JP2017055533A - 電子制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】温度の検出精度を向上し、検出した温度に応じたハイサイドスイッチ素子とローサイドスイッチ素子の発熱抑制を行う電子制御装置を提供する。
【解決手段】モータを制御する電子制御装置であって、中点がステータコイルに接続されるハイサイドスイッチ素子とローサイドスイッチ素子、これら２種類のスイッチ素子の温度を個別に検出する温度センサ、温度信号を処理する処理部を有する半導体ユニットと、２種類のスイッチ素子で構成されたインバータと界磁巻線への通電を制御する制御部と、を有する。制御部は、処理信号の示す温度が正常動作上限温度よりも低い場合、界磁巻線のＰＷＭ制御のパルス幅を処理信号の示す温度に応じずに決定し、温度が正常動作上限温度以上の場合、界磁巻線のＰＷＭ制御のパルス幅を温度に応じて低減し、温度が禁止温度以上の場合、界磁巻線への通電を止める。
【選択図】図６

Description

本発明は、車両のクランクシャフトと連動するモータを制御する電子制御装置に関するものである。

特許文献１に示されるように、直列接続された第１および第２半導体スイッチング素子と、第１および第２半導体スイッチング素子のうちの一方に形成された温度測定素子と、温度測定素子に接続された温度測定端子と、を備える半導体ユニットが知られている。第１および第２半導体スイッチング素子はインバータ部の一部を構成し、インバータ部は回転電機の固定子巻線に接続されている。

特開２０１１−２４３９０９号公報

上記したように特許文献１に示される半導体ユニットでは、第１および第２半導体スイッチング素子（ハイサイドスイッチ素子とローサイドスイッチ素子）の一方のみに温度測定素子が形成され、それに温度測定端子が接続されている。これにより端子数を低減している。

しかしながらハイサイドスイッチ素子とローサイドスイッチ素子のうちの一方の温度が他方の温度よりも高くなるか否かは、その制御によって変動する。例えば車両の出力によって回転電機にて発電する場合、上アームのハイサイドスイッチ素子は通電量の増大のために発熱し、下アームのローサイドスイッチ素子よりも温度が高くなる。これとは異なり、回転電機を自律回転させる際に、固定子巻線から発生する三相磁界の強さを制御するべく、ローサイドスイッチ素子をＰＷＭ制御する場合、そのスイッチングのためにローサイドスイッチ素子は発熱し、ハイサイドスイッチ素子よりも温度が高くなる。

以上に示したように直列接続されたハイサイドスイッチ素子とローサイドスイッチ素子のうちのいずれの温度が高くなるのかは定まり難い。そのため特許文献１に記載の半導体ユニットの構成では、ハイサイドスイッチ素子とローサイドスイッチ素子のうちの発熱量の高い方の温度を必ずしも検出できない虞がある。

そもそも、上記のようにスイッチ素子の温度を検出するのは、スイッチ素子の過剰な発熱を抑制するためである。しかしながら特許文献１に記載の構成では、過剰な発熱の抑制を判断するための温度を正確に検出することができない虞がある。

そこで本発明は上記問題点に鑑み、温度の検出精度を向上し、検出した温度に応じたハイサイドスイッチ素子とローサイドスイッチ素子の発熱抑制を行う電子制御装置を提供することを目的とする。

上記した目的を達成するための開示された発明の１つは、内燃機関（４００）のクランクシャフト（４１０）に連動して回転するシャフト（２０１）、シャフトに設けられた回転子（２０２）、および、回転子の周囲に設けられた固定子（２０３）を備えたモータ（２００）を制御する電子制御装置であって、
直列接続され、その中点が固定子のステータコイル（２０６）に接続されるハイサイドスイッチ素子（２１，２３）とローサイドスイッチ素子（２２，２４）、ハイサイドスイッチ素子とローサイドスイッチ素子それぞれの温度を個別に検出する複数の温度センサ（２１ａ〜２４ａ）、および、複数の温度センサから出力された温度信号を処理し、処理した処理信号を出力する処理部（２５）を有する半導体ユニット（２０）と、
複数の直列接続されたハイサイドスイッチ素子とローサイドスイッチ素子によって構成されたインバータ（２１〜２４）、および、回転子の有する界磁巻線（２０５）への通電それぞれを制御する制御部（１０，３０）と、を有し、
制御部は、回転トルクの発生要求、若しくは、発電要求に基づいて、界磁巻線への通電をＰＷＭ制御しつつ、回転子の回転位相にも基づいてインバータをＰＷＭ制御しており、
インバータが正常に動作する上限の温度を正常動作上限温度、正常動作上限温度よりも高く、インバータの動作を禁止する温度を禁止温度とすると、
制御部は、
処理信号の示す温度が正常動作上限温度よりも低い場合、界磁巻線のＰＷＭ制御のパルス幅を処理信号の示す温度に応じずに決定し、
処理信号の示す温度が正常動作上限温度以上であり、禁止温度よりも低い場合、界磁巻線のＰＷＭ制御のパルス幅を処理信号の示す温度に応じて低減し、
処理信号の示す温度が禁止温度以上の場合、界磁巻線への通電を止める。

このように本発明によれば、ハイサイドスイッチ素子（２１，２３）とローサイドスイッチ素子（２２，２４）それぞれに温度センサ（２１ａ〜２４ａ）が個別に設けられている。したがってハイサイドスイッチ素子（２１，２３）とローサイドスイッチ素子（２２，２４）それぞれの温度を個別に検出することができる。これによりスイッチ素子（２１〜２４）の温度の検出精度が向上される。

制御部（１０，３０）は、処理信号の示す温度（以下、単に温度と示す）が正常動作上限温度よりも低い場合、界磁巻線（２０５）のＰＷＭ制御のパルス幅を温度に応じて決定しない。しかしながらその温度が正常動作上限温度以上になると制御部（１０，３０）は、界磁巻線（２０５）のＰＷＭ制御のパルス幅を温度に応じて低減する。これにより制御部（１０，３０）はモータ（２００）の自律回転、若しくは、発電を維持しつつ、界磁巻線（２０５）から発生される磁界を弱める。これによってステータコイル（２０６）を交差する磁界が弱まり、インバータを構成するハイサイドスイッチ素子（２１，２３）とローサイドスイッチ素子（２２，２４）それぞれを流れる電流が低減する。また制御部（１０，３０）は、温度が禁止温度を上回ると界磁巻線（２０５）への通電を止める。これによりステータコイル（２０６）を交差する磁界がゼロへと移行し、ハイサイドスイッチ素子（２１，２３）とローサイドスイッチ素子（２２，２４）それぞれを流れる電流もゼロへと移行する。このように本発明によれば、温度の検出精度が向上され、その温度に応じたハイサイドスイッチ素子（２１，２３）とローサイドスイッチ素子（２２，２４）それぞれの発熱抑制が実現される。

他の開示された発明の１つでは、制御部は、
処理信号の示す温度が正常動作上限温度よりも低い場合、ローサイドスイッチ素子のＰＷＭ制御のキャリア周波数を一定に保ち、
処理信号の示す温度が正常動作上限温度以上であり、禁止温度よりも低い場合、ローサイドスイッチ素子のＰＷＭ制御のキャリア周波数を処理信号の示す温度に応じて低下させ、
処理信号の示す温度が禁止温度以上の場合、インバータの制御を止める。

これによれば、回転トルクを発生させつつ、ローサイドスイッチ素子（２２，２４）のスイッチング回数を温度に応じて少なくすることができる。そのためローサイドスイッチ素子（２２，２４）での発熱が抑制される。

なお、特許請求の範囲に記載の請求項、および、課題を解決するための手段それぞれに記載の要素に括弧付きで符号をつけている。この括弧付きの符号は実施形態に記載の各構成要素との対応関係を簡易的に示すためのものであり、実施形態に記載の要素そのものを必ずしも示しているわけではない。括弧付きの符号の記載は、いたずらに特許請求の範囲を狭めるものではない。

第１実施形態に係る電子制御装置の概略構成を示すブロック図である。 半導体ユニットの具体的な構成を示す上面図である。 半導体ユニットの概略構成を示すブロック図である。 制御ＩＣの温度処理を概略的に説明するための模式図である。 制御ＩＣの温度処理を説明するためのフローチャートである。 制御部の制御を説明するためのフローチャートである。 制御ＩＣの温度処理の変形例を説明するためのフローチャートである。 第２実施形態に係る半導体ユニットの概略構成を示すブロック図である。 第２実施形態に係る電子制御装置の概略構成を示すブロック図である。 制御ＩＣの温度処理を説明するためのフローチャートである。 制御部の制御を説明するためのフローチャートである。 第３実施形態に係る半導体ユニットの概略構成を示すブロック図である。 制御ＩＣの温度処理を説明するためのフローチャートである。 第４実施形態に係る電子制御装置の概略構成を示すブロック図である。 外部冷却装置を説明するためのブロック図である。

