JP6891835B2 - 制御装置 - Google Patents
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Description
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電源システムの具体例を、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。
図1は、実施形態1における電源システム1の回路図である。電源システム1は、好適に車両に搭載され、制御装置10、バッテリ11、負荷12及び導体13を備える。制御装置10は、バッテリ11の正極が接続される正極端子T1と、負荷12の一端とに接続されている。バッテリ11の負極が接続される負極端子T2と、負荷12の他端とは導体13に接続されている。制御装置10は、更に、導体13と、外部装置G1とに接続されている。導体13は、例えば車両のボディである。導体13への接続は、所謂接地を意味する。
バッテリ11の接続が正常接続である場合において、制御信号が示す電圧がローレベル電圧からハイレベル電圧に切替わったとき、制御装置10は、正極端子T1及び負荷12を電気的に接続する。これにより、バッテリ11から負荷12に電力が供給され、負荷12が作動する。
従って、抵抗25a,25b夫々は、第1FET21及び第2FET22のゲート間に接続されている。抵抗25a,25b夫々は第1抵抗として機能する。
駆動機23が出力端電圧Veを上昇させた場合、電流が以下のように流れる。電流は、ダイオード29a及び抵抗25aを介して、又は、ダイオード29b及び抵抗25bを介して、第1FET21の寄生容量Cs1,Cd1に流れる。更に、電流は、抵抗26を介して寄生容量Cs2,Cd2に流れる。これにより、寄生容量Cs1,Cd1,Cs2,Cd2が充電される。寄生容量Cs1,Cd1,Cs2,Cd2が充電された場合、第1FET21及び第2FET22夫々において、ソースの電位を基準としたゲートの電圧が上昇し、ドレイン及びソース間の抵抗値が低下する。結果、正極端子T1及び負荷12が電気的に接続され、バッテリ11は、第1FET21及び第2FET22を介して負荷12に電力を供給する。
なお、ツェナーダイオード31a,31bの降伏電圧は、同一であってもよいし、互いに異なっていてもよい。
ツェナーダイオード31aは、バッテリ11の接続が正常接続である場合において、電流が抵抗27、スイッチ32のベース、及び、スイッチ32のコレクタの順に流れることを防止する。バイポーラトランジスタでは、電流がベース及びコレクタの順に流れることは想定されてない。このため、スイッチ32において、電流がベース及びコレクタの順に流れた場合、スイッチ32が故障する可能性がある。ツェナーダイオード31aの作用により、この故障が防止される。
なお、昇圧回路43は、更に、導体13に接続されている。図2では、この接続の記載を省略している。
以上のように、AND回路40は、ハイレベル電圧を出力することによって、昇圧回路43に抵抗45の一端の電圧の上昇を指示し、ローレベル電圧を出力することによって、昇圧回路43に抵抗45の一端への電圧の印加の停止を指示する。AND回路40は指示部として機能する。
以上のように、AND回路40は、ローレベル電圧を出力することによって、放電回路44に出力端電圧Veの低下を指示し、ハイレベル電圧を出力することによって、放電回路44に出力端電圧Veの低下の停止を指示する。放電回路44は低下回路として機能する。
以下では、直流電源47の両端間の電圧を閾値電圧と記載する。閾値電圧はVthで表される(図3〜図5を参照)。
言い換えると、OR回路48は、制御信号がローレベル電圧を示すか、又は、出力端電圧Veが閾値電圧Vth以上である場合、ハイレベル電圧をフィルタ回路49に出力する。OR回路48は、制御信号がハイレベル電圧を示しているにも関わらず、出力端電圧Veが閾値電圧Vth未満である場合、ローレベル電圧をフィルタ回路49に出力する。
従って、フィルタ回路49は、制御信号がハイレベル電圧を示しているにも関わらず、出力端電圧Veが閾値電圧Vth未満である期間が所定期間続いた場合、ローレベル電圧をAND回路40に出力する。
また、制御信号がローレベル電圧を示す場合、反転器41、OR回路48及びフィルタ回路49はハイレベル電圧を出力している。
制御信号が示す電圧がハイレベル電圧からローレベル電圧に切替わった場合、反転器41がOR回路48に出力している電圧はハイレベル電圧に切替わる。
出力端電圧Veは、ゼロVに到達した後、制御信号が示す電圧がハイレベル電圧に切替わるまで、ゼロVを維持する。
従って、制御信号がハイレベル電圧を示すことは、制御信号が第1FET21及び第2FET22のソース間の電気的な接続を指示することに相当する。制御信号がローレベル電圧を示すことは、第1FET21及び第2FET22のソース間の電気的な接続の遮断を指示することに相当する。
放電回路44が抵抗26及び導体13を電気的に接続した後、制御信号が示す電圧がローレベル電圧に切替わった場合、前述したように、強制的な遮断が解除される。
以下では、バッテリ11の両端間の電圧をバッテリ電圧と記載する。所定電圧及びバッテリ電圧夫々をVs及びVbで表す。また、ダイオード29a,29b夫々について、電流が順方向に流れた場合に生じる電圧降下を無視する。更に、抵抗24,45夫々の抵抗値をr24,r45と記載し、並列に接続された抵抗25a,25bの合成抵抗値をr25と記載する。
Ve1=(Vs−Vb)・((r24+r25)/(r24+r25+r45))+Vb・・・(1)
