電容器預(yù)充電電路、電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)、電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、氣囊系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】降低電容器預(yù)充電電路中的損耗（發(fā)熱），使電路小型化。本發(fā)明的電容器預(yù)充電電路通過利用開關(guān)電容分壓電路對電源電壓進(jìn)行分壓，在抑制作為充電對象的電容器的兩端電壓的同時進(jìn)行充電。
【專利說明】電容器預(yù)充電電路、電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)、電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、氣囊系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及對電容器進(jìn)行預(yù)充電的電路。
【背景技術(shù)】
[0002]EPS (電動助力轉(zhuǎn)向)系統(tǒng)由于瞬間地向電動機(jī)供應(yīng)大電流，在電源電路內(nèi)需要大容量的電容器(電解電容)。對于氣囊系統(tǒng)也同樣地配備由大容量電容器(電解電容)構(gòu)成的備份電源電路，使得在汽車碰撞時即使來自蓄電池的電力供應(yīng)中斷，也能夠使電流流過氣囊內(nèi)的引爆器(squib)使氣囊充氣。
[0003]由于在接通電源時流向上述電容器的浪涌電流有使電容器發(fā)生故障的可能性，因此需要在抑制浪涌電流的同時緩慢地進(jìn)行充電的軟啟動預(yù)充電電路。
[0004]在下述專利文獻(xiàn)I中記載了在預(yù)充電線路51與供電線路52之間由切換電路22切換電路連接的預(yù)充電電路。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)1:日本特開2007-336609號公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]發(fā)明要解決的課題
[0009]類似上述專利文獻(xiàn)I的現(xiàn)有的預(yù)充電電路中，通過在經(jīng)由電阻器限制電流的同時對電容器充電來實(shí)現(xiàn)軟啟動預(yù)充電電路。但限流用電阻器中的損耗(發(fā)熱)較大，需要大容量的電阻器，妨礙了電路集成化。
[0010]具體地，對電容器Ctl施加電壓VB時，相對于從電源供應(yīng)的CtlVB2的能量，電容器C。儲存了 CJBV2的能量。剩余的CJBV2為限流用電阻器中的損耗(發(fā)熱)。充電初期電容器C0兩端電壓V。較低時，如果突然施加電壓VB，則電位差VB - Vc被施加到電容器，因此產(chǎn)生上述損耗(發(fā)熱)。
[0011]本發(fā)明為解決上述問題而完成，以降低電容器預(yù)充電電路中的損耗(發(fā)熱)，使電路小型化為目的。
[0012]用于解決課題的方案
[0013]本發(fā)明的電容器預(yù)充電電路利用開關(guān)電容分壓電路對電源電壓進(jìn)行分壓來抑制作為充電對象的電容器的兩端電壓，同時進(jìn)行充電。
[0014]發(fā)明效果
[0015]通過本發(fā)明的電容器預(yù)充電電路，能夠抑制電路內(nèi)的損耗(發(fā)熱)，使電路小型化?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0016]圖1是實(shí)施方式I的預(yù)充電電路10的概要電路圖。[0017]圖2是開關(guān)電容分壓電路11僅配備一個分壓用電容器時的概要電路圖。
[0018]圖3是表示切換施加到電容器Ctl兩端的電壓的變化情況的圖。
[0019]圖4是表示Model和Mode2各自的電容器Ctl兩端電壓V。的變化的圖。
[0020]圖5是表示Mode2中電容器Ctl與分壓用電容器C1的連接方式的圖。
[0021]圖6是表示Model中電容器Ctl與分壓用電容器C1的連接方式的圖。
[0022]圖7是表示開關(guān)電容分壓電路11的詳細(xì)結(jié)構(gòu)與Mode2中的動作的圖。
[0023]圖8是表示開關(guān)電容分壓電路11的詳細(xì)結(jié)構(gòu)與Model中的動作的圖。
