特許 7548092 スイッチの過電流検出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-02

(45)【発行日】2024-09-10

(54)【発明の名称】スイッチの過電流検出装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 1/00 20070101AFI20240903BHJP

   H02M 1/08 20060101ALI20240903BHJP

   H03K 17/00 20060101ALI20240903BHJP

【ＦＩ】

H02M1/00 H

H02M1/08 A

H03K17/00 B

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021051274

(22)【出願日】2021-03-25

(65)【公開番号】P2022149223

(43)【公開日】2022-10-06

【審査請求日】2023-05-16

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】100121821

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 強

(74)【代理人】

【識別番号】100139480

【弁理士】

【氏名又は名称】日野 京子

(74)【代理人】

【識別番号】100125575

【弁理士】

【氏名又は名称】松田 洋

(74)【代理人】

【識別番号】100175134

【弁理士】

【氏名又は名称】北 裕介

(72)【発明者】

【氏名】杉原 友祐

(72)【発明者】

【氏名】林 慶徳

(72)【発明者】

【氏名】福田 純一

【審査官】白井 孝治

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１３／１２５３６６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０２０－１８８５６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１１０６９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１９８１８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０３８６６５４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｍ １／００～ １／４４

Ｈ０２Ｍ ７／４２～ ７／９８

Ｈ０３Ｋ１７／００～１７／７０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ドレイン、ソース、ゲート及び第１ボディダイオード（ＤＡ１）を有する半導体スイッチであるメインスイッチ（ＳＷ１）と、
ドレイン、ソース、ゲート及び第２ボディダイオード（ＤＡ２）を有する半導体スイッチであるサブスイッチ（ＳＷ２）と、
前記第２ボディダイオードのアノード側に接続された第１電極、及び前記メインスイッチのソース側に接続された第２電極を有するコンデンサ（５１）と、
前記コンデンサの端子間電圧を検出する電圧検出部（５４）と、
前記コンデンサの第１電極に接続された定電流源（５５）と、
過電流判定部（５４）と、を備え、
前記サブスイッチのドレインは、前記メインスイッチのドレインに接続されており、
前記サブスイッチは、常時オフ状態に維持されており、
前記過電流判定部は、前記メインスイッチがオン状態にされている場合に検出した前記端子間電圧が過電流閾値よりも大きい場合に、前記メインスイッチに過電流が流れていると判定する、スイッチの過電流検出装置。

【請求項2】

前記メインスイッチ及び前記サブスイッチが収容された本体部（ＢＤ）、及び前記メインスイッチのゲートに電気的に接続され、前記本体部から突出する制御端子（ＴＳ）を有する半導体モジュール（ＭＳ）と、
前記制御端子が接続された板面を有する制御基板（ＫＳ）と、
を備え、
前記制御端子は、前記制御基板の板面と交差するように該板面に接続されており、
前記コンデンサ、前記電圧検出部及び前記過電流判定部は、前記制御基板の板面に設けられている請求項１に記載のスイッチの過電流検出装置。

【請求項3】

前記メインスイッチの駆動状態を制御し、前記制御基板の板面に設けられた状態制御部（５４）を備え、
前記制御基板は、
前記メインスイッチのゲートと前記状態制御部とを接続する制御配線（ＬＳ）と、
前記第２ボディダイオードのアノード側と前記コンデンサの第１電極とを接続する検出配線（ＬＤ）と、
前記メインスイッチのソース側に接続されるグランド配線（ＬＧ）と、を有し、
前記制御配線、前記検出配線、及び前記グランド配線は、前記制御基板において互いに並行するように配置されており、
前記グランド配線は、前記制御基板において前記制御配線と前記検出配線との間に配置されている請求項２に記載のスイッチの過電流検出装置。

【請求項4】

前記サブスイッチのゲートは、前記メインスイッチのソース側に接続されている請求項１から３までのいずれか一項に記載のスイッチの過電流検出装置。

【請求項5】

前記サブスイッチは前記メインスイッチよりも電流容量が小さい請求項１から４までのいずれか一項に記載のスイッチの過電流検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、スイッチの過電流検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

スイッチの過電流を検出する装置として、例えば非特許文献１に見られるように、ＤＥＳＡＴ方式を用いたものが知られている。この装置は、対応するスイッチの主端子間に発生する端子間電圧を検出する電圧検出部と、判定部とを備える。電圧検出部は、カソードが対応するスイッチの高電位側端子に接続されるダイオードを介して端子間電圧を検出する。判定部は、電圧検出部により検出された端子間電圧が閾値電圧を超えたと判定した場合、対応するスイッチに過電流が流れていると判定する。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0003】

