JP2018011253A - Semiconductor device state discrimination apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体デバイス状態判定装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device state determination apparatus.
半導体デバイス状態判定装置の一形式として、特許文献1に示されているものが知られている。特許文献1の過熱保護回路(半導体デバイス状態判定装置)は、特許文献1の図1に示すように、スイッチング素子(24)と同一の基板(26)に形成された感温ダイオード(12)と、スイッチング素子のオンに対応して、感温ダイオードに第1定電流(Ia)を供給し、スイッチング素子のオフのうち、少なくとも一部に対応して、感温ダイオードに第1定電流よりも小さい第2定電流(Ib)を供給する電流供給部(14)と、第1定電流(Ia)が供給されるときの検出値が過熱検出用の閾値よりも小さい場合に、異常検出信号を出力し、第2定電流(Ib)が供給されるときの検出値が感温ダイオードの故障を示す閾値よりも小さい場合に、異常検出信号を出力する電圧検出部(16)と、第1定電流が供給され、電圧検出部から異常検出信号が出力されている場合に、スイッチング素子をオフさせるオフ手段(18)と、を備えている。
これによれば、スイッチング素子(24)のオンに対応して、過熱検出をすることができる。また、過熱検出に際し、感温ダイオード(12)に、第2定電流(Ib)よりも大きい第1定電流(Ia)を供給するため、これにより順方向降下電圧の電位レベルを高めてノイズマージンを稼ぎ、外来ノイズの影響を受けにくくすることができる。すなわち、外来ノイズによる誤動作を、従来よりも低減することができる。
As one type of semiconductor device state determination apparatus, one disclosed in
According to this, overheat detection can be performed in response to the switching element (24) being turned on. In addition, when overheating is detected, the first constant current (Ia) larger than the second constant current (Ib) is supplied to the temperature sensitive diode (12), so that the potential level of the forward drop voltage is increased thereby increasing the noise margin. Can be made less susceptible to external noise. That is, malfunctions due to external noise can be reduced as compared with the prior art.
また、特許文献1の過熱保護回路は、駆動制御信号と電圧検出部(16)の出力信号とに基づいて、感温ダイオード(12)の故障有無を判定し、判定結果に応じた判定信号を出力する故障診断部(20)を備え、故障診断部(20)は、第2定電流(Ib)が供給されるときの検出値が感温ダイオード(12)の故障を示す閾値よりも小さい場合に、判定信号として、感温ダイオード(12)に故障が生じたことを示す故障信号を出力するようになっている。
これによれば、スイッチング素子(24)のオフに対応して、感温ダイオード(12)に第2定電流(Ib)が供給されるのを利用し、感温ダイオード(12)における故障有無を判定することができる。
Moreover, the overheat protection circuit of
According to this, in response to the switching element (24) being turned off, the second constant current (Ib) is supplied to the temperature sensing diode (12), and the presence or absence of a failure in the temperature sensing diode (12) is checked. Can be determined.
特許文献1に係る過熱保護回路においては、電圧検出部(16)への入力信号や第2定電流(Ib)が供給されるときの検出値に対する外来ノイズによる誤動作を低減するとともに、感温ダイオード(12)における故障有無を判定するようになっている。しかし、外来ノイズによる誤作動は完全には低減することはできず、故障診断部(20)は第2定電流(Ib)が供給されるときの検出値に対する外来ノイズに起因して感温ダイオード(12)における故障有無を誤判定するおそれがある。
In the overheat protection circuit according to
本発明は、上述した問題を解消するためになされたもので、半導体デバイス状態判定装置において、外来ノイズの影響をできるだけ抑制し、ひいては感温ダイオードの故障有無など半導体デバイス状態の誤判定を抑制することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems. In the semiconductor device state determination apparatus, the influence of external noise is suppressed as much as possible, and thus erroneous determination of the semiconductor device state such as the presence or absence of a temperature-sensitive diode failure is suppressed. For the purpose.
