JP2016203891A - 車両用電源制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体スイッチング素子をそれぞれ設けた複数の電線を介して電源から負荷に供給される電力を一致させる。【解決手段】ＩＰＤ１３１，１３２をそれぞれ設けた電線５１，５２を電源Ｂに並列接続して電源Ｂの電力を負荷３に供給するのに当たり、ＩＰＤ１３１，１３２の電流測定部ｂで測定した各電線５１，５２の通過電流と電源電圧入力端子ＢＡＴＴに入力される電圧値ＶＢと測定電流とから、各電線５１，５２の負荷３に対する供給電力を電力データ算出部１１６ａ，１１６ｂで算出する。そして、ＤＵＴＹ比補正値算出部１１７ａ，１１７ｂ及びＰＷＭ＿ＤＵＴＹ比制御部１１３ａ，１１３ｂにより、各電線５１，５２の負荷３に対する供給電力を設計値に一致させるためのデューティー比を算出し、算出したデューティー比で対応するＩＰＤ１３１，１３２の半導体スイッチング素子ａの駆動をＰＷＭ制御する。【選択図】図２

Description

本発明は、電源から負荷に電力を供給する電線の温度に基づいた電線上の半導体スイッチング素子のオンオフにより負荷に対する電力供給及びその遮断を行う車両用電源制御装置に関する。

車両においては従来から、電源から負荷に対する電力供給を半導体スイッチング素子のオンオフにより制御することが行われている。中には、半導体スイッチング素子として、通過電流検出機能や過電流に対する自己保護機能等を付加したインテリジェントパワーデバイス（ＩＰＤ）を用いるものもある。

ＩＰＤを半導体スイッチング素子として用いれば、例えば、通過電流検出機能により検出した通過電流を用いて電源と負荷とを接続する電線の温度を推定させ、その温度が所定の上限温度以上になったら、電線保護のために半導体スイッチング素子をオフさせて負荷への電力供給を遮断させる、という運用も可能になる（例えば、特許文献１）。

また、例えば１つのＩＰＤの通電能力では負荷を駆動するのに十分な電流を負荷に供給できない場合に、同じ規格のＩＰＤを複数並列接続して電源と負荷との間に介設することも提案されている。この提案では、各ＩＰＤを経由する配線パターンの配線抵抗を一致させることで、各ＩＰＤに流れる電流の大きさを同じにし、特定のＩＰＤに集中して電流が流れるのを防止するようにしている（例えば、特許文献２）。

特開２００９−１３０９４４号公報 特開２００１−３１０７２０号公報

しかし、基板上の配線パターンのレイアウトに制約があることを考えると、各配線パターンの配線抵抗を一致させることは実際には困難である。このため、同じ規格のＩＰＤを複数並列接続して電源と負荷との間に介設しても、各ＩＰＤを電流が均等に流れるようにすることは難しい。

また、例えば車両の左右のヘッドライトのように同じ条件で駆動させる必要のある複数の負荷にも、各負荷に対応する配線の抵抗を互いに一致させて、ＩＰＤにより同じ条件で電力を供給することが考えられる。しかし、この場合も配線の路線長や線種、配策レイアウトを統一して配線抵抗を一致させることは実際には困難で、各ＩＰＤを流れる電流がばらついて各負荷の出力がばらつく可能性がある。

さらに、ＩＰＤの半導体スイッチング素子のオン抵抗や内部回路の回路抵抗には、個体間のばらつきが存在する。このようなＩＰＤの個体間のばらつきも、各ＩＰＤを経て負荷に供給される電力にばらつきが生じる原因となる場合がある。

本発明は前記事情に鑑みなされたもので、本発明の目的は、半導体スイッチング素子をそれぞれ設けた複数の電線を車両の電源に並列に接続して負荷に対する電力供給経路として用いるのに当たり、各半導体スイッチング素子に個体間のばらつきがあったり各電線の配線抵抗に相違があっても、各電線を介して電源から負荷に供給される電力を一致させることができる車両用電源制御装置を提供することにある。

