JP6708003B2 - 給電制御装置 - Google Patents
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Description
第1スイッチの電流出力端が開放している場合、即ち、第1スイッチ及び負荷間の導線が断線している場合において、第1スイッチ及び第2スイッチ夫々がオフ及びオンであるとき、抵抗に電流が流れないため、検出した検出電圧値は直流電源の出力電圧値である。所定電圧値は直流電源の出力電圧値よりも低い電圧値に設定されている。第1スイッチ及び第2スイッチ夫々がオフ及びオンである状態で検出電圧値が所定電圧値以上である場合、第1スイッチの電流出力端の開放を検出する。
スイッチの両端が短絡している場合において、スイッチがオフであるとき、印加電圧値は入力端電圧値よりも低いので、出力端電圧値は入力端電圧値であり、両端電圧値は略ゼロVである。このため、出力端電圧値は第1閾値よりも高く、両端電圧値は第2閾値よりも低い。
以上のように、スイッチがオフである状態で、出力端電圧値を第1閾値と比較し、かつ、両端電圧値を第2閾値と比較することによって、スイッチの電流出力端の開放と、スイッチの電流入力端及び電流出力端間の短絡とが簡単に検出される。
第2のスイッチのオン及びオフへの切替えに係るデューティが大きい程、第2の抵抗の両端間に一定の電圧が印加されている期間が長いため、平滑された電圧の電圧値は高い。第2のスイッチのオン及びオフへの切替えに係るデューティが第1デューティである場合、第1電圧が出力され、第2のスイッチのオン及びオフへの切替えに係るデューティが第2デューティである場合、第2電圧が出力される。
本発明に係る給電制御装置は、前記抵抗に直列に接続される第3のスイッチを備えることを特徴とする。
本発明にあっては、例えば、スイッチの電流出力端の開放と、スイッチの電流入力端及び電流出力端間の短絡とを検出する場合に第3のスイッチをオンに切替え、開放及び短絡を検出しない場合に第3のスイッチをオフに切替える。第3のスイッチがオフである場合、抵抗に電流が流れないので、無駄な電力消費を抑制することが可能である。
本発明に係る給電制御装置は、スイッチを介した負荷への給電を制御する給電制御装置において、第3のスイッチと、前記スイッチの電流出力端に一端が接続され、他端に、電圧値が該スイッチの電流入力端の入力端電圧値よりも低い電圧が前記第3のスイッチを介して印加される抵抗と、前記電流出力端の出力端電圧値を第1閾値と比較する第1比較部と、前記スイッチの両端間の両端電圧値を第2閾値と比較する第2比較部とを備え、前記第1閾値は、前記抵抗の他端に印加される電圧の印加電圧値よりも低く、前記第2閾値は、前記入力端電圧値及び印加電圧値の差分値よりも低く、前記スイッチ及び第3のスイッチがオフである場合、前記負荷への給電が停止することを特徴とする。
本発明にあっては、前述したように、スイッチがオフである状態で、出力端電圧値を第1閾値と比較し、かつ、両端電圧値を第2閾値と比較することによって、スイッチの電流出力端の開放と、スイッチの電流入力端及び電流出力端間の短絡とが簡単に検出される。また、電圧値が入力端電圧値よりも低い電圧が第3のスイッチを介して抵抗の他端に印加される。スイッチ及び第3のスイッチがオフである場合、負荷への給電が停止する。
本発明に係る給電制御装置は、前記第1比較部及び第2比較部が比較を行った結果、前記出力端電圧値が前記第1閾値以上であり、かつ、前記両端電圧値が前記第2閾値以上である場合に第1電圧を出力し、前記出力端電圧値が前記第1閾値以上であり、かつ、前記両端電圧値が前記第2閾値未満である場合に、電圧値が前記第1電圧の電圧値と異なる第2電圧を出力する出力回路を備えることを特徴とする。
