JP4529666B2 - 負荷駆動装置及び負荷駆動制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、負荷に対して直列に接続される半導体素子を駆動し、前記負荷に通電を行って駆動する負荷駆動装置、及び負荷駆動制御方法に関する。

車両（例えば自動車）には、エアコンディショナー（以下、エアコンと称す）に用いられる送風用のブロワモータやクーリングファンモータなどが搭載されている。図１４は、そのようなモータを駆動する駆動装置の一構成例を示す。バッテリ（電源）１の正側端子とグランドとの間には、ヒューズ２，ＤＣモータ（送風ファンモータ）３，ＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ（スイッチング素子）４及び電流検出抵抗５の直列回路が接続されている。モータ３は、図示しない送風ファンを回転させてエアコンの送風を行なう。

入力信号処理部６は、空調制御を行う図示しないエアコンＥＣＵ(Electronic Control Unit)によって出力される駆動制御信号ＳＩを処理する。エアコンＥＣＵは、駆動制御信号（モータ３に対する印加電圧指令）を例えば搬送波周波数が５ｋＨｚ程度であるＰＷＭ信号として出力する。そして、入力信号処理部６は、そのＰＷＭ（パルス幅変調）信号をフィルタなどによりＦ／Ｖ変換し、変換した電圧信号に基づき駆動指令信号を生成して駆動回路７に出力する。
駆動回路７は、与えられた駆動指令信号に応じて、ＦＥＴ４のゲートに駆動信号を出力する。すると、ＦＥＴ４は、そのゲート駆動信号のレベルに応じてモータ３に対する印加電圧を制御する（リニア駆動）。電圧モニタ８は、ＦＥＴ４のドレイン電圧ＶＭ（−）をモニタして駆動回路７にモニタ信号を出力している。そして、駆動回路７は、ドレイン電圧ＶＭ（−）を参照しながらモータ３に対する印加電圧が狙い値になるようにフィードバック制御する。

電流検出抵抗５の両端には、電流モニタ９の入力端子が接続されている。電流モニタ９は、電流検出抵抗５の端子電圧に基づいて当該抵抗５に流れる電流を検出するものであり、その検出信号は保護機能部１０に出力されている。保護機能部１０は、与えられた検出信号に基づいてＦＥＴ４の保護動作を行なう。例えば、モータ３がロック状態になった場合に、検出される電流値がしきい値を超える過電流が流れると、保護機能部１０は、ＦＥＴ４による印加電圧を低下させるように駆動回路７に指令を与えて通電電流量を制限する。以上が負荷駆動装置１１を構成している。この負荷駆動装置１１において過電流保護動作を行う部分の回路構成については、例えば特許文献１に開示されているような技術が適用される。
特公平８−３４２２２号公報

上記のように電流を制限するのは、ＦＥＴ４を保護すると共に、モータ３のロック状態が解除されて通常の駆動状態に復帰することも期待するためである。例えば、寒冷地などではモータ３のシャフト部分等が凍結する場合がある。その状態からモータ３を起動すると一次的にロック状態になるが、モータ３のトルクが印加されれば凍結によるロックが解除されることも十分に想定されるからである。
ところが、上記構成によって過電流に対する保護を図る場合、例えばモータ３の巻線がショートした場合には、電流制限を行っている期間内でも消費電力が大きくなるため、ＦＥＴ４の定格を超えてしまう場合があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、半導体素子をより確実に保護することができる負荷駆動装置及び負荷駆動制御方法を提供することにある。

請求項１記載の負荷駆動装置によれば、駆動時において負荷に流れる電流と、負荷に対して印加される電圧とを検出する。そして、電流制限手段は、検出電流がしきい値を超えると負荷に流れる電流が第１制限レベル以下となるように制限し、検出電流がしきい値を超えると共に検出電圧がしきい値を下回ると、負荷に流れる電流が第２制限レベル以下となるように電流制限を行う。
即ち、負荷に短絡が発生したような場合には印加電圧レベルが大きく低下するので、印加電圧をモニタすれば短絡のような異常の発生を判定することができる。そして、そのような異常が発生した場合には、通電電流量が第２制限レベル以下となるように制限することで過電流発生時の消費電力を更に低減し、半導体素子を確実に保護することが可能となる。

