JP2022153040A - Control device and control method - Google Patents

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雅昭 村田
Masaaki Murata
英輝 佐藤
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恵 後藤
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Abstract

To suppress an overcurrent of a system mounting a DC-DC converter.SOLUTION: A control device 10 of a power supply system 100 comprises: a first isolating switch; a second isolating switch; a midpoint voltage detector that detects a midpoint voltage between a high-side switch element and a low-side switch element; a first voltage detector that measures a voltage between the first isolating switch and a converter; a second voltage detector that measures a voltage between a first power supply and the first isolating switch; a third voltage detector that measures a voltage between the second isolating switch and the converter; a fourth voltage detector that measures a voltage between a second power supply and the second isolating switch; a discharge circuit whose one end is electrically connected with a drain terminal of the high-side switch element and whose the other end is electrically connected with a source terminal of the low-side switch element; and a controller that turns off the first and second isolating switches after the midpoint voltage detector detects the midpoint voltage and confirms an operation of the converter.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、制御装置及び制御方法に関する。 The present disclosure relates to a control device and control method.

車両用の電源装置として、電源装置の所定位置よりも高電圧側で異常が生じた場合でも、所定位置よりも低電圧側の蓄電部に基づく電力を低電圧側の経路に供給する技術が知られている(特許文献1参照)。 As a power supply device for a vehicle, there is known a technology for supplying electric power based on a power storage unit at a lower voltage side than a predetermined position to a path on the low voltage side even when an abnormality occurs at a higher voltage side than the predetermined position of the power supply device. (see Patent Document 1).

特開2018-148733号公報JP 2018-148733 A

非絶縁型のDC-DCコンバータは、例えば、バッテリーや蓄電池などの電源が2つ接続された状態で車両などのシステムに搭載されている。DC-DCコンバータのメインスイッチ部が故障していた場合、動作前でも過電流が発生してヒューズを溶断してしまう可能性がある。 A non-insulated DC-DC converter is installed in a system such as a vehicle with two power sources such as batteries or storage batteries connected to each other. If the main switch section of the DC-DC converter is out of order, overcurrent may occur even before operation, blowing the fuse.

本開示は、DC-DCコンバータを搭載したシステムの過電流を事前にまたはDC-DCコンバータの動作前に抑制することのできる制御装置及び制御方法を提供することを目的とする。 An object of the present disclosure is to provide a control device and a control method capable of suppressing overcurrent in a system equipped with a DC-DC converter in advance or before operation of the DC-DC converter.

本開示に係る制御装置は、第1電源と、第2電源との間に設けられ、ドレイン端子が電源ラインに電気的に接続されたハイサイドスイッチ素子と、ドレイン端子が前記ハイサイドスイッチ素子のソース端子に電気的に接続され、ソース端子がグラウンドラインに電気的に接続されたローサイドスイッチ素子とを、それぞれ少なくとも1つ含むコンバータと、一端が前記第1電源の正極に電気的に接続され、他端が前記ハイサイドスイッチ素子のドレインに電気的に接続された第1遮断スイッチ部と、一端が前記第2電源の正極に電気的に接続され、他端が前記ハイサイドスイッチ素子のドレインに電気的に接続された第2遮断スイッチ部と、前記ハイサイドスイッチ素子と、前記ローサイドスイッチ素子との間の中点電圧を検出する中点電圧検出部と、前記第1遮断スイッチ部と前記コンバータとの間の電圧を測定する第1電圧検出部と、前記第1電源と前記第1遮断スイッチ部との間の電圧を測定する第2電圧検出部と、前記第2遮断スイッチ部と前記コンバータとの間の電圧を測定する第3電圧検出部と、前記第2電源と前記第2遮断スイッチ部との間の電圧を測定する第4電圧検出部と、一端が前記ハイサイドスイッチ素子のドレイン端子に電気的に接続され、他端が前記ローサイドスイッチ素子のソース端子に電気的に接続された放電回路部と、前記中点電圧検出部が前記中点電圧の検出および前記コンバータの動作確認後に前記第1遮断スイッチ部及び前記第2遮断スイッチ部をオフ状態に制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記第1電圧検出部の検出結果と、前記第3電圧検出部との測定値の検出結果に基づいて、前記放電回路部を制御して、前記コンバータの内部に蓄積された電荷を放電させる。 A control device according to the present disclosure includes a high-side switch element provided between a first power supply and a second power supply, a drain terminal of which is electrically connected to a power supply line, and a drain terminal of the high-side switch element. a converter including at least one low-side switch element electrically connected to a source terminal and the source terminal electrically connected to a ground line; one end of which is electrically connected to the positive electrode of the first power supply; a first cut-off switch part having the other end electrically connected to the drain of the high side switch element; one end electrically connected to the positive electrode of the second power supply and the other end connected to the drain of the high side switch element; a second cut-off switch section electrically connected; a midpoint voltage detection section for detecting a midpoint voltage between the high-side switch element and the low-side switch element; the first cut-off switch section and the converter; a first voltage detection unit that measures the voltage between the first power supply and the first cutoff switch unit; a second voltage detection unit that measures the voltage between the first cutoff switch unit; and the second cutoff switch unit and the converter a third voltage detection unit that measures the voltage between the second power supply and the second cutoff switch unit; a fourth voltage detection unit that measures the voltage between the second power supply and the second cutoff switch unit; a discharge circuit unit electrically connected to the terminal and having the other end electrically connected to the source terminal of the low-side switch element; a control unit configured to turn off the first cutoff switch unit and the second cutoff switch unit, wherein the control unit controls the detection result of the first voltage detection unit and the detection result of the third voltage detection unit; Based on the detection result of the measured value, the discharge circuit section is controlled to discharge the charge accumulated inside the converter.

本開示の制御装置において、前記制御部は、前記第1電圧検出部の検出結果および前記第3電圧検出部の検出結果が予め定めた閾値以上である場合に、前記放電回路部を制御して、前記コンバータの内部に蓄積された電荷を放電させる。 In the control device of the present disclosure, the control unit controls the discharge circuit unit when the detection result of the first voltage detection unit and the detection result of the third voltage detection unit are equal to or greater than a predetermined threshold value. , to discharge the charge accumulated inside the converter.

本開示の制御装置において、前記第1電圧検出部の検出結果の閾値は前記第2電圧検出部の検出結果に基づいて設定され、前記第3電圧検出部の検出結果の閾値は前記第4電圧検出部の検出結果に基づいて設定される。 In the control device of the present disclosure, the threshold of the detection result of the first voltage detection unit is set based on the detection result of the second voltage detection unit, and the threshold of the detection result of the third voltage detection unit is set to the fourth voltage. It is set based on the detection result of the detection unit.

本開示に係る制御方法は、第1電源と、第2電源との間に設けられ、ドレイン端子が電源ラインに電気的に接続されたハイサイドスイッチ素子と、ドレイン端子が前記ハイサイドスイッチ素子のソース端子に電気的に接続され、ソース端子がグラウンドラインに電気的に接続されたローサイドスイッチ素子とを、それぞれ少なくとも1つ含むコンバータにおいて、前記ハイサイドスイッチ素子と、前記ローサイドスイッチ素子との間の中点電圧を検出するステップと、前記中点電圧の検出および前記コンバータの動作確認後に、一端が前記第1電源の正極に電気的に接続され、他端が前記ハイサイドスイッチ素子のドレインに電気的に接続された第1遮断スイッチ部、及び一端が前記第2電源の正極に電気的に接続され、他端が前記ハイサイドスイッチ素子のドレインに電気的に接続された第2遮断スイッチ部をオフ状態に制御するステップと、前記第1遮断スイッチ部と前記コンバータとの間の電圧を測定するステップと、前記第1電源と前記第1遮断スイッチ部との間の電圧を測定するステップと、前記第2遮断スイッチ部と前記コンバータとの間の電圧を測定するステップと、前記第2電源と前記第2遮断スイッチ部との間の電圧を測定するステップと、前記第1遮断スイッチ部と前記コンバータとの間の電圧の検出結果と、前記第2遮断スイッチ部と前記コンバータとの間の電圧の検出結果に基づいて、前記コンバータの内部に蓄積された電荷を放電させるステップと、を含む。 A control method according to the present disclosure includes a high-side switch element provided between a first power supply and a second power supply, a drain terminal of which is electrically connected to a power supply line, and a drain terminal of the high-side switch element. a low side switch element electrically connected to a source terminal and a source terminal electrically connected to a ground line; one end is electrically connected to the positive electrode of the first power supply and the other end is electrically connected to the drain of the high-side switch element after detecting the midpoint voltage and confirming the operation of the converter after detecting the midpoint voltage and confirming the operation of the converter; and a second cut-off switch unit having one end electrically connected to the positive electrode of the second power supply and the other end electrically connected to the drain of the high-side switch element. controlling to an off state; measuring a voltage between the first cut-off switch section and the converter; measuring a voltage between the first power supply and the first cut-off switch section; measuring a voltage between the second cut-off switch section and the converter; measuring a voltage between the second power supply and the second cut-off switch section; and measuring a voltage between the first cut-off switch section and the converter. and discharging electric charges accumulated inside the converter based on a detection result of a voltage between the converter and a detection result of the voltage between the second cutoff switch section and the converter.

本開示によれば、DC-DCコンバータを搭載したシステムの過電流を事前にまたはDC-DCコンバータの動作前に抑制することができる。 According to the present disclosure, overcurrent in a system equipped with a DC-DC converter can be suppressed in advance or before operation of the DC-DC converter.

図1は、第1実施形態に係る電源システムの構成例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a power supply system according to the first embodiment. 図2は、遮断スイッチ部の構成例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a cutoff switch section. 図3は、遮断スイッチ部の変形例の構成例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of a modification of the cut-off switch section. 図4は、遮断スイッチ部の変形例の構成例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of a modification of the cut-off switch section. 図5は、遮断スイッチ部の変形例の構成例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of a modification of the cut-off switch section. 図6は、ハイサイド側のスイッチング素子と、ローサイド側のスイッチング素子との間の中点電圧を検出する方法を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining a method of detecting a midpoint voltage between a switching element on the high side and a switching element on the low side. 図7は、第1実施形態に係るスイッチング素子の故障判定処理を説明するためのタイミングチャートである。FIG. 7 is a timing chart for explaining a switching element failure determination process according to the first embodiment. 図8は、第1実施形態に係る遮断スイッチ部の故障判定処理の流れの一例を示すフローチャートである。FIG. 8 is a flowchart showing an example of the flow of failure determination processing of the cut-off switch section according to the first embodiment. 図9は、第1実施形態に係遮断スイッチ部のスイッチング素子の故障判定処理の流れの一例を示すフローチャートである。FIG. 9 is a flow chart showing an example of the flow of failure judgment processing of the switching element of the engagement/disengagement switch section according to the first embodiment. 図10は、第2実施形態に係る電源システムの構成例を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration example of a power supply system according to the second embodiment. 図11は、第2実施形態に係る放電処理を説明するためのタイミングチャートである。FIG. 11 is a timing chart for explaining discharge processing according to the second embodiment. 図12は、第2実施形態に係るコンバータの放電処理の流れの一例を示すフローチャートである。FIG. 12 is a flowchart showing an example of the flow of discharge processing of the converter according to the second embodiment.

以下、添付図面を参照して、本開示に係る実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本開示が限定されるものではなく、また、以下の実施形態において、同一の部位には同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。 Hereinafter, embodiments according to the present disclosure will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the present disclosure is not limited by this embodiment, and in the following embodiments, the same parts are given the same reference numerals to omit redundant description.

