特許 6260552 電力供給装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6260552

(24)【登録日】2017年12月22日

(45)【発行日】2018年1月17日

(54)【発明の名称】電力供給装置

(51)【国際特許分類】

   H03K 17/00 20060101AFI20180104BHJP

   H03K 17/08 20060101ALI20180104BHJP

   H03K 17/687 20060101ALI20180104BHJP

【ＦＩ】

   H03K17/00 B

   H03K17/08 C

   H03K17/687 A

【請求項の数】6

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2015-36856(P2015-36856)

(22)【出願日】2015年2月26日

(65)【公開番号】特開2016-163051(P2016-163051A)

(43)【公開日】2016年9月5日

【審査請求日】2017年5月31日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】395011665

【氏名又は名称】株式会社オートネットワーク技術研究所

(73)【特許権者】

【識別番号】000183406

【氏名又は名称】住友電装株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002158

【氏名又は名称】特許業務法人上野特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100095669

【弁理士】

【氏名又は名称】上野 登

(72)【発明者】

【氏名】塚本 克馬

(72)【発明者】

【氏名】矢野 佑典

(72)【発明者】

【氏名】若園 佳佑

【審査官】 及川 尚人

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−１３４７８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−１６９２７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−０９４６９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１８９６５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−０８６２１０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０３Ｋ １７／００−１７／７０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

主電源から負荷に至る給電路に介設され、該給電路を導通および遮断するスイッチと、
前記スイッチよりも前記負荷側の給電路である負荷側給電路の給電状態を検知する下流検知手段と、
前記負荷側給電路の電圧である下流電圧を所定の閾値電圧と比較する比較手段と、
前記下流検知手段および前記比較手段の出力が入力される制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記スイッチのオンオフを制御するスイッチ制御手段と、
前記下流検知手段の出力に基づいて前記スイッチのオンオフ状態を判定する導通判定手段と、
を備え、
前記制御部は、想定される前記スイッチのオンオフ状態と、前記比較手段の出力とに不整合が生じたときに、前記導通判定手段の判定に基づいて、それが前記スイッチの故障によるものなのか、それとも前記比較手段の故障によるものなのかを判別することを特徴とする電力供給装置。

【請求項2】

前記制御部はさらに、前記下流電圧が前記閾値電圧よりも低いことを検知したときに、前記スイッチ制御手段により前記スイッチをオフする過電流検知手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の電力供給装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記スイッチ制御手段による前記スイッチのオフ操作後、前記閾値電圧よりも前記下流電圧が高いことを前記比較手段が示す場合において、前記導通判定手段が前記スイッチをオン状態と判定した場合は前記スイッチに異常があるものと判断し、前記導通判定手段が前記スイッチをオフ状態と判定した場合は前記比較手段に異常があるものと判断する、遮断時診断手段をさらに備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電力供給装置。

【請求項4】

前記制御部は、前記スイッチ制御手段による前記スイッチのオン操作後、前記閾値電圧よりも前記下流電圧が低いことを前記比較手段が示す場合において、前記導通判定手段が前記スイッチをオン状態と判定した場合は前記比較手段に異常があるものと判断し、前記導通判定手段が前記スイッチをオフ状態と判定した場合は前記スイッチに異常があるものと判断する、導通時診断手段をさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電力供給装置。

【請求項5】

前記負荷側給電路に接続された副電源と、
前記スイッチよりも前記主電源側の給電路である主電源側給電路の給電状態を検知する上流検知手段と、
をさらに備え、
前記制御部にはさらに前記上流検知手段の出力が入力され、
前記導通判定手段は前記下流検知手段および前記上流検知手段の出力に基づいて前記スイッチのオンオフ状態を判定することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電力供給装置。

