電子装置
【課題】スイッチング素子をオンするために、スイッチング素子の制御端子に定電流を供給して電荷を充電するオン駆動用定電流回路の異常を検出できる電子装置を提供する。
【解決手段】制御装置１２は、オン駆動用定電流回路１２１と、オフ駆動用回路１２２と、制御回路１２８とを備えている。オン駆動用定電流回路１２１は、電流制御用ＦＥＴ１２１ａと、電流検出用抵抗１２１ｂとを有している。制御回路１２８は、電流検出用抵抗１２１ｂの電圧に基づいて電流制御用ＦＥＴ１２１ａを制御し、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに定電流を流し込み、ＩＧＢＴ１１０ｄをオンする。オン駆動用定電流回路１２１の電流制御用ＦＥＴ１２１ａや電流検出用抵抗１２１ｂ等が故障すると、それらに流れる電流や、それらに印加される電圧が変化する。そのため、電流制御用ＦＥＴ１２１ａの電圧に基づいてオン駆動用定電流回路１２１の異常を検出することができる。
【解決手段】制御装置１２は、オン駆動用定電流回路１２１と、オフ駆動用回路１２２と、制御回路１２８とを備えている。オン駆動用定電流回路１２１は、電流制御用ＦＥＴ１２１ａと、電流検出用抵抗１２１ｂとを有している。制御回路１２８は、電流検出用抵抗１２１ｂの電圧に基づいて電流制御用ＦＥＴ１２１ａを制御し、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに定電流を流し込み、ＩＧＢＴ１１０ｄをオンする。オン駆動用定電流回路１２１の電流制御用ＦＥＴ１２１ａや電流検出用抵抗１２１ｂ等が故障すると、それらに流れる電流や、それらに印加される電圧が変化する。そのため、電流制御用ＦＥＴ１２１ａの電圧に基づいてオン駆動用定電流回路１２１の異常を検出することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング素子と、駆動回路とを備えた電子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スイッチング素子と、駆動回路とを備えた電子装置として、例えば特許文献１に開示されているモータ駆動装置がある。
【０００３】
このモータ駆動装置は、パワートランジスタと、ゲートドライバとを備えている。ゲートドライバは、第１及び第２電流源と、ゲート電流制御器と、ゲートスイッチング制御器とを備えている。第１電流源は、回路用電源の正極端子とパワートランジスタのゲートの間に接続されている。第２電流源は、パワートランジスタのゲートと回路用電源の負極端子の間に接続されている。ゲート電流制御器は、第１及び第２電流源に接続されている。ゲートスイッチング制御器は、ゲート電流制御器に接続されている。
【０００４】
ゲート電流制御器は、ゲートスイッチング制御器から入力される信号に基づいて第１及び第２電流源を制御して第１パワートランジスタを駆動する。ゲートスイッチング制御器から入力される信号がパワートランジスタのオンを指示すると、ゲート電流制御器は、第１電流源を制御して第１パワートランジスタのゲートに所定の電流を流し込む。その結果、ゲート電圧がオン、オフの閾値電圧より高くなり、パワートランジスタがオンする。
【０００５】
一方、ゲートスイッチング制御器から入力される信号がパワートランジスタのオフを指示すると、ゲート電流制御器は、第２電流源を制御してパワートランジスタのゲートから所定の電流を引き抜く。その結果、ゲート電圧がオン、オフの閾値電圧より低くなり、パワートランジスタがオフする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２８８８５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、前述したモータ駆動装置において第１電流源が異常になると、パワートランジスタのゲート電圧が低下せず、パワートランジスタをオフできない異常状態が発生することがある。このとき、パワートランジスタのゲート電圧が、オン、オフの閾値電圧付近の所定範囲内の電圧であると、ソース−ドレイン間電圧、つまりオン電圧が増加し、パワートランジスタの発熱が増大する。このような異常状態が継続すると、パワートランジスタが発熱し熱破壊する可能性がある。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、スイッチング素子をオンするために、スイッチング素子の制御端子に定電流を供給して電荷を充電するオン駆動用定電流回路の異常を検出できる電子装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで、本発明者らは、この課題を解決すべく鋭意研究し試行錯誤を重ねた結果、定電流出力用トランジスタと、定電流出力用トランジスタに流れる電流を検出する電流検出用抵抗とによって構成されたオン駆動用定電流回路において、電流検出用抵抗の電圧に基づいてオン駆動用定電流回路の異常を検出できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、請求項１に記載の電子装置は、制御端子の電圧を制御することで駆動されるスイッチング素子と、スイッチング素子の制御端子に接続され、スイッチング素子の制御端子に定電流を流し込み電荷を充電するオン駆動用定電流回路と、スイッチング素子の制御端子に接続され、オンすることでスイッチング素子の制御端子から電荷を放電するオフ駆動用スイッチング素子と、入力される駆動信号に基づいてオン駆動用定電流回路とオフ駆動用スイッチング素子を制御することで、スイッチング素子の制御端子の電圧を制御してスイッチング素子を駆動する制御回路と、を備えた電子装置において、オン駆動用定電流回路は、入力端子が駆動用電源回路に、出力端子がスイッチング素子の制御端子に接続され、スイッチング素子の制御端子に流し込む電流を制御する電流制御用トランジスタと、電流制御用トランジスタに接続され、電流制御用トランジスタに流れる電流を検出する電流検出用抵抗と、を有し、制御回路は、電流検出用抵抗の電圧に基づいて電流制御用トランジスタを制御し、スイッチング素子の制御端子に定電流を流し込むとともに、電流制御用トランジスタの入出力端子間電圧に基づいてオン駆動用定電流回路の異常を検出することを特徴とする。この構成によれば、オン駆動用定電流回路の電流制御用トランジスタや電流検出用抵抗等が故障すると、それらに流れる電流や、それらに印加される電圧が変化する。そのため、電流制御用トランジスタの入出力端子間電圧に基づいてオン駆動用定電流回路の異常を検出することができる。
【００１１】
請求項２に記載の電子装置は、制御回路は、駆動信号と電流制御用トランジスタの入出力端子間電圧に基づいてオン駆動用定電流回路の異常を検出することを特徴とする。この構成によれば、オン駆動用定電流回路の電流制御用トランジスタや電流検出用抵抗等が故障すると、それらに流れる電流や、それらに印加される電圧が変化する。流れる電流や印加される電圧は、駆動信号の状態によっても変化する。そのため、駆動信号と電流制御用トランジスタの入出力端子間電圧に基づいてオン駆動用定電流回路の異常を検出することができる。
【００１２】
請求項３に記載の電子装置は、制御回路は、駆動信号がオン駆動用定電流回路からスイッチング素子の制御端子に定電流を流し込むように指示しているときに、電流制御用トランジスタの入出力端子間電圧が０Ｖである場合、電流制御用トランジスタがショート故障していると判断することを特徴とする。この構成によれば、駆動信号がオン駆動用定電流回路からスイッチング素子の制御端子に定電流を流し込むように指示しているときには、電流制御用トランジスタの入出力端子間電圧が流し込んでいる定電流に応じた所定の値となる。しかし、電流制御用トランジスタがショート故障すると、入出力端子間電圧が０Ｖになる。従って、電流制御用トランジスタの入出力端子間電圧が０Ｖである場合、電流制御用トランジスタがショート故障していると判断することができる。
【００１３】
請求項４に記載の電子装置は、制御回路は、駆動信号がオン駆動用定電流回路からスイッチング素子の制御端子に定電流を流し込むように指示しているときに、電流制御用トランジスタの入出力端子間電圧が所定の閾値電圧より大きい場合、オフ駆動用スイッチング素子がショート故障、又は、制御回路のオフ駆動用スイッチング素子の制御部分が故障してオフ駆動用スイッチング素子がオンしていると判断することを特徴とする。この構成によれば、駆動信号がオン駆動用定電流回路からスイッチング素子の制御端子に定電流を流し込むように指示しているときには、電流制御用トランジスタの入出力端子間電圧が流し込んでいる定電流に応じた所定の値となる。しかし、オフ駆動用スイッチング素子がショート故障、又は、制御回路のオフ駆動用スイッチング素子の制御部分が故障してオフ駆動用スイッチング素子がオンすると、所定の閾値電圧より大きくなる。従って、電流制御用トランジスタの入出力端子間電圧が所定の閾値電圧より大きい場合、オフ駆動用スイッチング素子がショート故障、又は、制御回路のオフ駆動用スイッチング素子の制御部分が故障してオフ駆動用スイッチング素子がオンしていると判断することができる。
【００１４】
請求項５に記載の電子装置は、制御回路は、駆動信号がオフ駆動用スイッチング素子のオンを指示しているときに、電流制御用トランジスタの入出力端子間電圧が定電流の流し込みを停止しているときの入出力端子間電圧より小さい場合、電流制御用トランジスタがショート故障、又は、制御回路の電流制御用トランジスタの制御部分が故障して電流制御用トランジスタをオンしていると判断することを特徴とする。この構成によれば、駆動信号がオフ駆動用スイッチング素子のオンを指示しているときには、オン駆動用定電流回路は定電流の流し込みを停止しており、電流制御用トランジスタの入出力端子間電圧が停止時に応じた所定の値となる。しかし、電流制御用トランジスタがショート故障、又は、制御回路の電流制御用トランジスタの制御部分が故障して電流制御用トランジスタをオンすると、定電流の流し込みを停止しているときの入出力端子間電圧より小さくなる。従って、電流制御用トランジスタの入出力端子間電圧が、定電流の流し込みを停止しているときの入出力端子間電圧より小さい場合、電流制御用トランジスタがショート故障、又は、制御回路の電流制御用トランジスタの制御部分が故障して電流制御用トランジスタをオンしていると判断することができる。
【００１５】
請求項６に記載の電子装置は、電流制御用トランジスタの入力端子は、電流検出用抵抗を介して駆動用電源回路の正極端子に接続されるとともに、基準電位接続用第１抵抗を介して駆動用電源回路の負極端子に接続され、出力端子は、基準電位接続用第２抵抗を介して駆動用電源回路の負極端子に接続されていることを特徴とする。この構成によれば、オン駆動用定電流回路が異常になったとき、電流制御用トランジスタの入出力端子の電圧が不定状態になることを防止することができる。そのため、電流制御用トランジスタの電圧に基づいてオン駆動用定電流回路の異常を確実に検出することができる。
【００１６】
請求項７に記載の電子装置は、制御回路は、駆動信号がオフ駆動用スイッチング素子のオンを指示しているときに、電流制御用トランジスタの入出力端子間電圧が駆動用電源回路の電圧を電流検出用抵抗と基準電位接続用第１抵抗で分圧した電圧になっている場合、電流制御用トランジスタがオープン故障していると判断することを特徴とする。この構成によれば、駆動信号がオフ駆動用スイッチング素子のオンを指示しているときには、オン駆動用定電流回路は定電流の流し込みを停止しており、電流制御用トランジスタの入出力端子間電圧が停止時に応じた所定の値となる。しかし、電流制御用トランジスタがオープン故障すると、入力端子が電流検出用抵抗を介して駆動用電源回路の正極端子に接続されるとともに、基準電位接続用第１抵抗を介して駆動用電源回路の負極端子に、出力端子が基準電位接続用第２抵抗を介して駆動用電源回路の負極端子に接続されているため、入出力端子間電圧が駆動用電源回路の電圧を電流検出用抵抗と基準電位接続用第１抵抗で分圧した電圧になる。従って、電流制御用トランジスタの入出力端子間電圧が駆動用電源回路の電圧を電流検出用抵抗と基準電位接続用第１抵抗で分圧した電圧になっている場合、電流制御用トランジスタがオープン故障していると判断することができる。
【００１７】
請求項８に記載の電子装置は、制御回路は、駆動信号がオン駆動用定電流回路からスイッチング素子の制御端子に定電流を流し込むように指示しているときに、電流制御用トランジスタの入出力端子間電圧が０Ｖである場合、電流検出用抵抗がオープン故障していると判断することを特徴とする。この構成によれば、駆動信号がオン駆動用定電流回路からスイッチング素子の制御端子に定電流を流し込むように指示しているときには、電流制御用トランジスタの入出力端子間電圧が流し込んでいる定電流に応じた所定の値となる。しかし、電流検出用抵抗がオープン故障すると、電流制御用トランジスタに電流が流れなくなる。電流制御用トランジスタの入力端子が基準電位接続用第１抵抗を介して駆動用電源回路の負極端子に、出力端子が基準電位接続用第２抵抗を介して駆動用電源回路の負極端子に接続されている。そのため、電流制御用トランジスタの入出力端子間電圧が０Ｖになる。従って、電流制御用トランジスタの入出力端子間電圧が０Ｖである場合、電流検出用抵抗がオープン故障していると判断することができる。
【００１８】
請求項９に記載の電子装置は、制御回路は、電流検出用抵抗の電圧に基づいて電流制御用トランジスタを制御する電流制御回路と、電流制御用トランジスタの入出力端子間電圧に基づいてオン駆動用定電流回路の異常を検出する異常検出回路と、を有し、電流検出用抵抗から電流制御回路までの配線と、電流制御用トランジスタから異常検出回路までの配線が、別々に設けられていることを特徴とする。この構成によれば、電流検出用抵抗は、電流制御用トランジスタに接続されている。そのため、電流検出用抵抗から電流制御回路までの配線と、電流制御用トランジスタから異常検出回路までの配線を一部で共用することができる。しかし、電流検出用抵抗から電流制御回路までの配線と、電流制御用トランジスタから異常検出回路までの配線は、一部で共用されることなく別々に設けられている。そのため、電流検出用抵抗から電流制御回路までの配線が断線しても、オン駆動用定電流回路の異常を検出することができる。
