JP2018085857A

JP2018085857A - 過電流保護装置

Info

Publication number: JP2018085857A
Application number: JP2016228020A
Authority: JP
Inventors: 興一渡邉; Koichi Watanabe
Original assignee: Anden Co Ltd
Current assignee: Denso Electronics Corp
Priority date: 2016-11-24
Filing date: 2016-11-24
Publication date: 2018-05-31
Also published as: US20180145581A1; US10199925B2

Abstract

【課題】負荷電流の通電状態の取得を、よりいっそう高精度で行うこと。
【解決手段】過電流保護装置（５）は、通電状態取得部（５２）と、変更部（５３）と、保護動作部（５１）とを備える。通電状態取得部は、負荷電流の通電状態を取得する。変更部は、通電状態取得部における通電状態の取得条件を、負荷回路（２）の駆動状態に応じて変更する。保護動作部は、通電状態取得部によって取得された通電状態に基づいて、負荷駆動システム（１）を過電流から保護する過電流保護動作を実行する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気負荷を有する負荷回路を備えた負荷駆動システムを、過電流から保護するように構成された、過電流保護装置に関する。

検出した負荷電流に基づいて過電流保護を行う装置が知られている（例えば、特許文献１等参照。）。

特開２０１３−８５４４３号公報

この種の装置において、負荷電流の検出を高精度で行うことが重要である。故に、例えば、特許文献１に記載の装置は、検出した負荷電流値を温度補正するようになっている。しかしながら、温度補正だけでは、負荷電流の検出の高精度化が不充分となる場合があり得る。本開示は、上記に例示した事情に鑑みてなされたものである。

本開示の一側面において、過電流保護装置（５）は、負荷駆動システム（１）を過電流から保護するように構成されている。前記負荷駆動システムは、電気負荷（２１）を有する負荷回路（２）と、前記負荷回路の駆動を制御するように前記負荷回路に電気接続された半導体スイッチ（４）とを備える。

前記過電流保護装置は、通電状態取得部（５２）と、変更部（５３）と、保護動作部（５１）とを備える。前記通電状態取得部は、負荷電流の通電状態を取得するように設けられている。前記負荷電流は、前記半導体スイッチのオン時に、前記半導体スイッチ及び前記負荷回路に通流する電流である。前記変更部は、前記通電状態取得部における前記通電状態の取得条件を、前記負荷回路の駆動状態に応じて変更可能に設けられている。前記保護動作部は、前記通電状態取得部によって取得された前記通電状態に基づいて、前記負荷駆動システムを前記過電流から保護する過電流保護動作を実行するように設けられている。

具体的には、例えば、前記通電状態取得部は、前記通電状態に対応する電気信号を受信して、この電気信号を変換又は増幅するように設けられていてもよい。この場合、前記変更部は、前記通電状態取得部における前記電気信号の変換又は増幅のゲインを変更するように設けられている。即ち、この場合、前記通電状態取得部は、前記負荷回路の前記駆動状態に応じた前記ゲインで、前記電気信号を変換又は増幅するように設けられている。

あるいは、例えば、前記通電状態取得部は、第一取得部（５２１）と第二取得部（５２２）とを備えていてもよい。この場合、前記第一取得部は、前記通電状態に対応する電気信号を受信して、この電気信号を変換又は増幅するように設けられている。また、前記第二取得部は、前記電気信号を受信して、この電気信号を前記第一取得部とは異なるゲインで変換又は増幅するように設けられている。前記変更部は、前記第一取得部によって取得された前記通電状態と、前記第二取得部によって取得された前記通電状態とのうちのいずれか一方を選択するように設けられている。

上記構成において、前記変更部は、前記負荷回路の前記駆動状態（例えば、前記負荷電流の取得値、想定値又は指令値等）に応じて、前記通電状態取得部における前記通電状態の前記取得条件を変更する。これにより、前記通電状態取得部における前記取得条件は、前記負荷回路の前記駆動状態に応じて設定される。故に、前記通電状態取得部は、前記負荷回路の前記駆動状態に応じて設定された前記取得条件によって、前記負荷電流の前記通電状態を取得する。したがって、上記構成によれば、前記負荷電流の前記通電状態の取得を、よりいっそう高精度で行うことが可能となる。

