JP2015173539A - 制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】負荷に接続され、電流を整流する制御装置において、スイッチング素子の温度の誤検出を抑制する。【解決手段】この制御装置は、整流用のスイッチング素子と、スイッチング素子の温度を検出する感温ダイオードと、スイッチング素子および感温ダイオードを制御する制御部とを備える。スイッチング素子は寄生素子としてのボディダイオードを有する。制御部は、感温ダイオードの両端電圧を検出する第1電圧検出部と、ボディダイオードの両端電圧を検出する第2電圧検出部と、第1電圧検出部により検出された電圧に基づいてスイッチング素子の過熱を判定する第1過熱判定部と、第2電圧検出部により検出された電圧に基づいてスイッチング素子の過熱を判定する第2過熱判定部とを有する。そして、第1過熱判定部および第2過熱判定部の少なくとも一方が過熱であると判定した場合に、スイッチング素子が過熱状態にあると判定する総合判定部を有する。【選択図】図2
Description
本発明は、温度検知が可能な制御装置に関する。
例えば、車両等に搭載され、回転のエネルギーを発電に用いる発電機は、発電機により得られる交流電流を整流する整流器を有している。従来、このような整流器にはダイオードが用いられてきたが、ダイオードの電圧降下によるエネルギー損失を低減するため、スイッチング素子が用いられるようになってきた。
スイッチング素子は、発電機からの伝熱やオンオフ制御に起因する発熱によって高温になることがあるため、熱的信頼性の確保が求められる。
特許文献1には、整流器モジュールがMOSトランジスタの温度を検出する温度検出手段を有し、MOSトランジスタの温度をモニタする構成が示されている。
この温度検出手段の一例として、例えば、特許文献2には、感温ダイオードを用いる例が示されている。
しかしながら、感温ダイオードによる温度検出は、高精度である一方で、ダイオードに通電される電流が微小である。このため、熱ノイズやクロストークノイズ等のノイズによって、スイッチング素子の温度を誤検出する虞がある。
本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、スイッチング素子の温度の誤検出を抑制することを目的とする。
ここに開示される発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。
上記目的を達成するために、本発明は、スイッチング動作に基づいて負荷(200)への電力供給を制御するスイッチング素子(11,21)と、スイッチング素子の温度を検出するための感温ダイオード(12,23)と、スイッチング素子の駆動および感温ダイオードへの通電を制御する制御部(40)と、を備える制御装置であって、スイッチング素子は、寄生素子としてのボディダイオード(12,22)を有してなり、制御部は、感温ダイオードの両端に印加される順方向電圧を検出する第1電圧検出部(41)と、ボディダイオードの両端に印加される電圧を検出する第2電圧検出部(42)と、第1電圧検出部により検出された電圧に基づいて、スイッチング素子の温度を推定し、スイッチング素子の過熱を判定する第1過熱判定部(43)と、第2電圧検出部により検出された電圧に基づいて、スイッチング素子の温度を推定し、スイッチング素子の過熱を判定する第2過熱判定部(44)と、を有し、制御部は、第1過熱判定部および第2過熱判定部の少なくとも一方が過熱であると判定した場合に、スイッチング素子が過熱状態にあると判定する総合判定部(45)を有することを特徴としている。
これによれば、スイッチング素子の温度が、感温ダイオードとボディダイオードの、2つの独立した温度検出手段によって検出され、そのいずれかでスイッチング素子の過熱が検出された場合に、スイッチング素子が過熱していると断定する。換言すれば、感温ダイオードが、ノイズ等により温度を誤検出しても、その真偽をボディダイオードによる過熱判定によって保障することができる。すなわち、スイッチング素子の温度の誤検出を抑制することができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各図相互において、互いに同一もしくは均等である部分に、同一符号を付与する。
(第1実施形態)
最初に、図1および図2を参照して、本実施形態に係る制御装置の概略構成について説明する。
最初に、図1および図2を参照して、本実施形態に係る制御装置の概略構成について説明する。
