(57)【要約】【課題】半導体装置の電極と電気伝導体を接合する接合層にエレクトロマイグレーション（ＥＭ）が発生して寿命が制限される。【解決手段】スイッチング素子とダイオードの並列回路を内蔵する半導体装置は、通電方向が双方向であって、接合層に正電流が流れるタイミングと逆電流が流れるタイミングが切り換わる。正電流ＥＭが逆電流ＥＭによって打ち消され、逆電流ＥＭが正電流ＥＭによって打ち消される。この現象を積極的に利用するとＥＭの進行を抑制できる。そのために正電流ＥＭが過剰時には逆電流通電中の接合層の温度を高める。あるいはエンジン出力の調整によって逆電流が流れる頻度を増大させる。逆電流ＥＭが過剰時には正電流通電中の接合層の温度を高める。あるいはエンジン出力の調整によって正電流が流れる頻度を増大させる。【選択図】図４
2016140151.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置の表面に露出している電極が接合層を介して電気伝導体に接合されており、前記半導体装置の通電方向が双方向であって、時間の経過とともに前記接合層に正電流が流れる状態と逆電流が流れる状態が切り換わる電子機器であり、
前記正電流によって前記接合層に生じたエレクトロマイグレーション（ＥＭ）の進行指数（正電流ＥＭ進行指数）と前記逆電流によって前記接合層に生じたＥＭの進行指数（逆電流ＥＭ進行指数）の差（アンバランスＥＭ進行指数）を算出する手段と、
前記正電流ＥＭ進行指数が前記逆電流ＥＭ進行指数を上回ったとき（正電流ＥＭ過剰時）に前記逆電流ＥＭ進行指数の増大速度を高速化する条件を採用し、前記逆電流ＥＭ進行指数が前記正電流ＥＭ進行指数を上回ったとき（逆電流ＥＭ過剰時）に前記正電流ＥＭ進行指数の増大速度を高速化する条件を採用する制御装置と、
を備えている電子機器。
【請求項２】
前記制御装置が、前記正電流ＥＭ過剰時に前記逆電流が流れるときの前記接合層温度を上昇させ、前記逆電流ＥＭ過剰時に前記正電流が流れるときの前記接合層温度を上昇させることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
【請求項３】
前記制御装置が、前記正電流ＥＭ過剰時に前記逆電流が流れる機会を増大させ、前記逆電流ＥＭ過剰時に前記正電流が流れる機会を増大させることを特徴とする請求項１または２に記載の電子機器。
【請求項４】
前記正電流ＥＭ進行指数と前記逆電流ＥＭの進行指数が均衡したときに前記増大速度を高速化する条件の採用を停止することを特徴とする請求項１〜３のいずれかの１項に記載の電子機器。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかの１項に記載の電子機器を車載している電動自動車。
【請求項６】
電力変換器と、電力変換器に接続されているモータを備えている電動自動車であり、
前記電力変換器が、昇圧機能と降圧機能を合わせもつコンバータを備えており、
前記コンバータが、「スイッチング素子と、そのスイッチング素子に並列に接続されているダイオード」を直列に接続した回路を構成する半導体装置を備えており、
前記半導体装置の高電位電極が高電位接合層を介して高電位配線に接合されており、
前記半導体装置の低電位電極が低電位接合層を介して低電位配線に接続されており、
前記電動自動車が、
前記高電位接合層に生じた前記アンバランスＥＭ進行指数と前記低電位接合層に生じた前記アンバランスＥＭ進行指数を算出する手段を備えており、
前記高電位配線から前記低電位配線に流れる電流を正電流とし、
前記低電位配線から前記高電位配線に流れる電流を逆電流としたときに、
力行時には、前記低電位接合層に正電流が流れる状態と前記高電位接合層に逆電流が流れる状態が交互に発生し、
回生時には、前記高電位接合層に正電流が流れる状態と前記低電位接合層に逆電流が流れる状態が交互に発生し、
前記低電位接合層に生じた前記アンバランスＥＭ進行指数の絶対値が前記高電位接合層に生じた前記アンバランスＥＭ進行指数の絶対値よりも大きい場合は、前記低電位接合層に生じた前記正電流ＥＭ進行指数が前記逆電流ＥＭ進行指数を上回るときに回生現象発生中の前記接合層の温度を上昇させ、前記低電位接合層に生じた前記逆電流ＥＭ進行指数が前記正電流ＥＭ進行指数を上回るときに力行現象発生中の前記接合層の温度を上昇させるとともに、前記高電位接合層に生じた前記アンバランスＥＭ進行指数の絶対値が前記低電位接合層に生じた前記アンバランスＥＭ進行指数の絶対値よりも大きい場合は、前記高電位接合層に生じた前記正電流ＥＭ進行指数が前記逆電流ＥＭ進行指数を上回るときに力行現象発生中の前記接合層の温度を上昇させ、前記高電位接合層に生じた前記逆電流ＥＭ進行指数が前記正電流ＥＭ進行指数を上回るときに回生現象発生中の前記接合層の温度を上昇させる制御装置を備えている電動自動車。
【請求項７】
電力変換器と、電力変換器に接続されているモータと、エンジンと、モータとエンジンと駆動輪との間で動力の伝達配分を調整する動力配分機構を備えているハイブリッド自動車であり、
前記電力変換器が、昇圧機能と降圧機能を合わせもつコンバータを備えており、
前記コンバータが、「スイッチング素子と、そのスイッチング素子に並列に接続されているダイオード」を直列に接続した回路を構成する半導体装置を備えており、
前記半導体装置の高電位電極が高電位接合層を介して高電位配線に接合されており、
前記半導体装置の低電位電極が低電位接合層を介して低電位配線に接続されており、
前記ハイブリッド自動車が、
前記高電位接合層に生じた前記アンバランスＥＭ進行指数と前記低電位接合層に生じた前記アンバランスＥＭ進行指数を算出する手段を備えており、
前記高電位配線から前記低電位配線に流れる電流を正電流とし、
前記低電位配線から前記高電位配線に流れる電流を逆電流としたときに、
エンジン出力が不足する力行時には、前記低電位接合層に正電流が流れる状態と前記高電位接合層に逆電流が流れる状態が交互に発生し、
エンジン出力が過剰な回生時には、前記高電位接合層に正電流が流れる状態と前記低電位接合層に逆電流が流れる状態が交互に発生し、
前記低電位接合層に生じた前記アンバランスＥＭ進行指数の絶対値が前記高電位接合層に生じた前記アンバランスＥＭ進行指数の絶対値よりも大きい場合は、前記低電位接合層に生じた前記正電流ＥＭ進行指数が前記逆電流ＥＭ進行指数を上回るときにエンジンの出力を増大して回生現象の出現頻度を高め、前記低電位接合層に生じた前記逆電流ＥＭ進行指数が前記正電流ＥＭ進行指数を上回るときにエンジンの出力を減少して力行現象の出現頻度を高めるとともに、前記高電位接合層に生じた前記アンバランスＥＭ進行指数の絶対値が前記低電位接合層に生じた前記アンバランスＥＭ進行指数の絶対値よりも大きい場合は、前記高電位接合層に生じた前記正電流ＥＭ進行指数が前記逆電流ＥＭ進行指数を上回るときにエンジン出力を減少して力行運転の出現頻度を高め、前記高電位接合層に生じた前記逆電流ＥＭ進行指数が前記正電流ＥＭ進行指数を上回るときにエンジン出力を増大して回生運転の出現頻度を高める制御装置を備えているハイブリッド自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書では、表面に電極が露出している半導体装置と電気伝導体を接合層を介して接合した電子機器を開示する。また、その電子機器を車載した自動車を開示する。