【請求項6】

前記制御部はＡ／Ｄ変換器を有し、
前記導通判定手段は前記Ａ／Ｄ変換器により数値化された前記下流検知手段および前記上流検知手段の出力に基づいて前記スイッチのオンオフ状態を判定することを特徴とする請求項５に記載の電力供給装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、過電流遮断機構を備える電力供給装置に関し、特に、該装置の故障部品特定技術に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、電源から負荷への給電路上に半導体スイッチを配置し、その半導体スイッチをオンオフ操作することにより給電路の導通状態を切り替える電力供給装置が提供されている。このような電力供給装置のなかには過電流遮断機構を備えるものがある。過電流遮断機構とは、給電路に過電流が流れた際にその過電流を検知するとともに、自動的に半導体スイッチをオフにして給電路の通電を遮断し、半導体スイッチ自体や接続された負荷を保護する機構である。

【0003】

下記特許文献１には、車両に搭載される電装品を駆動する負荷駆動装置が記載されている。同負荷駆動装置は、電源から負荷へ電力を供給する給電路上に、その導通状態を切り替えるスイッチとしてＭＯＳＦＥＴが直列に配置されており、このＭＯＳＦＥＴのドレイン−ソース間の電圧と所定の閾値電圧とをコンパレータで比較する。コンパレータの出力端子とＭＯＳＦＥＴは制御回路に接続されており、制御回路は、ドレイン−ソース間の電圧と閾値電圧の大小関係が正常時から反転したことを捕捉して過電流が発生したものと判断し、自動的にＭＯＳＦＥＴをオフ操作する。また、特許文献１の負荷駆動装置は、負荷の始動時における突入電流など、正常動作に伴う一時的な電流量の増加を過電流と誤判断することを防止すべく、抵抗値の異なる数種類の抵抗器を用いて上記閾値電圧を段階的に切り替え、複数回に分けて過電流の真偽を判定する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００７−１３４７８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

また、特許文献１の負荷駆動装置には、上記過電流遮断機構の故障を診断する機能が備えられている。かかる診断は給電路が導通された状態で行われ、負荷への給電が遮断されてしまわないよう装置を診断モードに切り替えたうえで、コンパレータの入力配線上に配置された上記抵抗器を切り替え、試験的に閾値電圧を上昇、またはドレイン−ソース間の電圧を下降させ、これら電圧の大小関係が反転することを確認する。

【0006】

しかし、上記診断方法では、過電流遮断機構の動作異常が発見されたとしても、それが抵抗器を切り替えるスイッチの故障なのか、それともコンパレータ自体の故障なのか特定することができない。そのため、上記診断で異常が発見された場合には、負荷への電力の供給を遮断すべくＭＯＳＦＥＴをオフ操作するという画一的な対処をするほかない。

【0007】

さらに、上記診断ではＭＯＳＦＥＴのショート故障を検出することができない。給電路を開閉するスイッチのショート故障は、過電流が発生した際に、負荷の焼損や火災など最悪の事態を招くおそれのある故障であり、また給電路を遮断できないことからフェールセーフやフェールソフトの実施が困難な故障でもある。

【0008】

上記問題に鑑み、本発明の解決しようとする課題は、回路動作の診断機能を備え、診断で異常が発見された場合に、その原因となっている回路部品の特定が可能な電力供給装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するため、本発明に係る電源供給装置は、主電源から負荷に至る給電路に介設され、該給電路を導通および遮断するスイッチと、前記スイッチよりも前記負荷側の給電路である負荷側給電路の給電状態を検知する下流検知手段と、前記負荷側給電路の電圧である下流電圧を所定の閾値電圧と比較する比較手段と、前記下流検知手段および前記比較手段の出力が入力される制御部と、を備え、前記制御部は、前記スイッチのオンオフを制御するスイッチ制御手段と、前記下流検知手段の出力に基づいて前記スイッチのオンオフ状態を判定する導通判定手段と、を備えることを要旨とする。

【0010】

負荷側給電路の給電状態を検知する下流検知手段を別途備えることにより、スイッチ制御手段が行ったスイッチのオン操作およびオフ操作に対してスイッチが正しく反応したかどうかを、負荷側給電路の給電状態から直接確認することが可能となる。つまり、想定されるスイッチの状態と比較器の出力とに矛盾が生じた場合に、それがスイッチの故障によるものなのか、それとも比較器の故障によるものなのかを判別することが可能となる。これにより、例えば、故障部品やその故障状態の危険度に応じて自動的に最適な保護手段を講じることが可能となり、また、修理を行う場合に故障部品の特定に要する工数を削減することができる。

