JP2017183764A

JP2017183764A - 電源遮断装置

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Publication number: JP2017183764A
Application number: JP2016062966A
Authority: JP
Inventors: 充晃森本; Mitsuaki Morimoto
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2016-03-28
Filing date: 2016-03-28
Publication date: 2017-10-05
Anticipated expiration: 2036-03-28
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Abstract

【課題】簡素な構成にて誤遮断の発生を抑制することができ、並列接続された半導体スイッチの１つが故障した場合でも、残余の半導体スイッチで必要最低限の電源供給を行うことができる電源遮断装置を提供する。【解決手段】電源遮断装置１０は、電源ラインＰＬに流れる電流を検出する電流検知部１４と、電源ラインＰＬに介設され、互いに並列接続された一対のＦＥＴ１１ａ，１１ｂを含む遮断部１１と、電流検知部１４において検出される電流と遮断しきい値とを比較して一対のＦＥＴ１１ａ，１１ｂのオンオフを制御する制御部１２と、遮断部１１における出力側の電位を検出する故障検知部１５と、を有している。そして、制御部１２は、故障検知部１５の検出結果に基づいてＦＥＴ１１ａ，１１ｂの故障を判断した場合には、遮断しきい値を、ＦＥＴ１１ａ，１１ｂに故障が判断されない場合に設定される通常値から、ＦＥＴ故障用の専用値に変更することとしている。【選択図】図１

Description

本発明は、電源と負荷との間の通電及び遮断を行う電源遮断装置に関する。

自動車といった車両には多種多様な負荷（電子機器）が搭載されている。負荷に対する電力の供給及び遮断を行うために、バッテリ等の電源と負荷との間にリレーが配置されている。近年、前述のリレーは従来の機械式のリレーに代わって、半導体スイッチが使用されつつある。

例えば特許文献１には、負荷に電力を供給する負荷回路が開示されている。負荷回路は、バッテリと、当該バッテリと負荷との間に設けられる半導体スイッチと、半導体スイッチをオン、オフ操作する制御回路とを備えている。制御回路は、一定の遮断しきい値以上となる過電流が流れた際には、これを検出して半導体スイッチをオフし、回路を遮断する。

一方で、大電流が流れる電路に適用する場合には、単一の半導体スイッチに流せる最大電流（定格電流）を超えてしまうことがある。そこで、互いに並列接続した複数の半導体スイッチからなる遮断部を電路に設け、これらの半導体スイッチを並列駆動する手法も知られている。しかしながら、この手法にあっては、半導体スイッチの一つがオフ故障した場合でも、しきい値電流が変わらないため、故障していない残余の半導体スイッチへ過大な電流が流れ、半導体スイッチを故障させてしまう可能性がある。

そこで、例えば特許文献２には、負荷駆動装置が開示されている。この負荷駆動装置は、半導体スイッチと当該半導体スイッチのオン、オフを制御する制御回路とを備えたリレー回路を複数個並列に接続したリレー回路群を有し、電源と負荷とを接続する電路にリレー回路群を配置している。この構成によれば、リレー回路毎に、電流検出及び遮断しきい値との比較が行われるため、上述した問題を解決することができる。

特開２００７−２９５７７６号公報特開２０１２−７００４５号公報

しかしながら、特許文献２に開示された手法によれば、並列回路毎に電流検出手段を設ける必要があり、コストアップや大型化に繋がる。また、電流検出及び過電流の判定を並列回路毎に行うため、半導体スイッチのオンオフの切り換え時、半導体スイッチに流れる電流の不整合によって誤遮断が発生する可能性がある。また、このような誤遮断を制御的に抑制しようとした場合には、オンオフ制御が複雑になる可能性がある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡素な構成にて誤遮断の発生を抑制することができ、並列接続された半導体スイッチの１つが故障した場合でも、残余の半導体スイッチで必要最低限の電源供給を行うことができる電源遮断装置を提供する。

かかる課題を解決するために、本発明は、電源と負荷との間の通電及び遮断を行うものであり、電源から負荷へ電力を供給する電源ラインに流れる電流を検出する電流検知部と、電源ラインに介設され、互いに並列接続された複数の半導体スイッチを含む遮断部と、電流検知部において検出される電流と遮断しきい値とを比較し、当該比較結果に基づいて複数の半導体スイッチのオンオフを制御する制御部と、制御部が半導体スイッチの故障検知を行うために、遮断部における出力側の電位を検出する故障検知部と、を有し、制御部は、故障検知部の検出結果に基づいて半導体スイッチの故障を判断した場合には、遮断しきい値を、半導体スイッチに故障が判断されない場合に設定される通常値から、半導体スイッチ故障用の専用値に変更することを特徴とする。

