JP2021036443A - Dc−dc電圧コンバータをブースト動作モードから安全動作モードに切り換える制御システム - Google Patents

Dc−dc電圧コンバータをブースト動作モードから安全動作モードに切り換える制御システム Download PDF

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Abstract

【課題】安定的にDC−DC電圧コンバータを安全動作モードに切り換えることができる制御システムを提供する。【解決手段】車両10において、DC−DC電圧コンバータ54の制御システム58は、第1アプリケーション及び第2アプリケーションを備えるマイクロコントローラ800を含む。第1アプリケーションは、ハイサイド集積回路内部の複数の第1FETスイッチのそれぞれとローサイド集積回路450内部の複数の第2FETスイッチのそれぞれを開放動作状態に切り換えるように命令する第1制御信号を生成するようにマイクロコントローラに命令する。第2アプリケーションは、ハイサイド集積回路内部の複数の第1FETスイッチのそれぞれとローサイド集積回路内部の複数の第2FETスイッチのそれぞれを開放動作状態に切り換えるように命令する第2制御信号を生成するようにマイクロコントローラに命令する。【選択図】図1

Description

本発明は、DC−DC電圧コンバータの動作モードを制御するための制御システムに関する。
本出願は、2016年11月15日出願の米国仮出願第62/422,266号及び2017年10月2日出願の米国特許出願第15/722,326号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に援用される。
DC−DC電圧コンバータは、入力電圧を受信し、受信した入力電圧と異なるレベルを有する出力電圧を生成する装置であって、一般に少なくとも1つのスイッチを含む。前記DC−DC電圧コンバータはバック(buck)動作モード、ブースト(boost)動作モードなどの間におけるモード切換を通じて多様なモードで動作することができる。
特に、1つのアプリケーションを用いるDC−DC電圧コンバータでは、1つのアプリケーションが動作しない場合、動作モードを安全動作モードに切り換えるときモード切換の誤謬が生じ、DC−DC電圧コンバータを安全に安全モードに変更できない問題がある。
本発明者等は、DC−DC電圧コンバータをブースト動作モードから安全動作モードに切り換える制御システムの必要性を認識した。特に、前記制御システムは、DC−DC電圧コンバータ内のDC−DC電圧コンバータ制御回路内のFETスイッチを開放動作状態に切り換える制御信号を生成するようにマイクロコントローラに命令する、相異し且つ独立した2つのアプリケーションを用いる。その結果、本発明の制御システムはいずれか1つのアプリケーションが動作しないか、または、制御信号のうち1つの制御信号がDC−DC電圧コンバータによって中断または作動しなくても、安定的にDC−DC電圧コンバータを安全動作モードに切り換えることができる。
本発明の他の目的及び長所は、下記する説明によって理解でき、本発明の実施例によってより明らかに分かるであろう。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示される手段及びその組合せによって実現することができる。
上記の目的を達成するための本発明の多様な実施例は以下のようである。
本発明の一実施例によれば、DC−DC電圧コンバータをブースト動作モードから安全動作モードに切り換える制御システムが提供される。
前記DC−DC電圧コンバータは、高電圧両方向スイッチ、プリチャージ(pre−charge)高電圧両方向スイッチ、低電圧両方向スイッチ、プリチャージ低電圧両方向スイッチ、ハイサイド集積回路及びローサイド集積回路を備える。
前記低電圧両方向スイッチは、第1電気ノードと第2電気ノードとの間で前記プリチャージ低電圧両方向スイッチに電気的に並列連結される。前記高電圧両方向スイッチは、第3電気ノードと第4電気ノードとの間で前記プリチャージ高電圧両方向スイッチに電気的に並列連結される。前記ハイサイド集積回路は、前記第1電気ノードと前記第4電気ノードとの間に電気的に連結される。前記ローサイド集積回路は、前記第1電気ノードと前記第4電気ノードとの間に電気的に連結される。前記ハイサイド集積回路は、内部に複数の第1FETスイッチを備える。前記ローサイド集積回路は、内部に複数の第2FETスイッチを備える。前記複数の第1FETスイッチのそれぞれのFETスイッチは、前記複数の第2FETスイッチのそれぞれのFETスイッチと電気的に連結される。
前記制御システムは、第1アプリケーション及び第2アプリケーションを備えるマイクロコントローラを含む。
前記第1アプリケーションは、前記ハイサイド集積回路上の第1入力ピンで受信されて、前記ハイサイド集積回路に内部の前記複数の第1FETスイッチのそれぞれを開放動作状態に切り換えるように命令する第1制御信号を生成するように前記マイクロコントローラに命令する。
前記第1制御信号は、前記ローサイド集積回路上の第1入力ピンでさらに受信されて、前記ローサイド集積回路に内部の前記複数の第2FETスイッチのそれぞれを前記開放動作状態に切り換えるように命令する。
前記マイクロコントローラは、前記ハイサイド集積回路の出力ピン及び前記ローサイド集積回路の出力ピンのうち少なくとも1つから第1確認信号を受信する。
前記第2アプリケーションは、前記第1確認信号に基づいて前記複数の第1FETスイッチ及び前記複数の第2FETスイッチのうち少なくとも1つが前記開放動作状態に切り換えられたと判断する。
