DE102017218952A1

DE102017218952A1 - Halbleiterschalter-steuervorrichtung

Info

Publication number: DE102017218952A1
Application number: DE102017218952.5A
Authority: DE
Inventors: Mitsuaki Morimoto
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2016-10-28
Filing date: 2017-10-24
Publication date: 2018-05-03
Also published as: US10284193B2; JP2018072155A; CN108023583A; US20180123584A1; JP6867780B2; CN108023583B

Abstract

Eine Halbleiterschalter-Steuervorrichtung umfasst eine bidirektionale Abschaltschaltung, die einen bidirektional fließenden Strom zwischen einer Hochspannungsbatterie und einer Hochspannungslast überträgt oder abschaltet, einen Widerstand, der eine Spannung der bidirektionalen Abschaltschaltung erfasst, einen ersten Spannungsdetektor, der eine an den Widerstand angelegte Spannung erfasst und eine Steuerung, die konfiguriert ist, um eine Fehlfunktion der bidirektionalen Abschaltschaltung basierend auf einer ersten erfassten Spannung zu bestimmen, die durch den ersten Spannungsdetektor erfasst wird. Die bidirektionale Abschaltschaltung umfasst einen ersten FET und einen zweiten FET mit entsprechenden Source-Anschlüssen, die in Reihe geschaltet sind, und einen dritten FET und einen vierten FET, die jeweilige Source-Anschlüsse umfassen, die in Reihe geschaltet sind. Der Widerstand umfasst ein Ende, das zwischen den Source-Anschlüssen des ersten FET und des zweiten FET verbunden ist, und das andere Ende ist zwischen den Source-Anschlüssen des dritten FET und des vierten FET verbunden.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG(EN)
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität und beinhaltet den gesamten Inhalt der japanischen Patentanmeldung Nr. 2016-212143 , die am 28. Oktober 2016 in Japan eingereicht wurde.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halbleiterschalter-Steuervorrichtung.
Beschreibung des Standes der Technik
Herkömmlicherweise sind Elektroautos und/oder Hybrid-Elektroautos mit einer Hochspannungslast, wie beispielsweise einem Antriebsmotor und einer Hochspannungsbatterie zum Antreiben der Hochspannungslast ausgestattet und aus Sicherheitsgründen mit einem Schalter ausgestattet, zum Übertragen oder Abschalten eines Stroms, der von der Hochspannungsbatterie zur Hochspannungslast fließt. Ein mechanisches Relais wird hauptsächlich als Schalter verwendet. In den letzten Jahren wird zunehmend ein Halbleiterschalter als Schalter verwendet. Die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2007-285969 offenbart eine Fehlfunktionserkennungsschaltung, die eine Fehlfunktion eines Halbleiterschalters erfasst, um die Zuverlässigkeit eines Systems zu verbessern.
Die Fehlfunktionserfassungsschaltung neigt dazu, mit einer Zunahme der Bestandteilselemente der Schaltung an Größe zuzunehmen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht des Obigen gemacht und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Halbleiterschalter-Steuervorrichtung zu schaffen, die eine Zunahme der Größe bei der Bestimmung einer Fehlfunktion eines Halbleiterschalters unterdrücken kann.
Um das oben erwähnte Ziel zu erreichen, umfasst eine Halbleiterschalter-Steuervorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Halbleiterschaltmodul, das zwischen einer Stromversorgung und einer Last installiert ist und das einen Strom, der bidirektional zwischen der Stromversorgung und der Last fließt, überträgt oder abschaltet, einen Widerstand, der eine Spannung des Halbleiterschaltmoduls erfasst, einen ersten Spannungsdetektor, der eine an den Widerstand angelegte Spannung erfasst, und eine Steuerung, die konfiguriert ist, um eine Fehlfunktion des Halbleiterschaltmoduls basierend auf einer ersten erfassten Spannung zu bestimmen, die von dem ersten Spannungsdetektor erfasst wird, wobei das Halbleiterschaltmodul ein erstes Halbleiterschaltmodul umfasst, und ein zweites Halbleiterschaltmodul umfasst, das parallel zu dem ersten Halbleiterschaltmodul geschaltet ist, das erste Halbleiterschaltmodul einen ersten Vorwärtsschalter mit einer Body-Diode umfasst, die in einer Vorwärtsrichtung angeordnet ist, die als eine Richtung dient, in der der Strom fließt, und einen ersten Umkehrschalter umfasst, der benachbart zu dem ersten Vorwärtsschalter angeordnet ist und eine Body-Diode umfasst, die in einer Rückwärtsrichtung entgegen der Vorwärtsrichtung angeordnet ist, der erste Vorwärtsschalter und der erste Umkehrschalter umfassen jeweils entsprechende Source-Anschlüsse, die in Reihe geschaltet sind, und jeweilige Drain-Anschlüsse, wobei einer der Drain-Anschlüsse mit der Stromversorgung verbunden ist, und der andere der Drain-Anschlüsse mit der Last verbunden ist, das zweite Halbleiterschaltmodul umfasst einen zweiten Vorwärtsschalter mit einer Körperdiode, die in der Vorwärtsrichtung angeordnet ist, und einen zweiten Umkehrschalter, der benachbart zu dem zweiten Vorwärtsschalter angeordnet ist, und umfasst eine Körperdiode, die in der Rückwärtsrichtung angeordnet ist, der zweite Vorwärtsschalter und der zweite Umkehrschalter umfassen jeweils entsprechende Source-Anschlüsse, die in Reihe geschaltet sind, und jeweilige Drain-Anschlüsse, wobei einer der Drain-Anschlüsse mit der Stromversorgung verbunden ist und der andere der Drain-Anschlüsse mit der Last verbunden ist, und der Widerstand weist ein Ende auf, das zwischen den Source-Anschlüssen des ersten Vorwärtsschalters und dem ersten Umkehrschalter geschaltet Ist, und wobei das andere Ende zwischen den Source-Anschlüssen des zweiten Vorwärtsschalters und des zweiten Umkehrschalters verbunden ist.
Eine Halbleiterschalter-Steuervorrichtung gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Halbleiterschaltmodul, das zwischen einer Stromversorgung und einer Last installiert ist und das einen Strom, der bidirektional zwischen der Stromversorgung und der Last fließt, überträgt oder abschaltet, einen Widerstand, der eine Spannung des Halbleiterschaltmoduls erfasst einen ersten Spannungsdetektor, der eine an den Widerstand angelegte Spannung erfasst, und eine Steuerung, die konfiguriert ist, um eine Fehlfunktion des Halbleiterschaltmoduls basierend auf einer ersten erfassten Spannung zu bestimmen, die von dem ersten Spannungsdetektor erfasst wird, wobei das Halbleiterschaltermodul ein erstes Halbleiterschaltmodul umfasst, und ein zweites Halbleiterschaltmodul umfasst, das parallel zu dem ersten Halbleiterschaltmodul geschaltet ist, wobei das erste Halbleiterschaltmodul einen ersten Vorwärtsschalter umfasst, der eine Body-Diode umfasst, die in einer Vorwärtsrichtung angeordnet ist, die als eine Richtung dient, in der der Strom fließt, und einen ersten Umkehrschalter, der benachbart zu dem ersten Vorwärtsschalter angeordnet ist und eine Body-Diode umfasst, die in einer Rückwärtsrichtung entgegen der Vorwärtsrichtung angeordnet ist, der erste Vorwärtsschalter und der erste Umkehrschalter umfassen jeweils entsprechende Drain-Anschlüsse, die in Reihe geschaltet sind, und jeweilige Source-Anschlüsse, wobei einer der Source-Anschlüsse mit der Stromversorgung verbunden ist, und der andere der Source-Anschlüsse mit der Last verbunden ist, wobei das zweite Halbleiterschaltmodul einen zweiten Vorwärtsschalter mit einer Körperdiode umfasst, die in der Vorwärtsrichtung angeordnet ist, und einen zweiten Umkehrschalter umfasst, der benachbart zu dem zweiten Vorwärtsschalter angeordnet ist, und umfasst eine Körperdiode, die in der Rückwärtsrichtung angeordnet ist, der zweite Vorwärtsschalter und der zweite Umkehrschalter umfassen jeweils entsprechende Drain-Anschlüsse, die in Reihe geschaltet sind, und jeweilige Source-Anschlüsse, wobei einer der Source-Anschlüsse mit der Stromversorgung verbunden ist, und der andere der Source-Anschlüsse mit der Last verbunden ist, und der Widerstand umfasst ein Ende, das zwischen den Drain-Anschlüssen des ersten Vorwärtsschalters und dem ersten Umkehrschalter geschaltet ist, und das andere Ende zwischen den Drain-Anschlüssen des zweiten Vorwärtsschalters und des zweiten Umkehrschalters verbunden ist.
Gemäß noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung in der Halbleiterschalter-Steuervorrichtung,
kann die Steuerung bestimmen, dass der erste Vorwärtsschalter, der erste Umkehrschalter, der zweite Vorwärtsschalter und der zweite Umkehrschalter eine AUS-Zustand-Fehifunktion eingehen, in der sich der bestimmte Schalter in einem AUS-Zustand befindet, basierend auf einem Verschiebungsbetrag zwischen der ersten erfassten Spannung und einer vorbestimmten ersten Referenzspannung, wenn eine Anweisung ausgegeben wird, um jeden des ersten Vorwärtsschalters, den ersten Umkehrschalters, des zweiten Vorwärtsschalters und des zweiten Umkehrschalter einzuschalten.
Gemäß noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Steuereinrichtung in der Halbleiterschaltersteuervorrichtung bestimmen, dass der erste Vorwärtsschalter oder der zweite Umkehrschalter die AUS-Zustand-Fehlfunktion eingeht, wenn der Verschiebungsbetrag zwischen der ersten erfassten Spannung und der ersten Referenzspannung eine positive Spannung ist, und die Steuerung bestimmt, dass der erste Umkehrschalter oder der zweite Vorwärtsschalter die AUS-Zustand-Fehlfunktion eingeht, wenn der Verschiebungsbetrag zwischen der ersten erfassten Spannung und der ersten Referenzspannung eine negative Spannung ist.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Halbleiterschalter-Steuervorrichtung des Weiteren einen zweiten Spannungsdetektor umfassen, der eine an die Last angelegte Spannung erfasst, wobei die Steuerung eine Fehlfunktion des Halbleiterschaltermoduls basierend auf einer zweiten erfassten Spannung bestimmt, die durch den zweiten Spannungsdetektor erfasst wird.
Gemäß noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Steuerung in der Halbleiterschalter-Steuervorrichtung spezifizieren, welcher von dem ersten Vorwärtsschalter, dem ersten Umkehrschalter, dem zweiten Vorwärtsschalter und dem zweiten Umkehrschalter eine AUS-Zustand-Fehlfunktion eingeht, basierend auf der zweiten erfassten Spannung, die durch den zweiten Spannungsdetektor erfasst wird, und Befehlswerte zum Ein-/Ausschalten des ersten Vorwärtsschalters, des ersten Umkehrschalters, des zweiten Vorwärtsschalters und des zweiten Umkehrschalters in der AUS-Zustand-Fehifunktion des Halbleiterschaltmoduls.