請求項２記載の負荷駆動装置によれば、電流制限手段は、電流検出手段によって検出される電流と電圧検出手段によって検出される電圧とに基づいて得られる負荷の抵抗値がしきい値を下回ると、負荷に流れる電流が第２制限レベル以下となるように制限する。即ち、検出電圧がしきい値を下回る場合と等価な状態を負荷の抵抗値が低下したことを以って検出するので、配線抵抗による電圧降下分等を考慮してしきい値を設定する必要がなくなる。従って、負荷の印加電圧を直接検出する場合に比較してしきい値の設定を容易に行うことができる。

請求項３記載の負荷駆動装置によれば、電流制限手段は、検出抵抗に負荷電流が流れた場合の端子電圧と、電圧検出手段によって検出される電圧を抵抗分圧した電位とを比較し、前者が後者を上回った場合に第２制限レベルによる電流制限動作を行う。従って、しきい値を、検出抵抗並びに分圧抵抗の抵抗比によって設定することができる。
請求項４記載の負荷駆動装置によれば、電流制限手段は、検出電流がしきい値を超える状態が所定時間継続すると負荷に対する通電を停止させるので、過電流発生状態が短時間内に解消されない場合でも、半導体素子を確実に保護することができる。

請求項５記載の負荷駆動装置によれば、負荷を車両に搭載されるファンモータとする。即ち、車両には、低温環境下においても各部が正常に機能することが要求される。そして、ファンモータについては、回転駆動する機構部部分が低温環境下において凍結すると始動時にロック状態になることが想定される。
しかし、凍結によるロックは、モータのトルクを加えれば解除されることも十分に期待されるため、モータの駆動ロック状態が検出されたことを以って直ちに停止することは望ましくない。そこで、車両に搭載されるファンモータに本発明を適用すれば、モータがロックした場合でも、許容される通電状態をできる限り維持しつつ半導体素子の保護を図るのに好適である。

（第１実施例）
以下、本発明を、車両に搭載されるファンモータを負荷として駆動する駆動装置に適用した場合の第１実施例について図１乃至図４を参照して説明する。尚、図１４と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。本実施例の負荷駆動装置１２は、図１４に示す負荷駆動装置１１に対して、電圧モニタ（電圧検出手段）８のモニタ信号を、保護機能部（電流制限手段）１３に与えるようにしたものである。そして、保護機能部１３は、これらの電圧モニタ８，電流モニタ９によって出力される電圧，電流モニタ信号に基づいて保護動作を行なうように構成されている。

次に、本実施例の作用について図２乃至図４も参照して説明する。図２は、保護機能部１３が保護動作を行なうために用いるデータテーブルであり、横軸は、入力信号として与えられる負荷印加電圧｛＋Ｂ−ＶＭ（−）｝（Ｖ）を示し、縦軸に負荷電流Ｉ（Ａ）を示す。例えば、負荷印加電圧を８Ｖに設定するようにＥＣＵより制御指令が与えられた場合、モータ（ファンモータ）３の定常電流は約１５Ａであり、モータ３がロックした場合に流れる過負荷電流は約４０Ａになるものとする。

これに対して、保護機能部１３は、負荷印加電圧８Ｖの場合は負荷電流を３３Ａ（第１制限レベル）まで抑制する。この結果、負荷印加電圧は、過負荷時電流３３Ａに相当する約６．７Ｖまで低下する（ケース１）。
また、保護機能部１３は、過電流を検出した時点から内部のタイマ（図示せず）によって計時を開始し、前記検出状態が所定時間継続した場合には、ＦＥＴ４をＯＦＦしてモータ３に対する通電を停止させる（ケース２）。尚、以上の制御に関しては、従来より行っていた保護動作と同様である。

更に、保護機能部１３は、過電流が流れたと判断される場合に加えて、電圧モニタ８により検出される電圧ＶＭ（−）を参照して、負荷印加電圧が０Ｖ付近（例えば、しきい値電圧２Ｖ以下）に低下する異常状態を検出すると、元々の指令された負荷印加電圧にかかわらず、負荷電流値を１５Ａ（第２制限レベル）まで低下させるように更に制限する（ケース３）。そして、この場合も、ケース２と同様に、過電流を検出した時点から所定時間が経過した場合には、ＦＥＴ４をＯＦＦしてモータ３に対する通電を停止させる（ケース４）。