ここで、本発明において、通常値は、全ての負荷を動作させたときの負荷側の通電条件に応じて設定されることが好ましい。

また、本発明において、遮断部は、電源ラインを介して負荷側から電源へ電流が流れる際に順方向となる向きに接続された複数の半導体スイッチをさらに有することが好ましい。

本発明によれば、簡素な構成にて並列接続された半導体スイッチの誤遮断の発生を抑制することができ、並列接続された半導体スイッチの一つが故障した場合でも、残余の半導体スイッチを破壊することなく車両に必要最低限の電源を供給することができる。

本実施形態に係る電源遮断装置の構成を示すブロック図電源遮断装置の動作を示すフローチャート遮断しきい値の概念を示す説明図ＦＥＴに故障がないとした場合のタイミングチャートＦＥＴに故障がある場合のタイミングチャート遮断しきい値の概念を示す説明図本実施形態に係る電源遮断装置の別の構成を示すブロック図本実施形態に係る電源遮断装置の別の構成を示すブロック図

図１は、本実施形態に係る電源遮断装置１０の構成を示すブロック図である。本実施形態に係る電源遮断装置１０は、電源であるバッテリＶＢと負荷との間の通電及び遮断を行う装置であり、バッテリＶＢと負荷とを接続する電源ラインＰＬに配置されている。電源遮断装置１０は、例えば、車両に搭載されている。車両には、その動作に必要な各種のシステムＬ１，Ｌ２，・・・Ｌｎが負荷として搭載されている。これらのシステムＬ１〜Ｌｎとしては、車両が走行するために必要な必然的なシステムの他、安全性や利便性の観点から設けられた種々のシステムが含まれる。

電源遮断装置１０は、遮断部１１と、制御部１２と、故障検知部１５とを主体に構成されている。

遮断部１１は、電源ラインＰＬ、すなわち、バッテリＶＢと負荷（システムＬ１〜Ｌｎ）との間の電路に介設されており、電源ラインＰＬの通電及び遮断を行うものである。遮断部１１は、互いに並列接続された一対の半導体スイッチ、具体的には、第１ＦＥＴ１１ａ及び第２ＦＥＴ１１ｂで構成されている。個々のＦＥＴ１１ａ，１１ｂにおいて、ゲート端子は、後述する駆動部１３ａ，１３ｂに接続される制御端子である。また、ドレイン端子は、バッテリＶＢ側の接続ノードに接続され、当該接続ノードを介してバッテリＶＢに接続される端子であり、ソース端子は、負荷側の接続ノードに接続され、当該接続ノードを介して負荷に接続される端子である。

制御部１２は、一対のＦＥＴ１１ａ，１１ｂのオンオフを制御する。

第１ＦＥＴ１１ａをオンする場合、制御部１２は、第１駆動部１３ａに対する第１ＦＥＴ駆動信号をオンする。第１駆動部１３ａは、第１ＦＥＴ駆動信号のオンに応じて第１ＦＥＴ１１ａに制御電圧を印加し、これにより、第１ＦＥＴ１１ａがオンする。一方、第１ＦＥＴ１１ａをオフする場合、制御部１２は、第１ＦＥＴ駆動信号をオフする。第１駆動部１３ａは、第１ＦＥＴ駆動信号のオフに応じて第１ＦＥＴ１１ａに制御電圧を印加しなくなり、これにより、第１ＦＥＴ１１ａがオフする。

同様に、第２ＦＥＴ１１ｂをオンする場合、制御部１２は、第２駆動部１３ｂに対する第２ＦＥＴ駆動信号をオンする。第２駆動部１３ｂは、第２ＦＥＴ駆動信号のオンに応じて第２ＦＥＴ１１ｂに制御電圧を印加し、これにより、第２ＦＥＴ１１ｂがオンする。一方、第２ＦＥＴ１１ｂをオフする場合、制御部１２は、第２ＦＥＴ駆動信号をオフする。第２駆動部１３ｂは、第２ＦＥＴ駆動信号のオフに応じて第２ＦＥＴ１１ｂに制御電圧を印加しなくなり、これにより、第２ＦＥＴ１１ｂがオフする。

