DE10311719A1

DE10311719A1 - Halbleitermodul

Info

Publication number: DE10311719A1
Application number: DE10311719A
Authority: DE
Inventors: Noboru Miyamoto
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-07-05
Filing date: 2003-03-17
Publication date: 2004-01-22
Also published as: US20040004502A1; KR100566047B1; US7006933B2; KR20040004042A; JP2004040960A; FR2842045B1; CN1467905A; CN1467905B; FR2842045A1

Abstract

Es wird eine Technik angegeben, mit der ein externes System dazu gebracht werden kann, einen Leistungsverlust einer Halbleiterschaltvorrichtung in einem die Halbleiterschaltvorrichtung aufweisenden Halbleitermodul zu erkennen. Zu diesem Zweck beinhaltet die in einem Halbleitermodul (10) vorgesehene Halbleitervorrichtung (11) eine Vielzahl von Halbleiterschaltelementen. Eine Verlustberechnungseinheit (12) berechnet einen in der Halbleiterschaltvorrichtung (11) erzeugten Leistungsverlust auf der Basis einer Spannung eines jeden der Halbleiterschaltelemente, die von einer Spannungsmeßeinheit (13) gemessen wird, sowie auf der Basis eines Stromes von jedem der Halbleiterschaltelemente, der von einer Strommeßeinheit (14) gemessen wird. Die Verlustberechnungseinheit (12) gibt Verlustdaten, die den auf diese Weise berechneten Leistungsverlust wiedergeben, als Datensignal an eine außerhalb von dem Halbleitermodul (10) vorgesehene Motorsteuereinheit (82) aus. Die Motorsteuereinheit (82) kann den in der Halbleiterschaltvorrichtung (11) erzeugten Leistungsverlust anhand der Verlustdaten erkennen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Halbleitermodul, das eine Halbleiterschaltvorrichtung aufweist.
Im Automobilgeschäft, in dem Umweltprobleme heutzutage mehr Aufmerksamkeit auf sich ziehen, ist ein Hybridfahrzeug entwickelt worden, das einen Elektromotor und einen Verbrennungsmotor gemeinsam als Antriebsquelle verwendet, um die Kilometerleistung sowie die Abgaseigenschaften zu verbessern. Ferner ist eine Änderung eines Getriebes in ein Getriebe mit stufenlos variabler Drehzahl verbessert worden, um stattdessen einen Betriebspunkt des Verbrennungsmotors mit besserer Kilometerleistung oder geringerem Abgas vorzugeben.
Bei einem derartigen Hybridfahrzeug oder Fahrzeug mit einem Getriebe mit stufenlos variabler Drehzahl wird jeder Betriebspunkt eines vorzusehenden Untersystems, beispielsweise eines Verbrennungsmotorsystems oder eines Getriebesystems, zur Implementierung der für das Fahrzeug erforderlichen Antriebskraft gesteuert und ist insbesondere in die beste Position zu bringen, in der Energieverbrauch und Abgas reduziert werden können.
Darüber hinaus wird in dem Hybridfahrzeug zum Ansteuern eines Elektromotors an einem gewünschten Betriebspunkt ein Halbleitermodul verwendet, das eine Halbleiterschaltvorrichtung aufweist, die mit einem Halbleiter-Leistungsschaltelement versehen ist, wie zum Beispiel einem IGBT oder einem MOS-Transistor (wobei diese im folgenden als "Schaltelement" bezeichnet werden).

Die japanische Offenlegungsschrift Nr. JP-A-2000-032608 zum Beispiel offenbart ein Verfahren für einen erwarteten zukünftigen Betrieb eines Fahrzeugs und eine momentane Energieeffizienz sowie zum Betreiben eines Verbrennungsmotors an einem Betriebspunkt mit hoher Energieeffizienz in einem Gesamtsystem, um den strengen Anforderungen hinsichtlich der zurückgelegten Kilometerzahl in der Zukunft Rechnung zu tragen.

Bei einem Verfahren zum Unterscheiden der Betriebspunkte wird ein Verbrennungsmotor-Betriebspunkt verändert und der beste Betriebspunkt nach empirisch-praktischen Versuchen gespeichert. Aus diesem Grund ist eine Last, die zu einem gesamten Hybridsystem in Beziehung steht, wie zum Beispiel eine Temperatur zu dem betreffenden Zeitpunkt, ein elektrischer Lastzustand oder dergleichen, deutlich herauszustellen, um eine Auswahl des besten Betriebspunkts zu kompensieren, selbst wenn andere Bedingungen als identisch angenommen werden.

Wenn eine externe Umgebung variiert wird, zum Beispiel eine elektrische Last durch Ansteuern eines Untersystems, wie zum Beispiel einer Klimaanlage, einer elektrischen Servolenkung oder eines Schiebedachs gesteigert oder vermindert wird oder eine Leistungsverlusteigenschaft jedes Untersystems verändert wird, ändert sich auch der beste Betriebspunkt in einem entsprechenden Fahrzeugbetriebszustand.

In diesem Fall ist es wünschenswerter, daß eine Energieeffizienz jedes ein System bildenden Untersystems entsprechend einer Umgebung gespeichert wird, die sich momentan ändert, und eine Energieeffizienz des Gesamtsystems sollte auf dieser Basis entschieden werden, anstatt der Speicherung der Energieeffizienz nur in einem Gesamtsystem, wie dies bei dem Verfahren der Fall ist, das in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. JP-A-2000-032608 offenbar ist.

Mit anderen Worten, es ist wünschenswert, ein Verfahren zum Speichern des Leistungsverlusts jedes das System bildenden Untersystems entsprechend der sich momentan ändernden Umgebung sowie zum Bestimmen des Leistungsverlusts des Gesamtsystems darauf basierend zu verwenden.

Wie vorstehend beschrieben worden ist, wird andererseits das die Halbleiterschaltvorrichtung aufweisende Halbleitermodul zum Steuern eines Elektromotors eines Elektromotorsystems oder eines Untersystems, wie zum Beispiel eines Schiebedachs, in einem Hybridfahrzeug verwendet. Zum Erzielen eines Leistungsverlusts eines das Halbleitermodul aufweisenden Untersystems unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Verfahrens ist es notwendig, ein externes System des Halbleitermoduls zu veranlassen, einen Wert eines Energieverlusts der darin verwendeten Halbleiterschaltvorrichtung zu erkennen.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer Technik zum Veranlassen eines externen Systems zum Erkennen eines Leistungsverlusts einer Halbleiterschaltvorrichtung in einem Halbleitermodul, das die Halbleiterschaltvorrichtung aufweist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Halbleitermodul eine Halbleiterschaltvorrichtung, wobei Verlustdaten, die einen in der Halbleiterschaltvorrichtung erzeugten Leistungsverlust anzeigen, als Datensignal nach außen abgegeben werden.

Ein externes System kann einen in der Halbleiterschaltvorrichtung erzeugten Verlust erkennen. Bei einem System, das das Halbleitermodul gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet, ist es somit möglich, eine Steuerstrategie mit der höchsten Energieeffizienz in dem Gesamtsystem auf der Basis der von dem Halbleitermodul erhaltenen Verlustdaten sowie auf der Basis eines von einem anderen Untersystem erhaltenen Verlustwertes auszuarbeiten.

Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden im folgenden anhand der zeichnerischen Darstellungen mehrerer Ausführungsbeispiele noch näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
1 ein Blockdiagramm zur Erläuterung einer Konstruktion eines Halbleitermoduls gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 ein Blockdiagramm zur Erläuterung der Konstruktion eines Systems, für das das Halbleitermodul verwendet wird;
3 ein Schaltbild zur Erläuterung einer Konstruktion einer Halbleiterschaltvorrichtung;
4A bis 4F Diagramme zur Erläuterung einer Beziehung zwischen einer Spannung und einem Strom eines IGBT sowie einer Betriebszeit;
5 eine Tabelle zur Erläuterung eines Kandidaten für einen Betriebspunkt, der unter Verwendung des Halbleitermoduls von dem System bestimmt wird;
6 eine vergrößerte schematische Darstellung eines Bereichs A der 4B;
7 ein Blockdiagramm zur Erläuterung einer Konstruktion eines Halbleitermoduls gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
8 ein Flußdiagramm zur Erläuterung eines Datenausgabeverfahrens des Halbleitermoduls gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
9 ein Blockdiagramm zur Erläuterung einer Konstruktion eines Halbleitermoduls gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
10 eine Tabelle zur Erläuterung eines Beispiels von Daten, die in einem Speicherbereich des Halbleitermoduls zu speichern sind;
11 ein Blockdiagramm zur Erläuterung einer Konstruktion einer Testvorrichtung zum Speichern von Anfangsdaten in dem Speicherbereich des Halbleitermoduls;
12 ein Flußdiagramm zur Erläuterung eines Datenausgabeverfahrens des Halbleitermoduls gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
13 eine Tabelle zur Erläuterung eines Beispiels der Anfangsdaten, die in dem Speicherbereich des Halbleitermoduls zu speichern sind;
14 ein Blockdiagramm zur Erläuterung einer Konstruktion einer Modifizierung des Halbleitermoduls gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
15 eine grafische Darstellung zur Erläuterung einer Beziehung zwischen einem Leistungsverlust und einer Temperatur;
16 ein Blockdiagramm zur Erläuterung einer Konstruktion eines Halbleitermoduls gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
17 und 18 Tabellen zur Erläuterung eines Beispiels von Daten, die in einem Speicherbereich des Halbleitermoduls zu speichern sind;
19 ein Flußdiagramm zur Erläuterung eines Datenausgabeverfahrens des Halbleitermoduls gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
20 ein Blockdiagramm zur Erläuterung einer Konstruktion eines Halbleitermoduls gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
21 ein Flußdiagramm zur Erläuterung eines Datenausgabeverfahrens des Halbleitermoduls gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
22 ein Blockdiagramm zur Erläuterung einer Konstruktion einer Modifizierung des Halbleitermoduls gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung;
23 ein Blockdiagramm zur Erläuterung einer Konstruktion eines Halbleitermoduls gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
24 ein Flußdiagramm zur Erläuterung eines Datenausgabeverfahrens des Halbleitermoduls gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
25 ein Blockdiagramm zur Erläuterung einer Konstruktion eines Halbleitermoduls gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Im folgenden werden die bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ausführlicher beschrieben.
Erstes Ausführungsbeispiel
1 zeigt ein Blockdiagramm zur Erläuterung einer Konstruktion eines Halbleitermoduls 10 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und 2 zeigt ein Blockdiagramm zur Erläuterung einer Konstruktion eines exemplarischen Systems 99, das das in 1 dargestellte Halbleitermodul 10 verwendet. Bei dem in 2 dargestellten System 99 handelt es sich um ein Hybridfahrzeugsystem, das durch eine Hauptsteuereinheit 80 gebildet ist, um die Arbeitsweise des Gesamtsystems insgesamt abzustimmen, das zum Beispiel ein Verbrennungsmotorsystem 70, ein Elektromotorsystem 71, ein Automatikgetriebesystem 72 (das im folgenden auch als "AT" bezeichnet wird), ein Klimaanlagensystem 73 und ein Bremssystem 74 aufweist.
Verschiedene Sensorsignale, wie zum Beispiel ein Ausgangssignal eines nicht gezeigten Beschleunigungssensors, werden in die Hauptsteuereinheit 80 eingespeist. Die Hauptsteuereinheit 80 bestimmt einen Betriebspunkt des Gesamtsystems.
Das Verbrennungsmotorsystem 70 beinhaltet einen Verbrennungsmotor 89 und eine Verbrennungsmotor-Steuereinheit 81. Die Verbrennungsmotor-Steuereinheit 81 steuert den Betrieb des Verbrennungsmotors 89 und ermittelt ferner einen Leistungsverlust in dem Verbrennungsmotor 89.
Das Automatikgetriebesystem 72 beinhaltet ein Automatikgetriebe (AT) 88 sowie eine Automatikgetriebe-Steuereinheit 83. Die Automatikgetriebe-Steuereinheit 83 steuert den Betrieb des Automatikgetriebes 88 und ermittelt ferner einen Leistungsverlust in dem Automatikgetriebe 88.
Das Klimaanlagensystem 73 beinhaltet eine Klimaanlage 87 und eine Klimaanlagen-Steuereinheit 84. Die Klimaanlagen-Steuereinheit 84 steuert den Betrieb der Klimaanlage 87 und ermittelt ferner einen Leistungsverlust in der Klimaanlage 87.
Das Bremssystem 74 beinhaltet einen Bremsmechanismus 86 sowie eine Bremsmechanismus-Steuereinheit 85. Die Bremsmechanismus-Steuereinheit 85 steuert den Betrieb des Bremsmechanismus 86 und ermittelt ferner einen Leistungsverlust in dem Bremsmechanismus 86.
Das Elektromotorsystem 71 beinhaltet einen Elektromotor 90, das Halbleitermodul 10 zum Steuern des Betriebs des Elektromotors 90 sowie eine Elektromotor-Steuereinheit 82 zum Steuern des Betriebs des Halbleitermoduls 10. Der Begriff "Leistungsverlust" wird im folgenden auch kurz als "Verlust" bezeichnet.
Eine Antriebsradeinrichtung 91 ist an einer Antriebswelle 92 angebracht. Die Antriebswelle 92 erhält von dem Verbrennungsmotor 89, dem Elektromotor 90 und dem Automatikgetriebe 88 ein Drehmoment, so daß sich die Antriebsradeinrichtung 91 dreht.
Im folgenden wird das Halbleitermodul 10 gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Wie in 1 gezeigt, beinhaltet das Halbleitermodul 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel eine Halbleiterschaltvorrichtung 11, die zum Steuern des Betriebs des Elektromotors 90 dient und mit einer Vielzahl von Schaltelementen versehen ist, eine Verlustberechnungseinheit 12 zum Berechnen eines Verlusts in der Halbleiterschaltvorrichtung 11, eine Spannungsmeßeinheit 13 sowie eine Strommeßeinheit 14, wobei diese Komponenten in einer einzigen Baueinheit unterbracht sind.
3 zeigt ein Schaltbild zur Erläuterung eines Beispiels einer Konstruktion der Halbleiterschaltvorrichtung 11, wobei zum Beispiel ein Dreiphasen-Wechselstrommotor für den Elektromotor 90 verwendet wird und ein IGBT für das Schaltelement verwendet wird. Wie in 3 gezeigt ist, ist die Halbleiterschaltvorrichtung 11 beispielsweise durch eine Dreiphasen-Inverterschaltung gebildet.
Genauer gesagt, es sind Halbleiterelemente 11c, die durch IGBTs 11a und dazu antiparallel geschaltete Dioden 11b gebildet sind, zueinander in Reihe geschaltet, wobei diese jeweils als ein Arm bezeichnet werden. Die Halbleiterschaltvorrichtung 11 beinhaltet drei zueinander parallel geschaltete Arme.
Ausgangsanschlüsse U, V und W sind mit dem Elektromotor 90 verbunden, und eine vorbestimmte Spannung wird von einer Leistungsschaltung, die in der in
2 gezeigten Elektromotor-Steuereinheit 82 vorgesehen ist, an Eingangsanschlüsse P und N angelegt. Steueranschlüsse GUP, GUN, GVP, GVN, GWP und GWN werden von der Elektromotor-Steuereinheit 82 jeweils derart gesteuert, daß die jeweiligen IGBTs 11a eingeschaltet/ausgeschaltet werden. Auf diese Weise wird ein Rotationsbetrieb des Elektromotors 90 gesteuert. Die Steueranschlüsse GUP, GUN, GVP, GVN, GWP und GWN werden in manchen Fällen auch kollektiv als "Steueranschluß CONT" bezeichnet.
Die Spannungsmeßeinheit 13 weist einen Spannungssensor 13a zum Detektieren einer zwischen einem Emitter und einem Kollektor des in 3 gezeigten IGBT 11a angelegten Spannung sowie eine Spannungsberechnungseinheit 13b auf, um eine Spannung zwischen dem Emitter und dem Kollektor des IGBT 11a auf der Basis des Ergebnisses der Feststellung zu berechnen. Der Spannungssensor 13a ist zum Beispiel zwischen dem Eingangsanschluß P und jedem der Ausgangsanschlüsse U, V und W vorgesehen sowie ferner zwischen dem Eingangsanschluß N und jedem der Ausgangsanschlüsse U, V und W vorgesehen.
Die Spannungsberechnungseinheit 13b filtert und verstärkt ein Ausgangssignal jedes Spannungssensors 13a, um eine Spannung jedes IGBT 11a zu berechnen, wobei sie ferner eine A/D-Wandlung ausführt und die berechnete Spannung in Form von digitalen Daten an die Verlustberechnungseinheit 12 abgibt.
Ferner weist die Strommeßeinheit 14 einen Stromsensor 14a zum Detektieren eines zwischen dem Emitter und dem Kollektor in dem IGBT 11a fließenden Stromes sowie eine Stromberechnungseinheit 14b auf, um einen Strom zwischen dem Emitter und dem Kollektor in dem IGBT 11a auf der Basis des Ergebnisses der Feststellung zu berechnen. Der Stromsensor 14a ist zum Beispiel zwischen jedem der Ausgangsanschlüsse U, V und W und dem Elektromotor 90 vorgesehen. Die Strommeßeinheit 14 filtert und verstärkt ein Ausgangssignal jedes Stromsensors 14a, um einen Strom des IGBT 11a zu ermitteln, und sie führt ferner eine A/D-Wandlung durch und gibt den ermittelten Strom in Form von digitalen Daten an die Verlustberechnungseinheit 12 ab.
Wenn ein MOS-Transistor anstelle des IGBT 11a verwendet wird, dann wird eine Spannung zwischen der Source und dem Drain des MOS-Transistors in der Spannungsmeßeinheit 13 gemessen, und ein Strom zwischen der Source und dem Drain wird in der Strommeßeinheit 14 gemessen.
Die Verlustberechnungseinheit 12 berechnet einen in jedem IGBT 11a in der gleichen Zeitdauer erzeugten Verlust auf der Basis der von der Spannungsmeßeinheit 13 gemessenen Spannung sowie dem von der Strommeßeinheit 14 gemessenen Strom. Der auf diese Weise berechnete Verlust jedes IGBT 11a wird summiert, um einen Verlust in der gesamten Halbleiterschaltvorrichtung 11 in der betreffenden Zeitdauer zu ermitteln. Ein Verfahren zum Berechnen des Verlusts der Halbleiterschaltvorrichtung 11 wird im folgenden ausführlich beschrieben.
Zuerst werden eine Spannungs-Wellenform und eine Strom-Wellenform für jeden IGBT 11a aufgrund der Spannung und dem Strom ermittelt, die in den in den 4A bis 4F dargestellten Weisen gemessen werden, wobei die horizontale Achse eine Betriebszeit des IGBT 11a darstellt und die vertikale Achse eine Spannung und einen Strom des IGBT 11a darstellt.
Die 4A bis 4F zeigen eine Wellenform des mit dem Anschluß GUP verbundenen IGBT 11a, eine Wellenform des mit dem Anschluß GVP verbundenen IGBT 11a, eine Wellenform des mit dem Anschluß GWP verbundenen IGBT 11a, eine Wellenform des mit dem Anschluß GUN verbundenen IGBT 11a, eine Wellenform des mit dem Anschluß GVN verbundenen IGBT 11a sowie eine Wellenform des mit dem Anschluß GWN verbundenen IGBT 11a, und zwar nacheinander von oben nach unten auf dem Zeichnungsblatt. Ferner ist die Spannung des IGBT 11a in strichpunktierter Linie dargestellt, während der Strom des IGBT 11a in durchgezogener Linie dargestellt ist.
Jedes Mal, wenn irgendeiner der IGBTs 11a einen Schaltvorgang ausführt, wird eine durch den Schaltvorgang in jedem IGBT 11a zu dem jeweiligen Zeitpunkt verbrauchte Energie ermittelt. Genauer gesagt, es stellt ein in jeder der 4A bis 4F dargestellter Bereich 60 eine bei dem Schaltvorgang des IGBT 11a verbrauchte Energie dar. Den Bereich 60 in jedem IGBT 11a erhält man aus der festgestellten Spannungs-Wellenform und der festgestellten Strom-Wellenform. Somit läßt sich ein Verlust in jedem IGBT 11a bei dem Schaltvorgang ermitteln.
In einer Zeitdauer unmittelbar nach einer Zeitdauer t1 zum Beispiel, wie sie in den 4A bis 4F dargestellt ist, führen der mit dem Anschluß GUP verbundene IGBT 11a und der mit dem Anschluß GVP verbundene IGBT 11a den Schaltvorgang aus, während andere IGBTs 11a keinen Schaltvorgang ausführen. Auf diese Weise erhält man die in 4A bzw. 4B dargestellten Bereiche 60. In einer Zeitdauer unmittelbar nach einer Zeitdauer t2 führen ferner der mit dem Anschluß GUN verbundene IGBT 11a und der mit dem Anschluß GWN verbundene IGBT 11a den Schaltvorgang aus, während die übrigen IGBTs 11a keinen Schaltvorgang ausführen.
Auf diese Weise erhält man die in den 4D bzw. 4F dargestellten Bereiche 60. Der in den 4A bis 4F dargestellte Bereich 60 ist jeweils von einer Linie 61, die einen Abfall der Strom-Wellenform anzeigt, einer Linie 62, die einen Anstieg der Spannungs-Wellenform anzeigt, sowie einer geraden Linie 63 umschlossen, die sich in Richtung der zeitlichen Basis der horizontalen Achse erstreckt und eine Spannung und einen Strom von Null anzeigt, oder er ist von einer Linie 64, die einen Anstieg der Strom-Wellenform anzeigt, einer Linie 65, die einen Abfall der Spannungs-Wellenform anzeigt, sowie der geraden Linie 63 umschlossen.
Die Verlustberechnungseinheit 12 summiert den Verlust jedes IGBT 11a, der sich einstellt, und berechnet eine von der Halbleiterschaltvorrichtung 11 in dem betreffenden Zeitraum verbrauchte Energie. Infolgedessen wird ein Verlust der Halbleitervorrichtung 11 insgesamt in Form von digitalen Daten ermittelt.
Als nächstes wandelt die Verlustberechnungseinheit 12 die auf diese Weise ermittelten Daten, die den in der Halbleiterschaltvorrichtung 11 erzeugten Verlust angegeben (und die im folgenden auch als "Verlustdaten" bezeichnet werden), auf der Basis eines Wertes um, der durch die niederwertigsten Bitdaten dargestellt wird, die bei Bedarf von der Elektromotor-Steuereinheit 82 verarbeitet werden können, und gibt die Verlustdaten in Form eines Datensignals an ein externes System ab, d.h. die in 2 dargestellte Elektromotor-Steuereinheit 82 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, und zwar jedes Mal, wenn irgendeiner der IGBTs 11a einen Schaltvorgang ausführt.
Der in der vorliegenden Beschreibung verwendete Begriff "System" umfaßt zusätzlich zu dem Gesamtsystem jede der Komponenten, wie zum Beispiel die Hauptsteuereinheit 80 und die Elektromotor-Steuereinheit 82, die das Gesamtsystem bilden.
In dem Fall, in dem ein durch das niederwertigste Bit der auf diese Weise ermittelten Verlustdaten dargestellter Wert geringer ist als der Wert, der durch das niederwertigste Bit der Daten dargestellt wird, die von der Elektromotor-Steuereinheit 82 verarbeitet werden können, sind die auf diese Weise ermittelten Ver lustdaten in Daten umzuwandeln, die von der Elektromotor-Steuereinheit 82 verarbeitet werden können.
In dem Fall zum Beispiel, in dem der durch das niederwertigste Bit der auf diese Weise ermittelten Verlustdaten 1/2¹² kW beträgt und die Verlustdaten in binärer Schreibweise "110011010" sind, beträgt der Wert eines Verlusts, der durch die Verlustdaten dargestellt wird, in etwa 0,1 kW. Wenn der Wert, der durch das niederwertigste Bit der von der Elektromotor-Steuereinheit 82 verarbeitbaren Daten dargestellt wird, 1/1¹⁰ kW beträgt, wandelt die Verlustberechnungseinheit 12 die Verlustdaten von "110011010" in "01100110" in der binären Schreibweise auf der Basis des von dem niederwertigsten Bit dargestellten Werts um. Somit werden die Verlustdaten in Daten umgewandelt, die von der Elektromotor-Steuereinheit 82 verarbeitet werden können.
Die Verlustberechnungseinheit 12 wandelt somit die ermittelten Verlustdaten bei Bedarf um und gibt die Verlustdaten als Datensignal an die Elektromotor-Steuereinheit 82 ab, die außerhalb des Halbleitermoduls 10 vorgesehen ist. Die Elektromotor-Steuereinheit 82 erhält dann das Datensignal und speichert die Verlustdaten des Datensignals.
Als nächstes wird der Betrieb der Elektromotor-Steuereinheit 82 beschrieben. Die Elektromotor-Steuereinheit 82 bestimmt eine Spannung, die an die Halbleiterschaltvorrichtung 11 in dem Halbleitermodul 10 anzulegen ist, sowie einen dieser zuzuführenden Strom, um den Elektromotor 90 an einem Betriebspunkt zu betreiben, der durch die Hauptsteuereinheit 80 durch ein nachfolgend beschriebenes Verfahren bestimmt wird.
Genauer gesagt, es werden eine an die Eingangsanschlüsse P und N der Halbleiterschaltvorrichtung 11 anzulegende Spannung und ein in die Ausgangsanschlüsse U, V und W einzuspeisender Strom festgelegt, um den Elektromotor 90 mit einer Drehzahl und einem Drehmoment zu betreiben, die durch die Hauptsteuereinheit 80 bestimmt werden. Die Spannung und der Strom der Halbleiterschaltvorrichtung 11, die somit durch die Elektromotor-Steuereinheit 82 bestimmt werden, werden nachfolgend als "Einstellspannung" bzw. als "Einstellstrom" bezeichnet.
Die Elektromotor-Steuereinheit 82 liefert dann eine vorbestimmte Spannung von einer eingebauten Leistungsschaltung (nicht gezeigt) an die Eingangsanschlüsse P und N der Halbleiterschaltvorrichtung 11 auf der Basis der Einstellspannung und des Einstellstroms, die bestimmt worden sind, und veranlaßt jeden IGBT 11a zum Ausführen des Schaltvorgangs zu einem vorbestimmten Zeitpunkt.
Infolgedessen werden ein vorbestimmtes Drehmoment und eine vorbestimmte Drehzahl in dem Elektromotor 90 erzeugt. In dem Fall, in dem der Elektromotor 90 auf dem gleichen Betriebspunkt betrieben werden soll, fließt nahezu der gleiche Strom in jeden der Ausgangsanschlüsse U, V und W.
Die Elektromotor-Steuereinheit 82 erhält die Verlustdaten von dem Halbleitermodul 10 und speichert dann die Verlustdaten entsprechend der Einstellspannung und dem Einstellstrom zu diesem Zeitpunkt. Anschließend ändert die Hauptsteuereinheit 82 den Betriebspunkt des Elektromotors 90. Wenn die Einstellspannung oder der Einstellstrom verändert werden, werden somit die nach der Änderung empfangenen Verlustdaten entsprechend der Einstellspannung und dem Einstellstrom neu gespeichert.
Auf diese Weise werden die Verlustdaten entsprechend verschiedenen Einstellspannungen und Einstellströmen in der Elektromotor-Steuereinheit 82 gespeichert.
Als nächstes wird ein Verfahren zum Bestimmen eines Betriebspunkts des in 2 gezeigten Gesamtsystems 99 erläutert, das das Halbleitermodul 10 aufweist, das zum Abgeben der Verlustdaten nach außen in der vorstehend beschriebenen Weise dient.
Die Hauptsteuereinheit 80 erkennt ein Beschleuniger-Auslösen aufgrund eines Sensorsignals, das von einem nicht gezeigten Beschleunigersensor geschickt wird, und berechnet ein auf der Basis darauf in der Antriebswelle 92 zu erzeugendes Drehmoment (das im folgenden als "Antriebswellendrehmoment" bezeichnet wird).
