电力转换装置的制作方法

1.本发明涉及具备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。


背景技术：

2.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。
3.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2006-271098号公报(专利文献1)所公开的那样是公知的。
4.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。
5.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。
6.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2016-225695号公报(专利文献2)中，示出了如下的构成的电流检测电路。
7.在专利文献2的图1中，fet和igbt并联连接，igbt是构成本发明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
8.专利文献1：日本专利特开2006-271098号公报专利文献2：日本专利特开2016-225695号公报


技术实现要素：

发明要解决的问题
9.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。
10.本发明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
11.本发明的第一特征在于，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。
12.另外，本发明的第二特征在于，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。发明的效果
13.根据本发明，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
14.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是表示本发明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是表示本发明的第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是表示本发明的第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
15.以下，使用附图详细说明本发明的实施方式，但本发明不限于以下的实施方式，在本发明的技术概念中，各种变形例和应用例也包含在其范围内。
16.首先，参照附图对应用本发明的电力转换装置进行说明。本发明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，本发明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。
17.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。
18.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。
19.另一方面，在再生制动的运转时，从车轮15向电动发电机11传递旋转转矩，电动发电机11基于所传递的旋转转矩产生交流电力。所产生的交流电力由电力转换装置20转换成直流电力，对高电压用的蓄电池21进行充电，充电后的电力再次用作行驶能量。
20.电力转换装置20具备逆变器电路22、平滑电容器23。逆变器电路22经由平滑电容器23与蓄电池21电连接，在蓄电池21和逆变器电路22之间相互进行电力的授受。平滑电容器23使提供给逆变器电路22的直流电力平滑化。
21.电力转换装置20的控制电路24经由通信用的连接器25从上位的控制装置接收指令，或者向上位控制装置发送表示动作状态的数据。控制电路24根据输入的指令，运算电动发电机11的控制量，根据该运算结果产生控制信号，向栅极驱动电路26供给控制信号。栅极驱动电路26根据该控制信号产生用于控制逆变器电路22的驱动信号。
22.在使电动发电机11作为电动机动作的情况下，逆变器电路22基于从电池21供给的直流电力产生交流电力，并供给到电动发电机11。由电动发电机11和逆变器电路22构成的驱动机构作为电动/发电单元进行动作。
23.图2是表示电力转换装置20的电路构成的图。在以下的说明中，说明使用了mosfet的功率器件的例子。
24.电力转换装置20对应于由交流电力的u相、v相、w相构成的3相而具备上臂及下臂，所述上臂及下臂具备构成功率器件30的控制用mosfet31及二极管32而形成。这3相的上下臂构成逆变器电路22。在此，控制用mosfet31有时也因与后述的电流感测元件的关系而表述为“主控制元件”。
