JP6683528B2

JP6683528B2 - Charge control device

Info

Publication number: JP6683528B2
Application number: JP2016076720A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　幸喜; 幸喜佐藤; 小島　直哉; 直哉小島; 慎史大下; 英生高橋; 篤河村
Original assignee: Toyota Motor Corp; Yazaki Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Yazaki Corp
Priority date: 2016-04-06
Filing date: 2016-04-06
Publication date: 2020-04-22
Anticipated expiration: 2036-04-06
Also published as: JP2017185915A

Description

本発明は、車両等に搭載可能な充電制御装置に関する。 The present invention relates to a charge control device that can be mounted on a vehicle or the like.

一般に、自動車などの車両には電源として充電可能なバッテリーが搭載されている。また、このバッテリーを充電するためにオルタネータと呼ばれる発電機も搭載されている。また、通常はオルタネータの出力をバッテリーと接続し、バッテリーを充電できるように構成する。 Generally, a vehicle such as an automobile is equipped with a rechargeable battery as a power source. A generator called an alternator is also installed to charge this battery. Also, the output of the alternator is usually connected to a battery so that the battery can be charged.

例えば、特許文献１および特許文献２は、オルタネータの出力を調整するレギュレータを制御する回路を示している。また、特許文献１および特許文献２は、整流回路（レクチファイヤ）の異常を検出した場合に、レギュレータによりオルタネータの励磁電流を抑制したり、上位の電子制御装置に対して異常を通知することを示している。 For example, Patent Document 1 and Patent Document 2 show circuits that control a regulator that adjusts the output of the alternator. Further, in Patent Document 1 and Patent Document 2, when an abnormality in a rectifier circuit (rectifier) is detected, the regulator suppresses the exciting current of the alternator, and notifies the host electronic control unit of the abnormality. Shows.

また、特許文献３に示された電源システムにおいては、オルタネータに対して互いに並列に接続される複数の蓄電池を設け、これらの複数の蓄電池の間を接続する経路中に半導体スイッチング素子を配置している。 Further, in the power supply system shown in Patent Document 3, a plurality of storage batteries connected to each other in parallel to the alternator are provided, and a semiconductor switching element is arranged in a path connecting the plurality of storage batteries. There is.

また、特許文献４に示された過電流検知回路においては、バッテリーとランプ等の負荷との間を接続する経路に半導体スイッチング素子を配置してある。また、負荷電流を検出し、検出した負荷電流と電流基準値との比較に基づいて過電流の判定を行い、前記半導体スイッチング素子を制御できるように構成してある。 Further, in the overcurrent detection circuit shown in Patent Document 4, a semiconductor switching element is arranged in a path connecting between a battery and a load such as a lamp. Further, the load current is detected, an overcurrent is determined based on a comparison between the detected load current and a current reference value, and the semiconductor switching element can be controlled.

特開２０１３−７０５６４号公報JP, 2013-70564, A 特開２０１４−１８７７６７号公報JP, 2014-187767, A 特開２０１４−３０２８１号公報JP, 2014-30281, A 特開平１１−１０８９６９号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-108969

ところで、車両においては、オルタネータとバッテリーとの間の接続経路に、定格値として例えば１５０［Ａ］程度の大電流を流す場合がある。また、例えば回路の短絡などの異常が発生すると、定格値よりも更に大きな過電流が流れる可能性がある。そして、このような過電流が継続的に流れると、ワイヤハーネス自体の抵抗によって生じるジュール熱の影響で、ワイヤハーネスが過熱する可能性が生じる。 By the way, in a vehicle, a large current of, for example, about 150 [A] as a rated value may flow in the connection path between the alternator and the battery. Further, if an abnormality such as a short circuit occurs in the circuit, an overcurrent larger than the rated value may flow. If such an overcurrent continuously flows, the wire harness may be overheated due to the effect of Joule heat generated by the resistance of the wire harness itself.

したがって、オルタネータとバッテリーとの間の接続経路において所定以上の過電流が流れた場合には通電を遮断する必要がある。そのため、例えば大電流が流れた時に溶断するヒューズを電源回路の途中に挿入するのが一般的である。 Therefore, it is necessary to cut off the energization when an overcurrent of a predetermined amount or more flows in the connection path between the alternator and the battery. Therefore, for example, a fuse that is blown when a large current flows is generally inserted in the middle of the power supply circuit.

また、車両の主要な電源回路に関しては、ワイヤハーネスの一部分にヒュージブルリンク（fusible link）と呼ばれる部品を挿入し、ワイヤハーネスの過熱を未然に防止する場合がある。ヒュージブルリンクは、大電流が流れて異常な発熱が生じる時に、ワイヤハーネスの他の箇所で破損が生じる前に溶断し、問題の発生を最小限に食い止めることができる。すなわち、ヒュージブルリンクを採用することにより、特定の部位以外でワイヤハーネスが過熱したり、破損するのを防止できるので、故障時のメンテナンスが容易になる。 In addition, regarding a main power supply circuit of a vehicle, a part called a fusible link may be inserted into a part of the wire harness to prevent overheating of the wire harness. The fusible link is capable of minimizing the occurrence of a problem when a large amount of current flows and abnormal heat is generated, the fusing link is fused before damage occurs at other portions of the wire harness. That is, by adopting the fusible link, it is possible to prevent the wire harness from overheating or being damaged in a portion other than a specific portion, and therefore maintenance at the time of failure becomes easy.

しかし、ヒューズやヒュージブルリンクは、物理的に溶断して回路を遮断するので、誤動作による遮断であったり、異常の原因が取り除かれた場合であっても、部品を交換しない限り元の状態に復旧することができない。そのため、回路遮断の発生時に車両を動かせなくなったり、メンテナンスの手間やコストが増大するという課題がある。 However, since the fuse and fusible link physically blow to break the circuit, even if the fuse is broken due to a malfunction or the cause of the abnormality is removed, the fuse or fusible link will return to the original state unless the parts are replaced. It cannot be restored. Therefore, there are problems that the vehicle cannot be moved when the circuit is cut off, and the maintenance labor and cost increase.

