专利名称：半导体模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及具备开关半导体器件的半导体模块。
背景技术：
现在，在环境问题日益深刻化的汽车世界中，为了改善燃料消耗率和排气气体特性，兼用发动机和电动机作为驱动源的混合汽车的研究开发正在取得进展。还有，用于将发动机的工作点设定在燃料消耗率更好的情况，或者设定在排气气体更少的情况的变速机的无级变速化也正在取得进展。
在这样的混合汽车或带有无级变速机的车辆中，对装备的子系统，例如发动机系统或传输系统等的各工作点进行控制，使得能够实现车辆所必须的驱动力，同时设定在能够降低其中的能量消耗或排气气体的最佳情况。
其中，在混合汽车中，将内部配备了设置IGBT、MOS晶体管等功率用开关半导体元件(以后，仅称为「开关元件」)的开关半导体器件的半导体模块用于使电动机在所希望的工作点开动。
另一方面，为了应对今后的严格的燃料消耗率限制，例如如特开2000-032608号公报所公布的那样，提出了不仅考虑瞬时的能量效率，而预见到作为汽车的将来的工作，在系统整体方面在能量效率良好的工作点上使发动机工作的方法。判断该工作点的方法是使发动机工作点变化，在试运行的错误中存储最佳工作点的方法。因此，如果不能明确当时的气温、电负载状态等的与混合汽系统整体相关的负载状况时，即使在认为其它条件相同的情况下，也不能对最佳工作点的选择进行补偿。
如果外部环境不同，例如，开动空气调节器或电力控制器(ESPElectric Power Steering)、滑动顶盖等子系统造成电负载的增减，它的各子系统所具有的功率损耗特性的变化等，即使是同样的车辆工作状态，最佳的工作点也发生改变。在这种情况下，如特开2000-032608号公报所公布的方法那样，与其仅仅存储系统整体的能量效率，更希望与每时每刻变化的环境对应，存储构成系统的各子系统的能量效率，以此为基础，判断系统整体的能量效率。换句话说，更希望采用与时刻变化的环境对应，存储构成系统的各子系统的功率损耗，以此为基础，判断系统整体的功率损耗的方法。
发明内容
如上所述，具备开关半导体器件的半导体模块作为控制混合汽车的电动机系统或滑动顶盖等的子系统的电动机的模块而被使用。因此，由于采用上述那样的方法，为了得到具备半导体模块的子系统的功率损耗，有必要由半导体模块的外部系统来识别在那里使用的开关半导体器件的功率损耗值。
因此，本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供在内部具备开关半导体器件的半导体模块中，能够由外部系统识别该开关半导体器件的功率损耗的可能的技术。
本发明中的第1方面所述的半导体模块是在内部具备开关半导体器件的半导体模块，将表示在上述开关半导体器件中发生的功率损耗的损耗数据作为数据信号输出到外部。
还有，本发明中的第2方面所述的半导体模块是第1方面所述的半导体模块，在内部具备进行与上述半导体模块的外部系统的通信，控制上述损耗数据向外部输出的数据输出控制部，上述数据输出控制部根据来自上述系统的要求，将上述损耗数据输出给上述系统。
还有，本发明中的第3方面所述的半导体模块是第1方面所述的半导体模块，在内部具备将上述开关半导体器件的特征值和上述损耗数据相互对应并存储的存储部，将存储在上述存储部上的上述损耗数据输出到外部。
还有，本发明中的第4方面所述的半导体模块是第3方面所述的半导体模块，将与上述半导体模块的外部系统所要求的上述开关半导体器件的特征值对应的上述损耗数据从上述存储部输出给上述系统。
还有，本发明中的第5方面所述的半导体模块是第3方面所述的半导体模块，上述存储部在内部还具备存储上述开关半导体器件的温度作为上述开关半导体器件的特征值、测量上述开关半导体器件的温度的温度测量部，将与在上述温度测量部测得的上述开关半导体器件的温度对应的上述损耗数据从上述存储部输出给上述系统。
还有，本发明中的第6方面所述的半导体模块是第1方面所述的半导体模块，在内部具备将上述开关半导体器件的负载的特征值与上述损耗数据相互对应并存储的存储部，将在上述存储部存储的上述损耗数据输出到外部。
还有，本发明中的第7方面所述的半导体模块是第6方面所述的半导体模块，将与上述半导体模块的外部系统所要求的上述负载的特征值对应的上述损耗数据从上述存储部输出给上述系统。
还有，本发明中的第8方面所述的半导体模块是第6方面所述的半导体模块，上述存储部在内部还具备将上述开关半导体器件的温度、上述负载的特征值和上述损耗数据相互对应并存储，测量上述开关半导体器件的温度的温度测量部，将与在上述温度测量部测得的上述开关半导体器件的温度对应的上述损耗数据从上述存储部输出给上述系统。
还有，本发明中的第9方面所述的半导体模块是第4及第7方面的任何一个方面所述的半导体模块，上述存储部能够从上述系统直接读出数据。
还有，本发明中的第10方面所述的半导体模块是第1至第9方面的任何一个方面所述的半导体模块，上述开关半导体器件在内部具备设置开关半导体器件，测量施加在上述开关半导体元件上的电压的电压测量部；测量流过上述开关半导体元件的电流的电流测量部；以及以在上述电压测量部测得的上述电压和在上述电流测量部测得的上述电流为基础，求出上述损耗数据的损耗运算部。
图1是示出本发明实施例1的半导体模块的结构的方框图。
图2是示出采用半导体模块的系统的结构的方框图。
图3是示出开关半导体器件的结构的电路图。
图4是示出IGBT的电压及电流与工作时间的关系图。
图5是示出采用半导体模块的系统所决定的工作点中的候选者的图。
图6是图4所示部分A的放大图。
图7是示出本发明实施例2的半导体模块的结构的方框图。
图8是示出本发明实施例2的半导体模块的数据输出方法的流程图。
图9是示出本发明实施例3的半导体模块的结构的方框图。
图10是示出半导体模块的存储部所存储的数据的一个例子的图。
图11是示出在半导体模块的存储部上存储初始数据用的测试装置的结构的方框图。
图12是示出本发明实施例3的半导体模块的数据输出方法的流程图。
图13是示出半导体模块的存储部所存储的初始数据的一个例子的图。
图14是示出本发明的实施例3的半导体模块的变例的结构的方框图。
图15是示出功率损耗与温度的关系的曲线图。
图16是示出本发明实施例4的半导体模块的结构的方框图。
图17是示出半导体模块的存储部所存储的数据的一个例子的图。
图18是示出半导体模块的存储部所存储的数据的一个例子的图。
图19是示出本发明实施例4的半导体模块的数据输出方法的流程图。
图20是示出本发明实施例5的半导体模块的结构的方框图。
图21是示出本发明实施例5的半导体模块的数据输出方法的流程图。
图22是示出本发明实施例5的半导体模块的变例的结构的方框图。
图23是示出本发明实施例6的半导体模块的结构的方框图。
图24是示出本发明实施例6的半导体模块的数据输出方法的流程图。
图25是示出本发明实施例7的半导体模块的结构的方框图。
具体实施例方式
实施例1.
