DE102019103750A1 - Stromversorgungssteuereinrichtung - Google Patents

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Shunichi SAWANO
Yuuki Sugisawa
Kota ODA
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Sumitomo Wiring Systems Ltd
AutoNetworks Technologies Ltd
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Abstract

Eine Stromversorgungssteuereinrichtung weist einen Schalter 20 auf, der in einem ersten Strompfad eines Stroms angeordnet ist, der aus einer Batterie fließt. Ein erster Komparator 42 vergleicht einen Spannungswert eines Stromeingangsendes des Schalters 20, an den der Strom eingegeben wird, mit einer Spannungsschwelle. Wenn der Spannungswert des Stromeingangsendes kleiner als die Spannungsschwelle ist, schaltet eine Ansteuerschaltung 40 den Schalter aus. Die Batterie versorgt einen Anlasser zum Anlassen eines Motors eines Fahrzeugs über einen zweiten Strompfad mit Strom. Die Spannungsschwelle ist niedriger als der Spannungswert des Stromeingangsendes des Schalters 20, wenn die Batterie den Anlasser mit Strom versorgt.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stromversorgungssteuereinrichtung.
  • TECHNISCHER HINTERGRUND
  • Fahrzeuge sind mit einer Stromversorgungssteuereinrichtung ausgerüstet, welche das Versorgen einer Last mit Strom durch Ein- und Ausschalten eines Schalters steuert, der in einem Pfad eines Stroms angeordnet ist, der von einer Gleichstromquelle zu der Last fließt (siehe zum Beispiel JP2017-19363A ). Die in JP2017-19363A offenbarte Stromversorgungssteuereinrichtung weist eine IPD (intelligente Stromversorgungseinrichtung - Intelligent Power Device) mit einem Schalter auf. Ein Steuersignal, welches das Ein- bzw. Ausschalten des Schalters anweist, wird an die IPD eingegeben. Als Reaktion auf das Steuersignal wird der Schalter in der IPD ein- bzw. ausgeschaltet.
  • Die IPD weist einen GND-Anschluss auf. Der Schalter weist ein Stromeingangsende zum Empfangen des Stroms und ein Stromausgangsende zum Ausgeben des Stroms auf. Wenn ein Spannungswert des Stromeingangsendes des Schalters bezogen auf ein Potential des GND-Anschlusses kleiner als eine Spannungsschwelle ist, wird der Schalter in der IPD ungeachtet der durch das Steuersignal erteilten Anweisung ausgeschaltet.
  • Ein negativer Anschluss der Gleichstromquelle ist geerdet. Ein positiver Anschluss der Gleichstromquelle ist mit einem Anlasser und dem Stromeingangsende des Schalters verbunden. Wenn die Gleichstromquelle Strom ausspeist, wird der Strom über einen Innenwiderstand der Gleichstromquelle ausgegeben. Wenn der Anlasser zum Anlassen eines Motors läuft, versorgt die Gleichstromquelle den Anlasser, ohne dass die IPD beteiligt ist. Da ein Wert des von der Gleichstromquelle zum Anlasser fließenden Stroms groß ist, tritt am Innenwiderstand ein großer Spannungsabfall auf. Wenn der Strom von der Gleichstromquelle zum Anlasser fließt, nimmt daher der Wert der Ausgangsspannung der Gleichstromquelle bezogen auf das Erdungspotential ab, und der Spannungswert des Stromeingangsendes des Schalters bezogen auf das Erdungspotential nimmt somit ab.
  • Wenn das Potential am GND-Anschluss gleich dem Erdungspotential ist und der Anlasser in diesem Zustand aktiviert wird, wird der Spannungswert des Stromeingangsendes des Schalters bezogen auf das Potential des GND-Anschlusses kleiner als die Spannungsschwelle. Somit ist ein Ausschalten des Schalters in der IPD möglich. Wenn der Schalter ausgeschaltet wird, stoppt das Versorgen der Last mit Strom, und die Last beendet somit den Betrieb. Es kann jedoch vorkommen, dass die Last sogar bei laufendem Anlasser betrieben werden soll.
  • Wenn dies der Fall ist, senkt die in JP2017-19363A offenbarte Stromversorgungssteuereinrichtung, um zu verhindern, dass die Last aufgrund der Aktivierung des Anlassers den Betrieb beendet, das Potential des GND-Anschlusses unter das Erdungspotential, wenn der Spannungswert des Stromeingangsendes des Schalters, bezogen auf das Erdungspotential, sinkt. Hierdurch fällt der Spannungswert des Stromeingangsendes des Schalters bezogen auf den GND-Anschluss, selbst wenn der Anlasser bei eingeschaltetem Schalter in der IPD aktiviert wird, nicht unter die Spannungsschwelle. Als Ergebnis bleibt der Schalter eingeschaltet, und das Versorgen der Last mit Strom aus der Gleichstromquelle wird fortgesetzt.
  • Die ungeprüfte japanische Patentanmeldung Nr. 2017-19363 ist ein Beispiel aus dem Stand der Technik.
  • ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
  • Bei der in JP2017-19363A offenbarten Stromversorgungssteuereinrichtung sinkt jedoch, wenn der Ausgangsspannungswert der Gleichstromquelle aus Gründen sinkt, die nicht in Zusammenhang mit der Aktivierung des Anlassers stehen, das Potential des GND-Anschlusses trotzdem, und der Schalter in der IPD bleibt eingeschaltet. Zum Beispiel sei angenommen, dass die beiden Enden der Last bei eingeschaltetem Schalter kurzgeschlossen werden und das Potential am Stromausgangsende des Schalters gleich dem Erdungspotential wird. In diesem Fall fließt, wie im Fall des laufenden Anlassers auch, ein großer Strom aus der Gleichstromquelle, und der Ausgangsspannungswert der Gleichstromquelle sinkt.
  • Hier fließt der große Strom über den Schalter, anstatt zum Anlasser zu fließen. Wenn der Schalter ein Halbleiterschalter ist, wie etwa ein FET (Feldeffekttransistor) oder ein Bipolartransistor, so erzeugt ein Einschaltwiderstand des Schalters eine große Menge Wärme. Als Ergebnis steigt eine Temperatur des Schalters auf oder über eine angenommene Temperatur, was möglicherweise zur Beschädigung des Schalters führen kann. Wenn der Ausgangsspannungswert der Gleichstromquelle aufgrund des Kurzschlusses zwischen den beiden Enden der Last sinkt, muss somit der Schalter ausgeschaltet werden. Die in JP2017-19363A offenbarte Stromversorgungssteuereinrichtung kann jedoch den Schalter nicht zweckentsprechend abhängig von dem Spannungswert des Stromeingangsendes des Schalters ausschalten.
  • Die vorliegende Erfindung entstand angesichts der vorstehend beschriebenen Umstände, und ihr liegt als Aufgabe zugrunde, eine Stromversorgungssteuereinrichtung bereitzustellen, die dazu befähigt ist, einen Schalter zweckentsprechend abhängig von einem Spannungswert eines Stromeingangsendes des Schalters auszuschalten.
  • Eine Stromversorgungssteuereinrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist auf: einen Schalter, der in einem ersten Strompfad eines Stroms angeordnet ist, der von einer Gleichstromquelle aus fließt; eine Vergleichseinheit, die einen Spannungswert eines Stromeingangsendes des Schalters, an den der Strom eingegeben wird, mit einer Spannungsschwelle vergleicht; und eine Schalteinheit, die den Schalter ausschaltet, wenn die Vergleichseinheit angibt, dass der Spannungswert des Stromeingangsendes kleiner als die Spannungsschwelle ist. Die Gleichstromquelle versorgt einen Anlasser zum Anlassen eines Motors eines Fahrzeugs über einen zweiten Strompfad mit Strom. Die Spannungsschwelle ist niedriger als der Spannungswert des Stromeingangsendes, wenn die Gleichstromquelle den Anlasser mit Strom versorgt.
  • Gemäß dem vorstehenden Aspekt wird der Schalter zweckentsprechend abhängig von dem Spannungswert des Stromeingangsendes des Schalters ausgeschaltet.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Blockschaltbild, das eine Ausgestaltung von Hauptelementen eines Stromerzeugungssystems gemäß einer Ausführungsform zeigt;
    • 2 ist ein Blockschaltbild, das eine Ausgestaltung von Hauptelementen einer Stromversorgungssteuereinrichtung zeigt;
    • 3 ist ein Blockschaltbild, das eine Ausgestaltung von Hauptelementen einer Ansteuervorrichtung zeigt;
    • 4 ist ein Zeitablaufdiagramm, das Fluktuationen eines Gerätepotential-Spannungswerts als Reaktion auf einen Betrieb eines Anlassers veranschaulicht;
    • 5 ist ein Zeitablaufdiagramm, das Fluktuationen eines Eingangsspannungswerts als Reaktion auf einen Betrieb eines Anlassers veranschaulicht;
    • 6 ist ein Zeitablaufdiagramm, das einen Betrieb der Ansteuervorrichtung veranschaulicht, der durchgeführt wird, wenn ein Gerätepotential gleich einem Erdungspotential ist;
    • 7 ist ein Zeitablaufdiagramm, das Fluktuationen des Gerätepotential-Spannungswerts bei Kurzschließen beider Enden einer Last veranschaulicht; und
    • 8 ist ein Zeitablaufdiagramm, das einen Betrieb der Ansteuervorrichtung bei Kurzschließen beider Enden der Last veranschaulicht.
  • AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
  • Beschreibung von Ausführungsformen gemäß der Erfindung
  • Zunächst werden Aspekte der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben. Von den nachstehend beschriebenen Ausführungsformen lassen sich mindestens einige beliebig kombinieren.
  • 1. Eine Stromversorgungssteuereinrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist auf: einen Schalter, der in einem ersten Strompfad eines Stroms angeordnet ist, der von einer Gleichstromquelle aus fließt; eine Vergleichseinheit, die einen Spannungswert eines Stromeingangsendes des Schalters, an den der Strom eingegeben wird, mit einer Spannungsschwelle vergleicht; und eine Schalteinheit, die den Schalter ausschaltet, wenn die Vergleichseinheit angibt, dass der Spannungswert des Stromeingangsendes kleiner als die Spannungsschwelle ist. Die Gleichstromquelle versorgt einen Anlasser zum Anlassen eines Motors eines Fahrzeugs über einen zweiten Strompfad mit Strom. Die Spannungsschwelle ist niedriger als der Spannungswert des Stromeingangsendes, wenn die Gleichstromquelle den Anlasser mit Strom versorgt.
  • Gemäß dem vorstehend beschriebenen Aspekt ist die Spannungsschwelle niedriger als der Spannungswert des Stromeingangsendes des Schalters, wenn die Gleichstromquelle den Anlasser mit Strom versorgt. Der Spannungswert des Stromeingangsendes des Schalters fällt daher bei Aktivierung des Anlassers nicht unter die Spannungsschwelle. Die Aktivierung des Anlassers führt also nicht dazu, dass der Schalter fälschlicherweise ausgeschaltet wird. Wenn dagegen ein großer Strom über den Schalter 20 fließt und der Spannungswert des Stromeingangsendes des Schalters somit kleiner als die Spannungsschwelle wird, wird der Schalter ausgeschaltet, und der Stromfluss über den Schalter wird somit unterbrochen. Der Schalter wird so zweckentsprechend abhängig von dem Spannungswert des Stromeingangsendes des Schalters ausgeschaltet.
  • 2. Eine Stromversorgungssteuereinrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist auf: einem Kondensator, der ein Ende aufweist, das mit dem Stromeingangsende des Schalters verbunden ist; einem Widerstand, der ein Ende aufweist, das mit dem anderen Ende des Kondensators verbunden ist; und eine Gleichspannungsquelle, die einen negativen Anschluss aufweist, der mit einem Verbindungsknoten zwischen dem Kondensator und dem Widerstand verbunden ist. Die Spannungsschwelle ist ein Spannungswert eines positiven Anschlusses der Gleichspannungsquelle. Die Schalteinheit schaltet den Schalter aus, wenn die Vergleichseinheit über mindestens einen vorbestimmten Zeitraum fortdauernd angibt, dass der Spannungswert des Stromeingangsendes kleiner als die Spannungsschwelle ist.
