(57)【要約】      （修正有）【課題】インバータやパワー半導体素子の温度を高速かつ精度良く検知可能な制御回路を提供する。【解決手段】電子制御回路１１０は、駆動指示値に基づいて、電力用半導体素子に対応する駆動信号を生成する制御信号生成回路１１０＿４と、トルク指示値に対応するインバータの効率値を算出するベクトル指示回路１１０＿２と、インバータの効率値およびインバータを構成するパワー半導体素子を駆動するＤｕｔｙ比に基づいてパワー半導体素子の温度を推定する温度推定回路１１０＿７と、を備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動指示値に基づいて、電力用半導体素子に対応する駆動信号を生成する信号生成回路と、
前記駆動指示値に対応する効率値を出力する演算回路と、
前記効率値に基づいて、前記電力用半導体素子の温度を推定する温度推定回路と、
を含む制御回路。
【請求項２】
前記効率値は、前記電力用半導体素子の出力電力と入力電力の比である、請求項１に記載の制御回路。
【請求項３】
前記駆動指示値に対応する前記効率値を記憶する記憶回路をさらに含む、請求項１に記載の制御回路。
【請求項４】
前記温度推定回路によって推定された温度が温度閾値を上回る場合に、前記駆動指示値を減少させる保護回路をさらに含む、請求項１に記載の制御回路。
【請求項５】
前記駆動信号は、第１のデューティ比を有するＰＷＭ信号からなり、
前記温度推定回路は、前記効率値と前記第１のデューティ比に基づいて前記推定を行う、
請求項４に記載の制御回路。
【請求項６】
前記演算回路は、前記駆動指示値に対応する第１の電流ベクトルを決定し、前記第１の電流ベクトルに基づいて、前記電力用半導体素子を駆動する前記第１のデューティ比を決定する、請求項５に記載の制御回路。
【請求項７】
前記演算回路は、前記電力用半導体素子に出力しない仮想の駆動指示値に対応する仮想ベクトル電流値と仮想効率値を決定し、
前記温度推定回路は、前記仮想ベクトル電流値と前記仮想効率値に基づいて、前記電力用半導体素子の仮想温度をさらに推定する、
請求項１に記載の制御回路。
【請求項８】
前記仮想温度に基づいて前記駆動指示値を制限する制限回路をさらに含む、請求項７に記載の制御回路。
【請求項９】
モータと、
複数の電力用半導体素子を有し、前記モータを駆動するインバータと、
前記インバータに駆動信号を供給する制御装置と、を有し、
前記制御装置は、
前記モータを駆動するトルクに対応するインバータ駆動値に基づいて前記駆動信号を生成する信号生成回路と、
前記インバータ駆動値に基づいてインバータ効率値を出力する演算回路と、
前記インバータ効率値に基づいて前記複数の電力用半導体素子の温度を推定する温度推定回路と、
を有する駆動システム。
【請求項１０】
前記インバータ効率値は、前記インバータの出力電力と入力電力の比である、請求項９に記載の駆動システム。
【請求項１１】
前記インバータ駆動値と、前記インバータ効率値とを保持する保持回路をさらに含む、
請求項９に記載の駆動システム。
【請求項１２】
前記制御装置は、前記推定した温度が温度閾値を上回る場合はトルク指示値を減少させる、請求項９に記載の駆動システム。
【請求項１３】
前記インバータは、温度測定値を出力する温度センサを含み、
前記温度推定回路は、前記温度測定値に基づいて前記複数の電力用半導体素子の温度を推定する、請求項９に記載の駆動システム。
【請求項１４】
前記温度推定回路は、前記モータを駆動しない仮想トルク指示値に対応する仮想インバータ駆動値および仮想インバータ効率値に基づいて、前記複数の電力用半導体素子の仮想温度をさらに推定する、請求項９に記載の駆動システム。
【請求項１５】
前記温度推定回路は、複数の電力用半導体素子の各々の熱抵抗値に基づいて、前記複数の電力用半導体素子の各々の温度を推定する、請求項９に記載の駆動システム。
【請求項１６】
前記熱抵抗値は過渡熱抵抗値からなり、
前記温度推定回路は、複数の電力用半導体素子の各々の過渡熱抵抗値に基づいて、前記インバータ駆動値で前記モータを所定の時間駆動した場合の前記複数の電力用半導体素子の各々の温度を推定する、請求項１５に記載の駆動システム。
【請求項１７】
トルク指示値に対応するインバータ駆動値とインバータ効率値を取得し、
前記インバータ駆動値に基づいて、インバータを構成する複数の電力用半導体素子を駆動し、
前記インバータ効率値に基づいて、前記複数の電力用半導体素子の温度を推定する、
インバータの制御方法。
【請求項１８】
前記インバータ効率値は、前記インバータの出力電力と入力電力の比である、請求項１７に記載のインバータの制御方法。
【請求項１９】
前記駆動は、前記複数の電力用半導体素子の各々に対して、個別の駆動条件を有する複数の駆動信号を供給することで行われ、
前記推定は、前記インバータの効率と、前記個別の駆動条件に基づいて、前記複数の電力用半導体素子の温度を演算によって算出することで行われる、
請求項１７に記載のインバータの制御方法。
【請求項２０】
前記複数の駆動信号はＰＷＭ信号であり、
前記個別の駆動条件は、前記ＰＷＭ信号のデューティ比を含む、
請求項１９に記載のインバータの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置および半導体装置に関し、例えば、インバータやスイッチング電源およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータ（原動機）は、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）の動力源として用いられる。電動機を駆動する際、所定の駆動トルクや駆動周波数を得るために、直流−交流変換を行うインバータ（電力変換装置）が用いられる。
【０００３】
インバータは、電動機を駆動するために種々の回路構成および制御方法が提案されている。例えば、特許文献１のインバータは、モータへの電圧印加をスイッチングするパワーモジュール、パワーモジュールを駆動するドライバＩＣ、ドライバＩＣに制御信号を出力する制御回路を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−３３４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
インバータは、内蔵されるパワー半導体装置によって高電圧電源のスイッチングを行うことから、動作に発熱を伴う。発熱が蓄積されると、パワー半導体装置やインバータが破壊や発火に至る場合があるため、過熱を防ぐための温度管理が必要である。
【０００６】
本開示の課題の一つは、パワー半導体素子やインバータの過熱を防ぐ技術を提供することにある。
【０００７】
その他の課題を新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。すなわち、一実施の形態にかかる駆動システムは、トルク指示値に対応するインバータの効率値を取得し、この効率値をもとにインバータ全体の損失を算出する。続いて、各パワー半導体素子を駆動するＤｕｔｙ比に基づいて、インバータを構成するパワー半導体素子のそれぞれに対し、インバータ全体の損失の内訳を分配する演算を行うことで、パワー半導体素子それぞれの損失を得る。続いて、各パワー半導体素子の損失と既知の熱抵抗値に基づく演算により、パワー半導体素子の温度を算出する。
【０００９】
他の一実施の形態にかかる駆動システムは、インバータを駆動している条件におけるパワー半導体素子の温度を推定しながら、仮想の駆動条件におけるパワー半導体素子の仮想温度を推定する。また、インバータが過熱状態とならない最大の許容トルク値を算出し、出力トルクの制限を行うことができる。
【００１０】
他の一実施の形態にかかる駆動システムは、温度推定にパワー半導体素子の過渡熱抵抗を使用することによって、あるトルクでモータを駆動し続けてからある時間だけ経過した際の、パワー半導体素子の温度を推測することができる。
【発明の効果】
【００１１】
上記駆動システムによれば、インバータやパワー半導体素子の温度を高速かつ精度良く検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、実施の形態１にかかる電気自動車（ＥＶ）の駆動システムの構成例を示すブロック図である。
【図２】図２は、発明者が最初に検討した駆動システムの要部の構成例を示すブロック図である。
【図３】図３は、発明者が第２に検討した駆動システムの構成例を示すブロック図である。
【図４】図４は、発明者が第３に検討した駆動システムの構成例を示すブロック図である。