图1是示出本发明实施例1的半导体模块10的结构的方框图，图2是示出使用了图1所示的半导体模块10的系统99的一个例子的结构的方框图。图2所示的系统99是混合汽车系统，例如，由统辖系统整体工作的主控制部80、发动机系统70、电动机系统71、自动变速机(以后称为「AT」)系统72、空气调节器(以后，简称为「空调」)系统73和制动器系统74构成。
主控制部80输入图中未示出的加速器传感器的输出等各种传感信号，决定系统整体的工作点。
发动机系统70由发动机89和发动机控制部81构成。发动机控制部81控制发动机89的工作，进而求出发动机89中的功率损耗。
AT系统72由AT88和AT控制部83构成。AT控制部83控制AT88的工作，进而求出在AT88中的功率损耗。
空调系统73由空气调节器87和空气调节器控制部84构成。空气调节器控制部84控制空气调节器87的工作，进而求出在空气调节器87中的功率损耗。
制动器系统74由制动器机构86和制动器机构控制部85构成。制动器机构控制部85控制制动器机构86的工作，进而求出在制动器机构86中的功率损耗。
电动机系统71由电动机90、控制电动机90工作的半导体模块10以及控制半导体模块10工作的电动机控制部82构成。此外，以后有时将「功率损耗」简称为「损耗」。
在驱动轴92上安装驱动轮91，由发动机89、电动机90及AT88给予驱动轴以转矩，使驱动轮91旋转。
其次，说明本发明的半导体模块10。如图1所示，本实施例1的半导体模块10具备控制电动机90的工作、设置多个开关元件的开关半导体器件11，求出在开关半导体器件11中的损耗的损耗运算部12，电压测量部以及电流测量部，这些结构要素被收容在一个封装内。
图3是示出了在例如采用三相交流电动机作为电动机90、例如采用IGBT作为开关元件的情况下开关半导体器件11的结构的一个例子的电路图。如图3所示，开关半导体器件11例如用三相倒相电路构成。具体地说，由IGBT11a和与IGBT11a反向并联连接的二极管11b构成的半导体元件11c彼此之间串联连接。将此种串联连接的电路称为臂。于是，开关半导体器件11具备并联连接的3个臂。
输出端子U、V、W被连接在电动机90上，输入端子P、N被给予来自图2所示的电动机控制部82所内置的电源电路的规定的电压。而且，由于各控制端子GUP、GUN、GVP、GVN、GWP、GWN由电动机控制部82控制，各IGBT11a通/断，由此，电动机90的旋转工作受到控制。此外，有时也将控制端子GUP、GUN、GVP、GVN、GWP、GWN总括起来称为「控制端子CONT」。
电压测量部13具有检测施加在图3所示的各IGBT11a的发射极-集电极之间的电压的电压传感器13a和以电压传感器的检测结果为基础求出各IGBT11a的发射极-集电极之间的电压的电压运算部13b。电压传感器13a例如被设置在输入端子P与输出端子U、V、W的每一个之间，还被设置在输入端子N与输出端子U、V、W的每一个之间。电压运算部13b将各电压传感器13a的输出滤波及放大，求出各IGBT11a的电压，进而进行A/D转换，将求出的电压数字化后输出给损耗运算部12。
还有，电流测量部14具有检测流过各IGBT11a的发射极-集电极之间的电流的电流传感器14a和以电流传感器的检测结果为基础，求出流过各IGBT11a的发射极-集电极之间的电流的电流运算部14b。电流传感器14a例如被设置在输出端子U、V、W的每一个与电动机90之间。电流测量部14将各电流传感器14a的输出滤波及放大，求出各IGBT11a的电流，进而进行A/D转换，将求出的电流数字化后输出给损耗运算部12。
此外，在采用MOS晶体管代替IGBT11a的情况下，在电压测量部13测量MOS晶体管的源-漏之间的电压，在电流测量部14测量源-漏之间的电流。
损耗运算部12以在电压测量部13测得的电压和在电流测量部14测得的电流为基础，计算同一时刻在各IGBT11a发生的损耗。而且，将求出的各IGBT11a的损耗合计起来，求出该时刻的开关半导体器件11整体中的损耗。以下，详细说明开关半导体器件11的损耗的计算方法。
首先，如图4所示，当采用IGBT11a的工作时间作为横轴、采用IGBT11a的电压及电流作为纵轴时，从测得的电压及电流可对每个IGBT11a求出IGBT11a的电压波形和电流波形。此外，图4(a)～(f)从纸面的上面起按顺序示出连接在端子GPU上的IGBT11a的波形、连接在端子GVP上的IGBT11a的波形、连接在端子GWP上的IGBT11a的波形、连接在端子GUN上的IGBT11a的波形、连接在端子GVN上的IGBT11a的波形、以及连接在端子GWN上的IGBT11a的波形。还有，用单点点划线示出IGBT11a的电压、用实线示出电流。
而且，当IGBT11a的任何一个每次进行开关工作时，可求出彼时因在各IGBT11a中的开关工作引起的功率损耗。具体地说，图4所示的面积60示出了IGBT11a的开关工作时的功率损耗，从求得的电压波形及电流波形求出在各IGBT11a中的面积60。由此，可求出开关工作时在备IGBT11a中的损耗。
例如，在图4所示的紧接着时间t1后的定时中，由于连接在端子GUP上的IGBT11a和连接在端子GVP上的IGBT11a进行开关工作、而其它的IGBT11a不进行开关工作，从而分别求出图4(a)、4(b)所示的面积60。另外，在紧接着时间t2后的定时中，由于连接在端子GUN上的IGBT11a和连接在端子GWN上的IGBT11a进行开关工作，而其它的IGBT11a不进行开关工作，从而分别求出图4(d)、4(f)所示的面积60。此外，图4所示的面积60是被表示电流波形的下降沿的线61、表示电压波形的上升沿的线62和延伸在横轴的时间轴上、表示电压及电流均为零的直线63包围的面积，或者是被表示电流波形的上升沿的线64、表示电压波形的下降沿的线65和直线63包围的面积。
而且，损耗运算部12将求得的各IGBT11a的损耗总合起来，求出该定时中的开关半导体器件11的消耗功率。由此，作为数字化的数据求出开关半导体器件11整体的损耗。
其次，损耗运算部12将这样求得的表示在开关半导体器件11中发生的损耗的数据(以后，称为「损耗数据」)以电动机控制部82能够处理的数据的LSB所表示的值为基础根据需要进行数据变换，每当IGBT11a的某一个进行开关工作时，作为数据信号输出到外部系统，即输出到在本实施例1中如图2所示的电动机控制部82。此外，在本说明书中所谓的「系统」不仅是系统整体，而且也意味着构成系统整体的主控制部80及电动机控制部82等各构成要素。
当求得的损耗数据的LSB所表示的值比电动机控制部82能够处理的数据的LSB所表示的值小的情况下，有必要将求得的损耗数据变换成电动机控制部82能够处理的数据。
例如，当求得的损耗数据的LSB所表示的值是1/212KW、它的损耗数据用2进制数表示是「110011010」的情况下，它的损耗数据所表示的损耗值成为0.1KW。而且，当电动机控制部82能够处理的数据的LSB所表示的值是1/210kW的情况下，损耗运算部12以其LSB所表示的值为基础将损耗数据用2进制表示从「110011010」变换成「01100110」。由此，损耗数据被变换成在电动机控制部82中能够处理的数据。
这样，损耗运算部12根据需要将求得的数据进行数据变换，作为数据信号输出到半导体模块10的外部的电动机控制部。而且，接收了数据信号的电动机控制部82存储该数据信号的损耗数据。
再次，说明电动机控制部82的工作。为了使电动机90在用后述方法由主控制部80决定的工作点工作，电动机控制部82决定施加在半导体模块10内的开关半导体器件11的电压及电流。具体地说，为了使电动机90以主控制部80所决定的转数及转矩工作，决定施加在开关半导体器件11的输入端子P、N的电压和流过输出端子U、V、W的电流。再有，电动机控制部82将这样决定了的开关半导体器件11的电压及电流分别称为「设定电压」及「设定电流」。
而且，电动机控制部82以决定了的设定电压及设定电流为基础，从内置的电源电路(图中未示出)向开关半导体器件11的输入端子P、N供给规定的电压，使各IGBT11a在规定的定时进行开关工作。由此，在电动机90中发生规定的转矩及转数。此外，在使电动机90在同一工作点工作的情况下，在各输出端子U、V、W上流过大致相同的电流。
当电动机控制部82从半导体模块接收上述的损耗数据时，与彼时的设定电压及设定电流对应地存储该损耗数据。而且，在主控制部80变更电动机90的工作点，由此变更设定电压或者设定电流的情况下，将变更后接收到的损耗数据与新的设定电压及设定电流对应地存储。这样，在电动机控制部82中存储各种各样的设定电压及设定电流中的损耗数据。
再次，说明在具备上述向外部输出损耗数据的半导体模块10的、如图2所示系统99中系统整体的工作点的决定方法。
主控制部80从图中未示出的加速器传感器的传感信号识别加速器开度，以此为基础，求出在驱动轴92上发生的转矩(以后称为「驱动轴转矩」)。
