JP2014201299A - 電源スイッチ部短絡保護回路並びに電源スイッチ部の制御方法及び制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 電源スイッチ部の出力側における短絡に対して即時遮断を実行することにより電源スイッチ部を保護するとともに、短絡以外の誤検出を排除する機能を設けた電源スイッチ部短絡保護回路を提供する。【解決手段】 本発明によれば、電源スイッチ部６をオン状態にした後に短絡検出信号１０２が出力されると、電源スイッチ部６をオフ状態にすることにより、電源スイッチ部６の出力側(1)での短絡に対して的確に電源スイッチ部６を保護でき、電源スイッチ部６をオン状態にした後に短絡検出信号１０２が出力されなければ、短絡検出機能をオフ状態にすることにより、正常な動作での電圧降下を誤って短絡であると検出しまうことを回避できる。【選択図】 図１

Description

本発明は、バッテリと車両機器の内部回路との間に設けられた電源スイッチ部を、その出力側で生じた短絡による過電流から保護する、電源スイッチ部短絡保護回路等に関する。

本発明に関連する技術が特許文献１〜４に開示されている。

車両機器における電源スイッチ部の過電流保護としては、過大電流を検出し、ハードウェアとして電源スイッチ部を遮断するものが知られている。しかしながら、ハードウェアとして状態を保持するラッチ回路を設けているため、誤検出があった際にも、遮断状態を保持してしまう。また、電源スイッチ部と直列に電流検出用の抵抗器を配置するため、装置内部へ供給する電圧がその抵抗器で降下してしまう。更に、電源スイッチ部の後段に接続された電源部における過電流保護としての機能であることにより、電源部の短絡を検出しソフトウェア的に制御するので、電源スイッチ部に対しての直接的な過電流に関しては、ハードウェアのみの制御となってしまい、誤検出等を排除することができない。

特開２００８−２６３７６３号公報 特開２００９−０１７６１６号公報 特開２０１１−２５２５８５号公報 特開２０１２−０９５４２７号公報

それらの課題を改善した技術として、ハードウェア検出による一時オフ機能と、ソフトウェアによる誤検出排除機能と、を有したものがある。しかしながら、車両機器に特有のエンジン始動時のセルモータ動作による電圧降下を、短絡であると誤って検出してしまうことがある。また、ソフトウェアによる誤検出排除機能として、決まった形での電圧降下とならないものを排除することが難しいため、装置が停止してしまうことがある。更に、バッテリ電圧が２４Ｖの場合において、短絡検出電圧まで降下しきらない場合や、検出までに時間がかかってしまう場合があるため、電源スイッチ部の出力側の短絡から電源スイッチ部を保護できないことがある。

換言すると、関連技術では、電源スイッチ部の出力側における短絡以外の電圧降下について、誤検出の除外をソフトウェア制御にて行っており、ハードウェアでの強制オフ機能が働いてしまうため、完全に誤検出を除外できないおそれがあった。また、２４Ｖのバッテリにおいては、短絡検出電圧まで降下しないことにより、電源スイッチ部を保護できないおそれがあった。

そこで、本発明の目的は、電源スイッチ部の出力側における短絡に対して即時遮断を実行することにより電源スイッチ部を保護するとともに、短絡以外の誤検出を排除する機能を設けた電源スイッチ部短絡保護回路等を提供することにある。

本発明に係る電源スイッチ部短絡保護回路は、
バッテリと車両機器の内部回路との間に設けられ、前記バッテリから前記内部回路へ電力を供給するオン状態の動作と、前記バッテリから前記内部回路へ前記電力を供給しないオフ状態の動作とが、第一の制御信号によって選択される電源スイッチ部に、
用いられる電源スイッチ部短絡保護回路において、
前記電源スイッチ部の出力側の電圧を検出し、この検出電圧が一定値以下になったときに、短絡検出信号を出力するオン状態と、前記短絡検出信号を出力しないオフ状態とが、第二の制御信号によって選択される短絡検出部と、
前記電源スイッチ部をオン状態にする前記第一の制御信号を出力し、前記短絡検出部から前記短絡検出信号が出力されると、前記電源スイッチ部をオフ状態にする前記第一の制御信号を出力し、前記短絡検出部から前記短絡検出信号が出力されないと、前記短絡検出部をオフ状態にする前記第二の制御信号を出力する制御部と、
を備えたことを特徴とする。

本発明に係る電源スイッチ部の制御方法は、
バッテリと車両機器の内部回路との間に設けられ、前記バッテリから前記内部回路へ電力を供給するオン状態の動作と、前記バッテリから前記内部回路へ前記電力を供給しないオフ状態の動作とが、第一の制御信号によって選択される電源スイッチ部と、
前記電源スイッチ部の出力側の電圧を検出し、この検出電圧が一定値以下になったときに、短絡検出信号を出力するオン状態と、前記短絡検出信号を出力しないオフ状態とが、第二の制御信号によって選択される短絡検出部と、
を用いた前記電源スイッチ部の制御方法であって、
前記電源スイッチ部をオン状態にする前記第一の制御信号を出力するステップと、
前記短絡検出部から前記短絡検出信号が出力されると、前記電源スイッチ部をオフ状態にする前記第一の制御信号を出力するステップと、
前記短絡検出部から前記短絡検出信号が出力されないと、前記短絡検出部をオフ状態にする前記第二の制御信号を出力するステップと、
を含むことを特徴とする。