In der Halbleiterschalter-Steuervorrichtung bestimmt die Steuerung vorzugsweise, dass wenigstens der erste Umkehrschalter und/oder der zweite Umkehrschalter eine EIN-Zustand-Fehlfunktion eingeht, bei der der Schalter im EIN-Zustand ist, wenn die zweite erfasste Spannung eine Referenzspannung überschreitet In dem Fall, in dem eine Anweisung ausgegeben wird, um den jeden des ersten Vorwärtsschalters, des ersten Umkehrschalters, des zweiten Vorwärtsschalters und des zweiten Umkehrschalters auszuschalten.
In der Halbleiterschalter-Steuervorrichtung bestimmt die Steuerung vorzugsweise, dass wenigstens der erste Vorwärtsschalters und/oder der zweite Vorwärtsschalter die EIN-Zustand-Fehlfunktion eingeht, wenn die zweite erfasste Spannung gleich einer Spannung der Stromversorgung ist, in dem Fall, in dem eine Anweisung ausgegeben wird, um jeden des ersten Umkehrschalters und des zweiten Umkehrschalters einzuschalten und eine Anweisung ausgegeben wird, um jeden des ersten Umschalters und des zweiten Umschalters abzuschalten.
In der Halbleiterschalter-Steuervorrichtung bestimmt die Steuerung vorzugsweise, welche von dem ersten Vorwärtsschalter, dem ersten Umkehrschalter, dem zweiten Vorwärtsschalter und dem zweiten Umkehrschalter die EIN-Zustand-Fehlfunktion eingeht, basierend auf der ersten erfassten Spannung, die durch den ersten Spannungsdetektor erfasst wird, und Befehlswerten zum Ein-/Ausschalten des ersten Vorwärtsschalters, des ersten Umkehrschalters, des zweiten Vorwärtsschalters und des zweiten Umkehrschalters, in der EIN-Zustand-Fehlfunktion des Halbleiterschaltmoduls.
Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale, Vorteile und die technische und industrielle Bedeutung dieser Erfindung werden besser verständlich durch Lesen der folgenden ausführlichen Beschreibung vorliegender und bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den angehängten Zeichnungen.
Figurenliste

1 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Halbleiterschalter-Steuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt;
2 ist ein Schaltplan, der ein Betriebsbeispiel eines Halbleiterschaltmoduls gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
3 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel einer AUS-Zustand-Fehlfunktion eines zweiten FET des Halbleiterschaltermoduls gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht;
4 ist ein Schaltplan, der ein Beispiel einer AUS-Zustand-Fehlfunktion eines dritten FET des Halbleiterschaltermoduls gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
5 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel einer Fehlfunktion des AUS-Zustands eines vierten FET des Halbleiterschaltermoduls gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht;
6 ist ein Schaltplan, der ein Beispiel einer Fehlfunktion des AUS-Zustands eines ersten FET des Halbleiterschaltermoduls gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
7 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel einer Bestimmung einer EIN-Zustand-Fehlfunktion des Halbleiterschaltermoduls gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht;
8 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel einer Bestimmung einer EIN-Zustand-Fehlfunktion des Halbleiterschaltermoduls gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht;
9 ist ein Flussdiagramm, das ein Betriebsbeispiel der Halbleiterschalter-Steuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
10 ist ein Flussdiagramm, das ein Betriebsbeispiel (erster Fehlfunktionsbestimmungsmodus) der Halbleiterschalter-Steuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht;
11 ist ein Flussdiagramm, das ein Betriebsbeispiel (zweiter Fehlfunktionsbestimmungsmodus) der Halbleiterschalter-Steuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht;
12 ist ein Flussdiagramm, das ein Betriebsbeispiel (dritter Fehlfunktionsbestimmungsmodus) der Halbleiterschalter-Steuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
13 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Halbleiterschalter-Steuervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt; und
14 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Halbleiterschalter-Steuervorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform veranschaulicht.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGETEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail erläutert. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die in den folgenden Ausführungsformen beschriebenen Inhalte beschränkt. Die nachstehend beschriebenen Bestandteile umfassen Elemente, die dem Fachmann leicht einfallen könnten, und im Wesentlichen gleiche Elemente. Die nachstehend beschriebenen Strukturen können ordnungsgemäß kombiniert werden. Verschiedene Auslassungen, Ersetzungen oder Änderungen der Struktur sind innerhalb eines Bereichs möglich, der nicht vom Kern der vorliegenden Erfindung abweicht.
Erste Ausführungsform
Ein Fahrzeug-Stromversorgungssystem 100 für ein Elektroauto oder ein Hybrid-Elektroauto oder dergleichen ist mit einer Hochspannungslast 2 ausgestattet, wie beispielsweise einem Wechselrichter, der einen Gleichstrom in einen Wechselstrom umwandelt, um elektrischen Strom an einen Antriebsmotor und eine Hochspannungsbatterie HV zu liefern, die als eine Energieversorgung dient, um die Hochspannungslast 2 anzutreiben und mit einer Halbleiterschalter-Steuervorrichtung 1 versehen ist, um einen Strom, der bidirektional zwischen der Hochspannungsbatterie HV und der Hochspannungslast 2 zum Zwecke der Sicherheit, wie in 1 gezeigt, zu übertragen oder abzuschalten.
Die Halbleiterschalter-Steuervorrichtung 1 umfasst eine bidirektionale Abschaltschaltung 10, Treibereinheiten 20A bis 20D, einen Widerstand R, einen ersten Spannungsdetektor 30, einen zweiten Spannungsdetektor 40 und eine Steuerung 50.
Die bidirektionale Abschaltschaltung 10 überträgt oder schaltet einen bidirektional fließenden Strom zwischen der Hochspannungsbatterie HV und der Hochspannungslast 2 ab. Die bidirektionale Abschaltschaltung 10 ist zwischen einer Pluselektrode der Hochspannungsbatterie HV und der Hochspannungslast 2 angeordnet, um einen Strom, der von der Pluselektrode der Hochspannungsbatterie HV zur Hochspannungsquelle Last 2 fließt, zu übertragen, oder abzuschalten. Die bidirektionale Abschaltschaltung 10 überträgt oder schaltet auch bei einem Lade Pfad zur Aufladung der Hochvoltbatterie HV einen von der Hochspannungslast 2 zur Pluselektrode der Hochvoltbatterie HV fließenden Strom bzw. schaltet diesen ab.
Die bidirektionale Abschaltschaltung 10 umfasst eine erste bidirektionale Abschaltschaltung 11, die als ein erstes Halbleiterschaltmodul dient, und eine zweite bidirektionale Abschaltschaltung 12, die als ein zweites Halbleiterschaltmodul dient. Die erste bidirektionale Abschaltschaltung 11 und die zweite bidirektionale Abschaltschaltung 12 sind parallel geschaltet. Wie oben beschrieben, hat die bidirektionale Abschaltschaltung 10 in der Halbleiterschalter-Steuervorrichtung 1 eine redundante Konfiguration, und daher ist es möglich, die Zuverlässigkeit zu verbessern. Die erste bidirektionale Abschaltschaltung 11 umfasst einen Feldeffekttransistor (FET) 10A und einen FET 10B. Hier wird der FET 10A als ein erster FET 10A bezeichnet und der FET 10B wird als ein zweiter FET 10B bezeichnet.
Jeder der ersten und zweiten FETs 10A, 10B ist zum Beispiel durch einen N-Kanal-Metalloxid-Halbleiter (MOS) FET konfiguriert. Der erste FET 10A funktioniert als ein erster Vorwärtsschalter oder ein erster Umkehrschalter in Übereinstimmung mit einer Richtung, in der der Strom fließt. Der erste Vorwärtsschalter ist ein Schalter, bei dem eine Body-Diode (parasitäre Diode) in einer Vorwärtsrichtung angeordnet ist, in der der Strom fließt. Der erste Umkehrschalter ist ein Schalter, bei dem eine Body-Diode in einer umgekehrten Richtung angeordnet ist, die als eine Richtung entgegen der Vorwärtsrichtung des Stroms dient. Der erste FET 10A fungiert als ein erster Umkehrschalter, wenn der Strom von der Hochspannungsbatterie HV zu der Hochspannungslast 2 fließt und fungiert als ein erster Vorwärtsschalter, wenn der Strom von der Hochspannungslast 2 zu der Hochspannungsbatterie HV fließt. Die erste Ausführungsform veranschaulicht ein Beispiel, in dem der Strom von der Hochspannungsbatterie HV zu der Hochspannungslast 2 fließt und der erste FET 10A als der erste Umkehrschalter erläutert wird, bei dem eine Body-Diode DA in einer umgekehrten Richtung angeordnet ist zu der Richtung des Stroms, der von der Hochspannungsbatterie HV zu der Hochspannungslast 2 fließt. Die Body-Diode DA des ersten FET 10A umfasst einen Anodenanschluss, der mit der Seite der Hochspannungslast 2 verbunden ist, und einen Kathodenanschluss, der mit der Pluselektrode der Hochspannungsbatterie HV verbunden ist. Der erste FET 10A wird von der später beschriebenen Treibereinheit 20A angesteuert, um den von der Hochspannungsbatterie HV zu der Hochspannungslast 2 fließenden Strom zu übertragen oder abzuschalten.
Der zweite FET 10B ist benachbart zu dem ersten FET 10A angeordnet und fungiert als ein erster Vorwärtsschalter oder ein erster Umkehrschalter in Übereinstimmung mit einer Richtung, in der der Strom fließt. Der zweite FET 10B fungiert als ein erster Vorwärtsschalter, wenn der Strom von der Hochspannungsbatterie HV zu der Hochspannungslast 2 fließt und fungiert als ein erster Umkehrschalter, wenn der Strom von der Hochspannungslast 2 zu der Hochspannungsbatterie HV fließt. Da die erste Ausführungsform das Beispiel veranschaulicht, in dem der Strom von der Hochspannungsbatterie HV zu der Hochspannungslast 2 fließt, wird der zweite FET 10B als der erste Vorwärtsschalter erläutert, bei dem eine Body-Diode DB in einer Vorwärtsrichtung angeordnet ist, die als die Richtung des Stroms dient, der von der Hochspannungsbatterie HV zu der Hochspannungslast 2 fließt. Die Body-Diode DB des zweiten FET 10B umfasst einen Anodenanschluss, der mit der Pluselektrodenseite der Hochspannungsbatterie HV verbunden ist, und einen Kathodenanschluss, der mit der Hochspannungslast 2 verbunden ist. Der zweite FET 10B wird von der später beschriebenen Treibereinheit 20B angesteuert. Source-Anschlüsse des zweiten FET 10B und des ersten FET 10A sind in Reihe geschaltet, ein Drain-Anschluss des ersten FET 10A ist mit der Hochspannungsbatterie HV verbunden und ein Drain-Anschluss des zweiten FET 10B ist mit der Hochspannungslast 2 verbunden.
