(57)【要約】【課題】インバータの冷却装置に異常が発生した場合でも、半導体素子の温度を精度良く推定する。【解決手段】インバータ１に設けられている半導体素子２の温度を推定する半導体素子温度推定装置は、インバータ１を冷却するための冷却装置に異常が発生したか否かを判定し、冷却装置に異常が発生したと判定すると、冷却装置の異常により生じるインバータ１の内部の上昇温度と、冷却装置に異常が発生していない場合における半導体素子２の損失に起因する上昇温度を算出する。そして、算出したインバータ１の内部の上昇温度と、算出した半導体素子２の損失に起因する上昇温度と、温度センサ１３によって検出された温度とに基づいて、半導体素子２の温度を推定する。【選択図】図１
2015208081.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インバータに設けられている半導体素子の温度を推定する半導体素子温度推定装置であって、
前記インバータに設けられ、周辺の温度を検出する温度検出手段と、
前記インバータを冷却するための冷却装置に異常が発生したか否かを判定する異常判定手段と、
前記半導体素子の温度を推定する温度推定手段と、
を備え、
前記温度推定手段は、前記冷却装置に異常が発生したと判定すると、前記冷却装置の異常により生じる前記インバータの内部の上昇温度と、前記冷却装置に異常が発生していない場合における前記半導体素子の損失に起因する上昇温度を算出し、算出した前記インバータの内部の上昇温度と、算出した前記半導体素子の損失に起因する上昇温度と、前記温度検出手段によって検出された温度とに基づいて、前記半導体素子の温度を推定する、
ことを特徴とする半導体素子温度推定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体素子温度推定装置において、
前記冷却装置は、冷媒を流すことによって前記インバータを冷却するものであって、
前記冷媒の温度を検出する冷媒温度検出手段をさらに備え、
前記温度推定手段は、前記冷却装置に異常が発生していないと判定すると、前記冷媒温度検出手段によって検出された冷媒の温度と、前記冷却装置に異常が発生していない場合における前記半導体素子の損失に起因する上昇温度とに基づいて、前記半導体素子の温度を推定する、
ことを特徴とする半導体素子温度推定装置。
【請求項３】
請求項２に記載の半導体素子温度推定装置において、
前記冷却装置に異常が発生していない場合における前記温度検出手段から前記冷媒までの熱抵抗モデルと前記半導体素子の損失との関係に基づいて、前記温度検出手段の出力値を推定する出力推定手段をさらに備え、
前記異常判定手段は、前記出力推定手段によって推定された前記温度検出手段の出力値と、前記温度検出手段の検出値との差に基づいて、前記冷却装置に異常が発生したか否かを判定する、
ことを特徴とする半導体素子温度推定装置。
【請求項４】
請求項２に記載の半導体素子温度推定装置において、
前記異常判定手段は、前記温度検出手段によって検出された温度と、前記冷媒温度検出手段によって検出された温度との差に基づいて、前記冷却装置に異常が発生したか否かを判定する、
ことを特徴とする半導体素子温度推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータ内に設けられている半導体素子の温度推定技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、インバータに設けられている半導体素子に電流が流れると発熱するため、インバータには冷却装置が設けられている。冷却装置は、例えば、冷却水等の冷媒をインバータに設けられた流路に流すことにより、半導体素子を冷却する。
【０００３】
ここで、冷媒が漏れたり、冷媒の流れが止まったりする等、冷却装置に異常が発生すると、冷却効率が悪化する。従って、冷却装置の異常時には、半導体素子の温度が使用可能温度範囲内に収まるように、半導体素子の温度を検出または推定して、温度保護制御を行う必要がある。