【００１９】
請求項１０に記載の電子装置は、制御回路は、オン駆動用定電流回路の異常を検出したとき、オフ駆動用スイッチング素子以外でスイッチング素子をオフすることを特徴とする。この構成によれば、オフ駆動用定電流回路の異常に伴うスイッチング素子の熱破壊を防止することができる。
【００２０】
請求項１１に記載の電子装置は、スイッチング素子の制御端子に接続され、オンすることでスイッチング素子の制御端子から電荷を放電するオフ保持用スイッチング素子を有し、制御回路は、スイッチング素子の制御端子の電圧がオン、オフの閾値電圧より低いオフ保持閾値以下になると、オフ保持用スイッチング素子を制御してスイッチング素子のオフ状態を保持し、オン駆動用定電流回路の異常を検出したとき、オフ保持用スイッチング素子を制御してスイッチング素子をオフすることを特徴とする。この構成によれば、オン駆動用定電流回路の異常を検出したとき、オフ保持用スイッチング素子を制御してスイッチング素子の制御端子から電荷を放電させことで、スイッチング素子をオフする。そのため、スイッチング素子の熱破壊を防止することができる。
【００２１】
請求項１２に記載の電子装置は、制御回路は、オン駆動用定電流回路の異常を検出したとき、異常信号を出力することを特徴とする。この構成によれば、オン駆動用定電流回路の異常を外部に知らせることができる。
【００２２】
なお、基準電位接続用第１抵抗及び基準電位接続用第２抵抗は、基準電位接続用抵抗を区別するために便宜的に導入したものである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施形態におけるモータ制御装置の回路図である。
【図２】図１における制御装置の回路図である。
【図３】オン駆動用定電流回路の異常検出動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】オン駆動用定電流回路の異常検出動作を説明するための別のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
次に実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。本実施形態では、本発明に係る電子装置を、車両に搭載され、車両駆動用モータを制御するモータ制御装置に適用した例を示す。
【００２５】
まず、図１を参照して本実装形態のモータ制御装置の構成について説明する。ここで、図１は、本実施形態におけるモータ制御装置の回路図である。
【００２６】
図１に示すモータ制御装置１（電子装置）は、車体から絶縁された高電圧バッテリＢ１の出力する直流高電圧（例えば２８８Ｖ）を３相交流電圧に変換して車両駆動用モータＭ１に供給し、車両駆動用モータＭ１を制御する装置である。モータ制御装置１は、平滑コンデンサ１０と、インバータ装置１１と、制御装置１２とを備えている。
【００２７】
平滑コンデンサ１０は、高電圧バッテリＢ１の直流高電圧を平滑化するための素子である。平滑コンデンサ１０の一端は、高電圧バッテリＢ１の正極端子に接続されている。また、他端は、高電圧バッテリＢ１の負極端子に接続されている。さらに、高電圧バッテリＢ１の負極端子は、車体から絶縁された高電圧バッテリ用のグランドに接続されている。
【００２８】
インバータ装置１１は、平滑コンデンサ１０によって平滑化された直流電圧を３相交流電圧に変換して車両駆動用モータＭ１に供給する装置である。インバータ装置１１は、ＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｆ（スイッチング素子）と、電流センス抵抗１１１ａ〜１１１ｆとを備えている。
【００２９】
ＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｆは、ゲート（制御端子）の電圧を制御することで駆動され、オン、オフすることで平滑コンデンサ１０に平滑化された直流電圧を３相交流電圧に変換するためのスイッチング素子である。ＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｆは、コレクタ電流に比例し、コレクタ電流より小さい電流が流れる電流センス端子を備えている。ＩＧＢＴ１１０ａ、１１０ｄ、ＩＧＢＴ１１０ｂ、１１０ｅ及びＩＧＢＴ１１０ｃ、１１０ｆはそれぞれ直列接続されている。具体的には、ＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｃのエミッタが、ＩＧＢＴ１１０ｄ〜１１０ｆのコレクタにそれぞれ接続されている。直列接続された３組のＩＧＢＴ１１０ａ、１１０ｄ、ＩＧＢＴ１１０ｂ、１１０ｅ及びＩＧＢＴ１１０ｃ、１１０ｆは並列接続されている。ＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｃのコレクタは平滑コンデンサ１０の一端に、ＩＧＢＴ１１０ｄ〜１１０ｆのエミッタは平滑コンデンサ１０の他端にそれぞれ接続されている。また、ＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｆのゲートとエミッタは制御装置１２にそれぞれ接続されている。さらに、直列接続されたＩＧＢＴ１１０ａ、１１０ｄ、ＩＧＢＴ１１０ｂ、１１０ｅ及びＩＧＢＴ１１０ｃ、１１０ｆの直列接続点は、車両駆動用モータＭ１にそれぞれ接続されている。
【００３０】
電流センス抵抗１１１ａ〜１１１ｆは、ＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｆに流れる電流を電圧に変換するための素子である。具体的には、電流センス端子に流れる電流を電圧に変換する素子である。電流センス抵抗１１１ａ〜１１１ｆの一端はＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｆの電流センス端子に、他端はＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｆのエミッタにそれぞれ接続されている。また、電流センス抵抗１１１ａ〜１１１ｆの両端は、制御装置１２にそれぞれ接続されている。
【００３１】
制御装置１２は、ＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｆを制御する装置である。制御装置１２は、ＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｆのゲートとエミッタにそれぞれ接続されている。また、ＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｆに流れる電流を検出するため、電流センス抵抗１１１ａ〜１１１ｆの両端にそれぞれ接続されている。
【００３２】
次に、図２を参照して制御装置について詳細に説明する。ここで、図２は、図１における制御装置の回路図である。具体的には、１つのＩＧＢＴに対する回路部分を示す回路図である。
【００３３】
図２に示すように、制御装置１２は、ＩＧＢＴ１１０ｄに対して、駆動用電源回路１２０と、オン駆動用定電流回路１２１と、オフ駆動用回路１２２と、オフ保持用回路１２３と、遮断用回路１２４と、過電流検出回路１２６と、短絡検出回路１２７と、制御回路１２８とを備えている。制御装置１２は、他のＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｃ、１１０ｅ、１１０ｆに対しても、それぞれ同様に、駆動用電源回路と、オン駆動用定電流回路と、オフ駆動用回路と、オフ保持用回路と、遮断用回路と、過電流検出回路と、短絡検出回路と、制御回路とを備えている。
【００３４】
駆動用電源回路１２０は、ＩＧＢＴ１１０ｄを駆動するための電圧を供給する回路である。駆動用電源回路１２０は、電源回路（図略）から供給される電圧を安定化して出力する。駆動用電源回路１２０の入力端子は、電源回路に接続されている。また、正極端子は、オン駆動用定電流回路１２１に接続されている。さらに、負極端子は、車体から絶縁された高電圧バッテリ用のグランドに接続され、高電圧バッテリ用のグランドを介してＩＧＢＴ１１０ｄのエミッタに接続されている。
【００３５】
オン駆動用定電流回路１２１は、ＩＧＢＴ１１０ｄをオンするための回路である。具体的には、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに所定の定電流を流し込んで電荷を充電して、ゲート電圧をオン、オフする閾値電圧より高くし、ＩＧＢＴ１１０ｄをオンする回路である。オン駆動用定電流回路１２１は、電流制御用ＦＥＴ１２１ａ（電流制御用トランジスタ）と、電流検出用抵抗１２１ｂとを備えている。
【００３６】
電流制御用ＦＥＴ１２１ａは、ゲートの電圧を制御することで駆動され、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに所定の定電流を流込んで電荷を充電する素子である。具体的には、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴである。電流検出用抵抗１２１ｂは、ＩＧＢＴ１１０ｄに流し込む電流を検出する素子である。電流制御用ＦＥＴ１２１ａのソース（入力端子）は、電流検出用抵抗１２１ｂを介して駆動用電源回路１２０の正極端子に接続されている。また、ドレイン（出力端子）は、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに接続されている。さらに、ゲートは、制御回路１２８に接続されている。
【００３７】
オフ駆動用回路１２２は、ＩＧＢＴ１１０ｄをオフするための回路である。具体的には、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートから電荷を放電して、ゲート電圧をオン、オフする閾値電圧より低くし、ＩＧＢＴ１１０ｄをオフする回路である。オフ駆動用回路１２２は、オフ駆動用ＦＥＴ１２２ａ（オフ駆動用スイッチング素子）と、オフ駆動用抵抗１２２ｂとを備えている。
【００３８】
オフ駆動用ＦＥＴ１２２ａは、ゲートの電圧を制御することで駆動され、オンすることでＩＧＢＴ１１０ｄのゲートから電荷を放電するスイッチング素子である。具体的には、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴである。オフ駆動用ＦＥＴ１２２ａのソースは、車体から絶縁された高電圧バッテリ用のグランドに接続され、高電圧バッテリ用のグランドを介して駆動用電源回路１２０の負極端子とＩＧＢＴ１１０ｄのエミッタに接続されている。また、ドレインは、オフ駆動用抵抗１２２ｂを介してＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに接続されている。さらに、ゲートは、制御回路１２８に接続されている。
【００３９】
オフ保持用回路１２３は、ＩＧＢＴ１１０ｄのオフ状態を保持する回路である。具体的には、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲート電圧がオン、オフの閾値電圧より低いオフ保持閾値以下になると、オフ駆動用回路１２２に比べ速やかにＩＧＢＴ１１０ｄのゲートから電荷を放電して、ゲート電圧をオン、オフする閾値電圧より低くし、ＩＧＢＴ１１０ｄのオフ状態を保持する回路である。オフ保持用回路１２３は、オフ保持用ＦＥＴ１２３ａ（オフ保持用スイッチング素子）と、ゲート抵抗１２３ｂとを備えている。
【００４０】
オフ保持用ＦＥＴ１２３ａは、ゲートの電圧を制御することで駆動され、オンすることでＩＧＢＴ１１０ｄのゲートから電荷を放電するスイッチング素子である。具体的には、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴである。オフ保持用ＦＥＴ１２３ａのソースは、車体から絶縁された高電圧バッテリ用のグランドに接続され、高電圧バッテリ用のグランドを介して駆動用電源回路１２０の負極端子とＩＧＢＴ１１０ｄのエミッタに接続されている。また、ドレインは、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに接続されている。さらに、ゲートは、ゲート抵抗１２３ｂを介して制御回路１２８に接続されている。
【００４１】
遮断用回路１２４は、異常が発生したとき、オフ駆動用回路１２２に代わってＩＧＢＴ１１０ｄをオフする回路である。具体的には、過電流や短絡等の異常が発生したとき、オフ駆動用回路１２２に比べ緩やかにＩＧＢＴ１１０ｄのゲートから電荷を放電して、ゲート電圧をオン、オフする閾値電圧より低くし、オフ駆動用回路１２２に代わってＩＧＢＴ１１０ｄのオフする回路である。遮断用回路１２４は、遮断用ＦＥＴ１２４ａと、遮断用抵抗１２４ｂとを備えている。
【００４２】
遮断用ＦＥＴ１２４ａは、ゲートの電圧を制御することで駆動され、オンすることでＩＧＢＴ１１０ｄのゲートから電荷を放電するスイッチング素子である。具体的には、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴである。遮断用ＦＥＴ１２４ａのソースは、車体から絶縁された高電圧バッテリ用のグランドに接続され、高電圧バッテリ用のグランドを介して駆動用電源回路１２０の負極端子とＩＧＢＴ１１０ｄのエミッタに接続されている。また、ドレインは、遮断用抵抗１２４ｂを介してＩＧＢＴのゲートに接続されている。さらに、ゲートは、制御回路１２８に接続されている。
【００４３】
過電流検出回路１２６は、ＩＧＢＴ１１０ｄに過電流が流れているか否かを検出する回路である。具体的には、ＩＧＢＴ１１０ｄに流れる電流が過電流閾値より大きくなると、ＩＧＢ１１０ｄＴに過電流が流れていると判断する回路である。過電流検出回路１２６の入力端子は、電流センス抵抗１１１ｄの一端に接続されている。また、出力端子は、制御回路１２８に接続されている。
【００４４】
短絡検出回路１２７は、ＩＧＢＴ１１０ｄが短絡状態にあるか否かを検出する回路である。具体的には、ＩＧＢＴ１１０ｄに流れる電流が、過電流閾値より大きい短絡電流閾値より大きくなると、ＩＧＢＴ１１０ａ、１１０ｄがともにオンした短絡状態となり、ＩＧＢＴ１１０ｄに短絡電流が流れていると判断する回路である。短絡検出回路１２７の入力端子は、電流センス抵抗１１１ｄの一端に接続されている。また、出力端子は、制御回路１２８に接続されている。
