(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023176849
(43)【公開日】2023-12-13
(54)【発明の名称】電力変換装置
(51)【国際特許分類】
H02M 7/48 20070101AFI20231206BHJP
【ＦＩ】
H02M7/48 M
【審査請求】未請求
【請求項の数】21
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022089371
(22)【出願日】2022-06-01
(71)【出願人】
【識別番号】000006013
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002941
【氏名又は名称】弁理士法人ぱるも特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】篠原 亮
【テーマコード（参考）】
5H770
【Ｆターム（参考）】
5H770BA02
5H770CA06
5H770DA03
5H770DA10
5H770DA41
5H770EA01
5H770HA02Y
5H770HA03W
5H770HA06X
5H770HA07Z
5H770JA10X
5H770LA04X
5H770LB07
5H770PA11
5H770PA21
5H770PA42
5H770QA01
5H770QA06
5H770QA08
(57)【要約】
【課題】冷却器の異常状態などの発熱異常状態をより早期に判定し、発熱異常状態においても確実に保護動作を実施することができる電力変換装置を提供する。
【解決手段】制御部９０は、少なくとも電流検出値に基づいて計算した半導体スイッチング素子の損失計算値に基づいて温度検出値の変化率を推定し、温度検出値から算出した温度検出変化率算出値と温度検出変化率推定値とを比較し、半導体スイッチング素子の発熱異常状態を推定する。
【選択図】図４
【解決手段】制御部９０は、少なくとも電流検出値に基づいて計算した半導体スイッチング素子の損失計算値に基づいて温度検出値の変化率を推定し、温度検出値から算出した温度検出変化率算出値と温度検出変化率推定値とを比較し、半導体スイッチング素子の発熱異常状態を推定する。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
スイッチング動作により電力を変換する半導体スイッチング素子と、前記半導体スイッチング素子を冷却する冷却器と、前記半導体スイッチング素子を制御する制御部と、前記半導体スイッチング素子の温度を検出する温度検出器と、前記半導体スイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出器と、を備える電力変換装置において、
前記制御部は、前記電流検出器で得られた電流検出値に基づいて前記半導体スイッチング素子の損失を計算する半導体スイッチング素子損失計算部と、
前記半導体スイッチング素子損失計算部の損失計算値に基づいて前記温度検出器で得られた温度検出値の変化率を推定する温度検出変化率推定演算部と、
前記温度検出値から温度検出変化率を算出する温度検出変化率算出部と、
前記温度検出変化率推定演算部で得られた温度検出変化率推定値と前記温度検出変化率算出部で得られた温度検出変化率算出値とを比較し、前記半導体スイッチング素子の発熱異常状態を推定する発熱異常状態判定部と、
を備えたことを特徴とする電力変換装置。
前記制御部は、前記電流検出器で得られた電流検出値に基づいて前記半導体スイッチング素子の損失を計算する半導体スイッチング素子損失計算部と、
前記半導体スイッチング素子損失計算部の損失計算値に基づいて前記温度検出器で得られた温度検出値の変化率を推定する温度検出変化率推定演算部と、
前記温度検出値から温度検出変化率を算出する温度検出変化率算出部と、
前記温度検出変化率推定演算部で得られた温度検出変化率推定値と前記温度検出変化率算出部で得られた温度検出変化率算出値とを比較し、前記半導体スイッチング素子の発熱異常状態を推定する発熱異常状態判定部と、
を備えたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項2】
前記温度検出変化率推定演算部は、発熱正常状態時の前記温度検出値の変化率である温度検出変化率を推定するものであり、
前記発熱異常状態判定部は、前記温度検出変化率算出値が前記温度検出変化率推定値よりも大きい場合に発熱異常状態と判定することを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
前記発熱異常状態判定部は、前記温度検出変化率算出値が前記温度検出変化率推定値よりも大きい場合に発熱異常状態と判定することを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項3】
前記発熱異常状態判定部は、前記温度検出変化率推定値に０以上の所定の下限値を設けることを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項4】
前記半導体スイッチング素子に印加される電圧を検出する電圧検出器を備え、
前記半導体スイッチング素子損失計算部は、前記電流検出値および前記電圧検出器で得られた電圧検出値に基づいて前記半導体スイッチング素子の損失を計算することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の電力変換装置。
前記半導体スイッチング素子損失計算部は、前記電流検出値および前記電圧検出器で得られた電圧検出値に基づいて前記半導体スイッチング素子の損失を計算することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の電力変換装置。
【請求項5】
前記半導体スイッチング素子損失計算部は、前記電流検出値および前記半導体スイッチング素子のスイッチング周波数に基づいて前記半導体スイッチング素子の損失を計算することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか1項に記載の電力変換装置。
【請求項6】
前記半導体スイッチング素子損失計算部は、少なくとも電流検出値および前記温度検出値に基づいて前記半導体スイッチング素子の損失を計算することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の電力変換装置。
【請求項7】
前記電力変換装置は、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が直列に接続された直列回路を複数セット備えた電力変換装置であって、
前記制御部は、各セットの前記直列回路について、デッドタイムを挟んで、前記高電位側のスイッチング素子と前記低電位側のスイッチング素子とを交互にオンする制御部であって、
前記半導体スイッチング素子損失計算部は、少なくとも電流検出値およびスイッチングのデッドタイムに基づいて前記半導体スイッチング素子の損失を計算することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の電力変換装置。
前記制御部は、各セットの前記直列回路について、デッドタイムを挟んで、前記高電位側のスイッチング素子と前記低電位側のスイッチング素子とを交互にオンする制御部であって、
前記半導体スイッチング素子損失計算部は、少なくとも電流検出値およびスイッチングのデッドタイムに基づいて前記半導体スイッチング素子の損失を計算することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の電力変換装置。
【請求項8】
前記温度検出変化率推定演算部は、
前記半導体スイッチング素子から前記温度検出器への熱伝達経路の熱回路が予め記憶され、前記半導体スイッチング素子損失計算部で得られたスイッチング素子損失計算値と前記熱回路によって温度検出器の温度変化量推定値を演算し、演算した温度変化量推定値から温度変化率推定値を演算することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の電力変換装置。
前記半導体スイッチング素子から前記温度検出器への熱伝達経路の熱回路が予め記憶され、前記半導体スイッチング素子損失計算部で得られたスイッチング素子損失計算値と前記熱回路によって温度検出器の温度変化量推定値を演算し、演算した温度変化量推定値から温度変化率推定値を演算することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の電力変換装置。
【請求項9】
前記温度検出変化率推定演算部は、
前記半導体スイッチング素子から前記温度検出器への熱伝達経路の熱回路が予め記憶され、前記半導体スイッチング素子損失計算部で得られたスイッチング素子損失計算値と前記熱回路によって温度検出器の温度変化量推定値を演算し、演算した温度変化量推定値と前記温度検出値から温度変化率推定値を演算することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の電力変換装置。
前記半導体スイッチング素子から前記温度検出器への熱伝達経路の熱回路が予め記憶され、前記半導体スイッチング素子損失計算部で得られたスイッチング素子損失計算値と前記熱回路によって温度検出器の温度変化量推定値を演算し、演算した温度変化量推定値と前記温度検出値から温度変化率推定値を演算することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の電力変換装置。
【請求項10】
前記制御部は、少なくとも発熱異常判定結果に基づいて、スイッチング素子の作動を制限する過熱保護制限部を備えることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の電力変換装置。
【請求項11】
前記過熱保護制限部は、発熱異常状態と判定された場合に、前記半導体スイッチング素子に流れる電流を制限するようにスイッチング素子の作動を制限することを特徴とする請求項１０に記載の電力変換装置。
【請求項12】
前記過熱保護制限部は、発熱異常状態と判定され、かつ、前記温度検出値が所定温度ＴＡよりも高い場合に、前記半導体スイッチング素子に流れる電流を制限するようにスイッチング素子の作動を制限することを特徴とする請求項１０に記載の電力変換装置。
【請求項13】
前記過熱保護制限部は、発熱異常状態と判定され、かつ、前記半導体スイッチング素子に流れる電流が所定電流ＴＡよりも大きい場合に、前記半導体スイッチング素子に流れる電流を制限するようにスイッチング素子の作動を制限することを特徴とする請求項１０に記載の電力変換装置。
【請求項14】
前記過熱保護制限部は、前記温度検出値が所定温度ＴＢよりも高い場合に、前記半導体スイッチング素子に流れる電流を制限するようにスイッチング素子の作動を制限することを特徴とする請求項１２に記載の電力変換装置。
【請求項15】
前記過熱保護制限部に設定される前記所定温度ＴＢは、前記所定温度ＴＡよりも高いことを特徴とする請求項１４に記載の電力変換装置。
【請求項16】
前記発熱異常状態は、冷却性能が低下する前記冷却器の異常状態であることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の電力変換装置。
【請求項17】
前記冷却器は、水冷方式の冷却器であることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の電力変換装置。
【請求項18】
前記冷却器は、空冷方式の冷却器であることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の電力変換装置。
【請求項19】
前記発熱異常状態は、前記半導体スイッチング素子の発熱過大となる発熱異常状態であることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の電力変換装置。
【請求項20】
前記半導体スイッチング素子は、複数の半導体スイッチング素子が並列に接続された構成をしており、前記温度検出器は複数の半導体スイッチング素子の温度を検出することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の電力変換装置。