【文献】「スマートゲートドライバカプラー ＤＥＳＡＴ検出回路設計のヒント」、東芝デバイス＆ストレージ株式会社、２０１９年

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ＤＥＳＡＴ方式では、対応するスイッチの端子間電圧を検出するためにダイオードが必要とされる。過電流検出装置にダイオードを設けると、例えばダイオードを搭載するプリントボードが大型化するなど、装置が大型化する。このような問題に対して、過電流検出装置には未だ改善の余地がある。

【0005】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、装置を小型化できるスイッチの過電流検出装置を提供することを主たる目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、互いに並列接続されるとともにボディダイオードを有する複数の半導体スイッチと、
複数の前記半導体スイッチのうち、一部の半導体スイッチをサブスイッチとし、残りの半導体スイッチをメインスイッチとする場合、前記サブスイッチを構成する前記ボディダイオードのアノード側に接続された第１電極、及び前記メインスイッチの低電位側端子側に接続された第２電極を有するコンデンサと、
前記コンデンサの端子間電圧を検出する電圧検出部と、
前記メインスイッチがオン状態にされている場合に検出した前記端子間電圧が過電流閾値よりも大きい場合に、前記メインスイッチに過電流が流れていると判定する過電流判定部と、を備える。

【0007】

ボディダイオードを有する複数の半導体スイッチが、互いに並列接続されることがある。これら複数の半導体スイッチのうち、一部の半導体スイッチをサブスイッチとし、残りの半導体スイッチをメインスイッチとした場合に、メインスイッチの過電流をＤＥＳＡＴ方式で検出するために、複数の半導体スイッチとは別にダイオードを設けることが考えられる。しかし、複数の半導体スイッチとは別にダイオードを設けると、装置が大型化する問題が生じる。

【0008】

そこで、本発明では、サブスイッチのボディダイオードを用いてメインスイッチの過電流を検出するようにした。具体的には、サブスイッチのボディダイオードのアノード側に接続された第１電極、及びメインスイッチの低電位側端子側に接続された第２電極を有する第２電極を有するコンデンサを設けるようにした。そして、メインスイッチがオン状態にされている場合に検出したコンデンサの端子間電圧が過電流閾値よりも大きい場合に、メインスイッチに過電流が流れていると判定するようにした。これにより、複数の半導体スイッチに予め設けられていたボディダイオードを用いて、メインスイッチの過電流を検出することができ、装置を小型化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】システムの全体構成図。

【図2】半導体モジュールを示す図。

【図3】半導体モジュール及び各接続部を示す図。

【図4】駆動回路を示す図。

【図5】制御基板を示す図。

【図6】半導体モジュールと制御基板との位置関係を示す図。

【図7】過電流検出処理のフローチャート。

【図8】変形例の制御基板を示す図。

【図9】変形例の制御基板を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明に係るスイッチの過電流検出装置を、車載のシステム１００に適用した第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

【0011】

図１に示すように、システム１００は、回転電機１０、インバータ２０及び制御装置５０を備えている。本実施形態において、回転電機１０は、ブラシレスの同期機であり、例えば永久磁石同期機である。回転電機１０は、３相の電機子巻線１１を備えている。

【0012】

回転電機１０は、インバータ２０を介して直流電源としてのバッテリ３０に接続されている。インバータ２０は、相毎に上アームスイッチ素子部２０Ｈと下アームスイッチ素子部２０Ｌとの直列接続体を備えている。各相の上，下アームスイッチ素子部２０Ｈ，２０Ｌの接続点には、導電部材２１を介して対応する電機子巻線１１の第１端が電気的に接続（以下、単に接続）されている。各相の電機子巻線１１の第２端は中性点ＰＴで接続されている。

【0013】

上，下アームスイッチ素子部２０Ｈ，２０Ｌは、「メインスイッチ」としての第１スイッチＳＷ１と、「サブスイッチ」としての第２スイッチＳＷ２の並列接続体を備えている。本実施形態では、第１，第２スイッチＳＷ１，ＳＷ２として、電圧制御形の半導体スイッチング素子が用いられており、より具体的には、ＳｉＣデバイスとしてのＮチャネルＭＯＳＦＥＴが用いられている。第１スイッチＳＷ１には、第１ボディダイオードＤＡ１が逆並列接続されており、第２スイッチＳＷ２には、第２ボディダイオードＤＡ２が逆並列接続されている。