前記目的を達成するために、請求項１に記載した本発明の車両用電源制御装置は、
車両の電源に並列接続した複数の電線にそれぞれ設けた半導体スイッチング素子のオフにより、前記電源から前記各電線を介して負荷に供給する電力を遮断する車両用電源制御装置において、
前記各半導体スイッチング素子をそれぞれ流れる通過電流を測定する電流測定部と、
前記電流測定部の測定電流と前記電源の電圧とから前記各電線により前記負荷に供給される電力をそれぞれ算出する電線電力算出部と、
前記各電線毎に算出した前記負荷への供給電力を一致させるための前記各半導体スイッチング素子のＰＷＭ制御のデューティー比をそれぞれ決定するデューティー比決定部と、
前記各半導体スイッチング素子を該各半導体スイッチング素子に対応して前記デューティー比決定部が決定したデューティー比でそれぞれＰＷＭ制御するＰＷＭ制御部と、
を備えることを特徴とする。

請求項１に記載した本発明の車両用電源制御装置によれば、電流測定部で測定した各半導体スイッチング素子の通過電流と電源の電圧とから、各電線により電源から負荷に供給される電力が各電線毎に算出され、算出された各電線毎の負荷に対する供給電力を一致させるための各電線毎の半導体スイッチング素子のＰＷＭ制御におけるデューティー比が決定される。

このため、一致させようとする供給電力が半導体スイッチング素子の通過電流と電源の電圧とから算出した負荷への供給電力よりも低い電線については、算出した供給電力をそれよりも低い目標の供給電力に一致させるためのＰＷＭ制御におけるデューティー比が、オンデューティーを減らす内容となる。

反対に、一致させようとする供給電力が半導体スイッチング素子の通過電流と電源の電圧とから算出した負荷への供給電力よりも高い電線については、算出した供給電力をそれよりも高い目標の供給電力に一致させるためのＰＷＭ制御におけるデューティー比が、オンデューティーを増やす内容となる。

そのいずれにしても、各半導体スイッチング素子の通過電流の測定値と電源の電圧とから算出した各電線による負荷への供給電力に応じたデューティー比で半導体スイッチング素子をＰＷＭ制御することで、その後に算出される各電線による負荷への供給電力が一致するようになる。

よって、半導体スイッチング素子をそれぞれ設けた複数の電線を車両の電源に並列に接続して負荷に対する電力供給経路として用いるのに当たり、各半導体スイッチング素子に個体間のばらつきがあったり各電線の配線抵抗に相違があっても、各電線を介して電源から負荷に供給される電力を一致させることができる。

本発明によれば、半導体スイッチング素子をそれぞれ設けた複数の電線を車両の電源に並列に接続して負荷に対する電力供給経路として用いるのに当たり、各半導体スイッチング素子に個体間のばらつきがあったり各電線の配線抵抗に相違があっても、各電線を介して電源から負荷に供給される電力を一致させることができる。

本発明の一実施形態に係る車両用電源制御装置の原理的な構成を示す回路図である。 図１の制御部において行われる処理を模式的に示す機能ブロック図である。 図２の電流検出部及びＤＵＴＹ比検出部が負荷の通過電流及びそのデューティー比を検出する際の手順を示すタイミングチャートである。 図１の電源制御装置において行われる動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態に係る電源制御装置の原理的な構成を示す回路図である。

本実施形態の電源制御装置１（請求項中の車両用電源制御装置に相当）は、不図示の車両に搭載された電源Ｂから負荷３に対する、配線抵抗が同様又は異なる２つの電線５１，５２の並列回路５を介した電力供給をオンオフさせる、各電線５１，５２上に設けたインテリジェントパワーデバイス（ＩＰＤ）１３１，１３２の動作を、制御部１１により制御するものである。なお、負荷３は、本実施形態では、例えばヘッドライト等の電装品であるものとする。

