(57)【要約】【課題】温度検出素子に生じるオープン故障などを検出するようにした半導体モジュールの温度検出装置を得る。【解決手段】ＩＧＢＴ２ａ〜２ｃの温度を検出するためのダイオード３ａ〜３ｃに直列にスイッチ１１ａ〜１１ｃをそれぞれ設け、スイッチ１１ａ〜１１ｃを１つずつオンさせてダイオード３ａ〜３ｃを個別に故障診断する。比較器８は、ダイオードの端子電圧ＶＦと基準電圧源７による基準電位Ｖｒｅｆとを比較し、比較結果をＣＰＵ１０へ送出する。ＣＰＵ１０は、オンされたスイッチに対応するダイオードの端子電圧ＶＦがＶｒｅｆ（ｍａｘ）より大きいとき、そのダイオードをＮＧ（オープン故障）と判定する。オンされたスイッチに対応するダイオードの端子電圧ＶＦがＶｒｅｆ（ｍｉｎ）より小さいとき、そのダイオードをＮＧ（ショート故障）と判定する。【選択図】図１
2004117260.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の半導体素子のそれぞれに対応して配設される複数の温度検出素子と、
前記複数の温度検出素子のうちいずれか１つの温度検出素子から出力される検出信号を選択する第１の選択手段と、
前記複数の温度検出素子の全てから出力される検出信号を合成した合成信号、および前記第１の選択手段で選択された検出信号のいずれか一方を選択する第２の選択手段と、
前記半導体素子の温度検出時には前記合成信号を選択し、前記温度検出素子の故障診断時には診断対象の温度検出素子による検出信号を順次選択するように前記第１の選択手段および前記第２の選択手段をそれぞれ制御する制御手段と、
前記第１の選択手段および前記第２の選択手段によって選択された合成信号または検出信号に基づいて、前記温度検出および前記故障診断の判定を行う判定手段とを備えることを特徴とする半導体モジュールの温度検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体モジュールの温度検出装置において、
前記複数の温度検出素子のそれぞれはダイオードによって構成され、
前記判定手段は、　（１）前記温度検出時に前記合成信号が示す前記複数のダイオードの端子電圧に応じて前記半導体素子のいずれかが過温度か否かを判定し、（２）前記故障診断時に前記診断対象の検出信号が示すダイオードの端子電圧に応じて当該ダイオードが故障か否かの判定を行うことを特徴とする半導体モジュールの温度検出装置。
【請求項３】
請求項２に記載の半導体モジュールの温度検出装置において、
前記第１の選択手段および前記第２の選択手段は、前記複数のダイオードのそれぞれに直列に接続される複数のスイッチ手段によって構成され、
前記直列に接続されたダイオードおよびスイッチ手段のそれぞれはさらに並列に接続され、
前記複数のスイッチ手段は、　（１）前記温度検出時に全てがオンし、　（２）前記故障診断時に診断対象のダイオードに接続されているスイッチ手段のみがオンする一方で他のスイッチ手段がオフすることを特徴とする半導体モジュールの温度検出装置。
【請求項４】
請求項２に記載の半導体モジュールの温度検出装置において、
前記第１の選択手段および前記第２の選択手段は、前記複数のダイオードのそれぞれに並列に接続される複数のスイッチ手段によって構成され、
前記並列に接続されたダイオードおよびスイッチ手段のそれぞれはさらに互いに直列に接続され、
前記複数のスイッチ手段は、　（１）前記温度検出時に全てがオフし、　（２）前記故障診断時に診断対象のダイオードに接続されているスイッチ手段のみがオフする一方で他のスイッチ手段がオンすることを特徴とする半導体モジュールの温度検出装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の半導体モジュールの温度検出装置において、
前記複数の半導体素子は、電動機を制御するインバータ装置に備えられ、
前記制御手段は、前記インバータ装置の負荷が所定値以上のとき、前記温度検出のために前記合成信号を選択し、前記インバータ装置の負荷が所定値未満のとき、前記故障診断のために前記診断対象の検出信号を選択するように前記第１の選択手段および第２の選択手段をそれぞれ制御することを特徴とする半導体モジュールの温度検出装置。
【請求項６】
請求項５に記載の半導体モジュールの温度検出装置において、