上記の課題を解決するため、請求項1に係る半導体デバイス状態判定装置は、制御対象への通電・非通電を切り替える複数のスイッチング素子と、各スイッチング素子に隣設されて各スイッチング素子の温度を検出するための複数の感温ダイオードと、を備えた半導体デバイスに係る状態を判定する半導体デバイス状態判定装置であって、各スイッチング素子の温度に応じた各感温ダイオードの順方向電圧を取得する取得部と、取得部によって取得された取得値から、制御サイクル時間毎に取得値に相当するスイッチング素子の検出温度を算出する検出温度算出部と、取得部によって取得された取得値から、制御サイクル時間毎に取得値の変化量に相当するスイッチング素子の検出温度の変化量を算出する変化量算出部と、検出温度算出部によって算出された検出温度が検出温度判定閾値より大きい場合に、スイッチング素子が過熱状態であると判定する第一判定部と、検出温度算出部によって算出された検出温度が検出温度判定閾値より大きく、かつ、変化量算出部によって算出された検出温度の変化量が、スイッチング素子の作動時においてスイッチング素子の温度が制御サイクル時間の間に上昇する昇温量より大きい値に設定されている第一変化量判定閾値より大きい場合に、第一判定部によるスイッチング素子が過熱状態であるとの判定が誤判定であると判定する第二判定部と、を備えている。
In order to solve the above-described problem, a semiconductor device state determination apparatus according to
半導体デバイス状態判定装置においては、変化量算出部によって算出された検出温度の変化量が、スイッチング素子の作動時においてスイッチング素子の温度が制御サイクル時間の間に上昇する昇温量より大きい値に設定されている第一変化量判定閾値より大きい場合は、すなわち、取得部にて取得された取得値が実際の取得値でなく外来ノイズである場合である。よって、第二判定部は、検出温度算出部によって算出された検出温度が検出温度判定閾値より大きく、かつ、検出温度の変化量が第一変化量判定閾値より大きい場合は、取得部にて取得された取得値が外来ノイズであると判定することができ、ひいては、たとえ第一判定部でスイッチング素子が過熱状態であると判定しても、その判定が誤判定であると判定することができる。その結果、半導体デバイス状態判定装置は、外来ノイズの影響をできるだけ抑制し、ひいては感温ダイオードの故障有無など半導体デバイス状態の誤判定を抑制することができる。 In the semiconductor device state determination apparatus, the change amount of the detected temperature calculated by the change amount calculation unit is set to a value larger than the temperature increase amount during which the switching element temperature rises during the control cycle time when the switching element is operated. The case where it is larger than the first change amount determination threshold, that is, the acquired value acquired by the acquiring unit is not an actual acquired value but external noise. Therefore, the second determination unit acquires the detection temperature when the detection temperature calculated by the detection temperature calculation unit is larger than the detection temperature determination threshold and the change amount of the detection temperature is larger than the first change amount determination threshold. The obtained acquired value can be determined to be external noise, and therefore, even if the first determination unit determines that the switching element is in an overheated state, it can be determined that the determination is an erroneous determination. . As a result, the semiconductor device state determination apparatus can suppress the influence of external noise as much as possible, and thus suppress erroneous determination of the semiconductor device state such as the presence or absence of a temperature sensitive diode failure.
以下、本発明による半導体デバイス状態判定装置がインバータ装置に適用された一実施形態について説明する。本実施形態のインバータ装置10は、ハイブリッド車両の回転電機であるモータ20にバッテリBATの直流電力を供給したり、モータ20で発電した電気をバッテリBATに充電したりするものである。モータ20は、例えば三相ブラシレスモータである。インバータ装置10は、図1に示すように、冷却装置30を備えている。
Hereinafter, an embodiment in which a semiconductor device state determination apparatus according to the present invention is applied to an inverter apparatus will be described.
