JP2020048036A - 回路異常検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電気回路に生じている異常を精度よく検出できる回路異常検出装置を提供する。【解決手段】電気回路に生じている異常を検出する回路異常検出装置であって、電気回路に接続される回路異常検出素子に流れる電流に対応する電圧または回路異常検出素子にかかる電圧を検出してデジタル値で出力するＡＤ変換回路と、ＡＤ変換回路が出力したデジタル値またはデジタル値が表す電圧値である測定値を、回路異常検出素子の抵抗値が予め設定した標準抵抗値であるとした場合の値である補正後測定値に補正する補正部と、ＡＤ変換回路の変換可能範囲に基づいて定まる補正後測定値の限界値よりも、正常値側に、補正後測定値と比較する閾値を設定する閾値設定部（Ｓ２）と、閾値設定部が設定した閾値と補正後測定値との比較に基づいて、電気回路に異常が生じているか否かを検出する異常検出部とを備えている。【選択図】図５

Description

電気回路に生じている異常を検出する回路異常検出装置に関する。

特許文献１には、過電流検出回路により過電流を検出することが記載されている。また、シャント抵抗で電流値を電圧値に変換しＡＤ変換回路で電圧値を示すデジタル値を読み取ることも記載されている。

特開２０００−１３４９５５号公報

過電流を検出するためには、測定した電圧値を示しているデジタル値と閾値とを比較する。測定する電圧値あるいはそれに対応する電流値とデジタル値との対応関係を示す対応関係式は直線であり、この直線の傾きは、用いる抵抗器が持つ抵抗値のカタログ上の値（以下、カタログ値）を変更することにより調整が可能である。なお、最終的には、個体差を考慮して、測定する電圧値あるいはそれに対応する電流値とデジタル値との関係は、個別に補正する必要がある。

電圧値およびそれに対応する電流値の検出分解能を高くするためには、対応関係式の傾きを、ある程度大きくする必要がある。この観点から、対応関係式の傾きがある程度大きくなる抵抗値を持つ抵抗器を用いる必要がある。

過電流を検出する場合の閾値は、正常な電流値を少しでも超えた場合には、過電流を検出できる値であることが理想である。この観点からは、閾値は低いほうが好ましい。

しかし、抵抗には温度依存性があることから、抵抗を利用して検出する電圧値およびそれに対応する電流値とデジタル値との関係も、温度依存性がある。つまり、正常な同じ電流値であっても、出力されるデジタル値は変動する。そのため、閾値を低くするのにも限界がある。

その一方で、閾値を高くし過ぎれば、当然のことながら過電流を検出できない場合が多くなるので、閾値を高くしすぎることも好ましくない。

以上のことから、過電流を検出する場合、閾値は、個体差を考慮しても正常な電流値を過電流と誤検出せず、かつ、過電流が迅速に検出できるように、閾値は、ある範囲内に設定する必要がある。

ところで、ＡＤ変換回路がデジタル値に変換できるアナログ信号の大きさの範囲は決まっている。そのため、対応関係式の傾きが大きいと、電圧値に対応するデジタル値が、ＡＤ変換回路が出力できるデジタル値の上限となってしまいやすくなる。電圧値に対応するデジタル値が、ＡＤ変換回路が出力できるデジタル値の上限を超えている場合、測定する電圧値の大きさによらず、上限値が出力される。閾値が表す電圧値がデジタル値の上限値が表す電圧値よりも高くなっていると過電流を検出することができないので、閾値が表す電圧値はデジタル値の上限値が表す電圧値よりも小さい値である必要がある。

対応関係式の傾きを小さくすれば、同じ電圧値に対応するデジタル値が小さい値になるので、閾値が表す電圧値がデジタル値の上限値が表す電圧値を超えにくい。つまり、閾値が表す電圧値をデジタル値の上限値が表す電圧値よりも小さくするためには、対応関係式の傾きを小さくすることが好ましい。しかしながら、すでに説明したように、検出分解能の観点から、対応関係式の傾きは、あまり小さくすることはできない。

電圧測定に抵抗器を用いており、抵抗器の持つ抵抗値に個体差がある等の理由により、測定する電圧値あるいはそれに対応する電流値とデジタル値との関係は、個別に補正する必要がある。

実際に得られたデジタル値を補正することにより、補正後の値は、抵抗値がカタログ値であるとして測定した場合の値になる。これにより、抵抗値がカタログ値であるとして設定した閾値との比較が可能になる。

実際に得られたデジタル値を補正することで、デジタル値の上限値が表す電圧値を超えないように設定した閾値との比較は可能になる。しかし、補正により、デジタル値が上限値に達しないようになるわけではない。デジタル値が上限値に達していない場合に、補正により、閾値と比較できる値になるだけである。デジタル値が上限値に達してしまうか否かは、個体ごとにばらつく抵抗値に依存する。測定する電圧値とデジタル値との関係を表す対応関係式を求めた場合に、その式の傾きが大きくなる個体については、抵抗値がカタログ値であるとして事前に設定した閾値よりも、デジタル値の上限値が低くなってしまう恐れがあった。

ここまで説明したように、閾値を事前に設定しておき、ＡＤ変換回路で得たデジタル値と閾値とを比較して過電流を検出する装置では、個体によっては、デジタル値の上限が閾値を超えず、過電流を検出できない恐れがある。

