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Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halbleiterrelais-Steuervorrichtung.
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Hintergrund
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Elektrische Fahrzeuge oder hybride elektrische Fahrzeuge wurden üblicherweise mit einer Stromversorgungsschaltung ausgestattet, die einen Hochspannungs-Lastteil wie einen Wechselrichter und eine Hochspannungsbatterie zum Betrieb des Hochspannungs-Lastteils in manchen Fällen aufweist. Diese Stromversorgungsschaltung ist mit einer Unterbrechungsschaltung ausgestattet, die einen Strom durchlässt oder unterbricht, der von der Hochspannungsbatterie zu der Hochspannungslast fließt, zum Zweck der Sicherheit. Obwohl für diese Unterbrechungsschaltung oft mechanische Relais genutzt werden, wurden in den letzten Jahren in manchen Fällen Halbleiterrelais verwendet (z.B., Patentliteratur 1).
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Zitationsliste
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Patentliteratur
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Patentliteratur 1: Japanische Patentanmeldung Offenlegung Nr. 2016-092962
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Zusammenfassung
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Technisches Problem
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Die oben beschriebene Unterbrechungsschaltung der Patentliteratur 1 kann in einen Zustand kommen, in dem elektrische Ladungen auf einen Kondensator der Hochspannungslast geladen werden, zu einer Zeit einer Anomalie, so wie zum Beispiel eine Fahrzeugkollision, und deshalb gibt es Raum zur weiteren Verbesserung in dieser Hinsicht.
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Angesichts dieser Umstände wurde die vorliegende Erfindung im Hinblick auf das oben genannte gemacht, und ein Ziel dieser ist es, eine Halbleiterrelais-Steuervorrichtung bereitzustellen, die die Stromversorgungsschaltung zum Zeitpunkt einer Anomalie angemessen ansprechen kann.
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Lösung des Problems
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Um das oben genannte Problem zu lösen und das Ziel zu erreichen, umfasst eine Halbleiterrelais-Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ein vorgeschaltetes Halbleiterrelais, das in einer vorgeschalteten Stromversorgungsschaltung in einer Schaltung, in der ein Lastteil, der einen Kondensator enthält, und eine DC-Stromversorgung miteinander verbunden sind, wobei die Schaltung eine Stromversorgungsschaltung ist, in der der Kondensator parallel zu der DC-Stromversorgung verbunden ist, zwischen einer positiven Elektrode der DC-Stromversorgung und dem Lastteil, in Reihe zwischen der positiven Elektrode und dem Lastteil, verbunden ist und das anschaltet, um die vorgeschaltete Stromversorgungsschaltung in einen erregten Zustand zu bringen, und ausschaltet, um die vorgeschaltete Stromversorgungsschaltung in einen unterbrochenen Zustand zu bringen; ein nachgeschaltetes Halbleiterrelais, das in einer nachgeschalteten Stromversorgungsschaltung zwischen einer negativen Elektrode der DC-Stromversorgung und dem Lastteil, in Reihe zwischen der negativen Elektrode und dem Lastteil, verbunden ist und das anschaltet, um die nachgeschaltete Stromversorgungsschaltung in einen erregten Zustand zu bringen, und ausschaltet, um die nachgeschaltete Stromversorgungsschaltung in einen unterbrochenen Zustand zu bringen; ein Halbleiterrelais zum Entladen, das parallel zu dem Kondensator verbunden ist, und das anschaltet, um eine Anode und eine Kathode des Kondensators in einen erregten Zustand zu bringen, und ausschaltet, um die Anode und die Kathode in einen unterbrochenen Zustand zu bringen; und eine Steuerung, die das vorgeschaltete Halbleiterrelais, das nachgeschaltete Halbleiterrelais, und das Halbleiterrelais zum Entladen steuert, wobei die Steuerung das vorgeschaltete Halbleiterrelais und das nachgeschaltete Halbleiterrelais anschaltet und das Halbleiterrelais zum Entladen ausschaltet, um die Stromversorgungsschaltung in einen erregten Zustand zu bringen und, wenn eine bestimmte Entladeanforderung in dem erregten Zustand der Stromversorgungsschaltung eingegeben wird, das vorgeschaltete Halbleiterrelais ausschaltet und das nachgeschaltete Halbleiterrelais und das Halbleiterrelais zum Entladen anschaltet.
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Ferner ist es in der Halbleiterrelais-Steuervorrichtung vorzuziehen, dass die Halbleiterrelais-Steuervorrichtung eine Diode enthält, die bereitgestellt ist, so dass sie eine Stromdurchlassrichtung entgegengesetzt zu einer Richtung aufweist, in die ein Strom von der DC-Stromversorgung zu dem Lastteil fließt, und parallel mit dem Halbleiterrelais zum Entladen verbunden ist, wobei wenn die Stromversorgungsschaltung kurzgeschlossen ist, die Steuerung das vorgeschaltete Halbleiterrelais und das Halbleiterrelais zum Entladen ausschaltet und das nachgeschaltete Halbleiterrelais anschaltet.
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Ferner ist es bei der Halbleiterrelais-Steuervorrichtung vorzuziehen, dass die Steuerung das Halbleiterrelais zum Entladen steuert, um einen Strom zu regulieren, der durch das Halbleiterrelais zum Entladen fließt.
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Eine Halbleiterrelais-Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein vorgeschaltetes Halbleiterrelais, das in einer vorgeschalteten Stromversorgungsschaltung in einer Schaltung, in der ein Lastteil, der einen Kondensator enthält, und eine DC-Stromversorgung miteinander verbunden sind, wobei die Schaltung eine Stromversorgungsschaltung ist, in der der Kondensator parallel mit der DC-Stromversorgung verbunden ist, zwischen einer positiven Elektrode der DC-Stromversorgung und dem Lastteil, in Reihe zwischen der positiven Elektrode und dem Lastteil, verbunden ist und das anschaltet, um die vorgeschaltete Stromversorgungsschaltung in einen erregten Zustand zu bringen, und ausschaltet, um die vorgeschaltete Stromversorgungsschaltung in einen unterbrochenen Zustand zu bringen; ein nachgeschaltetes Halbleiterrelais, das in einer nachgeschalteten Stromversorgungsschaltung zwischen einer negativen Elektrode der DC-Stromversorgung und dem Lastteil, in Reihe zwischen der negativen Elektrode und dem Lastteil, verbunden ist und das anschaltet, um die nachgeschaltete Stromversorgungsschaltung in einen erregten Zustand zu bringen, und ausschaltet, um die nachgeschaltete Stromversorgungsschaltung in einen unterbrochenen Zustand zu bringen; ein Halbleiterrelais zum Entladen, das parallel zu dem Kondensator verbunden ist, und das anschaltet, um eine Anode und eine Kathode des Kondensators in einen erregten Zustand zu bringen, und ausschaltet, um die Anode und die Kathode in einen unterbrochenen Zustand zu bringen; eine Vorladeschaltung, die eine Reihenschaltung aufweist, in der ein Widerstand und ein Halbleiterrelais zum Vorladen in Reihe miteinander verbunden sind, wobei die Reihenschaltung parallel mit dem nachgeschalteten Halbleiterrelais verbunden ist, die einen Strom durch die Reihenschaltung durchlässt durch das Anschalten des Halbleiterrelais zum Vorladen, und die keinen Strom durch die Reihenschaltung durchlässt durch das Ausschalten des Halbleiterrelais zum Vorladen; und eine Steuerung, die das vorgeschaltete Halbleiterrelais, das nachgeschaltete Halbleiterrelais, das Halbleiterrelais zum Entladen, und das Halbleiterrelais zum Vorladen steuert, wobei die Steuerung das vorgeschaltete Halbleiterrelais und das nachgeschaltete Halbleiterrelais anschaltet und das Halbleiterrelais zum Entladen und das Halbleiterrelais zum Vorladen ausschaltet, um die Stromversorgungsschaltung in einen erregten Zustand zu bringen und, wenn eine bestimmte Entladeanforderung in dem erregten Zustand der Stromversorgungsschaltung eingegeben wird, das vorgeschaltete Halbleiterrelais und das nachgeschaltete Halbleiterrelais ausschaltet und das Halbleiterrelais zum Vorladen und das Halbleiterrelais zum Entladen anschaltet.