前記第2アプリケーションは、前記ハイサイド集積回路上の第2入力ピンで受信されて、前記ハイサイド集積回路に内部の前記複数の第1FETスイッチのそれぞれを前記開放動作状態に切り換えるように命令する第2制御信号を生成するように前記マイクロコントローラに命令する。
前記第2制御信号は、前記ローサイド集積回路上の第2入力ピンでさらに受信されて、前記ローサイド集積回路に内部の前記複数の第2FETスイッチのそれぞれを前記開放動作状態に切り換えるように命令する。
前記第2アプリケーションは、前記高電圧両方向スイッチを前記開放動作状態に切り換えるように命令する第3制御信号を生成するように前記マイクロコントローラに命令し、前記プリチャージ高電圧両方向スイッチを前記開放動作状態に切り換えるように命令する第4制御信号を生成するように前記マイクロコントローラに命令する。
前記制御システムは、前記第3電気ノードと電気的に連結された第1電圧センサ、及び前記第4電気ノードと電気的に連結された第2電圧センサをさらに含む。
前記第1電圧センサは、前記第3電気ノードの第1電圧を示し、前記マイクロコントローラによって受信される第1電圧測定信号を出力する。
前記第2電圧センサは、前記第4電気ノードの第2電圧を示し、前記マイクロコントローラによって受信される第2電圧測定信号を出力する。
前記マイクロコントローラは、前記第1電圧測定信号及び前記第2電圧測定信号のそれぞれに基づいて第1電圧値及び第2電圧値をそれぞれ決定し、前記第1電圧値と前記第2電圧値との差の絶対値が第1臨界電圧値より大きければ、前記高電圧両方向スイッチ及び前記プリチャージ高電圧両方向スイッチがそれぞれ前記開放動作状態に切り換えられたと判断する第3アプリケーションをさらに備える。
前記第3アプリケーションは、前記低電圧両方向スイッチを前記開放動作状態に切り換えるように命令する第5制御信号を生成するように前記マイクロコントローラに命令し、前記プリチャージ低電圧両方向スイッチを前記開放動作状態に切り換えるように命令する第6制御信号を生成するように前記マイクロコントローラに命令する。
前記制御システムは,前記第1電気ノードと電気的に連結された第3電圧センサ、及び前記第2電気ノードと電気的に連結された第4電圧センサをさらに含む。
前記第3電圧センサは、前記第1電気ノードの第3電圧を示し、前記マイクロコントローラによって受信される第3電圧測定信号を出力する。
前記第4電圧センサは、前記第2電気ノードの第4電圧を示し、前記マイクロコントローラによって受信される第4電圧測定信号を出力する。
前記マイクロコントローラは、前記第3電圧測定信号及び前記第4電圧測定信号のそれぞれに基づいて第3電圧値及び第4電圧値をそれぞれ決定し、前記第3電圧値と前記第4電圧値との差の絶対値が第2臨界電圧値より大きければ、前記低電圧両方向スイッチ及び前記プリチャージ低電圧両方向スイッチがそれぞれ前記開放動作状態に切り換えられたと判断する第4アプリケーションをさらに備える。
前記DC−DC電圧コンバータは、前記マイクロコントローラが前記第1制御信号を生成する前に、前記高電圧両方向スイッチが閉鎖動作状態であり、前記プリチャージ高電圧両方向スイッチが前記閉鎖動作状態であり、前記低電圧両方向スイッチが前記閉鎖動作状態であり、前記プリチャージ低電圧両方向スイッチが前記閉鎖動作状態であるブースト動作モードにある。
前記高電圧両方向スイッチは両方向MOSFETスイッチである。
前記低電圧両方向スイッチは両方向MOSFETスイッチである。
本発明の実施例のうち少なくとも1つによれば、制御システムは、DC−DC電圧コンバータ内のDC−DC電圧コンバータ制御回路内の複数のFETスイッチを開放動作状態に切り換える制御信号を生成するようにマイクロコントローラに命令する、相異し且つ独立した2つのアプリケーションを用いることで、いずれか1つのアプリケーションが動作しないか、または、制御信号のうち1つの制御信号がDC−DC電圧コンバータによって中断または作動しなくても、安定的にDC−DC電圧コンバータを安全動作モードに切り換えることができる。
本発明の効果は、上記の効果に限定されず、言及されていない他の効果は請求範囲の記載から当業者に明確に理解できるであろう。
本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。
本発明の一実施例によるDC−DC電圧コンバータのための制御システムを含む車両の回路図である。 DC−DC電圧コンバータで使用される両方向スイッチの回路図である。 図1の制御システムにおいて、マイクロコントローラによって使用されるメインアプリケーション、第1アプリケーション、第2アプリケーション、第3アプリケーション及び第4アプリケーションの構成図である。 DC−DC電圧コンバータをブースト動作モードから安全動作モードに切り換える方法のフロー図である。 DC−DC電圧コンバータをブースト動作モードから安全動作モードに切り換える方法のフロー図である。 DC−DC電圧コンバータをブースト動作モードから安全動作モードに切り換える方法のフロー図である。 DC−DC電圧コンバータをブースト動作モードから安全動作モードに切り換える方法のフロー図である。 DC−DC電圧コンバータをブースト動作モードから安全動作モードに切り換える方法のフロー図である。 DC−DC電圧コンバータをブースト動作モードから安全動作モードに切り換える方法のフロー図である。 DC−DC電圧コンバータをブースト動作モードから安全動作モードに切り換える方法のフロー図である。
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。
したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。
また、本発明の説明において、関連公知構成または機能についての具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にし得ると判断される場合、その詳細な説明は省略する。
