JP2019088121A - 半導体リレー制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
実施形態1に係る半導体リレー制御装置1について説明する。電気自動車やハイブリッド電気自動車等の車両には、例えば、高電圧バッテリ2から高電圧負荷部3に電源電力を供給して高電圧負荷部3を駆動させる高電圧システム100が設けられる。この高電圧システム100は、直流電源としての高電圧バッテリ2と、負荷部としての高電圧負荷部3と、半導体リレー制御装置1とを備える。高電圧システム100は、高電圧バッテリ2と高電圧負荷部3とが半導体リレー制御装置1を介して電気的に接続された電源回路101を構成する。
次に、実施形態2に係る半導体リレー制御装置1Aについて説明する。なお、実施形態2は、実施形態1と同等の構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。実施形態2に係る半導体リレー制御装置1Aは、抵抗により電流制限を行う点で実施形態1に係る半導体リレー制御装置1と異なる。実施形態2に係る半導体リレー制御装置1Aは、FET11と、FET12と、FET13と、制御部50と、プリチャージ回路60とを備える。プリチャージ回路60は、電流を制限する回路である。プリチャージ回路60は、プリチャージ用半導体リレーとしてのFET14と、駆動部24と、抵抗Rとを有する。プリチャージ回路60は、抵抗R及びFET14が直列に接続された直列回路61を構成する。直列回路61は、FET12に並列に接続される。FET14は、高電圧負荷部3から高電圧バッテリ2の負極に流れる電流を通電又は遮断するスイッチング素子である。FET14は、例えば、Nチャネル型のMOSFETである。FET14は、ゲート端子、ドレイン端子、及び、ソース端子を有する。FET14は、ゲート端子が駆動部24に接続され、ドレイン端子が抵抗Rを介して高電圧負荷部3側に接続され、ソース端子が高電圧バッテリ2の負極側に接続される。FET14は、ゲート端子にON電圧が印加されることによりドレイン−ソース間に電流が流れる。また、FET14は、ゲート端子にOFF電圧が印加されることによりドレイン−ソース間に電流が流れない。FET14は、駆動部24により駆動され、抵抗Rを介してプリチャージ電流を流す。半導体リレー制御装置1Aは、例えば、FET11、14をONしFET12、13をOFFすることで、プリチャージ回路60の抵抗Rにより電流が制限されたプリチャージ電流を流す。また、半導体リレー制御装置1Aは、FET11、12をOFFしFET13、14をONすることで、プリチャージ回路60を介してコンデンサCに充電された電荷を放電する。半導体リレー制御装置1Aは、FET11、12をONしFET13、14をOFFすることで、電源回路101を通電状態とする。半導体リレー制御装置1Aは、FET11〜14をOFFすることで、電源回路101を遮断状態とする。
次に、実施形態1、2の変形例について説明する。FET11〜14は、Nチャネル型のMOSFETを使用する例について説明したが、これに限定されない。FET11〜14は、例えば、Pチャネル型のMOSFET、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、トランジスタ等でもよい。IGBTやトランジスタ等のようにボディダイオードを有さない放電用半導体リレーをFET13の代わりに使用する場合には、FET12からFET11に向けて順方向電流が流れるダイオードを放電用半導体リレーに並列接続する必要がある。
2 高電圧バッテリ(直流電源)
3 高電圧負荷部(負荷部)
11 FET(上流側半導体リレー)
12 FET(下流側半導体リレー)
13 FET(放電用半導体リレー)
14 FET(プリチャージ用半導体リレー)
50 制御部
60 プリチャージ回路
R 抵抗
61 直列回路
101 電源回路
101a 上流側電源回路
101b 下流側電源回路
C コンデンサ
D3 ボディダイオード(ダイオード)
