特許 7479483 インバータ装置及びそれを備えた車両用電動圧縮機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-25

(45)【発行日】2024-05-08

(54)【発明の名称】インバータ装置及びそれを備えた車両用電動圧縮機

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20240426BHJP

【ＦＩ】

H02M7/48 M

【請求項の数】 19

(21)【出願番号】P 2022544607

(86)(22)【出願日】2021-08-24

(86)【国際出願番号】 JP2021030910

(87)【国際公開番号】W WO2022045098

(87)【国際公開日】2022-03-03

【審査請求日】2023-02-07

(31)【優先権主張番号】P 2020141410

(32)【優先日】2020-08-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000001845

【氏名又は名称】サンデン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100098361

【弁理士】

【氏名又は名称】雨笠 敬

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 淳

【審査官】福田 正悟

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－０４６６４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－００５６１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－２２３６７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２１５０８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１１９０４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２６９８３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２５９５７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１９－００８９６５９（ＫＲ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｍ ７／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電力用半導体素子を有するインバータ回路と、前記電力用半導体素子を駆動するインバータ制御部を備えたインバータ装置において、
前記電力用半導体素子近傍の温度を検出する温度検出器を備え、
前記インバータ制御部は、
前記電力用半導体素子の損失Ｐを計算する損失計算部と、
前記温度検出器が検出する温度Ｔｔｈに、前記損失計算部が計算した前記電力用半導体素子の損失Ｐから得られる温度上昇値ΔＴを加えて、当該電力用半導体素子のジャンクション温度Ｔｊを推定するジャンクション温度推定計算部と、を有し、
該ジャンクション温度推定計算部は、前記ジャンクション温度Ｔｊを推定する際、前記電力用半導体素子以外の他の電子部品、及び／又は、制御基板の配線パターンの発熱が前記温度検出器に及ぼす影響を除外する方向の補正を行うことを特徴とするインバータ装置。

【請求項2】

前記温度検出器は、前記他の電子部品が実装された前記制御基板上に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のインバータ装置。

【請求項3】

前記ジャンクション温度推定計算部は、前記電力用半導体素子の損失Ｐに所定の熱変数αを乗算することで前記温度上昇値ΔＴを算出すると共に、
動作状態に基づいて前記熱変数αを変更することにより、前記他の電子部品、及び／又は、前記制御基板の配線パターンの発熱が前記温度検出器に及ぼす影響を除外する方向の補正を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のインバータ装置。

【請求項4】

前記動作状態には、電源電圧、相電流、及び、入力電流のうちの何れか、或いは、それらの組み合わせ、若しくはそれらの全てを含むことを特徴とする請求項３に記載のインバータ装置。

【請求項5】

前記熱変数αは、前記電源電圧、前記相電流、及び、前記入力電流のうちの少なくとも二つから決まる値としてマップ化されていることを特徴とする請求項４に記載のインバータ装置。

【請求項6】

前記電源電圧が高い程、前記熱変数αは大きくなることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のインバータ装置。

【請求項7】

前記相電流が大きい程、前記熱変数αは小さくなることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のインバータ装置。

【請求項8】

前記入力電流が大きい程、前記熱変数αは小さくなることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のインバータ装置。

【請求項9】

前記インバータ制御部は、前記ジャンクション温度推定計算部が推定した前記電力用半導体素子のジャンクション温度Ｔｊが所定値を超えた場合、所定の保護動作を実行することを特徴とする請求項１乃至請求項８のうちの何れかに記載のインバータ装置。

【請求項10】

請求項１乃至請求項９のうちの何れかに記載のインバータ装置により運転されるモータと、該モータが収容されたハウジングを備え、前記電力用半導体素子が前記ハウジングの低温箇所と熱交換関係に配置されていることを特徴とする車両用電動圧縮機。

【請求項11】

電力用半導体素子を有するインバータ回路と前記電力用半導体素子を駆動するインバータ制御部を備えたインバータ装置と、該インバータ装置により運転されるモータと、該モータが収容されたハウジングを備え、前記電力用半導体素子が前記ハウジングを介して吸入冷媒と熱交換関係に配置された車両用電動圧縮機において、
前記電力用半導体素子近傍の温度を検出する温度検出器を備え、
前記インバータ制御部は、
前記電力用半導体素子の損失Ｐを計算する損失計算部と、
前記温度検出器が検出する温度Ｔｔｈに、前記損失計算部が計算した前記電力用半導体素子の損失Ｐから得られる温度上昇値ΔＴを加えて、当該電力用半導体素子のジャンクション温度Ｔｊを推定するジャンクション温度推定計算部と、を有し、
該ジャンクション温度推定計算部は、前記ジャンクション温度Ｔｊを推定する際、前記モータの回転数が高い程、低くする方向で前記ジャンクション温度Ｔｊを補正することを特徴とする車両用電動圧縮機。

【請求項12】

前記ジャンクション温度推定計算部は、前記電力用半導体素子の損失Ｐに所定の熱変数αを乗算することで前記温度上昇値ΔＴを算出すると共に、前記モータの回転数が高い程、前記熱変数αが小さくなるよう当該熱変数αを変更することを特徴とする請求項１１に記載の車両用電動圧縮機。

【請求項13】

前記インバータ制御部は、前記ジャンクション温度推定計算部が推定した前記電力用半導体素子のジャンクション温度Ｔｊが所定値を超えた場合、所定の保護動作を実行することを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の車両用電動圧縮機。

【請求項14】

前記インバータ制御部は、前記電力用半導体素子のゲート抵抗の抵抗値を変更するゲート抵抗変更部を有し、
該ゲート抵抗変更部は、前記ジャンクション温度推定計算部が推定した前記電力用半導体素子のジャンクション温度Ｔｊに基づき、前記電力用半導体素子のゲート抵抗の抵抗値を変更することを特徴とする請求項１乃至請求項１３のうちの何れかに記載のインバータ装置又は車両用電動圧縮機。

【請求項15】

前記ゲート抵抗変更部は、前記ジャンクション温度推定計算部が推定した前記電力用半導体素子のジャンクション温度Ｔｊが低い程、前記電力用半導体素子のゲート抵抗の抵抗値を大きくし、前記ジャンクション温度推定計算部が推定した前記電力用半導体素子のジャンクション温度Ｔｊが高い程、前記電力用半導体素子のゲート抵抗の抵抗値を小さくすることを特徴とする請求項１４に記載のインバータ装置又は車両用電動圧縮機。

【請求項16】

前記ゲート抵抗変更部は、
前記電力用半導体素子のゲートに接続された可変抵抗装置を有し、
前記ジャンクション温度推定計算部が推定した前記電力用半導体素子のジャンクション温度Ｔｊに基づいて、前記可変抵抗装置の抵抗値を変更することを特徴とする請求項１４又は請求項１５に記載のインバータ装置又は車両用電動圧縮機。

【請求項17】

前記ゲート抵抗変更部は、
前記ジャンクション温度推定計算部が推定した前記電力用半導体素子のジャンクション温度Ｔｊが低い程、前記可変抵抗装置の抵抗値を大きくし、前記ジャンクション温度推定計算部が推定した前記電力用半導体素子のジャンクション温度Ｔｊが高い程、前記可変抵抗装置の抵抗値を小さくすることを特徴とする請求項１６に記載のインバータ装置又は車両用電動圧縮機。

【請求項18】

前記可変抵抗装置は、
前記電力用半導体素子のゲートに接続され、当該ゲートにＯＮ信号を入力するためのＯＮ信号生成用スイッチと、
前記電力用半導体素子のゲートにそれぞれ接続され、当該ゲートにＯＦＦ信号を入力するための複数のＯＦＦ信号生成用スイッチと、
これら複数のＯＦＦ信号生成用スイッチにそれぞれ接続された抵抗値の異なる複数の抵抗素子と、を有し、
前記ゲート抵抗変更部は、
前記電力用半導体素子をＯＦＦする際、前記ジャンクション温度推定計算部が推定した前記電力用半導体素子のジャンクション温度Ｔｊに基づいて、前記各ＯＦＦ信号生成用スイッチを切り換えてＯＮすることにより、前記電力用半導体素子のゲート抵抗の抵抗値を変更することを特徴とする請求項１６又は請求項１７に記載のインバータ装置又は車両用電動圧縮機。

【請求項19】

前記ゲート抵抗変更部は、
前記ジャンクション温度推定計算部が推定した前記電力用半導体素子のジャンクション温度Ｔｊが所定値Ｔ１以下である場合、抵抗値が大きい前記抵抗素子が接続された前記ＯＦＦ信号生成用スイッチをＯＮさせ、
前記ジャンクション温度推定計算部が推定した前記電力用半導体素子のジャンクション温度Ｔｊが、前記所定値Ｔ１より高い所定値Ｔ２以上である場合、抵抗値が小さい前記抵抗素子が接続された前記ＯＦＦ信号生成用スイッチをＯＮさせることを特徴とする請求項１８に記載のインバータ装置又は車両用電動圧縮機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば電動圧縮機のモータを運転するインバータ装置、及び、それを備えた車両用電動圧縮機に関するものである。

【背景技術】

【0002】

近年の環境問題からハイブリッド自動車や電気自動車が注目されてきているが、この種ハイブリッド自動車等の空調装置では冷媒圧縮機として電動圧縮機が使用される。この電動圧縮機は、車両のバッテリ（電源）から給電されるモータにより圧縮要素を駆動するものであるが、このモータはインバータ装置により運転される。

【0003】

この種のインバータ装置は、ブリッジ構成の電力用半導体素子（ＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴ等）をスイッチングすることにより、モータの各相の通電を制御するものであるが、これら電力用半導体素子は、損失分の発熱が生じるため、特に電動圧縮機がエンジンルームなどの過酷な温度（高温）環境下で使用される車両用電動圧縮機である場合には、インバータ装置を構成する電力用半導体素子の過熱保護が極めて重要となる。