前記制御手段は、前記インバータ装置の負荷が所定値未満のとき、前記合成信号および前記診断対象の検出信号を交互に選択するように前記第１の選択手段および第２の選択手段をそれぞれ制御することを特徴とする半導体モジュールの温度検出装置。
【請求項７】
請求項５に記載の半導体モジュールの温度検出装置において、
前記制御手段は、前記第２の選択手段が前記第１の選択手段による選択信号を選択してから前記判定手段が前記判定をするまでの時間が所定時間以上のとき、前記温度検出のために前記合成信号を選択するように前記第１の選択手段および前記第２の選択手段をそれぞれ制御することを特徴とする半導体モジュールの温度検出装置。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれかに記載の半導体モジュールの温度検出装置において、前記判定手段は、前記ダイオードの故障を判定した場合に運転者に報知するために必要な信号をさらに出力することを特徴とする半導体モジュールの温度検出装置。
【請求項９】
請求項５〜８のいずれかに記載の半導体モジュールの温度検出装置において、前記判定手段は、前記ダイオードの故障を判定した場合に前記インバータ装置の出力を制限するために必要な信号をさらに出力することを特徴とする半導体モジュールの温度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体モジュールの温度検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気自動車などのモータを駆動する電力を発生するために、半導体スイッチング素子などによってインバータ回路を構成した電力変換器が使用されている。このような電力変換器では、半導体スイッチング素子に過電流が流れて当該スイッチング素子が故障することを防止するために、半導体スイッチング素子の温度が検出される。検出温度が所定値以上になると、スイッチング素子に流れる電流を抑制したり停止したりすることにより、半導体スイッチング素子が保護される（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−３８９６４号公報
【０００４】
特許文献１によれば、複数の半導体スイッチング素子に温度検出用素子としてダイオードをそれぞれ設け、これら複数のダイオードの端子を並列に接続して当該端子電圧を検出することにより、半導体スイッチング素子の過熱判定が行われる。複数の半導体スイッチング素子のうちいずれかの温度が上昇すると、このスイッチング素子に対応するダイオードの端子電圧が小さくなる。並列に接続されたダイオードの端子電圧は、少なくとも１つのダイオードに温度上昇が発生すると低下するので、端子電圧が所定値以下になった場合に半導体スイッチング素子の過熱が判定される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１による装置では、たとえば、複数のダイオードのうちいずれかに断線などが生じてオープン故障状態になったとき、その故障を検出できない。すなわち、オープンになったダイオード以外のダイオードの端子電圧が低下しなければ、ダイオードに故障が生じていても正常とみなしてしまう。
【０００６】
本発明の目的は、温度検出用素子の断線などの故障を検出するようにした半導体モジュールの温度検出装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数の半導体を有する半導体モジュールの温度検出装置に関し、複数の半導体素子のそれぞれに対応して配設される複数の温度検出素子のうちいずれか１つから出力される検出信号、および複数の温度検出素子の全てから出力される検出信号を合成した信号のいずれか一方の信号を選択するようにし、半導体素子の温度検出時には上記合成信号に基づいて温度検出の判定を行い、温度検出素子の故障診断時には上記１つの検出信号に基づいて当該温度検出素子の故障診断の判定を行うようにしたものである。
【０００８】
【発明の効果】
本発明による半導体モジュールの温度検出装置によれば、たとえば、断線などによって生じる温度検出用素子の故障が検出できるので、装置の信頼性が高まる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
（第一の実施の形態）
