CN110398677A - 异常检测装置以及电源装置 - Google Patents

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CN110398677A CN201910327061.1A CN201910327061A CN110398677A CN 110398677 A CN110398677 A CN 110398677A CN 201910327061 A CN201910327061 A CN 201910327061A CN 110398677 A CN110398677 A CN 110398677A
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Abstract

本发明提供能够适宜地对半导体元件的散热路径的异常进行检测的异常检测装置以及电源装置。异常检测装置(50)具备：第1温度检测部(54)、消耗功率计算部(56a)、第2温度检测部(55)以及异常判断部(56b)。第1温度检测部检测安装在基板(23)的安装面(23c)并由于通电而发热的FET(Q1)的检测温度T1。消耗功率计算部求得FET的消耗功率。第2温度检测部检测在基板的安装面侧的相反侧设置且将FET产生的热量释放的散热部(40)的检测温度T2。控制部(56)基于根据利用第1温度检测部检测出的温度T1、利用第2温度检测部检测出的温度T2以及利用根据消耗功率计算部求出的消耗功率确定的热阻来判断FET和散热部之间的散热路径P的异常。

Description

异常检测装置以及电源装置
技术领域
本发明涉及一种异常检测装置以及电源装置。
背景技术
以往，作为异常检测装置，例如在专利文献1中公开了一种半导体装置。半导体装置被构成为包含：基板，其在安装面安装有半导体元件；以及散热用的金属基座，其在基板的安装面侧的相反侧设置。半导体装置基于驱动前的半导体元件和驱动后的半导体元件的温度差来求得半导体元件和散热用的金属基座之间的散热路径的热阻。从而，半导体元件基于已求得的热阻来检测半导体元件和基板的接合部处的剥离等导致的半导体元件的散热路径的异常。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2017-17822号公报
发明内容
发明欲解决的技术问题
然而，上述专利文献1中记载的半导体装置例如由于在检测半导体元件的散热路径的异常时要检测驱动前的半导体元件的温度，所以在驱动半导体元件之前还另外需要异常检测用的处理，在这点上存在进一步改善的余地。
因此，本发明是鉴于上述问题而完成的，目的在于提供能够适宜地对半导体元件的散热路径的异常进行检测的异常检测装置以及电源装置。
用于解决问题的技术手段
为了解决上述问题，实现目的，本发明所涉及的异常检测装置的特征在于，具备：第1温度检测部，所述第1温度检测部检测安装在基板的安装面并由于通电而发热的半导体元件的温度；消耗功率计算部，所述消耗功率计算部求出所述半导体元件的消耗功率；第2温度检测部，所述第2温度检测部检测在所述基板的所述安装面侧的相反侧设置且将所述半导体元件产生的热量释放的散热部的温度；以及异常判断部，所述异常判断部基于热阻来判断所述半导体元件和所述散热部之间的散热路径的异常，所述热阻根据利用所述第1温度检测部检测出的温度、利用所述第2温度检测部检测出的温度以及利用所述消耗功率计算部求出的消耗功率而确定。
在上述异常检测装置中，优选为，在所述热阻为预先确定的基准热阻以上时，所述异常判断部判断为所述散热路径发生了异常。
在上述异常检测装置中，优选为，在利用所述第1温度检测部检测出的温度的每单位时间的变化处于预先确定的范围内的定常状态时，所述异常判断部判断所述散热路径的异常，在利用所述第1温度检测部检测出的温度的每单位时间的变化处于所述范围外的非定常状态时，所述异常判断部不判断所述散热路径的异常。
在上述异常检测装置中，优选为，所述散热部在与所述基板之间经由能够传导热量的热传导部件层叠在该基板，且在所述基板和该散热部层叠的层叠方向上，所述散热部位于最外层的位置。
在上述异常检测装置中，优选为，所述半导体元件被构成为包含二极管，所述二极管的正向电压根据温度而会变化，所述第1温度检测部基于所述正向电压来检测所述半导体元件的温度。