[0024]圖9是實(shí)施方式2的預(yù)充電電路10的概要電路圖。
[0025]圖10是表示實(shí)施方式2中切換施加到電容器Ctl兩端的電壓的變化情況的圖。
[0026]圖11是表示Mode3中電容器Ctl與分壓用電容器的連接方式的圖。
[0027]圖12是表示Mode2中電容器Ctl與分壓用電容器的連接方式的圖。
[0028]圖13是表示Model.5中電容器Ctl與分壓用電容器的連接方式的圖。
[0029]圖14是表示Model中電容器Ctl與分壓用電容器的連接方式的圖。
[0030]圖15是表示實(shí)施方式2中電容器Ctl的兩端電壓V。的變化的圖。
[0031]圖16是表示實(shí)施方式2中的開關(guān)電容分壓電路11的詳細(xì)結(jié)構(gòu)和Mode3中的動作的圖。
[0032]圖17是表示實(shí)施方式2中的開關(guān)電容分壓電路11的詳細(xì)結(jié)構(gòu)和Mode2中的動作的圖。
[0033]圖18是表示實(shí)施方式2中的開關(guān)電容分壓電路11的詳細(xì)結(jié)構(gòu)和Model.5中的動作的圖。
[0034]圖19是表示實(shí)施方式2中的開關(guān)電容分壓電路11的詳細(xì)結(jié)構(gòu)和Model中的動作的圖。
[0035]圖20是實(shí)施方式3的預(yù)充電電路10的概要電路圖。
[0036]圖21是表示實(shí)施方式3中電容器Ctl的兩端電壓V。的變化的圖。
[0037]圖22是表示實(shí)施方式4的開關(guān)電容分壓電路11的控制電路例的圖。
[0038]圖23是表示實(shí)施方式4的開關(guān)電容分壓電路11的控制電路的其它結(jié)構(gòu)例的圖。
[0039]圖24是表示在開關(guān)電容分壓電路11的開關(guān)頻率f sw可變的情況下兩端電壓V。與電容器充電電流Ic的隨時間變化的圖。
[0040]圖25是表示開關(guān)頻率fsw以與圖24不同的方式變化的情況下的例子的圖。
[0041]圖26是表示開關(guān)頻率fsw以與圖24?圖25不同的方式變化的情況下的例子的圖。
[0042]圖27是實(shí)施方式6的電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)100的結(jié)構(gòu)圖。
[0043]圖28是實(shí)施方式7的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)200的結(jié)構(gòu)圖。
[0044]圖29是實(shí)施方式8的氣囊系統(tǒng)300的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0045]<實(shí)施方式1>
[0046]圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式I的預(yù)充電電路10的概要電路圖。預(yù)充電電路10包括開關(guān)電容分壓電路11、控制器12、開關(guān)SW0。在此為了說明預(yù)充電電路10的概念，僅表示電路整體的概要，針對詳細(xì)的電路圖在后述的圖5之后說明。
[0047]電池電壓VB為從發(fā)電機(jī)或蓄電池供應(yīng)的電壓。控制器12控制開關(guān)電容分壓電路11和開關(guān)SW0。開關(guān)SWO為切換是否直接將蓄電池電壓VB供應(yīng)到負(fù)載的開關(guān)。開關(guān)電容分壓電路11通過在與電容器Ctl之間分擔(dān)蓄電池電壓VB進(jìn)行分壓。由此，能夠使電容器Ctl的兩端電壓V。不急劇增大而緩慢地對電容器Ctl充電。
[0048]具體地，電源接通時斷開開關(guān)SW0，開關(guān)電容分壓電路11分擔(dān)電源電壓VB并施加到電容器C(1。開關(guān)電容分壓電路11隨著電容器Ctl中電荷蓄積而改變分壓比，階段地逐漸施加高電壓。在電容器Ctl中蓄積了電荷并且兩端電壓接近VB時，閉合開關(guān)SW0。
[0049]圖2是開關(guān)電容分壓電路11僅配備一個分壓用電容器(C1)時的概要電路圖。省略了控制器12。以下相同。在具有一個分壓用電容器的情況下，施加到電容器Ctl兩端的電壓可在VB/2與VB兩階段中切換。