なお、上記及び特許請求の範囲欄における各手段に付された括弧付きの参照符号は、同手段と後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。

実施形態が適用された負荷駆動システムの概略的な回路構成を示すブロック図である。図１に示された負荷駆動システムの動作の概要を示すグラフである。図１に示された負荷駆動システムの動作の概要を示すタイムチャートである。比較例の負荷駆動システムの動作の概要を示すグラフである。比較例の負荷駆動システムの動作の概要を示すタイムチャートである。比較例の負荷駆動システムの動作の概要を示すタイムチャートである。比較例の負荷駆動システムの動作の概要を示すグラフである。比較例の負荷駆動システムの動作の概要を示すタイムチャートである。比較例の負荷駆動システムの動作の概要を示すタイムチャートである。一変形例が適用された負荷駆動システムの概略的な回路構成を示すブロック図である。他の変形例が適用された負荷駆動システムの概略的な回路構成を示すブロック図である。

（実施形態の構成）
以下、本開示の実施形態を、図面に基づいて説明する。なお、実施形態に対して適用可能な各種の変更については、変形例として、一連の実施形態の説明の後に、まとめて説明する。

図１を参照すると、負荷駆動システム１は、負荷回路２と制御回路３とを備えている。制御回路３は、図示しないＥＣＵ（Electronic Control Unit）から入力された制御信号に基づいて負荷回路２の駆動を制御するように、負荷回路２に電気接続されている。具体的には、制御回路３は、半導体スイッチ４とデバイス駆動回路５とを備えている。以下、各部の構成について説明する。

負荷回路２は、相互に電気接続された電気負荷２１と配線ワイヤ２２とを有している。具体的には、電気負荷２１は、ワイヤハーネスである配線ワイヤ２２を介して、制御回路３の出力端子ＯＵＴに電気接続されている。制御回路３の入力端子ＩＮは、上記の図示しないＥＣＵに電気接続されている。制御回路３の電源端子ＶＢは、電源Ｂに電気接続されている。制御回路３の接地端子ＧＮＤは、接地されている。

半導体スイッチ４は、スイッチング機能を有するパワー半導体素子（例えば、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ、等。）であって、出力端子ＯＵＴを介して負荷回路２に電気接続されている。また、半導体スイッチ４は、電源端子ＶＢ及びデバイス駆動回路５に電気接続されている。半導体スイッチ４は、デバイス駆動回路５から入力される各種信号に基づいてオンオフ動作することで、負荷回路２の駆動（即ち負荷電流の通電）を制御するように設けられている。「負荷電流」とは、半導体スイッチ４のオン時に、電源Ｂから半導体スイッチ４を経て負荷回路２に通流する電流である。

本実施形態の過電流保護装置を構成するデバイス駆動回路５は、負荷駆動システム１を過電流から保護するように構成されている。具体的には、デバイス駆動回路５は、駆動制御部５１と、電流値取得部５２と、ゲイン切換部５３と、フィルタ回路５４と、温度補正部５５と、入力回路５６と、保護回路５７と、電源回路５８と、電源電圧検出回路５９とを備えている。

駆動制御部５１は、各種信号を半導体スイッチ４に入力可能に、半導体スイッチ４に電気接続されている。即ち、駆動制御部５１は、半導体スイッチ４のオンオフを制御するための駆動制御信号を、制御回路３の入力端子ＩＮに入力された制御信号に基づいて生成するとともに、この駆動制御信号を半導体スイッチ４に出力するように設けられている。

また、駆動制御部５１は、電流値取得部５２及びフィルタ回路５４を介して、半導体スイッチ４に電気接続されている。即ち、駆動制御部５１は、負荷電流の通電状態を取得可能に（即ち負荷電流を検出可能に）、フィルタ回路５４を介して電流値取得部５２に電気接続されている。さらに、本実施形態の保護動作部を構成する駆動制御部５１は、電流値取得部５２によって取得された、負荷電流の通電状態に基づいて、負荷駆動システム１を過電流から保護する過電流保護動作を実行するように設けられている。

