CN110235332A - 供电控制装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种供电控制装置。具备在两个电源之间并联连接的多个半导体开关，经由多个半导体开关来控制向与两个电源连接的负载的供电，具备：温度检测部，检测以从多个半导体开关中的至少一个发出的热量为起因而上升的温度；及切换控制部，在温度检测部检测到阈值温度以上的温度的情况下，执行将多个半导体开关从断开切换为接通的控制。

Description

供电控制装置
技术领域
本发明涉及供电控制装置。
本申请主张基于在2017年2月14日提出申请的日本申请第2017-25087号的优先权，并援引所述日本申请记载的全部的记载内容。
背景技术
在车辆搭载有供电控制装置，该供电控制装置通过将设置在从蓄电池向负载供电的供电路径上的开关切换为接通或断开来控制从蓄电池向负载的供电(例如，参照专利文献1)。
专利文献1记载的供电控制装置具备设置于从蓄电池向负载供电的供电路径上并将2个MOSFET(Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)并联连接的开关部。在专利文献1记载的供电控制装置中，设为通过将这些MOSFET切换为接通或断开来控制向负载的供电的结构。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-236297号公报
发明内容
发明要解决的课题
在并联连接的各FET的两端分别连接有电源及负载的电源继电器电路中，在FET的寄生二极管的阳极侧短路的情况下，为了维持阳极侧的电源电压而希望将FET断开来使电流停止。然而，在1个FET为半接通故障(一半接通故障)的状态下，在FET的寄生二极管的阳极侧短路的情况下，如果使FET断开，则电流集中于半接通故障的FET，因此该FET可能会过度发热。
在专利文献1中，设为通过FET的漏极-源极间的电压来检测半接通故障的结构，但是在FET的两端连接有电源的电源继电器电路中，具有无法通过FET的漏极-源极间电压来检测半接通故障的问题点。
本发明的目的在于提供一种即使在半导体开关的两端连接电源的情况下也能够检测半接通故障的供电控制装置。
用于解决课题的方案
一形态的供电控制装置具备在两个电源之间并联连接的多个半导体开关，经由该多个半导体开关来控制向与所述两个电源连接的负载的供电，其中，所述供电控制装置具备：温度检测部，检测以从所述多个半导体开关中的至少一个发出的热量为起因而上升的温度；及切换控制部，在该温度检测部检测到阈值温度以上的温度的情况下，执行将所述多个半导体开关从断开切换为接通的控制。
发明效果
根据上述，即使在半导体开关的两端连接电源的情况下，也能够检测半接通故障。
附图说明
图1是说明实施方式1的电源系统的电路图。
图2是说明控制电路的内部结构的框图。
图3是说明实施方式1的控制电路执行的处理的次序的流程图。
图4是说明实施方式2的电源系统的电路图。
图5是说明实施方式2的控制电路执行的处理的次序的流程图。
具体实施方式
列举本发明的实施方式进行说明。而且，也可以将以下记载的实施方式的至少一部分任意组合。
本申请的一形态的供电控制装置具备在两个电源之间并联连接的多个半导体开关，经由该多个半导体开关来控制向与所述两个电源连接的负载的供电，所述供电控制装置具备：温度检测部，检测以从所述多个半导体开关中的至少一个发出的热量为起因而上升的温度；及切换控制部，在该温度检测部检测到阈值温度以上的温度的情况下，执行将所述多个半导体开关从断开切换为接通的控制。
在上述一形态中，即使在半导体开关的漏极侧及源极侧这双方连接电源的情况下，也能够不用检测半导体开关的漏极/源极间电压地检测半接通故障。而且，在检测到半接通故障的情况下，执行将全部的半导体开关从断开切换为接通的控制，因此如果未发生半接通故障的半导体开关存在，则能够使电流向该半导体开关流动，避免电流集中于发生半接通故障的半导体开关的情况。其结果是，能够防止过度的温度上升引起的半导体开关的烧损。
本申请的一形态的供电控制装置还具备与所述多个半导体开关并联连接的继电器触点，在将该继电器触点断开的情况下，在所述温度检测部检测到所述阈值温度以上的温度的情况下，所述切换控制部执行将所述继电器触点从断开切换为接通的控制。
在上述一形态中，在检测到半接通故障的情况下，执行将继电器触点从断开切换为接通的控制，因此能够使电流通过继电器触点而流动，能避免电流集中于发生了半接通故障的半导体开关的情况。其结果是，能够防止过度的温度上升引起的半导体开关的烧损。