本発明に係る電源スイッチ部の制御プログラムは、
バッテリと車両機器の内部回路との間に設けられ、前記バッテリから前記内部回路へ電力を供給するオン状態の動作と、前記バッテリから前記内部回路へ前記電力を供給しないオフ状態の動作とが、第一の制御信号によって選択される電源スイッチ部と、
前記電源スイッチ部の出力側の電圧を検出し、この検出電圧が一定値以下になったときに、短絡検出信号を出力するオン状態と、前記短絡検出信号を出力しないオフ状態とが、第二の制御信号によって選択される短絡検出部と、
に対して用いられる前記電源スイッチ部の制御プログラムであって、
前記電源スイッチ部をオン状態にする前記第一の制御信号を出力するステップと、
前記短絡検出部から前記短絡検出信号が出力されると、前記電源スイッチ部をオフ状態にする前記第一の制御信号を出力するステップと、
前記短絡検出部から前記短絡検出信号が出力されないと、前記短絡検出部をオフ状態にする前記第二の制御信号を出力するステップと、
をコンピュータに実行させるためのものである。

本発明によれば、電源スイッチ部をオン状態にした後に短絡検出信号が出力されると、電源スイッチ部をオフ状態にすることにより、電源スイッチ部の出力側での短絡に対して的確に電源スイッチ部を保護でき、電源スイッチ部をオン状態にした後に短絡検出信号が出力されなければ、短絡検出機能をオフ状態にすることにより、正常な動作での電圧降下を誤って短絡であると検出しまうことを回避できる。

実施形態１の電源スイッチ部短絡保護回路を示すブロック図である。 実施形態１の電源スイッチ部短絡保護回路をより詳細に示すブロック図である。 実施形態１の電源スイッチ部短絡保護回路による短絡検出時の動作を示すタイムチャートである。 実施形態１の電源スイッチ部短絡保護回路による正常時の動作を示すタイムチャートである。 実施形態１の電源スイッチ部短絡保護回路による短絡検出時の動作を示すフローチャート（その１）である。 実施形態１の電源スイッチ部短絡保護回路による短絡検出時の動作を示すフローチャート（その２）である。 実施形態１の電源スイッチ部短絡保護回路による正常時の動作を示すフローチャートである。 実施形態２の電源スイッチ部短絡保護回路を示すブロック図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明を実施するための形態（以下「実施形態」という。）について説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については同一の符号を用いる。

図１及び図２に基づき、実施形態１の概要について説明する。

本実施形態１の電源スイッチ部短絡保護回路は、バッテリ２と車両機器１の内部回路との間に設けられ、バッテリ２から内部回路へ電力を供給するオン状態の動作と、バッテリ２から内部回路へ電力を供給しないオフ状態の動作とが、第一の制御信号（電源スイッチ部制御信号１０４）によって選択される電源スイッチ部６を、電源スイッチ部６の出力側(1)で生じた短絡による過電流から保護するものである。

そして、本実施形態１の電源スイッチ部短絡保護回路は、短絡検出部５と、制御部（内部電源監視部１１、電源スイッチ制御部７及びソフトウェア制御部８）と、を備えている。短絡検出部５は、電源スイッチ部６の出力側(1)の電圧を検出し、この検出電圧が一定値以下になったときに、短絡検出信号１０２を出力するオン状態と、短絡検出信号１０２を出力しないオフ状態とが、第二の制御信号（基準電圧ＶＲｅｆである保護機能制御信号１０７）によって選択される。制御部（内部電源監視部１１、電源スイッチ制御部７及びソフトウェア制御部８）は、電源スイッチ部６をオン状態にする第一の制御信号（電源スイッチ部制御信号１０４）を出力し、短絡検出部５から短絡検出信号１０２が出力されると、電源スイッチ部をオフ状態にする第一の制御信号（電源スイッチ部制御信号１０４）を出力し、短絡検出部５から短絡検出信号１０２が出力されないと、短絡検出部５をオフ状態にする第二の制御信号（基準電圧ＶＲｅｆである保護機能制御信号１０７）を出力する。

本実施形態１によれば、電源スイッチ部６をオン状態にした後に短絡検出信号１０２が出力されると、電源スイッチ部６をオフ状態にすることにより、電源スイッチ部６の出力側(1)での短絡に対して的確に電源スイッチ部６を保護でき、電源スイッチ部６をオン状態にした後に短絡検出信号１０２が出力されなければ、短絡検出機能をオフ状態にすることにより、正常な動作での電圧降下を誤って短絡であると検出しまうことを回避できる。

