JP7380465B2 - power converter - Google Patents

Description

この明細書における開示は、電力変換装置に関する。 The disclosure in this specification relates to a power conversion device.

特許文献１は、内側半導体スイッチング素子の冷却フィンよりも外側半導体スイッチング素子の冷却フィンの熱抵抗が大きい電力変換装置を開示している。これにより、内側半導体スイッチング素子と外側半導体スイッチング素子の寿命をほぼ等しくしている。先行技術文献の記載内容は、この明細書における技術的要素の説明として、参照により援用される。 Patent Document 1 discloses a power conversion device in which cooling fins of an outer semiconductor switching element have a larger thermal resistance than cooling fins of an inner semiconductor switching element. This makes the lifespans of the inner semiconductor switching element and the outer semiconductor switching element substantially equal. The contents of the prior art documents are incorporated by reference as explanations of technical elements in this specification.

特開２０１０－８８１６５号公報Japanese Patent Application Publication No. 2010-88165

先行技術文献の構成では、冷却フィンの熱抵抗を調整することで、各スイッチング素子の寿命をほぼ等しくしている。しかしながら、劣化の進行に合わせた対応ではないため、結果として、特定のスイッチング素子の寿命が他のスイッチング素子に比べて著しく短くなる場合もあり得る。上述の観点において、または言及されていない他の観点において、電力変換装置にはさらなる改良が求められている。 In the configuration of the prior art document, the lifetime of each switching element is made almost equal by adjusting the thermal resistance of the cooling fin. However, since the measures are not taken in accordance with the progress of deterioration, as a result, the life of a specific switching element may be significantly shorter than that of other switching elements. Further improvements in power conversion devices are required in the above-mentioned aspects or in other aspects not mentioned.

開示される１つの目的は、安定して駆動可能な電力変換装置を提供することにある。 One object of the disclosure is to provide a power conversion device that can be driven stably.

ここに開示された電力変換装置は、互いに並列に設けられている複数の半導体モジュール（８１ａ、８１ｂ）と、複数の半導体モジュールを冷却する半導体冷却器（８５）と、半導体モジュールの温度である素子温度（Ｔｊ）を複数の半導体モジュールごとに計測する温度センサ（５１）と、半導体モジュールの制御を行う制御部（７０）とを備え、制御部は、複数の半導体モジュールごとの素子温度を取得する取得部（７１）と、半導体モジュールの素子損失と素子温度とを用いて半導体モジュールと半導体冷却器との間の熱抵抗（Ｒｊ）を複数の半導体モジュールごとに算出する算出部（７２）と、熱抵抗に基づいて半導体モジュールが異常モジュールであるか正常モジュールであるかを判定する異常判定を行う判定部（７３）と、異常モジュールの駆動を停止し、正常モジュールを用いてスイッチング制御を実行する実行部（７４）とを備え、算出部は、複数の熱抵抗のうち最も大きな熱抵抗である最大熱抵抗（Ｒｊｍａｘ）から最も小さな熱抵抗である最小熱抵抗（Ｒｊｍｉｎ）を引いた差である熱抵抗差（Ｒｂ）を算出し、判定部は、熱抵抗差が熱抵抗差閾値（Ｒｂｓ）以上の場合に、最大熱抵抗が算出された半導体モジュールを異常モジュールと判定し、熱抵抗差が熱抵抗差閾値未満の場合に、全ての半導体モジュールを正常モジュールと判定する。 The power conversion device disclosed herein includes a plurality of semiconductor modules (81a, 81b) that are provided in parallel with each other, a semiconductor cooler (85) that cools the plurality of semiconductor modules, and an element whose temperature is the temperature of the semiconductor modules. It includes a temperature sensor (51) that measures temperature (Tj) for each of a plurality of semiconductor modules, and a control section (70) that controls the semiconductor modules, and the control section acquires the element temperature of each of the plurality of semiconductor modules. an acquisition unit (71); a calculation unit (72) that calculates the thermal resistance (Rj) between the semiconductor module and the semiconductor cooler for each of the plurality of semiconductor modules using the element loss and element temperature of the semiconductor module; A determination unit (73) that performs abnormality determination to determine whether the semiconductor module is an abnormal module or a normal module based on thermal resistance, and a determination unit (73) that stops driving the abnormal module and executes switching control using the normal module. The calculation unit calculates the difference between the maximum thermal resistance (Rjmax), which is the largest thermal resistance among the plurality of thermal resistances, and the minimum thermal resistance (Rjmin), which is the smallest thermal resistance. The determination unit calculates the thermal resistance difference (Rb), and when the thermal resistance difference is greater than or equal to the thermal resistance difference threshold (Rbs), the determination unit determines the semiconductor module for which the maximum thermal resistance has been calculated as an abnormal module, and determines that the thermal resistance difference is greater than or equal to the thermal resistance difference threshold (Rbs). If the thermal resistance difference is less than the threshold value, all semiconductor modules are determined to be normal modules.

開示された電力変換装置によると、熱抵抗に基づいて半導体モジュールが異常モジュールであるか正常モジュールであるかを判定する異常判定を行う判定部と、異常モジュールの駆動を停止し、正常モジュールを用いてスイッチング制御を実行する実行部とを備えている。このため、正常モジュールを用いてスイッチング制御を維持した状態で、異常モジュールを停止できる。したがって、適切な電力変換を維持しながら、異常モジュールを駆動することによる発熱で異常モジュールの周辺が異常な高温になることを抑制できる。したがって、安定して駆動可能な電力変換装置を提供できる。 According to the disclosed power conversion device, there is a determination unit that performs an abnormality determination that determines whether a semiconductor module is an abnormal module or a normal module based on thermal resistance, and a determination unit that stops driving the abnormal module and uses the normal module. and an execution unit that executes switching control. Therefore, the abnormal module can be stopped while switching control is maintained using the normal module. Therefore, while maintaining appropriate power conversion, it is possible to prevent the area around the abnormal module from becoming abnormally high temperature due to heat generated by driving the abnormal module. Therefore, it is possible to provide a power conversion device that can be driven stably.

この明細書における開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。この明細書に開示される目的、特徴、および効果は、後続の詳細な説明、および添付の図面を参照することによってより明確になる。 The multiple aspects disclosed in this specification employ different technical means to achieve their respective objectives. The claims and the reference numerals in parentheses described in this section exemplarily indicate correspondence with parts of the embodiment described later, and are not intended to limit the technical scope. The objects, features, and advantages disclosed in this specification will become more apparent by reference to the subsequent detailed description and accompanying drawings.

電力変換装置の回路構成を示す構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram showing a circuit configuration of a power conversion device. 半導体モジュールと半導体冷却器との関係を示す上面図である。FIG. 2 is a top view showing the relationship between a semiconductor module and a semiconductor cooler. 電力変換装置の制御に関するブロック図である。FIG. 2 is a block diagram regarding control of the power conversion device. 電力変換装置の制御に関するフローチャートである。It is a flowchart regarding control of a power conversion device. 素子損失を求めるための損失マップを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a loss map for determining element loss. 第２実施形態における電力変換装置の制御に関するフローチャートである。It is a flowchart regarding control of the power conversion device in a 2nd embodiment.

図面を参照しながら、複数の実施形態を説明する。複数の実施形態において、機能的におよび／または構造的に対応する部分および／または関連付けられる部分には同一の参照符号、または百以上の位が異なる参照符号が付される場合がある。対応する部分および／または関連付けられる部分については、他の実施形態の説明を参照することができる。 A plurality of embodiments will be described with reference to the drawings. In embodiments, functionally and/or structurally corresponding and/or related parts may be provided with the same reference numerals or with reference numerals that differ by hundreds or more. Descriptions of other embodiments can be referred to for corresponding and/or related parts.

第１実施形態
電力変換装置１は、電源電圧を所望の電圧と周波数に変換する装置である。電力変換装置１で電力を所望の値に変換することで、電気負荷を適切に駆動することが可能となる。電力変換装置１は、例えば直流電圧を交流電圧に変換するインバータ装置として利用可能である。電力変換装置１は、例えば交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ装置として利用可能である。電力変換装置１は、例えば自動車に搭載され、自動車の走行に使用するモータを駆動するための電力を提供する装置として利用可能である。ただし、電力変換装置１を電車や飛行機などに搭載してもよい。また、電力変換装置１を移動体に搭載するのではなく、定置型の電力供給装置に利用してもよい。 First Embodiment A power conversion device 1 is a device that converts a power supply voltage into a desired voltage and frequency. By converting electric power into a desired value with the power conversion device 1, it becomes possible to appropriately drive an electric load. The power conversion device 1 can be used, for example, as an inverter device that converts DC voltage to AC voltage. The power converter 1 can be used, for example, as a converter device that converts alternating current voltage to direct current voltage. The power conversion device 1 is mounted on, for example, a car and can be used as a device that provides electric power to drive a motor used to drive the car. However, the power conversion device 1 may be mounted on a train, an airplane, or the like. Furthermore, the power conversion device 1 may be used in a stationary power supply device instead of being mounted on a moving body.

図１は、電力変換装置１を用いて、直流電源２から出力される電力を変換し、走行用モータ３を駆動する場合の回路図である。電力変換装置１は、コンバータ機能とインバータ機能を発揮可能な装置である。ここで、走行用モータ３は、３相交流モータである。ただし、走行用モータ３以外の負荷に電力を供給する構成としてもよい。 FIG. 1 is a circuit diagram when power converter 1 is used to convert electric power output from DC power source 2 and drive motor 3 for driving. The power conversion device 1 is a device that can perform a converter function and an inverter function. Here, the running motor 3 is a three-phase AC motor. However, a configuration may also be adopted in which power is supplied to a load other than the traveling motor 3.

電力変換装置１には、直流電源２の高電位側が接続される正極入力端子２ｐが設けられている。電力変換装置１には、直流電源２の低電位側が接続される負極入力端子２ｎが設けられている。 The power converter 1 is provided with a positive input terminal 2p to which the high potential side of the DC power supply 2 is connected. The power converter 1 is provided with a negative input terminal 2n to which the low potential side of the DC power supply 2 is connected.

電力変換装置１には、コンバータ部９１が設けられている。コンバータ部９１は、昇圧回路とも呼ばれる。コンバータ部９１は、リアクトル６１と第１モジュール８１ａと第２モジュール８１ｂとを備えている。第１モジュール８１ａと第２モジュール８１ｂとは、高電位側のスイッチング素子と低電位側のスイッチング素子との合計２つのスイッチング素子を備えている。第１モジュール８１ａと第２モジュール８１ｂとは、いわゆる２ｉｎ１パッケージ構造のモジュールである。第１モジュール８１ａは、半導体モジュールの一例を提供する。第２モジュール８１ｂは、半導体モジュールの一例を提供する。 The power conversion device 1 is provided with a converter section 91. Converter section 91 is also called a booster circuit. The converter section 91 includes a reactor 61, a first module 81a, and a second module 81b. The first module 81a and the second module 81b include a total of two switching elements: a switching element on the high potential side and a switching element on the low potential side. The first module 81a and the second module 81b are modules with a so-called 2-in-1 package structure. The first module 81a provides an example of a semiconductor module. The second module 81b provides an example of a semiconductor module.

