JPWO2019142235A1 - 車両用電源制御回路、車両用制御装置、及び、車両用電源制御回路の制御方法 - Google Patents
車両用電源制御回路、車両用制御装置、及び、車両用電源制御回路の制御方法 Download PDFInfo
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Abstract
Description
電源電圧を電圧変換するDC−DCコンバータが出力した電圧が供給される第1の入力端子と、
前記電源電圧が供給される第2の入力端子と、
モータ・ジェネレータの駆動電流を生成し且つ不飽和領域特性を有する、半導体素子を制御するための電圧を、出力する出力端子と、
一端が前記第1の入力端子に接続され、他端が出力端子に接続され、制御端子に印加される信号に基づいて、オンすることで前記第1の入力端子と前記出力端子との間を導通し、一方、前記制御端子に印加される信号に基づいて、オフすることで前記第1の入力端子と前記出力端子との間を遮断するスイッチ回路と、
前記第2の入力端子の電圧に基づいて、前記制御端子に信号を印加して、前記スイッチ回路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、
前記スイッチ回路がオフした状態で前記第2の入力端子に供給される前記電源電圧が上昇して予め設定された第1の閾値電圧以上になると、前記スイッチ回路をオンし、
その後、前記電源電圧がさらに上昇した後、前記第2の入力端子に供給される前記電源電圧が前記第1の閾値電圧と異なる第2の閾値電圧未満になると、前記スイッチ回路をオフする
ことを特徴とする車両用電源制御回路。
前記半導体素子は、MOSFETであり、前記半導体素子を制御するための前記電圧は、前記MOSFETのゲート電圧であることを特徴とする。
前記スイッチ制御部は、
前記電源電圧が前記第1の閾値電圧以上になると、前記スイッチ回路をオンし、一方、前記電源電圧が前記第1の閾値電圧未満になると、前記スイッチ回路をオフするように動作する第1の制御回路と、
前記電源電圧が前記第2の閾値電圧以上になると、前記スイッチ回路をオンし、一方、前記電源電圧が前記第2の閾値電圧未満になると、前記スイッチ回路をオフするように動作する第2の制御回路と、
前記第2の入力端子に供給される前記電源電圧に基づいて、前記第1の制御回路の動作を制御する第3の制御回路と、を備え、
前記第3の制御回路は、
前記電源電圧が前記第2の閾値電圧よりも高い予め設定された第3の閾値電圧以上になると、前記第1の制御回路により前記スイッチ回路がオンに制御されないように前記第1の制御回路を制御する
ことを特徴とする。
前記第1の制御回路は、
コレクタが前記制御端子に接続され、エミッタが固定電位に接続された第1導電型の第1のバイポーラトランジスタと、
一端が前記第2の入力端子に接続された第1の抵抗と、
アノードが前記第1の抵抗に接続され、カソードが前記第1のバイポーラトランジスタのベースに接続された第1のダイオードと、
一端が前記第1のバイポーラトランジスタのベースに接続され、他端が前記固定電位に接続された第2の抵抗と、を有する
ことを特徴とする。
前記第2の制御回路は、
コレクタが前記制御端子に接続され、エミッタが前記固定電位に接続された第1導電型の第2のバイポーラトランジスタと、
カソードが前記第2の入力端子に接続された第1のツェナーダイオードと、
一端が前記第1のツェナーダイオードのアノードに接続され、他端が前記第2のバイポーラトランジスタのベースに接続された第3の抵抗と、
一端が前記第2のバイポーラトランジスタのベースに接続され、他端が前記第2のバイポーラトランジスタのエミッタに接続された第4の抵抗と、を有する
ことを特徴とする。
前記第3の制御回路は、
カソードが前記第2の入力端子に接続された第2のツェナーダイオードと、
一端が前記第2のツェナーダイオードのアノードに接続された第5の抵抗と、
一端が前記第5の抵抗の他端に接続され、他端が前記固定電位に接続された第6の抵抗と、
