(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチングトランジスタと温度検出用ダイオードとを内蔵する電力用半導体装置の温度を予測する温度予測計算回路と、
基本制御周期分のＰＷＭ信号幅とスイッチング回数と前記スイッチングトランジスタの飽和電圧、ターンオン損失、ターンオフ損失および駆動電流を含むパラメータを前記温度予測計算回路に出力する制御部と、
前記スイッチングトランジスタの飽和電圧、ターンオン損失、ターンオフ損失および駆動電流の特性データを格納する記憶部と、
を備え、
前記温度予測計算回路は、
前記スイッチングトランジスタの定常損失とスイッチング損失に基づいて計算した電力値を特定回数分の履歴を残す遅延回路と、
前記遅延回路の値と温度放熱特性に応じた時間係数に基づいて前記電力用半導体装置の予測温度を計算する計算回路と、
を備える電子装置。
【請求項２】
請求項１の電子装置において、
前記温度予測計算回路は、
前記定常損失を基本制御周期分のＰＷＭ信号幅と前記スイッチングトランジスタの飽和電圧および駆動電流とに基づいて計算し、
前記スイッチング損失をスイッチング回数とターンオン損失とターンオフ損失とに基づいて計算する電子装置。
【請求項３】
請求項１の電子装置において、
前記時間係数は時間が経つにつれて減少する電子装置。
【請求項４】
請求項１の電子装置において、
前記計算回路は、
前記遅延回路の値と温度放熱特性に応じた時間係数をそれぞれ乗算する乗算器と、
前記乗算器の値を加算する第１の加算器と、
を備える電子装置。
【請求項５】
請求項１の電子装置において、
前記温度予測計算回路は前記計算回路の出力を熱容量で補正して予測温度を求める電子装置。
【請求項６】
スイッチングトランジスタと温度検出用ダイオードとを内蔵する電力用半導体装置の温度を予測する温度予測計算回路を備え、
前記温度予測計算回路は、
前記スイッチングトランジスタの定常損失とスイッチング損失に基づいて計算した電力値を特定回数分の履歴を残す遅延回路と、
前記遅延回路の値と温度放熱特性に応じた時間係数に基づいて前記電力用半導体装置の予測温度を計算する計算回路と、
熱容量レジスタと、
第２の加算器と、
を備え、
前記第２の加算器は前記計算回路の出力から前記熱容量レジスタの値を減算し、
前記温度予測計算回路は前記計算回路の出力を熱容量で補正して予測温度を求める半導体集積回路装置。
【請求項７】
請求項２の電子装置において、
前記温度予測計算回路は、
前記電力値を計算する電力計算回路と、
前記予測温度に基づいて前記電力用半導体装置の異常温度を検出する温度判定回路と、
を備える電子装置。
【請求項８】
請求項７の電子装置において、
前記電力計算回路は、
前記基本制御周期分のＰＷＭ信号幅と前記飽和電圧と前記駆動電流と前記スイッチング回数と前記ターンオン損失と前記ターンオフ損失とを格納する電力計算用パラメータレジスタと、
前記基本制御周期分のＰＷＭ信号幅と前記飽和電圧と前記駆動電流に基づいて１電源周期の定常損失を計算する第１の回路と、
前記スイッチング回数と前記ターンオン損失と前記ターンオフ損失に基づいて１電源周期のスイッチング損失を計算する第２の回路と、
前記第１の回路の出力と第２の回路の出力を加算する加算器と、
前記加算器の出力を格納する電力格納レジスタと、
を備える電子装置。
【請求項９】
スイッチングトランジスタと温度検出用ダイオードとを内蔵する電力用半導体装置の温度を予測する温度予測計算回路を備え、
前記温度予測計算回路は、
前記スイッチングトランジスタの定常損失とスイッチング損失に基づいて計算した電力値を特定回数分の履歴を残す遅延回路と、
前記遅延回路の値と温度放熱特性に応じた時間係数に基づいて前記電力用半導体装置の予測温度を計算する計算回路と、
を備え、
前記温度予測計算回路は前記計算回路の出力を熱容量で補正して予測温度を求め、
前記温度予測計算回路は前記予測温度に基づいて前記電力用半導体装置の異常温度を検出する温度判定回路を備え、
前記温度判定回路は、
前記予測温度の符号を判断する判断回路と、
前記予測温度と温度測定値を加算する加算器と、
前記判断回路の出力に基づいて前記温度測定値と前記加算器の出力とを選択するセレクタと、
基準温度を格納する基準温度設定レジスタと、
前記セレクタの出力と前記基準温度設定レジスタの出力を比較する比較器と、
を備える半導体集積回路装置。
【請求項１０】
請求項７の電子装置において、さらに、
前記スイッチングトランジスタを駆動するゲート回路と、
前記温度検出用ダイオードに基づいて温度を検出する温度検出回路と、
を備える電子装置。
【請求項１１】
請求項１０の電子装置において、
前記温度検出回路は異常温度を検出した場合、前記ゲート回路の出力を抑制または停止する電子装置。
【請求項１２】
請求項２の電子装置において、
さらに、前記スイッチングトランジスタを駆動するためのＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ回路を備える電子装置。
【請求項１３】
請求項１２の電子装置において、
前記制御部は前記電力値を計算し、前記予測温度に基づいて前記電力用半導体装置の異常温度を検出する電子装置。
【請求項１４】
請求項１３の電子装置において、
前記記憶部はＰＷＭ基底テーブルを格納し、
前記制御部は、電流指令値と駆動電流測定値とモータの角速度および位置とに基づいて前記ＰＷＭ基底テーブルからＰＷＭパターンを生成し、前記ＰＷＭパターンから前記ＰＷＭ信号幅とスイッチング回数とを取得し、前記特性データから前記飽和電圧と前記ターンオン損失と前記ターンオフ損失とを取得し、前記電力値を計算する電子装置。
【請求項１５】
スイッチングトランジスタと温度検出用ダイオードとを内蔵する電力用半導体装置の温度を予測する温度予測計算回路と、
ＣＰＵと、
前記スイッチングトランジスタを駆動するためのＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ回路と、
ＰＷＭ基底テーブルと前記スイッチングトランジスタの特性データを格納する記憶装と、
を備え、
前記温度予測計算回路は、
前記スイッチングトランジスタの定常損失とスイッチング損失に基づいて計算した電力値を特定回数分の履歴を残す遅延回路と、
前記遅延回路の値と温度放熱特性に応じた時間係数に基づいて前記電力用半導体装置の予測温度を計算する計算回路と、
を備え、
前記定常損失を基本制御周期分のＰＷＭ信号幅と前記スイッチングトランジスタの飽和電圧および駆動電流とに基づいて計算し、
前記スイッチング損失をスイッチング回数とターンオン損失とターンオフ損失とに基づいて計算し、
