(57)【要約】【課題】低電流から大電流の領域に亘って、電力変換回路の温度および出力電流の制御を十分に行なう。【解決手段】電力変換装置１０は、電力用半導体により構成される電力変換回路２１０を含む電力変換部２０と、冷媒を流通させることにより電力変換回路を冷却する冷却部５１０と、冷媒の温度を検出する冷媒温度センサ５７０と、電力変換部の動作を制御する制御部４０とを備える。制御部は、電力変換部の動作の制御中において、前記冷媒温度センサの検出値によって、電力変換回路を構成する電力用半導体の温度として許容する制御温度上限値Ｔｕｌと、電力変換回路の出力電流Ｉｄの上限値Ｉｄｕｌと、を変化させる。【選択図】図３
2020137153.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力変換装置（１０，１０Ｂ，１０Ｃ）であって、
電力用半導体により構成される電力変換回路（２１０）を含む電力変換部（２０）と、
冷媒を流通させることにより前記電力変換回路を冷却する冷却部（５１０）と、
前記冷媒の温度を検出する冷媒温度センサ（５７０）と、
前記電力変換部の動作を制御する制御部（４０，４０Ｂ，４０Ｃ）と、
を備え、
前記制御部は、
前記電力変換部の動作の制御中において、前記冷媒温度センサの検出値によって、前記電力変換回路を構成する電力用半導体の温度として許容する制御温度上限値（Ｔｕｌ）と、前記電力変換回路の出力電流（Ｉｄ）の上限値（Ｉｄｕｌ）と、を変化させる
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電力変換装置であって、
前記制御部は、
複数の前記冷媒の温度のそれぞれに対応する前記制御温度上限値を記憶する上限値記憶部を有し、
前記冷媒温度センサによって取得される前記冷媒の温度に対応する前記制御温度上限値を前記上限値記憶部から取得する
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の電力変換装置であって、
前記制御部は、
標準冷媒温度での前記電力変換回路の出力電流に対する前記電力変換回路を構成する前記電力用半導体の温度の変化を示す温度特性を標準温度特性として記憶する温度特性記憶部を有し、
前記温度特性記憶部に記憶された標準温度特性から求められる、前記冷媒温度センサによって取得される前記冷媒の温度での温度特性と、前記冷媒温度センサによって取得される前記冷媒の温度に対応する前記制御温度上限値と、から、前記冷媒温度センサによって取得される前記冷媒の温度での前記出力電流の上限値を求める
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電力変換装置であって、さらに、
前記冷媒の流量を変化させる流量可変部（５５０）と、
前記冷媒の流量を検出する流量センサ（５６０）と、
を備え、
前記制御部は、
前記流量センサによって取得される前記冷媒の流量（Ｖｃ）が標準冷媒流量（Ｖｃ０）よりも多くなるほど前記出力電流の上限値が大きくなり、取得される前記冷媒の流量が標準冷媒流量よりも少なくなるほど前記出力電流の上限値が小さくなるように、前記制御温度上限値を変化させる
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
請求項３または請求項３に従属する請求項４に記載の電力変換装置であって、さらに、
前記電力用半導体の温度を検出するための温度センサ（２３０）と、
前記出力電流を検出する電流センサ（２４２，２４３）と、
を備え、
前記制御部は、
前記温度センサおよび前記電流センサによって前記出力電流の変化に対する前記電力変換回路の温度の変化を測定し、測定結果を用いて前記温度特性記憶部の標準温度特性を補正する処理を繰り返し実行する
ことを特徴とする電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、太陽電池で発電された直流電力を交流電力に変換するインバータの出力電流の上限値を、インバータもしくは太陽電池の周囲温度に基づいて制御する電力変換装置が開示されている。なお、出力電流の上限値ＩＬＩＭは、式「ＩＬＩＭ＝ＩＬＩＭ０＋Ｋ１×（Ｔ０−ＴＦ）」から求められる。ＩＬＩＭ０はインバータの周囲温度がＴ０の場合の出力電流の上限値、Ｋ１は比例定数、Ｔ０はインバータの周囲温度の設計上の最大値、ＴＦはインバータもしくは太陽電池の周囲温度である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２０５７７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、電力変換装置は、電気をエネルギー源とし、電動機を動力源として走行する自動車、例えば、二次電池式電気自動車や燃料電池自動車等の電気自動車や、ハイブリット自動車等の電力を利用する自動車においても利用されている。このような自動車に搭載される電力変換装置は、上記従来技術の電力変換装置よりも大電流の領域まで使用される。
