(57)【要約】【課題】インバータ装置に配置された複数のスイッチング素子の各々の寿命を平準化すること。【解決手段】インバータ装置１は、所定の配列にて配置された複数のスイッチング素子４４ａ〜４４ｆと、各スイッチング素子４４ａ〜４４ｆに対応し所定の配列にて配置され、各スイッチング素子４４ａ〜４４ｆの放熱を行う放熱部１３ｃと、放熱部１３ｃを冷却する冷却装置２０と、制御装置３０と、を備えている。冷却装置２０は、放熱部１３ｃの配列に沿って延設され、放熱部１３ｃと熱交換する冷媒が流通する流通路であって、冷媒が流通路の一方に流れる第一方向Ｄ１と流通路の他方に流れる第二方向Ｄ２とに切替可能である第一流通路２１と、第一方向Ｄ１と第二方向Ｄ２との切替を行う切替弁２４と、を備えている。制御装置３０は、複数のスイッチング素子４４ａ〜４４ｆの各素子温度から、切替弁２４の切替を制御する切替制御部（ステップＳ１１６）と、を備えている。【選択図】  図１
2017184368.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の配列にて配置されている複数のスイッチング素子と、
前記各スイッチング素子に対応し所定の配列にて配置されており、前記各スイッチング素子の放熱をそれぞれ行う複数の放熱部と、
前記放熱部を冷却する冷却装置と、
前記複数のスイッチング素子の各々の素子温度を検出する温度検出装置と、
前記冷却装置を少なくとも制御する制御装置と、を備えたインバータ装置であって、
前記冷却装置は、
前記放熱部の配列に沿って延設され、前記放熱部と熱交換する冷媒が流通する流通路であって、前記冷媒が前記流通路の一方に流れる第一方向と前記流通路の他方に流れる第二方向とに切替可能である第一流通路と、
前記第一流通路に設けられ、前記第一方向と前記第二方向との切替を行う切替弁と、を備え、
前記制御装置は、
前記温度検出装置によって検出される各前記素子温度から、前記切替弁の前記切替を制御する切替制御部と、を備えているインバータ装置。
【請求項２】
前記制御装置は、
前記温度検出装置によって検出される各前記素子温度から、前記複数のスイッチング素子のうち通電モードとなったスイッチング素子の上昇温度を導出する上昇温度導出部と、
前記上昇温度とスイッチング素子の劣化度との相関関係に基づいて、前記上昇温度導出部によって導出された前記上昇温度から前記スイッチング素子の劣化度を、前記複数のスイッチング素子毎に導出する劣化度導出部と、をさらに備え、
前記切替制御部は、前記劣化度導出部によって導出された各前記スイッチング素子の劣化度から、前記切替弁の前記切替を制御する請求項１記載のインバータ装置。
【請求項３】
前記制御装置は、
前記温度検出装置によって検出される各前記素子温度から、前記複数のスイッチング素子のうち通電モードとなったスイッチング素子の上昇温度を導出する上昇温度導出部と、
前記上昇温度導出部によって導出された前記上昇温度を、前記複数のスイッチング素子毎に積算した積算温度を導出する積算温度導出部と、をさらに備え、
前記切替制御部は、前記積算温度導出部によって導出された各前記積算温度から、前記切替弁の前記切替を制御する請求項１記載のインバータ装置。
【請求項４】
一端から他端に向けて前記冷媒が流通する第二流通路と、
前記第二流通路に設けられ、前記冷媒を流通させるポンプと、をさらに備え、
前記切替弁は、
前記第一流通路の一端が接続する第一ポートと、
前記第一流通路の他端が接続する第二ポートと、
前記第二流通路の前記他端が接続する第三ポートと、
前記第二流通路の前記一端が接続する第四ポートと、
前記第一流通路に前記冷媒を前記第一方向に流通させる場合、前記第三ポートと前記第一ポートとを接続し、かつ、前記第二ポートと前記第四ポートとを接続し、
前記第一流通路に前記冷媒を前記第二方向に流通させる場合、前記第三ポートと前記第二ポートとを接続し、かつ、前記第一ポートと前記第四ポートとを接続する弁体と、を備えた四方弁であるとともに、
前記第四ポートに前記冷媒中の異物を除去するストレーナが設けられている請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載のインバータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インバータ装置の一形式として、特許文献１に示されているものが知られている。特許文献１のインバータ装置は、特許文献１の図１に示すように、モータ３２の駆動時には、冷却媒体（冷媒）を一方向に循環させることにより、パワーコントロールユニット３０およびモータ３２が冷却される。一方、バッテリ２８の充電時（モータ３２の非駆動時）には、冷媒が一方向と逆方向に循環することにより、モータ３２が迂回されて、パワーコントロールユニット３０のみが冷却される。これにより、外部電源からの充電時におけるパワーコントロールユニット３０の過熱を、比較的簡易な構成にて抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２２８９９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
