JP6266298B2 - 電流検出回路、およびモータ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電流検出回路、およびモータ制御装置に関する。より詳しくは、本発明は、スイッチ素子に流れる電流を検出する電流検出回路、および、スイッチ素子を用いて直流電力を交流電力に変換し、該交流電力により交流モータを制御するモータ制御装置に関する。

従来、ＭＯＳＦＥＴ等のスイッチ素子で構成されるフルブリッジ回路を用いて、交流モータの回転制御を行うモータ制御装置が知られている。特許文献１には、スイッチ素子における電圧降下を利用して、スイッチ素子が過電流状態にあるか否かを検出する手法が記載されている。

ここで、過電流状態とは、スイッチ素子に流れる電流（以下、単に「スイッチ電流」ともいう。）が所定の過電流検出閾値を上回る状態のことをいう。

上記の電圧降下を利用した手法によれば、分流器やホール素子等の電流センサを用いることなく、過電流状態にあるか否かを判定することが可能である。

また、通常、フルブリッジ回路のローサイドのスイッチ素子は、その一端がプリント配線板の配線パターン等の配線部材を介して接地されている。特許文献２には、配線部材の抵抗成分による電圧降下をキャンセルすることで、配線部材の抵抗値のばらつきに影響されずにスイッチ素子の電圧を出力可能な電流検出回路が提案されている。

特開平４−３０８４２０号公報 特開２０１３−７０５７４号公報

ところで、スイッチ素子のオン抵抗は個体ごとにばらつきがある。このオン抵抗の個体ばらつき（初期ばらつき）は、無視できない程度に大きく、例えばＴｊ＝２５℃で最大±２０〜３０％程度もある。この個体ばらつきにより、スイッチ電流の検出精度が大幅に低下するという課題がある。

また、上記のモータ制御装置については、スイッチ素子のオン抵抗の個体ばらつきにより、正確な過電流状態の判断を行うことが困難であるという課題がある。

そこで、本発明は、オン抵抗の個体ばらつきに影響されることなくスイッチ素子に流れる電流を高精度に検出できる電流検出回路、および、オン抵抗の個体ばらつきに影響されることなく過電流状態を正確に判断することが可能なモータ制御装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る電流検出回路は、
一端が配線部材を介して接地されたスイッチ素子に流れる電流を検出する電流検出回路であって、
一端が前記スイッチ素子の他端に接続された第１の抵抗と、
一端が前記第１の抵抗の他端に接続され、他端が接地された第２の抵抗と、
を備え、
前記第１の抵抗および前記第２の抵抗の接続点の電圧を、前記スイッチ素子に流れる電流を示す検出電圧として出力し、
前記第２の抵抗の抵抗値は、前記第１の抵抗の抵抗値、前記スイッチ素子のオン抵抗の仕様値、および前記スイッチ素子のオン抵抗の実測値に基づく値である、
ことを特徴とする。

また、前記電流検出回路において、
前記第２の抵抗の抵抗値は、前記配線部材の抵抗値にも基づき、式（１）により算出された値であるようにしてもよい。

ここで、Roff：前記第２の抵抗の抵抗値、Rp:前記配線部材の抵抗値、Rd: 前記第１の抵抗の抵抗値、Ron(typ.)：前記スイッチ素子のオン抵抗の仕様値、Ron(msd.)：前記スイッチ素子のオン抵抗の実測値である。

また、前記電流検出回路において、
前記第２の抵抗の抵抗値は、式（２）により算出された値であるようにしてもよい。

ここで、Roff：前記第２の抵抗の抵抗値、Rd:前記第１の抵抗の抵抗値、Ron(typ.)：前記スイッチ素子のオン抵抗の仕様値、Ron(msd.)：前記スイッチ素子のオン抵抗の実測値、ｎ：前記オン抵抗の仕様値を前記オン抵抗の最小値で割った値よりも大きい数である。

また、前記電流検出回路において、
前記スイッチ素子のオン抵抗の実測値は、前記スイッチ素子に所定の測定電流を流した場合における前記スイッチ素子の電圧を測定し、前記測定された電圧を前記測定電流で割った値であるようにしてもよい。

また、前記電流検出回路において、
前記スイッチ素子の電圧は、前記スイッチ素子のオン抵抗の仕様値の温度条件と同じ温度で測定された値であるようにしてもよい。

また、前記電流検出回路において、
前記第１の抵抗および前記第２の抵抗の合成抵抗の値は、前記スイッチ素子に流れる電流に対する所定の検出誤差を満たすように、前記配線部材の抵抗および前記スイッチ素子のオン抵抗の合成抵抗の値に比べて十分に大きいようにしてもよい。

本発明の第１の態様に係るモータ制御装置は、
一端が直流電源に接続されたハイサイドスイッチ素子と、一端が前記ハイサイドスイッチ素子の他端に接続され他端が配線部材を介して接地されたローサイドスイッチ素子とを有するスイッチ素子対を複数組含み、前記直流電源から入力された直流電圧を交流電圧に変換して交流モータに供給するフルブリッジ回路と、
前記ローサイドスイッチ素子に流れる電流を検出する電流検出回路を、前記複数組のスイッチ素子対ごとに有する電流検出部と、
前記電流検出回路から出力された前記検出電圧が基準電圧よりも高い場合、過電流検出信号を出力する過電流判定部と、
前記ハイサイドスイッチ素子および前記ローサイドスイッチ素子を導通状態または遮断状態に制御する制御信号を出力する制御部と、
前記制御信号を受信し、前記過電流検出信号を受信していない場合には前記制御信号を出力し、前記過電流検出信号を受信している場合には前記制御信号を遮断する信号ゲート部と、
を備え、
前記各電流検出回路は、一端が前記ローサイドスイッチ素子の一端に接続された第１の抵抗と、一端が前記第１の抵抗の他端に接続され他端が接地された第２の抵抗とを有し、前記第１の抵抗および前記第２の抵抗の接続点の電圧を前記ローサイドスイッチ素子に流れる電流を示す検出電圧として出力し、
前記第２の抵抗の抵抗値は、前記第１の抵抗の抵抗値、前記スイッチ素子のオン抵抗の仕様値、および前記スイッチ素子のオン抵抗の実測値に基づく値であることを特徴とする。

また、前記モータ制御装置において、
前記フルブリッジ回路は、前記複数対のスイッチ素子対として、第１のスイッチ素子対と、第２のスイッチ素子対と、第３のスイッチ素子対とを含み、
前記電流検出部は、前記第１のスイッチ素子対のローサイドスイッチ素子を流れる電流を検出する第１の電流検出回路と、前記第２のスイッチ素子対のローサイドスイッチ素子を流れる電流を検出する第２の電流検出回路と、前記第３のスイッチ素子対のローサイドスイッチ素子を流れる電流を検出する第３の電流検出回路とを、前記電流検出回路として有し、
前記過電流判定部は、前記電流検出回路から出力された前記検出電圧が基準電圧よりも高い場合という判定条件に代えて、前記第１〜第３の電流検出回路からそれぞれ出力された検出電圧を平均化した平均電圧または前記平均電圧を増幅した電圧が基準電圧よりも高い場合に、前記過電流検出信号を出力するようにしてもよい。

また、前記モータ制御装置において、
前記第２の抵抗の抵抗値は、前記配線部材の抵抗値にも基づき、式（３）により算出された値であるようにしてもよい。

ここで、Roff：前記第２の抵抗の抵抗値、Rp:前記配線部材の抵抗値、Rd: 前記第１の抵抗の抵抗値、Ron(typ)：前記スイッチ素子のオン抵抗の仕様値、Ron(msd)：前記スイッチ素子のオン抵抗の実測値である。

また、前記モータ制御装置において、
前記第２の抵抗の抵抗値は、式（４）により算出された値であるようにしてもよい。

ここで、Roff：前記第２の抵抗の抵抗値、Rd:前記第１の抵抗の抵抗値、Ron(typ.)：前記スイッチ素子のオン抵抗の仕様値、Ron(msd.)：前記スイッチ素子のオン抵抗の実測値、ｎ：前記オン抵抗の仕様値を前記オン抵抗の最小値で割った値よりも大きい数である。