[第1実施形態]
図1は、第1実施形態に係る電源システムの構成例を示す図である。電源システム100は、第1電源1と、第2電源2と、ヒューズ3と、ヒューズ4と、制御装置10と、を含む。
[First embodiment]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a power supply system according to the first embodiment. A power supply system 100 includes a first power supply 1 , a second power supply 2 , a fuse 3 , a fuse 4 , and a control device 10 .

第1電源1は、制御装置10に電力を供給する電源装置である。第1電源1の電圧は、例えば、24Vまたは48Vが例示されるが、これに限定されない。第1電源1は、例えば、図示しないモータなどの動力源に電圧を出力する。 The first power supply 1 is a power supply device that supplies power to the control device 10 . The voltage of the first power supply 1 is, for example, 24V or 48V, but is not limited to this. The first power supply 1 outputs voltage to a power source such as a motor (not shown).

第2電源2は、制御装置10に電力を供給する電源装置である。第2電源2は、第1電源1に比べて低い電圧を出力する電源装置である。第2電源2の電圧は、例えば、12Vが例示されるが、これに限定されない。第2電源2は、例えば、コンデンサであってもよい。第2電源2は、例えば、ワイパーなどの車載機器に電圧を出力する。 The second power supply 2 is a power supply device that supplies power to the control device 10 . The second power supply 2 is a power supply device that outputs a voltage lower than that of the first power supply 1 . The voltage of the second power supply 2 is, for example, 12V, but is not limited to this. The second power supply 2 may be, for example, a capacitor. The second power supply 2 outputs voltage to onboard equipment such as a wiper.

ヒューズ3は、一端が第1電源1の正極に電気的に接続され、他端が制御装置10の電流検出部11に電気的に接続されている。ヒューズ3は、第1電源1を保護するために設けられている。ヒューズ3は、通過する電流が定格電流を超えると自己発熱により溶断する電流ヒューズである。ヒューズ3は、制御装置10から定格電流を超える過剰な電流が流れた際に溶断し、過剰な電流が第1電源1及び第1電源1に接続された各種装置に流入することを防止する。 The fuse 3 has one end electrically connected to the positive electrode of the first power supply 1 and the other end electrically connected to the current detector 11 of the control device 10 . A fuse 3 is provided to protect the first power supply 1 . The fuse 3 is a current fuse that melts due to self-heating when the passing current exceeds the rated current. The fuse 3 blows when excessive current exceeding the rated current flows from the control device 10 to prevent excessive current from flowing into the first power source 1 and various devices connected to the first power source 1.

ヒューズ4は、一端が第2電源2の正極に電気的に接続され、他端が制御装置10の電流検出部17に電気的に接続されている。ヒューズ4は、第2電源2を保護するために設けられている。ヒューズ4は、通過する電流が定格電流を超えると自己発熱により溶断する電流ヒューズである。ヒューズ4は、制御装置10から定格電流を超える過剰な電流が流れた際に溶断し、過剰な電流が第2電源2に流入することを防止する。 The fuse 4 has one end electrically connected to the positive electrode of the second power supply 2 and the other end electrically connected to the current detector 17 of the control device 10 . A fuse 4 is provided to protect the second power supply 2 . The fuse 4 is a current fuse that melts due to self-heating when the passing current exceeds the rated current. The fuse 4 blows when excessive current exceeding the rated current flows from the control device 10 to prevent excessive current from flowing into the second power supply 2 .

制御装置10は、電流検出部11と、遮断スイッチ部12と、過電流検出部13と、電圧検出部14と、電圧検出部15、出力コンデンサ16と、電流検出部17と、遮断スイッチ部18と、過電流検出部19と、電圧検出部20と、電圧検出部21と、出力コンデンサ22と、コンバータ23と、スイッチング素子診断部24と、中点電圧検出部25と、制御部26と、を備える。 The control device 10 includes a current detection unit 11, a cutoff switch unit 12, an overcurrent detection unit 13, a voltage detection unit 14, a voltage detection unit 15, an output capacitor 16, a current detection unit 17, and a cutoff switch unit 18. , an overcurrent detection unit 19, a voltage detection unit 20, a voltage detection unit 21, an output capacitor 22, a converter 23, a switching element diagnosis unit 24, a midpoint voltage detection unit 25, a control unit 26, Prepare.

電流検出部11は、一端がヒューズ3に電気的に接続され、他端が遮断スイッチ部12に電気的に接続されている。電流検出部11は、コンバータ23から出力される出力電流を検出する。電流検出部11は、検出結果に応じた電流検出信号を過電流検出部13に出力する。電流検出部11は、例えば、周知の電流センサであるが、これに限定されない。 The current detection section 11 has one end electrically connected to the fuse 3 and the other end electrically connected to the cutoff switch section 12 . Current detection unit 11 detects an output current output from converter 23 . The current detection section 11 outputs a current detection signal corresponding to the detection result to the overcurrent detection section 13 . The current detection unit 11 is, for example, a known current sensor, but is not limited to this.

遮断スイッチ部12は、一端が電流検出部11に電気的に接続され、他端がコンバータ23に接続されている。遮断スイッチ部12は、第1電源1と、コンバータ23との間の電気的な接続を遮断するように構成されている。遮断スイッチ部12は、第1遮断スイッチ部とも呼ばれる。 The cut-off switch section 12 has one end electrically connected to the current detection section 11 and the other end connected to the converter 23 . The cutoff switch section 12 is configured to cut off electrical connection between the first power supply 1 and the converter 23 . The cut-off switch section 12 is also called a first cut-off switch section.

図2は、遮断スイッチ部の構成例を示す図である。図2では、ヒューズ3と、電流検出部11とを省略している。図2に示すように、遮断スイッチ部12は、スイッチング素子Q11を含む。スイッチング素子Q11は、MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)などのトランジスタである。すなわち、遮断スイッチ部12は、半導体素子で構成されている。スイッチング素子Q11は、オフ状態の時には、第1電源1と、コンバータ23との間を電気的に遮断する。スイッチング素子Q11は、ゲートに制御信号が入力されるとオン状態に切り換り、第1電源1と、コンバータ23との間を電気的に接続する。スイッチング素子Q11は、シリコンパワーデバイス、GaNパワーデバイス、SiCパワーデバイス、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)などでもよい。 FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a cutoff switch section. In FIG. 2, the fuse 3 and the current detector 11 are omitted. As shown in FIG. 2, the cut-off switch section 12 includes a switching element Q11. The switching element Q11 is a transistor such as a MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor). That is, the cut-off switch section 12 is composed of a semiconductor element. Switching element Q11 electrically disconnects between first power supply 1 and converter 23 when in the OFF state. Switching element Q<b>11 switches to an ON state when a control signal is input to its gate, and electrically connects first power supply 1 and converter 23 . The switching element Q11 may be a silicon power device, a GaN power device, a SiC power device, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), or the like.

なお、遮断スイッチ部12の構成は、図2に示す構成例に限られない。図3と、図4と、図5とは、遮断スイッチ部の変形例の構成例を示す図である。 Note that the configuration of the cut-off switch section 12 is not limited to the configuration example shown in FIG. 3, 4, and 5 are diagrams showing configuration examples of modifications of the cut-off switch section.

図3に示すように、遮断スイッチ部12Aは、スイッチング素子Q11と、スイッチング素子Q12とを備えてもよい。スイッチング素子Q11は、例えば、ドレイン端子が第1電源1に電気的に接続され、ソース端子がスイッチング素子Q12のソース端子に電気的に接続されている。スイッチング素子Q12は、例えば、ソース端子がスイッチング素子Q11のソース端子に電気的に接続され、ドレイン端子がコンバータ23に電気的に接続されてよい。図3に示す例では、スイッチング素子Q11のゲート端子及びスイッチング素子Q12のゲート端子には、それぞれ、共通の制御信号が入力されるように構成されている。 As shown in FIG. 3, the cut-off switch section 12A may include a switching element Q11 and a switching element Q12. The switching element Q11 has, for example, a drain terminal electrically connected to the first power supply 1 and a source terminal electrically connected to the source terminal of the switching element Q12. The switching element Q12 may have, for example, a source terminal electrically connected to the source terminal of the switching element Q11 and a drain terminal electrically connected to the converter 23 . In the example shown in FIG. 3, a common control signal is input to each of the gate terminal of the switching element Q11 and the gate terminal of the switching element Q12.

図4に示すように、遮断スイッチ部12Bは、スイッチング素子Q11と、スイッチング素子Q12とを備えてもよい。遮断スイッチ部12Bは、スイッチング素子Q11のソース端子及びスイッチング素子Q12のゲート端子には、それぞれ、異なる制御信号が入力されるように構成されている点で、図3に示す遮断スイッチ部12Aとは異なる。 As shown in FIG. 4, the cut-off switch section 12B may include a switching element Q11 and a switching element Q12. The cut-off switch section 12B differs from the cut-off switch section 12A shown in FIG. 3 in that different control signals are input to the source terminal of the switching element Q11 and the gate terminal of the switching element Q12. different.

図5に示すように、遮断スイッチ部12Cは、リレーRYを備えてもよい。遮断スイッチ部12Cは、機械的に構成されていてもよい。この場合、リレーRYは、機械的な動作により、第1電源1と、コンバータ23との間を電気的に遮断したり、電気的に接続したりする。 As shown in FIG. 5, the cutoff switch section 12C may include a relay RY. The cut-off switch section 12C may be configured mechanically. In this case, the relay RY electrically disconnects or electrically connects the first power supply 1 and the converter 23 by mechanical operation.

図1に戻る。過電流検出部13は、電流検出部11から受けた電流検出信号に基づいて、過電流を検出する。過電流検出部13は、例えば、制御部26からの過電流診断信号に従って、過電流を検出する。過電流検出部13は、例えば、過電流を検出した場合、過電流停止回路部32に制御信号を出力する。 Return to FIG. The overcurrent detector 13 detects overcurrent based on the current detection signal received from the current detector 11 . The overcurrent detection unit 13 detects overcurrent according to, for example, an overcurrent diagnostic signal from the control unit 26 . For example, when detecting an overcurrent, the overcurrent detection unit 13 outputs a control signal to the overcurrent stop circuit unit 32 .

電圧検出部14は、遮断スイッチ部12と、コンバータ23との間の電圧を検出する。電圧検出部14は、遮断スイッチ部12と、コンバータ23との間の電圧の検出結果を制御部26に出力する。電圧検出部14は、第1電圧検出部とも呼ばれる。 Voltage detection unit 14 detects the voltage between cutoff switch unit 12 and converter 23 . Voltage detection unit 14 outputs the detection result of the voltage between cutoff switch unit 12 and converter 23 to control unit 26 . The voltage detection section 14 is also called a first voltage detection section.

電圧検出部15は、ヒューズ3と、電流検出部11との間の電圧を検出する。電圧検出部15は、ヒューズ3と、電流検出部11との間の電圧の検出結果を制御部26に出力する。電圧検出部15は、第2電圧検出部とも呼ばれる。 Voltage detector 15 detects the voltage between fuse 3 and current detector 11 . The voltage detection section 15 outputs the detection result of the voltage between the fuse 3 and the current detection section 11 to the control section 26 . The voltage detection section 15 is also called a second voltage detection section.

出力コンデンサ16は、コンバータ23からの電圧を平滑化する。出力コンデンサ16の電圧が、第1電源1側に出力される電圧となる。 Output capacitor 16 smoothes the voltage from converter 23 . The voltage of the output capacitor 16 becomes the voltage output to the first power supply 1 side.

