JP5990860B2 - 熱抵抗測定装置及び温度センサー校正装置 - Google Patents

Description

本発明は、インバータ装置の熱抵抗測定装置、熱抵抗測定方法及び温度センサー校正方法に関する。

ＥＨＶ（Electric Hybrid Vehicle）などの車両の動力となるモータは、大トルクを発生させるために数百Ａの大電流を必要とする。この電流はインバータ装置内のパワーモジュールにより制御される。パワーモジュールの通電の際、電流によるジュール損等で発熱が生じる。

この発熱によってパワーモジュールの温度が耐熱温度を超えると、パワーモジュールは破壊してしまう。このため、インバータ装置には、パワーモジュールに発生した熱を冷媒に放熱する冷却装置が設けられている。所定の大電流を通電するためには、パワーモジュールから冷却装置までの放熱系が一定の熱抵抗以下であることが求められる。

パワーモジュール内のパワー半導体から冷却水までの間には、電極層、熱拡散層、絶縁層、応力緩和層、冷却器、冷却器フィンなど積層構造が形成されている。それぞれの層内、層間のボイドなどの空気層、接着界面の剥離、所定厚さ以上の層厚、材料不良などは、熱抵抗増加要因となり、所定の熱抵抗を確保できない場合がある。

製造ラインでは、熱抵抗不具合の発生可能性、程度等の工程能力に応じて、全数或いは抜取りでインバータ装置の熱抵抗を測定して、良品であることの確認を行っており、熱抵抗を正確に測定したいという要求がある。

特許文献１には、パワーモジュールの温度を検出する温度センサーを有する冷却システムが開示されている。温度センサーからの出力情報を用いて、パワーモジュールから冷却水への熱伝達率を算出して、冷却水による冷却能力を制御している。

特開２００６−１５６７１１号公報

インバータ装置の熱抵抗を保証するためには、所定の電力を入力し、インバータ装置を発熱させ、その時に異常な温度上昇がないかを測定する必要がある。その際、インバータ装置に内蔵されている温度センサーが使用される。

温度センサーの製造段階では、熱抵抗異常を検出するためには十分な精度がない。このため、温度センサー製造後、既知の常温雰囲気、高温雰囲気に曝して、規定の精度に調整するか、センサー個々の特性値を記憶して、熱抵抗測定時の温度センサーの出力値を補正するなどして必要精度を得ていた。

このように、インバータ装置の熱抵抗を正確に測定するためには、インバータ装置の温度センサーを校正する工程、又は、温度センサーの特性検査を行い、出力値を補正する工程が増え、コスト上昇の要因になっていた。

本発明は、このような事情を背景としてなされたものであり、個々の温度センサーの特性を正確に知ることなく、インバータ装置の熱抵抗を高精度に測定することができる、熱抵抗測定装置及び方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様に係る熱抵抗測定装置は、パワーモジュールの温度を測定する温度センサーと、前記パワーモジュールを冷却する冷却装置と、を備えるインバータ装置の熱抵抗測定装置であって、前記温度センサーの出力を読み取る温度センサー読取り部と、前記冷却装置に供給される冷媒の温度を測定する冷媒温度測定部と、前記冷媒の温度を調整する温度調整部と、前記パワーモジュールを駆動する電力を供給する電力供給部と、任意の一定温度Ｔ１の前記冷媒を前記冷却装置に供給している際に、前記パワーモジュールを任意の一定電力Ｐ１で駆動したときの前記温度センサーの出力値Ｖ１を測定し、前記パワーモジュールを前記電力Ｐ１と異なる任意の一定電力Ｐ２で駆動し、前記出力値Ｖ１になるように前記冷媒の温度を変化させ、前記温度センサーの出力値がＶ１になったときの冷媒温度Ｔ２を測定し、熱抵抗値を前記冷媒の温度変化に基づいて算出する熱抵抗演算部と、を備える。

本発明の第２の態様に係る熱抵抗測定装置は、上記の第１の態様に係る装置において、前記電力Ｐ２は０であることを特徴とするものである。

本発明の第３の態様に係る熱抵抗測定装置は、パワーモジュールの温度を測定する温度センサーと、前記パワーモジュールを冷却する冷却装置と、を備えるインバータ装置の熱抵抗測定装置であって、前記温度センサーの出力を読み取る温度センサー読取り部と、前記冷却装置に供給される冷媒の温度を測定する冷媒温度測定部と、前記冷媒の温度を調整する温度調整部と、前記パワーモジュールを駆動する電力を供給する電力供給部と、任意の一定温度Ｔ１の前記冷媒を前記冷却装置に供給している際に、前記パワーモジュールを任意の一定電力Ｐ１で駆動したときの前記温度センサーの出力値Ｖ１を測定し、前記パワーモジュールへの電力の供給を遮断するとともに、前記温度Ｔ１よりも高い任意の一定温度Ｔ２の前記冷媒を前記冷却装置に供給したときの前記温度センサーの出力値Ｖ２を測定し、前記出力値Ｖ１及Ｖ２に基づいて熱抵抗値の合否を判定する熱抵抗判定部とを備える。

本発明の第４の態様に係る熱抵抗測定装置は、上記の第３の態様に係る装置において、前記温度Ｔ２は、前記温度Ｔ１と前記電力Ｐ１と熱抵抗の規格値に基づいて決定されるものである。

