(57)【要約】【課題】電流測定値が異常になっても、過電流を正しく判定できる、過電流保護装置を提供すること。【解決手段】インバータ内の素子の温度を測定し、前記素子の温度測定値を出力する温度測定部と、前記インバータと負荷との間に流れる負荷電流を測定し、前記負荷電流の電流測定値を出力する負荷電流測定部と、前記電流測定値に基づいて前記素子の通電を制御し、且つ、前記電流測定値から前記素子の温度を推定して前記素子の温度推定値を導出する、マイクロコンピュータとを備え、前記マイクロコンピュータは、前記電流測定値が所定の閾値以下、且つ、前記温度測定値と前記温度推定値とが所定の差以上乖離した場合、前記素子の通電電流を過電流と判定する、過電流保護装置。【選択図】図１
2016208667.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インバータ内の素子の温度を測定し、前記素子の温度測定値を出力する温度測定部と、
前記インバータと負荷との間に流れる負荷電流を測定し、前記負荷電流の電流測定値を出力する負荷電流測定部と、
前記電流測定値に基づいて前記素子の通電を制御し、且つ、前記電流測定値から前記素子の温度を推定して前記素子の温度推定値を導出する、マイクロコンピュータとを備え、
前記マイクロコンピュータは、前記電流測定値が所定の閾値以下、且つ、前記温度測定値と前記温度推定値とが所定の差以上乖離した場合、前記素子の通電電流を過電流と判定する、過電流保護装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過電流保護装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、トランジスタの保護回路において、ドレイン電流を測定して入力される信号レベルが所定の基準電圧を超えるとき、過電流が検出されたと判定する技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０７−８４６５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の従来技術では、電流の測定値が異常になると、基準電圧と比較される信号レベルも異常になるので、過電流を正しく判定することができない。そこで、電流測定値が異常になっても、過電流を正しく判定できる、過電流保護装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一つの案では、
インバータ内の素子の温度を測定し、前記素子の温度測定値を出力する温度測定部と、
前記インバータと負荷との間に流れる負荷電流を測定し、前記負荷電流の電流測定値を出力する負荷電流測定部と、
前記電流測定値に基づいて前記素子の通電を制御し、且つ、前記電流測定値から前記素子の温度を推定して前記素子の温度推定値を導出する、マイクロコンピュータとを備え、
前記マイクロコンピュータは、前記電流測定値が所定の閾値以下、且つ、前記温度測定値と前記温度推定値とが所定の差以上乖離した場合、前記素子の通電電流を過電流と判定する、過電流保護装置が提供される。
【発明の効果】
【０００６】
一態様によれば、前記電流測定値が異常になっても、前記温度測定値と前記温度推定値との差が考慮されるので、過電流を正しく判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】過電流保護装置を備える駆動システムの構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。
【０００９】
図１は、過電流保護装置１を備える駆動システムの構成の一例を示す図である。図１の駆動システムは、モータ１０と、モータ１０を駆動するインバータ３０と、過電流保護装置１とを備える。過電流保護装置１は、インバータ３０内の素子を過電流から保護する装置である。