【請求項21】
前記半導体スイッチング素子はワイドバンドギャップ半導体によって構成されたことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本願は、電力変換装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
電動車両向け電力変換装置は、さまざまな条件で故障無く動作し、また異常時において車両の動作を継続することが求められる。
【0003】
電力変換装置の半導体スイッチング素子は、スイッチング動作において電力損失が発生し、半導体スイッチング素子のジャンクション温度が所定の値を超えた場合、故障にいたる可能性がある。そのため、このジャンクション温度が所定の値を超えないように保護する必要があるが、ジャンクションは半導体チップの接合部であり、直接測定することは難しい。そのため、半導体スイッチング素子の温度を検出し温度検出値と半導体スイッチング素子の動作から計算した損失を用いて、ジャンクション温度を推定する手法が開示されている（例えば、特許文献１）。
【0004】
しかしながら、特許文献１に開示された手法では、計算した損失と温度上昇の相関関係からジャンクション温度を推定しているが、冷却器状態の変化が考慮されない。したがって、冷却器状態が変化した場合、ジャンクション温度を正確に推定できず、確実な保護が実施できない問題がある。
【0005】
この問題を解決するために、半導体スイッチング素子の動作から計算した損失と過去の温度検出値とを用いて現在の温度検出値を推定し、この温度検出推定値と温度検出値とを比較して冷却器状態を推定し、推定した冷却器状態に基づいて半導体スイッチング素子に流れる電流を制限する手法が開示されている（特許文献２）。より詳細には、温度検出推定値と温度検出値の差分が閾値より大きくなった場合に冷却器異常状態と推定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特許第５８８０７３４号公報
【特許文献2】特許第６８４７１５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
特許文献２に開示された手法では、半導体スイッチング素子の動作から計算した損失と過去の温度検出値とを用いて推定した温度検出推定値と温度検出値の差分に基づいて冷却器の異常状態を判定しているが、冷却器が正常状態である場合に異常状態と誤って判定すると、半導体スイッチング素子に電流を流しても問題ない状態であるにもかかわらず過剰に電流を制限してしまう動作となり正常時に所望の動作とならないため、誤って異常状態と判定しないようにする必要がある。そのため、温度検出推定値と温度検出値の差分と比較する閾値は、温度検出値の検出誤差および温度検出推定値の推定演算誤差を考慮して設定する必要があり、閾値は大きく設定せざるを得ない。
【0008】
しかしながら、閾値を大きく設定すると、冷却器が異常状態である場合において、温度検出推定値と温度検出値の差分が閾値より大きくなるタイミングが遅くなり、冷却器の異常状態を早期に判定することができない。冷却器の異常状態においては、半導体スイッチング素子の温度が急上昇し得る状態であり早期に過熱保護する必要があるため、特許文献２に開示された手法でも確実な保護が実施できない恐れがある。
【0009】
本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、半導体スイッチング素子の動作から計算した損失から温度検出値の変化率を推定し、温度検出値から演算した温度検出変化率と温度検出変化率推定値とを比較して冷却器の異常状態などの発熱異常状態を判定することで、より早期に発熱異常状態を判定して発熱異常状態においても確実に保護動作を実施することができる電力変換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本願に開示される電力変換装置は、スイッチング動作により電力を変換する半導体スイッチング素子と、半導体スイッチング素子を冷却する冷却器と、半導体スイッチング素子を制御する制御部と、半導体スイッチング素子の温度を検出する温度検出器と、半導体スイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出器とを備え、制御部は、少なくとも電流検出値に基づいて半導体スイッチング素子の損失を計算する半導体スイッチング素子損失計算部と、半導体スイッチング素子損失計算部の損失計算値に基づいて温度検出値の変化率を推定する温度検出変化率推定演算部と、温度検出値から温度検出変化率を算出する温度検出変化率算出部と、温度検出変化率推定値と温度検出変化率算出値とを比較し、半導体スイッチング素子の発熱異常状態を推定する発熱異常状態判定部とを備えるものである。
【発明の効果】
【0011】
本願に開示される電力変換装置によれば、冷却器の異常などの発熱異常状態において正常発熱状態と比べて顕著に差異が生じる温度変化率に関して推定値と検出値の比較を行う構成とすることによって、より早期に発熱異常状態を判定して発熱異常状態においても確実に保護動作を実施することができる電力変換装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】実施の形態１に係る電力変換装置の構成を示すブロック図である。
【図2】実施の形態１に係る電力変換装置における制御部のハードウェア構成図である。
【図3】実施の形態１に係る電力変換装置における制御部の機能ブロック図である。
【図4】実施の形態１に係る電力変換装置における制御部の発熱異常状態判定機能部の機能ブロック図である。
【図5】実施の形態１に係る電力変換装置における制御部の発熱異常状態判定機能部の変形例を示す機能ブロック図である。
【図6】実施の形態１に係る電力変換装置における半導体スイッチング素子から温度検出器への熱伝達経路の熱回路を示す図である。
【図7A】実施の形態１に係る電力変換装置における効果を示す図である。
【図7B】実施の形態１に係る電力変換装置における効果を示す図である。
【図8】実施の形態２に係る電力変換装置における制御部の機能ブロック図である。
【図9】実施の形態２に係る電力変換装置における制御部の発熱異常状態判定機能部の機能ブロック図である。
【図10】実施の形態１および２に係る電力変換装置の変形例の構成を示すブロック図である。
【図11】実施の形態１および２に係る電力変換装置の他の変形例の構成を示すブロック図である。
【図12】実施の形態１および２に係る電力変換装置の他の変形例の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
実施の形態１．
実施の形態１は、電力を変換する半導体スイッチング素子と、半導体スイッチング素子を冷却する冷却器と、半導体スイッチング素子を制御する制御部と、半導体スイッチング素子の温度を検出する温度検出器と、半導体スイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出器とを備え、制御部は、少なくとも電流検出値に基づいて半導体スイッチング素子の損失を計算し、この損失計算値に基づいて温度検出値の変化率を推定演算し、また、温度検出値から温度検出変化率を算出し、この温度検出変化率推定値と温度演出変化率算出値とを比較することで、半導体スイッチング素子の発熱異常状態を推定する電力変換装置に関するものである。特に、電力変換装置に用いられるＩＧＢＴあるいはＭＯＳＦＥＴ等の半導体スイッチング素子の過熱保護に関するものである。
実施の形態１は、電力を変換する半導体スイッチング素子と、半導体スイッチング素子を冷却する冷却器と、半導体スイッチング素子を制御する制御部と、半導体スイッチング素子の温度を検出する温度検出器と、半導体スイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出器とを備え、制御部は、少なくとも電流検出値に基づいて半導体スイッチング素子の損失を計算し、この損失計算値に基づいて温度検出値の変化率を推定演算し、また、温度検出値から温度検出変化率を算出し、この温度検出変化率推定値と温度演出変化率算出値とを比較することで、半導体スイッチング素子の発熱異常状態を推定する電力変換装置に関するものである。特に、電力変換装置に用いられるＩＧＢＴあるいはＭＯＳＦＥＴ等の半導体スイッチング素子の過熱保護に関するものである。
【0014】
以下、実施の形態１に係る電力変換装置の構成および動作について、図面に基づいて説明する。
【0015】
＜電力変換装置の構成＞
まず、実施の形態１の電力変換装置１００の構成を図１に基づいて説明する。
実施の形態１の電力変換装置１００は、電気自動車およびプラグインハイブリッド自動車などの電動車両で使用され、高電圧バッテリの電力で動力となるモータを駆動するための電力変換装置を想定している。
まず、実施の形態１の電力変換装置１００の構成を図１に基づいて説明する。
実施の形態１の電力変換装置１００は、電気自動車およびプラグインハイブリッド自動車などの電動車両で使用され、高電圧バッテリの電力で動力となるモータを駆動するための電力変換装置を想定している。
【0016】
図１では、電力変換装置に直流電力を供給するとともに回生電力で充電されるバッテリ等の直流電源１２、および制御対象の電動機１０を含んで図示している。なお、制御対象は、電動機１０に限るものでは無く、電動機１０以外であってもよい。
【0017】
図１において、電力変換装置１００は、正極側の直流母線１ａと負極側の直流母線１ｂとによって直流電源１２と接続され、駆動電力あるいは回生電力を直流電源１２と授受する。また、電力変換装置１００は、交流母線２により電動機１０と接続され、駆動電力あるいは回生電力を電動機１０と授受する。
【0018】
また、電動機１０には、電動機の回転角θｍを検出する回転角センサ１１が設けられている。なお、電動機１０は、負荷を回転駆動するとともに、負荷の回転エネルギーを電気エネルギーとして回生可能な電動機であり、例えば永久磁石三相交流同期モータあるいは三相ブラシレスモータが使用される。
【0019】
電力変換装置１００は、電力変換部２０と制御部９０と冷却器３５で構成されている。
【0020】
電力変換部２０は、電源入力側の正極側の直流母線１ａと負極側の直流母線１ｂ間に接続されたコンデンサ２１と、電力変換部２０の直流母線電圧を検出する電圧検出部２４と、複数のスイッチング素子で構成され、直流／交流の電力変換をするインバータ回路２５と、交流母線２に流れる電動機１０の電流を検出する電流検出部２６と、スイッチング素子のオンおよびオフを切り替える駆動制御を行う駆動回路２７を備えている。
【0021】
コンデンサ２１は、直流母線電圧のリップルを抑制する機能、あるいは電力変換部２０の電源インピーダンスを低下させて電力変換部２０の交流電流駆動能力を向上させる機能、サージ電圧を吸収する機能等を有している。また、電圧検出部２４は、直流母線電圧を分圧抵抗等により制御部９０で読み込める電圧に分圧し、制御部９０に直流母線電圧情報を出力する。
【0022】
インバータ回路２５は、一般的によく知られている６つのスイッチング素子をフルブリッジ接続したインバータである。すなわち、図１に示されるように、スイッチング素子５１、５２、スイッチング素子５３、５４、スイッチング素子５５、５６は、それぞれ上段側のスイッチング素子と下段側のスイッチング素子が直列に接続され、直流電源１２に対して並列に接続されている。
【0023】
また、スイッチング素子５１、５２の中点は電動機１０のＵ相の入力と接続され、スイッチング素子５３、５４の中点は電動機１０のＶ相の入力と接続され、スイッチング素子５５、５６の中点は電動機１０のＷ相の入力と接続されている。
【0024】
図１において、半導体スイッチング素子５１、５２、５３、５４、５５、５６は、それぞれ半導体モジュール６１、６２、６３、６４、６５，６６に内蔵されている。
【0025】
スイッチング素子は、例えば図１に示すようなソース・ドレイン間にダイオードが内蔵されたＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である。なお、半導体スイッチング素子の種類、個数はこれに限定されたものでなく、例えばＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）およびＳｉＣ－ＭＯＳＦＥＴ等の半導体スイッチング素子でもよい。