本発明の第５の態様に係る熱抵抗測定装置は、上記の第３の態様に係る装置において、前記温度Ｔ１の冷媒を貯留する第１のタンクと、前記温度Ｔ２の冷媒を貯留する第２のタンクとをさらに備える。

本発明の第６の態様に係る熱抵抗測定方法は、パワーモジュールの温度を測定する温度センサーと、前記パワーモジュールを冷却する冷却装置と、を備えるインバータ装置の熱抵抗測定方法であって、任意の一定温度Ｔ１の冷媒を前記冷却装置に供給している際に、前記パワーモジュールを任意の一定電力Ｐ１で駆動したときの前記温度センサーの出力値Ｖ１を測定し、前記パワーモジュールを前記電力Ｐ１と異なる任意の一定電力Ｐ２で駆動し、前記出力値Ｖ１になるように前記冷媒の温度を変化させ、前記温度センサーの出力がＶ１になったときの冷媒温度Ｔ２を測定し、熱抵抗値を前記冷媒の温度変化に基づいてから算出する。

本発明の第７の態様に係る熱抵抗測定方法は、上記の第６の態様に係る方法において、前記電力Ｐ２を０とすることを特徴とする。

本発明の第８の態様に係る熱抵抗測定方法は、パワーモジュールの温度を測定する温度センサーと、前記パワーモジュールを冷却する冷却装置と、を備えるインバータ装置の熱抵抗測定方法であって、任意の一定温度Ｔ１の冷媒を前記冷却装置に供給している際に、前記パワーモジュールを任意の一定電力Ｐ１で駆動したときの前記温度センサーの出力値Ｖ１を測定し、前記パワーモジュールへの電力の供給を遮断するとともに、前記温度Ｔ１よりも高い任意の一定温度Ｔ２の前記冷媒を前記冷却装置に供給したときの前記温度センサーの出力値Ｖ２を測定し、前記出力値Ｖ１及Ｖ２に基づいて、熱抵抗値の合否を判定する。

本発明の第９の態様に係る熱抵抗測定方法は、上記第８の態様に係る方法において、前記温度Ｔ２は、前記温度Ｔ１と前記電力Ｐ１と熱抵抗の規格値に基づいて決定される。

本発明によれば、インバータ装置に内蔵された個々の温度センサーの特性を正確に知ることなく、インバータ装置の熱抵抗を高精度に測定することが可能となる。

実施の形態１に係る熱抵抗測定装置の構成を示す図である。 実施の形態１に係る熱抵抗測定方法を説明するフロー図である。 実施の形態２に係る熱抵抗測定装置の構成を示す図である。 実施の形態２に係る熱抵抗測定方法を説明するフロー図である。 温度センサーの出力特性の一例を示すグラフである。 温度センサーの出力特性の一例を示すグラフである。 実施の形態２に係る熱抵抗測定装置の他の構成を示す図である。 温度センサーを有するインバータ装置の熱抵抗測定装置の構成の一例を示す図である。 図７に示す熱抵抗測定装置における熱抵抗の測定手順を示すフロー図である。 図７に示す温度センサーの出力特性を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。以下の説明は、本発明の実施の形態を説明するものであり、本発明が以下の実施形態に限定されるものではない。説明の明確化のため、以下の記載は、適宜、省略及び簡略化がなされている。又、当業者であれば、以下の実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加、変換することが可能である。

まず、図７を参照して、本願の問題点について説明する。図７は、一般的な温度センサーを有するインバータ装置の熱抵抗を測定する装置の構成の一例を示す図である。図７に示すように、インバータ装置１０は、パワーモジュール１１、温度センサー１２、冷却装置１５を有している。

パワーモジュール１１には、電力供給部１４から入力電力Ｐｉが供給される。温度センサー１２の出力電圧Ｖｆ１は、温度センサー読取り部１３により読み取られる。冷却装置１５には、冷却水等の冷媒が冷媒配管から供給されている。冷媒配管には、冷却器１６、ポンプ１７、冷媒温度測定部１８が接続されている。

図８に、図７に示す熱抵抗測定装置における熱抵抗の測定手順を示す。図８に示すように、冷却装置１５を動作させ、初期の冷媒の温度Ｔｗ０を測定する（Ｓ１）。その後、一定温度の冷媒を冷却装置１５に注水しながら、電力供給部１４から所定の入力電力Ｐｉをインバータ装置１０に供給し、発熱させる。その後、パワーモジュール１１の温度が安定状態になるまで待機する（Ｓ２）。

温度が安定状態になったらインバータ装置１０に内蔵されている温度センサー１２の出力電圧Ｖｆ１を読み取り、温度センサー１２の特性から、温度センサー１２の出力電圧Ｖｆ１時のパワーモジュール１１の温度Ｔｐを算出する（Ｓ３）。この温度Ｔｐと、初期の冷媒の温度Ｔｗ０とを用いて、熱抵抗を算出する（Ｓ４）。熱抵抗は、次の式（１）により算出される。
Ｒ＝（Ｔｐ−Ｔｗ０）／Ｐｉ ・・・（１）

図９に、温度センサー１２に入力される実温度Ｔｒｅａｌと、温度センサー１２の出力電圧から換算した出力温度Ｔｍｅａｓとの関係を示す。温度センサー１２の個体差によって、数％（数℃〜１０℃程度）の出力特性のばらつきがある。なお、温度センサー１２、一個、一個の出力特性の再現性は十分高い。

