JP6862278B2

JP6862278B2 - 検査システム

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Publication number: JP6862278B2
Application number: JP2017102988A
Authority: JP
Inventors: 良樹加藤; 山下　清司; 清司山下
Original assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-05-24
Filing date: 2017-05-24
Publication date: 2021-04-21
Anticipated expiration: 2037-05-24
Also published as: JP2018198512A

Description

本発明は、電力変換装置と、該電力変換装置を検査する検査装置とを備える検査システムに関する。

従来から、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子を内蔵した半導体モジュールと、上記スイッチング素子のオンオフ動作を制御する制御基板とを備えた電力変換装置が知られている（下記特許文献１参照）。上記半導体モジュールは、スイッチング素子を内蔵した本体部と、該本体部から突出した複数の制御端子とを備える（図２２参照）。これらの制御端子は、上記制御基板に接続している。

上記半導体モジュールは、上記制御端子として、スイッチング素子のゲートに接続したゲート端子と、エミッタに接続したエミッタ端子（基準制御端子）と、スイッチング素子を流れるオン電流の一部を取り出すためのセンス端子とを備える。センス端子とエミッタ端子との間にはセンス抵抗が設けられている。

上記電力変換装置を製造した後、該電力変換装置の検査工程が行われる。この検査工程では、様々な検査が行われる。例えば、上記基準制御端子（エミッタ端子）と制御基板との間に接続不良が発生しているか否かの検査を行う（図２２、図２３参照）。この検査は、例えば以下のようにして行われる。すなわち、まず制御基板から、ゲート端子と基準制御端子（エミッタ端子）との間に電圧を加える（図２２参照）。基準制御端子と制御基板とが正常に接続していれば、スイッチング素子がオンし、オン電流の一部がセンス抵抗を流れる。そのため、センス抵抗に電圧降下が発生する。また、基準制御端子と制御基板との間に接続不良が生じている場合は、スイッチング素子がオンしないため（図２３参照）、オン電流が流れず、センス抵抗に電圧降下が発生しない。そのため、センス抵抗に所定の電圧降下が発生しているか否かを検査することにより、基準制御端子と制御基板との間に接続不良が発生しているか否かを検査できる。

近年、より大きな電流を出力できる電力変換装置の開発が進められている。そのため、複数のスイッチング素子を互いに並列に接続し、同時にオンオフ動作させることが検討されている。このようにすると、個々のスイッチング素子に流れる電流の量は少なくても、電力変換装置全体として大きな電流を出力することが可能になる。この電力変換装置では、複数のスイッチング素子の基準電極（エミッタ）を、バスバーを介して互いに電気接続する（図２４参照）と共に、個々のスイッチング素子に接続した基準制御端子を、制御基板上にて互いに電気接続する。

特許第４００３７１９号公報

しかしながら、複数のスイッチング素子を互いに並列に接続した場合、従来の検査方法では、基準制御端子と制御基板との間に接続不良が発生したか否かを検査できなくなる。すなわち、接続不良が発生していない場合、ゲート端子に電圧を加えると、スイッチング素子がオンし、オン電流の一部がセンス抵抗を流れて、電圧降下が発生する（図２４参照）。しかし、上記電力変換装置では、複数のスイッチング素子の基準電極（エミッタ）が、制御基板及びバスバーを介して互いに接続されている。そのため、測定対象となる基準制御端子と制御基板との間に接続不良が発生している場合でも（図２５参照）、スイッチング素子がオンしてしまい、センス抵抗に電圧降下が発生する。したがって、接続不良の有無にかかわらず、センス抵抗に電圧降下が発生してしまう。そのため、基準制御端子と制御基板との間に接続不良が発生したか否かを検査できない。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、同時にオンオフする複数のスイッチング素子を互いに並列に接続した電力変換装置でも、基準制御端子と制御基板との間に接続不良が発生したか否かを容易に検査できる検査システムを提供しようとするものである。

本発明の第１の態様は、電力変換装置（１０）と、該電力変換装置を検査する検査装置（２）とを備える検査システム（１）であって、
上記電力変換装置は、
スイッチング素子（４）と、該スイッチング素子を内蔵した本体部（３０）と、上記スイッチング素子に接続し上記本体部から突出した複数の制御端子（５）とを備える半導体モジュール（３）と、
上記制御端子に接続し、上記スイッチング素子のオンオフ動作を制御する制御基板（６）とを備え、
上記スイッチング素子は、上記制御基板から電圧を加えられる被制御電極（４０_G）と、該被制御電極の電位の基準になる基準電極（４０_E）とを有し、上記半導体モジュールは、上記制御端子として、上記基準電極に接続した基準制御端子（５_E）と、上記スイッチング素子を介して上記基準制御端子との間に交流電流が流れる交流制御端子（５_Z）とを備え、
同時にオンオフ動作する複数の上記スイッチング素子を互いに並列に接続してあり、上記複数のスイッチング素子の上記基準電極は、バスバー（１１）を介して互いに電気接続され、個々の上記スイッチング素子に接続した上記基準制御端子は、上記制御基板上にて互いに電気接続されており、
上記検査装置は、
同一の上記スイッチング素子にそれぞれ接続した上記基準制御端子と上記交流制御端子との間に、これらと上記制御基板との接続部（７）を介して交流電圧を加え、インピーダンス（Ｚ）を測定するインピーダンス測定部（２１）と、
測定した上記インピーダンスが予め定められた閾値（Ｚ_TH）よりも高い場合には、上記基準制御端子と上記制御基板との間に接続不良が発生していると判断する判断部（２２）とを備える、検査システムにある。