Die Hauptsteuereinheit 80 bestimmt dann eine Vielzahl von Kandidaten für den Betriebspunkt des Gesamtsystems auf der Basis des auf diese Weise ermittelten Antriebswellendrehmoments. Genauer gesagt, es bestimmt die Hauptsteuerein heit 80 eine Vielzahl von Kombinationen eines Betriebspunkts des Verbrennungsmotors 89, der durch ein Drehmoment und Umdrehungen pro Minute definiert wird, einen Betriebspunkt des Elektromotors 90, der durch ein Drehmoment und Umdrehungen pro Minute definiert wird, sowie ein Übersetzungsverhältnis des Automatikgetriebes 88 zum Beispiel. Wenn zu diesem Zeitpunkt eine Klimaanlage verwendet wird, wird der Kandidat für den Betriebspunkt in Anbetracht der Umdrehungen pro Minute in einem Kompressor der Klimaanlage bestimmt.
5 zeigt ein Beispiel des Kandidaten für den Betriebspunkt des Systems, der durch die Hauptsteuereinheit 80 bestimmt wird. 5 zeigt Betriebspunkte 1 bis 4 als Kandidaten für den Betriebspunkt des Systems. In 5 wird der Kandidat für den Betriebspunkt in einem Zustand vorgeschlagen, in dem die Bremse nicht in Betrieb ist, d.h. der Bremsmechanismus 86 nicht betätigt wird.
Die Hauptsteuereinheit 80 bestimmt einen Betriebspunkt mit dem kleinsten Verlust für das gesamte System aus den Kandidaten der Betriebspunkte, die bestimmt werden. Es folgt nun eine Beschreibung einer Arbeitsweise des Systems 99 zum Bestimmen des Betriebspunkts mit dem geringsten Verlust aus den in 5 dargestellten Betriebspunkten 1 bis 4.
Als erstes verlangt die Hauptsteuereinheit 80 die Abgabe eines Verlusts bei dem Verbrennungsmotor 89 an die Motorsteuereinheit 81, wobei der Verbrennungsmotor 89 bei einer Verbrennungsmotor-Drehzahl von 2000 min^–1 und einem Verbrennungsmotor-Drehmoment von 60 N·m auf dem Betriebspunkt 1 betrieben wird. Die Verbrennungsmotor-Steuereinheit 81 speichert einen Wert des Verlusts in dem Verbrennungsmotor 89 auf verschiedenen Betriebspunkten und gibt an die Hauptsteuereinheit 80 einen Wert eines Verlusts ab, der der Verbrennungsmotor-Drehzahl und dem Verbrennungsmotor-Drehmoment auf dem Betriebspunkt 1 entspricht.
Die Hauptsteuereinheit 80 speichert den auf diese Weise erhaltenen Verlustwert entsprechend der Verbrennungsmotor-Drehzahl und dem Verbrennungsmotor-Drehmoment auf dem Betriebspunkt 1. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel beträgt der Wert des Verlusts zum Beispiel 10 kW, wie dies in 5 dargestellt ist.
Als nächstes verlangt die Hauptsteuereinheit 80 die Abgabe eines Verlusts in dem Automatikgetriebe 88 an die Automatikgetriebe-Steuereinheit 83, wobei in diesem Fall das Automatikgetriebe 88 auf einem Übersetzungsverhältnis von 1,84 auf dem Betriebspunkt 1 betrieben wird. Die Automatikgetriebe-Steuereinheit 83 speichert einen Wert des Verlustes in dem Automatikgetriebe 88 auf verschiedenen Betriebspunkten und gibt einen Wert eines Verlustes entsprechend dem Übersetzungsverhältnis auf dem Betriebspunkt 1 an die Hauptsteuereinheit 80 ab.
Die Hauptsteuereinheit 80 speichert den Wert des auf diese Weise empfangenen Verlusts entsprechend dem Übersetzungsverhältnis des Automatikgetriebes 88 auf dem Betriebspunkt 1. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel beträgt der Wert des Verlustes zum Beispiel 8 kW, wie dies in 5 gezeigt ist.
Anschließend fordert die Hauptsteuereinheit 80 die Abgabe eines Verlusts in der Halbleiterschaltvorrichtung 11 des Halbleitermoduls 10 an die Hauptsteuereinheit 82 an, wobei in diesem Fall der Elektromotor 90 bei einer Elektromotordrehzahl von 1000 min^–1 und einem Elektromotor-Drehmoment von 10 N•m auf dem Betriebspunkt 1 betrieben wird. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel wird kein Verlust in dem eigentlichen Elektromotor 90 erzeugt.
Die Elektromotor-Steuereinheit 82 ermittelt eine Einstellspannung und einen Einstellstrom der Halbleiterschaltvorrichtung 11 in dem Halbleitermodul 10 auf der Basis der Elektromotor-Drehzahl und dem Elektromotor-Drehmoment auf dem Betriebspunkt 1. Die Elektromotor-Steuereinheit 82 gibt dann an die Hauptsteuereinheit 80 Verlustdaten entsprechend der Einstellspannung und dem Einstellstrom ab, die auf diese Weise ermittelt worden sind.
Die Hauptsteuereinheit 80 erhält somit einen Wert für einen Verlust des Halbleitermoduls 10 auf dem Betriebspunkt 1. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel beträgt der Verlustwert zum Beispiel 2 kW, wie dies in 5 gezeigt ist.
Als nächstes verlangt die Hauptsteuereinheit 80 die Abgabe eines Verlusts in der Klimaanlage 87 an die Klimaanlagen-Steuereinheit 84, wobei in diesem Fall der Kompressor der Klimaanlage 87 mit 1000 min-¹ auf dem Betriebspunkt 1 betrieben wird. Die Klimaanlagen-Steuereinheit 84 speichert einen Wert des Verlustes in der Klimaanlage 87 bei verschiedenen Umdrehungen des Kompressors pro Minute und gibt an die Hauptsteuereinheit 80 einen Verlustwert ab, der den Umdrehungen pro Minute an dem Betriebspunkt 1 entspricht.
Die Hauptsteuereinheit 80 speichert den auf diese Weise empfangenen Verlustwert entsprechend den Umdrehungen des Kompressors pro Minute auf dem Betriebspunkt 1. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel beträgt der Verlustwert zum Beispiel 1 kW, wie dies in 5 gezeigt ist.
Die Hauptsteuereinheit 80 summiert den Wert des Verlusts in jedem Untersystem, der in der vorstehend beschriebenen Weise ermittelt worden ist, um dadurch einen Verlustwert für das Gesamtsystem auf dem Betriebspunkt 1 zu erzielen. Wie in 5 gezeigt ist, beträgt bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Verlustwert des Gesamtsystems 21 kW. Die Hauptsteuereinheit 80 berechnet einen Verlustwert des Systems in der gleichen Weise auf jedem Betriebspunkt 2, 3 und 4. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel erhält man Werte von 11,2 kW, 22,6 kW, 9,5 kW bzw. 15 kW, wie dies in 5 dargestellt ist.
Die Hauptsteuereinheit 80 berechnet den Wert des Verlustes auf jedem der Betriebspunkte 1 bis 4 und bestimmt einen beliebigen der Betriebspunkte, der den geringsten Wert aufweist, als Betriebspunkt des Systems 99. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel beträgt der Wert des Verlustes auf dem Betriebspunkt 4 9,5 kW, wobei es sich bei diesem Wert um den niedrigsten Wert unter den Kandidaten handelt.
Es wird somit entschieden, daß das System 99 auf dem Betriebspunkt 4 betrieben wird. Infolgedessen ist es möglich, eine Steuerstrategie mit der höchsten Energieeffizienz in dem Gesamtsystem auszuarbeiten.
Die Hauptsteuereinheit 80 bestimmt den Betriebspunkt und betreibt dann jedes Untersystem auf der Basis darauf. Genauer gesagt, es informiert die Hauptsteuereinheit 80 die Verbrennungsmotor-Steuereinheit 81 über den Betriebspunkt des Verbrennungsmotors (die Verbrennungsmotor-Drehzahl und das Verbrennungsmotor-Drehmoment) auf dem Betriebspunkt 4, und die Verbrennungsmotor-Steuereinheit 81 betreibt den Verbrennungsmotor 89 auf diesem Betriebspunkt.
Ferner teilt die Hauptsteuereinheit 80 der Elektromotor-Steuereinheit 82 den Betriebspunkt des Elektromotors (die Elektromotor-Drehzahl und das Elektro motor-Drehmoment) auf dem Betriebspunkt 4 mit, und die Elektromotor-Steuereinheit 82 betreibt den Elektromotor 90 auf diesem Betriebspunkt.
Ferner teilt die Hauptsteuereinheit 80 der Automatikgetriebe-Steuereinheit 83 das Übersetzungsverhältnis des Automatikgetriebes 88 auf dem Betriebspunkt 4 mit, und die Automatikgetriebe-Steuereinheit 83 betreibt das Automatikgetriebe 88 auf diesem Übersetzungsverhältnis. Schließlich teilt die Hauptsteuereinheit 80 der Klimaanlagen-Steuereinheit 84 die Umdrehungen pro Minute des Kompressors der Klimaanlage 87 an dem Betriebspunkt 4 mit, und die Klimaanlagen-Steuereinheit 84 betreibt den Kompressor bei diesen Umdrehungen pro Minute.
Wie vorstehend beschrieben worden ist, werden beidem Halbleitermodul 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel die Verlustdaten, die den in der Halbleiterschaltvorrichtung 11 erzeugten Verlust wiedergeben, nach außen abgegeben. Die Elektromotor-Steuereinheit 82, bei der es sich um ein außerhalb von dem Halbleitermodul 10 angeordnetes System handelt, kann somit den Verlust in der Halbleiterschaltvorrichtung 11 erkennen.
Wie bei dem System 99 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist es somit möglich, eine Steuerstrategie mit der höchsten Energieeffizienz in dem Gesamtsystem auf der Basis der von dem Halbleitermodul 10 ermittelten Verlustdaten sowie den Verlustwerten auszuarbeiten, die von den anderen Untersystemen in dem das Halbleitermodul 10 aufweisenden System erhalten werden.
Bei dem Halbleitermodul 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel werden ferner die Spannung und der Strom des IGBT 11a innerhalb des Halbleitermoduls 10 gemessen. Im Unterschied zu dem Halbleitermodul 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist es in manchen Fällen, in denen die Spannungsmeßeinheit 13 und die Strommeßeinheit 14 außerhalb von dem Halbleitermodul 10 vorhanden sind, unmöglich, die Spannung und den Strom des IGBT 11a genau zu messen, und zwar aufgrund des Einflusses einer Impedanz eines Verbindungsanschlusses zum Durchführen einer Verbindung nach außen, die in einem Gehäuse des Halbleitermoduls 10 oder dergleichen vorgesehen ist.
Die Spannungsmeßeinheit 13 und die Strommeßeinheit 14 sind jedoch im Inneren des Halbleitermoduls 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel vorgesehen. Somit ist es möglich, die Spannung und den Strom des IGBT 11a ohne den vor stehend beschriebenen Einfluß exakt zu messen. Infolgedessen lassen sich Verlustdaten mit hoher Genauigkeit an das externe System liefern. Ferner ist das Halbleitermodul 10 modulartig ausgebildet. Auch im Fall der Entstehung eines Defekts in der Halbleiterschaltvorrichtung 11 läßt sich somit ein Austausch rasch vornehmen.
Während die in 4A bis 4F dargestellten Bereiche 60 in einem speziellen Verfahren zum Ermitteln des Verlusts des IGBT 11a in dem ersten Ausführungsbeispiel ermittelt werden, kann dieser Verlust auch in einem anderen Verfahren ermittelt werden. Zum Beispiel berechnet die Verlustberechnungseinheit 12 eine Anstiegszeit t1 eines Stromes und eine Abfallzeit t2 einer Spannung bei einem Einschaltvorgang des in 6 dargestellten IGBT 11a aufgrund der ermittelten Spannungs-Wellenform und der ermittelten Strom-Wellenform.
Die Anstiegszeit t1 des Stroms wird für eine Änderung in einem zwischen einem Emitter und einem Kollektor des IGBT 11a fließenden Stroms beispielsweise von 10 % eines Maximalwerts bis 90 % desselben genommen. Ferner wird die Abfallzeit t2 der Spannung für eine Änderung in einer zwischen dem Emitter und dem Kollektor des IGBT 11a angelegten Spannung von beispielsweise 90 % eines Maximalwerts bis 10 % desselben genommen.
Ein im Einschaltbetrieb des IGBT 11a erzeugter Verlust wird nahezu durch die Anstiegszeit t1 des Stroms und die Abfallzeit t2 der Spannung bestimmt. Somit werden eine Vielzahl von Sätzen der Anstiegszeit t1 des Stroms und der Abfallzeit t2 der Spannung vorausgesetzt, und ein jedem Satz entsprechender Wert eines Verlusts wird vorab in der Verlustberechnungseinheit 12 gespeichert.
Somit läßt sich ein im Einschaltbetrieb des IGBT 11a erzeugter Verlust aufgrund der Anstiegszeit t1 des Stroms und der Abfallzeit t2 der Spannung ermitteln, die angenommen worden sind. 6 zeigt eine vergrößerte Darstellung eines Bereichs A der 4D, wobei der Bereich 60 nicht dargestellt ist.
In ähnlicher Weise berechnet die Verlustberechnungseinheit 12 eine Abfallzeit eines Stroms und eine Anstiegszeit einer Spannung in dem Ausschaltbetrieb des IGBT 11a aufgrund der ermittelten Spannungs-Wellenform und der ermittelten Strom-Wellenform. Die Abfallzeit des Stroms wird für eine Änderung des zwischen dem Emitter und dem Kollektor des IGBT 11a fließenden Stroms von beispielsweise 90 % des Maximalwertes bis 10 % desselben genommen.
Ferner wird die Anstiegszeit der Spannung für eine Änderung in der zwischen dem Emitter und dem Kollektor des IGBT 11a angelegten Spannung von beispielsweise 10 % des Maximalwertes bis 90 % desselben genommen.
Ein im Ausschaltbetrieb des IGBT 11a erzeugter Verlust wird nahezu durch die Abfallzeit des Stromes und die Anstiegszeit der Spannung bestimmt. Somit wird eine Vielzahl von Sätzen der Abfallzeit des Stromes und der Anstiegszeit der Spannung vorausgesetzt, und ein Wert eines Verlusts, der jedem Satz entspricht, wird vorab in der Verlustberechnungseinheit 12 gespeichert. Somit ist es möglich, einen im Ausschaltbetrieb des IGBT 11a erzeugten Verlusts aufgrund der Abfallzeit des Stromes und der Anstiegszeit der Spannung zu ermitteln, die erfaßt worden sind.
Es ist auch möglich, den Verlust der gesamten Halbleiterschaltvorrichtung 11, wie diese vorstehend beschrieben worden ist, auf der Basis der auf diese Weise erfaßten Verluste im Einschaltbetrieb und Ausschaltbetrieb des IGBT 11a zu ermitteln.
Zweites Ausführungsbeispiel
7 zeigt ein Blockdiagramm zur Erläuterung einer Konstruktion eines Halbleitermoduls 15 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Das Halbleitermodul 15 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel weist ferner eine Datenausgabe-Steuereinheit 16 innerhalb von dem Halbleitermodul 10 gemäß dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel auf und dient zum Abgeben von Verlustdaten, die durch eine Verlustberechnungseinheit 12 ermittelt worden sind, durch die Datenausgabe-Steuereinheit 16 nach außen. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel wird das in 7 gezeigte Halbleitermodul 15 anstelle des Halbleitermoduls 10 in dem vorstehend beschriebenen System 99 verwendet.
Die Datenausgabe-Steuereinheit 16 beinhaltet einen nicht gezeigten Puffer und dient zum Schreiben der von der Verlustberechnungseinheit 12 abgegebenen Verlustdaten in den Puffer. Jedes Mal, wenn die Verlustdaten von der Verlustberechnungseinheit 12 empfangen werden, werden die Verlustdaten in dem Puffer aktualisiert. Ferner kommuniziert die Datenausgabe-Steuereinheit 16 mit einer Elektromotor-Steuereinheit 82, die außerhalb von dem Halbleitermodul 15 vorgesehen ist, um dadurch die Ausgabe der Verlustdaten in dem Puffer nach außen zu steuern. Da die übrigen Strukturen mit denen des Halbleitermoduls 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel identisch sind, wird auf eine nochmalige Beschreibung derselben verzichtet.
8 zeigt ein Flußdiagramm zur Erläuterung eines Datenausgabeverfahrens des Halbleitermoduls 15, genauer gesagt ein Flußdiagramm zur Erläuterung einer Arbeitsweise des Halbleitermoduls 15, die zum Abgeben der Verlustdaten nach außen auszuführen ist. Die Arbeitsweise des Halbleitermoduls 15, die zum Abgeben der Verlustdaten nach außen auszuführen ist, wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 8 beschrieben.
Wenn die Datenausgabe-Steuereinheit 16 in der in 8 dargestellten Weise ein Datenanforderungssignal empfängt, das eine Ausgabeanforderung für Verlustdaten von der Elektromotor-Steuereinheit 82 in einem Schritt s10 anzeigt, gibt die Datenausgabe-Steuereinheit 16 die in den eingebauten Puffer in der Elektromotor-Steuereinheit 82 eingeschriebenen Verlustdaten in einem Schritt s11 aus.
Bei dem Halbleitermodul 15 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel werden die Verlustdaten somit ansprechend auf eine Anforderung der Elektromotor-Steuereinheit 82 ausgegeben, bei der es sich um ein externes System handelt.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel werden die Verlustdaten an die Elektromotor-Steuereinheit 82 in der auf der Seite des Halbleitermoduls 10 bestimmten Zeitspanne unabhängig von der Betriebssituation der Elektromotor-Steuereinheit 82 abgegeben. Die Verlustdaten werden somit in die Elektromotor-Steuereinheit 82 unabhängig von der Betriebssituation derselben eingegeben. In dem Fall, in dem das Halbleitermodul 10 die Verlustdaten häufig abgibt, kommt es somit zu einer Überlastung der Verbindungsleitung zwischen dem Halbleitermodul 10 und der Elektromotor-Steuereinheit 82.
Wenn bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Betriebspunkt des Motors für eine lange Zeitdauer nicht verändert wird, erhält die Elektromotor-Steuereinheit 82 häufig die Verlustdaten auf dem gleichen Betriebspunkt von dem Halbleitermodul 10, obwohl sie die Verlustdaten auf dem gleichen Betriebspunkt bereits gespei chert hat. Aus diesem Grund ist es erforderlich, unnötige Verlustdaten zu verarbeiten, und in manchen Fällen wird Zeit für einen nutzlosen Bearbeitungsvorgang verbraucht.
Bei dem Halbleitermodul 15 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel werden die Verlustdaten ansprechend auf eine Anforderung von der Elektromotor-Steuereinheit 82 nach außen abgegeben. Die Elektromotor-Steuereinheit 82 kann somit die Verlustdaten von dem Halbleitermodul 15 nach Maßgabe ihrer eigenen Betriebssituation empfangen.
Infolgedessen kann die Elektromotor-Steuereinheit 82 bei einer geeigneten Kommunikationsbelastung mit dem Halbleitermodul 15 kommunizieren. Außerdem ist es nicht notwendig, die unnötigen Verlustdaten zu verarbeiten. Eine nutzlose Verarbeitung läßt sich somit vermeiden.
Drittes Ausführungsbeispiel
9 zeigt ein Blockdiagramm zur Erläuterung einer Konstruktion eines Halbleitermoduls 20 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Wie in 9 gezeigt ist, weist das Halbleitermodul 20 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel die in dem Halbleitermodul 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel vorgesehene Halbleiterschaltvorrichtung 11, eine Speichereinheit 21 zum Speichern von Verlustdaten sowie eine Datenausgabe-Steuereinheit 22 für die Kommunikation mit einer Elektromotor-Steuereinheit 82 sowie zum Steuern einer Ausgabe der Verlustdaten nach außen auf.
Diese Komponenten sind in einem einzigen Baustein untergebracht. Bei dem dritten Ausführungsbeispiel wird das in 9 gezeigte Halbleitermodul 20 anstelle des Halbleitermoduls 10 in dem vorstehend beschriebenen System 99 verwendet.
Die Speichereinheit 21 ist zum Beispiel durch einen RAM bzw. Direktzugriffsspeicher gebildet und dient für die Vorabspeicherung eines Kennwerts der Halbleiterschaltvorrichtung 11, wie zum Beispiel einer an die Halbleiterschaltvorrichtung 11 anzulegenden Spannung, einem dieser zuzuführenden Strom oder dergleichen sowie von Verlustdaten in einander entsprechender Weise.
Derartige Daten werden in der Speichereinheit 21 zum Beispiel in einem vor dem Versand erfolgenden Prüfschritt während eines Prozesses zum Herstellen des Halbleitermoduls 20 gespeichert. In der Speichereinheit vorab gespeicherte Daten, wie die Verlustdaten und der Kennwert der Halbleiterschaltvorrichtung 11 werden im folgenden auch als "ursprüngliche Daten bzw. Anfangsdaten" bezeichnet.
10 zeigt eine Tabelle zur Erläuterung eines Beispiels der in der Speichereinheit 21 gespeicherten Anfangsdaten. Wie in 10 gezeigt ist, ist in der Speichereinheit 21 eine Tabelle gespeichert, die durch die Verlustdaten und die Kennwerte, wie zum Beispiel die Spannung, den Strom und dergleichen, in der Halbleiterschaltvorrichtung gebildet ist, mit der ein durch die Verlustdaten dargestellter Verlust erzeugt wird.