パワーコントロールユニット３０には、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子が所定の配列にて配置されている。上述した特許文献１のインバータ装置のように、モータ駆動時において冷却媒体が一方向に循環する場合、冷媒の流通方向の上流側に配置されたスイッチング素子が、下流側に配置されたスイッチング素子に比べて効率よく冷却される。よって、下流側に配置されたスイッチング素子が、上流側に配置されたスイッチング素子に比べて、熱的ストレスひいては劣化度が大きくなる場合がある。この場合、下流側に配置されたスイッチング素子の寿命が、上流側に配置されたスイッチング素子の寿命に比べて早期に尽きるため、インバータ装置の寿命が比較的短くなる。
本発明は、上述した問題を解消するためになされたもので、インバータ装置に配置された複数のスイッチング素子の各々の寿命を平準化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するため、請求項１に係るインバータ装置は、所定の配列にて配置されている複数のスイッチング素子と、各スイッチング素子に対応し所定の配列にて配置されており、各スイッチング素子の放熱をそれぞれ行う複数の放熱部と、放熱部を冷却する冷却装置と、複数のスイッチング素子の各々の素子温度を検出する温度検出装置と、冷却装置を少なくとも制御する制御装置と、を備えたインバータ装置であって、冷却装置は、放熱部の配列に沿って延設され、放熱部と熱交換する冷媒が流通する流通路であって、冷媒が流通路の一方に流れる第一方向と流通路の他方に流れる第二方向とに切替可能である第一流通路と、第一流通路に設けられ、第一方向と第二方向との切替を行う切替弁と、を備え、制御装置は、温度検出装置によって検出される各素子温度から、切替弁の切替を制御する切替制御部と、を備えている。
【発明の効果】
【０００６】
これによれば、所定の配列にて配置された複数のスイッチング素子のうち、冷媒が放熱部の配列に沿って延設された第一流通路に流れる第一方向および第二方向の上流側のスイッチング素子が、下流側のスイッチング素子に比べて効率よく冷却される。また、制御装置が温度検出装置によって検出される各素子温度から切替弁の切替を制御する。よって、複数のスイッチング素子の各々の間の熱的ストレスの差ひいては劣化度の差を抑制することができる。したがって、インバータ装置に配置された複数のスイッチング素子の各々の寿命を平準化することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明によるインバータ装置の第一実施形態を示す概要図である。
【図２】図１に示すII―II線に沿ったパワーモジュールおよび第一流通路の断面図である。
【図３】図１に示すパワーモジュールのインバータ回路を示す図である。
【図４】図１に示す制御装置によるオンオフ制御が実行された場合のタイムチャートであり、上段がオンオフ制御の制御信号を示し、下段が第一スイッチング素子の素子温度を示している。
【図５】図１に示す制御装置が実行する切替制御のフローチャートである。
【図６】図１に示す制御装置の記憶部に記憶された第二相関関係および第三相関関係を示す図である。
【図７】本発明の第二実施形態に係る制御装置が実行する切替制御のフローチャートである。
【図８】本発明の各実施形態の変形例に係る複数のスイッチング素子の配列を示す図である。
【図９】本発明の各実施形態の変形例に係る第一流通路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
＜第一実施形態＞
以下、本発明によるインバータ装置の第一実施形態について説明する。第一実施形態のインバータ装置１は、ハイブリッド車両の原動機であるモータ（図示なし）に電力を供給するものである。モータは、三相ブラシレスモータである。インバータ装置１は、図１に示すように、パワーモジュール１０、冷却装置２０および制御装置３０を備えている。
【０００９】
パワーモジュール１０は、図２に示すように、ケーシング１１、基板１２および放熱部材１３を備えている。ケーシング１１は、底面を図２の下側に向けて開放する箱状に形成されている。ケーシング１１内には、基板１２が収容されている。ケーシング１１の底部には、放熱部材１３が配置されている。基板１２は、セラミック等の絶縁材料にて板状に形成されている。基板１２の表面１２ａ（図２の上側の面）には、インバータ回路４０が構成されている。
【００１０】
インバータ回路４０は、バッテリ（図示なし）からの直流電力を三相交流に変換してモータに出力するものである。インバータ回路４０は図３に示すように、バッテリに接続される正極母線ＰＬと負極母線ＮＬとの間に、Ｕ相アーム４１、Ｖ相アーム４２およびＷ相アーム４３が並列に設けられている。インバータ回路４０は、複数（第一実施形態においては６つ）のスイッチング素子４４ａ〜４４ｆ、および、複数のスイッチング素子４４ａ〜４４ｆの各々に逆並列接続された複数の還流ダイオード４５ａ〜４５ｆを備えている。
【００１１】
第一，第二スイッチング素子４４ａ，４４ｂは、Ｕ相アーム４１に直列接続されている。第三，第四スイッチング素子４４ｃ，４４ｄは、Ｖ相アーム４２に直列接続されている。第五，第六スイッチング素子４４ｅ，４４ｆは、Ｗ相アーム４３に直列接続されている。スイッチング素子４４ａ〜４４ｆは、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である。
【００１２】
複数のスイッチング素子４４ａ〜４４ｆは、図１および図３に示すように、所定の配列にて配置されている。所定の配列は、図１および図３の左右方向に沿って平行な２列の並びである。
【００１３】