図３（ａ）〜（ｃ）は、上記ケース１，２に対応する負荷電流，負荷印加電圧の変化と制御状態とを示すものであり、図３（ｄ）〜（ｆ）は、上記ケース３，４に対応するものである。図３（ｃ），（ｆ）は、条件Ａが過電流検出（負荷異常），条件Ｂが負荷印加電圧異常を示しており、電流制限値を変更（第１→第２）する条件Ｃは、条件Ａ，Ｂの論理積で成立させることを示している。
即ち、負荷印加電圧が０Ｖ付近に低下した場合には、モータ３の巻線がショートしたか、又は、モータ３の電源側配線が「噛み込み」などによりボディアースに落ちたような場合（後述するハイサイド駆動の場合）が想定されるので、そのような場合には、電流制限値を単なる過電流検出のケースよりも更に低く設定することで、ＦＥＴ４を確実に保護するようにしている。

図４は、モータ３のロック時と、負荷ショートが発生した場合との消費電力をシミュレートした一例を示すものであり、バッテリ電圧＋Ｂ＝１５Ｖ，配線抵抗を５０ｍΩと想定している。従来と同様に過電流のみを検出して電流制限を行い負荷ショートが発生した場合には、負荷印加電圧の狙い値（ＥＣＵからの指令）が１０Ｖ以上になると、ＦＥＴ４の保護限界領域である４００Ｗを超えてしまう。これに対して、本実施例では、負荷ショート時の電流制限値をより低く設定することで、消費電力をモータ３のロック時と略同程度となるまで低下させることが可能となった。

以上のように本実施例によれば、駆動回路（通電制御手段）７による駆動時においてモータ３に流れる負荷電流を電流モニタ９により検出すると共に、負荷印加電圧を電圧モニタ８により検出し、保護機能部１３は、過電流が検出されるケース１においては負荷電流が第１制限レベル以下となるように制限し、その状態に加えて、負荷印加電圧が異常判定値を下回るケース３においては、負荷電流が第２制限レベル以下となるように電流制限を行うようにした。
従って、モータ３の巻線がショートした場合の消費電力を低減して、ＦＥＴ４を確実に保護することが可能となる。そして、保護機能部１３は、過電流の検出状態が所定時間継続するとモータ３に対する通電を停止させるので、過電流の発生状態が短時間内に解消されない場合であっても、ＦＥＴ４を確実に保護することができる。

また、負荷駆動装置１２を、車両に搭載されるファンモータ３に適用した。即ち、車両については寒冷地のような低温環境下でモータ３を駆動する場合でも正常に機能することが要求されるが、モータ３については、回転駆動する機構部部分が低温環境下で凍結して始動時にロック状態になることも想定される。そして、凍結によるロックは、モータ３のトルクを加えて解除されることも十分に期待されるため、モータ３の駆動をロック状態が検出されたことを以って直ちに停止することは望ましくない。そこで、負荷駆動装置１２を適用すれば、モータ３がロックした場合でも、許容される通電状態をできる限り維持しつつＦＥＴ４の保護を図るのに好適である。

（第２実施例）
図５は本発明の第２実施例であり、第１実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。第２実施例の負荷駆動装置１４は、本発明をハイサイドリニア駆動方式に適用した場合を示すものである。即ち、ヒューズ２を介したバッテリ１の正側端子とグランドとの間には、電流検出抵抗５，ＦＥＴ４及びモータ３の直列回路が接続されている。
そして、電圧モニタ９は、ＦＥＴ４のソース側、即ち、モータ３の電源側端子電圧ＶＭ（＋）を検出するようになっており、駆動回路（通電制御手段）１５は、ＦＥＴ４のゲートに駆動信号を出力する。この場合、駆動回路１５は、ＦＥＴ４をハイサイドで駆動するため図示しない昇圧回路を内蔵しており、その昇圧電圧をＦＥＴ４のゲートに印加するように構成されている。

このようなハイサイド駆動においては、第１実施例におけるモータ３の巻線がショートするケースに加えて、例えば、作業者がメンテナンスや修理などの作業を行った場合に、モータ３の電源側（ＶＭ（＋）側）配線を機構部に挟み込んだり、又はボルトの締め付け時に配線を巻き込むなどして車両のボディアースに落としてしまういわゆる「噛み込み」が発生するおそれがある。その場合にも、巻線がショートするケースと同様の大きな電流がＦＥＴ４に流れてしまう。従って、ハイサイド駆動方式の負荷駆動装置１４に本発明を適用すれば、配線の噛み込みが発生した場合にもＦＥＴ４を保護することができる。
以上のように構成された第２実施例によれば、モータ３をハイサイドリニア駆動する構成についても、第１実施例と同様の効果が得られる。