したがって、回路遮断時の部品の交換を不要にするために、或いはその他の理由で、例えば特許文献３および特許文献４のように、半導体スイッチを採用したスイッチング制御装置を構成し、このスイッチング制御装置を電源回路の遮断等の用途で使用する場合もある。ヒュージブルリンクを使う場合には、これ以外の箇所でワイヤハーネスが過熱するのを防ぐために、ヒュージブルリンクの上流側および下流側の電線の断面積を非常に大きくしなければならず、ワイヤハーネスの肥大化、重量の増大、ワイヤハーネスを配索する際の作業性の悪化などが想定される。半導体スイッチを採用する場合には、電線の断面積をヒュージブルリンクにマッチングさせる必要がなくなり、ワイヤハーネスの肥大化を防止できる。 Therefore, in order to make it unnecessary to replace parts when the circuit is cut off, or for other reasons, a switching control device adopting a semiconductor switch is configured as in Patent Document 3 and Patent Document 4, and the switching control device is constructed. In some cases, is used for the purpose of shutting off the power circuit. When using a fusible link, to prevent the wire harness from overheating at other locations, the cross-sectional area of the wires on the upstream side and downstream side of the fusible link must be made extremely large. Is expected to be enlarged, the weight will be increased, and the workability when installing the wire harness will be deteriorated. When the semiconductor switch is used, it is not necessary to match the cross-sectional area of the electric wire with the fusible link, and it is possible to prevent the wire harness from being enlarged.

一方、オルタネータとバッテリーとの間の接続経路を上記のような半導体スイッチ、あるいはリレーのような制御可能なスイッチで接続している場合には、過電流の異常が発生していなくても、必要なとき以外はオルタネータとバッテリーとの間の接続を遮断することが想定される。 On the other hand, if the connection path between the alternator and the battery is connected by the above semiconductor switch or a controllable switch such as a relay, it is necessary even if no overcurrent abnormality occurs. It is expected that the connection between the alternator and the battery will be cut off except in such cases.

例えば、ハイブリッド車の場合に、エンジンを停止して、バッテリーが供給する電力だけで車両の駆動エネルギーを得ている状況では、車両の駆動系からオルタネータを切り離して発電を停止した方が車両全体の効率が向上する。また、車両が減速状態に切り替わった時には、再びオルタネータの駆動を開始することにより、車両の無駄な運動エネルギーを電気エネルギーとして回収し、車両全体の効率を向上させることができる。 For example, in the case of a hybrid vehicle, in a situation where the engine is stopped and the vehicle drive energy is obtained only by the electric power supplied by the battery, it is better to stop the power generation by disconnecting the alternator from the vehicle drive system. Efficiency is improved. Further, when the vehicle is switched to the decelerating state, the driving of the alternator is started again, so that useless kinetic energy of the vehicle is recovered as electric energy, and the efficiency of the entire vehicle can be improved.

このような場合には、オルタネータが稼働状態か否かを表す稼働中信号を生成し、この稼働中信号に基づいて半導体スイッチ等を制御し、オルタネータとバッテリーとの間の接続の有無を自動的に切り替えることが想定される。 In such a case, an in-operation signal indicating whether or not the alternator is in operation is generated, semiconductor switches, etc. are controlled based on this in-operation signal, and the presence / absence of the connection between the alternator and the battery is automatically detected. It is supposed to switch to.

しかしながら、例えば車両の衝突などに起因して、不具合が生じる可能性がある。例えば、実際にはオルタネータが稼働し、発電している状況であるにもかかわらず、信号線の断線または短絡が発生して稼働中信号が途絶する場合がある。この場合には、半導体スイッチ等がオルタネータとバッテリーとの間の接続を遮断するので、バッテリーの充電が行われなくなり、バッテリー上がりが生じやすくなる。しかし、オルタネータが実際に稼働していない時には、オルタネータとバッテリーとの間の接続を遮断することが望ましい。 However, a problem may occur due to, for example, a vehicle collision. For example, although the alternator is actually operating and power is being generated, a disconnection or short circuit of the signal line may occur and the operating signal may be interrupted. In this case, the semiconductor switch or the like cuts off the connection between the alternator and the battery, so that the battery is not charged and the battery is likely to run out. However, it is desirable to break the connection between the alternator and the battery when the alternator is not actually running.

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、オルタネータ等の稼働状況を表す稼働中信号に何らかの障害が生じた場合に、バッテリー上がりが生じるのを防止することが可能な充電制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and an object thereof is to prevent the battery from running down when some trouble occurs in an in-operation signal indicating the operation status of an alternator or the like. To provide a simple charge control device.

前述した目的を達成するために、本発明に係る充電制御装置は、下記（１）〜（３）を特徴としている。
（１）オルタネータと蓄電池とを接続する経路中に配置され、前記経路の開閉が可能なスイッチデバイスと、
前記オルタネータの稼働状況を表す稼働中信号に応じて前記スイッチデバイスのオンオフを制御するスイッチ制御部と、を備え、
前記スイッチ制御部は、
前記稼働中信号の異常または非稼働を検知したときに前記スイッチデバイスを制御して前記経路を遮断する第１の機能と、
前記オルタネータの出力値を監視し、前記稼働中信号が異常であっても前記出力値が正常である場合には、前記スイッチデバイスを制御して前記経路を接続する第２の機能と、を含む、
充電制御装置。 In order to achieve the above-mentioned object, the charging control device according to the present invention is characterized by the following (1) to (3).
(1) A switch device that is arranged in a path connecting the alternator and the storage battery and is capable of opening and closing the path,
A switch control unit for controlling ON / OFF of the switch device according to an in-operation signal indicating an operation status of the alternator ;
The switch control unit,
A first function of controlling the switch device to cut off the path when detecting an abnormality or non-operation of the operating signal;
A second function of monitoring the output value of the alternator and controlling the switch device to connect the path when the output value is normal even if the operating signal is abnormal. ,
Charge control device.