【0011】

また、上記電力供給装置は、前記制御部がさらに、前記下流電圧が前記閾値電圧よりも低いことを検知したときに、前記スイッチ制御手段により前記スイッチをオフする過電流検知手段を備えることが望ましい。

【0012】

本発明における電力供給装置は、比較手段およびスイッチの故障を事前に検出可能な構成であることから、過電流の誤検知を低減することができる。

【0013】

また、上記電力供給装置は、前記制御部が、前記スイッチ制御手段による前記スイッチのオフ操作後、前記閾値電圧よりも前記下流電圧が高いことを前記比較手段が示す場合において、前記導通判定手段が前記スイッチをオン状態と判定した場合は前記スイッチに異常があるものと判断し、前記導通判定手段が前記スイッチをオフ状態と判定した場合は前記比較手段に異常があるものと判断する、遮断時診断手段をさらに備えることが望ましい。

【0014】

スイッチがオフされて給電路が遮断状態になったとき、スイッチの抵抗値は無限大となることから、負荷側給電路に接続された比較手段への主電源からの入力電圧（下流電圧）は０［Ｖ］となる。よって、比較手段の動作が正常であるときは、その出力は負荷側給電路の電圧が閾値電圧よりも低いことを示すはずである。このときに比較手段がその逆の出力を示す場合、比較器の出力またはスイッチの状態に異常があるものと推測される。ここで、下流検知手段により負荷側給電路の給電状態を確認し、負荷側給電路から本来印加されるはずのない主電源の電圧が検出されたときは、スイッチがショート故障を起こしているものと判断することができ、スイッチの動作が正常であるとき（負荷側給電路から主電源の電圧が検出されないとき）は、比較手段の出力が不整合を生じているものと判断することができる。

【0015】

また、上記電力供給装置は、前記制御部が、前記スイッチ制御手段による前記スイッチのオン操作後、前記閾値電圧よりも前記下流電圧が低いことを前記比較手段が示す場合において、前記導通判定手段が前記スイッチをオン状態と判定した場合は前記比較手段に異常があるものと判断し、前記導通判定手段が前記スイッチをオフ状態と判定した場合は前記スイッチに異常があるものと判断する、導通時診断手段をさらに備えることが望ましい。

【0016】

スイッチがオンされて給電路が導通状態になったときは、スイッチのオン抵抗はスイッチを流れる電流量に応じて電圧を降下させ、負荷側給電路に接続された比較手段への入力電圧を増減させる。かかる入力電圧と比較される閾値電圧を、電流量が正常であるときの入力電圧よりも低くなるように調整した場合、比較手段の出力は入力電圧が閾値電圧よりも高いことを示すはずである。このときに比較手段がその逆の出力を示す場合、比較器の出力またはスイッチの状態に異常がある（または実際に過電流が発生している）ものと推測される。ここで、下流検知手段により負荷側給電路の給電状態を確認し、負荷側給電路から本来印加されているはずの主電源の電圧が検出されないときは、スイッチがオープン故障を起こしている（または実際に過電流が発生している）ものと判断することができ、スイッチの動作が正常であるとき（負荷側給電路から主電源の電圧が検出されるとき）は、比較手段の出力が不整合を生じているものと判断することができる。

【0017】

また、上記電力供給装置は、前記負荷側給電路に接続された副電源と、前記スイッチよりも前記主電源側の給電路である主電源側給電路の給電状態を検知する上流検知手段と、をさらに備え、前記制御部にはさらに前記上流検知手段の出力が入力され、前記導通判定手段は前記下流検知手段および前記上流検知手段の出力に基づいて前記スイッチのオンオフ状態を判定する構成としても良い。

【0018】

また、上記電力供給装置は、前記制御部がＡ／Ｄ変換器を有し、前記導通判定手段は前記Ａ／Ｄ変換器により数値化された前記下流検知手段および前記上流検知手段の出力に基づいて前記スイッチのオンオフ状態を判定することが望ましい。