（第３実施例）
図６及び図７は本発明の第３実施例であり、第１実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。第３実施例の負荷駆動装置１６は、本発明をロウサイドパルス（ＰＷＭ）駆動方式に適用した場合を示すものである。即ち、モータ３には、フライホイールダイオード１７が並列に接続されており、駆動回路（通電制御手段）１８は、入力信号処理部６を介して与えられる制御信号に応じたデューティのＰＷＭ信号を生成してＦＥＴ４に出力し、ＦＥＴ４は、そのＰＷＭ信号に応じてスイッチングを行う。

図７は、パルス駆動時における電流制限の設定を示すものである。パルス駆動時では、過電流検出時における電流制限値（第１制限レベル）は、負荷印加電圧にかかわらず一定の５３Ａ程度とする。即ち、パルス駆動の場合は、モータ３がロックした場合の消費電力がリニア駆動の場合に比較して小さいというメリットがあるので（一方、リニア駆動にはノイズレベルが小さいというメリットがある）、電流制限値をより高く設定しておく。前述したように、寒冷地などで発生するモータ３の凍結ロック状態をブレイクするには、できるだけ大きなトルクを発生させた方が有利だからである。また、第２制限レベルについては、第１実施例と同様である。
以上のように構成された第３実施例によれば、モータ３をロウサイドパルス駆動する構成についても、第１実施例と同様の効果が得られる。

（第４実施例）
図８は本発明の第４実施例であり、第２，第３実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。第４実施例の負荷駆動装置１９は、本発明をハイサイドパルス駆動方式に適用した場合を示すものである。即ち、モータ３には、フライホイールダイオード１７が並列に接続されており、駆動回路（通電制御手段）２０は、入力信号処理部６を介して与えられる制御信号に応じたデューティのＰＷＭ信号を生成してＦＥＴ４に出力し、ＦＥＴ４は、そのＰＷＭ信号に応じてスイッチング動作する。
以上のように構成された第４実施例によれば、モータ３をハイサイドパルス駆動する構成についても、第１，第２実施例と同様の効果が得られる。

（第５実施例）
図９乃至図１１は本発明の第５実施例を示すものである。第５実施例は、例えば第１実施例における保護機能部１３の内部構成をより詳細に示したものである。図１１は、参考のため、図１４に示す従来技術に対応した構成を示す。即ち、駆動回路７，保護機能部１０は、内部に夫々オペアンプ７ａ，コンパレータ１０ａを備えており、オペアンプ７ａの反転入力端子には、入力信号処理部６によって出力されるＦ／Ｖ変換されたレベル信号（ＶＭの狙い値）即ち駆動指令信号が直接与えられており、コンパレータ１０ａの反転入力端子には、駆動指令信号が分圧抵抗１０ｂ及び１０ｃにより分圧されて与えられている。
また、オペアンプ７ａの非反転入力端子には電圧モニタ８の出力信号が与えられており、出力端子はＦＥＴ４のゲートに接続されている。即ち、オペアンプ７ａは、入力信号処理部６からのレベル信号と、電圧モニタ８の出力信号との差に応じたゲート電圧をＦＥＴ４のゲートに出力する。

そして、オペアンプ７ａの出力端子には、ＮＰＮトランジスタ７ｂのコレクタが接続されており、そのトランジスタ７ｂのエミッタはグランドに接続され、ベースはコンパレータ１０ａの出力端子に接続されている。即ち、保護機能部１０は、入力信号処理部６からの駆動指令信号に基づいて過電流しきい値を作り、電流モニタ９により検出される負荷電流値がしきい値を超えた場合はトランジスタ７ｂをオンさせてＦＥＴのゲートレベルをグランドに設定し、モータ３への通電を停止させるようになっている。
尚、トランジスタ７ｂの作用により通電が停止されると、電流モニタ９によって検出される抵抗５の端子電圧は低下してコンパレータ１０ａの出力レベルはロウに戻る。従って、過電流状態がある期間継続する場合はトランジスタ７ｂはオンオフを繰り返すことになり、その結果として所定の電流制限レベルが定まるようになる。

