JP7059946B2 - 電源制御回路 - Google Patents
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Description
本発明は、電源制御回路に関する。
従来、特許文献1に見られるように、第1,第2半導体スイッチ(具体的にはFET)を備える電源制御回路が知られている。第1半導体スイッチは、バッテリの正極端子とインバータの高電位側とを接続する第1電気経路に設けられている。第2半導体スイッチは、バッテリの負極端子とインバータの低電位側とを接続する第2電気経路に設けられている。
この電源制御回路では、その起動時において、第2半導体スイッチをオン状態に切り替えた後、第1半導体スイッチをオン状態に切り替える際の第1半導体スイッチのゲート電圧を漸増させている。これにより、バッテリからインバータのコンデンサへとプリチャージする場合に突入電流が流れることを抑制している。
特許文献1に記載の電源制御回路では、プリチャージするための構成として第1,第2電気経路それぞれに半導体スイッチが設けられるため、電源制御回路の構成が複雑化する懸念がある。
本発明は、簡素な構成でプリチャージ時に突入電流が流れることを抑制できる電源制御回路を提供することを主たる目的とする。
第1の発明は、直流電源の正極側と、容量成分を有する電気負荷の高電位側とを接続する電気経路に設けられた半導体スイッチと、
前記半導体スイッチのゲートに接続され、該ゲートに電圧を供給することにより第1スイッチング速度で前記半導体スイッチのスイッチングを行う第1駆動部と、
前記半導体スイッチのゲートに接続され、該ゲートに電圧を供給することにより前記第1スイッチング速度よりも低い第2スイッチング速度で前記半導体スイッチのスイッチングを行う第2駆動部と、
前記直流電源から前記容量成分に充電するプリチャージ処理を行う場合、前記第2駆動部により前記半導体スイッチをオン状態に切り替え、前記プリチャージ処理の完了後、前記第1駆動部により前記半導体スイッチのスイッチングを行う制御部と、を備える。
前記半導体スイッチのゲートに接続され、該ゲートに電圧を供給することにより第1スイッチング速度で前記半導体スイッチのスイッチングを行う第1駆動部と、
前記半導体スイッチのゲートに接続され、該ゲートに電圧を供給することにより前記第1スイッチング速度よりも低い第2スイッチング速度で前記半導体スイッチのスイッチングを行う第2駆動部と、
前記直流電源から前記容量成分に充電するプリチャージ処理を行う場合、前記第2駆動部により前記半導体スイッチをオン状態に切り替え、前記プリチャージ処理の完了後、前記第1駆動部により前記半導体スイッチのスイッチングを行う制御部と、を備える。
第1の発明によれば、プリチャージ処理を行う場合は、第2駆動部が半導体スイッチをオン状態に切り替えることにより、直流電源から電気負荷の容量成分へと流れる突入電流を抑制できる。一方、プリチャージ処理の完了後は、第1駆動部により半導体スイッチのスイッチングを行うことにより、スイッチング損失を低減することができる。
このように、第1の発明によれば、直流電源の正極側と電気負荷の高電位側とを接続する電気経路上の半導体スイッチを用いて、プリチャージ時の突入電流を抑制し、また、プリチャージ完了後における直流電源と電気負荷との間を電気的に接続又は遮断することができる。このため、特許文献1に記載の構成と比較して、簡素な構成でプリチャージ時に突入電流が流れることを抑制できる。
第2の発明は、第1の発明において、前記第1駆動部の出力部と前記半導体スイッチのゲートとを接続する電気経路である第1ゲート経路と、
前記第2駆動部の出力部と前記半導体スイッチのゲートとを接続する電気経路である第2ゲート経路と、を備え、
前記第1駆動部は、その出力部から前記第1ゲート経路に対して第1時定数に従って上昇する電圧を出力し、
前記第2駆動部は、その出力部から前記第2ゲート経路に対して前記第1時定数よりも大きい第2時定数に従って上昇する電圧を出力し、
前記第2ゲート経路に設けられ、前記第2駆動部の出力部から前記半導体スイッチのゲートへと向かう方向の電流の流通を許容し、該ゲートから前記第2駆動部の出力部へと向かう方向の電流の流通を阻止する整流素子を備える。