また、第一スイッチング素子４４ａには、第一温度検出用ダイオード４４ａ１（本発明の温度検出装置に相当）が内蔵されている。さらに、第一温度検出用ダイオード４４ａ１に流れる電流値を所定電流値とする定電流回路（図示なし）が、インバータ回路４０に設けられている。
【００１４】
第一温度検出用ダイオード４４ａ１の順方向電圧値と、第一スイッチング素子４４ａの温度とは、第一スイッチング素子４４ａの温度が高くなるにしたがって、第一温度検出用ダイオード４４ａ１の順方向電圧値が低くなる第一相関関係を有する。第一相関関係は、予め実験等による実測されて導出されている。第一相関関係は、制御装置３０に記憶されている。第一温度検出用ダイオード４４ａ１の順方向電圧値は、制御装置３０に入力される。
【００１５】
また、各スイッチング素子４４ｂ〜４４ｆについても、第一スイッチング素子４４ａと同様の温度検出用ダイオード４４ｂ１〜４４ｆ１がそれぞれ内蔵されている。また、温度検出用ダイオード４４ｂ１〜４４ｆ１に流れる電流値を所定電流値とする定電流回路（図示なし）が、インバータ回路４０に設けられている。
【００１６】
各相アームの中間点は、モータの各相の動力線に接続されている。具体的には、Ｕ相アーム４１の第一，第二スイッチング素子４４ａ，４４ｂの間の中間点４１ａは、Ｕ相動力線に接続されている。Ｖ相アーム４２の第三，第四スイッチング素子４４ｃ，４４ｄの間の中間点４２ａは、Ｖ相動力線に接続されている。また、Ｗ相アーム４３の第五，第六スイッチング素子４４ｅ，４４ｆの間の中間点４３ａは、Ｗ相動力線に接続されている。
【００１７】
次に、インバータ回路４０の動作について説明する。バッテリからの直流電流が各相アーム４１，４２，４３に供給される。また、制御装置３０から出力されるＰＷＭ（パルス幅変調）制御信号によって、各スイッチング素子４４ａ〜４４ｆがオンオフ制御される。これにより、インバータ回路４０にて直流電流が三相交流に変換されてモータに出力される。
【００１８】
次に、上述したインバータ回路４０の動作における各スイッチング素子４４ａ〜４４ｆの上昇温度ΔＴｈについて図４を用いて説明する。各スイッチング素子４４ａ〜４４ｆの温素子度が同様に上昇するため、説明を簡単にするために、第一スイッチング素子４４ａの上昇温度ΔＴｈについてのみ説明する。また、各スイッチング素子４４ａ〜４４ｆのオンオフ制御は、通電モードおよび非通電モードを有している。通電モードは、制御装置３０によって出力されるＰＷＭ制御信号によって、各スイッチング素子４４ａ〜４４ｆが断続的にオンされるモードである。非通電モードは、制御装置３０からＰＷＭ制御信号が出力されないことにより、各スイッチング素子４４ａ〜４４ｆが連続的にオフされるモードである。
【００１９】
オンオフ制御が非通電モードである場合、第一スイッチング素子４４ａがオフであるため、第一スイッチング素子４４ａに電流が流れない。このとき、第一スイッチング素子４４ａに熱が生じないため、第一スイッチング素子４４ａの温度が上昇しない。よって、この場合、第一スイッチング素子４４ａの素子温度は、後述する冷媒の温度Ｔｈｃとおよそ同一となっている。
【００２０】
一方、オンオフ制御が通電モードである場合、第一スイッチング素子４４ａがオンされたときに、第一スイッチング素子４４ａに電流が流れる。一方、第一スイッチング素子４４ａがオフされたとき、第一スイッチング素子４４ａに電流が流れない。第一スイッチング素子４４ａに電流が流れたとき、第一スイッチング素子４４ａに熱が発生するため、第一スイッチング素子４４ａの素子温度が上昇する。第一スイッチング素子４４ａがオンされている時間が長くなるにしたがって、すなわち、ＰＷＭ制御信号のデューティ比が大きくなるにしたがって、第一スイッチング素子４４ａの素子温度ひいては上昇温度ΔＴｈが大きくなる。
【００２１】
具体的には、オンオフ制御が通電モードである第一時間Ｔｍ１、第二時間Ｔｍ２および第三時間Ｔｍ３を比較した場合、第一時間Ｔｍ１、第二時間Ｔｍ２、第三時間Ｔｍ３の順にデューティ比が大きくなっているため、この順に第一スイッチング素子４４ａの上昇温度ΔＴｈが大きくなっている。
【００２２】
放熱部材１３は、複数のスイッチング素子４４ａ〜４４ｆの放熱を行うものである。放熱部材１３は、例えば銅等の金属材料にて直方体状に設けられている。放熱部材１３は、図２に示すように、第一面１３ａ（図２の上側の面）と第一面１３ａと反対面である第二面１３ｂ（図２の下側の面）を有している。放熱部材１３は、第一面１３ａが基板１２の表面１２ａと反対面の裏面１２ｂ（図２の下側の面）に、接触して設けられている。放熱部材１３の第一面１３ａは、基板１２の裏面１２ｂの全部に接触する。
【００２３】
また、放熱部材１３は、放熱部１３ｃを有している。放熱部１３ｃは、放熱部材１３において、各スイッチング素子の放熱をそれぞれ行う部位である。放熱部１３ｃは、第一面１３ａと第二面１３ｂとを熱的に接続する。放熱部１３ｃは、各スイッチング素子４４ａ〜４４ｆに対応し所定の配列にて複数配置されている。放熱部１３ｃは、具体的には、第一面１３ａにおいて、各スイッチング素子４４ａ〜４４ｆに対向するように配置されている。すなわち、放熱部１３ｃの配列は、各スイッチング素子４４ａ〜４４ｆの配列と同様に、図１および図３の左右方向に沿って平行な２列の並びである。放熱部１３ｃは、各スイッチング素子４４ａ〜４４ｆの熱を、基板１２を介して第一面１３ａから下方（図２の下側）に向けて伝達して、第二面１３ｂから放出する。
【００２４】
冷却装置２０は、放熱部１３ｃを冷却するものである。冷却装置２０は、図１に示すように、第一流通路２１、第二流通路２２、ポンプ２３、切替弁２４、ストレーナ２５、ラジエータ２６およびリザーバ２７を備えている。
