JP2020155821A - 半導体リレー駆動制御回路 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体リレーの電流による過度な温度上昇を防止することができる半導体リレー駆動制御回路を提供する。【解決手段】半導体リレー駆動制御回路は、判定部と、切替制御部と、を備える。前記判定部は、直流電源の電圧と容量性負荷の電圧との関係を判定する。前記切替制御部は、前記直流電源と前記容量性負荷との間に設けられる半導体リレーが備えるトランジスタの制御端子に駆動信号を出力する駆動部を前記判定部の判定結果に基づき制御して、前記トランジスタの駆動を間欠駆動及び連続駆動のいずれかに切り替える。【選択図】図５

Description

本発明は、半導体リレーの駆動を制御する回路に関する。

リレーは、例えば蓄電装置と電力変換回路との間に設けられる。通常、電力変換回路の入力側には電力変換回路の入力電圧を平滑するためのコンデンサが設けられる。

特開２０１０−１６１００９号公報

コンデンサを備える機器の起動直後では、コンデンサが未充電状態であるため、リレーに突入電流（大電流）が流れる。そこで、特許文献１では、プリチャージリレー及びプリチャージ抵抗等を設け、プリチャージリレーを閉じてプリチャージ抵抗等で電流を制限しながらコンデンサをプリチャージすることで、メインリレーであるメカニカルリレーに大電流が流れてメカニカルリレーが溶着することを防止している。

しかしながら、プリチャージリレー及びプリチャージ抵抗等を設けることは、大幅な大型化及びコストアップを招くことになるため、好ましくない。このため、プリチャージリレー及びプリチャージ抵抗等を設けることなく、有接点リレーであるメカニカルリレーの代わりに、無接点リレーである半導体リレーをメインリレーとして用いて、溶着の問題を解決することも考えられる。しかしながら、半導体リレーに突入電流（大電流）が流れて半導体リレーの温度が過度に上昇すると、溶着自体は起こらないものの、半導体リレーの劣化、破損、誤動作等が生じるおそれがある。

本発明は、上記の状況に鑑み、半導体リレーの電流による過度な温度上昇を防止することができる半導体リレー駆動制御回路を提供することを目的とする。

本明細書中に開示されている半導体リレー駆動制御回路は、直流電源の電圧と容量性負荷の電圧との関係を判定する判定部と、前記直流電源と前記容量性負荷との間に設けられる半導体リレーが備えるトランジスタの制御端子に駆動信号を出力する駆動部を前記判定部の判定結果に基づき制御して、前記トランジスタの駆動を間欠駆動及び連続駆動のいずれかに切り替える切替制御部と、を備える構成（第１の構成）である。

また、上記第１の構成の半導体リレー駆動制御回路において、前記判定部は、前記直流電源の電圧に対する前記容量性負荷の電圧の比と基準値との大小関係を判定し、前記切替制御部は、前記比が前記基準値より小さい場合に、前記トランジスタの駆動を前記間欠駆動にし、前記比が前記基準値より大きい場合に、前記トランジスタの駆動を前記連続駆動にする構成（第２の構成）であってもよい。

また、上記第１又は第２の構成の半導体リレー駆動制御回路において、前記トランジスタは、第１端子及び第２端子を有し、前記第１端子と前記制御端子との間の電圧が閾値電圧より大きいときにオン状態になり、前記半導体リレー駆動制御回路は、前記駆動部を制御して、前記トランジスタの駆動が前記間欠駆動である場合に、前記半導体リレーを流れる電流に基づき前記第１端子と前記制御端子との間の電圧を可変する電圧調整部をさらに備える構成（第３の構成）であってもよい。

また、上記第３の構成の半導体リレー駆動制御回路において、前記電圧調整部は、前記トランジスタの駆動が前記連続駆動である場合に、前記第１端子と前記制御端子との間の電圧を一定値に固定する構成（第４の構成）であってもよい。

また、上記第４の構成の半導体リレー駆動制御回路において、前記一定値は、前記トランジスタの駆動が前記間欠駆動である場合での前記第１端子と前記制御端子との間の電圧の最大値よりも大きい構成（第５の構成）であってもよい。