図９は、第１実施例の保護機能部１３に対応する構成である。保護機能部１３は、４つのコンパレータ１３ａ〜１３ｄ（ＣＰ１〜ＣＰ４）を備えている。コンパレータ１３ａ並びに分圧抵抗１３ｆ，１３ｇは、図１１に示す保護機能部１０の構成と同様の作用をなすものであり、過電流検出時に第１制限レベルによる電流制限動作を行なう（図１０，ＣＰ１参照）。コンパレータ１３ｂの反転入力端子には、一定のしきい値電圧が与えられており、モータ電圧ＶＭ及びモータ電流ＩＭが低い領域における制限レベル及び負荷ショート検出時の第２制限レベルを与える（図１０，ＣＰ２参照）。

コンパレータ１３ａの出力端子はＡＮＤゲート１３ｉの一方の入力端子に接続されており、ＡＮＤゲート１３ｉの他方の入力端子には、コンパレータ１３ｂの出力端子が接続されている。そして、ＡＮＤゲート１３ｉの出力端子は、トランジスタ７ｂのベースに接続されている。
コンパレータ１３ｃの反転入力端子には、電圧モニタ８の出力電圧を分圧する抵抗１３ｊ及び１３ｋの分圧点が接続されており、非反転入力端子には電流モニタ９の出力電圧が与えられている。即ち、コンパレータ１３ｃは、これらの入力に基づいて過電流判定（負荷異常判定）を行う。一方、コンパレータ１３ｄの反転入力端子には、電圧モニタ８の出力電圧が直接与えられており、非反転入力端子には一定の負荷ショート判定電圧が与えられている。即ち、コンパレータ１３ｄは、これらの入力に基づいて負荷ショート判定を行う。そして、コンパレータ１３ｃ，１３ｄの出力端子は、ＡＮＤゲート１３ｌの入力端子に夫々接続されており、ＡＮＤゲート１３ｌの出力端子は、ＮＰＮトランジスタ１３ｍのベースに接続されている。トランジスタ１３ｍのコレクタは、駆動指令信号線（Ｆ／Ｖ）に接続されており、エミッタはグランドに接続されている。

次に、保護機能部１３の回路動作を説明する。駆動指令信号のレベルが低く、モータ電圧ＶＭ及びモータ電流ＩＭが低い領域（しきい値：ＣＰ１＜ＣＰ２）においては、コンパレータ１３ａ側の出力は常にハイレベルとなり、コンパレータ１３ｂ側の一定のしきい値が有効となる。また、駆動指令信号のレベルが上昇し、モータ電圧ＶＭ及びモータ電流ＩＭが高くなる領域（しきい値：ＣＰ１≧ＣＰ２）においてはコンパレータ１３ｂがハイレベルを出力し続けることでコンパレータ１３ａ側のしきい値が有効となり、電流制限レベルはリニアに上昇する。
そして、コンパレータ１３ｃが過電流を検出すると共にコンパレータ１３ｄが負荷ショートを検出した場合は、ＡＮＤゲート１３ｌがハイレベルを出力してトランジスタ１３ｍをオンさせる。すると、コンパレータ１３ａ側のしきい値はグランドレベルに低下するため、コンパレータ１３ａ側の出力は常にハイレベルとなり、コンパレータ１３ｂ側の一定のしきい値が有効となる。その結果、図２に示すような電流制限動作が行なわれる。

（第６実施例）
図１２は本発明の第６実施例を示すものである。第６実施例の負荷駆動装置２１は、例えば第１実施例における保護機能部１３を保護機能部（電流検出手段）２２に置き換えたものであり、図１２は、保護機能部２２の内部構成の一部分を示す。即ち、上記第１乃至第５実施例では、何れも過電流を検出すると共に、負荷に対する印加電圧がしきい値電圧以下になると通電電流量を第２制限レベル以下に制限している。
しかしながら、斯様な構成の場合、電流や電圧のしきい値を設定するに当たっては、大電流が流れることで配線抵抗による電圧降下分などを考慮する必要がある。そのため、異常発生時においてＦＥＴ４に生じる消費電力の制御が難しく、しきい値に与えるマージンの設定が困難であるという問題がある。また、システム毎にしきい値の設定が必要となり、製品のバリエーションが増加するという問題もある。

そこで、第６実施例では、電圧モニタ８によって検出されるモータ電圧ＶＭを、抵抗２３及び２４により分圧し、その分圧電位Ｖ１をコンパレータ２５の反転入力端子に与える。また、コンパレータ２５の非反転入力端子には、電流モニタ９の検出電圧Ｖ２を与え、Ｖ２＞Ｖ１となった場合に、コンパレータ２５がハイレベルの異常検出信号を出力するように構成する。このコンパレータ２５は、第５実施例におけるコンパレータ１３ｄに置き換わるものである。

