JP2018011253A - Semiconductor device state discrimination apparatus - Google Patents

Semiconductor device state discrimination apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP2018011253A
JP2018011253A JP2016140271A JP2016140271A JP2018011253A JP 2018011253 A JP2018011253 A JP 2018011253A JP 2016140271 A JP2016140271 A JP 2016140271A JP 2016140271 A JP2016140271 A JP 2016140271A JP 2018011253 A JP2018011253 A JP 2018011253A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature
determination
change amount
switching element
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2016140271A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
晴敏 山本
Harutoshi Yamamoto
晴敏 山本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aisin Seiki Co Ltd filed Critical Aisin Seiki Co Ltd
Priority to JP2016140271A priority Critical patent/JP2018011253A/en
Publication of JP2018011253A publication Critical patent/JP2018011253A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress erroneous discrimination of a semiconductor device state such as the presence/absence of a failure in a temperature-sensitive diode as a result by suppressing influences of external noise as further as possible in a semiconductor device state discrimination apparatus.SOLUTION: A control apparatus 12 comprises a second determination part 52f for determining that a determination of an overheat state of a switching element 41 by a first determination part 52e is an erroneous determination in a case where a detection temperature Th calculated by a voltage/temperature conversion part 51c is higher than a detection temperature determination threshold Th_th and an amount ΔTh of change of the detection temperature Th calculated by an amount-of-change calculation part 52d is greater than a first amount-of-change determination threshold ΔTh_th1 that is set to a value greater than a temperature rising amount for a temperature of the switching element 41 to rise during a control cycle time TM when actuating the switching element 41.SELECTED DRAWING: Figure 2

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 Patent Document 1 is known. As shown in FIG. 1 of Patent Document 1, the overheat protection circuit (semiconductor device state determination device) of Patent Document 1 includes a temperature-sensitive diode (12) formed on the same substrate (26) as the switching element (24). The first constant current (Ia) is supplied to the temperature sensing diode in response to the switching element being turned on, and the temperature sensing diode is supplied to the temperature sensing diode from the first constant current in response to at least a part of the switching element being turned off. A current supply unit (14) for supplying a small second constant current (Ib) and an abnormality detection signal when a detection value when the first constant current (Ia) is supplied is smaller than a threshold for overheating detection. A voltage detector (16) that outputs an abnormality detection signal when the detected value when the second constant current (Ib) is supplied is smaller than a threshold value indicating a failure of the temperature sensitive diode; Current is supplied to the voltage detector When the abnormality detection signal is output, and a clear means for turning off the switching element (18), the.
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 patent document 1 determines the presence or absence of a failure of the temperature sensitive diode (12) based on the drive control signal and the output signal of the voltage detector (16), and outputs a determination signal according to the determination result. A failure diagnosis unit (20) for outputting is provided, and the failure diagnosis unit (20) has a detection value when the second constant current (Ib) is supplied smaller than a threshold value indicating a failure of the temperature sensitive diode (12). In addition, a failure signal indicating that a failure has occurred in the temperature sensitive diode (12) is output as the determination signal.
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.

特開2014−039220号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2014-039220

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 Patent Document 1, malfunctions due to external noise with respect to a detection value when an input signal to the voltage detection unit (16) and a second constant current (Ib) are supplied are reduced, and a temperature sensitive diode The presence / absence of a failure in (12) is determined. However, the malfunction due to the external noise cannot be reduced completely, and the failure diagnosis unit (20) causes the temperature sensing diode due to the external noise with respect to the detected value when the second constant current (Ib) is supplied. There is a risk of misjudging the presence or absence of a failure in (12).

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 claim 1 is provided with a plurality of switching elements for switching energization / non-energization to a controlled object, and the temperature of each switching element provided adjacent to each switching element. A semiconductor device state determination apparatus for determining a state related to a semiconductor device including a plurality of temperature sensing diodes for detection, and acquiring a forward voltage of each temperature sensing diode according to the temperature of each switching element From the acquisition unit, the acquisition value acquired by the acquisition unit, the detection temperature calculation unit that calculates the detection temperature of the switching element corresponding to the acquisition value for each control cycle time, and the control cycle from the acquisition value acquired by the acquisition unit A change amount calculation unit that calculates the change amount of the detected temperature of the switching element corresponding to the change amount of the acquired value every time, and a detection temperature calculation unit The detected temperature calculated by the detected temperature calculation unit is greater than the detected temperature determination threshold. In addition, 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 at which the temperature of the switching element rises during the control cycle time when the switching element is operated. A second determination unit that determines that the determination by the first determination unit that the switching element is in an overheated state is an erroneous determination when the change amount determination threshold value is larger.