図１は、本発明の第一の実施の形態による半導体モジュールの温度検出装置の概略構成を示す図である。図１において、半導体スイッチング素子であるＩＧＢＴ２ａ、ＩＧＢＴ２ｂ、およびＩＧＢＴ２ｃは、たとえば、それぞれ絶縁ゲート型バイポーラトランジスタによって構成される。ＩＧＢＴ２ａ〜ＩＧＢＴ２ｃは、不図示の車両のモータに駆動用電力を供給するためのインバータを構成し、不図示のバッテリによる直流電源を３相交流電源に変換する。なお、２ａ〜２ｃの各ＩＧＢＴは、それぞれ放熱構造（放熱効率）が同一となるように設定されていることが望ましい。
【００１０】
ＩＧＢＴ２ａ〜ＩＧＢＴ２ｃの温度をそれぞれ検出する温度検出用素子として、ダイオード３ａ〜ダイオード３ｃが設けられている。ダイオード３ａ〜ダイオード３ｃは、温度上昇に対する入出力端子間の電位差（アノード側とカソード側の電位差）の変化量が、たとえば、−２ｍＶ／℃の特性を有する。ダイオード３ａ〜ダイオード３ｃには、スイッチ１１ａ〜スイッチ１１ｃがそれぞれ直列に接続されている。ＩＧＢＴ２ａ、ダイオード３ａおよびスイッチ１１ａは、半導体チップ１ａに構成されている。ＩＧＢＴ２ｂ、ダイオード３ｂおよびスイッチ１１ｂは、半導体チップ１ｂに構成されている。ＩＧＢＴ２ｃ、ダイオード３ｃおよびスイッチ１１ｃは、半導体チップ１ｃに構成されている。スイッチ１１ａ〜スイッチ１１ｃに対する開閉制御は、後述するＣＰＵ１０が行う。
【００１１】
ダイオード３ａ〜ダイオード３ｃの端子電圧は、これらのダイオードを並列に接続して検出する。具体的には、各ダイオードのアノード端子を接続して共通の電位ＶＦにし、各ダイオードのカソード端子に接続している各スイッチの端子のうち、ダイオードと反対側の端子（カソード端子と接続されていない側の端子）を接続して共通の電位（接地）にする。
【００１２】
過温度検知回路４は、定電流源５と、比較器８と、基準電圧源７とを含む。定電流源５は所定の電流を発生し、ダイオード３ａ〜ダイオード３ｃの各アノード端子にそれぞれ電流を供給する。基準電圧源７は、所定の基準電圧信号を発生する。基準電圧源７が発生する基準電圧値は、ＣＰＵ１０からの制御信号によって可変に構成されている。比較器８の非反転入力端子（＋）は、共通電位にされたダイオード３ａ〜３ｃのアノード端子と接続される。比較器８の反転入力端子（−）は、基準電圧源７と接続される。比較器８は、ダイオード３ａ〜３ｃのアノード端子の電位ＶＦが基準電圧信号の電位（以降、基準電位とする）Ｖｒｅｆより高いとき、Ｈレベルの信号をＣＰＵ１０へ出力し、電位ＶＦが基準電位Ｖｒｅｆより低いとき、Ｌレベルの信号をＣＰＵ１０へ出力する。上述したように、各ダイオードのカソード側はスイッチを介して接地されているので、電位ＶＦがダイオードによる端子電圧に相当する。
【００１３】
ＣＰＵ１０は、比較器８から入力される信号レベルに応じてＩＧＢＴ２ａ〜ＩＧＢＴ２ｃの温度上昇を判定する。ＣＰＵ１０は、温度上昇を判定した場合に不図示のＩＧＢＴコントローラに温度異常（過温度）を示す情報を送る。これにより、ＩＧＢＴコントローラ（不図示）が各ＩＧＢＴ２ａ〜ＩＧＢＴ２ｃに対する電流を制限するなどの所定の措置を行う。
【００１４】
本発明は、上記温度検出装置でダイオード３ａ〜ダイオード３ｃについて故障診断を行うようにしたものである。
【００１５】
温度検出装置のＣＰＵ１０によって行われるダイオードの個別診断処理の流れについて、図２のフローチャートを参照して説明する。図２による処理は、ＣＰＵ１０によって個別診断が指示されると起動する。図２のステップＳ１１において、ＣＰＵ１０は、フラグｉに初期値１をセットしてステップＳ１２へ進む。フラグｉは、診断するダイオードを示すもので、本実施の形態では３つのダイオードを診断するために１〜３が順にセットされる。
【００１６】
ステップＳ１２において、ＣＰＵ１０は、ｉ番目のスイッチをＯＮ、ｉ番目以外のスイッチをＯＦＦさせる制御信号をそれぞれ出力してステップＳ１３へ進む。ここで、１番目のスイッチはスイッチ１１ａが、２番目のスイッチはスイッチ１１ｂが、３番目のスイッチはスイッチ１１ｃが、それぞれ対応する。３つのスイッチ１１ａ〜１１ｃのうち１つがオンされるので、比較器８は、オンされたスイッチに直列接続されているダイオードのアノード端子の電位ＶＦと、基準電位Ｖｒｅｆとを比較する。
【００１７】
ステップＳ１３において、ＣＰＵ１０は、基準電圧源７に制御信号を送り、基準電位ＶｒｅｆをＶｒｅｆ（ｍａｘ）に変化させてステップＳ１４へ進む。Ｖｒｅｆ（ｍａｘ）は、ＩＧＢＴ２ａ〜ＩＧＢＴ２ｃによって構成されるインバータが正常作動中にダイオード３ａ〜３ｃによって生じる端子電圧の最大値に、回路のばらつきを考慮した余裕代を加えたものである。
