(57)【要約】      （修正有）【課題】複数のスイッチング素子を備えるとともにスイッチング素子の数よりも少ない数の温度センサを備え、スイッチング素子の耐熱上限温度と熱保護制御を開始する温度閾値との間の安全マージンを小さくすることができる電力変換器の製造方法を提供する。【解決手段】電気自動車１００の電力変換器１０の製造方法は、分別工程と、配置工程を含んでいる。分別工程では、複数のスイッチング素子のそれぞれの損失を特定し、損失が所定の閾値を超えているスイッチング素子を他のスイッチング素子から分別する。配置工程では、分別工程にて分別されたスイッチング素子が温度センサの計測対象スイッチング素子となるように複数のスイッチング素子を電力変換器に配置する。さらに、計測対象スイッチング素子は、残りのスイッチング素子が配置されている場所の周囲の熱抵抗よりも熱抵抗が高い場所に配置される。【選択図】図１
2020120564.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のスイッチング素子を備えている電力変換器の製造方法であり、
複数の前記スイッチング素子の夫々の損失を特定し、損失が所定の閾値を超えている前記スイッチング素子を分別する分別工程と、
前記分別工程にて分別された前記スイッチング素子が温度センサの計測対象スイッチング素子となるように複数の前記スイッチング素子を前記電力変換器に配置するとともに、前記計測対象スイッチング素子は、残りの前記スイッチング素子の周囲の熱抵抗よりも熱抵抗が高い場所に配置される配置工程と、
を備えている、電力変換器の製造方法。
【請求項２】
複数のスイッチング素子を備えている電力変換器の製造方法であり、
第１スイッチング素子と、ゲート抵抗が前記第１スイッチング素子のゲート抵抗よりも高い第２スイッチング素子を準備する準備工程と、
前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子を前記電力変換器に配置する配置工程であって、前記第１スイッチング素子の周囲の熱抵抗よりも熱抵抗が高い場所に前記第２スイッチング素子を配置するとともに、前記第２スイッチング素子の隣に温度センサを配置する配置工程と、
を備えている、電力変換器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書が開示する技術は、複数のスイッチング素子を備える電力変換器の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力変換器は、複数のスイッチング素子を備えていることが多い。例えば、直流電力を交流電力に変換するインバータは、少なくとも６個のスイッチング素子を備えている。電力変換用のスイッチング素子には大電流が流れるので発熱量が大きい。電力変換器では、スイッチング素子の温度管理が必要であり、そのために電力変換器は、スイッチング素子の温度を計測する温度センサを備えている。複数のスイッチング素子を備える場合、総てのスイッチング素子のそれぞれに温度センサを割り当てることが望ましいが、それではコストが嵩んでしまう。例えば特許文献１に開示されているインバータは、６個のスイッチング素子の温度管理を１個の温度センサで行う。１個の温度センサは、６個のスイッチング素子のいずれかの近傍に配置され、そのスイッチング素子の温度を計測する。特許文献１のインバータでは、１個の温度センサの計測値から、複数のスイッチング素子の中の最も温度の高いスイッチング素子の温度を推定する。推定された温度が温度閾値を超えないように、熱保護制御を実行する。熱保護制御の典型は、インバータの出力電力の上限値を下げることである。インバータに限らず、複数のスイッチング素子を備えている電圧コンバータでも熱保護制御は必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１６２７３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