本発明は、クランクシャフトと連動するモータを制御する電子制御装置である。以下、本発明の電子制御装置がアイドルストップ車両に搭載された実施形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１〜図６に基づいて本実施形態に係る電子制御装置を説明する。図１では電子制御装置１００の他に、モータ２００、上位ＥＣＵ３００、および、内燃機関４００も図示している。また図２では樹脂部２７によって覆われた部位が不明りょうとなることを避けるために樹脂部２７を透明で示し、その外形輪郭線のみを示している。そして図２では温度センサ２１ａ〜２４ａを模式的にブロックとして図示している。さらに図２では、煩雑となることを避けるため、スイッチ素子２１〜２４と金属フレーム２６とを電気的に接続するワイヤ２８の図示を省略している。

電子制御装置１００は、上位ＥＣＵ３００からの要求指令に基づいてモータ２００を制御するものである。上位ＥＣＵ３００が外部電子制御装置に相当する。

図１に示すようにモータ２００はベルト４２０を介して車両に搭載された内燃機関４００のクランクシャフト４１０と連結されている。したがってモータ２００とクランクシャフト４１０とは互いに連動して回転する。モータ２００が電子制御装置１００によって回転されると、その回転がクランクシャフト４１０に伝わる。これによってクランクシャフト４１０が回転する。これとは逆に、クランクシャフト４１０が回転すると、その回転がモータ２００に伝わる。これによってモータ２００が回転する。

上位ＥＣＵ３００は、車両を始動する際に起動信号を電子制御装置１００に出力する。そしてそれとともに上位ＥＣＵ３００は、車両に搭載されたスタータによってクランクシャフト４１０を回転し、内燃機関４００を燃焼駆動させる。上位ＥＣＵ３００は、具体的には、例えばエンジンＥＣＵ、パワーマネジメントＥＣＵ、ハイブリッドＥＣＵなどである。

上位ＥＣＵ３００は内燃機関４００の回転数（エンジン回転数）がゼロから十分に上昇すると、電子制御装置１００に要求指令を出力する。電子制御装置１００はその要求指令に従ってバッテリの充電、若しくは、車両走行をアシストする。バッテリの充電は、クランクシャフト４１０の回転によってモータ２００にて生じた誘起電流をバッテリへ供給することで成される。車両走行のアシストは、モータ２００が自律回転することで成される。要求指令が発電要求と回転トルクの発生要求に相当する。

また、エンジン回転数が一度ゼロになった後に再び内燃機関４００を始動する場合、上位ＥＣＵ３００はスタータで内燃機関４００を再始動するのか、それともモータ２００で内燃機関４００を再始動するのかを決定する。上位ＥＣＵ３００はその決定を内燃機関４００のオイル温度などに基づいて行う。

モータ２００によって内燃機関４００を再始動する場合、上位ＥＣＵ３００は電子制御装置１００へモータ２００を自律回転させる要求指令を出力する。電子制御装置１００はその要求指令に応じてモータ２００を自律回転する。こうすることで内燃機関４００を再始動する。

上位ＥＣＵ３００は、アイドルストップの制御も司る。したがって上位ＥＣＵ３００は、ユーザによってブレーキが踏まれて車速がゼロになると、内燃機関４００の燃焼駆動を停止する。そして上記したように上位ＥＣＵ３００は内燃機関４００の再始動をスタータ若しくはモータ２００によって行う。ただし、後述するように検出温度が禁止温度を超えた場合、上位ＥＣＵ３００はアイドルストップを禁止する。この場合、車両が停止したとしても、内燃機関４００のアイドリングが継続される。

以下においては先ずモータ２００を説明する。その後に電子制御装置１００を説明する。

図１に示すようにモータ２００は、シャフト２０１、ロータ２０２、ステータ２０３、および、プーリ２０４を有する。シャフト２０１は図示しないケースに回転可能に設けられ、その先端がケースから外部に露出されている。このシャフト２０１の先端にプーリ２０４が設けられている。そしてこのプーリ２０４に上記のベルト４２０が連結されている。これによりクランクシャフト４１０の回転がベルト４２０を介してシャフト２０１に伝達される。逆に言えば、シャフト２０１の回転がベルト４２０を介してクランクシャフト４１０に伝達される。ロータ２０２が回転子に相当する。ステータ２０３が固定子に相当する。

シャフト２０１の中央部はケース内に収納されている。このシャフト２０１の中央部にロータ２０２が設けられている。そしてロータ２０２の周囲にステータ２０３が設けられている。図１では電気的な接続を強調しているためにロータ２０２とステータ２０３とが離れている。しかしながら実際には、ロータ２０２とステータ２０３とは近くに位置している。

ロータ２０２は、ロータコイル２０５と、ロータコイル２０５をシャフト２０１に固定する固定部（図示略）と、を有する。図示しないが、ロータコイル２０５はシャフト２０１に設けられた配線と電気的に接続されている。この配線はシャフト２０１の複数のスリップリングと電気的に接続されている。スリップリングはシャフト２０１の軸周りに円環状に形成されている。この円環状の複数のスリップリングに、対応する複数のブラシが接触されている。そしてこれら複数のブラシが電子制御装置１００と電気的に接続されている。電子制御装置１００からブラシ、スリップリング、および、配線を介してロータコイル２０５に電流供給される。この電流供給によって、ロータコイル２０５から磁界が発生される。ロータコイル２０５が界磁巻線に相当する。なお図１では、ブラシやスリップリングを省略した、ロータコイル２０５と後述の界磁制御部３０との電気的な接続状態を示している。

ステータ２０３は、ステータコイル２０６と、３相のステータコイル２０６が２組設けられるステータコア（図示略）と、を有する。３相のステータコイル２０６としては、Ｕ相ステータコイル、Ｖ相ステータコイル、Ｗ相ステータコイルがある。これら３つのステータコイル２０６が図１に示すようにスター結線されている。

３相のステータコイル２０６は電子制御装置１００と電気的に接続されている。３相のステータコイル２０６には、電子制御装置１００から位相が電気角で１２０°ずれた三相交流が供給される。これによってステータコイル２０６からロータ２０２を回転させるための三相回転磁界が発生する。このステータコイル２０６から発生する磁界がロータコイル２０５と交差する。

ロータコイル２０５とステータコイル２０６それぞれを電流が流動すると、両者から磁界が発生する。これら２つの磁界が交差することで、ロータコイル２０５に回転トルクが発生する。上記したように電子制御装置１００からステータコイル２０６に三相交流が供給される。これによりロータ２０２の回転方向における回転トルクの発生方向が順次変化し、シャフト２０１が回転し始める。シャフト２０１とともにプーリ２０４も回転し、その回転がベルト４２０を介してクランクシャフト４１０に伝達される。この結果クランクシャフト４１０も回転する。

またこれとは逆に、内燃機関４００が燃焼駆動してクランクシャフト４１０が自律回転すると、その回転がベルト４２０を介してプーリ２０４に伝達される。それによってプーリ２０４とともにシャフト２０１が回転し、ロータコイル２０５も回転する。するとロータコイル２０５の発する磁界がステータコイル２０６と交差する。それによってステータコイル２０６に誘起電圧が発生して誘起電流が流れる。この誘起電流が車両のバッテリに供給される。

次に、電子制御装置１００を説明する。図１に示すように電子制御装置１００は、制御部１０、半導体ユニット２０、界磁制御部３０、および、通信回路部４０を有する。制御部１０は、半導体ユニット２０、界磁制御部３０、および、通信回路部４０それぞれと電気的に接続されている。本実施形態の電子制御装置１００は半導体ユニット２０を３つ有する。これら３つの半導体ユニット２０によって２つのインバータが構成されている。制御部１０と界磁制御部３０が、制御部に相当する。

制御部１０は、通信回路部４０とバス配線とを介して上位ＥＣＵ３００と通信可能となっている。また制御部１０は、ロータ２０２の回転角度を検出する回転センサと電気的に接続されている。制御部１０は上位ＥＣＵ３００から要求指令が入力されると、その要求指令と回転センサの検出信号に基づいて、インバータと界磁制御部３０を制御するための制御信号を生成する。そして制御部１０はその制御信号をインバータと界磁制御部３０に出力する。

