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JP7702267B2 - Control device and control method - Google Patents
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Description

本開示は、制御装置及び制御方法に関する。 This disclosure relates to a control device and a control method.

車両用の電源装置として、電源装置の所定位置よりも高電圧側で異常が生じた場合でも、所定位置よりも低電圧側の蓄電部に基づく電力を低電圧側の経路に供給する技術が知られている(特許文献1参照)。 There is a known technology for a vehicle power supply device that, even if an abnormality occurs on the higher voltage side of a specified position of the power supply device, supplies power from a power storage unit on the lower voltage side of the specified position to a path on the lower voltage side (see Patent Document 1).

特開2018-148733号公報JP 2018-148733 A

非絶縁型のDC-DCコンバータは、例えば、バッテリーや蓄電池などの電源が2つ接続された状態で車両などのシステムに搭載されている。DC-DCコンバータのメインスイッチ部が故障していた場合、動作前でも過電流が発生してヒューズを溶断してしまう可能性がある。 Non-isolated DC-DC converters are installed in systems such as vehicles, with two power sources, such as batteries or storage batteries, connected to them. If the main switch of the DC-DC converter fails, an overcurrent may occur even before operation, causing the fuse to blow.

本開示は、DC-DCコンバータを搭載したシステムの過電流を事前にまたはDC-DCコンバータの動作前に抑制することのできる制御装置及び制御方法を提供することを目的とする。 The present disclosure aims to provide a control device and control method that can suppress overcurrent in a system equipped with a DC-DC converter in advance or before the DC-DC converter operates.

本開示に係る制御装置は、第1電源と、第2電源との間に設けられ、ドレイン端子が電源ラインに電気的に接続されたハイサイドスイッチ素子と、ドレイン端子が前記ハイサイドスイッチ素子のソース端子に電気的に接続され、ソース端子がグラウンドラインに電気的に接続されたローサイドスイッチ素子とを、それぞれ少なくとも1つ含むコンバータと、一端が前記第1電源の正極に電気的に接続され、他端が前記ハイサイドスイッチ素子のドレイン端子に電気的に接続された第1遮断スイッチ部と、一端が前記第2電源の正極に電気的に接続され、他端が前記ハイサイドスイッチ素子のドレイン端子に電気的に接続された第2遮断スイッチ部と、前記ハイサイドスイッチ素子と、前記ローサイドスイッチ素子との間の中点電圧を検出する中点電圧検出部と、前記中点電圧検出部が前記中点電圧の検出を行う際に、前記第1遮断スイッチ部と、前記第2遮断スイッチ部との状態をオフ状態に制御する制御部と、を備える。 The control device according to the present disclosure includes a converter provided between a first power source and a second power source, the converter including at least one high-side switch element having a drain terminal electrically connected to a power source line, and a low-side switch element having a drain terminal electrically connected to a source terminal of the high-side switch element and a source terminal electrically connected to a ground line; a first shutoff switch unit having one end electrically connected to the positive electrode of the first power source and the other end electrically connected to the drain terminal of the high-side switch element; a second shutoff switch unit having one end electrically connected to the positive electrode of the second power source and the other end electrically connected to the drain terminal of the high-side switch element; a midpoint voltage detection unit that detects a midpoint voltage between the high-side switch element and the low-side switch element; and a control unit that controls the state of the first shutoff switch unit and the second shutoff switch unit to an off state when the midpoint voltage detection unit detects the midpoint voltage.

本開示に係る制御装置において、前記制御部は、前記中点電圧検出部による前記中点電圧の検出結果に基づいて、前記ハイサイドスイッチ素子および前記ローサイドスイッチ素子の少なくとも一方の故障を判定する。 In the control device according to the present disclosure, the control unit determines whether at least one of the high-side switch element and the low-side switch element is faulty based on the result of detection of the midpoint voltage by the midpoint voltage detection unit.

本開示に係る制御装置において、前記ハイサイドスイッチ素子のドレインに補助電圧を印加する補助電源を備え、前記制御部は、前記ハイサイドスイッチ素子のドレイン端子に補助電圧が印加された状態の前記中点電圧検出部による前記中点電圧の検出結果に基づいて、前記ハイサイドスイッチ素子および前記ローサイドスイッチ素子の少なくとも一方の故障を判定する。 The control device according to the present disclosure includes an auxiliary power supply that applies an auxiliary voltage to the drain of the high-side switch element, and the control unit determines whether at least one of the high-side switch element and the low-side switch element is faulty based on the midpoint voltage detection result by the midpoint voltage detection unit when the auxiliary voltage is applied to the drain terminal of the high-side switch element.

本開示に係る制御装置において、前記第1遮断スイッチ部および前記第2遮断スイッチ部は、それぞれ、少なくとも1つの半導体素子を含む。 In the control device according to the present disclosure, the first shutoff switch unit and the second shutoff switch unit each include at least one semiconductor element.

本開示に係る制御方法は、第1電源と、第2電源との間に設けられ、ドレイン端子が電源ラインに電気的に接続されたハイサイドスイッチ素子と、ドレイン端子が前記ハイサイドスイッチ素子のソース端子に電気的に接続され、ソース端子がグラウンドラインに電気的に接続されたローサイドスイッチ素子とを、それぞれ少なくとも1つ含むコンバータにおいて、前記ハイサイドスイッチ素子と、前記ローサイドスイッチ素子との間の中点電圧を検出するステップと、前記中点電圧の検出を行う際に、一端が前記第1電源の正極に電気的に接続され、他端が前記ハイサイドスイッチ素子のドレイン端子に電気的に接続された第1遮断スイッチ部と、一端が前記第2電源の正極に電気的に接続され、他端が前記ハイサイドスイッチ素子のドレイン端子に電気的に接続された第2遮断スイッチ部とをオフ状態に制御するステップと、を含む。 The control method according to the present disclosure includes, in a converter including at least one high-side switch element provided between a first power source and a second power source and having a drain terminal electrically connected to a power source line, and at least one low-side switch element having a drain terminal electrically connected to a source terminal of the high-side switch element and a source terminal electrically connected to a ground line, the steps of: detecting a midpoint voltage between the high-side switch element and the low-side switch element; and, when detecting the midpoint voltage, controlling to an off state a first cutoff switch unit having one end electrically connected to the positive electrode of the first power source and the other end electrically connected to the drain terminal of the high-side switch element, and a second cutoff switch unit having one end electrically connected to the positive electrode of the second power source and the other end electrically connected to the drain terminal of the high-side switch element.

本開示によれば、DC-DCコンバータを搭載したシステムの過電流を事前にまたはDC-DCコンバータの動作前に抑制することができる。 According to the present disclosure, it is possible to suppress overcurrent in a system equipped with a DC-DC converter in advance or before the DC-DC converter operates.

図1は、第1実施形態に係る電源システムの構成例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a power supply system according to the first embodiment. 図2は、遮断スイッチ部の構成例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the configuration of the cutoff switch unit. 図3は、遮断スイッチ部の変形例の構成例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of a modified example of the cutoff switch unit. 図4は、遮断スイッチ部の変形例の構成例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of a modified example of the cutoff switch unit. 図5は、遮断スイッチ部の変形例の構成例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of a modified example of the cutoff switch unit. 図6は、ハイサイド側のスイッチング素子と、ローサイド側のスイッチング素子との間の中点電圧を検出する方法を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining a method for detecting a midpoint voltage between a high-side switching element and a low-side switching element. 図7は、第1実施形態に係るスイッチング素子の故障判定処理を説明するためのタイミングチャートである。FIG. 7 is a timing chart for explaining the fault determination process for the switching element according to the first embodiment. 図8は、第1実施形態に係る遮断スイッチ部の故障判定処理の流れの一例を示すフローチャートである。FIG. 8 is a flowchart showing an example of the flow of a failure determination process for the shutoff switch unit according to the first embodiment. 図9は、第1実施形態に係遮断スイッチ部のスイッチング素子の故障判定処理の流れの一例を示すフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart showing an example of the flow of a failure determination process for a switching element of the cutoff switch unit according to the first embodiment. 図10は、第2実施形態に係る電源システムの構成例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an example of the configuration of a power supply system according to the second embodiment. 図11は、第2実施形態に係る放電処理を説明するためのタイミングチャートである。FIG. 11 is a timing chart for explaining the discharge process according to the second embodiment. 図12は、第2実施形態に係るコンバータの放電処理の流れの一例を示すフローチャートである。FIG. 12 is a flowchart showing an example of the flow of a discharge process of the converter according to the second embodiment.

以下、添付図面を参照して、本開示に係る実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本開示が限定されるものではなく、また、以下の実施形態において、同一の部位には同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。 Below, an embodiment of the present disclosure will be described in detail with reference to the attached drawings. Note that the present disclosure is not limited to this embodiment, and in the following embodiments, the same parts are designated by the same reference numerals to avoid redundant description.

[第1実施形態]
図1は、第1実施形態に係る電源システムの構成例を示す図である。電源システム100は、第1電源1と、第2電源2と、ヒューズ3と、ヒューズ4と、制御装置10と、を含む。
[First embodiment]
1 is a diagram showing an example of the configuration of a power supply system according to a first embodiment. The power supply system 100 includes a first power supply 1, a second power supply 2, a fuse 3, a fuse 4, and a control device 10.

第1電源1は、制御装置10に電力を供給する電源装置である。第1電源1の電圧は、例えば、24Vまたは48Vが例示されるが、これに限定されない。第1電源1は、例えば、図示しないモータなどの動力源に電圧を出力する。 The first power source 1 is a power supply device that supplies power to the control device 10. The voltage of the first power source 1 is, for example, 24 V or 48 V, but is not limited to this. The first power source 1 outputs a voltage to, for example, a power source such as a motor (not shown).

第2電源2は、制御装置10に電力を供給する電源装置である。第2電源2は、第1電源1に比べて低い電圧を出力する電源装置である。第2電源2の電圧は、例えば、12Vが例示されるが、これに限定されない。第2電源2は、例えば、コンデンサであってもよい。第2電源2は、例えば、ワイパーなどの車載機器に電圧を出力する。 The second power source 2 is a power supply device that supplies power to the control device 10. The second power source 2 is a power supply device that outputs a lower voltage than the first power source 1. The voltage of the second power source 2 is, for example, 12 V, but is not limited to this. The second power source 2 may be, for example, a capacitor. The second power source 2 outputs a voltage to an in-vehicle device such as a windshield wiper.

ヒューズ3は、一端が第1電源1の正極に電気的に接続され、他端が制御装置10の電流検出部11に電気的に接続されている。ヒューズ3は、第1電源1を保護するために設けられている。ヒューズ3は、通過する電流が定格電流を超えると自己発熱により溶断する電流ヒューズである。ヒューズ3は、制御装置10から定格電流を超える過剰な電流が流れた際に溶断し、過剰な電流が第1電源1及び第1電源1に接続された各種装置に流入することを防止する。 One end of the fuse 3 is electrically connected to the positive electrode of the first power source 1, and the other end is electrically connected to the current detection unit 11 of the control device 10. The fuse 3 is provided to protect the first power source 1. The fuse 3 is a current fuse that melts due to self-heating when the current passing through it exceeds the rated current. The fuse 3 melts when an excessive current exceeding the rated current flows from the control device 10, preventing the excessive current from flowing into the first power source 1 and various devices connected to the first power source 1.