前記第2駆動部の出力部と前記半導体スイッチのゲートとを接続する電気経路である第2ゲート経路と、を備え、
前記第1駆動部は、その出力部から前記第1ゲート経路に対して第1時定数に従って上昇する電圧を出力し、
前記第2駆動部は、その出力部から前記第2ゲート経路に対して前記第1時定数よりも大きい第2時定数に従って上昇する電圧を出力し、
前記第2ゲート経路に設けられ、前記第2駆動部の出力部から前記半導体スイッチのゲートへと向かう方向の電流の流通を許容し、該ゲートから前記第2駆動部の出力部へと向かう方向の電流の流通を阻止する整流素子を備える。
第1駆動部の出力部から出力される電流が、第1,第2ゲート経路及び第2駆動部の出力部を介して第2駆動部内に流れ込み、半導体スイッチのゲート電圧を迅速に立ち上げることができなくなり得る。この場合、第1駆動部によるスイッチング損失の低減効果が低下する懸念がある。
そこで、第2の発明では、第2ゲート経路に整流素子が設けられている。これにより、第2駆動部への電流の流れ込みを防止し、第1駆動部により半導体スイッチのスイッチングを行う場合におけるスイッチング損失の低減効果の低下を防止できる。
なお、整流素子としては、例えば第3の発明のように、受動素子のダイオードを用いることができる。これにより、第2駆動部への電流の流れ込みを防止することを簡素な構成で実現できる。
<第1実施形態>
以下、本発明に係る電源制御回路を具体化した第1実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態の電源制御回路は、車両に搭載されている。
以下、本発明に係る電源制御回路を具体化した第1実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態の電源制御回路は、車両に搭載されている。
図1に示すように、電源システムは、第1蓄電池として鉛蓄電池11と、第2蓄電池としてのリチウムイオン蓄電池12とを備えている。各蓄電池11,12に対して発電機として機能するISG(Integrated Starter Generator)13による充電が可能となっている。ISG13に対して並列に鉛蓄電池11及びリチウムイオン蓄電池12が接続されている。本実施形態において、ISG13が電気負荷に相当する。
鉛蓄電池11は周知の汎用蓄電池である。一方、リチウムイオン蓄電池12は、鉛蓄電池11に比べて、充放電における電力損失が少なく、出力密度、及びエネルギ密度の高い高密度蓄電池である。リチウムイオン蓄電池12は、鉛蓄電池11に比べて充放電時のエネルギ効率が高い蓄電池であるとよい。また、リチウムイオン蓄電池12は、それぞれ複数の単電池を有してなる組電池として構成されている。本実施形態において、これら各蓄電池11,12の定格電圧はいずれも同じであり、例えば12Vである。
リチウムイオン蓄電池12は、収容ケースに収容されて基板一体の電池ユニットUとして構成されている。電池ユニットUは、第1,第2出力端子P1,P2を有している。第1出力端子P1には鉛蓄電池11の正極端子が接続されており、鉛蓄電池11の負極端子にはグランドが接続されている。第2出力端子P2には、ISG13の高電位側端子が接続されている。ISG13は、容量成分としての受動素子の平滑コンデンサ14、図示しない回転電機、及び回転電機を制御するECU15を備えている。
次に、電源システムを構成する電池ユニットUについて説明する。電池ユニットUには、ユニット内電気経路として、各出力端子P1,P2を接続する第1電気経路L1と、第1電気経路L1上の接続点Nとリチウムイオン蓄電池12の正極端子とを接続する第2電気経路L2とが設けられている。リチウムイオン蓄電池12の負極端子には、グランドが接続されている。
電池ユニットUは、第1電気経路L1上に設けられた第1スイッチSW1と、第2電気経路L2上に設けられた第2スイッチSW2とを備えている。第1スイッチSW1は、一対のNチャネルMOSFETである第1Aスイッチ21A及び第1Bスイッチ21Bで構成されている。第1Aスイッチ21Aのドレインには、第1出力端子P1が接続され、第1Aスイッチ21Aのソースには、第1Bスイッチ21Bのソースが接続されている。第1Bスイッチ21Bのドレインには、接続点Nが接続されている。これにより、一対のMOSFETのボディダイオードが互いに逆向きになるように直列に接続されている。