図２および図３に示すように半導体ユニット２０は、スイッチ素子２１〜２４、温度センサ２１ａ〜２４ａ、制御ＩＣ２５、金属フレーム２６、および、樹脂部２７を有する。この半導体ユニット２０は、以下に示す製造工程を経ることで製造される。先ず、複数の金属フレーム２６が除去フレーム（図示略）を介して一体的に連結されたリードフレームを用意する。そしてこのリードフレームに上記のスイッチ素子２１〜２４、温度センサ２１ａ〜２４ａ，および、制御ＩＣ２５それぞれをはんだなどによって搭載する。その後、温度センサ２１ａ〜２４ａとリードフレームそれぞれをワイヤ２８によって制御ＩＣ２５と電気的に接続する。図２では省略しているが、ワイヤ２８を介してスイッチ素子２１〜２４とリードフレームとを電気的に接続する。また導電板を屈曲して成るクリップ２９によってスイッチ素子２１〜２４とリードフレームとを電気的に接続する。この後、リードフレームにおける入出力端子に相当する部位と除去フレームを除く部位、スイッチ素子２１〜２４、温度センサ２１ａ〜２４ａ、および、制御ＩＣ２５それぞれを樹脂部２７によって被覆する。最後に、樹脂部２７の外部に露出されている除去フレームを除去する。こうすることで複数の金属フレーム２６を分離する。以上の製造工程を経ることで半導体ユニット２０が構成される。なお、スイッチ素子２１〜２４と対応する金属フレーム２６とは、ワイヤ２８と制御ＩＣ２５とを介して電気的に接続されてもよい。

スイッチ素子２１〜２４それぞれはパワーＭＯＳＦＥＴである。図３に示すように第１ハイサイドスイッチ素子２１と第１ローサイドスイッチ素子２２とは直列接続されている。同様にして第２ハイサイドスイッチ素子２３と第２ローサイドスイッチ素子２４とは直列接続されている。ハイサイドスイッチ素子２１，２３それぞれのドレイン電極が直流電源と接続される。そしてローサイドスイッチ素子２２，２４それぞれのソース電極がグランドと接続される。ハイサイドスイッチ素子２１，２３それぞれのゲート電極とソース電極がワイヤ２８を介して対応する金属フレーム２６と電気的に接続される。またローサイドスイッチ素子２２，２４それぞれのゲート電極がワイヤ２８を介して対応する金属フレーム２６と電気的に接続される。

これら直列接続されたスイッチ素子２１，２２、および、スイッチ素子２３，２４それぞれがインバータの一部を構成する。上記したように電子制御装置１００は半導体ユニット２０を３つ有する。したがって電子制御装置１００は直列接続されたスイッチ素子２１，２２と、直列接続されたスイッチ素子２３，２４それぞれを３組ずつ有する。例えば２組のスイッチ素子２１，２２と１組のスイッチ素子２３，２４とによって１つのインバータが構成される。そして残り１組のスイッチ素子２１，２２と２組のスイッチ素子２３，２４とによって残り１つのインバータが構成される。１つのインバータが１組の３相のステータコイル２０６に接続される。そして残り１つのインバータが残り１組の３相のステータコイル２０６に接続される。詳しく言えば、インバータを構成する３組の直列接続された２つのスイッチ素子の中点それぞれが、対応する３相のステータコイル２０６それぞれと電気的に接続される。

温度センサ２１ａ〜２４ａそれぞれは、図３に示すように複数のダイオードが直列接続されて成る。図２に示すように第１温度センサ２１ａは第１ハイサイドスイッチ素子２１の搭載された金属フレーム２６に設けられている。同様にして他のスイッチ素子２２〜２４の搭載された金属フレーム２６に、他の対応する温度センサ２２ａ〜２４ａそれぞれが個別に搭載されている。したがって温度センサ２１ａ〜２４ａそれぞれによって検出される温度は、各スイッチ素子２１〜２４の温度に相当する。

制御ＩＣ２５は半導体チップである。本実施形態の制御ＩＣ２５は、各温度センサ２１ａ〜２４ａの温度を処理する機能を果たす。制御ＩＣ２５は各温度センサ２１ａ〜２４ａに対して順方向に定電流を供給する。そして制御ＩＣ２５は各温度センサ２１ａ〜２４ａのアノード電圧とカソード電圧とを取得する。これにより制御ＩＣ２５は各温度センサ２１ａ〜２４ａの順方向電圧を取得する。順方向電圧は温度が上昇すると低下する性質を有する。したがって順方向電圧が低くなるほどに温度が上昇したことを示すことになる。制御ＩＣ２５が処理部に相当する。順方向電圧が温度信号に相当する。

制御ＩＣ２５は、ｎを５以上の自然数とすると、順方向電圧と比較するための第１〜第ｎ個の閾値電圧を記憶している。スイッチ素子２１〜２４の正常な動作を保証する温度域（正常動作温度域）がある。第１閾値電圧は、順方向電圧に換算すると、上記の正常動作温度域の上限（正常動作上限温度）よりも若干低い温度に相当する。そして第２閾値電圧は、順方向電圧に換算すると、正常動作上限温度よりも若干高い温度に相当する。第ｎ閾値電圧は、順方向電圧に換算すると、スイッチ素子２１〜２４の動作を禁止する温度（禁止温度）よりも若干低い温度に相当する。

なお、上記の正常動作温度域として一例を示せば、その下限（正常動作下限温度）は−４０℃程度、正常動作上限温度は１２０℃程度に相当する。また禁止温度は１７５℃程度に相当する。したがって上記の第１閾値電圧は、１２０℃よりも１℃程度低い温度である。第２閾値電圧は、１２０℃よりも１℃程度高い温度である。第ｎ閾値電圧は、１７５℃よりも１℃程度低い温度である。くどくなるが、ここで示す温度はあくまで一例である。特に若干高い温度、若干低い温度それぞれを１℃として例示したが、これは温度センサ２１ａ〜２４ａの検出誤差を程度に設定することができる。

ｋを２以上ｎ−１以下の自然数とすると、第ｋ閾値電圧と第ｋ＋１閾値電圧の電圧差は、温度に換算すると５℃程度である。この電圧差（温度差）は、設計者がｎの数を定めることで、適宜選択可能である。なお上記の正常動作温度域と禁止温度は仕様によって定められる。

図３に示すように半導体ユニット２０は、１５個の端子２０ａ〜２０ｏを有する。これらは金属フレーム２６の入出力端子に相当する。これらのうち、端子２０ａ〜２０ｃは電源端子である。また端子２０ｄ〜２０ｆはグランド端子である。端子２０ａから端子２０ｄへと向かって順にスイッチ素子２１，２２が直列接続されている。同様にして端子２０ｃから端子２０ｆへと向かって順にスイッチ素子２３，２４が直列接続されている。そして端子２０ｂ，２０ｅそれぞれが制御ＩＣ２５に接続されている。

端子２０ｇ、２０ｉ，２０ｊ，２０ｌは制御端子である。そして端子２０ｈ，２０ｋはモニタ端子である。端子２０ｇと端子２０ｈ間の電圧差をＨｉレベル、若しくは、Ｌｏレベルにするための制御信号が、制御部１０から端子２０ｇに入力される。また端子２０ｉと端子２０ｄとの電圧差をＨｉレベル、若しくは、Ｌｏレベルにするための制御信号が、制御部１０から端子２０ｉに入力される。同様にして端子２０ｊと端子２０ｋ間の電圧差をＨｉレベル、若しくは、Ｌｏレベルにするための制御信号が、制御部１０から端子２０ｊに入力される。また端子２０ｌと端子２０ｆとの電圧差をＨｉレベル、若しくは、Ｌｏレベルにするための制御信号が、制御部１０から端子２０ｌに入力される。これによりスイッチ素子２１〜２４のオン状態とオフ状態とが制御される。

端子２０ｍ，２０ｎはステータコイル２０６との接続端子である。端子２０ｍは直列接続されたスイッチ素子２１，２２の中点と対応するステータコイル２０６とを接続する。端子２０ｎは直列接続されたスイッチ素子２３，２４の中点と対応するステータコイル２０６とを接続する。