ヒューズ4は、一端が第2電源2の正極に電気的に接続され、他端が制御装置10の電流検出部17に電気的に接続されている。ヒューズ4は、第2電源2を保護するために設けられている。ヒューズ4は、通過する電流が定格電流を超えると自己発熱により溶断する電流ヒューズである。ヒューズ4は、制御装置10から定格電流を超える過剰な電流が流れた際に溶断し、過剰な電流が第2電源2に流入することを防止する。 One end of the fuse 4 is electrically connected to the positive electrode of the second power source 2, and the other end is electrically connected to the current detection unit 17 of the control device 10. The fuse 4 is provided to protect the second power source 2. The fuse 4 is a current fuse that melts due to self-heating when the current passing through it exceeds the rated current. The fuse 4 melts when an excessive current exceeding the rated current flows from the control device 10, preventing the excessive current from flowing into the second power source 2.

制御装置10は、電流検出部11と、遮断スイッチ部12と、過電流検出部13と、電圧検出部14と、電圧検出部15、出力コンデンサ16と、電流検出部17と、遮断スイッチ部18と、過電流検出部19と、電圧検出部20と、電圧検出部21と、出力コンデンサ22と、コンバータ23と、スイッチング素子診断部24と、中点電圧検出部25と、制御部26と、を備える。 The control device 10 includes a current detection unit 11, a cutoff switch unit 12, an overcurrent detection unit 13, a voltage detection unit 14, a voltage detection unit 15, an output capacitor 16, a current detection unit 17, a cutoff switch unit 18, an overcurrent detection unit 19, a voltage detection unit 20, a voltage detection unit 21, an output capacitor 22, a converter 23, a switching element diagnosis unit 24, a midpoint voltage detection unit 25, and a control unit 26.

電流検出部11は、一端がヒューズ3に電気的に接続され、他端が遮断スイッチ部12に電気的に接続されている。電流検出部11は、コンバータ23から出力される出力電流を検出する。電流検出部11は、検出結果に応じた電流検出信号を過電流検出部13に出力する。電流検出部11は、例えば、周知の電流センサであるが、これに限定されない。 The current detection unit 11 has one end electrically connected to the fuse 3 and the other end electrically connected to the cutoff switch unit 12. The current detection unit 11 detects the output current output from the converter 23. The current detection unit 11 outputs a current detection signal according to the detection result to the overcurrent detection unit 13. The current detection unit 11 is, for example, a well-known current sensor, but is not limited to this.

遮断スイッチ部12は、一端が電流検出部11に電気的に接続され、他端がコンバータ23に接続されている。遮断スイッチ部12は、第1電源1と、コンバータ23との間の電気的な接続を遮断するように構成されている。遮断スイッチ部12は、第1遮断スイッチ部とも呼ばれる。 The cutoff switch unit 12 has one end electrically connected to the current detection unit 11 and the other end connected to the converter 23. The cutoff switch unit 12 is configured to cut off the electrical connection between the first power source 1 and the converter 23. The cutoff switch unit 12 is also called the first cutoff switch unit.

図2は、遮断スイッチ部の構成例を示す図である。図2では、ヒューズ3と、電流検出部11とを省略している。図2に示すように、遮断スイッチ部12は、スイッチング素子Q11を含む。スイッチング素子Q11は、MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)などのトランジスタである。すなわち、遮断スイッチ部12は、半導体素子で構成されている。スイッチング素子Q11は、オフ状態の時には、第1電源1と、コンバータ23との間を電気的に遮断する。スイッチング素子Q11は、ゲートに制御信号が入力されるとオン状態に切り換り、第1電源1と、コンバータ23との間を電気的に接続する。スイッチング素子Q11は、シリコンパワーデバイス、GaNパワーデバイス、SiCパワーデバイス、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)などでもよい。 Figure 2 is a diagram showing an example of the configuration of the cutoff switch unit. In Figure 2, the fuse 3 and the current detection unit 11 are omitted. As shown in Figure 2, the cutoff switch unit 12 includes a switching element Q11. The switching element Q11 is a transistor such as a MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor). In other words, the cutoff switch unit 12 is composed of a semiconductor element. When the switching element Q11 is in an off state, it electrically cuts off the first power source 1 and the converter 23. When a control signal is input to the gate of the switching element Q11, the switching element Q11 switches to an on state and electrically connects the first power source 1 and the converter 23. The switching element Q11 may be a silicon power device, a GaN power device, a SiC power device, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), or the like.

なお、遮断スイッチ部12の構成は、図2に示す構成例に限られない。図3と、図4と、図5とは、遮断スイッチ部の変形例の構成例を示す図である。 The configuration of the shutoff switch unit 12 is not limited to the example configuration shown in FIG. 2. FIGS. 3, 4, and 5 are diagrams showing modified examples of the shutoff switch unit.

図3に示すように、遮断スイッチ部12Aは、スイッチング素子Q11と、スイッチング素子Q12とを備えてもよい。スイッチング素子Q11は、例えば、ドレイン端子が第1電源1に電気的に接続され、ソース端子がスイッチング素子Q12のソース端子に電気的に接続されている。スイッチング素子Q12は、例えば、ソース端子がスイッチング素子Q11のソース端子に電気的に接続され、ドレイン端子がコンバータ23に電気的に接続されてよい。図3に示す例では、スイッチング素子Q11のゲート端子及びスイッチング素子Q12のゲート端子には、それぞれ、共通の制御信号が入力されるように構成されている。 As shown in FIG. 3, the cutoff switch unit 12A may include a switching element Q11 and a switching element Q12. For example, the drain terminal of the switching element Q11 is electrically connected to the first power source 1, and the source terminal is electrically connected to the source terminal of the switching element Q12. For example, the source terminal of the switching element Q12 may be electrically connected to the source terminal of the switching element Q11, and the drain terminal may be electrically connected to the converter 23. In the example shown in FIG. 3, a common control signal is input to the gate terminal of the switching element Q11 and the gate terminal of the switching element Q12.

図4に示すように、遮断スイッチ部12Bは、スイッチング素子Q11と、スイッチング素子Q12とを備えてもよい。遮断スイッチ部12Bは、スイッチング素子Q11のソース端子及びスイッチング素子Q12のゲート端子には、それぞれ、異なる制御信号が入力されるように構成されている点で、図3に示す遮断スイッチ部12Aとは異なる。 As shown in FIG. 4, the shutoff switch unit 12B may include a switching element Q11 and a switching element Q12. The shutoff switch unit 12B differs from the shutoff switch unit 12A shown in FIG. 3 in that different control signals are input to the source terminal of the switching element Q11 and the gate terminal of the switching element Q12.

図5に示すように、遮断スイッチ部12Cは、リレーRYを備えてもよい。遮断スイッチ部12Cは、機械的に構成されていてもよい。この場合、リレーRYは、機械的な動作により、第1電源1と、コンバータ23との間を電気的に遮断したり、電気的に接続したりする。 As shown in FIG. 5, the cutoff switch unit 12C may include a relay RY. The cutoff switch unit 12C may be configured mechanically. In this case, the relay RY electrically cuts off or connects the first power source 1 and the converter 23 by mechanical operation.

図1に戻る。過電流検出部13は、電流検出部11から受けた電流検出信号に基づいて、過電流を検出する。過電流検出部13は、例えば、制御部26からの過電流診断信号に従って、過電流を検出する。過電流検出部13は、例えば、過電流を検出した場合、過電流停止回路部32に制御信号を出力する。 Returning to FIG. 1, the overcurrent detection unit 13 detects an overcurrent based on the current detection signal received from the current detection unit 11. The overcurrent detection unit 13 detects an overcurrent, for example, according to an overcurrent diagnosis signal from the control unit 26. For example, when the overcurrent detection unit 13 detects an overcurrent, it outputs a control signal to the overcurrent stop circuit unit 32.

電圧検出部14は、遮断スイッチ部12と、コンバータ23との間の電圧を検出する。電圧検出部14は、遮断スイッチ部12と、コンバータ23との間の電圧の検出結果を制御部26に出力する。電圧検出部14は、第1電圧検出部とも呼ばれる。 The voltage detection unit 14 detects the voltage between the cutoff switch unit 12 and the converter 23. The voltage detection unit 14 outputs the detection result of the voltage between the cutoff switch unit 12 and the converter 23 to the control unit 26. The voltage detection unit 14 is also called a first voltage detection unit.

電圧検出部15は、ヒューズ3と、電流検出部11との間の電圧を検出する。電圧検出部15は、ヒューズ3と、電流検出部11との間の電圧の検出結果を制御部26に出力する。電圧検出部15は、第2電圧検出部とも呼ばれる。 The voltage detection unit 15 detects the voltage between the fuse 3 and the current detection unit 11. The voltage detection unit 15 outputs the detection result of the voltage between the fuse 3 and the current detection unit 11 to the control unit 26. The voltage detection unit 15 is also called a second voltage detection unit.

出力コンデンサ16は、コンバータ23からの電圧を平滑化する。出力コンデンサ16の電圧が、第1電源1側に出力される電圧となる。 The output capacitor 16 smoothes the voltage from the converter 23. The voltage of the output capacitor 16 becomes the voltage output to the first power supply 1 side.

電流検出部17は、一端がヒューズ4に電気的に接続され、他端が遮断スイッチ部18に電気的に接続されている。電流検出部17は、コンバータ23から出力される出力電流を検出する。電流検出部17は、検出結果に応じた電流検出信号を過電流検出部19に出力する。電流検出部17は、例えば、周知の電流センサであるが、これに限定されない。 The current detection unit 17 has one end electrically connected to the fuse 4 and the other end electrically connected to the cutoff switch unit 18. The current detection unit 17 detects the output current output from the converter 23. The current detection unit 17 outputs a current detection signal according to the detection result to the overcurrent detection unit 19. The current detection unit 17 is, for example, a well-known current sensor, but is not limited to this.

遮断スイッチ部18は、一端が電流検出部17に電気的に接続され、他端がコンバータ23に接続されている。遮断スイッチ部18は、第2電源2と、コンバータ23との間の電気的な接続を遮断するように構成されている。遮断スイッチ部18は、図2から図5に示した遮断スイッチ部12と同様に構成することができる。遮断スイッチ部18は、第2遮断スイッチ部とも呼ばれる。 The shutoff switch unit 18 has one end electrically connected to the current detection unit 17 and the other end connected to the converter 23. The shutoff switch unit 18 is configured to cut off the electrical connection between the second power source 2 and the converter 23. The shutoff switch unit 18 can be configured in the same manner as the shutoff switch unit 12 shown in Figures 2 to 5. The shutoff switch unit 18 is also called a second shutoff switch unit.

