CN110021971B - 供电控制装置及供电控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种供电控制装置及供电控制方法，能够适当地检测与开关相关的故障。供电控制装置(10)控制经由开关(20)的供电。微机(21)的输出部(33)输出交替表示开关(20)的开启及关闭的开关信号。在虽然开关信号表示开启但检测电路(24)在比较器(25)未检测到开关(20)开启的期间的累计值为期间阈值以上的情况下，通知与开关(20)相关的故障。

Description

供电控制装置及供电控制方法

技术领域

本发明涉及供电控制装置及供电控制方法。

背景技术

在车辆上搭载有对从蓄电池向负载的供电进行控制的供电控制装置(例如专利文献1)。在专利文献1记载的供电控制装置中，根据指示在从蓄电池流向负载的电流路径上设置的开关的开启或关闭的开关信号，将开关切换为开启或关闭。由此，控制向负载的供电。

在开关开启的情况下，开关的两端间的电压值大致为0V，在开关关闭的情况下，开关的两端间的电压值较高。在专利文献1中记载的供电控制装置中，虽然开关信号指示开启，但在开关的两端间的电压值为一定电压值以上的期间是规定期间以上的情况下，认为开关未适当地切换为开启，检测到与开关相关的故障。开关的两端间的电压值为一定电压值以上的期间在开关信号指示了关闭的情况下初始化为0。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017-103683号公报

发明内容

发明所要解决的课题

作为向负载供给电力的结构，具有交替重复开关向开启及关闭的切换的结构，即对开关向开启及关闭的切换进行PWM(Pulse Width Modulation：脉宽调制)控制的结构。在该结构中，在向负载供给电力的情况下，开关信号交替指示开启及关闭。例如通过基于蓄电池的输出电压值调整开关信号的占空比，能够与蓄电池的输出电压值的变动无关地向负载施加平均电压值一定的电压。

在专利文献1中记载的供电控制装置中，假定将向负载供给电力的结构变更成交替重复开关向开启及关闭的切换的结构。在该结构中，在开关信号连续指示开启的期间小于前述的规定期间的情况下，开关的两端间的电压值为一定电压值以上的期间不会为规定期间以上。结果，即使在根据开关信号而开关未适当地切换为开启的情况下，也没有检测到与开关相关的故障。

本发明是鉴于这样的情况做出的，其目的在于，提供一种能够适当地检测与开关相关的故障的供电控制装置及供电控制方法。

用于解决课题的技术手段

本发明的一种实施方式的供电控制装置，通过开关控制供电，具备：输出部，输出交替指示该开关的开启及关闭的开关信号；开启检测部，检测所述开关的开启；和通知部，在虽然所述输出部输出的开关信号指示开启但所述开启检测部未检测到所述开关的开启的期间的累计期间为期间阈值以上的情况下，通知与所述开关相关的故障。

本发明的一种实施方式的供电控制方法，对经由开关的供电进行控制，包含以下步骤：输出交替指示该开关的开启及关闭的开关信号的步骤；检测所述开关的开启的步骤；在虽然输出开关信号表示开启但未检测到所述开关开启的期间的累计期间为期间阈值以上的情况下，通知与所述开关相关的故障的步骤。

发明效果

根据上述的实施方式，能够适当地检测开关的故障。

附图说明

图1是表示实施方式1的电源系统的主要部分结构的框图。

图2是检测电路的电路图。

图3是表示第二与电路的动作的一例的时序图。

图4是表示或电路的动作的一例的时序图。

图5是表示通知部的动作的一例的时序图。

图6是表示第二与电路的动作的其他例子的时序图。

图7是表示或电路的动作的其他例子的时序图。

图8是表示通知部的动作的其他例子的时序图。

图9是表示实施方式2的电源系统的主要部分结构的框图。

具体实施方式

[本发明的实施方式的说明]

首先，列举本发明的实施方式进行说明。也可以将以下记载的实施方式的至少一部分任意组合。

(1)本发明的一种实施方式的供电控制装置，对经由开关的供电进行控制，具备：输出部，输出交替指示该开关开启及关闭的开关信号；开启检测部，检测所述开关的开启；通知部，在虽然所述输出部输出的开关信号指示开启但所述开启检测部未检测到所述开关的开启的期间的累计期间为期间阈值以上的情况下，通知与所述开关相关的故障。

(2)本发明的一种实施方式的供电控制装置具备初始化部，所述初始化部在所述开启检测部检测到所述开关开启的情况下，将所述累计期间初始化。

(3)在本发明的一种实施方式的供电控制装置中，所述开关是半导体开关，该开关在控制端的电压值超过电压阈值的情况下开启，所述开启检测部在所述控制端的电压值超过电压阈值的情况下检测到开启。

(4)在本发明的一种实施方式的供电控制装置中，所述开启检测部在输出电流的所述开关的输出端的电压值超过第二电压阈值的情况下检测到开启。

(5)在本发明的一种实施方式的供电控制装置中，具备切换部，在所述通知部通知了所述故障的情况下，所述切换部与所述输出部输出的开关信号无关地将所述开关切换为关闭。

(6)在本发明的一种实施方式的供电控制装置中，具备调整部，所述调整部根据输入电流的所述开关的输入端的电压值对所述输出部输出的开关信号的占空比进行调整。

(7)本发明的一种实施方式的供电控制方法，对经由开关的供电进行控制，包含以下步骤：输出交替指示该开关的开启及关闭的开关信号的步骤；检测所述开关的开启的步骤；和与输出的开关信号表示开启无关地，在未检测到所述开关的开启的期间的累计期间为期间阈值以上的情况下，通知与所述开关相关的故障的步骤。