  • Gemäß dem vorstehend beschriebenen Aspekt wird der Schalter ausgeschaltet, wenn der Spannungswert des Stromeingangsendes des Schalters über den vorbestimmten Zeitraum kleiner als die Spannungsschwelle ist. Der Schalter wird somit selbst dann nicht ausgeschaltet, wenn Störrauschen verursacht, dass der Spannungswert des Stromeingangsendes des Schalters vorübergehend kleiner als die Spannungsschwelle ist.
  • Zum Beispiel angenommen, dass das Stromausgangsende des Schalters, an dem der Strom ausgegeben wird, mit einem Ende der Last verbunden ist, und dass das andere Ende der Last und das andere Ende des Widerstands geerdet sind. Ferner sei angenommen, dass die Einrichtung so eingerichtet ist, dass das Versorgen der Schalteinheit mit Strom gestoppt wird, wenn der Spannungswert des Stromeingangsendes des Schalters kleiner als ein fester Spannungswert ist. Der feste Spannungswert ist kleiner als die Spannungsschwelle. Der Strom fließt von der Gleichstromquelle erst zum Kondensator und dann zum Widerstand. Der Kondensator wurde vorab geladen.
  • Wenn die zwei Enden der Last kurzgeschlossen sind, wird der Kondensator über den Schalter entladen, und das Potential des Verbindungsknotens fällt unter das Erdungspotential. Die im Kondensator gespeicherte Energie nimmt ab und zugleich nimmt der Wert des über den Widerstand fließenden Stroms ab. Das Potential des Verbindungsknotens kehrt zum Erdungspotential zurück. Der Spannungswert des Stromeingangsendes des Schalters nimmt somit langsam ab. Als Ergebnis wird, wenn die zwei Enden der Last kurzgeschlossen sind, das Versorgen der Schalteinheit mit Strom nicht abgeschaltet, bevor der Zeitraum, über den der Spannungswert des Stromeingangsendes des Schalters fortdauernd kleiner als die Spannungsschwelle ist, so lang wird wie der vorbestimmte Zeitraum. Die Schalteinheit schaltet den Schalter zuverlässig aus.
  • 3. Eine Stromversorgungssteuereinrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine Stromversorgungsschaltung auf, welche die Schalteinheit mit Strom versorgt. Die Stromversorgungsschaltung beendet das Versorgen der Schalteinheit mit Strom, wenn der Spannungswert des Stromeingangsendes des Schalters kleiner als ein vorbestimmter Spannungswert ist. Der vorbestimmte Spannungswert ist kleiner als die Spannungsschwelle.
  • Wenn gemäß dem vorstehend beschriebenen Aspekt der Spannungswert des Stromeingangsendes des Schalters kleiner als der vorbestimmte Spannungswert wird, beendet die Stromversorgungsschaltung das Versorgen der Schalteinheit mit Strom, und die Schalteinheit beendet somit den Betrieb. Wie vorstehend beschrieben ist, nimmt der Spannungswert des Stromeingangsendes des Schalters langsam ab. Wenn die zwei Enden der Last kurzgeschlossen sind, schaltet die Schalteinheit somit zuverlässig den Schalter aus, bevor die Stromversorgungsschaltung die Stromversorgung der Schalteinheit beendet.
  • 4. Eine Stromversorgungssteuereinrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist auf: einem zweiten Widerstand, der ein Ende aufweist, das mit dem Verbindungsknoten verbunden ist; einer Stromausgabeschaltung zum Ausgeben eines Stroms, der zunimmt, wenn ein Wert des über den Schalter fließenden Stroms zunimmt, an das andere Ende des zweiten Widerstands; einer zweiten Gleichspannungsquelle, die einen negativen Anschluss aufweist, der mit dem Verbindungsknoten verbunden ist; und eine zweite Vergleichseinheit, die einen Spannungswert des anderen Endes des zweiten Widerstands mit einem Spannungswert eines positiven Anschlusses der zweiten Gleichspannungsquelle vergleicht. Die Schalteinheit schaltet den Schalter aus, wenn die zweite Vergleichseinheit angibt, dass der Spannungswert des anderen Endes des zweiten Widerstands den Spannungswert des positiven Anschlusses der zweiten Gleichspannungsquelle übersteigt.
  • Gemäß dem vorstehend beschriebenen Aspekt wird das Potential des Verbindungsknotens niedriger als das Erdungspotential, wenn der Kondensator entladen wird, wenn zum Beispiel das andere Ende des Widerstands geerdet ist, wie vorstehend beschrieben. Hier sind ein Ende des zweiten Widerstands und der negative Anschluss der zweiten Spannungsquelle mit dem Verbindungsknoten verbunden. Ungeachtet des Spannungswerts des Verbindungsknotens, bezogen auf das Erdungspotential, wird somit der Vergleich des Spannungswerts des anderen Endes des zweiten Widerstands mit dem Spannungswert des positiven Anschlusses der zweiten Spannungsquelle zweckentsprechend durchgeführt.
  • Ausführliche Beschreibung von Ausführungsformen gemäß der Erfindung
  • Es wird ein konkretes Beispiel für ein Stromerzeugungssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung soll nicht durch dieses Beispiel beschränkt sein, sondern durch die nachstehenden Ansprüche definiert sein. Bedeutungen, die der Beschreibung der Ansprüche äquivalent sind, und alle Abwandlungen sollen innerhalb des Schutzumfangs der folgenden Ansprüche liegen.
  • 1 ist ein Blockschaltbild, das eine Ausgestaltung von Hauptelementen eines Stromerzeugungssystems 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Das Stromerzeugungssystem 1 ist in einem Fahrzeug 100 eingebaut. Außerdem ist in das Fahrzeug 100 ein Motor E1 eingebaut, der Leistung erzeugt, die für den Antrieb des Fahrzeugs 100 benötigt wird. Das Stromerzeugungssystem 1 weist eine Batterie 10, einen Anlasser 11, eine Stromversorgungssteuereinrichtung 12 und eine Last 13 auf. Die Batterie 10 ist eine Gleichstromquelle. Ein positiver Anschluss der Batterie 10 ist mit einem Ende des Anlassers 11 und einem Ende der Stromversorgungssteuereinrichtung 12 verbunden. Das andere Ende der Stromversorgungssteuereinrichtung 12 ist mit einem Ende der Last 13 verbunden. Ein negativer Anschluss der Batterie 10, das andere Ende des Anlassers 11 und das andere Ende der Last 13 sind geerdet.
  • Die Batterie 10 versorgt den Anlasser 11 sowie die Last 13 über die Stromversorgungssteuereinrichtung 12 mit Strom. Hier fließt ein Strom von dem positiven Anschluss der Batterie 10 zum Anlasser 11. Dieser Strompfad entspricht einem zweiten Strompfad. Die Batterie 10 versorgt den Anlasser 11 über den zweiten Strompfad mit Strom.
  • Der Anlasser 11 ist ein Hilfsaggregat zum Aktivieren des Motors E1 und wird unter Verwendung von in der Batterie 10 gespeicherter elektrischer Energie betrieben. Die Batterie 10 gibt eine Spannung über einen Innenwiderstand (nicht gezeigt) aus. Wenn der Strom über den Innenwiderstand fließt, tritt am Innenwiderstand ein Spannungsabfall auf. Je größer der über den Innenwiderstand fließende Strom ist, desto größer ist der Spannungsabfall. Je größer der Spannungsabfall ist, desto niedriger ist der Ausgangsspannungswert der Batterie 10. Wenn der Anlasser 11 läuft, ist der Wert des von der Batterie 10 zum Anlasser 11 fließenden Stroms groß. Aus diesem Grund ist bei laufendem Anlasser 11 der Ausgangsspannungswert der Batterie 10 klein.
  • Die Last 13 ist eine elektrische Einrichtung. Die Last 13 nimmt den Betrieb auf, wenn sie mit Strom versorgt wird. Wenn die Stromversorgung der Last 13 stoppt, stoppt der Betrieb der Last 13. Der Wert des von der Batterie 10 zur Last 13 fließenden Stroms ist klein. Demgemäß nimmt der Ausgangsspannungswert der Batterie 10 kaum ab, wenn die Last 13 den Betrieb aufnimmt.
  • Ein Aktivierungssignal zum Aktivieren des Betriebs der Last 13 und ein Stoppsignal zum Stoppen des Betriebs der Last 13 werden an die Stromversorgungssteuereinrichtung 12 eingegeben. Wenn das Aktivierungssignal eingegeben wird, verbindet die Stromversorgungssteuereinrichtung 12 den positiven Anschluss der Batterie 10 elektrisch mit einem Ende der Last 13. Dadurch versorgt die Batterie 10 die Last 13 mit Strom und die Last 13 nimmt somit den Betrieb auf. Wenn das Stoppsignal eingegeben wird, trennt die Stromversorgungssteuereinrichtung 12 die Batterie 10 elektrisch von der Last 13. Dadurch wird die Stromversorgung von der Batterie 10 zur Last 13 gestoppt und der Betrieb der Last 13 stoppt somit.
  • 2 ist ein Blockschaltbild, das eine Ausgestaltung von Hauptelementen der Stromversorgungssteuereinrichtung 12 zeigt. Die Stromversorgungssteuereinrichtung 12 weist einen Schalter 20, eine Ansteuervorrichtung (einen Treiber) 21, einen Mikrocomputer 22, einen ersten Kondensator C1, einen zweiten Kondensator C2, einen Shuntwiderstand Rs, einen ersten Widerstand R1, einen zweiten Widerstand R2 und einen dritten Widerstand R3 auf.
  • Der Schalter 20 ist ein n-Kanal-FET. Bei der Herstellung des Schalters 20 werden parasitäre Kapazitäten Cd und Cs ausgebildet. Die parasitäre Kapazität Cd ist zwischen Drain und Gate des Schalters 20 geschaltet. Die parasitäre Kapazität Cs ist zwischen Source und Gate des Schalters 20 geschaltet. Der Mikrocomputer 22 weist eine Eingabeeinheit 30, Eingabeeinheiten 31 und 32, eine A/D- (Analog/Digital-) Wandlereinheit 33, eine Speichereinheit 34 und eine Steuereinheit 35 auf.
  • Der Drain des Schalters 20 ist mit dem positiven Anschluss der Batterie 10 verbunden. Die Source des Schalters 20 ist mit einem Ende des Shuntwiderstands Rs verbunden. Das andere Ende des Shuntwiderstands Rs ist mit einem Ende der Last 13 verbunden. Die Source des Schalters 20, das Gate des Schalters 20 und beide Enden des Shuntwiderstands Rs sind mit der Ansteuervorrichtung 21 verbunden. Der Drain des Schalters 20 ist ferner mit einem Ende des ersten Kondensators C1 verbunden. Das andere Ende des ersten Kondensators C1 ist mit einem Ende des ersten Widerstands R1 verbunden. Das andere Ende des ersten Widerstands R1 ist geerdet.
  • Ein Verbindungsknoten zwischen dem ersten Kondensator C1 und dem ersten Widerstand R1 ist mit der Ansteuervorrichtung 21 und einem Ende des zweiten Widerstands R2 verbunden. Das andere Ende des zweiten Widerstands R2 ist mit der Ansteuervorrichtung 21 und einem Ende des dritten Widerstands R3 verbunden. Die Ansteuervorrichtung 21 ist ferner mit der Ausgabeeinheit 30 des Mikrocomputers 22 verbunden. Das andere Ende des dritten Widerstands R3 ist mit der Eingabeeinheit 31 des Mikrocomputers 22 und einem Ende des zweiten Kondensators C2 verbunden. Das andere Ende des zweiten Kondensators C2 ist geerdet.
