JP2020088911A - Sensor system for automobile - Google Patents

Abstract

To provide a technique for estimating a temperature of a sensor element at the time when a main switch of a vehicle is changed over from ON to OFF and then switched to ON again.SOLUTION: A sensor system 10 comprises a Hall element 5, a memory 18, a timer 17 and a sensor controller 19. The memory 18 stores an estimated temperature (last estimated temperature) of the Hall element 5 at the time when a main switch 27 of a vehicle is changed over from ON to OFF. The timer 17 measures the lapse of time from changing over the main switch 27 to OFF to changing over it to ON again. The memory 18 stores temperature attenuation rates of the Hall element 5 corresponding to various lapsed times. When the main switch 27 is changed over to ON again, the sensor controller 19 defines a value obtained by subtracting a value which is obtained by multiplying a difference between an ambient temperature and the last estimated temperature of the Hall element 5 by a temperature attenuation rate corresponding to the lapsed time, from the last estimated temperature as an initial estimated temperature of the Hall element 5.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本明細書が開示する技術は、自動車に搭載されるセンサシステムに関する。特に、センサ素子の温度を推定するセンサシステムに関する。 The technology disclosed in the present specification relates to a sensor system mounted on an automobile. In particular, it relates to a sensor system that estimates the temperature of a sensor element.

センサ素子は、温度の影響を受けることが多い。特許文献１に、センサ素子の温度の影響を低減する技術の一例が開示されている。特許文献１には、電流を計測するセンサユニットが開示されている。そのセンサユニットは、流れる電流に起因して導体の周囲に生じる磁束を計測するセンサ素子と、センサ素子が収容されるパッケージ内の温度を計測する温度センサと、計測された温度に基づいてセンサ素子の出力を補正する補正部を備えている。センサ素子はホール素子あるいは磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）であり、センサユニットは、センサ素子の計測値に基づいて導体を流れる電流を出力する。 The sensor element is often affected by temperature. Patent Document 1 discloses an example of a technique for reducing the influence of the temperature of the sensor element. Patent Document 1 discloses a sensor unit that measures a current. The sensor unit includes a sensor element that measures a magnetic flux generated around a conductor due to a flowing current, a temperature sensor that measures a temperature inside a package in which the sensor element is housed, and a sensor element based on the measured temperature. Is provided with a correction unit for correcting the output. The sensor element is a Hall element or a magnetoresistive effect element (MR element), and the sensor unit outputs a current flowing through the conductor based on the measurement value of the sensor element.

特開２０１７−１０８６１１号公報JP, 2017-108611, A

ハートウエアの制約、あるいは、コスト上の制約から、センサ素子の近傍に温度センサを設けることができない場合がある。そのような場合は、代替手段を使ってセンサ素子の温度を推定することが行われる。センサ素子が自動車に搭載される場合、センサ素子の温度は、車両のメインスイッチが前回にオンからオフに切り替えられたときからの経過時間に依存する。本明細書は、車両のメインスイッチがオンからオフに切り替えられてから再びオンに切り替えられたときのセンサ素子の温度を推定する技術を提供する。 In some cases, the temperature sensor cannot be provided in the vicinity of the sensor element due to restrictions on heart wear or costs. In such cases, alternative means are used to estimate the temperature of the sensor element. When the sensor element is mounted on an automobile, the temperature of the sensor element depends on the elapsed time from when the main switch of the vehicle was last switched from on to off. The present specification provides a technique for estimating the temperature of a sensor element when a main switch of a vehicle is switched from on to off and then on again.

本明細書が開示する自動車用のセンサシステムは、センサ素子、第１、第２記憶手段、タイマ、センサコントローラを備えている。第１記憶手段は、車両のメインスイッチがオンからオフに切り替えられたときのセンサ素子の推定温度である前回推定温度を記憶する。タイマは、メインスイッチがオンからオフに切り替えられてから再びオンに切り替えられるまでの経過時間を計測する。第２記憶手段は、様々な経過時間に対応したセンサ素子の温度減衰率を記憶している。センサコントローラは、メインスイッチが再びオンに切り替えられたとき、センサ素子の周囲温度と前回推定温度の差に経過時間に対応した温度減衰率を乗じた値を前回推定温度から減じた値をメインスイッチが再びオンに切り替えられたときのセンサ素子の初期推定温度とする。 The vehicle sensor system disclosed in this specification includes a sensor element, first and second storage means, a timer, and a sensor controller. The first storage means stores the previous estimated temperature which is the estimated temperature of the sensor element when the main switch of the vehicle is switched from on to off. The timer measures the elapsed time from when the main switch is switched from on to off until it is switched back on. The second storage means stores the temperature decay rate of the sensor element corresponding to various elapsed times. When the main switch is turned on again, the sensor controller subtracts from the previous estimated temperature the value obtained by subtracting the value obtained by multiplying the difference between the ambient temperature of the sensor element and the previous estimated temperature by the temperature decay rate corresponding to the elapsed time. Is the initial estimated temperature of the sensor element when is switched on again.

上記のハードウエアとアルゴリズムにより、メインスイッチがオンされたときのセンサ素子の温度を的確に推定することができる。なお、第１記憶手段、第２記憶手段は、便宜上の分けているだけであり、同一の記憶手段が第１記憶手段と第２記憶手段を兼ねてもよい。 With the above hardware and algorithm, the temperature of the sensor element when the main switch is turned on can be accurately estimated. It should be noted that the first storage means and the second storage means are merely separated for convenience, and the same storage means may serve as the first storage means and the second storage means.

センサ素子の一例は、半導体モジュールのパワー端子に接続されているバスバに隣接配置されているホール素子である。ホール素子は、バスバを流れる電流に起因して生じる磁束を計測する。そのような場合、センサコントローラは、初期推定温度に、半導体モジュールを冷却する冷媒の温度と半導体モジュールを流れる電力に基づいて特定されるセンサ素子の温度上昇分を加算して推定温度を得る。 An example of the sensor element is a Hall element arranged adjacent to a bus bar connected to the power terminal of the semiconductor module. The Hall element measures the magnetic flux generated due to the current flowing through the bus bar. In such a case, the sensor controller obtains the estimated temperature by adding the temperature increase of the sensor element specified based on the temperature of the coolant for cooling the semiconductor module and the electric power flowing through the semiconductor module to the initial estimated temperature.

本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。 Details of the technology disclosed in the present specification and further improvements will be described in “Mode for Carrying Out the Invention” below.

実施例のセンサシステムを含む電気自動車の電力系のブロック図である。It is a block diagram of the electric power system of the electric vehicle including the sensor system of the embodiment. 電圧コンバータとインバータの回路図である。It is a circuit diagram of a voltage converter and an inverter. 電力変換器の底面図である。It is a bottom view of a power converter. 電力変換器の正面図である。It is a front view of a power converter. 端子台の内部構造を示した図である。It is the figure which showed the internal structure of the terminal block. メインスイッチオフ後のホール素子の温度変化の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of a temperature change of a Hall element after a main switch is turned off. 経過時間と温度減衰率の関係を示すマップの一例である。It is an example of a map showing the relationship between the elapsed time and the temperature decay rate.

図面を参照して実施例のセンサシステム１０を説明する。センサシステム１０は、電気自動車１００に搭載されている。より詳しくは、センサシステム１０は、直流電源の出力電力を走行用のモータの駆動電力に変換する電力変換器２に備えられている。センサシステム１０は、電力変換器２を流れる電流を計測する電流センサである。図１に、センサシステム１０を備えた電力変換器２を含む電気自動車１００の電力系のブロック図を示す。電気自動車１００は、車輪を駆動するための２個のモータ９１ａ、９１ｂを有している。 An example sensor system 10 will be described with reference to the drawings. The sensor system 10 is mounted on the electric vehicle 100. More specifically, the sensor system 10 is provided in the power converter 2 that converts the output power of the DC power supply into the drive power of the traveling motor. The sensor system 10 is a current sensor that measures a current flowing through the power converter 2. FIG. 1 shows a block diagram of a power system of an electric vehicle 100 including a power converter 2 including a sensor system 10. The electric vehicle 100 has two motors 91a and 91b for driving wheels.