【0004】

係る電力用半導体素子の発熱を考慮した保護方式として、電力用半導体素子のジャンクション温度を推定し、当該ジャンクション温度が所定値に上昇したことに基づいて運転を停止するものがある。このジャンクション温度とは、電力用半導体素子内部のチップの温度（ＩＧＢＴチップやＭＯＳＦＥＴチップと、ＦＷＤチップの表面温度）であり、電力用半導体素子の端子が接続された制御基板の温度（電力用半導体素子の近傍の温度）を温度センサ（温度検出器）で検出し、この検出値に電力用半導体素子のスイッチング損失と定常損失（導通損失又は通電損失）から成る損失で生じる発熱量に相当する温度上昇値を加えることで得られるものである（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１８－４６６４７号公報

【文献】特許第６３３０２１９号公報

【文献】特許第３９８３４３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、温度検出器が配置された制御基板上には、電力用半導体素子以外の他の電子部品や配線パターンが存在し、通電によりこれらも発熱する。この熱は温度検出器に伝達するため、実際のジャンクション温度より高い温度を温度検出器が検出し、電力用半導体素子の過熱保護を行う必要が無い段階で動作を抑制し、或いは、停止してしまうという問題があった。

【0007】

また、インバータ装置が車両用電動圧縮機のモータの運転に使用される場合、電力用半導体素子は車両用電動圧縮機のハウジングと熱交換関係に配置される。これは、ハウジングに流入する低温の吸入冷媒によって電力用半導体素子を冷却するためであるが、この場合の冷却効果はモータの回転数によって変動するため、従来のジャンクション温度の推定方法では、正確な温度を推定できず、やはり的確な保護を行うことができないという問題があった。

【0008】

更に、電力用半導体素子の耐圧は、例えば、ＩＧＢＴの場合は６００Ｖ耐圧品、１２００Ｖ耐圧品と云うように、比較的大きな幅をもった間隔でシリーズ展開されているのが実情である。この場合、耐圧が高いＩＧＢＴ程、電気的な特性が悪く、コスト的にもデメリットがある。

【0009】

一方、ＩＧＢＴのゲートを駆動した場合、ＯＮからＯＦＦ（ターンオフ）にしたときに、配線バスバーのインダクタンスＬによって、図１５の左側に示すようにサージ電圧ΔＶ（＝Ｌ＊ｄｉ／ｄｔ）が発生するが、このサージ電圧ΔＶがＩＧＢＴの耐圧（許容されるコレクタ－エミッタ間電圧の上限）を超えた場合、素子が破壊される危険性がある。そのため、例えば車両に搭載される電動圧縮機のモータを駆動する場合、高電圧バッテリの上限電圧値が電力用半導体素子の耐圧（素子耐圧）に対して余裕が無いときには、図１５の左側に示すサージ電圧ΔＶをきわめて小さくする必要がある。その理由としては、前記の如く一つ上の耐圧品をできるだけ使用したくないからである。

【0010】

他方、図１５の右側に示すように、例えばＩＧＢＴの耐圧はジャンクション温度が低くなる程、低下する特性を有している。この場合、ジャンクション温度が１℃低下するごとに、何Ｖ低下するという線形性を有する。そして、ジャンクション温度がＸ℃のときに耐圧が高電圧バッテリの上限電圧値＋サージ電圧ΔＶの値であるとき、Ｘ℃以下の動作では耐圧逸脱による破壊の可能性が出て来る。

【0011】

そのため、低温での耐圧低下を考慮し、且つ、ターンオフ時のサージ電圧ΔＶをきわめて小さくするためには、ＩＧＢＴのゲートにゲート抵抗を接続し、このゲート抵抗の抵抗値を大きく設定して、ゲート抵抗とＩＧＢＴのゲート－エミッタ間の寄生容量により、ゲートに与えられる信号電圧の立ち下がり波形をなまらせる必要がある。しかしながら、ゲート抵抗の抵抗値（ゲート抵抗値）を大きくすると、ＩＧＢＴのＯＦＦ時の電流遮断スピードが遅くなり（ｄｉ／ｄｔが小さい）、図１６に示すように、発生する動作損失（発生損失）が増大する。

【0012】

但し、実際にはＩＧＢＴが動作すると、上記のように発生する動作損失（発生損失）により自ら熱を発するため、徐々にジャンクション温度は上昇し、それに伴って耐圧も上昇する。そのため、低温環境で起動した直後が最も問題となるが、当然ながらあらゆる状況での動作に対応する必要があるため、ゲート抵抗の抵抗値を大きくする必要があり、図１６に示すような発生損失が大きい、即ち、効率が悪い装置となってしまうと云う問題があった。

【0013】

その問題を解決するために、電力用半導体素子の温度に応じてゲート抵抗（入力抵抗）の抵抗値を変更することで、温度による耐圧変動を考慮した回路の最適化を図ったものも開発されているが（例えば、特許文献３参照）、その場合にも、最適な動作を実現するためには、正確なジャンクション温度を把握することが極めて重要となる。

【0014】

本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、電力用半導体素子を的確に保護でき、更には、耐圧を考慮した最適な動作を実現することができるインバータ装置及びそれを用いた車両用電動圧縮機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】

【0015】

請求項１の発明のインバータ装置は、電力用半導体素子を有するインバータ回路と、電力用半導体素子を駆動するインバータ制御部を備えたものであって、電力用半導体素子近傍の温度を検出する温度検出器を備え、インバータ制御部は、電力用半導体素子の損失Ｐを計算する損失計算部と、温度検出器が検出する温度Ｔｔｈに、損失計算部が計算した電力用半導体素子の損失Ｐから得られる温度上昇値ΔＴを加えて、当該電力用半導体素子のジャンクション温度Ｔｊを推定するジャンクション温度推定計算部と、を有し、このジャンクション温度推定計算部は、ジャンクション温度Ｔｊを推定する際、電力用半導体素子以外の他の電子部品、及び／又は、制御基板の配線パターンの発熱が温度検出器に及ぼす影響を除外する方向の補正を行うことを特徴とする。

【0016】

請求項２の発明のインバータ装置は、上記発明において温度検出器は、他の電子部品が実装された制御基板上に配置されていることを特徴とする。

【0017】

請求項３の発明のインバータ装置は、上記各発明においてジャンクション温度推定計算部は、電力用半導体素子の損失Ｐに所定の熱変数αを乗算することで温度上昇値ΔＴを算出すると共に、動作状態に基づいて熱変数αを変更することにより、他の電子部品、及び／又は、制御基板の配線パターンの発熱が温度検出器に及ぼす影響を除外する方向の補正を行うことを特徴とする。

【0018】

請求項４の発明のインバータ装置は、上記発明において動作状態には、電源電圧、相電流、及び、入力電流のうちの何れか、或いは、それらの組み合わせ、若しくはそれらの全てを含むことを特徴とする。

【0019】

請求項５の発明のインバータ装置は、上記発明において熱変数αは、電源電圧、相電流、及び、入力電流のうちの少なくとも二つから決まる値としてマップ化されていることを特徴とする。

【0020】

請求項６の発明のインバータ装置は、請求項４又は請求項５の発明において電源電圧が高い程、熱変数αは大きくなることを特徴とする。

【0021】

請求項７の発明のインバータ装置は、請求項４又は請求項５の発明において相電流が大きい程、熱変数αは小さくなることを特徴とする。

【0022】

請求項８の発明のインバータ装置は、請求項４又は請求項５の発明において入力電流が大きい程、熱変数αは小さくなることを特徴とする。

【0023】

請求項９の発明のインバータ装置は、上記各発明においてインバータ制御部は、ジャンクション温度推定計算部が推定した電力用半導体素子のジャンクション温度Ｔｊが所定値を超えた場合、所定の保護動作を実行することを特徴とする。

【0024】

請求項１０の発明の車両用電動圧縮機は、上記各発明のインバータ装置により運転されるモータと、このモータが収容されたハウジングを備え、電力用半導体素子がハウジングの低温箇所と熱交換関係に配置されていることを特徴とする。

【0025】

請求項１１の発明の車両用電動圧縮機は、電力用半導体素子を有するインバータ回路と電力用半導体素子を駆動するインバータ制御部を備えたインバータ装置と、このインバータ装置により運転されるモータと、このモータが収容されたハウジングを備え、電力用半導体素子がハウジングを介して吸入冷媒と熱交換関係に配置されたものであって、電力用半導体素子近傍の温度を検出する温度検出器を備え、インバータ制御部は、電力用半導体素子の損失Ｐを計算する損失計算部と、温度検出器が検出する温度Ｔｔｈに、損失計算部が計算した電力用半導体素子の損失Ｐから得られる温度上昇値ΔＴを加えて、当該電力用半導体素子のジャンクション温度Ｔｊを推定するジャンクション温度推定計算部と、を有し、このジャンクション温度推定計算部は、ジャンクション温度Ｔｊを推定する際、モータの回転数が高い程、低くする方向でジャンクション温度Ｔｊを補正することを特徴とする。

【0026】

請求項１２の発明の車両用電動圧縮機は、上記発明においてジャンクション温度推定計算部は、電力用半導体素子の損失Ｐに所定の熱変数αを乗算することで温度上昇値ΔＴを算出すると共に、モータの回転数が高い程、熱変数αが小さくなるよう当該熱変数αを変更することを特徴とする。

【0027】

請求項１３の発明の車両用電動圧縮機は、請求項１１又は請求項１２の発明においてインバータ制御部は、ジャンクション温度推定計算部が推定した電力用半導体素子のジャンクション温度Ｔｊが所定値を超えた場合、所定の保護動作を実行することを特徴とする。

【0028】

請求項１４の発明のインバータ装置又は車両用電動圧縮機は、上記各発明においてインバータ制御部は、電力用半導体素子のゲート抵抗の抵抗値を変更するゲート抵抗変更部を有し、このゲート抵抗変更部は、ジャンクション温度推定計算部が推定した電力用半導体素子のジャンクション温度Ｔｊに基づき、電力用半導体素子のゲート抵抗の抵抗値を変更することを特徴とする。