また、上記第１〜第５いずれかの構成の半導体リレー駆動制御回路において、前記半導体リレーの温度を検出する温度検出器の検出結果に基づき、前記半導体リレーの温度が第１基準温度を超えていると判定される場合に、前記切替制御部は、前記トランジスタの駆動を停止する構成（第６の構成）であってもよい。

また、上記第６の構成の半導体リレー駆動制御回路において、前記半導体リレーの温度を検出する温度検出器の検出結果に基づき、前記半導体リレーの温度が前記第１基準温度を超えていると判定されてから前記第１基準温度より低い第２基準温度を下回っていると判定されるまでの間、前記切替制御部は、前記トランジスタの駆動を停止し続ける構成（第７の構成）であってもよい。

本明細書中に開示されている半導体リレー駆動回路は、上記第１〜第７いずれかの構成の半導体リレー駆動制御回路と、前記駆動部と、を備える構成（第８の構成）である。

本明細書中に開示されている半導体装置は、上記第８の構成の半導体リレー駆動回路と、前記半導体リレーと、を備える構成（第９の構成）である。

また、上記第９の構成の半導体装置において、前記半導体リレーは、前記トランジスタに対して逆接続されるダイオードをさらに備える構成（第１０の構成）であってもよい。

本明細書中に開示されている車両は、上記第９又は第１０の構成の半導体装置と、前記直流電源と、前記容量性負荷と、を備える構成（第１１の構成）である。

本明細書中に開示されている半導体リレー駆動制御回路によれば、半導体リレーの電流による過度な温度上昇を防止することができる。

モータシステムの構成例を示す図 車両の外観を示す図 モータシステムの変形例を示す図 モータシステムの他の変形例を示す図 第１実施系形態に係る半導体リレー駆動回路の機能ブロック図 第１実施系形態に係る半導体リレー駆動回路の一構成例を示す図 第２実施系形態に係る半導体リレー駆動回路の機能ブロック図 第２実施系形態に係る半導体リレー駆動回路の一構成例を示す図 第３実施系形態に係る半導体リレー駆動回路の機能ブロック図 第３実施系形態に係る半導体リレー駆動回路の一構成例を示す図

＜１．モータシステム＞
図１に示すモータシステムＳＹＳ１は、例えば図２に示す車両Ｘ１に搭載される。図２に示す車両Ｘ１は、例えばハイブリッド自動車や電気自動車等である。

図１に示すモータシステムＳＹＳ１は、バッテリユニットＢ１と、半導体リレーＲＹ１及びＲＹ２と、半導体リレー駆動回路ＤＲＶ１及びＤＲＶ２と、電圧検出器ＤＥＴ１及びＤＥＴ２と、電流検出器ＤＥＴ３と、コンデンサＣ１と、インバータ回路ＩＮＶ１と、モータＭ１と、を備える。

バッテリユニットＢ１の正極は、半導体リレーＲＹ１の一端に接続される。半導体リレーＲＹ１の他端は、コンデンサＣ１の一端及びインバータ回路ＩＮＶ１の高圧側入力端に接続される。コンデンサＣ１の他端及びインバータ回路ＩＮＶ１の低圧側入力端は、半導体リレーＲＹ２の一端に接続される。半導体リレーＲＹ２の他端は、バッテリユニットＢ１の負極に接続される。モータＭ１は、インバータ回路ＩＮＶ１に接続される。

バッテリユニットＢ１は、例えば複数のバッテリモジュールを直列接続した構成である。

半導体リレーＲＹ１は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）１０１及びダイオード１０２を備える。ダイオード１０２は、ＩＧＢＴ１０１に対して逆接続される。すなわち、ダイオード１０２のアノードはＩＧＢＴ１０１のエミッタに接続され、ダイオード１０２のカソードはＩＧＢＴ１０１のコレクタに接続される。そして、ダイオード１０２のカソード及びＩＧＢＴ１０１のコレクタは、バッテリユニットＢ１の正極に接続される。

半導体リレーＲＹ２は、ＩＧＢＴ２０１及びダイオード２０２を備える。ダイオード２０２は、ＩＧＢＴ２０１に対して逆接続される。すなわち、ダイオード２０２のアノードはＩＧＢＴ２０１のエミッタに接続され、ダイオード２０２のカソードはＩＧＢＴ２０１のコレクタに接続される。そして、ダイオード２０２のカソード及びＩＧＢＴ２０１のコレクタは、バッテリユニットＢ１の負極に接続される。