Die zweite bidirektionale Abschaltschaltung 12 umfasst einen FET 10C und einen FET 10D. Jeder der FETs 10C, 10D ist zum Beispiel ein N-Kanal-MOSFET. Hier wird der FET 10C als ein dritter FET 10C bezeichnet und der FET 10D wird als ein vierter FET 10D bezeichnet. Der dritte FET 10C arbeitet als ein zweiter Vorwärtsschalter oder als ein zweiter Umkehrschalter in Übereinstimmung mit der Richtung, In der der Strom fließt. Der dritte FET 10C funktioniert als ein zweiter Umkehrschalter, wenn der Strom von der Hochspannungsbatterie HV zu der Hochspannungslast 2 fließt und fungiert als ein zweiter Vorwärtsschalter, wenn der Strom von der Hochspannungslast 2 zu der Hochspannungsbatterie HV fließt. Da die erste Ausführungsform das Beispiel veranschaulicht, in dem der Strom von der Hochspannungsbatterie HV zu der Hochspannungslast 2 fließt, wird der dritte FET 10C als der zweite Umkehrschalter erläutert, bei dem eine Body-Diode DC in einer umgekehrten Richtung angeordnet ist zu der Richtung des Stroms, der von der Hochspannungsbatterie HV zu der Hochspannungslast 2 fließt. Die Body-Diode DC des dritten FET 10C umfasst einen Anodenanschluss, der mit der Seite der Hochspannungslast 2 verbunden ist, und einen Kathodenanschluss, der mit der Pluselektrode der Hochspannungsbatterie HV verbunden ist. Der dritte FET 10C wird von der später beschriebenen Treibereinheit 20C angesteuert, um den von der Hochspannungsbatterie HV zu der Hochspannungslast 2 fließenden Strom zu übertragen oder abzuschalten.
Der vierte FET 10D ist benachbart zu dem dritten FET 10C angeordnet und fungiert als ein zweiter Vorwärtsschalter oder ein zweiter Umkehrschalter in Übereinstimmung mit der Richtung, In der der Strom fließt. Der vierte FET 10D fungiert als ein zweiter Vorwärtsschalter, wenn der Strom von der Hochspannungsbatterie HV zu der Hochspannungslast 2 fließt und fungiert als ein zweiter Umkehrschalter, wenn der Strom von der Hochspannungslast 2 zu der Hochspannungsbatterie HV fließt. Da die erste Ausführungsform das Beispiel veranschaulicht, in dem der Strom von der Hochspannungsbatterie HV zu der Hochspannungslast 2 fließt, wird der vierte FET 10D als der erste Vorwärtsschalter erläutert, bei dem eine Body-Diode DD in einer Vorwärtsrichtung angeordnet ist, die als die Richtung des Stroms dient, der von der Hochspannungsbatterie HV zu der Hochspannungslast 2 fließt. Die Body-Diode DD des vierten FET 10D umfasst einen Anodenanschluss, der mit der Pluselektrodenseite der Hochspannungsbatterie HV verbunden ist, und einen Kathodenanschluss, der mit der Hochspannungslast 2 verbunden ist. Der vierte FET 10D wird von der später beschriebenen Treibereinheit 20D angesteuert. Source-Anschlüsse des vierten FET 10D und des dritten FET 10C sind in Reihe geschaltet, ein Drain-Anschluss des dritten FET 10C ist mit der Hochspannungsbatterie HV verbunden und ein Drain-Anschluss des vierten FET 10D ist mit der Hochspannungslast 2 verbunden. Alle ersten bis vierten FETs 10A bis 10D sind vorzugsweise Feldeffekttransistoren des gleichen Typs, um die Wärmekonzentration zu unterdrücken, sind jedoch nicht darauf beschränkt.
Die Treibereinheit 20A ist mit einem Gate-Anschluss des ersten FET 10A verbunden, um den ersten FET 10A basierend auf einer ElN/AUS-Anweisung von der später beschriebenen Steuerung 50 anzusteuern. Wenn die Steuerung 50 eine EIN-Anweisung ausgibt, um den Schalter des ersten FET 10A einzuschalten, legt die Treibereinheit 20A eine EIN-Spannung an den Gate-Anschluss des ersten FET 10A an, um einen Strom vom Drain-Anschluss zum Source-Anschluss fließen zu lassen. Wenn die Steuerung 50 eine AUS-Anweisung ausgibt, um den Schalter des ersten FET 10A auszuschalten, legt die Treibereinheit 20A eine AUS-Spannung an den Gate-Anschluss des ersten FET 10A an, um den vom Drain-Anschluss zum Source-Anschluss fließenden Strom abzuschalten.
Die Treibereinheit 20B ist mit einem Gate-Anschluss des zweiten FET 10B verbunden, um den zweiten FET 10B basierend auf einer EIN/AUS-Anweisung von der Steuerung 50 anzusteuern. Wenn die Steuerung 50 eine EIN-Anweisung ausgibt, um den Schalter des zweiten FET 10B einzuschalten, legt die Ansteuereinheit 20B eine EIN-Spannung an den Gate-Anschluss des zweiten FET 10B an, um einen Strom vom Source-Anschluss zum Drain-Anschluss fließen zu lassen. Wenn die Steuerung 50 eine AUS-Anweisung ausgibt, um den Schalter des zweiten FET 10B auszuschalten, legt die Treibereinheit 20B eine AUS-Spannung an den Gate-Anschluss des zweiten FET 10B an, um den vom Source-Anschluss zum Drain-Anschluss fließenden Strom abzuschalten.
Die Treibereinheit 20C ist mit einem Gate-Anschluss des dritten FET 10C verbunden, um den dritten FET 10C basierend auf einer EIN/AUS-Anweisung von der Steuerung 50 anzusteuern. Wenn die Steuerung 50 eine EIN-Anweisung ausgibt, um den Schalter des dritten FET 10C einzuschalten, legt die Treibereinheit 20C eine EIN-Spannung an den Gate-Anschluss des dritten FET 10C an, um einen Strom vom Drain-Anschluss zum Source-Anschluss fließen zu lassen. Wenn die Steuerung 50 eine AUS-Anweisung ausgibt, um den Schalter des dritten FET 10C auszuschalten, legt die Treibereinheit 20C eine AUS-Spannung an den Gate-Anschluss des dritten FET 10C an, um den vom Drain-Anschluss zur Source Terminal fließenden Strom abzuschalten.
Die Treibereinheit 20D ist mit einem Gate-Anschluss des vierten FET 10D verbunden, um den vierten FET 10D basierend auf einer EIN/AUS-Anweisung von der Steuerung 50 anzusteuern. Wenn die Steuerung 50 eine EIN-Anweisung ausgibt, um den Schalter des vierten FET 10D einzuschalten, legt die Treibereinheit 20D eine EIN-Spannung an den Gate-Anschluss des vierten FET 10D an, um einen Strom vom Source-Anschluss zum Drain-Anschluss fließen zu lassen. Wenn die Steuerung 50 eine AUS-Anweisung ausgibt, um den Schalter des vierten FET 10D auszuschalten, legt die Treibereinheit 20D eine AUS-Spannung an den Gate-Anschluss des vierten FET 10D an, um den vom Source-Anschluss zum Drain Terminal fließenden Strom abzuschalten.
Der Widerstand R erfasst eine Spannung des Halbleiterschaltermoduls. Ein Ende des Widerstands R ist mit einem ersten Verbindungspunkt X zwischen den Source-Anschlüssen des zweiten FET 10B und dem ersten FET 10A verbunden und das andere Ende des Widerstands R ist mit einem zweiten Verbindungspunkt Y zwischen den Source-Anschlüssen von des vierten FET 10D und des dritten FET 10C verbunden.
Der erste Spannungsdetektor 30 erfasst eine an den Widerstand R angelegte Spannung. Der erste Spannungsdetektor 30 gibt eine erste erfasste Spannung Vd aus, die durch Erfassen der an den Widerstand R angelegten Spannung an die Steuerung 50 erhalten wird.
Der zweite Spannungsdetektor 40 erfasst eine an die Hochspannungslast 2 angelegte Spannung. Der zweite Spannungsdetektor 40 gibt eine zweite erfasste Spannung Vout aus, die durch Erfassen der an die Hochspannungslast 2 angelegten Spannung an die Steuerung 50 erhalten wird.
Die Steuerung 50 steuert die bidirektionale Abschaltschaltung 10 über die Treibereinheiten 20A bis 20D. Die Steuerung 50 umfasst eine elektronische Schaltung, die hauptsächlich einen bekannten Mikrocomputer mit einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU), einem Nur-Lese-Speicher (ROM) und einem eine Speichereinheit bildenden Direktzugriffsspeicher (RAM) und eine Schnittstelle umfasst. Die Steuerung 50 gibt eine EIN/AUS-Anweisung an die Treibereinheiten 20A bis 20D aus, um die Treibereinheiten 20A bis 20D beispielsweise basierend auf einem von einer externen Vorrichtung ausgegebenen Halbleiteransteuersignal zu steuern. Die Steuerung 50 steuert auch die bidirektionale Abschaltschaltung 10 basierend auf der ersten erfassten Spannung Vd, die durch den ersten Spannungsdetektor 30 erfasst wird. Zum Beispiel bestimmt die Steuerung 50 eine Fehlfunktion der bidirektionalen Abschaltschaltung 10 basierend auf der ersten erfassten Spannung Vd, die von dem ersten Spannungsdetektor 30 erfasst wird. Die Steuerung 50 bestimmt auch eine Fehlfunktion der bidirektionalen Abschaltschaltung 10 basierend auf der zweiten erfassten Spannung Vout, die durch den zweiten Spannungsdetektor 40 erfasst wird. Wenn zum Beispiel die Steuerung 50 feststellt, dass die bidirektionale Abschaltschaltung 10 eine Fehlfunktion aufweist, überträgt die Steuerung 50 ein Anomalieerfassungssignal an eine Energieversorgungsverwaltungsvorrichtung (nicht dargestellt) oder dergleichen, um eine ausfallsichere Verarbeitung durchzuführen, wie beispielsweise Stoppen der von der Hochspannungsbatterie HV mit der Energieversorgungsverwaltungsvorrichtung oder dergleichen gelieferte Energie. Die Steuerung 50 kann eine Fehlfunktionsbestimmungseinheit enthalten, die eine Fehlfunktion der bidirektionalen Abschaltschaltung 10 bestimmt, und eine Antriebssteuerung, die die bidirektionale Abschaltschaltung 10 separat antreibt und steuert.