各インテリジェントパワーデバイス（ＩＰＤ）１３１，１３２は、半導体スイッチング素子ａと電流測定部ｂとをそれぞれ内蔵している。半導体スイッチング素子ａは、入力スイッチＳＷのオンオフ操作に応じて制御部１１が各ＩＰＤ１３１，１３２に出力する駆動信号ＤＲ１，ＤＲ２によりそれぞれオンオフされる。電流測定部ｂは、オン時の半導体スイッチング素子ａを経て対応する電線５１，５２を流れる通過電流を測定する。

なお、各ＩＰＤ１３１，１３２の半導体スイッチング素子ａは、電流測定部ｂが測定する通過電流が、過電流保護のためにその電線５１，５２に設定された遮断電流まで上昇すると、制御部１１の制御によりオフされる。

制御部１１は、プログラムの実行により各種処理を実現するマイクロコンピュータやカスタムＩＣ等によって構成される。そして、制御部１１は、電源電圧入力端子ＢＡＴＴ、入力端子ＩＮ、出力端子ＯＵＴ１，ＯＵＴ２、検出電流入力端子ＳＩ１，ＳＩ２を有している。

電源電圧入力端子ＢＡＴＴは、電源Ｂの電圧をモニタするための端子で、電源電圧入力端子ＢＡＴＴには、電源電圧を分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２で分圧した電圧値ＶＢが入力される。入力端子ＩＮは、入力スイッチＳＷのオンオフ状態をモニタするための端子で、入力スイッチＳＷのオンオフ状態に応じたスイッチ信号Ｓが入力される。

出力端子ＯＵＴ１，ＯＵＴ２は、原則的に、入力端子ＩＮのスイッチ信号Ｓがオン状態のときに、対応するＩＰＤ１３１，１３２の半導体スイッチング素子ａをＤＣ駆動又はＰＷＭ駆動によりオンさせるための駆動信号ＤＲ１，ＤＲ２をそれぞれ出力する。検出電流入力端子ＳＩ１，ＳＩ２には、対応するＩＰＤ１３１，１３２の電流測定部ｂで測定した通過電流の値を示す電流検出信号Ｉ１，Ｉ２がそれぞれ入力される。

制御部１１は、出力端子ＯＵＴ１，ＯＵＴ２から出力する駆動信号ＤＲ１，ＤＲ２により、対応するＩＰＤ１３１，１３２の半導体スイッチング素子ａをＤＣ駆動又はＰＷＭ駆動でオンさせる。

また、制御部１１は、検出電流入力端子ＳＩ１，ＳＩ２に入力される各ＩＰＤ１３１，１３２の電流測定部ｂからの電流検出信号Ｉ１，Ｉ２が示す各電線５１，５２の通過電流がその電線５１，５２に対して予め定められた遮断電流まで上昇すると、制御部１１は、駆動信号ＤＲ１，ＤＲ２の出力を強制終了して、対応するＩＰＤ１３１，１３２の半導体スイッチング素子ａを強制的にオフさせる。

ところで、ＩＰＤ１３１，１３２の半導体スイッチング素子ａのオン抵抗や内部回路の回路抵抗には、個体間のばらつきが存在する。そのため、同じ条件で半導体スイッチング素子ａをオンさせたＩＰＤ１３１，１３２の個体間でも、電流測定部ｂが測定する各電線５１，５２の通過電流にばらつきが生じる場合がある。

また、電線５１，５２の相互間にも、路線長や線種、配策レイアウトの不一致から配線抵抗のばらつきが存在することがある。このような配線抵抗のばらつきが存在すると、仮に、ＩＰＤ１３１，１３２の半導体スイッチング素子ａのオン抵抗や内部回路の回路抵抗に個体間のばらつきが存在しなくても、電流測定部ｂが測定する各電線５１，５２の通過電流にばらつきが生じる場合がある。

