电源控制装置及半导体故障检测方法制造方法及图纸

电源控制装置检测具有半导体串联电路的开关电路中的半导体开关元件的故障，每个半导体串联电路均具有以相反极性串联连接的半导体开关元件。电源控制装置包括：基准电阻值存储单元，其存储关于开关电路的输入与输出之间的合成电阻值的信息；通电电流检测单元，其被配置为检测流过开关电路的电流；电位差检测单元，其被配置为检测开关电路的输入与输出之间的输入

【技术实现步骤摘要】
电源控制装置及半导体故障检测方法


[0001]本公开涉及电源控制装置和半导体故障检测方法。

技术介绍

[0002]例如，当从电源向诸如电机这样的负载供应电力时，通常接通和断开负载的操作或者将能够执行导通/关断控制的半导体开关元件连接在电源与负载之间，以调整负载的操作量。在许多情况下，功率MOSFET被用作半导体开关元件。
[0003]在采用半导体开关元件的各种器件中，存在由于半导体开关元件的故障而发生操作故障的可能性。因此，需要一种用于检测半导体开关元件的故障的技术。
[0004]此外，专利文献JP
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71174公开了一种用于检测导致半导体器件故障的特性劣化的技术。在专利文献JP
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2011
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71174中，半导体器件(IPD)1包括：设定值存储单元3，其存储基于IPD1的初始特性值的设定值；以及检测电路4，其基于在预定时刻的IPD1的特性值和存储在设定值存储单元3中的设定值来检测IPD1的特性劣化。在专利文献JP
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2011
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71174的特性劣化检测方法中，存储基于初始特性值而确定的设定值，并且基于在预定时刻的IPD1的特性值和存储的设定值来检测IPD1的特性劣化。
[0005]此外，专利文献JP
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135819公开了能够在改善系统的电源冗余的同时减少半导体元件的部件数量的功率半导体模块，以及包括该功率半导体模块的车辆电源系统。
[0006]然而，专利文献JP
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71174中公开的技术旨在检测包括在单个半导体器件(IPD：智能功率器件)的内部电路中的半导体内所发生的故障，并且不能用于检测组合有多个半导体开关元件的电路的故障这样的情况。
[0007]例如，在电子装置安装在车辆上的情况下，存在在从车辆侧供应的电源的极性被反转的状态下布线或车载电池被错误地连接的可能性。另外，例如，存在具有24[V]的高电压等的电源错误地连接到要向其供应12[V]的电源电压的电子装置的可能性。
[0008]为了避免在如上所述的错误连接的情况下发生故障，安装在车辆上的电子装置通常配备有保护电路的功能。作为具体示例，二极管与半导体开关元件串联连接，以防止由于施加具有相反的极性的电压而导致异常电流流动。另外，这种二极管具有比较大的电功率损耗，并且设置二极管所需的空间也比较大。因此，代替二极管，与半导体开关元件等效的另一半导体元件可以以相反的极性串联连接。
[0009]另外，在需要切换非常大的电流的电路中，存在如下可能性：通过仅使用一个半导体开关元件不能获得足够的电流切换能力或者不能确保足够的可靠性。
[0010]因此，例如，如在专利文献JP
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2019
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135819的图1中等所示的系统中，存在多个半导体开关元件以相反极性串联连接并且多个半导体开关元件进一步并联连接的情况。
[0011]然而，当如上所述多个半导体开关元件以相反极性串联连接并且该多个半导体开关元件并联连接时，当在任何一个半导体开关元件中发生故障时难以检测到该故障。
[0012]例如，当经由并联连接的多个半导体开关元件向负载侧供应电源电力时，即使半导体开关元件中的任何一个发生故障并且固定在非导通(关断)状态，电流也经由剩余的半
导体开关元件流向负载侧，因此仅通过检测流到负载的电流的存在与否以及输出电压的高/低，不能识别半导体开关元件的故障。
[0013]另外，在其中多个半导体开关元件并联连接的电路中，当半导体开关元件中的任何一个在关断状态下发生故障时，由于发生故障的一个半导体开关元件的影响，异常大的电流猛烈地流到剩余的正常半导体开关元件，并且存在正常半导体开关元件也由于由电流和热量引起的过大压力而发生故障的高可能性。因此，当在连接有多个半导体开关元件连接的电路中的一个半导体开关元件出故障的状态下器件保持原样时，存在停止整个装置的功能的高可能性。
[0014]例如，电子装置安装在配备有自主驾驶功能的汽车等上的情况下，由于需要非常高的可靠性，因此必须使电子装置形成为使得不发生电子装置的各个功能完全停止的情况。