Die Spannungen V1 bis V3 in 10 stellen einen Teil der Spannungen der Halbleiterschaltvorrichtung 11 dar, die in der Speichereinheit 21 gespeichert sind und an Eingangsanschlüsse P und N der Halbleiterschaltvorrichtung 11 anzulegen sind. Ferner stellen die Ströme I1 bis I3 einen Teil der Ströme der Halbleiterschaltvorrichtung 11 dar, die in der Speichereinheit 21 gespeichert sind und in Ausgangsanschlüsse U, V und W der Halbleiterschaltvorrichtung 11 fließen sollen.
Die Spannung V1 und der Strom I1 stellen die Spannung und den Strom der Halbleiterschaltvorrichtung 11 dar, durch die ein durch Verlustdaten D1 dargestellter Verlust erzeugt wird. Die Spannung V1, der Strom I1 und die Verlustdaten D1 sind in einander entsprechender Weise in der Speichereinheit 21 gespeichert. In ähnlicher Weise stellen die Spannung V2 und der Strom I2 die Spannung und den Strom der Halbleiterschaltvorrichtung 11 dar, durch die ein durch Verlustdaten D2 dargestellter Verlust erzeugt wird, und die Spannung V3 und der Strom I3 stellen die Spannung und den Strom der Halbleiterschaltvorrichtung 11 dar, durch die ein durch Verlustdaten D3 dargestellter Verlust erzeugt wird.
Die Spannung V2, der Strom I2 und die Verlustdaten D2 werden in einander entsprechender Weise in der Speichereinheit 21 gespeichert, und die Spannung V3, der Strom I3 und die Verlustdaten D3 werden ebenfalls in einander entsprechender Weise in der Speichereinheit 21 gespeichert.
11 zeigt ein Blockdiagramm zur Erläuterung einer Konstruktion einer Testvorrichtung 97, die zum Speichern der Anfangsdaten in der Speichereinheit 21 zu verwenden ist. In einem vor dem Versand erfolgenden Prüfschritt des Halbleitermoduls 20 wird die in 11 gezeigte Testvorrichtung 97 zum Schreiben der ursprünglichen Daten in die Speichereinheit 21 vorbereitet.
Die Testvorrichtung 97 weist eine Verlustberechnungseinheit 95, eine Spannungsmeßeinheit 93 mit einem Spannungssensor 93a und einer Spannungsberechnungseinheit 93b, eine Strommeßeinheit 94 mit einem Stromsensor 94a und einer Stromberechnungseinheit 94b sowie eine Steuereinheit 96 auf.
Zum Speichern der Anfangsdaten in der Speichereinheit 21 wird die Verlustberechnungseinheit 95 mit der Speichereinheit 21 des Halbleitermoduls 20 verbunden, und die Spannungsmeßeinheit 93, die Strommeßeinheit 94 und die Steuereinheit 96 werden mit der Halbleiterschaltvorrichtung 11 verbunden. Dann wird ein Elektromotor 90 durch den Stromsensor 94a der Strommeßeinheit 94 mit der Halbleiterschaltvorrichtung 11 verbunden.
Unter Verwendung der in 10 dargestellten Anfangsdaten als Beispiel wird im folgenden eine Verfahrensweise zum Schreiben der Anfangsdaten in die Speichereinheit 21 unter Verwendung der Testvorrichtung 97 beschrieben. Da ein Verfahren zum Ermitteln der Verlustdaten mit dem bei dem ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Verfahren identisch ist, werden sich wiederholende Teile der Beschreibung nur kurz erläutert.
Als erstes legt die Steuereinheit 96 die Spannung V1 an die Eingangsanschlüsse P und N der Halbleiterschaltvorrichtung 11 an. Anschließend legt die Steuereinheit 96 eine vorbestimmte Spannung an einen Steueranschluß CONT an, um einen Schaltvorgang jedes IGBT 11a der Halbleiterschaltvorrichtung 11 zu steuern, und veranlaßt das Fließen des Stroms I1 zu den Ausgangsanschlüssen U, V und W. Anschließend teilt die Steuereinheit 96 der Verlustberechnungseinheit 95 Information hinsichtlich der Spannung V1 und des Stromes I1 mit, die zu diesem Zeitpunkt vorgegeben sind.
Als nächstes mißt die Strommeßeinheit 94 einen Strom, der zwischen dem Emitter und dem Kollektor jedes IGBT 11a in der Halbleiterschaltvorrichtung 11 fließt, und zwar mittels des Stromsensors 94a und der Stromberechnungseinheit 94b. Gleichzeitig mißt die Spannungsmeßeinheit 93 eine Spannung zwischen dem Emitter und dem Kollektor jedes IGBT 11a mittels des Spannungssensors 93a und der Spannungsmeßeinheit 93b.
Die Verlustberechnungseinheit 95 berechnet einen in jedem IGBT 11a erzeugten Verlust auf der Basis der von der Spannungsmeßeinheit 93 gemessenen Spannung und dem von der Strommeßeinheit 94 gemessenen Strom. Anschließend wird der auf diese Weise ermittelte Verlust jedes IBGT 11a summiert, so daß die Verlustdaten D1 geschaffen werden, die den Verlust der Halbleiterschaltvorrichtung 11 angeben.
Die Verlustberechnungseinheit 95 speichert dann in der Speichereinheit 21 die derart ermittelten Verlustdaten D1, die Spannung V1 sowie den Strom I1 in einander entsprechender Weise. Bei dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel werden die Verlustdaten jedes Mal ermittelt, wenn ein beliebiger der IGBTs 11a den Schaltvorgang ausführt. Im vorliegenden Fall werden zum Beispiel nur die zuerst ermittelten Verlustdaten in der Speichereinheit 21 gespeichert.
Anschließend ändert die Steuereinheit 96 eine an die Halbleiterschaltvorrichtung 11 anzulegende Spannung von der Spannung V1 in die Spannung V2. Die Steuereinheit 96 legt dann eine vorbestimmte Spannung an den Steueranschluß CONT an, um den Schaltvorgang jedes IGBT 11a der Halbleiterschaltvorrichtung 11 zu steuern, und veranlaßt das Fließen des Stroms I2 zu den Ausgangsanschlüssen U, V und W. In der gleichen Weise, in der die Verlustdaten D1 erzielt werden, schafft die Steuereinheit 96 zu diesem Zeitpunkt die Verlustdaten D2. Als Nächstes speichert die Steuereinheit 96 die Spannung V2, den Strom I2 und die Verlustdaten D2 in der Steuereinheit 21 in einander entsprechender Weise.
Anschließend ändert die Steuereinheit 96 eine Spannung, mit der die Halbleiterschaltvorrichtung 11 zu beaufschlagen ist, von der Spannung V2 in die Spannung V3, um den Schaltvorgang jedes IGBT 11a zu steuern, und veranlaßt ein Fließen des Stroms I3 zu den Ausgangsanschlüssen U, V und W. In der gleichen Weise, in der die Verlustdaten D1 und D2 gebildet werden, schafft die Steuereinheit 96 nunmehr die Verlustdaten D3. Anschließend speichert die Steuereinheit 96 die Spannung V3, den Strom I3 und die Verlustdaten D3 in der Speichereinheit 21 in einander entsprechender Weise.
Auf diese Weise werden die Anfangsdaten in der Speichereinheit 21 vorab gespeichert.
Als nächstes wird eine Arbeitsweise des Halbleitermoduls 20, die zum Abgeben der Verlustdaten nach außen auszuführen ist, unter Bezugnahme auf 12 beschrieben. Wie in 12 gezeigt ist, empfängt die Datenausgabe-Steuereinheit 22 ein Datenanforderungssignal, das eine Ausgangsanforderung für Verlustdaten von der Elektromotor-Steuereinheit 82 anzeigt, in einem Schritt s21. Das Datenanforderungssignal beinhaltet auch Information über den Kennwert der Halbleiterschaltvorrichtung, der den Verlustdaten entspricht, die durch die Elektromotor-Steuereinheit 82 von dem Halbleitermodul 20 ausgegeben werden sollen.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel speichert die Elektromotor-Steuereinheit 82 in ihrem eigenen Speicherbereich die Verlustdaten, die einer Einstellspannung und einem Einstellstrom entsprechen. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel speichert die Speichereinheit 21 die der Spannung und dem Strom der Halbleiterschaltvorrichtung 11 entsprechenden Verlustdaten vorab.
Die Elektromotor-Steuereinheit 82 gibt daher ein Datenanforderungssignal ab, um dem Halbleitermodul 20 eine Anforderung zum Abgeben von Verlustdaten zuzuleiten, die einer Einstellspannung und einem Einstellstrom entsprechen, die bei Bedarf ermittelt werden, genauer gesagt, wenn eine Anforderung der Hauptsteuereinheit 80 vorliegt.
In einem danach erfolgenden Schritt s22 erkennt die Datenausgabe-Steuereinheit 22 den Kennwert der Halbleiterschaltvorrichtung, der in dem auf diese Weise erhaltenen Datenanforderungssignal enthalten ist. Im vorliegenden Fall wird der Kennwert zum Beispiel durch die Spannung V1 und den Strom I1 dargestellt.
Die Datenausgabe-Steuereinheit 22 liest dann die der Spannung V1 und dem Strom I1 entsprechenden Verlustdaten D1 in einem Schritt s23 aus der Speichereinheit 21 und gibt die Verlustdaten D1 in einem Schritt s24 an die Elektromotor-Steuereinheit 82 aus. Bei Empfang der Verlustdaten D1 gibt die Elektromotor-Steuereinheit 82 die Verlustdaten D1 an die Hauptsteuereinheit 80 aus.
Auf diese Weise werden die Verlustdaten, die dem Kennwert der Halbleiterschaltvorrichtung entsprechen und von der Elektromotor-Steuereinheit 82 angefordert werden, von der Speichereinheit 21 an die Elektromotor-Steuereinheit 82 ausgegeben.
Wie vorstehend beschrieben worden ist, weist das Halbleitermodul 20 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel die Speichereinheit 21 zum Speichern des Kennwerts der Halbleiterschaltvorrichtung 11 sowie der Verlustdaten in einander entsprechender Weise auf. Im Unterschied zu den Halbleitermodulen 10 und 15 gemäß dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel brauchen somit die dem gleichen Kennwert der Halbleiterschaltvorrichtung 11 entsprechenden Verlustdaten nicht mehrmals berechnet zu werden. Infolgedessen läßt sich eine Verarbeitungszeit für die Verlustdaten im Vergleich zu den Halbleitermodulen 10 und 15 noch weiter reduzieren.
Außerdem werden die Verlustdaten ansprechend auf eine von der Elektromotor-Steuereinheit 82 kommende Anforderung ausgegeben. Die Elektromotor-Steuereinheit 82 kann somit die Verlustdaten von dem Halbleitermodul 20 nach Maßgabe ihrer eigenen Betriebssituation erhalten. In der gleichen Weise, wie bei dem vorstehend beschriebenen Halbleitermodul 15 kann somit die Elektromotor-Steuereinheit 82 bei einer angemessenen Kommunikationsbelastung mit dem Halbleitermodul 20 kommunizieren.
Ferner gibt das Halbleitermodul 20 die Verlustdaten ab, die dem Kennwert der Halbleiterschaltvorrichtung 11 entsprechen und von der Elektromotor-Steuereinheit 82 benötigt werden. Die Elektromotor-Steuereinheit 82 braucht somit keine unnötigen Verlustdaten zu verarbeiten, so daß eine nutzlose Verarbeitung vermieden werden kann.
Bei dem dritten Ausführungsbeispiel sind ferner die Halbleiterschaltvorrichtung 11 und die Speichereinheit 21, die die einen Verlust anzeigenden Verlustdaten speichern, innerhalb des Halbleitermoduls 20 vorgesehen. In dem Fall, in dem die Speichereinheit 21 zum Beispiel in einem System außerhalb des Halbleitermoduls 20 vorgesehen ist, d.h. in der Elektromotor-Steuereinheit 82 vorgesehen ist, und in der Halbleiterschaltvorrichtung 11 ein Problem entsteht, so daß das Halbleitermodul 20 ausgetauscht wird, sind Verlustdaten, die der Halbleiterschaltvorrichtung 11 vor dem Austausch entsprechen, in Verlustdaten umzuschreiben, die der Halbleiterschaltvorrichtung 11 nach dem Austausch entsprechen, da die Verlustdaten vor dem Austausch in der Speichereinheit 21 der Elektromotor-Steuereinheit 82 gespeichert sind. In einem solchen Fall wird somit viel Zeit für das Austauschen des Halbleitermoduls 20 verbraucht.
Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel sind jedoch die Halbleiterschaltvorrichtung 11 und die Speichereinheit 21 paarweise in dem Halbleitermodul 20 vorgesehen, Im Gegensatz zu dem vorstehend beschriebenen Fall wird somit keine lange Zeitdauer zum Austauschen des Halbleitermoduls 20 benötigt. Ein Austauschen des Halbleitermoduls 20 ist somit in einfacher Weise möglich.
Während die Speichereinheit 21 die Verlustdaten und den Kennwert der Halbleiterschaltvorrichtung 11 bei dem dritten Ausführungsbeispiel in einander entsprechender Weise speichert, können die Verlustdaten und ein Kennwert einer Last der Halbleiterschaltvorrichtung ebenfalls in einander entsprechender Weise gespeichert werden.
13 zeigt eine Tabelle zur Erläuterung eines weiteren Beispiels der in der Speichereinheit 21 gespeicherten Anfangsdaten. Elektromotor-Drehmomente T1 bis T3 in 13 sind Teil von Elektromotor-Drehmomenten, die in der Speichereinheit 21 gespeichert sind und die in dem Elektromotor 90 als Last der Halbleiterschaltvorrichtung 11 erzeugt werden. Die Speichereinheit 21 speichert eine Tabelle, die durch Verlustdaten und ein Elektromotor-Drehmoment gebildet wird, das erzeugt wird, wenn ein von den Verlustdaten angezeigter Verlust auftritt.
Das Elektromotor-Drehmoment T1 in 13 wird in dem Elektromotor 90 erzeugt, wenn ein durch die Verlustdaten D1 angezeigter Verlust erfolgt, und die Speichereinheit 21 speichert das Elektromotor-Drehmoment T1 und die Verlustdaten D1 in einander entsprechender Weise. In ähnlicher Weise wird das Elektromotor-Drehmoment T2 in dem Elektromotor 90 erzeugt, wenn ein durch die Verlustdaten D2 dargestellter Verlust auftritt, und das Elektromotor-Drehmoment T3 wird in dem Elektromotor 90 erzeugt, wenn ein durch die Verlustdaten D3 dargestellter Verlust auftritt. Die Speichereinheit 21 speichert das Drehmoment T2 und die Verlustdaten D2 in einander entsprechender Weise sowie auch das Drehmoment T3 und die Verlustdaten D3 in einander entsprechender Weise.
Das Elektromotor-Drehmoment hat eine proportionale Beziehung zu einem Strom, der zu der Halbleiterschaltvorrichtung 11 fließt, genauer gesagt einem Strom, der zu den Ausgangsanschlüssen U, V und W fließt, und läßt sich aus diesem Strom ermitteln. Somit wird das Elektromotor-Drehmoment aus einem von der Strommeßeinheit 94 empfangenen Strom durch die Verlustberechnungseinheit 95 in der Testvorrichtung 97 in 11 berechnet, und die Speichereinheit 21 speichert die Verlustdaten sowie das Elektromotor-Drehmoment, die in einander entsprechender Weise ermittelt werden. Somit lassen sich die in 13 dargestellten Anfangsdaten in der Speichereinheit 21 speichern.
Ferner kann ein weiterer Kennwert des Elektromotors 90, beispielsweise ein Elektromotorstrom, anstelle des Elektromotor-Drehmoments von der Verlustberechnungseinheit 95 in der Testvorrichtung 97 berechnet werden, und die Verlustdaten sowie der Elektromotorstrom können in einander entsprechender Weise in der Speichereinheit 21 gespeichert werden. Der Elektromotorstrom kann als effektiver Wert des zu der Halbleiterschaltvorrichtung I1 fließenden Stroms ermittelt werden. Eine Gleichung zum Berechnen des Elektromotorstroms ist nachfolgend angegeben: Im = √/3/2·Is = Is cos ωw t.
In der Zeichnung bezeichnet "Is" einen Maximalwert des Stroms, der zu der Halbleiterschaltvorrichtung 11 fließt, "ω" bezeichnet eine Winkelfrequenz, und "Im" stellt einen Elektromotorstrom dar.
Unter Verwendung der vorstehend genannten Gleichung kann die Verlustberechnungseinheit 95 den Elektromotorstrom aus einem von der Strommeßeinheit 94 gemessenen Strom berechnen.
Auf diese Weise werden der Kennwert der Last der Haibleiterschaltvorrichtung 11 sowie die Verlustdaten in der Speichereinheit 21 in einander entsprechender Weise gespeichert. Somit läßt sich ein geeigneter Halbleitermodul für ein System erzielen, wobei sich der Kennwert der Last der Halbleiterschaltvorrichtung 11 als Steuerziel setzen läßt.
Als Beispiel für einen Fall, in dem der Kennwert der Last der Halbleiterschaltvorrichtung 11 als Steuerziel gesetzt wird, sei nun der Fall angenommen, in dem die Hauptsteuereinheit 80 in dem System 99 einen Betriebspunkt des Elektromotors 90 lediglich aufgrund eines Wertes des Elektromotor-Drehmoments bestimmt. Wenn das Elektromotor-Drehmoment und die Verlustdaten in der Speichereinheit 21 in einander entsprechender Weise gespeichert sind, kann die Elektromotor-Steuereinheit 82 unmittelbar Verlustdaten erkennen, die einem Wert eines Kandidaten für das Elektromotor-Drehmoment entsprechen, das von der Hauptsteuereinheit 80 bestimmt ist.
In einem Fall dagegen, in dem eine Spannung und ein Strom der Halbleiterschaltvorrichtung 11 und die Verlustdaten in der Speichereinheit 21 in einander entsprechender Weise gespeichert werden, ist es erforderlich, eine Spannung und einen Strom der Halbleiterschaltvorrichtung 11, die zum Erzeugen des von der Hauptsteuereinheit 80 bestimmten Elektromotor-Drehmoments erforderlich sind, anhand des Wertes des Kandidaten für das gleiche Elektromotor-Drehmoment zu ermitteln, um einen Verlust in der Halbleiterschaltvorrichtung 11 zu erkennen. Aus diesem Grund ist Zeit erforderlich, um dem Elektromotor-Drehmoment entsprechende Verlustdaten zu erkennen.
Die Speichereinheit 21 speichert somit den Kennwert der Last der Halbleiterschaltvorrichtung 11 und die Verlustdaten in einander entsprechender Weise, so daß die vorstehend beschriebenen Wirkungen erzielt werden können.
12 zeigt ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise des Halbleitermoduls 20, der die Speichereinheit 21 aufweist, die den Kennwert der Last der Halbleiterschaltvorrichtung 11 und die Verlustdaten in einander entsprechender Weise speichert, wie dies vorstehend beschrieben worden ist, wobei die Arbeitsweise des Halbleitermoduls 20 zum Ausgeben der Verlustdaten nach außen dargestellt ist.
Wie in 12 gezeigt ist, wird als Erstes der Schritt s21 ausgeführt. Es sei angenommen, daß das Datenanforderungssignal Information über den Kennwert der Last der Halbleiterschaltvorrichtung entsprechend Verlustdaten beinhaltet, die von der Elektromotor-Steuereinheit 82 anstatt des Kennwerts der Halbleiterschaltvorrichtung 11 von dem Halbleitermodul 20 ausgegeben werden sollen.
In einem dann erfolgenden Schritt s22 erkennt die Datenausgabe-Steuereinheit 22 den Kennwert der Last der Halbleiterschaltvorrichtung, der in dem auf diese Weise empfangenen Datenanforderungssignal enthalten ist. Die Datenausgabe-Steuereinheit 22 liest dann in einem Schritt s23 die Verlustdaten, die dem Kennwert der auf diese Weise erkannten Last entsprechen, und gibt die Verlustdaten in einem Schritt s24 an die Elektromotor-Steuereinheit 82 ab. Die die Verlustdaten empfangende Elektromotor-Steuereinheit 82 gibt die gleichen Verlustdaten an die Hauptsteuereinheit 80 aus.
Auf diese Weise werden die Verlustdaten, die dem Kennwert der Last der Halbleiterschaltvorrichtung entsprechen und von der Elektromotor-Steuereinheit 82 benötigt werden, von der Speichereinheit 21 an die Elektromotor-Steuereinheit 82 ausgegeben.
Während die Verlustdaten von der Steuereinheit 21 bei dem dritten Ausführungsbeispiel durch die Datenausgabe-Steuereinheit 22 ausgegeben werden, können die Verlustdaten ferner auch direkt von der Speichereinheit 21 ausgegeben werden. 14 zeigt ein Blockdiagramm zur Erläuterung einer Modifizierung des Halbleitermoduls 20 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel. Bei der in 14 gezeigten Modifizierung des Halbleitermoduls 20 ist die in 9 dargestellte Datenausgabe-Steuereinheit 22 nicht vorgesehen, und die Elektromotor-Steuereinheit 82 kann Daten direkt aus der Speichereinheit 21 lesen. In dem Fall, in dem die Speichereinheit 21 beispielsweise durch einen RAM gebildet ist, werden ein Adressensignal und ein Steuersignal von der Elektromotor-Steuereinheit 82 direkt zu der Speichereinheit 21 geschickt, und die Speichereinheit 21 gibt interne Daten auf der Basis dieser Signale direkt an die Elektromotor-Steuereinheit 82 aus.
Die Elektromotor-Steuereinheit 82 kann die erforderlichen Verlustdaten auf der Basis des Kennwerts der Halbleiterschaltvorrichtung 11 oder des Kennwerts der Last derselben in der Speichereinheit 21 lesen.