上記の通り半導体リレーＲＹ１がＩＧＢＴに対して逆接続されるダイオードを備えるので、図１に示すモータシステムＳＹＳ１は、回生時にＩＧＢＴ２０１をオンにすることによってモータＭ１で発生した電力をバッテリユニットＢ１に充電することができる。

インバータ回路ＩＮＶ１は、コンデンサＣ１の電圧Ｖｃを３相交流電圧に変換する。３相交流モータであるモータＭ１は、インバータ回路ＩＮＶ１から出力される３相交流電圧によって回転駆動する。モータＭ１は、例えば図２に示す車両Ｘ１の駆動輪の駆動源として用いられる。

電圧検出器ＤＥＴ１は、バッテリユニットＢ１の電圧であるモータシステムＳＹＳ１の入力電圧Ｖｉｎを検出する。電圧検出器ＤＥＴ２は、コンデンサＣ１の電圧Ｖｃを検出する。電流検出器ＤＥＴ３は、半導体リレーＲＹ１を流れる電流であるモータシステムＳＹＳ１の入力電流Ｉｉｎを検出する。

半導体リレー駆動回路ＤＲＶ１は、電圧検出器ＤＥＴ１及びＤＥＴ２の検出結果並びに電流検出器ＤＥＴ３の検出結果に基づき、半導体リレーＲＹ１を駆動する。半導体リレー駆動回路ＤＲＶ２は、回生時であって電流を遮断する必要がない場合にＩＧＢＴ２０１をオンにし、それ以外の場合にＩＧＢＴ２０１をオフにするように、半導体リレーＲＹ２を駆動する。半導体リレー駆動回路ＤＲＶ１の詳細は後述する。

モータシステムは、図１に示す構成に限定されることはなく、例えば、図３に示す構成、図４に示す構成等であってもよい。

図３に示すモータシステムＳＹＳ２は、図１に示すモータシステムＳＹＳ１に還流ダイオードＤ１を追加した構成である。還流ダイオードＤ１のカソードは、コンデンサＣ１の一端に接続される。還流ダイオードＤ１のアノードは、コンデンサＣ１の他端に接続される。

図４に示すモータシステムＳＹＳ３は、図１に示すモータシステムＳＹＳ１において半導体リレーＲＹ２をメカニカルリレーＲＹ３に置換し、半導体リレー駆動回路ＤＲＶ２をメカニカルリレー駆動回路ＤＲＶ３に置換した構成である。メカニカルリレー駆動回路ＤＲＶ３は、回生時であって電流を遮断する必要がある場合にメカニカルリレーＲＹ３をオフにし、それ以外の場合にメカニカルリレーＲＹ３をオンにするように、メカニカルリレーＲＹ３を駆動する。なお、図４に示すモータシステムＳＹＳ３に対して、図３に示すモータシステムＳＹＳ２と同様の還流ダイオードを追加してもよい。

＜２．半導体リレー駆動回路＞
（第１実施形態）
図５は、第１実施系形態に係る半導体リレー駆動回路ＤＲＶ１の機能ブロック図である。第１実施系形態に係る半導体リレー駆動回路ＤＲＶ１は、半導体リレー駆動制御回路１０Ａと、駆動部２０と、を備える。なお、図５において図１と同一の部分には同一の符号を付し詳細な説明を省略する。

半導体リレー駆動制御回路１０Ａは、判定部１１と、切替制御部１２と、を備える。判定部１１は、電圧検出器ＤＥＴ１及びＤＥＴ２の各検出結果を入力する。判定部１１は、バッテリユニットＢ１の電圧ＶｉｎとコンデンサＣ１の電圧Ｖｃとの関係を判定する。切替制御部１２は、駆動部２０を判定部１１の判定結果に基づき制御して、ＩＧＢＴ１０１の駆動を間欠駆動及び連続駆動のいずれかに切り替える。