明細書の全体に亘って、ある部分がある構成要素を「含む」とは、特に言及しない限り、他の構成要素を排除するものではなく、他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。また、明細書に記載された「制御ユニット」のような用語は、少なくとも1つの機能や動作を処理する単位を意味し、ハードウェア、ソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアとの組合せで具現され得る。
さらに、明細書の全体に亘って、ある部分が他の部分と「連結」されているとは、「直接的に連結」されている場合だけでなく、他の素子を介在して「間接的に連結」されている場合も含む。
図1を参照すれば、車両10が提供される。車両10は、バッテリー40、コンタクタ42、三相キャパシタバンク48、バッテリースタータージェネレータユニット50、DC−DC電圧コンバータ54、バッテリー56、制御システム58、車両コントローラ60、通信バス62及び電気ライン64、65、66、68、70、72、74を含む。
制御システム58の長所は、より安定的にDC−DC電圧コンバータ54をブースト動作モードから安全動作モードに切り換えることができるマイクロコントローラ800を備えることである。特に、マイクロコントローラ800は、DC−DC電圧コンバータ54内のDC−DC電圧コンバータ制御回路240内の複数のFETスイッチ506、606を開放動作状態に切り換える制御信号を生成するようにマイクロコントローラに命令する、相異し且つ独立した2つのアプリケーションを用いる。結果的に、本発明の制御システム58は、いずれか1つのアプリケーションが動作しないか、または、制御信号のうち1つの制御信号がDC−DC電圧コンバータ54によって中断または作動しなくても、安定的にDC−DC電圧コンバータ54を安全動作モードに切り換えることができる。
理解を助けるために、ノードとは電気回路の一領域や位置であり得る。信号は電圧、電流または2進数値であり得る。
ブースト動作モードは、DC−DC電圧コンバータ54が三相キャパシタバンク48に電圧を印加するDC−DC電圧コンバータ54の動作モードである。一実施例において、DC−DC電圧コンバータ54がブースト動作モードであるとき、コンタクタ42は開放動作状態であり、高電圧両方向MOSFETスイッチ200は閉鎖動作状態であり、プリチャージ高電圧両方向MOSFETスイッチ202は閉鎖動作状態であり、FETスイッチ506、606は要請に応じて切り換えられ、低電圧両方向MOSFETスイッチ270は閉鎖動作状態であり、プリチャージ低電圧両方向MOSFETスイッチ272は閉鎖動作状態である。
安全動作モードは、DC−DC電圧コンバータ54がバッテリー56またはバッテリー40に電圧を印加しないDC−DC電圧コンバータ54の動作モードである。一実施例において、DC−DC電圧コンバータ54が安全動作モードであるとき、コンタクタ42は開放動作状態であり、高電圧両方向MOSFETスイッチ200は開放動作状態であり、プリチャージ高電圧両方向MOSFETスイッチ202は開放動作状態であり、FETスイッチ506、606は開放動作状態であり、低電圧両方向MOSFETスイッチ270は開放動作状態であり、プリチャージ低電圧両方向MOSFETスイッチ272は開放動作状態である。また、安全動作モードにおいて、マイクロコントローラ800は前記スイッチのそれぞれが開放動作状態であるか否かを確認する。
バッテリー40は、正極端子100及び負極端子102を含む。一実施例において、バッテリー40は正極端子100と負極端子102との間で48Vdcを生成する。正極端子100は、コンタクタ42の第1側の第1電気ノード124に電気的に連結される。負極端子102は、コンタクタ42の接地に電気的に連結される。
コンタクタ42は、コンタクタコイル120、接点122、第1電気ノード124及び第2電気ノード126を含む。第1電気ノード124は、バッテリー40の正極端子100に電気的に連結される。第2電気ノード126は、三相キャパシタバンク48及びDC−DC電圧コンバータ54の電気ノード210の両方に電気的に連結される。マイクロコントローラ800が電圧ドライバー802、804のそれぞれによって受信される第1制御信号及び第2制御信号を生成するとき、コンタクタコイル81が通電されて接点122が閉鎖動作状態に変更される。逆に、マイクロコントローラ800が電圧ドライバー802、804のそれぞれによって受信される第3制御信号及び第4制御信号を生成するとき、コンタクタコイル81が非通電されて接点122が開放動作状態に変更される。一実施例において、第3制御信号及び第4制御信号はそれぞれ接地電圧レベルであり得る。
三相キャパシタバンク48は、バッテリースタータージェネレータユニット50、バッテリー40及びDC−DC電圧コンバータ54からの電気エネルギーの貯蔵及び放出に用いられる。三相キャパシタバンク48は、電気ライン65を通じてコンタクタ42の電気ノード126及びDC−DC電圧コンバータ54の電気ノード210に電気的に連結される。三相キャパシタバンク48は、電気ライン68、70、72を通じてバッテリースタータージェネレータユニット50に電気的に連結される。
バッテリースタータージェネレータユニット50は、電気ライン68、70、72を通じて三相キャパシタバンク48によって受信されるAC電圧を生成する。
DC−DC電圧コンバータ54は、高電圧両方向スイッチ200、プリチャージ高電圧両方向スイッチ202、電気ノード210、212、DC−DC電圧コンバータ制御回路240、低電圧両方向スイッチ270、プリチャージ低電圧両方向スイッチ272、電気ノード280、282、電圧センサ290、292、294、296及び電気ライン300、312を含む。