なお、第1スイッチSW1として、ドレイン同士が接続された一対のNチャネルMOSFETが用いられてもよい。これにより、ボディダイオードのカソード同士が接続されるようになる。
第1Aスイッチ21Aは、オンされる場合にのみ鉛蓄電池11から平滑コンデンサ14へと向かう方向の電流の流通を許容する第1制御スイッチに相当する。第1Bスイッチ21Bは、オフされる場合にのみ平滑コンデンサ14から鉛蓄電池11へと向かう方向の電流の流通を阻止する第2制御スイッチに相当する。
第2スイッチSW2は、一対のNチャネルMOSFETである第2Aスイッチ22A及び第2Bスイッチ22Bで構成されている。第2Aスイッチ22Aのドレインには、接続点Nが接続され、第2Aスイッチ22Aのソースには、第2Bスイッチ22Bのソースが接続されている。第2Bスイッチ22Bのドレインには、リチウムイオン蓄電池12の正極端子が接続されている。なお、図1では、第2スイッチSW2について、第1スイッチSW1のゲート及びソース間に接続された抵抗体、ツェナーダイオード及びコンデンサの記載を省略している。
電池ユニットUは、第1~第5駆動部31~35を備えている。第1駆動部31は、第1~第6抵抗体31a~31fと、定電圧電源31gと、第1~第3駆動スイッチ31h~31jとを備えている。第1,第3駆動スイッチ31h,31jは、NPN型のバイポーラトランジスタであり、第2駆動スイッチ31iは、PNP型のバイポーラトランジスタである。
第1抵抗体31aの第1端には、制御部40からの信号が入力される。第1抵抗体31aの第2端には、第1駆動スイッチ31hのベースと、第2抵抗体31bの第1端とが接続されている。第2抵抗体31bの第2端には、第1駆動スイッチ31hのエミッタとグランドとが接続されている。
第1駆動スイッチ31hのコレクタには、第3抵抗体31cの第1端が接続され、第3抵抗体31cの第2端には、第2駆動スイッチ31iのベースと、第4抵抗体31dの第1端とが接続されている。第4抵抗体31dの第2端と、第2駆動スイッチ31iのエミッタとには、定電圧電源31gが接続されている。
第2駆動スイッチ31iのコレクタには、第5抵抗体31e及び第6抵抗体31fそれぞれの第1端が接続されている。第5抵抗体31eの第2端には、第3駆動スイッチ31jのべースが接続されている。第3駆動スイッチ31jのコレクタには、第6抵抗体31fの第2端が接続されている。第3駆動スイッチ31jのエミッタ(第1駆動部31の出力部に相当)には、第1ゲート経路G1を介して第1Aスイッチ21Aのゲートが接続されている。第1ゲート経路G1には、第1ゲート抵抗体41が設けられている。
第2駆動部32は、第1~第6抵抗体32a~32fと、定電圧電源32gと、第1~第3駆動スイッチ32h~32jと、コンデンサ32kとを備えている。以下、第2駆動部32について、第1駆動部31との主な相違点のみ説明する。第3駆動スイッチ32jのベースには、コンデンサ32kを介してグランドが接続されている。第3駆動スイッチ32jのエミッタ(第2駆動部32の出力部に相当)には、第2ゲート経路G2を介して第1Aスイッチ21Aのゲートが接続されている。第2ゲート経路G2には、ダイオード50が設けられている。詳しくは、ダイオード50のアノードは第2駆動部32側を向き、カソードは第1Aスイッチ21Aのゲート側を向いている。
なお、図1では、第1ゲート経路G1のうち第1ゲート抵抗体41よりも第1Aスイッチ21A側に第2ゲート経路G2の一端が接続されているが、この構成に限らない。例えば、第2ゲート経路G2の一端が第1Aスイッチ21Aのゲートに直接接続されていてもよい。この場合であっても、第2ゲート経路G2は、第1Aスイッチ21Aのゲートを介して第1ゲート経路G1と電気的に接続されている。
本実施形態において、第3~第5駆動部33~35は、第1駆動部31と同じ構成である。このため、第3~第5駆動部33~35の詳細な説明を省略する。