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.

本発明による半導体デバイス状態判定装置の一実施形態を示す概要図である。1 is a schematic diagram showing an embodiment of a semiconductor device state determination apparatus according to the present invention. 図1に示すインバータ装置の概要ブロック図である。It is a general | schematic block diagram of the inverter apparatus shown in FIG. 3つのパターンの検出温度の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the detected temperature of three patterns. 図2に示す制御装置が実行するフローチャートである。It is a flowchart which the control apparatus shown in FIG. 2 performs. 過熱検知および過熱誤検知の一例を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows an example of overheating detection and overheating erroneous detection. 感温ダイオードが故障であるときの検出温度および順方向電圧を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows detected temperature and forward voltage when a temperature-sensitive diode is out of order.

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. Inverter device 10 of this embodiment supplies direct current power of battery BAT to motor 20 which is a rotating electric machine of a hybrid vehicle, or charges battery BAT with electricity generated by motor 20. The motor 20 is, for example, a three-phase brushless motor. As shown in FIG. 1, the inverter device 10 includes a cooling device 30.

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 inverter device 10 includes a semiconductor device 11 and a control device 12 that is a semiconductor device state determination device.

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 semiconductor device 11 includes a plurality of switching elements 41 that switch between energization / non-energization of the motor 20 (control target) and a plurality of temperature sensing elements that are adjacent to each switching element 41 and detect the temperature of each switching element 41. And a diode 42. The semiconductor device 11 includes six switching elements 41 (the number corresponding to the upper and lower arms in three phases), but only one is schematically shown in FIG. Omitted. Similarly, only one temperature sensitive diode 42 is schematically shown, and other temperature sensitive diodes are omitted.

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 semiconductor device 11 includes a free-wheeling diode 43 connected in reverse parallel to the switching element 41. The reflux diode 43 is arranged in parallel between the collector and the emitter of the switching element 41. Similarly, only one free-wheeling diode 43 is schematically shown, and the other free-wheeling diodes are omitted.

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 switching element 41 is, for example, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor). The switching element 41 is switched on / off according to a gate signal input to the gate from the gate signal creation unit 51a.

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 current circuit 51d that sets a current value flowing through the temperature sensing diode 42 to a predetermined current value. The constant current circuit 51d is provided in the driving driver 51.

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 switching element 41 have a correlation in which the forward voltage value of the temperature sensitive diode 42 decreases as the temperature of the switching element 41 increases. The correlation is derived by actual measurement by experiments or the like in advance. The correlation is stored in the control device 12 (voltage-temperature conversion unit 51c). The forward voltage value of the temperature sensing diode 42 is input to the acquisition unit 51b.

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 control device 12 includes a driver 51 for driving the switching element 41 and a CPU 52 that controls the driver 51 for driving. The driving driver 51 includes a gate signal creation unit 51a, an acquisition unit 51b, a voltage-temperature conversion unit 51c, and a constant current circuit 51d.

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 signal creation unit 51a acquires a PWM signal from the PWM signal creation unit 52b, creates a gate signal from the PWM signal, and outputs the gate signal to the gate of each switching element 41. Each switching element 41 is controlled to be turned on / off based on a gate signal.
The acquisition unit 51 b acquires the forward voltage of each temperature sensitive diode 42 according to the temperature of each switching element 41.

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 switching element 41 corresponding to the acquired value for each control cycle time TM from the acquired value acquired by the acquiring unit 51b. That is, the voltage-temperature conversion unit 51c acquires the forward voltage of the temperature-sensitive diode 42 from the acquisition unit 51b, and uses the temperature of the switching element 41 corresponding to the forward voltage acquired using the correlation as the detected temperature. calculate.
The constant current circuit 51 d is a circuit for supplying a constant current to the temperature sensitive diode 42.

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 CPU 52 includes a drive signal generation unit 52a, a PWM signal generation unit 52b, an input unit 52c, a change amount calculation unit 52d, a first determination unit 52e, a second determination unit 52f, a third determination unit 52g, a fourth determination unit 52h, and A fifth determination unit 52i is provided.

