JP2000324893A - 電動機制御装置 - Google Patents
電動機制御装置Info
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- Japan
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- switching
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/08—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
- H03K17/082—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit
- H03K17/0828—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit in composite switches
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
- H02P29/60—Controlling or determining the temperature of the motor or of the drive
- H02P29/68—Controlling or determining the temperature of the motor or of the drive based on the temperature of a drive component or a semiconductor component
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
- H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
- H03K17/687—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors
- H03K17/6871—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors the output circuit comprising more than one controlled field-effect transistor
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- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/08—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
- H03K2017/0806—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage against excessive temperature
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電力変換半導体のパワー素子を構成するスイ
ッチング素子の温度を速い応答性にて精度良く検出する
ことができず、スイッチング素子の過熱を適切に防止で
きない。 【解決手段】 各スイッチングアームの各スイッチング
素子を制御して電動機の通電電流を制御するようにした
電動機制御装置において、上記スイッチング素子の近傍
に温度検出用ダイオード１９ａ〜１９ｃを配置するとと
もに、この温度検出用ダイオードに定電流回路１８を接
続するように構成し、かつ、ダイオードの順方向電圧値
を検出することで上記スイッチング素子の温度を認識
し、この認識したスイッチング素子の温度に基づいてス
イッチング素子が過熱状態であると判定した場合にスイ
ッチング素子をオフ状態に設定する過熱防止手段を備え
る。
ッチング素子の温度を速い応答性にて精度良く検出する
ことができず、スイッチング素子の過熱を適切に防止で
きない。 【解決手段】 各スイッチングアームの各スイッチング
素子を制御して電動機の通電電流を制御するようにした
電動機制御装置において、上記スイッチング素子の近傍
に温度検出用ダイオード１９ａ〜１９ｃを配置するとと
もに、この温度検出用ダイオードに定電流回路１８を接
続するように構成し、かつ、ダイオードの順方向電圧値
を検出することで上記スイッチング素子の温度を認識
し、この認識したスイッチング素子の温度に基づいてス
イッチング素子が過熱状態であると判定した場合にスイ
ッチング素子をオフ状態に設定する過熱防止手段を備え
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、電力変換半導体
を用いて電動機を駆動する電動機制御装置において、電
力変換半導体の過熱防止並びに電動機制御装置の温度管
理に関するものである。
を用いて電動機を駆動する電動機制御装置において、電
力変換半導体の過熱防止並びに電動機制御装置の温度管
理に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の過熱保護機能を内蔵した電動機制
御装置の第一の例を図１４に示す。この図１４に示す第
一の例では、電動機として三相交流電動機、電力変換器
としてインバータを用いている。図１４において、１Ａ
は電動機制御装置、２は電動機、３Ａは制御演算装置、
４Ａは電力変換半導体である。電力変換半導体４Ａは、
三相のスイッチングアーム（Ｕ相アーム，Ｖ相アーム，
Ｗ相アーム）と、過熱識別手段８Ａと、過熱保護手段９
Ａとを備えている。スイッチングアームの一つであるＵ
相アームは、上アームスイッチング素子５ａ、下アーム
スイッチング素子５ｂ、上アームフリーホイーリング素
子６ａ、下アームフリーホイーリング素子６ｂ、上アー
ムゲート開閉素子７ａ、下アームゲート開閉素子７ｂ、
サーミスタ１０，１１で構成されている。尚、Ｖ相アー
ム，Ｗ相アームの構成も同様である。また、ここでは、
スイッチング素子としてバイポーラトランジスタを用い
ており、図中、Ｃ，Ｇ，Ｅはコレクタ，ゲート，エミッ
タを示している。一般的に、電動機制御装置１Ａは図示
しない電源装置からの直流電力を交流電力に変換して電
動機２に供給する。この際、直流電力から交流電力への
変換は、電力変換半導体４Ａのパワー素子を構成するス
イッチング素子をスイッチングすることにより実行され
る。尚、パワー素子は、スイッチング素子とフリーホイ
ーリング素子とから構成される。また、スイッチングの
ために制御演算装置３Ａにて生成されるゲート駆動信号
がゲート開閉素子を介してスイッチング素子のゲートＧ
に接続されている。スイッチングにより電流が導通する
とスイッチング素子の内部損失にて発熱する。ここで過
度に過熱するとスイッチング素子が破壊してしまうおそ
れがある。そのため、スイッチング素子が破壊しないよ
う温度を監視し、所定温度に達した場合に制御演算装置
３Ａからスイッチング素子のゲートに至る信号を中断
（ゲートカット）し、スイッチング素子に導通する電流
を遮断して過熱保護が行われる。また、過熱保護を行っ
ている場合には保護機能作動アラーム信号が制御演算装
置３Ａへ伝送される。ここで図中、温度の検出とゲート
カットを行うか否かの判定は、サーミスタ１０の信号を
用いて過熱識別手段８Ａでなされる。また、ゲートカッ
トを行うための信号生成は過熱保護手段９Ａでなされ、
ゲートカットの実行はゲート開閉素子７ａ，７ｂでなさ
れる。尚、サーミスタ１０はスイッチング素子の温度を
正確に反映するためにスイッチング素子の近傍に配置さ
れる。また、サーミスタ１０とは別に、制御演算装置３
Ａへスイッチング素子の温度を通知する手段としてスイ
ッチング素子の周辺にサーミスタ１１が配置される。制
御演算装置３Ａでは、例えばマイコンまたはＡ／Ｄ変換
器にてサーミスタ１１からスイッチング素子の温度情報
を得、この温度情報（信号）を用いてスイッチング素子
の温度が過度に上昇しないようゲート駆動信号を操作す
る。
御装置の第一の例を図１４に示す。この図１４に示す第
一の例では、電動機として三相交流電動機、電力変換器
としてインバータを用いている。図１４において、１Ａ
は電動機制御装置、２は電動機、３Ａは制御演算装置、
４Ａは電力変換半導体である。電力変換半導体４Ａは、
三相のスイッチングアーム（Ｕ相アーム，Ｖ相アーム，
Ｗ相アーム）と、過熱識別手段８Ａと、過熱保護手段９
Ａとを備えている。スイッチングアームの一つであるＵ
相アームは、上アームスイッチング素子５ａ、下アーム
スイッチング素子５ｂ、上アームフリーホイーリング素
子６ａ、下アームフリーホイーリング素子６ｂ、上アー
ムゲート開閉素子７ａ、下アームゲート開閉素子７ｂ、
サーミスタ１０，１１で構成されている。尚、Ｖ相アー
ム，Ｗ相アームの構成も同様である。また、ここでは、
スイッチング素子としてバイポーラトランジスタを用い
ており、図中、Ｃ，Ｇ，Ｅはコレクタ，ゲート，エミッ
タを示している。一般的に、電動機制御装置１Ａは図示
しない電源装置からの直流電力を交流電力に変換して電
動機２に供給する。この際、直流電力から交流電力への
変換は、電力変換半導体４Ａのパワー素子を構成するス
イッチング素子をスイッチングすることにより実行され
る。尚、パワー素子は、スイッチング素子とフリーホイ
ーリング素子とから構成される。また、スイッチングの
ために制御演算装置３Ａにて生成されるゲート駆動信号
がゲート開閉素子を介してスイッチング素子のゲートＧ
に接続されている。スイッチングにより電流が導通する
とスイッチング素子の内部損失にて発熱する。ここで過
度に過熱するとスイッチング素子が破壊してしまうおそ
れがある。そのため、スイッチング素子が破壊しないよ
う温度を監視し、所定温度に達した場合に制御演算装置
３Ａからスイッチング素子のゲートに至る信号を中断
（ゲートカット）し、スイッチング素子に導通する電流
を遮断して過熱保護が行われる。また、過熱保護を行っ
ている場合には保護機能作動アラーム信号が制御演算装
置３Ａへ伝送される。ここで図中、温度の検出とゲート
カットを行うか否かの判定は、サーミスタ１０の信号を
用いて過熱識別手段８Ａでなされる。また、ゲートカッ
トを行うための信号生成は過熱保護手段９Ａでなされ、
ゲートカットの実行はゲート開閉素子７ａ，７ｂでなさ
れる。尚、サーミスタ１０はスイッチング素子の温度を
正確に反映するためにスイッチング素子の近傍に配置さ
れる。また、サーミスタ１０とは別に、制御演算装置３
Ａへスイッチング素子の温度を通知する手段としてスイ
ッチング素子の周辺にサーミスタ１１が配置される。制
御演算装置３Ａでは、例えばマイコンまたはＡ／Ｄ変換
器にてサーミスタ１１からスイッチング素子の温度情報
を得、この温度情報（信号）を用いてスイッチング素子
の温度が過度に上昇しないようゲート駆動信号を操作す
る。
【０００３】また、第二の従来例として、特開平１０−
２１０７９号公報に記載される電力変換半導体の温度信
号を用いてスイッチング素子の過熱保護を行う制御装置
がある。この第二の従来例は過熱保護を行う電動機制御
装置を電気自動車に適用したものである。この第二の従
来例を図１５に示す。図１５において、２は電動機、１
２はバッテリ、１３は電力変換器、１４は車輪、１５は
電力変換用ＥＣＵ（電子コントロールユニット）、１６
はアクセルペダル、１７は温度センサである。電源装置
たるバッテリ１２には電力変換器１３が接続され、電力
変換器１３に車両駆動用の電動機２が接続されている。
電動機２の駆動力が回転軸や差動歯車装置を介して車輪
１４に伝達され、車両の推進力となる。電力変換器１３
には電力変換半導体が備えられている。また、電力変換
器１３は電力変換器用ＥＣＵ１５によって制御され、電
力変換器１３内の電力変換半導体は電力変換器用ＥＣＵ
１５から入力されるゲート駆動信号に従ってスイッチン
グ動作する。このスイッチング動作によりバッテリ１２
から供給される直流電力が交流電力に変換されて電動機
２に供給される。電力変換器用ＥＣＵ１５はアクセルペ
ダル１６と接続されていて、運転者がアクセルペダル１
６を踏み込んだ際の踏み込み量をアクセル開度Ａ％とし
て検出する。但し、アクセルペダル全踏時のアクセル開
度は１００％である。また、電力変換器用ＥＣＵ１５は
電力変換器１３のケース内に取付けられた温度センサ１
７と接続され、スイッチング素子の温度ＩＮＶ−Ｔを得
る。さらに、電力変換器用ＥＣＵ１５は素子温度ＩＮＶ
−Ｔを基に単位時間当たりの素子温度の変化量を求めて
温度変化率ΔＴ／Δｔとする。電力変換器用ＥＣＵ１５
はアクセル開度Ａ％から電動機２が出力すべきトルクを
求め、求めたトルクをトルク指令Ｔ＊とする。さらに、
次の２種類の制限率（第一制限率α，第二制限率β）を
トルク指令Ｔ＊に乗算し、調整後のトルク指令Ｔ＊とな
す。このときの第一制限率αは素子温度ＩＮＶ−Ｔに基
づいて定められる。素子温度ＩＮＶ−Ｔが制限開始温度
