JP5533555B2 - 電子装置 - Google Patents

Description

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。

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に開示されている電力変換器がある。

この電力変換器は、ＩＧＢＴと、３つのＭＯＳＦＥＴと、制御回路とを備えている。第１のＭＯＳＦＥＴのソースは駆動回路電源に、ドレインはＩＧＢＴのゲートに、ゲートは制御回路にそれぞれ接続されている。第２及び第３のＭＯＳＦＥＴのソースはＩＧＢＴのエミッタに、ドレインはＩＧＢＴのゲートに、ゲートは制御回路にそれぞれ接続されている。

制御回路は、外部から入力される駆動信号に基づいて３つのＭＯＳＦＥＴを制御してＩＧＢＴを駆動する。駆動信号がＩＧＢＴのオンを指示すると、制御回路は、第１のＭＯＳＦＥＴをオンするとともに、第２のＭＯＳＦＥＴをオフする。これにより、駆動回路電源からＩＧＢＴのゲートに電荷が充電される。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、ＩＧＢＴがオンする。

一方、駆動信号がＩＧＢＴのオフを指示すると、制御回路は、第１のＭＯＳＦＥＴをオフするとともに、第２のＭＯＳＦＥＴをオンする。これにより、ＩＧＢＴのゲートから電荷が放電される。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、ＩＧＢＴがオフする。そして、ゲート電圧が所定値以下になると、制御回路は、第３のＭＯＳＦＥＴをオンする。これにより、ＩＧＢＴのゲートから電荷がさらに放電され、ＩＧＢＴのオフ状態が保持される。

特許第３４３０８７８号公報

ところで、前述した電力変換器において、第１のＭＯＳＦＥＴがオン故障したときや誤動作によってオンしたときに第２のＭＯＳＦＥＴがオンすると、ＩＧＢＴのゲート電圧が低下せず、ＩＧＢＴをオフできない異常状態が発生する。このとき、ＩＧＢＴ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、コレクタ−エミッタ間電圧、つまりオン電圧が増加し、ＩＧＢＴの発熱が増大する。このような異常状態が継続すると、ＩＧＢＴが発熱し熱破壊する可能性がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、第１のＭＯＳＦＥＴに相当するオン駆動用スイッチング素子がオン故障等してスイッチング素子をオフできない異常状態になっても、スイッチング素子の熱破壊を防止することができる電子装置を提供することを目的とする。

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、駆動信号とオン駆動用スイッチング素子に流れる電流に基づいてオフ駆動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で、オン駆動用スイッチング素子がオン故障等してスイッチング素子をオフできない異常状態になっても、スイッチング素子の熱破壊を防止できることを見出し、本発明を完成するに至った。

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第１スイッチング素子と、第１スイッチング素子を駆動するための電圧を供給する駆動用電源回路と、一端が駆動用電源回路の出力端子に接続されるとともに、他端が第１スイッチング素子の制御端子に接続され、オンすることで第１スイッチング素子の制御端子に電荷を充電するオン駆動用スイッチング素子と、第１スイッチング素子の制御端子に接続され、オンすることで第１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スイッチング素子とオフ駆動用スイッチング素子を制御することで、第１スイッチング素子の制御端子の電圧を制御して第１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、第１スイッチング素子の制御端子に接続され、オンすることで第１スイッチング素子の制御端子から電荷を放電する遮断用スイッチング素子を有し、制御回路は、第１スイッチング素子に異常電流が流れたとき、遮断用スイッチング素子を制御して第１スイッチング素子をオフし、駆動信号が第１スイッチング素子のオフを指示しているにもかかわらず、オン駆動用スイッチング素子に電流が流れているとき、第１スイッチング素子が異常状態にあると判断し、遮断用スイッチング素子を制御して第１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、第１スイッチング素子が異常状態にあるとき、遮断用スイッチング素子を制御して第１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、第１スイッチング素子をオフする。そのため、第１スイッチング素子の熱破壊を防止することができる。

請求項２に記載の電子装置は、オン駆動用スイッチング素子は、他端がオン駆動用抵抗を介して第１スイッチング素子の制御端子に接続をされ、制御回路は、オン駆動用抵抗の電圧に基づいてオン駆動用スイッチング素子に電流が流れているか否かを判断することを特徴とする。この構成によれば、電流検出用の抵抗を新たに設けることなくオン駆動用スイッチング素子に電流が流れているか否かを確実に判断することができる。

請求項３に記載の電子装置は、オン駆動用スイッチング素子は、一端が電流検出用抵抗を介して駆動用電源回路の出力端子に接続され、制御回路は、電流検出用抵抗の電圧に基づいてオン駆動用スイッチング素子に電流が流れているか否かを判断することを特徴とする。この構成によれば、駆動用電源回路とオン駆動用スイッチング素子の間に設けられた電流検出用抵抗によって、オン駆動用スイッチング素子に電流が流れているか否かを確実に判断することができる。

請求項４に記載の電子装置は、駆動用電源回路は、入力端子が電流検出用抵抗を介して電源回路に接続され、電源回路の電圧を変換し、第１スイッチング素子を駆動するための電圧を供給し、制御回路は、電流検出用抵抗の電圧に基づいてオン駆動用スイッチング素子に電流が流れているか否かを判断することを特徴とする。この構成によれば、駆動用電源回路からオン駆動用スイッチング素子に電流が流れることで、電源回路から駆動用電源回路にも電流が流れる。そのため、電源回路と駆動用電源回路の間に設けられた電流検出用抵抗によって、オン駆動用スイッチング素子に電流が流れているか否かを確実に判断することができる。

請求項５に記載の電子装置は、制御回路は、駆動用電源回路の電圧に基づいてオン駆動用スイッチング素子に電流が流れているか否かを判断することを特徴とする。この構成によれば、駆動用電源回路からオン駆動用スイッチング素子に電流が流れると、駆動用電源回路の電圧が低下する。そのため、駆動用電源回路の電圧に基づいてオン駆動用スイッチング素子に電流が流れているか否かを確実に判断することができる。

請求項６に記載の電子装置は、オン駆動用抵抗の抵抗値は、第１スイッチング素子の制御端子に電荷を充電する際に必要とされる電流の大きさを考慮して設定されていることを特徴とする。この構成によれば、第１スイッチング素子の制御端子の充電に必要な電流を確保しつつ、抵抗値を押さえて設定することができる。そのため、オン駆動用抵抗の損失を抑えることができる。