以上は、過電流検出装置を例として具体的に説明した課題である。しかし、回路が断線していることを検出したい場合もある。回路が断線していることを検出する回路異常検出装置では、デジタル値と断線検出用に設定した閾値とを比較する。そして、デジタル値が閾値よりも低くなったことにより、回路断線を検出する。

しかし、ＡＤ変換回路がデジタル値に変換できるアナログ信号の大きさには範囲があることから、ＡＤ変換回路がデジタル値に変換できるアナログ信号の大きさには下限もある。したがって、過電流を検出する場合と同様、閾値を事前に設定しておき、ＡＤ変換回路で得たデジタル値と閾値とを比較して回路断線を検出する装置では、個体によっては、デジタル値の下限が閾値を超えず、回路断線を検出できない恐れがある。

また、ＡＤ変換回路が直接的に検出している値は電圧値であるので、電圧値の異常を検出する回路異常検出装置であれば、過電流を検出する場合、および、回路断線を検出する場合と同様の課題が生じる。

本開示は、この事情に基づいて成されたものであり、その目的とするところは、電気回路に生じている異常を精度よく検出できる回路異常検出装置を提供することにある。

上記目的は独立請求項に記載の特徴の組み合わせにより達成され、また、下位請求項は更なる有利な具体例を規定する。特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一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、開示した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の１つの開示は、
電気回路（１０）に生じている異常を検出する回路異常検出装置であって、
電気回路に接続される回路異常検出素子（３２、６０、７０）に流れる電流に対応する電圧または回路異常検出素子にかかる電圧を検出してデジタル値で出力するＡＤ変換回路（２２）と、
ＡＤ変換回路が出力したデジタル値またはデジタル値が表す電圧値である測定値を、回路異常検出素子の抵抗値が予め設定した標準抵抗値であるとした場合の値である補正後測定値に補正する補正部（Ｓ３）と、
ＡＤ変換回路の変換可能範囲に基づいて定まる補正後測定値の限界値よりも、正常値側に、補正後測定値と比較する閾値を設定する閾値設定部（Ｓ２、Ｓ５）と、
閾値設定部が設定した閾値と補正後測定値との比較に基づいて、電気回路に異常が生じているか否かを検出する異常検出部（Ｓ４）と、を備えている。

閾値が固定値であると、電子回路に異常と検出すべき電圧がかかっていても、個体によっては、補正後測定値が閾値を超えない可能性があることを考慮し、閾値を可変にする。閾値は、ＡＤ変換回路の変換可能範囲に基づいて定まる補正後測定値の限界値よりも正常値側に設定する。このようにすることで、電気回路に異常が生じているのに、補正後測定値が閾値を超えない可能性が低減する。したがって、電気回路の異常を検出する精度が向上する。

電気回路１０とＭＰＵ２０の構成を示す図である。 初期誤差を補正するための補正係数を算出する手順を示すフローチャートである。 理想線と実製品についてのメイン電流ＩＯＵＴに対するデジタル値Ｄの関係を示す線を示す図である。 実製品線、初期過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（１）、補正過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（２）の関係を示す図である。 ＣＰＵ２４が実行する過電流閾値設定処理Ｓ２を示す図である。 ＣＰＵ２４が実行する異常判定処理を示す図である。 ＣＰＵ２４が実行する断線閾値設定処理Ｓ５を示す図である。 ＣＰＵ２４が実行する断線検出処理を示す図である。 変形例１においてＣＰＵ２４が実行する閾値補正処理Ｓ６を示す図である。 変形例２の回路構成を示す図である。 変形例３の回路構成を示す図である。

＜第１実施形態＞
以下、実施形態を図面に基づいて説明する。図１には、電気回路１０と、その電気回路１０の異常を監視する回路異常検出装置としての機能を備えたＭＰＵ２０を示している。

電気回路１０は、パワー半導体デバイス３０、負荷４０、抵抗器５０を備えている。パワー半導体デバイス３０は、負荷４０に流す電流を制御するためのＭＯＳＦＥＴであるメインＭＯＳＦＥＴ３１と、そのメインＭＯＳＦＥＴ３１と並列に接続された電流検出用のＭＯＳＦＥＴであるセンスＭＯＳＦＥＴ３２を備えている。ＭＰＵ２０は、センスＭＯＳＦＥＴ３２に流れる電流値を検出することで、電気回路１０に生じている電流異常を検出するようになっており、センスＭＯＳＦＥＴ３２は回路異常検出素子である。また、パワー半導体デバイス３０は、オペアンプ３３と、バイポーラ型のトランジスタ３４も備えている。

メインＭＯＳＦＥＴ３１は、ソース端子が負荷４０に接続され、ドレイン端子が電源電圧＋Ｂに接続され、ゲート端子がＭＰＵ２０に接続されている。センスＭＯＳＦＥＴ３２は、ソース端子がトランジスタ３４のベース端子およびオペアンプ３３の反転入力端子に接続され、ドレイン端子が電源電圧＋Ｂに接続され、ゲート端子がＭＰＵ２０に接続されている。

