电力转换装置制造方法及图纸

提供一种新的电力转换装置，其能够在不使用温度检测二极管的情况下推定功率器件的温度，而且能够准确地推定观测主电流的电流感测元件的温度和电流。利用主控制元件(31)和电流感测元件(49)的源极端子间的半导体基板的电阻值具有温度依赖性这一情况，在主控制元件(31)和电流感测元件(49)断开的状态下，在主控制元件(31)和电流感测元件(49)的源极端子(31s、49s)间施加测定电压(Vref)，此时根据主控制元件(31)和电流感测元件(49)的源极端子(31s、49s)间流过的电流(Ib)来推定功率器件(30)的温度。(30)的温度。(30)的温度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电力转换装置


[0001]本专利技术涉及具备IGBT或MOSFET那样的功率器件的电力转换装置，特别涉及需要高精度的电流测定的电力转换装置。

技术介绍

[0002]作为下一代汽车，组合内燃机和电动机使驱动轮旋转的混合动力汽车、仅通过电动机使驱动轮旋转的电动汽车受到关注。而且，在它们所使用的汽车用马达中，采用小型且能够产生高转矩的、在转子中埋入了永久磁铁的同步马达，为了最大限度地发挥该同步马达的转矩，一般使用矢量控制。
[0003]这样的矢量控制根据由油门或制动指令产生的转矩指令和速度运算电流指令，根据该电流指令产生PWM信号，来驱动逆变器的功率器件。而且，在矢量控制中，需要用于测定逆变器的输出电流的电流传感器。因此，与构成功率器件的IGBT或MOSFET的主控制元件不同，设置电流检测专用的电流感测元件，检测流过该电流感测元件的电流，来推定流过主控制元件的主电流。这样的电力转换电路例如如日本特开2006
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271098号公报(专利文献1)所公开的那样是公知的。
[0004]但是，由于由上述电流感测元件和主控制元件构成的功率器件具有温度依赖性，所以存在感测电流特性随温度而变动，无法测定正确的电流的问题。因此，在构成功率器件的半导体基板上形成温度检测二极管，利用该温度检测二极管来校正电流特性。
[0005]但是，在使用该温度检测二极管进行温度测定的情况下，在半导体基板上需要温度检测二极管、与该温度检测二极管连接的布线、用于与外部电路连接的焊盘，相应地半导体基板的面积增大，存在产品成本增大的问题。并且，由于需要用于在半导体基板上制作温度检测二极管等的工序，所以还存在制造工序变得繁杂、制造成本变高的问题。
[0006]因此，提出了不使用温度检测二极管就能够进行功率器件的温度测定的电力转换装置。例如，在日本特开2016
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225695号公报(专利文献2)中，示出了如下的构成的电流检测电路。
[0007]在专利文献2的图1中，FET和IGBT并联连接，IGBT是构成本专利技术中所说的主控制元件和电流检测元件的功率器件，FET是为了温度检测而附加的元件。而且，FET用驱动器在IGBT接通的期间，以使FET的栅极电压变化的方式动作。在此，流过FET的漏极电流根据栅极电压而变化，电流检测部检测与FET的漏极电流的变化相反地变化的IGBT的集电极电流。在此，由于FET的栅极电压具有温度依赖性，因此温度推定部能够根据漏极电流相对于栅极电压的变化的变化特性来推定FET的温度。现有技术文献专利文献
[0008]专利文献1：日本专利特开2006
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271098号公报专利文献2：日本专利特开2016
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225695号公报