具体的には、駆動制御部５１は、後述する電流値取得部５２を介して取得された負荷電流の通電状態に応じて「加減算値」を取得し、この加減算値を積算した「積算値」を演算し、この積算値に基づいて過電流保護動作を実行するように構成されている。即ち、駆動制御部５１は、積算値が増加して所定の「判定閾値」に達した場合に、制御信号がオンであっても駆動制御信号をオフに転換することで、半導体スイッチ４の動作を停止させるようになっている。このように、駆動制御部５１は、負荷電流の通電状態に応じて加減算値及び積算値を取得することで、過電流保護動作を行うように構成されている。

本実施形態の通電状態取得部を構成する電流値取得部５２は、負荷電流の通電状態を取得するように設けられている。具体的には、電流値取得部５２は、負荷電流の通電状態に対応する電気信号を半導体スイッチ４から受信し、当該電気信号を変換又は増幅することで、負荷電流の通電状態に対応する出力信号（具体的には電圧信号）を取得するように設けられている。

即ち、例えば、半導体スイッチ４が負荷電流の１／Ｎ倍（Ｎ＞１）に対応するセンス電流を出力可能な構成を有する場合、電流値取得部５２は、半導体スイッチ４から入力されたセンス電流を電圧に変換する電流−電圧変換機能を有している。あるいは、半導体スイッチ４が負荷電流に対応する電圧（例えば、シャント抵抗による電圧、又はドレイン−ソース間電圧、等。）を出力可能な構成を有する場合、電流値取得部５２は、電圧増幅機能を有している。

また、電流値取得部５２は、ゲイン切換部５３を介して駆動制御部５１の制御を受けることで、電気信号の変換又は増幅の際のゲインを変更可能に構成されている。具体的には、電流値取得部５２は、ゲイン切換部５３を介して駆動制御部５１に電気接続されている。本実施形態の変更部を構成するゲイン切換部５３は、電流値取得部５２における、負荷電流の通電状態の取得条件（即ちゲイン）を、負荷回路２の駆動状態（具体的には負荷電流の取得値又は想定値）に応じて変更可能に設定するように設けられている。

フィルタ回路５４は、電流値取得部５２からの出力信号のうちのノイズ成分（例えば高周波ノイズ成分）を除去し、ノイズ成分除去後の信号を駆動制御部５１に入力するように設けられている。駆動制御部５１は、フィルタ回路５４を介して入力された信号を、内部のＡＤコンバータによってＡＤ変換することで、負荷電流に対応するデジタル信号を取得するようになっている。

また、駆動制御部５１には、負荷電流の温度補正を行うための温度補正部５５が電気接続されている。温度補正部５５は、半導体スイッチ４の温度を取得するとともに、取得した温度に対応した補正値を駆動制御部５１に入力可能に設けられている。駆動制御部５１は、上記のＡＤ変換によって得られたデジタル信号を、温度補正部５５から得られた補正値で補正するようになっている。

駆動制御部５１は、入力回路５６を介して、入力端子ＩＮに電気接続されている。また、駆動制御部５１は、保護回路５７及び電源回路５８を介して、電源端子ＶＢに電気接続されている。保護回路５７は、駆動制御部５１に対して過電圧が印加されることを抑制する過電圧保護、電源Ｂの逆接続により駆動制御部５１に対して異常な電源電圧が印加されることを防止する逆接続保護等の、一般的な異常電圧保護機能を有している。電源回路５８は、駆動制御部５１の動作用の電源電圧等を生成するように設けられている。

電源電圧検出回路５９は、電源端子ＶＢと駆動制御部５１との間に設けられている。電源電圧検出回路５９は、電源端子ＶＢに入力された電源電圧に対応する信号を駆動制御部５１に入力するように、駆動制御部５１に電気接続されている。

デバイス駆動回路５における、本開示の要部（即ちゲイン切換部５３に関する部分）以外の基本構成は、特開２０１３−６２９７６号公報、特開２０１３−８５４４３号公報、米国特許第９，２２５，１５８号明細書、中国特許出願公開第ＣＮ１０３００１２０２Ａ号明細書に記載の構成と同様である。よって、かかる基本構成の具体的説明については、上記各公報の記載が適宜援用され得る。