而且，主控制部80以求出的驱动轴转矩为基础，决定系统整体的工作点中的多个候选者。具体的说，例如，决定用转矩和转数规定的发动机89的工作点、用转矩和转数规定的电动机90的工作点和AT88的变速比的多个组合。这时，在使用空调器的情况下，也要考虑它的空调器的压缩机中的转数来决定工作点中的候选者。
图5是示出主控制部80所决定的、系统的工作点中的候选者的一个例子。在图5中，作为系统的工作点中的候选者，示出工作点1～4。此外，图5所示的候选者是在制动器不发生作用的状态、即在制动器机构86不工作的状态下的工作点中的候选者。
主控制部80从决定了的工作点的候选者决定作为系统整体损耗最少的工作点。以下，说明从图5所示的工作点1～4中决定损耗最少的工作点时系统99的工作。
主控制部80首先要求在使发动机89以工作点1处的发动机转数(2000r.p.m)及发动机转矩(60N.m)工作的情况下将发动机89中的损耗输出到发动机控制部81。发动机控制部81存储各种各样工作点处的发动机89的损耗值，从中将与工作点1的发动机转数及发动机转矩对应的损耗值输出到主控制部80。
主控制部80与工作点1的发动机转数及发动机转矩对应地存储接收到的损耗值。在本实施例1中，如图5所示，例如该损耗值为10kW。
其次，主控制部80要求在使AT88以工作点1处的变速比(1.84)工作的情况下将AT88中的损耗输出到AT控制部83。AT控制部83预先存储在各种各样工作点处的AT88的损耗值，从中将与工作点1的变速比对应的损耗值输出到主控制部80。
主控制部80与工作点1的AT88的变速比对应地存储接收的损耗值。在本实施例1中，如图5所示，例如该损耗值为8kW。
再次，主控制部80要求在使电动机90以工作点1处的电动机转数(1000r.p.m)及电动机转矩(10N.m)工作的情况下将半导体模块10内的开关半导体器件11中的损耗输出到电动机控制部82。在本实施例1中，假定电动机90本身不产生损耗。
电动机控制部82以工作点1处的电动机转数及电动机转矩为基础，求出在半导体模块10中的开关半导体器件11的设定电压及设定电流。而且，将与求出的设定电压及设定电流对应的损耗数据输出到主控制部80。据此，主控制部80接收在工作点1处的半导体模块10的损耗值。在本实施例1中，如图5所示，例如该损耗值为2kW。
再次，主控制部80要求在使空调器87的压缩机以工作点1处的转数(1000r.p.m)工作的情况下将空调器87中的损耗输出到空调器控制部84。而且，空调器控制部84预先存储压缩机在各种各样的转数下的空调器87的损耗值，从中将与工作点1的转数对应的损耗值输出到主控制部80。
主控制部80与工作点1的压缩机的转数对应地存储接收到的损耗值。在本实施例1中，如图5所示，例如该损耗值为1kW。
主控制部80将以上求得的各子系统中的损耗值总计起来，求出在工作点1处的系统整体的损耗值。在本实施例1中，如图5所示，系统整体的损耗值为21kW。而且，同样地，主控制部80计算出分别在工作点2、3、4、5处的系统的损耗值。在本实施例1中，如图5所示，它们分别为11.2Kw、22.6KW、9.5Kw、15kW。
当求各工作点1～4处的损耗值时，主控制部80决定将其中最小值的工作点作为系统99的工作点。在本实施例1中，由于在工作点4处的损耗值是9.5kW，在候选者中是最小的值，所以决定在工作点4处使系统99工作。由此，能够建立作为系统整体能量效率最好的控制策略。
当主控制部80决定工作点时，以此为基础使各子系统工作。具体地说，向发动机控制部81通知在工作点4处的发动机的工作点(发动机转数及发动机转矩)，发动机控制部81使发动机89在该工作点处工作。还有，将在工作点4处的电动机的工作点(电动机转数及电动机转矩)通知电动机控制部82，电动机控制部82使电动机90在该工作点处工作。还有，将在工作点4处的AT88的变速比通知AT控制部83，AT控制部83使AT88在该变速比下工作。而且，将在工作点4处的空调器87的压缩机的转数通知空调器控制部84，空调器控制部84使压缩机在该转数下工作。
如上所述，在本实施例1的半导体模块10中，将表示在该开关半导体器件11中发生的损耗的损耗数据输出到外部。因此，作为位于半导体模块10的外部的系统的电动机控制部82能够识别在开关半导体器件11中的损耗。因此，如本实施例1的系统99那样，在具备半导体模块10的系统中，以从半导体模块10得到的损耗数据和从其它子系统得到的损耗值为基础，能够制定在系统整体中能量效率最好的控制策略。
还有，在本实施例1的半导体模块10中，在半导体模块10的内部，测量各IGBT11a的电压及电流。与本实施例1的半导体模块10不同，当电压测量部13及电流测量部14存在于半导体模块10的外部的情况下，由于设置在半导体模块10的封装上的、进行与外部的连接的连接端子的阻抗等的影响，往往不能正确地测量各IGBT11a的电压及电流。
但是，在本实施例1的半导体模块10中，由于在半导体模块10的内部设置电压测量部13及电流测量部14，便没有上述的影响，能够正确地测量各IGBT11a的电压及电流。其结果是，能够向外部系统提供精度良好的损耗数据。进而，由于半导体模块被模块化，即使在开关半导体器件11中发生不良的情况下，也能够容易地更换。
此外，在本实施例1中，作为求IGBT11a的损耗的具体的方法，是求图4所示的面积60，但是也可以用其它的方法求该损耗。例如，损耗运算部12从求得的电压波形及电流波形，求出如图6所示的IGBT11a导通时的电流的上升时间t1及电压的下降时间t2。电流的上升时间t1例如是流过IGBT11a的发射极-集电极之间的电流从其最大值的10％的值到变化至90％的值的时间。还有，电压的下降时间t2例如是IGBT11a的发射极-集电极之间的电压从其最大值的90％的值到变化至10％的值的时间。
IGBT11a导通时的损耗几乎由电流的上升时间t1和电压的下降时间t2接定。因此，考虑电流的上升时间t1和电压的下降时间t2的多个组，将与各组对应的损耗值预先存储在损耗运算部12中，从求得的电流的上升时间t1及电压的下降时间t2能够求得IGBT11a导通时的损耗。此外，图6是图4所示部分A的放大图，面积60的记述予以省略。
同样地，损耗运算部12从求得的电压波形及电流波形求出IGBT11a在关断时的电流的下降时间及电压的上升时间。电流的下降时间例如是流过IGBT11a的发射极-集电极之间的电流从其最大值的90％的值到变化至10％的值的时间。还有，电压的上升时间例如是IGBT11a的发射极-集电极之间的电压从其最大值的10％的值到变化至90％的值的时间。
IGBT11a关断时的损耗大致由电流的下降时间和电压的上升时间决定。因此，考虑电流的下降时间与电压的上升时间的多个组，将与该各组对应的损耗值预先存储在损耗运算部12中，从而能够从求得的电流的下降时间及电压的上升时间求得IGBT11a关断时的损耗。
以这样求得的IGBT11a导通时的损耗和关断时的损耗为基础，如上所述，也能够求出开关半导体器件11整体的损耗。
实施例2.
图7是示出本实施例2的半导体模块15的结构的方框图。本实施例2的半导体模块15是在上述的实施例1的半导体模块10中，在内部还具备数据输出控制部16，将在损耗运算部12中求得的损耗数据通过数据输出控制部16输出到外部。在本实施例2中，在上述的系统99中，采用图7所示的半导体模块15以代替半导体模块10。
数据输出控制部16在其内部具备没有图示的缓冲器，将损耗运算部12所输出的损耗数据写入该缓冲器中。而且，每次从损耗运算部12接收损耗数据时，更新缓冲器内的损耗数据。还有，数据输出控制部16与半导体模块15的外部的电动机控制部82进行通信，控制缓冲器内的损耗数据向外部的输出。关于其它的结构，由于与上述实施例1的半导体模块10相同，其说明从略。
图8是示出半导体模块15的数据输出方法的流程图，具体地说，是示出将损耗数据向外部输出时的半导体模块15的工作的流程图。以下，参照图8说明将损耗数据输出到外部时半导体模块15的工作。
如图8所示，在步骤s10中，当数据输出控制部16从电动机控制部82接收表示损耗数据的输出要求的数据要求信号时，在步骤s11中，将写入其内部的缓冲器中的损耗数据输出到电动机控制部82。
这样，在本实施例2的半导体模块15中，根据作为其外部的系统的电动机控制部82的要求输出损耗数据。
在上述的实施例1中，与电动机控制部82的工作状况无关地，在由半导体模块10方面决定了的定时处将损耗数据输出到电动机控制部82。因此，由于与电动机控制部82的工作状况无关地输出损耗数据，当半导体模块10频繁地输出损耗数据的情况下，往往半导体模块10与电动机控制部82之间的通信线路处于过负荷状态。
还有，在实施例1中，当电动机的工作点长时间不变化的情况下，尽管电动机控制部82已经存储其工作点的损耗数据，成为频繁地从半导体模块10接收其工作点处的损耗数据。因此，必须处理非必要的损耗数据，往往要耗费无谓的处理时间。
在本实施例2的半导体模块15中，由于根据电动机控制部82的要求向外部输出损耗数据，电动机控制部82根据自身的工作状况，能够从半导体模块15接收损耗数据。因此，电动机控制部82能够以适当的通信负载进行与半导体模块15的通信。进而，不必处理非必要的损耗数据，能够减少无谓的处理。
实施例3.