Ｔ１以下のときは第一制限率αは１００％である。素子
温度ＩＮＶ−Ｔが制限開始温度Ｔ１よりも高くなると、
その時の素子温度ＩＮＶ−Ｔに対応する第一制限率αが
トルク指令Ｔ＊に掛けられる。素子温度ＩＮＶ−Ｔが零
出力温度Ｔ２以上に達すると第一制限率αが０になり、
トルク指令Ｔ＊も０になる。第二制限率βは温度変化率
ΔＴ／Δｔに基づいて定められる。第二制限率は素子温
度ＩＮＶ−Ｔが上記の制限開始温度Ｔ１以上のときに用
いられる。温度変化率ΔＴ／Δｔが第一基準値δ１以下
のときは第二制限率αは１００％である。温度変化率Δ
Ｔ／Δｔが第一基準値δ１よりも高くなると、そのとき
の変化率ΔＴ／Δｔに対応する第二制限率βがトルク指
令Ｔ＊に掛けられる。温度変化率ΔＴ／Δｔが第二基準
値δ２以上になれば第二制限率βが０になり、トルク指
令Ｔ＊も０になる。電力変換器用ＥＣＵ１５は上記によ
って求められた調整後のトルク指令Ｔ＊に従い、これに
対応する電動機通電電流の指令値Ｉ＊が求められる。そ
してこの電流指令値Ｉ＊に基づき電力変換半導体のスイ
ッチング素子をスイッチングすることにより、電動機２
の発生トルクを調整後のトルク指令Ｔ＊と一致するよう
に制御する。以上のように、この第二の従来例において
は、スイッチング素子温度が高く、かつ、急上昇した場
合にはトルク指令を大幅に調整してスイッチング素子の
過熱を防止する。スイッチング素子の温度が高いが急上
昇していない場合には、急上昇時ほど大幅にトルク指令
を調整しない。このようにして、必要な度合いに応じた
トルク調整を行いつつ、スイッチング素子の過熱防止を
図ることができる。
２１０７９号公報に記載される電力変換半導体の温度信
号を用いてスイッチング素子の過熱保護を行う制御装置
がある。この第二の従来例は過熱保護を行う電動機制御
装置を電気自動車に適用したものである。この第二の従
来例を図１５に示す。図１５において、２は電動機、１
２はバッテリ、１３は電力変換器、１４は車輪、１５は
電力変換用ＥＣＵ（電子コントロールユニット）、１６
はアクセルペダル、１７は温度センサである。電源装置
たるバッテリ１２には電力変換器１３が接続され、電力
変換器１３に車両駆動用の電動機２が接続されている。
電動機２の駆動力が回転軸や差動歯車装置を介して車輪
１４に伝達され、車両の推進力となる。電力変換器１３
には電力変換半導体が備えられている。また、電力変換
器１３は電力変換器用ＥＣＵ１５によって制御され、電
力変換器１３内の電力変換半導体は電力変換器用ＥＣＵ
１５から入力されるゲート駆動信号に従ってスイッチン
グ動作する。このスイッチング動作によりバッテリ１２
から供給される直流電力が交流電力に変換されて電動機
２に供給される。電力変換器用ＥＣＵ１５はアクセルペ
ダル１６と接続されていて、運転者がアクセルペダル１
６を踏み込んだ際の踏み込み量をアクセル開度Ａ％とし
て検出する。但し、アクセルペダル全踏時のアクセル開
度は１００％である。また、電力変換器用ＥＣＵ１５は
電力変換器１３のケース内に取付けられた温度センサ１
７と接続され、スイッチング素子の温度ＩＮＶ−Ｔを得
る。さらに、電力変換器用ＥＣＵ１５は素子温度ＩＮＶ
−Ｔを基に単位時間当たりの素子温度の変化量を求めて
温度変化率ΔＴ／Δｔとする。電力変換器用ＥＣＵ１５
はアクセル開度Ａ％から電動機２が出力すべきトルクを
求め、求めたトルクをトルク指令Ｔ＊とする。さらに、
次の２種類の制限率（第一制限率α，第二制限率β）を
トルク指令Ｔ＊に乗算し、調整後のトルク指令Ｔ＊とな
す。このときの第一制限率αは素子温度ＩＮＶ−Ｔに基
づいて定められる。素子温度ＩＮＶ−Ｔが制限開始温度
Ｔ１以下のときは第一制限率αは１００％である。素子
温度ＩＮＶ−Ｔが制限開始温度Ｔ１よりも高くなると、
その時の素子温度ＩＮＶ−Ｔに対応する第一制限率αが
トルク指令Ｔ＊に掛けられる。素子温度ＩＮＶ−Ｔが零
出力温度Ｔ２以上に達すると第一制限率αが０になり、
トルク指令Ｔ＊も０になる。第二制限率βは温度変化率
ΔＴ／Δｔに基づいて定められる。第二制限率は素子温
度ＩＮＶ−Ｔが上記の制限開始温度Ｔ１以上のときに用
いられる。温度変化率ΔＴ／Δｔが第一基準値δ１以下
のときは第二制限率αは１００％である。温度変化率Δ
Ｔ／Δｔが第一基準値δ１よりも高くなると、そのとき
の変化率ΔＴ／Δｔに対応する第二制限率βがトルク指
令Ｔ＊に掛けられる。温度変化率ΔＴ／Δｔが第二基準
値δ２以上になれば第二制限率βが０になり、トルク指
令Ｔ＊も０になる。電力変換器用ＥＣＵ１５は上記によ
って求められた調整後のトルク指令Ｔ＊に従い、これに
対応する電動機通電電流の指令値Ｉ＊が求められる。そ
してこの電流指令値Ｉ＊に基づき電力変換半導体のスイ
ッチング素子をスイッチングすることにより、電動機２
の発生トルクを調整後のトルク指令Ｔ＊と一致するよう
に制御する。以上のように、この第二の従来例において
は、スイッチング素子温度が高く、かつ、急上昇した場
合にはトルク指令を大幅に調整してスイッチング素子の
過熱を防止する。スイッチング素子の温度が高いが急上
昇していない場合には、急上昇時ほど大幅にトルク指令
を調整しない。このようにして、必要な度合いに応じた
トルク調整を行いつつ、スイッチング素子の過熱防止を
図ることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述した第一の従来例
によれば、電力変換半導体におけるスイッチング素子の
温度上昇に対して、スイッチング停止（ゲートカット）
による過熱保護、並びに、温度上昇の監視による過熱防
止が可能となる。しかしながら第一の従来例によれば、
過熱保護に用いる温度センサであるサーミスタ１０と，
制御演算装置３Ａへスイッチング素子の温度を伝達する
温度センサであるサーミスタ１１とが別々のものであ
り、また、配置で見た場合のスイッチング素子のチップ
からの距離，センサそれぞれの電気特性のばらつきによ
り、サーミスタ１０とサーミスタ１１が指すスイッチン
グ素子の温度は精度良く一致させることが困難であっ
た。このため、サーミスタ１０による過熱保護が発生す
るより以前に、サーミスタ１１による温度監視にて過熱
防止のために、電力変換半導体４Ａをスイッチングする
ゲート信号を操作しようとした場合、ゲート信号を操作
し始めるしきい値温度を低い値に設定してセンサのばら
つきを吸収する必要がある。しかしこのように、しきい
値温度を低い値に設定すると通常の動作時にも頻繁に過
熱防止処理を行ってしまう可能性があり実用的ではな
い。逆に、しきい値温度を通常の（低くない）値に設定
すると、センサのばらつき如何によっては、過熱防止処
理を行うよりも以前にサーミスタ１０による過熱保護が
行われ、スイッチング素子のスイッチングが停止して制
御が中断してしまうおそれがある。かかる性質は、本発
明が対象とする電動機制御装置においては好ましくな
い。
によれば、電力変換半導体におけるスイッチング素子の
温度上昇に対して、スイッチング停止（ゲートカット）
による過熱保護、並びに、温度上昇の監視による過熱防
止が可能となる。しかしながら第一の従来例によれば、
過熱保護に用いる温度センサであるサーミスタ１０と，
制御演算装置３Ａへスイッチング素子の温度を伝達する
温度センサであるサーミスタ１１とが別々のものであ
り、また、配置で見た場合のスイッチング素子のチップ
からの距離，センサそれぞれの電気特性のばらつきによ
り、サーミスタ１０とサーミスタ１１が指すスイッチン
グ素子の温度は精度良く一致させることが困難であっ
た。このため、サーミスタ１０による過熱保護が発生す
るより以前に、サーミスタ１１による温度監視にて過熱
防止のために、電力変換半導体４Ａをスイッチングする
ゲート信号を操作しようとした場合、ゲート信号を操作
し始めるしきい値温度を低い値に設定してセンサのばら
つきを吸収する必要がある。しかしこのように、しきい
値温度を低い値に設定すると通常の動作時にも頻繁に過
熱防止処理を行ってしまう可能性があり実用的ではな
い。逆に、しきい値温度を通常の（低くない）値に設定
すると、センサのばらつき如何によっては、過熱防止処
理を行うよりも以前にサーミスタ１０による過熱保護が
行われ、スイッチング素子のスイッチングが停止して制
御が中断してしまうおそれがある。かかる性質は、本発
明が対象とする電動機制御装置においては好ましくな
い。
【０００５】また、第二の従来例によれば、電力変換半
導体のスイッチング素子の温度が急上昇した場合でも、
スイッチング素子温度の単位時間当たりの変化率に応じ
て電動機のトルク指令しいては通電電流指令を調整する
ことによりスイッチング素子の過熱を防止することがで
きる。また、スイッチング素子温度が高い状態であるか
低い状態であるかその度合いに応じてトルク指令の調整
量を増減することで、必要度に応じたトルク調整を行
う。しかし、第二の従来例の場合、断線あるいはスイッ
チング素子の温度センサの故障など何らかの理由により
電力変換器用ＥＣＵ１５に接続されるスイッチング素子
の温度信号が急変した場合には、スイッチング素子温度
の単位時間当たりの変化率が大きいことからトルク指令
を大幅に調整することにより、電動機の発生トルクが急
激に変化してしまう。この性質は、電気自動車を含めて
車載用の電動機制御装置においては、制御の連続性を損
なうため、車両の挙動に与える影響を考えると好ましく
ない。
導体のスイッチング素子の温度が急上昇した場合でも、
スイッチング素子温度の単位時間当たりの変化率に応じ
て電動機のトルク指令しいては通電電流指令を調整する
ことによりスイッチング素子の過熱を防止することがで
きる。また、スイッチング素子温度が高い状態であるか
低い状態であるかその度合いに応じてトルク指令の調整
量を増減することで、必要度に応じたトルク調整を行
う。しかし、第二の従来例の場合、断線あるいはスイッ
チング素子の温度センサの故障など何らかの理由により
電力変換器用ＥＣＵ１５に接続されるスイッチング素子
の温度信号が急変した場合には、スイッチング素子温度
の単位時間当たりの変化率が大きいことからトルク指令
を大幅に調整することにより、電動機の発生トルクが急
激に変化してしまう。この性質は、電気自動車を含めて
車載用の電動機制御装置においては、制御の連続性を損
なうため、車両の挙動に与える影響を考えると好ましく
ない。
【０００６】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、電力変換半導体のパワー素子を
構成するスイッチング素子の温度を速い応答性にて精度
良く検出できて、スイッチング素子の過熱を適切に防止
でき、さらには、制御の連続性を損なうことのない電動
機制御装置を提供することを目的とする。
ためになされたもので、電力変換半導体のパワー素子を
構成するスイッチング素子の温度を速い応答性にて精度
良く検出できて、スイッチング素子の過熱を適切に防止
でき、さらには、制御の連続性を損なうことのない電動
機制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明による電動機制御
装置は、高電位側のスイッチング素子と低電位側のスイ
ッチング素子とを直列接続したスイッチングアームを複
数相、直流電力入力に並列接続し、上記各スイッチング
アームの各スイッチング素子間より交流電力を交流電動
機に供給するように構成するとともに、制御演算装置を
具備し、この制御演算装置により上記各スイッチング素
子のスイッチングを制御して上記電動機の通電電流を制
御するようにした電動機制御装置において、上記スイッ
チング素子の近傍にＰＮ接合を含む半導体素子を配置す
るとともに、この半導体素子に定電流回路を接続するよ
うに構成し、かつ、上記半導体素子のＰＮ接合間の順方
向電圧値を検出することで上記スイッチング素子の温度
を認識し、この認識したスイッチング素子の温度に基づ
いて上記スイッチング素子が過熱状態であると判定した
場合に上記スイッチング素子をオフ状態に設定する過熱
防止手段を備えるようにした。さらに、上記制御演算装
置は、上記電動機に通電する電流指令値を演算する電流
指令値演算手段と、上記電流指令値に基づいて上記電動
機に通電する電流を制御する電流制御手段と、上記スイ
ッチング素子の温度と上記電流指令値とを入力して時系
列的にこのスイッチング素子の温度と電流指令値との相
関を監視し、上記半導体素子の損傷や配線断線などの故
障の場合に応じて電動機の動作を緩やかに変化させるた
めに上記電流指令値を制限する監視手段とを備えるもの
とした。さらに、上記監視手段に代えて、電動機の温度
と上記スイッチング素子の温度と上記電流指令値とを入
力し、時系列的にこの電動機の温度とスイッチング素子
の温度と電流指令値との相関を監視し、上記半導体素子
の損傷や配線断線などの故障の場合に応じて電動機の動
作を緩やかに変化させるために上記電流指令値を制限す
る監視手段を備えるものとした。また、上記制御演算装
置を、上記スイッチング素子の温度とスイッチング素子
の出力端子電圧値とに基づいて上記スイッチング素子に