本发明所涉及的电源装置的特征在于，具备：电源，所述电源对所述负载部供给电力；半导体元件，所述半导体元件使所述电源和所述负载部之间流过的电流接通或断开，且所述半导体元件由于该电流而发热；基板，所述基板被形成为板状且具有安装面，并将所述半导体元件安装在所述安装面；散热部，所述散热部在所述基板的所述安装面侧的相反侧设置，且将所述半导体元件产生的热量释放；以及异常检测装置，所述异常检测装置被构成为包含：第1温度检测部，所述第1温度检测部检测所述半导体元件的温度；第2温度检测部，所述第2温度检测部检测所述散热部的温度；消耗功率计算部，所述消耗功率计算部检测所述半导体元件的消耗功率；以及异常判断部，所述异常判断部基于热阻来判断所述半导体元件和所述散热部之间的散热路径的异常，所述热阻根据利用所述第1温度检测部检测出的温度、利用所述第2温度检测部检测出的温度以及利用所述消耗功率计算部求出的消耗功率而确定。
发明效果
本发明所涉及的异常检测装置以及电源装置基于根据半导体元件的检测温度、散热部的检测温度以及半导体元件的消耗功率检测而确定的热阻来判断半导体元件和散热部之间的散热路径的异常。根据该构成，异常检测装置以及电源装置例如由于能够在驱动半导体元件之前不需要异常检测用的处理，所以能够适宜地检测半导体元件的散热路径的异常。
附图说明
图1是表示第1实施方式所涉及的电源装置的构成例的框图。
图2是表示第1实施方式所涉及的半导体开关的散热路径的热回路网的图。
图3是表示第1实施方式所涉及的异常检测装置的工作例的流程图。
图4是表示第2实施方式所涉及的电源装置的构成例的框图。
图5是表示第2实施方式所涉及的二极管的正向电压的温度特性的图。
图6是表示第2实施方式所涉及的二极管的正向电压的检测方法的时序图。
图7是表示第2实施方式所涉及的二极管的正向电压的检测方法的时序图。
符号说明
1、1A 电源装置
2 负载部
2A 第1负载部(负载部)
2B 第2负载部(负载部)
10 电源
10A 第1电源(电源)
10B 第2电源(电源)
23 基板
23c 安装面
24 散热板(热传导部件)
30 散热接合部(热传导部件)
40 散热器(散热部)
41 基座部
42 散热片部
50、50A 异常检测装置
54 第1温度检测部
55 第2温度检测部
56 控制部(第1温度检测部)
56a 消耗功率计算部
56b 异常判断部
D1、D2 二极管
P 散热路径
Q1、Q2 PET(半导体元件)
T1、T2 检测温度(温度)
Vf1 第1正向电压(正向电压)
Vf2 第2正向单元(正向电压)
具体实施方式
针对用于实施本发明的方式(实施方式)，参照附图进行详细说明。本发明并不被以下的实施方式所记载的内容限定。另外，以下记载的构成要素中，包含本领域技术人员能够容易想到的内容或实质上相同的内容。而且，可以将以下记载的构成适当组合。另外，可以在不超出本发明的要旨的范围内进行对构成的种种省略、置换或变更。
(第1实施方式)
针对第1实施方式所涉及的电源装置1以及异常检测装置50进行说明。电源装置1是例如搭载于车辆，并利用半导体开关20使从电源10流向负载部2的电流接通或断开的装置。电源装置1被构成为包含异常检测装置50。异常检测装置50是检测半导体开关20的散热路径P的异常的装置。需要说明的是，异常检测装置50并不限定于应用于搭载在车辆的电源装置1，也适用于其他的电路。电源装置1例如如图1所示，具备电源10、半导体开关20、散热接合部30、作为散热部的散热器40、以及异常检测装置50。异常检测装置50被构成为包含：电流检测部51、第1电压检测部52、第2电压检测部53、第1温度检测部54、第2温度检测部55以及控制部56。
此处，将半导体开关20和散热器40层叠的方向称为层叠方向。在层叠方向上，将半导体开关20侧称为层叠方向的上侧，将散热器40侧称为层叠方向的下侧。
电源10是供给电力的装置。电源10经由半导体开关20等与负载部2连接，并向该负载部2供给电力。
