(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】2021501551
(43)【公表日】20210114
(54)【発明の名称】パイロヒューズ回路
(51)【国際特許分類】
   H02H 3/08 20060101AFI20201211BHJP
   H02H 3/087 20060101ALI20201211BHJP
   H02H 3/05 20060101ALI20201211BHJP
【FI】
   !H02H3/08 T
   !H02H3/087
   !H02H3/05 B
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
【全頁数】14
(21)【出願番号】2020523401
(86)(22)【出願日】20181025
(85)【翻訳文提出日】20200619
(86)【国際出願番号】US2018057564
(87)【国際公開番号】WO2019084304
(87)【国際公開日】20190502
(31)【優先権主張番号】62/576,668
(32)【優先日】20171025
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】16/018,759
(32)【優先日】20180626
(33)【優先権主張国】US
(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DJ,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JO,JP,KE,KG,KH,KN,KP,KR,KW,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT
(71)【出願人】
【識別番号】390020248
【氏名又は名称】日本テキサス・インスツルメンツ合同会社
【住所又は居所】東京都新宿区西新宿六丁目24番1号
(71)【出願人】
【識別番号】507107291
【氏名又は名称】テキサス インスツルメンツ インコーポレイテッド
【住所又は居所】アメリカ合衆国 テキサス州 75265−5474 ダラス メイル ステイション 3999 ピーオーボックス 655474
(74)【上記1名の代理人】
【識別番号】100098497
【弁理士】
【氏名又は名称】片寄 恭三
(72)【発明者】
【氏名】タラカ ラマ チャンドラ レディ カムバン
【住所又は居所】ドイツ連邦共和国 85354 フライジング, ウンテレ ハウプトシュトラーセ 25
【テーマコード(参考)】
5G004
5G142
【Fターム(参考)】
5G004AA04
5G004AB02
5G004BA03
5G004BA04
5G004CA06
5G004DA02
5G004DC07
5G142EE02
5G142FF03
5G142FF09
5G142FF22
5G142FF33
(57)【要約】
パイロヒューズ制御システム(101)が、電流感知回路(102)及び診断回路(104)を含む。電流感知回路(102)は、導体(122)に流れる電流が閾値電流を超えるかどうかを判定するように構成される。診断回路(104)は、電流感知回路(102)に結合されている。診断回路(104)は、電流感知回路(102)によって生成された閾値電流を超える電流のインジケーションが、導体(122)に流れる電流によって引き起こされたものであり、電流感知回路(102)における故障によって引き起こされたものではないかどうかを判定するように構成される。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
パイロヒューズ制御回路であって、
導体に流れる電流が閾値電流を超えるかを判定するように構成される電流感知回路、及び
前記電流感知回路に結合される診断回路であって、前記電流感知回路によって生成される、前記閾値電流を超える電流のインジケーションが、前記導体に流れる電流によって引き起こされており、前記電流感知回路の故障によって引き起こされないかを判定するように構成される、前記診断回路、
を含む、パイロヒューズ制御回路。
【請求項2】
請求項1に記載のパイロヒューズ制御回路であって、前記電流感知回路が、前記導体に配置されるシャント抵抗器を横切る電圧を測定するように構成される第1の絶縁増幅器を含む、パイロヒューズ制御回路。
【請求項3】
請求項2に記載のパイロヒューズ制御回路であって、前記電流感知回路が、前記第1の絶縁増幅器の出力に結合される第1のコンパレータを含み、前記第1のコンパレータが、前記第1の絶縁増幅器の出力電圧を、前記閾値電流を表す閾値電圧と比較するように構成される、パイロヒューズ制御回路。
【請求項4】
請求項3に記載のパイロヒューズ制御回路であって、前記診断回路が、