Auf diese Weise werden die Daten in der Speichereinheit 21 von einem externen System direkt gelesen, so daß die Datenausgabe-Steuereinheit 22 zum Steuern der Ausgabe der Verlustdaten nicht erforderlich ist und die Schaltungskonstruktion des Halbleitermoduls 20 vereinfacht werden kann. Ferner gibt die Speichereinheit 21 die Verlustdaten ansprechend auf eine Anforderung der Elektromotor-Steuereinheit 82 aus (beispielsweise ein Adressensignal und ein Steuer signal). Somit kann die Elektromotor-Steuereinheit 82 bei einer angemessenen Kommunikationslast mit dem Halbleitermodul 20 kommunizieren.
Viertes Ausführungsbeispiel
Im allgemeinen ist ein Verlust, der in der Halbleiterschaltvorrichtung 11 entsteht, von einer Temperatur der Halbleiterschaltvorrichtung 11 abhängig, wie dies in 15 gezeigt ist. Es besteht eine Tendenz, daß der Verlust bei zunehmender Temperatur der Halbleiterschaltvorrichtung 11 ansteigt. Aus diesem Grund ist in manchen Fällen, in denen vorab unabhängig von der Temperatur der Halbleiterschaltvorrichtung 11 ermittelte Verlustdaten an ein externes System, wie bei dem Halbleitermodul 20 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ausgegeben werden sollen, ein in den Verlustdaten angezeigter Wert eines Verlusts verschieden von einem tatsächlichen Verlust in der Halbleiterschaltvorrichtung 11, der bei Empfang der Verlustdaten durch das externe System erzeugt wird.
Ein viertes Ausführungsbeispiel schlägt daher ein Halbleitermodul vor, in dem Verlustdaten mit hoher Genauigkeit selbst dann nach außen ausgegeben werden, wenn sich die Temperatur der Halbleiterschaltvorrichtung 11 ändert.
16 zeigt ein Blockdiagramm zur Erläuterung einer Konstruktion eines Halbleitermoduls 27 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Im Unterschied zu dem Halbleitermodul 20 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel, wie es in 9 gezeigt ist, weist das Halbleitermodul 27 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel im Großen und Ganzen eine Temperaturmeßeinheit 29 in seinem Inneren zum Messen einer Temperatur der Halbleiterschaltvorrichtung 11, eine Speichereinheit 26 anstelle der Speichereinheit 21 sowie eine Datenausgabe-Steuereinheit 28 anstatt der Datenausgabe-Steuereinheit 22 auf. Bei dem vierten Ausführungsbeispiel wird das in 16 gezeigte Halbleitermodul 27 anstelle des Halbleitermoduls 10 in dem System 99 verwendet.
Die Temperaturmeßeinheit 29 mißt die Temperatur der Halbleiterschaltvorrichtung 11 ansprechend auf eine Anforderung der Datenausgabe-Steuereinheit 28 und gibt die gemessene Temperatur an die Datenausgabe-Steuereinheit 28 aus. Die Temperaturmeßeinheit 29 mißt eine Temperatur von einem der IGBTs 11a, die in der Halbleiterschaltvorrichtung 11 vorgesehen sind, und gibt die gemes sene Temperatur beispielsweise als Temperatur der Halbleiterschaltvorrichtung 11 aus.
Die Speichereinheit 26 speichert als Anfangsdaten einen Kennwert der Halbleiterschaltvorrichtung 11 sowie Verlustdaten in einander entsprechender Weise, wobei der Kennwert eine Temperatur, eine Spannung und einen Strom der Halbleiterschaltvorrichtung 11 beinhaltet. Mit anderen Worten, es speichert die Speichereinheit 26 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel die in der Speichereinheit 21 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiels gespeicherten Anfangsdaten, denen ferner die Temperatur als weiterer Kennwert der Halbleiterschaltvorrichtung 11 hinzugefügt ist. Diese Daten werden in der Speichereinheit 26 beispielsweise in einem vor dem Versand erfolgenden Prüfschritt bei einem Verfahren zum Herstellen des Halbleitermoduls 27 gespeichert.
17 zeigt eine Tabelle zur Erläuterung eines Beispiels der in der Speichereinheit 26 gespeicherten Anfangsdaten. Wie in 17 gezeigt ist, speichert die Speichereinheit 26 eine Tabelle die sich zusammensetzt aus einer Temperatur der Halbleiterschaltvorrichtung, bei dieser Temperatur ermittelten Verlustdaten, sowie einer Spannung und einem Strom der Halbleiterschaltvorrichtung, durch die ein durch die Verlustdaten angezeigter Verlust erzeugt wird. In 17 stellen Temperaturen Temp 1 und Temp 2 einen Teil der Temperaturen der Halbleiterschaltvorrichtung 11 dar, die in der Speichereinheit 26 gespeichert sind.
In 17 stellen Verlustdaten D1 und D2 Verlustdaten dar, die bei der Temperatur Temp 1 der Halbleiterschaltvorrichtung 11 ermittelt werden, und Verlustdaten D11 und D12 stellen Verlustdaten dar, die bei der Temperatur Temp 2 der Halbleiterschaltvorrichtung 11 ermittelt werden. Eine an die Halbleiterschaltvorrichtung 11 angelegte Spannung, wenn ein durch die Verlustdaten D1 oder die Verlustdaten D11 angezeigter Verlust erzeugt wird, ist durch eine Spannung V1 dargestellt, und ein zu diesem Zeitpunkt zu der Halbleiterschaltvorrichtung 11 fließender Strom ist durch einen Strom I1 dargestellt.
Ferner ist eine an die Halbleiterschaltvorrichtung 11 angelegte Spannung, wenn ein durch die Verlustdaten D2 oder die Verlustdaten D12 angezeigter Verlust erzeugt wird, durch eine Spannung V2 dargestellt, und ein zu diesem Zeitpunkt in die Halbleiterschaltvorrichtung 11 fließender Strom ist durch einen Strom I2 dargestellt.
Die Verlustdaten D1, die Spannung V1, der Strom I1 sowie die Temperatur Temp 1 sind in einander entsprechender Weise gespeichert, und die Verlustdaten D2, die Spannung V2, der Strom I2 und die Temperatur Temp 1 sind in einander entsprechender Weise gespeichert. Ferner sind die Verlustdaten D11, die Spannung V1, der Strom I1 und die Temperatur Temp 2 in einander entsprechender Weise gespeichert und sind die Verlustdaten D12, die Spannung V2, der Strom I2 und die Temperatur Temp 2 in einander entsprechender Weise gespeichert.
Solche Anfangsdaten können durch die im folgenden beschriebene Verfahrensweise vorab in der Speichereinheit 26 gespeichert werden.
Die in 1 dargestellte Testvorrichtung 97 weist ferner eine Temperaturmeßeinheit zum Messen der Temperatur von einem der IGBTs 11a auf, die in der Halbleiterschaltvorrichtung 11 des Halbleitermoduls 27 vorgesehen sind, wobei die Temperaturmeßeinheit zum Beispiel zum Ausgeben der gemessenen Temperatur als Temperatur der Halbleiterschaltvorrichtung 11 dient.
Die von der Temperaturmeßeinheit gemessene Temperatur wird dann in eine Verlustberechnungseinheit 95 eingegeben. Anschließend speichert die Verlustberechnungseinheit 95 in der Speichereinheit 26 die von der Temperaturmeßeinheit erhaltene Temperatur, die ermittelten Verlustdaten sowie einen von einer Steuereinheit 96 empfangenen Kennwert in einander entsprechender Weise.
Durch Setzen des Halbleitermoduls 27 in einen Wärmeofen oder dergleichen wird die Temperatur der Halbleiterschaltvorrichtung 11 geändert, und die Testvorrichtung 97 führt bei jeder Temperatur die vorstehend beschriebene Arbeitsweise durch. Infolgedessen können die in 17 gezeigten Anfangsdaten in der Speichereinheit 26 gespeichert werden.
Ferner kann die Speichereinheit 26 den Kennwert der Last der Halbleiterschaltvorrichtung 11, die Temperatur der Halbleiterschaltvorrichtung 11 sowie die Verlustdaten in einander entsprechender Weise anstelle der in 17 gezeigten Daten speichern. Zum Beispiel ist es auch möglich, eine Temperatur der Halbleiterschaltvorrichtung 11, bei dieser Temperatur ermittelte Verlustdaten sowie ein in einem Elektromotor 90 erzeugtes Elektromotor-Drehmoment, wenn ein durch die Verlustdaten angezeigter Verlust auftritt, in einander entsprechender Weise zu speichern, wie dies in 18 gezeigt ist. Ferner kann ein Elektromotorstrom anstelle des in 18 dargestellten Elektromotor-Drehmoments gespeichert werden.
Es versteht sich von selbst, daß das Elektromotor-Drehmoment und der Elektromotor-Strom, die in der Speichereinheit 26 gespeichert werden sollen, durch das bei dem dritten Ausführungsbeispiel beschriebene Verfahren ermittelt werden können.
Eine Arbeitweise zum Ausgeben von Verlustdaten nach außen in dem Halbleitermodul 27, das die Speichereinheit 26 mit den darin gespeicherten Anfangsdaten gemäß 17 aufweist, wird nun unter Bezugnahme auf 19 erläutert.
Wie in 19 gezeigt ist, werden die Schritte s21 und s22 gemäß 12 ausgeführt. Somit erkennt die Datenausgabe-Steuereinheit 28 einen Kennwert der Halbleiterschaltvorrichtung, der in einem empfangenen Datenanforderungssignal enthalten ist. Im vorliegenden Fall ist der Kennwert beispielsweise als Spannung V1 und Strom I1 gewählt.
Die Datenausgabe-Steuereinheit 28 gibt dann eine Anforderung zum Messen einer Temperatur der Halbleiterschaltvorrichtung 11 in einem Schritt s25 an die Temperaturmeßeinheit 29. Die die Anforderung empfangende Temperaturmeßeinheit 29 mißt die Temperatur der Halbleiterschaltvorrichtung 11 und gibt die gemessene Temperatur an die Datenausgabe-Steuereinheit 28 aus. Im vorliegenden Fall wird die von der Temperaturmeßeinheit 29 gemessene Temperatur durch die Temperatur Temp 1 dargestellt.
Als nächstes liest die Datenausgabe-Steuereinheit 28 in einem Schritt s26 die Verlustdaten D1, die der empfangenen Temperatur Temp 1 sowie der Spannung V1 und dem Strom I1 entsprechen, bei denen es sich um die erkannten Kennwerte handelt, und gibt die Verlustdaten D1 in einem Schritt s27 an eine Elektromotor-Steuereinheit 82 aus. Die die Verlustdaten D1 empfangende Elektromotor-Steuereinheit 82 gibt die Verlustdaten D1 an eine Hauptsteuereinheit 80 aus.
Die Verlustdaten, die Kennwerten (der Spannung und dem Strom) der Halbleiterschaltvorrichtung entsprechen, die von der Elektromotor-Steuereinheit 82 benö tigt werden, sowie die von der Temperaturmeßeinheit 29 bei einer Anforderung von der Elektromotor-Steuereinheit 82 gemessen wird, werden von der Speichereinheit 26 an die Elektromotor-Steuereinheit 82 ausgegeben.
Unter Bezugnahme auf 19 erfolgt als Nächstes eine Kurzbeschreibung einer Arbeitsweise zum Ausgeben von Verlustdaten nach außen in das Halbleitermodul 27, das die Speichereinheit 26 aufweist, in der der Kennwert der Last der Halbleiterschaltvorrichtung 11, die Temperatur der Halbleiterschaltvorrichtung 11 und die Verlustdaten in einander entsprechender Weise gespeichert sind.
Als erstes wird der gleiche Schritt s21, wie er in 12 gezeigt ist, ausgeführt. Dabei sei angenommen, daß ein Datenanforderungssignal Information über den Kennwert der Last der Halbleiterschaltvorrichtung 11 entsprechend den Verlustdaten beinhaltet, die von der Elektromotor-Steuereinheit 82 von dem Halbleitermodul 20 ausgegeben werden sollen, wie zum Beispiel ein Elektromotor-Drehmoment sowie ein Elektromotorstrom anstelle des Kennwertes der Halbleiterschaltvorrichtung 11.
Es wird dann der gleiche Schritt s22 ausgeführt, wie er in 12 dargestellt ist. Somit erkennt die Datenausgabe-Steuereinheit 28 den Kennwert der Last der Halbleiterschaltvorrichtung 11, der in dem auf diese Weise empfangenen Datenanforderungssignal enthalten ist.
Anschließend gibt die Datenausgabe-Steuereinheit 28 eine Anforderung zum Messen einer Temperatur der Halbleiterschaltvorrichtung 11 in einem Schritt s25 an die Temperaturmeßeinheit 29. Die Temperaturmeßeinheit 29, die die Anforderung empfängt, mißt die Temperatur der Halbleiterschaltvorrichtung 11 und gibt die gemessene Temperatur an die Datenausgabe-Steuereinheit 28 aus.
Die Datenausgabe-Steuereinheit 28 liest nun in einem Schritt s26 auf diese Weise erkannte Verlustdaten, die der empfangenen Temperatur und dem Kennwert der Last entsprechen, und gibt die Verlustdaten in einem Schritt s27 an die Elektromotor-Steuereinheit 82 aus. Die die Verlustdaten empfangende Elektromotor-Steuereinheit 82 gibt die Verlustdaten an die Hauptsteuereinheit 80 aus.
Auf diese Weise werden Verlustdaten, die dem Kennwert der Last der Halbleiterschaltvorrichtung, der von der Elektromotor-Steuereinheit 85 benötigt wird, sowie der Temperatur entsprechen, die von der Temperaturmeßeinheit 29 bei einer Anforderung von der Elektromotor-Steuereinheit 82 gemessen wird, von der Speichereinheit 26 an die Elektromotor-Steuereinheit 82 ausgegeben.
Wie vorstehend beschrieben worden ist, werden bei dem Halbleitermodul 27 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel, die Verlustdaten, die der Temperatur der Halbleiterschaltvorrichtung 11 entsprechen, an ein externes System ausgegeben. Auch in dem Fall, in dem sich die Temperatur der Halbleiterschaltvorrichtung 11 ändert, können somit Verlustdaten mit hoher Genauigkeit an ein externes System ausgegeben werden.
Außerdem ist die Temperaturmeßeinheit 29 innerhalb des Halbleitermoduls 27 vorgesehen. Ein Ergebnis der Messung wird somit nicht durch eine Impedanz eines Verbindungsanschlusses mit der Außenseite beeinflußt, der in einem Gehäuse des Halbleitermoduls 27 oder dergleichen vorhanden ist. Die Temperatur der Halbleiterschaltvorrichtung 11 kann somit genauer gemessen werden als in dem Fall, in dem die Temperaturmeßeinheit 29 außerhalb von dem Halbleitermodul 27 vorgesehen ist.
Ferner werden die Verlustdaten ansprechend auf die von der Elektromotor-Steuereinheit 82 abgegebene Anforderung ausgegeben. Die Elektromotor-Steuereinheit 82 kann somit die Verlustdaten gemäß ihrer eigenen Betriebssituation von dem Halbleitermodul 27 erhalten. In der gleichen Weise wie bei den vorstehend beschriebenen Halbleitermodulen 15 und 20 kann somit die Elektromotor-Steuereinheit 82 bei einer angemessenen Kommunikationslast mit dem Halbleitermodul 27 kommunizieren.
Ferner werden die Verlustdaten, die dem von der Elektromotor-Steuereinheit 82 benötigten Kennwert entsprechen, an die Elektromotor-Steuereinheit 82 ausgegeben. Die Elektromotor-Steuereinheit 82 braucht somit keine unnötigen Verlustdaten zu verarbeiten, so daß eine nutzlose Verarbeitung vermieden werden kann.
In dem Fall, in dem das außerhalb von dem Halbleitermodul 27 vorgesehene System, wie zum Beispiel die Elektromotor-Steuereinheit 82, eine Temperaturmeßeinheit zum Messen der Temperatur der Halbleiterschaltvorrichtung 11 aufweist, muß das Halbleitermodul 27 die Temperaturmeßeinheit 29 nicht aufweisen.
In diesem Fall ist Information über eine Temperatur, die von der in der Elektromotor-Steuereinheit 82 vorgesehenen Temperaturmeßeinheit gemessen wird, in Information über den Kennwert der Halbleiterschaltvorrichtung in dem Datenanforderungssignal enthalten oder dieser Information wird Information über den Kennwert der Last der Halbleiterschaltvorrichtung in dem Datenanforderungssignal hinzugefügt, so daß die Datenausgabe-Steuereinheit 28 auch die Temperatur der Halbleiterschaltvorrichtung 11 erkennen kann. Der Temperatur entsprechende Verlustdaten können von der Speichereinheit 26 gelesen und dann an die Elektromotor-Steuereinheit 82 ausgegeben werden.
Fünftes Ausführungsbeispiel
20 zeigt ein Blockdiagramm zur Erläuterung einer Konstruktion eines Halbleitermoduls 30 gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Das Halbleitermodul 30 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel weist die Halbleiterschaltvorrichtung 11, die Spannungsmeßeinheit 13 und die Strommeßeinheit 14, die vorstehend beschrieben worden sind, eine Verlustberechnungseinheit 31, eine Speichereinheit 32 sowie eine Datenausgabe-Steuereinheit 33 auf, wobei diese Komponenten in einem einzigen Baustein untergebracht sind. Bei dem fünften Ausführungsbeispiel wird das in 20 dargestellte Halbleitermodul 30 anstelle des Halbleitermoduls 10 in dem System 99 verwendet, wie dies vorstehend beschrieben worden ist.
Die Verlustberechnungseinheit 31 berechnet Verlustdaten auf der Basis einer Spannung, die von der Spannungsmeßeinheit 13 gemessen wird, und eines Stromes, der von der Strommeßeinheit 14 gemessen wird. Bei einem speziellen Verfahren zum Ermitteln der Verlustdaten handelt es sich um das gleiche wie bei dem Verfahren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Ferner speichert die Verlustberechnungseinheit 31 die auf diese Weise ermittelten Verlustdaten sowie einen Kennwert der Halbleiterschaltvorrichtung 11 in einander entsprechender Weise in der Speichereinheit 32.
Genauer gesagt, es werden die auf diese Weise ermittelten Verlustdaten sowie eine Spannung und ein Strom der Halbleiterschaltvorrichtung 11, die bei Auftreten eines von den Verlustdaten angezeigten Verlustes ermittelt werden, in einan der entsprechender Weise in der Speichereinheit 32 gespeichert. Die Spannung und der Strom der Halbleiterschaltvorrichtung 11 können aufgrund der von der Spannungsmeßeinheit 13 gemessenen Spannung und des von der Strommeßeinheit 14 gemessenen Stromes jeweils unabhängig von der Berechnung des Verlusts erkannt werden.
Wenn ein Satz der Spannung der Halbleiterschaltvorrichtung 11, die aufgrund der von der Spannungsmeßeinheit 13 gemessenen Spannung erkannt worden ist, sowie des Stromes der Halbleiterschaltvorrichtung 11, der aufgrund des von der Strommeßeinheit 14 gemessenen Stromes erkannt worden ist, bereits vor der Berechnung des Verlusts in der Speichereinheit 32 gespeichert worden ist, berechnet die Verlustberechnungseinheit 31 ferner den Verlust zu diesem Zeitpunkt nicht, und sie schreibt die Spannung und den Strom der Halbleiterschaltvorrichtung 11 nicht in die Speichereinheit 32 ein. Infolgedessen werden die Verlustdaten für den gleichen Kennwert der Halbleiterschaltvorrichtung 11 nicht mehrmals ermittelt.
Die Verlustberechnungseinheit 31 kann einen Kennwert einer Last der Halbleiterschaltvorrichtung 11 sowie Verlustdaten in einander entsprechender Weise in der Speichereinheit 32 speichern. Genauer gesagt, es kann die Verlustberechnungseinheit 31 in der Speichereinheit 32 die auf diese Weise ermittelten Verlustdaten sowie ein Elektromotor-Drehmoment und einen Elektromotorstrom in einem Elektromotor 90, die bei Auftreten eines durch die Verlustdaten angezeigten Verlusts ermittelt werden, in einander entsprechender Weise speichern. In dem Fall, in dem der Kennwert der auf diese Weise ermittelten Last bereits in der Speichereinheit 32 gespeichert worden ist, wird der Verlust zu diesem Zeitpunkt nicht berechnet.
Auf diese Weise speichert die Speichereinheit 32 beispielsweise die in 10 gezeigten Daten und die in 13 gezeigten Daten.
Unter Bezugnahme auf 21 erfolgt nun eine Beschreibung einer Arbeitsweise des Halbleitermoduls 30 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel, die zum Ausgeben der Verlustdaten nach außen auszuführen ist. Wie in 21 gezeigt ist, erhält die Datenausgabe-Steuereinheit 33 in einem Schritt s30 ein Datenanforderungssignal von einer Elektromotor-Steuereinheit 82. Das Datenanforderungssignal enthält Information über den Kennwert der Halbleiterschaltvorrichtung 11 sowie Information über den Kennwert der Last desselben, und zwar entsprechend den Verlustdaten, die von der Elektromotor-Steuereinheit 82 an dem Halbleitermodul 30 ausgegeben werden sollen. Der Kennwert der Halbleiterschaltvorrichtung 11 und der Kennwert der Last derselben werden im folgenden gelegentlich als ein "Kennwert" bezeichnet.
In einem Schritt s31 erkennt die Datenausgabe-Steuereinheit 33 dann den Kennwert, der in dem auf diese Weise empfangenen Datenanforderungssignal enthalten ist.
