JP2004257821A - 電気回路の監視装置および監視方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】昇圧コンバータ付きインバータシステムは、パワー素子を含む複数のチップから発生する熱を、複数のチップで共通する冷却水により冷却する。HV_ECU6000は、電流センサ1100、2100、3100から入力された各パワー素子が組込まれた電気回路から出力される電流値に基づいて各パワー素子毎の温度上昇ΔTを推定する温度上昇推定部6100、6200、6300と、各パワー素子毎に算出された温度上昇ΔTとチップ温度センサ1200、2200、3200により測定されたチップ温度とに基づいて各パワー素子毎に冷却水の推定水温を算出する冷却水温推定部6110、6210、6310と、複数の推定水温に基づいて、冷却水温を確定させる処理部6700とを含む。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車に使用される電力用パワー素子モジュールなどの電気回路に関し、特に、電気回路に関して温度の異常を監視する監視装置および監視方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
電気自動車等の電動機のコイルに所定の交流電力を供給するインバータは、電力用スイッチング素子、平滑用コンデンサ等で構成されている。電力用半導体としては、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor:絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ)やパワーMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field−effect Transistor)等の半導体チップに形成されたパワー素子が用いられている。パワー素子が形成された半導体チップは、パワー素子モジュールに封止されている。
【0003】
このようなパワー素子モジュールにおいては、封止されているパワー素子自体に大電流が流れるため、このパワー素子が発熱する場合がある。したがって、過度の発熱を防止するために、封止されている半導体チップの温度を測定し、チップ温度がある温度を超えるとインバータの出力を制限する等の制御を行なうことが必要となる。このような制御を行なうためには、封止された半導体チップの温度を精度良く測定する必要があった。
【0004】
特開2000−60105公報(特許文献1)は、半導体チップの温度を精度良く測定する検出装置を開示する。特許文献1に開示された検出装置は、パワー素子が封入され、その表面にパワー素子と金属細線で接続された電極端子を有するパワー素子モジュールにおけるモジュール内温度検出装置であって、電極端子に絶縁材料を介して温度検出素子を取り付け、この温度検出素子によりモジュール内温度を検出するようにした。
【0005】
特許文献1に開示された検出装置によると、モジュール内に封止された半導体チップと熱伝導率が高い材質で接続された電極端子が、半導体チップとほぼ同じ温度となることを利用し、電極端子や電極端子に接続された別の金属配線に、温度検出素子を接続することにより、精度の高いモジュール内半導体チップの温度検出が可能となった。
【0006】
また、このようなパワー素子の発熱に対して冷却系を設けるものがある。たとえば、冷却系として多数の冷却フィンを備えた冷却体を用いて、この冷却体の上にパワー素子を載置して、これらの素子がコンバータやインバータを形成するように結線する。インバータ等の主たる構成要素であるIGBTの定常損失(主回路電流が流れている時の損失)やスイッチング損失(主回路電流のオンオフ時に発生する損失)に基づく発熱は、冷却フィンに伝達され、多くの場合冷却ファンによって排熱される。
【0007】
特開2002−95155公報(特許文献2)は、このような冷却系の異常を監視する方法を開示する。特許文献2に開示された監視方法は、冷却体と熱的に結合する半導体電力変換素子を含んでユニット化されてなる静止型電力変換装置において、変換装置の出力電流から発生熱量を演算で求めるステップと、この結果に基づいて冷却体の上昇温度およびユニット内部上昇温度を推定演算するステップと、ユニット内部上昇温度推定演算出力とユニット内部測温出力から冷却体の理論温度を推定演算するステップと、冷却体上昇温度推定演算出力と冷却体理論温度推定演算出力との和と冷却体測温出力とを比較して警報を発するステップとを含む。
【0008】
特許文献2に開示された監視方法によると、冷却体と熱的に結合する半導体電力変換素子を含んでユニット化されてなる静止型電力変換装置において、変換装置の出力電流から発生熱量を演算で求め、この結果に基づいて冷却体の上昇温度およびユニット内部上昇温度を推定演算し、ユニット内部上昇温度推定演算出力とユニット内部測温出力から冷却体の理論温度を推定演算し、冷却体上昇温度推定演算出力と冷却体理論温度推定演算出力との和と冷却体測温出力とを比較して警報を発する。これにより、電力変換装置が運転中にインバータの冷却系に何らかの異常が発生したときに、異常が進みすぎないうちに警報を発し、手順を踏んだシステムの停止、ひいては突然停止での損害の回避、さらには手遅れによるメンテナンス上の余計な手間の回避が可能となる。
【0009】
【特許文献1】
特開2000−60105公報
【0010】
【特許文献2】
特開2002−95155公報
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献1に開示された温度検出装置では、モジュール内温度を検出する温度検出素子に異常が発生した場合、その異常の発生を検知する方法がないので、正しく温度を検知することができない。
【0012】
特許文献2に開示された監視方法では、冷却体の温度センサが必要になる。また、ユニット内部温度検出素子や実際の冷却体の温度を直接測定する検出素子などに異常が発生した場合、その異常の発生を検知する方法がないので、正しく冷却系の異常を監視することができない。さらに、複数のインバータを冷却する場合、複数のインバータのそれぞれに設けられた温度検出素子のどれかに異常が発生しても、異常が発生した温度検出素子を特定することができない。
【0013】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、発熱する複数のチップから構成される電気回路において、チップの温度を測定する複数の温度センサの異常を監視する監視装置および監視方法を提供することである。本発明の別の目的は、電気回路を冷却する冷却媒体の温度を正確に監視する監視装置および監視方法を提供することである。本発明のさらに別の目的は、冷却媒体の温度を直接測定することなく、冷却媒体の温度を正確に監視する監視装置および監視方法を提供することである。本発明のさらに別の目的は、チップの異常を監視する監視装置および監視方法を提供することである。本発明のさらに別の目的は、冷却媒体の異常を監視する監視装置および監視方法を提供することである。
【0014】
【課題を解決するための手段】
第1の発明に係る監視装置は、複数のチップから発生する熱を冷却するための冷却媒体が、複数のチップで共通する構成を有する電気回路を監視する。この監視装置は、複数のチップの温度をそれぞれ測定するための複数の測定手段と、複数のチップの状態量をそれぞれ検知するための複数の検知手段と、各チップごとに、チップの状態量と状態量に基づく温度変化量との関係を予め記憶するための記憶手段と、検知された状態量および温度変化量の関係に基づいて、各チップごとに、温度変化量を算出するための算出手段と、各チップごとに、測定されたチップの温度と温度変化量とに基づいて、冷却媒体の推定温度値を算出するための推定手段とを含む。
【0015】