在上述的一种实施方式的供电控制装置及供电方法中，与开关信号指示开启无关地，基于未检测到开关开启的期间的累计期间来检测与开关相关的故障。因此，即使在开关信号连续指示开启的期间小于期间阈值的情况下，在开关未切换为开启时，也能适当地检测到与开关相关的故障并进行通知。与开关相关的故障是开关自身的故障或切换部的故障等。

在上述的一种实施方式的供电控制装置中，通常，从开关信号指示开启到开关切换为开启为止需要一定时间。在本实施方式中检测出开关开启的情况下，使累计期间初始化，因而，通过从开关信号指示开启到开关切换为开启为止的期间的累计，来防止错误通知与开关相关的故障。

在上述的一种实施方式的供电控制装置中，在虽然开关信号指示开启但开关的控制端的电压值小于电压阈值的期间的累计期间为期间阈值以上的情况下，通知与开关相关的故障。

在上述的一种实施方式的供电控制装置中，在虽然开关信号指示开启但开关的输出端的电压值小于第二电压阈值的期间的累计期间为期间阈值以上的情况下，通知与开关相关的故障。

在上述的一种实施方式的供电控制装置中，在通知了与开关相关的故障的情况下，与开关信号无关地将开关切换为关闭。

在上述的一种实施方式的供电控制装置中，根据开关的输入端的电压值调整占空比，因为例如能够将经由开关输出的电压的电压值的平均值与开关的输入端的电压值无关地调整为一定值。

[本发明实施方式的详细内容]

参照以下附图对本发明的实施方式的电源系统的具体例进行说明。此外，本发明不限定于这些例示，由发明内容所表示，意图包含与发明内容等同的含义及范围内的所有变更。

(实施方式1)

图1是表示实施方式1的电源系统1的主要部件结构的框图。电源系统1适当地搭载于车辆上，具备供电控制装置10、蓄电池11及负载12。供电控制装置10分别和蓄电池11的正极、负载12的一端连接。蓄电池11的负极和负载12的另一端接地。

蓄电池11经由供电控制装置10对负载12供给电力。负载12是搭载于车辆上的电气设备。在蓄电池11对负载12供给电力的情况下，负载12工作，在停止从蓄电池11向负载12供电的情况下，负载12停止动作。

向供电控制装置10输入指示负载12工作的工作信号和指示负载12的动作停止的停止信号。在输入了工作信号的情况下，供电控制装置10将蓄电池11及负载12电连接。由此，蓄电池11向负载12供给电力，负载12工作。在输入了停止信号的情况下，供电控制装置10阻断蓄电池11及负载12的电连接。由此，从蓄电池11向负荷12的供电停止，负载12停止动作。这样，供电控制装置10对从蓄电池11向负载12的供电进行控制。

供电控制装置10具有：开关20、微型计算机(以下，称为微机)21、驱动电路22、第一与电路23、检测电路24、比较器25、反相器26、时钟电路27、复位电路28及直流电源29。开关20是半导体开关，具体而言，是N沟道型的FET(Field Effect Transist或：场效应管)。第一与电路23具有两个输入端和一个输出端。比较器25具有正极端子、负极端子及输出端子。微机21具有：输入部30、31、A(模拟)/D(数字)变换部32、输出部33、存储部34及控制部35。

开关20的漏极与蓄电池11的正极连接。开关20的源极连接于负载12的一端。在开关20的漏极上还连接有电阻R1的一端。电阻R1的另一端连接于电阻R2的一端。电阻R2的另一端接地。电阻R1、R2间的连接节点连接于微机21的输入部30的输入端。

在开关20的栅极上连接有驱动电路22的输出端。第一与电路23的输出端连接于驱动电路22的输入端。在第一与电路23的一方的输入端连接有微机21的输出部33的输出端。在第一与电路23的另一方的输入端连接有检测电路24。

在检测电路24上还分别连接有微机21的输出部33的输出端、比较器25的输出端子、反相器26的输出端、时钟电路27及复位电路28的输出端。反相器26的输入端连接于比较器25的输出端子。复位电路28的输入端连接于微机21的输出部33的输出端。比较器25的负极端子连接于开关20的栅极。比较器25的正极端子连接于直流电源29的正极。直流电源29的负极连接于开关20的漏极。

在微机21内，输入部30还连接于A/D变换部32。另外，输入部31、A/D变换部32、输出部33、存储部34及控制部35分别于连接内部总线36。

对于开关20，以源极电位为基准的栅极的电压值越高，漏极及源极间的电阻值越小。对于开关20，在以源极电位为基准的栅极的电压值为一定的开启阈值以上的情况下，漏极及源极间的电阻值充分小，电流能够经由漏极及源极流动。此时，开关20为开启。在开关20为开启的情况下，蓄电池11及负载12电连接，蓄电池11经由开关20向负载12供给电力。在开关20中，电流按照漏极及源极的顺序流动。因此，开关20的漏极是输入电流的输入端，开关20的源极是输出电流的输出端。

在开关20为开启的情况下，以接地电位为基准的源极的电压值与蓄电池11的输出电压值大致相同。因此，在开关20为开启的情况下，以接地电位为基准的栅极的电压值被调整为超过蓄电池11的输出电压值的电压值。此外，蓄电池11的输出电压值是以接地电位为基准的电压值。

对于开关20，在以源极电位为基准的栅极的电压值小于比开启阈值低的一定的关闭阈值的情况下，漏极及源极间的电阻值充分大，电流无法经由漏极及源极流动。此时，开关20为关闭。在开关20为关闭的情况下，蓄电池11及负载12的电连接被阻断，从蓄电池11向负载12的供电停止。