【００２５】
第一流通路２１は、放熱部１３ｃと熱交換する冷媒が流通する流通路（管）である。冷媒は、例えば不凍液である。第一流通路２１は、冷媒が放熱部材１３の第二面１３ｂの全部に接触して流通するように、パワーモジュール１０が液密に配設されている。
【００２６】
また、第一流通路２１は、放熱部１３ｃの所定の配列に沿って延設されている。本第一実施形態においては、第一流通路２１は、放熱部１３ｃの所定の配列に沿った図１および図２の左右方向に延設されている。冷媒が第一流通路２１の一方（第一流通路２１の一端２１ａ側から他端２１ｂ側）に流れる場合、冷媒が放熱部材１３（第二面１３ｂ）を第一方向Ｄ１（図１および図２の左側から右側に向かう方向）に流れる。
【００２７】
また、後述する切替弁２４によって、冷媒の流通する方向が切り替えられることにより、冷媒が第一流通路２１の他方（第一流通路２１の他端２１ｂ側から一端２１ａ側）に流れる場合、冷媒が放熱部材１３を第二方向Ｄ２（図１および図２の右側から左側に向かう方向）に流れる。このように、第一流通路２１は、放熱部１３ｃの配列に沿って延設され、放熱部１３ｃと熱交換する冷媒が流通する流通路であって、冷媒が流通路の一方に流れる第一方向Ｄ１と流通路の他方に流れる第二方向Ｄ２とに切替可能である。
【００２８】
第二流通路２２は、一端２２ａ側から他端２２ｂ側に向けて冷媒が流通する流通路（管）である。
ポンプ２３は、第二流通路２２に設けられ、冷媒を流通させるものである。ポンプ２３は、具体的には、冷媒を第二流通路２２の一端２２ａ側から他端２２ｂ側に向けて送出する。ポンプ２３は、制御装置３０からの制御信号によって駆動される。
【００２９】
切替弁２４は、第一流通路２１および第二流通路２２に設けられ、第一方向Ｄ１と第二方向Ｄ２との切替を行うものである。切替弁２４は、四方弁である。切替弁２４は、ケーシング（図示なし）、および、ケーシングに対して回動することにより流路を切り替える弁体（図示なし）を備えている。
【００３０】
ケーシングは、４つのポート２４ａ〜２４ｄを備えている。第一ポート２４ａには、第一流通路２１の一端２１ａが接続する。第二ポート２４ｂには、第一流通路２１の他端２１ｂが接続する。第三ポート２４ｃには、第二流通路２２の他端２２ｂが接続する。第四ポート２４ｄには、第二流通路２２の一端２２ａが接続する。
【００３１】
弁体は、第一切替流路２４ｅおよび第二切替流路２４ｆを備えている。また、弁体は、第一位置と第二位置とを有している。第一位置は、第一切替流路２４ｅが第三ポート２４ｃと第一ポート２４ａとを接続し、かつ、第二切替流路２４ｆが第二ポート２４ｂと第四ポート２４ｄとを接続する弁体の位置である。第二位置は、第一切替流路２４ｅが第一ポート２４ａと第四ポート２４ｄとを接続し、かつ、第二切替流路２４ｆが第三ポート２４ｃと第二ポート２４ｂとを接続する弁体の位置である。なお、図１においては、弁体が第一位置に位置する場合の第一，第二切替流路２４ｅ，２４ｆが実線にて示されている。また、弁体が第二位置に位置する場合の第一，第二切替流路２４ｅ，２４ｆが破線にて示されている。
【００３２】
ストレーナ２５は、冷媒中の異物を除去するものである。ストレーナ２５は、網状に形成され、第四ポート２４ｄに着脱可能に設けられている。異物は、例えば、放熱部材１３の切削加工時に発生する切りくずである。
【００３３】
ラジエータ２６は、第二流通路２２にストレーナ２５とポンプ２３との間に設けられ、冷媒を冷却するものである。ラジエータ２６は、冷媒の熱を外気に放出する。
リザーバ２７は、第二流通路２２にラジエータ２６とポンプ２３との間に設けられ、冷媒を貯留するものである。
【００３４】
次に、冷却装置２０の動作について説明する。
ポンプ２３が駆動することにより、冷媒が第二流通路２２の一端２２ａ側から他端２２ｂ側に向けて送出される。これにより、弁体が第一位置に位置する場合、冷媒は、第二流通路２２の他端２２ｂ側から第三ポート２４ｃを介して切替弁２４の第一切替流路２４ｅに流入し、第一ポート２４ａを介して第一流通路２１の一端２１ａ側に流出する。続けて、冷媒は、第一流通路２１を一端２１ａ側から他端２１ｂ側に向けて第一方向Ｄ１に流れるとともに、放熱部１３ｃと熱交換を行う。
【００３５】
さらに、冷媒は、第一流通路２１の他端２１ｂ側から第二ポート２４ｂを介して切替弁２４の第二切替流路２４ｆに流入するとともに、第二切替流路２４ｆから第四ポート２４ｄを介して第二流通路２２の一端２２ａ側に流出する。このとき、冷媒中に異物がストレーナ２５によって除去される。
【００３６】
そして、冷媒は、第二流通路２２を一端２２ａ側から他端２２ｂ側に向けて流れるとともに、冷媒の熱がラジエータ２６によって外気に放出される。続けて、冷媒は、リザーバ２７にて一時的に貯留され、ポンプ２３に吸入される。
【００３７】
このように、弁体が第一位置に位置する場合、冷媒が放熱部材１３を第一方向Ｄ１に流通するように第一，第二流通路２１，２２を循環するとともに、冷媒を介して放熱部材１３の熱がラジエータ２６によって外気に放出される。
【００３８】
一方、後述する切替制御によって、弁体が第一位置から第二位置に切り替えられた場合、冷媒は、第二流通路２２の他端２２ｂ側から第三ポート２４ｃを介して切替弁２４の第二切替流路２４ｆに流入し、第二ポート２４ｂを介して第一流通路２１の他端２１ｂ側に流出する。続けて、冷媒は、第一流通路２１を他端２１ｂ側から一端２１ａ側に向けて第二方向Ｄ２に流れて、第一ポート２４ａを介して切替弁２４の第一切替流路２４ｅに流入する。