電気自動車１００は、２個のモータ９１ａ、９１ｂのほか、直流電源１３と、電力変換器２と、上位コントローラ２６を備えている。直流電源１３は、バッテリである。電力変換器２は、直流電源１３の出力電力を、モータ９１ａ、９１ｂの駆動電力に変換する。モータ９１ａ、９１ｂは三相交流モータである。電力変換器２は、直流電源１３の出力電圧を昇圧し、昇圧された電力を三相交流に変換する。センサシステム１０は、電力変換器２が出力する三相交流電流を計測する。 The electric vehicle 100 includes two motors 91a and 91b, a DC power supply 13, a power converter 2, and a host controller 26. The DC power supply 13 is a battery. The power converter 2 converts the output power of the DC power supply 13 into driving power for the motors 91a and 91b. The motors 91a and 91b are three-phase AC motors. The power converter 2 boosts the output voltage of the DC power supply 13 and converts the boosted power into three-phase AC. The sensor system 10 measures the three-phase alternating current output by the power converter 2.

電力変換器２は、電圧コンバータ１１、インバータ１２、冷却器２０、モータコントローラ６、センサシステム１０を備えている。電圧コンバータ１１は、チョッパ型の双方向ＤＣ−ＤＣコンバータであり、直流電源１３の電圧を昇圧してインバータ１２へ供給することができる。電圧コンバータ１１は、モータ９１ａ、９１ｂが発電した回生電力を、（インバータ１２で直流電力に変換した後に）、直流電源１３の電圧まで降圧することもできる。 The power converter 2 includes a voltage converter 11, an inverter 12, a cooler 20, a motor controller 6, and a sensor system 10. The voltage converter 11 is a chopper type bidirectional DC-DC converter, and can boost the voltage of the DC power supply 13 and supply it to the inverter 12. The voltage converter 11 can also step down the regenerative power generated by the motors 91a and 91b to the voltage of the DC power supply 13 (after being converted into DC power by the inverter 12).

チョッパ型の電圧コンバータ１１は、複数のスイッチング素子９ａ、９ｂのほか、リアクトルとコンデンサを備えている。電圧コンバータ１１の回路構成は後に図２を参照して説明する。図１では、電圧コンバータ１１がスイッチング素子９ａ、９ｂとホール素子５ｇを備えることを模式的に示してある。ホール素子５ｇは、センサコントローラ１９、メモリ１８とともにセンサシステム１０を構成する。ホール素子５ｇがセンサ素子に相当する。センサシステム１０は、リアクトル（後述）を流れる電流を計測する。また、先に述べたように、センサシステム１０は、電力変換器２が出力する三相交流電流も計測する。 The chopper type voltage converter 11 includes a plurality of switching elements 9a and 9b, a reactor and a capacitor. The circuit configuration of the voltage converter 11 will be described later with reference to FIG. FIG. 1 schematically shows that the voltage converter 11 includes switching elements 9a and 9b and a Hall element 5g. The hall element 5g constitutes the sensor system 10 together with the sensor controller 19 and the memory 18. The hall element 5g corresponds to the sensor element. The sensor system 10 measures a current flowing through a reactor (described later). Further, as described above, the sensor system 10 also measures the three-phase alternating current output by the power converter 2.

図中の矢印破線は信号の流れを示している。ホール素子５ｇの出力はモータコントローラ６の中のセンサコントローラ１９に送られる。モータコントローラ６は、センサシステム１０（電流センサ）の計測データに基づいてスイッチング素子９ａ、９ｂを制御する。スイッチング素子９ａ、９ｂは、モータコントローラ６からの指令により動作する。電圧コンバータ１１の出力側には平滑コンデンサ１６と電圧センサ８が備えられている。電圧センサ８は、電圧コンバータ１１の出力電圧（インバータ１２への入力電圧）を計測する。電圧センサ８の計測値は、モータコントローラ６に送られる。 The broken line in the figure indicates the flow of signals. The output of the hall element 5g is sent to the sensor controller 19 in the motor controller 6. The motor controller 6 controls the switching elements 9a and 9b based on the measurement data of the sensor system 10 (current sensor). The switching elements 9a and 9b operate according to a command from the motor controller 6. A smoothing capacitor 16 and a voltage sensor 8 are provided on the output side of the voltage converter 11. The voltage sensor 8 measures the output voltage of the voltage converter 11 (the input voltage to the inverter 12). The measurement value of the voltage sensor 8 is sent to the motor controller 6.

インバータ１２は、２セットのインバータ回路を含んでいる。それぞれのインバータ回路は、電圧コンバータ１１によって昇圧された直流電力を、モータ９１ａ、９１ｂを駆動する交流電力に変換する。インバータ回路の構成は後に図２を参照して説明する。図１では、インバータ１２がスイッチング素子９ｃ、９ｄを備えることを模式的に示してある。インバータ１２のスイッチング素子９ｃ、９ｄも、モータコントローラ６からの指令により動作する。 The inverter 12 includes two sets of inverter circuits. Each inverter circuit converts the DC power boosted by the voltage converter 11 into AC power for driving the motors 91a and 91b. The configuration of the inverter circuit will be described later with reference to FIG. In FIG. 1, the inverter 12 is schematically shown to include switching elements 9c and 9d. The switching elements 9c and 9d of the inverter 12 also operate according to a command from the motor controller 6.

インバータ１２がモータ９１ａ（９１ｂ）に供給する交流は、ホール素子５ａ−５ｃ（５ｄ−５ｆ）とセンサコントローラ１９によって計測される。ホール素子５ａ−５ｆの出力もモータコントローラ６のセンサコントローラ１９へ送られる。ホール素子５ａ−５ｇとセンサコントローラ１９と後述するメモリ１８がセンサシステム１０を構成する。なお、センサコントローラ１９には、タイマ１７が含まれる。タイマ１７も、センサシステム１０の構成要素である。センサシステム１０については後に詳しく説明する。 The alternating current supplied to the motor 91a (91b) by the inverter 12 is measured by the hall elements 5a-5c (5d-5f) and the sensor controller 19. The outputs of the Hall elements 5a-5f are also sent to the sensor controller 19 of the motor controller 6. The Hall elements 5a-5g, the sensor controller 19, and the memory 18 described later constitute the sensor system 10. The sensor controller 19 includes the timer 17. The timer 17 is also a component of the sensor system 10. The sensor system 10 will be described in detail later.

モータコントローラ６は、上位コントローラ２６から、モータ９１ａ、９１ｂの目標出力指令を受信する。モータコントローラ６は、受信した目標出力指令が実現されるように、各種センサの計測値に基づいて、電圧コンバータ１１とインバータ１２のスイッチング素子９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄをフィードバック制御する。上位コントローラ２６は、アクセル開度、車速、直流電源１３の残量などから、モータ９１ａ、９１ｂの目標出力を決定し、その指令（目標出力指令）をモータコントローラ６へ送信する。 The motor controller 6 receives the target output command of the motors 91a and 91b from the upper controller 26. The motor controller 6 feedback controls the switching elements 9a, 9b, 9c, 9d of the voltage converter 11 and the inverter 12 based on the measured values of various sensors so that the received target output command is realized. The host controller 26 determines the target output of the motors 91a and 91b from the accelerator opening, the vehicle speed, the remaining amount of the DC power source 13, and the like, and sends the command (target output command) to the motor controller 6.

上位コントローラ２６には、車両のメインスイッチ２７が接続されている。上位コントローラ２６は、車両のメインスイッチ２７がオフからオンに切り替えられると、様々なデバイスを初期化する。上位コントローラ２６は、センサシステム１０のセンサコントローラ１９にも初期化指令を送る。センサシステム１０の初期化については後述する。 A main switch 27 of the vehicle is connected to the host controller 26. The host controller 26 initializes various devices when the main switch 27 of the vehicle is switched from off to on. The host controller 26 also sends an initialization command to the sensor controller 19 of the sensor system 10. The initialization of the sensor system 10 will be described later.