また、前記モータ制御装置において、
前記ローサイドスイッチ素子の温度を検出する温度検出手段をさらに備え、
前記制御部は、前記温度検出手段から前記ローサイドスイッチ素子の温度を入力し、前記温度が高くなるにつれて高くなる電圧を前記基準電圧として、前記過電流判定部に出力するようにしてもよい。

本発明の第２の態様に係るモータ制御装置は、
一端が直流電源に接続されたハイサイドスイッチ素子と、一端が前記ハイサイドスイッチ素子の他端に接続され他端が配線部材を介して接地されたローサイドスイッチ素子とを有するスイッチ素子対を複数組含み、前記直流電源から入力された直流電圧を交流電圧に変換して交流モータに供給するフルブリッジ回路と、
前記ハイサイドスイッチ素子および前記ローサイドスイッチ素子を導通状態または遮断状態に制御する制御信号を出力するとともに、前記ローサイドスイッチ素子のオン抵抗の実測値に基づいて基準電圧を生成し、前記基準電圧を出力する制御部と、
前記制御部から前記基準電圧を入力し、前記ハイサイドスイッチ素子と前記ローサイドスイッチ素子の接続点の電圧に基づく電圧が前記基準電圧よりも高い場合に、過電流検出信号を出力する過電流判定部と、
前記制御信号を受信し、前記過電流検出信号を受信していない場合には前記制御信号を出力し、前記過電流検出信号を受信している場合には前記制御信号を遮断する信号ゲート部と、
を備えることを特徴とする。

また、前記モータ制御装置において、
前記フルブリッジ回路は、前記複数対のスイッチ素子対として、第１のスイッチ素子対と、第２のスイッチ素子対と、第３のスイッチ素子対とを含み、
前記過電流判定部は、前記第１のスイッチ素子対におけるハイサイドスイッチ素子とローサイドスイッチ素子の接続点の電圧に基づく第１の電圧と、前記第２のスイッチ素子対におけるハイサイドスイッチ素子とローサイドスイッチ素子の接続点の電圧に基づく第２の電圧と、前記第３のスイッチ素子対におけるハイサイドスイッチ素子とローサイドスイッチ素子の接続点の電圧に基づく第３の電圧とを入力し、前記ハイサイドスイッチ素子と前記ローサイドスイッチ素子の接続点の電圧に基づく電圧が前記基準電圧よりも高い場合という判定条件に代えて、前記第１の電圧、前記第２の電圧および前記第３の電圧を平均化した平均電圧または前記平均電圧を増幅した電圧が前記基準電圧よりも高い場合に、前記過電流検出信号を出力するようにしてもよい。

また、前記モータ制御装置において、
前記ローサイドスイッチ素子の温度を検出する温度検出手段をさらに備え、
前記制御部は、前記温度検出手段から前記ローサイドスイッチ素子の温度を入力し、前記温度および前記オン抵抗の実測値に基づく基準電圧を生成し、前記基準電圧を前記過電流判定部に出力するようにしてもよい。

本発明の第３の態様に係るモータ制御装置は、
一端が直流電源に接続されたハイサイドスイッチ素子と、一端が前記ハイサイドスイッチ素子の他端に接続され他端が配線部材を介して接地されたローサイドスイッチ素子とを有するスイッチ素子対を複数組含み、前記直流電源から入力された直流電圧を交流電圧に変換して交流モータに供給するフルブリッジ回路と、
前記ハイサイドスイッチ素子および前記ローサイドスイッチ素子を導通状態または遮断状態に制御する制御信号を出力するとともに、前記ローサイドスイッチ素子のオン抵抗の実測値に基づいて基準電圧を生成する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記ハイサイドスイッチ素子と前記ローサイドスイッチ素子の接続点の電圧に基づく電圧を入力し、前記電圧が前記基準電圧よりも高い場合に、前記制御信号の出力を停止することを特徴とする。

前記モータ制御装置において、
前記フルブリッジ回路は、前記複数対のスイッチ素子対として、第１のスイッチ素子対と、第２のスイッチ素子対と、第３のスイッチ素子対とを含み、
前記制御部は、前記第１のスイッチ素子対におけるハイサイドスイッチ素子とローサイドスイッチ素子の接続点の電圧に基づく第１の電圧と、前記第２のスイッチ素子対におけるハイサイドスイッチ素子とローサイドスイッチ素子の接続点の電圧に基づく第２の電圧と、前記第３のスイッチ素子対におけるハイサイドスイッチ素子とローサイドスイッチ素子の接続点の電圧に基づく第３の電圧とを入力し、前記第１の電圧、前記第２の電圧および前記第３の電圧を合計した合計電圧を算出し、前記ハイサイドスイッチ素子と前記ローサイドスイッチ素子の接続点の電圧に基づく電圧が前記基準電圧よりも高い場合という判定条件に代えて、前記合計電圧が前記基準電圧よりも高い場合に、前記制御信号の出力を停止するようにしてもよい。

前記モータ制御装置において、
前記ローサイドスイッチ素子の温度を検出する温度検出手段をさらに備え、
前記制御部は、前記温度検出手段から前記ローサイドスイッチ素子の温度を入力し、前記温度および前記オン抵抗の実測値に基づく基準電圧を生成するようにしてもよい。

本発明に係る電流検出回路では、第２の抵抗の抵抗値は、第１の抵抗の抵抗値、スイッチ素子のオン抵抗の仕様値、およびスイッチ素子のオン抵抗の実測値に基づく値であるため、電流検出回路は、スイッチ素子のオン抵抗の個別ばらつきによらず、所定のスイッチ電流に対して一定の電圧を出力することができる。

よって、本発明の電流検出回路によれば、スイッチ素子に流れる電流を高精度に検出することができる。

本発明の第１の態様に係るモータ制御装置では、本発明に係る電流検出回路がフルブリッジ回路のローサイドスイッチ素子に流れる電流を検出し、電流検出回路から出力された検出電圧が基準電圧よりも高い場合に過電流判定部が過電流検出信号を出力する。

本発明の第２の態様に係るモータ制御装置では、制御部がローサイドスイッチ素子のオン抵抗の実測値に基づいて基準電圧を生成し、ハイサイドスイッチ素子とローサイドスイッチ素子の接続点の電圧に基づく電圧が基準電圧よりも高い場合に過電流判定部が過電流検出信号を出力する。

本発明の第３の態様に係るモータ制御装置では、制御部が、ローサイドスイッチ素子のオン抵抗の実測値に基づいて基準電圧を生成し、ハイサイドスイッチ素子とローサイドスイッチ素子の接続点の電圧に基づく電圧を入力し、当該電圧が基準電圧よりも高い場合に制御信号の出力を停止する。

よって、本発明の第１〜第３に係るモータ制御装置によれば、スイッチ素子のオン抵抗の個体ばらつきに影響されることなく、過電流状態を正確に判断することができる。

本発明の第１の実施形態に係る電流検出回路の回路図である。 （ａ）、（ｂ）および（ｃ）のいずれも、第１の実施形態に係る電流検出回路の動作例を示す図である。 （ａ）、（ｂ）および（ｃ）のいずれも、本発明の第２の実施形態に係る電流検出回路の動作例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る電流検出回路の製造工程を説明するためのフローチャートである。 本発明の第３の実施形態に係るモータ制御装置の概略的な構成図である。 本発明の第４の実施形態に係るモータ制御装置の概略的な構成図である。 第４の実施形態に係るモータ制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の第５の実施形態に係るモータ制御装置の概略的な構成図である。 １８０度通電方式によりモータを駆動する場合における、ロータアングルと通電パターンとの関係を示す図である。 本発明の第３および第４の実施形態の本変形例に係る過電流判定部１５Ｂの概略的な構成図である。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る電流検出回路（第１および第２の実施形態）およびモータ制御装置（第３〜第５の実施形態）について説明する。

なお、各図において同等の機能を有する構成要素には同一の符号を付し、同一符号の構成要素の詳しい説明は繰り返さない。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る電流検出回路１について、図１を参照して詳しく説明する。電流検出回路１は、スイッチ素子Ｑに流れる電流を検出する電流検出回路である。