Das Folgende ist eine Erläuterung eines Beispiels einer Fehlfunktionsbestimmung, die von der Halbleiterschalter-Steuervorrichtung 1 durchgeführt wird. Wie in 2 gezeigt, gibt die Halbleiterschalter-Steuervorrichtung 1 eine EIN-Anweisung an den ersten bis vierten FET 10A bis 10D aus, um alle ersten bis vierten FETs 10A bis 10D einzuschalten. In der Halbleiterschalter-Steuervorrichtung 1 wird, wenn der erste Verbindungspunkt X und der zweite Verbindungspunkt Y des Widerstands R das gleiche Potential haben, alle der ersten bis vierten FETs 10A bis 10D normalerweise eingeschaltet, da die an den Widerstand R angelegte Spannung gleich 0V ist. In diesem Fall fließt in der Halbleiterschalter-Steuervorrichtung 1/2 eines Stroms I, der von der Hochspannungsbatterie HV zu der Hochspannungslast 2 fließt, durch die erste bidirektionale Abschaltschaltung 11 und 1/2 des Stroms I fließt durch die zweite bidirektionale Abschaltschaltung 12.
Das Folgende ist eine Erläuterung eines Beispiels einer AUS-Zustand-Fehlfunktion, bei der der zweite FET 10B nicht in einen EIN-Zustand versetzt ist, sondern einen AUS-Zustand aufrechterhält, wie in 3 gezeigt. Die Halbleiterschalter-Steuervorrichtung 1 gibt einen EIN-Befehl an den ersten bis vierten FET 10A bis 10D aus. In dem Fall, in dem der erste, der dritte und der vierte FET 10A, 10C, 10D normalerweise in den EIN-Zustand versetzt werden, geht der zweite FET 10B eine AUS-Zustand-Fehlfunktion ein, bei der der zweite FET 10B nicht in den EIN-Zustand geht, sondern in dem AUS-Zustand bleibt, da der erste Verbindungspunkt X und der zweite Verbindungspunkt Y des Widerstands R unterschiedliche Potentiale haben, wird die erste erfasste Spannung Vd an den Widerstand R angelegt. Insbesondere wird in der Halbleiterschalter-Steuervorrichtung 1 ein Spannungsabfall, der durch Addieren des Spannungsabfalls des Widerstands R zu dem Spannungsabfall des vierten FET 10D erhalten wird, kleiner als der Spannungsabfall der Body-Diode DB des zweiten FET 10B. Aus diesem Grund weist in der Halbleiterschaltersteuervorrichtung 1 der erste Verbindungspunkt X des Widerstands R ein Potential auf, das höher als das des zweiten Verbindungspunkts Y des Widerstands R ist, und ein Strom I" fließt von dem ersten Verbindungspunkt X des Widerstands R an den zweiten Verbindungspunkt Y des Widerstands R. In diesem Zustand bestimmt die Halbleiterschalter-Steuervorrichtung 1, dass eine AUS-Zustand-Fehlfunktion auftritt, wenn die erste erfasste Spannung Vd erfasst wird, die an den Widerstand R angelegt wird. Wenn zum Beispiel der Verschiebungsbetrag zwischen der ersten erfassten Spannung Vd und einer vorbestimmten ersten Referenzspannung eine positive Spannung ist, bestimmt die Halbleiterschalter-Steuervorrichtung 1, dass eine AUS-Zustand-Fehlfunktion im zweiten FET 10B auftritt. Der Strom I" wird als „(Ron/(Ron + R + Ron) × I“ bestimmt. R ist ein Widerstand, Ron ist ein Widerstand, wenn die ersten bis vierten FETs 10A bis 10D im EIN-Zustand sind und I ist ein Strom, der von der Hochspannungsbatterie HV zugeführt wird.
Das Folgende ist eine Erläuterung eines Beispiels einer AUS-Zustand-Fehlfunktion, bei der der dritte FET 10C nicht auf den EIN-Zustand eingestellt ist, sondern den AUS-Zustand aufrechterhält, wie in 4 gezeigt. Die Halbleiterschalter-Steuervorrichtung 1 gibt einen EIN-Befehl an den ersten bis vierten FET 10A bis 10D aus. In dem Fall, in dem der erste, der zweite und der vierte FET 10A, 10B und 10D normal auf den EIN-Zustand eingestellt sind, aber der dritte FET 10C eine Fehlfunktion im AUS-Zustand erfährt, weil der erste Verbindungspunkt X und der zweite Verbindungspunkt Y des Widerstands R verschiedene Potentiale haben, wird die erste erfasste Spannung Vd an den Widerstand R angelegt. Insbesondere in der Halbleiterschalter-Steuervorrichtung 1 hat der erste Verbindungspunkt X des Widerstands R ein Potential, das höher ist als das des zweiten Verbindungspunkts Y des Widerstands R, und ein Strom I fließt durch den dritten FET 10C von dem ersten Verbindungspunkt X des Widerstands R zu dem zweiten Verbindungspunkt Y des Widerstands R. In diesem Zustand bestimmt die Halbleiterschalter-Steuervorrichtung 1, dass eine AUS-Zustand-Fehlfunktion auftritt, wenn die erste erfasste Spannung Vd erfasst wird, die an den Widerstand R angelegt wird. Wenn zum Beispiel der Verschiebungsbetrag zwischen der ersten erfassten Spannung Vd und der ersten Referenzspannung eine positive Spannung ist, bestimmt die Halbleiterschaltersteuervorrichtung 1, dass eine Fehlfunktion des AUS-Zustands in dem dritten FET 10C auftritt. Wie in 3 und 4 gezeigt, ist die Halbleiterschalter-Steuervorrichtung 1 in der Lage zu bestimmen, dass eine AUS-Zustand-Fehlfunktion in einem von dem zweiten FET 10B und dem dritten FET 10C auftritt, durch Erfassen der ersten erfasste Plus-Spannung Vd als eine positive Spannung, aber ist nicht in der Lage zu spezifizieren, welcher des zweiten FET 10B und des dritten FET 10C die AUS-Zustand-Fehlfunktion eingeht. Die Halbleiterschalter-Steuervorrichtung 1 spezifiziert, welcher von dem zweiten FET 10B und dem dritten FET 10C die AUS-Zustand-Fehlfunktion eingeht, unter Verwendung eines Verfahrens zum Bestimmen einer EIN-Zustand-Fehlfunktion, die später in Kombination beschrieben wird.
Das Folgende ist eine Erläuterung eines Beispiels einer AUS-Zustand-Fehlfunktion, bei der der vierte FET 10D nicht auf den EIN-Zustand eingestellt ist, sondern den AUS-Zustand beibehält, wie in 5 gezeigt. Die Halbleiterschalter-Steuervorrichtung 1 gibt einen EIN-Befehl an den ersten bis vierten FET 10A bis 10D aus. In dem Fall, in dem der erste, der zweite und der dritte FET 10A, 10B, 10C normalerweise in den EIN-Zustand versetzt werden, aber der vierte FET 10D eine Fehlfunktion im AUS-Zustand erfährt, weil der erste Verbindungspunkt X und der zweite Verbindungspunkt Y der Widerstand R unterschiedliche Potentiale haben, wird die erste erfasste Spannung Vd an den Widerstand R angelegt. Da in der Halbleiterschalter-Steuervorrichtung 1 ein Spannungsabfall, der durch Addieren des Spannungsabfalls des Widerstands R zu dem Spannungsabfall des zweiten FET 10B erhalten wird, kleiner als der Spannungsabfall der Body-Diode DD des vierten FET 10D ist, hat der zweite Verbindungspunkt Y des Widerstands R ein Potential, das höher ist als das des ersten Verbindungspunkts X des Widerstands R und ein Strom I" fließt von dem zweiten Verbindungspunkt Y des Widerstands R zu dem ersten Verbindungspunkt X des Widerstand R. In diesem Zustand bestimmt die Halbleiterschalter-Steuervorrichtung 1, dass eine AUS-Zustand-Fehlfunktion auftritt, wenn die erste erfasste Spannung Vd erfasst wird, die an den Widerstand R angelegt wird. Wenn zum Beispiel der Verschiebungsbetrag zwischen der ersten erfassten Spannung Vd und der ersten Referenzspannung eine negative Spannung ist, bestimmt die Halbleiterschalter-Steuervorrichtung 1, dass eine Fehlfunktion des AUS-Zustands im vierten FET 10D auftritt.
Das Folgende ist eine Erläuterung eines Beispiels einer AUS-Zustand-Fehlfunktion, bei der der erste FET 10A nicht auf den EIN-Zustand eingestellt ist, sondern den AUS-Zustand aufrechterhält, wie in 6 gezeigt. Die Halbleiterschalter-Steuervorrichtung 1 gibt einen EIN-Befehl an den ersten bis vierten FET 10A bis 10D aus. In dem Fall, in dem der erste, der zweite und der vierte FET 10A, 10B, 10D normal auf den EIN-Zustand eingestellt sind, und der erste FET 10A eine AUS-Zustand-Fehlfunktion erfährt, weil der erste Verbindungspunkt X und der zweite Verbindungspunkt Y des Widerstands R verschiedene Potentiale haben, wird die erste erfasste Spannung Vd an den Widerstand R angelegt. Insbesondere In der Halbleiterschalter-Steuervorrichtung 1 hat der zweite Verbindungspunkt Y des Widerstands R ein Potential, das höher ist als das des ersten Verbindungspunkts X des Widerstands R, und ein Strom I" fließt von dem zweiten Verbindungspunkt Y des Widerstands R zu dem ersten Verbindungspunkt X des Widerstands. In diesem Zustand bestimmt die Halbleiterschalter-Steuervorrichtung 1, dass eine AUS-Zustand-Fehlfunktion auftritt, wenn die erste erfasste Spannung Vd erfasst wird, die an den Widerstand R angelegt wird. Wenn zum Beispiel der Verschiebungsbetrag zwischen der ersten erfassten Spannung Vd und der ersten Referenzspannung eine negative Spannung ist, bestimmt die Halbleiterschaltersteuervorrichtung 1, dass eine AUS-Zustand-Fehlfunktion in dem ersten FET 10A auftritt. Wie in 5 und 6 gezeigt, ist die Halbleiterschalter-Steuervorrichtung 1 in der Lage zu bestimmen, dass eine AUS-Zustand-Fehlfunktion in einem von dem ersten FET 10A und dem vierten FET 10D auftritt, durch Erfassen der ersten erfasste Minus-Spannung Vd als eine negative Spannung, aber ist nicht in der Lage zu spezifizieren, welcher des ersten FET 10A und des vierten FET 10D die AUS-Zustand-Fehlfunktion eingeht. Die Halbleiterschalter-Steuervorrichtung 1 spezifiziert, welcher von dem ersten FET 10B und dem vierten FET 10C die AUS-Zustand-Fehlfunktion eingeht, unter Verwendung eines Verfahrens zum Bestimmen einer EIN-Zustand-Fehlfunktion, die später in Kombination beschrieben wird.