【0026】
さらに、インバータ回路２５には、半導体スイッチング素子５１～５６の温度を検出するために、それぞれ半導体モジュール６１～６６の内部または近傍に温度検出器７１、７２、７３、７４、７５、７６がそれぞれ設置されている。温度検出器７１～７６に検出された温度検出値は、制御部９０に入力される。
なお、半導体スイッチング素子５１～５６の温度を検出する温度検出器７１～７６は、半導体モジュール６１～６６の内部に設置されてもよいし、半導体モジュール６１～６６が設置される基板上に半導体モジュール６１～６６の近傍に設置されてもよい。温度検出器はサーミスタを想定している。なお、温度検出器はサーミスタに限定されるものでは無く、スイッチング素子５１～５６の半導体基板上に配置された例えば温度検出用ダイオードによって温度を検出する構成としてもよい。
なお、半導体スイッチング素子５１～５６の温度を検出する温度検出器７１～７６は、半導体モジュール６１～６６の内部に設置されてもよいし、半導体モジュール６１～６６が設置される基板上に半導体モジュール６１～６６の近傍に設置されてもよい。温度検出器はサーミスタを想定している。なお、温度検出器はサーミスタに限定されるものでは無く、スイッチング素子５１～５６の半導体基板上に配置された例えば温度検出用ダイオードによって温度を検出する構成としてもよい。
【0027】
電流検出部２６は、Ｕ相電流検出部２６１、Ｖ相電流検出部２６２およびＷ相電流検出部２６３により構成されている。Ｕ相電流検出部２６１、Ｖ相電流検出部２６２およびＷ相電流検出部２６３は、例えば、シャント抵抗を用いて構成される。Ｕ相電流検出部２６１は、Ｕ相電流Ｉｕに対応するＵ相電流検出値を制御部９０に出力する。Ｖ相電流検出部２６２は、Ｖ相電流Ｉｖに対応するＶ相電流検出値を制御部９０に出力する。Ｗ相電流検出部２６３は、Ｗ相電流Ｉｗに対応するＷ相電流検出値を制御部９０に出力する。なお、以下の説明では、Ｕ相電流検出値、Ｖ相電流検出値、Ｗ相電流検出値を総称して電流検出値と称することがある。また、電流検出部２６は、ホール素子等を用いた電流センサとしてもよい。
【0028】
駆動回路２７は、制御部９０から入力されるＰＷＭ信号に基づいて制御される。駆動回路２７は、スイッチング素子５１～５６のオンおよびオフを切り替える機能を有している。
【0029】
回転角センサ１１は、レゾルバあるいはエンコーダ等により電動機１０のロータ回転角θｍを検出するものである。回転角センサ１１で検出されたロータ回転角θｍは、スイッチング制御部９０に出力される。なお、ロータ回転角θｍは、電動機１０の極対数に基づいて電気角θｅに換算される。
【0030】
冷却器３５は、半導体スイッチング素子５１～５６を冷却する。冷却器３５は、例えば、水冷式冷却器である。具体的には、水冷式冷却器、ラジエータ、電動機駆動ウォーターポンプ等をホースで接続する構成であり、電動機駆動ウォーターポンプから水冷式冷却器に対し、水、オイル、もしくはＬＬＣ（Long Life Coolant）等の冷却媒体を流入させる。なお、冷却器３５は、水冷式冷却器に限らず、例えば空冷式冷却器であってもよい。冷却器３５は、スイッチング素子５１～５６に接続され熱伝導を行うヒートシンクであってもよい。
【0031】
＜制御部のハードウェア構成＞
図２は、実施の形態１に係る電力変換装置１００の制御部９０のハードウェア構成図である。本実施の形態では、制御部９０は、電力変換装置１００を制御する制御装置である。制御部９０の各機能は、制御部９０が備えた処理回路により実現される。具体的には、制御部９０は、処理回路として、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）の演算処理装置８０（コンピュータ）、演算処理装置８０とデータのやり取りをする記憶装置８１、演算処理装置８０に外部の信号を入力する入力回路８２、及び演算処理装置８０から外部に信号を出力する出力回路８３等を備えている。
図２は、実施の形態１に係る電力変換装置１００の制御部９０のハードウェア構成図である。本実施の形態では、制御部９０は、電力変換装置１００を制御する制御装置である。制御部９０の各機能は、制御部９０が備えた処理回路により実現される。具体的には、制御部９０は、処理回路として、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）の演算処理装置８０（コンピュータ）、演算処理装置８０とデータのやり取りをする記憶装置８１、演算処理装置８０に外部の信号を入力する入力回路８２、及び演算処理装置８０から外部に信号を出力する出力回路８３等を備えている。
【0032】
演算処理装置８０として、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、各種の論理回路、及び各種の信号処理回路等が備えられてもよい。また、演算処理装置８０として、同じ種類のものまたは異なる種類のものが複数備えられ、各処理が分担して実行されてもよい。記憶装置８１として、演算処理装置８０からデータを読み出し及び書き込みが可能に構成されたＲＡＭ（Random Access Memory）（揮発性の主記憶装置８１ａ）、演算処理装置８０からデータを読み出し可能に構成されたＲＯＭ（Read only Memory）（不揮発性の補助記憶装置８１ｂ）等が備えられている。入力回路８２は、回転角センサ１１、電圧検出部２４、電流検出部２６、温度検出器７１～７６を含み、各種のセンサ及びスイッチが接続され、これらセンサ及びスイッチの出力信号を演算処理装置８０に入力するＡＤ変換部、入力回路等のインターフェース回路を備えている。出力回路８３は、駆動回路２７を含み、スイッチング素子、アクチュエータ等の電気負荷が接続され、これら電気負荷に演算処理装置８０からの出力信号を変換して出力する駆動回路、通信回路等のインターフェース回路を備えている。
【0033】
制御部９０が備える各機能は、演算処理装置８０が、補助記憶装置８１ｂに記憶されたソフトウェア（プログラム）を実行し、記憶装置８１、入力回路８２、及び出力回路８３等の制御部９０の他のハードウェアと協働することにより実現される。なお、制御部９０が用いる閾値、判定値等の設定データは、ソフトウェア（プログラム）の一部として、補助記憶装置８１ｂに記憶されている。
【0034】
制御部９０の内部に搭載された各機能は、それぞれソフトウェアのモジュールで構成されるものであってもよいが、ソフトウェアとハードウェアの組み合わせによって構成されるものであってもよい。
【0035】
＜制御部の機能ブロック＞
図３は、実施の形態１に係る電力変換装置１００の制御部９０の機能ブロック図である。図３において、制御部９０は、発熱異常判定機能部９１、過熱保護制限部９２、電流指令生成部９３、三相・二相変換部９４、電圧指令生成部９５、二相・三相変換部９６、デューティ変換部９７およびＰＷＭ信号生成部９８を有する。
図３は、実施の形態１に係る電力変換装置１００の制御部９０の機能ブロック図である。図３において、制御部９０は、発熱異常判定機能部９１、過熱保護制限部９２、電流指令生成部９３、三相・二相変換部９４、電圧指令生成部９５、二相・三相変換部９６、デューティ変換部９７およびＰＷＭ信号生成部９８を有する。
【0036】
電流指令生成部９３には、上位のシステム（図示していない）からトルク指令Ｔｒｑ＊が入力される。なお、電動機１０を制御するための制御指令としては、例えば、トルク指令、電流指令、電圧指令、等が挙げられる。実施の形態１では、制御指令としてトルク指令Ｔｒｑ＊を採用する場合を例示する。電流指令生成部９３は、このトルク指令値Ｔｒｑ＊に基づいて、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊およびｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を生成する。
ここで、ｄ軸は、電動機１０の磁極位置、すなわち磁束の方向を示し、ｑ軸は、電気的にｄ軸と直交する方向を示しており、ｄ－ｑ軸座標系を構成する。ｄ－ｑ軸座標系は回転座標系であり磁石を有する電動機１０のロータが回転すると、ｄ－ｑ軸座標系も回転する。
ここで、ｄ軸は、電動機１０の磁極位置、すなわち磁束の方向を示し、ｑ軸は、電気的にｄ軸と直交する方向を示しており、ｄ－ｑ軸座標系を構成する。ｄ－ｑ軸座標系は回転座標系であり磁石を有する電動機１０のロータが回転すると、ｄ－ｑ軸座標系も回転する。
【0037】
発熱異常判定機能部９１は、本願の特徴である、少なくとも電流検出値に基づいて半導体スイッチング素子の損失を計算し、この損失計算値に基づいて温度検出値の変化率を推定演算し、また、温度検出値から温度検出変化率を算出し、この温度検出変化率推定値と温度演出変化率算出値とを比較することで、半導体スイッチング素子の発熱異常状態を推定する機能を有する。
【0038】
発熱異常判定機能部９１は、電流検出部２６から電流検出値Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗが入力され、温度検出器７１～７６から温度検出値Ｔ１～Ｔ６が入力され、電圧検出部２４から電圧検出値Ｖｐｎが入力され、これらの情報に基づいて、半導体スイッチング素子の発熱異常状態を推定し、発熱異常判定結果ＯＴとして過熱保護制限部９２に出力する。ここで、電流検出部２６の電流検出値は、Ｕ相電流検出部２６１が検出したＵ相電流Ｉｕに対応するＵ相電流検出値と、Ｖ相電流検出部２６２が検出したＶ相電流Ｉｖに対応するＶ相電流検出値と、Ｗ相電流検出部２６３が検出したＷ相電流Ｉｗに対応するＷ相電流検出値とにより構成されている。発熱異常判定機能部９１のより詳細な構成については、後述する。
【0039】
過熱保護制限部９２は、本願の特徴である、発熱異常状態の判定結果に基づいて電流を制限するようにスイッチング素子の作動を制限する機能を有する。過熱保護制限部９２は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊、および発熱異常判定結果ＯＴが入力され、発熱異常判定結果ＯＴが発熱異常状態である場合に、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を所定の電流指令値に制限して、ｄ軸電流指令値Ｉｄｃ、ｑ軸電流指令値Ｉｑｃを生成する。発熱異常判定結果が発熱正常状態である場合には、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊をｄ軸電流指令値Ｉｄｃ、ｑ軸電流指令値Ｉｑｃとして生成する。
【0040】
三相・二相変換部９４は、電流検出部２６の電流検出値と、回転角センサ１１が検出した電気角θｅに対応する角度検出値とから、ｄ軸電流検出値Ｉｄおよびｑ軸電流検出値Ｉｑを算出する。ここで、電流検出部２６の電流検出値は、Ｕ相電流検出部２６１が検出したＵ相電流Ｉｕに対応するＵ相電流検出値と、Ｖ相電流検出部２６２が検出したＶ相電流Ｉｖに対応するＶ相電流検出値と、Ｗ相電流検出部２６３が検出したＷ相電流Ｉｗに対応するＷ相電流検出値とにより構成されている。
【0041】
電圧指令生成部９５は、ｄ軸電流指令Ｉｄｃおよびｑ軸電流指令Ｉｑｃと、ｄ軸電流検出値Ｉｄおよびｑ軸電流検出値Ｉｑとから、電流フィードバック演算を行うことで、ｄ軸電圧指令Ｖｄｃおよびｑ軸電圧指令Ｖｑｃを算出する。具体的には、例えば、電圧指令生成部９５は、ｄ軸電流指令Ｉｄｃとｄ軸電流検出値Ｉｄとの偏差である電流偏差ΔＩｄと、ｑ軸電流指令Ｉｑｃとｑ軸電流検出値Ｉｑとの偏差である電流偏差ΔＩｑとがそれぞれ「０」に収束するように、ｄ軸電圧指令Ｖｄｃおよびｑ軸電圧指令Ｖｑｃを算出するように構成されている。（ΔＩｄ、ΔＩｑは不図示）
【0042】
二相・三相変換部９６は、電圧指令生成部９５から取得したｄ軸電圧指令Ｖｄｃおよびｑ軸電圧指令Ｖｑｃと、回転角センサ１１から取得した電気角θｅとから、三相電圧指令Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃを算出する。なお、三相電圧指令Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃは、電力変換部２０に入力される直流電源電圧、すなわち、電圧検出部２４により検出される入力電圧Ｖｐｎ以下となるように設定されることが好ましい。
【0043】