【背景技術】
【０００２】
表面に電極が露出している半導体装置は、その電極を接合層を介して電気伝導体に接合して使用する。その接合層には電流が流れる。
接合層に電流が流れると、接合層を形成しているイオンが移動する現象が生じる。本明細書では、これをエレクトロマイグレーション(Electro Migration)といい、ＥＭと略称する。ＥＭが進行すると、接合層に欠損が生じ、電子機器の動作が不安定となる。特許文献１に、ＥＭの進行を抑える技術が開示されている。特許文献１の技術では、ＥＭの進行を抑える金属層を追加する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１７５５７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
金属層を追加する技術は、余分な金属層を必要とし、コストアップ要因となる。また、通電方向によって金属の種類を変える必要があるために煩雑でもある。本明細書では、金属層を追加しないでＥＭの進行を抑制する技術を開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書で開示する電子機器では、半導体装置の通電方向が双方向であって、時間の経過とともに接合層に正電流が流れる状態と逆電流が流れる状態が切り換わる。
例えば、図１（１）に例示する半導体装置１０では、ＩＧＢＴ１２とダイオード１４が並列に接続されており、高電位電極１６と低電位電極１８が半導体装置１０の表面に露出している。高電位電極１６は高電位接合層２０を介して図示しない高電位電気伝導体に接合されており、低電位電極１８は低電位接合層２２を介して図示しない低電位電気伝導体に接合されている。半導体装置１０は双方向であり、（ａ）に示すようにＩＧＢＴ１２を介して高電位電極１６から低電位電極１８に向かう電流が流れることもあれば、（ｂ）に示すようにダイオ−ド１４を介して低電位電極１８から高電位電極１６に向かう電流が流れることもある。過渡的状態等では、低電位電極１８の電位が一時的に高電位電極１６よりも高電位となって逆電流が流れることがある。本明細書では、高電位電極１６から低電位電極１８に向かう電流を正電流といい、過渡的状態等において低電位電極１８から高電位電極１６に向かう電流を逆電流という。図１（１）の半導体装置１０の通電方向は双方向であり、時間の経過とともに正電流が流れる状態と逆電流が流れる状態が切り換わる。それに伴って、時間の経過とともに、接合層２０，２２に正電流が流れる状態と逆電流が流れる状態が切り換わる。
【０００６】
本明細書で開示する電子機器では、接合層に正電流が流れたことによって接合層に生じたＥＭの進行指数（本明細書では正電流ＥＭ進行指数という）と、接合層に逆電流が流れたことによって接合層に生じたＥＭの進行指数（逆電流ＥＭ進行指数という）の差（アンバランスＥＭ進行指数という）を算出する手段と、正電流ＥＭを逆電流ＥＭによって打ち消すことによって、あるいは、逆電流ＥＭを正電流ＥＭによって打ち消すことによって、ＥＭの進行を抑制する事象を引き起こす制御装置を備えている。その制御装置は、正電流ＥＭ進行指数が逆電流ＥＭ進行指数を上回ったとき（正電流ＥＭ過剰時という）に逆電流ＥＭ進行指数の増大速度を高速化する条件を採用し、逆電流ＥＭ進行指数が正電流ＥＭ進行指数を上回ったとき（逆電流ＥＭ過剰時という）に正電流ＥＭ進行指数の増大速度を高速化する条件を採用する。
【０００７】
図１（１）の場合、（ａ）に示す正電流の通電中に接合層２０，２２に正電流ＥＭが進行し、（ｂ）に示す逆電流の通電中に接合層２０，２２に逆電流ＥＭが進行する。ＥＭの原因となるイオンの移動方向は通電方向に依存して変化する。正電流ＥＭが生じた後に逆電流ＥＭが生じると、正電流ＥＭが逆電流ＥＭによって打ち消され、接合層２０，２２に生じているＥＭの進行指数は減少する。同様に、逆電流ＥＭが生じた後に正電流ＥＭが生じると、逆電流ＥＭが正電流ＥＭによって打ち消され、接合層２０，２２に生じているＥＭの進行指数は減少する。正電流ＥＭ進行指数と逆電流ＥＭ進行指数を同符号とすれば、両者の差（アンバランス量）が、接合層２０，２２に実際に生じているＥＭの進行指数を示すことになる。
【０００８】
接合層に正電流が流れたことによって接合層に生じたＥＭの進行指数（正電流ＥＭ進行指数）＞接合層に逆電流が流れたことによって接合層に生じたＥＭの進行指数（逆電流ＥＭ進行指数）であれば、正電流ＥＭが過剰であるということができる。この場合、制御装置が、逆電流ＥＭ進行指数の増大速度を高速化する条件を採用する。正電流によるＥＭが過剰であれば、その後は、逆電流によるＥＭの進行指数の増大速度が高速化する条件を採用する。このために、正電流によって生じた過剰なＥＭは、その後の逆電流によって打ち消され、その後はＥＭのアンバランス量が減少していく。
逆に、正電流ＥＭ進行指数＜逆電流ＥＭ進行指数であれば、逆電流ＥＭが過剰であるということができる。この場合、制御装置が、正電流ＥＭ進行指数の増大速度を高速化する条件を採用する。このために、逆電流によって生じた過剰なＥＭは、その後の正電流によって打ち消され、その後はＥＭのアンバランス量が減少していく。
上記の技術によって、接合層に実際に生じているＥＭ（正電流ＥＭと逆電流ＥＭのアンバランス量＝正電流ＥＭ進行指数と逆電流ＥＭ進行指数の差の絶対値）が大きな絶対値に発達するのを抑制することができる。
【０００９】
図１（１）の場合、接合層２０と接合層２２に、同一方向で同一強度の電流が流れるために、接合層２０に生じるＥＭと接合層２２に生じるＥＭが同一であるとすることができる。接合層２０に生じるＥＭのアンバランス量に着目し、そのアンバランス量が減少するように制御すると、接合層２２に生じるＥＭのアンバランス量も減少する。同様に、接合層２２に生じるＥＭのアンバランス量に着目し、そのアンバランス量が減少するように制御すると、接合層２０に生じるＥＭのアンバランス量も減少する。本明細書に記載の技術は、接合層が複数個ある場合に、そのうちの１個の接合層に適用することで有用な結果を得ることができる場合がある。請求項１に記載の技術は、半導体装置が複数個の接合層を介して電気伝導体に接合されている場合に、必ずしも全接合層に適用する必要がなく、そのうちの１個の接合層に適用することで有用な結果をもたらすことがある。
