JP2019075908A - 制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スイッチの過熱を避けつつ、その駆動を継続することの可能な制御装置を提供する。【解決手段】スイッチに駆動信号を出力する駆動部と、スイッチの温度を検出する第１温度センサと、駆動部の温度を検出する第２温度センサと、第１温度センサによって検出された第１温度が第１温度閾値を上回る場合、および、第２温度センサによって検出された第２温度が第２温度閾値を上回る場合に駆動信号の出力を制限する制限部と、を有する。制限部は、第１温度と第２温度との差の絶対値が判定閾値を上回る場合、第１温度閾値および第２温度閾値それぞれを減少する。【選択図】図６

Description

本明細書に記載の開示は、スイッチの駆動を制御する制御装置に関するものである。

特許文献１に示されるように、電動機の駆動装置が知られている。この駆動装置は、ＥＣＵと、ＩＧＢＴの温度を検出する素子温度センサと、ＩＧＢＴのゲート電圧を制御するゲート駆動回路と、を備えている。ＥＣＵは素子温度センサの検出温度信号に基づいて、ＩＧＢＴを過熱から保護する処理を実行する。ＥＣＵはスイッチングを行っているＩＧＢＴの温度が第２過熱判定温度を越えたときにそのＩＧＢＴの動作を停止する。これによりＩＧＢＴが過熱から保護される。

特許第５９２７０８２号公報

上記したように特許文献１に示される駆動装置では、ＩＧＢＴの温度が第２過熱判定温度を越えたときにＩＧＢＴの動作を停止する。しかしながらＩＧＢＴの温度を検出する素子温度センサ（温度センサ）が故障した場合、このＩＧＢＴの動作を停止する処理を適切に行うことができなくなる。その結果、ＩＧＢＴ（スイッチ）の過熱を避けつつ、その駆動を継続することができなくなる。

そこで本明細書に記載の開示物は、スイッチの過熱を避けつつ、その駆動を継続することの可能な制御装置を提供することを目的とする。

開示の１つは、スイッチ（５０）に駆動信号を出力する駆動部（３０）と、
スイッチの温度を検出する第１温度センサ（６０）と、
駆動部の温度を検出する第２温度センサ（７０）と、
第１温度センサによって検出された第１温度が記憶している第１温度閾値を上回る場合に駆動信号の出力を制限し、第２温度センサによって検出された第２温度が記憶している第２温度閾値を上回る場合に駆動信号の出力を制限する制限部（１０）と、を有し、
スイッチと駆動部とは熱的に接続されており、
制限部は、第１温度閾値と第２温度閾値の他に判定閾値を記憶しており、第１温度と第２温度との差の絶対値が判定閾値を上回る場合、第１温度閾値および第２温度閾値それぞれを減少する。

スイッチ（５０）は通電によって発熱する。このスイッチ（５０）で発生した熱は、熱的に接続された駆動部（３０）に伝達される。そのために第１温度と第２温度は、伝熱遅れや自己発熱のために差が生じるが、同一の振る舞いを示すことが期待される。しかしながら第１温度センサ（６０）若しくは第２温度センサ（７０）に故障が生じると、第１温度と第２温度とは同一の振る舞いを示さなくなる。そのため、第１温度と第２温度との差の絶対値が大きくなる。この結果、第１温度と第２温度との差の絶対値が判定閾値を上回る。

なお、第１温度センサ（６０）と第２温度センサ（７０）の両方に故障が生じた場合においても、第１温度と第２温度とは同一の振る舞いを示さなくなる。しかしながら、このように第１温度センサ（６０）と第２温度センサ（７０）が同時に故障することは起こり難い。したがって、上記したように第１温度と第２温度との差の絶対値が判定閾値を上回る場合、第１温度センサ（６０）若しくは第２温度センサ（７０）が故障したとみなせる。

制限部（１０）は、第１温度と第２温度との差の絶対値が判定閾値を上回る場合、第１温度閾値と第２温度閾値それぞれを減少する。これにより第１温度と第２温度のうちの正常なほうの温度が、第１温度閾値および第２温度閾値のうちの一方を上回りやすくなる。同様にして、第１温度と第２温度のうちの異常なほうの温度が、第１温度閾値および第２温度閾値のうちの他方を上回りやすくなる。この結果、スイッチ（５０）の温度が減少前の第１温度閾値よりも上昇する前に駆動信号が制限されやすくなる。同様にして、駆動部（３０）の温度が減少前の第２温度閾値よりも上昇する前に駆動信号が制限されやすくなる。

以上に示したように、第１温度センサ（６０）若しくは第２温度センサ（７０）が故障したとしても、スイッチ（５０）および駆動部（３０）の温度が減少前の温度閾値を上回るほどに上昇することが抑制される。この結果、スイッチ（５０）と駆動部（３０）の過熱が抑制される。またそれとともに、スイッチ（５０）の駆動を継続することができる。

なお、上記の括弧内の参照番号は、後述の実施形態に記載の構成との対応関係を示すものに過ぎず、技術的範囲を何ら制限するものではない。

モータとモータ制御装置の概略構成を示すブロック図である。 電力変換部の構成を示す図表である。 第１温度閾値の最小減少量を説明するための模式図である。 第２温度閾値の最小減少量を説明するための模式図である。 第１温度閾値と第２温度閾値の減少量を説明するための模式図である。 通電制御を説明するためのタイミングチャートである。 通電制御を説明するためのフローチャートである。 電力変換部の構成の変形例を示す図表である。 電力変換部の構成の変形例を示す図表である。 電力変換部の構成の変形例を示す図表である。 電力変換部の構成の変形例を示す図表である。 電力変換部の構成の変形例を示す図表である。 電力変換部の構成の変形例を示す図表である。 電力変換部の構成の変形例を示す図表である。

以下、本開示の制御装置を車両用のモータ制御装置に適用した場合の実施形態を図に基づいて説明する。

（第１実施形態）
図１〜図７に基づいて本実施形態にかかるモータ制御装置１００を説明する。モータ制御装置１００は、図示しない上位ＥＣＵからの要求指令に基づいてモータ２００を制御する。モータ制御装置１００とモータ２００とによって、いわゆるＩＳＧが構成されている。ＩＳＧはIntegrated Starter Generatorの略である。

モータ制御装置１００とモータ２００とは一体になっている。すなわちモータ制御装置１００とモータ２００とは、いわゆる機電一体型の構成になっている。

モータ２００はベルトを介して車両に搭載された内燃機関のクランクシャフトと連結されている。したがってモータ２００とクランクシャフトとは互いに連動して回転する。モータ２００が自律回転すると、その回転がクランクシャフトに伝わる。これによってクランクシャフトが回転する。内燃機関の始動、若しくは、車両走行のアシストが成される。またクランクシャフトが回転すると、その回転がモータ２００に伝わる。これによってモータ２００が発電する。

＜モータの構成＞
モータ２００はロータとステータを有する。この他にモータ２００はシャフトとプーリを有する。シャフトは回転可能にモータ制御装置１００に設けられている。このシャフトの先端にプーリが設けられている。このプーリに上記のベルトが連結されている。これによりクランクシャフトの回転がベルトを介してシャフトに伝達される。逆に言えば、シャフトの回転がベルトを介してクランクシャフトに伝達される。

ロータはロータコイルを有する。またロータはロータコイルをシャフトに固定する固定部を有する。固定部は円筒形状を成している。固定部の中空にシャフトが挿入固定されている。ロータコイルは固定部の内部に設けられている。そしてロータコイルはシャフトに設けられた配線と電気的に接続されている。この配線はシャフトのスリップリングと電気的に接続されている。スリップリングはシャフトの軸周りに円環状に形成されている。この円環状のスリップリングにブラシが接触している。そしてこのブラシがモータ制御装置１００と電気的に接続されている。このブラシにモータ制御装置１００から電流が供給される。この電流は、ブラシ、スリップリング、および、配線を介してロータコイルに供給される。これによりロータコイルで磁界が発生する。

ステータは３相のステータコイルを有する。またステータはステータコイルの設けられるステータコアを有する。ステータコアは円筒形状を成している。ステータコアの中空に、シャフトとともにロータが設けられている。

３相のステータコイルそれぞれはモータ制御装置１００とバスバーを介して一体的に連結されている。３相のステータコイルには、モータ制御装置１００から三相交流が供給される。これにより３相のステータコイルから三相回転磁界が発生する。

以上に示したように、通電によってロータコイルとステータコイルそれぞれから磁界が発生する。この結果、ロータコイルに回転トルクが発生する。三相回転磁界の位相変化に応じて回転トルクの発生方向が順次変化する。それによってシャフトが回転し始める。シャフトとともにプーリも回転する。この回転がベルトを介してクランクシャフトに伝達される。この結果、クランクシャフトも回転する。

これとは逆に、内燃機関が燃焼駆動してクランクシャフトが自律回転すると、その回転がベルトを介してプーリに伝達される。また、車輪の回転によってクランクシャフトが連れ回されると、その回転がベルトを介してプーリに伝達される。それによってプーリとともにシャフトが回転する。これによりロータコイルも回転する。ロータコイルの発する磁界がステータコイルと交差する。それによってステータコイルに誘導起電力が発生する。この結果ステータコイルに電流が流れる。この電流がモータ制御装置１００を介して車両のバッテリに供給される。

＜モータ制御装置の構成＞
次に、モータ制御装置１００を説明する。

図１に示すようにモータ制御装置１００はマイコン１０と電力変換部２０を有する。そして電力変換部２０はドライバ３０とインバータ４０を有する。インバータ４０は複数のスイッチ５０を有する。これら複数のスイッチ５０によって、上記のステータ用のインバータとロータ用のインバータが構成されている。これらインバータそれぞれは、２つのスイッチ５０がバッテリの正極と負極との間で直列接続されて成るレグを複数有する。

ステータ用のインバータは３相のステータコイルに対応する３相のレグを有する。これら３相のレグはバッテリの正極と負極との間で並列接続されている。各レグの有する２つのスイッチの中点に、対応するステータコイルの一端が接続されている。３相のステータコイルそれぞれの他端は互いに接続されている。

ロータ用のインバータはロータコイルに対応する２相のレグを有する。これら２相のレグはバッテリの正極と負極との間で並列接続されている。２相のレグのうちの一方の有する２つのスイッチの中点にロータコイルの一端が接続されている。他方のレグの有する２つのスイッチの中点にロータコイルの他端が接続されている。

図１および図２ではこれらインバータを構成する複数のスイッチ５０のうちの１つを代表として示している。また図１および図２においては、ドライバ３０についても、複数のスイッチ５０それぞれに対応する複数のドライバ３０のうちの１つを代表として示している。

ドライバ３０は増幅回路などを有する。マイコン１０から出力される制御信号の電圧レベルがこの増幅回路で増幅される。この増幅された制御信号が、スイッチ５０の駆動信号としてスイッチ５０の制御電極に入力される。このようにドライバ３０は制御信号を増幅してスイッチ５０に出力する機能を果たす。したがって制御信号が入力されない限りドライバ３０は駆動を停止する。そのためにドライバ３０は自己発熱しなくなる。同様にしてスイッチ５０はドライバ３０から駆動信号が入力されない限り駆動を停止する。そのためにスイッチ５０は自己発熱しなくなる。ドライバ３０は駆動部に相当する。

マイコン１０は、具体的にはＩＳＧＥＣＵである。マイコン１０は車両に搭載された上位ＥＣＵなどとバスを介して通信可能になっている。マイコン１０には上位ＥＣＵから要求指令が入力される。マイコン１０は入力された要求指令および図示しない車載センサの検出信号などに基づいて、電力変換部２０を制御するための制御信号を生成する。マイコン１０はその制御信号を電力変換部２０のドライバ３０に出力する。これによりインバータ４０の駆動が制御される。すなわちインバータ４０を構成するスイッチ５０の駆動が制御される。

マイコン１０の出力する制御信号は具体的にはパルス信号である。そのパルス信号に含まれるパルスのパルス幅（デューティ比）やパルス周期を変更することで、スイッチ５０の駆動が制御される。この制御の目標とするデューティ比やパルス周期は上位ＥＣＵからマイコン１０に出力される要求信号に含まれている。目標デューティ比や目標パルス周期はインバータ４０を介してモータ２００に流れる電流の量に応じて決定される。すなわち目標デューティ比や目標パルス周期はモータ２００の力行と発電に応じて決定される。

図１に示すように電力変換部２０は、スイッチ５０の温度を検出する第１温度センサ６０と、ドライバ３０の温度を検出する第２温度センサ７０と、を有する。後述するように、マイコン１０はこれら第１温度センサ６０と第２温度センサ７０の出力に基づいて制御信号の出力を制限する。換言すれば、マイコン１０は第１温度センサ６０と第２温度センサ７０の出力に基づいてドライバ３０とスイッチ５０の駆動を制限する。さらに言いかえれば、マイコン１０は第１温度センサ６０と第２温度センサ７０の出力に基づいてドライバ３０とスイッチ５０の自己発熱と相互の熱伝導による温度の上昇を制限する。マイコン１０は制限部に相当する。

図２に示すように電力変換部２０は、ドライバ３０を構成する電子素子３１とインバータ４０を構成するスイッチ５０それぞれを搭載する配線基板８０と、配線基板８０を収容する筐体８１と、を有する。配線基板８０は絶縁基板の表面および内部の少なくとも一方に配線パターンの形成されたプリント基板である。この配線基板８０には、その一面８０ａと裏側の裏面８０ｂとを貫通するスルーホールが形成されている。

電子素子３１は配線基板８０の一面８０ａに搭載される。スイッチ５０は、ＭＯＳＦＥＴ５１と、このＭＯＳＦＥＴ５１を内包する樹脂部５２と、樹脂部５２から外に突出した複数のリード５３と、を有する。上記の制御電極としてのＭＯＳＦＥＴ５１のゲート電極、および、入出力電極としてのドレイン電極とソース電極それぞれにリード５３が接続されている。ＭＯＳＦＥＴ５１はＮチャネル型ＭＯＳＦＥＴである。このＭＯＳＦＥＴ５１が半導体スイッチ素子に相当する。

なお、樹脂部５２に２つのＭＯＳＦＥＴ５１が内包された構成を採用することもできる。この場合、２つのＭＯＳＦＥＴ５１は樹脂部５２の中で直列接続され、上記のレグの１つを構成している。このように１つのスイッチ５０によって１つのレグが構成される。

図２に示すようにスイッチ５０は、樹脂部５２が電子素子３１と対向配置される態様で配線基板８０の一面８０ａ側に固定される。スイッチ５０のリード５３は、配線基板８０のスルーホールに一面８０ａ側から裏面８０ｂ側に向かって挿入される。リード５３は図示しない半田などを介して配線基板８０に機械的および電気的に接続される。

以上に示した接続構成により、電子素子３１と樹脂部５２とは両者の間の空気を介して熱的に接続されている。電子素子３１とリード５３とは配線基板８０を介して熱的に接続されている。このようにドライバ３０とスイッチ５０は空気と配線基板８０を介して熱的に接続されている。

なお、第１温度センサ６０はスイッチ５０の温度を検出するべく、配線基板８０におけるリード５３の挿入されるスルーホールの近傍に設けられる。若しくは、第１温度センサ６０はスイッチ５０の樹脂部５２内に設けられる。この場合、第１温度センサ６０はリードを有し、このリードが配線基板８０のスルーホールに挿入される。また第２温度センサ７０は電子素子３１の温度を検出するべく、配線基板８０における電子素子３１の搭載領域の近傍に設けられる。若しくは、第２温度センサ７０はドライバ３０を構成する素子の１つとして、電子素子３１に内包される。

筐体８１は底壁８２と、底壁８２の内面８２ａから環状に起立した側壁８３と、を有する。これにより内面８２ａ側に側壁８３によって囲まれた収納空間が構成されている。この収納空間に、ドライバ３０とインバータ４０の搭載された配線基板８０が収納される。配線基板８０の一面８０ａが内面８２ａと対向配置される。

図示しないが、マイコン１０も配線基板８０に搭載されている。マイコン１０から出力された制御信号は配線基板８０の配線パターンを介してドライバ３０に入力される。このドライバ３０に入力された制御信号はドライバ３０によって増幅される。この増幅された制御信号（駆動信号）が配線パターンとリード５３を介してＭＯＳＦＥＴ５１のゲート電極に入力される。

なお、マイコン１０は配線基板８０に搭載されていなくともよい。この場合、配線基板８０には図示しないコネクタが設けられる。このコネクタにワイヤハーネスの一端が接続される。そしてワイヤハーネスの他端がマイコン１０に接続される。これにより配線基板８０とマイコン１０とが電気的に接続される。マイコン１０から出力された制御信号は、ワイヤハーネス、コネクタ、および、配線基板８０の配線パターンを介してドライバ３０に入力される。

＜駆動制御＞
次に、マイコン１０によるスイッチ５０とドライバ３０それぞれの駆動の制御を説明する。

マイコン１０はスイッチ５０とドライバ３０の過熱を避けつつ、スイッチ５０とドライバ３０それぞれの駆動を制御する。マイコン１０はスイッチ５０の動作保障温度としての第１温度閾値Ｔｔｈ１を記憶している。またマイコン１０はドライバ３０の電子素子３１の動作保障温度としての第２温度閾値Ｔｔｈ２を記憶している。

スイッチ５０のほうがドライバ３０よりも通電量が多い。そのためにスイッチ５０はドライバ３０よりも耐熱温度が高くなっている。第１温度閾値Ｔｔｈ１は第２温度閾値Ｔｔｈ２よりも温度が高くなっている。具体的には、第１温度閾値Ｔｔｈ１は１７５℃程度である。第２温度閾値Ｔｔｈ２は１５０℃程度である。なおもちろんではあるが、過熱を避けるために、これら閾値温度は動作保障温度よりも１０℃などの多少低い温度を採用することもできる。

上記したように第１温度センサ６０によってスイッチ５０の温度が検出される。そして第２温度センサ７０によってドライバ３０の温度が検出される。マイコン１０は第１温度センサ６０の検出温度が第１温度閾値Ｔｔｈ１を超える場合、ドライバ３０への制御信号の出力を停止する。同様にしてマイコン１０は第２温度センサ７０の検出温度が第２温度閾値Ｔｔｈ２を超える場合、ドライバ３０への制御信号の出力を停止する。これによりドライバ３０とスイッチ５０それぞれの駆動が停止する。そしてドライバ３０とスイッチ５０それぞれの自己発熱が停止する。

以下においては、説明を簡便とするために第１温度センサ６０の検出温度を第１温度Ｔ１と示す。第２温度センサ７０の検出温度を第２温度Ｔ２と示す。

上記したようにドライバ３０とスイッチ５０とは空気と配線基板８０を介して熱的に接続されている。したがってマイコン１０からドライバ３０に制御信号が出力され、それによってドライバ３０からスイッチ５０に駆動信号が出力されると、ドライバ３０とスイッチ５０それぞれで電流が流れる。これによりドライバ３０とスイッチ５０とで発熱する。このドライバ３０とスイッチ５０とで発生した熱は空気と配線基板８０とを介してドライバ３０とスイッチ５０の双方に伝達される。

上記したようにスイッチ５０のほうがドライバ３０よりも通電量が多い。そのためにスイッチ５０のほうがドライバ３０よりも温度が高くなる。したがって主としてスイッチ５０からドライバ３０へと伝熱される。

以上に示した構成と通電量の相違により、第２温度Ｔ２は第１温度Ｔ１に追従して変化する。すなわち第１温度Ｔ１が上昇した場合、第２温度Ｔ２も上昇する。第１温度Ｔ１が減少した場合、第２温度Ｔ２も減少する。

このように第１温度Ｔ１と第２温度Ｔ２は、その値に差はあるが、同一の振る舞いを示す。この第１温度Ｔ１と第２温度Ｔ２の差は、スイッチ５０とドライバ３０それぞれの自己発熱量と両者の間の熱伝導率に依存している。

マイコン１０は、上記の第１温度閾値Ｔｔｈ１と第２温度閾値Ｔｔｈ２の他に、このスイッチ５０とドライバ３０の自己発熱量と両者の間の熱伝導率に依存する判定閾値Ｔｔｈ３を記憶している。この判定閾値Ｔｔｈ３は、ドライバ３０とスイッチ５０の駆動状態によって、第１温度Ｔ１と第２温度Ｔ２との差が最大となる場合の温度よりも高く設定される。このような関係性を満たす判定閾値Ｔｔｈ３として、例えば、単純に第１温度閾値Ｔｔｈ１と第２温度閾値Ｔｔｈ２との差の絶対値を採用することもできる。

上記したように判定閾値Ｔｔｈ３は第１温度Ｔ１と第２温度Ｔ２との差が最大となる場合の温度よりも高く設定される。そのために第１温度センサ６０と第２温度センサ７０それぞれが正常である限り、第１温度Ｔ１と第２温度Ｔ２との差の絶対値はこの判定閾値Ｔｔｈ３を超えることは起こり難い。

しかしながら、例えば第１温度センサ６０と第２温度センサ７０の一方が故障し、第１温度Ｔ１と第２温度Ｔ２の一方が一定値に固定されると、第１温度Ｔ１と第２温度Ｔ２との差の絶対値が判定閾値Ｔｔｈ３を超えることになる。また、第１温度センサ６０と第２温度センサ７０の両方に故障が生じた場合においても、第１温度Ｔ１と第２温度Ｔ２の差の絶対値が判定閾値Ｔｔｈ３を超えることも起こり得る。しかしながら第１温度センサ６０と第２温度センサ７０の両方が同時に故障することは起こり難い。そのために第１温度Ｔ１と第２温度Ｔ２の差の絶対値が判定閾値Ｔｔｈ３を超える場合、第１温度センサ６０と第２温度センサ７０のうちの一方が故障し、他方が正常であるとみなせる。

このように第１温度Ｔ１と第２温度Ｔ２の差の絶対値が判定閾値Ｔｔｈ３を超える場合、第１温度Ｔ１と第２温度Ｔ２のうちの１つが正常だとみなせるが、その信頼性は低下している。そのためにマイコン１０は、第１温度Ｔ１と第２温度Ｔ２の差の絶対値が判定閾値Ｔｔｈ３を超える場合、第１温度閾値Ｔｔｈ１と第２温度閾値Ｔｔｈ２それぞれを減少する。これにより、第１温度Ｔ１と第２温度Ｔ２のうちの正常なほうの温度が、減少した第１温度閾値Ｔｔｈ１若しくは第２温度閾値Ｔｔｈ２を超えやすくなる。この結果、制御信号の出力が制限されやすくなる。ドライバ３０とスイッチ５０の自己発熱と相互の熱伝導による昇温が抑制されやすくなる。

この第１温度閾値Ｔｔｈ１と第２温度閾値Ｔｔｈ２それぞれの減少量は、図３および図４に示す関係により決定される。以下においては、スイッチ５０の温度をスイッチ温度Ｔｓｗと示す。ドライバ３０の温度をドライバ温度Ｔｄｒと示す。検出精度を無視すると、スイッチ温度Ｔｓｗは第１温度センサ６０が正常な場合に検出される第１温度Ｔ１と等しい。ドライバ温度Ｔｄｒは第２温度センサ７０が正常な場合に検出される第２温度Ｔ２と等しい。

また以下においては、説明を簡便とするために、第１温度閾値Ｔｔｈ１と第２温度閾値Ｔｔｈ２との差の絶対値を閾値差｜Ｔｔｈ１−Ｔｔｈ２｜と示す。スイッチ温度Ｔｓｗとドライバ温度Ｔｄｒとの差の絶対値を温度差｜Ｔｓｗ−Ｔｄｒ｜と示す。この温度差｜Ｔｓｗ−Ｔｄｒ｜は、検出精度を無視すると、第１温度センサ６０と第２温度センサ７０それぞれが正常な場合における｜Ｔ１−Ｔ２｜と等しい。温度差｜Ｔｓｗ−Ｔｄｒ｜が正常温度差に相当する。

図３および図４に示すように、スイッチ温度Ｔｓｗとドライバ温度Ｔｄｒとはスイッチ５０とドライバ３０の自己発熱と熱伝導のために差がある。この温度差｜Ｔｓｗ−Ｔｄｒ｜は、スイッチ５０とドライバ３０それぞれの駆動によって変化する。

図３に、温度差｜Ｔｓｗ−Ｔｄｒ｜が閾値差｜Ｔｔｈ１−Ｔｔｈ２｜よりも小さい場合を示す。このような場合、第１温度閾値Ｔｔｈ１を、閾値差｜Ｔｔｈ１−Ｔｔｈ２｜から温度差｜Ｔｓｗ−Ｔｄｒ｜を減算した第１減少温度Ｔｄ１以上減少する。これによれば、第１温度センサ６０で検出された第１温度Ｔ１が第１温度閾値Ｔｔｈ１から第１減少温度Ｔｄ１だけ減少した新たな第１減少温度閾値Ｔｔｈ５を超える際に、ドライバ温度Ｔｄｒは第２温度閾値Ｔｔｈ２以下となることが期待される。これによりドライバ３０が動作保障温度を超えることが抑制される。ドライバ３０が過熱することが抑制される。

図４に、温度差｜Ｔｓｗ−Ｔｄｒ｜が閾値差｜Ｔｔｈ１−Ｔｔｈ２｜よりも大きい場合を示す。このような場合、第２温度閾値Ｔｔｈ２を、温度差｜Ｔｓｗ−Ｔｄｒ｜から閾値差｜Ｔｔｈ１−Ｔｔｈ２｜を減算した第２減少温度Ｔｄ２以上減少する。これによれば、第２温度センサ７０で検出された第２温度Ｔ２が第２温度閾値Ｔｔｈ２から第２減少温度Ｔｄ２だけ減少した新たな第２減少温度閾値Ｔｔｈ６を超える際に、スイッチ温度Ｔｓｗは第１温度閾値Ｔｔｈ１以下となることが期待される。これによりスイッチ５０が動作保障温度を超えることが抑制される。スイッチ５０が過熱することが抑制される。第１減少温度Ｔｄ１と第２減少温度Ｔｄ２それぞれが減算値に相当する。

なお、第１温度センサ６０と第２温度センサ７０の少なくとも一方が故障すると、正しい温度差｜Ｔｓｗ−Ｔｄｒ｜を算出することができなくなる。その結果、第１温度閾値Ｔｔｈ１と第２温度閾値Ｔｔｈ２それぞれの減少量である第１減少温度Ｔｄ１と第２減少温度Ｔｄ２も算出することができなくなる。

しかしながら上記したように第１温度センサ６０と第２温度センサ７０が故障していない場合、第１温度Ｔ１と第２温度Ｔ２は同様の振る舞いを示すことが期待される。その際、第１温度Ｔ１と第２温度Ｔ２の差の絶対値｜Ｔ１−Ｔ２｜は一定値をとることが期待される。そこでマイコン１０は第１温度Ｔ１と第２温度Ｔ２を所定周期でサンプリングして｜Ｔ１−Ｔ２｜を算出する。そしてマイコン１０は｜Ｔ１−Ｔ２｜の時間変化が微小（センサ誤差範囲）であると判断すると、その時間変化が微小な期間の｜Ｔ１−Ｔ２｜に基づいて、第１減少温度Ｔｄ１と第２減少温度Ｔｄ２を算出する。具体的には、時間変化が微小な期間の｜Ｔ１−Ｔ２｜の平均値に基づいて、第１減少温度Ｔｄ１と第２減少温度Ｔｄ２を算出する。なおもちろんではあるが、単に過去の｜Ｔ１−Ｔ２｜の履歴の平均値に基づいて第１減少温度Ｔｄ１と第２減少温度Ｔｄ２を算出することもできる。

過熱を避ける観点からすると、スイッチ温度Ｔｓｗは第１温度閾値Ｔｔｈ１になるべく近づかない方がよいし、ドライバ温度Ｔｄｒは第２温度閾値Ｔｔｈ２になるべく近づかない方がよい。そこで、上記の第１減少温度Ｔｄ１は、閾値差｜Ｔｔｈ１−Ｔｔｈ２｜から｜Ｔ１−Ｔ２｜の平均値よりも低い値で減算して決定する。第２減少温度Ｔｄ２は、｜Ｔ１−Ｔ２｜の平均値よりも高い値から閾値差｜Ｔｔｈ１−Ｔｔｈ２｜で減算して決定する。

以上に示したように、第１温度Ｔ１と第２温度Ｔ２の履歴に基づいて第１温度閾値Ｔｔｈ１と第２温度閾値Ｔｔｈ２の減少量を決定してもよい。しかしながら本実施形態では、第１温度閾値Ｔｔｈ１と第２温度閾値Ｔｔｈ２それぞれの減少した値を一律に定めている。

すなわち、図５に示すように、第１温度閾値Ｔｔｈ１および第２温度閾値Ｔｔｈ２それぞれを、第２温度閾値Ｔｔｈ２よりも減少温度Ｔｄだけ低い減少温度閾値Ｔｔｈ４に減少している。この減少温度Ｔｄは、判定閾値Ｔｔｈ３と同様にして、ドライバ３０とスイッチ５０の駆動状態によって第１温度Ｔ１と第２温度Ｔ２との差が最大となる場合の温度よりも高く設定される。したがって減少温度Ｔｄは、例えば、単純に判定閾値Ｔｔｈ３と同一に定めることができる。若しくは、減少温度Ｔｄは閾値差｜Ｔｔｈ１−Ｔｔｈ２｜と同一に定めることもできる。図４と図５に示すように、少なくとも、減少温度Ｔｄは第２減少温度Ｔｄ２よりも大きく設定される。マイコン１０はこの減少温度閾値Ｔｔｈ４を予め記憶している。

このようにマイコン１０は、｜Ｔ１−Ｔ２｜が判定閾値Ｔｔｈ３を超える場合、第１温度閾値Ｔｔｈ１と第２温度閾値Ｔｔｈ２それぞれを、第２温度閾値Ｔｔｈ２よりも温度の低い減少温度閾値Ｔｔｈ４に減少する。換言すれば、マイコン１０は、｜Ｔ１−Ｔ２｜が判定閾値Ｔｔｈ３を超える場合、制御信号の出力を制限する閾値として、第１温度閾値Ｔｔｈ１と第２温度閾値Ｔｔｈ２の代わりに減少温度閾値Ｔｔｈ４を採用する。これにより、第１温度センサ６０と第２温度センサ７０のいずれかが故障していたとしても、その故障していない方で検出される温度が減少温度閾値Ｔｔｈ４を超える場合にスイッチ５０とドライバ３０の駆動が制限される。そのため、スイッチ５０とドライバ３０それぞれの温度が動作保障温度を超えることが抑制される。

＜通電制御のタイミングチャート＞
次に、図６に基づいてマイコン１０によるドライバ３０とスイッチ５０の通電制御を説明する。図６に示す記号ａは閾値差｜Ｔｔｈ１−Ｔｔｈ２｜を示している。また記号ｂは上記の減少温度Ｔｄを示している。

時間ｔ０において第１温度Ｔ１は第１温度閾値Ｔｔｈ１よりも低くなっている。第２温度Ｔ２は第２温度閾値Ｔｔｈ２よりも低くなっている。そして第１温度Ｔ１と第２温度Ｔ２の差の絶対値｜Ｔ１−Ｔ２｜は判定閾値Ｔｔｈ３よりも低くなっている。そのためにマイコン１０は第１温度センサ６０と第２温度センサ７０のいずれも故障していないと判断する。そこでマイコン１０は制御信号をドライバ３０に出力する。これによりドライバ３０はオン状態になっている。スイッチ５０も駆動し、通電によって自己発熱している。

時間ｔ０から時間が経過すると、通電と伝熱により第１温度Ｔ１と第２温度Ｔ２は上昇する。しかしながら第１温度センサ６０と第２温度センサ７０それぞれが正常であり、なおかつ第１温度Ｔ１と第２温度Ｔ２は同様の振る舞いを示す。そのために第１温度Ｔ１と第２温度Ｔ２の差の絶対値｜Ｔ１−Ｔ２｜はほとんど変化していない。

時間ｔ１に至ると第１温度Ｔ１は第１温度閾値Ｔｔｈ１を超える。そのためにマイコン１０は制御信号の出力を停止する。これによりドライバ３０とスイッチ５０それぞれの通電による発熱が停止する。

時間ｔ２に至ると第１温度Ｔ１が第１温度閾値Ｔｔｈ１を下回る。そこでマイコン１０は制御信号の出力を開始する。これによりドライバ３０とスイッチ５０それぞれの通電による発熱が始まる。

時間ｔ３に至ると第２温度Ｔ２が第２温度閾値Ｔｔｈ２を超える。そのためにマイコン１０は制御信号の出力を再び停止する。これによりドライバ３０とスイッチ５０それぞれの通電による発熱が停止する。

時間ｔ４に至ると第２温度Ｔ２が第２温度閾値Ｔｔｈ２を下回る。そこでマイコン１０は制御信号の出力を再び開始する。これによりドライバ３０とスイッチ５０それぞれの通電による発熱が再び始まる。

以上に示したようにマイコン１０は、｜Ｔ１−Ｔ２｜が判定閾値Ｔｔｈ３よりも低い場合、第１温度Ｔ１と第２温度Ｔ２それぞれの第１温度閾値Ｔｔｈ１と第２温度閾値Ｔｔｈ２に対する振る舞いに応じて制御信号の出力を制限する。

しかしながら図６に示す時間ｔ５で第２温度センサ７０に故障が生じる。それにより、破線で示すように本来であれば第２温度Ｔ２は第１温度Ｔ１と同様にして温度上昇するところ、実線で示すように第２温度Ｔ２は例えば一定値に固定される。このような故障が生じると、いままでほとんど一定の振る舞いを示していた｜Ｔ１−Ｔ２｜の値が上昇する。

時間ｔ６に至ると、｜Ｔ１−Ｔ２｜が判定閾値Ｔｔｈ３を超える。そこでマイコン１０は第１温度閾値Ｔｔｈ１と第２温度閾値Ｔｔｈ２それぞれを一律に減少温度閾値Ｔｔｈ４に下げる。時間ｔ６において第１温度Ｔ１は減少温度閾値Ｔｔｈ４を超えている。そのためにマイコン１０は制御信号の出力を停止する。この後、図示しないが、第１温度Ｔ１が減少温度閾値Ｔｔｈ４を下回ると、マイコン１０は制御信号の出力を再び開始する。

以上に示したようにマイコン１０は、｜Ｔ１−Ｔ２｜が判定閾値Ｔｔｈ３を上回る場合、第１温度Ｔ１と第２温度Ｔ２それぞれの減少温度閾値Ｔｔｈ４に対する振る舞いに応じて制御信号の出力を制限する。

なお、マイコン１０は｜Ｔ１−Ｔ２｜が判定閾値Ｔｔｈ３を上回ると、温度センサの故障判定フラグを０から１にして記憶する。そしてそれとともにマイコン１０は車両に搭載されたインジケータを点灯させて温度センサの故障を車両の搭乗者に通知する。

＜通電制御のフローチャート＞
次に、図７に基づいてマイコン１０によるドライバ３０とスイッチ５０の通電制御を説明する。

ステップＳ１０においてマイコン１０は、第１温度Ｔ１と第２温度Ｔ２を第１温度センサ６０と第２温度センサ７０から取得する。そしてマイコン１０は第１温度Ｔ１と第２温度Ｔ２の差の絶対値｜Ｔ１−Ｔ２｜を算出する。マイコン１０は算出した｜Ｔ１−Ｔ２｜が判定閾値Ｔｔｈ３よりも低いか否かを判定する。｜Ｔ１−Ｔ２｜が判定閾値Ｔｔｈ３よりも低い場合、マイコン１０はステップＳ２０へと進む。これとは反対に｜Ｔ１−Ｔ２｜が判定閾値Ｔｔｈ３以上の場合、マイコン１０はステップＳ３０へと進む。

ステップＳ２０へ進むとマイコン１０は第２温度Ｔ２が第２温度閾値Ｔｔｈ２よりも低いか否かを判定する。第２温度Ｔ２が第２温度閾値Ｔｔｈ２よりも低い場合、マイコン１０はステップＳ４０へと進む。これとは反対に第２温度Ｔ２が第２温度閾値Ｔｔｈ２以上の場合、マイコン１０はステップＳ５０へと進む。

ステップＳ４０へ進むとマイコン１０は第１温度Ｔ１が第１温度閾値Ｔｔｈ１よりも低いか否かを判定する。第１温度Ｔ１が第１温度閾値Ｔｔｈ１よりも低い場合、マイコン１０はステップＳ６０へと進む。これとは反対に第１温度Ｔ１が第１温度閾値Ｔｔｈ１以上の場合、マイコン１０はステップＳ５０へと進む。

ステップＳ６０へ進むとマイコン１０はドライバ３０への制御信号の出力を決定する。これによりドライバ３０はオン状態となる。これとは異なり、ステップＳ５０へ進むとマイコン１０はドライバ３０への制御信号の出力の停止を決定する。これによりドライバ３０はオフ状態となる。

フローを遡り、ステップＳ１０において｜Ｔ１−Ｔ２｜が判定閾値Ｔｔｈ３以上と判断してステップＳ３０へ進むとマイコン１０は、第２温度Ｔ２が減少温度閾値Ｔｔｈ４よりも低いか否かを判定する。第２温度Ｔ２が減少温度閾値Ｔｔｈ４よりも低い場合、マイコン１０はステップＳ７０へと進む。これとは反対に第２温度Ｔ２が減少温度閾値Ｔｔｈ４以上の場合、マイコン１０はステップＳ８０へと進む。

ステップＳ７０へ進むとマイコン１０は第１温度Ｔ１が減少温度閾値Ｔｔｈ４よりも低いか否かを判定する。第１温度Ｔ１が減少温度閾値Ｔｔｈ４よりも低い場合、マイコン１０はステップＳ９０へと進む。これとは反対に第１温度Ｔ１が減少温度閾値Ｔｔｈ４以上の場合、マイコン１０はステップＳ８０へと進む。

ステップＳ９０へ進むとマイコン１０はドライバ３０への制御信号の出力を決定する。これによりドライバ３０はオン状態となる。これとは異なり、ステップＳ８０へ進むとマイコン１０はドライバ３０への制御信号の出力の停止を決定する。これによりドライバ３０はオフ状態となる。

なお、制御信号の出力制限としては、上記のように出力停止だけではなく、例えば制御信号のデューティ比やパルス周期を変更することで、ドライバ３０とスイッチ５０の駆動時間を短くして発熱を抑制してもよい。すなわち、パルス幅を狭めたりパルス周期を長くしたりすることで制御信号の出力を制限してもよい。

＜作用効果＞
次に、本実施形態にかかるモータ制御装置１００の作用効果を説明する。上記したように、スイッチ５０とドライバ３０は熱的に連結されている。そのために第１温度センサ６０で検出されるスイッチ５０の温度（第１温度Ｔ１）と第２温度センサ７０で検出されるドライバ３０の温度（第２温度Ｔ２）は同様の振る舞いを示すことが期待される。また、第１温度センサ６０と第２温度センサ７０の両方が同時に故障することは起こり難い。そのため、第１温度Ｔ１と第２温度Ｔ２との差の絶対値｜Ｔ１−Ｔ２｜が判定閾値Ｔｔｈ３を上回ると、第１温度センサ６０と第２温度センサ７０のうちの一方が故障したとみなせる。

そこでマイコン１０は、｜Ｔ１−Ｔ２｜が判定閾値Ｔｔｈ３を上回ると第１温度閾値Ｔｔｈ１と第２温度閾値Ｔｔｈ２それぞれを減少温度閾値Ｔｔｈ４に減少する。これにより第１温度Ｔ１と第２温度Ｔ２のうちの正常なほうの温度が、減少温度閾値Ｔｔｈ４を上回りやすくなる。同様にして、第１温度Ｔ１と第２温度Ｔ２のうちの異常なほうの温度が、減少温度閾値Ｔｔｈ４を上回りやすくなる。この結果、スイッチ５０の温度が第１温度閾値Ｔｔｈ１を上回る前に制御信号が制限されやすくなる。同様にして、ドライバ３０の温度が第２温度閾値Ｔｔｈ２を上回る前に制御信号が制限されやすくなる。

以上に示したように、第１温度センサ６０若しくは第２温度センサ７０が故障したとしても、スイッチ５０およびドライバ３０の温度が減少前の温度閾値（動作保障温度）を上回ることが抑制される。この結果、スイッチ５０とドライバ３０の過熱が抑制される。またそれとともに、動作上限温度は低められるが、スイッチ５０の駆動を継続することができる。すなわちインバータ４０を介したモータ２００の駆動を継続することができる。

図３に基づいて説明したように、第１温度閾値Ｔｔｈ１を、閾値差｜Ｔｔｈ１−Ｔｔｈ２｜から温度差｜Ｔｓｗ−Ｔｄｒ｜を減算した第１減少温度Ｔｄ１以上減少する。本実施形態では、第１温度閾値Ｔｔｈ１を図５に示す減少温度閾値Ｔｔｈ４まで下げている。これによれば、第１温度Ｔ１が減少温度閾値Ｔｔｈ４を上回る際、第２温度Ｔ２は第２温度閾値Ｔｔｈ２よりも低くなる。これによりドライバ３０が動作保障温度を超えるほどに過熱することが抑制される。

図４に基づいて説明したように、第２温度閾値Ｔｔｈ２を、温度差｜Ｔｓｗ−Ｔｄｒ｜から閾値差｜Ｔｔｈ１−Ｔｔｈ２｜を減算した第２減少温度Ｔｄ２以上減少する。本実施形態では、第２温度閾値Ｔｔｈ２を図５に示す減少温度閾値Ｔｔｈ４まで下げている。これによれば、第２温度Ｔ２が減少温度閾値Ｔｔｈ４を上回る際、第１温度Ｔ１は第１温度閾値Ｔｔｈ１よりも低くなる。これによりスイッチ５０が動作保障温度を超えるほどに過熱することが抑制される。

以上、本開示物の好ましい実施形態について説明したが、本開示物は上記した実施形態になんら制限されることなく、本開示物の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。

本実施形態では、配線基板８０に搭載された複数のスイッチ５０のうちの１つと、複数のドライバ３０のうちの１つの電子素子３１とが搭載された形態を具体的に説明した。しかしながら配線基板８０に搭載される複数のスイッチと電子素子３１の形態としては、この例に限定されない、その搭載形態としては、例えば図８〜図１４に示す構成を適宜採用することもできる。

（第１の変形例）
図８〜図１０に示すように、１つの電子素子３１に対して２つのスイッチ５０が一面８０ａで隣接配置される構成を採用することができる。図８では電子素子３１が配線基板８０の端側に位置し、２つのスイッチ５０それぞれと並んでいる。これら２つのスイッチ５０は配線基板８０の対角方向で並んでいる。図９では電子素子３１が２つのスイッチ５０の間に位置している。これら２つのスイッチ５０は配線基板８０の対向辺間で並んでいる。図１０では２つの電子素子３１それぞれが配線基板８０の異なる端側に位置し、２つのスイッチ５０それぞれと並んでいる。２つの電子素子３１の間に１つのスイッチ５０が位置している。