Das Folgende ist eine Erläuterung eines Beispiels zum Bestimmen einer EIN-Zustand-Fehlfunktion, bei der die ersten bis vierten FETs 10A bis 10D nicht auf den AUS-Zustand gesetzt sind, sondern den EIN-Zustand beibehalten, wobei die zweite erfasste Spannung Vout verwendet wird, die durch den zweiten Spannungsdetektor 40 erfasst wird. Wie in 7 gibt die Halbleiterschalter-Steuervorrichtung 1 eine AUS-Anweisung an den ersten bis vierten FET 10A bis 10D aus. Wenn die zweite erfasste Spannung Vout eine Referenzspannung (zum Beispiel 0 V) überschreitet, bestimmt die Halbleiterschalter-Steuervorrichtung 1, dass wenigstens einer von dem ersten FET 10A und dem zweiten FET 10B eine EIN-Zustand-Fehlfunktion eingeht, bei der der eine FET nicht auf den AUS-Zustand eingestellt ist, sondern den EIN-Zustand aufrecht erhält. Die Halbleiterschalter-Steuervorrichtung 1 gibt auch eine AUS-Anweisung an den ersten bis vierten FET 10A bis 10D aus. Wenn die zweite erfasste Spannung Vout eine Referenzspannung (zum Beispiel 0 V) ist, bestimmt die Halblelterschalter-Steuervorrichtung 1, da der erste FET 10A und der zweite FET 10B In einen AUS-Zustand versetzt sind, dass der erste und der zweite FET 10A, 10B normal sind. 7 stellt einen Teil dar, der sich auf die Verarbeitung bezieht, um eine EIN-Zustand-Fehlfunktion zu bestimmen, und eine Darstellung der anderen Teile ist weggelassen.
Wie in 8 gezeigt, gibt die Halbleiterschalter-Steuervorrichtung 1 eine EIN-Anweisung an den ersten FET 10A und den dritten FET 10C aus und gibt eine AUS-Anweisung an den zweiten FET 10B und den vierten FET 10D aus. Wenn die zweite erfasste Spannung Vout gleich der Referenzspannung (Spannung der Hochspannungsbatterie HV) ist, bestimmt die Halbleiterschalter-Steuervorrichtung 1, dass wenigstens einer von dem zweiten FET 10B und dem vierten FET 10D eine EIN-Zustand-Fehlfunktlon eingeht, bei welcher der eine FET nicht in den AUS-Zustand versetzt wird, sondern den EIN-Zustand beibehält. Die Halbleiterschalter-Steuervorrichtung 1 gibt eine EIN-Anweisung an den ersten FET 10A und den dritten FET 10C und eine AUS-Anweisung an den zweiten FET 10B und den vierten FET 10D aus und bestimmt, dass der zweite und der vierte FET 10B, 10D normal in den AUS-Zustand eingestellt sind, wenn die zweite erfasste Spannung Vout nicht gleich der Referenzspannung ist (wie beispielsweise die Spannung der Hochspannungsbatterie HV) und ein Spannungsabfall in den Körperdioden DB und DD des zweiten und vierten FETs 10B, 10D auftritt. 8 stellt einen Teil dar, der sich auf die Verarbeitung bezieht, um eine EIN-Zustand-Fehlfunktion zu bestimmen, und eine Darstellung der anderen Teile ist weggelassen.
Es folgt eine Erläuterung eines Betriebsbeispiels der Halbleiterschalter-Steuervorrichtung 1 unter Bezugnahme auf 9 bis 12. Die Steuerung 50 der Halbleiterschalter-Steuervorrichtung 1 setzt die ersten bis vierten FETs 10A bis 10D in den AUS-Zustand (Schritt S1). Danach bestimmt die Steuerung 50, ob die zweite erfasste Spannung Vout gleich 0V ist. Wenn die zweite erfasste Spannung Vout gleich 0V ist (Ja in Schritt S2), bestimmt die Steuerung 50, dass keine EIN-Zustand-Fehlfunktion auftritt, bei der der erste und dritte FET 10A, 10C nicht auf den AUS-Zustand eingestellt sind, sondern den EIN-Zustand aufrecht erhalten. Die Steuerung 50 stellt den ersten und dritten FET 10A, 10C in den EIN-Zustand ein (Schritt S3). Im Schritt S3 sind der erste und der dritte FET 10A, 10C im EIN-Zustand und der zweite und der vierte FET 10B, 10D sind im AUS-Zustand. Danach bestimmt die Steuerung 50 in Schritt S4, ob die zweite erfasste Spannung Vout gleich einer Spannung ist, die durch Subtrahieren einer Durchlassspannung VF der Body-Dioden des zweiten und des vierten FET 10B, 10D von einer Energieversorgungsspannung E erhalten wird, die als Spannung der Hochspannungsbatterie HV dient (bestimmt, ob „Vout = E - VF“ erfüllt ist). Wenn „Vout = E - VF“ erfüllt ist (Ja in Schritt S4), bestimmt die Steuerung 50, dass im zweiten FET 10B oder im vierten FET 10D keine EIN-Zustand-Fehlfunktion auftritt. Danach setzt die Steuerung 50 den zweiten und vierten FET 10B, 10D in den EIN-Zustand (Schritt S5). Im Schritt S5 sind der erste bis vierte FET 10A bis 10D im EIN-Zustand. Danach bestimmt die Steuerung 50, ob die zweite erfasste Spannung Vout gleich der Energieversorgungsspannung E ist (Schritt S6). Wenn die zweite erfasste Spannung Vout gleich der Energieversorgungsspannung E ist (Ja in Schritt S6), bestimmt die Steuerung 50, ob die erste erfasste Spannung Vd gleich 0V ist (Schritt S7). Wenn die erste erfasste Spannung Vd gleich 0V ist (Ja in Schritt S7), setzt die Steuerung 50 den vierten FET 10D in den AUS-Zustand (Schritt S8). Im Schritt S8 sind der erste und der dritte FET 10A, 10C im EIN-Zustand und der vierte FET 10D ist im AUS-Zustand. Danach bestimmt die Steuerung 50, ob die zweite erfasste Spannung Vout gleich der Energieversorgungsspannung E ist (Schritt S9). Wenn die zweite erfasste Spannung Vout gleich der Energieversorgungsspannung E ist (Ja in Schritt S9), setzt die Steuerung 50 den vierten FET 10D in den EIN-Zustand und setzt den zweiten FET 10B in den AUS-Zustand (Schritt S10). Im Schritt S10 sind der erste, der dritte und der vierte FET 10A, 10C, 10D im EIN-Zustand und der zweite FET 10B ist im AUS-Zustand. Danach bestimmt die Steuerung 50, ob die zweite erfasste Spannung Vout gleich der Energieversorgungsspannung E ist (Schritt S11). Wenn die zweite erfasste Spannung Vout gleich der Energieversorgungsspannung E ist (Ja In Schritt S11), stellt die Steuerung 50 fest, dass alle ersten bis vierten FETs 10A bis 10D normal sind, setzt den zweiten FET 10B in den EIN-Zustand (Schritt S12 ) und beendet die Fehlfunktlonsbestimmungsverarbeitung.
In dem oben beschriebenen Schritt S6, wenn die zweite erfasste Spannung Vout nicht gleich der Energieversorgungsspannung E ist (Nein in Schritt S6) bestimmt die Steuerung 50, dass der zweite FET 10B und der vierte FET 10D eine AUS-Zustand-Fehlfunktion eingehen (Schritt S15). Da in Schritt S15 der zweite und vierte FET 10B, 10D die AUS-Zustand-Fehlfunktion eingehen und die Vorwärtsspannung VF in den Body-Dioden des zweiten und des vierten FET 10B, 10D auftritt, ist die zweite erfasste Spannung Vout nicht gleich der Energieversorgungsspannung E. Danach führt die Steuerung 50 eine fehlersichere Verarbeitung aus, weil der zweite und vierte FET 10B, 10D nicht funktionieren (Schritt S19). Beispielsweise überträgt die Steuerung 50 ein Anomalieerfassungssignal an die Energieversorgungsverwaltungsvorrichtung oder dergleichen, um die von der Hochspannungsbatterie HV gelieferte Energie mit der Energieversorgungsverwaltungsvorrichtung oder dergleichen zu stoppen.
In dem oben beschriebenen Schritt S9, wenn die zweite erfasste Spannung Vout nicht gleich der Energieversorgungsspannung E ist (Nein in Schritt S9) spezifiziert die Steuerung 50, dass der erste FET 10A und der zweite FET 10B eine AUS-Zustand-Fehlfunktion eingehen (Schritt S17). In Schritt S17 eingehen der erste und der zweite FET 10A, 10B eine AUS-Zustand-Fehlfunktion und die Vorwärtsspannung VF tritt in den Body-Dioden des zweiten und des vierten FET 10B, 10D auf. Aus diesem Grund ist die zweite erfasste Spannung Vout nicht gleich der Energieversorgungsspannung E.
Zusätzlich in dem oben beschriebenen Schritt S11, wenn die zweite erfasste Spannung Vout nicht gleich der Energieversorgungsspannung E ist (Nein in Schritt S11), spezifiziert die Steuerung 50, dass der dritte FET 10C und der vierte FET 10D eine AUS-Zustand-Fehlfunktion eingehen (Schritt S18). In Schritt S18 eingehen der dritte und vierte FET 10C, 10D eine AUS-Zustand-Fehlfunktion und die Vorwärtsspannung VF tritt in den Body-Dioden des zweiten und des vierten FET 10B, 10D auf. Aus diesem Grund ist die zweite erfasste Spannung Vout nicht gleich der Energieversorgungsspannung E.
