(57)【要約】【課題】複数の発熱箇所を有するブリッジ回路を構成するスイッチ素子の温度検出において、簡素で安価かつ確実にスイッチ素子温度を検出するスイッチ素子の温度検出方法を提供する。【解決手段】ブリッジ回路を構成するスイッチ素子４１ａ〜４３ｂの温度を、スイッチ素子４１ａ〜４３ｂのそれぞれと同一チップ上に構成される温度検出用ダイオード素子４０２により検出する方法であって、スイッチ素子４１ａ〜４３ｂを同一放熱体４０上に配置すると共に、スイッチ素子４１ａ〜４３ｂから選択したスイッチ素子４１ａ、４２ａ、４３ａの温度検出用ダイオード素子４０２を直列接続し、スイッチ素子４１ａ、４２ａ、４３ａの温度を検出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のスイッチ素子により構成されるブリッジ回路の前記スイッチ素子の温度を、前記複数のスイッチ素子のそれぞれと同一チップ上に構成される温度検出用ダイオード素子により検出するスイッチ素子の温度検出方法であって、
前記複数のスイッチ素子を同一放熱板上に配置すると共に、前記複数のスイッチ素子から選択したスイッチ素子の温度検出用ダイオード素子を直列接続し、前記スイッチ素子の温度を検出するスイッチ素子の温度検出方法。
【請求項２】
前記直列接続された温度検出用ダイオード素子に定電流通電し、前記温度検出用ダイオード素子の総和電圧により温度検出することを特徴とする請求項１に記載のスイッチ素子の温度検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、多相モータを通電制御するスイッチ素子の温度検出方法に係り、特に、複数の発熱箇所を有するブリッジ回路を構成する半導体スイッチ素子の温度検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、車輌に搭載され、多相モータを通電制御するブリッジ回路を構成するスイッチ素子では、個別のスイッチ素子を多数個組み合わせて構成される場合が多く、この場合、構成される多数個のスイッチ素子の全てを安価かつ確実に温度検出することで、スイッチ素子の過熱保護を実現することが要求されている。
【０００３】
ところで、半導体スイッチの温度検出方法としては、パワーＭＯＳ（電界効果トランジスタ）と同一チップ上に温度検出用のダイオード素子を構成し、このダイオード素子の負の温度電圧特性を用いて検出する方法、さらには外来ノイズ除去を目的としたローパスフィルタを同一チップ上に構成する手法が知られている。（例えば、特許文献１参照）
【０００４】
また、複数の発熱箇所を有する装置での温度検出としては、温度に応じて抵抗値が変化するサーミスタを用いて各サーミスタを並列接続することにより温度検出する技術が知られている。（例えば、特許文献２参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３５０９６２３号公報
【特許文献２】特許第３９７５８０９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、前記特許文献１には、スイッチ素子であるパワーＭＯＳと同一チップ上に温度検出用ダイオード素子を構成し、そのダイオード素子のアノードとカソード間順方向電圧の温度特性を利用してスイッチ素子の温度検出を行う手法について開示されているが、複数の発熱箇所を有する被検出対象物の温度検出方法について開示されていない。
【０００７】
また、前記特許文献２には、複数の発熱箇所を有する被検出対象物の温度検出方法が開示されているが、この特許文献２に開示された技術は、サーミスタによる温度検出であり、さらに複数個所の発熱検出のために設置したサーミスタを並列接続して、合成抵抗で検出する方法であるため、半導体のチップ温度を検出する方法としては検出精度が低い課題を有している。
【０００８】
この発明は、前記課題を解決するためになされたもので、複数の発熱箇所を有するブリッジ回路を構成するスイッチ素子の温度検出において、簡素で安価かつ確実にスイッチ素子温度を検出するスイッチ素子の温度検出方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係るスイッチ素子の温度検出方法は、ブリッジ回路を構成する複数のスイッチ素子の温度を、前記複数のスイッチ素子のそれぞれと同一チップ上に構成される温度検出用ダイオード素子により検出するスイッチ素子の温度検出方法であって、前記複数のスイッチ素子を同一放熱体上に配置すると共に、前記複数のスイッチ素子から選択したスイ