【図５】図５は、実施の形態１にかかる電子制御回路の詳細な構成例を示すブロック図である。
【図６】図６は、実施の形態１にかかる駆動システムの動作の一例を示すフローチャートである。
【図７】図７は、実施の形態１にかかる電子制御回路の動作の一例を模式的に示すタイミングチャートである。
【図８】図８は、実施の形態１にかかるトルクマップの一例を示すリストである。
【図９】図９は、実施の形態１にかかるゲート駆動回路の構成例を示すブロック図である。
【図１０】図１０は、実施の形態１にかかるパワー半導体素子の構成例を示すブロック図である。
【図１１】図１１は、実施の形態１電子制御回路の変形例における構成例を示すブロック図である。
【図１２】図１２は、実施の形態２にかかる電子制御回路の構成例を示すブロック図である。
【図１３】図１３は、実施の形態３にかかる電子制御回路の構成例を示すブロック図である。
【図１４】図１４は、過渡熱抵抗の一例を示すグラフである。
【図１５】図１５は、実施の形態３にかかる電子制御回路の動作の一例を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、実施形態および実施例について、図面を参照して説明する。なお、明細書および図面において、同一の構成要素または対応する構成要素には、同一の符号を付し、重複する説明は省略することがある。また、図面では、説明の便宜上、構成を省略または簡略化している場合もある。また、実施の形態と各変形例との少なくとも一部は、互いに任意に組み合わされてもよい。
【００１４】
［実施の形態１］
（駆動システムの構成例）
図１は、実施の形態１にかかる電気自動車（ＥＶ）の駆動システム１００の構成例を示すブロック図である。駆動システム１００は、動力源としてモータ（電動機）１０１が用いられる。モータ１０１は、所定の駆動トルクや駆動周波数を得るために、直流−交流変換を行うインバータ（電力変換装置）１０２によって駆動される。
【００１５】
インバータ１０２は、モータ１０１への印加電圧をスイッチング制御する機能を有し、制御装置１０３によって制御される。制御装置１０３は、６チャネルのゲート駆動信号ＤＰＷＭをインバータ１０２に出力する。インバータ１０２は、６チャネルの駆動電圧ＤＵＶＭをモータ１０１に印加することによってモータに電流を流し、モータを駆動する。モータに流れる電流は、電流検出器１０４によって検出され、６チャネルの電流測定値ＩＳＥＮとして制御回路に入力される。また、制御装置１０３は、インバータ１０２の過熱を検出するために、インバータ１０２に内蔵された温度センサ１０５から温度計測値ＴＰを入力する。
【００１６】
インバータ１０２は、冷却水を循環させる冷却水路を形成したウォータージャケットに覆われており、インバータ１０２の発熱を冷却水に伝播させる冷却方式を用いる。温度センサ１０５は、ウォータージャケット内の任意の部位の水温を計測する。また、インバータ１０２にヒートシンクを接触させ、ヒートシンクの熱放射を利用して排熱する冷却方式を採用する場合は、温度センサ１０５は、ヒートシンクの任意の部位の温度を計測する。いずれの計測方法の場合も、熱源であるパワー半導体素子１０２ａ〜１０２ｆの実装部分の近傍に温度センサ１０５を配置することが望ましい。
【００１７】
運転者は、車両に加速を指示する際、アクセルペダル１０６を押下する。アクセルペダル１０６はアクセルセンサ１０７に接続されている。アクセルセンサ１０７はアクセルペダル１０６の押下量を電気信号に変換し、アクセル指示値Ａｓとして制御装置１０３に出力する。
【００１８】
バッテリ１０８は、駆動システム１００の電気制御系統１０９の各要素に対する電源ＰＳである。バッテリ１０８の複数の出力電圧は必要に応じて適宜昇圧または降圧され、各要素の電源として供給される。
【００１９】
図２は、発明者が最初に検討した駆動システム１００の要部な構成例である。モータ１０１は、３相（ｕ，ｖ，ｗ相）の負荷駆動端子ＯＵＴ（ｕ，ｖ，ｗ）をもつ３相モータである。インバータ１０２は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）とファストリカバリーダイオード（ＦＲＤ）もしくはフリーホイールダイオード（ＦＷＤ）で構成されたパワー半導体装置１０２ａ〜１０２ｆを含む。パワー半導体装置１０２ａ〜１０２ｃは、電源電圧ＶＢＵＳと、負荷駆動端子ＯＵＴ（ｕ，ｖ，ｗ）の各相の間に設けられる。パワー半導体１０２ｄ〜１０２ｆは、負荷駆動端子ＯＵＴ（ｕ，ｖ，ｗ）の各相と、接地電源電圧ＧＮＤとの間に設けられる。また、インバータ１０２は、インバータ１０２の温度を測定するための温度センサ１０５を含む。
【００２０】
パワー半導体装置１０２ａ〜１０２ｆは、ＳｉやＳｉＣ、ＧａＮやその他材料のＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）でもよく、その他の構造のパワーデバイスやトランジスタでもよい。温度センサ１０５は例えば、温度に対応した電気抵抗値を示すサーミスタにより構成されるが、温度を電気的に検出することができる他の温度検出素子や温度検出装置でもよい。
【００２１】
制御装置１０３は、電子制御回路１１０とゲート駆動回路１１１を含む。電子制御回路は、アクセルセンサ１０７から入力したアクセル指示値Ａｓに基づき、パワー半導体装置１０２ａ〜１０２ｆのゲートを駆動するためのＰＷＭ信号を発生させる。制御回路１０３は例えばプロセッサを備えたＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ｕｎｉｔ）を含み、制御回路１０３の機能の少なくとも一部は、プロセッサを用いるプログラム処理によって実装される。また、制御回路１０３の構成および機能は、複数の半導体装置やその他の電気回路、電子回路、機械部品の組み合わせによって実現されてもよい。
【００２２】
電子制御回路１１０は、電流検出器１０４を構成するホール素子１０４ｕ、１０４ｖ、１０４ｗによって検出された電流測定値ＩＳＥＮ（ＩＳＥＮｕ、ＩＳＥＮｖ、ＩＳＥＮｗ）を入力し、モータ１０１を流れる電流を認識する。そして、任意の電流がモータ１０１に流れるように、パワー半導体装置１０２ａ〜１０２ｆのゲートのオン・オフを制御するための相補の３相電圧信号ＰＷＭＨ（Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗ）およびＰＷＭＬ（Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗ）を発生させ、ゲート駆動回路１１１に出力する。
【００２３】
ゲート駆動回路１１１は、制御回路１０３と、インバータ１０２の間に設けられる。ゲート駆動回路１１１は、３相電圧信号ＰＷＭＨ（Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗ）およびＰＷＭＬ（Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗ）に基づき、パワー半導体装置１０２ａ〜１０２ｆのゲートを駆動するゲート駆動信号ＤＰＷＭＨ（ＤＨｕ，ＤＨｖ，ＤＨｗ）およびＤＰＷＭＬ（ＤＬｕ，ＤＬｖ，ＤＬｗ）を出力する。
【００２４】
パワー半導体装置１０２ａのゲートＧａはゲート駆動信号ＤＨｕにより駆動される。パワー半導体装置１０２ｂのゲートＧｂはゲート駆動信号ＤＨｖにより駆動される。パワー半導体装置１０２ｃのゲートＧｃはゲート駆動信号ＤＨｗにより駆動される。パワー半導体装置１０２ｄのゲートＧｄはゲート駆動信号ＤＬｕにより駆動される。パワー半導体装置１０２ｅのゲートＧｅはゲート駆動信号ＤＬｖにより駆動される。パワー半導体装置１０２ｆのゲートＧｆはゲート駆動信号ＤＬｗにより駆動される。
【００２５】
（温度制御の説明）
電気自動車のモータ１０１は、車両を走行させるために数１０〜数１００ｋＷの出力が要求される。従って、モータ１０１への電力供給をスイッチングするインバータ１０２には、数１００Ａ以上の電流が流れる。このような電流条件においては、インバータ１０２がその内部抵抗に起因する発熱を起こす。インバータ１０２が過熱した状態で動作を継続させた場合、故障や発火に至る場合がある。このような事態を防ぐため、インバータ１０２は温度センサ１０５を備えて温度を計測し、温度計測値ＴＰを電子制御回路１１０に出力する。電子制御回路１１０はインバータの過熱に対する保護機能を備えており、インバータの過熱を検知した際に、電子制御回路１１０はモータの出力を低下もしくは停止するように制御を行う。
【００２６】
（発明者による検討）