Erster Fehlfunktionsbestimmungsmodus
In dem oben beschriebenen Schritt S2, wenn die zweite erfasste Spannung Vout nicht gleich 0V ist (Nein in Schritt S2), bestimmt die Steuerung, dass der erste FET 10A oder der dritte FET 10C eine EIN-Zustand-Fehlfunktion eingeht, und führt einen ersten Fehlfunktionsbestimmungsmodus aus (Schritt S13). Der erste Fehlfunktionsbestimmungsmodus wird gemäß dem in 10 dargestellten Flussdiagramm ausgeführt. In Schritt S13a bestimmt die Steuerung 50, ob die zweite erfasste Spannung Vout gleich einer Spannung ist, die durch Subtrahieren der Durchlassspannung VF der Body-Dioden des zweiten und vierten FET 10B, 10D von der Energieversorgungsspannung E (bestimmt, ob „Vout = E - VF“ erfüllt ist). Wenn „Vout = E - VF“ erfüllt ist (Ja in Schritt S13a), setzt die Steuerung 50 den zweiten FET 10B in den EIN-Zustand (Schritt S13b). In Schritt S13b sind der erste, der dritte und der vierte FET 10A, 10C, 10D in dem AUS-Zustand und der zweite FET 10B ist in dem EIN-Zustand. Danach bestimmt die Steuerung 50, ob die zweite erfasste Spannung Vout gleich der Energieversorgungsspannung E ist (Schritt S13c). Wenn die zweite erfasste Spannung Vout gleich der Energieversorgungsspannung E ist (Ja in Schritt S13c), schätzt die Steuerung 50, dass der erste FET 10A eine EIN-Zustand-Fehlfunktion eingeht (Schritt S13d). Wenn die zweite erfasste Spannung Vout nicht gleich der Energieversorgungsspannung E ist (Nein in Schritt S13c), bestimmt die Steuerung 50, ob die erste erfasste Spannung Vd eine Minus-Spannung ist (Schritt S13e). Wenn die erste erfasste Spannung Vd eine Minus-Spannung ist (Ja in Schritt S13e), schätzt die Steuerung 50, dass der dritte FET 10C eine EIN-Zustand-Fehlfunktion eingeht (Schritt S13f). Wenn die erste erfasste Spannung Vd keine Minus-Spannung ist, sondern 0V ist (Nein in Schritt S13e), spezifiziert die Steuerung 50, dass der zweite FET 10B eine AUS-Zustand-Fehlfunktion eingeht (Schritt S13g). Danach stellt die Steuerung 50 den zweiten FET 10B in den AUS-Zustand und setzt den vierten FET 10D in den EIN-Zustand (Schritt S13h). In Schritt S13h sind der erste, der zweite und der dritte FET 10A, 10B, 10C in dem AUS-Zustand und der vierte FET 10D ist in dem EIN-Zustand. Danach bestimmt die Steuerung 50, ob die zweite erfasste Spannung Vout gleich der Energieversorgungsspannung E ist (Schritt S13i). Wenn die zweite erfasste Spannung Vout gleich der Energieversorgungsspannung E ist (Ja in Schritt S13i), spezifiziert die Steuerung 50, dass der dritte FET 10C eine EIN-Zustand-Fehlfunktion eingeht (Schritt S13j). Wenn die zweite erfasste Spannung Vout nicht gleich der Energieversorgungsspannung E ist (Nein in Schritt S13i), bestimmt die Steuerung 50, ob die erste erfasste Spannung Vd eine Plus-Spannung ist (Schritt S13k). Wenn die erste erfasste Spannung Vd eine Plus-Spannung ist (Ja in Schritt S13k), spezifiziert die Steuerung 50, dass der erste FET 10A eine EIN-Zustand-Fehlfunktion eingeht (Schritt S13l). Wenn die erste erfasste Spannung Vd keine Plus-Spannung Ist (Nein in Schritt S13k), schätzt die Steuerung 50, dass der erste und der dritte FET 10A, 10C eine EIN-Zustand-Fehlfunktion eingehen und der zweite und der vierte FET 10B, 10D eine AUS-Zustand-Fehlfunktion eingehen (Schritt S13m). In dem oben beschriebenen Schritt S13a, wenn „Vout = E - VF“ nicht erfüllt ist (Nein in Schritt S13a), schätzt die Steuerung 50, dass der erste und dritte FET 10A, 10C eine EIN-Zustand-Fehlfunktion eingehen, oder dass der zweite und vierte FET 10B, 10D eine EIN-Zustand-Fehlfunktion eingehen (Schritt S13n).
Zweiter Fehlfunktionsbestimmungsmodus
In dem oben beschriebenen Schritt S4, wenn „Vout = E - VF“ nicht erfüllt ist (Nein in Schritt S4), schätzt die Steuerung 50, dass der erste und dritte FET 10A, 10C eine AUS-Zustand-Fehlfunktion eingehen, oder dass der zweite und vierte FET 10B, 10D eine EIN-Zustand-Fehlfunktlon eingehen, und führt einen zweiten Fehlfunktionsbestimmungsmodus aus (Schritt S14). Der zweite Fehlfunktionsbestimmungsmodus wird gemäß dem in 11 dargestellten Flussdiagramm ausgeführt. Die Steuerung 50 bestimmt, ob die zweite erfasste Spannung Vout gleich 0V ist (Schritt S14a). Wenn die zweite erfasste Spannung Vout gleich 0V ist (Ja in Schritt S14a), gibt die Steuerung 50 an, dass der erste und der dritte FET 10A, 10C eine AUS-Zustand-Fehtfunktion eingehen (Schritt S14b). Wenn die zweite erfasste Spannung Vout nicht gleich 0V ist (Nein in Schritt S14a), bestimmt die Steuerung 50, ob die erste erfasste Spannung Vd eine Plus-Spannung ist (Schritt S14c). Wenn die erste erfasste Spannung Vd eine Plus-Spannung ist (Ja in Schritt S14c), spezifiziert die Steuerung 50, dass der vierte FET 10D eine EIN-Zustand-Fehlfunktion eingeht (Schritt S14d). Wenn die erste erfasste Spannung Vd keine Plus-Spannung ist (Nein in Schritt S14c), bestimmt die Steuerung 50, ob die erste erfasste Spannung Vd eine Minus-Spannung ist (Schritt S14e). Wenn die erste erfasste Spannung Vd eine Minus-Spannung ist (Ja in Schritt S14e), spezifiziert die Steuerung 50, dass der zweite FET 10B eine EIN-Zustand-Fehlfunktion eingeht (Schritt S14f). Wenn die erste erfasste Spannung Vd keine Minus-Spannung ist (NEIN in Schritt S14e), spezifiziert die Steuerung 50, dass der zweite und der vierte FET 10B, 10D eine EIN-Zustand-Fehlfunktion eingehen (Schritt S14g). Wenn irgendeine Fehlfunktion in dem ersten bis vierten FET 10A bis 10D in dem zweiten Fehlfunktionsbestimmungsmodus spezifiziert ist, führt die Steuerung 50 die in 9 beschriebene störungssichere Verarbeitung aus (Schritt S19).
Dritter Fehlfunktionsermittlungsmodus
In dem oben beschriebenen Schritt S7, wenn die erste erfasste Spannung Vd nicht gleich 0V ist (Nein in Schritt S7), schätzt die Steuerung 50, dass der erste, zweite und dritte FET 10A, 10B, 10C oder der vierte FET 10D eine AUS-Zustand-Fehlfunktion eingeht, und führt einen dritten Fehlfunktionsbestimmungsmodus durch (Schritt S16). Der dritte Fehlfunktionsermittlungsmodus wird gemäß dem in 12 dargestellten Flussdiagramm ausgeführt. Die Steuerung 50 bestimmt, ob die erste erfasste Spannung Vd eine Plus-Spannung ist (Schritt S16a). Wenn die erste erfasste Spannung Vd eine Plus-Spannung ist (Ja in Schritt S16a), setzt die Steuerung 50 den vierten FET 10D In den AUS-Zustand (Schritt S16b). In Schritt S16b sind der erste bis dritte FET 10A bis 10C in dem EIN-Zustand und der vierte FET 10D ist in dem AUS-Zustand. Danach bestimmt die Steuerung 50 in Schritt S16c, ob die zweite erfasste Spannung Vout gleich einer Spannung ist, die durch Subtrahieren der Durchlassspannung VF der Body-Dioden des dritten und des vierten FETs 10B, 10D von der Energieversorgungsspannung E erhalten wird (bestimmt, ob „Vout = E - VF“ erfüllt ist). Wenn „Vout = E - VF“ erfüllt ist (Ja in Schritt S16c), spezifiziert die Steuerung 50, dass der zweite FET 10B eine AUS-Zustand-Fehlfunktion eingeht (Schritt S16d). Wenn „Vout = E - VF“ nicht erfüllt ist (Nein in Schritt S16c), spezifiziert die Steuerung 50, dass der vierte FET 10C eine AUS-Zustand-Fehlfunktion eingeht (Schritt S16e).
In dem oben beschriebenen Schritt S16a, wenn die erste erfasste Spannung Vd keine Plus-Spannung ist (NEIN in Schritt S16a), setzt die Steuerung 50 den zweiten FET 10B in den AUS-Zustand (Schritt S16f). Im Schritt S16f sind der erste, der dritte und der vierte FET 10A, 10C, 10D im EIN-Zustand und der zweite FET 10B ist im AUS-Zustand. Danach bestimmt die Steuerung 50 in Schritt S16g, ob die zweite erfasste Spannung Vout gleich einer Spannung ist, die durch Subtrahieren der Durchlassspannung VF der Body-Dioden des zweiten und des vierten FETs 10B, 10D von der Energieversorgungsspannung E erhalten wird, (bestimmen, ob „Vout = E - VF“ erfüllt ist). Wenn „Vout = E - VF“ erfüllt ist (Ja in Schritt S16g), spezifiziert die Steuerung 50, dass der vierte FET 10D eine AUS-Zustand-Fehlfunktion eingeht (Schritt S16h). Wenn „Vout = E - VF“ nicht erfüllt ist (Nein in Schritt S16g), spezifiziert die Steuerung 50, dass der erste FET 10A eine AUS-Zustand-Fehlfunktion eingeht (Schritt S16i). Wenn irgendeine Fehlfunktion in den ersten bis vierten FETs 10A bis 10D in dem dritten Fehlfunktionsbestimmungsmodus spezifiziert ist, führt die Steuerung 50 die in 9 beschriebene störungssichere Verarbeitung aus (Schritt S19).
Wie oben beschrieben, umfasst die Halbleiterschalter-Steuervorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform eine bidirektionale Abschaltschaltung 10, die zwischen der Hochspannungsbatterie HV und der Hochspannungslast 2 installiert ist und einen Strom, der bidirektional zwischen der Hochspannungsbatterie HV und der Hochspannungslast 2 fließt, überträgt oder abschaltet, den Widerstand R zum Erfassen einer Spannung der bidirektionalen Abschaltschaltung 10, den ersten Spannungsdetektor 30, der eine an den Widerstand R angelegte Spannung erfasst, und die Steuerung 50, die eine Fehlfunktion der bidirektionalen Abschaltschaltung 10 bestimmt, basierend auf einer ersten erfassten Spannung Vd, die von dem ersten Spannungsdetektor 30 erfasst wird. Die bidirektionale Abschaltschaltung 10 umfasst den zweiten FET 10B und den ersten FET 10A einschließlich jeweiliger Source-Anschlüsse, die in Reihe geschaltet sind, und den vierten FET 10D und den dritten FET 10C einschließlich entsprechender Source-Anschlüsse, die in Reihe geschaltet sind. Ein Ende des Widerstands R ist zwischen den Source-Anschlüssen des zweiten FET 10B und dem ersten FET 10A verbunden und das andere Ende des Widerstands R ist zwischen den Source-Anschlüssen des vierten FET 10D und des dritten FET 10C verbunden. Mit der Struktur ist die Halbleiterschalter-Steuervorrichtung 1 in der Lage, eine AUS-Zustand-Fehlfunktion eines der ersten bis vierten FETs 10A bis 10D durch Erfassen der an den Widerstand R angelegten Spannung zu bestimmen. Dementsprechend ist die Halbleiterschalter-Steuervorrichtung 1in der Lage, die Fehlfunktion der bidirektionalen Abschaltschaltung 10 unter Verwendung eines Widerstands R zu bestimmen, und unterdrückt eine Vergrößerung der Größe der Vorrichtung. Die Halbleiterschalter-Steuervorrichtung 1 weist eine Struktur auf, in der kein Widerstand R in dem Hauptstromweg angeordnet ist, durch den der Strom fließt, und den Verlust aufgrund der Energetisierung unterdrückt. Die Halbleiterschalter-Steuervorrichtung 1 ist auch in der Lage, die Zuverlässigkeit des Fahrzeug-Stromversorgungssystems 100 durch Bestimmung einer Fehlfunktion der ersten bis vierten FETs 10A bis 10D zu verbessern.