【００４５】
制御回路１２８は、外部から入力される駆動信号に基づいてオン駆動用定電流回路１２１とオフ駆動用回路１２２を制御して、ＩＧＢＴ１１０ｄを駆動するとともに、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲート電圧に基づいてオフ保持用回路１２３を制御して、ＩＧＢＴ１１０ｄのオフ状態を保持する回路である。また、駆動信号と電流制御用ＦＥＴ１２１ａの電圧に基づいてオン駆動用定電流回路１２１の異常を検出し、オフ駆動用ＦＥＴ１２２ａ以外（オフ駆動用スイッチング素子以外）、具体的にはオフ保持用ＦＥＴ１２３ａを制御してＩＧＢＴ１１０ｄをオフするとともに、異常信号を外部に出力する回路でもある。さらに、ＩＧＢＴ１１０ｄに過電流が流れたり、ＩＧＢＴ１１０ｄが短絡状態になったりした等の異常が発生したとき、オフ駆動用回路１２２に代わって遮断用回路１２４を制御して、ＩＧＢＴ１１０ｄをオフする回路でもある。制御回路１２８は、電流制御用ＦＥＴ１２１ａ及びオフ駆動用ＦＥＴ１２２ａのゲートにそれぞれ接続されている。また、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに接続されるとともに、ゲート抵抗１２３ｂを介してオフ保持用ＦＥＴ１２３ａのゲートに接続されている。さらに、電流検出用抵抗１２１ｂの両端に接続されている。加えて、過電流検出回路１２６及び短絡検出回路１２７の出力端子、並びに、遮断用ＦＥＴ１２４ａのゲートにそれぞれ接続されている。
【００４６】
ここで、駆動用電源回路１２０、電流制御用ＦＥＴ１２１ａ、オフ駆動用ＦＥＴ１２２ａ、遮断用ＦＥＴ１２４ａ、過電流検出回路１２６、短絡検出回路１２７及び制御回路１２８は、ＩＣとして一体的に構成されている。
【００４７】
制御回路１２８は、電流制御回路１２８０と、異常検出回路１２８１とを備えている。
【００４８】
電流制御回路１２８０は、オン駆動用定電流回路１２１を制御する回路である。具体的には、駆動信号が、ＩＧＢＴ１１０ｄのオンを指示しているときに、電流検出用抵抗１２１ｂの電圧に基づいて電流制御用ＦＥＴ１２１ａを制御する回路である。より具体的には、駆動信号が、オン駆動用定電流回路１２１からＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに定電流を流し込むように指示しているときに、電流検出用抵抗１２１ｂの電圧に基づいて電流制御用ＦＥＴ１２１ａを制御する回路である。電流制御回路１２８０は、抵抗１２８０ａと、定電流源１２８０ｂと、オペアンプ１２８０ｃとを備えている。
【００４９】
抵抗１２８０ａと定電流源１２８０ｂは直列接続されている。抵抗１２８０ａの一端は、駆動用電源回路１２０に接続される電流検出用抵抗１２１ｂの一端に接続されている。定電流源１２８０ｂの一端は、車体から絶縁された高電圧バッテリ用のグランドに接続され、高電圧バッテリ用のグランドを介して駆動用電源回路１２０の負極端子に接続されている。
【００５０】
オペアンプ１２８０ｃの非反転入力端子は、抵抗１２８０ａと定電流源１２８０ｂの接続点に接続されている。また、反転入力端子は、電流検出用抵抗１２１ｂと電流制御用ＦＥＴ１２１ａの接続点に接続されている。さらに、出力端子は、電流制御用ＦＥＴ１２１ａのゲートに接続されている。
【００５１】
異常検出回路１２８１は、電流制御用ＦＥＴ１２１ａの電圧に基づいてオン駆動用定電流回路１２１の異常を検出する回路である。異常検出回路１２８１は、オペアンプ１２８１ａと、抵抗１２８１ｂ〜１２８１ｇと、異常判定回路１２８１ｈとを備えている。
【００５２】
オペアンプ１２８１ａ及び抵抗１２８１ｂ〜１２８１ｅは、差動増幅回路を構成している。オペアンプ１２８１ａの反転入力端子は、抵抗１２８１ｂを介して電流制御用ＦＥＴ１２１ａと電流検出用抵抗１２１ｂの接続点に接続されている。つまり、電流制御用ＦＥＴ１２１ａのソースに接続されている。ここで、抵抗１２８１ｂから電流制御用ＦＥＴ１２１ａと電流検出用抵抗１２１ｂの接続点までの配線は、電流制御回路１２８０のオペアンプ１２８０ｃから電流制御用ＦＥＴ１２１ａと電流検出用抵抗１２１ｂの接続点までの配線の一部を共有することなく別々に設けられている。オペアンプ１２８１ａの非反転入力端子は、抵抗１２８１ｃを介して電流制御用ＦＥＴ１２１ａのドレインに接続されている。また、抵抗１２８１ｄを介して車体から絶縁された高電圧バッテリ用のグランドに接続され、高電圧バッテリ用のグランドを介して駆動用電源回路１２０の負極端子に接続されている。オペアンプ１２８１ａの出力端子は、抵抗１２８１ｅを介して反転入力端子に接続されるとともに、異常判定回路１２８１ｈに接続されている。
【００５３】
抵抗１２８１ｆの一端は、抵抗１２８１ｂの反オペアンプ側の一端に接続されている。他端は、高電圧バッテリ用のグランドに接続され、高電圧バッテリ用のグランドを介して駆動用電源回路１２０の負極端子に接続されている。抵抗１２８１ｇの一端は、抵抗１２８１ｃの反オペアンプ側の一端に接続されている。他端は、高電圧バッテリ用のグランドに接続され、高電圧バッテリ用のグランドを介して駆動用電源回路１２０の負極端子に接続されている。
【００５４】
これにより、電流制御用ＦＥＴ１２１ａのソースが、抵抗１２８１ｆ（基準電位接続用第１抵抗）を介して駆動用電源回路１２０の負極端子に接続されることになる。また、電流制御用ＦＥＴ１２１ａのドレインが、抵抗１２８１ｃ、１２８１ｄ、１２８１ｇ（基準電位接続用第２抵抗）を介して駆動用電源回路１２０の負極端子に接続されることになる。
【００５５】
異常判定回路１２８１ｈは、オペアンプ１２８１ａの出力に基づいてオン駆動用定電流回路１２１の異常を判定し、異常信号を出力する回路である。異常判定回路１２８ｈには、判定のための所定の閾値電圧が設定されている。異常判定回路１２８１ｈの入力端子は、オペアンプ１２８１ａの出力端子に接続されている。
【００５６】
次に、図１を参照してモータ制御装置の動作について説明する。車両のイグニッションスイッチ（図略）がオンすると、図１に示すモータ制御装置１が動作を開始する。高電圧バッテリＢ１の直流高電圧は、平滑コンデンサ１０によって平滑化される。制御装置１２は、外部から入力される駆動信号に基づいて、インバータ装置１１を構成するＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｆを制御する。具体的には、ＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｆを所定周期でオン、オフする。インバータ装置１１は、平滑コンデンサ１０によって平滑化された直流高電圧を３相交流電圧に変換して車両駆動用モータＭ１に供給する。このようにして、モータ制御装置１が車両駆動用モータＭ１を制御する。
【００５７】
次に、図２を参照してＩＧＢＴの駆動動作について説明する。図２に示すように、制御回路１２８は、外部から入力される駆動信号に基づいて電流制御用ＦＥＴ１２１ａとオフ駆動用ＦＥＴ１２２ａを制御してＩＧＢＴ１１０ｄを駆動する。
【００５８】
駆動信号がＩＧＢＴ１１０ｄのオンを指示、つまり、オン駆動用定電流回路１２１からＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに定電流を流し込むとともに、オフ駆動用ＦＥＴ１２２ａをオフするように指示すると、制御回路１２８は、電流検出用抵抗１２１ｂの電圧に基づいて電流制御用ＦＥＴ１２１ａを制御し、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに定電流を流し込むとともに、オフ駆動用ＦＥＴ１２２ａをオフする。これにより、オン駆動用定電流回路１２１からＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに、定電流源１２８０ｂの出力電流と同一の定電流が流し込まれ電荷が充電される。その結果、ゲート電圧がオン、オフする閾値電圧より高くなり、ＩＧＢＴ１１０ｄがオンする。
【００５９】
一方、駆動信号がＩＧＢＴ１１０ｄのオフを指示、つまり、オン駆動用定電流回路１２１の動作を停止するとともに、オフ駆動用ＦＥＴ１２２ａをオンするように指示すると、制御回路１２８は、オン駆動用定電流回路１２１の動作を停止するとともに、オフ駆動用ＦＥＴ１２２ａをオンする。これにより、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートからオフ駆動用抵抗１２２ｂを介して電荷が放電される。その結果、ゲート電圧がオン、オフする閾値電圧より低くなり、ＩＧＢＴ１１０ｄがオフする。そして、ゲート電圧がオン、オフする閾値電圧より低いオフ保持閾値以下になると、制御回路１２８は、オフ保持用ＦＥＴ１２３ａをオンする。これにより、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートからオフ保持用ＦＥＴ１２３ａを介して電荷がさらに放電され、ＩＧＢＴ１１０ｄのオフ状態が保持される。
【００６０】
ところで、ＩＧＢＴ１１０ｄに流れる電流が過電流閾値より大きくなると、過電流検出回路１２６は、ＩＧＢＴ１１０ｄに過電流が流れていると判断する。ＩＧＢＴ１１０ｄに流れる電流が短絡電流閾値より大きくなると、短絡検出回路１２７は、ＩＧＢＴ、１１０ａ、１１０ｄがともにオンした短絡状態にあると判断する。制御回路１２８は、ＩＧＢＴ１１０ｄに過電流が流れたり、ＩＧＢＴ１１０ｄが短絡状態になったりした等の異常が発生したと判断すると、オフ駆動用ＦＥＴ１２２ａに代わって遮断用ＦＥＴ１２４ａをオンする。これにより、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートから遮断抵抗１２４ｂを介して電荷が放電される。その結果、ゲート電圧が、オフ駆動回路１２２に比べ緩やかにオン、オフする閾値電圧より低くなり、ＩＧＢＴ１１０ｄがオフする。
【００６１】
次に、図２〜図４を参照してオン駆動用定電流回路の異常検出動作について説明する。ここで、図３は、オン駆動用定電流回路の異常検出動作を説明するためのフローチャートである。図４は、オン駆動用定電流回路の異常検出動作を説明するための別のフローチャートである。
【００６２】
図２に示すオペアンプ１２８１ａ及び抵抗１２８１ｂ〜１２８１ｅによって構成される差動増幅回路は、電流制御用ＦＥＴ１２１ａのソース−ドレイン間電圧（入出力端子間電圧）を増幅する。異常判定回路１２８１ｆは、図３に示すように、駆動信号がＩＧＢＴ１１０ｄのオンを指示、つまり、オン駆動用定電流回路１２１からＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに定電流を流し込むように指示しているときに（Ｓ１００）、電流制御用ＦＥＴ１２１ａのソース−ドレイン間電圧が、所定の閾値電圧より大きい場合（Ｓ１０１）、オフ駆動用ＦＥＴ１２２ａがショート故障、又は、制御回路１２８のオフ駆動用ＦＥＴ１２２ａの制御部分が故障してオフ駆動用ＦＥＴ１２２ａがオンしていると判断する（Ｓ１０２）。また、電流制御用ＦＥＴ１２１ａのソース−ドレイン間電圧が０Ｖである場合（Ｓ１０３）、電流制御用ＦＥＴ１２１ａがショート故障、又は、電流検出用抵抗１２１ｂがオープン故障していると判断する（Ｓ１０４）。異常判定回路１２８１ｆは、上記以外の場合、ステップＳ１００に戻り、同様の処理を繰り返す。
【００６３】
一方、図４に示すように、駆動信号がＩＧＢＴ１１０ｄのオフを指示、つまり、オン駆動用定電流回路１２１の動作を停止するとともに、オフ駆動用ＦＥＴ１２２ａをオンするように指示しているときに（Ｓ１０５）、電流制御用ＦＥＴ１２１ａのソース−ドレイン間電圧が駆動用電源回路１２０の電圧を電流検出用抵抗１２１ｂと抵抗１２８１ｆで分圧した電圧になっている場合（Ｓ１０６）、電流制御用ＦＥＴ１２１ａがオープン故障していると判断する（Ｓ１０７）。また、電流制御用ＦＥＴ１２１ａのソース−ドレイン間電圧が定電流の流し込みを停止しているときのソース−ドレイン間電圧より小さい場合（Ｓ１０８）、電流制御用ＦＥＴ１２１ａがショート故障、又は、制御回路１２８の電流制御用ＦＥＴ１２１ａの制御部分が故障して電流制御用ＦＥＴ１２１ａをオンしていると判断する（Ｓ１０９）。異常判定回路１２８１ｆは、上記以外の場合、ステップＳ１００に戻り、同様の処理を繰り返す。
【００６４】
そして、電流制御用ＦＥＴ１２１ａ、電流検出用抵抗１２１ｂ、及び、制御回路１２８の一部の少なくともいずれかが故障していると判断すると、制御回路１２８は、オフ駆動用ＦＥＴ１２２ａ以外、具体的には、オフ保持用ＦＥＴ１２３ａを制御してＩＧＢＴ１１０ｄをオフするとともに、異常判定回路１２８１ｆを介して異常信号を出力する（Ｓ１１０）。
【００６５】
次に、効果について説明する。本実施形態によれば、制御回路１２８は、電流制御用ＦＥＴ１２１ａのソース−ドレイン間電圧に基づいて、具体的には、駆動信号と電流制御用ＦＥＴ１２１ａのソース−ドレイン間電圧に基づいてオン駆動用定電流回路１２１の異常を検出する。オン駆動用定電流回路１２１の電流制御用ＦＥＴ１２１ａや電流検出用抵抗１２１ｂ等が故障すると、それらに流れる電流や、それらに印加される電圧が変化する。流れる電流や印加される電圧は、駆動信号の状態によっても変化する。そのため、電流制御用ＦＥＴ１２１ａのソース−ドレイン間電圧に基づいて、具体的には、駆動信号と電流制御用ＦＥＴ１２１ａのソース−ドレイン間電圧に基づいてオン駆動用定電流回路１２１の異常を検出することができる。
【００６６】
本実施形態によれば、制御回路１２８は、駆動信号がオン駆動用定電流回路１２１からＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに定電流を流し込むように指示しているときに、電流制御用ＦＥＴ１２１ａのソース−ドレイン間電圧が０Ｖである場合、電流制御用ＦＥＴ１２１ａがショート故障していると判断する。駆動信号がオン駆動用定電流回路１２１からＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに定電流を流し込むように指示しているときには、電流制御用ＦＥＴ１２１ａのソース−ドレイン間電圧が流し込んでいる定電流に応じた所定の値となる。しかし、電流制御用ＦＥＴ１２１ａがショート故障すると、ソース−ドレイン間電圧が０Ｖになる。従って、電流制御用ＦＥＴ１２１ａのソース−ドレイン間電圧が定電流を流し込んでいるときの電圧より大きい場合、電流制御用ＦＥＴ１２１ａがショート故障していると判断することができる。