前記第1の絶縁増幅器の第1の入力端子に結合されるスイッチ、
前記第1の絶縁増幅器の第2の入力端子に結合される第2の絶縁増幅器であって、前記第2の絶縁増幅器が、前記第1の絶縁増幅器の前記第2の入力端子を介する前記スイッチからの電流フローを検出するように構成される、前記第2の絶縁増幅器、及び、
前記第2の絶縁増幅器の出力に結合される第2のコンパレータであって、前記第2の絶縁増幅器の出力電圧を、前記第1の絶縁増幅器の前記第2の入力端子に流れる所定の電流を表す閾値電圧と比較するように構成される、前記第2のコンパレータ、
を含む、パイロヒューズ制御回路。
【請求項5】
請求項4に記載のパイロヒューズ制御回路であって、前記第1のコンパレータの前記出力が電流が前記閾値電流を超えることを示すことと、前記第2のコンパレータの前記出力が前記第1の絶縁増幅器の前記第2の端子に流れる電流が前記所定の電流を超えることを示すこととに基づいて、パイロヒューズをトリガするように構成される制御回路要素を更に含む、パイロヒューズ制御回路。
【請求項6】
請求項5に記載のパイロヒューズ制御回路であって、前記制御回路要素が、前記第1のコンパレータ、前記第2のコンパレータ、及び前記スイッチに結合されるプロセッサを含み、前記プロセッサが、
前記第1のコンパレータによって生成される出力信号に基づいて前記スイッチを制御し、
前記第1のコンパレータによって生成される前記出力信号と前記第2のコンパレータによって生成される出力信号とに基づいて、パイロヒューズを制御する、
ように構成されている、
パイロヒューズ制御回路。
【請求項7】
請求項5に記載のパイロヒューズ制御回路であって、前記制御回路要素が、前記第1のコンパレータ及び前記第2のコンパレータに結合されるANDゲートを含み、前記ANDゲートが、前記第1のコンパレータによって生成される出力信号と前記第2の制御回路によって生成される出力信号とに基づいて前記パイロヒューズをトリガするように構成される、パイロヒューズコンパレータ。
【請求項8】
請求項5に記載のパイロヒューズ制御回路であって、前記第1のコンパレータによって生成される前記出力信号が電流が前記閾値電流を超えることを示すこと、又は前記第2のコンパレータによって生成される前記出力信号が第1の絶縁増幅器の前記第2の端子に流れる電流が前記所定の電流を超えることを示すことに基づいて、前記パイロヒューズ制御回路の外部の回路に対する第1の状態を示すように構成される故障インジケータを更に含む、パイロヒューズ制御回路。
【請求項9】
請求項1に記載のパイロヒューズ制御回路であって、前記第1の絶縁増幅器の電力入力回路及び前記前記第2の絶縁増幅器の入力回路に電力供給電圧を生成するように構成されるスイッチモード電力供給を更に含む、パイロヒューズ制御回路。
【請求項10】
パイロヒューズを制御するための方法であって、
導体に流れる電流を第1の絶縁増幅器によって測定すること、
前記第1の絶縁増幅器の入力端子に流れる電流を第2の絶縁増幅器によって測定すること、及び
前記導体に流れる前記電流が第1の閾値電流を超え、前記入力端子に流れる前記電流が第2の閾値電流を超えることに応答して、前記導体に結合されるパイロヒューズの活性化をトリガすること、
を含む。
【請求項11】
請求項10に記載の方法であって、前記第1の絶縁増幅器によって生成される出力信号を、前記第1の閾値電流を表す電圧と、コンパレータによって比較することを更に含む、方法。
【請求項12】
請求項11に記載の方法であって、前記入力端子が第1の入力端子であり、前記方法が更に、前記導体に流れる前記電流が前記第1の閾値電流を超えることを示す前記比較に応答して、前記第1の絶縁増幅器の前記第2の入力端子へ電流が流れ得るようにスイッチを閉じることを含む、方法。
【請求項13】
請求項10に記載の方法であって、前記導体に流れる前記電流が前記第1の閾値電流を超えるか、又は前記入力端子に流れる前記電流が前記第2の閾値電流を超えることに応答して、故障インジケーションを生成することを更に含む、方法。
【請求項14】
請求項10に記載の方法であって、前記第2の絶縁増幅器によって生成される出力信号を、前記第2の閾値電流を表す電圧と、コンパレータによって、比較することを更に含む、方法。
【請求項15】
請求項10に記載の方法であって、前記入力端子に流れる前記電流が前記第2の閾値電流より小さいことに基づいて、前記パイロヒューズの活性化を阻止することを更に含む、方法。
【請求項16】
パイロヒューズ回路であって、
導体における電流フローを表す信号を第1の電力ドメインから第2の電力ドメインに伝送するように構成される第1の絶縁増幅器、
前記第1の絶縁増幅器の入力端子における電流フローを表す信号を前記第1の電力ドメインから前記第2の電力ドメインに伝送するように構成される第2の絶縁増幅器、及び
