JP2013090480A

JP2013090480A - モータ制御用温度モニタシステム

Info

Publication number: JP2013090480A
Application number: JP2011229744A
Authority: JP
Inventors: Masaki Iwakoshi; 雅樹岩越
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-10-19
Filing date: 2011-10-19
Publication date: 2013-05-13
Anticipated expiration: 2031-10-19
Also published as: JP5751123B2

Abstract

【課題】本発明は、モータ制御用温度モニタシステムに係り、モータ制御の正確性・信頼性を確保すべく、インバータ又はコンバータに生ずる温度について精度の高いモニタを実現することにある。
【解決手段】モータ制御を行うインバータ又はコンバータに生ずる温度に応じた信号を出力する温度センスダイオードの出力信号を上記温度を高精度に示す高精度信号に変換し、温度センスダイオードの出力信号を処理して上記温度を検出し、変換手段により得られた上記高精度信号を処理して上記温度を検出し、それら検出される温度に応じて、インバータ又はコンバータを駆動するうえで用いるキャリア周波数を制限する。また、キャリア周波数に基づいて上記温度が入ると予想される予想温度範囲を設定し、上記の如く検出される温度のうちその設定される上記予想温度範囲内に入る温度を、キャリア周波数を制限するうえで用いる上記温度として選択する。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータ制御用温度モニタシステムに係り、特に、モータ制御を行うインバータ又はコンバータを駆動するうえで用いるキャリア周波数を温度に応じて制限するのにその温度を精度よく検出するうえで好適なモータ制御用温度モニタシステムに関する。

従来、半導体モジュールの温度を検出する温度モニタシステムが知られている（例えば、特許文献１参照）。この温度モニタシステムは、半導体モジュールが搭載されているモータ制御を行うインバータやコンバータに生ずる温度を検出するシステムであって、その温度検出を行うための温度センスダイオードを備えている。この温度センスダイオードは、上記のインバータやコンバータに生ずる温度に応じた信号を出力する。温度センスダイオードから出力された信号は、モータ制御を行う制御装置に送られる。制御装置は、温度センスダイオードの出力信号に基づいてインバータやコンバータの温度を検出し、その検出したインバータやコンバータの温度が所定の限界温度に達したと判定した場合に、インバータやコンバータの出力電流を減じる制限制御を実行する。

また、検出対象が同一であるセンサを複数用意して、それら複数のセンサの検出値に基づいて所定の制御を実行する冗長系システムが知られている（例えば、特許文献２参照）。この冗長系システムにおいては、複数のセンサの検出値が互いに比較されてセンサの異常が判定される。

特開２００８−５１７７５号公報特開２００９−９６３３８号公報

ところで、モータ制御を行うインバータやコンバータに生ずる温度を冗長系システムを用いて検出しようとする場合、上記特許文献１記載のシステムに上記特許文献２記載の技術を適用することが考えられる。しかし、上記特許文献２記載の技術では、複数のセンサからなる冗長系が所定の制御を実行するうえでどのように利用されているかが明らかでないので、上記したモータ制御が精度の高い温度に基づいて行われない可能性がある。

本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、モータ制御の正確性・信頼性を確保すべく、インバータ又はコンバータに生ずる温度について精度の高いモニタを実現するモータ制御用温度モニタシステムを提供することを目的とする。

上記の目的は、モータ制御を行うインバータ又はコンバータに生ずる温度に応じた信号を出力する温度センスダイオードと、前記温度センスダイオードの出力信号を前記温度を高精度に示す高精度信号に変換する変換手段と、前記温度センスダイオードの出力信号を処理して前記温度を検出する第１の温度検出手段と、前記変換手段により得られた前記高精度信号を処理して前記温度を検出する第２の温度検出手段と、前記第１の温度検出手段により検出される前記温度又は前記第２の温度検出手段により検出される前記温度に応じて、前記インバータ又は前記コンバータを駆動するうえで用いるキャリア周波数を制限するキャリア周波数制限手段と、前記キャリア周波数に基づいて前記温度が入ると予想される予想温度範囲を設定する予想温度範囲設定手段と、前記第１の温度検出手段により検出される前記温度及び前記第２の温度検出手段により検出される前記温度のうち、前記予想温度範囲設定手段により設定される前記予想温度範囲内に入る前記温度を、前記キャリア周波数制限手段において用いる前記温度として選択する温度選択手段と、を備えるモータ制御用温度モニタシステムにより達成される。