【0029】

請求項１５の発明のインバータ装置又は車両用電動圧縮機は、上記発明においてゲート抵抗変更部は、ジャンクション温度推定計算部が推定した電力用半導体素子のジャンクション温度Ｔｊが低い程、電力用半導体素子のゲート抵抗の抵抗値を大きくし、ジャンクション温度推定計算部が推定した電力用半導体素子のジャンクション温度Ｔｊが高い程、電力用半導体素子のゲート抵抗の抵抗値を小さくすることを特徴とする。

【0030】

請求項１６の発明のインバータ装置又は車両用電動圧縮機は、請求項１４又は請求項１５の発明においてゲート抵抗変更部は、電力用半導体素子のゲートに接続された可変抵抗装置を有し、ジャンクション温度推定計算部が推定した電力用半導体素子のジャンクション温度Ｔｊに基づいて、可変抵抗装置の抵抗値を変更することを特徴とする。

【0031】

請求項１７の発明のインバータ装置又は車両用電動圧縮機は、上記発明においてゲート抵抗変更部は、ジャンクション温度推定計算部が推定した電力用半導体素子のジャンクション温度Ｔｊが低い程、可変抵抗装置の抵抗値を大きくし、ジャンクション温度推定計算部が推定した電力用半導体素子のジャンクション温度Ｔｊが高い程、可変抵抗装置の抵抗値を小さくすることを特徴とする。

【0032】

請求項１８の発明のインバータ装置又は車両用電動圧縮機は、請求項１６又は請求項１７の発明において可変抵抗装置は、電力用半導体素子のゲートに接続され、当該ゲートにＯＮ信号を入力するためのＯＮ信号生成用スイッチと、電力用半導体素子のゲートにそれぞれ接続され、当該ゲートにＯＦＦ信号を入力するための複数のＯＦＦ信号生成用スイッチと、これら複数のＯＦＦ信号生成用スイッチにそれぞれ接続された抵抗値の異なる複数の抵抗素子と、を有し、ゲート抵抗変更部は、電力用半導体素子をＯＦＦする際、ジャンクション温度推定計算部が推定した電力用半導体素子のジャンクション温度Ｔｊに基づいて、各ＯＦＦ信号生成用スイッチを切り換えてＯＮすることにより、電力用半導体素子のゲート抵抗の抵抗値を変更することを特徴とする。

【0033】

請求項１９の発明のインバータ装置又は車両用電動圧縮機は、上記発明においてゲート抵抗変更部は、ジャンクション温度推定計算部が推定した電力用半導体素子のジャンクション温度Ｔｊが所定値Ｔ１以下である場合、抵抗値が大きい抵抗素子が接続されたＯＦＦ信号生成用スイッチをＯＮさせ、ジャンクション温度推定計算部が推定した電力用半導体素子のジャンクション温度Ｔｊが、前記所定値Ｔ１より高い所定値Ｔ２以上である場合、抵抗値が小さい抵抗素子が接続されたＯＦＦ信号生成用スイッチをＯＮさせることを特徴とする。

【発明の効果】

【0034】

請求項１の発明によれば、電力用半導体素子を有するインバータ回路と、電力用半導体素子を駆動するインバータ制御部を備えたインバータ装置において、電力用半導体素子近傍の温度を検出する温度検出器を備えており、インバータ制御部が、電力用半導体素子の損失Ｐを計算する損失計算部と、温度検出器が検出する温度Ｔｔｈに、損失計算部が計算した電力用半導体素子の損失Ｐから得られる温度上昇値ΔＴを加えて、当該電力用半導体素子のジャンクション温度Ｔｊを推定するジャンクション温度推定計算部と、を有し、このジャンクション温度推定計算部が、ジャンクション温度Ｔｊを推定する際、電力用半導体素子以外の他の電子部品、及び／又は、制御基板の配線パターンの発熱が温度検出器に及ぼす影響を除外する方向の補正を行うようにしたので、特に、請求項２の発明の如く温度検出器が制御基板上に配置されている場合等に、電力用半導体素子以外の他の電子部品や配線パターンの発熱が温度検出器に及ぼす影響を廃し、電力用半導体素子のジャンクション温度Ｔｊをより正確に推定することができるようになる。

【0035】

これにより、請求項９の発明の如く保護動作を実行する場合にも、電力用半導体素子の使用可能領域を拡大することが可能となり、それにより部品の定格を小さくして、小型化と低コスト化を図ることができるようになる。

【0036】

また、請求項３の発明の如くジャンクション温度推定計算部が、電力用半導体素子の損失Ｐに所定の熱変数αを乗算することで温度上昇値ΔＴを算出すると共に、動作状態に基づいて熱変数αを変更するようにすれば、他の電子部品、及び／又は、制御基板の配線パターンの発熱が温度検出器に及ぼす影響を円滑に除外することが可能となる。

【0037】

この場合の動作状態には、請求項４の発明の如き電源電圧や、相電流、入力電流を採用できる。そして、請求項５の発明の如く熱変数αを、電源電圧、相電流、及び、入力電流のうちの少なくとも二つから決まる値としてマップ化することで、相互に連関する各動作状態に応じて的確に熱変数αを設定することが可能となる。

【0038】

ここで、電源電圧が高い程、電力用半導体素子のジャンクション温度Ｔｊは高くなるので、他の電子部品や配線パターンからの熱影響は相対的に小さくなる。そこで、請求項６の発明の如く電源電圧が高い程、熱変数αを大きくすることで、正確なジャンクション温度Ｔｊの推定を行うことができるようになる。

【0039】

また、相電流が大きい程、他の電子部品や配線パターンの発熱が大きくなり、温度検出器に伝わる熱も増大する。そこで、請求項７の発明の如く相電流が大きい程、熱変数αを小さくすることで、正確なジャンクション温度Ｔｊの推定を行うことができるようになる。

【0040】

更に、入力電流が大きい場合も配線パターンの発熱が大きくなり、温度検出器に伝わる熱も増大する。そこで、請求項８の発明の如く入力電流が大きい程、熱変数αを小さくすることで、正確なジャンクション温度Ｔｊの推定を行うことができるようになる。

【0041】

そして、高温環境下で使用される請求項１０の発明の如き車両用電動圧縮機において、上記各発明のインバータ装置によりモータを運転することで、極めて効果的な過熱保護を実現することができるようになる。

【0042】

一方、請求項１１の発明の如き車両用電動圧縮機においては、モータの回転数が高い程、吸入冷媒による冷却能力は高くなる。即ち、ハウジングを介して吸入冷媒と熱交換関係に設けられた電力用半導体素子のジャンクション温度Ｔｊは低下することになるので、モータの回転数が高い程、低くする方向でジャンクション温度Ｔｊを補正することで、正確なジャンクション温度Ｔｊの推定を行うことができるようになる。

【0043】

この場合も、請求項１２の発明の如くジャンクション温度推定計算部が、電力用半導体素子の損失Ｐに所定の熱変数αを乗算することで温度上昇値ΔＴを算出すると共に、モータの回転数が高い程、熱変数αが小さくなるよう当該熱変数αを変更するようにすれば、正確なジャンクション温度Ｔｊを円滑に推定することが可能となる。

【0044】

これにより、請求項１３の発明の如く保護動作を実行する場合にも、同様に電力用半導体素子の使用可能領域を拡大することが可能となり、それにより部品の定格を小さくして、小型化と低コスト化を図ることができるようになる。

【0045】

上記の如く請求項１乃至請求項１３の発明によれば、電力用半導体素子のジャンクション温度Ｔｊを正確に推定することができるようになるので、電力用半導体素子の耐圧変動を正確に把握することができるようになる。

【0046】

これにより、請求項１４の発明の如くインバータ制御部に、電力用半導体素子のゲート抵抗の抵抗値を変更するゲート抵抗変更部を設け、ジャンクション温度推定計算部が推定した電力用半導体素子のジャンクション温度Ｔｊに基づき、ゲート抵抗変更部により電力用半導体素子のゲート抵抗の抵抗値を変更することで、電力用半導体素子の耐圧を考慮した最適な動作を実現することが可能となる。

【0047】

例えば、請求項１５の発明の如くゲート抵抗変更部が、ジャンクション温度推定計算部が推定した電力用半導体素子のジャンクション温度Ｔｊが低い程、電力用半導体素子のゲート抵抗の抵抗値を大きくし、ジャンクション温度推定計算部が推定した電力用半導体素子のジャンクション温度Ｔｊが高い程、電力用半導体素子のゲート抵抗の抵抗値を小さくするようにすれば、ジャンクション温度Ｔｊが低く、電力用半導体素子の耐圧が低下する状況では、ゲート抵抗の抵抗値を大きくしてサージ電圧を小さくし、ジャンクション温度Ｔｊが高く、電力用半導体素子の耐圧が上昇する状況では、ゲート抵抗の抵抗値を小さくして発生損失を低下させることができるようになる。

【0048】

これにより、サージ電圧による電力用半導体素子の破壊を回避しながら、発生損失を抑制し、効率の良い動作を実現することができるようになる。

【0049】

具体的には、例えば請求項１６の発明の如くゲート抵抗変更部に、電力用半導体素子のゲートに接続された可変抵抗装置を設け、ジャンクション温度推定計算部が推定した電力用半導体素子のジャンクション温度Ｔｊに基づいて、可変抵抗装置の抵抗値を変更するようにすると共に、請求項１７の発明の如くジャンクション温度推定計算部が推定した電力用半導体素子のジャンクション温度Ｔｊが低い程、可変抵抗装置の抵抗値を大きくし、ジャンクション温度推定計算部が推定した電力用半導体素子のジャンクション温度Ｔｊが高い程、可変抵抗装置の抵抗値を小さくすることで、サージ電圧による電力用半導体素子の破壊防止と、電力用半導体素子の発生損失の抑制の双方を実現することができる。