各電線５１，５２の通過電流にこのようなばらつきがあると、制御部１１がＩＰＤ１３１，１３２の半導体スイッチング素子ａを同じデューティー比のＰＷＭ制御でオンオフさせても、各電線５１，５２が負荷３に供給する電力にばらつきが生じる。

すると、負荷３に対する供給電力が大きい電線５１，５２ほど、電線５１，５２の温度が遮断温度まで上昇してＩＰＤ１３１，１３２が遮断されやすくなり、負荷３に対する供給電力が小さく負荷３への電力供給を続ける電線５１，５２のＩＰＤ１３１，１３２に、電流が集中して流れて異常発熱や耐性劣化が起きてしまう可能性がある。

そこで、制御部１１は、電源電圧入力端子ＢＡＴＴに入力される電圧値ＶＢから電源Ｂの電圧を算出し、これと、検出電流入力端子ＳＩ１，ＳＩ２に入力される各ＩＰＤ１３１，１３２の電流測定部ｂからの電流検出信号Ｉ１，Ｉ２とにより、各電線５１，５２により負荷３に供給される電力を算出する。

そして、各電線５１，５２の算出した供給電力が一致するように、出力端子ＯＵＴ１，ＯＵＴ２から対応する各ＩＰＤ１３１，１３２に出力する半導体スイッチング素子ａの駆動信号ＤＲ１，ＤＲ２のデューティー比を調整する制御を行う。

即ち、制御部１１は、各ＩＰＤ１３１，１３２の電流測定部ｂでそれぞれ検出される通過電流と電源Ｂの電圧とから算出した負荷３へので供給電力と、予め設定した供給電力の基準値である設計値との比較に基づいて、対応するＩＰＤ１３１，１３２の半導体スイッチング素子ａのデューティー比をそれぞれ調整する制御を行う。

図２は、制御部１１の内部で実行される処理を模式的に示すブロック図である。制御部１１は、不図示のメモリに格納されたプログラムを実行することで、電源電圧検出部１１１、入力判定制御部１１２、ＰＷＭ＿ＤＵＴＹ比制御部１１３ａ，１１３ｂ、電流検出部１１４ａ，１１４ｂ、ＤＵＴＹ比検出部１１５ａ，１１５ｂ、電力データ算出部１１６ａ，１１６ｂ、及び、ＤＵＴＹ比補正値算出部１１７ａ，１１７ｂの各機能を実現する。

電源電圧検出部１１１は、電源電圧入力端子ＢＡＴＴに入力される電圧値ＶＢと分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２の分圧比とから、電源Ｂの端子電圧（以下、「電源電圧」という。）を検出し、検出した電源電圧の値を示す電源電圧データ信号を出力する。入力判定制御部１１２は、入力端子ＩＮに入力されるスイッチ信号Ｓに基づいて、入力スイッチＳＷのオンオフ状態を判定し、入力スイッチＳＷのオン状態においてＳＷ入力信号を出力する。

各ＰＷＭ＿ＤＵＴＹ比制御部１１３ａ，１１３ｂ（請求項中のＰＷＭ制御部に相当）は、各電線５１，５２のＩＰＤ１３１，１３２にそれぞれ対応して設けられている。各ＰＷＭ＿ＤＵＴＹ比制御部１１３ａ，１１３ｂは、入力判定制御部１１２からのＳＷ入力信号が入力されている間、出力端子ＯＵＴ１，ＯＵＴ２に駆動信号ＤＲ１，ＤＲ２を出力する。

各駆動信号ＤＲ１，ＤＲ２のデューティー比（本実施形態ではオンデューティー期間の割合）は、ＤＣ駆動の場合は１００％、ＰＷＭ駆動の場合は１００％未満に設定される。このデューティー比は、入力スイッチＳＷのオン直後は、負荷３の駆動内容に応じた初期値とされ、その後は、ＤＵＴＹ比補正値算出部１１７ａ，１１７ｂが算出する後述のデューティー比補正値に補正される。