本発明によれば、モータ制御の正確性・信頼性を確保すべく、インバータ又はコンバータに生ずる温度について精度の高いモニタを実現することができる。

本発明の一実施例であるモータ制御用温度モニタシステムの構成図である。モータ制御に用いられるキャリア周波数と限界温度との関係を表した図である。本実施例のモータ制御用温度モニタシステムにおいて用いられる温度選択のための状態遷移図である。図３に示す状態遷移図に表した状態間の遷移条件を表した図である。本実施例のモータ制御用温度モニタシステムにおいて温度センスダイオードの出力に基づく電圧ＡＤ値及びデューティ比が共に用いられる状態で温度を選択するうえで実行される制御ルーチンの一例のフローチャートである。本実施例のモータ制御用温度モニタシステムにおいてキャリア周波数に基づいて温度が入ると予想される予想温度範囲を設定する手法を説明するための図である。

以下、図面を用いて、本発明に係るモータ制御用温度モニタシステムの具体的な実施の形態について説明する。

図１は、本発明の一実施例であるモータ制御用温度モニタシステム（以下、単に温度モニタシステムと称す）１０の構成図を示す。また、図２は、モータ制御に用いられるキャリア周波数と限界温度との関係を表した図を示す。本実施例の温度モニタシステム１０は、例えば、特に電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド自動車（ＨＶ）などに搭載されるモータに用いられるインバータ１２及び昇圧コンバータ１４に生ずる温度をモニタするためのシステムである。

インバータ１２及び昇圧コンバータ１４はそれぞれ、複数の半導体素子（例えば、ＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）などのトランジスタ）により構成されている。昇圧コンバータ１４は、２つの半導体素子のスイッチング駆動により、直流のバッテリ電圧を所定電圧まで昇圧する変換器であると共に、また、バッテリ充電時には所定電圧をバッテリ電圧まで降圧する変換器である。また、インバータ１２は、６つの半導体素子のスイッチング駆動により、昇圧コンバータ１４により昇圧された高電圧の直流電流とモータの交流電流との変換を行う電力変換器である。

インバータ１２及び昇圧コンバータ１４の各半導体素子には、マイコン１６を搭載するモータ・ジェネレータ制御用電子制御ユニット（以下、ＭＧ−ＥＣＵと称す。）１８が接続されている。ＭＧ−ＥＣＵ１８のマイコン１６は、モータを制御するうえでインバータ１２及び昇圧コンバータ１４の半導体素子のＰＷＭ駆動を行う。

尚、マイコン１６は、そのＰＷＭ制御において、インバータ１２又は昇圧コンバータ１４に生ずる温度が所定の限界温度を超えている場合（すなわち、制限領域内にある場合）に、そのインバータ１２又は昇圧コンバータ１４の温度上昇を抑制すべく、そのインバータ１２又は昇圧コンバータ１４を駆動するうえで用いるキャリア周波数を制限する制限制御を実行する。キャリア周波数と所定の限界温度との関係は、図２に示す如く、インバータ１２又は昇圧コンバータ１４のハード構成に起因した制約による上限範囲内において、キャリア周波数が高いほど所定の限界温度が低く、キャリア周波数が低いほど所定の限界温度が高くなるように設定されており、リニアに変化するものである。尚、このキャリア周波数と所定の限界温度との関係は、リニアに変化するものに代えて、階段状に変化するものとしてもよい。

上記のキャリア周波数の制限は、例えば、キャリア周波数がある値Ｘにあるとき、インバータ１２又は昇圧コンバータ１４の温度がそのキャリア周波数Ｘに対応する所定の限界温度を超えた温度Ｔである場合は、キャリア周波数を値Ｘからその温度Ｔを所定の限界温度とする値Ｙへ低下させるものである。

温度モニタシステム１０は、インバータ１２に生ずる温度を検出するための温度センスダイオード２０、及び、昇圧コンバータ１４に生ずる温度を検出するための温度センスダイオード２２を備えている。温度センスダイオード２０は、インバータ１２を構成する半導体素子に設けられており、また、温度センスダイオード２２は、昇圧コンバータ１４を構成する半導体素子に設けられている。温度センスダイオード２０，２２はそれぞれ、半導体素子の温度が高くなるほど出力電圧が小さくなる出力特性を有している。

温度センスダイオード２０の出力電圧は、電圧ＡＤ値にデジタル変換された後にＭＧ−ＥＣＵ１８のマイコン１６に入力される。また、温度センスダイオード２０の出力電圧は、ＩＣ２４で半導体素子の温度をデューティ比で表したデューティ信号に変換された後にマイコン１６に入力される。ＩＣ２４は、例えば、半導体素子の温度が所定の温度を超えると、デューティ比が１００％から減少を開始して温度上昇に対して直線的に減少するようなデューティ信号（ＰＷＭ出力）を発生する。ＩＣ２４の発生するデューティ信号が表す温度は、温度センスダイオード２０の出力をデジタル変換した電圧ＡＤ値が表す温度よりも高精度である。

