JP2020048035A - 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変換回路が測定した測定値を、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（Ｓ１４）と、補正前の測定値と補正前閾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判断する第１判断部（Ｓ１２）と、補正後測定値と補正後閾値との比較に基づいて電気回路に異常があるか否かを判断する第２判断部（Ｓ１５）と、第１判断部の判断結果および第２判断部の判断結果の少なくとも一方において、電気回路に異常が生じていると判断されている場合に、電気回路に生じている異常を検出したとする異常検出部（Ｓ１３、Ｓ１６）とを備える。【選択図】図６

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。

個体ごとに閾値を設定することは手間になるので、閾値は、個体によらず共通の値とすることが好ましい。閾値を個体によらない共通値とする場合、対応関係式を、抵抗器の抵抗値がカタログ値であるとして設定し、その対応関係式に基づいて閾値を設定することになる。

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（Ｓ１４）と、
補正部が補正する前の測定値と、補正前の測定値が異常であるか否かを判断するための閾値である補正前閾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判断する第１判断部（Ｓ１２、Ｓ２１）と、
補正後測定値と、補正後測定値が異常であるか否かを判断するための閾値である補正後閾値との比較に基づいて、電気回路に異常があるか否かを判断する第２判断部（Ｓ１５、Ｓ２３）と、
第１判断部の判断結果および第２判断部の判断結果の少なくとも一方において、電気回路に異常が生じていると判断されている場合に、電気回路に生じている異常を検出したとする異常検出部（Ｓ１３、Ｓ１６、Ｓ２２、Ｓ２４）と、を備えている。

回路異常検出素子が持つ抵抗値のばらつき等により、個体によっては、補正後測定値の上限値または下限値が閾値を超えない可能性があることを考慮し、第１判断部において、補正前の測定値と補正前閾値とを比較する。加えて、補正後測定値と補正後閾値も比較する。そして、少なくとも一方の比較により、電気回路に異常が生じていると判断されている場合に、電気回路に生じている異常を検出したとする。

このようにすることで、補正後測定値と閾値との比較では電気回路の異常が検出できない場合でも、電気回路に生じている異常を検出できる。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。 メイン電流ＩＯＵＴに対するデジタル値Ｄの関係を示す直線のうち傾きが最大の直線を示す図である。 メイン電流ＩＯＵＴに対するデジタル値Ｄの関係を示す直線のうち傾きが最小の直線を示す図である。 ＣＰＵ２４が実行する過電流検出処理を示す図である。 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が実行する処理を示す図である。 変形例２においてＣＰＵ２４が図６を実行する前に一度実行する処理を示す図である。 変形例３の回路構成を示す図である。 変形例４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ＭＰＵ２０を示している。ＭＰＵ２０は電気回路１０の異常を監視する回路異常検出装置の要素の一部である。

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のコレクタ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）Ｓ１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、過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ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。過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣは、実製品によらない一定値である。

（補正前と補正後の閾値）
過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣを理想線と交差する値に設定することから、この過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ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）の上限が補正後過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（Ａ）よりも低くなっている。補正後過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（Ａ）は、補正後閾値および高補正後閾値の一例である。

補正後デジタル値Ｄ（Ａ）の上限値が補正後過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（Ａ）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）は補正後過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（Ａ）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、過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣは、補正前のデジタル値Ｄ（以下、補正前デジタル値Ｄ（Ｂ））と比較するために、もう一つ設定されている。以下、２つの過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣのうち、補正前デジタル値Ｄ（Ｂ）と比較するための過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣを補正前過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（Ｂ）とする。補正前過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（Ｂ）は補正前閾値および高補正前閾値の一例である。

図４には、補正前過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（Ｂ）も示している。補正前過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（Ｂ）は、傾きが最大の実製品線において、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のときのデジタル値Ｄよりも少し大きい値に設定することができる。図４には、傾きが最大の実製品線を示している。

一方、補正後過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（Ａ）は、傾きが最小の実製品線において、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のときのデジタル値Ｄよりも少し大きい値に設定することができる。