前記ＣＰＵは、
前記予測温度に基づいて前記電力用半導体装置の異常温度を検出し、
電流指令値と駆動電流測定値とモータの角速度および位置とに基づいて前記ＰＷＭ基底テーブルからＰＷＭパターンを生成し、前記ＰＷＭパターンから前記ＰＷＭ信号幅とスイッチング回数とを取得し、前記特性データから前記飽和電圧と前記ターンオン損失と前記ターンオフ損失とを取得し、前記電力値を計算し、
温度測定値を取得し、前記温度測定値と前記特性データとに基づいて前記飽和電圧と前記ターンオン損失と前記ターンオフ損失とを補正する半導体集積回路装置。
【請求項１６】
電力用半導体装置と、
前記電力用半導体装置を駆動する第１の半導体集積回路装置と、
前記第１の半導体集積回路装置を制御する第２の半導体集積回路装置と、
を備え、
前記電力用半導体装置は、
スイッチングトランジスタと、
温度検出用ダイオードと、
を備え、
前記第１の半導体集積回路装置は、
前記スイッチングトランジスタを駆動するゲート回路と、
前記温度検出用ダイオードに基づいて温度を検出する温度検出回路と、
前記電力用半導体装置の温度を予測する温度予測計算回路と、
を備え、
前記第２の半導体集積回路装置は、
基本制御周期分のＰＷＭ信号幅とスイッチング回数と前記スイッチングトランジスタの飽和電圧、ターンオン損失、ターンオフ損失および駆動電流を含むパラメータを前記温度予測計算回路に出力する制御部と、
前記スイッチングトランジスタの飽和電圧、ターンオン損失、ターンオフ損失および駆動電流の特性データを格納する記憶部と、
を備え、
前記温度予測計算回路は、
前記パラメータに基づいて電力値を計算する電力計算回路と、
前記電力値を特定回数分の履歴を残す熱遅延回路と、前記熱遅延回路の値と温度放熱特性に応じた時間係数に基づいて前記電力用半導体装置の予測温度を計算する計算回路と、
前記予測温度に基づいて異常温度を判定する温度判定回路と、
を備える電子装置。
【請求項１７】
請求項１６の電子装置において、
前記温度判定回路が異常温度と判定する場合、前記制御部は前記ゲート回路を抑制し、または停止する電子装置。
【請求項１８】
請求項１６の電子装置において、
前記制御部は、前記温度検出回路から温度測定値を取得し、前記温度測定値と前記特性データとに基づいて前記飽和電圧と前記ターンオン損失と前記ターンオフ損失とを補正する電子装置。
【請求項１９】
電力用半導体装置と、
前記電力用半導体装置を駆動する第１の半導体集積回路装置と、
前記第１の半導体集積回路装置を制御する第２の半導体集積回路装置と、
を備え、
前記電力用半導体装置は、
スイッチングトランジスタと、
温度検出用ダイオードと、
を備え、
前記第１の半導体集積回路装置は、
前記スイッチングトランジスタを駆動するゲート回路と、
前記温度検出用ダイオードに基づいて温度を検出する温度検出回路と、
を備え、
前記第２の半導体集積回路装置は、
基本制御周期分のＰＷＭ信号幅とスイッチング回数と前記スイッチングトランジスタの飽和電圧、ターンオン損失、ターンオフ損失および駆動電流を含むパラメータに基づいて前記電力用半導体装置の電力値を計算する制御部と、
前記スイッチングトランジスタの飽和電圧、ターンオン損失、ターンオフ損失および駆動電流の特性データを格納する記憶回路と、
前記電力用半導体装置の温度を予測する温度予測計算回路と、
を備え、
前記温度予測計算回路は、
前記電力値を特定回数分の履歴を残す熱遅延回路と、
前記熱遅延回路の値と温度放熱特性に応じた時間係数に基づいて前記電力用半導体装置の予測温度を計算する計算回路と、
を備え、
前記制御部は前記予測温度に基づいて異常温度を判定する電子装置。
【請求項２０】
請求項１９の電子装置において、
前記制御部は、前記温度検出回路から温度測定値を取得し、前記温度測定値と前記特性データとに基づいて前記飽和電圧と前記ターンオン損失と前記ターンオフ損失とを補正する電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は半導体集積回路装置に関し、例えば電力用半導体装置の温度予測に適用することが可能である。
【背景技術】
【０００２】
インバータ等の電力変換装置のスイッチング素子として電力用半導体装置である絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）が用いられる。ＩＧＢＴチップには温度検出用ダイオードが内蔵され、ＩＧＢＴの異常温度の検出に使用されている。
本開示に関連する先行技術文献としては、例えば、特開２０１１−９７８１２号公報がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−９７８１２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発熱部と温度検出器との間の熱伝播時間が原因で、温度検出が遅れ、スイッチング素子の保護機能が不十分となる。
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述およ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】
【０００５】
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、半導体集積回路装置は、スイッチングトランジスタを内蔵する電力用半導体装置の温度を予測する温度予測回路を備える。温度予測回路は、スイッチングトランジスタの定常損失とスイッチング損失に基づいて計算した電力値を特定回数分の履歴を残す遅延回路と、遅延回路の値と温度放熱特性に応じた時間係数に基づいて電力用半導体装置の温度予測値を計算する回路と、を備える。
【発明の効果】
【０００６】
上記半導体集積回路装置によれば、温度検出の遅れを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施例１に係る電動機システムを説明するためのブロック図である。
【図２】実施例１に係る電子装置を説明するためのブロック図である。
【図３】実施例１に係る温度予測計算回路を説明するためのブロック図である。
【図４】実施例１に係る電力計算回路を説明するためのブロック図である。
【図５】実施例１に係る熱履歴回路を説明するためのブロック図である。
【図６】実施例１に係る温度判定回路を説明するためのブロック図である。
【図７】電力用半導体装置の構造を説明するための側面図である。
【図８】電力用半導体装置の熱発生等価モデルを説明するための図である。