また、制御部（内部電源監視部１１、電源スイッチ制御部７及びソフトウェア制御部８）は、電源スイッチ部６をオン状態にする第一の制御信号（電源スイッチ部制御信号１０４）を出力し、短絡検出部５から短絡検出信号１０２が出力されると、電源スイッチ部６をオフ状態にする第一の制御信号（電源スイッチ部制御信号１０４）を出力し、これを一定回数繰り返すと、電源スイッチ部６をオフ状態にし続ける第一の制御信号（電源スイッチ部制御信号１０４）を出力する、としてもよい。

制御部（内部電源監視部１１、電源スイッチ制御部７及びソフトウェア制御部８）は、車両から出力される装置起動信号１０３を検出することにより、電源スイッチ部６をオン状態にする第一の制御信号（電源スイッチ部制御信号１０４）を出力する、としてもよい。

更に、出力電圧の異なるバッテリ２の種類に応じて、検出電圧を得るための分圧比を変える、バッテリ電圧監視部９を更に備えた、としてもよい。

本実施形態１では、電源スイッチ部６をオン状態にする電源スイッチ部制御信号１０４はハイレベル電圧であり、電源スイッチ部６をオフ状態にする電源スイッチ部制御信号１０４はローレベル電圧であり、短絡検出信号１０２はローレベル電圧であり、短絡検出部５をオン状態にする保護機能制御信号１０７はハイレベル電圧であり、短絡検出部５をオフ状態にする保護機能制御信号１０７はローレベル電圧である。装置起動信号１０３は、例えばキースイッチの操作によって出力されるアクセサリ電源電圧（ＡＣＣ）ややイグニッション電源電圧（ＳＴＡＲＴ）などである。

本実施形態１の電源スイッチ部の制御方法は、本実施形態１の電源スイッチ部短絡保護回路における制御部（内部電源監視部１１、電源スイッチ制御部７及びソフトウェア制御部８）の動作を方法の発明として捉えたものであり、電源スイッチ部６をオン状態にする第一の制御信号（電源スイッチ部制御信号１０４）を出力するステップと、短絡検出部５から短絡検出信号１０２が出力されると、電源スイッチ部６をオフ状態にする第一の制御信号（電源スイッチ部制御信号１０４）を出力するステップと、短絡検出部５から短絡検出信号１０２が出力されないと、短絡検出部５をオフ状態にする第二の制御信号（基準電圧ＶＲｅｆである保護機能制御信号１０７）を出力するステップと、を含む。

本実施形態１の電源スイッチ部の制御プログラムは、本実施形態１の電源スイッチ部の制御方法の各ステップをコンピュータに実行させるためのものである。この場合は、内部電源監視部１１及び電源スイッチ制御部７の各機能を、ソフトウェア化してソフトウェア制御部８に組み込む必要がある。ここで用いるコンピュータはＣＰＵ、メモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ）、入出力インタフェースなどからなり、ＣＰＵがメモリから本プログラムを読み込み、解釈し、実行する。

次に、本実施形態１について更に詳細に説明する。

図１を参照すると、車両電源入力部３、バックアップ電源部４、短絡検出部５、電源スイッチ部６、電源スイッチ制御部７、ソフトウェア制御部８、バッテリ電圧監視部９、内部電源監視部１１などが開示されている。

車両電源入力部３は、車両機器１内の最もバッテリ２に近い部分に設けられ、ノイズフィルタや保護素子などで構成される。

バックアップ電源部４は、バッテリ２が車両機器１に接続されることにより、ソフトウェア制御部８、短絡検出部５及び内部電源監視部１１の電源として動作し、バッテリ２の出力電圧を３．３Ｖ又は５Ｖに変換して出力するスイッチングレギュレータやシリーズレギュレータからなる。

バッテリ電圧監視部９は、車両電源入力部３と短絡検出部５との間に接続され、短絡検出部５へ検出電圧切り替え信号１０６を出力する。

内部電源監視部１１は、電源スイッチ部６の出力側(1)の電圧を入力し、出力側(1)の電圧レベルに応じて、短絡検出部５に対して保護機能制御信号１０７を出力することにより、保護機能の有効／無効を切り替える。

短絡検出部５は、電源スイッチ部６の入力側に接続され、電源スイッチ部６の入力側の電圧に応じて、電源スイッチ部６の出力側(1)で短絡の可能性のある電圧降下が生じたことを示す短絡検出信号１０２を出力する。短絡検出信号１０２は、電源スイッチ制御部７及びソフトウェア制御部８における制御に使用される。

電源スイッチ部６は、電源スイッチ制御部７により制御される。通常動作においては、車両から出力された装置起動信号１０３をソフトウェア制御部８が検出すると、電源スイッチ制御部７を介して電源スイッチ部６がオン状態となるように制御される。