  • In dem Mikrocomputer 22 ist die Eingabeeinheit 31 ferner mit der A/D-Wandlereinheit 33 verbunden. Die Ausgabeeinheit 30, die Eingabeeinheit 32, die A/D-Wandlereinheit 33, die Speichereinheit 34 und die Steuereinheit 35 sind an einen internen Bus 36 angeschlossen. Im Folgenden wird das Potential des Verbindungsknotens zwischen dem anderen Ende des ersten Kondensators C1 und dem einen Ende des ersten Widerstands R1 als Gerätepotential bezeichnet. Außerdem wird der Spannungswert des Verbindungsknotens bezogen auf das Erdungspotential als Gerätepotential-Spannungswert bezeichnet. In 2 ist der Gerätepotential-Spannungswert als Vn angegeben.
  • Beim Schalter 20 ist der Widerstandswert zwischen Drain und Gate umso kleiner, je höher der Spannungswert des Gates bezogen auf das Potential der Source ist. Beim Schalter 20 ist, wenn der Spannungswert des Gates bezogen auf das Potential der Source größer als oder gleich groß wie ein fester Einschaltspannungswert ist, der Widerstand zwischen Drain und Source hinreichend klein, und der Strom kann somit über den Drain und die Source fließen. In diesem Fall ist der Schalter 20 eingeschaltet. Beim Schalter 20 ist, wenn der Spannungswert des Gates bezogen auf das Potential der Source kleiner als ein fester Ausschaltspannungswert ist, der Widerstand zwischen Drain und Source hinreichend groß und es fließt somit kein Strom über den Drain und die Source. In diesem Fall ist der Schalter 20 ausgeschaltet. Der Einschaltspannungswert ist hier größer als der Ausschaltspannungswert.
  • Wenn der Schalter 20 eingeschaltet ist, ist der positive Anschluss der Batterie 10 elektrisch mit einem Ende der Last 13 verbunden. Dadurch versorgt die Batterie 10 die Last 13 mit Strom. In diesem Fall fließt der Strom von dem positiven Anschluss der Batterie 10 erst zum Schalter 20, dann zum Shuntwiderstand Rs und schließlich zur Last 13. Dieser Strompfad entspricht einem ersten Strompfad. Der Schalter 20 ist in dem ersten Strompfad angeordnet. Beim Schalter 20 wird der Strom am Drain eingegeben und an der Source ausgegeben. Der Drain des Schalters 20 entspricht einem Stromeingangsende. Die Source des Schalters 20 entspricht einem Stromausgangsende.
  • Wenn der Schalter 20 ausgeschaltet ist, ist der positive Anschluss der Batterie 10 elektrisch von dem einen Ende der Last 13 getrennt, und die Stromversorgung von der Batterie 10 zur Last 13 stoppt.
  • Die Ausgabeeinheit 30 des Mikrocomputers 22 gibt eine High-Pegel-Spannung oder eine Low-Pegel-Spannung an die Ansteuervorrichtung 21 aus. Als Reaktion auf eine Anweisung von der Steuereinheit 35 schaltet die Ausgabeeinheit 30 die an die Ansteuervorrichtung 21 ausgegebene Spannung auf die High-Pegel-Spannung bzw. die Low-Pegel-Spannung um.
  • Angenommen, dass der Spannungswert der Source des Schalters 20, bezogen auf das Gerätepotential, eine Spannungsbedingung erfüllt, und dass der Wert des über den Shuntwiderstand Rs fließenden Stroms eine Strombedingung erfüllt. In diesem Fall schaltet die Ansteuervorrichtung 21 den Schalter 20 abhängig von der Spannung ein bzw. aus, die von der Ausgabeeinheit 30 ausgegeben wird. Im Folgenden wird der Spannungswert des Drains des Schalters 20 bezogen auf das Gerätepotential als Eingangsspannungswert bezeichnet. Außerdem wird der Wert des über den Schalter 20 und den Shuntwiderstand Rs fließenden Stroms als Schalterstromwert bezeichnet.
  • Die Spannungsbedingung bezieht sich auf den Fall, dass der Eingangsspannungswert größer als oder gleich groß wie eine erste Spannungsschwelle ist, oder dass ein Zeitraum, über den der Eingangsspannungswert fortdauernd unter der ersten Spannungsschwelle liegt, kürzer als ein fester erster Referenzzeitraum ist. Die Strombedingung bezieht sich auf den Fall, dass der Schalterstromwert kleiner als oder gleich groß wie eine Stromschwelle ist oder dass ein Zeitraum, über den der Schalterstromwert fortdauernd die Stromschwelle übersteigt, kürzer als ein fester zweiter Referenzzeitraum ist.
  • Angenommen, dass der Eingangsspannungswert die Spannungsbedingung erfüllt und der Schalterstromwert die Strombedingung erfüllt. In diesem Fall schaltet die Ansteuervorrichtung 21 den Schalter 20 ein, wenn die Ausgabeeinheit 30 die an die Ansteuervorrichtung 21 ausgegebene Spannung von der Low-Pegel-Spannung auf die High-Pegel-Spannung umschaltet. Konkreter trennt die Ansteuervorrichtung 21 das Gate des Schalters 20 elektrisch von einem Ende des ersten Widerstands R1 und erhöht die Spannung der Source des Schalters 20 bezogen auf das Gerätepotential auf eine vorbestimmte Sollspannung. Die Ansteuervorrichtung 21 gibt die erhöhte Spannung an das Gate des Schalters 20 aus. Dadurch werden die parasitären Kapazitäten Cs und Cd geladen. Im Schalter 20 steigt somit die Spannung des Gates bezogen auf das Potential der Source auf die Einschaltspannung oder darüber. Als Ergebnis wird der Schalter 20 eingeschaltet.
  • Analog dazu schaltet die Ansteuervorrichtung 21 den Schalter 20 aus, wenn die Ausgabeeinheit 30 die an die Ansteuervorrichtung 21 ausgegebene Spannung von der High-Pegel-Spannung auf die Low-Pegel-Spannung umschaltet. Konkreter beendet die Ansteuervorrichtung 21 das Erhöhen der Spannung und verbindet das Gate des Schalters 20 elektrisch mit einem Ende des ersten Widerstands R1. Dadurch werden die parasitären Kapazitäten Cs und Cd entladen. Der Strom fließt dann vom jeweils gateseitigen Ende der parasitären Kapazitäten Cd und Cs erst zur Ansteuervorrichtung 21 und dann zum ersten Widerstand R1. Durch die Entladung der parasitären Kapazitäten Cd und Cs kann die Spannung des Gates des Schalters 20 bezogen auf das Potential der Source unter die Ausschaltspannung fallen. Als Ergebnis wird der Schalter 20 ausgeschaltet.
  • Angenommen, dass der Eingangsspannungswert die Spannungsbedingung nicht mehr erfüllt, das heißt, der Zeitraum, über den der Eingangsspannungswert fortdauernd kleiner als die erste Spannungsschwelle ist, ist länger als oder gleich lang wie der erste Referenzzeitraum. In diesem Fall schaltet die Ansteuervorrichtung 21 den Schalter 20, wie vorstehend beschrieben ist, aus. Danach hält die Ansteuervorrichtung 21 den Schalter 20 ungeachtet der von der Ausgabeeinheit 30 ausgegebenen Spannung, des Eingangsspannungswerts und des Schalterstromwerts ausgeschaltet. Angenommen, dass der Schalterstromwert die Strombedingung nicht mehr erfüllt, das heißt, der Zeitraum, über den der Schalterstromwert fortdauernd die Stromschwelle übersteigt, ist länger als oder gleich lang wie der zweite Referenzzeitraum. In diesem Fall schaltet die Ansteuervorrichtung 21 den Schalter 20, wie vorstehend beschrieben ist, aus. Danach hält die Ansteuervorrichtung 21 den Schalter 20 ausgeschaltet, und zwar ungeachtet der von der Ausgabeeinheit 30 ausgegebenen Spannung, des Schalterstromwerts und des Eingangsspannungswerts.
  • Die Ansteuervorrichtung 21 gibt den Strom an das andere Ende des zweiten Widerstands R2 aus. Der von der Ansteuervorrichtung 21 ausgegebene Strom fließt erst zum zweiten Widerstand R2 und dann zum ersten Widerstand R1. Der Wert des von der Ansteuervorrichtung 21 ausgegebenen Stroms ist nahezu gleich einem Wert, der durch Dividieren des Schalterstromwerts durch eine vorbestimmte Zahl, wie etwa 1000, berechnet wird. An den zweiten Kondensator C2 wird über den dritten Widerstand R3 die Spannung des anderen Endes des zweiten Widerstands R2 bezogen auf das Erdungspotential angelegt. Der zweite Kondensator C2 glättet dann die angelegte Spannung. Der analoge Spannungswert der von dem zweiten Kondensator C2 geglätteten Spannung wird an die Eingabeeinheit 31 eingegeben.
  • Der Widerstandswert des zweiten Widerstands R2 ist hinreichend größer als der Widerstandswert des ersten Widerstands R1 und beträgt zum Beispiel mindestens das 100-fache des Widerstandswerts des ersten Widerstands R1. Demgemäß ist der Spannungswert des anderen Endes des zweiten Widerstands R2 bezogen auf das Erdungspotential nahezu gleich dem Spannungswert zwischen den zwei Enden des zweiten Widerstands R2. Außerdem ist die am zweiten Kondensator C2 anliegende Spannung nahezu gleich dem Spannungswert zwischen den zwei Enden des zweiten Widerstands R2.
  • Die Eingabeeinheit 31 gibt den eingegebenen analogen Spannungswert an die A/D-Wandlereinheit 33 aus. Die A/D-Wandlereinheit 33 wandelt den von der Eingabeeinheit 31 eingegebenen analogen Spannungswert in einen digitalen Spannungswert. Die Steuereinheit 35 bezieht von der A/D-Wandlereinheit 33 den digitalen Spannungswert, der durch die von der A/D-Wandlereinheit 33 durchgeführten Wandlung erhalten wird. Das Aktivierungssignal und das Stoppsignal werden an die Eingabeeinheit 32 eingegeben. Wenn das Aktivierungssignal oder das Stoppsignal eingegeben werden, benachrichtigt die Eingabeeinheit 32 die Steuereinheit 35 über das eingegebene Signal.
  • Die Speichereinheit 34 ist ein nicht flüchtiger Speicher. In der Speichereinheit 34 ist ein Computerprogramm P1 gespeichert. Die Steuereinheit 35 weist mindestens eine CPU (Zentrale Prozessoreinheit) (nicht gezeigt) auf. Die mindestens eine CPU der Steuereinheit 35 führt das Computerprogramm P1 aus, um eine Stromversorgungssteuerverarbeitung durchzuführen, bei welcher eine Stromversorgung der Last 13 gesteuert wird. Das Computerprogramm P1 wird verwendet, um die mindestens eine CPU der Steuereinheit 35 dazu zu veranlassen, die Stromversorgungssteuerverarbeitung durchzuführen.
  • Es sei angemerkt, dass das Computerprogramm P1 auf einem Speichermedium A1 gespeichert sein kann, das durch die mindestens eine CPU der Steuereinheit 35 auslesbar ist. In diesem Fall wird das durch eine Ausleseeinrichtung (nicht gezeigt) aus dem Speichermedium A1 ausgelesene Computerprogramm P1 in der Speichereinheit 34 gespeichert. Das Speichermedium A1 ist zum Beispiel eine optische Scheibe, eine flexible Scheibe, eine magnetische Scheibe, eine magnetooptische Scheibe oder ein Halbleiterspeicher. Die optische Scheibe ist zum Beispiel eine CD-ROM (Compact Disc-Read Only Memory), eine DVD-ROM (Digital Versatile Disc-Read Only Memory) oder eine BD (Blu-ray [eingetragenes Warenzeichen] Disc). Die magnetische Scheibe ist zum Beispiel eine Festplatte. Das Computerprogramm P1 kann außerdem von einer externen Einrichtung (nicht gezeigt) heruntergeladen werden, die mit einem Kommunikationsnetzwerk (nicht gezeigt) verbunden ist. Das heruntergeladene Computerprogramm P1 kann dann in der Speichereinheit 34 gespeichert werden.