前記第1の絶縁増幅器によって生成される出力信号が第1の電流閾値を超える前記導体における電流フローを表すことと、前記第2の絶縁増幅器によって生成される出力信号が第2の電流閾値を超える前記第1の絶縁増幅器の入力端子における電流フローを表すこととに基づいてパイロヒューズを活性化するように構成される制御回路要素、
を含む、パイロヒューズ回路。
【請求項17】
請求項16に記載のパイロヒューズ回路であって、
前記第2の電力ドメインに配置され、前記第1の絶縁増幅器の出力に結合される第1のコンパレータであって、前記第1の絶縁増幅器の前記出力における電圧を前記第1の電流閾値を表す電圧と比較するように構成される、前記第1のコンパレータ、及び
前記第2の電力ドメインに配置され、前記第2の絶縁増幅器の出力に結合される第2のコンパレータであって、前記第2の絶縁増幅器の前記出力における電圧を前記第2の電流閾値を表す電圧と比較するように構成される、前記第2のコンパレータ、
を更に含む、パイロヒューズ回路。
【請求項18】
請求項16に記載のパイロヒューズ回路であって、前記入力端子が第1の入力端子であり、前記パイロヒューズ回路が、
前記第1の電力ドメインに配置され、前記第1の絶縁増幅器の第2の入力端子に結合されるスイッチ、及び
前記第2の電力ドメインから前記第1の電力ドメインに信号を転送するためのアイソレータであって、前記スイッチに結合され、前記第1のコンパレータの出力に結合される、前記アイソレータ、
を更に含み、
前記制御回路要素が、前記第1のコンパレータと、前記第2のコンパレータと、前記アイソレータとに結合されるプロセッサを含み、前記プロセッサが、
前記導体における電流フローが前記第1の電流閾値を超えたことを示す前記第1の絶縁増幅器の前記第1のコンパレータの前記出力に基づいて、前記スイッチを閉じ、
前記第1の絶縁増幅器の前記入力端子における電流フローが前記第2の電流閾値より小さいことを示す前記第2のコンパレータの前記出力に基づいて、前記パイロヒューズの活性化を阻止するように構成される、
パイロヒューズ回路。
【請求項19】
請求項16に記載のパイロヒューズ回路であって、前記入力端子が第1の入力端子であり、前記パイロヒューズ回路が、
前記第1の電力ドメインに配置され、前記第1の絶縁増幅器の前記第2の入力端子に結合されるスイッチ、及び
前記第2の電力ドメインから前記第1の電力ドメインに信号を転送するためのアイソレータであって、前記アイソレータが、前記スイッチと前記第1のコンパレータの出力とに結合され、前記第1のコンパレータの前記出力が、前記導体における電流フローが第1の電流閾値を超えることを示すことに基づいて前記スイッチを閉じるように構成される、前記アイソレータ、
を更に含み、
前記制御回路要素が、前記第1のコンパレータと、前記第2のコンパレータと、前記パイロヒューズとに結合される論理ゲートを含み、前記論理ゲートが、前記第2のコンパレータの前記出力が、前記第1の絶縁増幅器の前記入力端子における電流フローが前記第2の電流閾値より小さいことを示すことに基づいて、前記パイロヒューズの活性化を阻止するように構成される、
パイロヒューズ回路。
【請求項20】
請求項16に記載のパイロヒューズ回路であって、前記第1の絶縁増幅器の出力が、前記導体における電流フローが前記第1の電流閾値を超えることを示すこと、又は、前記第2の絶縁増幅器の出力が、前記第1の絶縁増幅器の前記入力端子における電流フローが前記第2の電流閾値を超えることを示すことに基づいて、前記パイロヒューズ回路の外部の回路要素に対する故障状態を示すように構成される故障インジケータを更に含む、パイロヒューズ回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
ハイブリッド及び電気自動車のバッテリーは大量のエネルギーを蓄える。様々な障害状態下において、車両火災につながり得る過電流事象を防止するために、バッテリーはできるだけ速く車両の電気システムから電気的に絶縁される必要がある。例えば、車両が衝突に巻き込まれた場合、短絡回路により引き起こされる火災の可能性を減らすため、車両のバッテリーを電気システムから切り離す必要がある。パイロヒューズは、車両のバッテリーを車両の電気システムから素早く切り離すために用いられる絶縁デバイスの1つのタイプである。
【発明の概要】
【0002】
一例において、パイロヒューズ制御システムが、電流感知回路及び診断回路を含む。電流感知回路は、導体に流れる電流が閾値電流を超えるか否かを判定するように構成される。診断回路は電流感知回路に結合される。診断回路は、電流感知回路によって生成された閾値電流を超える電流のインジケーションが、導体に流れる電流によって引き起こされたものであり、電流感知回路の故障によって引き起こされたものではないかを判定するように構成される。
【0003】