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 signal creation unit 52a creates a drive signal that is a signal for driving the motor 20 to be controlled. The PWM signal creation unit 52b acquires a drive signal from the drive signal creation unit 52a, and creates a PWM signal for the switching element 41 (motor 20) based on the drive signal.
The input unit 52c acquires an acquired value (forward voltage of the switching element 41) from the acquiring unit 51b, or acquires a detected temperature of the switching element 41 from the voltage-temperature converting unit 51c.
The change amount calculation unit 52d calculates the change amount ΔTh of the detected temperature of the switching element 41 corresponding to the change amount of the acquired value for each control cycle time TM from the acquired value acquired by the acquiring unit 51b.

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 first determination unit 52e determines that the switching element 41 is in an overheated state when the detected temperature Th calculated by the voltage-temperature conversion unit 51c (detected temperature calculation unit) is greater than the detected temperature determination threshold Th_th. Specifically, the first determination unit 52e acquires the detection temperature Th calculated by the voltage-temperature conversion unit 51c from the input unit 52c, and compares the acquired detection temperature Th with the detection temperature determination threshold Th_th. For example, the detection temperature determination threshold Th_th is set to a temperature lower than the upper limit temperature of the temperature range in which the normal operation of the switching element 41 is guaranteed.
Further, the first determination unit 52e acquires the change amount ΔTh of the detected temperature from the change amount calculation unit 52d, the change amount ΔTh of the detected temperature is smaller than the first change amount determination threshold value ΔTh_th1, and the detected temperature Th is the detected temperature. When it is larger than the determination threshold Th_th, it is more preferable to determine that the switching element 41 is in an overheated state.

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 second determination unit 52f determines that the change amount ΔTh of the detected temperature calculated by the change amount calculation unit 52d is higher than the temperature increase amount during which the temperature of the switching element 41 rises during the control cycle time TM when the switching element 41 operates. When it is larger than the first change amount determination threshold ΔTh_th1 set to a large value, it is determined that the determination by the first determination unit 52e that the switching element 41 is in an overheated state is an erroneous determination. Specifically, the second determination unit 52f acquires the change amount ΔTh of the detected temperature from the change amount calculation unit 52d, and compares the acquired change amount ΔTh of the detected temperature with the first change amount determination threshold value ΔTh_th1.

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 second determination unit 52f acquires the change amount ΔTh of the detected temperature from the change amount calculation unit 52d, the change amount ΔTh of the detected temperature is larger than the first change amount determination threshold value ΔTh_th1, and the detected temperature Th is the detected temperature. When it is larger than the determination threshold Th_th, it is more preferable to determine that the determination by the first determination unit 52e that the switching element 41 is in an overheated state is an erroneous determination (error overheat detection due to noise).

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 second determination unit 52f acquires the acquired value (the forward voltage of the temperature-sensitive diode 42) from the acquisition unit 51b, the detected temperature change amount ΔTh is greater than the first change amount determination threshold value ΔTh_th1, and the detected temperature When Th is larger than the detected temperature determination threshold Th_th and the acquired value (Vf) is larger than the acquired value determination threshold Vf_th, the determination that the switching element 41 is overheated by the first determination unit 52e is erroneously determined (noise) It is more preferable to determine that it is an erroneous overheat detection).

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 element 41 rises during the control cycle time TM when the cooling device 30 is normal and the switching element 41 is activated. It is set to a value larger than ΔTh_b). Further, the first change amount determination threshold value ΔTh_th1 is a temperature increase amount (for example, when the temperature of the switching element 41 rises during the control cycle time TM when the switching device 41 is in operation and the cooling device 30 has failed). In FIG. 3, it is set to a value larger than ΔTh_c). Further, the detected temperature rise amount ΔTh_a related to noise is larger than the normal detected temperature rise amount ΔTh_b and the detected temperature rise amount ΔTh_c when the cooling device 30 fails.

