JP6025057B2 - パワー素子の温度検出装置 - Google Patents
パワー素子の温度検出装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6025057B2 JP6025057B2 JP2013131064A JP2013131064A JP6025057B2 JP 6025057 B2 JP6025057 B2 JP 6025057B2 JP 2013131064 A JP2013131064 A JP 2013131064A JP 2013131064 A JP2013131064 A JP 2013131064A JP 6025057 B2 JP6025057 B2 JP 6025057B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- phase
- power element
- temperature detection
- temperature
- voltage
- 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.)
- Active
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 48
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 20
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 16
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 8
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 3
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 3
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 3
- 101000781955 Homo sapiens Proto-oncogene Wnt-1 Proteins 0.000 description 2
- 101150019524 WNT2 gene Proteins 0.000 description 2
- 102000052547 Wnt-1 Human genes 0.000 description 2
- 102000052556 Wnt-2 Human genes 0.000 description 2
- 108700020986 Wnt-2 Proteins 0.000 description 2
- 101100485099 Xenopus laevis wnt2b-b gene Proteins 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
Images
Description
このパワー素子の温度検出には、サーミスタが用いられることが多い。
そこで、サーミスタのノンリニアな電圧−温度特性に対応できるように、検出装置を工夫したものが提案されている。
この従来のパワー素子の温度検出装置は、水冷式冷却装置に搭載された絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ(IGBT)の温度を監視するのに、この付近に配した温度検出用ダイオード(サーミスタ)を用いる。このIGBTの温度の監視に際しては、まずサーミスタによる温度範囲を分割する。そして、冷却装置の冷却水温度を検出する冷却水温度でIGBTの温度を推定し、この冷却水温度センサによるIGBTの温度推定値に基づいて、分割されたサーミスタの温度検出範囲を切り替えるようにしている。
まず、上記従来のパワー素子の温度検出装置にあっては、温度検出が上記のように2段構えで行われるため、複雑な回路とならざるを得ないという問題があった。
また、上記従来のパワー素子の温度検出装置にあっては、サーミスタの電圧が、パルス幅変調(PWM)信号に変換されて、光通信で12V系となるフォトカプラの2次側に送られ、ここに接続されたCPUが温度検出値を読み込むようにされている。このため、デューティを用いた温度情報の伝達となり、検出精度がよくないという問題があった。
3相インバータの各相のパワー素子付近に温度検出手段を配して温度検出手段の電圧をもとにパワー素子の温度を計測するパワー素子の温度検出装置であって、
インバータとグランドを共有し、アナログ−デジタル変換部を内蔵する中央演算装置と、
電源と温度検出手段との間を接続する上流側の抵抗と、
温度検出手段と各相のグランドとの間をそれぞれ接続する下流側の抵抗と、
を備え、
温度検出手段の下流側の抵抗を、パワー素子がオンオフしたときに温度検出手段の下流側の電位がアナログ−デジタル変換部のグランドレベル以上となる抵抗値を持つように設定し、
中央演算装置が、温度検出手段の両端の電位と上流側の抵抗の両端の電位とをアナログ−デジタル変換部を通して測定し、この上流側の抵抗の両端間電圧を上流側の抵抗の抵抗値で除算して電流値を求め、この電流値で温度検出手段の電圧を除算して温度検出手段の抵抗値を得るようにした、
ことを特徴とする。
ことを特徴とする。
各相にそれぞれコンデンサを並列に配した、
ことを特徴とする。