  • Die Steuereinheit 35 führt die Stromversorgungssteuerverarbeitung periodisch durch. In der Stromversorgungssteuerverarbeitung bestimmt die Steuereinheit 35 zuerst, ob das Aktivierungssignal an die Eingabeeinheit 32 eingegeben wird. Wenn bestimmt wird, dass das Aktivierungssignal eingegeben wird, weist die Steuereinheit 35 die Ausgabeeinheit 30 dazu an, die an die Ansteuervorrichtung 21 ausgegebene Spannung auf die High-Pegel-Spannung umzuschalten. In diesem Fall schaltet die Ansteuervorrichtung 21 den Schalter 20 ein, wenn der Eingangsspannungswert die Spannungsbedingung erfüllt und der Schalterstromwert die Strombedingung erfüllt. Dadurch versorgt die Batterie 10 die Last 13 mit Strom und die Last 13 nimmt somit den Betrieb auf.
  • Wenn bestimmt wird, dass das Aktivierungssignal nicht eingegeben wird, bestimmt die Steuereinheit 35, ob das Stoppsignal an die Eingabeeinheit 32 eingegeben wird. Wenn bestimmt wird, dass das Stoppsignal eingegeben wird, weist die Steuereinheit 35 die Ausgabeeinheit 30 dazu an, die an die Ansteuervorrichtung 21 ausgegebene Spannung auf die Low-Pegel-Spannung umzuschalten. Dadurch schaltet die Ansteuervorrichtung 21 den Schalter 20 aus. Als Ergebnis wird die Stromversorgung der Last 13 gestoppt und somit stoppt der Betrieb der Last 13.
  • Nach dem Anweisen der Ausgabeeinheit 30 dazu, die an die Ansteuervorrichtung 21 ausgegebene Spannung auf die High-Pegel-Spannung bzw. die Low-Pegel-Spannung umzuschalten, oder wenn bestimmt wird, dass das Stoppsignal nicht eingegeben wird, bezieht die Steuereinheit 35 den Spannungswert von der A/D-Wandlereinheit 33. Die Steuereinheit 35 berechnet aus dem bezogenen Spannungswert eine Temperatur einer Leitung, die den positiven Anschluss der Batterie 10 mit einem Ende der Last 13 verbindet.
  • Als Nächstes bestimmt die Steuereinheit 35, ob die berechnete Leitungstemperatur größer als oder gleich groß wie eine feste Temperaturschwelle ist. Wenn bestimmt wird, dass die berechnete Leitungstemperatur größer als oder gleich groß wie die Temperaturschwelle ist, weist die Steuereinheit 35 die Ausgabeeinheit 30 dazu an, die an die Ansteuervorrichtung 21 ausgegebene Spannung ungeachtet des an die Eingabeeinheit 32 eingegebenen Signals auf die Low-Pegel-Spannung umzuschalten. Dadurch schaltet die Ansteuervorrichtung 21 den Schalter 20 aus, und als Ergebnis stoppt das Versorgen der Last 13 mit Strom. Danach beendet die Steuereinheit 35 die Stromversorgungssteuerverarbeitung.
  • Angenommen, dass die Steuereinheit 35 die Stromversorgungssteuerverarbeitung beendet, nachdem bestimmt wird, dass die Leitungstemperatur größer als oder gleich groß wie die Temperaturschwelle ist. In diesem Fall führt die Steuereinheit 35 die Stromversorgungssteuerverarbeitung erst dann wieder aus, wenn nach dem Ende der Stromversorgungssteuerverarbeitung beispielsweise zuerst das Stoppsignal und dann das Aktivierungssignal an die Eingabeeinheit 32 eingegeben werden, und der Schalter 20 bleibt somit solange ausgeschaltet. Wenn bestimmt wird, dass die berechnete Leitungstemperatur kleiner als die Temperaturschwelle ist, beendet die Steuereinheit 35 die Stromversorgungssteuerverarbeitung. In diesem Fall führt die Steuereinheit 35 die Stromversorgungssteuerverarbeitung beim nächsten Zeitpunkt erneut durch.
  • Der Mikrocomputer 22 steuert so die Stromversorgung der Last 13 durch Umschalten der an die Ansteuervorrichtung 21 ausgegebenen Spannung auf die High-Pegel-Spannung bzw. die Low-Pegel-Spannung auf Basis des an die Eingabeeinheit 32 eingegebenen Signals und der berechneten Leitungstemperatur.
  • Wie vorstehend beschrieben ist, schaltet, wenn der Eingangsspannungswert die Spannungsbedingung erfüllt und der Schalterstromwert die Strombedingung erfüllt, die Ansteuervorrichtung 21 den Schalter 20 abhängig von der Spannung ein bzw. aus, die von der Ausgabeeinheit 30 des Mikrocomputers 22 ausgegeben wird. Wenn der Eingangsspannungswert die Spannungsbedingung nicht mehr erfüllt oder wenn der Schalterstromwert die Strombedingung nicht mehr erfüllt, wird der Schalter 20 ungeachtet der von der Ausgabeeinheit 30 ausgegebenen Spannung ausgeschaltet. Die Ansteuervorrichtung 21 wird nachfolgend ausführlich beschrieben.
  • 3 ist ein Blockschaltbild, das eine Ausgestaltung von Hauptelementen der Ansteuervorrichtung 21 zeigt. Die Ansteuervorrichtung 21 weist eine Ansteuerschaltung 40, eine UND-Schaltung 41, einen ersten Komparator 42, einen zweiten Komparator 43, eine Latch-Schaltung 44, eine erste Filterschaltung 45, eine zweite Filterschaltung 46, eine Stromversorgungsschaltung 47, eine erste Spannungsquelle 48, bei welcher es sich um eine Gleichspannungsquelle handelt, eine zweite Spannungsquelle 49, bei welcher es sich um eine Gleichspannungsquelle handelt, und eine Stromausgabeschaltung 50 auf. Die UND-Schaltung 41 weist zwei Eingangsenden und ein Ausgangsende auf. Der erste Komparator 42 und der zweite Komparator 43 weisen jeweils ein Plus-Ende, ein Minus-Ende und ein Ausgangsende auf.
  • Das Gate des Schalters 20 ist mit der Ansteuerschaltung 40 verbunden. Die Ansteuerschaltung 40 ist ferner mit dem Ausgangsende der UND-Schaltung 41 verbunden. Ein Eingangsende der UND-Schaltung 41 ist mit der Ausgabeeinheit 30 des Mikrocomputers 22 verbunden. Das andere Eingangsende der UND-Schaltung 41 ist mit der Latch-Schaltung 44 verbunden. Die Latch-Schaltung 44 ist ferner separat mit der ersten Filterschaltung 45 und mit der zweiten Filterschaltung 46 verbunden. Die erste Filterschaltung 45 ist ferner mit dem Ausgangsende des ersten Komparators 42 verbunden. Das Plus-Ende des ersten Komparators 42 ist mit dem Drain des Schalters 20 verbunden.
  • Der Drain des Schalters 20 ist ferner mit der Ansteuerschaltung 40 und der Stromversorgungsschaltung 47 verbunden. Die Ansteuerschaltung 40 und die Stromversorgungsschaltung 47 sind ferner mit dem Verbindungsknoten zwischen dem ersten Kondensator C1 und dem ersten Widerstand R1 verbunden. Das Minus-Ende des ersten Komparators 42 ist mit einem positiven Anschluss der ersten Spannungsquelle 48 verbunden. Ein negativer Anschluss der ersten Spannungsquelle 48 ist mit dem Verbindungsknoten zwischen dem ersten Kondensator C1 und dem ersten Widerstand R1 verbunden.
  • Die zweite Filterschaltung 46 ist ferner mit dem Ausgangsende des zweiten Komparators 43 verbunden. Das Plus-Ende des zweiten Komparators 43 ist mit einem positiven Anschluss der zweiten Spannungsquelle 49 verbunden. Ein negativer Anschluss der zweiten Spannungsquelle 49 ist mit dem Verbindungsknoten zwischen dem ersten Kondensator C1 und dem ersten Widerstand R1 verbunden. Das Minus-Ende des zweiten Komparators 43 ist mit der Stromausgabeschaltung 50 verbunden. Ein Verbindungsknoten zwischen dem zweiten Komparator 43 und der Stromausgabeschaltung 50 ist mit dem anderen Ende des zweiten Widerstands R2 verbunden. Die Stromausgabeschaltung 50 ist ferner separat mit einem Ende des Shuntwiderstands Rs und mit dem anderen Ende des Shuntwiderstands Rs verbunden.
  • Die Ausgabeeinheit 30 des Mikrocomputers 22 gibt die High-Pegel-Spannung bzw. die Low-Pegel-Spannung an ein Eingangsende der UND-Schaltung 41 aus. Die Latch-Schaltung 44 gibt den High-Pegel-Spannungswert bzw. den Low-Pegel-Spannungswert an das andere Eingangsende der UND-Schaltung 41 aus. Wenn die Latch-Schaltung 44 die High-Pegel-Spannung ausgibt, gibt die UND-Schaltung 41 die von der Ausgabeeinheit 30 ausgegebene Spannung unverändert an ihrem Ausgangsende an die Ansteuerschaltung 40 aus. Wenn die Latch-Schaltung 44 die Low-Pegel-Spannung ausgibt, gibt die UND-Schaltung 41 ungeachtet der von der Ausgabeeinheit 30 ausgegebenen Spannung die Low-Pegel-Spannung an ihrem Ausgangsende an die Ansteuerschaltung 40 aus.
  • Angenommen, die von der UND-Schaltung 41 ausgegebene Spannung wechselt von der Low-Pegel-Spannung zur High-Pegel-Spannung. In diesem Fall trennt die Ansteuerschaltung 40 das Gate des Schalters 20 elektrisch von einem Ende des ersten Widerstands R1 und erhöht die Spannung der Source des Schalters 20, bezogen auf das Gerätepotential, auf die Sollspannung. Die Ansteuerschaltung 40 gibt die erhöhte Spannung an das Gate des Schalters 20 aus. Dadurch werden die parasitären Kapazitäten Cs und Cd geladen. Im Schalter 20 steigt somit die Spannung des Gates bezogen auf das Potential der Source auf die Einschaltspannung oder darüber. Als Ergebnis wird der Schalter 20 eingeschaltet.
  • Angenommen, die von der UND-Schaltung 41 ausgegebene Spannung wechselt von der High-Pegel-Spannung zur Low-Pegel-Spannung. In diesem Fall beendet die Ansteuerschaltung 40 das Erhöhen der Spannung und verbindet das Gate des Schalters 20 elektrisch mit einem Ende des ersten Widerstands R1. Dadurch werden die parasitären Kapazitäten Cs und Cd entladen. Der Strom fließt dann vom jeweils gateseitigen Ende der parasitären Kapazitäten Cd und Cs erst zur Ansteuerschaltung 40 und dann zum ersten Widerstand R1. Durch die Entladung der parasitären Kapazitäten Cd und Cs kann die Spannung des Gates des Schalters 20 bezogen auf das Potential der Source unter die Ausschaltspannung fallen. Als Ergebnis wird der Schalter 20 ausgeschaltet.
  • Wenn der Eingangsspannungswert die Spannungsbedingung erfüllt und der Schalterstromwert die Strombedingung erfüllt, gibt die Latch-Schaltung 44 die High-Pegel-Spannung aus. Wenn die Latch-Schaltung 44 die High-Pegel-Spannung ausgibt, schaltet die Ansteuerschaltung 40 den Schalter 20 abhängig von der Spannung ein bzw. aus, die von der Ausgabeeinheit 30 des Mikrocomputers 22 ausgegeben wird. Wenn der Eingangsspannungswert die Spannungsbedingung nicht mehr erfüllt oder wenn der Schalterstromwert die Strombedingung nicht mehr erfüllt, gibt die Latch-Schaltung 44 die Low-Pegel-Spannung aus. Die UND-Schaltung 41 gibt dann ungeachtet der von der Ausgabeeinheit 30 des Mikrocomputers 22 ausgegebenen Spannung die Low-Pegel-Spannung aus, und die Ansteuerschaltung 40 schaltet den Schalter 20 aus.