[0050]圖3是表示切換施加到電容器Ctl兩端的電壓的變化情況的圖。將電容器Ctl的兩端電壓為VB/2的狀態(tài)稱為Mode2，將兩端電壓為VB的狀態(tài)稱為Model。圖3的陰影部分表示相當(dāng)于損耗(發(fā)熱)的區(qū)域。
[0051 ] 圖4是表示Model和Mode2各自中的電容器C。兩端電壓Nc的變化的圖。在各Mode中，電容器C。的兩端電壓Vc趨向各Mode中的漸近值。以下針對各Mode的漸近值進(jìn)行說明。
[0052]圖5是表示Mode2中電容器Ctl與分壓用電容器C1的連接方式的圖?？刂破?2在Mode2中交替地反復(fù)電容器C。與分壓用電容器C1串聯(lián)連接的狀態(tài)和并聯(lián)連接的狀態(tài)。由此將蓄電池單元VB分壓為VB/2。
[0053]實(shí)際上如圖4所示，觀測到兩端電壓V。趨向VB/2，嚴(yán)格上并不是產(chǎn)生VB/2電壓。但如果改變角度，在分壓用電容器C1與電容器Ctl串聯(lián)連接的狀態(tài)下從電源供應(yīng)的電荷q被變換成分壓用電容器C1與電容器Ctl并聯(lián)連接的狀態(tài)下的2倍的2q，根據(jù)能量守恒定律可認(rèn)為等價于將蓄電池電壓VB分壓為VB/2。
[0054]令分壓用電容器C1的兩端電壓為Va，則圖5的左側(cè)狀態(tài)下的各兩端電壓可從以下式I?式2求得。
[0055]Vc = C0XVB/ (C0 + C1)......(式 I)
[0056]Vci = C1XVB/ (C0 + C1)......(式 2)
[0057]令此時儲存在電容器Ctl和分壓用電容器C1中的電荷分別為q。q:，令圖5右側(cè)狀態(tài)時儲存在電容器Ctl和分壓用電容器C1中的電荷的合計(jì)為qall，則得到以下式3。
[0058]qall = q0 + Q1
[0059]= C0XC1XVB/ (C0 + C1) + C0XC1XVB/ (C0 + C1)
[0060]=SXCciXC1XVB/ (C0 + C1)......(式 3)
[0061 ] 令此時的電容器Ctl和分壓用電容器C1兩端電壓為Vall (I),則得到以下式4。
[0062]Vall (I) = qall/ (C0 + C1)
[0063]=SXC0XC1XVB/ (C0 + C1)2......(式 4)
[0064]令反復(fù)圖5左側(cè)的狀態(tài)和右側(cè)的狀態(tài)k次后的電容器Ctl和分壓用電容器C1兩端電壓為Vall (k)，則可如下所示地近似。
[0065]Vall (k + I)[0066]= Vall (k) + Aqall/ (C0 + C1)
[0067]= Vall (k) + 2XQXQX (VB - 2XVall (k)) / (C0 + C1)2
[0068]在此，若令k—c?，由于 Vall (①)收斂，因此 Aqall —O。因此，VB — 2XVall (k)—0，即，Vall (m)收斂為 VB/2。
[0069]圖6是表示Mode I中電容器Ctl與分壓用電容器C1的連接方式的圖。圖6左側(cè)狀態(tài)中，閉合開關(guān)SWl將分壓用電容器C1連結(jié)到電源側(cè)，并且斷開開關(guān)SW2將電容器Ctl從電源切斷。圖6右側(cè)狀態(tài)中，斷開開關(guān)SWl將各電容器從電源切斷，閉合開關(guān)SW2使分壓用電容器C1和電容器Ctl并聯(lián)連接。在該狀態(tài)下，儲存在分壓用電容器C1的電荷移動到電容器Co。
[0070]通過反復(fù)圖6左側(cè)和右側(cè)的狀態(tài)，能夠?qū)崿F(xiàn)與模擬濾波器等中使用的狹義的開關(guān)電容相同的動作。令該動作的開關(guān)頻率為f，則開關(guān)電容分壓電路11等價于電阻R= I/CfC1)
[0071]通過使用圖5~圖6中說明的Mode2和Model，如圖4中所示，電容器Ctl的兩端電壓V。首先在Mode2中趨近VB/2，接著在Model中趨近VB。若從微觀觀察兩端電壓V。的電壓變化曲線，如圖4的放大圓內(nèi)所示，隨著開關(guān)動作而階段狀地上升。
[0072]圖7是表示開關(guān)電容分壓電路11的詳細(xì)結(jié)構(gòu)與Mode2中的動作的圖。圖7左側(cè)和右側(cè)的狀態(tài)分別對應(yīng)圖5左側(cè)和右側(cè)的狀態(tài)。圖7左側(cè)的狀態(tài)中，閉合開關(guān)SWl和SW4，斷開開關(guān)SW2和SW3，使分壓用電容器C1和電容器Ctl串聯(lián)連接。圖7右側(cè)的狀態(tài)中，閉合開關(guān)SW2和SW3，斷開開關(guān)SWl和SW4，使分壓用電容器C1和電容器Ctl并聯(lián)連接。反復(fù)執(zhí)行該動作，實(shí)現(xiàn)Mode2的動作。
