JP2002142492A - 負荷制御装置 - Google Patents
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- JP2002142492A JP2002142492A JP2000335599A JP2000335599A JP2002142492A JP 2002142492 A JP2002142492 A JP 2002142492A JP 2000335599 A JP2000335599 A JP 2000335599A JP 2000335599 A JP2000335599 A JP 2000335599A JP 2002142492 A JP2002142492 A JP 2002142492A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 負荷駆動のために並列接続された複数の半導
体スイッチング素子の発熱温度を均等化できて、コスト
の増大並びに装置全体の大型化を未然に防止すること。 【解決手段】 モータ４に通電するために並列接続され
たパワーＭＯＳＦＥＴ２、３と同一の半導体チップに
は、温度検出用ダイオード２ａ、３ａがそれぞれ作り込
まれる。温度補正回路８は、温度検出用ダイオード２
ａ、３ａからの検出電圧Ｖａ、Ｖｂの初期特性のばらつ
きを補正した検出電圧Ｖａ′、Ｖｂ′を出力する。検出
電圧Ｖａ′、Ｖｂ′を受ける演算処理回路１１は、各Ｍ
ＯＳＦＥＴ２、３に駆動回路９、１０を通じて与えるゲ
ート信号の電圧レベルを変化させることにより、Ｖａ′
＝Ｖｂ′の状態となるように制御する。
体スイッチング素子の発熱温度を均等化できて、コスト
の増大並びに装置全体の大型化を未然に防止すること。 【解決手段】 モータ４に通電するために並列接続され
たパワーＭＯＳＦＥＴ２、３と同一の半導体チップに
は、温度検出用ダイオード２ａ、３ａがそれぞれ作り込
まれる。温度補正回路８は、温度検出用ダイオード２
ａ、３ａからの検出電圧Ｖａ、Ｖｂの初期特性のばらつ
きを補正した検出電圧Ｖａ′、Ｖｂ′を出力する。検出
電圧Ｖａ′、Ｖｂ′を受ける演算処理回路１１は、各Ｍ
ＯＳＦＥＴ２、３に駆動回路９、１０を通じて与えるゲ
ート信号の電圧レベルを変化させることにより、Ｖａ′
＝Ｖｂ′の状態となるように制御する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、並列接続された半
導体スイッチング素子を同時に導通させることにより負
荷に対する通電制御を行うようにした負荷制御装置に関
する。
導体スイッチング素子を同時に導通させることにより負
荷に対する通電制御を行うようにした負荷制御装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】例えば車両において、モータ負荷（ＤＣ
モータ）の駆動に際してその電源電圧を変化させる制御
を行う場合には、パワーＭＯＳＦＥＴやパワートランジ
スタ（バイポーラトランジスタ）のような電力用半導体
スイッチング素子を利用してその分担電圧を連続的に変
化させるという所謂リニア制御が行われている。このよ
うなリニア制御では、ＰＷＭ制御やオンオフ制御に比べ
て半導体スイッチング素子での熱損失が大きくなるた
め、モータ負荷の定格が大きい場合には半導体スイッチ
ング素子が保証温度以上に上昇して熱破壊する可能性が
高くなる。そこで、従来より、モータ負荷の定格が大き
い場合には、複数の半導体スイッチング素子を並列接続
することにより、１個当たりのスイッチング素子での熱
損失を低減させることが行われている。
モータ）の駆動に際してその電源電圧を変化させる制御
を行う場合には、パワーＭＯＳＦＥＴやパワートランジ
スタ（バイポーラトランジスタ）のような電力用半導体
スイッチング素子を利用してその分担電圧を連続的に変
化させるという所謂リニア制御が行われている。このよ
うなリニア制御では、ＰＷＭ制御やオンオフ制御に比べ
て半導体スイッチング素子での熱損失が大きくなるた
め、モータ負荷の定格が大きい場合には半導体スイッチ
ング素子が保証温度以上に上昇して熱破壊する可能性が
高くなる。そこで、従来より、モータ負荷の定格が大き
い場合には、複数の半導体スイッチング素子を並列接続
することにより、１個当たりのスイッチング素子での熱
損失を低減させることが行われている。
【０００３】このような回路構成とする場合には、並列
接続が容易なパワーＭＯＳＦＥＴを利用することが数多
く行われているが、各ＭＯＳＦＥＴに同一のゲート電圧
を印加する構成とした場合でも、それらＭＯＳＦＥＴの
ゲートしきい値電圧のばらつきなどによって電流が偏っ
て流れることが避けられないため、各ＭＯＳＦＥＴに均
等に電流が流れるような対策を施すことが行われてい
る。具体的には、各パワーＭＯＳＦＥＴに流れる電流を
それぞれ検出する電流検出手段を設けると共に、それら
の検出結果に基づいて各ＭＯＳＦＥＴのゲート電圧を個
別にフィードバック制御するゲート制御回路を設けるこ
とにより、各ＭＯＳＦＥＴに流れる電流を均等化すると
いう対策が考えられている。
接続が容易なパワーＭＯＳＦＥＴを利用することが数多
く行われているが、各ＭＯＳＦＥＴに同一のゲート電圧