25.上臂的控制用mosfet31的漏极端子与平滑电容器23的正极侧的电容器端子电连接，下臂的mosfet31的源极端子与平滑电容器23的负极侧的电容器端子电连接。这样，控制用mosfet31具有漏极端子、源极端子、栅极端子。另外，二极管32电并联连接在漏极端子和源极端子之间。
26.栅极驱动电路26(参照图1)设置在控制用mosfet31的源极端子和栅极端子之间，对控制用mosfet31进行接通、断开控制。控制电路24向栅极驱动电路26提供控制信号。
27.下臂的功率器件30设有与控制用mosfet31并联配置的电流检测用的电流感测元件。该电流感测元件也由mosfet构成，流过其源极端子的感测电流被输入到电流检测电路33。在本实施方式中，将该电流感测元件表述为“电流检测用mosfet”。
28.然后，根据由电流检测电路33检测出的电流和与其分开测定的电压，运算转子速度和磁极位置，使用它们控制旋转转矩和旋转速度。
29.这样，控制电路24从上位控制装置接收控制指令，根据该控制指令，产生控制构成逆变器电路22的上臂以及下臂的功率器件30的控制信号，将该控制信号提供给栅极驱动电路26。栅极驱动电路26根据控制信号将用于驱动构成各相的上臂以及下臂的功率器件30的驱动信号提供给各相的功率器件30。
30.功率器件30的控制用mosfet31根据来自栅极驱动电路26的驱动信号进行接通或断开动作，将从电池21供给的直流电力转换为三相交流电力，该转换后的电力被供给到电动发电机11。
31.这样的构成的电力转换装置已经是众所周知的，所以省略进一步的说明。
32.但是，如上所述，由于功率器件30具有温度依赖性，所以存在电流特性根据温度而变动，无法测定正确的电流的问题。因此，需要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，而且能够正确地推定观测感测电流的电流感测元件的温度。实施例1
33.因此，在本实施方式中，提出了如下构成：利用控制用mosfet和电流检测用mosfet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，在控制用mosfet和电流检测用mosfet断开的状态下，在控制用mosfet和电流检测用mosfet的源极端子间施加规定的测定电压，根据此时的控制用mosfet和电流检测用mosfet各自的源极端子间流过的电流来推定功率器件的温度。
34.由此，利用控制用mosfet和电流检测用mosfet的源极端子间的半导体基板具有温度依赖性这一情况，可以在不使用温度检测二极管的情况下正确地推定观测感测电流的电流检测用mosfet的温度。
35.图3表示组装了控制用mosfet31和电流检测用mosfet49的功率器件30的剖面。在此，电流检测用mosfet49有时也因与上述主控制元件的关系而表述为“电流感测元件”。
36.以下，对半导体基板使用硅基板的情况进行说明，但也可以使用除此以外的半导体基板，例如碳化硅基板。如图3所示，在硅基板上，以假想的分割线d为界，以电并联连接的关系形成控制用mosfet31和电流检测用mosfet49。
37.而且，在硅基板上设置有漏电极40m、40s，在该漏电极40m、40s上形成有n+层41m、41s，进而在该n+层上形成有n-层42m、42s。
38.在n-层42m、42s上形成p层43m、43s。另外，在p层43m、43s上形成n层44m、44s。横跨
在n-层42m、42s、p层43m、43s、n层44m、44s上形成栅极氧化膜45m、45s，进而在栅极氧化膜45m、45s上形成栅电极46m、46s。另外，在p层43m、43s、n层44m、44s上形成有欧姆连接的源电极47m、47s。源电极47m、47s和栅极氧化膜45m、45s由绝缘膜48m、48s绝缘分离。在此，n+层41m、41s与漏电极40m、40s欧姆连接。
39.这样，由漏极电极40m、n+层41m、n-层42m、栅极氧化膜45m、栅极电极46m、绝缘膜48m、源极电极47m形成控制用mosfet31。同样，由漏极电极40s、n+层41s、n-层42s、栅极氧化膜45s、栅极电极46s、绝缘膜48s、源极电极47s形成电流检测用mosfet49。另外，根据说明，可以将电极替换为端子。
40.在此，作为本实施方式中重要的构成，控制用mosfet31的源极电极47m和电流检测用mosfet49的源极电极47s通过控制用mosfet31侧的p层43m和电流检测用mosfet49侧的p层43s电连接。即，控制用mosfet31侧的p层43m和电流检测用mosfet49侧的p层43s形成为共同的p层。