[0073]圖8是表示開關(guān)電容分壓電路11的詳細(xì)結(jié)構(gòu)與Model中的動作的圖。圖8左側(cè)和右側(cè)的狀態(tài)分別對應(yīng)圖6左側(cè)和`右側(cè)的狀態(tài)。圖8左側(cè)的狀態(tài)中，閉合開關(guān)SWl和SW3，斷開開關(guān)SW2和SW4，將從電源(VB)供應(yīng)的電荷儲存到分壓用電容器Cp圖8右側(cè)的狀態(tài)中，閉合開關(guān)SW2和SW3，斷開開關(guān)SWl和SW4，將儲存在分壓用電容器C1的電荷轉(zhuǎn)移到電容器Q。反復(fù)地執(zhí)行該動作，實(shí)現(xiàn)Model的動作。
[0074]〈實(shí)施方式1:總結(jié)〉
[0075]如上，本實(shí)施方式I的預(yù)充電電路10利用開關(guān)電容分壓電路11對電池電壓VB進(jìn)行分壓，能夠緩慢地將電荷儲存到電容器Ctl中。由此能夠?qū)崿F(xiàn)軟啟動預(yù)充電電路。
[0076]具體地，由于通過開關(guān)電容分壓電路11能夠緩和電容器Ctl的兩端電壓\與施加電壓之間的電位差，因此能夠減少預(yù)充電電路10中的損耗(發(fā)熱)。
[0077]此外，本實(shí)施方式I的預(yù)充電電路10通過在Model與Mode2之間切換分壓用電容器C1與電容器Ctl之間的連接方式，來在VB/2和VB兩階段之間切換電容器Ctl的兩端電壓V。。由此能夠?qū)㈩A(yù)充電電路10中的損耗(發(fā)熱)減少為1/2。
[0078]此外，作為抑制電容器Ctl兩端電壓的方法，從減少損耗的角度可考慮使用斬波器的方法或通過開關(guān)電容進(jìn)行分壓的方法。通過如本發(fā)明使用開關(guān)電容分壓電路11，由于不需要扼流線圈，可認(rèn)為本發(fā)明的方法特別地適用于低電力的用途。
[0079]<實(shí)施方式2>
[0080]圖9是實(shí)施方式2的預(yù)充電電路10的概要電路圖。本實(shí)施方式2中的預(yù)充電電路10配備兩個分壓用電容器(C1和C2)。在具有兩個分壓用電容器的情況下，可實(shí)現(xiàn)分壓比為1/3的Mode3、分壓比為1/2的Mode2、分壓比為I的Model。進(jìn)一步地通過調(diào)整電容器的組合，還能夠?qū)崿F(xiàn)分壓比為2/3的Model.5。
[0081]圖10是表示本實(shí)施方式2中切換施加到電容器Ctl兩端的電壓的變化情況的圖。本實(shí)施方式2中，能夠使兩端電壓V。在四階段中變化。
[0082]圖11是表示Mode3中電容器Ctl與分壓用電容器的連接方式的圖?？刂破?2在Mode3中交替地反復(fù)電容器Ctl與分壓用電容器(C1和C2)串聯(lián)連接的狀態(tài)和這三個電容器相互并聯(lián)連接的狀態(tài)。由此將電池電壓VB分壓為VB/3。
[0083]圖12是表示Mode2中電容器Ctl與分壓用電容器的連接方式的圖?？刂破?2在Mode2中交替地反復(fù)電容器Ctl與分壓用電容器(C1和C2)串聯(lián)連接的狀態(tài)和這三個電容器相互并聯(lián)連接的狀態(tài)。在圖12左側(cè)的狀態(tài)中，分壓用電容器(^與(:2并聯(lián)連接。由此將電池電壓VB分壓為VB/2。
[0084]圖13是表示Model.5中電容器Ctl與分壓用電容器的連接方式的圖?？刂破?2在Model.5中交替地反復(fù)電容器Ctl與分壓用電容器(C1和C2)串聯(lián)連接的狀態(tài)和這三個電容器相互并聯(lián)連接的狀態(tài)。在圖13左側(cè)的狀態(tài)中，分壓用電容器(；與(:2并聯(lián)連接。在圖13右側(cè)的狀態(tài)中，分壓用電容器C1與(:2串聯(lián)連接，進(jìn)一步地這兩個分壓用電容器與電容器C。并聯(lián)連接。由此將電池電壓分壓VB為2VB/3。
[0085]圖14是表示Model中電容器Ctl與分壓用電容器的連接方式的圖?？刂破?2在Model中交替地反復(fù)將電容器Ctl從電源切斷并且分壓用電容器C1與C2并聯(lián)連接的狀態(tài)和這三個電容器相互并聯(lián)連接的狀態(tài)。由此將電池電壓VB分壓為VB/2。