過電流検出部19は、電流検出部17から受けた電流検出信号に基づいて、過電流を検出する。過電流検出部19は、例えば、制御部26からの過電流診断信号に従って、過電流を検出する。過電流検出部19は、例えば、過電流を検出した場合、過電流停止回路部32に制御信号を出力する。 The overcurrent detection unit 19 detects an overcurrent based on the current detection signal received from the current detection unit 17. The overcurrent detection unit 19 detects an overcurrent, for example, according to an overcurrent diagnosis signal from the control unit 26. For example, when the overcurrent detection unit 19 detects an overcurrent, it outputs a control signal to the overcurrent stop circuit unit 32.

電圧検出部20は、遮断スイッチ部18と、コンバータ23との間の電圧を検出する。電圧検出部20は、遮断スイッチ部18と、コンバータ23との間の電圧の検出結果を制御部26に出力する。電圧検出部20は、第3電圧検出部とも呼ばれる。 The voltage detection unit 20 detects the voltage between the cutoff switch unit 18 and the converter 23. The voltage detection unit 20 outputs the detection result of the voltage between the cutoff switch unit 18 and the converter 23 to the control unit 26. The voltage detection unit 20 is also called a third voltage detection unit.

電圧検出部21は、ヒューズ4と、電流検出部17との間の電圧を検出する。電圧検出部21は、ヒューズ4と、電流検出部17との間の電圧の検出結果を制御部26に出力する。電圧検出部21は、第4電圧検出部とも呼ばれる。 The voltage detection unit 21 detects the voltage between the fuse 4 and the current detection unit 17. The voltage detection unit 21 outputs the detection result of the voltage between the fuse 4 and the current detection unit 17 to the control unit 26. The voltage detection unit 21 is also called the fourth voltage detection unit.

出力コンデンサ22は、コンバータ23からの電圧を平滑化する。出力コンデンサ22の電圧が、第2電源2側に出力される電圧となる。 The output capacitor 22 smoothes the voltage from the converter 23. The voltage of the output capacitor 22 becomes the voltage output to the second power supply 2 side.

コンバータ23は、双方向型のDC-DCコンバータである。コンバータ23は、ハイサイド側には、スイッチング素子Q1と、スイッチング素子Q3と、・・・、スイッチング素子Qp(pは任意の奇数)と、を備える。コンバータ23は、ローサイド側には、スイッチング素子Q2と、スイッチング素子Q4と、・・・、スイッチング素子Qn(nは任意の偶数)と、を備える。コンバータ23は、ハイサイド側とローサイド側において、それぞれ同じ数のスイッチング素子を備える。コンバータ23は、少なくともハイサイド側のスイッチング素子Q1と、ローサイド側のスイッチング素子Q2とを備えていればよい。 Converter 23 is a bidirectional DC-DC converter. Converter 23 includes switching element Q1, switching element Q3, ..., switching element Qp (p is any odd number) on the high side. Converter 23 includes switching element Q2, switching element Q4, ..., switching element Qn (n is any even number) on the low side. Converter 23 includes the same number of switching elements on both the high side and the low side. Converter 23 needs to include at least switching element Q1 on the high side and switching element Q2 on the low side.

ハイサイド側のスイッチング素子Q1と、スイッチング素子Q3と、・・・、スイッチング素子Qpは、それぞれ、ドレイン端子が高電位(第1電源1の電源ライン)に電気的に接続されている。ハイサイド側のスイッチング素子Q1と、スイッチング素子Q3と、・・・、スイッチング素子Qpは、それぞれ、ドレイン端子が遮断スイッチ部12に電気的に接続されている。ハイサイド側のスイッチング素子Q1と、スイッチング素子Q3と、・・・、スイッチング素子Qpは、それぞれ、ソース端子がローサイド側のスイッチング素子Q2と、スイッチング素子Q4と、・・・、スイッチング素子Qnのドレイン端子に電気的に接続されている。 The drain terminals of the high-side switching elements Q1, Q3, ..., Qp are electrically connected to a high potential (the power line of the first power source 1). The drain terminals of the high-side switching elements Q1, Q3, ..., Qp are electrically connected to the cutoff switch unit 12. The source terminals of the high-side switching elements Q1, Q3, ..., Qp are electrically connected to the drain terminals of the low-side switching elements Q2, Q4, ..., Qn.

ローサイド側の、スイッチング素子Q2と、スイッチング素子Q4と、・・・、スイッチング素子Qnは、それぞれ、ソース端子が低電位(グラウンドライン)に電気的に接続されている。 The source terminals of the low-side switching elements Q2, Q4, ..., Qn are each electrically connected to a low potential (ground line).

コンバータ23は、コンデンサC1と、コンデンサC2と、・・・、コンデンサCm(mは任意の整数)とを備える。 Converter 23 includes capacitors C1, C2, ..., Cm (where m is any integer).

コンデンサC1は、一端がスイッチング素子Q1のドレイン端子に電気的に接続され、他端がスイッチング素子Q2のソース端子に電気的に接続されている。コンデンサC2は、一端がスイッチング素子Q3のドレイン端子に電気的に接続され、他端がスイッチング素子Q4のソース端子に電気的に接続されている。コンデンサCmは、一端がスイッチング素子Qpのドレイン端子に電気的に接続され、他端がスイッチング素子Qnのソース端子に電気的に接続されている。すなわち、コンバータ23において、ハイサイド側のスイッチング素子とローサイド側のスイッチング素子とには、コンデンサが並列に接続されている。コンデンサC1からコンデンサCmは、各スイッチング素子がスイッチング動作をする際に発生するノイズを抑制する。 One end of the capacitor C1 is electrically connected to the drain terminal of the switching element Q1, and the other end is electrically connected to the source terminal of the switching element Q2. One end of the capacitor C2 is electrically connected to the drain terminal of the switching element Q3, and the other end is electrically connected to the source terminal of the switching element Q4. One end of the capacitor Cm is electrically connected to the drain terminal of the switching element Qp, and the other end is electrically connected to the source terminal of the switching element Qn. That is, in the converter 23, the capacitors are connected in parallel to the high-side switching element and the low-side switching element. Capacitors C1 to Cm suppress noise generated when each switching element performs a switching operation.

コンバータ23は、コイルL1と、コイルL2と、・・・、コイルLmとを備える。 The converter 23 includes coil L1, coil L2, ..., coil Lm.

コイルL1は、一端がスイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2との間に電気的に接続され、他端が遮断スイッチ部18に電気的に接続されている。コイルL2は、一端がスイッチング素子Q3とスイッチング素子Q4との間に電気的に接続され、他端が遮断スイッチ部18に電気的に接続されている。コイルLmは、一端がスイッチング素子Qpとスイッチング素子Qnとの間に電気的に接続され、他端が遮断スイッチ部18に電気的に接続されている。すなわち、コンバータ23において、ハイサイド側の各スイッチ素子とローサイド側の各スイッチ素子との間と、遮断スイッチ部18との間には、コイルが電気的に接続されている。言い換えると、各コイルは、一端がハイサイド側のスイッチ素子とローサイド側のスイッチ素子との間に電気的に接続され、他端が遮断スイッチ部18に電気的に接続されている。すなわち、コンバータ23において、ハイサイド側の各スイッチ素子とローサイド側の各スイッチ素子との間には、それぞれ、遮断スイッチ部18が電気的に接続されている。 One end of the coil L1 is electrically connected between the switching element Q1 and the switching element Q2, and the other end is electrically connected to the cutoff switch section 18. One end of the coil L2 is electrically connected between the switching element Q3 and the switching element Q4, and the other end is electrically connected to the cutoff switch section 18. One end of the coil Lm is electrically connected between the switching element Qp and the switching element Qn, and the other end is electrically connected to the cutoff switch section 18. That is, in the converter 23, the coils are electrically connected between each switch element on the high side and each switch element on the low side, and between the cutoff switch section 18. In other words, one end of each coil is electrically connected between the switch element on the high side and the switch element on the low side, and the other end is electrically connected to the cutoff switch section 18. That is, in the converter 23, the cutoff switch section 18 is electrically connected between each switch element on the high side and each switch element on the low side.

スイッチング素子診断部24は、コンバータ23の各スイッチ素子の故障を判定するための信号を出力する。スイッチング素子診断部24は、例えば、第1電源1および第2電源2とは異なる補助電源からの電圧Vcをコンバータ23の各スイッチ素子の故障を判定するための信号として出力する。補助電源は、例えば、コンバータ23の内部で必要な電力を生成する図示しない電源である。 The switching element diagnostic unit 24 outputs a signal for determining a failure of each switch element of the converter 23. The switching element diagnostic unit 24 outputs, for example, a voltage Vc from an auxiliary power source different from the first power source 1 and the second power source 2 as a signal for determining a failure of each switch element of the converter 23. The auxiliary power source is, for example, a power source (not shown) that generates the power required inside the converter 23.

中点電圧検出部25は、ハイサイド側の各スイッチ素子と、ローサイド側の各スイッチ素子の間の電圧である、中点電圧を検出する。中点電圧検出部25は、例えば、スイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2との間の中点電圧を検出する。 The midpoint voltage detection unit 25 detects the midpoint voltage, which is the voltage between each switch element on the high side and each switch element on the low side. The midpoint voltage detection unit 25 detects, for example, the midpoint voltage between switching element Q1 and switching element Q2.

制御部26は、遮断スイッチ駆動部30と、遮断スイッチ駆動部31と、過電流停止回路部32と、スイッチング素子制御部33と、電源制御部34と、を備える。 The control unit 26 includes a cutoff switch drive unit 30, a cutoff switch drive unit 31, an overcurrent stop circuit unit 32, a switching element control unit 33, and a power supply control unit 34.

遮断スイッチ駆動部30は、遮断スイッチ部12のオン状態とオフ状態を切り替える。遮断スイッチ駆動部30は、例えば、コンバータ23のハイサイド側のスイッチング素子とローサイド側のスイッチング素子との間の中点電圧を測定する際には、遮断スイッチ部12をオフ状態にする。 The shutoff switch drive unit 30 switches the shutoff switch unit 12 between the on and off states. For example, when measuring the midpoint voltage between the high-side switching element and the low-side switching element of the converter 23, the shutoff switch drive unit 30 turns the shutoff switch unit 12 off.

遮断スイッチ駆動部31は、遮断スイッチ部18のオン状態とオフ状態を切り替える。遮断スイッチ駆動部31は、例えば、コンバータ23のハイサイド側のスイッチング素子とローサイド側のスイッチング素子との間の中点電圧を測定する際には、遮断スイッチ部18をオフ状態にする。 The shutoff switch drive unit 31 switches the shutoff switch unit 18 between the on and off states. For example, when measuring the midpoint voltage between the high-side switching element and the low-side switching element of the converter 23, the shutoff switch drive unit 31 turns the shutoff switch unit 18 off.

過電流停止回路部32は、過電流検出部13または過電流検出部19が過電流を検出した場合に、コンバータ23の各スイッチング素子を停止させるための制御信号を出力する。 The overcurrent stop circuit unit 32 outputs a control signal to stop each switching element of the converter 23 when the overcurrent detection unit 13 or the overcurrent detection unit 19 detects an overcurrent.