第1の発明によると、複数のチップのそれぞれの温度が測定手段により測定されるとともに、複数のチップのそれぞれの状態量として、たとえばそれぞれのインバータ回路からの出力電流値が検知手段により検知される。記憶手段に記憶された出力電流値とその出力電流値により決定される温度変化量との関係と、検知された出力電流値とに基づいて、算出手段により温度変化量が算出される。推定手段は、各チップごとに、測定されたチップの温度から温度変化量を減算することにより冷却媒体の推定温度値を算出する。これにより、複数のチップのそれぞれに配置された測定手段および検知手段が正常に動作していれば、冷却媒体は複数のチップで共通するため、冷却媒体の温度はすべて同じ推定温度値として算出される。その結果、冷却媒体の温度センサを必要としないで、冷却媒体の温度を検知することができる監視装置を提供できる。
【0016】
第2の発明に係る監視装置においては、第1の発明の構成に加えて、状態量は、チップから出力される電流値である。
【0017】
第2の発明によると、インバータ回路などから出力される電流値を用いて、出力電流値から温度変化量を算出して、その温度変化量を用いて冷却媒体の推定温度値を算出することができる。
【0018】
第3の発明に係る監視装置においては、第1の発明の構成に加えて、電気回路はインバータ回路を含む。記憶手段は、インバータ回路の制御状態に応じた、チップの状態量と状態量に基づく温度変化量との関係を予め記憶するための手段を含む。
【0019】
第3の発明によると、記憶手段は、インバータ回路の制御状態である力行制御状態や回生制御状態などの制御状態に応じた、チップの状態量と状態量に基づく温度変化量との関係を予め記憶する。このため、インバータ回路の制御状態に対応させて、より正確に出力電流値に基づいて温度変化量が算出できる。その結果、そのように正確に算出された温度変化量を用いるので、より正確に冷却媒体の推定温度値を算出することができる。
【0020】
第4の発明に係る監視装置は、第1〜3のいずれかの発明の構成に加えて、推定温度値に基づいて、複数の測定手段の動作状態を判断するための判断手段をさらに含む。
【0021】
第4の発明によると、冷却媒体は複数のチップで共通するため、冷却媒体の温度はすべて同じ推定温度値として算出されなければならない。それにもかかわらず、複数のチップのそれぞれに配置された測定手段が正常に動作していない場合、同じ推定温度値にならない。これを利用して測定手段が正常に動作しているか否かを判断手段が判断することができる。その結果、チップの温度を測定する測定手段の異常を検知できる。
【0022】
第5の発明に係る監視装置においては、第4の発明の構成に加えて、判断手段は、推定温度値に基づいて、各測定手段の動作状態が正常であるか異常であるかを判断するための手段を含む。
【0023】
第5の発明によると、推定温度値が、チップごとにどのように異なっているのかに基づいて、各測定手段の動作状態が正常であるか異常であるかを判断できる。
【0024】
第6の発明に係る監視装置においては、第4の発明の構成に加えて、複数のチップは、3以上のチップである。判断手段は、3以上のチップの中から抽出された2つのチップの組合せについての推定温度値の差の絶対値を、全ての組合せについて算出して、算出された推定温度値の差の絶対値に基づいて、各測定手段の動作状態を判断するための手段を含む。
【0025】
第6の発明によると、たとえば、チップが3個である場合、判断手段は、第1のチップの測定手段により測定されたチップの温度に基づいて算出された第1の推定温度値と、第2のチップの測定手段により測定されたチップの温度に基づいて算出された第2の推定温度値との差の絶対値、第2の推定温度値と、第3のチップの測定手段により測定されたチップの温度に基づいて算出された第3の推定温度値との差の絶対値、第3の推定温度値と第1の推定温度値との差の絶対値をそれぞれ求める。この3つの絶対値が全てしきい値以下であると3つの測定手段は全て正常と判断する。この3つの絶対値の中でしきい値を超えるものがある場合、3つの絶対値の中で一番小さい絶対値を算出するために用いたチップの温度を測定した2つの測定手段は正常であって、残り1つの測定手段が正常でないと判断できる。
【0026】
第7の発明に係る監視装置においては、第6の発明の構成に加えて、判断手段は、算出された推定温度値の差の絶対値が、予め定められたしきい値よりも小さいと、推定温度値の差の絶対値を算出するために用いられた測定手段の動作状態が正常であると判断するための手段を含む。
【0027】
第7の発明によると、推定温度値の差の絶対値がしきい値よりも小さいと、推定温度値の差の絶対値を算出するために用いられた測定手段の動作状態が正常であると判断できる。
【0028】
第8の発明に係る監視装置においては、第6の発明の構成に加えて、判断手段は、最小である推定温度値の差の絶対値を算出するために用いられた測定手段の動作状態が正常であると判断するための手段を含む。
【0029】
第8の発明によると、推定温度値の差の絶対値が最小であるものを算出するために用いられた測定手段の動作状態が正常であると判断できる。
【0030】
第9の発明に係る監視装置は、第1〜8のいずれかの発明の構成に加えて、推定手段により算出された複数の推定温度値に基づいて、冷却媒体の推定温度を決定するための決定手段をさらに含む。
【0031】
第9の発明によると、たとえば、複数の推定温度値の平均値を算出して、その平均値を冷却媒体の推定温度として決定することができる。
【0032】
第10の発明に係る監視装置においては、第9の発明の構成に加えて、決定手段は、動作状態が正常であると判断された測定手段により測定されたチップの温度を用いて算出された推定温度値に基づいて、冷却媒体の推定温度を決定するための手段を含む。
【0033】
第10の発明によると、たとえば正常な測定手段により測定されたチップの温度に基づいて算出された推定温度値の平均値を算出して、その平均値を冷却媒体の推定温度として決定することができる。
【0034】
第11の発明に係る監視装置においては、第9の発明の構成に加えて、決定手段は、動作状態が正常であると判断された測定手段により測定されたチップの温度を用いて算出された推定温度値の平均値を算出して、平均値を冷却媒体の推定温度として決定するための手段を含む。
【0035】
第11の発明によると、正常な測定手段により測定されたチップの温度に基づいて算出された推定温度値の平均値を算出して、その平均値を冷却媒体の推定温度として決定することができる。
【0036】
第12の発明に係る監視装置においては、第9の発明の構成に加えて、決定手段は、複数の測定手段の中から予め定められた測定手段の動作状態が正常であると判断されると、予め定められた測定手段により測定されたチップの温度を用いて算出された推定温度値を、冷却媒体の推定温度として決定するための手段を含む。
【0037】
第12の発明によると、冷却媒体の温度を最も的確に表わすことができるチップを予め定めることができる場合であって、そのチップの測定手段が正常である場合には、そのチップの温度に基づいて算出された推定温度値を、冷却媒体の推定温度として決定することができる。これにより、たとえば冷却媒体の冷却通路が複雑であって、最も高温になる部分を特定できる場合には、その近傍のチップの温度に基づいて算出された推定温度値を、冷却媒体の推定温度として決定すると、温度上昇に対する警告等をより早期に出すことができる。
【0038】
第13の発明に係る監視装置は、第4〜8のいずれかの発明の構成に加えて、動作状態が正常であると判断された測定手段により測定されたチップの温度に基づいて、チップの温度異常を検知するための異常チップ検知手段をさらに含む。
【0039】
第13の発明によると、動作状態が正常であると判断された測定手段により測定されたチップの温度が、予め定められたしきい値を上回って場合に、チップの温度異常を検知することができる。
【0040】
第14の発明に係る監視装置は、第9〜12のいずれかの発明の構成に加えて、決定手段により決定された冷却媒体の推定温度に基づいて、冷却媒体の温度異常を検知するための冷却媒体異常検知手段をさらに含む。