インバータ装置10は、図2に示すように、半導体デバイス11および半導体デバイス状態判定装置である制御装置12を備えている。
As shown in FIG. 2, the
半導体デバイス11は、モータ20(制御対象)への通電・非通電を切り替える複数のスイッチング素子41と、各スイッチング素子41に隣設されて各スイッチング素子41の温度を検出するための複数の感温ダイオード42と、を備えている。半導体デバイス11は、6つ(3相に上下各アーム分に相当する数)のスイッチング素子41を備えているが、図2では、1つだけを模式的に示しており、他のスイッチング素子を省略する。感温ダイオード42も同様に1つだけを模式的に示しており、他の感温ダイオードは省略されている。
The
なお、半導体デバイス11は、スイッチング素子41に逆並列接続された還流ダイオード43を備えている。還流ダイオード43は、スイッチング素子41のコレクターとエミッターとの間に並列されている。還流ダイオード43も同様に1つだけを模式的に示しており、他の還流ダイオードは省略されている。
The
スイッチング素子41は、例えばIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)である。スイッチング素子41は、ゲート信号作成部51aからゲートに入力されるゲート信号に応じてオン・オフが切り替えられる。
The
感温ダイオード42には、感温ダイオード42に流れる電流値を所定電流値とする定電流回路51dが接続されている。定電流回路51dは、駆動用ドライバ51に設けられている。
The temperature sensing diode 42 is connected to a constant
感温ダイオード42の順方向電圧値とスイッチング素子41の温度とは、スイッチング素子41の温度が高くなるにしたがって、感温ダイオード42の順方向電圧値が低くなる相関関係を有する。相関関係は、予め実験等による実測されて導出されている。相関関係は、制御装置12(電圧−温度変換部51c)に記憶されている。感温ダイオード42の順方向電圧値は、取得部51bに入力される。
The forward voltage value of the temperature sensitive diode 42 and the temperature of the
制御装置12は、スイッチング素子41の駆動用ドライバ51と駆動用ドライバ51を制御するCPU52とを備えている。駆動用ドライバ51は、ゲート信号作成部51a、取得部51b、電圧−温度変換部51c、および定電流回路51dを備えている。
The
ゲート信号作成部51aは、PWM信号作成部52bからPWM信号を取得し、PWM信号からゲート信号を作成し各スイッチング素子41のゲートに出力する。各スイッチング素子41は、ゲート信号に基づいてオン・オフ制御されるようになっている。
取得部51bは、各スイッチング素子41の温度に応じた各感温ダイオード42の順方向電圧を取得する。
The gate
The
電圧−温度変換部51cは、取得部51bによって取得された取得値から、制御サイクル時間TM毎に取得値に相当するスイッチング素子41の検出温度を算出(変換)する検出温度算出部である。すなわち、電圧−温度変換部51cは、取得部51bから感温ダイオード42の順方向電圧を取得し、上記相関関係を使用して取得した順方向電圧に対応するスイッチング素子41の温度を検出温度として算出する。
定電流回路51dは、感温ダイオード42に定電流を供給するための回路である。
The voltage-temperature converter 51c is a detected temperature calculator that calculates (converts) the detected temperature of the
The constant
CPU52は、駆動信号作成部52a、PWM信号作成部52b、入力部52c、変化量算出部52d、第一判定部52e、第二判定部52f、第三判定部52g、第四判定部52h、および第五判定部52iを備えている。
The
駆動信号作成部52aは、制御対象であるモータ20を駆動するための信号である駆動信号を作成する。PWM信号作成部52bは、駆動信号作成部52aから駆動信号を取得し、駆動信号に基づいてスイッチング素子41(モータ20)に対するPWM信号を作成する。
入力部52cは、取得部51bから取得値(スイッチング素子41の順方向電圧)を取得したり、電圧−温度変換部51cからスイッチング素子41の検出温度を取得したりする。
変化量算出部52dは、取得部51bによって取得された取得値から、制御サイクル時間TM毎に取得値の変化量に相当するスイッチング素子41の検出温度の変化量ΔThを算出する。
The drive
The
The change
第一判定部52eは、電圧−温度変換部51c(検出温度算出部)によって算出された検出温度Thが検出温度判定閾値Th_thより大きい場合に、スイッチング素子41が過熱状態であると判定する。具体的には、第一判定部52eは、入力部52cから電圧−温度変換部51cによって算出された検出温度Thを取得し、その取得した検出温度Thと検出温度判定閾値Th_thとを比較する。例えば、検出温度判定閾値Th_thは、スイッチング素子41の正常動作が保証される温度範囲の上限温度より低い温度に設定されている。
さらに、第一判定部52eは、変化量算出部52dから検出温度の変化量ΔThを取得し、検出温度の変化量ΔThが第一変化量判定閾値ΔTh_th1より小さく、かつ、検出温度Thが検出温度判定閾値Th_thより大きい場合に、スイッチング素子41が過熱状態であると判定するのがより好ましい。
The
Further, the
第二判定部52fは、変化量算出部52dによって算出された検出温度の変化量ΔThが、スイッチング素子41の作動時においてスイッチング素子41の温度が制御サイクル時間TMの間に上昇する昇温量より大きい値に設定されている第一変化量判定閾値ΔTh_th1より大きい場合に、第一判定部52eによるスイッチング素子41が過熱状態であるとの判定が誤判定であると判定する。具体的には、第二判定部52fは、変化量算出部52dから検出温度の変化量ΔThを取得し、その取得した検出温度の変化量ΔThと第一変化量判定閾値ΔTh_th1とを比較する。
The
さらに、第二判定部52fは、変化量算出部52dから検出温度の変化量ΔThを取得し、検出温度の変化量ΔThが第一変化量判定閾値ΔTh_th1より大きく、かつ、検出温度Thが検出温度判定閾値Th_thより大きい場合に、第一判定部52eによるスイッチング素子41が過熱状態であるとの判定が誤判定(ノイズによる誤過熱検知)であると判定するのがより好ましい。