半导体开关20是用于使电流接通或断开的装置。半导体开关20在电源10和负载部2之间设置，并使在电源10和负载部2之间流过的电流接通或断开。半导体开关20例如被构成为包含：半导体芯片21、芯片粘接材料22、基板23以及散热板24。半导体芯片21被构成为包含作为半导体元件的FETQ1(Field-Effect Transistor，场效应晶体管)和第1温度检测部54。FETQ1例如是N型MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)，但是并不限定于此。FETQ1安装在基板23的安装面23c。FETQ1被构成为包含作为输入端子的漏极端子、作为输出端子的源极端子以及作为控制端子的栅极端子。漏极端子是输入电流的端子。漏极端子与电源10的正极侧连接，并输入从该电源10流出的电流。源极端子是将从漏极端子输入的电流输出的端子。源极端子与负载部2侧连接，将从漏极端子输入的电流输出到负载部2。栅极端子是使从漏极端子流向源极端子的电流接通或断开的端子。栅极端子与驱动电路(图示省略)的连接端子连接，并基于从该驱动电路施加的电压来导通或截止。FETQ1通过将栅极端子导通从而使电流从漏极端子流向源极端子，而将电源装置1接通。另外，FETQ1通过将栅极端子截止从而使从漏极端子流向源极端子的电流停止，从而使电源装置1断开。FETQ1由于通电而发热。
第1温度检测部54是检测FETQ1的温度的装置。第1温度检测部54例如被构成为包含感温二极管、热敏电阻等。第1温度检测部54设置在FETQ1，并检测该FETQ1的温度即接点温度。第1温度检测部54与控制部56连接，并将已检测出的FETQ1的检测装置T1输出到控制部56。
芯片粘接材料22是将半导体芯片21和基板23粘接的材料。芯片粘接材料22例如由导电性粘合剂、焊料、银膏等构成。芯片粘接材料22以将半导体芯片21和基板23电连接的状态粘接。
基板23是支承半导体芯片21的装置。基板23被形成为板状，且具有安装半导体芯片21的安装面23c。基板23被构成为包含绝缘板23a、布线层23b。绝缘板23a是具有绝缘性的板部件。绝缘板23a在位于层叠方向的上侧的表面形成布线层23b。另外，绝缘板23a在位于层叠方向的下侧的背面即表面的相反侧的面设置有散热板24。布线层23b是在绝缘板23a的表面形成的薄膜状的布线图案，其具有导电性。布线层23b经由芯片粘接材料22与半导体芯片21电连接。
散热板24是释散热量的装置。散热板24是形成为板状的金属部件，其设置在绝缘板23a的背面。散热板24经由芯片粘接材料22、布线层23b以及绝缘板23a来传导半导体芯片21的FETQ1的热量。散热板24将已传导的FETQ1的热量经由散热接合部30传导到散热器40。
散热接合部30是将半导体开关20和散热器40接合的装置。散热接合部30由绝缘性的散热材料(TIM；Thermal Interface Material，热界面材料)形成。散热接合部30将半导体芯片20的散热板24侧和散热器40接合。散热接合部30经由散热板24传导FETQ1的热量。散热接合部30将已传导的FETQ1的热量传导到散热部40。
散热器40是将在FETQ1产生的热量释放的装置。散热器40在半导体开关20的基板23的安装面23c侧的相反侧设置。散热器40在与基板23之间，经由能够传导热的热传导部件即散热板24以及散热接合部30来层叠在该基板23。而且，散热器40在基板23和该散热器40层叠的方向的层叠方向上位于最外层，并露出于外部。散热器40被构成为包含：板状的基座部41；以及多个散热片部42，其在该基座部41的基板23侧的相反侧立起设置。基座部41经由散热接合部30与半导体开关20的散热板24接合。基座部41将已经由散热接合部30传导的FETQ1的热量传导到各散热片部42。各散热片部42已将经由基座部41传导的FETQ1的热量释放到外部。
电流检测部51是检测电流的装置。电流检测部51在电源10的正极和FETQ1的漏极端子之间设置，并检测从电源10流向FETQ1的电流(检测电流I)。电流检测部51与控制部56连接，并将已检测出的检测电流I输出到控制部56。
第1电压检测部52是检测电压的装置。第1电压检测部52被连接在电源10的正极和FETQ1的漏极端子之间，并检测电源10的正极和FETQ1的漏极端子之间的电压(第1电压V1)。第1电压检测部52与控制部56连接，并将已检测出的第1电压V1输出到控制部56。
第2电压检测部53是检测电压的装置。第2电压检测部53被连接在FETQ1的源极端子和负载部2之间，并检测FETQ1的源极端子和负载部2之间的电压(第2电压V2)。第2电压检测部53与控制部56连接，并将已检测出的第2电压V2输出到控制部56。
第2温度检测部55是检测散热器40的温度的装置。第2温度检测部55例如被构成为包含感温二极管、热敏电阻等。第2温度检测部55设置在散热器40，并检测散热器40的温度(检测温度T2)。第2温度检测部55与控制部56连接，并将已检测出的放热器40的检测装置T2输出到控制部56。