【0041】
第14の発明によると、動作状態が正常であると判断された測定手段により測定されたチップの温度に基づいて算出された推定温度値を用いて決定手段が決定した冷却媒体の推定温度が、予め定められたしきい値を上回っている場合に、冷却媒体の温度異常を検知することができる。
【0042】
第15の発明に係る監視方法は、複数のチップから発生する熱を冷却するための冷却媒体が、複数のチップで共通する構成を有する電気回路の監視する。この監視方法は、複数のチップの温度をそれぞれ測定する測定ステップと、複数のチップの状態量をそれぞれ検知する検知ステップと、各チップごとに、チップの状態量と状態量に基づく温度変化量との関係を予め準備する準備ステップと、検知された状態量および温度変化量の関係に基づいて、各チップごとに、温度変化量を算出する算出ステップと、各チップごとに、測定されたチップの温度と温度変化量とに基づいて、冷却媒体の推定温度値を算出する推定ステップとを含む。
【0043】
第15の発明によると、複数のチップのそれぞれの温度が測定ステップにおいてそれぞれ測定されるとともに、複数のチップのそれぞれの状態量として、たとえばそれぞれのインバータ回路からの出力電流値が検知ステップにおいてそれぞれ検知される。準備ステップにおいて準備された出力電流値とその出力電流値により決定される温度変化量との関係と、検知された出力電流値とに基づいて、算出ステップにおいて温度変化量が算出される。推定ステップにおいて、各チップごとに、測定されたチップの温度から温度変化量を減算することにより冷却媒体の推定温度値を算出する。これにより、複数のチップに対するそれぞれの測定ステップおよび検知ステップが正常に測定動作および検知動作していれば、冷却媒体は複数のチップで共通するため、冷却媒体の温度はすべて同じ推定温度値として算出される。その結果、冷却媒体の温度センサを必要としないで、冷却媒体の温度を検知することができる監視方法を提供できる。
【0044】
第16の発明に係る監視方法においては、第15の発明の構成に加えて、状態量は、チップから出力される電流値である。
【0045】
第16の発明によると、インバータ回路などから出力される電流値を用いて、出力電流値から温度変化量を算出して、その温度変化量を用いて冷却媒体の推定温度値を算出することができる。
【0046】
第17の発明に係る監視方法においては、第15の発明の構成に加えて、電気回路はインバータ回路を含む。準備ステップは、インバータ回路の制御状態に応じた、チップの状態量と状態量に基づく温度変化量との関係を予め準備するステップを含む。
【0047】
第17の発明によると、準備ステップにおいて、インバータ回路の制御状態である力行制御状態や回生制御状態などの制御状態に応じた、チップの状態量と状態量に基づく温度変化量との関係を予め準備される。このため、インバータ回路の制御状態に対応させて、より正確に出力電流値に基づいて温度変化量が算出できる。その結果、そのように正確に算出された温度変化量を用いるので、より正確に冷却媒体の推定温度値を算出することができる。
【0048】
第18の発明に係る監視方法は、第15〜17のいずれかの発明の構成に加えて、推定温度値に基づいて、測定ステップにおける測定状態を判断する判断ステップをさらに含む。
【0049】
第18の発明によると、冷却媒体は複数のチップで共通するため、冷却媒体の温度はすべて同じ推定温度値として算出されなければならない。それにもかかわらず、複数のチップのそれぞれに対する測定ステップが正常に測定していない場合、同じ推定温度値にならない。これを利用して測定ステップが正常に動作しているか否かを判断ステップにおいて判断することができる。その結果、チップの温度を測定する測定ステップにおける測定センサなどの異常を検知できる。
【0050】
第19の発明に係る監視方法においては、第18の発明の構成に加えて、判断ステップは、推定温度値に基づいて、測定ステップにおける測定状態が正常であるか異常であるかを判断するステップを含む。
【0051】
第19の発明によると、推定温度値が、チップごとにどのように異なっているのかに基づいて、各測定ステップにおける測定状態が正常であるか異常であるかを判断できる。
【0052】
第20の発明に係る監視方法においては、第18の発明の構成に加えて、複数のチップは、3以上のチップである。判断ステップは、3以上のチップの中から抽出された2つのチップの組合せについての推定温度値の差の絶対値を、全ての組合せについて算出して、算出された推定温度値の差の絶対値に基づいて、測定ステップにおける測定状態を判断するステップを含む。
【0053】
第20の発明によると、たとえば、チップが3個である場合、判断ステップにおいて、第1のチップの測定手段により測定されたチップの温度に基づいて算出された第1の推定温度値と、第2のチップの測定手段により測定されたチップの温度に基づいて算出された第2の推定温度値との差の絶対値、第2の推定温度値と、第3のチップの測定手段により測定されたチップの温度に基づいて算出された第3の推定温度値との差の絶対値、第3の推定温度値と第1の推定温度値との差の絶対値をそれぞれ求める。この3つの絶対値が全てしきい値以下であると3つの測定ステップにおける測定状態は全て正常と判断する。この3つの絶対値の中でしきい値を超えるものがある場合、3つの絶対値の中で一番小さい絶対値を算出するために用いたチップの温度を測定した2つの測定ステップにおける測定状態は正常であって、残り1つの測定ステップにおける測定状態が正常でないと判断できる。
【0054】
第21の発明に係る監視方法においては、第20の発明の構成に加えて、判断ステップは、算出された推定温度値の差の絶対値が、予め定められたしきい値よりも小さいと、推定温度値の差の絶対値を算出するために用いられた測定ステップにおける測定状態が正常であると判断するステップを含む。
【0055】
第21の発明によると、推定温度値の差の絶対値がしきい値よりも小さいと、推定温度値の差の絶対値を算出するために用いられた測定ステップにおける測定状態が正常であると判断できる。
【0056】
第22の発明に係る監視方法においては、第20の発明の構成に加えて、判断ステップは、最小である推定温度値の差の絶対値を算出するために用いられた測定ステップにおける測定状態が正常であると判断するステップを含む。
【0057】
第22の発明によると、推定温度値の差の絶対値が最小であるものを算出するために用いられた測定ステップにおける測定状態が正常であると判断できる。
【0058】
第23の発明に係る監視方法は、第15〜22のいずれかの発明の構成に加えて、推定ステップにおいて算出された複数の推定温度値に基づいて、冷却媒体の推定温度を決定する決定ステップをさらに含む。
【0059】
第23の発明によると、たとえば、複数の推定温度値の平均値を算出して、その平均値を冷却媒体の推定温度として決定することができる。
【0060】
第24の発明に係る監視方法においては、第23の発明の構成に加えて、決定ステップは、測定状態が正常であると判断された測定ステップにおいて測定されたチップの温度を用いて算出された推定温度値に基づいて、冷却媒体の推定温度を決定するステップを含む。
【0061】
第24の発明によると、たとえば測定状態が正常な測定ステップにおいて測定されたチップの温度に基づいて算出された推定温度値の平均値を算出して、その平均値を冷却媒体の推定温度として決定することができる。
【0062】
第25の発明に係る監視方法においては、第23の発明の構成に加えて、決定ステップは、測定状態が正常であると判断された測定ステップにおいて測定されたチップの温度を用いて算出された推定温度値の平均値を算出して、平均値を冷却媒体の推定温度として決定するステップを含む。
【0063】
第25の発明によると、測定状態が正常であると判断された測定ステップにおいて測定されたチップの温度に基づいて算出された推定温度値の平均値を算出して、その平均値を冷却媒体の推定温度として決定することができる。