第3駆動部33の出力部には、第3ゲート経路G3を介して第1Bスイッチ21Bのゲートが接続されている。第3ゲート経路G3には、第3ゲート抵抗体43が設けられている。
第4駆動部34の出力部には、第4ゲート経路G4を介して第2Aスイッチ22Aのゲートが接続されている。第4ゲート経路G4には、第4ゲート抵抗体44が設けられている。第5駆動部35の出力部には、第5ゲート経路G5を介して第2Bスイッチ22Bのゲートが接続されている。第5ゲート経路G5には、第5ゲート抵抗体45が設けられている。
電池ユニットUは、制御部40を備えている。制御部40は、CPU、ROM、RAM、入出力インターフェース等を含むマイコンにより構成されている。制御部40は、各蓄電池11,12の蓄電状態や、図示しない上位制御装置からの指令に基づいて、第1~第5駆動部31~35を介して各スイッチ21A,21B,22A,22Bをオンオフ制御する。
例えば、制御部40は、鉛蓄電池11とリチウムイオン蓄電池12とを選択的に用いて充放電を実行する。より詳しく説明すると、鉛蓄電池11の通電経路には、鉛蓄電池11の端子電圧を検出する電圧センサが接続されており、リチウムイオン蓄電池12の通電経路には、リチウムイオン蓄電池12の端子電圧を検出する電圧センサが接続されている。制御部40は、これら電圧センサから取得した端子電圧に基づいて、各蓄電池11,12のSOC(残存容量:State Of Charge)を算出する。制御部40は、算出したSOCが所定の使用範囲内に保持されるように、第1スイッチSW1及び第2スイッチSW2のオンオフを制御して、各蓄電池11,12の充電及び放電を制御する。
また、制御部40は、電源システムの起動時において、プリチャージ処理を実行する。プリチャージ処理は、鉛蓄電池11から第1電気経路L1を介して平滑コンデンサ14に充電する処理である。なお、本実施形態では、プリチャージ処理時において、第2スイッチSW2がオフ状態に維持されることとする。
図2を用いて、プリチャージ処理について説明する。図2(a)は、第1駆動部31から第1ゲート経路G1への出力電圧の推移を示し、図2(b)は、第2駆動部32から第2ゲート経路G2への出力電圧の推移を示し、図2(c)は、第3駆動部33から第3ゲート経路G3への出力電圧の推移を示す。図2において、縦軸のVPは、各駆動部の定電圧電源の出力電圧を示す。例えば、第1駆動部31の場合のVPは、定電圧電源31gの出力電圧を示す。本実施形態では、各駆動部の出力電圧が各蓄電池11,12の出力電圧よりも高く設定されている。これにより、各スイッチのゲートに適正電圧を印加できる。
時刻t1において、制御部40から第3駆動部33に対してオン指令が出力される。これにより、第3駆動部33の出力電圧が、第1時定数τ1に従ってVPまで急峻に立ち上がる。その結果、第1Bスイッチ21Bが第1スイッチング速度でオン状態に切り替えられる。第1Aスイッチ21Aのオン状態への切り替えタイミング以前に第1Bスイッチ21Bをオン状態に切り替えることにより、鉛蓄電池11からの電流が第1Bスイッチ21Bのボディダイオードに流れることを防止する。これにより、第1Bスイッチ21Bの発熱を抑制する。
時刻t2において、制御部40から第2駆動部32(具体的には、第2駆動部32の第1抵抗体32a側)に対してオン指令が出力される。これにより、第2駆動部32から第1Aスイッチ21Aのゲートに供給される電圧が、第2時定数τ2(>τ1)に従って0から漸増し始める。その後、時刻t3において、第2駆動部32の出力電圧はVPに到達する。これにより、第1スイッチング速度よりも低い第2スイッチング速度で第1Aスイッチ21Aがオン状態に切り替えられる。
その後、時刻t4において、制御部40は、プリチャージ処理が完了したと判定する。これにより、制御部40は、第1駆動部31(具体的には、第1駆動部31の第1抵抗体31a側)に対してオン指令を出力する。その結果、第1駆動部31の出力電圧が第1時定数τ1に従ってVPまで急峻に立ち上がる。これにより、第1Aスイッチ21Aが第1スイッチング速度でオン状態に切り替えられる。その後、制御部40は、第2駆動部32に対してオフ指令を出力する。これにより、第1Aスイッチ21Aがオフ状態に切り替えられる。