第１モジュール８１ａと第２モジュール８１ｂとにおいて、高電位側のスイッチング素子のコレクタが高電位ラインに接続されている。さらに、高電位側のスイッチング素子のエミッタが低電位側のスイッチング素子のコレクタに接続されている。さらに、低電位側のスイッチング素子のエミッタが低電位ラインに接続されている。そして、各スイッチング素子のゲートが回路基板に接続されている。リアクトル６１は、一端が正極入力端子２ｐに接続され、他端が高電位側のスイッチング素子のエミッタと低電位側のスイッチング素子のコレクタに接続されている。 In the first module 81a and the second module 81b, the collectors of the switching elements on the high potential side are connected to the high potential line. Furthermore, the emitter of the switching element on the high potential side is connected to the collector of the switching element on the low potential side. Furthermore, the emitter of the switching element on the low potential side is connected to the low potential line. The gate of each switching element is connected to the circuit board. The reactor 61 has one end connected to the positive input terminal 2p, and the other end connected to the emitter of the switching element on the high potential side and the collector of the switching element on the low potential side.

第１モジュール８１ａと第２モジュール８１ｂとは、互いに並列に設けられている。このため、第１モジュール８１ａと第２モジュール８１ｂとのどちらか一方のオンオフを切り替えることでコンバータ部９１による昇圧機能を発揮可能である。より詳細には、第１モジュール８１ａの２つのスイッチング素子をオフとした状態で、第２モジュール８１ｂの２つのスイッチング素子のオンオフを切り替えることで昇圧できる。あるいは、第２モジュール８１ｂの２つのスイッチング素子をオフとした状態で、第１モジュール８１ａの２つのスイッチング素子のオンオフを切り替えることで昇圧できる。 The first module 81a and the second module 81b are provided in parallel with each other. Therefore, by switching on/off of either the first module 81a or the second module 81b, the converter section 91 can perform the boosting function. More specifically, the voltage can be increased by switching on/off the two switching elements of the second module 81b while the two switching elements of the first module 81a are turned off. Alternatively, the voltage can be boosted by switching on/off the two switching elements of the first module 81a while the two switching elements of the second module 81b are turned off.

また、第１モジュール８１ａと第２モジュール８１ｂとを同じように切り替えることで、コンバータ部９１による昇圧機能を発揮可能である。より詳細には、高電位側のスイッチング素子同士を同時にオンとし、低電位側のスイッチング素子同士を同時にオフとする。また、高電位側のスイッチング素子同士を同時にオフとし、低電位側のスイッチング素子同士を同時にオンとする。第１モジュール８１ａと第２モジュール８１ｂとの両方を用いて昇圧を行うことで、電流が第１モジュール８１ａと第２モジュール８１ｂとに分散して流れることとなる。このため、第１モジュール８１ａと第２モジュール８１ｂとのどちらか一方のみを切り替える場合に比べて、スイッチング素子に流れる電流の大きさが小さくなる。 Further, by switching the first module 81a and the second module 81b in the same way, the converter section 91 can perform the boosting function. More specifically, the switching elements on the high potential side are turned on simultaneously, and the switching elements on the low potential side are turned off simultaneously. Furthermore, the switching elements on the high potential side are simultaneously turned off, and the switching elements on the low potential side are simultaneously turned on. By boosting the voltage using both the first module 81a and the second module 81b, current flows in a distributed manner to the first module 81a and the second module 81b. Therefore, the magnitude of the current flowing through the switching element becomes smaller than when only one of the first module 81a and the second module 81b is switched.

電力変換装置１には、インバータ部９２が設けられている。インバータ部９２は、走行用モータ３の各相に対応して、Ｕ相モジュール８１ＵとＶ相モジュール８１ＶとＷ相モジュール８１Ｗとの３つのモジュールを備えている。インバータ部９２の各モジュールにおいて、高電位側のスイッチング素子のコレクタが高電位ラインと接続されている。さらに、高電位側のスイッチング素子のエミッタが低電位側のスイッチング素子のコレクタと接続されている。さらに、低電位側のスイッチング素子のエミッタが低電位ラインと接続されている。そして、各スイッチング素子のゲートが回路基板と接続されている。また、高電位側のスイッチング素子のエミッタと低電位側のスイッチング素子のコレクタとが、走行用モータ３の各相の端子であるＵ相端子３Ｕ、Ｖ相端子３Ｖ、Ｗ相端子３Ｗとのそれぞれに接続されている。 The power conversion device 1 is provided with an inverter section 92. The inverter section 92 includes three modules corresponding to each phase of the traveling motor 3: a U-phase module 81U, a V-phase module 81V, and a W-phase module 81W. In each module of the inverter section 92, the collector of the switching element on the high potential side is connected to a high potential line. Further, the emitter of the switching element on the high potential side is connected to the collector of the switching element on the low potential side. Further, the emitter of the switching element on the low potential side is connected to the low potential line. The gate of each switching element is connected to the circuit board. Further, the emitter of the switching element on the high potential side and the collector of the switching element on the low potential side are connected to the U-phase terminal 3U, V-phase terminal 3V, and W-phase terminal 3W, which are the terminals of each phase of the traveling motor 3. It is connected to the.

電力変換装置１には、フィルタコンデンサ２１が設けられている。フィルタコンデンサ２１は、直流電源２とコンバータ部９１との間に設けられている。フィルタコンデンサ２１は、一端が正極入力端子２ｐと接続され、他端が負極入力端子２ｎと接続されている。言い換えると、フィルタコンデンサ２１は、直流電源２と並列に接続されている。フィルタコンデンサ２１は、直流電源２からのノーマルモードノイズを抑制する機能を備えている。 The power converter 1 is provided with a filter capacitor 21 . Filter capacitor 21 is provided between DC power supply 2 and converter section 91 . The filter capacitor 21 has one end connected to the positive input terminal 2p and the other end connected to the negative input terminal 2n. In other words, the filter capacitor 21 is connected in parallel with the DC power supply 2. The filter capacitor 21 has a function of suppressing normal mode noise from the DC power supply 2.

電力変換装置１には、平滑コンデンサ３１が設けられている。平滑コンデンサ３１は、コンバータ部９１の出力側に設けられている。平滑コンデンサ３１は、インバータ部９２の入力側に設けられている。平滑コンデンサ３１は、コンバータ部９１とインバータ部９２との間に設けられている。平滑コンデンサ３１は、一端が高電位ラインと接続され、他端が低電位ラインと接続されている。平滑コンデンサ３１は、バッテリ電圧の変動を平滑化する機能を備えている。平滑コンデンサ３１と並列に放電抵抗を備える構成としてもよい。 The power converter 1 is provided with a smoothing capacitor 31 . Smoothing capacitor 31 is provided on the output side of converter section 91. Smoothing capacitor 31 is provided on the input side of inverter section 92 . Smoothing capacitor 31 is provided between converter section 91 and inverter section 92. The smoothing capacitor 31 has one end connected to a high potential line and the other end connected to a low potential line. The smoothing capacitor 31 has a function of smoothing fluctuations in battery voltage. A configuration may also be adopted in which a discharge resistor is provided in parallel with the smoothing capacitor 31.

電力変換装置１の回路構成は、上述の例に限られない。例えば、電力変換装置１において、コンバータ部９１やインバータ部９２を複数備えてもよい。これによると、１つの電力変換装置１を用いて、複数の負荷を駆動できる。あるいは、電力変換装置１に昇圧機能が不要であれば、コンバータ部９１を備えない構成としてもよい。また、周波数を変化させる機能が不要であれば、インバータ部９２を備えない構成としてもよい。 The circuit configuration of the power conversion device 1 is not limited to the above example. For example, the power conversion device 1 may include a plurality of converter sections 91 and inverter sections 92. According to this, a plurality of loads can be driven using one power conversion device 1. Alternatively, if the power converter 1 does not require a boost function, a configuration may be adopted in which the converter section 91 is not provided. Furthermore, if the function of changing the frequency is not required, the configuration may not include the inverter section 92.

図２において、半導体冷却器８５は、第１モジュール８１ａと第２モジュール８１ｂとＵ相モジュール８１ＵとＶ相モジュール８１ＶとＷ相モジュール８１Ｗとを冷却している。第１モジュール８１ａと第２モジュール８１ｂとは、コンバータ部９１をなすモジュールである。Ｕ相モジュール８１ＵとＶ相モジュール８１ＶとＷ相モジュール８１Ｗとは、インバータ部９２をなすモジュールである。各モジュールは、ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴなどの発熱部品であるスイッチング素子を含んでいる。 In FIG. 2, the semiconductor cooler 85 cools the first module 81a, the second module 81b, the U-phase module 81U, the V-phase module 81V, and the W-phase module 81W. The first module 81a and the second module 81b are modules forming the converter section 91. The U-phase module 81U, the V-phase module 81V, and the W-phase module 81W are modules forming the inverter section 92. Each module includes switching elements such as MOSFETs and IGBTs that are heat generating components.

５つの各モジュールは、スイッチング素子を樹脂で封止して形成されている。本体部分をなす封止樹脂からは、信号端子とパワー端子とが突出している。各モジュールは、本体部分がともに矩形板状であり、体格が略等しい。各モジュールは、互いに積層して並んで配置されている。各モジュールの積層方向は、Ｘ方向に沿う方向である。 Each of the five modules is formed by sealing a switching element with resin. A signal terminal and a power terminal protrude from the sealing resin forming the main body. Each module has a rectangular plate-like main body portion and is approximately the same in size. The modules are stacked on top of each other and arranged side by side. The stacking direction of each module is along the X direction.

半導体冷却器８５は、各モジュールを冷却する冷却媒体が内部を流れる冷却器である。半導体冷却器８５は、冷却媒体の流路のうち、円筒状の流路をなす２本のヘッダ８６を備えている。半導体冷却器８５は、２本のヘッダ８６と連通して扁平状の流路をなす複数の扁平チューブ８７を備えている。半導体冷却器８５は、扁平チューブ８７が複数積層されて構成されている積層型冷却器である。 The semiconductor cooler 85 is a cooler through which a cooling medium flows to cool each module. The semiconductor cooler 85 includes two headers 86 that form cylindrical flow paths among the cooling medium flow paths. The semiconductor cooler 85 includes a plurality of flat tubes 87 communicating with two headers 86 to form flat flow paths. The semiconductor cooler 85 is a stacked cooler configured by stacking a plurality of flat tubes 87.

ヘッダ８６は、冷却媒体の入口をなす入口ヘッダ８６ｕと、冷却媒体の出口をなす出口ヘッダ８６ｄとを備えている。入口ヘッダ８６ｕから入った冷却媒体は、入口ヘッダ８６ｕをＸ方向に沿って流れた後、６つの扁平チューブ８７に分岐してＹ方向に沿って流れる。冷却媒体は、扁平チューブ８７を流れる過程で各モジュールと熱交換して各モジュールを冷却する。扁平チューブ８７を流れた冷却媒体は、合流して出口ヘッダ８６ｄからＸ方向に沿って流れ、外部に流出する。各モジュールは、２つの扁平チューブ８７に挟まれて両面が冷却されることとなる。 The header 86 includes an inlet header 86u that serves as an inlet for the cooling medium, and an outlet header 86d that serves as an outlet for the cooling medium. The cooling medium entering from the inlet header 86u flows through the inlet header 86u in the X direction, and then branches into six flat tubes 87 and flows in the Y direction. The cooling medium exchanges heat with each module while flowing through the flat tube 87, thereby cooling each module. The cooling medium flowing through the flat tube 87 joins together, flows along the X direction from the outlet header 86d, and flows out to the outside. Each module is sandwiched between two flat tubes 87 and cooled on both sides.