【０００５】
例えば、上記インバータのように実際に電力変換を行なう回路（以下、「電力変換回路」とも呼ぶ）は、一般に、電力用半導体素子（以下、「パワー半導体」あるいは「パワー半導体素子」とも呼ぶ）を用いて構成される。パワー半導体は、一般に、電流の増加とともに温度が上昇する特性を有している。このため、車載される電力変換装置では、大電流領域での使用を可能とするために、電力変換回路を冷媒によって強制的に冷却することが行なわれている。
【０００６】
大電流領域におけるパワー半導体の電流に対する温度の感度、すなわち、温度勾配は、電流が大きくなるほど大きくなる。また、冷媒による強制冷却を行なっても、温度勾配の傾向は同じと考えられる。このため、大電流領域においては、冷媒による強制冷却を行なっていても、少しの電流上昇でもパワー半導体の温度が急激に上昇し、パワー半導体に許容される上限温度に短時間で到達して、電力変換回路の故障に到る恐れがある。
【０００７】
以上より、従来技術を用いて、電力変換回路の温度に基づいて出力電流の上限値を制御するだけでは、冷媒強制冷却によって大電流領域まで使用する電力変換回路の制御としては、温度上昇によるパワー半導体の故障に対する余裕度の面で不十分である。また、温度勾配が小さくなる低電流領域では、温度上昇によるパワー半導体の故障に対する余裕度は過剰となる傾向にある。このため、低電流領域での電力変換回路の制御としては、利用可能な高温の領域が十分に活用できず、不十分である。そこで、低電流から大電流の領域に亘って、電力変換回路の温度および出力電流の制御を十分に行なう技術が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示は、以下の形態として実現することが可能である。
【０００９】
本開示の一形態による電力変換装置（１０，１０Ｂ，１０Ｃ）は、電力用半導体により構成される電力変換回路（２１０）を含む電力変換部（２０）と、冷媒を流通させることにより前記電力変換回路を冷却する冷却部（５１０）と、前記冷媒の温度を検出する冷媒温度センサ（５７０）と、前記電力変換部の動作を制御する制御部（４０，４０Ｂ，４０Ｃ）と、を備え、前記制御部は、前記電力変換部の動作の制御中において、前記冷媒温度センサの検出値によって、前記電力変換回路を構成する電力用半導体の温度として許容する制御温度上限値（Ｔｕｌ）と、前記電力変換回路の出力電流（Ｉｄ）の上限値（Ｉｄｕｌ）と、を変化させる。
この形態によれば、例えば、電力用半導体に流れる電流に対する温度の感度、すなわち、電流変化に対する温度変化を示す温度勾配が急激に大きくなる大電流領域においては、熱による故障を招く温度に対する余裕度を高めるように電力変換回路の出力電流の上限値を設定することが可能である。これにより、温度上昇による電力用半導体の故障に対する余裕度を向上させることができる。また、例えば、温度勾配が急激に小さくなる低電流領域においては、制御温度上限値を高くすることで、電力変換回路の出力電流の上限値を高くすることが可能である。これにより、利用可能な高温の領域の活用を向上させることができる。従って、低電流から大電流の領域に亘って、電力変換回路の温度および出力電流の制御を十分に行なうことが可能である。
なお、本開示は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、電力変換装置のほか、電力変換装置の制御方法の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態の電力変換装置の構成を模式的に示した説明図。
【図２】制御温度上限値及び出力電流上限値の設定処理を示すフローチャート。
【図３】設定される制御温度上限値及び電流上限値について示す説明図。
【図４】第２実施形態の電力変換装置の構成を模式的に示した説明図。
【図５】制御温度上限値及び出力電流上限値の設定処理を示すフローチャート。
【図６】設定される制御温度上限値及び電流上限値について示す説明図。
【図７】第３実施形態の電力変換装置の構成を模式的に示した説明図。
【図８】温度特性および制御温度上限値の補正処理を示すフローチャート。
【図９】補正される温度特性および制御温度上限値について示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