なお、制御部40は、例えば、第1スイッチSW1の電位差を検出し、検出した電位差が所定値以下になったと判定した場合、プリチャージ処理が完了したと判定すればよい。
続いて、図3及び図4を用いて、時定数について説明する。
図3の実線は、第2時定数τ2を変化させた場合に発生する突入電流のピーク値の計算結果を示す。第2時定数τ2を大きくするほど、突入電流のピーク値が小さくなる。図2には、突入電流のピーク値の実測結果が3つプロットされている。
第2駆動部32の抵抗体32eの抵抗値をRとし、コンデンサ32kの静電容量をCとする場合、「τ2=R×C」で表せる。ここで、例えば、突入電流のピーク値を5Aにしたい場合、図3の結果によれば、τ2を0.1秒となるようにR,Cが設定されればよい。なお、第2時定数τ2は、0.126~0.286秒の間に設定されることが望ましく、より好ましくは、0.2秒以上に設定されるのがよい。また、第1時定数τ1は、0.02以下とすることが望ましい。
図4に、ISG13への供給電圧、第1Aスイッチ21Aのゲート電圧Vgs、第1Aスイッチ21Aに流れる電流、及び鉛蓄電池11とISG13への供給電圧との差ΔVの推移の実測結果を示す。図4(a)は、第2時定数τ2が0.02秒に設定される場合を示し、図4(b)は、第2時定数τ2が0.1秒に設定される場合を示す。図4(a)に示す例では、図4(b)に示す例よりも第2時定数τ2が小さいため、突入電流のピーク値が大きくなっている。
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
・プリチャージ処理を行う場合は、第2駆動部32が第1Aスイッチ21Aをオン状態に切り替えることにより、鉛蓄電池11から平滑コンデンサ14へと流れる突入電流を抑制できる。一方、プリチャージ処理の完了後は、第1駆動部31により第1Aスイッチ21Aのオンオフを切り替えることにより、スイッチング損失を低減することができる。
このように、本実施形態によれば、第1電気経路L1上の第1Aスイッチ21Aを用いて、プリチャージ時の突入電流を抑制し、また、プリチャージ完了後における鉛蓄電池11と平滑コンデンサ14との間を電気的に接続又は遮断することができる。これにより、特許文献1に記載の構成と比較して、簡素な構成でプリチャージ時に突入電流が流れることを抑制できる。
また、本実施形態によれば、第1駆動部31が故障した場合には、第2駆動部32により、プリチャージ処理の完了後における第1Aスイッチ21Aのスイッチングを行うことができる。これにより、各蓄電池11,12のSOCが所定の使用範囲内に保持されるように、各蓄電池11,12の充電及び放電の制御を継続できる。
・第1駆動部31から出力される電流が、第1,第2ゲート経路G1,G2を介して第2駆動部32内のコンデンサ32k等に流れ込み、第1Aスイッチ21Aのゲート電圧を迅速に立ち上げることができなくなり得る。この場合、プリチャージ完了後における第1駆動部31によるスイッチング損失の低減効果が低下する懸念がある。
そこで、第2ゲート経路G2にダイオード50が設けられている。これにより、第2駆動部32内への電流の流れ込みを防止し、第1駆動部31により第1Aスイッチ21Aのスイッチングを行う場合におけるスイッチング損失の低減効果の低下を防止できる。また、受動素子のダイオード50を用いることにより、第2駆動部32内への電流の流れ込みを防止することを簡素な構成で実現できる。
・制御部40は、プリチャージ処理を行う場合、第1Aスイッチ21Aがオン状態に切り替えられる前に、第1Bスイッチ21Bをオン状態に切り替える。これにより、第1Bスイッチ21Bのボディダイオードに鉛蓄電池11からの電流が流れることを防止でき、プリチャージ処理に伴う第1Bスイッチ21Bの発熱を好適に抑制できる。
<第1実施形態の変形例>
図2に示したように、第1Aスイッチ21Aよりも先に第1Bスイッチ21Bをオン状態に切り替える構成に代えて、第1Aスイッチ21Aのオン状態への切り替えタイミングと同じタイミングで第1Bスイッチ21Bをオン状態に切り替えてもよい。