温度センスダイオード２２の出力電圧も同様に、電圧ＡＤ値にデジタル変換された後にマイコン１６に入力される。また、温度センスダイオード２２の出力電圧は、ＩＣ２６で半導体素子の温度をデューティ比で表したデューティ信号に変換された後にマイコン１６に入力される。ＩＣ２６は、上記のＩＣ２４と同様に、例えば、半導体素子の温度が所定の温度を超えると、デューティ比が１００％から減少を開始してその半導体素子の温度上昇に対して直線的に減少するようなデューティ信号（ＰＷＭ出力）を発生する。ＩＣ２６の発生するデューティ信号が表す温度は、温度センスダイオード２２の出力をデジタル変換した電圧ＡＤ値が表す温度よりも高精度である。

マイコン１６は、定期的（所定時間ごと）に、温度センスダイオード２０からの電圧ＡＤ値に基づいてインバータ１２に生ずる温度を検出すると共に、温度センスダイオード２０（具体的には、ＩＣ２４）からのデューティ比に基づいて、インバータ１２に生ずる温度を検出する。マイコン１６は、インバータ１２の温度検出結果に基づいてそのインバータ１２の温度をある程度正確に検出することができない異常（例えば、インバータ１２自体やＩＣ２４，インバータ１２とマイコン１６との間の電線などの故障や断線など）が生じているか否かを判別する。また、後述の如く、それらの検出した温度の何れかをインバータ１２に生じている温度として選択して、その選択した温度を用いてインバータ１２を駆動するうえで用いるキャリア周波数を制限する上記の制限制御を実行する。

また、マイコン１６は、温度センスダイオード２２からの電圧ＡＤ値に基づいて昇圧コンバータ１４に生ずる温度を検出すると共に、温度センスダイオード２２からのデューティ比に基づいて、昇圧コンバータ１４に生ずる温度を検出する。マイコン１６は、昇圧コンバータ１４の温度検出結果に基づいてその昇圧コンバータ１４をある程度正確に検出することができない異常（例えば、昇圧コンバータ１４自体やＩＣ２６，昇圧コンバータ１４とマイコン１６との間の電線などの故障や断線など）が生じているか否かを判別する。また、後述の如く、それらの検出した温度のうち何れかを昇圧コンバータ１４に生じている温度として選択して、その選択した温度を用いて昇圧コンバータ１４を駆動するうえで用いるキャリア周波数を制限する上記の制限制御を実行する。

以下、図３〜図６を参照して、本実施例の温度モニタシステム１０において温度選択を行うための手法を説明する。尚、インバータ１２に生ずる温度を検出するための温度センスダイオード２０側の処理と、昇圧コンバータ１４に生ずる温度を検出するための温度センスダイオード２２側の処理と、は検出対象が異なるところを除いて他に異なるところがないため、以下では、温度センスダイオード２０側の処理についてのみ説明する。

図３は、本実施例の温度モニタシステム１０において用いられる温度選択のための状態遷移図を示す。図４は、図３に示す状態遷移図に表した状態間の遷移条件を表した図を示す。図５は、本実施例の温度モニタシステム１０において温度センスダイオード２０の出力に基づく電圧ＡＤ値及びデューティ比が共に用いられる状態で温度を選択するうえで実行される制御ルーチンの一例のフローチャートを示す。また、図６は、本実施例の温度モニタシステム１０においてキャリア周波数に基づいて温度が入ると予想される予想温度範囲を設定する手法を説明するための図を示す。

本実施例の温度モニタシステム１０において、マイコン１６は、温度センスダイオード２０からの電圧ＡＤ値によるインバータ１２の温度検出結果に基づいてインバータ１２に生じている温度をある程度正確に検出することができない異常が生じているか否かを判別すると共に、温度センスダイオード２０からのデューティ比によるインバータ１２の温度検出結果に基づいてインバータ１２に生じている温度をある程度正確に検出することができない異常が生じているか否かを判別する。これらの異常判別は、温度センスダイオード２０からの電圧ＡＤ値又はディーティ比がインバータ１２の温度を表す値としてとり得る正常な範囲内にあるか否かに基づいて行われるものとすればよい。

そして、マイコン１６は、電圧ＡＤ値に基づく異常判別の結果及びデューティ比に基づく異常判別の結果が共に異常を示すものであるときは、温度センスダイオード２０によるインバータ１２の温度検出ができなかったと判定し、例えばインバータ１２の駆動制御についてフェールセーフ処理（例えば、キャリア周波数を所定のフェールセーフ値に制限する制限制御や車両運転者へのランプ点灯による異常通報など）を行う。