【００６７】
本実施形態によれば、制御回路１２８は、駆動信号がオン駆動用定電流回路１２１からＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに定電流を流し込むように指示しているときに、電流制御用ＦＥＴ１２１ａのソース−ドレイン間電圧が所定の閾値電圧より大きい場合、オフ駆動用ＦＥＴ１２２ａがショート故障、又は、制御回路１２８のオフ駆動用ＦＥＴ１２２ａの制御部分が故障してオフ駆動用ＦＥＴ１２２ａがオンしていると判断する。駆動信号がオン駆動用定電流回路１２１からＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに定電流を流し込むように指示しているときには、電流制御用ＦＥＴ１２１ａのソース−ドレイン間電圧が流し込んでいる定電流に応じた所定の値となる。しかし、オフ駆動用ＦＥＴ１２２ａがショート故障、又は、制御回路１２８のオフ駆動用ＦＥＴ１２２ａの制御部分が故障してオフ駆動用ＦＥＴ１２２ａがオンすると、所定の閾値電圧より大きくなる。従って、電流制御用ＦＥＴ１２１ａのソース−ドレイン間電圧が所定の閾値電圧より大きい場合、オフ駆動用ＦＥＴ１２２ａがショート故障、又は、制御回路１２８のオフ駆動用ＦＥＴ１２２ａの制御部分が故障してオフ駆動用ＦＥＴ１２２ａがオンしていると判断することができる。
【００６８】
本実施形態によれば、制御回路１２８は、駆動信号がオフ駆動用ＦＥＴ１２２ａのオンを指示しているときに、電流制御用ＦＥＴ１２１ａのソース−ドレイン間電圧が定電流の流し込みを停止しているときのソース−ドレイン間電圧より小さい場合、電流制御用ＦＥＴ１２１ａがショート故障、又は、制御回路１２８の電流制御用ＦＥＴ１２１ａの制御部分が故障して電流制御用ＦＥＴ１２１ａをオンしていると判断する。駆動信号がオフ駆動用ＦＥＴ１２２ａのオンを指示しているときには、オン駆動用定電流回路１２１は定電流の流し込みを停止しており、電流制御用ＦＥＴ１２１ａのソース−ドレイン間電圧が停止時に応じた所定の値となる。しかし、電流制御用ＦＥＴ１２１ａがショート故障、又は、制御回路１２８の電流制御用ＦＥＴ１２１ａの制御部分が故障して電流制御用ＦＥＴ１２１ａをオンすると、定電流の流し込みを停止しているときのソース−ドレイン間電圧より小さくなる。従って、電流制御用ＦＥＴ１２１ａのソース−ドレイン間電圧が定電流の流し込みを停止しているときのソース−ドレイン間電圧より小さい場合、電流制御用ＦＥＴ１２１ａがショート故障、又は、制御回路１２８の電流制御用ＦＥＴ１２１ａの制御部分が故障して電流制御用ＦＥＴ１２１ａをオンしていると判断することができる。
【００６９】
本実施形態によれば、電流制御用ＦＥＴ１２１ａのソースは、電流検出用抵抗１２１ｂを介して駆動用電源回路１２０の正極端子に接続されるとともに、抵抗１２８１ｆを介して駆動用電源回路１２０の負極端子に接続され、ドレインは、抵抗１２８１ｃ、１２８１ｄ、１２８１ｇを介して駆動用電源回路１２０の負極端子に接続されている。そのため、オン駆動用定電流回路１２１が異常になったとき、電流制御用ＦＥＴ１２１ａのソース及びドレインの電圧が不定状態になることを防止することができる。そのため、電流制御用ＦＥＴ１２１ａの電圧に基づいてオン駆動用定電流回路１２１の異常を確実に検出することができる。
【００７０】
本実施形態によれば、制御回路１２８は、駆動信号がオフ駆動用ＦＥＴ１２２ａのオンを指示しているときに、電流制御用ＦＥＴ１２１ａのソース−ドレイン間電圧が駆動用電源回路１２０の電圧を電流検出用抵抗１２１ｂと抵抗１２８１ｆで分圧した電圧になっている場合、電流制御用ＦＥＴ１２１ａがオープン故障していると判断する。駆動信号がオフ駆動用ＦＥＴ１２２ａのオンを指示しているときには、オン駆動用定電流回路１２１は定電流の流し込みを停止しており、電流制御用ＦＥＴ１２１ａのソース−ドレイン間電圧が停止時に応じた所定の値となる。しかし、電流制御ＦＥＴ１２１ａがオープン故障すると、ソースが電流検出用抵抗１２１ｂを介して駆動用電源回路１２０の正極端子に接続されるとともに、抵抗１２８１ｆを介して駆動用電源回路１２０の負極端子に、ドレインが抵抗１２８１ｃ、１２８１ｄ、１２８１ｇを介して駆動用電源回路１２０の負極端子に接続されているため、ソース−ドレイン間電圧が駆動用電源回路１２０の電圧を電流検出用抵抗１２１ｂと抵抗１２８１ｆで分圧した電圧になる。従って、電流制御用ＦＥＴ１２１ａのソース−ドレイン間電圧が駆動用電源回路１２０の電圧を電流検出用抵抗１２０と抵抗１２８１ｆで分圧した電圧になっている場合、電流制御用ＦＥＴ１２１ａがオープン故障していると判断することができる。
【００７１】
本実施形態によれば、駆動信号がオン駆動用定電流回路１２１からＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに定電流を流し込むように指示しているときに、電流制御用ＦＥＴ１２１ａのソース−ドレイン間電圧が０Ｖである場合、電流検出用抵抗１２１ｂがオープン故障していると判断する。駆動信号がオン駆動用定電流回路１２１からＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに定電流を流し込むように指示しているときには、電流制御用ＦＥＴ１２１ａのソース−ドレイン間電圧が流し込んでいる定電流に応じた所定の値となる。しかし、電流検出用抵抗１２１ｂがオープン故障すると、電流制御用ＦＥＴ１２１ａに電流が流れなくなる。電流制御用ＦＥＴ１２１ａのソースが抵抗１２８１ｆを介して駆動用電源回路１２０の負極端子に、ドレインが抵抗１２８１ｃ、１２８１ｄ、１２８１ｇを介して駆動用電源回路１２０の負極端子に接続されている。そのため、電流制御用ＦＥＴ１２１ａのソース−ドレイン間電圧が０Ｖになる。従って、電流制御用ＦＥＴ１２１ａのソース−ドレイン間電圧が０Ｖである場合、電流検出用抵抗１２１ｂがオープン故障していると判断することができる。
【００７２】
本実施形態によれば、電流制御用ＦＥＴ１２１ａと電流検出用抵抗１２１ｂの接続点から電流制御回路１２８０までの配線と、電流制御用ＦＥＴ１２１ａと電流検出用抵抗１２１ｂの接続点から異常検出回路１２８１までの配線が、一部で共用されることなく別々に設けられている。そのため、電流制御用ＦＥＴ１２１ａから電流制御回路１２８０までの配線が断線しても、オン駆動用定電流回路１２１の異常を検出することができる。
【００７３】
本実施形態によれば、制御回路１２８は、オン駆動用定電流回路１２１の異常を検出したとき、オフ駆動用ＦＥＴ１２２ａ以外、具体的には、オフ保持用ＦＥＴ１２３ａを制御してＩＧＢＴ１１０ｄをオフする。そのため、オフ駆動用定電流回路１２１の異常に伴うＩＧＢＴ１１０ｄの熱破壊を防止することができる。
【００７４】
本実施形態によれば、制御回路１２８は、オン駆動用定電流回路１２１の異常を検出したとき、異常信号を出力する。そのため、オン駆動用定電流回路１２１の異常を外部に知らせることができる。
【００７５】
なお、本実施形態では、駆動用電源回路１２０、電流制御用ＦＥＴ１２１ａ、オフ駆動用ＦＥＴ１２２ａ、遮断用ＦＥＴ１２４ａ、過電流検出回路１２６、短絡検出回路１２７及び制御回路１２８が、ＩＣとして一体的に構成されている例を挙げているが、これに限られるものではない。ＩＧＢＴに流し込む電流が大きい場合、電流制御用ＦＥＴをＩＣに外付けするような構成としてもよい。
【符号の説明】
【００７６】
１・・・モータ制御装置（電子装置）、１０・・・平滑コンデンサ、１１・・・インバータ装置、１１０ａ〜１１０ｄ・・・ＩＧＢＴ（スイッチング素子）、１１１ａ〜１１１ｆ・・・電流センス抵抗、１２・・・制御装置、１２０・・・駆動用電源回路、１２１・・・オン駆動用定電流回路、１２１ａ・・・電流制御用ＦＥＴ（電流制御用トランジスタ）、１２１ｂ・・・電流検出用抵抗、１２２・・・オフ駆動用回路、１２２ａ・・・オフ駆動用ＦＥＴ（オフ駆動用スイッチング素子）、１２２ｂ・・・オフ駆動用抵抗、１２３・・・オフ保持用回路、１２３ａ・・・オフ保持用ＦＥＴ（オフ保持用スイッチング素子）、１２３ｂ・・・ゲート抵抗、１２４・・・遮断用回路、１２４ａ・・・遮断用ＦＥＴ、１２４ｂ・・・遮断用抵抗、１２６・・・過電流検出回路、１２７・・・短絡検出回路、１２８・・・制御回路、１２８０・・・電流制御回路、１２８０ａ・・・抵抗、１２８０ｂ・・・定電流源、１２８０ｃ・・・オペアンプ、１２８１・・・異常検出回路、１２８１ａ・・・オペアンプ、１２８１ｂ、１２８１ｅ・・・抵抗、１２８１ｃ、１２８１ｄ、１２８１ｇ・・・抵抗（基準電位接続用第２抵抗）、１２８１ｆ・・・抵抗（基準電位接続用第１抵抗）、１２８１ｈ・・・異常判定回路、Ｂ１・・・高電圧バッテリ、Ｍ１・・・車両駆動用モータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング素子と、駆動回路とを備えた電子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スイッチング素子と、駆動回路とを備えた電子装置として、例えば特許文献１に開示されているモータ駆動装置がある。
【０００３】
このモータ駆動装置は、パワートランジスタと、ゲートドライバとを備えている。ゲートドライバは、第１及び第２電流源と、ゲート電流制御器と、ゲートスイッチング制御器とを備えている。第１電流源は、回路用電源の正極端子とパワートランジスタのゲートの間に接続されている。第２電流源は、パワートランジスタのゲートと回路用電源の負極端子の間に接続されている。ゲート電流制御器は、第１及び第２電流源に接続されている。ゲートスイッチング制御器は、ゲート電流制御器に接続されている。
【０００４】
ゲート電流制御器は、ゲートスイッチング制御器から入力される信号に基づいて第１及び第２電流源を制御して第１パワートランジスタを駆動する。ゲートスイッチング制御器から入力される信号がパワートランジスタのオンを指示すると、ゲート電流制御器は、第１電流源を制御して第１パワートランジスタのゲートに所定の電流を流し込む。その結果、ゲート電圧がオン、オフの閾値電圧より高くなり、パワートランジスタがオンする。
【０００５】
一方、ゲートスイッチング制御器から入力される信号がパワートランジスタのオフを指示すると、ゲート電流制御器は、第２電流源を制御してパワートランジスタのゲートから所定の電流を引き抜く。その結果、ゲート電圧がオン、オフの閾値電圧より低くなり、パワートランジスタがオフする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２８８８５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、前述したモータ駆動装置において第１電流源が異常になると、パワートランジスタのゲート電圧が低下せず、パワートランジスタをオフできない異常状態が発生することがある。このとき、パワートランジスタのゲート電圧が、オン、オフの閾値電圧付近の所定範囲内の電圧であると、ソース−ドレイン間電圧、つまりオン電圧が増加し、パワートランジスタの発熱が増大する。このような異常状態が継続すると、パワートランジスタが発熱し熱破壊する可能性がある。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、スイッチング素子をオンするために、スイッチング素子の制御端子に定電流を供給して電荷を充電するオン駆動用定電流回路の異常を検出できる電子装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで、本発明者らは、この課題を解決すべく鋭意研究し試行錯誤を重ねた結果、定電流出力用トランジスタと、定電流出力用トランジスタに流れる電流を検出する電流検出用抵抗とによって構成されたオン駆動用定電流回路において、電流検出用抵抗の電圧に基づいてオン駆動用定電流回路の異常を検出できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、請求項１に記載の電子装置は、制御端子の電圧を制御することで駆動されるスイッチング素子と、スイッチング素子の制御端子に接続され、スイッチング素子の制御端子に定電流を流し込み電荷を充電するオン駆動用定電流回路と、スイッチング素子の制御端子に接続され、オンすることでスイッチング素子の制御端子から電荷を放電するオフ駆動用スイッチング素子と、入力される駆動信号に基づいてオン駆動用定電流回路とオフ駆動用スイッチング素子を制御することで、スイッチング素子の制御端子の電圧を制御してスイッチング素子を駆動する制御回路と、を備えた電子装置において、オン駆動用定電流回路は、入力端子が駆動用電源回路に、出力端子がスイッチング素子の制御端子に接続され、スイッチング素子の制御端子に流し込む電流を制御する電流制御用トランジスタと、電流制御用トランジスタに接続され、電流制御用トランジスタに流れる電流を検出する電流検出用抵抗と、を有し、制御回路は、電流検出用抵抗の電圧に基づいて電流制御用トランジスタを制御し、スイッチング素子の制御端子に定電流を流し込むとともに、電流制御用トランジスタの入出力端子間電圧に基づいてオン駆動用定電流回路の異常を検出することを特徴とする。この構成によれば、オン駆動用定電流回路の電流制御用トランジスタや電流検出用抵抗等が故障すると、それらに流れる電流や、それらに印加される電圧が変化する。そのため、電流制御用トランジスタの入出力端子間電圧に基づいてオン駆動用定電流回路の異常を検出することができる。
【００１１】
請求項２に記載の電子装置は、制御回路は、駆動信号と電流制御用トランジスタの入出力端子間電圧に基づいてオン駆動用定電流回路の異常を検出することを特徴とする。この構成によれば、オン駆動用定電流回路の電流制御用トランジスタや電流検出用抵抗等が故障すると、それらに流れる電流や、それらに印加される電圧が変化する。流れる電流や印加される電圧は、駆動信号の状態によっても変化する。そのため、駆動信号と電流制御用トランジスタの入出力端子間電圧に基づいてオン駆動用定電流回路の異常を検出することができる。