Die Datenausgabe-Steuereinheit 33 entscheidet dann in einem Schritt s32, ob dem erkannten Kennwert entsprechende Verlustdaten in der Speichereinheit 32 gespeichert sind oder nicht. Wenn die Datenausgabe-Steuereinheit 33 dann die Entscheidung trifft, daß die Verlustdaten nicht in der Speichereinheit 32 gespeichert sind, informiert sie in einem Schritt s35 die Elektromotor-Steuereinheit 32 in entsprechender Weise.
Die die Mitteilung empfangende Elektromotor-Steuereinheit 82 informiert eine Hauptsteuereinheit 80, daß keine Verlustdaten vorliegen, die einem von der Hauptsteuereinheit 80 bestimmten Betriebspunkt entsprechen. Die Hauptsteuereinheit 80 schließt zum Beispiel den Betriebspunkt aus, der keine Verlustdaten von einem Kandidaten aufweist.
Wenn andererseits die Datenausgabe-Steuereinheit 33 in dem Schritt s33 die Entscheidung trifft, daß die Verlustdaten, die dem in dem Schritt s31 erkannten Kennwert entsprechen, in der Speichereinheit 32 vorhanden Sind, werden die Verlustdaten in einem Schritt s33 aus der Speichereinheit 32 ausgelesen. In einem Schritt s34 werden die Verlustdaten dann an die Elektromotor-Steuereinheit 82 ausgegeben.
Die Verlustdaten, die dem von der Elektromotor-Steuereinheit 82 benötigten Kennwert entsprechen, werden somit von der Speichereinheit 32 an die Elektromotor-Steuereinheit 82 ausgegeben.
Wie vorstehend beschrieben, weist das Halbleitermodul 30 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel die Speichereinheit 32 zum Speichern des Kennwerts und der Verlustdaten in einander entsprechender Weise auf. Im Unterschied zu den Halbleitermodulen 10 und 15 gemäß dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel brauchen die dem gleichen Kennwert entsprechenden Verlustdaten somit nicht mehrmals ermittelt zu werden. Infolgedessen läßt sich die Verarbeitungszeit für die Verlustdaten im Vergleich zu jedem das Halbleitermodule 10 und 15 weiter vermindern.
Ferner werden die Verlustdaten ansprechend auf die von der Elektromotor-Steuereinheit 82 kommende Anforderung ausgegeben. Die Elektromotor-Steuereinheit 82 kann somit die Verlustdaten von dem Speichermodul 30 nach Maßgabe ihrer eigenen Betriebssituation erhalten. In der gleichen Weise wie bei den vorstehend beschriebenen Halbleitermodulen 15 und 20 kann die Elektromotor-Steuereinheit 82 somit bei einer angemessen Kommunikationslast mit dem Halbleitermodul 30 kommunizieren.
Ferner werden die Verlustdaten, die dem von der Elektromotor-Steuereinheit 82 benötigten Kennwert entsprechen, an die Elektromotor-Steuereinheit 82 ausgegeben. Die Elektromotor-Steuereinheit 82 braucht somit keine unnötigen Verlustdaten zu verarbeiten, so daß eine nutzlose Verarbeitung vermieden werden kann.
Bei dem Halbleitermodul 30 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel werden ferner eine Spannung und ein Strom jedes IGBT 11a in der Halbleiterschaltvorrichtung 11 innerhalb des Halbleitermoduls 30 gemessen. In der gleichen Weise wie bei dem vorstehend beschriebenen Halbleitermodul 10, können die Spannung und der Strom somit exakt gemessen werden. Infolgedessen lassen sich Verlustdaten mit hoher Genauigkeit an ein externes System liefern.
Während die Verlustdaten von der Speichereinheit 32 bei dem fünften Ausführungsbeispiel durch die Datenausgabe-Steuereinheit 33 ausgegeben werden, können die Verlustdaten in der gleichen Weise wie bei dem in 14 gezeigten Halbleitermodul 20 auch direkt von der Speichereinheit 32 ausgegeben werden. 22 zeigt ein Blockdiagramm zur Erläuterung des Halbleitermoduls 30 in diesem Fall.
Daten der in 22 dargestellten Speichereinheit 32 können direkt von der Elektromotor-Steuereinheit 82 gelesen werden. Wenn die Speichereinheit 32 beispielsweise durch einen RAM gebildet ist, werden ein Adressensignal und ein Steuersignal direkt von der Elektromotor-Steuereinheit 82 zu der Speichereinheit 32 geschickt, und die Speichereinheit 32 gibt interne Daten auf der Basis dieser Signale direkt an die Elektromotor-Steuereinheit 82 aus.
Die Elektromotor-Steuereinheit 82 kann erforderliche Verlustdaten auf der Basis des Kennwerts der Halbleiterschaltvorrichtung 11 sowie des Kennwertes der Last derselben in der Speichereinheit 32 lesen.
Die Daten in der Speichereinheit 32 werden somit von einem externen System gelesen, so daß die Datenausgabe-Steuereinheit 33 zum Steuern der Ausgabe der Verlustdaten nicht erforderlich ist und eine Schaltungskonstruktion des Halbleitermoduls 30 vereinfacht werden kann. Ferner gibt die Speichereinheit 32 die Verlustdaten ansprechend auf eine Anforderung von der Elektromotor-Steuereinheit 82 aus (beispielsweise ein Adressensignal und ein Steuersignal). Infolgedessen kann die Elektromotor-Steuereinheit 82 bei einer angemessenen Kommunikationslast mit dem Halbleitermodul 30 kommunizieren.
Sechstes Ausführungsbeispiel
23 zeigt ein Blockdiagramm zur Erläuterung einer Konstruktion eines Halbleitermoduls 40 gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Im Unterschied zu dem Halbleitermodul 30 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel weist das Halbleitermodul 40 gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel im Großen und Ganzen ferner eine Temperaturmeßeinheit 41 in seinem Inneren zum Messen einer Temperatur der Halbleiterschaltvorrichtung 11, eine Verlustberechnungseinheit 44 anstelle der Verlustberechnungseinheit 31, eine Speichereinheit 43 anstelle der Speichereinheit 32 sowie eine Datenausgabe-Steuereinheit 42 anstelle der Datenausgabe-Steuereinheit 33 auf. Bei dem sechsten Ausführungsbeispiel wird das in 23 dargestellte Halbleitermodul 40 in dem System 99 anstelle des Halbleitermoduls 10 verwendet.
Die Temperaturmeßeinheit 41 mißt die Temperatur der Halbleiterschaltvorrichtung 11 ansprechend auf eine Anforderung der Verlustberechnungseinheit 44 und gibt die gemessene Temperatur an die Verlustberechnungseinheit 44 aus. Ferner mißt die Temperaturmeßeinheit 41 die Temperatur der Halbleiterschaltvorrichtung 11 ansprechend auf eine Anforderung der Datenausgabe-Steuereinheit 42 und gibt die gemessene Temperatur an die Datenausgabe-Steuereinheit 42 aus.
In dem Fall, in dem die Anforderungen der Verlustberechnungseinheit 44 und der Datenausgabe-Steuereinheit 42 miteinander konkurrieren, erhält die Anforderung der Verlustberechnungseinheit 44 Priorität, und die auf diese Weise ermittelte Temperatur wird an die Verlustberechnungseinheit 44 ausgegeben, wobei die gleiche Temperatur dann an die Datenausgabe-Steuereinheit 42 ausgegeben wird. Die Temperaturmeßeinheit 41 mißt eine Temperatur von einem der IGBTs 11a, die in der Halbleiterschaltvorrichtung vorgesehen sind, und gibt die gemessene Temperatur beispielsweise als Temperatur der Halbleiterschaltvorrichtung 11 aus.
Die Verlustberechnungseinheit 44 ermittelt Verlustdaten auf der Basis einer Spannung, die von einer Spannungsmeßeinheit 13 gemessen wird, sowie eines Stromes, der von einer Strommeßeinheit 14 gemessen wird. Ein spezielles Verfahren zum Ermitteln der Verlustdaten ist das gleiche, wie das vorstehend beschriebene Verfahren bei dem ersten Ausführungsbeispiel.
Bei Erhalt der Ergebnisse der Messung von der Spannungsmeßeinheit 13 und der Strommeßeinheit 14 gibt die Verlustberechnungseinheit 44 eine Anforderung zum Messen der Temperatur der Halbleiterschaltvorrichtung 11 an die Temperaturmeßeinheit 41 ab, bevor die Verlustdaten ermittelt werden. Die die Anforderung empfangende Temperaturmeßeinheit 41 mißt die Temperatur der Halbleiterschaltvorrichtung 11 und gibt ein Ergebnis der Messung an die Verlustberechnungseinheit 44 aus.
Die Verlustberechnungseinheit 44 speichert dann die auf diese Weise ermittelten Verlustdaten und einen Kennwert der Halbleiterschaltvorrichtung 11 in einander entsprechender Weise in der Speichereinheit 43. Genauer gesagt, es speichert die Verlustberechnungseinheit 44 in der Speichereinheit 43 die auf diese Weise ermittelten Verlustdaten, die Temperatur der Halbleiterschaltvorrichtung 11, die von der Temperaturmeßeinheit 41 empfangen wird, sowie eine Spannung und einen Strom der Halbleiterschaltvorrichtung 11, die bei Erzeugung eines durch die Verlustdaten angezeigten Verlusts ermittelt werden, in einander entsprechender Weise.
Die Spannung und der Strom der Halbleiterschaltvorrichtung 11 können aufgrund der von der Spannungsmeßeinheit 13 gemessenen Spannung und aufgrund des von der Strommeßeinheit 14 gemessenen Stromes jeweils unabhängig von der Berechnung des Verlusts erkannt werden.
Ferner bestimmt die Verlustberechnungseinheit 44 vor der Berechnung des Verlusts, ob in der Speichereinheit 43 bereits ein Satz gespeichert worden ist, der gebildet ist aus der Spannung der Halbleiterschaltvorrichtung 11, die aufgrund der von der Spannungsmeßeinheit 13 gemessenen Spannung erkannt wird, dem Strom der Halbleiterschaltvorrichtung 11, der aufgrund des von der Strommeßeinheit 14 gemessenen Stroms erkannt wird, sowie der Temperatur der Halbleiterschaltvorrichtung 11, die von der Temperaturmeßeinheit 41 empfangen wird.
Wenn dieser Satz bereits gespeichert ist, berechnet die Verlustberechnungseinheit 44 zu diesem Zeitpunkt keinen Verlust, und sie schreibt die Temperatur, die Spannung und den Strom der Halbleiterschaltvorrichtung 11 nicht in die Speichereinheit 43. Infolgedessen werden keine Verlustdaten für den gleichen Kennwert der Halbleiterschaltvorrichtung 11 mehrmals ermittelt.
Die Verlustberechnungseinheit 44 kann die Temperatur der Halbleiterschaltvorrichtung 11, den Kennwert der Last der Halbleiterschaltvorrichtung 11 sowie die Verlustdaten in einander entsprechender Weise in der Speichereinheit 41 speichern. Genauer gesagt, es kann die Verlustberechnungseinheit 44 in der Speichereinheit 43 die auf diese Weise ermittelten Verlustdaten, die Temperatur der Halbleiterschaltvorrichtung 11, die von der Temperaturmeßeinheit 41 empfangen wird, sowie ein Elektromotor-Drehmoment und einen Elektromotorstrom in einem Elektromotor 90, die bei Entstehung eines von den Verlustdaten angezeigten Verlustes ermittelt werden, in einander entsprechender Weise speichern.
Wenn in diesem Fall ein Satz aus der von der Temperaturmeßeinheit 41 empfangenen Temperatur und dem Kennwert der auf diese Weise ermittelten Last bereits in der Speichereinheit 43 gespeichert worden ist, wird zu diesem Zeitpunkt kein Verlust berechnet.
Die Speichereinheit 43 speichert somit beispielsweise die in 17 gezeigten Daten und die in 18 gezeigten Daten.
Unter Bezugnahme auf 24 wird nun eine Arbeitsweise des Halbleitermoduls 40 gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel beschrieben, die zur Ausgabe der Verlustdaten nach außen auszuführen ist. Wie in 24 gezeigt ist, werden die gleichen Schritte s30 und s31 wie in 21 ausgeführt. Die Datenausgabe-Steuereinheit 42 erkennt somit einen Kennwert, der in dem empfangenen Datenanforderungssignal enthalten ist.
Anschließend wird der gleiche Schritt s32 ausgeführt, wie er in 21 dargestellt ist. Wenn die Datenausgabe-Steuereinheit 42 in dem Schritt s32 die Entscheidung trifft, daß Verlustdaten, die dem in dem Schritt s31 erkannten Kennwert entsprechen, nicht in der Speichereinheit 43 gespeichert sind, wird ein Schritt s35 ausgeführt.
Wenn die Datenausgabe-Steuereinheit 42 dagegen in dem Schritt s32 feststellt, daß die Verlustdaten, die dem in dem Schritt s31 erkannten Kennwert entsprechen, in der Speichereinheit 32 vorhanden sind, gibt die Datenausgabe-Steuereinheit eine Aufforderung zum Messen der Temperatur in einem Schritt s43 an die Temperaturmeßeinheit 41. Die Temperaturmeßeinheit 41, die die Aufforderung empfängt, mißt die Temperatur der Halbleiterschaltvorrichtung 11 und gibt ein Ergebnis der Messung an die Datenausgabe-Steuereinheit 42 aus.
Die Datenausgabe-Steuereinheit 42 liest in einem Schritt s44 aus der Speichereinheit 43 Verlustdaten aus, die dem in dem Schritt s31 erkannten Kennwert sowie der Temperatur der Halbleiterschaltvorrichtung 11 entsprechen, die von der Temperaturmeßeinheit 41 empfangen wird, und gibt die Verlustdaten in einem Schritt s45 an eine Elektromotor-Steuereinheit 82 aus.
Die der Temperatur der Halbleiterschaltvorrichtung 11 entsprechenden Verlustdaten sowie ein von der Elektromotor-Steuereinheit 82 benötigter Kennwert werden somit von der Speichereinheit 43 an die Elektromotor-Steuereinheit 82 ausgegeben.
Wie vorstehend beschrieben worden ist, werden bei dem Halbleitermodul 40 gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel der Temperatur der Halbleiterschaltvorrichtung 11 entsprechende Verlustdaten an ein externes System ausgegeben, und zwar zusätzlich zu der Funktion des Halbleitermoduls 30 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel. Zusätzlich zu den Wirkungen des Halbleitermoduls 30 können somit Verlustdaten mit hoher Genauigkeit selbst dann an das externe System geliefert werden, wenn sich die Temperatur der Halbleiterschaltvorrichtung 11 ändert.
Außerdem ist die Temperaturmeßeinheit 41 innerhalb des Halbleitermoduls 40 vorgesehen. Die Temperatur der Halbleiterschaltvorrichtung 11 läßt sich somit genauer als in dem Fall messen, in dem die Temperaturmeßeinheit 41 außerhalb von dem Halbleitermodul 40 vorgesehen ist.
Siebtes Ausführungsbeispiel
Während bei den vorstehenden Ausführungsbeispielen 1 bis 6 der Elektromotor als Last der in dem Halbleitermodul vorgesehenen Halbleiterschaltvorrichtung beschrieben worden ist, wird im folgenden der Fall beschrieben, in dem andere Lasten, wie zum Beispiel eine Kapazität und eine Reaktanz verwendet werden.
25 zeigt ein Blockdiagramm zur Erläuterung einer Konstruktion eines Halbleitermoduls 50 gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Im Unterschied zu dem Halbleitermodul 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel weist das Halbleitermodul 50 gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel im Großen und Ganzen eine Halbleiterschaltvorrichtung 51 anstelle der Halbleiterschaltvorrichtung 11 auf.
Die Halbleiterschaltvorrichtung 51 ist mit einem bipolaren Transistor 51a als Schaltelement versehen sowie mit einer Kapazität 56 und einer Reaktanz 57 als Lasten außerhalb von dem Halbleitermodul 50 verbunden.
Eines der Enden der Reaktanz 57 und eine Anode einer außerhalb des Halbleitermoduls 50 vorgesehenen Diode 55 sind durch einen nicht gezeigten Stromsensor 14a einer Strommeßeinheit 14 mit einem Kollektor des bipolaren Transistors 51a verbunden. Ein Minus-Anschluß einer Batterie 58, die außerhalb des Halbleitermoduls 50 vorgesehen ist, sowie eines der Enden der Kapazität 56 sind mit einem Emitter des bipolaren Transistors 51a verbunden. Das andere Ende der Reaktanz 57 ist mit einem Plus-Anschluß der Batterie 58 verbunden, und das andere Ende der Kapazität 56 ist mit einer Kathode der Diode 55 verbunden.
Das Halbleitermodul 50, die Batterie 58, die Reaktanz 57, die Diode 55 und die Kapazität 56, wie sie in 25 gezeigt sind, sind zum Beispiel in dem Elektro motorsystem 71 vorgesehen und bilden eine Leistungsschaltung 59. Zum Beispiel wird eine Basisspannung des bipolaren Transistors 51a von einer Elektromotor-Steuereinheit 82 gesteuert und wird ein Schaltvorgang des bipolaren Transistors 51a gesteuert.
Eine Spannung im Bereich von einer Ausgangsspannung Vt der Batterie 58 bis zu einer doppelten Spannung derselben wird an den beiden Enden der Kapazität 56 nach Maßgabe einer Schaltfrequenz des bipolaren Transistors 51a erzeugt. Die an beiden Enden der Kapazität 56 erzeugte Spannung wird beispielsweise an die Eingangsanschlüsse P und N der Halbleiterschaltvorrichtung 11 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel angelegt.
Somit wird eine Spannung der Halbleiterschaltvorrichtung 11 durch die Spannung der Kapazität 56 bestimmt. In den Ausführungsbeispielen 1 bis 6 ist ein Beispiel beschrieben worden, bei denen die Elektromotor-Steuereinheit 82 die Spannung der Halbleiterschaltvorrichtung 11 liefert. In einem derartigen Fall ist die in 25 gezeigte Leistungsschaltung 59 in der Elektromotor-Steuereinheit 82 vorhanden.
Die Strommeßeinheit 14 des Halbleitermoduls 50 mißt einen Strom zwischen dem Kollektor und dem Emitter des bipolaren Transistors 51a, und eine Spannungsmeßeinheit 13 mißt eine Spannung zwischen dem Kollektor und dem Emitter des bipolaren Transistors 51a.
Eine Verlustberechnungseinheit 12 ermittelt Verlustdaten, die einen in der Halbleiterschaltvorrichtung 51 erzeugten Verlust anzeigen, auf der Basis der von der Spannungsmeßeinheit 13 gemessenen Spannung sowie dem von der Strommeßeinheit 14 gemessenen Strom, wobei die Verlustberechnungseinheit 12 die Verlustdaten an die Elektromotor-Steuereinheit 82 ausgibt.
Im vorliegenden Fall werden Verlustdaten, die einen in dem bipolaren Transistor 51a durch einen Schaltvorgang erzeugten Verlust anzeigen, als Verlustdaten der Halbleiterschaltvorrichtung 51 ausgegeben. Ein spezielles Verfahren zum Ermitteln der Verlustdaten kann das gleiche Verfahren sein, wie es bei dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist.
Das Halbleitermodul 50 gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel gibt somit die Verlustdaten an ein externes System aus. Das externe System kann somit einen Verlust der Halbleiterschaltvorrichtung 51 erkennen. Bei einem System, das das Halbleitermodul 50 aufweist, ist es somit möglich, eine Steuerstrategie mit der höchsten Energieeffizienz in einem Gesamtsystem auf der Basis der von dem Halbleitermodul 50 erhaltenen Verlustdaten sowie einem von einem anderen Untersystem erhaltenen Wert eines Verlusts auszuarbeiten.
Während die Verlustdaten, die einen durch einen Schaltvorgang des bipolaren Transistors 51a erzeugten Verlust anzeigen, bei dem siebten Ausführungsbeispiel nach außen abgegeben werden, kann der durch einen Schaltvorgang des bipolaren Transistors 51a erzeugte Verlust mit einer Schaltfrequenz desselben multipliziert werden, um dadurch einen erzeugten Verlust sekundenschnell zu ermitteln und den Verlust wiedergebende Verlustdaten nach außen abzugeben.
In der gleichen Weise, wie bei dem Halbleitermodul 50 gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel lassen sich ferner auch in dem Fall, in dem die Halbleiterschaltvorrichtung 51 anstelle der Halbleiterschaltvorrichtung 11 verwendet wird und die in 25 dargestellte Leistungsschaltung 59 in jedem das Halbleitermodule 15, 20, 27, 30 und 40 ausgebildet ist, selbstverständlich in jedem das Halbleitermodule die gleichen Wirkungen erzielen, wie sie vorstehend beschrieben worden sind.
Als Kennwert einer Last in diesem Fall wird zum Beispiel eine an beiden Enden der Kapazität 56 erzeugte Spannung verwendet. Die Ausgangsspannung Vt der Batterie 58 und die Schaltfrequenz des bipolaren Transistors 51a in der Halbleiterschaltvorrichtung 51 werden anhand eines von der Spannungsmeßeinheit gemessenen Ergebnisses erzielt. Die Verlustberechnungseinheit kann somit die an beiden Enden der Kapazität 56 erzeugte Spannung berechnen.