スイッチング素子の温度管理を行う場合、熱保護制御開始の指標となる温度閾値は、スイッチング素子の耐熱上限温度よりも低い値に設定される。別言すれば、耐熱上限温度と温度閾値の間には所定の安全マージンが確保される。複数のスイッチング素子の温度管理を１個の温度センサ（あるいは、スイッチング素子の数よりも少ない数の温度センサ）の計測値に基づいて行う場合、安全マージンには、複数のスイッチング素子の温度の中の最高温度と計測温度との間に生じ得る温度差が含まれる。なお、安全マージンには、温度計測回路の誤差、温度センサそのものの誤差なども考慮される。安全マージンは小さい方が望ましい。安全マージンが小さいということは、温度閾値を高く設定できることを意味し、熱保護制御を実施せずにスイッチング素子を使うことのできる動作温度範囲が拡がるからである。一方、安全マージンが小さすぎると計測温度が温度閾値を超えていないにも関わらずに複数のスイッチング素子のいずれかで熱負荷が過大となる事態が生じ得る。本明細書は、複数のスイッチング素子を備えるとともにスイッチング素子の数よりも少ない数の温度センサを備える電力変換器の製造方法に関し、上記した安全マージンを小さく設定することのできる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書が開示する製造方法は、分別工程と、配置工程を含んでいる。分別工程では、複数のスイッチング素子のそれぞれの損失を特定し、損失が所定の閾値を超えているスイッチング素子を他のスイッチング素子から分別する。配置工程では、分別工程にて分別されたスイッチング素子が温度センサの計測対象スイッチング素子となるように複数のスイッチング素子を電力変換器に配置する。さらに、計測対象スイッチング素子は、残りのスイッチング素子が配置されている場所の周囲の熱抵抗よりも熱抵抗が高い場所に配置される。
【０００６】
スイッチング素子の損失が大きいということは、発熱量が大きいことを意味する。上記の製造方法によれば、他のスイッチング素子と比較して温度が上昇し易いスイッチング素子が温度センサの計測対象となる。さらに、周囲の熱抵抗が大きい場所に配置されることによっても、計測対象スイッチング素子の温度が他のスイッチング素子の温度よりも高くなりやすくなる。本明細書が開示する製造方法によれば、製造された電力変換器は次の特徴を有する。（１）温度の計測対象のスイッチング素子の発熱量が他のスイッチング素子の発熱量よりも大きい。（２）計測対象のスイッチング素子の設置場所の熱抵抗が他のスイッチング素子の設置場所の熱抵抗よりも大きい。上記２点の特徴により、電力変換器が作動している間、温度計測対象のスイッチング素子の温度が他のスイッチング素子の温度よりも高くなる。それゆえ、安全マージンを設定する際、複数のスイッチング素子の温度の中の最高温度と計測温度との間に生じ得る温度差を考慮する必要がなくなる。その結果、上記した安全マージンを小さく設定することができる。
【０００７】
なお、特定のスイッチング素子を温度センサの計測対象スイッチング素子にするということは、次の（１）と（２）のいずれの場合であってもよい。（１）特定のスイッチング素子が温度センサの最も近くに位置するように複数のスイッチング素子を配置する。（２）総てのスイッチング素子が温度センサを備えているが特定のスイッチング素子の温度センサだけを実際に使う。
【０００８】
本明細書は、上記した製造方法と技術的思想が同じ別の製造方法も提供する。別の製造方法は、スイッチング素子のゲート抵抗に着目する。別の製造方法は、準備工程と、配置工程を含んでいる。準備工程では、第１スイッチング素子と、ゲート抵抗が第１スイッチング素子のゲート抵抗よりも高い第２スイッチング素子を準備する。配置工程では、第１スイッチング素子と第２スイッチング素子を電力変換器に配置する。配置工程では、第１スイッチング素子の周囲の熱抵抗よりも熱抵抗が高い場所に第２スイッチング素子を配置するとともに、第２スイッチング素子の隣に温度センサを配置する。ゲート抵抗が大きいということは、損失が大きいことを意味する。従ってゲート抵抗が大きい第２スイッチング素子は第１スイッチング素子よりも発熱量が大きい。発熱量が大きいスイッチング素子（第２スイッチング素子）を熱抵抗の大きい箇所に配置するとともにその第２スイッチング素子の隣に温度センサを配置する。すなわち、ゲート抵抗の大きい第２スイッチング素子を計測対象スイッチング素子とする。この製造方法によっても、上記した安全マージンを小さくすることができる。