請求項７に記載の電子装置は、第１スイッチング素子の制御端子に電荷を充電する際に必要とされる電流は、動作時における第１スイッチング素子の周囲温度を考慮したものであることを特徴とする。この構成によれば、動作時における周囲温度によって第１スイッチング素子の制御端子の充電に必要な電流は変化する。しかし、そのような場合であっても、第１スイッチング素子の制御端子の充電に必要な電流を確保しつつ、抵抗値を抑えて設定することができる。そのため、電流検出用抵抗の損失を抑えることができる。

請求項８に記載の電子装置は、電流検出用抵抗の抵抗値は、第１スイッチング素子の制御端子に電荷を充電する際に必要とされる電流の大きさを考慮して設定されていることを特徴とする。この構成によれば、第１スイッチング素子の制御端子の充電に必要な電流を確保しつつ、抵抗値を抑えて設定することができる。そのため、電流検出用抵抗による損失を抑えることができる。

請求項９に記載の電子装置は、第１スイッチング素子の制御端子に電荷を充電する際に必要とされる電流は、動作時における第１スイッチング素子の周囲温度を考慮したものであることを特徴とする。この構成によれば、動作時における周囲温度によって第１スイッチング素子の制御端子の充電に必要な電流は変化する。しかし、そのような場合であっても、第１スイッチング素子の制御端子の充電に必要な電流を確保しつつ、抵抗値を抑えて設定することができる。そのため、電流検出用抵抗の損失を抑えることができる。

請求項１０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、第１スイッチング素子に直列接続される第２スイッチング素子と、入力される駆動信号に基づいて第２スイッチング素子の制御端子の電圧を制御して第２スイッチング素子を駆動するとともに、第２スイッチング素子に異常電流が流れているとき、第２スイッチング素子をオフする駆動回路と、を有し、制御回路は、第１スイッチング素子が異常状態にあると判断したとき、第１スイッチング素子をオンすることを特徴とする。この構成によれば、第１スイッチング素子が異常状態にあり、オンしている場合、第２スイッチング素子がオンすると、第１及び第２スイッチング素子がともにオン状態となり、第１及び第２スイッチング素子に異常電流が流れる。第２スイッチング素子に異常電流が流れると、駆動回路が、第２スイッチング素子をオフする。そのため、第１スイッチング素子に流れる異常電流を遮断することができる。従って、第１スイッチング素子の熱破壊を防止することができる。

請求項１１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第１スイッチング素子と、前記第１スイッチング素子を駆動するための電圧を供給する駆動用電源回路と、一端が前記駆動用電源回路の出力端子に接続されるとともに、他端が前記第１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第１スイッチング素子の制御端子に電荷を充電するオン駆動用スイッチング素子と、前記第１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第１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スイッチング素子と前記オフ駆動用スイッチング素子を制御することで、前記第１スイッチング素子の制御端子の電圧を制御して前記第１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、制御端子の電圧を制御することで駆動され、前記第１スイッチング素子に直列接続される第２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第２スイッチング素子の制御端子の電圧を制御して前記第２スイッチング素子を駆動するとともに、前記第２スイッチング素子に異常電流が流れているとき、前記第２スイッチング素子をオフする駆動回路と、を有し、前記制御回路は、駆動信号が前記第１スイッチング素子のオフを指示しているにもかかわらず、前記オン駆動用スイッチング素子に電流が流れているとき、前記第１スイッチング素子が異常状態にあると判断し、前記第１スイッチング素子をオンすることを特徴とする。この構成によれば、第１スイッチング素子が異常状態にあり、オンしている場合、第２スイッチング素子がオンすると、第１及び第２スイッチング素子がともにオン状態となり、第１及び第２スイッチング素子に異常電流が流れる。第２スイッチング素子に異常電流が流れると、駆動回路が、第２スイッチング素子をオフする。そのため、第１スイッチング素子に流れる異常電流を遮断することができる。従って、第１スイッチング素子の熱破壊を防止することができる。

請求項１２に記載の電子装置は、制御回路は、第１スイッチング素子が異常状態にあると判断したとき、異常信号を外部に出力することを特徴とする。この構成によれば、第１スイッチング素子の異常状態を外部に知らせることができる。
請求項１３に記載の電子装置は、制御回路は、駆動信号が第１スイッチング素子のオンを指示し、第１スイッチング素子の制御端子に電荷を充電するための所定時間経過したにもかかわらず、オン駆動用スイッチング素子に電流が流れているとき、第１スイッチング素子が異常状態にあると判断することを特徴とする。

この構成によれば、駆動信号が第１スイッチング素子のオンを指示すると、制御回路は、オフ駆動用スイッチング素子をオフするとともに、オン駆動用スイッチング素子をオンする。これにより、第１スイッチング素子がオンする。しかし、オフ駆動用スイッチング素子がオン故障したり誤動作によってオンしたりすると、第１スイッチング素子の制御端子に電荷を充電するための所定時間経過したにもかかわらず、正常状態においては流れない電流がオン駆動用スイッチング素子に流れる。そして、第１スイッチング素子の制御端子の電圧が充分に上昇せず、第１スイッチング素子をオンできない異常状態が発生する。このとき、制御端子の電圧が、オン、オフの閾値電圧付近の所定範囲内の電圧であると、オン電圧が増加し、第１スイッチング素子の発熱が増大する。このような異常状態が継続すると、第１スイッチング素子が発熱し熱破壊する可能性がある。しかし、制御回路は、駆動信号が第１スイッチング素子のオンを指示し、第１スイッチング素子の制御端子に電荷を充電するための所定時間経過したにもかかわらず、オン駆動用スイッチング素子に電流が流れているとき、第１スイッチング素子が異常状態にあると判断する。そして、オフ駆動用スイッチング素子以外で第１スイッチング素子をオフする。そのため、オフ駆動用スイッチング素子がオン故障等して第１スイッチング素子をオンできない異常状態になっても、第１スイッチング素子の熱破壊を防止することができる。