図1及び図2を参照すれば、一実施例において、高電圧両方向スイッチ200は、ノード340、ノード342、MOSFETスイッチ344、345及びダイオード346、347を含む。勿論、他の実施例において、高電圧両方向スイッチ200は求められる電圧と電流性能を有する他の類型のスイッチに代替され得る。
高電圧両方向スイッチ200は、電気ノード210、212の間でプリチャージ高電圧両方向スイッチ202に電気的に並列連結される。ノード340は電気ノード210に電気的に連結され、ノード342は電気ノード212に電気的に連結される。マイクロコントローラ800が、電気ライン908を通じて高電圧両方向スイッチ200によって受信されるか、又は、スイッチ200に動作可能に連結されたDC−DC電圧コンバータ54のコントローラまたはマイクロプロセッサによって受信される制御信号を生成するとき、マイクロコントローラ800はスイッチ200が閉鎖動作状態に切り換えられるように誘導する。マイクロコントローラ800が他の制御信号(例えば、接地電圧レベル制御信号)を電気ライン908に生成するとき、マイクロコントローラ800はスイッチ200が開放動作状態に切り換えられるように誘導する。
プリチャージ高電圧両方向スイッチ202は、電気ノード210に電気的に連結されたノード350、及び電気ノード212に電気的に連結されたノード352を備える。マイクロコントローラ800が、電気ライン910を通じてプリチャージ高電圧両方向スイッチ202によって受信されるか、又は、プリチャージ高電圧両方向スイッチ202に動作可能に連結されたDC−DC電圧コンバータ54のコントローラまたはマイクロプロセッサによって受信される制御信号を生成するとき、マイクロコントローラ800はプリチャージ高電圧両方向スイッチ202が閉鎖動作状態に切り換えられるように誘導する。マイクロコントローラ800が他の制御信号(例えば、接地電圧レベル制御信号)を電気ライン910に生成するとき、マイクロコントローラ800はプリチャージ高電圧両方向スイッチ202が開放動作状態に切り換えられるように誘導する。一実施例において、プリチャージ高電圧両方向スイッチ202は両方向MOSFETスイッチである。
DC−DC電圧コンバータ制御回路240は、端子446、端子448、ハイサイド集積回路450及びローサイド集積回路452を備える。DC−DC電圧コンバータ制御回路240は端子446で受信したDC電圧を端子448から出力される他のDC電圧に変換することができる。逆に、DC−DC電圧コンバータ制御回路240は端子448で受信したDC電圧を端子446から出力される他のDC電圧に変換することができる。
ハイサイド集積回路450は、内部に入力ピン500、入力ピン502、出力ピン504、複数のFETスイッチ506を含む。入力ピン500は、電気ライン900を通じてマイクロコントローラ800の入出力装置942に電気的に連結される。入力ピン502は、電気ライン902を通じてマイクロコントローラ800の入出力装置942に電気的に連結される。出力ピン504は、電気ライン916を通じてマイクロコントローラ800の入出力装置942に電気的に連結される。複数のスイッチ506は端子446、448の間に互いに電気的に並列で連結される。また、複数のFETスイッチ506のそれぞれのスイッチは、ローサイド集積回路452内のFETスイッチとそれぞれ電気的に直列で連結される。ハイサイド集積回路450は、入力ピン500にハイ論理信号を有する制御信号を受信するとき、FETスイッチ506を動作可能にする。逆に、ハイサイド集積回路450は、入力ピン500でロー論理信号を有する制御信号を受信するとき、複数のFETスイッチ506のそれぞれのスイッチを開放動作状態に切り換える。また、ハイサイド集積回路450は、入力ピン502でロー論理信号を有する制御信号を受信するとき、複数のFETスイッチ506のそれぞれのスイッチを開放動作状態に切り換える。また、ハイサイド集積回路450が複数のFETスイッチ506のそれぞれのスイッチを開放動作状態に切り換えるとき、出力ピン504は複数のFETスイッチ506のそれぞれのスイッチが開放動作状態であることを示し、電気ライン916を通じてマイクロコントローラ800の入出力装置942によって受信される確認信号を出力する。
ローサイド集積回路452は、内部に入力ピン600、入力ピン602、出力ピン604、複数のFETスイッチ606を含む。入力ピン600は、電気ライン900を通じてマイクロコントローラ800の入出力装置942に電気的に連結される。入力ピン602は、電気ライン902を通じてマイクロコントローラ800の入出力装置942に電気的に連結される。出力ピン604は、電気ライン916を通じてマイクロコントローラ800の入出力装置942に電気的に連結される。複数のスイッチ606は、端子446、448の間に互いに電気的に並列で連結される。また、複数のFETスイッチ606のそれぞれのスイッチは、ハイサイド集積回路450内のFETスイッチとそれぞれ電気的に直列で連結される。ローサイド集積回路452は、入力ピン600にハイ論理信号を有する制御信号を受信するとき、FETスイッチ606を動作可能にする。逆に、ローサイド集積回路452は、入力ピン600にロー論理信号を有する制御信号を受信するとき、複数のFETスイッチ606のそれぞれのスイッチを開放動作状態に切り換える。また、ローサイド集積回路452は、入力ピン602にロー論理信号を有する制御信号を受信するとき、複数のFETスイッチ606のそれぞれのスイッチを開放動作状態に切り換える。また、ローサイド集積回路452が複数のFETスイッチ606のそれぞれのスイッチを開放動作状態に切り換えるとき、出力ピン604は複数のFETスイッチ606のそれぞれのスイッチが開放動作状態であることを示し、電気ライン916を通じてマイクロコントローラ800の入出力装置942によって受信される確認信号を出力する。
