| 【発明の名称】 |
二電源式負荷駆動制御回路 |
| 【発明者】 |
【氏名】北峯 康多
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| 【要約】 |
【課題】回路構成の複雑化を抑止しつつ回路安全性の格段の向上を実現すること。
【解決手段】高圧が印加される負荷駆動回路部６のスイッチング素子を制御するスイッチング素子駆動制御部７と、それと交信する制御回路部５とを、逆流防止ダイオード９１，９２を通じて接続することにより、万が一、上記事故が生じてスイッチング素子駆動制御部７の内部電位が異常に上昇しても、それが制御回路部５に波及しないようにしているので、簡素な回路構成でスイッチング素子駆動制御部７から制御回路部５への異常電流逆流を防止することができ、回路安全性の格段の向上を実現した二電源式負荷駆動制御回路を実現することができる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】高圧バッテリおよび低圧バッテリの両負極が接続される共通電位ラインと、前記共通電位ラインに接続される−電源端子、前記高圧バッテリの正極に接続される＋電源端子、及び、前記両電源端子間の電流経路に接続されるスイッチング素子を有して、前記スイッチング素子の開閉により電気負荷への給電を制御する負荷駆動回路部と、低位電源端が前記−電源端子に、出力端が前記スイッチング素子の制御電極に接続されて、前記スイッチング素子を制御するスイッチング素子駆動制御部と、低位電源端が共通電位ラインに、高位電源端が前記低圧バッテリの正極に接続されて、前記スイッチング素子駆動制御部と交信する制御回路部と、を備え、前記制御回路部は、前記スイッチング素子駆動制御部の信号入力端に接続されて、前記スイッチング素子駆動制御部を通じて前記スイッチング素子を制御する信号出力端と、前記スイッチング素子駆動制御部の信号出力端に接続されて、前記スイッチング素子駆動制御部から前記スイッチング素子の状態に関する信号を受信する信号入力端と、を有する二電源式負荷駆動制御回路において、前記制御回路部の前記信号入力端と前記スイッチング素子駆動制御部の信号出力端との間に介設されて前記スイッチング素子駆動制御部から前記制御回路部への電流を阻止する逆流防止ダイオードと、前記制御回路部の前記信号出力端と前記スイッチング素子駆動制御部の信号入力端との間に介設されて前記スイッチング素子駆動制御部から前記制御回路部への電流を阻止する逆流防止ダイオードと、を含む漏洩電圧遮断回路を備えることを特徴とする二電源式負荷駆動制御回路。
【請求項２】請求項１記載の二電源式負荷駆動制御回路において、前記高圧バッテリから給電されて前記スイッチング素子駆動制御部に電源電圧を印加する制御電源回路部を有することを特徴とする二電源式負荷駆動制御回路。
【請求項３】請求項１記載の二電源式負荷駆動制御回路において、前記低圧バッテリから給電されて前記スイッチング素子駆動制御部に電源電圧を印加する制御電源回路部を有し、前記漏洩電圧遮断回路は、前記低圧バッテリの前記正極と前記制御電源回路部との間に介設されて前記制御電源回路部から前記低圧バッテリへの電流を阻止する逆流防止ダイオードを有することを特徴とする二電源式負荷駆動制御回路。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、二電源式負荷駆動制御回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】近時、自動車電源として従来の１２Ｖバッテリの他に更に高圧バッテリを搭載して、ますます増大する電力負荷容量への効率送電を実現しようとする提案がある。
【０００３】この二電源負荷駆動方式では、車載モータなどの大電力負荷への給電を負荷駆動回路部を通じて高圧バッテリから行い、この負荷駆動回路部のスイッチング素子を、低圧バッテリから給電されるマイコン装置内蔵のコントローラ（制御回路部）で制御するのが通常である。
【０００４】図４に、この二電源式負荷駆動制御回路の例を示す。