【0019】

下流検知手段および上流検知手段を介して給電路から取得した電圧を、Ａ／Ｄ変換器を用いて数値化することにより、これら電圧を抵抗分圧などで降下させて二値（Ｈｉ（１）およびＬｏｗ（０））のみで判断する場合に比べ、よりきめ細かな判断が可能となる。特に主電源のほかに、負荷側給電路に副電源が接続された構成の場合、主電源側給電路には主電源の電圧が、負荷側給電路には副電源からの電圧が常にかかることとなり、これら給電路の電圧を単に二値で比較しただけではスイッチのオンオフ状態を判定することが難しい。導通判定手段がＡ／Ｄ変換器を用いて給電路の電圧を数値化し、主電源側給電路および負荷側給電路の電圧値の変化を定量的に計算することにより、その差からスイッチのオンオフ状態を判定することができる。

【発明の効果】

【0020】

本発明に係る電力供給装置によれば、回路動作の診断機能を備え、診断で異常が発見された場合に、その原因となっている回路部品の特定が可能な電力供給装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】電力供給装置の全体構成を示すブロック図である。

【図2】電力供給装置の過電流遮断機構の説明図である。

【図3】電力供給装置の過電流遮断動作を示すタイミング図である。

【図4】他の実施形態に係る電力供給装置の全体構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

（構成概要）
以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。図１は本発明における電力供給装置１０の全体構成を示すブロック図である。本発明の電力供給装置１０は図示しない車両に搭載され、主電源５０と負荷７０をつなぐ給電路６０をスイッチ２０で導通および遮断することにより、負荷７０への電力の供給を制御する。ここで、負荷７０とは、車両が備える種々の電装品を意味している。主電源５０はかかる負荷７０を駆動する電力源であり、駆動用バッテリー５１や、オルタネーターまたはハイブリッドモーターなどの発電機５２を総括した構成を意味している。

【0023】

本実施形態では、給電路６０を導通および遮断するスイッチ２０としてｎチャネル型パワーＭＯＳＦＥＴが用いられている。制御部である制御回路４０は、スイッチ２０のオンオフを制御することにより、給電路６０の導通状態を切り替えるスイッチ制御手段４１を備えている。具体的には、スイッチ制御手段４１はＭＯＳＦＥＴドライバ２１に対してスイッチ２０のオンオフ信号を送信し、ＭＯＳＦＥＴドライバ２１がスイッチ２０のゲート端子Ｇに印加される電圧や充放電を制御することによりスイッチ２０を高速にオンオフする。

【0024】

本実施形態におけるスイッチ制御手段４１は、上で述べたようにＭＯＳＦＥＴドライバ２１を介してスイッチ２０のオンオフを制御するが、ＭＯＳＦＥＴドライバ２１は必須の構成ではなく、スイッチ制御手段４１から直接スイッチ２０のオンオフを制御しても良い。また、スイッチ２０は、本実施形態におけるｎチャネル型パワーＭＯＳＦＥＴに限られず、ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴのほか、ＪＦＥＴ、バイポーラトランジスタなど、高速スイッチングが可能な他のスイッチング素子でも良い。

【0025】

給電路６０における、スイッチ２０よりも負荷７０側の給電路である負荷側給電路６１からは、コンパレータ３０の非反転入力端子（プラス入力端子）に接続される配線３２と、制御回路４０の備える導通判定手段４２に接続される配線である下流検知手段３６が分岐している。コンパレータ３０は、負荷側給電路６１からプラス入力端子に印加される入力電圧Ｖ_{ｉｎ（＋）}と、反転入力端子（マイナス入力端子）に印加される所定の閾値電圧Ｖ_{ｉｎ（−）}とを比較し、その大小関係を出力する比較手段である。また、導通判定手段４２は、下流検知手段３６により負荷側給電路６１の給電状態（本実施形態においては電圧）を直接取得し、スイッチ２０のオンオフ状態を判定する。尚、ここでいう「スイッチ２０のオンオフ状態」には、スイッチ２０のショート故障によるオン状態、オープン故障によるオフ状態も含まれる。