デューティ変換部９７は、二相・三相変換部９６から取得した三相電圧指令Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃと、入力電圧Ｖｐｎとから、三相の各相のデューティ指令Ｄｕ、Ｄｖ、Ｄｗを生成する。デューティ変換部９７は、最適補正制御指令に対応したデューティ指令Ｄｕ、Ｄｖ、Ｄｗを生成して出力する。
【0044】
ＰＷＭ信号生成部９８は、ＰＷＭ信号を生成する。ＰＷＭ信号生成部９８は、デューティ変換部９７から取得した各相のデューティ指令Ｄｕ、Ｄｖ、Ｄｗとから、スイッチング素子５１～５６のそれぞれをオンおよびオフに切り替え制御するためのＰＷＭ信号を生成する。
【0045】
具体的には、ＰＷＭ信号生成部９８は、各相のデューティ指令Ｄｕ、Ｄｖ、Ｄｗと、搬送波を比較することで、ＰＷＭ信号を生成する。ＰＷＭ信号生成部９８は、例えば、上昇速度と下降速度とが互いに等しい２等辺三角形の形状を有する三角波をキャリアとする三角波比較方式、鋸波比較方式等を採用してＰＷＭ信号を生成するように構成されている。
【0046】
なお、図３では、ＰＷＭ信号生成部９８により生成されたＰＷＭ信号として、Ｕ相上アームのスイッチング素子５１に与えるＰＷＭ信号ＵＨ＿ＳＷ、Ｖ相上アームのスイッチング素子５３に与えるＰＷＭ信号ＶＨ＿ＳＷ、Ｗ相上アームのスイッチング素子５５に与えるＰＷＭ信号ＷＨ＿ＳＷ、Ｕ相下アームのスイッチング素子５２に与えるＰＷＭ信号ＵＬ＿ＳＷ、Ｖ相下アームのスイッチング素子５４に与えるＰＷＭ信号ＶＬ＿ＳＷ、Ｗ相下アームのスイッチング素子５６に与えるＰＷＭ信号ＷＬ＿ＳＷ、をそれぞれ示している。
【0047】
ＰＷＭ信号生成部９８により生成されたＰＷＭ信号は、制御部９０から電力変換部２０の駆動回路２７に入力される。駆動回路２７により、ＰＷＭ信号に基づいてスイッチング素子５１～５６のオンオフ動作されることで、直流電力を交流電力に変換し電動機１０に供給するとともに、電動機１０が回生状態において発生する回生電力を直流電源１２に充電する。
【0048】
ここで、実施の形態１に係る電力変換装置の特徴とする点は、制御部９０に発熱異常判定機能部９１、および過熱保護制限部９２を設け、発熱異常判定機能部９１において発熱異常状態であると判定された場合には、過熱保護制限部９２においてｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値を所定の電流指令値に制限する点である。
【0049】
また、実施の形態１に係る電力変換装置の特徴とする点は、発熱異常判定機能部９１は、少なくとも電流検出値に基づいて半導体スイッチング素子の損失を計算し、この損失計算値に基づいて温度検出値の変化率を推定演算し、また、温度検出値から温度検出変化率を算出し、この温度検出変化率推定値と温度演出変化率算出値とを比較することで、半導体スイッチング素子の発熱異常状態を推定する点である。
。
。
【0050】
以下に、実施の形態１に係る電力変換装置の特徴である発熱異常判定機能部９１および過熱保護制限部９２の動作について、詳細に説明する。
【0051】
＜発熱異常状態判定機能部の機能ブロック＞
図４は、実施の形態１に係る電力変換装置１００の制御部９０の発熱異常状態判定機能部９１の機能ブロック図である。図４において、発熱異常状態判定機能部９１は、スイッチング素子損失計算部９１１と、温度検出変化率推定演算部９１２と、温度検出変化率算出部９１３と、発熱異常状態判定部９１４により構成されている。
図４は、実施の形態１に係る電力変換装置１００の制御部９０の発熱異常状態判定機能部９１の機能ブロック図である。図４において、発熱異常状態判定機能部９１は、スイッチング素子損失計算部９１１と、温度検出変化率推定演算部９１２と、温度検出変化率算出部９１３と、発熱異常状態判定部９１４により構成されている。
【0052】
なお、図４においては、Ｕ相上のスイッチング素子５１に関する発熱異常状態判定機能を代表して図示しており、その他のスイッチング素子５２～５６に関する発熱異常状態判定機能は記載を省略している。以降の説明においても、Ｕ相上のスイッチング素子５１に関する発熱異常状態判定機能を代表して記載する。その他のスイッチング素子５２～５６に関しても発熱異常状態判定機能を同様に構成できる。
【0053】
スイッチング素子損失計算部９１１は、電流検出部２６からの電流検出値Ｉｕと電圧検出部２４からの入力電圧Ｖｐｎを入力として、半導体スイッチング素子５１の損失を計算し、半導体スイッチング素子損失計算値ＬＯ１を出力する。
【0054】
具体的には、スイッチング素子損失計算部９１１は、あらかじめスイッチング素子および還流ダイオードの損失特性を保持しており、これらを用いてスイッチング素子および還流ダイオードの各々について計算した導通損失とスイッチング損失との合計値を、半導体スイッチング素子損失計算値ＬＯ１として計算する。
【0055】
より詳細には、スイッチング素子および還流ダイオードの導通損失は、素子に流れる電流と電流導通時間に応じて算出可能である。各素子に流れる電流は、電流検出値Ｉｕから算出する。各素子の電流導通時間は、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が同時にオンとならないように予め設定されるデッドタイムの時間と、スイッチング周波数とにより算出する。なお、スイッチング周波数は、スイッチング素子へのオンオフ信号を生成するＰＷＭ信号生成部９８で生成されるPWM信号の周波数と同じであり、ＰＷＭ信号生成部９８で設定するＰＷＭ信号の周波数をスイッチング周波数として記憶し使用する。
スイッチング素子および還流ダイオードのスイッチング損失は、各素子に流れる電流と、各素子に印加される電圧と、スイッチング回数とにより算出可能である。各素子に流れる電流は、電流検出値Ｉｕから算出する。各素子に印加される電圧は、入力電圧Ｖｐｎから算出する。スイッチング回数は、スイッチング周波数により算出する。
スイッチング素子および還流ダイオードのスイッチング損失は、各素子に流れる電流と、各素子に印加される電圧と、スイッチング回数とにより算出可能である。各素子に流れる電流は、電流検出値Ｉｕから算出する。各素子に印加される電圧は、入力電圧Ｖｐｎから算出する。スイッチング回数は、スイッチング周波数により算出する。
【0056】
スイッチング素子損失計算部９１１で行う半導体スイッチング素子損失計算値ＬＯ１の計算は、半導体スイッチング素子損失に関連する上記で説明したすべての情報を用いて行ってもよいし、必要最小限の情報を用いて行っても良い。例えば、スイッチング周波数あるいはデッドタイムが固定もしくは変動が微小であれば、電流検出値と入力電圧のみによって半導体スイッチング素子損失を算出することも可能である。また、入力電圧も固定もしくは変動が微小とみなせるシステムであれば、電流検出値のみによって半導体スイッチング素子損失を算出することも可能である。
【0057】
また、スイッチング素子および還流ダイオードの導通損失およびスイッチング損失は、素子の温度による特性変化による温度依存性がある。そのため、図５に示す変形例のように、スイッチング素子損失計算部９１１の入力としてさらに温度検出値が入力される構成とし、例えば温度検出値Ｔａに基づいて素子の温度による特性変化を反映して半導体スイッチング素子損失を計算する構成としても良い。これにより、より精度よく半導体スイッチング素子損失を算出することができる。また、先述した図４のような構成、すなわち、温度検出値情報がスイッチング素子損失計算部９１１に入力されない構成では、半導体スイッチング素子損失が最も大きくなる温度条件での素子の特性を使用して半導体スイッチング素子損失を算出するのが好ましい。
【0058】
温度検出変化率推定演算部９１２は、スイッチング素子損失計算部９１１からの半導体スイッチング素子損失ＬＯ１を入力として、温度検出器７１の温度検出値Ｔ１の単位時間当たりの変化量である温度検出変化率を推定演算し、温度検出変化率推定値ｄＴ１ａを出力する。（以下、温度検出値の単位時間当たりの変化量を、単に、温度検出変化率と称す）
【0059】
ここで、半導体スイッチング素子損失から温度検出器の温度検出変化率の算出方法を理解しやすくするために、半導体スイッチング素子損失と温度検出器の温度上昇の関係について、冷却器の冷却効果と関連付けて、図６に基づいて説明する。
図６は、冷却器３５を用いた電力変換装置の一例における、半導体スイッチング素子と、温度検出器と、冷却器３５との熱回路網を示したものである。なお、冷却器３５は水冷冷却器を想定している。
図６は、冷却器３５を用いた電力変換装置の一例における、半導体スイッチング素子と、温度検出器と、冷却器３５との熱回路網を示したものである。なお、冷却器３５は水冷冷却器を想定している。
【0060】
冷却器熱回路網を構成する各要素について、図６に基づいて説明する。
半導体モジュール６１は半導体スイッチング素子５１、バスバー３１、はんだ３２、基板３３、温度検出器７１から構成されている。
基板３３上に半導体スイッチング素子５１と温度検出器７１が設置され、バスバー３１は、はんだ３２によって半導体スイッチング素子５１上に接続されている。
また、半導体モジュール６１は絶縁部材３４によって冷却器３５に接合されており、冷却器３５は冷却水３６によって冷却されている。
半導体モジュール６１は半導体スイッチング素子５１、バスバー３１、はんだ３２、基板３３、温度検出器７１から構成されている。
基板３３上に半導体スイッチング素子５１と温度検出器７１が設置され、バスバー３１は、はんだ３２によって半導体スイッチング素子５１上に接続されている。
また、半導体モジュール６１は絶縁部材３４によって冷却器３５に接合されており、冷却器３５は冷却水３６によって冷却されている。
【0061】
温度検出器７１は半導体スイッチング素子５１のジャンクション温度を検出する目的で設置されるが、構造上ジャンクション部に直接設置できないため、図６に示すように、半導体スイッチング素子５１の近傍に設置される。
【0062】
次に、熱回路網を構成する熱抵抗について説明する。
半導体スイッチング素子５１のジャンクション部から温度検出器７１へ直接の熱伝達経路となる熱抵抗を熱抵抗３７、３８ａ、３８ｂ、４０としている。
冷却器３５を介した熱伝達経路の熱抵抗を熱抵抗３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、４１ａ、４１ｂとしている。
また冷却水３６への放熱経路の熱抵抗を熱抵抗４２ａ、４２ｂ、４２ｃとしている。
半導体スイッチング素子５１のジャンクション部から温度検出器７１へ直接の熱伝達経路となる熱抵抗を熱抵抗３７、３８ａ、３８ｂ、４０としている。
冷却器３５を介した熱伝達経路の熱抵抗を熱抵抗３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、４１ａ、４１ｂとしている。
また冷却水３６への放熱経路の熱抵抗を熱抵抗４２ａ、４２ｂ、４２ｃとしている。
【0063】
ここで、冷却器３５の冷却器状態が正常な場合、冷却水３６の温度を基準として半導体スイッチング素子５１が発生する損失に応じた温度上昇が、図６の熱回路網によって決定される。
したがって、半導体スイッチング素子５１のジャンクション温度と、温度検出器７１の温度検出値と、冷却水３６の温度は、一意に決まる。
すなわち、図６の熱回路網が既知であれば、冷却水３６の温度を基準とした温度検出器７１の検出温度の温度上昇は、半導体スイッチング素子５１の損失から算出することができる。
したがって、半導体スイッチング素子５１のジャンクション温度と、温度検出器７１の温度検出値と、冷却水３６の温度は、一意に決まる。
すなわち、図６の熱回路網が既知であれば、冷却水３６の温度を基準とした温度検出器７１の検出温度の温度上昇は、半導体スイッチング素子５１の損失から算出することができる。
【0064】
次に、冷却器状態の変化に伴う熱抵抗あるいは電気損失と温度上昇の相関関係の変化について説明する。
【0065】
冷却器３５の異常状態の例として、冷却水漏れが発生した場合を考える。冷却水漏れが発生した場合、冷却水３６が流出するため、冷却水３６への放熱経路が失われる。この場合、図６の熱回路網における熱抵抗４２ａ～４２ｃがなくなる。
図６では簡素化のため熱回路網を熱抵抗でのみ記載しているが、実際には熱抵抗に並列に熱容量を有する。半導体スイッチング素子５１のジャンクション温度と温度検出器７１の検出温度は、冷却水３６が失われた温度分布を初期状態とした、熱容量が支配的な過渡温度推移となる。
