JPH11262241A - パワー電子回路装置 - Google Patents
パワー電子回路装置Info
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- JPH11262241A JPH11262241A JP10060181A JP6018198A JPH11262241A JP H11262241 A JPH11262241 A JP H11262241A JP 10060181 A JP10060181 A JP 10060181A JP 6018198 A JP6018198 A JP 6018198A JP H11262241 A JPH11262241 A JP H11262241A
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Abstract
複雑化を招くことなく、出力電流の増大を実現すること
ができるパワー電子回路装置を提供すること。 【解決手段】電力断続用の半導体スイッチング素子が形
成された半導体チップ212が金属ブロック211に固
定されてなるパワーモジュール21に、半導体チップ2
12に近接して温度センサ6が設けられる。温度センサ
6が検出する素子近傍温度と、半導体スイッチング素子
の電流に関連する状態量とに基づいて、半導体スイッチ
ング素子の電流制限を実施する。このようにすれば、単
に素子近傍温度のみにて電流制限を行う従来技術に比較
して、素子安全性を低下させることなく、装置構造の複
雑化を招くことなく、出力電流の増大を実現することが
できる。
Description
置に関する。
られる半導体スイッチング素子は大電流スイッチングに
より温度が上昇して接合が破壊される可能性があり、そ
の通電電流を予め決められた電流制限値以下に制限して
用いられる。ただ、素子温度は素子が放熱すべき外気温
度などの放熱条件により大きく変化するので、素子近傍
に温度センサを設けて素子近傍温度を検出し、この素子
近傍温度が許容最高温度Tmaxを超えないように電流制限
を行うことが提案されている。
た素子近傍温度制御型電流制限を行うパワー電子回路装
置において、温度センサをできるだけチップに近接して
設けても、温度センサが検出する素子近傍温度は半導体
スイッチング素子チップの接合温度Tjと相違するの
で、使用条件によってはまだ余裕があるにもかかわら
ず、電流制限を行ってしまい、性能の低下を招くという
不具合が生じた。
あり、素子安全性を低下させることなく、装置構造の複
雑化を招くことなく、出力電流の増大を実現することが
できるパワー電子回路装置を提供することを、その解決
すべき課題としている。
れば、電力断続用の半導体スイッチング素子が形成され
た半導体チップが金属ブロックに固定されてなるパワー
モジュールに、半導体チップに近接して温度センサが設
けられる。本構成では、この温度センサが検出する素子
近傍温度と、半導体スイッチング素子の電流に関連する
状態量とに基づいて、半導体スイッチング素子の電流制
限を実施する。
にて電流制限を行う従来技術に比較して、素子安全性を
低下させることなく、装置構造の複雑化を招くことな
く、出力電流の増大を実現することができる。請求項2
記載の構成によれば請求項1記載のパワー電子回路装置
において更に、検出した温度及び状態量より半導体チッ
プの接合温度Tjを求め、求めた接合温度Tjが所定の
許容最高温度Tmax以下となるように電流制限を行う。
層向上することができる。請求項3記載の構成によれば
請求項1記載の構成において更に電流制限手段は、検出
する温度及び電流と半導体チップの接合温度Tjとの関
係を予め記憶しておき、検出した温度とこの関係とから
電流の許容最大値を求め、検出した電流を許容最大値以
下に制限する。
請求項1記載の作用効果を実現することができる。
ブロックは外気に直接放熱したり、冷却部材を通じて外
気に間接的に放熱したりすることができる。以下、本発
明の好適な態様を以下の実施例に基づいて説明する。
図1を参照して以下に説明する。このパワー電子回路装
置1は、車両空調用モータ制御装置であって、図示しな
い車載バッテリからの直流電力を断続して三相交流電力
を形成し、空調装置のコンプレッサ駆動用モータMに供
給する三相インバータ回路2と、三相インバータ回路2
に制御電圧を印加するゲートコントローラ3と、入力信
号に基づいてゲートコントローラ3を制御する空調モー
タ制御用コントローラ4とからなる。5は三相インバー
タ回路2内に設けられた温度センサであり、6は三相イ
ンバータ回路2の出力電流を検出する電流センサであ
る。温度センサ5は後述するように三相インバータ回路
2内の素子近傍温度を検出するためのものであり、電流
センサ6は、三相インバータ回路2の出力電流を検出し
て空調モータ制御用コントローラ4に出力する。これら
三相インバータ回路2、ゲートコントローラ3、空調モ
ータ制御用コントローラ4、温度センサ5及び電流セン
サ6は図2に示すケース7に密閉されている。
ったく同じ回路構成を有し、合計6個のIGBTチップ
212及びこれらIGBTチップ212と逆並列接続さ
れたダイオード(図示せず)とからなり、3つのIGB
Tチップ212が上アームを構成し、3つのIGBTチ
ップ212が下アームを構成する。ただし、図2ではこ
れら各IGBTチップ212を収容したIGBTモジュ
ール21を略示する。
イキャストで作製されたベースプレート71と、ベース
プレート71に固定された角箱状のアルミカバー72と
からなる。ベースプレート71は外側に互いに平行な多
数の冷却フィン73を有しており、各冷却フィン73は
エンジンルーム内にて車体の前後方向へ延設されてい
る。
なす金属ブロック211上にIGBTチップ212をマ
ウントした構造を有しており、金属ブロック211の底
面はベースプレート71の上面に絶縁フィルムを介して
固定されている。更に、金属ブロック211上には温度