10; 15; 20; 27; 30; 40; 50: Halbleitermodul
11; 51: Halbleiterschaltvorrichtung
11a: IGBTs
11b: Dioden
11c: Halbleiterelemente
12; 95; 31; 44: Verlustberechnungseinheit
13; 93: Spannungsmeßeinheit
13a; 93a: Spannungssensor
13b; 93b: Spannungsberechnungseinheit
14; 94: Strommeßeinheit
14a; 94a: Stromsensor
14b; 94b: Strömberechnungseinheit
16; 22; 28; 33; 42: Datenausgabe-Steuereinheit
21; 26; 32; 43: Speichereinheit
29; 41: Temperaturmeßeinheit
51a: bipolarer Transistor
55: Diode
56: Kapazität
57: Reaktanz
58: Batterie
59: Leistungsschaltung
7p: Verbrennungsmotorsystem
71: Elektromotorsystem
72: Automatikgetriebesystem
73: Klimaanlagensystem
74: Bremssystem
80: Hauptsteuereinheit
81: Verbrennungsmotor-Steuereinheit
82: Elektromotor-Steuereinheit
83: Automatikgetriebe-Steuereinheit
84: Klimaanlagen-Steuereinheit
85: Bremsmechanismus-Steuereinheit
86: Bremsmechanismus
87: Klimaanlage
88: Automatikgetriebe
89: Verbrennungsmotor
90: Elektromotor
91: Antriebsradeinrichtung
92: Antriebswelle
96: Steuereinheit
97: Testvorrichtung