ＩＧＢＴ１０１を間欠駆動する場合、ＩＧＢＴ１０１がオンである期間とＩＧＢＴ１０１がオフである期間とが交互に繰り返される。コンデンサＣ１が十分に充電されていない状態でＩＧＢＴ１０１を間欠駆動する場合、ＩＧＢＴ１０１がオンである期間ではＩＧＢＴ１０１に大きな電流が流れてＩＧＢＴ１０１の温度が上昇し、ＩＧＢＴ１０１がオフである期間ではＩＧＢＴ１０１に電流が流れずＩＧＢＴ１０１が発熱しないため放熱によりＩＧＢＴ１０１の温度が下降する。このＩＧＢＴ１０１の温度上昇と温度下降との繰り返しによって、半導体リレーＲＹ１の電流による過度な温度上昇を防止しつつコンデンサＣ１を充電することができる。なお、半導体リレーＲＹ１に電流が流れない期間では半導体リレーＲＹ２にも電流が流れないので、ＩＧＢＴ１０１の間欠駆動によって半導体リレーＲＹ２の電流による過度な温度上昇も防止することができる。

ＩＧＢＴ１０１を連続駆動する場合、ＩＧＢＴ１０１がオンである期間のみとなる。コンデンサＣ１が十分に充電されている状態でＩＧＢＴ１０１を連続駆動する場合、ＩＧＢＴ１０１に大きな電流が流れないので、半導体リレーＲＹ１の電流による過度な温度上昇は発生しない。なお、半導体リレーＲＹ１に大きな電流が流れなければ半導体リレーＲＹ２にも大きな電流が流れないので、コンデンサＣ１が十分に充電されている状態でＩＧＢＴ１０１を連続駆動する場合、半導体リレーＲＹ２の電流による過度な温度上昇も発生しない。

したがって、判定部１１の判定結果に基づきＩＧＢＴ１０１の駆動を間欠駆動及び連続駆動のいずれかに切り替えることで、半導体リレーＲＹ１及びＲＹ２の電流による過度な温度上昇を防止することができる。

図６は、第１実施系形態に係る半導体リレー駆動回路ＤＲＶ１の一構成例を示す図である。図６に示す構成例の半導体リレー駆動回路ＤＲＶ１は、乗算器３１と、コンパレータ３２と、ＮＯＴゲート３３と、ＡＮＤゲート３４と、ＯＲゲート３５と、ＡＮＤゲート３６と、ゲートドライブＩＣ３７と、ゲート抵抗３８と、を備える。ゲートドライブＩＣ３７は、外部ピンＰ１〜Ｐ４を備える。

乗算器３１及びコンパレータ３２は、図５中の判定部１１に相当する。

ＮＯＴゲート３３、ＡＮＤゲート３４、ＯＲゲート３５、及びＡＮＤゲート３６は、図５中の切替制御部１２に相当する。

ゲートドライブＩＣ３７及びゲート抵抗３８は、図５中の駆動部２０に相当する。

乗算器３１は、電圧検出器ＤＥＴ１（図５参照）から出力される検出結果ＩＮＦ＿Ｖｉｎにゲインｋを乗算し、乗算結果をコンパレータ３２の非反転入力端子に供給する。電圧検出器ＤＥＴ２（図５参照）から出力される検出結果ＩＮＦ＿Ｖｃはコンパレータ３２の反転入力端子に供給される。検出結果ＩＮＦ＿Ｖｉｎは、電圧Ｖｉｎそのものであってもよく、電圧Ｖｉｎの分圧であってもよい。同様に、検出結果ＩＮＦ＿Ｖｃは、電圧Ｖｃそのものであってもよく、電圧Ｖｃの分圧であってもよい。

電圧Ｖｉｎに対する電圧Ｖｃの比（Ｖｃ／Ｖｉｎ）が乗算器３１のゲインｋより小さい場合、コンパレータ３２はハイレベルの出力信号を出力する。一方、電圧Ｖｉｎに対する電圧Ｖｃの比（Ｖｃ／Ｖｉｎ）が乗算器３１のゲインｋより大きい場合、コンパレータ３２はローレベルの出力信号を出力する。なお、電圧Ｖｉｎに対する電圧Ｖｃの比（Ｖｃ／Ｖｉｎ）とゲインｋとが等しい場合、コンパレータ３２の出力信号はハイレベルであってもよく、ローレベルであってもよい。

コンパレータ３２の出力端子は、ＮＯＴゲート３３の入力端子及びＡＮＤゲート３４の第１入力端子に接続される。パルス信号生成器ＧＲ１から出力されるパルス信号ＳＧ１は、ＡＮＤゲート３４の第２入力端子に供給される。パルス信号ＳＧ１としては、例えばオンデューティが０より大きく１より小さいＰＷＭ信号を用いることができる。

