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Hierin beschriebene Ausführungsformen betreffen eine Umschalt-Steuervorrichtung, um einen Ansteuer- bzw. Betriebsschaltkreis, der aus einem oder mehr Serienschaltkreisen konfiguriert ist, von denen jeder obere Schaltelemente und untere Schaltelemente umfasst, in einer PWM Steuerungsart zu steuern.
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Schaltelemente, wie beispielsweise MOSFETs, die Ansteuer- bzw. Betriebsschaltkreise wie beispielsweise einen Inverterschaltkreis konfigurieren, erzeugen Hitze, wenn ein Umschalten der Elemente gesteuert wird. Freilaufdioden sind jeweils parallel zu den Schaltelementen geschaltet. Jede der Freilaufdioden erzeugt ebenfalls Hitze, wenn ein Rückflussstrom durch diese hindurch fließt. Unterschiedliche Techniken wurden vorgeschlagen, welche darauf gerichtet sind die Hitzedifferenz zwischen dem Schaltelement und der Freilaufdiode auszugleichen.
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Inverterschaltkreise verwenden häufig eine luftgekühlte oder wassergekühlte Kühlstruktur zum Unterdrücken der Hitzeerzeugung. Allerdings, da Platz in einem Randbereich des Inverterschaltkreises begrenzt ist, können nicht alle Schaltelemente gleichmäßig gekühlt werden mit dem Ergebnis einer Differenz in der Hitzeerzeugung zwischen den oberen und unteren Schaltelementen. Allerdings wurden im Stand der Technik Mittel bereitgestellt, um mit dem oben beschriebenen Problem fertig zu werden.
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Ausführungsformen werden beispielhaft mit Bezug zu den beiliegenden Figuren erläutert, von denen:
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1 ein ein Motor-Steuersystem entsprechend einer ersten Ausführungsform zeigendes Schaltkreisdiagramm ist;
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2A und 2B einen Kühlmechanismus für den Inverterschaltkreis (ein Luft-Kühlsystem) zeigen;
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3A und 3B einen weiteren Kühlmechanismus für den Inverterschaltkreis (ein Wasser-Kühlsystem) zeigen;
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4 ein die Konfiguration zum Erkennen einer Temperaturdifferenz zwischen positiven und negativen MOSFETs zeigender schematischer Schaltkreis ist;
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5 ein einen Differenzverstärker-Schaltkreis und dessen Peripherie zeigender schematischer Schaltkreis ist;
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6 ein einen wesentlichen Teil des SCU zeigendes funktionales Blockdiagramm ist;
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7 ein durch die in 6 gezeigte Konfiguration ausgeführten Prozessinhalte zeigendes Flussdiagramm ist;
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8A bis 8C ein Trägersignal, ein Spannung-Befehlssignal und ein U-Phase positives PWM Signal (Referenzspannung = 2,5 Volt) zeigende Graphen sind;
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9 ein ein Trägersignal, ein Spannung-Befehlssignal und ein U-Phase positives PWM Signal (Referenzspannung > 2,5 Volt) zeigender Graph ist;
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10 ein ein Trägersignal, ein Spannung-Befehlssignal und ein U-Phase positives PWM Signal (Referenzspannung < 2,5 Volt) zeigender Graph ist;
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11 ein Beispiel von zeitabhängigen Veränderungen in der Temperaturdifferenz zwischen positiven und negativen MOSFETs und einen Versatzwert zeigt;
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12 ein eine Konfiguration zum Erkennen der Temperaturdifferenz zwischen positiven und negativen MOSFETs in einer zweiten Ausführungsform zeigendes schematisches Schaltkreisdiagramm ist;
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13 ein einen wesentlichen Teil der inneren Konfiguration des SCU zeigendes funktionales Blockdiagramm ist; und
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14 ein durch die in 13 gezeigte Konfiguration ausgeführte Inhalte der Verarbeitung zeigendes Flussdiagramm ist.