電力変換器２は、冷却器２０も備えている、冷却器２０は、電圧コンバータ１１のスイッチング素子９ａ、９ｂと、インバータ１２のスイッチング素子９ｃ、９ｄ、電圧コンバータ１１のリアクトル、その他のデバイスを冷却する。冷却器２０は、冷媒が流れる循環路２１と、ラジエータ２３と、ポンプ２２と、温度センサ２４を備えている。循環路２１は、電圧コンバータ１１、インバータ１２、ラジエータ２３を通っている。後述するが、電圧コンバータ１１のスイッチング素子９ａ、９ｂとインバータ１２のスイッチング素子９ｃ、９ｄは、ひとつのユニットにまとめられており、そのユニットに冷媒が送られる。ユニットには複数の冷却チューブ（後述）が含まれており、それら冷却チューブが循環路２１の一部に相当する。ポンプ２２が、ラジエータ２３を通過した冷媒を上記した冷却チューブへ送り込む。温度センサ２４は、冷却チューブへ送り込まれる前の冷媒の温度を計測する。冷媒は水あるいは不凍液である。ポンプ２２は、モータコントローラ６によって制御される。モータコントローラ６は、ポンプ２２を適切に制御し（即ち、冷媒の流量を制御し）、スイッチング素子９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄの過熱を防止する。電力変換器２は、外気温度を計測する温度センサ２５も備えている。温度センサ２５の計測データ（外気温度）もモータコントローラ６へ送られる。 The power converter 2 also includes a cooler 20. The cooler 20 cools the switching elements 9a and 9b of the voltage converter 11, the switching elements 9c and 9d of the inverter 12, the reactor of the voltage converter 11, and other devices. To do. The cooler 20 includes a circulation path 21 through which a refrigerant flows, a radiator 23, a pump 22, and a temperature sensor 24. The circulation path 21 passes through the voltage converter 11, the inverter 12, and the radiator 23. As will be described later, the switching elements 9a and 9b of the voltage converter 11 and the switching elements 9c and 9d of the inverter 12 are integrated into one unit, and the refrigerant is sent to the unit. The unit includes a plurality of cooling tubes (described later), and these cooling tubes correspond to a part of the circulation path 21. The pump 22 sends the refrigerant that has passed through the radiator 23 to the cooling tube described above. The temperature sensor 24 measures the temperature of the refrigerant before being sent to the cooling tube. The refrigerant is water or antifreeze. The pump 22 is controlled by the motor controller 6. The motor controller 6 appropriately controls the pump 22 (that is, controls the flow rate of the refrigerant) to prevent overheating of the switching elements 9a, 9b, 9c, 9d. The power converter 2 also includes a temperature sensor 25 that measures the outside air temperature. The measurement data (outside air temperature) of the temperature sensor 25 is also sent to the motor controller 6.

図２に、電圧コンバータ１１とインバータ１２の回路図を示す。電圧コンバータ１１は、２個のスイッチング素子９ａ、９ｂと、２個のダイオードと、リアクトル１５と、フィルタコンデンサ１４を備えている。２個のスイッチング素子９ａ、９ｂは、電圧コンバータ１１の高電圧端正極１１ｃと高電圧端負極１１ｄの間に直列に接続されている。それぞれのスイッチング素子に対してダイオードが逆並列に接続されている。２個のスイッチング素子９ａ、９ｂの直列接続の中点と低電圧端正極１１ａの間にリアクトル１５が接続されている。直列接続の中点とリアクトル１５の間に、センサシステム１０のホール素子５ｇが備えられている。ホール素子５ｇは、リアクトル１５に流れる電流に起因して発生する磁束を計測する。ホール素子５ｇの出力はセンサコントローラ１９に送られる（図１参照）。センサコントローラ１９が、ホール素子５ｇの出力に基づいてリアクトル１５を流れる電流を算出し、モータコントローラ６へ送る。すなわち、センサシステム１０は、リアクトル１５を流れる電流（電圧コンバータ１１に流れる電流）を計測する。低電圧端正極１１ａと低電圧端負極１１ｂの間にフィルタコンデンサ１４が接続されている。低電圧端負極１１ｂと高電圧端負極１１ｄは直接に接続されている。２個のスイッチング素子９ａ、９ｂとダイオードを囲っている破線は、半導体モジュール３ｇを表している。半導体モジュール３ｇについては後述する。 FIG. 2 shows a circuit diagram of the voltage converter 11 and the inverter 12. The voltage converter 11 includes two switching elements 9a and 9b, two diodes, a reactor 15, and a filter capacitor 14. The two switching elements 9a and 9b are connected in series between the high voltage end positive electrode 11c and the high voltage end negative electrode 11d of the voltage converter 11. A diode is connected in antiparallel to each switching element. The reactor 15 is connected between the midpoint of the series connection of the two switching elements 9a and 9b and the low voltage end positive electrode 11a. The hall element 5g of the sensor system 10 is provided between the midpoint of the series connection and the reactor 15. The hall element 5g measures the magnetic flux generated due to the current flowing through the reactor 15. The output of the hall element 5g is sent to the sensor controller 19 (see FIG. 1). The sensor controller 19 calculates the current flowing through the reactor 15 based on the output of the hall element 5g and sends it to the motor controller 6. That is, the sensor system 10 measures the current flowing through the reactor 15 (current flowing through the voltage converter 11). The filter capacitor 14 is connected between the low voltage end positive electrode 11a and the low voltage end negative electrode 11b. The low voltage end negative electrode 11b and the high voltage end negative electrode 11d are directly connected. A broken line surrounding the two switching elements 9a and 9b and the diode represents the semiconductor module 3g. The semiconductor module 3g will be described later.

先に述べたように、図２の電圧コンバータ１１は双方向ＤＣ−ＤＣコンバータである。図２の電圧コンバータ１１は良く知られているので動作については説明を省略する。 As mentioned above, the voltage converter 11 of FIG. 2 is a bidirectional DC-DC converter. Since the voltage converter 11 of FIG. 2 is well known, the description of its operation will be omitted.

インバータ１２は、２セットのインバータ回路１２ａ、１２ｂを備えている。インバータ回路１２ａについて説明する。インバータ回路１２ａは、２個のスイッチング素子９ｃ、９ｄの直列接続が３セット並列に接続された回路構造を有している。各スイッチング素子９ｃ、９ｄにダイオードが逆並列に接続されている。破線３ａ−３ｃは、それぞれ半導体モジュールを表している。半導体モジュール３ａ−３ｃのそれぞれは、２個のスイッチング素子９ｃ、９ｄの直列接続と、各スイッチング素子９ｃ、９ｄに逆並列に接続されたダイオードを収容している。 The inverter 12 includes two sets of inverter circuits 12a and 12b. The inverter circuit 12a will be described. The inverter circuit 12a has a circuit structure in which three sets of two switching elements 9c and 9d are connected in parallel. A diode is connected in antiparallel to each switching element 9c, 9d. Broken lines 3a-3c represent semiconductor modules, respectively. Each of the semiconductor modules 3a-3c accommodates a series connection of two switching elements 9c and 9d and a diode connected in antiparallel to each switching element 9c and 9d.