別の例において、パイロヒューズを制御するための方法が、導体に流れる電流を第1の絶縁増幅器によって測定すること、及び、第1の絶縁増幅器の入力端子に流れる電流を第2の絶縁増幅器によって測定することを含む。導体に流れる電流が第1の閾値電流を超え、入力端子に流れる電流が第2の閾値電流を超えたことに応答して、導体に結合されたパイロヒューズの活性化がトリガされる。
【0004】
更なる例において、パイロヒューズ回路が、第1の絶縁増幅器、第2の絶縁増幅器、及び制御回路要素を含む。第1の絶縁増幅器は、導体における電流フローを表す信号を第1の電力ドメインから第2の電力ドメインに伝送するように構成される。第2の絶縁増幅器は、第1の絶縁増幅器の入力端子における電流フローを表す信号を第1の電力ドメインから第2の電力ドメインに伝送するように構成される。制御回路要素は、第1の絶縁増幅器の出力が、導体における電流フローが第1の電流閾値を超えることを示すことと、第2の絶縁増幅器の出力が、第1の絶縁増幅器の入力端子における電流フローが第2の電流閾値を超えることを示すこととに基づいて、パイロヒューズを活性化するように構成される。
【図面の簡単な説明】
【0005】
【図1】例示の実施例に従ったパイロヒューズ回路の第1の例の概略図を示す。
【0006】
【図2】例示の実施例に従ったパイロヒューズ回路の第2の例の概略図を示す。
【0007】
【図3】例示の実施例に従ってパイロヒューズを制御するための方法のフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【0008】
本記載において、「結合する(couple又はcouples)」という用語は、間接的又は直接的な有線又はワイヤレス接続のいずれかを意味する。そのため、第1のデバイスが第2のデバイスに結合する場合、その接続は、直接的接続を介して、又は他のデバイス及び接続を介する間接的接続を介して、成され得る。また、本記載において、「〜に基づく」という記載は、「〜に少なくとも部分的に基づく」を意味する。従って、XがYに基づく場合、Xは、Y及び任意の数の他の要因の作用(function)であり得る。
【0009】
パイロヒューズは、パイロテクニックヒューズ、パイロスイッチ、パイロテクニックスイッチなどとしても知られている。パイロヒューズは、導体に沿って配置されるデバイスであり、電気的に活性化されるパイロテクニック電荷を含む。パイロテクニック電荷の活性化は、導体を介して、プラスチック又はセラミックブレードなどの非導電性切断部材を含むピストンを駆動し、それによって、導体を分離し、導体内に開回路をつくる。パイロヒューズは、車両に用いられるとき、起こり得る過電流事象、又は短絡回路を生成し得る事象の場合に、迅速に活性化されるべきであるが、過電流事象の誤ったインジケーションに応答するパイロヒューズの活性化は車両を事実上使用不能にするが、これは、車両が用いられている場合には望ましくない。
【0010】
本明細書に記載されるパイロヒューズ回路は、パイロヒューズトリガ状態を検出するため及びパイロヒューズを活性化するためにソフトウェアベースのシステムを用いることによって導入される遅延なしに、パイロヒューズの活性化をトリガする全てアナログの実装を含む。また、パイロヒューズ制御システムの実装は、過電流検出が電流感知回路要素の開回路によって引き起こされていないことを確認するための診断回路要素を含む。診断回路要素は、過電流状態が検出された場合にのみ、パイロヒューズ制御回路がパイロヒューズをトリガすることを可能にし、診断回路要素は、シャント抵抗器への電流測定回路要素の接続において開回路がないことを示す。このように、本明細書に記載されるパイロヒューズ回路は、偽過電流検出に基づくパイロヒューズの活性化を低減又は回避する。
【0011】
図1は、例示の実施例に従ったパイロヒューズ回路100の第1の例の概略図を示す。パイロヒューズ回路100は、パイロヒューズ制御回路101、導体122、シャント抵抗器124、及びパイロヒューズ126を含む。導体122は、車両の1つ又は複数のバッテリーなどのエネルギー源から、車両の電気システムなどの負荷回路に電気エネルギーを送信する。シャント抵抗器124は、導体122と直列に接続され、パイロヒューズ制御回路101によって、シャント抵抗器124を横切って降下する電圧を測定することによって導体122に流れる電流を測定するために用いられる電流感知抵抗器である。パイロヒューズ126は、導体122に結合されており、導体122を切断するためのピストン駆動切断要素128と、パイロヒューズ制御回路101によって提供されるトリガ信号154の受領に応答してピストン駆動切断要素128に係合するためにパイロテクニック電荷を活性化させる点火制御回路130とを含む。
【0012】