【０００４】
特許文献１には、モータのコイルに流れる電流に基づいて、インバータの半導体素子の温度を推定する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１７７０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、冷却装置が正常な場合には、コイルに流れる電流に基づいて、インバータの半導体素子の温度を精度よく推定できるが、冷却装置に異常が生じると、半導体素子から冷媒までの熱抵抗が変化するため、半導体素子の温度推定に誤差が生じる。
【０００７】
本発明は、インバータを冷却するための冷却装置に異常が発生した場合に、インバータに設けられている半導体素子の温度を精度良く推定する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による半導体素子温度推定装置は、インバータに設けられている半導体素子の温度を推定する装置であって、インバータに設けられ、周辺の温度を検出する温度検出手段と、インバータを冷却するための冷却装置に異常が発生したか否かを判定する異常判定手段と、半導体素子の温度を推定する温度推定手段とを備える。温度推定手段は、冷却装置に異常が発生したと判定すると、冷却装置の異常により生じるインバータの内部の上昇温度と、冷却装置に異常が発生していない場合における半導体素子の損失に起因する上昇温度を算出し、算出したインバータの内部の上昇温度と、算出した半導体素子の損失に起因する上昇温度と、温度検出手段によって検出された温度とに基づいて、半導体素子の温度を推定する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、インバータの冷却装置に異常が発生したと判定すると、冷却装置の異常により生じるインバータの内部の上昇温度と、冷却装置に異常が発生していない場合における半導体素子の損失に起因する上昇温度と、インバータに設けられた温度検出手段の検出温度とに基づいて、半導体素子の温度を推定するので、冷却装置の異常により、半導体素子から冷却装置までの熱抵抗が変化した場合でも、半導体素子の温度を精度良く推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、一実施の形態における半導体素子温度推定装置を適用するインバータおよびその周辺機器を示す図である。
【図２】図２は、一実施の形態における半導体素子温度推定装置によって行われる制御の流れを示すフローチャートである。
【図３】図３は、温度センサの推定出力値と実際の出力値とに基づいて冷却装置に発生する異常の有無を判断する場合のタイムチャートを示す図である。
【図４】図４は、温度センサの検出値と水温センサの検出値とに基づいて冷却装置に発生する異常の有無を判断する場合のタイムチャートを示す図である。
【図５】図５は、冷却装置が正常な場合における半導体素子から冷媒までの熱抵抗モデルの一例を示す図である。
【図６】図６は、冷却装置が異常な場合の半導体素子の温度推定方法で用いる熱抵抗モデルの一例を示す図である。
【図７】図７は、冷却装置に異常が発生し、半導体素子の損失が一定であるとした場合の半導体素子の温度変化量を示す図である。
【図８】図８は、冷却装置に異常が生じた場合の熱抵抗成分および熱容量成分を含む熱抵抗モデルを示す図である。
【図９】図９は、前回の演算時に冷却装置が正常であり、今回の演算時に冷却装置に異常が発生したと判定した場合には、冷却装置が正常な場合と同じ方法により、半導体素子のベース温度を算出する処理の流れを示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、冷却装置に異常が生じて、半導体の損失が変化した場合の半導体素子の温度変化量を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、一実施の形態における半導体素子温度推定装置を適用するインバータおよびその周辺機器を示す図である。この半導体素子温度推定装置は、例えば、三相交流モータ１７を駆動源とする電気自動車やハイブリッド車、燃料電池車に搭載されて使用される。ただし、半導体素子温度推定装置の適用先が車両に限定されることはなく、車両以外のシステムに適用することもできる。