図１に示すように、電流測定対象のスイッチ素子Ｑは、一端が配線部材を介して接地されている。また、配線部材Ｒｐは、抵抗成分を有する。

例えば、スイッチ素子Ｑは、プリント配線板に実装された半導体スイッチであり、一端が配線パターンを介して設置されている。スイッチ素子Ｑがｎ型のＭＯＳＦＥＴの場合、ソース端子が配線部材を介して接地される。この場合、スイッチ電流はドレイン電流Ｉｄである。

電流検出回路１は、図１に示すように、スイッチ素子Ｑの他端（ドレイン端子）と接地との間で直列接続された第１の抵抗Ｒｄと、第２の抵抗Ｒｏｆｆとを備えている。即ち、第１の抵抗Ｒｄは、一端がスイッチ素子Ｑの他端（ドレイン端子）に接続され、第２の抵抗Ｒｏｆｆは、一端が第１の抵抗Ｒｄの他端に接続され、他端が接地されている。

なお、第１の抵抗Ｒｄと第２の抵抗Ｒｏｆｆの合成抵抗の値（Ｒｄ＋Ｒｏｆｆ）は、スイッチ電流に対する所定の検出誤差を満たすように、配線部材の抵抗およびスイッチ素子Ｑのオン抵抗の合成抵抗の値（Ｒｐ＋Ｒｏｎ）に比べて十分に（例えば１０＾５以上）大きいことが好ましい。

電流検出回路１は、第１の抵抗Ｒｄおよび第２の抵抗Ｒｏｆｆの接続点Ｎの電圧を、スイッチ素子Ｑに流れる電流を示す検出電圧として出力する。

また、電流検出回路１では、第２の抵抗Ｒｏｆｆにより、スイッチ素子Ｑのオン抵抗の個体ばらつきによる電圧降下のばらつきを補償する。

第１の実施形態では、オン抵抗の個体ばらつきを補償するため、スイッチ素子Ｑのオン抵抗の実測値と仕様値との差分を配線部材の抵抗値に割り振る。即ち、配線部材の抵抗値に上記差分を足し、スイッチ素子Ｑのオン抵抗は仕様値に等しいとして、第２の抵抗Ｒｏｆｆの抵抗値を決める。

具体的には、第２の抵抗Ｒｏｆｆの抵抗値は、次の式（１）により算出する。

ここで、Ｒｏｆｆ：第２の抵抗の抵抗値、Ｒｐ:配線部材の抵抗値、Ｒｄ:第１の抵抗の抵抗値、Ｒｏｎ（ｔｙｐ．）：スイッチ素子Ｑのオン抵抗の仕様値、Ｒｏｎ（ｍｓｄ．）：スイッチ素子Ｑのオン抵抗の実測値である。

このように、第２の抵抗Ｒｏｆｆの抵抗値は、第１の抵抗Ｒｄの抵抗値、スイッチ素子Ｑのオン抵抗の仕様値Ｒｏｎ（ｔｙｐ．）、スイッチ素子Ｑのオン抵抗の実測値Ｒｏｎ（ｍｓｄ．）および配線部材の抵抗値Ｒｐに基づく値である。

これにより、電流検出回路１は、スイッチ素子Ｑのオン抵抗の個体ばらつきに影響を受けずに、所定のスイッチ電流に対して一定の電圧を出力することができる。

次に、図２を参照して、電流検出回路１の動作例について詳しく説明する。図２（ａ）では、スイッチ素子Ｑのオン抵抗の実測値（Ｒｏｎ（ｍｓｄ．））は８ｍΩである。この抵抗値は、スイッチ素子Ｑのオン抵抗の仕様値（Ｒｏｎ（ｔｙｐ．））に等しい。図２（ｂ）は、オン抵抗の実測値（Ｒｏｎ（ｍｓｄ．））が６ｍΩの場合を示し、図２（ｃ）は、オン抵抗の実測値（Ｒｏｎ（ｍｓｄ．））が１０ｍΩの場合を示している。

図２（ａ）、図２（ｂ）および図２（ｃ）のいずれの場合も、配線部材の抵抗値は５ｍΩであり、第１の抵抗Ｒｄの抵抗値は１０００Ωである。

式（１）に上記の値を代入して第２の抵抗Ｒｏｆｆの抵抗値を算出すると、図２（ａ）の場合は１６００Ωとなり、図２（ｂ）の場合は２６６６Ωとなり、図２（ｃ）の場合は１１４２Ωとなる。

スイッチ素子Ｑに電流を流した場合、スイッチ素子Ｑのドレイン端子の電圧は、スイッチ素子Ｑのオン抵抗に応じて異なる値をとる。例えばスイッチ素子Ｑに１００Ａの電流を流した場合、スイッチ素子Ｑのドレイン端子の電圧は、図２（ａ）の場合１．３Ｖとなり、図２（ｂ）の場合１．１Ｖとなり、図２（ｃ）の場合１．５Ｖとなる。

これに対して、電流検出回路１の出力電圧（接続点Ｎの電圧）の値は、図２（ａ）、図２（ｂ）および図２（ｃ）のいずれの場合も、一定の値（０．８Ｖ）となる。この出力値は、オン抵抗が仕様値に等しいスイッチ素子Ｑの電圧Ｖｄｓに等しい。

上記のように、電流検出回路１は、配線部材の抵抗成分による電圧降下をキャンセルして、スイッチ素子Ｑの電圧Ｖｄｓを出力することができるとともに、スイッチ素子Ｑのオン抵抗の個別ばらつきによらず、所定のスイッチ電流に対して一定の電圧を出力することができる。即ち、電流検出回路１の出力電圧は、スイッチ素子Ｑのオン抵抗の値に影響されることなく、スイッチ電流に応じて変化する。

よって、第１の実施形態に係る電流検出回路によれば、スイッチ素子に流れる電流を高精度に検出することができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る電流検出回路について説明する。本実施形態は、配線部材の抵抗成分による電圧降下をキャンセルする必要がない場合の実施形態である。例えば、配線部材の抵抗値がスイッチ素子Ｑのオン抵抗の値に比べて十分に小さい場合などに適用される。

以下、第２の実施形態に係る電流検出回路１Ａについて、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。

電流検出回路１Ａの構成は、前述の電流検出回路１と同様であり、スイッチ素子Ｑのドレイン端子と接地との間で直列接続された第１の抵抗Ｒｄおよび第２の抵抗Ｒｏｆｆを備えている。

第２の実施形態では、スイッチ素子Ｑのオン抵抗の個体ばらつきを補償するため、スイッチ素子Ｑの電圧Ｖｄｓを１／ｎ倍に変換するように、第２の抵抗Ｒｏｆｆの抵抗値を決める。

具体的には、第２の抵抗Ｒｏｆｆの抵抗値は、次の式（２）により算出する。

ここで、Ｒｏｆｆ：第２の抵抗の抵抗値、Ｒｄ:第１の抵抗の抵抗値、Ｒｏｎ（ｔｙｐ．）：スイッチ素子Ｑのオン抵抗の仕様値、Ｒｏｎ（ｍｓｄ．）：スイッチ素子Ｑのオン抵抗の実測値、ｎ：オン抵抗の仕様値をオン抵抗の最小値で割った値よりも大きい数である。

なお、ｎの値は、換言すれば、式（２）の右辺の分母が正の値になるように選択される。

このように、第２の抵抗Ｒｏｆｆの抵抗値は、第１の抵抗Ｒｄの抵抗値、スイッチ素子Ｑのオン抵抗の仕様値Ｒｏｎ（ｔｙｐ．）、スイッチ素子Ｑのオン抵抗の実測値Ｒｏｎ（ｍｓｄ．）および所定の数（ｎ）に基づく値である。

これにより、電流検出回路１Ａは、スイッチ素子Ｑのオン抵抗の個体ばらつきに影響を受けずに、所定のスイッチ電流に対して一定の電圧を出力することができる。

次に、図３を参照して、電流検出回路１Ａの動作例について詳しく説明する。図３（ａ）では、スイッチ素子Ｑのオン抵抗の実測値（Ｒｏｎ（ｍｓｄ．））は８ｍΩである。この抵抗値は、スイッチ素子Ｑのオン抵抗の仕様値（Ｒｏｎ（ｔｙｐ．））に等しい。図３（ｂ）は、オン抵抗の実測値（Ｒｏｎ（ｍｓｄ．））が６ｍΩの場合を示し、図３（ｃ）は、オン抵抗の実測値（Ｒｏｎ（ｍｓｄ．））が１０ｍΩの場合を示している。