この制御装置は、例えば車両に搭載されたモータジェネレータにおいて、電動機(モータ)の駆動や発電機(ジェネレータ)による発電を制御する装置である。とくに、本実施形態における制御装置は、負荷としての電動機または発電機に流れる電流を整流するに際して、従来のようなダイオードを用いず、スイッチング素子、例えばMOSトランジスタを利用する例について説明する。
図1に示すように、この制御装置100は、負荷としての発電機200とバッテリ300との間に介在する整流装置である。なお、バッテリ300に対して制御装置100と並列に接続された平滑コンデンサ400はバッテリ300両端に印加される電圧変動を抑制するために挿入されている。
制御装置100の詳しい構成を説明する。
制御装置100は、第1回路群10と、第2回路群20と、電流検出部30、および、これらを制御する制御部40を有している。第1回路群10と第2回路群20はバッテリ300に対して直列に接続されている。このうち第1回路群10はバッテリ300の正極側(以降、正極の電圧をBと示す)に接続されている。一方、第2回路群20はバッテリ300の負極側(以降、正極の電圧をEと示す)に接続されている。換言すれば、第1回路群10は上アーム側に接続され、第2回路群20は下アーム側に接続されている。発電機200は、第1回路群10と第2回路群20の間の中間点Pに接続されている。なお、特許請求の範囲に記載の第1電源は、本実施形態における電圧Bを発生させる電源であり、第2電源は、電圧Eを発生させる電源である。つまり、バッテリ300の正極が第1電源に相当し、負極が第2電源に相当する。
本実施形態における発電機200は三相交流型である。このため、制御装置100は、第1回路群10および第2回路群20から成る回路集合を3つ有し、これら3つの回路集合はバッテリ300に対して互いに並列に接続されている。そして、それぞれの回路集合における第1回路群10と第2回路群20の中間点Pに発電機200が接続され、それぞれU相、V相、W相を成す。
第1回路群10は、スイッチング素子としてのMOSトランジスタ11と、MOSトランジスタ11における寄生素子として形成されるボディダイオード12とを有している。また、MOSトランジスタ11とは電気的に独立な感温ダイオード13を有している。また、第2回路群20も、第1回路群10と同様の回路構成となっており、MOSトランジスタ21、ボディダイオード22、感温ダイオード23、を有している。
MOSトランジスタ11およびMOSトランジスタ21は、バッテリ300に対して直列に接続されている。ボディダイオード12は寄生素子であるからMOSトランジスタ11に並列に接続され、ボディダイオード22もMOSトランジスタ21に並列に接続されている。感温ダイオード13および感温ダイオード23は、それぞれMOSトランジスタ11,21の温度検出に用いられるため、MOSトランジスタ11,21の近傍において、電気的に独立に配置されている。
本実施形態における電流検出部30はシャント抵抗により構成されている。この電流検出部30は中間点Pと発電機200との間に接続されており、電流検出部30の両端電圧からボディダイオード12あるいはボディダイオード22に流れる電流が算出される。後述の制御部40は、ボディダイオード12,22に流れる電流と、ボディダイオード12,22の両端電圧と、に基づいてMOSトランジスタ11,21の温度を推定する。
制御部40は、各MOSトランジスタ11,21のゲート端子に接続され、MOSトランジスタ11,21のスイッチング動作を制御する。また、制御部40は、各感温ダイオード13,23の両端に接続され、感温ダイオード13,23の両端電圧Vkを検出する。また、制御部40は、各ボディダイオード12,22の両端に接続され、ボディダイオード12,22の両端電圧Vrを検出する。なお、図1において、図面の煩雑さを避けるため制御部40が第2回路群20の一つのみに接続されているように図示したが、制御部40は、すべての第1回路群10、および、すべての第2回路群20に接続されている。
図2を参照して、制御部40について詳しく説明する。なお、図2では、制御部40の接続先として、図1に倣って第2回路群20を一例に挙げているが、第1回路群10も第2回路群20と同様の構成で制御部40に接続されている。
制御部40は、第1電圧検出部41と、第2電圧検出部42と、第1過熱判定部43と、第2過熱判定部44と、総合判定部45とを有し、さらに、温度特性データベース46を有している。
第1電圧検出部41は感温ダイオード23の両端に接続され、順方向に定電流を流す。第1電圧検出部41は、このとき感温ダイオード23の両端に生じる電圧を検出する。
第2電圧検出部42はボディダイオード22の両端に接続され、ボディダイオード22に電流が流れた際の両端電圧を検出する。