各電流検出部１１４ａ，１１４ｂ及び各ＤＵＴＹ比検出部１１５ａ，１１５ｂは、検出電流入力端子ＳＩ１，ＳＩ２にそれぞれに入力される電流検出信号Ｉ１，Ｉ２から、対応するＩＰＤ１３１，１３２内の電流測定部ｂが検出する各電線５１，５２の通過電流及びそのデューティー比をそれぞれ検出し、検出結果を示す電流データ信号及びＤＵＴＹ比信号をそれぞれ出力する。

図３は、各電流検出部１１４ａ，１１４ｂ及び各ＤＵＴＹ比検出部１１５ａ，１１５ｂが各電線５１，５２の通過電流及びそのデューティー比を検出する際の手順を示すタイミングチャートである。図３の上段に示す入力判定制御部１１２からのＳＷ入力信号Ｓ１がオフからオンに切り替わると、駆動信号ＤＲ１，ＤＲ２によりオンオフ駆動されたＩＰＤ１３２，１３２を介して負荷３に電源Ｂからの電力が供給される。

そして、図３の中段に示すように、ＩＰＤ１３１，１３２の電流測定部ｂが測定した各電線５１，５２の通過電流に応じた電流検出信号Ｉ１，Ｉ２が、検出電流入力端子ＳＩ１，ＳＩ２に入力される。電流検出部１１４ａ，１１４ｂ及びＤＵＴＹ比検出部１１５ａ，１１５ｂは、図３の下段に示すサンプルタイミングで検出電流入力端子ＳＩ１，ＳＩ２の電流検出信号Ｉ１，Ｉ２をサンプリングする。

各電流検出部１１４ａ，１１４ｂは、電流検出信号Ｉ１，Ｉ２の立ち上がりから立ち下がりまでのレベルが０でない連続区間（オン区間）の各サンプリング値の平均値を、各電線５１，５２の通過電流として検出する。各ＤＵＴＹ比検出部１１５ａ，１１５ｂは、電流検出信号Ｉ１，Ｉ２の立ち上がりと立ち下がりのタイミングから、電流検出信号Ｉ１，Ｉ２における各電線５１，５２の通過電流のオン区間及びオフ区間を特定し、特定したオン区間及びオフ区間から、各電線５１，５２の通過電流のオンオフ周期乃至デューティー比を検出する。

なお、各ＤＵＴＹ比検出部１１５ａ，１１５ｂは、ＰＷＭ＿ＤＵＴＹ比制御部１１３ａ，１１３ｂが設定した駆動信号ＤＲ１，ＤＲ２のデューティー比を、各電線５１，５２の通過電流のオンオフのデューティー比として検出してもよい。

図２に示す電力データ算出部１１６ａ，１１６ｂは、電源電圧検出部１１１からの電源電圧データ信号と、電流検出部１１４ａ，１１４ｂ及びＤＵＴＹ比検出部１１５ａ，１１５ｂからの電流データ信号及びＤＵＴＹ比信号とから、対応する各電線５１，５２を介して単位時間当たりに負荷３に供給された実際の電力値（実供給電力値＝実効値）をそれぞれ算出する。

具体的には、各電力データ算出部１１６ａ，１１６ｂ（請求項中の電線電力算出部に相当）は、電流データ信号及びＤＵＴＹ比信号が示す対応する各電線５１，５２の通過電流及びそのデューティー比を乗じて電流時間積を求め、これに、電源電圧データ信号が示す電源電圧を乗じて、各電線５１，５２の負荷３に対する単位時間当たりの実供給電力値をそれぞれ算出する。そして、各電力データ算出部１１６ａ，１１６ｂは、算出した実供給電力値を示す電力データ信号をそれぞれ出力する。