通電する電流値を算出する通電電流算出手段を備えるも
のとした。また、上記過熱防止手段に、所定温度での上
記半導体素子の順方向電圧値を予め記憶しておき、上記
スイッチング素子の温度が変化した場合の変動を絶対量
として認識させるようにした。また、上記過熱防止手段
は、上記スイッチング素子の温度を上記制御演算装置に
アナログ信号で伝えるようにしたり、上記スイッチング
素子の過熱防止を現在実施しているか否かの情報を上記
制御演算装置にディジタル信号で出力するようにする。
また、上記各相のスイッチング素子のうち最も温度の高
いものを認識し、この最も高い温度に基づいて判定を行
うようにする。また、上記スイッチング素子が形成され
たチップ領域内、あるいはこのチップ領域のごく近傍に
上記半導体素子を配置するようにした。また、上記半導
体素子としては、例えば、ダイオードを用いる。上記ス
イッチング素子として例えばバイポーラトランジスタを
用い、上記電圧検出手段で、このスイッチング素子とし
てのバイポーラトランジスタのコレクタ−エミッタ間電
圧値を検出するようにする。
装置は、高電位側のスイッチング素子と低電位側のスイ
ッチング素子とを直列接続したスイッチングアームを複
数相、直流電力入力に並列接続し、上記各スイッチング
アームの各スイッチング素子間より交流電力を交流電動
機に供給するように構成するとともに、制御演算装置を
具備し、この制御演算装置により上記各スイッチング素
子のスイッチングを制御して上記電動機の通電電流を制
御するようにした電動機制御装置において、上記スイッ
チング素子の近傍にＰＮ接合を含む半導体素子を配置す
るとともに、この半導体素子に定電流回路を接続するよ
うに構成し、かつ、上記半導体素子のＰＮ接合間の順方
向電圧値を検出することで上記スイッチング素子の温度
を認識し、この認識したスイッチング素子の温度に基づ
いて上記スイッチング素子が過熱状態であると判定した
場合に上記スイッチング素子をオフ状態に設定する過熱
防止手段を備えるようにした。さらに、上記制御演算装
置は、上記電動機に通電する電流指令値を演算する電流
指令値演算手段と、上記電流指令値に基づいて上記電動
機に通電する電流を制御する電流制御手段と、上記スイ
ッチング素子の温度と上記電流指令値とを入力して時系
列的にこのスイッチング素子の温度と電流指令値との相
関を監視し、上記半導体素子の損傷や配線断線などの故
障の場合に応じて電動機の動作を緩やかに変化させるた
めに上記電流指令値を制限する監視手段とを備えるもの
とした。さらに、上記監視手段に代えて、電動機の温度
と上記スイッチング素子の温度と上記電流指令値とを入
力し、時系列的にこの電動機の温度とスイッチング素子
の温度と電流指令値との相関を監視し、上記半導体素子
の損傷や配線断線などの故障の場合に応じて電動機の動
作を緩やかに変化させるために上記電流指令値を制限す
る監視手段を備えるものとした。また、上記制御演算装
置を、上記スイッチング素子の温度とスイッチング素子
の出力端子電圧値とに基づいて上記スイッチング素子に
通電する電流値を算出する通電電流算出手段を備えるも
のとした。また、上記過熱防止手段に、所定温度での上
記半導体素子の順方向電圧値を予め記憶しておき、上記
スイッチング素子の温度が変化した場合の変動を絶対量
として認識させるようにした。また、上記過熱防止手段
は、上記スイッチング素子の温度を上記制御演算装置に
アナログ信号で伝えるようにしたり、上記スイッチング
素子の過熱防止を現在実施しているか否かの情報を上記
制御演算装置にディジタル信号で出力するようにする。
また、上記各相のスイッチング素子のうち最も温度の高
いものを認識し、この最も高い温度に基づいて判定を行
うようにする。また、上記スイッチング素子が形成され
たチップ領域内、あるいはこのチップ領域のごく近傍に
上記半導体素子を配置するようにした。また、上記半導
体素子としては、例えば、ダイオードを用いる。上記ス
イッチング素子として例えばバイポーラトランジスタを
用い、上記電圧検出手段で、このスイッチング素子とし
てのバイポーラトランジスタのコレクタ−エミッタ間電
圧値を検出するようにする。
【０００８】
【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、本発明にお
ける電動機制御装置の実施の形態１を図１，２に基づい
て説明する。図１は、本発明の電動機制御装置の構成例
を示すブロック図である。尚、ここでは、車載用を例に
して説明するが、車載用以外にも使用できることはいう
までもない。図１において、１は車載用電動機制御装
置、２は電動機、３は制御演算装置、４は車載用電力変
換半導体である。電力変換装置としての車載用電力変換
半導体４は、三相のスイッチングアーム（Ｕ相アーム，
Ｖ相アーム，Ｗ相アーム）と、過熱識別手段８と、過熱
保護手段９と、後述の温度検出用ダイオードに電流を供
給する定電流回路１８とを備えている。スイッチングア
ームの一つであるＵ相アームは、上アームスイッチング
素子５ａ、下アームスイッチング素子５ｂ、上アームフ
リーホイーリング素子６ａ、下アームフリーホイーリン
グ素子６ｂ、上アームゲート開閉素子７ａ、下アームゲ
ート開閉素子７ｂ、温度検出ダイオード１９で構成され
ている。尚、Ｖ相アーム，Ｗ相アームの構成も同様であ
る。また、スイッチング素子としてはバイポーラトラン
ジスタを用いている。尚、１個のスイッチング素子と１
個のフリーホイーリングダイオードとにより１個のパワ
ー素子が構成される。即ち、三相交流の一相に当たり２
個のパワー素子が直列接続されており、直流電力入力の
高電位側に連なる側を上アーム、低電位側に連なる側を
下アームと呼ぶ。パワー素子を構成するスイッチング素
子の温度センサとして機能する上記温度検出ダイオード
１９はパワー素子と同一基板上に形成されている。上記
過熱識別手段８は、ＰＮ接合を含む半導体素子である上
記温度検出用ダイオード１９のアノード−カソード間
（ＰＮ接合間）に発生する順方向電圧値を入力して、こ
の入力した順方向電圧値の変動を読み取って過熱保護を
行うか否かを判定するものである。この過熱識別手段８
は、過熱保護を行うと判定した場合にゲート信号の中断
指示信号（以下、ゲートカット指示信号という）を過熱
保護手段９に出力する。尚、過熱識別手段８と過熱保護
手段９とで過熱防止手段を構成する。過熱保護手段９
は、上記過熱識別手段８Ａからのゲートカット指示信号
を入力した場合に、ゲート開閉素子にこのゲート開閉素
子をオフにする信号を出力して、制御演算装置３からス
イッチング素子に至るゲート信号の伝達を中断させる。
即ち、この実施の形態１の車載用電動機制御装置１は、
上述した構成を持つ車載用電力変換半導体４と制御演算
装置３とで構成される。
ける電動機制御装置の実施の形態１を図１，２に基づい
て説明する。図１は、本発明の電動機制御装置の構成例
を示すブロック図である。尚、ここでは、車載用を例に
して説明するが、車載用以外にも使用できることはいう
までもない。図１において、１は車載用電動機制御装
置、２は電動機、３は制御演算装置、４は車載用電力変
換半導体である。電力変換装置としての車載用電力変換
半導体４は、三相のスイッチングアーム（Ｕ相アーム，
Ｖ相アーム，Ｗ相アーム）と、過熱識別手段８と、過熱
保護手段９と、後述の温度検出用ダイオードに電流を供
給する定電流回路１８とを備えている。スイッチングア
ームの一つであるＵ相アームは、上アームスイッチング
素子５ａ、下アームスイッチング素子５ｂ、上アームフ
リーホイーリング素子６ａ、下アームフリーホイーリン
グ素子６ｂ、上アームゲート開閉素子７ａ、下アームゲ
ート開閉素子７ｂ、温度検出ダイオード１９で構成され
ている。尚、Ｖ相アーム，Ｗ相アームの構成も同様であ
る。また、スイッチング素子としてはバイポーラトラン
ジスタを用いている。尚、１個のスイッチング素子と１
個のフリーホイーリングダイオードとにより１個のパワ
ー素子が構成される。即ち、三相交流の一相に当たり２
個のパワー素子が直列接続されており、直流電力入力の
高電位側に連なる側を上アーム、低電位側に連なる側を
下アームと呼ぶ。パワー素子を構成するスイッチング素
子の温度センサとして機能する上記温度検出ダイオード
１９はパワー素子と同一基板上に形成されている。上記
過熱識別手段８は、ＰＮ接合を含む半導体素子である上
記温度検出用ダイオード１９のアノード−カソード間
（ＰＮ接合間）に発生する順方向電圧値を入力して、こ
の入力した順方向電圧値の変動を読み取って過熱保護を
行うか否かを判定するものである。この過熱識別手段８
は、過熱保護を行うと判定した場合にゲート信号の中断
指示信号（以下、ゲートカット指示信号という）を過熱
保護手段９に出力する。尚、過熱識別手段８と過熱保護
手段９とで過熱防止手段を構成する。過熱保護手段９
は、上記過熱識別手段８Ａからのゲートカット指示信号
を入力した場合に、ゲート開閉素子にこのゲート開閉素
子をオフにする信号を出力して、制御演算装置３からス
イッチング素子に至るゲート信号の伝達を中断させる。
即ち、この実施の形態１の車載用電動機制御装置１は、
上述した構成を持つ車載用電力変換半導体４と制御演算
装置３とで構成される。
【０００９】次に動作を説明する。車載用電力変換半導
体４は図示しない電源装置に接続されており、入力した
直流電力を交流電力に変換して電動機２に供給する。こ
の際、直流電力から交流電力への変換は車載用電力変換
半導体４のパワー素子を構成するスイッチング素子をス
イッチングすることにより実行される。制御演算装置３
では電動機２に所望の動作を行わせるべく、通電する電
流の指令値を演算し、電流指令値どおりの電流が流れる
ようにスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦするゲート信号
を生成する。ゲート信号は各相の上アーム，下アームの
スイッチング素子のゲートＧに伝達される。スイッチン
グにより電流が通電するとスイッチング素子が内部損失
にて発熱する。スイッチング素子が発熱するとスイッチ
ング素子が過熱破損するおそれがある。そのため、過熱
識別手段８にてスイッチング素子の温度を検出し、過熱
保護を行うためにゲート信号のゲートカットを行うか否
かを判定する。過熱識別手段８はゲートカットを行うと
判定した場合は、過熱保護手段９にゲートカット指示信
号を送る。過熱保護手段９はゲートカット指示信号を受
けると、ゲート開閉手段にゲートカット信号を送ってゲ
ート開閉手段を閉じ、制御演算手段３からスイッチング
素子へのゲート信号の伝達を中断させる。過熱識別手段
８によるスイッチング素子の温度検出は、具体的には次
のように行われる。定電流回路１８から流れ出る一定電
流ｉｆは温度検出ダイオード１９のアノード側に流れ込
んでカソード側から流れ出る。この時の通電電流は温度
検出ダイオード１９に流れ込む際の極性から順方向電流
と呼ばれる。また、温度検出ダイオード１９のアノード
−カソード間に発生する電位差は順方向電圧ｖｆと呼ば
れる。過熱識別手段８は温度検出ダイオード１９のアノ
ードとカソードに接続されており、順方向電圧ｖｆを入
力する。ここで、温度検出ダイオード１９の順方向電圧
ｖｆと順方向電流ｉｆとの間には図２に示すような特性
が成り立つ。即ち、温度検出ダイオード１９の接合部分
温度Ｔｊに依存して、順方向電流ｉｆに対する順方向電
圧ｖｆが変動する。変動の方向は、接合部分温度Ｔｊの
上昇に対して順方向電圧の低下である。温度検出ダイオ
ード１９に一定の順方向電流ｉｆが通電した場合の順方
向電圧ｖｆは、接合部分温度Ｔｊに対して図３に示すよ
うな特性を持つ。即ち、接合部分温度Ｔｊが上昇するの
に対して順方向電圧ｖｆは減少する。従って、一定の順
方向電流が通電される温度検出ダイオード１９の順方向
電圧ｖｆの変動を読み取れば、温度検出ダイオード１９
の接合部分温度Ｔｊの変化を検知できる。つまり、過熱
識別手段８は温度検出ダイオード１９の順方向電圧ｖｆ
を入力して温度検出ダイオード１９の接合部分温度Ｔｊ
の変動を認識する。このとき、温度検出ダイオード１９
がスイッチング素子の近傍に配置されること及び温度検
出ダイオード１９の順方向電流ｉｆをダイオード自身が
過熱しない低い値に設定することにより、温度検出ダイ
オード１９の接合部分温度Ｔｊをスイッチング素子の温
度と読み替えることができる。
体４は図示しない電源装置に接続されており、入力した
直流電力を交流電力に変換して電動機２に供給する。こ
の際、直流電力から交流電力への変換は車載用電力変換
半導体４のパワー素子を構成するスイッチング素子をス
イッチングすることにより実行される。制御演算装置３
では電動機２に所望の動作を行わせるべく、通電する電
流の指令値を演算し、電流指令値どおりの電流が流れる
ようにスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦするゲート信号
を生成する。ゲート信号は各相の上アーム，下アームの