【００１８】
ステップＳ１４において、ＣＰＵ１０は、端子電圧ＶＦ＜Ｖｒｅｆ（ｍａｘ）が成立するか否かを判定する。ＣＰＵ１０は、比較器８から入力される信号レベルによってＶＦ＜Ｖｒｅｆ（ｍａｘ）が成立するとき、ステップＳ１４を肯定判定してステップＳ１５へ進み、ＶＦ＜Ｖｒｅｆ（ｍａｘ）が成立しないとき、ステップＳ１４を否定判定してステップＳ２０へ進む。ステップＳ２０へ進む場合は、オンされたスイッチに直列接続されているダイオードに電流が流れない場合、すなわち、断線などによるオープン故障が生じている場合である。この状態では、定電流源５が所定の電流を流し続けようとするために比較器８の非反転入力端子（＋）に印加される電圧が上昇し、ＶＦ＜Ｖｒｅｆ（ｍａｘ）が成立しなくなる。
【００１９】
ステップＳ１４へ進む場合は、オンされたスイッチに直列接続されているダイオードにオープン故障が生じていない場合である。ステップＳ１４において、ＣＰＵ１０は、基準電圧源７に制御信号を送り、基準電位ＶｒｅｆをＶｒｅｆ（ｍｉｎ）に変化させてステップＳ１６へ進む。Ｖｒｅｆ（ｍｉｎ）は、ＩＧＢＴ２ａ〜ＩＧＢＴ２ｃによって構成されるインバータが正常作動中にダイオード３ａ〜３ｃによって生じる端子電圧の最小値に、回路のばらつきを考慮した余裕代を減じたものである。
【００２０】
ステップＳ１６において、ＣＰＵ１０は、端子電圧ＶＦ＞Ｖｒｅｆ（ｍｉｎ）が成立するか否かを判定する。ＣＰＵ１０は、比較器８から入力される信号レベルによってＶＦ＞Ｖｒｅｆ（ｍｉｎ）が成立するとき、ステップＳ１６を肯定判定してステップＳ１７へ進み、ＶＦ＞Ｖｒｅｆ（ｍｉｎ）が成立しないとき、ステップＳ１６を否定判定してステップＳ２０へ進む。ステップＳ２０へ進む場合は、オンされたスイッチに直列接続されているダイオードによる電圧降下が生じない場合、すなわち、ダイオードがショート故障している場合である。この状態では、比較器８の非反転入力端子（＋）に印加される電圧が低下し、ＶＦ＞Ｖｒｅｆ（ｍｉｎ）が成立しなくなる。
【００２１】
ステップＳ１７へ進む場合は、オンされたスイッチに直列接続されているダイオードにショート故障が生じていない場合である。ステップＳ１７において、ＣＰＵ１０は、ｉ≧全チップ数（この場合は３）か否かを判定する。ＣＰＵ１０は、ｉ≧３が成立する（全ての半導体チップ１ａ〜１ｃに対応するダイオード３ａ〜３ｃの診断を終了した）場合にステップＳ１７を肯定判定してステップＳ１８へ進み、ｉ≧３が成立しない場合にステップＳ１７を否定判定し、ステップＳ１９へ進む。ステップＳ１９において、ＣＰＵ１０は、ｉに１を加えてステップＳ１２へ戻る。ステップＳ１２へ戻ると、ＣＰＵ１０は次の半導体チップに設けられているスイッチをオンさせ、このスイッチに直列接続されているダイオードの個別診断を行う。
【００２２】
ステップＳ１８において、ＣＰＵ１０は、スイッチ１１ａ〜１１ｃに対応して個別に行ったダイオード３ａ〜３ｃの診断結果がＯＫと判断して図２による処理を終了する。診断結果は、ＣＰＵ１０内のメモリに記憶し、必要に応じて不図示の表示装置に表示する。
【００２３】
ステップＳ２０において、ＣＰＵ１０は、個別に行ったダイオードの診断結果がＮＧと判断して図２による処理を終了する。診断結果は、ＣＰＵ１０内のメモリに記憶し、必要に応じて不図示の表示装置に表示する。
【００２４】
図３は、実際の車両走行時に温度検出装置のＣＰＵ１０によって行われる温度検出処理の流れを説明するフローチャートである。図３の処理を行うプログラムは、イグニション（ＩＧＮ）スイッチがオンされると起動し、ＩＧＮスイッチがオフされると終了する。
【００２５】
図３のステップＳ１０１およびステップＳ１０２は、初期診断処理（車両の起動時のみに行われる診断処理）を示す。ステップＳ１０１において、ＣＰＵ１０は、基準電圧源７に制御信号を送り、基準電位ＶｒｅｆをＶｒｅｆ（ｗｒｎ）に変化させる。Ｖｒｅｆ（ｗｒｎ）は、ダイオード３ａ〜３ｃのいずれかの温度が５０％制限温度に達した場合に、当該ダイオードに生じる端子電圧ＶＦに対応するものである。５０％制限温度は、許容上限温度までに余裕があるが、ＩＧＢＴ２ａ〜ＩＧＢＴ２ｃに対する電流を制限しないと許容上限温度に達するおそれがある温度である。第一の実施の形態では、ダイオード３ａ〜３ｃのいずれかの温度が５０％制限温度に達すると、不図示のＩＧＢＴコントローラが各ＩＧＢＴ２ａ〜ＩＧＢＴ２ｃに対する電流をその時点の１／２に制限する。なお、基準電圧源７によって実際に設定されるＶｒｅｆ（ｗｒｎ）は、回路のばらつきを考慮した余裕代を減じたものである。ＣＰＵ１０は、スイッチ１１ａ〜１１ｃを全てオンさせた状態で過温度診断を行い、診断結果がＯＫか否かの判定を行う。