各ＤＵＴＹ比補正値算出部１１７ａ，１１７ｂは、駆動信号ＤＲ１，ＤＲ２のデューティー比補正値（ＰＷＭ制御のデューティー比の補正値）を算出し、算出した補正値を示す補正ＤＵＴＹ比信号を出力する。

駆動信号ＤＲ１，ＤＲ２のデューティー比補正値は、各電力データ算出部１１６ａ，１１６ｂからの電力データ信号が示す各電線５１，５２の負荷３に対する単位時間当たりの実供給電力値を、上述した負荷３に対応する単位時間当たりの供給電力の目標電力値（設計値）と一致させるためのものである。

なお、設計値は、電源電圧検出部１１１が検出する電源Ｂの電源電圧に応じて決定される。例えば、負荷３が車両のバルブ（定格電圧１２Ｖ、消費電力６０Ｗ）であり、各ＰＷＭ／ＤＣ制御及び遮断判定部１１３ａ，１１３ｂが対応するＩＰＤ１３１，１３２の半導体スイッチング素子ａをＤＣ駆動しているものとする。この場合、各電線５１，５２には２．５Ａの電流が流れる。

この状態で、例えば、電源電圧検出部１１１が検出した電源Ｂの電源電圧が１３．５Ｖであったとすると、各電線５１，５２を流れる電流は、２．５Ａ×（１３．５Ｖ／１２Ｖ）＾０．５＝２．６５Ａとなる。

そこで、電源Ｂの電源電圧が１３．５Ｖであるときの設計値は、そのときに各電線５１，５２を流れる電流を乗じた、１３．５Ｖ×２．６５Ａ＝３５．８Ｗとなる。なお、設計値は、電源電圧検出部１１１が電源Ｂの電源電圧を検出する都度この計算式を用いて算出しても良く、電源電圧検出部１１１が電源Ｂの電源電圧を検出する都度、制御部１１の内蔵メモリ（図示せず）に電源Ｂの電源電圧と対応付けて記憶したテーブルから読み出しても良い。

そして、各ＤＵＴＹ比補正値算出部１１７ａ，１１７ｂは、各電力データ算出部１１６ａ，１１６ｂからの電力データ信号が示す各電線５１，５２の負荷３に対する単位時間当たりの実供給電力値が、上述した設計値よりも高い場合に、電力データ信号が示す実供給電力値を設計値に一致させるための、駆動信号ＤＲ１，ＤＲ２のデューティー比を算出する。

例えば、電流検出部１１４ａが、ＩＰＤ１３１の電流測定部ｂが測定した電線５１の通過電流を３．０Ａであると検出し、これに基づいて、電力データ算出部１１６ａが、電線５１の負荷３に対する単位時間当たりの実供給電力値を１３．５Ｖ×３．０Ａ＝４０．５Ｗと算出したものとする。

また、電流検出部１１４ｂは、ＩＰＤ１３２の電流測定部ｂが測定した電線５２の通過電流を２．５Ａであると検出し、これに基づいて、電力データ算出部１１６ｂが、電線５２の負荷３に対する単位時間当たりの実供給電力値を１３．５Ｖ×２．５Ａ＝３５．８Ｗと算出したものとする。

この場合、電力データ算出部１１６ａが算出した電線５１の負荷３に対する単位時間当たりの実供給電力値は設計値よりも高く、電力データ算出部１１６ｂが算出した電線５２の負荷３に対する単位時間当たりの実供給電力値は設計値と等しい。

そこで、ＤＵＴＹ比補正値算出部１１７ａは、電力データ算出部１１６ａからの電力データ信号が示す電線５１の負荷３に対する単位時間当たりの実供給電力値を上述した設計値と一致させるように、駆動信号ＤＲ１のデューティー比補正値を算出し、算出した補正値を示す補正ＤＵＴＹ比信号を出力する。

具体的には、電力データ算出部１１６ａが算出する電線５１の負荷３に対する単位時間当たりの実供給電力値が、現在の４０．５Ｗから設計値である３５．８Ｗに下がるように、駆動信号ＤＲ１のデューティー比補正値を算出する。