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Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
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Die Halbleiterrelaisvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung schaltet das vorgeschaltete Halbleiterrelais aus und das nachgeschaltete Halbleiterrelais und das Halbleiterrelais zum Entladen an, wenn die Entladeanforderung eingegeben wird, und kann so elektrische Ladungen, die auf den Kondensator geladen sind, entladen und die Stromversorgungsschaltung zu der Zeit einer Anomalie angemessen adressieren.
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Die Halbleiterrelaisvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung schaltet das vorgeschaltete Halbleiterrelais und das nachgeschaltete Halbleiterrelais aus und schaltet das Halbleiterrelais zum Vorladen, das mit dem Widerstand verbunden ist, und das Halbleiterrelais zum Entladen an, wenn die Entladeanforderung eingegeben wird, und kann so die elektrische Ladung, die auf den Kondensator geladen sind in einer begrenzten Weise durch den Widerstand entladen und die Stromversorgungsschaltung zu der Zeit einer Anomalie angemessen adressieren.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Schaltplan eines Konfigurationsbeispiels einer Halbleiterrelais-Steuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform.
- 2 ist ein Zeitdiagramm eines Betriebsbeispiels (normales Stoppen) der Halbleiterrelais-Steuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform.
- 3 ist ein Schaltplan eines Betriebsbeispiels (einem Entladevorgang) der Halbleiterrelais-Steuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform.
- 4 ist ein Zeitdiagramm des Betriebsbeispiels (des Entladevorgangs) der Halbleiterrelais-Steuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform.
- 5 ist ein Diagramm der Beziehung zwischen einer Gate-Source-Spannung und einem Drain-Strom gemäß der ersten Ausführungsform.
- 6 ist ein Schaltplan eines Betriebsbeispiels (ein Kurzschluss-Vorgang) der Halbleiterrelais-Steuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform.
- 7 ist ein Zeitdiagramm des Betriebsbeispiels (der Kurzschluss-Vorgang) der Halbleiterrelais-Steuervorrichtung) gemäß der ersten Ausführungsform.
- 8 ist ein Schaltplan eines Konfigurationsbeispiels einer Halbleiterrelais-Steuervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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Im Folgenden werden Arten (Ausführungsformen) zum Durchführen der vorliegenden Erfindung im Detail mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Die in den folgenden Ausführungsformen beschriebenen Details schränken die vorliegende Erfindung nicht ein. Die folgenden Bestandteile beinhalten solche, die sich Fachmänner leicht vorstellen können, und im Wesentlichen gleiche. Des Weiteren können die folgenden Konfigurationen miteinander nach Bedarf kombiniert werden. Es können verschiedene Auslassungen, Ersetzungen oder Änderungen der Konfigurationen vorgenommen werden, ohne vom Kern der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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[Erste Ausführungsform]
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Im Folgenden wird eine Halbleiterrelais-Steuervorrichtung 1 gemäß einer ersten Ausführungsform beschrieben. Ein Fahrzeug wie ein elektrisches Fahrzeug oder ein hybrides elektrisches Fahrzeug ist mit einem Hochspannungssystem 100 ausgestattet, das Stromversorgungsleistung von einer Hochspannungsbatterie 2 an ein Hochspannungs-Lastteil 3 liefert, um zum Beispiel den Hochspannungs-Lastteil 3 anzutreiben. Dieses Hochspannungssystem 100 enthält die Hochspannungsbatterie 2 als eine DC-Stromversorgung, den Hochspannungs-Lastteil 3 als ein Lastteil, und die Halbleiterrelais-Steuervorrichtung 1. Das Hochspannungssystem 100 bildet eine Stromversorgungsschaltung 101, in der die Hochspannungsbatterie 2 und das Hochspannungs-Lastteil 3 elektrisch miteinander über die Halbleiterrelais-Steuervorrichtung 1 verbunden sind.
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Die Hochspannungsbatterie 2 ist eine aufladbare/entladbare Hochspannungs-Sekundärbatterie und enthält ein Lithium-Ionen-Batteriepaket oder ein Nickel-Hydrid-Batteriepaket, das eine Mehrzahl an Batterien enthält, die zum Beispiel miteinander verbunden sind. Die Hochspannungsbatterie 2 weist zum Beispiel eine Anschlussspannung von wenigen hundert Volt auf. Die Hochspannungsbatterie 2 ist mit dem Hochspannungs-Lastteil 3 über die Halbleiterrelais-Steuervorrichtung 1 verbunden, um Leistung an das Hochspannungs-Lastteil 3 zu liefern.
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Das Hochspannungs-Lastteil 3 ist ein Hochspannungs-Lastteil und ist ein Wechselrichter, der einen Gleichstrom in einen Wechselstrom wandelt, um Leistung zum Beispiel an einen Antriebsmotor zu liefern. Der Hochspannungs-Lastteil 3 ist mit der Hochspannungsbatterie 2 über die Halbleiterrelais-Steuervorrichtung 1 verbunden. Der Hochspannungs-Lastteil 3 weist einen Kondensator C auf, und der Kondensator C ist parallel mit der Hochspannungsbatterie 2 verbunden. Der Hochspannungs-Lastteil 3 wandelt DC-Leistung, die von der Hochspannungsbatterie 2 geliefert wird, in AC-Leistung um und liefert die AC-Leistung zum Beispiel an einen Antriebsmotor.