在开关20为关闭的情况下，以接地电位为基准的栅极的电压值大致为0V，小于蓄电池11的输出电压值。

微机21的输出部33根据控制部35的指示，将表示高电平电压及低电平电压的开关信号向第一与电路23输出。对于开关信号，表示高电平电压相当于指示开关20的开启，表示低电平电压相当于指示开关20的关闭。

在开关20未适当地切换为开启的情况下，检测电路24检测与开关20相关的故障。检测电路24在未检测到开关20的故障的情况下向第一与电路23输出高电平电压。检测电路24在检测到与开关20相关的故障的情况下向第一与电路23输出低电平电压。

第一与电路23在从检测电路24输入高电平电压的情况下，将从输出部33输入的开关信号向驱动电路22的输入端输出。第一与电路23在从检测电路24输入低电平电压的情况下，与从输出部33输入的开关信号无关地，将低电平电压向驱动电路22输出。

在从第一与电路23向驱动电路22输入开关信号的情况下开关信号所表示的电压从低电平电压切换成高电平电压时，驱动电路22使以接地电位为基准的开关20的栅极的电压值上升为比蓄电池11的输出电压值高的电压值。由此，在开关20中，以源极电位为基准的栅极的电压值变为开启阈值以上，开关20切换为开启。

驱动电路22例如使蓄电池11的输出电压升压，并将升压之后的电压施加于开关20的栅极。由此，驱动电路22使以接地电位为基准的开关20的栅极的电压值上升为超过蓄电池11的输出电压值的电压值。驱动电路22通过将栅极的电压值维持为超过蓄电池11的输出电压值的电压值，来维持开关20的开启。

在相同的情况下开关信号所表示的电压从高电平电压切换成低电平电压时，驱动电路22使以接地电位为基准的栅极的电压值下降。由此，在开关20中，以源极电位为基准的栅极的电压值变为小于关闭阈值，开关20切换为关闭。

另外，由于检测电路24输出了低电平电压，在从第一与电路23向驱动电路22输入了低电平电压的情况下，驱动电路22也同样地将开关20切换为关闭。

如上，在检测电路24向第一与电路23输出高电平电压的情况下，即，在未检测到与开关20相关的故障的情况下，驱动电路22根据微机21的输出部33输出的开关信号所表示的电压，将开关20切换为开启或关闭。由此，对经由开关20从蓄电池11向负载12的供电进行控制。与开关20相关的故障是开关20自身的故障或驱动电路22的故障等。

电阻R1、R2将蓄电池11的输出电压分压。电阻R1、R2将分压后的电压的电压值作为表示蓄电池11的输出电压值的模拟的电压值信息，向微机21的输入部30输出。将小于1的正实数记载为K。电阻R1、R2分压后的电压的电压值即电压值信息通过K·(蓄电池11的输出电压值)来表示。实数K是由电阻R1、R2的电阻值决定的一定值，例如为0.1。

输入部30在输入了模拟的电压值信息的情况下，将输入的模拟的电压值信息向A/D变换部32输出。A/D变换部32将从输入部30输入的模拟的电压值信息变换为数字的电压值信息。控制部35从A/D变换部32取得A/D变换部32变换而得到的数字的电压值信息。控制部35取得的电压值信息所表示的蓄电池11的输出电压值和取得时间点的蓄电池11的输出电压值大致相同。

向输入部31输入工作信号及停止信号。在向输入部31输入了工作信号或停止信号的情况下，输入部31向控制部35通知输入的信号。

存储部34是非易失性存储器。在存储部34中存储有计算机程序P1。控制部35具有一个或多个CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)。控制部35具有的一个或多个CPU通过执行计算机程序P1，来执行对从蓄电池11向负载12的供电进行控制的供电控制处理。

控制部35周期性地实行供电控制处理。在供电控制处理中，控制部35判定是否向输入部31输入了工作信号。控制部35在判定为输入了工作信号的情况下，向输出部33进行指示以使交替表示高电平电压及低电平电压的开关信号即交替指示开关20的开启及关闭的开关信号向第一与电路23输出，并结束供电控制处理。

检测电路24输出高电平电压，即假定为未检测到与开关20相关的故障。在该情况下输出部33输出了交替表示高电平电压及低电平电压的开关信号时，驱动电路22根据输出部33输出的开关信号，交替重复开关向开启及关闭的切换，对于开关20向开启及关闭的切换执行PWM控制。由此，开始从蓄电池11向负载12的供电，负载12工作。

控制部35在判定为未输入工作信号的情况下，判定是否向输入部31输入了停止信号。控制部35在判定为输入了停止信号的情况下，对输出部33进行指示以使表示低电平电压的开关信号向第一与电路23输出，并结束供电控制处理。

假定为检测电路24输出高电平电压。在该情况下输出部33输出了表示低电平电压的开关信号时，驱动电路22根据输出部33输出的开关信号，将开关切换为关闭。由此，停止从蓄电池11向负载12供电，负载12停止动作。

控制部35在判定为未输入停止信号的情况下，结束供电控制处理。

在输出部33向第一与电路23输出交替表示高电平电压及低电平电压的开关信号的情况下，在开关信号中，周期性地进行从低电平电压向高电平电压的切换，或从高电平电压向低电平电压的切换。控制部35具有的一个或多个CPU通过执行计算机程序P1，还执行调整开关信号的占空比的占空比调整处理。