エミッタが前記第6の抵抗の他端に接続され、ベースが前記第6の抵抗の一端に接続された第1導電型の第3のバイポーラトランジスタと、
エミッタが前記第1のダイオードのアノードに接続され、コレクタが前記第3のバイポーラトランジスタのベースに接続され、ベースが前記第3のバイポーラトランジスタのコレクタに接続された第2導電型の第4のバイポーラトランジスタと、
一端が前記第4のバイポーラトランジスタのエミッタに接続され、他端が前記第3のバイポーラトランジスタのエミッタに接続されたキャパシタと、を有する
ことを特徴とする。
前記スイッチ回路は、
エミッタが前記第1の入力端子に接続され、コレクタが前記出力端子に接続されたスイッチ用バイポーラトランジスタと、
一端が前記スイッチ用バイポーラトランジスタのベースに接続され、他端が前記制御端子に接続された第1のスイッチ用抵抗と、
一端が前記スイッチ用バイポーラトランジスタのエミッタに接続され、他端が前記スイッチ用バイポーラトランジスタのベースに接続された第2のスイッチ用抵抗と、を有する
ことを特徴とする。
前記スイッチ制御部は、
前記電源電圧の立ち上がり時、前記第1の抵抗から前記第1のダイオードの経路でベース電流が通電して、前記第1のバイポーラトランジスタをオンさせることで、前記スイッチ用バイポーラトランジスタを前記第1の制御回路によりオンして、前記第1の入力端子と前記出力端子との間を導通し、
その後、前記電源電圧がさらに上昇すると、前記第1のツェナーダイオードから 第3の抵抗の経路でベース電流が通電して、前記第2のバイポーラトランジスタをオンさせることで、前記スイッチ用バイポーラトランジスタを前記第2の制御回路によりオンする状態にし、
その後、前記電源電圧がさらに上昇して、前記第2のツェナーダイオードから前記第5の抵抗の経路でベース電流が通電して、前記第3のバイポーラトランジスタ及び前記第4のバイポーラトランジスタをオンさせることで、前記第1のバイポーラトランジスタをオフする
ことを特徴とする。
前記スイッチ制御部は、
前記第1のバイポーラトランジスタをオフした後、前記第2ないし第4のバイポーラトランジスタがオンしている状態から、前記電源電圧が前記第2の閾値電圧未満に低下すると、前記第2のバイポーラトランジスタQ402 をオフすることで、前記スイッチ用バイポーラトランジスタを前記第2の制御回路によりオフして、前記第1の入力端子と前記出力端子との間を遮断する
ことを特徴とする。
前記出力端子から出力される電圧は、ダイオードを介して、前記半導体素子を駆動する制御部に供給される
ことを特徴とする。
一端が前記出力端子に接続され、他端が固定電位に接続された保護用抵抗をさらに備えることを特徴とする。
前記第1の入力端子は、前記DC−DCコンバータの出力に電気的に接続され、
前記第2の入力端子は、前記DC−DCコンバータの入力に電気的に接続され、
前記DC−DCコンバータは、前記DC−DCコンバータの出力に接続された平滑化コンデンサを備えている
ことを特徴とする。
前記車両用電源制御回路は、二輪車に積載され、
前記MOSFETは、前記二輪車の内燃機関に接続されたモータ・ジェネレータのドライバ回路を構成し、
前記制御ICは、前記車両用電源制御回路が出力する電圧に基づいて、前記ドライバ回路で前記モータ・ジェネレータを駆動することにより、前記内燃機関を駆動するものであり、
前記電源電圧が印加される電源端子と前記固定電位との間には、前記二輪車に積載されたバッテリが接続されている
ことを特徴とする。
ユーザが操作する前記二輪車のメインスイッチにより、前記電源電圧の供給が制御されることを特徴とする。
前記第1のバイポーラトランジスタは、前記電源電圧の立ち上がり時に、前記第1の抵抗から前記第1のダイオードの経路でベース電流が通電して、オンするように、閾値が設定されており、
前記第2のバイポーラトランジスタは、前記電源電圧が、前記電源電圧の立ち上がり時よりもさらに上昇すると、前記第1のツェナーダイオードから 第3の抵抗の経路でベース電流が通電して、オンするように、閾値が設定されており、