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Die Halbleiterrelais-Steuervorrichtung 1 ist eine unterbrechende Vorrichtung (ein Stromversorgungsbehälter), die einen Strom, der von der Hochspannungsbatterie 2 zu dem Hochspannungs-Lastteil 3 fließt, aus Gründen der Sicherheit durchlässt oder unterbricht. Die Halbleiterrelais-Steuervorrichtung 1 führt eine Vorladesteuerung durch, um einen Vorladestrom durch die Stromversorgungsschaltung 101 zu leiten, um einen Stromstoß im Hochspannungs-Lastteil 3 zu verhindern. Nach der Vorladesteuerung leitet die Halbleiterrelais-Steuervorrichtung 1 einen Strom, der größer ist als der Vorladestrom, durch die Stromversorgungsschaltung 101. Wie in 1 dargestellt enthält die Halbleiterrelais-Steuervorrichtung 1 einen Feldeffekttransistor (FET) 11 als ein vorgeschaltetes Halbleiterrelais, einen FET 12 als ein nachgeschaltetes Halbeleiterrelais, einen Treiber 21, einen Treiber 22, einen Stromdetektor 30, eine Vorladesteuerung 40, einen FET 13, und eine Steuerung 50.
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Der FET 11 ist ein Schaltelement, das den Strom, der von der Hochspannungsbatterie 2 zu dem Hochspannungs-Lastteil 3 fließt, durchlässt oder unterbricht. Der FET 11 ist in einer vorgeschalteten Stromversorgungsschaltung 101 bereitgestellt zwischen einer positiven Elektrode der Hochspannungsbatterie 2 und dem Hochspannungs-Lastteil 3. Der FET 11 ist zum Beispiel ein N-Kanal-Typ Metall-Oxid-Halbleiter (MOS) FET. Der FET 11 hat einen Gate-Anschluss, einen Drain-Anschluss, und einen Source-Anschluss. Der Gate-Anschluss des FET 11 ist mit dem Treiber 21 verbunden, der Drain-Anschluss desselben ist mit der positiven Elektrode der Hochspannungsbatterie 2 verbunden, und der Source-Anschluss desselben ist mit dem Hochspannungs-Lastteil 3 verbunden. In dem FET 11 wird eine AN-Spannung an den Gate-Anschluss angelegt, wodurch ein Strom (auch Drain-Strom genannt) zwischen Drain und Source fließt. In dem FET 11 wird eine AUS-Spannung an den Gate-Anschluss angelegt, wodurch kein Strom zwischen Drain und Source fließt. In dem FET 11 ist eine Body-Diode (eine parasitäre Diode) D1 angeordnet in einer Ausrichtung entgegengesetzt zu einer Richtung, in die der Strom (der Drain-Strom) fließt. Ein Kathodenanschluss der Body-Diode D1 ist mit dem Drain-Anschluss des FET 11 verbunden, wohingegen ein Anodenanschluss derselben mit dem Source-Anschluss des FET 11 verbunden ist. Der FET 11 wird durch den Treiber 21 betrieben, der unten beschrieben ist, um anzuschalten, wodurch die vorgeschaltete Stromversorgungsschaltung 101a in einen erregten Zustand gebracht wird und somit ein Strom von der positiven Elektrode der Hochspannungsbatterie 2 zu dem Hochspannungs-Lastteil 3 fließt. Der FET 11 wird durch den Treiber betrieben, um auszuschalten, wodurch die vorgeschaltete Stromversorgungsschaltung 101a in einen unterbrochenen Zustand gebracht wird und somit der Strom, der von der positiven Elektrode der Hochspannungsbatterie 2 zu dem Hochspannungs-Lastteil 3 fließt, unterbrochen wird.
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Der FET 12 ist ein Schaltelement, das einen Strom, der von dem Hochspannungs-Lastteil 3 zu der Hochspannungsbatterie 2 fließt, durchlässt oder unterbricht. Der FET 12 ist in einer nachgeschalteten Stromversorgungsschaltung 101b zwischen einer negativen Elektrode der Hochspannungsbatterie 2 und dem Hochspannungs-Lastteil 3 bereitgestellt. Der FET 12 ist in Reihe zwischen der negativen Elektrode der Hochspannungsbatterie 2 und dem Hochspannungs-Lastteil 3 verbunden. Der FET 12 ist zum Beispiel ein N-Kanal-Typ MOSFET. Der FET 12 hat einen Gate-Anschluss, einen Drain-Anschluss, und einen Source-Anschluss. Der Gate-Anschluss des FET 12 ist mit dem Treiber 22 verbunden, der Drain-Anschluss desselben ist mit dem Hochspannungs-Lastteil 3 verbunden, und der Source-Anschluss desselben ist mit der negativen Elektrode der Hochspannungsbatterie 2 verbunden. In dem FET 12 wird eine AN-Spannung an den Gate-Anschluss angelegt, wodurch ein Strom zwischen Drain und Source fließt. In dem FET 12 wird eine AUS-Spannung an den Gate-Anschluss angelegt, wodurch kein Strom zwischen Drain und Source fließt. In dem FET 12 ist eine Body-Diode D2 angeordnet in einer Ausrichtung entgegengesetzt zu einer Richtung, in die der Strom (der Drain-Strom) fließt. Ein Kathodenanschluss der Body-Diode D2 ist mit dem Drain-Anschluss des FET 12 verbunden, wohingegen ein Anodenanschluss derselben mit dem Source-Anschluss des FET 12 verbunden ist. Der FET 12 wird betrieben durch den Treiber 22, der unten beschrieben ist, um anzuschalten, wodurch die nachgeschaltete Stromversorgungsschaltung 101b in einen erregten Zustand gebracht wird, und so ein Strom von dem Hochspannungs-Lastteil 3 zu der negativen Elektrode der Hochspannungsbatterie 2 fließt. Der FET 12 wird betrieben durch den Treiber, um auszuschalten, wodurch die nachgeschaltete Stromversorgungsschaltung 101b in einen unterbrochenen Zustand gebracht wird und so der Strom, der von dem Hochspannungs-Lastteil 3 zu der negativen Elektrode der Hochspannungsbatterie 2 fließt, unterbrochen wird. Der FET 12 führt eine Steuerung durch, um den Vorladestrom durch die Stromversorgungsschaltung 101 zu leiten, wenn die Stromversorgungsschaltung 101 in Betrieb genommen wird.
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Der Treiber 21 ist eine Schaltung, die den FET 11 an- oder ausschaltet. Der Treiber 21 ist mit der Steuerung 50 und dem Gate-Anschluss des FET 11 verbunden. Wenn ein Vorgeschalteter-Halbleiter-Antriebssignal (AN) von der Steuerung 50 ausgegeben wird, legt der Treiber 21 eine AN-Spannung an den Gate-Anschluss des FET 11 an, um einen Strom zwischen Drain und Source des FET 11 durchzulassen. Wenn ein Vorgeschalteter-Halbleiter-Antriebssignal (AUS) von der Steuerung 50 ausgegeben wird, legt der Treiber 21 eine AUS-Spannung an den Gate-Anschluss des FET 11 an, um den Strom, der zwischen Drain und Source des FET 11 fließt, zu unterbrechen.