パイロヒューズ制御回路101は、導体122における過剰な電流フローに応答して、パイロヒューズ126の活性化をトリガする。例えば、導体122における電流フローが、接地に対する導体122の短絡回路を示す場合、パイロヒューズ制御回路101は、パイロヒューズ126の活性化をトリガして、導体122を切断し、電源を負荷回路から絶縁する。パイロヒューズ制御回路101は、電流感知回路102と、電流感知回路102に結合される診断回路104とを含む。電流感知回路102は、シャント抵抗器124を介して導体122に流れる電流を測定し、導体122に流れる電流が閾値を超えているか否かを判定する。診断回路104は、電流感知回路102への電流フローの経路をテストすることによって、電流感知回路102によって行われる測定の妥当性を評価する。従って、診断回路104は、電流感知回路102によって生成された閾値電流を超える電流のインジケーションが、導体(122)に流れる電流によって引き起こされているか、又は、電流感知回路102の故障によって引き起こされているかを判定する。
【0013】
電流感知回路102は、絶縁増幅器106及びコンパレータ108を含む。パイロヒューズ制御回路101の回路要素は、2つの電力ドメイン(即ち、電力ドメイン134及び電力ドメイン136)にわたって動作し、これらは異なる接地電位に参照され得る。絶縁増幅器106は、シャント抵抗器124を横切る電圧を測定し、シャント抵抗器124を横切る電圧を電力ドメイン134から電力ドメイン136へ伝達する。絶縁増幅器106は、電力ドメイン134に配置される入力部162(即ち、入力回路)と、電力ドメイン136に配置される出力部164(即ち、出力回路)とを含む。例えば、絶縁増幅器106は、テキサス・インスツルメンツ・インコーポレイテッドにより製造されるAMC1301強化絶縁増幅器、又は他の適切な絶縁増幅器である。絶縁増幅器106は、シャント抵抗器124に結合される入力端子158と、シャント抵抗器124に結合される入力端子160とを含む。絶縁増幅器106によって生成された出力信号142が、コンパレータ108に供給される。
【0014】
コンパレータ108は、電力ドメイン136内の絶縁増幅器106に結合され、絶縁増幅器106から受信した出力信号142を閾値電圧146と比較する。閾値電圧146は、導体122に流れる過剰電流に対応する閾値電流を表す。出力信号142の電圧が閾値電圧146を超える場合、コンパレータ108は、導体122に過剰電流が流れていることを示す出力信号150を生成する。
【0015】
パイロヒューズ126は、導体122に流れる過剰電流のインジケーションによってトリガされ得る。しかしながら、そのようなインジケーションが誤りである場合、車両を利用不能とし得るパイロヒューズ126のトリガは望ましくない。絶縁増幅器106と導体122との間の電気的接続が故障している場合、導体122に流れる電流の測定は誤りとなる。診断回路104は、電流感知回路102が導体122における過剰な電流フローのインジケーションを生成したときにパイロヒューズ126のトリガを可能にするために、導体122と絶縁増幅器106との間の電気的接続を検証する。
【0016】
診断回路104は、アイソレータ116、スイッチ114、絶縁増幅器110、及びコンパレータ112を含む。アイソレータ116は、コンパレータ108に結合され、電力ドメイン136に配置される入力回路要素172と、電力ドメイン134に配置される出力回路要素170とを含む。アイソレータ116は、コンパレータ108によって生成された出力信号150を電力ドメイン136から電力ドメイン134に伝達する。パイロヒューズ制御回路101の幾つかの実装において、アイソレータ116は、テキサス・インスツルメンツ・インコーポレイテッドによるISO7710、又は他の適切なアイソレータ回路を用いて実装される。
【0017】
アイソレータ116は、スイッチ114に(即ち、スイッチ114の制御入力に)結合される。スイッチ114は、パイロヒューズ制御回路101の幾つかの実装においてN−チャネル金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)を用いて実装される。出力信号150は、アイソレータ116を介して伝播され、スイッチ114を閉じて、電流がスイッチ114を介して絶縁増幅器106の入力端子158に流れ、シャント抵抗器124を介して絶縁増幅器106の入力端子160に流れ、抵抗器132を介して電力ドメイン134内の接地に流れることを可能にする。スイッチ114を介して流れる電流は、抵抗器176によって設定される。絶縁増幅器110は、絶縁増幅器106の入力端子160に結合される。絶縁増幅器110は、スイッチ114を用いて、入力端子158、シャント抵抗器124、及び入力端子160に流れる電流の尺度として、抵抗器132を横切って降下した電圧を測定する。絶縁増幅器110は、抵抗器132を横切る電圧を電力ドメイン134から電力ドメイン136に伝達する。絶縁増幅器110は、電力ドメイン134に配置される入力部166(即ち、入力回路)と、電力ドメイン136に配置される出力部168(即ち、出力回路)とを含む。例えば、絶縁増幅器110は、テキサス・インスツルメンツ・インコーポレイテッドにより製造されるAMC1311強化絶縁増幅器、又は他の適切な絶縁増幅器である。絶縁増幅器110によって生成された出力信号144が、コンパレータ112に供給される。