【００２６】
初期診断における過温度診断について説明する。ＣＰＵ１０は、比較器８から入力される信号レベルによってＶＦ＞Ｖｒｅｆ（ｗｒｎ）が成立する、すなわち、過温度診断の結果がＯＫの場合に、ステップＳ１０１を肯定判定してステップＳ１０２へ進む。一方、ＣＰＵ１０は、比較器８から入力される信号レベルによってＶＦ＜Ｖｒｅｆ（ｗｒｎ）が成立する、すなわち、過温度診断の結果がＮＧの場合に、ステップＳ１０１を否定判定してステップＳ１１２へ進む。並列に接続されたダイオードの端子電圧は、端子電圧が最も小さいダイオードの端子電圧（アノード側の電圧）である。
【００２７】
ステップＳ１０２において、ＣＰＵ１０は、上述したダイオードの個別診断処理（図２）を行う。ＣＰＵ１０は、個別診断処理結果がＯＫの場合にステップＳ１０２を肯定判定してステップＳ１０３へ進み、個別診断処理結果がＮＧの場合にステップＳ１０２を否定判定してステップＳ１１２へ進む。
【００２８】
ステップＳ１１２において、ＣＰＵ１０は、不図示のＩＧＢＴコントローラにＮＧ判定を示す情報を送るとともに、不図示の警告灯に対して点灯指令を出力してステップＳ１０３へ進む。これにより、ＩＧＢＴコントローラが各ＩＧＢＴ２ａ〜ＩＧＢＴ２ｃに対する電流を１／２に制限する。また、警告灯が点灯することによってＮＧ判定が運転者に報知される。
【００２９】
ステップＳ１０３において、ＣＰＵ１０は、不図示のＩＧＢＴコントローラからインバータの通常制御が開始されたことを示す情報を受信してステップＳ１０４へ進む。ステップＳ１０４〜ステップＳ１１１は、常時診断処理を示す。ステップＳ１０４において、ＣＰＵ１０は、基準電圧源７に制御信号を送り、基準電位ＶｒｅｆをＶｒｅｆ（ｏｖｒ）に変化させる。Ｖｒｅｆ（ｏｖｒ）は、ダイオード３ａ〜３ｃのいずれかの温度が許容上限温度に達した場合に、当該ダイオードに生じる端子電圧ＶＦに対応するものである。許容上限温度は、ＩＧＢＴ２ａ〜ＩＧＢＴ２ｃに対する電流を遮断しないとＩＧＢＴ２ａ〜ＩＧＢＴ２ｃが発熱により故障するおそれがある温度である。したがって、Ｖｒｅｆ（ｏｖｒ）はＶｒｅｆ（ｍｉｎ）よりも小さい値となる。第一の実施の形態では、ダイオード３ａ〜３ｃのいずれかの温度が許容上限温度に達すると、不図示のＩＧＢＴコントローラが各ＩＧＢＴ２ａ〜ＩＧＢＴ２ｃに対する電流を遮断する。なお、基準電圧源７によって実際に設定されるＶｒｅｆ（ｏｖｒ）は、回路のばらつきを考慮した余裕代を加えたものである。ＣＰＵ１０は、スイッチ１１ａ〜１１ｃを全てオンさせた状態で過温度診断を行い、診断結果がＯＫか否かの判定を行う。
【００３０】
常時診断における過温度診断について説明する。ＣＰＵ１０は、比較器８から入力される信号レベルによってＶＦ＞Ｖｒｅｆ（ｏｖｒ）が成立する、すなわち、過温度診断の結果がＯＫの場合に、ステップＳ１０４を肯定判定してステップＳ１０５へ進む。一方、ＣＰＵ１０は、比較器８から入力される信号レベルによってＶＦ＜Ｖｒｅｆ（ｏｖｒ）が成立する、すなわち、過温度診断の結果がＮＧの場合に、ステップＳ１０４を否定判定してステップＳ１１３へ進む。
【００３１】
ステップＳ１１３において、ＣＰＵ１０は、不図示のＩＧＢＴコントローラにＮＧ判定を示す情報を送るとともに、不図示の警告灯に対して点灯指令を出力してステップＳ１０４へ戻る。これにより、ＩＧＢＴコントローラが各ＩＧＢＴ２ａ〜ＩＧＢＴ２ｃに対する電流を遮断してインバータの出力を停止させる。また、警告灯が点灯することによってＮＧ判定が運転者に報知される。
【００３２】
ステップＳ１０５において、ＣＰＵ１０は、車両が加速中または減速中か否かを判定する。ＣＰＵ１０は、モータ（不図示）の回転数を検出するためのエンコーダ（不図示）によって検出されるモータの回転数に基づいて、加速中および減速中のいずれかを判定するとステップＳ１０５を肯定判定し、ステップＳ１０４へ戻る。この場合は、インバータの負荷が所定値を超えるとみなして常時診断（車両の走行中に行われる診断）におけるダイオードの個別診断処理を省略する。
【００３３】