开关信号的占空比是在一个周期内开关信号表示高电平电压的期间所占的比例。占空比是大于0且小于1的值。

计算机程序P1被用于使控制部35的一个或多个CPU执行供电控制处理及占空比调整处理。

控制部35在输出部33向第一与电路23输出交替表示高电平电压及低电平电压的开关信号的情况下，周期性地执行占空比调整处理。在占空比调整处理中，控制部35从A/D变换部32取得电压值信息。接下来，控制部35基于取得的电压值信息所表示的蓄电池11的输出电压值即开关20的漏极的电压值来决定占空比。接下来，控制部35向输出部33进行指示以使开关信号的占空比变更为决定后的占空比，并结束占空比调整处理。

如上，控制部35根据开关20的漏极的电压值调整输出部33输出的开关信号的占空比。控制部35作为调整部发挥功能。

假定为检测电路24输出高电平电压。控制部35将开关信号的占空比调整为例如通过用预先设定的一定的设定电压值除以蓄电池11的输出电压值而得到的占空比。在该情况下，能够将经由开关20向负载12输出的电压的电压值的平均值与开关20的漏极的电压值即与蓄电池11的输出电压值无关地调整为设定电压值。

此外，计算机程序P1也可以以能够被控制部35具有的一个或多个CPU读取的方式存储于存储介质E1。在该情况下，通过未图示的读出装置从存储介质E1读出的计算机程序P1存储在存储部34中。存储介质E1为光盘、软盘、磁盘、磁光盘或半导体存储器等。光盘是CD(Compact Disc：高密度光盘)-ROM(Read Only Mem或y：只读存储器)、DVD(DigitalVersatile Disc：数字多用盘)-ROM或BD(Blu-ray(注册商标)盘)等。磁盘是例如硬盘。另外，也可以从连接于未图示的通信网络的未图示的外部装置下载计算机程序P1，并将下载好的计算机程序P1存储于存储部34。

如上，在检测电路24未检测与开关20相关的故障的情况下，控制部35基于向输入部31输入的信号，对从蓄电池11向负载12的供电进行控制。

向比较器25的正极端子输入通过在蓄电池11的输出电压值上加上直流电源29的两端间的电压值(以下，称为两端电压值)而得到的电压值。以下，将开关20的栅极的电压值记载为Vg，将蓄电池11的输出电压值记载为Vb，将直流电源29的两端电压值记载为Vc。栅极的电压值Vg和蓄电池11的输出电压值Vb是以接地电位为基准的电压值。

在满足Vg>Vb+Vc的情况下，即，在满足Vg-Vb>Vc的情况下，比较器25从输出端向检测电路24及反相器26输出低电平电压。在满足Vg≤Vb+Vc的情况下，即，在满足Vg-Vb≤Vc的情况下，比较器25从输出端向检测电路24及反相器26输出高电平电压。

在开关20的栅极的电压值Vg超过了蓄电池11的输出电压值Vb与两端电压值Vc的总电压值Vp的情况下，开关20开启。在开关20的栅极的电压值Vg为总电压值Vp以下的情况下，开关20不开启。开关20的栅极作为控制端发挥功能，总电压值Vp相当于电压阈值。

比较器25在满足Vg>Vp(＝Vb+Vc)的情况下，认为检测出了开启，从输出端输出低电平电压，在满足Vg≤Vp的情况下，认为未检测到开启，从输出端输出高电平电压。比较器25作为开启检测部发挥功能。

反相器26在比较器25输出高电平电压的情况下，从输出端向检测电路24输出低电平电压，在比较器25输出低电平电压的情况下，从输出端向检测电路24输出高电平电压。

时钟电路27将表示高电平电压及低电平电压的时钟信号向检测电路24输出。时钟信号是周期性地进行从低电平电压向高电平电压切换的信号。

除了第一与电路23，微机21的输出部33还向检测电路24及复位电路28输出开关信号。

复位电路28基于从输出部33输入的开关信号，将表示高电平电压及低电平电压的复位信号向检测电路24输出。复位信号是在开关信号表示低电平电压的期间超过一定期间的状态下，开关信号表示的电压从低电平电压切换成高电平电压的情况下，从低电平电压向高电平电压切换的信号。复位信号表示的电压在从低电平电压切换成高电平电压之后，立即返回低电平电压。

检测电路24基于比较器25及反相器26输出的电压和开关信号、时钟信号及复位信号，检测与开关20相关的故障。如上所述，检测电路24在检测到了与开关20相关的故障的情况下，对第一与电路23输出低电平电压，在未检测到与开关20相关的故障的情况下，对第一与电路23输出高电平电压。检测电路24在输出了低电平电压之后，与比较器25及反相器26输出的电压和开关信号、时钟信号及复位信号无关地持续输出低电平电压。

图2是检测电路24的电路图。检测电路24具有第二与电路40、或电路41、通知部42及n(n为2以上的整数)个D触发器A1,A2,···,An。第二与电路40具有三个输入端和一个输出端。或电路41具有两个输入端和一个输出端。D触发器A1,A2,…,An分别具有D端子、时钟端子、R端子、Q端子及Q非端子。

对于第二与电路40，在第一个输入端上连接微机21的输出部33的输出端，在第二个输入端上连接比较器25的输出端，在第三个输入端上连接时钟电路27的输出端。第二与电路40的输出端连接于D触发器A1的时钟端子。

n个D触发器A1,A2,…,An串联。具体而言，第k个(k是小于n的自然数)D触发器Ak的Q非端子连接于第(k+1)个D触发器Ak+1的时钟端子。第n个D触发器An的Q非端子连接于通知部42。在n个D触发器A1,A2,…,An各自中，如图2所示，Q非端子还连接于D端子。

在或电路41的一方的输入端上连接有反相器26的输出端。在或电路41的另一方的输入端上连接有复位电路28的输出端。或电路41的输出端连接于n个D触发器A1,A2,…,An的复位端子和通知部42。通知部42还连接于第一与电路23的另一方的输入端。n个D触发器A1,A2,…,An的Q端子开放。