【０００５】１は駆動回路ユニット、２は高圧バッテリ、３は低圧バッテリ、４はモータ、５は制御回路部、６は負荷駆動回路部、７はスイッチング素子駆動制御部、８は制御電源回路部である。
【０００６】高圧バッテリ２および低圧バッテリ３の両負極は共通電位ライン（接地ライン）１０に接続され、負荷駆動回路部６の−電源端子６１、制御回路部５の−電源端子５１は共通電位ライン１０に接続されている。高圧バッテリ２の正極は負荷駆動回路部６の＋電源端子６２に接続され、負荷駆動回路部６は、モータ４への給電を制御するスイッチング素子を両電源端子６１，６２間の電流経路に有している。
【０００７】スイッチング素子駆動制御部７の−電源端子７１は−電源端子６１に、その出力端は上記スイッチング素子の制御電極に接続されており、スイッチング素子駆動制御部７は上記スイッチング素子を制御する。
【０００８】制御電源回路部８の高位電源端５２は、低圧バッテリ３から給電されてスイッチング素子駆動制御部７の＋電源端子７２に供給する電源電圧を形成するＤＣ−ＤＣコンバータからなる。
【０００９】制御回路部５は、その＋電源端子５２に低圧バッテリ３の正極から電源電圧を印加されている。制御回路部５の信号出力端５３は、信号線１００を通じてスイッチング素子駆動制御部７の信号入力端７４に接続されて、スイッチング素子駆動制御部７を通じて上記スイッチング素子を制御する。制御回路部５の信号入力端５４は、信号線２００を通じてスイッチング素子駆動制御部７の信号出力端７３に接続されて、スイッチング素子駆動制御部７から上記スイッチング素子の状態に関する信号を受信している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述した従来の二電源式負荷駆動制御回路は次の問題をもっていた。
【００１１】すなわち、駆動回路ユニット１の接地ターミナル１１が共通電位ライン１０から外れると、高圧バッテリ２の高電圧は、負荷駆動回路部６、スイッチング素子駆動制御部７、信号線１００，２００を通じて制御回路部５内の素子に印加され、その結果、耐圧が低い制御回路部５やスイッチング素子駆動制御部７の素子を破壊したり、またはこの電流経路の小電流容量のラインを溶断してしまう。
【００１２】また、駆動回路ユニット１内にて、たとえば図４に破線で示すように、高圧バッテリ２から高電圧が印加される高圧回路系と、低圧バッテリ３から低電圧が印加される低圧回路系とがなんらかの原因で接触して、上記と同様に低圧回路系の素子破壊や、ライン溶断といった問題が発生する可能性が生じる。
【００１３】本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、回路構成の複雑化を抑止しつつ回路安全性の格段の向上を実現することを、その解決するべき課題としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の本発明の二電源式負荷駆動制御回路によれば、高圧が印加される負荷駆動回路部のスイッチング素子を制御するスイッチング素子駆動制御部と、それと交信する制御回路部とを、逆流防止ダイオードを通じて接続することにより、万が一、上記事故が生じてスイッチング素子駆動制御部の内部電位が異常に上昇しても、それが制御回路部に波及しないようにしているので、簡素な回路構成でスイッチング素子駆動制御部から制御回路部への異常電流逆流を防止することができ、回路安全性の格段の向上を実現した二電源式負荷駆動制御回路を実現することができる。
【００１５】請求項２記載の構成によれば請求項１記載の二電源式負荷駆動制御回路において更に、スイッチング素子駆動制御部は、高圧バッテリから給電されて制御電源回路部に電源電圧を印加するので、スイッチング素子駆動制御部と、通常はスイッチング素子駆動制御部や負荷駆動回路部とは離れて配置される制御回路部とは、上記逆流防止ダイオードのみで接続されることになり、スイッチング素子駆動制御部や負荷駆動回路部を含む負荷駆動回路ユニット内での配線間の接触が生じても、制御回路部や低圧バッテリ側に高圧が印加されることがなく、回路安全性が更に向上する。