  • Der erste Komparator 42 vergleicht den Eingangsspannungswert mit dem Spannungswert des positiven Anschlusses der ersten Spannungsquelle 48 bezogen auf das Gerätepotential. Ist der Eingangsspannungswert größer als oder gleich groß wie der Spannungswert des positiven Anschlusses der ersten Spannungsquelle 48, bezogen auf das Gerätepotential, so gibt der erste Komparator 42 an seinem Ausgangsende die High-Pegel-Spannung an die erste Filterschaltung 45 aus. Wie vorstehend beschrieben ist, ist der Eingangsspannungswert der Spannungswert des Drains des Schalters 20 bezogen auf das Gerätepotential. Der Spannungswert des positiven Anschlusses der ersten Spannungsquelle 48 bezogen auf das Gerätepotential bzw. der Spannungswert zwischen den beiden Enden der ersten Spannungsquelle 48 ist die erste Spannungsschwelle. Der erste Komparator 42 dient als Vergleichseinheit. Wenn der Eingangsspannungswert kleiner als die erste Spannungsschwelle ist, gibt der erste Komparator 42 an seinem Ausgangsende die Low-Pegel-Spannung an die erste Filterschaltung 45 aus.
  • Angenommen, dass der erste Komparator 42 die High-Pegel-Spannung ausgibt oder dass ein Zeitraum, über den der erste Komparator 42 fortdauernd die Low-Pegel-Spannung ausgibt, kürzer als der erste Referenzzeitraum ist. In diesem Fall gibt die erste Filterschaltung 45 die High-Pegel-Spannung an die Latch-Schaltung 44 aus. Wenn der Zeitraum, über den der erste Komparator 42 fortdauernd die Low-Pegel-Spannung ausgibt, länger als oder gleich lang wie der erste Referenzzeitraum wird, schaltet die erste Filterschaltung 45 die an die Latch-Schaltung 44 ausgegebene Spannung auf die Low-Pegel-Spannung um. Danach schaltet die erste Filterschaltung 45 die an die Latch-Schaltung 44 ausgegebene Spannung von der Low-Pegel-Spannung auf die High-Pegel-Spannung um, wenn die von dem ersten Komparator 42 ausgegebene Spannung von der Low-Pegel-Spannung zur High-Pegel-Spannung wechselt. Der erste Referenzzeitraum beträgt zum Beispiel mehrere hundert µs.
  • Die erste Filterschaltung 45 gibt also die High-Pegel-Spannung aus, wenn der Eingangsspannungswert die Spannungsbedingung erfüllt. Wenn der Eingangsspannungswert dann die Spannungsbedingung nicht mehr erfüllt, gibt die erste Filterschaltung 45 die Low-Pegel-Spannung aus.
  • Die Stromausgabeschaltung 50 gibt den Strom an das andere Ende des zweiten Widerstands R2 aus. Der von der Stromausgabeschaltung 50 ausgegebene Strom fließt erst zum zweiten Widerstand R2 und dann zum ersten Widerstand R1. Der Schalterstromwert wird mit Is bezeichnet, und die vorbestimmte Zahl wird mit N bezeichnet. Der Wert des von der Stromausgabeschaltung 50 ausgegebenen Stroms lässt sich als „Is / N“ ausdrücken. Dieser Stromwert nimmt mit zunehmendem Schalterstromwert zu. Wie vorstehend beschrieben ist, beträgt die vorbestimmte Zahl N zum Beispiel 1000. Der Widerstandswert des zweiten Widerstands R2 wird mit r2 bezeichnet. In diesem Fall lässt sich der Spannungswert des anderen Endes des zweiten Widerstands R2 bezogen auf das Gerätepotential als „(r2 · Is) / N“ ausdrücken. Hier steht das Zeichen „·“ für eine Multiplikation.
  • Der zweite Komparator 43 vergleicht den Spannungswert des anderen Endes des zweiten Widerstands R2 bezogen auf das Gerätepotential, d. h. „(r2 · Is) / N“, mit dem Spannungswert des positiven Anschlusses der zweiten Spannungsquelle 49 bezogen auf das Gerätepotential, d. h. mit dem Spannungswert zwischen den zwei Enden der zweiten Spannungsquelle 49. Der Spannungswert zwischen den zwei Enden der zweiten Spannungsquelle 49 wird als zweite Spannungsschwelle Vr2 bezeichnet. Die zweite Spannungsschwelle Vr2 ist ein fester Wert. Wenn der Schalterstromwert Is die Bedingung „Vr2 ≥ (r2 . Is) / N“ bzw. „Is ≤ (Vr2 · N) / r2“ erfüllt, dann gibt der zweite Komparator 43 an seinem Ausgangsende die High-Pegel-Spannung an die zweite Filterschaltung 46 aus. Der zweite Komparator 43 dient als zweite Vergleichseinheit.
  • Wenn der Schalterstromwert Is die Bedingung „Vr2 < (r2 · Is) / N“ bzw. „Is > (Vr2 · N) / r2“ erfüllt, dann gibt der zweite Komparator 43 an seinem Ausgangsende die Low-Pegel-Spannung an die zweite Filterschaltung 46 aus. Die zuvor erwähnte Stromschwelle lässt sich durch „(Vr2 · N) / r2“ ausdrücken.
  • In der Stromversorgungssteuereinrichtung 12 sind, wie vorstehend beschrieben ist, ein Ende des zweiten Widerstands R2 und der negative Anschluss der zweiten Spannungsquelle 49 mit dem Verbindungsknoten zwischen dem ersten Kondensator C1 und dem ersten Widerstand R1 verbunden. Der zweite Komparator 43 vergleicht somit zweckentsprechend ungeachtet des Gerätepotential-Spannungswerts den Spannungswert des anderen Endes des zweiten Widerstands R2 bezogen auf das Gerätepotential mit dem Spannungswert des positiven Anschlusses der zweiten Spannungsquelle 49 bezogen auf das Gerätepotential.
  • Angenommen, dass der zweite Komparator 43 die High-Pegel-Spannung ausgibt oder dass der Zeitraum, über den der zweite Komparator 43 fortdauernd die Low-Pegel-Spannung ausgibt, kürzer als der zweite Referenzzeitraum ist. In diesem Fall gibt die zweite Filterschaltung 46 die High-Pegel-Spannung an die Latch-Schaltung 44 aus. Wenn der Zeitraum, über den der zweite Komparator 43 fortdauernd die Low-Pegel-Spannung ausgibt, länger als oder gleich lang wie der zweite Referenzzeitraum wird, schaltet die zweite Filterschaltung 46 die an die Latch-Schaltung 44 ausgegebene Spannung auf die Low-Pegel-Spannung um. Danach schaltet die zweite Filterschaltung 46 die an die Latch-Schaltung 44 ausgegebene Spannung von der Low-Pegel-Spannung auf die High-Pegel-Spannung um, wenn die von dem zweiten Komparator 43 ausgegebene Spannung von der Low-Pegel-Spannung zur High-Pegel-Spannung wechselt. Der zweite Referenzzeitraum beträgt mehrere hundert µs.
  • Die zweite Filterschaltung 46 gibt also die High-Pegel-Spannung aus, wenn der Schalterstromwert die Strombedingung erfüllt. Wenn der Schalterstromwert dann die Strombedingung nicht mehr erfüllt, gibt die zweite Filterschaltung 46 die Low-Pegel-Spannung aus.
  • Angenommen, dass sowohl die erste Filterschaltung 45 als auch die zweite Filterschaltung 46 die High-Pegel-Spannung an die Latch-Schaltung 44 ausgeben bzw. dass der Eingangsspannungswert die Spannungsbedingung erfüllt und der Schalterstromwert die Strombedingung erfüllt. In diesem Fall gibt die Latch-Schaltung 44 die High-Pegel-Spannung an die UND-Schaltung 41 aus. Die UND-Schaltung 41 gibt hier, wie vorstehend beschrieben ist, die von der Ausgabeeinheit 30 ausgegebene Spannung unverändert an die Ansteuerschaltung 40 aus. Dann schaltet die Ansteuerschaltung 40 abhängig von der Spannung, die von der Ausgabeeinheit 30 ausgegeben wird, den Schalter 20 ein bzw. aus.
  • Angenommen, dass die erste Filterschaltung 45 und/oder die zweite Filterschaltung 46 die Low-Pegel-Spannung ausgibt. Und weiterhin angenommen, dass der Eingangsspannungswert die Spannungsbedingung nicht mehr erfüllt oder der Schalterstromwert die Strombedingung nicht mehr erfüllt. In diesem Fall schaltet die Latch-Schaltung 44 die an die UND-Schaltung 41 ausgegebene Spannung auf die Low-Pegel-Spannung um. In diesem Fall gibt die UND-Schaltung 41 ungeachtet der von der Ausgabeeinheit 30 ausgegebenen Spannung die Low-Pegel-Spannung aus, und die Ansteuerschaltung 40 schaltet den Schalter 20 wie vorstehend beschrieben aus. Die Ansteuerschaltung 40 dient als Schalteinheit. Nachdem die Latch-Schaltung 44 die an die UND-Schaltung 41 ausgegebene Spannung auf die Low-Pegel-Spannung umgeschaltet hat, gibt sie ungeachtet der Ausgangsspannungen der ersten Filterschaltung 45 und der zweiten Filterschaltung 46 fortdauernd die Low-Pegel-Spannung an die UND-Schaltung 41 aus.
  • Die erste Filterschaltung 45 gibt selbst dann fortdauernd die High-Pegel-Spannung aus, wenn aufgrund Störrauschens der Eingangsspannungswert vorübergehend unter der ersten Spannungsschwelle liegt und der erste Komparator 42 somit die Low-Pegel-Spannung ausgibt. Außerdem gibt die zweite Filterschaltung 46 selbst dann fortdauernd die High-Pegel-Spannung aus, wenn aufgrund Störrauschens der Schalterstromwert vorübergehend die Stromschwelle übersteigt und der zweite Komparator 43 somit die Low-Pegel-Spannung ausgibt. Die vorübergehende Abnahme des Eingangsspannungswerts oder die vorübergehende Zunahme des Schalterstromwerts führen somit nicht dazu, dass die Ansteuerschaltung 40 den Schalter 20 ausschaltet.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass der Ausgangsspannungswert der Batterie 10 den Wert des von der Stromausgabeschaltung 50 an den zweiten Widerstand R2 ausgegebenen Stroms beschränkt. Der Spannungswert des anderen Endes des zweiten Widerstands R2 bezogen auf das Erdungspotential ist somit kleiner als der Ausgangsspannungswert der Batterie 10 und erreicht weder den Ausgangsspannungswert der Batterie 10 noch übersteigt er ihn. Daher besteht, wenn der Ausgangsspannungswert der Batterie 10 klein ist, die Möglichkeit, dass der Schalterstromwert, der durch den Spannungswert zwischen den zwei Enden des zweiten Widerstands R2 angegeben ist, kleiner als der tatsächliche Schalterstromwert sein kann. Als Ergebnis besteht die Möglichkeit, dass der zweite Komparator 43 die High-Pegel-Spannung an die zweite Filterschaltung 46 ausgibt, obwohl der Schalterstromwert die Stromschwelle übersteigt.
  • Angenommen, dass beispielsweise die Ausgangsspannung der Batterie 10 vor Ablauf des zweiten Referenzzeitraums nach dem Sinken der Ausgangsspannung der Batterie 10 aufgrund eines Kurzschlusses zwischen den zwei Enden der Last hinreichend sinkt. In diesem Fall kann der zweite Komparator 43 die Low-Pegel-Spannung nicht fortdauernd während des gesamten zweiten Referenzzeitraums ausgeben. Aus diesem Grund gibt die zweite Filterschaltung 46 die High-Pegel-Spannung nicht aus, und die Funktion zum Schutz des Schalters 20 vor einem Überstrom endet.