（動作及び効果）
以下、本実施形態の構成による動作及び効果について説明する。図２は、本実施形態の負荷駆動システム１における、負荷電流特性とワイヤ保護特性との関係を示す。図中、縦軸は電流値Ｉ［Ａ］であり、横軸は負荷電流の通電開始時刻ｔ０からの経過時間ｔ［ｓ］である。曲線ＩＬは、正常時（即ち過電流が発生しない場合）の負荷電流特性を示す。この負荷電流特性は、通電開始時刻ｔ０以降の、負荷回路２（具体的には配線ワイヤ２２）を通流する負荷電流の時間変化である。

図２に示されているように、本実施形態の負荷回路２は、比較的大きな突入電流が通流した後、電流値が減少して所定値に漸近する負荷電流特性を有している。また、図中、領域ＲＳは、配線ワイヤ２２の高温化が推定される通電領域を示す。領域ＲＳにおける低電流側の境界線を「保護境界線」と称する。即ち、本実施形態の負荷駆動システム１においては、負荷回路２の運転領域が領域ＲＳに入らないようにすることで、配線ワイヤ２２の高温化に伴う不具合（具体的には発煙等）の発生が抑制される。図２にて領域ＲＳによって示されているように、配線ワイヤ２２は、大電流であるほど短時間で温度上昇する。

図中、領域ＲＬは、電流値取得部５２におけるゲインがＧ１である場合の、保護境界線に沿った電流値取得誤差を示す。同様に、領域ＲＨは、電流値取得部５２におけるゲインがＧ２（Ｇ２＞Ｇ１）である場合の、保護境界線に沿った電流値取得誤差を示す。「電流値取得誤差」は、実際の負荷電流と、フィルタ回路５４の出力電圧をＡＤ変換した値を負荷電流に換算した値との誤差をいうものとする。即ち、「電流値取得誤差」は「検出誤差」とも称され得る。図２に示されているように、電流値取得部５２におけるゲインが低い値Ｇ１である場合、大電流域にて電流値取得誤差が大きくなる。一方、電流値取得部５２におけるゲインが高い値Ｇ２である場合、小電流域にて電流値取得誤差が大きくなる。

そこで、本実施形態においては、切換電流ＩＧよりも負荷電流が小さい場合、電流値取得部５２におけるゲインが低い値Ｇ１に設定される。これに対し、切換電流ＩＧよりも負荷電流が大きい場合、電流値取得部５２におけるゲインが高い値Ｇ２に設定される。即ち、切換電流ＩＧを挟んで、電流値取得部５２におけるゲインがＧ１とＧ２との間で切換えられる。これにより、図２において領域ＲＥにて示されているように、大電流域及び小電流域の双方において、電流値取得誤差が良好に抑制される。図２に示されている、保護境界線に沿った帯状の領域ＲＥは「半導体ヒューズ特性」とも称され得る。

図３は、本実施形態の負荷駆動システム１の動作に対応するタイムチャートである。なお、図３及びそれ以降の各タイムチャートにおいて、横軸は時間経過を示す。また、図示及び説明の簡略化のため、各タイムチャート及びこれについての説明において、制御に通常生じる「遅れ」は無視している。

各タイムチャートにおいて、「ＳＷ」は、駆動信号を示す。駆動信号がオンである状況下であっても、過電流保護動作に伴い、駆動制御部５１により駆動制御信号がオフとされる場合があり得る。即ち、上記の通り、駆動信号は、図示しないＥＣＵからの、半導体スイッチ４のオンオフ指令信号であって、実際の半導体スイッチ４のオンオフ状態を示すものではない。「ＩＳ」は、半導体スイッチ４を通流する負荷電流の実際値を示す。

「ＳＧ」は、駆動制御部５１からゲイン切換部５３を介して電流値取得部５２に入力されるゲイン切換信号である。即ち、ゲイン切換信号が「Ｇ１」である場合、電流値取得部５２におけるゲインがＧ１に設定される。一方、ゲイン切換信号が「Ｇ２」である場合、電流値取得部５２におけるゲインがＧ２に設定される。ゲイン切換信号は「ゲイン選択信号」あるいは「ゲイン設定信号」とも称され得る。本実施形態においては、ゲイン切換信号ＳＧは、一定周期の矩形波状とされている。