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Im Allgemeinen, entsprechend einer Ausführungsform, steuert eine Umschalt-Steuervorrichtung in einer PWM Steuerungsart einen Ansteuer- bzw. Betriebsschaltkreis, der einen oder mehr Serienschaltkreise umfasst, von denen jeder ein oberes Schaltelement und ein unteres Schaltelement umfasst. Die Umschalt-Steuervorrichtung ist durch eine Oberseite-Temperatur-Erkennungseinheit, welche eine Temperatur des oberen Schaltelements (nachfolgend „Oberseite-Temperatur“) erkennt, eine Unterseite-Temperatur-Erkennungseinheit, welche eine Temperatur des unteren Schaltelements (nachfolgend „Unterseite-Temperatur“) erkennt, und einen Signal-Erzeugungsschaltkreis, welcher einen Offset- bzw. Versatzwert zu einer Befehlsspannung eines an die oberen und unteren Schaltelemente ausgegebenen PWM Signals zum Erzeugen und Ausgeben eines PWM Signals an die Schaltelemente, so dass die Ober- und Unterseite-Temperaturen sich einander annähern bzw. angleichen, hinzufügt.
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Entsprechend einer weiteren Ausführungsform steuert eine Umschalt-Steuervorrichtung in einer PWM Steuerungsart einen Betriebsschaltkreis, der einen oder mehr Serienschaltkreise umfasst, von denen jeder ein oberes Schaltelement und ein unteres Schaltelement umfasst. Die Umschalt-Steuervorrichtung ist gekennzeichnet durch eine Temperatur-Erkennungseinheit, welche eine Temperatur eines der oberen oder unteren Schaltelemente erkennt, eine Temperatur-Bestimmungseinheit, welche eine Temperatur des oberen Schaltelements (nachfolgend „Oberseite-Temperatur“) und eine Temperatur des unteren Schaltelements (nachfolgend „Unterseite-Temperatur“) basierend auf der erkannten Temperatur und auf einem sich basierend auf der Umschaltsteuerung verändernden Steuerparameters bestimmt, und einen Signal-Erzeugungsschaltkreis, welcher einen Offset- bzw. Versatzwert zu einer Befehlsspannung eines an die oberen und unteren Schaltelemente ausgegebenen PWM Signals zum Erzeugen und Ausgeben eines PWM Signals an die Schaltelemente, so dass die Ober- und Unterseite-Temperaturen sich einander annähern, hinzufügt.
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Eine erste Ausführungsform wird mit Bezug zu den 1 bis 11 beschrieben. Auf 1 verweisend, wird ein Motor-Steuersystem gezeigt, welches eine Gleichstrom-Energieversorgung 1 umfasst, einen Glättungskondensator 2 und einen Inverter- bzw. Wechselrichterschaltkreis 3 (als Beispiel eines Ansteuer- bzw. Betriebsschaltkreises), von denen beide zwischen beiden Enden der Gleichstrom-Energieversorgung 1 angeschlossen sind, einen elektrischen Motor 4, welcher mit den entsprechenden Phasen-Ausgangsanschlüssen des Inverterschaltkreises 3 verbunden ist, und eine den Inverterschaltkreis 3 steuernde Schalt-Steuereinheit (SCU) 5 (ein Signal-Erzeugungsschaltkreis). Der Inverterschaltkreis 3 umfasst sechs in einer Drei-Phasen-Brückenkonfiguration (n = 1) verbundene N-Kanal MOSFETs (Schaltelemente) 6 bis 11. Freilaufdioden 12 bis 17 sind jeweils zwischen den Drains und Sources der MOSFETs 6 bis 11 angeschlossen. Insbesondere bilden entsprechend die MOSFETs 6 und 7, die MOSFETs 8 und 9 und die MOSFETs 10 und 11 U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Arme (Serienschaltkreise, Halbbrückenschaltkreise).