Ａ．第１実施形態：
以下、図１に示す電力変換装置１０を、不図示の車両の動力源としての電動機（以下、「モータ」とも呼ぶ）に電力を供給する駆動装置として適用した場合を例に説明する。また、モータは三相の交流電動機を例とする。
【００１２】
電力変換装置１０は、二次電池３０から出力された直流電力を、モータに供給する三相の交流電力に変換する電力変換部２０と、電力変換部２０の動作を制御する制御部４０と、を備える。
【００１３】
電力変換部２０は、実際に電力変換を行なう電力変換回路２１０と、電力変換回路２１０を駆動する駆動回路２２０と、を有している。電力変換回路２１０は、スイッチング素子としての複数のパワー半導体Ｓｅで構成される三相のインバータを備えている。駆動回路２２０は、制御部４０の制御に従って、三相のインバータのそれぞれに含まれるパワー半導体Ｓｅに供給するスイッチング信号を生成する。
【００１４】
電力変換回路２１０の不図示のパッケージ表面あるいは内部に、電力変換回路２１０を構成するパワー半導体の温度を検出するための温度センサ２３０が設けられている。温度センサ２３０が検出する温度は、温度センサ２３０が配置された位置における電力変換回路２１０の温度である。温度センサ２３０がパワー半導体Ｓｅの内部に設けられている場合には、温度センサ２３０の検出値は、パワー半導体Ｓｅの温度に対応する。また、電力変換回路２１０のパッケージ表面に配置されている場合には、温度センサ２３０の検出値は、その表面温度である。この場合には、電力変換回路２１０のパッケージ表面からパワー半導体Ｓｅの内部までの間の既知の熱抵抗および電流から求められる温度上昇分を加味することでパワー半導体Ｓｅの温度が求められる。そこで、以下の説明では、温度センサ２３０によって検出される温度は、直接的あるいは間接的に関わらず「パワー半導体Ｓｅの温度」であるとして説明する。また、電力変換回路２１０のパッケージ表面には、冷媒が流通する冷却部５１０が設けられている。冷却部５１０の冷媒の流路には、流通する冷媒の温度を検出する冷媒温度センサ５７０が設けられている。
【００１５】
パワー半導体Ｓｅの温度を示す温度センサ２３０の検出値は、駆動回路２２０を介して制御部４０に供給される。但し、駆動回路２２０を介さずに、温度センサ２３０から制御部４０に電力変換回路２１０の温度が供給される構成であってもよい。また、冷媒の温度を示す冷媒温度センサ５７０の検出値も、制御部４０に供給される。以下では、この検出値を「冷媒の温度」とも呼ぶ。
【００１６】
電力変換回路２１０からモータに交流電力を供給する二相の配線のうち、いずれか二相の配線には、電流センサ２４２，２４３が設けられている。電流センサ２４２，２４３は、それぞれの配線を流れる出力電流Ｉｄを取得する。取得された二相の出力電流Ｉｄは、制御部４０に供給される。なお、残りの一相の電流は、取得された二相の電流により求められる。
【００１７】
冷却部５１０は、冷媒循環供給部５０から供給される冷媒が流通する過程で、電力変換回路２１０の発熱を冷媒に放熱させることにより、電力変換回路２１０を冷却する。冷媒循環供給部５０は、ラジエータ５４０と、ラジエータ５４０と冷却部５１０とを繋ぐ冷媒供給側の供給配管５２０および冷媒排出側の排出配管５３０と、供給配管５２０に設けられた循環ポンプ５５０および流量センサ５６０と、を備える。ラジエータ５４０および循環ポンプ５５０は、制御部４０からの指示に従って動作する。流量センサ５６０で検出される冷媒の流量は、制御部４０に供給される。冷媒循環供給部５０は、制御部４０によって、冷媒温度センサ５７０で検出される冷媒の温度が平衡状態を維持する温度となるように制御される。
【００１８】
制御部４０は、例えば、マイクロコンピュータで構成されており、駆動回路２２０を制御する駆動部４１０や、冷媒循環供給部５０を制御する冷却駆動部４２０、電力変換回路２１０の駆動条件を設定する駆動条件設定部４３０等、として機能する。なお、駆動部４１０は、取得される三相の出力電流Ｉｄが、要求されるモータへの出力電流となるように電力変換部２０の駆動回路２２０を制御して、電力変換回路２１０の動作を制御する。また、駆動部４１０は、後述する制御温度上限値および出力電流の上限値を越えないように、駆動回路２２０を制御して、電力変換回路２１０の動作を制御する。
【００１９】