従来技術では中央演算装置(CPU)を自動車の12V系となるフォトカプラの2次側(出力側)に接続してデューティ信号にて温度検出値を読み込んでいたのに代えて、実施例1のパワー素子の温度検出装置にあっては、図1(a)に示すように、CPU2をフォトカプラ3の1次側(入力側)3aに設けてサーミスタ1の電圧をCPU2で直接読み込み、デジタル伝送によるデータ通信にてフォトカプラ3の2次側(出力側)3bの12V系CPU4へ情報伝達するようにしている。
これにより、サーミスタ1の電圧をたとえば10bitのAD変換が可能となり、検出精度が向上することになる。
なお、フォトカプラ3の1次側3aと2次側3bとは、電気的に絶縁されており、光を介在させてデータ伝送を行っているだけなので、1次側〜2次側間でノイズが入り込まないようになっている。
なお、図1では、サーミスタ電源電圧用と1相分用のAD変換部だけを描いてあり、残りの2相分のAD変換部は図示を省略してある。
そこで、正確にサーミスタの電圧を検出するには、サージ電圧について予め知った上で、サーミスタ端子電圧の測定がサージ電圧の影響を受けないようにしておく対策が必要となる。
パワー素子からGNDラインの電流が流れ込んだり、GNDラインから電流が流れ出たりするときには、サーミスタの下流側(すなわち、パワー素子のGND側)の電位が変動してしまう。
サーミスタの下流側は、それぞれの相のパワー素子のGND側に接続され、これらのGND同士は、マイナス側のバスバーで接続されている。
たとえば、U相に大電流が流れると、GNDラインのバスバーを通して大電流が流れる。このとき、U相とV相のGND間のバスバーが有する寄生インピーダンスIM1に起因して、U相のGNDとV相のGNDとの間に数Vの電圧が発生する。
バスバーの中央(V相のGND)がAD変換部のGNDに接続されているため、AD変換部からみたときにサーミスタの下流側の電位が変動してしまうことになる。
一方、電圧が下降方向に変動すると、サーミスタの上流側電圧が数Vだけ下がり、サーミスタの抵抗値が減ったとして計測されてしまう。
このように、サーミスタの抵抗値を精度よく算出することは難しい。
実施例1のパワー素子の温度検出装置では、上記問題を解決するように構成してある。
なお、同図中、IGBTと帰還ダイオードDとには、U相、V相、W相のいずれに所属するかに合わせて添字で、それぞれ-U、-V、-Wを付け、またこれらの後に上アーム側のものであればPを、下アーム側のものであればNをそれぞれ追加して示してある。
各相の上アームと下アームとの間は、それぞれ図示しないモータの各相に対応する巻線に接続される。これらの構成や作用は周知であるので、ここでは詳しい説明は省略する。
上記各IGBTは、図外のゲート駆動回路でそれぞれ駆動されるようにされている。
同図中、一点鎖線で囲んだ箇所は、同図中左側から右側に向けて、それぞれU相、V相、W相のパワーモジュールの内部を表している。ただし、各パワーモジュールにおいて、帰還ダイオードは省略して描いてある。
また、パワーモジュールの内部には、各相の上下アームのIGBTの近くになるサーミスタUS、VS、WSがそれぞれ配置されている。
同様に、電源と各IGBTのエミッタ側端子UP-D、VP―D、WP-Dとは、プラス側のバスバーで接続されており、このバスバーにも寄生インピーダンスが存在している。
なお、U相の各部品に対応するV相、W相の部品は、U相での参照番号の頭に付けたUの代わりに、それぞれV、Wを付けて図3に記してある。
インダクタULと上流側抵抗UR1との間は、分圧抵抗UR2、UR3で分圧されてN駆動電源電圧端子UN−AD1を介して、AD変換部2のAD変換部-0に接続されるとともに、この分圧点とU相のパワーモジュールの下アームのIGBT−UNのコレクタ側との間には、コンデンサLCが、U相のパワーモジュールに並列になるように設けられる。
サーミスタ1のマイナス側端子UNT2は、分配抵抗UR6、UR7で分配されてU相サーミスタ−電圧出力端子UN-AD3を介してAD変換部2のAD変換部-2に接続される。
サーミスタ1のマイナス側端子UNT2は、さらに下流側抵抗UR8を介して、パワーモジュールの下アームのIGBT−UNのエミッタや分圧抵抗UR7のマイナス側とともに、GNDに接続される。
以上はU相のサーミスタ電圧検出回路について説明したが、V相やW相のサーミスタ電圧検出回路もU相と同様に構成され、CPU2のAD変換部2にそれぞれ接続される。
また、発生するサージ電圧の最高値を予め計測しておき、パワー素子がオンオフしてサージ電圧がGNDラインに発生しても、サーミスタ1(US、VS、WS)の端子電圧の測定値が影響を受けないように、下流側抵抗UR8、VR8、WR8の抵抗値を、パワー素子がオンオフしたときにサーミスタ1の下流側の電位がAD変換部2aのGNDレベルを下回らない値に設定しておく。
これにより、パワー素子のオンオフによりマイナス側バスバー等にサージ電圧が発生しても、サーミスタUS、VS、WSの端子電圧の測定値がサージ上記電圧の影響を受けないようにすることが可能となる。
そして、CPU2が、サーミスタUS、VS、WSの端子電圧と上流側の抵抗UR1、VR1、WR1の両端の電位とをアナログ−デジタル変換部2aを通して測定し、この上流側の抵抗UR1、VR1、WR1の電圧をこれらの抵抗の抵抗値で除算して電流値を求め、この電流値でサーミスタUS、VS、WSの電圧を除算してサーミスタUS、VS、WSの抵抗値を得るようにしたので、CPU2はサーミスタUS、VS、WSの各電位を、フォトカプラ3を通すことなく直接読み込むことができ、たとえば10bitのAD変換など、より精度の高いAD変換ができるようになる。
しかも、これら間のデータ通信は、従来技術のようにデューティ信号で伝達することもないので、より高い精度でサーミスタUS、VS、WSの電位を検出することができる。