スイッチング素子制御部33は、コンバータ23の各スイッチング素子を制御する。スイッチング素子制御部33は、例えば、過電流検出部13または過電流検出部19が過電流を検出した場合には、過電流停止回路部32からの制御信号に従って、コンバータ23の各スイッチング素子を制御する。スイッチング素子制御部33は、コンバータ23の対象となるスイッチング素子の短絡故障を判定するために、対象となるスイッチング素子をオフ状態に切り替える。スイッチング素子制御部33は、コンバータ23の対象となるスイッチング素子のオープン故障を判定するために、対象となるスイッチング素子をオン状態に切り替える。 The switching element control unit 33 controls each switching element of the converter 23. For example, when the overcurrent detection unit 13 or the overcurrent detection unit 19 detects an overcurrent, the switching element control unit 33 controls each switching element of the converter 23 according to a control signal from the overcurrent stop circuit unit 32. The switching element control unit 33 switches the target switching element of the converter 23 to the OFF state in order to determine whether the target switching element of the converter 23 has a short-circuit failure. The switching element control unit 33 switches the target switching element of the converter 23 to the ON state in order to determine whether the target switching element of the converter 23 has an open-circuit failure.

電源制御部34は、制御装置10の各部を制御する。電源制御部34は、例えば、過電流検出部13に対して制御信号S1を出力して、過電流を検出させる。電源制御部34は、例えば、過電流検出部19に対して制御信号S2を出力して、過電流を検出させる。電源制御部34は、例えば、制御信号S3を遮断スイッチ駆動部30に出力して、遮断スイッチ部12を制御させる。電源制御部34は、例えば、制御信号S4を遮断スイッチ駆動部31に出力して、遮断スイッチ部18を制御させる。電源制御部34は、例えば、スイッチング素子診断部24に制御信号S5を出力して、コンバータ23のハイサイド側のスイッチング素子とローサイド側のスイッチング素子との間の中点電圧を検出する処理を実行させる。電源制御部34は、例えば、制御信号S6をスイッチング素子制御部33に出力して、各スイッチング素子を制御させる。 The power supply control unit 34 controls each unit of the control device 10. For example, the power supply control unit 34 outputs a control signal S1 to the overcurrent detection unit 13 to detect an overcurrent. For example, the power supply control unit 34 outputs a control signal S2 to the overcurrent detection unit 19 to detect an overcurrent. For example, the power supply control unit 34 outputs a control signal S3 to the shutoff switch drive unit 30 to control the shutoff switch unit 12. For example, the power supply control unit 34 outputs a control signal S4 to the shutoff switch drive unit 31 to control the shutoff switch unit 18. For example, the power supply control unit 34 outputs a control signal S5 to the switching element diagnosis unit 24 to execute a process of detecting a midpoint voltage between the switching element on the high side and the switching element on the low side of the converter 23. For example, the power supply control unit 34 outputs a control signal S6 to the switching element control unit 33 to control each switching element.

電源制御部34は、電圧検出部14から遮断スイッチ部12とコンバータ23との間の電圧の検出結果を取得する。電源制御部34は、電圧検出部15からヒューズ3と電流検出部11との間の電圧の検出結果を取得する。電源制御部34は、電圧検出部20から遮断スイッチ部18とコンバータ23との間の電圧の検出結果を取得する。電源制御部34は、電圧検出部21からヒューズ4と電流検出部17との間の電圧の検出結果を取得する。電源制御部34は、電圧検出部14、電圧検出部15、電圧検出部20、及び電圧検出部21からの取得した検出結果に基づいて、遮断スイッチ部12及び遮断スイッチ部18の短絡故障を判定する。 The power supply control unit 34 acquires the detection result of the voltage between the cutoff switch unit 12 and the converter 23 from the voltage detection unit 14. The power supply control unit 34 acquires the detection result of the voltage between the fuse 3 and the current detection unit 11 from the voltage detection unit 15. The power supply control unit 34 acquires the detection result of the voltage between the cutoff switch unit 18 and the converter 23 from the voltage detection unit 20. The power supply control unit 34 acquires the detection result of the voltage between the fuse 4 and the current detection unit 17 from the voltage detection unit 21. The power supply control unit 34 determines the short-circuit failure of the cutoff switch unit 12 and the cutoff switch unit 18 based on the detection results acquired from the voltage detection unit 14, the voltage detection unit 15, the voltage detection unit 20, and the voltage detection unit 21.

電源制御部34は、中点電圧検出部25からコンバータ23のハイサイド側のスイッチング素子とローサイド側の間の中電電圧の検出結果を取得する。電源制御部34は、中点電圧検出部25から取得した中点電圧の検出結果に基づいて、ハイサイド側のスイッチング素子及びローサイド側のスイッチング素子の短絡故障及びオープン故障を判定する。 The power supply control unit 34 obtains the detection result of the midpoint voltage between the high-side switching element and the low-side switching element of the converter 23 from the midpoint voltage detection unit 25. Based on the detection result of the midpoint voltage obtained from the midpoint voltage detection unit 25, the power supply control unit 34 determines whether there is a short-circuit fault or an open-circuit fault in the high-side switching element and the low-side switching element.

図6を用いて、ハイサイド側のスイッチング素子と、ローサイド側のスイッチング素子との間の中点電圧を検出する方法について説明する。以下では、スイッチング素子Q1と、スイッチング素子Q2との間の中点電圧を検出する方法について説明する。 Using FIG. 6, we will explain a method for detecting the midpoint voltage between the high-side switching element and the low-side switching element. Below, we will explain a method for detecting the midpoint voltage between switching element Q1 and switching element Q2.

図6に示すように、スイッチング素子診断部24は、トランジスタTr1と、ダイオード241と、抵抗素子242と、を備える。 As shown in FIG. 6, the switching element diagnostic unit 24 includes a transistor Tr1, a diode 241, and a resistor element 242.

トランジスタTr1は、例えば、バイポーラトランジスタであるが、これに限定されない。トランジスタTr1のエミッタ端子には、図示しない補助電源からの電圧Vcが入力される。トランジスタTr1のベース端子には、電源制御部34からの制御信号S5が入力される。トランジスタTr1のベース端子に制御信号S5が入力されることで、エミッタ端子に入力された電圧Vcに応じた電流が、エミッタ端子からコレクタ端子へと流れる。 Transistor Tr1 is, for example, but not limited to, a bipolar transistor. A voltage Vc from an auxiliary power supply (not shown) is input to the emitter terminal of transistor Tr1. A control signal S5 from the power supply control unit 34 is input to the base terminal of transistor Tr1. When the control signal S5 is input to the base terminal of transistor Tr1, a current corresponding to the voltage Vc input to the emitter terminal flows from the emitter terminal to the collector terminal.

ダイオード241は、アノード端子がトランジスタTr1のコレクタ端子に電気的に接続され、カソード端子が抵抗素子242の一端に電気的に接続されている。 The anode terminal of the diode 241 is electrically connected to the collector terminal of the transistor Tr1, and the cathode terminal is electrically connected to one end of the resistor element 242.

抵抗素子242は、一端がダイオード241のカソード端子に電気的に接続され、他端がスイッチング素子Q1のドレイン端子に電気的に接続されている。抵抗素子242は、電流制限用の抵抗素子である。 One end of the resistor element 242 is electrically connected to the cathode terminal of the diode 241, and the other end is electrically connected to the drain terminal of the switching element Q1. The resistor element 242 is a resistor element for limiting current.

すなわち、スイッチング素子診断部24は、トランジスタTr1のエミッタ端子に電圧Vcが入力され、ベース端子に制御信号S5が入力されることで、スイッチング素子Q1のドレイン端子に電圧Vcを印加する。 That is, the switching element diagnostic unit 24 applies voltage Vc to the drain terminal of the switching element Q1 by inputting voltage Vc to the emitter terminal of transistor Tr1 and control signal S5 to the base terminal.

中点電圧検出部25は、ツェナーダイオード251と、抵抗素子252と、分圧回路253と、電圧検出部254と、を備える。 The midpoint voltage detection unit 25 includes a Zener diode 251, a resistive element 252, a voltage divider circuit 253, and a voltage detection unit 254.

ツェナーダイオード251は、アノード端子がスイッチング素子Q2のソース端子に電気的に接続され、カソード端子が抵抗素子252の一端に電気的に接続されている。 The anode terminal of the Zener diode 251 is electrically connected to the source terminal of the switching element Q2, and the cathode terminal is electrically connected to one end of the resistor element 252.

抵抗素子252は、一端がツェナーダイオード251のカソード端子に電気的に接続され、他端がスイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2との間に一端が電気的に接続されたコイルL1の他端に電気的に接続されている。 One end of the resistor element 252 is electrically connected to the cathode terminal of the Zener diode 251, and the other end is electrically connected to the other end of the coil L1, one end of which is electrically connected between the switching element Q1 and the switching element Q2.

分圧回路253は、一端がツェナーダイオード251のカソード端子に電気的に接続され、他端がツェナーダイオード251のアノード端子に電気的に接続されている。言い換えれば、分圧回路253は、ツェナーダイオード251に並列に接続されている。 One end of the voltage divider circuit 253 is electrically connected to the cathode terminal of the Zener diode 251, and the other end is electrically connected to the anode terminal of the Zener diode 251. In other words, the voltage divider circuit 253 is connected in parallel to the Zener diode 251.

電圧検出部254は、分圧回路253からの出力によりスイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2との間の中点電圧を検出する。 The voltage detection unit 254 detects the midpoint voltage between the switching elements Q1 and Q2 based on the output from the voltage divider circuit 253.

スイッチング素子制御部33は、スイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2との間の中点電圧を検出する際に、スイッチング素子Q1のオン状態とオフ状態とを切り替える。スイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2との間の中点電圧を検出することで、スイッチング素子Q1またはスイッチング素子Q2の故障を判定することができる。 The switching element control unit 33 switches the on state and off state of the switching element Q1 when detecting the midpoint voltage between the switching elements Q1 and Q2. By detecting the midpoint voltage between the switching elements Q1 and Q2, it is possible to determine whether the switching element Q1 or the switching element Q2 is faulty.

例えば、スイッチング素子Q1がオフ状態の時、スイッチング素子Q1が正常であればスイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2との間の中点電圧は0である。スイッチング素子Q1が短絡故障している場合には、スイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2との間の中点電圧は、スイッチング素子診断部24に入力された補助電源の電圧Vcとなる。 For example, when switching element Q1 is in the off state, if switching element Q1 is normal, the midpoint voltage between switching element Q1 and switching element Q2 is 0. If switching element Q1 has a short-circuit fault, the midpoint voltage between switching element Q1 and switching element Q2 becomes the auxiliary power supply voltage Vc input to the switching element diagnosis unit 24.

例えば、スイッチング素子Q1がオン状態の時、スイッチング素子Q1が正常であればスイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2との間の中点電圧はスイッチング素子診断部24に入力された補助電源の電圧Vcとなる。スイッチング素子Q1がオープン故障している場合には、スイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2との間の中点電圧は0となる。スイッチング素子Q2が短絡故障をしている場合には、スイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2との間の中点電圧は、スイッチング素子診断部24に入力された補助電源の電圧Vcから徐々に0に変化する。 For example, when switching element Q1 is in the on state, if switching element Q1 is normal, the midpoint voltage between switching element Q1 and switching element Q2 is the voltage Vc of the auxiliary power supply input to the switching element diagnosis unit 24. If switching element Q1 has an open circuit fault, the midpoint voltage between switching element Q1 and switching element Q2 is 0. If switching element Q2 has a short circuit fault, the midpoint voltage between switching element Q1 and switching element Q2 gradually changes from the voltage Vc of the auxiliary power supply input to the switching element diagnosis unit 24 to 0.