図２の駆動システムを発明者が考察した結果、電子制御回路１１０の内部構造もしくは機能について以下のような検討点を見出した。すなわち、インバータの発熱の原因は、モータ１０１への電力供給をスイッチングするパワー半導体素子１０２ａ〜１０２ｆの発熱が支配的であること、インバータに備えられた温度センサ１０５は、パワー半導体素子１０２ａ〜１０２ｆの温度を直接測定できるわけではないことである。したがって、温度計測値ＴＰは、実際のパワー半導体素子の温度に対する誤差が大きく、また実際の温度の上昇が温度計測値ＴＰに反映されるまでの時間差が大きい。このため、パワー半導体素子１０２ａ〜１０２ｆのいずれかが過熱状態にあることを精度良く高速に検出することはできない。過熱状態を電子制御回路１１０が検知できずインバータ１０２の動作を継続させると、インバータ１０２やパワー半導体素子１０２ａ〜１０２ｆ、あるいはモータ１０１が故障や発火に至る場合がある。
【００２７】
発明者はさらに、図３の構成についても検討した。図３は、熱源であるパワー半導体素子により近い部分に温度センサを配置する構成例である。図３のインバータ１１０２は、パワー半導体素子１１０２ａ〜１１０２ｆを含む。パワー半導体素子１１０２ａ〜１１０２ｆのチップ上には、例えばポリシリコンまたはダイオードのような、温度に依存する電圧特性を有する素子で構成された温度センサ１１０５ａ〜１１０５ｆが検温用に混載されている。この検討例では、制御装置１１０３は、パワー半導体素子１１０２ａ〜１１０２ｆのゲートを駆動する６チャネルのゲート駆動信号ＤＰＷＭ１を出力する機能に加えて、温度センサ１１０５ａ〜１１０５ｆによる６チャネルの温度計測値ＴＰ１を入力することによって、パワー半導体素子１１０２ａ〜１１０２ｆ各々の温度を検知する機能を備える。
【００２８】
しかし、図３の検討例は、パワー半導体素子１１０２ａ〜１１０２ｆのチップ上に温度センサ１１０５ａ〜１１０５ｆを混載するためにチップのサイズが増加し、回路が大型化してしまう。また、インバータ１１０２の回路を構成する場合、制御装置１１０３が６つのパワー半導体素子の温度を検出するための配線や装置の追加を必要とすることも、回路の大型化の要因となる。限られた実装スペースに数百のモジュールを搭載しなければならない車両システムにとって、回路の大型化は許容しがたい。
【００２９】
発明者はさらに、図４の構成についても検討した。図４のインバータ２１０２は、パワー半導体素子２１０２ａ〜２１０２ｆの各々の電流および電圧を計測できる素子または回路を含んでいる。制御装置２１０３は、インバータ２１０２に６チャネルのゲート駆動信号ＤＰＷＭ２を出力すると同時に、インバータ２１０２から６チャネルの電流測定値ＩＳＥＮ２および６チャネルの検出電圧値ＶＳＥＮ２を入力する。また、温度センサ２１０５から温度計測値ＴＰ２を入力する。さらに制御装置２１０３は、パワー半導体素子２１０２ａ〜２１０２ｆの温度を推定する温度モデル演算回路２２０１を有する。温度モデル演算回路２２０１は、パワー半導体素子２１０２ａ〜２１０２ｆを流れる６チャネルの電流測定値ＩＳＥＮ２および電圧測定値ＶＳＥＮ２の組み合わせに対応する熱損失の量を保持する熱損失モデル回路２２０２と、インバータ２１０２の熱源や放熱経路を等価回路で表現した熱回路モデル回路２２０３を有する。
【００３０】
以上の構成により、温度モデル演算回路２２０１は、温度計測値ＴＰ２、６チャネルの電流測定値ＩＳＥＮ２、６チャネルの電圧測定値ＶＳＥＮ２をもとに、パワー半導体素子２１０２ａ〜２１０２ｆの温度推定値ＴＰ２ａ〜ＴＰ２ｆを演算によって算出することができる。
【００３１】
しかし、図４の検討例における推定処理は複雑な計算を伴うため、例えば温度モデル演算回路２２０１をＭＣＵによって構成する場合、ＭＣＵの処理能力を占有し、モータ制御や保護処理といった他の処理の進行を妨げる可能性がある。
【００３２】
また、発明者は、図３と図４に共通する問題も見出した。すなわち、インバータの電流測定値および電圧測定値に基づいて温度推定を行うため、任意のトルクによってモータが駆動されることを仮定した場合の発熱量を推測することができない。
【００３３】
実施の形態１にかかる駆動システム１００は、上記検討例の分析に基づいて構成されたものである。
【００３４】
（実施の形態１にかかる電子制御回路１１０の詳細な構成例）
図５は、実施の形態１にかかる電子制御回路１１０の詳細な構成の一例を示すブロック図である。特記しない場合、図２と同じ符号の物についての説明は、図２に関する説明を準用する。
【００３５】
電子制御回路１１０内のトルク指示値決定回路１１０＿１は、アクセル指示値Ａｓに基づき、モータ１０１が出力すべき駆動量としてのトルクの大きさを指示するトルク指示値ＴＱＳを算出し出力する。
【００３６】
ベクトル指示回路１１０＿２は、トルク指示値決定回路１１０＿１から入力したトルク指示値ＴＱＳに基いて、所望のトルクをモータ１０１が出力するためにモータに流すべき電流値を出力する。モータ１０１に流すべき電流指示値は、ｄ−ｑ座標系に基づく電流ベクトルとして、ｄ軸電流指示値Ｉｄｓおよびｑ軸電流指示値Ｉｑｓの２つで与えられる。すなわち、モータ１０１のロータの磁石が作る磁束方向のｄ軸とｄ軸に直交するｑ軸からなり、ロータとともに回転するｄ−ｑ座標系におけるｄ軸電流指示値Ｉｄｓおよびｑ軸電流指示値Ｉｑｓによって、モータに流すべき電流値を表現する。すなわち、ベクトル指示回路１１０＿２は、ｄ軸電流指示値Ｉｄｓおよびｑ軸電流指示値Ｉｑｓからなる電流ベクトルを取得もしくは算出して出力する。
【００３７】
加えて、ベクトル指示回路１１０＿２は、ｄ軸電流指示値Ｉｄｓおよびｑ軸電流指示値Ｉｑｓでインバータ１０１を駆動した場合のインバータ効率値Ｅｆｆも出力する。
【００３８】
電流演算回路１１０＿３は、ホール素子等の電流検出素子で構成された電流測定器１０４ｕ、１０４ｖ、１０４ｗから、モータ１０１の３相電流測定値ＩＳＥＮ（ＩＳＥＮｕ，ＩＳＥＮｖ，ＩＳＥＮｗ）を取得する。そして、取り込んだ３相電流測定値ＩＳＥＮ（ＩＳＥＮｕ，ＩＳＥＮｖ，ＩＳＥＮｗ）に基づき、座標変換等の演算により、ｄ軸電流測定値Ｉｄｍとｑ軸電流測定値Ｉｑｍからなる電流ベクトルを算出する。
【００３９】
制御信号生成回路１１０＿４は、ｄ軸電流測定値Ｉｄｍとｑ軸電流測定値Ｉｑｍ、および、ｄ軸電流指示値Ｉｄｓ、ｑ軸電流指示値Ｉｑｓを入力する。さらに、制御信号生成回路１１０＿４は、ｄ軸電流測定値Ｉｄｍ、ｑ軸電流測定値Ｉｑｍがそれぞれｄ軸電流指示値Ｉｄｓ、ｑ軸電流指示値Ｉｑｓに収束するようにＰＩ制御（比例積分制御）を行い、ｄ軸電圧指示値Ｖｄｓ、ｑ軸電圧指示値Ｖｑｓを算出する。
【００４０】
続いて、制御信号生成回路１１０＿４はｄ軸電圧指示値Ｖｄｓ、ｑ軸電圧指示値Ｖｑｓに基づいて、座標変換等の演算により、６つのパワー半導体素子１０２ａ〜１０２ｆを駆動するためのＤｕｔｙ比ＰＷＭＨ＿Ｄ（Ｈｕ＿Ｄ，Ｈｖ＿Ｄ，Ｈｗ＿Ｄ）およびＰＷＭＬ＿Ｄ（Ｌｕ＿Ｄ，Ｌｖ＿Ｄ，Ｌｗ＿Ｄ）を算出する。
【００４１】
さらに、Ｄｕｔｙ比ＰＷＭＨ＿Ｄ（Ｈｕ＿Ｄ，Ｈｖ＿Ｄ，Ｈｗ＿Ｄ）およびＰＷＭＬ＿Ｄ（Ｌｕ＿Ｄ，Ｌｖ＿Ｄ，Ｌｗ＿Ｄ）に基づいて、ＰＷＭ変調等の演算により、６つのパワー半導体素子１０２ａ〜１０２ｆを駆動するためのゲート制御信号として、相補の３相電圧信号ＰＷＭＨ（Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗ）およびＰＷＭＬ（Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗ）を生成する。３相電圧信号ＰＷＭＨ（Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗ）およびＰＷＭＬ（Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗ）は互いに相補のＰＷＭ信号であり、例えばＨｕがハイレベルの時刻においてＬｕはロウレベルである。
【００４２】
ただし、パワー半導体素子１０２ａと１０２ｂが同時に活性化されることによる配線ショートを防ぐため、厳密にはパワー半導体素子１０２ａと１０２ｂを同時に不活性化するデッドタイムが含まれる。相補の３相電圧信号ＰＷＭＨ（Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗ）およびＰＷＭＬ（Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗ）はそれぞれ、ゲート駆動回路１１１に出力され、ゲート駆動回路１１１におけるゲート駆動信号ＤＰＷＭＨ（ＤＨｕ，ＤＨｖ，ＤＨｗ）およびＤＰＷＭＬ（ＤＬｕ，ＤＬｖ，ＤＬｗ）の生成源となる。
【００４３】