Further, the
さらに、第二判定部52fは、取得部51bから取得値(感温ダイオード42の順方向電圧)を取得し、検出温度の変化量ΔThが第一変化量判定閾値ΔTh_th1より大きく、かつ、検出温度Thが検出温度判定閾値Th_thより大きく、かつ、取得値(Vf)が取得値判定閾値Vf_thより大きい場合に、第一判定部52eによるスイッチング素子41が過熱状態であるとの判定が誤判定(ノイズによる誤過熱検知)であると判定するのがより好ましい。
Furthermore, the
なお、第一変化量判定閾値ΔTh_th1は、冷却装置30が正常でありかつスイッチング素子41の作動時においてスイッチング素子41の温度が制御サイクル時間TMの間に上昇する昇温量(例えば図3にてΔTh_b)より大きい値に設定されている。さらに、第一変化量判定閾値ΔTh_th1は、スイッチング素子41の作動時であり冷却装置30が故障している場合において、スイッチング素子41の温度が制御サイクル時間TMの間に上昇する昇温量(例えば図3にてΔTh_c)より大きい値に設定されている。また、ノイズに係る検出温度の昇温量ΔTh_aは、通常の検出温度の昇温量ΔTh_bや冷却装置30の故障時の検出温度の昇温量ΔTh_cより大きい値である。
The first change amount determination threshold ΔTh_th1 is a temperature increase amount (for example, in FIG. 3) in which the temperature of the switching
図3は、前回の処理時刻tn−1からの3つのタイプの温度変化を示している。1番目は、冷却装置30が正常時でありかつスイッチング素子41の通常作動時におけるスイッチング素子41の検出温度の上昇であり、上昇率(変化率)が一番小さい。2番目は、冷却装置30の故障時でありかつスイッチング素子41の通常作動時におけるスイッチング素子41の検出温度の上昇である。この場合、冷却装置30が故障しているため、冷却装置30が正常である場合と比較して上昇率(制御サイクル時間毎の昇温量)は大きくなる。3番目は、ノイズに係る検出温度の上昇であり、ノイズを温度として検出することとなるため、実際の温度上昇による上昇率と比較して大きい上昇率となる。また、比較的短い時間である制御サイクル時間TMにおけるノイズに係る変化量は、実際の温度変化と比較して大きいものとなる。
前述のことから理解できるように、制御サイクル時間TMの変化量から、検出温度の上昇がノイズによるものか実際の温度上昇によるものかを判別することが可能となる。
FIG. 3 shows three types of temperature changes from the previous processing time tn-1. The first is an increase in the detected temperature of the switching
As can be understood from the foregoing, it is possible to determine from the amount of change in the control cycle time TM whether the increase in the detected temperature is due to noise or the actual temperature increase.
第三判定部52gは、変化量算出部52dによって算出された検出温度の変化量ΔThが、第一変化量判定閾値ΔTh_th1より小さく、かつ、第一変化量判定閾値ΔTh_th1より小さい値に設定されている第二変化量判定閾値ΔTh_th2より大きい場合に、冷却装置30が故障であると判定する。具体的には、第三判定部52gは、変化量算出部52dから検出温度の変化量ΔThを取得し、その取得した検出温度の変化量ΔThと、第一変化量判定閾値ΔTh_th1および第二変化量判定閾値ΔTh_th2とを比較する。なお、第二変化量判定閾値ΔTh_th2は、第一変化量判定閾値ΔTh_th1より小さい値に設定されている。第二変化量判定閾値ΔTh_th2は、通常の検出温度の昇温量ΔTh_bより大きい値であり、かつ、冷却装置30の故障時の検出温度の昇温量ΔTh_cより小さい値に設定されている。
The
第四判定部52hは、変化量算出部52dによって算出された検出温度の変化量ΔThが、スイッチング素子41の作動時においてスイッチング素子41の温度が制御サイクル時間TMの間に上昇する昇温量より大きい値に設定されている第一変化量判定閾値ΔTh_th1より大きい場合であって、かつ、取得部51bによって取得された取得値が取得値判定閾値Vf_thより小さい場合に、感温ダイオード42が異常であると判定する。具体的には、第四判定部52hは、変化量算出部52dから検出温度の変化量ΔThを取得し、その取得した検出温度の変化量ΔThと、第一変化量判定閾値ΔTh_th1とを比較する。第四判定部52hは、取得部51bから取得値を取得し(入力部52cを介して)、その取得した取得値と取得値判定閾値Vf_thとを比較する。
The
さらに、第四判定部52hは、入力部52cから電圧−温度変換部51cによって算出された検出温度Thを取得し、検出温度Thが検出温度判定閾値Th_thより大きく、かつ、検出温度の変化量ΔThが第一変化量判定閾値ΔTh_th1より大きく、かつ、取得値が取得値判定閾値Vf_thより小さい場合に、感温ダイオード42が異常であると判定するのがより好ましい。
なお、取得値判定閾値Vf_thは、感温ダイオードと使用されるダイオードの順方向電圧値より小さい値であり、かつ、0V以上の値に設定されている。取得値判定閾値Vf_thは、0Vより大きい値に設定してもよい。
Further, the
The acquired value determination threshold value Vf_th is a value smaller than the forward voltage value of the temperature-sensitive diode and the diode used, and is set to a value of 0 V or more. The acquired value determination threshold value Vf_th may be set to a value larger than 0V.