すなわち、スイッチング素子Q1の状態と、スイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2との間の中点電圧の値によって、スイッチング素子Q1またはスイッチング素子Q2の故障を判定することができる。 In other words, a fault in switching element Q1 or switching element Q2 can be determined based on the state of switching element Q1 and the value of the midpoint voltage between switching element Q1 and switching element Q2.

図7を用いて、第1実施形態に係るスイッチング素子の故障判定処理について説明する。図7は、第1実施形態に係るスイッチング素子の故障判定処理を説明するためのタイミングチャートである。なお、図7に示すタイミングチャートは、遮断スイッチ部12が図2に示す構成であり、遮断スイッチ部18が図3に示す構成である場合のタイミングチャートである。 The fault determination process for the switching element according to the first embodiment will be described with reference to FIG. 7. FIG. 7 is a timing chart for describing the fault determination process for the switching element according to the first embodiment. Note that the timing chart shown in FIG. 7 is a timing chart for the case where the shutoff switch unit 12 has the configuration shown in FIG. 2 and the shutoff switch unit 18 has the configuration shown in FIG. 3.

図7は、第1実施形態に係るコンバータ23のスイッチング素子Q1またはスイッチング素子Q2の故障を判定する処理を示す。 Figure 7 shows the process of determining whether switching element Q1 or switching element Q2 of converter 23 in the first embodiment has a fault.

図7において、タイミングt1からタイミングt2の期間が遮断スイッチ部12と遮断スイッチ部18の短絡故障の確認期間である。タイミングt2からタイミングt5の期間がスイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2との間の中点電圧の確認期間である。 In FIG. 7, the period from timing t1 to timing t2 is the period for checking for a short-circuit fault between the shutoff switch unit 12 and the shutoff switch unit 18. The period from timing t2 to timing t5 is the period for checking the midpoint voltage between the switching element Q1 and the switching element Q2.

図7において、(a)は、スイッチング素子診断部24に電圧を供給する補助電源の電圧値を示す。(b)は、遮断スイッチ部12の状態を示す。(c)は、遮断スイッチ部18の状態を示す。(d)は、スイッチング素子Q1の状態を示す。(e)は、スイッチング素子Q2の状態を示す。(f)は、スイッチング素子診断部24の状態を示す。(g)は、スイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2との間の中点電圧の電圧値を示す。(h)は、波形101が電圧検出部14の電圧の検出結果を示し、波形102が電圧検出部15の電圧の検出結果を示す。(i)は、波形201が電圧検出部20の電圧の検出結果を示し、波形202が電圧検出部21の電圧の検出結果を示す。 In FIG. 7, (a) shows the voltage value of the auxiliary power supply that supplies voltage to the switching element diagnostic unit 24. (b) shows the state of the shutoff switch unit 12. (c) shows the state of the shutoff switch unit 18. (d) shows the state of the switching element Q1. (e) shows the state of the switching element Q2. (f) shows the state of the switching element diagnostic unit 24. (g) shows the voltage value of the midpoint voltage between the switching elements Q1 and Q2. (h) shows the waveform 101 indicating the voltage detection result of the voltage detection unit 14, and the waveform 102 indicating the voltage detection result of the voltage detection unit 15. (i) shows the waveform 201 indicating the voltage detection result of the voltage detection unit 20, and the waveform 202 indicating the voltage detection result of the voltage detection unit 21.

補助電源の電圧値は、タイミングt1からタイミングt5の期間の間、Vcである。遮断スイッチ部12、遮断スイッチ部18、およびスイッチング素子Q2は、タイミングt1からタイミングt5の期間の間、オフ状態である。タイミングt1からタイミングt5の期間の間、電圧検出部15で検出される電圧値は、第1電源1の電圧値であるV1である。タイミングt1からタイミングt5の期間の間、電圧検出部21で検出される電圧値は、第2電源2の電圧値であるV2である。 The voltage value of the auxiliary power supply is Vc during the period from timing t1 to timing t5. The shutoff switch unit 12, the shutoff switch unit 18, and the switching element Q2 are in the off state during the period from timing t1 to timing t5. During the period from timing t1 to timing t5, the voltage value detected by the voltage detection unit 15 is V1, which is the voltage value of the first power supply 1. During the period from timing t1 to timing t5, the voltage value detected by the voltage detection unit 21 is V2, which is the voltage value of the second power supply 2.

タイミングt1で、スイッチング素子診断部24は、制御信号S5を受けて、オン状態に切り換る。これにより、タイミングt1で、スイッチング素子Q1のドレイン端子にVcの電圧値が印加される。タイミングt1で、波形101に示すように、電圧検出部14で検出される電圧値が徐々に上昇する。 At time t1, the switching element diagnostic unit 24 receives the control signal S5 and switches to the on state. As a result, at time t1, the voltage value of Vc is applied to the drain terminal of the switching element Q1. At time t1, the voltage value detected by the voltage detection unit 14 gradually increases, as shown by the waveform 101.

タイミングt2で、波形101に示すように、電圧検出部14で検出される電圧値がV1aに達する。タイミングt2からタイミングt3の期間で、遮断スイッチ部12および遮断スイッチ部18の故障がなければ、電圧検出部14の検出結果がV1a、電圧検出部15の検出結果がV1、電圧検出部20の検出結果が0、電圧検出部21の検出結果がV2となる。 At time t2, as shown in waveform 101, the voltage value detected by voltage detection unit 14 reaches V1a. If there are no failures in shutoff switch unit 12 and shutoff switch unit 18 during the period from time t2 to time t3, the detection result of voltage detection unit 14 will be V1a, the detection result of voltage detection unit 15 will be V1, the detection result of voltage detection unit 20 will be 0, and the detection result of voltage detection unit 21 will be V2.

タイミングt3からタイミングt4の期間は、スイッチング素子Q1がオフ状態であり、スイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2との間の中点電圧は0である。タイミングt3からタイミングt4の期間で、スイッチング素子Q1に短絡故障が発生していれば、中点電圧の値はVcになる。 During the period from timing t3 to timing t4, switching element Q1 is in the off state, and the midpoint voltage between switching element Q1 and switching element Q2 is 0. If a short-circuit fault occurs in switching element Q1 during the period from timing t3 to timing t4, the value of the midpoint voltage becomes Vc.

タイミングt4で、スイッチング素子Q1は、オン状態になる。スイッチング素子Q1がオン状態になると、スイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2との間の中点電圧は、徐々に上昇する。 At timing t4, switching element Q1 is turned on. When switching element Q1 is turned on, the midpoint voltage between switching element Q1 and switching element Q2 gradually increases.

タイミングt4からタイミングt5の期間で、スイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2との間の中点電圧は、補助電源のVcを分圧回路253に応じて分圧された分圧電圧Vc1に達する。タイミングt4からタイミングt5の期間で、スイッチング素子Q1がオープン故障している場合には、スイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2との間の中点電圧は0になる。タイミングt4からタイミングt5の期間で、スイッチング素子Q2が短絡故障している場合には、スイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2との間の中点電圧は、Vcに達した後に徐々に0まで変化する。タイミングt4からタイミングt5の期間で、電圧検出部20の検出結果が所定電圧値であるV2aに達する。 During the period from timing t4 to timing t5, the midpoint voltage between switching element Q1 and switching element Q2 reaches a divided voltage Vc1 obtained by dividing the auxiliary power supply Vc according to the voltage divider circuit 253. If switching element Q1 has an open circuit fault during the period from timing t4 to timing t5, the midpoint voltage between switching element Q1 and switching element Q2 becomes 0. If switching element Q2 has a short circuit fault during the period from timing t4 to timing t5, the midpoint voltage between switching element Q1 and switching element Q2 gradually changes to 0 after reaching Vc. During the period from timing t4 to timing t5, the detection result of the voltage detection unit 20 reaches a predetermined voltage value V2a.

タイミングt5で、スイッチング素子Q1は、オフ状態になる。 At time t5, switching element Q1 turns off.

タイミングt5からタイミングt6の期間の間で、スイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2との間の中点電圧は、0になる。タイミングt5からタイミングt6の期間の間で、電圧検出部20の検出結果が0になる。 During the period from timing t5 to timing t6, the midpoint voltage between switching element Q1 and switching element Q2 becomes 0. During the period from timing t5 to timing t6, the detection result of the voltage detection unit 20 becomes 0.

タイミングt6で、スイッチング素子診断部24は、オフ状態になる。これにより、第1実施形態に係るスイッチング素子の故障判定処理が終了する。 At timing t6, the switching element diagnostic unit 24 is turned off. This ends the fault determination process for the switching element according to the first embodiment.

[処理内容]
図8を用いて、第1実施形態に係る制御部の処理内容について説明する。図8は、第1実施形態に係る遮断スイッチ部の故障判定処理の流れの一例を示すフローチャートである。
[Processing content]
The processing contents of the control unit according to the first embodiment will be described with reference to Fig. 8. Fig. 8 is a flowchart showing an example of the flow of a failure determination process of the cutoff switch unit according to the first embodiment.

図8に示す、制御部26の処理は、遮断スイッチ部12及び遮断スイッチ部18をオフ状態で実施される処理である。 The processing of the control unit 26 shown in FIG. 8 is performed with the shutoff switch unit 12 and the shutoff switch unit 18 in the OFF state.

制御部26は、第2電源2側の遮断スイッチ部18の内側の電圧は所定値未満であるか否かを判定する(ステップS101)。具体的には、制御部26は、電圧検出部20の電圧の検出結果が所定値未満であるか否かを判定する。遮断スイッチ部18の内側の電圧が所定値未満であると判定された場合(ステップS101;Yes)、ステップS102に進む。遮断スイッチ部18の内側の電圧が所定値未満であると判定されない場合(ステップS101;No)、ステップS104に進む。 The control unit 26 determines whether the voltage inside the cutoff switch unit 18 on the second power source 2 side is less than a predetermined value (step S101). Specifically, the control unit 26 determines whether the voltage detection result of the voltage detection unit 20 is less than a predetermined value. If it is determined that the voltage inside the cutoff switch unit 18 is less than the predetermined value (step S101; Yes), the process proceeds to step S102. If it is not determined that the voltage inside the cutoff switch unit 18 is less than the predetermined value (step S101; No), the process proceeds to step S104.

ステップS101でYesと判定された場合、第1電源1側の遮断スイッチ部12の内側の電圧は所定値未満であるか否かを判定する(ステップS102)。具体的には。制御部26は電圧検出部14の電圧の検出結果が所定値未満であるか否かを判定する。遮断スイッチ部12の内側の電圧が所定値未満であると判定された場合(ステップS102;Yes)、ステップS103に進む。遮断スイッチ部12の内側の電圧が所定値未満であると判定されない場合(ステップS102;No)、ステップS104に進む。 If the answer to step S101 is Yes, it is determined whether or not the voltage inside the cutoff switch unit 12 on the first power source 1 side is less than a predetermined value (step S102). Specifically, the control unit 26 determines whether or not the voltage detection result of the voltage detection unit 14 is less than a predetermined value. If it is determined that the voltage inside the cutoff switch unit 12 is less than the predetermined value (step S102; Yes), the process proceeds to step S103. If it is not determined that the voltage inside the cutoff switch unit 12 is less than the predetermined value (step S102; No), the process proceeds to step S104.