ソフトウェア制御部８は、マイクロコンピュータからなり、車両から出力される装置起動信号１０３を検出することにより、及び、短絡検出部５から出力される短絡検出信号１０２を検出することにより、電源スイッチ制御部７を制御し、これにより電源スイッチ部６をオン／オフするものである。また、ソフトウェア制御部８は、所定の設定を初期状態に戻すリセット信号１０５も検出する。

図２を参照すると、図１に示す短絡検出部５、電源スイッチ部６、電源スイッチ制御部７、バッテリ電圧監視部９及び内部電源監視部１１について詳細な構成が示されている。

図２において、内部電源監視部１１は、短絡検出部５で使用する基準電圧ＶＲｅｆを、バックアップ電源部４の出力側(2)の電圧を分圧して作成する。その一方、内部電源監視部１１は、電源スイッチ部６の出力側(1)の電圧によってトランジスタ１１１を制御し、電源スイッチ部６の出力側(1)の電圧が正常であれば、基準電圧ＶＲｅｆをＧＮＤに接続することにより、短絡検出部５が機能しないように動作する。すなわち、基準電圧ＶＲｅｆは保護機能制御信号１０７である。

短絡検出部５は、コンパレータ５１を含む電圧比較回路であり、電源スイッチ部６の入力電圧である電源入力ライン１０１の電圧を検出し、その分圧電圧と基準電圧ＶＲｅｆとを比較する。基準電圧ＶＲｅｆは、電源スイッチ部６の出力側(1)が短絡したときの電源入力ライン１０１の電圧降下に合わせて、任意に設定されている。電源入力ライン１０１の分圧電圧は、バッテリ電圧監視部９を構成するトランジスタ９１のオフ／オンによりその分圧比が変更され、２４Ｖバッテリ使用時の短絡検出電圧が高く設定される。

電源スイッチ部６の出力側(1)で短絡が発生し、電源入力ライン１０１の分圧電圧が基準電圧ＶＲｅｆを下回ると、短絡検出部５は、短絡検出信号１０２を出力することにより、電源スイッチ制御部７を構成するトランジスタ７２をオフに制御する。同時に短絡検出信号１０２はソフトウェア制御部８へ入力される。

電源スイッチ制御部７は、短絡検出部５により制御されるトランジスタ７２と、ソフトウェア制御部８により制御されるトランジスタ７１と、を中心に構成される。トランジスタ７１，７２は、直列に接続されているのでどちらか一方がオフになることにより、電源スイッチ部６をオフに制御する。

電源スイッチ部６は、ＰｃｈのＦＥＴ６１を中心に構成され、電源スイッチ制御部７を構成するトランジスタ７１，７２の両方がオンになることによりオンになり、バッテリ２の出力電圧を内部回路へ供給する。

ソフトウェア制御部８は、バックアップ電源部４を電源として使用するマイクロコンピュータであって、バッテリ２が車両機器１に接続されることにより起動し、装置起動信号１０３や短絡検出信号１０２を常に監視し、トランジスタ７１を制御することにより電源スイッチ部６を制御する。

なお、本実施形態１では、電源入力ライン１０１の電圧降下を検出するために、コンパレータ５１を使用している。バッテリ電圧監視部９は、バッテリ電圧１２Ｖの使用時とバッテリ電圧２４Ｖの使用時とで、コンパレータ５１で比較される電圧をトランジスタ９１により切り替える構成としている。

また、内部電源監視部１１は、電源スイッチ部６の出力側(1)の監視による切り替え回路としてトランジスタ１１１を使用しているが、リセットＩＣなどの電圧検出専用のＩＣを使用としてもよい。短絡検出部５については、電源入力ライン１０１の電圧を検出しているが、より確実に電源スイッチ部６の出力側(1)での短絡を検出するために、電源スイッチ部６の出力側(1)の電圧を検出する構成としても良い。

次に、図２に示す電源スイッチ部短絡保護回路における、短絡検出時の動作について図３に示すタイムチャートを使用して説明する。

図２において、バッテリ２が車両機器１に接続されると、電源入力ライン１０１にバッテリ２の出力電圧が供給され、バックアップ電源部４がオンになる。バックアップ電源部４がオンになると、ソフトウェア制御部８に電源電圧が供給され、ソフトウェア制御部８が起動し（図３：ａ）、装置起動信号１０３を待機する状態となる。ソフトウェア制御部８は、バックアップ電源部４より電源電圧が供給されるため、バッテリ２が車両機器１に接続されている限り動作し続ける。

また、バッテリ２が車両機器１に接続され、電源入力ライン１０１の分圧電圧（検出電圧切り替え信号１０６）が基準電圧ＶＲｅｆより高くなると、短絡検出部５は、ハイレベル電圧を出力することにより（図３：ｂ）、電源スイッチ制御部７を構成するトランジスタ７２をオンにする。