なお、第１及び第２スイッチング素子、スイッチング素子をそれぞれ区別するために便宜的に導入したものである。

第１実施形態におけるモータ制御装置の回路図である。 図１における制御装置の回路図である。 正常状態における駆動信号、オン駆動用ＦＥＴ及びオフ駆動用ＦＥＴのタイミングチャートと、各ＦＥＴに流れる電流及びＩＧＢＴのゲート電圧波形である。 オン駆動用ＦＥＴがオン故障等した場合における駆動信号、オン駆動用ＦＥＴ及びオフ駆動用ＦＥＴのタイミングチャートと、各ＦＥＴに流れる電流及びＩＧＢＴのゲート電圧波形である。 オフ駆動用ＦＥＴがオン故障等した場合における駆動信号、オン駆動用ＦＥＴ及びオフ駆動用ＦＥＴのタイミングチャートと、各ＦＥＴに流れる電流及びＩＧＢＴのゲート電圧波形である。 第２実施形態における制御装置の回路図である。 第２実施形態に対して電流検出用抵抗の接続位置を変更した別形態における制御装置の回路図である。 第２実施形態に対して電流検出用抵抗を廃止した別形態における制御装置の回路図である。 第３実施形態における制御装置の回路図である。 第４実施形態における制御装置の回路図である。

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。

（第１実施形態）
まず、図１を参照して第１実施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、第１実施形態におけるモータ制御装置の回路図である。

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。

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。

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と、電流センス抵抗１１１ａ〜１１１ｆとを備えている。

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（第２スイッチング素子）、１１０ｄ（第１スイッチング素子）、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。

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。

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。

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。

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。

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た電圧に変換して出力する。また、制御回路１２８からの指示に基づいて動作を停止する。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。加えて、制御端子は、制御回路１２８に接続されている。

オン駆動用回路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。オン駆動回路１２１は、オン駆動用ＦＥＴ１２１ａ（オン駆動用スイッチング素子）と、オン駆動用抵抗１２１ｂとを備えている。

オン駆動用ＦＥＴ１２１ａは、オンすることでＩＧＢＴのゲートに電荷を充電するスイッチング素子である。具体的には、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴである。オン駆動用ＦＥＴ１２１ａのソースは、駆動用電源回路１２０の正極端子に接続されている。また、ドレインは、オン駆動用抵抗１２１ｂ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。

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。

オフ駆動用ＦＥＴ１２２ａは、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。

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。

オフ保持用ＦＥＴ１２３ａは、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。

ここで、オン駆動用抵抗１２１ｂの抵抗値は、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに電荷を充電する際に必要とされる電流の大きさを考慮して設定されている。なお、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに電荷を充電する際に必要とされる電流は、動作時におけるＩＧＢＴ１１０ｄの周囲温度を考慮した値を用いている。また、オフ駆動用抵抗１２２ｂの抵抗値は、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートから電荷を放電する際に必要とされる電流の大きさを考慮して設定されている。なお、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートから電荷を放電する際に必要とされる電流は、動作時におけるＩＧＢＴ１１０ｄの周囲温度を考慮した値を用いている。つまり、抵抗値は、動作時におけるＩＧＢＴ１１０ｄの周囲温度を考慮して、ＩＧＢＴ１１０ｄの電流容量に応じて設定されている。

遮断用回路１２４は、ＩＧＢＴ１１０ｄに異常電流が流れたとき、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、ＩＧＢＴ１１０ｄに過電流又は短絡電流が流れたとき、オフ駆動用回路１２２に代わって、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、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。

遮断用ＦＥＴ１２４ａは、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。

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、ＩＧＢＴ１１０ｄ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。

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。

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、オン駆動用ＦＥＴ１２１ａやオフ駆動用ＦＥＴ１２２ａがオン故障したり誤動作によってオンしたりしてＩＧＢＴ１１０ｄが異常状態になった場合に、駆動用電源回路１２０の動作を停止して、ＩＧＢＴ１１０ｄをオフするとともに、外部に異常信号を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場合に、遮断用回路１２４を制御して、オフ駆動用回路１２２に代わってＩＧＢＴ１１０ｄをオフする回路でもある。

制御回路１２８は、オン駆動用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のゲート電圧を検出するため、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、駆動用電源回路１２０の制御端子に接続されている。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。

ここで、駆動用電源回路１２０、オン駆動用ＦＥＴ１２０ａ、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。

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。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。

次に、図２〜図５を参照して正常状態におけるＩＧＢＴの駆動動作と、オン駆動用ＦＥＴやオフ駆動用ＦＥＴがオン故障等してＩＧＢＴが異常状態にあると判断した場合の動作について説明する。ここで、図３は、正常状態における駆動信号、オン駆動用ＦＥＴ及びオフ駆動用ＦＥＴのタイミングチャートと、各ＦＥＴに流れる電流及びＩＧＢＴのゲート電圧波形である。図４は、オン駆動用ＦＥＴがオン故障等した場合における駆動信号、オン駆動用ＦＥＴ及びオフ駆動用ＦＥＴのタイミングチャートと、各ＦＥＴに流れる電流及びＩＧＢＴのゲート電圧波形である。図５は、オフ駆動用ＦＥＴがオン故障等した場合における駆動信号、オン駆動用ＦＥＴ及びオフ駆動用ＦＥＴのタイミングチャートと、各ＦＥＴに流れる電流及びＩＧＢＴのゲート電圧波形である。図３〜図５において、オン駆動用ＦＥＴに流れ電流、及び、オフ駆動用ＦＥＴに流れる電流は、ＩＧＢＴのゲートに流れ込む方向を正、ＩＧＢＴのゲートから流れ出す方向を負として示している。図４及び図５において破線で描かれた波形は、正常状態における波形である。また、図４におけるｔ１〜ｔ４は図３におけるｔ１〜ｔ４と、図５におけるｔ１、ｔ２は図３におけるｔ１、ｔ２とそれぞれ同一のタイミングである。

図２において、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ＦＥＴ１２１ａとオフ駆動用ＦＥＴ１２２ａを制御してＩＧＢＴ１１０ｄを駆動する。

図３に示すように、駆動信号がＩＧＢＴ１１０ｄのオンを指示する（ｔ１）と、制御回路１２８は、オフ駆動用ＦＥＴ１２２ａをオフするとともに、オン駆動用ＦＥＴ１２１ａをオンする。これにより、駆動用電源回路１２０からオン駆動用ＦＥＴ１２１ａとオン駆動用抵抗１２１ｂを介して、時間Ｔｏｎの間、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに電流が流れ込み、電荷が充電される（ｔ２）。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。

一方、駆動信号がＩＧＢＴ１１０ｄのオフを指示すると（ｔ３）、制御回路１２８は、オン駆動用ＦＥＴ１２１ａをオフするとともに、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とオフ駆動用ＦＥＴ１２２ａを介して、時間Ｔｏｆｆの間、電流が流れ出し、電荷が放電される（ｔ４）。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、図２において、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を介して電流が流れ出し、電荷がさらに放電され、ＩＧＢＴ１１０ｄのオフ状態が保持される。