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Der Treiber 22 ist eine Schaltung, die den FET 12 an- oder ausschaltet. Der Treiber 22 ist mit der Steuerung 50 und dem Gate-Anschluss des FET 12 verbunden. Wenn ein Nachgeschalteter-Halbleiter-Antriebssignal (AN) von der Steuerung 50 ausgegeben wird, legt der Treiber 22 eine AN-Spannung an den Gate-Anschluss des FET 12 an, um einen Strom zwischen Drain und Source des FET 12 zu durchzulassen. Wenn ein Nachgeschalteter-Halbleiter-Antriebssignal (AUS) von der Steuerung 50 ausgegeben wird, legt der Treiber 22 eine AUS-Spannung an den Gate-Anschluss des FET an, um den Strom, der zwischen Drain und Source des FET 12 fließt, zu unterbrechen. Der Treiber 22 ist ferner mit der Vorlade-Steuerung 40 verbunden und legt eine AN-Spannung zum Vorladen an den Gate-Anschluss des FET 12 an, auf Grundlage einer Steuerung durch die Vorlade-Steuerung 40, um den Vorladestrom zwischen Drain und Source des FET 12 durchzulassen.
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Der Stromdetektor 30 ist ein Detektor, der einen Strom, der zwischen der Hochspannungsbatterie 2 und dem Hochspannungs-Lastteil 3 fließt, erfasst. Der Stromdetektor 30 ist ein Hall-Typ-Stromsensor, der ein Hall-Element als magnetoelektrisches Wandlungselement enthält, zum Beispiel, und einen Strom in einer kontaktlosen Weise erfasst. Der Stromdetektor 30 erfasst einen Strom, der zwischen der positiven Elektrode der Hochspannungsbatterie 2 und dem FET 11 fließt, zum Beispiel, und gibt den erfassten Strom (einen Erfassungsstrom) an die Steuerung 50 und die Vorlade-Steuerung 40 aus. Der Stromdetektor 30 kann ein Shunt-Typ-Stromsensor, der einen Strom auf Grundlage eines Spannungsabfalls, der durch den Widerstand eines Shunt-Widerstands auftritt, erfasst, ein VDS-Typ-Stromsensor, der einen Strom auf Grundlage eines Spannungsabfalls, der in dem FET 11 auftritt, erfasst, oder ähnliches sein.
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Die Vorlade-Steuerung 40 führt Vorladesteuerung durch, die einen Stromstoß, der von der Hochspannungsbatterie 2 zu dem Hochspannungs-Lastteil 3 fließt, vermeidet. Die Vorlade-Steuerung 40 führt Vorladesteuerung entweder für den FET 11 oder den FET 12 durch. In diesem Bespiel führt die Vorlade-Steuerung 40 Vorladesteuerung für den FET 12 durch. Die Vorlade-Steuerung 40 steuert die Gate-Spannung des FET 12, um den Vorlade-Strom von der Hochspannungsbatterie 2 zu dem Hochspannungs-Lastteil durchzulassen. Die Vorlade-Steuerung 40 legt beim Start der Stromversorgungsschaltung 101 eine AN-Spannung zum Vorladen an den Gate-Anschluss des FET 12 über den Treiber 22 an, um den Vorladestrom von der Hochspannungsbatterie 2 zu dem Hochspannungs-Lastteil 3 durchzulassen, zum Beispiel. Die Vorlade-Steuerung 40 lässt einen bestimmten Vorladestrom nur durch während einer Zeitdauer, in der der Kondensator C des Hochspannungs-Lastteils 3 geladen ist, zum Beispiel.
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Der FET 13 ist ein Schaltelement, das elektrische Ladungen, die auf den Kondensator geladen sind, entlädt. Der FET 13 ist parallel mit dem Kondensator C verbunden. Der FET 13 ist ein N-Kanal-Typ MOSFET, zum Beispiel. Der FET 13 hat einen Gate-Anschluss, einen Drain-Anschluss, und einen Source-Anschluss. Der Gate-Anschluss des FET 13 ist mit dem Treiber 23 verbunden, der Drain-Anschluss desselben ist mit der Anode des Kondensators C verbunden, und der Source-Anschluss ist mit der Kathode des Kondensators C verbunden. In dem FET 13 wird eine AN-Spannung an den Gate-Anschluss angelegt, wodurch ein Strom zwischen Drain und Source fließt. In dem FET 13 wird eine AUS-Spannung an den Gate-Anschluss angelegt, wodurch kein Strom zwischen Drain und Source fließt. In dem FET 13 dienen der Gate-Anschluss, der Drain-Anschluss, und der Source-Anschluss als ein Halbleiterrelais zum Entladen. In dem FET 13 ist eine Body-Diode D3 als eine Diode angeordnet, in einer Ausrichtung entgegengesetzt zu einer Richtung, in die der Strom (der Drain-Strom) fließt. Ein Kathodenanschluss der Body-Diode D3 ist mit der positiven Elektrode der Hochspannungsbatterie 2 verbunden, wohingegen ein Anodenanschluss derselben mit der negativen Elektrode der Hochspannungsbatterie 2 verbunden ist. Mit anderen Worten, der Kathodenanschluss der Body-Diode D3 ist mit dem Drain-Anschluss des FET 13 verbunden, wohingegen der Anodenanschluss derselben mit dem Source-Anschluss des FET 13 verbunden ist. Der FET 13 wird durch den Treiber 23, der unten beschreiben ist, betrieben, um anzuschalten, wodurch die Anode und die Kathode des Kondensators C in einen erregten Zustand gebracht werden und so ermöglicht wird, dass die elektrischen Ladungen, die auf den Kondensator C geladen sind, entladen werden. Der FET 13 wird durch den Treiber 23 betrieben, um abzuschalten, wodurch die Anode und die Kathode des Kondensators C in einen unterbrochenen Zustand gebracht werden und so verhindert wird, dass die elektrischen Ladungen, die auf den Kondensator C geladen sind, entladen werden.
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Der Treiber 23 ist eine Schaltung die den FET 13 an- oder ausschaltet. Der Treiber 23 ist mit der Steuerung 50 und dem Gate-Anschluss des FET 13 verbunden. Wenn ein Halbleiter-zum-Entladen-Antriebssignal (AN) von der Steuerung 50 ausgegeben wird, legt der Treiber 23 eine AN-Spannung an den Gate-Anschluss des FET 13 an, um einen Strom zwischen Drain und Source des FET 13 durchzulassen. Wenn ein Halbleiter-zum-Entladen-Antriebssignal (AUS) von der Steuerung 50 ausgegeben wird, legt der Treiber 23 eine AUS-Spannung an den Gate-Anschluss des FET 13 an, um einen Strom, der zwischen Drain und Source des FET 13 fließt, zu unterbrechen.