スイッチング素子のゲートＧに伝達される。スイッチン
グにより電流が通電するとスイッチング素子が内部損失
にて発熱する。スイッチング素子が発熱するとスイッチ
ング素子が過熱破損するおそれがある。そのため、過熱
識別手段８にてスイッチング素子の温度を検出し、過熱
保護を行うためにゲート信号のゲートカットを行うか否
かを判定する。過熱識別手段８はゲートカットを行うと
判定した場合は、過熱保護手段９にゲートカット指示信
号を送る。過熱保護手段９はゲートカット指示信号を受
けると、ゲート開閉手段にゲートカット信号を送ってゲ
ート開閉手段を閉じ、制御演算手段３からスイッチング
素子へのゲート信号の伝達を中断させる。過熱識別手段
８によるスイッチング素子の温度検出は、具体的には次
のように行われる。定電流回路１８から流れ出る一定電
流ｉｆは温度検出ダイオード１９のアノード側に流れ込
んでカソード側から流れ出る。この時の通電電流は温度
検出ダイオード１９に流れ込む際の極性から順方向電流
と呼ばれる。また、温度検出ダイオード１９のアノード
−カソード間に発生する電位差は順方向電圧ｖｆと呼ば
れる。過熱識別手段８は温度検出ダイオード１９のアノ
ードとカソードに接続されており、順方向電圧ｖｆを入
力する。ここで、温度検出ダイオード１９の順方向電圧
ｖｆと順方向電流ｉｆとの間には図２に示すような特性
が成り立つ。即ち、温度検出ダイオード１９の接合部分
温度Ｔｊに依存して、順方向電流ｉｆに対する順方向電
圧ｖｆが変動する。変動の方向は、接合部分温度Ｔｊの
上昇に対して順方向電圧の低下である。温度検出ダイオ
ード１９に一定の順方向電流ｉｆが通電した場合の順方
向電圧ｖｆは、接合部分温度Ｔｊに対して図３に示すよ
うな特性を持つ。即ち、接合部分温度Ｔｊが上昇するの
に対して順方向電圧ｖｆは減少する。従って、一定の順
方向電流が通電される温度検出ダイオード１９の順方向
電圧ｖｆの変動を読み取れば、温度検出ダイオード１９
の接合部分温度Ｔｊの変化を検知できる。つまり、過熱
識別手段８は温度検出ダイオード１９の順方向電圧ｖｆ
を入力して温度検出ダイオード１９の接合部分温度Ｔｊ
の変動を認識する。このとき、温度検出ダイオード１９
がスイッチング素子の近傍に配置されること及び温度検
出ダイオード１９の順方向電流ｉｆをダイオード自身が
過熱しない低い値に設定することにより、温度検出ダイ
オード１９の接合部分温度Ｔｊをスイッチング素子の温
度と読み替えることができる。
【００１０】以上のように、パワー素子と同一基板上に
形成されスイッチング素子の近傍に配置される温度検出
ダイオードに一定の順方向電流を通電し、温度検出ダイ
オードの順方向電圧を読み取ることでスイッチング素子
の温度を認識することが可能となる。この温度検出は、
従来用いていたサーミスタによる温度検出よりも格段に
早く応答するため、スイッチング素子の温度上昇を短時
間で精度良く検出することでスイッチング素子の過熱保
護特性を向上することが可能となる。
形成されスイッチング素子の近傍に配置される温度検出
ダイオードに一定の順方向電流を通電し、温度検出ダイ
オードの順方向電圧を読み取ることでスイッチング素子
の温度を認識することが可能となる。この温度検出は、
従来用いていたサーミスタによる温度検出よりも格段に
早く応答するため、スイッチング素子の温度上昇を短時
間で精度良く検出することでスイッチング素子の過熱保
護特性を向上することが可能となる。
【００１１】実施の形態２．過熱識別手段８に、所定温
度での温度検出ダイオード１９の順方向電圧値を記憶し
ておくようにしてもよい。図３を用いて説明する。温度
Ｔｊ０での順方向電圧Ｖｆ０とする。ここからスイッチ
ング素子の温度が変動した結果、検出した順方向電圧値
がＶｆ１であったとすると、現在の温度Ｔｊ１は｛Ｔｊ
０−（Ｖｆ１−Ｖｆ０）｝に見合った温度変動として決
まる。ここで接合部分温度の変化率ΔＴｊに対する順方
向電圧値の変化量Δｖｆは接合部分に依らず一定である
ことから、ある順方向電圧値に対する接合部分温度の絶
対値が定まれば、順方向電圧が何れに変動しても、その
時々の接合部分の絶対量を検出することができる。その
ため、所定の温度、例えば、常温時などのスイッチング
素子の温度を過熱識別手段８Ａに依らず認識できる温度
での温度検出ダイオード１９の順方向電圧値を記憶する
ことにより、その後、スイッチング素子の温度が変動し
たとしても接合部分の温度，すなわち、スイッチング素
子の温度を絶対量として速い追従性で精度良く算出する
ことができる。
度での温度検出ダイオード１９の順方向電圧値を記憶し
ておくようにしてもよい。図３を用いて説明する。温度
Ｔｊ０での順方向電圧Ｖｆ０とする。ここからスイッチ
ング素子の温度が変動した結果、検出した順方向電圧値
がＶｆ１であったとすると、現在の温度Ｔｊ１は｛Ｔｊ
０−（Ｖｆ１−Ｖｆ０）｝に見合った温度変動として決
まる。ここで接合部分温度の変化率ΔＴｊに対する順方
向電圧値の変化量Δｖｆは接合部分に依らず一定である
ことから、ある順方向電圧値に対する接合部分温度の絶
対値が定まれば、順方向電圧が何れに変動しても、その
時々の接合部分の絶対量を検出することができる。その
ため、所定の温度、例えば、常温時などのスイッチング
素子の温度を過熱識別手段８Ａに依らず認識できる温度
での温度検出ダイオード１９の順方向電圧値を記憶する
ことにより、その後、スイッチング素子の温度が変動し
たとしても接合部分の温度，すなわち、スイッチング素
子の温度を絶対量として速い追従性で精度良く算出する
ことができる。
【００１２】実施の形態３．図４に示すように、過熱識
別手段８に、アナログ信号としてのスイッチング素子の
温度情報（信号）を制御演算装置３へ伝送する機能を付
加してもよい。即ち、定電流回路１８によって温度検出
ダイオード１９に順方向電流が通電されると、この時の
温度検出ダイオード１９の順方向電圧ｖｆが過熱識別手
段８に入力される。過熱識別手段８では実施の形態１あ
るいは実施の形態２と同様にスイッチング素子の温度を
算出する。続いて、算出したスイッチング素子温度に基
づいて、過熱保護を行うためにゲート信号のゲートカッ
トを行うか否かを判定する。過熱識別手段８はゲートカ
ットを行うと判定した場合は、過熱保護手段９にゲート
カット指示信号を送る。これとともに、過熱識別手段８
は制御演算装置３へスイッチング素子温度の絶対量をア
ナログ信号として伝達する。制御演算装置３は入力した
スイッチング素子の温度情報を用いてパワー素子を構成
するスイッチング素子のゲート信号を操作する。ここ
で、スイッチング素子の温度情報は過熱識別手段８Ａの
内部にてゲートカットを行うか否かの判定条件に用いる
ものと同等であることから、スイッチング素子の温度が
ゲートカットを行うしきい値温度に達する以前にスイッ
チング素子の発熱が抑制されるようゲート信号を操作す
れば、車載用電動機制御装置１が制御動作中、過熱保護
のためのゲートカットによって制御動作が中断して車両
の挙動に大きな影響を与えてしまうことはない。ここ
で、過熱識別手段８から制御演算装置３へ伝送されるス
イッチング素子温度情報は、例えば、スイッチング素子
の温度の単位時間当たりの変化量，車載用電動機制御装
置１が始動してからのスイッチング素子の温度の増減な
ど、あるいはこれらの組合わせであってもよい。
別手段８に、アナログ信号としてのスイッチング素子の
温度情報（信号）を制御演算装置３へ伝送する機能を付
加してもよい。即ち、定電流回路１８によって温度検出
ダイオード１９に順方向電流が通電されると、この時の
温度検出ダイオード１９の順方向電圧ｖｆが過熱識別手
段８に入力される。過熱識別手段８では実施の形態１あ
るいは実施の形態２と同様にスイッチング素子の温度を
算出する。続いて、算出したスイッチング素子温度に基
づいて、過熱保護を行うためにゲート信号のゲートカッ
トを行うか否かを判定する。過熱識別手段８はゲートカ
ットを行うと判定した場合は、過熱保護手段９にゲート
カット指示信号を送る。これとともに、過熱識別手段８
は制御演算装置３へスイッチング素子温度の絶対量をア
ナログ信号として伝達する。制御演算装置３は入力した
スイッチング素子の温度情報を用いてパワー素子を構成
するスイッチング素子のゲート信号を操作する。ここ
で、スイッチング素子の温度情報は過熱識別手段８Ａの
内部にてゲートカットを行うか否かの判定条件に用いる
ものと同等であることから、スイッチング素子の温度が
ゲートカットを行うしきい値温度に達する以前にスイッ
チング素子の発熱が抑制されるようゲート信号を操作す
れば、車載用電動機制御装置１が制御動作中、過熱保護
のためのゲートカットによって制御動作が中断して車両
の挙動に大きな影響を与えてしまうことはない。ここ
で、過熱識別手段８から制御演算装置３へ伝送されるス
イッチング素子温度情報は、例えば、スイッチング素子
の温度の単位時間当たりの変化量，車載用電動機制御装
置１が始動してからのスイッチング素子の温度の増減な
ど、あるいはこれらの組合わせであってもよい。
【００１３】実施の形態４．過熱識別手段８に、過熱保
護を実施しているか否かの情報をディジタル信号で制御
演算装置３へ伝送する機能を付加してもよい。即ち、過
熱識別手段８は算出したスイッチング素子温度に基づい
て、過熱保護を行うためにゲート信号のゲートカットを
行うか否かを判定する。過熱識別手段８はゲートカット
を行うと判定した場合は、過熱保護手段９にゲートカッ
ト指示信号を送るとともに、ディジタル信号として制御
演算装置３へ現在過熱保護を実施しているか否かを伝達
する。ここで言うディジタル信号は、論理素子のＨｉｇ
ｈ／Ｌｏｗの２値レベルであっても良いし、２値レベル
の時間的な組み合わせによるシリアル通信であってもよ
い。続いて、制御演算装置３は入力した現在過熱保護を
実施しているか否かの情報に基づいて、過熱保護が解除
されるまでの間に車両の挙動の安全性を確保するための
所定の動作を行ったり、過熱保護が早期に解除されるよ
う例えば放熱のためのファン、ブロアの駆動制御を行
う。上記所定の動作としては、エンジン車におけるオー
バーヒートワーニング表示のように、ランプや音声等に
よって運転者に警告を発したり、また、ハイブリットカ
ーにて駆動電動機の制御を行うような場合は、過熱保護
のために通電電流の制御を行っている間は電動機の出力
も抑制されることから、電動機の出力不足を見越したエ
ンジンの出力制御を行うといった動作が考えられる。こ
こで、過熱識別手段８Ａから制御演算装置３へ伝達され
る情報は、例えば、過去過熱保護が実施されたか否か、
過去過熱保護が一定回数以上実施されたか否か、過熱保
護が実施されるしきい値温度よりも所定の値分低い温度
まで上昇したか否か、現時点より一定時間後に過熱保護
が実施されるか否かなど、あるいはこれらの組み合わせ
であってもよい。
護を実施しているか否かの情報をディジタル信号で制御
演算装置３へ伝送する機能を付加してもよい。即ち、過
熱識別手段８は算出したスイッチング素子温度に基づい
て、過熱保護を行うためにゲート信号のゲートカットを
行うか否かを判定する。過熱識別手段８はゲートカット
を行うと判定した場合は、過熱保護手段９にゲートカッ
ト指示信号を送るとともに、ディジタル信号として制御
演算装置３へ現在過熱保護を実施しているか否かを伝達
する。ここで言うディジタル信号は、論理素子のＨｉｇ
ｈ／Ｌｏｗの２値レベルであっても良いし、２値レベル
の時間的な組み合わせによるシリアル通信であってもよ
い。続いて、制御演算装置３は入力した現在過熱保護を
実施しているか否かの情報に基づいて、過熱保護が解除
されるまでの間に車両の挙動の安全性を確保するための
所定の動作を行ったり、過熱保護が早期に解除されるよ
う例えば放熱のためのファン、ブロアの駆動制御を行
う。上記所定の動作としては、エンジン車におけるオー
バーヒートワーニング表示のように、ランプや音声等に
よって運転者に警告を発したり、また、ハイブリットカ
ーにて駆動電動機の制御を行うような場合は、過熱保護
のために通電電流の制御を行っている間は電動機の出力
も抑制されることから、電動機の出力不足を見越したエ
ンジンの出力制御を行うといった動作が考えられる。こ
こで、過熱識別手段８Ａから制御演算装置３へ伝達され
る情報は、例えば、過去過熱保護が実施されたか否か、
過去過熱保護が一定回数以上実施されたか否か、過熱保
護が実施されるしきい値温度よりも所定の値分低い温度
まで上昇したか否か、現時点より一定時間後に過熱保護
が実施されるか否かなど、あるいはこれらの組み合わせ
であってもよい。
【００１４】実施の形態５．各相のスイッチング素子の
発熱状況に応じて過熱保護を実施できる形態を図５に基
づいて説明する。ここでは、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相のアーム
は、実施の形態１と同様に、温度検出ダイオードがパワ
ー素子と同一基板上に形成されている。尚、Ｖ相アー
ム，Ｗ相アームの構成はＵ相アームの構成と同様である
が、図においてはそれぞれ異なるアルファベットの符号