一方、インバータ装置１０の熱抵抗異常として検出しなければならない温度は、１〜２℃程度である。このため、校正、補正がなされていない温度センサー１２を用いた場合、熱抵抗異常の検出精度は不十分である。

このため、従来は、温度センサー１２を予め、既知の雰囲気温度になじませて、温度校正をしている。温度校正の方法としては、個々の温度センサー１２のアンプ部などの回路部をハード面で調整するか、又は、インバータ装置１０内のマイコン上で温度センサー１２の出力電圧をソフト面で補正を行うなど、温度センサー１２自体を調整することがあげられる。

他の方法として、温度センサー１２自体の調整は行わず、製造ラインの設備において、個々の温度センサー１２の特性を当該温度センサー１２のシリアルナンバーとセットで記憶して、熱抵抗測定時に測定機側で測定値に補正するなどの方法がある。

しかしながら、上述の方法では、予め温度センサー１２の特性を検査する必要があり、工程数の増加によりコストが上昇するという問題がある。本発明は、個々の温度センサーの特性を正確に知ることなく、インバータ装置の熱抵抗を高精度に測定することができるものである。

実施の形態１．
本発明の実施の形態１に係る熱抵抗測定装置について、図１を参照して説明する。図１は、実施の形態１に係るインバータ装置の熱抵抗測定装置の構成を示す図である。図１では、熱抵抗測定装置にインバータ装置１０が取り付けられた状態を示している。

図１に示すように、インバータ装置１０は、パワーモジュール１１、温度センサー１２、冷却装置１５、を備えている。熱抵抗測定装置は、温度センサー読取り部１３、電力供給部１４、冷却器１６、ポンプ１７、冷媒温度測定部１８、加熱器１９を備えている。

本発明に係るインバータ装置１０は、所定の値以下の熱抵抗が必要な製品である。インバータ装置１０には、パワーモジュール１１が設けられている。パワーモジュール１１の下面には、該パワーモジュール１１が過熱に至らないように保護するため、冷却装置１５が対向配置されている。

パワーモジュール１１には、温度センサー１２が内蔵されている。温度センサー１２は、直接的或いは間接的にパワーモジュール１１の温度を測定する。温度センサー１２は、出力電圧Ｖｆを出力する。温度センサー１２には、温度センサー読取り部１３が接続されている。温度センサー読取り部１３は、温度センサー１２から出力される出力電圧Ｖｆを読み取る。

パワーモジュール１１には、入力電力Ｐｉを供給する電力供給部１４が接続されている。パワーモジュール１１は、入力電力Ｐｉを電力変換する際に、ジュール損等により発熱する。すなわち、電力供給部１４は、パワーモジュール１１に所定の入力電力Ｐｉを供給して、冷却装置１５に対して、熱抵抗を補償しなければならないパワーモジュール１１の温度を上昇させる。

パワーモジュール１１で発生した熱は、冷却装置１５に放熱される。冷却装置１５には、冷却水等の冷媒の流路が形成されており、流路中を冷媒が循環することによりパワーモジュール１１が冷却される。冷却装置１５には、冷却器１６、ポンプ１７、冷媒温度測定部１８、加熱器１９が接続されている。

冷却器１６、ポンプ１７、加熱器１９は、冷媒を通す同一の冷媒配管に接続されている。冷媒は、冷媒配管内をポンプ１７により圧送される。冷却器１６、加熱器１９は、冷媒の温度を調整する冷媒温度調整部である。冷却器１６としては、例えば、外気との熱交換等により冷媒を冷却するラジエータ等、様々なタイプの冷却器を利用することができる。加熱器１９は、冷媒を加熱するヒータ等を用いることができる。冷却器、加熱器等については、広く知られているので、ここでは詳しい説明は省略する。

冷媒温度測定部１８は、冷却器１６、加熱器１９により温度が調整された冷媒の温度を測定する。冷却器１６、加熱器１９により冷媒の温度が調整され、一定温度の冷媒が冷却装置１５に供給される。

熱抵抗演算部２０は、温度センサー１２の出力電圧を用いて冷媒の温度を調整し、冷媒の温度変化に基づいて、熱抵抗を算出する。以下、図２を参照して、本実施の形態に係る熱抵抗演算部２０の動作について説明する。図２は、実施の形態１に係る熱抵抗測定方法を説明するフロー図である。

図２に示すように、まず、冷却装置１５を動作させ、初期の冷媒の温度Ｔｗ０を測定する（Ｓ１１）。その後、一定温度の冷媒を冷却装置１５に供給しながら、電力供給部１４から一定の入力電力Ｐｉをインバータ装置１０に供給し、発熱させる。その後、パワーモジュール１１の温度が安定状態になるまで待機する（Ｓ１２）。

このとき、パワーモジュール１１中の熱が冷媒に放熱される。その時のパワーモジュール１１の発熱部位の最高温度Ｔｈｏｔと、冷媒の水温Ｔｗ０との間に、パワーモジュール１１の熱抵抗に相当するだけの温度差ΔＴができる。（温度差ΔＴ／入力電力Ｐｉ）が熱抵抗Ｒ（Ｋ／Ｗ）である。ここで、ΔＴ＝Ｔｈｏｔ−Ｔｗ０なので、Ｒ＝（Ｔｈｏｔ−Ｔｗ０）／Ｐｉとなる。この温度差ΔＴが小さい方が熱抵抗が小さく、製品として好ましい。