第五判定部52iは、第二判定部52fによって第一判定部52eによるスイッチング素子41が過熱状態であるとの判定が誤判定であると判定した時点から所定時間経過した時点以降に、電圧−温度変換部51cによって算出された検出温度Thが検出温度判定閾値Th_thより大きい場合に、駆動用ドライバ51とCPU52との間を接続する電線61(後述する)が異常であると判定する。
The fifth determination unit 52i has a voltage − after a predetermined time has elapsed since the
電線61は、電線61a、電線61bおよび電線61cから少なくとも構成されている。電線61aは、PWM信号作成部52bとゲート信号作成部51aとを接続し、電線61bは、取得部51bと入力部52cとを接続し、電線61cは、電圧−温度変換部51cと入力部52cとを接続する。
The
電線62は、電線62a、電線62b、電線62cおよび電線62dから少なくとも構成されている。電線62aは、ゲート信号作成部51aとスイッチング素子41のゲートとを接続し、電線62bは、定電流回路51d(電源V)と感温ダイオード42のアノードとを接続し、電線62cは、感温ダイオード42のカソードを接地し、電線62dは、電線62bと取得部51bとを接続する。
The
冷却装置30は、半導体デバイス11ひいてはインバータ装置10を冷却するものである。冷却装置30は、図1に示すように、循環路31、ポンプ32、熱交換部33およびラジエータ34を備えている。循環路31は、熱交換部33およびラジエータ34において熱交換する冷媒が循環する流通路(管)である。ポンプ32は、循環路31に冷媒を流通させる送出装置である。熱交換部33は、半導体デバイス11ひいてはインバータ装置10と冷媒との間で熱交換が行われ、半導体デバイス11ひいてはインバータ装置10の熱が冷媒に回収されるものである。ラジエータ34は、例えば外気と冷媒との間で熱交換が行われ、冷媒の熱が外気に回収されるものである。
The
次に、半導体デバイス状態判定装置の作動について図4のフローチャートを参照して説明する。制御装置12は、図4に示すフローチャートに対応するプログラムを制御サイクル時間TM毎に実行する。制御サイクル時間TMは、数マイクロ秒である。
Next, the operation of the semiconductor device state determination apparatus will be described with reference to the flowchart of FIG. The
制御装置12は、ステップS102において、上述した検出温度算出部(電圧−温度変換部51c)と同様に、取得部51bによって取得された取得値から、制御サイクル時間TM毎に取得値に相当するスイッチング素子41の検出温度Thを算出する。
制御装置12は、ステップS104において、上述した変化量算出部52dと同様に、取得部51bによって取得された取得値から、制御サイクル時間TM毎に取得値の変化量に相当するスイッチング素子41の検出温度の変化量ΔThを算出する。具体的には、検出温度の変化量ΔThは、今回算出した検出温度Th(n)から前回算出した検出温度Th(n−1)を減算して算出する。
In step S102, the
In step S104, the
制御装置12は、上述した第一判定部52eと同様に、検出温度の変化量ΔThが第一変化量判定閾値ΔTh_th1より小さく(ステップS106にて「YES」と判定)、かつ、検出温度Thが検出温度判定閾値Th_thより大きい(ステップS110にて「YES」と判定)場合に、スイッチング素子41が過熱状態であると判定する(ステップS112)。
例えば、図5の上段の図で示すように、検出温度Thが検出温度判定閾値Th_thを超えた時点である時刻t2に、制御装置12は、過熱を検知する。
Similarly to the
For example, as shown in the upper diagram of FIG. 5, the
制御装置12は、上述した第三判定部52gと同様に、検出温度の変化量ΔThが、第一変化量判定閾値ΔTh_th1より小さく(ステップS106にて「YES」)、かつ、第一変化量判定閾値ΔTh_th1より小さい値に設定されている第二変化量判定閾値ΔTh_th2より大きい(ステップS108にて「NO」)場合に、冷却装置30が故障であると判定する(ステップS114)。
Similarly to the
制御装置12は、上述した第二判定部52fと同様に、検出温度の変化量ΔThが第一変化量判定閾値ΔTh_th1より大きく(ステップS106にて「NO」)、かつ、検出温度Thが検出温度判定閾値Th_thより大きく(ステップS116にて「YES」)、かつ、取得値(Vf)が取得値判定閾値Vf_thより大きい(ステップS118にて「NO」)場合に、第一判定部52eによるスイッチング素子41が過熱状態であるとの判定が誤判定(ノイズによる誤過熱検知)であると判定する(ステップS122)。
例えば、図5の下段の図で示すように、検出温度Thが検出温度判定閾値Th_thを超えた時点である時刻t1に、制御装置12は、ノイズによる過熱誤検知であると判定する。その後、検出温度Thが検出温度判定閾値Th_thを超えた時点である時刻t2に、制御装置12は、過熱を検知する。
Similarly to the
For example, as illustrated in the lower diagram of FIG. 5, at time t <b> 1 when the detected temperature Th exceeds the detected temperature determination threshold Th_th, the
制御装置12は、上述した第四判定部52hと同様に、検出温度の変化量ΔThが第一変化量判定閾値ΔTh_th1より大きく(ステップS106にて「NO」)、かつ、検出温度Thが検出温度判定閾値Th_thより大きく(ステップS116にて「YES」)、かつ、取得値が取得値判定閾値Vf_thより小さい(ステップS118にて「YES」)場合に、感温ダイオード42が異常であると判定する(ステップS120)。
例えば、図6の上段の図で示すように、検出温度Thが検出温度判定閾値Th_thを超えた時点である時刻t11に、制御装置12は、ノイズによる過熱誤検知であると判定するが、図6の下段の図で示すように、取得値が取得値判定閾値Vf_thより小さいため、最終的には感温ダイオード42が異常であると判定する。
Similarly to the above-described