【００３９】
さらに、冷媒は、第一切替流路２４ｅから第四ポート２４ｄを介して第二流通路２２の一端２２ａ側に流出する。このとき、冷媒中に異物がストレーナ２５によって除去される。また、冷媒が第一流通路２１を流通するときに放熱部１３ｃと熱交換するとともに、第二流通路２２を流通するときに冷媒の熱がラジエータ２６によって放出される。
【００４０】
このように、弁体が第二位置に位置する場合、冷媒は、放熱部材１３を第二方向Ｄ２に流通するように第一，第二流通路２１，２２を循環するとともに、冷媒を介して放熱部材１３の熱がラジエータ２６によって外気に放出される。
【００４１】
制御装置３０は、冷却装置２０を少なくとも制御するものである。制御装置３０は、演算処理を実行するＣＰＵ部（図示なし）およびＲＯＭなどの記憶部（図示なし）を備えている。制御装置３０は、上述したＰＷＭ制御信号を各スイッチング素子４４ａ〜４４ｆに出力するオンオフ制御を実行することにより、モータの駆動を制御する。
【００４２】
次に、制御装置３０によって実行される切替弁２４の切替を制御する切替制御について、図５に示すフローチャートに沿って説明する。切替制御は、モータの駆動を制御する場合に実行される。弁体の位置が第一位置である場合、すなわち、冷媒が放熱部材１３を第一方向Ｄ１に流通するように第一，第二流通路２１，２２を循環している場合から説明する。
【００４３】
制御装置３０は、ステップＳ１０２にて、通電モードが開始されたか否かを判定する。オンオフ制御が非通電モードである場合、制御装置３０は、ステップＳ１０２にて「ＮＯ」と判定し、ステップＳ１０２を繰り返し実行する。一方、ＰＷＭ制御信号が出力されることにより通電モードが開始された場合、制御装置３０は、ステップＳ１０２にて「ＹＥＳ」と判定し、プログラムをステップＳ１０４に進める。
【００４４】
制御装置３０は、ステップＳ１０４にて、各スイッチング素子４４ａ〜４４ｆの素子温度を取得する。制御装置３０は、具体的には、第一相関関係に基づいて、各温度検出用ダイオード４４ａ１〜４４ｆ１の順方向電圧値から、各スイッチング素子４４ａ〜４４ｆの素子温度を取得する。取得された素子温度は、記憶部に記憶される。
【００４５】
続けて、制御装置３０は、ステップＳ１０６にて、通電モードが終了したか否かを判定する。ＰＷＭ制御信号が出力されている場合、通電モードが継続しているため、制御装置３０は、ステップＳ１０６にて「ＮＯ」と判定し、ステップＳ１０４，１０６を繰り返し実行する。一方、ＰＷＭ制御信号の出力が停止された場合、通電モードが終了したため、制御装置３０は、ステップＳ１０６にて「ＹＥＳ」と判定し、プログラムをステップＳ１０８に進める。
【００４６】
制御装置３０は、ステップＳ１０８にて、各スイッチング素子４４ａ〜４４ｆの上昇温度ΔＴｈを導出する（上昇温度導出部）。制御装置３０は、具体的には、記憶部に記憶された通電モードとなった各スイッチング素子４４ａ〜４４ｆの素子温度の最小値と最大値との差を、各スイッチング素子の上昇温度ΔＴｈとして導出する。
【００４７】
そして、制御装置３０は、ステップＳ１１０にて、各スイッチング素子４４ａ〜４４ｆの劣化度（以下、素子劣化度とする。）を導出する（劣化度導出部）。以下、素子劣化度について説明する。素子劣化度は、スイッチング素子４４ａ〜４４ｆの温度が上昇温度ΔＴｈだけ上昇した場合におけるスイッチング素子４４ａ〜４４ｆの劣化の度合いである。素子劣化度は、スイッチング素子４４ａ〜４４ｆの寿命回数（以下、素子寿命回数とする。）と後述するように逆数となる関係を有する。
【００４８】
素子寿命回数は、スイッチング素子４４ａ〜４４ｆの温度の上昇と下降とによる熱的ストレスが同一の上昇温度ΔＴｈにて繰り返し行われた場合に、スイッチング素子４４ａ〜４４ｆが故障に至る繰り返し回数である。このスイッチング素子４４ａ〜４４ｆの故障は、主としてスイッチング素子４４ａ〜４４ｆと基板１２との接合部（図示なし）の接触不良である。この接合部の接触不良は、接合部の伸縮が繰り返されることによる疲労劣化によって発生する。接合部の伸縮は、素子温度が上昇と下降とを繰り返したときに、スイッチング素子４４ａ〜４４ｆと基板１２との熱膨張の差によって生じる。
【００４９】
また、上昇温度ΔＴｈが大きくなるにしたがって、接合部の伸縮が大きくなるため、阻止劣化度が大きくなるとともに、素子寿命回数が少なくなる。すなわち、上昇温度ΔＴｈと素子寿命回数とは、図６の破線に示すように、上昇温度ΔＴｈが大きくなるにしたがって、素子寿命回数が少なくなる第二相関関係を有する。また、上昇温度ΔＴｈと素子劣化度とは、図６に実線にて示すように、上昇温度ΔＴｈが大きくなるにしたがって、素子劣化度が大きくなる第三相関関係（本発明の相関関係に相当）を有する。このように、素子劣化度は、素子寿命回数のおよそ逆数となる関係にある。
【００５０】
また、第二相関関係は、予め実験等により実測されて導出されている。よって、上昇温度ΔＴｈと素子劣化度との第三相関関係も予め導出することができる。第三相関関係は、記憶部に記憶されている。
【００５１】
このように、制御装置３０は、上昇温度ΔＴｈと素子劣化度との第三相関関係に基づいて、上昇温度導出部（ステップＳ１０８）によって導出された上昇温度ΔＴｈから素子劣化度を、複数のスイッチング素子４４ａ〜４４ｆ毎に導出する。
【００５２】
図５に戻ってフローチャートの説明を続ける。