電流検出部17は、一端がヒューズ4に電気的に接続され、他端が遮断スイッチ部18に電気的に接続されている。電流検出部17は、コンバータ23から出力される出力電流を検出する。電流検出部17は、検出結果に応じた電流検出信号を過電流検出部19に出力する。電流検出部17は、例えば、周知の電流センサであるが、これに限定されない。 The current detection section 17 has one end electrically connected to the fuse 4 and the other end electrically connected to the cutoff switch section 18 . Current detector 17 detects an output current output from converter 23 . The current detector 17 outputs a current detection signal corresponding to the detection result to the overcurrent detector 19 . The current detector 17 is, for example, a known current sensor, but is not limited to this.

遮断スイッチ部18は、一端が電流検出部17に電気的に接続され、他端がコンバータ23に接続されている。遮断スイッチ部18は、第2電源2と、コンバータ23との間の電気的な接続を遮断するように構成されている。遮断スイッチ部18は、図2から図5に示した遮断スイッチ部12と同様に構成することができる。遮断スイッチ部18は、第2遮断スイッチ部とも呼ばれる。 The cut-off switch section 18 has one end electrically connected to the current detection section 17 and the other end connected to the converter 23 . The cutoff switch section 18 is configured to cut off electrical connection between the second power supply 2 and the converter 23 . The cut-off switch section 18 can be configured in the same manner as the cut-off switch section 12 shown in FIGS. The cut-off switch section 18 is also called a second cut-off switch section.

過電流検出部19は、電流検出部17から受けた電流検出信号に基づいて、過電流を検出する。過電流検出部19は、例えば、制御部26からの過電流診断信号に従って、過電流を検出する。過電流検出部19は、例えば、過電流を検出した場合、過電流停止回路部32に制御信号を出力する。 The overcurrent detector 19 detects overcurrent based on the current detection signal received from the current detector 17 . The overcurrent detection unit 19 detects overcurrent according to, for example, an overcurrent diagnostic signal from the control unit 26 . For example, when detecting an overcurrent, the overcurrent detection unit 19 outputs a control signal to the overcurrent stop circuit unit 32 .

電圧検出部20は、遮断スイッチ部18と、コンバータ23との間の電圧を検出する。電圧検出部20は、遮断スイッチ部18と、コンバータ23との間の電圧の検出結果を制御部26に出力する。電圧検出部20は、第3電圧検出部とも呼ばれる。 Voltage detection unit 20 detects the voltage between cutoff switch unit 18 and converter 23 . Voltage detection unit 20 outputs the detection result of the voltage between cutoff switch unit 18 and converter 23 to control unit 26 . The voltage detection section 20 is also called a third voltage detection section.

電圧検出部21は、ヒューズ4と、電流検出部17との間の電圧を検出する。電圧検出部21は、ヒューズ4と、電流検出部17との間の電圧の検出結果を制御部26に出力する。電圧検出部21は、第4電圧検出部とも呼ばれる。 Voltage detector 21 detects the voltage between fuse 4 and current detector 17 . Voltage detection unit 21 outputs the detection result of the voltage between fuse 4 and current detection unit 17 to control unit 26 . Voltage detector 21 is also called a fourth voltage detector.

出力コンデンサ22は、コンバータ23からの電圧を平滑化する。出力コンデンサ22の電圧が、第2電源2側に出力される電圧となる。 Output capacitor 22 smoothes the voltage from converter 23 . The voltage of the output capacitor 22 becomes the voltage output to the second power supply 2 side.

コンバータ23は、双方向型のDC-DCコンバータである。コンバータ23は、ハイサイド側には、スイッチング素子Q1と、スイッチング素子Q3と、・・・、スイッチング素子Qp(pは任意の奇数)と、を備える。コンバータ23は、ローサイド側には、スイッチング素子Q2と、スイッチング素子Q4と、・・・、スイッチング素子Qn(nは任意の偶数)と、を備える。コンバータ23は、ハイサイド側とローサイド側において、それぞれ同じ数のスイッチング素子を備える。コンバータ23は、少なくともハイサイド側のスイッチング素子Q1と、ローサイド側のスイッチング素子Q2とを備えていればよい。 The converter 23 is a bidirectional DC-DC converter. The converter 23 includes a switching element Q1, a switching element Q3, . . . , a switching element Qp (p is an arbitrary odd number) on the high side. The converter 23 includes a switching element Q2, a switching element Q4, . . . , a switching element Qn (n is any even number) on the low side. The converter 23 has the same number of switching elements on the high side and the low side. The converter 23 may include at least a high-side switching element Q1 and a low-side switching element Q2.

ハイサイド側のスイッチング素子Q1と、スイッチング素子Q3と、・・・、スイッチング素子Qpは、それぞれ、ドレイン端子が高電位(第1電源1の電源ライン)に電気的に接続されている。ハイサイド側のスイッチング素子Q1と、スイッチング素子Q3と、・・・、スイッチング素子Qpは、それぞれ、ドレイン端子が遮断スイッチ部12に電気的に接続されている。ハイサイド側のスイッチング素子Q1と、スイッチング素子Q3と、・・・、スイッチング素子Qpは、それぞれ、ソース端子がローサイド側のスイッチング素子Q2と、スイッチング素子Q4と、・・・、スイッチング素子Qnのドレイン端子に電気的に接続されている。 The high-side switching element Q1, the switching element Q3, . The high-side switching element Q1, the switching element Q3, . The switching element Q1 on the high side, the switching element Q3, . electrically connected to the terminal.

ローサイド側の、スイッチング素子Q2と、スイッチング素子Q4と、・・・、スイッチング素子Qnは、それぞれ、ソース端子が低電位(グラウンドライン)に電気的に接続されている。 The source terminals of the switching elements Q2, Q4, . . . , Qn on the low side are electrically connected to a low potential (ground line).

コンバータ23は、コンデンサC1と、コンデンサC2と、・・・、コンデンサCm(mは任意の整数)とを備える。 The converter 23 includes a capacitor C1, a capacitor C2, . . . a capacitor Cm (m is an arbitrary integer).

コンデンサC1は、一端がスイッチング素子Q1のドレイン端子に電気的に接続され、他端がスイッチング素子Q2のソース端子に電気的に接続されている。コンデンサC2は、一端がスイッチング素子Q3のドレイン端子に電気的に接続され、他端がスイッチング素子Q4のソース端子に電気的に接続されている。コンデンサCmは、一端がスイッチング素子Qpのドレイン端子に電気的に接続され、他端がスイッチング素子Qnのソース端子に電気的に接続されている。すなわち、コンバータ23において、ハイサイド側のスイッチング素子とローサイド側のスイッチング素子とには、コンデンサが並列に接続されている。コンデンサC1からコンデンサCmは、各スイッチング素子がスイッチング動作をする際に発生するノイズを抑制する。 The capacitor C1 has one end electrically connected to the drain terminal of the switching element Q1 and the other end electrically connected to the source terminal of the switching element Q2. The capacitor C2 has one end electrically connected to the drain terminal of the switching element Q3 and the other end electrically connected to the source terminal of the switching element Q4. The capacitor Cm has one end electrically connected to the drain terminal of the switching element Qp and the other end electrically connected to the source terminal of the switching element Qn. That is, in the converter 23, capacitors are connected in parallel to the switching element on the high side and the switching element on the low side. Capacitors C1 to Cm suppress noise generated when each switching element performs a switching operation.

コンバータ23は、コイルL1と、コイルL2と、・・・、コイルLmとを備える。 The converter 23 includes a coil L1, a coil L2, . . . , and a coil Lm.

コイルL1は、一端がスイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2との間に電気的に接続され、他端が遮断スイッチ部18に電気的に接続されている。コイルL2は、一端がスイッチング素子Q3とスイッチング素子Q4との間に電気的に接続され、他端が遮断スイッチ部18に電気的に接続されている。コイルLmは、一端がスイッチング素子Qpとスイッチング素子Qnとの間に電気的に接続され、他端が遮断スイッチ部18に電気的に接続されている。すなわち、コンバータ23において、ハイサイド側の各スイッチ素子とローサイド側の各スイッチ素子との間と、遮断スイッチ部18との間には、コイルが電気的に接続されている。言い換えると、各コイルは、一端がハイサイド側のスイッチ素子とローサイド側のスイッチ素子との間に電気的に接続され、他端が遮断スイッチ部18に電気的に接続されている。すなわち、コンバータ23において、ハイサイド側の各スイッチ素子とローサイド側の各スイッチ素子との間には、それぞれ、遮断スイッチ部18が電気的に接続されている。 The coil L<b>1 has one end electrically connected between the switching element Q<b>1 and the switching element Q<b>2 and the other end electrically connected to the cut-off switch section 18 . The coil L2 has one end electrically connected between the switching element Q3 and the switching element Q4 and the other end electrically connected to the cutoff switch section 18 . The coil Lm has one end electrically connected between the switching element Qp and the switching element Qn, and the other end electrically connected to the cut-off switch section 18 . That is, in the converter 23 , coils are electrically connected between the switch elements on the high side and the switch elements on the low side and between the cutoff switch section 18 . In other words, each coil has one end electrically connected between the switch element on the high side and the switch element on the low side, and the other end electrically connected to the cutoff switch section 18 . That is, in the converter 23, the cut-off switch section 18 is electrically connected between each switching element on the high side and each switching element on the low side.

スイッチング素子診断部24は、コンバータ23の各スイッチ素子の故障を判定するための信号を出力する。スイッチング素子診断部24は、例えば、第1電源1および第2電源2とは異なる補助電源からの電圧Vcをコンバータ23の各スイッチ素子の故障を判定するための信号として出力する。補助電源は、例えば、コンバータ23の内部で必要な電力を生成する図示しない電源である。 Switching element diagnosis unit 24 outputs a signal for determining failure of each switch element of converter 23 . The switching element diagnostic unit 24 outputs, for example, a voltage Vc from an auxiliary power supply different from the first power supply 1 and the second power supply 2 as a signal for determining failure of each switch element of the converter 23 . The auxiliary power supply is, for example, a power supply (not shown) that generates necessary power inside the converter 23 .

中点電圧検出部25は、ハイサイド側の各スイッチ素子と、ローサイド側の各スイッチ素子の間の電圧である、中点電圧を検出する。中点電圧検出部25は、例えば、スイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2との間の中点電圧を検出する。 The midpoint voltage detection unit 25 detects a midpoint voltage, which is a voltage between each switch element on the high side and each switch element on the low side. The midpoint voltage detection unit 25 detects, for example, the midpoint voltage between the switching element Q1 and the switching element Q2.

制御部26は、遮断スイッチ駆動部30と、遮断スイッチ駆動部31と、過電流停止回路部32と、スイッチング素子制御部33と、電源制御部34と、を備える。 The control unit 26 includes a cut-off switch drive unit 30, a cut-off switch drive unit 31, an overcurrent stop circuit unit 32, a switching element control unit 33, and a power supply control unit .

遮断スイッチ駆動部30は、遮断スイッチ部12のオン状態とオフ状態を切り替える。遮断スイッチ駆動部30は、例えば、コンバータ23のハイサイド側のスイッチング素子とローサイド側のスイッチング素子との間の中点電圧を測定する際には、遮断スイッチ部12をオフ状態にする。 The cut-off switch driving section 30 switches the cut-off switch section 12 between an ON state and an OFF state. For example, when measuring the midpoint voltage between the high-side switching element and the low-side switching element of the converter 23 , the isolation switch driving section 30 turns off the isolation switch section 12 .

遮断スイッチ駆動部31は、遮断スイッチ部18のオン状態とオフ状態を切り替える。遮断スイッチ駆動部31は、例えば、コンバータ23のハイサイド側のスイッチング素子とローサイド側のスイッチング素子との間の中点電圧を測定する際には、遮断スイッチ部18をオフ状態にする。 The cut-off switch driving section 31 switches the cut-off switch section 18 between an ON state and an OFF state. For example, when measuring the midpoint voltage between the high-side switching element and the low-side switching element of the converter 23 , the isolation switch driving section 31 turns off the isolation switch section 18 .