【００１２】
インバータ１は、バッテリ１０の直流電力を交流電力に変換して、三相交流モータ１７に供給する。インバータ１には、スイッチング素子として機能する複数の半導体素子（例えばＩＧＢＴ）２と、各半導体素子２と逆並列に接続されたダイオードが設けられている。より具体的には、直列に接続された２つの半導体素子２が３対設けられている。
【００１３】
インバータ１には、冷却水等の冷媒を流すための冷媒流路が設けられており、ポンプ１９を駆動して冷媒流路に冷媒を送り込むことにより、インバータ１の半導体素子２の熱を奪う。半導体素子２の熱により温められた冷媒は、ラジエータ１１内を通過する際に放熱して冷却される。冷却された冷媒は再びインバータ１に設けられた冷媒流路に送り込まれる。
【００１４】
水温センサ１８は、冷媒流路に流れる冷媒の温度を検出する。
【００１５】
温度センサ１３は、インバータ１の内部に、半導体素子２とは物理的に離れた位置に設けられ、周辺温度を検出する。図１では、直列に接続された２つの半導体素子２のうち、上側の半導体素子２に対応して、３つの温度センサ１３が設けられている。
【００１６】
３つの電流センサ１４は、インバータ１から三相交流モータ１７に流れるＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電流を検出する。
【００１７】
回転センサ１６は、例えば、レゾルバやエンコーダであり、三相交流モータ１７の回転子位相を検出する。
【００１８】
制御回路１５は、インバータ１内に設けられている半導体素子２のオン／オフを制御するとともに、温度センサ１３、電流センサ１４、水温センサ１８の各検出値を入力して、半導体素子２の温度を推定し、推定した温度に基づいて、半導体素子２の温度保護制御を行う。
【００１９】
図２は、一実施の形態における半導体素子温度推定装置によって行われる制御の流れを示すフローチャートである。ステップＳ１から始まる処理は、制御回路１５によって行われる。
【００２０】
ステップＳ１では、冷却装置に異常が生じているか否かを判定する。冷却装置とは、インバータ１に設けられた冷媒流路に冷媒を流して、半導体素子２を冷却する装置のことである。
【００２１】
冷却装置の異常は、例えば、温度センサ１３から冷媒までの熱抵抗モデルと半導体素子２の損失とに基づいて、温度センサ１３の出力を推定し、温度センサ１３の推定出力値と、実際の出力値とを比較して、両者の値の差が所定の閾値Ｔｈ１以上になると、冷却装置に異常が発生していると判断する。温度センサ１３から冷媒までの熱抵抗モデルや、半導体素子２の損失は、予め求めておくことができる。
【００２２】
図３は、温度センサ１３の推定出力値と実際の出力値とに基づいて冷却装置に発生する異常の有無を判断する場合のタイムチャートを示す図である。図３では、上から順に、温度センサ値、半導体素子２の損失、冷却装置異常判定フラグを示している。温度センサ値には、温度センサ１３の検出値および推定値が含まれる。冷却装置異常判定フラグは、冷却装置が正常な場合に０、異常な場合に１を示すフラグである。
【００２３】
図３では、時刻Ｔ３０において、温度センサ１３の検出値と推定値の差が所定の閾値Ｔｈ１以上になり、冷却装置に異常が生じたと判定して、冷却装置異常判定フラグが０から１に変化している。
【００２４】
冷却装置の異常を、温度センサ１３の検出値と水温センサ１８の検出値とに基づいて判定することもできる。すなわち、温度センサ１３の検出値と水温センサ１８の検出値との差が所定の閾値Ｔｈ２以上になると、冷却装置に異常が生じたと判定する。
【００２５】