本発明にあっては、スイッチの電流出力端が開放された場合、出力回路は第1電圧を出力し、スイッチの電流出力端の開放が通知される。スイッチの両端間が短絡した場合、出力回路は第2電圧を出力し、スイッチの両端間の短絡が通知される。開放及び短絡を通知するために必要な電圧の出力端の数が1つでよく、この通知を受けるための電圧の入力端の数も1つでよい。
(実施の形態1)
図1は、実施の形態1における電源システム1の要部構成を示すブロック図である。電源システム1は、好適に車両に搭載されており、給電制御装置10、バッテリ11及び負荷12を備える。給電制御装置10は、バッテリ11の正極と、負荷12の一端とに接続されている。バッテリ11の負極と、負荷12の他端とは接地されている。
制御回路21は、制御信号がローレベル電圧を示す場合、メインスイッチ20をオフに切替える。これにより、バッテリ11から負荷12への給電が停止され、負荷12は動作を停止する。
マイコン22は、駆動部30に出力している制御信号をローレベル電圧又はハイレベル電圧に切替えることによって、バッテリ11から負荷12への給電を制御する。
反転器31がハイレベル電圧を出力していることは、制御信号がローレベル電圧を示していることに相当する。反転器31がローレベル電圧を出力していることは、制御信号がハイレベル電圧を示していることに相当する。
コンパレータ33aは、メインスイッチ20のソース電圧値Vsが直流電源35aの出力電圧値Vr1以上である場合、出力端からAND回路40a,40b夫々の一方の入力端にハイレベル電圧を出力する。コンパレータ33aは、ソース電圧値Vsが直流電源35aの出力電圧値Vr1未満である場合、出力端からAND回路40a,40b夫々の一方の入力端にローレベル電圧を出力する。
コンパレータ33bは、電圧値(A・Vds)が直流電源35bの出力電圧値Vr2未満である場合、即ち、両端電圧値Vdsが閾値Vth2未満である場合、出力端から、ローレベル電圧を、AND回路40aの他方の入力端と、反転器41の入力端とに出力する。
スイッチ42aは、AND回路40aがハイレベル電圧を出力している場合にオンであり、AND回路40aがローレベル電圧を出力している場合にオフである。スイッチ42aがオンである場合、スイッチ42aの一端に印加されている電圧は抵抗R2,R3によって分圧される。
反転器41がハイレベル電圧を出力していることは、コンパレータ33bがローレベル電圧を出力していることに相当する。反転器41がローレベル電圧を出力していることは、コンパレータ33bがハイレベル電圧を出力していることに相当する。
反転器41の作用により、AND回路40a,40bが共にハイレベル電圧を出力することはない。従って、スイッチ42a,42bが共にオンであることはない。
スイッチ42aがオンであり、かつ、スイッチ42bがオフである場合、抵抗R2,R3が分圧した電圧が、第1電圧として、出力回路37からマイコン22に出力される。第1電圧の電圧値は、Vcc・r3/(r2+r3)である。ここで、抵抗値r2,r3夫々は、抵抗R2,R3の抵抗値である。例えば、抵抗値r2,r3が一致している場合、第1電圧の電圧値はVcc/2である。
スイッチ42aがオフであり、かつ、スイッチ42bがオンである場合、スイッチ42bの一端に印加されている電圧が、第2電圧として、出力回路37からマイコン22に出力される。第2電圧の電圧値はVccである。
制御信号がハイレベル電圧を示すか、又は、検出指示信号がローレベル電圧を示す場合、AND回路32はローレベル電圧を出力するため、サブスイッチ34がオンにならず、制御回路21で開放及び短絡が検出されることはない。
閾値Vth2(=Vr2/A)は、バッテリ11の出力電圧値Vbと、サブスイッチ34の他端に印加されている電圧の電圧値Vaとの差分値、即ち、電圧値(Vb−Va)よりも低い。