なお、実製品線の傾きの範囲は、予め決定することができる。実製品線の傾きは、ＲｏｎＫ／ＲｏｎＳであり、ＲｏｎＫとＲｏｎＳは、実製品ごとにばらつきがあるけれども、メインＭＯＳＦＥＴ３１、センスＭＯＳＦＥＴ３２ともに、ＲｏｎＫ、ＲｏｎＳがある範囲内に入ることが、製品仕様上、保証されているからである。

図４において、補正前過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（Ｂ）は、過電流を検出する必要がある範囲内で、補正前デジタル値Ｄ（Ｂ）と交差している。したがって、補正後デジタル値Ｄ（Ａ）は補正後過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（Ａ）を超えない実製品でも、補正前過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（Ｂ）と補正前デジタル値Ｄ（Ｂ）とを比較すれば、過電流を検出する必要がある範囲において、過電流検出ができることが分かる。

図５には、傾きが最小の実製品線を示している。図５においても、破線が、補正前の実製品線であり、一点鎖線が、メイン電流ＩＯＵＴに対する補正後デジタル値Ｄ（Ａ）の変化を示す線、すなわち、補正後の実製品線である。

図５に示すように、傾きが最小の実製品線では、図４とは反対に、補正前デジタル値Ｄ（Ｂ）が補正前過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（Ｂ）を超えるのは、過電流を検出する必要がある範囲よりもメイン電流ＩＯＵＴが大きくなってからである。したがって、傾きが最小の実製品線を示す実製品では、補正前過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（Ｂ）を使っても、過電流を検出する必要がある範囲内では過電流を検出することができない。

しかし、傾きが最小の実製品線を示す実製品では、メイン電流ＩＯＵＴが、過電流を検出する必要がある範囲内にあるときに、補正後デジタル値Ｄが補正後過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（Ａ）を超える。したがって、傾きが最小の実製品線を示す実製品では、補正後デジタル値Ｄと補正後過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（Ａ）を比較すれば、過電流を検出する必要がある範囲内では過電流を検出することができる。これら補正前過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（Ｂ）および補正後過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（Ａ）は、実製品におけるオン抵抗ＲｏｎＳ、ＲｏｎＫのばらつきを考慮していることから、実製品によらない一定値であり、事前に設定しておくことができる。

（過電流検出処理）
以上のことから、本実施形態では、補正前過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（Ｂ）および補正後過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（Ａ）の２つの閾値を用いて過電流を検出する。図６に、ＣＰＵ２４が実行する過電流検出処理を示す。ＣＰＵ２４は、通電中、一定周期で図６に示す処理を実行する。なお、図６に示す処理において、Ｓ１２は第１判断部に相当し、Ｓ１３、Ｓ１６は異常検出部に相当し、Ｓ１４は補正部に相当し、Ｓ１５は第２判断部に相当する。

Ｓ１１では、補正前デジタル値Ｄ（Ｂ）をＡＤＣ２２から読み取る。Ｓ１２では、Ｓ１１で読み取った補正前デジタル値Ｄ（Ｂ）が補正前過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（Ｂ）よりも大きいか否かを判断する。この判断がＹＥＳであればＳ１３に進む。Ｓ１３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。

Ｓ１２の判断がＮＯであればＳ１４に進む。Ｓ１４では、Ｓ１１で読み取った補正前デジタル値Ｄ（Ｂ）に、Ｓ２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。

Ｓ１５では、Ｓ１４で得た補正後デジタル値Ｄ（Ａ）が補正後過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（Ａ）よりも大きいか否かを判断する。この判断がＹＥＳである場合もＳ１３に進み、過電流を検出したとする。一方、Ｓ１５の判断もＮＯであればＳ１６に進み、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、センスＭＯＳＦＥＴ３２が持つ抵抗値のばらつき等により、補正後デジタル値Ｄ（Ａ）の上限値が補正後過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（Ａ）を超えない可能性を考慮し、補正前デジタル値Ｄ（Ｂ）と補正前過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（Ｂ）とを比較する（Ｓ１２）。加えて、補正後デジタル値Ｄ（Ａ）と補正後過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（Ａ）も比較する（Ｓ１５）。そして、少なくとも一方の比較において、デジタル値Ｄが過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣを超えていると判断した場合、電気回路１０に過電流が流れているとする（Ｓ１３）。

このようにすることで、補正後デジタル値Ｄ（Ａ）と補正後過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（Ｂ）との比較では電気回路１０に過電流が流れていることを検出できない場合でも、電気回路１０に過電流が流れていることを検出できる。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。