【0018】
コンパレータ112は、電力ドメイン136内の絶縁増幅器110に結合され、絶縁増幅器110から受信した出力信号144を閾値電圧148と比較する。閾値電圧148は、絶縁増幅器106と導体122との間の損なわれていない電気的接続を示す絶縁増幅器106の入力端子160における電流フローを表す。出力信号144の電圧が閾値電圧148を超える場合、コンパレータ112は、絶縁増幅器106の導体122への電気的接続を示す出力信号152を生成する。
【0019】
パイロヒューズ制御回路101は、コンパレータ108によって生成された出力信号150とコンパレータ112によって生成された出力信号152に基づいて、パイロヒューズ126をトリガする制御回路174を含む。パイロヒューズ制御回路101において、制御回路174は論理ゲート(即ち、ANDゲート)118を含む。論理ゲート118は、出力信号150が導体122に過剰電流が流れていることを示し、出力信号152が、絶縁増幅器106が導体122に電気的に接続されていることを示す場合に、パイロヒューズ126の活性化をトリガするためのトリガ信号154を生成する。論理ゲート118はパイロヒューズ126に結合される。
【0020】
パイロヒューズ制御回路101の幾つかの実装は、パイロヒューズ回路100の状態を評価する際に用いるために、パイロヒューズ制御回路101の外部の回路に出力信号150及び出力信号152を提供する。パイロヒューズ制御回路101の幾つかの実装は、出力信号150又は出力信号152のいずれかが論理1である場合に出力信号156をアサートする、論理ゲート(即ち、ORゲート)120を含む。そのため、出力信号156は、過剰電流が検出されたか、又はパイロヒューズ回路100内の故障が検出されたことを知らせる故障インジケータである。例えば、出力信号156がアクティブであり、出力信号150及び出力信号152がアクティブである場合、導体122における過剰な電流フローが検出されている。出力信号156がアクティブであり、出力信号150がアクティブであり、出力信号152がインアクティブである場合、絶縁増幅器106の導体122への電気的接続に、正されるべき障害がある。
【0021】
パイロヒューズ制御回路101は、アイソレータ116の制御回路174、絶縁増幅器106の入力部162、及び絶縁増幅器110の入力部166が用いるための電力供給電圧を生成する電力供給138も含む。電力信号は、電力ドメイン136から変圧器140を介して電力ドメイン134に伝送される。
【0022】
パイロヒューズ回路100は、パイロヒューズ126のトリガを遅延させる実行レイテンシー、及びソフトウェア実行誤差など、ソフトウェア関連の問題を回避する、専用のハードウェアパイロヒューズ制御回路実装を提供する。
【0023】
図2は、例示の実施例に従ったパイロヒューズ回路200の第2の例の概略図を示す。パイロヒューズ回路200は、パイロヒューズ制御回路201、導体122、シャント抵抗器124、パイロヒューズ126、及びプロセッサ202を含む。導体122は、車両の1つ又は複数のバッテリーなどのエネルギー源から、車両の電気システムなどの負荷回路に電気エネルギーを送信する。シャント抵抗器124は、パイロヒューズ制御回路201によって、シャント抵抗器124を横切って降下した電圧を測定することによって導体122に流れる電流を測定するために用いられる抵抗器である。パイロヒューズ126は、導体122を切断するためのピストン駆動切断要素128と、パイロヒューズ制御回路201によって提供されるトリガ信号154の受領に応答して、128と係合するためにパイロテクニック電荷を活性化させる点火制御回路130とを含む。
【0024】
パイロヒューズ制御回路201は、導体122における過剰な電流フローに応答して、パイロヒューズ126の活性化をトリガする。例えば、導体122における電流フローが、接地に対する導体122の短絡回路を示す場合、パイロヒューズ制御回路201は、電源を負荷回路から絶縁するためにパイロヒューズ126の活性化をトリガする。パイロヒューズ制御回路201は、電流感知回路102及び診断回路104を含む。電流感知回路102は、シャント抵抗器124を介して導体122に流れる電流を測定する。診断回路104は、電流感知回路102への電流フローの経路をテストすることによって、電流感知回路102によって行われる測定の妥当性を評価する。
【0025】