３個の半導体モジュール３ａ−３ｃ、すなわち、スイッチング素子９ｃ、９ｄの直列接続の３セットは、正極線（正極バスバ３５）と負極線（負極バスバ３６）の間で並列に接続されている。３セットの直列接続のそれぞれの中点から交流が出力される。３セットの直列接続の出力、すなわち、インバータ回路１２ａの出力電流は、出力バスバ４ａ−４ｃとパワーケーブル（不図示）を介してモータ９１ａに送られる。バスバとは、大電流を伝送するのに好適な導体である。バスバは、例えば銅板で作られる。 Three semiconductor modules 3a to 3c, that is, three sets of switching elements 9c and 9d connected in series are connected in parallel between the positive electrode line (positive electrode bus bar 35) and the negative electrode line (negative electrode bus bar 36). Alternating current is output from the midpoint of each of the three sets of series connections. The outputs of the three sets connected in series, that is, the output current of the inverter circuit 12a is sent to the motor 91a via the output bus bars 4a-4c and the power cable (not shown). The bus bar is a conductor suitable for transmitting a large current. The bus bar is made of, for example, a copper plate.

インバータ回路１２ｂは、インバータ回路１２ａと同じ構造を有している。図示は省略しているが、３個の半導体モジュール３ｄ−３ｆのそれぞれに、２個のスイッチング素子９ｃ、９ｄの直列接続が収容されている。それぞれのスイッチング素子９ｃ、９ｄにはダイオードが逆並列に接続されている。３セットの直列接続のそれぞれの中点からモータ９１ｂを駆動するための交流が出力される。３セットの直列接続のそれぞれの出力電流は、出力バスバ４ｄ−４ｆと不図示のパワーケーブルを介してモータ９１ｂへ送られる。 The inverter circuit 12b has the same structure as the inverter circuit 12a. Although illustration is omitted, the series connection of the two switching elements 9c and 9d is accommodated in each of the three semiconductor modules 3d to 3f. Diodes are connected in antiparallel to the respective switching elements 9c and 9d. An alternating current for driving the motor 91b is output from the midpoint of each of the three sets of series connection. The respective output currents of the three sets connected in series are sent to the motor 91b via the output bus bars 4d-4f and a power cable (not shown).

出力バスバ４ａに隣接してホール素子５ａが配置されている。同様に、出力バスバ４ｂ（４ｃ）に隣接するようにホール素子５ｂ（５ｃ）が配置されている。ホール素子５ａ（５ｂ、５ｃ）は、出力バスバ４ａ（４ｂ、４ｃ）を流れる電流に起因して生じる磁束を計測する。より具体的には、ホール素子５ａは、通過した磁束に応じた電圧を出力する。ホール素子５ａの出力（電圧）は、モータコントローラ６の中のセンサコントローラ１９に送られる（図１参照）。センサコントローラ１９が、ホール素子５ａ−５ｃのそれぞれの出力値に基づいて、出力バスバ４ａ−４ｃを流れる電流（すなわち三相交流）を算出する。同様に、出力バスバ４ｄ−４ｆに隣接してホール素子５ｄ−５ｆが配置されている。ホール素子５ｄ−５ｆは、出力バスバ４ｄ−４ｆを流れる電流に起因して生じる磁束に応じた電圧を出力する。ホール素子５ｄ−５ｆの出力値に基づいて、センサコントローラ１９が、出力バスバ４ｄ−４ｆを流れる電流（三相交流）を算出する。すなわち、センサシステム１０は、スイッチング素子９ｃ、９ｄの出力電流を計測する。 The Hall element 5a is arranged adjacent to the output bus bar 4a. Similarly, the Hall element 5b (5c) is arranged adjacent to the output bus bar 4b (4c). The Hall element 5a (5b, 5c) measures the magnetic flux generated due to the current flowing through the output bus bar 4a (4b, 4c). More specifically, the hall element 5a outputs a voltage according to the magnetic flux that has passed. The output (voltage) of the hall element 5a is sent to the sensor controller 19 in the motor controller 6 (see FIG. 1). The sensor controller 19 calculates the current (that is, three-phase alternating current) flowing through the output bus bars 4a-4c based on the output values of the Hall elements 5a-5c. Similarly, Hall elements 5d-5f are arranged adjacent to the output bus bars 4d-4f. The Hall elements 5d-5f output a voltage according to the magnetic flux generated due to the current flowing through the output bus bars 4d-4f. The sensor controller 19 calculates the current (three-phase alternating current) flowing through the output bus bars 4d-4f based on the output values of the hall elements 5d-5f. That is, the sensor system 10 measures the output currents of the switching elements 9c and 9d.

スイッチング素子９ａ−９ｄは、電力変換用のトランジスタ（パワートランジスタ）である。スイッチング素子９ａ−９ｄは、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）である。 The switching elements 9a-9d are power conversion transistors (power transistors). The switching elements 9a-9d are, for example, IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors).

図２の３ａ−３ｇは、半導体モジュールを表している。以下では、半導体モジュール３ａ−３ｇのいずれかひとつを区別なく表すときには、半導体モジュール３と表記する。ひとつの半導体モジュール３には、２個のスイッチング素子９ａ、９ｂ（あるいは９ｃ、９ｄ）と、それぞれのスイッチング素子に逆並列に接続されているダイオードが収容されている。半導体モジュール３の本体は樹脂パッケージであり、２個のスイッチング素子９ａ、９ｂ（あるいは９ｃ、９ｄ）は、樹脂パッケージの内部で直列に接続されている。 Reference numerals 3a to 3g in FIG. 2 denote semiconductor modules. In the following, when any one of the semiconductor modules 3a to 3g is represented without distinction, it is referred to as a semiconductor module 3. One semiconductor module 3 accommodates two switching elements 9a and 9b (or 9c and 9d) and a diode connected in antiparallel to each switching element. The main body of the semiconductor module 3 is a resin package, and the two switching elements 9a and 9b (or 9c and 9d) are connected in series inside the resin package.

次に、図３、図４を参照して電力変換器２のハードウエア構成を説明する。図３は、電力変換器２の底面図であり、図４は電力変換器２の正面図である。図３ではケース３０の底を省略しており、図４では、ケース３０の前板を省略している。図３、図４では、ケース３０の一部を省略することで、ケース内部のデバイスレイアウトが見えるようにしてある。 Next, the hardware configuration of the power converter 2 will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG. 3 is a bottom view of the power converter 2, and FIG. 4 is a front view of the power converter 2. In FIG. 3, the bottom of the case 30 is omitted, and in FIG. 4, the front plate of the case 30 is omitted. 3 and 4, part of the case 30 is omitted so that the device layout inside the case can be seen.

スイッチング素子９ａ、９ｂ（９ｃ、９ｄ）を収容した複数の半導体モジュール３ａ−３ｇは、複数の冷却チューブ２８とともに、積層ユニット２９を構成している。図３では、積層ユニット２９の両端の冷却チューブに符号２８を付し、残りの冷却チューブには符号を省略した。冷却チューブ２８が、先に説明した冷却器２０の循環路２１に相当する。半導体モジュール３ａ−３ｇと冷却チューブ２８は、１個ずつ交互に積層されており、半導体モジュール３ａ−３ｇのそれぞれの両側に冷却チューブ２８が接している。冷却チューブ２８の内部に冷媒が流れ、接している半導体モジュール３を冷却する。 The plurality of semiconductor modules 3a-3g accommodating the switching elements 9a, 9b (9c, 9d) form a laminated unit 29 together with the plurality of cooling tubes 28. In FIG. 3, reference numeral 28 is given to the cooling tubes at both ends of the laminated unit 29, and the reference numerals are omitted for the remaining cooling tubes. The cooling tube 28 corresponds to the circulation path 21 of the cooler 20 described above. The semiconductor modules 3a-3g and the cooling tubes 28 are alternately laminated one by one, and the cooling tubes 28 are in contact with both sides of each of the semiconductor modules 3a-3g. The coolant flows inside the cooling tube 28 to cool the semiconductor module 3 in contact therewith.