ステップS102でYesと判定された場合は、制御部26は、遮断スイッチ部12及び遮断スイッチ部18は、正常であると判定する(ステップS103)。具体的には、制御部26は、遮断スイッチ部12及び遮断スイッチ部18は、故障していないと判定する。そして、図8の処理を終了する。 If step S102 returns Yes, the control unit 26 determines that the shutoff switch unit 12 and the shutoff switch unit 18 are normal (step S103). Specifically, the control unit 26 determines that the shutoff switch unit 12 and the shutoff switch unit 18 are not malfunctioning. Then, the process of FIG. 8 ends.

ステップS101又はステップS102でNoと判定された場合、制御部26は、遮断スイッチ部12又は遮断スイッチ部18は、異常であると判定する(ステップS104)。具体的には、制御部26は、ステップS101でNoと判定された場合には、遮断スイッチ部18は故障していると判定する。制御部26、ステップS102でNoと判定された場合には、遮断スイッチ部12は故障していると判定する。制御部26は、遮断スイッチ部12又は遮断スイッチ部18が故障していると判定した場合には、その旨の情報を図示しない上位装置に出力する。そして、図8の処理を終了する。 If step S101 or step S102 is judged as No, the control unit 26 judges that the shutoff switch unit 12 or the shutoff switch unit 18 is abnormal (step S104). Specifically, if step S101 is judged as No, the control unit 26 judges that the shutoff switch unit 18 is malfunctioning. If step S102 is judged as No, the control unit 26 judges that the shutoff switch unit 12 is malfunctioning. If the control unit 26 judges that the shutoff switch unit 12 or the shutoff switch unit 18 is malfunctioning, it outputs information to that effect to a higher-level device (not shown). Then, the processing of FIG. 8 ends.

図9を用いて、第1実施形態に係る制御部の処理内容について説明する。図9は、第1実施形態に係る遮断スイッチ部のスイッチング素子の故障判定処理の流れの一例を示すフローチャートである。以下では、スイッチング素子Q1及びスイッチング素子Q2の故障を判定する場合を例に説明する。 The processing contents of the control unit according to the first embodiment will be described using FIG. 9. FIG. 9 is a flowchart showing an example of the flow of the fault determination process of the switching elements of the cutoff switch unit according to the first embodiment. Below, an example will be described in which faults are determined for switching elements Q1 and Q2.

図9に示す、制御部26の処理は、遮断スイッチ部12及び遮断スイッチ部18は、オフ状態で実施される処理である。 The processing of the control unit 26 shown in FIG. 9 is performed when the shutoff switch unit 12 and the shutoff switch unit 18 are in the off state.

制御部26は、スイッチング素子診断部24をオン状態にする(ステップS201)。具体的には、制御部26は、制御信号S5をスイッチング素子診断部24に出力して、スイッチング素子診断部24をオン状態にする。そして、ステップS202に進む。 The control unit 26 turns on the switching element diagnosis unit 24 (step S201). Specifically, the control unit 26 outputs a control signal S5 to the switching element diagnosis unit 24 to turn on the switching element diagnosis unit 24. Then, the process proceeds to step S202.

制御部26は、第1電源1側の遮断スイッチ部12の内側で電圧を検出したか否かを判定する(ステップS202)。具体的には、制御部26は、電圧検出部20が電圧を検出したか否かを判定する。遮断スイッチ部12の内側で電圧を検出したと判定された場合(ステップS202;Yes)、ステップS203に進む。遮断スイッチ部12の内側で電圧を検出したと判定されない場合(ステップS202;No)、ステップS210に進む。 The control unit 26 determines whether or not a voltage has been detected inside the cutoff switch unit 12 on the first power source 1 side (step S202). Specifically, the control unit 26 determines whether or not the voltage detection unit 20 has detected a voltage. If it is determined that a voltage has been detected inside the cutoff switch unit 12 (step S202; Yes), the process proceeds to step S203. If it is not determined that a voltage has been detected inside the cutoff switch unit 12 (step S202; No), the process proceeds to step S210.

ステップS202でYesと判定された場合、制御部26は、中点電圧は0であるか否かを判定する(ステップS203)。具体的には、制御部26は、中点電圧検出部25が検出した、スイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2との間の中点電圧が0であるか否かを判定する。中点電圧は0であると判定された場合(ステップS203;Yes)、ステップS204に進む。中点電圧は0でないと判定された場合(ステップS203;No)、ステップS210に進む。 If the result of the determination in step S202 is Yes, the control unit 26 determines whether or not the midpoint voltage is 0 (step S203). Specifically, the control unit 26 determines whether or not the midpoint voltage between the switching element Q1 and the switching element Q2 detected by the midpoint voltage detection unit 25 is 0. If the midpoint voltage is determined to be 0 (step S203; Yes), the process proceeds to step S204. If the midpoint voltage is determined to be not 0 (step S203; No), the process proceeds to step S210.

ステップS203でYesと判定された場合、制御部26は、スイッチング素子Q1をオン状態に切り替える(ステップS204)。そして、ステップ205に進む。 If step S203 returns Yes, the control unit 26 switches the switching element Q1 to the ON state (step S204). Then, the process proceeds to step 205.

制御部26は、中点電圧は所定値であるか否かを判定する(ステップS205)。具体的には、制御部26は、中点電圧検出部25が検出した、スイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2との間の中点電圧が補助電源の電圧Vcであるか否かを判定する。中点電圧は所定値であると判定された場合(ステップS205;Yes)、ステップS206に進む。中点電圧は所定値であると判定されない場合(ステップS205;No)、ステップS210に進む。 The control unit 26 determines whether the midpoint voltage is a predetermined value (step S205). Specifically, the control unit 26 determines whether the midpoint voltage between the switching element Q1 and the switching element Q2 detected by the midpoint voltage detection unit 25 is the voltage Vc of the auxiliary power supply. If it is determined that the midpoint voltage is a predetermined value (step S205; Yes), the process proceeds to step S206. If it is not determined that the midpoint voltage is a predetermined value (step S205; No), the process proceeds to step S210.

制御部26は、第2電源2側の遮断スイッチ部18の内側の電圧は所定値以上であるか否かを判定する(ステップS206)。具体的には、制御部26は、電圧検出部20が検出した電圧が所定値以上であるか否かを判定する。遮断スイッチ部18の内側の電圧が所定値以上であると判定された場合(ステップS206;Yes)、ステップS207に進む。遮断スイッチ部18の内側の電圧が所定値以上であると判定されない場合(ステップS206;No)、ステップS210に進む。 The control unit 26 determines whether the voltage inside the cutoff switch unit 18 on the second power source 2 side is equal to or greater than a predetermined value (step S206). Specifically, the control unit 26 determines whether the voltage detected by the voltage detection unit 20 is equal to or greater than a predetermined value. If it is determined that the voltage inside the cutoff switch unit 18 is equal to or greater than the predetermined value (step S206; Yes), the process proceeds to step S207. If it is not determined that the voltage inside the cutoff switch unit 18 is equal to or greater than the predetermined value (step S206; No), the process proceeds to step S210.

ステップS206でYesと判定された場合、制御部26は、正常であると判定する(ステップS207)。具体的には、制御部26は、スイッチング素子Q1、スイッチング素子Q2、コイルL1は故障していないと判定する。そして、ステップS208に進む。 If step S206 returns Yes, the control unit 26 determines that they are normal (step S207). Specifically, the control unit 26 determines that the switching element Q1, the switching element Q2, and the coil L1 are not faulty. Then, the process proceeds to step S208.

制御部26は、スイッチング素子Q1をオフ状態に切り替える(ステップS208)。そして、ステップS209に進む。 The control unit 26 switches the switching element Q1 to the OFF state (step S208). Then, the process proceeds to step S209.

制御部26は、スイッチング素子診断部24をオフ状態にする(ステップS209)。具体的には、制御部26は、制御信号S5を停止させて、スイッチング素子診断部24をオフ状態にする。そして、図9の処理を終了する。 The control unit 26 turns off the switching element diagnosis unit 24 (step S209). Specifically, the control unit 26 stops the control signal S5 to turn off the switching element diagnosis unit 24. Then, the process of FIG. 9 ends.

ステップS202でNo、ステップS203でNo、ステップS205でNo、又はステップS206でNoと判定された場合、制御部26は、異常と判定する(ステップS210)。具体的には、制御部26は、ステップS202でNoと判定された場合、補助電源の異常と判定する。制御部26は、ステップS203でNoと判定された場合、スイッチング素子Q1の短絡故障であると判定する。制御部26は、ステップS205でNoと判定された場合、検出した電圧が0である場合には、Q1がオープン故障をしていると判定する。制御部26は、ステップS205でNoと判定された場合、検出した電圧が補助電源の電圧Vcから0に変化する場合には、スイッチング素子Q2が短絡故障をしていると判定する。制御部26は、ステップS206でNoと判定された場合、第2電源2に起因するプリチャージ異常であると判定する。制御部26は、ステップS206でNoと判定された場合、コイルL1に起因する故障であると判定する。コイルL1に起因する故障の一例について説明する。例えば、ステップS206では、スイッチング素子Q1及びスイッチング素子診断部24は、オン状態なので、補助電源の電圧VcがコイルL1から遮断スイッチ部18に印加される。ここで、補助電源からの電圧の異常はステップS202で判定している。そのため、例えば、コイルL1がオープン故障している場合などに、制御部26は、ステップS206でNoと判定する。そして、図9の処理を終了する。 If it is determined that No in step S202, No in step S203, No in step S205, or No in step S206, the control unit 26 determines that there is an abnormality (step S210). Specifically, if it is determined that No in step S202, the control unit 26 determines that there is an abnormality in the auxiliary power supply. If it is determined that No in step S203, the control unit 26 determines that there is a short-circuit failure in the switching element Q1. If it is determined that No in step S205 and the detected voltage is 0, the control unit 26 determines that Q1 has an open circuit failure. If it is determined that No in step S205 and the detected voltage changes from the voltage Vc of the auxiliary power supply to 0, the control unit 26 determines that there is a short circuit failure in the switching element Q2. If it is determined that No in step S206, the control unit 26 determines that there is a precharge abnormality caused by the second power supply 2. If the determination in step S206 is No, the control unit 26 determines that the fault is due to the coil L1. An example of a fault due to the coil L1 will be described. For example, in step S206, the switching element Q1 and the switching element diagnostic unit 24 are in the ON state, so that the voltage Vc of the auxiliary power supply is applied from the coil L1 to the cutoff switch unit 18. Here, an abnormality in the voltage from the auxiliary power supply is determined in step S202. Therefore, for example, if the coil L1 has an open fault, the control unit 26 determines No in step S206. Then, the process of FIG. 9 ends.