内部電源監視部１１は、バックアップ電源部４がオンになると、保護機能制御信号１０７（基準電圧ＶＲｅｆ）を出力し、短絡検出可能状態へ移行する。

ソフトウェア制御部８は、装置起動信号１０３を入力すると、装置起動シーケンスに入り、トランジスタ７１をオンにする。すると、電源スイッチ部６は、ＦＥＴ６１がオンとなることにより（図３：ｃ）、内部回路へ電源電圧を供給し始める。これにより、車両機器１が起動状態となる。

ここで、電源スイッチ部６の出力側(1)においてＧＮＤとのショートが発生していた場合、電源入力ライン１０１の電圧が急激に低下する。そして、電源入力ライン１０１の分圧電圧（検出電圧切り替え信号１０６）が基準電圧ＶＲｅｆより低くなると、短絡検出部５は、ローレベル電圧を出力してトランジスタ７２をオフにすることにより、電源スイッチ部６をオフ状態にする（図３：ｄ）。このとき、短絡検出部５は、トランジスタ７２を制御すると同時に、ソフトウェア制御部８へ短絡検出信号１０２を出力する。

短絡検出信号１０２がソフトウェア制御部８の割り込み端子へ出力されると、ソフトウェア制御部８は、短絡検出信号１０２を検出することにより、短絡検出シーケンスに移行し、短絡検出回数のカウントを開始する（図３：ｅ）。これにより、ソフトウェア制御部８は短絡検出制御に移行する。

ソフトウェア制御部８は、短絡検出回数を内部に保持し、設定回数であるＮ回を検出するまで、電源スイッチ部６をオフ／オン制御することが可能な仕様とする。そして、ソフトウェア制御部８は、そのＮ回を検出すると、短絡が発生したと判定し、ローレベル電圧の電源スイッチ部制御信号１０４を出力することにより、トランジスタ７１をオフ状態にする。電源スイッチ制御部７のトランジスタ７１がソフトウェア制御部８によってオフになると、電源スイッチ部６はそのオフ状態を保持する。

ソフトウェア制御部８は、短絡検出と判定した後は、短絡検出制御状態（図３：ｈ）となり、装置起動信号１０３の入力及びリセット信号１０５の入力を無効とし、バックアップ電源部４がオフとならない限りその状態を保持し続ける。

ソフトウェア制御部８は、短絡検出信号１０２をＮ回検出しなかった場合、通常の電源起動シーケンスへ移行し、装置起動となる。ソフトウェア制御部８は、検出回数を内部に保持するが、次回起動時に正常に起動した場合（短絡が検出されなかった場合）、保持していた検出回数をリセットする。

次に、図２に示す電源スイッチ部短絡保護回路における、電源スイッチ部６の出力側(1)が短絡していない正常時の動作について、図４に示すタイムチャートを使用して説明する。

装置起動信号１０３が検出されると、電源スイッチ部６の出力側(1)に正常に電源電圧が供給され、保護機能制御信号１０７（基準電圧ＶＲｅｆ）がローレベル電圧となり、短絡検出部５の検出機能が停止する。以降、電源入力ライン１０１の電圧降下が発生し、検出レベルに達したとしても、短絡検出部５が停止しているため、誤検出による短絡検出制御への移行が発生しない。

次に、ソフトウェア制御部８の短絡検出時の動作について、図５及び図６に示すフローチャートにより制御する。

ソフトウェア制御部８は、車両機器１にバッテリ２が接続されることにより、バックアップ電源部４から電源電圧が供給されて起動し（ステップＡ１）、保護機能がオンとなり（ステップＡ２）、起動信号検出待機状態となる（ステップＡ３）。装置起動信号１０３を検出すると装置起動シーケンスに移行し（ステップＡ４）、電源スイッチ制御部７を制御することにより、電源スイッチ部６をオンにする（ステップＡ５）。電源スイッチ部６をオンにした後、短絡検出信号１０２を検出すると短絡検出シーケンスに移行する（ステップＡ６）。また、短絡検出信号１０２を検出しなかった場合は、異常系は認識されなかったとして通常の装置起動となる。

短絡検出シーケンスでは、まず設定値をＮ回にセットし（ステップＡ７）、カウンタ値に「１」加算する（ステップＡ８）。ステップＡ９において、カウンタ値ｎを確認し、カウンタ値ｎが設定値Ｎより小さい場合は、ステップＡ１０へ移行する。ステップＡ１０において装置をオフにすると、起動信号待機状態ステップＡ３へ移行する。一方、Ｎ＝ｎの場合は、電源スイッチ部６をオフにし、短絡検出制御へ移行する（ステップＡ１１）。短絡検出制御移行後は、リセット信号１０５の検出（ステップＡ１２）及び装置起動信号１０３の検出（ステップＡ１３）を無視し、短絡検出制御状態を維持する。バックアップ電源部４のオフ（ステップＡ１４）が発生した場合は、ステップＡ１へ移行し、初期動作となる。

