CN117859261A - 电力供给装置 - Google Patents

Abstract

电力转换器(60)包含在电源线(Lp)与接地线(Lg)之间串联连接的一组以上的上下臂的开关元件(61－66)，对蓄电池(15)的直流电力进行转换并供给至负载(80)。上拉电阻(Ruu、Ruv、Ruw)连接在电源线(Lp)与上下臂的开关元件的连接点亦即臂间连接点(Nu、Nv、Nw)之间。下拉电阻(Rdu、Rdv、Rdw)连接在臂间连接点(Nu、Nv、Nw)与接地之间。暗电流截止开关(56、58)设置在反向连接保护继电器(52)与上拉电阻(Ruu、Ruv、Ruw)之间，在该电力供给装置(10)的驱动停止时断开，切断经由上拉电阻以及下拉电阻流向接地的暗电流。

Description

电力供给装置

相关申请的交叉引用

本申请主张于2021年8月25日申请的日本申请编号2021－137483的优先权，并在此引用其全部内容。

技术领域

本公开涉及电力供给装置。

背景技术

以往，已知有通过逆变器等电力转换器对蓄电池的直流电力进行转换，并供给至三相马达等负载的电力供给装置。例如专利文献1所公开的装置在逆变器的各相的上下臂连接点连接有上拉电阻以及下拉电阻，在初始检查时基于分压点的电压检测马达继电器的故障。

专利文献1：日本特开2020－174419号公报

专利文献1的装置在蓄电池与逆变器之间的电源线设置有电源继电器以及反向连接保护继电器。在系统停止时通过断开电源继电器以及反向连接保护继电器，来防止对逆变器施加蓄电池的电压。

然而，为了部件减少而要求放弃电源继电器。通过不设置电源继电器，从而即使在系统停止中蓄电池电压也施加到逆变器输入部的电容器，而有充电电压稳定等优点。但是在专利文献1的装置构成中，有在系统停止中从蓄电池经由反向连接保护继电器的寄生二极管，并进一步经由上拉电阻以及下拉电阻向接地流过暗电流这样的问题。

发明内容

本公开的目的在于提供在不具备电源继电器的构成中，防止流过暗电流的电力供给装置。

本公开的电力供给装置具备电力转换器、一个以上的上拉电阻、一个以上的下拉电阻、反向连接保护继电器、以及控制部。

电力转换器包含在蓄电池所连接的电源线与接地线之间串联连接的一组以上的上下臂的开关元件，对蓄电池的直流电力进行转换并供给至负载。

上拉电阻连接在电源线与臂间连接点之间，上述臂间连接点是上下臂的开关元件的连接点。下拉电阻连接在臂间连接点与接地之间。

反向连接保护继电器设置在电源线的中途，并联连接使从蓄电池侧向电力转换器侧的电流导通的回流二极管，并且，反向连接保护继电器在断开时切断从电力转换器侧向蓄电池侧的电流。控制部控制电力转换器以及反向连接保护继电器的动作。

另外，该电力供给装置在蓄电池与反向连接保护继电器之间的电源线不具备在断开时切断从蓄电池侧向电力转换器侧的电流的电源继电器。

该电力供给装置还具备暗电流截止开关。暗电流截止开关设置在反向连接保护继电器与上拉电阻之间，在该电力供给装置的驱动停止时断开，切断经由上拉电阻以及下拉电阻流向接地的暗电流。例如暗电流截止开关包含N沟道FET或者P沟道FET。由此，在不具备电源继电器的构成中，能够防止在系统停止中流过暗电流。

附图说明

通过参照附图并且下述的详细的记述，本公开的上述目的以及其它的目的、特征、优点变得更加明确。该附图为：

图1是第一实施方式的电力供给装置的电路图。

图2是第二实施方式的电力供给装置的电路图。

图3是表示暗电流截止开关的接通固定异常时、断开固定异常时的暗电流截止开关后电压的图。

图4A是说明暗电流截止开关的断开操作时的接通固定异常的检测的图。

图4B是说明暗电流截止开关的接通操作时的断开固定异常的检测的图。

具体实施方式

基于附图对多个实施方式的电力供给装置进行说明。在多个实施方式中对实际相同的构成标注相同的附图标记并省略说明。将第一、第二实施方式概括地称为“本实施方式”。本实施方式的电力供给装置在电动助力转向装置中，对蓄电池的直流电力进行转换并供给至作为“负载”的转向操纵辅助马达。转向操纵辅助马达由三相无刷马达构成。