を印加する構成とした場合でも、それらＭＯＳＦＥＴの
ゲートしきい値電圧のばらつきなどによって電流が偏っ
て流れることが避けられないため、各ＭＯＳＦＥＴに均
等に電流が流れるような対策を施すことが行われてい
る。具体的には、各パワーＭＯＳＦＥＴに流れる電流を
それぞれ検出する電流検出手段を設けると共に、それら
の検出結果に基づいて各ＭＯＳＦＥＴのゲート電圧を個
別にフィードバック制御するゲート制御回路を設けるこ
とにより、各ＭＯＳＦＥＴに流れる電流を均等化すると
いう対策が考えられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような対策により各パワーＭＯＳＦＥＴに電流を均等に
流した場合でも、発熱温度がＭＯＳＦＥＴ間で不均一に
なる事例が出てくることが判明した。即ち、一般的に、
パワーＭＯＳＦＥＴのような電力用の半導体スイッチン
グ素子を所定位置に組み付ける場合には、ヒートシンク
に対しシリコーングリースや放熱シートを介してネジ止
めすることにより、発生した熱をヒートシンクを通じて
逃がす構成とされる。このような構成では、ネジの締め
付けトルクの大きさの如何によってヒートシンクへの熱
抵抗が異なるという事情があるため、パワーＭＯＳＦＥ
Ｔをヒートシンクにネジ止めする際に、その締め付けト
ルクが各ＭＯＳＦＥＴ間でばらついた場合には、放熱経
路での熱抵抗がそれぞれ異なった状態となり、これによ
り、各ＭＯＳＦＥＴに均等に電流が流れていても発熱温
度に差が生ずると考えられる。また、パワーＭＯＳＦＥ
Ｔを組み付ける際に同一の締め付けトルクでネジ止めし
た場合であっても、その後における実使用時において時
間の経過と共にネジが緩んだ状態となってヒートシンク
への熱抵抗がばらつく可能性があり、これにより各ＭＯ
ＳＦＥＴに均等に電流が流れていても発熱温度に差が出
てくる場合もある。この他にも、各パワーＭＯＳＦＥＴ
のためのヒートシンクへの冷却風の当たり方が偏ってい
る場合、つまり、各ヒートシンクによる熱交換量がばら
つく場合にも、発熱温度がパワーＭＯＳＦＥＴ間で不均
一になると考えられる。
ような対策により各パワーＭＯＳＦＥＴに電流を均等に
流した場合でも、発熱温度がＭＯＳＦＥＴ間で不均一に
なる事例が出てくることが判明した。即ち、一般的に、
パワーＭＯＳＦＥＴのような電力用の半導体スイッチン
グ素子を所定位置に組み付ける場合には、ヒートシンク
に対しシリコーングリースや放熱シートを介してネジ止
めすることにより、発生した熱をヒートシンクを通じて
逃がす構成とされる。このような構成では、ネジの締め
付けトルクの大きさの如何によってヒートシンクへの熱
抵抗が異なるという事情があるため、パワーＭＯＳＦＥ
Ｔをヒートシンクにネジ止めする際に、その締め付けト
ルクが各ＭＯＳＦＥＴ間でばらついた場合には、放熱経
路での熱抵抗がそれぞれ異なった状態となり、これによ
り、各ＭＯＳＦＥＴに均等に電流が流れていても発熱温
度に差が生ずると考えられる。また、パワーＭＯＳＦＥ
Ｔを組み付ける際に同一の締め付けトルクでネジ止めし
た場合であっても、その後における実使用時において時
間の経過と共にネジが緩んだ状態となってヒートシンク
への熱抵抗がばらつく可能性があり、これにより各ＭＯ
ＳＦＥＴに均等に電流が流れていても発熱温度に差が出
てくる場合もある。この他にも、各パワーＭＯＳＦＥＴ
のためのヒートシンクへの冷却風の当たり方が偏ってい
る場合、つまり、各ヒートシンクによる熱交換量がばら
つく場合にも、発熱温度がパワーＭＯＳＦＥＴ間で不均
一になると考えられる。
【０００５】上記のように、並列接続された複数のパワ
ーＭＯＳＦＥＴの発熱温度が不均一となる状況下では、
発熱温度が最も高い状態となるＭＯＳＦＥＴがその保証
温度を越えて温度上昇しないような回路設計とする必要
があるため、ＭＯＳＦＥＴの使用個数が増加したり、ヒ
ートシンクのサイズを大きくするなどの新たな対策が必
要となり、結果的にコストが大幅に増大すると共に装置
全体が大型化するという問題点を招く。つまり、安価で
小型の負荷制御装置を実現するためには、並列接続され
た複数の半導体スイッチング素子を均等発熱させる必要
があるが、従来技術ではこのような要求を満たすことが
困難になるという未解決の問題点があった。
ーＭＯＳＦＥＴの発熱温度が不均一となる状況下では、
発熱温度が最も高い状態となるＭＯＳＦＥＴがその保証
温度を越えて温度上昇しないような回路設計とする必要
があるため、ＭＯＳＦＥＴの使用個数が増加したり、ヒ
ートシンクのサイズを大きくするなどの新たな対策が必
要となり、結果的にコストが大幅に増大すると共に装置
全体が大型化するという問題点を招く。つまり、安価で
小型の負荷制御装置を実現するためには、並列接続され
た複数の半導体スイッチング素子を均等発熱させる必要
があるが、従来技術ではこのような要求を満たすことが
困難になるという未解決の問題点があった。
【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、負荷駆動のために並列接続された複
数の半導体スイッチング素子の発熱温度を均等化でき
て、コストの増大並びに装置全体の大型化を未然に防止
できるようになる負荷制御装置を提供することにある。