半導体冷却器８５は、冷却媒体が６つの扁平チューブ８７に均一に流れることを想定しているが、実際には流量に多少の不均一が発生し得る。例えば、冷却媒体の入口および出口から最も近い位置の扁平チューブ８７は、冷却媒体の入口および出口から最も遠い位置の扁平チューブ８７よりも冷却媒体が多く流れやすい。あるいは、扁平チューブ８７同士のわずかな厚さの違いによって、扁平チューブ８７ごとの冷却媒体の流量が変化する。 In the semiconductor cooler 85, it is assumed that the cooling medium flows uniformly through the six flat tubes 87, but in reality, some non-uniformity may occur in the flow rate. For example, a larger amount of cooling medium flows through the flat tube 87 located closest to the cooling medium inlet and outlet than through the flat tube 87 located furthest from the cooling medium inlet and outlet. Alternatively, the flow rate of the cooling medium for each flat tube 87 changes due to a slight difference in thickness between the flat tubes 87 .

コンバータ部９１をなすモジュールである第１モジュール８１ａと第２モジュール８１ｂとは、互いに隣り合って設けられている。インバータ部９２をなすモジュールであるＵ相モジュール８１ＵとＶ相モジュール８１ＶとＷ相モジュール８１Ｗとは、互いに隣り合って設けられている。コンバータ部９１をなす各モジュールは、インバータ部９２をなす各モジュールよりも冷却媒体の入口および出口に近い位置に設けられている。このため、コンバータ部９１をなす各モジュールは、インバータ部９２をなす各モジュールよりも冷却されやすい。冷却媒体の入口および出口から最も近い位置には、第１モジュール８１ａが位置している。一方、冷却媒体の入口および出口から最も遠い位置には、Ｗ相モジュール８１Ｗが位置している。このため、第１モジュール８１ａは、Ｗ相モジュール８１Ｗに比べて冷却されやすく、温度が低く保たれやすいモジュールである。 A first module 81a and a second module 81b, which are modules forming the converter section 91, are provided adjacent to each other. A U-phase module 81U, a V-phase module 81V, and a W-phase module 81W, which are modules forming the inverter section 92, are provided adjacent to each other. Each module forming the converter section 91 is provided at a position closer to the inlet and outlet of the cooling medium than each module forming the inverter section 92. Therefore, each module forming the converter section 91 is more easily cooled than each module forming the inverter section 92. The first module 81a is located closest to the inlet and outlet of the cooling medium. On the other hand, the W-phase module 81W is located at the farthest position from the inlet and outlet of the cooling medium. Therefore, the first module 81a is a module that is more easily cooled than the W-phase module 81W and whose temperature is more easily kept low.

扁平チューブ８７と各モジュールとの間には、放熱グリス８４が塗布されている。放熱グリス８４は、扁平チューブ８７と各モジュールとの間の熱伝導を高めるための部材である。放熱グリス８４は、各モジュールの両面に塗布されており、両面ともに熱伝導が高められている。放熱グリス８４は、発熱したモジュールによって加熱されるとともに、半導体冷却器８５によって冷却されることとなる。 Heat radiation grease 84 is applied between the flat tube 87 and each module. Thermal grease 84 is a member for increasing heat conduction between the flat tube 87 and each module. Heat dissipation grease 84 is applied to both sides of each module, and heat conduction is enhanced on both sides. The heat radiation grease 84 is heated by the module that generates heat, and is also cooled by the semiconductor cooler 85.

放熱グリス８４は、時間経過や温度上昇によって熱伝導性能が劣化してしまう部材である。放熱グリス８４は、温度が高いほど劣化が素早く進行してしまい、熱伝導性能が悪化してしまう。放熱グリス８４の劣化が進行することで、モジュールが扁平チューブ８７による冷却効果を受けにくくなる。このため、モジュールの温度が上昇しやすく、放熱グリス８４の劣化がさらに進行しやすくなってしまう。以下では、劣化した放熱グリス８４の熱伝導で冷却されており、温度が上昇しやすくなっている状態をモジュールが劣化しているものとみなす。 The heat dissipation grease 84 is a member whose heat conduction performance deteriorates over time or with a rise in temperature. The higher the temperature, the faster the heat dissipation grease 84 deteriorates, resulting in worse heat conduction performance. As the thermal paste 84 deteriorates, the module becomes less susceptible to the cooling effect of the flat tube 87. Therefore, the temperature of the module tends to rise, and the deterioration of the heat dissipating grease 84 tends to progress further. In the following, a state in which the module is cooled by thermal conduction of the deteriorated heat dissipating grease 84 and the temperature tends to rise is considered to be a state in which the module has deteriorated.

モジュールには、放熱グリス８４以外にも時間経過や温度上昇によって劣化が進行する部品を備えている。劣化が進行する部品の一例は、接合部分に使用されているはんだである。はんだは、製造時のばらつきによっても、モジュールに影響を与え得る。以下では、はんだなどのモジュールごとに異なる部品において劣化が進行している状態をモジュールが劣化しているものとみなす。 In addition to the heat dissipating grease 84, the module includes other parts that deteriorate over time and with temperature rise. An example of a component that progresses in deterioration is solder used in joints. Solder can also affect the module due to manufacturing variations. In the following, a state in which deterioration is progressing in parts such as solder that differ from module to module is considered to be that the module is deteriorating.

図３において、制御部７０は、温度センサ５１と電流センサ５２と電圧センサ５３とに接続している。温度センサ５１は、第１モジュール８１ａや第２モジュール８１ｂなどの各モジュールの素子温度Ｔｊを個別に計測するセンサである。制御部７０は、温度センサ５１で計測した各モジュールの素子温度Ｔｊを取得する。電流センサ５２は、電力変換装置１から出力される電流である出力電流Ｉｏを計測するセンサである。制御部７０は、電流センサ５２で計測した出力電流Ｉｏを取得する。電圧センサ５３は、出力電圧Ｅｏを計測するセンサである。ここで、出力電圧Ｅｏとは、コンバータ部９１で昇圧された後の電圧のことである。言い換えると、出力電圧Ｅｏとは、インバータ部９２に入力される直前の電圧である。制御部７０は、電圧センサ５３で計測した出力電圧Ｅｏを計測する。 In FIG. 3, the control unit 70 is connected to a temperature sensor 51, a current sensor 52, and a voltage sensor 53. The temperature sensor 51 is a sensor that individually measures the element temperature Tj of each module such as the first module 81a and the second module 81b. The control unit 70 acquires the element temperature Tj of each module measured by the temperature sensor 51. The current sensor 52 is a sensor that measures an output current Io that is a current output from the power conversion device 1. The control unit 70 acquires the output current Io measured by the current sensor 52. Voltage sensor 53 is a sensor that measures output voltage Eo. Here, the output voltage Eo is a voltage after being boosted by the converter section 91. In other words, the output voltage Eo is the voltage immediately before being input to the inverter section 92. The control unit 70 measures the output voltage Eo measured by the voltage sensor 53.

制御部７０は、コンバータ部９１とインバータ部９２とに接続している。より詳細には、制御部７０は、コンバータ部９１を構成している第１モジュール８１ａと第２モジュール８１ｂとに接続している。また、制御部７０は、インバータ部９２を構成しているＵ相モジュール８１ＵとＶ相モジュール８１ＶとＷ相モジュール８１Ｗとに接続している。制御部７０は、各モジュールのゲートに信号を送信することで、各スイッチング素子のオンオフを制御する。 The control section 70 is connected to a converter section 91 and an inverter section 92. More specifically, the control section 70 is connected to a first module 81a and a second module 81b that constitute the converter section 91. Further, the control section 70 is connected to a U-phase module 81U, a V-phase module 81V, and a W-phase module 81W that constitute the inverter section 92. The control unit 70 controls the on/off of each switching element by transmitting a signal to the gate of each module.

制御部７０は、取得部７１と算出部７２と判定部７３と実行部７４とを備えている。取得部７１は、電力変換の制御に関する様々な物理量を取得する。取得する物理量の詳細については、後述する。算出部７２は、電力変換の制御に関する様々な値を算出する。判定部７３は、後述する異常判定を含む電力変換の制御に関する様々な判定を行う。実行部７４は、判定部７３で判定した結果を受けて電力変換の制御を実行する。 The control unit 70 includes an acquisition unit 71, a calculation unit 72, a determination unit 73, and an execution unit 74. The acquisition unit 71 acquires various physical quantities related to power conversion control. Details of the physical quantities to be acquired will be described later. The calculation unit 72 calculates various values related to power conversion control. The determination unit 73 performs various determinations regarding control of power conversion, including abnormality determination, which will be described later. The execution unit 74 receives the result determined by the determination unit 73 and executes power conversion control.

異常判定を含む電力変換に関する制御について、以下に説明する。図４において、電力変換を開始した場合に、ステップＳ１０１で、物理量を取得する。物理量には、各モジュールの温度である素子温度Ｔｊが含まれる。ここで、素子温度Ｔｊは、スイッチング素子の発熱と半導体冷却器８５による冷却とを反映した温度である。スイッチング素子に流れる電流が多いほど、スイッチング素子の発熱が多くなる。しかしながら、半導体冷却器８５による冷却が適切に作用している場合には、素子温度Ｔｊがある程度低く抑えられる。仮に、半導体冷却器８５による冷却が適切に作用していない場合には、素子温度Ｔｊが異常な高温になり得る。 Control regarding power conversion including abnormality determination will be described below. In FIG. 4, when power conversion is started, a physical quantity is acquired in step S101. The physical quantities include element temperature Tj, which is the temperature of each module. Here, the element temperature Tj is a temperature that reflects the heat generation of the switching element and the cooling by the semiconductor cooler 85. The more current that flows through the switching element, the more heat the switching element generates. However, if cooling by the semiconductor cooler 85 is working properly, the element temperature Tj can be kept low to some extent. If the cooling by the semiconductor cooler 85 is not working properly, the element temperature Tj may become abnormally high.

物理量には、基準温度Ｔｒが含まれる。ここで、基準温度Ｔｒとは、電流が流れる前におけるモジュールの温度である。言い換えると、基準温度Ｔｒとは、スイッチング素子が発熱していない状態での素子温度Ｔｊのことである。物理量には、出力電流Ｉｏが含まれる。物理量には、出力電圧Ｅｏが含まれる。物理量を取得した後、ステップＳ１０２に進む。 The physical quantity includes the reference temperature Tr. Here, the reference temperature Tr is the temperature of the module before the current flows. In other words, the reference temperature Tr is the element temperature Tj in a state where the switching element is not generating heat. The physical quantity includes the output current Io. The physical quantity includes the output voltage Eo. After acquiring the physical quantities, the process advances to step S102.

ステップＳ１０２では、素子上昇温度Ｔｕと素子損失Ｐｊとを算出する。素子上昇温度Ｔｕは、素子温度Ｔｊから基準温度Ｔｒを引くことで求められる。ただし、基準温度Ｔｒを０℃として、素子温度Ｔｊを素子上昇温度Ｔｕとみなしてもよい。 In step S102, the element temperature increase Tu and element loss Pj are calculated. The element temperature increase Tu is determined by subtracting the reference temperature Tr from the element temperature Tj. However, the reference temperature Tr may be set to 0° C., and the element temperature Tj may be regarded as the element temperature increase Tu.