【００１６】請求項３記載の構成によれば請求項１記載の二電源式負荷駆動制御回路において更に、スイッチング素子駆動制御部は制御電源回路部（通常はＤＣ−ＤＣコンバータ）を通じて低圧バッテリから電源電圧を供給されるが、制御電源回路部は逆流防止ダイオードを通じて低圧バッテリから給電されるので、制御電源回路部の低圧回路配線が万が一高圧回路配線に接触しても、低圧バッテリ側に高電圧が印加されることがなく、回路安全性が更に向上する。
【００１７】
【発明を実施するための態様】本発明の二電源式負荷駆動制御回路の好適な態様を以下の実施例により具体的に説明する。
【００１８】
【実施例１】実施例１の二バッテリ方式の電気自動車に用いた二電源式負荷駆動制御回路を図１に示すブロック回路図を参照して説明する。但し、図４と主要機能が共通する構成要素には図４のそれと同一の符号を用いるものとする。
（構成）図１において、１は駆動回路ユニット、２は高圧バッテリ、３は低圧バッテリ、４はモータ、５は制御回路部、６は負荷駆動回路部、７はスイッチング素子駆動制御部、８は制御電源回路部、９は漏洩電圧遮断回路である。
【００１９】高圧バッテリ２および低圧バッテリ３の両負極は共通電位ライン（接地ライン）１０に接続され、負荷駆動回路部６の−電源端子６１、スイッチング素子駆動制御部７の−電源端子７１、制御回路部５の−電源端子５１、制御電源回路部８の−電源端子８１は共通電位ライン１０に接続されている。高圧バッテリ２の正極は負荷駆動回路部６の＋電源端子６２、制御電源回路部８の＋電源端子８２に接続され、負荷駆動回路部６は、モータ４への給電を制御するスイッチング素子を両電源端子６１，６２間の電流経路に有している。
【００２０】スイッチング素子駆動制御部７の出力端は上記スイッチング素子の制御電極に接続されており、スイッチング素子駆動制御部７は上記スイッチング素子を制御する。制御電源回路部８は、高圧バッテリ２から給電されてスイッチング素子駆動制御部７の電源電圧を形成する電源回路からなる。制御回路部５は、その＋電源端子５２に低圧バッテリ３の正極から電源電圧を印加されている。
【００２１】制御回路部５の信号出力端５３、信号入力端５４と、スイッチング素子駆動制御部７の信号出力端７３、信号入力端７４との間には漏洩電圧遮断回路９が介設されている。
【００２２】この実施例の特徴をなすこの漏洩電圧遮断回路９は、逆流防止ダイオード９１，９２、分圧抵抗９３，９４、エミッタ接地のトランジスタ９５，９６を有している。
【００２３】制御回路部５の信号出力端５３から供給される送信電圧は、信号線１００、逆流防止ダイオード９１を通じて、分圧抵抗９３，９４により分圧され、その後、エミッタ接地のトランジスタ９５を駆動する。トランジスタ９５のオープンコレクタは、スイッチング素子駆動制御部７に信号電圧を供給する。なお、トランジスタ９５の負荷はスイッチング素子駆動制御部７に内蔵され、制御電源回路部８はこの負荷に必要な電源電圧を印加する。
【００２４】スイッチング素子駆動制御部７の信号出力端７３から供給される送信電圧はエミッタ接地のトランジスタ９６を駆動し、トランジスタ９６のオープンコレクタは逆流防止ダイオード９２、信号線２００を通じて制御回路部５の信号入力端５４に信号電圧を供給する。なお、トランジスタ９６の負荷は制御回路部５に内蔵され、低圧バッテリ３はこの負荷に必要な電源電圧を印加する。
【００２５】負荷駆動回路部６及びスイッチング素子駆動制御部７の一部を図２に示す部分回路図を参照して説明する。
【００２６】負荷駆動回路部６は、三相インバータ回路であって、図２にはそのＵ相のインバータ回路６３が示されている。このＵ相のインバータ回路６３は、それぞれ本発明でいうスイッチング素子をなすハイサイドスイッチ６４とローサイドスイッチ６５とを直列接続し、−電源端子６１と＋電源端子６２との間に接続してなる。