図３（ａ）、図３（ｂ）および図３（ｃ）のいずれの場合も、第１の抵抗Ｒｄの抵抗値は１０００Ωである。

式（２）に上記の値およびｎ＝２を代入して、第２の抵抗Ｒｏｆｆの抵抗値を算出すると、図２（ａ）の場合は１０００Ωとなり、図２（ｂ）の場合は２０００Ωとなり、図２（ｃ）の場合は６６６．６６Ωとなる。なお、ｎの値は、オン抵抗の最小値が６ｍΩであるとし、１．３３（＝８ｍΩ／６ｍΩ）よりも大きい値として選択した。

スイッチ素子Ｑに電流を流した場合、スイッチ素子Ｑのドレイン端子の電圧は、スイッチ素子Ｑのオン抵抗に応じて異なる値をとる。例えばスイッチ素子Ｑに１００Ａの電流を流した場合、スイッチ素子Ｑのドレイン端子の電圧は、図３（ａ）の場合０．８Ｖとなり、図３（ｂ）の場合０．６Ｖとなり、図３（ｃ）の場合１．０Ｖとなる。

これに対して、電流検出回路１Ａの出力電圧（接続点Ｎの電圧）の値は、図３（ａ）、図３（ｂ）および図３（ｃ）のいずれの場合も、一定の値（０．４Ｖ）となる。

このように、電流検出回路１Ａは、スイッチ素子Ｑのオン抵抗の個別ばらつきによらず、所定のスイッチ電流に対して一定の電圧を出力することができる。即ち、電流検出回路１Ａの出力電圧は、スイッチ素子Ｑのオン抵抗の値に影響されることなく、スイッチ電流に応じて変化する。

よって、第２の実施形態に係る電流検出回路によれば、スイッチ素子に流れる電流を高精度に検出することができる。

（電流検出回路１，１Ａの製造方法）
次に、図４のフローチャートを参照して、上述の電流検出回路１，１Ａの製造方法について説明する。

まず、測定対象のスイッチ素子Ｑをオンにし、スイッチ素子Ｑに所定の測定電流（Ｉｄ）を流す（ステップＳ１）。

次に、スイッチ素子Ｑのソース・ドレイン間の電圧（Ｖｄｓ）を測定する（ステップＳ２）。電圧の測定は、スイッチ素子Ｑに並列接続された電圧計などを用いて行う。

次に、電圧（Ｖｄｓ）を測定電流（Ｉｄ）で割って、スイッチ素子Ｑのオン抵抗の実測値（Ｒｏｎ（ｍｓｄ．））を得る（ステップＳ３）。このようにスイッチ素子Ｑのオン抵抗の実測値は、スイッチ素子Ｑに所定の測定電流を流した場合におけるスイッチ素子Ｑの電圧（Ｖｄｓ）を測定し、測定された電圧を測定電流で割った値である。

次に、第２の抵抗Ｒｏｆｆの抵抗値を算出する（ステップＳ４）。具体的には、前述の式（１）または式（２）を用いて、第２の抵抗Ｒｏｆｆの抵抗値を算出する。

次に、ステップＳ４で算出された抵抗値の抵抗を、第２の抵抗Ｒｏｆｆとして電流検出回路に実装する（ステップＳ５）。

なお、ステップＳ５は、予め第１の抵抗Ｒｄと接地との間に接続された可変抵抗の抵抗値を、ステップＳ４で算出された抵抗値に調整することにより行ってもよい。

また、ステップＳ２において、スイッチ素子Ｑの電圧（Ｖｄｓ）は、スイッチ素子Ｑのオン抵抗の仕様値（Ｒｏｎ（ｔｙｐ．））の温度条件と同じ温度で測定された値であることが好ましい。これにより、正確なオン抵抗の差分（Ｒｏｎ（ｍｓｄ．）−Ｒｏｎ（ｔｙｐ．））が求まるため、第２の抵抗Ｒｏｆｆの抵抗値をより正確に算出することができる。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係るモータ制御装置１１について、図５を参照して説明する。本実施形態に係るモータ制御装置１１は、上述の電流検出回路１を備えており、ハードウェア（第１の抵抗Ｒｄおよび第２の抵抗Ｒｏｆｆ）でオン抵抗の個体ばらつきを補正する。

モータ制御装置１１は、三相交流モータ（以下、単に「モータ」ともいう。）１０の回転制御を行う。モータ１０は、例えば、車両のエンジンを始動させるためのスタータモータや、電動バイクの走行用モータである。

三相ブラシレスモータの場合、モータ１０は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相のコイルを有するステータと、永久磁石からなるロータとで構成される。ステータには、３相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）のコイルが周方向に順番に巻装される。

モータ制御装置１１は、図５に示すように、フルブリッジ回路１２と、信号ゲート部１３と、電流検出部１４と、過電流判定部１５と、制御部１６とを備えている。

フルブリッジ回路１２は、ハイサイドスイッチ素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３およびローサイドスイッチ素子Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６を有する。なお、スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ６は、例えば、プリント配線板に実装された半導体スイッチ（ｎ型のＭＯＳＦＥＴ等）である。また、以下の説明において、ハイサイドスイッチ素子、ローサイドスイッチ素子のことを単に「スイッチ素子」ともいう。

フルブリッジ回路１２は、直流電源Ｂから入力された直流電圧を交流電圧に変換し、該交流電圧をモータ１０に供給する。このフルブリッジ回路１２は、例えば、３組のスイッチ素子対（第１〜第３のスイッチ素子対）を含む三相ブリッジ回路であり、三相交流電圧を出力する。第１〜第３のスイッチ素子対は、直流電源Ｂと接地との間に接続されている。

各スイッチ素子対は、１つのハイサイドスイッチ素子と、１つのローサイドスイッチ素子とから構成される。

第１のスイッチ素子対は、一端（ドレイン端子）が直流電源Ｂに接続されたスイッチ素子Ｑ１と、一端（ドレイン端子）がスイッチ素子Ｑ１の他端（ソース端子）に接続されたスイッチ素子Ｑ４とを有する。

同様に、第２のスイッチ素子対は、一端（ドレイン端子）が直流電源Ｂに接続されたスイッチ素子Ｑ２と、一端（ドレイン端子）がスイッチ素子Ｑ２の他端（ソース端子）に接続されたスイッチ素子Ｑ５とを有する。第３のスイッチ素子対は、一端（ドレイン端子）が直流電源Ｂに接続されたスイッチ素子Ｑ３と、一端（ドレイン端子）がスイッチ素子Ｑ３の他端（ソース端子）に接続されたスイッチ素子Ｑ６とを有する。

スイッチ素子Ｑ４，Ｑ５およびＱ６の他端（ソース端子）は、それぞれ配線部材Ｒｐ１，Ｒｐ２およびＲｐ３を介して接地されている。

ここで、配線部材Ｒｐ１，Ｒｐ２およびＲｐ３は、例えば、スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ６が実装されたプリント配線板の配線パターンである。配線パターンの抵抗値は、プリント配線板上に実装されるスイッチ素子Ｑ１〜Ｑ６の配置状況に応じて変化し、例えば、配線パターンの長さ、幅および厚みにより変化する。

信号ゲート部１３は、制御部１６から制御信号（ゲート信号）を受信し、過電流判定部１５から過電流検出信号を受信する。制御信号は、ハイサイドスイッチ素子Ｑ１〜Ｑ６を導通状態または遮断状態に制御するための信号である。

信号ゲート部１３は、過電流検出信号を受信していない場合には制御信号を出力し、過電流検出信号を受信している場合には制御信号を遮断する。よって、過電流判定部１５が過電流検出信号を出力している場合は、信号ゲート部１３により制御信号が遮断され、フルブリッジ回路１２の動作は停止する。

なお、信号ゲート回路１３は、スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ６の仕様に応じた電圧を出力するプリドライバ回路を含んでもよい。

信号ゲート部１３は、例えば、スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ６ごとに設けられた２入力のＡＮＤゲート（図示せず）により構成される。

