JP2003018861A - インバータの冷却制御装置 - Google Patents

インバータの冷却制御装置

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JP2003018861A
JP2003018861A JP2001195262A JP2001195262A JP2003018861A JP 2003018861 A JP2003018861 A JP 2003018861A JP 2001195262 A JP2001195262 A JP 2001195262A JP 2001195262 A JP2001195262 A JP 2001195262A JP 2003018861 A JP2003018861 A JP 2003018861A
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cooling
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power semiconductor
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Yasushi Takeda
靖 武田
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Nissan Motor Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数のインバータを有し、複数のインバータ
に対して単一の温度センサを配設した場合でも、各イン
バータを構成する電力用半導体素子の接合部分温度を精
度良く演算する。 【解決手段】 インバータ２，３に含まれるスイッチン
グ素子ＳＷの動作を制御してモータ１２，１３を駆動し
ているときに、インバータ２，３の温度を単一の温度セ
ンサ４により検出して温度検出信号を生成し、温度検出
信号とインバータ制御状態に基づいて各インバータ２，
３に含まれるスイッチング素子ＳＷの接合部分温度を推
定した温度推定情報を生成すると共に、各インバータ
２，３を構成するスイッチング素子ＳＷ接合部分温度を
演算して、ウォータポンプ５及びラジエータファン７の
動作、及びモータ１２，１３に供給する電流値を制御す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばモータ等の
複数の負荷を複数のインバータで駆動するシステムにお
けるインバータを冷却するためのインバータの冷却制御
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、モータ等の負荷を駆動するインバ
ータの冷却制御装置として、特開平７−７３５７３１号
公報、特開平７−１４３６１５号公報に開示されている
ものがある。これらの従来技術においては、インバータ
の冷却器近傍に温度センサを配設し、この温度センサに
より検出された冷却器の温度から電力用半導体素子の損
失（発熱量）を演算し、冷却器の温度及び電力用半導体
素子の損失に基づいて電力用半導体素子を基板と接合す
る接合部分温度を演算し、接合部分温度に基づいて負荷
回路に供給する電流値や、冷却器に冷却水を流すための
ウォータポンプのオンオフや、冷却水を冷却するための
ラジエータファンのオンオフを制御するようにしてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】近年、負荷駆動システ
ムとしては、複数のモータを複数のインバータで制御す
る技術、例えば車両を駆動する第１モータを第１インバ
ータで駆動させると共に、発電を行う第２モータを第２
インバータを駆動するものが開発されている。
【０００４】このような負荷駆動システムでは、第１モ
ータと第２モータとの駆動状態が異なるために第１イン
バータと第２インバータに流れる電流値が異なる。した
がって、第１インバータを構成する電力用半導体素子の
接合部分温度と第２インバータを構成する電力用半導体
素子の接合部分温度とが異なる。
【０００５】一方、負荷駆動システムのコスト削減の観
点から、各インバータについて設けていた温度センサを
単一のものにすることが望ましい。
【０００６】このように単一の温度センサで２つのイン
バータについての接合部分温度を演算する手法として
は、例えば温度センサを第１インバータと第２インバー