【0064】
第26の発明に係る監視方法においては、第23の発明の構成に加えて、決定ステップは、複数の測定ステップの中から予め定められた測定ステップにおける測定状態が正常であると判断されると、予め定められた測定ステップにおいて測定されたチップの温度を用いて算出された推定温度値を、冷却媒体の推定温度として決定するステップを含む。
【0065】
第26の発明によると、冷却媒体の温度を最も的確に表わすことができるチップを予め定めることができる場合であって、そのチップに対する測定ステップにおける測定状態が正常である場合には、そのチップの温度に基づいて算出された推定温度値を、冷却媒体の推定温度として決定することができる。これにより、たとえば冷却媒体の冷却通路が複雑であって、最も高温になる部分を特定できる場合には、その近傍のチップの温度に基づいて算出された推定温度値を、冷却媒体の推定温度として決定すると、温度上昇に対する警告等をより早期に出すことができる。
【0066】
第27の発明に係る監視方法は、第18〜22のいずれかの発明の構成に加えて、測定状態が正常であると判断された測定ステップにおいて測定されたチップの温度に基づいて、チップの温度異常を検知する異常チップ検知ステップをさらに含む。
【0067】
第27の発明によると、測定状態が正常であると判断された測定ステップにおいて測定されたチップの温度が、予め定められたしきい値を上回って場合に、チップの温度異常を検知することができる。
【0068】
第28の発明に係る監視方法は、第23〜26のいずれかの発明の構成に加えて、決定ステップにおいて決定された冷却媒体の推定温度に基づいて、冷却媒体の温度異常を検知する冷却媒体異常検知ステップをさらに含む。
【0069】
第28の発明によると、測定状態が正常であると判断された測定ステップにおいて測定されたチップの温度に基づいて算出された推定温度値を用いて決定ステップにおいて決定された冷却媒体の推定温度が、予め定められたしきい値を上回っている場合に、冷却媒体の温度異常を検知することができる。
【0070】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。
【0071】
図1を参照して、本発明の実施の形態に係る昇圧コンバータ付きインバータシステムの構成について説明する。図1に示すように、この昇圧コンバータ付きインバータシステムは、モータジェネレータ(以下、モータジェネレータをMGと略す。)(1)インバータ1000と、MG(2)インバータ2000と、昇圧コンバータ3000とから構成される。
【0072】
昇圧コンバータ3000には、バッテリ4000から電力が供給され、昇圧コンバータ3000により電圧が昇圧されて、昇圧された電力がMG(1)インバータ1000およびMG(2)インバータ2000に供給される。
【0073】
昇圧コンバータ付きインバータシステムは、MG(1)インバータ1000、MG(2)インバータ2000、昇圧コンバータ3000およびそれらの機器に接続された各種センサ類に接続され、昇圧コンバータ付きインバータを制御するHV_ECU(Electronic Control Unit)6000と、警報を出力する出力部7000とを含む。
【0074】
この昇圧コンバータ付きインバータシステムは、たとえばエンジンとモータジェネレータとを搭載したハイブリッド車両に適用される。この車両には、それぞれ機能が異なる2つのモータジェネレータ(MG(1)1500、MG(2)2500)が搭載される。また、これらのモータジェネレータ(MG(1)1500、MG(2)2500)に電力を供給するMG(1)インバータ1000およびMG(2)インバータ2000には、バッテリ4000の電圧が低いため、昇圧コンバータ3000により電圧が昇圧された状態で供給される。
【0075】
MG(1)インバータ1000には、MG(1)インバータ1000を構成するパワー素子の温度を測定するチップ温度センサ(1)1200と、MG(1)インバータ1000からの出力電流I(1)を測定する電流センサ(1)1100とが接続され、チップ温度センサ(1)1200および電流センサ(1)1100は、HV_ECU6000に接続されている。
【0076】
MG(2)インバータ2000には、MG(2)インバータ2000を構成するパワー素子の温度を測定するチップ温度センサ(2)2200と、MG(2)インバータ2000からの出力電流I(2)を測定する電流センサ(2)2100とが接続され、チップ温度センサ(2)2200および電流センサ(2)2100は、HV_ECU6000に接続されている。
【0077】
昇圧コンバータ3000には、昇圧コンバータ3000に電力を供給するバッテリ4000が接続されるとともに、昇圧コンバータ3000を構成するパワー素子の温度を測定するチップ温度センサ(3)3200と、昇圧コンバータ3000の昇圧電流I(3)を測定する電流センサ(3)3100とが接続され、チップ温度センサ(3)3200および電流センサ(3)3100はHV_ECU6000に接続されている。
【0078】
このような昇圧コンバータ付きインバータシステムの構成において、MG(1)インバータ1000の内部に含まれるパワー素子、MG(2)インバータ2000の内部に含まれるパワー素子、昇圧コンバータ3000の内部に含まれるパワー素子は発熱するため、それらのパワー素子を冷却するために、冷却媒体を流通させる冷却通路5000が設けられる。この冷却通路5000には、たとえば冷却媒体として水が流通される。
【0079】
すなわち、MG(1)インバータ1000、MG(2)インバータ2000および昇圧コンバータ3000に共通する冷却水が冷却通路5000に流通される。冷却通路5000は、MG(1)1000、MG(2)2000および昇圧コンバータ3000を連通するように設けられているため、冷却通路5000内の冷却媒体である冷却水の温度はMG(1)インバータ1000、MG(2)インバータ2000および昇圧コンバータ3000のいずれの付近でも、ほぼ同じ温度になる。
【0080】
HV_ECU6000の構造について説明する。HV_ECU6000は、MG(1)インバータ1000に対応する、温度上昇推定部(1)6100および冷却水温推定部(1)6110と、MG(2)インバータ2000に対応する、温度上昇推定部(2)6200および冷却水温推定部(2)6210と、昇圧コンバータ3000に対応する、温度上昇推定部(3)6300および冷却水温推定部(3)6310とを含む。
【0081】
温度上昇推定部(1)6100は、電流センサ(1)1100およびチップ温度センサ(1)1200と接続されている。温度上昇推定部(2)6200は、電流センサ(2)2100およびチップ温度センサ(2)2200と接続されている。温度上昇推定部(3)6300は、電流センサ(3)3100およびチップ温度センサ(3)3200とに接続されている。
【0082】
HV_ECU6000は、MG(1)インバータ1000、MG(2)インバータ2000、昇圧コンバータ3000、電流センサ(1)1100、電流センサ(2)2100および電流センサ(3)3100に接続され、MG(1)インバータ1000、MG(2)インバータ2000および昇圧コンバータ3000を制御する制御部6500を含む。制御部6500は、温度上昇推定部(1)6100、温度上昇推定部(2)6200および温度上昇推定部(3)6300に接続されている。
【0083】
HV_ECU6000は、さらに各種データや制御部6500で実行されるプログラムや、そのプログラムで使用されるしきい値などを記憶する記憶部6600を含む。記憶部6600は、温度上昇推定部(1)6100、温度上昇推定部(2)6200、温度上昇推定部(3)6300、制御部6500および処理部6700に接続されている。
【0084】