  • Die Batterie 10 versorgt die Stromversorgungsschaltung 47 mit Strom. Die Stromversorgungsschaltung 47 ist mit der Ansteuerschaltung 40, der UND-Schaltung 41, dem ersten Komparator 42, dem zweiten Komparator 43, der Latch-Schaltung 44, der ersten Filterschaltung 45, der zweiten Filterschaltung 46 und der Stromausgabeschaltung 50 verbunden. In 3 sind diese Verbindungsleitungen aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht gezeigt.
  • Die Stromversorgungsschaltung 47 überwacht den Eingangsspannungswert. Wenn der Eingangsspannungswert größer als oder gleich groß wie ein vorbestimmter Abschaltspannungswert ist, versorgt die Stromversorgungsschaltung 47 die Ansteuerschaltung 40, die UND-Schaltung 41, den ersten Komparator 42, den zweiten Komparator 43, die Latch-Schaltung 44, die erste Filterschaltung 45, die zweite Filterschaltung 46 und die Stromausgabeschaltung 50 mit Strom. Diese Strukturelemente werden mit Strom betrieben, der von der Stromversorgungsschaltung 47 zugespeist wird.
  • Angenommen, der Eingangsspannungswert ist niedriger als der Abschaltspannungswert. Um die Möglichkeit eines instabilen Betriebs der Ansteuervorrichtung 21 auszuschließen, stoppt die Stromversorgungsschaltung 47 in diesem Fall die Stromversorgung der Ansteuerschaltung 40, der UND-Schaltung 41, des ersten Komparators 42, des zweiten Komparators 43, der Latch-Schaltung 44, der ersten Filterschaltung 45, der zweiten Filterschaltung 46 und der Stromausgabeschaltung 50. Dadurch stellen diese Strukturelemente den Betrieb ein. Die erste Spannungsschwelle und der Abschaltspannungswert beziehen sich jeweils auf das Gerätepotential. Der Abschaltspannungswert ist niedriger als die erste Spannungsschwelle.
  • Nachfolgend wird ein Betrieb der Ansteuervorrichtung 21 beschrieben. 4 ist ein Zeitablaufdiagramm, das Fluktuationen des Gerätepotential-Spannungswerts als Reaktion auf einen Betrieb eines Anlassers 11 veranschaulicht. Wie vorstehend beschrieben ist, ist der Gerätepotential-Spannungswert der Spannungswert des Verbindungsknotens bezogen auf das Erdungspotential. Bei diesem Verbindungsknoten handelt es sich um den Knoten zwischen dem ersten Kondensator C1 und dem ersten Widerstand R1. Der Wert des Stroms, der aus einem Ende bzw. aus dem anderen Ende des ersten Kondensators C1 fließt, wird als Lade-/Entladestromwert bezeichnet. Die Graphen in 4 zeigen den Verlauf des Lade-/Entladestromwerts und des Gerätepotential-Spannungswerts. Um den Verlauf dieser Werte zu zeigen, stellt die waagrechte Achse die Zeit dar. Wenn der erste Kondensator C1 entladen wird, ist der Lade-/Entladestromwert ein positiver Wert. Wenn der erste Kondensator C1 geladen wird, ist der Lade-/Entladestromwert ein negativer Wert.
  • Angenommen, die zwei Enden der Last 13 sind nicht kurzgeschlossen und der Anlasser 11 läuft gerade nicht. In diesem Fall fließt Strom von dem positiven Anschluss der Batterie 10 erst zum ersten Kondensator C1 und dann zum ersten Widerstand R1, und die Batterie 10 lädt somit den ersten Kondensator C1. Der erste Kondensator C1 wird geladen, bis der Spannungswert zwischen den zwei Enden des ersten Kondensators C1 gleich dem Ausgangsspannungswert der Batterie 10 wird. Wenn der Spannungswert zwischen den zwei Enden des ersten Kondensators C1 gleich dem Ausgangsspannungswert der Batterie 10 ist, fließt kein Strom über den ersten Kondensator C1 und den ersten Widerstand R1, und der Lade-/Entladestromwert beträgt somit 0 A. Im Allgemeinen beträgt der Lade-/Entladestromwert 0 A. Das Gerätepotential ist dann gleich dem Erdungspotential, und der Gerätepotential-Spannungswert beträgt 0 V.
  • Wie vorstehend beschrieben ist, sinkt der Ausgangsspannungswert der Batterie 10, wenn der Anlasser 11 aktiviert wird. Es fließt dann Strom von einem Ende des ersten Kondensators C1 zur Batterie 10, und der erste Kondensator C1 wird somit entladen. Der Lade-/Entladestromwert nimmt entsprechend bei Aktivierung des Anlassers 11 zu. Das Entladen des ersten Kondensators C1 senkt den Spannungswert zwischen den zwei Enden des ersten Kondensators C1. Mit abnehmendem Spannungswert zwischen den zwei Enden des ersten Kondensators C1 nimmt auch der Lade-/Entladestromwert ab. Wenn der Spannungswert zwischen den zwei Enden des ersten Kondensators C1 gleich dem Ausgangsspannungswert der Batterie 10 wird, wird der Lade-/Entladestromwert 0 A. Solange der Lade-/Entladestromwert ein positiver Wert ist, das heißt, solange der erste Kondensator C1 entladen wird, fließt der Strom erst zum ersten Widerstand R1 und dann zum ersten Kondensator C1. Der Gerätepotential-Spannungswert ist somit ein negativer Wert, und das Gerätepotential ist niedriger als das Erdungspotential.
  • Ein Absolutwert des Gerätepotential-Spannungswerts wird durch den Spannungswert zwischen den zwei Enden des ersten Widerstands R1 bzw. das Produkt aus dem Widerstandswert des ersten Widerstands R1 und einem Absolutwert des Lade-/Entladestromwerts ausgedrückt. Der Widerstandswert des ersten Widerstands R1 ist konstant. Der Absolutwert des Gerätepotential-Spannungswerts ist somit proportional zum Absolutwert des Lade-/Entladestromwerts. Bei Aktivierung des Anlassers 11 nimmt der Gerätepotential-Spannungswert ab, während der Absolutwert des Lade-/Entladestromwerts zeitgleich zunimmt. Später nimmt der Gerätepotential-Spannungswert zu, während der Absolutwert des Lade-/Entladestromwerts zeitgleich abnimmt. Wenn der Lade-/Entladestromwert 0 A wird, wird der Gerätepotential-Spannungswert 0 V, und das Gerätepotential wird gleich dem Erdungspotential.
  • Wie vorstehend beschrieben ist, nimmt der Ausgangsspannungswert der Batterie 10 zu, wenn der Anlasser 11 den Betrieb einstellt. Es fließt dann Strom von dem positiven Anschluss der Batterie 10 zum ersten Kondensator C1, und die Batterie 10 lädt somit den ersten Kondensator C1. Bei Deaktivierung des Anlassers 11 wird der Lade-/Entladestromwert ein negativer Wert, und der Absolutwert des Lade-/Entladestromwerts nimmt zu. Das Laden des ersten Kondensators C1 erhöht den Spannungswert zwischen den zwei Enden des ersten Kondensators C1. Der Absolutwert des Lade-/Entladestromwerts nimmt mit abnehmendem Spannungswert zwischen den zwei Enden des ersten Kondensators C1 ab. Wenn der Spannungswert zwischen den zwei Enden des ersten Kondensators C1 gleich dem Ausgangsspannungswert der Batterie 10 wird, wird der Lade-/Entladestromwert 0 A. Solange der Lade-/Entladestromwert ein negativer Wert ist, das heißt, solange die Batterie 10 den ersten Kondensator C1 lädt, fließt der Strom erst zum ersten Kondensator C1 und dann zum ersten Widerstand R1. Der Gerätepotential-Spannungswert ist somit ein positiver Wert, und das Gerätepotential ist höher als das Erdungspotential.
  • Wie vorstehend beschrieben ist, ist der Absolutwert des Gerätepotential-Spannungswerts proportional zum Absolutwert des Lade-/Entladestromwerts. Bei Stoppen des Betriebs des Anlassers 11 nehmen der Gerätepotential-Spannungswert und der Absolutwert des Lade-/Entladestromwerts zeitgleich zu. Später nehmen der Gerätepotential-Spannungswert und der Absolutwert des Lade-/Entladestromwerts zeitgleich ab. Wenn der Lade-/Entladestromwert 0 A wird, wird der Gerätepotential-Spannungswert 0 V, und das Gerätepotential wird gleich dem Erdungspotential.
  • 5 ist ein Zeitablaufdiagramm, das Fluktuationen des Eingangsspannungswerts als Reaktion auf den Betrieb des Anlassers 11 veranschaulicht. Die Graphen in 5 zeigen den Verlauf des Eingangsspannungswerts und des Gerätepotential-Spannungswerts. Um den Verlauf dieser Werte zu zeigen, stellt die waagrechte Achse die Zeit dar. Wie vorstehend beschrieben ist, nimmt der Gerätepotential-Spannungswert sofort nach Aktivierung des Anlassers 11 vorübergehend ab und kehrt danach auf 0 V zurück. Außerdem nimmt der Gerätepotential-Spannungswert sofort nach Stoppen des Betriebs des Anlassers 11 vorübergehend zu und kehrt danach auf 0 V zurück.
  • Bei Aktivierung des Anlassers 11 nimmt der Ausgangsspannungswert der Batterie 10 bezogen auf das Erdungspotential ab, und der Eingangsspannungswert nimmt ab. Solange der Anlasser 11 läuft, ist der Eingangsspannungswert kleiner als unmittelbar vor Aktivierung des Anlassers 11. Bei Stoppen des Betriebs des Anlassers 11 nimmt außerdem der Ausgangsspannungswert der Batterie 10 bezogen auf das Erdungspotential zu, und der Eingangsspannungswert nimmt zu.
  • Wie vorstehend beschrieben ist, bezieht sich der Eingangsspannungswert auf das Gerätepotential. Nach Aktivierung des Anlassers 11 ist der Gerätepotential-Spannungswert vorübergehend ein negativer Spannungswert. Solange der Gerätepotential-Spannungswert ein negativer Wert ist, ist darum eine Verringerung bezogen auf den Eingangsspannungswert unmittelbar vor Aktivierung des Anlassers 11 klein. Nach Stoppen des Betriebs des Anlassers 11 ist außerdem der Gerätepotential-Spannungswert vorübergehend ein positiver Spannungswert. Solange der Gerätepotential-Spannungswert ein positiver Wert ist, ist darum der Eingangsspannungswert kleiner als unmittelbar vor Deaktivierung des Anlassers 11.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass sowohl Zeiträume unmittelbar nach Aktivierung des Anlassers 11, über die der Gerätepotential-Spannungswert ein negativer Spannungswert ist, als auch Zeiträume unmittelbar nach Stoppen des Betriebs des Anlassers 11, über die der Gerätepotential-Spannungswert ein positiver Spannungswert ist, jeweils mehrere Mikrosekunden lang sind. Zeiträume, über die der Anlasser 11 läuft, sind hingegen mehrere Sekunden lang. Zeiträume, über die der Gerätepotential-Spannungswert ein negativer Spannungswert ist, sowie Zeiträume, über die der Gerätepotential-Spannungswert ein positiver Spannungswert ist, sind also wesentlich kürzer als Zeiträume, über die der Anlasser 11 läuft.
  • Wie vorstehend beschrieben ist, bezieht sich die erste Spannungsschwelle Vr1 auf den Spannungswert zwischen den zwei Enden der ersten Spannungsquelle 48 und ist auf das Gerätepotential bezogen. Die erste Spannungsschwelle Vr1 ist niedriger als ein Minimalwert des Eingangsspannungswerts während eines Zeitraums, in dem der Anlasser 11 läuft. Dementsprechend fällt der Eingangsspannungswert bei Aktivierung des Anlassers 11 nicht unter die erste Spannungsschwelle Vr1. Die Aktivierung des Anlassers 11 führt also nicht dazu, dass die Ansteuerschaltung 40 fälschlicherweise den Schalter 20 ausschaltet. Wie vorstehend beschrieben ist, ist die Abschaltspannung Vc kleiner als die erste Spannungsschwelle Vr1.