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 element 41 when the cooling device 30 is normal and the switching element 41 is in a normal operation, and the rate of increase (change rate) is the smallest. The second is an increase in the detected temperature of the switching element 41 when the cooling device 30 fails and when the switching element 41 operates normally. In this case, since the cooling device 30 is out of order, the rate of increase (temperature increase amount for each control cycle time) is larger than when the cooling device 30 is normal. The third is an increase in the detection temperature related to noise, and noise is detected as a temperature. Therefore, the increase rate is larger than the increase rate due to the actual temperature increase. Further, the amount of change related to noise in the control cycle time TM, which is a relatively short time, is larger than the actual temperature change.
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 third determination unit 52g is configured such that the change amount ΔTh of the detected temperature calculated by the change amount calculation unit 52d is smaller than the first change amount determination threshold ΔTh_th1 and smaller than the first change amount determination threshold ΔTh_th1. When it is larger than the second change amount determination threshold ΔTh_th2, the cooling device 30 is determined to be in failure. Specifically, the third determination unit 52g acquires the change amount ΔTh of the detected temperature from the change amount calculation unit 52d, the acquired change amount ΔTh of the detected temperature, the first change amount determination threshold value ΔTh_th1, and the second change. The amount determination threshold value ΔTh_th2 is compared. The second change amount determination threshold value ΔTh_th2 is set to a value smaller than the first change amount determination threshold value ΔTh_th1. The second change amount determination threshold value ΔTh_th2 is set to a value larger than the normal temperature increase amount ΔTh_b of the detected temperature and to a value smaller than the temperature increase amount ΔTh_c of the detected temperature when the cooling device 30 fails.

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 fourth determination unit 52h is configured such that the change amount ΔTh of the detected temperature calculated by the change amount calculation unit 52d is higher than the temperature increase amount at which the temperature of the switching element 41 rises during the control cycle time TM when the switching element 41 is activated. When the first change amount determination threshold ΔTh_th1 that is set to a large value is larger than the acquired value acquired by the acquisition unit 51b and smaller than the acquired value determination threshold Vf_th, the temperature sensitive diode 42 is abnormal. Judge that there is. Specifically, the fourth determination unit 52h acquires the change amount ΔTh of the detected temperature from the change amount calculation unit 52d, and compares the acquired change amount ΔTh of the detected temperature with the first change amount determination threshold value ΔTh_th1. . The fourth determination unit 52h acquires the acquired value from the acquiring unit 51b (via the input unit 52c), and compares the acquired acquired value with the acquired value determination threshold value Vf_th.

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 fourth determination unit 52h acquires the detection temperature Th calculated by the voltage-temperature conversion unit 51c from the input unit 52c, the detection temperature Th is greater than the detection temperature determination threshold Th_th, and the change amount ΔTh of the detection temperature Is more than the first change amount determination threshold value ΔTh_th1 and it is more preferable to determine that the temperature-sensitive diode 42 is abnormal when the acquired value is smaller than the acquired value determination threshold value Vf_th.
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 second determination unit 52f determined that the determination by the first determination unit 52e that the switching element 41 is in an overheated state was an erroneous determination. When the detected temperature Th calculated by the temperature converter 51c is larger than the detected temperature determination threshold Th_th, it is determined that the electric wire 61 (described later) connecting the driving driver 51 and the CPU 52 is abnormal.

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 electric wire 61 is comprised at least from the electric wire 61a, the electric wire 61b, and the electric wire 61c. The electric wire 61a connects the PWM signal generation unit 52b and the gate signal generation unit 51a, the electric wire 61b connects the acquisition unit 51b and the input unit 52c, and the electric wire 61c includes the voltage-temperature conversion unit 51c and the input unit 52c. And connect.

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 electric wire 62 includes at least an electric wire 62a, an electric wire 62b, an electric wire 62c, and an electric wire 62d. The electric wire 62a connects the gate signal generator 51a and the gate of the switching element 41, the electric wire 62b connects the constant current circuit 51d (power source V) and the anode of the temperature-sensitive diode 42, and the electric wire 62c The cathode of the diode 42 is grounded, and the electric wire 62d connects the electric wire 62b and the acquisition unit 51b.

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 cooling device 30 cools the semiconductor device 11 and thus the inverter device 10. As shown in FIG. 1, the cooling device 30 includes a circulation path 31, a pump 32, a heat exchange unit 33, and a radiator 34. The circulation path 31 is a flow path (tube) through which the refrigerant that exchanges heat in the heat exchange unit 33 and the radiator 34 circulates. The pump 32 is a delivery device that causes the refrigerant to flow through the circulation path 31. The heat exchanging unit 33 exchanges heat between the semiconductor device 11 and thus the inverter device 10 and the refrigerant, and the heat of the semiconductor device 11 and thus the inverter device 10 is recovered by the refrigerant. The radiator 34 exchanges heat between the outside air and the refrigerant, for example, and recovers the heat of the refrigerant to the outside air.