温度が安定状態になったらインバータ装置１０に内蔵されている温度センサー１２の出力電圧Ｖｆ１を読み取り、記録する（Ｓ１３）。なお、Ｓ１１〜Ｓ１３までの間、冷却器１６により、冷媒の温度Ｔｗ０が一定になるように制御される。

そして、入力電力Ｐｉを遮断するとともに、冷却器１６を停止する（Ｓ１４）。入力電力を遮断するとパワーモジュール１２の発熱は停止する。その後、パワーモジュール１１に内蔵されている温度センサー１２の出力電圧を読み取りながら冷媒を加熱し、パワーモジュール１１の温度が安定するまで待機する（Ｓ１５）。

Ｓ１５において冷媒の温度を上昇させた後、十分時間を置けば、冷媒とパワーモジュール１１が熱平衡状態となる。つまり、パワーモジュール１１の温度と冷媒の温度が同じになる。

その後、温度センサー１２の出力電圧ＶｆがＳ１３で測定した出力電圧Ｖｆ１に達したか否かを判定する（Ｓ１６）。ＶｆがＶｆ１に達していない場合において（Ｓ１６、ＮＯ）、Ｖｆ＜Ｖｆ１のときは冷媒をΔｔだけ加熱し、Ｖｆ＞Ｖｆ１ときは冷媒をΔｔだけ冷却する（Ｓ１７）。但し、Δｔは、必要な測定精度に比べて十分に小さい値とする。ＶｆがＶｆ１に達している場合は（Ｓ１６、ＹＥＳ）、冷媒の温度Ｔｗ１を記録する（Ｓ１８）。

温度センサー１２の出力電圧がＳ１３の出力電圧と同じになったとき、冷媒の温度Ｔｗ１がＳ１３時点のパワーモジュール１１と同じ温度、すなわち、Ｔｈｏｔになったということになる。つまり、Ｔｈｏｔ＝Ｔｗ１である。

この冷媒の温度Ｔｗ１を用いて、熱抵抗を算出する（Ｓ１９）。熱抵抗Ｒは、次の式（２）で算出される。
Ｒ＝ΔＴ／入力電力Ｐｉ
＝（Ｔｈｏｔ−Ｔｗ０）／Ｐｉ
＝（Ｔｗ１−Ｔｗ０）／Ｐｉ ・・・（２）

上述したように、熱抵抗測定のためにパワーモジュール１１に内蔵されている温度センサー１２は個体差が大きく、熱抵抗異常の検出精度が低いが、個々のセンサー特性の再現性は十分高い。個体差は、その温度センサー１２内の温度−電気信号変換機構に、製造段階での何らかのバラツキが原因で残っているものであり、それはその個体固有のものである。

一方、温度センサー１２の特性そのものは機械的、化学的、電気的、熱的に非常に安定である。従って、温度センサー出力読取り部１３を接続して、同一の温度センサー１２で繰り返し測定している限りは、十分高い精度で再現性がある。すなわち、パワーモジュール１１に内蔵された温度センサー１２の出力（電圧値）が同じ出力を示せば、高い精度で同じ温度にセンサーの測定子が曝されているとの判断が可能である。このように、実施の形態１に係る熱抵抗測定装置では、温度センサー１２の個々の特性を検査することなく、冷媒の温度変化に基づいて熱抵抗を算出することができる。

従来技術では、パワーモジュールに内蔵されている温度センサーを校正したり、調整する場合、熱抵抗測定とは違う工程になり、熱抵抗測定装置とは異なる設備で行なわれる。このために、測定機の機差や、例えば、温度センサーの駆動用の電源、外部のインターフェース、温度センサーを曝す雰囲気の温調装置など、測定環境の変動の影響が生じる。

測定環境が違うことに由来する誤差が積み重なると、微小な熱抵抗の異常を検出するためには、有意な誤差となり無視できない。そのために誤差を見込んだ厳しい規格での検査が必要になる。

しかし、本測定は、異なる環境で測定された温度センサーの校正データや校正履歴に依存しないので、これらの測定環境による誤差を除外でき、より高精度な測定が可能になる。これにより、製品の公差を広げコスト低減などにつなげることができる。

また、従来、熱抵抗測定すると通水された被測定製品（インバータ装置）から冷却水を抜き取って、乾燥させるために時間がかかっていた。実施の形態１に係る発明では、冷却水を加熱して８０〜９８℃程度の高温で測定をするので、測定後、冷却水を抜取ると短時間で乾燥し、乾燥工程が簡素化できる。

上記の実施の形態では、入力電圧Ｐｉでパワーモジュール１１を駆動した後、Ｓ１４において入力電圧を遮断したが、これに限定されるものではない。例えば、入力電圧Ｐ１でパワーモジュール１１を駆動した後、この入力電力と異なる電力Ｐ２でパワーモジュール１１を駆動してもよい。

例えば、任意の一定温度Ｔ１の冷媒を冷却装置に供給している際に、パワーモジュールを任意の一定電力Ｐ１で駆動したときの温度センサー１２の出力値Ｖｆ１を測定し、パワーモジュール１１を電力Ｐ１と異なる任意の一定電力Ｐ２で駆動し、出力値Ｖｆ１になるように冷媒の温度を変化させ、温度センサー１２の出力値がＶｆ１になったときの冷媒温度Ｔ２を測定することができる。この場合、熱抵抗値Ｒは、（Ｔ２−Ｔ１）／（Ｐ１−Ｐ２）の式で算出することができる。