上記半導体リレー制御装置において、前記制御部は、前記電源回路の通電状態において予め定められた放電要求が入力された場合、前記上流側半導体リレー及び前記下流側半導体リレーをオフし、且つ、前記プリチャージ用半導体リレー及び前記放電用半導体リレーをオンすることが好ましい。
Claims (4)
- コンデンサを含む負荷部と直流電源とが接続された回路であって前記コンデンサが前記直流電源に並列に接続された電源回路において前記直流電源の正極と前記負荷部との間である上流側電源回路で前記正極と前記負荷部との間に直列に接続され、オンすることで前記上流側電源回路を通電状態としオフすることで前記上流側電源回路を遮断状態とする上流側半導体リレーと、
前記直流電源の負極と前記負荷部との間である下流側電源回路で前記負極と前記負荷部との間に直列に接続され、オンすることで前記下流側電源回路を通電状態としオフすることで前記下流側電源回路を遮断状態とする下流側半導体リレーと、
前記コンデンサに並列に接続され、オンすることで前記コンデンサの陽極と陰極とを通電状態とし、オフすることで前記陽極と前記陰極とを遮断状態とする放電用半導体リレーと、
前記上流側半導体リレー、前記下流側半導体リレー、及び、前記放電用半導体リレーを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記上流側半導体リレー及び前記下流側半導体リレーをオンし、且つ、前記放電用半導体リレーをオフすることで前記電源回路を通電状態とし、
前記電源回路の通電状態において予め定められた放電要求が入力された場合、前記上流側半導体リレーをオフし、且つ、前記下流側半導体リレー及び前記放電用半導体リレーをオンすることを特徴とする半導体リレー制御装置。 - (負サージ電圧を抑制)
前記直流電源から前記負荷部に電流が流れる方向に対して通電方向が逆向きに設けられ前記放電用半導体リレーに並列に接続されるダイオードを備え、
前記制御部は、前記電源回路が短絡した場合、前記上流側半導体リレー及び前記放電用半導体リレーをオフし、且つ、前記下流側半導体リレーをオンする請求項1に記載の半導体リレー制御装置。 - (放電電流の制御)
前記制御部は、前記放電用半導体リレーを制御し、当該放電用半導体リレーに流れる電流を調整する請求項1又は2に記載の半導体リレー制御装置。 - (抵抗により放電電流を制御:独立項)
コンデンサを含む負荷部と直流電源とが接続された回路であって前記コンデンサが前記直流電源に並列に接続された電源回路において前記直流電源の正極と前記負荷部との間である上流側電源回路で前記正極と前記負荷部との間に直列に接続され、オンすることで前記上流側電源回路を通電状態としオフすることで前記上流側電源回路を遮断状態とする上流側半導体リレーと、
前記直流電源の負極と前記負荷部との間である下流側電源回路で前記負極と前記負荷部との間に直列に接続され、オンすることで前記下流側電源回路を通電状態としオフすることで前記下流側電源回路を遮断状態とする下流側半導体リレーと、
前記コンデンサに並列に接続され、オンすることで前記コンデンサの陽極と陰極とを通電状態とし、オフすることで前記陽極と前記陰極とを遮断状態とする放電用半導体リレーと、
抵抗及びプリチャージ用半導体リレーが直列に接続された直列回路を有し前記直列回路が前記下流側半導体リレーに並列に接続され、前記プリチャージ用半導体リレーがオンすることで前記直列回路に電流を流しオフすることで前記直列回路に電流を流さないプリチャージ回路と、
前記上流側半導体リレー、前記下流側半導体リレー、前記放電用半導体リレー、及び、プリチャージ用半導体リレーを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記上流側半導体リレー及び前記下流側半導体リレーをオンし、且つ、前記放電用半導体リレー及び前記プリチャージ用半導体リレーをオフすることで前記電源回路を通電状態とし、
前記電源回路の通電状態において予め定められた放電要求が入力された場合、前記上流側半導体リレー及び前記下流側半導体リレーをオフし、且つ、前記プリチャージ用半導体リレー及び前記放電用半導体リレーをオンすることを特徴とする半導体リレー制御装置。
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