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Die Phasen-Ausgangsanschlüsse des Inverterschaltkreises sind jeweils über Kabelbäume 18u, 18v und 18w an einem Ende von sternförmig verbundenen Statorwicklungen 19u, 19v und 19w des Motors 4 angeschlossen. Die SCU 5 ist beispielsweise auf einem Mikrocomputer konfiguriert und gibt Pulsweitenmodulations(PWM)-Signale als Gate-Betriebssignale an die Gates der MOSFETs 6 bis 11 des Inverterschaltkreises 3 aus.
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Die Konstruktion zur Kühlung der MOSFETs 6 bis 11 des Inverterschaltkreises 3 werden nun unter Bezug auf die 2A und 2B und 3 erläutert. Die 2A und 2B zeigen ein Luftkühlsystem. Die MOSFETs 6 bis 11 (und die Freilaufdioden 12 bis 17 in 2A nicht gezeigt) sind über ein isolierendes Material auf der Rückseite des Substrats 21 befestigt. Die Kühlluft wird von der Seite der positiven MOSFETs 6, 8 und 10 zu der Seite der negativen MOSFETs 7, 9 und 11 mittels eines Gebläselüfters (nicht gezeigt) fließen gelassen. In diesem Fall, da die Kühlluft zuerst der Hitze der vorgelagerten MOSFETs 6, 8 und 10 ausgesetzt ist und damit aufgewärmt wird, wird sich der Kühleffekt für die nachgelagerten MOSFETs 7, 9 und 11 verringern, mit dem Ergebnis, dass die Temperaturen der MOSFETs 7, 9 und 11 ansteigen.
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Die die U-Phasen, V-Phasen und W-Phasen bildenden Arme sind sequenziell auf dem Substrat 21 in den Drei-Phasen Inverterschaltkreis 3 angeordnet. In diesem Fall, wenn die Arme sequenziell von der U-Phase bis zu der W-Phase gekühlt werden, ist die Kühlluft zuerst der Hitze der zwei sich an der vorgelagerten Seite befindenden Elemente ausgesetzt und kühlt dann die sich an der nachgelagerten Seite befindenden Elemente. Entsprechend, wie in 2A gezeigt, ist es gewünscht, dass Kühlluft von dem positiven Element zu dem negativen Element (oder in der umgekehrten Richtung) fließt und dass die Kühlrippen 23 entlang des Flusses der Kühlluft angeordnet sind.
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Die 3A und 3B zeigen ein Wasser(oder Öl)-Kühlsystem. Ein Wasserkanal 24, durch welchen Kühlwasser fließt, ist zwischen dem isolierenden Material 22 und den Kühlrippen 23 in der Platte 21 angeordnet, wie in 3B gezeigt. Der Wasserkanal 24 ist derart angeordnet, dass das mittels einer Zirkulationspumpe (nicht gezeigt) zu dem Wasserkanal 24 gebrachte Kühlwasser zuerst die negativen MOSFETs 7, 9 und 11 kühlt und danach in die umgekehrte Richtung fließt, um die positiven MOSFETs 10, 8 und 6 zu kühlen. Insbesondere weist der Wasserkanal 24 eine einfache Konstruktion auf, so dass das Kühlwasser seine Richtung einmal wechselt. In diesem Fall wird ebenso der sich im Eingang des Kühlwassers befindende MOSFET 7 mit einer höchsten Effizienz gekühlt, wohingegen die Kühleffizienz für den sich im Ausgang des Kühlwassers befindenden MOSFET 6 am geringsten ist, mit dem Ergebnis, dass die Temperaturdifferenz zwischen den sich an der oberen und unteren Seite des U-Phasen-Armes befindenden MOSFETs 6 und 7 größer wird.
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Wie in den 2A bis 3B gezeigt, ist es aus Platz- und Kostengründen für den Kühlmechanismus des Inverterschaltkreis im Allgemeinen sehr schwierig alle Schaltelemente gleichmäßig zu kühlen, und die Temperaturen der Schaltelemente unterscheiden sich unvermeidlich während des Betriebs des Inverterschaltkreises. Die Ausführungsform verwendet die oben beschriebene Konfiguration, um mit dem oben beschriebenen Problem fertig zu werden.