また、本発明の第２の態様は、電力変換装置（１０）と、該電力変換装置を検査する検査装置（２）とを備える検査システム（１）であって、
上記電力変換装置は、
スイッチング素子（４）と、該スイッチング素子を内蔵した本体部（３０）と、上記スイッチング素子に接続し上記本体部から突出した複数の制御端子（５）とを備える半導体モジュール（３）と、
上記制御端子に接続し、上記スイッチング素子のオンオフ動作を制御する制御基板（６）とを備え、
上記スイッチング素子は、上記制御基板から電圧を加えられる被制御電極（４０_G）と、該被制御電極の電位の基準になる基準電極（４０_E）とを有し、上記半導体モジュールは、上記制御端子として、上記基準電極に接続した基準制御端子（５_E）を備え、
同時にオンオフ動作する、第１スイッチング素子（４ａ）と第２スイッチング素子（４ｂ）との少なくとも２個の上記スイッチング素子を互いに並列に接続してあり、複数の上記スイッチング素子の上記基準電極は、バスバー（１１）を介して互いに電気接続され、個々の上記スイッチング素子に接続した上記基準制御端子は、上記制御基板において互いに電気接続されており、
上記検査装置は、
上記第１スイッチング素子に接続した上記基準制御端子と、上記第２スイッチング素子に接続した上記基準制御端子との間に、これらと上記制御基板との接続部（７_Ea，７_Eb）を介して交流電圧を加え、インピーダンス（Ｚ）を測定するインピーダンス測定部（２１）と、
測定した上記インピーダンスが予め定められた閾値（Ｚ_TH）よりも高い場合には、上記基準制御端子と上記制御基板との間に接続不良が発生していると判断する判断部（２２）とを備える、検査システムにある。

上記第１の態様における検査システムは、上記インピーダンス測定部と上記判断部とを有する検査装置を備える。
そのため、同時にオンオフする複数のスイッチング素子を互いに並列に接続した電力変換装置でも、基準制御端子と制御基板との間に接続不良が発生したか否かを容易に検査することができる。すなわち、基準制御端子と制御基板とが正常に接続されていた場合（図１参照）、交流電流が、上記接続部を介して、交流制御端子（例えばゲート端子）と、スイッチング素子と、基準制御端子とを流れる。そのため、電流の経路は比較的短く、測定されるインピーダンスは低い。また、基準制御端子と制御基板との間に接続不良が発生した場合（図２参照）、交流電流は、交流制御端子、スイッチング素子、バスバー、他のスイッチング素子の基準制御端子、制御基板を流れる。そのため、電流の経路長が長くなり、測定されるインピーダンスが高くなる。したがって、測定したインピーダンスが予め定められた閾値を超えたか否かを判断することにより、基準制御端子と制御基板との間に接続不良が発生したか否かを判断することが可能になる。

また、上記第２の態様のインピーダンス測定部は、上記第１スイッチング素子の基準制御端子と、第２スイッチング素子の基準制御端子との間に、これらと制御基板との接続部を介して交流電圧を加え、インピーダンスを測定する。また、判断部は、測定したインピーダンスが予め定められた閾値よりも高い場合は、基準制御端子と制御基板との間に接続不良が発生していると判断する。
このように構成した場合も、基準制御端子と制御基板との間に接続不良が発生したか否かを容易に検査することができる。すなわち、基準制御端子と制御基板とが正常に接続されていた場合（図１８参照）、交流電流が第１経路と第２経路との、２つの経路に分かれて流れる。第１経路は、交流電流が、上記接続部を介して、第１スイッチング素子の基準制御端子、第１スイッチング素子の基準電極、バスバー、第２スイッチング素子の基準電極、第２スイッチング素子の基準制御端子を流れる経路である。第２経路は、電流が制御基板を流れる経路である。したがって上記インピーダンス測定部は、第１経路に寄生するインピーダンスと、第２経路に寄生するインピーダンスとを両方とも測定することになる。これらのインピーダンスは互いに並列に接続されているため、全体のインピーダンスは比較的低くなる。
また、基準制御端子と制御基板との間に接続不良が発生した場合（図１９参照）、電流は第１経路に流れず、第２経路にのみ流れる。そのためインピーダンス測定部は、第２経路に寄生するインピーダンスのみを測定することになる。したがって、接続不良が発生していない場合と比べて、全体のインピーダンスが高くなる。
そのため、測定したインピーダンスの値が、予め定められた閾値よりも高いか否かを判断することにより、基準制御端子と制御基板との間に接続不良が発生したか否かを判断することができる。

以上のごとく、上記態様によれば、同時にオンオフする複数のスイッチング素子を互いに並列に接続した電力変換装置でも、基準制御端子と制御基板との間に接続不良が発生したか否かを容易に検査できる検査システムを提供することができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