＜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補正後断線閾値ＴＨ_Ｄ（Ａ）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、図５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）が補正後断線閾値ＴＨ_Ｄ（Ａ）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）と比較する補正後断線閾値ＴＨ_Ｄ（Ａ）だけでなく、補正前デジタル値Ｄ（Ｂ）と比較する補正前断線閾値ＴＨ_Ｄ（Ｂ）を事前に設定しておく。

図７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７に示す処理を実行する。なお、図７に示す処理において、Ｓ１２は第１判断部に相当し、Ｓ２１は第１判断部に相当し、Ｓ２２、Ｓ２４は異常検出部に相当し、Ｓ２３は第２判断部に相当する。

Ｓ２１では、Ｓ１１で読み取った補正前デジタル値Ｄ（Ｂ）が、補正前断線閾値ＴＨ_Ｄ（Ｂ）よりも小さいか否かを判断する。この判断がＹＥＳであればＳ２２に進む。Ｓ２２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。

Ｓ２１の判断がＮＯであればＳ２３に進む。Ｓ２３では、Ｓ１４で得た補正後デジタル値Ｄ（Ａ）が補正後断線閾値ＴＨ_Ｄ（Ａ）よりも小さいか否かを判断する。Ｓ２３の判断がＹＥＳである場合もＳ２２に進み、断線を検出したとする。一方、Ｓ２３の判断もＮＯであればＳ２４に進み、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）の下限値が補正後断線閾値ＴＨ_Ｄ（Ａ）よりも小さくならない可能性を考慮し、補正前デジタル値Ｄ（Ｂ）と補正前断線閾値ＴＨ_Ｄ（Ｂ）とを比較する（Ｓ２１）。加えて、補正後デジタル値Ｄ（Ａ）と補正後断線閾値ＴＨ_Ｄ（Ａ）も比較する（Ｓ２３）。そして、少なくとも一方の比較において、デジタル値Ｄが断線閾値ＴＨ_Ｄよりも小さいと判断した場合、電気回路１０が断線しているとする（Ｓ２２）。

このようにすることで、補正後デジタル値Ｄ（Ａ）と補正後断線閾値ＴＨ_Ｄ（Ｂ）との比較では電気回路１０が断線していることを検出できない場合でも、電気回路１０が断線していることを検出できる。したがって、電気回路１０が断線し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８に示す処理を実行する。図８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。図８に示す処理、すなわち、Ｓ３１〜Ｓ３３は閾値補正部としての処理である。

Ｓ３１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。

Ｓ３２では、閾値補正係数を算出する。閾値補正係数は、Ｓ３１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。Ｓ３３では、Ｓ３２で得た閾値補正係数を、図６で使用する補正前過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（Ｂ）、補正後過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（Ａ）に乗じる。また、図７を実施する場合には、補正前断線閾値ＴＨ_Ｄ（Ｂ）、補正後断線閾値ＴＨ_Ｄ（Ａ）にも、Ｓ３２で得た閾値補正係数を乗じる。図６、図７では、図８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、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、補正前閾値および補正後閾値を同じ比率で変化させていることになる。よって、電源電圧＋Ｂに応じて、過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣおよび断線閾値ＴＨ_Ｄを変更したい場合に、補正前後の過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣおよび補正前後の断線閾値ＴＨ_Ｄをまとめて変更することができる。

＜変形例２＞
変形例２では、ＣＰＵ２４は、図６を実行する前に、一度、図９に示す処理を実行する。なお、図９に示す処理を実行するとき、図２において実製品線は算出済みである。

Ｓ４１では、補正後デジタル値Ｄ（Ａ）が補正後過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（Ａ）を超える可能性があるか否かを判断する。図４と図５の比較から分かるように、実製品線の傾きが大きい場合に補正後デジタル値Ｄ（Ａ）が補正後過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（Ａ）を超えず、実製品線の傾きが小さい場合には補正後デジタル値Ｄ（Ａ）が補正後過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（Ａ）を超える。また、補正後過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（Ａ）および上限値は一定値である。したがって、補正後デジタル値Ｄ（Ａ）が補正後過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（Ａ）を超えなくなる実製品線の傾きは事前に計算することができる。