図６では簡素化のため熱回路網を熱抵抗でのみ記載しているが、実際には熱抵抗に並列に熱容量を有する。半導体スイッチング素子５１のジャンクション温度と温度検出器７１の検出温度は、冷却水３６が失われた温度分布を初期状態とした、熱容量が支配的な過渡温度推移となる。
【0066】
すなわち、冷却器３５の冷却水漏れが発生したような冷却異常状態においては、熱回路網が変化し、そのため、図６の熱回路網をもとに半導体スイッチング素子５１の損失から推定した温度検出器７１の検出温度の温度上昇は、実際の検出温度の温度上昇とは乖離する。
【0067】
以上のように、図６の熱回路網が既知であれば、冷却水３６の温度を基準とした温度検出器７１の検出温度の温度上昇は、半導体スイッチング素子５１の損失から推定することができる。
【0068】
以上で説明した原理に則り、温度検出変化率推定演算部９１２は、スイッチング素子損失計算部９１１から入力された半導体スイッチング素子損失ＬＯ１に基づいて、温度検出器７１の温度検出変化率推定値ｄＴ１ａを推定演算する。
【0069】
より詳細には、温度検出変化率推定演算部９１２は、図６に示したような半導体スイッチング素子５１から温度検出器７１への熱伝達経路の熱回路が予め記憶され、この熱回路と半導体スイッチング素子５１の損失ＬＯ１に基づいて、冷却水３６の温度を基準とした温度検出器７１の検出温度の温度上昇量ΔＴ１を算出する。なお、この熱回路と半導体スイッチング素子５１の損失ＬＯ１に基づいた温度上昇量ΔＴ１の算出には、過去に算出した検出温度の温度上昇量ΔＴ１ｏｌｄも使用して演算されるものである。
【0070】
そして、温度検出変化率推定演算部９１２は、算出した検出温度の温度上昇量ΔＴ１に基づいて、温度上昇量ΔＴ１の単位時間当たりの変化量を算出し、温度検出変化率推定値ｄＴ１ａとして出力する。なお、上述したように、温度検出変化率推定値ｄＴ１ａは、あらかじめ記憶された熱回路と半導体スイッチング素子５１の損失ＬＯ１に基づいて演算された温度検出器７１の検出温度の温度上昇量ΔＴ１を用いて算出するため、冷却水３６の温度情報自体は算出には不要である。
【0071】
温度検出変化率算出部９１３は、温度検出器７１からの温度検出値Ｔ１を入力として、温度検出値Ｔ１の単位時間当たりの変化量である温度検出変化率を算出し、温度検出変化率算出値ｄＴ１ｂとして出力する。
【0072】
発熱異常状態判定部９１４は、温度検出変化率推定値ｄＴ１ａと温度検出変化率算出値ｄＴ１ｂを入力として、スイッチング素子５１が発熱過大となっている異常発熱あるいは冷却器３５の冷却性能が低下している冷却異常状態等を検出し、その判定結果を発熱異常状態判定結果ＯＴ１として出力する。
【0073】
具体的には、発熱異常状態判定部９１４は、温度検出変化率推定値ｄＴ１ａと温度検出変化率算出値ｄＴ１ｂとを比較する。その比較の結果、温度検出変化率算出値ｄＴ１ｂが温度検出変化率推定値ｄＴ１ａより大きい場合に、発熱異常状態判定結果ＯＴ１を発熱異常状態と判定する。これにより、実際の温度検出値の上昇率が、正常状態時に想定される温度検出値の上昇率よりも大きくなっていることを検知することが可能となり、スイッチング素子が発熱過大となっている異常発熱あるいは冷却器３５の冷却性能が低下している冷却異常状態を検知して発熱異常状態と判定することができる。
【0074】
なお、半導体スイッチング損失が発生していない状態もしくは微小な状態においては、正常状態においても異常状態においても、温度検出変化率推定値ｄＴ１ａおよび温度検出変化率算出値ｄＴ１ｂは０近傍となる。このような場合には、温度検出変化率推定値ｄＴ１ａと温度検出変化率算出値ｄＴ１ｂとの比較で発熱異常状態を判定すると、正常状態時に発熱異常状態と誤って判定する恐れがある。そのため、温度検出変化率推定値ｄＴ１ａと温度検出変化率算出値ｄＴ１ｂとの比較において、温度検出変化率推定値ｄＴ１ａに所定の０以上の下限値を設定するようにしても良い。これにより、温度検出変化率推定値ｄＴ１ａは０より大きい所定の下限値に設定できるため、半導体スイッチング損失が発生していない状態もしくは微小な状態において、０近傍である温度検出変化率算出値ｄＴ１ｂが温度検出変化率推定値ｄＴ１ａより大きくはならず、正常状態であるにもかかわらず発熱異常状態と誤って判定することを防止することができる。
【0075】
また、温度検出変化率推定値ｄＴ１ａと温度検出変化率算出値ｄＴ１ｂとの比較において、温度検出変化率算出値ｄＴ１ｂが温度検出変化率推定値ｄＴ１ａより所定の値以上に大きい場合に、発熱異常状態判定結果ＯＴ１を発熱異常状態と判定するようにしても良い。これにより、温度検出変化率算出値ｄＴ１ｂの算出誤差、あるいは温度検出変化率推定値ｄＴ１ａの推定誤差を考慮して所定の値を設定することで、正常状態時に発熱異常状態と誤って判定することをより確実に防止することができる。
【0076】
＜過熱保護制限部９２の動作＞
過熱保護制限部９２は、発熱異常状態の判定結果に基づいて電流を制限するようにスイッチング素子の作動を制限する機能を有する。過熱保護制限部９２は、電流指令生成部９３からｄ軸電流指令値Ｉｄ＊およびｑ軸電流指令値Ｉｑ＊が入力され、発熱異常状態判定機能部９１から発熱異常状態判定結果ＯＴが入力される。
発熱異常判定結果ＯＴが発熱異常状態である場合に、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を所定の電流指令値に制限して、ｄ軸電流指令値Ｉｄｃ、ｑ軸電流指令値Ｉｑｃを生成し、電圧指令生成部９５に出力する。
発熱異常判定結果ＯＴが発熱正常状態である場合には、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊をｄ軸電流指令値Ｉｄｃ、ｑ軸電流指令値Ｉｑｃとして生成し、電圧指令生成部９５に出力する。
過熱保護制限部９２は、発熱異常状態の判定結果に基づいて電流を制限するようにスイッチング素子の作動を制限する機能を有する。過熱保護制限部９２は、電流指令生成部９３からｄ軸電流指令値Ｉｄ＊およびｑ軸電流指令値Ｉｑ＊が入力され、発熱異常状態判定機能部９１から発熱異常状態判定結果ＯＴが入力される。
発熱異常判定結果ＯＴが発熱異常状態である場合に、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を所定の電流指令値に制限して、ｄ軸電流指令値Ｉｄｃ、ｑ軸電流指令値Ｉｑｃを生成し、電圧指令生成部９５に出力する。
発熱異常判定結果ＯＴが発熱正常状態である場合には、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊をｄ軸電流指令値Ｉｄｃ、ｑ軸電流指令値Ｉｑｃとして生成し、電圧指令生成部９５に出力する。
【0077】
これにより、冷却器の異常などの発熱異常状態が生じている場合に、半導体スイッチング素子に流れる電流を減少させるように作動を制限する動作となり、冷却器の異常などの発熱異常状態において半導体スイッチング素子の温度が急上昇することを防止することができる。
【0078】
また、発熱異常判定結果ＯＴが発熱異常状態である場合に、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を所定の電流指令値に制限する構成とすることによって、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊が所定の電流指令値より小さい場合には制限が働かない。これにより、発熱異常状態が発生している状況においても、半導体スイッチング素子が過熱状態とならないような電流条件においては、過度に電流を制限しない動作とできるため、電力変換装置の作動を不要に制限することを防止することができる。
【0079】
なお、過熱保護制限部９２は、発熱異常判定結果ＯＴが発熱異常状態である場合に、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を所定の電流指令値に制限して、ｄ軸電流指令値Ｉｄｃ、ｑ軸電流指令値Ｉｑｃを生成するとしたが、電流指令値を制限する方法はこれに限るものではない。例えば、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊に所定の１より小さい割合を掛けた指令値をｄ軸電流指令値Ｉｄｃ、ｑ軸電流指令値Ｉｑｃとして生成するようにしても良い。
【0080】
【0081】
図７Ａは、実施の形態１に係る電力変換装置１００の半導体スイッチング素子の温度（ジャンクション温度）と温度検出器の温度検出値の推移の例を示す図である。縦軸は温度、横軸は時間を示している。図７Ｂは、実施の形態１に係る電力変換装置１００の温度検出器の温度検出変化率の推移の例を示す図である。縦軸は温度変化率、横軸は時間を示す。
具体的には、図７Ａ、図７Ｂは、インバータ回路がある一定の出力で動作している場合において、正常発熱状態と発熱異常状態の推移を比較した図である。より具体的には、正常発熱状態は冷却器が正常状態である場合とし、発熱異常状態は冷却器の冷却媒体が消失した冷却器の異常状態である場合を想定した推移を示した図である。
図７Ａにおいて、Ｌ１は温度検出値（正常発熱状態）、Ｌ２は温度検出値（異常発熱状態）、Ｌ３はジャンクション温度（異常発熱状態）を表している。また、図７Ｂにおいて、Ｍ１は温度検出変化率（正常発熱状態）、Ｍ２は温度検出変化率（異常発熱状態）を表している。
具体的には、図７Ａ、図７Ｂは、インバータ回路がある一定の出力で動作している場合において、正常発熱状態と発熱異常状態の推移を比較した図である。より具体的には、正常発熱状態は冷却器が正常状態である場合とし、発熱異常状態は冷却器の冷却媒体が消失した冷却器の異常状態である場合を想定した推移を示した図である。
図７Ａにおいて、Ｌ１は温度検出値（正常発熱状態）、Ｌ２は温度検出値（異常発熱状態）、Ｌ３はジャンクション温度（異常発熱状態）を表している。また、図７Ｂにおいて、Ｍ１は温度検出変化率（正常発熱状態）、Ｍ２は温度検出変化率（異常発熱状態）を表している。
【0082】
図７Ａに示すように、温度検出値の推移は、初期の期間においては正常発熱状態と発熱異常状態では有意な差が現れず、正常発熱状態と発熱異常状態では有意な差が表れるのはＡ１のタイミング以降となり、このＡ１以降において、発熱異常状態の温度検出値は、正常発熱状態の温度検出値に対して有意に大きくなる。一方で、図７Ｂに示すように、温度検出変化率の推移は、ごく初期の期間においては正常発熱状態と発熱異常状態では有意な差は見られないが、正常発熱状態と発熱異常状態で温度検出値の有意な差が表れるタイミングＡ１と比較してより早期のタイミングであるＢ１のタイミングで、温度検出変化率は正常発熱状態と発熱異常状態で有意な差が現れる。このＢ１以降において、発熱異常状態の温度検出変化率は、正常発熱状態の温度検出変化率に対して有意に大きくなる。このように、温度検出値の変化は温度検出変化率の時間積分であり、温度検出変化率の変化に対して温度検出値の変化は遅れて確認される推移となる。
【0083】
図７Ａには、併せて発熱異常状態のスイッチング素子の温度（ジャンクション温度）の推移を示している。図７Ａにおいて、温度検出値に基づいて発熱異常状態を判定可能となるタイミングＡ１におけるジャンクション温度ＴＡ１は、温度検出変化率に基づいて発熱異常状態を判定可能となるタイミングＢ１におけるジャンクション温度ＴＢ１と比較して、高温となる。
【0084】
以上のように、本願の特徴である、温度検出変化率算出値と温度検出値変化率推定値を比較して発熱異常状態を判定する構成とすることによって、従来の温度検出値と温度検出値推定値と比較する方式と比べて、早期に発熱異常状態を検知することが可能となり、発熱異常状態においても半導体スイッチング素子が高温となる前に作動を制限し保護を実施することが可能となる。
【0085】
以上に説明したように、実施の形態１の電力変換装置１００は、少なくとも電流検出値に基づいて半導体スイッチング素子の損失を計算し、半導体スイッチング素子の損失計算値に基づいて温度検出値の変化率を推定し、温度検出値から算出された温度検出変化率算出値と温度検出値変化率推定値を比較して発熱異常状態を判定する。このため、冷却器の異常などの発熱異常状態において正常発熱状態と比べて顕著に差異が生じる温度変化率に関して推定値と検出値の比較を行う構成とすることによって、従来の方法よりも、より早期に発熱異常状態を検知することができる。