「ＤＩ」は、負荷電流に対応して駆動制御部５１における内部のＡＤコンバータが生成した、上記のデジタル信号を示す。これを以下「デジタル読取値」と称する。即ち、デジタル読取値ＤＩは、フィルタ回路５４を介して入力された信号を、駆動制御部５１の内部のＡＤコンバータによってＡＤ変換した結果、得られたデジタル値である。本実施形態においては、このデジタル値は、一例として、１０ビット（０００〜３ＦＦ）であるものとする。「ＩＥ」は、デジタル読取値ＤＩに基づく、駆動制御部５１による負荷電流の推定値である。即ち、図中のＩＥの値は、過電流保護動作のために駆動制御部５１によって選択されたデジタル読取値ＤＩを、電流値［Ａ］に換算したものであって、上記の積算値に対応する。

「ＩＡ」は、加算閾値を示す。即ち、負荷電流が加算閾値を超えた場合に、上記の加減算値が正値（加算値）に設定され、これにより積算値が増加する。「ＩＧ」は、上記の切換電流に対応する。即ち、駆動制御部５１は、負荷電流が切換電流ＩＧよりも小さい場合、ゲイン切換信号が「Ｇ１」である時点のデジタル読取値ＤＩを選択して、過電流保護動作を行う。一方、駆動制御部５１は、負荷電流が切換電流ＩＧよりも大きい場合、ゲイン切換信号が「Ｇ２」である時点のデジタル読取値ＤＩを選択して、過電流保護動作を行う。なお、ハンチング抑制のため、負荷電流が切換電流ＩＧと等しい場合は、駆動制御部５１は、その直前と同様の選択を行うものとする。

図３に示されているように、本実施形態においては、サンプリング周期Δｔにて、負荷電流の通電状態が繰り返し取得される。Δｔはゲイン切換信号ＳＧの一周期分に対応する。

半導体スイッチ４がオンされた時刻ｔ０からの最初のサンプリング周期Δｔにおいては、デジタル読取値ＤＩは未だ発生していない。よって、この場合、駆動制御部５１は、負荷電流の想定値に基づいて、デジタル読取値ＤＩを選択する。具体的には、図２に示された負荷電流特性に基づけば、最初のサンプリング周期Δｔにおいて、負荷電流は切換電流ＩＧよりも小さいことが想定される。故に、駆動制御部５１は、最初のサンプリング周期Δｔにおいて、ゲイン切換信号が「Ｇ１」である時点のデジタル読取値ＤＩを選択する（図３における○印参照）。

最初のサンプリング周期Δｔの経過後は、既に負荷電流の取得が少なくとも一度は行われている。よって、この場合のデジタル読取値ＤＩの選択の際には、負荷電流の想定値と、過去（例えば直前）の負荷電流の取得値との双方が利用可能である。そこで、駆動制御部５１は、負荷電流の想定値と、直前の負荷電流の取得値とのうちの、大きい方に基づいて、デジタル読取値ＤＩを選択する。

具体的には、図３に示された動作例においては、負荷電流は、時刻ｔ０からｔ１の間、定常電流相当、あるいは加算閾値ＩＡ未満である。この場合、負荷回路２は連続的に駆動される。その間、負荷電流の想定値と取得値とのいずれもが、切換電流ＩＧよりも小さい。故に、駆動制御部５１は、ゲイン切換信号が「Ｇ１」である時点のデジタル読取値ＤＩを選択する（図３における○印参照）。

本動作例においては、時刻ｔ１より、加算閾値ＩＡを超える電流が発生したものとする。但し、負荷電流の取得値は、切換電流ＩＧよりも小さい。故に、この場合、駆動制御部５１は、ゲイン切換信号が「Ｇ１」である時点のデジタル読取値ＤＩを選択し（図３における○印参照）、かかるデジタル読取値ＤＩに基づいて加減算値を取得する。また、駆動制御部５１は、この加減算値を積算値に加算することで、過電流保護動作を行う。

さらに、本動作例において、時刻ｔ２より、切換電流ＩＧを超える電流が発生したものとする。この場合、駆動制御部５１は、ゲイン切換信号が「Ｇ２」である時点のデジタル読取値ＤＩを選択し（図３における○印参照）、かかるデジタル読取値ＤＩに基づいて加減算値を取得する。また、駆動制御部５１は、この加減算値を積算値に加算することで、過電流保護動作を行う。