一方、ＣＰＵ１０は、加速中および減速中のいずれでもないと判定するとステップＳ１０５を否定判定し、ステップＳ１０６へ進む。この場合は、インバータの負荷が所定範囲内とみなして常時診断におけるダイオードの個別診断処理を行う。ステップＳ１０６において、ＣＰＵ１０は、フラグｉに初期値１をセットしてステップＳ１０７へ進む。ステップＳ１０７において、ＣＰＵ１０は、時間計測カウンタＪをリセットするとともに、計時を開始してステップＳ１０８へ進む。
【００３４】
ステップＳ１０８において、ＣＰＵ１０は、上述した図２によるダイオードの個別診断処理のうち、ステップＳ１２〜ステップＳ１６までの処理を行う。ＣＰＵ１０は、ｉ番目のダイオードの個別診断処理結果がＯＫの場合にステップＳ１０８を肯定判定してステップＳ１０９へ進み、個別診断処理結果がＮＧの場合にステップＳ１０８を否定判定してステップＳ１１４へ進む。
【００３５】
ステップＳ１１４において、ＣＰＵ１０は、不図示のＩＧＢＴコントローラにＮＧ判定を示す情報を送るとともに、不図示の警告灯に対して点灯指令を出力してステップＳ１０４へ戻る。これにより、ＩＧＢＴコントローラが各ＩＧＢＴ２ａ〜ＩＧＢＴ２ｃに対する電流を１／２に制限する。また、警告灯が点灯することによってＮＧ判定が運転者に報知される。
【００３６】
ステップＳ１０９において、ＣＰＵ１０は、計時時間ｊがｊ＜１００ｍｓｅｃ　か否かを判定する。ＣＰＵ１０は、ｊ＜１００ｍｓｅｃ　が成立する場合にステップＳ１０９を肯定判定してステップＳ１１０へ進み、ｊ＜１００ｍｓｅｃ　が成立しない場合にステップＳ１０９を否定判定し、ステップＳ１０４へ戻る。ステップＳ１１０へ進む場合は、他のダイオードについて個別診断処理を行う場合であり、ステップＳ１０４へ戻る場合は、他のダイオードの個別診断処理を省略する場合である。
【００３７】
ステップＳ１１０において、ＣＰＵ１０は、ｉ≧全チップ数（この場合は３）か否かを判定する。ＣＰＵ１０は、ｉ≧３が成立する（全ての半導体チップ１ａ〜１ｃに対応するダイオード３ａ〜３ｃの診断を終了した）場合にステップＳ１１０を肯定判定してステップＳ１０４へ戻り、ｉ≧３が成立しない場合にステップＳ１１０を否定判定し、ステップＳ１１１へ進む。ステップＳ１１１において、ＣＰＵ１０は、ｉに１を加えてステップＳ１０８へ戻る。ステップＳ１０８に戻る場合は、次の半導体チップに設けられているスイッチをオンさせ、このスイッチに直列接続されているダイオードの個別診断を行う。ステップＳ１０４に戻る場合は、以上説明した常時診断処理を繰り返し行う。
【００３８】
以上説明した第一の実施の形態についてまとめる。
（１）ＩＧＢＴ２ａ〜２ｃの温度を検出するためのダイオード３ａ〜３ｃに直列にスイッチ１１ａ〜１１ｃをそれぞれ設け、スイッチ１１ａ〜１１ｃを１つずつオンさせてダイオード３ａ〜３ｃを個別に故障診断するようにした。オンされたスイッチに対応するダイオードによる端子電圧ＶＦがＶｒｅｆ（ｍａｘ）より大きいとき（ステップＳ１４を否定判定）、そのダイオードをＮＧと判定する（ステップＳ２０）。Ｖｒｅｆ（ｍａｘ）は、ＩＧＢＴ２ａ〜ＩＧＢＴ２ｃによって構成されるインバータが正常作動中にダイオードに生じる端子電圧の最大値に、回路のばらつきを考慮した余裕代を加えたものである。これにより、ダイオードのオープン故障を検出することができる。
【００３９】
（２）オンされたスイッチに対応するダイオードによる端子電圧ＶＦがＶｒｅｆ（ｍｉｎ）より小さいとき（ステップＳ１６を否定判定）、そのダイオードをＮＧと判定する（ステップＳ２０）。Ｖｒｅｆ（ｍｉｎ）は、ＩＧＢＴ２ａ〜ＩＧＢＴ２ｃによって構成されるインバータが正常作動中にダイオードに生じる端子電圧の最小値から、回路のばらつきを考慮した余裕代を減じたものである。これにより、ダイオードのショート故障を検出することができる。
【００４０】
（３）ＩＧＮスイッチがオン状態で行う診断を初期診断と常時診断とに分け、インバータが通常制御される前に初期診断を行い、インバータが通常制御された以降に常時診断を行う。初期診断では、スイッチ１１ａ〜１１ｃを全てオンさせてダイオード３ａ〜３ｃの中に５０％制限温度に達したものがあるか否かをチェックする。５０％制限温度は、許容上限温度までに余裕があるが、ＩＧＢＴ２ａ〜ＩＧＢＴ２ｃに対する電流を制限しないと許容上限温度に達するおそれがある温度である。５０％制限温度に達したダイオードが存在するとき（ステップＳ１０１を否定判定）、不図示のＩＧＢＴコントローラにＮＧ判定を示す情報を送り、不図示の警告灯に対して点灯指令を出力するようにした（ステップＳ１１２）。ＩＧＢＴコントローラがＮＧ判定を受けてＩＧＢＴ２ａ〜ＩＧＢＴ２ｃに流れる電流を１／２に制限するので、温度上昇が検出された場合に即モータ（不図示）を停止することなく、ＩＧＢＴ２ａ〜ＩＧＢＴ２ｃを保護しながら動作を継続させることができる。
