JP2015056415A - 発熱素子寿命推定装置及びモジュール - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明の実施例1における発熱素子寿命推定装置を備えたモジュール(例えば、パワーモジュール)を示す概略の構成図である。
図1のパワーモジュール30において、電源が投入されて運転が開始されると、駆動信号生成部60内の演算回路61は、外部から入力される出力電圧指令値VIiと、図示しない発振回路等で生成された基準三角波CPと、を比較演算してPWM信号PSを生成し、パルス分配回路62へ与える。すると、パルス分配回路62は、入力されたPWM信号PSを3相各アーム分に分配して6つのPWM信号S1〜S6を出力し、パワー素子部40内の各駆動回路43−1〜43−6へ与える。
図3は、図1のパワー素子部40における寿命特性を示す図である。
図5において、プログラムメモリ75に格納された寿命判定プログラムに従い、寿命判定部70の寿命推定動作が開始されると、ステップST1へ進む。ステップST1において、温度センサ44により、運転時におけるパワー素子部40の内部温度が検出され、この温度センサ44から、アナログの温度検出信号ATが出力される。アナログの温度検出信号ATは、A/D変換部71により、デジタル信号の第1の温度検出結果DT1に変換されて、コンパレータ74aへ送られる。コンパレータ74aでは、図4中の矢印方向に上昇する第1の温度検出結果DT1と、温度閾値設定レジスタ72で設定された温度閾値THk(例えば、温度閾値TH1;50°C)と、を比較する。
第1の温度検出結果DT1<温度閾値TH1
の場合は、前記比較処理を繰り返す。コンパレータ74aは、
第1の温度検出結果DT1≧温度閾値TH1
になると、次に、第1の温度検出結果DT1と、温度閾値THk(例えば、温度閾値TH2;100°C)と、を比較する。
第1の温度検出結果DT1<温度閾値TH2
の場合は(NO)、前記比較処理を繰り返す。コンパレータ74aは、
第1の温度検出結果DT1≧温度閾値TH2
になると(YES)、ステップST2へ進む。
第2の温度検出結果DT2>温度閾値TH2
の場合は、前記比較処理を繰り返す。コンパレータ74aは、
第2の温度検出結果DT2≦温度閾値TH2
になると、次に、第2の温度検出結果DT2と、温度閾値THk(例えば、温度閾値TH1;50°C)と、を比較する。
第2の温度検出結果DT2>温度閾値TH1
の場合は(NO)、前記比較処理を繰り返す。コンパレータ74aは、
第2の温度検出結果DT2≦温度閾値TH1
になると(YES)、1サイクルの比較パルスCRをカウンタ74bへ出力し、ステップST3へ進む。ここで、1サイクルとは、第1、第2の温度検出結果DT1,DT2が、温度閾値TH1と温度閾値TH2を2回超えた時のサイクルである。
カウント値合計ΣC<寿命判定閾値LH1
の場合には(NO)、ステップST1へ戻り、
カウント値合計ΣC≧寿命判定閾値LH1
の場合には(YES)、ステップST5へ進む。
本実施例1の発熱素子寿命推定装置及びこれを備えたパワーモジュール30によれば、パワー素子部40の内部温度を温度センサ44で検出し、その内部温度の温度変化を演算部74でカウントし、このカウント値合計ΣCが、予め設定した寿命判定閾値LH1(=9500)の回数となった時に、寿命アラームLAを出力する構成になっている。これにより、パワー素子部40が故障する前に警報アラームLAが出るため、パワーモジュール30が壊れる前に、事前交換等の対応ができる。
本発明は、上記実施例1に限定されず、種々の利用形態や変形が可能である。この利用形態や変形例としては、例えば、次の(a)〜(f)のようなものがある。
40 パワー素子部
41−1〜41−6 パワー素子
44 温度センサ
50 制御部
60 駆動信号生成部
70 寿命判定部
72 温度閾値設定レジスタ
73 寿命判定閾値設定レジスタ
74 演算部
74a,74c コンパレータ
74b カウンタ
75 プログラムメモリ
Claims (9)
- 動作中に発熱する発熱素子を有する発熱素子部の内部温度を検出して温度検出結果を出力する1つ又は複数の温度検出手段と、
温度の異なる複数の温度閾値を設定する温度閾値設定手段と、
1つ又は複数の寿命判定閾値を設定する寿命判定閾値設定手段と、
前記発熱素子部の動作に伴って上昇する前記内部温度の第1の前記温度検出結果と前記温度閾値とを比較して前記第1の温度検出結果が前記温度閾値以上になり、且つ、前記発熱素子部の停止に伴って下降する前記内部温度の第2の前記温度検出結果と前記温度閾値とを比較して前記第2の温度検出結果が前記温度閾値以下になると、比較結果を出力する第1比較手段と、
前記比較結果を計数して計数結果を出力する計数手段と、
前記計数結果と前記寿命判定閾値とを比較して前記計数結果が前記寿命判定閾値以上になると、寿命警報を出力する第2比較手段と、
を備えることを特徴とする発熱素子寿命推定装置。 - 請求項1記載の発熱素子寿命推定装置と、
前記発熱素子を有する前記発熱素子部と、を備え、
前記発熱素子を駆動して前記発熱素子部の運転と停止を制御することを特徴とするモジュール。 - 前記発熱素子は、電力を変換するパワー素子であり、
前記発熱素子部は、前記パワー素子を有するパワー素子部であり、
前記モジュールは、前記パワー素子をスイッチングして前記パワー素子部の運転と停止を制御するパワーモジュールである、
ことを特徴とする請求項2記載のモジュール。 - 前記第1比較手段及び前記第2比較手段は、それぞれコンパレータにより構成されていることを特徴とする請求項2又は3記載のモジュール。
- 前記計数手段は、カウンタにより構成されていることを特徴とする請求項2〜4のいずれか1項記載のモジュール。
- 前記温度検出手段は、
前記発熱素子部の前記内部温度を検出してアナログの温度検出信号を出力する温度センサと、
前記温度検出信号をデジタル信号からなる前記温度検出結果に変換するアナログ/デジタル変換器と、
を有することを特徴とする請求項2〜5のいずれか1項記載のモジュール。 - 前記温度閾値設定手段は、前記温度閾値を格納する温度閾値設定レジスタにより構成されていることを特徴とする請求項2〜6のいずれか1項記載のモジュール。
- 前記寿命判定閾値設定手段は、前記寿命判定閾値を格納する寿命判定閾値設定レジスタにより構成されていることを特徴とする請求項2〜7のいずれか1項記載のモジュール。
- 前記発熱素子は、IGBT、MOSFETを含むパワー半導体素子であることを特徴とする請求項2〜8のいずれか1項記載のモジュール。
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