DE112015004904T5

DE112015004904T5 - Fahrzeugenergieversorgungssteuervorrichtung

Info

Publication number: DE112015004904T5
Application number: DE112015004904.5T
Authority: DE
Inventors: Yoshihide Nakamura; Keisuke Ueta; Yoshinori Ikuta; Yasuyuki Shigezane; Shuuji Satake
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2014-10-30
Filing date: 2015-10-28
Publication date: 2017-07-20
Also published as: US20170197566A1; WO2016068194A1; US10166939B2; CN106797117B; CN106797117A

Abstract

Wenn eine elektrische Energie an einen Verbraucher (3) von einer Energieversorgung (B) über einen Parallelschaltkreis (5) der zwei elektrischen Leitungen (51, 52) mit demselben Leitungswiderstand zugeführt wird, verwendet eine Fahrzeugenergieversorgungssteuervorrichtung (1) eine Strommesseinheit (b) in intelligenten Leistungsvorrichtungen (IPDs) (131, 132) zum Messen eines in einer Halbleiterschaltvorrichtung (a) in jeder der elektrischen Leitungen (51, 52) durch fließenden Durchlaufstrom. Dann, um die Temperaturen der elektrischen Leitungen (51, 52) abzustimmen, wie durch eine aktuelle Temperaturabschätzungseinheit (115a) basierend auf dem gemessenen Strom abgeschätzt, wird ein Zieltastverhältnis bei einer PWM Steuerung zum Reduzieren des Durchlaufstroms in der Halbleiterschaltvorrichtung (a) der IPD (131) an einer elektrischen Leitung (51) in einer Zieltastverhältnisberechnungseinheit (115b) berechnet und die Halbleiterschaltvorrichtung (a) der einen IPD (131) wird durch eine PWM/Gleichstromsteuerung und Abschaltbestimmungseinheit (112) mit dem berechneten Zieltastverhältnis ein- und ausgeschaltet.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugenergieversorgungssteuervorrichtung, welche ein Zuführen und ein Abschalten von elektrischer Energie an/von einem Verbraucher durch Einschalten und Ausschalten einer Halbleiterschaltvorrichtung an einer elektrischen Leitung zum Zuführen der elektrischen Energie von einer Energieversorgung an den Verbraucher basierend auf einer Temperatur der elektrischen Leitung ausführt.
Hintergrund
In einem Fahrzeug wurde konventionell ein Steuern einer Zufuhr von elektrischer Energie von einer Energieversorgung zu einem Verbraucher durch Ein- und Abschalten einer Halbleiterschaltvorrichtung erzielt. Bei manchen Verfahren einer solchen Steuerung wird als die Halbleiterschaltvorrichtung eine intelligente Leistungsvorrichtung (IPD) mit einer Durchlaufstromdetektionsfunktion, einer Selbstschutzfunktion gegen einen Überstrom und etwas Ähnlichem verwendet.
Wenn solch eine IPD als die Halbleiterschaltvorrichtung beispielsweise verwendet wird, wird es möglich eine Energieversorgungssteuervorrichtung derart zu bilden, dass eine Temperatur einer eine Energieversorgung mit einem Verbraucher verbindenden elektrischen Leitung aus einem durch die Durchlaufstromdetektionsfunktion der IPD detektierten Durchlaufstroms abgeschätzt wird und weiter, wenn die so abgeschätzte Temperatur eine vorbestimmte Maximaltemperatur überschreitet, eine Zufuhr von elektrischer Energie an den Verbraucher durch Abschalten der Halbleiterschaltvorrichtung in Anbetracht eines Schutzes der elektrischen Leitung abgeschaltet wird (siehe PTL 1).
Zusätzlich beispielsweise in einer Situation, bei welcher es nicht möglich ist mittels der Stromführungsfähigkeit einer einzelnen IPD einen zum Betreiben eines Verbrauchers ausreichenden Strom bereitzustellen, wurde vorgeschlagen, eine Vielzahl von IPDs mit denselben Spezifikationen, wenn diese parallel zueinander verbunden sind, zwischen einer Energieversorgung und dem Verbraucher einzufügen. Bei diesem Vorschlag wird, um die durch die jeweiligen IPDs hindurchfließenden Stromgrößen identisch zueinander auszubilden, durch Abstimmen aller Leitungswiderstände von jeweiligen Leitungsmustern über die IPDs ausgeführt, wodurch verhindert wird, dass ein Strom in eine bestimmte IPD konzentriert fließt (siehe PTL 2).
Literaturliste
Patentliteratur

PTL 1: JP 2009-130944 A
PTL 2: JP 2001-310720 A
PTL 3: JP H06-048246 A
PTL 4: JP 2012-122869 A

Zusammenfassung
Allerdings gibt es Abweichungen zwischen einzelnen Halbleiterschaltvorrichtungen der IPDs bei dem Einschaltwiderstandwert und dem Schaltkreiswiderstand von internen Schaltkreisen. Somit, selbst obwohl ein Strom derselben Größe durch jede IPD tatsächlich fließt, kann eine Variation zwischen einzelnen bei den durch die jeweiligen IPDs detektierten Durchlaufströmen auftreten.
Wenn die durch die jeweiligen IPDs detektierten Durchlaufströme voneinander unterschiedlich sind, tritt ebenso eine Variation bei den aus den Durchlaufströmen abgeschätzten Temperaturen der elektrischen Leitungen auf. Im Ergebnis besteht die Möglichkeit, dass eine Abschaltoperation einer jeden IPD zum Zuführen der elektrischen Energie instabil wird, obwohl die tatsächlichen in den jeweiligen IPDs fließenden Ströme und die Leitungswiderstände von Leitungsmustern über die IPDs identisch zueinander sind.
Wenn solch ein Phänomen auftritt, besteht die Möglichkeit, dass, selbst nachdem ein Zuführen der elektrischen Energie durch eine IPD abgeschaltet ist, die andere IPD betrieben wird, dass eine Zufuhr der elektrischen Energie beibehalten wird, wodurch eine unregelmäßige Wärmeerzeugung oder Widerstandsverschlechterung aufgrund einer Stromkonzentration an den anderen eine Zufuhr elektrischer Energie beibehaltenen IPD verursacht wird.
Unter Berücksichtigung der oben genannten Situation unter der Annahme, dass eine Energie von einer Fahrzeugenergieversorgung an einen Verbraucher über einen Parallelschaltkreis einer Vielzahl von elektrischen Leitungen zuzuführende Energie durch Abschalten von Halbleiterschaltvorrichtungen an den jeweiligen elektrischen Leitungen basierend auf Temperaturen der elektrischen Leitungen abgeschaltet wird, ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Fahrzeugenergieversorgungssteuervorrichtung bereitzustellen, welche geeignet ist zum Synchronisieren von Energiezufuhrabschaltzeitpunkten durch die jeweiligen Halbleiterschaltvorrichtungen, selbst wenn es eine Variation zwischen einzelnen bei den jeweiligen Halbleiterschaltvorrichtungen gibt oder die jeweiligen elektrischen Leitungen unterschiedlich voneinander sind, in Bezug auf deren Installationsumgebung.
Um die obige Aufgabe zu lösen wird entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Fahrzeugenergieversorgungssteuervorrichtung zum Abschalten einer elektrischen Energie, welche von einer Fahrzeugenergieversorgung an einen Verbraucher über einen Parallelschaltkreis eine Vielzahl von elektrischen Leitungen zuzuführen ist, durch Abschalten von jeweiligen Halbleiterschaltvorrichtungen an den elektrischen Leitungen basierend auf jeweiligen Temperaturen der elektrischen Leitungen bereitgestellt, wobei die Fahrzeugenergieversorgungssteuervorrichtung umfasst: eine Strommesseinheit, ausgebildet zum Messen von Durchlaufströmen, welche jeweils durch jede der Halbleiterschaltvorrichtungen fließen; eine Leitungstemperaturabschätzeinheit, ausgebildet zum Abschätzen einer Temperatur einer jeden der elektrischen Leitungen aus durch die Strommesseinheit gemessenen Durchlaufströmen; eine Tastverhältnisbestimmungseinheit, ausgebildet zum Bestimmen eines Tastverhältnisses einer PWM Steuerung einer jeden der Halbleiterschaltvorrichtungen, um jeweilige abgeschätzte Temperaturen der elektrischen Leitungen abzustimmen; und eine PWM Steuereinheit, ausgebildet zur PWM Steuerung einer jeden der Halbleiterschaltvorrichtungen mit dem entsprechend zu jeder der Halbleiterschaltvorrichtungen durch die Tastverhältnisbestimmungseinheit bestimmten Tastverhältnis.
Mit der Fahrzeugenergieversorgungssteuervorrichtung gemäß dem Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die Temperaturen der jeweiligen elektrischen Leitungen aus den Durchlaufströmen der jeweiligen Halbleiterschaltvorrichtungen abgeschätzt, welche durch die Strommesseinheit gemessen sind, und nachfolgend werden die Tastverhältnisse einer PWM Steuerung der Halbleiterschaltvorrichtungen an den jeweiligen elektrischen Leitungen bestimmt, um die abgeschätzten Temperaturen der jeweiligen elektrischen Leitungen abzustimmen.
Aus diesem Grund weist für eine elektrische Leitung, für welche eine abzustimmende Zieltemperatur geringer als die aus dem Durchlaufstrom der relevanten Halbleiterschaltvorrichtung abgeschätzten Temperatur ist, das Tastverhältnis einer PWM Steuerung zum Zusammenbringen der abgeschätzten Temperatur mit der Zieltemperatur, welche niedriger als die abgeschätzte Temperatur ist, die Inhalte zum Reduzieren von dessen Ein-Zeit auf.
Umgekehrt weist für eine elektrische Leitung, für welche die abzustimmende Zieltemperatur höher als die aus dem Durchlaufstrom der relevanten Halbleiterschaltvorrichtung abgeschätzten Temperatur ist, das Tastverhältnis einer PWM Steuerung zum Zusammenbringen der abgeschätzten Temperatur mit der Zieltemperatur, welche höher als die abgeschätzte Temperatur ist, die Inhalte zum Erhöhen von dessen Ein-Zeit auf.
In jedem Fall werden durch eine PWM Steuerung der Halbleiterschaltvorrichtungen bei den Tastverhältnissen, zugehörend zu den aus den Messwerten der Durchlaufströme der jeweiligen Halbleiterschaltvorrichtungen abgeschätzten Temperaturen der elektrischen Leitungen, von nachfolgend abgeschätzten Temperaturen der jeweiligen elektrischen Leitungen zueinander abgestimmt, wodurch ein Zusammenfallen von Zeitpunkten ermöglicht wird, bei welchen die jeweiligen Halbleiterschaltvorrichtungen ausgeschaltet werden, basierend auf den Temperaturen der elektrischen Leitungen.
Daher, wenn die von der Fahrzeugenergieversorgung an den Verbraucher über den Parallelschaltkreis der Vielzahl von elektrischen Leitungen zugeführte elektrische Energie durch Abschalten der Halbleiterschaltvorrichtungen an den jeweiligen elektrischen Leitungen basierend auf den Temperaturen der jeweiligen elektrischen Leitungen abgeschaltet wird, können die Abschaltzeitpunkte einer Energieversorgung durch die jeweiligen Halbleiterschaltvorrichtungen miteinander synchronisiert werden, selbst wenn es eine Variation zwischen einzelnen bei den jeweiligen Halbleiterschaltvorrichtungen gibt oder die jeweiligen elektrischen Leitungen unterschiedlich voneinander sind, in Bezug auf deren Installationsumgebung.
Die Tastverhältnisbestimmungseinheit ist ausgebildet zum Bestimmen des Tastverhältnisses einer PWM Steuerung einer jeden der Halbleiterschaltvorrichtungen, sodass die abgeschätzte Temperatur einer jeden der elektrischen Leitungen mit der geringsten der abgeschätzten Temperaturen zusammenfällt.