（２）前記スイッチ制御部は、前記稼働中信号の異常を検知したときに、前記第１の機能により前記経路を遮断した後で、前記第２の機能を実行する、
上記（１）に記載の充電制御装置。 (2) The switch control unit, when detecting an abnormality of the operating signal, executes the second function after blocking the path by the first function,
The charge control device according to (1) above.

（３）前記第２の機能は、前記稼働中信号の異常の種類が、該当する信号線の断線もしくは前記信号線とグランドとの短絡であって、且つ、前記出力値が正常である場合に前記経路を接続する、
上記（１）または（２）に記載の充電制御装置。 (3) The second function is provided when the abnormality type of the operating signal is a disconnection of the corresponding signal line or a short circuit between the signal line and the ground, and the output value is normal. Connecting the routes,
The charge control device according to (1) or (2) above.

上記（１）の構成の充電制御装置によれば、前記稼働中信号の異常または非稼働を検知したときに、前記第１の機能により経路が遮断されるので、経路を経由して蓄電池から無駄な放電が生じるのを防止できる。また、稼働中信号が異常であっても、電源の出力電圧あるいは出力電流などの出力値が正常（発電状態）である場合には、第２の機能により経路が接続されるので、信号線の断線や短絡等に起因する稼働中信号のみの異常の場合には、蓄電池の充電を継続または再開することができ、バッテリー上がりが生じるのを防止できる。 According to the charge control device having the above configuration (1), when the abnormality or non-operation of the in-operation signal is detected, the path is blocked by the first function, so that the storage battery is wasted through the path. It is possible to prevent the occurrence of various discharges. Even if the operating signal is abnormal, if the output value such as the output voltage or output current of the power supply is normal (power generation state), the path is connected by the second function, so that the signal line In the case of an abnormality in only the in-operation signal due to a disconnection, a short circuit, or the like, charging of the storage battery can be continued or restarted, and the battery can be prevented from running out.

上記（２）の構成の充電制御装置によれば、電源の出力値の精密な計測に時間がかかる場合であっても、これを実行する前に経路を遮断できるので、遮断が必要になってから実際に遮断するまでの所要時間を短縮し、応答特性の悪化を防止できる。 According to the charge control device configured as described above in (2), even if it takes time to accurately measure the output value of the power supply, the path can be blocked before executing this, so blocking is necessary. It is possible to shorten the time required from the time when the circuit is actually shut down to prevent the deterioration of the response characteristics.

上記（３）の構成の充電制御装置によれば、該当する信号線の断線もしくは信号線とグランドとの短絡に起因して稼働中信号の異常を検知した場合に、電源が稼働している状況であれば、第２の機能が経路を接続する。したがって、稼働中信号に障害が発生しただけであり、充電が可能な状態であれば、蓄電池の充電を継続または再開することができる。 According to the charge control device having the above configuration (3), the power supply is operating when an abnormality in the operating signal is detected due to the disconnection of the corresponding signal line or the short circuit between the signal line and the ground. If so, the second function connects the paths. Therefore, if only the failure has occurred in the operating signal and the battery can be charged, the charging of the storage battery can be continued or restarted.

本発明の充電制御装置によれば、オルタネータ等の稼働状況を表す稼働中信号に何らかの障害が生じた場合に、実際に充電が可能な状況であれば、バッテリー上がりが生じるのを防止することができる。 According to the charge control device of the present invention, when some failure occurs in the operating signal indicating the operating status of the alternator or the like, it is possible to prevent the battery from running out if the charging is actually possible. it can.

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。 The present invention has been briefly described above. Further, the details of the present invention will be further clarified by reading through a mode for carrying out the invention described below (hereinafter, referred to as “embodiment”) with reference to the accompanying drawings. .

図１は、本発明の実施形態における充電制御装置を含む電源回路の構成例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a power supply circuit including a charge control device according to an embodiment of the present invention. 図２は、図１に示した半導体ＦＬユニットにおける特徴的な動作を示すフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart showing a characteristic operation in the semiconductor FL unit shown in FIG. 図３は、図１に示した半導体ＦＬユニットの構成例を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of the semiconductor FL unit shown in FIG.

本発明に関する具体的な実施形態について、各図を参照しながら以下に説明する。 Specific embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

本発明の充電制御装置に関する具体的な実施の形態について、各図を参照しながら以下に説明する。 Specific embodiments of the charging control device of the present invention will be described below with reference to the drawings.

まず、充電制御装置の概要を説明する。
本発明の実施形態における充電制御装置を含む電源回路の構成例を図１に示す。図１に示した電源回路は、自動車などの車両に搭載した状態で使用される。勿論、本発明の充電制御装置は車両以外の用途で利用することも可能である。 First, the outline of the charging control device will be described.
FIG. 1 shows a configuration example of a power supply circuit including a charge control device according to an embodiment of the present invention. The power supply circuit shown in FIG. 1 is used while mounted on a vehicle such as an automobile. Of course, the charging control device of the present invention can also be used in applications other than vehicles.

図１に示した電源回路は、半導体ＦＬユニット１０、オルタネータ２０、および車載バッテリー３０を備えている。オルタネータ２０は発電機であり、車両の運動エネルギーを利用して回動する回転子（ロータ）と固定子（ステータ）とを含み、交流電力を発電する。このオルタネータ２０は、例えば１５０［Ａ］程度の定格最大電流を出力側に供給する能力を有している。発電した交流電力はオルタネータ２０の内部で整流され、直流電力として出力される。 The power supply circuit shown in FIG. 1 includes a semiconductor FL unit 10, an alternator 20, and a vehicle-mounted battery 30. The alternator 20 is a generator and includes a rotor (rotor) and a stator (stator) that rotate using the kinetic energy of the vehicle, and generates AC power. The alternator 20 has a capability of supplying a rated maximum current of about 150 [A] to the output side. The generated AC power is rectified inside the alternator 20 and output as DC power.

図１に示すように、オルタネータ２０の正極側の出力端子２０ａは、電線２１を経由して半導体ＦＬユニット１０の端子１０ｂと接続されている。オルタネータ２０の負極側の出力端子はアース（グランド）と接続されている。 As shown in FIG. 1, the output terminal 20 a on the positive electrode side of the alternator 20 is connected to the terminal 10 b of the semiconductor FL unit 10 via the electric wire 21. The output terminal on the negative electrode side of the alternator 20 is connected to the ground.