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 control device 12 executes a program corresponding to the flowchart shown in FIG. 4 for each control cycle time TM. The control cycle time TM is several microseconds.

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 control device 12 performs switching corresponding to the acquired value for each control cycle time TM from the acquired value acquired by the acquiring unit 51b in the same manner as the detected temperature calculating unit (voltage-temperature converting unit 51c) described above. The detection temperature Th of the element 41 is calculated.
In step S104, the control device 12 detects the switching element 41 corresponding to the change amount of the acquired value for each control cycle time TM from the acquired value acquired by the acquiring unit 51b in the same manner as the change amount calculating unit 52d described above. The temperature change amount ΔTh is calculated. Specifically, the detected temperature change amount ΔTh is calculated by subtracting the previously calculated detected temperature Th (n−1) from the currently calculated detected temperature Th (n).

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 first determination unit 52e described above, the control device 12 determines that the detected temperature change amount ΔTh is smaller than the first change amount determination threshold value ΔTh_th1 (determined as “YES” in step S106), and the detected temperature Th is When it is larger than the detected temperature determination threshold Th_th (determined as “YES” in step S110), it is determined that the switching element 41 is in an overheated state (step S112).
For example, as shown in the upper diagram of FIG. 5, the control device 12 detects overheating at time t <b> 2 when the detected temperature Th exceeds the detected temperature determination threshold Th_th.

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 third determination unit 52g described above, the control device 12 determines that the detected temperature change amount ΔTh is smaller than the first change amount determination threshold value ΔTh_th1 (“YES” in step S106), and the first change amount determination is performed. When larger than the second change amount determination threshold ΔTh_th2 set to a value smaller than the threshold ΔTh_th1 (“NO” in step S108), it is determined that the cooling device 30 is in failure (step S114).

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 second determination unit 52f described above, the control device 12 has the detected temperature change amount ΔTh larger than the first change amount determination threshold value ΔTh_th1 (“NO” in step S106), and the detected temperature Th is the detected temperature. When the determination value is larger than the determination threshold Th_th (“YES” in step S116) and the acquired value (Vf) is larger than the acquired value determination threshold Vf_th (“NO” in step S118), the switching element by the first determination unit 52e It is determined that the determination that 41 is in an overheated state is an erroneous determination (error overheat detection due to noise) (step S122).
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 control device 12 determines that the overheating error detection due to noise. Thereafter, the control device 12 detects overheating at time t2, which is the time when the detected temperature Th exceeds the detected temperature determination threshold Th_th.

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 fourth determination unit 52h, the control device 12 has the detected temperature change amount ΔTh larger than the first change amount determination threshold value ΔTh_th1 (“NO” in step S106), and the detected temperature Th is the detected temperature. If it is larger than determination threshold Th_th (“YES” in step S116) and the acquired value is smaller than acquired value determination threshold Vf_th (“YES” in step S118), it is determined that temperature-sensitive diode 42 is abnormal. (Step S120).
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 control device 12 determines that it is an erroneous detection of overheating due to noise. 6, since the acquired value is smaller than the acquired value determination threshold value Vf_th, it is finally determined that the temperature sensitive diode 42 is abnormal.

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 control device 12 starts after a predetermined time has elapsed from the time when the determination by the first determination unit 52e that the switching element 41 is overheated is determined to be an erroneous determination. When the detected temperature Th calculated by the voltage-temperature converter 51c is larger than the detected temperature determination threshold Th_th (“YES” in step S124), the electric wire 61 (described later) that connects the drive driver 51 and the CPU 52 is used. Is determined to be abnormal.

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 control device 12 may stop the inverter device 10 when overheating is detected. At this time, in the case of erroneous detection of overheating due to noise, it is preferable that the control device 12 does not stop the inverter device 10.