制御部４０の不図示の書き換え可能な不揮発性メモリには、上限値記憶部４４０や、温度特性記憶部４５０、設定条件記憶部４６０が設けられている。上限値記憶部４４０には、複数の冷媒温度のそれぞれに対応する電力変換回路２１０の制御温度上限値がマップとして記憶されている。温度特性記憶部４５０には、電力変換回路２１０を構成するパワー半導体について、定常条件の冷媒温度における電流変化に対する温度変化を示す温度特性のデータが記憶されている。駆動条件設定部４３０には、駆動条件設定部４３０によって設定された駆動条件のデータが記憶される。なお、以下では、定常条件の冷媒温度を、設計上設定される「標準冷媒温度」とも呼ぶ。また、標準冷媒温度における温度特性を「標準温度特性」とも呼ぶ。
【００２０】
駆動条件設定部４３０は、電力変換部２０による電力変換動作の実行中において、定期的に、例えば、数十秒間隔で、以下で説明するように、図２に示す処理を行なって、制御温度上限値Ｔｕｌを求めて出力電流Ｉｄの上限値Ｉｄｕｌ（以下、出力電流上限値Ｉｄｕｌ」とも呼ぶ）を設定する。
【００２１】
駆動条件設定部４３０は、冷媒温度センサ５７０から冷媒温度Ｔｃを取得し(ステップＳ１１０）、取得した冷媒温度Ｔｃに対応する制御温度上限値Ｔｕｌを上限値記憶部４４０に記憶されているマップから取得する（ステップＳ１２０）。
【００２２】
ここで、上限値記憶部４４０に記憶されているマップは、以下で説明するように求められる。
【００２３】
図３に示すように、電力変換回路２１０を構成するパワー半導体Ｓｅの出力電流Ｉｄに対するパワー半導体Ｓｅの温度Ｔｅは、出力電流Ｉｄが大きくなると傾きが大きくなる温度特性を有する。このため、出力電流が低くなるほど温度変化の勾配は急激に小さくなり、出力電流が大きくなるほど温度変化の勾配は急激に大きくなる。但し、この温度特性においては、冷媒温度Ｔｃに依存して、パワー半導体Ｓｅの温度Ｔｅの位置（いわゆるオフセット）が上下方向に変化するが、その変化の特性自体は、いずれの冷媒温度Ｔｃにおいても同様である。なお、図３には、マップに含まれる複数の冷媒温度Ｔｃを代表して、冷媒温度Ｔｃが、標準冷媒温度Ｔｃ０の場合と、標準冷媒温度Ｔｃ０よりも低い冷媒温度Ｔｃ１の場合と、標準冷媒温度Ｔｃ０よりも高い冷媒温度Ｔｃ２の場合の３つの温度特性が示されている。
【００２４】
制御温度上限値Ｔｕｌは、電力変換回路２１０を構成するパワー半導体Ｓｅの温度Ｔｅが上限温度Ｔｂｄを越えないように電力変換回路２１０を運転するために、電力変換回路２１０の動作上において許容される温度の上限値である。パワー半導体Ｓｅの温度Ｔｅは、パワー半導体Ｓｅの「接合温度」あるいは「チャネル温度」を意味する。また、上限温度Ｔｂｄは、いわゆる、パワー半導体Ｓｅの接合部あるいはチャネルが故障する温度として規定される温度である。
【００２５】
まず、比較例として、上限温度Ｔｂｄから、温度特性ばらつきや温度計測ばらつき等の種々のばらつき、および、上限温度Ｔｂｄに対する余裕度を考慮したマージンを差し引いた一定の値Ｔｕｌｒを、制御温度上限値とした場合について説明する。この場合、各冷媒温度Ｔｃにおける出力電流上限値Ｉｄｕｌは、各冷媒温度Ｔｃの温度特性と、一定の制御温度上限値Ｔｕｌｒと、の交点の出力電流Ｉｄの値に制限される。図３の例では、各冷媒温度Ｔｃの値がＴｃ０，Ｔｃ１，Ｔｃ２における出力電流上限値Ｉｄｕｌは、それぞれの温度特性と、一定の制御温度上限値Ｔｕｌｒ（＝Ｔｕｌ０）と、の交点（記号「●」で示す）の出力電流Ｉｄの値Ｉｄ０，Ｉｄ１ｒ，Ｉｄ２ｒに制限される。なお、図３において、記号「○」中に記号「●」が含まれたものは一つの記号ではなく、標準冷媒温度Ｔｃ０の温度特性と制御温度上限値Ｔｕｌｒとの交点を示す記号「●」と、後述する標準冷媒温度Ｔｃ０の温度特性と制御温度上限値Ｔｕｌとの交点の記号「○」と、が重なった状態を示している。
【００２６】
図３に示すように、冷媒温度Ｔｃが標準冷媒温度Ｔｃ０よりも低くなるほど、その温度特性と制御温度上限値Ｔｕｌｒとの交点における温度勾配は急激に大きくなる。例えば、冷媒温度Ｔｃが標準冷媒温度Ｔｃ０よりも低い値Ｔｃ１の場合、上記交点における温度勾配Ｋｔ１ｒは、標準冷媒温度Ｔｃ０における温度勾配Ｋｔ０に比べて大きくなる。従って、冷媒温度Ｔｃが低くなるほど、温度特性のばらつきや温度計測ばらつき等の種々のばらつきの影響が大きくなる。上限温度Ｔｂｄに対する余裕度を考えると、少しの出力電流Ｉｄの変動で簡単にパワー半導体Ｓｅの温度Ｔｅの急激な上昇を招き、電力変換回路２１０の故障に到る恐れが高くなる。
【００２７】
また、冷媒温度Ｔｃが標準冷媒温度Ｔｃ０よりも高くなるほど、その温度特性と制御温度上限値Ｔｕｌｒとの交点における温度勾配は急激に小さくなる。例えば、冷媒温度Ｔｃが標準冷媒温度Ｔｃ０よりも高い値Ｔｃ２の場合、上記交点における温度勾配Ｋｔ２ｒは、標準冷媒温度Ｔｃ０の温度勾配Ｋｔ０に比べて小さくなる。このため、冷媒温度Ｔｃが高くなるほど、種々のばらつきの影響は小さくなる。上限温度Ｔｂｄに対する余裕度を考えると、比較例の制御温度上限値Ｔｕｌｒよりも高い温度まで上昇させた制御温度上限値をとして、出力電流上限値Ｉｄｕｌを上昇させても、故障を防止して電力変換回路２１０を動作させることが可能と考えられる。