【0026】

コンパレータ３０の出力値Ｖ_ｏｕｔは制御回路４０に入力されている。過電流検知手段４３は、コンパレータ３０の出力値Ｖ_ｏｕｔを制御回路４０の割り込みポートで監視し、入力電圧Ｖ_{ｉｎ（＋）}が閾値電圧Ｖ_{ｉｎ（−）}よりも低くなったときに、スイッチ制御手段４１を介してスイッチ２０をオフ操作し、給電路６０を遮断する。

【0027】

（過電流遮断機構）
以下に、図２を参照して本実施形態における過電流遮断機構についてより詳細に説明する。コンパレータ３０のマイナス入力端子は、給電路６０のスイッチ２０よりも主電源５０側の給電路である主電源側給電路６２から分岐した配線３１に接続されている。配線３１には、抵抗器３４および定電流源３５が接続されており、抵抗器３４の抵抗Ｒ_ｒｅｆと定電流源３５の電流Ｉ_ｒｅｆは一定である。これにより、抵抗器３４における電圧Ｖ_ｒｅｆ（主電源５０の電圧Ｖ_ｂａｔからの電圧降下量）も一定となり、マイナス入力端子に印加される閾値電圧Ｖ_{ｉｎ（−）}が一定に保たれる。上記関係は以下の式（１）により表すことができる。
Ｖ_{ｉｎ（−）}＝Ｖ_ｂａｔ−（Ｒ_ｒｅｆ×Ｉ_ｒｅｆ）・・・（１）

【0028】

閾値電圧Ｖ_{ｉｎ（−）}は、給電路６０の導通時において、主電源５０から負荷７０へ供給される電流Ｉが正常値の範囲内であるときは、コンパレータ３０のプラス入力端子に印加される入力電圧Ｖ_{ｉｎ（＋）}よりも低くなるように調節されている。よって、電流Ｉが正常値の範囲内であるときは、コンパレータ３０の出力値Ｖ_ｏｕｔはＨｉとなる。

【0029】

定電流源３５としては、例えば、定電流ダイオードや定電流回路などを用いることができる。また、本実施形態においては上記方法により閾値電圧Ｖ_{ｉｎ（−）}を生成しているが、閾値電圧Ｖ_{ｉｎ（−）}の生成方法は上記方法に限定されず、所望の値に調整可能な一定の電圧を生成できる方法であれば他の方法を用いても良い。

【0030】

コンパレータ３０のプラス入力端子は、負荷側給電路６１から分岐した配線３２に接続されている。スイッチ２０のオン抵抗Ｒ_ｏｎは一定であることから、スイッチ２０を流れる電流Ｉが大きくなるにつれ、スイッチ２０のドレイン−ソース間電圧Ｖ_ｄｓ（主電源５０の電圧Ｖ_ｂａｔの電圧降下量）は高くなり、それに伴いコンパレータ３０のプラス入力端子に印加される入力電圧Ｖ_{ｉｎ（＋）}は低くなっていく。上記関係は以下の式（２）および（３）により表すことができる。
Ｖ_ｄｓ＝Ｒ_ｏｎ×Ｉ・・・（２）
Ｖ_{ｉｎ（＋）}＝Ｖ_ｂａｔ−Ｖ_ｄｓ・・・（３）

【0031】

給電路６０に過電流が流れると、ドレイン−ソース間電圧Ｖ_ｄｓが正常値を超えて上昇することにより、コンパレータ３０の入力電圧Ｖ_{ｉｎ（＋）}が閾値電圧Ｖ_{ｉｎ（−）}を下回り、出力値Ｖ_ｏｕｔがＨｉからＬｏｗに反転する。コンパレータ３０の出力値Ｖ_ｏｕｔを監視する過電流検知手段４３はその変化を捕捉したときに、スイッチ制御手段４１を介してスイッチ２０をオフ操作し、給電路６０を遮断する。