41.因此，在控制用mosfet31的源极电极47m和电流检测用mosfet49的源极电极47s之间，形成有由半导体基板构成的具有温度依赖性的p层，由此，各个源极电极47m、47s通过温度依赖性电阻50连接。另外，以下为了便于说明，将该温度依赖性电阻50表述为“体电阻50”来进行说明。
42.图4表示由p层43m、43s自身形成的体电阻50的电阻值(rb)相对于温度(t)的关系，具有温度越高电阻值越小的负特性。由此，能够高精度地推定电流检测用mosfet49的温度。
43.接着，说明使用该体电阻50来推定功率器件30的温度并对主电流进行温度校正的构成。
44.图5表示设置在一个相的下臂上的主电流检测部的电路构成，在除此以外的相的下臂上也设置有同样的主电流检测部。因此，由于所有下臂的主电流检测部的动作相同，所以作为代表在图5中说明主电流检测部的电路的构成和动作。
45.在图5中，功率器件30形成有控制用mosfet31和电流检测用mosfet49，这些mosfet31、49电并联连接。因此，如果向控制用mosfet31和电流检测用mosfet49的栅极施加栅极信号的接通信号，则主电流(im)流过控制用mosfet31，分流后的感测电流(is)流过电流检测用mosfet49。
46.在控制用mosfet31中，具有与上臂及电动发电机11的一相线圈连接的漏极端子31d、被输入栅极信号的栅极端子31g、和与蓄电池21的负极连接的源极端子31s。
47.同样，在电流检测用mosfet49中，具有与控制用mosfet31的漏极端子31d连接的漏极端子49d、被输入栅极信号的栅极端子49g、和与电池21的负极连接的源极端子49s。
48.并且，控制用mosfet31的源极端子31s和电流检测用mosfet49的源极端子49s都与电池21的负极连接。另外，在控制用mosfet31的源极端子31s和电流检测用mosfet49的源极端子49s之间连接有体电阻50。如图3所说明的那样，该体电阻50由硅基板的p层43m、43s自身形成，具有依赖于温度的电阻值(rb)。(参照图4)在此，在电流检测用mosfet49的源极端子49s和电池21的负极之间设置有主电流检测部51。主电流检测部51至少由电流测定部52、测定电压切换部53以及主电流温度校正部54构成。在此，主电流温度校正部54具有通过使用了内置在微机中的转换表的表转换处理来进行温度校正的功能。
49.电流测定部52由运算放大器55和将该运算放大器55的输出侧和反相输入(-)侧并联连接的并联电阻(反馈电阻)56构成，反相输入(-)侧与电流检测用mosfet49的源极端子49s连接。并联电阻56具有电阻值(rref)。
50.另一方面，运算放大器55的非反相输入(+)侧与测定电压切换部53连接。测定电压切换部53对应于输入到功率器件30的栅极信号的切换，从测定电源57向电流测定部52施加测定电压(vref)。该测定电压切换部53将在后面叙述。电流测定部52的输出是从运算放大器55的输出侧输出的输出电压(vo)。能够通过该输出电压(vo)由感测电流(is)来推定主电流(im)。
51.另外，图6表示测定电压切换部53的一例，但本实施方式不限于此，可以使用各种电压切换部。例如，如图6所示，测量电压切换部53连接在电流测定部52的运算放大器55的非反相输入(+)侧与电池21的负极之间，在中途配置有由fet构成的电源切换用开关58。该电源切换用开关58通过与输入到功率器件30的栅极信号对应的电源切换信号而接通、断开，在电源切换信号接通的情况下导通，在断开的情况下不导通。
52.另外，在运算放大器55的非反相输入(+)侧与电源切换用开关58之间，将来自电池21的电流提供给电阻59而供给测定电压(vref)。因此，在电源切换用开关58导通的情况下，测定电压(vref)不被施加到电流测定部52，在电源切换用开关58不导通的情况下，测定电压(vref)被施加到电流测定部52。
53.主电流温度校正部54也具有根据与输入到功率器件30的栅极信号对应的表切换信号来切换转换表的功能。即，在执行了温度检测模式的情况下，具有根据电流测定部52的输出电压(vo)使用温度转换表来推定功率器件30的温度的功能。
54.同样，在执行了电流检测模式的情况下，根据电流测定部52的输出电压(vo)使用电流转换表，根据流过电流检测用mosfet49的感测电流(is)来推定流过控制用mosfet31的主电流(im)。
55.另外，主电流温度校正部54具有反映在温度检测模式下推定的温度而对主电流(im)进行温度校正的功能。另外，主电流温度校正部54的详细情况将在后面叙述。
56.接着，对图5所示的主电流检测部51的动作进行说明。该主电流检测部51的基本动作是，在栅极信号接通了功率器件30时，执行电流检测模式来推定主电流的电流值(包括温度校正)，在栅极信号断开了功率器件30时，执行温度检测模式来推定功率器件30的温度。另外，图7表示与栅极信号的接通、断开同步地执行电流检测模式和温度检测模式时的主电流检测部51的主要参数的变化。