【００４１】
（４）初期診断において、上記（３）に加え上記（１）および（２）のダイオード３ａ〜３ｃに対する個別故障診断を行うので、インバータを通常制御する前に温度検出装置のチェックを行うことができる。
【００４２】
（５）常時診断では、スイッチ１１ａ〜１１ｃを全てオンさせてダイオード３ａ〜３ｃの中に許容上限温度に達したものがあるか否かをチェックする過温度診断を行う。許容上限温度は、ＩＧＢＴ２ａ〜ＩＧＢＴ２ｃに対する電流を遮断しないとＩＧＢＴ２ａ〜ＩＧＢＴ２ｃが発熱により故障するおそれがある温度である。許容上限温度に達したダイオードが存在するとき（ステップＳ１０４を否定判定）、不図示のＩＧＢＴコントローラにＮＧ判定を示す情報を送り、不図示の警告灯に対して点灯指令を出力するようにした（ステップＳ１１３）。ＩＧＢＴコントローラがＮＧ判定を受けてＩＧＢＴ２ａ〜ＩＧＢＴ２ｃに流れる電流を遮断するので、許容上限温度が検出された場合に即インバータの出力を停止させて、ＩＧＢＴ２ａ〜ＩＧＢＴ２ｃを保護することができる。
【００４３】
（６）常時診断において、上記（５）の過温度診断に続けてダイオード３ａ〜３ｃに対する個別故障診断を行い、過温度診断と個別故障診断とを繰り返す。ただし、不図示のモータの回転が加速中または減速中のとき、個別故障診断を省略（ステップＳ１０５を肯定判定）して過温度診断を再び行うようにしたので、インバータ出力が増加してＩＧＢＴ２ａ〜ＩＧＢＴ２ｃの急激な温度上昇が見込まれる状況では、個別故障診断を実施する場合に比べて常時診断の繰り返しサイクルを短縮することができる。この結果、温度上昇が見込まれる状況で常に最新の温度の状態をチェックし、温度上昇が見込まれない状況ではダイオードの個別診断処理を行うので、過温度診断を短時間で行うこと、ならびに信頼性の向上を両立した温度検出装置が得られる。
【００４４】
（７）常時診断においてダイオード３ａ〜３ｃに対する個別故障診断を行うとき、ダイオード１つ当たりの診断時間が１００ｍｓｅｃを超える場合に、他のダイオードの個別故障診断を省略して（ステップＳ１０９を否定判定）過温度診断を再び行うようにしたので、ＣＰＵ１０の負荷が高い状況では、他のダイオードに対する個別故障診断を実施する場合に比べて常時診断の繰り返しサイクルを短縮することができる。この結果、ＣＰＵ１０の負荷が高い状況では常に最新の温度の状態をチェックし、ＣＰＵ１０の負荷が高くない状況ではダイオードの個別診断処理を行うので、過温度診断を短時間で行うこと、ならびに信頼性の向上を両立した温度検出装置が得られる。
【００４５】
上述した説明では、インバータを構成するＩＧＢＴ２ａ〜ＩＧＢＴ２ｃの負荷が増大して急激な温度上昇が見込まれる状況を、車両が加速中または減速中であるか否かによって判定するようにした。この代わりに、インバータを制御する上で要求されるモータトルク値、要求される電流値、ならびに実測した電流値のうちいずれかの値が所定値を超えるか否かにより、ＩＧＢＴ２ａ〜ＩＧＢＴ２ｃの熱的な負荷が増大する状況を判定してもよい。
【００４６】
（第二の実施の形態）
図４は、本発明の第二の実施の形態による半導体モジュールの温度検出装置の概略構成を示す図である。図１の構成と同一のものは、同一の符号を記して個々の説明を省略する。第二の実施の形態では、ダイオード３ａ〜ダイオード３ｃを直列に接続する。ダイオード３ａのアノード端子を比較器８の非反転入力端子（＋）に接続し、ダイオード３ｃのカソード端子を接地する。スイッチ１１ａ〜スイッチ１１ｃは、それぞれダイオード３ａ〜ダイオード３ｃに対して並列に接続する。
【００４７】
図４による温度検出装置でダイオードの個別診断処理を行うとき、図２による処理を行う。ただし、ステップＳ１２に代えてスイッチ１１ａ〜スイッチ１１ｃの切り換えを以下のように行う。ＣＰＵ１０は、ｉ番目のスイッチをＯＦＦ、ｉ番目以外のスイッチをＯＮさせる制御信号をそれぞれ出力してステップＳ１３へ進む。ここで、１番目のスイッチはスイッチ１１ａが、２番目のスイッチはスイッチ１１ｂが、３番目のスイッチはスイッチ１１ｃが、それぞれ対応する。３つのスイッチ１１ａ〜１１ｃのうち１つがオフされるので、比較器８は、オフされたスイッチに並列接続されているダイオードのアノード端子の電位ＶＦと、基準電位Ｖｒｅｆとを比較する。