【0050】

更に具体的には、例えば請求項１８の発明の如く可変抵抗装置に、電力用半導体素子のゲートに接続され、当該ゲートにＯＮ信号を入力するためのＯＮ信号生成用スイッチと、電力用半導体素子のゲートにそれぞれ接続され、当該ゲートにＯＦＦ信号を入力するための複数のＯＦＦ信号生成用スイッチと、これら複数のＯＦＦ信号生成用スイッチにそれぞれ接続された抵抗値の異なる複数の抵抗素子を設け、ゲート抵抗変更部が、電力用半導体素子をＯＦＦする際、ジャンクション温度推定計算部が推定した電力用半導体素子のジャンクション温度Ｔｊに基づいて、各ＯＦＦ信号生成用スイッチを切り換えてＯＮすることにより、電力用半導体素子のゲート抵抗の抵抗値を変更するようにすると共に、請求項１９の発明の如くジャンクション温度推定計算部が推定した電力用半導体素子のジャンクション温度Ｔｊが所定値Ｔ１以下である場合、抵抗値が大きい抵抗素子が接続されたＯＦＦ信号生成用スイッチをＯＮさせ、ジャンクション温度推定計算部が推定した電力用半導体素子のジャンクション温度Ｔｊが、所定値Ｔ１より高い所定値Ｔ２以上である場合、抵抗値が小さい抵抗素子が接続されたＯＦＦ信号生成用スイッチをＯＮさせるようにすることで、電力用半導体素子がターンオフする際のサージ電圧による電力用半導体素子の破壊防止と、電力用半導体素子の発生損失の抑制の双方を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0051】

【図1】本発明のインバータ装置を適用した一実施例の車両用電動圧縮機の概略断面図である。

【図2】本発明の一実施例のインバータ装置の電気回路図である。

【図3】図２のインバータ装置のジャンクション温度推定計算部が保有するバッテリ電圧と相電流から決まる熱変数αの３次元マップを示す図である（実施例１）。

【図4】相電流と熱変数αの関係を説明する３次元マップである。

【図5】相電流と熱変数αの関係を説明するための車両用電動圧縮機の要部断面図である。

【図6】相電流と熱変数αの関係を説明するための熱回路図である。

【図7】バッテリ電圧（電源電圧）と熱変数αの関係を説明する３次元マップである。

【図8】バッテリ電圧と熱変数αの関係を説明するための熱回路図である。

【図9】入力電流と熱変数αの関係を説明するグラフである。

【図10】入力電流と熱変数αの関係を説明するための車両用電動圧縮機の要部断面図である。

【図11】入力電流と熱変数αの関係を説明するための熱回路図である。

【図12】モータの回転数と熱変数αの関係を説明するグラフである（実施例２）。

【図13】モータの回転数と熱変数αの関係を説明するための車両用電動圧縮機の要部断面図である。

【図14】モータの回転数と熱変数αの関係を説明するための熱回路図である。

【図15】実施例の電力用半導体素子の半導体スイッチング素子（ＩＧＢＴ）のターンオフ時のコレクタ－エミッタ間電圧（サージ電圧含む）と、半導体スイッチング素子のジャンクション温度と素子耐圧の関係を示す図である。

【図16】実施例の電力用半導体素子の半導体スイッチング素子（ＩＧＢＴ）のゲート抵抗の抵抗値（ゲート抵抗値）とサージ電圧及び発生損失の関係を示す図である。

【図17】本発明のインバータ装置のゲート抵抗変更部の構成の一例を示す電気回路図である（実施例３）。

【図18】図１７のゲート抵抗変更部の具体的な電気回路の一例を示す図である。

【図19】図１８におけるゲート抵抗変更部の動作を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0052】

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。

【実施例1】

【0053】

（１）車両用電動圧縮機１
図１は本発明を適用した車両用電動圧縮機１の概略断面図を示している。実施例の電動圧縮機１は、図示しない車両の車室内を空調する空気調和装置の冷媒回路の一部を構成するもので、車両のエンジンルームに搭載される。電動圧縮機１は、金属製のハウジング２内にモータ３と、このモータ３の回転軸により駆動されるスクロール型等の圧縮要素６を備えている。ハウジング２には更に本発明のインバータ装置７が取り付けられており、このインバータ装置７によりモータ３は運転され、圧縮要素６を駆動する。圧縮要素６はモータ３の回転軸により駆動されて吸込口４より冷媒回路からの冷媒を吸入し、圧縮して図示しない吐出口より再度冷媒回路に吐出するものである。

【0054】

図中１１はインバータ装置７の制御基板（樹脂製）であり、この制御基板１１には相電流が流れる配線パターン３４や、入力電流が流れる配線パターン３６がプリントされている。また、図中１６Ｕはインバータ装置７のインバータ回路８を構成する電力用半導体素子であり、その端子３７は制御基板１１に接続されている。この場合、電力用半導体素子１６Ｕ（後述する他の電力用半導体素子１６Ｖ、１６Ｗ、１７Ｕ、１７Ｖ、１７Ｗも同様）は、ハウジング２の吸込口４の近傍（ハウジング２の低温箇所）と熱交換関係に配置されている。これにより、電力用半導体素子１６Ｕ、１６Ｖ、１６Ｗ、１７Ｕ、１７Ｖ、１７Ｗはハウジング２を介して低温の吸入冷媒と熱交換関係に配置されている。

【0055】

また、図中２２は温度検出器としての温度センサであり、制御基板１１に配置されて電力用半導体素子１６Ｕ、１６Ｖ、１６Ｗ、及び、１７Ｕ、１７Ｖ、１７Ｗの近傍に位置している。また、制御基板１１には後述するインバータ制御部１２や平滑コンデンサ９等の電力用半導体素子以外の電子部品も配置されている。

【0056】

（２）インバータ装置７
次に、図２は係るインバータ装置７の電気回路図を示している。実施例のインバータ装置７は、前述した平滑コンデンサ９や配線パターン３４、３６が実装され、インバータ回路８が接続された制御基板１１と、マイクロコンピュータ（プロセッサ）により構成された前記インバータ制御部１２を備えている。インバータ回路８の正側の直流母線１３は、車両に搭載された高電圧バッテリ（車両用ＨＶ電源）Ｂの＋端子に接続され、負側の直流母線１４は、高電圧バッテリＢの－端子に接続されている。そして、平滑コンデンサ９はインバータ回路８の二つの直流母線１３、１４間に接続されている。この平滑コンデンサ９からインバータ回路８に至る回路が配線バスバーとなる。

【0057】

（３）インバータ回路８
インバータ回路８は、ブリッジを構成する複数の電力用半導体素子のスイッチング状態をそれぞれ変化させて、高電圧バッテリＢから印加される直流を交流に変換し、モータ３に供給するものである。具体的には、ブリッジの上相を構成する三つの前記電力用半導体素子１６Ｕ、１６Ｖ、１６Ｗと、ブリッジの下相を構成する三つの前記電力用半導体素子１７Ｕ、１７Ｖ、１７Ｗを備えている。各電力用半導体素子１６Ｕ、１６Ｖ、１６Ｗ、及び、１７Ｕ、１７Ｖ、１７Ｗは、何れも半導体スイッチング素子１８とそれに逆並列で接続された還流ダイオード１９との複合体であり、このインバータ回路８の直流母線１３、１４には高電圧バッテリＢから直流電源が供給される。

【0058】

このインバータ回路８では、上相の電力用半導体素子１６Ｕ、１６Ｖ、１６Ｗの各半導体スイッチング素子１８と下相の電力用半導体素子１７Ｕ、１７Ｖ、１７Ｗの各半導体スイッチング素子１８とが、１対１に対応して直列接続されている。以下では、直列接続された電力用半導体素子１６Ｕ～１７Ｗの各半導体スイッチング素子１８の対をスイッチングレグと称する。即ち、実施例では電力用半導体素子１６Ｕの半導体スイッチング素子１８と電力用半導体素子１７Ｕの半導体スイッチング素子１８の対で構成されたスイッチングレグ２１Ｕと、電力用半導体素子１６Ｖの半導体スイッチング素子１８と電力用半導体素子１７Ｖの半導体スイッチング素子１８の対で構成されたスイッチングレグ２１Ｖと、電力用半導体素子１６Ｗの半導体スイッチング素子１８と電力用半導体素子１７Ｗの半導体スイッチング素子１８の対で構成されたスイッチングレグ２１Ｗとがある。

【0059】

これらスイッチングレグ２１Ｕ、２１Ｖ、２１Ｗは、正側の直流母線１３と負側の直流母線１４との間にそれぞれ接続されている。また、それぞれのスイッチングレグ２１Ｕ、２１Ｖ、２１Ｗの各中間点ＭＵ、ＭＶ、ＭＷが出力交流の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の相電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを出力するノードであり、各中間点ＭＵ、ＭＶ、ＭＷがモータ３の各相に接続されている。

【0060】

実施例のインバータ回路８では、半導体スイッチング素子１８はＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を用いている。尚、半導体スイッチング素子１８としては係るＩＧＢＴに限らず、ＭＯＳＦＥＴ等でも良い。また、制御基板１１には前述した如く電力用半導体素子１６Ｕ～１７Ｗの近傍に位置して温度センサ２２が実装されている。この温度センサ２２は実施例ではサーミスタから構成されている。

【0061】

更に、モータ３からの電流が流れ込む位置の負側の直流母線１４には相電流検出器としてのシャント抵抗２３が接続されている。このシャント抵抗２３にモータ３からの電流が流れると、シャント抵抗２３の両端には電位差が生じ、この両端間の電圧を検出することで、相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを算出することができる。尚、相電流検出器としては係るシャント抵抗に限らず、カレントトランス等で構成しても良い。

【0062】

（４）インバータ制御部１２
一方、インバータ制御部１２は、モータ制御部２６と、ＰＷＭ制御部２７と、電流検出部２８と、ゲートドライバ２９と、損失計算部３１と、ジャンクション温度推定計算部３２と、温度保護部３３を備えている。そして、正側の直流母線１３のバッテリ（ＨＶ）電圧（電源電圧）ＶｂはＰＷＭ制御部２７と損失計算部３１に入力される。