【００１２】
請求項３に記載の電子装置は、制御回路は、駆動信号がオン駆動用定電流回路からスイッチング素子の制御端子に定電流を流し込むように指示しているときに、電流制御用トランジスタの入出力端子間電圧が０Ｖである場合、電流制御用トランジスタがショート故障していると判断することを特徴とする。この構成によれば、駆動信号がオン駆動用定電流回路からスイッチング素子の制御端子に定電流を流し込むように指示しているときには、電流制御用トランジスタの入出力端子間電圧が流し込んでいる定電流に応じた所定の値となる。しかし、電流制御用トランジスタがショート故障すると、入出力端子間電圧が０Ｖになる。従って、電流制御用トランジスタの入出力端子間電圧が０Ｖである場合、電流制御用トランジスタがショート故障していると判断することができる。
【００１３】
請求項４に記載の電子装置は、制御回路は、駆動信号がオン駆動用定電流回路からスイッチング素子の制御端子に定電流を流し込むように指示しているときに、電流制御用トランジスタの入出力端子間電圧が所定の閾値電圧より大きい場合、オフ駆動用スイッチング素子がショート故障、又は、制御回路のオフ駆動用スイッチング素子の制御部分が故障してオフ駆動用スイッチング素子がオンしていると判断することを特徴とする。この構成によれば、駆動信号がオン駆動用定電流回路からスイッチング素子の制御端子に定電流を流し込むように指示しているときには、電流制御用トランジスタの入出力端子間電圧が流し込んでいる定電流に応じた所定の値となる。しかし、オフ駆動用スイッチング素子がショート故障、又は、制御回路のオフ駆動用スイッチング素子の制御部分が故障してオフ駆動用スイッチング素子がオンすると、所定の閾値電圧より大きくなる。従って、電流制御用トランジスタの入出力端子間電圧が所定の閾値電圧より大きい場合、オフ駆動用スイッチング素子がショート故障、又は、制御回路のオフ駆動用スイッチング素子の制御部分が故障してオフ駆動用スイッチング素子がオンしていると判断することができる。
【００１４】
請求項５に記載の電子装置は、制御回路は、駆動信号がオフ駆動用スイッチング素子のオンを指示しているときに、電流制御用トランジスタの入出力端子間電圧が定電流の流し込みを停止しているときの入出力端子間電圧より小さい場合、電流制御用トランジスタがショート故障、又は、制御回路の電流制御用トランジスタの制御部分が故障して電流制御用トランジスタをオンしていると判断することを特徴とする。この構成によれば、駆動信号がオフ駆動用スイッチング素子のオンを指示しているときには、オン駆動用定電流回路は定電流の流し込みを停止しており、電流制御用トランジスタの入出力端子間電圧が停止時に応じた所定の値となる。しかし、電流制御用トランジスタがショート故障、又は、制御回路の電流制御用トランジスタの制御部分が故障して電流制御用トランジスタをオンすると、定電流の流し込みを停止しているときの入出力端子間電圧より小さくなる。従って、電流制御用トランジスタの入出力端子間電圧が、定電流の流し込みを停止しているときの入出力端子間電圧より小さい場合、電流制御用トランジスタがショート故障、又は、制御回路の電流制御用トランジスタの制御部分が故障して電流制御用トランジスタをオンしていると判断することができる。
【００１５】
請求項６に記載の電子装置は、電流制御用トランジスタの入力端子は、電流検出用抵抗を介して駆動用電源回路の正極端子に接続されるとともに、基準電位接続用第１抵抗を介して駆動用電源回路の負極端子に接続され、出力端子は、基準電位接続用第２抵抗を介して駆動用電源回路の負極端子に接続されていることを特徴とする。この構成によれば、オン駆動用定電流回路が異常になったとき、電流制御用トランジスタの入出力端子の電圧が不定状態になることを防止することができる。そのため、電流制御用トランジスタの電圧に基づいてオン駆動用定電流回路の異常を確実に検出することができる。
【００１６】
請求項７に記載の電子装置は、制御回路は、駆動信号がオフ駆動用スイッチング素子のオンを指示しているときに、電流制御用トランジスタの入出力端子間電圧が駆動用電源回路の電圧を電流検出用抵抗と基準電位接続用第１抵抗で分圧した電圧になっている場合、電流制御用トランジスタがオープン故障していると判断することを特徴とする。この構成によれば、駆動信号がオフ駆動用スイッチング素子のオンを指示しているときには、オン駆動用定電流回路は定電流の流し込みを停止しており、電流制御用トランジスタの入出力端子間電圧が停止時に応じた所定の値となる。しかし、電流制御用トランジスタがオープン故障すると、入力端子が電流検出用抵抗を介して駆動用電源回路の正極端子に接続されるとともに、基準電位接続用第１抵抗を介して駆動用電源回路の負極端子に、出力端子が基準電位接続用第２抵抗を介して駆動用電源回路の負極端子に接続されているため、入出力端子間電圧が駆動用電源回路の電圧を電流検出用抵抗と基準電位接続用第１抵抗で分圧した電圧になる。従って、電流制御用トランジスタの入出力端子間電圧が駆動用電源回路の電圧を電流検出用抵抗と基準電位接続用第１抵抗で分圧した電圧になっている場合、電流制御用トランジスタがオープン故障していると判断することができる。
【００１７】
請求項８に記載の電子装置は、制御回路は、駆動信号がオン駆動用定電流回路からスイッチング素子の制御端子に定電流を流し込むように指示しているときに、電流制御用トランジスタの入出力端子間電圧が０Ｖである場合、電流検出用抵抗がオープン故障していると判断することを特徴とする。この構成によれば、駆動信号がオン駆動用定電流回路からスイッチング素子の制御端子に定電流を流し込むように指示しているときには、電流制御用トランジスタの入出力端子間電圧が流し込んでいる定電流に応じた所定の値となる。しかし、電流検出用抵抗がオープン故障すると、電流制御用トランジスタに電流が流れなくなる。電流制御用トランジスタの入力端子が基準電位接続用第１抵抗を介して駆動用電源回路の負極端子に、出力端子が基準電位接続用第２抵抗を介して駆動用電源回路の負極端子に接続されている。そのため、電流制御用トランジスタの入出力端子間電圧が０Ｖになる。従って、電流制御用トランジスタの入出力端子間電圧が０Ｖである場合、電流検出用抵抗がオープン故障していると判断することができる。
【００１８】
請求項９に記載の電子装置は、制御回路は、電流検出用抵抗の電圧に基づいて電流制御用トランジスタを制御する電流制御回路と、電流制御用トランジスタの入出力端子間電圧に基づいてオン駆動用定電流回路の異常を検出する異常検出回路と、を有し、電流検出用抵抗から電流制御回路までの配線と、電流制御用トランジスタから異常検出回路までの配線が、別々に設けられていることを特徴とする。この構成によれば、電流検出用抵抗は、電流制御用トランジスタに接続されている。そのため、電流検出用抵抗から電流制御回路までの配線と、電流制御用トランジスタから異常検出回路までの配線を一部で共用することができる。しかし、電流検出用抵抗から電流制御回路までの配線と、電流制御用トランジスタから異常検出回路までの配線は、一部で共用されることなく別々に設けられている。そのため、電流検出用抵抗から電流制御回路までの配線が断線しても、オン駆動用定電流回路の異常を検出することができる。
【００１９】
請求項１０に記載の電子装置は、制御回路は、オン駆動用定電流回路の異常を検出したとき、オフ駆動用スイッチング素子以外でスイッチング素子をオフすることを特徴とする。この構成によれば、オフ駆動用定電流回路の異常に伴うスイッチング素子の熱破壊を防止することができる。
【００２０】
請求項１１に記載の電子装置は、スイッチング素子の制御端子に接続され、オンすることでスイッチング素子の制御端子から電荷を放電するオフ保持用スイッチング素子を有し、制御回路は、スイッチング素子の制御端子の電圧がオン、オフの閾値電圧より低いオフ保持閾値以下になると、オフ保持用スイッチング素子を制御してスイッチング素子のオフ状態を保持し、オン駆動用定電流回路の異常を検出したとき、オフ保持用スイッチング素子を制御してスイッチング素子をオフすることを特徴とする。この構成によれば、オン駆動用定電流回路の異常を検出したとき、オフ保持用スイッチング素子を制御してスイッチング素子の制御端子から電荷を放電させことで、スイッチング素子をオフする。そのため、スイッチング素子の熱破壊を防止することができる。
【００２１】
請求項１２に記載の電子装置は、制御回路は、オン駆動用定電流回路の異常を検出したとき、異常信号を出力することを特徴とする。この構成によれば、オン駆動用定電流回路の異常を外部に知らせることができる。
【００２２】
なお、基準電位接続用第１抵抗及び基準電位接続用第２抵抗は、基準電位接続用抵抗を区別するために便宜的に導入したものである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施形態におけるモータ制御装置の回路図である。
【図２】図１における制御装置の回路図である。
【図３】オン駆動用定電流回路の異常検出動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】オン駆動用定電流回路の異常検出動作を説明するための別のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
次に実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。本実施形態では、本発明に係る電子装置を、車両に搭載され、車両駆動用モータを制御するモータ制御装置に適用した例を示す。
【００２５】
まず、図１を参照して本実装形態のモータ制御装置の構成について説明する。ここで、図１は、本実施形態におけるモータ制御装置の回路図である。
【００２６】
図１に示すモータ制御装置１（電子装置）は、車体から絶縁された高電圧バッテリＢ１の出力する直流高電圧（例えば２８８Ｖ）を３相交流電圧に変換して車両駆動用モータＭ１に供給し、車両駆動用モータＭ１を制御する装置である。モータ制御装置１は、平滑コンデンサ１０と、インバータ装置１１と、制御装置１２とを備えている。
【００２７】
平滑コンデンサ１０は、高電圧バッテリＢ１の直流高電圧を平滑化するための素子である。平滑コンデンサ１０の一端は、高電圧バッテリＢ１の正極端子に接続されている。また、他端は、高電圧バッテリＢ１の負極端子に接続されている。さらに、高電圧バッテリＢ１の負極端子は、車体から絶縁された高電圧バッテリ用のグランドに接続されている。
【００２８】
インバータ装置１１は、平滑コンデンサ１０によって平滑化された直流電圧を３相交流電圧に変換して車両駆動用モータＭ１に供給する装置である。インバータ装置１１は、ＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｆ（スイッチング素子）と、電流センス抵抗１１１ａ〜１１１ｆとを備えている。
【００２９】
ＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｆは、ゲート（制御端子）の電圧を制御することで駆動され、オン、オフすることで平滑コンデンサ１０に平滑化された直流電圧を３相交流電圧に変換するためのスイッチング素子である。ＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｆは、コレクタ電流に比例し、コレクタ電流より小さい電流が流れる電流センス端子を備えている。ＩＧＢＴ１１０ａ、１１０ｄ、ＩＧＢＴ１１０ｂ、１１０ｅ及びＩＧＢＴ１１０ｃ、１１０ｆはそれぞれ直列接続されている。具体的には、ＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｃのエミッタが、ＩＧＢＴ１１０ｄ〜１１０ｆのコレクタにそれぞれ接続されている。直列接続された３組のＩＧＢＴ１１０ａ、１１０ｄ、ＩＧＢＴ１１０ｂ、１１０ｅ及びＩＧＢＴ１１０ｃ、１１０ｆは並列接続されている。ＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｃのコレクタは平滑コンデンサ１０の一端に、ＩＧＢＴ１１０ｄ〜１１０ｆのエミッタは平滑コンデンサ１０の他端にそれぞれ接続されている。また、ＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｆのゲートとエミッタは制御装置１２にそれぞれ接続されている。さらに、直列接続されたＩＧＢＴ１１０ａ、１１０ｄ、ＩＧＢＴ１１０ｂ、１１０ｅ及びＩＧＢＴ１１０ｃ、１１０ｆの直列接続点は、車両駆動用モータＭ１にそれぞれ接続されている。
【００３０】
電流センス抵抗１１１ａ〜１１１ｆは、ＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｆに流れる電流を電圧に変換するための素子である。具体的には、電流センス端子に流れる電流を電圧に変換する素子である。電流センス抵抗１１１ａ〜１１１ｆの一端はＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｆの電流センス端子に、他端はＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｆのエミッタにそれぞれ接続されている。また、電流センス抵抗１１１ａ〜１１１ｆの両端は、制御装置１２にそれぞれ接続されている。
【００３１】
制御装置１２は、ＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｆを制御する装置である。制御装置１２は、ＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｆのゲートとエミッタにそれぞれ接続されている。また、ＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｆに流れる電流を検出するため、電流センス抵抗１１１ａ〜１１１ｆの両端にそれぞれ接続されている。
【００３２】
次に、図２を参照して制御装置について詳細に説明する。ここで、図２は、図１における制御装置の回路図である。具体的には、１つのＩＧＢＴに対する回路部分を示す回路図である。
【００３３】