前記スイッチ用バイポーラトランジスタは、前記第1のバイポーラトランジスタがオンし、又は前記第2のバイポーラトランジスタがオンすることで、オンするように、閾値が設定されている
ことを特徴とする。
電源電圧を電圧変換するDC−DCコンバータと、
前記DC−DCコンバータが出力した電圧が供給される車両用電源制御回路と、
モータ・ジェネレータの駆動電流を生成し且つ不飽和領域特性を有する半導体素子を、備えたドライバ回路と、
前記車両用電源制御回路が出力する電圧に基づいて、前記ドライバ回路を制御する制御部と、
を備え、
前記車両用電源制御回路は、
前記DC−DCコンバータが出力した電圧が供給される第1の入力端子と、
前記電源電圧が供給される第2の入力端子と、
前記半導体素子を制御するための電圧を出力する出力端子と、
一端が前記第1の入力端子に接続され、他端が出力端子に接続され、制御端子に印加される信号に基づいて、オンすることで前記第1の入力端子と前記出力端子との間を導通し、一方、前記制御端子に印加される信号に基づいて、オフすることで前記第1の入力端子と前記出力端子との間を遮断するスイッチ回路と、
前記第2の入力端子の電圧に基づいて、前記制御端子に信号を印加して、前記スイッチ回路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、
前記スイッチ回路がオフした状態で前記第2の入力端子に供給される前記電源電圧が上昇して予め設定された第1の閾値電圧以上になると、前記スイッチ回路をオンし、
その後、前記電源電圧がさらに上昇した後、前記第2の入力端子に供給される前記電源電圧が前記第1の閾値電圧と異なる第2の閾値電圧未満になると、前記スイッチ回路をオフする
ことを特徴とする。
電源電圧を電圧変換するDC−DCコンバータが出力した電圧が供給される第1の入力端子と、前記電源電圧が供給される第2の入力端子と、 モータ・ジェネレータの駆動電流を生成し且つ不飽和領域特性を有する、半導体素子を制御するための電圧を、出力する出力端子と、一端が前記第1の入力端子に接続され、他端が出力端子に接続され、制御端子に印加される信号に基づいて、オンすることで前記第1の入力端子と前記出力端子との間を導通し、一方、前記制御端子に印加される信号に基づいて、オフすることで前記第1の入力端子と前記出力端子との間を遮断するスイッチ回路と、前記第2の入力端子の電圧に基づいて、前記制御端子に信号を印加して、前記スイッチ回路を制御するスイッチ制御部と、を備えた車両用電源制御回路の制御方法であって、
前記スイッチ制御部は、前記スイッチ回路がオフした状態で前記第2の入力端子に供給される前記電源電圧が上昇して予め設定された第1の閾値電圧以上になると、前記スイッチ回路をオンし、
その後、前記スイッチ制御部は、前記電源電圧がさらに上昇した後、前記第2の入力端子に供給される前記電源電圧が前記第1の閾値電圧と異なる第2の閾値電圧未満になると、前記スイッチ回路をオフする
ことを特徴とする。
また、ドライバ回路Dは、例えば、図1に示すように、3相のブリッジ回路を構成する複数(図1の例では6個)の半導体素子Tr1〜Tr6を含む。この半導体素子Tr1〜Tr6は、MOSFETであり、半導体素子Tr1〜Tr6を制御するための電圧は、MOSFETのゲート電圧である。
このような場合において、既述のような車両用電源制御回路100の動作により、DC−DCコンバータ20の出力と、モータ・ジェネレータGの駆動電流を生成し且つ不飽和領域特性を有する半導体素子(MOSFET)Tr1〜Tr6を駆動するための電圧を出力する出力端子T3と、の間を迅速に遮断することができる。
100 車両用電源制御回路
20 DC−DCコンバータ
D25 ダイオード
CNT 制御部(制御IC)
D ドライバ回路
B バッテリ
T1 第1の入力端子
T2 第2の入力端子
T3 出力端子
Y スイッチ回路
X スイッチ制御部