图9是示出本实施例3的半导体模块20的结构的方框图。如图9所示，本实施例3的半导体模块20具备上述的实施例1的半导体模块10所具备的开关半导体器件11，存储损耗数据的存储部21，以及进行与电动机控制部82的通信、控制损耗数据向外部输出的数据输出控制部22，将这些结构要素收容在一个封装内。在本实施例3中，在上述的系统99中，采用图9所示的半导体模块20以代替半导体模块10。
存储部21例如用RAM(随机存取存储器)构成，将施加在开关半导体器件11上的电压或流过它的电流等的开关半导体器件11的特征值和损耗数据预先相互对应地存储起来。这样的数据例如在半导体模块20的制造工序内的出厂前检查工序中被存储在存储部21中。此外，像损耗数据及开关半导体器件11的特征值那样，有时将存储部预先存储的数据称为「初始数据」。
图10是示出存储部21所存储的初始数据的一个例子。如图10所示，存储部21存储由损耗数据和产生其损耗数据所表示的损耗的开关半导体器件的电压及电流等的特征值构成的表。
图中的电压V1～V3是存储部21所存储的开关半导体器件11的电压的一部分，表示施加在开关半导体器件11的输入端子P、N上的电压。还有，电流I1～I3是存储部21所存储的开关半导体器件11的电流的一部分，表示流过开关半导体器件11的输出端子U、V、W的电流。电压V1及电流I1是产生损耗数据D1所表示的损耗时的开关半导体器件11的电压及电流，在存储部21上相互对应地存储电压V1、电流I1和损耗数据D1。同样地，电压V2及电流I2是产生损耗数据D2所表示的损耗时的开关半导体器件11的电压及电流，电压V3及电流I3是产生损耗数据D3所表示的损耗时的开关半导体器件11的电压及电流。而且，在存储部21上相互对应地存储电压V2、电流I2与损耗数据D2，相互对应地存储电压V3、电流I3与损耗数据D3。
图11是示出使存储部21存储初始数据时使用的测试装置97的结构的方框图。在半导体模块20的出厂前的检查工序中，为了对存储部21写入初始数据，要准备图11所示的测试装置97。
测试装置97具备损耗运算部95；具有电压传感器93a及电压运算部93b的电压测量部93；具有电流传感器94a及电流运算部94b的电流测量部94；以及控制部96。为了使存储部21存储初始数据，将损耗运算部95连接在半导体模块20的存储部21上，将电压测量部93、电流测量部94及控制部96连接在开关半导体器件11上。而且，通过电流测量部94的电流传感器94a将电动机90连接在开关半导体器件11上。以下，举图10所示的初始数据为例，说明用测试装置97对存储部21写入初始数据的顺序。此外，由于求损耗数据的方法与上述实施例1中说明过的方法相同，与已经说明过的内容重复的部分仅简单地加以说明。
首先，控制部96在开关半导体器件11的输入端子P、N之间给予电压V1。而且，控制部96对控制端子CONT给予规定的电压，控制开关半导体器件11的各IGBT11a的开关工作，使电流I1流过输出端子U、V、W。而且，控制部96将这时设定的电压V1及电流I1的信息通知损耗运算部95。
其次，电流测量部94以电流传感器94a及电流运算部94b测量流过开关半导体器件11的各IGBT11a的发射极-集电极之间的电流。同时，电压测量部93以电压传感器93a及电压运算部93b测量各IGBT11a的发射极-集电极之间的电压。
损耗运算部95以在电压测量部93测得的电压和在电流测量部94测得的电流为基础，计算在各IGBT11a中发生的损耗。而且，将求得的IGBT11a的损耗总计起来，求出表示开关半导体器件11的损耗的损耗数据D1。
再次，损耗运算部95将求得的损耗数据D1与由控制部96通知了的开关半导体器件的电压V1、电流I1相互对应地存储在存储部21中。在上述的实施例1中，每次IGBT11a的某一个进行开关工作时，求出损耗数据，但这里却是，例如仅仅将最初求得的损耗数据存储在存储部21中。
再次，控制部96将给予开关半导体器件11的电压由电压V1改变到电压V2。而且，对控制端子CONT施加规定的电压，控制开关半导体器件11的各IGBT11a的开关工作，在输出端子U、V、W中流过电流I2。而且，与求出损耗数据D1的情况相同，求出这时的损耗数据D2。而且，将电压V2、电流I2与损耗数据D2相互对应地存储在存储部21中。
再次，控制部96使给予开关半导体器件11的电压从电压V2改变到电压V3，控制各IGBT11a的开关工作，在输出端子U、V、W中流过电流I3。与求出损耗数据D1、D2的情况相同，求出这时的损耗数据D3。而且，将电压V3、电流I3与损耗数据D3相互对应地存储在存储部21中。
这样，在存储部21中就预先存储初始数据。
再次，参照图12说明将损耗数据输出到外部时的半导体模块20的工作。如图12所示，在步骤s21，数据输出控制部22从电动机控制部82接收表示损耗数据的输出要求的数据要求信号。在该数据要求信号中也包含与电动机控制部82希望从半导体模块20的输出的损耗数据对应的开关半导体器件的特征值的信息。在上述实施例1中，电动机控制部82在它自身的存储区中，与设定电压及设定电流对应地存储了损耗数据。在本实施例2中，由于存储部21与开关半导体器件11的电压及电流对应地预先存储了损耗数据，电动机控制部82在必要时，具体地说，在主控制部80有要求时，输出数据要求信号，要求半导体模块20输出与求得的设定电压及设定电流对应的损耗数据。
再次，在步骤s22，数据输出控制部22识别包含在接收到的数据要求信号中的开关半导体器件的特征值。这里，将该特征值设定为例如电压V1及电流I1。
而且，在步骤s23中，数据输出控制部22从存储部21读出与电压V1及电流I1对应的损耗数据D1，在步骤s24，将该损耗数据D1输出到电动机控制部82。接收了损耗数据D1的电动机控制部82将该损耗数据D1输出到主控制部80。
这样，与电动机控制部82所要求的开关半导体器件的特征值对应的损耗数据从存储部21输出到电动机控制部82。
如上所述，由于本实施例3的半导体模块20具备相互对应地存储开关半导体器件11的特征值与损耗数据的存储部21，与上述实施例1、2的半导体模块10、15不同，没有必要多次去求与开关半导体器件11的相同特征值对应的损耗数据。因此，与半导体模块10、15相比能够降低对损耗数据的处理时间。
还有，由于根据来自电动机控制部82的要求输出损耗数据，电动机控制部82能够根据自身的工作状况，从半导体模块20接收损耗数据。因此，与上述的半导体模块15同样，电动机控制部82能够在适当的通信负载下进行与半导体模块20的通信。
进而，由于半导体模块20输出与电动机控制部82所要求的开关半导体器件11的特征值对应的损耗数据，电动机控制部82没有必要处理非必要的损耗数据，能够减少无谓的处理。
还有，在本实施例3中，在半导体模块20的内部具备开关半导体器件11和存储表示其损耗的损耗数据的存储部21。例如，在半导体模块20的外部的系统，例如电动机控制部82中具备存储部21的情况下，在开关半导体器件11中发生不良情况，更换半导体模块20时，由于在电动机控制部21中存储有与更换前的开关半导体器件11对应的损耗数据，所以有必要将该损耗数据改写为与更换后的开关半导体器件11对应的损耗数据。因此，在这样的情况下，更换半导体模块20是很费事的。
但是，在本实施例3的半导体模块20中，由于在内部成对地具备开关半导体器件11和存储部21，当更换半导体模块20时，不发生上述那样费事的情况。因此，能够简单地更换半导体模块20。