あり、その目的は、負荷駆動のために並列接続された複
数の半導体スイッチング素子の発熱温度を均等化でき
て、コストの増大並びに装置全体の大型化を未然に防止
できるようになる負荷制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に記載した手段を採用できる、この手段によ
れば、制御手段は、並列接続された複数の半導体スイッ
チング素子の導通状態を変化させることにより負荷の分
担電圧を連続的に変化させる制御を行う。このような制
御に伴い各半導体スイッチング素子の温度が上昇するよ
うになるが、その温度上昇は、各半導体スイッチング素
子と同一の半導体チップ上に形成された温度検出手段に
より検出される。この場合、各半導体スイッチング素子
の発熱温度は、それらに流れる負荷電流が同一となるよ
うに制御されたとしても、その設置条件の如何（ヒート
シンクとの間の熱抵抗の大小など）によって不均一にな
ることが多々あるものである。このように各半導体スイ
ッチング素子の発熱温度が不均一になった場合には、制
御手段が、それら半導体スイッチング素子の導通状態を
前記複数の温度検出手段からの温度検出信号に基づいて
個別に制御することにより、各温度検出信号の値が等し
くなる方向に調整する動作（つまり、各半導体スイッチ
ング素子間の温度差がゼロに近付くように調整する動
作）を行うため、その温度不均一状態が自動的に解消さ
れることになる。
に請求項１に記載した手段を採用できる、この手段によ
れば、制御手段は、並列接続された複数の半導体スイッ
チング素子の導通状態を変化させることにより負荷の分
担電圧を連続的に変化させる制御を行う。このような制
御に伴い各半導体スイッチング素子の温度が上昇するよ
うになるが、その温度上昇は、各半導体スイッチング素
子と同一の半導体チップ上に形成された温度検出手段に
より検出される。この場合、各半導体スイッチング素子
の発熱温度は、それらに流れる負荷電流が同一となるよ
うに制御されたとしても、その設置条件の如何（ヒート
シンクとの間の熱抵抗の大小など）によって不均一にな
ることが多々あるものである。このように各半導体スイ
ッチング素子の発熱温度が不均一になった場合には、制
御手段が、それら半導体スイッチング素子の導通状態を
前記複数の温度検出手段からの温度検出信号に基づいて
個別に制御することにより、各温度検出信号の値が等し
くなる方向に調整する動作（つまり、各半導体スイッチ
ング素子間の温度差がゼロに近付くように調整する動
作）を行うため、その温度不均一状態が自動的に解消さ
れることになる。
【０００８】このように複数の半導体スイッチング素子
の発熱温度を均等化できる結果、従来構成のように、並
列接続された半導体スイッチング素子のうち発熱温度が
最も高い状態となる素子がその保証温度を越えて温度上
昇することがなくなる。このため、半導体スイッチング
素子の使用個数を増やしたり、ヒートシンクのサイズを
大きくするなどの新たな対策が不要となり、従ってコス
トの増大や装置全体の大型化を招く恐れがなくなるもの
である。
の発熱温度を均等化できる結果、従来構成のように、並
列接続された半導体スイッチング素子のうち発熱温度が
最も高い状態となる素子がその保証温度を越えて温度上
昇することがなくなる。このため、半導体スイッチング
素子の使用個数を増やしたり、ヒートシンクのサイズを
大きくするなどの新たな対策が不要となり、従ってコス
トの増大や装置全体の大型化を招く恐れがなくなるもの
である。
【０００９】請求項２記載の手段によれば、検出温度補
正手段によって、温度検出手段からの温度検出信号の初
期特性のばらつきが補正されるようになるから、半導体
スイッチング素子の発熱温度を均等化する制御を精度良
く行い得るようになる。
正手段によって、温度検出手段からの温度検出信号の初
期特性のばらつきが補正されるようになるから、半導体
スイッチング素子の発熱温度を均等化する制御を精度良
く行い得るようになる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明を車両用の負荷制御
装置に適用した一実施例について図面を参照しながら説
明する。図１には、負荷制御装置１及びこれに関連した
部分の電気的構成が概略的に示されている。この図１に
おいて、負荷制御装置１内には並列接続されたＮチャネ
ルパワーＭＯＳＦＥＴ２及び３（本発明でいう半導体ス
イッチング素子に相当）が設けられており、負荷として
のモータ４は、車載バッテリ５から上記ＭＯＳＦＥＴ２
及び３を介して通電される構成となっている。各パワー
ＭＯＳＦＥＴ２及び３は、互いに独立した半導体チップ
上に形成されるものであるが、各半導体チップには、例
えば３個の単位ダイオードを直列接続して成る温度検出
用ダイオード２ａ及び３ａ（温度検出手段に相当）がそ
れぞれ作り込まれている。尚、図示しないが、各パワー
ＭＯＳＦＥＴ２及び３は、ヒートシンクに対しシリコー
ングリースや放熱シートを介してネジ止めすることによ
り実装される。
装置に適用した一実施例について図面を参照しながら説
明する。図１には、負荷制御装置１及びこれに関連した
部分の電気的構成が概略的に示されている。この図１に
おいて、負荷制御装置１内には並列接続されたＮチャネ