57.首先，使用图5、图6和图7来说明通常的电流检测模式。在栅极信号接通的状态下，控制用mosfet31和电流检测用mosfet49接通，主电流(im)流过控制用mosfet31，感测电流(is)流过电流检测用mosfet49。
58.另外，如图6所示，由于电源切换信号与对功率器件30的栅极信号同步地使电源切换用开关58导通，所以不对电流测定部52施加测定电压(vref)。因此，如图7所示，在电流检测模式下，主电流(im)进行与控制用mosfet31的动作相应的动作。此时，电流检测用mosfet49的源极端子49s的电压(vs)为0v。另外，在该状态下，由于体电阻50的两端的电压差为0v，因此能够忽略体电阻50的存在。即，不会因体电阻50的存在而导致感测电流(is)的检测精度劣化。
59.在此，流过电流检测用mosfet49的感测电流(is)由电流测定部52检测。由于运算放大器55的输入阻抗高，所以在反相输入(-)侧几乎没有感应电流(is)流过，感应电流(is)流过并联电阻56，所以输出电压(vo)为“vo＝is*rref”。
60.另外，如图7所示，输出电压(vo)显示在负方向上，这是因为以运算放大器55的反相输入(-)侧为输入。另外，在需要使输出电压(vo)为正侧的情况下，使输出反相即可。然后，该输出电压(vo)被输入到后级的主电流温度校正部54。
61.接着，使用图5、图6和图7说明温度检测模式。在栅极信号断开的状态下，控制用mosfet31和电流检测用mosfet49断开，主电流(im)不流过控制用mosfet31，同样，感测电流(is)不流过电流检测用mosfet49。另外，在该状态下，由于控制用mosfet31和电流检测用mosfet49断开，所以如下所述，体电阻50起作用。
62.如图6所示，电源切换信号与功率器件30的栅极信号同步地使电源切换用开关58不导通，因此，对电流测定部52施加测定电压(vref)。因此，在温度检测模式下，基于测定电压(vref)的电流通过电流测定部52、电流检测用mosfet49的源极端子49s、体电阻50、控制用mosfet31的源极端子31s流向电池21的负极。在此，如上所述，由于体电阻50具有温度依赖性，因此流过的体电流(ib)也具有温度依赖性。
63.此时，如图7所示，电流检测用mosfet49的源极端子49s的端子电压(vs)为“vref”。即，运算放大器55由于虚短路而在反相输入(-)侧和非反相输入(+)侧成为测定电压(vref)。因此，如图7所示，电流检测用mosfet49的源极端子49s的端子电压(vs)也成为测定电压(vref)。
64.在此，流过体电阻50的体电流(ib)由电流测定部52检测。如果着眼于体电阻50，则为“vref＝rb*ib”。在此，“rb”是体电阻50的电阻值。另外，运算放大器55的反相输入(-)侧和非反相输入(+)侧几乎没有电流流过，因此，在并联电阻56中流过的电流也成为体电流(ib)。
65.因此，运算放大器55的输出电压(vo)是将基于并联电阻56和体电阻50的电压相加而得到的电压，为“vo＝rb*ib+rref*ib”。然后，该输出电压(vo)被输入到后级的主电流温度校正部54。如上所述，由于体电流(ib)具有温度依赖性，因此运算放大器55的输出电压(vo)也具有温度依赖性。
66.例如，从上述两个式子可以理解以下内容。vref＝rb*ib
…
(1)vo＝rb*ib+rref*ib
…
(2)这里，根据式(1)，ib＝vref/rb。接着，式(2)以如下方式表示。vo＝vref+rref*vref/rb然后，由温度变化引起的输出电压与测量电压(vref)的差分(δv)为：δv＝vo-vref＝vref*rref/rb
…
(3)。
67.因此，从式(3)以及图7的输出电压(vo)可知，输出电压(vo)与测定电压(vref)的差分是与温度变化对应的电压变化(电流变化)，这是由具有温度依赖性的体电阻50的电阻值(rb)引起的。然后，电流测定部52的输出电压(vo)被输入到后级的主电流温度校正部54。
68.在此，如图4所示，体电阻50的电阻值(rb)随着温度降低而增大。因此，式(3)的“rref/rb”的值变小，与温度变化对应的输出电压的差分(vo-vref)也变小。
69.因此，通过使并联电阻56的电阻值(rref)可变(温度越低，电阻值(rref)越大)，能够得到充分的输出电压的差分(vo-vref)。即，能够提高电流测定部52的放大率(vo/vref)。另外，在变更并联电阻56的电阻值(rref)的情况下，能够通过切换多个电阻来实现。
70.以上说明的温度检测模式是在控制用mosfet31以及电流检测用mosfet49断开的期间进行的模式，所以与控制用mosfet31以及电流检测用mosfet49接通的期间进行是必要充分条件的电流检测模式排他地进行。即，在本发明的构成中，具有用于温度检测的构成和操作不与电流检测模式干涉，不损害感测电流(is)的观测精度的特征。