控制部56是控制FETQ1的装置。控制部56被构成为包含以公知的微型处理器为主体的电子电路，该公知的微型处理器包含CPU、构成存储部的ROM、RAM以及接口。控制部56被构成为包含：驱动电路(图示省略)、消耗功率计算部56a以及异常判断部56b。驱动电路与FETQ1的栅极端子连接。驱动电路对FETQ1的栅极端子施加电压将该FETQ1导通，不向FETQ1的栅极端子施加电压则将该FETQ1截止。
消耗功率计算部56a是计算FETQ1的消耗功率的装置。消耗功率计算部56a与电流检测部51连接，并获取由该电流检测部51检测出的检测电流I。另外，消耗功率计算部56a与第1电压检测部52连接，并获取由该第1电压检测部52检测出的第1电压V1。另外，消耗功率计算部56a与第2电压检测部53连接，并获取由该第2电压检测部53检测出的第2电压V2。
之后，消耗功率计算部56a基于第1电压V1以及第2电压V2来计算FETQ1所导致的电压下降。消耗功率计算部56a例如通过从第1电压V1减去第2电压V2从而求得由FETQ1导致的电压下降(电位差)。消耗功率计算部56a基于已求得的电位差(检测电压)以及在FETQ1流过的电流(检测电流I)来求得FETQ1的消耗功率。消耗功率计算部56a例如将检测电压与检测电流I相乘，从而求得FETQ1的消耗功率。消耗功率计算部56a与异常判断部56b连接，并将FETQ1的消耗功率输出到异常判断部56b。需要说明的是，消耗功率计算部56a不是基于某一个瞬间的第1以及第2电压V1、V2等来求得消耗功率，而是优选为基于例如由软件进行的滤波处理而平均化的第1以及第2电压V1、V2等来求得消耗功率。
异常判断部56b是判断FETQ1的散热路径P的异常的装置。异常判断部56b与消耗功率计算部56a连接，从该消耗功率计算部56a获取FETQ1的消耗功率。另外，异常判断部56b与第1温度检测部54连接，并获取由该第1温度检测部54所检测出的FETQ1的检测温度T1。另外，异常判断部56b与第2温度检测部55连接，并获取由该第2温度检测部55所检测出的散热器40的检测温度T2。异常判断部56b基于根据FETQ1的检测温度T1、散热器40的检测温度T2以及FETQ1的消耗功率所确定的热阻、来判断FETQ1和散热器40之间的散热路径P的异常。此处，散热路径P是由从FETQ1到散热器40之间的各构成部件所构成的路径。散热路径P例如是由芯片粘接材料22、布线层23b、绝缘板23a、散热板24以及散热接合部30所构成的路径。散热路径P能够表示为将从FETQ1到散热器40之间的各构成部件分别作为热阻的热回路网。散热路径P能够表示为热回路网，该热回路网例如如图2所示，将芯片粘接材料22、布线层23b、绝缘板23a、散热板24以及散热接合部30分别作为热阻，并将各热阻串联而成。需要说明的是，热阻是表示热量的流动难度的数值。
FETQ1的检测温度T1可以通过以下的公式计算出。式(1)中，将周围温度表示为Tamb，将FETQ1的消耗功率表示为Pchip，将芯片粘接材料22的热阻表示为Rchip，将布线层23b的热阻表示为Rpcb，将绝缘板23a的热阻表示为Risolation，将散热板24的热阻表示为Rplate，将散热接合部30的热阻表示为Rtim，将散热器40的热阻表示为Rheatsink。
T1＝Tamb+Pchip×(Rchip+Rpcb+Risolation+Rplate+Rtim+Rheatsink)
……(1)
另外，散热器40的检测温度T2可以通过以下的公式(2)计算出。在式(2)中，将周围温度表示为Tamb、将FETQ1的消耗功率表示为Pchip，将散热器40的热阻表示为Rheatsink。
T2＝Tamb+Pchip×Rheatsink……(2)
之后，基于式(1)以及式(2)推导出以下的公式(3)。
ΔT＝(T1-T2)＝Pchip×(Rchip+Rpcb+Risolation+Rplate+Rtim)
……式(3)
此处，在式(3)中，“Rchip+Rpcb+Risolation+Rplate+Rtim”表示散热路径P的热阻，当用Rswitch表示该散热路径P的热阻时，式(3)表示为以下的公式(4)。
ΔT＝(T1-T2)＝Pchip×Rswitch……(4)
之后，在该公式(4)的两边除以Pchip，从而式(4)能够用以下的公式(5)表示。