素子損失Ｐｊは、損失マップを用いて算出することができる。損失マップとは、出力電流Ｉｏに対する素子損失Ｐｊの関係をグラフ化したマップである。図５に示す損失マップにおいて、横軸に出力電流Ｉｏを設定し、縦軸に素子損失Ｐｊを設定している。損失マップには、周波数と出力電圧Ｅｏの異なる４つのグラフを重ねて示している。高周波数の２つのグラフを実線で示し、低周波数の２つのグラフを破線で示している。高周波数の２つのグラフのうち傾きが大きい方のグラフが高電圧のグラフであり、傾きが小さい方のグラフが低電圧のグラフである。低周波数の２つのグラフのうち傾きが大きい方のグラフが高電圧のグラフであり、傾きが小さい方のグラフが低電圧のグラフである。 The element loss Pj can be calculated using a loss map. The loss map is a map that graphs the relationship between the element loss Pj and the output current Io. In the loss map shown in FIG. 5, the output current Io is set on the horizontal axis, and the element loss Pj is set on the vertical axis. In the loss map, four graphs with different frequencies and output voltages Eo are shown superimposed. The two high frequency graphs are shown as solid lines, and the two low frequency graphs are shown as broken lines. Of the two high frequency graphs, the graph with the larger slope is the high voltage graph, and the graph with the smaller slope is the low voltage graph. Of the two low frequency graphs, the graph with the larger slope is the high voltage graph, and the graph with the smaller slope is the low voltage graph.

４つのグラフに示すように、各グラフは、右肩上がりの線である。このため、出力電流Ｉｏが大きいほど、素子損失Ｐｊが大きくなる。また、周波数が高いほど、素子損失Ｐｊが大きくなる。また、出力電圧Ｅｏが大きいほど、素子損失Ｐｊが大きなる。 As shown in the four graphs, each graph is a line that rises to the right. Therefore, the greater the output current Io, the greater the element loss Pj. Furthermore, the higher the frequency, the greater the element loss Pj. Furthermore, the larger the output voltage Eo, the larger the element loss Pj.

各グラフは、各モジュールの特性に依存して決まる。このため、グラフは、例示したような傾きが一定の直線に限られない。例えば、傾きが変化する曲線のグラフとなる場合もあり得る。ただし、モジュールの特性が異なる場合であっても、グラフは、基本的に以下の３つの性質を共通して示すこととなる。共通する３つの性質とは、出力電流Ｉｏが大きいほど素子損失Ｐｊが大きくなる性質と、出力電圧Ｅｏが高いほど素子損失Ｐｊが大きくなる性質と、周波数が高いほど素子損失Ｐｊが大きくなる性質である。 Each graph is determined depending on the characteristics of each module. Therefore, the graph is not limited to a straight line with a constant slope as illustrated. For example, it may be a graph of a curve whose slope changes. However, even if the characteristics of the modules are different, the graphs will basically show the following three characteristics in common. The three common properties are that the larger the output current Io is, the larger the element loss Pj is, the higher the output voltage Eo is, the larger the element loss Pj is, and the higher the frequency is, the larger the element loss Pj is. be.

また、周波数や出力電圧Ｅｏごとに複数のグラフを作成するのではなく、１つのグラフのみで損失マップを構成してもよい。この場合、素子損失Ｐｊの算出精度は低くなるが、算出速度を高めることができる。このため、最新の物理量を用いて、素子損失Ｐｊを繰り返し算出しやすい。また、周波数や出力電圧Ｅｏ以外にも素子損失Ｐｊに影響する条件がある場合には、その条件を考慮してグラフを作成し、損失マップを構成してもよい。この場合、素子損失Ｐｊの算出精度を高めることができる。 Furthermore, instead of creating multiple graphs for each frequency and output voltage Eo, the loss map may be configured using only one graph. In this case, although the calculation accuracy of the element loss Pj is lowered, the calculation speed can be increased. Therefore, it is easy to repeatedly calculate the element loss Pj using the latest physical quantities. Furthermore, if there are conditions other than the frequency and output voltage Eo that affect the element loss Pj, the loss map may be constructed by creating a graph in consideration of those conditions. In this case, the accuracy of calculating the element loss Pj can be improved.

素子損失Ｐｊの算出は、損失マップを用いる上述の方法に限られない。例えば、素子損失Ｐｊを算出するための計算式を用いて素子損失Ｐｊを算出してもよい。素子上昇温度Ｔｕと素子損失Ｐｊとを算出した後、ステップＳ１０３に進む。 Calculation of element loss Pj is not limited to the above-described method using a loss map. For example, the element loss Pj may be calculated using a calculation formula for calculating the element loss Pj. After calculating the element temperature increase Tu and element loss Pj, the process advances to step S103.

ステップＳ１０３では、熱抵抗Ｒｊを算出する。ここで、熱抵抗Ｒｊとは、第１モジュール８１ａなどのモジュールと半導体冷却器８５との間における熱の伝わりにくさを示す物理量である。熱抵抗Ｒｊは、素子上昇温度Ｔｕを素子損失Ｐｊで割ることで算出できる。このため、熱抵抗Ｒｊは、素子上昇温度Ｔｕが大きいほど大きくなる。また、熱抵抗Ｒｊは、素子損失Ｐｊが小さいほど大きくなる。ここで、素子損失Ｐｊは、出力電流Ｉｏが小さいほど小さくなる。したがって、出力電流Ｉｏが大きい場合には、素子損失Ｐｊが大きい分、熱抵抗Ｒｊは小さくなる。一方、出力電流Ｉｏが小さい場合には、素子損失Ｐｊが小さい分、熱抵抗Ｒｊは大きくなる。 In step S103, thermal resistance Rj is calculated. Here, the thermal resistance Rj is a physical quantity indicating the difficulty in transmitting heat between a module such as the first module 81a and the semiconductor cooler 85. The thermal resistance Rj can be calculated by dividing the element temperature rise Tu by the element loss Pj. Therefore, the thermal resistance Rj increases as the element temperature rise Tu increases. Furthermore, the smaller the element loss Pj, the larger the thermal resistance Rj becomes. Here, the element loss Pj becomes smaller as the output current Io becomes smaller. Therefore, when the output current Io is large, the thermal resistance Rj becomes small because the element loss Pj is large. On the other hand, when the output current Io is small, the thermal resistance Rj becomes large because the element loss Pj is small.

熱抵抗Ｒｊは、各モジュールについて算出する。例えば、コンバータ部９１を構成している第１モジュール８１ａと第２モジュール８１ｂとの２つのモジュールについて、熱抵抗Ｒｊを算出する。複数の熱抵抗Ｒｊのうち、最も大きな熱抵抗Ｒｊは、最大熱抵抗Ｒｊｍａｘである。複数の熱抵抗Ｒｊのうち、最も小さな熱抵抗Ｒｊは、最小熱抵抗Ｒｊｍｉｎである。各モジュールについて熱抵抗Ｒｊを算出した後、ステップＳ１０４に進む。 Thermal resistance Rj is calculated for each module. For example, thermal resistance Rj is calculated for two modules, the first module 81a and the second module 81b, which constitute the converter section 91. Among the plurality of thermal resistances Rj, the largest thermal resistance Rj is the maximum thermal resistance Rjmax. Among the plurality of thermal resistances Rj, the smallest thermal resistance Rj is the minimum thermal resistance Rjmin. After calculating the thermal resistance Rj for each module, the process advances to step S104.

ステップＳ１０４では、熱抵抗差Ｒｂを算出する。熱抵抗差Ｒｂは、最大熱抵抗Ｒｊｍａｘから最小熱抵抗Ｒｊｍｉｎを引くことで算出できる。以下では、第１モジュール８１ａの熱抵抗Ｒｊが最小熱抵抗Ｒｊｍｉｎであり、第２モジュール８１ｂの熱抵抗Ｒｊが最大熱抵抗Ｒｊｍａｘである場合を例に説明する。熱抵抗差Ｒｂを算出した後、ステップＳ１１１に進む。 In step S104, a thermal resistance difference Rb is calculated. The thermal resistance difference Rb can be calculated by subtracting the minimum thermal resistance Rjmin from the maximum thermal resistance Rjmax. In the following, an example will be described in which the thermal resistance Rj of the first module 81a is the minimum thermal resistance Rjmin, and the thermal resistance Rj of the second module 81b is the maximum thermal resistance Rjmax. After calculating the thermal resistance difference Rb, the process advances to step S111.

ステップＳ１１１では、熱抵抗差Ｒｂが熱抵抗差閾値Ｒｂｓ以上であるか否かを判定する。熱抵抗差閾値Ｒｂｓとは、あらかじめ設定された値である。熱抵抗差Ｒｂが熱抵抗差閾値Ｒｂｓ以上である場合には、最大熱抵抗Ｒｊｍａｘを示している第２モジュール８１ｂが適切に冷却されていないと判断できる。より詳細には、第２モジュール８１ｂと半導体冷却器８５との間に設けられている放熱グリス８４が第１モジュール８１ａと半導体冷却器８５との間に設けられている放熱グリス８４よりも劣化している可能性が高いと判断できる。熱抵抗差Ｒｂが熱抵抗差閾値Ｒｂｓ以上である場合には、ステップＳ１２１に進む。一方、熱抵抗差Ｒｂが熱抵抗差閾値Ｒｂｓ未満の場合には、各放熱グリス８４の劣化の程度が同程度であると判断して、ステップＳ１３１に進む。 In step S111, it is determined whether the thermal resistance difference Rb is greater than or equal to the thermal resistance difference threshold Rbs. The thermal resistance difference threshold Rbs is a preset value. If the thermal resistance difference Rb is greater than or equal to the thermal resistance difference threshold Rbs, it can be determined that the second module 81b exhibiting the maximum thermal resistance Rjmax is not being appropriately cooled. More specifically, the heat dissipation grease 84 provided between the second module 81b and the semiconductor cooler 85 has deteriorated more than the heat dissipation grease 84 provided between the first module 81a and the semiconductor cooler 85. It can be concluded that there is a high possibility that If the thermal resistance difference Rb is greater than or equal to the thermal resistance difference threshold Rbs, the process advances to step S121. On the other hand, if the thermal resistance difference Rb is less than the thermal resistance difference threshold Rbs, it is determined that the degree of deterioration of each thermal paste 84 is the same, and the process proceeds to step S131.

ステップＳ１２１では、最大熱抵抗Ｒｊｍａｘを示している第２モジュール８１ｂを異常モジュールと判定する。ここで、異常モジュールとは、半導体冷却器８５によって正常に冷却されていないスイッチング素子を備えるモジュールのことである。このため、放熱グリス８４の劣化によりスイッチング素子の熱が半導体冷却器８５に伝熱しにくい状態のモジュールは、異常モジュールと判定され得る。また、半導体冷却器８５に不具合が発生し、半導体冷却器８５による正常な冷却機能が提供されていない状態のモジュールは、異常モジュールと判定され得る。また、スイッチング素子の異常発熱により、冷却が追い付いていない状態のモジュールは、異常モジュールと判定され得る。 In step S121, the second module 81b exhibiting the maximum thermal resistance Rjmax is determined to be an abnormal module. Here, the abnormal module is a module that includes a switching element that is not normally cooled by the semiconductor cooler 85. Therefore, a module in which the heat of the switching element is difficult to transfer to the semiconductor cooler 85 due to deterioration of the heat radiation grease 84 may be determined to be an abnormal module. Further, a module in which a malfunction has occurred in the semiconductor cooler 85 and a normal cooling function is not provided by the semiconductor cooler 85 may be determined to be an abnormal module. Further, a module in a state where cooling cannot keep up with abnormal heat generation of a switching element may be determined to be an abnormal module.