以上のように、メインスイッチ20及びサブスイッチ34夫々がオフ及びオンである状態で出力回路が第1電圧を出力した場合、マイコン22は開放信号を出力する。
以上のように、メインスイッチ20及びサブスイッチ34夫々がオフ及びオンである状態で出力回路が第2電圧を出力した場合、マイコン22は短絡信号を出力する。
また、負荷12は、ソース電圧値Vsが正の動作電圧値以上である場合に作動し、ソース電圧値Vsが動作電圧値未満である場合、動作を停止する。
また、動作電圧値は、サブスイッチ34がオンである場合に抵抗R1及び負荷12が分圧した電圧の電圧値よりも高い。従って、メインスイッチ20及びサブスイッチ34がオフ及びオンである場合に負荷12が動作することはない。
更に、動作電圧値はゼロVを超えている。従って、メインスイッチ20及びサブスイッチ34が共にオフである場合、ソース電圧値Vsは、ゼロVであり、動作電圧値未満である。従って、メインスイッチ20及びサブスイッチ34が共にオフである場合に負荷12が作動することもない。
更に、サブスイッチ34がオフである場合、抵抗R1に電流が流れず、抵抗R1で電力が消費されることはない。このため、開放及び短絡を検出しない間、サブスイッチ34をオフに維持することによって、無駄な電力消費を抑制することができる。
第1電圧及び第2電圧夫々の電圧値が互いに異なっていれば、スイッチ42a,42b夫々の一端に印加される電圧の電圧値は異なっていてもよい。
図4は、実施の形態2における制御回路21の回路図である。実施の形態2における電源システム1において、出力回路37の構成が実施の形態1における電源システム1と異なる。
以下では、実施の形態2について、実施の形態1と異なる点を説明する。後述する構成を除く他の構成については、実施の形態1と共通しているため、実施の形態1と共通する構成部には実施の形態1と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
スイッチ制御部50には、コンパレータ33a,33b夫々の出力端が接続されている。スイッチ51の一端には電圧が印加されている。この電圧の電圧値Vccは、正の一定値である。スイッチ51の他端は抵抗R4の一端に接続されている。抵抗R4の他端は接地されている。従って、スイッチ51の一端と抵抗R4の他端との間には一定の電圧が印加されている。スイッチ51及び抵抗R4夫々は、第2スイッチ及び第2の抵抗として機能する。
スイッチ51がオフである間、キャパシタC1の一端から、電流が抵抗R5,R4の順に流れる。これにより、キャパシタC1は放電し、キャパシタC1の両端間の電圧値は低下する。
平滑電圧の電圧値Vhは、デューティTdに依存し、Vcc・Td(0≦Td≦1)で表される。デューティTdが大きい程、電圧値Thは高い。デューティTdがゼロである場合、平滑電圧の電圧値VhはゼロVであり、デューティTdが1である場合、平滑電圧の電圧値Vhは電圧値Vccと一致する。
実施の形態1と同様に、ゼロVが出力回路37からマイコン22に出力された場合、電源システム1の状態が正常であることがマイコン22に通知される。
実施の形態1と同様に、第1電圧が出力回路37からマイコン22に出力された場合、メインスイッチ20のソースの開放がマイコン22に通知され、マイコン22は開放信号を外部装置に出力する。
実施の形態1と同様に、第2電圧が出力回路37からマイコン22に出力された場合、メインスイッチ20のドレイン及びソース間の短絡がマイコン22に通知され、マイコン22は短絡信号を外部装置に出力する。
20 メインスイッチ
22 マイコン(開放信号出力部、短絡信号出力部)
33a コンパレータ(第1比較部)
33b コンパレータ(第2比較部)
34 サブスイッチ(第3のスイッチ)