【0063】

（５）モータ制御部２６
モータ制御部２６はモータ３に印加する三相正弦波の目標とする波形（変調波）をＰＷＭ制御部２７に出力する。ＰＷＭ制御部２７はモータ制御部２６が出力する変調波とキャリア（三角波）の高低を比較することにより、ドライブ信号であるデューティ（Ｄｕｔｙ：ＯＮ時間）を生成する。このデューティはＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各相について生成され、各半導体スイッチング素子１８のゲートをドライブ（ＯＮ－ＯＦＦ）するゲートドライバ２９に送出される。ドライブ信号を受けたゲートドライバ２９は、ドライブ信号の立ち上がりと立ち下がりに応じて、半導体スイッチング素子１８（ＩＧＢＴ）をＯＮさせる信号とＯＦＦさせる信号を生成する。ゲートドライバ２９の出力（６つの出力）は、ゲート抵抗３９を介して各半導体スイッチング素子１８のゲートにそれぞれ接続されており、立ち上がりと立ち下がりを有する信号電圧を各半導体スイッチング素子１８のゲートに印加することで、それらをスイッチング（ＯＮ－ＯＦＦ）する。

【0064】

尚、実施例のモータ３の回転速度である相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの周波数は４００Ｈｚ～５００Ｈｚであり、ＰＷＭ制御部２７におけるキャリアの周期（以下、ＰＷＭキャリア周期と称する）は、それよりも十分小さい（或いは、十分短い）２０ｋＨｚである。また、電力用半導体素子１６Ｕ～１７Ｗの熱時定数（損失分の温度上昇値として温度センサ２２に伝達するまでにかかる時間）は５０ｍｓｅｃ程であり、ＰＷＭキャリア周期はこの熱時定数よりも十分短い（或いは、十分早い）。

【0065】

電流検出部２８は、シャント抵抗２３の両端間の電圧を入力し、当該シャント抵抗２３の抵抗値から相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを算出する。算出された相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗは損失計算部３１に入力される。

【0066】

（６）損失計算部３１
損失計算部３１は、電流検出部２８から入力されたＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各相の相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ、及び、正側の直流母線１３のＨＶ電圧（印加電圧）と、ＰＷＭ制御部２７から入力されるデューティに基づき、各電力用半導体素子１６Ｕ～１７Ｗの損失を計算する。実施例の場合、損失計算部３１は各電力用半導体素子１６Ｕ～１７Ｗを構成する半導体スイッチング素子１８のスイッチング損失、及び、定常損失（導通損失又は通電損失）と、還流ダイオード１９のスイッチング損失、及び、定常損失（導通損失又は通電損失）をそれぞれ別個に計算する。

【0067】

この半導体スイッチング素子１８のスイッチング損失、及び、定常損失（導通損失又は通電損失）が半導体スイッチング素子１８の損失であり、当該半導体スイッチング素子１８の発熱量となる。また、還流ダイオード１９のスイッチング損失、及び、定常損失（導通損失又は通電損失）が還流ダイオード１９の損失であり、当該還流ダイオード１９の発熱量となる。そして、これらが各電力用半導体素子１６Ｕ～１７Ｗの損失Ｐとなる。この損失計算部３１で算出された各電力用半導体素子１６Ｕ～１７Ｗの損失Ｐは、ジャンクション温度推定計算部３２に入力される。

【0068】

また、実施例では前述したバッテリ電圧Ｖｂや相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの他、入力電流Ｉｉｎ、モータ３の回転数ＮＣに関する情報も損失計算部３１からジャンクション温度推定計算部３２に送信されるものとする。

【0069】

（７）ジャンクション温度推定計算部３２
ジャンクション温度推定計算部３２は、温度センサ２２が検出する電力用半導体素子１６Ｕ～１７Ｗの近傍の温度Ｔｔｈに、損失計算部３１が計算した各電力用半導体素子１６Ｕ～１７Ｗの損失Ｐから得られる温度上昇値ΔＴを加えることで、各電力用半導体素子１６Ｕ～１７Ｗの半導体スイッチング素子１８のジャンクション温度Ｔｊの推定値を計算する。

【0070】

この場合、ジャンクション温度推定計算部３２は、所定の熱変数αを損失計算部３１が計算した各電力用半導体素子１６Ｕ～１７Ｗの損失Ｐに乗算する（掛ける）ことで上記温度上昇値ΔＴを算出する。上記のジャンクション温度推定計算部３２における推定計算を式で表すと下記式（１）、式（２）のようになる。
Ｔｊ＝Ｔｔｈ＋ΔＴ ・・・（１）
ΔＴ＝α×Ｐ ・・・（２）
上記熱変数αについては後に詳述する。そして、算出されたジャンクション温度Ｔｊは温度保護部３３に入力される。

【0071】

（８）温度保護部３３
温度保護部３３は、ジャンクション温度推定計算部３２が推定した各電力用半導体素子１６Ｕ～１７Ｗの半導体スイッチング素子１８のジャンクション温度Ｔｊに基づいて所定の保護動作を実行する。この保護動作は、実施例では二段階に分かれており、先ず、何れかの電力用半導体素子１６Ｕ～１７Ｗの各ジャンクション温度Ｔｊのうちの最も高いものが第１の所定値ＴＳ１を超えた場合、温度保護部３３はモータ制御部２６に電流制限信号を出力する。

【0072】

モータ制御部２６は温度保護部３３から電流制限信号を受信した場合、インバータ回路８に流れる電流を所定の値に制限するように変調波を調整する。また、温度保護部３３は、前記ジャンクション温度Ｔｊのうちの最も高いものが前記第１の所定値ＴＳ１より高い第２の所定値ＴＳ２を超えた場合、電流遮断信号をモータ制御部２６に出力する。モータ制御部２６は温度保護部３３から電流遮断信号を受信した場合、変調波の出力を停止することで、全ての電力用半導体素子１６Ｕ～１７Ｗの半導体スイッチング素子１８をＯＦＦし、インバータ回路８に流れる電流を遮断する。これら第１の所定値ＴＳ１及び第２の所定値ＴＳ２は、電力用半導体素子１６Ｕ～１７Ｗを構成する半導体スイッチング素子１８
の温度限界から設定された値である。

【0073】

（９）ジャンクション温度推定計算部３２による熱変数αの変更（その１）
次に、図３～図８を参照しながらインバータ制御部１２のジャンクション温度推定計算部３２による前述した式（２）の熱変数αを変更する制御の一例について説明する。前述した如く制御基板１１には相電流（Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ）が流れる配線パターン３４や、入力電流Ｉｉｎが流れる配線パターン３６、インバータ制御部１２や平滑コンデンサ９等の電力用半導体素子１６Ｕ～１７Ｗ以外の電子部品が実装されている。

【0074】

これらの電子部品（１２、９）や配線パターン（３４、３６）は、インバータ装置７に通電されてモータ３が運転されることによって発熱する。この発熱は、同じく制御基板１１に配置された温度センサ２２にも伝達するため、温度センサ２２が検出する温度Ｔｔｈは、その影響を受けて上昇することになる。そのため、前述した式（１）の如く温度センサ２２が検出した温度Ｔｔｈに各電力用半導体素子１６Ｕ～１７Ｗの損失Ｐから換算した温度上昇値ΔＴをそのまま加えただけでは、ジャンクション温度Ｔｊは実際よりも高く算出され、無用に早い段階で前述した保護動作が実行されてしまうようになる。

【0075】

そこで、実施例のジャンクション温度推定計算部３２は、前述した式（２）の如く、損失Ｐに所定の熱変数αを乗算すると共に、この熱変数αを動作状態に応じて変更することで、上記の如く電子部品（１２、９）や配線パターン（３４、３６）の発熱が温度センサ２２に及ぼす影響を除外する方向でジャンクション温度Ｔｊの補正を行う。

【0076】

実際には、この実施例では動作状態として、バッテリ電圧Ｖｂ（電源電圧）と相電流（Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ）を採用し、これらに基づいて熱変数αを決定する。この実施例では熱変数αは、バッテリ電圧Ｖｂと相電流（Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ）から決まる値として、図３の如くマップ化されており（３次元マップ）、ジャンクション温度推定計算部３２に予め記憶されている。尚、図３の３次元マップは、当該車両用電動圧縮機１について予め実験により求められた値である。

【0077】

（９－１）相電流（Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ）と熱変数αの関係
次に、図４～図６を参照して相電流（Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ）と熱変数αとの関係について説明する。尚、この場合の相電流としては、例えば、各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの実効値を用いるものとする。そして、各電力用半導体素子１６Ｕ～１７Ｗに相電流が流れると、配線パターン３４も発熱するので、図４に示す如く相電流が大きい程、熱変数αが小さくなるように３次元マップが構成されている。その理由を図５、図６を用いて説明する。

【0078】

図５の車両用電動圧縮機１における熱の伝達は、電気回路に置き換えて考えることができ、その場合、電力用半導体素子１６Ｕ～１７Ｗや配線パターン３４等の熱源は、図６に示す如く電流源となり、各素子やハウジング２の熱抵抗は抵抗Ｒ１～Ｒ５となる。尚、ジャンクション温度Ｔｊと温度センサ２２が検出する温度Ｔｔｈの間の抵抗は熱変数αとなる。

【0079】

相電流が大きい程、配線パターン３４の発熱は大きくなり、その熱量によって温度センサ２２が検出する温度Ｔｔｈが上昇する。そこで、相電流が大きい程、熱変数αを小さくすることで、配線パターン３４からの熱影響が除外された正確なジャンクション温度Ｔｊを推定することができるようになる。

【0080】

（９－２）バッテリ電圧Ｖｂ（電源電圧）と熱変数αの関係
次に、図７、図８を参照してバッテリ電圧Ｖｂ（電源電圧）と熱変数αとの関係について説明する。バッテリ電圧Ｖｂが高い程、各電力用半導体素子１６Ｕ～１７Ｗの発熱量が大きくなる。そのため、他の電子部品や配線パターン３４からの熱影響は相対的に小さくなるので、図７に示す如くバッテリ電圧Ｖｂが高い程、熱変数αが大きくなるように３次元マップが構成されている。その理由を、図８を用いて説明する。