を付してある。各相の温度検出ダイオード１９ａ，１９
ｂ，１９ｃは過熱識別手段８にパラレルに接続されてお
り、また、各相の温度検出ダイオード１９ａ，１９ｂ，
１９ｃには定電流回路１８が接続されている。また、各
相の温度検出ダイオード１９ａ，１９ｂ，１９ｃを過熱
識別手段８にパラレルに接続しているのは、温度検出ダ
イオード１９ａ，１９ｂ，１９ｃの順方向電圧Ｖｆｕ，
Ｖｆｖ，Ｖｆｗを検出する場合において、基準電位を１
つにでき、入力線が４本ですむようになるからである。
但し、順方向電圧Ｖｆｕ，Ｖｆｖ，Ｖｆｗを検出できる
ように接続するのであれば接続の仕方は問わない。
発熱状況に応じて過熱保護を実施できる形態を図５に基
づいて説明する。ここでは、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相のアーム
は、実施の形態１と同様に、温度検出ダイオードがパワ
ー素子と同一基板上に形成されている。尚、Ｖ相アー
ム，Ｗ相アームの構成はＵ相アームの構成と同様である
が、図においてはそれぞれ異なるアルファベットの符号
を付してある。各相の温度検出ダイオード１９ａ，１９
ｂ，１９ｃは過熱識別手段８にパラレルに接続されてお
り、また、各相の温度検出ダイオード１９ａ，１９ｂ，
１９ｃには定電流回路１８が接続されている。また、各
相の温度検出ダイオード１９ａ，１９ｂ，１９ｃを過熱
識別手段８にパラレルに接続しているのは、温度検出ダ
イオード１９ａ，１９ｂ，１９ｃの順方向電圧Ｖｆｕ，
Ｖｆｖ，Ｖｆｗを検出する場合において、基準電位を１
つにでき、入力線が４本ですむようになるからである。
但し、順方向電圧Ｖｆｕ，Ｖｆｖ，Ｖｆｗを検出できる
ように接続するのであれば接続の仕方は問わない。
【００１５】次に動作を説明する。過熱識別手段８は各
温度検出ダイオード１９ａ，１９ｂ，１９ｃの各順方向
電圧Ｖｆｕ，Ｖｆｖ，Ｖｆｗを入力し、続いて、各温度
検出ダイオード１９ａ，１９ｂ，１９ｃの接合部分温度
Ｔｊｕ，Ｔｊｖ，Ｔｊｗの変動を認識する。このとき、
各温度検出ダイオード１９ａ，１９ｂ，１９ｃがスイッ
チング素子の近傍に形成されること及び温度検出ダイオ
ード１９ａ，１９ｂ，１９ｃの順方向電流ｉｆをダイオ
ード自身が過熱しない低い値に設定することにより、Ｕ
相温度検出ダイオード１９ａの接合部分温度ＴｊｕをＵ
相スイッチング素子の温度と，Ｖ相温度検出ダイオード
１９ｂの接合部分温度ＴｊｖをＶ相スイッチング素子の
温度と，Ｗ相温度検出ダイオード１９ｃの接合部分温度
ＴｊｗをＷ相スイッチング素子の温度と読み替えること
ができる。
温度検出ダイオード１９ａ，１９ｂ，１９ｃの各順方向
電圧Ｖｆｕ，Ｖｆｖ，Ｖｆｗを入力し、続いて、各温度
検出ダイオード１９ａ，１９ｂ，１９ｃの接合部分温度
Ｔｊｕ，Ｔｊｖ，Ｔｊｗの変動を認識する。このとき、
各温度検出ダイオード１９ａ，１９ｂ，１９ｃがスイッ
チング素子の近傍に形成されること及び温度検出ダイオ
ード１９ａ，１９ｂ，１９ｃの順方向電流ｉｆをダイオ
ード自身が過熱しない低い値に設定することにより、Ｕ
相温度検出ダイオード１９ａの接合部分温度ＴｊｕをＵ
相スイッチング素子の温度と，Ｖ相温度検出ダイオード
１９ｂの接合部分温度ＴｊｖをＶ相スイッチング素子の
温度と，Ｗ相温度検出ダイオード１９ｃの接合部分温度
ＴｊｗをＷ相スイッチング素子の温度と読み替えること
ができる。
【００１６】以上のように、各相のスイッチングアーム
毎に、温度検出ダイオードをパワー素子と同一基板上に
形成し、温度検出ダイオードに一定の順方向電流を通電
し、温度検出ダイオードの順方向電圧を読み取ることで
各相のスイッチング素子の温度を精度良く検出すること
が可能となる。従って、判定の基準となるスイッチング
素子温度を各相のスイッチング素子の内で最大の温度と
することにより、各相のスイッチング素子の発熱状況に
偏りが見られたとしても最も過熱しているスイッチング
素子の温度に応じて的確に過熱保護を実施する事が可能
となる。
毎に、温度検出ダイオードをパワー素子と同一基板上に
形成し、温度検出ダイオードに一定の順方向電流を通電
し、温度検出ダイオードの順方向電圧を読み取ることで
各相のスイッチング素子の温度を精度良く検出すること
が可能となる。従って、判定の基準となるスイッチング
素子温度を各相のスイッチング素子の内で最大の温度と
することにより、各相のスイッチング素子の発熱状況に
偏りが見られたとしても最も過熱しているスイッチング
素子の温度に応じて的確に過熱保護を実施する事が可能
となる。
【００１７】実施の形態６．尚、図６に示すように、一
単位のパワー素子は、半導体基板上でスイッチング素子
をなすチップ領域とフリーホイーリングダイオードをな
すチップ領域とから構成される。ここで、スイッチング
素子は小単位の電流を通電するスイッチング素子が複数
個並列された形態となる。従って、スイッチング素子に
電流が通電して発熱することを鑑みるとスイッチング素
子をなすチップ領域内の温度を検出するのが望ましい。
よって、温度検出ダイオードをスイッチング素子のチッ
プ領域にごく近接して、あるいはチップ領域の内部に形
成することにより、過熱保護の対象であるスイッチング
素子のチップ温度を熱伝導の遅れなく精度良く検出する
ことが可能となる。
単位のパワー素子は、半導体基板上でスイッチング素子
をなすチップ領域とフリーホイーリングダイオードをな
すチップ領域とから構成される。ここで、スイッチング
素子は小単位の電流を通電するスイッチング素子が複数
個並列された形態となる。従って、スイッチング素子に
電流が通電して発熱することを鑑みるとスイッチング素
子をなすチップ領域内の温度を検出するのが望ましい。
よって、温度検出ダイオードをスイッチング素子のチッ
プ領域にごく近接して、あるいはチップ領域の内部に形
成することにより、過熱保護の対象であるスイッチング
素子のチップ温度を熱伝導の遅れなく精度良く検出する
ことが可能となる。
【００１８】実施の形態７．以下、温度監視手段を内蔵
した制御演算装置３を組み合わせた車載用電動機制御装
置について図７，図８に基づいて説明する。図７は実施
の形態７による車載用電動機制御装置のブロック構成図
である。図７において、３は制御演算装置であり、温度
監視手段２０，電流指令演算手段２１，電流制御手段２
２を備えている。尚、車載用電力変換半導体４の構成は
図５と同じである。図８は上記温度監視手段の内部構成
図であり、図において、３０は絶対値回路、３１ａ，３
９，４６は１回演算周期前出力器、３１ｂは２回演算周
期前出力器３１ｍはｍ回演算周期前出力器、３２は加算
器、３３はゲイン算出マップ、３４は最大値出力器、３
５，６１は最小値出力器、３６，４２，５０，５８は定
数出力器、３８，４１は係数器、３７，４０，４３，４
７，５３は減算器、４４，４５は乗算器、４８，５４，
５５は比較器、４９，５７はゲイン演算出力手段、５
１，５９は時間ゲインテーブル、５２，６０は論理選択
スイッチ、５６は論理演算器である。
した制御演算装置３を組み合わせた車載用電動機制御装
置について図７，図８に基づいて説明する。図７は実施
の形態７による車載用電動機制御装置のブロック構成図
である。図７において、３は制御演算装置であり、温度
監視手段２０，電流指令演算手段２１，電流制御手段２
２を備えている。尚、車載用電力変換半導体４の構成は
図５と同じである。図８は上記温度監視手段の内部構成
図であり、図において、３０は絶対値回路、３１ａ，３
９，４６は１回演算周期前出力器、３１ｂは２回演算周
期前出力器３１ｍはｍ回演算周期前出力器、３２は加算
器、３３はゲイン算出マップ、３４は最大値出力器、３
５，６１は最小値出力器、３６，４２，５０，５８は定
数出力器、３８，４１は係数器、３７，４０，４３，４
７，５３は減算器、４４，４５は乗算器、４８，５４，
５５は比較器、４９，５７はゲイン演算出力手段、５
１，５９は時間ゲインテーブル、５２，６０は論理選択
スイッチ、５６は論理演算器である。
【００１９】次に動作を説明する。まず、図５と同様
に、各温度検出ダイオード１９ａ，１９ｂ，１９ｃに順
方向電流ｉｆが通電され、続いて、過熱識別手段８は各
温度検出ダイオード１９ａ，１９ｂ，１９ｃの順方向電
圧Ｖｆｕ，Ｖｆｖ，Ｖｆｗを入力して各相スイッチング
素子の温度Ｔｊｕ，Ｔｊｖ，Ｔｊｗを算出する。このと
き、実施の形態２のように、所定の温度，例えば、常温
時などスイッチング素子の温度を過熱識別手段８に依ら
ず認識できる温度での各温度検出ダイオード１９ａ，１
９ｂ，１９ｃの順方向電圧Ｖｆｕ，Ｖｆｖ，Ｖｆｗを記
憶することにより、スイッチング素子の温度を絶対値と
して精度良く算出することが可能である。過熱識別手段
８は算出したＴｊｕ，Ｔｊｖ，Ｔｊｗに基づいて過熱保
護を行うためにゲートカットを行うか否かを判定し、ゲ
ートカットを行うと判定した場合は過熱保護手段９へ信
号が伝達される。さらに、過熱識別手段８から各相スイ
ッチング素子温度信号としてスイッチング素子温度Ｔｊ
ｕ，Ｔｊｖ，Ｔｊｗが出力される。
に、各温度検出ダイオード１９ａ，１９ｂ，１９ｃに順
方向電流ｉｆが通電され、続いて、過熱識別手段８は各
温度検出ダイオード１９ａ，１９ｂ，１９ｃの順方向電
圧Ｖｆｕ，Ｖｆｖ，Ｖｆｗを入力して各相スイッチング
素子の温度Ｔｊｕ，Ｔｊｖ，Ｔｊｗを算出する。このと
き、実施の形態２のように、所定の温度，例えば、常温
時などスイッチング素子の温度を過熱識別手段８に依ら
ず認識できる温度での各温度検出ダイオード１９ａ，１
９ｂ，１９ｃの順方向電圧Ｖｆｕ，Ｖｆｖ，Ｖｆｗを記
憶することにより、スイッチング素子の温度を絶対値と
して精度良く算出することが可能である。過熱識別手段
８は算出したＴｊｕ，Ｔｊｖ，Ｔｊｗに基づいて過熱保
護を行うためにゲートカットを行うか否かを判定し、ゲ
ートカットを行うと判定した場合は過熱保護手段９へ信
号が伝達される。さらに、過熱識別手段８から各相スイ
ッチング素子温度信号としてスイッチング素子温度Ｔｊ
ｕ，Ｔｊｖ，Ｔｊｗが出力される。
【００２０】次に、電流指令演算手段２１から出力され
る調整前の電流指令Ｉ＊並びにスイッチング素子温度Ｔ
ｊｕ，Ｔｊｖ，Ｔｊｗが温度監視手段２０へ入力される
と、電流指令上下限制限値ＬＭＴ（Ｉ＊）が電流演算指
令手段２１に出力される。具体的には、図８に示すよう
に、スイッチング素子温度Ｔｊｕ，Ｔｊｖ，Ｔｊｗが最
大値出力器３４に入力されるとＴｊｕ，Ｔｊｖ，Ｔｊｗ
の内の最大値Ｔｊｍａｘが選択されて出力される。そし
て、減算器３７は、定数出力器３６より出力された定数
Ｔｍａｘ＿Ｔｊから最大値Ｔｊｍａｘを減じて温度余裕
Ｔｊｍａｒｇｉｎを出力する。ここで定数Ｔｍａｘ＿Ｔ
ｊはスイッチング素子が過熱破損する温度相当の値が設
定されている。続いて係数器３８でＴｊｍａｒｇｉｎが
Ｋａ倍されて電動機２に通電すべき電流の上下限値相当
の値を出力する。つまり、温度余裕Ｔｊｍａｒｇｉｎに
応じて通電電流が制限される仕組みであり、ゲインＫａ
は通電電流量に対するスイッチング素子の温度上昇度合
い、放熱性能などによって定められる。また、温度余裕
Ｔｊｍａｒｇｉｎは１回演算周期前出力器３９に入力さ
れて演算周期１回前の温度余裕Ｔｊｍａｒｇｉｎ（ｎ−
１）が出力される。ここで、演算周期は、時間の経過を
離散的に取り扱うものであり、周期をΔｔで表す。ま
た、現在周期の温度余裕はＴｊｍａｒｇｉｎ（ｎ）、ｍ
回演算周期前の温度余裕はＴｊｍａｒｇｉｎ（ｎ−ｍ）
という具合に表現する。次に減算器４０では、現在周期
の温度余裕Ｔｊｍａｒｇｉｎ（ｎ）から１回前周期の温
度余裕Ｔｊｍａｒｇｉｎ（ｎ−１）が減じられ、周期Δ
ｔ当たりの温度余裕変化率（Ｔｊｍａｒｇｉｎ（ｎ）−
Ｔｊｍａｒｇｉｎ（ｎ−１））／Δｔ＝ΔＴｊｍａｒｇ
ｉｎ／Δｔが出力される。続いて係数器４１に変化率
（ΔＴｊｍａｒｇｉｎ／Δｔ）が入力され、ゲインＫｂ
が乗じられる。減算器４３では、定数出力器４２の出力
から係数器４１の出力が減じられて、１．０−Ｋｂ×
（ΔＴｊｍａｒｇｉｎ／Δｔ）が出力される。続いて、
乗算器４４により係数器３８の出力と減算器４３の出力
とが乗算される。ここで、１．０−Ｋｂ×（ΔＴｊｍａ
ｒｇｉｎ／Δｔ）を乗算することは、電動機２に通電す
べき電流の上下下限値相当の値（Ｋｂ×Ｔｊｍａｒｇｉ
ｎ）を周期Δｔ当たりの温度余裕変化率（ΔＴｊｍａｒ
ｇｉｎ／Δｔ）に応じて調整することに相当している。
即ち、温度余裕の減少度合いが大きいならば電流の上下
限制限値を小さく設定し、逆に温度余裕の増加度合いが
大きいならば電流の上下限制限値を大きく設定する。
る調整前の電流指令Ｉ＊並びにスイッチング素子温度Ｔ
ｊｕ，Ｔｊｖ，Ｔｊｗが温度監視手段２０へ入力される
と、電流指令上下限制限値ＬＭＴ（Ｉ＊）が電流演算指
令手段２１に出力される。具体的には、図８に示すよう
に、スイッチング素子温度Ｔｊｕ，Ｔｊｖ，Ｔｊｗが最
大値出力器３４に入力されるとＴｊｕ，Ｔｊｖ，Ｔｊｗ
の内の最大値Ｔｊｍａｘが選択されて出力される。そし
て、減算器３７は、定数出力器３６より出力された定数