【0086】
また、発熱異常状態と判定された場合に、半導体スイッチング素子に流れる電流を制限するように作動を制限することで、半導体スイッチング素子の温度が急上昇し得る発熱異常状態においても過熱を防止できるよう確実に保護動作を行うことができる。
【0087】
なお、前述したようにインバータ回路２５のスイッチング素子５１～５６は、どのような半導体素子を用いて構成してもよい。例えば、ワイドバンドギャップ半導体を用いて構成することができる。ワイドバンドギャップ半導体の材料としては、ＳｉＣ、ＧａＮ等が挙げられる。
【0088】
これらの半導体を用いて構成することで、スイッチング素子の耐熱性を向上することができるので、性能を向上することに寄与する。一方で、ワイドバンドギャップ半導体を用いて構成されたスイッチング素子５１～５６は、従来のＳｉを用いて構成されたスイッチング素子に比べてコストが高くなる。よって、ワイドバンドギャップ半導体を備えたインバータ回路２５は高コストとなる。
【0089】
実施の形態１の電量変換装置１００では、半導体スイッチング素子の最大到達温度を低くすることが可能となり、耐熱性の低い半導体スイッチング素子の使用、あるいは損失が大きい半導体スイッチング素子の使用が可能となり、低コストな半導体スイッチング素子で構成することが可能となる。さらに、実施の形態１の電量変換装置１００では、半導体スイッチング素子の温度上昇を適切に制御できるため、半導体スイッチング素子の最大到達温度を動作限界温度に接近させることができる。このため、放熱性能が低下することを招くため不可能であった、半導体スイッチング素子のチップサイズ縮小も適用することが可能となり、よりコストを削減することができる。
【0090】
実施の形態２．
実施の形態２の電力変換装置は、実施の形態１の電力変換装置に対し、制御部の発熱異常状態判定機能部と過熱保護制限部に差異がある。より詳細には、実施の形態２の電力変換装置は、発熱異常状態判定機能部の温度検出変化率推定演算に温度検出値を用いるようにし、また、過熱保護制限部に温度検出値を用いるようにしたものである。
実施の形態２の電力変換装置は、実施の形態１の電力変換装置に対し、制御部の発熱異常状態判定機能部と過熱保護制限部に差異がある。より詳細には、実施の形態２の電力変換装置は、発熱異常状態判定機能部の温度検出変化率推定演算に温度検出値を用いるようにし、また、過熱保護制限部に温度検出値を用いるようにしたものである。
【0091】
以下、実施の形態２に係る電力変換装置の動作について、電力変換装置１００の制御部９０の機能ブロック図である図８、および発熱異常状態判定機能部９１の機能ブロック図である図９に基づいて、実施の形態１との差異を中心に説明する。
実施の形態２の制御部の構成を示すブロック図である図８および図９において、実施の形態１と同一あるいは相当部分は、同一の符号を付している。
また、実施の形態１と区別するために、発熱異常状態判定機能部９１Ｂ、過熱保護制限部９２Ｂとしている。
実施の形態２の制御部の構成を示すブロック図である図８および図９において、実施の形態１と同一あるいは相当部分は、同一の符号を付している。
また、実施の形態１と区別するために、発熱異常状態判定機能部９１Ｂ、過熱保護制限部９２Ｂとしている。
【0092】
実施の形態２の電力変換装置は、電力変換部２０と制御部９０と冷却器３５で構成されている。電力変換部２０と冷却器３５、実施の形態１の電力変換装置１００と同じであるため、制御部９０について、構成、機能を説明する。
【0093】
＜制御部の機能ブロック＞
図８は、実施の形態２に係る電力変換装置の制御部９０の機能ブロック図である。図８において、制御部９０は、発熱異常判定機能部９１Ｂ、過熱保護制限部９２Ｂ、電流指令生成部９３、三相・二相変換部９４、電圧指令生成部９５、二相・三相変換部９６、デューティ変換部９７およびＰＷＭ信号生成部９８を有する。
図８は、実施の形態２に係る電力変換装置の制御部９０の機能ブロック図である。図８において、制御部９０は、発熱異常判定機能部９１Ｂ、過熱保護制限部９２Ｂ、電流指令生成部９３、三相・二相変換部９４、電圧指令生成部９５、二相・三相変換部９６、デューティ変換部９７およびＰＷＭ信号生成部９８を有する。
【0094】
電流指令生成部９３、三相・二相変換部９４、電圧指令生成部９５、二相・三相変換部９６、デューティ変換部９７およびＰＷＭ信号生成部９８は、実施の形態１と同一であるため、説明を省略する。
【0095】
発熱異常判定機能部９１Ｂは、本願の特徴である、少なくとも電流検出値に基づいて半導体スイッチング素子の損失を計算し、この損失計算値と温度検出値に基づいて温度検出値の変化率を推定演算し、また、温度検出値から温度検出変化率を算出し、この温度検出変化率推定値と温度演出変化率算出値とを比較することで、半導体スイッチング素子の発熱異常状態を推定する機能を有する。特に、温度検出変化率推定値の演算に、損失計算値に加えて温度検出値に基づいて演算する点が実施の形態１と異なる点である。
【0096】
発熱異常判定機能部９１Ｂは、電流検出部２６から電流検出値Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗが入力され、温度検出器７１～７６から温度検出値Ｔ１～Ｔ６が入力され、電圧検出部２４から電圧検出値Ｖｐｎが入力され、これらの情報に基づいて、半導体スイッチング素子の発熱異常状態を推定し、発熱異常判定結果ＯＴとして過熱保護制限部９２Ｂに出力する。ここで、電流検出部２６の電流検出値は、Ｕ相電流検出部２６１が検出したＵ相電流Ｉｕに対応するＵ相電流検出値と、Ｖ相電流検出部２６２が検出したＶ相電流Ｉｖに対応するＶ相電流検出値と、Ｗ相電流検出部２６３が検出したＷ相電流Ｉｗに対応するＷ相電流検出値とにより構成されている。発熱異常判定機能部９１Ｂのより詳細な構成については、後述する。
【0097】
過熱保護制限部９２Ｂは、本願の特徴である、発熱異常状態の判定結果および温度検出値に基づいて電流を制限するようにスイッチング素子の作動を制限する機能を有する。特に、熱異常状態の判定結果に加えて温度検出値に基づいてスイッチング素子の作動を制限する点が実施の形態１と異なる点である。
【0098】
過熱保護制限部９２Ｂは、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊、発熱異常判定結果ＯＴ、および温度検出器７１～７６から温度検出値Ｔ１～Ｔ６が入力され、発熱異常判定結果ＯＴと温度検出値Ｔ１～Ｔ６に基づいて、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を所定の電流指令値に制限して、ｄ軸電流指令値Ｉｄｃ、ｑ軸電流指令値Ｉｑｃを生成する。
【0099】
ここで、実施の形態２に係る電力変換装置の特徴とする点は、制御部９０に発熱異常判定機能部９１Ｂ、および過熱保護制限部９２Ｂを設け、発熱異常判定機能部９１Ｂにおいて発熱異常状態であると判定された場合には、過熱保護制限部９２Ｂにおいてｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値を所定の電流指令値に制限する点である。
【0100】
また、実施の形態２に係る電力変換装置の特徴とする点は、発熱異常判定機能部９１Ｂは、少なくとも電流検出値に基づいて半導体スイッチング素子の損失を計算し、この損失計算値と温度検出値に基づいて温度検出値の変化率を推定演算し、また、温度検出値から温度検出変化率を算出し、この温度検出変化率推定値と温度演出変化率算出値とを比較することで、半導体スイッチング素子の発熱異常状態を推定する点である。
【0101】
以下に、実施の形態２に係る電力変換装置の特徴である発熱異常判定機能部９１Ｂおよび過熱保護制限部９２Ｂの動作について、詳細に説明する。
【0102】
＜発熱異常状態判定機能部の機能ブロック＞
図９は、実施の形態２に係る電力変換装置の制御部９０の発熱異常状態判定機能部９１Ｂの機能ブロック図である。図９において、発熱異常状態判定機能部９１Ｂは、スイッチング素子損失計算部９１１と、温度検出変化率推定演算部９１２Ｂと、温度検出変化率算出部９１３と、発熱異常状態判定部９１４により構成されている。
図９は、実施の形態２に係る電力変換装置の制御部９０の発熱異常状態判定機能部９１Ｂの機能ブロック図である。図９において、発熱異常状態判定機能部９１Ｂは、スイッチング素子損失計算部９１１と、温度検出変化率推定演算部９１２Ｂと、温度検出変化率算出部９１３と、発熱異常状態判定部９１４により構成されている。
【0103】
スイッチング素子損失計算部９１１と、温度検出変化率算出部９１３と、発熱異常状態判定部９１４は、実施の形態１と同一であるため、説明を省略する。
【0104】
なお、図９においては、Ｕ相上のスイッチング素子５１に関する発熱異常状態判定機能を代表して図示しており、その他のスイッチング素子５２～５６に関する発熱異常状態判定機能は記載を省略している。以降の説明においても、Ｕ相上のスイッチング素子５１に関する発熱異常状態判定機能を代表して記載する。その他のスイッチング素子５２～５６に関しても発熱異常状態判定機能を同様に構成できる。
【0105】
温度検出変化率推定演算部９１２Ｂは、スイッチング素子損失計算部９１１からの半導体スイッチング素子損失ＬＯ１と温度検出器７１の温度検出値Ｔ１を入力として、温度検出器７１の温度検出値Ｔ１の単位時間当たりの変化量である温度検出変化率を推定演算し、温度検出変化率推定値ｄＴ１ａを出力する。（以下、温度検出値の単位時間当たりの変化量を、単に、温度検出変化率と称す）
【0106】
より詳細には、温度検出変化率推定演算部９１２Ｂは、図６に示したような半導体スイッチング素子５１から温度検出器７１への熱伝達経路の熱回路が予め記憶され、この熱回路と半導体スイッチング素子５１の損失ＬＯ１に基づいて、冷却水３６の温度を基準とした温度検出器７１の検出温度の温度上昇量ΔＴ１を算出する。なお、この熱回路と半導体スイッチング素子５１の損失ＬＯ１に基づいた温度上昇量ΔＴ１の算出には、過去に算出した検出温度の温度上昇量ΔＴ１ｏｌｄも使用して演算されるものである。
【0107】
また、温度検出変化率推定演算部９１２Ｂは、温度検出器７１の検出誤差の温度特性が予め記憶され、この温度検出器７１の検出誤差の温度特性を用いて、入力された温度検出器７１の温度検出値Ｔ１に基づいて、温度検出器７１の検出誤差Ｔｅｒを算出する。なお、温度検出器７１の検出誤差の温度特性は、例えば、温度に対する検出誤差のテーブルとして記憶していてもよいし、検出温度を引数とした関数式として記憶していても良い。
【0108】
そして、温度検出変化率推定演算部９１２Ｂは、算出した検出温度の温度上昇量ΔＴ１に対し、温度検出器７１の検出誤差Ｔｅｒを加味した誤差補正後温度上昇量ΔＴ１ａを計算し、この誤差補正後温度上昇量ΔＴ１ａに基づいて、誤差補正後温度上昇量ΔＴ１ａの単位時間当たりの変化量を算出し、温度検出変化率推定値ｄＴ１ａとして出力する。なお、上述したように、温度検出変化率推定値ｄＴ１ａは、あらかじめ記憶された熱回路と半導体スイッチング素子５１の損失ＬＯ１に基づいて演算された温度検出器７１の検出温度の温度上昇量ΔＴ１を用いて算出するため、冷却水３６の温度情報自体は算出には不要である。
【0109】
上述の構成とすることで、温度検出変化率推定値ｄＴ１ａを温度検出器７１の検出誤差の温度特性を含んで演算することが可能となる。これにより、発熱異常状態判定部９１４において、温度検出変化率推定値ｄＴ１ａと温度検出変化率算出値ｄＴ１ｂとの比較が、温度検出器７１の検出誤差の温度特性を含んだ上で比較することが可能となり、より正確に発熱異常状態を判定することが可能となる。
【0110】
＜過熱保護制限部９２Ｂの動作＞
過熱保護制限部９２Ｂは、発熱異常状態の判定結果および温度検出器の温度検出値に基づいて電流を制限するようにスイッチング素子の作動を制限する機能を有する。過熱保護制限部９２Ｂは、電流指令生成部９３からｄ軸電流指令値Ｉｄ＊およびｑ軸電流指令値Ｉｑ＊が入力され、発熱異常状態判定機能部９１から発熱異常状態判定結果ＯＴが入力され、温度検出器７１～７６から温度検出値Ｔ１～Ｔ６が入力される。ここで、入力された温度検出値Ｔ１～Ｔ６から最も高い温度を温度検出最大値Ｔｍａｘとする。