Mit solch einer Konfiguration werden die Tastverhältnisse in einer PWM Steuerung der Halbleiterschaltvorrichtungen derart bestimmt, dass die Temperaturen der jeweiligen elektrischen Leitungen, welche aus den Durchlaufströmen der jeweiligen Halbleiterschaltvorrichtungen abgeschätzt sind, welche durch die Strommesseinheit gemessen sind, mit der geringsten der abgeschätzten Temperaturen zusammenfallen.
Aus diesem Grund werden für die elektrischen Leitungen, deren aus den Durchlaufströmen der relevanten Halbleiterschaltvorrichtungen abgeschätzten Temperaturen unterschiedlich von der niedrigsten abgeschätzten Temperatur sind, die Tastverhältnisse einer PWM Steuerung derart bestimmt, dass deren Ein-Zeit so einheitlich/gleichmäßig reduziert wird, dass der Durchlaufstrom einer jeden Halbleiterschaltvorrichtung vermindert wird, damit die aus dem Durchlaufstrom abgeschätzte Temperatur verringert wird.
Somit werden durch eine PWM Steuerung der Zielhalbleiterschaltvorrichtungen bei dem Tastverhältnis, welches zu dem Korrekturinhalt zum Abstimmen der abgeschätzten Temperaturen der jeweiligen elektrischen Leitungen gehört, die Temperaturen der mit der Zielhalbleiterschaltvorrichtung(en) verbundenen elektrischen Leitungen nach unten verschoben, sodass es möglich wird, dass die Temperaturen der jeweiligen elektrischen Leitungen des Parallelschaltkreises auf eine angemessene Temperatur gesteuert wird.
Mit der Fahrzeugenergieversorgungssteuervorrichtung gemäß dem Aspekt der vorliegenden Erfindung können, wenn die von der Fahrzeugenergieversorgung an den Verbraucher über den Parallelschaltkreis der Vielzahl von elektrischen Leitungen zugeführte Energie durch Abschalten der Halbleiterschaltvorrichtungen an den jeweiligen elektrischen Leitungen abgeschaltet wird, basierend auf den Temperaturen der jeweiligen elektrischen Leitungen, die Abschaltzeitpunkte einer Energieversorgung durch die jeweiligen Halbleiterschaltvorrichtungen miteinander synchronisiert werden, selbst wenn es eine Variation zwischen einzelnen bei den jeweiligen Halbleiterschaltvorrichtungen gibt oder die jeweiligen elektrischen Leitungen unterschiedlich voneinander sind, in Bezug auf deren Installationsumgebung.
Kurzbeschreibung der Figuren
1 ist ein Schaltkreisdiagramm, welches einen grundlegenden Aufbau einer Fahrzeugenergieversorgungssteuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt.
2 ist ein funktionales Blockdiagramm, welches einen bei einer Steuereinheit aus 1 ausgeführten Prozess schematisch darstellt.
3 ist ein Zeitablaufsdiagramm, welches ein Verfahren darstellt, wenn eine Stromdetektionseinheit und eine Abtastverhältnisdetektionseinheit aus 2 jeweils einen Durchlaufstrom eines Verbrauchers und dessen Tastverhältnis detektiert.
4 ist ein Flussdiagramm, welches eine Operation darstellt, welche bei der Energieversorgungssteuervorrichtung aus 1 ausgeführt wird.
5 ist ein funktionales Aufbaudiagramm einer Trennungsdetektionsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform.
6 ist ein schematisches Aufbaudiagramm der Trennungsdetektionsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform.
7 ist ein schematisches Aufbaudiagramm einer Trennungsdetektionsvorrichtung gemäß einer Modifikation der zweiten Ausführungsform.
8(a) ist ein Diagramm, welches ein Aufbaubeispiel unter Verwendung einer IPD als eine Verbraucherbetriebsvorrichtung bei der Trennungsdetektionsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt,
8(b) ist ein Diagramm, welches ein Aufbaubeispiel unter Verwendung eines MOSFET als die Verbraucherbetriebsvorrichtung bei der Trennungsdetektionsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt, und
8(c) ist ein Diagramm, welches ein Aufbaubeispiel unter Verwendung eines Relais als die Verbraucherbetriebsvorrichtung bei der Trennungsdetektionsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt.
9 ist ein Flussdiagramm, welches ein Beispiel eines Verarbeitungsverfahrens einer Verbraucherverarbeitung darstellt, welche durch einen Mikrocomputer der Trennungsdetektionsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform ausgeführt wird.
10 ist ein Flussdiagramm, welches ein Beispiel eines Verarbeitungsverfahrens einer Subroutine eines Trennungsdetektionsprozesses, welcher durch den Mikrocomputer der Trennungsdetektionsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform ausgeführt wird.
11 ist ein Zeitablaufsdiagramm zu dem Zeitpunkt einer Detektion einer Trennung bei der Trennungsdetektionsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform.
12 ist ein beispielhaftes Diagramm, welches ein Beispiel zum Empfangen eines Schwellenwerts von außerhalb bei der Trennungsdetektionsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt.
Beschreibung von Ausführungsformen
(Erste Ausführungsform)
Eine Fahrzeugenergieversorgungssteuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform wird mit Bezug zu den 1 bis 4 beschrieben.
Eine Energieversorgungssteuervorrichtung 1 (Fahrzeugenergieversorgungssteuervorrichtung) gemäß der ersten Ausführungsform ist derart ausgebildet, dass eine Steuereinheit 11 die Operationen von intelligenten Leistungsvorrichtungen (IPDs) 131, 132 steuert, von welchen beide eine Zufuhr von elektrischer Energie von einer in einem Fahrzeug (nicht dargestellt) angebrachten Energieversorgung B zu einem Verbraucher 3 über einen Parallelschaltkreis 5, welcher aus zwei elektrischen Leitungen 51, 52 mit gleichen Leitungswiderständen gebildet ist, ein und ausschalten, wobei die IPDs 131, 132 jeweils an den elektrischen Leitungen 51, 52 angeordnet sind. Bei der ersten Ausführungsform wird angenommen, dass der Verbraucher 3 eine elektrische Komponente beispielsweise ein Scheinwerfer oder etwas Ähnliches ist.
Jede der jeweiligen intelligenten Leistungsvorrichtungen (IPP) 131, 132 nimmt eine Halbleiterschaltvorrichtung „a“ und eine Strommesseinheit „b“ auf. Jede der Halbleiterschaltvorrichtungen „a“ wird durch ein zugehöriges Betriebssignal DR1, DR2 ein- und ausgeschaltet, welche die Steuereinheit 11 an die zugehörige IPD 131, 132 in Reaktion auf eine Ein- und Ausoperation eines Eingangsschalters SW ausgibt. Jede der Strommesseinheiten „b“ misst einen durch die zugehörige elektrische Leitung 51, 52 fließenden Durchlaufstrom durch die zugehörige Halbleiterschaltvorrichtung „a“ in einem Ein-Zustand.
Die Halbleiterschaltvorrichtung „a“ einer jeden der IPDs 131, 132 wird unter der Steuerung der Steuereinheit 11 ausgeschaltet, wenn die Temperatur einer jeden elektrischen Leitung 51, 52, welche durch die Steuereinheit 11 basierend auf einem durch die Strommesseinheit „b“ gemessenen Durchlaufstrom abgeschätzt wird, bis zu einer Abschalttemperatur ansteigt, welche für die zugehörige elektrische Leitung 51, 52 eingerichtet ist (Abschalttemperatur: beispielsweise 130°C geringer als die Rauchtemperatur 150°C der elektrischen Leitungen 51, 52).
Die Steuereinheit 11 wird aus einem Mikrocomputer, einem spezifischen IC oder etwas Ähnlichem gebildet, welcher verschiedene Arten einer Verarbeitung durch Ausführen eines Programms erzielt. Die Steuereinheit 11 umfasst einen Eingangsanschluss IN, Ausgangsanschlüsse OUT1, OUT2 und Eingangsanschlüsse SI1, SI2 für detektierte Ströme.
Der Eingangsanschluss IN ist ein Anschluss zum Überwachen von Ein- und Auszuständen des Eingangsschalters SW. In den Eingangsanschluss IN wird ein Schaltsignal S eingegeben, welches zu den Ein- und Auszuständen des Eingangsschalters SW gehört.
Im Prinzip, wenn das Schaltsignal S des Eingangsanschlusses IN in dem Ein-Zustand ist, geben die Ausgangsanschlüsse OUT1, OUT2 die Betriebssignale DR1, DR2 zum Einschalten der Halbleiterschaltvorrichtungen „a“ der zugehörigen IPDs 131, 132 über einen Gleichstrombetrieb oder einen PWM Betrieb jeweils aus. In die Detektionsstromeingangsanschlüsse SI1, SI2 werden jeweils Stromdetektionssignale I1, I2 eingegeben, welche jeweils den Wert eines durch die Strommesseinheit „b“ der zugehörigen IPD 131, 132 angeben.
Durch die Betriebssignale DR1, DR2, welche von den Ausgangsanschlüssen OUT1, OUT2 ausgegeben werden, schaltet die Steuereinheit 11 Halbleiterschaltvorrichtungen „a“ der zugehörigen IPDs 131, 132 über einen Gleichstrombetrieb oder einen PWM Betrieb ein.
Weiter schätzt die Steuereinheit 11 Temperaturen der jeweiligen elektrischen Leitungen 51, 52 über die Stromdetektionssignale I1, I2 von den Strommesseinheiten „b“ der IPDs 131, 132 ab, welche bei den Detektionsstromeingangsanschlüsse SI1, SI2 eingegeben werden. Dann, wenn die abgeschätzten Temperaturen zu den vorbestimmten Abschalttemperaturen der elektrischen Leitungen 51, 52 ansteigen, beendet die Steuereinheit 11 die Ausgabe der Betriebssignale DR1, DR2 zwangsweise und schaltet die Halbleiterschaltvorrichtungen „a“ der zugehörigen IPDs 131, 132 zwangsweise ab.
Hierbei, um die Temperaturen der elektrischen Leitungen 51, 52 aus den Stromdetektionssignalen I1, I2 abzuschätzen, kann beispielsweise ein in JP 2013-085469 A beschriebenes Verfahren angewendet werden.
Insbesondere, unter der Annahme, dass die Widerstände pro Längeneinheit der jeweiligen elektrischen Leitungen 51, 52 durch Ron1, Ron2 dargestellt werden und die Abtastzyklen (Abtastzeit) der Stromdetektionssignale I1, I2 bei den Detektionsstromeingangsanschlüssen SI1, SI2 durch die später erläuterte Stromdetektionseinheit 113 (siehe 2) der Steuereinheit 11 durch Δt dargestellt wird, werden die Brennwerte X1, X2 der jeweiligen elektrischen Leitungen 51, 52 durch die nachfolgende Gleichung erhalten, welche eine Zweignummer eliminiert, X = I² × Ron × Δt.
Als Nächstes unter der Annahme, dass die Wärmekapazitäten pro Längeneinheit der elektrischen Leitungen 51, 52 durch Pseudowärmekapazitäten Cth*1, Cth*2 dargestellt werden und die thermischen Widerstände pro Längeneinheit der elektrischen Leitungen 51, 52 jeweils durch Rth1, Rth2 dargestellt werden, werden die Wärmeabstrahlmengen Y1, Y2 der elektrischen Leitungen 51, 52 durch die nachfolgende allgemeine Gleichung erhalten, welche eine Zweignummer eliminiert, Y = Q/{(Cth* × Rth)/Δt}.
Dann werden die Temperaturänderungsbeträge ΔT1, ΔT2 der jeweiligen elektrischen Leitungen 51, 52 bei dem Stromabtastzyklus in der nachfolgenden allgemeinen Gleichung erhalten, welche eine Zweignummer eliminiert, ΔT = (X – Y)/Cth*.