タとのいずれかのインバータ近傍に配設することが考え
られる。この場合には、温度センサが配設されているイ
ンバータの接合部分温度は正確に演算することができる
が、温度センサが配設されていないインバータの接合部
分温度を精度良く演算することができない。
【０００７】また、単一の温度センサを２つのインバー
タの略中間位置に配設した場合には、温度センサの検出
値がそれぞれのインバータの発熱に影響され、各インバ
ータの接合部分温度を精度良く演算することができな
い。
【０００８】すなわち、２つのインバータの接合部分温
度を精度良く演算することができないため、接合部分温
度に対し、フェールセーフとして電流、ウォータポンプ
やラジエータファンに余裕を持たせた制御を行う必要が
あり、ウォータポンプやラジエータファンの作動頻度が
多くなり、電力消費や騒音が大きくなるという問題があ
った。
【０００９】そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて
提案されたものであり、複数のインバータを有し、複数
のインバータに対して単一の温度センサを配設した場合
でも、各インバータを構成する電力用半導体素子の接合
部分温度を精度良く演算することができるインバータの
冷却制御装置を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明で
は、上述の課題を解決するために、複数の電力用半導体
素子を一組として構成されるインバータと、この一組の
インバータによって駆動される負荷とからなる負荷駆動
装置を複数群備えると共に、前記複数組のインバータを
構成する電力用半導体素子を冷却する冷却手段とを備え
たインバータの冷却制御装置であって、前記複数組のイ
ンバータを構成する電力用半導体素子を接合する基板
と、前記複数組のインバータを構成する電力用半導体素
子を制御する素子制御手段と、基板上に配設され、温度
を検出する温度検出手段と、前記素子制御手段による電
力用半導体素子の制御状態と、前記温度検出手段により
検出された温度とに基づいて、各組のインバータを構成
する電力用半導体素子の接合部分温度を、それぞれ推定
する温度推定手段とを備えた。
【００１１】請求項２に係る発明では、請求項１記載の
インバータの冷却制御装置において、前記温度推定手段
は前記温度検出手段で検出されたインバータの温度と、
前記冷却手段により冷却される冷却媒体と、前記複数組
のインバータの熱抵抗とを熱モデル化して、前記各組の
インバータを構成する電力用半導体素子の接合部分温度
を推定する。
【００１２】請求項３に係る発明では、請求項２記載の
インバータの冷却制御装置において、前記各組インバー
タの電力用半導体素子の接合部分と前記温度検出手段と
の間の熱抵抗、前記各組インバータの電力用半導体素子
の接合部分と前記冷却手段との間の熱抵抗、前記温度検
出手段と前記冷却手段との間の熱抵抗を熱モデル化し
て、前記各組インバータを構成する電力用半導体素子の
接合部分温度を推定する。
【００１３】請求項４に係る発明では、請求項１〜請求
項３の何れか一に記載のインバータの冷却制御装置にお
いて、前記冷却手段は、冷却媒体が流れることで、前記
電力用半導体素子を冷却するものであって、前記冷却手
段の冷却媒体の冷却温度を制御する駆動手段を有し、前
記温度推定手段によって推定された接合部分温度が所定
値以上の場合には前記駆動手段を駆動させ冷却温度が低
くなるように制御する。
【００１４】請求項５に係る発明では、請求項４記載の
インバータの冷却制御装置において、前記駆動手段は、
前記冷却手段の冷却媒体の流速を変更するポンプを駆動
させるものであり、前記ポンプの回転数を変更すること
によって、冷却媒体の冷却温度を制御する。
【００１５】請求項６に係る発明では、請求項４記載の
インバータの冷却制御装置において、前記駆動手段は、
前記冷却手段の冷却媒体を風速で冷却するラジエータフ
ァンを駆動させるものであり、前記ラジエータファンの
回転数を変更することで冷却媒体の冷却温度を制御す
る。
【００１６】請求項７に係る発明では、請求項１〜請求
項３の何れか一に記載のインバータの冷却制御装置にお
いて、前記温度推定手段によって検出された接合部分温
度が所定値以上の場合には、前記負荷へ供給する電流を
制限する。
【００１７】
【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、素子制御