制御部１２は、車両を制御するコントローラ（図示せず）を含む上位装置と通信可能に構成されている。これにより、制御部１２は、上位装置から入力される負荷の駆動指令である駆動信号（以下「上位駆動信号」という）に応じて、一対のＦＥＴ１１ａ，１１ｂをオンしたり、オフしたりする。また、制御部１２は、後述する各種の異常状態（過電流の判定、ＦＥＴ１１ａ，１１ｂの故障など）を検出した場合には、その状態を上位装置に出力することができる。

また、制御部１２には、電流検知部１４による検出信号が入力される。電流検知部１４は、電源ラインＰＬに流れる電流を検出する検出部であり、本実施形態では、遮断部１１よりもバッテリＶＢ側に設けられている。この構成によれば、ＦＥＴ１１ａ，１１ｂの並列回路に対してそれぞれ電流検知部１４を設けるのではなく、単一の電路である電源ラインＰＬに設けているため、電流検知は一箇所で足りることとなる。

制御部１２は、上位駆動信号に応じて一対のＦＥＴ１１ａ，１１ｂがオンしている場合、電流検知部１４において検出された電流（以下「検出電流」という）と、遮断しきい値とを比較する。そして、制御部１２は、当該比較結果に基づいて電源ラインＰＬを遮断する。具体的には、検出電流が遮断しきい値未満の場合、制御部１２は、一対のＦＥＴ１１ａ，１１ｂのオンを継続する。このため、電源ラインＰＬの通電が継続される。一方で、検出電流が遮断しきい値以上の場合、制御部１２は、一対のＦＥＴ１１ａ，１１ｂをオフする。これにより、電源ラインＰＬが遮断される。

さらに、制御部１２には、故障検知部１５による検出信号が入力されている。故障検知部１５は、制御部１２が一対のＦＥＴ１１ａ，１１ｂの故障検知を行うために、遮断部１１における出力側の電位を検出するものである。本実施形態において、故障検知部１５は、一対の分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２で構成されており、遮断部１１よりも負荷側の電源ラインＰＬに設けられている。故障検知部１５は、一対の分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２の中点電位を検出し、当該検出電位を制御部１２へと出力する。

ここで、ＦＥＴ１１ａ，１１ｂの故障としては、オン故障及びオフ故障が挙げられる。ここで、オン故障は、ＦＥＴ１１ａ，１１ｂがオン状態に固定される故障であり、一方、オフ故障は、ＦＥＴ１１ａ，１１ｂがオフ状態に固定される故障である。

そして、本実施形態の特徴の一つとして、制御部１２は、故障検知部１５の検出結果に基づいてＦＥＴ１１ａ，１１ｂの故障を判断した場合には、遮断しきい値を、ＦＥＴ１１ａ，１１ｂに故障が判断されない場合に設定される通常値から、ＦＥＴ故障用の専用値に変更することとしている。

以下、図２を参照し、電源遮断装置１０の動作について説明する。図２は、電源遮断装置１０の動作を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、上位装置からの負荷の駆動指令の入力、具体的には、上位駆動信号のオン検出をトリガーとして制御部１２により実行される。ここで、図３は、遮断しきい値の概念を示す説明図である。また、図４は、ＦＥＴ１１ａ，１１ｂに故障がない場合のタイミングチャートである。一方、図５は、ＦＥＴ１１ａ，１１ｂに故障がある場合のタイミングチャートであり、具体的には、同図（ａ）は、ＦＥＴ１１ａ，１１ｂの一方にオン故障がある場合のタイミングチャートであり、同図（ｂ）は、第２ＦＥＴ１１ｂにオフ故障がある場合のタイミングチャートである。

まず、ステップ１０（Ｓ１０）において、制御部１２は、遮断しきい値の設定を行う。制御部１２は、初期的には、遮断しきい値を通常値Ｌｔｈ１に設定する。図３に示すように、通常値Ｌｔｈ１は、負荷に含まれるシステムＬ１〜Ｌｎが全て動作したときに電源ラインＰＬに流れる最大負荷電流（以下「負荷動作電流」という）Ｌｂ１よりも高い値に設定されている。この負荷動作電流Ｌｂ１は、経時的に変化する関係となっており、通常値Ｌｔｈ１も、このような経時的な変化に関わらず、負荷動作電流Ｌｂ１よりも高い値となるように設定される。すなわち、通常値Ｌｔｈ１は、負荷側の通電条件に応じて設定される。