ルパワーＭＯＳＦＥＴ２及び３（本発明でいう半導体ス
イッチング素子に相当）が設けられており、負荷として
のモータ４は、車載バッテリ５から上記ＭＯＳＦＥＴ２
及び３を介して通電される構成となっている。各パワー
ＭＯＳＦＥＴ２及び３は、互いに独立した半導体チップ
上に形成されるものであるが、各半導体チップには、例
えば３個の単位ダイオードを直列接続して成る温度検出
用ダイオード２ａ及び３ａ（温度検出手段に相当）がそ
れぞれ作り込まれている。尚、図示しないが、各パワー
ＭＯＳＦＥＴ２及び３は、ヒートシンクに対しシリコー
ングリースや放熱シートを介してネジ止めすることによ
り実装される。
【００１１】上記温度検出用ダイオード２ａ及び３ａに
は、制御用電源端子＋Ｖccからそれぞれに対応した定電
流回路６及び７を通じて比較的小さいレベルの順方向電
流が供給される構成となっている。従って、温度検出用
ダイオード２ａ及び３ａのアノード側からは、単位ダイ
オードにおけるＰＮ接合部の順方向電圧降下Ｖｆの３倍
に相当した検出電圧Ｖａ及びＶｂ（温度検出信号に相
当）が出力されるものである。この場合、上記順方向電
圧降下Ｖｆは、小電流領域において負の温度特性（−
２．３ｍＶ／℃程度）を有するものであるから、各検出
電圧Ｖａ及びＶｂは、パワーＭＯＳＦＥＴ２及び３の温
度が上昇するのに応じて低下するという特性を示すこと
になる。尚、上記制御用電源端子＋Ｖccの出力は、車載
バッテリ５から給電される図示しない制御用電源回路か
ら与えられるようになっている。
は、制御用電源端子＋Ｖccからそれぞれに対応した定電
流回路６及び７を通じて比較的小さいレベルの順方向電
流が供給される構成となっている。従って、温度検出用
ダイオード２ａ及び３ａのアノード側からは、単位ダイ
オードにおけるＰＮ接合部の順方向電圧降下Ｖｆの３倍
に相当した検出電圧Ｖａ及びＶｂ（温度検出信号に相
当）が出力されるものである。この場合、上記順方向電
圧降下Ｖｆは、小電流領域において負の温度特性（−
２．３ｍＶ／℃程度）を有するものであるから、各検出
電圧Ｖａ及びＶｂは、パワーＭＯＳＦＥＴ２及び３の温
度が上昇するのに応じて低下するという特性を示すこと
になる。尚、上記制御用電源端子＋Ｖccの出力は、車載
バッテリ５から給電される図示しない制御用電源回路か
ら与えられるようになっている。
【００１２】負荷制御装置１内には、上記パワーＭＯＳ
ＦＥＴ２及び３の他に、温度補正回路８（検出温度補正
手段に相当）、駆動回路９及び１０、演算処理回路１１
（制御手段に相当）、タイマ１２が設けられている。
尚、図示しないが、これら温度補正回路８、駆動回路９
及び１０、演算処理回路１１、タイマ１２の電源は、制
御用電源端子＋Ｖccから与えられる。この場合、温度補
正回路８は、温度検出用ダイオード２ａ及び３ａから出
力される検出電圧Ｖａ及びＶｂの初期特性のばらつきを
補正するために設けられたもので、その特性ばらつきを
補正した検出電圧Ｖａ′及びＶｂ′を演算処理回路１１
に与える。また、駆動回路９及び１０は、演算処理回路
１１からの指令に応じた電圧レベルのゲート信号を発生
してパワーＭＯＳＦＥＴ２及び３の各ゲートに印加する
ために設けられている。
ＦＥＴ２及び３の他に、温度補正回路８（検出温度補正
手段に相当）、駆動回路９及び１０、演算処理回路１１
（制御手段に相当）、タイマ１２が設けられている。
尚、図示しないが、これら温度補正回路８、駆動回路９
及び１０、演算処理回路１１、タイマ１２の電源は、制
御用電源端子＋Ｖccから与えられる。この場合、温度補
正回路８は、温度検出用ダイオード２ａ及び３ａから出
力される検出電圧Ｖａ及びＶｂの初期特性のばらつきを
補正するために設けられたもので、その特性ばらつきを
補正した検出電圧Ｖａ′及びＶｂ′を演算処理回路１１
に与える。また、駆動回路９及び１０は、演算処理回路
１１からの指令に応じた電圧レベルのゲート信号を発生
してパワーＭＯＳＦＥＴ２及び３の各ゲートに印加する
ために設けられている。
【００１３】演算処理回路１１は、駆動回路９及び１０
を通じたパワーＭＯＳＦＥＴ２及び３の導通制御を、車
両に搭載されたＥＣＵ１３から出力されるパルス信号の
デューティ比、温度補正回路８からの検出電圧Ｖａ′及
びＶｂ′、タイマ１１からの時間信号並びに予め記憶さ
れたプログラムに基づいて実行する構成のものであり、
以下、その制御内容及び関連した作用について図２のフ
ローチャートを参照しながら説明する。尚、上記ＥＣＵ
１３から出力されるパルス信号は、モータ４の端子間に
印加する電圧値をデューティ比の大小によって指令する
ためのものであり、その指令電圧値は、例えばパルス信
号のデューティ比に比例して大きくなるという関係に設
定される。
を通じたパワーＭＯＳＦＥＴ２及び３の導通制御を、車
両に搭載されたＥＣＵ１３から出力されるパルス信号の
デューティ比、温度補正回路８からの検出電圧Ｖａ′及
びＶｂ′、タイマ１１からの時間信号並びに予め記憶さ
れたプログラムに基づいて実行する構成のものであり、
以下、その制御内容及び関連した作用について図２のフ
ローチャートを参照しながら説明する。尚、上記ＥＣＵ
１３から出力されるパルス信号は、モータ４の端子間に
印加する電圧値をデューティ比の大小によって指令する