Ｔｍａｘ＿Ｔｊから最大値Ｔｊｍａｘを減じて温度余裕
Ｔｊｍａｒｇｉｎを出力する。ここで定数Ｔｍａｘ＿Ｔ
ｊはスイッチング素子が過熱破損する温度相当の値が設
定されている。続いて係数器３８でＴｊｍａｒｇｉｎが
Ｋａ倍されて電動機２に通電すべき電流の上下限値相当
の値を出力する。つまり、温度余裕Ｔｊｍａｒｇｉｎに
応じて通電電流が制限される仕組みであり、ゲインＫａ
は通電電流量に対するスイッチング素子の温度上昇度合
い、放熱性能などによって定められる。また、温度余裕
Ｔｊｍａｒｇｉｎは１回演算周期前出力器３９に入力さ
れて演算周期１回前の温度余裕Ｔｊｍａｒｇｉｎ（ｎ−
１）が出力される。ここで、演算周期は、時間の経過を
離散的に取り扱うものであり、周期をΔｔで表す。ま
た、現在周期の温度余裕はＴｊｍａｒｇｉｎ（ｎ）、ｍ
回演算周期前の温度余裕はＴｊｍａｒｇｉｎ（ｎ−ｍ）
という具合に表現する。次に減算器４０では、現在周期
の温度余裕Ｔｊｍａｒｇｉｎ（ｎ）から１回前周期の温
度余裕Ｔｊｍａｒｇｉｎ（ｎ−１）が減じられ、周期Δ
ｔ当たりの温度余裕変化率（Ｔｊｍａｒｇｉｎ（ｎ）−
Ｔｊｍａｒｇｉｎ（ｎ−１））／Δｔ＝ΔＴｊｍａｒｇ
ｉｎ／Δｔが出力される。続いて係数器４１に変化率
（ΔＴｊｍａｒｇｉｎ／Δｔ）が入力され、ゲインＫｂ
が乗じられる。減算器４３では、定数出力器４２の出力
から係数器４１の出力が減じられて、１．０−Ｋｂ×
（ΔＴｊｍａｒｇｉｎ／Δｔ）が出力される。続いて、
乗算器４４により係数器３８の出力と減算器４３の出力
とが乗算される。ここで、１．０−Ｋｂ×（ΔＴｊｍａ
ｒｇｉｎ／Δｔ）を乗算することは、電動機２に通電す
べき電流の上下下限値相当の値（Ｋｂ×Ｔｊｍａｒｇｉ
ｎ）を周期Δｔ当たりの温度余裕変化率（ΔＴｊｍａｒ
ｇｉｎ／Δｔ）に応じて調整することに相当している。
即ち、温度余裕の減少度合いが大きいならば電流の上下
限制限値を小さく設定し、逆に温度余裕の増加度合いが
大きいならば電流の上下限制限値を大きく設定する。
【００２１】一方、電流指令演算手段２１から出力され
る調整前電流指令Ｉ＊がフィードバックされて絶対値回
路３０に入力され、調整前電流指令Ｉ＊の絶対値｜Ｉ＊
｜が出力される。｜Ｉ＊｜を各演算周期前出力器３１ａ
〜３１ｍに入力すると、それぞれ｜Ｉ＊｜（ｎ−１），
｜Ｉ＊｜（ｎ−２），………｜Ｉ＊｜（ｎ−ｍ）が出力
される。続いて、｜Ｉ＊｜（ｎ−１），｜Ｉ＊｜（ｎ−
２），………｜Ｉ＊｜（ｎ−ｍ）並びに｜Ｉ＊｜（ｎ）
を加算器３２に入力して総和Σ｜Ｉ＊｜を得た後、ゲイ
ン算出マップ３３に入力すると総和Σ｜Ｉ＊｜に応じた
調整ゲイン量が出力される。乗算器４５では、乗算器４
４の出力とゲイン算出マップからの出力とが掛け合わさ
れて出力される。即ち、過去ｍ×Δｔの期間の調整前電
流指令Ｉ ＊の絶対値の総和Σ｜Ｉ＊｜の量に応じて電動
機２に通電すべき電流の上下限制限値を調整することに
相当する。ゲイン算出マップ３３は通電電流量に対する
放熱性能などによって定められる。
る調整前電流指令Ｉ＊がフィードバックされて絶対値回
路３０に入力され、調整前電流指令Ｉ＊の絶対値｜Ｉ＊
｜が出力される。｜Ｉ＊｜を各演算周期前出力器３１ａ
〜３１ｍに入力すると、それぞれ｜Ｉ＊｜（ｎ−１），
｜Ｉ＊｜（ｎ−２），………｜Ｉ＊｜（ｎ−ｍ）が出力
される。続いて、｜Ｉ＊｜（ｎ−１），｜Ｉ＊｜（ｎ−
２），………｜Ｉ＊｜（ｎ−ｍ）並びに｜Ｉ＊｜（ｎ）
を加算器３２に入力して総和Σ｜Ｉ＊｜を得た後、ゲイ
ン算出マップ３３に入力すると総和Σ｜Ｉ＊｜に応じた
調整ゲイン量が出力される。乗算器４５では、乗算器４
４の出力とゲイン算出マップからの出力とが掛け合わさ
れて出力される。即ち、過去ｍ×Δｔの期間の調整前電
流指令Ｉ ＊の絶対値の総和Σ｜Ｉ＊｜の量に応じて電動
機２に通電すべき電流の上下限制限値を調整することに
相当する。ゲイン算出マップ３３は通電電流量に対する
放熱性能などによって定められる。
【００２２】また、スイッチング素子温度Ｔｊｕ，Ｔｊ
ｖ，Ｔｊｗが最小値出力器３５に入力され、Ｔｊｕ，Ｔ
ｊｖ，Ｔｊｗの内の最小値Ｔｊｍｉｎが出力される。つ
づいて、減算器５３により、最大値出力器３４の出力Ｔ
ｊｍａｘと最小値出力器３５の出力Ｔｊｍｉｎとの差，
即ち、各相スイッチング素子の最高温度と最小温度の差
（Ｔｊｍａｘ−Ｔｊｍｉｎ）が出力される。次に減算器
５３の出力を比較器５４に入力すると（Ｔｊｍａｘ−Ｔ
ｊｍｉｎ）と定数Ｔａの大小が判定され、（Ｔｊｍａｘ
−Ｔｊｍｉｎ）＞Ｔａの場合は論理１が出力され、（Ｔ
ｊｍａｘ−Ｔｊｍｉｎ）≦Ｔａの場合は論理０が出力さ
れる。また、最小値出力器３５の出力Ｔｊｍｉｎが比較
器５５に出力されて、定数Ｔｂと比較され、Ｔｂ＞Ｔｊ
ｍｉｎの場合は論理１が出力され、Ｔｂ≦Ｔｊｍｉｎの
場合は論理０が出力される。次にＯＲ論理演算器５６に
よる論理演算により１か０が出力される。ＯＲ論理演算
器５６の出力がゲイン演算手段５７に入力されて、電動
機２に通電すべき電流の上下限制限値相当の値が出力さ
れる。ここで、ゲイン演算手段５７は定数出力器５８，
時間ゲインテーブル５９，及び論理選択スイッチ６０と
から構成されている。ゲイン演算手段５７は、入力する
論理が０の場合には定数出力器５８の値Ｇａを出力し、
入力する論理が１の場合には時間ゲインテーブル５９の
値Ｇｂ（ｔ）を出力するものである。時間ゲインテーブ
ル５９の詳細を図９に示す。図９中、横軸はイベント発
生時刻からの時間ｔ、縦軸はゲイン出力値を表す。即
ち、ゲイン演算手段への入力論理が０から１に切り替わ
った時刻をイベント発生時刻として、これ以降の経過時
間に対応したゲイン出力値Ｇｂを出力していく。図９中
のゲインＧｂは、イベント発生直後の値がＧａであり、
徐々に減少していってやがて０になる。これはすなわ
ち、温度検出ダイオード１９ａ〜１９ｃから過熱識別手
段８を経て温度監視手段２０へ至る信号伝達の間に、ダ
イオードの破損，信号線の断線などの何らかの故障が発
生した場合に、各相のスイッチング素子間の温度差（Ｔ
ｊｍａｘ−Ｔｊｍｉｎ）が急に大きくなったことや最低
温度Ｔｊｍｉｎが急低下したことを検知し、これに対応
して制御の連続性を損なうことなく電動機２の動作を時
間的に緩やかに制限していくことになる。
ｖ，Ｔｊｗが最小値出力器３５に入力され、Ｔｊｕ，Ｔ
ｊｖ，Ｔｊｗの内の最小値Ｔｊｍｉｎが出力される。つ
づいて、減算器５３により、最大値出力器３４の出力Ｔ
ｊｍａｘと最小値出力器３５の出力Ｔｊｍｉｎとの差，
即ち、各相スイッチング素子の最高温度と最小温度の差
（Ｔｊｍａｘ−Ｔｊｍｉｎ）が出力される。次に減算器
５３の出力を比較器５４に入力すると（Ｔｊｍａｘ−Ｔ
ｊｍｉｎ）と定数Ｔａの大小が判定され、（Ｔｊｍａｘ
−Ｔｊｍｉｎ）＞Ｔａの場合は論理１が出力され、（Ｔ
ｊｍａｘ−Ｔｊｍｉｎ）≦Ｔａの場合は論理０が出力さ
れる。また、最小値出力器３５の出力Ｔｊｍｉｎが比較
器５５に出力されて、定数Ｔｂと比較され、Ｔｂ＞Ｔｊ
ｍｉｎの場合は論理１が出力され、Ｔｂ≦Ｔｊｍｉｎの
場合は論理０が出力される。次にＯＲ論理演算器５６に
よる論理演算により１か０が出力される。ＯＲ論理演算
器５６の出力がゲイン演算手段５７に入力されて、電動
機２に通電すべき電流の上下限制限値相当の値が出力さ
れる。ここで、ゲイン演算手段５７は定数出力器５８，
時間ゲインテーブル５９，及び論理選択スイッチ６０と
から構成されている。ゲイン演算手段５７は、入力する
論理が０の場合には定数出力器５８の値Ｇａを出力し、
入力する論理が１の場合には時間ゲインテーブル５９の
値Ｇｂ（ｔ）を出力するものである。時間ゲインテーブ
ル５９の詳細を図９に示す。図９中、横軸はイベント発
生時刻からの時間ｔ、縦軸はゲイン出力値を表す。即
ち、ゲイン演算手段への入力論理が０から１に切り替わ
った時刻をイベント発生時刻として、これ以降の経過時
間に対応したゲイン出力値Ｇｂを出力していく。図９中
のゲインＧｂは、イベント発生直後の値がＧａであり、
徐々に減少していってやがて０になる。これはすなわ
ち、温度検出ダイオード１９ａ〜１９ｃから過熱識別手
段８を経て温度監視手段２０へ至る信号伝達の間に、ダ
イオードの破損，信号線の断線などの何らかの故障が発
生した場合に、各相のスイッチング素子間の温度差（Ｔ
ｊｍａｘ−Ｔｊｍｉｎ）が急に大きくなったことや最低
温度Ｔｊｍｉｎが急低下したことを検知し、これに対応
して制御の連続性を損なうことなく電動機２の動作を時
間的に緩やかに制限していくことになる。
【００２３】また、減算器４０の出力である温度余裕変
化率（ΔＴｊｍａｒｇｉｎ／Δｔ）を１回演算周期前出
力器４６に入力すると１回前周期の温度余裕変化率（Δ
Ｔｊｍａｒｇｉｎ／Δｔ（ｎ−１））が出力される。続
いて、減算器４７にて現在周期の温度余裕変化率（ΔＴ
ｊｍａｒｇｉｎ／Δｔ（ｎ））から１回前周期の温度余
裕変化率（ΔＴｊｍａｒｇｉｎ／Δｔ（ｎ−１））が減
じられ、周期Δｔ当たりの温度余裕変化率の変動成分が
出力される。次に比較器４８にて、減算器４７の出力で
ある温度余裕変化率の変動成分と定数Ｄａの大小が比較
され、（温度余裕変化率の変動成分）＞定数Ｄａの場合
は論理１が出力され、（温度余裕変化率の変動成分）≦
定数Ｄａの場合は論理０が出力される。比較器４８の出
力がゲイン演算手段５７に入力されて、電動機２に通電
すべき電流の上下限制限値相当の値が出力される。ここ
で、ゲイン演算手段４９は、定数出力器５０，時間ゲイ
ンテーブル５１，及び論理選択スイッチ５２とから構成
されている。ゲイン演算手段４９は、入力する論理が０
の場合には定数出力器５０の値Ｇｃを出力し、入力する
論理が１の場合には時間ゲインテーブル５１の値Ｇｄ
（ｔ）を出力するものである。時間ゲインテーブル５１
の詳細は図９と同様である。即ち、ゲイン演算手段への
入力論理が０から１に切り替わった時刻をイベント発生
時刻として、これ以降の経過時間に対応したゲイン出力
値Ｇｄを出力していく。ゲインＧｂは、イベント発生直
後の値がＧｃであり、徐々に減少していってやがて０に
なる。これはすなわち、温度検出ダイオード１９ａ〜１
９ｃから過熱識別手段８を経て温度監視手段２０へ至る
信号伝達の間に、ダイオードの破損，信号線の断線など
の何らかの故障が発生した場合に、各相のスイッチング
素子の最高温度差が急に大きくなったことを検知し、こ
れに対応して制御の連続性を損なうことなく電動機２の
動作を時間的に緩やかに制限していくことになる。
化率（ΔＴｊｍａｒｇｉｎ／Δｔ）を１回演算周期前出
力器４６に入力すると１回前周期の温度余裕変化率（Δ
Ｔｊｍａｒｇｉｎ／Δｔ（ｎ−１））が出力される。続
いて、減算器４７にて現在周期の温度余裕変化率（ΔＴ
ｊｍａｒｇｉｎ／Δｔ（ｎ））から１回前周期の温度余
裕変化率（ΔＴｊｍａｒｇｉｎ／Δｔ（ｎ−１））が減
じられ、周期Δｔ当たりの温度余裕変化率の変動成分が
出力される。次に比較器４８にて、減算器４７の出力で
ある温度余裕変化率の変動成分と定数Ｄａの大小が比較
され、（温度余裕変化率の変動成分）＞定数Ｄａの場合
は論理１が出力され、（温度余裕変化率の変動成分）≦
定数Ｄａの場合は論理０が出力される。比較器４８の出
力がゲイン演算手段５７に入力されて、電動機２に通電
すべき電流の上下限制限値相当の値が出力される。ここ
で、ゲイン演算手段４９は、定数出力器５０，時間ゲイ
ンテーブル５１，及び論理選択スイッチ５２とから構成
されている。ゲイン演算手段４９は、入力する論理が０
の場合には定数出力器５０の値Ｇｃを出力し、入力する
論理が１の場合には時間ゲインテーブル５１の値Ｇｄ
（ｔ）を出力するものである。時間ゲインテーブル５１
の詳細は図９と同様である。即ち、ゲイン演算手段への
入力論理が０から１に切り替わった時刻をイベント発生
時刻として、これ以降の経過時間に対応したゲイン出力
値Ｇｄを出力していく。ゲインＧｂは、イベント発生直
後の値がＧｃであり、徐々に減少していってやがて０に
なる。これはすなわち、温度検出ダイオード１９ａ〜１
９ｃから過熱識別手段８を経て温度監視手段２０へ至る
信号伝達の間に、ダイオードの破損，信号線の断線など
の何らかの故障が発生した場合に、各相のスイッチング
素子の最高温度差が急に大きくなったことを検知し、こ
れに対応して制御の連続性を損なうことなく電動機２の
動作を時間的に緩やかに制限していくことになる。
【００２４】次に、最小値出力器６１は、乗算器４５，
ゲイン演算手段４９，５７の出力を入力して、その内の
最小値を電流指令上下限制限値ＬＭＴ（Ｉ＊）として出
力する。
ゲイン演算手段４９，５７の出力を入力して、その内の
最小値を電流指令上下限制限値ＬＭＴ（Ｉ＊）として出
力する。
【００２５】電流指令演算手段２１は、温度監視手段２
０から出力されてくる電流指令上下限制限値ＬＭＴ（Ｉ
＊）を入力して、調整前電流指令Ｉ＊の絶対値の上下限
をＬＭＴ（Ｉ＊）に制限し、これを調整後の電流指令Ｉ
＊＊として電流制御手段２２に出力する。電流制御手段
２２は、電動機２の通電電流が電流指令Ｉ＊＊どおりに
なるように各スイッチング素子のゲート信号を生成して