ここで、抵抗２３，２４の抵抗値を夫々Ｒ１，Ｒ２とし、電流検出抵抗５の抵抗値をＲＬとすると、モータ３の抵抗ＲＭは、負荷電流をＩＭとすれば、
ＲＭ＝ＶＭ／ＩＭ
である。そして、
Ｖ１＝ＶＭ・Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２），Ｖ２＝ＲＬ・ＩＭ
であるから、電圧Ｖ１，Ｖ２が等しくなる場合は、
ＶＭ・Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）＝ＲＬ・ＩＭ
ＲＭ＝ＶＭ／ＩＭ＝ＲＬ・（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ２
として、負荷抵抗値ＲＭが求められる。
従って、判定対象とする負荷抵抗値ＲＭに対して、抵抗値Ｒ１，Ｒ２を上式の関係に設定すれば、モータ３の負荷抵抗値ＲＭに基づく検出を行なうことができる。即ち、Ｖ２＞Ｖ１となった場合は、負荷抵抗値ＲＭが低下したことを意味するので、コンパレータ２５の出力信号によってモータ３の異常を検出することができる。そして、この異常は第１実施例における通電電流の第２制限レベルに対応する。

以上のように第６実施例によれば、保護機能部２２は、電流モニタ９によって検出される電流と電圧モニタ８によって検出される電圧とに基づいて得られるモータ３の抵抗値ＲＭがしきい値を下回ると、モータ３に流れる電流ＩＭが第２制限レベル以下となるように制限するので、配線抵抗による電圧降下分等を考慮してしきい値を設定する必要がなくなる。従って、モータ３の印加電圧ＶＭを直接検出する場合に比較してしきい値の設定を容易に行うことができる。
そして、保護機能部２２を、具体的には、電流検出抵抗５に負荷電流が流れた場合の端子電圧と、電圧モニタ８によって検出される電圧ＶＭを抵抗分圧した電位とをコンパレータ２５によって比較し、前者が後者を上回った場合に第２制限レベルによる電流制限動作を行う構成としたので、抵抗しきい値を、電流検出抵抗５並びに分圧抵抗２３，２４の抵抗比によって簡単に設定することができる。

（第７実施例）
図１３は本発明の第７実施例を示すものである。第７実施例は、第６実施例と同様の構成を、第２実施例のハイサイド駆動方式に適用した場合である。この場合も、第６実施例と全く同様に異常検出動作を行なうことができる。

本発明は上記し又は図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、次のような変形または拡張が可能である。
過電流検出状態が所定時間継続した場合に、モータ３の駆動を停止する制御については、必要に応じて実施すれば良い。
ハイサイド駆動を行う場合は、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴを用いても良い。
パルス駆動方式の場合は、ＦＥＴのＯＮ電圧｛（ＯＮ抵抗）×（負荷電流）｝を利用して電流検出を行っても良い。
半導体素子は、ＭＯＳＦＥＴに限ることなく、バイポーラトランジスタやＩＧＢＴであっても良い。
負荷はＤＣモータ３に限ることなく、半導体素子により通電が行われて駆動されるものであれば適用が可能である。

第３，第４実施例において、入力信号処理部６より保護機能部１３に駆動指令信号を与えずに、電流制限のしきい値を一定に設定しても良い。即ち、パルス駆動方式の場合は、負荷電流が比較的小さいからである。
第６，第７実施例における負荷抵抗値ＲＭを検出して負荷電流を第２制限レベルにする構成を、異なる抵抗しきい値を設定したコンパレータをもう１つ設けることで、第１制限レベルをかける構成にも適用して良い。また、第６，第７実施例のコンパレータ２５のみによって電流制限動作を行っても良い。
車載用に限ることなく、半導体素子を過電流より保護する必要があるものであれば、広く適用することができる。