具体而言，与专利文献1(日本特开2020－174419号公报)的异常检测装置相同，电动助力转向装置的ECU作为电力供给装置发挥作用。ECU由微机、预驱动器等构成，具备未图示的CPU、ROM、RAM、I/O、以及连接这些构成的总线等。ECU执行基于通过CPU执行预先存储的程序而进行的软件处理或者通过专用的电子电路进行的硬件处理的控制。

电动助力转向装置的ECU一般而言若车辆的点火信号接通则启动(即驱动开始)，若点火信号断开则驱动停止。以下，也将ECU进行动作的状态称为“系统动作中”，也将ECU驱动停止称为“系统停止”。在本实施方式中，在系统动作中进行马达的通常控制的构成与一般的马达控制装置相同。在本实施方式中，特别着眼于防止在系统停止中在电路流过暗电流。

在第一实施方式以及第二实施方式中基本的电路构成、以及切断暗电流的思想是共同的，切断暗电流的具体的构成的一部分不同。以下，对于各实施方式共同的事项作为“本实施方式”的构成进行说明，之后对第一、第二实施方式的不同点进行说明。在图1、图2示出一个系统的电路构成，但如专利文献1的图2所公开的那样，也可以应用于双系统构成。

(第一实施方式)

在图1示出第一实施方式的构成。电力供给装置10将通过作为“电力转换器”的逆变器60生成的三相交流电力供给至马达80的三相绕组81、82、83。例如在Y接线的马达80的情况下，通过中性点84连接三相绕组81、82、83。此外，三相绕组81、82、83也可以进行Δ接线。

电力供给装置10具备逆变器60、平滑电容器55、反向连接保护继电器52、马达继电器71、72、73、上拉电阻Ruu、Ruv、Ruw以及下拉电阻Rdu、Rdv、Rdw等。另外，电力供给装置10具备控制部40。控制部40如箭头所示那样，向逆变器60的各开关元件61－66、反向连接保护继电器52、马达继电器71、72、73等输出接通/断开信号，来控制动作。

逆变器60经由电源线Lp与蓄电池15的正极连接，并经由接地线Lg与蓄电池15的负极连接。逆变器60包含在电源线Lp与接地线Lg之间串联连接的三组上下臂的开关元件61－66。详细而言，U相、V相、W相的上臂的开关元件61、62、63以及下臂的开关元件64、65、66进行桥接。逆变器60对蓄电池15的直流电力进行转换并供给至马达80的三相绕组81、82、83。

在本实施方式中，使用MOSFET作为逆变器60的开关元件61－66。以下，作为第二实施方式的暗电流截止开关使用的MOSFET以外的开关基本为N沟道MOSFET。开关元件61－66包含使从低电位侧向高电位侧的电流导通的回流二极管作为元件内部的寄生二极管。将各相的上下臂的开关元件的连接点定义为“臂间连接点Nu、Nv、Nw”。设置于逆变器60的输入部的平滑电容器55使向逆变器60的输入电压平滑化。

在从蓄电池15到逆变器60为止的电源线Lp的中途设置有反向连接保护继电器52。反向连接保护继电器52并联连接有使从蓄电池15侧向逆变器60侧的电流导通的回流二极管。在本实施方式中，构成反向连接保护继电器52的MOSFET的寄生二极管使从蓄电池15侧向逆变器60侧的电流导通。反向连接保护继电器52在断开时切断从逆变器60侧向蓄电池侧的电流。

然而，在专利文献1的图2中，在蓄电池与反向连接保护继电器之间的电源线设置有标注了附图标记“51”的电源继电器。该电源继电器连接为寄生二极管的方向与反向连接保护继电器成为反向，在断开时切断从蓄电池侧向逆变器侧的电流。

与此相对，本实施方式的电力供给装置10在由双点划线示出的X的位置不具备电源继电器。由此在本实施方式中能够减少电源继电器的部件。另外，在电力供给装置10驱动停止的系统停止中也对平滑电容器55施加蓄电池电压，而充电电压稳定。另一方面，后述不具备电源继电器的缺点。