【００２８】
そこで、上記点を考慮して、上限値記憶部４４０（図１参照）に記憶されているマップは、以下のように求められる。
【００２９】
冷媒温度Ｔｃが標準冷媒温度Ｔｃ０の場合（図３参照）、比較例の制御温度上限値Ｔｕｌｒと同じ値Ｔｕｌ０が制御温度上限値Ｔｕｌとして設定される。なお、制御温度上限値Ｔｕｌの値Ｔｕｌ０としては、標準冷媒温度Ｔｃ０の温度特性において、予め決定された温度勾配Ｋｔ０を有する点のパワー半導体Ｓｅの温度Ｔｅの値が用いられる。温度勾配Ｋｔ０は、温度特性ばらつきや温度計測ばらつき等の種々のばらつきを考慮したマージン、及び、上限温度Ｔｂｄに対する余裕度、を満足する値に設定される。この場合、出力電流上限値Ｉｄｕｌは、その温度特性と、制御温度上限値Ｔｕｌの値Ｔｕｌ０との交点（記号「○」で示す）の値Ｉｄ０に制限される。
【００３０】
そして、冷媒温度Ｔｃが標準冷媒温度Ｔｃ０よりも低い温度の場合（図３参照）、制御温度上限値Ｔｕｌは、冷媒温度Ｔｃが低くなるほど、標準冷媒温度Ｔｃ０の制御温度上限値Ｔｕｌ０よりも低い値に設定される。例えば、図３に示すように、冷媒温度Ｔｃが値Ｔｃ１の場合、制御温度上限値Ｔｕｌは値Ｔｕｌ１（＜Ｔｕｌ０）に設定される。この場合、出力電流上限値Ｉｄｕｌは、その温度特性と、制御温度上限値Ｔｕｌの値Ｔｕｌ１との交点（記号「○」で示す）の出力電流の値Ｉｄ１に制限される。この出力電流値Ｉｄ１は、比較例の制御温度上限値Ｔｕｌｒの場合の出力電流Ｉｄの上限値Ｉｄ１ｒよりも小さい値となる。なお、制御温度上限値Ｔｕｌの値Ｔｕｌ１としては、冷媒温度Ｔｃが値Ｔｃ１の場合の温度特性において、あらかじめ決定された温度勾配Ｋｔ１を有する点のパワー半導体Ｓｅの温度Ｔｅが用いられる。そして、温度勾配Ｋｔ１は、温度勾配Ｋｔ０以上で温度勾配Ｋｔ１ｒ未満の値であって、温度特性ばらつきや温度計測ばらつき等の種々のばらつきを考慮したマージン、及び、上限温度Ｔｂｄに対する余裕度、を満足する値に設定される。標準冷媒温度Ｔｃ０よりも低い他の冷媒温度Ｔｃにおいても、同様であり、制御温度上限値Ｔｕｌは、冷媒温度Ｔｃが低くなるほど、標準冷媒温度Ｔｃ０の制御温度上限値Ｔｕｌ０よりも低い値に設定される。
【００３１】
また、冷媒温度Ｔｃが標準冷媒温度Ｔｃ０よりも高い温度の場合（図３参照）、制御温度上限値Ｔｕｌは、冷媒温度Ｔｃが高くなるほど、標準冷媒温度Ｔｃ０の制御温度上限値Ｔｕｌ０よりも高い値に設定される。例えば、図３に示すように、冷媒温度Ｔｃが値Ｔｃ２の場合、制御温度上限値Ｔｕｌは値Ｔｕｌ２（＞Ｔｕｌ０）に設定される。この場合、この場合、出力電流上限値Ｉｄｕｌは、その温度特性と、制御温度上限値Ｔｕｌの値Ｔｕｌ２との交点（記号「○」で示す）の出力電流の値Ｉｄ２に制限される。この出力電流値Ｉｄ２は、比較例の制御温度上限値Ｔｕｌｒの場合の出力電流Ｉｄの上限値Ｉｄ２ｒよりも大きい値となる。なお、制御温度上限値Ｔｕｌの値Ｔｕｌ２としては、冷媒温度Ｔｃが値Ｔｃ２の場合の温度特性において、あらかじめ決定された温度勾配Ｋｔ２を有する点のパワー半導体Ｓｅの温度Ｔｅが用いられる。そして、温度勾配Ｋｔ２は、温度勾配Ｋｔ０以下で温度勾配Ｋｔ２ｒよりも大きい値であって、温度特性ばらつきや温度計測ばらつき等の種々のばらつきを考慮したマージン、及び、上限温度Ｔｂｄに対する余裕度、を満足する値に設定される。標準冷媒温度Ｔｃ０よりも高い他の冷媒温度Ｔｃにおいても、同様であり、制御温度上限値Ｔｕｌは、冷媒温度Ｔｃが高くなるほど、標準冷媒温度Ｔｃ０の制御温度上限値Ｔｕｌ０よりも高い値に設定される。
【００３２】
以上のように、標準冷媒温度Ｔｃ０における標準温度特性から求められる複数の冷媒温度Ｔｃの温度特性から、それぞれの冷媒温度Ｔｃに対応する制御温度上限値Ｔｕｌを求めることができる。そして、求めた複数の冷媒温度Ｔｃのそれぞれに対応する制御温度上限値Ｔｕｌをマップとして上限値記憶部４４０に記憶することができる。
【００３３】
なお、上限値記憶部４４０に記憶されていない冷媒温度Ｔｃに対応する制御温度上限値Ｔｕｌは、この温度を上下で挟み、上限値記憶部４４０に記憶されている冷媒温度Ｔｃに対応する制御温度上限値Ｔｕｌを用いて補間演算することにより求められる。
【００３４】