一方、図４〜図６は、比較例として、電流値取得部５２におけるゲインが小電流用のＧ１のみである場合を示す。図４は、図２と同様に、負荷電流特性とワイヤ保護特性との関係を示す。図５は、図３のタイムチャートと同様に負荷電流が推移した場合のタイムチャートを示す。図６は、半導体スイッチ４がオンされた時刻ｔ０から大電流が通流した場合のタイムチャートを示す。図６において、「ＱＩ」は、駆動制御部５１によって算出された、上記の積算値を示す。また、「ＴＷ」は、配線ワイヤ２２の温度を示す。

また、図５及び図６において、電流値取得誤差の影響を、斜線ハッチングにて示す。即ち、例えば、図５における時刻ｔ２以降において、駆動制御部５１による負荷電流の推定値は、斜線ハッチングの範囲内の値となる。

図４において領域ＲＬにて示されているように、ゲインＧ１によれば、負荷電流の通電状態を、小電流域にて高精度に取得可能である。故に、負荷電流が小電流域である時刻ｔ０〜ｔ１間では、負荷電流の通電状態が良好な精度で取得される。しかしながら、ゲインＧ１の場合、保護境界線に沿った電流値取得誤差は、大電流域にて大きくなる。故に、負荷電流が切換電流ＩＧを超えた時刻ｔ２以降において、それ以前よりも電流値取得誤差が大きくなる。

また、図６に示されているように、半導体スイッチ４がオンされた時刻ｔ０から、過電流相当の大電流が通流した場合、負荷電流の増加に伴って電流値取得誤差が大きくなる。この場合、電流値取得誤差の影響で、加減算値が本来の値よりも小さ目の値に設定され得る。すると、配線ワイヤ２２の温度が時刻ｔａにて所定の保護温度ＴＨに達しても、積算値が判定閾値に到達せず、故に負荷電流が遮断されない。即ち、時刻ｔａから、積算値が判定閾値に到達して半導体スイッチ４が強制的にオフされる時刻ｔｂまで、保護温度ＴＨに達した配線ワイヤ２２に引き続き大電流が通流される。これに対し、本実施形態によれば、このような不具合の発生が、良好に抑制され得る。

図７〜図９は、比較例として、電流値取得部５２におけるゲインが大電流用のＧ２のみである場合を示す。図７は、図２と同様に、負荷電流特性とワイヤ保護特性との関係を示す。図８は、図３のタイムチャートと同様に負荷電流が推移した場合のタイムチャートを示す。図９は、半導体スイッチ４がオンされた時刻ｔ０から、正常な負荷電流が小電流域にて通流した場合のタイムチャートを示す。

図７において領域ＲＨにて示されているように、ゲインＧ２によれば、負荷電流の通電状態を、大電流域にて高精度に取得可能である。その反面、ゲインＧ２の場合、保護境界線に沿った電流値取得誤差は、小電流域にて大きくなる。故に、図８のタイムチャートにおいて、負荷電流が小電流域である時刻ｔ０〜ｔ１間の電流値取得誤差が大きくなる。

また、図７に示されているように、正常な負荷電流が小電流域にて通流した場合であっても、負荷電流特性を示す曲線ＩＬが、保護境界線に沿った電流値取得誤差を示す領域ＲＨと重なる。よって、負荷電流の誤遮断が生じ得る。即ち、図９に示されているように、電流値取得誤差の影響で、加減算値が本来の値よりも大きめ目の値に設定され得る。すると、配線ワイヤ２２の温度が所定の保護温度ＴＨに達していなくても、時刻ｔｂにて積算値が判定閾値に到達することで、半導体スイッチ４が強制的にオフされる。これに対し、本実施形態によれば、このような不具合の発生が、良好に抑制され得る。

上記の通り、本実施形態においては、ゲイン切換部５３は、負荷回路２の駆動状態に応じて、電流値取得部５２におけるゲインを変更する。これにより、電流値取得部５２におけるゲインは、負荷回路２の駆動状態に応じて設定される。故に、電流値取得部５２は、負荷回路２の駆動状態に応じて設定されたゲインによって、半導体スイッチ４から受信した電気信号を変換又は増幅する。したがって、上記構成によれば、負荷電流の通電状態の取得を、よりいっそう高精度で行うことが可能となる。