この場合のデューティー比補正値は、電力データ算出部１１６ａが算出する現在の実供給電力値（４０．５Ｗ）で、目標とする設計値（３５．８Ｗ）を除することで（３５．８／４０．５）、算出することができる（デューティー比補正値＝８８．４％）。

そして、ＰＷＭ＿ＤＵＴＹ比制御部１１３ａは、出力端子ＯＵＴ１に駆動信号ＤＲ１を出力している間にＤＵＴＹ比補正値算出部１１７ａからの補正ＤＵＴＹ比信号が入力されると、出力端子ＯＵＴ１に出力する駆動信号ＤＲ１のデューティー比を、補正ＤＵＴＹ比信号が示す駆動信号ＤＲ１のデューティー比補正値に補正する。したがって、ＩＰＤ１３１の半導体スイッチング素子ａの動作状態はＤＣ駆動からデューティー比＝８８．４％のＰＷＭ駆動に変わる。

一方、ＤＵＴＹ比補正値算出部１１７ｂは、電力データ算出部１１６ｂが算出した電線５２の負荷３に対する単位時間当たりの実供給電力値が設計値と等しいので、駆動信号ＤＲ１のデューティー比補正値を１００％（補正なし）と算出し、算出した補正値を示す補正ＤＵＴＹ比信号を出力する。このため、ＩＰＤ１３２の半導体スイッチング素子ａはＤＣ駆動を続ける。

以上に、ＰＷＭ＿ＤＵＴＹ比制御部１１３ａ，１１３ｂが対応するＩＰＤ１３１，１３２の半導体スイッチング素子ａをＤＣ駆動している場合の例を説明した。

次に、ＰＷＭ＿ＤＵＴＹ比制御部１１３ａ，１１３ｂが対応するＩＰＤ１３１，１３２の半導体スイッチング素子ａをＰＷＭ駆動している場合の例を説明する。

例えば、各ＰＷＭ＿ＤＵＴＹ比制御部１１３ａ，１１３ｂが対応するＩＰＤ１３１，１３２の半導体スイッチング素子ａを５０％デューティー比のＰＷＭ駆動しているものとする。この場合、電源電圧検出部１１１が検出した電源Ｂの電源電圧が１３．５Ｖであったとすると、ＩＰＤ１３１，１３２の半導体スイッチング素子ａのオン区間において、各電線５１，５２を、２．５Ａ×（１３．５Ｖ／１２Ｖ）＾０．５＝２．６５Ａの電流が流れる。

したがって、電源Ｂの電源電圧が１３．５Ｖであるときの、５０％デューティー比のＰＷＭ駆動時における設計値は、ＤＣ駆動時の設計値（１３．５Ｖ×２．６５Ａ＝３５．８Ｗ）の５０％の１７．９Ｗとなる。

この状態で、例えば、電流検出部１１４ａが、半導体スイッチング素子ａのオン区間においてＩＰＤ１３１の電流測定部ｂが測定した電線５１の通過電流を３．０Ａであると検出し、これに基づいて、電力データ算出部１１６ａが、電線５１の負荷３に対する単位時間当たりの実供給電力値を１３．５Ｖ×３．０Ａ×５０％＝２０．２５Ｗと算出したものとする。

また、電流検出部１１４ｂは、半導体スイッチング素子ａのオン区間においてＩＰＤ１３２の電流測定部ｂが測定した電線５２の通過電流を２．５Ａであると検出し、これに基づいて、電力データ算出部１１６ｂが、電線５２の負荷３に対する単位時間当たりの実供給電力値を１３．５Ｖ×２．５Ａ×５０％＝１７．９Ｗと算出したものとする。