なお、コンピュータに、上記の熱抵抗測定の処理、特に、Ｓ１５〜Ｓ１９の処理を自動的に実行させるプログラムが供給されてもよい。当該プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。

上記の例では、熱励行測定の処理の最初に冷媒の温度Ｔｗ０を測定したが、Ｓ１１〜Ｓ３の間であれば、どのタイミングで測定してもよいが、温度センサー１２の出力電圧Ｖｆ１の測定と同時に、冷媒の温度Ｔｗ０を測定することが好ましい。

実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係る熱測定装置について、図３を参照して説明する。図３は、実施の形態２に係る熱抵抗測定装置の構成を示す図である。実施の形態２では、熱抵抗を量産工程で検査する装置及び手順の例について説明する。図３において、図１と同一の構成要素には同一の符号を付し、説明を適宜省略する。

図３に示すように、実施の形態１と同様に、インバータ装置１０は、パワーモジュール１１、温度センサー１２、冷却装置１５を備えている。熱抵抗測定装置は、実施の形態１において説明した温度センサー読取り部１３、電力供給部１４、冷却器１６、ポンプ１７、冷媒温度測定部１８、加熱器１９に加えて、第１冷媒タンク２１、第２冷媒タンク２２、熱抵抗判定部２３、バルブＶｃ１、Ｖｃ２、Ｖｈ１、Ｖｈ２、Ｖａｉｒを有している。

実施の形態２に係る熱抵抗測定装置は、インバータ装置１０の冷却装置１５に２つの異なる一定温度の冷媒を供給できる機能を有している。冷却装置１５に接続される冷媒配管の一部は、２方向に分岐されている。

分岐された一方の冷媒配管には、バルブＶｃ２、ポンプ１７、第１冷媒タンク２１、バルブＶｃ１がこの順で接続されている。第１冷媒タンク２１には、冷却器１６が接続されている。

分岐された他方の冷媒配管には、バルブＶｈ２、ポンプ１７、第２冷媒タンク２２、バルブＶｈ１がこの順で接続されている。第２冷媒タンク２２には、加熱器１９が接続されている。冷却装置１５に接続される直近の冷媒配管には、冷媒の切替時に冷却装置１５内から冷媒を排出して、大気を導入するバルブＶａｉｒが設けられている。

第１冷媒タンク２１内の冷媒の温度は、冷却器１６により制御される。第１冷媒タンク２１には、温度Ｔｗｃの冷媒が貯留されている。第２冷媒タンク２２内の冷媒の温度は、加熱器１９により制御される。第２冷媒タンク２２には、温度Ｔｗｈの冷媒が貯留されている。

第２冷媒タンク２２に貯留される冷媒の温度は、以下の式（３）で示される。
Ｔｗｈ＝Ｔｗｃ＋Ｒ規格×Ｐｉ ・・・（３）
ここで、Ｒ規格は、パワーモジュール１１の熱抵抗の規格値である。

なお、ここでは２つの異なる温度の冷媒を供給するために、２式のポンプ、冷媒配管等を設ける構成としたが、図１に示すように１式のポンプ、冷媒配管等により、冷媒の温度を切り替えて供給するようにしてもよい。

熱抵抗判定部２３は、温度センサー１２からの出力電圧に基づいて、被測定製品（インバータ装置１０）の熱抵抗Ｒが規格値を満たしているか否かを判定する。

ここで、図４を参照して、本実施の形態に係る熱抵抗測定方法について説明する。図４は、実施の形態２に係る熱抵抗測定方法を説明するフロー図である。図４に示すように、まず、第１冷媒タンク２１、第２冷媒タンク２２の冷媒の温度がそれぞれＴｗｃ、Ｔｗｈ（Ｔｗｃ＜＜Ｔｗｈ）であることを確認する（Ｓ２１）。

そして、バルブＶｈ１、Ｖｈ２は閉じたまま、バルブＶｃ１、Ｖｃ２を開く（Ｓ２２）。温度Ｔｗｃの冷媒を冷却装置１５に供給しながら、電力供給部１４から一定の入力電力Ｐｉをインバータ装置１０に供給し、発熱させる。その後、パワーモジュール１１の温度が安定状態になるまで待機する（Ｓ２３）。

このとき、パワーモジュール１１中のパワー半導体が発熱し、その熱が冷媒に放熱される。その時のパワーモジュール１１の発熱部位の最高温度Ｔｈｏｔと、冷媒の水温Ｔｗｃとの間に、パワーモジュール１１の熱抵抗に相当するだけの温度差ΔＴができる。（温度差ΔＴ／入力電力Ｐｉ）が熱抵抗Ｒ（Ｋ／Ｗ）である。ここで、ΔＴ＝Ｔｈｏｔ−Ｔｗｃなので、Ｒ＝（Ｔｈｏｔ−Ｔｗｃ）／Ｐｉとなる。この温度差ΔＴが小さい方が熱抵抗が小さく、製品として好ましい。

温度が安定状態になったらインバータ装置１０に内蔵されている温度センサー１２の出力電圧を読み取り、記録する（Ｓ２４）。このときの出力電圧の値をＶｆ１とする。Ｖｆ１のときのパワーモジュール１１の実温度は、Ｔｈｏｔ＝Ｔｗｃ＋Ｒ×Ｐｉである。その後、入力電力Ｐｉを遮断する（Ｓ２５）。入力電力Ｐｉを遮断するとパワーモジュール１１１の自己発熱は停止する。