ＮＯＴゲート３３の出力端子は、ＯＲゲート３５の第１入力端子に接続される。ＡＮＤゲート３４の出力端子は、ＯＲゲート３５の第２入力端子に接続される。ＯＲゲート３５の出力端子は、ＡＮＤゲート３６の第１入力端子に接続される。起動信号生成器ＧＲ２から出力される起動信号ＳＧ２は、ＡＮＤゲート３６の第２入力端子に供給される。起動信号ＳＧ２は、起動前はローレベルとなり起動後はハイレベルとなる信号である。

ＡＮＤゲート３６の出力端子は、ゲートドライブＩＣ３７の外部ピンＰ１に接続される。電圧Ｖｉｎに対する電圧Ｖｃの比（Ｖｃ／Ｖｉｎ）が乗算器３１のゲインｋより小さい場合、パルス信号ＳＧ１と同じ論理の信号が外部ピンＰ１に供給される。一方、電圧Ｖｉｎに対する電圧Ｖｃの比（Ｖｃ／Ｖｉｎ）が乗算器３１のゲインｋより大きい場合、ハイレベルの信号が外部ピンＰ１に供給される。

定電圧ＶｃｃがゲートドライブＩＣ３７の外部ピンＰ２に印加される。定電圧Ｖｃｃは、ＩＧＢＴ１０１の閾値電圧よりも大きい電圧である。ゲートドライブＩＣ３７の外部ピンＰ３は、ゲート抵抗３８を介して、ＩＧＢＴ１０１のゲートに接続される。ゲートドライブＩＣ３８の外部ピンＰ４は、ＩＧＢＴ１０１のエミッタに接続される。

ゲートドライブＩＣ３７は、外部ピンＰ１に供給される信号がハイレベルであるときに、ＩＧＢＴ１０１のゲート−エミッタ間電圧Ｖｇｅが外部ピンＰ２に印加されている電圧（第１実施形態では定電圧Ｖｃｃ）と等しくなるように外部ピンＰ３及びＰ４の電圧レベルを調整し、外部ピンＰ１に供給される信号がローレベルであるときに、ＩＧＢＴ１０１のゲート−エミッタ間電圧Ｖｇｅが零になるように外部ピンＰ３及びＰ４の電圧レベルを調整する。なお、本実施形態とは異なり、負電源回路を追加して、外部ピンＰ１に供給される信号がローレベルであるときに、ＩＧＢＴ１０１のゲート−エミッタ間電圧Ｖｇｅが負電圧になるように外部ピンＰ３及びＰ４の電圧レベルを調整してもよい。

パルス信号ＳＧ１をＰＷＭ信号とした場合、ＰＷＭ信号のＰＷＭ周波数とオンデューティすなわち２つのパラメータを用いて、ＩＧＢＴ１０１の温度上昇と温度下降との繰り返し特性に関する設計を行うことができるので、設計の自由度が高くなる。

（第２実施形態）
図７は、第２実施系形態に係る半導体リレー駆動回路ＤＲＶ１の機能ブロック図である。第２実施系形態に係る半導体リレー駆動回路ＤＲＶ１は、半導体リレー駆動制御回路１０Ｂと、駆動部２０と、を備える。なお、図７において図５と同一の部分には同一の符号を付し詳細な説明を省略する。

半導体リレー駆動制御回路１０Ｂは、判定部１１と、切替制御部１２と、電圧調整部１３と、を備える。電圧調整部１３は、駆動部２０を制御して、ＩＧＢＴ１０１の駆動が間欠駆動である場合に、半導体リレーＲＹ１を流れる電流に基づきＩＧＢＴ１０１のゲート−エミッタ間電圧Ｖｇｅを可変する。

図８は、第２実施系形態に係る半導体リレー駆動回路ＤＲＶ１の一構成例を示す図である。なお、図８において図６と同一の部分には同一の符号を付し詳細な説明を省略する。

図８に示す構成例の半導体リレー駆動回路ＤＲＶ１は、乗算器３１と、コンパレータ３２と、ＮＯＴゲート３３と、ＡＮＤゲート３４と、ＯＲゲート３５と、ＡＮＤゲート３６と、ゲートドライブＩＣ３７と、ゲート抵抗３８と、を備える。