【０００９】
本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例の製造方法で製造される電力変換器を含む電気自動車の電力系のブロック図である。
【図２】複数のスイッチング素子の損失分布を示すグラフである。
【図３】温度閾値を設定する際の安全マージンを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施例の製造方法を説明する前に、実施例の製造方法で製造される電力変換器１０について説明する。電力変換器１０は、電気自動車１００に搭載される。電力変換器１０は、メインバッテリ８の電力を、走行用のモータ９の駆動電力に変換するデバイスである。
【００１２】
電力変換器１０は、メインバッテリ８の電力を昇圧するとともに、昇圧後の直流電力をモータ９の駆動電力（三相交流）に変換する。電力変換器１０は、複数のスイッチング素子６ａ−６ｈを備えている。スイッチング素子６ａ−６ｈは電力変換用のパワーデバイスであり、発熱量が大きい。電気自動車１００は冷却器２０を備えており、冷却器２０が、スイッチング素子６ａ−６ｈとともにモータ９を冷却する。
【００１３】
電力変換器１０は、電圧コンバータ回路１２、インバータ回路１３、平滑コンデンサ５、モータ制御器１５を備えている。電圧コンバータ回路１２は、メインバッテリ８の電圧を昇圧してインバータ回路１３に出力する昇圧機能と、モータ９が発電し、インバータ回路１３が交流から直流に変換した回生電力を降圧してメインバッテリ８に出力する降圧機能を備えている。すなわち、電圧コンバータ回路１２は、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータである。
【００１４】
電圧コンバータ回路１２は、フィルタコンデンサ３、リアクトル４、２個のスイッチング素子６ａ、６ｂ、２個の還流ダイオードを備えている。フィルタコンデンサ３は、電圧コンバータ回路１２の低圧側（バッテリ側）の正極と負極の間に接続されている。２個のスイッチング素子６ａ、６ｂは、正極線１４ａと負極線１４ｂの間に直列に接続されている。正極線１４ａと負極線１４ｂは、昇圧後のメインバッテリ８の電力が流れる電力線であり、電圧コンバータ回路１２とインバータ回路１３に共通である。
【００１５】
２個のスイッチング素子６ａ、６ｂのそれぞれに還流ダイオードが逆並列に接続されている。リアクトル４は、２個のスイッチング素子６ａ、６ｂの直列接続の中点と、低圧側の正極との間に接続されている。
【００１６】
２個のスイッチング素子６ａ、６ｂは、モータ制御器１５によって駆動される。モータ制御器１５は、不図示の上位制御器から与えられる目標電圧比が実現されるように、スイッチング素子６ａ、６ｂを駆動する。スイッチング素子６ａ、６ｂは、目標電圧比によって定められるデューティ比のＰＷＭ信号で駆動される。モータ制御器１５は、スイッチング素子６ａ、６ｂに対して相補的なＰＷＭ信号を供給する。相補的なＰＷＭ信号によって、スイッチング素子６ａ、６ｂは交互にオンオフする。２個のスイッチング素子６ａ、６ｂに相補的なＰＷＭ信号を与えることで、電圧コンバータ回路１２では、低圧側（メインバッテリ８の側）の電圧と、高圧側（インバータ回路１３の側）の電圧のバランスによって昇圧と降圧が受動的に切り替わる。すなわち、モータ９の回転数よりも高い周波数の交流がインバータ回路１３から出力されるようにインバータ回路１３が制御されると、モータ９がトルクを発生するようにメインバッテリ８からインバータ回路１３へ電力が流れる。モータ９の回転数よりも低い周波数の交流がインバータ回路１３から出力されるようにインバータ回路１３が制御されると、モータ９が出力軸の側から逆駆動されて発電する。発電で得られた交流電力はインバータ回路１３へ流れ込み、直流電力に変換される。このとき電圧コンバータ回路１２では電力が高圧側（インバータ回路１３の側）から低圧側（メインバッテリ８の側）へ流れ、回生電力でメインバッテリ８が充電される。電圧コンバータ回路１２の動作は良く知られているので詳しい説明は省略する。