R400 保護用抵抗
X1 第1の制御回路
X2 第2の制御回路
X3 第3の制御回路
Q401 第1のバイポーラトランジスタ
R403 第1の抵抗
D400 第1のダイオード
R404 第2の抵抗
Q402 第2のバイポーラトランジスタ
Z400 第1のツェナーダイオード
R405 第3の抵抗
R406 第4の抵抗
Z401 第2のツェナーダイオード
R407 第5の抵抗
R408 第6の抵抗
Q403 第3のバイポーラトランジスタ
Q404 第4のバイポーラトランジスタ
C400 キャパシタ
Claims (17)
- 電源電圧を電圧変換するDC−DCコンバータが出力した電圧が供給される第1の入力端子と、
前記電源電圧が供給される第2の入力端子と、
モータ・ジェネレータの駆動電流を生成し且つ不飽和領域特性を有する、半導体素子を制御するための電圧を、出力する出力端子と、
一端が前記第1の入力端子に接続され、他端が出力端子に接続され、制御端子に印加される信号に基づいて、オンすることで前記第1の入力端子と前記出力端子との間を導通し、一方、前記制御端子に印加される信号に基づいて、オフすることで前記第1の入力端子と前記出力端子との間を遮断するスイッチ回路と、
前記第2の入力端子の電圧に基づいて、前記制御端子に信号を印加して、前記スイッチ回路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、
前記スイッチ回路がオフした状態で前記第2の入力端子に供給される前記電源電圧が上昇して予め設定された第1の閾値電圧以上になると、前記スイッチ回路をオンし、
その後、前記電源電圧がさらに上昇した後、前記第2の入力端子に供給される前記電源電圧が前記第1の閾値電圧と異なる第2の閾値電圧未満になると、前記スイッチ回路をオフする
ことを特徴とする車両用電源制御回路。 - 前記半導体素子は、MOSFETであり、前記半導体素子を制御するための前記電圧は、前記MOSFETのゲート電圧であることを特徴とする請求項1に記載の車両用電源制御回路。
- 前記スイッチ制御部は、
前記電源電圧が前記第1の閾値電圧以上になると、前記スイッチ回路をオンし、一方、前記電源電圧が前記第1の閾値電圧未満になると、前記スイッチ回路をオフするように動作する第1の制御回路と、
前記電源電圧が前記第2の閾値電圧以上になると、前記スイッチ回路をオンし、一方、前記電源電圧が前記第2の閾値電圧未満になると、前記スイッチ回路をオフするように動作する第2の制御回路と、
前記第2の入力端子に供給される前記電源電圧に基づいて、前記第1の制御回路の動作を制御する第3の制御回路と、を備え、
前記第3の制御回路は、
前記電源電圧が前記第2の閾値電圧よりも高い予め設定された第3の閾値電圧以上になると、前記第1の制御回路により前記スイッチ回路がオンに制御されないように前記第1の制御回路を制御する
ことを特徴とする請求項2に記載の車両用電源制御回路。 - 前記第1の制御回路は、
コレクタが前記制御端子に接続され、エミッタが固定電位に接続された第1導電型の第1のバイポーラトランジスタと、
一端が前記第2の入力端子に接続された第1の抵抗と、
アノードが前記第1の抵抗に接続され、カソードが前記第1のバイポーラトランジスタのベースに接続された第1のダイオードと、
一端が前記第1のバイポーラトランジスタのベースに接続され、他端が前記固定電位に接続された第2の抵抗と、を有する
ことを特徴とする請求項3に記載の車両用電源制御回路。 - 前記第2の制御回路は、
コレクタが前記制御端子に接続され、エミッタが前記固定電位に接続された第1導電型の第2のバイポーラトランジスタと、
カソードが前記第2の入力端子に接続された第1のツェナーダイオードと、
一端が前記第1のツェナーダイオードのアノードに接続され、他端が前記第2のバイポーラトランジスタのベースに接続された第3の抵抗と、
一端が前記第2のバイポーラトランジスタのベースに接続され、他端が前記第2のバイポーラトランジスタのエミッタに接続された第4の抵抗と、を有する