最大熱抵抗Ｒｊｍａｘを示している第２モジュール８１ｂ以外のモジュールである第１モジュール８１ａについては、正常モジュールと判定する。ここで、正常モジュールとは、半導体冷却器８５によって適切に冷却されているスイッチング素子を備えるモジュールのことである。最大熱抵抗Ｒｊｍａｘを示している第２モジュール８１ｂを異常モジュールと判定した後、ステップＳ１５０に進む。 The first module 81a, which is a module other than the second module 81b exhibiting the maximum thermal resistance Rjmax, is determined to be a normal module. Here, the normal module is a module that includes a switching element that is appropriately cooled by the semiconductor cooler 85. After determining that the second module 81b exhibiting the maximum thermal resistance Rjmax is an abnormal module, the process proceeds to step S150.

ステップＳ１３１では、最大熱抵抗Ｒｊｍａｘを示している第２モジュール８１ｂを正常モジュールと判定する。また、最大熱抵抗Ｒｊｍａｘを示している第２モジュール８１ｂ以外のモジュールである第１モジュール８１ａについても、正常モジュールと判定する。言い換えると、全てのモジュールを正常モジュールと判定することとなる。このため、コンバータ部９１では、正常モジュールである第１モジュール８１ａと第２モジュール８１ｂとの両方を駆動して昇圧を維持する。最大熱抵抗Ｒｊｍａｘを示している第２モジュール８１ｂを正常モジュールと判定した後、ステップＳ１６１に進む。 In step S131, the second module 81b exhibiting the maximum thermal resistance Rjmax is determined to be a normal module. Furthermore, the first module 81a, which is a module other than the second module 81b exhibiting the maximum thermal resistance Rjmax, is also determined to be a normal module. In other words, all modules are determined to be normal modules. Therefore, in the converter section 91, both the first module 81a and the second module 81b, which are normal modules, are driven to maintain the voltage increase. After determining that the second module 81b exhibiting the maximum thermal resistance Rjmax is a normal module, the process advances to step S161.

ステップＳ１５０では、出力電流Ｉｏが電流閾値Ｉｓ未満であるか否かを判定する。ここで、電流閾値Ｉｓとは、あらかじめ設定された値である。電流閾値Ｉｓとしては、例えば、第１モジュール８１ａや第２モジュール８１ｂの各モジュールのスイッチング素子の定格電流の値を採用可能である。出力電流Ｉｏが電流閾値Ｉｓ未満である場合には、電流経路を特定のモジュールに集中させても問題ないと判断してステップＳ１５１に進む。一方、出力電流Ｉｏが電流閾値Ｉｓ以上である場合には、電流経路を分散させる必要があると判断して、異常モジュールを停止せずにステップＳ１６１に進む。 In step S150, it is determined whether the output current Io is less than the current threshold value Is. Here, the current threshold value Is is a preset value. As the current threshold value Is, for example, the value of the rated current of the switching element of each module such as the first module 81a and the second module 81b can be adopted. If the output current Io is less than the current threshold value Is, it is determined that there is no problem in concentrating the current path on a specific module, and the process proceeds to step S151. On the other hand, if the output current Io is equal to or greater than the current threshold value Is, it is determined that the current path needs to be distributed, and the process proceeds to step S161 without stopping the abnormal module.

ステップＳ１５１では、異常モジュールを停止する。仮に、第２モジュール８１ｂが異常モジュールと判定されている場合には、正常モジュールである第１モジュール８１ａのみを用いてコンバータ部９１の駆動を継続する。言い換えると、異常モジュールと判定された第２モジュール８１ｂについて、高電位側と低電位側との２つのスイッチング素子を２つとも常にオフの状態とする。 In step S151, the abnormal module is stopped. If the second module 81b is determined to be an abnormal module, the converter section 91 continues to be driven using only the first module 81a, which is a normal module. In other words, for the second module 81b determined to be an abnormal module, both of the two switching elements on the high potential side and the low potential side are always turned off.

異常モジュールを停止している間は、異常モジュールが発熱しない状態となる。このため、異常モジュールに接している放熱グリス８４の温度が低い状態を維持できる。したがって、異常モジュールの放熱グリス８４の劣化の進行が抑制された状態となる。ただし、正常モジュールの放熱グリス８４については、劣化が進行することとなる。これにより、異常モジュールの放熱グリス８４の劣化の度合いと正常モジュールの放熱グリス８４の劣化の度合いとが近づくこととなる。異常モジュールを停止した後、ステップＳ１５２に進む。 While the abnormal module is stopped, the abnormal module does not generate heat. Therefore, the temperature of the heat radiation grease 84 in contact with the abnormal module can be maintained at a low temperature. Therefore, the progress of deterioration of the thermal paste 84 of the abnormal module is suppressed. However, the heat dissipation grease 84 of the normal module will continue to deteriorate. As a result, the degree of deterioration of the heat radiation grease 84 of the abnormal module approaches the degree of deterioration of the heat radiation grease 84 of the normal module. After stopping the abnormal module, the process advances to step S152.

ステップＳ１５２では、異常判定を行った後から正常モジュールのオンオフ切り替えを実行した回数が所定回数以上であるか否かを判定する。正常モジュールのオンオフ切り替えを実行した回数が所定回数以上である場合には、異常モジュールの放熱グリス８４の劣化の進行をある程度の期間抑制できたと判断してステップＳ１５３に進む。一方、正常モジュールのオンオフ切り替えを実行した回数が所定回数未満である場合には、ステップＳ１５０に戻る。これにより、出力電流Ｉｏが電流閾値Ｉｓを超えない限り、異常モジュールの放熱グリス８４の劣化の進行を抑制した状態を維持する。 In step S152, it is determined whether the number of times the normal module has been switched on and off since the abnormality determination was performed is equal to or greater than a predetermined number of times. If the number of times the normal module has been switched on and off is equal to or greater than the predetermined number, it is determined that the progress of deterioration of the thermal paste 84 of the abnormal module has been suppressed for a certain period of time, and the process proceeds to step S153. On the other hand, if the number of times the normal module is switched on and off is less than the predetermined number of times, the process returns to step S150. As a result, as long as the output current Io does not exceed the current threshold value Is, a state in which the progress of deterioration of the thermal paste 84 of the abnormal module is suppressed is maintained.

ステップＳ１５３では、判定結果をリセットする。より詳細には、全てのモジュールを正常モジュールと判定する。これにより、異常モジュールと判定されている第２モジュール８１ｂは、新たに正常モジュールと判定されることとなる。この結果、全てのモジュールを駆動対象として、スイッチング制御が実行されることとなる。判定結果をリセットした後、ステップＳ１６１に進む。 In step S153, the determination result is reset. More specifically, all modules are determined to be normal modules. As a result, the second module 81b, which has been determined to be an abnormal module, is newly determined to be a normal module. As a result, switching control is executed with all modules as drive targets. After resetting the determination result, the process advances to step S161.

ステップＳ１６１では、駆動要求があるか否かを判定する。駆動要求とは、電力変換装置１が電力変換を行うか否かを判断するための情報である。例えば、車両のパワースイッチがオンの状態など走行可能な状態であれば、駆動要求がある状態である。一方、車両のパワースイッチがオフの状態など走行不可能な状態であれば、駆動要求がない状態である。駆動要求がある場合には、ステップＳ１０１に戻って改めて物理量を取得する。これにより、新しく取得した物理量に基づいて異常モジュールであるか正常モジュールであるかの判定である異常判定を再度行うこととなる。一方、駆動要求がない場合には、電力変換を行う必要がないと判断して、異常判定を含む電力変換に関する制御を終了する。 In step S161, it is determined whether there is a drive request. The drive request is information for determining whether or not the power conversion device 1 performs power conversion. For example, if the vehicle is in a state where it can run, such as when the power switch of the vehicle is on, there is a drive request. On the other hand, if the vehicle is in a state where it cannot run, such as when the power switch is off, there is no drive request. If there is a drive request, the process returns to step S101 and the physical quantity is acquired again. As a result, the abnormality determination, which is a determination of whether the module is an abnormal module or a normal module, is performed again based on the newly acquired physical quantity. On the other hand, if there is no drive request, it is determined that there is no need to perform power conversion, and control regarding power conversion including abnormality determination is ended.

上述した実施形態によると、制御部７０は、熱抵抗Ｒｊに基づいて半導体モジュールが異常モジュールであるか正常モジュールであるかを判定する異常判定を行う判定部７３と、異常モジュールの駆動を停止し、正常モジュールを用いてスイッチング制御を実行する実行部７４とを備えている。このため、正常モジュールを用いてスイッチング制御を維持した状態で、異常モジュールを停止できる。したがって、適切な電力変換を維持しながら、異常モジュールを駆動することによる発熱で異常モジュールの周辺が異常な高温になることを抑制できる。よって、安定して駆動可能な電力変換装置１を提供できる。 According to the embodiment described above, the control unit 70 includes a determination unit 73 that performs an abnormality determination that determines whether the semiconductor module is an abnormal module or a normal module based on the thermal resistance Rj, and a determination unit 73 that performs an abnormality determination that determines whether the semiconductor module is an abnormal module or a normal module, and a , and an execution unit 74 that executes switching control using normal modules. Therefore, the abnormal module can be stopped while switching control is maintained using the normal module. Therefore, while maintaining appropriate power conversion, it is possible to prevent the area around the abnormal module from becoming abnormally high temperature due to heat generated by driving the abnormal module. Therefore, it is possible to provide a power conversion device 1 that can be stably driven.

また、熱抵抗Ｒｊは、素子温度Ｔｊや素子損失Ｐｊなどが変化することで変化する物理量である。このため、現在のモジュールごとの劣化の状態を反映した物理量に基づいて、異常判定を行うことができる。したがって、モジュールごとの現状を反映して精度よく異常判定を行うことができる。 Further, the thermal resistance Rj is a physical quantity that changes as the element temperature Tj, element loss Pj, etc. change. Therefore, abnormality determination can be performed based on physical quantities that reflect the current state of deterioration of each module. Therefore, it is possible to accurately determine abnormality by reflecting the current status of each module.

判定部７３は、熱抵抗差Ｒｂが熱抵抗差閾値Ｒｂｓ以上の場合に、最大熱抵抗Ｒｊｍａｘが算出された半導体モジュールを異常モジュールと判定し、熱抵抗差Ｒｂが熱抵抗差閾値Ｒｂｓ未満の場合に、全ての半導体モジュールを正常モジュールと判定する。このため、熱抵抗Ｒｊを算出した複数のモジュールの中で、最も劣化が進んでいる１つのモジュールについて異常か否かを判定できる。したがって、最大熱抵抗Ｒｊｍａｘを示しているモジュールが異常か否かに関わらず、相対的に劣化が進んでいない他のモジュールを用いてスイッチング制御を維持できる。 The determination unit 73 determines that the semiconductor module for which the maximum thermal resistance Rjmax has been calculated is an abnormal module when the thermal resistance difference Rb is greater than or equal to the thermal resistance difference threshold Rbs, and when the thermal resistance difference Rb is less than the thermal resistance difference threshold Rbs. First, all semiconductor modules are determined to be normal modules. Therefore, it is possible to determine whether or not one module whose deterioration has progressed most among the plurality of modules whose thermal resistance Rj has been calculated is abnormal. Therefore, regardless of whether the module exhibiting the maximum thermal resistance Rjmax is abnormal or not, switching control can be maintained using other modules whose deterioration has not progressed relatively.