さらに、通常値Ｌｔｈ１は、並列関係にある一対のＦＥＴ１１ａ，１１ｂの最大電流（定格電流）を考慮して電源ラインＰＬに流せる限界電流（以下単に「限界電流」という）Ｌａ１よりも低い値に設定されている。この限界電流Ｌａ１も負荷動作電流Ｌｂ１と同様、経時的に変化する関係となっており、通常値Ｌｔｈ１は、このような経時的な変化に関わらず、限界電流Ｌａ１よりも低い値となるように設定される。すなわち、通常値Ｌｔｈ１は、負荷側の通電条件とともに、一対のＦＥＴ１１ａ，１１ｂの最大電流条件も考慮して設定される。

このように、通常値Ｌｔｈ１も、両パラメータＬａ１，Ｌｂ１の傾向に従って経時的に変化する関係を有している。制御部１２には、時間と通常値Ｌｔｈ１との関係を規定する情報（数式又はマップ等）が格納されている。このため、制御部１２は、負荷を駆動するための動作を開始すると、その時間の経過とともに通常値Ｌｔｈ１を動的に更新することができる。

ステップ１１（Ｓ１１）において、制御部１２は、オン故障検知を開始する（タイミングＴ１０）。具体的には、制御部１２は、一対のＦＥＴ１１ａ，１１ｂをオフのまま維持する。したがって、第１ＦＥＴ駆動信号及び第２ＦＥＴ駆動信号もオフのままであるため、駆動部１３ａ，１３ｂからＦＥＴ１１ａ，１１ｂに対して制御電圧は印加されない。この場合、いずれかのＦＥＴ１１ａ，１１ｂにオン故障が発生していない限り、故障検知部１５によって電圧は検出されない。

ステップ１２（Ｓ１２）において、制御部１２は、オン故障がないか否かを判断する。具体的には、制御部１２は、故障検知部１５によって電圧が検出されれば、ＦＥＴ１１ａ，１１ｂのいずれかがオン故障しているので、オン故障がありと判断する。一方、制御部１２は、故障検知部１５によって電圧が検出されなければ、オン故障なしと判断する。オン故障がない場合には、ステップ１２において肯定判定されるので、ステップ１３（Ｓ１３）以降に進み、オフ故障検知を開始する。一方、オン故障がある場合には、ステップ１２において否定判定され、後述するステップ１８（Ｓ１８）に進む。

なお、故障検知部１５によって検出される電圧をＡ／Ｄ変換により電圧値に変換し、当該電圧値を、オン故障を判断するオン故障電圧しきい値と比較してもよい。これにより、完全なオン故障（オン故障電圧しきい値以上の電圧を検出する故障）か、完全なオン故障状態に至らないまでも若干の電流が流れる故障（半オン故障／リーク故障）かを区別することができる。

ステップ１３において、制御部１２は、第１ＦＥＴ１１ａについてのオフ故障検知を開始する（タイミングＴ１１）。具体的には、制御部１２は、第１ＦＥＴ１１ａをオンする。この場合、制御部１２から第１駆動部１３ａに対して第１ＦＥＴ駆動信号（オン信号）が出力される。したがって、第１ＦＥＴ１１ａについてオフ故障が発生していない限り、故障検知部１５によって電圧が検出されることとなる。このオフ故障検知に要する期間は、例えば数十ｍｓｅｃであり（以下「第１オフ故障検知期間」という）、第１ＦＥＴ１１ａは、その後オフされる。

ステップ１４（Ｓ１４）において、制御部１２は、第１ＦＥＴ１１ａにオフ故障がないか否かを判断する。具体的には、制御部１２は、故障検知部１５によって電圧が検出されなければ、オフ故障ありと判断し、故障検知部１５によって電圧が検出されれば、オフ故障なしと判断する。オフ故障がない場合には、ステップ１４において肯定判定され、ステップ１５（Ｓ１５）に進む。一方、オフ故障がある場合には、ステップ１４において否定判定され、後述するステップ２０（Ｓ２０）に進む。

ステップ１５において、制御部１２は、第２ＦＥＴ１１ｂについてのオフ故障検知を開始する（タイミングＴ１２）。具体的には、制御部１２は、上述した第１オフ故障検知期間とオーバーラップするタイミングにおいて第２ＦＥＴ１１ｂをオンする。この場合、制御部１２から第２駆動部１３ｂに対して第２ＦＥＴ駆動信号（オン信号）が出力される。したがって、第２ＦＥＴ１１ｂについてオフ故障が発生していない限り、第１オフ故障検知期間の経過後においても、故障検知部１５によって電圧が検出されることとなる。このオフ故障検知に要する期間は、第１オフ故障検知期間と同様、例えば数十ｍｓｅｃである。