オペアンプ３３の非反転入力端子はメインＭＯＳＦＥＴ３１のソース端子に接続されている。トランジスタ３４は、ベース端子がオペアンプ３３の出力端子に接続され、エミッタ端子が抵抗器５０に接続され、コレクタ端子がセンスＭＯＳＦＥＴ３２のソース端子に接続されている。

このような構成を備える電気回路１０においては、オペアンプ３３の出力が反転入力端子に接続されているので、オペアンプ３３の反転入力端子にかかる電圧と非反転入力端子にかかる電圧とが等しくなる。そのため、センスＭＯＳＦＥＴ３２が持つオン抵抗をＲｏｎＳ、メインＭＯＳＦＥＴ３１が持つオン抵抗をＲｏｎＫ、メインＭＯＳＦＥＴ３１に流れる電流をメイン電流ＩＯＵＴ、センスＭＯＳＦＥＴ３２に流れる電流をセンス電流ＩＳとすると式１が成立する。

（式１） ＲｏｎＳ＊ＩＳ＝ＲｏｎＫ＊ＩＯＵＴ
オン抵抗ＲｏｎＳ、ＲｏｎＫが既知であれば、センス電流ＩＳを測定することで、式１からメイン電流ＩＯＵＴを計算することができる。ＭＰＵ２０は、センス電流ＩＳが抵抗器５０により電圧に変換された値を読み取る。

ＭＰＵ２０は、Ｉ／Ｏポート２１、ＡＤ変換回路（以下、ＡＤＣ）２２、ＤＡ変換回路（以下、ＤＡＣ）２３、ＣＰＵ２４を備えている。ＡＤＣ２２は、ＭＰＵ２０に入力されるアナログ値である電圧値が入力され、その電圧値をデジタル値Ｄに変換して出力する。デジタル値Ｄは、単なる数値であり単位はない。デジタル値Ｄは、たとえば、０〜１００までの離散値として表される。このデジタル値Ｄに電圧換算係数を乗じると、デジタル値Ｄが表す電圧値が得られる。ＤＡＣ２３は、ＣＰＵ２４が出力するデジタル信号をアナログ信号に変換して出力する。

ＣＰＵ２４は、ＡＤＣ２２が出力するデジタル値Ｄまたはそのデジタル値Ｄが表す電圧値の大きさに基づいて、負荷４０に流れる電流が異常であるか否かを判断する。ＣＰＵ２４が、負荷４０に流れる電流が異常であるか否かを判断する処理を電流異常検出処理とする。また、デジタル値Ｄまたはそのデジタル値Ｄが表す電圧値は、ＡＤＣ２２により測定された測定値である。

異常には、電流値が大きすぎる異常すなわち過電流と、電流値が小さすぎる異常とがある。電流値が小さすぎる異常は、断線が生じていると推定できる。ＣＰＵ２４は、過電流であることを検出した場合には、ＤＡＣ２３にメインＭＯＳＦＥＴ３１およびセンスＭＯＳＦＥＴ３２をオフにするためのオフ信号を出力する。このオフ信号は、ＤＡＣ２３によりアナログ信号に変換されて、Ｉ／Ｏポート２１を介して、メインＭＯＳＦＥＴ３１およびセンスＭＯＳＦＥＴ３２のゲート端子に入力される。

［電流異常検出処理］
次に、ＣＰＵ２４が実行する電流異常検出処理について説明する。以下では、ＣＰＵ２４は、測定したデジタル値Ｄを用いて電流異常検出処理を実行するとして説明する。なお、ＣＰＵ２４が備える機能の一部または全部を、一つあるいは複数のＩＣ等を用いて（換言すればハードウェアとして）実現してもよい。また、ＣＰＵ２４が備える機能の一部又は全部を、ＣＰＵ２４によるソフトウェアの実行とハードウェア部材の組み合わせによって実現してもよい。

前述したように、式１からメイン電流ＩＯＵＴを計算することができる。メインＭＯＳＦＥＴ３１、センスＭＯＳＦＥＴ３２には、オン抵抗ＲｏｎＳ、ＲｏｎＫのカタログ値が適切な製品型番のＭＯＳＦＥＴを選択する。したがって、オン抵抗ＲｏｎＳ、ＲｏｎＫのカタログ値は既知である。なお、カタログ値は、標準抵抗値ということもできる。

（初期誤差補正）
しかし、オン抵抗ＲｏｎＳ、ＲｏｎＫには個体差があることから、電流異常検出処理では、最初に、個体差により生じるオン抵抗ＲｏｎＳ、ＲｏｎＫの違いを補正するための補正係数を算出する。なお、最初に補正するオン抵抗ＲｏｎＳ、ＲｏｎＫの誤差を、初期誤差とする。

図２に初期誤差を補正するための補正係数を算出する手順を示す。この図２に示す手順を、出荷時など、製品を使用する前に作業者が一度、実行する。ステップ（以下、ステップを省略）Ｓ１１では、抵抗値が既知の負荷４０をパワー半導体デバイス３０に接続し、既知の電源電圧をパワー半導体デバイス３０に印加する。これにより、メイン電流ＩＯＵＴは算出できる。このときＡＤＣ２２が示すデジタル値Ｄを測定する。抵抗値が異なる２種類の負荷４０を接続して、それぞれデジタル値Ｄを測定することで、メイン電流ＩＯＵＴとデジタル値Ｄとの対応を２組得ることができる。