【００１０】
インバータ３０は、三相式のモータ１０を駆動する駆動回路の一例である。インバータ３０は、ハイサイドの素子とローサイドの素子とが直列に接続される直列回路を、三相式のモータ１０の相数と同数の三個、並列に備える。第一相の直列回路は、中間ノード３７に対してハイサイドの電源電位４０側に設けられた素子３１と、中間ノード３７に対してローサイドのグランド電位４１側に設けられた素子３２とを有する。同様に、第二相の直列回路は、中間ノード３８に対してハイサイドの素子３３と、中間ノード３８に対してローサイドの素子３４とを有し、第三相の直列回路は、中間ノード３９に対してハイサイドの素子３５と、中間ノード３９に対してローサイドの素子３６とを有する。
【００１１】
各素子３１−３６は、マイクロコンピュータ５０から供給される駆動信号に従ってオンオフするスイッチング素子である。スイッチング素子の具体例として、還流ダイオードが並列に接続されたＩＧＢＴ等のトランジスタが挙げられる。
【００１２】
モータ１０は、中間ノード３７，３８，３９に接続される誘導性の負荷の一例であり、例えば、車両を動かす動力源である。
【００１３】
過電流保護装置１は、例えば、温度測定部４４と、負荷電流測定部２０と、マイクロコンピュータ５０とを備える。
【００１４】
温度測定部４４は、インバータ３０内の特定の素子の温度を測定し、当該特定の素子の温度測定値Ｔｓを出力する。インバータ３０内の特定の素子とは、素子３１−３６の全ての素子でもよいし、素子３１−３６のうちの一部の素子でもよい。
【００１５】
温度測定部４４は、例えば、温度測定部４４が設けられているチップに形成されている素子（つまり、温度測定部４４と同一チップ上の素子）の温度を測定し、その温度測定した素子の温度測定値Ｔｓを表す素子温度信号を出力する。例えば、素子３１の温度測定値Ｔｓを出力する温度測定部４４は、素子３１と同一チップ上に設けられている。温度測定部４４は同一チップ上の素子の温度を測定することにより、温度測定値Ｔｓの測定精度を高めることができる。温度測定部４４は、素子３１−３６の全ての素子に対して設けられてもよいし、素子３１−３６のうちの一部の素子に対して設けられてもよい。
【００１６】
負荷電流測定部２０は、インバータ３０とモータ１０との間に流れる負荷電流Ｉｍを測定し、負荷電流Ｉｍの電流測定値Ｉｍａを出力する。負荷電流測定部２０は、例えば、インバータ３０とモータ１０との間を結ぶ電流配線をモニタし、電流測定値Ｉｍａを表す負荷電流信号を出力する電流センサである。
【００１７】
マイクロコンピュータ５０は、電流測定値Ｉｍａに基づいてインバータ３０内の各素子３１−３６の通電を制御し、且つ、電流測定値Ｉｍａからインバータ３０内の各素子３１−３６の温度を推定して各素子３１−３６の温度推定値Ｔｅを導出する。負荷電流Ｉｍは各素子３１−３６を流れるので、各素子３１−３６の通電電流Ｉｃは、負荷電流Ｉｍが大きくなるほど大きくなる。一方、各素子３１−３６の温度は、各素子３１−３６の通電電流Ｉｃが大きくなるほど高くなる。つまり、各素子３１−３６の温度は、負荷電流Ｉｍの電流値と相関する。また、各素子３１−３６の通電は電流測定値Ｉｍａに基づいて制御されるので、各素子３１−３６の通電電流Ｉｃの通電時間及び電流値は、電流測定値Ｉｍａに応じて決定される。したがって、マイクロコンピュータ５０は、負荷電流Ｉｍの電流測定値Ｉｍａから各素子３１−３６の温度を推定でき、各素子３１−３６の温度推定値Ｔｅを導出できる。
【００１８】
次に、マイクロコンピュータ５０が電流測定値Ｉｍａに基づいて各素子３１−３６の通電を制御している正常時に、負荷電流測定部２０の異常により、電流測定値Ｉｍａが異常値（例えば、零）に低下する故障が発生した場合を考える。
【００１９】
