知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024121053
(43)【公開日】2024-09-06
(54)【発明の名称】短絡判定回路
(51)【国際特許分類】
H02H 3/087 20060101AFI20240830BHJP
H02J 1/00 20060101ALI20240830BHJP
【ＦＩ】
H02H3/087
H02J1/00 304H
H02J1/00 309Q
【審査請求】有
【請求項の数】2
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023027920
(22)【出願日】2023-02-27
(71)【出願人】
【識別番号】000006895
【氏名又は名称】矢崎総業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001771
【氏名又は名称】弁理士法人虎ノ門知的財産事務所
(72)【発明者】
【氏名】花岡 弘真
【テーマコード（参考）】
5G004
5G165
【Ｆターム（参考）】
5G004AA04
5G004AB02
5G004BA03
5G004CA04
5G004DA02
5G004DC07
5G004EA01
5G165BB08
5G165CA02
5G165EA02
5G165GA09
5G165LA01
5G165LA02
5G165MA09
5G165NA02
5G165NA05
(57)【要約】
【課題】短絡を適正に判定することができる短絡判定回路を提供する。
【解決手段】短絡判定回路６０は、電流検出部６１と、電圧検出部６２と、電流異常判定部６３と、電圧異常判定部６４と、短絡判定部６５とを備える。電流検出部６１は、電力回路Ｐに流れる電流を検出する。電圧検出部６２は、電力回路Ｐに印加される電圧を検出する。電流異常判定部６３は、電流検出部６１により検出された電流の電流値及び予め定められた電流閾値に基づいて電流異常を判定する。電圧異常判定部６４は、電圧検出部６２により検出された電圧の電圧値及び予め定められた電圧閾値に基づいて電圧異常を判定する。短絡判定部６５は、電流異常判定部６３により判定された判定結果及び電圧異常判定部６４により判定された判定結果に基づいて短絡や地絡（漏電）等の電気的な接続異常を判定する。
【選択図】図１
【解決手段】短絡判定回路６０は、電流検出部６１と、電圧検出部６２と、電流異常判定部６３と、電圧異常判定部６４と、短絡判定部６５とを備える。電流検出部６１は、電力回路Ｐに流れる電流を検出する。電圧検出部６２は、電力回路Ｐに印加される電圧を検出する。電流異常判定部６３は、電流検出部６１により検出された電流の電流値及び予め定められた電流閾値に基づいて電流異常を判定する。電圧異常判定部６４は、電圧検出部６２により検出された電圧の電圧値及び予め定められた電圧閾値に基づいて電圧異常を判定する。短絡判定部６５は、電流異常判定部６３により判定された判定結果及び電圧異常判定部６４により判定された判定結果に基づいて短絡や地絡（漏電）等の電気的な接続異常を判定する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電力回路に流れる電流を検出する電流検出部と、
前記電力回路に印加される電圧を検出する電圧検出部と、
前記電流検出部により検出された電流の電流値及び予め定められた電流閾値に基づいて電流異常を判定する電流異常判定部と、
前記電圧検出部により検出された電圧の電圧値及び予め定められた電圧閾値に基づいて電圧異常を判定する電圧異常判定部と、
前記電流異常判定部により判定された判定結果及び前記電圧異常判定部により判定された判定結果に基づいて前記電力回路における短絡を判定する短絡判定部と、
を備えることを特徴とする短絡判定回路。
前記電力回路に印加される電圧を検出する電圧検出部と、
前記電流検出部により検出された電流の電流値及び予め定められた電流閾値に基づいて電流異常を判定する電流異常判定部と、
前記電圧検出部により検出された電圧の電圧値及び予め定められた電圧閾値に基づいて電圧異常を判定する電圧異常判定部と、
前記電流異常判定部により判定された判定結果及び前記電圧異常判定部により判定された判定結果に基づいて前記電力回路における短絡を判定する短絡判定部と、
を備えることを特徴とする短絡判定回路。
【請求項2】
前記電力回路は、第１電気機器と第２電気機器との間に渡って設けられ、
前記第１電気機器は、電力を供給可能なメインバッテリであり、
前記第２電気機器は、前記メインバッテリに遮断回路を介して接続され、電力を供給可能なサブバッテリであり、
前記電流検出部は、前記メインバッテリと前記サブバッテリとの間に流れる電流を検出し、
前記電圧検出部は、前記メインバッテリと前記サブバッテリとの間に印加される電圧を検出し、