一方、電圧ＡＤ値に基づく異常判別の結果及びデューティ比に基づく異常判別の結果のうち少なくとも何れか一方が正常を示すものであるときは、以下の如く、電圧ＡＤ値に基づく温度及びデューティ比に基づく温度のうちの何れかをインバータ１２に生じている温度として選択して、その選択した温度に基づいてインバータ１２のキャリア周波数を制限する制限制御を実行する。

マイコン１６がインバータ１２のキャリア周波数を制限する制限制御を実行するか否かを決定するために用いる温度を選択する状態（以下、温度選択状態と称す）としては、図３に示す如く、（Ａ）温度センスダイオード２０の出力に基づくデューティ比に基づいて検出される温度のみを用いる状態（以下、デューティ比状態と称す）と、（Ｂ）温度センスダイオード２０の出力に基づく電圧ＡＤ値に基づいて検出される温度のみを用いる状態（以下、電圧ＡＤ値状態と称す）と、（Ｃ）それらデューティ比に基づく温度及び電圧ＡＤ値に基づく温度の双方を用いる状態（以下、併用状態と称す）と、の何れかがある。マイコン１６は、上記の温度選択状態をデューティ比状態Ａと電圧ＡＤ値状態Ｂと併用状態Ｃとの間で遷移させる。

具体的には図４に示す如く、マイコン１６は、温度選択状態がデューティ比状態Ａであるときに、温度センスダイオード２０からの電圧ＡＤ値が正常範囲内にあることでその異常判別結果が正常を示すものである一方、温度センスダイオード２０からのデューティ比が正常範囲内にないことでその異常判別結果が異常を示すものであるＮｏ．（１）条件が成立すると、温度選択状態をディーティ比状態Ａから電圧ＡＤ値状態Ｂへ遷移させる。かかる電圧ＡＤ値状態Ｂでは、マイコン１６は、温度センスダイオード２０からの電圧ＡＤ値に基づいて検出する温度をインバータ１２に生じている温度として選択し、インバータ１２の温度を算出する。そして、その算出した温度を上記のキャリア周波数の制限制御の実行如何決定のために用いる。

また、温度選択状態が電圧ＡＤ値状態Ｂであるときに、温度センスダイオード２０からのデューティ比が正常範囲内にあることでその異常判別結果が正常を示すものであるＮｏ．（２）条件が成立すると、温度選択状態を電圧ＡＤ値状態Ｂからディーティ比状態Ａへ遷移させる。かかるディーティ比状態Ａでは、マイコン１６は、温度センスダイオード２０からのデューティ比に基づいて検出する温度をインバータ１２に生じている温度として選択し、インバータ１２の温度を算出する。そして、その算出した温度を上記のキャリア周波数の制限制御の実行如何決定のために用いる。

マイコン１６は、温度選択状態がデューティ比状態Ａであるときに、温度センスダイオード２０からのデューティ比及び電圧ＡＤ値が共に正常範囲内にあることでそれらの異常判別結果が共に正常を示すものであると、更に、インバータ１２のキャリア周波数の現在値が、現時点で選択・算出するインバータ１２の温度に応じたキャリア周波数の上限値（すなわち、制限領域と非制限領域との境界）近傍にあるか否か（具体的には、その上限値には達しないがその上限値まで所定値未満となる値に達しているか否か）を判別する。すなわち、現時点で選択・算出するインバータ１２の温度が、インバータ１２のキャリア周波数の現在値に応じた所定の限界温度近傍にあるか否かを判別する。

そして、そのキャリア周波数の現在値が温度に応じた上限値近傍にないと判別する場合は、温度選択状態をそのままデューティ状態Ａに維持する。一方、そのキャリア周波数の現在値が温度に応じた上限値近傍にあると判別するＮｏ．（３）条件が成立すると、温度選択状態をディーティ比状態Ａから併用状態Ｃへ遷移させる。かかる併用状態Ｃでは、マイコン１６は、温度センスダイオード２０からの電圧ＡＤ値及びデューティ比に基づいてそれぞれ温度を検出すると共に（ステップ１００，１０２）、インバータ１２の温度が入ると予想される予想温度範囲を設定する（ステップ１０４）。

一般に、インバータ１２の温度は、そのキャリア周波数が低くなるほど比例して低くなり、そのキャリア周波数が高くなるほど比例して高くなる。この点、キャリア周波数の過去値（前回値）から現在値（今回値）までの時間的変化と温度の過去値（前回値）とに基づいて、温度の現在値（今回値）を推定することが可能である。例えば、図６（Ａ）に示す如く、キャリア周波数が過去値から現在値にかけて上昇するときは、温度の現在値が温度の過去値よりも高い位置にあるある程度の幅を持った予想温度範囲内にあると推定できる。また、図６（Ｂ）に示す如く、キャリア周波数が過去値から現在値にかけてあまり変化しないときは、温度の現在値が温度の過去値とほぼ同位置にあるある程度の幅を持った予想温度範囲内にあると推定できる。更に、図６（Ｃ）に示す如く、キャリア周波数が過去値から現在値にかけて下降するときは、温度の現在値が温度の過去値よりも低い位置にあるある程度の幅を持った予想温度範囲内にあると推定できる。