【図９】ＩＧＢＴのスイッチング動作を説明するための図である。
【図１０】ＩＧＢＴのドライブ信号を説明するための図である。
【図１１】１電源周期におけるＰＷＭ制御とモータ電流の関係を説明するためのタイミング図である。
【図１２】ＩＧＢＴの飽和電圧−駆動電流特性を説明するための図である。
【図１３】ＩＧＢＴの駆動電流−ターンオン損失特性を説明するための図である。
【図１４】ＩＧＢＴの駆動電流−ターンオフ損失特性を説明するための図である。
【図１５】温度予測計算回路の動作を説明するためのタイミング図である。
【図１６】温度予測計算回路の動作を説明するためのタイミング図である。
【図１７】ＩＧＢＴの温度上昇特性を説明するための図である。
【図１８】ＩＧＢＴの温度下降特性を説明するための図である。
【図１９】ＩＧＢＴのゲート信号のデューティと温度特性を説明するための図である。
【図２０】ＩＧＢＴのゲート信号のデューティと温度特性を説明するための図である。
【図２１】ＩＧＢＴのゲート信号のデューティと温度特性を説明するための図である。
【図２２】ＩＧＢＴのゲート信号のキャリア周期と温度特性を説明するための図である。
【図２３】ＩＧＢＴのゲート信号のキャリア周期と温度特性を説明するための図である。
【図２４】ＩＧＢＴのゲート信号のキャリア周期と温度特性を説明するための図である。
【図２５】温度予測計算回路の初期設定方法を説明するためのフロー図である。
【図２６】温度予測計算回路への電力パラメータの設定方法を説明するためのフロー図である。
【図２７】温度予測計算回路の各種係数導出処理を説明するためのフロー図である。
【図２８】モータ制御異常監視処理を説明するためのフロー図である。
【図２９】モータ制御異常監視処理を説明するためのフロー図である。
【図３０】実施例２に係る電動機システムを説明するためのブロック図である。
【図３１】実施例２に係る電子装置を説明するためのブロック図である。
【図３２】実施例２に係る温度予測計算回路を説明するためのブロック図である。
【図３３】温度検出用ダイオードの温度測定遅れを説明するための平面図である。
【図３４】温度検出用ダイオードの温度測定遅れを説明するための平面図である。
【図３５】温度検出用ダイオードの温度測定遅れを説明するためのグラフである。
【図３６】温度検出用ダイオードの温度測定遅れを説明するためのグラフである。
【図３７】実施形態に係る半導体集積回路装置を説明するためのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施形態および実施例について、図面を用いて説明する。ただし、以下の説明において、同一構成要素には同一符号を付し繰り返しの説明を省略することがある。
【０００９】
電動機（モータ）は、内燃機関（ガソリンエンジン）と組み合わせたハイブリッド自動車（ＨＥＶ）または電気自動車（ＥＶ）等の動力源として用いられる。電動機を駆動する際、所定のトルク、電源周波数を得るのに直流−交流変換を行う電力変換装置（インバータ）が用いられる。自動車の走行環境によってインバータの運転温度が大きく変動し、特にエンジンルームにインバータを搭載したＨＥＶにおいては、エンジンの発熱の影響でインバータは高温になる。インバータ内のスイッチング素子は、このような周囲温度に加えて、スイッチング素子自身の電流が流れることによる定常損失、オン・オフによるスイッチング損失の影響で温度が上昇し、ある温度を超えると破壊に至る虞がある。
【００１０】
インバータ内にはスイッチング素子の他にスイッチング素子を駆動する駆動回路および駆動回路を制御する制御回路が用いられる。駆動回路はスイッチング素子を駆動するゲート回路の他にスイッチング素子を高温等による破壊から保護するために過電流保護および過熱保護機能を有する。スイッチング素子は半導体チップで構成され、例えばこの半導体チップにはＩＧＢＴで構成されるスイッチングトランジスタと温度検出用のダイオードとが内蔵される。駆動回路内の電流源から電流を流し、温度検出用のダイオードの電流−温度特性（温度が高くなると、同一の電流値に対する順方向電圧（ＶＦ）が低くなる特性）を利用して、スイッチング素子のチップの温度が基準電圧に対応する温度以上か否かを駆動回路内のコンパレータにて判断する。そして、温度検出用のダイオードによる検出温度が設定値以上になった場合には、制御回路にアラーム信号を出力すると共に、ゲート回路にも信号を出力してスイッチング素子を強制的に遮断する。なお、アラーム信号が出力された場合には、制御回路でも装置の強制停止を行う。
【００１１】
スイッチング素子の発熱部と温度検出器との間の熱伝播時間が原因で、異常温度の検出が遅れることの一例について説明する。ＩＧＢＴで構成されるスイッチングトランジスタと温度検出用ダイオードとを一つの半導体基板上に備えたものをＩＧＢＴチップという。
【００１２】
図３３は温度検出用ダイオードをチップ中央に配置したＩＧＢＴチップの平面図である。図３３のＩＧＢＴチップ２１Ａは温度検出用ダイオードＤ１をチップ中央に配置している。温度検出用ダイオードＤ１は端子ＴＥ１，ＴＥ２に接続され、端子ＴＥ１は駆動回路に接続され、端子ＴＥ２は接地電位に接続される。なお、端子ＴＥ３は電流センス用エミッタ端子である。
【００１３】
図３４は温度検出用ダイオードをチップ端に配置したＩＧＢＴチップの平面図である。図３４のＩＧＢＴチップ２１Ｂは温度検出用ダイオードＤ１をチップ端に配置している。温度検出用ダイオードＤ１は端子ＴＥ１，ＴＥ２に接続され、端子ＴＥ１は駆動回路に接続され、端子ＴＥ２は接地電位に接続される。なお、端子ＴＥ３は電流センス用エミッタ端子である。
【００１４】
図３５は熱抵抗と動作時間との関係を示すグラフであり、実線Ｃはチップ単体の熱抵抗を示し、破線Ａ，Ｂは温度検出用ダイオードの特性変化から換算した熱抵抗を示す。図３６は温度と動作時間との関係を示すグラフであり、実線Ｃはチップ単体の温度（１００℃に固定した場合）を示し、破線Ａ，Ｂは温度検出用ダイオードの特性変化から換算した温度を示す。温度検出用ダイオードＤ１をＩＧＢＴチップ２１Ａのチップ中央に配置した場合、図３５および図３６の破線Ａに示すように応答時間は１００ｍｓであるのに対して、温度検出用ダイオードＤ１をチップ端に配置した場合、図３５および図３６のＢに示すように応答 時間は１０ｓ程度の遅れとなる。このように、スイッチング素子の発熱部と温度検出器との間の熱伝播時間が大きく温度検出が遅れる場合、温度測定による遮断制御を実行するものの、応答時間の遅れから、スイッチング素子の許容動作温度を超える可能性が高まることになる。または、応答時間を考慮して、マージンを持った遮断設定値となってしまうため、スイッチング素子の許容動作温度が狭くなる。