制御装置３０は、ステップＳ１１２にて、各スイッチング素子４４ａ〜４４ｆの積算劣化度を導出する。積算劣化度は、車両の使用が開始された時点から現時点までの劣化度導出部（ステップＳ１１０）によって導出された素子劣化度を、複数のスイッチング素子４４ａ〜４４ｆ毎に積算した値である。各スイッチング素子４４ａ〜４４ｆの積算劣化度は、記憶部に記憶される。
【００５３】
そして、制御装置３０は、ステップＳ１１４にて、各スイッチング素子４４ａ〜４４ｆの積算劣化度の最大値と最小値との差が、劣化度判定値以上であるか否かを判定する。各スイッチング素子４４ａ〜４４ｆの積算劣化度の差が比較的小さいことにより、各スイッチング素子４４ａ〜４４ｆの積算劣化度の最大値と最小値との差が劣化度判定値より小さい場合、制御装置３０は、ステップＳ１１４にて「ＮＯ」と判定し、プログラムをステップＳ１０２に戻す。このように、各スイッチング素子４４ａ〜４４ｆの積算劣化度の最大値と最小値との差が劣化度判定値より小さい場合、制御装置３０は、ステップＳ１０２〜１１４を繰り返し実行する。
【００５４】
一方、各スイッチング素子４４ａ〜４４ｆの積算劣化度の差が比較的大きくなった結果、各スイッチング素子４４ａ〜４４ｆの積算劣化度の最大値と最小値との差が劣化度判定値以上となった場合、制御装置３０は、ステップＳ１１４にて「ＹＥＳ」と判定し、プログラムをステップＳ１１６に進める。劣化度判定値は、各スイッチング素子４４ａ〜４４ｆの寿命が平準化するように、予め実験等によって実測されて設定されている。
【００５５】
制御装置３０は、ステップＳ１１６にて、冷媒の流通方向の切替を行う（切替制御部）。制御装置３０は、具体的には、弁体の位置の切替を行う。弁体の位置が第一位置である場合、第二位置に切り替えられる。これにより、弁体の位置が第二位置となった場合、冷媒が放熱部材１３を第二方向Ｄ２に流通するように第一，第二流通路２１，２２を循環する。そして、制御装置３０は、プログラムをステップＳ１０２に戻す。
【００５６】
次に、制御装置３０が切替制御を実行した場合におけるインバータ装置１の動作について説明する。モータの駆動を制御するためにオンオフ制御が実行されている場合において、弁体の位置が第一位置であるとき、すなわち、冷媒が放熱部材１３を第一方向Ｄ１に流通するように第一，第二流通路２１，２２を循環しているときから説明する。
【００５７】
各スイッチング素子４４ａ〜４４ｆがオンオフ制御されている場合において、オンオフ制御が通電モードとなったとき、各スイッチング素子４４ａ〜４４ｆに熱が発生するため、図４に示すように、素子温度が上昇する。この各スイッチング素子４４ａ〜４４ｆに生じた熱が、放熱部１３ｃを伝達して冷媒に放出されることにより各スイッチング素子４４ａ〜４４ｆが冷却される。また、冷媒が放熱部材１３を第一方向Ｄ１に流通している場合、第一方向Ｄ１の上流側の第一，第二スイッチング素子４４ａ，４４ｂが、第一方向Ｄ１の下流側の第五，第六スイッチング素子４４ｅ，４４ｆに比べて効率よく冷却される。
【００５８】
第一，第二スイッチング素子４４ａ，４４ｂが第五，第六スイッチング素子４４ｅ，４４ｆに比べて効率よく冷却されることにより、第一，第二スイッチング素子４４ａ，４４ｂの素子劣化度が第五，第六スイッチング素子４４ｅ，４４ｆの素子劣化度と比べて抑制される。その結果、各スイッチング素子４４ａ〜４４ｆの積算劣化度の最大値と最小値との差が劣化度判定値以上となった場合（ステップＳ１１４）、制御装置３０は、弁体の位置を第一位置から第二位置に切り替える（ステップＳ１１６）。
【００５９】
弁体の位置が第二位置である場合、冷媒が放熱部材１３を第二方向Ｄ２に流通するため、第二方向Ｄ２の上流側の第五，第六スイッチング素子４４ｅ，４４ｆが、第二方向Ｄ２の下流側の第一，第二スイッチング素子４４ａ，４４ｂに比べて効率よく冷却される。これにより、第五，第六スイッチング素子４４ｅ，４４ｆの素子劣化度が第一，第二スイッチング素子４４ａ，４４ｂの素子劣化度と比べて抑制される。よって、第一，第二スイッチング素子４４ａ，４４ｂの積算劣化度と、第五，第六スイッチング素子４４ｅ，４４ｆとの積算劣化度の差が小さくなるため、各スイッチング素子４４ａ〜４４ｆの積算劣化度の差が抑制される。
【００６０】
本第一実施形態によれば、インバータ装置１は、所定の配列にて配置されている複数のスイッチング素子４４ａ〜４４ｆと、各スイッチング素子４４ａ〜４４ｆに対応し所定の配列にて配置されており、各スイッチング素子４４ａ〜４４ｆの放熱をそれぞれ行う複数の放熱部１３ｃと、放熱部１３ｃを冷却する冷却装置２０と、複数のスイッチング素子４４ａ〜４４ｆの各々の素子温度を検出する温度検出用ダイオード４４ａ１〜４４ｆ１と、冷却装置２０を少なくとも制御する制御装置３０と、を備えている。冷却装置２０は、放熱部１３ｃの配列に沿って延設され、放熱部１３ｃと熱交換する冷媒が流通する流通路であって、冷媒が流通路の一方に流れる第一方向Ｄ１と流通路の他方に流れる第二方向Ｄ２とに切替可能である第一流通路２１と、第一流通路２１に設けられ、第一方向Ｄ１と第二方向Ｄ２との切替を行う切替弁２４と、を備えている。制御装置３０は、温度検出用ダイオード４４ａ１〜４４ｆ１によって検出される各素子温度から、切替弁２４の切替を制御する切替制御部（ステップＳ１１６）と、を備えている。
【００６１】