図２に示すように、制御装置１２は、ＩＧＢＴ１１０ｄに対して、駆動用電源回路１２０と、オン駆動用定電流回路１２１と、オフ駆動用回路１２２と、オフ保持用回路１２３と、遮断用回路１２４と、過電流検出回路１２６と、短絡検出回路１２７と、制御回路１２８とを備えている。制御装置１２は、他のＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｃ、１１０ｅ、１１０ｆに対しても、それぞれ同様に、駆動用電源回路と、オン駆動用定電流回路と、オフ駆動用回路と、オフ保持用回路と、遮断用回路と、過電流検出回路と、短絡検出回路と、制御回路とを備えている。
【００３４】
駆動用電源回路１２０は、ＩＧＢＴ１１０ｄを駆動するための電圧を供給する回路である。駆動用電源回路１２０は、電源回路（図略）から供給される電圧を安定化して出力する。駆動用電源回路１２０の入力端子は、電源回路に接続されている。また、正極端子は、オン駆動用定電流回路１２１に接続されている。さらに、負極端子は、車体から絶縁された高電圧バッテリ用のグランドに接続され、高電圧バッテリ用のグランドを介してＩＧＢＴ１１０ｄのエミッタに接続されている。
【００３５】
オン駆動用定電流回路１２１は、ＩＧＢＴ１１０ｄをオンするための回路である。具体的には、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに所定の定電流を流し込んで電荷を充電して、ゲート電圧をオン、オフする閾値電圧より高くし、ＩＧＢＴ１１０ｄをオンする回路である。オン駆動用定電流回路１２１は、電流制御用ＦＥＴ１２１ａ（電流制御用トランジスタ）と、電流検出用抵抗１２１ｂとを備えている。
【００３６】
電流制御用ＦＥＴ１２１ａは、ゲートの電圧を制御することで駆動され、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに所定の定電流を流込んで電荷を充電する素子である。具体的には、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴである。電流検出用抵抗１２１ｂは、ＩＧＢＴ１１０ｄに流し込む電流を検出する素子である。電流制御用ＦＥＴ１２１ａのソース（入力端子）は、電流検出用抵抗１２１ｂを介して駆動用電源回路１２０の正極端子に接続されている。また、ドレイン（出力端子）は、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに接続されている。さらに、ゲートは、制御回路１２８に接続されている。
【００３７】
オフ駆動用回路１２２は、ＩＧＢＴ１１０ｄをオフするための回路である。具体的には、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートから電荷を放電して、ゲート電圧をオン、オフする閾値電圧より低くし、ＩＧＢＴ１１０ｄをオフする回路である。オフ駆動用回路１２２は、オフ駆動用ＦＥＴ１２２ａ（オフ駆動用スイッチング素子）と、オフ駆動用抵抗１２２ｂとを備えている。
【００３８】
オフ駆動用ＦＥＴ１２２ａは、ゲートの電圧を制御することで駆動され、オンすることでＩＧＢＴ１１０ｄのゲートから電荷を放電するスイッチング素子である。具体的には、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴである。オフ駆動用ＦＥＴ１２２ａのソースは、車体から絶縁された高電圧バッテリ用のグランドに接続され、高電圧バッテリ用のグランドを介して駆動用電源回路１２０の負極端子とＩＧＢＴ１１０ｄのエミッタに接続されている。また、ドレインは、オフ駆動用抵抗１２２ｂを介してＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに接続されている。さらに、ゲートは、制御回路１２８に接続されている。
【００３９】
オフ保持用回路１２３は、ＩＧＢＴ１１０ｄのオフ状態を保持する回路である。具体的には、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲート電圧がオン、オフの閾値電圧より低いオフ保持閾値以下になると、オフ駆動用回路１２２に比べ速やかにＩＧＢＴ１１０ｄのゲートから電荷を放電して、ゲート電圧をオン、オフする閾値電圧より低くし、ＩＧＢＴ１１０ｄのオフ状態を保持する回路である。オフ保持用回路１２３は、オフ保持用ＦＥＴ１２３ａ（オフ保持用スイッチング素子）と、ゲート抵抗１２３ｂとを備えている。
【００４０】
オフ保持用ＦＥＴ１２３ａは、ゲートの電圧を制御することで駆動され、オンすることでＩＧＢＴ１１０ｄのゲートから電荷を放電するスイッチング素子である。具体的には、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴである。オフ保持用ＦＥＴ１２３ａのソースは、車体から絶縁された高電圧バッテリ用のグランドに接続され、高電圧バッテリ用のグランドを介して駆動用電源回路１２０の負極端子とＩＧＢＴ１１０ｄのエミッタに接続されている。また、ドレインは、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに接続されている。さらに、ゲートは、ゲート抵抗１２３ｂを介して制御回路１２８に接続されている。
【００４１】
遮断用回路１２４は、異常が発生したとき、オフ駆動用回路１２２に代わってＩＧＢＴ１１０ｄをオフする回路である。具体的には、過電流や短絡等の異常が発生したとき、オフ駆動用回路１２２に比べ緩やかにＩＧＢＴ１１０ｄのゲートから電荷を放電して、ゲート電圧をオン、オフする閾値電圧より低くし、オフ駆動用回路１２２に代わってＩＧＢＴ１１０ｄのオフする回路である。遮断用回路１２４は、遮断用ＦＥＴ１２４ａと、遮断用抵抗１２４ｂとを備えている。
【００４２】
遮断用ＦＥＴ１２４ａは、ゲートの電圧を制御することで駆動され、オンすることでＩＧＢＴ１１０ｄのゲートから電荷を放電するスイッチング素子である。具体的には、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴである。遮断用ＦＥＴ１２４ａのソースは、車体から絶縁された高電圧バッテリ用のグランドに接続され、高電圧バッテリ用のグランドを介して駆動用電源回路１２０の負極端子とＩＧＢＴ１１０ｄのエミッタに接続されている。また、ドレインは、遮断用抵抗１２４ｂを介してＩＧＢＴのゲートに接続されている。さらに、ゲートは、制御回路１２８に接続されている。
【００４３】
過電流検出回路１２６は、ＩＧＢＴ１１０ｄに過電流が流れているか否かを検出する回路である。具体的には、ＩＧＢＴ１１０ｄに流れる電流が過電流閾値より大きくなると、ＩＧＢ１１０ｄＴに過電流が流れていると判断する回路である。過電流検出回路１２６の入力端子は、電流センス抵抗１１１ｄの一端に接続されている。また、出力端子は、制御回路１２８に接続されている。
【００４４】
短絡検出回路１２７は、ＩＧＢＴ１１０ｄが短絡状態にあるか否かを検出する回路である。具体的には、ＩＧＢＴ１１０ｄに流れる電流が、過電流閾値より大きい短絡電流閾値より大きくなると、ＩＧＢＴ１１０ａ、１１０ｄがともにオンした短絡状態となり、ＩＧＢＴ１１０ｄに短絡電流が流れていると判断する回路である。短絡検出回路１２７の入力端子は、電流センス抵抗１１１ｄの一端に接続されている。また、出力端子は、制御回路１２８に接続されている。
【００４５】
制御回路１２８は、外部から入力される駆動信号に基づいてオン駆動用定電流回路１２１とオフ駆動用回路１２２を制御して、ＩＧＢＴ１１０ｄを駆動するとともに、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲート電圧に基づいてオフ保持用回路１２３を制御して、ＩＧＢＴ１１０ｄのオフ状態を保持する回路である。また、駆動信号と電流制御用ＦＥＴ１２１ａの電圧に基づいてオン駆動用定電流回路１２１の異常を検出し、オフ駆動用ＦＥＴ１２２ａ以外（オフ駆動用スイッチング素子以外）、具体的にはオフ保持用ＦＥＴ１２３ａを制御してＩＧＢＴ１１０ｄをオフするとともに、異常信号を外部に出力する回路でもある。さらに、ＩＧＢＴ１１０ｄに過電流が流れたり、ＩＧＢＴ１１０ｄが短絡状態になったりした等の異常が発生したとき、オフ駆動用回路１２２に代わって遮断用回路１２４を制御して、ＩＧＢＴ１１０ｄをオフする回路でもある。制御回路１２８は、電流制御用ＦＥＴ１２１ａ及びオフ駆動用ＦＥＴ１２２ａのゲートにそれぞれ接続されている。また、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに接続されるとともに、ゲート抵抗１２３ｂを介してオフ保持用ＦＥＴ１２３ａのゲートに接続されている。さらに、電流検出用抵抗１２１ｂの両端に接続されている。加えて、過電流検出回路１２６及び短絡検出回路１２７の出力端子、並びに、遮断用ＦＥＴ１２４ａのゲートにそれぞれ接続されている。
【００４６】
ここで、駆動用電源回路１２０、電流制御用ＦＥＴ１２１ａ、オフ駆動用ＦＥＴ１２２ａ、遮断用ＦＥＴ１２４ａ、過電流検出回路１２６、短絡検出回路１２７及び制御回路１２８は、ＩＣとして一体的に構成されている。
【００４７】
制御回路１２８は、電流制御回路１２８０と、異常検出回路１２８１とを備えている。
【００４８】
電流制御回路１２８０は、オン駆動用定電流回路１２１を制御する回路である。具体的には、駆動信号が、ＩＧＢＴ１１０ｄのオンを指示しているときに、電流検出用抵抗１２１ｂの電圧に基づいて電流制御用ＦＥＴ１２１ａを制御する回路である。より具体的には、駆動信号が、オン駆動用定電流回路１２１からＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに定電流を流し込むように指示しているときに、電流検出用抵抗１２１ｂの電圧に基づいて電流制御用ＦＥＴ１２１ａを制御する回路である。電流制御回路１２８０は、抵抗１２８０ａと、定電流源１２８０ｂと、オペアンプ１２８０ｃとを備えている。
【００４９】
抵抗１２８０ａと定電流源１２８０ｂは直列接続されている。抵抗１２８０ａの一端は、駆動用電源回路１２０に接続される電流検出用抵抗１２１ｂの一端に接続されている。定電流源１２８０ｂの一端は、車体から絶縁された高電圧バッテリ用のグランドに接続され、高電圧バッテリ用のグランドを介して駆動用電源回路１２０の負極端子に接続されている。
【００５０】
オペアンプ１２８０ｃの非反転入力端子は、抵抗１２８０ａと定電流源１２８０ｂの接続点に接続されている。また、反転入力端子は、電流検出用抵抗１２１ｂと電流制御用ＦＥＴ１２１ａの接続点に接続されている。さらに、出力端子は、電流制御用ＦＥＴ１２１ａのゲートに接続されている。
【００５１】
異常検出回路１２８１は、電流制御用ＦＥＴ１２１ａの電圧に基づいてオン駆動用定電流回路１２１の異常を検出する回路である。異常検出回路１２８１は、オペアンプ１２８１ａと、抵抗１２８１ｂ〜１２８１ｇと、異常判定回路１２８１ｈとを備えている。
【００５２】
オペアンプ１２８１ａ及び抵抗１２８１ｂ〜１２８１ｅは、差動増幅回路を構成している。オペアンプ１２８１ａの反転入力端子は、抵抗１２８１ｂを介して電流制御用ＦＥＴ１２１ａと電流検出用抵抗１２１ｂの接続点に接続されている。つまり、電流制御用ＦＥＴ１２１ａのソースに接続されている。ここで、抵抗１２８１ｂから電流制御用ＦＥＴ１２１ａと電流検出用抵抗１２１ｂの接続点までの配線は、電流制御回路１２８０のオペアンプ１２８０ｃから電流制御用ＦＥＴ１２１ａと電流検出用抵抗１２１ｂの接続点までの配線の一部を共有することなく別々に設けられている。オペアンプ１２８１ａの非反転入力端子は、抵抗１２８１ｃを介して電流制御用ＦＥＴ１２１ａのドレインに接続されている。また、抵抗１２８１ｄを介して車体から絶縁された高電圧バッテリ用のグランドに接続され、高電圧バッテリ用のグランドを介して駆動用電源回路１２０の負極端子に接続されている。オペアンプ１２８１ａの出力端子は、抵抗１２８１ｅを介して反転入力端子に接続されるとともに、異常判定回路１２８１ｈに接続されている。
【００５３】
抵抗１２８１ｆの一端は、抵抗１２８１ｂの反オペアンプ側の一端に接続されている。他端は、高電圧バッテリ用のグランドに接続され、高電圧バッテリ用のグランドを介して駆動用電源回路１２０の負極端子に接続されている。抵抗１２８１ｇの一端は、抵抗１２８１ｃの反オペアンプ側の一端に接続されている。他端は、高電圧バッテリ用のグランドに接続され、高電圧バッテリ用のグランドを介して駆動用電源回路１２０の負極端子に接続されている。
【００５４】
これにより、電流制御用ＦＥＴ１２１ａのソースが、抵抗１２８１ｆ（基準電位接続用第１抵抗）を介して駆動用電源回路１２０の負極端子に接続されることになる。また、電流制御用ＦＥＴ１２１ａのドレインが、抵抗１２８１ｃ、１２８１ｄ、１２８１ｇ（基準電位接続用第２抵抗）を介して駆動用電源回路１２０の負極端子に接続されることになる。
【００５５】
異常判定回路１２８１ｈは、オペアンプ１２８１ａの出力に基づいてオン駆動用定電流回路１２１の異常を判定し、異常信号を出力する回路である。異常判定回路１２８ｈには、判定のための所定の閾値電圧が設定されている。異常判定回路１２８１ｈの入力端子は、オペアンプ１２８１ａの出力端子に接続されている。
【００５６】
次に、図１を参照してモータ制御装置の動作について説明する。車両のイグニッションスイッチ（図略）がオンすると、図１に示すモータ制御装置１が動作を開始する。高電圧バッテリＢ１の直流高電圧は、平滑コンデンサ１０によって平滑化される。制御装置１２は、外部から入力される駆動信号に基づいて、インバータ装置１１を構成するＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｆを制御する。具体的には、ＩＧＢＴ１１０ａ〜１１０ｆを所定周期でオン、オフする。インバータ装置１１は、平滑コンデンサ１０によって平滑化された直流高電圧を３相交流電圧に変換して車両駆動用モータＭ１に供給する。このようにして、モータ制御装置１が車両駆動用モータＭ１を制御する。
【００５７】
次に、図２を参照してＩＧＢＴの駆動動作について説明する。図２に示すように、制御回路１２８は、外部から入力される駆動信号に基づいて電流制御用ＦＥＴ１２１ａとオフ駆動用ＦＥＴ１２２ａを制御してＩＧＢＴ１１０ｄを駆動する。
