JPH06225443A - 給電制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 異常発生時に指令部（中央制御装置）に頼ら
ずに即座に保護動作を行うことができるとともに、その
後の複雑な異常処理は指令部に委ねることができるよう
にする。 【構成】 別系統の指令部２から与えられる制御指令信
号に応答してスイッチング素子３を駆動して負荷４への
電力供給をオン・オフ制御する装置１であって、スイッ
チング素子３のオン駆動時において出力電流回路系の複
数種類の異常をそれぞれ検出するための複数の異常検出
手段８，９，１１，１２，１３と、これら異常検出手段
のうちの所定のものの検出信号に応答してスイッチング
素子３をオフにする保護手段１０と、異常検出手段の検
出信号の状態を指令部２に伝えるための通知手段６とを
備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば自動車のラン
プなどを負荷としてこれを点灯・消灯する給電制御装置
に関し、特に、スイッチング素子と負荷を中心とした出
力電流回路の異常に対処する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】パワーＭＯＳトランジスタなどのスイッ
チング素子とランプなどの負荷を直列に直流電源に接続
し、そのスイッチング素子を駆動して負荷への電力供給
をオン・オフ制御するようにした給電制御装置が各種の
分野で多用されている。この主の給電制御装置において
は、大きな出力電流が流れる回路部分に関して次のよう
な異常の発生を想定しておく必要がある。

【０００３】 過電圧 電源電圧が異常に高い状態 過電流 スイッチング素子を流れる出力電流が異常
に大きい状態 過熱 スイッチング素子の温度が異常に高い状態 負荷オープン 負荷につながる出力電流路が遮断さ
れた異常状態 負荷ショート 負荷につながる出力電流路がショー
トした異常状態 通常の給電制御装置では、必要に応じて前記のような異
常状態を検出するための検出回路を付設し、その検出信
号に応じてスイッチング素子をオフにし、スイッチング
素子や負荷などを保護したり、異常発生時の制御に切り
換えたりするように構成している。

【０００４】最近の多くの機器では、各種の制御をマイ
クロプロセッサを用いて集中的に行うようになってい
る。例えば自動車の各種の装備の制御もマイクロプロセ
ッサで集中的に制御するように構成されており、ランプ
の点灯・消灯を制御する給電制御装置に対してマイクロ
プロセッサから点灯・消灯の指令信号が発せられる。ま
た、給電制御装置に付設された前記のような異常検出回
路の出力もマイクロプロセッサによって読み取られる。
マイクロプロセッサは、負荷を駆動する指令信号（オン
指令信号）を発するとともに、各異常検出回路の検出信
号を読み取って出力電流回路系に前述のような異常が発
生していないか否かを随時チェックし、異常が発生して
いる場合には、その異常の種類に応じた制御処理を実行
する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記のように、給電制
御装置における異常検出回路の検出信号に対応する異常
処理をすべてマイクロプロセッサ（給電制御装置とは別
の指令部であり、給電制御装置だけでなく多くの機能部
の制御を集中的に処理している）に委ねている従来の装
置では、緊急に対処しなければならない異常に対して処
置が遅れやすいという問題があった。

【０００６】過電圧、過電流、過熱、負荷ショートとい
った異常が発生した場合には、即座にスイッチング素子
をオフにしないと、素子を破壊したり悪影響を及ぼすこ
とになりやすい。中央制御装置としてのマイクロプロセ
ッサは給電制御装置の制御だけでなく、多くの機能部の
複雑な制御を行っているので、給電制御装置の異常検出
回路がすばやく異常を検出しても、マイクロプロセッサ
がその異常を読み取ってスイッチング素子をオフにする
までに相当の時間がかかることがある。給電制御装置の
異常信号に対するマイクロプロセッサの応答時間はマイ
クロプロセッサのプログラムに大きく依存するが、すば
やい応答を必要とする制御系は他にもたくさんあるのが
普通なので、必要な部分のすべてに十分に高速に応答す
ることが可能なシステムを構築するのは非常に困難であ
る。またプログラム実行状態によって異常発生時の応答
時間が変るので、あるときには高速に保護動作（スイッ
チング素子をオフにする）が行えても、常にその応答速
度で保護動作が行われるという保証がない。