ためのものであり、その指令電圧値は、例えばパルス信
号のデューティ比に比例して大きくなるという関係に設
定される。
【００１４】図２は、演算処理回路１１の制御内容のう
ち本発明の要旨に関係したルーチンを示すものである。
この図２に示された制御ルーチンにおいては、まず、Ｅ
ＣＵ１３からのパルス信号の入力の有無を判断し（ステ
ップＳ１）、パルス信号の入力がない場合には、駆動回
路９及び１０を通じたゲート信号の出力動作を停止する
ことによりパワーＭＯＳＦＥＴ２及び３をオフさせるス
テップＳ２を実行した後にリターンする。これに対し
て、ＥＣＵ１３からパルス信号が入力された場合には、
そのパルス信号のデューティ比に基づいて指令電圧値
（モータ４に印加する電圧）を判定する処理を行い（ス
テップＳ３）、この後に、駆動回路９及び１０に対し
て、モータ４への印加電圧が上記指令電圧値となるよう
な電圧レベルのゲート信号を出力するように指令する
（ステップＳ４）。
ち本発明の要旨に関係したルーチンを示すものである。
この図２に示された制御ルーチンにおいては、まず、Ｅ
ＣＵ１３からのパルス信号の入力の有無を判断し（ステ
ップＳ１）、パルス信号の入力がない場合には、駆動回
路９及び１０を通じたゲート信号の出力動作を停止する
ことによりパワーＭＯＳＦＥＴ２及び３をオフさせるス
テップＳ２を実行した後にリターンする。これに対し
て、ＥＣＵ１３からパルス信号が入力された場合には、
そのパルス信号のデューティ比に基づいて指令電圧値
（モータ４に印加する電圧）を判定する処理を行い（ス
テップＳ３）、この後に、駆動回路９及び１０に対し
て、モータ４への印加電圧が上記指令電圧値となるよう
な電圧レベルのゲート信号を出力するように指令する
（ステップＳ４）。
【００１５】このような指令を受けた駆動回路９、１０
から上記のような電圧レベルのゲート信号が出力される
結果、パワーＭＯＳＦＥＴ２及び３が導通されるように
なり、これによりモータ４が通電開始されるようにな
る。この場合、各パワーＭＯＳＦＥＴ２及び３には、上
記ゲート信号の電圧レベルに応じた量のドレイン電流が
流れるものであり、従って、ゲート信号の電圧レベル
（つまり、ＥＣＵ１３からのパルス信号のデューティ
比）が増減されるのに応じてモータ４の分担電圧が連続
的に変化されることになる。
から上記のような電圧レベルのゲート信号が出力される
結果、パワーＭＯＳＦＥＴ２及び３が導通されるように
なり、これによりモータ４が通電開始されるようにな
る。この場合、各パワーＭＯＳＦＥＴ２及び３には、上
記ゲート信号の電圧レベルに応じた量のドレイン電流が
流れるものであり、従って、ゲート信号の電圧レベル
（つまり、ＥＣＵ１３からのパルス信号のデューティ
比）が増減されるのに応じてモータ４の分担電圧が連続
的に変化されることになる。
【００１６】上記ステップＳ４の実行後には、モータ４
の端子間電圧をモニタし、その端子間電圧が前記ステッ
プＳ３で判定された指令電圧値と等しいか否かを判断す
る（ステップＳ５）。ここで「ＮＯ」と判断した場合に
は、駆動回路９及び１０に指令するゲート信号の電圧レ
ベルを上記モータ４の端子間電圧と指令電圧値とが等し
くなる方向に調整する制御を行うゲート信号調整ルーチ
ンＳ６を実行した後に判断ステップＳ５へ戻る。従っ
て、このようなゲート信号調整ルーチンＳ６の実行に応
じて、最終的にはステップＳ５で「ＹＥＳ」と判断され
ることになる。
の端子間電圧をモニタし、その端子間電圧が前記ステッ
プＳ３で判定された指令電圧値と等しいか否かを判断す
る（ステップＳ５）。ここで「ＮＯ」と判断した場合に
は、駆動回路９及び１０に指令するゲート信号の電圧レ
ベルを上記モータ４の端子間電圧と指令電圧値とが等し
くなる方向に調整する制御を行うゲート信号調整ルーチ
ンＳ６を実行した後に判断ステップＳ５へ戻る。従っ
て、このようなゲート信号調整ルーチンＳ６の実行に応
じて、最終的にはステップＳ５で「ＹＥＳ」と判断され
ることになる。
【００１７】上記ステップＳ５で「ＹＥＳ」と判断した
場合、つまり、モータ４の端子間電圧と指令電圧値とが
等しくなった場合には、タイマ１２がタイマ動作中か否
かを判断する（ステップＳ７）。尚、このタイマ１２
は、後述のようなタイミングでタイマ動作を開始するも
のである。そして、ステップＳ７においてタイマ１２が
動作中と判断した場合には、そのままリターンするが、
動作停止していると判断した場合には、温度補正回路８
から検出電圧Ｖａ′及びＶｂ′を読み込む（ステップＳ
８）。
場合、つまり、モータ４の端子間電圧と指令電圧値とが
等しくなった場合には、タイマ１２がタイマ動作中か否
かを判断する（ステップＳ７）。尚、このタイマ１２
は、後述のようなタイミングでタイマ動作を開始するも
のである。そして、ステップＳ７においてタイマ１２が
動作中と判断した場合には、そのままリターンするが、
動作停止していると判断した場合には、温度補正回路８
から検出電圧Ｖａ′及びＶｂ′を読み込む（ステップＳ
８）。
【００１８】次いで、検出電圧Ｖａ′及びＶｂ′が等し
いか否か（つまり、パワーＭＯＳＦＥＴ２及び３の温度
が等しいか否か）を判断する（ステップＳ９）。検出電
圧Ｖａ′及びＶｂ′が等しい場合にはそのままリターン
するが、等しくない場合にはＶａ′＜Ｖｂ′の関係にあ