電流感知回路102は、絶縁増幅器106及びコンパレータ108を含む。パイロヒューズ制御回路201の回路要素は、例えば、異なる接地電位を参照する2つの電力ドメイン(即ち、電力ドメイン134及び電力ドメイン134)にわたって動作する。絶縁増幅器106は、シャント抵抗器124を横切る電圧を電力ドメイン134から電力ドメイン236に伝達する。絶縁増幅器106は、電力ドメイン134に配置される入力部162と、電力ドメイン236に配置される出力部164とを含む。例えば、絶縁増幅器106は、テキサス・インスツルメンツ・インコーポレイテッドにより製造されるAMC1301強化絶縁増幅器、又は他の適切な絶縁増幅器である。絶縁増幅器106は、シャント抵抗器124に結合される入力端子158と、シャント抵抗器124に結合される入力端子160とを含む。絶縁増幅器106によって生成された出力信号142が、コンパレータ108に供給される。
【0026】
コンパレータ108は、絶縁増幅器106に結合され、絶縁増幅器106から受信した出力信号142を閾値電圧146と比較する。閾値電圧146は、導体122に流れる過剰電流に対応する閾値電流を表す。出力信号142の電圧が閾値電圧146を超えると、コンパレータ108は、導体122に過剰電流が流れていることを示す出力信号150を生成する。
【0027】
出力信号150はプロセッサ202に供給される。プロセッサ202は、マイクロコントローラ、汎用マイクロプロセッサ、又は論理、演算、及び/又はデータ転送機能性を提供するためにコンピュータ読み取り可能媒体から取り出された命令を実行するその他のデバイスであり得る。パイロヒューズ回路200の様々な実装において、プロセッサ202は、パイロヒューズ制御回路201に含まれてもよく、又はパイロヒューズ制御回路201の外に提供されてもよい。
【0028】
プロセッサ202は、パイロヒューズ126に結合されており、導体122に流れる過剰電流のインジケーションに基づいてパイロヒューズ126をトリガし得る。しかしながら、そのようなインジケーションが誤りである場合、車両を利用不能とし得るパイロヒューズ126のトリガは望ましくない。絶縁増幅器106と導体122との間の電気的接続が故障している場合、導体122に流れる電流の測定は誤りとなる。診断回路104は、電流感知回路102が導体122における過剰な電流フローのインジケーションを生成するときのパイロヒューズ126のトリガを可能にするために、導体122と絶縁増幅器106との間の電気的接続を検証する。
【0029】
診断回路104は、アイソレータ116、スイッチ114、絶縁増幅器110、及びコンパレータ112を含む。アイソレータ116は、プロセッサ202に結合されており、電力ドメイン236に配置される入力回路要素172と、電力ドメイン134に配置される出力回路要素170とを含む。プロセッサ202が出力信号150を受信すると、プロセッサ202は、絶縁増幅器106と導体122との間の電気的接続の診断テストを開始するために信号204を活性化する。アイソレータ116は、プロセッサ202によって生成された信号204を電力ドメイン236から電力ドメイン134に伝達する。パイロヒューズ制御回路201の幾つかの実装において、アイソレータ116は、テキサス・インスツルメンツ・インコーポレイテッドによるISO7710又はその他の適切なアイソレータ回路を用いて実装される。
【0030】
アイソレータ116は、電力ドメイン134内のスイッチ114に結合される。スイッチ114は、パイロヒューズ制御回路201の幾つかの実装においてNチャネルMOSFETを用いて実装される。信号204は、アイソレータ116を介して伝播し、スイッチ114を閉じて、電流がスイッチ114を介して絶縁増幅器106の入力端子158に流れ、シャント抵抗器124を介して絶縁増幅器106の入力端子160に流れ、抵抗器132を介して電力ドメイン134内の接地に流れることを可能にする。スイッチ114を介して流れる電流は、抵抗器176によって設定される。絶縁増幅器110は、絶縁増幅器106の入力端子160に結合される。絶縁増幅器110は、スイッチ114を用いて、入力端子158、シャント抵抗器124、及び入力端子160に流れる電流の尺度として、抵抗器132を横切って降下した電圧を測定する。絶縁増幅器110は、抵抗器132を横切る電圧を電力ドメイン134から電力ドメイン236に伝達する。絶縁増幅器110は、電力ドメイン134に配置される入力部166と、電力ドメイン236に配置される出力部168とを含む。例えば、絶縁増幅器110は、テキサス・インスツルメンツ・インコーポレイテッドにより製造されるAMC1311強化絶縁増幅器、又はその他の適切な絶縁増幅器である。絶縁増幅器110によって生成された出力信号144がコンパレータ112に供給される。
【0031】
