JP6701950B2 - 給電制御装置、給電制御方法及びコンピュータプログラム - Google Patents
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Description
特許文献1に記載の給電制御装置では、リレー接点がオン又はオフへ頻繁に切替えられるため、短い時間間隔でリレー接点を交換しなければならないという問題がある。
最初に本発明の実施態様を列挙して説明する。以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
本発明の実施形態に係る給電制御装置の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
(実施形態1)
図1は、実施形態1における電源システム1の要部構成を示すブロック図である。電源システム1は、好適に車両に搭載されており、給電制御装置10、バッテリ11及び負荷12を備える。給電制御装置10は、バッテリ11の正極と、負荷12の一端とに接続されている。バッテリ11の負極と、負荷12の他端とは接地されている。
ここで、「並列」は厳密な意味での並列を示していない。リレー接点30は、実質的に、スイッチ回路2に並列に接続されていればよい。例えば、スイッチ回路2及び抵抗の直列回路にリレー接点30が並列に接続されていてもよい。
同様に、スイッチ温度センサ5bは、半導体スイッチ20bのドレインの温度を検出する。スイッチ温度センサ5bは、検出した検出温度を示すアナログのスイッチ温度情報をマイコン6に出力する。
マイコン6は、リレーコイル31の他端を開放することによってリレー接点30をオフに切替え、リレーコイル31の他端を接地することによってリレー接点30をオンに切替える。
電流供給部62は、制御部66の指示に従って、リレーコイル31の他端の開放及び接地を行う。前述したように、リレーコイル31の他端が開放された場合、リレー接点30はオフに切替わり、リレーコイル31の他端が接地された場合、リレー接点30はオンに切替わる。
入力部63には制御信号が入力される。入力部63は、入力された制御信号が指示する内容を制御部66に通知する。
制御部66は図示しないCPU(Central Processing Unit)を有する。制御部66のCPUは、記憶部65に記憶されている制御プログラムP1を実行することによって、負荷12の動作を制御する負荷制御処理と、バッテリ11及び負荷12間を接続するスイッチを半導体スイッチ20a,20b又はリレー接点30に変更する変更処理とを実行する。制御プログラムP1は、制御部66に負荷制御処理及び変更処理を実行させるためのコンピュータプログラムである。
制御部66は、ステップS5を実行した後、状態フラグの値をゼロに変更する(ステップS6)。制御部66は、ステップS6を実行した後、負荷制御処理を終了する。
制御部66は、ステップS16を実行した後、状態フラグの値を2に変更し(ステップS17)、変更処理を終了する。
制御部66は、ステップS20を実行した後、状態フラグの値を1に変更し(ステップS21)、変更処理を終了する。
半導体スイッチ20a,20b夫々において、ドレインの温度は他の部分の温度よりも高い。このため、半導体スイッチ20a,20bの全ての部分において、温度がリレーオン閾値を超えることはない。
このように構成された給電制御装置10は、前述した効果の中で、スイッチ温度が半導体スイッチ20a,20bのドレインの温度中の高い方の温度であることによって得られる効果を除く他の効果を奏する。
実施形態1では、スイッチ温度はスイッチ温度センサ5a,5bが検出した温度の1つである。しかしながら、スイッチ温度を検出する代わりに、スイッチ温度を算出してもよい。
以下では、実施形態2について、実施形態1と異なる点を説明する。後述する構成を除く他の構成については、実施形態1と共通しているため、実施形態1と共通する構成部には実施形態1と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
電流センサ71は、スイッチ回路2を介して、バッテリ11から負荷12に流れる電流値を検出し、検出した電流値を示すアナログの電流情報をマイコン6に出力する。電流センサ71は電流検出部として機能する。
A/D変換部80は、入力部82から入力されたアナログの周囲温度情報をデジタルの周囲温度情報に変換する。制御部66は、A/D変換部80からデジタルの周囲温度情報を取得する。制御部66がA/D変換部80から取得した周囲温度情報が示す周囲温度は、取得時点において、周囲温度センサ70が検出した周囲温度と略一致する。
A/D変換部81は、入力部83から入力されたアナログの電流情報をデジタルの電流情報に変換する。制御部66は、A/D変換部81からデジタルの電流情報を取得する。制御部66がA/D変換部81から取得した電流情報が示す電流値は、取得時点において、電流センサ71が検出した電流値と略一致する。
実施形態2における負荷制御処理は、実施形態1における負荷制御処理と同様である。
ΔTs=ΔTp×exp(−Δt/τ)+Rth×Rs
×Is2 ×(1−exp(−Δt/τ))・・・(1)
Rs=Ro×(1+κ×(Ta+ΔTp−To))・・・(2)
当然のことながら、半導体スイッチ20a,20bがオフである場合、電流値IsはゼロAである。この場合、演算式(1)は、放熱を表す第1項のみによって構成されるので、算出される温度差ΔTsは低下する。
記憶部65にはスイッチ回路2のスイッチ温度も記憶されている。温度更新処理では、制御部66は、算出した温度差ΔTsを、A/D変換部80から取得した周囲温度情報が示す周囲温度Taに加算することによってスイッチ温度を算出し、記憶部65に記憶されているスイッチ温度を、算出したスイッチ温度に更新する。
制御部66は、ステップS36を実行した後、記憶部65に記憶されているスイッチ温度を、ステップS36で算出したスイッチ温度に更新し(ステップS37)、温度更新処理を終了する。