ステップ１６（Ｓ１６）において、制御部１２は、第２ＦＥＴ１１ｂにオフ故障がないか否かを判断する。具体的には、制御部１２は、第１オフ故障検知期間の経過後に故障検知部１５によって電圧が検出されなければ、オフ故障がありと判断する。一方、制御部１２は、第１オフ故障検知期間の経過後も故障検知部１５によって電圧が検出されれば、オフ故障なしと判断する。オフ故障がない場合には、ステップ１６において肯定判定され、ステップ１７（Ｓ１７）に進む。一方、オフ故障がある場合には、ステップ１６において否定判定され、後述するステップ２２（Ｓ２２）に進む。

ステップ１７において、制御部１２は、上位駆動信号のオン検出に伴う、負荷を駆動するための動作を開始する。ＦＥＴ１１ａ，１１ｂについてオン故障もオフ故障も判断されていない場合、制御部１２は、通常動作を開始する（タイミングＴ２０）。具体的には、制御部１２は、第１ＦＥＴ１１ａ及び第２ＦＥＴ１１ｂをオンする。すなわち、制御部１２は、第１ＦＥＴ１１ａをオフからオンに切り換えるとともに、第２ＦＥＴ１１ｂについてはオンを継続したままとする。

通常動作を開始すると、制御部１２は、電流検知部１４における検出電流と、遮断しきい値である通常値Ｔｔｈ１とを周期的に比較する。そして、制御部１２は、検出電流が通常値Ｔｔｈ１以上の場合には、一対のＦＥＴ１１ａ，１１ｂをオフし、一方、検出電流が通常値Ｔｔｈ１よりも低い場合には、一対のＦＥＴ１１ａ，１１ｂのオンを継続する。この通常動作は、上位駆動信号がオフに切り換わるまで継続される（タイミングＴ３０）。

一方、ＦＥＴ１１ａ，１１ｂのいずれかにオン故障が発生している場合には、ステップ１８において、制御部１２は、遮断しきい値の設定を行う。本ステップでは、遮断しきい値は、ＦＥＴ故障用の専用値、具体的には、通常値Ｌｔｈ１の半分の値Ｌｔｈ２（以下単に「半分値Ｌｔｈ２」という）に設定される（図６参照）。この半分値Ｔｔｈ２は、負荷に含まれるシステムＬ１〜Ｌｎのうち優先度の高いシステムのみを選択的に動作させたときに電源ラインＰＬに流れる電流（以下「必要電流」という）Ｌｂ２と、故障していない他方のＦＥＴ１１ａ，１１ｂ（単一のＦＥＴ１１ａ，１１ｂ）に係る最大電流Ｌａ２との間に位置付けられる。ここで、優先度の高いシステムとは、車両が走行するために必要な必然的なシステムに相当する。したがって、この半分値Ｔｔｈ２により、車両が走行するために必要な必然的なシステムを動作させても、電源ラインＰＬの遮断が行われることなく、かつ、故障のない他方のＦＥＴ１１ａ，１１ｂの最大電流Ｌａ２に至る以前に電源ラインＰＬの遮断が行われる。

なお、最大電流Ｌａ２及び必要電流Ｌｂ２は、経時的に変化する関係となっている。そのため、半分値Ｌｔｈ２も、両パラメータＬａ２，Ｌｂ２の変化に則って経時的に変化する関係を有している。制御部１２には、時間と半分値Ｌｔｈ２との関係を規定する情報（数式又はマップ等）が格納されている。このため、制御部１２は、負荷を駆動するための動作を開始すると、その時間の経過とともに半分値Ｌｔｈ２を動的に更新することができる。

ステップ１９（Ｓ１９）において、制御部１２は、上位駆動信号のオン検出に伴う、負荷を駆動するための動作を開始する。ＦＥＴ１１ａ，１１ｂのいずれかにオン故障が判断されている場合、制御部１２は、オン故障モードで動作を開始する（タイミングＴ２１）。具体的には、制御部１２は、第１ＦＥＴ１１ａ及び第２ＦＥＴをオンする。すなわち、制御部１２は、第１ＦＥＴ１１ａ及び第２ＦＥＴ１１ｂをオフからオンにそれぞれ切り換える。