次に、ソフトウェア制御部８の正常起動時の動作について、図７に示すフローチャートにより説明する。

ソフトウェア制御部８は、車両機器１にバッテリ２が接続されることにより、バックアップ電源部４から電源電圧が供給されて起動し（ステップＢ１）、保護機能がオンとなり（ステップＢ２）、起動信号検出待機状態となる（ステップＢ３）。装置起動信号１０３を検出すると、装置起動シーケンスに移行し（ステップＢ４）、電源スイッチ制御部７を制御することにより、電源スイッチ部６をオンにする（ステップＢ５）。電源スイッチ部６をオンにした後、電源スイッチ部６の出力側(1)の電圧が正常に供給されると、装置電源がオンになる。電源スイッチ部６の出力側(1)に正常に電圧が加わると、保護機能がオフ（ステップＢ６）となり、装置起動となる。

なお、保護機能がオンとは、短絡検出信号１０２をＮ回検出すると、その後に装置起動信号１０３を検出しても、ローレベル電圧の電源スイッチ部制御信号１０４を出力し続け、ハイレベル電圧の電源スイッチ部制御信号１０４を出力しないことをいう。保護機能がオフとは、短絡検出信号１０２を検出しても、ハイレベル電圧の電源スイッチ部制御信号１０４を出力し続け、ローレベルの電源スイッチ部制御信号１０４を出力しないことをいう。

図８を参照すると、実施形態２の電源スイッチ部短絡保護回路が示されている。

本実施形態２の電源スイッチ部短絡保護回路は、主な構成が実施形態１と同じであるが、内部電源監視部１１の機能を、ソフトウェア制御部８に持たせＡＤコンバータにて判定することにより、保護機能が有効になるタイミングを増やすことが可能となる。その構成を図８に示す。本実施形態２において、内部電源監視は、ソフトウェア制御部８により行う。そのため、保護機能制御信号１０７は、ソフトウェア制御部８より出力され、短絡検出部５に供給される。ソフトウェア制御部８は、内部電源電圧が低いものの供給されている状況（ハーフショートなど）を検出することにより、保護機能を有効化できる。また、短絡検出部５の検出閾値を調整することにより、ハーフショートでの保護を実現できる。

換言すると、本発明は、車両機器におけるバッテリ電源入力部に設けられた電源スイッチ部における、電源スイッチ部の出力ショートによる過大電流を検出し、ハードウェアとして強制的に電源スイッチをオフにし、過電流による電源スイッチ破壊から保護する、保護方法において、
ソフトウェアによる誤検出の除外機能と合わせて、ハードウェア回路として保護機能を動作させるタイミングを制御し、車両電源特有のセルモータ始動によるバッテリ電源電圧低下での誤検出を、除外することを特徴とする。また、２４Ｖのバッテリ電圧においても、電源スイッチ部の出力側ショートによる過電流に起因して電源スイッチ部が破壊されることから電源スイッチ部を保護できるよう、電圧検出レベルを制御する機能を持つことを特徴とする。

つまり、本発明の特徴は次のとおりである。車両機器における電源スイッチ部の出力側短絡保護において、保護機能の有効／無効を自動的に切り替える機能を設けたこと。車両機器における電源スイッチ部の出力側短絡保護において、電源の投入時のみ短絡を検出する仕組みを設けたこと。上記保護機能において、内部供給電圧を監視し、保護機能有無を切り替える仕組みを設けたこと。上記保護機能において、バッテリが１２Ｖの場合とバッテリが２４Ｖの場合とで、保護機能検出閾値を自動的切り替える機能を設けたこと。

電源スイッチ部の出力側が短絡すると、電源スイッチ部をオンにした場合に過電流が発生し電源電圧が降下する。電源スイッチ部がオンになり、電源スイッチ部の後段に電力供給されている状態で検出される電圧降下は、電源スイッチ部の出力側の短絡とは別の事象によるものである。そこで、電源スイッチ部をオンにするタイミングで短絡保護回路を機能させることにより、電源スイッチ部の出力側の短絡に限定して保護することが実現できる。また、バッテリ電圧２４Ｖの場合、電源スイッチ部の出力側の短絡による電圧降下が少なくなるため、バッテリ電圧２４Ｖとバッテリ電圧１２Ｖとで検出閾値を切り替える機能を持つことにより、バッテリ電圧２４Ｖにおいても、電源スイッチ部の出力側の短絡による電源スイッチ部の破壊を保護することが可能である。

本発明においては、以下に記載するような効果を奏する。
第１の効果は、内部電源を監視し、短絡検出機能の有効／無効を切り替えることにより、クランキング（停止状態のエンジンのクランクシャフトを、モータの力で回転させること。）などによる電圧降下を誤検出することがなくなり、電源スイッチ部の出力側の短絡のみを確実にとらえ保護できることである。
第２の効果は、電源スイッチ部がオンになったときに検出する仕様としているため、ソフトウェアによる複雑な誤検出除去制御が不要であり、誤検出による動作不安がなくなることである。
第３の効果は、入力電圧を監視し、短絡検出閾値を切り替えることにより、バッテリ電圧が２４Ｖの場合においても、降下時間の長さや降下レベルの高さによって検出できなくなることを回避でき、電源スイッチ部の出力側の短絡から電源スイッチ部を保護できることである。