Weiter durch Hinzufügen der erhaltenen Temperaturänderungsbeträge ΔT1, ΔT2 zu den abgeschätzten Temperaturen Tp1, Tp2 der elektrischen Leitungen 51, 52, welche in dem vorhergehenden Abtastzyklus erhalten sind, werden die abgeschätzten Temperaturen Tn1, Tn2 der elektrischen Leitungen 51, 52 bei dem aktuellen Abtastzyklus durch die nachfolgende allgemeine Gleichung erhalten, welche eine Zweignummer eliminiert, Tn = Tp + ΔT.
Zusätzlich können die Pseudowärmekapazitäten Cth*1, Cth*2 der jeweiligen elektrischen Leitungen 51, 52 durch die nachfolgende allgemeine Gleichung erhalten werden, welche als eine Gleichung zum Erhalten einer elektrischen Leitungstemperatur T2 bekannt ist, wenn ein Strom durch die elektrische Leitung dauerhaft hindurchtritt, T2 = T1 + I² × Ron × Rth{1 – exp(– t/(Cth × Rth)}.
Hierbei ist T1 eine Umgebungstemperatur der elektrischen Leitung und t ist eine Zeitperiode, während welcher der elektrische Strom andauernd durch die elektrische Leitung fließt.
Wenn die Wärmekapazitäten Cth1, Cth2 der jeweiligen elektrischen Leitungen 51, 52, welche durch die allgemeine Gleichung durch die Wärmekapazität Cth in dem in JP 2013-085469A beschriebenen Verfahren erhalten werden, ersetzt werden, ist es möglich die Pseudowärmekapazitäten Cth*1, Cth*2 der jeweiligen elektrischen Leitungen 51, 52 als die Pseudowärmekapazität Cth* der elektrischen Leitungen, beschrieben in der gleichen Veröffentlichung, zu erhalten.
Indessen gibt es eine Variation zwischen einzelnen bei den Einschalt Widerständen der Halbleiterschaltvorrichtungen „a“ der IPDs 131, 132 und der Schaltkreiswiderstände der internen Schaltkreise. Daher, selbst zwischen den IPDs 131, 132, bei welchen die Halbleiterschaltvorrichtungen „a“ unter derselben Bedingung eingeschaltet werden, kann eine Variation bei den Durchlaufströmen der elektrischen Leitungen 51, 52, welche durch die Strommesseinheiten „b“ gemessen sind, erhalten werden.
Wenn es eine solche Variation bei den Durchlaufströmen der elektrischen Leitungen 51, 52, gemessen von den Strommesseinheiten „b“, gibt, tritt eine Variation bei den abgeschätzten Temperaturen Tn1, Tn2 der jeweiligen elektrischen Leitungen 51, 52 auf, welche aus den Stromdetektionssignalen I1, I2 durch die Steuereinheit 11 abgeschätzt werden, obwohl Ströme der gleichen Größe durch die jeweiligen elektrischen Leitungen 51, 52 tatsächlich fließen.
Folglich obwohl die durch die elektrischen Leitungen 51, 52 hindurchtretenden Ströme oder deren Leitungswiderstände zu einander gleich sind, kann die Steuereinheit 11 bestimmen, dass die abgeschätzte Temperatur bis zu der Abschalttemperatur in einer der elektrischen Leitungen 51, 52 angestiegen ist, während die abgeschätzte Temperatur bei der anderen der elektrischen Leitungen 51, 52 nicht bis zu der Abschalttemperatur angestiegen ist, wodurch eine Unstimmigkeit zwischen den Bestimmungsergebnissen verursacht wird. Im Ergebnis besteht die Möglichkeit, dass das Abschalten einer Zufuhr der elektrischen Energie, welche aus einem Abschalten der Halbleiterschaltvorrichtungen „a“ resultiert, zwangsweise ist, oder in Abhängigkeit von den elektrischen Leitungen 51, 52 nicht ausgeführt wird trotz derselben Aufladungsbedingungen.
Wenn ein solches Phänomen auftritt gibt es die Möglichkeit, dass, selbst nachdem eine Zufuhr der elektrischen Energie in einer der IPDs 131, 132 abgeschaltet wurde, eine Zufuhr der elektrischen Energie in der anderen der IPDs 131, 132 weiter andauert, sodass ein elektrischer Strom sich in der elektrischen Leitungen 51, 52 und der IPD 131, 132 auf der Seite einer andauernden Zufuhr der elektrischen Energie konzentriert, wodurch eine unregelmäßige Wärmeerzeugung oder eine Widerstandsverschlechterung verursacht wird.
Daher Vergleich die Steuereinheit 11 die abgeschätzten Temperaturen Tn1, Tn2 derjenigen elektrischen Leitungen 51, 52 miteinander und führt eine Steuerung zum Einstellen der Tastverhältnisse der Betriebssignale DR1, DR2 der Halbleiterschaltvorrichtungen „a“, welche von den Ausgangsanschlüssen OUT1, OUT2 an die zugehörigen IPDs 131, 132 auszugeben sind, aus, sodass die wechselseitigen abgeschätzten Temperaturen Tn1, Tn2 in Übereinstimmung miteinander sind.
Das heißt, basierend auf dem Vergleich der abgeschätzten Temperaturen Tn1, Tn2, welche aus den jeweils durch die Strommesseinheiten „b“ der IPDs 131, 132 detektierten Durchlaufströme abgeschätzt sind, führt die Steuereinheit 11 eine Steuerung zum Einstellen der Tastverhältnisse der Halbleiterschaltvorrichtungen „a“ der zugehörigen IPDs 131, 132 aus.
2 ist ein Blockdiagramm, welches einen bei der Steuereinheit 11 ausgeführten Prozess schematisch darstellt. Durch Ausführen eines in einem Speicher (nicht dargestellt) gespeicherten Programms setzt die Steuereinheit 11 jeweilige Funktionen einer Eingangsbestimmungssteuereinheit 111 und jeweiliger Steuerlogiken 11a, 11b für die IPDs 131, 132 um. Jede der Steuerlogiken 11a, 11b umfasst jeweilige Funktionen einer PWM/Gleichstromsteuerung und Abschaltbestimmungseinheit 112, eine Stromdetektionseinheit 113, eine Tastverhältnisdetektionseinheit 114 und eine Leitungstemperaturabschätzungseinheit 115.
Die Eingangsbestimmungssteuereinheit 111 bestimmt die Ein- und Aus-Zustände des Eingangsschalters SW basierend auf einem Schaltsignal S, welches in den Eingangsanschluss IN eingegeben wird, und gibt ein SW Eingangssignal S1 aus, wenn der Eingangsschalter SW in einem Ein-Zustand ist.
Bei jeder der Steuerlogiken 11a, 11b gibt die PWM/Gleichstromsteuerung und Abschaltbestimmungseinheit 112 (PWM Steuereinheit) das Betriebssignal DR1, DR2 an den Ausgangsanschluss OUT1, OUT2 aus, während das SW Eingangssignal S1 von der Eingangsbestimmungssteuereinheit 111 eingegeben wird. In jedem der Betriebssignale DR1, DR2 ist das Tastverhältnis (Anteil der Ein-Schaltperiode bei der ersten Ausführungsform) auf 100 % eingestellt, für den Fall eines Gleichstrombetriebs, und ist alternativ geringer als 100% eingestellt, für den Fall eines PWM Betriebs.
Unmittelbar nachdem der Eingangsschalter SW eingeschaltet wird, wird das Tastverhältnis auf einen Anfangswert eingestellt, welcher zu einem Betriebsinhalt des Verbrauchers 3 gehört. Danach wird durch die PWM/Gleichstromsteuerung und Abschaltbestimmungseinheit 112 der Anfangswert auf ein Tastverhältnis geändert, welches durch eine später erläuterte Zieltastverhältnisberechnungseinheit 115b der Leitungstemperaturabschätzungseinheit 115 berechnet ist.
Aus den Stromdetektionssignalen I1, I2, welche jeweils in die Detektionsstromeingangsanschlüsse SI1, SI2 eingegeben sind, detektieren die Stromdetektionseinheiten 113 und die Tastverhältnisdetektionseinheit 114 der jeweiligen Steuerlogik 11a, 11b die Durchlaufströme der elektrischen Leitungen 51, 52, welche durch die Strommesseinheiten „b“ bei den zugehörigen IPDs 131, 132 detektiert wurden, und die Tastverhältnisse der Durchlaufströme.
3 ist ein Zeitablaufsdiagramm, welches ein Verfahren darstellt, wenn die Stromdetektionseinheiten 113 und die Tastverhältnisdetektionseinheit 114 die Durchlaufströme und die Tastverhältnisse der jeweiligen elektrischen Leitungen 51, 52 detektieren. Wenn das SW Eingangssignal S1 von der Eingangsbestimmungssteuereinheit 111, welche in der oberen Stufe von 3 dargestellt ist, von „aus“ auf „ein“ geschaltet wird, wird dem Verbraucher 3 eine elektrische Energie von der Energieversorgung B über die IPDs 132, 132, welche durch die Betriebssignale DR1, DR2 ein oder ausgeschaltet werden, zugeführt.
Dann, wie in der mittleren Stufe von 3 dargestellt, werden die Stromdetektionssignale I1, I2, welche zu den durch die Strommesseinheiten „b“ der IPDs 131, 132 gemessenen Durchlaufströme der elektrischen Leitungen 51, 52 gehören, in die Detektionsstromeingangsanschlüsse SI1, SI2 eingegeben. Die Stromdetektionseinheit 113 und die Tastverhältnisdetektionseinheit 114 tasten das Stromdetektionssignal I1, I2 des Detektionsstrom Eingangsanschlusses SI1, SE2 bei einem in der unteren 3 dargestellten Abtastzeitpunkt ab.
Die Stromdetektionseinheit 113 detektiert als den Durchlaufstrom der elektrischen Leitung 51, 52 einen Durchschnittswert von jeweiligen Abtastwerten in einer andauernden Periode (Ein-Periode) von der ansteigenden Flanke zu der abfallenden Flanke des Stromdetektionssignals I1, I2, dessen Niveaus jeweils ungleich Null sind. Aus den Timings der ansteigenden Flanke und der abfallenden Flanke des Stromdetektionssignals I1, I2 bestimmt die Tastverhältnisdetektionseinheit 114 die Ein-Periode und eine Aus-Periode des Durchlaufstroms einer jeden elektrischen Leitung 51, 52 in dem Stromdetektionssignal I1, I2 und detektierter weiter einen Ein/Aus-Zyklus oder ein Abtastverhältnis des Durchlaufstroms eine jeden elektrischen Leitung 51, 52 aus der Ein-Periode und der Aus-Periode wie oben angegeben.
Die Tastverhältnisdetektionseinheit 114 kann die Tastverhältnisse der Betriebssignale DR1, DR2, welche durch die PWM/Gleichstromsteuerung und Abschaltbestimmungseinheit 112 eingerichtet sind, als die ein/Aus-Abtastverhältnisse der Durchlaufströme der jeweiligen elektrischen Leitungen 51, 52 detektieren.
Die Leitungstemperaturabschätzungseinheit 115 einer jeden Steuerlogik 11a, 11b, dargestellt in 2, umfasst eine aktuelle Temperaturabschätzungseinheit 115a und eine Zieltastverhältnisberechnungseinheit 115b.
Die aktuelle Temperaturabschätzungseinheit 115a (Leitungstemperaturabschätzungseinheit) schätzt die Temperatur der elektrischen Leitung 51, 52 aus dem Durchlaufstrom (durch das Stromdetektionssignals I1, I2 angegebener Stromwert) der elektrischen Leitung 51, 52, detektiert durch die Stromdetektionseinheit 113, ab. Für diese Abschätzung, obwohl beispielsweise das in JP 2013-085469 A beschriebene Verfahren, dessen Umriss vorher erläutert wurde, verwendet werden kann, können andere Verfahren alternativ verwendet werden.
Um zu bestimmen, ob die Temperatur der elektrischen Leitung 51, 52 bis zu der Abschalttemperatur angestiegen ist oder nicht, wird die Temperatur der elektrischen Leitung 51, 52, welche durch die aktuelle Temperaturabschätzungseinheit 115a eine jeden Steuerlogik 11a, 11b abgeschätzt ist, an die PWM/Gleichstromsteuerung und Abschaltbestimmungseinheit 112 derselben Steuerlogik 11a, 11b gemeldet.