そこで、マイコン１６は、併用状態Ｃにおいて、インバータ１２を駆動するうえで用いるキャリア周波数の現在値を特定すると、そのキャリア周波数をメモリに一時記憶する。また、マイコン１６は、各温度選択状態においてインバータ１２に生ずる温度を選択したとき、その温度をメモリに一時記憶する。尚、これらキャリア周波数及び温度のメモリへの一時記憶は、キャリア周波数及び温度がそれぞれ時系列的に少なくとも２つ得られる時間分だけ継続することとすればよい。マイコン１６は、キャリア周波数の過去値（具体的には、現在から所定時間過去に得た前回値）から現在値（今回値）までの変化量を算出すると共に、そのキャリア周波数の過去値と同じ時点での温度の過去値をメモリから抽出する。

マイコン１６は、併用状態Ｃにおいて、上記の如く算出したキャリア周波数の過去値から現在値までの変化量と、上記の如く抽出した温度の過去値と、に基づいて、そのキャリア周波数の現在値と同じ時点でインバータ１２の温度が入ると予想される予想温度範囲を設定する（ステップ１０４）。この予想温度範囲は、キャリア周波数の過去値から現在値までの変化量が大きいほど温度の過去値から離れた位置に設定されることとすればよい。また、この予想温度範囲の幅は、様々なバラツキを考慮して設定されればよく、また、キャリア周波数の過去値から現在値までの変化量に関係なく一定であってもよいが、その変化量が大きくなるほど大きくされることとしてもよい。

マイコン１６は、併用状態Ｃにおいて、上記の如く、温度センスダイオード２０からの電圧ＡＤ値及びデューティ比に基づいてそれぞれ温度を検出し、かつ、上記の如く予想温度範囲を設定すると、それらの電圧ＡＤ値に基づく温度及びデューティ比に基づく温度がその予想温度範囲内に入っているか否かを判別する。そして、電圧ＡＤ値に基づく温度及びデューティ比に基づく温度のうちその予想温度範囲内に入っている温度を、インバータ１２に生じている温度として選択し、インバータ１２のキャリア周波数の制限制御の実行如何を決定するために用いる（ステップ１０６）。尚、電圧ＡＤ値に基づく温度及びデューティ比に基づく温度が共に予想温度範囲内に入っている場合は、高精度の温度を表すデューティ比に基づく温度をインバータ１２に生じている温度として選択することとすればよい。

また、マイコン１６は、温度選択状態が併用状態Ｃであるとき、温度センスダイオード２０からのデューティ比が正常範囲内にあることでその異常判別結果が正常を示すものでありかつ電圧ＡＤ値が正常範囲内にないことでその異常判別結果が異常を示すものであり、又は、インバータ１２のキャリア周波数の現在値が現時点でのインバータ１２の温度に応じた上限値近傍にないＮｏ．（４）条件が成立するか否かを判別する。その判別の結果、デューティ比に基づく異常判別結果が正常を示すものでありかつ電圧ＡＤ値に基づく異常判別結果が異常を示すものであり、又は、キャリア周波数の現在値が現時点での温度に応じた上限値近傍にないことでＮｏ．（４）条件が成立すると、温度選択状態を併用状態Ｃからディーティ比状態Ａへ遷移させる。かかるデューティ比状態Ａでは、マイコン１６は、温度センスダイオード２０からのデューティ比に基づいて検出する温度をインバータ１２に生じている温度として選択し、インバータ１２の温度を算出する。

一方、温度選択状態が併用状態Ｃであるときに、温度センスダイオード２０からのデューティ比が正常範囲内にないことでその異常判別結果が異常を示すものであるＮｏ．（５）条件が成立すると、温度選択状態を併用状態Ｃから電圧ＡＤ値状態Ｂへ遷移させる。かかる電圧ＡＤ値状態Ｂでは、マイコン１６は、温度センスダイオード２０からの電圧ＡＤ値に基づいて検出する温度をインバータ１２に生じている温度として選択し、インバータ１２の温度を算出する。

更に、マイコン１６は、温度選択状態がデューティ比状態、電圧ＡＤ値状態Ｂ、又は併用状態Ｃであるときに、温度センスダイオード２０からのデューティ比が正常範囲内にないことでその異常判別結果が異常を示すものでありかつ温度センスダイオード２０からの電圧ＡＤ値が正常範囲内にないことでその異常判別結果が異常を示すものであるＮｏ．（６）条件が成立すると、温度選択状態を各状態Ａ，Ｂ，Ｃから温度センスダイオード２０によるインバータ１２の温度検出ができない異常状態へ遷移させて、上記の如くインバータ１２の駆動制御についてフェールセーフ処理を行う。