Rswitch＝ΔT/Pchip＝(T1-T2)/Pchip……(5)
异常判断部56b可以基于式(5)来求得散热路径P的热阻(Rswitch)。也就是说，异常判断部56b将FETQ1的检测温度T1、散热器40的检测温度T2以及FETQ1的消耗功率(Pchip)代入公式(5)，从而能够求得散热路径P的热阻(Rswitch)。之后，异常判断部56b基于通过公式(5)所求得的散热路径P的热阻(Rswitch)来判断散热路径P的异常。
异常判断部56b在电源装置1刚刚启动那样的过渡状态即非定常状态时，不判断散热路径P的异常。此处，非定常状态是指FETQ1的检测温度T1的每单位时间的变化在预定的范围以外的状态。与之相对，异常判断部56b在电源装置1启动已经过一定长度的时间的状态即定常状态时，判断散热路径P的异常。此处，定常状态是指FETQ1的检测温度T1的每单位时间的变化在预定的范围以内的状态。需要说明的是，异常判断部56b优选为在对已利用第1温度检测部54检测出的检测温度T1、事前进行了例如软件进行的滤波处理的基础上，判断定常状态或非定常状态。
异常判断部56b基于在定常状态时利用公式(5)求得的散热路径P的热阻来判断散热路径P的异常。散热路径P的热阻例如由于温度导致的应力、年久老化等原因，存在相对变高的倾向。异常判断部56b将散热路径P的热阻与预先确定的基准热阻进行比较，当散热路径P的热阻在基准热阻以上时，判断散热路径P产生了异常。异常判断部56b在散热路径P的热阻不到基准热阻时，判断散热路径P中未产生异常。
异常判断部56b在散热路径P产生了异常的情况下，基于FETQ1的用途、作为车辆的功能要求规格等来进行异常发生时的处理。异常判断部56b例如在散热路径P产生异常的情况下，利用驱动电路将FETQ1截止。之后，异常判断部56b向控制车辆整体的上位ECU(电子控制单元；Electronic Control Unit)通知FETQ1的散热路径P的异常。
接着，参照图3所示的流程图对异常检测装置50的工作例进行说明。异常检测装置50的消耗功率计算部56a获取已利用电流检测部51检测出的检测电流I、已利用第1电压检测部52检测出的第1电压V1、已利用第2电压检测部53检测出的第2电压V2。消耗功率计算部56a进一步获取已利用第1温度检测部54检测出的FETQ1的检测温度T1、已利用第2温度检测部55检测出的散热器40的检测温度T2(步骤ST1)。消耗功率计算是56a判断是否是定常状态(步骤ST2)。消耗功率计算部56a例如判断FETQ1的检测温度T1的每单位时间的变化是否在预先确定的范围内。消耗功率计算部56a在是定常状态的情况下(步骤ST2；是)，求得FETQ1的消耗功率(步骤ST3)。消耗功率计算部56a例如通过从第1电压V1减去第2电压V2从而求得由FETQ1导致的电压下降(电位差)。消耗功率计算部56a基于已求得的电压(电位差)以及在FETQ1流过的检测电流I来求得FETQ1的消耗功率。接着，异常判断部56b通过从FETQ1的检测温度T中减去散热器40的检测温度T2，从而求得FETQ1和散热器40的温度差(步骤ST4)。
接着，异常判断部56b求得散热路径P的热阻。异常判断部56b例如通过将FETQ1和散热器40的温度差(ΔT)以及FETQ1的消耗功率(Pchip)代入公式(5)从而求得散热路径P的热阻。接着，异常判断部56b判断散热电路的热阻是否不到基准热阻(步骤ST6)。异常判断部56b在散热电路的热阻不到基准热阻时(步骤ST6；是)，判断为散热路径P正常，并终止异常检测处理。与之相对，异常判断部56b在散热路径P的热阻在基准热阻以上时(步骤ST6；否)，判断为散热路径P发生异常，并进行异常发生时的处理。异常判断部56例如利用驱动电路来使FETQ1截止，并向控制车辆整体的上位ECU通知FETQ1的散热路径P的异常。需要说明的是，在上述的步骤ST2中，消耗功率计算部56a在非定常状态时(步骤ST2；否)，返回步骤ST1，并再次获取检测电流I等。
如以上那样，第1实施方式所涉及的异常检测装置50具备：第1温度检测部54、消耗功率计算部56a、第2温度检测部55以及异常判断部56b。第1温度检测部54安装在基板23的安装面23c并检测由于通电而发热的FETQ1的检测温度T1。消耗功率计算部56a计算FETQ1的消耗功率。第2温度检测部55在基板23的安装面23c侧的相反侧设置且检测将在FETQ1产生的热量释放的散热器40的检测温度T2。控制部56基于根据利用第1温度检测部54检测出的检测温度T1、利用第2温度检测部55检测出的检测温度T22以及利用消耗功率计算部56a求得的消耗功率确定的热阻来判断FETQ1和散热器40之间的散热路径P的异常。