【００１７】
インバータ回路１３は、６個のスイッチング素子６ｃ−６ｈと、６個の還流ダイオードを備えている。２個のスイッチング素子６ｃ、６ｄは、正極線１４ａと負極線１４ｂの間で直列に接続されている。２個のスイッチング素子６ｃ、６ｄが交互にオンオフすることで、それらの直列接続の中点から交流が出力される。２個のスイッチング素子６ｅ、６ｆも、正極線１４ａと負極線１４ｂの間で直列に接続されており、２個のスイッチング素子６ｇ、６ｈも、正極線１４ａと負極線１４ｂの間で直列に接続されている。スイッチング素子６ｅ、６ｆ（６ｇ、６ｈ）が交互にオンオフすることで、それらの直列接続の中点から交流が出力される。スイッチング素子６ｃ−６ｈのそれぞれに、還流ダイオードが逆並列に接続されている。インバータ回路１３のスイッチング素子６ｃ−６ｈも、モータ制御器１５によって駆動される。モータ制御器１５は、不図示の上位制御器から与えられる目標周波数の三相交流が出力されるように、６個のスイッチング素子６ｃ−６ｈを制御する。インバータ回路１３の動作も良く知られているので詳しい説明は省略する。
【００１８】
正極線１４ａと負極線１４ｂの間に平滑コンデンサ５が接続されている。平滑コンデンサ５は、スイッチング素子６ａ−６ｈのスイッチング動作に伴うノイズを吸収するために備えられている。
【００１９】
スイッチング素子６ａ−６ｈには大電流が流れる。それゆえ、スイッチング素子６ａ−６ｈは発熱量が大きい。スイッチング素子６ａ−６ｈは、耐熱上限温度を超えると大きなダメージを受ける。それゆえ、モータ制御器１５は、スイッチング素子６ａ−６ｈが耐熱上限温度を超えないように、スイッチング素子６ａ−６ｈの温度を管理する。スイッチング素子６ａ−６ｈの温度を管理するためには、スイッチング素子６ａ−６ｈの温度を検知する必要がある。ただし、電力変換器１０では、コスト低減のため、電圧コンバータ回路１２については、スイッチング素子６ａ、６ｂの夫々に温度センサ１７ａ、１７ｂを備え、インバータ回路１３については、スイッチング素子６ｈのみに温度センサ１６が備えられている。電力変換器１０は、温度センサ１７ａ、１７ｂの計測値に基づいて、電圧コンバータ回路１２のスイッチング素子６ａ、６ｂの温度を管理する。また、電力変換器１０は、温度センサ１６の計測値に基づいて、インバータ回路１３のスイッチング素子６ｃ−６ｈの温度を管理する。以下では、スイッチング素子６ｃ−６ｈの温度管理について説明する。スイッチング素子６ａ、６ｂの温度管理については説明を割愛する。
【００２０】
電気自動車１００は冷却器２０を備えている。冷却器２０は、電力変換器１０を冷却するとともに、モータ９を冷却する。次に、冷却器２０について説明する。
【００２１】
冷却器２０は、冷媒流路２１、ポンプ２３、ラジエータ２４、リザーブタンク２６、温度センサ２７を備えている。冷媒流路２１は、電力変換器１０とモータ９を通っている。なお、図１では、図を見易くするために、冷媒流路２１のうち、電力変換器１０の中を通る部分は破線で描いてある。冷媒流路２１に沿って描かれている矢印線が冷媒の流れの方向を示している。冷媒流路２１を流れる冷媒は水、あるいは、不凍液である。冷媒は、ポンプ２３によって冷媒流路２１を循環する。
【００２２】
冷媒流路２１のリザーブタンク２６よりも下流にポンプ２３が接続されている。冷媒流路２１は、ポンプ２３から下流側に向けて、電力変換器１０、モータ９、ラジエータ２４を通り、リザーブタンク２６へと戻る。
【００２３】
冷媒流路２１は、電力変換器１０の中において、スイッチング素子６ｃ、６ｄ、６ｆ、６ｅ、６ｇ、６ｈの順に、スイッチング素子の近傍を通っている（ここでは、スイッチング素子６ａ、６ｂは無視する）。冷媒は、スイッチング素子の近傍を通る間に近傍のスイッチング素子から熱を吸収する。スイッチング素子６ｈが、インバータ回路１３の複数のスイッチング素子６ｃ−６ｈの中で最も冷媒流の下流に位置する。従って、複数のスイッチング素子６ｃ−６ｈの中では、スイッチング素子６ｈの近傍を通るときが冷媒の温度が最も高い。複数のスイッチング素子６ｃ−６ｈの中でスイッチング素子６ｈが最も冷却され難い。別言すれば、複数のスイッチング素子６ｃ−６ｈの中では、スイッチング素子６ｈの周囲の熱抵抗（冷媒温度を含む熱抵抗）が、他のスイッチング素子の周囲の熱抵抗よりも高い。