ここで、制御信号生成回路１１０＿４は、ＰＷＭ信号である相補の３相電圧信号ＰＷＭＨ（Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗ）およびＰＷＭＬ（Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗ）のそれぞれのＤｕｔｙ比ＰＷＭＨ＿Ｄ（Ｈｕ＿Ｄ，Ｈｖ＿Ｄ，Ｈｗ＿Ｄ）およびＰＷＭＬ＿Ｄ（Ｌｕ＿Ｄ，Ｌｖ＿Ｄ，Ｌｗ＿Ｄ）を保持する。
【００４４】
電流演算回路１１０＿３は、３相電流測定値ＩＳＥＮ（ＩＳＥＮｕ，ＩＳＥＮｖ，ＩＳＥＮｗ）の時間的変化の周期性に基づいて、単位時間当たりのモータ回転数ＲＥＶを算出する。回転数ＲＥＶは、上記のように電流測定値に基づいて算出することができるほか、レゾルバ等のモータ回転検出装置の出力に基づいて算出することもできる。
【００４５】
トルクマップ１１０＿５は、特定の回転数ＲＥＶおよび特定のモータ駆動電圧ＶＢＵＳにおける、トルク指示値に対応するｄ軸電流指示値Ｉｄｓとｑ軸電流指示値Ｉｑｓ、これらの電流条件でインバータ１０１を駆動した場合のインバータ効率値Ｅｆｆが記録されている。インバータ効率値Ｅｆｆとは、インバータ１０１に入力される仕事率に対する、インバータ１０１が出力する仕事率の比である。換言すれば、インバータ１０１の入力電力に対する、インバータ１０１の出力電力の比である。
【００４６】
トルクマップ１１０＿５は例えば、電子制御回路１１０内の半導体メモリ１１０＿６に保持される。半導体メモリ１１０＿６としては、例えば揮発性もしくは不揮発性のメモリ装置を用いることができる。また半導体メモリ１１０＿６は、電子制御回路１１０の外部に配置されてもよい。
【００４７】
温度推定回路１１０＿７は、相補の３相電圧信号の各々のＤｕｔｙ比ＰＷＭＨ＿Ｄ（Ｈｕ＿Ｄ，Ｈｖ＿Ｄ，Ｈｗ＿Ｄ）、ＰＷＭＬ＿Ｄ（Ｌｕ＿Ｄ，Ｌｖ＿Ｄ，Ｌｗ＿Ｄ）、ｄ軸電流指示値Ｉｄｓ、ｑ軸電流指示値Ｉｑｓ、ｄ軸電圧指示値Ｖｄｓ、ｑ軸電圧指示値Ｖｑｓ、温度計測値ＴＰおよびインバータ効率値Ｅｆｆに基づいて、パワー半導体素子１０２ａ〜１０２ｆの温度ＴＳ（ＴＳａ，ＴＳｂ，ＴＳｃ，ＴＳｄ，ＴＳｅ，ＴＳｆ）を推定する。
【００４８】
（温度推定方法）
温度推定回路１１０＿７は、ｄ軸電流指示値Ｉｄｓ、ｑ軸電流指示値Ｉｑｓ、ｄ軸電圧指示値Ｖｄｓ、ｑ軸電圧指示値Ｖｑｓおよびインバータ効率値Ｅｆｆから、インバータ出力電力Ｐｏｕｔと入力電力Ｐｉｎを算出する。インバータ出力電力Ｐｏｕｔと入力電力Ｐｉｎを算出する演算式は、下記式（１）および下記式（２）でそれぞれ示される。
【００４９】
【数１】
2020102923.tif 000003
【００５０】
【数２】
2020102923.tif 000004
なお、インバータ出力電圧Ｐｏｕｔは３相の相電流・相電圧から力率に基づいて算出することもできる。
【００５１】
次に、温度推定回路１１０＿７は、インバータ出力電力Ｐｏｕｔ、入力電力Ｐｉｎからインバータ１０２の損失ＩＬＯＳＳを算出する。インバータ１０２の損失ＩＬＯＳＳを算出する演算式は、下記式（３）で示される。
【００５２】
【数３】
2020102923.tif 000005
インバータ１０２の損失ＩＬＯＳＳは主に熱として消費されるため、インバータ１０２の損失ＩＬＯＳＳはインバータ１０２の発熱量に概ね対応する。さらに、インバータ１０２の損失ＩＬＯＳＳは主にパワー半導体素子１０２ａ〜１０２ｆの総損失ＳＬＯＳＳで構成されるため、インバータ１０２の発熱量はパワー半導体素子１０２ａ〜１０２ｆの総損失ＳＬＯＳＳに概ね対応する。ここで、インバータ１０２の損失ＩＬＯＳＳに占める、パワー半導体素子１０２ａ〜１０２ｆの損失以外の損失をＯＬＯＳＳとした場合、パワー半導体素子１０２ａ〜１０２ｆの総損失ＳＬＯＳＳを算出する演算式は、下記式（４）で示される。
【００５３】
【数４】
2020102923.tif 000006
さらに、温度推定回路１１０＿７は、パワー半導体素子１０２ａ〜１０２ｆの総損失ＳＬＯＳＳを、パワー半導体素子の素子数と、各々のパワー半導体素子のゲートを駆動する信号のＤｕｔｙ比とに基づいて分配することによって、パワー半導体素子１０２ａ〜１０２ｆの個別の損失ＳＬＯＳＳａ〜ＳＬＯＳＳｆを算出する。パワー半導体素子１０２ａ〜１０２ｆのゲートを駆動する信号のＤｕｔｙ比がＰＷＭＨ＿Ｄ（Ｈｕ＿Ｄ，Ｈｖ＿Ｄ，Ｈｗ＿Ｄ）およびＰＷＭＬ＿Ｄ（Ｌｕ＿Ｄ，Ｌｖ＿Ｄ，Ｌｗ＿Ｄ）で与えられることから、個別の損失ＳＬＯＳＳａ〜ＳＬＯＳＳｆを算出する演算式は以下の通りである。ここでＣｈとはインバータのチャネル数であり、本実施の形態ではＣｈ＝６である。
【００５４】
【数５】
2020102923.tif 000007
パワー半導体素子の温度上昇量は、パワー半導体素子の損失と熱抵抗に基づいて求められる。熱抵抗とは発熱量に対する温度上昇量の割合であり、単位は［℃／Ｗ］である。本実施の形態では、パワー半導体素子１０２ａ〜１０２ｆのジャンクション（接合）部の温度を算出するための熱抵抗を等しくＲｔｈとする。温度推定回路１１０＿７は、下記式（６）で示される演算によって、パワー半導体素子１０２ａ〜１０２ｆの温度ＴＳａ〜ＴＳｆを算出する。
【００５５】
【数６】
2020102923.tif 000008
パワー半導体素子１０２ａ〜１０２ｆの熱抵抗Ｒｔｈは測定やシミュレーションによって既知であり、その値は電子制御装置１１０内に保持されている。保持の方法としては例えば、半導体メモリ１１０＿６内に保存することができる。また、パワー半導体素子１０２ａ〜１０２ｆの熱抵抗Ｒｔｈは、電子制御回路１１０内において演算によって算出することもできる。
【００５６】
なお、本実施の形態の演算では、インバータ１０２の損失ＩＬＯＳＳがパワー半導体素子１０２ａ〜１０２ｆの総損失ＳＬＯＳＳと一致するものとして計算しているが、フィルムコンデンサ、バスバー、放電抵抗など、インバータを構成する他の部品の損失を考慮に含めることもできる。この場合、インバータ１０２の損失ＩＬＯＳＳから、他の部品の損失を差し引いたものを、パワー半導体素子１０２ａ〜１０２ｆの総損失ＳＬＯＳＳとすればよい。
【００５７】
また、本実施の形態の演算では、パワー半導体素子１０２ａ〜１０２ｆの熱抵抗を等しくＲｔｈとしているが、パワー半導体素子１０２ａ〜１０２ｆの個別の熱抵抗Ｒｔｈａ〜Ｒｔｈｆを事前に取得することで、パワー半導体素子１０２ａ〜１０２ｆを駆動システム１００へ実装する条件に起因するパワー半導体素子１０２ａ〜１０２ｆの熱抵抗の違いを考慮した演算を行うこともできる。個別の熱抵抗Ｒｔｈａ〜Ｒｔｈｆを用いてパワー半導体素子１０２ａ〜１０２ｆの温度ＴＳａ〜ＴＳｆを算出する場合は、下記式（７）で示される計算式を使用する。
【００５８】
【数７】
2020102923.tif 000009
（保護動作）
温度推定回路１１０＿７は、演算によって求めたパワー半導体素子１０２ａ〜１０２ｆの温度ＴＳ（ＴＳａ，ＴＳｂ，ＴＳｃ，ＴＳｄ，ＴＳｅ，ＴＳｆ）を、保護回路１１０＿８に出力する。
【００５９】
保護回路１１０＿８は、パワー半導体素子１０２ａ〜１０２ｆの温度ＴＳａ〜ＴＳｆを入力し、いずれかのパワー半導体素子が過熱状態にあると判断した場合、過熱状態にあるパワー半導体素子の駆動を停止させ、すみやかに通常状態（非過熱状態）に復帰するように、制御装置１０３を制御する。以下に、その制御方法を実現するための具体的な構成例を述べる。
【００６０】
本実施の形態では、保護回路１１０＿８は過熱温度閾値Ｔｔｈを保持する。過熱温度閾値Ｔｔｈは、パワー半導体素子が過熱状態であると判断する基準温度を示すものであり、例えば８０℃に設定される。保護回路１１０＿８は、パワー半導体素子１０２ａ〜１０２ｆの温度ＴＳａ〜ＴＳｆの各々と過熱温度閾値Ｔｔｈとを比較する。ＴＳａ〜ＴＳｆのいずれかがＴｔｈを上回った場合、保護回路１１０＿８はトルク指示値決定回路１１０＿１に対して、インバータ１０２が過熱状態であることを示す異常信号ＡＢＮを出力する。トルク指示値決定回路１１０＿１は、異常信号ＡＢＮを受け付けた場合、モータ１０１の駆動を停止させるため、トルク指示値ＴＱＳとして零値を出力する。具体的には、トルクマップ１１０＿５を参照して、ＴＱＳ＝０［Ｎｍ］の電流指示値Ｉｄｓ＝０［Ａ］、Ｉｑｓ＝０［Ａ］を出力する。この結果、すべてのパワー半導体素子１０２ａ〜１０２ｆに電流は流れず、過熱状態にあるパワー半導体素子は冷却される。
【００６１】