駆動制御部５１は、ゲイン切換部５３にて設定されたゲインによって電流値取得部５２にて取得された、負荷電流の通電状態に基づいて、過電流保護動作を実行する。したがって、かかる構成によれば、精度のよい過電流保護動作を行うことが可能となる。

（変形例）
本開示は、上記実施形態に記載された具体的例示に限定されるものではない。即ち、上記実施形態に対しては、適宜変更が可能である。以下、代表的な変形例について説明する。以下の変形例の説明においては、上記実施形態と異なる部分についてのみ説明する。また、上記実施形態と変形例とにおいて、互いに同一又は均等である部分には、同一符号が付されている。したがって、以下の変形例の説明において、上記実施形態と同一の符号を有する構成要素に関しては、技術的矛盾又は特段の追加説明なき限り、上記実施形態における説明が適宜援用され得る。

本開示は、上記実施形態に記載された具体的構成に限定されない。例えば、駆動制御部５１は、いわゆるマイクロコンピュータであって、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、リライタブルＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えていてもよい。この場合、駆動制御部５１は、ＣＰＵがＲＯＭ又はリライタブルＲＯＭに格納されたプログラムを読み出して実行することで、上記の動作を可能に構成されている。駆動制御部５１におけるリライタブルＲＯＭは、さらに、加減算値を取得するためのテーブル、積算値の初期値、及び判定閾値を取得するためのテーブル、等を格納可能に設けられている。駆動制御部５１におけるＲＡＭは、加減算値及び積算値の取得結果を格納可能に設けられている。

あるいは、駆動制御部５１を含む制御回路３は、デジタル回路、例えばゲートアレイ等のＡＳＩＣ（APPLICATION SPECIFIC INTEGRATED CIRCUIT）として構成され得る。制御回路３をデジタル回路で構成する例としては、例えば、特開２０１１−１８２６０４号公報（米国特許第８，４４１，７６７号明細書，独国特許出願公開第１０２０１１０００８９７号明細書，中国特許出願公開第１０２１９５２６４号明細書）、特開２０１３−６２９７６号公報（米国特許出願公開第２０１３／００６３８５０号明細書，中国特許出願公開第１０３００１２０２号明細書）、等参照。

上記の「負荷電流」は、正の値も負の値も取り得る。例えば、制御回路３の電源端子ＶＢが、電源Ｂの負極に電気接続されている場合、上記の負荷電流は負の値となる。即ち、この場合、負荷電流は、負荷回路２から半導体スイッチ４を経て電源Ｂの負極に向かう正値の電流となる。

電流値取得部５２は、電流−電圧変換機能と増幅機能との双方を有していてもよい。

ゲイン変更に用いられる負荷回路２の「駆動状態」は、負荷電流の取得値又は想定値に限定されない。即ち、例えば、図示しないＥＣＵからの制御信号に基づいて駆動制御部５１により取得される、負荷電流の指令値も、ゲイン変更に用いられ得る。即ち、例えば、負荷電流の指令値と、直前の負荷電流の取得値とのうちの、大きい方に基づいて、ゲイン変更が行われ得る。

図１０に示されている一変形例においては、電流値取得部５２は、第一取得部５２１と第二取得部５２２とを備えている。第一取得部５２１及び第二取得部５２２は、半導体スイッチ４に対して並列に電気接続されている。また、第一取得部５２１及び第二取得部５２２は、回路切換部５３１に対して並列に電気接続されている。即ち、第一取得部５２１及び第二取得部５２２は、半導体スイッチ４と半導体スイッチ４との間にて、並列に設けられている。回路切換部５３１は、フィルタ回路５４を介して駆動制御部５１に電気接続されている。

第一取得部５２１は、負荷電流の通電状態に対応する電気信号を受信して、当該電気信号を変換又は増幅するように設けられている。第二取得部５２２は、負荷電流の通電状態に対応する電気信号を受信して、この電気信号を第一取得部５２１とは異なるゲインで変換又は増幅するように設けられている。本変形例の変更部を構成する回路切換部５３１は、第一取得部５２１によって取得された通電状態と、第二取得部５２２によって取得された通電状態とのうちのいずれか一方を選択するように設けられている。