本申请的一形态的供电控制装置中，所述半导体开关为FET，所述两个电源中的一方与各半导体开关的漏极连接，另一方与各半导体开关的源极连接，所述供电控制装置具备检测从所述一方的电源向各半导体开关的漏极流动的电流的逆流检测部，所述切换控制部在将所述多个半导体开关的至少一个接通的情况下，在所述逆流检测部检测到所述电流的情况下，执行将所述至少一个半导体开关切换为断开的控制。
在上述一形态中，在检测到从半导体开关的漏极朝向源极的反向的电流的情况下，能够将全部的半导体开关从接通切换为断开。
以下，将本发明基于表示其实施方式的附图进行具体说明。
(实施方式1)
图1是说明实施方式1的电源系统的电路图。实施方式1的电源系统例如搭载于车辆，具备供电控制装置10、主蓄电池21、副蓄电池22及负载31、32。
主蓄电池21将正极与负载31及供电控制装置10连接，进行向负载31的供电，并经由供电控制装置10进行向负载32的供电。需要说明的是，主蓄电池21的负极被接地。负载31、32是起动电动机、车灯、雨刷、空气调节机等电气设备。负载31、32构成为，在从主蓄电池21(或副蓄电池22)被供电的情况下进行动作，在来自主蓄电池21(或副蓄电池22)的供电停止的情况下停止动作。对负载31、32的动作及动作停止进行指示的信号从例如图中未示出的车身ECU(Electronic Control Unit：电子控制单元)等向供电控制装置10输入。供电控制装置10基于从车身ECU等输入的信号，执行对于主蓄电池21及副蓄电池22的供电控制。
供电控制装置10具备半导体开关11A、11B、驱动电路12、控制电路13、温度元件14、过热检测电路15及逆流检测电路16。
半导体开关11A、11B例如为N沟道型的FET，在主蓄电池21及副蓄电池22之间并联连接。半导体开关11A、11B的源极分别连接于主蓄电池21的正极，半导体开关11A、11B的漏极分别连接于副蓄电池22的正极。而且，半导体开关11A、11B的栅极分别连接于驱动电路12。
需要说明的是，在本实施方式中，供电控制装置10设为具备2个半导体开关11A、11B的结构，但也可以是具备3个以上的半导体开关的结构。
驱动电路12通过调整半导体开关11A、11B的栅极的电压值而将半导体开关11A、11B大致同时地切换为接通或断开。指示半导体开关11A、11B的向接通或断开的切换的控制信号从控制电路13向驱动电路12输入。
图2是说明控制电路13的内部结构的框图。控制电路13例如具备控制部131、存储部132及输入输出部133，向驱动电路12输出将半导体开关11A、11B切换为接通或断开的控制信号。
控制部131具备例如CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等。控制部131具备的CPU通过执行ROM中预先存储的控制程序，对控制电路13具备的硬件各部的动作进行控制，实现半导体开关11A、11B的切换控制。具体而言，控制部131通过输入输出部133向驱动电路12输出用于将半导体开关11A、11B切换为接通或断开的控制信号，由此实现半导体开关11A、11B的切换控制。而且，控制部131每当输出上述控制信号时，将该内容的信息向例如RAM写入，由此管理半导体开关11A、11B的接通或断开的控制状态。
输入输出部133具备将各种电路连接的接口。在本实施方式中，驱动电路12、过热检测电路15及逆流检测电路16与输入输出部133连接。输入输出部133取得从过热检测电路15及逆流检测电路16输出的检测结果，并将取得的检测结果向控制部131输出。而且，输入输出部133在从控制部131取得了将半导体开关11A、11B切换为接通或断开的控制信号的情况下，将取得的控制信号向驱动电路12输出。
另外，输入输出部133也可以具备通信接口，该通信接口按照CAN(ControllerArea Network：控制器局域网)等通信协议与车身ECU等设备进行通信。在该情况下，控制部131也可以通过输入输出部133具备的通信接口取得对负载31、32的动作开始及动作停止进行指示的来自车身ECU等的信号。
过热检测电路15通过使用温度元件14来检测以从半导体开关11A、11B中的至少一方发出的热量为起因而上升的温度。温度元件14是根据周围的温度而电阻值变化的热敏电阻等温度传感器，配置在2个半导体开关11A、11B的附近。在本实施方式中，只要利用过热检测电路15检测与半导体开关11A(或半导体开关11B)的半接通故障时的发热相伴的温度上升即可，温度元件14安装在例如与安装2个半导体开关11A、11B的基板相同的基板上。
过热检测电路15具有存储器(未图示)，该存储器存储设定得比半导体开关11A、11B的耐热温度(例如140℃～175℃)低的阈值温度(例如80℃)，在温度元件14显示的周围温度为阈值温度以上的情况下，将该内容的检测结果向控制电路13输出。