図８に示す構成例の半導体リレー駆動回路ＤＲＶ１は、乗算器３９と、ＮＰＮトランジスタ４０と、ＰＮＰトランジスタ４１と、抵抗４２と、オペアンプ４３と、コンデンサ４４と、コンデンサ４５と、抵抗４６と、をさらに備える。

乗算器３９、ＮＰＮトランジスタ４０、ＰＮＰトランジスタ４１、抵抗４２、オペアンプ４３、コンデンサ４４、コンデンサ４５、及び抵抗４６は、図７中の電圧調整部１３に相当する。

乗算器３９は、電流出器ＤＥＴ３（図７参照）から出力される検出結果ＩＮＦ＿Ｉｉｎにゲインｋを乗算し、乗算結果をＮＰＮトランジスタ４０のコレクタに供給する。電流検出器ＤＥＴ３（図５参照）から出力される検出結果ＩＮＦ＿Ｉｉｎは、入力電流Ｉｉｎに比例する電圧である。乗算器３９のゲインｋは、乗算器３１のゲインｋと同一であってもよく、乗算器３１のゲインｋと異なっていてもよい。

ＮＰＮトランジスタ４０のエミッタ及びＰＮＰトランジスタ４１のエミッタはオペアンプ４３の反転入力端子に接続される。ＰＮＰトランジスタ４１のコレクタはグランド電位に接続される。ＮＰＮトランジスタ４０のベース及びＰＮＰトランジスタ４１のベースは、コンパレータ３２の出力端子に接続される。

電流指令値情報生成器ＧＲ３（図７参照）から出力される電流指令値情報ＩＮＦ＿Ｉｒｅｆは抵抗４２を介してオペアンプ４３の非反転入力端子に供給される。第１実施形態とは異なり、オペアンプ４３の出力端子がゲートドライブＩＣ３７の外部ピンＰ２に接続される。

コンデンサ４４は、オペアンプ４３の非反転入力端子と出力端子との間に設けられる。コンデンサ４５及び抵抗４６の直列回路もオペアンプ４３の非反転入力端子と出力端子との間に設けられる。

電圧Ｖｉｎに対する電圧Ｖｃの比（Ｖｃ／Ｖｉｎ）が乗算器３１のゲインｋより小さい場合、ＮＰＮトランジスタ４０がオンになり、ＰＮＰトランジスタ４１がオフになる。このとき、オペアンプ４３は、電流指令値と、入力電流Ｉｉｎに乗算器３９のゲインｋを掛けて得られる値との差に応じた電圧を出力する。オペアンプ４３からゲートドライブＩＣ３７の外部ピンＰ２に供給される電圧は、入力電流Ｉｉｎが大きいほど小さくなってＩＧＢＴ１０１での発熱を抑えることができる。ただし、オペアンプ４３が動作しているときにオペアンプ４３からゲートドライブＩＣ３７の外部ピンＰ２に供給される電圧の最小値は、ＩＧＢＴ１０１の閾値電圧より大きい。

一方、電圧Ｖｉｎに対する電圧Ｖｃの比（Ｖｃ／Ｖｉｎ）が乗算器３１のゲインｋより大きい場合、ＮＰＮトランジスタ４０がオフになり、ＰＮＰトランジスタ４１がオンになる。このとき、オペアンプ４３は、電流指令値と、グランド電位との差に応じた電圧を出力する。したがって、電圧Ｖｉｎに対する電圧Ｖｃの比（Ｖｃ／Ｖｉｎ）が乗算器３１のゲインｋより大きい場合にオペアンプ４３からゲートドライブＩＣ３７の外部ピンＰ２に供給される電圧は、電圧Ｖｉｎに対する電圧Ｖｃの比（Ｖｃ／Ｖｉｎ）が乗算器３１のゲインｋより小さい場合にオペアンプ４３からゲートドライブＩＣ３７の外部ピンＰ２に供給される電圧の最大値より大きい。これにより、ＩＧＢＴ１０１の駆動が連続駆動であるときのＩＧＢＴ１０１のオン抵抗を小さくできるので、ＩＧＢＴ１０１の駆動が連続駆動であるときにＩＧＢＴ１０１で発生する電力損失を小さくすることができる。