過電流停止回路部32は、過電流検出部13または過電流検出部19が過電流を検出した場合に、コンバータ23の各スイッチング素子を停止させるための制御信号を出力する。 Overcurrent stop circuit unit 32 outputs a control signal for stopping each switching element of converter 23 when overcurrent detection unit 13 or overcurrent detection unit 19 detects an overcurrent.

スイッチング素子制御部33は、コンバータ23の各スイッチング素子を制御する。スイッチング素子制御部33は、例えば、過電流検出部13または過電流検出部19が過電流を検出した場合には、過電流停止回路部32からの制御信号に従って、コンバータ23の各スイッチング素子を制御する。スイッチング素子制御部33は、コンバータ23の対象となるスイッチング素子の短絡故障を判定するために、対象となるスイッチング素子をオフ状態に切り替える。スイッチング素子制御部33は、コンバータ23の対象となるスイッチング素子のオープン故障を判定するために、対象となるスイッチング素子をオン状態に切り替える。 Switching element control unit 33 controls each switching element of converter 23 . For example, when the overcurrent detection unit 13 or the overcurrent detection unit 19 detects an overcurrent, the switching element control unit 33 controls each switching element of the converter 23 according to the control signal from the overcurrent stop circuit unit 32. do. Switching element control unit 33 switches the target switching element to an off state in order to determine a short-circuit fault in the target switching element of converter 23 . Switching element control unit 33 switches the target switching element to the ON state in order to determine an open failure of the target switching element of converter 23 .

電源制御部34は、制御装置10の各部を制御する。電源制御部34は、例えば、過電流検出部13に対して制御信号S1を出力して、過電流を検出させる。電源制御部34は、例えば、過電流検出部19に対して制御信号S2を出力して、過電流を検出させる。電源制御部34は、例えば、制御信号S3を遮断スイッチ駆動部30に出力して、遮断スイッチ部12を制御させる。電源制御部34は、例えば、制御信号S4を遮断スイッチ駆動部31に出力して、遮断スイッチ部18を制御させる。電源制御部34は、例えば、スイッチング素子診断部24に制御信号S5を出力して、コンバータ23のハイサイド側のスイッチング素子とローサイド側のスイッチング素子との間の中点電圧を検出する処理を実行させる。電源制御部34は、例えば、制御信号S6をスイッチング素子制御部33に出力して、各スイッチング素子を制御させる。 The power control unit 34 controls each unit of the control device 10 . For example, the power control unit 34 outputs a control signal S1 to the overcurrent detection unit 13 to detect overcurrent. For example, the power control unit 34 outputs a control signal S2 to the overcurrent detection unit 19 to detect overcurrent. The power control unit 34 outputs, for example, a control signal S3 to the cut-off switch drive unit 30 to control the cut-off switch unit 12 . The power control unit 34 outputs, for example, a control signal S4 to the cut-off switch driving unit 31 to control the cut-off switch unit 18 . For example, the power control unit 34 outputs a control signal S5 to the switching element diagnosis unit 24, and executes processing for detecting a midpoint voltage between the high-side switching element and the low-side switching element of the converter 23. Let The power control unit 34 outputs, for example, a control signal S6 to the switching element control unit 33 to control each switching element.

電源制御部34は、電圧検出部14から遮断スイッチ部12とコンバータ23との間の電圧の検出結果を取得する。電源制御部34は、電圧検出部15からヒューズ3と電流検出部11との間の電圧の検出結果を取得する。電源制御部34は、電圧検出部20から遮断スイッチ部18とコンバータ23との間の電圧の検出結果を取得する。電源制御部34は、電圧検出部21からヒューズ4と電流検出部17との間の電圧の検出結果を取得する。電源制御部34は、電圧検出部14、電圧検出部15、電圧検出部20、及び電圧検出部21からの取得した検出結果に基づいて、遮断スイッチ部12及び遮断スイッチ部18の短絡故障を判定する。 The power control unit 34 acquires the detection result of the voltage between the cutoff switch unit 12 and the converter 23 from the voltage detection unit 14 . The power control unit 34 acquires the detection result of the voltage between the fuse 3 and the current detection unit 11 from the voltage detection unit 15 . The power control unit 34 acquires the detection result of the voltage between the cutoff switch unit 18 and the converter 23 from the voltage detection unit 20 . The power control unit 34 acquires the detection result of the voltage between the fuse 4 and the current detection unit 17 from the voltage detection unit 21 . The power control unit 34 determines a short-circuit failure of the cutoff switch unit 12 and the cutoff switch unit 18 based on the detection results obtained from the voltage detection unit 14, the voltage detection unit 15, the voltage detection unit 20, and the voltage detection unit 21. do.

電源制御部34は、中点電圧検出部25からコンバータ23のハイサイド側のスイッチング素子とローサイド側の間の中電電圧の検出結果を取得する。電源制御部34は、中点電圧検出部25から取得した中点電圧の検出結果に基づいて、ハイサイド側のスイッチング素子及びローサイド側のスイッチング素子の短絡故障及びオープン故障を判定する。 The power control unit 34 acquires the detection result of the intermediate voltage between the switching element on the high side and the low side of the converter 23 from the midpoint voltage detection unit 25 . Based on the detection result of the midpoint voltage obtained from the midpoint voltage detection unit 25, the power supply control unit 34 determines short-circuit failure and open failure of the switching element on the high side and the switching element on the low side.

図6を用いて、ハイサイド側のスイッチング素子と、ローサイド側のスイッチング素子との間の中点電圧を検出する方法について説明する。以下では、スイッチング素子Q1と、スイッチング素子Q2との間の中点電圧を検出する方法について説明する。 A method of detecting the midpoint voltage between the switching element on the high side and the switching element on the low side will be described with reference to FIG. A method for detecting the midpoint voltage between the switching element Q1 and the switching element Q2 will be described below.

図6に示すように、スイッチング素子診断部24は、トランジスタTr1と、ダイオード241と、抵抗素子242と、を備える。 As shown in FIG. 6, the switching element diagnosis unit 24 includes a transistor Tr1, a diode 241, and a resistance element 242.

トランジスタTr1は、例えば、バイポーラトランジスタであるが、これに限定されない。トランジスタTr1のエミッタ端子には、図示しない補助電源からの電圧Vcが入力される。トランジスタTr1のベース端子には、電源制御部34からの制御信号S5が入力される。トランジスタTr1のベース端子に制御信号S5が入力されることで、エミッタ端子に入力された電圧Vcに応じた電流が、エミッタ端子からコレクタ端子へと流れる。 The transistor Tr1 is, for example, a bipolar transistor, but is not limited to this. A voltage Vc from an auxiliary power supply (not shown) is input to the emitter terminal of the transistor Tr1. A control signal S5 from the power control unit 34 is input to the base terminal of the transistor Tr1. By inputting the control signal S5 to the base terminal of the transistor Tr1, a current corresponding to the voltage Vc input to the emitter terminal flows from the emitter terminal to the collector terminal.

ダイオード241は、アノード端子がトランジスタTr1のコレクタ端子に電気的に接続され、カソード端子が抵抗素子242の一端に電気的に接続されている。 The diode 241 has an anode terminal electrically connected to the collector terminal of the transistor Tr1 and a cathode terminal electrically connected to one end of the resistance element 242 .

抵抗素子242は、一端がダイオード241のカソード端子に電気的に接続され、他端がスイッチング素子Q1のドレイン端子に電気的に接続されている。抵抗素子242は、電流制限用の抵抗素子である。 The resistance element 242 has one end electrically connected to the cathode terminal of the diode 241 and the other end electrically connected to the drain terminal of the switching element Q1. The resistive element 242 is a resistive element for current limitation.

すなわち、スイッチング素子診断部24は、トランジスタTr1のエミッタ端子に電圧Vcが入力され、ベース端子に制御信号S5が入力されることで、スイッチング素子Q1のドレイン端子に電圧Vcを印加する。 That is, the switching element diagnosis unit 24 applies the voltage Vc to the drain terminal of the switching element Q1 by inputting the voltage Vc to the emitter terminal of the transistor Tr1 and inputting the control signal S5 to the base terminal thereof.

中点電圧検出部25は、ツェナーダイオード251と、抵抗素子252と、分圧回路253と、電圧検出部254と、を備える。 The midpoint voltage detection section 25 includes a Zener diode 251 , a resistance element 252 , a voltage dividing circuit 253 and a voltage detection section 254 .

ツェナーダイオード251は、アノード端子がスイッチング素子Q2のソース端子に電気的に接続され、カソード端子が抵抗素子252の一端に電気的に接続されている。 The Zener diode 251 has an anode terminal electrically connected to the source terminal of the switching element Q2 and a cathode terminal electrically connected to one end of the resistance element 252 .

抵抗素子252は、一端がツェナーダイオード251のカソード端子に電気的に接続され、他端がスイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2との間に一端が電気的に接続されたコイルL1の他端に電気的に接続されている。 The resistance element 252 has one end electrically connected to the cathode terminal of the Zener diode 251 and the other end electrically connected to the other end of the coil L1 having one end electrically connected between the switching element Q1 and the switching element Q2. It is connected to the.

分圧回路253は、一端がツェナーダイオード251のカソード端子に電気的に接続され、他端がツェナーダイオード251のアノード端子に電気的に接続されている。言い換えれば、分圧回路253は、ツェナーダイオード251に並列に接続されている。 The voltage dividing circuit 253 has one end electrically connected to the cathode terminal of the Zener diode 251 and the other end electrically connected to the anode terminal of the Zener diode 251 . In other words, the voltage divider circuit 253 is connected in parallel with the Zener diode 251 .

電圧検出部254は、分圧回路253からの出力によりスイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2との間の中点電圧を検出する。 The voltage detection unit 254 detects the midpoint voltage between the switching element Q1 and the switching element Q2 from the output from the voltage dividing circuit 253. FIG.

スイッチング素子制御部33は、スイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2との間の中点電圧を検出する際に、スイッチング素子Q1のオン状態とオフ状態とを切り替える。スイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2との間の中点電圧を検出することで、スイッチング素子Q1またはスイッチング素子Q2の故障を判定することができる。 The switching element control unit 33 switches the switching element Q1 between the ON state and the OFF state when detecting the midpoint voltage between the switching element Q1 and the switching element Q2. By detecting the midpoint voltage between the switching element Q1 and the switching element Q2, it is possible to determine the failure of the switching element Q1 or the switching element Q2.

例えば、スイッチング素子Q1がオフ状態の時、スイッチング素子Q1が正常であればスイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2との間の中点電圧は0である。スイッチング素子Q1が短絡故障している場合には、スイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2との間の中点電圧は、スイッチング素子診断部24に入力された補助電源の電圧Vcとなる。 For example, when the switching element Q1 is in the OFF state, the midpoint voltage between the switching element Q1 and the switching element Q2 is 0 if the switching element Q1 is normal. When the switching element Q1 has a short-circuit failure, the midpoint voltage between the switching element Q1 and the switching element Q2 is the voltage Vc of the auxiliary power supply input to the switching element diagnosis section 24 .