需要说明的是，在本实施方式中，设为利用过热检测电路15检测与半接通故障时的发热相伴的温度上升的结构，但是也可以将温度元件14与控制电路13的输入输出部133连接，利用控制电路13的控制部131来检测与半接通故障时的发热相伴的温度上升。在该情况下，温度阈值存储于存储部132。控制部131将通过温度元件14计测的温度与存储部132中存储的温度阈值进行比较，由此能够检测阈值温度以上的温度上升是否发生。
逆流检测电路16夹装于副蓄电池22的正极与半导体开关11A、11B的漏极之间，检测从副蓄电池22经由供电控制装置10要向负载31流入的电流。逆流检测电路16在检测到从副蓄电池22的正极朝向半导体开关11A、11B的漏极的方向的电流(逆流)的情况下，将该内容的检测结果向控制电路13输出。
以下，说明供电控制装置10的动作。
图3是说明实施方式1的控制电路13执行的处理的次序的流程图。控制电路13的控制部131例如在车辆的IG开关接通的情况下，以定期的时刻执行以下的处理。控制部131判断供电控制装置10具备的2个半导体开关11A、11B的控制状态是否为断开(步骤S101)。控制部131管理半导体开关11A、11B的接通或断开的控制状态，因此通过参照管理的信息，能够判断半导体开关11A、11B的控制状态是否为断开。
在判断为半导体开关11A、11B的控制状态不为断开的情况下(S101：否)，控制部131基于通过输入输出部133输入的来自逆流检测电路16的检测结果，判断是否检测到从副蓄电池22的正极朝向半导体开关11A、11B的漏极的方向的电流(逆流)(步骤S102)。在判断为未检测到逆流的情况下(S102：否)，控制部131不执行以下的处理而结束基于本流程图的处理。
在判断为检测到逆流的情况下(S102：是)，控制部131向驱动电路12输出将半导体开关11A、11B全部断开的控制信号，通过驱动电路12将半导体开关11A、11B全部断开(步骤S103)。
在步骤S101中判断为半导体开关11A、11B的控制状态为断开的情况线下(S101：是)，或者在步骤S103中将半导体开关11A、11B全部控制为断开的情况下，控制部131基于通过输入输出部133输入的来自过热检测电路15的检测结果，判断利用过热检测电路15是否检测到阈值温度以上的温度(步骤S104)。在利用过热检测电路15未检测到阈值温度以上的温度的情况下(S104：否)，控制部131结束基于本流程图的处理。
在判断为利用过热检测电路15检测到阈值温度以上的温度的情况下(S104：是)，控制部131由于存在半导体开关11A、11B中的至少一方发生了半接通故障的可能性，因此向驱动电路12输出将半导体开关11A、11B从断开切换为接通的控制信号，执行将半导体开关11A、11B接通的控制(步骤S105)。通过该控制，能够将未发生半接通故障的半导体开关11A(或半导体开关11B)接通，因此能避免电流集中于发生了半接通故障的半导体开关11B(或半导体开关11A)的情况，防止过度的温度上升。
如以上所述，在实施方式1中，即使在半导体开关11A、11B的漏极侧及源极侧这双方连接电源(在本实施方式中，为主蓄电池21及副蓄电池22)的情况下，也能够不用检查半导体开关11A、11B的漏极/源极间电压地检测半接通故障。而且，在检测到半接通故障的情况下，对半导体开关11A、11B进行接通控制，因此如果一方的半导体开关11A(或半导体开关11B)未发生半接通故障，则能够使电流流向该半导体开关11A(或半导体开关11B)，避免电流集中于发生了半接通故障的半导体开关11B(或半导体开关11A)的情况，能够防止过度的温度上升引起的烧损。
(实施方式2)
在实施方式2中，说明还具备与半导体开关11A、11B并联连接的继电器触点11C的结构。
图4是说明实施方式2的电源系统的电路图。实施方式2的电源系统例如搭载于车辆，具备供电控制装置10、主蓄电池21、副蓄电池22及负载31、32。供电控制装置10除了上述的半导体开关11A、11B、驱动电路12、控制电路13、温度元件14、过热检测电路15及逆流检测电路16之外，还具备继电器触点11C。
继电器触点11C与2个半导体开关11A、11B并联连接，具有NO端子、COM端子及继电器切片。在图4所示的例子中，继电器触点11C的NO端子连接于半导体开关11A、11B的漏极，COM端子连接于半导体开关11A、11B的源极。
在继电器触点11C设有一端连接于控制电路13的继电器线圈。在继电器线圈的一端开放的情况下，电流未流向继电器线圈，继电器切片成为从NO端子分离的状态。此时，在NO端子及COM端子间未流动电流，继电器触点11C成为断开。另一方面，在继电器线圈的一端被接地的情况下，电流从控制电路13向继电器线圈流动，在继电器线圈的周边产生磁场。由此，继电器切片被向NO端子拉近，继电器切片及NO端子接触。此时，继电器触点11C成为接通，在继电器触点11C的NO端子及COM端子间流动有电流。