【００１５】
＜実施形態＞
図３７は実施形態に係る半導体集積回路装置を示すブロック図である。図３７の半導体集積回路装置ＩＣＤは、スイッチングトランジスタと温度検出用ダイオードとを内蔵する電力用半導体装置の温度を予測する温度予測回路ＴＰＣを備える。温度予測回路ＴＰＣは、スイッチングトランジスタの定常損失とスイッチング損失に基づいて計算した電力値を特定回数分の履歴を残す遅延回路ＤＣと、遅延回路ＤＣの値と温度放熱特性に応じた時間係数ＴＦに基づいて電力用半導体装置の温度予測値を計算する回路ＣＣと、を備える。
【００１６】
半導体集積回路ＩＣＤは電力用半導体装置の温度を予測することができるので、電力用半導体装置の温度検出の遅れを低減することが可能となる。
【実施例１】
【００１７】
（電動機システム）
図１は実施例１に係る電動機システムの構成を示すブロック図である。図１の電動機システム１は３相モータ１０と電力用半導体装置を６個用いたパワーモジュール２０と６個のドライバＩＣ３０と制御回路４０と直流電源５０とを備える。パワーモジュール２０、６個のドライバＩＣ３０および制御回路４０で構成される部分を電子装置２という。パワーモジュール２０は、車両等の駆動時には直流電源５０の電圧から、３相モータ１０の各相に電流を流すように、パワーモジュール２０内部のスイッチングトランジスタ２２をＯＮ／ＯＦＦ制御し、このスイッチングの周波数により車両等の速度を変化させる。また、車両等の制動時には、３相モータ１０の各相に生じる電圧に同期してスイッチングトランジスタ２２をＯＮ／ＯＦＦ制御し、いわゆる整流動作を行い、直流電圧に変換して回生を行う。
【００１８】
３相モータ１０は回転子が永久磁石で、電機子がコイルで構成され、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の電機子巻き線は１２０度間隔に配置される。コイルはデルタ結線され、常にＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３つのコイルに電流が流れる。３相モータ１０は電流検出器１１と角速度および位置検出器１２を備える。
【００１９】
パワーモジュール２０は、電力用半導体装置によりＵ相、Ｖ相、Ｗ相のブリッジ回路を構成している。Ｕ相のブリッジ回路は電力用半導体装置２１Ｕと電力用半導体装置２１Ｘの接続点が３相モータ１０に接続されている。Ｖ相のブリッジ回路は電力用半導体装置２１Ｖと電力用半導体装置２１Ｙの接続点が３相モータ１０に接続されている。Ｗ相のブリッジ回路は電力用半導体装置２１Ｗと電力用半導体装置２１Ｚの接続点が３相モータ１０に接続されている。ここで、電力用半導体装置２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗ，２１Ｘ，２１Ｙ，２１Ｚの構成は同じであるので、これらを総称して電力用半導体装置２１ということもある。電力用半導体装置２１はＩＧＢＴで構成されるスイッチングトランジスタ（以下、ＩＧＢＴという。）２２および温度検出用ダイオードＤ１を備えた半導体チップと、ＩＧＢＴ２２のエミッタとコレクタ間に並列に接続された還流ダイオードＤ２を備えた半導体チップとで構成される。還流ダイオードＤ２は、ＩＧＢＴ２２に流れる電流とは逆方向で電流を流すように接続されている。ＩＧＢＴ２２と温度検出用ダイオードＤ１とが形成される半導体チップと還流ダイオードＤ２が形成される半導体チップとは同一のパッケージに封入するのが好ましい。還流ダイオードＤ１はＩＧＢＴ２２と温度検出用ダイオードＤ１とが形成された半導体チップと同一チップに形成されてもよい。
【００２０】
第１の半導体集積回路装置であるドライバＩＣ３０はＩＧＢＴ２２のゲートを駆動する信号を生成するゲート回路３１と温度検出回路３２と温度予測計算回路３３とを１つの半導体基板に備える。第２の半導体集積回路装置である制御回路４０はＣＰＵ４１とＰＷＭ回路４２とＩ／Ｏインタフェース（Ｉ／Ｏ  ＩＦ）４３とを１つの半導体基板に備え、例えばマイクロコンピュータユニット（ＭＣＵ）で構成される。
【００２１】
（ドライバＩＣ、制御回路）
図２は実施例１に係る電動機システムの一部である電子装置を示すブロック図である。ＣＰＵ４１内のモータ制御部４１１は、電流（トルク）指令値と現在の電流（トルク）測定値と比較して、モータの角速度（回転数）とロータの位置に応じて、ＰＷＭ信号のデューティ比や回転数に応じた周期（１電源周期、１電源周波数の逆数）を計算して、ＰＷＭ回路４２でＰＷＭ信号を生成する。ＰＷＭ信号は、ドライバＩＣ３０のゲート回路３１を経由して、電力用半導体装置２１のＩＧＢＴ２２のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。図示しないアクセル装置等からの電流指令値（トルク指令値）、電流検出器１１からの現在の電流測定値（トルク測定値）、角速度位置検出器１２からのモータの角速度（回転数）およびロータの位置はＩ／Ｏインタフェース４４を介して（アナログ信号はＡ／Ｄ変換器を介して）ＣＰＵ４１に入力される。モータ制御部４１１はＣＰＵ４１が実行するソフトウェアで構成される。
【００２２】
また、モータ制御部４１１はＰＷＭ信号生成と並行して温度予測回路３３に対して、ＰＷＭ信号のオン幅時間、駆動設定電流、ＰＷＭ信号のスイッチング回数などの電力パラメータ等をＩ／Ｏインタフェース４３を介して温度予測計算回路に出力する。
【００２３】
温度予測計算回路３３は、モータ制御部４１１からの電力パラメータに基づく電力用半導体装置２１での電力値から温度予測値を計算し、異常温度の予測結果（温度予測判定）をＩ／Ｏインタフェース４３を介してＣＰＵ４１に通知する。モータ制御部４１１がゲート回路３１に対するＰＷＭ信号を制御し、ＩＧＢＴ２２のドライブ信号の抑制や停止を行うことで、電力用半導体装置２１の異常温度動作を防ぐことができる。
【００２４】
記憶装置４５に格納されるＰＷＭ基底テーブル４５１には、ＰＷＭ信号の１電源周期の基本パターンや電力用半導体装置２１の放熱係数を算定するためのＰＷＭパターンが含まれる。また、記憶装置４５に格納されるＩＧＢＴ特性データ４５２には、ＩＧＢＴの飽和電圧−駆動電流の温度特性や駆動電流―スイッチング損失の温度特性が含まれる。記憶装置４５はフラッシュメモリ等の電気的に書き換えが可能な不揮発性メモリで構成するのが好ましい。また、ＣＰＵ４１が実行するプログラムはフラッシュメモリ等の電気的に書き換えが可能な不揮発性メモリに格納するのが好ましく、記憶装置４５に格納するようにしてもよい。
【００２５】