上述のとおり、第1実施形態では、コンバータ23に2つの電源を接続した状態で、コンバータ23のハイサイド側のスイッチング素子とローサイド側のスイッチング素子の中点電圧を測定することで、各スイッチング素子の故障判定を行うことができる。これにより、第1実施形態は、各スイッチング素子に故障が発生していた場合であっても、コンバータ23と電源との間に設けられたヒューズを溶断することなく、各スイッチング素子の故障判定を行うことができる。 As described above, in the first embodiment, with two power sources connected to the converter 23, a fault determination can be performed for each switching element by measuring the midpoint voltage of the high-side switching element and the low-side switching element of the converter 23. As a result, in the first embodiment, even if a fault occurs in each switching element, a fault determination can be performed for each switching element without blowing a fuse provided between the converter 23 and the power source.

[第2実施形態]
図10は、第2実施形態に係る電源システムの構成例を示す図である。電源システム100Aは、放電回路部27と、制御部26Aが放電回路駆動部35を備える点で、図1に示す電源システム100とは異なる。
[Second embodiment]
Fig. 10 is a diagram showing an example of the configuration of a power supply system according to the second embodiment. The power supply system 100A differs from the power supply system 100 shown in Fig. 1 in that a discharge circuit unit 27 and a control unit 26A include a discharge circuit driving unit 35.

コンバータ23が動作を開始した後、動作を終了するとコンバータ23の内部のコンデンサC1からコンデンサCmなどには電荷が残っていることがある。コンバータ23を次の動作前の中点電圧を検出する処理を行う際に、コンバータ23の内部に電荷が残っていると基準値が変化してしまうので、正確な中点電圧の値を検出することができない可能性がある。そのため、第2実施形態では、コンバータ23の動作終了後に、コンバータ23の内部の電荷を放電させる。 After converter 23 starts operating, when the operation ends, charge may remain in capacitors C1 to Cm inside converter 23. When converter 23 performs a process to detect the midpoint voltage before the next operation, if charge remains inside converter 23, the reference value will change, and it may not be possible to detect an accurate midpoint voltage value. Therefore, in the second embodiment, the charge inside converter 23 is discharged after converter 23 ends its operation.

放電回路部27は、一端がコンバータ23のハイサイド側のスイッチング素子のドレイン端子に電気的に接続され、他端がコンバータ23のローサイド側のスイッチング素子のソース端子に電気的に接続されている。放電回路部27は、放電回路駆動部35からの制御信号に従って、コンバータ23の内部の電荷を放電する。放電回路部27は、遮断スイッチ部12および遮断スイッチ部18がオフ状態であるときに、コンバータ23の内部の電荷を放電する。放電回路部27は、例えば、トランジスタで構成されているが、これに限定されない。 The discharge circuit unit 27 has one end electrically connected to the drain terminal of the switching element on the high side of the converter 23, and the other end electrically connected to the source terminal of the switching element on the low side of the converter 23. The discharge circuit unit 27 discharges the charge inside the converter 23 in accordance with a control signal from the discharge circuit drive unit 35. The discharge circuit unit 27 discharges the charge inside the converter 23 when the cutoff switch unit 12 and the cutoff switch unit 18 are in the off state. The discharge circuit unit 27 is composed of, for example, a transistor, but is not limited to this.

放電回路駆動部35は、放電回路部27に制御信号を出力して放電回路部27を駆動させて、コンバータ23の内部の電荷を放電させる。放電回路駆動部35は、電源制御部34からの制御に従って、放電回路部27に制御信号を出力する。 The discharge circuit drive unit 35 outputs a control signal to the discharge circuit unit 27 to drive the discharge circuit unit 27 and discharge the charge inside the converter 23. The discharge circuit drive unit 35 outputs a control signal to the discharge circuit unit 27 according to the control from the power supply control unit 34.

電源制御部34は、放電回路駆動部35に制御信号を出力して、放電回路駆動部35に放電回路部27を駆動させる。電源制御部34は、例えば、電圧検出部14および電圧検出部20の電圧の検出結果が所定の電圧値以下となると、制御信号の出力を停止する。 The power supply control unit 34 outputs a control signal to the discharge circuit drive unit 35 to cause the discharge circuit drive unit 35 to drive the discharge circuit unit 27. For example, when the voltage detection results of the voltage detection unit 14 and the voltage detection unit 20 become equal to or lower than a predetermined voltage value, the power supply control unit 34 stops outputting the control signal.

図11を用いて、第2実施形態に係るコンバータの放電処理について説明する。図11は、第2実施形態に係る放電処理を説明するためのタイミングチャートである。なお、図11に示すタイミングチャートは、遮断スイッチ部12が図2に示す構成であり、遮断スイッチ部18が図3に示す構成である場合のタイミングチャートである。 The discharge process of the converter according to the second embodiment will be described with reference to FIG. 11. FIG. 11 is a timing chart for explaining the discharge process according to the second embodiment. Note that the timing chart shown in FIG. 11 is a timing chart for the case where the cutoff switch unit 12 has the configuration shown in FIG. 2 and the cutoff switch unit 18 has the configuration shown in FIG. 3.

図11は、コンバータ23の動作終了後の処理を示す。図11において、タイミングt3からタイミングt4の期間が、コンバータ23の内部の電荷を放電する期間である。 Figure 11 shows the processing after the operation of the converter 23 ends. In Figure 11, the period from timing t3 to timing t4 is the period during which the charge inside the converter 23 is discharged.

図11において、(a)は、スイッチング素子診断部24に電圧を供給する補助電源の電圧値を示す。(b)は、遮断スイッチ部12の状態を示す。(c)は、遮断スイッチ部18の状態を示す。(d)は、スイッチング素子Q1の状態を示す。(e)は、スイッチング素子Q2の状態を示す。(f)は、スイッチング素子診断部24の状態を示す。(g)は、スイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2との間の中点電圧の電圧値を示す。(h)は、波形101が電圧検出部14の電圧の検出結果を示し、波形102が電圧検出部15の電圧の検出結果を示す。(i)は、波形201が電圧検出部20の電圧の検出結果を示し、波形202が電圧検出部21の電圧の検出結果を示す。(j)は、放電回路部27の状態を示す。 In FIG. 11, (a) shows the voltage value of the auxiliary power supply that supplies voltage to the switching element diagnostic unit 24. (b) shows the state of the shutoff switch unit 12. (c) shows the state of the shutoff switch unit 18. (d) shows the state of the switching element Q1. (e) shows the state of the switching element Q2. (f) shows the state of the switching element diagnostic unit 24. (g) shows the voltage value of the midpoint voltage between the switching elements Q1 and Q2. (h) shows the waveform 101 indicating the voltage detection result of the voltage detection unit 14, and the waveform 102 indicating the voltage detection result of the voltage detection unit 15. (i) shows the waveform 201 indicating the voltage detection result of the voltage detection unit 20, and the waveform 202 indicating the voltage detection result of the voltage detection unit 21. (j) shows the state of the discharge circuit unit 27.

タイミングt1で、各スイッチング素子がオフの状態で遮断スイッチ部12がオフ状態になる。タイミングt1からタイミングt2の期間で、電圧検出部20で検出される電圧値は下降する。 At timing t1, the cutoff switch unit 12 is turned off while all switching elements are turned off. During the period from timing t1 to timing t2, the voltage value detected by the voltage detection unit 20 decreases.

タイミングt2で、遮断スイッチ部18がオフ状態になる。 At timing t2, the cutoff switch unit 18 is turned off.

タイミングt3で、放電回路部27は、オン状態になる。タイミングt3からタイミングt4の期間は、放電回路部27は、オン状態を継続する。 At timing t3, the discharge circuit unit 27 is turned on. During the period from timing t3 to timing t4, the discharge circuit unit 27 continues to be in the on state.

タイミングt3からタイミングt4の期間は、電圧検出部14で検出される電圧値は下降する。タイミングt4で、放電回路部27は、オフ状態になる。 During the period from timing t3 to timing t4, the voltage value detected by the voltage detection unit 14 decreases. At timing t4, the discharge circuit unit 27 is turned off.

タイミングt4からタイミングt5の期間で、図示しない上位装置からの命令または外部機器などから停止命令が発生していることにより補助電源はオフ状態になる。これにより、第2実施形態に係る放電処理が終了する。 During the period from timing t4 to timing t5, the auxiliary power supply is turned off due to a command from a higher-level device (not shown) or a stop command from an external device. This ends the discharge process according to the second embodiment.

[処理内容]
図12を用いて、第2実施形態に係る制御部の処理内容について説明する。図12は、第2実施形態に係るコンバータの放電処理の流れの一例を示すフローチャートである。
[Processing content]
The processing contents of the control unit according to the second embodiment will be described with reference to Fig. 12. Fig. 12 is a flowchart showing an example of the flow of the discharge processing of the converter according to the second embodiment.

図12に示す処理は、制御部26Aがコンバータの動作の終了後に、外部機器などから停止命令を受けた後に実施する処理である。 The process shown in FIG. 12 is performed by the control unit 26A after the converter has finished operating and after it receives a stop command from an external device, etc.

制御部26Aは、第1電源1側の遮断スイッチ部12をオフ状態にする(ステップS301)。具体的には、制御部26Aは、遮断スイッチ部12をオフ状態にして、第1電源1と、コンバータ23とを電気的に遮断する。そして、ステップS302に進む。 The control unit 26A turns off the cutoff switch unit 12 on the first power source 1 side (step S301). Specifically, the control unit 26A turns off the cutoff switch unit 12 to electrically cut off the first power source 1 and the converter 23. Then, the process proceeds to step S302.

制御部26Aは、第2電源2側の遮断スイッチ部18をオフ状態にする(ステップS302)。具体的には、制御部26Aは、遮断スイッチ部18をオフ状態にして、第2電源2と、コンバータ23とを電気的に遮断する。そして、ステップS303に進む。 The control unit 26A turns off the cutoff switch unit 18 on the second power source 2 side (step S302). Specifically, the control unit 26A turns off the cutoff switch unit 18 to electrically cut off the second power source 2 and the converter 23. Then, the process proceeds to step S303.

制御部26Aは、放電回路部27をオン状態にする(ステップS303)。具体的には、制御部26Aは、放電回路部27をオン状態にして、コンバータ23内部の電荷を放電させる。そして、ステップS304に進む。 The control unit 26A turns on the discharge circuit unit 27 (step S303). Specifically, the control unit 26A turns on the discharge circuit unit 27 to discharge the charge inside the converter 23. Then, the process proceeds to step S304.

制御部26Aは、所定時間待機する(ステップS304)。具体的には、制御部26Aは、コンバータ23の電荷が放電されるまで待機する。そして、ステップS305に進む。 The control unit 26A waits for a predetermined time (step S304). Specifically, the control unit 26A waits until the charge in the converter 23 is discharged. Then, the process proceeds to step S305.