从微机21的输出部33向第二与电路40输入开关信号。比较器25输出的电压向第二与电路40输入。从时钟电路27向第二与电路40输入时钟信号。第二与电路40将高电平电压或低电平电压向D触发器A1的时钟端子输出。

第二与电路40在开关信号表示的电压及比较器25输出的电压双方均为高电平电压的情况下，将从时钟电路27输入的时钟信号从输出端向D触发器A1的时钟端子输出。第二与电路40在开关信号表示的电压及比较器25的输出电压的至少一方为低电平电压的情况下，与时钟信号表示的电压无关地将低电平电压向D触发器A1的时钟端子输出。

在n个D触发器A1,A2,…,An各自中，均从Q非端子输出高电平电压或低电平电压。关于n个D触发器A1,A2,…,An，从一个D触发器的Q非端子输出的电压向同一个触发器的D端子输入。

因此，n个D触发器A1,A2,…,An各自均以以下方式发挥作用。在从Q非端子输出高电平电压的情况下向时钟端子输入的电压从低电平电压切换成高电平电压时，从Q非端子输出的电压向低电平电压切换。在从Q非端子输出低电平电压的情况下向时钟端子输入的电压从低电平电压切换成高电平电压时，从Q非端子输出的电压向高电平电压切换。从第n个D触发器An的Q非端子向通知部42输出高电平电压或低电平电压。

向或电路41输入反相器26输出的电压和复位电路28输出的复位信号。或电路41在反相器26输出的电压及复位信号表示的电压的至少一方为高电平电压的情况下，从输出端向n个D触发器A1,A2,…,An的复位端子和通知部42输出高电平电压。或电路41在反相器26输出的电压及复位信号表示的电压双方均为低电平电压的情况下，从输出端向n个D触发器A1,A2,…,An的复位端子和通知部42输出低电平电压。

在或电路41输出的电压从低电平电压切换为高电平电压的情况下，从所有的n个D触发器A1,A2,…,An的Q非端子输出的电压均被统一为高电平电压。

通知部42在或电路41输出的电压为低电平电压的状态下，从D触发器An的Q非端子输出的电压从低电平电压切换为高电平电压为止，向第一与电路23输出高电平电压。

通知部42在或电路41输出的电压为低电平电压的状态下从D触发器An的Q非端子输出的电压从低电平电压切换成高电平电压的情况下，将向第一与电路23输出的电压切换为低电平电压。由此，驱动电路22与开关信号无关地将开关20切换为关闭。通知部42在将向第一与电路23输出的电压切换成低电平电压之后，与从D触发器An的Q非端子输出的电压及或电路41输出的电压无关地，将向第一与电路23输出的电压维持为低电平电压。

以下，对向开关20的开启的切换正常进行的情况下的检测电路24的动作进行说明。

图3是表示第二与电路40的动作的一例的时序图。在图3中表示了时钟信号及开关信号所表示的电压的推移和比较器25及第二与电路40输出的电压的推移。关于这些推移，横轴表示时间。另外，在图3及后述的图4～图8中，将高电平电压记载为“H”，将低电平电压记载为“L”。

时钟信号如上所述，是电压周期性地从低电平电压向高电平电压切换的信号。在开关信号固定为低电平电压而向负载12的供电停止的情况下，开关20的栅极的电压值Vg大致为0V，为蓄电池11的输出电压值Vb和直流电源29的两端电压值Vc的总电压值Vp以下。因此，比较器25输出高电平电压。另外，开关信号固定为低电平电压，因而，第二与电路40输出低电平电压。

在微机21中，在向输入部31输入工作信号的情况下，从输出部33输出交替表示高电平电压及低电平电压的开关信号。在开关信号表示的电压从低电平电压切换成高电平电压的情况下，如上所述，使开关20的栅极的电压值Vg上升。从开关信号表示的电压由低电平电压切换为高电平电压开始，到栅极的电压值Vg超过总电压值Vp为止，比较器25持续输出高电平电压。

在栅极的电压值Vg超过总电压值Vp的情况下，比较器25检测开关20的开启，并将向第二与电路40输出的电压从高电平电压切换为低电平电压。在开关信号表示的电压切换为低电平电压的情况下，驱动电路22使开关20的栅极的电压值Vg下降。由此，栅极的电压值Vg变为总电压值Vp以下，比较器25将向第二与电路40输出的电压切换为高电平电压。

第二与电路40与开关信号表示高电平电压无关地，在比较器25输出高电平电压的期间，将时钟信号向D触发器A1的时钟端子输出。在其他期间，第二与电路40将低电平电压向D触发器A1的时钟端子输出。比较器25输出高电平电压的期间相当于未检测到开关20的开启的期间。

图4是表示或电路41的动作的一例的时序图。在图4中表示了复位信号表示的电压的推移和反相器26及或电路41输出的电压的推移。在这些推移中，横轴表示时间。

在开关信号固定为低电平电压而向负载12的供电停止的情况下，开关信号表示低电平电压的期间比在复位电路28的说明中描述的一定期间长。因此，在向微机21的输入部31输入工作信号而开关信号表示的电压从低电平电压切换成高电平电压的情况下，复位信号表示的电压从低电平电压向高电平电压切换，并立刻返回低电平电压。

在输出部33输出交替表示高电平电压及低电平电压的开关信号的情况下，如上所述，开关信号表示的电压周期性地切换。前述的一定期间比该周期长。因此，从输入工作信号开始，在开关信号表示的电压从低电平电压切换为高电平电压之后，只要开关信号表示的电压周期性地切换，复位信号就固定为低电平电压而不向高电平电压切换。