【0014】

第１スイッチＳＷ１と第２スイッチＳＷ２とは、ドレイン－ソース間電圧Ｖｄｓとドレイン電流Ｉｄとの電圧電流特性が等しく、かつ互いに並列接続された数百個の半導体スイッチング素子により構成されている。これらの半導体スイッチング素子の一部である数個の半導体スイッチング素子により第２スイッチＳＷ２が構成されており、残りの半導体スイッチング素子により第１スイッチＳＷ１が構成されている。そのため、第２スイッチＳＷ２の電流容量は、第１スイッチＳＷ１の電流容量よりも小さくなっている。

【0015】

図２に示すように、各相において、上，下アームスイッチ素子部２０Ｈ，２０Ｌは、本体部ＢＤに収容されて半導体モジュールＭＳとして一体化されている。本実施形態において、本体部ＢＤは、扁平な直方体形状をなしている。

【0016】

半導体モジュールＭＳは、スイッチ高圧端子ＴＰ、スイッチ低圧端子ＴＮ及び中間端子ＴＯを備えている。スイッチ高圧端子ＴＰ、スイッチ低圧端子ＴＮ及び中間端子ＴＯは、本体部ＢＤの一方の面ＣＡから突出して設けられている。スイッチ高圧端子ＴＰは、上アームスイッチ素子部２０Ｈにおける各スイッチＳＷ１，ＳＷ２の高電位側端子であるドレインに接続されている。スイッチ低圧端子ＴＮは、下アームスイッチ素子部２０Ｌにおける第１スイッチＳＷ１の低電位側端子であるソースに接続されているとともに、図４に示すコンデンサ５１を介して下アームスイッチ素子部２０Ｌにおける第２スイッチＳＷ２のソースに接続されている。

【0017】

中間端子ＴＯは、上アームスイッチ素子部２０Ｈにおける第１スイッチＳＷ１のソースに接続されているとともにと、コンデンサ５１を介して上アームスイッチ素子部２０Ｈにおける第２スイッチＳＷ２のソースに接続されている。また、中間端子ＴＯは、下アームスイッチ素子部２０Ｌにおける各スイッチＳＷ１，ＳＷ２のドレインに接続されている。

【0018】

更に、半導体モジュールＭＳは、アノード端子ＴＡ、カソード端子ＴＫ、制御端子ＴＳ、検出端子ＴＤ及びグランド端子ＴＧを備えている。これらの端子は、本体部ＢＤの面ＣＡに対向する面ＣＢから突出しており、上，下アームスイッチ素子部２０Ｈ，２０Ｌ毎に設けられている。なお、これらの端子の接続方法については、後に詳述する。

【0019】

図３に示すように、各半導体モジュールＭＳのスイッチ高圧端子ＴＰは、導電性の高圧接続部３０Ｐを介して高圧導電部材ＢＰに接続されている。高圧導電部材ＢＰは、バッテリ３０の正極端子に接続されている。また、各半導体モジュールＭＳのスイッチ低圧端子ＴＮは、導電性の低圧接続部３０Ｎを介して低圧導電部材ＢＮに接続されている。低圧導電部材ＢＮは、バッテリ３０の負極端子に接続されている。各半導体モジュールＭＳの中間端子ＴＯは、電機子巻線１１の第１端に接続されている。

【0020】

なお、本実施形態において、システム１００は、冷却装置４０を備えている。冷却装置４０は、図３に示すように、一対の冷却管４１と、複数の冷却板４２とを備えている。半導体モジュールＭＳは、冷却板４２に挟まれた状態で設けられている。冷却管４１及び冷却板４２により、冷却流体が流れる冷却通路が構成されている。

【0021】

図１に戻り、インバータ２０は、その入力側に、インバータ２０の入力電圧を平滑化する平滑コンデンサ２３を備えている。平滑コンデンサ２３の高電位側端子は、バッテリ３０の正極端子に接続され、平滑コンデンサ２３の低電位側端子は、バッテリ３０の負極端子に接続されている。