るか否かを判断する（ステップＳ１０）。ここで、検出
電圧Ｖａ′及びＶｂ′は、温度検出対象であるパワーＭ
ＯＳＦＥＴ２及び３の温度が高い場合ほど低くなる特性
があるから、ステップＳ１０で「ＹＥＳ」と判断される
場合は、パワーＭＯＳＦＥＴ２の温度がパワーＭＯＳＦ
ＥＴ３の温度より高い状態に相当し、「ＮＯ」と判断さ
れる場合はこれと逆の状態に相当することになる。
いか否か（つまり、パワーＭＯＳＦＥＴ２及び３の温度
が等しいか否か）を判断する（ステップＳ９）。検出電
圧Ｖａ′及びＶｂ′が等しい場合にはそのままリターン
するが、等しくない場合にはＶａ′＜Ｖｂ′の関係にあ
るか否かを判断する（ステップＳ１０）。ここで、検出
電圧Ｖａ′及びＶｂ′は、温度検出対象であるパワーＭ
ＯＳＦＥＴ２及び３の温度が高い場合ほど低くなる特性
があるから、ステップＳ１０で「ＹＥＳ」と判断される
場合は、パワーＭＯＳＦＥＴ２の温度がパワーＭＯＳＦ
ＥＴ３の温度より高い状態に相当し、「ＮＯ」と判断さ
れる場合はこれと逆の状態に相当することになる。
【００１９】そして、ステップＳ１０で「ＹＥＳ」と判
断した場合には、駆動回路９からパワーＭＯＳＦＥＴ２
に出力されるゲート信号の電圧レベルを所定量だけ低下
させる制御を行うステップＳ１１、前記タイマ１２のタ
イマ動作を開始させるステップＳ１２を順次実行した後
に前記判断ステップＳ５へ戻る。また、ステップＳ１０
で「ＮＯ」と判断した場合には、駆動回路１０からパワ
ーＭＯＳＦＥＴ３に出力されるゲート信号の電圧レベル
を所定量だけ低下させる制御を行うステップＳ１３、前
記ステップＳ１２を順次実行した後に前記判断ステップ
Ｓ５へ戻る。
断した場合には、駆動回路９からパワーＭＯＳＦＥＴ２
に出力されるゲート信号の電圧レベルを所定量だけ低下
させる制御を行うステップＳ１１、前記タイマ１２のタ
イマ動作を開始させるステップＳ１２を順次実行した後
に前記判断ステップＳ５へ戻る。また、ステップＳ１０
で「ＮＯ」と判断した場合には、駆動回路１０からパワ
ーＭＯＳＦＥＴ３に出力されるゲート信号の電圧レベル
を所定量だけ低下させる制御を行うステップＳ１３、前
記ステップＳ１２を順次実行した後に前記判断ステップ
Ｓ５へ戻る。
【００２０】従って、パワーＭＯＳＦＥＴ２の温度がパ
ワーＭＯＳＦＥＴ３の温度より高い状態時には、ステッ
プＳ１１の実行に伴いパワーＭＯＳＦＥＴ２に流れるド
レイン電流が低減され、以て当該ＭＯＳＦＥＴ２の温度
上昇が抑制されるようになる。また、この逆に、パワー
ＭＯＳＦＥＴ３の温度がパワーＭＯＳＦＥＴ２の温度よ
り高い状態時には、ステップＳ１３の実行に伴いパワー
ＭＯＳＦＥＴ３に流れるドレイン電流が低減され、以て
当該ＭＯＳＦＥＴ３の温度上昇が抑制されるようにな
る。上記のような温度上昇抑制制御は、検出電圧Ｖａ′
及びＶｂ′が等しくなるまで繰り返されるものであり、
これに応じてパワーＭＯＳトランジスタ２及び３の発熱
温度が均一となるように制御される。
ワーＭＯＳＦＥＴ３の温度より高い状態時には、ステッ
プＳ１１の実行に伴いパワーＭＯＳＦＥＴ２に流れるド
レイン電流が低減され、以て当該ＭＯＳＦＥＴ２の温度
上昇が抑制されるようになる。また、この逆に、パワー
ＭＯＳＦＥＴ３の温度がパワーＭＯＳＦＥＴ２の温度よ
り高い状態時には、ステップＳ１３の実行に伴いパワー
ＭＯＳＦＥＴ３に流れるドレイン電流が低減され、以て
当該ＭＯＳＦＥＴ３の温度上昇が抑制されるようにな
る。上記のような温度上昇抑制制御は、検出電圧Ｖａ′
及びＶｂ′が等しくなるまで繰り返されるものであり、
これに応じてパワーＭＯＳトランジスタ２及び３の発熱
温度が均一となるように制御される。
【００２１】要するに、上記した本実施例の構成によれ
ば、並列接続された複数のパワーＭＯＳＦＥＴ２及び３
の導通状態を同時に変化させることによりモータ４の分
担電圧を連続的に変化させるという所謂リニア制御が行
われるものである。このような制御が行われた場合に
は、ＰＷＭ制御やオンオフ制御に比べて各ＭＯＳＦＥＴ
２及び３での熱損失が大きくなるため、それらの温度上
昇度合いが大きくなり、このような温度上昇は、各ＭＯ
ＳＦＥＴ２及び３と同一の半導体チップ上に形成された
温度検出用ダイオード２ａ及び３ａによりそれぞれ検出
される。この場合、各パワーＭＯＳＦＥＴ２及び３の発
熱温度は、それらに流れる負荷電流が同一となるように
制御されたとしても、ヒートシンクとの間の熱抵抗の大
小やヒートシンクへの冷却風の当たり方が偏りなどの要
因によって不均一になることが多々あるものである。こ
のように各パワーＭＯＳＦＥＴ２及び３の発熱温度が不
均一になった場合には、それらＭＯＳＦＥＴ２及び３の
導通状態を前記温度検出用ダイオード２ａ及び３ａから
の検出電圧Ｖａ及びＶｂに基づいて個別に制御すること
により、各検出電圧Ｖａ′及びＶｂ′の値が等しくなる
方向に調整する動作（つまり、各ＭＯＳＦＥＴ２及び３
間の温度差がゼロに近付くように調整する動作）が行わ
れるものであり、これにより、ＭＯＳＦＥＴ２及び３間
の温度不均一状態が自動的に解消されることになる。
ば、並列接続された複数のパワーＭＯＳＦＥＴ２及び３
の導通状態を同時に変化させることによりモータ４の分
担電圧を連続的に変化させるという所謂リニア制御が行