【0032】

図３は電力供給装置１０の過電流遮断動作を示すタイミング図である。電力供給装置１０の始動時におけるスイッチ２０はオフ状態にあることから、その抵抗値は無限大となり、スイッチ２０に電流Ｉは流れない。そのため、コンパレータ３０の閾値電圧Ｖ_{ｉｎ（−）}が、必然的に入力電圧Ｖ_{ｉｎ（＋）}よりも高くなり、コンパレータ３０の出力値Ｖ_ｏｕｔはＬｏｗを示す。本実施形態における電力供給装置１０では、本来、コンパレータ３０の出力値Ｖ_ｏｕｔがＬｏｗを示すときは過電流の発生を意味する。よって、スイッチ２０がオフ状態にあるときは、制御回路４０の割り込みポートに割り込みマスクをかけ、過電流の誤検知を防止している。

【0033】

スイッチ制御手段４１によりスイッチ２０がオンされると、スイッチ２０に電流Ｉが流れ始め、コンパレータ３０のプラス入力端子に入力電圧Ｖ_{ｉｎ（＋）}が印加される。これにより、入力電圧Ｖ_{ｉｎ（＋）}は、マイナス入力端子の閾値電圧Ｖ_{ｉｎ（−）}よりも高くなり、出力値Ｖ_ｏｕｔがＨｉに切り替わる。

【0034】

式（２）に示されるように、スイッチ２０に流れる電流Ｉが増加すると、それに伴いドレイン−ソース間電圧Ｖ_ｄｓも上昇する。ドレイン−ソース間電圧Ｖ_ｄｓが上昇すると、式（３）に示されるように、スイッチ２０のオン抵抗Ｒ_ｏｎにおける電圧降下量も大きくなり、コンパレータ３０のプラス入力端子に印加される入力電圧Ｖ_{ｉｎ（＋）}が低くなる。そして、電流Ｉが所定の値を超えたとき（過電流域に達したとき）、コンパレータ３０の入力電圧Ｖ_{ｉｎ（＋）}と閾値電圧Ｖ_{ｉｎ（−）}の大小関係は逆転し、コンパレータ３０の出力値Ｖ_ｏｕｔがＬｏｗに切り替わる。

【0035】

コンパレータ３０の出力値Ｖ_ｏｕｔを監視する過電流検知手段４３は上記変化を捕捉すると、スイッチ制御手段４１を介してスイッチ２０をオフ操作し、給電路６０を遮断状態にして電流Ｉを遮断する。尚、図３においては、説明のために「過電流検出」のタイミングと「スイッチオフ」のタイミングとの間隔を広く設けているが、実際にはこれらのタイミングは瞬時に遷移する。

【0036】

（故障診断方法）
以下に、本実施形態における電力供給装置１０の故障診断方法について説明する。故障診断は制御回路４０のタイマ割り込みにより周期的に、またはスイッチ２０のオンオフ操作に連動して実行される。

【0037】

〔給電路遮断時の故障診断〕
スイッチ制御手段４１がスイッチ２０をオフ操作した後、オン操作をする前における故障診断は、制御回路４０が備える遮断時診断手段４４により行われる。スイッチ制御手段４１によりスイッチ２０がオフ操作され、給電路６０が遮断されたときは、主電源５０からコンパレータ３０のプラス入力端子に印加される入力電圧Ｖ_{ｉｎ（＋）}は０［Ｖ］になる。よって、コンパレータ３０の動作が正常であるときは、その出力値Ｖ_ｏｕｔは、入力電圧Ｖ_{ｉｎ（＋）}が閾値電圧Ｖ_{ｉｎ（−）}よりも低いことを示すＬｏｗとなるはずである。このときに出力値Ｖ_ｏｕｔがその逆の出力であるＨｉを示す場合、スイッチ２０またはコンパレータ３０に異常が生じているものと推測される。尚、スイッチ２０のオフ操作直後はまだ負荷側給電路６１から残留電圧が検出される可能性があるため、診断はスイッチ２０のオフ操作から一定時間経過後に行う方が望ましい。

【0038】

遮断時診断手段４４は上記異常を検出すると、導通判定手段４２によりスイッチ２０の実際のオンオフ状態を確認する。導通判定手段４２は下流検知手段３６を介して負荷側給電路６１の電圧を取得し、本来印加されるはずのない主電源５０の電圧が負荷側給電路６１から検出されたときは、スイッチ２０がオン状態にあるものと判定し、遮断時診断手段４４はスイッチ２０がショート故障を起こしていると判断する。一方、負荷側給電路６１から主電源５０の電圧が検出されず、導通判定手段４２がスイッチ２０をオフ状態と判定したときは、遮断時診断手段４４はコンパレータ３０の出力が不整合を生じていると判断する。