技术实现思路

[0015]鉴于上述情况已经做出本公开，并且本公开的目的是提供一种电源控制装置和半导体故障检测方法，其即使在串联和并联连接有多个半导体开关元件的电路中仅一部分半导体开关元件发生故障的状态下也能够正确地识别故障的存在与否。
[0016]为了实现上述目的，根据本公开的电源控制装置的特征如下。本公开的非限制性实施例的一个方面涉及提供一种用于检测开关电路中的半导体开关元件的故障的电源控制装置，所述开关电路包括彼此并联连接的多个半导体串联电路，并且每个所述半导体串联电路均具有以相反极性串联连接的多个半导体开关元件，所述电源控制装置包括：基准电阻值存储单元，该基准电阻值存储单元预先存储基准状态下的所述开关电路的输入与输出之间的合成电阻值的信息作为基准电阻值；通电电流检测单元，该通电电流检测单元检测流过整个所述开关电路的电流的大小作为通电电流；电位差检测单元，该电位差检测单元检测所述开关电路的所述输入与所述输出之间的电位差作为输入
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输出电位差；电压降计算单元，该电压降计算单元基于所述基准电阻值和由所述通电电流检测单元检测到的所述通电电流来计算假定电压降；电压比较单元，该电压比较单元将由所述电位差检测单元检测到的所述输入
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输出电位差与由所述电压降计算单元计算出的所述假定电压降进行比较；以及故障识别单元，该故障识别单元基于所述电压比较单元的比较结果来识别所述半导体开关元件的故障的存在与否。
[0017]为了实现上述目的，根据本公开的半导体故障检测方法的特征如下。本公开的非限制性实施例的一个方面涉及提供一种用于检测开关电路中的半导体开关元件的故障的半导体故障检测方法，所述开关电路包括彼此并联连接的多个半导体串联电路，并且每个所述半导体串联电路均具有以相反极性串联连接的多个半导体开关元件，所述半导体故障检测方法包括：预先获得基准状态下的所述开关电路的输入与输出之间的合成电阻值作为基准电阻值；检测流过整个所述开关电路的电流的大小作为通电电流；检测所述开关电路的所述输入与所述输出之间的电位差作为输入
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输出电位差；基于所述基准电阻值和检测到的所述通电电流计算假定电压降；基于检测到的所述输入
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输出电位差与所述假定电压降之间的比较结果来识别所述半导体开关元件的故障的存在与否。
[0018]根据本公开的电源控制装置和半导体故障检测方法，在多个半导体开关元件串联
和并联连接的电路中，即使在仅一部分半导体开关元件发生本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电源控制装置，该电源控制装置用于检测开关电路中的半导体开关元件的故障，所述开关电路包括彼此并联连接的多个半导体串联电路，并且每个所述半导体串联电路均具有以相反极性串联连接的多个半导体开关元件，所述电源控制装置包括：基准电阻值存储单元，该基准电阻值存储单元预先存储基准状态下的所述开关电路的输入与输出之间的合成电阻值的信息作为基准电阻值；通电电流检测单元，该通电电流检测单元被配置为检测流过整个所述开关电路的电流的大小作为通电电流；电位差检测单元，该电位差检测单元被配置为检测所述开关电路的所述输入与所述输出之间的电位差作为输入输出电位差；电压降计算单元，该电压降计算单元被配置为基于所述基准电阻值和由所述通电电流检测单元检测到的所述通电电流来计算假定电压降；电压比较单元，该电压比较单元被配置为将由所述电位差检测单元检测到的所述输入输出电位差与由所述电压降计算单元计算出的所述假定电压降进行比较；以及故障识别单元，该故障识别单元被配置为基于所述电压比较单元的比较结果来识别所述半导体开关元件的故障的存在与否。2.根据权利要求1所述的电源控制装置，还包括：温度检测单元，该温度检测单元被配置为检测所述开关电路的附近的温度；以及温度校正单元，该温度校正单元被配置为基于由所述温度检测单元检测到的温度来校正所述基准电阻值。3.根据权利要求1或2所述的电源控制装置，还包括：电压校正单元，该电压校正单元被配置为基于由所述电位差检测单元检测到的所述输入输出电位差来校正所述基准电...

【专利技术属性】
技术研发人员：花冈弘真，
申请(专利权)人：矢崎总业株式会社，
类型：发明
国别省市：