71.在主电流温度校正部54中，通过微机的控制功能进行温度校正，输出电压(vo)被输入到输入输出电路的a/d转换器。然后，微机的温度校正功能执行图8所示的控制。另外，实际上通过控制程序执行控制，但以下作为控制功能块进行说明。
72.首先，当输入与功率器件30的栅极信号同步的表切换信号时，由切换功能部60取入温度检测模式下的输出电压(vo)或电流检测模式下的输出电压(vo)。在温度检测模式下，如上所述，由于功率器件30处于断开的状态，所以切换功能部60执行电压/温度转换功能部61的控制功能。另一方面，在电流检测模式下，如上所述，由于功率器件30处于接通的状态，所以切换功能部60执行电压/电流转换功能部62的控制功能。
73.例如，在选择了温度检测模式的情况下，切换功能部60执行电压/温度转换功能部61的控制功能，根据输出电压(vo)来推定功率器件30的温度(t)。如上所述，温度检测模式下的输出电压(vo)具有温度依赖性。因此，通过具有如图9所示的转换特性的电压/温度转换表，能够根据输出电压(vo)来推定功率器件30的温度(t)。另外，图9所示的电压/温度转换表是示意性地表示输出电压(vo)和温度(t)的关系的表。
74.电压/温度转换表是由体电阻50、电流测定部52的特性决定的转换表，在该电压/温度转换表中，横轴表示输出电压(vo)，纵轴表示功率器件30的温度(t)。另外，虚线是测定电压(vref)。并且，具有输出电压(vo)越大(＝体电阻(rb)越小)，功率器件30的温度越高的特性。
75.在此，该电压/温度转换表的特性可以是通过实验求出的特性，也可以是通过模拟求出的特性，还可以是通过换算式求出的特性。由该电压/温度转换功能部61求出的温度(t)的信息被后级的感测电流/主电流转换功能部63使用。
76.接着，在选择了电流检测模式的情况下，切换功能部60执行电压/电流转换功能部62的控制功能，根据输出电压(vo)推定流过电流检测用mosfet49的感测电流(is)。另外，此时的输出电压(vo)不受体电阻50的影响。
77.因此，通过具有图10所示那样的转换特性的电压/电流转换表，能够根据输出电压(vo)推定流过电流检测用mosfet49的感测电流(is)。另外，图10所示的电压/温度转换表也是示意性地表示输出电压(vo)和感测电流(is)的关系的表。
78.电压/电流转换表是由电流测定部52的特性决定的转换表，在该电压/电流转换表中，横轴表示输出电压(vo)，纵轴表示流过电流检测用mosfet49的感测电流(is)。
79.如上所述，可以根据“vo＝is*rref”的关系来求出感测电流(is)。即，由于测定输出电压(vo)并且并联电阻56的电阻值(rref)是已知的，所以可以求出感测电流(is)。因此，
成为输出电压(vo)越大则流过电流检测用mosfet49的感测电流(is)越大的特性。
80.由该电压/电流转换功能部62求出的感测电流(is)的信息被后级的感测电流/主电流转换功能部63使用。另外，该电压/电流转换表的特性可以是通过实验求出的特性，也可以是通过模拟求出的特性，还可以是通过换算式求出的特性。
81.接着，感测电流/主电流转换功能部63执行根据感测电流(is)的信息来推定主电流(im)的控制功能。由于预先决定了流过控制用mosfet31和电流检测用mosfet49的电流的分流比，所以如果知道感测电流(is)，就能够推定主电流(im)。
82.因此，通过具有图11所示那样的转换特性的感测电流/主电流转换表，能够根据流过电流检测用mosfet49的感测电流(is)来推定流过控制用mosfet31的主电流。另外，图11所示的感测电流/主电流转换表也是示意性地表示感测电流(is)和主电流(im)的关系的表。
83.感测电流/主电流转换表是由电流检测用mosfet49和控制用mosfet31的特性决定的转换表，在该感测电流/主电流转换表中，横轴表示感测电流(is)，纵轴表示主电流(im)。
84.并且，在根据感测电流(is)求出主电流(im)时，根据由电压/温度转换功能部61求出的功率器件30的温度(t)的信息，能够对主电流(im)进行温度校正。例如，图11的示例示出了通过温度(t)校正表示感测电流(is)和主电流(im)之间的关系的电流特性，并且通过温度(t)校正电流特性的斜率的示例。
85.另外，与此不同，也可以将与温度(t)对应的温度校正系数与感测电流(is)相乘，根据该温度校正后的感测电流(is)求出主电流(im)，进一步地也可以将根据感测电流(is)求出的主电流(im)与和温度(t)对应的温度校正系数相乘，对主电流(im)进行温度校正而求出。
86.另外，上述的电压/温度转换表、电压/电流转换表、以及感测电流/主电流转换表分别设为不同的转换表，但也可以设为将它们合并的转换表。
87.然而，在上述的实施方式中，对用于矢量控制的主电流检测部51进行了说明，但本实施方式也能够适用于检测流过功率器件30的过电流来保护功率器件30的过电流检测装置。