例えば、スイッチング素子Q1がオン状態の時、スイッチング素子Q1が正常であればスイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2との間の中点電圧はスイッチング素子診断部24に入力された補助電源の電圧Vcとなる。スイッチング素子Q1がオープン故障している場合には、スイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2との間の中点電圧は0となる。スイッチング素子Q2が短絡故障をしている場合には、スイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2との間の中点電圧は、スイッチング素子診断部24に入力された補助電源の電圧Vcから徐々に0に変化する。 For example, when the switching element Q1 is in the ON state, if the switching element Q1 is normal, the midpoint voltage between the switching element Q1 and the switching element Q2 is the voltage Vc of the auxiliary power supply input to the switching element diagnosis unit 24. . When switching element Q1 has an open failure, the midpoint voltage between switching element Q1 and switching element Q2 is zero. When the switching element Q2 has a short-circuit failure, the midpoint voltage between the switching element Q1 and the switching element Q2 gradually changes from the voltage Vc of the auxiliary power supply input to the switching element diagnosis section 24 to 0. do.

すなわち、スイッチング素子Q1の状態と、スイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2との間の中点電圧の値によって、スイッチング素子Q1またはスイッチング素子Q2の故障を判定することができる。 That is, the failure of switching element Q1 or switching element Q2 can be determined based on the state of switching element Q1 and the value of the midpoint voltage between switching element Q1 and switching element Q2.

図7を用いて、第1実施形態に係るスイッチング素子の故障判定処理について説明する。図7は、第1実施形態に係るスイッチング素子の故障判定処理を説明するためのタイミングチャートである。なお、図7に示すタイミングチャートは、遮断スイッチ部12が図2に示す構成であり、遮断スイッチ部18が図3に示す構成である場合のタイミングチャートである。 A switching element failure determination process according to the first embodiment will be described with reference to FIG. 7 . FIG. 7 is a timing chart for explaining a switching element failure determination process according to the first embodiment. The timing chart shown in FIG. 7 is a timing chart when the cutoff switch section 12 has the configuration shown in FIG. 2 and the cutoff switch section 18 has the configuration shown in FIG.

図7は、第1実施形態に係るコンバータ23のスイッチング素子Q1またはスイッチング素子Q2の故障を判定する処理を示す。 FIG. 7 shows a process of determining failure of switching element Q1 or switching element Q2 of converter 23 according to the first embodiment.

図7において、タイミングt1からタイミングt2の期間が遮断スイッチ部12と遮断スイッチ部18の短絡故障の確認期間である。タイミングt2からタイミングt5の期間がスイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2との間の中点電圧の確認期間である。 In FIG. 7, the period from timing t1 to timing t2 is the confirmation period for the short-circuit failure of the cut-off switch section 12 and the cut-off switch section 18 . A period from timing t2 to timing t5 is a confirmation period of the midpoint voltage between the switching element Q1 and the switching element Q2.

図7において、(a)は、スイッチング素子診断部24に電圧を供給する補助電源の電圧値を示す。(b)は、遮断スイッチ部12の状態を示す。(c)は、遮断スイッチ部18の状態を示す。(d)は、スイッチング素子Q1の状態を示す。(e)は、スイッチング素子Q2の状態を示す。(f)は、スイッチング素子診断部24の状態を示す。(g)は、スイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2との間の中点電圧の電圧値を示す。(h)は、波形101が電圧検出部14の電圧の検出結果を示し、波形102が電圧検出部15の電圧の検出結果を示す。(i)は、波形201が電圧検出部20の電圧の検出結果を示し、波形202が電圧検出部21の電圧の検出結果を示す。 In FIG. 7, (a) shows the voltage value of the auxiliary power supply that supplies voltage to the switching element diagnosis section 24. In FIG. (b) shows the state of the cut-off switch section 12. FIG. (c) shows the state of the cut-off switch section 18 . (d) shows the state of the switching element Q1. (e) shows the state of the switching element Q2. (f) shows the state of the switching element diagnostic unit 24; (g) shows the voltage value of the midpoint voltage between the switching element Q1 and the switching element Q2. In (h), a waveform 101 indicates the voltage detection result of the voltage detection unit 14 and a waveform 102 indicates the voltage detection result of the voltage detection unit 15 . In (i), a waveform 201 indicates the voltage detection result of the voltage detection unit 20 and a waveform 202 indicates the voltage detection result of the voltage detection unit 21 .

補助電源の電圧値は、タイミングt1からタイミングt5の期間の間、Vcである。遮断スイッチ部12、遮断スイッチ部18、およびスイッチング素子Q2は、タイミングt1からタイミングt5の期間の間、オフ状態である。タイミングt1からタイミングt5の期間の間、電圧検出部15で検出される電圧値は、第1電源1の電圧値であるV1である。タイミングt1からタイミングt5の期間の間、電圧検出部21で検出される電圧値は、第2電源2の電圧値であるV2である。 The voltage value of the auxiliary power supply is Vc during the period from timing t1 to timing t5. The cut-off switch section 12, the cut-off switch section 18, and the switching element Q2 are in the OFF state during the period from timing t1 to timing t5. The voltage value detected by the voltage detection unit 15 during the period from timing t1 to timing t5 is V1, which is the voltage value of the first power supply 1 . The voltage value detected by the voltage detection unit 21 during the period from timing t1 to timing t5 is V2, which is the voltage value of the second power supply 2 .

タイミングt1で、スイッチング素子診断部24は、制御信号S5を受けて、オン状態に切り換る。これにより、タイミングt1で、スイッチング素子Q1のドレイン端子にVcの電圧値が印加される。タイミングt1で、波形101に示すように、電圧検出部14で検出される電圧値が徐々に上昇する。 At timing t1, the switching element diagnosis unit 24 receives the control signal S5 and switches to the ON state. As a result, the voltage value of Vc is applied to the drain terminal of the switching element Q1 at the timing t1. At timing t1, as indicated by waveform 101, the voltage value detected by voltage detector 14 gradually increases.

タイミングt2で、波形101に示すように、電圧検出部14で検出される電圧値がV1aに達する。タイミングt2からタイミングt3の期間で、遮断スイッチ部12および遮断スイッチ部18の故障がなければ、電圧検出部14の検出結果がV1a、電圧検出部15の検出結果がV1、電圧検出部20の検出結果が0、電圧検出部21の検出結果がV2となる。 At timing t2, as indicated by waveform 101, the voltage value detected by voltage detection unit 14 reaches V1a. In the period from timing t2 to timing t3, if there is no failure in the cutoff switch section 12 and the cutoff switch section 18, the detection result of the voltage detection section 14 is V1a, the detection result of the voltage detection section 15 is V1, and the detection result of the voltage detection section 20 is V1a. The result is 0, and the detection result of the voltage detection unit 21 is V2.

タイミングt3からタイミングt4の期間は、スイッチング素子Q1がオフ状態であり、スイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2との間の中点電圧は0である。タイミングt3からタイミングt4の期間で、スイッチング素子Q1に短絡故障が発生していれば、中点電圧の値はVcになる。 During the period from timing t3 to timing t4, the switching element Q1 is in the OFF state, and the midpoint voltage between the switching elements Q1 and Q2 is zero. In the period from timing t3 to timing t4, if a short-circuit fault occurs in the switching element Q1, the value of the midpoint voltage becomes Vc.

タイミングt4で、スイッチング素子Q1は、オン状態になる。スイッチング素子Q1がオン状態になると、スイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2との間の中点電圧は、徐々に上昇する。 At timing t4, the switching element Q1 is turned on. When switching element Q1 is turned on, the midpoint voltage between switching element Q1 and switching element Q2 gradually increases.

タイミングt4からタイミングt5の期間で、スイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2との間の中点電圧は、補助電源のVcを分圧回路253に応じて分圧された分圧電圧Vc1に達する。タイミングt4からタイミングt5の期間で、スイッチング素子Q1がオープン故障している場合には、スイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2との間の中点電圧は0になる。タイミングt4からタイミングt5の期間で、スイッチング素子Q2が短絡故障している場合には、スイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2との間の中点電圧は、Vcに達した後に徐々に0まで変化する。タイミングt4からタイミングt5の期間で、電圧検出部20の検出結果が所定電圧値であるV2aに達する。 During the period from timing t4 to timing t5, the midpoint voltage between switching element Q1 and switching element Q2 reaches divided voltage Vc1 obtained by dividing Vc of the auxiliary power supply according to voltage dividing circuit 253 . During the period from timing t4 to timing t5, when the switching element Q1 has an open failure, the midpoint voltage between the switching element Q1 and the switching element Q2 becomes zero. In the period from timing t4 to timing t5, when the switching element Q2 has a short-circuit failure, the midpoint voltage between the switching elements Q1 and Q2 reaches Vc and then gradually changes to 0. During the period from timing t4 to timing t5, the detection result of the voltage detection unit 20 reaches V2a, which is a predetermined voltage value.

タイミングt5で、スイッチング素子Q1は、オフ状態になる。 At timing t5, the switching element Q1 is turned off.

タイミングt5からタイミングt6の期間の間で、スイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2との間の中点電圧は、0になる。タイミングt5からタイミングt6の期間の間で、電圧検出部20の検出結果が0になる。 During the period from timing t5 to timing t6, the midpoint voltage between switching element Q1 and switching element Q2 becomes zero. The detection result of the voltage detection unit 20 becomes 0 during the period from timing t5 to timing t6.

タイミングt6で、スイッチング素子診断部24は、オフ状態になる。これにより、第1実施形態に係るスイッチング素子の故障判定処理が終了する。 At timing t6, the switching element diagnosis unit 24 is turned off. Thus, the switching element failure determination process according to the first embodiment ends.

[処理内容]
図8を用いて、第1実施形態に係る制御部の処理内容について説明する。図8は、第1実施形態に係る遮断スイッチ部の故障判定処理の流れの一例を示すフローチャートである。
[Processing content]
Processing contents of the control unit according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a flowchart showing an example of the flow of failure determination processing of the cut-off switch section according to the first embodiment.

図8に示す、制御部26の処理は、遮断スイッチ部12及び遮断スイッチ部18をオフ状態で実施される処理である。 The processing of the control unit 26 shown in FIG. 8 is performed with the cutoff switch unit 12 and the cutoff switch unit 18 turned off.

制御部26は、第2電源2側の遮断スイッチ部18の内側の電圧は所定値未満であるか否かを判定する(ステップS101)。具体的には、制御部26は、電圧検出部20の電圧の検出結果が所定値未満であるか否かを判定する。遮断スイッチ部18の内側の電圧が所定値未満であると判定された場合(ステップS101;Yes)、ステップS102に進む。遮断スイッチ部18の内側の電圧が所定値未満であると判定されない場合(ステップS101;No)、ステップS104に進む。 The control unit 26 determines whether or not the voltage inside the cutoff switch unit 18 on the side of the second power supply 2 is less than a predetermined value (step S101). Specifically, the control unit 26 determines whether the voltage detection result of the voltage detection unit 20 is less than a predetermined value. If it is determined that the voltage inside the cutoff switch section 18 is less than the predetermined value (step S101; Yes), the process proceeds to step S102. If it is not determined that the voltage inside the cutoff switch section 18 is less than the predetermined value (step S101; No), the process proceeds to step S104.

ステップS101でYesと判定された場合、第1電源1側の遮断スイッチ部12の内側の電圧は所定値未満であるか否かを判定する(ステップS102)。具体的には。制御部26は電圧検出部14の電圧の検出結果が所定値未満であるか否かを判定する。遮断スイッチ部12の内側の電圧が所定値未満であると判定された場合(ステップS102;Yes)、ステップS103に進む。遮断スイッチ部12の内側の電圧が所定値未満であると判定されない場合(ステップS102;No)、ステップS104に進む。 If it is determined Yes in step S101, it is determined whether or not the voltage inside the cutoff switch section 12 on the side of the first power supply 1 is less than a predetermined value (step S102). In particular. The control unit 26 determines whether the voltage detection result of the voltage detection unit 14 is less than a predetermined value. If it is determined that the voltage inside the cutoff switch section 12 is less than the predetermined value (step S102; Yes), the process proceeds to step S103. If it is not determined that the voltage inside the cutoff switch section 12 is less than the predetermined value (step S102; No), the process proceeds to step S104.