最後に、端子２０ｏは出力端子である。この端子２０ｏを介して、上記の処理信号ＴＰＬＳが制御部１０に出力される。

界磁制御部３０は、図示しないが、電源と対応するブラシとの間に設けられた第１スイッチ素子と、対応するブラシとグランドとの間に設けられた第２スイッチ素子と、を有する。制御部１０から入力される制御信号によって２つのスイッチ素子が駆動状態になると、電源と対応するブラシ、および、対応するブラシとグランドとが電気的に接続される。この結果、上記したスリップリングと配線とを介してロータコイル２０５へ電流が供給される。しかしながら２つのスイッチ素子のうちの少なくとも一方が非駆動状態になると、ロータコイル２０５への電流の供給が止まる。

本実施形態において制御部１０は、ロータコイル２０５へ電流供給する場合、第１スイッチ素子をＰＷＭ制御しつつ、第２スイッチ素子を常時オン状態に制御する。これによってロータコイル２０５から、第１スイッチ素子のオン時間に依存した磁界が発生する。これとは反対にロータコイル２０５への通電を止める場合、制御部１０は、第１スイッチ素子を常時オフ状態に制御しつつ、第２スイッチ素子を常時オン状態に制御する。これにより通電によってロータコイル２０５に溜まったエネルギーを消耗させ、ロータコイル２０５からの磁界の発生を止める。制御部１０は、上記のＰＷＭ制御のパルス幅を、目標とする回転トルク若しくは発電量に応じて決定する。また制御部１０は、後述するように検出温度に応じて、ロータコイル２０５のＰＷＭ制御のパルス幅を検出温度に応じて変化させる。

上記したように制御部１０は３相のステータコイル２０６に三相交流を供給する。そしてインバータは３組の直列接続された２つのスイッチ素子によって構成される。制御部１０はロータ２０２の回転位相（回転角度）に応じて、ハイサイドに位置する３つのハイサイドスイッチ素子のうちの１つと、ローサイドに位置する３つのローサイドスイッチ素子のうちの１つとを選択する。そして制御部１０は選択したハイサイドスイッチ素子にデューティ１００％の制御信号を出力する。また制御部１０は目標とする回転トルク若しくは発電量に応じたデューティの制御信号をローサイドスイッチ素子に出力する。ただし後述するように制御部１０は検出温度に応じて、ローサイドスイッチ素子に出力する制御信号のキャリア周波数を変化させる。

次に、図４に基づいて制御ＩＣ２５の温度処理を概略的に説明する。制御ＩＣ２５は順方向電圧をＡＤ変換する。そして制御ＩＣ２５は信号処理を行う。この際に順方向電圧と上記の閾値電圧とを比較し、その比較結果に応じたデューティを有する処理信号ＴＰＬＳを生成する。この処理信号ＴＰＬＳが制御部１０に入力される。

次に、図５に基づいて制御ＩＣ２５の温度処理を詳細に説明する。図５に示すステップＳ１０において制御ＩＣ２５は、温度センサ２１ａ〜２４ａのうちの１つの順方向電圧を検出する。換言すれば制御ＩＣ２５は、アナログの順方向電圧をデジタル信号に変換して取得する。そして制御ＩＣ２５はステップＳ２０へと進む。

ステップＳ２０へ進むと制御ＩＣ２５は、順方向電圧が第１閾値電圧以上か否かを判定する。制御ＩＣ２５は順方向電圧が第１閾値電圧以上の場合、ステップＳ１２０へと進む。これとは異なり、順方向電圧が第１閾値電圧よりも低い場合、制御ＩＣ２５はステップＳ３０へと進む。

ステップＳ３０へ進むと制御ＩＣ２５は、順方向電圧が第２閾値電圧以上か否かを判定する。制御ＩＣ２５は順方向電圧が第２閾値電圧以上の場合、ステップＳ１３０へと進む。これとは異なり、順方向電圧が第２閾値電圧よりも低い場合、制御ＩＣ２５はステップＳ４０側へと進む。

説明が煩雑と成ることを避けるために図示を省略しているが、上記したようにステップＳ４０側へ進むと制御ＩＣ２５は、順方向電圧と第３〜第ｎ−１閾値電圧とを順次比較する。そしてその結果、ステップＳ４０へ進むと制御ＩＣ２５は、順方向電圧が第ｎ閾値電圧以上か否かを判定する。制御ＩＣ２５は順方向電圧が第ｎ閾値電圧以上の場合、ステップＳ１４０へと進む。これとは異なり、順方向電圧が第ｎ閾値電圧よりも低い場合、制御ＩＣ２５はステップＳ１５０へと進む。

フローを少し遡り、ステップＳ２０において順方向電圧が第１閾値電圧以上であると判定してステップＳ１２０へ進むと制御ＩＣ２５は、検出した順方向電圧（検出電圧）は、第１閾値電圧と等しいと見なす。換言すれば、制御ＩＣ２５は検出電圧が正常動作上限温度よりも若干低いと見なす。すなわち制御ＩＣ２５は検出温度が正常動作温度域にあると見なす。この後に制御ＩＣ２５はステップＳ１６０へと進む。

これとは異なり、ステップＳ３０において順方向電圧が第２閾値電圧以上であると判定してステップＳ１３０へ進むと制御ＩＣ２５は、検出電圧は第２閾値電圧と等しいと見なす。換言すれば、制御ＩＣ２５は検出電圧が正常動作上限温度よりも若干高いと見なす。この後に制御ＩＣ２５はステップＳ１６０へと進む。

同様にして、制御ＩＣ２５は検出電圧が第ｋ閾値電圧以上であると判定すると、検出電圧は、第ｋ閾値電圧と等しいと見なし、ステップＳ１６０へと進む。

そしてステップＳ４０において順方向電圧が第ｎ閾値電圧以上であると判定してステップＳ１４０へ進むと制御ＩＣ２５は、検出電圧は第ｎ閾値電圧と等しいと見なす。換言すれば、制御ＩＣ２５は検出電圧が禁止電圧よりも若干低いと見なす。そして制御ＩＣ２５はステップＳ１６０へと進む。

またステップＳ４０において順方向電圧が第ｎ閾値電圧よりも低いと判定してステップＳ１５０へ進むと制御ＩＣ２５は、検出電圧は禁止電圧と等しいと見なす。そして制御ＩＣ２５はステップＳ１６０へと進む。

ステップＳ１６０へ進むと制御ＩＣ２５は、検出電圧が最低電圧以下か否かを判定する。換言すれば、検出した温度（検出温度）が最高温度以上か否かを判定する。この最低電圧は後述のステップＳ１７０で設定される値である。最低電圧の初期値としては、順方向電圧に換算すると、正常動作下限温度に設定される。検出電圧が最低電圧以下の場合、制御ＩＣ２５はステップＳ１７０へと進む。これとは異なり、検出電圧が最低電圧よりも高い場合、制御ＩＣ２５はステップＳ１８０へと進む。

ステップＳ１７０へ進むと制御ＩＣ２５は、最低電圧を検出電圧として記憶する。これにより最低電圧が更新される。換言すれば、最高温度が更新される。この後に制御ＩＣ２５はステップＳ１８０へと進む。

ステップＳ１８０へ進むと制御ＩＣ２５は、４つの温度センサ２１ａ〜２４ａ全ての順方向電圧の検出を終えたか否かを判定する。全ての順方向電圧の検出が終了した場合、制御ＩＣ２５はステップＳ１９０へと進む。これとは異なり、全ての順方向電圧の検出が終了していない場合、ステップＳ１０へと戻り、新たな順方向電圧を検出する。

上記したように本実施形態では半導体ユニット２０が４つの温度センサ２１ａ〜２４ａを有する。そのために制御ＩＣ２５はこれら４つの温度センサ２１ａ〜２４ａの順方向電圧を検出し、その中から最も低い順方向電圧を検出するべく、ステップＳ１０〜Ｓ１８０を４回ループする。

ステップＳ１９０へ進むと制御ＩＣ２５は、処理信号ＴＰＬＳとして、最低電圧に応じたデューティを有する処理信号ＴＰＬＳを生成する。そして制御ＩＣ２５は、この処理信号ＴＰＬＳを制御部１０に出力する。以上のステップを経て、制御ＩＣ２５は温度処理を終了する。なおこの温度処理は所定周期で行われる。

次に、図６に基づいて制御部１０の制御を説明する。制御部１０は、上記の第１〜第ｎ閾値電圧、および、禁止電圧それぞれのデューティに対応する第１〜第ｎ閾値温度と禁止温度を記憶している。