ことを特徴とする請求項4に記載の車両用電源制御回路。 - 前記第3の制御回路は、
カソードが前記第2の入力端子に接続された第2のツェナーダイオードと、
一端が前記第2のツェナーダイオードのアノードに接続された第5の抵抗と、
一端が前記第5の抵抗の他端に接続され、他端が前記固定電位に接続された第6の抵抗と、
エミッタが前記第6の抵抗の他端に接続され、ベースが前記第6の抵抗の一端に接続された第1導電型の第3のバイポーラトランジスタと、
エミッタが前記第1のダイオードのアノードに接続され、コレクタが前記第3のバイポーラトランジスタのベースに接続され、ベースが前記第3のバイポーラトランジスタのコレクタに接続された第2導電型の第4のバイポーラトランジスタと、
一端が前記第4のバイポーラトランジスタのエミッタに接続され、他端が前記第3のバイポーラトランジスタのエミッタに接続されたキャパシタと、を有する
ことを特徴とする請求項5に記載の車両用電源制御回路。 - 前記スイッチ回路は、
エミッタが前記第1の入力端子に接続され、コレクタが前記出力端子に接続されたスイッチ用バイポーラトランジスタと、
一端が前記スイッチ用バイポーラトランジスタのベースに接続され、他端が前記制御端子に接続された第1のスイッチ用抵抗と、
一端が前記スイッチ用バイポーラトランジスタのエミッタに接続され、他端が前記スイッチ用バイポーラトランジスタのベースに接続された第2のスイッチ用抵抗と、を有する
ことを特徴とする請求項6に記載の車両用電源制御回路。 - 前記スイッチ制御部は、
前記電源電圧の立ち上がり時、前記第1の抵抗から前記第1のダイオードの経路でベース電流が通電して、前記第1のバイポーラトランジスタをオンさせることで、前記スイッチ用バイポーラトランジスタを前記第1の制御回路によりオンして、前記第1の入力端子と前記出力端子との間を導通し、
その後、前記電源電圧がさらに上昇すると、前記第1のツェナーダイオードから 第3の抵抗の経路でベース電流が通電して、前記第2のバイポーラトランジスタをオンさせることで、前記スイッチ用バイポーラトランジスタを前記第2の制御回路によりオンする状態にし、
その後、前記電源電圧がさらに上昇して、前記第2のツェナーダイオードから前記第5の抵抗の経路でベース電流が通電して、前記第3のバイポーラトランジスタ及び前記第4のバイポーラトランジスタをオンさせることで、前記第1のバイポーラトランジスタをオフする
ことを特徴とする請求項7に記載の車両用電源制御回路。 - 前記スイッチ制御部は、
前記第1のバイポーラトランジスタをオフした後、前記第2ないし第4のバイポーラトランジスタがオンしている状態から、前記電源電圧が前記第2の閾値電圧未満に低下すると、前記第2のバイポーラトランジスタQ402 をオフすることで、前記スイッチ用バイポーラトランジスタを前記第2の制御回路によりオフして、前記第1の入力端子と前記出力端子との間を遮断する
ことを特徴とする請求項7に記載の車両用電源制御回路。 - 前記出力端子から出力される電圧は、ダイオードを介して、前記半導体素子を駆動する制御部に供給される
ことを特徴とする請求項2に記載の車両用電源制御回路。 - 一端が前記出力端子に接続され、他端が固定電位に接続された保護用抵抗をさらに備えることを特徴とする請求項2に記載の車両用電源制御回路。
- 前記第1の入力端子は、前記DC−DCコンバータの出力に電気的に接続され、
前記第2の入力端子は、前記DC−DCコンバータの入力に電気的に接続され、
前記DC−DCコンバータは、前記DC−DCコンバータの出力に接続された平滑化コンデンサを備えている
ことを特徴とする請求項2に記載の車両用電源制御回路。 - 前記車両用電源制御回路は、二輪車に積載され、
前記MOSFETは、前記二輪車の内燃機関に接続されたモータ・ジェネレータのドライバ回路を構成し、
前記制御ICは、前記車両用電源制御回路が出力する電圧に基づいて、前記ドライバ回路で前記モータ・ジェネレータを駆動することにより、前記内燃機関を駆動するものであり、