さらに、CPU2をフォトカプラ3の一次側に設けているので、1次側〜2次側間でノイズが入り込むのを防ぎ、測定精度を向上させることができる。
たとえば、上記実施例にあっては、サーミスタの温度特性を使用して温度検出を行っているが、他の温度検出手段によっても同様の目的を達成できる。一例として、サーミスタに代えてダイオードを使用し、その順方向電圧の変化を検出することによっても温度を検出することが可能である。また、別の例としては、サーミスタに代えて熱電対を使用して温度検出を行うことも可能である。
2 中央演算装置
2a アナログ−デジタル変換部
3 フォトカプラ
3a 1次側
3b 2次側
4 12V系中央演算装置
5 インバータ
IGBT-UP、IGBT-UN、IGBT-VP、IGBT-VN、IGBT-WP、IGBT-WN 絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ(IGBT:パワー素子)
UR1、VR1、WR1 上流側の抵抗
UR8、VR8、WR8 下流側の抵抗
US、VS、WS サーミスタ
UL、VL、WL インダクタ
UC、VC、WC コンデンサ
Claims (3)
- 3相インバータの各相のパワー素子付近に温度検出手段を配して該温度検出手段の電圧をもとに前記パワー素子の温度を計測するパワー素子の温度検出装置であって、
インバータとグランドを共有し、アナログ−デジタル変換部を内蔵する中央演算装置と、
電源と前記温度検出手段との間を接続する上流側の抵抗と、
前記温度検出手段と各相の前記グランドとの間をそれぞれ接続する下流側の抵抗と、
を備え、
前記温度検出手段の下流側の抵抗は、前記パワー素子がオンオフしたときに前記温度検出手段の下流側の電位が前記アナログ−デジタル変換部のグランドレベル以上となる抵抗値を持つように設定し、
前記中央演算装置は、前記温度検出手段の両端の電位と上流側の抵抗の両端の電位とを前記アナログ−デジタル変換部を通して測定し、該上流側の抵抗の両端間電圧を上流側の抵抗の抵抗値で除算して電流値を求め、該電流値で前記温度検出手段の電圧を除算して前記温度検出手段の抵抗値を得るようにした、
ことを特徴とするパワー素子の温度検出装置。 - 請求項1に記載のパワー素子の温度検出装置において、
前記電源をマイナス側駆動電源として、該マイナス側駆動電源から前記上流側の抵抗と前記温度検出手段に電流を流すようにした、
ことを特徴とするパワー素子の温度検出装置。 - 請求項1又は2に記載のパワー素子の温度検出装置において、
前記電源と前記各相との間にそれぞれインダクタを介在させ、前記各相にそれぞれコンデンサを並列に配した、
ことを特徴とするパワー素子の温度検出装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013131064A JP6025057B2 (ja) | 2013-06-21 | 2013-06-21 | パワー素子の温度検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013131064A JP6025057B2 (ja) | 2013-06-21 | 2013-06-21 | パワー素子の温度検出装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015004623A JP2015004623A (ja) | 2015-01-08 |
JP6025057B2 true JP6025057B2 (ja) | 2016-11-16 |
Family
ID=52300640
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013131064A Active JP6025057B2 (ja) | 2013-06-21 | 2013-06-21 | パワー素子の温度検出装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6025057B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101646465B1 (ko) | 2015-05-27 | 2016-08-05 | 현대자동차주식회사 | 친환경 차량의 승압형 컨버터 제어 장치 및 방법 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005147895A (ja) * | 2003-11-17 | 2005-06-09 | Canon Inc | 記録装置及び記録ヘッドの温度検出回路 |
JP2010261913A (ja) * | 2009-05-11 | 2010-11-18 | Toyota Motor Corp | 温度検出装置 |
JP5359604B2 (ja) * | 2009-06-26 | 2013-12-04 | 株式会社デンソー | 電力変換回路の制御装置 |
US8783816B2 (en) * | 2010-07-07 | 2014-07-22 | Canon Kabushiki Kaisha | Printing apparatus |
-
2013
- 2013-06-21 JP JP2013131064A patent/JP6025057B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2015004623A (ja) | 2015-01-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6527436B2 (ja) | 電子装置 | |