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。過電流検出回路１２６が過電流と判断すると、制御回路１２８は、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と遮断用ＦＥＴ１２４ａを介して電流が流れ出し、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。

また、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。短絡検出回路１２７が短絡状態と判断すると、制御回路１２８は、過電流と判断した場合と同様に、遮断用ＦＥＴ１２４ａをオンし、ＩＧＢＴ１１０ｄをオフする。

ところで、オン駆動用ＦＥＴ１２１ａがオン故障したり誤動作によってオンしたりすると、図４に示すように、駆動信号がＩＧＢＴ１１０ｄのオフを指示し（ｔ３）、制御回路１２８がオン駆動用ＦＥＴ１２１ａをオフしようとしても、オン駆動用ＦＥＴ１２１ａをオフできない。そのため、駆動用電源回路１２０からオン駆動用ＦＥＴ１２１ａとオン駆動用抵抗１２１ｂを介してＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに、正常状態においては流れることのない電流が流れ込む。また、時間Ｔｏｆｆ経過後も、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートからオフ駆動用抵抗１２２ｂとオフ駆動用ＦＥＴ１２２ａを介して、正常状態においては流れることのない電流が流れ出す。その結果、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲート電圧が充分に低下せず、ＩＧＢＴ１１０ｄをオフできない異常状態が発生する。

しかし、制御回路１２８は、オン駆動用抵抗１２１ｂの端子間電圧に基づいてオン駆動用ＦＥＴ１２１ａに流れる電流を検出する。そして、駆動信号がＩＧＢＴ１１０ｄのオフを指示しているにもかかわらず、オン駆動用ＦＥＴ１２１ａに電流が流れているとき、駆動用電源回路１２０の動作を停止させ、駆動用電源回路１２０からの電圧の供給を遮断する。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。つまり、オフ駆動用ＦＥＴ１２２ａ以外（オフ駆動用スイッチング素子以外）でＩＧＢＴ１１０ｄをオフする。

また、オフ駆動用ＦＥＴ１２２ａがオン故障したり誤動作によってオンしたりすると、図５に示すように、駆動信号がＩＧＢＴ１１０ｄのオンを指示し（ｔ１）、制御回路１２８がオフ駆動用ＦＥＴ１２２ａをオフしようとしても、オフ駆動用ＦＥＴ１２２ａをオフできない。そのため、時間Ｔｏｎ経過後も、駆動用電源回路１２０からオン駆動用ＦＥＴ１２１ａとオン駆動用抵抗１２１ｂを介してＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに、正常状態においては流れることのない電流が流れ込む。また、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートからオフ駆動用抵抗１２２ｂとオフ駆動用ＦＥＴ１２２ａを介して、正常状態においては流れることない電流が流れ出す。その結果、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲート電圧が充分に上昇せず、ＩＧＢＴ１１０ｄをオンできない異常状態が発生する。

しかし、制御回路１２８は、オン駆動用抵抗２２１ｂの端子間電圧に基づいてオン駆動用ＦＥＴ２２１ａに流れる電流を検出する。そして、駆動信号がＩＧＢＴ１１０ｄのオンを指示し、時間Ｔｏｎ経過（所定時間経過）したにもかかわらず、オン駆動用ＦＥＴ１２１ａに電流が流れているとき、駆動用電源回路１２０の動作を停止させ、駆動用電源回路１２０からの電圧の供給を遮断する。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。つまり、オフ駆動用ＦＥＴ１２２ａ以外でＩＧＢＴ１１０ｄをオフする。

次に、効果について説明する。第１実施形態によれば、駆動信号がＩＧＢＴ１１０ｄのオフを指示すると、制御回路１２８は、オン駆動用ＦＥＴ１２１ａをオフするとともに、オフ駆動用ＦＥＴ１２２ａをオンする。これにより、ＩＧＢＴ１１０ｄがオフする。しかし、オン駆動用ＦＥＴ１２１ａがオン故障したり誤動作によってオンしたりすると、図４に示すように、正常状態においては流れない電流がオン駆動用ＦＥＴ１２１ａに流れる。そして、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートの電圧が充分に低下せず、ＩＧＢＴ１１０ｄをオフできない異常状態が発生する。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、コレクタ−エミッタ間電圧、つまりオン電圧が増加し、ＩＧＢＴ１１０ｄの発熱が増大する。このような異常状態が継続すると、ＩＧＢＴ１１０ｄが発熱し熱破壊する可能性がある。しかし、制御回路１２８は、駆動信号がＩＧＢＴ１１０ｄのオフを指示しているにもかかわらず、オン駆動用ＦＥＴ１２１ａに電流が流れているとき、ＩＧＢＴ１１０ｄが異常状態にあると判断する。そして、オフ駆動用ＦＥＴ１２１ａ以外でＩＧＢＴ１１０ｄをオフする。そのため、オン駆動用ＦＥＴ１２１ａがオン故障等してＩＧＢＴ１１０ｄをオフできない異常状態になっても、ＩＧＢＴ１１０ｄの熱破壊を防止することができる。

第１実施形態によれば、制御回路１２８は、オン駆動用抵抗１２１ｂの端子間電圧に基づいてオン駆動用ＦＥＴ１２１ａに流れる電流を検出する。そのため、電流検出用の抵抗を新たに設けることなくオン駆動用ＦＥＴ１２１ａに電流が流れているか否かを確実に判断することができる。

第１実施形態によれば、オン駆動用抵抗１２１ｂの抵抗値は、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに電荷を充電する際に必要とされる電流の大きさを考慮して設定されている。ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートの充電に必要な電流は、動作時における周囲温度によって変化する。しかし、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに電荷を充電する際に必要とされる電流は、動作時におけるＩＧＢＴ１１０ｄの周囲温度を考慮した値を用いている。そのため、動作時において周囲温度が上昇した場合であっても、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートの充電に必要な電流を確保しつつ、抵抗値を抑えて設定することができる。従って、オン駆動用抵抗１２１ｂの損失を抑えることができる。

第１実施形態によれば、ＩＧＢＴ１１０ｄが異常状態にあるとき、ＩＧＢＴ１１０ｄを駆動するためのゲートへの電圧を遮断することで、ＩＧＢＴ１１０ｄをオフする。そのため、ＩＧＢＴ１１０ｄの熱破壊を防止することができる。