マイクロコンピュータ５０は、フィードバック入力された電流測定値Ｉｍａの低下が検出されると、実際の負荷電流Ｉｍが増加するように負のフィードバック制御を行って、各素子３１−３６の通電を制御する。したがって、当該故障が発生すると、各素子３１−３６を流れる通電電流Ｉｃは、正常時よりも増加し始めるので、各素子３１−３６の温度の実測値である温度測定値Ｔｓも、正常時よりも上昇し始める。しかしながら、負荷電流Ｉｍが増加し始めても、電流測定値Ｉｍａは当該故障により異常値に低下したままである。したがって、マイクロコンピュータ５０は、電流測定値Ｉｍａのフィードバック入力により、負荷電流Ｉｍが更に増加するように各素子３１−３６の通電を制御する。その結果、各素子３１−３６を流れる通電電流Ｉｃは、過大になり（すなわち、過電流が各素子３１−３６に流れ）、各素子３１−３６の温度測定値Ｔｓは、更に上昇することになる。
【００２０】
一方、マイクロコンピュータ５０は、電流測定値Ｉｍａから各素子３１−３６の温度を推定するので、当該故障の発生時に電流測定値Ｉｍａが異常値（例えば、零）に低下することにより、各素子３１−３６の実際の温度よりも低い温度推定値Ｔｅを導出する。つまり、温度推定値Ｔｅは、正常時よりも低下し、温度測定値Ｔｓと乖離する。
【００２１】
そこで、マイクロコンピュータ５０は、電流測定値Ｉｍａが所定の閾値Ｉｔｈ以下に低下し、且つ、インバータ３０内の素子の温度測定値Ｔｓと当該素子の温度推定値Ｔｅとが所定の差以上乖離した場合、当該素子を流れる通電電流Ｉｃを過電流と判定する。この判定方法によれば、電流測定値Ｉｍａが異常になっても、温度測定値Ｔｓと温度推定値Ｔｅとの差が考慮されるので、過電流を正しく判定することができる。
【００２２】
なお、閾値Ｉｔｈは、零よりも大きな値である。また、インバータ３０内の各素子３１−３６のうち、温度測定値Ｔｓと温度推定値Ｔｅとの比較が行われるのは、一部の素子でもよいし全部の素子でもよい。
【００２３】
また、マイクロコンピュータ５０は、このように温度測定値Ｔｓと温度推定値Ｔｅとを比較する機能を有するので、過電流の判定ばらつき範囲を低減できる。過電流の判定ばらつき範囲とは、通電電流Ｉｃが過電流と判定されない最も低い下限電流値（判定ばらつき下限）と通電電流Ｉｃが過電流と判定されない最も高い上限電流値（判定ばらつき上限）との間の異常電流域である。
【００２４】
また、マイクロコンピュータ５０は、インバータ３０内の少なくとも一つの素子の通電電流Ｉｃを過電流と判定した場合、電流測定値Ｉｍａに基づいて各素子３１−３６の通電を制御することを中止する。そして、マイクロコンピュータ５０は、各素子３１−３６の通電電流Ｉｃの電流値を正常電流域に低下させる予め決めらた駆動信号を供給することによって、各素子３１−３６の通電を制御することを開始する。正常電流域とは、電流値が判定ばらつき下限よりも低い常用電流域である。マイクロコンピュータ５０は、このような制御を開始することにより、各素子３１−３６を過電流から保護して正常電流域で継続的に作動でき、各素子３１−３６を異常電流域で動作させることによる寿命低下を回避できる。
【００２５】
一方、マイクロコンピュータ５０は、電流測定値Ｉｍａが所定の閾値Ｉｔｈを超えている場合、インバータ３０内の各素子３１−３６の通電電流Ｉｃを過電流と判定しない。又は、マイクロコンピュータ５０は、インバータ３０内の素子の温度測定値Ｔｓと当該素子の温度推定値Ｔｅとが所定の差以上乖離していない場合、当該素子を流れる通電電流Ｉｃを過電流と判定しない。
【００２６】