図４は、温度センサ１３の検出値と水温センサ１８の検出値とに基づいて冷却装置に発生した異常の有無を判断する場合のタイムチャートを示す図である。図４では、上から順に、温度センサ１３と水温センサ１８の検出値の差、半導体素子２の損失、冷却装置異常判定フラグを示している。図３と同様に、冷却装置異常判定フラグは、冷却装置が正常な場合に０、異常な場合に１を示すフラグである。
【００２６】
図４では、時刻Ｔ４０において、温度センサ１３の検出値と水温センサ１８の検出値の差が所定の閾値Ｔｈ２以上になり、冷却装置に異常が生じたと判定して、冷却装置異常判定フラグが０から１に変化している。
【００２７】
図２のステップＳ１において、冷却装置に異常が生じていると判定するとステップＳ２に進んで、半導体素子２と冷媒間の熱抵抗、半導体素子２の損失、および、温度センサ１３の検出値に基づいて、半導体素子２の温度Ｔｊを推定する。一方、冷却装置に異常が生じていないと判定すると、ステップＳ３に進んで、半導体素子２と冷媒間の熱抵抗、半導体素子２の損失、および、水温センサ１８の検出値に基づいて、半導体素子２の温度Ｔｊを推定する。
【００２８】
まず初めに、ステップＳ３の処理、すなわち、冷却装置が正常な場合の半導体素子２の温度推定方法について説明する。冷却装置が正常な場合、半導体素子２から冷媒までの熱抵抗モデル、半導体素子２の損失、および、水温センサ１８の検出値に基づいて、半導体素子２の温度Ｔｊを推定する。
【００２９】
図５は、冷却装置が正常な場合における半導体素子２から冷媒までの熱抵抗モデルの一例を示す図である。図５では、インバータ１の構造を示す図の上に重ねて、熱抵抗モデルの回路を示している。
【００３０】
半導体素子２は、はんだ５３を介して、セラミックス基板５１の上に固定されている。セラミックス基板５１とはんだ５３との間には、銅箔５２が設けられている。
【００３１】
温度センサ１３は、半導体素子２とは物理的に離れた位置に設けられている。温度センサ１３は、はんだ５３を介してセラミックス基板５１の上に固定されている。
【００３２】
セラミックス基板５１の下方には、冷却器５４が設けられている。より具体的には、冷却器５４は、はんだ５３によってセラミックス基板５１にはんだ付けされており、はんだ５３とセラミックス基板５１との間には、銅箔５２が設けられている。
【００３３】
冷却器５４には、冷媒を流すための冷媒流路５５が設けられており、冷媒流路５５の外側には、流路カバー５６が設けられている。
【００３４】
本実施形態では、半導体素子２から冷媒流路５５を流れる冷媒までの熱抵抗モデルとして、熱抵抗成分および熱容量成分を複数個接続したモデルを考える。ここでは、図５に示すように、熱抵抗成分はＲ１〜Ｒ３の３つ、熱容量成分はＣ１〜Ｃ３の３つとして説明する。
【００３５】
半導体素子２の温度Ｔｊは、次式（１）より推定することができる。ただし、式（１）の演算は繰り返し行うため、ｓ回目の演算時の半導体素子２の推定温度ＴｊをＴｊ（ｓ）と表す。また、式（１）中のＴB（ｓ）は、ｓ回目の演算時における半導体素子２のベース温度であり、ΔＴj（ｓ）は、ｓ回目の演算時における半導体素子２の損失による温度上昇であり、式（２）により算出することができる。式（２）中のｎは、熱抵抗成分および熱容量成分の数であり、図５に示すように熱抵抗成分および熱容量成分が３つずつの場合には、ｎは３である。半導体素子２のベース温度ＴB（ｓ）は、ｓ回目の演算時における水温センサ１８の検出温度Ｔｗとする。
【００３６】
【数１】
2015208081.tif 000003
【００３７】
【数２】
2015208081.tif 000004
【００３８】
式（２）において、ΔＴi（ｓ）はｓ回目の演算時におけるｉ番目の熱抵抗成分・熱容量成分による半導体素子２の温度上昇を表しており、次式（３）により表される。
【００３９】
【数３】
2015208081.tif 000005
【００４０】
式（３）において、Δｔは（ｓ−１）回目とｓ回目の演算の間に経過した時間を表している。また、Ｐ(s-1)は、（ｓ−１）回目の演算時の半導体素子２の損失を、Ｒｔｈiはｉ番目の熱抵抗成分を、τiはｉ番目の熱抵抗成分と熱容量成分の積を表している。
【００４１】