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Die Steuerung 50 steuert den FET 11, den FET 12, und den FET 13. Die Steuerung 50 enthält eine elektronische Schaltung, die in erster Linie aus einem bekannten Mikrocomputer besteht, der eine Zentraleinheit (CPU), einen Festwertspeicher (ROM) und einen Direktzugriffsspeicher (RAM), die eine Speichereinheit bilden, und eine Schnittstelle enthält. Die Steuerung 50 ist mit dem Treiber 21 verbunden, um den FET 11 über den Treiber 21 zu steuern. Die Steuerung 50 gibt das Vorgeschalteter-Halbleiter-Antriebssignal (AN) an den Treiber 21 aus, um den FET 11 anzuschalten, und gibt das Vorgeschalteter-Halbleiter-Antriebssignal (AUS) an den Treiber 21 aus, um den FET 11 auszuschalten, zum Beispiel. Die Steuerung 50 ist mit dem Treiber 22 verbunden, um den FET 12 über den Treiber 22 zu steuern. Die Steuerung 50 gibt das Nachgeschalteter-Halbleiter-Antriebssignal (AN) an den Treiber 22 aus, um den FET 12 anzuschalten, und gibt das Nachgeschalteter-Halbleiter-Antriebssignal (AUS) an den Treiber 22 aus, um den FET 12 auszuschalen, zum Beispiel. Die Steuerung 50 ist mit dem Treiber 23 verbunden, um den FET 13 über den Treiber 23 zu steuern. Die Steuerung 50 gibt das Halbleiter-zum-Entladen-Antriebssignal (AN) an den Treiber 23 aus, um den FET 13 anzuschalten, und gibt das Halbleiter-zum-Entladen-Antriebssignal (AUS) an den Treiber 23 aus, um den FET 13 auszuschalten, zum Beispiel.
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Die Steuerung 50 schaltet die FETs 11 bis 13 an oder aus, entsprechend einer Anforderung einer externen Vorrichtung, wie zum Beispiel einer Haupt-Elektronischen Steuereinheit (ECU). Die Steuerung 50 schaltet die FETs 11 bis 13 an oder aus, auf Grundlage eines Halbleiter-Antriebssignals (eines externen Signals), das zum Beispiel von der externen Vorrichtung ausgegeben wird. Ein Halbleiter-Antriebssignal (AN) ist ein Signal, das das Anschalten der FETs 11 und 12 anzeigt, wohingegen ein Halbleiter-Antriebssignal (AUS) ein Signal ist, das das Ausschalten der FETs 11 und 12 anzeigt. Wenn das Halbleiter-Antriebssignal (AN) ausgegeben wird, schaltet die Steuerung 50 die FETs 11 und 12 an und schaltet den FET 13 aus, um die Stromversorgungsschaltung 101 in einen erregten Zustand zu bringen, zum Beispiel. Wenn das Halbleiter-Antriebssignal (AUS) ausgegeben wird, schaltet die Steuerung die FETs 11 bis 13 aus, um die Stromversorgungsschaltung 101 in einen unterbrochenen Zustand zu bringen.
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Zusätzlich schaltet die Steuerung 50 die FETs 11 bis 13 an oder aus, auf Grundlage eines Kollisionssignals (eines externen Signals), das von der externen Vorrichtung ausgegeben wird. Ein Kollisionssignal (Kollision) ist ein Signal, das anzeigt, dass das Fahrzeug kollidiert ist, wohingegen ein Kollisionssignal (normal) ein Signal ist, das anzeigt, dass das Fahrzeug nicht kollidiert ist. Wenn das Kollisionssignal (Kollision) ausgegeben wird, schaltet die Steuerung 50 den FET 11 aus und schalet die FETs 12 und 13 an, um die elektrischen Ladungen, die auf den Kondensator C geladen sind, zu entladen, zum Beispiel. Wenn das Kollisionssignal (normal) ausgegeben wird, schaltet die Steuerung 50 die FETs 11 und 12 an und schaltet den FET 13 aus, um die Stromversorgungsschaltung 101 in einen erregten Zustand zu bringen, und so die elektrischen Ladungen, die auf den Kondensator C geladen sind, nicht zu entladen.
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Zusätzlich bestimmt die Steuerung 50 einen Kurzschluss, auf Grundlage des Erfassungsstroms, der von dem Stromdetektor 30 ausgegeben wird. Wenn ein Kurzschluss bestimmt wird schaltet die Steuerung 50 die FETs 11 und 13 aus und schaltet den FET 12 an, um einen Kurzschlussstrom zu unterbrechen und um eine negative Stoßspannung, die durch das Ausschalten des FET 11 bedingt ist, zu reduzieren. Wenn kein Kurzschluss bestimmt wird schaltet die Steuerung 50 die FETs 11 und 12 an und schaltet den FET 13 an, um die Stromversorgungsschaltung 101 in einen erregten Zustand zu bringen.
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Im Folgenden wird ein Betriebsbeispiel (normales Anhalten) der Halbleiterrelais-Steuervorrichtung 1 mit Bezug auf 2 beschrieben. In diesem Beispiel wird angenommen, dass in dem Hochspannungssystem 100 die Stromversorgungsschaltung 101 sich zu einer Zeit t0 in einem erregten Zustand befindet. Das heißt, in dem Hochspannungssystem 100 schalten die FETs 11 und 12 an, schaltet der FET 13 aus, und eine Ausgangspannung VL der Hochspannungsbatterie 2 ist eine stationäre Spannung VH. In diesem Fall, wenn das Halbleiter-Antriebssignal (AUS) von der externen Vorrichtung ausgegeben wird, gibt die Steuerung 50 der Halbleiterrelais-Steuervorrichtung 1 das Vorgeschalteter-Halbleiter-Antriebssignal (AUS) an den Treiber 21 aus, um den FET 11 auszuschalten, und gibt das Nachgeschalteter-Halbleiter-Antriebssignal (AUS) an den Treiber 22 aus, um den FET 12 (eine Zeit t1) auszuschalten. Mit dieser Steuerung in der Hochspannungssystem 100 wird die Stromversorgungsschaltung 101 in einen unterbrochenen Zustand gebracht, und die elektrischen Ladungen, die auf den Kondensator C geladen sind, entladen selbst, wobei die Ausgangsspannung VL der Hochspannungsbatterie 2 allmählich von der stationären Spannung VH auf 0 V abnimmt (die Zeit t1 bis zu einer Zeit t2). Von der Zeit t0 bis zu der Zeit t1 schaltet das Hochspannungssystem 100 an, um die Stromversorgungsschaltung 101 in einen erregten Zustand zu bringen. Von der Zeit t1 bis zu der Zeit t2 schaltet das Hochspannungssystem 100 aus, um die Stromversorgungsschaltung 101 in einen unterbrochenen Zustand zu bringen.