37 出力回路
50 スイッチ制御部
51 スイッチ(第2のスイッチ)
52 平滑回路(出力部)
R1 抵抗
R4 抵抗(第2の抵抗)
Claims (6)
- スイッチを介した給電を制御する給電制御装置において、
該スイッチの電流出力端に一端が接続され、他端に、電圧値が該スイッチの電流入力端の入力端電圧値よりも低い電圧が印加される抵抗と、
前記電流出力端の出力端電圧値を第1閾値と比較する第1比較部と、
前記スイッチの両端間の両端電圧値を第2閾値と比較する第2比較部と、
前記第1比較部及び第2比較部が比較を行った結果、前記出力端電圧値が前記第1閾値以上であり、かつ、前記両端電圧値が前記第2閾値以上である場合に第1電圧を出力し、前記出力端電圧値が前記第1閾値以上であり、かつ、前記両端電圧値が前記第2閾値未満である場合に、電圧値が前記第1電圧の電圧値と異なる第2電圧を出力する出力回路と
を備え、
前記第1閾値は、前記抵抗の他端に印加される電圧の印加電圧値よりも低く、
前記第2閾値は、前記入力端電圧値及び印加電圧値の差分値よりも低く、
前記出力回路は、
第2のスイッチと、
該第2のスイッチの一端に一端が接続されている第2の抵抗と、
該第2の抵抗の両端間の電圧を平滑し、平滑した電圧を出力する出力部と、
前記第1比較部及び第2比較部が比較を行った結果、前記出力端電圧値が前記第1閾値以上であり、かつ、前記両端電圧値が前記第2閾値以上である場合に、第1デューティで前記第2のスイッチのオン及びオフへの切替えを交互に繰り返し、前記出力端電圧値が前記第1閾値以上であり、かつ、前記両端電圧値が前記第2閾値未満である場合に、前記第1デューティとは異なる第2デューティで前記切替えを交互に繰り返すスイッチ制御部と
を有し、
前記第2のスイッチ及び第2の抵抗夫々の他端間に一定の電圧が印加されていること
を特徴とする給電制御装置。 - 前記抵抗に直列に接続される第3のスイッチを備えること
を特徴とする請求項1に記載の給電制御装置。 - スイッチを介した負荷への給電を制御する給電制御装置において、
第3のスイッチと、
前記スイッチの電流出力端に一端が接続され、他端に、電圧値が該スイッチの電流入力端の入力端電圧値よりも低い電圧が前記第3のスイッチを介して印加される抵抗と、
前記電流出力端の出力端電圧値を第1閾値と比較する第1比較部と、
前記スイッチの両端間の両端電圧値を第2閾値と比較する第2比較部と
を備え、
前記第1閾値は、前記抵抗の他端に印加される電圧の印加電圧値よりも低く、
前記第2閾値は、前記入力端電圧値及び印加電圧値の差分値よりも低く、
前記スイッチ及び第3のスイッチがオフである場合、前記負荷への給電が停止すること
を特徴とする給電制御装置。 - 前記第1比較部及び第2比較部が比較を行った結果、前記出力端電圧値が前記第1閾値以上であり、かつ、前記両端電圧値が前記第2閾値以上である場合に第1電圧を出力し、前記出力端電圧値が前記第1閾値以上であり、かつ、前記両端電圧値が前記第2閾値未満である場合に、電圧値が前記第1電圧の電圧値と異なる第2電圧を出力する出力回路を備えること
を特徴とする請求項3に記載の給電制御装置。 - 前記スイッチがオフである状態で前記出力回路が前記第1電圧を出力した場合に前記電流出力端の開放を示す開放信号を出力する開放信号出力部を備えること
を特徴とする請求項1、請求項2又は請求項4に記載の給電制御装置。 - 前記スイッチがオフである状態で前記出力回路が前記第2電圧を出力した場合に前記電流入力端及び電流出力端間の短絡を示す短絡信号を出力する短絡信号出力部を備えること
を特徴とする請求項1、請求項2、請求項4又は請求項5に記載の給電制御装置。
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