前記短絡判定部は、前記電流異常判定部により電流異常と判定し、かつ、前記電圧異常判定部により電圧異常と判定した場合に短絡と判定し、前記遮断回路を遮断する請求項１に記載の短絡判定回路。
前記第１電気機器は、電力を供給可能なメインバッテリであり、
前記第２電気機器は、前記メインバッテリに遮断回路を介して接続され、電力を供給可能なサブバッテリであり、
前記電流検出部は、前記メインバッテリと前記サブバッテリとの間に流れる電流を検出し、
前記電圧検出部は、前記メインバッテリと前記サブバッテリとの間に印加される電圧を検出し、
前記短絡判定部は、前記電流異常判定部により電流異常と判定し、かつ、前記電圧異常判定部により電圧異常と判定した場合に短絡と判定し、前記遮断回路を遮断する請求項１に記載の短絡判定回路。
【請求項3】
前記電流検出部は、電流を増幅する電流増幅回路及びシャント抵抗器を含み、
前記電圧検出部は、電圧を増幅する電圧増幅回路を含み、
前記電流異常判定部は、電流を比較する電流比較回路を含み、
前記電圧異常判定部は、電圧を比較する電圧比較回路を含み、
前記短絡判定部は、論理積を演算するＡＮＤ回路を含み、
前記シャント抵抗器は、前記メインバッテリと前記サブバッテリとの間に設けられ、
前記電流増幅回路は、前記シャント抵抗器に印加される電圧を増幅した電流値を前記電流比較回路に出力し、
前記電圧増幅回路は、前記メインバッテリと前記サブバッテリとの間に印加される電圧を増幅した電圧値を前記電圧比較回路に出力し、
前記電流比較回路は、前記電流増幅回路から出力された前記電流値が前記電流閾値以上である場合、電流異常を表す電流異常信号を前記ＡＮＤ回路に出力し、
前記電圧比較回路は、前記電圧増幅回路から出力された前記電圧値が前記電圧閾値未満である場合、電圧異常を表す電圧異常信号を前記ＡＮＤ回路に出力し、
前記ＡＮＤ回路は、前記電流比較回路から前記電流異常信号が出力され、かつ、前記電圧比較回路から前記電圧異常信号が出力された場合、前記遮断回路に遮断信号を出力して当該遮断回路を遮断する請求項２に記載の短絡判定回路。
前記電圧検出部は、電圧を増幅する電圧増幅回路を含み、
前記電流異常判定部は、電流を比較する電流比較回路を含み、
前記電圧異常判定部は、電圧を比較する電圧比較回路を含み、
前記短絡判定部は、論理積を演算するＡＮＤ回路を含み、
前記シャント抵抗器は、前記メインバッテリと前記サブバッテリとの間に設けられ、
前記電流増幅回路は、前記シャント抵抗器に印加される電圧を増幅した電流値を前記電流比較回路に出力し、
前記電圧増幅回路は、前記メインバッテリと前記サブバッテリとの間に印加される電圧を増幅した電圧値を前記電圧比較回路に出力し、
前記電流比較回路は、前記電流増幅回路から出力された前記電流値が前記電流閾値以上である場合、電流異常を表す電流異常信号を前記ＡＮＤ回路に出力し、
前記電圧比較回路は、前記電圧増幅回路から出力された前記電圧値が前記電圧閾値未満である場合、電圧異常を表す電圧異常信号を前記ＡＮＤ回路に出力し、
前記ＡＮＤ回路は、前記電流比較回路から前記電流異常信号が出力され、かつ、前記電圧比較回路から前記電圧異常信号が出力された場合、前記遮断回路に遮断信号を出力して当該遮断回路を遮断する請求項２に記載の短絡判定回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、短絡判定回路に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、例えば、特許文献１には、双方向に流れる電流を高速で遮断することができる電源装置が記載されている。この電源装置は、電源の電力を変換し負荷に出力する電力変換器と、電源と電力変換器との間に接続された開閉器と、電源から開閉器を介して電力変換器に流れる電流経路に接続された第１整流回路及び第２整流回路と、第１整流回路及び第２整流回路の少なくともいずれか一方の整流回路に対して並列に接続されたスイッチング回路とを備え、第１整流回路及び第２整流回路は、順方向のみ電流を導通させる回路であり、互いの順方向を逆向きにして電流経路に直列に接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１７－０２８９７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、上述の特許文献１に記載の電源装置は、緊急時にスイッチング回路をオフすることで第１整流回路及び第２整流回路により双方向の電流を高速に遮断するが、この緊急時として例えば短絡が考えられる。そして、電源装置は、この短絡を迅速かつ精度よく判定することが望まれている。
【0005】
そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、短絡を適正に判定することができる短絡判定回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る短絡判定回路は、電力回路に流れる電流を検出する電流検出部と、前記電力回路に印加される電圧を検出する電圧検出部と、前記電流検出部により検出された電流の電流値及び予め定められた電流閾値に基づいて電流異常を判定する電流異常判定部と、前記電圧検出部により検出された電圧の電圧値及び予め定められた電圧閾値に基づいて電圧異常を判定する電圧異常判定部と、前記電流異常判定部により判定された判定結果及び前記電圧異常判定部により判定された判定結果に基づいて前記電力回路における短絡を判定する短絡判定部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【0007】
本発明に係る短絡判定回路は、電流値及び電圧値の両方に基づいて短絡を判定するので、ノイズを除去するフィルタ回路を設けなくても、短絡を精度よく判定することができる。また、短絡判定回路は、検出した電圧値と電圧閾値とに基づいて電圧異常を判定するので、例えば電圧の時間変化に対する傾きに基づいて電圧異常を判定する場合と比較して、短絡発生時から短絡を判定するまでの時間を短くすることができる。この結果、短絡判定回路は、短絡を適正に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。更に、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
【0010】
図面を参照しながら実施形態に係る電源装置１について説明する。電源装置１は、車両に搭載され、車両の負荷部に電力を供給するものであり、例えば、電力回路Ｐにおける短絡や地絡（漏電）等の電気的な接続異常を判定して電力供給路を遮断するものである。電源装置１は、図１に示すように、電力回路Ｐと、第１電気機器としてのメインバッテリ１０と、第２電気機器としてのサブバッテリ２０と、遮断回路３０と、ゲートドライバ４０と、ゲートドライバ制御部５０と、短絡判定回路６０とを備える。電力回路Ｐは、メインバッテリ１０とサブバッテリ２０との間に渡って設けられる。
【0011】
メインバッテリ１０は、電力を充電及び供給可能な蓄電池であり、例えば、鉛蓄電池やリチウムイオン電池である。メインバッテリ１０は、車両に搭載された負荷部に電力を供給する。また、メインバッテリ１０は、遮断回路３０を介してサブバッテリ２０に接続され、サブバッテリ２０を充電する。
【0012】
サブバッテリ２０は、電力を充電及び供給可能な蓄電池であり、例えば、鉛蓄電池やリチウムイオン電池である。サブバッテリ２０は、車両に搭載された負荷部に電力を供給する。また、サブバッテリ２０は、遮断回路３０を介してメインバッテリ１０に接続され、メインバッテリ１０から供給された電力を充電する。
【0013】
遮断回路３０は、電流を遮断するものであり、例えば、ｂａｃｋ ｔｏ ｂａｃｋ回路である。遮断回路３０は、１対のＦＥＴ３１ａ，３１ｂと、１対のＦＥＴ３１ｃ，３１ｄと、１対のＦＥＴ３１ｅ，３１ｆと、抵抗器Ｒ１～Ｒ６とを含んで構成される。これらのＦＥＴ３１ａ～３１ｆは、例えば、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴである。３組の１対のＦＥＴは、それぞれが並列に接続されている。
【0014】
具体的には、１対のＦＥＴ３１ａ，３１ｂは、互いのソース端子同士が接続され、一方のＦＥＴ３１ａのドレイン端子がメインバッテリ１０に接続され、一方のＦＥＴ３１ａのゲート端子が抵抗器Ｒ１を介してゲートドライバ４０に接続され、他方のＦＥＴ３１ｂのドレイン端子がサブバッテリ２０に接続され、他方のＦＥＴ３１ｂのゲート端子が抵抗器Ｒ２を介してゲートドライバ４０に接続されている。１対のＦＥＴ３１ａ，３１ｂは、ゲート端子に電圧が印加された場合にＯＮしてメインバッテリ１０とサブバッテリ２０との間を双方向に通電可能に導通させ、ゲート端子に電圧が印加されない場合にＯＦＦしてメインバッテリ１０とサブバッテリ２０との間を双方向に通電不可に遮断する。
【0015】
１対のＦＥＴ３１ｃ，３１ｄは、互いのソース端子同士が接続され、一方のＦＥＴ３１ｃのドレイン端子がメインバッテリ１０に接続され、一方のＦＥＴ３１ｃのゲート端子が抵抗器Ｒ３を介してゲートドライバ４０に接続されている。また、他方のＦＥＴ３１ｄのドレイン端子がサブバッテリ２０に接続され、他方のＦＥＴ３１ｄのゲート端子が抵抗器Ｒ４を介してゲートドライバ４０に接続されている。１対のＦＥＴ３１ｃ，３１ｄは、ゲート端子に電圧が印加された場合にＯＮしてメインバッテリ１０とサブバッテリ２０との間を双方向に通電可能に導通させ、ゲート端子に電圧が印加されない場合にＯＦＦしてメインバッテリ１０とサブバッテリ２０との間を双方向に通電不可に遮断する。