図６に示すステップＳ３１０において先ず制御部１０は、処理信号ＴＰＬＳを受信する。制御部１０は処理信号ＴＰＬＳに含まれるデューティに基づいて、半導体ユニット２０の温度を検出する。上記したように半導体ユニット２０は、最高温度を出力する。そのためにこのステップＳ３１０において制御部１０は半導体ユニット２０の最高温度を検出する。この後に制御部１０はステップＳ３２０へと進む。

ステップＳ３２０へ進むと制御部１０は、検出した温度（検出温度）が記憶している第１閾値温度以下か否かを判定する。制御部１０は検出温度が第１閾値温度以下の場合、ステップＳ４２０へと進む。これとは異なり、検出温度が第１閾値温度よりも高い場合、制御部１０はステップＳ３３０へと進む。

ステップＳ３３０へ進むと制御部１０は、検出温度が第２閾値温度以下か否かを判定する。制御部１０は検出温度が第２閾値温度以下の場合、ステップＳ４３０へと進む。これとは異なり、検出温度が第２閾値温度よりも高い場合、制御部１０はステップＳ３４０側へと進む。

説明が煩雑と成ることを避けるために図示を省略しているが、上記したようにステップＳ３４０側へ進むと制御部１０は、検出温度と第３〜第ｎ−１閾値温度とを順次比較する。そしてその結果、ステップＳ３４０へ進むと制御部１０は、検出温度が第ｎ閾値温度以下か否かを判定する。制御部１０は検出温度が第ｎ閾値温度以下の場合、ステップＳ４４０へと進む。これとは異なり、検出温度が第ｎ閾値温度よりも高い場合、制御部１０はステップＳ４５０へと進む。

フローを少し遡り、ステップＳ３２０において検出温度が第１閾値温度以下であると判定してステップＳ４２０へ進むと制御部１０は、通常制御を行なう。この通常制御とは、回転角度と要求指令とに基づいて制御部１０がインバータと界磁制御部３０を制御することである。この場合、インバータを構成するハイサイドスイッチ素子とローサイドスイッチ素子のうち、ローサイドスイッチ素子に入力される制御信号のパルス幅が、要求指令によって定められる。また界磁制御部３０の第１スイッチ素子に入力される制御信号のパルス幅も、要求指令によって定められる。そしてこれら各制御信号のキャリア周波数は一定に保たれる。

これとは異なり、ステップＳ３３０において検出温度が第２閾値温度以下であると判定してステップＳ４３０へ進むと制御部１０は、第１ディレーティング制御を行なう。この第１ディレーティング制御とは、回転角度と要求指令だけではなく、検出温度にも基づいて制御部１０がインバータと界磁制御部３０を制御することである。この場合、インバータのローサイドスイッチ素子に入力される制御信号のパルス幅は要求指令によって定められる。しかしながらインバータのローサイドスイッチ素子に入力される制御信号のキャリア周波数が第２閾値温度に応じて低下される。これによりローサイドスイッチ素子のスイッチング回数を低減する。また界磁制御部３０の第１スイッチ素子に入力される制御信号のパルス幅も要求指令だけではなく第２閾値温度によっても定められる。このパルス幅は要求指令によって定められた後、第２閾値温度に応じて縮められる。

同様にして、制御部１０は検出電圧が第ｋ閾値温度以下であると判定すると、第ｋ−１ディレーティング制御を行なう。インバータのローサイドスイッチ素子に入力される制御信号のキャリア周波数が第ｋ閾値温度に応じて低下される。同様にして界磁制御部３０の第１スイッチ素子に入力される制御信号のパルス幅は第ｋ閾値温度に応じて縮められる。上記のｋの数が増加するほどに、上記のキャリア周波数の低下量とパルス幅の縮み量とが増大する。

そしてステップＳ３４０において検出温度が第ｎ閾値温度以下であると判定してステップＳ４４０へ進むと制御部１０は、第ｎ−１ディレーティング制御を行なう。しかしながら検出温度が第ｎ閾値温度よりも高いと判定してステップＳ４５０へ進むと制御部１０は、フェール処理を行う。このフェール処理とは、制御部１０がインバータへの制御信号の出力を停止することである。また制御部１０がロータコイル２０５への通電を止めるための制御信号を界磁制御部３０へと出力することである。すなわちフェール処理において制御部１０は、インバータへの制御信号をシャットダウンしつつ、界磁制御部３０の第１スイッチ素子を常時オフ状態、第２スイッチ素子を常時オン状態とする制御信号を界磁制御部３０へ出力する。

以上に示したように制御部１０は、上記の通常制御、第１〜第ｎ−１ディレーティング制御、および、フェール処理を検出温度に応じて切り換える。

なお制御ＩＣ２５は上記の正常動作下限温度に対応する第０閾値電圧を記憶している。図５では明示していないが、制御ＩＣ２５は検出電圧が、上記の第０閾値電圧以上であると判定すると、検出電圧を第０閾値電圧と等しいと見なす。そしてこれに応じたデューティを有する処理信号ＴＰＬＳを制御部１０に出力する。また図６では明示していないが、制御部１０は検出電圧が第０閾値温度（正常動作下限温度）以下であると判定すると、インバータの制御を中止する。

また制御ＩＣ２５は、上記の正常動作温度域を複数に区切る温度それぞれに対応する、判定電圧を記憶している。制御ＩＣ２５は判定電圧と順方向電圧とを比較し、その比較結果を処理信号ＴＰＬＳとして制御部１０に出力している。この処理信号ＴＰＬＳを受けとると制御部１０は、正常動作下限温度を０％、正常動作上限温度を１００％とする温度負荷率を算出する。制御ＩＣ２５は、上記の判定電圧と順方向電圧とを比較する処理を、これまでに説明した温度処理とは別周期で行う。また制御部１０は、上記したように検出温度が正常動作上限温度よりも高くなった場合、検出温度に応じてモータ２００で発電することのできる量として発電量制限値を算出する。

制御部１０はこれら算出した温度負荷率と発電量制限値を上位ＥＣＵ３００に通知している。上位ＥＣＵ３００は、これらの通知に基づいて、要求指令を算出する。より詳しく言えば、上位ＥＣＵ３００は目標とする回転トルクや、目標とする発電量を算出する。

さらに制御部１０は、検出温度が第ｎ閾値温度よりも高く、禁止温度であると判定すると、アイドルストップの禁止を上位ＥＣＵ３００へ通知する。この禁止通知を受け取ると上位ＥＣＵ３００はアイドルストップを止める。

次に、本実施形態に係る電子制御装置１００の作用効果を説明する。上記したように、半導体ユニット２０の有するスイッチ素子２１〜２４それぞれに温度センサ２１ａ〜２４ａそれぞれが個別に設けられている。したがって、スイッチ素子２１〜２４それぞれの温度を個別に検出することができる。これによりスイッチ素子２１〜２４の温度の検出精度が向上される。換言すれば、最も温度上昇しているスイッチ素子の温度を検出する精度が向上される。

制御部１０は、検出温度が第１閾値温度以下の場合、通常制御を行なう。しかしながら検出温度が第１閾値温度を上回ると制御部１０は、ディレーティング制御を行なう。これにより制御部１０はモータ２００の自律回転、若しくは、発電を維持しつつ、ロータコイル２０５から発生される磁界を弱める。これによってステータコイル２０６を交差する磁界が減少し、インバータを構成するスイッチ素子２１〜２４それぞれを流れる電流が低減する。また制御部１０は、ローサイドスイッチ素子２２，２４のスイッチング回数を低下する。これによりスイッチ素子２１〜２４の発熱抑制を行いつつ、モータ２００の制御を維持する。

さらに制御部１０は、検出温度が第ｎ閾値温度を上回るとフェール処理を行う。これによりスイッチ素子２１〜２４がオフ状態となり、ステータコイル２０６を交差する磁界がゼロへと移行する。この結果、スイッチ素子２１〜２４それぞれを流れる電流が無くなる。

以上に示したように、本実施形態の電子制御装置１００によれば、温度の検出精度が向上され、その温度に応じたスイッチ素子２１〜２４の発熱抑制が実現される。

制御部１０は、検出温度が禁止温度であると判定すると、アイドルストップの禁止を上位ＥＣＵ３００に通知する。

これによれば検出温度が禁止温度以上の場合、内燃機関４００の停止と、モータ２００による内燃機関４００の再始動が禁止される。すなわちインバータによるモータ２００の制御が禁止される。これによってインバータのスイッチ素子２１〜２４の発熱が抑制される。