88.这样，在本实施方式中，为以下的构成：利用控制用mosfet和电流检测用mosfet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，在控制用mosfet和电流检测用mosfet断开的状态下，在控制用mosfet和电流检测用mosfet的源极端子间施加测定电压，根据此时的主控制用mosfet和电流检测用mosfet的各自的源极端子间流过的电流来推定功率器件的温度。
89.由此，不需要另外使用温度检测二极管，就能够在不阻碍感测电流的观测的情况下正确地推定电流感测元件的温度。实施例2
90.接着，对本发明的第2实施方式进行说明。在第2实施方式中，提出了利用恒流源来推定功率器件30的温度的构成。
91.在图12中也示出了设置在一个相的下臂上的主电流检测部的电路构成，在除此以外的相的下臂上也设置有同样的主电流检测部。因此，由于所有下臂的主电流检测部的动作相同，所以作为代表以图12来说明主电流检测部的电路的构成和动作。
92.在图12中，功率器件30的构成是与第1实施方式相同的构成，所以省略说明。并且，在电流检测用mosfet49的源极端子49s和电池21的负极之间设置有主电流检测部70。主电流检测部70至少由电流测定部71、恒流源切换部72以及主电流温度校正部73构成。在此，主电流温度校正部73与第1实施方式同样地具有通过使用了内置在微机中的转换表的表转换处理来进行温度校正的功能。
93.电流测定部71由运算放大器74和将该运算放大器74的输出侧与反相输入(-)侧并联连接的并联电阻(反馈电阻)75构成，反相输入(-)侧与电流检测用mosfet49的源极端子49s连接。并联电阻75具有电阻值(rref)。电流测定部71的输出是从运算放大器74的输出侧输出的输出电压(vo)。能够通过该输出电压(vo)由感测电流(is)来推定主电流(im)。
94.恒流源切换部72由恒流源76、第一切换开关sw1和第二切换开关sw2构成。在此，两个切换开关sw1、sw2由fet等半导体元件构成。
95.并且，在电流测定部71的运算放大器74的反相输入(-)侧与电流检测用mosfet49的源极端子49s之间连接有第一切换开关sw1。另外，在电流检测用mosfet49的源极端子49s和第一切换开关sw1之间连接有恒流源76。另外，恒流源76以通过第二切换开关sw2在电流检测用mosfet49的源极端子49s上有选择地流过恒定电流(iref)的方式构成。对此将在后面叙述。
96.在此，第一切换开关sw1和第二切换开关sw2构成为，根据与输入到功率器件30的栅极信号对应的开关切换信号而动作，第一切换开关sw1和第二切换开关sw2进行相反的动作。例如，如果第一切换开关sw1和第二切换开关sw2是相同形式的fet，则如果通过反相器77使一方的开关切换信号反相，则能够使第一切换开关sw1和第二切换开关sw2进行相反的动作。
97.主电流温度校正部73也具有根据与输入到功率器件30的栅极信号对应的表切换信号来切换转换表的功能。即，在执行了温度检测模式的情况下，具备根据电流检测用mosfet49的源极端子49s的端子电压(vs)使用温度转换表来推定功率器件30的温度的功能。
98.另一方面，在执行了电流检测模式的情况下，根据电流测定部71的输出电压(vo)使用电流转换表，根据流过电流检测用mosfet49的感测电流(is)来推定流过控制用mosfet31的主电流(im)。另外，主电流温度校正部73具有反映在温度检测模式下推定的温度而对主电流(im)进行温度校正的功能。另外，主电流温度校正部73的详细情况在后面叙述。
99.接着，对图12所示的主电流检测部70的动作进行说明。该主电流检测部70的基本动作是，在栅极信号接通了功率器件30时，执行电流检测模式来推定主电流的电流值(包括温度校正)，在栅极信号断开了功率器件30时，执行温度检测模式来推定功率器件30的温度。另外，图13表示与栅极信号的接通、断开同步地执行电流检测模式和温度检测模式时的主电流检测部70的主要参数的变化。
100.首先，使用图12和图13说明通常的电流检测模式。在栅极信号接通的状态下，控制用mosfet31和电流检测用mosfet49接通，主电流(im)流过控制用mosfet31，感测电流(is)流过电流检测用mosfet49。另外，如上所述，在该状态下可以忽略体电阻50的存在。
101.另外，由于与向功率器件30的栅极信号同步地使第一切换开关sw1导通，使第二切
换开关sw2不导通，所以来自恒流源76的恒定电流(iref)不流过电流检测用mosfet49的源极端子49s。因此，如图13所示，在电流检测模式下，主电流(im)进行与控制用mosfet31的动作相应的动作。此时，电流检测用mosfet49的源极端子49s的端子电压(vs)为0v。