それぞれの半導体モジュール３の本体から、正極端子３０１、負極端子３０２、出力端子３０３、および制御端子３０４が延びている。先に述べたように、半導体モジュール３の本体内部には、２個のスイッチング素子９ａ、９ｂ（９ｃ、９ｄ）の直列接続が収容されている。正極端子３０１、負極端子３０２、出力端子３０３は、それぞれ、２個のスイッチング素子９ａ、９ｂ（９ｃ、９ｄ）の直列接続の正極、負極、中点と接続されている。図３では、右端の半導体モジュール３ｇの端子にのみ、符号３０１、３０２、３０３を付してある。他の半導体モジュール３ａ−３ｆに対しては、端子を示す符号を省略した。 A positive electrode terminal 301, a negative electrode terminal 302, an output terminal 303, and a control terminal 304 extend from the main body of each semiconductor module 3. As described above, the series connection of the two switching elements 9a and 9b (9c and 9d) is housed inside the main body of the semiconductor module 3. The positive electrode terminal 301, the negative electrode terminal 302, and the output terminal 303 are connected to the positive electrode, the negative electrode, and the middle point of the two switching elements 9a and 9b (9c and 9d) connected in series, respectively. In FIG. 3, reference numerals 301, 302, and 303 are attached only to the terminals of the rightmost semiconductor module 3g. For the other semiconductor modules 3a-3f, the reference numerals indicating the terminals are omitted.

制御端子３０４は、半導体モジュール３の内部のスイッチング素子９ａ、９ｂ（９ｃ、９ｄ）のゲートや、センスエミッタなどに接続されている。制御端子３０４の先端は、回路基板４４に接続されている。回路基板４４には、図１で示したモータコントローラ６が実装されている。モータコントローラ６は、制御端子３０４を介して半導体モジュール３の内部のスイッチング素子９ａ、９ｂ（９ｃ、９ｄ）を制御する。 The control terminal 304 is connected to the gates of the switching elements 9a and 9b (9c and 9d) inside the semiconductor module 3, the sense emitter, and the like. The tip of the control terminal 304 is connected to the circuit board 44. The motor controller 6 shown in FIG. 1 is mounted on the circuit board 44. The motor controller 6 controls the switching elements 9a and 9b (9c and 9d) inside the semiconductor module 3 via the control terminal 304.

図中の＋Ｙ方向で、平滑コンデンサ１６が積層ユニット２９に隣接している。図中の＋Ｘ方向でリアクトル１５が積層ユニット２９に隣接している。 The smoothing capacitor 16 is adjacent to the laminated unit 29 in the +Y direction in the figure. The reactor 15 is adjacent to the laminated unit 29 in the +X direction in the figure.

半導体モジュール３ａ−３ｇの正極端子３０１は正極バスバ３５で平滑コンデンサ１６の一方の電極に接続されており、負極端子３０２は負極バスバ３６で平滑コンデンサ１６の他方の電極に接続されている。リアクトル１５の一端１５ａが、中継バスバ３７で半導体モジュール３ｇの出力端子３０３に接続されている。半導体モジュール３ｇの出力端子３０３は、電圧コンバータ１１において２個のスイッチング素子９ａ、９ｂの直列接続の中点に相当する（図２参照）。 The positive terminal 301 of the semiconductor module 3a-3g is connected to one electrode of the smoothing capacitor 16 by the positive bus bar 35, and the negative terminal 302 is connected to the other electrode of the smoothing capacitor 16 by the negative bus bar 36. One end 15a of the reactor 15 is connected to the output terminal 303 of the semiconductor module 3g by the relay bus bar 37. The output terminal 303 of the semiconductor module 3g corresponds to the midpoint of the series connection of the two switching elements 9a and 9b in the voltage converter 11 (see FIG. 2).

図中の座標系の−Ｙ方向で端子台４０が積層ユニット２９に隣接している。半導体モジュール３ａ−３ｆの出力端子３０３のそれぞれには出力バスバ４ａ−４ｆのそれぞれが接続されている。端子台４０の本体４２は樹脂で作られている。本体４２を、出力バスバ４ａ−４ｆが通過している。出力バスバ４ａ−４ｃ（４ｄ−４ｆ）の先端は、端子台４０の本体４２の側面にて、パワー端子４０１ａ（４０１ｂ）となっている。半導体モジュール３ａ−３ｃはインバータ回路１２ａを構成し、半導体モジュール３ａ−３ｃの出力端子３０３から三相交流が出力される。出力バスバ４ａ−４ｃの先端に相当するパワー端子４０１ａが、不図示のパワーケーブルに接続される。そのパワーケーブルがモータ９１ａに接続される。半導体モジュール３ｄ−３ｆはインバータ回路１２ｂを構成し、半導体モジュール３ｄ−３ｆの出力端子３０３から三相交流が出力される。出力バスバ４ｄ−４ｆの先端に相当するパワー端子４０１ｂが、不図示の別のパワーケーブルに接続される。別のパワーケーブルがモータ９１ｂに接続される。 The terminal block 40 is adjacent to the laminated unit 29 in the −Y direction of the coordinate system in the figure. The output bus bars 4a-4f are connected to the output terminals 303 of the semiconductor modules 3a-3f, respectively. The main body 42 of the terminal block 40 is made of resin. The output bus bars 4a-4f pass through the main body 42. The tip of the output bus bar 4a-4c (4d-4f) is a power terminal 401a (401b) on the side surface of the main body 42 of the terminal block 40. The semiconductor modules 3a-3c form an inverter circuit 12a, and three-phase alternating current is output from the output terminals 303 of the semiconductor modules 3a-3c. A power terminal 401a corresponding to the tip of the output bus bar 4a-4c is connected to a power cable (not shown). The power cable is connected to the motor 91a. The semiconductor modules 3d-3f form an inverter circuit 12b, and three-phase alternating current is output from the output terminals 303 of the semiconductor modules 3d-3f. The power terminal 401b corresponding to the tip of the output bus bar 4d-4f is connected to another power cable (not shown). Another power cable is connected to the motor 91b.

端子台４０の本体４２の内部には、先に述べたホール素子５ａ−５ｇが埋設されている。図５に、端子台４０の内部構造を示す。図５は、端子台４０の本体４２を仮想線で描き、本体４２の内部の部品を実線で描いてある。 Inside the main body 42 of the terminal block 40, the Hall elements 5a-5g described above are embedded. FIG. 5 shows the internal structure of the terminal block 40. In FIG. 5, the main body 42 of the terminal block 40 is drawn by imaginary lines, and the parts inside the main body 42 are drawn by solid lines.

センサシステム１０について説明する。先に述べたように、センサシステム１０は、ホール素子５ａ−５ｇと、センサコントローラ１９で構成される。 The sensor system 10 will be described. As described above, the sensor system 10 includes the Hall elements 5a-5g and the sensor controller 19.

端子台４０の本体を出力バスバ４ａ−４ｆと、中継バスバ３７が通っている。図５に示すように、端子台４０の本体４２には、ホール素子５ａ―５ｇと、リングコア７ａ−７ｇが埋設されている。ホール素子５ａ−５ｆのそれぞれは、出力バスバ４ａ−４ｆのそれぞれに隣接するように配置されている。ホール素子５ｇは、中継バスバ３７に隣接するように配置されている。リングコア７ａは出力バスバ４ａを囲んでいる。リングコア７ａには切欠が設けられており、その切欠にホール素子５ａが配置されている。リングコア７ａは磁性体で作られている。リングコア７ａは、出力バスバ４ａを流れる電流が発生する磁束を集める。リングコア７ａが集めた磁束がホール素子５ａを貫く。ホール素子５ａは、磁束の強さに応じた電圧を出力する。ホール素子５ａはセンサ基板４１に接続されている。センサ基板４１には、ホール素子５ａが出力する電圧を、出力バスバ４ａを流れる電流の大きさに変換する回路（センサコントローラ１９）が実装されている。センサ基板４１は、メモリ１８（図１参照）も実装されている。また、先に述べたように、センサコントローラ１９にはタイマ１７が内蔵されている。従ってタイマ１７も、センサ基板４１に実装されていることになる。センサ基板４１とホール素子５ａ−５ｇが、センサシステム１０を構成する。 The output bus bars 4a-4f and the relay bus bar 37 pass through the main body of the terminal block 40. As shown in FIG. 5, hall elements 5a-5g and ring cores 7a-7g are embedded in the main body 42 of the terminal block 40. Each of the Hall elements 5a-5f is arranged so as to be adjacent to each of the output bus bars 4a-4f. The hall element 5g is arranged adjacent to the relay bus bar 37. The ring core 7a surrounds the output bus bar 4a. The ring core 7a is provided with a notch, and the hall element 5a is arranged in the notch. The ring core 7a is made of a magnetic material. The ring core 7a collects the magnetic flux generated by the current flowing through the output bus bar 4a. The magnetic flux collected by the ring core 7a penetrates the Hall element 5a. The hall element 5a outputs a voltage according to the strength of the magnetic flux. The hall element 5a is connected to the sensor substrate 41. A circuit (sensor controller 19) that converts the voltage output from the Hall element 5a into the magnitude of the current flowing through the output bus bar 4a is mounted on the sensor substrate 41. The memory 18 (see FIG. 1) is also mounted on the sensor substrate 41. In addition, as described above, the timer 17 is built in the sensor controller 19. Therefore, the timer 17 is also mounted on the sensor board 41. The sensor substrate 41 and the Hall elements 5a-5g form the sensor system 10.