【0016】
１対のＦＥＴ３１ｅ，３１ｆは、互いのソース端子同士が接続され、一方のＦＥＴ３１ｅのドレイン端子がメインバッテリ１０に接続され、一方のＦＥＴ３１ｅのゲート端子が抵抗器Ｒ５を介してゲートドライバ４０に接続されている。また、他方のＦＥＴ３１ｆのドレイン端子がサブバッテリ２０に接続され、他方のＦＥＴ３１ｆのゲート端子が抵抗器Ｒ６を介してゲートドライバ４０に接続されている。１対のＦＥＴ３１ｅ，３１ｆは、ゲート端子に電圧が印加された場合にＯＮしてメインバッテリ１０とサブバッテリ２０との間を双方向に通電可能に導通させ、ゲート端子に電圧が印加されない場合にＯＦＦしてメインバッテリ１０とサブバッテリ２０との間を双方向に通電不可に遮断する。
【0017】
ゲートドライバ４０は、遮断回路３０を制御するものである。ゲートドライバ４０は、遮断回路３０のＦＥＴ３１ａ～３１ｆのゲート端子に接続され、当該ゲート端子に電圧を印加することでＦＥＴ３１ａ～３１ｆをＯＮし、当該ゲート端子への電圧の印加を停止することでＦＥＴ３１ａ～３１ｆをＯＦＦする。
【0018】
ゲートドライバ制御部５０は、短絡判定回路６０からの指令に基づいてゲートドライバ４０を制御するものである。ゲートドライバ制御部５０は、トランジスタ５１を含んで構成される。トランジスタ５１は、例えば、ｎｐｎ型のバイポーラトランジスタであり、コレクタ端子がゲートドライバ４０とＦＥＴ３１ａ～３１ｆのゲート端子との間に接続され、エミッタ端子がグランドに接続され、ベース端子が短絡判定回路６０に接続されている。トランジスタ５１は、短絡判定回路６０により電圧が印加されてＯＮした場合、コレクタ端子からエミッタ端子にコレクタ電流（ゲートドライバ４０から出力される電流）が流れ、これによりゲートドライバ４０による各ゲート端子への電圧の印加が停止される。従って、トランジスタ５１は、ＦＥＴ３１ａ～３１ｆをＯＦＦすることができる。一方で、トランジスタ５１は、短絡判定回路６０により電圧が印加されずＯＦＦした場合、コレクタ端子からエミッタ端子にコレクタ電流が流れず、これによりゲートドライバ４０による各ゲート端子への電圧の印加が継続される。従って、トランジスタ５１は、ＦＥＴ３１ａ～３１ｆのＯＮを維持することができる。
【0019】
短絡判定回路６０は、短絡や地絡等の電気的な接続異常を判定するものである。短絡判定回路６０は、例えば、メインバッテリ１０が地絡したと判定した場合、遮断回路３０を遮断する。短絡判定回路６０は、電流検出部６１と、電圧検出部６２と、電流異常判定部６３と、電圧異常判定部６４と、短絡判定部６５とを備える。
【0020】
電流検出部６１は、電流を検出するものであり、この例では、メインバッテリ１０とサブバッテリ２０との間に流れる電流を検出する。電流検出部６１は、シャント抵抗器Ｒ７と、電流増幅回路６１１と、抵抗器Ｒ８～Ｒ１１とを含んで構成される。
【0021】
シャント抵抗器Ｒ７は、メインバッテリ１０とサブバッテリ２０との間に設けられ、一端がメインバッテリ１０に接続され、他端がサブバッテリ２０に接続される。
【0022】
電流増幅回路６１１は、電流を増幅するものである。電流増幅回路６１１は、非反転入力端子（＋）と、反転入力端子（－）と、出力端子とを有する。非反転入力端子（＋）は、抵抗器Ｒ８を介してサブバッテリ２０とシャント抵抗器Ｒ７との間に接続されている。反転入力端子（－）は、抵抗器Ｒ１０を介してシャント抵抗器Ｒ７とメインバッテリ１０との間に接続され、かつ、抵抗器Ｒ１１を介して出力端子に接続されている。出力端子は、電流異常判定部６３に接続されている。抵抗器Ｒ９は、一端が抵抗器Ｒ８と非反転入力端子（＋）との間に接続され、他端がグランドに接続されている。抵抗器Ｒ９は、シャント抵抗器Ｒ７に印加される電圧を分圧している。電流増幅回路６１１の増幅率は、抵抗器Ｒ１０の抵抗と抵抗器Ｒ１１の抵抗との比率に基づいて定まる。電流増幅回路６１１は、シャント抵抗器Ｒ７に印加される電圧を増幅した増幅電圧（電流値）を電流異常判定部６３に出力する。
【0023】
電圧検出部６２は、電圧を検出するものであり、この例では、メインバッテリ１０とサブバッテリ２０との間に印加される電圧を検出する。電圧検出部６２は、電圧増幅回路６２１と、抵抗器Ｒ１２とを含んで構成される。
【0024】
電圧増幅回路６２１は、電圧を増幅するものである。電圧増幅回路６２１は、非反転入力端子（＋）と、反転入力端子（－）と、出力端子とを有する。非反転入力端子（＋）は、抵抗器Ｒ１２を介してメインバッテリ１０とサブバッテリ２０との間に接続されている。非反転入力端子（＋）は、例えば、シャント抵抗器Ｒ７とサブバッテリ２０との間に接続されている。反転入力端子（－）は、出力端子に接続されている。出力端子は、電圧異常判定部６４に接続されている。電圧増幅回路６２１は、ボルテージフォロワを構成し、増幅率が１倍となる。電圧増幅回路６２１は、メインバッテリ１０とサブバッテリ２０との間に印加される電圧を増幅した増幅電圧（電圧値）を電圧異常判定部６４に出力する。なお、ボルテージフォロアは、後段の電圧比較回路６４１の構成によっては、不要になる場合もある。