Die Temperatur der elektrischen Leitung 51, 52, welche durch die aktuelle Temperaturabschätzungseinheit 115a abgeschätzt ist, wird der Zieltastverhältnisberechnungseinheit 115b derselben Leitungstemperaturabschätzungseinheit 115 gemeldet und wird ebenso der Zieltastverhältnisberechnungseinheit 115b der anderen Steuerlogik 11a, 11b gemeldet.
Basierend auf der durch die aktuelle Temperaturabschätzungseinheit 115a einer jeden Steuerlogik 11a, 11b abgeschätzten Temperatur der elektrischen Leitung 51, 52 berechnet die Zieltastverhältnisberechnungseinheit 115b (Tastverhältnisbestimmungseinheit) das Tastverhältnis des Betriebssignals DR1, DR2 der Halbleiterschaltvorrichtung „a“, welches die PWM/Gleichstromsteuerung und Abschaltbestimmungseinheit 112 einer jeden Steuerlogik 11a, 11b an die zugehörige IPD 131, 132 ausgibt.
Insbesondere wird zum Berechnen der Tastverhältnisse der Betriebssignale DR1, DR2 zum Zusammenführen der Temperaturen der elektrischen Leitungen 51, 52, welche durch die aktuelle Temperaturabschätzungseinheiten 115a abgeschätzt wurden, mit einer niedrigeren (Minimaltemperatur) der jeweils durch die aktuelle Temperaturabschätzungseinheiten 115a der jeweiligen Steuerlogiken 11a, 11b abgeschätzten Temperaturen der elektrischen Leitungen 51, 52 ausgeführt.
Beispielsweise wird angenommen, dass der Verbraucher 3 ein Ventil für ein Fahrzeug ist (Nennspannung: 12 V; Energieverbrauch: 60 W), und die PWM/Gleichstromsteuerung und Abschaltbestimmungseinheit 112 einer jeden Steuerlogik 11a, 11b die Halbleiterschaltvorrichtung „a“ der zugehörigen IPD 131, 132 mit Gleichstrom betreibt. So fließt in diesem Fall ein elektrischer Strom von 2,5 A durch jede elektrische Leitung 51, 52.
In diesem Zustand wird beispielsweise angenommen, dass die Stromdetektionseinheit 113 der Steuerlogik 11a detektiert, dass der durch die Strommesseinheit „b“ der IPD 131 gemessene Durchlaufstrom in der elektrischen Leitung 51 gleich 3,0 A ist und basierend auf dieser Detektion die aktuelle Temperaturabschätzungseinheit 115a der Leitungstemperaturabschätzungseinheit 115 der Steuerlogik 11a abschätzt, dass die Temperatur der elektrischen Leitung 51 gleich 95°C ist.
Ebenso wird angenommen, dass die Stromdetektionseinheit 113 der Steuerlogik 11b detektiert, dass der durch die Strommesseinheit „b“ der IPD 132 gemessene Durchlaufstrom der elektrischen Leitung 52 gleich 2,5 A ist und basierend auf dieser Detektion die aktuelle Temperaturabschätzungseinheit 115a der Leitungstemperaturabschätzungseinheit 115 der Steuerlogik 11b abgeschätzt, dass die Temperatur der elektrischen Leitung 52 gleich 90°C ist.
In diesem Fall ist die durch die aktuelle Temperaturabschätzungseinheit 115a der Steuerlogik 11a abgeschätzte Temperatur (95°C) der elektrischen Leitung 51 höher als die durch die aktuelle Temperaturabschätzungseinheit 115a der Steuerlogik 11b abgeschätzte Temperatur (90°C) der elektrischen Leitung 52.
Daher, damit die aktuelle Temperaturabschätzungseinheit 115a der Steuerlogik 11a dieselbe Temperatur wie die von der aktuellen Temperaturabschätzungseinheit 115a der Steuerlogik 11b abgeschätzten Temperatur (90°C) der elektrischen Leitung 52 als die Temperatur der elektrischen Leitung 51 abschätzt, berechnet die Zieltastverhältnisberechnungseinheit 115b das Zieltastverhältnis des Betriebssignals DR1, welches die PWM/Gleichstromsteuerung und Abschaltbestimmungseinheit 112 der Steuerlogik 11a an den Ausgangsanschluss OUT1 ausgibt.
Hierbei wird der durch die elektrische Leitung 51 durchtretende Strom (effektiver Strom), wenn die Halbleiterschaltvorrichtung „a“ der IPD 131 durch einen PWM Betrieb bei dem Zieltastverhältnis ein und ausgeschaltet wird, einen Wert annehmen, welcher durch Multiplizieren des Durchlaufstroms der elektrischen Leitung 51, welche durch die aktuelle Messeinheit „b“ der IPD 131 während der Ein-Zeit der Halbleiterschaltvorrichtung „a“ gemessen ist, mit der Quadratwurzel des Zieltastverhältnisses, das heißt die nachfolgende Gleichung,
effektiver Strom = Durchlaufstrom von elektrischer Leitung 51, gemessen durch die Strommesseinheit „b“ der IPD 131 × (Zieltastverhältnis)^0,5.
Wenn dieser effektive Strom mit 2,5 A zusammenfällt, welchen die Strommesseinheit „b“ der IPD 132 als den Durchlaufstrom der elektrischen Leitung 52 während eines Gleichstrombetriebs der Halbleiterschaltvorrichtung „a“ gemessen hat, wird dieselbe Temperatur wie die Temperatur (90°C) der elektrischen Leitung 52 als die Temperatur der elektrischen Leitung 51 durch die aktuelle Temperaturabschätzungseinheit 115a der Steuerlogik 11a abgeschätzt.
Daher ist die obige Gleichung wie folgt: 2,5 = 3,0 × (Zieltastverhältnis des Betriebssignals DR1)^0,5, und folglich ist das Zieltastverhältnis des Betriebssignals DR1 wie folgt: (2,5/3,0)² = 69,44(%).
Andererseits berechnet die Zieltastverhältnisberechnungseinheit 115b der Steuerlogik 11b „100%“ als das an den Ausgangsanschluss OUT2 durch die PWM/Gleichstromsteuerung und Abschaltbestimmungseinheit 112 der Steuerlogik 11b ausgegebene Betriebssignal DR2 derart, dass die Halbleiterschaltvorrichtung „a“ der IPD 132 einen Gleichstrombetrieb beibehält und somit die aktuelle Temperaturabschätzungseinheit 115 der Steuerlogik 11b als die Temperatur der elektrischen Leitung 52 dieselbe Temperatur (90°C) wie aktuell abschätzt.
Somit wurde oben das Beispiel beschrieben, wobei die PWM/Gleichstromsteuerung und Abschaltbestimmungseinheit 112 einer jeden Steuerlogik 11a, 11b die Halbleiterschaltvorrichtung „a“ der zugehörigen IPD 131, 132 mit Gleichstrom betreibt.
Als Nächstes wird ein Beispiel beschrieben, wobei die PWM/Gleichstromsteuerung und Abschaltbestimmungseinheit 112 einer jeden Steuerlogik 11a, 11b die Halbleiterschaltvorrichtungen „a“ der zugehörigen IPD 131, 132 PWM-betreibt.
Beispielsweise wird angenommen, dass die PWM/Gleichstromsteuerung und Abschaltbestimmungseinheit 112 einer jeden Steuerlogik 11a, 11b die Halbleiterschaltvorrichtung „a“ der zugehörigen IPD 131, 132 bei dem Tastverhältnis gleich 50% PWM-betreibt. Dann fließt ein Strom von 2,5 A durch jede elektrische Leitung 51, 52 während der Ein-Zeit der Halbleiterschaltvorrichtungen „a“ der IPD 131, 132.
In diesem Zustand wird beispielsweise angenommen, dass die Stromdetektionseinheit 113 der Steuerlogik 11a detektiert, dass der Durchlaufstrom der elektrischen Leitung 51, gemessen von der Strommesseinheit „b“ der IPD 131, während der Ein-Zeit der Halbleiterschaltvorrichtung „a“ gleich 3,0 A ist, und basierend auf dieser Detektion die aktuelle Temperaturabschätzungseinheit 115a der Leitungstemperaturabschätzungseinheit 115 der Steuerlogik 11a abschätzt, dass die Temperatur der elektrischen Leitung 51 gleich 40°C ist.
Ebenso wird angenommen, dass die Stromdetektionseinheit 113 der Steuerlogik 11b detektiert, dass der Durchlaufstrom der elektrischen Leitung 52, gemessen durch die Strommesseinheit „b“ der IPD 132, während der Ein-Zeiten der Halbleiterschaltvorrichtung „a“ gleich 2,5 A ist, und basierend auf dieser Detektion die aktuelle Temperaturabschätzungseinheit 115a der Leitungstemperaturabschätzungseinheit 115 der Steuerlogik 11b abschätzt, dass die Temperatur der elektrischen Leitung 52 gleich 35°C ist.
In diesem Fall ist die von der aktuellen Temperaturabschätzungseinheit 115a der Steuerlogik 11a abgeschätzt Temperatur (40°C) der elektrischen Leitung 51 höher als die von der aktuellen Temperaturabschätzungseinheit 115a der Steuerlogik 11a abgeschätzten Temperatur (35°C) der elektrischen Leitung 52.
Daher, damit die aktuelle Temperaturabschätzungseinheit 115a der Steuerlogik 11b dieselbe Temperatur wie die von der aktuellen Temperaturabschätzungseinheit 115a der Steuerlogik 11b abgeschätzten Temperatur (35°C) der elektrischen Leitung 52 als die Temperatur der elektrischen Leitung 51 abschätzt, berechnet die Zieltastverhältnisberechnungseinheit 115b der Steuerlogik 11a das Zieltastverhältnis des Betriebssignals DR1, welches die PWM/Gleichstromsteuerung und Abschaltbestimmungseinheit 112 der Steuerlogik 11a an den Ausgangsanschluss OUT1 ausgibt.
Hierbei, wenn der effektive Strom der elektrischen Leitung 51 unter der Bedingung eines Ein- und Ausschalten der Halbleiterschaltvorrichtung „a“ der IPD 131 durch einen PWM Betrieb mit dem Betriebssignal DR1 bei dem Zieltastverhältnis mit dem effektiven elektrischen Strom der elektrischen Leitung 52 zusammenfällt, wenn die Halbleiterschaltvorrichtung „a“ bei dem Tastverhältnis von 50% PWM-betrieben wird, wird die aktuelle Temperaturabschätzungseinheit 115a der Steuerlogik 11a dieselbe Temperatur wie die Temperatur (35°C) der elektrischen Leitung 52 als die Temperatur der elektrischen Leitung 51 abschätzen.
Der effektive Strom der elektrischen Leitung 52, wenn die Halbleiterschaltvorrichtung „a“ bei dem Tastverhältnis von 50% PWM-betrieben wird, wird gleich einem Wert, welcher durch eine Gleichung zum Multiplizieren des Durchlaufstroms der elektrischen Leitung 52, gemessen von der Strommesseinheit „b“ der IPD 132, während der Ein-Zeit der Halbleiterschaltvorrichtung „a“ mit der Quadratwurzel des Tastverhältnisses (50%), das heißt,
effektiver Strom der elektrischen Leitung 52 = Durchlaufstrom der elektrischen Leitung 52, gemessen von der Strommesseinheit „b“ der IPD 132 × (50%)^0,5 = 2,5 × (0,5)^0,5,
ungefähr 1,77.
Weiter wird der effektive Strom der elektrischen Leitung 51 unter der Bedingung eines Ein- und Ausschalten der Halbleiterschaltvorrichtung „a“ der IPD 131 durch einen PWM Betrieb mit dem Betriebssignal DR1 bei dem Zieltastverhältnis durch die nachfolgende Gleichung erhalten, das heißt,
effektiver Strom der elektrischen Leitung 51 = Durchlaufstrom (= 3,0A) der elektrischen Leitung 51, gemessen von der Strommesseinheit „b“ der IPD 131 × (Zieltastverhältnis des Betriebssignals DR1)^0,5.