HV_ECU6000は、さらに冷却水温推定部、センサ異常検出部、水温異常検出部およびチップ異常検出部からなる処理部6700を含む。処理部6700は、制御部6500および記憶部6600に接続されるとともに、冷却水温推定部(1)6110、冷却水温推定部(2)6210および冷却水温推定部(3)6310に接続されており、かつ警報を出力する出力部7000に接続されている。
【0085】
図2を参照して、MG(1)インバータ1000、MG(2)インバータ2000および昇圧コンバータ3000におけるそれぞれのパワー素子における冷却メカニズムについて説明する。
【0086】
図2に示すように、それぞれのパワー素子における冷却メカニズムは、材料によって一定である熱抵抗を用いて表現される、等価回路により表わされる。この熱抵抗と、それぞれのパワー素子におけるロス(出力電流)とに基づいて、パワー素子の温度上昇ΔTを算出することができる。したがって、それぞれのパワー素子において測定されたチップ温度から、この温度上昇ΔTの分を減算することにより、冷却通路5000における冷却水の温度が推定される。
【0087】
この冷却水は、冷却通路5000が、MG(1)インバータ1000、MG(2)インバータ2000および昇圧コンバータ3000で連通しているため、ほぼ同じ水温となる。このため、冷却水の水温を直接測定することなく、MG(1)インバータ1000、MG(2)インバータ2000および昇圧コンバータ3000の出力電流を測定するとともに、それぞれのパワー素子の温度を測定して、出力電流Iと熱抵抗とから算出された温度上昇ΔTをパワー素子の温度から減算することにより、冷却水の推定温度を算出することができる。
【0088】
図3〜図5を参照して、本実施の形態に係る昇圧コンバータ付きインバータシステムのHV_ECU6000の記憶部6600に記憶される出力電流と温度上昇との関係について説明する。
【0089】
図3に、MG(1)インバータ1000における出力電流I(1)と温度上昇ΔT(1)との関係を、図4にMG(2)インバータ2000における出力電流I(2)と温度上昇ΔT(2)との関係を、図5に、昇圧コンバータ3000における昇圧電流I(3)と温度上昇ΔT(3)との関係をそれぞれ示す。図3〜図5に示すように、いずれの場合においても出力電流Iが上昇すると温度上昇ΔTが上昇する。
【0090】
図3〜図5に示すように、それぞれの回路における出力電流Iが計測されると、温度上昇ΔTを算出することができる。この温度上昇ΔTは、前述の説明のとおり、材料によって定まる熱抵抗と、出力電流Iに依存する損失(ロス)との乗算により算出されるものである。また図3〜図5に示すように、MG(1)インバータ1000、MG(2)インバータ2000および昇圧コンバータ3000のいずれにおいても、制御状態により出力電流Iに対する温度上昇ΔTの関係が異なる特性を有する。
【0091】
たとえば、図3および図4に示すインバータの場合には、インバータの制御状態が力行状態であるか回生状態であるかなどによって、出力電流Iと温度上昇ΔTとが異なる特性を有する。したがって、それぞれの制御状態に対して異なる特性を記憶部6600に記憶させている。
【0092】
また、温度上昇推定部(1)6100、温度上昇推定部(2)6200および温度上昇推定部(3)6300は、それぞれ制御部6500と接続されており、制御部6500から受信した信号により、MG(1)インバータ1000、MG(2)インバータ2000および昇圧コンバータ3000のそれぞれの制御状態を認識することができる。
【0093】
温度上昇推定部(1)6100は、この認識結果と、電流センサ(1)1100により測定された出力電流I(1)とに基づいて、温度上昇ΔT(1)を推定することができる。
【0094】
温度上昇推定部(2)6200は、この認識結果と、電流センサ(2)2100により測定された出力電流I(2)とに基づいて、温度上昇ΔT(2)を推定することができる。
【0095】
温度上昇推定部(3)6300は、この認識結果と、電流センサ(3)3100により測定された昇圧電流I(3)とに基づいて、温度上昇ΔT(3)を推定することができる。
【0096】
冷却水温推定部(1)6110は、温度上昇推定部(1)6100から、温度上昇ΔT(1)およびチップ温度センサ(1)1200により測定されたMG(1)インバータ1000のパワー素子の温度T(1)を受信し、チップ温度センサ(1)により測定されたパワー素子の温度T(1)から、温度上昇推定部(1)6100により推定された温度上昇ΔT(1)を減算することにより、冷却水の水温WT(1)を推定する。
【0097】
冷却水温推定部(2)6210は、温度上昇推定部(2)6200から、温度上昇ΔT(2)およびチップ温度センサ(2)2200により測定されたMG(2)インバータ2000のパワー素子の温度T(2)を受信し、チップ温度センサ(2)により測定されたパワー素子の温度T(2)から、温度上昇推定部(2)6200により推定された温度上昇ΔT(2)を減算することにより、冷却水の水温WT(2)を推定する。
【0098】
冷却水温推定部(3)6310は、温度上昇推定部(3)6300から、温度上昇ΔT(3)およびチップ温度センサ(3)3200により測定された昇圧コンバータ3000のパワー素子の温度T(3)を受信し、チップ温度センサ(3)により測定されたパワー素子の温度T(3)から、温度上昇推定部(3)6300により推定された温度上昇ΔT(3)を減算することにより、冷却水の水温WT(3)を推定する。
【0099】
図6を参照して、本実施の形態に係る昇圧コンバータ付きインバータシステムにおける制御部6500で実行されるメインプログラムの制御構造について説明する。
【0100】
ステップ(以下、ステップをSと略す。)100にて、HV_ECU6000は、サンプリングタイムに到達したか否かを判断する。サンプリングタイムに到達すると(S100にてYES)、処理はS200へ移される。もしそうでないと(S100にてNO)、サンプリングタイムに到達するまで待つ。このサンプリングタイムは、たとえば、100msecなどに設定される。このサンプリングタイムは一例であって本発明を限定するものではない。
【0101】
S200にて、HV_ECU6000は、温度上昇推定部(1)6100、温度上昇推定部(2)6200および温度上昇推定部(3)6300に、MG(1)インバータ1000のパワー素子であるチップ、MG(2)インバータ2000のパワー素子であるチップおよび昇圧コンバータ3000のパワー素子であるチップの、それぞれの温度T(1)、T(2)、T(3)を検知させる。このとき、温度上昇推定部(1)6100は、チップ温度T(1)に、チップ温度センサ(1)1200により測定された値を代入する。温度上昇推定部(2)6200は、チップ温度T(2)に、チップ温度センサ(2)2200により測定された値を代入する。温度上昇推定部(3)6300は、チップ温度T(3)に、チップ温度センサ(3)3200により測定された値を代入する。
【0102】
S300にて、HV_ECU6000は、温度上昇推定部(1)6100、温度上昇推定部(2)6200および温度上昇推定部(3)6300に、MG(1)インバータ1000、MG(2)インバータ2000および昇圧コンバータ3000における、出力電流I(1)、I(2)、昇圧電流I(3)を検知させる。このとき、温度上昇推定部(1)6100は、出力電流I(1)として電流センサ(1)1100により計測された電流値を代入する。温度上昇推定部(2)6200は、出力電流I(2)として電流センサ(2)2100により計測された電流値を代入する。温度上昇推定部(3)6300は、昇圧電流I(3)として電流センサ(3)3100により計測された電流値を代入する。
【0103】
S400にて、HV_ECU6000は、温度上昇推定部(1)6100、温度上昇推定部(2)6200および温度上昇推定部(3)6300に、各チップの制御状態を検知させる。たとえば、MG(1)インバータ1000およびMG(2)インバータ2000については、力行状態であるか回生状態であるか、キャリア周波数や矩形出力状態を検知させる。
【0104】