ドライバＩＣ３０の温度検出回路３２は温度検出用ダイオードＤ１のＶＦを検出し、電力用半導体装置２１の温度を高速に測定して、温度予測計算回路３３やＩ／Ｏインタフェース４３を介してＣＰＵ４１に通知する。また、温度検出回路３２は電力用半導体装置２１の温度が所定温度（ジャンクション温度などのデバイスが破壊する温度）を超えるような高熱になった場合、ＩＧＢＴ２２をＯＦＦするような遮断処理を行うようにゲート回路３１に対して信号を出力する。温度検出回路３２はコンパレータや三角波発生回路等で構成されるＡ／Ｄ変換器等を備える。
【００２６】
なお、ドライバＩＣ３０と制御回路４０との間を伝送する信号は、ドライバＩＣ３０に内蔵される図示していないアイソレータの磁気結合によって伝達される。このアイソレータは配線で形成されたオンチップトランスを層間膜で絶縁することにより構成される。
【００２７】
（温度予測回路）
図３は実施例１に係る温度予測計算回路を示すブロック図である。図３の温度予測計算回路３３は、電力パラメータに基づいて発生電力（Ｐｄ）を計算する電力計算回路３３１と、発生電力（Ｐｄ）と熱容量に基づいて予測温度（Ｔｐ）を計算する熱履歴回路３３２と、予測温度（Ｔｐ）、温度測定値（Ｔｍ）および基準温度（Ｔ）に基づいて判定する温度判定回路３３３と、を備える。
【００２８】
（ａ）電力計算回路
図４は実施例１に係る電力計算回路を示すブロック図である。図４の電力計算回路３３１は、ＣＰＵ４４１から電力計算用パラメータレジスタ３３１１に設定される電力パラメータに基づき、定常期間電力計算回路３３１２、スイッチング電力計算回路３３１３、加算器３３１４により、１電源周期当たりの電力を計算し、電力格納レジスタ３３１５を経由してＣＰＵ４１および熱履歴回路３３２に出力する。
【００２９】
図９はＩＧＢＴのスイッチング動作を説明するための図であり、ＩＧＢＴ２２のドライブ信号（ＰＷＭ信号の一部）と駆動電流（Ｉｄ）波形が示されている。１つのドライブ信号における電力は以下の項目から構成される。
（Ａ）オンしている期間（定常期間、Ｔｏｎ）でのＩＧＢＴ２２のオン抵抗による定常損失
（Ｂ）ターンオン期間（Ｔｔｏｎ）でのスイッチング損失（ターンオン損失）
（Ｃ）ターンオフ期間（Ｔｔｏｆ）でのスイッチング損失（ターンオフ損失）
図１０はＩＧＢＴのドライブ信号を説明するための図である。１電源周期（Ｔａｃ）におけるＩＧＢＴ２２のドライブ信号（ＰＷＭ信号）は、ハイ（Ｈｉｇｈ）の期間（デューティ）の異なる複数のパルスで構成される。言い換えると１電源周期内にはＩＧＢＴ２２をオンする時間が異なる複数のパルスが存在する。
【００３０】
１電源周期当たりのＰＷＭオン幅時間をｔ、ＩＧＢＴ２２の飽和電圧をＶｃｅ（ｓａｔ）、駆動電流をＩｄとすると、１電源周期当たりの定常損失（Ｐｄ（static））は下記の式（１）で求められるので、定常期間電力計算回路３３１２は下記の式（１）を計算する。
【００３１】
【数１】
0006557517.tif 000002
【００３２】
１電源周期当たりのＩＧＢＴ２２のＯＮ回数をＮｏｎ、ＯＦＦ回数をＮｏｆｆ、 ターンオン損失をＥｏｎ、ターンオフ損失をＥｏｆｆとすると、１電源周期当たりのスイッチング損失（Ｐｄ(switch)）は下記の式（２）で求められるので、スイッチング電力計算回路３３１３は下記の式（２）を計算する。
【００３３】
【数２】
0006557517.tif 000003
なお、電力用パラメータは上述したｔ、Ｖｃｅ（ｓａｔ）、Ｉｄ、Ｎｏｎ、Ｎｏｆｆ、Ｅｏｎ、Ｅｏｆｆである。１電源周期の発生電力値であるＰｄはＰｄ（static）とＰｄ（switch）との合計であるので、定常期間電力計算回路３３１２の出力とスイッチング電力計算回路３３１３の出力を加算器３３１４で加算して求められる。Ｐｄは電力格納レジスタ３３１５に格納される。このように、専用ハードウェアを用いることにより発生電力の計算を高速に行うことができる。
【００３４】
（ｂ）熱履歴回路
図５は実施例１に係る熱履歴回路を示すブロック図である。図５の熱履歴回路３３２は遅延回路３３２１と計算回路３３２２とを備える。遅延回路３３２１は電力計算回路３３１で計算した発生電力値（Ｐｄ）を熱履歴用サンプリングクロック（ＣＬＫ）で順次、所定時間回数分の遅延回路ＤＣ０，ＤＣ１，ＤＣ２，・・・，ＤＣｍに取り込む。遅延回路ＤＣ０に最も新しい発生電力値であるＰｄ（ｔ）が格納され、遅延回路ＤＣｍに最も古い発生電力値であるＰｄ（ｔ−ｍ）が格納される。
【００３５】
計算回路３３２２は積和回路３３２３と補正回路３３２５とを備える。積和回路３３２３は、遅延回路ＤＣ１，ＤＣ２，・・・，ＤＣｍ−１，ＤＣｍの値であるＰｄ（ｔ−１）、ｐｄ（ｔ−２）、・・・、ｐｄ（ｔ−ｍ）と、時間係数（Ｄ（ｎ）：ｎ＝１〜ｍ）と、を乗算器ＭＬＴ１，ＭＬＴ２，ＭＬＴｍ−１，ＭＬＴｍでそれぞれ乗算し、加算器３３２４で加算合計する。すなわち、下記の式（３）の計算を行う。
【００３６】
【数３】
0006557517.tif 000004
【００３７】
時間係数（Ｄ（ｎ））は、後述する電力用半導体装置２１の熱発生等価モデル（図８）に基づく温度放熱特性に応じ、Ｄ（１）〜Ｄ（ｍ）の関係は、時間経過とともに影響度が落ちるため、Ｄ（１）＞Ｄ（２）＞・・・＞Ｄ（ｍ）となる。
【００３８】
補正回路３３２５は積和回路３３２３の加算合成値を熱容量レジスタ３３２６に設定される発生熱量と温度上昇係数を決める熱容量分で補正して予測温度（Ｔｐ）を求める。より具体的には積和回路３３２３の出力から熱容量レジスタ３３２６の出力を加算器３３２７で減算して、予測温度（Ｔｐ）として温度判定回路３３３に出力する。これは、ＩＧＢＴ２２に温度上昇となる熱発生があったとしても、熱容量に蓄積、放熱板で放熱されるため、温度上昇しない事象となる。この事象を成立させるために熱容量分を差し引いている。このように、専用ハードウェアを用いることにより予測温度の計算を高速に行うことができる。
【００３９】
（ｃ）温度判定回路
図６は実施例１に係る温度判定回路を示すブロック図である。図６の温度判定回路３３３は判断回路３３３１と加算器３３３２とセレクタ３３３３と比較器３３３４と基準温度設定レジスタ３３３５とを備える。判断回路３３３１は熱履歴回路３３２で計算した予測温度（Ｔｐ）の符号を判断し、予測温度（Ｔｐ）が負のときは温度検出回路３２で検出した温度測定値（Ｔｍ）を、予測温度（Ｔｐ）が０または正のときは予測温度（Ｔｐ）に温度検出回路３２で検出した温度測定値（Ｔｍ）を加算器３３３２で加算した値（温度予測値（Ｔｐｒ））をセレクタ３３３３で選択する。なお、電力計算回路３３１は基本的にＰＷＭ波形から消費電力値を計算するためのもので、絶対温度を測定するものではない。このため、温度測定値（Ｔｍ）を起点に、消費電力値による上昇分として予想温度（Ｔｐ）を割り出している。したがって、温度予測値（Ｔｐｒ）は温度測定値（Ｔｍ）に予測温度（Ｔｐ）を加算したものとなる。比較器３３４は温度予測値（Ｔｐｒ）と基準温度設定レジスタ３３３５に設定された基準温度（Ｔｒ）とを比較し、温度予測値（Ｔｐｒ）が基準温度（Ｔｒ）よりも高いときは異常温度と判定して温度予測判定（Ｊｔｐ）をＣＰＵ４１に出力する。このように、専用ハードウェアを用いることにより温度判定を高速に行うことができる。