以上、上記各実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細については、当業者が理解し得るさまざまな変更を加えることができる。また、本発明には、上記各実施形態の構成の一部又は全部を相互に適宜組み合わせたものも含まれる。

上記の実施形態の一部又は全部は以下の付記のようにも記載され得るが、本発明は以下の構成に限定されるものではない。

［付記１］バッテリと車両機器の内部回路との間に設けられ、前記バッテリから前記内部回路へ電力を供給するオン状態の動作と、前記バッテリから前記内部回路へ前記電力を供給しないオフ状態の動作とが、第一の制御信号によって選択される電源スイッチ部に、
用いられる電源スイッチ部短絡保護回路において、
前記電源スイッチ部の出力側の電圧を検出し、この検出電圧が一定値以下になったときに、短絡検出信号を出力するオン状態と、前記短絡検出信号を出力しないオフ状態とが、第二の制御信号によって選択される短絡検出部と、
前記電源スイッチ部をオン状態にする前記第一の制御信号を出力し、前記短絡検出部から前記短絡検出信号が出力されると、前記電源スイッチ部をオフ状態にする前記第一の制御信号を出力し、前記電源スイッチ部をオン状態にする前記第一の制御信号を出力し、前記短絡検出部から前記短絡検出信号が出力されないと、前記短絡検出部をオフ状態にする前記第二の制御信号を出力する制御部と、
を備えたことを特徴とする電源スイッチ部短絡保護回路。

［付記２］前記制御部は、前記電源スイッチ部をオン状態にする前記第一の制御信号を出力し、前記短絡検出部から前記短絡検出信号が出力されると、前記電源スイッチ部をオフ状態にする前記第一の制御信号を出力し、これを一定回数繰り返すと、前記電源スイッチ部をオフ状態にし続ける前記第一の制御信号を出力する、
付記１記載の電源スイッチ部短絡保護回路。

［付記３］前記制御部は、車両から出力される装置起動信号を検出することにより、前記電源スイッチ部をオン状態にする前記第一の制御信号を出力する、
付記１又は２記載の電源スイッチ部短絡保護回路。

［付記４］前記装置起動信号は、キースイッチの操作によって出力されるアクセサリ電源電圧又はイグニッション電源電圧である、
付記３記載の電源スイッチ部短絡保護回路。

［付記５］出力電圧の異なる前記バッテリの種類に応じて、前記検出電圧を得るための分圧比を変える、バッテリ電圧監視部を更に備えた、
付記１乃至４のいずれか一つに記載の電源スイッチ部短絡保護回路。

［付記６］バッテリと車両機器の内部回路との間に設けられ、前記バッテリから前記内部回路へ電力を供給するオン状態の動作と、前記バッテリから前記内部回路へ前記電力を供給しないオフ状態の動作とが、第一の制御信号によって選択される電源スイッチ部と、
前記電源スイッチ部の出力側の電圧を検出し、この検出電圧が一定値以下になったときに、短絡検出信号を出力するオン状態と、前記短絡検出信号を出力しないオフ状態とが、第二の制御信号によって選択される短絡検出部と、
を用いた前記電源スイッチ部の制御方法であって、
前記電源スイッチ部をオン状態にする前記第一の制御信号を出力するステップと、
前記短絡検出部から前記短絡検出信号が出力されると、前記電源スイッチ部をオフ状態にする前記第一の制御信号を出力するステップと、
前記短絡検出部から前記短絡検出信号が出力されないと、前記短絡検出部をオフ状態にする前記第二の制御信号を出力するステップと、
を含むことを特徴とする電源スイッチ部の制御方法。

［付記７］バッテリと車両機器の内部回路との間に設けられ、前記バッテリから前記内部回路へ電力を供給するオン状態の動作と、前記バッテリから前記内部回路へ前記電力を供給しないオフ状態の動作とが、第一の制御信号によって選択される電源スイッチ部と、
前記電源スイッチ部の出力側の電圧を検出し、この検出電圧が一定値以下になったときに、短絡検出信号を出力するオン状態と、前記短絡検出信号を出力しないオフ状態とが、第二の制御信号によって選択される短絡検出部と、
に対して用いられる前記電源スイッチ部の制御プログラムであって、
前記電源スイッチ部をオン状態にする前記第一の制御信号を出力するステップと、
前記短絡検出部から前記短絡検出信号が出力されると、前記電源スイッチ部をオフ状態にする前記第一の制御信号を出力するステップと、
前記短絡検出部から前記短絡検出信号が出力されないと、前記短絡検出部をオフ状態にする前記第二の制御信号を出力するステップと、
をコンピュータに実行させるための電源スイッチ部の制御プログラム。