马达继电器71、72、73设置于各相的臂间连接点Nu、Nv、Nw与三相绕组81、82、83之间的马达电流路径，在断开时切断该马达电流路径。例如马达继电器71、72、73由MOSFET构成，寄生二极管使从臂间连接点Nu、Nv、Nw向三相绕组81、82、83的电流导通。

上拉电阻Ruu、Ruv、Ruw连接在电源线Lp与各相的臂间连接点Nu、Nv、Nw之间。下拉电阻Rdu、Rdv、Rdw连接在各相的臂间连接点Nu、Nv、Nw与接地之间。例如如专利文献1的异常检测装置那样，各下拉电阻Rdu、Rdv、Rdw也可以串联连接两个分压电阻。另外，也可以基于两个分压电阻的连接点亦即分压点的电压检测马达继电器71、72、73、三相绕组81、82、83的异常。

总之，电源线Lp经由上拉电阻Ruu、Ruv、Ruw以及下拉电阻Rdu、Rdv、Rdw与接地连接。本实施方式的要点在于这样的电路构成，上拉电阻Ruu、Ruv、Ruw以及下拉电阻Rdu、Rdv、Rdw的功能不限定。例如不考虑基于下拉电阻Rdu、Rdv、Rdw的分压检测什么这一点。

这里，着眼于不具备电源继电器的本实施方式中的系统停止中的举动。若电力供给装置10驱动停止，则逆变器60的开关元件、反向连接保护继电器52以及马达继电器71、72、73全部断开，但经由寄生二极管的电流路径存续。因此，从蓄电池15经由反向连接保护继电器52的寄生二极管，并进一步经由各相的上拉电阻Ruu、Ruv、Ruw以及下拉电阻Rdu、Rdv、Rdw向接地流过暗电流。

即使暗电流的电流值较小，若长时间持续流过则消耗不必要的蓄电池电力，而有导致枯竭的担心。因此本实施方式的电力供给装置10在反向连接保护继电器52与上拉电阻Ruu、Ruv、Ruw之间具备暗电流截止开关。暗电流截止开关在电力供给装置10的驱动停止时断开，切断经由上拉电阻Ruu、Ruv、Ruw以及下拉电阻Rdu、Rdv、Rdw流向接地的暗电流。控制部40具有直接或者间接对暗电流截止开关进行接通/断开操作的驱动器45。

接着，对第一实施方式的暗电流截止开关56的构成进行详细说明。在第一实施方式中，暗电流截止开关56由N沟道(图中“Nch”)MOSFET构成。暗电流截止开关56的漏极与反向连接保护继电器52的逆变器60侧连接，暗电流截止开关56的源极与上拉电阻Ruu、Ruv、Ruw的高电位侧连接。

暗电流截止开关56的栅极与控制部40的驱动器45连接。在暗电流截止开关56的源极－栅极间并联连接有齐纳二极管ZD。暗电流截止开关56以及齐纳二极管ZD也可以设置于ASIC(即，定制的IC)的内部。由此，能够实现基板安装面积、安装工时的降低。

在系统动作中，驱动器45始终向暗电流截止开关56输出Hi电平的栅极信号，而暗电流截止开关56的漏极－源极间导通。因此，电流从电源线Lp流向上拉电阻Ruu、Ruv、Ruw。

若系统停止而电力供给装置10驱动停止，则来自驱动器45的栅极信号为Lo电平，而暗电流截止开关56断开。因此，切断经由上拉电阻Ruu、Ruv、Ruw以及下拉电阻Rdu、Rdv、Rdw流向接地的电流。由此，在不具备电源继电器的构成中，能够防止在系统停止中流过暗电流。

另外，在第一实施方式中，通过N沟道MOSFET构成暗电流截止开关56，所以与通过P沟道MOSFET构成的情况相比能够减少元件数。在蓄电池电压比较低(例如12V)的情况下，由于需要的栅极电压比较低，所以在升压电路的升压能力这一点也没有问题。

(第二实施方式)

参照图2，对第二实施方式进行说明。暗电流截止开关以外的构成与图1相同。在第二实施方式中，暗电流截止开关58由P沟道(图中“Pch”)MOSFET构成。暗电流截止开关58的源极与反向连接保护继电器52的逆变器60侧连接，暗电流截止开关58的漏极与上拉电阻Ruu、Ruv、Ruw的高电位侧连接。