また、スイッチング制御を繰り返して正常モジュールの劣化が進行することで、異常モジュールと正常モジュールとの劣化の度合いを近づけることができる。あるいは、いずれかの正常モジュールに比べて、異常モジュールが劣化していない状態とすることができる。最新の物理量を用いて異常判定を繰り返すことで、異常モジュールと判定されるモジュールが変更され得る。これにより、その都度最も劣化が進行している１つのモジュールのみが異常モジュールと判定され得ることとなる。このため、特定のモジュールのみが著しく劣化してしまい、電力変換装置１を駆動できなくなるといった事態を抑制できる。言い換えると、複数のモジュールの劣化の度合いをある程度揃えることで、電力変換装置１を長期間にわたって安定して駆動できる。 In addition, by repeating switching control to progress the deterioration of the normal module, it is possible to bring the degree of deterioration of the abnormal module and the normal module closer to each other. Alternatively, the abnormal module may be in a state where it has not deteriorated as compared to any normal module. By repeating abnormality determination using the latest physical quantity, the module determined to be an abnormal module can be changed. As a result, only the one module in which the deterioration has progressed the most can be determined to be the abnormal module each time. Therefore, it is possible to prevent a situation where only a specific module deteriorates significantly and the power converter 1 cannot be driven. In other words, by making the degrees of deterioration of the plurality of modules uniform to some extent, the power conversion device 1 can be driven stably over a long period of time.

実行部７４は、出力電流Ｉｏが電流閾値Ｉｓ以上である場合に、異常モジュールと正常モジュールとの両方を用いてスイッチング制御を実行する。このため、モジュールの電流閾値Ｉｓを超える大きな電流が流れることを抑制できる。したがって、モジュールに過大な電流が流れることで、モジュールを適切にスイッチング制御できなくなることを抑制できる。 The execution unit 74 executes switching control using both the abnormal module and the normal module when the output current Io is greater than or equal to the current threshold value Is. Therefore, it is possible to suppress the flow of a large current exceeding the current threshold value Is of the module. Therefore, it is possible to prevent the module from becoming unable to appropriately control switching due to excessive current flowing through the module.

半導体モジュールと半導体冷却器８５との間に放熱グリス８４を備えている。このため、半導体冷却器８５を用いてモジュールを冷却する際の熱伝導を高め、効果的に冷却しやすい。また、放熱グリス８４は、時間経過や温度上昇によって劣化が進行しやすい部品である。言い換えると、モジュールは、放熱グリス８４の劣化の影響を受けやすい。このため、放熱グリス８４を備えた電力変換装置１において、劣化の影響で大きく変化する熱抵抗Ｒｊに基づいて異常判定を行うことは、非常に重要である。 A heat radiation grease 84 is provided between the semiconductor module and the semiconductor cooler 85. Therefore, when cooling the module using the semiconductor cooler 85, heat conduction is enhanced and it is easy to effectively cool the module. Further, the heat dissipating grease 84 is a component that tends to deteriorate over time or with temperature rise. In other words, the module is susceptible to deterioration of the thermal paste 84. Therefore, in the power conversion device 1 equipped with the thermal grease 84, it is very important to perform abnormality determination based on the thermal resistance Rj, which changes significantly due to the influence of deterioration.

判定部７３は、半導体モジュールが異常モジュールと判定された場合、スイッチング制御により正常モジュールが所定回数切り替えられた後、改めて異常判定を行う。このため、ある程度正常モジュールの劣化が進んだ状態で改めて異常判定を行うこととなる。したがって、異常モジュールの条件を満たさなくなった瞬間に正常モジュールと判定して駆動を再開する場合に比べて、異常モジュールを強制的に停止している時間を長く確保しやすい。 If the semiconductor module is determined to be an abnormal module, the determination unit 73 performs another abnormality determination after the normal module is switched a predetermined number of times by switching control. Therefore, the abnormality determination will be made again after the deterioration of the normal module has progressed to some extent. Therefore, compared to the case where the abnormal module is determined to be a normal module and the drive is restarted the moment the abnormal module conditions are no longer met, it is easier to ensure a longer period of time during which the abnormal module is forcibly stopped.

実行部７４は、第１モジュール８１ａと第２モジュール８１ｂとがともに正常モジュールと判定されている場合に、両方のモジュールを用いてスイッチング制御を行う。言い換えると、実行部７４は、半導体モジュールが全て正常モジュールと判定されている場合に、全ての半導体モジュールを用いてスイッチング制御を行う。このため、第１モジュール８１ａと第２モジュール８１ｂとに分散して電流を流すことができる。したがって、どちらか一方のモジュールのみに電流を流す場合に比べて、モジュールで発生する熱を小さくしやすい。 When both the first module 81a and the second module 81b are determined to be normal modules, the execution unit 74 performs switching control using both modules. In other words, the execution unit 74 performs switching control using all semiconductor modules when all semiconductor modules are determined to be normal modules. Therefore, current can be distributed between the first module 81a and the second module 81b. Therefore, it is easier to reduce the heat generated in the module than when current is passed through only one of the modules.

ステップＳ１０３では、素子温度Ｔｊと素子損失Ｐｊを用いて熱抵抗Ｒｊを算出する場合を例に説明したが、熱抵抗Ｒｊの算出方法は、上述の方法に限られない。例えば、素子損失Ｐｊを固定値として熱抵抗Ｒｊを算出してもよい。この場合、素子損失Ｐｊを固定値である１とすることで、実質的に素子温度Ｔｊを熱抵抗Ｒｊとみなすこととなる。これによると、素子損失Ｐｊを算出する手間や、熱抵抗Ｒｊを算出する手間を軽減できる。 In step S103, an example has been described in which the thermal resistance Rj is calculated using the element temperature Tj and the element loss Pj, but the method for calculating the thermal resistance Rj is not limited to the above-mentioned method. For example, the thermal resistance Rj may be calculated by setting the element loss Pj to a fixed value. In this case, by setting the element loss Pj to a fixed value of 1, the element temperature Tj is substantially regarded as the thermal resistance Rj. According to this, the effort to calculate the element loss Pj and the effort to calculate the thermal resistance Rj can be reduced.

異常判定の対象となる互いに並列に設けられているモジュールの数は、２つに限られず、３つ以上であってもよい。この場合、３つのモジュールが全て正常モジュールか、２つのモジュールが正常モジュールであり１つのモジュールが異常モジュールであるかのどちらかに判定されることとなる。このため、少なくとも２つ以上のモジュールに電流を分散しながら電力変換装置１を駆動できる。 The number of modules that are provided in parallel to each other and are subject to abnormality determination is not limited to two, and may be three or more. In this case, it is determined that all three modules are normal modules, or two modules are normal modules and one module is abnormal. Therefore, the power conversion device 1 can be driven while distributing the current to at least two or more modules.

異常判定の対象は、コンバータ部９１をなす第１モジュール８１ａと第２モジュール８１ｂとに限られない。例えば、インバータ部９２をなすＵ相モジュール８１Ｕを異常判定の対象としてもよい。この場合、Ｕ相モジュール８１Ｕを互いに並列に設けられている第１Ｕ相モジュールと第２Ｕ相モジュールとして構成することとなる。また、異常判定の対象をＵ相モジュール８１Ｕ、Ｖ相モジュール８１Ｖ、Ｗ相モジュール８１Ｗとの３つのモジュールとしてもよい。この場合、仮にＵ相モジュール８１Ｕが異常モジュールと判定された場合には、Ｖ相モジュール８１ＶとＷ相モジュール８１Ｗとの２つのモジュールを用いて走行用モータ３を２相で駆動することとなる。 The target of the abnormality determination is not limited to the first module 81a and the second module 81b forming the converter section 91. For example, the U-phase module 81U forming the inverter section 92 may be the target of abnormality determination. In this case, the U-phase module 81U is configured as a first U-phase module and a second U-phase module that are provided in parallel with each other. Furthermore, the targets of the abnormality determination may be three modules: the U-phase module 81U, the V-phase module 81V, and the W-phase module 81W. In this case, if the U-phase module 81U is determined to be an abnormal module, the traveling motor 3 will be driven in two phases using two modules, the V-phase module 81V and the W-phase module 81W.

ステップＳ１５３で、判定結果をリセットせず、現在の判定結果を維持したままステップＳ１６１に進んでもよい。この場合、改めて異常判定を行う際に、異常モジュールの熱抵抗Ｒｊの値は更新せず、正常モジュールの熱抵抗Ｒｊの値のみが更新の対象となる。例えば、異常モジュールである第２モジュール８１ｂを停止し、正常モジュールである第１モジュール８１ａのみで駆動することで、第１モジュール８１ａが著しく劣化することがある。これにより、第１モジュール８１ａの熱抵抗Ｒｊが異常モジュールである第２モジュール８１ｂの熱抵抗Ｒｊよりも悪化し得る。この場合、第１モジュール８１ａが異常モジュールと判定され、第２モジュール８１ｂが正常モジュールと判定され得る。あるいは、第１モジュール８１ａと第２モジュール８１ｂとの両方が正常モジュールと判定され得る。 In step S153, the determination result may not be reset and the process may proceed to step S161 while maintaining the current determination result. In this case, when performing a new abnormality determination, the value of the thermal resistance Rj of the abnormal module is not updated, and only the value of the thermal resistance Rj of the normal module is updated. For example, by stopping the second module 81b, which is an abnormal module, and driving only the first module 81a, which is a normal module, the first module 81a may deteriorate significantly. As a result, the thermal resistance Rj of the first module 81a may be worse than the thermal resistance Rj of the second module 81b, which is the abnormal module. In this case, the first module 81a may be determined to be an abnormal module, and the second module 81b may be determined to be a normal module. Alternatively, both the first module 81a and the second module 81b may be determined to be normal modules.

第２実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。この実施形態では、熱抵抗Ｒｊの大きさが熱抵抗閾値Ｒｊｓ以上であるか否かで異常判定を行う。また、異常モジュールの停止を所定時間継続する。 Second Embodiment This embodiment is a modification based on the previous embodiment. In this embodiment, abnormality is determined based on whether the magnitude of thermal resistance Rj is greater than or equal to thermal resistance threshold Rjs. Additionally, the abnormal module continues to be stopped for a predetermined period of time.

異常判定を含む電力変換に関する制御について、以下に説明する。図６において、電力変換を開始した場合に、ステップＳ２０１で、物理量を取得する。物理量には、素子温度Ｔｊ、基準温度Ｔｒ、出力電流Ｉｏ、出力電圧Ｅｏが含まれる。物理量を取得した後、ステップＳ２０２に進む。 Control regarding power conversion including abnormality determination will be described below. In FIG. 6, when power conversion is started, physical quantities are acquired in step S201. The physical quantities include element temperature Tj, reference temperature Tr, output current Io, and output voltage Eo. After acquiring the physical quantities, the process advances to step S202.

ステップＳ２０２では、素子上昇温度Ｔｕと素子損失Ｐｊとを算出する。素子上昇温度Ｔｕは、素子温度Ｔｊから基準温度Ｔｒを引くことで算出できる。素子損失Ｐｊは、損失マップを用いて算出できる。素子上昇温度Ｔｕと素子損失Ｐｊとを算出した後、ステップＳ２０３に進む。 In step S202, element temperature increase Tu and element loss Pj are calculated. The element temperature increase Tu can be calculated by subtracting the reference temperature Tr from the element temperature Tj. The element loss Pj can be calculated using a loss map. After calculating the element temperature increase Tu and element loss Pj, the process advances to step S203.

ステップＳ２０３では、各モジュールについて熱抵抗Ｒｊを算出する。熱抵抗Ｒｊは、素子上昇温度Ｔｕを素子損失Ｐｊで割ることで算出することができる。複数の熱抵抗Ｒｊのうち、最も大きな熱抵抗Ｒｊは、最大熱抵抗Ｒｊｍａｘであり、最も小さな熱抵抗Ｒｊは、最小熱抵抗Ｒｊｍｉｎである。各モジュールについて熱抵抗Ｒｊを算出した後、ステップＳ２１１に進む。 In step S203, thermal resistance Rj is calculated for each module. The thermal resistance Rj can be calculated by dividing the element temperature rise Tu by the element loss Pj. Among the plurality of thermal resistances Rj, the largest thermal resistance Rj is the maximum thermal resistance Rjmax, and the smallest thermal resistance Rj is the minimum thermal resistance Rjmin. After calculating the thermal resistance Rj for each module, the process advances to step S211.