[0086]圖15是表不本實(shí)施方式2中電容器Ctl的兩端電壓V。的變化的圖。如圖15所不，通過本實(shí)施方式2，使得兩端電壓\從低電壓緩慢地上升到高電壓，由此能夠減少預(yù)充電電路10中的損耗(發(fā)熱)。`
[0087]圖16是表示本實(shí)施方式2中的開關(guān)電容分壓電路11的詳細(xì)結(jié)構(gòu)和Mode3中的動作的圖。圖16左側(cè)和右側(cè)的狀態(tài)分別對應(yīng)圖11左側(cè)和右側(cè)的狀態(tài)。圖16左側(cè)的狀態(tài)中，閉合開關(guān)SW1、Sff5, SW9，斷開開關(guān)SW2、Sff3, Sff4, Sff6, Sff7, SW8，使分壓用電容器(C1和C2)與電容器Ctl串聯(lián)連接。圖16右側(cè)的狀態(tài)中，閉合開關(guān)SW2、Sff6, Sff7, SW8，斷開開關(guān)SW1、Sff3, Sff4, Sff5, Sff9,使各電容器并聯(lián)連接。反復(fù)執(zhí)行該動作，實(shí)現(xiàn)Mode3的動作。
[0088]圖17是表示本實(shí)施方式2中的開關(guān)電容分壓電路11的詳細(xì)結(jié)構(gòu)和Mode2中的動作的圖。圖17左側(cè)和右側(cè)的狀態(tài)分別對應(yīng)圖12左側(cè)和右側(cè)的狀態(tài)。圖17左側(cè)的狀態(tài)中，閉合開關(guān)SW1、SW3、SW4、SW9，斷開開關(guān)SW2、SW5、SW6、SW7、SW8，使分壓用電容器C1和C2并聯(lián)連接構(gòu)成的合成電容與電容器Ctl串聯(lián)連接。圖17右側(cè)的狀態(tài)中，閉合開關(guān)SW2、Sff6,Sff7, SW8，斷開開關(guān)SW1、Sff3, Sff4, Sff5, SW9，使各電容器并聯(lián)連接。反復(fù)執(zhí)行該動作，實(shí)現(xiàn)Mode2的動作。
[0089]圖18是表示實(shí)施方式2中的開關(guān)電容分壓電路11的詳細(xì)結(jié)構(gòu)和Model.5中的動作的圖。圖18左側(cè)和右側(cè)的狀態(tài)分別對應(yīng)圖13左側(cè)和右側(cè)的狀態(tài)。圖18左側(cè)的狀態(tài)中，閉合開關(guān)SW1、SW3、SW4、Sff9,斷開開關(guān)SW2、SW5、SW6、SW7、SW8，使分壓用電容器C1和C2并聯(lián)連接構(gòu)成的合成電容與電容器C。串聯(lián)連接。圖18右側(cè)的狀態(tài)中，閉合開關(guān)SW2、Sff5,Sff8,斷開開關(guān)SW1、SW3、Sff4, Sff6, Sff7, Sff9,使分壓用電容器C1和C2串聯(lián)連接，進(jìn)一步地使這兩個分壓用電容器與電容器Ctl并聯(lián)連接。反復(fù)執(zhí)行該動作，實(shí)現(xiàn)Model.5的動作。[0090]圖19是表示實(shí)施方式2中的開關(guān)電容分壓電路11的詳細(xì)結(jié)構(gòu)和Model中的動作的圖。圖19左側(cè)和右側(cè)的狀態(tài)分別對應(yīng)圖14左側(cè)和右側(cè)的狀態(tài)。圖19左側(cè)的狀態(tài)中，閉合開關(guān)SWl、Sff4, Sff7, Sff8,斷開開關(guān)SW2、Sff3, Sff5, Sff6, SW9，將電容器Ctl從電源切斷并使分壓用電容器C1和C2并聯(lián)連接。圖19右側(cè)的狀態(tài)中，閉合開關(guān)SW2、SW6、SW7、SW8，斷開開關(guān)SW1、Sff3, Sff4, Sff5, Sff9,使各電容器并聯(lián)連接。反復(fù)執(zhí)行該動作，實(shí)現(xiàn)Model的動作。
[0091]〈實(shí)施方式2:總結(jié)〉
[0092]如上，本實(shí)施方式2的預(yù)充電電路10具備兩個分壓用電容器，切換分壓用電容器與電容器Ctl之間的連接方式以及分壓用電容器相互之間的連接方式。由此實(shí)現(xiàn)四種動作模式，能夠使兩端電壓V。在四個階段中切換，緩慢上升。
[0093]<實(shí)施方式3>