手段による電力用半導体素子の制御状態と、温度検出手
段により検出された温度とに基づいて、各組のインバー
タを構成する電力用半導体素子の接合部分温度を、それ
ぞれ推定するので、各インバータを構成する電力用半導
体素子の接合部分温度を精度良く演算することができ
る。
【００１８】請求項２に係る発明によれば、温度推定手
段は温度検出手段で検出されたインバータの温度と、冷
却手段により冷却される冷却媒体と、複数組のインバー
タの熱抵抗とを熱モデル化して、各組のインバータを構
成する電力用半導体素子の接合部分温度を推定するの
で、各インバータを構成する電力用半導体素子の接合部
分温度を精度良く演算することを実現できる。
【００１９】請求項３に係る発明によれば、各組インバ
ータの電力用半導体素子の接合部分と温度検出手段との
間の熱抵抗、各組インバータの電力用半導体素子の接合
部分と冷却手段との間の熱抵抗、温度検出手段と冷却手
段との間の熱抵抗を熱モデル化して、各組インバータを
構成する電力用半導体素子の接合部分温度を推定するの
で、請求項２に係る発明と同様に、各インバータを構成
する電力用半導体素子の接合部分温度を精度良く演算す
ることを実現できる。
【００２０】請求項４に係る発明によれば、温度推定手
段によって推定された接合部分温度が所定値以上の場合
には駆動手段を駆動させ冷却温度が低くなるように制御
するので、駆動手段の駆動の開始を従来よりも高い温度
にすることができ、よって駆動手段の作動頻度を低減す
ることができるので、例えば消費電力を少なくできる。
【００２１】請求項５及び請求項６に係る発明によれ
ば、請求項４に係る発明と同様の効果を発揮することが
できる。
【００２２】請求項７に係る発明によれば、温度推定手
段によって検出された接合部分温度が所定値以上の場合
には、負荷へ供給する電流を制限するので、正確な電力
用半導体素子の温度に基づいて、負荷への電流を制限す
るために、不必要に負荷の出力が制限されることが少な
くなる。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
【００２４】本発明は、例えば図１及び図２に示すよう
に構成されたモータ駆動システムに適用される。
【００２５】［モータ駆動システムの構成］モータ駆動
システムは、図１に示すように、単一の冷却器１上にそ
れぞれ独立して動作する第１インバータ２及び第２イン
バータ３を形成し、任意の位置に設けた温度センサ４で
検出したインバータ温度に基づいて、冷却媒体をウォー
タポンプ５によりラジエータ６、冷却器１の順に循環さ
せると共に、ラジエータファン７を駆動することでラジ
エータ６を通過する冷却媒体温度を調整して第１インバ
ータ２及び第２インバータ３を冷却する。第１インバー
タ２及び第２インバータ３は、シリコンチップに６個の
パワートランジスタ（後述するスイッチング素子ＳＷ）
が形成されることで構成されている。なお、本例では、
温度センサ４を第１インバータ２と第２インバータ３と
の間に設けた場合について説明する。
【００２６】図２に、モータ駆動システムの回路構成を
示す。このモータ駆動システムは、直流電源１１に第１
インバータ２が接続され、第１インバータ２と第２イン
バータ３とが接続されることで、直流電源１は第１イン
バータ２及び第２インバータ３に直流電圧を供給する。
【００２７】また、このモータ駆動システムは、第１イ
ンバータ２に第１モータ１２を接続すると共に、第２イ
ンバータ３に第２モータ１３を接続し、更に第１インバ
ータ２及び第２インバータ３の動作を制御するコントロ
ールユニット１４を備える。
【００２８】更に、このモータ駆動システムでは、図１
に示したウォータポンプ５及びラジエータファン７をコ
ントロールユニット１４に接続して、コントロールユニ
ット１４によりウォータポンプ５及びラジエータファン
７を制御するように構成されている。
【００２９】第１インバータ２は、直流電源１１と並列
接続された平滑用コンデンサ２１と、コンデンサ２１を
介して直流電源１１と接続され、３相交流方式の第１モ
ータ１２に駆動電流を供給するスイッチング素子ＳＷ１
〜ＳＷ６（以下、総称するときには単に「スイッチング
素子ＳＷ」と呼ぶ。）とを備えて構成されている。ま
た、第２インバータ３は、第１インバータ２と接続さ
れ、３相交流方式の第２モータ１３に駆動電流を供給す
るスイッチング素子ＳＷ１１〜ＳＷ１６（以下、総称す
るときには単に「スイッチング素子ＳＷ」と呼ぶ。）を