【0081】

尚、以下の説明では電力用半導体素子１６Ｕ～１７Ｗの熱量（図８の熱回路の電流値）の９０％がハウジング２を介して吸入冷媒に奪われ、残りの１０％が端子３７に伝達しているものとする。また、バッテリ電圧Ｖｂが高いときの電力用半導体素子１６Ｕ～１７Ｗの発熱量を５０Ｗ（電流に置き換えて５０Ａと考える）、低いときは２５Ｗ（同じく２５Ａと考える）、相電流は双方とも同じ１０Ａｒｍｓ、抵抗Ｒ１＋抵抗Ｒ２を抵抗群Ｘ、抵抗Ｒ３＋抵抗Ｒ４を抵抗群Ｙとすると、バッテリ電圧Ｖｂが高いときのジャンクション温度Ｔｊ、温度センサ２２が検出する温度Ｔｔｈ、熱変数αは以下のようになる。
Ｔｊ＝４５Ｘ
Ｔｔｈ＝（５０×０．１＋０．１）Ｙ＝５．１Ｙ
α＝（Ｔｊ－Ｔｔｈ）／５０＝（４５Ｘ－５．１Ｙ）／５０
＝０．９Ｘ－０．１０２Ｙ ・・・（３）

【0082】

一方、バッテリ電圧Ｖｂが低いときのジャンクション温度Ｔｊ、温度センサ２２が検出する温度Ｔｔｈ、熱変数αは以下のようになる。
Ｔｊ＝２２．５Ｘ
Ｔｔｈ＝（２５×０．１＋０．１）Ｙ＝２．６Ｙ
α＝（Ｔｊ－Ｔｔｈ）／２５＝（２２．５Ｘ－２．６Ｙ）／２５
＝０．９Ｘ－０．１０４Ｙ ・・・（４）

【0083】

上記式（３）及び式（４）から明らかな如く、熱変数αはバッテリ電圧Ｖｂが高い程、大きくなるので、図３の３次元マップにおいても図７の如くバッテリ電圧Ｖｂが高い程、熱変数αを大きくすることで、正確なジャンクション温度Ｔｊを推定することができるようになる。

【0084】

（１０）ジャンクション温度推定計算部３２による熱変数αの変更（その２）
次に、図９～図１１を参照しながらインバータ制御部１２のジャンクション温度推定計算部３２による前述した式（２）の熱変数αを変更するもう一つの制御例について説明する。配線パターン３６に入力電流Ｉｉｎが流れると当該配線パターン３６も発熱する。この発熱も、温度センサ２２に伝達するため、温度センサ２２が検出する温度Ｔｔｈは、その影響を受けて上昇することになる。

【0085】

そこで、この実施例のジャンクション温度推定計算部３２は、前述した式（２）の熱変数αを入力電流Ｉｉｎ（動作状態）によって変更し、配線パターン３６の発熱が温度センサ２２に及ぼす影響を除外する方向でジャンクション温度Ｔｊの補正を行う。

【0086】

（１０－１）入力電流Ｉｉｎと熱変数αの関係
次に、図１０、図１１を参照して入力電流Ｉｉｎと熱変数αとの関係について説明する。尚、各図において、図５、図６と同一符号で示すものは同一若しくは同様の機能を奏するものとする。実施例の場合、熱変数αと入力電流Ｉｉｎの関係は図９に示す一次関数とされており、ジャンクション温度推定計算部３２に予め記憶されている。尚、図９の関数は、当該車両用電動圧縮機１について予め実験により求められた値である。

【0087】

また、この場合も熱の伝達を電気回路に置き換えて考える。即ち、熱源である電力用半導体素子１６Ｕ～１７Ｗや配線パターン３４、３６は、図１１に示す如く電流源となり、各素子やハウジング２の熱抵抗は抵抗Ｒ１～Ｒ６となる。また、同様にジャンクション温度Ｔｊと温度センサ２２が検出する温度Ｔｔｈの間が熱変数αとなる。

【0088】

入力電流Ｉｉｎが大きい程、配線パターン３６の発熱は大きくなり、その熱量によって温度センサ２２が検出する温度Ｔｔｈが上昇する。そこで、入力電流Ｉｉｎが大きい程、熱変数αを小さくすることで、配線パターン３６からの熱影響が除外された正確なジャンクション温度Ｔｊを推定することができるようになる。

【実施例2】

【0089】

（１１）ジャンクション温度推定計算部３２による熱変数αの変更（その３）
次に、図１２～図１４を参照しながらインバータ制御部１２のジャンクション温度推定計算部３２による前述した式（２）の熱変数αを変更する更にもう一つの制御例について説明する。前述した如く各電力用半導体素子１６Ｕ～１７Ｗはハウジング２を介して吸入冷媒と熱交換関係に配置されている。また、モータ３の回転数ＮＣが高くなれば、吸入冷媒による冷却能力も高くなる。

【0090】

そのため、回転数ＮＣが高い程、各電力用半導体素子１６Ｕ～１７Ｗは、より強力に冷却されるようになるので、ジャンクション温度推定計算部３２は、図１２に示す如くモータ３の回転数ＮＣが高い程、熱変数αを小さくし、ジャンクション温度Ｔｊが低くなる方向で補正する。その理由を図１３、図１４を用いて説明する。

【0091】

尚、各図において図５、図６と同一符号で示すものは同一若しくは同様の機能を奏するものとする。また、この実施例においても、適用する機器は図１の電動圧縮機１であり、インバータ装置７の電気回路構成も図２と同様であるものとする。但し、図２中のインバータ制御部１２のジャンクション温度推定計算部３２の動作が前記実施例とは異なる。

【0092】

この場合も電力用半導体素子１６Ｕ～１７Ｗを熱源と見做し、その熱（電流Ｉと考える）の伝達を電気回路に置き換えて考えると、抵抗Ｒ１とＲ２から成る抵抗群Ｘを流れる電流（熱）Ｉｘと、熱変数αと抵抗Ｒ３とＲ４から成る抵抗群Ｙを流れる電流Ｉｙ（熱）は、分流の法則により、それぞれ以下の式（５）と式（６）で表すことができる。
Ｉｘ＝｛Ｙ／（Ｘ＋Ｙ）｝×Ｉ ・・・（５）
Ｉｙ＝｛Ｘ／（Ｘ＋Ｙ）｝×Ｉ ・・・（６）

【0093】

ここで、抵抗群Ｙは、樹脂製の制御基板１１の熱抵抗を含むため、抵抗群Ｘに比べて非常に大きな値となる。従って、モータ３の回転数ＮＣの変動に伴って変動する抵抗値Ｒ２やＲ４が変動しても、式（５）、式（６）から明らかな如く、電流Ｉｙは殆ど影響を受けない。即ち、温度センサ２２が検出する温度Ｔｔｈはモータ３の回転数ＮＣからそれ程影響を受けない。

【0094】

一方、モータ３の回転数ＮＣが高い程、変動する抵抗値Ｒ２やＲ４は小さくなるため、ジャンクション温度Ｔｊは低下するが、上述した如く温度センサ２２が検出する温度Ｔｔｈは、ジャンクション温度Ｔｊのようには低下せず、双方（ＴｊとＴｔｈ）の差は縮まってくる。

【0095】

そこで、この実施例ではジャンクション温度推定計算部３２が、図１２の如くモータ３の回転数ＮＣが高い程、熱変数αを小さくし、ジャンクション温度Ｔｊが低くなる方向で補正する。これにより、この場合にも正確なジャンクション温度Ｔｊを推定することができるようになる。そして、この場合も温度保護部３３は、推定されたジャンクション温度Ｔｊに基づき、前述同様の保護動作を実行するものである。

【0096】

以上詳述した如く、前述した実施例１ではジャンクション温度推定計算部３２が、ジャンクション温度Ｔｊを推定する際、電力用半導体素子１６Ｕ～１７Ｗ以外の他の電子部品、制御基板１１の配線パターン３４、３６の発熱が温度センサ２２に及ぼす影響を除外する方向の補正を行うようにしたので、実施例の如く温度センサ２２が制御基板１１上に配置されている場合等に、電力用半導体素子１６Ｕ～１７Ｗ以外の他の電子部品や配線パターン３４、３６の発熱が温度センサ２２に及ぼす影響を廃し、電力用半導体素子１６Ｕ～１７Ｗのジャンクション温度Ｔｊをより正確に推定することができるようになる。

【0097】

これにより、前述したような保護動作を実行する場合にも、電力用半導体素子１６Ｕ～１７Ｗの使用可能領域を拡大することが可能となり、それにより部品の定格を小さくして、小型化と低コスト化を図ることができるようになる。

【0098】

また、実施例の如くジャンクション温度推定計算部３２が、電力用半導体素子１６Ｕ～１７Ｗの損失Ｐに熱変数αを乗算することで温度上昇値ΔＴを算出すると共に、動作状態に基づいて熱変数αを変更するようにしているので、他の電子部品、制御基板１１の配線パターン３４、３６の発熱が温度センサ２２に及ぼす影響を円滑に除外することが可能となる。

【0099】

この場合、実施例では動作状態にバッテリ電圧Ｖｂ（電源電圧）や、相電流（Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ）、入力電流Ｉｉｎを採用している。また、前記実施例では熱変数αを、バッテリ電圧Ｖｂと相電流から決まる値としてマップ化しているので、相互に連関する各動作状態に応じて的確に熱変数αを設定することが可能となる。

【0100】

この場合、実施例ではバッテリ電圧Ｖｂが高い程、熱変数αを大きくしているので、正確なジャンクション温度Ｔｊの推定を行うことができるようになる。また、相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ）が大きい程、熱変数αを小さくしているので、同様に正確なジャンクション温度Ｔｊの推定を行うことができるようになる。更に、入力電流Ｉｉｎが大きい程、熱変数αを小さくしているので、これによっても正確なジャンクション温度Ｔｊの推定を行うことができるようになる。

【0101】

そして、高温環境下で使用される実施例の如き車両用電動圧縮機１において、実施例のインバータ装置１によりモータ３を運転することで、極めて効果的な過熱保護を実現することができるようになる。