制御部26Aは、第2電源2側の遮断スイッチ部18の内側の電圧は所定値未満であるか否かを判定する(ステップS305)。具体的には、制御部26Aは、電圧検出部20で検出された電圧値が所定値未満であるか否かを判定する。より具体的には、制御部26Aは、電圧検出部20で検出された電圧値が第2電源2の電圧V2未満であるか否かを判定する。遮断スイッチ部18の内側の電圧は所定値未満であると判定された場合(ステップS305;Yes)、ステップS306に進む。遮断スイッチ部18の内側の電圧は所定値未満であると判定されない場合(ステップS305;No)、ステップS308に進む。 The control unit 26A determines whether the voltage inside the cutoff switch unit 18 on the second power source 2 side is less than a predetermined value (step S305). Specifically, the control unit 26A determines whether the voltage value detected by the voltage detection unit 20 is less than a predetermined value. More specifically, the control unit 26A determines whether the voltage value detected by the voltage detection unit 20 is less than the voltage V2 of the second power source 2. If it is determined that the voltage inside the cutoff switch unit 18 is less than the predetermined value (step S305; Yes), the process proceeds to step S306. If it is not determined that the voltage inside the cutoff switch unit 18 is less than the predetermined value (step S305; No), the process proceeds to step S308.

ステップS305でYesと判定された場合、制御部26Aは、第1電源1側の遮断スイッチ部12の内側の電圧は所定値未満であるか否かを判定する(ステップS306)。具体的には、制御部26Aは、電圧検出部14で検出された電圧値が所定値未満であるか否かを判定する。より具体的には、制御部26Aは、電圧検出部14で検出された電圧値が第1電源1の電圧V1未満であるか否かを判定する。遮断スイッチ部12の内側の電圧は所定値未満であると判定された場合(ステップS306;Yes)、ステップS307に進む。遮断スイッチ部12の内側の電圧は所定値未満であると判定されない場合(ステップS306;No)、ステップS308に進む。 If the answer to step S305 is Yes, the control unit 26A determines whether the voltage inside the cutoff switch unit 12 on the first power source 1 side is less than a predetermined value (step S306). Specifically, the control unit 26A determines whether the voltage value detected by the voltage detection unit 14 is less than a predetermined value. More specifically, the control unit 26A determines whether the voltage value detected by the voltage detection unit 14 is less than the voltage V1 of the first power source 1. If it is determined that the voltage inside the cutoff switch unit 12 is less than the predetermined value (step S306; Yes), the process proceeds to step S307. If it is not determined that the voltage inside the cutoff switch unit 12 is less than the predetermined value (step S306; No), the process proceeds to step S308.

ステップS306でYesと判定された場合、制御部26Aは、放電回路部27をオフ状態にする(ステップS307)。具体的には、制御部26Aは、放電回路部27をオフ状態にして、コンバータ23の放電処理を終了する。そして、図12の処理を終了する。 If the determination in step S306 is Yes, the control unit 26A turns off the discharge circuit unit 27 (step S307). Specifically, the control unit 26A turns off the discharge circuit unit 27 and ends the discharge process of the converter 23. Then, the process of FIG. 12 ends.

ステップS305でNoと判定された場合又はステップS306でNoと判定された場合、制御部26Aは、遮断スイッチ部12又は遮断スイッチ部18が故障していると判定する(ステップS308)。具体的には、制御部26Aは、ステップS305でNoと判定された場合、遮断スイッチ部18が短絡故障していると判定する。制御部26Aは、ステップS306でNoと判定された場合、遮断スイッチ部12が短絡故障していると判定する。そして、図12の処理を終了する。 If step S305 is judged as No or if step S306 is judged as No, the control unit 26A judges that the shutoff switch unit 12 or the shutoff switch unit 18 has a fault (step S308). Specifically, if step S305 is judged as No, the control unit 26A judges that the shutoff switch unit 18 has a short-circuit fault. If step S306 is judged as No, the control unit 26A judges that the shutoff switch unit 12 has a short-circuit fault. Then, the processing of FIG. 12 ends.

上述のとおり、第2実施形態は、コンバータ23の動作終了後、コンバータ23の内部の電荷を放電させることができる。これにより、第2実施形態は、コンバータ23の起動前と終了後の状態を同一にすることができるので、コンバータ23を再起動させた際に、ハイサイド側のスイッチング素子とローサイド側のスイッチング素子との間の中点電圧を適切に検出することができる。 As described above, in the second embodiment, the electric charge inside the converter 23 can be discharged after the operation of the converter 23 ends. As a result, in the second embodiment, the state before and after the start of the converter 23 can be made the same, so that when the converter 23 is restarted, the midpoint voltage between the switching element on the high side and the switching element on the low side can be appropriately detected.

以上、本開示の実施形態を説明したが、これら実施形態の内容により本開示が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、前述した実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。 Although the embodiments of the present disclosure have been described above, the present disclosure is not limited to the contents of these embodiments. The above-mentioned components include those that a person skilled in the art can easily imagine, those that are substantially the same, and those that are within the so-called equivalent range. Furthermore, the above-mentioned components can be combined as appropriate. Furthermore, various omissions, substitutions, or modifications of the components can be made without departing from the spirit of the above-mentioned embodiments.

1 第1電源
2 第2電源
3,4 ヒューズ
10 制御装置
11,17 電流検出部
12,18 遮断スイッチ部
13,19 過電流検出部
14,15,20,21,254 電圧検出部
16,22 出力コンデンサ
23 コンバータ
24 スイッチング素子診断部
241 ダイオード
242,252 抵抗素子
25 中点電圧検出部
251 ツェナーダイオード
253 分圧回路
26,26A 制御部
27 放電回路部
30,31 遮断スイッチ駆動部
33 スイッチング素子制御部
34 電源制御部
35 放電回路駆動部
100 電源システム
REFERENCE SIGNS LIST 1 First power supply 2 Second power supply 3, 4 Fuse 10 Control device 11, 17 Current detection section 12, 18 Shutdown switch section 13, 19 Overcurrent detection section 14, 15, 20, 21, 254 Voltage detection section 16, 22 Output capacitor 23 Converter 24 Switching element diagnostic section 241 Diode 242, 252 Resistance element 25 Midpoint voltage detection section 251 Zener diode 253 Voltage divider circuit 26, 26A Control section 27 Discharge circuit section 30, 31 Shutdown switch drive section 33 Switching element control section 34 Power supply control section 35 Discharge circuit drive section 100 Power supply system

Claims (5)

第1電源と、第2電源との間に設けられ、ドレイン端子が電源ラインに電気的に接続されたハイサイドスイッチ素子と、ドレイン端子が前記ハイサイドスイッチ素子のソース端子に電気的に接続され、ソース端子がグラウンドラインに電気的に接続されたローサイドスイッチ素子とを、それぞれ少なくとも1つ含むコンバータと、
一端が前記第1電源の正極に電気的に接続され、他端が前記ハイサイドスイッチ素子のドレイン端子に電気的に接続された第1遮断スイッチ部と、
一端が前記第2電源の正極に電気的に接続され、他端が前記ハイサイドスイッチ素子のソース端子に電気的に接続された第2遮断スイッチ部と、
前記ハイサイドスイッチ素子と、前記ローサイドスイッチ素子との間の中点電圧を検出する中点電圧検出部と、
前記中点電圧検出部が前記中点電圧の検出を行う際に、前記第1遮断スイッチ部と、前記第2遮断スイッチ部との状態をオフ状態に制御する制御部と、
を備える、制御装置。
a converter including at least one high-side switch element provided between a first power source and a second power source, the high-side switch element having a drain terminal electrically connected to a power source line, and a low-side switch element having a drain terminal electrically connected to a source terminal of the high-side switch element and a source terminal electrically connected to a ground line;
a first cutoff switch unit having one end electrically connected to the positive electrode of the first power supply and the other end electrically connected to the drain terminal of the high-side switch element;
a second cutoff switch unit having one end electrically connected to the positive electrode of the second power supply and the other end electrically connected to the source terminal of the high-side switch element;
a midpoint voltage detection unit that detects a midpoint voltage between the high-side switch element and the low-side switch element;
a control unit that controls the first shutoff switch unit and the second shutoff switch unit to an off state when the midpoint voltage detection unit detects the midpoint voltage;
A control device comprising:
前記制御部は、前記中点電圧検出部による前記中点電圧の検出結果に基づいて、前記ハイサイドスイッチ素子および前記ローサイドスイッチ素子の少なくとも一方の故障を判定する、
請求項1に記載の制御装置。
the control unit determines a failure of at least one of the high-side switch element and the low-side switch element based on a detection result of the midpoint voltage by the midpoint voltage detection unit.
The control device according to claim 1 .
前記ハイサイドスイッチ素子のドレインに補助電圧を印加する補助電源を備え、
前記制御部は、前記ハイサイドスイッチ素子のドレイン端子に補助電圧が印加された状態の前記中点電圧検出部による前記中点電圧の検出結果に基づいて、前記ハイサイドスイッチ素子および前記ローサイドスイッチ素子の少なくとも一方の故障を判定する、
請求項1または2に記載の制御装置。
an auxiliary power supply that applies an auxiliary voltage to a drain of the high-side switch element;
the control unit determines a failure of at least one of the high-side switch element and the low-side switch element based on a detection result of the midpoint voltage by the midpoint voltage detection unit in a state in which an auxiliary voltage is applied to a drain terminal of the high-side switch element.
The control device according to claim 1 or 2.
前記第1遮断スイッチ部および前記第2遮断スイッチ部は、それぞれ、少なくとも1つの半導体素子を含む、
請求項1から3のいずれか1項に記載の制御装置。
The first shutoff switch unit and the second shutoff switch unit each include at least one semiconductor element.
The control device according to any one of claims 1 to 3.
第1電源と、第2電源との間に設けられ、ドレイン端子が電源ラインに電気的に接続されたハイサイドスイッチ素子と、ドレイン端子が前記ハイサイドスイッチ素子のソース端子に電気的に接続され、ソース端子がグラウンドラインに電気的に接続されたローサイドスイッチ素子とを、それぞれ少なくとも1つ含むコンバータにおいて、前記ハイサイドスイッチ素子と、前記ローサイドスイッチ素子との間の中点電圧を検出するステップと、
前記中点電圧の検出を行う際に、一端が前記第1電源の正極に電気的に接続され、他端が前記ハイサイドスイッチ素子のドレイン端子に電気的に接続された第1遮断スイッチ部と、一端が前記第2電源の正極に電気的に接続され、他端が前記ハイサイドスイッチ素子のソース端子に電気的に接続された第2遮断スイッチ部とをオフ状態に制御するステップと、
を含む、制御方法。
In a converter including at least one high-side switch element provided between a first power source and a second power source, the high-side switch element having a drain terminal electrically connected to a power source line, and a low-side switch element having a drain terminal electrically connected to a source terminal of the high-side switch element and a source terminal electrically connected to a ground line, the converter comprises: detecting a midpoint voltage between the high-side switch element and the low-side switch element;
a step of controlling, when detecting the midpoint voltage, a first shutoff switch unit, one end of which is electrically connected to the positive electrode of the first power supply and the other end of which is electrically connected to the drain terminal of the high-side switch element, and a second shutoff switch unit, one end of which is electrically connected to the positive electrode of the second power supply and the other end of which is electrically connected to the source terminal of the high-side switch element, to an off state;
A control method comprising:
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