図３に示す２点、Ｐ１、Ｐ２は、Ｓ１で得たメイン電流ＩＯＵＴとデジタル値Ｄとの対応を示す点である。図３には、オン抵抗ＲｏｎＳ、ＲｏｎＫがカタログ値であるときのメイン電流ＩＯＵＴに対するデジタル値Ｄの関係を示す理想線を実線で示している。

一方、Ｐ１、Ｐ２を結ぶ破線で示す直線が、デジタル値Ｄを測定した実製品についてのメイン電流ＩＯＵＴに対するデジタル値Ｄの関係を示す線（以下、実製品線）である。Ｓ２では、実製品線の傾きを理想線の傾きにするための補正係数を算出する。この補正係数は、ＭＰＵ２０が備える所定の不揮発性メモリに記憶される。

（過電流閾値の設定）
図３には、過電流を検出する必要がある範囲と過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣも示している。次にこれら過電流を検出する必要がある範囲と過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣについて説明する。理想的には、正常な電流値を少しでも超えた場合に過電流を検出したい。そのためには、本実施形態における測定対象量であるメイン電流ＩＯＵＴが、正常範囲を超えて大きいこと、すなわち、過電流が流れていることを検出するための閾値である過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣを低くすることが望ましい。

しかし、オン抵抗ＲｏｎＳ、ＲｏｎＫに初期誤差、温度誤差がある等の理由により、実製品線の傾きは、理想線の傾きよりも大きくなることもある。そして、傾きが大きいほど、実製品に流れるメイン電流ＩＯＵＴが同じでも、デジタル値Ｄは大きくなる。したがって、過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣを低くしすぎると、実製品線の傾きが大きい実製品については、過電流ではないのに、過電流であると検出してしまう恐れがある。一方、過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣを高くしすぎると、過電流を検出したときのメイン電流ＩＯＵＴが大きくなりすぎる。

したがって、種々の変動要因を考慮した場合、過電流であると検出する必要があるメイン電流ＩＯＵＴは、ある範囲内であることになる。この範囲が、図３に示す過電流を検出する必要がある範囲である。過電流を検出する必要がある範囲は予め設定する。そして、初期高閾値に相当する初期過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（１）は、過電流を検出する必要がある範囲において、理想線と交差する値に設定する。

（初期閾値と補正後閾値）
理想線をもとに、初期過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（１）を設定していることから、初期過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（１）と比較するデジタル値Ｄも、メイン電流ＩＯＵＴとデジタル値Ｄとの関係が理想線であるときの値に補正する必要がある。そのために、Ｓ２で算出した補正係数を乗じる補正を行う。

しかし、ＡＤＣ２２が出力できるデジタル値Ｄには、ＡＤＣ２２が変換可能な入力電圧の範囲により定まる上限値がある。そのため、図３に示すように、上限がなければ上限値を超える大きさのメイン電流ＩＯＵＴを示す電圧値がＡＤＣ２２に入力されたとしても、ＡＤＣ２２の出力値が上限値になってしまう。

図４において、一点鎖線は、メイン電流ＩＯＵＴに対する補正後のデジタル値Ｄ（以下、補正後デジタル値Ｄ（Ａ））の変化を表している。なお、補正後デジタル値Ｄ（Ａ）は補正後測定値の一例である。図４では、補正後デジタル値Ｄ（Ａ）の上限が初期過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（１）よりも低くなっている。

補正後デジタル値Ｄ（Ａ）の上限値が初期過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（１）を下回るようになる大きさである場合、補正後デジタル値Ｄ（Ａ）は初期過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（１）を超えることはない。したがって、実際には過電流が生じているにもかかわらず、過電流を検出できないという問題が生じる。

そこで、本実施形態では、補正後デジタル値Ｄ（Ａ）の上限値が初期過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（１）を下回る場合、図４に示すように、補正後デジタル値Ｄ（Ａ）の上限値を下回る過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（２）を設定する。

図５に、ＣＰＵ２４が実行する過電流閾値設定処理Ｓ２を示す。過電流閾値設定処理Ｓ２は閾値設定部としての処理である。過電流閾値設定処理Ｓ２は、図２において、補正係数が算出されて、ＭＰＵ２０内の不揮発性メモリに記憶された後、作業者の開始操作により開始される。

Ｓ２１では、過電流を検出する必要があるメイン電流ＩＯＵＴの範囲で、補正後デジタル値Ｄ（Ａ）が、上側の限界値である上限値Ｄ（Ａ）ＭＡＸに達するか否かを判断する。Ｓ１２で算出した実製品線においてデジタル値Ｄが上限値Ｄ（Ａ）ＭＡＸに達するときのメイン電流ＩＯＵＴが、過電流を検出する必要がある範囲の上限値が示すメイン電流ＩＯＵＴよりも小さい場合には、Ｓ２１の判断がＹＥＳとなる。

Ｓ２１の判断がＹＥＳの場合にはＳ２２に進む。Ｓ２２では、補正後デジタル値Ｄ（Ａ）の上限値Ｄ（Ａ）ＭＡＸが、初期過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（１）よりも大きいか否かを判断する。補正後デジタル値Ｄ（Ａ）の上限値Ｄ（Ａ）ＭＡＸは、補正前のデジタル値Ｄの上限値に、Ｓ１２で算出した補正係数を算出した値である。