これによれば、所定の配列にて配置された複数のスイッチング素子４４ａ〜４４ｆのうち、冷媒が放熱部１３ｃの配列に沿って延設された第一流通路２１に流れる第一方向Ｄ１および第二方向Ｄ２の上流側のスイッチング素子が、下流側のスイッチング素子に比べて効率よく冷却される。また、制御装置３０が温度検出用ダイオード４４ａ１〜４４ｆ１によって検出される各素子温度から切替弁２４の切替を制御する。よって、複数のスイッチング素子４４ａ〜４４ｆの各々の間の熱的ストレスの差ひいては劣化度（積算劣化度）の差を抑制することができる。したがって、インバータ装置１に配置された複数のスイッチング素子４４ａ〜４４ｆの各々の寿命を平準化することができる。
【００６２】
また、冷媒の流通方向が切り替えられるため、冷媒の流通方向が切り替わらない場合に比べて、放熱部材１３に付着している異物を簡便に落とすことができる。よって、放熱部材１３に異物が付着していることによる冷却能力の低下を抑制することができる。
【００６３】
また、制御装置３０は、温度検出用ダイオード４４ａ１〜４４ｆ１によって検出される各素子温度から、複数のスイッチング素子４４ａ〜４４ｆのうち通電モードとなったスイッチング素子の上昇温度ΔＴｈを導出する上昇温度導出部（ステップＳ１０８）と、上昇温度ΔＴｈと素子劣化度との第三相関関係に基づいて、上昇温度導出部によって導出された上昇温度ΔＴｈから素子劣化度を、複数のスイッチング素子４４ａ〜４４ｆ毎に導出する劣化度導出部（ステップＳ１１０）と、をさらに備えている。切替制御部は、劣化度導出部によって導出された各素子劣化度から、切替弁２４の切替を制御する。
【００６４】
これによれば、制御装置３０が各素子劣化度（各積算劣化度）から切替弁２４の切替を制御するため、インバータ装置１に配置された複数のスイッチング素子４４ａ〜４４ｆの各々の寿命を、確実に平準化することができる。
【００６５】
また、インバータ装置１は、一端２２ａから他端２２ｂに向けて冷媒が流通する第二流通路２２と、第二流通路２２に設けられ、冷媒を流通させるポンプ２３と、をさらに備えている。切替弁２４は、第一流通路２１の一端２１ａが接続する第一ポート２４ａと、第一流通路２１の他端２１ｂが接続する第二ポート２４ｂと、第二流通路２２の他端２２ｂが接続する第三ポート２４ｃと、第二流通路２２の一端２２ａが接続する第四ポート２４ｄと、第一流通路２１に冷媒を第一方向Ｄ１に流通させる場合、第三ポート２４ｃと第一ポート２４ａとを接続し、かつ、第二ポート２４ｂと第四ポート２４ｄとを接続し、第一流通路２１に冷媒を第二方向Ｄ２に流通させる場合、第三ポート２４ｃと第二ポート２４ｂとを接続し、かつ、第一ポート２４ａと第四ポート２４ｄとを接続する弁体と、を備えた四方弁であるとともに、第四ポート２４ｄに冷媒中の異物を除去するストレーナ２５が設けられている。
【００６６】
これによれば、冷媒が第一流通路２１を第一方向Ｄ１および第二方向Ｄ２の何れに流通する場合においても、冷媒を第四ポート２４ｄから導出させることができる。よって、ストレーナ２５を第四ポート２４ｄに配置することにより冷媒中の異物を確実に除去することができる。また、ストレーナ２５の個数を一つにすることができるため、インバータ装置１の部品点数を抑制することができる。よって、インバータ装置１の低コスト化を図ることができる。
【００６７】
＜第二実施形態＞
次に、本発明のインバータ装置の第二実施形態について、主として上述した第一実施形態と異なる部分について説明する。制御装置３０が切替制御を実行する場合、上述した第一実施形態においては図５に示すフローチャートを実行するが、これに代えて、本第二実施形態においては図７に示すフローチャートを実行する。
【００６８】
図７に示すフローチャートにおいてステップＳ２０２〜２０８については、図５に示すフローチャートのステップＳ１０２〜１０８と同じである。すなわち、図７のフローチャートのステップＳ２０８は、本発明の上昇温度導出部に相当する。
【００６９】
制御装置３０は、ステップＳ２１０にて、各スイッチング素子４４ａ〜４４ｆの積算温度を導出する（積算温度導出部）。積算温度は、車両の使用が開始された時点から現時点までの上昇温度導出部（ステップＳ２０８）によって導出された上昇温度ΔＴｈを、複数のスイッチング素子４４ａ〜４４ｆ毎に積算した値である。各スイッチング素子４４ａ〜４４ｆの積算温度は、記憶部に記憶される。
【００７０】
続けて、制御装置３０は、ステップＳ２１２にて、各スイッチング素子４４ａ〜４４ｆの積算温度の最大値と最小値との差が積算温度判定値以上であるか否かを判定する。各スイッチング素子４４ａ〜４４ｆの積算温度の差が比較的小さいことにより、各スイッチング素子４４ａ〜４４ｆの積算温度の最大値と最小値との差が積算温度判定値より小さい場合、制御装置３０は、ステップＳ２１２にて「ＮＯ」と判定し、プログラムをステップＳ２０２に戻す。すなわち、各スイッチング素子４４ａ〜４４ｆの積算温度の最大値と最小値との差が積算温度判定値より小さい場合、制御装置３０は、ステップＳ２０２〜２１２を繰り返し実行する。
【００７１】
一方、各スイッチング素子４４ａ〜４４ｆの積算温度の差が比較的大きくなった結果、各スイッチング素子４４ａ〜４４ｆの積算温度の最大値と最小値との差が積算温度判定値以上となった場合、制御装置３０は、ステップＳ２１２にて「ＹＥＳ」と判定し、プログラムをステップＳ２１４に進める。積算温度判定値は、各スイッチング素子４４ａ〜４４ｆの寿命が平準化するように、予め実験等によって実測されて設定されている。そして、制御装置３０は、ステップＳ２１４にて、冷媒の流通方向の切替を行い（切替制御部）、プログラムをステップＳ２０２に戻す。
【００７２】