第1過熱判定部43は第1電圧検出部41に接続され、第1電圧検出部41により検出された感温ダイオード23の両端電圧を取得する。感温ダイオード23における電圧降下の温度依存性は予め知られており、所定の電流が流れた状態において、感温ダイオード23の両端電圧と温度は一対一に対応する。第1過熱判定部43は、MOSトランジスタ21が過熱であると判定する温度の閾値を電圧換算したもの(Vth1)と、実測された感温ダイオード23の両端電圧(Vk)とを比較する。そして、第1過熱判定部43は、このように取得された感温ダイオード23の両端電圧が、所定閾値以下である場合に、MOSトランジスタ21が過熱状態にあると判定する。
第2過熱判定部44は、第2電圧検出部42、電流検出部30および温度特性データベース46に接続されている。なお、温度特性データベース46には、ボディダイオード22を流れる電流値ごとに、両端電圧の温度特性データが記録されている。具体的には、ある電流値ごとに、ボディダイオード22の両端電圧と温度とが一対一に対応したテーブルが記録されている。
第2過熱判定部44は、第2電圧検出部42により検出されたボディダイオード22の両端電圧を取得するとともに、電流検出部30により検出されたボディダイオード22を流れる電流を取得する。第2過熱判定部44は、ボディダイオード22に流れる電流における、電圧の温度特性データを参照する。第2過熱判定部44は、MOSトランジスタ21が過熱であると判定する温度の閾値を電圧換算したもの(Vth2)と、実測されたボディダイオード22の両端電圧(Vr)とを比較する。そして、第2過熱判定部44は、このように取得されたボディダイオード22の両端電圧が、所定閾値以下である場合に、MOSトランジスタ21が過熱状態にあると判定する。
総合判定部45は、MOSトランジスタ21が過熱状態であるか否かを最終的に判定する部分である。総合判定部45は第1過熱判定部43および第2過熱判定部44に接続され、双方の過熱判定結果を取得する。総合判定部45がMOSトランジスタ21の過熱を判定する方法として、次の(A)もしくは(B)の方法を採用することができる。
(A)第1過熱判定部43と第2過熱判定部44の少なくとも一方がMOSトランジスタ21の過熱判定をした場合に、最終的にMOSトランジスタ21が過熱状態であると判定させるようにする構成。
(B)第1過熱判定部43と第2過熱判定部44のいずれもがMOSトランジスタ21の過熱判定をした場合に、最終的にMOSトランジスタ21が過熱状態であると判定させるようにする構成。
方法(A)が採用される場合、第1過熱判定部43と第2過熱判定部44のどちらか一方でも過熱判定になるとMOSトランジスタ21が過熱状態であると判定されるため、温度に対してより厳しい側でMOSトランジスタ21の管理を行うことができる。
一方、方法(B)が採用される場合、第1過熱判定部43と第2過熱判定部44のいずれもが過熱判定にならないとMOSトランジスタ21が過熱状態であると判定されない。すなわち、例えば感温ダイオード23が熱ノイズやクロストークノイズ等によりMOSトランジスタ21の過熱を誤検出しても、フェイルセーフを目的にMOSトランジスタ21の動作を誤って制限してしまうような事態を回避することができる。
次に、図3〜図6を参照して、本実施形態における制御装置100の具体的な動作フローを説明する。なお、以下の説明においても、制御装置100、とくに制御部40、の制御先として、図1および図2に倣って第2回路群20を一例に挙げているが、第1回路群10も第2回路群20と同様の構成で制御部40により制御される。また、ここで説明する動作フローは、総合判定部45の過熱判定の方法が上記方法(B)の場合である。
制御装置100は、概ね図3に示すような動作フローに沿ってMOSトランジスタ21の制御を行う。
まず、制御部40はステップS10を実行する。ステップS10は、第1過熱判定部43がMOSトランジスタ21の過熱の有無を判定するステップである。
次いで、制御部40はステップS20を実行する。ステップS20は、第2過熱判定部44がMOSトランジスタ21の過熱の有無を判定するステップである。
次いで、制御部40はステップS30を実行する。ステップS30は、総合判定部45が、第1過熱判定部43および第2過熱判定部44の過熱判定に基づいて、最終的にMOSトランジスタ21の過熱判定を行うステップである。本実施形態では、第1過熱判定部43および第2過熱判定部44のいずれもが、MOSトランジスタ21が過熱状態であると判定した場合にYES判定となる。NO判定の場合にはステップS10に戻る。ステップS30においてYES判定の場合にはステップS40に進む。
