对的检测值之差的绝对值，当所述绝对值超过规定的故障判定值时，判定所述邻接温度检测部件对中的任一个的故障。

2.根据权利要求1所述的电力转换装置的故障探测装置，其特征在于，

所述元件群被分为：高臂元件群，包含针对多个相的每个相而设的高臂用开关元件；以及低臂元件群，包含针对多个相的每个相而设的低臂用开关元件，

所述制冷剂流路包括：高臂侧制冷剂流路，对构成所述高臂元件群的多个高臂用开关元件进行冷却；以及低臂侧制冷剂流路，对构成所述低臂元件群的多个低臂用开关元件进行冷却，

所述高臂侧制冷剂流路的制冷剂流量与所述低臂侧制冷剂流路的制冷剂流量之差为规定流量以上，

所述故障判定部件包括：

高臂侧故障判定部件，选择所述多个温度检测部件中的对所述高臂元件群中邻接的两个高臂用开关元件的温度进行检测的两个，来作为所述邻接温度检测部件对，使用所述邻接温度检测部件对的检测值，来判定所述邻接温度检测部件对中的任一个的故障；以及

低臂侧故障判定部件，选择所述多个温度检测部件中的对所述低臂元件群中邻接的两个低臂用开关元件的温度进行检测的两个，来作为所述邻接温度检测部件对，使用所述邻接温度检测部件对的检测值，来判定所述邻接温度检测部件对中的任一个的故障。

3.根据权利要求1所述的电力转换装置的故障探测装置，其特征在于，

所述元件群被分为：高臂元件群，包含针对多个相的每个相而设的高臂用开关元件；以及低臂元件群，包含针对多个相的每个相而设的低臂用开关元件，

所述制冷剂流路包括：高臂侧制冷剂流路，对构成所述高臂元件群的多个高臂用开关元件进行冷却；以及低臂侧制冷剂流路，对构成所述低臂元件群的多个低臂用开关元件进行冷却，

所述多个高臂用开关元件是在所述高臂侧制冷剂流路的附近，从上游侧朝向下游侧以规定的相序而设，

所述多个低臂用开关元件是在所述低臂侧制冷剂流路的附近，从上游侧朝向下游侧以与所述相序相同的顺序而设，

所述高臂侧制冷剂流路的制冷剂流量与所述低臂侧制冷剂流路的制冷剂流量之差为规定流量以内，

所述故障判定部件选择所述多个温度检测部件中的对同相的高臂用开关元件及低臂用开关元件的温度进行检测的两个，来作为所述邻接温度检测部件对，使用所述邻接温度检测部件对的检测值，来判定所述邻接温度检测部件对中的任一个的故障。

4.根据权利要求2或3所述的电力转换装置的故障探测装置，其特征在于，

所述故障判定部件在所述绝对值超过所述故障判定值的状态持续了规定时间以上的情况下，判定为所述邻接温度检测部件对中的任一个发生了故障。

5.一种车辆，包括：

电力转换装置；以及

电动机，使用从所述电力转换装置供给的电力来对驱动轮进行驱动，

所述车辆的特征在于包括：

权利要求1至4中任一项所述的故障探测装置；以及

输出限制部件，当由所述故障探测装置判定出所述邻接温度检测部件对中的任一个的故障时，限制所述电动机的输出。

6.根据权利要求5所述的车辆，其特征在于，还包括：

故障告知部件，当由所述故障探测装置判定出所述邻接温度检测部件对中的任一个的故障时，将其告知给驾驶者。

7.根据权利要求5或6所述的车辆，其特征在于，

所述故障判定部件仅在所述电动机的转速处于基于所述多个温度检测部件的检测值而定的规定的通常范围内的情况下，才判定故障。

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