【００１０】
図１（１）の半導体装置１０は、あくまで例示であり、それに限定されるものでない。例えば、図１（２）は、ＭＯＳを内蔵している半導体装置１０αを示し、この半導体装置１０αの場合も、時間の経過とともに、接合層２０α，２２αに正電流が流れる状態と逆電流が流れる状態が切り換わる。本明細書に記載の技術は、図１（２）に例示する半導体装置にも有用である。
【００１１】
図１（３）の半導体装置１０βの場合、ＩＧＢＴ１２とダイオード１４の並列回路が直列に接続されている。この装置の場合も、時間の経過とともに、接合層２０β，２２βに正電流が流れる状態と逆電流が流れる状態が切り換わる。詳しくは後記するように、図１（３）の場合、時間の経過とともに、（ａ２）接合層２２βに正電流が流れる状態、（ｂ１）接合層２０βに逆電流が流れる状態、（ａ１）接合層２０βに正電流が流れる状態、（ｂ２）接合層２２βに逆電流が流れる状態が切り換わる。この場合、接合層２０βに正電流が流れる状態と接合層２２βに正電流が流れる状態が時期をずらして発生し、接合層２０βに逆電流が流れる状態と接合層２２βに逆電流が流れる状態が時期をずらして発生する。また、接合層２０βに流れる電流の大きさと接合層２０βに流れる電流の大きさは相違する。本明細書に記載の技術は、図１（３）に例示する電子機器、すなわち、通電方向と通電電流値が相違する２以上の接合層２０β，２２βを備えている機器に適用することができる。また後記するように、３以上の接合層２０β，２２β，３８βを備えている電子機器に適用することもできる。
【００１２】
図１（１）（２）に例示する半導体装置は、電動自動車に搭載されている双方向コンバータ（昇圧機能と降圧機能を合わせ持っている）の上アームまたは下アームを構成する。図１（３）の半導体装置は、電動自動車に搭載されている双方向コンバータを構成する。本明細書の記載の技術は、電動自動車に搭載されている双方向コンバータを構成する半導体装置を電気導電体に接合する接合層に適用することができる。
【００１３】
制御装置が、正電流ＥＭ過剰時に逆電流が流れるときの接合層温度を上昇させ、逆電流ＥＭ過剰時に正電流が流れるときの接合層温度を上昇させることが有用である。接合層温度が上昇すると、ＥＭの進行速度が増大する。すなわち、ＥＭの進行指数の増大速度が高速化する。正電流ＥＭ過剰時に逆電流が流れるときの接合層温度を上昇させると、逆電流通電中のＥＭの進行指数の増大速度が高速化し、正電流ＥＭが過剰であったアンバランス量が逆電流通電中に縮小し、接合層に実際に生じているＥＭが減少する。同様に、逆電流ＥＭ過剰時に正電流が流れるときの接合層温度を上昇させると、逆電流ＥＭが過剰であったアンバランス量が正電流通電中に縮小し、接合層に実際に生じているＥＭが減少する。
【００１４】
制御装置が、正電流ＥＭ過剰時に逆電流が流れる機会を増大させ、逆電流ＥＭ過剰時に正電流が流れる機会を増大させるようにしてもよい。詳しくは後記するように、電子機器に供給する電圧等を調整することによって、半導体装置に正電流が流れるのか逆電流が流れるのかを制御できる場合がある。その制御が可能な場合は、正電流ＥＭ過剰時に逆電流が流れる機会を増大させることによって接合層に生じたＥＭアンバランス量を縮小させることができ、逆電流ＥＭの過剰時に正電流が流れる機会を増大させることによって接合層に生じたＥＭアンバランス量を縮小させることができる。
【００１５】
所定時間内に正電流と逆電流が交互に流れる場合、正電流が流れる機会を増大させれば所定時間内における正電流によるＥＭの進行指数の増大幅が上昇する。正電流通電時の接合層温度を上昇させること、あるいは正電流が流れる機会を増大させることは、正電流によるＥＭの進行指数の増大速度が高速化する条件に切換えることに相当する。高速化するために、接合層温度の上昇と、正電流が流れる機会の増大を併用してもよい。同様に、逆電流通電時の接合層温度を上昇させること、あるいは逆電流が流れる機会を増大させることは、逆電流によるＥＭの進行指数の増大速度が高速化する条件に切換えることに相当する。接合層温度の上昇と、逆電流が流れる機会の増大を併用してもよい。
【００１６】
正電流ＥＭの過剰時に逆電流によるＥＭの進行指数の増大速度が高速化する条件を採用すれば、逆電流によって接合層に生じるＥＭの進行指数が増大し、正電流によって接合層に生じたＥＭの進行指数と逆電流によって接合層に生じたＥＭの進行指数が均衡するようになる。逆に、逆電流ＥＭの過剰時に正電流によるＥＭの進行指数の増大速度が高速化する条件を採用すれば、正電流によって接合層に生じるＥＭの進行指数が増大し、正電流によって接合層に生じたＥＭの進行指数と逆電流によって接合層に生じたＥＭの進行指数が均衡するようになる。両者が均衡すれば、増大速度を高速化する条件の採用を停止してもよい。
正電流によるＥＭ進行指数が逆電流によるＥＭ進行指数を上回るとは、前者から後者を減じた差が第１所定値以上に開くことを意味し、逆電流によるＥＭ進行指数が正電流によるＥＭ進行指数を上回るとは、前者から後者を減じた差が第１所定値以上に開くことを意味し、正電流によるＥＭ進行指数と逆電流によるＥＭ進行指数が均衡するとは前者と後者の差の絶対値が第２所定値以下に縮小することを意味する。第１所定値＞第２所定値の関係にしておく。ＥＭのアンバランス量の絶対値が第１所定値以上になるとアンバランスの解消処理を実行し、ＥＭのアンバランス量の絶対値が第２所定値以下になるとアンバランスの解消処理を終了することになる。ＥＭアンバランス量の大きさとは、正電流ＥＭ進行指数と逆電流ＥＭ進行指数の差（アンバランスＥＭ進行指数）の絶対値をいう。ＥＭのアンバランス量を打ち消すとは、差の絶対値を小さくすることをいう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】半導体装置の回路構成例を示す。
【図２】電動自動車の電力変換器と、双方向コンバータと、接合層を示す。一つの半導体装置が「スイッチング素子と、そのスイッチング素子に並列に接続されているダイオード」を内蔵しており、接合層を利用して２つの半導体装置を直列に接続した場合を示す。
【図３】（１）〜（４）は、接合層に流れる電流の方向を示す。
【図４】ＥＭのアンバランス量を打ち消す制御手順を示す。
【図５】一つの半導体装置が「スイッチング素子と、そのスイッチング素子に並列に接続されているダイオード」の組を直列に接続した回路を内蔵している場合を示す。
【図６】ハイブリッド自動車の駆動機構を示す。
【図７】ハイブリッド自動車においてＥＭのアンバランス量を打ち消す制御手順を示す。