実施形態2における変更処理のステップS41,S43〜S51夫々は、実施形態1における変更処理のステップS11,S13〜S21と同様である。このため、ステップS41,S43〜S51の詳細な説明を省略する。
ステップS44では、制御部66は、ステップS42で読み出したスイッチ温度がリレーオン閾値以上であるか否かを判定する。ステップS48では、制御部66は、ステップS42で読み出したスイッチ温度がリレーオフ閾値未満であるか否かを判定する。
また、先行温度差として用いる温度は、前回の温度更新処理で算出した温度差に限定されず、例えば、前々回の温度更新処理で算出した温度差であってもよい。
更に、スイッチ回路2が有する半導体スイッチの数は1であってもよい。この場合、半導体スイッチを、該半導体スイッチのドレイン及びソース間に接続される寄生ダイオードの順方向が負荷12からバッテリ11に向かう方向に一致するように配置する。
また、スイッチ回路2が有する半導体スイッチは、FETに限定されず、例えば、バイポーラトランジスタであってもよい。
10 給電制御装置
11 バッテリ
12 負荷
2 スイッチ回路
20a,20b 半導体スイッチ
3 リレー
30 リレー接点
30a NO端子
30b COM端子
30c 導体
31 リレーコイル
4 駆動回路(第1切替え部の一部、第2切替え部の一部)
5a,5b スイッチ温度センサ
6 マイコン
60a,60b,80,81 A/D変換部
61 出力部
62 電流供給部(第1切替え部の一部、第2切替え部の一部)
63,64a,64b,82,83 入力部
65 記憶部
66 制御部(第1判定部、第2判定部、温度算出部、温度差算出部)
67 バス
70 周囲温度センサ(温度検出部)
71 電流センサ(電流検出部)
A1 記憶媒体
P1 制御プログラム(コンピュータプログラム)
Claims (7)
- 半導体スイッチを有するスイッチ回路と、該スイッチ回路に並列に接続されたリレー接点とを介した給電を制御する給電制御装置であって、
前記半導体スイッチがオンであり、かつ、前記リレー接点がオフである場合にて前記スイッチ回路のスイッチ温度が第1閾値以上であるか否かを判定する第1判定部と、
該第1判定部によって前記スイッチ温度が前記第1閾値以上であると判定された場合に、前記リレー接点をオンに切替えて前記半導体スイッチをオフに切替える第1切替え部と、
前記半導体スイッチがオフであり、かつ、前記リレー接点がオンである場合にて前記スイッチ温度が、前記第1閾値以下である第2閾値未満であるか否かを判定する第2判定部と、
該第2判定部によって前記スイッチ温度が前記第2閾値未満であると判定された場合に、前記半導体スイッチをオンに切替えて前記リレー接点をオフに切替える第2切替え部と
を備える給電制御装置。 - 前記半導体スイッチはFETであり、
前記スイッチ温度は該半導体スイッチのドレインの温度である
請求項1に記載の給電制御装置。 - 前記スイッチ回路が有する前記半導体スイッチの数は2であり、
一方の前記半導体スイッチのソースは、他方の前記半導体スイッチのソースに接続され、
前記リレー接点は、2つの前記半導体スイッチのドレイン間に接続され、
前記スイッチ温度は、前記2つの半導体スイッチのドレインの温度の中で高い方の温度である
請求項2に記載の給電制御装置。 - 前記スイッチ回路を介して流れる電流値を検出する電流検出部と、
該電流検出部が検出した電流値に基づいて前記スイッチ温度を算出する温度算出部と
を備える請求項1から請求項3のいずれか1つに記載の給電制御装置。 - 前記スイッチ回路の周囲温度を検出する温度検出部を備え、
前記温度算出部は、前記スイッチ回路の周囲温度及び前記スイッチ温度の温度差を時系列的に算出する温度差算出部を有し、
該温度差算出部は、前記電流検出部が検出した電流値と、先行して算出した先行温度差とに基づいて前記温度差を算出し、
前記スイッチ温度は、前記温度検出部が検出した周囲温度に、前記温度差算出部が算出した温度差を加算することによって算出される
請求項4に記載の給電制御装置。 - 半導体スイッチを有するスイッチ回路と、該スイッチ回路に並列に接続されたリレー接点とを介した給電を制御する給電制御方法であって、
前記半導体スイッチがオンであり、かつ、前記リレー接点がオフである場合にて前記スイッチ回路のスイッチ温度が第1閾値以上であるか否かを判定するステップと、
前記スイッチ温度が前記第1閾値以上であると判定された場合に、前記リレー接点をオンに切替えて、前記半導体スイッチをオフに切替えるステップと、
前記半導体スイッチがオフであり、かつ、前記リレー接点がオンである場合にて前記スイッチ温度が、前記第1閾値以下である第2閾値未満であるか否かを判定するステップと、
前記スイッチ温度が前記第2閾値未満であると判定された場合に、前記半導体スイッチをオンに切替えて、前記リレー接点をオフに切替えるステップと
を含む給電制御方法。 - 半導体スイッチを有するスイッチ回路と、該スイッチ回路に並列に接続されたリレー接点とを介した給電をコンピュータに制御させるコンピュータプログラムであって、
前記コンピュータに、
前記半導体スイッチがオンであり、かつ、前記リレー接点がオフである場合にて前記スイッチ回路のスイッチ温度が第1閾値以上であるか否かを判定するステップと、
前記スイッチ温度が前記第1閾値以上であると判定された場合に、前記リレー接点をオンに切替えて、前記半導体スイッチをオフに切替えるステップと、
前記半導体スイッチがオフであり、かつ、前記リレー接点がオンである場合にて前記スイッチ温度が、前記第1閾値以下である第2閾値未満であるか否かを判定するステップと、
前記スイッチ温度が前記第2閾値未満であると判定された場合に、前記半導体スイッチをオンに切替えて、前記リレー接点をオフに切替えるステップと
を実行させるためのコンピュータプログラム。
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