異常温度の判定に温度測定値を用いているため、温度検出回路３２と同じドライバＩＣ３０内に温度予測計算回路３３を備えることにより、異常温度を遅延なく検出することができる。また、各ドライバＩＣ３０内に温度予測計算回路３３を備えることにより、電力用半導体装置２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗ，２１Ｘ，２１Ｙ，２１Ｚのそれぞれの温度を予測することができる。これにより、電力用半導体装置２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗ，２１Ｘ，２１Ｙ，２１Ｚのいずれかで異常温度になることを遅延なく検出することが可能となる。
【００４０】
（熱発生等価モデル）
図７は電力用半導体装置の構造を示す側面図である。図８は電力用半導体装置の熱発生等価モデルを示す図である。図７の電力用半導体装置２１はパッケージに封止されたＩＧＢＴチップ２３とＩＧＢＴチップ２３に接着剤２４で取り付けられたヒートシンク２５で構成される。電力用半導体装置２１は基板６１上に実装される。ＩＧＢＴチップ２３のジャンクション６０が熱源で、図８の熱発生等価モデルはジャンクション６０とＩＢＧＴチップ２３の上面（パッケージの上面）６２との間の第１のチップ内熱抵抗（θｉｎ１）、ジャンクション６０と基板６１との間の第２のチップ内熱抵抗（θｉｎ２）を有する。また、熱発生等価モデルはＩＢＧＴチップ２３の上面６２とヒートシンク６３（２５）との間の接触熱抵抗（θｃｎｔ）、ヒートシンク６３と周囲温度６４との間の放熱板熱抵抗（θｈｓｎｋ）を有する。また、熱発生等価モデルは、ジャンクション６０と接地電源との間のジャンクション熱容量５３、ＩＢＧＴチップ２３の上面と接地電源との間の接続間熱容量５４、ヒートシンク６３と接地電源との間の放熱板熱容量５５とを有する。各熱抵抗による放熱と、各熱容量による発生熱の蓄積および遅れが発生する。
【００４１】
（モータの回転速度とＰＷＭ信号の関係）
図１１は３相モータ制御におけるＰＷＭ信号パターン例を示す図である。図１１（Ａ）は中速回転、図１１（Ｂ）は低速回転、図１１（Ｃ）は高速回転の波形である。図１１（Ａ）から図１１（Ｃ）では、キャリア周期（キャリア周波数の逆数）をＴｃ（１／ｆｃ）、１電源周期（１電源周波数の逆数）をＴａｃ（１／ｆａｃ）とすると、Ｔｃ：Ｔａｃ＝１：２０の場合が示されている。回転速度およびモータ位相に応じてＰＷＭ信号幅を制御するが、回転速度を上げるにはＰＷＭ信号幅が大きく、逆に回転速度を下げるにはＰＷＭ信号幅を小さく制御する。モータ制御信号（ＰＷＭ信号）は回転速度に応じて、１電源周期（Ｔａｃ）毎にモータ電流（駆動電流（Ｉｄ））がサイン波になるように、ＰＷＭ信号をドライバＩＣ３０から電力用半導体装置２１のＩＧＢＴ２２に送信する。
【００４２】
（温度予測計算回路の動作タイミング）
図１５は温度予測計算回路の動作を示すタイミング図である。モータ制御部４１１はＰＷＭ波形を計算した結果（ＰＷＭ（Ｔ））をＰＷＭ回路４２に設定し、ＰＷＭ回路４２はその設定に基づいてＰＷＭ信号を生成し出力する。それと並行してモータ制御部４１１はＰＷＭ（Ｔ）から求めた電力パラメータを電力計算用パラメータレジスタ３３１１に設定する。ＰＷＭ波形計算とそれに基づくＰＷＭ信号出力とは１電源周期（Ｔａｃ）の遅れがある。電力計算回路３３１は１電源周期毎に電力パラメータに基づいて発生電力（Ｐｄ（Ｔ））を計算し電力格納レジスタ３３１５にＰｄ（Ｔ）を格納する。
【００４３】
熱履歴回路３３２はＰｄ（Ｔ）を熱履歴用サンプリングクロック（ＣＬＫ）で遅延回路ＤＣ０にＰｄ（ｔ）として取り込み、次のＣＬＫで遅延回路ＤＣ１にＰｄ（ｔ）として取り込み予測温度（Ｔｐ（ｔ））の計算に反映して温度判定回路３３３に出力する。温度判定回路３３３は温度予測判定（Ｊｔｐ（ｔ））を出力する。発生電力値（Ｐｄ（ｔ））とそれに基づく予測温度（Ｔｐ（ｔ））出力および温度予測判定（Ｊｔｐ（ｔ））出力とは１熱履歴計算用サンプリングクロック周期（Ｔｃｌｋ、熱履歴計算基本周期ともいう。）の遅れがある。
【００４４】
図１６はドライブ信号と予測温度値との関係を示すタイミング図である。図１６では１電源周期（電源周波数）と１サンプリングクロック周期（サンプリングクロック周波数）が同じ場合を示している。なお、１電源周期は一般に約１ｍｓ以下である。図１６に示すように、高速回転時はＰＷＭ信号のデューティ比が大きくなり、予測温度も上昇する。反対に低速回転時はＰＷＭ信号のデューティ比が小さくなり予測温度は下降する。この動作タイミングから予測温度は、サンプリングクロック周期（Ｔｃｌｋ）毎に計算されるため、高速に温度予測することができる。
【００４５】
（温度予測計算回路の動作方法）
図２５は温度予測計算回路の初期設定方法を示すフロー図である。ＣＰＵ４１のモータ制御部４１１は温度判定回路３３３の基準温度設定レジスタ３３３５に異常温度判断値（基準温度）を設定する（ステップＳ１１）。モータ制御部４１１は熱履歴回路３３２の遅延回路３３２１，３３２２，３３２３，３３２４の値をクリアする（ステップＳ１２）。モータ制御部４１１は電力計算回路３３１の電力格納レジスタ３３１５の値をクリアする（ステップＳ１３）。モータ制御部４１１は熱履歴回路３３２の時間係数（Ｄ（ｎ））に温度放熱特性に応じた値を設定する（ステップＳ１４）。モータ制御部４１１は熱履歴回路３３２の熱容量レジスタ３３２Ｂに電力用半導体装置の熱容量に相当する値を設定する（ステップＳ１５）。
【００４６】
図２６は温度予測計算回路への電力パラメータの設定方法を示すフロー図である。ＣＰＵ４１のモータ制御部４１１は１電源周期毎に電力設定処理を行う。電流指令値（トルク指令）、現在の電流測定値、モータの角速度、位置を取得する（ステップＳ２１）。モータ制御部４１１は次の電源周期のＰＷＭパターンをステップＳ２１で取得した値によりＰＷＭ基底テーブル４５１を使用して生成する（ステップＳ２２）。モータ制御部４１１はステップＳ２２で生成したＰＷＭパターンからＰＷＭオン時間幅、スイッチング回数を電力用パラメータレジスタ３３１１に設定する（ステップＳ２３）。モータ制御部４１１は飽和電圧、ターンオン損失値およびターンオフ損失値をＩＧＢＴ特性データ４５２から取得し、現在の温度測定値で補正し、電力用パラメータレジスタ３３１１に設定する（ステップＳ２４）。