【００４８】
図４の温度検出装置でＩＧＮスイッチオン時の診断を行うとき、図３による処理を行う。ただし、ステップＳ１０１の過温度診断は、スイッチ１１ａ〜１１ｃを全てオフさせてダイオード３ａ〜３ｃの中に５０％制限温度に達したものがあるか否かをチェックする。比較器８が基準電位Ｖｒｅｆ（ｗｒｎ）と比較する電位ＶＦは、３ａ〜３ｃの各ダイオードのアノード側端子とカソード側端子の電圧差の総和に対応する。この場合のＶｒｅｆ（ｗｒｎ）は次の通りとする。すなわち、ダイオードの温度が５０％制限温度に達した場合に各ダイオードに生じるアノード側端子とカソード側端子の電圧差Ａと、回路のばらつきを考慮した余裕代Ｂとを用いて次式（１）により算出する。
【数１】
Ｖｒｅｆ（ｗｒｎ）＝３×Ａ−Ｂ　　　　　　　　　（１）
【００４９】
ステップＳ１０４の過温度診断は、スイッチ１１ａ〜１１ｃを全てオフさせてダイオード３ａ〜３ｃの中に許容上限温度に達したものがあるか否かをチェックする。比較器８が基準電位Ｖｒｅｆ（ｏｖｒ）と比較する電位ＶＦは、３ａ〜３ｃの各ダイオードのアノード側端子とカソード側端子の電圧差の総和に対応する。この場合のＶｒｅｆ（ｏｖｒ）は次の通りとする。すなわち、ダイオードの温度が許容上限温度に達した場合に各ダイオードに生じるアノード側端子とカソード側端子の電圧差Ｃと、回路のばらつきを考慮した値Ｂとを用いて次式（２）により算出する。
【数２】
Ｖｒｅｆ（ｏｖｒ）＝３×Ｃ＋Ｂ　　　　　　　　　（２）
【００５０】
以上説明した第二の実施の形態によれば、第一の実施の形態と同様に、ダイオード３ａ〜ダイオード３ｃの個別の故障診断を行うことができる上に、常時診断において、▲１▼過温度診断を短時間で行うこと、▲２▼信頼性の向上を両立した温度検出装置が得られる。
【００５１】
以上の説明では、過温度検知回路４がダイオードの端子電圧に対応する電位ＶＦが基準電位Ｖｒｅｆより高いか否かによってＨレベルもしくはＬレベルの信号をＣＰＵ１０へ出力するようにした。この代わりに、アイソレーションアンプなどを用いて端子電圧を示すアナログ信号を直接ＣＰＵ１０へ伝達するように構成してもよい。この場合には、ＣＰＵ１０が入力されたアナログ信号からダイオードの温度を求める換算処理を行う。スイッチを切り換えてアナログ信号を選択的に１つのアイソレーションアンプに入力できるので、アイソレーションアンプを複数備える場合に比べて、部品点数やコストの低減に効果が得られる。
【００５２】
特許請求の範囲における各構成要素と、発明の実施の形態における各構成要素との対応について説明する。半導体素子は、たとえば、ＩＧＢＴ２ａ〜２ｃによって構成される。温度検出素子は、たとえば、ダイオード３ａ〜３ｃによって構成される。第１の選択手段および第２の選択手段は、たとえば、スイッチ１１ａ〜１１ｃによって構成される。制御手段および判定手段は、たとえば、ＣＰＵ１０によって構成される。なお、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、各構成要素は上記構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態による半導体モジュールの温度検出装置の概略構成を示す図である。
【図２】ダイオードの個別診断処理の流れを説明するフローチャートである。
【図３】車両走行時の温度検出処理の流れを説明するフローチャートである。
【図４】本発明の第二の実施の形態による半導体モジュールの温度検出装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１ａ〜１ｃ…半導体チップ、　　　　　２ａ〜２ｃ…ＩＧＢＴ、
３ａ〜３ｃ…ダイオード、　　　　　　４…過温度検知回路、
５…定電流源、　　　　　　　　　　　７…基準電圧源、
８…比較器、　　　　　　　　　　　１０…ＣＰＵ、
１１ａ〜１１ｃ…スイッチ
【図１】
2004117260.tif 000003
【図２】
2004117260.tif 000004
【図３】
2004117260.tif 000005
【図４】
2004117260.tif 000006