第１実施形態によれば、ＩＧＢＴ１１０ｄの異常状態を外部に知らせることができる。

第１実施形態によれば、駆動信号がＩＧＢＴ１１０ｄのオンを指示すると、制御回路１２８は、オフ駆動用ＦＥＴ１２２ａをオフするとともに、オン駆動用ＦＥＴ１２１ａをオンする。これにより、ＩＧＢＴ１１０ｄがオンする。しかし、オフ駆動用ＦＥＴ１２２ａがオン故障したり誤動作によってオンしたりすると、図５に示すように、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに電荷を充電するための時間Ｔｏｎが経過したにもかかわらず、正常状態においては流れない電流がオン駆動用ＦＥＴ１２１ａに流れる。そして、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートの電圧が充分に上昇せず、ＩＧＢＴ１１０ｄをオンできない異常状態が発生する。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、コレクタ−エミッタ間電圧、つまりオン電圧が増加し、ＩＧＢＴ１１０ｄの発熱が増大する。このような異常状態が継続すると、ＩＧＢＴ１１０ｄが発熱し熱破壊する可能性がある。しかし、制御回路１２８は、駆動信号がＩＧＢＴ１１０ｄのオンを指示し、ＩＧＢＴ１１０ｄのゲートに電荷を充電するための時間Ｔｏｎが経過したにもかかわらず、オン駆動用ＦＥＴ１２１ａに電流が流れているとき、ＩＧＢＴ１１０ｄが異常状態にあると判断する。そして、オフ駆動用ＦＥＴ１２２ａ以外でＩＧＢＴ１１０ｄをオフする。そのため、オフ駆動用ＦＥＴ１２２ａがオン故障等してＩＧＢＴ１１０ｄをオンできない異常状態になっても、ＩＧＢＴ１１０ｄの熱破壊を防止することができる。

なお、第１実施形態では、制御回路１２８が、ＩＧＢＴ１１０ｄが異常状態にあると判断したとき、駆動用電源回路１２０の動作を停止させ、駆動用電源回路１２０からの電圧の供給を遮断することでＩＧＢＴ１１０ｄをオフする例を挙げているが、これに限られるものではない。オフ保持用ＦＥＴ１２３ａを制御してＩＧＢＴ１１０ｄをオフしてもよい。この場合、オフ保持用ＦＥＴ１２３ａをオンしてＩＧＢＴ１１０ｄのゲートから電荷を放電させことで、ＩＧＢＴ１１０ｄをオフすることができる。そのため、ＩＧＢＴ１１０ｄの熱破壊を防止することができる。

また、ＩＧＢＴ１１０ｄをオンしてもよい。図２に示すＩＧＢＴ１１０ａがオンすると、直列接続されたＩＧＢＴ１１０ａ、１１０ｄがともにオン状態となり、ＩＧＢＴ１１０ａ、１１０ｄに短絡電流が流れる。ＩＧＢＴ１１０ａに短絡電流が流れると、ＩＧＢＴ１１０ａを制御する制御回路等（駆動回路）が、ＩＧＢＴ１１０ｄの場合と同様に、ＩＧＢＴ１１０ａをオフする。そのため、ＩＧＢＴ１１０ｄに流れる短絡電流を遮断することができる。従って、ＩＧＢＴ１１０ｄの熱破壊を防止することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態のモータ制御装置について説明する。第２実施形態のモータ制御装置は、第１実施形態のモータ制御装置が、オン駆動用抵抗の電圧に基づいてオン駆動用ＦＥＴに流れる電流を検出するのに対して、駆動用電源回路とオン駆動用ＦＥＴの間に設けられた電流検出用抵抗の電圧に基づいてオン駆動用ＦＥＴに流れる検出するようにしたにものである。第２実施形態のモータ制御装置は、オン駆動用回路を除いて第１実施形態のモータ制御装置と同一構成である。

まず、図６を参照して制御装置の構成と、ＩＧＢＴが異常状態にあると判断した場合の動作について説明する。ここで、図６は、第２実施形態における制御装置の回路図である。ここでは、第１実施形態との相違部分について説明し、共通する部分については必要とされる箇所以外説明を省略する。

図６に示すように、制御装置２２は、ＩＧＢＴ２１０ｄに対して、駆動用電源回路２２０と、オン駆動用回路２２１と、オフ駆動用回路２２２と、オフ保持用回路２２３と、遮断用回路２２４と、過電流検出回路２２６と、短絡検出回路２２７と、制御回路２２８とを備えている。ＩＧＢＴ２１０ｄ及び電流センス抵抗２１１ｄは、第１実施形態のＩＧＢＴ１１０ｄ及び電流センス抵抗１１１ｄに相当する。駆動用電源回路２２０、オフ駆動用回路２２２、オフ保持用回路２２３、遮断用回路２２４、過電流検出回路２２６及び短絡検出回路２２７は、第１実施形態の駆動用電源回路１２０、オフ駆動用回路１２２、オフ保持用回路１２３、遮断用回路１２４、過電流検出回路１２６及び短絡検出回路１２７と同一構成である。

オン駆動用回路２２１は、オン駆動用ＦＥ２２１ａと、オン駆動用抵抗２２１ｂと、電流検出用抵抗２２１ｃとを備えている。オン駆動用ＦＥ２２１ａ及びオン駆動用抵抗２２１ｂは、第１実施形態のオン駆動用ＦＥ１２１ａ及びオン駆動用抵抗１２１ｂと同一構成である。

電流検出用抵抗２２１ｃは、オン駆動用ＦＥＴ２２１ａに流れる電流を検出する抵抗である。電流検出用抵抗２２１ｃの一端は駆動用電源回路の正極端子に、他端はオン駆動用ＦＥＴ２２１ａのソースに接続されている。また、電流検出用抵抗２２１ｃの両端は制御回路２２８に接続されている。

ここで、電流検出用抵抗２２１ｃの抵抗値は、ＩＧＢＴ２１０ｄのゲートに電荷を充電する際に必要とされる電流の大きさを考慮して設定されている。なお、ＩＧＢＴ２１０ｄのゲートに電荷を充電する際に必要とされる電流は、動作時におけるＩＧＢＴ２１０ｄの周囲温度を考慮した値を用いている。つまり、抵抗値は、動作時におけるＩＧＢＴの周囲温度を考慮して、ＩＧＢＴの電流容量に応じて設定されている。