Wenn in der Halblelterschalter-Steuervorrichtung 1 eine Anweisung zum Einschalten aller des ersten bis vierten FET 10A bis 10D ausgegeben wird, bestimmt die Steuerung 50, dass ein beliebiger des ersten bis vierten FET 10A bis 10D eine AUS-Zustand-Fehlfunktion eingeht, in dem sich der FET in dem AUS-Zustand befindet, basierend auf dem Verschiebungsbetrag zwischen der ersten erfassten Spannung Vd und der vorbestimmten ersten Referenzspannung. Auf diese Weise kann die Halbleiterschalter-Steuervorrichtung 1 bestimmen, dass einer des ersten bis vierten FET 10A bis 10D eine AUS-Zustand-Fehlfunktion eingeht und die Zeit zum Bestimmen einer Fehlfunktion ist im Vergleich zu dem Fall der getrennten Bestimmung einer Fehlfunktion von jedem der ersten bis vierten FETs 10A bis 10D verringert.
Zusätzlich bestimmt in der Halbleiterschalter-Steuervorrichtung 1 die Steuerung 50, dass entweder der zweite FET 10B oder der dritte FET 10C eine AUS-Zustand-Fehlfunktion eingeht, wenn der Verschiebungsbetrag zwischen der ersten erfassten Spannung Vd und der ersten Referenzspannung ein positive Spannung ist, und bestimmt, dass einer des ersten FET 10A und des vierten FET 10D eine AUS-Zustand-Fehlfunktion eingeht, wenn der Verschiebungsbetrag zwischen der ersten erfassten Spannung Vd und der ersten Referenzspannung eine negative Spannung ist. Auf diese Weise wird die Halbleiterschalter-Steuervorrichtung 1 befähigt, den ersten bis vierten FET 10A bis 10D einzugrenzen, die eine AUS-Zustand-Fehlfunktion eingehen, und leicht den ersten bis vierten FET 10A bis 10D zu spezifizieren, der eine AUS-Zustand-Fehlfunktion eingeht.
In der Halbleiterschalter-Steuervorrichtung 1 bestimmt die Steuerung 50 eine Fehlfunktion der bidirektionalen Abschaltschaltung 10 basierend auf der zweiten erfassten Spannung Vout, die von dem zweiten Spannungsdetektor 40 erfasst wird. Zum Beispiel bestimmt die Halbleiterschalter-Steuervorrichtung 1 eine EIN-Zustand-Fehlfunktion, bei der ein beliebiger des ersten bis vierten FET 10A bis 10D in dem EIN-Zustand ist, basierend auf der zweiten erfassten Spannung Vout. Auf diese Weise ist die Halbleiterschalter-Steuervorrichtung 1 in der Lage, eine EIN-Zustand-Fehlfunktion zu bestimmen, und eine Fehlfunktion des ersten bis vierten FET 10A bis 10D genauer zu bestimmen.
In der Halbleiterschalter-Steuervorrichtung 1 spezifiziert die Steuerung 50, welcher des ersten bis vierten FET 10A bis 10D eine AUS-Zustand-Fehlfunktion eingeht, basierend auf der zweiten erfassten Spannung Vout, die durch den zweiten Spannungsdetektor 40 erfasst wird, und Befehlswerten zum Ein-/Ausschalten des ersten bis vierten FET 10A bis 10D in einer AUS-Zustand-Fehlfunktion der bidirektionalen Abschaltschaltung 10. Auf diese Weise kann die Halbleiterschalter-Steuervorrichtung 1 spezifizieren, welcher des ersten bis vierten FET 10A bis 10D eine AUS-Zustand-Fehlfunktion eingeht und die Wiederherstellungsarbeit erleichtern.
Die Halbleiterschalter-Steuervorrichtung 1 kann eine Vielzahl von bidirektionalen Abschaltschaltungen 10 umfassten, um die Vorrichtung redundant zu machen, und die Zuverlässigkeit des Fahrzeug-Stromversorgungssystems 100 zu verbessern.
Zweite Ausführungsform
Das Folgende ist eine Erläuterung einer Halbleiterschalter-Steuervorrichtung 1A gemäß einer zweiten Ausführungsform 2. Die Halbleiterschalter-Steuervorrichtung 1A gemäß der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von der Halbleiterschalter-Steuervorrichtung 1 der ersten Ausführungsform dadurch, dass die Drain-Anschlüsse in der zweiten Ausführungsform verbunden sind. In der zweiten Ausführungsform sind Bestandteile, die gleich denjenigen der ersten Ausführungsform sind, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und eine detaillierte Erläuterung davon wird weggelassen. Die Halbleiterschalter-Steuervorrichtung 1A weist eine bidirektionale Abschaltschaltung 70 mit einer ersten bidirektionalen Abschaltschaltung 71 und einer zweiten bidirektionalen Abschaltschaltung 72 auf. Die erste bidirektionale Abschaltschaltung 71 und die zweite bidirektionale Abschaltschaltung 72 sind parallel geschaltet. Die erste bidirektionale Abschaltschaltung 71 umfasst einen FET 11A und einen FET 11B und die zweite bidirektionale Abschaltschaltung 72 umfasst einen FET 11C und einen FET 11D. Hier wird der FET 11A als ein erster FET bezeichnet, der FET 11B wird als ein zweiter FET bezeichnet, der FET 11C wird als ein dritter FET bezeichnet und der FET 11D wird als ein vierter FET bezeichnet.
Der erste FET 10A fungiert als ein erster Vorwärtsschalter, wenn ein Strom von der Hochspannungsbatterie HV zu der Hochspannungslast 2 fließt, und fungiert als ein erster Umkehrschalter, wenn der Strom von der Hochspannungslast 2 zu der Hochspannungsbatterie HV fließt. Eine Body-Diode Da des ersten FET 11A umfasst einen Anodenanschluss, der mit einer Pluselektrode der Hochspannungsbatterie HV verbunden ist, und einen Kathodenanschluss, der mit der Seite der Hochspannungslast 2 verbunden ist.
Der zweite FET 11B fungiert als ein erster Umkehrschalter, wenn ein Strom von der Hochspannungsbatterie HV zu der Hochspannungslast 2 fließt und fungiert als ein erster Vorwärtsschalter, wenn ein Strom von der Hochspannungslast 2 zu der Hochspannung Hochspannungsbatterie HV fließt. Eine Body-Diode Db des zweiten FET 11B umfasst einen Anodenanschluss, der mit der Hochspannungslast 2 verbunden ist, und einen Kathodenanschluss, der mit der Pluselektrodenseite der Hochspannungsbatterie HV verbunden ist. Drain-Anschlüsse des zweiten FET 11B und des ersten FET 11A sind in Reihe geschaltet, ein Source-Anschluss des ersten FET 11A ist mit der Hochspannungsbatterie HV verbunden und ein Source-Anschluss des zweiten FET 11B ist mit der Hochspannungslast 2 verbunden.
Der dritte FET 10A fungiert als ein erster Vorwärtsschalter, wenn ein Strom von der Hochspannungsbatterie HV zu der Hochspannungslast 2 fließt, und fungiert als ein erster Umkehrschalter, wenn der Strom von der Hochspannungslast 2 zu der Hochspannungsbatterie HV fließt. Eine Body-Diode Da des ersten FET 11A umfasst einen Anodenanschluss, der mit einer Pluselektrode der Hochspannungsbatterie HV verbunden ist, und einen Kathodenanschluss, der mit der Seite der Hochspannungslast 2 verbunden ist.
Der vierte FET 11D fungiert als ein erster Umkehrschalter, wenn ein Strom von der Hochspannungsbatterie HV zu der Hochspannungslast 2 fließt und fungiert als ein erster Vorwärtsschalter, wenn ein Strom von der Hochspannungslast 2 zu der Hochspannung Hochspannungsbatterie HV fließt. Eine Body-Diode Dd des vierten FET 11D umfasst einen Anodenanschluss, der mit der Hochspannungslast 2 verbunden ist, und einen Kathodenanschluss, der mit der Pluselektrodenseite der Hochspannungsbatterie HV verbunden ist. Drain-Anschlüsse des dritten FET 11C und des vierten FET 11D sind in Reihe geschaltet, ein Source-Anschluss des dritten FET 11C ist mit der Hochspannungsbatterie HV verbunden und ein Source-Anschluss des vierten FET 11D ist mit dem Hochspannungslast 2 verbunden.
Ein Ende des Widerstands R ist mit dem ersten Verbindungspunkt X zwischen den Drain-Anschlüssen des zweiten FET 11B und dem ersten FET 11A verbunden und das andere Ende des Widerstands R ist mit dem zweiten Verbindungspunkt Y zwischen den Drain-Anschlüssen des vierten FET 11D und des dritten FET 11C verbunden. Der erste Spannungsdetektor 30 gibt eine erste erfasste Spannung Vd aus, die durch Erfassen der an den Widerstand R angelegten Spannung an die Steuerung 50 erhalten wird.
Wie oben beschrieben, umfasst die Halbleiterschalter-Steuervorrichtung 1A gemäß der zweiten Ausführungsform eine bidirektionale Abschaltschaltung 70, die zwischen der Hochspannungsbatterie HV und der Hochspannungslast 2 installiert ist und einen Strom, der bidirektional zwischen der Hochspannungsbatterie HV und der Hochspannungslast 2 fließt, überträgt oder abschaltet, den Widerstand R zum Erfassen einer Spannung der bidirektionalen Abschaltschaltung 70, den ersten Spannungsdetektor 30, der eine an den Widerstand R angelegte Spannung erfasst, und die Steuerung 50, die eine Fehlfunktion der bidirektionalen Abschaltschaltung 70 bestimmt, basierend auf einer ersten erfassten Spannung Vd, die von dem ersten Spannungsdetektor 30 erfasst wird. Die bidirektionale Abschaltschaltung 70 umfasst den zweiten FET 11B und den ersten FET 11A einschließlich jeweiliger Drain-Anschlüsse, die in Reihe geschaltet sind, und den vierten FET 11D und den dritten FET 11C einschließlich jeweiliger Drain-Anschlüsse, die in Reihe geschaltet sind. Ein Ende des Widerstands R ist zwischen den Drain-Anschlüssen des zweiten FET 11B und dem ersten FET 11A verbunden und das andere Ende des Widerstands R ist zwischen den Drain-Anschlüssen des vierten FET 11D und des dritten FET 11C verbunden. Mit der Struktur erzeugt die Halbleiterschalter-Steuervorrichtung 1A die Effekte, die gleich denen der Halbleiterschalter-Steuervorrichtung 1 der ersten Ausführungsform sind, sogar mit der Struktur, bei der die Drain-Anschlüsse in Reihe geschaltet sind.