JP6522232B2 (ja) | 過熱保護制御装置および車載用電力回路装置 | |
JP5686146B2 (ja) | 温度異常検知機能付き電圧計測装置及び電力変換装置 | |
JP2006136086A (ja) | 電流検知方法と電流検知装置及びこの電流検知装置を用いた電力変換装置並びにこの電力変換装置を用いた車両 | |
JP6549451B2 (ja) | 半導体集積回路装置および電子装置 | |
JP6634270B2 (ja) | 電力変換装置 | |
US6933734B2 (en) | Vehicle controller | |
JP5359604B2 (ja) | 電力変換回路の制御装置 | |
US9321369B2 (en) | Power conversion system | |
JP4924700B2 (ja) | 物理量検出装置 | |
US11187597B2 (en) | Temperature detection device, abnormality detection device, and electric power conversion apparatus | |
US10658947B2 (en) | Semiconductor device, power module, and control method of power conversion device | |
JP6025057B2 (ja) | パワー素子の温度検出装置 | |
US20150236616A1 (en) | System comprising a control apparatus for semiconductor switches of an inverter and method for actuating an inverter | |
JP5444307B2 (ja) | 温度検出回路及び温度検出装置 | |
US8901865B2 (en) | Current limiting device for vehicle | |
KR20150071821A (ko) | 과전류 검출 장치 및 방법 | |
JP5224128B2 (ja) | 電流検出回路 | |
JP2005278296A (ja) | コンデンサ装置およびそれを備えた電源システム | |
JP2012032359A (ja) | 配線状態検出回路及び制御装置 | |
JP5482694B2 (ja) | 電力変換装置 | |
JP2009254034A (ja) | 電力変換回路の電流検出装置 | |
JP2016093074A (ja) | インバータシステム | |
JP6289587B1 (ja) | 電力変換装置 | |
JP2018026946A (ja) | 電力変換装置、電力変換装置の寿命診断方法、電力変換装置のスイッチング素子温度検出方法および電力変換システム |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20150911 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20160711 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20160830 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160929 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6025057 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S343 | Written request for registration of root pledge or change of root pledge |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R316354 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
SZ02 | Written request for trust registration |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R316Z02 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
S803 | Written request for registration of cancellation of provisional registration |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R316803 |
|
SZ02 | Written request for trust registration |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R316Z02 |
|
SZ03 | Written request for cancellation of trust registration |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R316Z03 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |