JP2019103283A - インバータ装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】潜熱蓄熱材の過冷却現象の発生を抑制し、スイッチング素子の温度を適切に制御できるインバータ装置を提供する。【解決手段】インバータ装置１は、温度に応じて固相領域、相転移領域および液相領域の間で変移する潜熱蓄熱材６１を内蔵し、スイッチング素子３３，３４で生じた熱を吸収する放熱器５２と、潜熱蓄熱材６１の温度を検出する温度センサ５３と、マイクロコンピュータ２５と、を含む。マイクロコンピュータ２５は、潜熱蓄熱材６１の温度が融点近傍に位置し、かつ、潜熱蓄熱材６１の温度が上昇傾向にあるという条件を満たしているか否かを判定する判定手段と、判定手段が前記条件を満たしていると判定した場合、モータ電流を制限する過冷却現象抑制手段と、を有している。【選択図】図４

Description

本発明は、インバータ装置に関する。
特許文献１には、半導体素子（スイッチング素子）で発生した熱を吸収する潜熱蓄熱材を備えた半導体装置が開示されている。潜熱蓄熱材は、温度に応じて固体状態である固相領域、固体状態および液体状態が併存する相転移領域、ならびに、液体状態である液相領域の間で変移する。
潜熱蓄熱材は、固体状態から液体状態に変移するときに熱エネルギを吸収し、液体状態から固体状態に変移するときに熱エネルギを放出する。特許文献１に係る半導体装置では、このような物性を有する潜熱蓄熱材に着目して、半導体素子の温度を調節している。
特開２０１２−９９６１２号公報
しかし、潜熱蓄熱材には、過冷却現象の問題がある。過冷却現象とは、潜熱蓄熱材の温度が液相領域に位置する場合に、潜熱蓄熱材の温度を凝固点未満に低下させたとしても再結晶化せず、本来なら固相領域に位置する温度であるにも関わらず、潜熱蓄熱材が液体状態に維持されてしまう現象のことである。潜熱蓄熱材において過冷却現象が生じると、スイッチング素子の温度を適切に制御できなくなる。 そこで、本発明は、潜熱蓄熱材の過冷却現象の発生を抑制し、スイッチング素子の温度を適切に制御できるインバータ装置を提供することを目的とする。
請求項１に記載の発明は、複数のスイッチング素子（３３，３４，３５，３６，３７，３８）によってそれぞれ構成された複数のアーム回路（２７，２８，２９）を含み、直流電源からの直流信号を交流信号からなるモータ電流（Ｉａ０）に変換するモータ駆動回路部（２６）と、温度（ＴＡ）に応じて、固体状態である固相領域（７１）、固体状態および液体状態が併存する相転移領域（７２）、ならびに、液体状態である液相領域（７３）の間で変移する潜熱蓄熱材（６１）を内蔵し、前記複数のスイッチング素子で生じた熱を吸収する放熱器（５２）と、前記潜熱蓄熱材の温度を検出する温度センサ（５３）と、前記複数のスイッチング素子および前記温度センサに接続された制御装置（２５）と、を含み、前記制御装置は、前記潜熱蓄熱材の温度が融点（ＴＭ）近傍に位置し、かつ、前記潜熱蓄熱材の温度が上昇傾向にあるという条件を満たしているか否かを判定する判定手段（８３）と、前記判定手段が前記条件を満たしていると判定した場合、前記モータ電流を制限する過冷却現象抑制手段（８２，８３）と、を有している、インバータ装置（１）である。
括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表すが、この発明の範囲は当該形態に限定されない。以下、この項において同じ。
このインバータ装置によれば、潜熱蓄熱材が液相領域に至ると判定した場合、過冷却現象抑制手段は、潜熱蓄熱材が液相領域に至らないようにモータ電流を制限し、潜熱蓄熱材に与えられる熱量を低減させる。
これにより、潜熱蓄熱材の温度の上昇を抑制し、潜熱蓄熱材の温度の低下を図ることができるから、潜熱蓄熱材が液相領域に至るのを抑制できる。また、潜熱蓄熱材が固相領域または相転移領域に位置する状態に維持できるから、潜熱蓄熱材において固体状態の部分を残存させることができる。
その結果、相転移領域に位置する潜熱蓄熱材の温度が低下したとき、潜熱蓄熱材における固体状態の部分を再結晶化起点として、潜熱蓄熱材における液体状態の部分を再結晶化させることができる。よって、潜熱蓄熱材において過冷却現象が生じるのを抑制できるから、複数のスイッチング素子の温度を適切に制御できる。
請求項２に記載の発明は、前記制御装置は、前記判定手段が前記条件を満たしているとの判定を継続している期間における前記モータ電流の積算量（Ｐｎ）を演算する演算手段（８３）を有し、前記過冷却現象抑制手段は、前記モータ電流の前記積算量に基づいて前記潜熱蓄熱材の温度が前記液相領域に至るか否かを判定し、前記潜熱蓄熱材の温度が前記液相領域に至ると判定した場合に、前記モータ電流を制限する、請求項１に記載のインバータ装置である。
請求項３に記載の発明は、前記過冷却現象抑制手段は、前記モータ電流の前記積算量が予め定められた閾値（Ｐｔｈ）以上である場合に、前記潜熱蓄熱材の温度が前記液相領域に至ると判定する、請求項２に記載のインバータ装置である。
請求項４に記載の発明は、前記過冷却現象抑制手段は、前記潜熱蓄熱材の温度が凝固点（ＴＦ）未満になったとき、前記モータ電流の制限を解除する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のインバータ装置である。
請求項５に記載の発明は、複数のスイッチング素子（３３，３４，３５，３６，３７，３８）によってそれぞれ構成された複数のアーム回路（２７，２８，２９）を含み、直流電源からの直流信号を交流信号からなるモータ電流（Ｉａ０）に変換するモータ駆動回路部（２６）と、温度（ＴＡ）に応じて、固体状態である固相領域（７１）、固体状態および液体状態が併存する相転移領域（７２）、ならびに、液体状態である液相領域（７３）の間で変移する潜熱蓄熱材（６１）を内蔵し、前記複数のスイッチング素子で生じた熱を吸収する第１放熱器（５２）と、前記第１放熱器から離間して設けられた第２放熱器（１０２）と、前記第１放熱器を前記第２放熱器に熱的に接続する接続状態および前記第１放熱器を前記第２放熱器に熱的に接続しない非接続状態の間で切り替え可能な切換部（１０３）と、前記潜熱蓄熱材の温度を検出する温度センサ（５３）と、前記複数のスイッチング素子、前記切換部および前記温度センサに接続された制御装置（２５）と、を含み、前記制御装置は、前記潜熱蓄熱材の温度が融点（ＴＭ）近傍に位置し、かつ、前記潜熱蓄熱材の温度が上昇傾向にあるという条件を満たしているか否かを判定する判定手段（１０８）と、前記判定手段が前記条件を満たしていると判定した場合、前記切換部を非接続状態から接続状態に切り替える過冷却現象抑制手段（１０３，１０８）と、を有している、インバータ装置（１０１）である。
このインバータ装置によれば、潜熱蓄熱材が液相領域に至ると判定した場合、過冷却現象抑制手段は、潜熱蓄熱材が液相領域に至らないように切換部を非接続状態から接続状態に切り替え、第１放熱器の熱を第２放熱器に伝達させる。
これにより、潜熱蓄熱材の温度の上昇を抑制し、潜熱蓄熱材の温度の低下を図ることができるから、潜熱蓄熱材が液相領域に至るのを抑制できる。また、潜熱蓄熱材が固相領域または相転移領域に位置する状態に維持できるから、潜熱蓄熱材において固体状態の部分を残存させることができる。
その結果、相転移領域に位置する潜熱蓄熱材の温度が低下したとき、潜熱蓄熱材における固体状態の部分を再結晶化起点として、潜熱蓄熱材における液体状態の部分を再結晶化させることができる。よって、潜熱蓄熱材において過冷却現象が生じるのを抑制できるから、複数のスイッチング素子の温度を適切に制御できる。
請求項６に記載の発明は、前記制御装置は、前記判定手段が前記条件を満たしているとの判定を継続している期間における前記モータ電流の積算量（Ｐｎ）を演算する演算手段（１０８）を有し、前記過冷却現象抑制手段は、前記モータ電流の前記積算量に基づいて前記潜熱蓄熱材の温度が前記液相領域に至るか否かを判定し、前記潜熱蓄熱材の温度が前記液相領域に至ると判定した場合に、前記切換部を非接続状態から接続状態に切り替える、請求項５に記載のインバータ装置である。
請求項７に記載の発明は、前記過冷却現象抑制手段は、前記モータ電流の前記積算量が予め定められた閾値（Ｐｔｈ）以上である場合に、前記潜熱蓄熱材の温度が前記液相領域に至ると判定する、請求項６に記載のインバータ装置である。
請求項８に記載の発明は、前記過冷却現象抑制手段は、前記潜熱蓄熱材の温度が凝固点（ＴＦ）未満になったとき、前記切換部を接続状態から非接続状態に切り替える、請求項５〜７のいずれか一項に記載のインバータ装置である。
請求項９に記載の発明は、前記判定手段は、前記潜熱蓄熱材の融点から予め定められた第１閾値温度（Ｔｔｈ）を減算した値を下限値（ＴＭ−Ｔｔｈ）として有すると共に前記潜熱蓄熱材の融点に予め定められた第２閾値温度（Ｔｔｈ）を加算した値を上限値（ＴＭ＋Ｔｔｈ）として有する閾値温度範囲（Ｒｔｈ）に、前記潜熱蓄熱材の温度が位置している場合に、前記潜熱蓄熱材の温度が融点近傍に位置していると判定する、請求項１〜８のいずれか一項に記載のインバータ装置である。
請求項１０に記載の発明は、前記判定手段は、前記モータ電流の絶対値（｜Ｉａ０ ＊｜）が、予め定められた閾値（Ｉｔｈ）以上である場合、前記潜熱蓄熱材の温度が上昇傾向にあると判定する、請求項１〜９のいずれか一項に記載のインバータ装置である。
図１は、本発明の第１実施形態に係るインバータ装置が適用された電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。 図２は、ＥＣＵの電気的構成を模式的に示すブロック図である。 図３は、インバータ装置の概略構成を示す平面図である。 図４は、図３のIV-IV線に沿う断面図である。 図５は、潜熱蓄熱材の特性を示すグラフである。 図６は、リミッタ制御部の動作例を説明するためのフローチャートである。 図７は、潜熱蓄熱材の特性を示すグラフである。 図８は、本発明の第２実施形態に係るインバータ装置が適用されたＥＣＵの電気的構成を模式的に示すブロック図である。 図９は、図４に対応する部分の断面図であって、図８に示すインバータ装置の概略構成を示す断面図である。 図１０は、リレー部制御部の動作例を説明するためのフローチャートである。
以下では、本発明のインバータ装置を電動パワーステアリング装置に適用した場合の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係るインバータ装置１が適用された電動パワーステアリング装置２の概略構成を示す模式図である。
電動パワーステアリング装置２は、車両を操向するための操舵部材としてのステアリングホイール３と、ステアリングホイール３の回転に連動して転舵輪４を転舵する転舵機構５と、運転者の操舵を補助するための操舵補助機構６とを含む。
ステアリングホイール３および転舵機構５は、ステアリングシャフト７および中間軸８を介して機械的に連結されている。ステアリングシャフト７は、ステアリングホイール３に連結された入力軸９と、中間軸８に連結された出力軸１０とを含む。入力軸９および出力軸１０は、トーションバー１１を介して相対回転可能に連結されている。
トーションバー１１の近傍には、トルクセンサ１２が配置されている。トルクセンサ１２は、入力軸９および出力軸１０の相対回転変位量に基づいて、ステアリングホイール３に与えられた操舵トルクＴを検出する。
たとえば、右方向への操舵のための操舵トルクＴは正の値として検出され、左方向への操舵のための操舵トルクＴは負の値として検出される。操舵トルクＴの大きさは、操舵トルクＴの絶対値が大きいほど大きくなる。
転舵機構５は、ラックアンドピニオン機構を含む。ラックアンドピニオン機構は、ピニオン軸１３と、転舵軸としてのラック軸１４とを含む。ラック軸１４の各端部には、タイロッド１５およびナックルアーム（図示略）を介して転舵輪４が連結されている。
ピニオン軸１３は、中間軸８に連結されている。ピニオン軸１３は、ステアリングホイール３の操舵に連動して回転する。ピニオン軸１３の先端（図１では下端）には、ピニオン１６が連結されている。
ラック軸１４は、自動車の左右方向に沿って直線状に延びている。ラック軸１４の軸方向の中間部には、ピニオン１６に噛み合うラック１７が形成されている。
ステアリングホイール３が操舵（回転）されると、この回転が、ステアリングシャフト７および中間軸８を介して、ピニオン軸１３に伝達される。ピニオン軸１３の回転は、ピニオン１６およびラック１７によって、ラック軸１４の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪４が転舵される。
操舵補助機構６は、操舵補助用の電動モータ１８と、電動モータ１８の出力トルクを転舵機構５に伝達するための減速機構１９とを含む。電動モータ１８は、この形態では、三相ブラシレスモータである。
電動モータ１８には、電動モータ１８のロータの回転角を検出する回転角センサ２０が配置されている。回転角センサ２０は、レゾルバを含んでいてもよい。
減速機構１９は、ウォームギヤ機構を含む。ウォームギヤ機構は、ウォーム軸２１と、ウォーム軸２１に噛み合うウォームホイール２２とを含む。ウォーム軸２１は、電動モータ１８によって回転駆動される。
ウォームホイール２２は、ステアリングシャフト７と一体的に回転するように、ステアリングシャフト７に連結されている。ウォームホイール２２は、ウォーム軸２１によって回転駆動される。
電動モータ１８によってウォーム軸２１が回転駆動されると、ウォームホイール２２が回転駆動され、ステアリングシャフト７が回転する。そして、ステアリングシャフト７の回転は、中間軸８を介してピニオン軸１３に伝達される。
ピニオン軸１３の回転は、ラック軸１４の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪４が転舵される。すなわち、電動モータ１８によってウォーム軸２１を回転駆動することによって、電動モータ１８による操舵補助が可能となっている。
車両には、車速Ｖを検出するための車速センサ２３が設けられている。トルクセンサ１２によって検出される操舵トルクＴ、車速センサ２３によって検出される車速Ｖ、回転角センサ２０の出力信号等は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２４に入力される。ＥＣＵ２４は、これらの入力信号に基づいて、電動モータ１８を制御する。
図２は、ＥＣＵ２４の電気的構成を模式的に示すブロック図である。図３は、インバータ装置１の構造を示す平面図である。図４は、図３のIV-IV線に沿う断面図である。
図２を参照して、ＥＣＵ２４は、電動モータ１８に電力を供給するインバータ装置１を含む。インバータ装置１は、直流電源（図示せず）からの直流信号を交流信号からなるモータ電流に変換するモータ駆動回路部２６と、モータ駆動回路部２６に接続され、モータ駆動回路部２６を制御するマイクロコンピュータ２５（制御装置）とを含む。
電動モータ１８は、ロータおよびステータを含む。図示はしないが、ステータは、Ｕ相界磁巻線、Ｖ相界磁巻線およびＷ相界磁巻線を含む。モータ駆動回路部２６は、電動モータ１８のＵ相界磁巻線、Ｖ相界磁巻線およびＷ相界磁巻線にそれぞれ対応したＵ相アーム回路２７、Ｖ相アーム回路２８およびＷ相アーム回路２９を含む。
Ｕ相アーム回路２７は、電動モータ１８のＵ相に対応した一対のスイッチング素子３３，３４の直列回路を含む。一対のスイッチング素子３３，３４の直列回路は、直流電源および基準電圧（たとえばグランド電圧）の間に並列に接続されている。スイッチング素子３３は、上段アームとして設けられている。スイッチング素子３４は、下段アームとして設けられている。
Ｖ相アーム回路２８は、電動モータ１８のＶ相に対応した一対のスイッチング素子３５，３６の直列回路を含む。一対のスイッチング素子３５，３６の直列回路は、直流電源および基準電圧の間に並列に接続されている。スイッチング素子３５は、上段アームとして設けられている。スイッチング素子３６は、下段アームとして設けられている。
Ｗ相アーム回路２９は、電動モータ１８のＷ相に対応した一対のスイッチング素子３７，３８の直列回路を含む。一対のスイッチング素子３７，３８の直列回路は、直流電源および基準電圧の間に並列に接続されている。スイッチング素子３７は、上段アームとして設けられている。スイッチング素子３８は、下段アームとして設けられている。
各スイッチング素子３３〜３８は、この形態では、ゲート、ドレインおよびソースを有するｎチャネル型のＭＩＳＦＥＴ（Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor）を含む。
上段アームを構成するスイッチング素子３３，３５，３７のドレインは、直流電源に接続されている。上段アームを構成するスイッチング素子３３，３５，３７のソースは、下段アームを構成するスイッチング素子３４，３６，３８のドレインに接続されている。下段アームを構成するスイッチング素子３４，３６，３８のソースは基準電圧に接続されている。
各スイッチング素子３３〜３８には、回生ダイオードが並列に接続されていてもよい。回生ダイオードは、各スイッチング素子３３〜３８のドレイン側に順方向電流が流れる向きで、並列接続されていてもよい。
Ｕ相アーム回路２７において、一対のスイッチング素子３３，３４の間のＵ相接続部３９は、Ｕ相電力供給線を介して電動モータ１８のＵ相界磁巻線の一方端に接続されている。
Ｖ相アーム回路２８において、一対のスイッチング素子３５，３６の間のＶ相接続部４０は、Ｖ相電力供給線を介して電動モータ１８のＶ相界磁巻線の一方端に接続されている。
Ｗ相アーム回路２９において、一対のスイッチング素子３７，３８の間のＷ相接続部４１は、Ｗ相電力供給線を介して電動モータ１８のＷ相界磁巻線の一方端に接続されている。
電動モータ１８のＵ相界磁巻線、Ｖ相界磁巻線およびＷ相界磁巻線の他方端どうしは接続されている。Ｕ相電力供給線にはＵ相電流センサ４５が設けられている。Ｗ相電力供給線にはＷ相電流センサ４６が設けられている。
図２では図示が省略されているが、各スイッチング素子３３〜３８のゲートには、各スイッチング素子３３〜３８に対するゲート信号を生成するためのゲート駆動回路が接続されている。
図３および図４を参照して、インバータ装置１は、モータ駆動回路部２６に加えて、基板５１、放熱器５２および温度センサ５３を含む。図３において、放熱器５２および温度センサ５３は、破線によって示されている。
基板５１は、モータ駆動回路部２６が実装された回路基板であり、この形態では、平面視において円形状に形成されている。基板５１は、セラミック基板、ガラスエポキシ基板等であってもよい。基板５１は、一方側の第１主面５４、および、他方側の第２主面５５を有している。
複数のスイッチング素子３３〜３８、および、複数の回生ダイオード等は、基板５１の第１主面５４の上に実装されている。図３および図４では、説明の便宜上、回生ダイオード等の図示を省略している。
基板５１の第１主面５４には、スイッチング素子３３〜３８等を接続するための配線パターンが形成されていてもよい。また、基板５１の第２主面５５には、スイッチング素子３３〜３８を制御するための制御回路（たとえばマイクロコンピュータ２５等）が実装されていてもよい。
各スイッチング素子３３〜３８は、一方向に長い矩形の平面形状を有する直方体形状に形成されている。各スイッチング素子３３〜３８は、一方側の実装面５６および他方側の非実装面５７を有している。
非実装面５７は、この形態では、いずれの電極も設けられていない非電極面である。つまり、各スイッチング素子３３〜３８は、所謂横型の半導体デバイスである。
各スイッチング素子３３〜３８の実装面５６には、複数のドレイン電極５８と、複数のソース電極５９と、１つのゲート電極６０とが形成されている。各ドレイン電極５８および各ソース電極５９は、平面視において、実装面５６の短手方向に細長い矩形状である。
複数のドレイン電極５８および複数のソース電極５９は、実装面５６の長手方向に等間隔をおいて交互に配置されている。ゲート電極６０は、平面視において正方形に近い矩形状であり、実装面５６の一端側の幅中央部に配置されている。
ドレイン電極５８、ソース電極５９およびゲート電極６０の配置、形状、個数等は任意であり、スイッチング素子３３〜３８の仕様に応じて異なっていてもよい。一例として、ドレイン電極５８およびソース電極５９は、互いに対向するように櫛歯状に形成されていてもよい。
各スイッチング素子３３〜３８は、実装面５６を第１主面５４に対向させた姿勢で、基板５１の第１主面５４に接合されている。ドレイン電極５８、ソース電極５９およびゲート電極６０は、半田を介して基板５１の第１主面５４に形成された配線パターンに、それぞれ接続されている。
第１スイッチング素子３３および第２スイッチング素子３４は、平面視において、それらの長手方向が一致する姿勢で、基板５１の第１主面５４の周縁に沿って間隔を空けて一列に並んで配置されていてもよい。
第３スイッチング素子３５および第４スイッチング素子３６は、平面視において、それらの長手方向が一致する姿勢で、基板５１の第１主面５４の周縁に沿って間隔を空けて一列に並んで配置されていてもよい。
第５スイッチング素子３７および第６スイッチング素子３８は、平面視において、それらの長手方向が一致する姿勢で、基板５１の第１主面５４の周縁に沿って間隔を空けて一列に並んで配置されていてもよい。
第１スイッチング素子３３および第２スイッチング素子３４の組、第３スイッチング素子３５および第４スイッチング素子３６の組、ならびに、第５スイッチング素子３７および第６スイッチング素子３８の組は、それぞれ、平面視において基板５１の周縁に内接する正方形の４つの辺のうちの３つの辺に対応する位置に配置されていてもよい。
放熱器５２は、複数のスイッチング素子３３〜３８を一括して覆っており、複数のスイッチング素子３３〜３８の非実装面５７に一括して接続されている。放熱器５２は、金属製または絶縁製の接着剤、放熱シートまたは放熱グリスを介して複数のスイッチング素子３３〜３８の非実装面５７に接続されていてもよい。
放熱器５２は、この形態では、平面視において基板５１の直径以下の直径を有する円形状に形成されていてもよい。放熱器５２は、平面視において基板５１の直径よりも大きい直径を有する円形状に形成されていてもよい。
放熱器５２は、平面視において基板５１と同心に配置されていてもよい。放熱器５２の平面形状は、円形状に限定されない。放熱器５２は、平面視において四角形状等の多角形状に形成されていてもよい。
放熱器５２は、この形態では、潜熱蓄熱材６１が封入された筐体６２を含む。潜熱蓄熱材６１は、エリスリトール、パラフィン、または、無機水和塩（たとえば酢酸ナトリウム等）のうちの少なくとも一種を含んでいてもよい。
筐体６２は、より具体的には、潜熱蓄熱材６１が充填された容器部６３と、容器部６３を閉塞する蓋部６４とを含む。容器部６３および蓋部６４は、アルミニウムを含んでいてもよい。 容器部６３は、板状（この形態では円板状）の底壁６５と、底壁６５とは反対側に開口部６６が区画されるように底壁６５の周縁から立設された筒状（この形態では円筒状）の側壁６７とを含む。
蓋部６４は、板状（この形態では円板状）の底壁６８と、底壁６８とは反対側に開口部６９が区画されるように底壁６８の周縁から立設された筒状（この形態では円筒状）の側壁７０とを含む。
蓋部６４は、容器部６３の側壁６７に側壁７０が外嵌される態様で、容器部６３に圧入嵌合されている。蓋部６４は、容器部６３の側壁６７に側壁７０が内嵌される態様で、容器部６３に圧入嵌合されていてもよい。
潜熱蓄熱材６１は、容器部６３の底壁６５および側壁６７に区画された領域に充填されている。図５を参照して、潜熱蓄熱材６１の特性について説明する。図５は、潜熱蓄熱材６１の特性を示すグラフである。
潜熱蓄熱材６１の温度上昇速度が自然冷却速度よりも大きい場合、潜熱蓄熱材６１の温度ＴＡは上昇する。一方、潜熱蓄熱材６１の自然冷却速度が温度上昇速度よりも大きい場合、潜熱蓄熱材６１の温度ＴＡは低下する。
潜熱蓄熱材６１は、温度ＴＡの上昇に応じて、固体状態である固相領域７１、固体状態および液体状態が併存する相転移領域７２、ならびに、液体状態である液相領域７３の間で変移する。
潜熱蓄熱材６１の温度ＴＡが固相領域７１に位置する場合に、潜熱蓄熱材６１の温度ＴＡが上昇し、融点ＴＭ以上（ＴＡ≧ＴＭ）になると、潜熱蓄熱材６１は、固相領域７１から相転移領域７２に変位する。
潜熱蓄熱材６１は、固体状態から液体状態に変移するときに熱エネルギを吸収する。したがって、相転移領域７２に位置し、固体状態から液体状態に変移している間は、潜熱蓄熱材６１の温度ＴＡの上昇は抑制される。そして、潜熱蓄熱材６１が完全に液体状態になると、潜熱蓄熱材６１の温度ＴＡは、再度上昇する。
一方、潜熱蓄熱材６１の温度ＴＡが液相領域７３に位置する場合に、潜熱蓄熱材６１の温度ＴＡが低下し、凝固点ＴＦ以下（ＴＡ≦ＴＦ）になると、潜熱蓄熱材６１は、液相領域７３から相転移領域７２に変位する。この形態では、潜熱蓄熱材６１の融点ＴＭおよび凝固点ＴＦがほぼ一致している例が示されている。
潜熱蓄熱材６１は、液体状態から固体状態に変移するときに熱エネルギを放出する。したがって、相転移領域７２に位置し、液体状態から固体状態に変移している間、潜熱蓄熱材６１の温度ＴＡの低下は抑制される。そして、温度ＴＡが凝固点ＴＦ未満（ＴＡ＜ＴＦ）になり、潜熱蓄熱材６１が完全に固体状態になると、潜熱蓄熱材６１の温度ＴＡは、再度下昇する。
各スイッチング素子３３〜３８で生じた熱は、このような物性を有する潜熱蓄熱材６１によって吸収される。
温度センサ５３は、放熱器５２の筐体６２内に配置されており、潜熱蓄熱材６１の温度ＴＡを検出する。温度センサ５３は、熱電対であってもよい。温度センサ５３は、平面視において、筐体６２の中央部に配置されている。温度センサ５３は、潜熱蓄熱材６１の重心部に配置されていてもよい。
潜熱蓄熱材６１において筐体６２の中央部（潜熱蓄熱材６１の重心部）に位置する部分は、各スイッチング素子３３〜３８から比較的離れたところに位置している。そのため、潜熱蓄熱材６１において筐体６２の中央部（潜熱蓄熱材６１の重心部）に位置する部分は、温度上昇し難く、固体状態から液体状態になり難い。
したがって、潜熱蓄熱材６１において筐体６２の中央部（潜熱蓄熱材６１の重心部）に位置する部分に温度センサ５３を配置し、潜熱蓄熱材６１の温度ＴＡを検出することによって、潜熱蓄熱材６１において固体状態の部分が残存しているか否かを適切に監視できる。
特に、平面視において複数のスイッチング素子３３〜３８が基板５１の第１主面５４の周縁（放熱器５２の周縁）に沿って間隔を空けて配置されている形態では、温度センサ５３の位置決めが容易である。
すなわち、このような形態の場合には、筐体６２の中央部（潜熱蓄熱材６１の重心部）に温度センサ５３を配置するだけで、各スイッチング素子３３〜３８から温度センサ５３を遠ざけることができる。したがって、複数のスイッチング素子３３〜３８が不規則に配置されている形態に比べて、温度センサ５３の位置決めが容易となる。
潜熱蓄熱材６１において液体状態になり難い部分（つまり、温度上昇し難い領域）を実験によって予め調べておき、その部分に温度センサ５３を配置してもよい。
温度センサ５３によって検出された潜熱蓄熱材６１の温度ＴＡは、マイクロコンピュータ２５（より具体的には、後述するリミッタ制御部８３）に出力される。 図２を再度参照して、マイクロコンピュータ２５は、ＣＰＵおよびメモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性メモリ等）を備えており、所定のプログラムを実行することによって、複数の機能処理部として機能する。
複数の機能処理部は、アシスト電流値設定部８１、リミッタ８２、リミッタ制御部８３、電流指令値設定部８４、電流偏差演算部８５、ＰＩ（比例積分）制御部８６、二相・三相変換部８７、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御部８８、相電流演算部８９、三相・二相変換部９０、および、回転角演算部９１を含む。
リミッタ８２およびリミッタ制御部８３によって、潜熱蓄熱材６１の過冷却現象を抑制する過冷却現象抑制手段が構成されている。過冷却現象とは、潜熱蓄熱材６１の温度ＴＡが液相領域７３に位置する場合に、潜熱蓄熱材６１の温度ＴＡを凝固点ＴＦ未満に低下させたとしても再結晶化せず、本来なら固相領域７１に位置する温度ＴＡであるにも関わらず、潜熱蓄熱材６１が液体状態に維持されてしまう現象のことである。
アシスト電流値設定部８１は、トルクセンサ１２によって検出される操舵トルクＴおよび車速センサ２３によって検出される車速Ｖに基づいて、アシスト電流値Ｉａ０ ＊を設定し、予め定められた一定の電流制御周期ΔＴで、リミッタ８２に出力する。アシスト電流値Ｉａ０ ＊は、電動モータ１８を駆動するためのモータ電流に対応している。
すなわち、アシスト電流値Ｉａ０ ＊は、電動モータ１８から右方向操舵のための操舵補助力を発生させるべきときには正の値とされ、電動モータ１８から左方向操舵のための操舵補助力を発生させるべきときには負の値とされる。アシスト電流値Ｉａ０ ＊は、操舵トルクＴの正の値に対しては正をとり、操舵トルクＴの負の値に対しては負をとる。
アシスト電流値Ｉａ０ ＊は、操舵トルクＴの絶対値が大きくなるほど、その絶対値が大きくなるように設定される。また、アシスト電流値Ｉａ０ ＊は、車速センサ２３によって検出される車速Ｖが大きいほど、その絶対値が小さくなるように設定される。
操舵トルクＴの絶対値が所定値以下の微小な値のときには、アシスト電流値Ｉａ０ ＊が零とされる不感帯が設けられてもよい。
リミッタ８２は、作動状態および非作動状態の間で動作が切り替えられる。リミッタ８２は、通常時において、非作動状態に制御されている。
リミッタ８２が作動状態である場合、リミッタ８２は、アシスト電流値Ｉａ０ ＊に制限を加え、アシスト電流制限値Ｉａ１ ＊を設定する。リミッタ８２は、予め定められた上限値（正の値）および下限値（負の値）の間の値に、アシスト電流値Ｉａ０ ＊を制限してもよい。
一方、リミッタ８２が非作動状態である場合、リミッタ８２は、アシスト電流値設定部８１において設定されたアシスト電流値Ｉａ０ ＊を、そのまま電流指令値設定部８４に出力する。
リミッタ制御部８３は、アシスト電流値設定部８１によって設定されたアシスト電流値Ｉａ０ ＊および温度センサ５３によって検出された潜熱蓄熱材６１の温度ＴＡに基づいて、リミッタ８２を作動状態および非作動状態の間で切り替える。リミッタ制御部８３の具体的な動作例については、後述する。
電流指令値設定部８４は、アシスト電流値Ｉａ０ ＊またはアシスト電流制限値Ｉａ１ ＊に基づいて、ｄｑ座標系の座標軸に流すべき電流値を電流指令値として設定し、電流偏差演算部８５に出力する。
より具体的には、電流指令値設定部８４は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ ＊およびｑ軸電流指令値Ｉｑ ＊（以下、これらを総称するときには「二相電流指令値Ｉｄｑ ＊」という。）を生成する。
さらに具体的には、電流指令値設定部８４は、ｑ軸電流指令値Ｉｑ ＊を有意値とする一方で、ｄ軸電流指令値Ｉｄ ＊を零とする。電流指令値設定部８４によって設定された二相電流指令値Ｉｄｑ ＊は、電流偏差演算部８５に出力される。
回転角演算部９１は、回転角センサ２０の出力信号に基づいて、電動モータ１８のロータの回転角（電気角）を演算し、二相・三相変換部８７および三相・二相変換部９０に出力する。
相電流演算部８９は、Ｕ相電流センサ４５およびＷ相電流センサ４６によって検出される二相分の相電流から、Ｕ相電流ＩＵ、Ｖ相電流ＩＶおよびＷ相電流ＩＷ（以下、これらを総称するときは、「三相検出電流ＩＵＶＷ」という。）を演算し、三相・二相変換部９０に出力する。
三相・二相変換部９０は、相電流演算部８９によって演算されるＵＶＷ座標系の三相検出電流ＩＵＶＷを、ｄｑ座標系のｄ軸検出電流Ｉｄおよびｑ軸検出電流Ｉｑ（以下総称するときには「二相検出電流Ｉｄｑ」という。）に座標変換し、電流偏差演算部８５に出力する。座標変換には、回転角演算部９１によって演算されるロータ回転角θが用いられる。
電流偏差演算部８５は、電流指令値設定部８４によって設定される二相電流指令値Ｉｄｑ ＊と、三相・二相変換部９０から出力される二相検出電流Ｉｄｑとの偏差を演算する。
電流偏差演算部８５は、より具体的には、ｄ軸電流指令値Ｉｄ ＊に対するｄ軸検出電流Ｉｄの偏差およびｑ軸電流指令値Ｉｑ ＊に対するｑ軸検出電流Ｉｑの偏差を演算する。これらの偏差は、ＰＩ制御部８６に出力される。
ＰＩ制御部８６は、電流偏差演算部８５によって演算された電流偏差に対するＰＩ演算を行なうことにより、電動モータ１８に印加すべきｄ軸電圧指令値Ｖｄ ＊およびｑ軸電圧指令値Ｖｑ ＊（以下総称するときには「二相電圧指令値Ｖｄｑ ＊」という。）を生成する。二相電圧指令値Ｖｄｑ ＊は、二相・三相変換部８７に出力される。
二相・三相変換部８７は、二相電圧指令値Ｖｄｑ ＊を三相電圧指令値ＶＵＶＷ ＊に座標変換する。座標変換には、回転角演算部９１によって演算されるロータ回転角θが用いられる。
三相電圧指令値ＶＵＶＷ ＊は、Ｕ相電圧指令値ＶＵ ＊、Ｖ相電圧指令値ＶＶ ＊およびＷ相電圧指令値ＶＷ ＊からなる。三相電圧指令値ＶＵＶＷ ＊は、ＰＷＭ制御部８８に出力される。
ＰＷＭ制御部８８は、Ｕ相電圧指令値ＶＵ ＊、Ｖ相電圧指令値ＶＶ ＊およびＷ相電圧指令値ＶＷ ＊にそれぞれ対応するデューティのＵ相ＰＷＭ制御信号、Ｖ相ＰＷＭ制御信号およびＷ相ＰＷＭ制御信号を生成する。
また、ＰＷＭ制御部８８は、これらのＰＷＭ制御信号に基づいて、インバータ装置１内の各スイッチング素子３３〜３８に対するゲート制御信号を生成して、各スイッチング素子３３〜３８のゲートに接続されたゲート駆動回路（図示略）に与える。
各ゲート駆動回路は、ＰＷＭ制御部８８からのゲート制御信号に応じたゲート信号を生成して、対応するスイッチング素子３３〜３８のゲートに与える。これにより、三相電圧指令値ＶＵＶＷ ＊に相当する電圧が電動モータ１８の各相の界磁巻線に印加される。
電流偏差演算部８５およびＰＩ制御部８６は、電流フィードバック制御手段を構成している。電流フィードバック制御手段によって、電動モータ１８に流れるモータ電流が、電流指令値設定部８４によって設定された二相電流指令値Ｉｄｑ ＊に近づくように制御される。
図６は、リミッタ制御部８３の動作例を説明するためのフローチャートである。図７は、潜熱蓄熱材６１の特性を示すグラフである。
図６を参照して、リミッタ制御部８３は、まず、後述するアシスト電流値Ｉａ０ ＊の積算量Ｐｎをリセットし、動作状態を初期状態に戻す（ステップＳ１）。
次に、リミッタ制御部８３は、潜熱蓄熱材６１の温度ＴＡが潜熱蓄熱材６１の融点ＴＭ近傍に位置し、かつ、潜熱蓄熱材６１の温度ＴＡが上昇傾向にあるという条件を満たしているか否かを判定する（ステップＳ２）。
図７を参照して、リミッタ制御部８３は、潜熱蓄熱材６１の融点ＴＭを基準として予め定められた閾値温度範囲Ｒｔｈに潜熱蓄熱材６１の温度ＴＡが位置している場合、潜熱蓄熱材６１の温度ＴＡが融点ＴＭ近傍に位置していると判定してもよい。
閾値温度範囲Ｒｔｈは、融点ＴＭから予め定められた閾値温度Ｔｔｈ（第１閾値温度）を減算した値ＴＭ−Ｔｔｈを下限値として有し、融点ＴＭから予め定められた閾値温度Ｔｔｈ（第２閾値温度）を加算した値ＴＭ＋Ｔｔｈを上限値として有していてもよい。
この場合、リミッタ制御部８３は、下限値ＴＭ−Ｔｔｈ以上かつ上限値ＴＭ＋Ｔｔｈ以下の範囲に潜熱蓄熱材６１の温度ＴＡが位置している場合（ＴＭ−Ｔｔｈ≦ＴＡ≦ＴＭ＋Ｔｔｈ）、潜熱蓄熱材６１の温度ＴＡが融点ＴＭ近傍に位置していると判定する。下限値ＴＭ−Ｔｔｈに係る閾値温度Ｔｔｈおよび上限値ＴＭ＋Ｔｔｈに係る閾値温度Ｔｔｈは、互いに異なる値であってもよい。
閾値温度範囲Ｒｔｈは、融点ＴＭを上限値として有していてもよい。この場合、リミッタ制御部８３は、下限値ＴＭ−Ｔｔｈ以上かつ融点ＴＭ未満の範囲に潜熱蓄熱材６１の温度ＴＡが位置している場合（ＴＭ−Ｔｔｈ≦ＴＡ＜ＴＭ）、潜熱蓄熱材６１の温度ＴＡが融点ＴＭ近傍に位置していると判定してもよい。
図６を再度参照して、リミッタ制御部８３は、アシスト電流値Ｉａ０ ＊の絶対値｜Ｉａ０ ＊｜が、予め定められた閾値Ｉｔｈ以上（Ｉｔｈ≦｜Ｉａ０ ＊｜）である場合、潜熱蓄熱材６１の温度ＴＡが上昇傾向にあると判定する。
潜熱蓄熱材６１の温度ＴＡが、閾値温度範囲Ｒｔｈの下限値ＴＭ−Ｔｔｈ未満（ＴＭ−Ｔｔｈ＞ＴＡ）であると判定した場合、または、絶対値｜Ｉａ０ ＊｜が、閾値Ｉｔｈ未満（Ｉｔｈ＞｜Ｉａ０ ＊｜）であると判定した場合（ステップＳ２：ＮＯ）、リミッタ制御部８３は、後述するアシスト電流値Ｉａ０ ＊の積算量Ｐｎをリセットして（ステップＳ１）、ステップＳ２を再度実行する。
潜熱蓄熱材６１の温度ＴＡが閾値温度範囲Ｒｔｈに位置しており（ＴＭ−Ｔｔｈ≦ＴＡ≦ＴＭ＋Ｔｔｈ）、かつ、絶対値｜Ｉａ０ ＊｜が閾値Ｉｔｈ以上（｜Ｉａ０ ＊｜≧Ｉｔｈ）であると判定した場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、リミッタ制御部８３は、液相領域７３に至る程度の熱量がスイッチング素子３３〜３８から潜熱蓄熱材６１に与えられているか否かを判定する（ステップＳ３）。
リミッタ制御部８３は、ステップＳ３において、積算量Ｐｎがリセットされてから現在に至るまでの間の期間のアシスト電流値Ｉａ０ ＊の積算量Ｐｎを演算する。この期間は、より具体的には、積算量Ｐｎの直近のリセットからステップＳ２が否定されることなくステップＳ３に至るまでの間の期間のことをいう。
この期間には、ｎ周期分（ｎは自然数）の電流制御周期ΔＴおよび周期に対応したｎ個のアシスト電流値Ｉａ０ ＊が存在している。したがって、リミッタ制御部８３は、ｎ個のアシスト電流値Ｉａ０ｎ ＊について積算量Ｐｎを演算する。
積算量Ｐｎは、より具体的には、ｎ個のアシスト電流値Ｉａ０ｎ ＊の絶対値｜Ｉａ０ｎ ＊｜と電流制御周期ΔＴとを積算した積算値｜Ｉａ０ｎ ＊｜×ΔＴをそれぞれ加算した総和量である。つまり、積算量ＰｎはＰｎ−１＋｜Ｉａ０ｎ ＊｜×ΔＴとなる。ｎ＝１の場合、Ｐｎ−１は零であり、積算量Ｐｎは｜Ｉａ０１ ＊｜×ΔＴである。
次に、リミッタ制御部８３は、積算量Ｐｎが予め定められた閾値Ｐｔｈ以上（Ｐ１≧Ｐｔｈ）であるか否かを判定する（ステップＳ４）。閾値Ｐｔｈは、放熱器５２に内蔵された潜熱蓄熱材６１の許容熱量に相当し、かつ、質量に比例する設計パラメータであってもよい。
積算量Ｐｎが閾値Ｐｔｈ以上（Ｐｎ≧Ｐｔｈ）であるとは、液相領域７３に至る程度の熱量が潜熱蓄熱材６１に与えられていることを意味する。一方、積算量Ｐｎが閾値Ｐｔｈ未満（Ｐｎ＜Ｐｔｈ）であるとは、液相領域７３に至る程度の熱量が潜熱蓄熱材６１に与えられていないことを意味する。
積算量Ｐｎが閾値Ｐｔｈ未満（Ｐｎ＜Ｐｔｈ）であり、液相領域７３に至る程度の熱量が潜熱蓄熱材６１に与えられていないと判定した場合（ステップＳ４：ＮＯ）、リミッタ制御部８３は、再度、ステップＳ２、ステップＳ３およびステップＳ４を実行する。
このように、リミッタ制御部８３は、積算量Ｐｎが閾値Ｐｔｈ以上（Ｐｎ＞Ｐｔｈ）になるまでステップＳ２、ステップＳ３およびステップＳ４を繰り返す。そして、リミッタ制御部８３は、積算量ＰｎがリセットされてからステップＳ２が否定されることなく継続的に肯定されている期間におけるアシスト電流値Ｉａ０ ＊の積算量Ｐｎを演算する。
積算量Ｐｎが閾値Ｐｔｈ以上（Ｐｎ≧Ｐｔｈ）であり、液相領域７３に至る程度の熱量が潜熱蓄熱材６１に与えられていると判定した場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、リミッタ制御部８３は、リミッタ８２を非作動状態から作動状態に切り替える（ステップＳ５）。これにより、アシスト電流値設定部８１から出力されたアシスト電流値Ｉａ０ ＊が、アシスト電流制限値Ｉａ１ ＊に制限される。
そして、アシスト電流制限値Ｉａ１ ＊に基づいて生成されたゲート制御信号が、ＰＷＭ制御部８８からモータ駆動回路部２６に出力される。これにより、各スイッチング素子３３〜３８から潜熱蓄熱材６１に与えられる熱量が低下し、潜熱蓄熱材６１の温度ＴＡの低下が図られる。
このとき、アシスト電流制限値Ｉａ１ ＊の絶対値｜Ｉａ１ ＊｜は、閾値Ｉｔｈ未満（Ｉｔｈ＞｜Ｉａ１ ＊｜）に設定されてもよい。この場合、潜熱蓄熱材６１の温度ＴＡが下降傾向になるので、潜熱蓄熱材６１の温度ＴＡの低下を確実に図ることができる。
また、アシスト電流制限値Ｉａ１ ＊の絶対値｜Ｉａ１ ＊｜は、積算量Ｐｎおよび閾値Ｐｔｈを減算した減算値Ｐｎ−Ｐｔｈに基づいて設定されてもよい。たとえば、アシスト電流制限値Ｉａ１ ＊の絶対値｜Ｉａ１ ＊｜は、減算値Ｐｎ−Ｐｔｈの大きさに比例した値に設定されてもよい。このような場合であっても、潜熱蓄熱材６１の温度ＴＡの低下を確実に図ることができる。
次に、リミッタ制御部８３は、潜熱蓄熱材６１の温度ＴＡが十分に低下したか否かを判定する（ステップＳ６）。ステップＳ６において、リミッタ制御部８３は、潜熱蓄熱材６１の温度ＴＡが、潜熱蓄熱材６１の凝固点ＴＦ未満（ＴＡ＜ＴＦ）になったか否かを判定してもよい。
温度ＴＡが凝固点ＴＦ以上（ＴＡ≧ＴＦ）であると判定した場合（ステップＳ６：ＮＯ）、リミッタ制御部８３は、ステップＳ６を再度実行する。
温度ＴＡが凝固点ＴＦ未満（ＴＡ＜ＴＦ）であると判定した場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）、リミッタ制御部８３は、リミッタ８２を作動状態から非作動状態に切り替える（ステップＳ７）。これにより、アシスト電流値設定部８１から出力されたアシスト電流値Ｉａ０ ＊が、そのまま電流指令値設定部８４に出力される。
そして、リミッタ制御部８３は、アシスト電流値Ｉａ０ ＊の積算量Ｐｎをリセットして（ステップＳ１）、ステップＳ２を再度実行する。
リミッタ制御部８３は、ステップＳ６において、潜熱蓄熱材６１の温度ＴＡが、閾値温度範囲Ｒｔｈの下限値ＴＭ−Ｔｔｈ未満（ＴＡ＜ＴＭ−Ｔｔｈ）になったか否かを判定してもよい。
つまり、リミッタ制御部８３は、温度ＴＡが閾値温度範囲Ｒｔｈの下限値ＴＭ−Ｔｔｈ以上（ＴＡ≧ＴＭ−Ｔｔｈ）であると判定した場合（ステップＳ６：ＮＯ）、ステップＳ６を再度実行する。
また、リミッタ制御部８３は、温度ＴＡが閾値温度範囲Ｒｔｈの下限値ＴＭ−Ｔｔｈ未満（ＴＡ＜ＴＭ−Ｔｔｈ）であると判定した場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）、リミッタ８２を作動状態から非作動状態に切り替える（ステップＳ７）。
以上、インバータ装置１によれば、リミッタ制御部８３は、潜熱蓄熱材６１の温度ＴＡが液相領域７３に至ると判定した場合、液相領域７３に至らないようにアシスト電流値Ｉａ０ ＊を制限し、潜熱蓄熱材６１に与えられる熱量を低減させる。
これにより、潜熱蓄熱材６１の温度ＴＡの上昇を抑制し、潜熱蓄熱材６１の温度ＴＡの低下を図ることができるから、潜熱蓄熱材６１の温度ＴＡが液相領域７３に至るのを抑制できる。また、潜熱蓄熱材６１の温度ＴＡを固相領域７１または相転移領域７２に位置する状態に維持できるから、潜熱蓄熱材６１において固体状態の部分を常時残存させることができる。
その結果、相転移領域７２に位置する潜熱蓄熱材６１の温度ＴＡが低下したとき、潜熱蓄熱材６１における固体状態の部分を再結晶化起点として、潜熱蓄熱材６１における液体状態の部分を再結晶化させることができる。よって、潜熱蓄熱材６１において過冷却現象が生じるのを抑制できるから、複数のスイッチング素子３３〜３８の温度を適切に制御できる。
図８は、本発明の第２実施形態に係るインバータ装置１０１が適用されたＥＣＵ２４の電気的構成を模式的に示すブロック図である。図９は、図４に対応する部分の断面図であって、図８に示すインバータ装置１０１の概略構成を示す断面図である。
以下では、インバータ装置１において述べた構成に対応する構成については同一の参照符号を付して説明を省略する。
図８および図９を参照して、ＥＣＵ２４は、インバータ装置１に代えてインバータ装置１０１を含む。インバータ装置１０１は、リミッタ８２およびリミッタ制御部８３を有さず、第２の放熱器１０２、リレー部１０３およびリレー部制御部１０８を有している点において、インバータ装置１の構成と異なっている。
第２の放熱器１０２は、放熱器５２から離間して設けられている。第２の放熱器１０２は、この形態では、放熱器５２を挟んで基板５１に対向する位置に設けられている。ＥＣＵ２４を収容する金属製（たとえばアルミニウム製）のハウジング（図示せず）が、第２の放熱器１０２として利用されてもよい。
リレー部１０３は、放熱器５２の熱を第２の放熱器１０２に伝達する伝達部材である。リレー部１０３は、放熱器５２を第２の放熱器１０２に熱的に接続する接続状態、および、放熱器５２を第２の放熱器１０２とは熱的に接続しない非接続状態の間で切り替えられる。以下では、リレー部１０３がメカニカルリレーを含む形態例について説明する。
リレー部１０３は、支持部１０４、接続部１０５、可動部１０６および電磁石部１０７を含む。支持部１０４、接続部１０５および可動部１０６は、それぞれ金属材料によって形成されていてもよい。
支持部１０４は、放熱器５２の筐体６２（この形態では蓋部６４）に取り付けられている。接続部１０５は、第２の放熱器１０２に取り付けられている。可動部１０６は、支持部１０４に回動自在に取り付けられている。
可動部１０６は、接続部１０５に当接し、放熱器５２を第２の放熱器１０２に熱的に接続する接続状態と、接続部１０５から離間し、放熱器５２を第２の放熱器１０２とは熱的に接続しない非接続状態の間の範囲で回動する。
可動部１０６は、通常時、非接続状態に保持されている。可動部１０６を常時接続状態に保持することも考えられなくはない。しかし、この場合には、第２の放熱器１０２の温度上昇および当該温度上昇に伴う他の部材に対する影響を考慮する必要がある。
たとえば、第２の放熱器１０２として、ＥＣＵ２４を収容するハウジングが使用される場合には、ＥＣＵ２４全体の温度上昇を招くことになる。そのため、可動部１０６を常時接続状態に保持することは、必ずしも好ましいとは言えない。
電磁石部１０７は、マイクロコンピュータ２５に接続されている。電磁石部１０７は、マイクロコンピュータ２５から入力される電流の向きに応じてＮ極またはＳ極に磁化する磁性を有しており、可動部１０６に対する吸引力または反発力を発生させる。
電磁石部１０７が反発力を発生させると、可動部１０６は、非接続状態から接続状態に切り替えられる。これにより、放熱器５２が第２の放熱器１０２に熱的に接続される。そして、放熱器５２の熱が、リレー部１０３を介して第２の放熱器１０２に伝達され、潜熱蓄熱材６１の温度ＴＡの低下が図られる。
一方、電磁石部１０７が吸引力を発生させると、可動部１０６は、接続状態から非接続状態に切り替えられる。これにより、第２の放熱器１０２は、放熱器５２との熱的な接続から解放され、自然冷却状態となる。
図８を再度参照して、マイクロコンピュータ２５の複数の機能処理部は、この形態では、リミッタ８２およびリミッタ制御部８３に代えて、リレー部制御部１０８を含む。この形態では、リレー部１０３およびリレー部制御部１０８によって潜熱蓄熱材６１の過冷却現象を抑制する過冷却現象抑制手段が構成されている。
リレー部制御部１０８は、アシスト電流値設定部８１によって設定されたアシスト電流値Ｉａ０ ＊および温度センサ５３によって検出された潜熱蓄熱材６１の温度ＴＡに基づいて、リレー部１０３を非接続状態および接続状態の間で切り替える。
図１０は、リレー部制御部１０８の動作例を説明するためのフローチャートである。リレー部制御部１０８の動作例が、リミッタ制御部８３の動作例と異なる点は、ステップＳ５に代えてステップＳ１５が実行される点、および、ステップＳ７に代えてステップＳ１７が実行される点である。
リレー部制御部１０８に係るステップＳ１５およびステップＳ１７以外の動作例の説明については、リミッタ制御部８３に係るステップＳ５およびステップＳ７以外の動作例の説明が準用されるものとし、説明を省略する。
リレー部制御部１０８は、積算量Ｐｎが閾値Ｐｔｈ以上（Ｐｎ≧Ｐｔｈ）であり、液相領域７３に至る程度の熱量が潜熱蓄熱材６１に与えられていると判定した場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、リレー部１０３を非接続状態から接続状態に切り替える（ステップＳ１５）。
これにより、放熱器５２が第２の放熱器１０２に熱的に接続される。そして、放熱器５２の熱が、リレー部１０３を介して第２の放熱器１０２に伝達され、潜熱蓄熱材６１の温度ＴＡの低下が図られる。
そして、リレー部制御部１０８は、潜熱蓄熱材６１の温度ＴＡが凝固点ＴＦ未満（ＴＡ＜ＴＦ）であると判定した場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）、リレー部１０３を接続状態から非接続状態に切り替える（ステップＳ１７）。これにより、第２の放熱器１０２は、放熱器５２との熱的な接続から解放され、自然冷却状態となる。
以上、インバータ装置１０１によれば、リレー部制御部１０８は、潜熱蓄熱材６１の温度ＴＡが液相領域７３に至ると判定した場合、液相領域７３に至らないようにリレー部１０３を非接続状態から接続状態に切り替え、放熱器５２の熱を第２の放熱器１０２に伝達させる。
ことにより、潜熱蓄熱材６１の温度ＴＡの上昇を抑制し、潜熱蓄熱材６１の温度ＴＡの低下を図ることができるから、潜熱蓄熱材６１の温度ＴＡが液相領域７３に至るのを抑制できる。また、潜熱蓄熱材６１の温度ＴＡを固相領域７１または相転移領域７２に位置する状態に維持できるから、潜熱蓄熱材６１において固体状態の部分を常時残存させることができる。
その結果、相転移領域７２に位置する潜熱蓄熱材６１の温度ＴＡが低下したとき、潜熱蓄熱材６１における固体状態の部分を再結晶化起点として、潜熱蓄熱材６１における液体状態の部分を再結晶化させることができる。
よって、潜熱蓄熱材６１において過冷却現象が生じるのを抑制できるから、複数のスイッチング素子３３〜３８の温度を適切に制御できる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はさらに他の形態で実施することもできる。
前述の第１実施形態において、潜熱蓄熱材６１の温度ＴＡが閾値温度範囲Ｒｔｈに位置しており（ＴＭ−Ｔｔｈ≦ＴＡ≦ＴＭ＋Ｔｔｈ）、かつ、絶対値｜Ｉａ０ ＊｜が閾値Ｉｔｈ以上（｜Ｉａ０ ＊｜≧Ｉｔｈ）であると判定した場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、リミッタ制御部８３は、ステップＳ３およびステップＳ４を省略して、リミッタ８２を非作動状態から作動状態に切り替えてもよい（ステップＳ５）。
前述の第２実施形態において、潜熱蓄熱材６１の温度ＴＡが閾値温度範囲Ｒｔｈに位置しており（ＴＭ−Ｔｔｈ≦ＴＡ≦ＴＭ＋Ｔｔｈ）、かつ、絶対値｜Ｉａ０ ＊｜が閾値Ｉｔｈ以上（｜Ｉａ０ ＊｜≧Ｉｔｈ）であると判定した場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、リレー部制御部１０８は、ステップＳ３およびステップＳ４を省略して、リレー部１０３を非接続状態から接続状態に切り替えてもよい（ステップＳ１７）。
前述の第１実施形態および第２実施形態が組み合わされた構造を有するインバータ装置が採用されてもよい。
つまり、第１実施形態に係るインバータ装置１は、第２の放熱器１０２、リレー部１０３およびリレー部制御部１０８をさらに含んでいてもよい。また、第２実施形態に係るインバータ装置１０１は、リミッタ８２およびリミッタ制御部８３をさらに含んでいてもよい。
これらの構造の場合、リミッタ制御部８３のステップＳ５およびリレー部制御部１０８のステップＳ１５が並行して実施されてもよく、また、リミッタ制御部８３のステップＳ７およびリレー部制御部１０８のステップＳ１７が並行して実施されてもよい。
前述の各実施形態では、下限値ＴＭ−Ｔｔｈ以上かつ上限値ＴＭ＋Ｔｔｈ以下の範囲に潜熱蓄熱材６１の温度ＴＡが位置している場合（ＴＭ−Ｔｔｈ≦ＴＡ≦ＴＭ＋Ｔｔｈ）、潜熱蓄熱材６１の温度ＴＡが融点ＴＭ近傍に位置していると判定される例について説明した。
しかし、潜熱蓄熱材６１の温度ＴＡおよび潜熱蓄熱材６１の融点ＴＭの偏差の絶対値｜ＴＡ−ＴＭ｜が閾値温度Ｔｔｈ以下（｜ＴＡ−ＴＭ｜≦Ｔｔｈ）の場合に、潜熱蓄熱材６１の温度ＴＡが融点ＴＭ近傍に位置していると判定されてもよい。
前述の各実施形態において、各スイッチング素子３３〜３８は、非実装面５７にも電極が形成された所謂縦型の半導体デバイスであってもよい。この場合、放熱器５２は、各スイッチング素子３３〜３８から絶縁された態様で、各スイッチング素子３３〜３８に接続される。
前述の各実施形態において、ＭＩＳＦＥＴ以外のデバイスからなるスイッチング素子３３〜３８が採用されてもよい。ＭＩＳＦＥＴ以外のデバイスとしては、ＨＥＭＴ（High Electron Mobility Transistor）、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、ＢＪＴ（Bipolar junction transistor）等を例示できる。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
１…インバータ装置、２５…マイクロコンピュータ（制御装置）、２６…モータ駆動回路部、２７，２８，２９…アーム回路、３３，３４，３５，３６，３７，３８…スイッチング素子、５２…放熱器、５３…温度センサ、６１…潜熱蓄熱材、７１…固相領域、７２…相転移領域、７３…液相領域、８２…リミッタ、８３…リミッタ制御部、９１…転移前温度領域、１０１…インバータ装置、１０２…第２の放熱器、１０３…リレー部（切換部）、１０８…リレー部制御部、Ｒｔｈ…閾値温度範囲、ＴＡ…潜熱蓄熱材の温度、ＴＭ…潜熱蓄熱材の融点、ＴＦ…潜熱蓄熱材の凝固点

Claims (10)

  1. 複数のスイッチング素子によってそれぞれ構成された複数のアーム回路を含み、直流電源からの直流信号を交流信号からなるモータ電流に変換するモータ駆動回路部と、
    温度に応じて、固体状態である固相領域、固体状態および液体状態が併存する相転移領域、ならびに、液体状態である液相領域の間で変移する潜熱蓄熱材を内蔵し、前記複数のスイッチング素子で生じた熱を吸収する放熱器と、
    前記潜熱蓄熱材の温度を検出する温度センサと、
    前記複数のスイッチング素子および前記温度センサに接続された制御装置と、を含み、
    前記制御装置は、
    前記潜熱蓄熱材の温度が融点近傍に位置し、かつ、前記潜熱蓄熱材の温度が上昇傾向にあるという条件を満たしているか否かを判定する判定手段と、
    前記判定手段が前記条件を満たしていると判定した場合、前記モータ電流を制限する過冷却現象抑制手段と、を有している、インバータ装置。
  2. 前記制御装置は、前記判定手段が前記条件を満たしているとの判定を継続している期間における前記モータ電流の積算量を演算する演算手段を有し、
    前記過冷却現象抑制手段は、前記モータ電流の前記積算量に基づいて前記潜熱蓄熱材の温度が前記液相領域に至るか否かを判定し、前記潜熱蓄熱材の温度が前記液相領域に至ると判定した場合に、前記モータ電流を制限する、請求項１に記載のインバータ装置。
  3. 前記過冷却現象抑制手段は、前記モータ電流の前記積算量が予め定められた閾値以上である場合に、前記潜熱蓄熱材の温度が前記液相領域に至ると判定する、請求項２に記載のインバータ装置。
  4. 前記過冷却現象抑制手段は、前記潜熱蓄熱材の温度が凝固点未満になったとき、前記モータ電流の制限を解除する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のインバータ装置。
  5. 複数のスイッチング素子によってそれぞれ構成された複数のアーム回路を含み、直流電源からの直流信号を交流信号からなるモータ電流に変換するモータ駆動回路部と、
    温度に応じて、固体状態である固相領域、固体状態および液体状態が併存する相転移領域、ならびに、液体状態である液相領域の間で変移する潜熱蓄熱材を内蔵し、前記複数のスイッチング素子で生じた熱を吸収する第１放熱器と、
    前記第１放熱器から離間して設けられた第２放熱器と、
    前記第１放熱器を前記第２放熱器に熱的に接続する接続状態および前記第１放熱器を前記第２放熱器に熱的に接続しない非接続状態の間で切り替え可能な切換部と、
    前記潜熱蓄熱材の温度を検出する温度センサと、
    前記複数のスイッチング素子、前記切換部および前記温度センサに接続された制御装置と、を含み、
    前記制御装置は、
    前記潜熱蓄熱材の温度が融点近傍に位置し、かつ、前記潜熱蓄熱材の温度が上昇傾向にあるという条件を満たしているか否かを判定する判定手段と、
    前記判定手段が前記条件を満たしていると判定した場合、前記切換部を非接続状態から接続状態に切り替える過冷却現象抑制手段と、を有している、インバータ装置。
  6. 前記制御装置は、前記判定手段が前記条件を満たしているとの判定を継続している期間における前記モータ電流の積算量を演算する演算手段を有し、
    前記過冷却現象抑制手段は、前記モータ電流の前記積算量に基づいて前記潜熱蓄熱材の温度が前記液相領域に至るか否かを判定し、前記潜熱蓄熱材の温度が前記液相領域に至ると判定した場合に、前記切換部を非接続状態から接続状態に切り替える、請求項５に記載のインバータ装置。
  7. 前記過冷却現象抑制手段は、前記モータ電流の前記積算量が予め定められた閾値以上である場合に、前記潜熱蓄熱材の温度が前記液相領域に至ると判定する、請求項６に記載のインバータ装置。
  8. 前記過冷却現象抑制手段は、前記潜熱蓄熱材の温度が凝固点未満になったとき、前記切換部を接続状態から非接続状態に切り替える、請求項５〜７のいずれか一項に記載のインバータ装置。
  9. 前記判定手段は、前記潜熱蓄熱材の融点から予め定められた第１閾値温度を減算した値を下限値として有すると共に前記潜熱蓄熱材の融点に予め定められた第２閾値温度を加算した値を上限値として有する閾値温度範囲に、前記潜熱蓄熱材の温度が位置している場合に、前記潜熱蓄熱材の温度が融点近傍に位置していると判定する、請求項１〜８のいずれか一項に記載のインバータ装置。
  10. 前記判定手段は、前記モータ電流の絶対値が、予め定められた閾値以上である場合、前記潜熱蓄熱材の温度が上昇傾向にあると判定する、請求項１〜９のいずれか一項に記載のインバータ装置。
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