１ 車両機器
２ バッテリ
３ 車両電源入力部
４ バックアップ電源部
５ 短絡検出部
５１ コンパレータ
６ 電源スイッチ部
６１ ＦＥＴ
７ 電源スイッチ制御部
７１，７２ トランジスタ
８ ソフトウェア制御部
９ バッテリ電圧監視部
９１ トランジスタ
１１ 内部電源監視部
１１１ トランジスタ

１０１ 電源入力ライン
１０２ 短絡検出信号
１０３ 装置起動信号
１０４ 電源スイッチ部制御信号
１０５ リセット信号
１０６ 検出電圧切り替え信号
１０７ 保護機能制御信号
ＶＲｅｆ 基準電圧

Claims (7)

1. バッテリと車両機器の内部回路との間に設けられ、前記バッテリから前記内部回路へ電力を供給するオン状態の動作と、前記バッテリから前記内部回路へ前記電力を供給しないオフ状態の動作とが、第一の制御信号によって選択される電源スイッチ部に、
   用いられる電源スイッチ部短絡保護回路において、
   前記電源スイッチ部の出力側の電圧を検出し、この検出電圧が一定値以下になったときに、短絡検出信号を出力するオン状態と、前記短絡検出信号を出力しないオフ状態とが、第二の制御信号によって選択される短絡検出部と、
   前記電源スイッチ部をオン状態にする前記第一の制御信号を出力し、前記短絡検出部から前記短絡検出信号が出力されると、前記電源スイッチ部をオフ状態にする前記第一の制御信号を出力し、前記電源スイッチ部をオン状態にする前記第一の制御信号を出力し、前記短絡検出部から前記短絡検出信号が出力されないと、前記短絡検出部をオフ状態にする前記第二の制御信号を出力する制御部と、
   を備えたことを特徴とする電源スイッチ部短絡保護回路。
2. 前記制御部は、前記電源スイッチ部をオン状態にする前記第一の制御信号を出力し、前記短絡検出部から前記短絡検出信号が出力されると、前記電源スイッチ部をオフ状態にする前記第一の制御信号を出力し、これを一定回数繰り返すと、前記電源スイッチ部をオフ状態にし続ける前記第一の制御信号を出力する、
   請求項１記載の電源スイッチ部短絡保護回路。
3. 前記制御部は、車両から出力される装置起動信号を検出することにより、前記電源スイッチ部をオン状態にする前記第一の制御信号を出力する、
   請求項１又は２記載の電源スイッチ部短絡保護回路。
4. 前記装置起動信号は、キースイッチの操作によって出力されるアクセサリ電源電圧又はイグニッション電源電圧である、
   請求項３記載の電源スイッチ部短絡保護回路。
5. 出力電圧の異なる前記バッテリの種類に応じて、前記検出電圧を得るための分圧比を変える、バッテリ電圧監視部を更に備えた、
   請求項１乃至４のいずれか一つに記載の電源スイッチ部短絡保護回路。
6. バッテリと車両機器の内部回路との間に設けられ、前記バッテリから前記内部回路へ電力を供給するオン状態の動作と、前記バッテリから前記内部回路へ前記電力を供給しないオフ状態の動作とが、第一の制御信号によって選択される電源スイッチ部と、
   前記電源スイッチ部の出力側の電圧を検出し、この検出電圧が一定値以下になったときに、短絡検出信号を出力するオン状態と、前記短絡検出信号を出力しないオフ状態とが、第二の制御信号によって選択される短絡検出部と、
   を用いた前記電源スイッチ部の制御方法であって、
   前記電源スイッチ部をオン状態にする前記第一の制御信号を出力するステップと、
   前記短絡検出部から前記短絡検出信号が出力されると、前記電源スイッチ部をオフ状態にする前記第一の制御信号を出力するステップと、
   前記短絡検出部から前記短絡検出信号が出力されないと、前記短絡検出部をオフ状態にする前記第二の制御信号を出力するステップと、
   を含むことを特徴とする電源スイッチ部の制御方法。
7. バッテリと車両機器の内部回路との間に設けられ、前記バッテリから前記内部回路へ電力を供給するオン状態の動作と、前記バッテリから前記内部回路へ前記電力を供給しないオフ状態の動作とが、第一の制御信号によって選択される電源スイッチ部と、
   前記電源スイッチ部の出力側の電圧を検出し、この検出電圧が一定値以下になったときに、短絡検出信号を出力するオン状態と、前記短絡検出信号を出力しないオフ状態とが、第二の制御信号によって選択される短絡検出部と、
   に対して用いられる前記電源スイッチ部の制御プログラムであって、
   前記電源スイッチ部をオン状態にする前記第一の制御信号を出力するステップと、
   前記短絡検出部から前記短絡検出信号が出力されると、前記電源スイッチ部をオフ状態にする前記第一の制御信号を出力するステップと、
   前記短絡検出部から前記短絡検出信号が出力されないと、前記短絡検出部をオフ状態にする前記第二の制御信号を出力するステップと、
   をコンピュータに実行させるための電源スイッチ部の制御プログラム。

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