ッチ素子の温度検出用ダイオード素子を直列接続し、前記スイッチ素子の温度を検出するものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明に係るスイッチ素子の温度検出方法によれば、複数のスイッチ素子を同一放熱体上に配置すると共に、前記複数のスイッチ素子から選択したスイッチ素子の温度検出用ダイオード素子を直列接続し、前記スイッチ素子の温度を検出するので、複数の発熱箇所を有するブリッジ回路を構成するスイッチ素子の温度検出において、簡素で安価かつ確実にスイッチ素子の温度を検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態1に係るスイッチ素子の温度検出方法を説明する回路ブロック図である。
【図２】スイッチ素子単体の構成を示す回路ブロック図である。
【図３】温度検知ダイオードの温度と電圧の特性を示すチャートである。
【図４】図１に示す各スイッチ素子のレイアウトを示す図である。
【図５】スイッチ素子の温度状態と検出端子の電圧状態を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付の図面を参照して、この発明に係るスイッチ素子の温度検出方法について好適な実施の形態を説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではなく、諸種の設計的変更をも包摂するものである。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係るスイッチ素子の温度検出方法を説明する回路ブロック図である。図１において、モータ（ここでは３相モータ）１は、モータ１を制御する電子制御装置２を介してバッテリー等の電源３に接続されている。
【００１４】
電子制御装置２は、モータ１の各相に通電するブリッジ回路を構成する半導体スイッチ素子４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂ、４３ａおよび４３ｂと、後述する放熱体とからなるパワーブロック４と、スイッチ素子４１ａ〜４３ｂの通電タイミングを制御する制御ブロック５を備えている。
【００１５】
制御ブロック５は、後述する温度検出用ダイオードに一定電流を通電する定電流回路５１と、定電流回路５１により通電した電圧を検出する検温ダイオード電圧検出回路５２と、検温ダイオード電圧検出回路５２の電圧情報や、その他各種情報（図示せず）によりモータ１の通電を制御するマイコンからなる制御装置５３と、スイッチ素子４１ａ〜４３ｂを駆動するプリドライバ回路５４と、サーミスタからなる温度センサ５５を備えている。
【００１６】
図２は、スイッチ素子４１ａの構成を示す回路ブロック図であり、その他のスイッチ素子４１ｂ、４２ａ、４２ｂ、４３ａ、４３ｂも同様に構成されている。スイッチ素子４１ａは、スイッチ素子部４０１と、スイッチ素子部４０１と同一チップ上に構成された温度検出用ダイオード４０２を備えている。なお、図２においては、温度検出用ダイオード４０２を３段のダイオード構成として図示しているが、検出性等の用途により段数は適宜変更しても良い。
【００１７】
次に、温度検出用ダイオード４０２の出力特性について説明する。図３は、図２で説明した温度検出用ダイオード４０２の出力特性を示すチャートで、横軸は温度、縦軸は電圧を示している。チャートにはＡ群およびＢ群の２系統に各３本の特性線を記載しているが、温度検出用ダイオード４０２については図３の下側に位置するＢ線、Ｂ１線、Ｂ２線で示している。なお、温度検出用ダイオード４０２はダイオード３段で構成しているために、図２のＢで示す端子間におけるダイオード３個分の電圧特性が出力される。Ｂ線は中央値、Ｂ１線は上限値、Ｂ２線は下限値を示している。
【００１８】
また、図３の上側に位置するＡ線、Ａ１線、Ａ２線は温度検出用ダイオード４０２を３個直列接続した総和の電圧特性で、図１のＡで示す１つの検出端子におけるＢ線、Ｂ１線、Ｂ２線のそれぞれ３倍出力であり、Ａ線は中央値、Ａ１線は上限値、Ａ２線は下限値をそれぞれ示している。なお、温度検出は温度検出用ダイオード４０２を３個直列接続した総和の電圧、即ち、Ａ群の電圧を制御ブロック５内の検温ダイオード電圧検出回路５２を経てマイコンからなる制御装置５３にて検出する。