ステップS40は、制御部40がMOSトランジスタ21の駆動を停止するステップである。このステップはMOSトランジスタ21のゲート端子への電圧の印加を停止するものであり、一般によく知られた方法で制御するものであるから詳細を割愛する。なお、本実施形態ではMOSトランジスタ21を停止する例を示したが、ゲート端子へ印加する電圧を低減してMOSトランジスタ21に流れる電流を制限するように制御してもよい。
MOSトランジスタ21が過熱状態にある場合には、以上のステップを経て、制御部40は、MOSトランジスタ21の停止あるいは制限を行う。なお、ステップS10とステップS20の実行順は、この例に限定されない。つまり、ステップS20の後にステップS10を実行してもよい。
ステップS10について、図4を参照して、より詳しく説明する。
ステップS10は、図4に示すように、ステップS11〜S14から構成される。
まず、ステップS11が実行される。ステップS11は、第1過熱判定部43が感温ダイオード23の両端電圧Vkを取得するステップである。
次いで、ステップS12が実行される。ステップS12は、第1過熱判定部43が、感温ダイオード23の両端電圧Vkと、予め決められた閾値Vth1とを比較するステップである。Vk≦Vth1を満たす場合にはステップS13に進む。一方、Vk>Vth1の場合にはステップS14に進む。
ステップS13は、第1過熱判定部43が、MOSトランジスタ21が過熱の状態であることを肯定するステップである。第1過熱判定部43は、感温ダイオード23に基づいた過熱判断により過熱フラグをオンにする。
一方、ステップS14は、第1過熱判定部43が、MOSトランジスタ21が過熱の状態であることを否定するステップである。第1過熱判定部43は、感温ダイオード23に基づいた過熱判断により過熱フラグをオフにする。
以上のステップS11〜S14を経てステップS10を終了する。
ステップS20について、図5および図6を参照して、より詳しく説明する。
ステップS20は、ボディダイオード12,22に流れる電流Iと、ボディダイオード12,22の両端電圧Vrに基づいてMOSトランジスタ11,21の温度を推定するステップであり、図5に示すように、ステップS21〜S26から構成される。
ステップS20は、MOSトランジスタが停止し、対応するボディダイオードに十分な電流が流れている状態で実行されることが好ましい。これを、図6を参照して説明する。なお、図6では、三相のうちU相について記載しているが、その他の相についても基本的に同様である。
図6(A)は、図1における点Pの相電位および閾値電圧を示している。なお、太い実線は点Pにおける相電圧を示している。また、一点鎖線は閾値電圧を示している。閾値電圧のうち、B+Vthp1は、上アーム側のトランジスタ、すなわちMOSトランジスタ11のオンタイミング(図6に示す時刻t1)を規定するために用いられる。E−Vthp3は、下アーム側のトランジスタ、すなわちMOSトランジスタ21のオンタイミング(図6に示す時刻t4)を規定するために用いられる。なお、MOSトランジスタ11,21のオフタイミング(図6に示す時刻t2およびt5)は、整流をスムーズに行うため、V相やW相の相電圧に依存して規定されている。閾値電圧のうち、B−Vthp2、および、E+Vthp4は、後述の電圧検出信号S1およびS2の波形生成に用いられる。
なお、閾値電圧の設定に用いられるVthp1〜Vthp4は、用いられる回路構成によって適宜設定されるべき値である。
図6(B)は、電流検出部によって検出されるボディダイオード12,22に流れる電流値、および、MOSトランジスタ11,21の温度推定に用いられる所定の電流値を示している。太い実線はボディダイオード12,22に流れる電流値を示している。また、一点鎖線は電流値Iおよび−Iを示している。
図6(C)は、制御部40が生成する電圧検出信号S1を示している。電圧検出信号S1は、点Pにおける相電位が閾値電圧B+Vthp1に達するまで上昇するとHighとなる。また、点Pにおける相電位が閾値電圧B−Vthp2まで降下するとLowとなる。
図6(D)は、上アーム側のMOSトランジスタ11へ出力される駆動信号S3を示している。この駆動信号S3がHighのとき、制御部40はMOSトランジスタ11をオンする。この駆動信号S3は、点Pにおける相電位が閾値電圧B+Vthp1に達するまで上昇するとHighとなる。また、V相やW相の相電圧に依存して規定される時刻t2においてLowとなる。