制御回路２２８は、電流検出用抵抗２２１ｃの端子間電圧に基づいてオン駆動用ＦＥＴ２２１ａに電流が流れているか否かを判断する。そして、駆動信号がＩＧＢＴ２１０ｄのオフを指示しているにもかかわらず、オン駆動用ＦＥＴ２２１ａに電流が流れているとき、駆動用電源回路２２０の動作を停止させ、駆動用電源回路２２０からの電圧の供給を遮断する。また、駆動信号がＩＧＢＴ２１０ｄのオンを指示し、時間Ｔｏｎ経過したにもかかわらず、オン駆動用ＦＥＴ２２１ａに電流が流れているときも同様にして、駆動用電源回路２２０からの電圧の供給を遮断する。

次に、効果について説明する。第２実施形態によれば、駆動用電源回路２２０とオン駆動用ＦＥＴ２２１ａの間に設けられた電流検出用抵抗２２１ｃによって、オン駆動用ＦＥＴ２２１ａに電流が流れているか否かを確実に判断することができる。

第２実施形態によれば、電流検出用抵抗２２１ｃの抵抗値は、ＩＧＢＴ２１０ｄのゲートに電荷を充電する際に必要とされる電流の大きさを考慮して設定されている。ＩＧＢＴ２１０ｄのゲートの充電に必要な電流は、動作時における周囲温度によって変化する。しかし、ＩＧＢＴ２１０ｄのゲートに電荷を充電する際に必要とされる電流は、動作時におけるＩＧＢＴ２１０ｄの周囲温度を考慮した値を用いている。そのため、動作時において周囲温度が上昇した場合であっても、ＩＧＢＴ２１０ｄのゲートの充電に必要な電流を確保しつつ、抵抗値を抑えて設定することができる。従って、電流検出用抵抗２２１ｃの損失を抑えることができる。

なお、第２実施形態では、電流検出用抵抗２２１ｃが、駆動用電源回路２２０とオン駆動用ＦＥＴ２２１ａの間に設けられる例を挙げているが、これに限られるものではない。図７に示すように、電源回路と駆動用電源回路２２０の間に設けてもよい。駆動用電源回路２２０からオン駆動用ＦＥＴ２２１ａに電流が流れることで、電源回路から駆動用電源回路２２０にも電流が流れる。そのため、このような構成であっても、オン駆動用ＦＥＴ２２１ａに電流が流れているか否かを判断することができる。

また、第２実施形態では、電流検出用抵抗２２１ｃの端子間電圧に基づいてオン駆動用ＦＥＴ２２１ａに電流が流れているか否かを判断する例を挙げているが、これに限られるものではない。図８に示すように、制御回路２２８を駆動用電源回路２２０の正極端子に接続し、駆動用電源回路２２０の電圧に基づいてオン駆動用ＦＥＴ２２１ａに電流が流れているか否かを判断するようにしてもよい。駆動用電源回路２２０からオン駆動用ＦＥＴ２２１ａに電流が流れると、駆動用電源回路２２０の電圧が低下する。そのため、このような構成であっても、駆動用電源回路２２０の電圧に基づいてオン駆動用ＦＥＴ２２１ａに電流が流れているか否かを判断することができる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態のモータ制御装置について説明する。第３実施形態のモータ制御装置は、第１実施形態のモータ制御装置が、ＩＧＢＴの異常時に駆動電源回路からの電圧供給を遮断してＩＧＢＴをオフするのに対して、ＩＧＢＴのゲート電圧をオフ保持閾値以下にクランプし、オフ保持回路によってＩＧＢＴをオフするようにしたものである。第３実施形態のモータ制御装置は、制御装置を除いて第１実施形態のモータ制御装置と同一構成である。

まず、図９を参照して制御装置の構成について説明する。ここで、図９は、第３実施形態における制御装置の回路図である。ここでは、第１実施形態の制御装置との相違部分について説明し、共通する部分については必要とされる箇所以外説明を省略する。

図５に示すように、制御装置３２は、ＩＧＢＴ３１０ｄに対して、駆動用電源回路３２０と、オン駆動用回路３２１と、オフ駆動用回路３２２と、オフ保持用回路３２３と、遮断用回路３２４と、過電流検出回路３２６と、短絡検出回路３２７と、制御回路３２８とを備えている。さらに、電圧クランプ回路３２９を備えている。ＩＧＢＴ３１０ｄ及び電流センス抵抗３１１ｄは、第１実施形態のＩＧＢＴ１１０ｄ及び電流センス抵抗１１１ｄに相当する。駆動用電源回路３２０、オン駆動用回路３２１、オフ駆動用回路３２２、オフ保持用回路３２３、遮断用回路３２４、過電流検出回路３２６及び短絡検出回路３２７は、第１実施形態の駆動用電源回路１２０、オン駆動用回路１２１、オフ駆動用回路１２２、オフ保持用回路１２３、遮断用回路１２４、過電流検出回路１２６及び短絡検出回路１２７と同一構成である。

電圧クランプ回路３２９は、ＩＧＢＴ３１０ｄのゲート電圧をオフ保持閾値以下にクランプする回路である。電圧クランプ回路３２９は、電圧クランプ用ＦＥＴ３２９ａと、定電圧ダイオード３２９ｂとを備えている。定電圧ダイオード３２９ｂの電圧は、オフ保持閾値以下の一定電圧となるように設定されている。電圧クランプ用ＦＥＴ３２９ａは、オンすることでＩＧＢＴ３２０ｄのゲートに定電圧ダイオード３２９ｂを接続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。電圧クランプ用ＦＥＴ３２９ａ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３２０の負極端子とＩＧＢＴ３１０ｄのエミッタに接続されている。また、ドレインは、定電圧ダイオード３２９ｂを介してＩＧＢＴ３２０ｄのゲートに接続されている。具体的には、定電圧ダイオード３２９ｂのアノードに接続され、定電圧ダイオード３２９ｂのカソードがＩＧＢＴ３２０ｄのゲートに接続されている。さらに、電圧クランプ用ＦＥＴ３２９ａのゲートは、制御回路３２８に接続されている。

次に、図９を参照してＩＧＢＴが異常状態にあると判断した場合の動作について説明する。制御回路３２８は、オン駆動用抵抗３２１ｂの端子間電圧に基づいてオン駆動用ＦＥＴ３２１ａに流れる電流を検出する。そして、駆動信号がＩＧＢＴ３１０ｄのオフを指示しているにもかかわらず、オン駆動用ＦＥＴ３２１ａに電流が流れているとき、電圧クランプ回路３２９を作動させてＩＧＢＴ３１０ｄのゲート電圧をオフ保持閾値以下にする。具体的には、電圧クランプ用ＦＥＴ３２９ａをオンして、ＩＧＢＴ３１０ｄのゲート電圧を定電圧ダイオード３２９ｂによって設定されたオフ保持閾値以下にする。その結果、オフ保持用ＦＥＴ３２３ａがオンしてＩＧＢＴ３１０ｄのゲートから電荷が放電され、ＩＧＢＴ３１０ｄがオフする。また、駆動信号がＩＧＢＴ３１０ｄのオンを指示し、時間Ｔｏｎ経過したにもかかわらず、オン駆動用ＦＥＴ３２１ａに電流が流れているときも同様にして、ＩＧＢＴ３１０ｄがオフする。