また、半導体ＦＬユニット１０の端子１０ａは、電線２２を経由して車載バッテリー３０の正極側端子３０ａと接続されている。車載バッテリー３０の負極側の端子はアースと接続されている。車載バッテリー３０は、例えば鉛蓄電池のように充電および放電が可能な大容量の電池である。車載バッテリー３０の電力は、車両の各部に供給される。 Further, the terminal 10 a of the semiconductor FL unit 10 is connected to the positive electrode side terminal 30 a of the vehicle-mounted battery 30 via the electric wire 22. The terminal on the negative side of the vehicle-mounted battery 30 is connected to the ground. The vehicle-mounted battery 30 is a large-capacity battery that can be charged and discharged, such as a lead storage battery. The electric power of the vehicle-mounted battery 30 is supplied to each part of the vehicle.

半導体ＦＬユニット１０は、機械的な一般のヒュージブルリンク（ＦＬ）と同様の機能を電気的な制御により実現するものである。すなわち、定常状態では端子１０ａ、１０ｂの間が電気的に導通状態になり、過電流が流れたような場合には端子１０ａ、１０ｂの間が電気的に遮断される。また、半導体ＦＬユニット１０は、一般のヒュージブルリンクとは異なる機能も備えている。この機能については後で説明する。 The semiconductor FL unit 10 realizes the same function as a mechanical general fusible link (FL) by electrical control. That is, in the steady state, the terminals 10a and 10b are electrically connected, and when an overcurrent flows, the terminals 10a and 10b are electrically disconnected. The semiconductor FL unit 10 also has a function different from that of a general fusible link. This function will be described later.

したがって、定常状態では、オルタネータ２０の発電した電力が直流電力として、出力端子２０ａ、電線２１、端子１０ｂ、半導体ＦＬユニット１０、端子１０ａ、および電線２２を通り、車載バッテリー３０の正極側端子３０ａに供給される。つまり、車載バッテリー３０を充電することができる。 Therefore, in a steady state, the electric power generated by the alternator 20 passes through the output terminal 20a, the electric wire 21, the terminal 10b, the semiconductor FL unit 10, the terminal 10a, and the electric wire 22 as DC electric power to the positive electrode side terminal 30a of the vehicle battery 30. Supplied. That is, the on-vehicle battery 30 can be charged.

次に、稼働中信号について説明する。
オルタネータ２０は、必ずしも常時稼働しているわけではなく、、車両全体のエネルギー効率が最適化されるように、必要に応じて稼働するようになっている。 Next, the operating signal will be described.
The alternator 20 does not always operate, but operates as necessary so that the energy efficiency of the entire vehicle is optimized.

例えば、エンジンと電気モータの両方を搭載したハイブリッド車の場合に、電気エネルギーだけで駆動エネルギーを得ている状況では、駆動系の負荷となるオルタネータ２０を非稼働にした方が全体の効率が向上する。また、車両に制動をかける時や、エンジンが稼働しており出力に余裕がある時には、オルタネータ２０を稼働して運動エネルギーを電気エネルギーとして回収した方が全体の効率が向上する。 For example, in the case of a hybrid vehicle equipped with both an engine and an electric motor, in a situation where the driving energy is obtained only by the electric energy, it is possible to improve the overall efficiency by not operating the alternator 20, which is a load of the driving system. To do. In addition, when the vehicle is braked or when the engine is operating and there is a sufficient output, it is better to operate the alternator 20 and recover the kinetic energy as electric energy to improve the overall efficiency.

したがって、例えば上位の電子制御ユニット（ＥＣＵ）の制御により、オルタネータ２０の稼働／非稼働を状況に応じてダイナミックに切り替えたり、オルタネータ２０の励磁状態を最適な状態に調整することが考えられる。オルタネータ２０が非稼働の時には、機械的な切り離しにより、または電気的な制御により、駆動系に対するオルタネータ２０の負荷を小さくすることができる。 Therefore, for example, it is conceivable to dynamically switch the operation / non-operation of the alternator 20 according to the situation or adjust the excitation state of the alternator 20 to an optimum state by controlling the upper electronic control unit (ECU). When the alternator 20 is not operating, the load of the alternator 20 on the drive system can be reduced by mechanical disconnection or electrical control.

また、充電経路の接続／遮断を電気的に制御可能な半導体ＦＬユニット１０を採用している場合には、オルタネータ２０が稼働していない時に、半導体ＦＬユニット１０の接続を遮断することが望ましい。これにより、車載バッテリー３０からオルタネータ２０側に向かって無駄な電流が流れるのを阻止できる。 Further, when the semiconductor FL unit 10 capable of electrically controlling connection / disconnection of the charging path is adopted, it is desirable to disconnect the semiconductor FL unit 10 when the alternator 20 is not operating. As a result, it is possible to prevent unnecessary current from flowing from the vehicle-mounted battery 30 toward the alternator 20 side.

上記のような制御を行う場合には、オルタネータ２０が稼働しているか否かを表す「稼働中信号」を、例えばオルタネータ２０を制御する上位の電子制御ユニット内で生成し、この「稼働中信号」を半導体ＦＬユニット１０に与えることが考えられる。 In the case of performing the control as described above, an “operating signal” indicating whether or not the alternator 20 is operating is generated in, for example, a higher-level electronic control unit that controls the alternator 20, and this “operating signal” is generated. It is conceivable to provide the semiconductor FL unit 10 with ".