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Im Folgenden wird ein Betriebsbeispiel (ein Entladevorgang) der Halbleiterrelais-Steuervorrichtung 1 mit Bezug auf 3 und 4 beschrieben. In diesem Beispiel wird angenommen, dass in dem Hochspannungssystem 100 die Stromversorgungsschaltung 101 sich zu einer Zeit t0 in einem erregten Zustand befindet. Das heißt, in dem Hochspannungssystem 100 schalten die FETs 11 und 12 an, schaltet der FET 13 aus, und die Ausgangsspannung VL der Hochspannungsbatterie 2 ist die stationäre Spannung VH. In diesem Fall, wenn das Kollisionssignal (Kollision) von der externen Vorrichtung ausgegeben wird, gibt die Steuerung 50 der Halbleiterrelais-Steuervorrichtung 1 das Vorgeschalteter-Halbleiter-Antriebssignal (AUS) an den Treiber 21 aus, um den FET 11 (eine Zeit t1) auszuschalten. Mit diesem Vorgang bringt die Steuerung 50 die Stromversorgungsschaltung 101 in einen unterbrochenen Zustand. Die Steuerung 50 gibt dann das Halbleiter-zum-Entladen-Antriebssignal (AN) an den Treiber 23 zu einer Zeit t2 nach Ablauf einer bestimmten Zeit von der Zeit t1 aus. Der Treiber 23 legt eine AN-Spannung an den Gate-Anschluss des FET 13 an, um den FET 13 anzuschalten, auf Grundlage des Halbleiter-zum-Entladen-Antriebssignals (AN). Mit diesem Vorgang, wie in 3 dargestellt, kann die Steuerung 50 die elektrischen Ladungen, die auf den Kondensator C geladen sind, entladen. Mit diesem Entladen kann die Steuerung 50 die Ausgangsspannung VL der Hochspannungsbatterie 2 von der stationären Spannung VH auf 0 V innerhalb einer gewünschten Zeit (die Zeit t2 bis zu einer Zeit t3) verringern. Die Steuerung 50 kann einen Entladestrom, der durch den FET 13 fließt, regulieren. In diesem Fall kann die Steuerung 50 den Entladestrom begrenzen, indem sie eine an den Gate-Anschluss des FET 13 anzulegende Spannung (eine Gate-Source-Spannung) relativ verringert, wie zum Beispiel in 5 dargestellt. Mit dieser Begrenzung kann die Steuerung 50 verhindern, dass ein Überstrom durch die Stromversorgungsschaltung 101 zu der Zeit des Entladens fließt, und kann verhindern, dass der Überstrom sich auf den FET 13 und ähnliches auswirkt. Nach Abschluss des Entladens des Kondensators C gibt die Steuerung 50 das Nachgeschalteter-Halbleiter-Antriebssignal (AUS) an den Treiber 22 aus, um den FET 12 auszuschalten (eine Zeit t4) und das Hochspannungssystem 100 vollständig auszuschalten. Von der Zeit t0 bis zu der Zeit t1 schaltet das Hochspannungssystem 100 an, um die Stromversorgungsschaltung 101 in einen erregten Zustand zu bringen. Von der Zeit t1 bis zu der Zeit t4 schaltet eine Schaltung zum Entladen an, um einen Entladezustand zu geben. Nach der Zeit t4 schaltet das Hochspannungssystem 100 aus, um die Stromversorgungsschaltung 101 in einen unterbrochenen Zustand zu bringen.
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Unmittelbar nachdem das Kollisionssignal (Kollision) von der externen Vorrichtung ausgegeben wird, wird das Halbleiter-Antriebssignal (AUS) von der externen Vorrichtung an die Steuerung 50 ausgegeben. Der Grund dafür, dass die bestimmte Zeit zwischen der Zeit t1 und der Zeit t2 gegeben wird wenn das Halbleiter-zum-Entladen-Antriebssignal (AN) ausgegeben wird, ist, einen Kurzschluss zu verhindern. Das heißt, wenn der Vorgang zum Ausschalten des FET 11 (die Zeit t1) und der Vorgang zum Anschalten des FET 13 (die Zeit t2) zur gleichen Zeit durchgeführt werden, können der FET 11 und der FET 13 gleichzeitig anschalten, um kurzgeschlossen zu sein; der Grund ist, den Kurzschluss zu verhindern.
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Im Folgenden wird ein Betriebsbeispiel (ein Kurzschlussvorgang) der Halbleiterrelais-Steuervorrichtung 1 mit Bezug auf 6 und 7 beschrieben. In diesem Beispiel wird angenommen, dass in dem Hochspannungssystem 100 die Stromversorgungsschaltung 101 sich zu einer Zeit t0 in einem erregten Zustand befindet. Das heißt, in dem Hochspannungssystem 100 schalten die FETs 11 und 12 an, schaltet der FET 13 aus, und die Ausgangsspannung VL der Hochspannungsbatterie 2 ist die stationäre Spannung VH. In diesem Fall, wenn ein Kurzschluss bestimmt wird, auf Grundlage des Erfassungsstroms, der von dem Stromdetektor 30 ausgegeben wird, gibt die Steuerung 50 des Halbleiterrelais-Steuervorrichtung 1 das Vorgeschalteter-Halbleiter-Antriebssignal (AUS) an den Treiber 21 aus, um den FET 11 auszuschalten (eine Zeit t1). Mit diesem Vorgang bringt die Steuerung 50 die Stromversorgungsschaltung 101 in einen unterbrochenen Zustand. In diesem Vorgang, wie in 7 dargestellt, in dem Hochspannungssystem 100, kann das Ausschalten des FET 11 eine negative Stoßspannung in dem Source-Anschluss des FET 11 erzeugen. In diesem Fall schaltet die Steuerung 50 den FET 12 an und schaltet den FET 13 aus, und die negative Stoßspannung wird durch die Body-Diode D3 des FET 13 geklemmt. Mit diesem Vorgang wird die negative Stoßspannung durch die Vorwärtsspannung der Body-Diode D3 des FET 13 verringert. Das heißt, die negative Stoßspannung wird verringert auf etwa eine Spannung, die niedriger ist als ein Potential der negativen Elektrode der in 7 dargestellten Hochspannungsbatterie 2, durch eine Vorwärtsspannung VF der Body-Diode D3 des FET 13 (-VF). Mit dieser Verringerung kann die Steuerung 50 verhindern, dass die Überspannung der negativen Stoßspannung sich auf den FET 11 und ähnliches auswirkt. Nach dem Verringern der negativen Stoßspannung gibt die Steuerung 50 das Nachgeschalteter-Halbleiter-Antriebssignal (AUS) an den Treiber 22 aus, um den FET 12 auszuschalten (eine Zeit t2) und um das Hochspannungssystem 100 vollständig auszuschalten. Von der Zeit t0 bis zu der Zeit t1 schaltet das Hochspannungssystem 100 an, um die Stromversorgungsschaltung 101 in einen erregten Zustand zu bringen. Von der Zeit t1 bis zu der Zeit t2 schaltet eine Schaltung zur Verringerung der negativen Stoßspannung an, um einen Zustand mit der verringerten negativen Stoßspannung zu geben. Nach der Zeit t2 schaltet das Hochspannungssystem 100 aus, um die Stromversorgungsschaltung 101 in einen unterbrochenen Zustand zu bringen.
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7 stellt als ein Vergleichsbeispiel eine negative Stoßspannung VS dar, wenn die negative Stoßspannung nicht durch die Body-Diode D3 geklemmt wird. Diese negative Stoßspannung VS kann eine Halbleiter-Spannungsfestigkeit überschreiten. Wenn ein Kurzschluss bestimmt wird, gibt die Steuerung 50 ein Anomalie (Kurzschluss)-Erkennungssignal an die externe Vorrichtung aus. Nach dem Ausgeben des Anomalie (Kurzschluss)-Erkennungssignals an die externe Vorrichtung wird das Halbleiter-Antriebssignal (AUS) von der externen Vorrichtung an die Steuerung 50 ausgegeben.