尚、この温度選択状態が異常状態であるときに、温度センスダイオード２０からのデューティ比が正常範囲内にあることでその異常判別結果が正常を示すものであり又は温度センスダイオード２０からの電圧ＡＤ値が正常範囲内にあることでその異常判別結果が正常を示すものであるＮｏ．（７）条件が成立すると、温度選択状態を異常状態から状態Ａ，Ｂ，Ｃへ適宜遷移させる。

このように、本実施例の温度モニタシステム１０においては、温度センスダイオード２０からのデューティ比が正常範囲内にあるときは、通常、温度選択状態がデューティ比状態Ａであることで、温度センスダイオード２０からの電圧ＡＤ値に基づく温度及びデューティ比に基づく温度のうちデューティ比に基づく温度を、インバータ１２に生じている温度として選択することができ、インバータ１２のキャリア周波数の制限制御に用いることができる。

温度センスダイオード２０からのデューティ比は、電圧ＡＤ値よりもインバータ１２の温度を高精度に表している。従って、本実施例によれば、通常は、デューティ比に基づいて検出される高精度の温度がインバータ１２に生じている温度として選択されるので、インバータ１２の温度が所定の限界温度を超えた場合に実行されるキャリア周波数の制限制御の実行如何を精度よく決定することが可能である。

一方、ＩＣ２４の故障などに起因して温度センスダイオード２０からのデューティ比が正常範囲内になくなったときにも、温度センスダイオード２０からの電圧ＡＤ値が正常範囲内にあれば、温度選択状態が電圧ＡＤ値状態Ｂへ遷移するので、温度センスダイオード２０からの電圧ＡＤ値に基づく温度及びデューティ比に基づく温度のうち電圧ＡＤ値に基づく温度を、インバータ１２に生じている温度として選択することができ、インバータ１２のキャリア周波数の制限制御に用いることができる。

従って、本実施例によれば、ＩＣ２４の故障などが生じたときにも、電圧ＡＤ値が正常範囲内にある限り、電圧ＡＤ値に基づいて検出される温度がインバータ１２に生じている温度として選択されることでインバータ１２の温度選択が継続されるので、インバータ１２の温度選択が不可能となる事態を回避することができ、インバータ１２の温度に基づくキャリア周波数の制限制御を実行継続することが可能である。この点、インバータ１２のキャリア周波数の制限制御の実行如何を決定するのに用いるインバータ１２の温度を選択・算出するうえで、温度センスダイオード２０からの電圧ＡＤ値及びデューティ比を用いた２重系システムを構築することが可能である。

また、本実施例の温度モニタシステム１０においては、温度センスダイオード２０からのデューティ比及び電圧ＡＤ値が共に正常範囲内にありかつインバータ１２のキャリア周波数が温度に応じた上限値近傍にあるときは、温度選択状態が併用状態Ｃとなることで、そのキャリア周波数の過去値から現在値までの変化と温度の過去値とに基づいてインバータ１２の温度の現在値が入ると予想される予想温度範囲を設定したうえで、温度センスダイオード２０からの電圧ＡＤ値に基づく温度及びデューティ比に基づく温度のうちその予想温度範囲内に入る温度を、インバータ１２に生じている温度として選択することができ、インバータ１２のキャリア周波数の制限制御に用いることができる。

上記の如く、インバータ１２の温度は、インバータ１２のキャリア周波数が高くなるほど比例して高くなるので、その温度の現在値は、キャリア周波数の過去値から現在値までの時間的変化と温度の過去値とから推定されることが可能である。従って、本実施例によれば、温度センスダイオード２０からのデューティ比及び電圧ＡＤ値が共に正常範囲内にありかつインバータ１２のキャリア周波数が温度に応じた上限値近傍にあるとき（すなわち、温度選択状態が併用状態Ｃであるとき）は、電圧ＡＤ値に基づく温度及びデューティ比に基づく温度のうちキャリア周波数の時間的変化と温度の過去値とから定まる予想温度範囲内に入る温度がインバータ１２に生じている温度として選択されるので、インバータ１２の温度を選択・算出するうえでより精度が高く信頼性の向上した温度モニタを実現することが可能である。

このため、インバータ１２のキャリア周波数が温度に応じた上限値近傍にあって温度選択状態が併用状態Ｃであるときに、インバータ１２の温度が所定の限界温度を超えた場合に実行されるインバータ１２のキャリア周波数の制限制御の実行如何を精度よく決定することができる。この点、インバータ１２の温度上昇に起因したそのインバータ１２を構成する半導体素子などの部品の故障の未然防止を確実に実現することができると共に、また、インバータ１２を構成する半導体素子などの耐性温度とキャリア周波数の制限制御に用いる閾値としての所定の限界温度との間に大きなマージンを設けることは不要であるので、インバータ１２の耐性温度を緩和することができ、その結果として、車載部品の低コスト化を図ることができる。