【図８】ＥＭの進行度合いと電流値と温度の関係を模式的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本明細書に記載の技術は、モータと駆動輪を備えており、モータで駆動輪を回転させて走行する電動自動車に適用する場合に極めて有用な効果を奏する。ここでいう電動自動車には、バッテリからモータに給電する電気自動車、燃料電池からモータに給電する燃料電池自動車、エンジンで駆動する発電機からモータに給電する自動車、モータに加えてエンジンを備えており、モータ及び／又はエンジンで駆動輪を回転させるハイブリッド自動車を含む。
【００１９】
モータで駆動輪を回転させる電動自動車は、モータに接続されている電力変換器を備えている。電動自動車の中には、昇圧機能と降圧機能を合わせ持つ双方向コンバータを備えており、バッテリの電圧を昇圧してモータに給電し、モータが発電機となって発電した電圧を降圧してバッテリを充電する自動車が知られている。双方向コンバータは、電力変換器の一部となっている。本明細書では、モータに給電して駆動輪を回転させる場合を力行といい、駆動輪がモータにトルクを加えてモータが発電する場合を回生という。力行時の電力変換器は、バッテリ電圧を昇圧してモータ駆動電流に変換し、回生時の電力変換器は、モータが発電した電力をバッテリの充電電流に変換する。モータとなったり発電機となったりすることに着目してモータジェネレータと称されることもあるが、本明細書では簡単にモータという。なおハイブリッド自動車の場合は、エンジンでモータまたはモータと駆動輪の双方を回転させることができる。これも回生となる。
【００２０】
図２に示すように、双方向コンバータ８を、２個の半導体装置１０ａ，１０ｂと、リアクトル２４で構成する技術が知られている。２個の半導体装置１０ａ，１０ｂは同一であり、本明細書では共通事象を説明する場合にはアルファベットの添え字を省略する。各半導体装置１０は、スイッチング素子１２と、そのスイッチング素子１２に並列に接続されているダイオード１４と、一対の電極（例えば高電位電極１６と低電位電極１８）を備えている。
一方の半導体装置（本明細書でいう第１半導体装置１０ａ）は、高電位配線（バッテリ２の電圧を昇圧した電圧が印加される配線）２６に接続されている。他方の半導体装置（本明細書でいう第２半導体装置１０ｂ）は、低電位配線（バッテリ２の低電位端子に接続されている配線）６に接続されている。第１半導体装置１０ａと第２半導体装置１０ｂは高電位配線２６と低電位配線６の間で直列に接続され、第１半導体装置１０ａと第２半導体装置１０ｂの接続点２５はリアクトル２４と配線４を介してバッテリ２の高電位端子に接続されている。なお参照番号２８は、高電位配線２６の電圧を平滑化するコンデンサであり、参照番号３０はモータ３４に供給する駆動電力に変換するインバータであり、参照番号３２は電力変換器である。
【００２１】
参照番号２０，２２は、一対の電極１６，１８に接続されている接合層（例えばはんだ層）を示している。接合層２０ａは、第１半導体装置１０ａの一方の電極１６ａを高電位配線２６に接続する。接合層２２ａは、第１半導体装置１０ａの他方の電極１８ａをリアクトル２４と第２半導体装置１０ｂに接続する。接合層２０ｂは、第２半導体装置１０ｂの一方の電極１６ｂをリアクトル２４と第１半導体装置１０ａに接続する。接合層２２ｂは、第２半導体装置１０ｂの他方の電極１８ｂを低電位配線６に接続する。
接合層２０ａは第１半導体装置１０ａの高電位接合層であり、本明細書の高電位接合層に相当する。接合層２２ｂは、第２半導体装置１０ｂの低電位接合層であり、本明細書の低電位接合層に相当する。後記する図５に示すように、接合層２２ａと２０ｂが、存在しない場合もある。
【００２２】
図３の（１）（２）は、双方向コンバータ８によって、配線４の電位を昇圧した電位を高電位配線２６に加える力行時（昇圧時）に流れる電流の方向を示している。本明細書では、高電位配線２６から低電位配線６に向けて流れる電流を正電流といい、低電位配線６から高電位配線２６に向けて流れる電流を逆電流という。後記する過渡時期では、リアクトル２４の存在によって、低電位配線６の電位が高電位配線２６の電位よりも上昇する現象が一時的に現れ、逆電流が流れる場合がある。本明細書では、バッテリ２の低電位端子に接続されている側を低電位といい、バッテリ２の高電位端子に接続されている側を高電位という。過渡的時期には、電位の高低関係が逆転することがある。
図３（１）は低電位接合層２２ｂに正電流が流れる状態を示し、（２）は高電位接合層２０ａに逆電流が流れる状態を示している。力行時は、（１）の状態と（２）の状態が交互に切り替わる。
【００２３】
図３の（３）（４）は、双方向コンバータ８によって、高電位配線２６に印加されている電圧を降圧した電圧を配線４に加える回生時（降圧時）に流れる電流の方向を示している。
（３）は高電位接合層２０ａに正電流が流れる状態を示し、（４）は低電位接合層２２ｂに逆電流が流れる状態を示している。回生時は、（３）の状態と（４）の状態が交互に切り替わる。
【００２４】
図１（１）の半導体装置１０は、双方向コンバータ８の上段アームを構成する半導体装置１０ａでもあり、下段アームを構成する半導体装置１０ｂでもあることがわかる。図１（２）の双方向半導体装置１０αでも、双方向コンバータ８を構成できることがわかる。また図１（３）の双方向半導体装置１０αでも、双方向コンバータ８を構成できることがわかる。そして、図１（１）（２）（３）のいずれでも、接合層２０，２２，２０α，２２α，２０β，２２βに、正電流が流れる状態と逆電流が流れる状態が切り換わることがわかる。
【００２５】
本明細書に記載の技術を電動自動車のコンバータに適用した場合の特徴を下記に示す。
上記の電力変換器の場合、図３に示すように、力行時には、（１）低電位接合層に正電流が流れる状態と（２）高電位接合層に逆電流が流れる状態が交互に発生し、回生時には、（３）高電位接合層に正電流が流れる状態と（４）低電位接合層に逆電流が流れる状態が交互に発生する。
【００２６】
接合層に生じるＥＭの進行度は、通電した電流の総量と、通電時におけるイオンの移動度に影響する。通電した電流の総量が高いほどＥＭは進行するし、イオンの移動度が高い場合ほどＥＭは急速に進行する。イオンの移動度は主として接合層の温度に依存する。通電電流と、その時の接合層温度を示すデータを経時的に収集すれば、ＥＭの進行度を示す指数を算出することができる。本明細書で開示する電動自動車は、通電電流の大きさと、その時の接合層温度を示すデータを経時的に収集し、ＥＭの進行指数を算出する機能を備えている。
ＥＭの原因となるイオンの移動方向は通電方向に依存して変化する。正電流ＥＭが生じた後に逆電流ＥＭが生じると、正電流ＥＭが逆電流ＥＭによって打ち消され、接合層に実際に生じているＥＭの進行指数は減少する。同様に、逆電流ＥＭが生じた後に正電流ＥＭが生じると、逆電流ＥＭが正電流ＥＭによって打ち消され、接合層に実際に生じているＥＭの進行指数は減少する。正電流ＥＭ進行指数と逆電流ＥＭ進行指数を同符号とすれば、両者の差（アンバランス量）が、接合層に実際に生じているＥＭの進行指数を示すことになる。