ホール素子５ｂ−５ｆ、リングコア７ｂ−７ｆ、出力バスバ４ｂ−４ｆについても同様である。要約すると、ホール素子５ａ−５ｆのそれぞれは、出力バスバ４ａ−４ｆのそれぞれに流れる電流に応じた電圧を出力する。同様に、ホール素子５ｇは、中継バスバ３７を流れる電流に応じた電圧を出力する。センサコントローラ１９が、ホール素子５ａ−５ｇの出力値に基づいて、出力バスバ４ａ−４ｆ、中継バスバ３７のそれぞれに流れる電流を算出し、モータコントローラ６へ出力する。 The same applies to the Hall elements 5b-5f, the ring cores 7b-7f, and the output bus bars 4b-4f. In summary, each of the Hall elements 5a-5f outputs a voltage according to the current flowing in each of the output bus bars 4a-4f. Similarly, the hall element 5g outputs a voltage according to the current flowing through the relay bus bar 37. The sensor controller 19 calculates currents flowing through the output bus bars 4a-4f and the relay bus bar 37 based on the output values of the hall elements 5a-5g, and outputs them to the motor controller 6.

以下、説明の便宜上、出力バスバ４ａ−４ｆのいずれか１個を示すときには出力バスバ４と表記する。出力バスバ４に対応するホール素子をホール素子５と表記する。出力バスバ４が接続されている半導体モジュールを半導体モジュール３と表記し、半導体モジュール３に収容されているスイッチング素子をスイッチング素子９と表記する。中継バスバ３７とホール素子５ｇについての説明は省略する。また、以下では、出力バスバ４に接続されているモータ（モータ９１ａまたはモータ９１ｂ）をモータ９１と表記する。 Hereinafter, for convenience of description, when any one of the output busbars 4a to 4f is shown, it is referred to as an output busbar 4. The Hall element corresponding to the output bus bar 4 is referred to as a Hall element 5. A semiconductor module to which the output bus bar 4 is connected is referred to as a semiconductor module 3, and a switching element accommodated in the semiconductor module 3 is referred to as a switching element 9. The description of the relay bus bar 37 and the hall element 5g is omitted. In the following, the motor (motor 91a or motor 91b) connected to the output bus bar 4 will be referred to as the motor 91.

ホール素子５の出力は温度に依存する。従って、ホール素子５の出力は、ホール素子５の温度で補正されることが望ましい。ホール素子５の温度は、ホール素子５に温度センサを設けて計測してもよい。しかし、実施例のセンサシステム１０では、モータ９１に流れる電流と、半導体モジュール３（スイッチング素子９）を冷却する冷却器２０の冷媒の温度を計測する温度センサ２４の計測値と、電力変換器２の内部の電圧を計測する電圧センサ８の計測値から、ホール素子５の温度を推定する。モータ９１に流れる電流と電圧センサ８の計測値からスイッチング素子９に加わる電力が求まる。スイッチング素子９に加わる電力の一部は熱となり、スイッチング素子９の温度を上げる。一方、冷却器２０の冷媒の温度は、スイッチング素子９の温度を下げる。スイッチング素子９の熱が出力バスバ４を伝わり、ホール素子５の温度を上げる。結局、冷却器２０の冷媒の温度、モータ９１に流れる電流、電圧センサ８の計測値から、ホール素子５に加えられる熱量が求まり、その熱量から、ホール素子５の温度上昇分が推定される。冷却器２０の冷媒の温度、モータ９１に流れる電流、電圧センサ８の計測値と、ホール素子５の温度上昇分は、実験やシミュレーションなどにより予め定められており、センサコントローラ１９に接続されているメモリ１８に格納されている。 The output of the Hall element 5 depends on the temperature. Therefore, it is desirable that the output of the hall element 5 be corrected by the temperature of the hall element 5. The temperature of the hall element 5 may be measured by providing a temperature sensor on the hall element 5. However, in the sensor system 10 of the embodiment, the current flowing through the motor 91, the measurement value of the temperature sensor 24 that measures the temperature of the refrigerant of the cooler 20 that cools the semiconductor module 3 (switching element 9), and the power converter 2 The temperature of the Hall element 5 is estimated from the measured value of the voltage sensor 8 that measures the voltage inside the. The electric power applied to the switching element 9 can be obtained from the current flowing through the motor 91 and the measurement value of the voltage sensor 8. Part of the electric power applied to the switching element 9 becomes heat, which raises the temperature of the switching element 9. On the other hand, the temperature of the refrigerant in the cooler 20 lowers the temperature of the switching element 9. The heat of the switching element 9 is transmitted through the output bus bar 4 and raises the temperature of the hall element 5. After all, the amount of heat applied to the hall element 5 is obtained from the temperature of the refrigerant in the cooler 20, the current flowing in the motor 91, and the measurement value of the voltage sensor 8, and the amount of increase in temperature of the hall element 5 is estimated from the amount of heat. The temperature of the refrigerant in the cooler 20, the current flowing through the motor 91, the measured value of the voltage sensor 8, and the temperature rise of the Hall element 5 are predetermined by experiments, simulations, etc., and are connected to the sensor controller 19. It is stored in the memory 18.

上記したように、冷却器２０の冷媒の温度、モータ９１に流れる電流、電圧センサ８の計測値から、ホール素子５の温度上昇分が得られる。ホール素子５の温度を推定するには、ホール素子５の推定温度の初期値が必要となる。ホール素子５の温度が十分に冷えると、ホール素子５の温度は周囲の温度と同じになる。周囲の温度は電力変換器２が有する温度センサ２５で計測できる。従って、ホール素子５の温度が周囲の温度に同化している場合は、温度センサ２５で計測した温度をホール素子５の初期推定温度として利用することができる。以下では、説明の便宜上、ホール素子５の周囲の温度を素子周囲温度と称する。素子周囲温度は、温度センサ２５で計測することができる。 As described above, the temperature rise of the Hall element 5 can be obtained from the temperature of the refrigerant in the cooler 20, the current flowing in the motor 91, and the measurement value of the voltage sensor 8. In order to estimate the temperature of the hall element 5, the initial value of the estimated temperature of the hall element 5 is required. When the temperature of the hall element 5 is sufficiently cooled, the temperature of the hall element 5 becomes the same as the ambient temperature. The ambient temperature can be measured by the temperature sensor 25 included in the power converter 2. Therefore, when the temperature of the Hall element 5 is the same as the ambient temperature, the temperature measured by the temperature sensor 25 can be used as the initial estimated temperature of the Hall element 5. Hereinafter, for convenience of description, the temperature around the Hall element 5 is referred to as an element ambient temperature. The element ambient temperature can be measured by the temperature sensor 25.