【0022】

制御装置５０は、回転電機１０の駆動制御を行うために、回転電機１０の制御量を指令値に制御すべく、インバータ２０を構成する各スイッチＳＷ１，ＳＷ２のスイッチング制御を行う。制御量は例えばトルクである。制御装置５０は、デッドタイムＤＴを挟みつつ、上アームスイッチ素子部２０Ｈに含まれるスイッチと下アームスイッチ素子部２０Ｌに含まれるスイッチとを交互にオン状態とすべく、上，下アームスイッチに対応する駆動指令ＳＡを、各スイッチ素子部２０Ｈ，２０Ｌに対して個別に設けられた駆動回路Ｄｒに出力する。駆動指令ＳＡは、オン指令又はオフ指令のいずれかをとる。

【0023】

駆動回路Ｄｒは、制御装置５０から入力された駆動指令ＳＡに基づいて、第１，第２スイッチＳＷ１，ＳＷ２のうち、第１スイッチＳＷ１の駆動状態を制御するスイッチング制御を行う。また、駆動回路Ｄｒは、ＤＥＳＡＴ方式で第１スイッチＳＷ１の過電流を検出する。以下、図４を用いて、駆動回路Ｄｒの構成について説明する。

【0024】

図４に、上，下アームスイッチ素子部２０Ｈ，２０Ｌに対応する駆動回路Ｄｒの構成を示す。まず、上アームスイッチ素子部２０Ｈに対応する駆動回路Ｄｒについて説明する。駆動回路Ｄｒは、コンデンサ５１、コンパレータ５２、定圧電源５３、制御回路５４、及び定電流源５５を備えている。定電流源５５は、コンデンサ５１の第１電極に接続されており、ＤＥＳＡＴ方式で過電流を検出するために、コンデンサ５１に充電電流を出力する。本実施形態では、定電流源５５の充電電流が大電流となることが抑制されており、具体的には例えば、充電電流は数１００μＡである。コンデンサ５１の第２電極は、第１スイッチＳＷ１のソース及び導電部材２１に接続されている。

【0025】

コンデンサ５１の第１電極には、第２ボディダイオードＤＡ２のアノードが接続されている。第２ボディダイオードＤＡ２のカソードは、第１スイッチＳＷ１のドレインに接続されている。つまり、第２ボディダイオードＤＡ２は、コンデンサ５１から第１スイッチＳＷ１のドレインに向かう方向が順方向となるように接続されている。そのため、コンデンサ５１には、（式１）に示すように、第１スイッチＳＷ１のドレイン－ソース間電圧Ｖｄｓに、第２ボディダイオードＤＡ２の順方向電圧Ｖｆを加算した電圧である判定電圧Ｖｊｄが端子間電圧として印加される。

【0026】

Ｖｊｄ＝Ｖｄｓ＋Ｖｆ・・・（式１）
コンデンサ５１の第１電極は、コンパレータ５２の非反転入力端子５２Ａに接続されている。コンパレータ５２の反転入力端子５２Ｂは、定圧電源５３の正極端子に接続されている。定圧電源５３の負極端子は、第１スイッチＳＷ１のソースに接続されている。定圧電源５３は、第１スイッチＳＷ１のソースに対して過電流閾値Ｖｔｈだけ大きい電圧を、コンパレータ５２の反転入力端子５２Ｂに出力する。コンパレータ５２は、一対の入力端子５２Ａ，５２Ｂから入力される判定電圧Ｖｊｄと過電流閾値Ｖｔｈとを比較し、これらの大小関係を示す信号を出力端子５２Ｃから出力する。

【0027】

制御回路５４は、制御配線ＬＳを介して第１スイッチＳＷ１のゲートに接続されている。第２スイッチＳＷ２のゲートは、第１スイッチＳＷ１のソースに接続されている。そのため、第２スイッチＳＷ２は、常時オフ状態に維持される。また、制御回路５４は、第１スイッチＳＷ１のソースに接続されている。さらに、制御回路５４は、コンパレータ５２の出力端子５２Ｃに接続されており、出力端子５２Ｃから出力される信号に基づいて、第１スイッチＳＷ１の過電流を検出する。

【0028】

本実施形態では、半導体モジュールＭＳに各アームスイッチ素子部２０Ｈ，２０ＬにおけるスイッチＳＷ１，ＳＷ２の温度を検出する感温ダイオードＤＫがそれぞれ設けられている。制御回路５４は、対応する感温ダイオードＤＫのアノード及びカソードにそれぞれ接続されている。