【0025】
電流異常判定部６３は、電流の異常を判定するものである。電流異常判定部６３は、例えば、電流検出部６１により検出された電流の電流値、及び、予め定められた電流閾値Ｉｔｈ（図３参照）に基づいて電流異常を判定する。電流異常判定部６３は、電流比較回路６３１と、抵抗器Ｒ１３とを含んで構成される。
【0026】
電流比較回路６３１は、電流値を比較する比較回路である。電流比較回路６３１は、抵抗器Ｒ１３を介して電流増幅回路６１１に接続され、電流増幅回路６１１から出力される電流値（増幅電圧）と電流閾値Ｉｔｈとを比較し、当該電流値が電流閾値Ｉｔｈ以上である場合、電流異常を表す電流異常信号（Ｈｉｇｈレベル信号）を短絡判定部６５に出力する。一方で、電流比較回路６３１は、電流増幅回路６１１から出力される電流値が電流閾値Ｉｔｈ未満である場合、電流正常を表す電流正常信号（Ｌｏｗレベル信号）を短絡判定部６５に出力する。
【0027】
電圧異常判定部６４は、電圧の異常を判定するものである。電圧異常判定部６４は、例えば、電圧検出部６２により検出された電圧の電圧値、及び、予め定められた電圧閾値Ｖｔｈ（図３参照）に基づいて電圧異常を判定する。電圧異常判定部６４は、電圧比較回路６４１と、抵抗器Ｒ１４とを含んで構成される。
【0028】
電圧比較回路６４１は、電圧値を比較する比較回路である。電圧比較回路６４１は、抵抗器Ｒ１４を介して電圧増幅回路６２１に接続され、電圧増幅回路６２１から出力される電圧値（増幅電圧）と電圧閾値Ｖｔｈとを比較し、当該電圧値が電圧閾値Ｖｔｈ未満である場合、電圧異常を表す電圧異常信号（Ｈｉｇｈレベル信号）を短絡判定部６５に出力する。一方で、電圧比較回路６４１は、電圧増幅回路６２１から出力される電圧値が電圧閾値Ｖｔｈ以上である場合、電圧正常を表す電圧正常信号（Ｌｏｗレベル信号）を短絡判定部６５に出力する。
【0029】
短絡判定部６５は、短絡や地絡等の電気的な接続異常を判定するものである。短絡判定部６５は、例えば、電流異常判定部６３により判定された判定結果、及び、電圧異常判定部６４により判定された判定結果に基づいて短絡を判定する。短絡判定部６５は、例えば、電流異常判定部６３により電流異常と判定し、かつ、電圧異常判定部６４により電圧異常と判定した場合に短絡と判定し、遮断回路３０を遮断する。短絡判定部６５は、ＡＮＤ回路６５１を含んで構成される。
【0030】
ＡＮＤ回路６５１は、第１入力端子と、第２入力端子と、出力端子とを含んで構成される。第１入力端子は、電流比較回路６３１に接続され、第２入力端子は、電圧比較回路６４１に接続され、出力端子は、ゲートドライバ制御部５０のトランジスタ５１に接続されている。ＡＮＤ回路６５１は、論理積を演算する論理積回路であり、第１入力端子及び第２入力端子にＨｉｇｈレベル信号が入力された場合、遮断信号をトランジスタ５１に出力する。ＡＮＤ回路６５１は、例えば、遮断信号としてトランジスタ５１に電圧を印加してトランジスタ５１をＯＮする。一方で、ＡＮＤ回路６５１は、第１入力端子又は第２入力端子の少なくとも一方にＬｏｗレベル信号が入力された場合、遮断信号をトランジスタ５１に出力しない。ＡＮＤ回路６５１は、例えば、トランジスタ５１に電圧を印加しないことでトランジスタ５１をＯＦＦする。この例では、ＡＮＤ回路６５１は、電流比較回路６３１からＨｉｇｈレベル信号（電流異常信号）が出力され、かつ、電圧比較回路６４１からＨｉｇｈレベル信号（電圧異常信号）が出力された場合、すなわち地絡等を検出した場合、トランジスタ５１をＯＮして遮断回路３０を遮断する。一方で、ＡＮＤ回路６５１は、電流比較回路６３１又は電圧比較回路６４１の少なくとも一方からＬｏｗレベル信号が出力された合、すなわち地絡等を検出していない場合、トランジスタ５１をＯＦＦして遮断回路３０の通電状態を維持する。
【0031】
次に、上述のように構成された電源装置１の状態遷移について説明する。電源装置１は、例えば、図２に示すように、パワーがオンされると、遮断回路３０を遮断状態に遷移させる。そして、電源装置１は、パワーがオンされた際に、短絡判定回路６０により地絡等の異常を検出せず、かつ、電源装置１を起動させるウェイクアップ条件が成立する場合、遮断回路３０を通電状態に遷移させる。電源装置１は、遮断回路３０を通電状態に遷移後に、短絡判定回路６０により地絡等の異常を検出し、かつ、電源装置１を待機させるスリープ条件が成立する場合、遮断回路３０を遮断状態に遷移させる。このように、電源装置１は、パワーオンから状態が遷移する。