備えて構成されている。ここで、スイッチング素子ＳＷ
は、例えばＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transist
or）等の大電力に対応した電力用半導体素子からなる。
【００３０】コントロールユニット１４は、直流電源１
１から第１インバータ２及び第２インバータ３のスイッ
チング素子ＳＷに供給される直流電圧を、第１インバー
タ２及び第２インバータ３のスイッチング素子ＳＷをオ
ン、オフ駆動させることにより第１モータ１２及び第２
モータ１３に出力して第１モータ１２及び第２モータ１
３を駆動する。
【００３１】このとき、コントロールユニット１４は、
スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６と第１モータ１２、ス
イッチング素子ＳＷ１１〜ＳＷ１６と第２インバータ３
とを接続する電流供給ライン上に設けられた電流検出部
２２、２３からの検出値に基づいて、第１モータ１２に
供給している電流値を検出して第１モータ１２のトル
ク、回転数を制御する。
【００３２】また、コントロールユニット１４は、第１
インバータ２と第２インバータ３との間に配設された温
度センサ４と接続され、温度センサ４からのセンサ信号
に基づいて、第１インバータ２及び第２インバータ３を
構成するスイッチング素子ＳＷの接合部分温度を演算す
る。
【００３３】更に、コントロールユニット１４は、第１
モータ１２及び第２モータ１３を駆動制御しているとき
に、温度センサ４からのセンサ信号に基づいた接合部分
温度に基づいて、ウォータポンプ５及びラジエータファ
ン７に制御信号を出力して駆動制御し、冷却媒体温度を
制御して冷却器１の冷却能力を制御する。
【００３４】更にまた、このコントロールユニット１４
は、ウォータポンプ５及びラジエータファン７を制御し
て冷却器１を制御するときに、第１インバータ２及び第
２インバータ３の動作状態を考慮して、冷却器１、ウォ
ータポンプ５、及びラジエータファン７からなる熱回路
を熱モデル化した上で、第１インバータ２及び第２イン
バータ３の接合部分温度を演算する。
【００３５】［モータ駆動システムの熱モデル］図３
に、コントロールユニット１４によりモータ駆動システ
ムの熱回路をモデル化した熱モデルを示す。ここで、冷
却器１の冷却媒体温度をＴｗとし、第１インバータ２の
損失（発熱量）をＰ１とし、第２インバータ３の損失
（発熱量）をＰ２とし、第１インバータ２を構成するス
イッチング素子ＳＷの接合部分温度をＴj1とし、第２イ
ンバータ３を構成するスイッチング素子ＳＷの接合部分
温度をＴj2とする。
【００３６】また、第１インバータ２のスイッチング素
子ＳＷ接合部分から冷却媒体までの熱抵抗をＲj1-w、第
２インバータ３のスイッチング素子ＳＷ接合部分から冷
却媒体までの熱抵抗をＲj2-wと表現する。更に、第１イ
ンバータ２のスイッチング素子ＳＷ接合部分から温度セ
ンサ４までの熱抵抗をＲj1-w、第２インバータ３のスイ
ッチング素子ＳＷ接合部分から温度センサ４までの熱抵
抗をＲj2-wと表現する。更にまた、温度センサ４から冷
却媒体までの熱抵抗をＲth-wと表現する。
【００３７】コントロールユニット１４では、温度セン
サ４からのセンサ検出値Ｔｔｈに基づいて、第１インバ
ータ２の損失（発熱量）Ｐ１及び第２インバータ３の損
失（発熱量）Ｐ２を求め、第１インバータ２の接合部分
温度Ｔj1及び第２インバータ３の接合部分温度Ｔj2、並
びに冷却媒体温度Ｔｗを演算する。そして、コントロー
ルユニット１４では、演算して得た接合部分温度Ｔj1及
び接合部分温度Ｔj2、並びに冷却媒体温度Ｔｗに基づい
て、ウォータポンプ５、ラジエータファン７又は第１モ
ータ１２及び第２モータ１３に供給する電流値を調整す
る。なお、このコントロールユニット１４による処理の
詳細については後述する。
【００３８】［モータ駆動システムの動作］図４に、本
発明を適用したモータ駆動システムにおいて、第１イン
バータ２の接合部分温度Ｔj1及び第２インバータ３の接
合部分温度Ｔj2を調整するときのコントロールユニット
１４の処理手順を示す。
【００３９】図４によれば、第１インバータ２及び第２
インバータ３を駆動して第１モータ１２及び第２モータ
１３を駆動しているときに、ステップＳ１以降の処理を
開始する。
【００４０】ステップＳ１において、第１インバータ２
及び第２インバータ３が動作している状態における温度