Ｓ２２の判断がＮＯであればＳ２３に進む。Ｓ２３に進む場合、過電流を検出する必要があるメイン電流ＩＯＵＴの範囲で、補正後デジタル値Ｄ（Ａ）は初期過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（１）を超えない。そこで、Ｓ２３では、補正過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（２）を設定する。補正過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（２）は、補正後デジタル値Ｄ（Ａ）の上限値Ｄ（Ａ）ＭＡＸよりも小さい値、すなわち、補正後デジタル値Ｄ（Ａ）の上限値Ｄ（Ａ）ＭＡＸよりも正常値側に設定する。

補正過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（２）は、補正後デジタル値Ｄ（Ａ）の上限値Ｄ（Ａ）ＭＡＸよりも小さい値であって、かつ、過電流を検出する必要がある範囲の下限値以上となるように設定する。これは、図４において、Ｄ＝ＴＨ_ＯＶＣ（２）を示す直線Ｌが上限値Ｄ（Ａ）ＭＡＸよりも下側であって、かつ、直線Ｌと理想線との交点が、過電流を検出する必要がある範囲内となるように、補正過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（２）を設定することを意味する。

たとえば、理想線に、上限値Ｄ（Ａ）ＭＡＸから予め設定した一定値αを引いた値（Ｄ（Ａ）ＭＡＸ−α）を代入して得られるメイン電流ＩＯＵＴが、過電流を検出する必要がある範囲の下限値以上であれば、Ｄ（Ａ）ＭＡＸ−αを補正過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（２）とする。

一方、理想線にＤ（Ａ）ＭＡＸ−αを代入して得られるメイン電流ＩＯＵＴが、過電流を検出する必要がある範囲の下限値よりも小さければ、理想線に過電流を検出する必要がある範囲の下限値を代入して得られる値を補正過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（２）とする。

Ｓ２１の判断がＮＯであった場合、または、Ｓ２２の判断がＹＥＳであった場合にはＳ２４に進む。Ｓ２４では、過電流検出処理において使用する過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣを初期過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（１）とすることに決定する。

（過電流検出処理）
次に、ＣＰＵ２４が周期的に実行する過電流検出処理を説明する。図６に過電流検出処理を示している。ＣＰＵ２４は、通電中、一定周期で図６に示す処理を実行する。

まず、補正部としての処理である補正処理Ｓ３を実行する。Ｓ３は、Ｓ３１とＳ３２を備えている。Ｓ３１では、補正前のデジタル値Ｄ（以下、補正前デジタル値Ｄ（Ｂ））をＡＤＣ２２から読み取る。Ｓ３２では、Ｓ３１で読み取った補正前デジタル値Ｄ（Ｂ）に、Ｓ１２で算出した補正係数を乗じる補正を行う。これにより、補正後デジタル値Ｄ（Ａ）が得られる。補正係数は、実製品線の傾きを理想線の傾きにするための係数であり、実製品線および理想線の傾きは、オン抵抗ＲｏｎＳ、ＲｏｎＫの比を表す。したがって、補正前デジタル値Ｄ（Ｂ）に補正係数を乗じる補正は、補正前デジタル値Ｄ（Ｂ）を、実製品のオン抵抗ＲｏｎＳ、ＲｏｎＫがカタログ値（すなわち標準抵抗値）であるとした場合の値にする補正である。

続いて、異常検出部としての処理である異常検出処理Ｓ４を実行する。Ｓ４はＳ４１、Ｓ４２、Ｓ４３を備える。Ｓ４１では、Ｓ３２で得た補正後デジタル値Ｄ（Ａ）が、過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣよりも大きいか否かを判断する。このＳ４１で使用する過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣは、Ｓ２３を実行した場合には補正過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（２）であり、Ｓ２４を実行した場合には初期過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（１）である。

Ｓ４１の判断がＹＥＳであればＳ４２に進む。Ｓ４２では、過電流を検出したとする。そして、ＤＡＣ２３にメインＭＯＳＦＥＴ３１およびセンスＭＯＳＦＥＴ３２をオフにするためのオフ信号を出力する。一方、Ｓ４３の判断がＮＯであればＳ４３に進む。Ｓ４３では、過電流ではないとする。

［第１実施形態のまとめ］
以上、説明した本実施形態では、電気回路１０に過電流が流れていても、実製品によっては、補正後デジタル値Ｄ（Ａ）が初期過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（１）を超えない可能性があることを考慮して、補正過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（２）を設定する。補正過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（２）は、ＡＤＣ２２が変換可能な入力電圧の範囲により定まる補正後デジタル値Ｄ（Ａ）の上限値Ｄ（Ａ）ＭＡＸよりも正常値側に設定する。これにより、電気回路１０に過電流が流れているのに、補正後デジタル値Ｄ（Ａ）が過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣを超えない可能性が低減する。したがって、電気回路１０に過電流が流れていることを検出する精度が向上する。

また、本実施形態では、メイン電流ＩＯＵＴが、過電流を検出する必要がある範囲内では、補正後デジタル値Ｄ（Ａ）が上限値Ｄ（Ａ）ＭＡＸに達しないと判断した場合には（Ｓ２１：ＮＯ）、初期過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（１）を使用することに決定する（Ｓ２４）。これにより、常に補正過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（２）を用いるよりも、過電流閾値ＴＨＯＶＣを小さくできる場合が生じる。よって、早期に過電流を検出できる場合が生じる。