[0094]圖20是本發(fā)明的實(shí)施方式3的預(yù)充電電路10的概要電路圖。如圖20所示，通過反復(fù)如下三種狀態(tài)能夠?qū)崿F(xiàn)將電池電壓VB分壓為VB/6的Mode6: (a)分壓用電容器Q、C2與電容器Ctl串聯(lián)連接的狀態(tài)，(b)將分壓用電容器C1的電荷轉(zhuǎn)移到分壓用電容器C2與電容器Ctl串聯(lián)連接所得的合成電容的狀態(tài)，(c)將分壓用電容器C2的電荷轉(zhuǎn)移到電容器Ctl的狀態(tài)。
[0095]圖21是表示實(shí)施方式3中電容器Ctl的兩端電壓V。的變化的圖。如圖21所示，通過在充電的開始階段中實(shí)施Mode6,能夠比實(shí)施方式2進(jìn)一步地減少損耗(發(fā)熱)。
[0096]<實(shí)施方式4>
[0097]圖22是表示實(shí)施方式4的開關(guān)電容分壓電路11的控制電路例的圖。各開關(guān)的結(jié)構(gòu)和動作與實(shí)施方式I?3相同。
[0098]在圖22所示的電路例中，開關(guān)電容分壓電路11配備定序器(sequencer ) 111、計(jì)數(shù)器112、時鐘113。計(jì)數(shù)器112根據(jù)時鐘113輸出的基準(zhǔn)時鐘測量從電源接通經(jīng)過的時間，經(jīng)過規(guī)定的時間后將模式切換信號114 (例如指示圖21的Model?Mode6的切換的信號)輸出到定序器111。定序器111根據(jù)模式切換信號114指定的模式接通關(guān)斷開關(guān)組SWn。
[0099]圖23是表示實(shí)施方式4的開關(guān)電容分壓電路11的控制電路的其它結(jié)構(gòu)例的圖。在圖23所示的電路例中配備電壓檢測器115代替計(jì)數(shù)器112。電壓檢測器115檢測電容器Ctl的兩端電壓V。，在該電壓達(dá)到規(guī)定值時向定序器111輸出模式切換信號114。兩端電壓V。與儲存在電容器Ctl中的電荷對應(yīng)。
[0100]在圖23中，電壓檢測器115也可測量分壓用電容器的端子電壓來替代電容器Ctl的兩端電壓。此時，電容器Ctl的兩端電壓V?？赏ㄟ^運(yùn)算求出。同樣地可測量分壓用電容器中儲存的電荷。
[0101]〈實(shí)施方式4:總結(jié)〉
[0102]如上，本實(shí)施方式4的預(yù)充電電路10以經(jīng)過時間、分壓用電容器或電容器C。的端子電壓、分壓用電容器或電容器Ctl中儲存的電荷為基準(zhǔn)來切換開關(guān)電容分壓電路11的模式。以經(jīng)過時間為基準(zhǔn)的情況下，在從電源接通開始經(jīng)過了規(guī)定時間后的時刻切換Mode。在以端子電壓或儲存電荷為基準(zhǔn)的情況下，測量端子電壓，進(jìn)一步地根據(jù)需要使用各電容器的電容量計(jì)算儲存電荷，在這些值達(dá)到規(guī)定值的時刻切換Mode。或者也可在電容器C。與分壓用電容器各自儲存的電荷的比達(dá)到規(guī)定比例時切換Mode。
[0103]圖22所示的電路例中由于不需要電壓檢測器115，能夠以更簡單的電路構(gòu)成預(yù)充電電路10。由此能夠減少電路的故障率，提高可靠性。另一方面，圖23所示的電路例中，gp使在因VB或Ctl等常數(shù)變化而使兩端電壓V。與設(shè)計(jì)值不同的情況下，也能夠按照變化來執(zhí)行動作。
[0104]通過以上的實(shí)施方式I?4說明的預(yù)充電電路10由于能夠減少預(yù)充電電路10中的損耗(發(fā)熱)，因此能夠利用小型的LSI (ASIC，專用集成電路)等實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中利用大容量電阻器構(gòu)成的電路。這種情況下，由于開關(guān)電容分壓電路11能夠集成到一片LSI中，因此能夠使裝置整體小型化。進(jìn)一步地，分壓用電容器可外置于LSI外或內(nèi)置在LSI內(nèi)。
[0105]〈實(shí)施方式5>
[0106]圖24是表示在開關(guān)電容分壓電路11的開關(guān)頻率f sw可變的情況下兩端電壓V。與電容器充電電流Ic的隨時間變化的圖。預(yù)充電電路10的結(jié)構(gòu)與實(shí)施方式I?4相同。圖24表示充電電流I。的曲線中，開關(guān)頻率fsw固定時的充電電流以虛線表示，可變時的充電電流以實(shí)線表示。