ＡＮＤゲートの第１の入力端子は、制御部１６に接続され、制御部１６から出力された制御信号を入力する。ＡＮＤゲートの第２の入力端子は、過電流判定部１５の出力端子に接続され、比較器ＣＰ１，ＣＰ２およびＣＰ３の出力信号の論理和をとった信号を入力する。ＡＮＤゲートの出力端子は、スイッチ素子のゲート端子に接続される。このようにした場合、スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ６のいずれかが過電流状態にあるとき、ＡＮＤゲートの第２の入力端子に入力される信号がＬレベルとなるため、第１の入力端子に入力される制御信号は遮断される。

電流検出部１４は、ローサイドスイッチ素子に流れる電流を検出する電流検出回路を、第１〜第３のスイッチ素子対ごとに有している。具体的には、電流検出部１４は、図５に示すように、第３のスイッチ素子対用の電流検出回路１ａと、第２のスイッチ素子対用の電流検出回路１ｂと、第１のスイッチ素子対用の電流検出回路１ｃとを有している。

電流検出回路１ａ，１ｂ，１ｃは、前述の電流検出回路１と同じ構成である。即ち、電流検出回路１ａは、スイッチ素子Ｑ６のドレイン端子と接地との間で直列接続された第１の抵抗Ｒ１と第２の抵抗Ｒｏ１を有する。抵抗Ｒ１と抵抗Ｒｏ１の接続点Ｎ１が出力端子となる。

同様に、電流検出回路１ｂは、スイッチ素子Ｑ５のドレイン端子と接地との間で直列接続された第１の抵抗Ｒ２と第２の抵抗Ｒｏ２を有し、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒｏ２の接続点Ｎ２が出力端子となる。同様に、電流検出回路１ｃは、スイッチ素子Ｑ４のドレイン端子と接地との間で直列接続された抵抗Ｒ３および抵抗Ｒｏ３からなる。抵抗Ｒ３と抵抗Ｒｏ３の接続点Ｎ３が出力端子となる。

電流検出回路１ａ，１ｂおよび１ｃはそれぞれ、接続点Ｎ１，Ｎ２およびＮ３の電圧を、ローサイドスイッチ素子Ｑ４，Ｑ５およびＱ６に流れる電流を示す検出電圧として出力する。

第２の抵抗Ｒｏ１，Ｒｏ２，Ｒｏ３の抵抗値は、前述の式（１）を用いて算出された値である。なお、配線部材Ｒｐ１，Ｒｐ２，Ｒｐ３の抵抗成分による電圧降下をキャンセルする必要がない場合には、前述の式（２）を用いて第２の抵抗Ｒｏ１，Ｒｏ２，Ｒｏ３の抵抗値を算出してもよい。

過電流判定部１５は、電流検出部１４の出力に基づいて、スイッチ素子Ｑ４〜Ｑ６が過電流状態に有るか否かを判定する。より詳しくは、過電流判定部１５は、電流検出部１４の電流検出回路１ａ，１ｂおよび１ｃのうち少なくともいずれか１つから出力された検出電圧が基準電圧よりも高い場合、信号ゲート部１３および制御部１６に過電流検出信号を出力する。

過電流判定部１５は、例えば、図５に示すように、比較器ＣＰ１，ＣＰ２，ＣＰ３により構成される。比較器ＣＰ１の反転入力端子（−）は接続点Ｎ１に接続され、非反転入力端子（＋）は基準電圧ＶＲ１に接続される。比較器ＣＰ１は、接続点Ｎ１の電圧が基準電圧ＶＲ１よりも高いときにＬレベル信号を出力する。

同様に、比較器ＣＰ２の反転入力端子（−）は接続点Ｎ２に接続され、非反転入力端子（＋）は基準電圧ＶＲ２に接続される。比較器ＣＰ２は、接続点Ｎ２の電圧が基準電圧ＶＲ２よりも高いときにＬレベル信号を出力する。

同様に、比較器ＣＰ３の反転入力端子（−）は接続点Ｎ３に接続され、非反転入力端子（＋）は基準電圧ＶＲ３に接続される。比較器ＣＰ３は、接続点Ｎ３の電圧が基準電圧ＶＲ３よりも高いときにＬレベル信号を出力する。

図５に示すように、比較器ＣＰ１，ＣＰ２およびＣＰ３の出力端子は、信号線ＯＣＬに共通に接続されてワイヤードＯＲ回路を構成している。よって、比較器ＣＰ１，ＣＰ２およびＣＰ３のいずれかの出力がＬレベルになると、信号線ＯＣＬがＬレベルとなる。

なお、過電流検出信号はＬレベル信号とは限らない。例えば、比較器ＣＰ１，ＣＰ２，ＣＰ３の入力端子（＋，−）の接続先を交換して、過電流検出信号をＨレベル信号としてもよい。

制御部１６は、モータ制御装置１１全体の制御を行うものであり、例えばマイコンチップで構成される。制御部１６は、スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ６の制御信号を信号ゲート部１３に出力する。また、制御回路１６は、過電流検出信号を受信した場合に、過電流状態であることをユーザに知らせるために、ランプを点灯させたり、表示パネルにアラーム表示を行うようにしてもよい。

本実施形態のモータ制御装置１１は、スイッチ素子に流れる電流を高精度に検出可能な電流検出回路１ａ，１ｂ，１ｃの出力電圧に基づいて過電流状態を判定する。

よって、第３の実施形態に係るモータ制御装置によれば、スイッチ素子のオン抵抗の個体ばらつきに影響されることなく、過電流状態を正確に判断することができる。

さらに、第３の実施形態では、ハードウェア（電流検出回路１ａ，１ｂ，１ｃ）によりスイッチ素子Ｑのオン抵抗の個別ばらつきが補正されるとともに、ハードウェア（比較器ＣＰ１，ＣＰ２，ＣＰ３）により過電流判定が行われるため、過電流状態を素早く検出することができる。

なお、スイッチ素子のオン抵抗は温度によって変化することから、スイッチ素子の温度を考慮して過電流判定を行ってもよい。

この場合、モータ制御装置１１は、ローサイドスイッチ素子の温度（ケース温度など）を検出する温度検出手段（図示せず）をさらに備える。この温度検出手段は、サーミスタ等であり、ローサイドスイッチ素子Ｑ４，Ｑ５およびＱ６の全てに設けてもよいし、少なくともいずれか１つに設けるようにしてもよい。

制御部１６は、温度検出手段に接続され、温度検出手段からローサイドスイッチ素子の温度を入力する。

また、制御部１６は、比較器ＣＰ１，ＣＰ２およびＣＰ３に接続される。即ち、比較器ＣＰ１，ＣＰ２およびＣＰ３の非反転入力端子（＋）は、直流電源を介して接地されるのではなく、制御部１６の端子（Ｄ／Ａ出力端子等）に接続される。

制御部１６は、基準電圧ＶＲ１，ＶＲ２およびＶＲ３を出力する。より詳しくは、制御部１６は、基準電圧として、温度検出手段から入力したローサイドスイッチ素子の温度に基づいて補正された基準電圧を出力する。

スイッチ素子のオン抵抗は温度が高くなるにつれて大きくなることから、所定の過電流検出閾値（過電流状態と判定するスイッチ電流の値）におけるスイッチ素子の電圧（Ｖｄｓ）は、オン抵抗の増加分だけ高くなる。

よって、制御部１６は、スイッチ素子の温度に応じて、出力する基準電圧を変化させる。より詳しくは、制御部１６は、ローサイドスイッチ素子の温度が高くなるにつれて高くなる電圧を基準電圧として、過電流判定部１５に出力する。

（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態に係るモータ制御装置２１について、図６を参照して説明する。本実施形態に係るモータ制御装置２１は、制御部１６Ａが過電流判定部１５Ａに、スイッチ素子のオン抵抗の実測値に基づいてＵ，Ｖ，Ｗ各相の基準電圧を与える。以下、第３の実施形態との相違点を中心に、本実施形態に係るモータ制御装置２１について説明する。

モータ制御装置２１は、図６に示すように、フルブリッジ回路１２と、信号ゲート部１３と、過電流判定部１５Ａと、制御部１６Ａと、温度検出手段１７と、電圧増幅部１８と、記憶部１９とを備えている。