此外，在本实施例3中，存储部21虽然是相互对应地存储损耗数据与开关半导体器件11的特征值，但是也可以相互对应地存储损耗数据与开关半导体器件的负载的特征值。
图13是示出存储部21所存储的初始数据的另一例的图。图中的电动机转矩T1～T3是存储部21所存储的电动机转矩的一部分，表示在作为开关半导体器件11的负载的电动机90中发生的转矩。存储部21存储由损耗数据和当产生该损耗数据所表示的损耗时发生的电动机转矩构成的表。
图中的电动机转矩T1是当产生损耗数据D1所表示的损耗时在电动机90上发生的转矩，在存储部21中相互对应地存储电动机转矩T1和损耗数据D1。同样地，电动机转矩T2是当产生损耗数据D2表示的损耗时在电动机90中发生的转矩，电动机转矩T3是当产生损耗数据D3所表示的损耗时在电动机90中发生的转矩。而且，在存储部21中相互对应地存储转矩T2和损耗数据D2，相互对应地存储转矩T3和损耗数据D3。
电动机转矩与流过开关半导体器件11的电流，具体地说与流过输出端子U、V、W的电流成正比关系，从而能够从该电流求出。因此，在图11内的测试装置97的损耗运算部95中，从由电流测量部94接收到的电流计算电动机转矩，通过将求得的损耗数据与电动机转矩相互对应地存储在存储部21中，能够将图13所示的初始数据存储在存储部21中。
还有，也可以在测试装置97的损耗运算部95中求电动机90的另一特征值，例如电动机电流，以代替求电动机转矩，将损耗数据与电动机电流相互对应地存储在存储部21中。电动机电流能够用流过开关半导体器件11的电流的有效值求出。以下示出求电动机电流的公式。〔式1〕Im=3/2·Is=Iscosωt]]>式中的「Is」表示流过开关半导体器件11的电流的最大值，「ω」表示其角频率，「Im」表示电动机电流。
损耗运算部95能够用上式从电流测量部94测得的电流计算电动机电流。
这样，通过在存储部21中相互对应地存储开关半导体器件11的负载的特征值与损耗数据，对于将开关半导体器件11的负载的特征值作为控制目标的系统来说，成为合适的半导体模块。
例如，作为将开关半导体器件11的负载的特征值作为控制目标时的例子，考虑在系统99中的主控制部80仅仅由电动机转矩的值决定电动机90的工作点的情况。如果将电动机转矩与损耗数据相互对应地存储在存储部21中，则电动机控制部82能够瞬时地识别与主控制部80所决定的电动机转矩的候选值对应的损耗数据。
另一方面，当开关半导体器件11的电压及电流与损耗数据对应地存储在存储部21中的情况下，为了识别在开关半导体器件11中的损耗，有必要从主控制部80所决定的电动机转矩的候选值求出为使发生该电动机转矩所必要的开关半导体器件11的电压及电流。因此，为识别与该电动机转矩对应的损耗数据需要时间。
因此，由于存储部21将开关半导体器件11的负载的特征值与损耗数据相互对应地存储起来，能够产生上述的效果。
图12是示出具备上述那样的将开关半导体器件11的负载的特征值与损耗数据对应地存储起来的存储部21的半导体模块20的工作的流程图，示出这样的半导体模块20的向外部输出损耗数据时的工作。
如图12所示，首先执行步骤s21。这里，假定数据要求信号中不包括开关半导体器件11的特征值，而包括与电动机控制部82希望从半导体模块20输出的损耗数据对应的、开关半导体器件的负载的特征值的信息。
其次，在步骤s22中，数据输出控制部22识别包含在接收到的数据要求信号中的开关半导体器件的负载的特征值。而且，在步骤s23中，数据输出控制部22读出与已识别的负载的特征值对应的损耗数据，在步骤s24中将该损耗数据输出到电动机控制部82。接收了损耗数据的电动机控制部82将该损耗数据输出到主控制部80。
这样，电动机控制部82所要求的、与开关半导体器件的负载的特征值对应的损耗数据就从存储部21输出到电动机控制部82。
还有，在本实施例3中，是通过数据输出控制部22将损耗数据从存储部21输出的，但也可以从存储部21直接输出损耗数据。图14是示出本实施例3的半导体模块20的变例的方框图。在图14所示的半导体模块20的变例中，不设置图9所示的数据输出控制部22，存储部21能够从电动机控制部82直接读出数据。例如，当存储部21由RAM构成的情况下，地址信号及控制信号从电动机控制部82直接给予存储部21，根据那些信号，存储部21将内部的数据直接输出到电动机控制部82。
电动机控制部82以存储部21内的开关半导体器件11的特征值或负载的特征值为基础，能够读出必要的损耗数据。
这样，由于存储部21内的数据被直接读出到外部的系统，控制损耗数据的输出的数据输出控制部22成为不必要，能够简化半导体模块20的电路结构。还有，由于存储部21根据电动机控制部82的要求(例如地址信号及控制信号)输出损耗数据，电动机控制部82能够在适当的通信负载下进行与半导体模块20的通信。
实施例4.
一般地说，如图15所示，在开关半导体器件11中发生的损耗的大小依赖于开关半导体器件11的温度，存在开关半导体器件11的温度越高，损耗越大的倾向。因此，如上述的实施例3的半导体模块20那样，当不考虑开关半导体器件11的温度而将预先求得的损耗数据输出到外部系统的情况下，往往该损耗数据所表示的损耗值与外部系统接收到损耗数据时在实际的开关半导体器件11中的损耗值不同。因此，在本实施例4中，提出了即使在开关半导体器件11的温度变化的情况下，也能够向外部输出精度良好的损耗数据的半导体模块的提案。
图16是示出本发明的实施例4的半导体模块27的结构的方框图。本实施例4的半导体模块27基本上是在图9所示的实施例3的半导体模块20中在内部还具备测量开关半导体器件11的温度的温度测量部29，具备存储部26以代替存储部21，具备数据输出控制部28以代替数据输出控制部22。在本实施例4中，在上述的系统99中，采用图16所示的半导体模块27以代替半导体模块10。
温度测量部29根据数据输出控制部28的要求，测量开关半导体器件11的温度，将测得的温度输出到数据输出控制部28。温度测量部29例如测量开关半导体器件11所具备的多个IGBT11a中的一个IGBT11a的温度，将它作为开关半导体器件11的温度输出。
存储部26相互对应地存储开关半导体器件11的特征值与损耗数据作为初始数据，在该特征值中，包含开关半导体器件11的温度、电压及电流。即，本实施例4的存储部26在上述的实施例3的存储部21所存储的初始数据上中，还追加存储基温度作为开关半导体器件11的另一特征值。这样的数据例如在半导体模块27的制造工序内的出厂前检查工序中被存储在存储部26中。
图17是示出存储部26所存储的初始数据的一个例子的图。如图17所示，存储部26存储由开关半导体器件的温度、在该温度的损耗数据和产生该损耗数据所表示的损耗的开关半导体器件的电压及电流构成的表。此外，图中的温度Temp1、Temp2表示存储部26所存储的开关半导体器件11的温度的一部分。
图中的损耗数据D1、D2是当开关半导体器件11的温度为温度Temp1时的损耗数据，损耗数据D11、D12是当开关半导体器件11的温度为温度Temp2时的损耗数据。而且，当产生损耗数据D1或者损耗数据D11所表示的损耗时施加在开关半导体器件11上的电压为电压V1，彼时流过开关半导体器件11的电流为电流I1。还有，当产生损耗数据D2或者损耗数据D12所表示的损耗时施加在开关半导体器件11上的电压为电压V2，彼时流过开关半导体器件11的电流为电流I2。
将损耗数据D1、电压V1、电流I1、温度Temp1相互对应地存储起来，将损耗数据D2、电压V2、电流I2、温度Temp1相互对应地存储起来。还有，将损耗数据D11、电压V1、电流I1、温度Temp2相互对应地存储起来，将损耗数据D12、电压V2、电流I2、温度Temp2相互对应地存储起来。