センサ４で検出したセンサ検出値Ｔｔｈを入力して検出
し、ステップＳ２に処理を進める。
【００４１】ステップＳ２において、電流検出部２２、
２３からの電流値を検出すると共に電源電圧を検出し、
第１インバータ２の損失Ｐ１及び第２インバータ３の損
失Ｐ２を演算して、ステップＳ３に処理を進める。
【００４２】ここで、第１インバータ２及び第２インバ
ータ３のスイッチング素子ＳＷとしてＩＧＢＴ、フリー
ホィール・ダイオードを使用した場合には、ＩＧＢＴの
定常損失Ｐ(sat)、ＩＧＢＴのスイッチング損失Ｐ(s
w)、フリーホィール・ダイオードの定常損失Ｐ(f)、フ
リーホィール・ダイオードのリカバリ損失Ｐ(r)を、下
記式（１）〜（４）を用いて演算する。
【００４３】 Ｐ(sat)＝Ｉｃｐ×Ｖｃｅ(sat)×((１／８)＋(Ｄ／３π)ｃｏｓθ) 式（ １） Ｐ(sw)＝Ｅｓｗ×ｆ×（１／π） 式（２） Ｐ(f)＝Ｉｃｐ×ＶＦ×（１／８） 式（３） Ｐ(r)＝（１／８）×（Ｉｒｒ×Ｖｃｃ×ｔｒｒ×ｆ） 式（４） ここで、出力電流がＩｃｐｓｉｎｘで表現され、Ｅｓｗ
は電圧、インバータにより決まる損失であり、ｆはスイ
ッチング周波数、Ｉｒｒは逆回復電流、ｔｒｒは逆回復
時間である。前記式（１）〜式（４）を演算し、ＩＧＢ
Ｔの定常損失Ｐ(sat)とＩＧＢＴのスイッチング損失Ｐ
(sw)とを加算することによりＩＧＢＴの損失を演算し、
フリーホィール・ダイオードの定常損失Ｐ(f)とフリー
ホィール・ダイオードのリカバリ損失Ｐ(r)とを加算す
ることでフリーホィール・ダイオードの損失を演算す
る。なお、通常のインバータの動作では、ＩＧＢＴの損
失の方がフリーホィール・ダイオードの損失よりも大き
いため、ＩＧＢＴの損失のみを損失Ｐ１、損失Ｐ２とし
ても良い。
【００４４】ステップＳ３において、ステップＳ２で演
算した第１インバータ２の損失Ｐ１及び第２インバータ
３の損失Ｐ２を用いて図３に示した熱モデルを解くこと
により、第１インバータ２の接合部分温度Ｔj1、第２イ
ンバータ３の接合部分温度Ｔj2、冷却媒体温度Ｔｗを演
算してステップＳ４に処理を進める。
【００４５】ここで、図３に示す熱モデルにおいて、第
１インバータ２での熱量をＩ１、第１インバータ２のス
イッチング素子ＳＷ接合部分から冷却媒体までの熱抵抗
Ｒj1-wを通過した後の熱量をＩ２、温度センサ４から冷
却媒体までの熱抵抗Ｒth-wを通過した後の熱量をＩ３、
第２インバータ３のスイッチング素子ＳＷ接合部分から
冷却媒体までの熱抵抗Ｒj2-wを通過した後の熱量を
Ｉ４、第２インバータ３での熱量をＩ５、第１インバー
タ２のスイッチング素子ＳＷ接合部分から温度センサ４
までの熱抵抗Ｒj1-thを通過した後の熱量をＩ６、第２
インバータ３のスイッチング素子ＳＷ接合部分から温度
センサ４までの熱抵抗Ｒj2-thを通過した後の熱量をＩ
７として、下記式（５）〜式（１５）までの連立方程式
を解くことにより、第１インバータ２の接合部分温度Ｔ
j1、第２インバータ３の接合部分温度Ｔj2、冷却媒体温
度Ｔｗを得る。
【００４６】 Ｔj1＝Ｒj1-w×Ｉ２ 式（５） Ｐ１−（Ｒj1-w×Ｉ２）＝０ 式（６） Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３＋Ｉ４＋Ｉ５＝０ 式（７） Ｔj2＝Ｒj2-w×Ｉ４ 式（８） Ｐ２−（Ｒj2-w×Ｉ４）＝０ 式（９） Ｔｔｈ＝Ｔｗ＋Ｉ３×Ｒth-w 式（１０） Ｉ３×Ｒth-w−Ｉ２×Ｒj1-w＋Ｉ６×Ｒj1-th＝０ 式（１１） Ｉ３Ｒth-w−Ｉ４×Ｒj2-w＋Ｉ７×Ｒj2-th＝０ 式（１２） Ｉ３＝Ｉ６＋Ｉ７ 式（１３） Ｉ５＝Ｉ４＋Ｉ７ 式（１４） Ｉ１＝Ｉ２＋Ｉ６ 式（１５） 前記式（５）〜式（１５）において、Ｐ１、Ｐ２はステ
ップＳ２で演算された値を使用し、Ｒj1-w、Ｒj1-th、
Ｒth-w、Ｒj2-th、Ｒj2-wは冷却器１上に形成した材料
に応じた既知の値であり、既知の値を用いて未知数であ
る熱量Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４、Ｉ５、Ｉ６、Ｉ７を求
めて、第１インバータ２の接合部分温度Ｔj1、第２イン
バータ３の接合部分温度Ｔj2、及び冷却媒体温度Ｔｗを
演算する。
【００４７】ステップＳ４において、ステップＳ３で演
算して得た第１インバータ２の接合部分温度Ｔj1が所定
温度値Ｔ１１よりも大きいか否かの判定をする。接合部