本第二実施形態の制御装置３０は、温度検出用ダイオード４４ａ１〜４４ｆ１によって検出される各素子温度から、複数のスイッチング素子４４ａ〜４４ｆのうち通電モードとなったスイッチング素子の上昇温度ΔＴｈを導出する上昇温度導出部（ステップＳ２０８）と、上昇温度導出部によって導出された上昇温度ΔＴｈを、複数のスイッチング素子４４ａ〜４４ｆ毎に積算した積算温度を導出する積算温度導出部（ステップＳ２１０）と、をさらに備えている。切替制御部（ステップＳ２１４）は、積算温度導出部によって導出された各積算温度から、切替弁２４の切替を制御する。
【００７３】
これによれば、制御装置３０が複数のスイッチング素子４４ａ〜４４ｆの各々の積算温度から切替弁２４の切替を制御するため、インバータ装置１に配置された複数のスイッチング素子４４ａ〜４４ｆの各々の寿命を、より平準化することができる。
【００７４】
なお、上述した実施形態において、インバータ装置の一例を示したが、本発明はこれに限定されず、他の構成を採用することもできる。例えば、複数のスイッチング素子４４ａ〜４４ｆは、図１に示す所定の配列にて配置されているが、これに代えて、図９に示すように、図９の左右方向に平行に３列の並びとするようにしても良い。
【００７５】
また、上述した各実施形態において、第一流通路２１は、冷媒が放熱部材１３を図１の左右方向に沿って流れているように設けられているが、これに代えて、図１０に示すように、放熱部材１３を図１０の下側を開放するＵ字状に冷媒が流れるようにしてもよい。
【００７６】
また、上述した各実施形態において、制御装置３０は、各スイッチング素子４４ａ〜４４ｆの素子温度を、第一相関関係に基づいて温度検出用ダイオード４４ａ１〜４４ｆ１の順方向電圧値から取得しているが、これに代えて、第四相関関係に基づいて、各スイッチング素子４４ａ〜４４ｆの電圧値および電流値、モータの回転数並びに周囲温度から取得するようにしても良い。第四相関関係は、スイッチング素子４４ａ〜４４ｆの電圧値および電流値、モータの回転数並びに周囲温度と、素子温度との相関関係であり、予め実験等により実測されて導出されている。なお、この場合、各スイッチング素子４４ａ〜４４ｆの電圧値および電流値が制御装置３０に入力される。また、インバータ装置は、モータの回転数を検出する、例えばエンコーダ等である回転数検出センサ（図示なし）、および、インバータ装置の周囲温度を検出する温度センサ（図示なし）をさらに備える。よって、この場合、各スイッチング素子４４ａ〜４４ｆ、回転数検出センサおよび温度センサが、本発明の温度検出装置に相当する。
【００７７】
また、上述した各実施形態において、冷媒の流通方向を切り替える場合（ステップＳ１１６，ステップＳ２１４）、素子温度、上昇温度ΔＴｈ、素子劣化度、積算劣化度または積算温度が最も大きいスイッチング素子を冷媒の流通方向の上流側に位置させるように、冷媒の流通方向を切り替えるようにしても良い。なお、弁体の位置を切り替える間、ポンプ２３の駆動を停止するようにしても良い。
【００７８】
また、上述した各実施形態において、制御装置３０は、各素子劣化度または各積算温度から冷媒の流通方向を切り替えるが（ステップＳ１１６，ステップＳ２１４）、これに加えて、車両の始動時毎に冷媒の流通方向を切り替えるようにしても良い。
【００７９】
また、上述した各実施形態において、冷媒が液体（不凍液）であるが、これに代えて、気体（空気）にしても良い。
また、上述した各実施形態において、放熱部材１３の第二面１３ｂに、表面積を増加して放熱効率を向上させることを目的とした複数の板部材（フィン）を設けるようにしても良い。この場合、複数の板部材は、放熱部１３ｃを構成する。
【００８０】
また、上述した実施形態において、インバータ装置１は、ハイブリッド車両に適用されているが、これに代えて、エアコンのコンプレッサを駆動するモータに適用するようにしても良い。
【００８１】
また、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、複数のスイッチング素子４４ａ〜４４ｆの個数および配列、放熱部材１３の形状および個数、放熱部１３ｃの個数および配列、第一，第二流通路２１，２２の形状、および、インバータ回路４０の構成等を変更しても良い。
【符号の説明】
【００８２】
１…インバータ装置、１０…パワーモジュール、１２…基板、１３…放熱部材、１３ｃ…放熱部、２０…冷却装置、２１…第一流通路、２２…第二流通路、２３…ポンプ、２４…切替弁、２４ａ…第一ポート、２４ｂ…第二ポート、２４ｃ…第三ポート、２４ｄ…第四ポート、２４ｅ…第一切替流路、２４ｆ…第二切替流路、２５…ストレーナ、２６…ラジエータ、３０…制御装置、４０…インバータ回路、４４ａ〜４４ｆ…スイッチング素子、４４ａ１〜４４ｆ１…温度検出用ダイオード（温度検出装置）、Ｄ１…第一方向、Ｄ２…第二方向、Ｓ１０８，Ｓ２０８…上昇温度導出部、Ｓ１１０…劣化度導出部、Ｓ１１６，Ｓ２１４…切替制御部、Ｓ２１０…積算温度導出部、ΔＴｈ…上昇温度。
【図１】
2017184368.tif 000003
【図２】
2017184368.tif 000004
【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】
2017184368.tif 000009
【図８】
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【図９】
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