但し、半導体ＦＬユニット１０が受け取る「稼働中信号」に関する障害についても考慮する必要がある。例えば、車両の衝突などの際に、機械的な衝撃を受けて「稼働中信号」を通す信号線が断線したり、グランドと短絡する可能性がある。このような場合には、オルタネータ２０が実際には稼働状態（発電状態）であるにもかかわらず、「非稼働」として半導体ＦＬユニット１０が認識し、充電経路を遮断することになる。これにより、車載バッテリー３０が充電されない状況が長時間継続し、バッテリー上がりが生じる。 However, it is also necessary to consider a failure related to the “in-service signal” received by the semiconductor FL unit 10. For example, in the event of a vehicle collision or the like, there is a possibility that the signal line passing the “operating signal” will be disconnected or short-circuited to the ground due to a mechanical shock. In such a case, the semiconductor FL unit 10 recognizes that the alternator 20 is "in operation" (actually, power generation state) even though the alternator 20 is actually in operation (power generation state), and cuts off the charging path. As a result, the situation where the vehicle-mounted battery 30 is not charged continues for a long time, causing the battery to run out.

次に、半導体ＦＬユニット１０の構成例について説明する。
図１に示した半導体ＦＬユニット１０の内部の構成例を図３に示す。図３に示すように、この半導体ＦＬユニット１０は、半導体スイッチングデバイス１１、遮断制御部１２、信号入力部１３、電圧計測部１４、および電源部１５を備えている。 Next, a configuration example of the semiconductor FL unit 10 will be described.
FIG. 3 shows an internal configuration example of the semiconductor FL unit 10 shown in FIG. As shown in FIG. 3, the semiconductor FL unit 10 includes a semiconductor switching device 11, a cutoff control unit 12, a signal input unit 13, a voltage measurement unit 14, and a power supply unit 15.

半導体スイッチングデバイス１１は、大電流のスイッチングが可能な半導体スイッチ素子を内蔵しており、端子１１ａと端子１１ｂとの間の導通／遮断を、端子１１ｃに印加する制御信号ＳＧ１により制御することができる。また、本実施形態では、端子１１ａと端子１１ｂとの間に流れる電流の大きさを検出する機能を半導体スイッチングデバイス１１が内蔵している場合を想定している。検出した電流の大きさは、電流検出信号ＳＧ２として出力される。電線２１または２２に流れる電流を適当なセンサで検出しても良い。 The semiconductor switching device 11 has a built-in semiconductor switching element capable of switching a large current, and conduction / interruption between the terminals 11a and 11b can be controlled by a control signal SG1 applied to the terminal 11c. . Further, in this embodiment, it is assumed that the semiconductor switching device 11 has a function of detecting the magnitude of the current flowing between the terminals 11a and 11b. The magnitude of the detected current is output as the current detection signal SG2. The current flowing through the electric wire 21 or 22 may be detected by an appropriate sensor.

具体例として、パワーＭＯＳＦＥＴ（電界効果トランジスタ）を用いて半導体スイッチングデバイス１１を構成することが考えられる。なお、パワーＭＯＳＦＥＴを採用する場合には、寄生ダイオードによる極性を考慮する必要があるので、例えば特許文献３の図１に示されたＭＯＳスイッチ２１、２２のように、２つの半導体スイッチを互いに逆極性で直列に接続することが望ましい。 As a specific example, it is conceivable to configure the semiconductor switching device 11 using a power MOSFET (field effect transistor). When the power MOSFET is used, it is necessary to consider the polarity due to the parasitic diode. Therefore, for example, as in the MOS switches 21 and 22 shown in FIG. It is desirable to connect in series with polarity.

遮断制御部１２は、例えばマイクロコンピュータのような制御回路により構成され、半導体ＦＬユニット１０に必要とされる様々な制御機能を実現するための制御を実行する。遮断制御部１２が実現する機能には、一般的なヒュージブルリンクと同様に過電流に対して経路を遮断する機能の他に、次の機能が含まれている。 The cutoff control unit 12 is configured by a control circuit such as a microcomputer, and executes control for realizing various control functions required for the semiconductor FL unit 10. The functions realized by the cutoff control unit 12 include the following functions in addition to the function of cutting off the path against an overcurrent as in a general fusible link.

（１）稼働中信号ＳＧ３に従ってオルタネータ２０の状態を把握し、半導体スイッチングデバイス１１のオンオフを切り替える機能。
（２）オルタネータ２０の出力電圧を監視してオルタネータ２０の状態を把握し、半導体スイッチングデバイス１１のオンオフを切り替える機能。 (1) A function of grasping the state of the alternator 20 according to the operating signal SG3 and switching the semiconductor switching device 11 on and off.
(2) A function of monitoring the output voltage of the alternator 20 to grasp the state of the alternator 20, and switching the semiconductor switching device 11 on and off.

信号入力部１３は、上位ＥＣＵ４０から出力される稼働中信号ＳＧ３を入力し、オルタネータ２０が稼働中か否かを表す稼働中信号ＳＧ４を遮断制御部１２に与える。上位ＥＣＵ４０は、オルタネータ２０を管理する機能を含む制御部であり、オルタネータ２０が現在、稼働中か否かを表す稼働中信号ＳＧ３を生成する。なお、遮断制御部１２が稼働中信号ＳＧ３を直接監視できる場合には、信号入力部１３は省略しても良い。 The signal input unit 13 inputs the in-operation signal SG3 output from the host ECU 40, and gives the interruption control unit 12 an in-operation signal SG4 indicating whether or not the alternator 20 is in operation. The host ECU 40 is a control unit including a function of managing the alternator 20, and generates an in-operation signal SG3 indicating whether or not the alternator 20 is currently in operation. If the shutoff control unit 12 can directly monitor the operating signal SG3, the signal input unit 13 may be omitted.

電圧計測部１４は、アナログ／デジタル変換器を内蔵し、オルタネータ２０の出力における電圧Ｖａｌｔ、および稼働中信号ＳＧ３の電圧Ｖｓｇ３の各々を計測し、これらの計測値をデジタル信号として遮断制御部１２に送ることができる。 The voltage measuring unit 14 has a built-in analog / digital converter, measures each of the voltage Valt at the output of the alternator 20 and the voltage Vsg3 of the operating signal SG3, and outputs these measured values to the interruption control unit 12 as digital signals. Can be sent.