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Wie oben beschrieben ist die Stromversorgungsschaltung 101 gemäß der ersten Ausführungsform eine Schaltung, in der die Hochspannungsbatterie 2 und der Hochspannungs-Lastteil 3 miteinander verbunden sind, und ist eine Schaltung, in der der Kondensator C des Hochspannungs-Lastteils 3 parallel mit der Hochspannungsbatterie 2 verbunden ist. Die vorgeschaltete Stromversorgungsschaltung 101a ist eine Schaltung zwischen der positiven Elektrode der Hochspannungsbatterie 2 und des Hochspannungs-Lastteils 3 in der Stromversorgungsschaltung 101. Die Halbleiterrelais-Steuervorrichtung 1 enthält den FET 11, den FET 12, den FET 13, und die Steuerung 50. Der FET 11 ist in Reihe zwischen der positiven Elektrode der Hochspannungsbatterie 2 und dem Hochspannungs-Lastteil 3 in der vorgeschalteten Stromversorgungsschaltung 101a verbunden. Der FET 11 schaltet an, um die vorgeschaltete Stromversorgungsschaltung 101a in einen erregten Zustand zu bringen, und schaltet aus, um die vorgeschaltete Stromversorgungsschaltung 101a in einen unterbrochenen Zustand zu bringen. Der FET 12 ist in Reihe verbunden zwischen der negativen Elektrode der Hochspannungsbatterie 2 und dem Hochspannungs-Lastteil 3 in der nachgeschalteten Stromversorgungsschaltung 101b zwischen der negativen Elektrode der Hochspannungsbatterie 2 und dem Hochspannungs-Lastteil 3. Der FET 12 schaltet an, um die nachgeschaltete Stromversorgungsschaltung 101b in einen erregten Zustand zu bringen, und schaltet aus, um die nachgeschaltete Stromversorgungsschaltung 101b in einen unterbrochenen Zustand zu bringen. Der FET 13 ist parallel mit dem Kondensator C verbunden, schaltet an, um die Anode und die Kathode des Kondensators in einen erregten Zustand zu bringen, und schaltet aus, um die Anode und die Kathode in einen unterbrochenen Zustand zu bringen. Die Steuerung 50 steuert den FET 11, den FET 12, und den FET 13. Die Steuerung 50 schaltet den FET 11 und den FET 12 an und schaltet den FET 13 aus, um die Stromversorgungsschaltung 101 in einen erregten Zustand zu bringen. Wenn eine bestimmte Entladeanforderung in dem erregten Zustand der Stromversorgungsschaltung 101 eingegeben wird, schaltet die Steuerung 50 den FET 11 aus und schaltet den FET 12 und den FET 13 an.
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Mit dieser Konfiguration kann die Halbleiterrelais-Steuervorrichtung 1, wenn eine Anforderung zum Entladen des Kondensators C eingegeben wird, zu der Zeit einer Anomalie, wie eine Fahrzeugkollision oder ein elektrisches Leck, die elektrischen Ladungen, die auf den Kondensator C geladen sind, schnell über den FET 13 und den FET 12 entladen, zum Beispiel. Mit dieser Entladung kann die Halbleiterrelais-Steuervorrichtung 1 die Spannung des Kondensators C innerhalb einer gewünschten Zeit zu der Zeit einer Anomalie verringern, und so verhindern, dass der Kondensator C in einem Zustand hoher Spannung nach außen freiliegt. Folglich kann die Halbleiterrelais-Steuervorrichtung 1 die Stromversorgungsschaltung 101 zu der Zeit einer Anomalie angemessen ansprechen, und kann so die Sicherheit verbessern.
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In der Halbleiterrelais-Steuervorrichtung 1 steuert die Steuerung 50 den FET 13, um den durch den FET 13 fließenden Strom zu regulieren. Mit dieser Konfiguration kann die Halbleiterrelais-Steuervorrichtung 1 verhindern, dass ein Überstrom durch die Stromversorgungsschaltung 101 zu der Zeit des Entladens fließt, und kann so verhindern, dass der Überstrom sich auf den FET 13 und ähnliches auswirkt.
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Die Halbleiterrelais-Steuervorrichtung 1 enthält die Body-Diode D3, die bereitgestellt ist, so dass sie eine Stromdurchlassrichtung aufweist entgegengesetzt zu der Richtung, in die ein Strom von der Hochspannungsbatterie 2 zu dem Hochspannungs-Lastteil 3 fließt, und die parallel mit dem Source-Anschluss und dem Drain-Anschluss des FET 13 verbunden ist. Wenn die Stromversorgungsschaltung 101 kurzgeschlossen ist, schaltet die Steuerung 50 den FET 11 und den FET 13 aus und schaltet den FET 12 an. Mit dieser Konfiguration kann die Halbleiterrelais-Steuervorrichtung 1 die negative Stoßspannung, die durch das Ausschalten des FET 11 auftritt, durch die Body-Diode D3 klemmen und verringern. Mit dieser Verringerung kann die Halbleiterrelais-Steuervorrichtung 1 verhindern, dass sich die negative Stoßspannung auf den FET 13 und ähnliches auswirkt. Die Halbleiterrelais-Steuervorrichtung 1 kann die Verringerung der negativen Stoßspannung und das Entladen des Kondensators C durch einen FET 13 erreichen, und kann so eine Teilanzahl verringern. Mit dieser Verringerung kann die Halbleiterrelais-Steuervorrichtung 1 ihre Schaltungskonfiguration vereinfachen und eine Zunahme der Schaltungsgröße eindämmen. Zusätzlich kann die Halbleiterrelais-Steuervorrichtung 1 die Herstellungskosten reduzieren.