【００２４】
冷媒流路２１は、電力変換器１０の下流側でモータ９を通る。電力変換器１０とモータ９で熱を吸収した冷媒は、ラジエータ２４により熱を大気へ放出する。その結果、冷媒の温度が下がり、再び電力変換器１０とモータ９の熱を吸収することができるようになる。
【００２５】
冷媒流路２１には温度センサ２７が備えられている。温度センサ２７は、ポンプ２３の下流側に備えられている。温度センサ２７は、電力変換器１０へ入る前の冷媒の温度を計測する。モータ制御器１５は、温度センサ１６、２７の計測値に基づいて冷却器２０（ポンプ２３）を制御し、スイッチング素子６ｃ−６ｈとモータ９の過熱を防ぐ。
【００２６】
モータ制御器１５は、複数のスイッチング素子６ｃ−６ｈの総ての温度が耐熱上限温度を超えないように冷却器２０を制御する。モータ制御器１５は、冷却器２０の冷却性能ではスイッチング素子６ｃ−６ｈの温度を耐熱上限温度以下に抑えることができない場合には、モータ９（インバータ回路１３）の出力上限を下げ、スイッチング素子６ｃ−６ｈの発熱量を抑える。モータ９（インバータ回路１３）の出力上限を下げてスイッチング素子６ｃ−６ｈの発熱量を抑える制御を熱保護制御と称する。
【００２７】
インバータ回路１３の複数のスイッチング素子６ｃ−６ｈのうち、温度を計測するのはスイッチング素子６ｈのみである。モータ制御器１５は、スイッチング素子６ｈの温度に基づいて、総てのスイッチング素子６ｃ−６ｈが耐熱上限温度を超えないように冷却器２０を制御するとともに、状況に応じて熱保護制御を実行する。
【００２８】
先に述べたように、複数のスイッチング素子６ｃ−６ｈの中では、温度計測対象のスイッチング素子６ｈの周囲の熱抵抗（冷媒温度を含む熱抵抗）が、他のスイッチング素子の周囲の熱抵抗よりも高い。それゆえ、他のスイッチング素子と比較して、電力変換器１０の動作中はスイッチング素子６ｈの温度が上昇し易い。さらに、スイッチング素子６ｈには、他のスイッチング素子と比較して損失が大きい素子が選定されている。この点でも、電力変換器１０の動作中にスイッチング素子６ｈの温度が他のスイッチング素子の温度よりも高くなり易い。すなわち、温度センサ１６で計測される温度は、複数のスイッチング素子６ｃ−６ｈの温度の中で最も高くなる蓋然性が高い。それゆえ、スイッチング素子６ｈの温度に基づいて冷却器２０を制御することで、インバータ回路１３の総てのスイッチング素子６ｃ−６ｈに対して耐熱上限温度を超えないようすることができる。
【００２９】
（第１実施例）電力変換器１０の製造方法について説明する。特に、インバータ回路１３の複数のスイッチング素子６ｃ−６ｈの温度を１個のスイッチング素子６ｈの計測温度に基づいて管理するのに好適な製造方法について説明する。第１実施例の製造方法は、分別工程と、配置工程を含んでいる。
【００３０】
（分別工程）電力変換器１０の製造に用いられる複数のスイッチング素子の損失を評価し、損失が所定の閾値（損失閾値）を超えているスイッチング素子を分別する。なお、ここで、複数のスイッチング素子とは、量産される複数の電力変換器１０の総数に対するスイッチング素子の個数を意味する。スイッチング素子の損失は発熱量と正の相関を有する。それゆえ、損失評価は、スイッチング素子に通電したときの発熱量で評価する。発熱量の大きいスイッチング素子が損失の大きいスイッチング素子である。複数のスイッチング素子の損失（発熱量）を評価すると、例えば図２のように、複数のスイッチング素子の分布は、ほぼ正規分布をなす。
【００３１】
次に、損失を評価したスイッチング素子のなかから、損失（発熱量）が所定の損失閾値（閾値発熱量）を超えるスイッチング素子を分別する。図２の例の場合、斜線ハッチングを施した範囲Ａに属するスイッチング素子が、損失が損失閾値を超えたスイッチング素子として分別される。