【0102】

一方、実施例２の発明ではモータ３の回転数ＮＣが高い程、低くする方向でジャンクション温度Ｔｊを補正しているので、これによっても正確なジャンクション温度Ｔｊの推定を行うことができるようになる。この実施例の場合も、ジャンクション温度推定計算部３２は、電力用半導体素子１６Ｕ～１７Ｗの損失Ｐに熱変数αを乗算することで温度上昇値ΔＴを算出すると共に、モータ３の回転数ＮＣが高い程、熱変数αが小さくなるよう当該熱変数αを変更するようにしているので、正確なジャンクション温度Ｔｊを円滑に推定することが可能となる。

【0103】

これにより、前述した保護動作を実行する場合にも、同様に電力用半導体素子１６Ｕ～１７Ｗの使用可能領域を拡大することが可能となり、それにより部品の定格を小さくして、小型化と低コスト化を図ることができるようになる。

【実施例3】

【0104】

（１２）ゲート抵抗の変更制御
次に、図１７～図１９を参照しながら、インバータ制御部１２による各半導体スイッチング素子１８のゲート抵抗の変更制御について説明する。この実施例のインバータ制御部１２は、前述した如くジャンクション温度推定計算部３２が推定したジャンクション温度Ｔｊに基づき、各電力用半導体素子１６Ｕ～１７Ｗを構成する半導体スイッチング素子１
８のゲート抵抗を変更する。

【0105】

前述した如く半導体スイッチング素子１８（ＩＧＢＴ）のゲートを駆動した場合、ＯＮからＯＦＦ（ターンオフ）にしたときに、配線バスバーのインダクタンスＬによってサージ電圧ΔＶ（＝Ｌ＊ｄｉ／ｄｔ）が発生する（図１５の左側）。一方、半導体スイッチング素子１８（ＩＧＢＴ）の耐圧はジャンクション温度Ｔｊが低くなる程、低下する特性を有している（図１５の右側）。そして、サージ電圧ΔＶが半導体スイッチング素子１８の耐圧（素子耐圧）を超えた場合、素子が破壊される危険性がある。

【0106】

そのため、半導体スイッチング素子１８のゲートに、図２では３９で示したゲート抵抗を接続し、このゲート抵抗３９によりゲートに与えられる信号電圧の立ち下がりをなまらせる必要があるが、ゲート抵抗３９の抵抗値を大きくすると、半導体スイッチング素子１８のＯＦＦ時の電流遮断スピードが遅くなり、発生損失が増大する（図１６）。他方、半導体スイッチング素子１８が動作すると、発生損失により自ら熱を発するため、徐々にジャンクション温度Ｔｊは上昇し、それに伴って耐圧（素子耐圧）も上昇することが分かっている。

【0107】

そこで、この実施例のインバータ制御部１２は、前述した如くジャンクション温度推定計算部３２が推定したジャンクション温度Ｔｊに基づき、各電力用半導体素子１６Ｕ～１７Ｗの半導体スイッチング素子１８のゲート抵抗の抵抗値を変更する。以下、インバータ制御部１２によるゲート抵抗の変更制御について具体的に説明する。

【0108】

この実施例では、インバータ制御部１２がゲート抵抗変更部４１を有する。図１７はこの実施例のインバータ制御部１２のゲート抵抗変更部４１の構成の一例を示す電気回路図である。尚、図１７～図１９において、図１～図１４と同一符号で示すものは同一若しくは同様の機能を奏するものとし、基本的な電気回路も図２と同様であるものとする。但し、この実施例では前述したゲート抵抗３９を図１７に示す可変抵抗装置４２に置き換える。

【0109】

ここで、図１７では電力用半導体素子１７Ｕの半導体スイッチング素子１８を代表して示しているが、全ての電力用半導体素子１６Ｕ～１７Ｗの半導体スイッチング素子１８についても同様の可変抵抗装置４２がゲートに接続され、インバータ制御部１２により制御されるものとする。

【0110】

そして、この可変抵抗装置４２と、前述したゲートドライバ２９と、ＰＷＭ制御部２７がこの実施例におけるゲート抵抗変更部４１を構成する。尚、ゲートドライバ２９やＰＷＭ制御部２７の内部構成や制御プログラムについては、前述した各実施例のものにこの実施例を実現するために必要な構成や制御プログラムが追加され、或いは、変更が加えられるものとする。

【0111】

この実施例のゲート抵抗変更部４１は、ジャンクション温度推定計算部３２が推定した電力用半導体素子１６Ｕ～１７Ｗの半導体スイッチング素子１８のジャンクション温度Ｔｊに基づき、半導体スイッチング素子１８のゲート抵抗の抵抗値である可変抵抗装置４２の抵抗値を変更する。この場合、ゲート抵抗変更部４１は、ジャンクション温度Ｔｊが低い程、可変抵抗装置４２の抵抗値を大きくし、ジャンクション温度Ｔｊが高い程、可変抵抗装置４２の抵抗値を小さくする方向で動作する。

【0112】

図１８は上記可変抵抗装置４２を含むゲート抵抗変更部４１周辺の具体的な電気回路の一例を示している。この例のゲート抵抗変更部４１は、半導体スイッチング素子１８のゲート電圧電源Ｖｃｃにソースが接続されたＭＯＳＦＥＴから成るＯＮ信号生成用スイッチＳ０と、ソースが接地され、ドレインがＯＮ信号生成用スイッチＳ０のドレインに接続された同じくＭＯＳＦＥＴから成るＯＦＦ信号生成用スイッチＳ１と、これらＯＮ信号生成用スイッチＳ０のドレインとＯＦＦ信号生成用スイッチＳ１のドレインの接続点と半導体スイッチング素子１８のゲート間に接続された抵抗素子Ｒ１０と、この抵抗素子Ｒ１０と半導体スイッチング素子１８のゲートとの間に一端が接続され、他端が同じくＭＯＳＦＥＴから成るもう一つのＯＦＦ信号生成用スイッチＳ２のドレインに接続されたもう一つの抵抗素子Ｒ２０から構成されている。

【0113】

上記ＯＦＦ信号生成用スイッチＳ２のソースは接地され、電力用半導体素子１７Ｕの半導体スイッチング素子１８のエミッタもＯＦＦ信号生成用スイッチＳ１、Ｓ２のソースに接続されて接地されている。これにより、ＯＮ信号生成用スイッチＳ０とＯＦＦ信号生成用スイッチＳ１は抵抗素子Ｒ１０を介して半導体スイッチング素子１８のゲートに接続され、ＯＦＦ信号生成用スイッチＳ２は抵抗素子Ｒ２０を介して半導体スイッチング素子１８のゲートに接続されたかたちとなる。尚、上記構成は電力用半導体素子１７Ｖ、１７Ｗの半導体スイッチング素子１８についても同様である。電力用半導体素子１６Ｕ～１６Ｗの半導体スイッチング素子１８についても同様であるが、エミッタは接地されないものとする。

【0114】

この場合、ＯＮ信号生成用スイッチＳ０と、ＯＦＦ信号生成用スイッチＳ１、Ｓ２はゲートドライバ２９に含まれる。また、各抵抗素子Ｒ１０、Ｒ２０が実施例の可変抵抗装置４２を構成するものであり、これら抵抗素子Ｒ１０、Ｒ２０は半導体スイッチング素子１８のゲートの直近に設けられる。また、抵抗素子Ｒ１０と抵抗素子Ｒ２０の抵抗値は異なり、抵抗素子Ｒ１０の抵抗値は、抵抗素子Ｒ２０の抵抗値より大きいものとする。

【0115】

そして、ＯＮ信号生成用スイッチＳ０のゲートにはＰＷＭ制御部２７から前述した半導体スイッチング素子１８（ＩＧＢＴ）をＯＮさせる信号が入力され、ＯＦＦ信号生成用スイッチＳ１、Ｓ２には半導体スイッチング素子１８（ＩＧＢＴ）をＯＦＦさせる信号が入力される。この場合、ＰＷＭ制御部２７は、ジャンクション温度推定計算部３２が推定したジャンクション温度Ｔｊに基づいて、半導体スイッチング素子１８をＯＦＦさせる信号を各ＯＦＦ信号生成用スイッチＳ１、Ｓ２に対し、切り換えて出力する。それにより、ＯＦＦ信号生成用スイッチＳ１、Ｓ２を切り換えてＯＮし、半導体スイッチング素子１８をＯＦＦする際、当該半導体スイッチング素子１８のゲート抵抗の抵抗値を変更するものである。

【0116】

次に、図１９を参照しながら図１８のゲート抵抗変更部４１の動作を説明する。図１９の最下段は半導体スイッチング素子１８のコレクタ－エミッタ間電圧を示し、最上段はＯＮ信号生成用スイッチＳ０のＯＮ／ＯＦＦ状態、上から２段目、３段目はＯＦＦ信号生成用スイッチＳ１、Ｓ２のＯＮ／ＯＦＦ状態を示している。

【0117】

電力用半導体素子１６Ｕ～１７Ｗの半導体スイッチング素子１８をＯＮ（ターンオン）する場合、ゲートドライバ２９はＰＷＭ制御部２７から出力されたドライブ信号の立ち上がりを受けて、半導体スイッチング素子１８をＯＮさせる信号をＯＮ信号生成用スイッチＳ０に出力し、ＯＮ信号生成用スイッチＳ０をＯＮする。他方、半導体スイッチング素子１８をＯＦＦさせる信号は出力せず、それにより、ＯＦＦ信号生成用スイッチＳ１、Ｓ２はＯＦＦしている（図１９中のＯＮ信号生成用スイッチＳ０がＯＮしている期間は、ＯＦＦ信号生成用スイッチＳ１、Ｓ２はＯＦＦしている）。これにより、ゲート電圧電源Ｖｃｃ、ＯＮ信号生成用スイッチＳ０、抵抗素子Ｒ１０、半導体スイッチング素子１８のゲート、エミッタ、接地の経路で半導体スイッチング素子１８のゲートに電流が流れ、当該半導体スイッチング素子１８がＯＮ（ターンオン）する。