技术实现思路

专利技术要解决的问题
[0009]但是，在上述的专利文献2中，以利用FET的栅极电压的温度依赖性为前提，用IGBT观测FET的接通时的漏极电流的变化，观测接通瞬间的FET的栅极电压(Vth)，由此观测FET的温度。但是，对于正在观测本来的电流的IGBT的温度没有考虑，成为不充分的构成。另外，在应测定电流的IGBT的接通期间，为了温度观测而使电流变化，阻碍了电流观测的可观测期间和精度。
[0010]本专利技术的目的在于提供一种新的电力转换装置，在具有电流感测元件的功率器件中，不使用温度检测二极管就能够观测功率器件的温度，而且能够准确地进行基于电流感测电流观测的功率器件的电流推定。解决问题的技术手段
[0011]本专利技术的第一特征在于，利用主控制元件和电流感测元件的源极端子间的半导体基板的电阻值具有温度依赖性这一情况，在主控制元件以及电流感测元件断开的状态下，在主控制元件和电流感测元件的源极端子间施加测定电压，根据此时的主控制元件和电流感测元件的各自的源极端子间流过的电流来推定功率器件的温度。
[0012]另外，本专利技术的第二特征在于，利用主控制元件和电流感测元件的源极端子间的半导体基板的电阻值具有温度依赖性这一情况，在主控制元件以及电流感测元件断开的状态下，从恒流源向主控制元件和电流感测元件的源极端子间流过恒定电流，根据此时的主控制元件和电流感测元件各自的源极端子间的端子电压来推定功率器件的温度。专利技术的效果
[0013]根据本专利技术，在搭载了电流感测元件的功率器件中，不使用温度检测二极管就能够节省面积地准确地推定功率器件的温度，并且不阻碍电流感测元件的电流观测。
附图说明
[0014]图1是表示混合动力汽车的系统构成的构成图。图2是表示图1所示的电力转换装置的电路构成的电路图。图3是表示本专利技术的实施方式中使用的功率器件的构成的剖面图。图4是表示图3所示的电流感测元件和主控制元件的源极端子间的电阻和温度的关系的特性图。图5是表示本专利技术的第1实施方式的主电流检测部的构成的电路图。图6是表示图5所示的电源切换部的构成的电路图。图7是说明温度检测模式和电流检测模式下的动作的说明图。图8是根据电流测定部的输出电压求出温度校正后的主电流的说明图。图9是说明电流测定部的输出电压和功率器件的温度的关系的说明图。图10是示出电流测定部的输出电压和感测电流之间的关系的说明图。图11是说明电流检测用MOSFET的感测电流和控制用MOSFET的主电流的关系的说明图。图12是表示本专利技术的第2实施方式的主电流检测部的构成的电路图。图13是说明温度检测模式和电流检测模式下的动作的说明图。
图14是根据电流测定部的输出求出温度校正后的主电流的说明图。图15是说明电流检测用MOSFET的源极端子的端子电压和功率器件的温度的关系的说明图。图16是说明电流测定部的输出电压和感测电流之间的关系的说明图。图17是说明电流检测用MOSFET的感测电流和控制用MOSFET的主电流的关系的说明图。
具体实施方式
[0015]以下，使用附图详细说明本专利技术的实施方式，但本专利技术不限于以下的实施方式，在本专利技术的技术概念中，各种变形例和应用例也包含在其范围内。
[0016]首先，参照附图对应用本专利技术的电力转换装置进行说明。本专利技术的电力转换装置代表性地可适用于混合动力汽车或电动汽车，以下，作为其一例，对适用于混合动力汽车的情况进行说明。但是，本专利技术不限于混合动力汽车或电动汽车，当然也可以用于在除此之外的产业设备中使用的电动机的电力转换装置。
[0017]图1表示混合动力方式的汽车的系统构成，内燃机10及电动发电机11是产生汽车的行驶用转矩的动力源。另外，电动发电机11不仅作为电动机产生旋转转矩，而且还具有将施加在电动发电机11上的机械能(旋转力)转换为电力的发电功能。电动发电机11根据汽车的运转方法，既可以作为电动机也可以作为发电机进行动作。
[0018]内燃机10的输出经由动力分配机构12传递到电动发电机11，来自动力分配机构12的旋转转矩或者电动发电机11产生的旋转转矩经由变速器13和差速齿轮14传递到车轮15。
[0019]另一方面，在再生制动的运转时，从车轮15向电动发电机11传本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电力转换装置，其具备推定流过功率器件的电流的电流检测部，所述电力转换装置的特征在于，所述功率器件至少由形成在半导体基板上的主控制元件和与所述主控制元件电并联连接的电流感测元件构成，在所述主控制元件及所述电流感测元件断开的状态下，所述电流检测部在所述主控制元件和所述电流感测元件的源极端子之间施加规定的测定电压，根据此时在所述主控制元件和所述电流感测元件各自的所述源极端子之间流动的电流来推定所述功率器件的温度。2.根据权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于，所述主控制元件由MOSFET(以下记为控制用MOSFET)形成，所述电流感测元件由MOSFET(以下记为电流检测用MOSFET)形成，所述控制用MOSFET的所述源极端子和所述电流检测用MOSFET的所述源极端子通过由所述半导体基板形成的温度依赖性电阻(以下记为体电阻)连接。3.根据权利要求2所述的电力转换装置，其特征在于，所述体电阻由连接所述控制用MOSFET的所述源极端子的P层和连接所述电流检测用MOSFET的所述源极端子的P层形成，各个所述P层是共同的P层。4.根据权利要求2所述的电力转换装置，其特征在于，所述电流检测部对应于控制所述功率器件的栅极信号，来执行电流检测模式和温度检测模式，在所述栅极信号为断开状态的所述温度检测模式下，所述电流检测部根据流过所述体电阻的电流来推定所述功率器件的温度，在所述栅极信号为接通状态的所述电流检测模式下，所述电流检测部根据流过所述电流检测用MOSFET的感测电流和所述功率器件的所述温度的信息，推定流过所述控制用MOSFET的主电流。5.根据权利要求4所述的电力转换装置，其特征在于，对应于所述功率器件断开的所述温度检测模式，将所述测定电压施加到所述电流检测用MOSFET的所述源极端子。6.根据权利要求4所述的电力转换装置，其特征在于，在所述电流检测用MOSFET的所述源极端子上连接有电流测定部和测定电压切换部，所述电流测定部由运算放大器、以及连接所述运算放大器的输出部和反相输入(
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)侧的并联电阻构成，所述运算放大器的所述反相输入(
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)侧与所述电流检测用MOSFET的所述源极端子连接，所述运算放大器的非反相输入(+)侧与所述测定电压切换部连接，施加所述测定电压。7.根据权利要求6所述的电力转换装置，其特征在于，向所述运算放大器的所述输出部输出基于所述温度检测模式下的流过所述体电阻的电流的第一输出电压，并输出基于所述电流检测模式下的流过所述电流检测用MOSFET的电流的第二输出电压。8.根据权利要求7所述的电力转换装置，其特征在于，所述电流检测部具有主电流温度校正部，从所述电流测定部向所述主电流温度校正部输入所述第一输出电压和所述第二输出电压，
所述主电流温度校正部根据所述第一输出电压来推定所述功率器件的所述温度，根据所述第二输出电压来推定流过所述电流检测用MOSFET的感测电流，根据所述功率器件的所述温度的信息和所述感测...

【专利技术属性】
技术研发人员：矢野智比古，和田真一郎，小林洋一郎，
申请(专利权)人：日立安斯泰莫株式会社，
类型：发明
国别省市：