For example, as shown in the upper diagram of FIG. 6, at time t <b> 11 when the detected temperature Th exceeds the detected temperature determination threshold Th_th, the
制御装置12は、上述した第五判定部52iと同様に、第一判定部52eによるスイッチング素子41が過熱状態であるとの判定が誤判定であると判定した時点から所定時間経過した時点以降に、電圧−温度変換部51cによって算出された検出温度Thが検出温度判定閾値Th_thより大きい(ステップS124にて「YES」)場合に、駆動用ドライバ51とCPU52との間を接続する電線61(後述する)が異常であると判定する。
Similarly to the above-described fifth determination unit 52i, the
なお、制御装置12は、過熱を検知した場合、インバータ装置10を停止するようにしてもよい。このとき、ノイズによる過熱誤検知の場合には、制御装置12は、インバータ装置10を停止しないのが好ましい。
Note that the
上述した説明から明らかなように、本実施形態に係る制御装置12(半導体デバイス状態判定装置)は、モータ20(制御対象)への通電・非通電を切り替える複数のスイッチング素子41と、各スイッチング素子41に隣設されて各スイッチング素子41の温度を検出するための複数の感温ダイオード42と、を備えた半導体デバイス11に係る状態を判定する半導体デバイス状態判定装置である。制御装置12は、各スイッチング素子41の温度に応じた各感温ダイオード42の順方向電圧を取得する取得部51bと、取得部51bによって取得された取得値から、制御サイクル時間TM毎に取得値に相当するスイッチング素子41の検出温度Thを算出する検出温度算出部(電圧−温度変換部51c)と、取得部51bによって取得された取得値から、制御サイクル時間TM毎に取得値の変化量に相当するスイッチング素子41の検出温度Thの変化量ΔThを算出する変化量算出部52dと、電圧−温度変換部51cによって算出された検出温度Thが検出温度判定閾値Th_thより大きい場合に、スイッチング素子41が過熱状態であると判定する第一判定部52eと、電圧−温度変換部51cによって算出された検出温度Thが検出温度判定閾値Th_thより大きく、かつ、変化量算出部52dによって算出された検出温度Thの変化量ΔThが、スイッチング素子41の作動時においてスイッチング素子41の温度が制御サイクル時間TMの間に上昇する昇温量より大きい値に設定されている第一変化量判定閾値ΔTh_th1より大きい場合に、第一判定部52eによるスイッチング素子41が過熱状態であるとの判定が誤判定であると判定する第二判定部52fと、を備えている。
As is clear from the above description, the control device 12 (semiconductor device state determination device) according to the present embodiment includes a plurality of switching
制御装置12(半導体デバイス状態判定装置)においては、変化量算出部52dによって算出された検出温度Thの変化量ΔThが、スイッチング素子41の作動時においてスイッチング素子41の温度が制御サイクル時間TMの間に上昇する昇温量より大きい値に設定されている第一変化量判定閾値ΔTh_th1より大きい場合は、すなわち、取得部51bにて取得された取得値が実際の取得値でなく外来ノイズである場合である。よって、第二判定部52fは、電圧−温度変換部51cによって算出された検出温度Thが検出温度判定閾値Th_thより大きく、かつ、検出温度Thの変化量ΔThが第一変化量判定閾値ΔTh_th1より大きい場合は、取得部51bにて取得された取得値が外来ノイズであると判定することができ、ひいては、たとえ第一判定部52eでスイッチング素子41が過熱状態であると判定しても、その判定が誤判定であると判定することができる。その結果、制御装置12は、外来ノイズの影響をできるだけ抑制し、ひいては感温ダイオード42の故障有無など半導体デバイス状態の誤判定を抑制することができる。
In the control device 12 (semiconductor device state determination device), the change amount ΔTh of the detected temperature Th calculated by the change
また、本実施形態に係る制御装置12(半導体デバイス状態判定装置)においては、ノイズに起因して比較的長い時間にて検出温度Thが検出温度判定閾値Th_thより大きくなる場合(高温側に温度がはりつく場合)、検出温度Thが検出温度判定閾値Th_thを超えた時点での検出温度Thの変化量ΔThが第一変化量判定閾値ΔTh_th1より大きいか否かに基づいて、誤判定を抑制することができる。よって、スパイクノイズをフィルタするためのフィルタリング時間を長く設定した場合において、フィルタリング時間中に、スイッチング素子41の実際の温度がスイッチング素子41の正常作動温度範囲の上限を超えることを抑制することができる。
Further, in the control device 12 (semiconductor device state determination device) according to the present embodiment, when the detected temperature Th becomes larger than the detected temperature determination threshold Th_th in a relatively long time due to noise (the temperature is higher on the high temperature side). When the detected temperature Th exceeds the detected temperature determination threshold Th_th, the erroneous determination can be suppressed based on whether or not the change amount ΔTh of the detected temperature Th is larger than the first change amount determination threshold ΔTh_th1. it can. Therefore, when the filtering time for filtering spike noise is set long, it is possible to suppress the actual temperature of the switching