本実施の形態にかかる駆動システム１００の動作フローの一例を、図６を参照しながら説明する。まず、アクセル指示値Ａｓに対応したトルク指示値ＴＱＳを算出する（ステップＳ１０１）。次に、算出されたトルク指示値ＴＱＳを使用して、ｄ軸電流指示値Ｉｄｓ、ｑ軸電流指示値Ｉｑｓ、インバータ効率値Ｅｆｆ、ｄ軸電圧指示値Ｖｄｓおよびｑ軸電圧指示値Ｖｑｓを算出する（ステップＳ１０２）。次に、ｄ軸電圧指示値Ｖｄｓおよびｑ軸電圧指示値Ｖｑｓに基づいて、６つのパワー半導体素子１０２ａ〜１０２ｆを駆動するためのＤｕｔｙ比ＰＷＭＨ＿Ｄ（Ｈｕ＿Ｄ，Ｈｖ＿Ｄ，Ｈｗ＿Ｄ）およびＰＷＭＬ＿Ｄ（Ｌｕ＿Ｄ，Ｌｖ＿Ｄ，Ｌｗ＿Ｄ）を算出する（ステップＳ１０３）。次に、Ｄｕｔｙ比ＰＷＭＨ＿ＤとＰＷＭＬ＿Ｄに基づいて３相電圧信号ＰＷＭＨ（Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗ）およびＰＷＭＬ（Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗ）を生成し、パワー半導体素子１０２ａ〜１０２ｆのゲートを駆動することによりインバータ１０２を動作させ、モータ１０１を駆動する（ステップＳ１０４）。次に、ｄ軸電流指示値Ｉｄｓ、ｑ軸電流指示値Ｉｑｓ、インバータ効率値Ｅｆｆ、ｄ軸電圧指示値Ｖｄｓおよびｑ軸電圧指示値Ｖｑｓに基づいて、パワー半導体素子１０２ａ〜１０２ｆの総損失ＳＬＯＳＳを算出する（ステップＳ１０５）。そして、総損失ＳＬＯＳＳ、Ｄｕｔｙ比ＰＷＭＨ＿Ｄ、ＰＷＭＬ＿Ｄ、熱抵抗Ｒｔｈおよび温度計測値ＴＰに基づいて、パワー半導体素子１０２ａ〜１０２ｆの温度ＴＳａ〜ＴＳｆを算出する（ステップＳ１０６）。
【００６２】
本実施の形態にかかる電子制御回路１１０の動作例を、駆動システム１００の動作例と関連付けながら図７を用いて説明する。図７は、実施の形態１にかかる電子制御回路１１０の動作の一例を模式的に示すタイミングチャートである。まず状態（１）でアクセル１０６が押下され、駆動システム１００はトルクＴＱ１でモータ１０１を駆動しない状態から、トルクＴＱ２でモータ１０１を駆動する加速状態となる。モータの駆動中、水温ＴＰおよびパワー半導体素子１０２ａの温度ＴＳａは上昇する。次に、状態（２）でアクセル１０６の押下量が減少し、駆動システム１００は減少されたトルクＴＱ３に基づきモータ１０１を駆動する巡行状態となる。水温ＴＰおよびパワー半導体素子１０２ａの温度ＴＳａは状態（２）の直前に比較すると低下するものの、モータ１０１の駆動は続いているため緩やかに上昇を続ける。続いて状態（３）および状態（４）は、それぞれ状態（１）および状態（２）と同様のトルク指示値ＴＱ２、ＴＱ３でモータ１０１が駆動されるが、状態（２）によって直前までモータ１０１の駆動を継続していたため、水温ＴＰおよびパワー半導体素子１０２ａの温度ＴＳａは上昇している。続いて、状態（５）で再びアクセル１０６が押下され、駆動システム１００はトルクＴＱ２でモータ１０１を駆動する加速状態となり、水温ＴＰおよびパワー半導体素子１０２ａの温度ＴＳａはさらに上昇を始める。次に、状態（６）で、保護回路１１０＿８が、パワー半導体素子１０２ａの温度ＴＳａが過熱温度閾値Ｔｔｈを上回ったことを検出し、異常信号ＡＢＮを出力する。異常信号ＡＢＮを受け付けたトルク指示値決定回路１１０＿１はトルク指示値をＴＱ１とし、駆動システム１００はトルクＴＱ１でモータ１０１を駆動しない状態となる。これによって、パワー半導体素子１０２ａの温度ＴＳａが過熱温度閾値Ｔｔｈに達した時にモータ１０１の駆動が停止され、過熱状態にあるパワー半導体素子１０２ａを冷却することができる。
【００６３】
本実施の形態の主な効果は以下の通りである。本実施の形態にかかる駆動システム１００は、温度推定回路１１０＿７を有する。温度推定回路１１０＿７は、トルク指示値ＴＱＳに対応するインバータの効率値Ｅｆｆを取得し、この効率値Ｅｆｆをもとにインバータ全体の損失ＩＬＯＳＳを算出する。続いて、温度推定回路１１０＿７は、各パワー半導体素子を駆動するＤｕｔｙ比ＰＷＭＨ＿ＤとＰＷＭＬ＿Ｄに基づいて、インバータ１０２を構成するパワー半導体素子１０２ａ〜１０２ｆのそれぞれに対して、インバータ全体の損失ＩＬＯＳＳの内訳を分配する演算を行うことで、パワー半導体素子１０２ａ〜１０２ｆそれぞれの損失ＳＬＯＳＳａ〜ＳＬＯＳＳｆを得る。そして、温度推定回路１１０＿７は、各パワー半導体素子の損失と既知の熱抵抗値に基づく演算により、パワー半導体素子の温度ＴＳａ〜ＴＳｆを算出する。
【００６４】
このような構成により、インバータ１０２の電力効率値Ｅｆｆに基づいて、各パワー半導体素子の損失ＳＬＯＳＳａ〜ＳＬＯＳＳｆを算出することにより、各パワー半導体素子１０２ａ〜１０２ｆの温度ＴＳａ〜ＴＳｆを高速かつ精度良く推定することができる。
【００６５】
そして、いずれかのパワー半導体素子の温度が過熱状態であると判断した場合、保護回路１１０＿８の働きによってモータ１０１の駆動が停止され、過熱状態にあるパワー半導体素子が冷却されるため、駆動システム１００は、故障や発火を防止することができる。
【００６６】
なお、自律運転システムが備えられた車両の場合は、アクセルペダル１０６の状態によらず、自立運転システムがアクセル指示値Ａｓやトルク指示値ＴＱＳを生成し、制御装置１０３に出力することもできる。
【００６７】
（トルクマップの構成例）
図８に、回転数ＲＥＶ＝９５０［ｒｐｍ］、モータ駆動電圧ＶＢＵＳ＝３００［Ｖ］の条件におけるトルクマップを示す。トルクマップには、トルク（Ｔｏｒｑｕｅ）に対応するｄ軸電流Ｉｄ、ｑ軸電流Ｉｑおよび効率（Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）が記録されている。例としてトルク指示値ＴＱＳが５４．０［Ｎｍ］である場合、対応するｄ軸電流指示値Ｉｄｓ＝−２９．６２［Ａ］、ｑ軸電流指示値Ｉｑｓ＝８１．３８［Ａ］、そしてインバータの効率値Ｅｆｆ＝９３．６［％］である。
【００６８】
半導体メモリ１１０＿６には、他の回転数ＲＥＶとモータ駆動電圧ＶＢＵＳの組み合わせに対応して、複数のパターンのトルクマップ１１０＿５が保存されている。回転数ＲＥＶとモータ駆動電圧ＶＢＵＳが変わると、トルクマップ１１０＿５は適宜対応するものに変更される。
【００６９】
ベクトル指示回路１１０＿２は、回転数ＲＥＶとモータ駆動電圧ＶＢＵＳが複数のトルクマップ１１０＿５中のいずれにも該当しない場合、複数のパターンのトルクマップ１１０＿５の中に存在する値から最も近い値を採用することができる。また、線形補間や多項式補間等の補間方法を用いることによって、対応するトルク指示値、ｄ軸電流指示値Ｉｄｓ、ｑ軸電流指示値Ｉｑｓ、インバータ効率値Ｅｆｆを算出することもできる。
【００７０】
ベクトル指示回路１１０＿２は、トルク指示値決定回路１１０＿１から入力したトルク指示値ＴＱＳとトルクマップ１１０＿５を用いて、所望のトルクをモータ１０１が出力するためにモータ１０１に流すべき電流値として、ｄ軸電流指示値Ｉｄｓ、ｑ軸電流指示値Ｉｑｓを出力する。
【００７１】
トルク指示値ＴＱＳがトルクマップ１１０＿５中に存在しない数値の場合、ベクトル指示回路１１０＿２は、トルクマップ１１０＿５中に存在する値に基づいて最も近い値を採用することができる。その他の手法として、線形補間や多項式補間等の補間方法を用いることによって、トルク指示値に対応するｄ軸電流指示値Ｉｄｓ、ｑ軸電流指示値Ｉｑｓおよびインバータの効率値Ｅｆｆを算出することもできる。
【００７２】
また、本実施の形態にかかる駆動システム１００は、モータ１０１を力行させる場合、すなわちトルク指示値ＴＱＳが正の場合だけではなく、モータ１０１を回生させる場合、すなわちトルク指示値ＴＱＳが負の場合にも、パワー半導体素子１０２ａ〜１０２ｆの温度ＴＳａ〜ＴＳｆを推定することができる。
【００７３】
（ゲート駆動回路１１１の構成例）
図９は、実施の形態１にかかるゲート駆動回路１１１の構成例である。ゲート駆動回路１１１は、電子制御回路１１０と、インバータ１０２の間に設けられる。ゲート駆動回路１１１は、インバータ１０２と制御装置１０３とを電気的に絶縁しながら、磁気結合により信号の送受信を行うアイソレータ１１１＿１ａ〜１１１＿１ｆと、パワー半導体装置１０２ａ〜１０２ｆのゲートを駆動するプリドライバ１１１＿２ａ〜１１１＿２ｆを含む。
【００７４】
プリドライバ１１１＿２ａ〜１１１＿２ｆは、相補の３相電圧信号ＰＷＭＨ（Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗ）、ＰＷＭＬ（Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗ）に基づいて、対応するパワー半導体素子（１０２ａ、１０２ｃ、１０２ｅ）および（１０２ｂ、１０２ｄ、１０２ｆ）のゲートをそれぞれ制御するためのゲート駆動信号ＤＰＷＭＨ（ＤＨｕ，ＤＨｖ，ＤＨｗ）およびＤＰＷＭＬ（ＤＬｕ，ＤＬｖ，ＤＬｗ）を出力する。
【００７５】