そして、バルブＶｃ１、Ｖｃ２を閉じると同時に、バルブＶｈ１、Ｖｈ２を開く（Ｓ２６）。この際に、一旦バルブＶａｉｒを開き、冷却装置１５内に大気を導入し、その後、バルブＶａｉｒを閉じてから、バルブＶｈ１、Ｖｈ２を開いて、第２冷媒タンク２２の冷媒を冷却装置１５に導入してもよい。これにより、冷却装置１５に供給される冷媒の温度が上昇する。その後、温度センサー１２の出力が安定するまで待機する（Ｓ２７）。冷媒を切り替えた後、十分時間を置けば、冷媒とパワーモジュール１１が熱平衡状態となる。つまり、パワーモジュール１１の温度と冷媒の温度が同じＴｗｈになる。

温度センサー１２の出力電圧が安定したら、パワーモジュール１１に内蔵されている温度センサー１２の出力電圧を読み取り、記録する（Ｓ２８）。このときの温度センサー１２の出力電圧の値をＶｆ２とする。Ｖｆ２のときのパワーモジュール１１の実温度は、Ｔｗｈ＝Ｔｗｃ＋Ｒ規格×Ｐｉである。

そして、Ｖｆ１、Ｖｆ２を用いて、被測定製品（インバータ装置）の合否判定を行う（Ｓ２９）。そして、合否判定結果に基づいて、適宜工程のルールに従って処置する（Ｓ３０）。一連の処理の終了後、インバータ装置１０を取り出すために、バルブＶａｉｒを開き、冷却装置１５内に大気を導入する。

ここで、Ｓ２９における合否判定について、図５Ａ、５Ｂを参照して説明する。図５Ａ、５Ｂは、温度センサー１２の出力特性の一例を示す図である。図５Ａ、５Ｂにおいて、横軸が温度センサー１２に入力される実温度Ｔｒｅａｌであり、縦軸が温度センサー１２の出力電圧Ｖｆ（Ｖ）である。

図５Ａ、５Ｂに示す例では、実温度Ｔｒｅａｌが０のときの出力電圧がＶ０であり、出力電圧Ｖｆは以下の式（４）を満たすものとする。
Ｖｆ＝Ｖ０＋ｋ×Ｔｒｅａｌ ・・・（４）
なお、ｋは０より小さい係数である。

上述のように、第２冷媒タンク２２に貯留する冷媒の温度Ｔｗｈは、第１冷媒タンク２１に貯留する冷媒の温度Ｔｗｃよりも規格ぎりぎりの熱抵抗Ｒを有するパワーモジュール１１が入力電力Ｐｉで発熱したときの温度（Ｒ規格×Ｐｉ）分高い温度に設定してあり、Ｔｗｈ＝Ｔｗｃ＋Ｒ規格×Ｐｉである。また、Ｔｈｏｔ＝Ｔｗｃ＋Ｒ×Ｐｉである。

温度センサー１２の出力電圧Ｖｆの、入力される実温度Ｔｒｅａｌに対する係数ｋが負の場合、図５Ａに示すように、Ｖｆ１＞Ｖｆ２であれば、Ｖｆ１の場合のパワーモジュール１１の温度（Ｔｈｏｔ）の方がＶｆ２の場合のパワーモジュール１１の温度（Ｔｗｈ）よりもが低くなる（Ｔｈｏｔ＜Ｔｗｈ）。

すなわち、入力電圧Ｐｉによる加熱が、規定値以下となる。この場合、Ｔｗｃ＋Ｒ×Ｐｉ＜Ｔｗｃ＋Ｒ規格×Ｐｉとなり、Ｒ＜Ｒ規格と判断できる。このため、被測定製品の熱抵抗は規格を満足していると判断できる。

一方、図５Ｂに示すように、Ｖｆ２＞Ｖｆ１であれば、Ｖｆ２の場合のパワーモジュール１１の温度（Ｔｗｈ）の方がＶｆ１の場合のパワーモジュール１１の温度（Ｔｈｏｔ）よりもが低くなる（Ｔｗｈ＜Ｔｈｏｔ）。

すなわち、入力電圧Ｐｉによる加熱が、規定値より大きくとなる。この場合、Ｔｗｃ＋Ｒ×Ｐｉ＞Ｔｗｃ＋Ｒ規格×Ｐｉとなり、Ｒ＞Ｒ規格と判断できる。このため、被測定製品の熱抵抗は規格を満足しないと判断できる。

このように、実施の形態１と同様に、温度センサー１２の校正等を行うことなく、高精度に熱抵抗が規格値を満たしているか否かを判定することができる。また、実施の形態１と比較すると、冷媒の温度を調整する過程がないため、測定時間を短縮することが可能となる。第１冷媒タンク２１、第２冷媒タンク２２として、保温性のよいタンクを用いれば、省エネにもなる。

インバータ装置１０に複数のパワーモジュール、パワー半導体が搭載されている場合、実施の形態１では、パワーモジュール、パワー半導体ごとに熱抵抗が異なるため、少なくとも個別に、図２におけるＳ１５〜Ｓ１７の処理を繰り返さなければならず、測定時間が長くなる。

しかし、実施の形態２では、全てのパワーモジュール、パワー半導体の熱抵抗の合否を同じ冷媒温度で判定するため、図４におけるＳ２６〜Ｓ２９の処理を一度に行うことができ、短時間で測定を行うことが可能となる。