【0039】

〔給電路導通時の故障診断〕
スイッチ制御手段４１がスイッチ２０をオン操作した後、オフ操作をする前における故障診断は、制御回路４０が備える導通時診断手段４５により行われる。スイッチ２０がオン操作され、給電路６０が導通されることにより、スイッチ２０の抵抗Ｒ_ｏｎは電流Ｉの大きさに応じて電圧（電圧降下）Ｖ_ｒｅｆを生じさせ、負荷側給電路６１に接続されたコンパレータ３０のプラス入力端子には、抵抗Ｒ_ｏｎによる電圧降下後の入力電圧Ｖ_{ｉｎ（＋）}が印加される。

【0040】

かかる入力電圧Ｖ_{ｉｎ（＋）}と比較される閾値電圧Ｖ_{ｉｎ（−）}は、電流Ｉが正常値の範囲内であるときは入力電圧Ｖ_{ｉｎ（＋）}よりも低くなるように調節されているため、コンパレータ３０の動作および電流Ｉの値が正常であるときは、コンパレータ３０の出力値Ｖ_ｏｕｔは、入力電圧Ｖ_{ｉｎ（＋）}が閾値電圧Ｖ_{ｉｎ（−）}よりも高いことを示すＨｉとなるはずである。このときに出力値Ｖ_ｏｕｔがその逆の出力であるＬｏｗを示す場合は、過電流の発生、またはスイッチ２０若しくはコンパレータ３０に異常が生じているものと推測される。尚、過電流の発生は別途過電流検知手段４３により監視しているため、導通時診断手段４５は過電流以外の可能性を診断する。

【0041】

導通時診断手段４５は上記異常を検出すると、導通判定手段４２によりスイッチ２０の実際のオンオフ状態を確認する。導通判定手段４２は下流検知手段３６を介して負荷側給電路６１の電圧を取得し、本来印加されているはずの主電源５０の電圧が負荷側給電路６１から検出されないときは、スイッチ２０がオフ状態にあるものと判定し、導通時診断手段４５はスイッチ２０がオープン故障を起こしていると判断する。一方、負荷側給電路６１から主電源５０の電圧が検出され、導通判定手段４２がスイッチ２０をオン状態と判定したときは、導通時診断手段４５はコンパレータ３０の出力Ｖ_ｏｕｔが不整合を生じていると判断する。

【0042】

導通判定手段４２は負荷側給電路６１の電圧を、抵抗分圧や三端子レギュレータなどを用いてＨｉまたはＬｏｗの二値で判断してもよく、さらに、図示しないＡ／Ｄ変換器により数値化して判断してもよい。Ａ／Ｄ変換器を用いて負荷側給電路６１の電圧を数値化することにより、電圧を単に二値で判断するよりも微弱な電圧を基準とした判断が可能となる。

【0043】

本発明の電力供給装置１０は、下流検知手段３６（および導通判定手段４２）を備えていることにより、スイッチ制御手段４１によるスイッチ２０のオンオフ操作に対してスイッチ２０が正しく反応したかどうかを、負荷側給電路６１の電圧から直接確認することができる。これにより、想定されるスイッチの状態と比較器の出力とに矛盾が生じた場合に、それがスイッチの故障によるものなのか、それとも比較器の故障によるものなのかを判別することが可能とされている。

【0044】

上記診断によりスイッチ２０またはコンパレータ３０の異常が発見された場合の保護動作は、部品の故障状態や接続された負荷７０の性質により異なる。例えば制御回路４０のリセットや、ブザーやＬＥＤによる故障通知、あるいは、負荷７０を停止しても車両の走行や安全に影響がない場合は直ちに給電路６０を遮断したり、スイッチ２０のショート故障の場合は、電力供給装置１０よりも上位の制御装置に故障信号を送信して主電源５０と電力供給装置１０との接続を遮断する、などの動作が考えられる。