制御部１６Ａは、スイッチ素子の制御信号を出力する他、ローサイドスイッチ素子Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６のオン抵抗の実測値に基づいて、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相の基準電圧（Ｕ相基準電圧、Ｖ相基準電圧、Ｗ相基準電圧）を生成する。なお、基準電圧は、配線部材Ｒｐ１，Ｒｐ２，Ｒｐ３の抵抗値も考慮して生成されてもよい。

また、制御部１６Ａは、生成した基準電圧を過電流判定部１５Ａに出力する。基準電圧は、制御部１６ＡのＤ／Ａ端子からアナログの電圧値として出力してもよいし、あるいは、制御部１６ＡからＰＷＭ信号として出力し、過電流判定部１５Ａで該ＰＷＭ信号をアナログの電圧値に変換してもよい。

過電流判定部１５Ａは、制御部１６Ａから基準電圧を入力し、ハイサイドスイッチ素子とローサイドスイッチ素子の接続点の電圧に基づく電圧が基準電圧よりも高い場合に、過電流検出信号を出力する。

即ち、過電流判定部１５Ａは、ハイサイドスイッチ素子Ｑ３とローサイドスイッチ素子Ｑ６の接続点Ｎ４の電圧（または該電圧を増幅した電圧）がＷ相基準電圧よりも高い場合に過電流検出信号を出力する。また、過電流判定部１５Ａは、ハイサイドスイッチ素子Ｑ２とローサイドスイッチ素子Ｑ５の接続点Ｎ５の電圧（または該電圧を増幅した電圧）がＶ相基準電圧よりも高い場合に過電流検出信号を出力する。また、過電流判定部１５Ａは、ハイサイドスイッチ素子Ｑ１とローサイドスイッチ素子Ｑ４の接続点Ｎ６の電圧（または該電圧を増幅した電圧）がＵ相基準電圧よりも高い場合に過電流検出信号を出力する。

過電流判定部１５Ａは、前述の過電流判定部１５と同様、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相用の３つの比較器を用いて構成される。例えば、比較器の反転入力端子（−）は電圧増幅部１８の出力端子に接続され、非反転入力端子（＋）は制御部１６Ａの基準電圧の出力端子に接続される。

温度検出手段１７は、ローサイドスイッチ素子の温度（ケース温度など）を検出する。なお、温度検出手段１７は、サーミスタ等であり、図１のようにローサイドスイッチ素子Ｑ４にのみ設けてもよい。あるいは、温度検出手段１７は、ローサイドスイッチ素子Ｑ４，Ｑ５およびＱ６の全てに設けてもよいし、ローサイドスイッチ素子Ｑ４，Ｑ５およびＱ６の少なくともいずれか１つに設けるようにしてもよい。

制御部１６Ａは、起動後、温度検出手段１７からローサイドスイッチ素子の温度を入力する。そして、制御部１６Ａは、入力した温度およびオン抵抗の実測値に基づく基準電圧を生成し、その基準電圧を過電流判定部１５Ａに出力する。

電圧増幅部１８は、オペアンプ等で構成され、接続点Ｎ４，Ｎ５，Ｎ６の各電圧を増幅する。なお、電圧増幅部１８は、必須の構成ではなく、オン抵抗が比較的大きい場合等には削除してもよい。

記憶部１９は、例えば不揮発性のメモリ（ＥＥＰＲＯＭなど）であり、ローサイドスイッチ素子Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６の実測値を格納する。また、記憶部１９は、予め学習されたデータに基づいて作成された各種変換テーブルを格納してもよい。

変換テーブルは、後述の温度−電圧テーブル、オン抵抗−温度テーブルなどである。温度−電圧テーブルは、スイッチ素子の温度と、温度検出手段１７が出力する電圧とを対応付けたテーブルである。オン抵抗−温度テーブルは、スイッチ素子のオン抵抗と、スイッチ素子の温度とを対応付けたテーブルである。

信号線ＡＤＬは、接続点Ｎ４，Ｎ５，Ｎ６の電圧（または、接続点Ｎ４，Ｎ５，Ｎ６の電圧を増幅した電圧）を制御部１６Ａに伝えるための信号線である。信号線ＡＤＬは、３本用いられ、一端が電圧増幅部１８の出力端子に接続され、他端が制御部１６Ａの端子（Ａ／Ｄ入力端子等）に接続されている。なお、電圧増幅部１８が省略される場合は、各信号線ＡＤＬの一端は接続点Ｎ４，Ｎ５，Ｎ６にそれぞれ直接接続される。

図６中のセレクト信号線ＳＳＬは、一端が制御部１６Ａのセレクト信号の出力端子に接続され、他端が電圧増幅部１８の切り替えスイッチ（図示せず）のセレクト信号入力端子に接続される。この切り替えスイッチは３入力１出力の切り替えスイッチであり、セレクト信号を受信して該セレクト信号の示す入力端子の信号を出力する。

例えばセレクト信号線ＳＳＬを２本用いることで、切り替えスイッチの３つの入力の中からどれを出力するかを指定することができる。よって、切り替えスイッチの出力端子に信号線ＡＤＬを接続し、３つの入力端子にＵ，Ｖ，Ｗ各相の接続点の電圧（または該電圧を増幅した電圧）をそれぞれ接続することで、信号線ＡＤＬを一本のみで済ませることができる。これにより、制御部１６ＡのＡ／Ｄ入力端子の数が限られておりモータの相数（３本）だけ確保できない場合でも、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相のローサイドスイッチ素子のオン抵抗の実測値を制御部１６Ａに入力することができる。

次に、図７のフローチャートを参照して、モータ制御装置２１の動作について説明する。

まず、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相のローサイドスイッチ素子のオン抵抗の実測値（Ｒｏｎ（ｍｓｄ．））を学習し、記憶部に保存する（ステップＳ１１）。オン抵抗の実測値は、図４のステップＳ１〜ステップＳ３と同様にして求める。求められた実測値は、記憶部１９に格納される。なお、本ステップは、例えば、モータ制御装置２１の製品出荷前（検査工程等）に行われる。

次に、スイッチ素子の温度を検出する（ステップＳ１２）。より詳しくは、温度検出手段１７により、ローサイドスイッチ素子Ｑ４，Ｑ５およびＱ６のうち少なくともいずれか１つの温度（ケース温度等）を検出する。温度の検出は、例えば、記憶部１９に予め格納された温度−電圧テーブルを用いて行う。制御部１６Ａは、Ａ／Ｄ入力端子等を介して取得（検出）した電圧をもとに、温度−電圧テーブルを用いて、現在のスイッチ素子の温度を取得する。なお、スイッチ素子の温度は、温度−電圧テーブルによらず、Ｂ定数による計算から求めてもよい。

次に、スイッチ素子のオン抵抗の実測値およびスイッチ素子の温度に基づいて、基準電圧を生成する（ステップＳ１３）。この基準電圧の生成は、例えば以下のようにして行う。

ステップＳ１２で得られた現在の温度をもとに、オン抵抗−温度テーブルを用いて、現在のスイッチ素子の温度に対応したオン抵抗の仕様値を取得する。次に、この抵抗値をRon(msd.)／Ron(typ.)倍することにより、現在のオン抵抗の値を算出する。

次に、現在のオン抵抗の値と、所定の過電流検出閾値（過電流状態と判定するスイッチ電流の値）とから、基準電圧を算出する。例えば、現在のオン抵抗の値が１３．５ｍΩで、過電流検出閾値が１００Ａの場合、基準電圧として、１．３５Ｖ（＝１３．５ｍΩ×１００Ａ）を出力する。

次に、ハイサイドスイッチ素子とローサイドスイッチ素子の接続点（Ｎ４，Ｎ５，Ｎ６）の電圧と、基準電圧（Ｕ相基準電圧、Ｖ相基準電圧、Ｗ相基準電圧）とを比較する（ステップＳ１４）。

次に、接続点の電圧が基準電圧よりも高い場合、スイッチ素子の制御信号を遮断する（ステップＳ１５）。制御信号の遮断は、例えば、第３の実施形態で説明したように、信号ゲート回路１３に過電流検出信号を送信することにより行う。

以上説明したように、第４の実施形態に係るモータ制御装置２１では、制御部１６Ａがスイッチ素子のオン抵抗の実測値に基づいてＵ，Ｖ，Ｗ各相の基準電圧を生成し、過電流判定部１５Ａがその基準電圧と、接続点の電圧に基づく電圧（接続点の電圧または該電圧を増幅した電圧）との比較を行い、過電流状態にあるか否かを判定する。