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4 zeigt die Konfiguration zum Erkennen von Temperaturen der MOSFETs. Beispielsweise sind die MOSFETs 6 von 7 der U-Phase des Inverterschaltkreises 3 mit Thermistoren 25 und 26 (Ober- und Unterseite-Temperatur-Erkennungseinheit) zum Erkennen der Temperaturen der entsprechenden Elemente versehen. Ausgangssignale der Thermistoren 25 und 26 (entsprechend zu einer Oberseite-Temperatur und einer Unterseite-Temperatur gehörend) werden den Eingangsanschlüssen der SCU 5 zugeführt. Beispielsweise sind die MOSFETs 6 und 7 Objekte zur Temperaturerkennung, da die MOSFETs 6 und 7 zu den Armen gehören, bei denen die Temperaturdifferenz zwischen der positiven und negativen Seite am größten wird, wenn der Kühlmechanismus, wie er in den 3A und 3b gezeigt ist, verwendet wird.
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Die Ausgangssignale der Thermistoren 25 und 26 werden den jeweiligen Eingangsanschlüssen eines Differenzverstärker-Schaltkreises 27 (ein Signal-Erzeugungsschaltkreis) zugeführt. Ein Ausgangssignal des Differenzverstärker-Schaltkreises 27 wird einem Eingangsanschluss des SCU 5 zugeführt. Die Thermistoren 25 und 26 sind von einem Negativ-Temperaturkoeffizienten(NTC)-Typ. 4 zeigt ebenfalls eine Ansteuerung 28U, über die der SCU 5 Gate-Signale an die MOSFETs 6 und 7 ausgibt. Die Ansteuerung 28U ist ein Schaltkreis, welcher eine Gate-Spannung mit einem Potenzialunterschied von etwa 15 Volt relativ zur Source anlegt, wenn N-Kanal MOSFETs als Schaltelemente verwendet werden.
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5 zeigt konkreter die Konfiguration mit dem Differenzverstärker-Schaltkreis 27 und dessen Peripherie. Die Thermistoren 25 bzw. 26 bilden zusammen mit den Widerständen 31 bzw. 32 jeweils Serienschaltkreise. Die Serienschaltkreise sind zwischen einer 5-V Spannungsversorgung und der Erdung angeschlossen. Die Serienschaltkreise weisen gemeinsame Knoten auf, welche über die Widerstände 33 bzw. 34 mit einem nicht invertierenden Eingangsanschluss bzw. einem invertierenden Eingangsanschluss eines Operationsverstärkers 35 jeweils verbunden sind. Der invertierende Eingangsanschluss ist über einen Widerstand 36 mit einem Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers 35 verbunden. Der Ausgangsanschluss wird über einen Verstärker 37 auf eine 2,5-V Spannungsversorgung hoch gezogen. Die Betriebsspannung des Operationsverstärkers 35 beträgt 5 Volt. Im Ergebnis gibt der Differenzverstärker-Schaltkreises 27 ein Ausgangssignal (ein Differenzverstärkungs-Signal) entsprechend dem Unterschied zwischen den durch die Thermistor 25 und 26 erkannten Temperaturen an die SCU 5 aus, mit einem Zentralwert von 2,5 V.