次に、効果について説明する。第３実施形態によれば、制御回路３２８は、駆動信号がＩＧＢＴ３１０ｄのオフを指示しているにもかかわらず、オン駆動用ＦＥＴ３２１ａに電流が流れているとき、駆動信号がＩＧＢＴ３１０ｄのオンを指示し、時間Ｔｏｎ経過したにもかかわらず、オン駆動用ＦＥＴ３２１ａに電流が流れているとき、電圧クランプ回路３２９を作動させてＩＧＢＴ３１０ｄのゲート電圧をオフ保持閾値以下にする。そのため、オフ保持用ＦＥＴ３２３ａによってＩＧＢＴ３１０ｄのゲートから電荷を放電し、ＩＧＢＴ３１０ｄをオフすることができる。従って、ＩＧＢＴ３１０ｄの熱破壊を防止することができる。

（第４実施形態）
次に、第４実施形態のモータ制御装置について説明する。第４実施形態のモータ制御装置は、第１実施形態のモータ制御装置が、ＩＧＢＴの異常時に駆動電源回路からの電圧供給を遮断してＩＧＢＴをオフするのに対して、ＩＧＢＴのゲートをオン駆動用ＦＥＴとオフ駆動用ＦＥＴから遮断してＩＧＢＴを遮断するようにしたものである。第４実施形態のモータ制御装置は、制御装置を除いて第１実施形態のモータ制御装置と同一構成である。

まず、図１０を参照して制御装置の構成について説明する。ここで、図１０は、第４実施形態における制御装置の回路図である。ここでは、第１実施形態の制御装置との相違部分について説明し、共通する部分については必要とされる箇所以外説明を省略する。

図１０に示すように、制御装置４２は、ＩＧＢＴ４１０ｄに対して、駆動用電源回路４２０と、オン駆動用回路４２１と、オフ駆動用回路４２２と、オフ保持用回路４２３と、遮断用回路４２４と、過電流検出回路４２６と、短絡検出回路４２７と、制御回路４２８とを備えている。さらに、ゲート遮断用ＦＥＴ４２９を備えている。ＩＧＢＴ４１０ｄ及び電流センス抵抗４１１ｄは、第１実施形態のＩＧＢＴ１１０ｄ及び電流センス抵抗１１１ｄに相当する。駆動用電源回路４２０、オン駆動用回路４２１、オフ駆動用回路４２２、オフ保持用回路４２３、遮断用回路４２４、過電流検出回路４２６及び短絡検出回路４２７は、第１実施形態の駆動用電源回路１２０、オン駆動用回路１２１、オフ駆動用回路１２２、オフ保持用回路１２３、遮断用回路１２４、過電流検出回路１２６及び短絡検出回路１２７と同一構成である。

ゲート遮断用ＦＥＴ４２９は、ＩＧＢＴ４１０ｄのゲートをオン駆動用ＦＥＴ４２１ａとオフ駆動用ＦＥＴ４２２ａから遮断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。ゲート遮断用ＦＥＴ４２９のソースは、ＩＧＢＴ４１０ｄのゲートに接続されている。また、ドレインは、オン駆動用抵抗４２１ｂを介してオン駆動用ＦＥＴ４２１ａに接続されるとともに、オフ駆動用抵抗４２２ｂを介してオフ駆動用ＦＥＴ４２２ａに接続されている。さらに、ゲートは、制御回路４２８に接続されている。

次に、図１０を参照してＩＧＢＴが異常状態にあると判断した場合の動作について説明する。制御回路４２８は、オン駆動用抵抗４２１ｂの端子間電圧に基づいてオン駆動用ＦＥＴ４２１ａに流れる電流を検出する。そして、駆動信号がＩＧＢＴ３１０ｄのオフを指示しているにもかかわらず、オン駆動用ＦＥＴ３２１ａに電流が流れているとき、ＩＧＢＴ４１０ｄのゲートを、オン駆動用ＦＥＴ４２１ａとオフ駆動用ＦＥＴ４２２ａから遮断する。その結果、ＩＧＢＴ４１０ｄを駆動するためのゲートへの電圧の供給が遮断され、ＩＧＢＴ４１０ｄがオフする。また、駆動信号がＩＧＢＴ４１０ｄのオンを指示し、時間Ｔｏｎ経過したにもかかわらず、オン駆動用ＦＥＴ４２１ａに電流が流れているときも同様にして、ＩＧＢＴ４１０ｄがオフする。

次に、効果について説明する。第４実施形態によれば、制御回路４２８は、駆動信号がＩＧＢＴ４１０ｄのオフを指示しているにもかかわらず、オン駆動用ＦＥＴ４２１ａに電流が流れているとき、駆動信号がＩＧＢＴ４１０ｄのオンを指示し、時間Ｔｏｎ経過したにもかかわらず、オン駆動用ＦＥＴ４２１ａに電流が流れているとき、ＩＧＢＴ４１０ｄのゲートをオン駆動用ＦＥＴ４２１ａとオフ駆動用ＦＥＴ４２２ａから遮断する。そのため、ＩＧＢＴ４１０ｄを駆動するためのゲートへの電圧の供給が遮断され、ＩＧＢＴ４１０ｄがオフする。従って、ＩＧＢＴ４１０ｄの熱破壊を防止することができる。