如上所述，反相器26在比较器25输出高电平电压的情况下输出低电平电压，在比较器25输出低电平电压的情况下输出高电平电压。因此，反相器26在开关20的栅极的电压值Vg为总电压值Vp以下的情况下，即未检测到开关20的开启的情况下，输出低电平电压。反相器26在栅极的电压值Vg超过了总电压值Vp的情况下，即在检测到了开关20开启的情况下，将向或电路41输出的电压切换为高电平电压。反相器26在栅极的电压值Vg变成了总电压值Vp以下的情况下，即在未检测到开关20开启的情况下，将向或电路41输出的电压切换为低电平电压。

或电路41在复位信号表示的电压切换成高电平电压的情况下，即在输入了工作信号的情况下，将输出的电压向高电平电压切换。或电路41还在复位信号表示的电压切换成低电平电压的情况下，将输出的电压向低电平电压切换。

另外，或电路41在反相器26输出的电压切换成高电平电压的情况下，即在检测到了开关20的开启的情况下，将输出的电压从低电平电压向高电平电压切换。或电路41还在反相器26输出的电压切换成低电平电压的情况下，即在未检测到开关20的开启的情况下，将输出的电压向低电平电压切换。

图5是表示通知部42的动作的一例的时序图。在图5中表示了D触发器的数量即n为2的例子。在图5中表示了第二与电路40、或电路41、D触发器A1、A2及通知部42输出的电压的推移。在这些推移中，横轴表示时间。

第二与电路40输出的电压的推移和在图3中表示的推移相同。或电路41输出的电压的推移和在图4中表示的推移相同。

在输入了工作信号的情况下，或电路41输出的电压以如上所述的方式向高电平电压切换，从n(＝2)个D触发器A1,A2,…,An的Q端子输出的电压被统一为高电平电压。

其后，在每一次第二与电路40输出的电压向高电平电压切换时，D触发器A1输出的电压都向低电平电压或高电平电压切换。因此，从或电路41输出的电压向高电平电压切换开始，到下一次高电平电压的切换到来为止，第二与电路40输出的电压切换成高电平电压的次数为2的一次方即为2的情况下，D触发器A1输出的电压向高电平电压切换。

在每一次D触发器A1输出的电压向高电平电压切换时，D触发器A2输出的电压向低电平电压或高电平电压切换。因此，从或电路41输出的电压向高电平电压切换开始，到下一次高电平电压切换到来为止，第二与电路40输出的电压切换成高电平电压的次数为2的二次方即为4的情况下，D触发器A2输出的电压向高电平电压切换。

同样地，第m个D触发器Am(m为3以上n以下的自然数)输出的电压，在每一次第(m-1)个D触发器Am-1输出的电压向高电平电压切换时，向低电平电压或高电平电压切换。因此，从或电路41输出的电压向高电平电压切换开始，到下一次高电平电压的切换到来为止，在第二与电路40输出的电压切换成高电平电压的次数为2的m次方的情况下，D触发器Am输出的电压向高电平电压切换。

因此，从或电路41输出的电压向高电平电压切换开始，到下一次高电平电压的切换到来为止，第二与电路40输出的电压切换成高电平电压的次数为2的n次方的情况下，D触发器An输出的电压向高电平电压切换。

如上，n个D触发器A1,A2,…An对第二与电路40输出的电压从低电平电压切换成高电平电压的次数进行计数。

如上所述，与开关信号表示高电平电压无关地，第二与电路40在比较器25输出高电平电压的期间输出时钟信号，在其他的期间输出低电平电压。因此，第二与电路40输出的电压切换成高电平电压的次数相当于时钟信号的一个周期经过的次数。因此，计数第二与电路40输出的电压切换成高电平电压的次数，相当于与开关信号表示高电平电压无关地对比较器25输出高电平电压的期间进行累计。在被累计的累计期间达到了((2的n次方)-1)·(时钟信号的一个周期)的情况下，D触发器An输出的电压向高电平电压切换。其中，“·”表示积。

在向开关20的开启的切换正常进行的情况下，从或电路41输出的电压向高电平电压切换开始，到第二与电路40输出的电压切换成高电平电压的次数如图5所示，成为2的n次方(＝4)之前，检测到开关20的开启。

由此，或电路41输出的电压向高电平电压切换，从n(＝2)个D触发器A1,A2,…,An的Q端子输出的电压被统一为高电平电压。结果，与第二与电路40输出的电压切换成高电平电压的次数即开关信号表示高电平电压无关地，比较器25输出高电平电压的期间的累计期间被初始化。

如上，或电路41在比较器25检测了开关20的情况下，将输出的电压从低电平电压向高电平电压切换，并将累计期间初始化为0。或电路41作为初始化部发挥功能。

因此，在开关20向开启的切换正常进行的情况下，通知部42向第一与电路23输出的电压维持为高电平电压，不通知与开关20相关的故障。

在开关20向开启的切换正常进行的情况下，驱动电路22根据开关信号将开关20切换为开启或关闭。

此外，如图5所示，在或电路41输出的电压切换成高电平电压的情况下，有D触发器An(即A2)向通知部42输出的电压向高电平电压切换的可能性。在该情况下，或电路41及D触发器An输出的电压大致同时地切换为高电平电压，因而，通知部42不将向第一与电路23输出的电压向低电平电压切换，而维持为高电平电压。因此，在或电路41输出的电压切换成高电平电压的情况下，通知部42不会错误通知与开关20相关的故障。