【００２７】
電動自動車の場合、高電位接合層２０ａよりも低電位接合層２２ｂに大きなＥＭが発生することが多い。低電位接合層２０ａに生じるＥＭアンバランス量を低いレベルに維持することができれば、極めて有効である。そこで、本明細書に記載する電動自動車では、前記（１）の正電流によって低電位接合層２２ｂに生じるＥＭの進行指数と、前記（４）の逆電流によって低電位接合層２２ｂに生じるＥＭの進行指数を比較し、前者が後者より大きいときは回生現象発生中の接合層の温度を上昇させ、後者が前者より大きいときは力行現象発生中の接合層の温度を上昇させる制御装置を備えている。
【００２８】
上記によると、力行時に生じる（１）の正電流によって低電位接合層２２ｂに生じるＥＭの進行指数が、回生時に生じる（４）の逆電流によって低電位接合層２２ｂに生じるＥＭの進行指数より大きいときは、回生現象発生中の接合層の温度を上昇させ、その後の回生運転中においてＥＭが急速に進行するようにして、ＥＭアンバランス量を打ち消す現象を得る。逆に、力行時に生じる（１）の正電流によって低電位接合層２２ｂに生じるＥＭの進行指数が、回生時に生じる（４）の逆電流によって低電位接合層２２ｂに生じるＥＭの進行指数より小さいときは、力行現象発生中の接合層の温度を上昇させ、その後の力行運転中においてＥＭが急速に進行するようにして、ＥＭアンバランス量を打ち消す現象を得る。上記によって、低電位接合層２２ｂに生じるＥＭのアンバランス量を低いレベルに維持することができる。
電動自動車の場合、高電位接合層よりも低電位接合層に大きなＥＭが発生することが多く、低電位接合層に生じるＥＭのアンバランス量を低いレベルに維持することができれば極めて有効である。
【００２９】
接合層２０ｂに生じるＥＭアンバランス量は低電位接合層２２ｂに生じるＥＭアンバランス量に等しい。低電位接合層２２ｂに対してＥＭのアンバランス量を低いレベルに維持する制御技術を採用すると、接合層２０ｂに生じるＥＭのアンバランス量も低いレベルに維持される。
【００３０】
本明細書に記載の技術は、種々の態様で実施でき、下記の特徴を備えることがある。
（特徴１）
電動自動車であり、電力変換器と電力変換器に接続されているモータを備えている。電力変換器は、昇圧機能と降圧機能を合わせもつ双方向コンバータを備えており、その双方向コンバータは、「スイッチング素子と、そのスイッチング素子に並列に接続されているダイオード」を直列に接続した回路を構成する半導体装置を備えている。
半導体装置の高電位電極が高電位接合層を介して高電位配線に接合されており、半導体装置の低電位電極が低電位接合層を介して低電位配線に接続されている。
高電位配線から低電位配線に流れる電流を正電流とし、低電位配線から高電位配線に流れる電流を逆電流としたときに、
力行時には、（１）低電位接合層に正電流が流れる状態と（２）高電位接合層に逆電流が流れる状態が交互に発生し、
回生時には、（３）高電位接合層に正電流が流れる状態と（４）低電位接合層に逆電流が流れる状態が交互に発生する。
（特徴２）
高電位接合層より低電位接合層に大きなＥＭのアンバランス量が発生する特徴1の電動自動車であり、図３（１）の正電流によって低電位接合層に生じるＥＭの進行指数と図３（４）の逆電流によって低電位接合層に生じるＥＭの進行指数を比較し、前者が後者を上回るときは回生現象発生中の接合層の温度を上昇させ、後者が前者を上回るときは力行現象発生中の接合層の温度を上昇させる制御装置を備えている。
（特徴３）
低電位接合層より高電位接合層に大きなＥＭのアンバランス量が発生する特徴１の電動自動車であり、図３（２）の逆電流によって高電位接合層に生じるＥＭの進行指数と図３（３）の正電流によって高電位接合層に生じるＥＭの進行指数を比較し、前者が後者を上回るときは回生現象発生中の接合層の温度を上昇させ、後者が前者を上回るときは力行現象発生中の接合層の温度を上昇させる制御装置を備えている。
（特徴４）低電位接合層と高電位接合層に生じるＥＭのアンバランス量の大小関係が予測できない特徴１の電動自動車であり、アンバランス量の絶対値が大きい方の接合層に着目してアンバランス量を打ち消す。低電位接合層に生じたＥＭアンバランス量の絶対値が高電位接合層に生じたＥＭアンバランス量の絶対値よりも大きい場合は、特徴２の技術を採用して低電位接合層に生じたアンバランス量を減少させ、高電位接合層に生じたＥＭアンバランス量の絶対値が低電位接合層に生じたＥＭアンバランス量の絶対値よりも大きい場合は、特徴３の技術を採用して高電位接合層に生じたアンバランス量を減少させる。
【００３１】
ハイブリッド自動車の場合、駆動輪を回転させる動力とエンジン出力の大小関係を調整することで力行運転するか回生運転するかを制御することができる。例えば、駆動輪を回転させる動力がエンジン出力で賄えない場合にはモータが力行運転する。逆に駆動輪を回転させる動力以上をエンジンが出力する場合にはモータが回生運転する。この制御を利用することで、接合層に生じるＥＭのアンバランス量を打ち消すことができる。力行によるＥＭが優越していれば、回生運転の発生頻度が増大するように調整することでアンバランス量を打ち消すことができる。回生によるＥＭが優越していれば、力行運転の発生頻度が増大するように調整することでアンバランス量を打ち消すことができる。
【００３２】
（特徴５）
電力変換器と、電力変換器に接続されているモータと、エンジンと、モータとエンジンと駆動輪との間で動力の伝達配分を調整する動力配分機構を備えているハイブリッド自動車であり、
エンジン出力が不足する力行時には、（１）低電位接合層に正電流が流れる状態と（２）高電位接合層に逆電流が流れる状態が交互に発生し、
エンジン出力が過剰な回生時には、（３）高電位接合層に正電流が流れる状態と（４）低電位接合層に逆電流が流れる状態が交互に発生する。
（特徴６）
高電位接合層より低電位接合層に大きなＥＭのアンバランス量が発生するハイブリッド自動車であり、
図３（１）の正電流によって低電位接合層に生じるＥＭの進行指数と図３（４）の逆電流によって低電位接合層に生じるＥＭの進行指数を比較し、前者が後者を上回るときはエンジンの出力を増大して回生現象の出現頻度を高め、後者が前者を上回るときはエンジンの出力を減少して力行現象の出現頻度を高める制御装置を付加する。
（特徴７）
低電位接合層より高電位接合層に大きなＥＭのアンバランス量が発生するハイブリッド自動車であり、