S500にて、HV_ECU6000は、温度上昇推定部(1)6100、温度上昇推定部(2)6200および温度上昇推定部(3)6300に、S400にて検知した各チップの制御状態に基づいて、各チップに適用されるマップを図3〜図5の中から選択させる。
【0105】
S600にて、HV_ECU6000は、温度上昇推定部(1)6100、温度上昇推定部(2)6200および温度上昇推定部(3)6300に、選択されたマップを用いて、各チップ毎の、温度上昇ΔT(1)、ΔT(2)、ΔT(3)を算出させる。このとき、図3〜図5のマップの中で、それぞれの制御状態に対応するマップが選択される。温度上昇推定部(1)6100は、出力電流I(1)から温度上昇ΔT(1)を算出する。温度上昇推定部(2)6200は、出力電流I(2)から温度上昇ΔT(2)を算出する。温度上昇推定部(3)6300は、昇圧電流I(3)から温度上昇ΔT(3)を算出する。
【0106】
S700にて、HV_ECU6000は、冷却水温推定部(1)6110、冷却水温推定部(2)6210および冷却水温推定部(3)6310に、各チップ毎の、冷却水の推定水温WT(1)、WT(2)、WT(3)を算出させる。このとき、冷却水温推定部(1)6110は、WT(1)=T(1)−ΔT(1)の演算を実行する。冷却水温推定部(2)6210は、WT(2)=T(2)−ΔT(2)の演算を実行する。冷却水温推定部(3)6310は、WT(3)=T(3)−ΔT(3)の演算を実行する。
【0107】
S1000にて、HV_ECU6000は、処理部6700に、冷却水の推定水温の確定処理を実行させる。この冷却水の推定水温の確定処理についての詳しい説明は後述する。
【0108】
S2000にて、HV_ECU6000は、処理部6700に、温度センサ異常処理を実行させる。この温度センサ異常処理についての詳しい説明は後述する。
【0109】
S3000にて、HV_ECU6000は、処理部6700に、冷却水温異常処理を実行させる。この冷却水温異常処理についての詳しい説明は後述する。
【0110】
S4000にて、HV_ECU6000は、処理部6700に、チップ温度異常処理を実行させる。このチップ温度異常処理についての詳しい説明は後述する。
【0111】
図7を参照して、処理部6700で実行される冷却水の推定水温の確定処理について説明する。
【0112】
S1010にて、処理部6700は、推定水温差を算出する。このとき、処理部6700は、ΔWT(12)=|ΔT(1)−ΔT(2)|、ΔWT(23)=|ΔT(2)−ΔT(3)|、ΔWT(31)=|ΔT(3)−ΔT(1)|の演算を行ない、3つの推定水温差を算出する。
【0113】
S1020にて、処理部6700は、3つの推定水温差のすべてがしきい値以下であるか否かを判断する。3つの推定水温差のすべてがしきい値以下であると(S1020にてYES)、処理はS1030へ移される。もしそうでないと(S1020にてNO)、処理はS1040へ移される。
【0114】
S1030にて、処理部6700は、すべての温度センサを正常であると判断する。S1040にて、処理部6700は、最小の推定水温差を演算するために用いた2つの温度センサを正常、残りの1つの温度センサを異常と判断する。その後、処理はS1050へ移される。
【0115】
S1050にて、処理部6700は平均値処理を実行するか否かを判断する。この判断は、予め記憶部6600に記憶された平均値処理を行なうか否かを表わすフラグの状態に基づいて行なわれる。平均値処理を行なう場合には(S1050にてYES)、処理はS1060へ移される。もしそうでないと(S1050にてNO)、処理はS1070へ移される。
【0116】
S1060にて、処理部6700は、正常な温度センサにより推定された水温の平均値を、冷却水温の推定値として確定させる。
【0117】
S1070にて、処理部6700は、正常な温度センサの中に代表センサが含まれるか否かを判断する。ここで代表センサとは、冷却通路5000における冷却水の温度を代表する温度であって、たとえば冷却通路5000において冷却水の温度分布がある場合に、最も高い部分の温度を測定するセンサをいう。正常な温度センサの中に代表センサが含まれる場合には(S1070にてYES)、処理はS1080へ移される。もしそうでないと(S1070にてNO)、処理はS1060へ移される。
【0118】
S1080にて、処理部6700は、正常な代表センサである温度センサにより推定された水温を冷却水温の推定値として確定させる。
【0119】
図8を参照して、処理部6700で実行される温度センサ異常処理について説明する。
【0120】
S2010にて、処理部6700は、異常と判断された温度センサがあるか否かを判断する。異常と判断された温度センサがあると(S2010にてYES)、処理はS2020へ移される。もしそうでないと(S2010にてNO)、この温度センサ異常処理は終了する。
【0121】
S2020にて、処理部6700は、異常と判断された温度センサについての警告情報を出力部7000に出力する。
【0122】
図9を参照して、処理部6700で実行される冷却水温異常処理について説明する。
【0123】
S3010にて、処理部6700は、確定された冷却水温が水温しきい値よりも高いか否かを判断する。確定された冷却水温が水温しきい値よりも高い場合には(S3010にてYES)、処理はS3020へ移される。もしそうでないと(S3010にてNO)、この冷却水温異常処理は終了する。
【0124】
S3020にて、処理部6700は、冷却水の温度についての警告情報を出力部7000に出力する。
【0125】
図10を参照して、処理部6700で実行されるチップ温度異常処理について説明する。
【0126】
S4010にて、処理部6700は、正常な温度センサによる各チップの温度を読出す。このとき、すべての温度センサが正常であると、MG(1)インバータ1000についてはチップ温度センサ(1)1200により計測された温度が、MG(2)インバータ2000についてはチップ温度センサ(2)2200により計測された温度が、昇圧コンバータ3000についてはチップ温度センサ(3)3200により計測された温度が読出される。
【0127】
S4020にて、チップ温度がチップ温度しきい値よりも高いか否かを判断する。チップ温度がチップ温度しきい値よりも高い場合には(S4020にてYES)、処理はS4030へ移される。もしそうでないと(S4010にてNO)、このチップ温度異常処理は終了する。
【0128】
S4030にて、処理部6700は、そのチップについての警告情報を制御部6500と出力部7000とに出力する。
【0129】
処理部6700において実行される温度センサ異常処理(S2000)、冷却水温異常処理(S3000)およびチップ温度異常処理(S4000)において出力部7000に警告情報が出力されると、出力部7000は、たとえば運転席の前にあるインジケータに警告情報を表示する。また、チップ温度異常処理(S4000)においてチップについての警告情報は、出力部7000のみではなく制御部6500にも出力される。このとき、制御部6500は、MG(1)インバータ1000、MG(2)インバータ2000および昇圧コンバータ3000の運転に制限を加えたり、運転を停止させたりする。
【0130】
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る昇圧コンバータ付きインバータシステムの動作について説明する。
【0131】
制御部6500は、車両の運転状態に基づいて、MG(1)インバータ1000、MG(2)インバータ2000、昇圧コンバータ3000の制御状態を判断して、それぞれに制御信号を送信する。また、制御部6500は、それぞれの制御状態を温度上昇推定部(1)6100、温度上昇推定部(2)6200および温度上昇推定部(3)6300に送信する。このような状態でMG(1)インバータ1500、MG(2)インバータ2500、および昇圧コンバータ3000が運転される。この運転によりMG(1)インバータ1000のパワー素子、MG(2)インバータ2000のパワー素子、昇圧コンバータ3000のパワー素子がそれぞれ発熱し、冷却通路5000に充填された冷却水により冷却される。