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6 ist ein funktionales Blockdiagramm, welches eine Funktion des Erzeugens von PWM-Signalen in einer internen Konfiguration des SCU 5 zeigt. 7 ist ein Flussdiagramm, welches den Ablauf des Prozesses der Hardware entsprechend der in 6 gezeigten Konfiguration zeigt. Das Ausgangssignal des Differenzverstärker-Schaltkreises 27 wird an einen A/D Wandler 41 zur A/D Wandlung des Signals (S1) eingegeben und die umgewandelten Daten werden in eine Nächste-Stufe-Versatzwert-Bestimmungstabelle 42 eingegeben. Die Versatzwert-Bestimmungstabelle 42 gibt einen Offset- bzw. Versatzwert an einen Addierer 43 (S2) aus. Der Versatzwert wird entsprechend dem Ausgangssignal des Differenzverstärker-Schaltkreises 27 bestimmt, das heißt, der Unterschied zwischen den jeweils durch die Thermistoren 25 und 26 erkannten Temperaturen der MOSFETs 6 und 7.
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Ein Spannung-Befehlssignal-Generator 44 legt einen PWM-Spannungsbefehl mit einer Amplituden-Änderungsrate einer Sinuswelle mit vorbestimmter Periode (Drei-Phasen Sinuswelle mit einer Phasendifferenz von 120 Grad) an den Addierer 43 an. Der Addierer 43 fügt dem PWM-Spannungsbefehl einen aus der Versatzwert-Bestimmungstabelle 42 eingegebenen Versatzwert (ein Spannungsbefehl-Zweitsignal) hinzu, wobei die Summe an den PWM-Signalgenerator 46 ausgegeben wird (S3). Ein Trägersignalgenerator 45 für die PWM Signalerzeugung gibt beispielsweise ein Dreiecks-Trägersignal an den PWM-Signalgenerator 46 aus. Der PWM-Signalgenerator 46 vergleicht den Wert des von dem Addierer 43 eingegebenen PWM-Spannungsbefehls mit dem Pegel des Trägersignals, um das PWM Signal zu erzeugen (S4). Das PWM Signal wird über die Ansteuerung 28, die in 4 gezeigt ist, an die Gates der den Inverterschaltkreis 3 bildenden MOSFETs 6 bis 11 ausgegeben (S5).
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Der Betrieb der Ausführungsform wird nun unter Bezug auf ien 8A bis 11 erläutert. Die 8A bis 8C zeigen einen Fall, bei dem die von den Thermistoren 25 und 26 erkannten Temperaturen der MOSFETs 6 und 7 einander entsprechen und die Ausgangsspannung des Differenzverstärker-Schaltkreises 27 2,5 Volt beträgt. 8A zeigt ein Trägersignal und einen Drei-Phasen PWM-Spannungsbefehl. Das Trägersignal hat eine Amplitude von 0 bis 5 Volt und der PWM-Spannungsbefehl ist eine sich mit einem Zentralwert von 2,5 Volt sich verändernde Sinuswelle (Referenzspannung). 8B zeigt eine partielle Vergrößerung des U-Phasen-Spannungsbefehls und des in 8A gezeigten Trägersignals. 8C zeigt ein positives U-Phasen PWM Signal, welches basierend auf dem U-Phasen-Spannungsbefehl und dem Trägersignal erzeugt wurde.
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Andererseits zeigen die 9A bis 9C einen Fall, bei dem die Temperatur des MOSFET 7 höher ist als die Temperatur des MOSFET 6. In diesem Fall, da das Potenzial des nicht invertierenden Eingangsanschluss höher ist als das Potenzial des invertierenden Eingangsanschlusses, wird die Ausgangsspannung des Differenzverstärker-Schaltkreises 27 größer als 2,5 Volt. Der PWM-Spannungsbefehl wird dann zur positiven Seite hin versetzt, so dass die PWM Aufgabe des positiven MOSFET 6 erhöht wird. Im Ergebnis wird die Einschaltzeit des MOSFET 6 verlängert, wohingegen die Einschaltzeit des MOSFET 7 verkürzt wird. Entsprechend steigt die Temperatur des MOSFET 6 an, wohingegen die Temperatur des MOSFET 7 fällt. Die Temperaturen der MOSFETs 6 und 7 werden in einer Rückkopplungssteuerungsart geregelt, so dass sich diese einander annähern.