ゲート駆動回路１１１は、ＭＣＵ等の低電圧デバイスで構成された電子制御回路１１０と、パワーデバイスで構成されたインバータ１０２を絶縁する役割を有することから、電子制御回路１１０やインバータ１０２とは独立した半導体装置で構成することが望ましい。本実施の形態１にかかるゲート駆動回路１１１では、アイソレータ１１１＿１ａ〜１１１＿１ｆとプリドライバ１１１＿２ａ〜１１１＿２ｆは、それぞれ１対になって各々１つの駆動用半導体装置１１１＿３ａ〜１１１＿３ｆ内に搭載されている。
【００７６】
（パワー半導体素子１０２ａ〜１０２ｆの構成例）
図１０に、パワー半導体素子１０２ａの構成例を示す。パワー半導体１０２ｂ〜１０２ｆも、図１０に示すパワー半導体素子１０２ａと同様の構成である。パワー半導体１０２ａは、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）１０２ａ＿１とファストリカバリーダイオード（ＦＲＤ）１０２ａ＿２を含む。ＩＧＢＴ１０２ａ＿１に電流が流れている時は、ＩＧＢＴ１０２ａ＿１が発熱する。また、ＦＲＤ１０２ａ＿２に電流が流れている時は、ＦＲＤ１０２ａ＿２が発熱する。
【００７７】
すなわち、ＩＧＢＴ１０２ａ＿１の発熱が電圧信号Ｈｕのデューティ比Ｈｕ＿Ｄに依存するのに対し、ＦＲＤ１０２ａ＿２の発熱は電圧信号Ｈｕの（１−Ｈｕ＿Ｄ）に依存する。従って、温度の推定にデューティ比Ｈｕ＿Ｄを使用することに代えて（１−Ｈｕ＿Ｄ）を使用することにより、ＦＲＤ１０２ａ＿２の損失ＳＬＯＳＳ＿ＦＲＤを推定することができる。加えてＦＲＤ１０２ａ＿２の熱抵抗Ｒｔｈ＿ＦＲＤが既知であれば、ＦＲＤ１０２ａ＿２のジャンクション温度ＴＳａ＿ＦＲＤも推定することもできる。以上のＦＲＤ１０２＿ａの温度推定方法をパワー半導体１０２ｂ〜１０２ｆのＦＲＤ１０２ｂ＿２〜１０２ｆ＿２にも適用することにより、６つのＦＲＤ１０２ａ＿２〜１０２ｆ＿２の温度ＴＳ＿ＦＲＤ（ＴＳａ＿ＦＲＤ，ＴＳｂ＿ＦＲＤ，ＴＳｃ＿ＦＲＤ，ＴＳｄ＿ＦＲＤ，ＴＳｅ＿ＦＲＤ，ＴＳｆ＿ＦＲＤ）を推定することができる。
【００７８】
（実施の形態１の変形例）
図１１は、実施の形態１にかかる電子制御回路１１０の変形例における、温度試算モードの構成例である。これに比較すると、図５の電子制御回路１１０は通常動作モードの構成例である。すなわち、電子制御回路１１０の機能はプロセッサを用いるプログラムにより実装されるため、動作モードの変更に応じて、構成要素やその接続関係を変更することができる。
【００７９】
本変形例では、パワー半導体素子１０２ａ〜１０２ｆの温度ＴＳａ〜ＴＳｆのいずれかが過熱温度閾値Ｔｔｈを上回った場合、電子制御回路１１０は一時的に、図１１に示す温度試算モードの構成となる。図１１の構成の電子制御回路１１０では、ベクトル指示回路１１０＿２はトルク指示値ＴＱＳではなく、仮想トルク指示回路１１０＿９が生成した仮想トルク値ＴＱＳＶを入力する。仮想トルク値ＴＱＳＶは、インバータ１０２を駆動している信号には関係しない。
【００８０】
電子制御回路１１０は、仮想トルク値ＴＱＳＶでインバータ１０２が駆動されると仮定し、実施の形態１と同様の方法により、温度推定回路１１０＿７によってパワー半導体素子１０２ａ〜１０２ｆの仮想温度ＴＳＶ（ＴＳＶａ，ＴＳＶｂ，ＴＳＶｃ，ＴＳＶｄ，ＴＳＶｅ，ＴＳＶｆ）を推定する。一方で、仮想トルク値ＴＱＳＶに基づいて生成された信号はゲート駆動回路１１１には出力しない。
【００８１】
電子制御回路１１０は、例えば仮想トルク値ＴＱＳＶとしてトルク指示値ＴＱＳの２分の１の値を設定し、仮想温度ＴＳＶａ〜ＴＳＶｆが過熱温度閾値Ｔｔｈを上回らない場合、仮想トルク値ＴＱＳＶを、過熱を避ける動作範囲内で許容可能なトルクとしてトルク指示値決定回路１１０＿１に伝達する。トルク指示値決定回路１１０＿１は、アクセル指示値Ａｓに基づかず、仮想トルク指示値ＴＱＳＶの値をトルク指示値ＴＱＳとして採用する。その後、電子制御回路１１０は通常モード（図５）に戻り、実施の形態１に説明した駆動制御を行う。
【００８２】
もし仮想トルク値ＴＱＳＶとしてトルク指示値ＴＱＳの２分の１の値を使用しても仮想温度ＴＳＶａ〜ＴＳＶｆが過熱温度閾値Ｔｔｈを上回る場合、仮想トルク値ＴＱＳＶを、トルク指示値ＴＱＳの３分の１の値、４分の１の値と漸減させ、それらに基づく仮想温度ＴＳＶａ〜ＴＳＶｆを順次算出する。そして、過熱温度閾値Ｔｔｈを上回らない仮想温度ＴＳＶａ〜ＴＳＶｆが得られた時点の仮想トルク値ＴＱＳＶを、トルク指示値ＴＱＳの値として採用する。
【００８３】
本変形例に特有の効果は以下の通りである。すなわち、電子制御回路１１０は、パワー半導体素子１０２ａ〜１０２ｆの温度ＴＳａ〜ＴＳｆのいずれかが過熱温度閾値Ｔｔｈを上回った場合でも、過熱を防ぎながらインバータ１０２の駆動を維持し、車両が走行を継続できるように制御を行うことができる。
【００８４】
［実施の形態２］
続いて、実施の形態２について説明する。実施の形態２では、実施の形態１にかかる電子制御回路１１０の別の形態となる電子制御回路１１０ａについて説明する。図１２は、実施の形態２にかかる電子制御回路１１０ａの構成の一例を示す図である。実施の形態２において、電子制御回路１１０ａ以外の構成は、実施の形態１と同様でよい。また、電子制御回路１１０ａの内部の構成は、実施の形態１と同じ符号が付されているものに関する説明は、実施の形態１の説明を準用する。
【００８５】
図１２に示すように、実施の形態２にかかる電子制御回路１１０ａは、実施の形態１にかかる電子制御回路１１０と比較して、トルク管理回路１１０＿１０、信号生成・温度推定回路１１０＿１１、仮想ベクトル指示回路１１０＿１２、温度管理回路１１０＿１３が追加されている。また、トルク指示値決定回路１１０＿１、制御信号生成回路１１０＿４、温度推定回路１１０＿７、保護回路１１０＿８は除かれている。
【００８６】
トルク管理回路１１０＿１０は、アクセル指示値Ａｓに基づき、モータ１０１が出力すべきトルクを指示するトルク指示値ＴＱＳを算出し、ベクトル指示回路１１０＿２に出力する。
【００８７】
また、トルク管理回路１１０＿１０は、インバータ１０２を任意のトルクで駆動することを仮定し、仮想トルク値ＴＱＳ＿ｖｔを算出し、仮想ベクトル指示回路１１０＿１２に出力する。
【００８８】
ベクトル指示回路１１０＿２は、トルク指示値決定回路１１０＿１から入力したトルク指示値ＴＱＳに基いて、ｄ軸電流指示値Ｉｄｓ、ｑ軸電流指示値Ｉｑｓ、これらの電流条件でモータ１０１を駆動した場合のインバータ効率値Ｅｆｆを、信号生成・温度推定回路１１０＿１１に出力する。
【００８９】
仮想ベクトル指示回路１１０＿２は、トルク指示値決定回路１１０＿１から入力した仮想トルク指示値ＴＱＳ＿ｖｔに基いて、仮想ｄ軸電流指示値Ｉｄｓ＿ｖｔ、仮想ｑ軸電流指示値Ｉｑｓ＿ｖｔ、これらの電流条件でモータ１０１を駆動した場合の仮想インバータ効率値Ｅｆｆ＿ｖｔを、信号生成・温度推定回路１１０＿１１に出力する。
【００９０】
信号生成・温度推定回路１１０＿１１は、実施の形態１にかかる制御信号生成回路１１０＿４と温度推定回路１１０＿７の機能を包含する。すなわち、実施の形態１と同様の方法により、ｄ軸電流測定値Ｉｄｍとｑ軸電流測定値Ｉｑｍ、および、ｄ軸電流指示値Ｉｄｓとｑ軸電流指示値Ｉｑｓに基づいて、相補の３相電圧信号ＰＷＭＨ（Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗ）およびＰＷＭＬ（Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗ）を生成する。さらに、相補の３相電圧信号の各々のＤｕｔｙ比ＰＷＭＨ＿Ｄ（Ｈｕ＿Ｄ，Ｈｖ＿Ｄ，Ｈｗ＿Ｄ）、ＰＷＭＬ＿Ｄ（Ｌｕ＿Ｄ，Ｌｖ＿Ｄ，Ｌｗ＿Ｄ）、ｄ軸電流指示値Ｉｄｓ、ｑ軸電流指示値Ｉｑｓ、ｄ軸電圧指示値Ｖｄｓ、ｑ軸電圧指示値Ｖｑｓ、温度計測値ＴＰおよびインバータ効率値Ｅｆｆに基づいて、パワー半導体素子１０２ａ〜１０２ｆの温度ＴＳ（ＴＳａ，ＴＳｂ，ＴＳｃ，ＴＳｄ，ＴＳｅ，ＴＳｆ）を推定する。
【００９１】
また、信号生成・温度推定回路１１０＿１１は、ｄ軸電流測定値Ｉｄｍ、ｑ軸電流測定値Ｉｑｍ、仮想ｄ軸電流指示値Ｉｄｓ＿ｖｔ、仮想ｑ軸電流指示値Ｉｑｓ＿ｖｔ、温度計測値ＴＰおよび仮想インバータ効率値Ｅｆｆ＿ｖｔに基づいて、パワー半導体素子１０２ａ〜１０２ｆの仮想温度ＴＳ＿ｖｔ（ＴＳａ＿ｖｔ，ＴＳｂ＿ｖｔ，ＴＳｃ＿ｖｔ，ＴＳｄ＿ｖｔ，ＴＳｅ＿ｖｔ，ＴＳｆ＿ｖｔ）を推定する。
【００９２】