Aus dem obigen wird die nachfolgende Gleichung wie folgt erhalten, 1,77 = 3,0 × (Zieltastverhältnis des Betriebssignals DR1)^0,5, dann ist das Zieltastverhältnis des Betriebssignals DR wie folgt, (1,77/3)² = 34,81(%).
Andererseits berechnet die Zieltastverhältnisberechnungseinheit 115b der Steuerlogik 11b als das Tastverhältnis des Betriebssignals DR2, welches die PWM/Gleichstromsteuerung und Abschaltbestimmungseinheit 112 der Steuerlogik 11b an den Ausgangsanschluss OUT2 ausgibt, gleich 50%, sodass die Halbleiterschaltvorrichtung „a“ der IPD 132 einen PWM-Betrieb bei dem Tastverhältnis von 50% beibehält und somit die aktuelle Temperaturabschätzungseinheit 115 der Steuerlogik 11b als die Temperatur der elektrischen Leitung 52 dieselbe Temperatur (35°C) wie aktuell abschätzt.
Die Frequenzen der Betriebssignale DR1, DR2 bei einem PWM Betrieb der Halbleiterschaltvorrichtungen „a“ der IPD 131, 132 können beispielsweise 100 Hz sein.
Als Nächstes für den Betrieb (Aktion), ausgeführt bei der oben gebildeten Energieversorgungssteuervorrichtung 1, wird der Betrieb um einen Prozess, ausgeführt durch die Steuerlogik 11a der Steuereinheit 11, ausgewählt mit Bezug zu dem Flussdiagramm von 4 beschrieben. Bei der Energieversorgungsteuervorrichtung 1 wird die in dem Flussdiagramm von 4 dargestellte Operation bei regulären Intervallen wiederholt ausgeführt.
Zuerst wird von dem Signalniveau des Schaltsignals S ausgeführt, um zu bestätigen, ob der Eingangsschalter SW eingeschaltet ist oder nicht (Schritt S1). Wenn der Eingangsschalter SW nicht eingeschaltet ist (Nein im Schritt S1), wird zum Anhalten der Funktion einer Steuerung einer Zufuhr der elektrischen Energie an den Verbraucher 3 durch einen Betrieb der Halbleiterschaltvorrichtung „a“ der IPD 131 ausgeführt (Schritt S3). Dann, nach dem das Ausgeben des Betriebssignals DR1 durch die PWM/Gleichstromsteuerung und Abschaltbestimmungseinheit 112 zum Abschalten der IPD 131 angehalten ist (Schritt S5), fährt das Verfahren mit Schritt S25 weiter, welcher später beschrieben wird.
Andererseits, wenn der Eingangsschalter SW eingeschaltet ist (Ja im Schritt S1), bestätigte die PWM/Gleichstromsteuerung und Abschaltbestimmungseinheit 112, ob der durch die elektrische Stromdetektionseinheit 113 detektierte Durchlaufstrom der elektrischen Leitung 51 auf einen Strom angestiegen ist, für welchen ein Überstromabschalten angemessen ist (Schritt S7).
Wenn der durchlaufstromelektrischen Leitung 51 nicht auf den das Überstromabschalten angemessenen Strom angestiegen ist und es noch nicht bestimmt wurde in dem vorhergehenden Schritt S7, dass der Durchlaufstrom der elektrischen Leitung 51 auf den das Überstromabschalten angemessenen Strom angestiegen ist (Nein im Schritt S7), fährt das Verfahren mit dem Schritt S15 fort, welcher später beschrieben wird.
Alternativ, wenn der Durchlaufstrom der elektrischen Leitung 51 zu dem das Überstromabschalten angemessenen Strom angestiegen ist und es bereits bestimmt ist in dem vorhergehenden Schritt S7, dass der Durchlaufstrom der elektrischen Leitung 51 auf den das Überstromabschalten angemessenen Strom angestiegen ist (Ja im Schritt S7), wird ausgeführt, um zu bestätigen, ob die Bedingungen zum Freigeben des Abschaltens der IPD 131 erfüllt ist oder nicht (Schritt S9).
Hierbei ist die Freigabebedingung der IPD 131 beispielsweise, dass beide der nachfolgenden zwei Bedingungen erfüllt sind:

(1) der Ein-Zustand des Eingangsschalters SW hält für eine bestimmte Periode an; und
(2) die von der aktuellen Temperaturabschätzungseinheit 115a abgeschätzte Temperatur der elektrischen Leitung 51 ist auf eine sichere Temperatur abgefallen (beispielsweise eine Umgebungstemperatur).

Wenn die Abschaltfreigabebedingung der IPD 131 nicht erfüllt ist (Nein im Schritt S9) wird bestimmt, dass das Zuführen der elektrischen Energie an den Verbrauchern 3 durch die IPD 131 abgeschaltet wird (Schritt S11) und das Ausgeben des Betriebssignals DR1 durch die PWM/Gleichstromsteuerung und Abschaltbestimmungseinheit 112 zum Abschalten der IPD 131 angehalten wird (Schritt S13). Danach geht das Verfahren zu Schritt S25.
Andererseits wird bei dem Schritt S15 als ein Ziel des Verfahrens, wenn im Schritt S7 bestimmt ist, dass der Durchlaufstrom der elektrischen Leitung 51 nicht auf den das Überstromabschalten angemessenen Strom angestiegen ist, bei der PWM/Gleichstromsteuerung und Abschaltbestimmungseinheit 112 ausgeführt, um zu bestätigen, ob die durch die aktuelle Temperaturabschätzungseinheit 51a abgeschätzte Temperatur der elektrischen Leitung 51 geringer als eine Abschalttemperatur ist oder nicht.
Wenn die Temperatur der elektrischen Leitung 51 nicht geringer als die Abschalttemperatur ist (Nein im Schritt S15, wird bestimmt, dass das Zuführen der elektrischen Energie an den Verbraucher 3 durch die IPD 131 abgeschaltet wird (Schritt S11) und das Ausgeben des Betriebssignals DR1 durch die PWM/Gleichstromsteuerung und Abschaltbestimmungseinheit 112 zum Abschalten der IPD 131 angehalten wird (Schritt S13). Danach geht das Verfahren zu Schritt S25.
Im Gegensatz dazu, wenn die Temperatur der elektrischen Leitung 51 geringer als die Abschalttemperatur ist (Ja im Schritt S15), wird bei der PWM/Gleichstromsteuerung und Abschaltbestimmungseinheit 112 ausgeführt, um zu bestätigen, ob die von der aktuellen Temperaturabschätzungseinheit 115a der Steuerlogik 11a abgeschätzte Temperatur der elektrischen Leitung 51 (die aktuelle Temperatur der IPD 131) höher als die von der aktuellen Temperaturabschätzungseinheit 115a der Steuerlogik 11b abgeschätzten Temperatur der elektrischen Leitung 52 (die aktuelle Temperatur der IPD 132) ist oder nicht (Schritt S17).
Wenn die abgeschätzte Temperatur der elektrischen Leitung 51 (die aktuelle Temperatur der IPD 131) höher als die abgeschätzte Temperatur der elektrischen Leitung 52 ist (die aktuelle Temperatur der IPD 132) (Ja im Schritt S17), wird bei der Zieltastverhältnisberechnungseinheit 115b ausgeführt, um das Tastverhältnis des an die Halbleiterschaltvorrichtung „a“ der IPD 131 auszugebenden Betriebssignals DR1 zu berechnen, um zu erreichen, dass die abgeschätzte Temperatur der elektrischen Leitung 51 (die aktuelle Temperatur der IPD 131) mit der abgeschätzten Temperatur der elektrischen Leitung 52 (die aktuelle Temperatur der IPD 132) zusammenfällt (Schritt S19).
Dan wird das Betriebssignal DR1 des berechneten Zieltastverhältnisses von der PWM/Gleichstromsteuerung und Abschaltbestimmungseinheit 112 an die Halbleiterschaltvorrichtung „a“ der IPD 131 ausgegeben (Schritt S21) und danach geht das Verfahren zu Schritt S25. Bei Schritt S17, wenn die abgeschätzte Temperatur der elektrischen Leitung 51 (die aktuelle Temperatur der IPD 131) nicht höher als die abgeschätzte Temperatur der elektrischen Leitung 52 (die aktuelle Temperatur der IPD 132) ist (Nein), wird erkannt, dass beide dieselbe Temperatur sind. Dann wird die IPD 131 der elektrischen Leitung 51 bei demselben Tastverhältnis wie vorher betrieben. Es wird hierbei angenommen, dass die IPD 131 der elektrischen Leitung 51 bis jetzt mit Gleichstrom betrieben wurde, wird das Betriebssignal DR1 für einen Gleichstrombetrieb der Halbleiterschaltvorrichtung „a“ von der PWM/Gleichstromsteuerung und Abschaltbestimmungseinheit 112 an die Halbleiterschaltvorrichtung „a“ der IPD 131 ausgegeben (Schritt S23). Danach geht das Verfahren zu Schritt S25.
Bei Schritt S25 wird ein Verfahren zum Abstrahlen von durch die IPD 131 erzeugter Wärme ausgeführt. Bei diesem Verfahren wird ausgeführt, solch eine Bedingung für eine bestimmte Zeit beizubehalten, bei der die IPD 131 im Schritt S5 oder Schritt S13 ausgeschaltet wurde. Alternativ wird ausgeführt, um eine solche Bedingung beizubehalten, dass die Halbleiterschaltvorrichtung „a“ der IPD 131 PWM betrieben oder Gleichstrom betrieben wird, durch das Betriebssignal DR1, welches von der PWM/Gleichstromsteuerung und Abschaltbestimmungseinheit 112 bei dem Schritt S21 oder dem Schritt S23 ausgegeben ist, für eine bestimmte Zeit. Das heißt, es wird ausgeführt, durch Beibehalten dieser Zustände für eine bestimmte Zeit, um zu überprüfen, ob eine Änderung in dem Aufwärmezustand (Temperatur) der elektrischen Leitung 51 aufgrund einer Wärmeerzeugung der IPD 131 erzeugt wird oder nicht. Nachdem eine bestimmte Zeit abgelaufen ist, wird eine Serie von Verfahren beendet.
Die von der Steuerlogik 11b der Steuereinheit 11 ausgeführten Verarbeitungsverfahren sind ähnlich zu den oben genannten Verfahren mit Ausnahme, dass Bestimmungsziele, Operationen und Steuerungen, welche bei den jeweiligen Schritten des Flussdiagramms aus 4 auszuführen sind, mit der IPD 132, dessen Halbleiterschaltvorrichtung „a“, den jeweiligen Einheiten 111 bis 115 bei der Steuerlogik 11b und der elektrischen Leitung 52 ersetzt werden.
Bei Schritt S17 wird bei der PWM/Gleichstromsteuerung und Abschaltbestimmungseinheit 112 ausgeführt, um zu bestimmen, ob die Temperatur der elektrischen Leitung 52 (die aktuelle Temperatur der IPD 132), welche von der aktuellen Temperaturabschätzungseinheit 115a der Steuerlogik 11b abgeschätzt ist, höher ist als die Temperatur der elektrischen Leitung 51 (die aktuelle Temperatur der IPD 131), welche von der aktuellen Temperaturabschätzungseinheit 115a der Steuerlogik 11a abgeschätzt ist.
Bei der Energieversorgungssteuervorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform, wenn die von der Energieversorgung B an den Verbraucher 3 über den Parallelschaltkreis 5 der zwei elektrischen Leitungen 51, 52 mit demselben Leitungswiderstand zugeführte elektrische Energie durch Abschalten der Halbleiterschaltvorrichtungen „a“ der IPD 131, 132 an den jeweiligen elektrischen Leitungen 51, 52 basierend auf den Temperaturen der jeweiligen elektrischen Leitungen 51, 52 abgeschaltet wird, wird zum Messen der durch die Halbleiterschaltvorrichtungen „a“ an den jeweiligen elektrischen Leitungen 51, 52 durch die Strommesseinheiten „b“ der IPDs 131, 132 fließenden Durchlaufströme und weiter zum Abschätzen der Temperaturen der elektrischen Leitungen 51, 52 aus den gemessenen Strömen durch die aktuelle Temperaturabschätzungseinheiten 115 ausgeführt.