【００３２】
（配置工程）分別工程にて分別されたスイッチング素子が温度センサの計測対象スイッチング素子となるように複数のスイッチング素子を電力変換器１０に配置する。分別工程にて分別されなかったスイッチング素子が温度計測対象外のスイッチング素子として配置される。また、計測対象スイッチング素子は、残りのスイッチング素子の周囲の熱抵抗よりも熱抵抗が高い場所に配置される。すなわち、分別工程にて分別されたスイッチング素子が、図１で説明した電力変換器１０のスイッチング素子６ｈに割り当てられる。別言すれば、配置工程では、分別工程にて分別されたスイッチング素子（損失の大きいスイッチング素子）を、他のスイッチング素子（損失の小さいスイッチング素子）の周囲の熱抵抗よりも熱抵抗が高い場所に配置するとともに、その分別されたスイッチング素子の隣に温度センサを配置する。
【００３３】
上記した分別工程と配置工程を経て製造された電力変換器は、次の２点の特徴を有することになる。（１）温度の計測対象のスイッチング素子（スイッチング素子６ｈ）の発熱量が他のスイッチング素子の発熱量よりも大きい。（２）計測対象のスイッチング素子の設置場所の熱抵抗が他のスイッチング素子の設置場所の熱抵抗よりも大きい。具体的には、温度計測対象のスイッチング素子６ｈは、インバータ回路１３の複数のスイッチング素子６ｃ−６ｈの中で、冷媒流の最も下流側に配置されている。上記２点の特徴により、電力変換器が作動している間、温度計測対象のスイッチング素子６ｈの温度が他のスイッチング素子６ｃ−６ｇの温度よりも高くなる。それゆえ、安全マージンを設定する際、複数のスイッチング素子の温度の中の最高温度と計測温度との間に生じ得る温度差を考慮する必要がなくなる。その結果、上記した安全マージンを小さく設定することができる。
【００３４】
（第２実施例）次に、第２実施例の製造方法について説明する。第２実施例の製造方法は、準備工程と配置工程を含んでいる。準備工程では、第１スイッチング素子と、ゲート抵抗が第１スイッチング素子のそれよりも大きい第２スイッチング素子を準備する。第１スイッチング素子と第２スイッチング素子は、ゲート抵抗が異なるだけで、その他の電気特性は同じである。先の分別工程において、ゲート抵抗が他のスイッチング素子のそれよりも高いスイッチング素子を第２スイッチング素子として分別してもよい。ゲート抵抗が大きいスイッチング素子は損失も大きい。それゆえ、先の分別工程を第２実施例の準備工程として活用してもよい。その場合は、同じ製造工程で作られた複数のスイッチング素子の中から製造ばらつきの範囲でゲート抵抗が大きい素子を第２スイッチング素子として準備し、ゲート抵抗の小さい素子を第１スイッチング素子として準備する。
【００３５】
第２スイッチングは、仕様としてゲート抵抗が第１スイッチング素子とは異なる素子を準備してもよい。別言すれば、第１スイッチング素子よりもゲート抵抗が大きくなるように作られた別の素子を第２スイッチング素子として準備してもよい。
【００３６】
次に、第２実施例における配置工程を説明する。配置工程では、第１スイッチング素子と第２スイッチング素子を電力変換器に配置する。配置工程では、第１スイッチング素子の周囲の熱抵抗よりも熱抵抗が高い場所（図１のスイッチング素子６ｈの位置）に第２スイッチング素子を配置するとともに、第２スイッチング素子の隣に温度センサを配置する。ゲート抵抗が大きいということは、損失が大きいことを意味する。従ってゲート抵抗が大きい第２スイッチング素子は第１スイッチング素子よりも発熱量が大きい。発熱量が大きいスイッチング素子（第２スイッチング素子）を熱抵抗の大きい箇所に配置するとともにその第２スイッチング素子の隣に温度センサを配置する。すなわち、他の場所に配置される第１スイッチング素子よりもゲート抵抗の大きい第２スイッチング素子を計測対象スイッチング素子とする。第２実施例の製造方法によっても、上記した安全マージンを小さくすることができる。
【００３７】
