[发明专利]电动机控制装置的过热检测方式

说明书

技术领域

本发明涉及使用大功率半导体元件的电动机控制装置的过热检测方式。

背景技术

近年来，在铁道车辆用、电驱动汽车用等的电动机控制中，通过利用大功率半导体元件的逆变器装置进行所希望的功率控制的方式是主流方式。

对于这样的功率控制中使用的大功率半导体元件，为了防止因过热而产生的故障，多数情况下采用具有过热保护功能的智能功率模块(IPM)。该IPM的过热保护功能例如在特开2004-96318公报(参照专利文献1)中看到的那样，具有检测大功率半导体元件的IGBT芯片及二极管芯片附近的温度的温度检测器、以及对上述芯片的各芯片根据该温度相应使开关速度变化的开关速度可变电路，在上述芯片的温度超过一定大小时，改变芯片的开关速度，防止过度的温升。

图10所示为上述智能功率模块(IPM)的内部结构图的一个例子。在图中，在绝缘基板20上设置IGBT芯片、二极管芯片21、以及温度传感器22，另外该绝缘基板20设置在底板23上。另外，在上方设置控制基板24，在它上面安装IGBT进行开关所必需的栅极驱动器电路25。全部这些元器件的外周用壳体26覆盖。形成的结构是：对IGBT及二极管通过电流用的主电路端27及通过对IGBT进行开关所必需的控制信号用的控制电路端28从上述壳体26向外部引出。

由上述结构可知，使用大功率半导体元件的IPM，是通过在IGBT、二极管芯片的附近设置温度传感器18，检测大功率半导体元件的IGBT芯片、二极管芯片附近的温度，从而推定IGBT、二极管的结温，而不是测定IGBT、二极管的结温本身。

专利文献1：特开2004-96318号公报但是，判断大功率半导体元件是否因过热而产生故障，由于是由结温来决定，因此为了正确进行大功率半导体元件的过热检测，必须在半导体芯片部分的结部(junction部)设置温度传感器。然而，大功率半导体元件的半导体芯片是高压部，若设置温度传感器，则还必须施加绝缘，形成极其复杂、高价的结构，不实用。

本发明的目的在于提供一种过热检测方式，该过热检测方式不在结部(junction部)另外设置温度传感器，而通过掌握结温本身，能够进行更正确的过热检测。

发明内容

本发明的电动机控制装置的过热检测方式，具有：通过大功率半导体元件的控制来控制对车辆上设置的电动机的驱动功率的逆变器装置；检测插入在上述逆变器装置的直流侧的滤波器电容器的电压的电压检测单元；检测上述逆变器装置的输出电流的电流检测单元；设置在上述大功率半导体元件的冷却装置上的温度检测单元；根据来自上述各检测单元的检测信号，逐次计算伴随上述大功率半导体元件的开关动作而产生的损耗，并根据该损耗计算值来计算上述大功率半导体元件的结温的结温计算单元；以及在上述结温计算单元的输出达到规定的允许温度时，产生过热检测输出的比较单元。

根据本发明的电动机控制装置的过热检测方式，由于能够逐次计算因大功率半导体元件的开关动作而产生的损耗，并在根据该损耗算出的大功率半导体元件的结温(junction温度)达到允许温度时，进行过热检测，因此具有的效果是：不在结部直接设置温度传感器，就能够进行正确的过热检测。

附图说明

图1所示为根据本发明实施形态的车辆用控制装置的系统构成图。

图2所示为根据本发明实施形态的构成车辆用控制装置的大功率半导体元件一个桥臂部分的基本结构概念图。

图3为说明本发明实施形态有关的大功率半导体元件的IGBT中流过的电流、电压、以及损耗的说明图。

图4为说明本发明实施形态有关的大功率半导体元件的二极管中流过的电流、电压、以及损耗的说明图。

图5为说明本发明实施形态有关的大功率半导体元件中流过的电流的说明图。

图6所示为本发明实施形态有关的V_SAT(IGBT)与I_IGBT的曲线图。

图7所示为本发明实施形态有关的进行温度计算用的热阻分布图。

图8为说明本发明实施形态有关的比较单元的详细构成的方框图。

图9为说明本发明实施形态有关的驱动控制单元的详细构成的方框图。

图10所示为以往的智能功率模块(IPM)的内部结构图。

标号说明