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 elements 41 that switch energization / non-energization of the motor 20 (control target), and each switching element. 41 is a semiconductor device state determination apparatus that determines a state related to the semiconductor device 11 and includes a plurality of temperature sensitive diodes 42 that are adjacent to 41 and detect the temperature of each switching element 41. The control device 12 acquires an acquisition value for each control cycle time TM from an acquisition unit 51b that acquires the forward voltage of each temperature-sensitive diode 42 according to the temperature of each switching element 41 and an acquisition value acquired by the acquisition unit 51b. From the acquired value acquired by the detected temperature calculation part (voltage-temperature conversion part 51c) and the acquisition part 51b which calculate the detected temperature Th of the switching element 41 corresponding to the change amount of the acquired value for each control cycle time TM When the detected temperature Th calculated by the change amount calculating unit 52d that calculates the change amount ΔTh of the detected temperature Th of the corresponding switching element 41 and the voltage-temperature converting unit 51c is larger than the detected temperature determination threshold Th_th, the switching element 41 The detected temperature Th calculated by the first determination unit 52e and the voltage-temperature conversion unit 51c that determines that is in an overheated state is The change amount ΔTh of the detected temperature Th calculated by the change amount calculation unit 52d, which is larger than the output temperature determination threshold Th_th, rises during the control cycle time TM when the switching element 41 is activated. A second determination that the determination by the first determination unit 52e that the switching element 41 is in an overheated state is an erroneous determination when it is greater than the first change amount determination threshold ΔTh_th1 that is set to a value greater than the temperature increase amount. And a determination unit 52f.

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 amount calculating unit 52d is equal to the temperature of the switching element 41 during the operation of the switching element 41 during the control cycle time TM. Is greater than the first change amount determination threshold ΔTh_th1 that is set to a value larger than the temperature rise amount that rises to the time, that is, the acquired value acquired by the acquiring unit 51b is not an actual acquired value but external noise. It is. Therefore, the second determination unit 52f has the detection temperature Th calculated by the voltage-temperature conversion unit 51c larger than the detection temperature determination threshold Th_th, and the change amount ΔTh of the detection temperature Th is larger than the first change amount determination threshold ΔTh_th1. In this case, it can be determined that the acquired value acquired by the acquiring unit 51b is external noise, and even if the first determining unit 52e determines that the switching element 41 is in an overheated state, the determination Can be determined to be an erroneous determination. As a result, the control device 12 can suppress the influence of the external noise as much as possible, and thus suppress erroneous determination of the semiconductor device state such as the presence or absence of the failure of the temperature sensitive diode 42.

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 element 41 from exceeding the upper limit of the normal operating temperature range of the switching element 41 during the filtering time. .

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 semiconductor device 11 is cooled by the cooling device 30, the control device 12 has the change amount ΔTh of the detected temperature Th calculated by the change amount calculation unit 52d smaller than the first change amount determination threshold value ΔTh_th1, and A third determination unit 52g is further provided that determines that the cooling device 30 is in failure when it is greater than the second change amount determination threshold value ΔTh_th2, which is set to a value smaller than the first change amount determination threshold value ΔTh_th1.
According to this, the failure of the cooling device 30 of the semiconductor device 11 can be determined by the third determination unit 52g. As a result, the state relating to the semiconductor device 11 can be determined more accurately.

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 control device 12, the change amount ΔTh of the detected temperature Th calculated by the change amount calculation unit 52d is larger than the temperature increase amount that the temperature of the switching element 41 rises during the control cycle time TM when the switching element 41 is operated. The temperature-sensitive diode 42 is abnormal when the value is larger than the first change amount determination threshold ΔTh_th1 set to the value and the acquired value acquired by the acquisition unit 51b is smaller than the acquired value determination threshold. A fourth determination unit 52h for determination is further provided.
According to this, the fourth determination unit 52h is acquired by the acquisition unit 51b even when the change amount ΔTh of the detected temperature Th calculated by the change amount calculation unit 52d is larger than the first change amount determination threshold value ΔTh_th1. It can be determined that the acquired value is not an external noise but an actual acquired value, and consequently, the temperature-sensitive diode 42 can be determined to be abnormal. As a result, the control device 12 can further suppress erroneous determination of the semiconductor device state.