過熱保護制限部９２Ｂは、発熱異常状態の判定結果および温度検出器の温度検出値に基づいて電流を制限するようにスイッチング素子の作動を制限する機能を有する。過熱保護制限部９２Ｂは、電流指令生成部９３からｄ軸電流指令値Ｉｄ＊およびｑ軸電流指令値Ｉｑ＊が入力され、発熱異常状態判定機能部９１から発熱異常状態判定結果ＯＴが入力され、温度検出器７１～７６から温度検出値Ｔ１～Ｔ６が入力される。ここで、入力された温度検出値Ｔ１～Ｔ６から最も高い温度を温度検出最大値Ｔｍａｘとする。
【0111】
過熱保護制限部９２Ｂは、発熱異常判定結果ＯＴが発熱異常状態である場合に、温度検出最大値Ｔｍａｘとあらかじめ設定された所定温度Ｔｔｈ１と比較し、温度検出最大値Ｔｍａｘが所定温度Ｔｔｈ１より大きい場合に、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を所定の電流指令値に制限して、ｄ軸電流指令値Ｉｄｃ、ｑ軸電流指令値Ｉｑｃを生成し、電圧指令生成部９５に出力する。一方、、発熱異常判定結果ＯＴが発熱異常状態である場合に、温度検出最大値Ｔｍａｘが所定温度Ｔｔｈ１より小さい場合は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊をｄ軸電流指令値Ｉｄｃ、ｑ軸電流指令値Ｉｑｃとして生成し、電圧指令生成部９５に出力する。
【0112】
また、過熱保護制限部９２Ｂは、発熱異常判定結果ＯＴが発熱正常状態である場合には、温度検出最大値Ｔｍａｘとあらかじめ設定された所定温度Ｔｔｈ２と比較し、温度検出最大値Ｔｍａｘが所定温度Ｔｔｈ２より大きい場合に、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を所定の電流指令値に制限して、ｄ軸電流指令値Ｉｄｃ、ｑ軸電流指令値Ｉｑｃを生成し、電圧指令生成部９５に出力する。一方、、発熱異常判定結果ＯＴが発熱正常状態である場合に、温度検出最大値Ｔｍａｘが所定温度Ｔｔｈ２より小さい場合は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊をｄ軸電流指令値Ｉｄｃ、ｑ軸電流指令値Ｉｑｃとして生成し、電圧指令生成部９５に出力する。なお、所定温度Ｔｔｈ２は、所定温度Ｔｔｈ１よりも高い温度に設定するのが望ましい。
【0113】
これにより、冷却器の異常などの発熱異常状態が生じている場合に、半導体スイッチング素子に流れる電流を減少させるように作動を制限する動作となり、冷却器の異常などの発熱異常状態において半導体スイッチング素子の温度が急上昇することを防止することができる。
【0114】
また、発熱異常判定結果ＯＴが発熱異常状態である場合であっても、温度検出値が所定温度より大きい場合のみ電流指令値を制限する構成とすることによって、発熱異常状態が発生している状況においても、半導体スイッチング素子が過熱状態となり破損が生じえないような条件においては、過度に電流を制限しない動作とできるため、電力変換装置の作動を不要に制限することを防止することができる。
【0115】
さらに、発熱異常判定結果ＯＴ１が発熱異常状態である場合に電流指令値を制限する条件である所定温度１に対し、発熱異常判定結果ＯＴ１が発熱正常状態である場合に電流指令値を制限する条件である所定温度２を高く設定する構成とすることによって、半導体スイッチング素子の温度の上昇速度が速い発熱異常状態と、半導体スイッチング素子の温度の上昇速度が比較的遅い発熱異常状態とに対して、半導体スイッチング素子が過熱状態となり破損が生じえないような条件をそれぞれ適切に設定することができ、過度に電流を制限しない動作とできるため、電力変換装置の作動を不要に制限することを防止することができる。
【0116】
以上に説明したように、実施の形態２の電力変換装置２００は、少なくとも電流検出値に基づいて半導体スイッチング素子の損失を計算し、半導体スイッチング素子の損失計算値に基づいて温度検出値の変化率を推定し、温度検出値から算出された温度検出変化率算出値と温度検出値変化率推定値を比較して発熱異常状態を判定する。このため、冷却器の異常などの発熱異常状態において正常発熱状態と比べて顕著に差異が生じる温度変化率に関して推定値と検出値の比較を行う構成とすることによって、従来の方法よりも、より早期に発熱異常状態を検知することができる。
【0117】
＜補足事項＞
上記実施の形態に係る電力変換装置における半導体モジュール６１～６６はひとつの半導体スイッチング素子とひとつの温度検出器で構成されるとしたが、これに限るものでなく、たとえば、図１０に示す変形例のような複数の半導体スイッチング素子とひとつの温度検出器で構成されるとしてもよい。
この場合各々の半導体スイッチング素子の温度と相関がある所定の箇所に温度検出器を設置する。
この場合は、温度検出変化率推定演算部９１２は、各々の半導体スイッチング素子から温度検出器への熱伝達経路の熱回路がそれぞれ予め記憶され、このそれぞれの熱回路と各々の半導体スイッチング素子の損失に基づいて、各々の半導体スイッチング素子の損失による冷却水３６の温度を基準とした温度検出器７１の検出温度の温度上昇量が算出され、それぞれの温度上昇量の総和により温度上昇量ΔＴ１を算出することが可能である。
これにより、ひとつの温度検出器で複数の半導体スイッチング素子の保護を実現することができ、部品点数を増加させずに過熱保護を行うことができ、電力変換器の低コスト化、小型化が可能になる
上記実施の形態に係る電力変換装置における半導体モジュール６１～６６はひとつの半導体スイッチング素子とひとつの温度検出器で構成されるとしたが、これに限るものでなく、たとえば、図１０に示す変形例のような複数の半導体スイッチング素子とひとつの温度検出器で構成されるとしてもよい。
この場合各々の半導体スイッチング素子の温度と相関がある所定の箇所に温度検出器を設置する。
この場合は、温度検出変化率推定演算部９１２は、各々の半導体スイッチング素子から温度検出器への熱伝達経路の熱回路がそれぞれ予め記憶され、このそれぞれの熱回路と各々の半導体スイッチング素子の損失に基づいて、各々の半導体スイッチング素子の損失による冷却水３６の温度を基準とした温度検出器７１の検出温度の温度上昇量が算出され、それぞれの温度上昇量の総和により温度上昇量ΔＴ１を算出することが可能である。
これにより、ひとつの温度検出器で複数の半導体スイッチング素子の保護を実現することができ、部品点数を増加させずに過熱保護を行うことができ、電力変換器の低コスト化、小型化が可能になる
【0118】
さらに、半導体モジュール６１、６３、６５は、上段側のスイッチング素子と一つの温度検出器で構成され、半導体モジュール６２、６４、６６は、下段側のスイッチング素子と一つの温度検出器で構成される構成としたが、これに限るものでなく、たとえば、図１１に示す変形例のような上段側のスイッチング素子と下段側のスイッチング素子と一つの温度検出器で1つの半導体モジュールを構成する構成としてもよい。また、たとえば、図１２に示す変形例のようなインバータ回路２５の全てのスイッチング素子と一つの温度検出器で１つの半導体モジュールを構成する構成としてもよい。
これらの場合も、各々の半導体スイッチング素子の温度と相関がある所定の箇所に温度検出器を設置し、温度検出変化率推定演算部９１２も、前述と同様に、各々の半導体スイッチング素子から温度検出器への熱伝達経路の熱回路がそれぞれ予め記憶され、各々の半導体スイッチング素子の損失による冷却水３６の温度を基準とした温度検出器７１の検出温度の温度上昇量が算出され、それぞれの温度上昇量の総和により温度上昇量ΔＴ１を算出することが可能である。
これにより、ひとつの温度検出器で複数の半導体スイッチング素子の保護を実現することができ、部品点数を増加させずに過熱保護を行うことができ、電力変換器の低コスト化、小型化が可能になる
これらの場合も、各々の半導体スイッチング素子の温度と相関がある所定の箇所に温度検出器を設置し、温度検出変化率推定演算部９１２も、前述と同様に、各々の半導体スイッチング素子から温度検出器への熱伝達経路の熱回路がそれぞれ予め記憶され、各々の半導体スイッチング素子の損失による冷却水３６の温度を基準とした温度検出器７１の検出温度の温度上昇量が算出され、それぞれの温度上昇量の総和により温度上昇量ΔＴ１を算出することが可能である。
これにより、ひとつの温度検出器で複数の半導体スイッチング素子の保護を実現することができ、部品点数を増加させずに過熱保護を行うことができ、電力変換器の低コスト化、小型化が可能になる
【0119】
上記実施の形態に係る電力変換装置において、冷却器は水冷冷却器であり異常状態として冷却水漏れを想定したがこれに限るものでなく、たとえば、冷却器ポンプの故障による冷却水量の低下も含まれる。この場合も、熱回路網が変化し想定の冷却性能が得られないため、上述の方法により問題なく発熱異常状態として検知可能である。また、冷却器は水冷冷却器としたがこれに限るものでなく、たとえば、冷却ファンでもよい。この場合、冷却ファンの異常あるいはファン目詰まり等が異常状態として想定させる。このような場合も、熱回路網が変化し想定の冷却性能が得られないため、上述の方法により問題なく発熱異常状態として検知可能である。
【0120】
また、発熱異常状態は冷却器の異常に限るものでなく、例えば、半導体スイッチング素子の劣化等による特性の悪化による半導体スイッチング素子の損失の異常増加も含まれる。この場合、半導体スイッチング素子の損失が既知の半導体スイッチング素子の特性から演算される損失よりも大きくなるため、温度検出変化率算出値が温度検出変化率推定値よりも大きくなるため、上述の方法により問題なく発熱異常状態として検知可能である。
【0121】
また、上記実施の形態に係る電力変換装置において、電流の制限方法として、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊に対して電流指令値を制限する構成としたが、等価的に電流指令を制限する方法であれば、電流を制限する方法はこれに限定されるものでない。例えば、上位のシステム（図示していない）から入力される指令を制限する方法でも良い。より具体的には、トルク指令Ｔｒｑ＊に対して、所定のトルク指令値に制限することで等価的に電流指令値を下げるようにしても良いし、トルク指令Ｔｒｑ＊に所定の１より小さい割合を掛けた指令値に制限することで、等価的に電流指令値を下げるようにしても良い。
【0122】
また、上記実施の形態に係る電力変換装置は、直流電力から交流電力へ変換するインバータ（Inverter）を想定して記載したが、電力変換装置の種類はこれに限るものでは無く、半導体スイッチング素子を備え電力の出力形態を変換する電力変換装置であればよい。例えば、交流電力を直流電力へ変換するＡＣ／ＤＣコンバータ（Alternate Current/Direct Current Converter）、あるいは直流電力の電圧と電流のレベルを変化させて出力するＤＣ／ＤＣコンバータ（Direct Current/Direct Current Converter）であってもよい。
【0123】
本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
したがって、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
したがって、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
【0124】
以下、本開示の諸態様を付記としてまとめた記載する。
【0125】
（付記１）
スイッチング動作により電力を変換する半導体スイッチング素子と、前記半導体スイッチング素子を冷却する冷却器と、前記半導体スイッチング素子を制御する制御部と、前記半導体スイッチング素子の温度を検出する温度検出器と、前記半導体スイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出器と、を備える電力変換装置において、
前記制御部は、少なくとも前記電流検出器で得られた電流検出値に基づいて前記半導体スイッチング素子の損失を計算する半導体スイッチング素子損失計算部と、
前記半導体スイッチング素子損失計算部の損失計算値に基づいて前記温度検出器で得られた温度検出値の変化率を推定する温度検出変化率推定演算部と、
前記温度検出値から温度検出変化率を算出する温度検出変化率算出部と、
前記温度検出変化率推定演算部で得られた温度検出変化率推定値と前記温度検出変化率算出部で得られた温度検出変化率算出値とを比較し、前記半導体スイッチング素子の発熱異常状態を推定する発熱異常状態判定部と、