なお、コンピュータに、上記の熱抵抗測定の処理、特に、Ｓ２６〜Ｓ２９の処理を自動的に実行させるプログラムが供給され、コンピュータにより自動的に上記の処理が実行されてもよい。

上記の実施の形態では、入力電力Ｐｉでパワーモジュール１１を駆動した後、Ｓ２５において入力電力を遮断したが、これに限定されるものではない。例えば、入力電圧Ｐ１でパワーモジュール１１を駆動した後、この入力電力Ｐ１と異なる電力Ｐ２でパワーモジュール１１を駆動してもよい。

例えば、第１冷媒タンク２１から温度Ｔｗｃの冷媒を冷却装置１５に供給している際に、パワーモジュール１１を一定電力Ｐ１で駆動したときの温度センサー１２の出力電圧Ｖｆ１を測定する。そして、第２冷媒タンク２２から温度Ｔｗｈの冷媒を冷却装置１５に供給している際に、パワーモジュール１１を電力Ｐ１と異なる一定電力Ｐ２で駆動したときの温度センサー１２の出力電圧Ｖｆ２を測定する。この場合、Ｔｗｈ＝Ｔｗｃ＋Ｒ規格（Ｐ１−Ｐ２）とすることにより被測定物の熱抵抗の良否を判定することができる。

図６に、実施の形態２に係る熱測定装置の他の構成を示す。図６において、図１、図３と同一の構成要素には同一の符号を付している。図６に示す例では、冷却装置１５に異なる一定温度の冷媒を供給する代わりに、熱風を供給している。図６に示すように、図３に示す第２冷媒タンク２２、加熱器１９の代わりに、熱風発生器２４、温風発生用ヒータ２５が設けられている。

冷却装置１５に接続される冷媒配管の一部は、２方向に分岐されている。分岐された一方の冷媒配管には、バルブＶｃ２、ポンプ１７、第１冷媒タンク２１、バルブＶｃ１がこの順で接続されている。第１冷媒タンク２１には、冷却器１６が接続されている。分岐された他方の冷媒配管には、排気バルブＶａｉｒ２が設けられている。熱風発生器２４は、熱風供給バルブＶａｉｒ１を介して、冷媒配管のバルブＶｃ１後段に接続されている。熱風発生器２４には、ポンプ１７を介して大気が供給される。

熱風発生器２４は、温度Ｔｗｈの熱風を発生する。熱風の温度は、温風発生用ヒータ２５により制御される。熱風発生器２４から供給される熱風の温度は、上述した式（３）と同一の式Ｔｗｈ＝Ｔｗｃ＋Ｒ規格×Ｐｉで表わされる。ここで、Ｒ規格は、パワーモジュール１１の熱抵抗の規格値である。

実施の形態２で説明した熱抵抗測定方法において、温度の異なる冷媒を供給する代わりに、温度Ｔｗｈの温風を供給して、同様の処理により温度センサー１２の校正等を行うことなく、高精度に熱抵抗が規格値を満たしているか否かを判定することができる。

また、図３に示す例と比較すると、冷却装置内に残留している第１冷媒タンク２１から供給された冷媒を乾燥させることができるため、検査終了後の乾燥工程を廃止することが可能となる。

実施の形態３．
実施の形態１、２において説明した熱抵抗測定装置及び方法を用いて、パワーモジュール１１に内蔵される温度センサー１２の校正を行うことができる。実施の形態３では、上述した装置、方法を用いて、温度センサー１２の校正を行う方法及び校正装置について説明する。

まず、実施の形態１に示す装置を用いて、温度センサー１２の校正を行う例について説明する。図２に示すフロー図において、Ｓ１１の代わりに、冷却器１６を動作させ、初期の冷媒の温度Ｔｗ０を供給し、パワーモジュール１１の温度が安定するまで待機する。パワーモジュール１１の温度が安定したら、冷媒の温度Ｔｗ０と、その時の温度センサー１２の出力電圧Ｖｆ０を測定する。

以下、図２のＳ１６、Ｓ１７の処理を省いて、Ｓ１２〜Ｓ１９まで同様の処理を行う。そして、Ｔｗ０のときの出力電圧値Ｖｆ０、Ｔｗ１のときの出力電圧値Ｖｆ１を用いて、必要な温度センサー１２の特性値を算出する。そして、算出した特性値を用いて、インバータ装置１０内の温度センサー１２のアンプ回路の調整するか、マイコンで補正できるように測定データをインバータ装置１０内のＲＯＭに書き込むことにより、温度センサー１２の校正を行うことができる。

実施の形態２に示す装置を用いた場合、図４に示すフロー図において、Ｓ２４の処理の代わりに、温度センサー１２の出力電圧Ｖｆ１と冷媒の温度Ｔｗｃを測定する。そして、Ｓ２８の処理の代わりに、温度センサー１２の出力電圧Ｖｆ２と冷媒の温度Ｔｗｈを測定する。

その後、Ｓ１０において、冷媒の温度がＴｗｃのときのＶｆ１、ＴｗｈのときのＶｆの測定結果により、必要な温度センサーの特性値を算出することができる。そして、算出した特性値を用いて、インバータ装置１０内の温度センサー１２のアンプ回路の調整するか、マイコンで補正できるように測定データをインバータ装置１０内のＲＯＭに書き込むことにより、温度センサー１２の校正を行うことができる。この温度センサー１２の校正処理は、当該処理を実行させるプログラムにより、コンピュータが自動的に行うことも可能である。