出力する。尚、電流指令演算手段２１での電流指令の演
算方法、及び電流制御手段２２での電流制御方法、ゲー
ト信号生成方法は公知の様々な手法が存在するので、こ
こでは詳述しない。
０から出力されてくる電流指令上下限制限値ＬＭＴ（Ｉ
＊）を入力して、調整前電流指令Ｉ＊の絶対値の上下限
をＬＭＴ（Ｉ＊）に制限し、これを調整後の電流指令Ｉ
＊＊として電流制御手段２２に出力する。電流制御手段
２２は、電動機２の通電電流が電流指令Ｉ＊＊どおりに
なるように各スイッチング素子のゲート信号を生成して
出力する。尚、電流指令演算手段２１での電流指令の演
算方法、及び電流制御手段２２での電流制御方法、ゲー
ト信号生成方法は公知の様々な手法が存在するので、こ
こでは詳述しない。
【００２６】以上のように、実施の形態７によれば、ス
イッチング素子の温度と電動機への電流指令値とを時系
列的に監視する構成としたので、スイッチング素子の温
度上昇度合いに応じた適切な過熱防止が可能となり、さ
らに、温度検出ダイオードの損傷，温度情報信号の断線
などを検知して、これに応じて電動機の動作を緩やかに
変化させることで、制御の連続性を損なうことなく車両
の挙動に影響を与えずにすむという効果がある。
イッチング素子の温度と電動機への電流指令値とを時系
列的に監視する構成としたので、スイッチング素子の温
度上昇度合いに応じた適切な過熱防止が可能となり、さ
らに、温度検出ダイオードの損傷，温度情報信号の断線
などを検知して、これに応じて電動機の動作を緩やかに
変化させることで、制御の連続性を損なうことなく車両
の挙動に影響を与えずにすむという効果がある。
【００２７】実施の形態８ 実施の形態７の態様に加えて、電動機の過熱防止機能を
備えたものとしてもよい。すなわち、本実施の形態８の
温度監視手段は、図１０に示すように、電動機温度セン
サ７０からの電動機温度信号も入力するものである。温
度監視手段２０は、図８の構成に加えて、図１１に示す
ように、電動機２の温度情報を入力して処理する構成を
備えている。
備えたものとしてもよい。すなわち、本実施の形態８の
温度監視手段は、図１０に示すように、電動機温度セン
サ７０からの電動機温度信号も入力するものである。温
度監視手段２０は、図８の構成に加えて、図１１に示す
ように、電動機２の温度情報を入力して処理する構成を
備えている。
【００２８】次に動作を説明する。尚、図８と同じ部分
の動作は同じなので省略する。電動機温度センサ７０よ
り電動機２の温度Ｔｍｔが検出され、温度監視手段２０
に入力されると、減算器７２において、定数出力器７１
からの定数Ｔｍａｘ＿ＭＴから上記Ｔｍｔが減じられて
電動機温度余裕Ｔｍｔｍａｒｇｉｎが出力される。ここ
で、定数Ｔｍａｘ＿ＭＴは電動機２が過熱損傷する温度
相当の値に設定される。続いて電動機温度余裕Ｔｍｔｍ
ａｒｇｉｎは係数器７３によりゲインＫｃが乗じられて
電動機２に通電すべき電流の上下限制限値相当の値とし
て出力される。つまり、電動機温度余裕Ｔｍｔｍａｒｇ
ｉｎの値に応じて通電電流が制限される仕組みであり、
ゲインＫｃは通電電流量に対する電動機２の温度上昇度
合い、放熱性能などによって定められる。また、加算器
３２が出力する、｜Ｉ＊｜（ｎ−１），｜Ｉ＊｜（ｎ−
２），………｜Ｉ＊｜（ｎ−ｍ）並びに｜Ｉ＊｜（ｎ）
の総和Σ｜Ｉ＊｜がゲイン算出マップ７４に入力される
と総和Σ｜Ｉ＊｜の量に応じた調整ゲイン量が出力され
る。ここで、調整ゲイン量は総和Σ｜Ｉ＊｜が小さい場
合は０あるいはごく小さい値に設定され、総和Σ｜Ｉ＊
｜が大きくなると増加するように設定される。さらに、
定数出力器７５からは定数１．０が出力される。減算器
７６では、定数１．０からゲイン算出マップ７４の出力
が減じられて出力される。ここで、｛１．０−（ゲイン
算出マップ７４の出力）｝を乗算することは、電動機温
度余裕に関連した電動機２に通電すべき電流の上下限相
当の値Ｔｍｔｍａｒｇｉｎ×Ｋｃを、過去ｍ×Δｔの期
間の調整前電流指令Ｉ＊の絶対値の総和Σ｜Ｉ＊｜の量
に応じて調整することに相当している。すなわち、総和
Σ｜Ｉ＊｜の量が大きくなるにつれ電流の上下制限値を
小さく設定する。
の動作は同じなので省略する。電動機温度センサ７０よ
り電動機２の温度Ｔｍｔが検出され、温度監視手段２０
に入力されると、減算器７２において、定数出力器７１
からの定数Ｔｍａｘ＿ＭＴから上記Ｔｍｔが減じられて
電動機温度余裕Ｔｍｔｍａｒｇｉｎが出力される。ここ
で、定数Ｔｍａｘ＿ＭＴは電動機２が過熱損傷する温度
相当の値に設定される。続いて電動機温度余裕Ｔｍｔｍ
ａｒｇｉｎは係数器７３によりゲインＫｃが乗じられて
電動機２に通電すべき電流の上下限制限値相当の値とし
て出力される。つまり、電動機温度余裕Ｔｍｔｍａｒｇ
ｉｎの値に応じて通電電流が制限される仕組みであり、
ゲインＫｃは通電電流量に対する電動機２の温度上昇度
合い、放熱性能などによって定められる。また、加算器
３２が出力する、｜Ｉ＊｜（ｎ−１），｜Ｉ＊｜（ｎ−
２），………｜Ｉ＊｜（ｎ−ｍ）並びに｜Ｉ＊｜（ｎ）
の総和Σ｜Ｉ＊｜がゲイン算出マップ７４に入力される
と総和Σ｜Ｉ＊｜の量に応じた調整ゲイン量が出力され
る。ここで、調整ゲイン量は総和Σ｜Ｉ＊｜が小さい場
合は０あるいはごく小さい値に設定され、総和Σ｜Ｉ＊
｜が大きくなると増加するように設定される。さらに、
定数出力器７５からは定数１．０が出力される。減算器
７６では、定数１．０からゲイン算出マップ７４の出力
が減じられて出力される。ここで、｛１．０−（ゲイン
算出マップ７４の出力）｝を乗算することは、電動機温
度余裕に関連した電動機２に通電すべき電流の上下限相
当の値Ｔｍｔｍａｒｇｉｎ×Ｋｃを、過去ｍ×Δｔの期
間の調整前電流指令Ｉ＊の絶対値の総和Σ｜Ｉ＊｜の量
に応じて調整することに相当している。すなわち、総和
Σ｜Ｉ＊｜の量が大きくなるにつれ電流の上下制限値を
小さく設定する。
【００２９】次に、最小値出力器６１は、乗算器７７，
４５，ゲイン演算手段４９，５７の出力を入力して、そ
の内の最小値を電流指令上下限制限値ＬＭＴ（Ｉ＊）と
して出力する。電流指令演算手段２１は、温度監視手段
２０から出力されてくる電流指令上下限制限値ＬＭＴ
（Ｉ＊）を入力して、調整前電流指令Ｉ＊の絶対値の上
下限をＬＭＴ（Ｉ＊）に制限し、これを調整後の電流指
令Ｉ＊＊として電流制御手段２２に出力する。電流制御
手段２２は、電動機２の通電電流が電流指令Ｉ＊＊どお
りになるように各スイッチング素子のゲート信号を生成
して出力する。
４５，ゲイン演算手段４９，５７の出力を入力して、そ
の内の最小値を電流指令上下限制限値ＬＭＴ（Ｉ＊）と
して出力する。電流指令演算手段２１は、温度監視手段
２０から出力されてくる電流指令上下限制限値ＬＭＴ
（Ｉ＊）を入力して、調整前電流指令Ｉ＊の絶対値の上
下限をＬＭＴ（Ｉ＊）に制限し、これを調整後の電流指
令Ｉ＊＊として電流制御手段２２に出力する。電流制御
手段２２は、電動機２の通電電流が電流指令Ｉ＊＊どお
りになるように各スイッチング素子のゲート信号を生成
して出力する。
【００３０】以上により、スイッチング素子の過熱防止
とともに、電動機の過熱防止も可能となる。
とともに、電動機の過熱防止も可能となる。
【００３１】実施の形態９ 温度検出ダイオードの順方向電圧に基づいて温度を検出
する構成に加え、スイッチング素子として使用している
バイポーラトランジスタのコレクタ−エミッタ間電圧を
検出して、スイッチング素子に通電する電流値を算出す
る手段を備えた構成としてもよい。この実施の形態９を
図１２，図１３に基づいて説明する。図１２において、
８０はスイッチング素子のコレクタ−エミッタ間電圧を
検出するＶｃｅ電圧検出手段、８１はＶｃｅ電圧検出手
段８０で検出されたコレクタ−エミッタ間電圧に基づい
てスイッチング素子に通電する電流値を算出する通電電
流値演算手段である。
する構成に加え、スイッチング素子として使用している
バイポーラトランジスタのコレクタ−エミッタ間電圧を
検出して、スイッチング素子に通電する電流値を算出す
る手段を備えた構成としてもよい。この実施の形態９を
図１２，図１３に基づいて説明する。図１２において、
８０はスイッチング素子のコレクタ−エミッタ間電圧を
検出するＶｃｅ電圧検出手段、８１はＶｃｅ電圧検出手
段８０で検出されたコレクタ−エミッタ間電圧に基づい
てスイッチング素子に通電する電流値を算出する通電電
流値演算手段である。
【００３２】次に本実施の形態９のスイッチング素子通
電電流検出の動作原理を説明する。図１３はスイッチン
グ素子のコレクタ電流Ｉｃとコレクタ−エミッタ間飽和
電圧Ｖｃｅ（ｓａｔ）の特性を示す。ここで、スイッチ
ング素子のゲートＧには、スイッチング素子を飽和領域
で使用するに十分な大きさの電圧が印加される。スイッ
チング素子がＯＮしてコレクタ電流Ｉｃが通電するとス
イッチング素子のコレクタＣ−エミッタＥ間に電圧Ｖｃ
ｅ（ｓａｔ）が発生する。この時の、コレクタ電流Ｉｃ
の量に対するコレクタ−エミッタ間飽和電圧Ｖｃｅ（ｓ
ａｔ）の量の特性は、スイッチング素子の接合部分温度
Ｔｊｓｗ及びゲートＧに印加する電圧に依存して変化す
るが、スイッチング素子により固有に定まる。従って、
ゲートＧに印加する電圧と接合部分温度Ｔｊｓｗが既知
であれば、この特性によりコレクタ−エミッタ間飽和電
圧Ｖｃｅ（ｓａｔ）から、コレクタ電流Ｉｃ，つまりス
イッチング素子に通電する電流値を検出することが可能
となる。
電電流検出の動作原理を説明する。図１３はスイッチン
グ素子のコレクタ電流Ｉｃとコレクタ−エミッタ間飽和
電圧Ｖｃｅ（ｓａｔ）の特性を示す。ここで、スイッチ
ング素子のゲートＧには、スイッチング素子を飽和領域
で使用するに十分な大きさの電圧が印加される。スイッ
チング素子がＯＮしてコレクタ電流Ｉｃが通電するとス
イッチング素子のコレクタＣ−エミッタＥ間に電圧Ｖｃ
ｅ（ｓａｔ）が発生する。この時の、コレクタ電流Ｉｃ
の量に対するコレクタ−エミッタ間飽和電圧Ｖｃｅ（ｓ
ａｔ）の量の特性は、スイッチング素子の接合部分温度
Ｔｊｓｗ及びゲートＧに印加する電圧に依存して変化す
るが、スイッチング素子により固有に定まる。従って、
ゲートＧに印加する電圧と接合部分温度Ｔｊｓｗが既知
であれば、この特性によりコレクタ−エミッタ間飽和電
圧Ｖｃｅ（ｓａｔ）から、コレクタ電流Ｉｃ，つまりス
イッチング素子に通電する電流値を検出することが可能
となる。
【００３３】次に動作を説明する。Ｖｃｅ電圧検出手段
８０により、スイッチング素子のコレクタ−エミッタ間
電圧値が検出され、コレクタ−エミッタ間電圧信号とし
て通電電流値演算手段８１に出力される。また、定電流
回路１８により温度検出ダイオード１９ａには一定の順
方向電流ｉｆが供給され、過熱識別手段８に温度検出ダ
イオード１９ａの順方向電圧ｖｆが入力される。過熱識
別手段８は順方向電圧ｖｆに基づいてスイッチング素子
温度信号Ｔｊを通電電流値演算手段８１に出力する。通
電電流値演算手段８１は、コレクタ−エミッタ間電圧信
号とスイッチング素子温度信号Ｔｊとを入力すると、図
１３のようなコレクタ電流Ｉｃとコレクタ−エミッタ間
飽和電圧Ｖｃｅ（ｓａｔ）の特性に基づいて、スイッチ
ング素子に通電する電流（コレクタ電流Ｉｃ相当）を算
出する。尚、通電電流値演算手段８１には、図１３のよ
うなコレクタ電流Ｉｃとコレクタ−エミッタ間飽和電圧
Ｖｃｅ（ｓａｔ）の特性を、スイッチング素子温度Ｔｊ
への依存性も含めて近似式あるいは参照テーブルマップ
といったような形式で記憶させておけばよい。
８０により、スイッチング素子のコレクタ−エミッタ間
電圧値が検出され、コレクタ−エミッタ間電圧信号とし
て通電電流値演算手段８１に出力される。また、定電流
回路１８により温度検出ダイオード１９ａには一定の順
方向電流ｉｆが供給され、過熱識別手段８に温度検出ダ
イオード１９ａの順方向電圧ｖｆが入力される。過熱識
別手段８は順方向電圧ｖｆに基づいてスイッチング素子
温度信号Ｔｊを通電電流値演算手段８１に出力する。通
電電流値演算手段８１は、コレクタ−エミッタ間電圧信
号とスイッチング素子温度信号Ｔｊとを入力すると、図
１３のようなコレクタ電流Ｉｃとコレクタ−エミッタ間
飽和電圧Ｖｃｅ（ｓａｔ）の特性に基づいて、スイッチ
ング素子に通電する電流（コレクタ電流Ｉｃ相当）を算
出する。尚、通電電流値演算手段８１には、図１３のよ
うなコレクタ電流Ｉｃとコレクタ−エミッタ間飽和電圧
Ｖｃｅ（ｓａｔ）の特性を、スイッチング素子温度Ｔｊ
への依存性も含めて近似式あるいは参照テーブルマップ
といったような形式で記憶させておけばよい。
【００３４】以上によれば、スイッチング素子に通電す
る電流値を速い応答性にて精度良く算出することが可能
となる。
る電流値を速い応答性にて精度良く算出することが可能
となる。
【００３５】尚、実施の形態９においては、スイッチン
グ素子としてＦＥＴを用い、このＦＥＴのドレイン電圧
（出力端子電圧）を検出する電圧検出手段を設けて、ス
イッチング素子に通電する電流値を算出する手段を備え