Dann, damit die abgeschätzten Temperaturen der jeweiligen elektrischen Leitungen 51, 52 miteinander zusammen fallen, wird das Zieltastverhältnis eine PWM Steuerung zum Reduzieren des Durchlaufstroms der Halbleiterschaltvorrichtung „a“ der IPD 131 an der elektrischen Leitung 51 durch die Zieltastverhältnisberechnungseinheit 115b berechnet und zusätzlich wird die Halbleiterschaltvorrichtung „a“ der IPD 131 bei dem Zieltastverhältnis durch die PWM/Gleichstromsteuerung abschaltet Bestimmungssektion 112 ein- und ausgeschaltet.
Somit werden durch PWM Steuerung der Halbleiterschaltvorrichtung „a“ der IPD 131 bei dem Zieltastverhältnis die aus den Messwerten der Durchlaufströme der Halbleiterschaltvorrichtungen „a“ der jeweiligen IPDs 131, 132 abgeschätzten Temperaturen der elektrischen Leitungen 51, 52 identisch zueinander, sodass die Zeitpunkte, bei welchen die Halbleiterschaltvorrichtungen „a“ basierend auf den Temperaturen der elektrischen Leitungen 51, 52 abgeschaltet werden, miteinander zusammen fallen.
Daher, wenn die von der Energieversorgung B an den Verbraucher 3 über den Parallelschaltkreis 5 der zwei elektrischen Leitungen 51, 52 mit demselben Leitungswiderstand zugeführte Energie durch Abschalten der Halbleiterschaltvorrichtungen „a“ an den jeweiligen elektrischen Leitungen 51, 52 basierend auf den Temperaturen der jeweiligen elektrischen Leitungen 51, 52 abgeschaltet wird, können die Abschaltzeitpunkte eines Zuführens der elektrischen Energie durch die jeweiligen Halbleiterschaltvorrichtungen „a“ miteinander synchronisiert werden, selbst wenn einzelne Abweichungen, Unterschiede bei einer Installationsumgebung oder etwas Ähnliches zwischen den jeweiligen elektrischen Leitungen 51, 52 oder den jeweiligen Halbleiterschaltvorrichtungen „a“ auftreten.
Folglich, selbst nach dem ein Zuführen der elektrischen Energie an den Verbraucher 3 abgeschaltet ist, da die Halbleiterschaltvorrichtung „a“ in einer IPD 131 (oder 132) abgeschaltet ist, ist es möglich zu verhindern, dass solch eine Situation auftritt, das ein Zuführen der elektrischen Energie an den Verbrauchern 3 weiter beibehalten wird, da die Halbleiterschaltvorrichtung „a“ in der anderen IPD 132 (oder 131) eingeschaltet bleibt, wodurch das Auftreten einer unregelmäßigen Wärmeerzeugung oder eine Verschlechterung in einem Widerstand durch die resultierende Stromkonzentration auf die IPD 132 (oder 131) verursacht wird.
Bei der ersten Ausführungsform ist der Parallelschaltkreis 5 zum Versorgen des Verbrauchers 3 mit der elektrischen Energie von der Stromversorgung B aus zwei elektrischen Leitungen 51, 52 gebildet, welche jeweils zwischen den IPDs einer 31 und 132 liegen. Unbeachtlich dessen ist die vorliegende Erfindung ebenso auf einen aus drei oder mehr jeweils zwischen IPDs liegenden elektrischen Leitungen gebildeten Parallelschaltkreis anwendbar.
Bei der ersten Ausführungsform wird zusätzlich, wenn es einen Unterschied bei der aus dem durch die Strommesseinheit der IPD einer jeden elektrischen Leitung gemessenen Stroms abgeschätzten Temperatur einer jeden elektrischen Leitung gibt, ausgeführt, die Temperatur einer jeden elektrischen Leitung mit einer höheren Temperatur mit der Temperaturen der anderen elektrischen Leitung mit einer niedrigeren Temperatur zusammenzuführen. Allerdings kann die Temperatur einer elektrischen Leitung mit einer niedrigeren Temperatur mit der Temperatur der anderen elektrischen Leitung mit einer höheren Temperatur abgestimmt werden. Für den Fall von drei oder mehr elektrischen Leitungen können alternativ die Temperaturen der anderen elektrischen Leitungen mit einer mittleren Temperatur abgestimmt werden.
Dann, wie bei der ersten Ausführungsform, wenn nur die abgeschätzte Temperatur der anderen elektrischen Leitung 51 mit der niedrigsten abgeschätzten Temperatur aller elektrischen Leitungen 51, 52 zusammengeführt wird, können die Temperaturen aller elektrischen Leitungen 51, 52 in eine Richtung zum Vermindern der Temperaturen davon verschoben werden, wodurch es ermöglicht wird, dass die jeweiligen elektrischen Leitungen 51, 52 des Parallelschaltkreises 5 zu einer angemessenen Temperatur gesteuert werden.
Weiter, obwohl die erste Ausführungsform mit der Anordnung beschrieben wurde, bei welcher die Leitungswiderstände der elektrischen Leitungen 51, 52 zu einander gleich sind, ist die vorliegende Erfindung ebenso auf eine Anordnung anwendbar, bei welcher die Leitungswiderstände der jeweiligen elektrischen Leitungen 51, 52 unterschiedlich voneinander sind.
Obwohl die IPDs 131, 132 bei der ersten Ausführungsform verwendet werden, ist die vorliegende Erfindung ebenso auf eine Anordnung anwendbar, bei welcher ein Zuführen der elektrischen Leitung an den Verbraucher 3 durch Verwenden von anderen als die IPD 131, 132 Halbleiterschaltvorrichtungen beispielsweise Leistungshalbleiterschalter gesteuert wird.
(Zweite Ausführungsform)
Eine Trennungsdetektionsvorrichtung wie die Fahrzeugenergieversorgungssteuervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform wird mit Bezug zu den 5 bis 12 beschrieben.
(Re. Funktionaler Aufbau einer Trennungsdetektionsvorrichtung)
5 ist ein funktionales Aufbaudiagramm einer Trennungsdetektionsvorrichtung 10 wie der Fahrzeugenergieversorgungssteuervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform.
Wie in 5 dargestellt, umfasst die Trennungsdetektionsvorrichtung 10 gemäß der zweiten Ausführungsform eine Verbraucherbetriebsvorrichtung 20, welche eine IPD (intelligente Leistungsvorrichtung), einen MOSFET, Relais oder etwas Ähnliches zum Betreiben eines Verbrauchers 300 wie beispielsweise Abbiegesignallampen oder Scheinwerfer eines Fahrzeugs umfasst, eine Steuereinheit 30, welche ein Mikrocomputer, einen spezifischen IC oder etwas Ähnliches umfasst, zum Steuern des Betriebs der Verbraucherbetriebsvorrichtung 20 und eine Stromdetektionseinheit 40, welche zwischen der Verbraucherbetriebsvorrichtung 20 und der Steuereinheit 30 angeordnet ist, zum Detektieren eines durch die Verbraucherbetriebsvorrichtung 20 fließenden Stroms.
Abgesehen davon, wenn eine IPD als die Verbraucherbetriebsvorrichtung 20 verwendet wird, kann die Stromdetektionseinheiten in der Form eines integrierten Schaltkreises eingebunden sein. Das heißt, die IPD ist ein integrierter Schaltkreis für eine Energieversorgung, bei welcher eine Schaltvorrichtung und dessen Betriebsschaltkreis funktional integriert und hochfunktional sind. Somit kann die als die Verbraucherbetriebsvorrichtung 20 der Trennungsdetektionsvorrichtung 10 gemäß der zweiten Ausführungsform angepasste IPD eine Funktion zum Detektieren eines Stromwerts eines Verbraucherstroms umfassen. Die Stromdetektionseinheit 40 kann beispielsweise durch einen einen Schuntwiderstand oder etwas Ähnliches umfassenden Stromdetektionsschaltkreis gebildet sein.
Weiter ist die Steuereinheit 30 mit einer Spannungsdetektionseinheit 50 zum Detektieren einer Spannung (Energieversorgungsspannung) einer Verbraucherenergieversorgung 450 (beispielsweise einer im Fahrzeug angebrachten eine Spannung von 12 V erzeugenden Batterie) verbunden. Eine Beispielstruktur der Spannungsdetektionseinheit 50 wird später beschrieben.
Bei der zweiten Ausführungsform umfasst die Steuereinheit 30: eine Verbraucher-Ein/Aus-Zustand-Bestimmungseinheit 210 zum Bestimmen, ob der Verbraucher 300 in einem Ein-Zustand oder einem Aus-Zustand ist; eine Verbraucherabschaltzustandbestimmungseinheit 211, welche bestimmt, ob der Abschaltzustand des Verbrauchers 3 von einem Überstrom basierend auf dem Detektionsergebnis der Stromdetektionseinheit 40 kommt oder nicht, wenn die Verbraucher-Ein/Aus-Zustand-Bestimmungseinheit 210 bestimmt, dass der Verbraucher 300 in dem Ein-Zustand ist; eine Energieversorgungsspannungsbestimmungseinheit 212, welche bestimmt, ob die durch die Spannungsdetektionseinheit 50 detektierte Energieversorgungsspannung geringer als ein vorbestimmter Spannungswert (beispielsweise 6 V) ist oder nicht, wenn die Verbraucherabschaltzustandbestimmungseinheit 211 bestimmt, dass der Verbraucher 30 nicht in dem Abschaltzustand ist; eine Stromwertbestimmungseinheit 213, welche bestimmt, ob der durch die Stromdetektionseinheit 40 detektierte Stromwert geringer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist oder nicht, wenn die Energieversorgungsspannungsbestimmungseinheit 212 bestimmt, dass die Energieversorgungsspannung nicht geringer als der vorbestimmte Spannungswert ist; eine Dauerbestimmungseinheit 214, welche bestimmt, ob die Dauer eines Zustands, bei welchem der Stromwert geringer als der Schwellenwert ist, eine vorbestimmte Haltezeit erreicht hat oder nicht, wenn die Stromwertbestimmungseinheit 213 bestimmt, dass der Stromwert geringer als der Schwellenwert ist; und eine Trennungsbestimmungseinheit 215, welche das Auftreten einer Trennung entweder bei dem Verbraucher 300 oder einem die Verbraucherbetriebsvorrichtung 20 umfassenden Verbraucherschaltkreis bestimmt, wenn die Dauerbestimmungseinheit 214 bestimmt, dass die Dauer die Haltezeit erreicht hat.
Jede der oben beschriebenen Bestimmungseinheiten ist tatsächlich aus einem durch einen Mikrocomputer oder den Aufbau der Steuereinheit 30 ausführbares Programm aufgebaut.
Weiter umfasst die Trennungsdetektionseinheit 10 weiter eine Benachrichtigungseinheit 60, welche beispielsweise eine externe Meldeeinheit 470 über das Auftreten einer Trennung benachrichtigt, wenn die Trennungsbestimmungseinheit 215 bestimmt, dass eine Trennung aufgetreten ist. Folglich kann, wenn das Auftreten einer Trennung über einen Indikator oder etwas Ähnliches gemeldet werden kann, ein Fahrzeugfahrer oder Ähnliches den Verbraucher reparieren und die Komponenten zeitnah ersetzen.
Dann wird durch Bereitstellen der oben beschriebenen Verbraucher-Ein/Aus-Zustand-Bestimmungseinheit 210 es ermöglicht, dass eine solche Situation, dass der Verbraucher 300 in dem Aus-Zustand ist, von einem Ziel einer Trennungdetektion ausgeschlossen wird.