【００５８】
駆動信号がＩＧＢＴ１１０ｄのオンを指示、つまり、オン駆動用定電流回路１２１からＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに定電流を流し込むとともに、オフ駆動用ＦＥＴ１２２ａをオフするように指示すると、制御回路１２８は、電流検出用抵抗１２１ｂの電圧に基づいて電流制御用ＦＥＴ１２１ａを制御し、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに定電流を流し込むとともに、オフ駆動用ＦＥＴ１２２ａをオフする。これにより、オン駆動用定電流回路１２１からＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに、定電流源１２８０ｂの出力電流と同一の定電流が流し込まれ電荷が充電される。その結果、ゲート電圧がオン、オフする閾値電圧より高くなり、ＩＧＢＴ１１０ｄがオンする。
【００５９】
一方、駆動信号がＩＧＢＴ１１０ｄのオフを指示、つまり、オン駆動用定電流回路１２１の動作を停止するとともに、オフ駆動用ＦＥＴ１２２ａをオンするように指示すると、制御回路１２８は、オン駆動用定電流回路１２１の動作を停止するとともに、オフ駆動用ＦＥＴ１２２ａをオンする。これにより、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートからオフ駆動用抵抗１２２ｂを介して電荷が放電される。その結果、ゲート電圧がオン、オフする閾値電圧より低くなり、ＩＧＢＴ１１０ｄがオフする。そして、ゲート電圧がオン、オフする閾値電圧より低いオフ保持閾値以下になると、制御回路１２８は、オフ保持用ＦＥＴ１２３ａをオンする。これにより、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートからオフ保持用ＦＥＴ１２３ａを介して電荷がさらに放電され、ＩＧＢＴ１１０ｄのオフ状態が保持される。
【００６０】
ところで、ＩＧＢＴ１１０ｄに流れる電流が過電流閾値より大きくなると、過電流検出回路１２６は、ＩＧＢＴ１１０ｄに過電流が流れていると判断する。ＩＧＢＴ１１０ｄに流れる電流が短絡電流閾値より大きくなると、短絡検出回路１２７は、ＩＧＢＴ、１１０ａ、１１０ｄがともにオンした短絡状態にあると判断する。制御回路１２８は、ＩＧＢＴ１１０ｄに過電流が流れたり、ＩＧＢＴ１１０ｄが短絡状態になったりした等の異常が発生したと判断すると、オフ駆動用ＦＥＴ１２２ａに代わって遮断用ＦＥＴ１２４ａをオンする。これにより、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートから遮断抵抗１２４ｂを介して電荷が放電される。その結果、ゲート電圧が、オフ駆動回路１２２に比べ緩やかにオン、オフする閾値電圧より低くなり、ＩＧＢＴ１１０ｄがオフする。
【００６１】
次に、図２〜図４を参照してオン駆動用定電流回路の異常検出動作について説明する。ここで、図３は、オン駆動用定電流回路の異常検出動作を説明するためのフローチャートである。図４は、オン駆動用定電流回路の異常検出動作を説明するための別のフローチャートである。
【００６２】
図２に示すオペアンプ１２８１ａ及び抵抗１２８１ｂ〜１２８１ｅによって構成される差動増幅回路は、電流制御用ＦＥＴ１２１ａのソース−ドレイン間電圧（入出力端子間電圧）を増幅する。異常判定回路１２８１ｆは、図３に示すように、駆動信号がＩＧＢＴ１１０ｄのオンを指示、つまり、オン駆動用定電流回路１２１からＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに定電流を流し込むように指示しているときに（Ｓ１００）、電流制御用ＦＥＴ１２１ａのソース−ドレイン間電圧が、所定の閾値電圧より大きい場合（Ｓ１０１）、オフ駆動用ＦＥＴ１２２ａがショート故障、又は、制御回路１２８のオフ駆動用ＦＥＴ１２２ａの制御部分が故障してオフ駆動用ＦＥＴ１２２ａがオンしていると判断する（Ｓ１０２）。また、電流制御用ＦＥＴ１２１ａのソース−ドレイン間電圧が０Ｖである場合（Ｓ１０３）、電流制御用ＦＥＴ１２１ａがショート故障、又は、電流検出用抵抗１２１ｂがオープン故障していると判断する（Ｓ１０４）。異常判定回路１２８１ｆは、上記以外の場合、ステップＳ１００に戻り、同様の処理を繰り返す。
【００６３】
一方、図４に示すように、駆動信号がＩＧＢＴ１１０ｄのオフを指示、つまり、オン駆動用定電流回路１２１の動作を停止するとともに、オフ駆動用ＦＥＴ１２２ａをオンするように指示しているときに（Ｓ１０５）、電流制御用ＦＥＴ１２１ａのソース−ドレイン間電圧が駆動用電源回路１２０の電圧を電流検出用抵抗１２１ｂと抵抗１２８１ｆで分圧した電圧になっている場合（Ｓ１０６）、電流制御用ＦＥＴ１２１ａがオープン故障していると判断する（Ｓ１０７）。また、電流制御用ＦＥＴ１２１ａのソース−ドレイン間電圧が定電流の流し込みを停止しているときのソース−ドレイン間電圧より小さい場合（Ｓ１０８）、電流制御用ＦＥＴ１２１ａがショート故障、又は、制御回路１２８の電流制御用ＦＥＴ１２１ａの制御部分が故障して電流制御用ＦＥＴ１２１ａをオンしていると判断する（Ｓ１０９）。異常判定回路１２８１ｆは、上記以外の場合、ステップＳ１００に戻り、同様の処理を繰り返す。
【００６４】
そして、電流制御用ＦＥＴ１２１ａ、電流検出用抵抗１２１ｂ、及び、制御回路１２８の一部の少なくともいずれかが故障していると判断すると、制御回路１２８は、オフ駆動用ＦＥＴ１２２ａ以外、具体的には、オフ保持用ＦＥＴ１２３ａを制御してＩＧＢＴ１１０ｄをオフするとともに、異常判定回路１２８１ｆを介して異常信号を出力する（Ｓ１１０）。
【００６５】
次に、効果について説明する。本実施形態によれば、制御回路１２８は、電流制御用ＦＥＴ１２１ａのソース−ドレイン間電圧に基づいて、具体的には、駆動信号と電流制御用ＦＥＴ１２１ａのソース−ドレイン間電圧に基づいてオン駆動用定電流回路１２１の異常を検出する。オン駆動用定電流回路１２１の電流制御用ＦＥＴ１２１ａや電流検出用抵抗１２１ｂ等が故障すると、それらに流れる電流や、それらに印加される電圧が変化する。流れる電流や印加される電圧は、駆動信号の状態によっても変化する。そのため、電流制御用ＦＥＴ１２１ａのソース−ドレイン間電圧に基づいて、具体的には、駆動信号と電流制御用ＦＥＴ１２１ａのソース−ドレイン間電圧に基づいてオン駆動用定電流回路１２１の異常を検出することができる。
【００６６】
本実施形態によれば、制御回路１２８は、駆動信号がオン駆動用定電流回路１２１からＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに定電流を流し込むように指示しているときに、電流制御用ＦＥＴ１２１ａのソース−ドレイン間電圧が０Ｖである場合、電流制御用ＦＥＴ１２１ａがショート故障していると判断する。駆動信号がオン駆動用定電流回路１２１からＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに定電流を流し込むように指示しているときには、電流制御用ＦＥＴ１２１ａのソース−ドレイン間電圧が流し込んでいる定電流に応じた所定の値となる。しかし、電流制御用ＦＥＴ１２１ａがショート故障すると、ソース−ドレイン間電圧が０Ｖになる。従って、電流制御用ＦＥＴ１２１ａのソース−ドレイン間電圧が定電流を流し込んでいるときの電圧より大きい場合、電流制御用ＦＥＴ１２１ａがショート故障していると判断することができる。
【００６７】
本実施形態によれば、制御回路１２８は、駆動信号がオン駆動用定電流回路１２１からＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに定電流を流し込むように指示しているときに、電流制御用ＦＥＴ１２１ａのソース−ドレイン間電圧が所定の閾値電圧より大きい場合、オフ駆動用ＦＥＴ１２２ａがショート故障、又は、制御回路１２８のオフ駆動用ＦＥＴ１２２ａの制御部分が故障してオフ駆動用ＦＥＴ１２２ａがオンしていると判断する。駆動信号がオン駆動用定電流回路１２１からＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに定電流を流し込むように指示しているときには、電流制御用ＦＥＴ１２１ａのソース−ドレイン間電圧が流し込んでいる定電流に応じた所定の値となる。しかし、オフ駆動用ＦＥＴ１２２ａがショート故障、又は、制御回路１２８のオフ駆動用ＦＥＴ１２２ａの制御部分が故障してオフ駆動用ＦＥＴ１２２ａがオンすると、所定の閾値電圧より大きくなる。従って、電流制御用ＦＥＴ１２１ａのソース−ドレイン間電圧が所定の閾値電圧より大きい場合、オフ駆動用ＦＥＴ１２２ａがショート故障、又は、制御回路１２８のオフ駆動用ＦＥＴ１２２ａの制御部分が故障してオフ駆動用ＦＥＴ１２２ａがオンしていると判断することができる。
【００６８】
本実施形態によれば、制御回路１２８は、駆動信号がオフ駆動用ＦＥＴ１２２ａのオンを指示しているときに、電流制御用ＦＥＴ１２１ａのソース−ドレイン間電圧が定電流の流し込みを停止しているときのソース−ドレイン間電圧より小さい場合、電流制御用ＦＥＴ１２１ａがショート故障、又は、制御回路１２８の電流制御用ＦＥＴ１２１ａの制御部分が故障して電流制御用ＦＥＴ１２１ａをオンしていると判断する。駆動信号がオフ駆動用ＦＥＴ１２２ａのオンを指示しているときには、オン駆動用定電流回路１２１は定電流の流し込みを停止しており、電流制御用ＦＥＴ１２１ａのソース−ドレイン間電圧が停止時に応じた所定の値となる。しかし、電流制御用ＦＥＴ１２１ａがショート故障、又は、制御回路１２８の電流制御用ＦＥＴ１２１ａの制御部分が故障して電流制御用ＦＥＴ１２１ａをオンすると、定電流の流し込みを停止しているときのソース−ドレイン間電圧より小さくなる。従って、電流制御用ＦＥＴ１２１ａのソース−ドレイン間電圧が定電流の流し込みを停止しているときのソース−ドレイン間電圧より小さい場合、電流制御用ＦＥＴ１２１ａがショート故障、又は、制御回路１２８の電流制御用ＦＥＴ１２１ａの制御部分が故障して電流制御用ＦＥＴ１２１ａをオンしていると判断することができる。
【００６９】
本実施形態によれば、電流制御用ＦＥＴ１２１ａのソースは、電流検出用抵抗１２１ｂを介して駆動用電源回路１２０の正極端子に接続されるとともに、抵抗１２８１ｆを介して駆動用電源回路１２０の負極端子に接続され、ドレインは、抵抗１２８１ｃ、１２８１ｄ、１２８１ｇを介して駆動用電源回路１２０の負極端子に接続されている。そのため、オン駆動用定電流回路１２１が異常になったとき、電流制御用ＦＥＴ１２１ａのソース及びドレインの電圧が不定状態になることを防止することができる。そのため、電流制御用ＦＥＴ１２１ａの電圧に基づいてオン駆動用定電流回路１２１の異常を確実に検出することができる。
【００７０】
本実施形態によれば、制御回路１２８は、駆動信号がオフ駆動用ＦＥＴ１２２ａのオンを指示しているときに、電流制御用ＦＥＴ１２１ａのソース−ドレイン間電圧が駆動用電源回路１２０の電圧を電流検出用抵抗１２１ｂと抵抗１２８１ｆで分圧した電圧になっている場合、電流制御用ＦＥＴ１２１ａがオープン故障していると判断する。駆動信号がオフ駆動用ＦＥＴ１２２ａのオンを指示しているときには、オン駆動用定電流回路１２１は定電流の流し込みを停止しており、電流制御用ＦＥＴ１２１ａのソース−ドレイン間電圧が停止時に応じた所定の値となる。しかし、電流制御ＦＥＴ１２１ａがオープン故障すると、ソースが電流検出用抵抗１２１ｂを介して駆動用電源回路１２０の正極端子に接続されるとともに、抵抗１２８１ｆを介して駆動用電源回路１２０の負極端子に、ドレインが抵抗１２８１ｃ、１２８１ｄ、１２８１ｇを介して駆動用電源回路１２０の負極端子に接続されているため、ソース−ドレイン間電圧が駆動用電源回路１２０の電圧を電流検出用抵抗１２１ｂと抵抗１２８１ｆで分圧した電圧になる。従って、電流制御用ＦＥＴ１２１ａのソース−ドレイン間電圧が駆動用電源回路１２０の電圧を電流検出用抵抗１２０と抵抗１２８１ｆで分圧した電圧になっている場合、電流制御用ＦＥＴ１２１ａがオープン故障していると判断することができる。
【００７１】
本実施形態によれば、駆動信号がオン駆動用定電流回路１２１からＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに定電流を流し込むように指示しているときに、電流制御用ＦＥＴ１２１ａのソース−ドレイン間電圧が０Ｖである場合、電流検出用抵抗１２１ｂがオープン故障していると判断する。駆動信号がオン駆動用定電流回路１２１からＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに定電流を流し込むように指示しているときには、電流制御用ＦＥＴ１２１ａのソース−ドレイン間電圧が流し込んでいる定電流に応じた所定の値となる。しかし、電流検出用抵抗１２１ｂがオープン故障すると、電流制御用ＦＥＴ１２１ａに電流が流れなくなる。電流制御用ＦＥＴ１２１ａのソースが抵抗１２８１ｆを介して駆動用電源回路１２０の負極端子に、ドレインが抵抗１２８１ｃ、１２８１ｄ、１２８１ｇを介して駆動用電源回路１２０の負極端子に接続されている。そのため、電流制御用ＦＥＴ１２１ａのソース−ドレイン間電圧が０Ｖになる。従って、電流制御用ＦＥＴ１２１ａのソース−ドレイン間電圧が０Ｖである場合、電流検出用抵抗１２１ｂがオープン故障していると判断することができる。
【００７２】
本実施形態によれば、電流制御用ＦＥＴ１２１ａと電流検出用抵抗１２１ｂの接続点から電流制御回路１２８０までの配線と、電流制御用ＦＥＴ１２１ａと電流検出用抵抗１２１ｂの接続点から異常検出回路１２８１までの配線が、一部で共用されることなく別々に設けられている。そのため、電流制御用ＦＥＴ１２１ａから電流制御回路１２８０までの配線が断線しても、オン駆動用定電流回路１２１の異常を検出することができる。
【００７３】
本実施形態によれば、制御回路１２８は、オン駆動用定電流回路１２１の異常を検出したとき、オフ駆動用ＦＥＴ１２２ａ以外、具体的には、オフ保持用ＦＥＴ１２３ａを制御してＩＧＢＴ１１０ｄをオフする。そのため、オフ駆動用定電流回路１２１の異常に伴うＩＧＢＴ１１０ｄの熱破壊を防止することができる。
【００７４】