[0107]圖24所示的例子中，在充電電流I。增大的各模式初始階段中，控制器12降低開關(guān)頻率fsw并且抑制充電電流I。。由此，能夠抑制充電電流I。的峰值，防止發(fā)熱集中。
[0108]圖25是表示開關(guān)頻率fsw以與圖24不同的方式變化的情況下的例子的圖。圖25所示的例子中，在充電電流I。變小的各模式的后半提高開關(guān)頻率f sw并且增大充電電流I。。由此，能夠抑制充電電流I。的峰值，防止發(fā)熱集中，并且在模式后半增大充電電流I。，縮短充電時間。
[0109]圖26是表示開關(guān)頻率fsw以與圖24?圖25不同的方式變化的情況下的例子的圖。圖26所示的例子中，在各模式的初始階段降低開關(guān)頻率fsw，之后緩慢升高。
[0110]除了圖24?圖26所示的例子之外，可在構(gòu)成開關(guān)電容分壓電路11的半導(dǎo)體元件中設(shè)置溫度傳感器，根據(jù)溫度傳感器檢測到的溫度來改變開關(guān)頻率fsw。例如，控制器12在溫度高時降低開關(guān)頻率fsw，在溫度降低時提高開關(guān)頻率fsw，能夠抑制充電電流I。并且抑制發(fā)熱。
[0111]〈實(shí)施方式6>
[0112]圖27是本發(fā)明的實(shí)施方式6的電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)100的結(jié)構(gòu)圖。電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)100具有電動機(jī)驅(qū)動電路13和電動機(jī)14作為實(shí)施方式I?5中說明的預(yù)充電電路10的負(fù)載?？刂崎_關(guān)電容分壓電路11的控制器12可與控制電動機(jī)驅(qū)動電路13的控制器共用。
[0113]在電源接通時通過開關(guān)電容分壓電路11向電容器Ctl充入電荷，在穩(wěn)定工作時通過開關(guān)SWO向電容器Ctl充入電荷。在瞬時需要大能量時，存儲在電容器Ctl中的能量通過電動機(jī)驅(qū)動電路13供應(yīng)到電動機(jī)14。
[0114]〈實(shí)施方式7>
[0115]圖28是本發(fā)明的實(shí)施方式7的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)200的結(jié)構(gòu)圖。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)200具有電動機(jī)驅(qū)動電路13和電動機(jī)14作為實(shí)施方式I?5中說明的預(yù)充電電路10的負(fù)載。電動機(jī)14驅(qū)動電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)200的操舵機(jī)構(gòu)15。
[0116]操舵機(jī)構(gòu)15由于瞬時地需要大電力，能夠?qū)κ褂帽景l(fā)明的預(yù)充電電路10進(jìn)行充電的電容器Ctl進(jìn)行有效的利用。
[0117]〈實(shí)施方式8>
[0118]圖29是實(shí)施方式8的氣囊系統(tǒng)300的結(jié)構(gòu)圖。氣囊系統(tǒng)300具有引爆器驅(qū)動電路16和引爆器17作為實(shí)施方式I?5中說明的預(yù)充電電路10的負(fù)載。
[0119]車輛發(fā)生碰撞等而受到?jīng)_擊時，儲存在電容器Ctl中的能量通過引爆器驅(qū)動電路16供應(yīng)到引爆器17，可使引爆器17引發(fā)來使氣囊膨脹。由于氣囊17瞬間地需要大電力，能夠?qū)κ褂帽景l(fā)明的預(yù)充電電路10進(jìn)行充電的電容器Ctl進(jìn)行有效的利用。
[0120]符號說明
[0121]10:預(yù)充電電路、11:開關(guān)電容分壓電路、12:控制器、13:電動機(jī)驅(qū)動電路、14:電動機(jī)、15:操舵機(jī)構(gòu)、16:引爆器驅(qū)動電路、17:引爆器、100:電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)、200:電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、300:氣囊系統(tǒng)、C0:電容器、C1和C2:分壓用電容器、SffO?SW9:開關(guān)。