図３（２）の逆電流によって高電位接合層に生じるＥＭの進行指数と、図３（３）の正電流によって高電位接合層に生じるＥＭの進行指数を比較し、前者が後者より大きいときはエンジン出力を増大して回生運転の出現頻度を高め、後者が前者より大きいときはエンジン出力を減少して力行運転の出現頻度を高める制御装置を備えている。
（特徴８）
低電位接合層と高電位接合層に生じるＥＭのアンバランス量の大小関係が予測できないハイブリッド自動車であり、アンバランス量の絶対値が大きい方の接合層に着目してアンバランス量を減少させる。低電位接合層に生じたＥＭアンバランス量の絶対値が高電位接合層に生じたＥＭアンバランス量の絶対値よりも大きい場合は、特徴６の技術を採用して低電位接合層に生じたアンバランス量を減少させ、高電位接合層に生じたＥＭアンバランス量の絶対値が低電位接合層に生じたＥＭアンバランス量の絶対値よりも大きい場合は、特徴７の技術を採用して高電位接合層に生じたアンバランス量を減少させる。
（特徴９）接合層温度を上昇させてＥＭアンバランス量を縮小している場合、あるいはエンジン出力の調整によって力行または回生の出現頻度を調整してＥＭアンバランス量を縮小している場合、縮小中のアンバランス量の絶対値が所定値にまで減少したときに、それまでの調整を中止する。
【実施例】
【００３３】
図２は、電動自動車が備えている、バッテリ２と電力変換器３２とモータ３４を示している。モータ３４によって図示しない駆動輪を回転させて走行する。
電力変換器３２は、双方向コンバータ８と平滑コンデンサ２８とインバータ３０を備えている。力行時は、双方向コンバータ８が、バッテリ２の電圧を昇圧してインバータ３０に昇圧された電圧を加える。インバータ３０は直流を３相交流に変換してモータ３４に加える。回生時は、駆動輪からモータ３４に加えられる力によってモータ３４が発電する。モータ３４が発電した３相交流がインバータ３０によって直流に変換され、双方向コンバータ８によって降圧され、降圧された電圧がバッテリ２を充電する。
【００３４】
双方向コンバータ８は、リアクトル２４と、半導体装置１０ａと、半導体装置１０ｂを備えている。半導体装置１０ａ，１０ｂは同一のものであり、以下では添え字を省略して共通に説明する。
半導体装置１０は、スイッチング素子１２と、スイッチング素子１２に並列に接続されたダイオード１４を備えている。スイッチング素子１２は、高電位配線２６側から低電位配線６側に向かう電流をスイッチングするものであり、低電位配線６側から高電位配線２６側に向かう電流はスイッチング素子１２を流れることができない。低電位配線６側から高電位配線２６側に向かう電流はダイオード１４を流れる。スイッチング素子１２とダイオード１４は、逆向きに並列接続されている。リアクトル２４が存在するために、過渡的に低電位配線６側から高電位配線２６側に向けて電流が流れることがある。
【００３５】
半導体装置１０（１０ａ，１０ｂ）は、高電位電極１６（１６ａ，１６ｂ）と、低電位電極１８（１８ａ，１８ｂ）を備えている。半導体装置１０ａの高電位電極１６ａは高電位接合層２０ａによって高電位配線２６に機械的かつ電気的に接合されている。半導体装置１０ｂの低電位電極１８ｂは低電位接合層２２ｂによって低高電位配線６に機械的かつ電気的に接合されている。半導体装置１０ａの低電位電極１８ａは高電位側中間接合層２２ａによってリアクトル２４と半導体装置１０ｂに機械的かつ電気的に接合されている。半導体装置１０ｂの高電位電極１６ｂは低電位側中間接合層２０ｂによってリアクトル２４と半導体装置１０ａに機械的かつ電気的に接合されている。
参照番号４は、バッテリ２の高電位電極に接続されている配線であり、参照番号６は低電位配線であり、参照番号２６は高電位配線２６である。
【００３６】
図３の（１）と（２）は、力行時（昇圧時）に流れる電流経路を示し、（１）では低電位接合層２２ｂと低電位側中間接合層２０ｂに正電流が流れ、（２）では高電位接合層２０ａと高電位側中間接合層２２ａに逆電流が流れる。（１）と（２）が交互に出現する。
図３の（３）と（４）は、回生時（降圧時）に流れる電流経路を示し、（３）では高電位接合層２０ａと高電位側中間接合層２２ａに正電流が流れ、（４）では低電位接合層２２ｂと低電位側中間接合層２０ｂに逆電流が流れる。
【００３７】
高電位接合層２０ａに注目すると、力行時には（２）の逆電流が流れ、回生時には（３）の正電流が流れることがわかる。高電位接合層２０ａでは、（２）の逆電流によるＥＭと（３）の正電流によるＥＭが逆向きに進行する。しかしながら、従来の技術によると、（２）のＥＭが（３）のＥＭによって相殺される関係に調整されておらず、（２）のＥＭと（３）のＥＭの差が蓄積して高電位接合層２０ａに生じるＥＭのアンバランス量が大きな値に発達することがある。
【００３８】
低電位接合層２２ｂに注目すると、力行時には（１）の正電流が流れ、回生時には（４）の逆電流が流れることがわかる。低電位接合層２２ｂでは、（１）の正電流によるＥＭと（４）の逆電流によるＥＭが逆向きに進行する。しかしながら、従来の技術によると、（１）のＥＭが（４）のＥＭによって相殺される関係に調整されておらず、（１）のＥＭと（４）のＥＭの差が蓄積して低電位接合層２２ｂに生じるＥＭのアンバランス量が大きな値に発達することがある。
【００３９】
下記に説明する実施例では、高電位接合層２０ａに生じるＥＭのアンバランス量の大きさと、低電位接合層２２ｂに生じるＥＭのアンバランス量の大きさの大小関係が不明であり、高電位接合層２０ａと低電位接合層２２ｂのうちのどちらに大きなＥＭのアンバランス量が生じるのかが不明である場合を扱う。
図４は、ＥＭのアンバランス量の大きさが過大なレベルに発達するのを防止するための制御手順を示している。
ステップＳ２では、高電位接合層２０ａに生じるＥＭのアンバランス量の大きさを示す指数ΔＥＭ１と、低電位接合層２２ｂに生じるＥＭのアンバランス量の大きさ示す指数ΔＥＭ２を算出する。
図８に模式的に示すように、接合層に生じるＥＭの単位時間当たりの進行量（＝進行速度、縦軸）は、接合層を単位時間当たりに通過した電荷量（＝電流値、横軸）とともに増大する。また、電流値が同じであっても、通電時の接合層温度に依存して進行速度は変化し、高温（Ｔ２）であれば進行速度が大きく、低温（Ｔ１）であれば進行速度は小さくなる。実施例の電動自動車は、通電電流値とその時の接合層温度を示すデータを経時的に収集しており、ＥＭの進行指数を算出する機能を備えている。例えば横軸に電流値をとり、縦軸に接合層温度をとった２次元マップに、ＥＭの進行速度を示す値を記憶しておく。このマップは、電流値と温度とＥＭの進行速度を実測して用意しておくことができる。単位時間ごとに、電流値と温度に対応する進行速度ＥＭ（ｉ，Ｔ）を読みだして積算することで、ＥＭの進行指数を算出することができる。ＥＭのアンバランス量の大きさを示す進行指数ΔＥＭは、正電流によるＥＭの進行指数と逆電流によるＥＭの進行指数の双方が正の値を持つものとして算出し、両者の差を算出することで算出される。正電流によるＥＭが逆電流によるＥＭより優越していれば、ΔＥＭは正の値となる。