102.在此，流过电流检测用mosfet49的感测电流(is)由电流测定部71检测。由于运算放大器74的输入阻抗高，所以在反相输入(-)侧几乎没有感应电流(is)流过，感应电流(is)流过并联电阻75，所以输出电压(vo)成为“vo＝is*rref”。
103.另外，在这里，如图13所示，输出电压(vo)被表示为负方向，这是因为将运算放大器74的反相输入(-)侧作为输入。另外，在需要使输出电压(vo)为正侧的情况下，使输出反相即可。并且，该输出电压(vo)在后级的主电流温度校正部54中被使用。
104.接着，使用图12和图13说明温度检测模式。在功率器件30的栅极信号断开的状态下，控制用mosfet31和电流检测用mosfet49断开，主电流(im)不流过控制用mosfet31，同样，感测电流(is)不流过电流检测用mosfet49。另外，在该状态下，由于控制用mosfet31和电流检测用mosfet49断开，所以如下所述，体电阻50起作用。
105.如图12所示，开关切换信号与功率器件30的栅极信号同步地使第一切换开关sw1不导通，反之使第二切换开关sw2导通。因此，电流测定器71与电流检测用mosfet49的源极端子49s被切断，恒定电流(iref)从恒流源76流向电流检测用mosfet49的源极端子49s。
106.因此，在温度检测模式下，基于恒流源76的恒定电流(iref)通过电流检测用mosfet49的源极端子49s、体电阻50、控制用mosfet31的源极端子31s流向电池21的负极。在此，如上所述，由于体电阻50的电阻值(rb)具有温度依赖性，所以电流检测用mosfet49的源极端子49s与控制用mosfet31的源极端子31s之间的端子电压(vs)也具有温度依赖性。
107.此时，如图13所示，电流检测用mosfet49的源极端子49s的端子电压(vs)成为“vs＝iref*rb”。在此，“rb”是体电阻50的电阻值。并且，该源极端子49s的端子电压(vs)在后级的主电流温度校正部73中被使用。
108.在此，在电流检测用mosfet49的源极端子49s的端子电压(vs)的值小的情况下，也能够将作为体电阻50的两端的源极端子49s和源极端子31s的电压输入到电压放大器的反相输入(-)侧和非反相输入(+)侧来进行放大。另外，源极端子31s的电压成为基准电压。
109.在主电流温度校正部73中，通过微机的控制功能进行温度校正，电流测定部71的输出电压(vo)以及电流检测用mosfet49的源极端子49s的端子电压(vs)被输入到输入输出电路的a/d转换器。然后，微机的温度校正功能执行图14那样的控制。另外，实际上通过控制程序执行控制，但以下作为控制功能块进行说明。
110.首先，当输入与功率器件30的栅极信号同步的表切换信号时，由切换功能部78取入温度检测模式下的端子电压(vs)或电流检测模式下的输出电压(vo)。
111.在温度检测模式下，如上所述，由于功率器件30处于断开的状态，因此切换功能部78取入温度检测模式下的端子电压(vs)，相反不取入电流测定部71的输出电压(vo)。然后，在温度检测模式下，执行电压/温度转换功能部79的控制功能。
112.另一方面，在电流检测模式下，如上所述，功率器件30处于接通的状态，因此切换功能部78取入电流检测模式下的输出电压(vo)，相反，不取入电流检测用mosfet49的源极端子49s的端子电压(vs)。然后，在电流检测模式中，执行电压/电流转换功能部80的控制功能。
113.例如，在选择了温度检测模式的情况下，切换功能部78执行电压/温度转换功能部79的控制功能，根据端子电压(vs)来推定功率器件30的温度(t)。如上所述，温度检测模式下的端子电压(vs)具有温度依赖性。
114.因此，通过具有如图15所示那样的转换特性的电压/温度转换表，能够根据端子电压(vs)来推定功率器件30的温度(t)。另外，图15所示的电压/温度转换表是示意性地表示输出电压(vo)和温度(t)的关系的表。
115.电压/温度转换表是由体电阻50、恒流电源76的特性决定的转换表，在该电压/温度转换表中，横轴表示端子电压(vs)，纵轴表示功率器件30的温度(t)。而且，根据图4的特性，成为端子电压(vs)越小(＝体电阻(rb)越小)，功率器件30的温度越高的特性。因此，纵轴的功率器件30的温度(t)越接近原点，温度越高。
116.另外，该电压/温度转换表的特性可以是通过实验求出的特性，也可以是通过模拟求出的特性，还可以是通过换算式求出的特性。由该电压/温度转换功能部79求出的温度(t)的信息在后级的感测电流/主电流转换功能部81中被使用。
117.接着，在选择了电流检测模式的情况下，切换功能部78执行电压/电流转换功能部80的控制功能，根据输出电压(vo)推定流过电流检测用mosfet49的感测电流(is)。另外，此时的输出电压(vo)不受体电阻50的影响。
118.因此，通过具有图16所示那样的转换特性的电压/电流转换表，能够根据输出电压(vo)推定流过电流检测用mosfet49的感测电流(is)。另外，图16所示的电压/温度转换表也是示意性地表示输出电压(vo)和感测电流(is)的关系的表。