図５における熱抵抗成分および熱容量成分は、一定の条件の下であらかじめ実験的に求めることができる。また、半導体損失２の損失も予め求めておくことができる。
【００４２】
従って、式（３）より、ｓ回目の演算時におけるｉ（ｉ＝１〜３）番目の熱抵抗成分・熱容量成分による半導体素子２の温度上昇ΔＴi（ｓ）を求め、式（２）より、求めた１〜３番目の熱抵抗成分・熱容量成分による半導体素子２の温度上昇ΔＴi（ｓ）を加算することにより、ｓ回目の演算時における半導体素子２の損失による温度上昇ΔＴj（ｓ）を算出する。そして、ｓ回目の演算時における半導体素子２のベース温度ＴB（ｓ）に、温度上昇ΔＴj（ｓ）を加算することによって、ｓ回目の演算時の半導体素子２の温度Ｔｊ（ｓ）を求める。
【００４３】
続いて、図２のステップＳ２の処理、すなわち、冷却装置が異常な場合の半導体素子２の温度推定方法について説明する。冷却装置に異常が生じている場合でも、式（１）により、半導体素子２の温度Ｔｊを推定する。ただし、冷却装置に異常が生じている場合には、半導体素子２のベース温度が上昇していくため、半導体素子２の温度上昇分を考慮して、半導体素子２のベース温度ＴB（ｓ）を算出する。すなわち、冷却装置に異常が生じている場合の半導体素子２のベース温度ＴB（ｓ）に、冷却装置が正常な場合における半導体素子２の損失による温度上昇ΔＴj（ｓ）（式（２）参照）を加算することにより、半導体素子２の温度Ｔｊを推定する。この場合の熱抵抗モデルの一例を図６に示す。
【００４４】
冷却装置に異常が発生している場合には、次式（４）により、半導体素子２のベース温度ＴB（ｓ）を算出する。ただし、式（４）において、ΔＴｊ’（ｓ）は、ｓ回目の演算時におけるインバータ内部の温度上昇分であり、Ｔｓ（ｓ）は、ｓ回目の演算時における温度センサ１３の検出温度である。
【００４５】
【数４】
2015208081.tif 000006
【００４６】
ｓ回目の演算時におけるインバータ内部の温度上昇分ΔＴｊ’（ｓ）は、次式（５）により算出される。
【００４７】
【数５】
2015208081.tif 000007
【００４８】
式（５）において、Ｒｔｈ’iは、冷却装置に異常が発生した場合のｉ番目の熱抵抗成分を表し、τ’iは、冷却装置に異常が発生した場合のｉ番目の熱抵抗成分と熱容量成分の積を表している。Ｒｔｈ’iおよびτ’iは、冷却装置が正常な場合と異常な場合（冷媒が無い場合）で損失が同一であるとした場合の半導体素子２の温度変化の差分から予め求めておく。
【００４９】
図７は、冷却装置に異常が発生し、半導体素子２の損失が一定であるとした場合の半導体素子２の温度変化量を示す図である。図７では、上から順に半導体素子２の温度変化量、温度センサ１３の検出温度、半導体素子２の損失、三相交流モータ１７のトルクを示している。半導体素子２の温度変化量は、温度センサ１３の検出値から算出した温度変化量を点線で、半導体素子２の損失から算出した温度変化量を一点鎖線で、温度センサ１３の検出値から算出した温度変化量および半導体素子２の損失から算出した温度変化量に基づいて推定された半導体素子２の温度変化量を実線で表している。
【００５０】
半導体素子２の急激な発熱量の変化に伴う温度変化が生じた場合、温度センサ１３が半導体素子２から物理的に離れた位置に配置されていると、図７に示すように、温度センサ１３の検出値から算出した温度変化量は、実際の半導体素子２の温度変化量とは大きく異なるため、温度センサ１３の検出値に基づいて半導体素子２の温度保護制御を適切に行うことはできない。しかしながら、本実施形態では、半導体素子２と冷媒間の熱抵抗、半導体素子２の損失、および、温度センサ１３の検出値に基づいて、半導体素子２の温度を推定するので、半導体素子２の温度を精度良く推定することができ、半導体素子２の温度保護制御を適切に行うことができる。
【００５１】
上述した方法とは別の方法により、半導体素子２の温度Ｔｊを推定することもできる。例えば、冷却装置の異常により変化した熱抵抗成分を温度センサ１３の検出値に基づいて推定し、推定した熱抵抗成分をベースに半導体素子２の温度Ｔｊを推定することもできる。図８は、冷却装置に異常が生じた場合の熱抵抗成分Ｒ１’〜Ｒ３’および熱容量成分Ｃ１’〜Ｃ ３’を含む熱抵抗モデルを示す図である。