【００４０】
図４のステップＳ４では、ΔＥＭ１の絶対値とΔＥＭ２の絶対値を比較し、大きい方の絶対値をＭＡＸΔＥＭとする。
ステップＳ６では、絶対値が大きい方のΔＥＭ（正負の符号付き）をΔＥＭ（符号付）とする。
ステップＳ８では、ＭＡＸΔＥＭを許容値Ｃ１と比較する。許容値Ｃ１は、ＥＭのアンバランス量に関する許容値を示し、ＭＡＸΔＥＭ＜Ｃ１であれば、ＥＭのアンバランス量を減少させるための制御が不要な場合に相当する。ＭＡＸΔＥＭ＜Ｃ１であれば（ステップＳ８でＮｏであれば）、ステップＳ９以降の処理に進まない。
【００４１】
ＭＡＸΔＥＭ≧Ｃ１であれば、ＥＭのアンバランス量の大きさが許容値Ｃ１を超えており、ＥＭのアンバランス量を減少させるための制御が必要な場合に相当する。その場合は、ステップＳ９で、ΔＥＭ１の絶対値とΔＥＭ２の絶対値の大小関係を判断する。高電位接合層２０ａに生じているＥＭのアンバランス量の大きさと、低電位接合層２２ｂに生じているＥＭのアンバランス量の大きさを比較する。次に、ΔＥＭ（符号付）の正負を判断する。ΔＥＭ１の絶対値＞ΔＥＭ２の絶対値であり、ＥＭ（符号付）＝正であれば、図３（３）の通電が優越的であり、回生過剰であることがわかる。ΔＥＭ１の絶対値＞ΔＥＭ２の絶対値であり、ΔＥＭ（符号付）＝負であれば、図３（２）の通電が優越的であり、力行過剰であることがわかる。ΔＥＭ１の絶対値＜ΔＥＭ２の絶対値であり、ＥＭ（符号付）＝正であれば、図３（１）の通電が優越的であり、力行過剰であることがわかる。ΔＥＭ１の絶対値＜ΔＥＭ２の絶対値であり、ΔＥＭ（符号付）＝負であれば、図３（４）の通電が優越的であり、回生過剰であることがわかる。
【００４２】
力行過剰であれば、ステップＳ１２で回生時の冷却液の目標温度を上昇させる。本実施例では、半導体装置１０と接合層２０，２２等冷却液で冷却している。図２において、参照番号４８は、半導体装置１０と接合層２０，２２等と冷却液の間で熱交換する熱交換器を示し、参照番号５０は、冷却液と大気の間で熱交換する熱交換器を示し、参照番号５２は冷却液ポンプを示している。冷却液はポンプ５２によって循環し、接合層２０，２２等と冷却して昇温し、熱交換器５０で冷却される循環を繰り返す。参照番号５４は、冷却液の温度を検出する温度センサであり、ポンプ制御装置５６がポンプ５２の回転数をフィードバック制御して冷却液温度を目標温度に維持する。参照番号５８は、正電流ＥＭ進行指数と逆電流ＥＭ進行指数とアンバランスＥＭ進行指数を算出する機能を備えており、図４の制御手順を実行する制御装置である。ステップＳ１２を実行すると、回生運転中の冷却液の目標温度が上昇する。回生運転中は、冷却液温度が上昇した目標温度に上昇するまでポンプ５２が停止する。ステップＳ１２を実行すると、その後は、接合層２０，２２の温度が高い環境で回生運転が実施され、接合層２０，２２の温度が低い環境で力行運転が実施される。接合層２０，２２の温度が高い場合はＥＭが急速に進行する。ステップＳ１２を実行すると、その後の回生運転中にＥＭのアンバランス量が減少する結果を得ることができる。
【００４３】
回生過剰であれば、ステップＳ１４で力行時の冷却液の目標温度を上昇させる。ステップＳ１４を実行すると、その後は、接合層２０，２２の温度が高い環境で力行運転が実施され、接合層２０，２２の温度が低い環境で回生運転が実施される。接合層２０，２２の温度が高い場合はＥＭが急速に進行する。ステップＳ１４を実行すると、その後の力行運転中にＥＭのアンバランス量が減少する結果を得ることができる。
【００４４】
ステップＳ１２を実行すると、ステップＳ１０の実行時には力行によるＥＭが優越的であったものが、その後の回生運転中にＥＭが急速に進行する現象が得られ、前者が後者によって相殺されていく現象が得られる。これが継続していると、ステップＳ１６がＹＥＳとなる。ここでいうＣ２は、ステップＳ８の許容値Ｃ１よりも十分に小さく、ＥＭのアンバランス量が十分に小さくなり、アンバランス量の相殺処理が不要となったと判断できる小さな値である。ステップＳ１６がＮＯの間は、ステップＳ１２の処理を続け、ステップＳ１６でアンバランス量が解消されたと判断されると、ステップＳ１８を実行してアンバランス量の相殺処理を終了する。
【００４５】
ステップＳ１４を実行すると、ステップＳ１０の実行時には回生によるＥＭが優越的であったものが、その後の力行運転中にＥＭが急速に進行する現象が得られ、前者が後者によって相殺されていく現象が得られる。これが継続していると、ステップＳ１６がＹＥＳとなる。ここでいうＣ２は、ステップＳ８の許容値Ｃ１よりも十分に小さく、ＥＭのアンバランス量が十分に小さくなり、アンバランス量の相殺処理が不要となったと判断できる小さな値である。ステップＳ１６がＮＯの間は、ステップＳ１４の処理を続け、ステップＳ１６でアンバランス量が解消されたと判断されると、ステップＳ１８を実行してアンバランス量の相殺処理を終了する。
【００４６】
図４の処理は、高電位接合層２０ａに生じるＥＭアンバランス量の大きさと、低電位接合層２２ｂに生じるＥＭアンバランス量の大きさの大小関係が不明である場合を扱う。特徴４に記載の技術に相当する。電動自動車によっては、高電位接合層２０ａに生じるＥＭのアンバランス量よりも低電位接合層２２ｂに生じるＥＭのアンバランス量が大きいことがわかっている場合があり、その場合は、アンバランス量が大きい方の低電位接合層に着目して、力行過剰か、回生過剰かを判断すればよい。図４のステップＳ９の判断が不要であり、ステップＳ８からステップＳ１０Ｂに進めばよい。特徴２に記載の技術は、この場合に相当する。逆に、低電位接合層２２ｂに生じるＥＭのアンバランス量よりも高電位接合層２０ａに生じるＥＭのアンバランス量が大きいことがわかっている場合があり、その場合は、アンバランス量が大きい方の高電位接合層に着目して、力行過剰か、回生過剰かを判断すればよい。この場合も図４のステップＳ９の判断が不要であり、ステップＳ８からステップＳ１０Ａに進めばよい。特徴３に記載の技術はこの場合に相当する。
【００４７】
図３の（２）と（３）から明らかに、高電位接合層２０ａに生じるＥＭと、高電位側中間接合層２２ａに生じるＥＭは、同じであり、高電位接合層２０ａに生じるＥＭを抑制する処理をすれば、高電位側中間接合層２２ａに生じるＥＭアンバランス量も抑制される。同様に、図３の（１）と（４）から明らかに、低電位接合層２２ｂの生じるＥＭと、低電位側中間接合層２０ｂに生じるＥＭは、同じであり、低電位接合層２２ｂに生じるＥＭを抑制する処理をすれば、低電位側中間接合層２０ｂに生じるＥＭアンバランス量も抑制される。
【００４８】