根据该构成，异常检测装置50例如能够在热阻为基准热阻以上时，判断散热路径P发生异常。通过该判断，异常检测装置50例如不需要像以往那样检测驱动前的FETQ1的温度，所以在驱动FETQ1前不需要异常检测用的处理。也就是说，异常检测装置50可以在FETQ1的工作中进行异常检测用的处理。由此，异常检测装置50可以简化异常检测用的处理，并将检测散热路径P的异常所需的时间相比于现有技术缩减。其结果，异常检测装置50能够适宜地检测FETQ1的散热路径P的异常，从而能够提前防止半导体开关20的故障。
在上述异常检测装置50中，控制部56在热阻为预先确定的基准热阻以上时，判断散热路径P产生异常。根据该构成，异常检测装置50能够适当地检测FETQ1的散热路径P的异常。
在上述异常检测装置50中，控制部56在利用第1温度检测部54检测出的温度的每单位时间的变化在预定范围内的定常状态时，判断散热路径P的异常。与之相对，控制部56在利用第1温度检测部54检测出的温度的每单位时间的变化在范围外的非定常状态的情况下，不判断散热路径P的异常。根据该构成，异常检测装置50由于在例如电源刚刚启动的那样的过渡性的状态时不判断散热路径P的异常，所以能够适宜地判断散热路径P的异常。
在上述异常检测装置50中，散热器40在与基板23之间，经由能够传导热量的热传导部件即散热板24以及散热接合部30而层叠在该基板23。而且，散热器40在基板23和该散热器40层叠的层叠方向上位于最外层。根据该构成，异常检测装置50在FETQ1的散热路径P中，能够检测从FETQ1到最外层为止的较宽范围的异常。也就是说，异常检测装置50能够检测芯片粘接材料22、布线材料23b、绝缘板23a、散热板24以及散热接合部30的异常。
第1实施方式所涉及的电源装置1具备电源10、FETQ1、基板23、散热器40以及异常检测装置50。电源10将电力供给到负载部2。FETQ1使电源10和负载部2之间流过的电流接通或断开，且TFEQ1由于该电流而发热。基板23被形成为板状，并具有安装面23c，且将FETQ1安装在安装面23c。散热器40在基板23的安装面23c侧的相反侧设置，并将在FETQ1产生的热量放出。异常检测装置50被构成为包含：第1温度检测部54、第2温度检测部55、消耗功率计算部56a以及异常判断部56b。第1温度检测部54检测FETQ1的检测温度T1。第2温度检测部55检测散热器40的检测温度T2。消耗功率计算部56a检测FETQ1的消耗功率。异常判断部56b基于根据利用第1温度检测部54检测出的检测温度T1、利用第2温度检测部55检测出的检测温度T22以及利用消耗功率计算部56a检测的消耗功率确定的热阻来判断FETQ1和散热器40之间的散热路径P的异常。根据该构成，电源装置1能够起到与上述的异常检测装置50同样的效果。
[第2实施方式]
接着，针对第2实施方式所涉及的电源装置1A以及异常检测装置50A进行说明。第2实施方式对与第1实施方式等同的构成要素使用相同的附图标记，并省略其详细的说明。第2实施方式所涉及的电源装置1A是能够进行双向通电的装置，电源装置1A与实施方式1的电源装置1的不同点在于，基于二极管D1、D2的正向电压(也称为第1正向电压Vf1、第2正向电压Vf2)的温度特性来检测温度。电源装置1A例如搭载于车辆，能够使双向流过的电流接通或断开。电源装置1A如图4所示，具备第1电源10A、第2电源10B、半导体开关20A、散热接合部30、散热器40以及异常检测装置50A。电源装置1A是具备第1电源10A以及第2电源10B的所谓的双电池(Two battery)装置。电源装置1A分别向并联的第1负载部2A和第2负载部2B供给电力。
第1电源10A与第1负载部2A并联，并向第1以及第2负载部2A、2B供给电力。第2电源10B与第2负载部2B并联，并向第1以及第2负载部2A、2B供给电力。此处，将从第1电源10A侧流向第1以及第2负载部2A、2B的电流称为正向电力I1。另外，将从第2电源10B侧流向第1以及第2负载部2A、2B的电流称为负向电力I2。