低電圧両方向スイッチ270は、電気ノード280、282の間でプリチャージ低電圧両方向スイッチ272と電気的に並列連結される。低電圧両方向スイッチ270は、電気ノード280に電気的に連結されたノード760、及び電気ノード282に電気的に連結されたノード762を備える。マイクロコントローラ800が、電気ライン904を通じて低電圧両方向スイッチ270によって受信されるか、又は、低電圧両方向スイッチ270に動作可能に連結されたDC−DC電圧コンバータ54のコントローラまたはマイクロプロセッサによって受信される制御信号を生成するとき、マイクロコントローラ800は低電圧両方向スイッチ270が閉鎖動作状態に切り換えられるように誘導する。マイクロコントローラ800が他の制御信号(例えば、接地電圧レベル制御信号)を電気ライン904に生成するとき、マイクロコントローラ800は低電圧両方向スイッチ270が開放動作状態に切り換えられるように誘導する。一実施例において、低電圧両方向スイッチ270は両方向MOSFETスイッチである。
プリチャージ低電圧両方向スイッチ272は、電気ノード280に電気的に連結されたノード770、及び電気ノード282に電気的に連結されたノード772を備える。マイクロコントローラ800が、電気ライン904を通じてプリチャージ低電圧両方向スイッチ272によって受信されるか、又は、プリチャージ低電圧両方向スイッチ272に動作可能に連結されたDC−DC電圧コンバータ54のコントローラまたはマイクロプロセッサによって受信される制御信号を生成するとき、マイクロコントローラ800はプリチャージ低電圧両方向スイッチ272が閉鎖動作状態に切り換えられるように誘導する。マイクロコントローラ800が他の制御信号(例えば、接地電圧レベル制御信号)を電気ライン904に生成するとき、マイクロコントローラ800はスイッチ272が開放動作状態に切り換えられるように誘導する。
電圧センサ290は、電気ノード210及びマイクロコントローラ800に電気的に連結される。電圧センサ290は、電気ノード210の電圧を示し、電気ライン926を通じてマイクロコントローラ800によって受信される電圧測定信号を出力する。
電圧センサ292は、電気ノード210及びマイクロコントローラ800に電気的に連結される。電圧センサ292は、電気ノード212の電圧を示し、電気ライン928を通じてマイクロコントローラ800によって受信される電圧測定信号を出力する。
電圧センサ294は、電気ノード210及びマイクロコントローラ800に電気的に連結される。電圧センサ294は、電気ノード280の電圧を示し、電気ライン922を通じてマイクロコントローラ800によって受信される電圧測定信号を出力する。
電圧センサ296は、電気ノード210及びマイクロコントローラ800に電気的に連結される。電圧センサ296は、電気ノード280の電圧を示し、電気ライン924を通じてマイクロコントローラ800によって受信される電圧測定信号を出力する。
バッテリー56は、正極端子780及び負極端子782を含む。一実施例において、バッテリー56は正極端子780と負極端子782との間で12Vdcを生成する。正極端子780は、DC−DC電圧コンバータ54の電気ノード282に電気的に連結される。負極端子782は、接地に電気的に連結されるが、該接地はバッテリー40に連結された接地と異なり得る。
制御システム58は、DC−DC電圧コンバータ54をブースト動作モードに切り換えた後、安全動作モードに切り換えるのに用いられる。制御システム58は、マイクロコントローラ800、電圧ドライバー802、804、電圧センサ290、292、294、296及び電気ライン900、902、904、906、908、910、916、918、920、922、924、926、928を含む。
図1及び図3を参照すれば、マイクロコントローラ800は、マイクロプロセッサ940、入出力装置942、メモリー装置944及びアナログデジタルコンバータ946を含む。マイクロコントローラ800は、マイクロプロセッサ940によって実行されるメインアプリケーション950、ブースト(boost)アプリケーション952、第1アプリケーション954、第2アプリケーション956、第3アプリケーション958及び第4アプリケーション960をさらに含む。メインアプリケーション950、ブーストアプリケーション952、第1アプリケーション954、第2アプリケーション956、第3アプリケーション958及び第4アプリケーション960はメモリー装置944に貯蔵される。マイクロプロセッサ940は、入出力装置942、メモリ装置944、アナログデジタルコンバータ946、DC−DC電圧コンバータ54及び電圧ドライバー802、804と動作可能に連結される。
図1及び図3〜図10を参照すれば、DC−DC電圧コンバータ54をブースト動作モードに切り換えた後、DC−DC電圧コンバータ54をブースト動作モードから安全動作モードに切り換える方法のフロー図が示されている。フロー図は、メインアプリケーション950、ブーストアプリケーション952、第1アプリケーション954、第2アプリケーション956、第3アプリケーション958及び第4アプリケーション960を含む。
図4を参照してメインアプリケーション950を説明する。
段階600において、マイクロコントローラ800は、DC−DC電圧コンバータ54がブースト動作モードに切り換えられるべきであるか否かを判断する。一実施例において、マイクロコントローラ800は車両コントローラ60からの制御信号に基づいてDC−DC電圧コンバータ54がブースト動作モードに切り換えられるべきであるか否かを判断する。段階980の値が「はい」であれば、前記方法は段階982に進む。そうでなければ、前記方法は段階984に進む。