【0032】
次に、電源装置１の動作例について説明する。この例では、電源装置１は、正常状態ではメインバッテリ１０からサブバッテリ２０に電流が流れる場合を想定する。電源装置１は、例えば、図３に示すように、メインバッテリ１０に地絡が発生した場合（時刻ｔ１）、電流が逆流してサブバッテリ２０からメインバッテリ１０に流れる（時刻ｔ２）。このとき、電圧比較回路６４１は、電圧増幅回路６２１から出力される電圧値が電圧閾値Ｖｔｈ未満である場合、電圧異常を表す電圧異常信号（Ｈｉｇｈレベル信号）をＡＮＤ回路６５１に出力する（時刻ｔ１と時刻ｔ２との間）。また、電流比較回路６３１は、電流増幅回路６１１から出力される電流値が電流閾値Ｉｔｈ以上である場合、電流異常を表す電流異常信号（Ｈｉｇｈレベル信号）をＡＮＤ回路６５１に出力する（時刻ｔ３）。
【0033】
ＡＮＤ回路６５１は、電流比較回路６３１から電流異常信号（Ｈｉｇｈレベル信号）が出力され、かつ、電圧比較回路６４１から電圧異常信号（Ｈｉｇｈレベル信号）が出力された場合、短絡（地絡）と判定して遮断信号を出力し、ゲートドライバ制御部５０のトランジスタ５１をＯＮして遮断回路３０を遮断する（図３の時刻ｔ３、図４の時刻ｔ１）。ゲートドライバ制御部５０は、ラッチ回路（図示省略）を有しており、ＡＮＤ回路６５１から遮断信号が出力された場合、電流比較回路６３１から電流正常信号（Ｌｏｗレベル信号）が出力され、かつ、電圧比較回路６４１から電圧正常信号（Ｌｏｗレベル信号）が出力されるまで、ラッチ回路によりトランジスタ５１のＯＮを継続し、遮断回路３０の遮断状態を維持する（時刻ｔ３～時刻ｔ５）。ゲートドライバ制御部５０は、遮断回路３０の遮断後、電流比較回路６３１から電流正常信号（Ｌｏｗレベル信号）が出力され、かつ、電圧比較回路６４１から電圧正常信号（Ｌｏｗレベル信号）が出力された場合、遮断回路３０の遮断を解除して遮断回路３０を通電状態とする（時刻ｔ５）。
【0034】
なお、ＡＮＤ回路６５１は、電圧比較回路６４１から電圧異常信号（Ｈｉｇｈレベル信号）が出力された際に、電流比較回路６３１から電流正常信号（Ｌｏｗレベル信号）が出力された場合、電圧値が異常でも電流値が正常であるので、遮断回路３０を遮断しない（時刻ｔ６）。また、電流検出部６１は、メインバッテリ１０とサブバッテリ２０との間に過電圧が印加された際に、メインバッテリ１０からサブバッテリ２０に過電流が流れた場合、マスク回路（図示省略）によりマスクすることによって過電流が流れたことを検出しない（時刻ｔ７）。ここで、マスク回路は、メインバッテリ１０からサブバッテリ２０に電流が流れた場合、電流検出部６１により検出される電流を無効にする（マスクする）回路である。
【0035】
次に、フローチャートを参照して短絡判定回路６０の動作例について説明する。短絡判定回路６０は、図５に示すように、電流検出部６１によりメインバッテリ１０とサブバッテリ２０との間に流れる電流を検出し、電圧検出部６２によりメインバッテリ１０とサブバッテリ２０との間に印加される電圧を検出する（ステップＳ１）。短絡判定部６５は、電流異常判定部６３により電流異常と判定し、かつ、電圧異常判定部６４により電圧異常と判定した場合に短絡等と判定した場合（ステップＳ２；Ｙｅｓ）、遮断回路３０を遮断する（ステップＳ３）。短絡判定部６５は、ステップＳ１で検出された結果が電流正常又は電圧正常の少なくとも一方である場合（ステップＳ２；Ｎｏ）、遮断回路３０を遮断しない。
【0036】
以上のように、実施形態に係る短絡判定回路６０は、電流検出部６１と、電圧検出部６２と、電流異常判定部６３と、電圧異常判定部６４と、短絡判定部６５とを備える。電流検出部６１は、電力回路Ｐに流れる電流を検出する。電圧検出部６２は、電力回路Ｐに印加される電圧を検出する。電流異常判定部６３は、電流検出部６１により検出された電流の電流値及び予め定められた電流閾値Ｉｔｈに基づいて電流異常を判定する。電圧異常判定部６４は、電圧検出部６２により検出された電圧の電圧値及び予め定められた電圧閾値Ｖｔｈに基づいて電圧異常を判定する。短絡判定部６５は、電流異常判定部６３により判定された判定結果及び電圧異常判定部６４により判定された判定結果に基づいて電力回路Ｐにおける短絡や地絡（漏電）等の電気的な接続異常を判定する。
【0037】
この構成により、短絡判定回路６０は、電流値及び電圧値の両方に基づいて短絡等を判定するので、ノイズを除去するフィルタ回路を設けなくても微小なノイズに対する誤動作を抑制でき、短絡等を精度よく判定することができる。また、短絡判定回路６０は、検出した電圧値と電圧閾値Ｖｔｈとに基づいて電圧異常を判定するので、例えば電圧の時間変化に対する傾きに基づいて電圧異常を判定する場合と比較して、短絡発生時から短絡を判定するまでの時間を短くすることができる。この結果、短絡判定回路６０は、短絡等を適正に判定することができる。