【００１９】
スイッチ素子４１ａ〜４３ｂの温度検出としては、１５０℃以上の異常温度を確実に検出して過熱から保護する必要があるが、温度検出用ダイオード４０２のばらつきを考慮した場合、図３では過熱判定＜３．４５ＶとすることでＡ１線からＡ２線の間で検出電圧がばらついても、１５０℃から２００℃の間で確実に検出できることがわかる。
【００２０】
図４は、図１で説明したスイッチ素子４１ａ〜４３ｂのレイアウト状態を示す図で、放熱体４０の表面に、スイッチ素子４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂ、４３ａおよび４３ｂが順次配置されている。ここで、スイッチ素子４１ａ〜４３ｂのうち、隔置位置に配置されているスイッチ素子４１ａ、４２ａ、４３ａのみ温度検出するように、図２における温度検出用ダイオード４０２を直列接続する。この接続状態を図１に示している。
【００２１】
この接続方法によれば、スイッチ素子４１ｂ、４２ｂおよび４３ｂについては直接温度検出しないことになるが、放熱体４０の表面での熱伝導により直近の温度検出を行うスイッチ素子４１ａ、４２ａおよび４３ａに温度が反映されて、間接的に検出を行うものである。
【００２２】
温度検出する対象のスイッチ素子は、故障確立が高い素子、または検知感度が優先される素子を選択する。本実施の形態では３相モータ１に通電するブリッジ回路を構成する６個のスイッチ素子４１ａ〜４３ｂのうち、各相の上アームに相当する４１ａ、４２ａおよび４３ａを直接監視の対象として選択しているが、これは出力端子の地絡故障の検出、保護を優先しているものである。
【００２３】
図５は、スイッチ素子の温度状態と検出端子の電圧状態を示す表で、温度検出を行うスイッチ素子４１ａ、４２ａおよび４３ａの間で、素子温度が異なる場合の検出性を示したものである。各素子４１ａ、４２ａおよび４３ａの温度が１２５℃から２００℃の間で、５０℃以内の温度差でばらついた場合を検証したものであるが、前述の図４における過熱判定電圧＜３．４５Ｖであれば、図５のNo.４以下の条件（全素子が１５０℃、またはい
ずれかの素子が２００℃）では確実に検出可能であることを示している。
【００２４】
なお、本実施の形態では図３にて説明したように、温度検出用ダイオード４０２の特性を、０℃時＝２．１Ｖ（０．７Ｖ×３段）、温度係数＝−６ｍＶ／℃（−２ｍＶ×３段）とした代表的な特性として説明したが、温度検出ダイオード４０２の構成方法や製造条件によって、初期ばらつき、および温度係数が理想値から若干ずれる場合があるので、温度検出用ダイオード４０２の特性に合わせて、過熱判定電圧を設定する必要がある。
【００２５】
また、温度検出用ダイオード４０２の特性が理想値からずれている場合の校正方法として、図１に示すように別置の温度センサ５５により、補正する手段も有効である。
【００２６】
以上説明した様に、実施の形態１に係るスイッチ素子の温度検出方法によれば、温度検
出用ダイオード４０２を同一チップ上に構成した複数個のスイッチ素子４１ａ〜４３ｂを有するブリッジ回路により３相モータ１を駆動する装置において、複数のスイッチ素子４１ａ〜４３ｂを同一放熱体４０上に配置すると共に、複数のスイッチ素子４１ａ〜４３ｂから選択したスイッチ素子４１ａ、４２ａ、４３ａの温度検出用ダイオード素子４０２を直列接続し、定電流回路５１により通電したダイオード４０２の総和の電圧を検出する方法を採用することにより、簡素かつ安価で確実にスイッチ素子４１ａ〜４３ｂの異常温度を検出することができる。
【符号の説明】
【００２７】
１  モータ
２  電子制御装置
３  電源
４  パワーブロック
４０  放熱体
４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂ、４３ａ、４３ｂ  スイッチ素子
４０１  スイッチ素子部
４０２  温度検知用ダイオード
５  制御ブロック
５１  定電流回路
５２  検温ダイオード電圧検出回路
５３  制御装置
５４  プリドライバ回路
５５  温度センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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