補正後デジタル値Ｄ（Ａ）が補正後過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（Ａ）を超えなくなる実製品線の傾きをα０とすると、Ｓ４１では、図２の手順を実行して算出した実製品線の傾きが、α０よりも大きいか否かを判断することになる。実製品線の傾きがα０以下であればＳ４１の判断はＹＥＳになり、Ｓ４２に進む。

Ｓ４２では、以降、過電流検出処理として図６を実行することに決定する。一方、実製品線の傾きがα０よりも大きい場合にはＳ４１の判断がＮＯになり、Ｓ４３に進む。Ｓ４３では、過電流検出処理において補正前判断を省略することに決定する。補正前判断とは、図６におけるＳ１２のことであり、補正前判断を省略した過電流検出処理は、図６からＳ１２を除いた処理である。補正後デジタル値Ｄ（Ａ）が補正後過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（Ａ）を超えることができるので、補正前デジタル値Ｄ（Ｂ）と補正前過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（Ｂ）との比較を省略しても過電流を検出できる。そこで、補正前デジタル値Ｄ（Ｂ）と補正前過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（Ｂ）との比較を行わないのである。そして、補正後デジタル値Ｄ（Ａ）が補正後過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（Ａ）を超えた場合には、電気回路１０に過電流が流れているとする。

この変形例２のようにすれば、周期的に実行する過電流検出処理を簡略化できる。しかも、ＭＰＵ２０は、補正前デジタル値Ｄ（Ｂ）と補正前過電流閾値ＴＨ_ＯＶＣ（Ｂ）とを比較する構成を備えているので、実製品線の傾きが大きい実製品に適用された場合にも、過電流を精度よく検出できるという汎用性を備える。

＜変形例３＞
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４＞
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５＞
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。

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 Ｓ１２、Ｓ２１：第１判断部 Ｓ１３、Ｓ１６、Ｓ２２、Ｓ２４：異常検出部 Ｓ１４：補正部 Ｓ１５、Ｓ２３：第２判断部 Ｓ３１、Ｓ３２、Ｓ３３：閾値補正部

Claims (4)

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（Ｓ１４）と、
   前記補正部が補正する前の前記測定値と、補正前の前記測定値が異常であるか否かを判断するための閾値である補正前閾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判断する第１判断部（Ｓ１２、Ｓ２１）と、
   前記補正後測定値と、前記補正後測定値が異常であるか否かを判断するための閾値である補正後閾値との比較に基づいて、前記電気回路に異常があるか否かを判断する第２判断部（Ｓ１５、Ｓ２３）と、
   前記第１判断部の判断結果および前記第２判断部の判断結果の少なくとも一方において、前記電気回路に異常が生じていると判断されている場合に、前記電気回路に生じている異常を検出したとする異常検出部（Ｓ１３、Ｓ１６、Ｓ２２、Ｓ２４）と、を備えている回路異常検出装置。
2. 前記補正前閾値および前記補正後閾値として、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補正前閾値および高補正後閾値を備え、
   前記第１判断部（Ｓ１２）は、前記測定値が前記高補正前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判断し、
   前記第２判断部（Ｓ１５）は、前記補正後測定値が前記高補正後閾値よりも大きいことに基づいて、前記測定対象量が高すぎる異常が生じていると判断する、請求項１に記載の回路異常検出装置。
3. 前記電気回路に入力される電圧値に応じて、前記補正前閾値と前記補正後閾値を、同じ比率で変化させる閾値補正部（Ｓ３１、Ｓ３２、Ｓ３３）を備え、
   前記第１判断部は、前記補正前閾値として、前記閾値補正部が補正した後の前記補正前閾値を使用し、
   前記第２判断部は、前記補正後閾値として、前記閾値補正部が補正した後の前記補正後閾値を使用する、請求項１または２に記載の回路異常検出装置。
4. 前記補正部が補正する前の前記測定対象量に対する前記測定値の傾きから、前記補正後測定値が前記補正後閾値を超える可能性があると判断できる場合には、前記第１判断部は前記判断を行わず、
   前記異常検出部は、前記第２判断部の判断結果において前記電気回路に異常が生じていると判断されている場合に、前記電気回路に生じている異常を検出したとする、請求項２に記載の回路異常検出装置。

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