図１１に示されている他の変形例においては、電流値取得部５２は、第一取得部５２１と第二取得部５２２とを備えている。第一取得部５２１及び第二取得部５２２は、半導体スイッチ４に対して並列に電気接続されている。第一取得部５２１は、第一フィルタ回路５４１を介して駆動制御部５１に電気接続されている。第二取得部５２２は、第二フィルタ回路５４２を介して駆動制御部５１に電気接続されている。本変形例の変更部を構成する駆動制御部５１は、第一取得部５２１及び第一フィルタ回路５４１を介して取得した電気信号のＡＤ変換値と、第二取得部５２２及び第二フィルタ回路５４２を介して取得した電気信号のＡＤ変換値とのうちのいずれか一方を、負荷回路２の駆動状態に応じて選択するようになっている。

上記のいずれの変形例によっても、上記実施形態と同様の効果が得られる。

ゲインは二段階に限定されない。即ち、ゲインは三段階以上用意されていてもよい。例えば、小電流用のゲインＧＬ、中程度電流用のゲインＧＭ、及び大電流用のゲインＧＨが用意されていてもよい。これに対応して、図１０及び図１１における、電流値取得部５２の並列数等も、適宜変更され得る。

ゲインの変更に代えて、駆動制御部５１の内部のＡＤコンバータにおける変換条件（即ち分解能）の変更が用いられ得る。この場合、図１におけるゲイン切換部５３は省略され得る。

過電流保護装置としてのデバイス駆動回路５は、負荷回路２の過電流保護、具体的には配線ワイヤ２２の保護を主として行うように構成され得る。この場合、半導体スイッチ４として、過熱保護機能及び／又は過電流保護機能を有する、周知且つ市販のインテリジェントパワーデバイスが用いられ得る。あるいは、デバイス駆動回路５は、負荷回路２の過電流保護とともに、半導体スイッチ４の過電流保護も行い得る。

変形例も、上記の例示に限定されない。また、複数の変形例が、互いに組み合わされ得る。さらに、上記実施形態の全部又は一部と、変形例の全部又は一部とが、互いに組み合わされ得る。

１負荷駆動システム
２負荷回路
２１電気負荷
３制御回路
４半導体スイッチ
５デバイス駆動回路
５１駆動制御部
５２電流値取得部
５３ゲイン切換部

Claims

電気負荷（２１）を有する負荷回路（２）と、前記負荷回路の駆動を制御するように前記負荷回路に電気接続された半導体スイッチ（４）とを備えた負荷駆動システム（１）を、過電流から保護するように構成された、過電流保護装置（５）であって、
前記半導体スイッチのオン時に前記半導体スイッチ及び前記負荷回路に通流する負荷電流の通電状態を取得するように設けられた、通電状態取得部（５２）と、
前記通電状態取得部における前記通電状態の取得条件を、前記負荷回路の駆動状態に応じて変更可能に設けられた、変更部（５３）と、
前記通電状態取得部によって取得された前記通電状態に基づいて、前記負荷駆動システムを前記過電流から保護する過電流保護動作を実行するように設けられた、保護動作部（５１）と、
を備えた、過電流保護装置。
前記通電状態取得部は、前記通電状態に対応する電気信号を受信して、この電気信号を変換又は増幅するように設けられ、
前記変更部は、前記通電状態取得部における前記電気信号の変換又は増幅のゲインを変更するように設けられた、請求項１に記載の過電流保護装置。
前記通電状態取得部は、
前記通電状態に対応する電気信号を受信して、この電気信号を変換又は増幅するように設けられた、第一取得部（５２１）と、
前記電気信号を受信して、この電気信号を前記第一取得部とは異なるゲインで変換又は増幅するように設けられた、第二取得部（５２２）と、
を備え、
前記変更部は、前記第一取得部によって取得された前記通電状態と、前記第二取得部によって取得された前記通電状態とのうちのいずれか一方を選択するように設けられた、請求項１に記載の過電流保護装置。