を備えたことを特徴とする電力変換装置。
（付記２）
前記温度検出変化率推定演算部は、発熱正常状態時の前記温度検出値の変化率である温度検出変化率を推定するものであり、
前記発熱異常状態判定部は、前記温度検出変化率算出値が前記温度検出変化率推定値よりも大きい場合に発熱異常状態と判定することを特徴とする付記１に記載の電力変換装置。
（付記３）
前記発熱異常状態判定部は、前記温度検出変化率推定値に０以上の所定の下限値を設けることを特徴とする付記２に記載の電力変換装置。
（付記４）
前記半導体スイッチング素子に印加される電圧を検出する電圧検出器をさらに備え、
前記半導体スイッチング素子損失計算部は、少なくとも前記電流検出値および前記電圧検出器で得られた電圧検出値に基づいて前記半導体スイッチング素子の損失を計算することを特徴とする付記１から付記３の何れか１つの付記に記載の電力変換装置。
（付記５）
前記半導体スイッチング素子損失計算部は、少なくとも電流検出値およびスイッチング周波数に基づいて前記半導体スイッチング素子の損失を計算することを特徴とする付記１から付記４の何れか１つの付記に記載の電力変換装置。
（付記６）
前記半導体スイッチング素子損失計算部は、少なくとも電流検出値および前記温度検出値に基づいて前記半導体スイッチング素子の損失を計算することを特徴とする付記１から付記５の何れか１つの付記に記載の電力変換装置。
（付記７）
前記電力変換装置は、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が直列に接続された直列回路を複数セット備えた電力変換装置であって、
前記制御部は、各セットの前記直列回路について、デッドタイムを挟んで、前記高電位側のスイッチング素子と前記低電位側のスイッチング素子とを交互にオンする制御部であって、
前記半導体スイッチング素子損失計算部は、少なくとも電流検出値およびスイッチングのデッドタイムに基づいて前記半導体スイッチング素子の損失を計算することを特徴とする請求項１から請求項６の何れか１つの付記に記載の電力変換装置。
（付記８）
前記温度検出変化率推定演算部は、
前記半導体スイッチング素子から前記温度検出器への熱伝達経路の熱回路が予め記憶され、前記半導体スイッチング素子損失計算部で得られたスイッチング素子損失計算値と前記熱回路によって温度検出器の温度変化量推定値を演算し、演算した温度変化量推定値から温度変化率推定値を演算することを特徴とする付記１から付記７の何れか１つの付記に記載の電力変換装置。
（付記９）
前記温度検出変化率推定演算部は、
前記半導体スイッチング素子から前記温度検出器への熱伝達経路の熱回路が予め記憶され、前記半導体スイッチング素子損失計算部で得られたスイッチング素子損失計算値と前記熱回路によって温度検出器の温度変化量推定値を演算し、演算した温度変化量推定値と前記温度検出値から温度変化率推定値を演算することを特徴とする付記１から付記７の何れか１つの付記に記載の電力変換装置。
（付記１０）
前記制御部は、少なくとも発熱異常判定結果に基づいて、スイッチング素子の作動を制限する過熱保護制限部を備えることを特徴とする付記１から付記９の何れか1つの付記に記載の電力変換装置。
（付記１１）
前記過熱保護制限部は、発熱異常状態と判定された場合に、前記半導体スイッチング素子に流れる電流を制限するようにスイッチング素子の作動を制限することを特徴とする付記１０に記載の電力変換装置。
（付記１２）
前記過熱保護制限部は、発熱異常状態と判定され、かつ、前記温度検出値が所定温度ＴＡよりも高い場合に、前記半導体スイッチング素子に流れる電流を制限するようにスイッチング素子の作動を制限することを特徴とする付記１０に記載の電力変換装置。
（付記１３）
前記過熱保護制限部は、発熱異常状態と判定され、かつ、前記半導体スイッチング素子に流れる電流が所定電流ＴＡよりも大きい場合に、前記半導体スイッチング素子に流れる電流を制限するようにスイッチング素子の作動を制限することを特徴とする付記１０に記載の電力変換装置。
（付記１４）
前記過熱保護制限部は、前記温度検出値が所定温度ＴＢよりも高い場合に、前記半導体スイッチング素子に流れる電流を制限するようにスイッチング素子の作動を制限することを特徴とする付記１２に記載の電力変換装置。
（付記１５）
前記過熱保護制限部に設定される前記所定温度ＴＢは、前記所定温度ＴＡよりも高いことを特徴とする付記１４に記載の電力変換装置。
（付記１６）
前記発熱異常状態は、冷却性能が低下する前記冷却器の異常状態であることを特徴とする付記１から付記１５の何れか１つの付記に記載の電力変換装置。
（付記１７）
前記冷却器は、水冷方式の冷却器であることを特徴とする付記１から付記１６の何れか１つの付記に記載の電力変換装置。
（付記１８）
前記冷却器は、空冷方式の冷却器であることを特徴とする付記１から付記１７の何れか１つの付記に記載の電力変換装置。
（付記１９）
前記発熱異常状態は、前記半導体スイッチング素子の発熱過大となる発熱異常状態であることを特徴とする付記１から付記１８の何れか１つの付記に記載の電力変換装置。
（付記２０）
前記半導体スイッチング素子は、複数の半導体スイッチング素子が並列に接続された構成をしており、前記温度検出器は複数の半導体スイッチング素子の温度を検出することを特徴とする付記１から付記１９の何れか１つの付記に記載の電力変換装置。
（付記２１）
前記半導体スイッチング素子はワイドバンドギャップ半導体によって構成されたことを特徴とする付記１から付記２０の何れか１つの付記に記載の電力変換装置。
スイッチング動作により電力を変換する半導体スイッチング素子と、前記半導体スイッチング素子を冷却する冷却器と、前記半導体スイッチング素子を制御する制御部と、前記半導体スイッチング素子の温度を検出する温度検出器と、前記半導体スイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出器と、を備える電力変換装置において、
前記制御部は、少なくとも前記電流検出器で得られた電流検出値に基づいて前記半導体スイッチング素子の損失を計算する半導体スイッチング素子損失計算部と、
前記半導体スイッチング素子損失計算部の損失計算値に基づいて前記温度検出器で得られた温度検出値の変化率を推定する温度検出変化率推定演算部と、
前記温度検出値から温度検出変化率を算出する温度検出変化率算出部と、
前記温度検出変化率推定演算部で得られた温度検出変化率推定値と前記温度検出変化率算出部で得られた温度検出変化率算出値とを比較し、前記半導体スイッチング素子の発熱異常状態を推定する発熱異常状態判定部と、
を備えたことを特徴とする電力変換装置。
（付記２）
前記温度検出変化率推定演算部は、発熱正常状態時の前記温度検出値の変化率である温度検出変化率を推定するものであり、
前記発熱異常状態判定部は、前記温度検出変化率算出値が前記温度検出変化率推定値よりも大きい場合に発熱異常状態と判定することを特徴とする付記１に記載の電力変換装置。
（付記３）
前記発熱異常状態判定部は、前記温度検出変化率推定値に０以上の所定の下限値を設けることを特徴とする付記２に記載の電力変換装置。
（付記４）
前記半導体スイッチング素子に印加される電圧を検出する電圧検出器をさらに備え、
前記半導体スイッチング素子損失計算部は、少なくとも前記電流検出値および前記電圧検出器で得られた電圧検出値に基づいて前記半導体スイッチング素子の損失を計算することを特徴とする付記１から付記３の何れか１つの付記に記載の電力変換装置。
（付記５）
前記半導体スイッチング素子損失計算部は、少なくとも電流検出値およびスイッチング周波数に基づいて前記半導体スイッチング素子の損失を計算することを特徴とする付記１から付記４の何れか１つの付記に記載の電力変換装置。
（付記６）
前記半導体スイッチング素子損失計算部は、少なくとも電流検出値および前記温度検出値に基づいて前記半導体スイッチング素子の損失を計算することを特徴とする付記１から付記５の何れか１つの付記に記載の電力変換装置。
（付記７）
前記電力変換装置は、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が直列に接続された直列回路を複数セット備えた電力変換装置であって、
前記制御部は、各セットの前記直列回路について、デッドタイムを挟んで、前記高電位側のスイッチング素子と前記低電位側のスイッチング素子とを交互にオンする制御部であって、
前記半導体スイッチング素子損失計算部は、少なくとも電流検出値およびスイッチングのデッドタイムに基づいて前記半導体スイッチング素子の損失を計算することを特徴とする請求項１から請求項６の何れか１つの付記に記載の電力変換装置。
（付記８）
前記温度検出変化率推定演算部は、
前記半導体スイッチング素子から前記温度検出器への熱伝達経路の熱回路が予め記憶され、前記半導体スイッチング素子損失計算部で得られたスイッチング素子損失計算値と前記熱回路によって温度検出器の温度変化量推定値を演算し、演算した温度変化量推定値から温度変化率推定値を演算することを特徴とする付記１から付記７の何れか１つの付記に記載の電力変換装置。
（付記９）
前記温度検出変化率推定演算部は、
前記半導体スイッチング素子から前記温度検出器への熱伝達経路の熱回路が予め記憶され、前記半導体スイッチング素子損失計算部で得られたスイッチング素子損失計算値と前記熱回路によって温度検出器の温度変化量推定値を演算し、演算した温度変化量推定値と前記温度検出値から温度変化率推定値を演算することを特徴とする付記１から付記７の何れか１つの付記に記載の電力変換装置。
（付記１０）
前記制御部は、少なくとも発熱異常判定結果に基づいて、スイッチング素子の作動を制限する過熱保護制限部を備えることを特徴とする付記１から付記９の何れか1つの付記に記載の電力変換装置。
（付記１１）
前記過熱保護制限部は、発熱異常状態と判定された場合に、前記半導体スイッチング素子に流れる電流を制限するようにスイッチング素子の作動を制限することを特徴とする付記１０に記載の電力変換装置。
（付記１２）
前記過熱保護制限部は、発熱異常状態と判定され、かつ、前記温度検出値が所定温度ＴＡよりも高い場合に、前記半導体スイッチング素子に流れる電流を制限するようにスイッチング素子の作動を制限することを特徴とする付記１０に記載の電力変換装置。
（付記１３）
前記過熱保護制限部は、発熱異常状態と判定され、かつ、前記半導体スイッチング素子に流れる電流が所定電流ＴＡよりも大きい場合に、前記半導体スイッチング素子に流れる電流を制限するようにスイッチング素子の作動を制限することを特徴とする付記１０に記載の電力変換装置。
（付記１４）
前記過熱保護制限部は、前記温度検出値が所定温度ＴＢよりも高い場合に、前記半導体スイッチング素子に流れる電流を制限するようにスイッチング素子の作動を制限することを特徴とする付記１２に記載の電力変換装置。
（付記１５）
前記過熱保護制限部に設定される前記所定温度ＴＢは、前記所定温度ＴＡよりも高いことを特徴とする付記１４に記載の電力変換装置。
（付記１６）
前記発熱異常状態は、冷却性能が低下する前記冷却器の異常状態であることを特徴とする付記１から付記１５の何れか１つの付記に記載の電力変換装置。
（付記１７）
前記冷却器は、水冷方式の冷却器であることを特徴とする付記１から付記１６の何れか１つの付記に記載の電力変換装置。
（付記１８）
前記冷却器は、空冷方式の冷却器であることを特徴とする付記１から付記１７の何れか１つの付記に記載の電力変換装置。
（付記１９）
前記発熱異常状態は、前記半導体スイッチング素子の発熱過大となる発熱異常状態であることを特徴とする付記１から付記１８の何れか１つの付記に記載の電力変換装置。
（付記２０）
前記半導体スイッチング素子は、複数の半導体スイッチング素子が並列に接続された構成をしており、前記温度検出器は複数の半導体スイッチング素子の温度を検出することを特徴とする付記１から付記１９の何れか１つの付記に記載の電力変換装置。
（付記２１）
前記半導体スイッチング素子はワイドバンドギャップ半導体によって構成されたことを特徴とする付記１から付記２０の何れか１つの付記に記載の電力変換装置。
【符号の説明】
【0126】
９０ 制御部、９１ 発熱異常状態判定機能部、９１１ スイッチング素子損失計算部、９１２ 温度検出変化率推定演算部、９１３ 温度検出変化率算出部、９１４ 発熱異常状態判定部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】