Dritte Ausführungsform
Das Folgende ist eine Erläuterung einer Halblelterschalter-Steuervorrichtung 1B gemäß einer dritten Ausführungsform. Die Halbleiterschalter-Steuervorrichtung 1B gemäß der dritten Ausführungsform unterscheidet sich von der Halbleiterschalter-Steuervorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform dadurch, dass die Halbleiterschalter-Steuervorrichtung 1B zwei Batterien E1 und E2 umfasst. Jede der Batterien E1 und E2 ist beispielsweise eine 12-V-Batterie für ein Fahrzeug. In der dritten Ausführungsform sind Bestandteile, die gleich denen der ersten Ausführungsform sind, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und eine detaillierte Erläuterung davon wird weggelassen. Die Halbleiterschalter-Steuervorrichtung 1B weist eine Struktur auf, bei der die bidirektionale Abschaltschaltung 10 zwischen einer Pluselektrode der Batterie E1 und einer Pluselektrode der Batterie E2 angeordnet ist. Die Halbleiterschalter-Steuervorrichtung 1B überträgt oder sperrt einen Strom, der von der Batterie E1 oder der Batterie E2 zu einer Last 4 fließt. Wie oben beschrieben, kann die Halbleiterschalter-Steuervorrichtung 1B an das Fahrzeug-Stromversorgungssystem 100 mit zwei Batterien E1 und E2 angelegt werden. Ein Generator (ALT) 5 lädt die Batterien E1 und E2 auf.
Eine Halbleiterschalter-Steuervorrichtung gemäß jeder der vorliegenden Ausführungsformen umfasst ein Halbleiterschaltmodul, das zwischen einer Stromversorgung und einer Last installiert ist und einen Strom, der bidirektional zwischen der Stromversorgung und der Last fließt, überträgt oder abschaltet, einen Widerstand zum Erfassen einer Spannung des Halbleiterschaltmoduls, einen ersten Spannungsdetektor zum Erfassen einer an den Widerstand angelegten Spannung und eine Steuerung zum Bestimmen einer Fehlfunktion des Halbleiterschaltmoduls basierend auf einer ersten erfassten Spannung, die von dem ersten Spannungsdetektor erfasst wird. Das Halbleiterschaltermodul umfasst einen ersten Vorwärtsschalter und einen ersten Umkehrschalter, die jeweils in Reihe geschaltete Source-Anschlüsse enthalten, und einen zweiten Vorwärtsschalter und einen zweiten Umkehrschalter, die jeweilige Source-Anschlüsse enthalten, die in Reihe geschaltet sind. Der Widerstand weist ein Ende auf, das zwischen den Source-Anschlüssen des ersten Vorwärtsschalters und dem ersten Umkehrschalter geschaltet ist, und das andere Ende zwischen den Source-Anschlüssen des zweiten Vorwärtsschalters und des zweiten Umkehrschalters verbunden ist. Mit der Struktur ist die Halbleiterschalter-Steuervorrichtung in der Lage, eine Fehlfunktion des Halbleiterschaltmoduls unter Verwendung eines Widerstands zu bestimmen, und eine Vergrößerung der Größe der Vorrichtung zu unterdrücken.
Obwohl die Erfindung in Bezug auf spezifische Ausführungsformen für eine vollständige und klare Offenbarung beschrieben wurde, sollen die beigefügten Ansprüche nicht auf diese beschränkt sein, sondern sind so auszulegen, dass sie alle Modifikationen und alternativen Konstruktionen umfassen, die für einen Fachmann auf dem Gebiet auftreten können, die in die hier dargelegte Grundlehre fallen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2016212143 [0001]
JP 2007285969 [0003]

Claims

Halbleiterschalter-Steuervorrichtung, die umfasst: ein Halbleiterschaltmodul, das zwischen einer Stromversorgung und einer Last installiert ist und das einen Strom, der bidirektional zwischen der Stromversorgung und der Last fließt, überträgt oder abschaltet; einen Widerstand, der eine Spannung des Halbleiterschaltmoduls erfasst; einen ersten Spannungsdetektor, der eine an den Widerstand angelegte Spannung erfasst; und eine Steuerung, die konfiguriert Ist, um eine Fehlfunktion des Halbleiterschaltmoduls basierend auf einer ersten erfassten Spannung zu bestimmen, die von dem ersten Spannungsdetektor erfasst wird, wobei das Halbleiterschaltmodul umfasst ein erstes Halbleiterschaltmodul, und ein zweites Halbleiterschaltmodul, das parallel zu dem ersten Halbleiterschaltmodul geschaltet ist, das erste Halbleiterschaltmodul umfasst einen ersten Vorwärtsschalter mit einer Body-Diode, die in einer Vorwärtsrichtung angeordnet ist, die als eine Richtung dient, in der der Strom fließt, und einen ersten Umkehrschalter, der benachbart zu dem ersten Vorwärtsschalter angeordnet ist und eine Body-Diode umfasst, die in einer Rückwärtsrichtung entgegen der Vorwärtsrichtung angeordnet ist, der erste Vorwärtsschalter und der erste Umkehrschalter umfassen jeweils entsprechende Source-Anschlüsse, die in Reihe geschaltet sind, und jeweilige Drain-Anschlüsse, wobei einer der Drain-Anschlüsse mit der Stromversorgung verbunden ist, und der andere der Drain-Anschlüsse mit der Last verbunden ist, das zweite Halbleiterschaltmodul umfasst einen zweiten Vorwärtsschalter mit einer Körperdiode, die in der Vorwärtsrichtung angeordnet Ist, und einen zweiten Umkehrschalter, der benachbart zu dem zweiten Vorwärtsschalter angeordnet ist, und umfasst eine Körperdiode, die in der Rückwärtsrichtung angeordnet ist, der zweite Vorwärtsschalter und der zweite Umkehrschalter umfassen jeweils entsprechende Source-Anschlüsse, die in Reihe geschaltet sind, und jeweilige Drain-Anschlüsse, wobei einer der Drain-Anschlüsse mit der Stromversorgung verbunden ist und der andere der Drain-Anschlüsse mit der Last verbunden ist, und der Widerstand weist ein Ende auf, das zwischen den Source-Anschlüssen des ersten Vorwärtsschalters und dem ersten Umkehrschalter geschaltet ist, und wobei das andere Ende zwischen den Source-Anschlüssen des zweiten Vorwärtsschalters und des zweiten Umkehrschalters verbunden ist.
Halbleiterschalter-Steuervorrichtung, die umfasst: ein Halbleiterschaltmodul, das zwischen einer Stromversorgung und einer Last installiert ist und das einen Strom, der bidirektional zwischen der Stromversorgung und der Last fließt, überträgt oder abschaltet; einen Widerstand, der eine Spannung des Halbleiterschaltmoduls erfasst; einen ersten Spannungsdetektor, der eine an den Widerstand angelegte Spannung erfasst; und eine Steuerung, die konfiguriert ist, um eine Fehlfunktion des Halbleiterschaltmoduls basierend auf einer ersten erfassten Spannung zu bestimmen, die von dem ersten Spannungsdetektor erfasst wird, wobei das Halbleiterschaltermodul umfasst ein erstes Halbleiterschaltmodul, und ein zweites Halbleiterschaltmodul, das parallel zu dem ersten Halbleiterschaltmodul geschaltet ist, das erste Halbleiterschaltmodul umfasst einen ersten Vorwärtsschalter, der eine Body-Diode umfasst, die in einer Vorwärtsrichtung angeordnet ist, die als eine Richtung dient, in der der Strom fließt, und einen ersten Umkehrschalter, der benachbart zu dem ersten Vorwärtsschalter angeordnet ist und eine Body-Diode umfasst, die in einer Rückwärtsrichtung entgegen der Vorwärtsrichtung angeordnet ist, der erste Vorwärtsschalter und der erste Umkehrschalter umfassen jeweils entsprechende Drain-Anschlüsse, die in Reihe geschaltet sind, und jeweilige Source-Anschlüsse, wobei einer der Source-Anschlüsse mit der Stromversorgung verbunden ist, und der andere der Source-Anschlüsse mit der Last verbunden ist, das zweite Halbleiterschaltmodul umfasst einen zweiten Vorwärtsschalter mit einer Körperdiode, die in der Vorwärtsrichtung angeordnet ist, und einen zweiten Umkehrschalter, der benachbart zu dem zweiten Vorwärtsschalter angeordnet ist, und umfasst eine Körperdiode, die in der Rückwärtsrichtung angeordnet ist, der zweite Vorwärtsschalter und der zweite Umkehrschalter umfassen jeweils entsprechende Drain-Anschlüsse, die in Reihe geschaltet sind, und jeweilige Source-Anschlüsse, wobei einer der Source-Anschlüsse mit der Stromversorgung verbunden ist, und der andere der Source-Anschlüsse mit der Last verbunden ist, und der Widerstand umfasst ein Ende, das zwischen den Drain-Anschlüssen des ersten Vorwärtsschalters und dem ersten Umkehrschalter geschaltet ist, und das andere Ende zwischen den Drain-Anschlüssen des zweiten Vorwärtsschalters und des zweiten Umkehrschalters verbunden ist.
Halbleiterschalter-Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuerung bestimmt, dass der erste Vorwärtsschalter, der erste Umkehrschalter, der zweite Vorwärtsschalter und der zweite Umkehrschalter eine AUS-Zustand-Fehlfunktion eingehen, in der sich der bestimmte Schalter in einem AUS-Zustand befindet, basierend auf einem Verschiebungsbetrag zwischen der ersten erfassten Spannung und einer vorbestimmten ersten Referenzspannung, wenn eine Anweisung ausgegeben wird, um jeden des ersten Vorwärtsschalters, den ersten Umkehrschalters, des zweiten Vorwärtsschalters und des zweiten Umkehrschalter einzuschalten.
Halbleiterschalter-Steuervorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Steuerung bestimmt, dass der erste Vorwärtsschalter oder der zweite Umkehrschalter die AUS-Zustand-Fehlfunktion eingeht, wenn der Verschiebungsbetrag zwischen der ersten erfassten Spannung und der ersten Referenzspannung eine positive Spannung ist, und die Steuerung bestimmt, dass der erste Umkehrschalter oder der zweite Vorwärtsschalter die AUS-Zustand-Fehlfunktion eingeht, wenn der Verschiebungsbetrag zwischen der ersten erfassten Spannung und der ersten Referenzspannung eine negative Spannung ist.
Halbleiterschalter-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die des Weiteren umfasst: einen zweiten Spannungsdetektor zum Erfassen einer an die Last angelegten Spannung, wobei die Steuerung eine Fehlfunktion des Halbleiterschaltmoduls basierend auf einer zweiten erfassten Spannung bestimmt, die durch den zweiten Spannungsdetektor erfasst wird.
Halbleiterschalter-Steuervorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Steuerung spezifiziert, welcher des ersten Vorwärtsschalters, des ersten Umkehrschalters, des zweiten Vorwärtsschalter und des zweiten Umkehrschalters eine AUS-Zustand-Fehlfunktion basierend auf der zweiten erfassten Spannung, die durch den zweiten Spannungsdetektor erfasst wird, und Befehlswerten zum Ein- /Ausschalten des ersten Vorwärtsschalters, des ersten Umkehrschalters, des zweiten Vorwärtsschalters und des zweiten Umkehrschalters, in der AUS-Zustand-Fehlfunktion des Halbleiterschaltmoduls.