119.电压/电流转换表是由电流测定部71的特性决定的转换表，在该电压/电流转换表中，横轴表示输出电压(vo)，纵轴表示流过电流检测用mosfet49的感测电流(is)。
120.如上所述，可以根据“vo＝is*rref”的关系来求出感测电流(is)。即，由于测定输出电压(vo)并且并联电阻75的电阻值(rref)是已知的，所以可以求出感测电流(is)。因此，成为输出电压(vo)越大，流过电流检测用mosfet49的感测电流(is)越大的特性。
121.由该电压/电流转换功能部80求出的感测电流(is)的信息被后级的感测电流/主电流转换功能部63使用。另外，该电压/电流转换表的特性可以是通过实验求出的特性，也可以是通过模拟求出的特性，还可以是通过换算式求出的特性。
122.接着，感测电流/主电流转换功能部81执行根据感测电流(is)的信息来推定主电流(im)的控制功能。由于预先决定了流过控制用mosfet31和电流检测用mosfet49的电流的分流比，所以如果知道感测电流(is)，就能够推定主电流(im)。
123.因此，通过具有图17所示那样的转换特性的感测电流/主电流转换表，能够根据流过电流检测用mosfet49的感测电流(is)来推定流过控制用mosfet31的主电流。另外，图17所示的感测电流/主电流转换表也是示意性地表示感测电流(is)和主电流(im)的关系的表。
124.感测电流/主电流转换表是由电流检测用mosfet49和控制用mosfet31的特性决定的转换表，在该感测电流/主电流转换表中，横轴表示感测电流(is)，纵轴表示主电流(im)。
125.并且，在根据感测电流(is)求出主电流(im)时，根据由电压/温度转换功能部79求出的功率器件30的温度(t)的信息，能够对主电流(im)进行温度校正。例如，图17的示例示出了通过温度(t)校正表示感测电流(is)和主电流(im)之间的关系的电流特性，并且通过
温度(t)校正电流特性的斜率的示例。
126.另外，与此不同，也可以将与温度(t)对应的温度校正系数与感测电流(is)相乘，根据该温度校正后的感测电流(is)求出主电流(im)，进一步地也可以将根据感测电流(is)求出的主电流(im)与和温度(t)对应的温度校正系数相乘，对主电流(im)进行温度校正而求出。
127.另外，上述的电压/温度转换表、电压/电流转换表、以及感测电流/主电流转换表分别设为不同的转换表，但也可以设为将它们合并的转换表。
128.当然，如第1实施方式所述，本实施方式也能够适用于检测流过功率器件30的过电流来保护功率器件30的过电流检测装置。
129.这样，在本实施方式中，为以下的构成：利用控制用mosfet和电流检测用mosfet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，在控制用mosfet和电流检测用mosfet断开的状态下，从恒流源向控制用mosfet和电流检测用mosfet的源极端子间流过规定的恒定电流，根据此时的主控制用mosfet和电流检测用mosfet各自的源极端子间的源极端子电压来推定功率器件的温度。
130.由此，能够在不使用温度检测二极管的情况下正确地推定观测感测电流的电流感测元件的温度。
131.在第1实施方式和第2实施方式中，对控制电动马达的电力转换装置进行了说明，但本发明也能够适用于除此之外的电力转换装置。例如，在由控制在电磁驱动机构所具备的电磁线圈中流动的电流的mosfet构成的电力转换装置中，也能够适用于检测在mosfet中流动的过电流来保护mosfet的过电流检测装置。在此，作为电磁驱动机构，例如有调整汽车所具备的无级变速器(cvt)的控制油量的电磁流量控制阀，另外，还有向内燃机的燃烧室直接喷射燃料的直喷式燃料喷射阀等。
132.另外，本发明不限于上述实施方式，还包括各种变形例。例如，上述实施方式是为了容易理解地说明本发明而进行的详细说明，不一定限定于具备所说明的全部构成。此外，一些实施例的构成的一部分可以由其它实施例的构成代替，并且一些实施例的构成可以与其它实施例的构成相加。另外，对于各实施方式的构成的一部分，可以进行其他构成的追加、删除、置换。符号说明
133.30
…
功率器件、31
…
控制用mosfet、31d
…
漏极端子、31g
…
栅极端子、31s
…
源极端子、49
…
电流检测用mosfet、49d
…
漏极端子、49g
…
栅极端子、49s
…
源极端子、50
…
体电阻、51
…
主电流检测部、52
…
电流测定部、53
…
测定电压切换部、54
…
主电流温度校正部、55
…
运算放大器、56
…
并联电阻、57
…
测定电源、58
…
电源切换用开关、59
…
电阻、60
…
切换功能部、61
…
电压/温度转换功能部、62
…
电压/感测电流转换功能部、63
…
感测电流/主电流转换功能部。