図３を参照して安全マージンについて説明する。図３の縦軸はスイッチング素子の温度である。図３（Ａ）が、本実施例で製造された電力変換器における安全マージンを示しており、図３（Ｂ）は、比較例の電力変換器における安全マージンを示している。安全マージンは、スイッチング素子の耐熱上限温度Ｔｍａｘと、熱保護制御を開始する指標となる温度閾値との温度差である。電力変換器１０のモータ制御器１５は、温度センサ１６によってスイッチング素子６ｈの温度を計測し、計測温度が温度閾値を超えないように冷却器２０（ポンプ２３）を制御する。それでも計測温度が温度閾値を超えたら、モータ制御器１５は、熱保護制御（モータ９の出力上限値を下げる制御）を開始する。安全マージンは、熱保護制御を開始してからスイッチング素子の温度が下がり始めるまでの遅延時間の間にスイッチング素子の温度が上昇したとしても、スイッチング素子の温度が耐熱上限温度を超えないようにするために設けられる。また、安全マージンには、温度計測に関わる誤差が含まれる。
【００３８】
図３（Ｂ）の比較例の場合、安全マージンには、次の３種類が含まれる。（１）計測温度と実温度の最大誤差（マージンＭａ）。（２）温度センサ素子の計測値を温度に変換する回路の誤差(マージンＭｃ）。（３）複数のスイッチング素子の温度の中の最高温度と温度計測対象のスイッチング素子の温度との差（マージンＭｂ）。なお、マージンＭａには、過渡応答における遅れ（すなわち、熱保護制御を開始してからスイッチング素子の温度が下がり始めるまでの遅延時間におけるスイッチング素子の温度上昇分）が含まれる。図３（Ｂ）の場合、スイッチング素子の耐熱上限温度Ｔｍａｘから、マージンＭａ−Ｍｃの総和を減じた温度Ｔｂが、温度閾値として設定される。
【００３９】
第１、第２実施例で製造した電力変換器１０の場合、インバータ回路１３の複数のスイッチング素子６ｃ−６ｈのなかでスイッチング素子６ｈ（温度計測対象のスイッチング素子）の温度が最も高くなるので、マージンＭｂを考慮する必要がなくなる。それゆえ、図３（Ａ）に示すように、実施例の電力変換器１０の場合は、スイッチング素子の耐熱上限温度ＴｍａｘからマージンＭａとマージンＭｃを減じた温度Ｔａが温度閾値として設定される。実施例の製造方法で製造された電力変換器における温度閾値Ｔａは、従来の方法で製造された電力変換器の温度閾値Ｔｂよりも高く設定することができる。
【００４０】
実施例の製造方法で製造された電力変換器１０では、安全マージンを小さくすることができるので、熱保護制御を実施せずにスイッチング素子６ｃ−６ｈを使用できる動作温度範囲が広くなる。
【００４１】
実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。配置工程では、温度の計測対象のスイッチング素子６ｈは、インバータ回路１３の残りのスイッチング素子６ｃ−６ｇの周囲の熱抵抗よりも熱抵抗が高い場所に配置される。より具体的には、温度の計測対象のスイッチング素子６ｈは、インバータ回路１３の総てのスイッチング素子６ｃ−６ｈのなかで、冷媒流の最も下流に配置される。また、配置工程では、分別工程にて分別されたスイッチング素子が温度の計測対象のスイッチング素子として電力変換器の中に配置され、分別工程にて分別されなかったスイッチング素子が温度計測の非対象のスイッチング素子として電力変換器の中に配置される。
【００４２】
複数のスイッチング素子が温度計測対象となってもよい。ただし、温度計測対象となるスイッチング素子の個数は、電力変換器で使われるスイッチング素子の総数よりも少ない。
【００４３】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００４４】
３：フィルタコンデンサ
４：リアクトル
５：平滑コンデンサ
６ａ−６ｈ：スイッチング素子
８：メインバッテリ
９：モータ
１０：電力変換器
１２：電圧コンバータ回路
１３：インバータ回路
１５：モータ制御器
１６、１７ａ、１７ｂ、２７：温度センサ
２０：冷却器
２１：冷媒流路
２３：ポンプ
２４：ラジエータ
２６：リザーブタンク
１００：電気自動車
【図１】
2020120564.tif 000003
【図２】
2020120564.tif 000004
【図３】
2020120564.tif 000005