【０００７】この発明は前述した従来の問題点に鑑みな
されたもので、その目的は、異常発生時に指令部（中央
制御装置）に頼らずに即座に保護動作を行うことができ
るとともに、その後の複雑な異常処理は指令部に委ねる
ことができるようにした給電制御装置を提供することに
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明の給電制御装置
は、別系統の指令部から与えられる制御指令信号に応答
してスイッチング素子を駆動して負荷への電力供給をオ
ン・オフ制御する装置であって、前記スイッチング素子
のオン駆動時において出力電流回路系の複数種類の異常
をそれぞれ検出するための複数の異常検出手段と、これ
ら異常検出手段のうちの所定のものの検出信号に応答し
て前記スイッチング素子をオフにする保護手段と、前記
異常検出手段の検出信号の状態を前記指令部に伝えるた
めの通知手段とを備えたものである。

【０００９】

【作用】前記スイッチング素子のオン駆動時において、
なんらかの原因で過電流や過熱といった異常が検出され
ると、当該給電制御装置に付設された前記保護手段が動
作して前記スイッチング素子が即座にオフになる。同時
に前記通知手段が動作し前記指令部に異常の発生を知ら
せる。

【００１０】

【実施例】この発明の一実施例による給電制御装置の概
略構成を図１に示している。この給電制御装置１は、前
記指令部であるＣＰＵ２から与えられる制御指令信号に
応答してスイッチング素子３を駆動して負荷４への電力
供給をオン・オフ制御するものである。具体的には、Ｃ
ＰＵ２は自動車における各種の電装部品を集中的に制御
するマイクロプロセッサであり、負荷４は電装部品の１
つとしてのヘッドランプである。直流電源ＶCCは給電制
御装置１の電源であるとともに、負荷４に印加する電源
でもある。

【００１１】ＣＰＵ２からの指令信号はレシーバ５を介
して制御論理回路６に入力される。通常の状態であれ
ば、ＣＰＵ２から負荷駆動を指令するオン指令信号が供
給されると、制御論理回路６からドライバ７に向けてオ
ン駆動信号が出力され、パワーＭＯＳトランジスタから
なるスイッチング素子３がオンとなり、負荷４に電源Ｖ
CCが印加される。ＣＰＵ２からオフ指令信号が供給され
ると、制御論理回路６の出力が反転してスイッチング素
子３がオフとなる。

【００１２】この実施例の給電制御装置１には、以下に
詳述する過電流検出回路８の他、具体的な回路構成は示
していないが、電源電圧ＶCCが異常に高い状態を検出す
るための過電圧検出回路１３と、スイッチング素子３の
温度をセンサ１６で検出するとともにその温度が異常に
高い状態を判定するための過熱検出回路１２と、負荷４
の出力電流経路が遮断されている状態を検出するための
負荷オープン検出回路１１とが設けられている。

【００１３】過電流検出回路８は、スイッチング素子３
と直列に接続された小さな抵抗値の電流検出用抵抗８１
と、この抵抗８１の両端電圧を検出する差動増幅器８２
と、差動増幅器８２の出力電圧と基準電圧Ｖ１とを比較
するコンパレータ８３とからなる。抵抗８１を流れる電
流（負荷電流）が基準値より小さければ、差動増幅器８
２の出力電圧は基準電圧Ｖ１より小さく、コンパレータ
８３の出力は低レベルになっている。負荷電流が基準値
を超えると、差動増幅器８２の出力電圧が基準電圧Ｖ１
を超え、コンパレータ８３の出力が反転して高レベルに
なる。

【００１４】この実施例の給電制御装置１では、過電流
検出回路８で過電流状態を検出した（コンパレータ８３
の出力が高レベルになる）だけでは異常とは判定せず
に、過電流状態の持続時間を監視回路９で監視し、過電
流状態が一定時間以上続いた場合に異常と判定して保護
回路を働かせる。つまり持続時間監視回路９では、過電
流検出回路８の高レベル出力を抵抗９１とコンデンサ９
２からなる積分回路で積分し、その積分電圧と基準電圧
Ｖ２とをコンパレータ９３で比較する。過電流検出回路
８の出力が低レベルから高レベルに反転すると、コンデ
ンサ９２が徐々に充電されてその端子電圧が漸増する。
そのような漸増状態が一定時間以上続くと、コンデンサ
９２の端子電圧が基準電圧Ｖ２を超え、コンパレータ９
３の出力が低レベルから高レベルに反転する。

