JP6495554B2 - Ｄｃ−ｄｃ電圧コンバータをバック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電圧コンバータをバック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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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８月３０日出願の米国仮出願第６２／３８１，１２５号及び２０１７年８月２１日出願の米国特許出願第１５／６８２，１４３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。
本発明等は、ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータをバック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、本発明による制御システムは、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電圧コンバータをバック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。前記ローサイド直接回路は、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入力ピンによって受信されて、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入力ピンによってさらに受信されて、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入力ピンによって受信されて、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入力ピンによってさらに受信されて、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１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２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１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２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３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４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３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４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４アプリケーションを備える。
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バック動作モードで動作する。
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電圧コンバータをバック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電圧コンバータをバック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電圧コンバータをバック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電圧コンバータをバック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電圧コンバータをバック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電圧コンバータをバック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電圧コンバータをバック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電圧コンバータをバック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電圧コンバータをバック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をバック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。
バック動作モードは、ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータ５４がバッテリー５６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がバック動作モードであるとき、コンタクタ４２は閉鎖動作状態であり、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両方向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で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２８２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と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をバック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、バック（ｂｕｃｋ）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、バックアプリケーション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１２を参照すれば、ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータ５４をバック動作モードに切り換えた後、ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータ５４をバック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、バックアプリケーション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９８０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がバック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がバック動作モードに切り換えられるべきであるか否かを決定する。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、バックアプリケーション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決定する。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決定する。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、バックアプリケーション９５２を説明する。バックアプリケーション９５２は、ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータ５４をバック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を閉鎖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によって受信されて、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によってさらに受信されて、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がバック動作モードで動作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１０１２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によって受信されて、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によってさらに受信されて、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に受信されて、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によってさらに受信されて、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及び図１０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２８０と電気的に連結された電圧センサ２９４は、電気ノード２８０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２９６は、電気ノード２８２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、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１２制御信号を生成する。段階１０６０の後、前記方法はメインアプリケーション９５０に戻る。
図１１及び図１２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２１０と電気的に連結された電圧センサ２９４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２１２と電気的に連結された電圧センサ２９０は、電気ノード２１２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、前記方法は段階１０８２に進む。
段階１０８０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１０８０の後、前記方法は段階１０８２に進む。
段階１０８２において、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１３制御信号及び第１４制御信号を生成する。第８制御信号、第９制御信号、第１０制御信号、第１１制御信号、第１２制御信号、第１３制御信号及び第１４制御信号はＤＣ−ＤＣ電圧コンバータ５４を安全動作モードに切り換える。段階１０８２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電圧コンバータをバック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 (7)

  1. ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータをバック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、
    前記ＤＣ−ＤＣ電圧コンバータが、プリチャージ高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、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低電圧両方向スイッチ、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両方向スイッチに電気的に並列連結される高電圧両方向スイッチ、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、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ものであり、
    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んでなり、
    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入力ピンによって受信されて、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し、
    前記第１制御信号は、前記ローサイド集積回路上の第１入力ピンによってさらに受信されて、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入力ピンによって受信されて、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入力ピンによってさらに受信されて、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、制御システム。
  2. 前記第２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。
  3. 前記第１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２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備え、
    前記第１電圧センサは、前記第１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２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３アプリケーションをさらに備える、請求項２に記載の制御システム。
  4. 前記第３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３に記載の制御システム。
  5. 前記第３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４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備え、
    前記第３電圧センサは、前記第３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４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４アプリケーションを備える、請求項４に記載の制御システム。
  6. 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バック動作モードで動作する、請求項１に記載の制御システム。
  7. 前記高電圧両方向スイッチは、両方向ＭＯＳＦＥＴスイッチであり、前記低電圧両方向スイッチは、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。
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