（第３実施形態）
図９は、第３実施系形態に係る半導体リレー駆動回路ＤＲＶ１の機能ブロック図である。第３実施系形態に係る半導体リレー駆動回路ＤＲＶ１は、半導体リレー駆動制御回路１０Ｃと、駆動部２０と、を備える。なお、図９において図７と同一の部分には同一の符号を付し詳細な説明を省略する。

半導体リレー駆動制御回路１０Ｃは、判定部１１と、切替制御部１２’と、電圧調整部１３と、を備える。切替制御部１２’は、温度検出部ＤＥＴ４の検出結果及び第１基準温度情報生成器ＧＲから出力される第１基準温度情報を入力し半導体リレーＲＹ１の温度に基づき駆動部２０を制御する点で切替制御部１２（図７参照）と異なっており、それ以外の点で切替制御部１２と同一である。第１基準温度の値は、例えば半導体リレーＲＹ１の温度許容値、半導体リレーＲＹ１の温度許容値より低い予め設定した値等にすればよい。

温度検出部ＤＥＴ４は半導体リレーＲＹ１の温度を検出する。温度検出部ＤＥＴ４としては、例えば、半導体リレーＲＹ１の内部又は半導体リレーＲＹ１の周辺に配置されるサーミスタ、半導体リレーＲＹ１の内部又は半導体リレーＲＹ１の周辺に配置される感温ダイオード等を用いることができる。

図１０は、第３実施系形態に係る半導体リレー駆動回路ＤＲＶ１の一構成例を示す図である。なお、図１０において図８と同一の部分には同一の符号を付し詳細な説明を省略する。

図１０に示す構成例の半導体リレー駆動回路ＤＲＶ１は、乗算器３１と、コンパレータ３２と、ＮＯＴゲート３３と、ＡＮＤゲート３４と、ＯＲゲート３５と、ＡＮＤゲート３６と、ゲートドライブＩＣ３７と、ゲート抵抗３８と、乗算器３９と、ＮＰＮトランジスタ４０と、ＰＮＰトランジスタ４１と、抵抗４２と、オペアンプ４３と、コンデンサ４４と、コンデンサ４５と、抵抗４６と、を備える。

図１０に示す構成例の半導体リレー駆動回路ＤＲＶ１は、コンパレータ４７と、ＡＮＤゲート４８と、をさらに備える。

温度検出器ＤＥＴ４（図９参照）から出力される検出結果ＩＮＦ＿Ｔはコンパレータ４７の反転入力端子に供給される。第１基準温度情報生成器ＧＲ４（図９参照）から出力される第１基準温度情報ＩＮＦ＿Ｔｒｅｆ１はコンパレータ４７の非反転入力端子に供給される。コンパレータ４７の出力端子はＡＮＤゲート４８の第２入力端子に接続される。

第２実施形態とは異なり、ＡＮＤゲート３６の出力端子がＡＮＤゲート４８の第２入力端子に接続され、ＡＮＤゲート４８の出力端子がゲートドライブＩＣ３７の外部ピンＰ１に接続される。

コンパレータ４７は、半導体リレーＲＹ１の温度が第１基準温度を超えているかを判定する。コンパレータ４７は、半導体リレーＲＹ１の温度が第１基準温度を超えているときに出力信号をローレベルにする。コンパレータ４７の出力信号がローレベルになると、外部ピンＰ１に供給される信号もローレベルになるので、ＩＧＢＴ１０１の駆動は停止する。すなわち、半導体リレーＲＹ１の温度が第１基準温度を超えている期間、ＩＧＢＴ１０１の駆動は停止する。これにより、半導体リレーＲＹ１の電流による過度な温度上昇をより確実に防止することができる。

なお、コンパレータ４７をヒステリシスコンパレータとしてもよい。この場合、半導体リレーＲＹ１の温度が第１基準温度を超えていると判定されてから第１基準温度より低い第２基準温度を下回っていると判定されるまでの間、ＩＧＢＴ１０１の駆動は停止し続ける。これにより、ＩＧＢＴ１０１の駆動とＩＧＢＴ１０１の駆動停止とが頻繁に繰り返されることを防止することができる。