次に、図２に示すように、駆動条件設定部４３０は、取得した制御温度上限値Ｔｕｌに対応する電力変換回路２１０の出力電流Ｉｄを、温度特性記憶部４５０に記憶されている標準温度特性を利用して求め（ステップＳ１３０）、求めた出力電流Ｉｄを出力電流上限値Ｉｄｕｌとして設定し（ステップＳ１４０）、処理を終了する。なお、取得した冷媒温度Ｔｃ、制御温度上限値Ｔｕｌ、および、出力電流上限値Ｉｄｕｌは、設定条件記憶部４６０に記憶され、駆動部４１０による電力変換部２０の制御に利用される。
【００３５】
ここで、ステップＳ１３０における、制御温度上限値Ｔｕｌに対応する電力変換回路２１０の出力電流Ｉｄの算出は、例えば、以下のようにして実行される。温度特性記憶部４５０に記憶されている標準温度特性のデータを、ステップＳ１１０で取得した冷媒温度Ｔｃと標準冷媒温度Ｔｃ０との温度の差分だけオフセットさせることにより、取得した冷媒温度Ｔｃに対応する温度特性のデータを求める（図３参照）。そして、求めた温度特性のデータから、ステップＳ１２０で取得した制御温度上限値Ｔｕｌに対応する出力電流Ｉｄを求めることができる。これにより、あらかじめ、取得した制御温度上限値Ｔｕｌに対応する電力変換回路２１０の出力電流Ｉｄを求めて、出力電流上限値Ｉｄｕｌとして設定しておくことができる。この結果、駆動部４１０による電力変換部２０の制御において、制御温度上限値Ｔｕｌによる動作の制限だけでなく、出力電流上限値Ｉｄｕｌによる動作の制限を行なうことが可能である。
【００３６】
以上説明したように、第１実施形態の電力変換装置１０では、パワー半導体Ｓｅに流れる電流に対する温度の感度、すなわち、電流変化に対する温度変化を示す温度勾配が急激に大きくなる大電流領域において、制御温度上限値Ｔｕｌを熱による故障を招く上限温度Ｔｂｄに対する余裕度を高めるように低く制限する。これにより、電力変換回路２１０の出力電流の上限値を低くすることが可能であり、温度上昇によるパワー半導体Ｓｅの故障に対する余裕度を向上させることができる。また、温度勾配が急激に小さくなる低電流領域においては、制御温度上限値Ｔｕｌを高くすることで、電力変換回路２１０の出力電流上限値Ｉｄｕｌを高くすることが可能である。これにより、利用可能な高温の領域の活用を向上させることができる。従って、低電流から大電流の領域に亘って、電力変換回路の温度および出力電流の制御を十分に行なうことが可能である。
【００３７】
Ｂ．第２実施形態：
図４に示す第２実施形態の電力変換装置１０Ｂは、第１実施形態の電力変換装置１０（図１参照）の制御部４０の駆動条件設定部４３０が駆動条件設定部４３０Ｂに置き換えられた制御部４０Ｂとなっている点を除いて同じである。
【００３８】
駆動条件設定部４３０Ｂは、電力変換部２０による電力変換動作の実行中において、定期的に、例えば、数分間隔で、以下で説明するように、図５に示す処理を行なって、制御温度上限値Ｔｕｌを求めて出力電流上限値Ｉｄｕｌを設定する。
【００３９】
駆動条件設定部４３０Ｂは、冷媒流量増加制御を行なう（ステップＳ１０４）。冷媒流量増加制御は、冷却駆動部４２０によって循環ポンプ５５０（図４参照）の駆動量を増加させることにより実行される。なお、循環ポンプ５５０が「流量可変部」に相当する。
【００４０】
次に、駆動条件設定部４３０Ｂは、流量センサ５６０から冷媒流量Ｖｃを取得する（ステップＳ１０６）とともに、冷媒温度センサ５７０から冷媒温度Ｔｃを取得する。（ステップＳ１１０）する。そして、駆動条件設定部４３０Ｂは、取得した冷媒流量Ｖｃおよび冷媒温度Ｔｃに対応する制御温度上限値Ｔｕｌを上限値記憶部４４０に記憶されているマップから取得する（ステップＳ１２０Ｂ）。
【００４１】
ここで、図６に示すように、冷媒温度Ｔｃが標準冷媒温度Ｔｃ０の場合において、冷媒流量Ｖｃが設計上設定される標準冷媒流量Ｖｃ０での温度特性に対して、冷媒流量Ｖｃが標準冷媒流量Ｖｃ０よりも多い値Ｖｃ１での温度特性は、流量の増加度合いに応じて温度勾配が低下する特性となる。従って、標準冷媒流量Ｖｃ０における制御温度上限値Ｔｕｌ０（Ｖｃ０）に対応する出力電流上限値Ｉｄｕｌの値Ｉｄ０（Ｖｃ０）に対して、上昇した冷媒流量Ｖｃの値Ｖｃ１における制御温度上限値Ｔｕｌ０（Ｖｃ１）に対応する出力電流上限値Ｉｄｕｌの値Ｉｄ０（Ｖｃ１）は大きくなる。言い換えると、冷媒流量Ｖｃを増加させることによって、出力電流上限値Ｉｄｕｌをより大電流側に増大させて設定することができる。なお、上記説明は、冷媒温度Ｔｃが標準冷媒温度Ｔｃ０の場合の標準冷媒温度特性を例に説明したが、他の冷媒温度Ｔｃにおいても同様である。従って、各冷媒温度Ｔｃに対応する制御温度上限値Ｔｕｌの位置は、図６に示すように、冷媒流量Ｖｃの増加に応じて、大電流側に移動する。
【００４２】