図2に示したように、第1Aスイッチ21Aよりも先に第1Bスイッチ21Bをオン状態に切り替える構成に代えて、第1Aスイッチ21Aのオン状態への切り替えタイミングと同じタイミングで第1Bスイッチ21Bをオン状態に切り替えてもよい。
<第2実施形態>
以下、第2実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図5に示すように、電池ユニットU内の構成を変更する。図5において、先の図1に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。また、図5では、図1に示した構成の一部の図示を省略している。
以下、第2実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図5に示すように、電池ユニットU内の構成を変更する。図5において、先の図1に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。また、図5では、図1に示した構成の一部の図示を省略している。
図5に示すように、第1スイッチSW1には、第3スイッチSW3が並列接続されている。第3スイッチSW3は、一対のNチャネルMOSFETである第3Aスイッチ23A及び第3Bスイッチ23Bで構成されている。第3Aスイッチ23Aのドレインには、第1出力端子P1が接続され、第3Aスイッチ23Aのソースには、第3Bスイッチ23Bのソースが接続されている。第3Bスイッチ23Bのドレインには、接続点Nが接続されている。第2スイッチSW2に対して第3スイッチSW3が並列接続されている構成は、プリチャージ処理時に流す電流を大きくするためである。なお、図5では、第1,第3スイッチSW3について、ゲート及びソース間に接続された抵抗体、ツェナーダイオード及びコンデンサの記載を省略している。
電池ユニットUは、第6駆動部36及び第7駆動部37を備えている。なお、第6駆動部36及び第7駆動部37は、第1駆動部31と同じ構成である。このため、第6駆動部36及び第7駆動部37の詳細な説明を省略する。
第6駆動部36の出力部には、第6ゲート経路G6を介して第3Aスイッチ23Aのゲートが接続されている。第6ゲート経路G6には、第6ゲート抵抗体46が設けられている。第7駆動部37の出力部には、第7ゲート経路G7を介して第3Bスイッチ23Bのゲートが接続されている。第7ゲート経路G7には、第7ゲート抵抗体47が設けられている。制御部40は、各蓄電池11,12の蓄電状態や、図示しない上位制御装置からの指令に基づいて、第1~第7駆動部31~37を介して各スイッチ21A,21B,22A,22B,23A,23Bをオンオフ制御する。
図6を用いて、本実施形態のプリチャージ処理について説明する。図6(a)~図6(c)は、先の図2(a)~図2(c)に対応している。図6(d),(e)は、第6,第7駆動部36,37から第6,第7ゲート経路G6,G7への出力電圧の推移を示す。
図6では、先の図2との主な相違点のみ説明する。図6のt1~t5は、図2のt1~t5に対応している。時刻t4において、制御部40は、第6,第7駆動部36,37に対してオン指令を出力する。その結果、第6,第7駆動部36,37から第3A,Bスイッチ23A,23Bのゲートに供給される電圧が、第1時定数τ1に従ってVPまで急峻に立ち上がる。これにより、第3A,Bスイッチ23A,23Bが第1スイッチング速度でオン状態に切り替えられる。
以上説明した本実施形態では、第1,第3スイッチSW1,SW3のうち、第1スイッチSW1側のみ時定数を変更な構成とした。これにより、プリチャージ処理時に流す電流を大きくしつつ、電源制御回路の複雑化を好適に回避できる。これにより、電源制御回路のコストを削減できる。
なお、第1実施形態と同様に、第1駆動部31が故障した場合には、第2駆動部32により第1Aスイッチ21Aのスイッチングを行うことができる。
<その他の実施形態>
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・ダイオード50が第2ゲート経路G2に設けられてなくてもよい。この場合、第1Aスイッチ21Aのゲートを適正に充電できる程度に、第2駆動部32の出力電圧を確保できることが望ましい。