このようにオン抵抗の実測値に基づく基準電圧を用いるため、第４の実施形態に係るモータ制御装置によれば、スイッチ素子のオン抵抗の個体ばらつきに影響されることなく、過電流状態を正確に判断することができる。

さらに、スイッチ素子のオン抵抗の実測値およびスイッチ素子の現在の温度に基づいて生成された基準電圧を用いることにより、過電流状態をより正確に判断することができる。

（第３および第４の実施形態の変形例）
三相交流モータ１０を１８０度通電方式により駆動した場合、図９に示すように、ある相のコイルを流れた電流が他の２相のコイルに流れるタイミングがある。例えば、図９のロータステージ２（ロータアングル６０°〜１２０°）においては、Ｕ相のハイサイドスイッチ素子（Ｑ１）が導通状態であって、Ｖ相およびＷ相のローサイドスイッチ素子（Ｑ５およびＱ６）の両方が導通状態である。よって、Ｕ相コイルを流れた電流は、Ｖ相コイルとＷ相コイルに半分ずつ流れることになる。

この場合、１相ごとに過電流判定を行った場合、接続点Ｎ１，Ｎ２（あるいは接続点Ｎ４，Ｎ５）の電圧が１／２になるため、過電流の検出が遅れたり、あるいは過電流の検出ができない。

そこで、本変形例では、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相の電圧を平均化した電圧（平均電圧）または平均電圧を増幅した電圧を基準電圧と比較して過電流判定を行う。

図１０は、本変形例の過電流判定部１５Ｂの概略的な構成を示している。

過電流判定部１５Ｂは、電圧増幅部２２と、電圧生成部２３と、瞬時過電流判定用の比較器ＣＰ４と、平均過電流判定用の比較器ＣＰ５とを有する。

電圧増幅部２２は、オペアンプ２２ａ，２２ｂおよび２２ｃを有し、接続点Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３（またはＮ４，Ｎ５，Ｎ６）の電圧を増幅する。

電圧生成部２３は、オペアンプ２２ａ，２２ｂおよび２２ｃの各出力電圧を平均化した平均電圧、または平均電圧を増幅した電圧を生成する。図１０に示すように、オペアンプ２２ａ，２２ｂおよび２２ｃの各出力端子は、抵抗を介して接続点Ｍを介して電気的に接続されている。接続点Ｍの電圧は、オペアンプ２２ａ，２２ｂおよび２２ｃの各出力電圧を平均化した電圧となる。

電圧生成部２３は、図１０に示すように、オペアンプ２３ａおよび２３ｂを有してもよい。オペアンプ２３ａは接続点Ｍの電圧を増幅して比較器ＣＰ４に出力し、オペアンプ２３ｂは接続点Ｍの電圧を増幅して比較器ＣＰ５に出力する。オペアンプ２３ａ，２３ｂは、例えば、入力電圧を３倍に増幅する。オペアンプ２３ａおよび２３ｂを設けることで、平均電圧が小さい場合にノイズ等の影響を除去して判定精度を上げることができる。なお、オペアンプ２３ａおよび２３ｂを設けることは必須ではない。

比較器ＣＰ４は、オペアンプ２３ａの出力電圧が基準電圧ＶＲ４よりも高いときにＬレベル信号を出力する。比較器ＣＰ４の入力端子に接続された遅延回路（図示せず）の応答時間は例えば数マイクロ秒〜数十マイクロ秒である。このため、比較器ＣＰ４はスイッチ電流の瞬時的な変化を検出することが可能である。比較器ＣＰ４は、例えばスイッチ電流が瞬時的に２００Ａ以上に上昇したときＬレベル信号を出力して、制御部１６，１６Ａに過電流状態を通知する。

比較器ＣＰ５は、オペアンプ２３ｂの出力電圧が基準電圧ＶＲ５よりも高いときにＬレベル信号を出力する。比較器ＣＰ５の入力端子に接続された遅延回路（図示せず）の応答時間は例えば数ミリ秒〜数十ミリ秒である。このため、比較器ＣＰ５はスイッチ電流の平均的な変化を検出することが可能である。比較器ＣＰ５は、例えばスイッチ電流が平均的に１５０Ａ以上に上昇したときＬレベル信号を出力して、制御部１６，１６Ａに過電流状態を通知する。

なお、比較器ＣＰ４と比較器ＣＰ５はいずれか一方のみ設けられてもよい。

また、オペアンプ２３ａ，２３ｂが設けられていない場合、比較器ＣＰ４と比較器ＣＰ５は、接続点Ｍの電圧が基準電圧ＶＲ４，ＶＲ５よりも高いときにＬレベル信号を出力する。

また、オペアンプ２３ａ，２３ｂの出力電圧または接続点Ｍの電圧が基準電圧ＶＲ４，ＶＲ５よりも高いときに比較器ＣＰ４，ＣＰ５が出力する信号はＬレベル信号とは限らず、Ｈレベル信号であってもよい。

上記の過電流判定部１５Ｂの入力は、第３の実施形態の変形例としては電流検出部１４の接続点Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３に接続され、第４の実施形態の変形例としてはフルブリッジ回路１２の接続点Ｎ４，Ｎ５，Ｎ６に接続される。

なお、第４の実施形態の変形例の場合、過電流判定部１５Ｂの電圧増幅部２２が図６で説明した電圧増幅部１８と同様の機能を果すものであるため、電圧増幅部２２と電圧増幅部１８のいずれか一方を設けるようにすればよい。また、電圧増幅部１８，２２は、必須の構成ではなく、オン抵抗が比較的大きい場合等には削除してもよい。

過電流判定部１５Ｂの出力は、第３の実施形態の変形例としては制御部１６に接続され、第４の実施形態の変形例としては制御部１６Ａに接続される。

過電流判定部１５Ｂは、第３の実施形態の変形例としては、電流検出回路１ａ，１ｂ，１ｃからそれぞれ出力された検出電圧を平均化した平均電圧、または平均電圧を増幅した電圧が基準電圧よりも高い場合に、過電流検出信号を出力する。
過電流判定部１５Ｂは、第４の実施形態の変形例としては、接続点Ｎ４，Ｎ５およびＮ６の電圧を直接あるいは電圧増幅部１８を介して入力し、入力した電圧を平均化した平均電圧または平均電圧を増幅した電圧が基準電圧よりも高い場合に、過電流検出信号を出力する。

上記のように、本変形例では、過電流判定部１５ＢがＵ，Ｖ，Ｗ各相の電圧を平均化した平均電圧または平均電圧を増幅した電圧を基準電圧と比較して過電流判定を行う。このため、１８０度通電方式でモータを駆動する場合のように、ある相のコイルを流れた電流が他の２相のコイルに分岐して流れるタイミングがある場合でも、過電流状態を正確に判断することができる。

（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態に係るモータ制御装置３１について、図８を参照して説明する。本実施形態に係るモータ制御装置３１は、制御部１６Ｂがスイッチ素子の過電流状態を判定する。以下、第３および第４の実施形態との相違点を中心に、本実施形態に係るモータ制御装置３１について説明する。

モータ制御装置３１は、図８に示すように、フルブリッジ回路１２と、制御部１６Ｂと、温度検出手段１７と、電圧増幅部１８と、記憶部１９と、プリドライバ部２０とを備えている。

プリドライバ回路２０は、制御部１６Ｂから出力された制御信号を、スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ６の仕様に応じた電圧に増幅して出力する。

なお、電圧増幅部１８は、必須の構成ではなく、オン抵抗が比較的大きい場合等には削除してもよい。プリドライバ部２０も、必須の構成ではなく、制御部１６Ｂがスイッチ素子Ｑ１〜Ｑ６の仕様に応じた電圧を出力可能な場合には削除可能である。

制御部１６Ｂは、スイッチ素子の制御信号を出力する他、ローサイドスイッチ素子Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６のオン抵抗の実測値に基づいて、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相の基準電圧（Ｕ相基準電圧、Ｖ相基準電圧、Ｗ相基準電圧）を生成する。なお、基準電圧は、配線部材Ｒｐ１，Ｒｐ２，Ｒｐ３の抵抗値も考慮して生成されてもよい。