接下来，对与开关20相关的故障发生而开关20不能向开启切换的情况下的检测电路24的动作进行说明。

图6是表示第二与电路40的动作的其他例子的时序图。图6与图3对应。在图6中表示了时钟信号及开关信号表示的电压的推移和比较器25及第二与电路40输出的电压的推移。关于这些推移，横轴表示时间。

假定与开关20相关的故障发生而不能使开关20的栅极的电压值Vg上升为比总电压值Vp高的电压值。在该情况下，即使在开关信号持续表示高电平电压时，比较器25也未检测到开关20的开启，持续输出高电平电压。因此，在与开关20相关的故障发生了之后，第二与电路40在开关信号表示高电平电压的情况下，输出时钟信号，在开关信号表示低电平电压的情况下，输出低电平电压。

图7是表示或电路41的动作的其他例子的时序图。图7与图4对应。在图7中表示了复位信号所表示的电压的推移和反相器26及或电路41输出的电压的推移。在这些推移中，横轴表示时间。如图7所示，在与开关20相关的故障发生了之后，比较器25未检测到开启，因而，反相器26持续输出低电平电压。结果，或电路41也和反相器26一起持续输出低电平电压。

图8是表示通知部42的动作的其他例子的时序图。图8与图5对应。在图8中，和图5同样地表示了D触发器的数量即n为2的例子。在图8中表示了第二与电路40、或电路41、D触发器A1、A2及通知部42输出的电压的推移。在这些推移中，横轴表示时间。第二与电路40输出的电压的推移和图6中表示的推移相同。或电路41输出的电压的推移和图7中表示的推移相同。

如图8所示，在开关20的故障发生了之后，只要未输入工作信号，或电路41输出的电压就不会从低电平电压向高电平电压切换。因此，尽管n(＝2)个D触发器A1,A2,…,An计数的次数即开关信号表示高电平电压，比较器25输出高电平电压的期间的累计期间也不会初始化。

第二与电路40输出的电压切换成高电平电压的次数达到了2的n次方(图8的例子中为4)的情况下，即前述的累计期间成为((2的n次方)-1)·(时钟信号的周期)以上的情况下，D触发器An(图8的例子中为A2)将向通知部42输出的电压从低电平电压向高电平电压切换。此时，或电路41输出的电压为低电平电压，因而通知部42将向第一与电路23输出的电压向低电平电压切换，并通知与开关20相关的故障。((2的n次方)-1)·(时钟信号的周期)相当于期间阈值。

此外，((2的n次方)-1)·(时钟信号的周期)在开关20向开启的切换正常进行的情况下，相比从开关信号表示的电压从低电平电压向高电平电压切换开始，到开关20切换为开启为止的期间更长。

在将通知部42向第一与电路23输出的电压切换成低电平电压的情况下，即在通知部42通知了与开关20相关的故障的情况下，如上所述，驱动电路22与开关信号表示的电压无关地将开关20切换为关闭。另外，如上所述，通知部42在将向第一与电路23输出的电压切换成低电平电压之后，以从D触发器An的Q非端子输出的电压及或电路41输出的电压无关地，将向第一与电路23输出的电压维持为低电平电压。因此，开关20被维持为关闭。驱动电路22作为切换部发挥功能。

作为未检测到开关20的开启的状态之一，存在尽管栅极的电压值Vg因驱动电路22而上升，栅极的电压值Vg也未达到总电压值Vp的状态。在该状态下，开关20的漏极及源极间的电阻值不是充分大，电流经由开关20流动。另外，开关20的漏极及源极间的电阻值不是充分小，因而在开关20消耗较多电力，开关20的温度上升为较高温度。驱动电路22通过与开关信号表示的电压无关地将开关20切换为关闭，使在开关20进行的较大的电力消耗停止。

如上在检测电路24中，基于累计期间检测与开关20相关的故障。因此，即使在开关信号连续而表示开启的期间小于((2的n次方)-1)·(时钟信号的1周期)的情况下开关20未切换为开启时，也可以适当地检测与开关20相关的故障并进行通知。

另外，在检测到了开关20的开启的情况下，累计期间被初始化，因而通过从开关信号表示开启开始到开关20切换为开启为止的期间的累计，防止错误通知与开关20相关的故障。

此外，开关信号的占空比的调整方法不限定于调整占空比以使经由开关20输出的电压的电压值的平均值为一定值的方法。也可以例如使经由开关20输出的电流的电流值的平均值或在负载12消耗的电力的平均值等为一定值的方式调整开关信号的占空比。

(实施方式2)

图9是表示实施方式2的电源系统1主要部分结构的框图。

以下，关于实施方式2对和实施方式1不同的点进行说明。除了后述的结构之外的其他结构和实施方式1相同，因而对与实施方式1相同的构成部件附以与实施方式1相同的参照标号而省略其说明。

实施方式2的电源系统1同样地具备实施方式1的电源系统1具备的构成部件。进一步地，实施方式2的供电控制装置10同样地具有实施方式1的供电控制装置10具有的构成部件。在将实施方式2和实施方式1进行了比较的情况下，比较器25及直流电源29的连接不同。

在实施方式2中，比较器25的负极端子连接于开关20的源极，比较器25的正极端子连接于直流电源29的负极。直流电源29的正极连接于开关20的漏极。比较器25的输出端子和实施方式1同样地，连接于检测电路24和反相器26的输入端。

将由从蓄电池11的输出电压值Vb减去直流电源29的两端电压值Vc得到的差分电压值记为Vd。

在开关20为开启的情况下，开关20的漏极及源极间的电阻值充分小，因而开关20的源极的电压值Vs超过差分电压值Vd(＝Vb-Vc)。在开关20未开启的情况下，开关20的漏极及源极间的电阻值较大，因而开关20的源极的电压值Vs为差分电压值Vd以下。