【００４７】
（電力計算回路の電力パラメータの導出方法）
モータ制御信号は事前にＣＰＵ４１のモータ制御部４１１でＰＷＭ信号パターンを作成しているので電力計算に必要となる電力パラメータのうちＰＷＭオン幅時間（ｔ）およびスイッチング回数（Ｎｏｎ、Ｎｏｆｆ）既知である。電力パラメータのうち飽和電圧（Ｖｃｅ（ｓａｔ））、駆動電流（Ｉｄ）、スイッチング損失（Ｅｏｎ、Ｅｏｆｆ））の導出方法について説明する。
【００４８】
図１２はＩＧＢＴの飽和電圧−駆動電流特性を示す図である。図１２ではゲート−エミッタ間電圧（Ｖｇｅ）＝１５Ｖでの特性である。飽和電圧（Ｖｃｅ（ｓａｔ））はコレクタ電流（Ｉｃ）すなわち駆動電流（Ｉｄ）依存性があるので、図１２に示すような特性をＩＢＧＴ特性データ４５２として記憶装置４５に格納しておき、モータ制御部４１１はＩｄ測定値に基づいてＩＢＧＴ特性データ４５２からＶｃｅ（ｓａｔ）を求める。
【００４９】
図１３はＩＧＢＴの駆動電流−ターンオン損失特性を示す図である。図１３ではコレクタ−エミッタ間電圧（Ｖｃｅ）＝４００Ｖ、Ｖｇｅ＝１５Ｖでの特性である。図１４はＩＧＢＴの駆動電流−ターンオフ損失特性を示す図である。ターンオン損失値（Ｅｏｎ）およびターンオフ損失（Ｅｏｆｆ）は温度依存性があるため、図１３および図１４に示すような特性をＩＢＧＴ特性データ４５２として記憶装置４５に格納しておき、モータ制御部４１１は電力用半導体装置２１の温度検出用ダイオードＤ１を使った温度検出回路３２からの温度測定値に基づいてＩＢＧＴ特性データ４５２からＥｏｎおよびＥｏｆｆを求める。
【００５０】
このようにして、モータ制御部４１１は電力パラメータのうちＶｃｅ（ｓａｔ）、Ｉｄ、ＥｏｎおよびＥｏｆｆを導出する。
これにより、遅滞なく電力パラメータのうち飽和電圧（Ｖｃｅ（ｓａｔ））、スイッチング損失（Ｅｏｎ、Ｅｏｆｆ））を求めることができる。また、上述のようにモータ制御信号は事前にＣＰＵ４１のモータ制御部４１１でＰＷＭ信号パターンを作成しているので電力計算に必要となる電力パラメータのうちＰＷＭオン幅時間（ｔ）およびスイッチング回数（Ｎｏｎ、Ｎｏｆｆ）既知である。よって、発生電力を計算するのに必要な電力パラメータを遅滞なく準備することができる。
【００５１】
（熱履歴回路の係数の導出方法）
図１７はＩＧＢＴの温度上昇特性を示す図である。図１８はＩＧＢＴの温度下降特性を示す図である。図８の等価回路における熱容量（放熱板熱容量５５、接続間熱容量５４、ジャンクション熱容量５３）により、図１７の温度上昇はＴ１時間（応答時間）の遅れが生じ、図１８の温度下降はＴ２時間（応答時間）の遅れが生じる。モータ制御部４１１はこの時間遅れ（Ｔ１、Ｔ２）の関係から熱容量を算出し、熱履歴回路３３２の熱容量レジスタ３３２５に設定する。この時間遅れ（Ｔ１、Ｔ２）には電力用半導体装置２１内の熱発生源から温度検出ダイオードＤ１の伝播時間が含まれているので、その時間分は除外する。また、モータ制御部４１１は、図１７の温度上昇を開始してからの傾き、図１８の温度下降開始からの傾きから放熱係数（放熱特性に応じた時間係数（Ｄ（ｎ）））を算定する。
【００５２】
図１９、図２０および図２１はＩＧＢＴのゲート信号のデューティ比を変更した際の温度特性を示す図である。キャリア周期（Ｔｃ）は熱履歴回路３３２のサンプリング周期（Ｔｃｌｋ）と同じ値に設定し、ゲート信号のデューティ比を変更した際の温度特性を電力用半導体装置２１の温度検出ダイオードＤ１などを使ってモニタする。一般的に、図１９に示すように、デューティ比が低い場合はオン幅時間が減ることで、温度は下がる。図２０に示すように、逆にデューティ比を高めた場合は、温度は上昇傾向となる。図２１に示すように、特定のデューティ比の場合には、放熱と発熱が同じとなり温度変化がなくなる。
【００５３】
図２２は図２１で温度が一定になる場合のキャリア周期を示す図である。図２３は図２２よりもキャリア周期が短い場合の温度特性を示す図である。図２４は図２２よりもキャリア周期が長い場合の温度特性を示す図である。キャリア周波数依存制を計るため、図２１で温度が一定になるキャリア周期のデューティ比を維持したままキャリア周期を変化させることによる温度特性を測定する。図２３に示すように、キャリア周期（Ｔｃ２）をＴｃ１より短くした場合、所定時間当たりのスイッチング回数が増えるため温度が上昇傾向にある。逆に、図２４に示すように、キャリア周期（Ｔｃ３）をＴｃ１より長くした場合には、スイッチング回数が減り温度が下降する傾向になる。このキャリア周期と温度との関係から、キャリア周期を大きく変更した場合にも、放熱係数（放熱特性に応じた時間係数（Ｄ（ｎ）））を補正することで、温度予測値の精度を高めることができる。
【００５４】
図２７は温度予測計算回路の各種係数導出処理を示すフロー図である。モータ制御部４１１は特定のＰＷＭパターンに基づいてＰＷＭ回路４２でＰＷＭ信号を生成し、ゲート回路３１を介してＩＧＢＴ２２に出力する（ステップＳ３１。）モータ制御部４１１は温度測定値より電力計算回路３３１の電力パラメータおよび熱履歴回路３３２の係数の補正を行う（ステップＳ３２）。温度計算用の係数値を補正するためにＰＷＭの駆動パターンを色々変化させた時の温度特性を調べることで、個別のＩＧＢＴの特性および相対バラツキを計算することができる。これは、放熱板も場所によって、空気や水の対流が違うために係数が違ったり、デバイスのＶｃｅ（ｓａｔ）が違うために消費電力量も変わったりするデバイス特性面の差異があるため、調整が必要になるためである。これにより、温度予測値の精度を高めることができる。
【００５５】
（モータ制御異常監視処理）
図２８はモータ制御の第１の異常監視処理を示すフロー図である。モータ制御部４１１は温度予測計算回路３３の判定結果が異常を示しているかどうかを判断する（ステップＳ４１）。温度予測計算回路３３の判定結果が異常を示している場合（ステップＳ４１でＹｅｓの場合）、モータ制御部４１１は異常処理（モータ制御抑制処理）を行う（ステップＳ４２）。温度予測計算回路３３の判定結果が正常を示している場合（ステップＳ４１でＮｏの場合）、モータ制御部４１１は正常処理を行う。
【００５６】