オン故障モードで動作が開始すると、制御部１２は、電流検知部１４における検出電流と、遮断しきい値である半分値Ｔｔｈ２とを周期的に比較する。そして、制御部１２は、検出電流が半分値Ｔｔｈ２以上の場合には、一対のＦＥＴ１１ａ，１１ｂをオフし、一方、検出電流が半分値Ｔｔｈ２よりも低い場合には、一対のＦＥＴ１１ａ，１１ｂのオンを継続する。この動作は、上位駆動信号がオフに切り換わるまで継続される（タイミングＴ３０）。

なお、制御部１２は、オン故障を判断した場合、あるいは、過電流の場合（検出電流が半分値Ｔｔｈ２以上の場合）には、上位装置に異常信号を出力してもよい（後述するオフ故障においても同様）。

また、第１ＦＥＴ１１ａにオフ故障が発生している場合には、ステップ２０において、制御部１２は、遮断しきい値の設定を行う。本ステップでは、遮断しきい値は、ＦＥＴ故障用の専用値である半分値Ｌｔｈ２に設定される。

ステップ２１（Ｓ２１）において、制御部１２は、上位駆動信号のオン検出に伴う、負荷を駆動するための動作を開始する。第１ＦＥＴ１１ａにオフ故障が判断されている場合、制御部１２は、第１ＦＥＴオフ故障モードで動作を開始する。具体的には、制御部１２は、第１ＦＥＴ１１ａをオフし、第２ＦＥＴ１１ｂをオンする。

第１ＦＥＴオフ故障モードで動作が開始すると、制御部１２は、電流検知部１４における検出電流と、遮断しきい値である半分値Ｔｔｈ２とを周期的に比較する。そして、制御部１２は、検出電流が半分値Ｔｔｈ２以上の場合には、第２ＦＥＴ１１ｂをオフし、一方、検出電流が半分値Ｔｔｈ２よりも低い場合には、第２ＦＥＴ１１ｂのオンを継続する。この動作は、上位駆動信号がオフに切り換わるまで継続される。

これに対して、第２ＦＥＴ１１ｂにオフ故障が発生している場合には、ステップ２２において、制御部１２は、遮断しきい値の設定を行う。本ステップの設定では、遮断しきい値は、ＦＥＴ故障用の専用値である半分値Ｌｔｈ２に設定される。

ステップ２３（Ｓ２３）において、制御部１２は、上位駆動信号のオン検出に伴う、負荷を駆動するための動作を開始する。第２ＦＥＴ１１ｂにオフ故障が判定されている場合、制御部１２は、第２ＦＥＴオフ故障モードで動作を開始する。具体的には、制御部１２は、第１ＦＥＴ１１ａをオフからオンに切り換え、第２ＦＥＴ１１ｂをオフする。

第２ＦＥＴ故障モードで動作が開始すると、制御部１２は、電流検知部１４における検出電流と、遮断しきい値である半分値Ｔｔｈ２とを周期的に比較する。そして、制御部１２は、検出電流が半分値Ｔｔｈ２以上の場合には、第１ＦＥＴ１１ａをオフし、一方、検出電流が半分値Ｔｔｈ２よりも低い場合には、第１ＦＥＴ１１ａのオンを継続する。この動作は、上位駆動信号がオフに切り換わるまで継続される。

このように本実施形態において、電源遮断装置１０は、バッテリＶＢと負荷との間の通電及び遮断を行うものである。この電源遮断装置１０は、電源ラインＰＬに流れる電流を検出する電流検知部１４と、電源ラインＰＬに介設され、互いに並列接続された一対のＦＥＴ１１ａ，１１ｂを含む遮断部１１と、電流検知部１４において検出される電流と遮断しきい値とを比較し、当該比較結果に基づいて一対のＦＥＴ１１ａ，１１ｂのオンオフを制御する制御部１２と、当該制御部１２がＦＥＴ１１ａ，１１ｂの故障検知を行うために、遮断部１１における出力側の電位を検出する故障検知部１５と、を有している。そして、制御部１２は、故障検知部１５の検出結果に基づいてＦＥＴ１１ａ，１１ｂの故障を判断した場合には、遮断しきい値を、ＦＥＴ１１ａ，１１ｂに故障が判断されない場合に設定される通常値Ｔｔｈ１から、ＦＥＴ故障用の専用値に変更することとしている。

この構成によれば、電源ラインＰＬにおける電流を検出することで足りるので、個別のＦＥＴ１１ａ，１１ｂ毎に電流を検出する必要がなく、コストアップや大型化を抑制することができる。また、個別のＦＥＴ１１ａ，１１ｂ毎に過電流の判定が行われないことにより、ＦＥＴ１１ａ，１１ｂに流れる電流の不整合によってＦＥＴ１１ａ，１１ｂが個別にオフしてしまうような誤遮断が発生するといった事態を抑制することができる。