ステップＳ２１１では、熱抵抗Ｒｊが熱抵抗閾値Ｒｊｓ以上であるか否かを判定する。熱抵抗閾値Ｒｊｓとは、あらかじめ設定された値である。熱抵抗Ｒｊが熱抵抗閾値Ｒｊｓ以上である場合には、そのモジュールが適切に冷却されていないと判断できる。例えば、第１モジュール８１ａの熱抵抗Ｒｊが熱抵抗閾値Ｒｊｓ未満、かつ、第２モジュール８１ｂの熱抵抗Ｒｊが熱抵抗閾値Ｒｊｓ以上である場合を想定する。この場合、第１モジュール８１ａと半導体冷却器８５との間に設けられている放熱グリス８４は、あまり劣化していないと判断できる。さらに、第２モジュール８１ｂと半導体冷却器８５との間に設けられている放熱グリス８４は著しく劣化していると判断できる。熱抵抗Ｒｊが熱抵抗閾値Ｒｊｓ以上である場合には、放熱グリス８４が劣化していると判断して、ステップＳ２２１に進む。一方、熱抵抗Ｒｊが熱抵抗閾値Ｒｊｓ未満の場合には、放熱グリス８４があまり劣化していないと判断して、ステップＳ２３１に進む。 In step S211, it is determined whether the thermal resistance Rj is greater than or equal to the thermal resistance threshold Rjs. The thermal resistance threshold Rjs is a preset value. If the thermal resistance Rj is greater than or equal to the thermal resistance threshold Rjs, it can be determined that the module is not being appropriately cooled. For example, assume that the thermal resistance Rj of the first module 81a is less than the thermal resistance threshold Rjs, and the thermal resistance Rj of the second module 81b is greater than or equal to the thermal resistance threshold Rjs. In this case, it can be determined that the heat radiation grease 84 provided between the first module 81a and the semiconductor cooler 85 has not deteriorated much. Furthermore, it can be determined that the heat radiation grease 84 provided between the second module 81b and the semiconductor cooler 85 has deteriorated significantly. If the thermal resistance Rj is greater than or equal to the thermal resistance threshold Rjs, it is determined that the thermal grease 84 has deteriorated, and the process proceeds to step S221. On the other hand, if the thermal resistance Rj is less than the thermal resistance threshold Rjs, it is determined that the thermal paste 84 has not deteriorated much, and the process proceeds to step S231.

ステップＳ２２１では、熱抵抗閾値Ｒｊｓ以上の熱抵抗Ｒｊを示しているモジュールを異常モジュールと判定する。モジュールを異常モジュールと判定した後、ステップＳ２４１に進む。 In step S221, a module exhibiting a thermal resistance Rj greater than or equal to a thermal resistance threshold value Rjs is determined to be an abnormal module. After determining that the module is an abnormal module, the process advances to step S241.

ステップＳ２３１では、熱抵抗閾値Ｒｊｓ未満の熱抵抗Ｒｊを示しているモジュールを正常モジュールと判定する。モジュールを正常モジュールと判定した後、ステップＳ２４１に進む。 In step S231, a module exhibiting a thermal resistance Rj less than a thermal resistance threshold value Rjs is determined to be a normal module. After determining that the module is a normal module, the process advances to step S241.

ステップＳ２４１では、各モジュールの異常判定が完了したか否かを判定する。例えば、コンバータ部９１を構成している第１モジュール８１ａと第２モジュール８１ｂとの２つのモジュールが異常判定の対象である場合を想定する。第１モジュール８１ａの異常判定を完了した時点で、第２モジュール８１ｂの異常判定が完了している場合には、各モジュールの異常判定が完了していると判定して、ステップＳ２５０に進む。一方、第２モジュール８１ｂの異常判定が完了していない場合には、ステップＳ２１１に戻る。これにより、第２モジュール８１ｂの異常判定を実施する。言い換えると、異常判定の対象である全てのモジュールの異常判定が完了するまで、モジュールの異常判定を繰り返し実施する。 In step S241, it is determined whether abnormality determination for each module has been completed. For example, assume that two modules, the first module 81a and the second module 81b, which constitute the converter section 91, are the targets of abnormality determination. If the abnormality determination of the second module 81b is completed at the time when the abnormality determination of the first module 81a is completed, it is determined that the abnormality determination of each module is completed, and the process proceeds to step S250. On the other hand, if the abnormality determination of the second module 81b has not been completed, the process returns to step S211. Thereby, abnormality determination of the second module 81b is performed. In other words, the abnormality determination of the modules is repeatedly performed until the abnormality determination of all the modules targeted for abnormality determination is completed.

ステップＳ２５０では、出力電流Ｉｏが電流閾値Ｉｓ未満であるか否かを判定する。出力電流Ｉｏが電流閾値Ｉｓ未満である場合には、電流経路を特定のモジュールに集中させても問題ないと判断してステップＳ２５１に進む。一方、出力電流Ｉｏが電流閾値Ｉｓ以上である場合には、電流経路を分散させる必要があると判断して、異常モジュールを停止せずにステップＳ２６１に進む。 In step S250, it is determined whether the output current Io is less than the current threshold value Is. If the output current Io is less than the current threshold value Is, it is determined that there is no problem in concentrating the current path on a specific module, and the process proceeds to step S251. On the other hand, if the output current Io is equal to or greater than the current threshold value Is, it is determined that the current path needs to be distributed, and the process proceeds to step S261 without stopping the abnormal module.

ステップＳ２５１では、異常モジュールを停止する。仮に、第２モジュール８１ｂのみが異常モジュールと判定されている場合には、正常モジュールである第１モジュール８１ａのみを用いてコンバータ部９１の駆動を継続する。言い換えると、異常モジュールと判定された第２モジュール８１ｂについて、高電位側と低電位側との２つのスイッチング素子を２つとも常にオフの状態とする。異常モジュールと判定されたモジュールが複数ある場合には、複数のモジュールが停止の対象となる。 In step S251, the abnormal module is stopped. If only the second module 81b is determined to be an abnormal module, the converter section 91 continues to be driven using only the first module 81a, which is a normal module. In other words, for the second module 81b determined to be an abnormal module, both of the two switching elements on the high potential side and the low potential side are always turned off. If there are multiple modules that are determined to be abnormal, the multiple modules are subject to suspension.

異常モジュールを停止している間は、異常モジュールが発熱しない状態となるため、異常モジュールに接している放熱グリス８４の温度が低い状態を維持できる。したがって、異常モジュールの放熱グリス８４の劣化の進行が抑制できる。異常モジュールを停止した後、ステップＳ２５２に進む。 While the abnormal module is stopped, the abnormal module does not generate heat, so the temperature of the heat radiation grease 84 in contact with the abnormal module can be maintained at a low temperature. Therefore, the progress of deterioration of the thermal paste 84 of the abnormal module can be suppressed. After stopping the abnormal module, the process advances to step S252.

ステップＳ２５２では、異常判定を行った時点からの経過時間が所定時間以上であるか否かを判定する。経過時間が所定時間以上である場合には、異常モジュールの放熱グリス８４の劣化の進行をある程度の期間抑制できたと判断してステップＳ２５３に進む。一方、経過時間が所定時間未満である場合には、ステップＳ２５０に戻り、出力電流Ｉｏが電流閾値Ｉｓを超えない限り、異常モジュールの放熱グリス８４の劣化の進行を抑制した状態を維持する。 In step S252, it is determined whether the elapsed time from the time when the abnormality determination was made is equal to or longer than a predetermined time. If the elapsed time is equal to or longer than the predetermined time, it is determined that the progress of deterioration of the thermal paste 84 of the abnormal module has been suppressed for a certain period of time, and the process proceeds to step S253. On the other hand, if the elapsed time is less than the predetermined time, the process returns to step S250, and as long as the output current Io does not exceed the current threshold value Is, the state in which the progress of deterioration of the thermal paste 84 of the abnormal module is suppressed is maintained.

ステップＳ２５３では、判定結果をリセットする。これにより、異常モジュールと判定されている第２モジュール８１ｂは、新たに正常モジュールと判定されることとなる。この結果、全てのモジュールを駆動対象として、スイッチング制御が実行されることとなる。判定結果をリセットした後、ステップＳ２６１に進む。 In step S253, the determination result is reset. As a result, the second module 81b, which has been determined to be an abnormal module, is newly determined to be a normal module. As a result, switching control is executed with all modules as drive targets. After resetting the determination result, the process advances to step S261.

ステップＳ２６１では、駆動要求があるか否かを判定する。駆動要求がある場合には、ステップＳ２０１に戻って改めて物理量を取得する。これにより、新しく取得した物理量に基づいて異常モジュールであるか正常モジュールであるかの判定である異常判定を再度行うこととなる。一方、駆動要求のない場合には、電力変換を行う必要がないと判断して、異常判定を含む電力変換に関する制御を終了する。 In step S261, it is determined whether there is a drive request. If there is a drive request, the process returns to step S201 and the physical quantity is acquired again. As a result, the abnormality determination, which is a determination of whether the module is an abnormal module or a normal module, is performed again based on the newly acquired physical quantity. On the other hand, if there is no drive request, it is determined that there is no need to perform power conversion, and control regarding power conversion including abnormality determination is ended.

上述した実施形態によると、判定部７３は、熱抵抗Ｒｊが熱抵抗閾値Ｒｊｓ以上の場合に半導体モジュールを異常モジュールと判定し、熱抵抗Ｒｊが熱抵抗閾値Ｒｊｓ未満の場合に半導体モジュールを正常モジュールと判定する。このため、熱抵抗差Ｒｂに基づいて異常判定を行う場合に比べて、簡単に異常判定を行うことができる。また、熱抵抗Ｒｊが熱抵抗閾値Ｒｊｓ以上のモジュールが複数ある場合には、複数のモジュールを異常モジュールとして判定することができる。 According to the embodiment described above, the determination unit 73 determines the semiconductor module as an abnormal module when the thermal resistance Rj is equal to or higher than the thermal resistance threshold Rjs, and determines the semiconductor module as a normal module when the thermal resistance Rj is less than the thermal resistance threshold Rjs. It is determined that Therefore, abnormality determination can be performed more easily than when abnormality determination is performed based on the thermal resistance difference Rb. Furthermore, if there are a plurality of modules whose thermal resistance Rj is greater than or equal to the thermal resistance threshold Rjs, it is possible to determine the plurality of modules as abnormal modules.

判定部７３は、半導体モジュールが異常モジュールと判定された場合、所定時間経過後、改めて異常判定を行う。このため、ある程度正常モジュールの劣化が進んだ状態で改めて異常判定を行うことになる。したがって、異常モジュールの条件を満たさなくなった瞬間に正常モジュールと判定して駆動を再開する場合に比べて、異常モジュールを強制的に停止している時間を長く確保できる。 If the semiconductor module is determined to be an abnormal module, the determination unit 73 performs another abnormality determination after a predetermined period of time has elapsed. Therefore, the abnormality determination is made again after the deterioration of the normal module has progressed to some extent. Therefore, compared to the case where the abnormal module is determined to be a normal module and the drive is restarted the moment the abnormal module conditions are no longer satisfied, it is possible to secure a longer period of time during which the abnormal module is forcibly stopped.