段階982において、マイクロコントローラ800は、ブーストアプリケーション952を実行する。段階982の後、前記方法は段階984に進む。
段階984において、マイクロコントローラ800は、DC−DC電圧コンバータ54が安全動作モードに切り換えられるべきであるか否かを判断する。一実施例において、マイクロコントローラ800は車両コントローラ60からの制御信号に基づいてDC−DC電圧コンバータ54が安全動作モードに切り換えられるべきであるか否かを判断する。段階984の値が「はい」であれば、前記方法は段階986に進む。そうでなければ、前記方法は段階980に進む。
段階986において、マイクロコントローラ800は、第1アプリケーション954を実行する。段階986の後、前記方法は段階988に進む。
段階988において、マイクロコントローラ800は、第2アプリケーション956を実行する。段階988の後、前記方法は段階990に進む。
段階990において、マイクロコントローラ800は、第3アプリケーション958を実行する。段階990の後、前記方法は段階992に進む。
段階992において、マイクロコントローラ800は、第4アプリケーション960を実行する。段階992の後、前記方法は段階980に進む。
図5及び図6を参照して、ブーストアプリケーション952を説明する。ブーストアプリケーション952は、DC−DC電圧コンバータ54をブースト動作モードに切り換えるのに用いられる。
段階1000において、マイクロコントローラ800は、コンタクタ42を開放動作状態に切り換えるように第1電圧ドライバー802及び第2電圧ドライバー804のそれぞれを誘導する第1制御信号及び第2制御信号を生成する。段階1000の後、前記方法は段階1002に進む。
段階1002において、マイクロコントローラ800は、DC−DC電圧コンバータ54内のプリチャージ高電圧両方向スイッチ202によって受信されて、プリチャージ高電圧両方向スイッチ202を閉鎖動作状態に切り換える第3制御信号を生成する。段階1002の後、前記方法は段階1004に進む。
段階1004において、マイクロコントローラ800は、DC−DC電圧コンバータ54内のプリチャージ低電圧両方向スイッチ272によって受信されて、プリチャージ低電圧両方向スイッチ272を閉鎖動作状態に切り換える第4制御信号を生成する。段階1004の後、前記方法は段階1006に進む。
段階1006において、マイクロコントローラ800は、DC−DC電圧コンバータ54内の高電圧両方向スイッチ200によって受信されて、高電圧両方向スイッチ200を閉鎖動作状態に切り換える第5制御信号を生成する。段階1006の後、前記方法は段階1008に進む。
段階1008において、マイクロコントローラ800は、DC−DC電圧コンバータ54内の低電圧両方向スイッチ270によって受信されて、低電圧両方向スイッチ270を閉鎖動作状態に切り換える第6制御信号を生成する。段階1008の後、前記方法は段階1010に進む。
段階1010において、マイクロコントローラ800は、DC−DC電圧コンバータ54内のハイサイド集積回路450上の第1入力ピン500で受信されて、ハイサイド集積回路450に内部の複数の第1FETスイッチ506に電力を供給するように命令する第7制御信号(例えば、ハイ論理レベル電圧)を生成する。第7制御信号は、DC−DC電圧コンバータ54内のローサイド集積回路452上の第1入力ピン600でさらに受信されて、ローサイド集積回路452に内部の複数の第2FETスイッチ606に電力を供給するように命令する。第1制御信号、第2制御信号、第3制御信号、第4制御信号、第5制御信号、第6制御信号及び第7制御信号は、DC−DC電圧コンバータ54がブースト動作モードを有するように誘導する。
図7を参照して、第1アプリケーション954を説明する。
段階1022において、マイクロコントローラ800は、DC−DC電圧コンバータ54内のハイサイド集積回路450上の第1入力ピン500で受信されて、ハイサイド集積回路450に内部の複数の第1FETスイッチ506のそれぞれを開放動作状態に切り換えるように命令する第8制御信号(例えば、ロー論理レベル電圧)を生成する。第8制御信号は、DC−DC電圧コンバータ54内のローサイド集積回路452上の第1入力ピン600でさらに受信されて、ローサイド集積回路452に内部の複数の第2FETスイッチ606のそれぞれを開放動作状態に切り換えるように命令する。段階1012の後、前記方法はメインアプリケーション950に戻る。
図8を参照して、第2アプリケーション956を説明する。
段階1024において、マイクロコントローラ800は、複数の第1FETスイッチ506及び複数の第2FETスイッチ606のうち少なくとも1つが開放動作状態に切り換えられることを示す第1確認信号をDC−DC電圧コンバータ54内のハイサイド集積回路450の出力ピン504及びDC−DC電圧コンバータ54内のローサイド集積回路452の出力ピン604のうち少なくとも1つから受信する。段階1024の後、前記方法は段階1026に進む。
段階1026において、マイクロコントローラ800は、DC−DC電圧コンバータ54内のハイサイド集積回路450上の第2入力ピン502で受信されて、ハイサイド集積回路450に内部の複数の第1FETスイッチ506のそれぞれを開放動作状態に切り換えるように命令する第9制御信号(例えば、ロー論理レベル電圧)を生成する。第9制御信号は、DC−DC電圧コンバータ54内のローサイド集積回路452上の第2入力ピン602でさらに受信されて、ローサイド集積回路452に内部の複数の第2FETスイッチ606のそれぞれを開放動作状態に切り換えるように命令する。段階1026の後、前記方法は段階1040に進む。