われるものである。このような制御が行われた場合に
は、ＰＷＭ制御やオンオフ制御に比べて各ＭＯＳＦＥＴ
２及び３での熱損失が大きくなるため、それらの温度上
昇度合いが大きくなり、このような温度上昇は、各ＭＯ
ＳＦＥＴ２及び３と同一の半導体チップ上に形成された
温度検出用ダイオード２ａ及び３ａによりそれぞれ検出
される。この場合、各パワーＭＯＳＦＥＴ２及び３の発
熱温度は、それらに流れる負荷電流が同一となるように
制御されたとしても、ヒートシンクとの間の熱抵抗の大
小やヒートシンクへの冷却風の当たり方が偏りなどの要
因によって不均一になることが多々あるものである。こ
のように各パワーＭＯＳＦＥＴ２及び３の発熱温度が不
均一になった場合には、それらＭＯＳＦＥＴ２及び３の
導通状態を前記温度検出用ダイオード２ａ及び３ａから
の検出電圧Ｖａ及びＶｂに基づいて個別に制御すること
により、各検出電圧Ｖａ′及びＶｂ′の値が等しくなる
方向に調整する動作（つまり、各ＭＯＳＦＥＴ２及び３
間の温度差がゼロに近付くように調整する動作）が行わ
れるものであり、これにより、ＭＯＳＦＥＴ２及び３間
の温度不均一状態が自動的に解消されることになる。
【００２２】このようにパワーＭＯＳＦＥＴ２及び３の
発熱温度を均等化できる結果、従来構成のように、パワ
ーＭＯＳＦＥＴ２及び３の発熱温度がその保証温度を越
えて温度上昇する可能性が低くなるものである。このた
め、パワーＭＯＳＦＥＴの使用個数を増やしたり、ヒー
トシンクのサイズを大きくするなどの新たな対策が不要
となり、結果的にコストの増大や装置全体の大型化を招
く恐れがなくなるものである。また、温度検出用ダイオ
ード２ａ及び３ａからの検出電圧Ｖａ及びＶｂの初期特
性のばらつきが温度補正回路８によって補正されるよう
になるから、パワーＭＯＳＦＥＴ２及び３の発熱温度を
均等化する制御を精度良く行い得るようになる。
発熱温度を均等化できる結果、従来構成のように、パワ
ーＭＯＳＦＥＴ２及び３の発熱温度がその保証温度を越
えて温度上昇する可能性が低くなるものである。このた
め、パワーＭＯＳＦＥＴの使用個数を増やしたり、ヒー
トシンクのサイズを大きくするなどの新たな対策が不要
となり、結果的にコストの増大や装置全体の大型化を招
く恐れがなくなるものである。また、温度検出用ダイオ
ード２ａ及び３ａからの検出電圧Ｖａ及びＶｂの初期特
性のばらつきが温度補正回路８によって補正されるよう
になるから、パワーＭＯＳＦＥＴ２及び３の発熱温度を
均等化する制御を精度良く行い得るようになる。
【００２３】尚、本発明は上記した実施例に限定される
ものではなく、次のような変形または拡張が可能であ
る。半導体スイッチング素子としては、ＩＧＢＴ、バイ
ポーラパワートランジスタなども利用できる。また、制
御対象の負荷は、モータに限らないことは勿論である。
図２に示す制御内容において、ステップＳ９における
「Ｖａ′＝Ｖｂ′？」の判断に代えて、所定の許容範囲
の温度αを設定した上で、「Ｖａ′＝Ｖｂ′±α？」の
判断を行う構成とすれば、タイマ１２を設ける必要がな
くなり、また、図２中のステップＳ７及びＳ１２は不要
になる。
ものではなく、次のような変形または拡張が可能であ
る。半導体スイッチング素子としては、ＩＧＢＴ、バイ
ポーラパワートランジスタなども利用できる。また、制
御対象の負荷は、モータに限らないことは勿論である。
図２に示す制御内容において、ステップＳ９における
「Ｖａ′＝Ｖｂ′？」の判断に代えて、所定の許容範囲
の温度αを設定した上で、「Ｖａ′＝Ｖｂ′±α？」の
判断を行う構成とすれば、タイマ１２を設ける必要がな
くなり、また、図２中のステップＳ７及びＳ１２は不要
になる。
【図１】本発明の一実施例を示す全体の電気的構成図
【図２】演算処理回路による制御内容を示すフローチャ
ート
ート
１は負荷制御装置、２、３はパワーＭＯＳＦＥＴ（半導
体スイッチング素子）、２ａ、３ａは温度検出用ダイオ
ード（温度検出手段）、４はモータ（負荷）、８は温度
補正回路（検出温度補正手段）、１１は演算処理回路
（制御手段）を示す。
体スイッチング素子）、２ａ、３ａは温度検出用ダイオ
ード（温度検出手段）、４はモータ（負荷）、８は温度
補正回路（検出温度補正手段）、１１は演算処理回路
（制御手段）を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｍ 1/00 Ｈ０２Ｍ 1/00 Ｒ Ｆターム(参考） 5G003 BA01 CC02 DA02 FA06 FA08 GA01 GC05 5G065 DA01 EA01 GA01 GA09 HA07 JA02 JA07 LA07 MA10 NA04 5H571 AA03 BB07 CC04 DD01 HA09 HB01 HC01 HD01 JJ03 JJ18 LL35 5H740 AA08 BA12 BB02 BB07 BB10 HH01 MM08 MM18
Claims (2)
- 【請求項１】 並列接続された複数の半導体スイッチン
グ素子を備え、それら半導体スイッチング素子を同時に
導通状態とすることにより負荷に通電するようにした負
荷制御装置において、 前記複数の半導体スイッチング素子のための各半導体チ
ップ上にそれぞれ形成され、ＰＮ接合部の順方向電圧降