分温度Ｔj1が所定温度値Ｔ１１よりも大きいと判定した
ときには処理をステップＳ５に進めて第１モータ１２に
供給する電流を制限するように第１インバータ２を制御
し、接合部分温度Ｔj1が所定温度値Ｔ１１よりも大きく
ないと判定したときには処理をステップＳ６に進める。
【００４８】ここで、所定温度値Ｔ１１は、第１インバ
ータ２のスイッチング素子ＳＷ接合部分温度が急激に上
昇した場合に、第１インバータ２のスイッチング素子Ｓ
Ｗ接合部分温度を下げるために第１モータ１２に供給す
る電流値を制限するためのしきい値である。
【００４９】ステップＳ６において、ステップＳ３で演
算して得た第２インバータ３の接合部分温度Ｔj2が所定
温度値Ｔ１２よりも大きいか否かの判定をする。接合部
分温度Ｔj2が所定温度値Ｔ１２よりも大きいと判定した
ときには処理をステップＳ７に進めて第２モータ１３に
供給する電流を制限するように第２インバータ３を制御
し、接合部分温度Ｔj2が所定温度値Ｔ１２よりも大きく
ないと判定したときには処理をステップＳ８に進める。
【００５０】ここで、所定温度値Ｔ１２は、第２インバ
ータ３のスイッチング素子ＳＷ接合部分温度が急激に上
昇した場合に、第２インバータ３のスイッチング素子Ｓ
Ｗ接合部分温度を下げるために第２モータ１３に供給す
る電流値を制限するためのしきい値である。
【００５１】ステップＳ８において、ステップＳ３で演
算して得た冷却媒体温度Ｔｗが所定温度値Ｔ１３よりも
大きいか否かの判定をする。冷却媒体温度Ｔｗが所定温
度値Ｔ１３よりも大きいと判定したときには処理をステ
ップＳ９に進めてウォータポンプ５の回転数を上昇させ
る制御をして冷却媒体温度Ｔｗを所定温度値以下にし、
冷却媒体温度Ｔｗが所定温度値Ｔ１３よりも大きくない
と判定したときには処理をステップＳ１０に進める。
【００５２】ここで、所定温度値Ｔ１３は、平均して冷
却媒体温度Ｔｗが高いと認めるためのしきい値であり、
冷却媒体温度Ｔｗが所定温度値Ｔ１３よりも大きいとき
にウォータポンプ５の回転数を上昇させるように予め設
定されている。
【００５３】ステップＳ１０において、ステップＳ３で
演算して得た冷却媒体温度Ｔｗが所定温度値Ｔ１４より
も大きいか否かの判定をする。冷却媒体温度Ｔｗが所定
温度値Ｔ１４よりも大きいと判定したときには処理をス
テップＳ１１に進めてラジエータファン７の回転数を上
昇させる制御をして冷却媒体温度Ｔｗを所定温度値以下
にし、冷却媒体温度Ｔｗが所定温度値Ｔ１４よりも大き
くないと判定したときには処理をステップＳ１２に進め
る。
【００５４】ここで、所定温度値Ｔ１４は、ステップＳ
９でウォータポンプ５の回転数を上昇させたにも拘わら
ず冷却媒体温度Ｔｗが下がらず、更に車速が低い場合に
ラジエータファン７の回転数を上昇させるように予め設
定されている。
【００５５】ステップＳ１２において、ステップＳ３で
演算して得た冷却媒体温度Ｔｗが所定温度値Ｔ１５より
も小さいか否かの判定をする。冷却媒体温度Ｔｗが所定
温度値Ｔ１５よりも小さいと判定したときには処理をス
テップＳ１３に進めてラジエータファン７の回転数を低
下させる制御をして冷却媒体温度Ｔｗを所定温度値以下
にし、冷却媒体温度Ｔｗが所定温度値Ｔ１５よりも小さ
くないと判定したときには処理をステップＳ１４に進め
る。
【００５６】ステップＳ１４において、ステップＳ３で
演算して得た冷却媒体温度Ｔｗが所定温度値Ｔ１６より
も小さいか否かの判定をする。冷却媒体温度Ｔｗが所定
温度値Ｔ１６よりも小さいと判定したときには処理をス
テップＳ１５に進めてウォータポンプ５の回転数を低下
させる制御をして冷却媒体温度Ｔｗを所定温度値以下に
し、冷却媒体温度Ｔｗが所定温度値Ｔ１６よりも小さく
ないと判定したときには処理を終了する。
【００５７】このようなステップＳ１〜ステップＳ１５
の処理を所定時間ごとに行うことにより、第１インバー
タ２の接合部分温度Ｔj1及び第２インバータ３の接合部
分温度Ｔj2を所定温度値を超えない制御をすると共に、
冷却媒体温度Ｔｗを所定温度値以下に制御する。
【００５８】［実施形態の効果］以上詳細に説明したよ
うに、モータ駆動システムによれば、構造により熱回路
を熱モデル化をするので、冷却媒体温度Ｔｗ、接合部分
温度Ｔj1及び接合部分温度Ｔj2を精度良く演算すること
ができる。すなわち、モータ駆動システムによれば、複
数の第１インバータ２、第２インバータ３を有し、複数
の第１インバータ２、第２インバータ３に対して単一の