图5是说明实施方式2的控制电路13执行的处理的次序的流程图。控制电路13的控制部131例如在车辆的IG开关接通的情况下，以定期的时刻执行以下的处理。控制部131判断供电控制装置10具备的2个半导体开关11A、11B的控制状态是否为断开(步骤S201)。控制部131管理半导体开关11A、11B的接通或断开的控制状态，因此通过参照管理的信息，能够判断半导体开关11A、11B的控制状态是否为断开。
在判断为半导体开关11A、11B的控制状态不为断开的情况下(S201：否)，控制部131基于通过输入输出部133输入的来自逆流检测电路16的检测结果，判断是否检测到从副蓄电池22的正极朝向半导体开关11A、11B的漏极的方向的电流(逆流)(步骤S202)。在判断为未检测到逆流的情况下(S202：否)，控制部131不执行以下的处理，结束基于本流程图的处理。
在判断为检测到逆流的情况下(S202：是)，控制部131向驱动电路12输出将半导体开关11A、11B全部断开的控制信号，通过驱动电路12将半导体开关11A、11B全部断开(步骤S203)。
在步骤S201中判断为半导体开关11A、11B的控制状态为断开的情况下(S201：是)，或者在步骤S203中将半导体开关11A、11B全部控制为断开的情况下，控制部131基于通过输入输出部133输入的来自过热检测电路15的检测结果，判断利用过热检测电路15是否检测到阈值温度以上的温度(步骤S204)。在利用过热检测电路15未检测到阈值温度以上的温度的情况下(S204：否)，控制部131结束基于本流程图的处理。
在判断为利用过热检测电路15检测到阈值温度以上的温度的情况下(S204：是)，控制部131由于存在半导体开关11A、11B中的至少一方发生了半接通故障的可能性，因此向驱动电路12输出将半导体开关11A、11B接通的控制信号，通过驱动电路12执行将半导体开关11A、11B接通的控制，并通过使电流向设置于继电器触点11C的继电器线圈流动，而将继电器触点11C控制为接通(步骤S205)。通过这些控制，能够将未发生半接通故障的半导体开关11A(或半导体开关11B)及继电器触点11C接通，因此能避免电流集中于发生了半接通故障的半导体开关11B(或半导体开关11A)的情况，防止过度的温度上升。
如以上所述，在实施方式2中，即使在半导体开关11A、11B的漏极侧及源极侧这双方连接电源(在本实施方式中，为主蓄电池21及副蓄电池22)的情况下，也能够不用检测半导体开关11A、11B的漏极/源极间电压地检测半接通故障。而且，在检测到半接通故障的情况下，对半导体开关11A、11B及继电器触点11C进行接通控制，因此能够使电流向未发生半接通故障的半导体开关11A(或半导体开关11B)及继电器触点11C流动，避免电流集中于发生了半接通故障的半导体开关11B(或半导体开关11A)的情况，能够防止过度的温度上升引起的烧损。
本次公开的实施方式应考虑在全部的点上为例示而不是限制性内容。本发明的范围不是由上述的意思而是由权利要求书公开，并意图包括与权利要求书等同的意思及范围内的全部变更。
标号说明
10 供电控制装置
11A、11B 半导体开关
11C 继电器触点
12 驱动电路
13 控制电路
14 温度元件
15 过热检测电路
16 逆流检测电路
21 主蓄电池
22 副蓄电池
31、32 负载
131 控制部(切换控制部)
132 存储部
133 输入输出部。

Claims (3)

1.一种供电控制装置，具备在两个电源之间并联连接的多个半导体开关，经由该多个半导体开关来控制向与所述两个电源连接的负载的供电，其中，所述供电控制装置具备：
温度检测部，检测以从所述多个半导体开关中的至少一个发出的热量为起因而上升的温度；及
切换控制部，在该温度检测部检测到阈值温度以上的温度的情况下，执行将所述多个半导体开关从断开切换为接通的控制。
2.根据权利要求1所述的供电控制装置，其中，
所述供电控制装置还具备与所述多个半导体开关并联连接的继电器触点，
在将该继电器触点断开的情况下，在所述温度检测部检测到所述阈值温度以上的温度时，所述切换控制部执行将所述继电器触点从断开切换为接通的控制。
3.根据权利要求1或2所述的供电控制装置，其中，
所述半导体开关为FET，
所述两个电源中的一方与各半导体开关的漏极连接，另一方与各半导体开关的源极连接，
所述供电控制装置具备检测从所述一方的电源向各半导体开关的漏极流动的电流的逆流检测部，
在将所述多个半导体开关的至少一个接通的情况下，在所述逆流检测部检测到所述电流时，所述切换控制部执行将所述至少一个半导体开关切换为断开的控制。
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