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Die 10A bis 10C zeigen einen Fall, bei dem die Temperatur des MOSFET 6 höher als die Temperatur des MOSFET 7 ist, umgekehrt zu dem Fall in den 9A bis 9C. In diesem Fall ist das Verhältnis der Spannungen umgekehrt und die Ausgangsspannung des Differenzverstärker-Schaltkreises 27 wird kleiner als 2,5 Volt. Der PWM-Spannungsbefehl wird dann zur negativen Seite hin versetzt, so dass die PWM Aufgabe des positiven MOSFET 6 reduziert wird. Im Ergebnis wird eine Einschaltzeit des MOSFET 6 verkürzt, wohingegen eine Einschaltzeit des MOSFET 7 verlängert wird. Entsprechend fällt die Temperatur des MOSFET 6, wohingegen die Temperatur des MOSFET 7 ansteigt. Entsprechend werden die Temperaturen der MOSFETs 6 und 7 in einer Rückkopplungssteuerungsart derart geregelt, so dass diese sich einander annähern.
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Als Ergebnis der oben beschriebenen Steuerungsart, wie in 11 gezeigt, wird der Zustand der Temperaturdifferenz zwischen dem positiven Element (das obere Element) und dem negativen Element (das untere Element) so verändert, dass die Temperaturdifferenz durch Hinzufügen des Versatzwerts zu dem PWM-Spannungsbefehl verringert wird, und der Versatzwert mit kleiner werdender Temperaturdifferenz kleiner wird. Die an den Motor 4 angelegte Betriebs- bzw. Ansteuerspannung hängt von der Drei-Phasen-Zwischenlinie (Zwischenphase)-Spannung ab. Dementsprechend, da sich die Zwischenlinienspannung nicht verändert wenn der Drei-Phasen PWM-Spannungsbefehl um den gleichen Versatzwert steigt oder fällt, wird die Betriebssteuerung des Motors 4 nicht beeinflusst.
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Entsprechend der oben beschriebenen Ausführungsform werden die Temperaturen der den Inverterschaltkreis 3 bildenden MOSFETs 6 und 7 jeweils durch die Thermistoren 25 und 26 erkannt. Die SCU führen fügt den Versatzwert zu der Befehlsspannung des PWM Signals hinzu, so dass beide Temperaturen sich einander annähern, womit das PWM Signal, welches an die Gates der MOSFETs 6 und 7 ausgegeben wird, erzeugt wird. Im Ergebnis werden die Einschaltverhältnisse bzw. Einschaltdauern der an die Gates der MOSFETs 6 und 7 ausgegeben PWM Signale entsprechend der Temperaturdifferenz zwischen den MOSFETs eingestellt, mit dem Ergebnis, dass der Betrieb des Inverterschaltkreises 3 beibehalten werden kann, während die Temperaturdifferenz zwischen den MOSFETs 6 und 7 so klein wie möglich gehalten wird. Entsprechend wird die Temperatur des MOSFET, bei dem die Hitzeentwicklung erhöht ist, verringert, so dass die Wärmedifferenzen ausgeglichen werden, mit dem Ergebnis, dass eine Ausgabeleistung des Motorsteuersystems verbessert werden kann.
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In diesem Fall werden die Ausgangsspannungen der Thermistoren 25 und 26 jeweils an die 2 Eingangsanschlüsse des Differenzverstärker-Schaltkreises 27 angelegt und der SCU 5 bestimmt den Versatzwert entsprechend der Ausgangsspannung des Differenzverstärker-Schaltkreises 27. Entsprechend kann der Versatzwert einfach nur unter Bezug auf die Ausgangsspannung bestimmt werden. Weiterhin umfasst von den U-, V- und W-Phasen-Armen der U-Phasen-Arm die MOSFETs 6 und 7, zwischen welchen die Temperaturdifferenz größer wird. Der Versatzwert wird zu dem PWM Spannungsbefehl hinzugefügt, so dass die Temperaturdifferenz zwischen den MOSFETs 6 und 7 des U-Phasen-Arms verringert wird. Folglich kann die Temperaturdifferenz verringert werden, da das um den Versatzwert veränderte PWM Signal bezüglich des Arms erzeugt und ausgegeben wird, bei dem die Temperaturdifferenz größer ist. Dies kann die maximale Hitzeerzeugung-Temperatur des Schaltelements verringern und die maximale Ausgabeleistung des Motorsteuersystems verbessern.