電源部１５は、電線２２に供給される電源電圧（例えば＋１２［Ｖ］）に基づいて、遮断制御部１２等の回路が必要とする安定した直流電源電圧Ｖｃｃ（例えば＋５［Ｖ］）を生成する。 The power supply unit 15 generates a stable DC power supply voltage Vcc (for example, +5 [V]) required by a circuit such as the cutoff control unit 12 based on the power supply voltage (for example, +12 [V]) supplied to the electric wire 22. To do.

次に、処理手順の具体例を説明する。
図１に示した半導体ＦＬユニット１０における特徴的な動作を図２に示す。すなわち、図３に示した遮断制御部１２が図２の制御を実行する。なお、過電流に対して経路を遮断するための一般的な制御については記載が省略されている。 Next, a specific example of the processing procedure will be described.
A characteristic operation of the semiconductor FL unit 10 shown in FIG. 1 is shown in FIG. That is, the cutoff controller 12 shown in FIG. 3 executes the control of FIG. Note that description is omitted for general control for blocking the path against overcurrent.

ステップＳ１１では、遮断制御部１２が二値信号である稼働中信号ＳＧ４のレベルのオンオフを監視して、稼働中信号ＳＧ４がオン、すなわちオルタネータ２０が稼働中とみなしうる時には次のＳ１２に進む。 In step S11, the shutoff control unit 12 monitors the on / off of the level of the in-operation signal SG4 which is a binary signal, and when the in-operation signal SG4 is on, that is, when the alternator 20 can be considered to be in operation, the process proceeds to the next S12.

ステップＳ１２では、遮断制御部１２が制御信号ＳＧ１により半導体スイッチングデバイス１１を制御して、車載バッテリー３０の充電経路を接続する。つまり、端子１１ａ、１１ｂの間を導通状態にする。 In step S12, the interruption control unit 12 controls the semiconductor switching device 11 by the control signal SG1 to connect the charging path of the vehicle-mounted battery 30. That is, the terminals 11a and 11b are electrically connected.

ステップＳ１３では、遮断制御部１２が稼働中信号ＳＧ４のレベルのオンオフを監視して、稼働中信号ＳＧ４がオフ、すなわちオルタネータ２０が非稼働とみなしうる時には次のＳ１４に進む。 In step S13, the shutoff control unit 12 monitors the on / off of the level of the in-operation signal SG4, and when the in-operation signal SG4 is off, that is, when the alternator 20 can be regarded as non-operation, the process proceeds to the next S14.

ステップＳ１４では、遮断制御部１２が制御信号ＳＧ１により半導体スイッチングデバイス１１を制御して、車載バッテリー３０の充電経路を遮断する。つまり、端子１１ａ、１１ｂの間を非導通状態にする。 In step S14, the cutoff control unit 12 controls the semiconductor switching device 11 by the control signal SG1 to cut off the charging path of the in-vehicle battery 30. That is, the terminals 11a and 11b are brought out of conduction.

ステップＳ１５では、遮断制御部１２が電圧計測部１４を用いて電圧Ｖａｌｔを計測する。そして、この計測値をステップＳ１６で所定の閾値と比較して、稼働状態におけるオルタネータ２０の正常な電圧範囲内か否かを識別する。電圧Ｖａｌｔが正常、つまりオルタネータ２０が稼働状態であれば次のＳ１７に進み、それ以外の場合はＳ１１に戻る。 In step S15, the interruption control unit 12 measures the voltage Valt using the voltage measurement unit 14. Then, this measured value is compared with a predetermined threshold value in step S16 to identify whether or not it is within the normal voltage range of the alternator 20 in the operating state. If the voltage Valt is normal, that is, if the alternator 20 is in the operating state, the process proceeds to the next step S17, otherwise returns to step S11.

ステップＳ１７では、遮断制御部１２が稼働中信号ＳＧ３、ＳＧ４の異常の種類を特定する。具体的には、稼働中信号ＳＧ３の電圧Ｖｓｇ３を電圧計測部１４で計測し、この計測値を事前に定めた閾値と比較することにより異常の種類を特定できる。例えば、稼働中信号ＳＧ３を伝送する信号線４１がグランドに短絡した場合には、電圧Ｖｓｇ３は０［Ｖ］に近い値になり、信号線４１が断線した場合には、電圧Ｖｓｇ３は電源電圧に近い値になるので、電圧Ｖｓｇ３の識別により短絡や断線の異常を検知できる。 In step S17, the shutoff control unit 12 identifies the type of abnormality of the operating signals SG3 and SG4. Specifically, the voltage Vsg3 of the operating signal SG3 is measured by the voltage measuring unit 14, and the type of abnormality can be specified by comparing this measured value with a predetermined threshold value. For example, when the signal line 41 transmitting the operating signal SG3 is short-circuited to the ground, the voltage Vsg3 becomes a value close to 0 [V], and when the signal line 41 is broken, the voltage Vsg3 becomes the power supply voltage. Since the values are close to each other, it is possible to detect an abnormality such as a short circuit or disconnection by identifying the voltage Vsg3.

遮断制御部１２が信号線４１の断線または短絡による稼働中信号ＳＧ３の異常を検知した場合には、ステップＳ１８からＳ１９に進み、それ以外の場合はステップＳ１１に戻る。 When the cutoff control unit 12 detects an abnormality in the operating signal SG3 due to the disconnection or short circuit of the signal line 41, the process proceeds from step S18 to S19, and otherwise returns to step S11.

ステップＳ１９では、遮断制御部１２は制御信号ＳＧ１により半導体スイッチングデバイス１１を制御して、車載バッテリー３０の充電経路を再び接続する。つまり、端子１１ａ、１１ｂの間を導通状態にする。 In step S19, the interruption control unit 12 controls the semiconductor switching device 11 by the control signal SG1 to reconnect the charging path of the vehicle-mounted battery 30. That is, the terminals 11a and 11b are electrically connected.