コンパレータ112は、絶縁増幅器110に結合されており、絶縁増幅器110から受信した出力信号144を閾値電圧148と比較する。閾値電圧148は、絶縁増幅器106と導体122との間の損なわれていない電気的接続を示す、絶縁増幅器106の入力端子160における電流フローを表す。出力信号144の電圧が閾値電圧148を超える場合、コンパレータ112は、絶縁増幅器106の導体122への電気的接続を示す出力信号152を生成する。コンパレータ112はプロセッサ202に結合され、出力信号152はプロセッサ202に提供される。
【0032】
パイロヒューズ制御回路201において、パイロヒューズ制御回路101の制御回路174の機能性は、プロセッサ202によって提供される。プロセッサ202は、コンパレータ108によって生成された出力信号150と、コンパレータ112によって生成された出力信号152とに基づいて、パイロヒューズ126をトリガする。プロセッサ202は、パイロヒューズ126に結合され、出力信号150が導体122に過剰電流が流れていることを示し、出力信号152が、絶縁増幅器106が導体122に電気的に接続されていることを示す場合、パイロヒューズ126の活性化をトリガするために信号206を生成する。
【0033】
プロセッサ202は、出力信号150及び出力信号152を監視して、パイロヒューズ回路200の状態を評価する。例えば、出力信号150及び出力信号152がアクティブである場合、導体122における過剰な電流フローが検出されている。出力信号150がアクティブであり、出力信号152がインアクティブである場合、補正すべき導体122に対する絶縁増幅器106の電気的接続に故障がある。
【0034】
また、パイロヒューズ制御回路201は、アイソレータ116の出力回路170、絶縁増幅器106の入力部162、及び絶縁増幅器110の入力部166によって用いられる電力供給電圧を生成する電力供給138を含む。電力信号は、電力ドメイン236から変圧器140を介して電力ドメイン134に伝送される。
【0035】
図3は、例示の実施例に従ったパイロヒューズ126を制御するための方法300のためのフローチャートを示す。便宜上、順次示されているが、示されている行為の少なくとも幾つかが、異なる順で行われ得、及び/又は並列に行われ得る。また、幾つかの実装が、示された行為のうちの幾つかのみを行い得る。
【0036】
ブロック302において、電流が導体122に流れており、電流感知回路102は、シャント抵抗器124を横切る電圧降下を介して導体122における電流フローを測定している。
【0037】
コンパレータ108は、絶縁増幅器106の出力信号142を、導体122における過剰な電流フローを示す閾値電流を表す閾値電圧146と比較している。ブロック304において、導体122に流れる電流が閾値電圧146を超える出力信号142によって示されるように、閾値電流を超える場合、診断回路104は、導体122への絶縁増幅器106の電気的接続をテストするために活性化される。
【0038】
導体122に対する絶縁増幅器106の電気的接続をテストするため、ブロック306において、スイッチ114が閉じられて、絶縁増幅器106の入力端子158に電流を切り替える。スイッチ114を閉じることは、様々な実装において、プロセッサ202又はコンパレータ108によって、アイソレータ116を介して制御される。絶縁増幅器106の入力端子158及び入力端子160が導体122に電気的に接続されている場合、スイッチ114を閉じることによってイネーブルされた電流は、シャント抵抗器124を介して入力端子160に流れ、抵抗器132を介して流れる。
【0039】
ブロック308において、診断回路104は、抵抗器132を横切る電圧降下を介して入力端子160に流れる電流を測定する。
【0040】
コンパレータ112は、絶縁増幅器110の出力信号144を、入力端子158及び入力端子160の導体122への電気的接続を示す閾値電流を表す閾値電圧148と比較している。ブロック310において、入力端子160に流れる電流が閾値電圧148を超える出力信号144によって示されるように、閾値電流を超える場合、ブロック314において、パイロヒューズ126の活性化がトリガされる。パイロヒューズ126のトリガは、様々な実装においてプロセッサ202又は論理ゲート118によって制御される。
【0041】
ブロック310において、絶縁増幅器110の入力端子160に流れる電流が閾値電流を超えない場合、ブロック304の導体122に流れる過電流の検出は、開回路故障(即ち、絶縁増幅器106と導体122との間の電気的接続の開回路)に起因し、パイロヒューズ126のトリガは、論理ゲート118又はプロセッサ202によって阻止される。閾値を超えたことを示すブロック304及び/又は比較ブロック310の比較に応答して、障害インジケーションを生成され得る。
【0042】
本発明の特許請求の範囲内で、説明した例示の実施例に改変が成され得、他の実施例が可能である。
【図1】
【図2】
【図3】
【国際調査報告】