Zusätzlich ist es möglich durch Bereitstellen der Verbraucherabschaltzustandbestimmungseinheit 211, dass eine solche Situation, das der Verbraucher in dem Abschaltzustand aufgrund eines Überstroms ist, von einem Ziel einer Trennungsdetektion ausgeschlossen wird.
Beispielsweise, wenn die Verbraucherbetriebsvorrichtung 20 durch eine IPD ausgebildet ist, kann bestimmt werden, ob der Verbraucher 300 in dem Abschaltzustand aufgrund eines Überstroms ist oder nicht, durch Verwenden der von dieser IPD umfassten Stromdetektionsfunktion. Insbesondere detektiert die IPD den Verbraucher 300 zuerst durch die von einer im Fahrzeug angebrachten Batterie als die Verbraucherenergieversorgung 450 zugeführten elektrischen Energie. Der Detektionsstromwert wird an einen die Steuereinheit 30 ausbildenden Mikrocomputer oder etwas Ähnliches ausgegeben. Bei der Steuereinheit 30 wird solange diese normal betrieben wird, ausgeführt, den eingegebenen Strom des Verbrauchers 300 zu überwachen und ebenso zu bestimmen, ob eine Überstrombedingung wie beispielsweise ein kompletter Kurzschluss oder ein lokaler Kurzschluss, welche eine vorbestimmte Integrationszeit überschreitet, aufgetreten ist oder nicht. Während bestimmt wird, dass die Überstrombedingung aufgetreten ist, steuert die Steuereinheit 30 die IPD derart, dass ein Zuführen der elektrischen Energie an den Verbraucher 300 angehalten wird, wodurch der Abschaltzustand realisiert wird.
Somit wird es möglich durch Ausschließen einer solchen Situation, bei welcher der Verbraucher 300 in dem Abschaltzustand aufgrund eines Überstroms ist, von einem Ziel einer Trennungsdetektion, ein Ereignis einer fehlerhaften Detektion als den Trennungszustand wie beispielsweise einer Situation zu vermeiden, bei welcher der Verbraucher 300 in dem Abschaltzustand ist, wodurch es möglich wird, dass die Genauigkeit einer Detektion einer Trennung verbessert wird.
Eine Variation bei der Energieversorgungsspannung kann den Stromwert beeinflussen. Aus diesem Grund ist es durch Bereitstellen der Energieversorgungsspannungsbestimmungseinheit 212 möglich das Bestimmen einer Trennungsdetektion auszusetzen, selbst in einer Situation, bei welcher beispielsweise die Energieversorgungsspannung (welche normalerweise 12 V ausgibt) der Fahrzeugbatterie als die Verbraucherenergieversorgung 450 geringer als die Nennspannung (beispielsweise geringer als 6 V) aufgrund eines Verlusts oder etwas Ähnlichem wird.
Folglich ist es möglich ein Ereignis einer fälschlichen Detektion als den Trennungszustand wie beispielsweise eine Situation zu verhindern, bei welcher die Energieversorgungsspannung der Fahrzeugbatterie vermindert ist, wodurch es möglich ist die Genauigkeit einer Detektion einer Trennung weiter zu verbessern.
Auf diese Weise ist es möglich durch Abzielen auf eine Trennungsdetektion bei der Situation, bei welcher der Verbraucher 300 normal in dem Ein-Zustand betrieben wird, als ein Ergebnis eines Empfangens der Bestimmungen der Verbraucher-Ein/Aus-Zustandsbestimmungseinheit 210, der Verbraucherabschaltzustandbestimmungseinheit 211 und der Energieversorgungsspannungsbestimmungseinheit 212 die Genauigkeit der Trennungsdetektion zu verbessern.
Da eine Möglichkeit einer fälschlichen Detektion bei einer Trennungsdetektion besteht, wenn der Verbraucher 300 auf der nachgelagerten Seite ein und ausgeschaltet wird, kann eine solche Situation von dem Bestimmungsziel der Trennungsdetektion ausgeschlossen werden. Weiter kann die Steuereinheit 30 einen multiplex oder lokales Signal wiedergebenden Betriebszustand des Verbrauchers 300 von beispielsweise einer ECU (elektronische Steuereinheit) zum Steuern des Verbrauchers 300 empfangen.
Aufgrund der Bereitstellung der Dauerbestimmungseinheit 214 wird bestimmt, ob die Dauer eines Zustands, bei welchem der Stromwert geringer als der Schwellenwert ist, die vorbestimmte Haltezeit erreicht hat oder nicht. Das heißt, unter Berücksichtigung des Falls, dass der Verbraucher 300 durch PWM (Pulsweitenmodulation) oder intermittierend betrieben wird, ist es möglich die Bestimmung einer Trennungsdetektion auszusetzen, bis eine solche Situation, bei welcher der Stromwert geringer als der Schwellenwert ist, für die vorbestimmte Haltezeit andauert.
Somit, selbst wenn der Verbraucher 300 durch PWM oder intermittierend betrieben wird, ist es möglich den Trennungszustand mit hoher Genauigkeit zu detektieren. Es wird darauf hingewiesen, dass beispielsweise, wenn der Verbraucher 300 durch PWM betrieben wird, die Haltezeit gleich oder länger als eine Aus-Zeit einer vorbestimmten Pulswelle eingestellt werden kann. Weiter, wenn das Tastverhältnis der Pulswelle variabel gestaltet ist, kann die Haltezeit entsprechend geändert werden. Alternativ kann die Haltezeit mit der längsten Aus-Zeit der Pulswelle abgestimmt werden.
Für das Verfahren zum Benachrichtigen des Auftretens einer Trennung nach außen durch die Benachrichtigungseinheit 60 beispielsweise, ist es möglich das Auftreten einer Trennung in der Form eines Multiplexsignals an die andere ECU zu übertragen. Alternativ ist es möglich einen Indikator oder etwas Ähnliches als eine Art der Meldeeinheit 470 aufleuchten zu lassen.
Weiter kann der Stromschwellenwert bei der Stromwertbestimmungseinheit 213 mit Bezug zu jedem der mehreren Verbraucher 300 eingestellt werden, welche Abbiegesignale, Scheinwerfer und etwas Ähnliches umfassen. Alternativ kann ein gemeinsamer Schwellenwert auf die jeweiligen Verbraucher 300 angewendet werden.
Die Daten über den Schwellenwert können in einer Speichereinheit wie beispielsweise einen die Steuereinheit 30 ausbildenden Mikrocomputer gespeichert werden oder in einem nicht flüchtigen Speicher gespeichert werden oder etwas Ähnliches, was durch beispielsweise einen Mikrocomputer zugreifbar ist.
Daneben werden die Verarbeitungsverfahren des Trennungsdetektionsprozesses durch die jeweiligen Bestimmungseinheiten später beschrieben.
(Re. Aufbaubeispiel der Trennungsdetektionsvorrichtung)
6 ist ein schematisches Aufbaudiagramm der Trennungsdetektionsvorrichtung 10 gemäß der zweiten Ausführungsform.
Bei der in 6 dargestellten Trennungsdetektionsvorrichtung 10 wird eine IPD als die Verbraucherbetriebsvorrichtung 20 verwendet und wird ein Mikrocomputer als die Steuereinheit 30 angewendet. Die Verbraucherenergieversorgung 450 (beispielsweise eine Fahrzeugbatterie, welche 12 V ausgibt, etc.) ist mit der IPD verbunden. Zusätzlich ist eine Energieversorgung 400, welche eine von beispielsweise der Fahrzeugbatterie oder etwas Ähnlichem zugeführte elektrische Energie auf 5 V konvertiert, mit der Steuereinheit (Mikrocomputer) 30 verbunden.
Bei der in 6 dargestellten Trennungsdetektionsvorrichtung 10 umfasst die Stromdetektionseinheit 40 einen Sprungdetektionsschaltkreis oder etwas Ähnliches, welcher mit beispielsweise einem Shuntwiderstand ausgestattet ist.
In Verbindung damit, ist ein mit dem Bezugszeichen 240 bezeichneter Schaltkreis ein Spannungsteilerschaltkreis, welcher Widerstände R1, R2 und einen Glättungskondensator C umfasst.
Hierbei ist der Spannungsteilerschaltkreis 240 derart angepasst, dass ein von der Verbraucherbetriebsvorrichtung 2A zugeführte Stromwert in einen Spannungswert durch den Widerstand R1 konvertiert wird, eine Rauschen durch den Widerstand R2 und den Glättungskondensator C entfernt wird und nachfolgend der Spannungswert analog in die Steuereinheit (Mikrocomputer) 30 eingegeben wird.
7 ist ein schematisches Aufbaudiagramm einer Trennungsdetektionsvorrichtung 10B gemäß einer Modifikation der zweiten Ausführungsform.
Bei der Trennungdetektionsvorrichtung 10B wird eine IPD als die Verbraucherbetriebsvorrichtung 20 verwendet und wird ein spezifischer IC als die Steuereinheit 30 angewendet. Es wird darauf hingewiesen, dass der Aufbau der Stromdetektionseinheit 4 ähnlich zu dem aus 6 ist. Eine Verbraucherenergieversorgung 250 (beispielsweise eine Fahrzeugbatterie, welche 12 V ausgibt, etc.) ist mit der IPD verbunden.
Bei dem Aufbau, bei welchem der spezifische IC als die Steuereinheit 30 angewendet wird, wie bei der Trennungsdetektionsvorrichtung 10B kann der oben genannte Stromschwellenwert durch einen mit einem Widerstandsverhältnis einer mit dem spezifischen IC verbundenen Widerstandsgruppe RA betreffenden Spannungswert ersetzt werden.
Die 8 sind Aufbaudiagramme, welche Aspekte der Verbraucherbetriebsvorrichtung bei der Trennungsdetektionsvorrichtung entsprechend der zweiten Ausführungsform darstellen.
8(a) stellt ein Aufbaubeispiel unter Verwendung einer IPD als die Verbraucherbetriebsvorrichtung 20 dar. Der Aufbau der Stromdetektionseinheit 40 ist ähnlich zu dem oben beschriebenen aus 6. Die Verbraucherenergieversorgung 450 (beispielsweise eine Fahrzeugbatterie, welche 12 V ausgibt, etc.) ist mit der IPD verbunden.
Die Spannungsdetektionseinheit 50 ist aus einem Spannungsteilerschaltkreis aufgebaut, welcher Widerstände R3, R4 umfasst und ebenso angepasst ist, dass dessen Ausgabe in einen A/D (Analog-zu-Digital-Konversion) Anschluss der einen Mikrocomputer (oder einen spezifischen IC) umfassenden Steuereinheit 30 eingegeben wird.
Weiter ist ein Eingangs (IN) Anschluss der Steuereinheit 30 mit einem Erdungspotential über einen Schalter SW verbunden. Die Ausgabe von der Stromdetektionseinheit 4 wird an den A/D (Analog-Digital-Konversion) Anschluss der Steuereinheit 30 über den Spannungsteilerschaltkreis 240 eingegeben. Zusätzlich wird ein von dem Ausgabe (OUT) Anschluss der Steuereinheit 30 ausgegebenes Steuersignal in die IPD über die Leitung L1 eingegeben.
8(b) stellt ein Aufbaubeispiel unter Verwendung eines MOSFET und einer Diode D1 als die Verbraucherbetriebsvorrichtung 20 dar. Es wird darauf hingewiesen, dass der Aufbau der Stromdetektionseinheit 40 ähnlich zu dem oben beschriebenen aus 6 ist. Die Verbraucherenergieversorgung 450 (beispielsweise eine Fahrzeugbatterie, welche 12 V ausgibt, etc.) ist mit einer Drain-Elektrode des MOSFET verbunden. Der Verbraucher 300 ist mit einer Source-Elektrode des MOSFET verbunden.