ステップS102でYesと判定された場合は、制御部26は、遮断スイッチ部12及び遮断スイッチ部18は、正常であると判定する(ステップS103)。具体的には、制御部26は、遮断スイッチ部12及び遮断スイッチ部18は、故障していないと判定する。そして、図8の処理を終了する。 When it is determined as Yes in step S102, the control section 26 determines that the cut-off switch section 12 and the cut-off switch section 18 are normal (step S103). Specifically, the control unit 26 determines that the disconnection switch unit 12 and the disconnection switch unit 18 are not out of order. Then, the processing of FIG. 8 ends.

ステップS101又はステップS102でNoと判定された場合、制御部26は、遮断スイッチ部12又は遮断スイッチ部18は、異常であると判定する(ステップS104)。具体的には、制御部26は、ステップS101でNoと判定された場合には、遮断スイッチ部18は故障していると判定する。制御部26、ステップS102でNoと判定された場合には、遮断スイッチ部12は故障していると判定する。制御部26は、遮断スイッチ部12又は遮断スイッチ部18が故障していると判定した場合には、その旨の情報を図示しない上位装置に出力する。そして、図8の処理を終了する。 When it is determined as No in step S101 or step S102, the control section 26 determines that the cut-off switch section 12 or the cut-off switch section 18 is abnormal (step S104). Specifically, when it is determined No in step S101, the control unit 26 determines that the cut-off switch unit 18 is out of order. If the control unit 26 determines No in step S102, it determines that the cut-off switch unit 12 is out of order. When the control unit 26 determines that the cut-off switch unit 12 or the cut-off switch unit 18 is out of order, it outputs information to that effect to a host device (not shown). Then, the processing of FIG. 8 ends.

図9を用いて、第1実施形態に係る制御部の処理内容について説明する。図9は、第1実施形態に係る遮断スイッチ部のスイッチング素子の故障判定処理の流れの一例を示すフローチャートである。以下では、スイッチング素子Q1及びスイッチング素子Q2の故障を判定する場合を例に説明する。 Processing contents of the control unit according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a flowchart showing an example of the flow of failure determination processing for switching elements of the cut-off switch unit according to the first embodiment. In the following, an example of determining failure of the switching element Q1 and the switching element Q2 will be described.

図9に示す、制御部26の処理は、遮断スイッチ部12及び遮断スイッチ部18は、オフ状態で実施される処理である。 The processing of the control unit 26 shown in FIG. 9 is performed with the cutoff switch unit 12 and the cutoff switch unit 18 in the OFF state.

制御部26は、スイッチング素子診断部24をオン状態にする(ステップS201)。具体的には、制御部26は、制御信号S5をスイッチング素子診断部24に出力して、スイッチング素子診断部24をオン状態にする。そして、ステップS202に進む。 The control unit 26 turns on the switching element diagnosis unit 24 (step S201). Specifically, the control section 26 outputs the control signal S5 to the switching element diagnosis section 24 to turn on the switching element diagnosis section 24 . Then, the process proceeds to step S202.

制御部26は、第1電源1側の遮断スイッチ部12の内側で電圧を検出したか否かを判定する(ステップS202)。具体的には、制御部26は、電圧検出部20が電圧を検出したか否かを判定する。遮断スイッチ部12の内側で電圧を検出したと判定された場合(ステップS202;Yes)、ステップS203に進む。遮断スイッチ部12の内側で電圧を検出したと判定されない場合(ステップS202;No)、ステップS210に進む。 The control unit 26 determines whether voltage is detected inside the cutoff switch unit 12 on the side of the first power supply 1 (step S202). Specifically, the control unit 26 determines whether or not the voltage detection unit 20 has detected the voltage. If it is determined that the voltage is detected inside the cutoff switch section 12 (step S202; Yes), the process proceeds to step S203. If it is not determined that the voltage is detected inside the cut-off switch section 12 (step S202; No), the process proceeds to step S210.

ステップS202でYesと判定された場合、制御部26は、中点電圧は0であるか否かを判定する(ステップS203)。具体的には、制御部26は、中点電圧検出部25が検出した、スイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2との間の中点電圧が0であるか否かを判定する。中点電圧は0であると判定された場合(ステップS203;Yes)、ステップS204に進む。中点電圧は0でないと判定された場合(ステップS203;No)、ステップS210に進む。 When determined as Yes in step S202, the control unit 26 determines whether or not the midpoint voltage is 0 (step S203). Specifically, the control unit 26 determines whether or not the midpoint voltage between the switching element Q1 and the switching element Q2 detected by the midpoint voltage detection unit 25 is zero. If it is determined that the midpoint voltage is 0 (step S203; Yes), the process proceeds to step S204. If it is determined that the midpoint voltage is not 0 (step S203; No), the process proceeds to step S210.

ステップS203でYesと判定された場合、制御部26は、スイッチング素子Q1をオン状態に切り替える(ステップS204)。そして、ステップ205に進む。 If determined as Yes in step S203, the control unit 26 switches the switching element Q1 to the ON state (step S204). Then, go to step 205 .

制御部26は、中点電圧は所定値であるか否かを判定する(ステップS205)。具体的には、制御部26は、中点電圧検出部25が検出した、スイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2との間の中点電圧が補助電源の電圧Vcであるか否かを判定する。中点電圧は所定値であると判定された場合(ステップS205;Yes)、ステップS206に進む。中点電圧は所定値であると判定されない場合(ステップS205;No)、ステップS210に進む。 The control unit 26 determines whether or not the midpoint voltage is a predetermined value (step S205). Specifically, the control unit 26 determines whether or not the midpoint voltage between the switching element Q1 and the switching element Q2 detected by the midpoint voltage detection unit 25 is the voltage Vc of the auxiliary power supply. If it is determined that the midpoint voltage is the predetermined value (step S205; Yes), the process proceeds to step S206. If the midpoint voltage is not determined to be the predetermined value (step S205; No), the process proceeds to step S210.

制御部26は、第2電源2側の遮断スイッチ部18の内側の電圧は所定値以上であるか否かを判定する(ステップS206)。具体的には、制御部26は、電圧検出部20が検出した電圧が所定値以上であるか否かを判定する。遮断スイッチ部18の内側の電圧が所定値以上であると判定された場合(ステップS206;Yes)、ステップS207に進む。遮断スイッチ部18の内側の電圧が所定値以上であると判定されない場合(ステップS206;No)、ステップS210に進む。 The control unit 26 determines whether or not the voltage inside the cutoff switch unit 18 on the side of the second power supply 2 is equal to or higher than a predetermined value (step S206). Specifically, the control unit 26 determines whether the voltage detected by the voltage detection unit 20 is equal to or higher than a predetermined value. If it is determined that the voltage inside the cutoff switch unit 18 is equal to or higher than the predetermined value (step S206; Yes), the process proceeds to step S207. If it is not determined that the voltage inside the cutoff switch unit 18 is equal to or higher than the predetermined value (step S206; No), the process proceeds to step S210.

ステップS206でYesと判定された場合、制御部26は、正常であると判定する(ステップS207)。具体的には、制御部26は、スイッチング素子Q1、スイッチング素子Q2、コイルL1は故障していないと判定する。そして、ステップS208に進む。 When it is determined as Yes in step S206, the control unit 26 determines that it is normal (step S207). Specifically, the control unit 26 determines that the switching element Q1, the switching element Q2, and the coil L1 are not out of order. Then, the process proceeds to step S208.

制御部26は、スイッチング素子Q1をオフ状態に切り替える(ステップS208)。そして、ステップS209に進む。 The control unit 26 switches the switching element Q1 to the OFF state (step S208). Then, the process proceeds to step S209.

制御部26は、スイッチング素子診断部24をオフ状態にする(ステップS209)。具体的には、制御部26は、制御信号S5を停止させて、スイッチング素子診断部24をオフ状態にする。そして、図9の処理を終了する。 The control unit 26 turns off the switching element diagnosis unit 24 (step S209). Specifically, the control unit 26 stops the control signal S5 to turn off the switching element diagnosis unit 24 . Then, the processing of FIG. 9 ends.

ステップS202でNo、ステップS203でNo、ステップS205でNo、又はステップS206でNoと判定された場合、制御部26は、異常と判定する(ステップS210)。具体的には、制御部26は、ステップS202でNoと判定された場合、補助電源の異常と判定する。制御部26は、ステップS203でNoと判定された場合、スイッチング素子Q1の短絡故障であると判定する。制御部26は、ステップS205でNoと判定された場合、検出した電圧が0である場合には、Q1がオープン故障をしていると判定する。制御部26は、ステップS205でNoと判定された場合、検出した電圧が補助電源の電圧Vcから0に変化する場合には、スイッチング素子Q2が短絡故障をしていると判定する。制御部26は、ステップS206でNoと判定された場合、第2電源2に起因するプリチャージ異常であると判定する。制御部26は、ステップS206でNoと判定された場合、コイルL1に起因する故障であると判定する。コイルL1に起因する故障の一例について説明する。例えば、ステップS206では、スイッチング素子Q1及びスイッチング素子診断部24は、オン状態なので、補助電源の電圧VcがコイルL1から遮断スイッチ部18に印加される。ここで、補助電源からの電圧の異常はステップS202で判定している。そのため、例えば、コイルL1がオープン故障している場合などに、制御部26は、ステップS206でNoと判定する。そして、図9の処理を終了する。 If it is determined No in step S202, No in step S203, No in step S205, or No in step S206, the control unit 26 determines that there is an abnormality (step S210). Specifically, when the determination in step S202 is No, the control unit 26 determines that the auxiliary power supply is abnormal. If the determination in step S203 is No, the control unit 26 determines that the switching element Q1 has a short-circuit failure. If it is determined No in step S205 and the detected voltage is 0, the control unit 26 determines that Q1 has an open failure. When the determination in step S205 is No, the control unit 26 determines that the switching element Q2 has a short-circuit failure when the detected voltage changes from the voltage Vc of the auxiliary power supply to 0. If the determination in step S<b>206 is No, the control unit 26 determines that the precharge abnormality is caused by the second power supply 2 . If the determination in step S206 is No, the control unit 26 determines that the failure is caused by the coil L1. An example of failure caused by the coil L1 will be described. For example, in step S206, since the switching element Q1 and the switching element diagnosis section 24 are in the ON state, the voltage Vc of the auxiliary power supply is applied to the cutoff switch section 18 from the coil L1. Here, the abnormality of the voltage from the auxiliary power supply is determined in step S202. Therefore, for example, when the coil L1 has an open failure, the control unit 26 determines No in step S206. Then, the processing of FIG. 9 ends.

上述のとおり、第1実施形態では、コンバータ23に2つの電源を接続した状態で、コンバータ23のハイサイド側のスイッチング素子とローサイド側のスイッチング素子の中点電圧を測定することで、各スイッチング素子の故障判定を行うことができる。これにより、第1実施形態は、各スイッチング素子に故障が発生していた場合であっても、コンバータ23と電源との間に設けられたヒューズを溶断することなく、各スイッチング素子の故障判定を行うことができる。 As described above, in the first embodiment, while two power supplies are connected to the converter 23, by measuring the midpoint voltage of the switching element on the high side and the switching element on the low side of the converter 23, each switching element failure determination can be performed. As a result, in the first embodiment, even if a failure occurs in each switching element, failure determination of each switching element can be performed without blowing the fuse provided between the converter 23 and the power supply. It can be carried out.