半导体开关20A被构成为包含：半导体芯片21A、芯片粘接材料22、基板23以及散热板24。半导体芯片21A被构成为包含FETQ1、FETQ2。FETQ1以及FETQ2彼此反向连接。也就是说，FETQ1以及FETQ2中，源极端子彼此相互连接。FETQ1例如是N型的MOSFET，并具有二极管D1(寄生二极管)。FETQ1安装在基板23的安装面23c。FETQ1在第1电源10A和第2负载部2B之间设置，并使从第1电源流向第2负载部2B的电流接通或断开。FETQ1被构成为包含漏极端子、源极端子以及栅极端子。漏极端子与第1电源10A的正极侧连接。源极端子与FETQ2的源极端子连接。栅极端子与驱动电路(图示省略)的连接端子连接。FETQ1通过将栅极端子导通从而使漏极端子和源极端子之间为通电状态。另外，FETQ1过将栅极端子截止从而使漏极端子和源极端子之间为截断状态。FETQ1使从第1电源10A流向第二负载部2B的电流接通或断开，且FETQ1由于通电而发热。
FETQ2例如是N型的MOSFET，并具有二极管D2(寄生二极管)。FETQ2安装在基板23的安装面23c。FETQ2在第2电源10B和第1负载部2A之间设置，并使从第2电源10B流向第1负载部2A的电流接通或断开。FETQ2被构成为包含漏极端子、源极端子以及栅极端子。漏极端子与第2电源10B的正极侧连接。源极端子与FETQ1的源极端子连接。栅极端子与驱动电路的连接端子连接。FETQ2通过将栅极端子导通从而使漏极端子和源极端子之间为通电状态。另外，FETQ2过将栅极端子截止从而使漏极端子和源极端子之间为截断状态。FETQ2使从第2电源10B流向第二负载部2A的电流接通或断开，且FETQ2由于通电而发热。
第1电压检测部52A与FETQ1的漏极端子以及源极端子连接，并在FETQ1通电时检测漏极端子和源极端子之间的电压(第1电压V1)。另外，第1电压检测部52A在FETQ1的断开时检测二极管D1的正向电压(第1正向电压Vf2)。此处，正向电压是指正向电流沿着从二极管D1的阳极端子到阴极端子的前进方向流过时的电压。第1电压检测部52A与控制部56连接，并将已检测出的第1电压V1以及第1正向电压Vf1输出到控制部56。
第2电压检测部53A与FETQ2的漏极端子以及源极端子连接，并在FETQ2的通电时检测漏极端子和源极端子之间的电压(第2电压V2)。另外，第2电压检测部53A在FETQ2的断开时检测二极管D2的正向电压(第2正向电压Vf2)。第2电压检测部53A与控制部56连接，并将已检测出的第2电压V2以及第2正向电压Vf2输出到控制部56。
已知二极管D1、D2具有正向电压根据温度变化的特性。由此，控制部56如图5所示，能够基于二极管D1、D2的正向电流以及二极管D1、D2的正向电压来推断二极管D1、D2(FETQ1、Q2)的接点温度。控制部56在正向电流I1流过的情况下，如图6所示，为了检测FETQ2的接点温度，在预定的检测期间将FETQ2截止。第2电压检测部53A检测FETQ2的二极管D2的第2正向电压Vf2，并将已检测的二极管D2的第2正向电压Vf2输出到控制部56。另外，控制部56在负方向电流I2流过的情况下，如图7所示，为了检测FETQ1的接点温度，在预定的检测期间将FETQ1截止。第1电压检测部52A检测FETQ1的二极管D1的第1正向电压Vf1，并将已检测的二极管D1的第1正向电压Vf1输出到控制部56。
控制部56基于利用第1电压检测部52A检测出的二极管D1的第1正向电压Vf1以及已利用电流检测部51检测出的检测电流(正向电流)I、来推断FETQ1的接点温度(参照图5)。另外，控制部56基于已利用第2电压检测部53A检测出的二极管D2的第2正向电压Vf1以及已利用电流检测部51检测的检测电流(正向电流)I、来推断FETQ2的接点温度。控制部56可以采用已推断出的FETQ1的接点温度或FETQ2的接点温度中的任一个的接点温度，也可以采用FETQ1的接点温度以及FETQ2的接点温度的平均值作为FETQ1、Q2的接点温度。
消耗功率计算部56a与第1电压检测部52A连接，并获取由该第1电压检测部52A检测到的第1电压V1。另外，消耗功率计算部56a与第2电压检测部53A连接，并获取由该第2电压检测部53A检测到的第2电压V2。消耗功率计算部56a基于第1电压V1以及第2电压V2来计算FETQ1、Q2所导致的电压下降。消耗功率计算部56a例如通过将第1电压V1与第2电压V2相加从而求得由FETQ1、Q2导致的电压下降(电位差)。消耗功率计算部56a基于已求得的电位差(电压)以及FETQ1、Q2流过的电流(检测电流I)来求得FETQ1、Q2的消耗功率。消耗功率计算部56a例如将已求得的电压与检测电流I相乘，从而求得FETQ1、Q2的消耗功率。