また、ＦＥＴ１１ａ，１１ｂの故障を判断した場合には、遮断しきい値が、ＦＥＴ１１ａ，１１ｂに故障が判断されない場合に設定される通常値Ｔｔｈ１から、ＦＥＴ故障用の専用値に変更される。この専用値によって電源ラインＰＬの遮断を制御することで、故障していないＦＥＴ１１ａ，１１ｂへ過大な電流が流れ、ＦＥＴ１１ａ，１１ｂが故障するといった事態を抑制することができる。

このように、本実施形態に係る電源遮断装置１０によれば、簡素な構成にて並列接続された半導体スイッチの誤遮断発生の抑制と、並列接続された半導体スイッチの一つが故障した場合でも、残余の半導体スイッチを破壊することなく車両に必要最低限の電源を供給することができる。

また、本実施形態において、制御部１２は、上位駆動信号（オン信号）の入力、すなわち、負荷の駆動指令を受け付けると、一対のＦＥＴ１１ａ，１１ｂの故障検知を先行して行い、その後、負荷を駆動するために、故障検知の結果に応じた態様で一対のＦＥＴ１１ａ，１１ｂを制御する。

この構成によれば、負荷の駆動に先立ち、ＦＥＴ１１ａ，１１ｂの故障検知を行っている。このため、負荷の駆動の際には、故障判断の結果に応じた適切な態様でＦＥＴ１１ａ，１１ｂの制御を行うことができる。また、故障判断の結果を受けて遮断しきい値が適用されるので、適切な遮断しきい値が設定された状態で負荷の駆動を開始することができる。

また、本実施形態において、制御部１２は、故障検知として、オン故障検知と、当該オン故障検知の後に行うオフ故障検知とを行うものである。ここで、オン故障検知は、一対のＦＥＴ１１ａ，１１ｂをオフにしたままの状態で、故障検知部１５において検出される電位から一対のＦＥＴ１１ａ，１１ｂのオン故障を判断する処理である。一方、オフ故障検知は、一対のＦＥＴ１１ａ，１１ｂを択一的にオンに切り換え、故障検知部１５において検出される電位から一対のＦＥＴ１１ａ，１１ｂのオフ故障を判断する処理である。

この構成によれば、ＦＥＴ１１ａ，１１ｂの故障を適切に検知することができる。

なお、上述した実施形態では、遮断部１１の出力側の電位、具体的には、電源ラインＰＬにおいて電位を検出している。このため、オン故障の場合においては、いずれのＦＥＴ１１ａ，１１ｂがオン故障しているのかが不明となる。そこで、図７に示すように、故障検知部１５を、第１ＦＥＴ１１ａの出力側に配置した一対の分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２と、第２ＦＥＴ１１ｂの出力側に配置した一対の分圧抵抗Ｒ３，４とで構成してもよい。これにより、一対のＦＥＴ１１ａ，１１ｂのオン故障を個別的に判断することができる。なお、この構成では、ＦＥＴ１１ａ，１１ｂに対応する電路には、各分圧抵抗Ｒ１〜Ｒ４との接続点よりも下流側にダイオードＤ１，Ｄ２が追加されている。

また、本実施形態において、遮断しきい値の通常値Ｔｔｈ１は、全ての負荷を動作させたときの負荷側の通電条件に応じて設定されている。

この構成によれば、通電条件を考慮することで、通常値Ｔｔｈ１に対して、負荷に流れる電流の経時的な変化を反映することができる。これにより、誤遮断が発生するといった事態を抑制することができる。

また、本実施形態において、ＦＥＴ故障用の専用値は、ＦＥＴ１１ａ，１１ｂに故障が判断されない場合に設定される通常値Ｔｔｈ１の半分の値（半分値）Ｔｔｈ２に設定されている。

この構成によれば、故障が生じていないＦＥＴ１１ａ，１１ｂにて負荷を駆動しつつも、故障していないＦＥＴ１１ａ，１１ｂへ過大な電流が流れて当該ＦＥＴ１１ａ，１１ｂが故障するといった事態を抑制することができる。また、通常値Ｔｈ１に比して極端に低い値にならないので、必要最低の負荷について過電流と判断されることなく駆動することが可能となる。