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Die 12 bis 14 stellen eine zweite Ausführungsform dar. Identische oder ähnliche Teile in der zweiten Ausführungsform werden mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet wie in der ersten Ausführungsform und die Beschreibung dieser Teile wird ausgelassen. Nur der Unterschied zwischen der ersten und zweiten Ausführungsform wird erläutert. Bezugnehmend zu 12, welche 4 entspricht, umfasst nur der negative MOSFET 7 den Thermistor 26. Wenn die in den entsprechenden MOSFETs 6 und 7 erzeugten Verluste basierend auf der von dem Thermistor 26 erkannten Temperatur des MOSFET 7 berechnet werden, bestimmt die anstelle der SCU 5 vorgesehene SCU 51 die Temperaturen aus den Verlusten unter Berücksichtigung des thermischen Widerstands an der Peripherie der Elemente. Mit Bezug zu 13, führt der A/D Wandler 41 eine A/D Wandlung der von dem Thermistor 26 ausgegebenen Spannung aus, wobei das Ergebnis der Wandlung an eine Element-Temperatur-Bestimmungseinheit bzw. Temperaturschätzeinheit 52 (eine Temperatur-Bestimmungseinheit) ausgegeben wird. Die Temperaturdifferenz der MOSFETs 6 und 7, welche aus dem Ergebnis der Abschätzung durch die Temperaturschätzeinheit 52 erhalten werden, werden in die Versatzwert-Bestimmungstabelle 42 eingegeben, so dass ein Versatzwert bestimmt wird.
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Der Betrieb der zweiten Ausführungsform wird mit Bezug zu 14 erläutert. Zuerst erhält die Element-Temperatur-Bestimmungseinheit 52 die Gleichstrom-Energieversorgungsspannung, Phasenströme und das eingestellte Tast- bzw. Schaltverhältnis(als Beispiel eines basierend auf der Umschaltsteuerung sich verändernden Steuerparameters) der zu erkennenden Phase (S11). Der A/D Wandler 41 führt die A/D Wandlung der Energieversorgungsspannung und der Phasenströme durch und das Ergebnis der A/D Wandlung wird ausgelesen. Der A/D Wandler 41 führt dann eine A/D Wandlung der Ausgangsspannung (Temperatur) des Thermistors 26 aus. Wenn das Ergebnis der A/D Wandlung (S12) ausgelesen wird, berechnet die Temperatur-Bestimmungseinheit 52 den in dem MOSFET 7 erzeugten Verlust aus der Temperatur des MOSFET 7 und einem in Schritt S11 erhaltenen Steuerparameter (S13). Weiter, wie oben beschrieben, schätzt die Temperatur-Bestimmungseinheit 52 aus dem erhaltenen Verlust eine Temperatur, von der angenommen wird, dass diese ungefähr dem eigentlichen Zustand des MOSFET 7 entspricht.
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Die SCU 51 erhält dann den Verlust (und Temperatur) des MOSFET 6 aus dem Verlust des MOSFET 7 (S14). Genauer gesagt, da die MOSFETs 6 und 7, welche sich an der Ober- und Unterseite des gleichen Phasen-Arms befinden, eine bestimmte Korrelation mit Bezug zu den Stromverlusten aufweisen, kann der in dem MOSFET 6 erzeugte Verlust durch eine Berechnung erhalten werden. Die Temperaturdifferenz wird dann aus den in den Schritten S13 und S14 erhaltenen Temperaturen der MOSFETs 6 und 7 erhalten und die erhaltene Temperaturdifferenz wird an die Versatzwert-Bestimmungstabelle 42 ausgegeben (S15). Schließlich werden die Schritte S2 und S5 auf die gleiche Art wie in der ersten Ausführungsform ausgeführt.