更に、本実施例の温度モニタシステム１０においては、インバータ１２のキャリア周波数の制限制御の実行如何を決定するのに用いるインバータ１２の温度を選択・算出するうえで温度センスダイオード２０からの電圧ＡＤ値及びデューティ比を用いた２重系システムが、ＩＣ２４などの故障時に選択的に利用されるだけでなく、正常時にも選択的に利用される。

具体的には、温度センスダイオード２０からの電圧ＡＤ値及びデューティ比の何れか一方が正常範囲内にあるときは、その正常範囲内にあるものに基づく温度がインバータ１２の温度として選択される。また、電圧ＡＤ値及びデューティ比の双方が正常範囲内にあるときは、原則として、温度を高精度に表すディーティ比に基づく温度がインバータ１２の温度として選択される一方、更にインバータ１２のキャリア周波数がそのキャリア周波数の制限制御を実行するうえで信頼性が要求される領域にあるときに限っては、電圧ＡＤ値に基づく温度及びデューティ比に基づく温度のうち所定の予想温度範囲内に入る温度がインバータ１２の温度として選択される。

従って、本実施例によれば、上記の２重系システムを、故障対応だけでなく、インバータ１２のキャリア周波数の制限制御を実行するうえでの信頼性向上対応にも利用することができる。また、電圧ＡＤ値及びデューティ比の双方が正常範囲内にあるときに常に所定の予想温度範囲内に入る温度をインバータ１２の温度として選択する構成に比べて、予想温度範囲の設定処理及びその後の温度選択処理を行う機会が限定されるので、インバータ１２の温度選択を行ううえで或いはインバータ１２のキャリア周波数の制限制御を実行するうえで処理負荷が増加するのを抑えることができる。

尚、本実施例の温度モニタシステム１０は、昇圧コンバータ１４側すなわち温度センスダイオード２２側でもインバータ１２側すなわち温度センスダイオード２０側の処理と同様の処理を実行するので、昇圧コンバータ１４側でもインバータ１２側の効果と同様の効果を得ることができる。

ところで、上記の実施例においては、ＩＣ２４，２６が特許請求の範囲に記載した「変換手段」に、マイコン１６が温度センスダイオード２０，２２からの電圧ＡＤ値に基づいてインバータ１２又は昇圧コンバータ１４の温度を検出することが特許請求の範囲に記載した「第１の温度検出手段」に、マイコン１６がＩＣ２４，２６からのデューティ比に基づいてインバータ１２又は昇圧コンバータ１４の温度を検出することが特許請求の範囲に記載した「第２の温度検出手段」に、マイコン１６がインバータ１２又は昇圧コンバータ１４の温度が所定の限界温度を超えた場合に所定のインバータ１２又は昇圧コンバータ１４のキャリア周波数を制限する制限制御を実行することが特許請求の範囲に記載した「キャリア周波数制限手段」に、マイコン１６がインバータ１２又は昇圧コンバータ１４のキャリア周波数の過去値から現在値までの変化と温度の過去値とに基づいてインバータ１２の温度の現在値が入ると予想される予想温度範囲を設定することが特許請求の範囲に記載した「予想温度範囲設定手段」に、マイコン１６が電圧ＡＤ値に基づく温度及びデューティ比に基づく温度のうち予想温度範囲内に入る温度をインバータ又は昇圧コンバータ１４の温度として選択することが特許請求の範囲に記載した「温度選択手段」に、それぞれ相当している。

また、上記の実施例においては、インバータ１２又は昇圧コンバータ１４に生ずる温度が所定の限界温度を超えている場合に、そのインバータ１２又は昇圧コンバータ１４を駆動するうえで用いるキャリア周波数を制限する制限制御を実行するが、キャリア周波数の制限制御はこれに限定されるものではなく、インバータ１２又は昇圧コンバータ１４に生ずる温度に応じてキャリア周波数を制限するものであればよく、例えば、その温度が高いほどキャリア周波数を下げ、その温度が所定の限界温度に達した場合にキャリア周波数をその時点におけるものから一律に下げ、又はその温度が所定の限界温度を超えている状態が継続する場合に単位時間ごとにキャリア周波数を所定数ずつ下げるものであってもよい。