実施形態１における、基準制御端子と制御基板との間に接続不良が発生していない場合での、検査システムの概念図。実施形態１における、基準制御端子と制御基板との間に接続不良が発生している場合での、検査システムの概念図。実施形態１における、電力変換装置の回路図。実施形態１における、電力変換装置の断面図であって、図５のIV-IV断面図。図４のV-V断面図。実施形態１における、制御基板および半導体モジュールの断面図であって、図７のVI-VI断面図。実施形態１における、制御基板の平面図であって、図６のVII矢視図。実施形態１における、検査装置のフローチャート。実施形態１における、図１とは別の基準制御端子を検査している状態での、検査システムの概念図。実施形態１における、基準制御端子と制御基板との間に接続不良が発生していない場合での、図１とは別の電流経路を表した図。実施形態１における、基準制御端子と制御基板との間に接続不良が発生している場合での、図２とは別の電流経路を表した図。実施形態２における、基準制御端子と制御基板との間に接続不良が発生していない場合での、検査システムの概念図。実施形態２における、基準制御端子と制御基板との間に接続不良が発生している場合での、検査システムの概念図。実施形態３における、基準制御端子と制御基板との間に接続不良が発生していない場合での、検査システムの概念図。実施形態４における、基準制御端子と制御基板との間に接続不良が発生している場合での、検査システムの概念図。実施形態５における、検査システムの概念図。実施形態６における、半導体モジュール及び制御基板の断面図。実施形態７における、基準制御端子と制御基板との間に接続不良が発生していない場合での、検査システムの概念図。実施形態７における、基準制御端子と制御基板との間に接続不良が発生している場合での、検査システムの概念図。実施形態７における、基準制御端子と制御基板との間に接続不良が発生していない場合での、電流経路の概念図。実施形態７における、基準制御端子と制御基板との間に接続不良が発生している場合での、電流経路の概念図。比較形態１における、基準制御端子と制御基板との間に接続不良が発生していない場合での、検査システムの概念図。比較形態１における、基準制御端子と制御基板との間に接続不良が発生している場合での、検査システムの概念図。比較形態２における、基準制御端子と制御基板との間に接続不良が発生していない場合での、検査システムの概念図。比較形態２における、基準制御端子と制御基板との間に接続不良が発生している場合での、検査システムの概念図。

上記電力変換装置は、ハイブリッド車や電気自動車等の車両に搭載するための、車載用電力変換装置とすることができる。

（実施形態１）
上記検査システムに係る実施形態について、図１〜図１１を参照して説明する。本形態の検査システム１は、電力変換装置１０（図３参照）と、該電力変換装置１０を検査する検査装置２（図１参照）とを備える。電力変換装置１０は、図３に示すごとく、半導体モジュール３と、制御基板６とを備える。

図１、図４に示すごとく、半導体モジュール３は、スイッチング素子４と、該スイッチング素子４を内蔵した本体部３０と、スイッチング素子４に接続し本体部３０から突出した複数の制御端子５とを備える。
制御基板６は、制御端子５に接続しており、スイッチング素子４のオンオフ動作を制御する。

図１に示すごとく、スイッチング素子４は、制御基板６から電圧を加えられる被制御電極４０_G（すなわちゲート電極）と、該被制御電極４０_Gの電位の基準になる基準電極４０_E（すなわちエミッタ電極）とを有する。半導体モジュール３は、制御端子５として、基準電極４０_Eに接続した基準制御端子５_Eと、交流制御端子５_Zとを備える。交流制御端子５_Zは、スイッチング素子４を介して、基準制御端子５_Eとの間に交流電流が流れる制御端子５である。交流制御端子５_Zには、スイッチング素子４のゲート電極（被制御電極４０_G）に接続したゲート端子５_Gと、センス電極４０_Sに接続したセンス端子５_Sとがある。

図１、図３に示すごとく、同時にオンオフ動作する複数のスイッチング素子４を互いに並列に接続してある。複数のスイッチング素子４の基準電極４０_Eは、バスバー１１を介して互いに電気接続されている。また、個々のスイッチング素子４に接続した基準制御端子５_E（５_Ea、５_Eb）は、制御基板６に形成された配線６９を介して互いに電気接続されている。

図１に示すごとく、検査装置２は、インピーダンス測定部２１と、判断部２２とを備える。インピーダンス測定部２１は、同一のスイッチング素子４にそれぞれ接続した基準制御端子５_Eと交流制御端子５_Z（本形態ではゲート端子５_G）との間に、これらの制御端子５（５_E，５_Z）と制御基板６との接続部７（７_E，７_G）を介して交流電圧を印加し、インピーダンスＺを測定する。

判断部２２は、測定したインピーダンスＺが予め定められた閾値Ｚ_THよりも高い場合には、基準制御端子５_Eと制御基板６との間に接続不良が発生していると判断するよう構成されている。

本形態の電力変換装置１０は、ハイブリッド車や電気自動車等に搭載するための、車載用電力変換装置である。図３に示すごとく、電力変換装置１０は、複数の半導体モジュール３を備える。個々の半導体モジュール３は、互いに直列に接続された、上アームスイッチング素子４_Hと下アームスイッチング素子４_Lとを内蔵している。本形態では、スイッチング素子４として、ＩＧＢＴを用いている。これらのスイッチング素子４によって、インバータ回路１００を構成してある。スイッチング素子４をオンオフ動作させることにより、直流電源８０の直流電力を交流電力に変換し、交流負荷８１（三相交流モータ）を駆動させている。これにより、上記車両を走行させている。

また、本形態では、一対のスイッチング素子４を互いに並列に接続し、同時にオンオフさせている。これにより、個々のスイッチング素子４に流れる電流は少なくても、電力変換装置１０全体として大きな出力電流を流せるよう構成してある。