【００１５】監視回路９の出力信号は制御論理回路６に
入力されるとともに、オアゲート１５を介してトランジ
スタ１０の制御信号となる。このトランジスタ１０はス
イッチング素子３のゲートとグランド間に接続されてい
て、通常状態ではオフしており、オアゲート１５の出力
が高レベルになるとオンとなり、スイッチング素子３を
強制的にシャットダウン（オフ）させる。これで負荷４
への電力供給が遮断される。以上が過電流検出（持続時
間判定を含む）による保護回路の構成と動作である。

【００１６】前記監視回路９の出力信号だけでなく、過
熱検出回路１２および過電圧検出回路１３の各出力信号
もオアゲート１５に入力されるように回路構成されてお
り、前記の保護動作と同様に過熱検出回路１２あるいは
過電圧検出回路１３から検出信号（異常信号）が出力さ
れると、その異常信号がオアゲート１５を介して直接ト
ランジスタ１０に作用し、トランジスタ１０がオンにな
ってスイッチング素子３を強制的にシャットダウンさせ
る。この保護動作には制御論理回路６も介在していない
ので、異常検出から出力オフまでの応答速度はきわめて
高速である。

【００１７】また監視回路９、負荷オープン検出回路１
１、過熱検出回路１２、過電圧検出回路１３の各検出信
号は制御論理回路６に入力され、制御論理回路６はこれ
らの信号に従って図２のフローチャートに示すように動
作する。

【００１８】図２に示すように、ＣＰＵ２からオン指令
信号が入力されると、その時点で監視回路９、負荷オー
プン検出回路１１、過熱検出回路１２、過電圧検出回路
１３から異常信号が発生しているか否かをチェックし、
異常がないことを確認したならばドライバ７に対してオ
ン駆動信号を出力し、スイッチング素子３をオンにする
（ステップ２０１→２０２→２０３）。

【００１９】スイッチング素子３をオン駆動している期
間において監視回路９、負荷オープン検出回路１１、過
熱検出回路１２、過電圧検出回路１３のいずれかから異
常信号が出力されると、その異常発生をドライバ１４を
介してＣＰＵ２に通知するとともに（ステップ２０
４）、ドライバ７に与えていた駆動信号をオフにし、ス
イッチング素子３をオフにする（ステップ２０５）。こ
の制御系とは別に前記トランジスタ１０によりすばやく
シャットダウンの制御が働くのは前述した通りである。

【００２０】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、この発明に
よれば、当該給電制御装置だけでなく各種の機能部分の
制御をも集中的行うＣＰＵ（指令部）に異常発生時の対
処を全面的に委ねるのではなく、異常が検出された場合
には当該給電装置に付設した保護手段によって即座にス
イッチング素子をオフにし、また異常の発生をＣＰＵに
通知してその後の処置をＣＰＵに任せるようにしたの
で、ＣＰＵの負担が大幅に軽減され、他の多くの制御と
の兼合が容易になるし、当該給電制御装置の負荷の保護
も適切で確実に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例による給電制御装置の概略
構成図である。

【図２】同上実施例装置における制御論理回路６の主要
動作の概略を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ 給電制御装置 ２ ＣＰＵ（指令部） ３ スイッチング素子 ４ 負荷 ８ 過電流検出回路 ９ 持続時間監視回路 １０ 出力シャットダウン用トランジスタ １２ 過熱検出回路 １３ 過電圧検出回路 １６ 温度センサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 別系統の指令部から与えられる制御指令
   信号に応答してスイッチング素子を駆動して負荷への電
   力供給をオン・オフ制御する装置であって、前記スイッ
   チング素子のオン駆動時において出力電流回路系の複数
   種類の異常をそれぞれ検出するための複数の異常検出手
   段と、これら異常検出手段のうちの所定のものの検出信
   号に応答して前記スイッチング素子をオフにする保護手
   段と、前記異常検出手段の検出信号の状態を前記指令部
   に伝えるための通知手段とを備えたことを特徴とする給
   電制御装置。