制御ＩＣ２５は、順方向電圧を離散値の第１〜第ｎ閾値電圧、若しくは、禁止電圧のいずれかに変換する。そして制御ＩＣ２５は、その離散値に応じたデューティを有する処理信号ＴＰＬＳを制御部１０に出力する。これによれば、何ら処理されないアナログの順方向電圧が制御部１０に出力される構成と比べて、ノイズによる温度の検出精度の低下が抑制される。

制御ＩＣ２５は温度処理において複数の順方向電圧の中から、最も高い温度を示す順方向電圧を選択する。そして制御ＩＣ２５はそれを処理信号ＴＰＬＳとして、１つの端子２０ｏを介して制御部１０に出力する。

これによれば、温度センサの数に応じた出力端子を制御ＩＣが有する構成とは異なり、制御ＩＣ２５と制御部１０とを接続する端子数が低減される。

上記したように本実施形態では、制御ＩＣ２５が温度処理において複数の順方向電圧の中から、最も高い温度を示す順方向電圧を選択し、それのみを上記の処理信号ＴＰＬＳとして出力する例を示した。しかしながらこれとは異なり、図７に示すように制御ＩＣ２５は温度処理において複数の順方向電圧を順番に処理して、時分割に処理信号ＴＰＬＳを出力してもよい。

この変形例の場合、制御ＩＣ２５は温度処理の始めのステップＳ２００においてタイマーをセットする。その後に制御ＩＣ２５はステップＳ１０へと進む。

そして制御ＩＣ２５がステップＳ１０において１つの順方向電圧を検出し、ステップＳ２０〜Ｓ１５０を行う。これによって制御ＩＣ２５は順方向電圧を第１〜第ｎ閾値電圧、若しくは、禁止電圧に変換する。この後に制御ＩＣ２５はステップＳ１９０へと進む。

ステップＳ１９０へ進むと制御ＩＣ２５は、処理信号ＴＰＬＳとして、検出電圧に応じたデューティを有する処理信号ＴＰＬＳを生成する。そして制御ＩＣ２５は、この処理信号ＴＰＬＳを制御部１０に出力する。この後に制御ＩＣ２５はステップＳ２１０へと進む。

ステップＳ２１０へ進むと制御ＩＣ２５は、ステップＳ２００でセットしたタイマーが所定時間経過したか否かを判定する。タイマーが所定時間経過していない場合、制御ＩＣ２５はステップＳ２１０を繰り返し、上記の処理信号ＴＰＬＳを出力し続ける。これとは異なり、タイマーが所定時間経過すると制御ＩＣ２５はステップＳ１８０へと進む。

ステップＳ１８０へ進むと制御ＩＣ２５は、全ての順方向電圧の検出を終えたか否かを判定する。全ての順方向電圧の検出が終了した場合、制御ＩＣ２５は温度処理を終了する。これとは異なり、全ての順方向電圧の検出が終了していない場合、ステップＳ２００へと戻り、新たな順方向電圧を検出する。制御ＩＣ２５は、４つの温度センサ２１ａ〜２４ａの順方向電圧に応じた処理信号ＴＰＬＳを出力するため、ステップＳ１０〜Ｓ２１０の処理を４回ループする。なおこの変形例の場合、図７に示すステップＳ２００とＳ２１０はなくとも良い。ステップＳ２００とＳ２１０が行わなくとも、４つの温度センサ２１ａ〜２４ａの順方向電圧に応じた処理信号ＴＰＬＳを時分割に出力することができる。

この変形例では制御ＩＣ２５は４つの処理信号ＴＰＬＳを１つの端子２０ｏを介して時分割に制御部１０へと出力する。したがって温度センサの数に応じた出力端子を制御ＩＣが有する構成とは異なり、制御ＩＣ２５と制御部１０とを接続する端子数が低減される。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を図８〜図１１に基づいて説明する。第２実施形態に係る電子制御装置は上記した実施形態によるものと共通点が多い。そのため以下においては共通部分の説明を省略し、異なる部分を重点的に説明する。また以下においては上記した実施形態で示した要素と同一の要素には同一の符号を付与する。

第１実施形態では、半導体ユニット２０が１５個の端子２０ａ〜２０ｏを有する例を示した。これに対して本実施形態では、図８に示すように半導体ユニット２０がさらにもう１つの端子２０ｐを有する。

図９に示すように電子制御装置１００は、３つの半導体ユニット２０それぞれの端子２０ｐを１つにまとめて接続するオープンコレクタ回路５０を有する。このオープンコレクタ回路５０は、電源からグランドへと向かって順に抵抗５１とＮＰＮトランジスタ５２とが直列接続された構成となっている。このＮＰＮトランジスタ５２のベース電極に、各端子２０ｐがダイオード５３を介して接続されている。そして抵抗５１とＮＰＮトランジスタ５２との中点が制御部１０に接続されている。なお、上記のＮＰＮトランジスタ５２の代わりに、Ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴを有してもよい。この場合、オープンコレクタ回路５０はオープンドレイン回路となる。

以上の接続構成により、端子２０ｐの電圧レベルがＬｏレベルの場合、ＮＰＮトランジスタ５２はオフ状態となり、制御部１０にＨｉレベルが入力される。これとは異なり、端子２０ｐの電圧レベルがＨｉレベルの場合、ＮＰＮトランジスタ５２はオン状態となり、制御部１０にＬｏレベルが入力される。

図１０に示すように制御ＩＣ２５は、温度処理のステップＳ４０において順方向電圧が第ｎ閾値電圧よりも低いと判定すると、ステップＳ２２０へと進む。

ステップＳ２２０へ進むと制御ＩＣ２５は、端子２０ｐにＨｉレベルのシャットダウン信号ＦＳＤＮを出力する。その後に制御ＩＣ２５はステップＳ１５０へと進む。Ｈｉレベルのシャットダウン信号ＦＳＤＮが停止要求信号に相当する。

このＨｉレベルのシャットダウン信号ＦＳＤＮの出力により、上記したようにＮＰＮトランジスタ５２がオン状態となる。この結果、制御部１０にオープンコレクタ回路５０からＬｏレベルが入力される。

図１１に示すように制御部１０は、制御の始めにおいてステップＳ４６０を行う。ステップＳ４６０において制御部１０は、オープンコレクタ回路５０の出力がＨｉレベルか否かを判定する。オープンコレクタ回路５０の出力がＨｉレベルの場合、制御部１０はステップＳ３１０へと進む。これとは異なり、オープンコレクタ回路５０の出力がＬｏレベルの場合、制御部１０はステップＳ４５０へと進む。

以上に示したように、制御ＩＣ２５がシャットダウン信号ＦＳＤＮの電圧レベルをＨｉレベルにすると、オープンコレクタ回路５０の出力がＬｏレベルになる。この結果、制御ＩＣ２５から制御部１０へフェール処理を行うことが指示される。したがって制御ＩＣが処理信号ＴＰＬＳを生成し、制御部が処理信号ＴＰＬＳに基づいてフェール処理をするか否かを判定するよりも、早くフェール処理を行うことができる。これによりスイッチ素子２１〜２４の過剰な発熱が早く抑制される。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態を図１２および図１３に基づいて説明する。第３実施形態に係る電子制御装置は上記した実施形態によるものと共通点が多い。そのため以下においては共通部分の説明を省略し、異なる部分を重点的に説明する。また以下においては上記した実施形態で示した要素と同一の要素には同一の符号を付与する。

第１実施形態では、スイッチ素子２１〜２４が制御部１０によって制御される例を示した。これに対して本実施形態では、スイッチ素子２１〜２４が制御部１０だけではなく制御ＩＣ２５によっても制御される点を特徴とする。

図１２に示すように制御ＩＣ２５は、スイッチ素子２１〜２４のゲート電極と接続されている。そして図１３に示すように制御ＩＣ２５は、温度処理のステップＳ４０において順方向電圧が第ｎ閾値電圧よりも低いと判定すると、ステップＳ２３０へと進む。

ステップＳ２３０へ進むと制御ＩＣ２５は、スイッチ素子２１〜２４それぞれのゲート電極をグランドに接続し、Ｌｏレベルに固定する。これによってスイッチ素子２１〜２４を、制御部１０の制御信号に関わらずに強制的にオフ状態にする。この後に制御ＩＣ２５はステップＳ１５０へと進む。