温度管理回路１１０＿１３は、実施の形態１にかかる保護回路１１０＿８の機能を包含する。すなわち、温度管理回路１１０＿１３は過熱温度閾値Ｔｔｈを保持し、ＴＳａ〜ＴＳｆのいずれかがＴｔｈを上回った場合、トルク管理回路１１０＿１０に対して、インバータ１０２が過熱状態であることを示す異常信号ＡＢＮを出力する。トルク管理回路１１０＿１０は、異常信号ＡＢＮを受け付けた場合、モータ１０１の駆動を停止させるため、トルク指示値ＴＱＳとして零値を出力する。具体的には、トルクマップ１１０＿５を参照して、ＴＱＳ＝０［Ｎｍ］の電流指示値Ｉｄｓ＝０［Ａ］、Ｉｑｓ＝０［Ａ］を出力する。この結果、すべてのパワー半導体素子１０２ａ〜１０２ｆに電流は流れず、過熱状態にあるパワー半導体素子は冷却される。
【００９３】
さらに、温度管理回路１１０＿１３はＴＳａ＿ｖｔ〜ＴＳｆ＿ｖｔのいずれかがＴｔｈを上回った場合、トルク管理回路１１０＿１０に対して、仮想トルク指示値ＴＱＳ＿ｖｔでモータ１０１を駆動すると仮定した場合、インバータ１０２が過熱状態になることを示す仮想異常信号ＡＢＮ＿ｖｔを出力する。トルク管理回路１１０＿１０は、異常信号ＡＢＮ＿ｖｔを受け付けた場合、トルク指示値ＴＱＳとして仮想トルク指示値ＴＱＳ＿ｖｔを超える値を出力しないよう、トルク管理回路１１０＿１０を制御する。
【００９４】
具体的には、トルク管理回路１１０＿１０は制限回路１１０＿１０＿１（図示せず）を備える。制限回路１１０＿１０＿１は、トルク指示値ＴＱＳとトルク制限値ＴＱＳ＿ｌｉｍｉｔとを比較し、トルク指示値ＴＱＳがトルク制限値ＴＱＳ＿ｌｉｍｉｔを上回る場合、トルク指示値ＴＱＳとしてトルク制限値ＴＱＳ＿ｌｉｍｉｔを出力する。トルク制限値ＴＱＳ＿ｌｉｍｉｔとして仮想トルク指示値ＴＱＳ＿ｖｔを設定した場合、アクセル指示値Ａｓの値によらず、トルク管理回路１１０＿１０は、仮想トルク指示値ＴＱＳ＿ｖｔを上回るトルク指示値ＴＱＳを出力することはない。
【００９５】
トルク管理回路１１０＿１０は、任意の仮想トルク指示値ＴＱＳ＿ｖｔを出力したことに対応して仮想異常信号ＡＢＮ＿ｖｔを受け取った場合、仮想トルク指示値ＴＱＳ＿ｖｔを漸減させながら順次出力する。そして、仮想異常信号ＡＢＮ＿ｖｔが出力されなくなった時点の仮想トルク指示値ＴＱＳ＿ｖｔを、トルク制限値ＴＱＳ＿ｌｉｍｉｔとして採用する。
【００９６】
また、トルク管理回路１１０＿１０は、任意の仮想トルク指示値ＴＱＳ＿ｖｔを出力したことに対して仮想異常信号ＡＢＮ＿ｖｔを受け取らなかった場合、仮想トルク指示値ＴＱＳ＿ｖｔを漸増させながら順次出力する。そして、仮想異常信号ＡＢＮ＿ｖｔが出力された時点の仮想トルク指示値ＴＱＳ＿ｖｔを、トルク制限値ＴＱＳ＿ｌｉｍｉｔとして採用する。
【００９７】
加えて、信号生成・温度推定回路１１０＿１１は、インバータ１０１が過熱状態とならない許容インバータ損失ＩＬＯＳＳ＿ｍａｘを算出する機能を有する。許容インバータ損失ＩＬＯＳＳ＿ｍａｘを算出する演算式は、下記式（８）で示される。
【００９８】
【数８】
2020102923.tif 000010
信号生成・温度推定回路１１０＿１１は、ベクトル指示回路１１０＿２から入力したｄ軸電流指示値Ｉｄｓ、ｑ軸電流指示値Ｉｑｓ、これらの電流条件でモータ１０１を駆動した場合のインバータ効率値Ｅｆｆに基づいて、実施の形態１と同様の方法でインバータ１０２の損失ＩＬＯＳＳを算出する。そして、インバータ損失ＩＬＯＳＳと許容インバータ損失ＩＬＯＳＳ＿ｍａｘとを比較し、インバータ損失ＩＬＯＳＳが許容インバータ損失ＩＬＯＳＳ＿ｍａｘを上回る場合、トルク管理回路１１０＿１０に対して、トルク指示値ＴＱＳが、インバータ１０２が過熱状態になるだけの損失をひきおこす数値であることを示す異常信号ＡＢＮ＿ｌｓを出力する。トルク管理回路１１０＿１０は、異常信号ＡＢＮ＿ｌｓを入力した場合、異常信号ＡＢＮや異常信号ＡＢＮ＿ｖｔを入力した時と同様に、モータ駆動の停止制御や、トルク制限の制御を行う。
【００９９】
本実施の形態の主な効果は以下の通りである。電子制御回路１１０ａは、インバータ１０２を駆動している条件におけるパワー半導体素子１０２ａ〜１０２ｆの温度ＴＳ（ＴＳａ，ＴＳｂ，ＴＳｃ，ＴＳｄ，ＴＳｅ，ＴＳｆ）を推定しながら、仮想の駆動条件におけるパワー半導体素子１０２ａ〜１０２ｆの仮想温度ＴＳ＿ｖｔ（ＴＳａ＿ｖｔ，ＴＳｂ＿ｖｔ，ＴＳｃ＿ｖｔ，ＴＳｄ＿ｖｔ，ＴＳｅ＿ｖｔ，ＴＳｆ＿ｖｔ）を推定することができる。また、インバータ１０２が過熱状態とならない最大の許容インバータ損失ＩＬＯＳＳ＿ｍａｘを算出し、トルク管理回路１１０＿１０に通知し、トルク管理回路１１０＿１０において出力トルクの制限を行うことができる。
【０１００】
なお、トルク管理回路１１０＿１０における出力トルクの制限は、車両や駆動システム１００における他の条件および要素と組み合わせて実施することができる。たとえば、トルク制限値ＴＱＳ＿ｌｉｍｉｔは、バッテリ１０８の残量に応じて設定されることもできる。
【０１０１】
［実施の形態３］
続いて、実施の形態３について説明する。実施の形態３では、実施の形態１にかかる電子制御回路１１０の別の形態となる電子制御回路１１０ｂについて説明する。図１３は、実施の形態３にかかる電子制御装置１１０ｂの構成の一例を示す図である。実施の形態３において、電子制御回路１１０ｂ以外の構成は、実施の形態１と同様でよい。また、電子制御回路１１０ｂの内部の構成は、実施の形態１と同じ符号が付されているものに関する説明は、実施の形態１の説明を準用する。
【０１０２】
図１３に示すように、実施の形態３にかかる電子制御回路１１０ｂは、実施の形態１にかかる電子制御回路１１０と比較して、温度推定回路１１０＿７に替えて温度推定回路１１０＿７ｂ、保護回路１１０＿８に替えて保護回路１１０＿８ｂが含まれる。
【０１０３】
本実施例にかかる温度推定回路１１０＿７ｂは、トルク指示値ＴＱＳでモータ１０１を駆動してから任意の時間経過後のパワー半導体素子１０２ａ〜１０２ｆの温度を推定する機能を有する。温度推定回路１１０＿７ｂは、温度の推定基準となる経過時間Ｅｌａｐを保護回路１１０＿８ｂから入力する。そして、経過時間Ｅｌａｐが経過したときのパワー半導体素子１０２ａ〜１０２ｆの温度ＴＳ＿ｅｌａｐ（ＴＳａ＿ｅｌａｐ，ＴＳｂ＿ｅｌａｐ，ＴＳｃ＿ｅｌａｐ，ＴＳｄ＿ｅｌａｐ，ＴＳｅ＿ｅｌａｐ，ＴＳｆ＿ｅｌａｐ）を推定し、保護回路１１０＿８ｂへ出力する。以下に、その温度推定を実現するための具体的な構成例を述べる。
【０１０４】
保護回路１１０＿８ｂは、トルクＴＱＳでモータ１０１を駆動し続けてから経過時間Ｅｌａｐだけ経過した際のパワー半導体素子１０２ａ〜１０２ｆの温度推測値ＴＳａ＿ｅｌａｐ〜ＴＳｆ＿ｅｌａｐを得るため、温度推定回路１１０＿７ｂに経過時間Ｅｌａｐを出力する。
【０１０５】
実施の形態１にかかる温度推定回路１１０＿７が温度推定に熱抵抗Ｒｔｈを使用するのに対して、実施の形態３にかかる温度推定回路１１０＿７ｂは温度推定に過渡熱抵抗Ｒｔｈ＿ｔｒａｎを使用する。過渡熱抵抗Ｒｔｈ＿ｔｒａｎとは発熱時間に伴う熱抵抗の変化のことであり、本実施の形態では、パワー半導体素子１０２ａ〜１０２ｆのジャンクション（接合）部の温度を算出するための過渡熱抵抗を等しくＲｔｈ＿ｔｒａｎとする。
【０１０６】
図１４に、過渡熱抵抗Ｒｔｈ＿ｔｒａｎの例を示す。横軸は発熱時間［ｓ］、縦軸は熱抵抗［℃／Ｗ］である。ここで、経過時間Ｅｌａｐにおける熱抵抗をＲｔｈ＿ｔｒａｎ（Ｅｌａｐ）と記載すれば、発熱が１秒続いた際、すなわちＥｌａｐ＝１（１．０Ｅ＋００）における熱抵抗Ｒｔｈ＿ｔｒａｎ（Ｅｌａｐ）は約０．１５［℃／Ｗ］であり、発熱が１０秒続いた際、すなわちＥｌａｐ＝１０（１．０Ｅ＋０．１）における熱抵抗Ｒｔｈ＿ｔｒａｎ（Ｅｌａｐ）は約０．２２［℃／Ｗ］である。
【０１０７】
温度推定回路１１０＿７ｂは、入力した経過時間Ｅｌａｐに基づいて、トルク指示値ＴＱＳでモータ１０１が駆動され続けて経過時間Ｅｌａｐが経過した際の熱抵抗Ｒｔｈ＿ｔｒａｎ（Ｅｌａｐ）を算出する。
【０１０８】
温度推定回路１１０＿７は、下記式（９）で示される計算式によって、トルク指示値ＴＱＳでモータ１０１を駆動して経過時間Ｅｌａｐだけ経過した時点の、パワー半導体素子１０２ａ〜１０２ｆの温度ＴＳ＿ｅｌａｐ（ＴＳａ＿ｅｌａｐ，ＴＳｂ＿ｅｌａｐ，ＴＳｃ＿ｅｌａｐ，ＴＳｄ＿ｅｌａｐ，ＴＳｅ＿ｅｌａｐ，ＴＳｆ＿ｅｌａｐ）を求める。
【０１０９】
【数９】
2020102923.tif 000011
なお、パワー半導体素子１０２ａ〜１０２ｆの過渡熱抵抗Ｒｔｈ＿ｔｒａｎは測定やシミュレーションによって既知であり、その値は電子制御回路１１０ｂ内に保持されている。保持の方法としては例えば、半導体メモリ１１０＿６内に保存することができる。また、パワー半導体素子１０２ａ〜１０２ｆの過渡熱熱抵抗Ｒｔｈ＿ｔｒａｎは、電子制御回路１１０ｂ内において演算によって求めることもできる。
【０１１０】