これにより、スイッチングトランジスタの温度を予測することができるので、スイッチングトランジスタの発熱部と温度検出器との間の熱伝播時間が大きく温度検出が遅れる場合であっても、予測温度により遮断制御を実行するので、応答時間の遅れから、スイッチング素子の許容動作温度を超える可能性が低くなる。また、遅い応答時間を考慮して、マージンを持った遮断設定値とする必要がないため、スイッチング素子の許容動作温度が狭くならない。
【００５７】
図２９はモータ制御の第２の異常監視処理を示すフロー図である。モータ制御部４１１は上述のモータ制御の第１の異常監視処理を行う。その後、温度予測値が異常温度でない場合、モータ制御部４１１は温度検出回路３２が異常を示しているかどうかを判断する（ステップＳ５１）。温度検出回路３２の温度測定値が異常を示している場合（ステップＳ５１でＹｅｓの場合）、モータ制御部４１１は異常処理（モータ制御抑制処理）を行う（ステップＳ５２）。温度検出回路３２の温度測定値が正常を示している場合（ステップＳ５１でＮｏの場合）、モータ制御部４１１は正常処理を行う。
【００５８】
これにより、温度予測値と温度測定値との２系統で異常温度を検出し遮断制御することができるので、何らかの理由で温度予測値による異常温度検出ができなくても、温度測定値による異常温度検出することができる。
【実施例２】
【００５９】
図３０は実施例２に係る電動機システムの構成を示すブロック図である。図３１は実施例２に係る電動機システムの一部である電子装置を示すブロック図である。実施例１に係る電動機システム１では温度予測計算回路３３は各ドライバＩＣ３０に内蔵されているが、実施例２に係る電動機システム１ＳではドライバＩＣ３０Ｓには温度予測計算回路は内蔵されず、制御回路４０Ｓに温度予測計算回路３３Ｓが６個内蔵される。これ以外は、電動機システム１Ｓは電動機システム１と同様な構成である。電子装置２Ｓはパワーモジュール２０、６個のドライバＩＣ３０Ｓおよび制御回路４０Ｓで構成される。
【００６０】
図３２は実施例２に係る温度予測計算回路を示すブロック図である。温度予測計算回路３３Ｓは実施例１に係る温度予測回路３３の熱履歴回路３３２と同様なものを備え、実施例１に係る温度予測回路３３の電力計算回路３３１および温度判定回路３３３に相当するものを備えない。本実施例では、電力計算回路３３１でハードウェアが行う計算をＣＰＵ４１のモータ制御部４１１Ｓにおいてソフトフェアで実行し、温度判定回路３３３でハードウェアが行う判定をＣＰＵ４１のモータ制御部４１１Ｓにおいてソフトフェアで実行する。ただし、温度予測計算回路３３Ｓはモータ制御部４１１Ｓにおいて計算した発生電力を格納する電力格納レジスタ３３１５と、熱履歴回路３３２で計算した予測温度を格納する予測温度モニタ用レジスタ３３２８を備える。これにより、電力計算回路および温度判定回路の演算回路を削減することができる。また、ドライバＩＣ３０Ｓと制御回路４０Ｓとの信号のやり取りが減少し、アイソレータの数を削減することができる。なお、温度予測計算回路３３Ｓの計算をＣＰＵ４１がソフトウェアで実施するようにして、温度予測計算回路３３Ｓをなくしてもよい。
実施例１の電力計算回路の電力パラメータの導出方法はＣＰＵ４１のモータ制御部４１１Ｓで電力計算する場合も同様に行われる。また、実施例１の温度予測計算回路の各種係数導出方法も実施例２でも同様に行われる。また、実施例１のモータ制御異常監視処理も実施例２でも同様に行われる。
【００６１】
以上、本発明者によってなされた発明を実施形態および実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態および実施例に限定されるものではなく、種々変更可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００６２】
１，１Ｓ・・・電動機システム
２，２Ｓ・・・電子装置
１０・・・３相モータ
２０・・・パワーモジュール
２１・・・電力用半導体装置
２２・・・ＩＧＢＴ（スイッチングトランジスタ）
Ｄ１・・・温度検出用ダイオード
Ｄ２・・・還流ダイオード
３０，３０Ｓ・・・ドライバＩＣ
３１・・・ゲート回路
３２・・・温度検出回路３２
３３，３３Ｓ・・・温度予測計算回路
３３１・・・電力計算回路
３３２・・・熱履歴回路
３３３・・・温度判定回路
４０，４０Ｓ・・・制御回路
４１・・・ＣＰＵ
４２・・・ＰＷＭ回路
４３・・・Ｉ／Ｏインタフェース
【図１】
0006557517.tif 000005
【図２】
0006557517.tif 000006
【図３】
0006557517.tif 000007
【図４】
0006557517.tif 000008
【図５】
0006557517.tif 000009
【図６】
0006557517.tif 000010
【図７】
0006557517.tif 000011
【図８】
0006557517.tif 000012
【図９】
0006557517.tif 000013
【図１０】
0006557517.tif 000014
【図１１】
0006557517.tif 000015
【図１２】
0006557517.tif 000016
【図１３】
0006557517.tif 000017
【図１４】
0006557517.tif 000018
【図１５】
0006557517.tif 000019
【図１６】
0006557517.tif 000020
【図１７】
0006557517.tif 000021
【図１８】
0006557517.tif 000022
【図１９】
0006557517.tif 000023
【図２０】
0006557517.tif 000024
【図２１】
0006557517.tif 000025
【図２２】
0006557517.tif 000026
【図２３】
0006557517.tif 000027
【図２４】
0006557517.tif 000028
【図２５】
0006557517.tif 000029
【図２６】
0006557517.tif 000030
【図２７】
0006557517.tif 000031
【図２８】
0006557517.tif 000032
【図２９】
0006557517.tif 000033
【図３０】
0006557517.tif 000034
【図３１】
0006557517.tif 000035
【図３２】
0006557517.tif 000036
【図３３】
0006557517.tif 000037
【図３４】
0006557517.tif 000038
【図３５】
0006557517.tif 000039
【図３６】
0006557517.tif 000040
【図３７】
0006557517.tif 000041