【0038】
短絡判定回路６０において、電力回路Ｐは、メインバッテリ１０とサブバッテリ２０との間に渡って設けられる。サブバッテリ２０は、メインバッテリ１０に遮断回路３０を介して接続される。電流検出部６１は、メインバッテリ１０とサブバッテリ２０との間に流れる電流を検出する。電圧検出部６２は、メインバッテリ１０とサブバッテリ２０との間に印加される電圧を検出する。短絡判定部６５は、電流異常判定部６３により電流異常と判定し、かつ、電圧異常判定部６４により電圧異常と判定した場合に短絡等と判定し、遮断回路３０を遮断する。この構成により、短絡判定回路６０は、メインバッテリ１０とサブバッテリ２０との間における短絡等を適正に判定して遮断処理を実行することができる。
【0039】
短絡判定回路６０において、電流検出部６１は、電流を増幅する電流増幅回路６１１及びシャント抵抗器Ｒ７を含み、電圧検出部６２は、電圧を増幅する電圧増幅回路６２１を含み、電流異常判定部６３は、電流を比較する電流比較回路６３１を含み、電圧異常判定部６４は、電圧を比較する電圧比較回路６４１を含み、短絡判定部６５は、論理積を演算するＡＮＤ回路６５１を含む。シャント抵抗器Ｒ７は、メインバッテリ１０とサブバッテリ２０との間に設けられる。電流増幅回路６１１は、シャント抵抗器Ｒ７に印加される電圧を増幅した電流値を電流比較回路６３１に出力する。電圧増幅回路６２１は、メインバッテリ１０とサブバッテリ２０との間に印加される電圧を増幅した電圧値を電圧比較回路６４１に出力する。電流比較回路６３１は、電流増幅回路６１１から出力された電流値が電流閾値Ｉｔｈ以上である場合、電流異常を表す電流異常信号をＡＮＤ回路６５１に出力する。電圧比較回路６４１は、電圧増幅回路６２１から出力された電圧値が電圧閾値Ｖｔｈ未満である場合、電圧異常を表す電圧異常信号をＡＮＤ回路６５１に出力する。ＡＮＤ回路６５１は、電流比較回路６３１から電流異常信号が出力され、かつ、電圧比較回路６４１から電圧異常信号が出力された場合、遮断回路３０に遮断信号を出力して当該遮断回路３０を遮断する。この構成により、短絡判定回路６０は、電流増幅回路６１１等のアナログ回路を用いて、メインバッテリ１０とサブバッテリ２０との間における短絡等を適正に判定することができる。
【0040】
なお、上記説明では、短絡判定回路６０は、電流増幅回路６１１等のアナログ回路を用いる例について説明したが、これに限定されず、例えば、デジタル回路を用いて構成してもよい。
【0041】
第１電気機器がメインバッテリ１０であり、第２電気機器がサブバッテリ２０である例について説明したが、これに限定されず、第１電気機器及び第２電気機器はその他の電気機器であってもよい。
【0042】
図１に示す電源装置１は、メインバッテリ１０側に生じる地絡（図３における通電電流：サブバッテリ→メインバッテリ）を検出する為の回路となっているが、これに限定されない。電源装置１は、例えば、電流検出部６１の電流増幅回路（ＯＰアンプ）６１１の極性を逆にすれば、サブバッテリ２０側の地絡検出も可能となる。このように、電源装置１は、電流の検出方向には囚われない。また、電源装置１は、メインバッテリ１０側の地絡を検出する例を示しており、図３における電流検出（通電電流：メインバッテリ→サブバッテリ）は検出対象外としている。
【符号の説明】
【0043】
１０ メインバッテリ（第１電気機器）
２０ サブバッテリ（第２電気機器）
３０ 遮断回路
６０ 短絡判定回路
６１ 電流検出部
６２ 電圧検出部
６３ 電流異常判定部
６４ 電圧異常判定部
６５ 短絡判定部
６１１ 電流増幅回路
６２１ 電圧増幅回路
６３１ 電流比較回路
６４１ 電圧比較回路
６５１ ＡＮＤ回路
Ｉｔｈ 電流閾値
Ｖｔｈ 電圧閾値
Ｒ７ シャント抵抗器
Ｐ 電力回路
２０ サブバッテリ（第２電気機器）
３０ 遮断回路
６０ 短絡判定回路
６１ 電流検出部
６２ 電圧検出部
６３ 電流異常判定部
６４ 電圧異常判定部
６５ 短絡判定部
６１１ 電流増幅回路
６２１ 電圧増幅回路
６３１ 電流比較回路
６４１ 電圧比較回路
６５１ ＡＮＤ回路
Ｉｔｈ 電流閾値
Ｖｔｈ 電圧閾値
Ｒ７ シャント抵抗器
Ｐ 電力回路
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【手続補正書】
【提出日】2024-07-05
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電力回路に流れる電流を検出する電流検出部と、
前記電力回路に印加される電圧を検出する電圧検出部と、
前記電流検出部により検出された電流の電流値及び予め定められた電流閾値に基づいて電流異常を判定する電流異常判定部と、
前記電圧検出部により検出された電圧の電圧値及び予め定められた電圧閾値に基づいて電圧異常を判定する電圧異常判定部と、