【００５２】
図２のフローチャートに戻って説明を続ける。ステップＳ４では、ステップＳ２またはステップＳ３で推定した半導体素子２の温度Ｔｊが所定の保護温度を超えているか否かを判定する。半導体素子２の推定温度Ｔｊが所定の保護温度を超えていないと判定するとステップＳ１に戻り、所定の保護温度を超えていると判定すると、ステップＳ５に進む。
【００５３】
ステップＳ５では、例えば、インバータ１の出力制限や出力停止等を行うことにより、半導体素子２の保護制御を行い、半導体素子２の温度を低下させる。
【００５４】
図２に示すフローチャートでは、冷却装置に異常が発生したと判定すると、冷却装置が正常な場合とは異なる方法により、半導体素子２のベース温度ＴB（ｓ）を算出した。しかし、前回の演算時に冷却装置が正常であり、今回の演算時に冷却装置に異常が発生したと判定した場合には、冷却装置が正常な場合と同じ方法により、半導体素子２のベース温度ＴB（ｓ）を算出するようにしてもよい。
【００５５】
図９は、前回の演算時に冷却装置が正常であり、今回の演算時に冷却装置に異常が発生したと判定した場合には、冷却装置が正常な場合と同じ方法により、半導体素子２のベース温度ＴB（ｓ）を算出する処理の流れを示すフローチャートである。図２に示すフローチャートと同じ処理を行うステップについては、同一の符号を付して詳しい説明は省略する。
【００５６】
ステップＳ１において冷却装置に異常が生じていると判定するとステップＳ１１に進む。ステップＳ１１では、前回の演算時に冷却装置が正常であったか否かを判定する。前回の演算時に冷却装置が正常であったと判定すると、ステップＳ１２に進む。
【００５７】
ステップＳ１２では、水温センサ１８の検出温度Ｔｗを半導体素子２のベース温度ＴB（ｓ）として設定して、半導体素子２の温度Ｔｊを推定する。図２のステップＳ２の処理と異なるのは、半導体素子２のベース温度ＴB（ｓ）だけであり、半導体素子２の温度Ｔｊの推定方法は同じである。
【００５８】
一方、ステップＳ１１において前回の演算時に冷却装置が正常ではなかったと判定すると、ステップＳ２に進む。
【００５９】
以上、一実施の形態における半導体素子温度推定装置によれば、インバータ１を冷却するための冷却装置に異常が発生したか否かを判定し、異常が発生したと判定すると、冷却装置の異常により生じるインバータ１の内部の上昇温度と、冷却装置に異常が発生していない場合における半導体素子２の損失に起因する上昇温度とを算出し、算出したインバータ１の内部の上昇温度および半導体素子２の損失に起因する上昇温度と、温度センサ１３によって検出される半導体素子２の周辺の温度とに基づいて、半導体素子２の温度を推定する。これにより、冷却装置に異常が発生して半導体素子２から冷媒までの熱抵抗が変化した場合であっても、熱抵抗の変化を考慮して精度良く半導体素子２の温度を推定することができる。
【００６０】
ここで、冷却装置に異常が発生した場合の熱抵抗モデルを予め作成しておき、この熱抵抗モデルを利用して半導体素子２の温度を推定する方法が考えられる。しかしながら、冷却装置の異常には、冷媒が少しずつ流れている状態、冷媒が完全に止まっている状態、冷媒が無い状態等、様々な異常状態が存在するため、各異常状態に応じた熱抵抗モデルが必要となるが、予め全ての異常状態に対応する熱抵抗モデルを用意することは不可能である。
【００６１】
また、インバータに設けられた温度センサの温度検出値が所定の閾値を超えると、冷却装置異常または半導体素子の温度異常が生じたと判定して、半導体素子の保護制御を行う方法も考えられる。この方法は、温度センサが半導体素子のすぐ近くに設けられている場合には、半導体素子の温度を温度センサによって比較的精度良く検出できるため、半導体素子の保護制御を行うことができる。しかしながら、温度センサが半導体素子から物理的に離れた位置に設けられている場合には、温度センサの温度検出値が半導体素子の温度と異なるため、例えば、半導体素子の急激な発熱量の変化に伴う温度変化が生じた場合等では、上述した方法では、半導体素子の保護制御を適切に行うことはできない。