（第２の変形例）
図１１に示すように、１つの電子素子３１に対して３つのスイッチ５０が一面８０ａで隣接配置される構成を採用することができる。

（第３の変形例）
図１２〜図１４に示すように、配線基板８０の一面８０ａにスイッチ５０が搭載され、裏面８０ｂに電子素子３１が搭載される構成を採用することもできる。図１２〜図１４に示す変形例では、配線基板８０とともに電子素子３１とスイッチ５０それぞれが空気よりも熱伝導率の高い樹脂材料９０によって一体的に被覆されている。これにより電子素子３１とスイッチ５０は空気ではなく樹脂材料９０を介して熱的に接続されている。なお図１２〜図１４それぞれの（ａ）欄では、配置を明示するために、樹脂材料９０の中にあるスイッチ５０を実線で示し、電子素子３１を破線で示している。

図１２では、電子素子３１とスイッチ５０は配線基板８０を介して対向配置されている。電子素子３１はスイッチ５０の配線基板８０の厚み方向への投影領域内に位置している。配線基板８０の厚みは一面８０ａと裏面８０ｂとの間の長さである。

図１３では、３つのスイッチ５０が一面８０ａに搭載され、１つの電子素子３１が裏面８０ｂに搭載されている。そして一面８０ａにおけるこの３つのスイッチ５０の間の領域の裏側の裏面８０ｂに電子素子３１が搭載されている。

図１４では、３つのスイッチ５０が一面８０ａに搭載され、２つの電子素子３１が裏面８０ｂに搭載されている。そして一面８０ａにおける２つのスイッチ５０の間の領域の裏側の裏面８０ｂに電子素子３１が搭載されている。

（その他の変形例）
本実施形態では制御装置がモータ２００とともにＩＳＧを構成する例を示した。しかしながら制御装置の適用としては上記例に限定されない。制御装置としては、例えば電動パワーステアリングや電動エアコンプレッサーなどに適用することもできる。

本実施形態ではモータ２００はベルトを介して車両に搭載された内燃機関のクランクシャフトと連結されている例を示した。しかしながらモータ２００は動力分配機構を介してクランクシャフトと連結された構成を採用することもできる。

本実施形態ではインバータ４０を構成するスイッチ５０がＭＯＳＦＥＴ５１を有する例を示した。しかしながらスイッチ５０は例えばＩＧＢＴを有してもよい。この場合、スイッチ５０はＩＧＢＴに逆並列接続された還流ダイオードも有する。

１０…マイコン、３０…ドライバ、５０…スイッチ、５１…ＭＯＳＦＥＴ、５２…樹脂部、５３…リード、６０…第１温度センサ、７０…第２温度センサ、８０…配線基板、８０ａ…一面、８０ｂ…裏面、９０…樹脂材料

Claims (10)

1. スイッチ（５０）に駆動信号を出力する駆動部（３０）と、
   前記スイッチの温度を検出する第１温度センサ（６０）と、
   前記駆動部の温度を検出する第２温度センサ（７０）と、
   前記第１温度センサによって検出された第１温度が記憶している第１温度閾値を上回る場合に前記駆動信号の出力を制限し、前記第２温度センサによって検出された第２温度が記憶している第２温度閾値を上回る場合に前記駆動信号の出力を制限する制限部（１０）と、を有し、
   前記スイッチと前記駆動部とは熱的に接続されており、
   前記制限部は、前記第１温度閾値と前記第２温度閾値の他に判定閾値を記憶しており、前記第１温度と前記第２温度との差の絶対値が前記判定閾値を上回る場合、前記第１温度閾値および前記第２温度閾値それぞれを減少する制御装置。
2. 前記第１温度閾値は前記第２温度閾値よりも大きく、
   前記第１温度閾値と前記第２温度閾値との差の絶対値を閾値差、
   前記第１温度センサと前記第２温度センサそれぞれが正常な場合に前記第１温度センサと前記第２温度センサで検出される前記第１温度と前記第２温度との差の絶対値を正常温度差とすると、
   前記制限部は、前記第１温度と前記第２温度との差の絶対値が前記判定閾値を上回る場合、前記閾値差と前記正常温度差との差の絶対値である減算値以上、前記第１温度閾値と前記第２温度閾値それぞれを減少する請求項１に記載の制御装置。
3. 前記制限部は、前記第１温度と前記第２温度との差の絶対値が前記判定閾値よりも小さい場合の前記第１温度と前記第２温度とを所定周期で検出するとともに、前記所定周期毎に検出した前記第１温度と前記第２温度との差の絶対値の平均値に基づいて前記正常温度差を算出する請求項２に記載の制御装置。
4. 前記制限部は、前記所定周期毎に検出した前記第１温度と前記第２温度との差の絶対値が一定値とみなせる期間における前記第１温度と前記第２温度との差の絶対値の平均値に基づいて前記正常温度差を算出する請求項３に記載の制御装置。
5. 前記判定閾値は、前記スイッチの発熱量、前記駆動部の発熱量、および、前記スイッチと前記駆動部との間の熱伝導率によって定められる請求項１〜４いずれか１項に記載の制御装置。
6. 前記駆動部と前記スイッチは同一の配線基板（８０）に搭載されている請求項１〜５いずれか１項に記載の制御装置。
7. 前記スイッチは、半導体スイッチ素子（５１）と、半導体スイッチ素子を内包する樹脂部（５２）と、樹脂部から外に突出したリード（５３）と、を有し、
   前記リードが前記配線基板に接続され、前記樹脂部が前記駆動部と対向配置されている請求項６に記載の制御装置。
8. 前記配線基板の一面（８０ａ）に前記駆動部と複数の前記スイッチが搭載され、
   前記一面において、前記駆動部は複数の前記スイッチの間に位置している請求項６に記載の制御装置。
9. 前記配線基板の一面（８０ａ）に前記駆動部が搭載され、前記一面の裏面（８０ｂ）に前記スイッチが搭載され、
   前記駆動部と前記スイッチは前記配線基板を介して対向配置されている請求項６に記載の制御装置。
10. 前記駆動部と前記スイッチは、空気よりも熱伝導率の高い樹脂材料（９０）を介して熱的に連結されている請求項６〜９いずれか１項に記載の制御装置。

Images