以上のことから、上限値記憶部４４０には、複数の冷媒温度のそれぞれに対応する制御温度上限値のマップが複数の冷媒流量のそれぞれについて記憶される。また、上限値記憶部４４０には、冷媒温度と冷媒流量とをパラメータとし、これらに対応する制御温度上限値をマップとして記憶されるようにしてもよい。
【００４３】
次に、図５に示すように、駆動条件設定部４３０Ｂは、取得した冷媒流量Ｖｃおよび制御温度上限値Ｔｕｌに対応する電力変換回路２１０の出力電流Ｉｄを、温度特性記憶部４５０に記憶されている標準温度特性を利用して求め（ステップＳ１３０Ｂ）、求めた出力電流Ｉｄを出力電流上限値Ｉｄｕｌとして設定し（ステップＳ１４０）、処理を終了する。なお、取得した冷媒流量Ｖｃ、冷媒温度Ｔｃ、制御温度上限値Ｔｕｌ、および、出力電流上限値Ｉｄｕｌは、設定条件記憶部４６０に記憶され、駆動部４１０による電力変換部２０の制御に利用される。
【００４４】
ここで、ステップＳ１３０Ｂにおける、冷媒流量Ｖｃ及び制御温度上限値Ｔｕｌに対応する電力変換回路２１０の出力電流Ｉｄの算出は、例えば、以下のようにして実行される。図２のステップＳ１３０と同様に、温度特性記憶部４５０に記憶されている標準温度特性のデータを、ステップＳ１１０で取得した冷媒温度Ｔｃと標準冷媒温度Ｔｃ０との温度の差分だけオフセットさせることにより、取得した冷媒温度Ｔｃに対応する温度特性のデータを求める（図３参照）。そして、求めた温度特性データを、冷媒流量Ｖｃに対応する緩和係数Ｋｖｃ（＜１）を乗算することにより、冷媒流量Ｖｃ及び冷媒温度Ｔｃに対応する温度特性のデータを求めることができる。なお、冷媒流量Ｖｃに対応する緩和係数Ｋｖｃは、例えば、上限値記憶部４４０に、冷媒流量Ｖｃおよび冷媒温度Ｔｃに対応する制御温度上限値Ｔｕｌとともにあらかじめ記憶されている。あるいは、別の記憶部に冷媒流量Ｖｃに対応する緩和係数Ｋｖｃのマップとして記憶されていてもよい。
【００４５】
以上説明したように、第２実施形態の電力変換装置１０Ｂにおいても、第１実施形態の電力変換装置１０と同様に、大電流領域において、温度上昇による電力用半導体の故障に対する余裕度を向上させることができる。また、低電流領域において、利用可能な高温の領域の活用を向上させることができる。これにより、低電流から大電流の領域に亘って、電力変換回路の温度および出力電流の制御を十分に行なうことが可能である。また、第２実施形態の電力変換装置１０Ｂでは、冷媒流量を増加させることによって、出力電流の上限値を増大させて設定することが可能となる。これにより、温度上昇によるパワー半導体Ｓｅの故障に対する余裕度を向上させつつ、出力電流の上限値を増大させることが可能である。従って、例えば、冷媒流量Ｖｃを制御することで、冷媒流量Ｖｃを制御しない場合に比べて、大電流側での電力変換装置の使用を可能とすることができる。
【００４６】
Ｃ．第３実施形態：
図７に示す第３実施形態の電力変換装置１０Ｃは、第１実施形態の電力変換装置１０（図１参照）の制御部４０に補正部４３５Ｃが加えられた制御部４０Ｃとなっている点を除いて同じである。
【００４７】
補正部４３５Ｃは、例えば、経年劣化を検出可能な期間が経過した際において、車両が停車中のような、モータを車軸から切り離すことができるタイミングにおいて、モータを車軸から切り離した状態で、図８に示す処理を行なう。補正部４３５Ｃは、図８に示す処理を行なうことによって、温度特性記憶部４５０に記憶されている標準温度特性、および、上限値記憶部４４０に記憶されている制限温度上限値を再設定する。
【００４８】
補正部４３５Ｃは、冷媒温度Ｔｃを取得する（ステップＳ２１０）。次に、補正部４３５Ｃは、駆動部４１０を制御して電力変換回路２１０からモータへの定電流出力を開始し（ステップＳ２２０）、電力変換回路２１０の出力電流Ｉｄ、パワー半導体Ｓｅの温度Ｔｅの測定を開始する（ステップＳ２３０）。そして、補正部４３５Ｃは、パワー半導体Ｓｅの温度Ｔｅが、取得した冷媒温度Ｔｃに対応する制御温度上限値Ｔｕｌに到達するまで出力電流Ｉｄを増加させて、出力電流Ｉｄおよびパワー半導体Ｓｅの温度Ｔｅの測定を行なう（ステップＳ２４０）。なお、出力電流Ｉｄの測定は、第１実施形態で説明したように、電流センサ２４２，２４３によって取得される。また、パワー半導体Ｓｅの温度Ｔｅは、第１実施形態で説明したように、温度センサ２３０の検出値によって直接的あるいは間接的に求められる。
【００４９】
ここで、制御温度上限値Ｔｕｌ以上の温度における出力電流Ｉｄ、すなわち、制御温度上限値Ｔｕｌに対応する出力電流上限値Ｉｄｕｌ以上の出力電流Ｉｄは、電力変換回路２１０の動作が制限されるので、測定することができない。そこで、補正部４３５Ｃは、制御温度上限値Ｔｕｌ以上の出力電流Ｉｄおよびパワー半導体Ｓｅの温度Ｔｅについて、それまでに測定された温度特性のデータにおける温度勾配の変化から推定する（ステップＳ２５０）。