以上に示したように、制御ＩＣ２５は順方向電圧が第ｎ閾値電圧よりも低いと判定すると、スイッチ素子２１〜２４それぞれのゲート電極をＬｏレベルに固定し、スイッチ素子２１〜２４をオフ状態にする。したがって制御ＩＣが処理信号ＴＰＬＳを生成し、制御部が処理信号ＴＰＬＳに基づいてフェール処理をするか否かを判定するよりも、早くスイッチ素子２１〜２４をオフ状態にすることができる。これによりスイッチ素子２１〜２４の過剰な発熱が早く抑制される。

なお順方向電圧が第ｎ閾値電圧よりも高くなると、制御ＩＣ２５はスイッチ素子２１〜２４を強制的にオフ状態にすることを止める。

第３実施形態に係る制御ＩＣ２５は、第２実施形態に記載の端子２０ｐを有してもよい。これによれば、制御ＩＣ２５とスイッチ素子２１〜２４それぞれのゲート電極とを接続する配線、および、制御ＩＣ２５と端子２０ｐとを接続する配線の一方に断然等の不具合が生じたとしても、スイッチ素子２１〜２４それぞれを強制的にオフ状態とすることができる。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態を図１４に基づいて説明する。第４実施形態に係る電子制御装置は上記した実施形態によるものと共通点が多い。そのため以下においては共通部分の説明を省略し、異なる部分を重点的に説明する。また以下においては上記した実施形態で示した要素と同一の要素には同一の符号を付与する。

第１実施形態では、制御部１０がディレーティング制御、若しくは、フェール処理を行うことで、スイッチ素子２１〜２４を冷却する例を示した。これに対して本実施形態では、上記の制御と処理に加えて、冷却駆動回路部６０と内部冷却装置６１とによってスイッチ素子２１〜２４を強制冷却することを特徴とする。

図１４において破線で示すように本実施形態の電子制御装置１００は、モータ２００のステータ２０３とともに１つのケース内に収納されている。このケースに上記の冷却駆動回路部６０と内部冷却装置６１とが収納されている。冷却駆動回路部６０は制御部１０によって駆動が制御されている。制御部１０は上記のディレーティング制御、若しくは、フェール処理において、冷却駆動回路部６０に内部冷却装置６１によってモータ２００と半導体ユニット２０それぞれを強制冷却する指令（強制冷却指令）を出力する。内部冷却装置６１はウォータポンプである。内部冷却装置６１はモータ２００に接触する態様に設けられている。内部の水を循環させることで、モータ２００を強制冷却する。このモータ２００による冷却によって、半導体ユニット２０も冷却する。

なお、他の冷却装置によって電子制御装置１００を強制冷却しても良い。例えば図１５に示すように、車両に設けられたラジエータファンなどの外部冷却装置３０１による送風によって、電子制御装置１００を強制冷却してもよい。この外部冷却装置３０１は上位ＥＣＵ３００によって駆動が制御される。制御部１０は上記のディレーティング制御、若しくは、フェール処理において、上位ＥＣＵ３００に外部冷却装置３０１によって電子制御装置１００を強制冷却する要求（強制冷却要求）を出力する。これによっても、半導体ユニット２０の温度を強制的に低めることができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。

（その他の変形例）
各実施形態では電子制御装置１００がアイドルストップ車両に搭載された例を示した。しかしながら上記例に限定されず、電子制御装置１００はアイドルストップを行わない車両に搭載されてもよい。なお上記の車両としては、具体的には、エンジン自動車やハイブリッド自動車がある。

各実施形態ではステータ２０３が３相のステータコイル２０６を２組有する例を示した。しかしながらステータ２０３が有する３相のステータコイル２０６の数として上記例に限定されない。ステータコイル２０６の組数としては、例えば１組でも良いし、３組以上でもよい。

各実施形態では電子制御装置１００が半導体ユニット２０を３つ有する例を示した。しかしながら半導体ユニット２０の数としては上記例に限定されない。半導体ユニット２０の数は、半導体ユニットの有するスイッチ素子の数、および、これらスイッチ素子によって構成されるインバータの数によって決定される。

各実施形態では半導体ユニット２０が４つのスイッチ素子２１〜２４を有する例を示した。しかしながら半導体ユニット２０の有するスイッチ素子の数としては上記例に限定されない。スイッチ素子の数としては、例えば、２つ、若しくは、６つでもよい。半導体ユニット２０は、直列接続された２つのスイッチ素子を少なくとも１組有すればよい。

各実施形態ではスイッチ素子２１〜２４それぞれがパワーＭＯＳＦＥＴである例を示した。しかしながらスイッチ素子２１〜２４それぞれとしては、例えばＩＧＢＴを採用することもできる。ただしこの場合、各スイッチ素子２１〜２４それぞれには、還流ダイオードが逆並列接続される。

各実施形態では、半導体ユニット２０から制御部１０への信号送信の形態を特に言及しなかった。しかしながら例えば半導体ユニット２０から制御部１０へと通信によって符号化した処理信号ＴＰＬＳを送信してもよい。

各実施形態では、温度センサ２１ａ〜２４ａそれぞれが複数のダイオードが直列接続されてなる例を示した。しかしながら温度センサ２１ａ〜２４ａとしては上記例に限定されない。温度センサ２１ａ〜２４ａとしては、例えばサーミスタを採用することもできる。

各実施形態では、第１閾値電圧が、順方向電圧に換算すると正常動作上限温度よりも若干低い温度に相当する例を示した。しかしながら第１閾値電圧は、順方向電圧に換算すると正常動作上限温度そのものに相当してもよい。

各実施形態では、第２閾値電圧が、順方向電圧に換算すると正常動作上限温度よりも若干高い温度に相当する例を示した。しかしながら第２閾値電圧は、順方向電圧に換算すると正常動作上限温度そのものに相当してもよい。

各実施形態では、第ｎ閾値電圧が、順方向電圧に換算すると禁止温度よりも若干低い温度に相当する例を示した。しかしながら第ｎ閾値電圧は、順方向電圧に換算すると禁止温度そのものに相当してもよい。ただしこの場合、制御ＩＣ２５は、禁止温度を順方向電圧に換算した電圧よりも高い電圧を、禁止電圧として記憶している。

各実施形態では、制御ＩＣ２５が温度処理において順方向電圧と閾値電圧とを比較する例を示した。しかしながら制御ＩＣ２５は順方向電圧に対応する温度を算出し、その検出温度と閾値温度とを比較してもよい。このような比較は、制御ＩＣ２５がデジタル処理を行うこと場合に成される。また上記のように電圧による比較は、制御ＩＣ２５がデジタル処理若しくはアナログ処理を行う場合に成される。アナログ処理を行う場合、制御ＩＣ２５はｎ個のコンパレータを有し、各コンパレータに第１〜第ｎ閾値電圧のいずれかと、順方向電圧とが入力される。

各実施形態の界磁制御部３０は、１つの第１スイッチ素子と１つの第２スイッチ素子とを有する例を示した。しかしながら界磁制御部３０の構成としては上記例に限定されない。例えば界磁制御部３０は、電源からグランドへと向かって直列接続された２組のスイッチ群を有してもよい。これらスイッチ群の中点が、ステータコイル２０６を介して接続される。ステータコイル２０６への通電量を制御する場合、制御部１０によって、２組のスイッチ群のうちの一方のハイサイド側の第１スイッチ素子がＰＷＭ制御され、残り他方のローサイド側の第２スイッチ素子が常時オン状態に制御される。そしてステータコイル２０６への通電を止める場合、制御部１０によって２組のスイッチ群それぞれの第１スイッチ素子が常時オフ状態、第２スイッチ素子が常時オン状態に制御される。若しくは、制御部１０によって２組のスイッチ群のうちの他方のハイサイド側の第１スイッチ素子がＰＷＭ制御され、一方のローサイド側の第２スイッチ素子が常時オン状態に制御される。こうすることで、電流の流動によってステータコイル２０６に蓄えられたエネルギーを素早く消失することができる。エネルギーが消失した後、制御部１０は各スイッチ素子をオフ状態にする。

各実施形態において制御部１０は、検出温度に応じて、ローサイドスイッチ素子に出力する制御信号のキャリア周波数を低減する例を示した。しかしながら制御部１０は、検出温度に応じて、ローサイドスイッチ素子に出力する制御信号のパルス幅を縮めてもよい。若しくは、制御部１０は、検出温度に応じて、ローサイドスイッチ素子に出力する制御信号のキャリア周波数を低減しつつ、パルス幅を縮めてもよい。さらに言えば、制御部１０は、検出温度に応じて、ローサイドスイッチ素子に出力する制御信号のキャリア周波数を低減せず、パルス幅を縮めなくともよい。この場合、制御部１０は、界磁制御部３０のスイッチ素子のＰＷＭ制御のパルス幅を、検出温度に応じて縮める。