这样的初始数据能够用以下的方法预先存储在存储部26中。
在上述图11所示的测试装置97中，进而设置了例如测量半导体模块27的开关半导体器件11所具备的多个IGBT11a中的一个IGBT11a的温度，并将它作为开关半导体器件11的温度而输出的温度测量部。而且，将在该温度测量部中测得的温度输入到损耗运算部95。而且，损耗运算部95将从温度测量部接收到的温度、求得的损耗数据和从控制部96接收到的特征值相互对应地存储在存储部26中。通过将半导体模块27放入恒温层等，使开关半导体器件11的温度发生变化，并在各温度下使测试装置97进行上述的工作，能够将图17所示的初始数据存储在存储部26中。
还有，在存储部26中，也可以对应地存储开关半导体器件11的负载的特征值、开关半导体器件11的温度和损耗数据，以代替图17所示的数据。例如，也可以相互对应地存储如图18所示那样的开关半导体器件11的温度、在该温度下的损耗数据和当产生该损耗数据所表示的损耗时在电动机90中发生的电动机转矩。此外，也可以是电动机电流，以代替图18所示的电动机转矩。
此外，当然，存储在存储部26中的电动机转矩及电动机电流能够用上述实施例3说明过的方法求得。
再次，参照图19说明具备存储图17所示的初始数据的存储部26的半导体模块27的、将损耗数据输出到外部时的工作。
如图19所示，执行上述图12所示的步骤s21、s22。由此，数据输出控制部28识别包含在接收到的数据要求信号中的开关半导体器件的特征值。这里，将该特征值设定为例如电压V1及电流I1。
而且，在步骤s25中，数据输出控制部28要求温度测量部19进行开关半导体器件11的温度测量。接收到该要求的温度测量部29测量开关半导体器件11的温度，并将其输出到数据输出控制部28。这里，将在温度测量部29测得的温度设定为温度Temp1。
再次，在步骤26中，数据输出控制部28读出与接收到的温度Temp1和作为已识别的特征值的电压V1及电流I1对应的损耗数据D1，在步骤s27中将该损耗数据D1输出到电动机控制部82。接收到损耗数据D1的电动机控制部82将该损耗数据D1输出到主控制部80。
这样，与电动机控制部82所要求的开关半导体器件的特征值(电压、电流)和当有来自电动机控制部82的要求时在温度测量部29测得的温度对应的损耗数据从存储部26输出到电动机控制部82。
再次，参照图19简单地说明具备将开关半导体器件11的负载的特征值、开关半导体器件11的温度和损耗数据相互对应地存储起来的存储部26的半导体模块27的、向外部输出损耗数据时的工作。
首先，执行与上述图12所示同样的步骤s21。此外，这里，假定在数据要求信号中不包括开关半导体器件11的特征值，而包括与电动机控制部82希望从半导体模块20输出的损耗数据对应的开关半导体器件11的负载的特征值，例如包含电动机转矩或电动机电流在内的信息。
而且，执行与图12所示同样的步骤s22。由此，数据输出控制部28识别包含接收到的数据要求信号的、开关半导体器件11的负载的特征值。
而且，在步骤s25中，数据输出控制部28要求温度测量部29进行开关半导体器件11的温度测量。接收到该要求的温度测量部29测量开关半导体器件11的温度，并将它输出到数据输出控制部28。
再次，在步骤s26中，数据输出控制部28读出与接收到的温度和已识别的负载的特征值对应的损耗数据，在步骤s27将该损耗数据输出到电动机控制部82。接收到损耗数据的电动机控制部82将该损耗数据输出到主控制部80。
这样，与电动机控制部82所要求的开关半导体器件的负载的特征值和当有来自电动机控制部82的要求时在温度测量部29测得的温度对应的损耗数据从存储部26输出到电动机控制部82。
如上所述，按照本实施例4的半导体模块27，与开关半导体器件11的温度对应的损耗数据被输出到外部的系统。因此，即使在开关半导体器件11的温度发生变化的情况下，也能够将精度良好的损耗数据输出到外部系统。
此外，由于温度测量部29设置在半导体模块27的内部，其测量结果不受设置在半导体模块27的封装上的与外部的连接端子的阻抗等的影响。因此，与设置在半导体模块27的外部的情况相比，能够正确地测量开关半导体器件11的温度。
还有，由于根据来自电动机控制部82的要求输出损耗数据，电动机控制部82能够根据自身的工作状况从半导体模块27接收损耗数据。因此，与上述的半导体模块15、20同样，电动机控制部82能够在适当的通信负载下进行与半导体模块27的通信。
进而，由于将与电动机控制部82所要求的特征值对应的损耗数据输出到电动机控制部82，电动机控制部82没有必要处理非必要的损耗数据，能够减少无谓的处理。
此外，在半导体模块27的外部系统，例如电动机控制部82具备测量开关半导体器件11的温度的温度控制部的情况下，半导体模块27没有必要具备温度测量部29。在这种情况下，由于将在电动机控制部82所具备的温度测量部中测得的温度的信息包含在数据要求信号所具有的开关半导体器件的特征值的信息中，或者由于进而加在数据要求信号所具有的开关半导体器件的负载的特征值的信息中，数据输出控制部28也能够识别开关半导体器件11的温度，能够从存储部26读出与该温度对应的损耗数据，并输出到电动机控制部82。
实施例5.
图20是示出本发明的实施例5的半导体模块30的结构的方框图。本实施例5的半导体模块30具备上述开关半导体器件11、电压测量部13及电流测量部14、损耗运算部31、存储部32以及数据输出控制部33，这些构成要素被收容在同一封装内。在本实施例5中，在上述的系统99中，采用图20所示的半导体模块30，以代替半导体模块10。
损耗运算部31以在电压测量部13测得的电压和在电流测量部测得的电流为基础，求出损耗数据。此外，求出损耗数据的具体的方法与上述实施例1所述的方法相同。还有，损耗运算部31将求出的损耗数据与开关半导体器件11的特征值相互对应地存储在存储部32中。具体地说，将求得的损耗数据与当产生该损耗数据所表示的损耗时的开关半导体器件11的电压及电流相互对应地存储在存储部32中。此外，开关半导体器件11的电压及电流能够与损耗的运算独立地分别从在电压测量部13测得的电压及在电流测量部14测得的电流读出。
还有，损耗运算部31在对损耗进行运算之前，如果从在电压测得部13测量的电压读出的开关半导体器件11的电压和从在电流测量部14测得的电流读出的开关半导体器件11的电流的组已经被存储在存储部32中，则不进行彼时的损耗运算，不将该开关半导体器件11的电压及电流写入存储部32。由此，不需要多次去求对开关半导体器件11的相同特征值的损耗数据。
此外，损耗运算部31也可以将开关半导体器件11的负载的特征值与损耗数据对应地存储在存储部32中。具体地说，可将求得的损耗数据与当发生该损耗数据所表示的损耗时在电动机90中的电动机转矩或电动机电流对应地存储在存储部32中。这种情况下，在求得的负载的特征值已被存储在存储部32中的情况下，不进行彼时的损耗运算。
这样，在存储部32中存储例如上述图10所示的数据及图13所示的数据。
再次，参照图21说明将损耗数据输出到外部时本实施例5的半导体模块30的工作。如图21所示，在步骤s30中，数据输出控制部33从电动机控制部82接收数据要求信号。在该数据要求信号中，包含与电动机控制部82希望从半导体模块30输出的损耗数据对应的开关半导体器件的特征值的信息或负载的特征值的信息。以后，当表示开关半导体器件11的特征值和负载的特征值的某一方的情况下，有时将那些特征值简单地称为「特征值」。