図6(E)は、制御部40が生成する電圧検出信号S2を示している。電圧検出信号S2は、点Pにおける相電位が閾値電圧E−Vthp3に達するまで下降するとHighとなる。また、点Pにおける相電位が閾値電圧E+Vthp4まで上昇するとLowとなる。
図6(F)は、下アーム側のMOSトランジスタ21へ出力される駆動信号S4を示している。この駆動信号S4がHighのとき、制御部40はMOSトランジスタ21をオンする。この駆動信号S4は、点Pにおける相電位が閾値電圧E−Vthp3に達するまで下降するとHighとなる。また、V相やW相の相電圧に依存して規定される時刻t5においてLowとなる。
ステップS20は、MOSトランジスタが停止し、対応するボディダイオードに十分な電流が流れている状態で実行されることが好ましい。つまり、上アーム側のMOSトランジスタ11の温度を推定する場合、MOSトランジスタ11が停止し、且つ、ボディダイオード12に十分な電流が流れている期間においてステップS20が実行されることが好ましい。図6に示すように、ステップS20が実行されるべき期間(図6に示す、電流検出期間)は、電圧検出信号S1がHighであり、且つ、MOSトランジスタ11の駆動信号S3がLowである時刻t2から時刻t3の間の期間である。また、下アーム側のMOSトランジスタ21の温度を推定する場合、図6に示すように、ステップS20が実行されるべき期間は、電圧検出信号S2がHighであり、且つ、MOSトランジスタ21の駆動信号S4がLowである時刻t5から時刻t6の間の期間である。
この期間において、制御部40はステップS20を実行する。図5を参照して順を追って説明する。なお、これまでの説明に倣い、一例として、制御部40が第2回路群20を制御する場合について説明する。
図5に示すように、まず、ステップS21が実行される。ステップS21は、第2過熱判定部44が、電流検出期間において、電流検出部30から電流値−Iを取得するステップである。
次いで、ステップS22が実行される。ステップS22は、第2過熱判定部44が、第2電圧検出部42の検出したボディダイオード22の両端電圧Vrを取得するステップである。
次いで、ステップS23が実行される。ステップS23は、第2過熱判定部44が温度特性データベース46からボディダイオード22の温度特性データを取得する。具体的には、ステップS21にて取得した電流値−Iの絶対値に対応する温度−両端電圧特性を取得する。
次いで、ステップS24が実行される。ステップS24は、第2過熱判定部44が、ステップS22にて取得したボディダイオード22の両端電圧Vrと、MOSトランジスタ21が過熱であると判定する温度を電圧に換算した閾値Vth2とを比較するステップである。閾値Vth2は、ステップS23において取得された温度特性データに基づいて算出される。ボディダイオード22に流れる電流値がIであるとき、MOSトランジスタ21が過熱であると判定する温度に相当する両端電圧が閾値Vth2である。ステップS24にてVr≦Vth2を満たす場合にはステップS25に進む。一方、Vr>Vth2の場合にはステップS26に進む。
ステップS25は、第2過熱判定部44が、MOSトランジスタ21が過熱の状態であることを肯定するステップである。第2過熱判定部44は、ボディダイオード22に基づいた過熱判断により過熱フラグをオンにする。
一方、ステップS26は、第2過熱判定部44が、MOSトランジスタ21が過熱の状態であることを否定するステップである。第2過熱判定部44は、ボディダイオード22に基づいた過熱判断により過熱フラグをオフにする。
以上のステップS21〜S26を経てステップS20を終了する。そして、この後にステップS30が実行される。
ステップS30は、前述したように、最終的にMOSトランジスタ21の過熱判定を行うステップである。本実施形態では、第1過熱判定部43および第2過熱判定部44のいずれもが、MOSトランジスタ21が過熱状態であると判定した場合にYES判定となる。すなわち、ステップS13にて感温ダイオード23による過熱フラグが立っており、且つ、ステップS25にてボディダイオード22による過熱フラグが立っている場合にYES判定となる。そして、ステップS40にてMOSトランジスタ21の駆動を停止あるいは制限する。
以上のように、本実施形態における制御装置100は、第1過熱判定部43と第2過熱判定部44のいずれもが過熱判定にならないとMOSトランジスタ21が過熱状態であると判定されない。すなわち、例えば感温ダイオード23が熱ノイズやクロストークノイズ等によりMOSトランジスタ21の過熱を誤検出しても、フェイルセーフを目的にMOSトランジスタ21の動作を誤って制限してしまうような事態を回避することができる。
(変形例1)