ところで、過電流保護装置１は、素子電流測定部４５を備えてもよい。素子電流測定部４５は、インバータ３０内の特定の素子の通電電流Ｉｃを測定し、当該特定の素子の通電電流Ｉｃの電流測定値Ｉｃａを出力する。素子電流測定部４５は、例えば、通電電流Ｉｃの測定対象の素子と同一又は別チップ上に設けられ、電流測定値Ｉｃａを表す素子電流信号を出力する。素子電流測定部４５は、例えば、通電電流Ｉｃの測定対象の素子とは異なる半導体基板に設けられてもよい。素子電流測定部４５は、素子３１−３６の全ての素子に対して設けられてもよいし、素子３１−３６のうちの一部の素子に対して設けられてもよい。
【００２７】
マイクロコンピュータ５０は、上記の判定方法によれば、素子電流測定部４５自体が電流測定値Ｉｃａに基づき特定の素子の通電電流Ｉｃを過電流と判定し当該特性の素子をオフする前に、当該特定の素子に流れる通電電流Ｉｃを過電流と判定できる。したがって、マイクロコンピュータ５０は、当該特定の素子が素子電流測定部４５によりオフされる前に、各素子３１−３６の通電電流Ｉｃの電流値を正常電流域に低下させる予め決めらた駆動信号を供給することによって、各素子３１−３６の通電を制御することを開始できる。これにより、当該特定の素子のオフによる負荷電流Ｉの急変を抑制することができる。
【００２８】
また、電流測定値Ｉｍａが所定の閾値Ｉｔｈ以下に低下し、且つ、インバータ３０内の素子の温度測定値Ｔｓと当該素子の温度推定値Ｔｅとが所定の差以上乖離した状態を、「状態Ｘ」とする。マイクロコンピュータ５０は、例えば、状態Ｘが成立し、且つ、電流測定値Ｉｍａと当該素子の電流測定値Ｉｃａとが所定の第２の差以上乖離した場合、当該素子に流れる通電電流Ｉｃを過電流と判定する。この判定方法によれば、電流測定値Ｉｍａが異常になっても、電流測定値Ｉｍａと電流測定値Ｉｃａとの差も考慮されるので、過電流を正しく判定することができ、過電流の判定ばらつき範囲を更に低減することができる。
【００２９】
一方、マイクロコンピュータ５０は、電流測定値Ｉｍａと当該素子の電流測定値Ｉｃａとが所定の第２の差以上乖離していない場合、当該素子を流れる通電電流Ｉｃを過電流と判定しない。
【００３０】
ところで、温度測定部４４の故障により、インバータ３０内の素子の温度測定値Ｔｓが異常である場合も考えられる。そこで、状態Ｘが成立し、且つ、電流測定値Ｉｍａと当該素子の電流測定値Ｉｃａとが所定の第２の差以上乖離した状態を、「状態Ｙ」とする。マイクロコンピュータ５０は、状態Ｙが成立し、且つ、当該素子の電流測定値Ｉｃａが所定の電流閾値（例えば、判定ばらつき下限）以上であり、且つ、当該素子の温度測定値Ｔｓが当該素子の温度推定値Ｔｅよりも高い場合、当該素子に流れる通電電流Ｉｃを過電流と判定する。この判定方法によれば、当該素子の温度測定値Ｔｓが異常であっても、過電流を正しく判定することができる。
【００３１】
また、マイクロコンピュータ５０は、電流測定値Ｉｍａとは別にマイクロコンピュータ５０に入力される所定の入力情報に基づいて、各素子３１−３６の通電を制御する場合、当該入力情報及び電流測定値Ｉｍａから温度推定値Ｔｅを導出してもよい。当該入力情報は、例えば、マイクロコンピュータ５０が搭載される車両の動作状態を表す車両情報などが挙げられる。車両情報の具体例として、アクセルペダルの開度情報、車速情報などが挙げられる。
【００３２】
以上、過電流保護装置を実施形態により説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。他の実施形態の一部又は全部との組み合わせや置換などの種々の変形及び改良が、本発明の範囲内で可能である。
【００３３】
例えば、インバータは、モータを駆動するものではなく、他の誘導性の負荷を駆動するものでもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１  過電流保護装置
２０  負荷電流測定部
３０  インバータ
３１−３６  素子
４４  温度測定部
４５  素子電流測定部
５０  マイクロコンピュータ
【図１】
2016208667.tif 000003