なお、本実施形態では、ＦＥＴ故障用の専用値は、通常値Ｔｔｈ１の半分の値（半分値）Ｔｔｈ２としている。しかしながら、この専用値は、通常値Ｔｔｈ１よりも低い値とされていればよい。より好ましくは、専用値は、優先度の高い負荷のみを選択的に動作させたときの負荷側の通電条件（当該負荷に供給される電流の経時的な変化を示す条件）と、単一のＦＥＴ１１ａ，１１ｂに流せる最大電流条件（最大電流の経時的な変化を示す条件）とに応じて設定される。

この構成によれば、故障が生じていない単一のＦＥＴ１１ａ，１１ｂにて負荷を駆動しつつも、その単一のＦＥＴ１１ａ，１１ｂへ過大な電流が流れて当該ＦＥＴ１１ａ，１１ｂが故障するといった事態を抑制することができる。また、優先度の高い負荷、すなわち、車両の走行に必要な必然的な負荷のみを選択的に動作させることで、過電流と判断されることなく車両を走行させることができる。これにより、車両が路上で突然に止まってしまうという不都合を抑制することができる

なお、上述した実施形態では、バッテリＶＢから負荷（システムＬ１〜Ｌ７）へ電力を供給することを前提に、バッテリＶＢから負荷に電流が流れる順方向となる向きに一対のＦＥＴ１１ａ，１１ｂを設けている。しかしながら、電気自動車やハイブリッド自動車においては、図８に示すように、オルタネータＡＬＴなど発電手段を負荷側に設け、負荷側からバッテリＶＢへと電力を供給することがある。

この場合において、遮断部１１は、電源ラインＰＬを介して負荷側からバッテリＶＢへ電流が流れる際に順方向となる向きに接続された一対のＦＥＴ１１ｃ，１１ｄをさらに有することが好ましい。また、追加された一対のＦＥＴ１１ｃ，１１ｄに対応して、これらを駆動する駆動部１３ｃ、１３ｄが追加されることとなる。なお、電源ラインＰＬには、バッテリＶＢの電圧を検出するバッテリ電圧検出部１７と、オルタネータＡＬＴの出力電圧を検出するオルタネータ電圧検出部１８とが設けられている。

これにより、負荷側からバッテリＶＢへと電力を供給する場合にあっても、同様に遮断制御を行うことが可能となる。

以上、本実施形態にかかる電源遮断装置について説明したが、本発明はこの実施形態に限定されることなく、その発明の範囲において種々の変更が可能である。

例えば、上述した実施形態では、一対のＦＥＴに対応した並列回路にて電源ラインに流れる電流を分担している。しかしながら、互いに並列接続されることで相互に電流を分担する関係にあれば、３つ以上のＦＥＴで構成されるものであってもよい。

また、本実施形態では、半導体スイッチとしてＦＥＴを示したが、これに限定されず、トランジスタやＩＧＢＴなどであってもよい。

１０電源遮断装置
１１遮断部
１１ａ第１ＦＥＴ
１１ｂ第２ＦＥＴ
１１ｃ第３ＦＥＴ
１１ｄ第４ＦＥＴ
１２制御部
１３ａ駆動部
１３ｂ駆動部
１４電流検知部
１５故障検知部
ＰＬ電源ライン
ＶＢバッテリ

Claims

電源と負荷との間の通電及び遮断を行う電源遮断装置において、
電源から負荷へ電力を供給する電源ラインに流れる電流を検出する電流検知部と、
前記電源ラインに介設され、互いに並列接続された複数の半導体スイッチを含む遮断部と、
前記電流検知部において検出される電流と遮断しきい値とを比較し、当該比較結果に基づいて前記複数の半導体スイッチのオンオフを制御する制御部と、
前記制御部が前記半導体スイッチの故障検知を行うために、前記遮断部における出力側の電位を検出する故障検知部と、を有し、
前記制御部は、前記故障検知部の検出結果に基づいて前記半導体スイッチの故障を判断した場合には、前記遮断しきい値を、前記半導体スイッチに故障が判断されない場合に設定される通常値から、半導体スイッチ故障用の専用値に変更することを特徴とする電源遮断装置。
前記通常値は、全ての負荷を動作させたときの負荷側の通電条件に応じて設定されることを特徴とする請求項１に記載された電源遮断装置。
前記遮断部は、前記電源ラインを介して前記負荷側から前記電源へ電流が流れる際に順方向となる向きに接続された複数の半導体スイッチをさらに有することを特徴とする請求項１又は２に記載された電源遮断装置。