[第2実施形態]
図10は、第2実施形態に係る電源システムの構成例を示す図である。電源システム100Aは、放電回路部27と、制御部26Aが放電回路駆動部35を備える点で、図1に示す電源システム100とは異なる。
[Second embodiment]
FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration example of a power supply system according to the second embodiment. The power supply system 100A is different from the power supply system 100 shown in FIG. 1 in that the discharge circuit section 27 and the control section 26A are provided with the discharge circuit driving section 35 .

コンバータ23が動作を開始した後、動作を終了するとコンバータ23の内部のコンデンサC1からコンデンサCmなどには電荷が残っていることがある。コンバータ23を次の動作前の中点電圧を検出する処理を行う際に、コンバータ23の内部に電荷が残っていると基準値が変化してしまうので、正確な中点電圧の値を検出することができない可能性がある。そのため、第2実施形態では、コンバータ23の動作終了後に、コンバータ23の内部の電荷を放電させる。 After the converter 23 starts to operate, when the operation ends, electric charges may remain in the capacitors C1 to Cm inside the converter 23 . When performing the process of detecting the midpoint voltage before the next operation of the converter 23, if the charge remains inside the converter 23, the reference value changes, so an accurate midpoint voltage value is detected. may not be possible. Therefore, in the second embodiment, the charge inside the converter 23 is discharged after the operation of the converter 23 is finished.

放電回路部27は、一端がコンバータ23のハイサイド側のスイッチング素子のドレイン端子に電気的に接続され、他端がコンバータ23のローサイド側のスイッチング素子のソース端子に電気的に接続されている。放電回路部27は、放電回路駆動部35からの制御信号に従って、コンバータ23の内部の電荷を放電する。放電回路部27は、遮断スイッチ部12および遮断スイッチ部18がオフ状態であるときに、コンバータ23の内部の電荷を放電する。放電回路部27は、例えば、トランジスタで構成されているが、これに限定されない。 The discharge circuit unit 27 has one end electrically connected to the drain terminal of the high-side switching element of the converter 23 and the other end electrically connected to the source terminal of the low-side switching element of the converter 23 . Discharge circuit unit 27 discharges electric charges inside converter 23 in accordance with a control signal from discharge circuit drive unit 35 . Discharging circuit unit 27 discharges electric charges inside converter 23 when cutoff switch unit 12 and cutoff switch unit 18 are in the OFF state. The discharge circuit section 27 is composed of, for example, a transistor, but is not limited to this.

放電回路駆動部35は、放電回路部27に制御信号を出力して放電回路部27を駆動させて、コンバータ23の内部の電荷を放電させる。放電回路駆動部35は、電源制御部34からの制御に従って、放電回路部27に制御信号を出力する。 The discharge circuit drive unit 35 outputs a control signal to the discharge circuit unit 27 to drive the discharge circuit unit 27 and discharge the electric charge inside the converter 23 . The discharge circuit drive section 35 outputs a control signal to the discharge circuit section 27 under the control of the power supply control section 34 .

電源制御部34は、放電回路駆動部35に制御信号を出力して、放電回路駆動部35に放電回路部27を駆動させる。電源制御部34は、例えば、電圧検出部14および電圧検出部20の電圧の検出結果が所定の電圧値以下となると、制御信号の出力を停止する。 The power control unit 34 outputs a control signal to the discharge circuit drive unit 35 to cause the discharge circuit drive unit 35 to drive the discharge circuit unit 27 . For example, when the voltage detection results of the voltage detection unit 14 and the voltage detection unit 20 become equal to or less than a predetermined voltage value, the power supply control unit 34 stops outputting the control signal.

図11を用いて、第2実施形態に係るコンバータの放電処理について説明する。図11は、第2実施形態に係る放電処理を説明するためのタイミングチャートである。なお、図11に示すタイミングチャートは、遮断スイッチ部12が図2に示す構成であり、遮断スイッチ部18が図3に示す構成である場合のタイミングチャートである。 The discharging process of the converter according to the second embodiment will be described with reference to FIG. 11 . FIG. 11 is a timing chart for explaining discharge processing according to the second embodiment. The timing chart shown in FIG. 11 is a timing chart when the cutoff switch section 12 has the configuration shown in FIG. 2 and the cutoff switch section 18 has the configuration shown in FIG.

図11は、コンバータ23の動作終了後の処理を示す。図11において、タイミングt3からタイミングt4の期間が、コンバータ23の内部の電荷を放電する期間である。 FIG. 11 shows the processing after the converter 23 finishes its operation. In FIG. 11, the period from timing t3 to timing t4 is the period during which the charge inside the converter 23 is discharged.

図11において、(a)は、スイッチング素子診断部24に電圧を供給する補助電源の電圧値を示す。(b)は、遮断スイッチ部12の状態を示す。(c)は、遮断スイッチ部18の状態を示す。(d)は、スイッチング素子Q1の状態を示す。(e)は、スイッチング素子Q2の状態を示す。(f)は、スイッチング素子診断部24の状態を示す。(g)は、スイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2との間の中点電圧の電圧値を示す。(h)は、波形101が電圧検出部14の電圧の検出結果を示し、波形102が電圧検出部15の電圧の検出結果を示す。(i)は、波形201が電圧検出部20の電圧の検出結果を示し、波形202が電圧検出部21の電圧の検出結果を示す。(j)は、放電回路部27の状態を示す。 In FIG. 11 , (a) shows the voltage value of the auxiliary power supply that supplies voltage to the switching element diagnostic section 24 . (b) shows the state of the cut-off switch section 12. FIG. (c) shows the state of the cut-off switch section 18 . (d) shows the state of the switching element Q1. (e) shows the state of the switching element Q2. (f) shows the state of the switching element diagnostic unit 24; (g) shows the voltage value of the midpoint voltage between the switching element Q1 and the switching element Q2. In (h), a waveform 101 indicates the voltage detection result of the voltage detection unit 14 and a waveform 102 indicates the voltage detection result of the voltage detection unit 15 . In (i), a waveform 201 indicates the voltage detection result of the voltage detection unit 20 and a waveform 202 indicates the voltage detection result of the voltage detection unit 21 . (j) indicates the state of the discharge circuit section 27 .

タイミングt1で、各スイッチング素子がオフの状態で遮断スイッチ部12がオフ状態になる。タイミングt1からタイミングt2の期間で、電圧検出部20で検出される電圧値は下降する。 At timing t1, each switching element is turned off, and the cut-off switch section 12 is turned off. During the period from timing t1 to timing t2, the voltage value detected by the voltage detection section 20 decreases.

タイミングt2で、遮断スイッチ部18がオフ状態になる。 At timing t2, the cut-off switch section 18 is turned off.

タイミングt3で、放電回路部27は、オン状態になる。タイミングt3からタイミングt4の期間は、放電回路部27は、オン状態を継続する。 At timing t3, the discharge circuit section 27 is turned on. During the period from timing t3 to timing t4, the discharge circuit section 27 remains on.

タイミングt3からタイミングt4の期間は、電圧検出部14で検出される電圧値は下降する。タイミングt4で、放電回路部27は、オフ状態になる。 During the period from timing t3 to timing t4, the voltage value detected by the voltage detection unit 14 decreases. At timing t4, the discharge circuit section 27 is turned off.

タイミングt4からタイミングt5の期間で、図示しない上位装置からの命令または外部機器などから停止命令が発生していることにより補助電源はオフ状態になる。これにより、第2実施形態に係る放電処理が終了する。 During the period from timing t4 to timing t5, the auxiliary power supply is turned off due to a command from a host device (not shown) or a stop command from an external device. This completes the discharge process according to the second embodiment.

[処理内容]
図12を用いて、第2実施形態に係る制御部の処理内容について説明する。図12は、第2実施形態に係るコンバータの放電処理の流れの一例を示すフローチャートである。
[Processing content]
Processing contents of the control unit according to the second embodiment will be described with reference to FIG. 12 . FIG. 12 is a flowchart showing an example of the flow of discharge processing of the converter according to the second embodiment.

図12に示す処理は、制御部26Aがコンバータの動作の終了後に、外部機器などから停止命令を受けた後に実施する処理である。 The process shown in FIG. 12 is performed after the control unit 26A receives a stop command from an external device or the like after the operation of the converter is finished.

制御部26Aは、第1電源1側の遮断スイッチ部12をオフ状態にする(ステップS301)。具体的には、制御部26Aは、遮断スイッチ部12をオフ状態にして、第1電源1と、コンバータ23とを電気的に遮断する。そして、ステップS302に進む。 26 A of control parts turn off the cutoff switch part 12 by the side of the 1st power supply 1 (step S301). Specifically, control unit 26</b>A turns off switch unit 12 to electrically disconnect first power supply 1 and converter 23 . Then, the process proceeds to step S302.

制御部26Aは、第2電源2側の遮断スイッチ部18をオフ状態にする(ステップS302)。具体的には、制御部26Aは、遮断スイッチ部18をオフ状態にして、第2電源2と、コンバータ23とを電気的に遮断する。そして、ステップS303に進む。 The control unit 26A turns off the cutoff switch unit 18 on the side of the second power supply 2 (step S302). Specifically, control unit 26</b>A turns off switch unit 18 to electrically disconnect second power supply 2 and converter 23 . Then, the process proceeds to step S303.

制御部26Aは、放電回路部27をオン状態にする(ステップS303)。具体的には、制御部26Aは、放電回路部27をオン状態にして、コンバータ23内部の電荷を放電させる。そして、ステップS304に進む。 The control unit 26A turns on the discharge circuit unit 27 (step S303). Specifically, control unit 26</b>A turns on discharge circuit unit 27 to discharge the charge inside converter 23 . Then, the process proceeds to step S304.

制御部26Aは、所定時間待機する(ステップS304)。具体的には、制御部26Aは、コンバータ23の電荷が放電されるまで待機する。そして、ステップS305に進む。 The controller 26A waits for a predetermined time (step S304). Specifically, control unit 26A waits until the charge in converter 23 is discharged. Then, the process proceeds to step S305.

制御部26Aは、第2電源2側の遮断スイッチ部18の内側の電圧は所定値未満であるか否かを判定する(ステップS305)。具体的には、制御部26Aは、電圧検出部20で検出された電圧値が所定値未満であるか否かを判定する。より具体的には、制御部26Aは、電圧検出部20で検出された電圧値が第2電源2の電圧V2未満であるか否かを判定する。遮断スイッチ部18の内側の電圧は所定値未満であると判定された場合(ステップS305;Yes)、ステップS306に進む。遮断スイッチ部18の内側の電圧は所定値未満であると判定されない場合(ステップS305;No)、ステップS308に進む。 The control unit 26A determines whether or not the voltage inside the cutoff switch unit 18 on the side of the second power supply 2 is less than a predetermined value (step S305). Specifically, control unit 26A determines whether the voltage value detected by voltage detection unit 20 is less than a predetermined value. More specifically, control unit 26A determines whether the voltage value detected by voltage detection unit 20 is less than voltage V2 of second power supply 2 . If it is determined that the voltage inside the cutoff switch section 18 is less than the predetermined value (step S305; Yes), the process proceeds to step S306. If it is not determined that the voltage inside the cutoff switch section 18 is less than the predetermined value (step S305; No), the process proceeds to step S308.