下の温度特性を利用して対応する半導体スイッチング素
子の温度を検出する複数の温度検出手段と、 前記複数の半導体スイッチング素子の導通状態を変化さ
せることにより前記負荷の分担電圧を連続的に変化させ
る制御を行う制御手段とを備え、 前記制御手段は、前記複数の半導体スイッチング素子を
導通させた状態では、それら半導体スイッチング素子の
導通状態を前記複数の温度検出手段からの温度検出信号
に基づいて個別に制御することにより各温度検出信号の
値が等しくなる方向に調整する動作を行うことを特徴と
する負荷制御装置。 - 【請求項２】 前記複数の温度検出手段から出力される
温度検出信号の初期特性のばらつきを補正する検出温度
補正手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の負荷
制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000335599A JP2002142492A (ja) | 2000-11-02 | 2000-11-02 | 負荷制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000335599A JP2002142492A (ja) | 2000-11-02 | 2000-11-02 | 負荷制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002142492A true JP2002142492A (ja) | 2002-05-17 |
Family
ID=18811314
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000335599A Withdrawn JP2002142492A (ja) | 2000-11-02 | 2000-11-02 | 負荷制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002142492A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100811994B1 (ko) * | 2005-02-21 | 2008-03-10 | 한국델파이주식회사 | 차량의 제습제어방법 |
| WO2015001883A1 (ja) | 2013-07-03 | 2015-01-08 | 富士電機株式会社 | 絶縁ゲート型半導体素子の駆動装置および電力変換装置 |
| WO2015022860A1 (ja) * | 2013-08-12 | 2015-02-19 | 日産自動車株式会社 | スイッチング装置 |
| EP3767312A4 (en) * | 2018-12-04 | 2021-08-04 | Contemporary Amperex Technology Co., Limited | PROCEDURE AND CIRCUIT FOR CURRENT SAMPLE |
-
2000
- 2000-11-02 JP JP2000335599A patent/JP2002142492A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100811994B1 (ko) * | 2005-02-21 | 2008-03-10 | 한국델파이주식회사 | 차량의 제습제어방법 |
| WO2015001883A1 (ja) | 2013-07-03 | 2015-01-08 | 富士電機株式会社 | 絶縁ゲート型半導体素子の駆動装置および電力変換装置 |
| US9608622B2 (en) | 2013-07-03 | 2017-03-28 | Fuji Electric Co., Ltd. | Drive device for insulated-gate semiconductor element, and power converter |
| WO2015022860A1 (ja) * | 2013-08-12 | 2015-02-19 | 日産自動車株式会社 | スイッチング装置 |
| EP3767312A4 (en) * | 2018-12-04 | 2021-08-04 | Contemporary Amperex Technology Co., Limited | PROCEDURE AND CIRCUIT FOR CURRENT SAMPLE |
| US11287454B2 (en) | 2018-12-04 | 2022-03-29 | Contemporary Amperex Technology Co., Limited | Current sampling method and current sampling circuit |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20061116 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090703 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20090728 |