段階1040において、マイクロコントローラ800は、DC−DC電圧コンバータ54内の高電圧両方向スイッチ200を開放動作状態に切り換える第10制御信号を生成する。段階1040の後、前記方法は段階1042に進む。
段階1042において、マイクロコントローラ800は、DC−DC電圧コンバータ54内のプリチャージ高電圧両方向スイッチ202を開放動作状態に切り換える第11制御信号を生成する。段階1042の後、前記方法はメインアプリケーション950に戻る。
図9を参照して、第3アプリケーション958を説明する。
段階1044において、電気ノード210と電気的に連結された電圧センサ290は、電気ノード210の第1電圧を示す第1電圧測定信号を出力する。第1電圧信号はマイクロコントローラ800によって受信される。段階1044の後、前記方法は段階1046に進む。
段階1046において、電気ノード282と電気的に連結された電圧センサ292は、電気ノード212の第2電圧を示す第2電圧測定信号を出力する。第2電圧信号はマイクロコントローラ800によって受信される。段階1046の後、前記方法は段階1048に進む。
段階1048において、マイクロコントローラ800は、第1電圧測定信号及び第2電圧測定信号に基づいて第1電圧値及び第2電圧値をそれぞれ決定する。段階1048の後、前記方法は段階1050に進む。
段階1050において、マイクロコントローラ800は、第1電圧値と前記第2電圧値との差の絶対値が第1臨界電圧値より大きいか否かを判断する。段階1050の値が「はい」であれば、前記方法は段階1052に進む。そうでなければ、前記方法は段階1060に進む。
段階1052において、マイクロコントローラ800は、高電圧両方向スイッチ200及びプリチャージ高電圧両方向スイッチ202がそれぞれ開放動作状態に切り換えられたと判断する。段階1052の後、前記方法は段階1060に進む。
段階1060において、マイクロコントローラ800は、DC−DC電圧コンバータ54内の低電圧両方向スイッチ270を開放動作状態に切り換える第12制御信号を生成する。段階1060の後、前記方法は段階1062に進む。
段階1062において、マイクロコントローラ800は、DC−DC電圧コンバータ54内のプリチャージ低電圧両方向スイッチ272を開放動作状態に切り換える第13制御信号を生成する。段階1062の後、前記方法はメインアプリケーション950に戻る。
図10を参照して、第4アプリケーション960を説明する。
段階1064において、電気ノード280と電気的に連結された電圧センサ290は、電気ノード280の第3電圧を示す第3電圧測定信号を出力する。第3電圧信号はマイクロコントローラ800によって受信される。段階1064の後、前記方法は段階1066に進む。
段階1066において、電気ノード282と電気的に連結された電圧センサ296は、電気ノード282の第4電圧を示す第4電圧測定信号を出力する。第4電圧信号はマイクロコントローラ800によって受信される。段階1066の後、前記方法は段階1068に進む。
段階1068において、マイクロコントローラ800は、第3電圧測定信号及び第4電圧測定信号に基づいて第3電圧値及び第4電圧値をそれぞれ決定する。段階1068の後、前記方法は段階1070に進む。
段階1070において、マイクロコントローラ800は、第3電圧値と前記第4電圧値との差の絶対値が第2臨界電圧値より大きいか否かを判断する。段階1070の値が「はい」であれば、前記方法は段階1080に進む。そうでなければ、前記方法はメインアプリケーション950に戻る。
段階1080において、マイクロコントローラ800は、低電圧両方向スイッチ270及びプリチャージ低電圧両方向スイッチ272がそれぞれ開放動作状態に切り換えられたと判断する。段階1080の後、前記方法はメインアプリケーション950に戻る。
前記DC−DC電圧コンバータをブースト動作モードから安全動作モードに切り換える制御システムは、他の制御システムより実質的な長所を提供する。特に、制御システムは、DC−DC電圧コンバータ内のDC−DC電圧コンバータ制御回路内の複数のFETスイッチを開放動作状態に切り換える制御信号を生成するようにマイクロコントローラに命令する、相異し且つ独立した2つのアプリケーションを用いる。その結果、本発明の制御システムはいずれか1つのアプリケーションが動作しないか、または、制御信号のうち1つの制御信号がDC−DC電圧コンバータによって中断または作動しなくても、安定的にDC−DC電圧コンバータを安全動作モードに切り換えることができる。
以上、本発明を単に制限された数の実施例に基づいて説明したが、本発明はこのような実施例に限定されるものではなく、本発明の精神と範囲から逸脱しない範囲内の変形例、代案例、代替例または等価例が可能であることは言うまでのない。また、多様な実施例が上述されたが、本発明はこれら実施例の一部のみを含むこともあり得ることを理解せねばならない。したがって、本発明の特許請求の範囲は上述した説明によって制限されるものではない。
上述された本発明の実施例は装置及び方法のみを通じて具現されるものではなく、本発明の実施例の構成に対応する機能を実現するプログラムまたはそのプログラムが記録された記録媒体を通じても具現でき、このような具現は上述された実施例の記載から本発明が属する技術分野の専門家であれば容易に具現できるであろう。

Claims (8)