【0029】

下アームスイッチ素子部２０Ｌに対応する駆動回路Ｄｒの構成は、上アームスイッチ素子部２０Ｈに対応する駆動回路Ｄｒの構成と同一であり、重複した説明を省略する。下アームスイッチ素子部２０Ｌに対応する駆動回路Ｄｒでは、コンデンサ５１の第２電極には、第１スイッチＳＷ１のソース及びバッテリ３０の負極端子に接続されている。

【0030】

本実施形態では、駆動回路Ｄｒを構成する定電流源５５、コンデンサ５１、コンパレータ５２、定圧電源５３及び制御回路５４が、１チップ化された半導体集積回路ＩＣにより構成されている。図５に示すように、半導体集積回路ＩＣは制御基板ＫＳの搭載面ＣＤに搭載されている。なお、本実施形態において、搭載面ＣＤが「板面」に相当する。

【0031】

制御基板ＫＳの搭載面ＣＤには、半導体モジュールＭＳのアノード端子ＴＡ、カソード端子ＴＫ、制御端子ＴＳ、検出端子ＴＤ及びグランド端子ＴＧに接続する複数のスルーホール電極が設けられている。複数のスルーホール電極は、アノードホールＨＡ、カソードホールＨＫ、制御ホールＨＳ、検出ホールＨＤ及びグランドホールＨＧを含む。アノードホールＨＡは、アノード端子ＴＡに接続されており、アノード端子ＴＡを介して感温ダイオードＤＫのアノードに接続されている。カソードホールＨＫは、カソード端子ＴＫに接続されており、カソード端子ＴＫを介して感温ダイオードＤＫのカソードに接続されている。

【0032】

制御ホールＨＳは、制御端子ＴＳに接続されており、制御端子ＴＳを介して第１スイッチＳＷ１のゲートに接続されている。検出ホールＨＤは、検出端子ＴＤに接続されており、検出端子ＴＤを介して第２スイッチＳＷ２のソース（第２ボディダイオードＤＡ２のアノード）に接続されている。グランド端子ＴＧは、グランド端子ＴＧに接続されており、グランド端子ＴＧを介して第１スイッチＳＷ１のソースに接続されている。

【0033】

また、制御基板ＫＳの搭載面ＣＤには、これらのスルーホール電極と半導体集積回路ＩＣとを接続する複数の接続配線が設けられている。複数の接続配線は、アノード配線ＬＡ、カソード配線ＬＢ、制御配線ＬＳ、検出配線ＬＤ及びグランド配線ＬＧを含む。アノード配線ＬＡは、アノードホールＨＡと半導体集積回路ＩＣとを接続する。カソード配線ＬＢは、カソードホールＨＫと半導体集積回路ＩＣとを接続する。制御配線ＬＳは、制御ホールＨＳと半導体集積回路ＩＣとを接続する。検出配線ＬＤは、検出ホールＨＤと半導体集積回路ＩＣとを接続する。グランド配線ＬＧは、グランドホールＨＧと半導体集積回路ＩＣとを接続する。

【0034】

制御基板ＫＳの搭載面ＣＤにおいて、アノード配線ＬＡ、カソード配線ＬＢ、制御配線ＬＳ、検出配線ＬＤ及びグランド配線ＬＧは、この順に互いに並行するように配置されている。これらの経路上又はこれらの経路間には、チップ抵抗又はチップコンデンサ等の電子部品ＤＢが配置されている。

【0035】

図６に示すように、本実施形態において、半導体モジュールＭＳと制御基板ＫＳとは、互いに直交するように配置されつつ、互いに接続されている。具体的には、半導体モジュールＭＳの各端子は、制御基板ＫＳの搭載面ＣＤと交差するように制御基板ＫＳの対応するスルーホール電極に挿入され、搭載面ＣＤに接続されている。その結果、半導体モジュールＭＳと制御基板ＫＳとのそれぞれは、互いに離間して配置されている。そして、半導体モジュールＭＳと制御基板ＫＳとにより、本実施形態の「過電流検出装置」が構成されている。