＜３．その他＞
本明細書中に開示されている種々の技術的特徴は、上記実施形態のほか、その技術的創作の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。すなわち、上記実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の技術的範囲は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。

上述した実施形態では、半導体リレーが備えるトランジスタとしてＩＧＢＴを例示したが、半導体リレーが備えるトランジスタとしてＩＧＢＴ以外のトランジスタ（例えばＳｉＣトランジスタ等）を用いてもよい。

上述した実施形態では、駆動部２０の一部をゲートドライブＩＣ３７として集積化しているが、ゲートドライブＩＣ３７を、ゲートドライブＩＣ３７と同等の機能を有する非集積化回路に置換してもよい。ゲートドライブＩＣ３７とゲートドライブＩＣ３７以外の他の回路とを合わせて、単一のＩＣとしてもよい。

１０Ａ〜１０Ｃ 半導体リレー駆動制御回路
１１ 判定部
１２、１２’ 切替制御部
１３ 電圧制御部
２０ 駆動部
１０１、１０２ ＩＧＢＴ
１０２、２０２ ダイオード
Ｂ１ バッテリユニット
Ｃ１ コンデンサ
ＤＲＶ１、ＤＲＶ２ 半導体リレー駆動回路
ＲＹ１、ＲＹ２ 半導体リレー

Claims (11)

1. 直流電源の電圧と容量性負荷の電圧との関係を判定する判定部と、
   前記直流電源と前記容量性負荷との間に設けられる半導体リレーが備えるトランジスタの制御端子に駆動信号を出力する駆動部を前記判定部の判定結果に基づき制御して、前記トランジスタの駆動を間欠駆動及び連続駆動のいずれかに切り替える切替制御部と、
   を備える、半導体リレー駆動制御回路。
2. 前記判定部は、
   前記直流電源の電圧に対する前記容量性負荷の電圧の比と基準値との大小関係を判定し、
   前記切替制御部は、
   前記比が前記基準値より小さい場合に、前記トランジスタの駆動を前記間欠駆動にし、
   前記比が前記基準値より大きい場合に、前記トランジスタの駆動を前記連続駆動にする、請求項１に記載の半導体リレー駆動制御回路。
3. 前記トランジスタは、第１端子及び第２端子を有し、前記第１端子と前記制御端子との間の電圧が閾値電圧より大きいときにオン状態になり、
   前記半導体リレー駆動制御回路は、前記駆動部を制御して、前記トランジスタの駆動が前記間欠駆動である場合に、前記半導体リレーを流れる電流に基づき前記第１端子と前記制御端子との間の電圧を可変する電圧調整部をさらに備える、請求項１又は請求項２に記載の半導体リレー駆動制御回路。
4. 前記電圧調整部は、前記トランジスタの駆動が前記連続駆動である場合に、前記第１端子と前記制御端子との間の電圧を一定値に固定する、請求項３に記載の半導体リレー駆動制御回路。
5. 前記一定値は、前記トランジスタの駆動が前記間欠駆動である場合での前記第１端子と前記制御端子との間の電圧の最大値よりも大きい、請求項４に記載の半導体リレー駆動制御回路。
6. 前記半導体リレーの温度を検出する温度検出器の検出結果に基づき、前記半導体リレーの温度が第１基準温度を超えていると判定される場合に、前記切替制御部は、前記トランジスタの駆動を停止する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の半導体リレー駆動制御回路。
7. 前記半導体リレーの温度を検出する温度検出器の検出結果に基づき、前記半導体リレーの温度が前記第１基準温度を超えていると判定されてから前記第１基準温度より低い第２基準温度を下回っていると判定されるまでの間、前記切替制御部は、前記トランジスタの駆動を停止し続ける、請求項６に記載の半導体リレー駆動制御回路。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の半導体リレー駆動制御回路と、
   前記駆動部と、
   を備える、半導体リレー駆動回路。
9. 請求項８に記載の半導体リレー駆動回路と、
   前記半導体リレーと、
   を備える、半導体装置。
10. 前記半導体リレーは、前記トランジスタに対して逆接続されるダイオードをさらに備える、請求項９に記載の半導体装置。
11. 請求項９又は請求項１０に記載の半導体装置と、
    前記直流電源と、
    前記容量性負荷と、
    を備える、車両。

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