前記電流異常判定部により判定された判定結果及び前記電圧異常判定部により判定された判定結果に基づいて前記電力回路における短絡を判定する短絡判定部と、を備え、
前記電力回路は、第１電気機器と第２電気機器との間に渡って設けられ、
前記第１電気機器は、電力を供給可能なメインバッテリであり、
前記第２電気機器は、前記メインバッテリに遮断回路を介して接続され、電力を供給可能なサブバッテリであり、
前記電流検出部は、前記メインバッテリと前記サブバッテリとの間に流れる電流を検出し、
前記電圧検出部は、前記メインバッテリと前記サブバッテリとの間に印加される電圧を検出し、
前記短絡判定部は、前記電流異常判定部により電流異常と判定し、かつ、前記電圧異常判定部により電圧異常と判定した場合に短絡と判定し、前記遮断回路を遮断し、
パワーオン時に前記遮断回路が遮断状態とされ、当該遮断状態において短絡異常が検出されず、かつ、起動の条件が成立した場合に前記遮断回路が通電状態とされる、
短絡判定回路。
前記電力回路に印加される電圧を検出する電圧検出部と、
前記電流検出部により検出された電流の電流値及び予め定められた電流閾値に基づいて電流異常を判定する電流異常判定部と、
前記電圧検出部により検出された電圧の電圧値及び予め定められた電圧閾値に基づいて電圧異常を判定する電圧異常判定部と、
前記電流異常判定部により判定された判定結果及び前記電圧異常判定部により判定された判定結果に基づいて前記電力回路における短絡を判定する短絡判定部と、を備え、
前記電力回路は、第１電気機器と第２電気機器との間に渡って設けられ、
前記第１電気機器は、電力を供給可能なメインバッテリであり、
前記第２電気機器は、前記メインバッテリに遮断回路を介して接続され、電力を供給可能なサブバッテリであり、
前記電流検出部は、前記メインバッテリと前記サブバッテリとの間に流れる電流を検出し、
前記電圧検出部は、前記メインバッテリと前記サブバッテリとの間に印加される電圧を検出し、
前記短絡判定部は、前記電流異常判定部により電流異常と判定し、かつ、前記電圧異常判定部により電圧異常と判定した場合に短絡と判定し、前記遮断回路を遮断し、
パワーオン時に前記遮断回路が遮断状態とされ、当該遮断状態において短絡異常が検出されず、かつ、起動の条件が成立した場合に前記遮断回路が通電状態とされる、
短絡判定回路。
【請求項2】
前記電流検出部は、電流を増幅する電流増幅回路及びシャント抵抗器を含み、
前記電圧検出部は、電圧を増幅する電圧増幅回路を含み、
前記電流異常判定部は、電流を比較する電流比較回路を含み、
前記電圧異常判定部は、電圧を比較する電圧比較回路を含み、
前記短絡判定部は、論理積を演算するＡＮＤ回路を含み、
前記シャント抵抗器は、前記メインバッテリと前記サブバッテリとの間に設けられ、
前記電流増幅回路は、前記シャント抵抗器に印加される電圧を増幅した電流値を前記電流比較回路に出力し、
前記電圧増幅回路は、前記メインバッテリと前記サブバッテリとの間に印加される電圧を増幅した電圧値を前記電圧比較回路に出力し、
前記電流比較回路は、前記電流増幅回路から出力された前記電流値が前記電流閾値以上である場合、電流異常を表す電流異常信号を前記ＡＮＤ回路に出力し、
前記電圧比較回路は、前記電圧増幅回路から出力された前記電圧値が前記電圧閾値未満である場合、電圧異常を表す電圧異常信号を前記ＡＮＤ回路に出力し、
前記ＡＮＤ回路は、前記電流比較回路から前記電流異常信号が出力され、かつ、前記電圧比較回路から前記電圧異常信号が出力された場合、前記遮断回路に遮断信号を出力して当該遮断回路を遮断する請求項１に記載の短絡判定回路。
前記電圧検出部は、電圧を増幅する電圧増幅回路を含み、
前記電流異常判定部は、電流を比較する電流比較回路を含み、
前記電圧異常判定部は、電圧を比較する電圧比較回路を含み、
前記短絡判定部は、論理積を演算するＡＮＤ回路を含み、
前記シャント抵抗器は、前記メインバッテリと前記サブバッテリとの間に設けられ、
前記電流増幅回路は、前記シャント抵抗器に印加される電圧を増幅した電流値を前記電流比較回路に出力し、
前記電圧増幅回路は、前記メインバッテリと前記サブバッテリとの間に印加される電圧を増幅した電圧値を前記電圧比較回路に出力し、
前記電流比較回路は、前記電流増幅回路から出力された前記電流値が前記電流閾値以上である場合、電流異常を表す電流異常信号を前記ＡＮＤ回路に出力し、
前記電圧比較回路は、前記電圧増幅回路から出力された前記電圧値が前記電圧閾値未満である場合、電圧異常を表す電圧異常信号を前記ＡＮＤ回路に出力し、
前記ＡＮＤ回路は、前記電流比較回路から前記電流異常信号が出力され、かつ、前記電圧比較回路から前記電圧異常信号が出力された場合、前記遮断回路に遮断信号を出力して当該遮断回路を遮断する請求項１に記載の短絡判定回路。