【0036】

次に、制御回路５４における過電流の判定方法について説明する。第１スイッチＳＷ１に過電流が流れていない場合、第１スイッチＳＷ１がオン状態に切り替えられると、第１スイッチＳＷ１のドレイン－ソース間電圧Ｖｄｓは、飽和電圧まで減少した状態で保持される。ここで、飽和電圧とは、第１スイッチＳＷ１に流れるドレイン電流Ｉｄを増加させていった場合に、ドレイン－ソース間電圧Ｖｄｓが減少しなくなったときの電圧をいう。第１スイッチＳＷ１に過電流が流れていない場合、ドレイン－ソース間電圧Ｖｄｓが飽和電圧で保持されるため、判定電圧Ｖｊｄは過電流閾値Ｖｔｈよりも小さい値に保持される。

【0037】

一方、上下アームの短絡等により第１スイッチＳＷ１に閾値電流以上の過電流が流れると、ドレイン－ソース間電圧Ｖｄｓは、飽和電圧まで減少しない。そのため、判定電圧Ｖｊｄが過電流閾値Ｖｔｈよりも大きくなり、制御回路５４は、第１スイッチＳＷ１に過電流が流れていると判定する。

【0038】

ところで、ＤＥＳＡＴ方式で第１スイッチＳＷ１の過電流を検出するためにはダイオードが必要とされ、第１，第２スイッチＳＷ１，ＳＷ２及び第１，第２ボディダイオードＤＡ１，ＤＡ２とは別にダイオードを設けることが考えられる。この場合、制御基板ＫＳにダイオードを搭載する必要があり、制御基板ＫＳが大型化する問題が生じる。また、ＤＥＳＡＴ方式で用いられるダイオードは、第２スイッチＳＷ２の高電位側端子であるドレインに接続されるため、制御基板ＫＳにおけるダイオードと他の電子部品ＤＢとの間の絶縁距離を確保しておく必要があり、制御基板ＫＳのアートワーク性が低下する問題が生じる。

【0039】

本実施形態では、第２スイッチＳＷ２の第２ボディダイオードＤＡ２を用いて、第１スイッチＳＷ１の過電流を検出する。そのため、制御基板ＫＳにダイオードを搭載する必要がない。その結果、装置を小型化しつつ、アートワーク性の向上を図ることができる。

【0040】

次に、図７を用いて、制御回路５４により行われる過電流検出処理について説明する。この処理は、所定の制御周期で繰り返し実行される。

【0041】

ステップＳ１０では、第１スイッチＳＷ１をオン状態に切り替える。続くステップＳ１１では、コンパレータ５２を用いて、第１スイッチＳＷ１の判定電圧（以下、単に判定電圧）Ｖｊｄを検出し、ステップＳ１２に進む。なお、本実施形態において、ステップＳ１２の処理が「電圧検出部」に相当する。

【0042】

ステップＳ１２では、ステップＳ１１で検出された判定電圧Ｖｊｄが過電流閾値Ｖｔｈよりも大きいかを判定する。具体的には、制御回路５４は、コンパレータ５２の出力端子５２Ｃから出力される信号に基づいて、判定電圧Ｖｊｄが過電流閾値Ｖｔｈよりも大きいか否かを判定する。

【0043】

第１スイッチＳＷ１に過電流が流れていない場合、判定電圧Ｖｊｄは過電流閾値Ｖｔｈ以下となり、ステップＳ１２で否定判定する。この場合、過電流検出処理を終了する。一方、対向アームスイッチ素子部の第１スイッチＳＷ１がショート故障して第１スイッチＳＷ１に過電流が流れている場合、判定電圧Ｖｊｄは過電流閾値Ｖｔｈよりも大きくなり、ステップＳ１２で肯定判定する。この場合、ステップＳ１３に進む。

【0044】

ステップＳ１３では、第１スイッチＳＷ１に過電流が流れていると判定する。続くステップＳ１４において、第１スイッチＳＷ１をオフ状態に切り替え、過電流検出処理を終了する。なお、本実施形態において、ステップＳ１２，Ｓ１３の処理が「過電流判定部」に相当し、ステップＳ１０，Ｓ１４の処理が「状態制御部」に相当する。

【0045】

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

【0046】

ＤＥＳＡＴ方式で第１スイッチＳＷ１の過電流を検出するためには、ダイオードが必要となる。本実施形態では、第２スイッチＳＷ２の第２ボディダイオードＤＡ２を用いて、第１スイッチＳＷ１の過電流を検出するようにした。そのため、第１，第２スイッチＳＷ１，ＳＷ２とは別にダイオードを設ける必要がなく、装置を小型化することができる。