【００６２】
図１０は、冷却装置に異常が生じて、半導体の損失が変化した場合の半導体素子２の温度変化量を示す図である。図１０では、上から順に半導体素子２の温度変化量、温度センサ１３の検出温度、半導体素子２の損失、三相交流モータ１７のトルクを示している。半導体素子２の温度変化量は、温度センサ１３の検出値から算出した温度変化量を点線で、半導体素子２の損失から算出した温度変化量を一点鎖線で、温度センサ１３の検出値および半導体素子２の損失から推定した半導体素子２の温度変化量を実線で表している。図１０に示すように、温度センサ１３の検出値から算出した温度変化量（点線）は、特に半導体素子２の損失が変化した後において、温度センサ１３の検出値および半導体素子２の損失から推定した温度変化量（実線）とは大きく異なる。従って、温度センサの検出値が所定の閾値を超えると、冷却装置異常または半導体素子の温度異常が生じたと判定する方法では、半導体素子の保護制御を開始するタイミングが遅くなり、適切に半導体素子の保護を行うことができなくなる。しかしながら、一実施の形態における半導体素子温度推定装置によれば、冷却装置に異常が発生したと判定すると、冷却装置の異常により生じるインバータ１の内部の上昇温度と、冷却装置に異常が発生していない場合における半導体素子２の損失に起因する上昇温度を算出し、算出したインバータ１の内部の上昇温度と、算出した半導体素子２の損失に起因する上昇温度と、温度センサ１３によって検出された温度とに基づいて、半導体素子２の温度を推定するので、図１０に示すような半導体素子２の急激な発熱量の変化に伴う温度変化が生じた場合でも、半導体素子２の温度を精度良く推定することができるので、半導体素子２の保護制御を適切に行うことができる。
【００６３】
また、一実施の形態における半導体素子温度推定装置によれば、冷却装置に異常が発生していないと判定すると、水温センサ１８によって検出された冷媒の温度と、冷却装置に異常が発生していない場合における半導体素子２の損失に起因する上昇温度とに基づいて、半導体素子の温度を推定する。これにより、冷却装置に異常が発生していない場合に、半導体素子２の温度を精度良く推定することができるので、半導体素子２の保護制御を適切に行うことができる。
【００６４】
また、冷却装置に異常が発生していない場合における温度センサ１３から冷媒までの熱抵抗モデルと半導体素子２の損失との関係に基づいて、温度センサ１３の出力値を推定し、推定した温度センサ１３の出力値と温度センサ１３の検出値との差に基づいて、冷却装置に異常が発生したか否かを判定する。これにより、冷却装置に異常が発生したか否かを精度良く判定することができるので、冷却装置の異常の有無に応じた温度推定方法を用いて、半導体素子２の温度を適切に推定することができる。
【００６５】
さらに、温度センサ１３によって検出された温度と、水温センサ１８によって検出された温度との差に基づいて、冷却装置に異常が発生したか否かを判定することもできる。この場合も冷却装置に異常が発生したか否かを精度良く判定することができるので、冷却装置の異常の有無に応じた温度推定方法を用いて、半導体素子２の温度を適切に推定することができる。
【００６６】
本発明は、上述した一実施の形態に限定されることはない。
【符号の説明】
【００６７】
１…インバータ
２…半導体素子
１３…温度センサ（温度検出手段）
１５…制御回路（異常判定手段、温度推定手段、出力推定手段）
１８…水温センサ（冷媒温度検出手段）
５４…冷却器
【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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【図１０】
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