温度センサ４を配設した場合でも、各第１インバータ
２、第２インバータ３を構成するスイッチング素子ＳＷ
接合部分の温度を精度良く演算することができる。
【００５９】したがって、このモータ駆動システムによ
れば、図５（Ｂ）に示すように、第１モータ１２及び第
２モータ１３に電流供給を開始してスイッチング素子Ｓ
Ｗ接合部分が所定温度値Ｔ１３となるとウォータポンプ
５をオフからオンにして駆動開始して、温度センサ４で
検出した第１インバータ２及び第２インバータ３の接合
部分温度に温度センサ４の誤差及び接合部分温度上昇分
を加算して得たスイッチング素子ＳＷ接合部分の上限温
度値を考慮して、冷却媒体温度Ｔｗを制御することがで
きる。
【００６０】したがって、このモータ駆動システムによ
れば、冷却媒体温度Ｔｗを高い温度とすることができる
ので、ウォータポンプ５の作動頻度を低減して消費電力
を低減して燃費を向上させることができ、更にはウォー
タポンプ５が動作することによる騒音を抑制することが
できる。また、モータ駆動システムによれば、冷却媒体
温度Ｔｗを高く維持することにより、ラジエータ６の熱
交換効率を向上させることができ、ラジエータ６の容積
を低下させることができる。
【００６１】これに対し、第１インバータ２及び第２イ
ンバータ３の接合部分温度を精度良く演算することがで
きない場合、図５（Ａ）の比較例で示すように、接合部
分温度に温度センサの誤差及び接合部分温度上昇分を大
きく見積もる必要があり、冷却媒体温度Ｔｗを必要以上
に低くする必要があり、ウォータポンプ５の動作頻度が
高くなってしまう。
【００６２】また、モータ駆動システムによれば、冷却
媒体温度Ｔｗ及びスイッチング素子ＳＷ接合部分の温度
を精度良く演算することができるので、図６（Ａ）の場
合と比較して、図６（Ｂ）に示すように冷却媒体温度Ｔ
ｗを高くすることができ、ラジエータファン７の作動頻
度を低減することができる。したがって、このモータ駆
動システムによれば、ラジエータファン７の消費電力及
び騒音を低減することができる。
【００６３】更に、モータ駆動システムによれば、冷却
媒体温度Ｔｗ及びスイッチング素子ＳＷ接合部分の温度
を精度良く演算することができるので、図７（Ａ）の場
合と比較して、図７（Ｂ）に示すように冷却媒体温度Ｔ
ｗを高くすることができ熱交換効率を高くすることがで
きるので、第１モータ１２又は第２モータ１３に大電流
を流したときの持続時間を長くすることができる。
【００６４】また、このモータ駆動システムによれば、
大電流を供給する持続時間を従来と同じくした場合に
は、スイッチング素子ＳＷの温度上昇が早くてもスイッ
チング素子ＳＷを保護することができる。すなわち、モ
ータ駆動システムによれば、スイッチング素子ＳＷの面
積を小さくすることや、半導体チップ近傍に配設する冷
却器１を含む冷却機構を簡略化することができコストを
低減することができる。
【００６５】なお、上述の実施の形態は本発明の一例で
ある。このため、本発明は、上述の実施形態に限定され
ることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明
に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に
応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したモータ駆動システムの冷却機
構を主として示す構成図である。
【図２】本発明を適用したモータ駆動システムの構成を
示すブロック図である。
【図３】本発明を適用したモータ駆動システムの熱回路
をモデル化した回路図である。
【図４】本発明を適用したモータ駆動システムのコント
ロールユニットの処理手順を示すフローチャートであ
る。
【図５】コントロールユニットによりウォータポンプを
駆動するタイミングと冷却媒体温度との関係を示す図で
あり、（Ａ）は比較例、（Ｂ）は実施形態の効果を説明
するための図である。
【図６】コントロールユニットによりラジエータファン
を駆動するタイミングと冷却媒体温度との関係を示す図
であり、（Ａ）は比較例、（Ｂ）は実施形態の効果を説
明するための図である。
【図７】コントロールユニットによりモータを供給する
電流値と冷却媒体温度との関係を示す図であり、（Ａ）
は比較例、（Ｂ）は実施形態の効果を説明するための図
である。
【符号の説明】