一方、ホール素子５は端子台４０の樹脂製の本体４２に埋設されており、その熱容量の時定数は短くない。従って、車両の機能が停止した後（すなわち、メインスイッチ２７がオンからオフに切り替わった後）、ホール素子５の温度はゆっくり下がる。車両のメインスイッチ２７がオンからオフに切り替わった後、あまり時間が経過せずに再びメインスイッチ２７がオンに切り替えられたとき、ホール素子５の温度は素子周囲温度よりも高い場合がある。そのような場合、温度センサ２５が計測する素子周囲温度は、ホール素子５の初期推定温度としては正確ではない。 On the other hand, the hall element 5 is embedded in the resin main body 42 of the terminal block 40, and the time constant of its heat capacity is not short. Therefore, after the function of the vehicle is stopped (that is, after the main switch 27 is switched from on to off), the temperature of the hall element 5 slowly decreases. After the main switch 27 of the vehicle is switched from on to off, when the main switch 27 is switched on again in a short time, the temperature of the hall element 5 may be higher than the element ambient temperature. In such a case, the element ambient temperature measured by the temperature sensor 25 is not accurate as the initial estimated temperature of the hall element 5.

そこで、センサシステム１０では、車両のメインスイッチ２７がオンからオフに切り替わった後、再びオンに切り替えられたときのホール素子５の初期温度を推定するメカニズムを備えている。 Therefore, the sensor system 10 includes a mechanism for estimating the initial temperature of the hall element 5 when the main switch 27 of the vehicle is switched from ON to OFF and then switched back to ON.

図６に、メインスイッチ２７がオンからオフに切り替えられた後のホール素子５の温度変化のグラフの一例を示す。横軸は時刻ｔを示しており、縦軸はホール素子５の温度（素子温度Ｔ）を示している。時刻ｔ１までは車両が走行しており、電力変換器２の負荷に応じて素子温度Ｔも変化する。時刻ｔ１にメインスイッチ２７がオンからオフに切り替えられる。時刻ｔ１の直前まで素子温度Ｔが上昇傾向であるので、時刻ｔ１以後、少しの間は素子温度Ｔも上昇する。その後、素子温度Ｔは緩やかなカーブを描きつつ低下し、やがて素子周囲温度Ｔａに収束していく。 FIG. 6 shows an example of a graph of the temperature change of the Hall element 5 after the main switch 27 is switched from ON to OFF. The horizontal axis represents time t, and the vertical axis represents the temperature of the Hall element 5 (element temperature T). The vehicle is running until time t1, and the element temperature T also changes according to the load of the power converter 2. At time t1, the main switch 27 is switched from on to off. Since the element temperature T tends to increase until immediately before time t1, the element temperature T also increases for a short period after time t1. After that, the element temperature T decreases while drawing a gentle curve, and eventually converges to the element ambient temperature Ta.

素子周囲温度Ｔａに収束する前、時刻ｔ２に再びメインスイッチ２７がオンに切り替えられたと仮定する。時刻ｔ２における素子温度Ｔ２が、時刻ｔ２以降のホール素子５の推定温度の初期値（初期推定温度Ｔ２）に対応する。 It is assumed that the main switch 27 is turned on again at time t2 before it converges to the element ambient temperature Ta. The element temperature T2 at time t2 corresponds to the initial value of the estimated temperature of the Hall element 5 after time t2 (initial estimated temperature T2).

センサシステム１０のメモリ１８には、図７に示すマップが記憶されている。図７のマップは、メインスイッチ２７がオンからオフに切り替えられてからの経過時間と、素子温度の減衰率の関係を表している。図７のマップには、様々な経過時間に対応する温度減衰率が記されている。例えば、経過時間が時間ｔ２１ａの場合、素子温度Ｔは、オフに切り替えられたときの温度Ｔ１と素子周囲温度Ｔａの差のα１（％）だけ下がることを意味する。経過時間と温度減衰率の関係は、実験やシミュレーションによって予め求められており、メモリ１８に格納されている。 A map shown in FIG. 7 is stored in the memory 18 of the sensor system 10. The map in FIG. 7 shows the relationship between the elapsed time after the main switch 27 is switched from ON to OFF and the attenuation rate of the element temperature. The map of FIG. 7 shows the temperature decay rates corresponding to various elapsed times. For example, when the elapsed time is the time t21a, it means that the element temperature T is lowered by α1 (%) which is the difference between the temperature T1 when switched off and the element ambient temperature Ta. The relationship between the elapsed time and the temperature decay rate is obtained in advance by experiments or simulations and is stored in the memory 18.

図７のマップを使った初期推定温度の特定方法について述べる。センサコントローラは、メインスイッチ２７がオンからオフに切り替えられたとき（図６の時刻ｔ１）のホール素子５の推定温度Ｔ１をメモリ１８に記憶する。説明の便宜上、メインスイッチ２７がオンからオフに切り替えられたときの推定温度Ｔ１を前回推定温度Ｔ１と称する。先に述べたように、センサコントローラ１９にはタイマ１７が内蔵されている。タイマ１７は、メインスイッチ２７がオンからオフに切り替えられてからの経過時間ｔ２１を計測する。 A method of specifying the initial estimated temperature using the map of FIG. 7 will be described. The sensor controller stores in the memory 18 the estimated temperature T1 of the Hall element 5 when the main switch 27 is switched from on to off (time t1 in FIG. 6). For convenience of explanation, the estimated temperature T1 when the main switch 27 is switched from on to off is referred to as the previous estimated temperature T1. As described above, the sensor controller 19 has the timer 17 built therein. The timer 17 measures an elapsed time t21 after the main switch 27 is switched from on to off.

メインスイッチ２７がオンからオフに切り替えられた後、再びオンに切り替えられたとき（図６の時刻ｔ２）、センサコントローラ１９は、それまでの経過時間ｔ２１に対応する温度減衰率αをメモリ１８に記憶されているマップ（図７のマップ）から抽出する。センサコントローラ１９は、温度センサ２５（図１参照）から素子周囲温度Ｔａを取得する。センサコントローラ１９は、素子周囲温度Ｔａと前回推定温度Ｔ１の差（｜Ｔａ−Ｔ１｜）に、経過時間ｔ２１に対応した温度減衰率α（ｔ２１）を乗じる。センサコントローラ１９は、温度減衰率α（ｔ２１）を乗じた値を前回推定温度Ｔ１から減じる。センサコントローラ１９は、それらの演算の結果をホール素子５の初期推定温度Ｔ２とする。 When the main switch 27 is switched from on to off and then on again (time t2 in FIG. 6), the sensor controller 19 stores the temperature decay rate α corresponding to the elapsed time t21 up to that time in the memory 18. Extract from the stored map (map in FIG. 7). The sensor controller 19 acquires the element ambient temperature Ta from the temperature sensor 25 (see FIG. 1). The sensor controller 19 multiplies the difference (|Ta−T1|) between the element ambient temperature Ta and the previous estimated temperature T1 by the temperature decay rate α(t21) corresponding to the elapsed time t21. The sensor controller 19 subtracts the value obtained by multiplying the temperature attenuation rate α(t21) from the previous estimated temperature T1. The sensor controller 19 sets the result of those calculations as the initial estimated temperature T2 of the Hall element 5.