上記実施例は、２個の半導体装置１０ａ，１０ｂを４つの接合層２０ａ，２２ａ，２０ｂ，２２ｂで接合する場合に適用したものであるが、それに限られず、図１（１）（２）に例示したように、１個の半導体装置を２個の接合層で接合する場合に適用することができる。この場合、２個の接合層に同じＥＭアンバランス量が現れ、ＥＭアンバランス量の打ち消し処理によって２個の接合層のＥＭアンバランス量が共通に減少する。そのために
図４の処理手順は簡単化される。一方の接合層に着目し、力行過剰か回生過剰かを判別し、それによってステップＳ１２又はステップＳ１４を選択する処理とすることができる。また、図１（３）あるいは図５に示すよう、双方向コンバータが１個の半導体装置で構成され、高電位側中間接合層２２ａと低電位側中間接合層２０ｂが存在しない場合にも有効である。
【００４９】
図５に示すように、リアクトル２４と半導体装置１０を接合するリアクトル接合層３８にもＥＭが発生することがある。リアクトル接合層３８に流れる電流の方向は、力行時と回生時で反転する。過去の力行中に生じたＥＭが優越的となって、図４のステップＳ８の許容値Ｃ１を超えたら、図４のステップＳ１２を実行することによって、ＥＭのアンバランス量を縮小することができる。過去の回生中に生じたＥＭが優越的となって、図４のステップＳ８の許容値Ｃ１を超えたら、図４のステップＳ１４を実行することによって、リアクトル接合層３８に生じるＥＭのアンバランス量を縮小することができる。高電位接合層２０と低電位接合層２２とリアクトル接合層３８に生じるＥＭアンバランス量の大小関係が不明の場合は、図４のステップＳ４の処理で、高電位接合層２０と低電位接合層２２とリアクトル接合層３８の中からＥＭアンバランス量の絶対値が最大となるものに着目する処理に変更すればよい。
【００５０】
図６に示すように、ハイブリッド自動車は、モータ３４に加えてエンジン４２を備えており、モータ３４とエンジン４２と駆動輪４４の間の動力伝達配分を調整する動力配分機構４０を備えている。この場合、駆動輪４４の駆動に必要な動力よりもエンジン出力が不足すればモータ３４が力行運転して必要な動力を駆動輪４４に加える。逆に、駆動輪４４の駆動に必要な動力よりもエンジン出力が過剰であればモータ３４が回生運転して発電する。ハイブリッド自動車の場合は、エンジン出力の調整によって、モータ３４に力行運転させるか回生運転させるかを選択することができる。参照番号４６はエンジン出力の調整装置であり、参照番号５８は、正電流ＥＭ進行指数と逆電流ＥＭ進行指数とアンバランスＥＭ進行指数を算出する機能を備えているコンピュータ装置であり、図７の制御手順を実行する制御装置である。
ハイブリッド自動車の場合は、過去に生じたＥＭが力行によるものであれば、その後は回生運転の出現頻度を高めることでＥＭのアンバランス量を縮小することが可能であり、過去に生じたＥＭが回生によるものであれば、その後は力行運転の出現頻度を高めることでＥＭのアンバランス量を縮小することが可能である。
【００５１】
図７は、ハイブリッド自動車の接合層に生じるＥＭアンバランス量を縮小するための制御手順である。図４の処理手順に類似しており、重複説明を省略する。図７のステップＳ１０Ａ，１０Ｂまでの処理で、ＥＭアンバランス量が許容値Ｃ１を超えた接合層で、力行が過剰なのか回生が過剰なのかを判断する。それまでは図４の処理と同じである。力行が過剰であれば、ステップＳ１２ａでエンジン出力を増大させる補正を行う。すると、モータ３４が回生運転する頻度が増大する。力行過剰で生じたＥＭアンバランス量が回生運転によって収縮する現象が得られる。回生が過剰であれば、ステップＳ１４ａでエンジン出力を減少させる補正を行う。すると、モータ３４が力行運転する頻度が増大する。回生過剰で生じたＥＭアンバランス量が力行運転によって収縮する現象が得られる。
【００５２】
図７の処理でも、高電位接合層２０ａに生じるＥＭのアンバランス量よりも低電位接合層２２ｂに生じるＥＭのアンバランス量が大きいことがわかっている場合は、アンバランス量が大きい方の低電位接合層に着目して、力行過剰か、回生過剰かを判断すればよい。ステップＳ８でＹＥＳの場合はステップＳ９を省略してステップＳ１０Ｂの判断をすればよい。特徴６に記載の技術は、この場合に相当する。逆に、低電位接合層２２ｂに生じるＥＭのアンバランス量よりも高電位接合層２０ａに生じるＥＭのアンバランス量が大きいことがわかっている場合があり、その場合は、アンバランス量が大きい方の高電位接合層に着目して、力行過剰か、回生過剰かを判断すればよい。ステップＳ８でＹＥＳの場合はステップＳ９を省略してステップＳ１０Ａの判断をすればよい。特徴７に記載の技術はこの場合に相当する。図７の処理は、高電位接合層２０ａに生じるＥＭのアンバランス量と低電位接合層２２ｂに生じるＥＭのアンバランス量の大小関係が不明の場合に対処する技術であり、特徴８に記載の技術に相当する。
【００５３】
ハイブリッド自動車の場合、ステップＳ１２ａに加えて図４のステップＳ１２をも実施することができる。また、ステップＳ１４ａに加えて図４のステップＳ１４をも実施することができる。ハイブリッド自動車の場合、ステップＳ１２のみ、ステップＳ１２＋１２ａ、あるいは、ステップＳ１２ａのみを実施してもよい。同様に、ステップＳ１４のみ、ステップＳ１４＋１４ａ、あるいは、ステップＳ１４ａのみを実施してもよい。
【００５４】
上記では、スイッチング素子にＩＧＢＴを利用している。ＩＧＢＴに代えてＭＯＳを用いてもよい。本技術は、同期整流動作するＭＯＳを利用するコンバータに適用することもできる。また、Ｄｉ内蔵型のＭＯＳを利用するコンバータに適用することもできる。
【００５５】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００５６】
２：バッテリ
４：配線（バッテリの高電位配線）
６：低電位配線
８：双方向コンバータ
１０：半導体装置
１２：スイッチング素子
１４：ダイオード
１６：高電位電極
１８：低電位電極
２０ａ：高電位接合層
２２ａ：高電位側中間接合層
２０ｂ：低電位側中間接合層
２２ｂ：低電位接合層
２４：リアクトル
２４：第１半導体装置１０ａと第２半導体装置１０ｂの接続点
２６：高電位配線
２８：平滑コンデンサ
３０：インバータ
３２：電力変換器
３４：モータ
３６：リアトル側電極
３８：リアクトル接合層
４０：動力配分機構
４２：エンジン
４４：駆動輪
４６：エンジン出力調整装置
４８：半導体装置・冷却液の熱交換装置
５０：冷却液の冷却用熱交換装置
５２：冷却液ポンプ
５４：温度センサ
５６：冷却液ポンプ制御装置
５８：ＥＭ指数算出装置兼制御装置
【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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