上記実施形態では、図3に示すように、総合判定部45の過熱判定の方法として方法(B)を採用する例について示したが、方法(A)を採用することもできる。
上記実施形態では、図3に示すように、総合判定部45の過熱判定の方法として方法(B)を採用する例について示したが、方法(A)を採用することもできる。
方法(A)を採用する場合、制御装置100は、概ね図7に示すような動作フローに沿ってMOSトランジスタ21の制御を行う。すなわち、方法(B)を採用する場合に対して、ステップS30をステップS50に置換する。
ステップS50は、ステップS50は、総合判定部45が、第1過熱判定部43および第2過熱判定部44の過熱判定に基づいて、最終的にMOSトランジスタ21の過熱判定を行うステップである。本実施形態では、第1過熱判定部43および第2過熱判定部44の少なくとも一方が、MOSトランジスタ21が過熱状態であると判定した場合にYES判定となる。NO判定の場合にはステップS10に戻る。ステップS30においてYES判定の場合にはステップS40に進む。
このように、第1過熱判定部43と第2過熱判定部44のどちらか一方でも過熱判定になるとMOSトランジスタ21が過熱状態であると判定されるため、温度に対してより厳しい側でMOSトランジスタ21の管理を行うことができる。
(変形例2)
上記実施形態では、電流検出部30が、中間点Pと負荷としての発電機200との間に接続される例について示した。しかしながら、電流検出部30は、ボディダイオード12,22に流れる電流の電流値を算出することができるならば、必ずしも中間点Pと発電機200との間に接続されている必要はない。例えば、図8に示すように、電流検出部30がバッテリ300の正極と第1回路群10との間に接続されていても良いし、図9に示すように、電流検出部30がバッテリ300の負極と第2回路群20との間に接続されていても良い。
上記実施形態では、電流検出部30が、中間点Pと負荷としての発電機200との間に接続される例について示した。しかしながら、電流検出部30は、ボディダイオード12,22に流れる電流の電流値を算出することができるならば、必ずしも中間点Pと発電機200との間に接続されている必要はない。例えば、図8に示すように、電流検出部30がバッテリ300の正極と第1回路群10との間に接続されていても良いし、図9に示すように、電流検出部30がバッテリ300の負極と第2回路群20との間に接続されていても良い。
(変形例3)
また、制御部40は、図10に示すように、電流検出部30に接続された過電流検知部47を有していると良い。過電流検知部47は、MOSトランジスタ11,21およびボディダイオード12,22に流れる過電流を検知する。過電流検知部47が過電流を検知すると、制御部40はMOSトランジスタ11,21の動作を停止あるいは制限するように制御する。これにより、MOSトランジスタ11,21の故障を抑制することができる。
また、制御部40は、図10に示すように、電流検出部30に接続された過電流検知部47を有していると良い。過電流検知部47は、MOSトランジスタ11,21およびボディダイオード12,22に流れる過電流を検知する。過電流検知部47が過電流を検知すると、制御部40はMOSトランジスタ11,21の動作を停止あるいは制限するように制御する。これにより、MOSトランジスタ11,21の故障を抑制することができる。
(変形例4)
また、制御部40は、図11に示すように、異常検出部48を有していると良い。異常検出部48は、感温ダイオード13,23、ボディダイオード12,22、第1電圧検出部41、第2電圧検出部42、第1過熱判定部43、第2過熱判定部44に接続され、これらの動作異常を検出する。
また、制御部40は、図11に示すように、異常検出部48を有していると良い。異常検出部48は、感温ダイオード13,23、ボディダイオード12,22、第1電圧検出部41、第2電圧検出部42、第1過熱判定部43、第2過熱判定部44に接続され、これらの動作異常を検出する。
例えば、感温ダイオード13,23、第1電圧検出部41、第1過熱判定部43の少なくとも一つに異常が生じ、感温ダイオード13,23によるMOSトランジスタ11,22の過熱の判定が不可能になった場合、異常検出部48は、総合判定部45に対して、第2過熱判定部44によるMOSトランジスタ11,21の過熱判定のみによってMOSトランジスタ11,21の過熱状態を判定するよう指示する。
一方、ボディダイオード12,22、第2電圧検出部42、第2過熱判定部44の少なくとも一つに異常が生じ、ボディダイオード12,22によるMOSトランジスタ11,21の過熱の判定が不可能になった場合、異常検出部48は、総合判定部45に対して、第1過熱判定部43によるMOSトランジスタ11,21の過熱判定のみによってMOSトランジスタ11,21が過熱状態にあると判定するよう指示する。