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Entsprechend der zweiten Ausführungsform berechnet die Temperatur-Bestimmungseinheit 52 der SCU 51 die in den MOSFETs 6 und 7 erzeugten Verluste basierend auf der durch den Thermistor 26 erkannten Temperatur des MOSFET 7, der Gleichstrom-Energieversorgungsspannung, den Phasenströmen, des Schaltverhältnisses der zu erkennenden Phase oder aus ähnlichen Parametern. Wenn die Temperaturen der Elemente aus den berechneten Verlusten unter Berücksichtigung des Wärmewiderstands in den Peripherien der Elemente geschätzt werden, bestimmt die Temperatur-Bestimmungseinheit den Versatzwert aus der Temperaturdifferenz zwischen den bestimmten Temperaturen. Entsprechend, wenn nur die Temperatur von einem der Elemente erkannt wird, kann die Temperaturdifferenz der positiven und negativen Elemente bestimmt werden und der Versatzwert kann bestimmt werden.
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In der ersten Ausführungsform kann die SCU 5 die Ausgangsspannungen der Thermistoren 25 und 26 direkt auslesen und die Temperaturdifferenz zwischen den MOSFETs 6 und 7 durch Berechnung erhalten, ohne die Verwendung des Differenzverstärker-Schaltkreises 27.
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Weiter ist das Objekt, dessen Temperatur erkannt wird, nicht auf die MOSFETs 6 und 7 beschränkt. Die Elemente, welche zu dem als optimal eingeschätzten Arm gehören, können ausgewählt werden basierend auf der Struktur des verwendeten Kühlmechanismus oder ähnlichem, entsprechend dem individuellen Design.
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In der zweiten Ausführungsform kann die Temperatur des MOSFET 6 erkannt werden und die Temperatur des MOSFET 7 kann bestimmt bzw. abgeschätzt werden. Weiter kann eine Diode als Temperatur-Erkennungseinheit verwendet werden.
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Das Trägersignal kann eine Sägezahnwellenform oä aufweisen.
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Das Spannungsbefehls-Signal ist nicht darauf beschränkt eine Amplituden-Änderungsrate einer Sinuswelle aufzuweisen.
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Ein jeder der Phasen-Arme des Drei-Phasen Inverterschaltkreises 3 kann zwei oder mehr parallele Gruppen von Schaltelementen (n ≥ 2) umfassen, wenn eine jede Gruppe sechs Schaltelemente umfasst, wie in den voranstehenden Ausführungsformen.
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Das Schaltelement ist nicht auf den N-Kanal MOSFET beschränkt, sondern kann ein P-Kanal MOSFET, IGBT, ein bipolarer Transistor oder Ähnliches sein.
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Der Ansteuer- bzw. Betriebsschaltkreis kann eine H-Brückenschaltung oder eine Halb-Brückenschaltung sein.
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Die Umschalt-Steuervorrichtung kann auf ein System angewendet werden, welches nicht mit einem Kühlsystem für den Betriebsschaltkreis versehen ist.
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Während bestimmte Ausführungsformen beschrieben wurden, wurden diese Ausführungsformen nur exemplarisch dargestellt und sind nicht dazu gedacht den Schutzbereich der Erfindung zu beschränken. In der Tat können die hierin beschriebenen neuen Ausführungsformen in einer Vielzahl von anderen Formen ausgeführt werden; weiterhin können zahlreiche Auslassungen, Substitutionen und Veränderungen in der Form der hierin beschriebenen Ausführungsformen gemacht werden, ohne vom Geist der Erfindung abzuweichen. Die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente sind dazu gedacht solche Formen und Modifikationen, welche innerhalb des Schutzbereichs und den Geist der Erfindung fallen, abzudecken.