さらに、本実施形態では、メイン電流ＩＯＵＴが、過電流を検出する必要がある範囲内で、補正後デジタル値Ｄ（Ａ）が上限値Ｄ（Ａ）ＭＡＸに達する場合でも（Ｓ２１：ＹＥＳ）、補正後デジタル値Ｄ（Ａ）の上限値Ｄ（Ａ）ＭＡＸが初期過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（１）よりも大きいと判断した場合にも（Ｓ２２：ＹＥＳ）、初期過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（１）を使用することに決定する（Ｓ２４）。これにより、常に補正過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（２）を用いるよりも、より早期に過電流を検出できる場合が生じる。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態を説明する。この第２実施形態以下の説明において、それまでに使用した符号と同一番号の符号を有する要素は、特に言及する場合を除き、それ以前の実施形態における同一符号の要素と同一である。また、構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分については先に説明した実施形態を適用できる。

第２実施形態では、図６に示した過電流検出処理に続き、ＣＰＵ２４が、図７に示す断線検出処理を実行する点が第１実施形態と相違する。電気回路１０に断線が生じている場合、電流値が低下する。したがって、デジタル値Ｄが、断線検出用に設定した閾値よりも低ければ、断線であるとすることができる。

ただし、断線検出用の閾値とデジタル値Ｄを比較する場合も、オン抵抗ＲｏｎＳ、ＲｏｎＫのばらつき等に起因する問題が、過電流検出の場合と同様に生じる。つまり、電気回路１０に断線が生じていても、補正後デジタル値Ｄ（Ａ）が断線検出用に設定した初期断線閾値ＴＨ_Ｄ（１）よりも低くならない可能性がある。オン抵抗ＲｏｎＳ、ＲｏｎＫなどの抵抗値のばらつき、および、ＡＤＣ２２に変換可能な入力電圧の範囲により定まる下限値があるからである。

なお、図３、図４では、理想線、および、実製品線は、２軸の交点付近から立ち上がっている。これら理想線および実製品線が立ち上がっている点のメイン電流ＩＯＵＴを０ｍＡとすることもできる。つまり、ＡＤＣ２２が検出できる下限値を、メイン電流ＩＯＵＴ＝０ｍＡに対応する値とすることもできる。ただし、ＡＤＣ２２が検出できる下限値を、異常検出の分解能向上等の目的のために、０ｍＡよりも大きいメイン電流ＩＯＵＴに対応する値とすることもできる。

ＡＤＣ２２が検出できる下限値を、０ｍＡよりも大きいメイン電流ＩＯＵＴに対応する値とする場合、補正後デジタル値Ｄ（Ａ）が断線検出用に設定した初期断線閾値ＴＨ_Ｄ（１）よりも低くならない可能性が生じる。

そこで、断線検出処理についても、補正後デジタル値Ｄ（Ａ）と比較する断線閾値ＴＨ_Ｄとして、初期断線閾値ＴＨ_Ｄ（１）を使うか、補正断線閾値ＴＨＤ（２）を設定するかを決定する断線閾値設定処理Ｓ５を実行する。ＣＰＵ２４は、断線閾値設定処理Ｓ５を、過電流閾値設定処理Ｓ２に続いて実行する。

図７に、断線閾値設定処理Ｓ５を示す。断線閾値設定処理Ｓ５も閾値設定部としての処理である。Ｓ５１では、断線検出が必要なメイン電流ＩＯＵＴの範囲で、補正後デジタル値Ｄ（Ａ）が、下側の限界値である下限値Ｄ（Ａ）ＭＩＮになるか否かを判断する。Ｓ１２で算出した実製品線においてデジタル値Ｄが下限値Ｄ（Ａ）ＭＩＮになるときのメイン電流ＩＯＵＴが、断線検出が必要な範囲の下限値が示すメイン電流ＩＯＵＴよりも大きい場合には、Ｓ５１の判断がＹＥＳとなる。

Ｓ５１の判断がＹＥＳの場合にはＳ５２に進む。Ｓ５２では、補正後デジタル値Ｄ（Ａ）の下限値Ｄ（Ａ）ＭＩＮが、初期断線閾値ＴＨ_Ｄ（１）よりも小さいか否かを判断する。補正後デジタル値Ｄ（Ａ）の下限値Ｄ（Ａ）ＭＩＮは、補正前のデジタル値Ｄの下限値に、Ｓ１２で算出した補正係数を算出した値である。

Ｓ５２の判断がＮＯであればＳ５３に進む。Ｓ５３に進む場合、メイン電流ＩＯＵＴが、断線検出が必要な範囲で、補正後デジタル値Ｄ（Ａ）は初期断線閾値ＴＨ_Ｄ（１）を下回らない。そこで、Ｓ５３では、補正断線閾値ＴＨ_Ｄ（２）を設定する。補正断線閾値ＴＨ_Ｄ（２）は、補正後デジタル値Ｄ（Ａ）の下限値Ｄ（Ａ）ＭＩＮよりも大きい値、すなわち、補正後デジタル値Ｄ（Ａ）の下限値Ｄ（Ａ）ＭＩＮよりも正常値側に設定する。補正断線閾値ＴＨ_Ｄ（２）は、補正後デジタル値Ｄ（Ａ）の下限値Ｄ（Ａ）ＭＩＮよりも大きい値であって、かつ、断線検出が必要な範囲の上限値以上となるように設定する。