  • Als Nächstes wird ein von der Ansteuervorrichtung 21 durchgeführter Betrieb beschrieben, bei dem die zwei Enden der Last 13 kurzgeschlossen sind. Zunächst wird nachfolgend der von der Ansteuervorrichtung 21 durchgeführte Betrieb der Stromversorgungssteuereinrichtung 12 für den Fall beschrieben, dass der erste Kondensator C1 und der erste Widerstand R1 nicht bereitgestellt sind und das Gerätepotential gleich dem Erdungspotential ist. Da die Ansteuerschaltung 40, die Stromversorgungsschaltung 47, der negative Anschluss der ersten Spannungsquelle 48, der negative Anschluss der zweiten Spannungsquelle 49 und ein Ende des zweiten Widerstands R2 geerdet sind, ist das Gerätepotential gleich dem Erdungspotential.
  • 6 ist ein Zeitablaufdiagramm, das einen Betrieb der Ansteuervorrichtung 21 veranschaulicht, der durchgeführt wird, wenn das Gerätepotential gleich dem Erdungspotential ist. Die Graphen in 6 zeigen den Verlauf des Eingangsspannungswerts, den Verlauf der jeweiligen Ausgangsspannungswerte des ersten Komparators 42, der ersten Filterschaltung 45 und der Latch-Schaltung 44 sowie den Verlauf des Ein-/Ausschaltzustands des Schalters 20. Um den Verlauf dieser Werte zu zeigen, stellt die waagrechte Achse die Zeit dar. Der in 6 gezeigte Zeitmaßstab ist kleiner als der in 4 und 5 gezeigte Zeitmaßstab. Der Zeitmaßstab aus 6 liegt in der Größenordnung von Mikrosekunden. Der Zeitmaßstab aus 4 und 5 liegt in der Größenordnung von Sekunden. In 6 ist die High-Pegel-Spannung mit „H“ bezeichnet und die Low-Pegel-Spannung mit „L“.
  • Angenommen, die Ausgabeeinheit 30 des Mikrocomputers 22 gibt die High-Pegel-Spannung aus. Wenn der Eingangsspannungswert die Spannungsbedingung erfüllt und der Schalterstromwert die Strombedingung erfüllt, dann hält die Ansteuerschaltung 40 den Schalter 20 eingeschaltet. Wenn die zwei Enden der Last 13 nicht kurzgeschlossen sind, ist der Eingangsspannungswert größer als oder gleich groß wie die erste Spannungsschwelle Vr1, und der erste Komparator 42, die erste Filterschaltung 45 und die Latch-Schaltung 44 geben die High-Pegel-Spannung aus.
  • Wenn die zwei Enden der Last 13 kurzgeschlossen sind, fließt ein großer Strom von dem positiven Anschluss der Batterie 10 über den Schalter 20. Als Ergebnis nimmt der Ausgangsspannungswert der Batterie 10 ab, und der Eingangsspannungswert nimmt ab. Hierbei sei angenommen, dass der Ausgangsspannungswert der Batterie 10 rasch abnimmt. Wenn die zwei Enden der Last 13 kurzgeschlossen sind, übersteigt der Schalterstromwert die Stromschwelle. Wie vorstehend beschrieben ist, nimmt der Ausgangsspannungswert der Batterie 10 jedoch rasch ab, und der Wert des von der Stromausgabeschaltung 50 ausgegebenen Stroms ist durch den Ausgangsspannungswert der Batterie 10 beschränkt. Aus diesem Grund kann der zweite Komparator 43 die High-Pegel-Spannung nicht fortdauernd über den zweiten Referenzzeitraum ausgeben, obwohl der Schalterstromwert die Stromschwelle übersteigt.
  • Als Ergebnis gibt die zweite Filterschaltung 46 fortdauernd die High-Pegel-Spannung aus. In diesem Fall werden der zweite Komparator 43, die zweite Filterschaltung 46 und die Stromausgabeschaltung 50 nicht zweckentsprechend betrieben. Um den Schalter 20 vor einem Überstrom zu schützen, muss der Schalter 20 somit abhängig vom Eingangsspannungswert ausgeschaltet werden.
  • Wenn der Eingangsspannungswert kleiner als die erste Spannungsschwelle Vr1 wird, schaltet der erste Komparator 42 die an die erste Filterschaltung 45 ausgegebene Spannung auf die Low-Pegel-Spannung um. Danach gibt der erste Komparator 42 fortdauernd die Low-Pegel-Spannung aus. Der Eingangsspannungswert nimmt hier rasch ab. Der Eingangsspannungswert wird daher kleiner als der Abschaltspannungswert, bevor der Zeitraum, über den der erste Komparator 42 fortdauernd die Low-Pegel-Spannung an die erste Filterschaltung 45 ausgibt, länger als oder gleich lang wie der erste Referenzzeitraum wird.
  • Um die Möglichkeit eines instabilen Betriebs der Ansteuervorrichtung 21 auszuschließen, stoppt die Stromversorgungsschaltung 47 die Stromversorgung, wenn der Eingangsspannungswert kleiner als der Abschaltspannungswert wird. Die Ansteuerschaltung 40, die UND-Schaltung 41, der erste Komparator 42, der zweite Komparator 43, die Latch-Schaltung 44, die erste Filterschaltung 45, die zweite Filterschaltung 46 und die Stromausgabeschaltung 50 stellen daher den Betrieb ein.
  • Bei Stoppen des Betriebs beendet die Ansteuerschaltung 40 das Erhöhen des Eingangsspannungswerts. Die Ansteuerschaltung 40 trennt jedoch das Gate des Schalters 20 von einem Ende des ersten Widerstands R1 und hält die Trennung des Gates des Schalters 20 von dem Ende des ersten Widerstands R1 aufrecht. Daher werden die parasitären Kapazitäten Cs und Cd nicht entladen, und im Schalter 20 wird die Spannung des Gates bezogen auf das Potential der Source auf dem Einschaltspannungswert oder darüber gehalten, um den Schalter 20 eingeschaltet zu halten. Deswegen kann der Schalter 20 nicht vor einem Überstrom geschützt werden. Je kleiner der Unterschied zwischen der ersten Spannungsschwelle Vr1 und dem Abschaltspannungswert Vc ist, desto kürzer ist der Zeitraum, über den der erste Komparator 42 die Low-Pegel-Spannung ausgibt. Aus diesem Grund ist es schwierig, den Schalter 20 vor einem Überstrom zu schützen.
  • Bei der Stromversorgungssteuereinrichtung 12, bei welcher das Gerätepotential und das Erdungspotential verschieden sind, schützt die Ansteuervorrichtung 21 den Schalter 20 selbst dann vor einem Überstrom, wenn der Ausgangsspannungswert der Batterie 10 rasch abnimmt. Nachfolgend ist ein von der Ansteuervorrichtung 21 der Stromversorgungssteuereinrichtung 12 durchgeführter Betrieb beschrieben.
  • 7 ist ein Zeitablaufdiagramm, das Fluktuationen des Gerätepotential-Spannungswerts beim Kurzschluss der zwei Enden der Last 13 veranschaulicht. Die Graphen in 7 zeigen den Verlauf des Lade-/Entladestromwerts und des Gerätepotential-Spannungswerts. Um den Verlauf dieser Werte zu zeigen, stellt die waagrechte Achse die Zeit dar. Wie in 4 ist der Lade-/Entladestromwert ein positiver Wert, wenn der erste Kondensator C1 entladen wird. Wenn der erste Kondensator C1 geladen wird, ist der Lade-/Entladestromwert ein negativer Wert. Wie in 6 liegt der in 7 gezeigte Zeitmaßstab in der Größenordnung von Mikrosekunden.
  • Angenommen, der Spannungswert zwischen den zwei Enden des ersten Kondensators C1 ist gleich dem Ausgangsspannungswert der Batterie 10. In diesem Fall beträgt ungeachtet des Einschaltzustands des Schalters 20 der Lade-/Entladestromwert 0 A, der Gerätepotential-Spannungswert beträgt 0 V und das Gerätepotential ist gleich dem Erdungspotential. Wenn bei eingeschaltetem Schalter 20 die zwei Enden der Last 13 kurzgeschlossen sind, fließt der Strom von dem batterieseitigen Ende des ersten Kondensators C1 erst zum Schalter 20 und dann zum Shuntwiderstand Rs. Der erste Kondensator C1 wird dann entladen. Der Lade-/Entladestromwert nimmt deswegen zum Zeitpunkt des Kurzschließens der zwei Enden der Last 13 zu.
  • Das Entladen des ersten Kondensators C1 senkt den Spannungswert zwischen den zwei Enden des ersten Kondensators C1. Mit abnehmendem Spannungswert zwischen den zwei Enden des ersten Kondensators C1 nimmt auch der Lade-/Entladestromwert ab. Wenn der Spannungswert zwischen den zwei Enden des ersten Kondensators C den Wert 10 V erreicht, wird der Lade-/Entladestromwert 0 A. Solange der Lade-/Entladestromwert ein positiver Wert ist, das heißt, solange der erste Kondensator C1 entladen wird, fließt der Strom erst zum ersten Widerstand R1 und dann zum ersten Kondensator C1. Der Gerätepotential-Spannungswert ist somit ein negativer Wert, und das Gerätepotential ist niedriger als das Erdungspotential.
  • Wie vorstehend beschrieben ist, wird der Absolutwert des Gerätepotential-Spannungswerts durch das Produkt aus dem Widerstandswert des ersten Widerstands R1 und dem Lade-/Entladestromwert ausgedrückt. Der Widerstandswert des ersten Widerstands R1 ist konstant. Der Absolutwert des Gerätepotential-Spannungswerts ist somit proportional zum Lade-/Entladestromwert.
  • Zum Zeitpunkt des Kurzschließens der zwei Enden der Last 13 nimmt der Gerätepotential-Spannungswert ab und der Lade-/Entladestromwert nimmt zeitgleich zu. Danach nimmt der Gerätepotential-Spannungswert zu und der Lade-/Entladestromwert zeitgleich ab. Wenn der Lade-/Entladestromwert 0 A wird, wird der Gerätepotential-Spannungswert 0 V, und das Gerätepotential wird gleich dem Erdungspotential.
  • 8 ist ein Zeitablaufdiagramm, das einen Betrieb der Ansteuervorrichtung 21 beim Kurzschluss der beiden Enden der Last 13 veranschaulicht. 8 entspricht 6. Wie die Graphen aus 6, so zeigen auch die Graphen in 8 den Verlauf des Eingangsspannungswerts, den Verlauf der jeweiligen Ausgangsspannungswerte des ersten Komparators 42, der ersten Filterschaltung 45 und der Latch-Schaltung 44 sowie den Verlauf des Ein-/Ausschaltzustands des Schalters 20. Um den Verlauf dieser Werte zu zeigen, stellt die waagrechte Achse die Zeit dar. Der in 8 gezeigte Zeitmaßstab liegt, wie in 6, in der Größenordnung von Mikrosekunden. Auch in 8 ist die High-Pegel-Spannung mit „H“ bezeichnet und die Low-Pegel-Spannung mit „L“.
  • Angenommen, die Ausgabeeinheit 30 des Mikrocomputers 22 gibt die High-Pegel-Spannung aus. Wenn der Eingangsspannungswert die Spannungsbedingung erfüllt und der Schalterstromwert die Strombedingung erfüllt, dann hält die Ansteuerschaltung 40 den Schalter 20 eingeschaltet. Wenn die zwei Enden der Last 13 nicht kurzgeschlossen sind, ist der Eingangsspannungswert größer als oder gleich groß wie die erste Spannungsschwelle Vr1, und der erste Komparator 42, die erste Filterschaltung 45 und die Latch-Schaltung 44 geben die High-Pegel-Spannung aus.