【權(quán)利要求】
1.一種電容器預(yù)充電電路，是對與負(fù)載并聯(lián)連接的電容器進(jìn)行充電的電路，其特征在于，包括: 連接到所述電容器的分壓電容器；和 交替地切換所述電容器連接到電源與否的開關(guān)， 所述開關(guān)還切換所述電容器與所述分壓電容器并聯(lián)連接或串聯(lián)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的電容器預(yù)充電電路，其特征在于: 包括多個所述分壓電容器， 所述開關(guān)切換所述多個分壓電容器相互之間的連接方式。
3.如權(quán)利要求2所述的電容器預(yù)充電電路，其特征在于: 所述開關(guān)對所述多個分壓電容器中的至少任意兩個的相互并聯(lián)連接或串聯(lián)連接進(jìn)行切換。
4.如權(quán)利要求1所述的電容器預(yù)充電電路，其特征在于: 包括控制所述開關(guān)的動作的控制器， 所述控制器控制所述開關(guān)的動作，使得所述電容器的端子電壓隨著從接通電源時經(jīng)過的時間而上升。
5.如權(quán)利要求1所述的電容器預(yù)充電電路，其特征在于: 包括控制所述開關(guān)的動作的控制器， 所述控制器控制所述開關(guān)的動作，使得表示所述電容器所分擔(dān)的電壓相對于電源電壓的比例的分壓比隨著從接通電源時經(jīng)過的時間而上升。
6.如權(quán)利要求1所述的電容器預(yù)充電電路，其特征在于: 包括控制所述開關(guān)的動作的控制器， 所述控制器控制所述開關(guān)的動作，使得表示向所述電容器供應(yīng)的電荷量相對于從電源供應(yīng)的電荷量的比例的電荷轉(zhuǎn)換比隨著從接通電源時經(jīng)過的時間或隨著所述電容器的端子電壓的上升而上升。
7.如權(quán)利要求1所述的電容器預(yù)充電電路，其特征在于: 包括控制所述開關(guān)的動作的控制器， 所述控制器使得所述開關(guān)切換所述電容器連接到電源與否的頻率在對所述電容器充電的期間改變。
8.如權(quán)利要求7所述的電容器預(yù)充電電路，其特征在于: 所述控制器使在所述開關(guān)切換所述電容器與所述分壓電容器之間的連接方式后經(jīng)過了規(guī)定時間時的所述頻率，較之所述開關(guān)切換了所述電容器與所述分壓電容器之間的連接方式時的所述頻率高。
9.如權(quán)利要求7所述的電容器預(yù)充電電路，其特征在于: 所述控制器使得所述頻率隨著所述電容器預(yù)充電電路的溫度升高而降低。
10.如權(quán)利要求1所述的電容器預(yù)充電電路，其特征在于: 所述開關(guān)由多個子開關(guān)構(gòu)成， 所述多個子開關(guān)安裝在同一半導(dǎo)體元件內(nèi)。
11.一種電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，包括: 權(quán)利要求1所述的電容器預(yù)充電電路；和與所述電容器并聯(lián)連接的電動機(jī)驅(qū)動電路。
12.—種電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng),其特征在于,包括:權(quán)利要求1所述的電容器預(yù)充電電路； 與所述電容器并聯(lián)連接的電動機(jī)驅(qū)動電路；由所述電動機(jī)驅(qū)動電路驅(qū)動的電動機(jī)；和由所述電動機(jī)驅(qū)動的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。
13.一種氣囊系統(tǒng)，其特征在于，包括:權(quán)利要求1所述的電容器預(yù)充電電路；與所述電容器并聯(lián)連接的引爆器驅(qū)動電路；和由所述引爆器驅(qū)動電路驅(qū)動的引爆器。
【文檔編號】H02M3/07GK103765744SQ201280039883
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2012年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月31日
【發(fā)明者】金川信康, 小林良一, 小關(guān)知延, 佐藤千尋, 矢次富美繁, 栗本裕史 申請人:日立汽車系統(tǒng)株式會社