异常判断部56b基于根据FETQ1、Q2的接点温度、散热器40的检测温度T2以及FETQ1、Q2的消耗功率所确定的热阻、来判断FETQ1、Q2和散热器40之间的散热路径P的异常。
如以上那样，第2实施方式所涉及的异常检测装置50A中，FETQ1、Q2被构成为包含二极管D1、D2。二极管D1、D2的正向电压(第1正向电压Vf1以及第2正向单元Vf2)根据温度而会变化。控制部56基于正向电压来检测FETQ1、Q2的温度。根据该构成，异常检测装置50A能够省去如第一实施方式的异常检测装置50那样检测FETQ1的温度的第1温度检测部54，从而能够抑制半导体芯片21A体型变大。
[变形例]
接着，对第1以及第2实施方式的所涉及变形例进行说明。FETQ1、Q2不限定于N型MOSFET，也可以使用例如P型的MOSFET、IGBT(Insulated Gate BIpolar Transistor、绝缘栅双极晶体管)、双极晶体管等。
散热器40以被构成为包含板状的基座部41以及多个散热片部42的例子进行说明，但是并不限定于此。散热器40只要能够高效地将FETQ1(FETQ2)的热量放出，是什么样的形状都可以。
FETQ1(FETQ2)的散热路径P以由芯片粘接材料22、布线层23b、绝缘板23a、散热板24以及散热接合部30构成的路径进行说明，但是并不限定于此，可以是由其他的元件构成的路径。
半导体芯片21、21a以被构成为包含散热板24的构成为例进行说明，但是并不限定于此，例如也可以不包含散热板24。

Claims (6)

1.一种异常检测装置，其特征在于，具备：
第1温度检测部，所述第1温度检测部检测安装在基板的安装面并由于通电而发热的半导体元件的温度；
消耗功率计算部，所述消耗功率计算部求出所述半导体元件的消耗功率；
第2温度检测部，所述第2温度检测部检测被设置在所述基板的所述安装面侧的相反侧且将所述半导体元件产生的热量释放的散热部的温度；以及
异常判断部，所述异常判断部基于热阻来判断所述半导体元件和所述散热部之间的散热路径的异常，所述热阻根据利用所述第1温度检测部检测出的温度、利用所述第2温度检测部检测出的温度以及利用所述消耗功率计算部求出的消耗功率而确定。
2.如权利要求1所述的异常检测装置，其中，
在所述热阻为预先确定的基准热阻以上时，所述异常判断部判断为所述散热路径发生了异常。
3.如权利要求1或2所述的异常检测装置，其中，
在利用所述第1温度检测部检测出的温度的每单位时间的变化处于预先确定的范围内的定常状态时，所述异常判断部判断所述散热路径的异常，
在利用所述第1温度检测部检测出的温度的每单位时间的变化处于所述范围外的非定常状态时，所述异常判断部不判断所述散热路径的异常。
4.如权利要求1～3中任一项所述的异常检测装置，其中，
所述散热部在与所述基板之间经由能够传导热量的热传导部件而层叠在该基板，且在所述基板和该散热部层叠的层叠方向上，所述散热部位于最外层的位置。
5.如权利要求1～4中任一项所述的异常检测装置，其中，
所述半导体元件被构成为包含二极管，
所述二极管的正向电压根据温度而变化，
所述第1温度检测部基于所述正向电压来检测所述半导体元件的温度。
6.一种电源装置，其特征在于，具备：
电源，所述电源对所述负载部供给电力；
半导体元件，所述半导体元件使所述电源和所述负载部之间流过的电流接通或断开，且所述半导体元件由于该电流而发热；
基板，所述基板被形成为板状且具有安装面，并将所述半导体元件安装在所述安装面；
散热部，所述散热部设置在所述基板的所述安装面侧的相反侧，且将所述半导体元件产生的热量释放；以及
异常检测装置，所述异常检测装置被构成为包含：第1温度检测部，所述第1温度检测部检测所述半导体元件的温度；第2温度检测部，所述第2温度检测部检测所述散热部的温度；消耗功率计算部，所述消耗功率计算部检测所述半导体元件的消耗功率；以及异常判断部，所述异常判断部基于热阻来判断所述半导体元件和所述散热部之间的散热路径的异常，所述热阻根据利用所述第1温度检测部检测出的温度、利用所述第2温度检测部检测出的温度以及利用所述消耗功率计算部求出的消耗功率而确定。
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