図１に示すごとく、スイッチング素子４は、上記基準電極４０_E（エミッタ電極）と被制御電極４０_G（ゲート電極）の他に、コレクタ電極４０_C、センス電極４０_Sを備える。センス電極４０_Sにはセンス端子５_Sが接続している。本形態では、スイッチング素子４のオン電流の一部をセンス端子５_Sから取り出し、制御基板６においてこの電流を測定している。そして、電流値が予め定められた上限値を超えた場合は、スイッチング素子４を強制的にオフしている。これにより、スイッチング素子４を過電流から保護している。

また、半導体モジュール３には、感温ダイオード３９を設けてある。半導体モジュール３は、制御端子５として、感温ダイオード３９のアノードに接続したアノード端子５_Aと、カソードに接続したカソード端子５_Kとを備える。制御基板６を用いて感温ダイオード３９の順方向電圧を測定し、これにより、スイッチング素子４の温度を測定するよう構成してある。

スイッチング素子４の基準電極４０_E（エミッタ電極）には、基準制御端子５_E（５_Ea，５_Eb）が接続している。同時にオンオフ動作する一対のスイッチング素子４ａ，４ｂにそれぞれ接続した基準制御端子５_E（５_Ea，５_Eb）は、制御基板６に形成した配線６９を介して、互いに電気接続されている。個々のスイッチング素子４の基準電極４０_Eは、バスバー１１を介して互いに電気接続されている。また、一対のスイッチング素子４ａ，４ｂにそれぞれ接続したゲート端子５_Gも、制御基板６上において互いに電気接続されている。ゲート端子５_Gは、制御基板６に設けられた駆動回路（図示しない）に接続している。駆動回路は、基準電極４０_E（エミッタ電極）の電位、すなわちグランド電位を基準にして、被制御電極４０_G（ゲート電極）に電圧を加える。これにより、スイッチング素子４をオンさせている。

図１、図６に示すごとく、制御基板６は、上記接続部７と、該接続部７に接続した配線６９とを備える。接続部７に隣り合う位置において、配線６９を露出させ、露出部６８を形成してある。図１に示すごとく、検査装置２は、インピーダンスＺを測定するための一対の測定針２８，２９を備える。これらの測定針２８，２９は、上記露出部６８に接続する。

電力変換装置１を製造した後、該電力変換装置１の検査を行う。このとき、検査装置２は、図１に示すごとく、一方のスイッチング素子４ａに接続した基準制御端子５_Eと交流制御端子５_Z（本形態ではゲート端子５_G）との間に、接続部７（７_E，７_G）を介して交流電圧を加え、インピーダンスＺを測定する。加える交流電圧の最大値は、スイッチング素子４の閾電圧Ｖ_THよりも低い。すなわち、本形態では、交流電圧を加えたときにスイッチング素子４がオンしないようにしている。

基準制御端子５_Eと制御基板６とが正常に接続している場合は、交流電流は、ゲート端子５_Gの接続部７_G、ゲート端子５_G、スイッチング素子４の基準電極４０_E、基準制御端子５_E、基準制御端子５_Eの接続部７_Eaを流れる。そのため、交流電流が流れる経路は比較的短く、インピーダンスＺの測定値は低い。

これに対して、図２に示すごとく、基準制御端子５_Eと制御基板６との間に接続不良が発生していると、交流電流は、これらの間を流れなくなる。そのため、交流電流は、ゲート端子５_Gの接続部７_G、ゲート端子５_G、一方のスイッチング素子４ａの基準電極４０_Ea、バスバー１１、他方のスイッチング素子４ｂの基準電極４０_Eb、他方のスイッチング素子４ｂの基準制御電極５_E、接続部７_Eb、配線６９を流れる。そのため、接続不良が発生していない場合（図１参照）と比べて、交流電流が流れる経路が長くなり、この経路に寄生するインダクタンスの影響を受けて、インピーダンスＺの測定値が高くなる。すなわち、２つの電流経路の、インダクタンスの差をΔＬ、交流電圧の周波数をｆとすると、接続不良が発生している場合としていない場合とで、測定されるインピーダンスＺに、以下の値ΔＺだけ差が生じる。
ΔＺ≒２πｆΔＬ
本形態では、測定したインピーダンスＺの値が、予め定められた閾値Ｚ_THよりも高い場合は、基準制御端子５_Eと制御基板６との間に接続不良が発生していると判断する。

なお、本形態では、検査装置２として、いわゆるインピーダンスアナライザを用いている。また、交流電圧の周波数ｆは、なるべく高くすることが好ましい。周波数ｆを高くした方が、接続不良が発生したときのインピーダンスＺの測定値が高くなる。そのため、接続不良が発生したことを検出しやすい。

次に、図６、図７を用いて、制御基板６の構造について、より詳細に説明する。制御基板６には貫通孔６５が形成されており、この貫通孔６５に制御端子５を挿入してある。制御端子５に隣り合う位置には、金属製の接続部７が設けられている。接続部７から配線６９が延出している。接続部７に隣り合う位置において、配線６９の一部を露出させ、上記露出部６８を形成してある。また、制御端子５と接続部７とには、カバー７１が取り付けられている。このカバー７１の壁部７１０と制御端子５との間に、ばね部材７２が配されている。このばね部材７２によって制御端子５を接続部７側に加圧している。これにより、制御端子５と接続部７とを電気接続している。このような構成にすることにより、外部から振動が加わった場合でも、制御端子５と接続部７との接続状態を維持できるようにしてある。すなわち、図１７に示すごとく、制御基板６と制御端子５とをはんだ７７によって接続することも可能であるが、この場合、外部から強い振動が加わると、はんだ７７に応力が加わり、接続状態が良好でなくなる可能性が考えられる。しかしながら、図６に示すように、ばね部材７２を用いて制御端子５を接続部７に加圧すれば、外部から振動が加わっても、制御端子５と接続部７との接続状態を良好に維持しやすい。