【００２７】スイッチング素子駆動制御部７は、これらスイッチ６４、６５を電流制限抵抗ｒを通じて制御するためのドライバ回路７５、７６を有する。これらドライバ回路はそれぞれインバータ回路であって、ドライバ回路７５の低位電源端はＵ相のインバータ回路６３の出力端に接続され、ドライバ回路７６の低位電源端は−電源端子６１に接続されている。両ドライバ回路７５，７６の高位電源端の電位は周知のごとく必要に応じて変更可能である。
（動作）この回路装置の動作を説明する。
【００２８】制御回路部５の制御電圧は、信号線１００及び漏洩電圧遮断回路９を通じてスイッチング素子駆動制御部７に入力され、スイッチング素子駆動制御部７でドライバ回路７５，７６で必要な電圧、出力インピーダンスに置換されて負荷駆動回路部６のスイッチ６４，６５を駆動制御する。
【００２９】スイッチ６４，６５の電気的状態は、スイッチング素子駆動制御部７内の図示しない回路で信号電圧に置換され、漏洩電圧遮断回路９を通じて制御回路部５に二値電圧信号として送信される。
（接地オープン事故）駆動回路ユニット１の接地ターミナル１１が共通電位ライン１０から外れると、図２に示す負荷駆動回路部６とスイッチング素子駆動制御部７との間の配線を通じて高圧バッテリ１の高電位がスイッチング素子駆動制御部７の回路素子に印加され、更にこの高電位は漏洩電圧遮断回路９、信号線１００，２００を通じて制御回路部５に波及しようとするが、この波及は、漏洩電圧遮断回路９の逆流防止ダイオード９１，９２により遮断され、回路は安全に保護される。
【００３０】また、駆動回路ユニット１内には、低圧バッテリ１又は制御回路部５から漏洩電圧遮断回路９を介することなく給電されることがないので、駆動回路ユニット１内の配線接触事故が制御回路部５に遡及することがない。
【００３１】
【実施例２】実施例２の二バッテリ方式の電気自動車に用いた二電源式負荷駆動制御回路を図３に示すブロック回路図を参照して説明する。但し、図１４と主要機能が共通する構成要素には図１のそれと同一の符号を用いるものとする。
（構成）この二電源式負荷駆動制御回路は、図１に示す二電源式負荷駆動制御回路において、制御電源回路部８へ漏洩電圧遮断回路９の逆流防止ダイオード９７を通じて低圧バッテリ３から給電するように変更した点だけが異なっている。
（動作）制御電源回路部８は、漏洩電圧遮断回路９の逆流防止ダイオード９７を通じて低圧バッテリ３から給電され、図２に示すローサイドスイッチ６３を制御するドライバ回路７６にはそのまま、図２に示すハイサイドスイッチ６４を制御するドライバ回路７５には内蔵のＤＣ−ＤＣコンバータ回路（図示せず）を通じて電源電圧を給電する。
（接地オープン事故）駆動回路ユニット１の接地ターミナル１１が共通電位ライン１０から外れると、図２に示す負荷駆動回路部６とスイッチング素子駆動制御部７との間の配線を通じて高圧バッテリ１の高電位がスイッチング素子駆動制御部７の回路素子に印加され、更にこの高電位は漏洩電圧遮断回路９や制御電源回路部８を通じて低圧バッテリ３の正極に波及しようとするが、この波及は、漏洩電圧遮断回路９の逆流防止ダイオード９７により遮断され、回路及び低圧バッテリ３は安全に保護される。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００４２６０
【氏名又は名称】株式会社デンソー
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| 【出願日】 |
平成１１年１０月２６日（１９９９．１０．２６） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８１７７６
【弁理士】
【氏名又は名称】大川 宏
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１２８３１４（Ｐ２００１−１２８３１４Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年５月１１日（２００１．５．１１） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−３０３９８６ |
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