  • Wenn die zwei Enden der Last 13 kurzgeschlossen sind, fließt ein großer Strom von dem positiven Anschluss der Batterie 10 über den Schalter 20. Als Ergebnis nimmt der Ausgangsspannungswert der Batterie 10 ab, und der Eingangsspannungswert nimmt ab. Wenn die zwei Enden der Last 13 kurzgeschlossen sind, wird in der Stromversorgungssteuereinrichtung 12, wie in 7 gezeigt ist, der erste Kondensator C1 entladen, und der Gerätepotential-Spannungswert wird ein negativer Spannungswert. Danach nimmt der Gerätepotential-Spannungswert im Laufe der Zeit langsam zu und kehrt auf 0 V zurück. Nach dem Kurzschluss der zwei Enden der Last 13 nimmt der Eingangsspannungswert somit langsam ab.
  • Wenn der Eingangsspannungswert kleiner als die erste Spannungsschwelle Vr1 wird, schaltet der erste Komparator 42 die an die erste Filterschaltung 45 ausgegebene Spannung auf die Low-Pegel-Spannung um. Danach gibt der erste Komparator 42 fortdauernd die Low-Pegel-Spannung aus. Der Eingangsspannungswert nimmt hier langsam ab. Daher wird der Zeitraum, über den der erste Komparator 42 die Low-Pegel-Spannung an die erste Filterschaltung 45 ausgibt, zuverlässig länger als oder gleich lang wie der erste Referenzzeitraum, bevor der Eingangsspannungswert kleiner wird als der Abschaltspannungswert.
  • Wenn der Zeitraum, über den der erste Komparator 42 die Low-Pegel-Spannung an die erste Filterschaltung 45 ausgibt, länger als oder gleich lang wie der erste Referenzzeitraum wird, schaltet die erste Filterschaltung 45 die an die Latch-Schaltung 44 ausgegebene Spannung auf die Low-Pegel-Spannung um. Deswegen schaltet die Latch-Schaltung 44 die an die UND-Schaltung 41 ausgegebene Spannung auf die Low-Pegel-Spannung um. Dann schaltet die UND-Schaltung 41 die an die Ansteuerschaltung 40 ausgegebene Spannung ungeachtet der von der Ausgabeeinheit 30 des Mikrocomputers 22 ausgegebenen Spannung auf die Low-Pegel-Spannung um. Die Ansteuerschaltung 40 verbindet das Gate des Schalters 20 elektrisch mit einem Ende des ersten Widerstands R1. Daher werden die parasitären Kapazitäten Cs und Cd entladen, und im Schalter 20 wird die Spannung des Gates bezogen auf das Potential der Source kleiner als der Ausschaltspannungswert. Der Schalter 20 wird daher ausgeschaltet.
  • Wenn der Schalter 20 ausgeschaltet wird, nimmt der von der Batterie 10 ausgegebene Strom ab. Die Stärke des Spannungsabfalls am Innenwiderstand der Batterie 10 nimmt somit ab, und der Ausgangsspannungswert der Batterie 10 wird größer als oder gleich groß wie die erste Spannungsschwelle Vr1. Daher schaltet der erste Komparator 42 die an die erste Filterschaltung 45 ausgegebene Spannung auf die High-Pegel-Spannung um, und die erste Filterschaltung 45 schaltet die an die Latch-Schaltung 44 ausgegebene Spannung auf die High-Pegel-Spannung um.
  • Wie vorstehend beschrieben ist, schaltet die Latch-Schaltung 44 die an die UND-Schaltung 41 ausgegebene Spannung auf die Low-Pegel-Spannung um und gibt danach ungeachtet der Ausgangsspannung der ersten Filterschaltung 45 und der zweiten Filterschaltung 46 fortdauernd die Low-Pegel-Spannung an die UND-Schaltung 41 aus. Die Ansteuerschaltung 40 hält somit den Schalter 20 ausgeschaltet.
  • Wie vorstehend beschrieben ist, ist bei der Stromversorgungssteuereinrichtung 12 die erste Spannungsschwelle Vr1 kleiner als der Minimalwert des Eingangsspannungswerts während des Zeitraums, in dem der Anlasser 11 läuft. Die Aktivierung des Anlassers 11 führt also nicht dazu, dass die Ansteuerschaltung 40 fälschlicherweise den Schalter 20 ausschaltet. Angenommen beispielsweise, dass der Kurzschluss der Last 13 ferner einen großen Stromfluss über den Schalter 20 verursacht und somit bewirkt, dass der Eingangsspannungswert niedriger ist als die erste Spannungsschwelle. In diesem Fall wird der Schalter 20 ausgeschaltet, und somit wird der Stromfluss über den Schalter 20 unterbrochen. Der Schalter 20 ist vor einem Überstrom geschützt. Somit schaltet die Ansteuerschaltung 40 der Stromversorgungssteuereinrichtung 12 den Schalter 20 zweckentsprechend abhängig von dem Eingangsspannungswert aus.
  • Außerdem stoppt die Stromversorgungsschaltung 47 bei einem Kurzschluss der zwei Enden der Last 13 die Stromversorgung der Ansteuerschaltung 40 nicht, bevor der Zeitraum, über den der Eingangsspannungswert fortdauernd kleiner als die Spannungsschwelle ist, so lang wie der erste Referenzzeitraum wird. Die Ansteuerschaltung 40 schaltet den Schalter 20 zuverlässig aus, bevor die Stromversorgungsschaltung 47 die Stromversorgung der Ansteuerschaltung 40 stoppt.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass der Schalter 20 nicht auf den n-Kanal-FET beschränkt ist, sondern auch zum Beispiel ein p-Kanal-FET oder ein Bipolartransistor sein kann. Wenn der Schalter 20 ein p-Kanal-FET ist, ist die Source des Schalters 20 mit dem positiven Anschluss der Batterie 10 verbunden, und der Drain des Schalters 20 ist mit einem Ende des Shuntwiderstands Rs verbunden.
  • In diesem Fall ist die Source des Schalters 20 das Stromeingangsende, und der Spannungswert der Source des Schalters 20 bezogen auf das Gerätepotential ist der Eingangsspannungswert. Die Ansteuerschaltung 40 veranlasst, dass die parasitären Kapazitäten Cs und Cd geladen werden, damit der Schalter 20 ausgeschaltet wird. Außerdem veranlasst die Ansteuerschaltung 40, dass die parasitären Kapazitäten Cs und Cd entladen werden, damit der Schalter 20 eingeschaltet wird. Wenn die Stromversorgung der Ansteuerschaltung 40 bei eingeschaltetem Schalter 20 stoppt, bleibt der Schalter 20 eingeschaltet, da die parasitären Kapazitäten Cs und Cd nicht geladen werden.
  • Die so weit offenbarte Ausführungsform beschreibt in jeglicher Hinsicht lediglich ein Beispiel und soll den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung nicht beschränken. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung soll nicht durch die vorstehend beschriebenen Bedeutungen eingeschränkt sein, sondern durch die nachstehenden Ansprüche definiert sein. Bedeutungen, die der Beschreibung der Ansprüche äquivalent sind, und alle Abwandlungen sollen innerhalb des Schutzumfangs der folgenden Ansprüche liegen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1:
    Stromerzeugungssystem
    10:
    Batterie (Gleichstromquelle)
    11:
    Anlasser
    12:
    Stromversorgungssteuereinrichtung
    13:
    Last
    20:
    Schalter
    21:
    Ansteuervorrichtung
    22:
    Mikrocomputer
    30:
    Ausgabeeinheit
    31, 32:
    Eingabeeinheit
    33:
    A/D-Wandlereinheit
    34:
    Speichereinheit
    35:
    Steuereinheit
    36:
    interner Bus
    40:
    Ansteuerschaltung (Schalteinheit)
    41:
    UND-Schaltung
    42:
    erster Komparator (Vergleichseinheit)
    43:
    zweiter Komparator (zweite Vergleichseinheit)
    44:
    Latch-Schaltung
    45:
    erste Filterschaltung
    46:
    zweite Filterschaltung
    47:
    Stromversorgungsschaltung
    48:
    erste Spannungsquelle
    49:
    zweite Spannungsquelle
    50:
    Stromausgabeschaltung
    100:
    Fahrzeug
    A1:
    Speichermedium
    C1:
    erster Kondensator
    C2:
    zweiter Kondensator
    Cd, Cs:
    parasitäre Kapazität
    E1:
    Motor
    P1:
    Computerprogramm
    R1:
    erster Widerstand
    R2:
    zweiter Widerstand
    R3:
    dritter Widerstand
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2017019363 A [0002, 0006, 0008, 0009]
    • JP 2017019363 [0007]

Claims (4)

  1. Stromversorgungssteuereinrichtung (12) mit: einem Schalter (20), der in einem ersten Strompfad eines Stroms angeordnet ist, der von einer Gleichstromquelle (10) aus fließt; einer Vergleichseinheit (42), die dazu eingerichtet ist, einen Spannungswert eines Stromeingangsendes des Schalters (20), an den der Strom eingegeben wird, mit einer Spannungsschwelle zu vergleichen; und einer Schalteinheit (40), die dazu eingerichtet ist, den Schalter (20) auszuschalten, wenn die Vergleichseinheit (42) angibt, dass der Spannungswert des Stromeingangsendes kleiner als die Spannungsschwelle ist, wobei die Gleichstromquelle (10) dazu eingerichtet ist, einen Anlasser (11) zum Anlassen eines Motors (E1) eines Fahrzeugs (100) über einen zweiten Strompfad mit Strom zu versorgen, und die Spannungsschwelle niedriger ist als der Spannungswert des Stromeingangsendes, wenn die Gleichstromquelle (10) den Anlasser (11) mit Strom versorgt.
  2. Stromversorgungssteuereinrichtung (12) nach Anspruch 1 mit: einem Kondensator (C1), der ein Ende aufweist, das mit dem Stromeingangsende des Schalters (20) verbunden ist; einem Widerstand (R1), der ein Ende aufweist, das mit dem anderen Ende des Kondensators (C 1) verbunden ist; und einer Gleichspannungsquelle (48), die einen negativen Anschluss aufweist, der mit einem Verbindungsknoten (Vn) zwischen dem Kondensator (C 1) und dem Widerstand (R1) verbunden ist, wobei die Spannungsschwelle ein Spannungswert eines positiven Anschlusses der Gleichspannungsquelle (48) ist und die Schalteinheit (40) dazu eingerichtet ist, den Schalter (20) auszuschalten, wenn die Vergleichseinheit (42) über mindestens einen vorbestimmten Zeitraum fortdauernd angibt, dass der Spannungswert des Stromeingangsendes kleiner als die Spannungsschwelle ist.
  3. Stromversorgungssteuereinrichtung (12) nach Anspruch 2 mit: einer Stromversorgungsschaltung (47) zum Versorgen der Schalteinheit (40) mit Strom, wobei die Stromversorgungsschaltung (47) dazu eingerichtet ist, das Versorgen der Schalteinheit (40) mit Strom zu stoppen, wenn der Spannungswert des Stromeingangsendes des Schalters (20) kleiner als ein vorbestimmter Spannungswert ist, und der vorbestimmte Spannungswert kleiner als die Spannungsschwelle ist.
  4. Stromversorgungssteuereinrichtung (12) nach Anspruch 2 oder 3 mit: einem zweiten Widerstand (R2), der ein Ende aufweist, das mit dem Verbindungsknoten (Vn) verbunden ist; einer Stromausgabeschaltung (50) zum Ausgeben eines Stroms, der zunimmt, wenn ein Wert des über den Schalter (20) fließenden Stroms zunimmt, an das andere Ende des zweiten Widerstands (R2); einer zweiten Gleichspannungsquelle (49), die einen negativen Anschluss aufweist, der mit dem Verbindungsknoten (Vn) verbunden ist; und einer zweiten Vergleichseinheit (43), die dazu eingerichtet ist, einen Spannungswert des anderen Endes des zweiten Widerstands (R2) mit einem Spannungswert eines positiven Anschlusses der zweiten Gleichspannungsquelle (49) zu vergleichen, wobei die Schalteinheit (40) dazu eingerichtet ist, den Schalter (20) auszuschalten, wenn die zweite Vergleichseinheit (43) angibt, dass der Spannungswert des anderen Endes des zweiten Widerstands (R2) den Spannungswert des positiven Anschlusses der zweiten Gleichspannungsquelle (49) übersteigt.
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