前記電源電圧が印加される電源端子と前記固定電位との間には、前記二輪車に積載されたバッテリが接続されている
ことを特徴とする請求項2に記載の車両用電源制御回路。 - ユーザが操作する前記二輪車のメインスイッチにより、前記電源電圧の供給が制御されることを特徴とする請求項13に記載の車両用電源制御回路。
- 前記第1のバイポーラトランジスタは、前記電源電圧の立ち上がり時に、前記第1の抵抗から前記第1のダイオードの経路でベース電流が通電して、オンするように、閾値が設定されており、
前記第2のバイポーラトランジスタは、前記電源電圧が、前記電源電圧の立ち上がり時よりもさらに上昇すると、前記第1のツェナーダイオードから第3の抵抗の経路でベース電流が通電して、オンするように、閾値が設定されており、
前記スイッチ用バイポーラトランジスタは、前記第1のバイポーラトランジスタがオンし、又は前記第2のバイポーラトランジスタがオンすることで、オンするように、閾値が設定されている
ことを特徴とする請求項7に記載の車両用電源制御回路。 - 電源電圧を電圧変換するDC−DCコンバータと、
前記DC−DCコンバータが出力した電圧が供給される車両用電源制御回路と、
モータ・ジェネレータの駆動電流を生成し且つ不飽和領域特性を有する半導体素子を、備えたドライバ回路と、
前記車両用電源制御回路が出力する電圧に基づいて、前記ドライバ回路を制御する制御部と、
を備え、
前記車両用電源制御回路は、
前記DC−DCコンバータが出力した電圧が供給される第1の入力端子と、
前記電源電圧が供給される第2の入力端子と、
前記半導体素子を制御するための電圧を出力する出力端子と、
一端が前記第1の入力端子に接続され、他端が出力端子に接続され、制御端子に印加される信号に基づいて、オンすることで前記第1の入力端子と前記出力端子との間を導通し、一方、前記制御端子に印加される信号に基づいて、オフすることで前記第1の入力端子と前記出力端子との間を遮断するスイッチ回路と、
前記第2の入力端子の電圧に基づいて、前記制御端子に信号を印加して、前記スイッチ回路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、
前記スイッチ回路がオフした状態で前記第2の入力端子に供給される前記電源電圧が上昇して予め設定された第1の閾値電圧以上になると、前記スイッチ回路をオンし、
その後、前記電源電圧がさらに上昇した後、前記第2の入力端子に供給される前記電源電圧が前記第1の閾値電圧と異なる第2の閾値電圧未満になると、前記スイッチ回路をオフする
ことを特徴とする車両用制御装置。 - 電源電圧を電圧変換するDC−DCコンバータが出力した電圧が供給される第1の入力端子と、前記電源電圧が供給される第2の入力端子と、モータ・ジェネレータの駆動電流を生成し且つ不飽和領域特性を有する、半導体素子を制御するための電圧を、出力する出力端子と、一端が前記第1の入力端子に接続され、他端が出力端子に接続され、制御端子に印加される信号に基づいて、オンすることで前記第1の入力端子と前記出力端子との間を導通し、一方、前記制御端子に印加される信号に基づいて、オフすることで前記第1の入力端子と前記出力端子との間を遮断するスイッチ回路と、前記第2の入力端子の電圧に基づいて、前記制御端子に信号を印加して、前記スイッチ回路を制御するスイッチ制御部と、を備えた車両用電源制御回路の制御方法であって、
前記スイッチ制御部は、前記スイッチ回路がオフした状態で前記第2の入力端子に供給される前記電源電圧が上昇して予め設定された第1の閾値電圧以上になると、前記スイッチ回路をオンし、
その後、前記スイッチ制御部は、前記電源電圧がさらに上昇した後、前記第2の入力端子に供給される前記電源電圧が前記第1の閾値電圧と異なる第2の閾値電圧未満になると、前記スイッチ回路をオフする
ことを特徴とする車両用電源制御回路の制御方法。
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