本発明を車両に搭載されるファンモータを負荷とする駆動装置に適用した場合の第１実施例であり、負荷駆動装置の構成を示す機能ブロック図 保護機能部が保護動作を行なうために用いるデータテーブルを示す図 （ａ）〜（ｃ）は保護動作ケース１，２に対応し、（ｄ）〜（ｆ）は保護動作ケース３，４に対応する負荷電流，負荷印加電圧の変化と制御状態とを示す図 モータのロック時と、負荷ショートが発生した場合との消費電力をシミュレートした一例を示す図 本発明の第２実施例を示す図１相当図 本発明の第３実施例を示す図１相当図 図２相当図 本発明の第４実施例を示す図１相当図 本発明の第５実施例を示す図１の要部相当図 ２つのコンパレータのしきい値を示す図 従来技術に対応する図９相当図 本発明の第６実施例を示す図１の要部相当図 本発明の第７実施例を示す図１２相当図 従来技術を示す図１相当図

符号の説明

図面中、３はモータ（負荷）、４はＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（半導体素子）、５は電流検出抵抗（電流検出手段）、７は駆動回路（通電制御手段）、８は電圧モニタ（電圧検出手段）、９は電流モニタ（電流検出手段）、１２は負荷駆動装置、１３は保護機能部（電流制限手段）、１４は負荷駆動装置、１５は駆動回路（通電制御手段）、１６は負荷駆動装置、１８は駆動回路（通電制御手段）、１９は負荷駆動装置、２０は駆動回路（通電制御手段）、２１は負荷駆動装置、２２は保護機能部（電流制限手段）、２３，２４は分圧抵抗、２５はコンパレータを示す。

Claims (10)

1. 負荷に対して直列に接続される半導体素子を制御することで、前記負荷に通電を行う通電制御手段と、
   前記負荷に流れる電流を検出する電流検出手段と、
   前記負荷に対して印加される電圧を検出する電圧検出手段と、
   前記電流検出手段によって検出される電流がしきい値を超えると前記負荷に流れる電流が第１制限レベル以下となるように制限し、前記検出電流がしきい値を超えると共に前記電圧検出手段によって検出される電圧がしきい値を下回ると、前記負荷に流れる電流が、前記第１制限レベルよりも低く設定される第２制限レベル以下となるように電流制限を行う電流制限手段とを備えることを特徴とする負荷駆動装置。
2. 前記電流制限手段は、前記電流検出手段によって検出される電流と前記電圧検出手段によって検出される電圧とに基づいて得られる前記負荷の抵抗値がしきい値を下回ると、前記負荷に流れる電流が前記第２制限レベル以下となるように制限することを特徴とする請求項１記載の負荷駆動装置。
3. 前記電流検出手段は、検出抵抗に前記負荷電流が流れた場合の端子電圧を検出するように構成され、
   前記電流制限手段は、前記端子電圧と、前記電圧検出手段によって検出される電圧を抵抗分圧した電位とを比較し、前者が後者を上回った場合に前記第２制限レベルによる電流制限動作を行うように構成されていることを特徴とする請求項１記載の負荷駆動装置。
4. 前記電流制限手段は、前記検出電流がしきい値を超える状態が所定時間継続すると、前記負荷に対する通電を停止させることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の負荷駆動装置。
5. 前記負荷は、車両に搭載されるファンモータであることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の負荷駆動装置。
6. 負荷に対して直列に接続される半導体素子を制御し、
   前記負荷に通電を行う場合、前記負荷に流れる電流を検出すると共に前記負荷に対して印加される電圧を検出し、
   前記検出電流がしきい値を超えると前記負荷に流れる電流が第１制限レベル以下となるように制限し、
   前記検出電流がしきい値を超えると共に前記検出電圧がしきい値を下回ると、前記負荷に流れる電流が、前記第１制限レベルよりも低く設定される第２制限レベル以下となるように電流制限を行なう負荷駆動制御方法。
7. 前記検出電流と前記検出電圧とに基づいて得られる前記負荷の抵抗値がしきい値を下回ると、前記負荷に流れる電流が前記第２制限レベル以下となるように制限することを特徴とする請求項６記載の負荷駆動制御方法。
8. 検出抵抗に前記負荷電流が流れた場合の端子電圧を検出し、
   前記端子電圧と前記検出電圧を抵抗分圧した電位とを比較して、前者が後者を上回った場合に前記第２制限レベルによる電流制限動作を行うことを特徴とする請求項６記載の負荷駆動制御方法。
9. 前記検出電流がしきい値を超える状態が所定時間継続すると、前記負荷に対する通電を停止させることを特徴とする請求項６乃至８の何れかに記載の負荷駆動制御方法。
10. 前記負荷を、車両に搭載されるファンモータとすることを特徴とする請求項６乃至９の何れかに記載の負荷駆動制御方法。

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