【0132】
HV_ECU6000はサンプリングタイム毎に(S100にてYES)、温度上昇推定部(1)6100、温度上昇推定部(2)6200および温度上昇推定部(3)6300にそれぞれのチップにおける温度上昇ΔTを推定させる。
【0133】
温度上昇推定部(1)6100、温度上昇推定部(2)6200および温度上昇推定部(3)6300は、それぞれ、チップの温度T(1)、T(2)、T(3)を検知し(S200)、出力電流I(1)、I(2)、昇圧電流I(3)を検知する(S300)。温度上昇推定部(1)6100、温度上昇推定部(2)6200および温度上昇推定部(3)6300は、それぞれ、制御部6500から送信された各チップの制御状態を検知し(S400)、各チップに適用されるマップを選択する(S500)。
【0134】
温度上昇推定部(1)6100、温度上昇推定部(2)6200および温度上昇推定部(3)6300は、それぞれ、選択されたマップを用いて、各チップ毎の、温度上昇ΔT(1)、ΔT(2)、ΔT(3)を算出する(S600)。
【0135】
冷却水温推定部(1)6110、冷却水温推定部(2)6210および冷却水温推定部(3)6310は、それぞれ、各チップ毎に、冷却水の推定水温WT(1)、WT(2)、WT(3)を算出する(S700)。このとき、冷却水温推定部(1)6110は、WT(1)=T(1)−ΔT(1)を、冷却水温推定部(2)6210は、WT(2)=T(2)−ΔT(2)を、冷却水温推定部(3)6310は、WT(3)=T(3)−ΔT(3)を演算する。
【0136】
各チップ毎の冷却水の推定水温が算出されると、処理部6700により冷却水の推定水温の確定処理が実行される(S1000)。処理部6700により、推定水温差ΔWT(12)、ΔWT(23)およびΔWT(31)がそれぞれ算出される(S1110)。3つの水温差のすべてがしきい値以下である場合には(S1210にてYES)、すべての温度センサが正常と判断される(S1320)。
【0137】
3つの推定水温差のなかにしきい値以下でないものが含まれる場合には(S1210にてNO)、最小の推定水温値を算出するために用いた2つの温度センサが正常であると、残りの1つの温度センサが異常であると判断される(S1410)。
【0138】
たとえば、少なくとも1つの推定水温差がしきい値を超えていて、ΔWT(12)がΔWT(23)およびΔWT(31)よりも小さい場合を説明する。この場合には、3つの推定水温差の中で最小のΔWT(12)を算出するために用いられたΔT(1)およびΔT(2)を算出するために使用されたチップ温度を測定したチップ温度センサ(1)1200およびチップ温度センサ(2)2200が正常と判断される。残りの1つであるチップ温度センサ(3)3200が異常と判断される。
【0139】
正常な温度センサが複数あって平均値処理を行なう場合には(S1050にてYES)、正常な温度センサにより推定された水温の平均値を冷却水温推定値として確定させる(S1060)。
【0140】
正常な温度センサの中に代表センサが含まれる場合には(S1070にてYES)、正常な代表センサである温度センサにより推定された水温を冷却水温の推定値として確定させる(S1080)。
【0141】
異常と判断された温度センサがある場合には(S2010にてYES)、異常と判断された温度センサについての警告情報が出力部7000に出力され(S2020)、運転席前のインジケータに温度センサ異常を表わす情報が表示される。
【0142】
確定された冷却水温が水温異常を表わす水温しきい値よりも高いと(S3010にてYES)、冷却水の温度についての警告情報が出力部7000に出力され、運転席前のインジケータに冷却水温異常を表わす情報が表示される。
【0143】
正常な温度センサによるチップの温度が読出され、そのチップの温度がチップ異常を表わすチップ温度しきい値よりも高い場合には(S4020にてYES)、そのチップについての警告情報が制御部6500と出力部7000とに出力される(S4030)。このとき運転席前のインジケータに異常であると判断されたパワー素子を含む電気回路の異常を表わす情報や、昇圧コンバータ付きインバータシステムの異常を表わす情報が表示される。
【0144】
以上のようにして、本実施の形態に係る昇圧コンバータ付きインバータシステムによると、インバータやコンバータに含まれるパワー素子を同じ冷却水を用いて冷却する。この際、インバータやコンバータのパワー素子の温度を測定するとともに、インバータやコンバータからの出力電流を測定する。出力電流に基づいて温度上昇を推定し、推定された温度上昇を測定されたパワー素子の温度から減算することにより、冷却水の推定水温を算出することができる。したがって、冷却水を測定する温度センサの必要がなくなる。また、複数設けられた温度センサの異常を推定された冷却水温に基づいて監視することができる。また複数の正常な温度センサを用いて冷却水の水温を正確に算出することにより正確に冷却水温を監視することができる。さらにチップの温度異常を正確に監視することができる。さらに冷却媒体の温度異常を正確に監視することができる。
【0145】
なお、上述した説明においては、HV_ECU6000において、温度上昇推定部(1)6100、温度上昇推定部(2)6200および温度上昇推定部(3)6300を各チップ毎に分けた構成とし、冷却水温推定部(1)6110、冷却水温推定部(2)6210および冷却水温推定部(3)6310を各チップ毎に分けた構成としたが、本発明はこれに限定されない。温度上昇推定部(1)6100、温度上昇推定部(2)6200および温度上昇推定部(3)6300を、1つの温度上昇推定部として、冷却水温推定部(1)6110、冷却水温推定部(2)6210および冷却水温推定部(3)6310を、1つの冷却水温推定部としてもよいし、さらに、温度上昇推定部と冷却水温推定部とを1つの処理部としてもよい。
【0146】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る昇圧コンバータ付きインバータの構成図である。
【図2】冷却のメカニズムを模式的に表わした図である。
【図3】インバータの出力電流と温度上昇との関係を示す図(その1)である。
【図4】インバータの出力電流と温度上昇との関係を示す図(その2)である。
【図5】昇圧コンバータの昇圧電流と温度上昇との関係を示す図である。
【図6】HV_ECUで実行されるメインプログラムの制御構造を示すフローチャートである。
【図7】HV_ECUで実行される冷却水の推定水温確定処理プログラムの制御構造を示すフローチャートである。
【図8】HV_ECUで実行される温度センサ異常処理プログラムの制御構造を示すフローチャートである。
【図9】HV_ECUで実行される冷却水温異常処理プログラムの制御構造を示すフローチャートである。
【図10】HV_ECUで実行されるチップ温度異常処理プログラムの制御構造を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1000 MG(1)インバータ、1100 電流センサ(1)、1200 チップ温度センサ(1)、1500 MG(1)、2000 MG(2)インバータ、2100 電流センサ(2)、2200 チップ温度センサ(2)、2500 MG(2)、3000 昇圧コンバータ、3100 電流センサ(3)、3200 チップ温度センサ(3)、4000 バッテリ、5000 冷却通路、6000 HV_ECU、6100 温度上昇推定部(1)、6110 冷却水温推定部(1)、6200 温度上昇推定部(2)、6210 冷却水温推定部(2)、6300 温度上昇推定部(3)、6310 冷却水温推定部(3)、6500 制御部、6600 記憶部、6700 処理部、7000 出力部。