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・・・ＩＧＢＴ（第２スイッチング素子）、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｅ、１１０ｆ・・・ＩＧＢＴ、１１０ｄ、２１０ｄ、３１０ｄ、４１０ｄ・・・ＩＧＢＴ（第１スイッチング素子）、１１１ａ〜１１１ｆ、２１１ｄ、３１１ｄ、４１１ｄ・・・電流センス抵抗、１２、２２、３２、４２・・・制御装置、１２０、２２０、３２０、４２０・・・駆動用電源回路、１２１、２２１、３２１、４２１・・・オン駆動用回路、１２１ａ、２２１ａ、３２１ａ、４２１ａ・・・オン駆動用ＦＥＴ（オン駆動用スイッチング素子）、１２１ｂ、２２１ｂ、３２１ｂ、４２１ｂ・・・オン駆動用抵抗、２２１ｃ・・・電流検出用抵抗、１２２、２２２、３２２、４２２・・・オフ駆動用回路、１２２ａ、２２２ａ、３２２ａ、４２２ａ・・・オフ駆動用ＦＥＴ（オフ駆動用スイッチング素子）、１２２ｂ、２２２ｂ、３２２ｂ、４２２ｂ・・・オフ駆動用抵抗、１２３、２２３、３２３、４２３・・・オフ保持用回路、１２３ａ、２２３ａ、３２３ａ、４２３ａ・・・オフ保持用ＦＥＴ（オフ保持用スイッチング素子）、１２３ｂ、２２３ｂ、３２３ｂ、４２３ｂ・・・ゲート抵抗、１２４、２２４、３２４、４２４・・・遮断用回路、１２４ａ、２２４ａ、３２４ａ、４２４ａ・・・遮断用ＦＥＴ、１２４ｂ、２２４ｂ、３２４ｂ、４２４ｂ・・・遮断用抵抗、１２６、２２６、３２６、４２６・・・過電流検出回路、１２７、２２７、３２７、４２７・・・短絡検出回路、１２８、２２８、３２８、４２８・・・制御回路、３２９・・・電圧クランプ回路、３２９ａ・・・電圧クランプ用ＦＥＴ、３２９ｂ・・・定電圧ダイオード、４２９・・・ゲート遮断用ＦＥＴ、Ｂ１・・・高電圧バッテリ、Ｍ１・・・車両駆動用モータ

Claims (13)

1. 制御端子の電圧を制御することで駆動される第１スイッチング素子と、
   前記第１スイッチング素子を駆動するための電圧を供給する駆動用電源回路と、
   一端が前記駆動用電源回路の出力端子に接続されるとともに、他端が前記第１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第１スイッチング素子の制御端子に電荷を充電するオン駆動用スイッチング素子と、
   前記第１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第１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スイッチング素子と前記オフ駆動用スイッチング素子を制御することで、前記第１スイッチング素子の制御端子の電圧を制御して前記第１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、
   前記第１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第１スイッチング素子の制御端子から電荷を放電する遮断用スイッチング素子を有し、
   前記制御回路は、前記第１スイッチング素子に異常電流が流れたとき、前記遮断用スイッチング素子を制御して前記第１スイッチング素子をオフし、駆動信号が前記第１スイッチング素子のオフを指示しているにもかかわらず、前記オン駆動用スイッチング素子に電流が流れているとき、前記第１スイッチング素子が異常状態にあると判断し、前記遮断用スイッチング素子を制御して前記第１スイッチング素子をオフすることを特徴とする電子装置。
2. 前記オン駆動用スイッチング素子は、他端がオン駆動用抵抗を介して前記第１スイッチング素子の制御端子に接続をされ、
   前記制御回路は、前記オン駆動用抵抗の電圧に基づいて前記オン駆動用スイッチング素子に電流が流れているか否かを判断することを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
3. 前記オン駆動用スイッチング素子は、一端が電流検出用抵抗を介して前記駆動用電源回路の出力端子に接続され、
   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オン駆動用スイッチング素子に電流が流れているか否かを判断することを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
4. 前記駆動用電源回路は、入力端子が電流検出用抵抗を介して電源回路に接続され、前記電源回路の電圧を変換し、前記第１スイッチング素子を駆動するための電圧を供給し、
   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オン駆動用スイッチング素子に電流が流れているか否かを判断することを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
5. 前記制御回路は、前記駆動用電源回路の電圧に基づいて前記オン駆動用スイッチング素子に電流が流れているか否かを判断することを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
6. 前記オン駆動用抵抗の抵抗値は、前記第１スイッチング素子の制御端子に電荷を充電する際に必要とされる電流の大きさを考慮して設定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。
7. 前記第１スイッチング素子の制御端子に電荷を充電する際に必要とされる電流は、動作時における前記第１スイッチング素子の周囲温度を考慮したものであることを特徴とする請求項６に記載の電子装置。
8. 前記電流検出用抵抗の抵抗値は、前記第１スイッチング素子の制御端子に電荷を充電する際に必要とされる電流の大きさを考慮して設定されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の電子装置。
9. 前記第１スイッチング素子の制御端子に電荷を充電する際に必要とされる電流は、動作時における前記第１スイッチング素子の周囲温度を考慮したものであることを特徴とする請求項８に記載の電子装置。
10. 制御端子の電圧を制御することで駆動され、前記第１スイッチング素子に直列接続される第２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第２スイッチング素子の制御端子の電圧を制御して前記第２スイッチング素子を駆動するとともに、前記第２スイッチング素子に異常電流が流れているとき、前記第２スイッチング素子をオフする駆動回路と、
    を有し、
    前記制御回路は、前記第１スイッチング素子が異常状態にあると判断したとき、前記第１スイッチング素子をオン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。
11. 制御端子の電圧を制御することで駆動される第１スイッチング素子と、
    前記第１スイッチング素子を駆動するための電圧を供給する駆動用電源回路と、
    一端が前記駆動用電源回路の出力端子に接続されるとともに、他端が前記第１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第１スイッチング素子の制御端子に電荷を充電するオン駆動用スイッチング素子と、
    前記第１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第１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スイッチング素子と前記オフ駆動用スイッチング素子を制御することで、前記第１スイッチング素子の制御端子の電圧を制御して前記第１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、
    制御端子の電圧を制御することで駆動され、前記第１スイッチング素子に直列接続される第２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第２スイッチング素子の制御端子の電圧を制御して前記第２スイッチング素子を駆動するとともに、前記第２スイッチング素子に異常電流が流れているとき、前記第２スイッチング素子をオフする駆動回路と、
    を有し、
    前記制御回路は、駆動信号が前記第１スイッチング素子のオフを指示しているにもかかわらず、前記オン駆動用スイッチング素子に電流が流れているとき、前記第１スイッチング素子が異常状態にあると判断し、前記第１スイッチング素子をオンすることを特徴とする電子装置。
12. 前記制御回路は、前記第１スイッチング素子が異常状態にあると判断したとき、異常信号を外部に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。
13. 前記制御回路は、駆動信号が前記第１スイッチング素子のオンを指示し、前記第１スイッチング素子の制御端子に電荷を充電するための所定時間経過したにもかかわらず、前記オン駆動用スイッチング素子に電流が流れているとき、前記第１スイッチング素子が異常状態にあると判断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。

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