【００５０】
そして、補正部４３５Ｃは、取得された冷媒温度Ｔｃ（ステップＳ２１０）における測定結果（ステップＳ２４０）および推定結果（ステップＳ２５０）から、標準冷媒温度Ｔｃ０における標準温度特性を求めて、温度特性記憶部４５０に記憶する（ステップＳ２６０）。さらに、補正部４３５Ｃは、新たに記憶した標準温度特性を利用して複数の冷媒温度Ｔｃのそれぞれにおける制御温度上限値Ｔｕｌを求め、マップとして上限値記憶部４４０に記憶する（ステップＳ２７０）。そして、補正部４３５Ｃは、制御温度上限値の設定処理の実行を、駆動条件設定部４３０に指示して（ステップＳ２８０）、処理を終了する。実行を指示された駆動条件設定部４３０では、制御温度上限値の設定処理（図２参照）が、上限値記憶部４４０および温度特性記憶部４５０に新たに記憶された制御温度上限値のマップおよび温度特性に基づいて実行され、制御温度上限値Ｔｕｌおよび出力電流上限値Ｉｄｕｌの設定が実行される。
【００５１】
電力変換回路２１０のパワー半導体Ｓｅが経年劣化した場合、通常、その温度特性は温度勾配が高くなるように変化する。例えば、図９に示すように、一点鎖線で示す測定前の温度特性に対して破線で示す温度特性のように変化したとする。この状態において、制御温度上限値Ｔｕｌが測定前の値Ｔｕｌ０（ｂ）のままとすると、温度勾配が高くなった点に対応する出力電流Ｉｄの値Ｉｄ０（ｂ）が出力電流上限値Ｉｄｕｌとなって制限されることになり、上限温度Ｔｂｄに対する余裕度が悪化する。これに対して、測定後の温度特性に基づいて新たに設定された制御温度上限値Ｔｕｌの値Ｔｕｌ０（ａ）は、経年劣化に応じた温度特性に対して設定されたものとなるので、上限温度Ｔｂｄに対する出力電流Ｉｄの値Ｉｄ０（ａ）が出力電流上限値Ｉｄｕｌとして設定され、上限温度Ｔｂｄに対する余裕度を悪化した状態から改善した状態に補正することができる。
【００５２】
以上説明したように、第３実施形態の電力変換装置１０Ｃでは、経年劣化による温度特性の変化を補正することができ、温度上昇によるパワー半導体Ｓｅの故障に対する余裕度の低下を改善することができる。
【００５３】
なお、上記説明では、第１実施形態の電力変換装置１０の制御部４０に補正部４３５Ｃが加えられた制御部４０Ｃを備える電力変換装置１０を例に説明したが、第２実施形態の電力変換装置１０Ｂの制御部４０Ｂに補正部４３５Ｃが加えられた制御部を備える電力変換装置においても同様の効果を得ることができる。
【００５４】
Ｄ．他の実施形態：
（１）上記実施形態では、電力変換回路２１０としてインバータを例に説明しているが、コンバータであってもよく、パワー半導体Ｓｅを用いて構成される種々の電力変換回路を有する電力変換装置に適用可能である。
【００５５】
（２）上記実施形態では、上限値記憶部４４０に記憶されている複数の冷媒温度のそれぞれに対応する制御温度上限値のマップから、取得した冷媒温度に対応する制御温度上限値を取得する。これに対して、複数の冷媒温度のそれぞれに対応する制御温度上限値の関係を近似する関数式から、取得した冷媒温度に対応する制御温度上限値を取得するようにしてもよい。上限値記憶部４４０に記憶されたマップや関数式によれば、容易に、取得した冷媒温度に対応する制御温度上限値を取得することができる。
【００５６】
（３）上記実施形態では、電力変換部２０の動作の制御中において、制御温度上限値Ｔｕｌを、冷媒温度Ｔｃが標準冷媒温度Ｔｃ０よりも高くなるほど大きくなり、標準冷媒温度Ｔｃ０よりも低くなるほど小さくなるように変化させて、電力変換回路２１０の出力電流Ｉｄの上限値Ｉｄｕｌを変化させている。しかしながら、これに限定されるものではなく、電力変換回路の動作として予め要求される制御の条件に応じて、冷媒温度センサの検出値によって、制御温度上限値と、電力変換回路の出力電流の上限値と、を変化させるようにできればよい。
【００５７】
本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１０，１０Ｂ，１０Ｃ…電力変換装置、２０…電力変換部、４０，４０Ｂ，４０Ｃ…制御部、２１０…電力変換回路、２２０…駆動回路、４４０…上限値記憶部、４５０…温度特性記憶部、５１０…冷却部、５７０…冷媒温度センサ、Ｉｄ…出力電流、Ｉｄｕｌ…出力電流上限値、Ｔｃ…冷媒温度、Ｔｃ０…標準冷媒温度、Ｔｕｌ…制御温度上限値
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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