次に、検査装置２のフローチャートの説明をする。図８に示すごとく、検査装置２は、まず、接続部７（７_G，７_Ea）を介して、基準制御端子５_Eと交流制御端子５_Z（５_G）との間に交流電圧を加える（ステップＳ１）。その後、ステップＳ２に移る。ここでは、基準制御端子５_Eと交流制御端子５_Zとの間のインピーダンスＺを測定する。

その後、ステップＳ３に移る。ここでは、測定したインピーダンスＺは、予め定められた閾値Ｚ_TH以下か否かを判断する。ここでＮｏと判断した場合は、ステップＳ４に移る。ステップＳ４では、基準制御端子５_Eと制御基板６との間に接続不良が発生していることを報知する。また、ステップＳ３においてＹｅｓと判断した場合は、フローチャートを終了する。そして、図９に示すごとく、別の基準制御端子５_E（５_Eb）の検査を行う。

次に、電力変換装置１０の構造について、より詳細に説明する。図４、図５に示すごとく、本形態では、複数の半導体モジュール３と、該半導体モジュール３を冷却する複数の冷却管１２とを積層して積層体１０９を形成してある。積層体１０９はケース１４に収容されている。

半導体モジュール３は、上述したように、スイッチング素子４を内蔵した本体部３０と、該本体部３０から突出した制御端子５とを備える。制御端子５は制御基板６に接続している。また、本体部３０から、複数のパワー端子３８が突出している。パワー端子３８には、直流電源８０（図３参照）に接続される正極端子３８_P、及び負極端子３８_Nと、交流電力を出力する出力端子３８_Oとがある。出力端子３８_Oには出力バスバー１１_Oが接続しており、負極端子３８_Nには負極バスバー１１_Nが接続している。また、正極端子３８_Pには、正極バスバー１９が接続している。

ケース１４内には、直流電源８０の直流電圧を平滑化するためのコンデンサ８２が設けられている。このコンデンサ８２と半導体モジュール３とは、バスバー１１_N，１９によって電気接続されている。

図５に示すごとく、ケース１４内には、加圧部材１７が配されている。この加圧部材１７を用いて、積層体１０９を積層方向（Ｘ方向）に加圧し、ケース１４の壁部１４１に押し当てている。これにより、半導体モジュール３と冷却管１２との接触圧を確保しつつ、積層体１０９をケース１４内に固定している。

また、図４、図５に示すごとく、冷却管１２の長手方向（Ｙ方向）における、冷却管１２の両端部には、連結管１３が設けられている。この連結管１３によって、Ｘ方向に隣り合う２つの冷却管１２を連結している。また、図５に示すごとく、Ｘ方向における一端に位置する端部冷却管１２ａには、冷媒１８を導入するための導入管１５と、冷媒１８を導出するための導出管１６とが接続している。導入管１５から冷媒１８を導入すると、冷媒１８は連結管１３を通って全ての冷却管１２を流れ、導出管１６から導出される。これにより、半導体モジュール３を冷却している。

次に、本形態の作用効果について説明する。図１、図２に示すごとく、本形態の検査システム１は、インピーダンス測定部２１と判断部２２とを有する検査装置２を備える。
そのため、同時にオンオフする複数のスイッチング素子を互いに並列に接続した電力変換装置１０でも、基準制御端子５_Eと制御基板６との間に接続不良が発生したか否かを容易に検査することができる。すなわち、図１に示すごとく、基準制御端子５_Eと制御基板６とが正常に接続されていた場合、交流電流が、交流制御端子５_Zの接続部７_G、交流制御端子５_Z（本形態ではゲート端子５_G）、スイッチング素子４ａ、基準制御端子５_E（５_Ea）、基準制御端子５_Eの接続部７_E（７_Ea）を流れる。そのため、電流の経路は比較的短く、測定されるインピーダンスＺは低い。また、図２に示すごとく、基準制御端子５_Eと制御基板６との間に接続不良が発生した場合、交流電流は、交流制御端子５_Zの接続部７_G、交流制御端子５_Z、一方のスイッチング素子４ａ、バスバー１１、他方のスイッチング素子４ｂの基準制御端子５_Eb、該基準制御端子５_Ebの接続部７_Eb、配線６９を流れる。そのため、電流の経路長が長くなり、測定されるインピーダンスＺが高くなる。したがって、測定したインピーダンスＺが予め定められた閾値Ｚ_THを超えたか否かを判断することにより、基準制御端子５_Eaと制御基板６との間に接続不良が発生したか否かを判断することが可能になる。