【0047】

本実施形態では、半導体モジュールＭＳと制御基板ＫＳとは、互いに直交するように配置され、互いに離間して配置されるようにした。そのため、制御基板ＫＳに半導体集積回路ＩＣ及び電子部品ＤＢを搭載することで、これらを第２スイッチＳＷ２の第２ボディダイオードＤＡ２に対して離間して配置することができ、制御基板ＫＳにおいて絶縁距離を確保する必要がない。これにより、装置をより小型化することができるとともに、制御基板ＫＳのアートワーク性をより向上させることができる。

【0048】

第２スイッチＳＷ２の第２ボディダイオードＤＡ２を用いて、第１スイッチＳＷ１の過電流を検出する場合、回転電機１０の駆動制御を行うために第２スイッチＳＷ２のスイッチング制御が行われると、第２スイッチＳＷ２を介して第２ボディダイオードＤＡ２のアノードとカソードとの間に意図しない電流が流れる。これにより、第１スイッチＳＷ１の過電流の検出精度が低下する。本実施形態では、第２ボディダイオードＤＡ２のゲートを第１スイッチＳＷ１のソースに接続し、第２スイッチＳＷ２を常時オフ状態に維持するようにした。その結果、第１スイッチＳＷ１の過電流の検出精度の向上を図ることができる。

【0049】

第２スイッチＳＷ２の第２ボディダイオードＤＡ２を用いて、第１スイッチＳＷ１の過電流を検出する場合、第２スイッチＳＷ２におけるスイッチング機能は失われる。本実施形態では、第２スイッチＳＷ２の電流容量を、第１スイッチＳＷ１の電流容量よりも小さくした。これにより、電流容量の大きい第１スイッチＳＷ１におけるスイッチング機能を確保しつつ、電流容量の小さい第２スイッチＳＷ２の第２ボディダイオードＤＡ２を用いて、第１スイッチＳＷ１を過電流から保護することができる。

【0050】

本実施形態では、比較的小さい第２スイッチＳＷ２の電流容量に対応して、定電流源５５の充電電流が大電流とならないように抑制するようにした。そのため、第１スイッチＳＷ１の過電流の検出精度の向上を図ることができる。

【0051】

（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

【0052】

・上記実施形態では、制御基板ＫＳの搭載面ＣＤにおいて、アノード配線ＬＡ、カソード配線ＬＢ、制御配線ＬＳ、検出配線ＬＤ及びグランド配線ＬＧが、この順に互いに並行するように配置されている例を用いて説明を行った。しかし、これらの配線の並び順は上記に限られない。この場合に、制御配線ＬＳと検出配線ＬＤとの間にグランド配線ＬＧが配置されるようにしてもよい。

【0053】

検出配線ＬＤは、ＤＥＳＡＴ方式による過電流検出に用いられる第２ボディダイオードＤＡ２やコンデンサ５１に接続されている。そのため、検出配線ＬＤは、インピーダンスが高く、隣接する配線における信号の切り替えに起因してノイズが生じやすい。したがって、図５に示すように、制御配線ＬＳと検出配線ＬＤとが隣接して配置されていると、第１スイッチＳＷ１のゲートに入力される駆動信号がオン電圧とオフ電圧とで切り替えられるのに起因して、過電流を誤検出するおそれがある。

【0054】

図８に示すように、半導体集積回路ＩＣにおける端子配置を変更し、制御配線ＬＳと検出配線ＬＤとの間にグランド配線ＬＧが配置されるようにしてもよい。これにより、過電流の誤検出を抑制することができる。

【0055】

なお、半導体モジュールＭＳにおける端子配置を変更可能である場合には、図９に示すように、制御基板ＫＳにおけるスルーホール電極の配置を変更してもよい。具体的には、制御ホールＨＳと検出ホールＨＤとの間にグランドホールＨＧが配置されるようにしてもよい。これにより、過電流の誤検出を適正に抑制することができる。また、スルーホール電極と半導体集積回路ＩＣとの間の経路の引き回しのために、制御基板ＫＳが大型化することを抑制することができる。

【0056】

・上記実施形態において、各アームスイッチ素子部２０Ｈ，２０Ｌにそれぞれ３つ以上のスイッチが互いに並列接続されていてもよい。

【符号の説明】

【0057】

５１…コンデンサ、５４…制御回路、ＳＷ１…第１スイッチ、ＳＷ２…第２スイッチ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】