次に、動作の説明をする。
車両が通常の状態である場合には、上位ＥＣＵ４０がオルタネータ２０に対して稼働開始を指示する時に、稼働中信号ＳＧ３がオンになる。そして、遮断制御部１２は稼働中信号ＳＧ３がオンになったことをＳ１１で検知して半導体スイッチングデバイス１１を制御し、充電経路を接続する（Ｓ１２）。したがって、オルタネータ２０が発電する電力により、車載バッテリー３０を充電することができる。 Next, the operation will be described.
When the vehicle is in a normal state, the in-operation signal SG3 is turned on when the host ECU 40 instructs the alternator 20 to start operation. Then, the interruption control unit 12 detects that the operating signal SG3 is turned on in S11, controls the semiconductor switching device 11, and connects the charging path (S12). Therefore, the vehicle-mounted battery 30 can be charged with the electric power generated by the alternator 20.

車両が通常の状態であっても、オルタネータ２０を稼働しない方がよい場合には、上位ＥＣＵ４０がオルタネータ２０を非稼働状態に切り替える。これにより、オルタネータ２０は発電しない状態になる。これと同時に、上位ＥＣＵ４０が稼働中信号ＳＧ３をオフに切り替えるので、遮断制御部１２は稼働中信号ＳＧ３がオフになったことをＳ１３で検知して半導体スイッチングデバイス１１を制御し、充電経路を遮断する（Ｓ１４）。これにより、車載バッテリー３０からの無駄な放電を抑制できる。また、この時にはオルタネータ２０の出力における電圧Ｖａｌｔは非常に低いので、遮断制御部１２の処理はステップＳ１５−Ｓ１６−Ｓ１１と進み、充電経路を遮断した状態を維持する。 Even when the vehicle is in the normal state, when it is better not to operate the alternator 20, the host ECU 40 switches the alternator 20 to the non-operational state. As a result, the alternator 20 is in a state of not generating power. At the same time, the host ECU 40 switches the operating signal SG3 off, so that the cutoff control unit 12 detects that the operating signal SG3 is turned off in S13 and controls the semiconductor switching device 11 to cut off the charging path. Yes (S14). Thereby, useless discharge from the vehicle-mounted battery 30 can be suppressed. Further, at this time, the voltage Valt at the output of the alternator 20 is very low, so the processing of the cutoff control unit 12 proceeds to steps S15-S16-S11 to maintain the state where the charging path is cut off.

一方、車両の衝突などに起因して信号線４１に断線や短絡などの異常が発生した場合には、オルタネータ２０が実際には稼働中であったとしても遮断制御部１２の検出する稼働中信号ＳＧ４がオフになる場合がある。 On the other hand, when an abnormality such as a disconnection or a short circuit occurs in the signal line 41 due to a vehicle collision or the like, the operating signal detected by the shutoff control unit 12 is detected even if the alternator 20 is actually operating. SG4 may turn off.

この場合にも、遮断制御部１２の処理はＳ１３−Ｓ１４と進み、ステップＳ１４で遮断制御部１２が充電経路を遮断する。しかし、オルタネータ２０が稼働中であれば、電圧Ｖａｌｔは正常な範囲内にあるので、遮断制御部１２の処理はステップＳ１６からＳ１７に進む。そして、ステップＳ１８において稼働中信号ＳＧ３、ＳＧ４がオフになった原因が断線または短絡であると判定されると、遮断制御部１２はステップＳ１９で充電経路を再び接続する。したがって、信号線４１に断線や短絡などが発生した場合でも、車載バッテリー３０に対する充電動作を自動的に再開することができ、バッテリー上がりを防止できる。 Also in this case, the processing of the cutoff control unit 12 proceeds to S13 to S14, and the cutoff control unit 12 cuts off the charging path in step S14. However, if the alternator 20 is operating, the voltage Valt is within the normal range, and therefore the process of the cutoff control unit 12 proceeds from step S16 to step S17. When it is determined in step S18 that the in-operation signals SG3 and SG4 are turned off due to the disconnection or the short circuit, the interruption control unit 12 reconnects the charging path in step S19. Therefore, even if the signal line 41 is broken or short-circuited, the charging operation for the vehicle-mounted battery 30 can be automatically restarted, and the battery can be prevented from running out.

＜半導体ＦＬユニット１０の利点＞
図１および図３に示した半導体ＦＬユニット１０は図２に示した制御を実施するので、稼働中信号ＳＧ３に従って、充電経路の接続／遮断を自動的に切り替えることができる。また、車両の衝突などに起因する信号線４１の断線や短絡が生じた場合であっても、つまり稼働中信号ＳＧ３に障害が発生した場合であっても、オルタネータ２０が実際に稼働している状況であれば、自動的に充電経路を確保し、オルタネータ２０の発電電力を利用して車載バッテリー３０を充電することができる。したがって、バッテリー上がりを防止できる。 <Advantages of the semiconductor FL unit 10>
Since the semiconductor FL unit 10 shown in FIGS. 1 and 3 performs the control shown in FIG. 2, connection / disconnection of the charging path can be automatically switched according to the operating signal SG3. Further, the alternator 20 is actually operating even when the signal line 41 is broken or short-circuited due to a vehicle collision or the like, that is, when the operating signal SG3 fails. If it is a situation, it is possible to automatically secure the charging path and use the electric power generated by the alternator 20 to charge the in-vehicle battery 30. Therefore, battery exhaustion can be prevented.

また、図２に示した制御においては、オルタネータ２０の出力電圧Ｖａｌｔを検知する前に、稼働中信号ＳＧ３の状態に基づいてＳ１４で充電経路を遮断するので、電圧Ｖａｌｔの精密な計測に時間がかかる場合であっても、短時間で充電経路を遮断できる。 In the control shown in FIG. 2, the charging path is cut off in S14 based on the state of the operating signal SG3 before the output voltage Valt of the alternator 20 is detected. Therefore, it takes time to accurately measure the voltage Valt. Even in such a case, the charging path can be blocked in a short time.