従来は図２２に示すごとく、スイッチング素子４を並列接続していない電力変換装置１０の検査を行う際には、基準制御端子５_Eとゲート端子５_Gとの間に、スイッチング素子４の閾電圧Ｖ_TH以上の電圧を加えていた。基準制御端子５_Eと制御基板６とが正常に接続していれば、スイッチング素子４がオンし、オン電流の一部がセンス抵抗Ｒに流れる。そのため、センス抵抗Ｒに電圧降下が生じる。また、基準制御端子５_Eと制御基板６との間に接続不良が発生した場合は、図２３に示すごとく、スイッチング素子４がオンしないため、オン電流が流れず、センス抵抗Ｒに電圧降下が生じない。したがって、センス抵抗Ｒに電圧降下が発生したか否かを確認することにより、基準制御端子５_Eと制御基板６との間に接続不良が発生したか否かを検査できる。
しかしながら、複数のスイッチング素子４を並列接続すると、上記方法では検査できなくなる。すなわち、図２４に示すごとく、基準制御端子５_Eと制御基板６とが正常に接続している場合には、ゲート端子５_Gに電圧を加えると、スイッチング素子４ａオンし、センス抵抗Ｒにオン電流の一部が流れて、電圧降下が生じる。しかしながら、図２５に示すごとく、この電力変換装置１０は、複数のスイッチング素子４の基準電極４０_Eが、バスバー１１を介して電気接続され、かつ制御基板６上において互いに接続されているため、基準制御端子５_Eと制御基板６との間に接続不良が生じた場合でも、スイッチング素子４ａがオンしてしまう。そのため、オン電流が流れ、センス抵抗Ｒに電圧降下が発生する。したがって、接続不良の発生の有無にかかわらず、電圧降下が発生してしまい、基準制御電極５_Eと制御基板６との間に接続不良が生じているか否かを検査できない。

これに対して、本形態では図１に示すごとく、制御基板６側から、交流制御端子５_Zと基準制御端子５_Eとの間に交流電圧を加え、インピーダンスＺを測定している。そのため、基準制御端子５_Eと制御基板６とが正常に接続している場合（図１参照）と、接続不良が発生している場合（図２参照）とで、交流電流が流れる経路が変わり、インピーダンスＺに差異が生じる。したがって、インピーダンスＺの測定値を用いて、接続不良が発生しているか否かを判断することができる。

また、本形態の電力変換装置１０は、図６に示すごとく、制御基板６と制御端子５との接続状態が、外部から視認できないよう構成されている。つまり、これらの接続状態を、目視によって検査できない構造になっている。そのため、検査装置２を用いて、基準制御端子５_Eと制御基板６との接続状態を検査できるようにした効果は大きい。

また、図１に示すごとく、本形態の検査装置２は、制御基板６のうち、検査対象となる基準制御端子５_Eと、当該基準制御端子５_Eと同一のスイッチング素子４（４ａ）に接続した交流制御端子５_Zとに、それぞれ隣り合う部位（露出部６８）に、電気接続される。
そのため、基準制御端子５_Eと制御基板６とが正常に接続されている場合は、交流電流が流れる経路長が特に短くなり、接続不良が発生している場合は、交流電流の経路長さが特に長くなる。そのため、接続不良の有無によって、インピーダンスの測定値が大きく変わりやすい。したがって、基準制御端５_Eと制御基板６との間に接続不良が発生しているか否かを容易に判別することが可能になる。

また、本形態では、図１に示すごとく、交流制御端子５_Zとして、ゲート電極４０_Gに接続したゲート端子５_Gを用いている。
交流制御端子５_Zとして、図１２、図１３に示すごとく、センス端子５_Sを用いることも可能であるが、この場合、交流電圧を加えたときの耐久性が若干低くなる可能性が考えられる。これに対して、ゲート端子５_Gは、スイッチング素子４をオンする際に、検査用の交流電圧よりも高い閾電圧Ｖ_THが加えられる端子であるため、耐久性が高い。そのため、交流制御端子５_Zとしてゲート端子５_Gを用いれば、検査時に加えた交流電圧によってスイッチング素子４が劣化する等の不具合を抑制しやすい。

以上のごとく、本形態によれば、同時にオンオフする複数のスイッチング素子を互いに並列に接続した電力変換装置でも、基準制御端子と制御基板との間に接続不良が発生したか否かを容易に検査できる検査システムを提供することができる。

なお、図１には、交流電流が流れる代表的な経路を表したが、この他にも、僅かであるが、交流電流が流れる他の経路が存在する。例えば図１０に示すごとく、交流電流が、一方のスイッチング素子４ａを流れず、その代わりに、配線６９、他方のスイッチング素子４ｂ等を流れる経路も存在する。
同様に、図２についても、交流電流が流れる代表的な経路を表したが、この他にも、交流電流が流れる他の経路が存在する。例えば図１１に示すごとく、交流電流が、一方のスイッチング素子４ａを流れず、その代わりに、配線６９、他方のスイッチング素子４ｂ等を流れる経路も存在する。

また、本形態では、スイッチング素子４としてＩＧＢＴを用いたが、本発明はこれに限るものではなく、ＭＯＳＦＥＴ等を用いることもできる。

以下の実施形態においては、図面に用いた符号のうち、実施形態１において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施形態１と同様の構成要素等を表す。

（実施形態２）
本形態は、交流電圧を加える端子を変更した例である。図１２に示すごとく、本形態では、交流制御端子５_Zとして、センス電極４０_Sに接続したセンス端子５_Sを用いている。このセンス端子５_Sと基準制御端子５_Eとの間に、接続部７（７_E，７_S）を介して交流電圧を加え、インピーダンスＺを測定している。