第２実施形態において電子制御装置１００は、オープンコレクタ回路５０を有する例を示した。しかしながら電子制御装置１００はオープンコレクタ回路５０を有さなくともよい。この場合、電子制御装置１００には、複数の半導体ユニット２０それぞれの端子２０ｐが接続される。これによれば、複数の半導体ユニット２０のいずれが禁止温度よりも高くなったか否かを判定することができる。

１０…制御部、２０…半導体ユニット、２１，２３…ハイサイドスイッチ素子、２２，２４…ローサイドスイッチ素子、２１ａ〜２４ａ…温度センサ、２５…制御ＩＣ、１００…電子制御装置、２００…モータ、２０１…シャフト、２０２…ロータ、２０３…ステータ、２０５…ロータコイル、２０６…ステータコイル、４００…内燃機関、４１０…クランクシャフト

Claims (16)

1. 内燃機関（４００）のクランクシャフト（４１０）に連動して回転するシャフト（２０１）、前記シャフトに設けられた回転子（２０２）、および、前記回転子の周囲に設けられた固定子（２０３）を備えたモータ（２００）を制御する電子制御装置であって、
   直列接続され、その中点が前記固定子のステータコイル（２０６）に接続されるハイサイドスイッチ素子（２１，２３）とローサイドスイッチ素子（２２，２４）、前記ハイサイドスイッチ素子と前記ローサイドスイッチ素子それぞれの温度を個別に検出する複数の温度センサ（２１ａ〜２４ａ）、および、複数の前記温度センサから出力された温度信号を処理し、処理した処理信号を出力する処理部（２５）を有する半導体ユニット（２０）と、
   複数の直列接続された前記ハイサイドスイッチ素子と前記ローサイドスイッチ素子によって構成されたインバータ（２１〜２４）、および、前記回転子の有する界磁巻線（２０５）への通電それぞれを制御する制御部（１０，３０）と、を有し、
   前記制御部は、回転トルクの発生要求、若しくは、発電要求に基づいて、前記界磁巻線への通電をＰＷＭ制御しつつ、前記回転子の回転位相にも基づいて前記インバータをＰＷＭ制御しており、
   前記インバータが正常に動作する上限の温度を正常動作上限温度、前記正常動作上限温度よりも高く、前記インバータの動作を禁止する温度を禁止温度とすると、
   前記制御部は、
   前記処理信号の示す温度が前記正常動作上限温度よりも低い場合、前記界磁巻線のＰＷＭ制御のパルス幅を前記処理信号の示す温度に応じずに決定し、
   前記処理信号の示す温度が前記正常動作上限温度以上であり、前記禁止温度よりも低い場合、前記界磁巻線のＰＷＭ制御のパルス幅を前記処理信号の示す温度に応じて低減し、
   前記処理信号の示す温度が前記禁止温度以上の場合、前記界磁巻線への通電を止める電子制御装置。
2. 前記制御部は、
   前記処理信号の示す温度が前記正常動作上限温度よりも低い場合、前記ローサイドスイッチ素子のＰＷＭ制御のキャリア周波数を一定に保ち、
   前記処理信号の示す温度が前記正常動作上限温度以上であり、前記禁止温度よりも低い場合、前記ローサイドスイッチ素子のＰＷＭ制御のキャリア周波数を前記処理信号の示す温度に応じて低下させ、
   前記処理信号の示す温度が前記禁止温度以上の場合、前記インバータの制御を止める請求項１に記載の電子制御装置。
3. 前記制御部は、
   前記処理信号の示す温度が前記正常動作上限温度よりも低い場合、前記ローサイドスイッチ素子のＰＷＭ制御のパルス幅を前記回転トルクの発生要求、および、前記発電要求のいずれかに応じて決定し、
   前記処理信号の示す温度が前記正常動作上限温度以上であり、前記禁止温度よりも低い場合、前記ローサイドスイッチ素子のＰＷＭ制御のパルス幅を前記回転トルクの発生要求、および、前記発電要求のいずれかに応じて決定し、その決定した前記パルス幅を前記処理信号の示す温度に応じて低める請求項２に記載の電子制御装置。
4. 前記処理部は、複数の前記温度センサそれぞれから出力される複数の前記温度信号を、前記温度信号の電圧レベルに応じた所定の離散値に変換し、前記離散値に応じたデューティによって温度を表すデジタル信号に変換した前記処理信号を前記制御部に出力する請求項１〜３いずれか１項に記載の電子制御装置。
5. 前記処理部は、複数の前記温度センサそれぞれから出力される複数の前記温度信号の中から最も温度の高い前記温度信号を選択し、それを変換した前記処理信号を１つの出力端子（２０ｏ）を介して前記制御部に出力する請求項４に記載の電子制御装置。
6. 前記処理部は、複数の前記温度センサそれぞれから出力される複数の前記温度信号を順番に処理して前記処理信号を生成し、その生成した複数の前記温度信号それぞれに対応する前記処理信号を１つの出力端子（２０ｏ）を介して前記制御部に出力する請求項４に記載の電子制御装置。
7. 前記処理部は、複数の前記温度信号の示す温度のうちの少なくとも１つが前記禁止温度以上の場合、前記制御部に前記インバータの制御の停止要求信号を出力する請求項５または請求項６に記載の電子制御装置。
8. 前記制御部は、前記停止要求信号を受け取ると、前記インバータの制御を止める請求項７に記載の電子制御装置。
9. 前記処理部は、複数の前記温度信号の示す温度のうちの少なくとも１つが前記禁止温度以上の場合、前記ハイサイドスイッチ素子および前記ローサイドスイッチ素子それぞれを強制的にオフ状態にする請求項５〜８いずれか１項に記載の電子制御装置。
10. 前記モータには、前記モータと前記半導体ユニットを冷却する内部冷却装置（６１）が取り付けられており、
    前記内部冷却装置の駆動を制御する冷却駆動回路部（６０）を有し、
    前記制御部は、前記処理信号の示す温度が前記正常動作上限温度以上の場合、前記冷却駆動回路部に前記内部冷却装置による前記モータの強制冷却要求を出力する請求項１〜９いずれか１項に記載の電子制御装置。
11. 前記制御部と外部電子制御装置（３００）とが通信するための通信回路部（４０）を有する請求項１〜１０いずれか１項に記載の電子制御装置。
12. 前記外部電子制御装置は、外部冷却装置（３０１）を制御しており、
    前記制御部は、前記処理信号の示す温度が前記正常動作上限温度以上の場合、前記外部電子制御装置に前記外部冷却装置による前記半導体ユニットの強制冷却要求を出力する請求項１１に記載の電子制御装置。
13. 前記制御部は、前記正常動作上限温度を１００％、前記正常動作上限温度よりも温度の低い正常動作下限温度を０％とする温度負荷率を算出し、前記温度負荷率を前記外部電子制御装置に通知する請求項１１または請求項１２に記載の電子制御装置。
14. 前記制御部は、前記処理信号の示す温度が前記正常動作上限温度よりも高くなった場合に、前記処理信号の示す温度に応じた前記モータで発電することのできる量を示す発電量制限値を算出し、前記発電量制限値を前記外部電子制御装置に通知する請求項１１〜１３いずれか１項に記載の電子制御装置。
15. 前記外部電子制御装置はアイドルストップを制御しており、
    前記制御部は、前記処理信号の示す温度が前記禁止温度以上となった場合に、アイドルストップの禁止を前記外部電子制御装置に通知する請求項１１〜１４いずれか１項に記載の電子制御装置。
16. 前記半導体ユニットは、前記ハイサイドスイッチ素子、前記ローサイドスイッチ素子、前記温度センサ、および、前記処理部の他に、前記ハイサイドスイッチ素子、前記ローサイドスイッチ素子、前記温度センサ、および、前記処理部それぞれを搭載する金属フレーム（２６）と、前記ハイサイドスイッチ素子、前記ローサイドスイッチ素子、前記温度センサ、前記処理部、および、前記金属フレームそれぞれを被覆する樹脂部（２７）と、を有する請求項１〜１５いずれか１項に記載の電子制御装置。

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