たとえば、理想線に、補正後デジタル値Ｄ（Ａ）の下限値Ｄ（Ａ）ＭＩＮから予め設定した一定値を加えた値を代入して得られるメイン電流ＩＯＵＴが、断線検出が必要な範囲の上限以上であれば、補正後デジタル値Ｄ（Ａ）の下限値Ｄ（Ａ）ＭＩＮから予め設定した一定値を加えた値を、補正過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（２）とする。

一方、理想線に、補正後デジタル値Ｄ（Ａ）の下限値Ｄ（Ａ）ＭＩＮから予め設定した一定値を加えた値を代入して得られるメイン電流ＩＯＵＴが、断線検出が必要な範囲の上限値よりも大きければ、理想線に断線検出が必要な範囲の上限値を代入して得られる値を、補正断線閾値ＴＨ_Ｄ（２）とする。

Ｓ５１の判断がＮＯであった場合、または、Ｓ５２の判断がＹＥＳであった場合にはＳ５４に進む。Ｓ５４では、断線検出処理において使用する断線閾値ＴＨ_Ｄを初期断線閾値ＴＨ_Ｄ（１）とすることに決定する。

図８に、ＣＰＵ２４が実行する断線検出処理を示す。ＣＰＵ２４は、過電流検出処理において過電流ではないとした場合に、図８に示す処理を実行する。なお、図８に示す処理は、異常検出処理Ｓ４の一部であり、Ｓ４３またはＳ４２を実行後に、図８に示す処理を実行する。

Ｓ４４では、Ｓ３２で得た補正後デジタル値Ｄ（Ａ）が、断線閾値ＴＨ_Ｄよりも小さいか否かを判断する。このＳ４４で使用する断線閾値ＴＨ_Ｄは、Ｓ５３を実行した場合には補正断線閾値ＴＨ_Ｄ（２）であり、Ｓ５４を実行した場合には初期断線閾値ＴＨ_Ｄ（１）である。

Ｓ４４の判断がＹＥＳであればＳ４５に進む。Ｓ４５では、断線を検出したとする。なお、異常表示灯を装置外部から視認可能な位置に設けておき、断線を検出した場合には異常表示灯を点灯させるようにしてもよい。一方、Ｓ４４の判断がＮＯであればＳ４６に進む。Ｓ４６では、断線は生じていないとする。

第２実施形態では、補正後デジタル値Ｄ（Ａ）の下限値が初期断線閾値ＴＨ_Ｄ（１）よりも小さくならない可能性を考慮して、補正断線閾値ＴＨ_Ｄ（２）を設定する（Ｓ５３）。これにより、電気回路１０に断線が生じているのに、補正後デジタル値Ｄ（Ａ）が断線閾値ＴＨ_Ｄよりも小さくならない可能性が低減する。したがって、電気回路１０に断線が生じていることを検出する精度が向上する。

以上、実施形態を説明したが、開示した技術は上述の実施形態に限定されるものではなく、次の変形例も開示した範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。

＜変形例１＞
変形例１では、第１実施形態または第２実施形態において、さらに、ＣＰＵ２４が図９に示す閾値補正処理Ｓ６を実行する。図９に示す処理は、図６の実行周期と同じ、または、それよりも長い周期で周期的に実行する。閾値補正処理Ｓ６は閾値補正部としての処理である。

Ｓ６１では、電源電圧＋Ｂの値を取得する。ＭＰＵ２０とは別に設けられた演算装置が電源電圧＋Ｂを逐次測定しており、その演算装置とＭＰＵ２０が相互に接続されている場合、その演算装置から、電源電圧＋Ｂの値を取得することができる。また、ＭＰＵ２０が電源電圧＋Ｂを測定できるようになっていてもよい。ＭＰＵ２０が電源電圧＋Ｂを測定する場合、ＭＰＵ２０は電源電圧＋Ｂを測定するためのＡＤＣを備える。

Ｓ６２では、閾値補正係数を算出する。閾値補正係数は、Ｓ６１で取得した電源電圧＋Ｂの値を、電源電圧＋Ｂの基準値で割ることで得られる。Ｓ６３では、Ｓ６２で得た閾値補正係数を、図６で使用する過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣに乗じる。また、図８を実施する場合には、Ｓ４４で使用する断線閾値ＴＨ_Ｄにも、Ｓ６２で得た閾値補正係数を乗じる。図６、図８では、図９を実行して補正された最新の閾値ＴＨを使用する。

変形例１では、初期過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（１）を使用する場合も補正過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（２）を設定した場合も、電気回路１０に入力される電圧である電源電圧＋Ｂの大きさに応じて、過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ変化させていることになる。また、初期断線閾値ＴＨ_Ｄ（１）を使用する場合も補正断線閾値ＴＨ_Ｄ（２）を設定した場合も、電気回路１０に入力される電圧である電源電圧＋Ｂの大きさに応じて、断線閾値ＴＨ_Ｄ変化させていることになる。よって、電源電圧＋Ｂが変動する場合にも、電源電圧＋Ｂに応じた過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣおよび断線閾値ＴＨ_Ｄを設定して、過電流検出や断線検出ができる。