図１２に示すごとく、基準制御電極５_Eと制御基板６とが正常に接続されている場合は、交流電流は、センス端子５_S用の接続部７_S、センス端子５_S、エミッタ電極４０_E、基準制御端子５_E、基準制御端子５_E用の接続部７_Eaを流れる。そのため、交流電流が流れる経路の長さは比較的短く、インピーダンスＺは低い。

これに対して、図１３に示すごとく、基準制御端子５_Eと制御基板６との間に接続不良が発生している場合は、交流電流は、センス端子５_S用の接続部７_S、センス端子５_S、エミッタ電極４０_E、バスバー１１、他のスイッチング素子４ｂのエミッタ電極４０_Eb、他のスイッチング素子４ｂの基準制御端子５_Eb、接続部７_Eb、配線６９を流れる。そのため、交流電流の経路長が長くなり、インピーダンスＺが高くなる。したがって、インピーダンスＺを測定することにより、基準制御端子５_Eaと制御基板６との間に接続不良が発生しているか否かを確認することができる。
その他、実施形態１と同様の構成要素および作用効果を備える。

（実施形態３）
本形態は、検査装置２を接続する位置を変更した例である。図１４に、第１スイッチング素子４ａの基準制御端子５_Eaを検査する例を示す。同図に示すごとく、本形態では、検査装置２の第１測定針２８を、第１スイッチング素子４ａのゲート端子５_Gに隣り合う位置に形成された露出部６８ａに接続する。また、第２の測定針２９を、検査対象である基準制御端子５_Eaとは異なる基準制御端子５_Eb（すなわち、第２スイッチング素子４ｂの基準制御端子５_Eb）に隣り合う位置に形成された露出部６８ｂに接続する。これにより、第１スイッチング素子４ａのゲート端子５_G及び基準制御端子５_Eaに、接続部７（７_G、７_Ea）を介して交流電圧を加え、インピーダンスＺを測定する。このようにした場合でも、基準制御端子５_Eaと制御基板６との間が正常に接続されたときと、接続不良が発生したときとで、インピーダンスＺに差が生じれば、接続不良の有無を検出することができる。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。

（実施形態４）
本形態は、電力変換装置１０の構成を変更した例である。図１５に示すごとく、本形態では、互いに並列に接続された一対のスイッチング素子４ａ，４ｂの、基準電極４０_Ea，４０_Eb間を流れる電流の経路上に、電気部品としてのコイル８３を設けてある。

このようにすると、基準制御端子５_Eaと制御基板６との間に接続不良が発生した場合、交流電流がバスバー１１、及びコイル８３を流れる。コイル８３はインダクタンスＬが高いため、測定されるインピーダンスＺ（≒２πｆＬ）が特に高くなる。したがって、接続不良が発生したことを容易に検出できる。
その他、実施形態１と同様の構成要素および作用効果を備える。

（実施形態５）
本形態は、電力変換装置１０の回路構成を変更した例である。図１６に示すごとく、本形態の電力変換装置１０は、スイッチング素子４と、リアクトル８４と、ダイオード８５と、平滑コンデンサ８２と、制御基板６とを備える。これらの電子部品によって、昇圧回路１０８を構成してある。本形態では、実施形態１と同様に、複数のスイッチング素子４（４ａ，４ｂ）を互いに並列に接続し、同時にオンオフさせている。これにより、直流電源８０の直流電圧を昇圧し、出力端子８６，８７から出力している。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。

（実施形態６）
本形態は、制御端子５と制御基板６との接続方法を変更した例である。図１７に示すごとく、本形態では、制御端子５と制御基板６とを、はんだ７７によって接続してある。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。

（実施形態７）
本形態は、検査装置２を接続する位置を変更した例である。図１８に示すごとく、本形態のインピーダンス測定部２１は、第１スイッチング素子４ａの基準制御端子５_Eaと、第２スイッチング素子４ｂの基準制御端子５_Ebとの間に、これらと制御基板６との接続部７_E（７_Ea，７_Eb）を介して交流電圧を加え、インピーダンスＺを測定する。また、判断部２２は、測定したインピーダンスＺが予め定められた閾値Ｚ_THよりも高い場合は、２つの基準制御端子５_Ea，５_Ebのうち少なくとも一方の基準制御端子５_Eと、制御基板６との間に接続不良が発生していると判断する。

図１８に示すごとく、基準制御端子５_Eと制御基板６とが正常に接続されていれば、交流電流Ｉは、第１経路Ｐ₁と第２経路Ｐ₂との、２つの経路に分かれて流れる。第１経路Ｐ₁は、電流Ｉが、第１接続部７_Ea、第１基準制御端子５_Ea、第１スイッチング素子４ａの基準電極４０_Ea、バスバー１１、第２スイッチング素子４ｂの基準電極４０_Eb、第２基準制御端子５_Eb、第２接続部７_Ebを流れる経路である。また、第２経路Ｐ₂は、電流Ｉが、制御基板６に形成した配線６９を流れる経路である。

各経路Ｐ₁，Ｐ₂にはインピーダンスが寄生している。また、２つの経路Ｐ₁，Ｐ₂は、互いに並列に接続されている。したがって、インピーダンス測定部２１は図２０に示すごとく、第１経路Ｐ₁に寄生したインピーダンスＺ₁と、第２経路Ｐ₂に寄生したインピーダンスＺ₂との、合成インピーダンス（＝Ｚ₁Ｚ₂／（Ｚ₁＋Ｚ₂））を測定することになる。そのため、インピーダンスＺの測定値は比較的小さくなる。