これにより、感温ダイオード13,23を利用してMOSトランジスタ11,21の過熱を判断する機構が利用できない状態に陥っても、ボディダイオード12,22を利用して過熱を判断する機構によりMOSトランジスタ11,21の温度モニタを継続することができる。逆に、ボディダイオード12,22を利用してMOSトランジスタ11,21の過熱を判断する機構が利用できない状態に陥っても、感温ダイオード13,23を利用して過熱を判断する機構によりMOSトランジスタ11,21の温度モニタを継続することができる。
(その他の実施形態)
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
上記した実施形態では、スイッチング素子としてMOSトランジスタ11,21を用いる例を示したが、寄生素子としてダイオードを有するスイッチング素子であれば本発明を適用することができる。スイッチング素子として、例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)を用いることができる。
また、上記した実施形態では、制御装置100に、負荷として発電機200が接続される例を示したが、本発明は発動機(モータ)であっても適用できるし、その他誘導性負荷であっても良い。
また、上記した実施形態では、電流検出部30として、シャント抵抗を用いる例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、電流検出用のワイヤを用いても良いし、クリップ式の電流検出器を用いても良い。
100・・・制御装置
10・・・第1回路群
20・・・第2回路群
11,21・・・MOSトランジスタ
12,22・・・ボディダイオード
13,23・・・感温ダイオード
30・・・電流検出部
40・・・制御部
200・・・発電機
300・・・バッテリ
10・・・第1回路群
20・・・第2回路群
11,21・・・MOSトランジスタ
12,22・・・ボディダイオード
13,23・・・感温ダイオード
30・・・電流検出部
40・・・制御部
200・・・発電機
300・・・バッテリ
Claims (12)
- スイッチング動作に基づいて負荷(200)への電力供給を制御するスイッチング素子(11,21)と、前記スイッチング素子の温度を検出するための感温ダイオード(13,23)と、前記スイッチング素子の駆動および前記感温ダイオードへの通電を制御する制御部(40)と、を備える制御装置であって、
前記スイッチング素子は、寄生素子としてのボディダイオード(12,22)を有してなり、
前記制御部は、
前記感温ダイオードの両端に印加される順方向電圧を検出する第1電圧検出部(41)と、
前記ボディダイオードの両端に印加される電圧を検出する第2電圧検出部(42)と、
前記第1電圧検出部により検出された電圧に基づいて、前記スイッチング素子の温度を推定し、前記スイッチング素子の過熱を判定する第1過熱判定部(43)と、
前記第2電圧検出部により検出された電圧に基づいて、前記スイッチング素子の温度を推定し、前記スイッチング素子の過熱を判定する第2過熱判定部(44)と、を有し、
さらに、前記第1過熱判定部および前記第2過熱判定部の少なくとも一方が過熱であると判定した場合に、前記スイッチング素子が過熱状態にあると判定する総合判定部(45)を有することを特徴とする制御装置。 - 前記第1過熱判定部および前記第2過熱判定部のいずれもが過熱であると判定した場合に、前記スイッチング素子が過熱状態にあると判定する総合判定部を有することを特徴とする請求項1に記載の制御装置。
- 前記ボディダイオードに流れる電流を検出する電流検出部(30)を備え、
前記制御部は、前記ボディダイオードに流れる所定の電流値における、前記ボディダイオードの両端にかかる電圧の温度特性を記録した温度特性データベース(46)を有し、
前記第2過熱判定部は、
前記第2電圧検出部により検出された電圧と、
前記電流検出部により検出された電流と、
前記温度特性データベースに記録されたデータと、に基づいて前記スイッチング素子の温度を推定することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の制御装置。 - 前記スイッチング素子と前記感温ダイオードとから構成される回路群として、第1回路群(10)および第2回路群(20)とを備え、
前記第1回路群および前記第2回路群は、第1電源と、該第1電源より電位の低い第2電源と、の間で直列に接続され、