【0118】

次に、半導体スイッチング素子１８をＯＦＦ（ターンオフ）する場合、ゲートドライバ２９（前述した如くゲート抵抗変更部４１を構成する）は、ＰＷＭ制御部２７から出力されたドライブ信号の立ち下がりを受けて、半導体スイッチング素子１８をＯＦＦさせる信号をＯＦＦ信号生成用スイッチＳ１（又はＳ２）に出力し、ＯＦＦ信号生成用スイッチＳ１（又はＳ２）をＯＮする。他方、半導体スイッチング素子１８をＯＮさせる信号は出力せず、それにより、ＯＮ信号生成用スイッチＳ０はＯＦＦしている（図１９中のＳ１（又はＳ２）がＯＮしている期間は、ＯＮ信号生成用スイッチＳ０はＯＦＦしている）。ゲートドライバ２９（ゲート抵抗変更部４１）は、半導体スイッチング素子１８をＯＦＦさせる信号については、ジャンクション温度推定計算部３２が推定したジャンクション温度Ｔｊに応じて出力する相手を切り換える。

【0119】

実施例では、ジャンクション温度Ｔｊが低く（低温時）、所定値Ｔ１以下である場合、ゲートドライバ２９はＰＷＭ制御部２７から出力されたドライブ信号の立ち下がりを受けて、ＯＦＦ信号生成用スイッチＳ１に半導体スイッチング素子１８をＯＦＦさせる信号を出力して当該ＯＦＦ信号生成用スイッチＳ１をＯＮし、ＯＦＦ信号生成用スイッチＳ２はＯＦＦさせる。これにより、半導体スイッチング素子１８のゲートに蓄積された電荷が抵抗素子Ｒ１０、ＯＦＦ信号生成用スイッチＳ１、接地の経路で放出されるので、半導体スイッチング素子１８はＯＦＦする。従って、係る低温時には半導体スイッチング素子１８のゲート抵抗の抵抗値は、抵抗値が大きい抵抗素子Ｒ１０の抵抗値となるので、サージ電圧が抑制されることになる。

【0120】

一方、ジャンクション温度Ｔｊが上昇して、前述した所定値Ｔ１より高い所定値Ｔ２以上となった場合、半導体スイッチング素子１８をＯＦＦする際には、ゲートドライバ２９はＰＷＭ制御部２７から出力されたドライブ信号の立ち下がりを受けて、ＯＦＦ信号生成用スイッチＳ２に半導体スイッチング素子１８をＯＦＦさせる信号を出力して当該ＯＦＦ信号生成用スイッチＳ２をＯＮし、ＯＦＦ信号生成用スイッチＳ１はＯＦＦさせる。これにより、半導体スイッチング素子１８のゲートに蓄積された電荷は抵抗素子Ｒ２０、ＯＦＦ信号生成用スイッチＳ２、接地の経路で放出されるようになるので、半導体スイッチング素子１８がＯＦＦする際、高温時には半導体スイッチング素子１８のゲート抵抗の抵抗値が、抵抗値が小さい抵抗素子Ｒ２０の抵抗値となる。そのため、サージ電圧は大きくなるものの、係る高温時には半導体スイッチング素子１８の耐圧も上昇しているので、素子破壊は生じなくなる。そして、発生損失は抑えられるようになる。

【0121】

尚、その後ジャンクション温度Ｔｊが低下し、所定値Ｔ１以下となった場合、半導体スイッチング素子１８をＯＦＦする際、ゲートドライバ２９はＰＷＭ制御部２７から出力されたドライブ信号の立ち下がりを受けて、ＯＦＦ信号生成用スイッチＳ１に半導体スイッチング素子１８をＯＦＦさせる信号を出力して当該ＯＦＦ信号生成用スイッチＳ１をＯＮし、ＯＦＦ信号生成用スイッチＳ２はＯＦＦさせるように切り換えるものとする。

【0122】

前述した各実施例のように、電力用半導体素子１６Ｕ～１７Ｗの半導体スイッチング素子１８のジャンクション温度Ｔｊを正確に推定することができるようになったことにより、電力用半導体素子１６Ｕ～１７Ｗの半導体スイッチング素子１８の耐圧変動を正確に把握することができるようになった。

【0123】

そして、この実施例では上記詳述した如くインバータ制御部１２に、電力用半導体素子１６Ｕ～１７Ｗの半導体スイッチング素子１８のゲート抵抗の抵抗値を変更するゲート抵抗変更部４１を設け、ジャンクション温度推定計算部３２が推定した半導体スイッチング素子１８のジャンクション温度Ｔｊに基づき、ゲート抵抗変更部４１により半導体スイッチング素子１８のゲート抵抗の抵抗値を変更するようにしたので、半導体スイッチング素子１８の耐圧を考慮した最適な動作を実現することが可能となった。

【0124】

そして、実施例ではゲート抵抗変更部４１が、ジャンクション温度推定計算部３２が推定した半導体スイッチング素子１８のジャンクション温度Ｔｊが低い程、半導体スイッチング素子１８のゲート抵抗の抵抗値を大きくし、ジャンクション温度Ｔｊが高い程、半導体スイッチング素子１８のゲート抵抗の抵抗値を小さくするようにしているので、ジャンクション温度Ｔｊが低く、半導体スイッチング素子１８の耐圧が低下する状況では、ゲート抵抗の抵抗値を大きくしてサージ電圧を小さくし、ジャンクション温度Ｔｊが高く、半導体スイッチング素子１８の耐圧が上昇する状況では、ゲート抵抗の抵抗値を小さくして発生損失を低下させることができるようになる。

【0125】

これにより、サージ電圧による電力用半導体素子１６Ｕ～１７Ｗの破壊を回避しながら、発生損失を抑制し、効率の良い動作を実現することができるようになる。

【0126】

この場合、実施例ではゲート抵抗変更部４１に、半導体スイッチング素子１８のゲートに接続された可変抵抗装置４２を設け、ジャンクション温度推定計算部３２が推定したジャンクション温度Ｔｊに基づいて、可変抵抗装置４２の抵抗値を変更するようにすると共に、ジャンクション温度Ｔｊが低い程、可変抵抗装置４２の抵抗値を大きくし、ジャンクション温度Ｔｊが高い程、可変抵抗装置４２の抵抗値を小さくしているので、サージ電圧による電力用半導体素子１６Ｕ～１７Ｗの破壊防止と、電力用半導体素子１６Ｕ～１７Ｗの発生損失の抑制の双方を実現することができる。

【0127】

特に、実施例では可変抵抗装置４２に、半導体スイッチング素子１８のゲートに接続され、当該ゲートにＯＮ信号を入力するためのＯＮ信号生成用スイッチＳ０と、ゲートにそれぞれ接続され、当該ゲートにＯＦＦ信号を入力するための二つのＯＦＦ信号生成用スイッチＳ１、Ｓ２と、これらＯＦＦ信号生成用スイッチＳ１、Ｓ２にそれぞれ接続された抵抗値の異なる二つの抵抗素子Ｒ１０、Ｒ２０を設け、ゲート抵抗変更部４１が、半導体スイッチング素子１８をＯＦＦする際、ジャンクション温度Ｔｊに基づいて、各ＯＦＦ信号生成用スイッチＳ１、Ｓ２を切り換えてＯＮすることにより、半導体スイッチング素子１８のゲート抵抗の抵抗値を変更するようにすると共に、ジャンクション温度Ｔｊが所定値Ｔ１以下である場合、抵抗値が大きい抵抗素子Ｒ１０が接続されたＯＦＦ信号生成用スイッチＳ１をＯＮさせ、ジャンクション温度Ｔｊが、所定値Ｔ１より高い所定値Ｔ２以上である場合、抵抗値が小さい抵抗素子Ｒ２０が接続されたＯＦＦ信号生成用スイッチＳ２をＯＮさせるようにしているので、半導体スイッチング素子１８がターンオフする際のサージ電圧による電力用半導体素子１６Ｕ～１７Ｗの破壊防止と、電力用半導体素子１６Ｕ～１７Ｗの発生損失の抑制の双方を実現することができる。

【0128】

尚、前述した実施例ではバッテリ電圧Ｖｂ（電源電圧）と相電流とで熱変数αの３次元マップを構成したが、それに限らず、例えばバッテリ電圧Ｔｂと入力電流Ｉｉｎとで３次元マップを構成してもよい。

【0129】

また、実施例では半導体スイッチング素子１８（ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ）と還流ダイオード１９の複合体から成る電力用半導体素子１６Ｕ～１７Ｗを例に採って説明したが、それに限らず、還流ダイオードを有しない半導体スイッチング素子（ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ）のみのインバータ回路にも本発明は有効である。

【0130】

更に、実施例では車両に搭載される電動圧縮機のモータを駆動するインバータ装置で本発明を説明したが、請求項１～請求項９の発明ではそれに限らず、電力用半導体素子を有するインバータ回路を用いたインバータ装置全般に本発明は有効である。

【0131】

更にまた、上記実施例で示したゲート抵抗変更部４１の電気回路は、実施例のものに限定されるものでは無く、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能であることは云うまでもない。特に、実施例では可変抵抗装置４２を二つのＯＦＦ信号生成用スイッチと二つの抵抗素子により構成したが、更に多くのスイッチと抵抗素子を用い、ジャンクション温度Ｔｊに基づいてスイッチを切り換えることで、電力用半導体素子１６Ｕ～１７Ｗの半導体スイッチング素子１８のゲート抵抗を更に細かく変更するようにしてもよい。

【符号の説明】

【0132】

１ 電動圧縮機
２ ハウジング
３ モータ
４ 吸込口
６ 圧縮要素
７ インバータ装置
８ インバータ回路
１１ 制御基板
１２ インバータ制御部
１６Ｕ～１７Ｗ 電力用半導体素子
１８ 半導体スイッチング素子
２２ 温度センサ（温度検出器）
２３ シャント抵抗（相電流検出器）
２６ モータ制御部
２７ ＰＷＭ制御部
２８ 電流検出部
２９ ゲートドライバ
３１ 損失計算部
３２ ジャンクション温度推定計算部
３３ 温度保護部
４１ ゲート抵抗変更部
４２ 可変抵抗装置
Ｂ 高電圧バッテリ
Ｒ１０、Ｒ２０ 抵抗素子
Ｓ０ ＯＮ信号生成用スイッチ
Ｓ１、Ｓ２ ＯＦＦ信号生成用スイッチ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】