【0045】

上記故障診断における故障部品の判別方法を表１に示す。

【表1】

【0046】

（他の実施形態）
以下、本発明の電力供給装置１０の他の実施形態である電力供給装置１１について説明する。図４は電力供給装置１１の全体構成を示すブロック図である。電力供給装置１１も電力供給装置１０と同様に、図示しない車両に搭載され、主電源５０から負荷７０への電力の供給を制御する。その他、先の実施形態と同じ構成については同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。

【0047】

電力供給装置１１の負荷側給電路６１には、補機バッテリーなどの副電源５５が接続されている。尚、本実施形態における駆動用バッテリー５１および副電源５５の電源電圧はいずれも満充電時において１３［Ｖ］であり、発電機５２は１４［Ｖ］である。よって、発電機５２が主電源５０として駆動しているときは、主電源５０と副電源５５の電圧には１［Ｖ］以上の差が生じる。

【0048】

本実施形態においては、スイッチ２０よりも主電源５０側の給電路である主電源側給電路６２に接続された配線である上流検知手段３７が制御回路４０に接続されている。これにより、導通判定手段４２は、負荷側給電路６１の電圧のみならず、上流検知手段３７を介して主電源側給電路６２の電圧も取得することができる。

【0049】

〔電力供給装置１１における過電流検出方法〕
電力供給装置１１の給電路６０には、主電源５０のほか、負荷側給電路６１に副電源５５が接続されている。そのため、負荷側給電路６１には主電源５０の電圧Ｖ_ｂａｔまたは副電源５５の電圧Ｖ_ｓｂａｔのいずれか大きい方の電圧がかかることとなる。しかし、過電流が発生した際には、負荷７０の抵抗は著しく低下していることが想定されるため、副電源５５の電圧Ｖ_ｓｂａｔは負荷７０の方に優先的に印加され、配線３２の方向へは及ばない。よって、電力供給装置１１についても、電力供給装置１０と同様の方法により過電流を検出することが可能である。

【0050】

〔電力供給装置１１における導通判定方法〕
上で述べたように、電力供給装置１１は副電源５５を備えていることから、導通判定手段４２はスイッチ２０のオンオフ状態を、ＨｉおよびＬｏｗの二値のみで判定することが困難である。

【0051】

給電路６０の電圧は、スイッチ２０がオン状態で、かつ、給電路６０の電流Ｉが正常値の範囲内であるときは、負荷側給電路６１の電圧と、主電源側給電路６２の電圧は概ね同値になるという特徴を有する。一方、スイッチ２０がオフ状態のときは、主電源５０や副電源５５の充電量などの違いによりオン状態のときよりもこれら給電路の電圧に差が生じ、また、発電機５２が主電源５０として駆動しているときは負荷側給電路６１と主電源側給電路６２との間に少なくとも１［Ｖ］の差が生じる。よって、電力供給装置１１の導通判定手段４２は、Ａ／Ｄ変換器を用いて負荷側給電路６１と主電源側給電路６２の電圧を数値化し、これらを定量的かつ定期的に比較することにより、主電源側給電路６２と負荷側給電路６１の電圧値の差からスイッチ２０のオンオフ状態を判定する。

【0052】

〔電力供給装置１１における故障診断方法〕
導通判定方法が異なることを除いては、電力供給装置１１も、電力供給装置１０と同じように故障診断を行うことができる。さらに、電力供給装置１１は副電源５５を備えていることから、負荷７０が駆動中であっても、一時的にスイッチ２０をオフにして、給電路６０遮断時の故障診断を行うことが可能である。

【0053】

以上、本発明の実施形態、実施例、および比較例について詳細に説明したが、本発明は、上記実施形態等に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能である。

【符号の説明】

【0054】

１０、１１ 電力供給装置
２０ スイッチ
３０ コンパレータ
３６ 下流検知手段
３７ 上流検知手段
４０ 制御回路
４１ スイッチ制御手段
４２ 導通判定手段
４３ 過電流検知手段
４４ 遮断時診断手段
４５ 導通時診断手段
５０ 主電源
５５ 副電源
６０ 給電路
６１ 負荷側給電路
６２ 主電源側給電路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】