・整流素子としては、受動素子としてのダイオードに限らず、例えば、能動素子としてのスイッチであってもよい。この場合、制御部40は、このスイッチを、先の図2の時刻t4まではオン状態に維持し、時刻t4でオフ状態に切り替えればよい。
・電気負荷としては、ISG13に限らない。容量成分(コンデンサ)を持つ電気負荷であれば、例えば、シートヒータや、リアウィンドウのデフロスタ用ヒータ、ヘッドライト、フロントウィンドウのワイパ、空調装置の送風ファン等であってもよい。
11…鉛蓄電池、13…ISG、14…平滑コンデンサ、31…第1駆動部、32…第2駆動部、40…制御部、SW1…第1半導体スイッチ。
Claims (5)
- 直流電源(11)の正極側と、容量成分(14)を有する電気負荷(13)の高電位側とを接続する電気経路(L1)に設けられた半導体スイッチ(21A)と、
前記半導体スイッチのゲートに接続され、該ゲートに電圧を供給することにより第1スイッチング速度で前記半導体スイッチのスイッチングを行う第1駆動部(31)と、
前記半導体スイッチのゲートに接続され、該ゲートに電圧を供給することにより前記第1スイッチング速度よりも低い第2スイッチング速度で前記半導体スイッチのスイッチングを行う第2駆動部(32)と、
前記直流電源から前記容量成分に充電するプリチャージ処理を行う場合、前記第2駆動部により前記半導体スイッチをオン状態に切り替え、前記プリチャージ処理の完了後、前記第1駆動部により前記半導体スイッチのスイッチングを行う制御部(40)と、を備える電源制御回路。 - 前記第1駆動部の出力部と前記半導体スイッチのゲートとを接続する電気経路である第1ゲート経路(G1)と、
前記第2駆動部の出力部と前記半導体スイッチのゲートとを接続する電気経路である第2ゲート経路(G2)と、を備え、
前記第1駆動部は、その出力部から前記第1ゲート経路に対して第1時定数に従って上昇する電圧を出力し、
前記第2駆動部は、その出力部から前記第2ゲート経路に対して前記第1時定数よりも大きい第2時定数に従って上昇する電圧を出力し、
前記第2ゲート経路に設けられ、前記第2駆動部の出力部から前記半導体スイッチのゲートへと向かう方向の電流の流通を許容し、該ゲートから前記第2駆動部の出力部へと向かう方向の電流の流通を阻止する整流素子(50)を備える請求項1に記載の電源制御回路。 - 前記整流素子は、ダイオードである請求項2に記載の電源制御回路。
- 前記第2駆動部は、
その出力部と電源(32g)との間を電気的に接続又は遮断するためのスイッチ(32j)と、
前記スイッチの制御端子に供給する電圧を前記第2時定数に従って上昇させるための抵抗体(32e)及びコンデンサ(32k)の直列接続体と、を有する請求項2又は3に記載の電源制御回路。 - 前記半導体スイッチは、ボディダイオードを有し、オンされる場合にのみ前記直流電源から前記容量成分へと向かう方向の電流の流通を許容する第1制御スイッチであり、
ボディダイオードを有し、オフされる場合にのみ前記容量成分から前記直流電源へと向かう方向の電流の流通を阻止し、前記第1制御スイッチに直列接続された第2制御スイッチ(21B)と、
前記第2制御スイッチのゲートに接続され、該ゲートに電圧を供給することにより前記第1スイッチング速度よりも高いスイッチング速度で前記第2制御スイッチのスイッチングを行う第3駆動部(33)と、を備え、
前記第1駆動部は、前記第1制御スイッチのゲートに接続され、該ゲートに電圧を供給することにより前記第1スイッチング速度で前記第1制御スイッチのスイッチングを行い、
前記第2駆動部は、前記第1制御スイッチのゲートに接続され、該ゲートに電圧を供給することにより前記第2スイッチング速度で前記第1制御スイッチのスイッチングを行い、
前記制御部は、前記プリチャージ処理を行う場合、前記第2駆動部により前記第1制御スイッチがオン状態に切り替えられるタイミング以前に前記第3駆動部から前記第2制御スイッチのゲートに電圧を供給して前記第2制御スイッチをオン状態に切り替える請求項1~4のいずれか1項に記載の電源制御回路。
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