た構成としてもよい。また、実施の形態９の図１２にお
いては、過熱保護手段９を備えていないが、過熱保護手
段９を設ければ、過熱防止を行えることは言うまでもな
い。
グ素子としてＦＥＴを用い、このＦＥＴのドレイン電圧
（出力端子電圧）を検出する電圧検出手段を設けて、ス
イッチング素子に通電する電流値を算出する手段を備え
た構成としてもよい。また、実施の形態９の図１２にお
いては、過熱保護手段９を備えていないが、過熱保護手
段９を設ければ、過熱防止を行えることは言うまでもな
い。
【００３６】また、各実施の形態において、温度検出用
ダイオードの代わりに、トランジスタのＰＮ接合を用い
るようにしてもよい。要は、ＰＮ接合を含む含む半導体
素子をスイッチング素子の近傍に設けるようにすればよ
い。また、各実施の形態において、スイッチング素子と
してＦＥＴを用いてもよい。この場合は、制御対象はソ
ース及びソース電圧となる。
ダイオードの代わりに、トランジスタのＰＮ接合を用い
るようにしてもよい。要は、ＰＮ接合を含む含む半導体
素子をスイッチング素子の近傍に設けるようにすればよ
い。また、各実施の形態において、スイッチング素子と
してＦＥＴを用いてもよい。この場合は、制御対象はソ
ース及びソース電圧となる。
【００３７】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、スイ
ッチング素子の近傍にＰＮ接合を含む半導体素子を配置
するとともに、この半導体素子に定電流回路を接続する
ように構成し、かつ、上記半導体素子のＰＮ接合間の順
方向電圧値を検出することで上記スイッチング素子の温
度を認識し、この認識したスイッチング素子の温度に基
づいて上記スイッチング素子が過熱状態であると判定し
た場合に上記スイッチング素子をオフ状態に設定する過
熱防止手段を備えるので、電力変換半導体のパワー素子
を構成するスイッチング素子の温度を速い応答性にて精
度良く検出でき、スイッチング素子の過熱を適切に防止
できる電動機制御装置が得られる。また、上記半導体素
子の損傷や配線断線などの故障の場合に応じて電動機の
動作を緩やかに変化させるために上記電流指令値を制限
する監視手段を有する制御演算装置を備えるので、上記
効果に加え、制御の連続性を損なわない電動機制御装置
が得られる。また、電動機の温度も加味して、さらに、
電動機についても適切な過熱防止を行える電動機制御装
置が得られる。また、上記スイッチング素子の温度とス
イッチング素子の出力端子電圧値とに基づいて上記スイ
ッチング素子に通電する電流値を算出する通電電流算出
手段を有する制御演算装置を備えたので、さらに、スイ
ッチング素子に通電する電流値を速い応答性にて精度良
く算出することが可能となる。
ッチング素子の近傍にＰＮ接合を含む半導体素子を配置
するとともに、この半導体素子に定電流回路を接続する
ように構成し、かつ、上記半導体素子のＰＮ接合間の順
方向電圧値を検出することで上記スイッチング素子の温
度を認識し、この認識したスイッチング素子の温度に基
づいて上記スイッチング素子が過熱状態であると判定し
た場合に上記スイッチング素子をオフ状態に設定する過
熱防止手段を備えるので、電力変換半導体のパワー素子
を構成するスイッチング素子の温度を速い応答性にて精
度良く検出でき、スイッチング素子の過熱を適切に防止
できる電動機制御装置が得られる。また、上記半導体素
子の損傷や配線断線などの故障の場合に応じて電動機の
動作を緩やかに変化させるために上記電流指令値を制限
する監視手段を有する制御演算装置を備えるので、上記
効果に加え、制御の連続性を損なわない電動機制御装置
が得られる。また、電動機の温度も加味して、さらに、
電動機についても適切な過熱防止を行える電動機制御装
置が得られる。また、上記スイッチング素子の温度とス
イッチング素子の出力端子電圧値とに基づいて上記スイ
ッチング素子に通電する電流値を算出する通電電流算出
手段を有する制御演算装置を備えたので、さらに、スイ
ッチング素子に通電する電流値を速い応答性にて精度良
く算出することが可能となる。
【図１】 この発明の実施の形態１による電動機制御装
置の構成図である。
置の構成図である。
【図２】 実施の形態１を説明するための図である。
【図３】 実施の形態２を説明するための図である。
【図４】 実施の形態３，４による電動機制御装置の構
成図である。
成図である。
【図５】 実施の形態５による電動機制御装置の構成図
である。
である。
【図６】 実施の形態６で使用するパワー素子の一例を
示す図である。
示す図である。
【図７】 実施の形態７による電動機制御装置の構成図
である。
である。
【図８】 実施の形態７の温度監視手段の内部構成図で
ある。
ある。
【図９】 実施の形態７の温度監視手段内の時間ゲイン
テーブルを示す図である。
テーブルを示す図である。
【図１０】 実施の形態８による電動機制御装置の構成
図である。
図である。
【図１１】 実施の形態８の温度監視手段の内部構成図
である。
である。
【図１２】 実施の形態９による電動機制御装置の構成
図である。
図である。
【図１３】 実施の形態９の動作原理を説明するための
図である。
図である。
【図１４】 第一の従来例としての電動機制御装置を示
す構成図である。
す構成図である。
【図１５】 第二の従来例としての車載用電動機制御装
置を示す構成図である。
置を示す構成図である。
１ 電動機制御装置、２ 電動機、３ 制御演算装置、
４ 電力変換半導体、５ａ〜５ｆ スイッチング素子、
８ 過熱識別手段、９ 過熱保護手段、１８ 定電流回
路、１９ａ〜１９ｃ 温度検出ダイオード、２０ 温度
監視手段、２１電流指令演算手段、２２ 電流制御手
段、７０ 電動機温度センサ、８０ Ｖｃｅ電圧検出手
段、８１ 通電電流値演算手段。
４ 電力変換半導体、５ａ〜５ｆ スイッチング素子、
８ 過熱識別手段、９ 過熱保護手段、１８ 定電流回
路、１９ａ〜１９ｃ 温度検出ダイオード、２０ 温度
監視手段、２１電流指令演算手段、２２ 電流制御手
段、７０ 電動機温度センサ、８０ Ｖｃｅ電圧検出手
段、８１ 通電電流値演算手段。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H007 AA05 AA06 BB06 CA01 CB05 CC03 DC08 FA00 5H576 AA15 BB06 CC01 DD02 DD04 DD05 HA02 HA03 HB02 JJ01 JJ02 JJ17 JJ28 KK06 LL22 LL24 LL44 LL45 MM06 MM10 PP02
Claims (12)
- 【請求項１】 高電位側のスイッチング素子と低電位側
のスイッチング素子とを直列接続したスイッチングアー
ムを複数相、直流電力入力に並列接続し、上記各スイッ
チングアームの各スイッチング素子間より交流電力を交
流電動機に供給するように構成するとともに、制御演算
装置を具備し、この制御演算装置により上記各スイッチ
ング素子のスイッチングを制御して上記電動機の通電電
流を制御するようにした電動機制御装置において、 上記スイッチング素子の近傍にＰＮ接合を含む半導体素
子を配置するとともに、この半導体素子に定電流回路を
接続するように構成し、 かつ、上記半導体素子のＰＮ接合間の順方向電圧値を検
出することで上記スイッチング素子の温度を認識し、こ
の認識したスイッチング素子の温度に基づいて上記スイ
ッチング素子が過熱状態であると判定した場合に上記ス
イッチング素子をオフ状態に設定する過熱防止手段を備
えたことを特徴とする電動機制御装置。 - 【請求項２】 高電位側のスイッチング素子と低電位側
のスイッチング素子とを直列接続したスイッチングアー
ムを複数相、直流電力入力に並列接続し、上記各スイッ
チングアームの各スイッチング素子間より交流電力を交
流電動機に供給するように構成するとともに、制御演算
装置を具備し、この制御演算装置により上記各スイッチ
ング素子のスイッチングを制御して上記電動機の通電電
流を制御するようにした電動機制御装置において、 上記スイッチング素子の近傍にＰＮ接合を含む半導体素
子を配置するとともに、この半導体素子に定電流回路を
接続するように構成し、 かつ、上記半導体素子のＰＮ接合間の順方向電圧値を検
出することで上記スイッチング素子の温度を認識し、こ
の認識したスイッチング素子の温度に基づいて上記スイ
ッチング素子が過熱状態であると判定した場合に上記ス
イッチング素子をオフ状態に設定する過熱防止手段を備
え、 さらに、上記制御演算装置は、上記電動機に通電する電
流指令値を演算する電流指令値演算手段と、上記電流指
令値に基づいて上記電動機に通電する電流を制御する電
流制御手段と、上記スイッチング素子の温度と上記電流
指令値とを入力して時系列的にこのスイッチング素子の
温度と電流指令値との相関を監視し、上記半導体素子の
損傷や配線断線などの故障の場合に応じて電動機の動作
を緩やかに変化させるために上記電流指令値を制限する
監視手段とを備えたことを特徴とする電動機制御装置。 - 【請求項３】 請求項２に記載の電動機制御装置におい
て、 上記監視手段に代えて、電動機の温度と上記スイッチン
グ素子の温度と上記電流指令値とを入力し、時系列的に
この電動機の温度とスイッチング素子の温度と電流指令
値との相関を監視し、上記半導体素子の損傷や配線断線
などの故障の場合に応じて電動機の動作を緩やかに変化
させるために上記電流指令値を制限する監視手段を備え
たことを特徴とする電動機制御装置。 - 【請求項４】 高電位側のスイッチング素子と低電位側
のスイッチング素子とを直列接続したスイッチングアー
ムを複数相、直流電力入力に並列接続し、上記各スイッ
チングアームの各スイッチング素子間より交流電力を交
流電動機に供給するように構成するとともに、制御演算
装置を具備し、この制御演算装置により上記各スイッチ
ング素子のスイッチングを制御して上記電動機の通電電
流を制御するようにした電動機制御装置において、 上記スイッチング素子の近傍にＰＮ接合を含む半導体素
子を配置するとともに、この半導体素子に定電流回路を
接続するように構成し、 かつ、上記半導体素子のＰＮ接合間の順方向電圧値を検
出することで上記スイッチング素子の温度を認識する認
識手段と、上記スイッチング素子の出力端子電圧値を検
出する電圧検出手段を備え、 さらに、上記制御演算装置は、上記スイッチング素子の
温度とスイッチング素子の出力端子電圧値とに基づいて
上記スイッチング素子に通電する電流値を算出する通電
電流算出手段を備えたことを特徴とする電動機制御装
置。 - 【請求項５】 請求項４に記載の電動機制御装置におい
て、 上記認識手段で認識したスイッチング素子の温度に基づ
いて上記スイッチング素子が過熱状態であると判定した
場合に上記スイッチング素子をオフ状態に設定する過熱
防止手段を備えたことを特徴とする電動機制御装置。 - 【請求項６】 請求項１または請求項２または請求項３
または請求項５に記載の電動機制御装置において、 上記過熱防止手段に、所定温度での上記半導体素子の順
方向電圧値を予め記憶しておき、上記スイッチング素子
の温度が変化した場合の変動を絶対量として認識させる
ようにしたことを特徴とする電動機制御装置。 - 【請求項７】 請求項１または請求項２または請求項３
または請求項５に記載の電動機制御装置において、 上記過熱防止手段は、上記スイッチング素子の温度を上
記制御演算装置にアナログ信号で伝えるようにしたこと
を特徴とする電動機制御装置。 - 【請求項８】 請求項１または請求項２または請求項３
または請求項５に記載の電動機制御装置において、 上記過熱防止手段は、上記スイッチング素子の過熱防止
を現在実施しているか否かの情報を上記制御演算装置に
ディジタル信号で出力するようにしたことを特徴とする
電動機制御装置。 - 【請求項９】 請求項１または請求項２または請求項３
または請求項５に記載の電動機制御装置において、 上記過熱防止手段は、上記各相のスイッチング素子のう
ち最も温度の高いものを認識し、この最も高い温度に基
づいて判定を行うことを特徴とする電動機制御装置。 - 【請求項１０】 請求項１または請求項２または請求項
３または請求項４または請求項５に記載の電動機制御装
置において、 上記スイッチング素子が形成されたチップ領域内、ある
いはこのチップ領域のごく近傍に上記半導体素子を配置
したことを特徴とする電動機制御装置。 - 【請求項１１】 請求項１または請求項２または請求項
３または請求項４または請求項５に記載の電動機制御装
置において、 上記半導体素子としてダイオードを用いたことを特徴と
する電動機制御装置。 - 【請求項１２】 請求項４または請求項５に記載の電動
機制御装置において、 上記スイッチング素子としてのバイポーラトランジスタ
を用い、上記電圧検出手段は、上記バイポーラトランジ
スタのコレクタ−エミッタ間電圧値を検出することを特
徴とする電動機制御装置。
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