半導体デバイス11が冷却装置30により冷却されている場合において、制御装置12は、変化量算出部52dによって算出された検出温度Thの変化量ΔThが、第一変化量判定閾値ΔTh_th1より小さく、かつ、第一変化量判定閾値ΔTh_th1より小さい値に設定されている第二変化量判定閾値ΔTh_th2より大きい場合に、冷却装置30が故障であると判定する第三判定部52gをさらに備えている。
これによれば、第三判定部52gによって半導体デバイス11の冷却装置30の故障を判定することができる。その結果、半導体デバイス11に係る状態をより的確に判定することができる。
When the
According to this, the failure of the
制御装置12は、変化量算出部52dによって算出された検出温度Thの変化量ΔThが、スイッチング素子41の作動時においてスイッチング素子41の温度が制御サイクル時間TMの間に上昇する昇温量より大きい値に設定されている第一変化量判定閾値ΔTh_th1より大きい場合であって、かつ、取得部51bによって取得された取得値が取得値判定閾値より小さい場合に、感温ダイオード42が異常であると判定する第四判定部52hをさらに備えている。
これによれば、第四判定部52hは、変化量算出部52dによって算出された検出温度Thの変化量ΔThが第一変化量判定閾値ΔTh_th1より大きい場合であっても、取得部51bにて取得された取得値が外来ノイズでなく実際の取得値であると判定することができ、ひいては、感温ダイオード42が異常であると判定することができる。その結果、制御装置12は、半導体デバイス状態の誤判定をより抑制することができる。
In the
According to this, the
制御装置12は、スイッチング素子41の駆動用ドライバ51と駆動用ドライバ51を制御するCPU52とを備え、第二判定部52fによって第一判定部52eによるスイッチング素子41が過熱状態であるとの判定が誤判定であると判定した時点から所定時間経過した時点以降に、電圧−温度変換部51cによって算出された検出温度Thが検出温度判定閾値Th_thより大きい場合に、駆動用ドライバ51とCPU52との間を接続する電線61が異常であると判定する第五判定部52iをさらに備えている。
これによれば、第五判定部52iによって駆動用ドライバ51とCPU52との間を接続する電線61の異常を判定することができる。その結果、半導体デバイス11に係る状態をより的確に判定することができる。
The
According to this, abnormality of the
また、上述した実施形態において、インバータ装置10は、ハイブリッド車両に適用されているが、これに代えて、エアコンのコンプレッサを駆動するモータに適用するようにしても良い。
In the above-described embodiment, the
12…制御装置(半導体デバイス状態判定装置)、20…モータ(制御対象)、41…スイッチング素子、42…感温ダイオード、11…半導体デバイス、51b…取得部、51c…電圧−温度変換部(検出温度算出部)、52…CPU、52d…変化量算出部、52e…第一判定部、52f…第二判定部、30…冷却装置、52g…第三判定部、52h…第四判定部、61…電線、52i…第五判定部。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記各スイッチング素子の温度に応じた前記各感温ダイオードの順方向電圧を取得する取得部と、
前記取得部によって取得された取得値から、制御サイクル時間毎に前記取得値に相当する前記スイッチング素子の検出温度を算出する検出温度算出部と、
前記取得部によって取得された取得値から、制御サイクル時間毎に前記取得値の変化量に相当する前記スイッチング素子の検出温度の変化量を算出する変化量算出部と、
前記検出温度算出部によって算出された前記検出温度が検出温度判定閾値より大きい場合に、前記スイッチング素子が過熱状態であると判定する第一判定部と、
前記検出温度算出部によって算出された前記検出温度が検出温度判定閾値より大きく、かつ、前記変化量算出部によって算出された前記検出温度の変化量が、前記スイッチング素子の作動時において前記スイッチング素子の温度が前記制御サイクル時間の間に上昇する昇温量より大きい値に設定されている第一変化量判定閾値より大きい場合に、前記第一判定部による前記スイッチング素子が過熱状態であるとの判定が誤判定であると判定する第二判定部と、を備えている半導体デバイス状態判定装置。 A semiconductor device comprising: a plurality of switching elements that switch energization / non-energization to a controlled object; and a plurality of temperature-sensitive diodes that are adjacent to each switching element and detect the temperature of each switching element A semiconductor device state determination apparatus for determining a state,
An acquisition unit that acquires a forward voltage of each temperature-sensitive diode according to the temperature of each switching element;
A detection temperature calculation unit that calculates a detection temperature of the switching element corresponding to the acquisition value for each control cycle time from the acquisition value acquired by the acquisition unit;