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 control device 12 includes a driving driver 51 for the switching element 41 and a CPU 52 for controlling the driving driver 51, and the second determination unit 52f determines that the switching element 41 is overheated by the first determination unit 52e. When the detected temperature Th calculated by the voltage-temperature converter 51c is greater than the detected temperature determination threshold Th_th after a predetermined time has elapsed from the time when it is determined to be an erroneous determination, between the driver 51 for driving and the CPU 52 Is further provided with a fifth determination unit 52i that determines that the electric wire 61 that connects is abnormal.
According to this, abnormality of the electric wire 61 which connects between the driver 51 for a drive and CPU52 can be determined by the 5th determination part 52i. As a result, the state relating to the semiconductor device 11 can be determined more accurately.

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 inverter device 10 is applied to a hybrid vehicle. However, instead of this, the inverter device 10 may be applied to a motor that drives a compressor of an air conditioner.

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 SYMBOLS 12 ... Control apparatus (semiconductor device state determination apparatus), 20 ... Motor (control object), 41 ... Switching element, 42 ... Temperature sensitive diode, 11 ... Semiconductor device, 51b ... Acquisition part, 51c ... Voltage-temperature conversion part (detection) (Temperature calculation unit), 52 ... CPU, 52d ... change amount calculation unit, 52e ... first determination unit, 52f ... second determination unit, 30 ... cooling device, 52g ... third determination unit, 52h ... fourth determination unit, 61 ... Electric wire, 52i ... Fifth determination unit.

Claims (4)

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、前記各スイッチング素子に隣設されて前記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、
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が冷却装置により冷却されている場合において、
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前記第一変化量判定閾値より大きい場合であって、かつ、前記取得部によって取得された前記取得値が取得値判定閾値より小さい場合に、前記感温ダイオードが異常であると判定する第四判定部をさらに備えている請求項1または請求項2記載の半導体デバイス状態判定装置。   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 at which the temperature of the switching element rises during the control cycle time when the switching element is operated. Fourth determination for determining that the temperature-sensitive diode is abnormal when the threshold value is greater than the first change amount determination threshold value and the acquired value acquired by the acquisition unit is smaller than the acquired value determination threshold value. The semiconductor device state determination apparatus according to claim 1, further comprising a unit. 前記半導体デバイス状態判定装置は、前記スイッチング素子の駆動用ドライバと前記駆動用ドライバを制御するCPUとを備え、
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.
JP2016140271A 2016-07-15 2016-07-15 Semiconductor device state discrimination apparatus Pending JP2018011253A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016140271A JP2018011253A (en) 2016-07-15 2016-07-15 Semiconductor device state discrimination apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016140271A JP2018011253A (en) 2016-07-15 2016-07-15 Semiconductor device state discrimination apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2018011253A true JP2018011253A (en) 2018-01-18

Family

ID=60993898

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016140271A Pending JP2018011253A (en) 2016-07-15 2016-07-15 Semiconductor device state discrimination apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2018011253A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4177392B2 (en) Semiconductor power converter
US10514309B2 (en) Temperature abnormality detection method for power conversion device and temperature abnormality detection device for power conversion device
JP6633481B2 (en) Power conversion device failure detection device and vehicle
JP6070635B2 (en) Semiconductor device
US10739207B2 (en) Temperature abnormality detection method for power conversion apparatus, and temperature abnormality detection device for power conversion apparatus
JP5974548B2 (en) Semiconductor device
US20120074883A1 (en) Electric power tool
JP5392287B2 (en) Load drive device
US9941815B2 (en) Power conversion apparatus with overcurrent simulating circuit
WO2018051719A1 (en) Inverter apparatus and vehicle electric compressor provided with same
US11217986B2 (en) Intelligent power module including semiconductor elements of a plurality of phases drive circuits of a plurality of phases and a plurality of temperature detection elements
JP4650396B2 (en) Overcurrent detection device and air conditioner, refrigerator, washing machine provided with the same
JP2018026908A (en) Load drive device, abnormality detection method of power source supply circuit, and power source supply circuit
JP2010268662A (en) Failure detector of inverter
JP2018011253A (en) Semiconductor device state discrimination apparatus
JP5413294B2 (en) Power converter
CN117156793A (en) Power conversion device
JP5887854B2 (en) Anomaly detection device
US10374509B2 (en) Control circuit for power converter
US11824475B2 (en) Motor control device
JP7206179B2 (en) power converter
JP2021128118A (en) Overcurrent detector
JP6266451B2 (en) Drive circuit device
JP5751123B2 (en) Temperature control system for motor control
JP2013172540A (en) Electric power conversion system