  1. プリチャージ高電圧スイッチ、プリチャージ低電圧スイッチ、第1電気ノードと第2電気ノードとの間で前記プリチャージ低電圧スイッチに電気的に並列連結される低電圧スイッチ、第3電気ノードと第4電気ノードとの間で前記プリチャージ高電圧スイッチに電気的に並列連結される高電圧スイッチ、前記第1電気ノードと前記第4電気ノードとの間に電気的に連結され、内部に複数の第1FETスイッチを備えるハイサイド集積回路、及び前記第1電気ノードと前記第4電気ノードとの間に電気的に連結され、内部に複数の第2FETスイッチを備えるローサイド集積回路を備えてなり、前記複数の第1FETスイッチのそれぞれのFETスイッチが前記複数の第2FETスイッチのそれぞれのFETスイッチと電気的に連結される、DC−DC電圧コンバータをブースト動作モードから安全動作モードに切り換える制御システムであって、
    第1アプリケーション及び第2アプリケーションを備えるマイクロコントローラを備えてなり、
    前記第1アプリケーションは、前記DC−DC電圧コンバータ内のハイサイド集積回路上の第1入力ピンで受信されて、前記ハイサイド集積回路に内部の複数の第1FETスイッチのそれぞれを開放動作状態に切り換えるように命令する第1制御信号を生成するように前記マイクロコントローラに命令し、
    前記第1制御信号は、前記DC−DC電圧コンバータ内のローサイド集積回路上の第1入力ピンでさらに受信されて、前記ローサイド集積回路に内部の複数の第2FETスイッチのそれぞれを前記開放動作状態に切り換えるように命令し、
    前記第2アプリケーションは、前記ハイサイド集積回路上の第2入力ピンで受信されて、前記ハイサイド集積回路に内部の前記複数の第1FETスイッチのそれぞれを前記開放動作状態に切り換えるように命令する第2制御信号を生成するように前記マイクロコントローラに命令し、
    前記第2制御信号は、前記ローサイド集積回路上の第2入力ピンでさらに受信されて、前記ローサイド集積回路に内部の前記複数の第2FETスイッチのそれぞれを前記開放動作状態に切り換えるように命令し、
    前記マイクロコントローラは、前記複数の第1FETスイッチ及び前記複数の第2FETスイッチを前記開放動作状態に切り換えて前記ハイサイド集積回路及び前記ローサイド集積回路と前記第1電気ノード及び前記第4電気ノードとの間の連結を遮断することで、前記DC−DC電圧コンバータを前記安全動作モードに切り換えるように構成された、制御システム。
  2. 前記第3電気ノードと電気的に連結された第1電圧センサと、
    前記第4電気ノードと電気的に連結された第2電圧センサとをさらに含み、
    前記第1電圧センサは、前記第3電気ノードの第1電圧を示し、前記マイクロコントローラによって受信される第1電圧測定信号を出力し、
    前記第2電圧センサは、前記第4電気ノードの第2電圧を示し、前記マイクロコントローラによって受信される第2電圧測定信号を出力し、
    前記マイクロコントローラは、前記第1電圧測定信号及び前記第2電圧測定信号のそれぞれに基づいて第1電圧値及び第2電圧値をそれぞれ決定し、前記第1電圧値と前記第2電圧値との差の絶対値が第1臨界電圧値より大きければ、前記高電圧スイッチ及び前記プリチャージ高電圧スイッチがそれぞれ前記開放動作状態に切り換えられたと判断する第3アプリケーションをさらに備える、請求項1に記載の制御システム。
  3. 前記第3アプリケーションは、前記低電圧スイッチを前記開放動作状態に切り換えるように命令する第5制御信号を生成するように前記マイクロコントローラに命令し、前記プリチャージ低電圧スイッチを前記開放動作状態に切り換えるように命令する第6制御信号を生成するように前記マイクロコントローラに命令する 、請求項2に記載の制御システム。
  4. 前記第1電気ノードと電気的に連結された第3電圧センサと、
    前記第2電気ノードと電気的に連結された第4電圧センサとをさらに含み、
    前記第3電圧センサは、前記第1電気ノードの第3電圧を示し、前記マイクロコントローラによって受信される第3電圧測定信号を出力し、
    前記第4電圧センサは、前記第2電気ノードの第4電圧を示し、前記マイクロコントローラによって受信される第4電圧測定信号を出力し、
    前記マイクロコントローラは、前記第3電圧測定信号及び前記第4電圧測定信号のそれぞれに基づいて第3電圧値及び第4電圧値をそれぞれ決定し、前記第3電圧値と前記第4電圧値との差の絶対値が第2臨界電圧値より大きければ、前記低電圧スイッチ及び前記プリチャージ低電圧スイッチがそれぞれ前記開放動作状態に切り換えられたと判断する第4アプリケーションをさらに備える、請求項1に記載の制御システム。
  5. 前記DC−DC電圧コンバータは、前記マイクロコントローラが前記第1制御信号を生成する前に、前記高電圧スイッチが閉鎖動作状態であり、前記プリチャージ高電圧スイッチが前記閉鎖動作状態であり、前記低電圧スイッチが前記閉鎖動作状態であり、前記プリチャージ低電圧スイッチが前記閉鎖動作状態であるブースト動作モードにある、請求項1に記載の制御システム。
  6. 前記高電圧スイッチは、両方向MOSFETスイッチであり、前記低電圧スイッチは、両方向MOSFETスイッチである、請求項1に記載の制御システム。
  7. 前記第2アプリケーションは、前記高電圧スイッチを前記開放動作状態に切り換えるように命令する第3制御信号を生成するように前記マイクロコントローラに命令し、前記プリチャージ高電圧スイッチを前記開放動作状態に切り換えるように命令する第4制御信号を生成するように前記マイクロコントローラに命令する、請求項1に記載の制御システム。
  8. 前記マイクロコントローラは、前記ハイサイド集積回路の出力ピン及び前記ローサイド集積回路の出力ピンのうち少なくとも1つから第1確認信号を受信し、
    前記第2アプリケーションは、前記第1確認信号に基づいて前記複数の第1FETスイッチ及び前記複数の第2FETスイッチのうち少なくとも1つが前記開放動作状態に切り換えられたと判断する、請求項1に記載の制御システム。
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