暗电流截止开关58的栅极经由电阻RS2、以及由N沟道MOSFET构成的驱动器开关57接地。驱动器开关57的栅极与控制部40的驱动器45连接。在暗电流截止开关58的源极－栅极间并联连接有齐纳二极管ZD以及电阻RS1。暗电流截止开关58、驱动器开关57以及周边的各元件也可以设置于ASIC的内部。由此，能够实现基板安装面积、安装工时的降低。

在系统动作中，驱动器45始终向驱动器开关57输出Hi电平的栅极信号。若驱动器开关57接通，则从电源线Lp通过电阻Rs1、Rs2以及驱动器开关57流过电流，而暗电流截止开关58的栅极电压降低。因此，暗电流截止开关58的栅极成为Lo电平，而源极－漏极间导通。因此，电流从电源线Lp流向上拉电阻Ruu、Ruv、Ruw。

若系统停止而电力供给装置10驱动停止，则来自驱动器45的栅极信号为Lo电平，而驱动器开关57断开。因此，暗电流截止开关58的栅极成为Hi电平，而源极－漏极间截止。因此，切断经由上拉电阻Ruu、Ruv、Ruw以及下拉电阻Rdu、Rdv、Rdw流向接地的电流。由此，在不具备电源继电器的构成中，能够防止在系统停止中流过暗电流。

在第二实施方式中，需要暗电流截止开关58以及驱动器开关57两个开关。但是，在蓄电池电压比较高(例如48V)的情况下，若通过N沟道MOSFET构成暗电流截止开关则需要较高的栅极电压，而对升压电路要求过大的升压能力。与此相对，通过由P沟道MOSFET构成暗电流截止开关，能够降低升压电路的升压电压。

(暗电流截止开关的初始检查)

接下来参照图3、图4A、图4B，对在电力供给装置10的启动时实施，检测暗电流截止开关的接通固定异常或者断开固定异常的初始检查进行说明。该初始检查能够共同地应用于第一以及第二实施方式的N沟道MOSFET以及P沟道MOSFET的暗电流截止开关56、58。在该部分的说明中省略暗电流截止开关的附图标记“56、58”的记载。

如图1、图2所示，控制部40具有检测暗电流截止开关的异常的监视电路46。监视电路46获取暗电流截止开关的上拉电阻Ruu、Ruv、Ruw侧的电压亦即暗电流截止开关后电压Vcs。另外，将反向连接保护继电器52与暗电流截止开关之间的电源线Lp的电压定义为“反向连接保护继电器后电压Vry”。在系统停止中，反向连接保护继电器52断开，从蓄电池电压Vb减去反向连接保护继电器52的寄生二极管的电压下降Vf后的电压成为反向连接保护继电器后电压Vry(Vry＝Vb－Vf)。

如图3所示，在暗电流截止开关正常的情况下，暗电流截止开关后电压Vcs在暗电流截止开关的断开时为0[V]，在接通时与反向连接保护继电器后电压Vry相等。在暗电流截止开关为接通固定异常时，断开操作时的暗电流截止开关后电压Vcs成为接近反向连接保护继电器后电压Vry的值。在暗电流截止开关为断开固定异常时，接通操作时的暗电流截止开关后电压Vcs为接近0[V]的值。

在图4A、图4B示出考虑了蓄电池电压Vb的变动的异常检测逻辑。以蓄电池电压Vb在最小值Vb＿min以上为前提，如下式那样设定阈值Vth。考虑检测误差、偏差决定余量。

Vth＝Vb＿min－Vf－余量

如图4A所示，当断开操作时在暗电流截止开关正常的情况下，暗电流截止开关后电压Vcs不管蓄电池电压Vb而为0[V]，在阈值Vth以下。在暗电流截止开关为接通固定异常的情况下，暗电流截止开关后电压Vcs与蓄电池电压Vb具有正相关，变得比阈值Vth大。

如图4B所示，当接通操作时在暗电流截止开关正常的情况下，暗电流截止开关后电压Vcs与蓄电池电压Vb具有正相关，而在阈值Vth以上。在暗电流截止开关为断开固定异常的情况下，暗电流截止开关后电压Vcs不管蓄电池电压Vb而为0[V]，而比阈值Vth小。