Claims

Halbleitermodul (10; 15; 20; 27; 30; 40; 50) mit einer intern vorgesehenen Halbleiterschaltvorrichtung (11; 51), dadurch gekennzeichnet, daßVerlustdaten, die einen in der Halbleiterschaltvorrichtung erzeugten Leistungsverlust anzeigen, als Datensignal nach außen ausgegeben werden.
Halbleitermodul nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine intern vorgesehene Datenausgabe-Steuereinheit (16; 22; 28; 33; 42) zur Kommunikation mit einem System (82), das extern von dem Halbleitermodul vorgesehen ist, sowie zum Steuern der Ausgabe der Verlustdaten nach außen, wobei die Datenausgabe-Steuereinheit dazu ausgebildet ist, die Verlustdaten ansprechend auf eine von dem System abgegebene Aufforderung an das System auszugeben.
Halbleitermodul nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine intern vorgesehene Speichereinheit (21; 26; 32; 43) zum Speichern eines Kennwerts der Halbleiterschaltvorrichtung und der Verlustdaten in einander entsprechender Weise, wobei die in der Speichereinheit gespeicherten Verlustdaten nach außen ausgegeben werden.
Halbleitermodul nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Kennwert der Halbleiterschaltvorrichtung entsprechenden Verlustdaten, die von einem extern von dem Halbleitermodul vorgesehenen System (82) angefordert werden, von der Speichereinheit an das System ausgegeben werden.
Halbleitermodul nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinheit eine Temperatur der Halbleiterschaltvorrichtung als Kennwert der Halbleiterschaltvorrichtung speichert; daß das Halbleitermodul ferner eine intern vorgesehene Temperaturmeßeinheit (29; 41) zum Messen der Temperatur der Halbleiterschaltvorrichtung aufweist; und daß die Verlustdaten, die der von der Temperaturmeßeinheit gemessenen Temperatur der Halbleiterschaltvorrichtung entsprechen, von der Speichereinheit nach außen ausgegeben werden.
Halbleitermodul nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine intern vorgesehene Speichereinheit (21; 26; 32; 43) zum Speichern eines Kennwerts einer Last der Halbleiterschaltvorrichtung sowie der Verlustdaten in einander entsprechender Weise, wobei die in der Speichereinheit gespeicherten Verlustdaten nach außen ausgegeben werden.
Halbleitermodul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Kennwert entsprechenden Verlustdaten, die von einem extern von dem Halbleitermodul vorgesehenen System (82) angefordert werden, von der Speichereinheit an das System ausgegeben werden.
Halbleitermodul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinheit eine Temperatur der Haibleiterschaltvorrichtung, den Kennwert der Last sowie die Verlustdaten in einander entsprechender Weise speichert, daß das Halbleitermodul ferner eine intern vorgesehene Temperaturmeßeinheit (29; 41) zum Messen der Temperatur der Halbleiterschaltvorrichtung aufweist, und daß Verlustdaten, die der von der Temperaturmeßeinheit gemessenen Temperatur der Halbleiterschaltvorrichtung entsprechen, von der Speichereinheit nach außen ausgegeben werden.
Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das System Daten direkt aus der Speichereinheit auslesen kann.
Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterschaltvorrichtung mit einem Halbleiterschaltelement (11a; 51a) versehen ist, und daß das Halbleitermodul intern ferner folgendes aufweist: – eine Spannungsmeßeinheit (13) zum Messen einer Spannung, die an das Halbleiterschaltelement anzulegen ist; – eine Strommeßeinheit (14) zum Messen eines Stroms, der dem Halbleiterschaltelement zuzuführen ist; und – eine Verlustberechnungseinheit (12; 31; 44) zum Ermitteln der Verlustdaten auf der Basis der von der Spannungsmeßeinheit gemessenen Spannung und dem von der Strommeßeinheit gemessenen Strom.