制御部１６Ｂは、ハイサイドスイッチ素子と前記ローサイドスイッチ素子の接続点の電圧に基づく電圧を入力し、その電圧が基準電圧よりも高い場合に、スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ６への制御信号の出力を停止する。

即ち、制御部１６Ｂは、ハイサイドスイッチ素子Ｑ３とローサイドスイッチ素子Ｑ６の接続点Ｎ４の電圧（または該電圧を増幅した電圧）がＷ相基準電圧よりも高い場合に制御信号の出力を停止する。また、制御部１６Ｂは、ハイサイドスイッチ素子Ｑ２とローサイドスイッチ素子Ｑ５の接続点Ｎ５の電圧がＶ相基準電圧よりも高い場合に制御信号の出力を停止する。また、制御部１６Ｂは、ハイサイドスイッチ素子Ｑ１とローサイドスイッチ素子Ｑ４の接続点Ｎ６の電圧がＵ相基準電圧よりも高い場合に制御信号の出力を停止する。

なお、制御部１６Ｂは、温度検出手段１７からローサイドスイッチ素子の温度を入力し、その温度およびオン抵抗の実測値に基づく基準電圧を生成し、基準電圧と電圧と比較してもよい。この基準電圧の生成方法は、第５の実施形態と同様であるので詳しい説明を省略する。

以上説明したように、第５の実施形態に係るモータ制御装置３１では、制御部１６Ｂがスイッチ素子のオン抵抗の実測値に基づいてＵ，Ｖ，Ｗ各相の基準電圧を生成するとともに、その基準電圧と、接続点の電圧に基づく電圧（接続点の電圧または該電圧を増幅した電圧）との比較を行い、過電流状態にあるか否かを判定する。

このようにオン抵抗の実測値に基づく基準電圧を用いるため、第５の実施形態に係るモータ制御装置によれば、スイッチ素子のオン抵抗の個体ばらつきに影響されることなく、過電流状態を正確に判断することができる。

さらに、スイッチ素子のオン抵抗の実測値およびスイッチ素子の現在の温度に基づいて生成された基準電圧を用いることにより、過電流状態をより正確に判断することができる。

（第５の実施形態の変形例）
第３および第４の実施形態の変形例で説明したように、三相交流モータ１０を１８０度通電方式により駆動した場合、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相のうち２つの相のローサイドスイッチ素子が導通状態となるタイミングがある。この場合、過電流の検出が遅れたり、あるいは過電流の検出ができない。

上記課題に対処するため、制御部１６Ｂは、接続点Ｎ４，Ｎ５およびＮ６の電圧（あるいは電圧増幅部１８により接続点Ｎ４，Ｎ５およびＮ６の電圧を増幅した電圧）を入力し、これらの電圧を合計した合計電圧を算出し、算出した合計電圧が所定の基準電圧（制御部１６Ｂが生成した基準電圧）よりも高い場合に、制御信号の出力を停止する。合計電圧は、制御部１６Ｂが実行するソフトウェアにより算出される。

上記のように、本変形例では、制御部１６ＢがＵ，Ｖ，Ｗ各相の電圧を合計した合計電圧を基準電圧と比較して過電流判定を行う。このため、１８０度通電方式でモータを駆動する場合のように、ある相のコイルを流れた電流が他の２相のコイルに分岐して流れるタイミングがある場合でも、過電流状態を正確に判断することができる。

上記の記載に基づいて、当業者であれば、本発明の追加の効果や種々の変形を想到できるかもしれないが、本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではない。異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。特許請求の範囲に規定された内容及びその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更及び部分的削除が可能である。

１，１Ａ，１ａ，１ｂ，１ｃ 電流検出回路
１０ 三相交流モータ
１１，２１，３１ モータ制御装置
１２ フルブリッジ回路
１３ 信号ゲート部
１４ 電流検出部
１５，１５Ａ，１５Ｂ 過電流判定部
１６，１６Ａ，１６Ｂ 制御部
１７ 温度検出手段
１８，２２ 電圧増幅部
１９ 記憶部
２０ プリドライバ部
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ オペアンプ
２３ 電圧生成部
２３ａ，２３ｂ オペアンプ
ＡＤＬ 信号線
Ｂ 直流電源
ＣＰ１，ＣＰ２，ＣＰ３，ＣＰ４，ＣＰ５ 比較器
Ｉｄ ドレイン電流
Ｍ，Ｎ，Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４，Ｎ５，Ｎ６ 接続点
ＯＣＬ 信号線
Ｑ スイッチ素子
Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３ ハイサイドスイッチ素子
Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６ ローサイドスイッチ素子
Ｒｄ，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３ 第１の抵抗
Ｒｏｆｆ，Ｒｏ１，Ｒｏ２，Ｒｏ３ 第２の抵抗
Ｒｐ，Ｒｐ１，Ｒｐ２，Ｒｐ３ 配線部材
ＳＳＬ セレクト信号線
ＶＲ１，ＶＲ２，ＶＲ３，ＶＲ４，ＶＲ５ 基準電圧

Claims (5)

1. 一端が配線部材を介して接地されたスイッチ素子に流れる電流を検出する電流検出回路であって、
   一端が前記スイッチ素子の他端に接続された第１の抵抗と、
   一端が前記第１の抵抗の他端に接続され、他端が接地された第２の抵抗と、
   を備え、
   前記第１の抵抗および前記第２の抵抗の接続点の電圧を、前記スイッチ素子に流れる電流を示す検出電圧として出力し、
   前記第２の抵抗の抵抗値は、次式により算出された値であることを特徴とする電流検出回路。
   

   

   ここで、Roff：前記第２の抵抗の抵抗値、Rp:前記配線部材の抵抗値、Rd: 前記第１の抵抗の抵抗値、Ron(typ.)：前記スイッチ素子のオン抵抗の仕様値、Ron(msd.)：前記スイッチ素子のオン抵抗の実測値である。
2. 前記スイッチ素子のオン抵抗の実測値は、前記スイッチ素子に所定の測定電流を流した場合における前記スイッチ素子の電圧を測定し、前記測定された電圧を前記測定電流で割った値であることを特徴とする請求項１に記載の電流検出回路。
3. 前記スイッチ素子の電圧は、前記スイッチ素子のオン抵抗の仕様値の温度条件と同じ温度で測定された値であることを特徴とする請求項２に記載の電流検出回路。
4. 前記第１の抵抗および前記第２の抵抗の合成抵抗の値は、前記スイッチ素子に流れる電流に対する所定の検出誤差を満たすように、前記配線部材の抵抗および前記スイッチ素子のオン抵抗の合成抵抗の値に比べて十分に大きいことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電流検出回路。
5. 一端が直流電源に接続されたハイサイドスイッチ素子と、一端が前記ハイサイドスイッチ素子の他端に接続され他端が配線部材を介して接地されたローサイドスイッチ素子とを有するスイッチ素子対を含むフルブリッジ回路と、
   前記ローサイドスイッチ素子に流れる電流を検出し、前記電流を示す検出電圧を出力する電流検出回路を有する電流検出部と、
   前記電流検出回路から出力された前記検出電圧が基準電圧よりも高い場合、過電流検出信号を出力する過電流判定部と、
   前記ハイサイドスイッチ素子および前記ローサイドスイッチ素子を導通状態または遮断状態に制御する制御信号を出力する制御部と、
   前記制御信号を受信し、前記過電流検出信号を受信していない場合には前記制御信号を出力し、前記過電流検出信号を受信している場合には前記制御信号を遮断する信号ゲート部と、
   を備え、
   前記電流検出回路は、一端が前記ローサイドスイッチ素子の一端に接続された第１の抵抗と、一端が前記第１の抵抗の他端に接続され他端が接地された第２の抵抗とを有し、前記第１の抵抗および前記第２の抵抗の接続点の電圧を前記検出電圧として出力し、
   前記第２の抵抗の抵抗値は、次式により算出された値であることを特徴とするモータ制御装置。
   

   

   ここで、Roff：前記第２の抵抗の抵抗値、Rp:前記配線部材の抵抗値、Rd: 前記第１の抵抗の抵抗値、Ron(typ)：前記ローサイドスイッチ素子のオン抵抗の仕様値、Ron(msd)：前記ローサイドスイッチ素子のオン抵抗の実測値である。

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