前記負荷は、前記第1回路群と前記第2回路群との間の中間点(P)に接続されることを特徴とする請求項3に記載の制御装置。 - 前記中間点よりも前記第1電源側に接続された前記第1回路群と、前記中間点よりも前記第2電源側に接続された前記第2回路群と、により構成され、
前記電流検出部は、前記中間点と前記負荷との間に接続されることを特徴とする請求項4に記載の制御装置。 - 前記中間点よりも前記第1電源側に接続された前記第1回路群と、前記中間点よりも前記第2電源側に接続された前記第2回路群と、により構成され、
前記電流検出部は、前記第1回路群と前記第1電源との間に接続されることを特徴とする請求項4に記載の制御装置。 - 前記中間点よりも前記第1電源側に接続された前記第1回路群と、前記中間点よりも前記第2電源側に接続された前記第2回路群と、により構成され、
前記電流検出部は、前記第2回路群と前記第2電源との間に接続されることを特徴とする請求項4に記載の制御装置。 - 前記制御部は、前記電流検出部に接続され、前記スイッチング素子および前記ボディダイオードに流れる過電流を検知する過電流検知部(47)を有することを特徴とする請求項3〜7のいずれか1項に記載の制御装置。
- 前記負荷は誘導性負荷であり、
前記第2電圧検出部は、前記スイッチング素子がオフの状態において、前記ボディダイオードの両端に印加される順方向電圧を検出することを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の制御装置。 - 前記制御部は、前記スイッチング素子が過熱状態であると判定された場合に、前記スイッチング素子の動作を停止または制限するように制御することを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の制御装置。
- 前記負荷は、電動機または発電機であることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の制御装置。
- 前記制御部は、前記感温ダイオード、前記ボディダイオード、前記第1電圧検出部、前記第2電圧検出部、前記第1過熱判定部、前記第2過熱判定部の異常を検出する異常検出部(48)を有し、
前記感温ダイオード、前記第1電圧検出部、前記第1過熱判定部の少なくとも一つに異常が生じ、前記感温ダイオードによる前記スイッチング素子の過熱の判定が不可能になった場合においては、前記第2過熱判定部による前記スイッチング素子の過熱判定のみによって前記スイッチング素子が過熱状態にあると判定し、
前記ボディダイオード、前記第2電圧検出部、前記第2過熱判定部の少なくとも一つに異常が生じ、前記ボディダイオードによる前記スイッチング素子の過熱の判定が不可能になった場合においては、前記第1過熱判定部による前記スイッチング素子の過熱判定のみによって前記スイッチング素子が過熱状態にあると判定することを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2014048076A JP2015173539A (ja) | 2014-03-11 | 2014-03-11 | 制御装置 |
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JP2014048076A JP2015173539A (ja) | 2014-03-11 | 2014-03-11 | 制御装置 |
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JP (1) | JP2015173539A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2017046993A (ja) * | 2015-09-03 | 2017-03-09 | 京楽産業.株式会社 | 遊技機 |
CN111490526A (zh) * | 2020-05-22 | 2020-08-04 | 无锡英诺浦斯微电子有限公司 | 一种同步整流芯片温度检测控制装置及方法 |
KR102202670B1 (ko) * | 2019-11-18 | 2021-01-13 | 주식회사 현대케피코 | 모터 구동 시스템용 온도센싱 다이오드의 고장 검출 방법 |
-
2014
- 2014-03-11 JP JP2014048076A patent/JP2015173539A/ja active Pending
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