各モジュールについて、異常判定を行う場合を例に説明を行ったが、最大熱抵抗Ｒｊｍａｘについてのみ熱抵抗閾値Ｒｊｓ以上か否かを判定してもよい。この場合、最大熱抵抗Ｒｊｍａｘを示すモジュール以外のモジュールは、正常モジュールとして判定する。これによると、最も劣化が進行していると判断されるモジュールのみを停止するか駆動するかを判定することとなる。したがって、正常モジュールと判定されるモジュールが少なくとも１つ存在する。よって、電力変換装置１を駆動可能な状態を長く確保しやすい。 Although the description has been given using the case where abnormality determination is performed for each module as an example, it may be determined whether only the maximum thermal resistance Rjmax is equal to or greater than the thermal resistance threshold value Rjs. In this case, modules other than the module exhibiting the maximum thermal resistance Rjmax are determined to be normal modules. According to this, it is determined whether to stop or drive only the module that is determined to be the most degraded. Therefore, there is at least one module that is determined to be a normal module. Therefore, it is easy to ensure that the power conversion device 1 can be driven for a long time.

ステップＳ２５２では、異常モジュールの停止を解除する条件が１つの場合を例に説明を行ったが、異常モジュールの停止を解除する条件の数は、１つに限られない。例えば、ステップＳ１５２で説明したように、異常判定を行った後から正常モジュールのオンオフ切り替えを実行した回数が所定回数以上であるか否かの判定を組み合わせてもよい。これによると、所定回数以上、かつ、所定時間経過という２つの条件を満たすまで、異常モジュールの停止を継続することとなる。このため、より長い時間にわたって異常モジュールの劣化を抑制した状態を維持できる。 In step S252, the case where there is one condition for canceling the suspension of the abnormal module has been described as an example, but the number of conditions for canceling the suspension of the abnormal module is not limited to one. For example, as described in step S152, a determination may be made as to whether the number of times the normal module is switched on and off after the abnormality determination is performed is equal to or greater than a predetermined number of times. According to this, the abnormal module continues to be stopped until two conditions are met: a predetermined number of times or more and a predetermined time elapse. Therefore, a state in which deterioration of the abnormal module is suppressed can be maintained for a longer period of time.

他の実施形態
この明細書および図面等における開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品および／または要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品および／または要素が省略されたものを包含する。開示は、１つの実施形態と他の実施形態との間における部品および／または要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、請求の範囲の記載によって示され、さらに請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。 Other Embodiments The disclosure in this specification, drawings, etc. is not limited to the illustrated embodiments. The disclosure includes the illustrated embodiments and variations thereon by those skilled in the art. For example, the disclosure is not limited to the combinations of parts and/or elements illustrated in the embodiments. The disclosure can be implemented in various combinations. The disclosure may have additional parts that can be added to the embodiments. The disclosure includes those in which parts and/or elements of the embodiments are omitted. The disclosure encompasses any substitutions or combinations of parts and/or elements between one embodiment and other embodiments. The disclosed technical scope is not limited to the description of the embodiments. The technical scope of some of the disclosed technical scopes is indicated by the description of the claims, and should be understood to include equivalent meanings and all changes within the scope of the claims.

明細書および図面等における開示は、請求の範囲の記載によって限定されない。明細書および図面等における開示は、請求の範囲に記載された技術的思想を包含し、さらに請求の範囲に記載された技術的思想より多様で広範な技術的思想に及んでいる。よって、請求の範囲の記載に拘束されることなく、明細書および図面等の開示から、多様な技術的思想を抽出することができる。 The disclosure in the specification, drawings, etc. is not limited by the scope of the claims. The disclosure in the specification, drawings, etc. includes the technical ideas described in the claims, and further extends to a more diverse and broader range of technical ideas than the technical ideas described in the claims. Therefore, various technical ideas can be extracted from the disclosure of the specification, drawings, etc. without being restricted by the claims.

本開示に記載の制御部およびその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された１つないしは複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサを構成する専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の装置およびその手法は、専用ハードウェア論理回路により、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の装置およびその手法は、コンピュータプログラムを実行するプロセッサと１つ以上のハードウェア論理回路との組み合わせにより構成された１つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。 The controller and techniques described in this disclosure may be implemented by a special purpose computer comprising a processor programmed to perform one or more functions embodied by a computer program. Alternatively, the apparatus and techniques described in this disclosure may be implemented with dedicated hardware logic circuits. Alternatively, the apparatus and techniques described in this disclosure may be implemented by one or more special purpose computers configured by a combination of a processor executing a computer program and one or more hardware logic circuits. The computer program may also be stored as instructions executed by a computer on a computer-readable non-transitory tangible storage medium.

１ 電力変換装置、 ２ 直流電源、 ３ 走行用モータ、 ５１ 温度センサ、 ５２ 電流センサ、 ５３ 電圧センサ、 ７０ 制御部、 ７１ 取得部、 ７２ 算出部、 ７３ 判定部、 ７４ 実行部、 ８１ａ 第１モジュール（半導体モジュール）、 ８１ｂ 第２モジュール（半導体モジュール）、 ８１Ｕ Ｕ相モジュール、 ８１Ｖ Ｖ相モジュール、 ８１Ｗ Ｗ相モジュール、 ８４ 放熱グリス、 ８５ 半導体冷却器、 ８６ ヘッダ、 ８６ｕ 入口ヘッダ、 ８６ｄ 出口ヘッダ、 ８７ 扁平チューブ、 ９１ コンバータ部、 ９１ インバータ部 1 power conversion device, 2 DC power supply, 3 running motor, 51 temperature sensor, 52 current sensor, 53 voltage sensor, 70 control unit, 71 acquisition unit, 72 calculation unit, 73 determination unit, 74 execution unit, 81a first module (semiconductor module), 81b second module (semiconductor module), 81U U phase module, 81V V phase module, 81W W phase module, 84 thermal grease, 85 semiconductor cooler, 86 header, 86u inlet header, 86d outlet header, 87 flat tube, 91 converter section, 91 inverter section

Claims (7)

互いに並列に設けられている複数の半導体モジュール（８１ａ、８１ｂ）と、
複数の前記半導体モジュールを冷却する半導体冷却器（８５）と、
前記半導体モジュールの温度である素子温度（Ｔｊ）を複数の前記半導体モジュールごとに計測する温度センサ（５１）と、
前記半導体モジュールの制御を行う制御部（７０）とを備え、
前記制御部は、
複数の前記半導体モジュールごとの前記素子温度を取得する取得部（７１）と、
前記半導体モジュールの素子損失と前記素子温度とを用いて前記半導体モジュールと前記半導体冷却器との間の熱抵抗（Ｒｊ）を複数の前記半導体モジュールごとに算出する算出部（７２）と、
前記熱抵抗に基づいて前記半導体モジュールが異常モジュールであるか正常モジュールであるかを判定する異常判定を行う判定部（７３）と、
前記異常モジュールの駆動を停止し、前記正常モジュールを用いてスイッチング制御を実行する実行部（７４）とを備え、
前記算出部は、複数の前記熱抵抗のうち最も大きな前記熱抵抗である最大熱抵抗（Ｒｊｍａｘ）から最も小さな前記熱抵抗である最小熱抵抗（Ｒｊｍｉｎ）を引いた差である熱抵抗差（Ｒｂ）を算出し、
前記判定部は、前記熱抵抗差が熱抵抗差閾値（Ｒｂｓ）以上の場合に、前記最大熱抵抗が算出された前記半導体モジュールを前記異常モジュールと判定し、前記熱抵抗差が前記熱抵抗差閾値未満の場合に、全ての前記半導体モジュールを前記正常モジュールと判定する電力変換装置。 A plurality of semiconductor modules (81a, 81b) provided in parallel with each other,
a semiconductor cooler (85) that cools the plurality of semiconductor modules;
a temperature sensor (51) that measures element temperature (Tj), which is the temperature of the semiconductor module, for each of the plurality of semiconductor modules;
a control section (70) that controls the semiconductor module;
The control unit includes:
an acquisition unit (71) that acquires the element temperature for each of the plurality of semiconductor modules;
a calculation unit (72) that calculates a thermal resistance (Rj) between the semiconductor module and the semiconductor cooler for each of the plurality of semiconductor modules using the element loss of the semiconductor module and the element temperature;
a determination unit (73) that performs an abnormality determination to determine whether the semiconductor module is an abnormal module or a normal module based on the thermal resistance;
an execution unit (74) that stops driving the abnormal module and executes switching control using the normal module ;
The calculation unit calculates a thermal resistance difference (Rb) that is a difference obtained by subtracting a minimum thermal resistance (Rjmin) that is the smallest thermal resistance from a maximum thermal resistance (Rjmax) that is the largest thermal resistance among the plurality of thermal resistances. ),
The determination unit determines the semiconductor module for which the maximum thermal resistance has been calculated as the abnormal module when the thermal resistance difference is equal to or greater than a thermal resistance difference threshold (Rbs), and the determination unit determines that the semiconductor module for which the maximum thermal resistance has been calculated is the abnormal module, and the thermal resistance difference A power conversion device that determines all the semiconductor modules to be the normal modules when the threshold value is less than the threshold value. 出力電流（Ｉｏ）を計測する電流センサ（５２）を備え、
前記実行部は、前記出力電流が電流閾値（Ｉｓ）以上である場合に、前記異常モジュールと前記正常モジュールとの両方を用いて前記スイッチング制御を実行する請求項１に記載の電力変換装置。 Equipped with a current sensor (52) that measures the output current (Io),
The power conversion device according to claim 1 , wherein the execution unit executes the switching control using both the abnormal module and the normal module when the output current is equal to or higher than a current threshold (Is). 前記半導体モジュールと前記半導体冷却器との間に放熱グリス（８４）を備えている請求項１または請求項２に記載の電力変換装置。 The power converter device according to claim 1 or 2, further comprising thermal grease (84) between the semiconductor module and the semiconductor cooler. 前記判定部は、前記半導体モジュールが前記異常モジュールと判定された場合、前記スイッチング制御により前記正常モジュールが所定回数切り替えられた後、改めて前記異常判定を行う請求項１から請求項３のいずれかに記載の電力変換装置。 According to any one of claims 1 to 3 , the determination unit performs the abnormality determination again after the normal module is switched a predetermined number of times by the switching control when the semiconductor module is determined to be the abnormal module. The power conversion device described. 前記判定部は、前記半導体モジュールが前記異常モジュールと判定された場合、所定時間経過後、改めて前記異常判定を行う請求項１から請求項４のいずれかに記載の電力変換装置。 5. The power conversion device according to claim 1, wherein, when the semiconductor module is determined to be the abnormal module, the determination unit performs the abnormality determination again after a predetermined period of time has elapsed. 前記半導体モジュールは、３つ以上が互いに並列に設けられ、
前記実行部は、２つ以上の前記正常モジュールを用いて前記スイッチング制御を実行する請求項１から請求項５のいずれかに記載の電力変換装置。 Three or more semiconductor modules are provided in parallel with each other,
The power conversion device according to claim 1 , wherein the execution unit executes the switching control using two or more of the normal modules. 前記実行部は、前記半導体モジュールが全て前記正常モジュールと判定されている場合に、全ての前記半導体モジュールを用いて前記スイッチング制御を実行する請求項１から請求項６のいずれかに記載の電力変換装置。 The power conversion according to claim 1 , wherein the execution unit executes the switching control using all the semiconductor modules when all the semiconductor modules are determined to be the normal modules. Device.