这样监视电路46对暗电流截止开关的断开操作时以及接通操作时的暗电流截止开关后电压Vcs与阈值Vth进行比较，检测暗电流截止开关的接通固定异常以及断开固定异常。这里，断开操作时和接通操作时的阈值Vth并不限定于相同的值也可以设定为不同的值。在通过初始检查检测到暗电流截止开关的异常的情况下，控制部40例如进行警报等异常时处置。也可以根据异常模式切换异常时处置。

(其它的实施方式)

(a)电力供给装置10的负载并不限定于三相马达80，也可以是单相马达、三相以外的多相马达，或者，也可以是马达以外的致动器、其它的负载。逆变器的上下臂的开关元件的数目并不限定于三组，只要在一组以上即可。也可以代替多相逆变器而使用H电桥电路等作为“电力转换器”。

(b)也可以使用MOSFET以外的FET(场效应晶体管)作为构成暗电流截止开关的半导体开关元件。若将MOSFET扩展为一般的FET，则第一实施方式的暗电流截止开关56包含N沟道FET，第二实施方式的暗电流截止开关58包含P沟道FET。另外，暗电流截止开关并不限定于FET，也可以由其它种类的半导体开关元件、机械式继电器等构成。

(c)如也在上述实施方式的说明中记载的那样，也可以在ASIC的内部设置暗电流截止开关、以及作为其周边元件的齐纳二极管、电阻中至少一部分。

以上，本公开并不限定于这样的实施方式，能够在不脱离其主旨的范围内，以各种方式实施。

也可以由通过构成被编程为执行通过计算机程序具体化的一个或者多个功能的处理器以及存储器提供的专用计算机实现本公开所记载的控制部及其方法。或者，也可以由通过由一个以上的专用硬件逻辑电路构成处理器提供的专用计算机实现本公开所记载的控制部及其方法。或者，也可以通过由被编程为执行一个或者多个功能的处理器以及存储器与由一个以上的硬件逻辑电路构成的处理器的组合构成的一个以上的专用计算机实现本公开所记载的控制部及其方法。另外，计算机程序也可以作为通过计算机执行的指令，存储于计算机能够读取的非迁移有形记录介质。

本公开依据实施方式进行了记述。然而，本公开并不限定于该实施方式以及结构。本公开也包含各种变形例以及同等的范围内的变形。另外，也将各种组合以及方式，甚至其中仅包含一个要素、更多或者更少要素的其它的组合以及方式纳入本公开的范畴、思想范围。

Claims (4)

1.一种电力供给装置，具备：

电力转换器(60)，包含在被连接于蓄电池(15)的电源线(Lp)与接地线(Lg)之间串联连接的一组以上的上下臂的开关元件(61－66)，对上述蓄电池的直流电力进行转换并供给至负载(80)；

一个以上的上拉电阻(Ruu、Ruv、Ruw)，连接在上述电源线与臂间连接点(Nu、Nv、Nw)之间，上述臂间连接点是上述上下臂的开关元件的连接点；

一个以上的下拉电阻(Rdu、Rdv、Rdw)，连接在上述臂间连接点与接地之间；

反向连接保护继电器(52)，设置在上述电源线的中途，并联连接使从上述蓄电池侧向上述电力转换器侧的电流导通的回流二极管，并且，上述反向连接保护继电器在断开时切断从上述电力转换器侧向上述蓄电池侧的电流；以及

控制部(40)，控制上述电力转换器以及上述反向连接保护继电器的动作，

在上述蓄电池与上述反向连接保护继电器之间的上述电源线不具备在断开时切断从上述蓄电池侧向上述电力转换器侧的电流的电源继电器，

上述电力供给装置还具备：

暗电流截止开关(56、58)，设置在上述反向连接保护继电器与上述上拉电阻之间，在该电力供给装置的驱动停止时断开，切断经由上述上拉电阻以及上述下拉电阻流向接地的暗电流。

2.根据权利要求1所述的电力供给装置，其中，

上述暗电流截止开关(56)包含N沟道FET。

3.根据权利要求1所述的电力供给装置，其中，

上述暗电流截止开关(58)包含P沟道FET。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的电力供给装置，其中，

在该电力供给装置的初始检查中，

上述控制部基于上述暗电流截止开关的上述上拉电阻侧的电压(Vcs)，检测上述暗电流截止开关的接通固定异常或者断开固定异常。