From the acquired value acquired by the acquiring unit, a change amount calculating unit that calculates a change amount of the detected temperature of the switching element corresponding to the change amount of the acquired value for each control cycle time;
A first determination unit that determines that the switching element is in an overheated state when the detected temperature calculated by the detected temperature calculation unit is greater than a detection temperature determination threshold;
The detected temperature calculated by the detected temperature calculating unit is larger than a detected temperature determination threshold value, and the change amount of the detected temperature calculated by the change amount calculating unit is determined when the switching element is activated. When the temperature is greater than a first change amount determination threshold set to a value greater than the temperature increase amount that rises during the control cycle time, the first determination unit determines that the switching element is in an overheated state And a second determination unit that determines that is an erroneous determination.
前記半導体デバイス状態判定装置は、前記変化量算出部によって算出された前記検出温度の変化量が、前記第一変化量判定閾値より小さく、かつ、前記第一変化量判定閾値より小さい値に設定されている第二変化量判定閾値より大きい場合に、前記冷却装置が故障であると判定する第三判定部をさらに備えている請求項1記載の半導体デバイス状態判定装置。 In the case where the semiconductor device is cooled by a cooling device,
In the semiconductor device state determination device, the change amount of the detected temperature calculated by the change amount calculation unit is set to a value smaller than the first change amount determination threshold and smaller than the first change amount determination threshold. The semiconductor device state determination apparatus according to claim 1, further comprising a third determination unit that determines that the cooling device is faulty when the second change amount determination threshold is greater than the second change amount determination threshold.
前記第二判定部によって前記第一判定部による前記スイッチング素子が過熱状態であるとの判定が誤判定であると判定した時点から所定時間経過した時点以降に、前記検出温度算出部によって算出された前記検出温度が前記検出温度判定閾値より大きい場合に、前記駆動用ドライバと前記CPUとの間を接続する電線が異常であると判定する第五判定部をさらに備えている請求項1乃至請求項3の何れか一項記載の半導体デバイス状態判定装置。 The semiconductor device state determination apparatus includes a driver for driving the switching element and a CPU for controlling the driver for driving,
Calculated by the detected temperature calculation unit after a predetermined time has elapsed from the time when the determination by the second determination unit that the switching element is overheated by the first determination unit is an erroneous determination. 5. The fifth determination unit according to claim 1, further comprising: a fifth determination unit that determines that an electric wire connecting between the driver for driving and the CPU is abnormal when the detected temperature is greater than the detected temperature determination threshold. The semiconductor device state determination apparatus according to any one of claims 3 to 4.
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