在满足Vs>Vd(＝Vb-Vc)的情况下，即满足(Vb-Vs)<Vc的情况下，比较器25检测到开启，并从输出端输出低电平电压。在满足Vs≤Vd的情况下，即满足(Vb-Vs)≥Vc的情况下，比较器25未检测到开启，从输出端输出高电平电压。差分电压值Vd相当于第二电压阈值。

在检测电路24向第一与电路23输出高电平电压的状态下，输出部33输出的开关信号表示的电压从低电平电压切换成高电平电压的情况下，驱动电路22使开关20的栅极的电压值Vg上升。开关20的源极的电压值Vs也随之上升。因此，和实施方式1同样地，从开关信号表示的电压由低电平电压切换为高电平电压开始，到比较器25输出的电压从高电平电压切换为低电平电压为止需要期间。

因此，检测电路24和实施方式1同样地发挥作用。结果，与开关信号指示开启无关地，在开关20的源极的电压值Vs小于差分电压值Vd的期间的累计期间为((2的n次方)-1)·(时钟信号的1周期)以上的情况下，通知与开关20相关的故障。

此外，在实施方式1、2中，检测开关20的开启的结构不限定于基于开关20的栅极的电压值Vg或开关20的源极的电压值Vs检测开关20的开启的结构。也可以是例如基于开关20的漏极及源极间的电压值检测开关20的开启。在该情况下，在开关20的漏极及源极间的电压值较小时，检测开关20的开启，但在开关20的漏极及源极间的电压值较大时，不检测开关20的开启。

另外，在实施方式1、2中，也可以基于开关20的栅极的电压值Vg、开关20的源极的电压值Vs和开关20的漏极及源极间的电压值中的两个或三个，来检测开关20的开启。也可以例如在栅极的电压值Vg超过了总电压值Vp且源极的电压值Vs超过差分电压值Vd的情况下检测开关20的开启。在该情况下栅极的电压值Vg为总电压值Vp以下或源极的电压值Vs为差分电压值Vd以下时，开关20的开启不被检测。

进一步地，时钟电路27输出的时钟信号不限定于周期性地进行从低电平电压向高电平电压切换的信号，也可以是周期性地进行从高电平电压向低电平电压切换的信号。在该情况下，检测电路24还具有未图示的反相器，第二与电路40向反相器输出高电平电压或低电平电压，反相器向D触发器A1的时钟端子输出高电平电压或低电平电压。反相器在输入了高电平电压的情况下，输出低电平电压，在输入了低电平电压的情况下，输出高电平电压。

另外，在累计期间为期间阈值以上的情况下，通知与开关20相关的故障的结构不限定于使用了n个D触发器A1,A2,…,An的结构，也可以是使用了多个T触发器的结构，或使用了微机的结构等。

进一步地，开关20不限定于N沟道型的FET，也可以是P沟道型的FET或双极型晶体管等。

本发明公开的实施方式1、2的所有点上的例示，应认为不是限制性的。本发明的范围不是上述含义，而由发明内容表示，旨在包括与发明内容等同的含义和在范围内的所有修改。

标号说明

1 电源系统

10 供电控制装置

11 蓄电池

12 负载

20 开关

21 微机

22 驱动电路(切换部)

23 第一与电路

24 检测电路

25 比较器(开启检测部)

26 反相器

27 时钟电路

28 复位电路

30,31 输入部

32A/D 变换部

33 输出部

34 存储部

35 控制部(调整部)

36 内部总线

40 第二与电路

41 或电路(初始化部)

42 通知部

A1,A2,…,An 触发器

E1 存储介质

P1 计算机程序

R1,R2 电阻

Claims (7)

1.一种供电控制装置，对经由开关的供电进行控制，其中，具备：

输出部，输出交替指示该开关的开启及关闭的开关信号；

开启检测部，检测所述开关的开启；和

通知部，在虽然所述输出部输出的开关信号指示开启但所述开启检测部未检测到所述开关开启的非检测期间的累计期间为期间阈值以上的情况下，通知与所述开关相关的故障，

所述累计期间为所述开关信号指示开启的多个期间各自的非检测期间的总和。

2.根据权利要求1所述的供电控制装置，其中，

具备初始化部，所述初始化部在所述开启检测部检测到所述开关开启的情况下，将所述累计期间初始化。

3.根据权利要求1或2所述的供电控制装置，其中，

所述开关是半导体开关，

该开关在控制端的电压值超过电压阈值的情况下开启，

所述开启检测部在所述控制端的电压值超过电压阈值的情况下检测到开启。

4.根据权利要求1或2所述的供电控制装置，其中，

所述开启检测部在输出电流的所述开关的输出端的电压值超过第二电压阈值的情况下检测到开启。

5.根据权利要求1或2所述的供电控制装置，其中，

具备切换部，在所述通知部通知了所述故障的情况下，所述切换部与所述输出部输出的开关信号无关地将所述开关切换为关闭。

6.根据权利要求1或2所述的供电控制装置，其中，

具备调整部，所述调整部根据输入电流的所述开关的输入端的电压值对所述输出部输出的开关信号的占空比进行调整。

7.一种供电控制方法，对经由开关的供电进行控制，其中，包括：

输出交替指示该开关的开启及关闭的开关信号的步骤；

检测所述开关的开启的步骤；和

在虽然输出的开关信号表示开启但未检测到所述开关开启的非检测期间的累计期间为期间阈值以上的情况下，通知与所述开关相关的故障的步骤，

所述累计期间为所述开关信号指示开启的多个期间各自的非检测期间的总和。

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