上記のアルゴリズムを数式にすると以下の通りである。
Ｔ２＝Ｔ１−｜Ｔａ−Ｔ１｜×α（ｔ２１） ・・・（数式１） The above algorithm is expressed as a mathematical expression as follows.
T2=T1−|Ta−T1|×α(t21) (Equation 1)

時刻ｔ２にメインスイッチ２７がオンに切り替えられたときの初期推定温度Ｔ２が得られた後、センサコントローラ１９は、前述したアルゴリズムによりホール素子５の推定温度を算出する。すなわち、センサコントローラ１９は、周期的に、冷却器２０の冷媒の温度、モータ９１に流れる電流、電圧センサ８の計測値から、ホール素子５の温度上昇分を算出する。算出された温度上昇分を、前回の推定温度に加算し、ホール素子５の最新の推定温度とする。周期的に繰り返されるこの演算の最初の「前回の推定温度」が初期推定温度Ｔ２である。 After obtaining the initial estimated temperature T2 when the main switch 27 is turned on at time t2, the sensor controller 19 calculates the estimated temperature of the Hall element 5 by the above-described algorithm. That is, the sensor controller 19 periodically calculates the temperature rise of the Hall element 5 from the temperature of the refrigerant in the cooler 20, the current flowing in the motor 91, and the measurement value of the voltage sensor 8. The calculated temperature rise is added to the previous estimated temperature to obtain the latest estimated temperature of the hall element 5. The first "previous estimated temperature" of this calculation which is periodically repeated is the initial estimated temperature T2.

以上説明したように、センサシステム１０は、車両のメインスイッチ２７がオンからオフに切り替えられた後に再びオンに切り替えられたときのホール素子５（センサ素子）の初期推定温度を的確に特定することができる。 As described above, the sensor system 10 accurately specifies the initial estimated temperature of the hall element 5 (sensor element) when the main switch 27 of the vehicle is switched from on to off and then on again. You can

実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。実施例のセンサシステム１０では、温度センサ２５（図１参照）が計測する外気温度をホール素子５の周囲温度として利用した。ホール素子の近くに冷却器が配置されており、その冷却器の冷媒温度を計測する温度センサを備える場合、その温度センサによって計測される冷媒温度をホール素子５の周囲温度として利用してもよい。 Points to be noted regarding the technique described in the embodiment will be described. In the sensor system 10 of the embodiment, the outside air temperature measured by the temperature sensor 25 (see FIG. 1) is used as the ambient temperature of the hall element 5. When the cooler is arranged near the hall element and the temperature sensor for measuring the refrigerant temperature of the cooler is provided, the refrigerant temperature measured by the temperature sensor may be used as the ambient temperature of the hall element 5. ..

メモリ１８には、図７のようなマップに代えて、経過時間と温度減衰率の関係を規定した数式が記憶されていてもよい。また、初期推定温度を算出する演算時間を短縮するため、経過時間と温度減衰率の関係を規定した数式から予めマップが生成され、そのマップがメモリ１８に記憶されていてもよい。なお、温度減衰率は、経過時間が増えるとともに単調増加する。経過時間が所定の閾値以上では、温度減衰率は１００％である。すなわち、経過時間が所定の閾値以上の場合、初期推定温度Ｔ２は素子周囲温度Ｔａに等しくなる。 Instead of the map shown in FIG. 7, the memory 18 may store a mathematical formula that defines the relationship between the elapsed time and the temperature decay rate. Further, in order to reduce the calculation time for calculating the initial estimated temperature, a map may be generated in advance from a mathematical expression that defines the relationship between the elapsed time and the temperature decay rate, and the map may be stored in the memory 18. The temperature decay rate monotonically increases as the elapsed time increases. When the elapsed time is equal to or greater than the predetermined threshold value, the temperature decay rate is 100%. That is, when the elapsed time is equal to or greater than the predetermined threshold value, the initial estimated temperature T2 becomes equal to the element ambient temperature Ta.

メモリ１８が第１記憶手段と第２記憶手段を兼ねている。第１記憶手段と第２記憶手段は別々に備えられていてもよい。ホール素子５がセンサ素子の一例である。本明細書が開示する技術は、ホール素子以外のセンサ素子を有するセンサシステムに適用することも好適である。また、本明細書が開示する技術は、電気自動車のほか、ハイブリッド車、燃料電池車に適用することもできる。 The memory 18 serves as the first storage means and the second storage means. The first storage means and the second storage means may be provided separately. The hall element 5 is an example of a sensor element. The technology disclosed in this specification is also suitable for application to a sensor system having a sensor element other than a Hall element. In addition to the electric vehicle, the technology disclosed in this specification can be applied to a hybrid vehicle and a fuel cell vehicle.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 Specific examples of the present invention have been described above in detail, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. The technical elements described in the present specification or the drawings exert technical utility alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technique illustrated in the present specification or the drawings can achieve a plurality of purposes at the same time, and achieving one of the purposes has technical utility.

２：電力変換器
３、３ａ−３ｇ：半導体モジュール
４、４ａ−４ｆ：出力バスバ
５、５ａ−５ｇ：ホール素子
６：モータコントローラ
７ａ−７ｇ：リングコア
８：電圧センサ
９、９ａ−９ｄ：スイッチング素子
１０：センサシステム
１１：電圧コンバータ
１２：インバータ
１３：直流電源
１４：フィルタコンデンサ
１５：リアクトル
１６：平滑コンデンサ
１７：タイマ
１８：メモリ
１９：センサコントローラ
２０：冷却器
２４、２５：温度センサ
２６：上位コントローラ
２７：メインスイッチ
２８：冷却チューブ
４０：端子台
４１：センサ基板
４２：本体
１００：電気自動車 2: Power converter 3, 3a-3g: Semiconductor module 4, 4a-4f: Output bus bar 5, 5a-5g: Hall element 6: Motor controller 7a-7g: Ring core 8: Voltage sensor 9, 9a-9d: Switching element 10: Sensor system 11: Voltage converter 12: Inverter 13: DC power supply 14: Filter capacitor 15: Reactor 16: Smoothing capacitor 17: Timer 18: Memory 19: Sensor controller 20: Cooler 24, 25: Temperature sensor 26: Host controller 27: Main switch 28: Cooling tube 40: Terminal block 41: Sensor board 42: Main body 100: Electric vehicle

Claims (2)

車両のメインスイッチがオンからオフに切り替えられたときのセンサ素子の推定温度である前回推定温度を記憶する第１記憶手段と、
前記メインスイッチがオンからオフに切り替えられてから再びオンに切り替えられるまでの経過時間を計測するタイマと、
前記経過時間に対応した前記センサ素子の温度減衰率を記憶している第２記憶手段と、
前記メインスイッチが再びオンに切り替えられたとき、前記センサ素子の周囲温度と前記前回推定温度の差に前記経過時間に対応した前記温度減衰率を乗じた値を前記前回推定温度から減じた値を前記メインスイッチが再びオンに切り替えられたときの前記センサ素子の初期推定温度とするセンサコントローラと、
を備えている自動車用のセンサシステム。 First storage means for storing a previous estimated temperature which is an estimated temperature of the sensor element when the main switch of the vehicle is switched from on to off;
A timer that measures the elapsed time from when the main switch is switched from on to off until it is switched back on,
Second storage means for storing a temperature decay rate of the sensor element corresponding to the elapsed time;
When the main switch is turned on again, a value obtained by subtracting a value obtained by multiplying the difference between the ambient temperature of the sensor element and the previously estimated temperature by the temperature decay rate corresponding to the elapsed time from the previously estimated temperature is used. A sensor controller which is an initial estimated temperature of the sensor element when the main switch is turned on again,
Sensor system for automobiles equipped with. 前記センサ素子は、半導体モジュールのパワー端子に接続されているバスバに隣接配置されており、前記バスバを流れる電流に起因して生じる磁束を計測するホール素子であり、
前記センサコントローラは、前記初期推定温度に、前記半導体モジュールを冷却する冷媒の温度と前記半導体モジュールに流れる電力に基づいて特定される温度上昇分を加算して前記推定温度を算出する、請求項１に記載のセンサシステム。 The sensor element is a Hall element that is disposed adjacent to a bus bar connected to a power terminal of a semiconductor module and that measures a magnetic flux generated due to a current flowing through the bus bar,
The sensor controller calculates the estimated temperature by adding to the initial estimated temperature a temperature rise amount specified based on a temperature of a coolant that cools the semiconductor module and electric power flowing through the semiconductor module. The sensor system according to.

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