１ 冷却器 ２ 第１インバータ ３ 第２インバータ ４ 温度センサ ５ ウォータポンプ ６ ラジエータ ７ ラジエータファン １１ 直流電源 １２ 第１モータ １３ 第２モータ １４ コントロールユニット ２１ コンデンサ ２２，２３ 電流検出部
フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F036 BA04 BA05 BF01 BF03 BF05 BF07 5H006 BB05 CA01 CB01 DB01 DC08 FA03 HA03 HA41 5H007 AA12 AA17 BB06 CA01 CB02 CB05 DA05 DB01 DB13 DC02 DC08 HA06 5H740 BA11 MM08 MM11 PP05

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数の電力用半導体素子を一組として構
    成されるインバータと、この一組のインバータによって
    駆動される負荷とからなる負荷駆動装置を複数群備える
    と共に、前記複数組のインバータを構成する電力用半導
    体素子を冷却する冷却手段とを備えたインバータの冷却
    制御装置であって、 前記複数組のインバータを構成する電力用半導体素子を
    接合する基板と、 前記複数組のインバータを構成する電力用半導体素子を
    制御する素子制御手段と、 基板上に配設され、温度を検出する温度検出手段と、 前記素子制御手段による電力用半導体素子の制御状態
    と、前記温度検出手段により検出された温度とに基づい
    て、各組のインバータを構成する電力用半導体素子の接
    合部分温度を、それぞれ推定する温度推定手段とを備え
    たことを特徴とするインバータの冷却制御装置。
  2. 【請求項２】 請求項１記載のインバータの冷却制御装
    置において、 前記温度推定手段は前記温度検出手段で検出されたイン
    バータの温度と、前記冷却手段により冷却される冷却媒
    体と、前記複数組のインバータの熱抵抗とを熱モデル化
    して、前記各組のインバータを構成する電力用半導体素
    子の接合部分温度を推定することを特徴とするインバー
    タの冷却制御装置。
  3. 【請求項３】 請求項２記載のインバータの冷却制御装
    置において、 前記各組インバータの電力用半導体素子の接合部分と前
    記温度検出手段との間の熱抵抗、前記各組インバータの
    電力用半導体素子の接合部分と前記冷却手段との間の熱
    抵抗、前記温度検出手段と前記冷却手段との間の熱抵抗
    を熱モデル化して、前記各組インバータを構成する電力
    用半導体素子の接合部分温度を推定することを特徴とす
    るインバータの冷却制御装置。
  4. 【請求項４】 請求項１〜請求項３の何れか一に記載の
    インバータの冷却制御装置において、 前記冷却手段は、冷却媒体が流れることで、前記電力用
    半導体素子を冷却するものであって、 前記冷却手段の冷却媒体の冷却温度を制御する駆動手段
    を有し、 前記温度推定手段によって推定された接合部分温度が所
    定値以上の場合には前記駆動手段を駆動させ冷却温度が
    低くなるように制御することを特徴とするインバータの
    冷却制御装置。
  5. 【請求項５】 請求項４記載のインバータの冷却制御装
    置において、 前記駆動手段は、前記冷却手段の冷却媒体の流速を変更
    するポンプを駆動させるものであり、 前記ポンプの回転数を変更することによって、冷却媒体
    の冷却温度を制御することを特徴とするインバータの冷
    却制御装置。
  6. 【請求項６】 請求項４記載のインバータの冷却制御装
    置において、 前記駆動手段は、前記冷却手段の冷却媒体を風速で冷却
    するラジエータファンを駆動させるものであり、 前記ラジエータファンの回転数を変更することで冷却媒
    体の冷却温度を制御することを特徴とするインバータの
    冷却制御装置。
  7. 【請求項７】 請求項１〜請求項３の何れか一に記載の
    インバータの冷却制御装置において、 前記温度推定手段によって検出された接合部分温度が所
    定値以上の場合には、前記負荷へ供給する電流を制限す
    ることを特徴とするインバータの冷却制御装置。
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