＜変形例２＞
実施形態では、センスＭＯＳＦＥＴ３２が回路異常検出素子であった。しかし、回路異常検出素子はこれに限られない。図１０では、回路異常検出素子として抵抗器６０を備える。図１０では、オペアンプ３３の反転入力端子は、抵抗器６０の一方の端に接続され、非反転入力端子は抵抗器６０の他方の端に接続されている。オペアンプ３３の出力は、ＭＰＵ２０に入力される。このようにしても、負荷４０を含む電気回路に流れる電流が異常であるか否かを検出できる。

＜変形例３＞
これまでの説明では、ＡＤＣ２２は直接的には電圧値を測定しているが、測定対象量は電流であり、電流値の大きさを示す電圧値をＡＤＣ２２で検出していた。しかし、当然、測定対象量が電圧であってもよい。図１１では、回路異常検出素子として抵抗器７０を備える。ＭＰＵ２０はこの抵抗器７０の一端にかかる電圧をＡＤＣ２２により検出する。このようにすることで、抵抗器８０を含む電気回路の電圧異常を検出することができる。

＜変形例４＞
これまでの説明は、デジタル値Ｄを閾値ＴＨと比較していた。しかし、デジタル値Ｄに電圧換算係数を乗じた電圧値を、その電圧値に対して設定した閾値ＴＨと比較することで、電気回路１０の異常を検出してもよい。なお、デジタル値Ｄに電圧換算係数を乗じた電圧値は測定値の一例である。

＜変形例５＞
第１実施形態では、過電流閾値設定処理Ｓ２において、Ｓ２１およびＳ２２の判断を実行して、過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣとして、初期過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（１）を使用するか、補正過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（２）を使用するかを決定していた。しかし、常に、補正過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（２）を使用するようにしてもよい。また、第２実施形態においても、常に、補正断線閾値ＴＨ_Ｄ（２）を使用するようにしてもよい。

１０：電気回路 ２０：ＭＰＵ ２１：Ｉ／Ｏポート ２４：ＣＰＵ ３０：パワー半導体デバイス ３１：メインＭＯＳＦＥＴ ３２：センスＭＯＳＦＥＴ（回路異常検出素子） ３３：オペアンプ ３４：トランジスタ ４０：負荷 ５０：抵抗器 ６０：抵抗器（回路異常検出素子） ７０：抵抗器（回路異常検出素子） ８０：抵抗器 Ｓ２：過電流閾値設定処理（閾値設定部） Ｓ３：補正処理（補正部） Ｓ４：異常検出処理（異常検出部） Ｓ５：断線閾値設定処理（閾値設定部） Ｓ６：閾値補正処理（閾値補正部）

Claims (5)

1. 電気回路（１０）に生じている異常を検出する回路異常検出装置であって、
   前記電気回路に接続される回路異常検出素子（３２、６０、７０）に流れる電流に対応する電圧または前記回路異常検出素子にかかる電圧を検出してデジタル値で出力するＡＤ変換回路（２２）と、
   前記ＡＤ変換回路が出力したデジタル値または前記デジタル値が表す電圧値である測定値を、前記回路異常検出素子の抵抗値が予め設定した標準抵抗値であるとした場合の値である補正後測定値に補正する補正部（Ｓ３）と、
   前記ＡＤ変換回路の変換可能範囲に基づいて定まる前記補正後測定値の限界値よりも、正常値側に、前記補正後測定値と比較する閾値を設定する閾値設定部（Ｓ２、Ｓ５）と、
   前記閾値設定部が設定した前記閾値と前記補正後測定値との比較に基づいて、前記電気回路に異常が生じているか否かを検出する異常検出部（Ｓ４）と、を備えている回路異常検出装置。
2. 前記閾値設定部は、前記閾値として、前記測定値が正常範囲を超えて大きいか否かを判断する高閾値を設定し、
   前記異常検出部は、前記測定値が前記高閾値よりも大きいことに基づいて、前記電気回路に流れる電流および前記電気回路にかかる電圧のいずれかである測定対象量が高すぎる異常が生じているとする、請求項１に記載の回路異常検出装置。
3. 前記閾値設定部は、異常を検出する必要がある前記測定対象量の範囲内で、前記補正後測定値が上限値に達しない場合には、前記高閾値として、前記高閾値の初期値として予め設定された初期高閾値を設定する請求項２に記載の回路異常検出装置。
4. 前記閾値設定部は、異常を検出する必要がある前記測定対象量の範囲内で、前記補正後測定値が上限値に達するが、前記補正後測定値の上限値が、前記高閾値の初期値として予め設定された初期高閾値よりも大きい場合、前記高閾値として、前記初期高閾値を設定する請求項２に記載の回路異常検出装置。
5. 前記閾値設定部が設定した閾値を、前記電気回路に入力される電圧値に応じて補正する閾値補正部（Ｓ６）を備え、
   前記異常検出部は、前記閾値補正部が補正した後の前記閾値を前記補正後測定値と比較する請求項１〜４のいずれか１項に記載の回路異常検出装置。

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