本実施形態によれば、制御回路１２８は、オン駆動用定電流回路１２１の異常を検出したとき、異常信号を出力する。そのため、オン駆動用定電流回路１２１の異常を外部に知らせることができる。
【００７５】
なお、本実施形態では、駆動用電源回路１２０、電流制御用ＦＥＴ１２１ａ、オフ駆動用ＦＥＴ１２２ａ、遮断用ＦＥＴ１２４ａ、過電流検出回路１２６、短絡検出回路１２７及び制御回路１２８が、ＩＣとして一体的に構成されている例を挙げているが、これに限られるものではない。ＩＧＢＴに流し込む電流が大きい場合、電流制御用ＦＥＴをＩＣに外付けするような構成としてもよい。
【符号の説明】
【００７６】
１・・・モータ制御装置（電子装置）、１０・・・平滑コンデンサ、１１・・・インバータ装置、１１０ａ〜１１０ｄ・・・ＩＧＢＴ（スイッチング素子）、１１１ａ〜１１１ｆ・・・電流センス抵抗、１２・・・制御装置、１２０・・・駆動用電源回路、１２１・・・オン駆動用定電流回路、１２１ａ・・・電流制御用ＦＥＴ（電流制御用トランジスタ）、１２１ｂ・・・電流検出用抵抗、１２２・・・オフ駆動用回路、１２２ａ・・・オフ駆動用ＦＥＴ（オフ駆動用スイッチング素子）、１２２ｂ・・・オフ駆動用抵抗、１２３・・・オフ保持用回路、１２３ａ・・・オフ保持用ＦＥＴ（オフ保持用スイッチング素子）、１２３ｂ・・・ゲート抵抗、１２４・・・遮断用回路、１２４ａ・・・遮断用ＦＥＴ、１２４ｂ・・・遮断用抵抗、１２６・・・過電流検出回路、１２７・・・短絡検出回路、１２８・・・制御回路、１２８０・・・電流制御回路、１２８０ａ・・・抵抗、１２８０ｂ・・・定電流源、１２８０ｃ・・・オペアンプ、１２８１・・・異常検出回路、１２８１ａ・・・オペアンプ、１２８１ｂ、１２８１ｅ・・・抵抗、１２８１ｃ、１２８１ｄ、１２８１ｇ・・・抵抗（基準電位接続用第２抵抗）、１２８１ｆ・・・抵抗（基準電位接続用第１抵抗）、１２８１ｈ・・・異常判定回路、Ｂ１・・・高電圧バッテリ、Ｍ１・・・車両駆動用モータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御端子の電圧を制御することで駆動されるスイッチング素子と、
前記スイッチング素子の制御端子に接続され、前記スイッチング素子の制御端子に定電流を流し込み電荷を充電するオン駆動用定電流回路と、
前記スイッチング素子の制御端子に接続され、オンすることで前記スイッチング素子の制御端子から電荷を放電するオフ駆動用スイッチング素子と、
入力される駆動信号に基づいて前記オン駆動用定電流回路と前記オフ駆動用スイッチング素子を制御することで、前記スイッチング素子の制御端子の電圧を制御して前記スイッチング素子を駆動する制御回路と、
を備えた電子装置において、
前記オン駆動用定電流回路は、
入力端子が駆動用電源回路に、出力端子が前記スイッチング素子の制御端子に接続され、前記スイッチング素子の制御端子に流し込む電流を制御する電流制御用トランジスタと、
前記電流制御用トランジスタに接続され、前記電流制御用トランジスタに流れる電流を検出する電流検出用抵抗と、
を有し、
前記制御回路は、前記電流検出用抵抗の電圧に基づいて前記電流制御用トランジスタを制御し、前記スイッチング素子の制御端子に定電流を流し込むとともに、前記電流制御用トランジスタの入出力端子間電圧に基づいて前記オン駆動用定電流回路の異常を検出することを特徴とする電子装置。
【請求項２】
前記制御回路は、
駆動信号と前記電流制御用トランジスタの入出力端子間電圧に基づいて前記オン駆動用定電流回路の異常を検出することを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
【請求項３】
前記制御回路は、駆動信号が前記オン駆動用定電流回路から前記スイッチング素子の制御端子に定電流を流し込むように指示しているときに、前記電流制御用トランジスタの入出力端子間電圧が０Ｖである場合、前記電流制御用トランジスタがショート故障していると判断することを特徴とする請求項２に記載の電子装置。
【請求項４】
前記制御回路は、駆動信号が前記オン駆動用定電流回路から前記スイッチング素子の制御端子に定電流を流し込むように指示しているときに、前記電流制御用トランジスタの入出力端子間電圧が所定の閾値電圧より大きい場合、前記オフ駆動用スイッチング素子がショート故障、又は、前記制御回路の前記オフ駆動用スイッチング素子の制御部分が故障して前記オフ駆動用スイッチング素子がオンしていると判断することを特徴とする請求項２に記載の電子装置。
【請求項５】
前記制御回路は、駆動信号が前記オフ駆動用スイッチング素子のオンを指示しているときに、前記電流制御用トランジスタの入出力端子間電圧が、定電流の流し込みを停止しているときの入出力端子間電圧より小さい場合、前記電流制御用トランジスタがショート故障、又は、前記制御回路の前記電流制御用トランジスタの制御部分が故障して前記電流制御用トランジスタをオンしていると判断することを特徴とする請求項２に記載の電子装置。
【請求項６】
前記電流制御用トランジスタの入力端子は、前記電流検出用抵抗を介して前記駆動用電源回路の正極端子に接続されるとともに、基準電位接続用第１抵抗を介して前記駆動用電源回路の負極端子に接続され、
出力端子は、基準電位接続用第２抵抗を介して前記駆動用電源回路の負極端子に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の電子装置。
【請求項７】
前記制御回路は、駆動信号が前記オフ駆動用スイッチング素子のオンを指示しているときに、前記電流制御用トランジスタの入出力端子間電圧が前記駆動用電源回路の電圧を前記電流検出用抵抗と前記基準電位接続用第１抵抗で分圧した電圧になっている場合、前記電流制御用トランジスタがオープン故障していると判断することを特徴とする請求項６に記載の電子装置。
【請求項８】
前記制御回路は、駆動信号が前記オン駆動用定電流回路から前記スイッチング素子の制御端子に定電流を流し込むように指示しているときに、前記電流制御用トランジスタの入出力端子間電圧が０Ｖである場合、前記電流検出用抵抗がオープン故障していると判断することを特徴とする請求項６に記載の電子装置。
【請求項９】
前記制御回路は、
前記電流検出用抵抗の電圧に基づいて前記電流制御用トランジスタを制御する電流制御回路と、
前記電流制御用トランジスタの入出力端子間電圧に基づいて前記オン駆動用定電流回路の異常を検出する異常検出回路と、
を有し、
前記電流検出用抵抗から電流制御回路までの配線と、電流制御用トランジスタから異常検出回路までの配線が、別々に設けられていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の電子装置。
【請求項１０】
制御回路は、前記オン駆動用定電流回路の異常を検出したとき、前記オフ駆動用スイッチング素子以外で前記スイッチング素子をオフすることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の電子装置。
【請求項１１】
前記スイッチング素子の制御端子に接続され、オンすることで前記スイッチング素子の制御端子から電荷を放電するオフ保持用スイッチング素子を有し、
前記制御回路は、前記スイッチング素子の制御端子の電圧がオン、オフの閾値電圧より低いオフ保持閾値以下になると、前記オフ保持用スイッチング素子を制御して前記スイッチング素子のオフ状態を保持し、前記オン駆動用定電流回路の異常を検出したとき、前記オフ保持用スイッチング素子を制御して前記スイッチング素子をオフすることを特徴とする請求項１０に記載の電子装置。
【請求項１２】
前記制御回路は、前記オン駆動用定電流回路の異常を検出したとき、異常信号を出力することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の電子装置。
【請求項１】
制御端子の電圧を制御することで駆動されるスイッチング素子と、
前記スイッチング素子の制御端子に接続され、前記スイッチング素子の制御端子に定電流を流し込み電荷を充電するオン駆動用定電流回路と、
前記スイッチング素子の制御端子に接続され、オンすることで前記スイッチング素子の制御端子から電荷を放電するオフ駆動用スイッチング素子と、
入力される駆動信号に基づいて前記オン駆動用定電流回路と前記オフ駆動用スイッチング素子を制御することで、前記スイッチング素子の制御端子の電圧を制御して前記スイッチング素子を駆動する制御回路と、
を備えた電子装置において、
前記オン駆動用定電流回路は、
入力端子が駆動用電源回路に、出力端子が前記スイッチング素子の制御端子に接続され、前記スイッチング素子の制御端子に流し込む電流を制御する電流制御用トランジスタと、
前記電流制御用トランジスタに接続され、前記電流制御用トランジスタに流れる電流を検出する電流検出用抵抗と、
を有し、
前記制御回路は、前記電流検出用抵抗の電圧に基づいて前記電流制御用トランジスタを制御し、前記スイッチング素子の制御端子に定電流を流し込むとともに、前記電流制御用トランジスタの入出力端子間電圧に基づいて前記オン駆動用定電流回路の異常を検出することを特徴とする電子装置。
【請求項２】
前記制御回路は、
駆動信号と前記電流制御用トランジスタの入出力端子間電圧に基づいて前記オン駆動用定電流回路の異常を検出することを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
【請求項３】
前記制御回路は、駆動信号が前記オン駆動用定電流回路から前記スイッチング素子の制御端子に定電流を流し込むように指示しているときに、前記電流制御用トランジスタの入出力端子間電圧が０Ｖである場合、前記電流制御用トランジスタがショート故障していると判断することを特徴とする請求項２に記載の電子装置。
【請求項４】
前記制御回路は、駆動信号が前記オン駆動用定電流回路から前記スイッチング素子の制御端子に定電流を流し込むように指示しているときに、前記電流制御用トランジスタの入出力端子間電圧が所定の閾値電圧より大きい場合、前記オフ駆動用スイッチング素子がショート故障、又は、前記制御回路の前記オフ駆動用スイッチング素子の制御部分が故障して前記オフ駆動用スイッチング素子がオンしていると判断することを特徴とする請求項２に記載の電子装置。
【請求項５】
前記制御回路は、駆動信号が前記オフ駆動用スイッチング素子のオンを指示しているときに、前記電流制御用トランジスタの入出力端子間電圧が、定電流の流し込みを停止しているときの入出力端子間電圧より小さい場合、前記電流制御用トランジスタがショート故障、又は、前記制御回路の前記電流制御用トランジスタの制御部分が故障して前記電流制御用トランジスタをオンしていると判断することを特徴とする請求項２に記載の電子装置。
【請求項６】
前記電流制御用トランジスタの入力端子は、前記電流検出用抵抗を介して前記駆動用電源回路の正極端子に接続されるとともに、基準電位接続用第１抵抗を介して前記駆動用電源回路の負極端子に接続され、
出力端子は、基準電位接続用第２抵抗を介して前記駆動用電源回路の負極端子に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の電子装置。
【請求項７】
前記制御回路は、駆動信号が前記オフ駆動用スイッチング素子のオンを指示しているときに、前記電流制御用トランジスタの入出力端子間電圧が前記駆動用電源回路の電圧を前記電流検出用抵抗と前記基準電位接続用第１抵抗で分圧した電圧になっている場合、前記電流制御用トランジスタがオープン故障していると判断することを特徴とする請求項６に記載の電子装置。
【請求項８】
前記制御回路は、駆動信号が前記オン駆動用定電流回路から前記スイッチング素子の制御端子に定電流を流し込むように指示しているときに、前記電流制御用トランジスタの入出力端子間電圧が０Ｖである場合、前記電流検出用抵抗がオープン故障していると判断することを特徴とする請求項６に記載の電子装置。
【請求項９】
前記制御回路は、
前記電流検出用抵抗の電圧に基づいて前記電流制御用トランジスタを制御する電流制御回路と、
前記電流制御用トランジスタの入出力端子間電圧に基づいて前記オン駆動用定電流回路の異常を検出する異常検出回路と、
を有し、
前記電流検出用抵抗から電流制御回路までの配線と、電流制御用トランジスタから異常検出回路までの配線が、別々に設けられていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の電子装置。
【請求項１０】
制御回路は、前記オン駆動用定電流回路の異常を検出したとき、前記オフ駆動用スイッチング素子以外で前記スイッチング素子をオフすることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の電子装置。
【請求項１１】
前記スイッチング素子の制御端子に接続され、オンすることで前記スイッチング素子の制御端子から電荷を放電するオフ保持用スイッチング素子を有し、
前記制御回路は、前記スイッチング素子の制御端子の電圧がオン、オフの閾値電圧より低いオフ保持閾値以下になると、前記オフ保持用スイッチング素子を制御して前記スイッチング素子のオフ状態を保持し、前記オン駆動用定電流回路の異常を検出したとき、前記オフ保持用スイッチング素子を制御して前記スイッチング素子をオフすることを特徴とする請求項１０に記載の電子装置。
【請求項１２】
前記制御回路は、前記オン駆動用定電流回路の異常を検出したとき、異常信号を出力することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の電子装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１５７１３７（Ｐ２０１２−１５７１３７Ａ）
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３２４８（Ｐ２０１１−１３２４８）
【出願日】平成２３年１月２５日（２０１１．１．２５）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２５日（２０１１．１．２５）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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