本実施の形態によれば、インバータ装置１０内の温度センサー１２を回路毎に補正することになるため、回路の誤差まで含んだ校正が可能となり、図８を用いて説明した校正方法よりも高精度な校正を行うことが可能となる。

ところで、複数のパワーモジュール１１が搭載されるインバータ装置１０において、インバータ装置１０内のパワーモジュール１１の特定の機能や特定の位置（接続されているモータや駆動回路内の部位）のパワーモジュール１１の温度センサー１２のみが高精度を要求されている場合がある。

従来の校正方法では、パワーモジュール１１や温度センサー１２がインバータ装置１０内のどの機能や位置に接続されるかわからないため、全てのパワーモジュール１１、温度センサー１２の校正が必要であった。

しかし、実施の形態３に係る発明によれば、インバータ装置１０に搭載した後に温度センサー１２を校正するため、必要な温度センサー１２だけを校正すればよく、低コスト化を図ることが可能となる。

尚、本発明は上記実施の形態に限られるものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能なものである。上記の実施の形態では、インバータ装置１０に冷却装置１５が内蔵されている例について説明したが、これに限定されない。例えば、冷却装置付きのインバータケースにパワーモジュール１１がネジ等で固定されている、分離可能なタイプにも適用可能である。また、製品の冷却装置を模した測定装置の一部として構成される冷却装置にパワーモジュール１１を接続して、パワーモジュール１１の熱抵抗を測定する場合にも適用できる。

１０ インバータ装置
１１ パワーモジュール
１２ 温度センサー
１３ 温度センサー読取り部
１４ 電力供給部
１５ 冷却装置
１６ 冷却器
１７ ポンプ
１８ 冷媒温度測定部
１９ 加熱器
２０ 熱抵抗演算部
２１ 第１冷媒タンク
２２ 第２冷媒タンク
２３ 熱抵抗判定部
２４ 熱風発生器
２５ 温風発生用ヒータ
Ｖｃ１ バルブ
Ｖｃ２ バルブ
Ｖｈ１ バルブ
Ｖｈ２ バルブ
Ｖａｉｒ バルブ
Ｖａｉｒ１ 熱風供給バルブ
Ｖａｉｒ２ 排気バルブ

Claims (4)

1. パワーモジュールの温度を測定する温度センサーを備えるインバータ装置の熱抵抗測定装置であって、
   前記温度センサーの出力を読み取る温度センサー読取り部と、
   前記パワーモジュールを冷却する冷却装置に供給される冷媒の温度を測定する冷媒温度測定部であって、一定の電力Ｐ１及びＰ２を前記インバータ装置に供給したときの前記冷媒の温度を測定する前記冷媒温度測定部と、
   一定の電力Ｐ１及びＰ２を前記インバータ装置に供給したときの前記冷媒の温度を調整する温度調整部と、
   前記パワーモジュールを駆動する電力を供給する電力供給部と、
   前記冷媒温度測定部により測定した任意の一定温度Ｔ１の前記冷媒を前記冷却装置に供給している際に、前記パワーモジュールを任意の一定電力Ｐ１で駆動したときの前記温度センサーの出力値Ｖ１を測定し、前記パワーモジュールを前記電力Ｐ１と異なる任意の一定電力Ｐ２で駆動し、前記出力値Ｖ１になるように前記温度調整部により前記冷媒の温度を変化させ、前記温度センサーの出力値がＶ１になったときの冷媒温度Ｔ２を前記冷媒温度測定部により測定し、熱抵抗値を前記冷媒の温度変化に基づいて算出する熱抵抗演算部と、
   を備える熱抵抗測定装置。
2. 前記電力Ｐ２は０であることを特徴とする請求項１に記載の熱抵抗測定装置。
3. インバータ装置に内蔵されるパワーモジュールの温度を測定する温度センサーを校正する温度センサー校正装置であって、
   前記温度センサーの出力を読み取る温度センサー読取り部と、
   前記パワーモジュールを冷却する冷却装置に供給される冷媒の温度を測定する冷媒温度測定部であって、一定の電力Ｐ１及びＰ２を前記インバータ装置に供給したときの前記冷媒の温度を測定する前記冷媒温度測定部と、
   一定の電力Ｐ１及びＰ２を前記インバータ装置に供給したときの前記冷媒の温度を調整する温度調整部と、
   前記パワーモジュールを駆動する電力を供給する電力供給部と、
   前記冷媒温度測定部により測定した任意の一定温度Ｔ１の前記冷媒を前記冷却装置に供給している際に、前記パワーモジュールを任意の一定電力Ｐ１で駆動したときの前記温度センサーの出力値Ｖ１を測定し、前記パワーモジュールを前記電力Ｐ１と異なる任意の一定電力Ｐ２で駆動し、前記出力値Ｖ１になるように前記温度調整部により前記冷媒の温度を変化させ、前記温度センサーの出力値がＶ１になったときの冷媒温度Ｔ２を前記冷媒温度測定部により測定し、前記冷媒の温度Ｔ１、Ｔ２及び前記温度センサーの出力値Ｖ１、Ｖ２を用いて前記温度センサーの特性値を算出する演算部と、
   算出した前記温度センサーの特性値に基づいて、前記温度センサーを補正する制御部と、
   を備える温度センサー校正装置。
4. 前記電力Ｐ２は０であることを特徴とする請求項３に記載の温度センサー校正装置。

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