また、本実施の形態の演算では、パワー半導体素子１０２ａ〜１０２ｆの過渡熱抵抗を等しくＲｔｈ＿ｔｒａｎとしているが、パワー半導体素子１０２ａ〜１０２ｆの個別の過渡熱抵抗Ｒｔｈａ＿ｔｒａｎ〜Ｒｔｈｆ＿ｔｒａｎを事前に取得することで、パワー半導体素子１０２ａ〜１０２ｆを駆動システム１００へ実装する条件に起因するパワー半導体素子１０２ａ〜１０２ｆの過渡熱抵抗の違いを考慮した演算を行うこともできる。個別の熱抵抗Ｒｔｈａ＿ｔｒａｎ〜Ｒｔｈｆ＿ｔｒａｎを用いて、経過時間Ｅｌａｐが経過した際のパワー半導体素子１０２ａ〜１０２ｆの温度ＴＳａ＿ｅｌａｐ〜ＴＳｆ＿ｅｌａｐを算出する場合は、下記式（１０）で示される演算式を使用する。
【０１１１】
【数１０】
2020102923.tif 000012
保護回路１１０＿８ｂは、トルクＴＱＳでモータ１０１を駆動し続けてから経過時間Ｅｌａｐだけ経過した際のパワー半導体素子１０２ａ〜１０２ｆの温度ＴＳａ＿ｅｌａｐ〜ＴＳｆ＿ｅｌａｐを入力する。そして保護回路１１０＿８ｂは、温度ＴＳａ＿ｅｌａｐ〜ＴＳｆ＿ｅｌａｐの各々と過熱温度閾値Ｔｔｈとを比較する。温度ＴＳａ＿ｅｌａｐ〜ＴＳｆ＿ｅｌａｐのいずれかがＴｔｈを上回った場合、保護回路１１０＿８はトルク指示値決定回路１１０＿１に対して、現在の駆動条件で経過時間Ｅｌａｐだけ経過するとインバータ１０２が過熱状態になることを示す異常信号ＡＢＮ＿ｅｌａｐを出力する。トルク指示値決定回路１１０＿１は、異常信号ＡＢＮ＿ｅｌａｐを受け付けた場合、モータ１０１の駆動を停止する。また、モータ１０１の駆動を停止せずに、実施の形態２の制限回路１１０＿１０＿１と同様の構成および方法により、出力トルクを制限することもできる。
【０１１２】
本実施の形態にかかる電子制御回路１１０ｂの動作例を、駆動システム１００の動作例と関連付けながら図１５を用いて説明する。図１５は、実施の形態３にかかる電子制御回路１１０ｂの動作の一例を模式的に示すタイミングチャートである。状態（１）から状態（５）までの説明は、実施の形態１に関連する図７の説明と同一とする。次に、状態（６）で、保護回路１１０＿８ｂが、経過時間Ｅｌａｐが経過した際のパワー半導体素子１０２ａの温度ＴＳａ＿ｅｌａｐが過熱温度閾値Ｔｔｈを上回ることを検出し、異常信号ＡＢＮ＿ｅｌａｐを出力する。異常信号ＡＢＮ＿ｅｌａｐを受け付けたトルク指示値決定回路１１０＿１は、出力トルクを制限する制御により、トルク指示値をＴＱ２からＴＱ４に切り替える。これによって、パワー半導体素子１０２ａの温度ＴＳａが過熱温度閾値Ｔｔｈに達する前に、パワー半導体素子１０２ａの過熱を防ぐことができる。
【０１１３】
本実施の形態の主な効果は以下の通りである。本実施の形態にかかる駆動システム１００は、温度推定にパワー半導体素子の過渡熱抵抗Ｒｔｈ＿ｔｒａｎを使用することによって、トルクＴＱＳでモータ１０１を駆動し続けてから経過時間Ｅｌａｐだけ経過した際の、パワー半導体素子１０２ａ〜１０２ｆの温度ＴＳａ＿ｅｌａｐ〜ＴＳｆ＿ｅｌａｐを推測することができる。
【０１１４】
かかる構成によれば、未来の予測に基づいた制御を行うことができるため、インバータ１０２が過熱状態に至る前に保護動作を行うことができる。従って、駆動システム１００は、任意の安全マージンに基づいて、故障や発火の防止制御を行うことができる。
【０１１５】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【０１１６】
１００  駆動システム
１０１  モータ
１０２、１１０２、２１０２  インバータ
１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄ、１０２ｅ、１０２ｆ、１１０２ａ、１１０２ｂ、１１０２ｃ、１１０２ｄ、１１０２ｅ、１１０２ｆ、２１０２ａ、２１０２ｂ、２１０２ｃ、２１０２ｄ、２１０２ｅ、２１０２ｆ  パワー半導体素子
１０２ａ＿１  ＩＧＢＴ
１０２ａ＿２  ＦＲＤ
１０３、１１０３、２１０３  制御装置
１０４  電流検出器
１０４ｕ、１０４ｖ、１０４ｗ  電流測定器
１０５、１１０５ａ、１１０５ｂ、１１０５ｃ、１１０５ｄ、１１０５ｅ、１１０５ｆ  温度センサ
１０６  アクセルペダル
１０７  アクセルセンサ
１０８  バッテリ
１０９  電気制御系統
１１０、１１０ａ、１１０ｂ  電子制御回路
１１０＿１  トルク指示値決定回路
１１０＿２  ベクトル指示回路
１１０＿３  電流演算回路
１１０＿４  制御信号生成回路
１１０＿５  トルクマップ
１１０＿６  半導体メモリ
１１０＿７、１１０＿７ｂ  温度推定回路
１１０＿８、１１０＿８ｂ  保護回路
１１０＿９  仮想トルク指示回路
１１０＿１０  トルク管理回路
１１０＿１１  信号生成・温度推定回路
１１０＿１２  仮想ベクトル指示回路
１１０＿１３  温度管理回路
１１１  ゲート駆動回路
１１１＿１ａ、１１１＿１ｂ、１１１＿１ｃ、１１１＿１ｄ、１１１＿１ｅ、１１１＿１ｆ  アイソレータ
１１１＿２ａ、１１１＿２ｂ、１１１＿２ｃ、１１１＿２ｄ、１１１＿２ｅ、１１１＿２ｆ  プリドライバ
１１１＿３ａ、１１１＿３ｂ、１１１＿３ｃ、１１１＿３ｄ、１１１＿３ｅ、１１１＿３ｆ  駆動用半導体装置
２２０１  温度モデル演算回路
２２０２  熱損失モデル回路
２２０３  熱回路モデル回路
ＰＳ  電源
ＯＵＴ、ｕ、ｖ、ｗ  負荷駆動端子
ＶＢＵＳ、ＧＮＤ  電源電圧
Ａｓ  アクセル指示値
ＴＱＳ、ＴＱ１、ＴＱ２、ＴＱ３、ＴＱ４  トルク指示値
ＴＱＳＶ、ＴＱＳ＿ｖｔ  仮想トルク値
ＴＱＳ＿ｌｉｍｉｔ  トルク制限値
ＩＳＥＮ、ＩＳＥＮｕ、ＩＳＥＮｖ、ＩＳＥＮｗ、ＩＳＥＮ２  電流測定値
ＶＳＥＮ２  電圧測定値
ＰＷＭＨ、Ｈｕ、Ｈｖ、Ｈｗ、ＰＬＷＬ、Ｌｕ、Ｌｖ、ＬＷ  電圧信号
ＤＰＷＭＨ、ＤＨｕ、ＤＨｖ、ＤＨｗ、ＤＰＬＷＬ、ＤＬｕ、ＤＬｖ、ＤＬｗ、ＤＰＷＭ１  ゲート駆動信号
ＴＰ、ＴＰ１、ＴＰ２、ＴＰ２ａ、ＴＰ２ｂ、ＴＰ２ｃ、ＴＰ２ｄ、ＴＰ２ｅ、ＴＰ２ｆ  温度計測値
Ｉｄｓ  ｄ軸電流指示値、  Ｉｑｓ  ｑ軸電流指示値
Ｉｄｓ＿ｖｔ  仮想ｄ軸電流指示値、  Ｉｑｓ＿ｖｔ  仮想ｑ軸電流指示値
Ｉｄｍ  ｄ軸電流測定値、  Ｉｑｍ  ｑ軸電流指示値
Ｖｄｓ  ｄ軸電圧指示値、  Ｖｑｓ  ｑ軸電圧指示値
ＰＷＭＨ＿Ｄ、Ｈｕ＿Ｄ、Ｈｖ＿Ｄ、Ｈｗ＿Ｄ、ＰＷＭＬ＿Ｄ、Ｌｕ＿Ｄ、Ｌｖ＿Ｄ、Ｌｗ＿Ｄ  Ｄｕｔｙ比
ＲＥＶ  モータ回転数
Ｅｆｆ  インバータ効率値
Ｅｆｆ＿ｖｔ  仮想インバータ効率値
ＴＳ、ＴＳａ、ＴＳｂ、ＴＳｃ、ＴＳｄ、ＴＳｅ、ＴＳｆ、ＴＳ＿ｅｌａｐ、ＴＳａ＿ｅｌａｐ、ＴＳｂ＿ｅｌａｐ、ＴＳｃ＿ｅｌａｐ、ＴＳｄ＿ｅｌａｐ、ＴＳｅ＿ｅｌａｐ、ＴＳｆ＿ｅｌａｐ  パワー半導体素子の温度
ＴＳＶａ、ＴＳＶｂ、ＴＳＶｃ、ＴＳＶｄ、ＴＳＶｅ、ＴＳＶｆ、ＴＳ＿ｖｔ、ＴＳａ＿ｖｔ、ＴＳｂ＿ｖｔ、ＴＳｃ＿ｖｔ、ＴＳｄ＿ｖｔ、ＴＳｅ＿ｖｔ、ＴＳｆ＿ｖｔ  パワー半導体素子の仮想温度
ＴＳ＿ＦＲＤ、ＴＳａ＿ＦＲＤ、ＴＳｂ＿ＦＲＤ、ＴＳｃ＿ＦＲＤ、ＴＳｄ、ＦＲＤ、ＴＳｅ＿ＦＲＤ、ＴＳｆ＿ＦＲＤ  ＦＲＤの温度
Ｐｏｕｔ  インバータ出力電力、  Ｐｉｎ  インバータ入力電力
ＩＬＯＳＳ  インバータの損失
ＩＬＯＳＳ＿ｍａｘ  許容インバータ損失
ＯＬＯＳＳ  インバータの損失に占めるパワー半導体の損失以外の損失
ＳＬＯＳＳ、ＳＬＯＳＳａ、ＳＬＯＳＳｂ、ＳＬＯＳＳｃ、ＳＬＯＳＳｅ、ＳＬＯＳＳｆ  パワー半導体素子の損失
ＳＬＯＳＳ＿ＦＲＤ  ＦＲＤの熱抵抗
Ｃｈ  インバータのチャネル数
Ｒｔｈ、Ｒｔｈａ、Ｒｔｈｂ、Ｒｔｈｃ、Ｒｔｈｄ、Ｒｔｈｅ、Ｒｔｈｆ  熱抵抗
Ｒｔｈ＿ｔｒａｎ、Ｒｔｈａ＿ｔｒａｎ、Ｒｔｈｂ＿ｔｒａｎ、Ｒｔｈｃ＿ｔｒａｎ、Ｒｔｈｄ＿ｔｒａｎ、Ｒｔｈｅ＿ｔｒａｎ、Ｒｔｈｆ＿ｔｒａｎ  過渡熱抵抗」
Ｔｔｈ  過熱温度閾値
ＡＢＮ、ＡＢＮ＿ｖｔ、ＡＢＮ＿ｌｓ、ＡＢＮ＿ｅｌａｐ  異常信号
Ｅｌａｐ  経過時間
【図１】
2020102923.tif 000013
【図２】
2020102923.tif 000014
【図３】
2020102923.tif 000015
【図４】
2020102923.tif 000016
【図５】
2020102923.tif 000017
【図６】
2020102923.tif 000018
【図７】
2020102923.tif 000019
【図８】
2020102923.tif 000020
【図９】
2020102923.tif 000021
【図１０】
2020102923.tif 000022
【図１１】
2020102923.tif 000023
【図１２】
2020102923.tif 000024
【図１３】
2020102923.tif 000025
【図１４】
2020102923.tif 000026
【図１５】
2020102923.tif 000027