また、キャリア周波数の制限制御は、インバータ１２又は昇圧コンバータ１４に生ずる温度に応じてキャリア周波数の上限値を下げるものであってもよい。例えば、温度が高いほどキャリア周波数の上限値を低くすることで、キャリア周波数をその上限値範囲（すなわち、非制限領域）内に設定するものであってもよい。この場合、キャリア周波数の上限値と温度との関係は、図２に示す如くリニアに変化するものであってもよいが、階段状に変化するものであってもよい。

また、上記の実施例においては、ＩＣ２４，２６で温度センスダイオード２０，２２の出力を半導体素子の温度をデューティ比で表したディーティ信号に変換することで、温度を高精度に示す高精度信号を出力することとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の手法で温度を高精度に示す高精度信号を出力するものに適用することとしてもよい。

更に、上記の実施例においては、インバータ１２又は昇圧コンバータ１４に生ずる温度についての精度の高いモニタを、インバータ１２側の処理及び昇圧コンバータ１４側の処理の双方で行うものであるが、本発明はこれに限定されるものではなく、何れか一方においてのみ行うものであってもよい。

１０モータ制御用温度モニタシステム
１２インバータ
１４昇圧コンバータ
１６マイコン
１８ＭＧ−ＥＣＵ
２０，２２温度センスダイオード
２４，２６ＩＣ

Claims

モータ制御を行うインバータ又はコンバータに生ずる温度に応じた信号を出力する温度センスダイオードと、
前記温度センスダイオードの出力信号を前記温度を高精度に示す高精度信号に変換する変換手段と、
前記温度センスダイオードの出力信号を処理して前記温度を検出する第１の温度検出手段と、
前記変換手段により得られた前記高精度信号を処理して前記温度を検出する第２の温度検出手段と、
前記第１の温度検出手段により検出される前記温度又は前記第２の温度検出手段により検出される前記温度に応じて、前記インバータ又は前記コンバータを駆動するうえで用いるキャリア周波数を制限するキャリア周波数制限手段と、
前記キャリア周波数に基づいて前記温度が入ると予想される予想温度範囲を設定する予想温度範囲設定手段と、
前記第１の温度検出手段により検出される前記温度及び前記第２の温度検出手段により検出される前記温度のうち、前記予想温度範囲設定手段により設定される前記予想温度範囲内に入る前記温度を、前記キャリア周波数制限手段において用いる前記温度として選択する温度選択手段と、
を備えることを特徴とするモータ制御用温度モニタシステム。
前記キャリア周波数制限手段は、前記第１の温度検出手段により検出される前記温度又は前記第２の温度検出手段により検出される前記温度が所定の限界温度を超えている場合に、前記キャリア周波数を低くすることを特徴とする請求項１記載のモータ制御用温度モニタシステム。
前記キャリア周波数制限手段は、前記第１の温度検出手段により検出される前記温度又は前記第２の温度検出手段により検出される前記温度が高いほど、前記キャリア周波数の上限値を低くすることを特徴とする請求項１記載のモータ制御用温度モニタシステム。
前記予想温度範囲設定手段は、前記キャリア周波数の過去値から現在値までの変化と前記温度の過去値とに基づいて前記予想温度範囲を設定することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項記載のモータ制御用温度モニタシステム。
前記温度選択手段は、前記第１の温度検出手段により検出される前記温度及び前記第２の温度検出手段により検出される前記温度が共に前記予想温度範囲内に入る場合は、前記第２の温度検出手段により検出される前記温度を前記キャリア周波数制限手段において用いる前記温度として選択することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項記載のモータ制御用温度モニタシステム。
前記温度選択手段は、また、前記第１の温度検出手段により検出される前記温度及び前記第２の温度検出手段により検出される前記温度のうち、所定の正常範囲に入る前記温度を、前記キャリア周波数制限手段において用いる前記温度として選択することを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項記載のモータ制御用温度モニタシステム。
前記温度選択手段は、前記第１の温度検出手段により検出される前記温度及び前記第２の温度検出手段により検出される前記温度が共に前記所定の正常範囲内に入る場合において、前記キャリア周波数が前記温度に応じた制限領域と非制限領域との境界近傍にないときは、前記第２の温度検出手段により検出される前記温度を前記キャリア周波数制限手段において用いる前記温度として選択し、一方、前記キャリア周波数が前記温度に応じた制限領域と非制限領域との境界近傍にあるときは、前記第１の温度検出手段により検出される前記温度及び前記第２の温度検出手段により検出される前記温度のうち、前記予想温度範囲設定手段により設定される前記予想温度範囲内に入る前記温度を、前記キャリア周波数制限手段において用いる前記温度として選択することを特徴とする請求項６記載のモータ制御用温度モニタシステム。
前記変換手段は、前記温度センスダイオードの出力信号を前記高精度信号としての前記温度をデューティ比で表したデューティ信号に変換することを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項記載のモータ制御用温度モニタシステム。