ステップS305でYesと判定された場合、制御部26Aは、第1電源1側の遮断スイッチ部12の内側の電圧は所定値未満であるか否かを判定する(ステップS306)。具体的には、制御部26Aは、電圧検出部14で検出された電圧値が所定値未満であるか否かを判定する。より具体的には、制御部26Aは、電圧検出部14で検出された電圧値が第1電源1の電圧V1未満であるか否かを判定する。遮断スイッチ部12の内側の電圧は所定値未満であると判定された場合(ステップS306;Yes)、ステップS307に進む。遮断スイッチ部12の内側の電圧は所定値未満であると判定されない場合(ステップS306;No)、ステップS308に進む。 When determined as Yes in step S305, the control section 26A determines whether or not the voltage inside the cutoff switch section 12 on the side of the first power supply 1 is less than a predetermined value (step S306). Specifically, control unit 26A determines whether the voltage value detected by voltage detection unit 14 is less than a predetermined value. More specifically, the control unit 26A determines whether or not the voltage value detected by the voltage detection unit 14 is less than the voltage V1 of the first power supply 1 . If it is determined that the voltage inside the cutoff switch section 12 is less than the predetermined value (step S306; Yes), the process proceeds to step S307. If it is not determined that the voltage inside the cutoff switch section 12 is less than the predetermined value (step S306; No), the process proceeds to step S308.

ステップS306でYesと判定された場合、制御部26Aは、放電回路部27をオフ状態にする(ステップS307)。具体的には、制御部26Aは、放電回路部27をオフ状態にして、コンバータ23の放電処理を終了する。そして、図12の処理を終了する。 If determined as Yes in step S306, the control unit 26A turns off the discharge circuit unit 27 (step S307). Specifically, control unit 26</b>A turns off discharge circuit unit 27 to end the discharge process of converter 23 . Then, the processing of FIG. 12 ends.

ステップS305でNoと判定された場合又はステップS306でNoと判定された場合、制御部26Aは、遮断スイッチ部12又は遮断スイッチ部18が故障していると判定する(ステップS308)。具体的には、制御部26Aは、ステップS305でNoと判定された場合、遮断スイッチ部18が短絡故障していると判定する。制御部26Aは、ステップS306でNoと判定された場合、遮断スイッチ部12が短絡故障していると判定する。そして、図12の処理を終了する。 If it is determined No in step S305 or if it is determined No in step S306, the control section 26A determines that the cut-off switch section 12 or cut-off switch section 18 is out of order (step S308). Specifically, when the determination in step S305 is No, the control unit 26A determines that the cut-off switch unit 18 has a short-circuit failure. 26 A of control parts determine with the cutoff switch part 12 having the short-circuit failure, when it determines with No by step S306. Then, the processing of FIG. 12 ends.

上述のとおり、第2実施形態は、コンバータ23の動作終了後、コンバータ23の内部の電荷を放電させることができる。これにより、第2実施形態は、コンバータ23の起動前と終了後の状態を同一にすることができるので、コンバータ23を再起動させた際に、ハイサイド側のスイッチング素子とローサイド側のスイッチング素子との間の中点電圧を適切に検出することができる。 As described above, the second embodiment can discharge the charge inside the converter 23 after the operation of the converter 23 is finished. As a result, in the second embodiment, the state before the start of the converter 23 and the state after the end of the converter 23 can be the same. can appropriately detect the midpoint voltage between

以上、本開示の実施形態を説明したが、これら実施形態の内容により本開示が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、前述した実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。 Although the embodiments of the present disclosure have been described above, the present disclosure is not limited by the contents of these embodiments. In addition, the components described above include those that can be easily assumed by those skilled in the art, those that are substantially the same, and those within the so-called equivalent range. Furthermore, the components described above can be combined as appropriate. Furthermore, various omissions, replacements, or modifications of components can be made without departing from the gist of the above-described embodiments.

1 第1電源
2 第2電源
3,4 ヒューズ
10 制御装置
11,17 電流検出部
12,18 遮断スイッチ部
13,19 過電流検出部
14,15,20,21,254 電圧検出部
16,22 出力コンデンサ
23 コンバータ
24 スイッチング素子診断部
241 ダイオード
242,252 抵抗素子
25 中点電圧検出部
251 ツェナーダイオード
253 分圧回路
26,26A 制御部
27 放電回路部
30,31 遮断スイッチ制御部
33 スイッチング素子制御部
34 電源制御部
35 放電回路駆動部
100 電源システム
1 first power source 2 second power source 3, 4 fuse 10 control device 11, 17 current detection section 12, 18 cutoff switch section 13, 19 overcurrent detection section 14, 15, 20, 21, 254 voltage detection section 16, 22 output Capacitor 23 Converter 24 Switching element diagnosis unit 241 Diode 242, 252 Resistance element 25 Midpoint voltage detection unit 251 Zener diode 253 Voltage dividing circuit 26, 26A Control unit 27 Discharge circuit unit 30, 31 Cutoff switch control unit 33 Switching element control unit 34 Power control unit 35 Discharge circuit drive unit 100 Power supply system

Claims (4)

第1電源と、第2電源との間に設けられ、ドレイン端子が電源ラインに電気的に接続されたハイサイドスイッチ素子と、ドレイン端子が前記ハイサイドスイッチ素子のソース端子に電気的に接続され、ソース端子がグラウンドラインに電気的に接続されたローサイドスイッチ素子とを、それぞれ少なくとも1つ含むコンバータと、
一端が前記第1電源の正極に電気的に接続され、他端が前記ハイサイドスイッチ素子のドレインに電気的に接続された第1遮断スイッチ部と、
一端が前記第2電源の正極に電気的に接続され、他端が前記ハイサイドスイッチ素子のドレインに電気的に接続された第2遮断スイッチ部と、
前記ハイサイドスイッチ素子と、前記ローサイドスイッチ素子との間の中点電圧を検出する中点電圧検出部と、
前記第1遮断スイッチ部と前記コンバータとの間の電圧を測定する第1電圧検出部と、
前記第1電源と前記第1遮断スイッチ部との間の電圧を測定する第2電圧検出部と、
前記第2遮断スイッチ部と前記コンバータとの間の電圧を測定する第3電圧検出部と、
前記第2電源と前記第2遮断スイッチ部との間の電圧を測定する第4電圧検出部と、
一端が前記ハイサイドスイッチ素子のドレイン端子に電気的に接続され、他端が前記ローサイドスイッチ素子のソース端子に電気的に接続された放電回路部と、
前記中点電圧検出部が前記中点電圧の検出および前記コンバータの動作確認後に前記第1遮断スイッチ部及び前記第2遮断スイッチ部をオフ状態に制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記第1電圧検出部の検出結果と、前記第3電圧検出部との測定値の検出結果に基づいて、前記放電回路部を制御して、前記コンバータの内部に蓄積された電荷を放電させる、
制御装置。
a high side switch element provided between the first power supply and the second power supply and having a drain terminal electrically connected to the power supply line; and a drain terminal electrically connected to the source terminal of the high side switch element. , and a low-side switch element having a source terminal electrically connected to a ground line;
a first cutoff switch unit having one end electrically connected to the positive electrode of the first power supply and the other end electrically connected to the drain of the high side switch element;
a second cutoff switch unit having one end electrically connected to the positive electrode of the second power supply and the other end electrically connected to the drain of the high side switch element;
a midpoint voltage detection unit that detects a midpoint voltage between the high side switch element and the low side switch element;
a first voltage detection unit that measures a voltage between the first cutoff switch unit and the converter;
a second voltage detection unit that measures the voltage between the first power supply and the first cutoff switch unit;
a third voltage detection unit that measures a voltage between the second cutoff switch unit and the converter;
a fourth voltage detector that measures the voltage between the second power supply and the second cutoff switch;
a discharge circuit unit having one end electrically connected to the drain terminal of the high side switch element and the other end electrically connected to the source terminal of the low side switch element;
a control unit for turning off the first cutoff switch unit and the second cutoff switch unit after the midpoint voltage detection unit detects the midpoint voltage and confirms the operation of the converter;
with
The control unit controls the discharge circuit unit based on the detection result of the first voltage detection unit and the detection result of the measurement value of the third voltage detection unit, and the voltage stored in the converter is to discharge an electric charge,
Control device.
前記制御部は、前記第1電圧検出部の検出結果および前記第3電圧検出部の検出結果が予め定めた閾値以上である場合に、前記放電回路部を制御して、前記コンバータの内部に蓄積された電荷を放電させる、
請求項1に記載の制御装置。
When the detection result of the first voltage detection unit and the detection result of the third voltage detection unit are equal to or greater than a predetermined threshold value, the control unit controls the discharge circuit unit to store the voltage inside the converter. to discharge the charged charge,
A control device according to claim 1 .
前記第1電圧検出部の検出結果の閾値は前記第2電圧検出部の検出結果に基づいて設定され、前記第3電圧検出部の検出結果の閾値は前記第4電圧検出部の検出結果に基づいて設定される、
請求項2に記載の制御装置。
The threshold of the detection result of the first voltage detection unit is set based on the detection result of the second voltage detection unit, and the threshold of the detection result of the third voltage detection unit is set based on the detection result of the fourth voltage detection unit. set by
3. A control device according to claim 2.
第1電源と、第2電源との間に設けられ、ドレイン端子が電源ラインに電気的に接続されたハイサイドスイッチ素子と、ドレイン端子が前記ハイサイドスイッチ素子のソース端子に電気的に接続され、ソース端子がグラウンドラインに電気的に接続されたローサイドスイッチ素子とを、それぞれ少なくとも1つ含むコンバータにおいて、前記ハイサイドスイッチ素子と、前記ローサイドスイッチ素子との間の中点電圧を検出するステップと、
前記中点電圧の検出および前記コンバータの動作確認後に、一端が前記第1電源の正極に電気的に接続され、他端が前記ハイサイドスイッチ素子のドレインに電気的に接続された第1遮断スイッチ部、及び一端が前記第2電源の正極に電気的に接続され、他端が前記ハイサイドスイッチ素子のドレインに電気的に接続された第2遮断スイッチ部をオフ状態に制御するステップと、
前記第1遮断スイッチ部と前記コンバータとの間の電圧を測定するステップと、
前記第1電源と前記第1遮断スイッチ部との間の電圧を測定するステップと、
前記第2遮断スイッチ部と前記コンバータとの間の電圧を測定するステップと、
前記第2電源と前記第2遮断スイッチ部との間の電圧を測定するステップと、
前記第1遮断スイッチ部と前記コンバータとの間の電圧の検出結果と、前記第2遮断スイッチ部と前記コンバータとの間の電圧の検出結果に基づいて、前記コンバータの内部に蓄積された電荷を放電させるステップと、
を含む、制御方法。
a high side switch element provided between the first power supply and the second power supply and having a drain terminal electrically connected to the power supply line; and a drain terminal electrically connected to the source terminal of the high side switch element. , and a low side switch element having a source terminal electrically connected to a ground line, respectively, detecting a midpoint voltage between the high side switch element and the low side switch element; ,
After detecting the midpoint voltage and confirming the operation of the converter, a first cutoff switch having one end electrically connected to the positive electrode of the first power supply and the other end electrically connected to the drain of the high side switch element. and a second cut-off switch unit, one end of which is electrically connected to the positive electrode of the second power supply and the other end of which is electrically connected to the drain of the high-side switch element, to be turned off;
measuring a voltage between the first isolation switch unit and the converter;
measuring the voltage between the first power supply and the first cut-off switch;
measuring the voltage between the second isolation switch unit and the converter;
measuring the voltage between the second power supply and the second cut-off switch;
Based on the detection result of the voltage between the first cut-off switch section and the converter and the detection result of the voltage between the second cut-off switch section and the converter, the charge accumulated inside the converter is removed. discharging;
control methods, including;
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