センサ5が設けられており、結局、三相インバータ回路
2は合計6個の温度センサ5を内蔵している。
いて以下に説明する。ベースプレート71の熱抵抗、金
属ブロック211と温度センサ5との間の接触部位の熱
抵抗は小さいので、無視するものとするとし、IGBT
チップ212の接合温度をTj、温度センサ5が検出す
る素子近傍温度をTs、IGBTチップ212の接合か
ら温度センサ5までの熱抵抗をr、上記接合での発熱量
をQとすれば、Tj=Q×r+Tsとなり、発熱量Qを
素子全体の電力損失Pとみなせば、電力損失PはIGB
Tチップ212に流れる電流Iの関数(ほぼIの二乗値
に比例する値)であるので、電流変化が緩慢とし、接合
から温度センサ5までの熱伝達の時間遅れを無視すれ
ば、接合温度Tjは電流Iの変化に対して図3に示すよ
うになる。
線Aは素子近傍温度TsがTs1の場合を示し、接合温
度Tjの特性線Bは素子近傍温度TsがTs1より高い
Ts2の場合を示す。接合温度Tjの許容最高温度Tm
axを125℃とすれば、素子近傍温度TsがTs1の
場合には流し得る電流Iの最大値Ipmaxが図3のグ
ラフからわかる。
モータ制御用コントローラ13の制御動作を図4を参照
して説明する。まず、空調熱負荷に基づいてコンプレッ
サの回転数を決定し、その回転数での運転をゲートコン
トローラ3に指令する(s100)。次に、電流センサ
6から三相インバータ回路2の出力電流Iを読み込んで
その平均値を算出し(s102)、温度センサ5から素
子近傍温度Tsを読み込む(s104)。
近傍温度Tsに基づいて、内蔵マップまたは上述の計算
式から接合温度Tjを算出し(s106)、算出した接
合温度Tjが125℃未満かどうかを調べ(s10
8)、未満であれば、s100で設定した回転数での運
転をゲートコントローラ3に指令し(s110)、以上
であれば、前記設定回転数より所定値だけ低い回転数で
の運転をゲートコントローラ3に指令して、s100に
リターンする。
傍温度Tsに基づいて推定した接合温度Tjが許容最高
温度Tmaxを超えないように電流制限を行うので、素
子安全性を低下させることなく、装置構造の複雑化を招
くことなく、出力電流の増大を実現することができる。
例を図9を参照して以下に説明する。この実施例は、実
施例1における制御フローチャートのs100及びs1
06以降を変更したものであるので、変更点だけを説明
する。
に基づいて算出される空調熱負荷に基づいて三相インバ
ータ回路2のデューティ比を設定する。なお、空調モー
タ制御用コントローラ4は、車室温度と目標温度との差
とデューティ比との関係を予め記憶しているものとす
る。s206では、読み込んだ素子近傍温度Tsと、予
め内蔵するマップ(図3参照)またはそれに対応する計
算式から電流Iの許容最大値Imaxを求め、次に、s
102で検出した電流Iがこの許容最大値Imaxより
大きいかどうかを調べ(s208)、以上であれば、三
相インバータ回路2のデューティ比を所定量低下させ
(s210)、未満であれば、三相インバータ回路2の
デューティ比をs100で設定した設定デューティ比の
範囲内で所定量増加させる(s212)。
果を奏することができる。
すブロック回路図である。
図である。
流Iと素子近傍温度Tsとの関係を示すグラフである。
を示すフローチャートである。
ローラ4の制御動作を示すフローチャートである。
0、s210は電流制限手段)、5は温度センサ、6は
電流センサ(検出手段)、211は金属ブロック、21
2はIGBTチップ(半導体スイッチング素子が形成さ
れた半導体チップ)。
Claims (3)
- 【請求項1】電力断続用の半導体スイッチング素子が形
成された半導体チップが金属ブロックに固定されてなる
パワーモジュールと、 前記半導体チップに近接して前記金属ブロックに固定さ
れて前記半導体チップ近傍の温度を検出する温度センサ
と、 前記半導体スイッチング素子の電流に関連する状態量を
検出する検出手段と、 前記温度及び状態量の両方に基づいて前記半導体スイッ
チング素子の電流を制限する電流制限手段と、 を備えることを特徴とするパワー電子回路装置。 - 【請求項2】請求項1記載のパワー電子回路装置におい
て、 前記電流制限手段は、前記温度及び状態量に基づいて求
めた前記半導体チップの接合温度Tjが所定の許容最高
温度Tmax以下となる範囲に前記電流制限を行うことを
特徴とするパワー電子回路装置。 - 【請求項3】請求項1記載のパワー電子回路装置におい
て、 前記電流制限手段は、検出した前記温度及び電流と前記
半導体チップの接合温度Tjとの関係を記憶し、前記温
度と前記関係とから前記電流の許容最大値を求め、検出
した電流を前記許容最大値に制限することを特徴とする
パワー電子回路装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06018198A JP3827118B2 (ja) | 1998-03-11 | 1998-03-11 | パワー電子回路装置 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP06018198A JP3827118B2 (ja) | 1998-03-11 | 1998-03-11 | パワー電子回路装置 |
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JP3827118B2 JP3827118B2 (ja) | 2006-09-27 |
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-
1998
- 1998-03-11 JP JP06018198A patent/JP3827118B2/ja not_active Expired - Fee Related
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