Ve2=(Vs−Vb)・(r25/(r25+r45))+Vb・・・(2)
(2)式は、(1)式において、r24にゼロを代入することによって導出される。前述したように、所定電圧Vsはバッテリ電圧Vbよりも高いので、短絡電圧Ve2も正の電圧である。
具体的には、閾値電圧Vthは、抵抗25a,25bの全てを介して通電が行われている場合における非短絡電圧Ve1以下であり、かつ、抵抗25a,25bの中で抵抗値が最も大きい抵抗のみを介して通電が行われている場合における短絡電圧Ve2を超える電圧に設定される。
また、スイッチ32は、NPN型のバイポーラトランジスタに限定されず、例えば、Nチャネル型のFETであってもよい。
図8は、実施形態2における電源システム1の回路図である。
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は実施形態1と共通している。このため、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。
従って、抵抗25a,25b夫々は、第1FET21及び第2FET22のゲート間に接続されている。抵抗24は、実施形態1と同様に、第1FET21のソース及びゲート間に接続されている。
昇圧回路43は、AND回路40から入力されている電圧がローレベル電圧からハイレベル電圧に切替わった場合、導体13の電位を基準とした抵抗45の一端の電圧を、正極端子T1、即ち、第1FET21のドレインの電圧よりも高い所定電圧に上昇させる。これにより、抵抗45の他端の電圧である出力端電圧Veが上昇し、電流が抵抗25a又は抵抗25bを介して寄生容量Cd1,Cs1に流れ、電流が抵抗26を介して寄生容量Cd2,Cs2に流れる。これにより、寄生容量Cs1,Cd1,Cs2,Cd2が充電され、第1FET21及び第2FET22夫々において、ソースの電位を基準としたゲートの電圧が上昇し、ドレイン及びソース間の抵抗値が低下する。結果、正極端子T1及び負荷12が電気的に接続され、バッテリ11は、第1FET21及び第2FET22を介して負荷12に電力を供給する。
まず、制御装置10では、AND回路40が、ハイレベル電圧を出力することによって、抵抗45の一端の電圧の所定電圧Vsへの上昇を昇圧回路43に指示している場合において、第1FET21のドレイン及びゲートが短絡しているとき、出力端電圧Veは、閾値電圧Vth未満である。このとき、AND回路40はローレベル電圧を出力し、昇圧回路43は抵抗45の一端への電圧の印加を停止し、放電回路44は抵抗45の一端の電圧を低下させる。これにより、第2FET22のゲートの電圧が低下し、第2FET22のドレイン及びソース間の抵抗値が上昇する。結果、第1FET21及び第2FET22を介したバッテリ11から負荷12への給電が停止する。
10 制御装置
11 バッテリ
12 負荷
13 導体
21 第1FET
22 第2FET
23 駆動機
24 抵抗
25a,25b 抵抗(第1抵抗)
26,27,28 抵抗
29a,29b,30 ダイオード
31a ツェナーダイオード(電圧維持体)
31b ツェナーダイオード
32 スイッチ
40 AND回路(指示部)
41,42 反転器
43 昇圧回路
44 放電回路(低下回路)
45 抵抗(第2抵抗)
46 コンパレータ
47 直流電源
48 OR回路
49 フィルタ回路
Cd1,Cd2,Cs1,Cs2 寄生容量
Dp1,Dp2 寄生ダイオード
G1 外部装置
T1 正極端子
T2 負極端子
Claims (6)
- Nチャネル型の第1FETと、
前記第1FETのドレイン(又はソース)にドレインが接続されるNチャネル型の第2FETと、
前記第1FET及び第2FETのゲート間に接続される第1抵抗と、
前記第2FETのゲートに一端が接続される第2抵抗と、
前記第2抵抗の他端に接続され、前記第2抵抗の他端の電圧を、前記第1FETのソース(又はドレイン)の電圧よりも高い所定電圧に上昇させる昇圧回路と、
前記第2抵抗の一端の電圧を低下させる低下回路と、
前記昇圧回路に前記第2抵抗の他端の上昇を指示する指示部と
を備え、
前記指示部は、前記昇圧回路に前記上昇を指示している場合にて、前記第2抵抗の一端の電圧が閾値電圧未満であるとき、前記低下回路に前記第2抵抗の一端の電圧の低下を指示し、
前記閾値電圧は、前記所定電圧未満であり、
前記閾値電圧は、前記第2抵抗の他端の電圧が前記所定電圧であり、かつ、前記第1FETのソース(又はドレイン)及びゲートが短絡している場合における前記第2抵抗の一端の電圧を超えている
制御装置。 - 前記第1FETのソース及びゲート間の電圧を第2の所定電圧以下に維持する電圧維持体
を備える請求項1に記載の制御装置。 - スイッチを備え、
前記電圧維持体はツェナーダイオードであり、
前記電圧維持体のカソードは、前記第1FETのソースに接続され、
前記電圧維持体のアノードは、前記スイッチを介して前記第1FETのゲートに接続される
請求項2に記載の制御装置。 - スイッチと、
カソードが前記第1FETのソースに接続され、アノードが前記スイッチを介して前記第1FETのゲートに接続されるダイオードと
を備える請求項1に記載の制御装置。 - 前記指示部は、前記昇圧回路に前記上昇を指示している場合にて、前記第2抵抗の一端の電圧が前記閾値電圧未満である期間が所定期間以上であるとき、前記低下回路に前記第2抵抗の一端の電圧の低下を指示する
請求項1から請求項4のいずれか1つに記載の制御装置。 - 前記第1抵抗の数が2以上である
請求項1から請求項5のいずれか1つに記載の制御装置。
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