再次，在步骤s31中，数据输出控制部33识别包含在接收到的数据要求信号中的特征值。
而且，在步骤32中，数据输出控制部33判断与已识别的特征值对应的损耗数据是否被存储在存储部32中。而且，当数据输出控制部33判断为在存储部32中没有存储该损耗数据时，在步骤s35，将其意旨通知电动机控制部82。接收了该通知的电动机控制部82将与主控制部80所决定的工作点对应的损耗数据不存在的情况通知主控制部80。主控制部80例如将损耗数据不存在的工作点从候选者中剔除。
另一方面，在步骤s32中，数据输出控制部33当判断为与在步骤s31中已识别的特征值对应的损耗数据存在于存储部32中时，即在步骤s33中从存储部32读出该损耗数据。而且，在步骤s34中将读出的损耗数据输出到电动机控制部82。
这样，与电动机控制部82所要求的特征值对应的损耗数据就从存储部32输出到电动机控制部82。
如上所述，按照本实施例5的半导体模块30，由于具备将特征值与损耗数据相互对应地存储起来地存储部32，与上述实施例1、2的半导体模块10、15不同，没有必要多次去求与相同特征值对应的损耗数据。因此，与半导体模块10、15相比，能够减少损耗数据的处理时间。
还有，由于根据来自电动机控制部82的要求而输出损耗数据，电动机控制部82根据自身的工作状况，能够从半导体模块30接收损耗数据。因此，与上述的半导体模块15、20同样，电动机控制部82能够在适当的通信负载下与半导体模块30进行通信。
此外，由于将与电动机控制部82所要求的特征值对应的损耗数据输出到电动机控制部82，电动机控制部82没有必要处理非必要的损耗数据，能够减少无谓的处理。
还有，在本实施例5的半导体模块30中，在半导体模块30的内部，由于测量了开关半导体器件11的各IGBT11a的电压及电流，与上述的半导体模块10同样，能够正确地测量这样的电压及电流。其结果是，能够向外部系统提供精度良好的损耗数据。
此外，在本实施例5中，通过数据输出控制部33从存储部32输出损耗数据，与上述图14所示的半导体模块20同样，也可以从存储部32直接输出损耗数据。这种情况下的半导体模块30的方框图示于图22。
图22所示的存储部32能够从电动机控制部82直接读出数据。例如，在存储部32用RAM构成的情况下，地址信号及控制信号直接从电动机控制部82给予存储部32，基于那些信号，存储部32将内部的数据直接输出到电动机控制部82。
电动机控制部82以存储部32内的开关半导体器件11的特征值或负载的特征值为基础，能够读出必要的损耗数据。
这样，由于存储部32内的数据被直接读出到外部的系统，控制损耗数据的输出的数据输出控制部33就成为不必要，能够简化半导体模块30的电路结构。还有，由于存储部32根据电动机控制部82的要求(例如地址信号及控制信号)而输出损耗数据，电动机控制部82能够在适当的通信负载下进行与半导体模块30的通信。
实施例6.
图23是示出本发明的实施例6的半导体模块40的结构的方框图。本实施例6的半导体模块40基本上是在上述实施例5的半导体模块30中在内部还具备测量开关半导体器件11的温度的温度测量部41，具备损耗运算部44以代替损耗运算部31，具备存储部43以代替存储部32，具备数据输出控制部42以代替数据输出控制部33。在本实施例6中，在上述的系统99中，采用图23所示的半导体模块40以代替半导体模块10。
温度测量部41根据损耗运算部44的要求，测量开关半导体器件11的温度，将测得的温度输出到损耗运算部44。还有，温度测量部41根据数据输出控制部42的要求，测量开关半导体器件11的温度，将测得的温度输出到数据输出控制部42。此外，在损耗运算部44与数据输出控制部42的要求发生竞争时，损耗运算部44的要求优先，当将求出的温度输出到损耗运算部44以后，将该温度输出到数据输出控制部42。温度测量部41例如测量开关半导体器件11所具备的多个IGBT11a中的一个IGBT11a的温度，将它作为开关半导体器件11的温度输出。
损耗运算部44以在电压测量部13测得的电压、在电流测量部14测得的电流为基础，求出损耗数据。此外，求得损耗数据的具体的方法与在上述的实施例1中所述的方法相同。还有，损耗运算部44当从电压测量部13及电流测量部14接收测量结果时，在求损耗数据前，要求对温度测量部41进行开关半导体器件11的温度测量。接收到该要求的温度测量部41测量开关半导体器件11的温度，并将测量结果输出到损耗运算部44。
而且，损耗运算部44将求得的损耗数据与开关半导体器件11的特征值相互对应地存储在存储部43中。具体地说，将求得的损耗数据、从温度测量部41接收到的开关半导体器件的温度、以及产生该损耗数据所表示的损耗时的开关半导体器件11的电压及电流相互对应地存储在存储部43中。此外，开关半导体器件11的电压及电流能够与损耗的运算独立地分别读出在电压测量部13测得的电压及在电流测量部14测得的电流。
还有，损耗运算部44在进行损耗的运算前判断从在电压测得部13测得的电压读出的开关半导体器件11的电压、从在电流测量部14测得的电流读出的开关半导体器件11的电流、从温度测量部41接收到的开关半导体器件11的温度的组是否已存储在存储部43中。而且，如果已被存储，就不进行彼时的损耗运算，不将该开关半导体器件的温度、电压及电流写入存储部43中。由此，不需多次去求对开关半导体器件11的相同的特征值的损耗数据。
此外，损耗运算部44也可以将开关半导体器件11的温度、开关半导体器件11的负载的特征值和损耗数据相互对应地存储在存储部43中。具体地说，也可以将求得的损耗数据、从温度测量部41接收到的开关半导体器件11的温度、以及产生该损耗数据所表示的损耗时电动机90中的电动机转矩或电动机电流相互对应地存储在存储部43中。这种情况下，当从温度测量部41接收到的温度和求得的负载的特征值的组已经存储在存储部43中的情况下，不进行彼时的损耗运算。
这样，就在存储部43中存储例如上述图17所示的数据或图18所示的数据。
再次，参照图24说明将损耗数据输出到外部时的本实施例6的半导体模块40的工作。如图24所示，执行与上述图21所示同样的步骤s30、s31。由此，数据输出控制部42识别包含在接收到的数据要求信号中的特征值。
而且，执行与图21所示同样的步骤s32。在步骤s32中，数据输出控制部42当判断与在步骤s31中已识别的特征值对应的损耗数据没有存储在存储部43时，执行步骤s35。
另一方面，在步骤s32中，数据输出控制部42当判断为与在步骤s31中已识别的特征值对应的损耗数据存在于存储部32时，在步骤s43中，要求温度测量部41测量温度。接收到该要求的温度测量部41测量开关半导体器件11的温度，并将测量结果输出到数据输出控制部42。
在步骤s44中，数据输出控制部42从存储部43读出与在步骤s31中已识别的特征值和从温度测量部41接收到的开关半导体器件11的温度对应的损耗数据，在步骤s45中，将该损耗数据输出到电动机控制部82。
这样，与开关半导体器件11的温度和电动机控制部82所要求的特征值对应的损耗数据从存储部43输出到电动机控制部82。
如上所述，按照本实施例6的半导体模块40，除上述实施例5的半导体模块30所具有的功能外，与开关半导体器件11的温度对应的损耗数据还被输出到外部系统。因此，除半导体模块30所具有的效果外，即使在开关半导体器件11的温度发生变化的情况下，也能够向外部系统提供精度良好的损耗数据。
此外，由于在半导体模块40的内部设置了温度测量部41，与设置在半导体模块40的外部的情况相比，能够正确地测量开关半导体器件11的温度。
实施例7.