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[Zweite Ausführungsform]
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Im Folgenden wird eine Halbleiterrelais-Vorrichtung 1A gemäß einer zweiten Ausführungsform beschrieben. Bei der zweiten Ausführungsform werden Bestandteile, die ähnlich zu denen der ersten Ausführungsform sind, mit den gleichen Symbolen bezeichnet, und eine detaillierte Beschreibung dieser wird weggelassen. Die Halbleiterrelais-Vorrichtung 1A gemäß der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von der Halbleiterrelais-Steuervorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform darin, dass Strombegrenzung durch einen Widerstand durchgeführt wird. Die Halbleiterrelais-Vorrichtung 1A gemäß der zweiten Ausführungsform enthält den FET 11, den FET 12, den FET 13, die Steuerung 50, und eine Vorlade-Schaltung 60. Die Vorlade-Schaltung 60 ist eine Schaltung, die Strom begrenzt. Die Vorlade-Schaltung 60 weist einen FET 14 als ein Halbleiterrelais zum Vorladen, einen Treiber 24, und einen Widerstand R auf. Die Vorlade-Schaltung 60 bildet eine Reihenschaltung 61, in der der Widerstand R und der FET 14 in Reihe miteinander verbunden sind. Die Reihenschaltung 61 ist parallel mit dem FET 12 verbunden. Der FET 14 ist ein Schaltelement, das einen Strom, der von dem Hochspannungs-Lastteil 3 zu der negativen Elektrode der Hochspannungsbatterie 2 fließt, durchlässt oder unterbricht. Der FET 14 ist zum Beispiel ein N-Kanal-Typ MOSFET. Der FET 14 weist einen Gate-Anschluss, einen Drain-Anschluss, und einen Source-Anschluss auf. Der Gate-Anschluss des FET 14 ist mit dem Treiber 24 verbunden, der Drain-Anschluss desselben ist mit dem Hochspannungs-Lastteil 3 über den Widerstand R verbunden, und der Source-Anschluss desselben ist mit der negativen Elektrode der Hochspannungsbatterie 2 verbunden. In dem FET 14 wird eine AN-Spannung an den Gate-Anschluss angelegt, wodurch ein Strom zwischen Drain und Source fließt. In dem FET 14 wird eine AUS-Spannung an den Gate-Anschluss angelegt, wodurch kein Strom zwischen Drain und Source fließt. Der FET 14 wird durch den Treiber 24 betrieben, um einen Vorladestrom durch den Widerstand R zu leiten. Die Halbleiterrelais-Vorrichtung 1A schaltet die FETs 11 und 14 an und schaltet die FETs 12 und 13 aus, um einen Vorladestrom durchzulassen, wobei der Strom durch den Widerstand R der Vorlade-Schaltung 60 begrenzt wird, zum Beispiel. Die Halbleiterrelais-Vorrichtung 1A schaltet die FETs 11 und 12 aus und schaltet die FETs 13 und 14 an, um die elektrischen Ladungen, die auf den Kondensator C geladen sind, über die Vorlade-Schaltung 60 zu entladen. Die Halbleiterrelais-Vorrichtung 1A schaltet die FETs 11 und 12 an und schaltet die FETs 13 und 14 aus, um die Stromversorgungsschaltung 101 in einen erregten Zustand zu bringen. Die Halbleiterrelais-Vorrichtung 1A schaltet die FETs 11 bis 14 aus, um die Stromversorgungsschaltung 101 in einen unterbrochenen Zustand zu bringen.
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Wie oben beschrieben enthält die Halbleiterrelais-Vorrichtung 1A gemäß der zweiten Ausführungsform den FET 11, den FET 12, den FET 13, die Vorlade-Schaltung 60, und die Steuerung 50. Der FET 11 ist in Reihe zwischen der positiven Elektrode der Hochspannungsbatterie 2 und dem Hochspannungs-Lastteil 3 in der vorgeschalteten Stromversorgungsschaltung 101a verbunden. Der FET 11 schaltet an, um die vorgeschaltete Stromversorgungsschaltung 101a in einen erregten Zustand zu bringen, und schaltet aus, um die vorgeschaltete Stromversorgungsschaltung 101a in einen unterbrochenen Zustand zu bringen. Der FET 12 ist in Reihe verbunden zwischen der negativen Elektrode der Hochspannungsbatterie 2 und dem Hochspannungs-Lastteil 3 in der nachgeschalteten Stromversorgungsschaltung 101b zwischen der negativen Elektrode der Hochspannungsbatterie 2 und dem Hochspannungs-Lastteil 3. Der FET 12 schaltet an, um die nachgeschaltete Stromversorgungsschaltung 101b in einen erregten Zustand zu bringen, und schaltet aus, um die nachgeschaltete Stromversorgungsschaltung 101b in einen unterbrochenen Zustand zu bringen. Der FET 13 ist parallel mit dem Kondensator C verbunden, schaltet an, um die Anode und Kathode des Kondensators C in einen erregten Zustand zu bringen, und schaltet aus, um die Anode und die Kathode in einen unterbrochenen Zustand zu bringen. Die Vorlade-Schaltung 60 weist die Reihenschaltung 61 auf, in der der Widerstand R und der FET 14 in Reihe miteinander verbunden sind, wobei die Reihenschaltung 61 parallel mit dem FET 13 verbunden ist. Die Vorlade-Schaltung 60 lässt einen Strom durch die Reihenschaltung 61 durch, indem der FET 14 angeschaltet wird, und lässt keinen Strom durch die Reihenschaltung 61 durch, indem der FET 14 ausgeschaltet wird. Die Steuerung 50 steuert den FET 11, den FET 12, den FET 13, und die Vorlade-Schaltung 60. Die Steuerung 50 schaltet den FET 11 und den FET 12 an und schaltet die FETs 13 und 14 aus, um die Stromversorgungsschaltung 101 in einen erregten Zustand zu bringen. Wenn die bestimmte Entladeanforderung in dem erregten Zustand der Stromversorgungsschaltung 101 eingegeben wird, schaltet die Steuerung 50 die FETs 11 und 12 aus und schaltet die FETs 13 und 14 an.
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Mit dieser Konfiguration kann die Halbleiterrelais-Vorrichtung 1A, wenn eine Anforderung zum Entladen des Kondensators C eingegeben wird zu einer Zeit einer Anomalie, so wie eine Fahrzeugkollision oder ein elektrisches Leck, die elektrischen Ladungen, die auf den Kondensator C geladen sind, in einer durch den Widerstand R der Vorlade-Schaltung 60 begrenzten Weise entladen, zum Beispiel. Die Halbleiterrelais-Vorrichtung 1A kann den Vorladestrom durch die Vorlade-Schaltung 60 durchlassen, wenn das Hochspannungssystem 100 gestartet wird.
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[Modifikationen]
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Im Folgenden werden Modifikationen der ersten und der zweiten Ausführungsform beschrieben. Obwohl Beispiele beschrieben wurden, in denen N-Kanal-Typ MOSFETS für die FETs 11 bis 14 verwendet werden, ist dies nicht beschränkend; die FETs 11 bis 14 können jeweils ein P-Kanal-Typ MOSFET, ein Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode (IGBT), oder ein Transistor sein, zum Beispiel. Wenn ein Halbleiterrelais zum Entladen, das keine Body-Diode aufweist, so wie der IGBT oder der Transistor, verwendet wird anstatt des FET 13, wird benötigt, dass eine Diode, in der ein Vorwärtsstrom von dem FET 12 in Richtung des FET 11 fließt, parallel mit dem Halbleiterrelais zum Entladen verbunden ist.
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Obwohl Beispiele beschrieben wurden, in denen die Halbleiterrelais-Vorrichtungen 1 und 1A in einem Fahrzeug installiert sind, ist dies nicht beschränkend; die Halbleiterrelais-Vorrichtungen 1 und 1A können in Luftfahrzeugen, Schiffen, Gebäuden oder ähnlichem installiert sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Halbleiterrelais-Steuervorrichtung
- 2
- Hochspannungsbatterie (DC Leistungsversorgund)
- 3
- Hochspannungs-Lastteil (Lastteil)
- 11
- FET (vorgeschaltetes Halbleiterrelais)
- 12
- FET (nachgeschaltetes Halbleiterrelais)
- 13
- FET (Halbleiterrelais zum Entladen)
- 14
- FET (Halbleiterrelais zum Vorladen)
- 50
- Steuerung
- 60
- Vorlade-Steuerung
- R
- Widerstand
- 61
- Reihenschaltung
- 101
- Stromversorgungsschaltung
- 101a
- vorgeschaltete Stromversorgungsschaltung
- 101b
- nachgeschaltete Stromversorgungsschaltung
- C
- Kondensator
- D3
- Body-Diode (Diode)