また、図２に示した制御においては、充電経路を遮断（Ｓ１４）した後、稼働中信号ＳＧ３の異常の種類を電圧Ｖｓｇ３に基づいて特定し（Ｓ１７）、断線または短絡の場合に限り充電経路を再接続する（Ｓ１９）ので、オルタネータ２０を管理している上位ＥＣＵ４０側で問題が発生しているような異常な状況では、遮断状態を維持できる。これにより、障害の更なる拡大を阻止できる。また、オルタネータ２０の出力電圧Ｖａｌｔを検知する代わりに、出力電流など他の出力値を検出することにより、オルタネータ２０の稼働状態を判断するようにしてもよい。 Further, in the control shown in FIG. 2, after the charging path is cut off (S14), the type of abnormality of the in-operation signal SG3 is specified based on the voltage Vsg3 (S17), and the charging path is limited only in the case of disconnection or short circuit. Is reconnected (S19), it is possible to maintain the cutoff state in an abnormal situation where a problem occurs on the upper ECU 40 side managing the alternator 20. As a result, further expansion of the obstacle can be prevented. Further, instead of detecting the output voltage Valt of the alternator 20, the operating state of the alternator 20 may be determined by detecting another output value such as an output current.

なお、図２に示した制御においては、オルタネータ２０が実際に稼働している場合であっても、稼働中信号ＳＧ３の異常を検知すると、充電経路を遮断し、その後で充電可能な状況であれば充電経路を再接続している。しかし、ステップＳ１４で充電経路を遮断する前に電圧Ｖａｌｔを確認して、問題がなければＳ１４の遮断を中止するように処理を変更するようにしてもよい。 Note that, in the control shown in FIG. 2, even when the alternator 20 is actually operating, if the abnormality of the operating signal SG3 is detected, the charging path is shut off, and charging may be performed thereafter. If you reconnect the charging path. However, the voltage Valt may be checked before shutting off the charging path at step S14, and if there is no problem, the processing may be changed so as to stop the shutoff at step S14.

ここで、上述した本発明に係る充電制御装置の実施形態の特徴をそれぞれ以下［１］〜［３］に簡潔に纏めて列記する。
［１］電源（オルタネータ２０）と蓄電池（車載バッテリー３０）とを接続する経路中に配置され、前記経路の開閉が可能なスイッチデバイス（半導体スイッチングデバイス１１）と、
前記電源の稼働状況を表す稼働中信号に応じて前記スイッチデバイスのオンオフを制御するスイッチ制御部（遮断制御部１２）と、を備え、
前記スイッチ制御部は、
前記稼働中信号の異常または非稼働を検知したときに前記スイッチデバイスを制御して前記経路を遮断する第１の機能（Ｓ１３、Ｓ１４）と、
前記電源の出力値を監視し、前記稼働中信号が異常であっても前記出力値が正常である場合には、前記スイッチデバイスを制御して前記経路を接続する第２の機能（Ｓ１５〜Ｓ１９）と、を含む、
充電制御装置（半導体ＦＬユニット１０）。 Here, the features of the above-described embodiment of the charge control device according to the present invention will be briefly summarized and listed in [1] to [3] below.
[1] A switch device (semiconductor switching device 11) arranged in a path connecting a power source (alternator 20) and a storage battery (vehicle-mounted battery 30) and capable of opening and closing the path;
A switch control unit (shutdown control unit 12) for controlling on / off of the switch device according to an in-operation signal indicating an operation state of the power supply;
The switch control unit,
A first function (S13, S14) of controlling the switch device to cut off the path when an abnormality or non-operation of the operating signal is detected;
A second function (S15 to S19) of monitoring the output value of the power supply and controlling the switch device to connect the path when the output value is normal even if the operating signal is abnormal. ) And, including,
Charge control device (semiconductor FL unit 10).

［２］前記スイッチ制御部は、前記稼働中信号の異常を検知したときに、前記第１の機能により前記経路を遮断（Ｓ１４）した後で、前記第２の機能を実行する、
上記［１］に記載の充電制御装置。 [2] The switch control unit executes the second function after blocking the path by the first function (S14) when detecting an abnormality of the operating signal.
The charge control device according to the above [1].

［３］前記第２の機能は、前記稼働中信号の異常の種類が、該当する信号線の断線もしくは前記信号線とグランドとの短絡であって、且つ、前記出力値が正常である場合に前記経路を接続する（Ｓ１７〜Ｓ１９）、
上記［１］または［２］に記載の充電制御装置。 [3] The second function is provided when the abnormality type of the operating signal is a disconnection of the corresponding signal line or a short circuit between the signal line and the ground, and the output value is normal. Connecting the routes (S17 to S19),
The charge control device according to the above [1] or [2].

１０半導体ＦＬユニット
１０ａ，１０ｂ端子
１１半導体スイッチングデバイス
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ端子
１２遮断制御部
１３信号入力部
１４電圧計測部
１５電源部
２０オルタネータ
２１，２２電線
３０車載バッテリー
４０上位ＥＣＵ
４１信号線
ＳＧ１制御信号
ＳＧ２電流検出信号
ＳＧ３，ＳＧ４稼働中信号
Ｖａｌｔ，Ｖｓｇ３電圧 10 Semiconductor FL Units 10a, 10b Terminals 11 Semiconductor Switching Devices 11a, 11b, 11c Terminals 12 Breaking Control Section 13 Signal Input Section 14 Voltage Measuring Section 15 Power Supply Section 20 Alternator 21, 22 Electric Wire 30 In-vehicle Battery 40 Higher ECU
41 signal line SG1 control signal SG2 current detection signal SG3, SG4 operating signal Valt, Vsg3 voltage

Claims

A switch device arranged in a path connecting the alternator and the storage battery and capable of opening and closing the path,
A switch control unit for controlling ON / OFF of the switch device according to an in-operation signal indicating an operation status of the alternator ;
The switch control unit,
A first function of controlling the switch device to cut off the path when detecting an abnormality or non-operation of the operating signal;
A second function of monitoring the output value of the alternator and controlling the switch device to connect the path when the output value is normal even if the operating signal is abnormal. ,
Charge control device.

The switch control unit, when detecting an abnormality of the operating signal, executes the second function after blocking the path by the first function,
The charge control device according to claim 1.

The second function is to switch the path when the type of abnormality of the operating signal is a disconnection of the corresponding signal line or a short circuit between the signal line and ground, and the output value is normal. Connecting,
The charge control device according to claim 1 or 2.