Claims (28)
- 複数のチップから発生する熱を冷却するための冷却媒体が、前記複数のチップで共通する構成を有する電気回路の監視装置であって、
前記複数のチップの温度をそれぞれ測定するための複数の測定手段と、
前記複数のチップの状態量をそれぞれ検知するための複数の検知手段と、
各前記チップごとに、前記チップの状態量と前記状態量に基づく温度変化量との関係を予め記憶するための記憶手段と、
前記検知された状態量および前記温度変化量の関係に基づいて、各前記チップごとに、温度変化量を算出するための算出手段と、
各前記チップごとに、測定されたチップの温度と前記温度変化量とに基づいて、前記冷却媒体の推定温度値を算出するための推定手段とを含む、電気回路の監視装置。 - 前記状態量は、前記チップから出力される電流値である、請求項1に記載の電気回路の監視装置。
- 前記電気回路はインバータ回路を含み、
前記記憶手段は、前記インバータ回路の制御状態に応じた、前記チップの状態量と前記状態量に基づく温度変化量との関係を予め記憶するための手段を含む、請求項1に記載の電気回路の監視装置。 - 前記監視装置は、前記推定温度値に基づいて、前記複数の測定手段の動作状態を判断するための判断手段をさらに含む、請求項1〜3のいずれかに記載の電気回路の監視装置。
- 前記判断手段は、前記推定温度値に基づいて、各前記測定手段の動作状態が正常であるか異常であるかを判断するための手段を含む、請求項4に記載の電気回路の監視装置。
- 前記複数のチップは、3以上のチップであって、
前記判断手段は、前記3以上のチップの中から抽出された2つのチップの組合せについての推定温度値の差の絶対値を、全ての組合せについて算出して、前記算出された推定温度値の差の絶対値に基づいて、各前記測定手段の動作状態を判断するための手段を含む、請求項4に記載の電気回路の監視装置。 - 前記判断手段は、前記算出された推定温度値の差の絶対値が、予め定められたしきい値よりも小さいと、前記推定温度値の差の絶対値を算出するために用いられた測定手段の動作状態が正常であると判断するための手段を含む、請求項6に記載の電気回路の監視装置。
- 前記判断手段は、最小である推定温度値の差の絶対値を算出するために用いられた測定手段の動作状態が正常であると判断するための手段を含む、請求項6に記載の電気回路の監視装置。
- 前記監視装置は、前記推定手段により算出された複数の推定温度値に基づいて、前記冷却媒体の推定温度を決定するための決定手段をさらに含む、請求項1〜8のいずれかに記載の電気回路の監視装置。
- 前記決定手段は、動作状態が正常であると判断された測定手段により測定されたチップの温度を用いて算出された推定温度値に基づいて、前記冷却媒体の推定温度を決定するための手段を含む、請求項9に記載の電気回路の監視装置。
- 前記決定手段は、動作状態が正常であると判断された測定手段により測定されたチップの温度を用いて算出された推定温度値の平均値を算出して、前記平均値を前記冷却媒体の推定温度として決定するための手段を含む、請求項9に記載の電気回路の監視装置。
- 前記決定手段は、前記複数の測定手段の中から予め定められた測定手段の動作状態が正常であると判断されると、前記予め定められた測定手段により測定されたチップの温度を用いて算出された推定温度値を、前記冷却媒体の推定温度として決定するための手段を含む、請求項9に記載の電気回路の監視装置。
- 前記監視装置は、動作状態が正常であると判断された測定手段により測定された前記チップの温度に基づいて、チップの温度異常を検知するための異常チップ検知手段をさらに含む、請求項4〜8のいずれかに記載の電気回路の監視装置。
- 前記監視装置は、前記決定手段により決定された冷却媒体の推定温度に基づいて、冷却媒体の温度異常を検知するための冷却媒体異常検知手段をさらに含む、請求項9〜12のいずれかに記載の電気回路の監視装置。
- 複数のチップから発生する熱を冷却するための冷却媒体が、前記複数のチップで共通する構成を有する電気回路の監視方法であって、
前記複数のチップの温度をそれぞれ測定する測定ステップと、
前記複数のチップの状態量をそれぞれ検知する検知ステップと、
各前記チップごとに、前記チップの状態量と前記状態量に基づく温度変化量との関係を予め準備する準備ステップと、
前記検知された状態量および前記温度変化量の関係に基づいて、各前記チップごとに、温度変化量を算出する算出ステップと、
各前記チップごとに、測定されたチップの温度と前記温度変化量とに基づいて、前記冷却媒体の推定温度値を算出する推定ステップとを含む、電気回路の監視方法。 - 前記状態量は、前記チップから出力される電流値である、請求項15に記載の電気回路の監視方法。
- 前記電気回路はインバータ回路を含み、
前記準備ステップは、前記インバータ回路の制御状態に応じた、前記チップの状態量と前記状態量に基づく温度変化量との関係を予め準備するステップを含む、請求項15に記載の電気回路の監視方法。 - 前記監視方法は、前記推定温度値に基づいて、前記測定ステップにおける測定状態を判断する判断ステップをさらに含む、請求項15〜17のいずれかに記載の電気回路の監視方法。
- 前記判断ステップは、前記推定温度値に基づいて、前記測定ステップにおける測定状態が正常であるか異常であるかを判断するステップを含む、請求項18に記載の電気回路の監視方法。
- 前記複数のチップは、3以上のチップであって、
前記判断ステップは、前記3以上のチップの中から抽出された2つのチップの組合せについての推定温度値の差の絶対値を、全ての組合せについて算出して、前記算出された推定温度値の差の絶対値に基づいて、前記測定ステップにおける測定状態を判断するステップを含む、請求項18に記載の電気回路の監視方法。 - 前記判断ステップは、前記算出された推定温度値の差の絶対値が、予め定められたしきい値よりも小さいと、前記推定温度値の差の絶対値を算出するために用いられた測定ステップにおける測定状態が正常であると判断するステップを含む、請求項20に記載の電気回路の監視方法。
- 前記判断ステップは、最小である推定温度値の差の絶対値を算出するために用いられた測定ステップにおける測定状態が正常であると判断するステップを含む、請求項20に記載の電気回路の監視方法。
- 前記監視方法は、前記推定ステップにおいて算出された複数の推定温度値に基づいて、前記冷却媒体の推定温度を決定する決定ステップをさらに含む、請求項15〜22のいずれかに記載の電気回路の監視方法。
- 前記決定ステップは、測定状態が正常であると判断された測定ステップにおいて測定されたチップの温度を用いて算出された推定温度値に基づいて、前記冷却媒体の推定温度を決定するステップを含む、請求項23に記載の電気回路の監視方法。
- 前記決定ステップは、測定状態が正常であると判断された測定ステップにおいて測定されたチップの温度を用いて算出された推定温度値の平均値を算出して、前記平均値を前記冷却媒体の推定温度として決定するステップを含む、請求項23に記載の電気回路の監視方法。
- 前記決定ステップは、前記複数の測定ステップの中から予め定められた測定ステップにおける測定状態が正常であると判断されると、前記予め定められた測定ステップにおいて測定されたチップの温度を用いて算出された推定温度値を、前記冷却媒体の推定温度として決定するステップを含む、請求項23に記載の電気回路の監視方法。
- 前記監視方法は、測定状態が正常であると判断された測定ステップにおいて測定された前記チップの温度に基づいて、チップの温度異常を検知する異常チップ検知ステップをさらに含む、請求項18〜22のいずれかに記載の電気回路の監視方法。
- 前記監視方法は、前記決定ステップにおいて決定された冷却媒体の推定温度に基づいて、冷却媒体の温度異常を検知する冷却媒体異常検知ステップをさらに含む、請求項23〜26のいずれかに記載の電気回路の監視方法。
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