(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。
2021501551.tif 000002
【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】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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