Die Spannungsdetektionseinheit 50 ist mit einem Spannungsteilerschaltkreis ausgebildet, welcher Widerstände R3, R4 umfasst und ebenso angepasst ist, dass dessen Ausgabe in ein A/D (Analog-zu-Digital-Konversion) Anschluss der einen Mikrocomputer (oder einen spezifischen IC) umfassenden Steuereinheit 30 eingegeben wird. Ein Eingang (IN) Anschluss der Steuereinheit 30 ist mit einem Erdungspotential über einen Schalter SW verbunden. Die Ausgabe von der Stromdetektionseinheit 40 wird an den A/D (Analog-Digital-Konversion) Anschluss der Steuereinheit 30 über den Spannungsteilerschaltkreis 240 eingegeben.
Zusätzlich wird ein von einem Ausgabe (OUT) Anschluss der Steuereinheit 30 ausgegebenes Steuersignal in einen Gate-Anschluss des MOSFET über eine Leitung L1 eingegeben.
8(c) stellt ein Aufbaubeispiel unter Verwendung eines Relais (RLY) als die Verbraucherbetriebsvorrichtung 20 dar. Der Aufbau der Stromdetektionseinheit 40 ist ähnlich zu dem oben beschriebenen aus 6.
Die Verbraucherenergieversorgung 450 (beispielsweise eine Fahrzeugbatterie, welche 12 V ausgibt, etc.) ist mit einer Eingabeelektrode des Relais (RLY) verbunden. Der Verbraucher 300 ist mit einer Ausgabe-Elektrode des Relais (RLY) verbunden.
Die Spannungsdetektionseinheit 50 ist mit einem Spannungsteilerschaltkreis ausgebildet, welcher Widerstände R3, R4 umfasst und ebenso angepasst ist, dass dessen Ausgabe in einen A/D (Analog-zu-Digital-Konversion) Anschluss der einen Mikrocomputer (oder einen spezifischen IC) umfassenden Steuereinheit 30 eingegeben wird. Ein Eingabe (IN) Anschluss der Steuereinheit 30 ist mit einem Erdungspotential über einen Schalter SW verbunden. Die Ausgabe von der Stromdetektionseinheit 40 wird in den A/D (Analog-Digital-Konversion) Anschluss der Steuereinheit 30 über den Spannungsteilerschaltkreis 240 eingegeben.
Zusätzlich wird ein von einem Ausgabe (OUT) Anschluss der Steuereinheit 30 ausgegebene Steuersignal in einen Magnetspulenanschluss des Relais (RLY) über eine Schnittstelle (I/F) eingegeben.
Das Relais (RLY) kann ein Halbleiterrelais umfassen.
(Verbraucherverarbeitung (Lastenverarbeitung))
Mit Bezug zu dem in 9 dargestellten Flussdiagramm wird ein Beispiel der Verarbeitungsverfahren der Verbraucherverarbeitung an dem Verbraucher 300, welche durch die Trennungsdetektionsvorrichtung 10 gemäß der zweiten Ausführungsform ausgeführt werden, beschrieben. Diese Verarbeitung wird durch einen die Steuereinheit 30 ausbildenden Mikrocomputer oder etwas Ähnliches basierend auf einem vorbestimmten Programm (Software) ausgeführt.
Wenn die Verbraucherverarbeitung begonnen wird, werden Subroutinen einer Anwendungsverarbeitung zum Ausführen einer vorbestimmten Anwendungssoftware in den Schritten S31, S32 ausgeführt. Wie bei der Anwendungsverarbeitung kann beispielsweise auf einen Betriebstest des Verbrauchers 300 verwiesen werden.
Bei dem Schritt S33 wird die Subroutine zum Detektieren eines Überstroms ausgeführt. Obwohl ein detailliertes Verarbeitungsverfahren ausgelassen wird, wird beispielsweise ein Verfahren zum Bestimmen ausgeführt, ob der Strom einen vorbestimmten Stromwert überschritten hat oder nicht, basierend auf einem Detektionsergebnis der Stromdetektionseinheit 40.
Dann, wenn bei der Überstromdetektionsverarbeitung bestimmt ist, dass kein Überstrom detektiert ist, geht das Verfahren zu Schritt S34 bei welchem die Subroutine zum Detektieren einer Trennung ausgeführt wird, und danach wird das Verfahren beendet.
(Trennungsdetektionsverfahren)
Das Verarbeitungsverfahren der Subroutine zum Detektieren eines Überstroms im Schritt S34 bei der Verbraucherverarbeitung wird mit Bezug zu den 10 und 11 beschrieben.
Bei dem Schritt S41 wird eine Verbraucher-Ein/Aus-Zustand-Bestimmungsverarbeitung ausgeführt, um zu bestimmen, ob der durch die Verbraucherbetriebsvorrichtung 20 betriebene Verbraucher 300 in dem Ein-Zustand oder dem Aus-Zustand ist.
Wenn das Bestimmungsergebnis „Nein“ ist, das heißt falls der Verbraucher 300 in dem Aus-Zustand ist (ein Fall, bei welchem das Eingangssignal „aus“ ist, in 11(a)), wird das Verfahren beendet. Wohingegen, wenn das Bestimmungsergebnis „ja“ ist, das heißt, wenn der Verbraucher 300 in dem Ein-Zustand ist (ein Fall, bei welchem das Eingangssignal „ein“ ist, in 11(a)), fährt das Verfahren mit Schritt S42 fort.
Basierend auf dem Detektionsergebnisse der Stromdetektionseinheit 40 im Schritt S42 wird ein Verbraucherabschaltzustandbestimmungsprozess ausgeführt, um zu beurteilen, ob der Verbraucher 300 in einem Abschaltzustand aufgrund eines Überstroms ist oder nicht.
Wenn das Bestimmungsergebnis „Nein“ ist, das heißt, wenn der Verbraucher 300 ausgeschaltet ist (ein Fall von „aus“ in 11(b)), wird der Prozess beendet. Wohingegen für den Fall von „Ja“, geht der Prozess zu Schritt S43.
Im Schritt S43 wird ein Energieversorgungsspannung Bestimmungsprozess ausgeführt, um zu beurteilen, ob die Energieversorgungsspannung geringer als ein vorbestimmter Spannungswert ist.
Dann, wenn das Bestimmungsergebnis gleich „Ja“ ist, das heißt, wenn die Energieversorgungsspannung geringer als der vorbestimmte Spannungswert ist, wird der Prozess beendet. Wohingegen für den Fall von „Nein“, geht der Prozess zu Schritt S44.
Bei dem Schritt S44 wird ein Stromwertbestimmungsprozess ausgeführt, um zu bestimmen, ob der durch die Stromdetektionseinheit 40 zum Detektieren des durch die Verbraucherbetriebsvorrichtung 20 fließenden Stroms detektierte Stromwert geringer als ein voreingestellter Schwellenwert ist.
Wenn das Bestimmungsergebnis gleich „Nein“ ist, das heißt, wenn der Strom wird nicht geringer als der voreingestellte Schwellenwert ist (ein Fall des normalen Zustands in 11(d)), wird der Prozess beendet. Wohingegen für den Fall von „Ja“, das heißt, wenn der Stromwert geringer als der voreingestellte Schwellenwert ist (ein Fall des Trennungszustands in 11(d)), geht der Prozess zu Schritt S45.
Bei dem Schritt S45 wird ein Dauerbestimmungsprozess ausgeführt, um zu bestimmen, ob die Dauer des Zustands, bei welchem der Stromwert geringer als der Schwellenwert ist eine vorbestimmte Haltezeit (Twait) erreicht hat oder nicht.
Dann, wenn das Bestimmungsergebnis gleich „Nein“ ist, das heißt für einen Fall, bei welchem die Dauer die vorbestimmte Haltezeit (Twait) nicht erreicht hat, kehrt der Prozess zu Schritt S41 zurück, um dieselbe Verarbeitung weiter durchzuführen. Andererseits, wenn das Bestimmungsergebnis gleich „Ja“ ist, das heißt für einen Fall, dass die Dauer die vorbestimmte Haltezeit (Twait) erreicht hat, geht der Prozess zu Schritt S46.
Wenn bei dem Dauerbestimmungsprozess bestimmt ist, dass die Dauer die Haltezeit (Twait) erreicht hat (ein Fall von 11(e)), wird ein Trennungsbestimmungsprozess bei dem Schritt S46 ausgeführt, um zu bestimmen, dass eine Trennung entweder bei dem Verbraucher 300 oder bei dem die Verbraucherbetriebsvorrichtung 20 umfassenden Verbraucherschaltkreis aufgetreten ist. Auf eine Bestimmung des Auftretens einer Trennung wird das Auftreten der Trennung nach außen gemeldet (die Meldeeinheit 470 oder etwas Ähnliches). Dann kehrt der Prozess zu dem Hauptprozess von 9 zurück und danach wird der Hauptprozess beendet.
Wie oben beschrieben ist es möglich mit der Trennungsdetektionsvorrichtung 10 und dem Trennungsdetektionsverfahren gemäß der zweiten Ausführungsform, da beispielsweise die Steuereinheit zum Detektieren des Überstromzustands, wie diese ist, abgewendet werden kann, eine Trennung relativ einfach und mit geringen Kosten zu detektieren, ohne einen zum Detektieren einer Trennung exklusiven Detektionsschaltkreis oder einen komplizierten Logikschaltkreis zu verwenden.
Weiter, selbst wenn eine Änderung bei einer Spannung oder einem Verbraucher auftritt, könnte der Bereich des detektierbaren Stromwerts angemessen durch korrigierende Programme oder Daten modifiziert werden.
Obwohl die Fahrzeugenergieversorgungssteuervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform mit Bezug zu den 5 bis 11 beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Konfiguration beschränkt und der Aufbau einer jeden Einheit kann mit einem beliebigen Aufbau mit einer ähnlichen Funktion ersetzt werden.
Beispielsweise, wie in 12 dargestellt, kann der Schwellenwert für den Stromwert von einer externen ECU 500 über ein Fahrzeug LAN erfasst werden. Zusätzlich kann die Information über eine Trennung an die ECU 500 über das Fahrzeug LAN übertragen werden.
Zusätzlich kann der Stromwert durch die Stromdetektionseinheit 40 bei dem Zeitpunkt zum Ausführen des Überstromdetektionsprozesses (Schritt S33) bei dem Flussdiagramm aus 9 erfasst werden.

Claims

Eine Fahrzeugenergieversorgungssteuervorrichtung zum Abschalten einer elektrischen Energie, welche von einer Fahrzeugenergieversorgung an einen Verbraucher über einen Parallelschaltkreis einer Vielzahl von elektrischen Leitungen zuzuführen ist, durch Ausschalten jeweiliger Halbleiterschaltvorrichtungen an den elektrischen Leitungen basierend auf jeweiligen Temperaturen der elektrischen Leitungen, umfassend: eine Strommesseinheit, ausgebildet zum Messen von Durchlaufströmen, welche jeweils durch jede der Halbleiterschaltvorrichtungen fließen; eine Leitungstemperaturabschätzungseinheit, ausgebildet zum Abschätzen einer Temperatur einer jeden der elektrischen Leitungen aus den durch die Strommesseinheit gemessenen Durchlaufströmen; eine Tastverhältnisbestimmungseinheit, ausgebildet zum Bestimmen eines Tastverhältnisses einer PWM Steuerung einer jeden der Halbleiterschaltvorrichtungen, um jeweilige abgeschätzte Temperaturen der elektrischen Leitungen abzustimmen; und eine PWM Steuereinheit, ausgebildet für eine PWM Steuerung einer jeden der Halbleiterschaltvorrichtungen mit dem zugehörend zu jeder der Halbleiterschaltvorrichtungen durch die Tastverhältnisbestimmungseinheit bestimmten Tastverhältnis.
Fahrzeugenergieversorgungssteuervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Tastverhältnisbestimmungseinheit zum Bestimmen des Tastverhältnisses einer PWM Steuerung einer jeden der Halbleiterschaltvorrichtungen derart ausgebildet ist, dass die abgeschätzte Temperatur einer jeden elektrischen Leitung mit einem Minimum der abgeschätzten Temperaturen zusammenfällt.