また、図１９に示すごとく、基準制御端子５_Eと制御基板６との間に接続不良が発生している場合は、電流Ｉは第１経路Ｐ₁に流れず、第２経路Ｐ₂にのみ流れる。そのためインピーダンス測定部２１は、図２１に示すごとく、第２経路Ｐ₂に寄生したインピーダンスＺ₂のみを測定することになる。このインピーダンスＺ₂は、接続不良が発生していない場合のインピーダンス（＝Ｚ₁Ｚ₂／（Ｚ₁＋Ｚ₂）：図２０参照）よりも高い。したがって、インピーダンスＺの測定値が予め定められた閾値Ｚ_THよりも高い場合には、基準制御端子５_Eと制御基板６との間に接続不良が発生していると判断することができる。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。

１検査システム
１０電力変換装置
２検査装置
３半導体モジュール
４スイッチング素子
５制御端子
５_Z 交流制御端子
５_E 基準制御端子
６制御基板

Claims

電力変換装置（１０）と、該電力変換装置を検査する検査装置（２）とを備える検査システム（１）であって、
上記電力変換装置は、
スイッチング素子（４）と、該スイッチング素子を内蔵した本体部（３０）と、上記スイッチング素子に接続し上記本体部から突出した複数の制御端子（５）とを備える半導体モジュール（３）と、
上記制御端子に接続し、上記スイッチング素子のオンオフ動作を制御する制御基板（６）とを備え、
上記スイッチング素子は、上記制御基板から電圧を加えられる被制御電極（４０_G）と、該被制御電極の電位の基準になる基準電極（４０_E）とを有し、上記半導体モジュールは、上記制御端子として、上記基準電極に接続した基準制御端子（５_E）と、上記スイッチング素子を介して上記基準制御端子との間に交流電流が流れる交流制御端子（５_Z）とを備え、
同時にオンオフ動作する複数の上記スイッチング素子を互いに並列に接続してあり、上記複数のスイッチング素子の上記基準電極は、バスバー（１１）を介して互いに電気接続され、個々の上記スイッチング素子に接続した上記基準制御端子は、上記制御基板において互いに電気接続されており、
上記検査装置は、
同一の上記スイッチング素子にそれぞれ接続した上記基準制御端子と上記交流制御端子との間に、これらと上記制御基板との接続部（７）を介して交流電圧を加え、インピーダンス（Ｚ）を測定するインピーダンス測定部（２１）と、
測定した上記インピーダンスが予め定められた閾値（Ｚ_TH）よりも高い場合には、上記基準制御端子と上記制御基板との間に接続不良が発生していると判断する判断部（２２）とを備える、検査システム。
上記検査装置は、上記制御基板のうち、検査対象となる上記基準制御端子と、当該基準制御端子と同一の上記スイッチング素子に接続した上記交流制御端子とに、それぞれ隣り合う部位に電気接続される、請求項１に記載の検査システム。
上記スイッチング素子はＩＧＢＴであり、上記基準制御端子は上記ＩＧＢＴの上記基準電極であるエミッタに接続し、上記交流制御端子は上記ＩＧＢＴの上記被制御電極であるゲートに接続している、請求項１又は２に記載の検査システム。
互いに並列に接続された一対の上記スイッチング素子の、上記基準電極間を繋ぐ電流経路上に、コイル（８３）が設けられている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の検査システム。
電力変換装置（１０）と、該電力変換装置を検査する検査装置（２）とを備える検査システム（１）であって、
上記電力変換装置は、
スイッチング素子（４）と、該スイッチング素子を内蔵した本体部（３０）と、上記スイッチング素子に接続し上記本体部から突出した複数の制御端子（５）とを備える半導体モジュール（３）と、
上記制御端子に接続し、上記スイッチング素子のオンオフ動作を制御する制御基板（６）とを備え、
上記スイッチング素子は、上記制御基板から電圧を加えられる被制御電極（４０_G）と、該被制御電極の電位の基準になる基準電極（４０_E）とを有し、上記半導体モジュールは、上記制御端子として、上記基準電極に接続した基準制御端子（５_E）を備え、
同時にオンオフ動作する、第１スイッチング素子（４ａ）と第２スイッチング素子（４ｂ）との少なくとも２個の上記スイッチング素子を互いに並列に接続してあり、複数の上記スイッチング素子の上記基準電極は、バスバー（１１）を介して互いに電気接続され、個々の上記スイッチング素子に接続した上記基準制御端子は、上記制御基板において互いに電気接続されており、
上記検査装置は、
上記第１スイッチング素子に接続した上記基準制御端子と、上記第２スイッチング素子に接続した上記基準制御端子との間に、これらと上記制御基板との接続部（７_Ea，７_Eb）を介して交流電圧を加え、インピーダンス（Ｚ）を測定するインピーダンス測定部（２１）と、
測定した上記インピーダンスが予め定められた閾値（Ｚ_TH）よりも高い場合には、上記基準制御端子と上記制御基板との間に接続不良が発生していると判断する判断部（２２）とを備える、検査システム。
上記制御端子と上記制御基板との接続状態は、外部から視認できないよう構成されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の検査システム。