在上述的实施例1～6中，叙述了作为半导体模块所具备的开关半导体器件11的负载的电动机的情况，这里，说明其它的负载，例如电容器及电抗器的情况。
图25是示出本发明的实施例7的半导体模块50的结构的方框图。本实施例7的半导体模块50基本上具备了用开关半导体器件51以代替上述的实施例1的半导体模块10中的开关半导体器件11。
在开关半导体器件51中，作为开关元件设置了一个双极晶体管51a，在半导体模块50的外部作为负载连接电容器56及电抗器57。
通过电流测量部14的电流传感器14a(未图示)将电抗器57的一端和半导体模块50的外部的二极管55的阳极连接到双极晶体管51a的集电极上。将半导体模块50的外部的电池58的负电源端子和电容器56的一端连接到双极晶体管51a的发射极上。而且，将电抗器57的另一端连接到电池58的正电源端子上，将电容器56的另一端连接到二极管55的阴极上。
图25所示的半导体模块50、电池58、电抗器57、二极管55及电容器56例如被设置在上述的电动机系统71内，由它们构成开关电源电路59。而且，例如由电动机控制部82控制双极晶体管51a的基极电压，控制双极晶体管51a的开关工作。
根据双极晶体管51a的开关频率，从电池58的输出电压Vt到它的2倍电压的电压在电容器56的两端发生。而且，在电容器56的两端发生的电压例如被施加在上述实施例1的开关半导体器件11的输入端子P、N上。由此，根据电容器56的电压的大小，决定开关半导体器件11的电压的大小。此外，在上述的实施例1～6中，示出了电动机控制部82供给开关半导体器件11的电压的例子，而这样的例子是图25所示的开关电源电路59被设置在电动机控制部82内的情况的例子。
半导体模块50的电流测量部14测量双极晶体管51a的集电极-发射极之间的电流，电压测量部13测量双极晶体管51a的集电极-发射极之间的电压。
损耗运算部12以在电压测量部13测得的电压和在电流测量部14测得的电流为基础，求出表示在开关半导体器件51产生的损耗的损耗数据，输出到电动机控制部82。这里，将表示一次开关工作中在双极晶体管51a中产生的损耗的损耗数据作为开关半导体器件51的损耗数据输出。求出损耗数据的具体的方法能够用与在上述的实施例1中叙述的方法同样的方法求出。
这样，由于本实施例7的半导体模块50将损耗数据输出到外部系统，该外部系统能够识别开关半导体器件51的损耗。因此，在具备半导体模块50的系统中，能够以从半导体模块50得到的损耗数据和从其它的子系统得到的损耗值为基础制定在整个系统中最良好的能量效率控制策略。
此外，在本实施例7中，将表示双极晶体管51a的一次开关工作中产生的损耗的损耗数据输出到外部，但也可以将在双极晶体管51a的一次开关工作中产生的损耗乘上其开关频率，求出在一秒中产生的损耗，将表示该损耗的损耗数据输出到外部。
还有，与实施例7的半导体模块50同样，在上述的各半导体模块15、20、27、30、40中，在采用开关半导体器件51代替开关半导体器件11，构成图25所示的开关电源电路59的情况下，当然在各半导体模块中也能够得到上述已说明的效果。此外，作为在这种情况下的负载的特征值例如采用在电容器56的两端产生的电压。由于从电压测量部测量的结果求出电池58的输出电压Vt和在开关半导体器件51中双极晶体管51a的开关频率，损耗运算部能够求出在电容器56的两端产生的电压。
按照本发明中第1方面的半导体模块，外部系统能够识别在开关半导体器件中产生的损耗。因此，在具备第1方面的半导体模块的系统中，以从这样的半导体模块得到的损耗数据和从其它的子系统得到的损耗值为基础，能够制定在系统整体中能量效率最佳的控制策略。
还有，按照本发明中第2方面的半导体模块，由于根据外部系统的要求输出损耗数据，外部系统能够根据自身的工作状况接收损耗数据。因此，外部系统能够在适当的通信负载下进行与半导体模块的通信。此外，没有必要处理非必要的损耗数据，能够减少无谓的处理。
还有，按照本发明中第3方面的半导体模块，由于相互对应地存储开关半导体器件的特征值和损耗数据，没有必要多次去求对开关半导体器件的同样的特征值的损耗数据。其结果是，能够减少对损耗数据的处理时间。
还有，按照本发明中第4方面的半导体模块，由于输出与外部系统所要求的开关半导体器件的特征值对应的损耗数据，外部系统没有必要处理与不必要的开关半导体器件的特征值对应的损耗数据，能够减少无谓的处理。
还有，按照本发明中第5及第8方面的半导体模块，由于输出与开关半导体器件的温度对应的损耗数据，即使在开关半导体器件的温度发生变化的情况下，也能够向外部系统提供精度高的损耗数据。
还有，按照本发明中第6方面的半导体模块，由于将开关半导体器件的负载的特征值与损耗数据相互对应地存储起来，没有必要多次去求对开关半导体器件的负载的相同的特征值的损耗数据。其结果是，能够减少对损耗数据的处理时间。
还有，按照本发明中第7方面的半导体模块，由于输出与外部系统所要求的开关半导体器件的负载的特征值对应的损耗数据，外部系统没有必要处理与不必要的开关半导体器件的负载的特征值对应的损耗数据，能够减少无谓的处理。
还有，由于输出与外部系统所要求的开关半导体器件的负载的特征值对应的损耗数据，第7方面的半导体模块对于以开关半导体器件的负载作为控制目标的系统来说，成为合适的半导体模块。
还有，按照本发明第9方面的半导体模块，由于存储部能够直接从外部系统读出数据，没有必要设置进行与外部系统的通信并控制损耗数据的输出的电路。因此，能够简化半导体模块的电路结构。
还有，按照本发明中第10方面的半导体模块，由于在其内部测量开关半导体元件的电压及电流，能够正确地测量这样的电压及电流。其结果是，能够向外部系统提供精度良好的损耗数据。
权利要求
1.一种半导体模块，它是在内部具备开关半导体器件的半导体模块，其特征在于将表示在上述开关半导体器件中产生的功率损耗的损耗数据作为数据信号输出到外部。
2.如权利要求1所述的半导体模块，其特征在于在内部具备与上述半导体模块的外部系统进行通信、控制上述损耗数据向外部的输出的数据输出控制部，上述数据输出控制部根据来自上述系统的要求将上述损耗数据输出到上述系统。
3.如权利要求1所述的半导体模块，其特征在于在内部具备将上述开关半导体器件的特征值与上述损耗数据相互对应地存储起来的存储部，将存储在上述存储部中的上述损耗数据输出到外部。
4.如权利要求3所述的半导体模块，其特征在于将与上述半导体模块的外部系统所要求的上述开关半导体器件的特征值对应的上述损耗数据从上述存储部输出到上述系统。
5.如权利要求3所述的半导体模块，其特征在于上述存储部存储上述开关半导体器件的温度作为上述开关半导体器件的特征值，在内部还具备测量上述开关半导体器件的温度的温度测量部，将与在上述温度测得部测量的上述开关半导体器件的温度对应的上述损耗数据从上述存储部输出到外部。
6.如权利要求1所述的半导体模块，其特征在于在内部具备将上述开关半导体器件的负载的特征值与上述损耗数据相互对应地存储起来的存储部，将在上述中存储部存储的上述损耗数据输出到外部。
7.如权利要求6所述的半导体模块，其特征在于将与上述半导体模块的外部系统所要求的上述负载的特征值对应的上述损耗数据从上述存储部输出到上述系统。
8.如权利要求6所述的半导体模块，其特征在于上述存储部相互对应地存储上述开关半导体器件的温度、上述负载的特征值和上述损耗数据，在内部还具备测量上述开关半导体器件的温度的温度测量部，将与在上述温度测量部测得的上述开关半导体器件的温度对应的上述损耗数据从上述存储部输出到外部。
9.如权利要求4及权利要求7的任何一项所述的半导体模块，其特征在于上述存储部能够从上述系统直接读出数据。
10.如权利要求1至权利要求8的任何一项所述的半导体模块，其特征在于在上述开关半导体器件中设置开关半导体元件；在内部具备测量施加在上述开关半导体元件上的电压的电压测量部；测量流过上述开关半导体元件的电流的电流测量部；以及以在上述电压测量部测得的上述电压和在上述电流测量部测得的上述电流为基础，求出上述损耗数据的损耗运算部。
全文摘要
本发明的课题是提供一种在内部具备开关半导体器件的半导体模块中使外部系统能够识别该开关半导体器件的功率损耗的技术。在半导体模块10的内部所具备的开关半导体器件11中，设置多个开关半导体元件。损耗运算部12以在电压测量部13测得的各开关半导体元件的电压和在电流测量部14测得的各开关半导体元件的电流为基础，求出在开关半导体器件11中产生的功率损耗。损耗运算部12将求得的表示功率损耗的损耗数据作为数据信号输出到半导体模块10的外部的电动机控制部82。电动机控制部82能够从损耗数据识别在开关半导体器件11中产生的功率损耗。
文档编号G01R31/40GK1467905SQ03107319
公开日2004年1月14日 申请日期2003年3月20日 优先权日2002年7月5日
发明者宫本升 申请人:三菱电机株式会社