この場合も、ＤＵＴＹ比補正値算出部１１７ａは、電力データ算出部１１６ａが算出した電線５１の負荷３に対する単位時間当たりの実供給電力値は設計値よりも高いので、実供給電力値が現在の２０．２５Ｗから設計値である１７．９Ｗに下がるように、駆動信号ＤＲ１のデューティー比補正値（１７．９／２０．２５＝８８．４％）を算出する。

一方、ＤＵＴＹ比補正値算出部１１７ｂは、電力データ算出部１１６ｂが算出した電線５２の負荷３に対する単位時間当たりの実供給電力値が設計値と等しいので、駆動信号ＤＲ１のデューティー比補正値を１００％（補正なし）と算出し、算出した補正値を示す補正ＤＵＴＹ比信号を出力する。このため、ＩＰＤ１３２の半導体スイッチング素子ａは５０％デューティー比のＰＷＭ駆動を続ける。

なお、ＩＰＤ１３１，１３２の半導体スイッチング素子ａをＰＷＭ駆動する際の駆動信号ＤＲ１，ＤＲ２の周波数は、例えば１００Ｈｚとすることができる。

以上の説明からも明らかなように、本実施形態の電源制御装置１では、請求項中のデューティー比決定部が、制御部１１のＰＷＭ＿ＤＵＴＹ比制御部１１３ａ，１１３ｂとＤＵＴＹ比補正値算出部１１７ａ，１１７ｂとによって構成されている。

次に、上述した構成の電源制御装置１において行われる動作（作用）について、制御部１１が行う処理に関する動作を抜粋して、図４のフローチャートを参照して説明する。電源制御装置１においては、一定の周期毎に図４のフローチャートに示す動作が繰り返し行われる。

まず、スイッチ信号Ｓの信号レベルから、入力スイッチＳＷがオンであるか否かを確認する（ステップＳ１）。入力スイッチＳＷがオンでない場合は（ステップＳ１でＮＯ）、ＩＰＤ１３１，１３２の半導体スイッチング素子ａの駆動により負荷３に対する電力供給を制御する機能を停止させる（ステップＳ３）。そして、ＰＷＭ＿ＤＵＴＹ比制御部１１３ａ，１１３ｂによる駆動信号ＤＲ１，ＤＲ２の出力を停止してＩＰＤ１３１，１３２をオフさせた後（ステップＳ５）、一連の動作を終了する。

一方、入力スイッチＳＷがオンである場合は（ステップＳ１でＹＥＳ）、電源電圧入力端子ＢＡＴＴに電圧値ＶＢが入力されたか否かを確認する（ステップＳ７）。入力されていない場合は（ステップＳ７でＮＯ）、後述するステップＳ２５に進み、入力された場合は（ステップＳ７でＹＥＳ）、入力された電圧値ＶＢから電源電圧検出部１１１により電源Ｂの電源電圧（０〜２０Ｖ）を検出する（ステップＳ９）。検出した電源電圧は、電源電圧データ信号によって電力データ算出部１１６ａ，１１６ｂに通知する。

続いて、電流検出部１１４ａ，１１４ｂが電流検出信号Ｉ１，Ｉ２のオン区間を検出したか（電流値は検出できたか）否かを確認する（ステップＳ１１）。電流検出信号Ｉ１，Ｉ２のオン区間を検出していない場合は（ステップＳ１１でＮＯ）、ステップＳ２５に進む。また、検出した場合は（ステップＳ１１でＹＥＳ）、電流検出部１１４ａ，１１４ｂにより各電線５１，５２の通過電流を検出し、対応する電流データ信号を生成する（ステップＳ１３）。

続いて、ＤＵＴＹ比検出部１１５が電流検出信号Ｉのデューティー比を検出したか（ＤＵＴＹ比は検出できたか）否かを確認する（ステップＳ１５）。電流検出信号Ｉ１，Ｉ２のデューティー比を検出していない場合は（ステップＳ１５でＮＯ）、ステップＳ２５に進む。また、検出した場合は（ステップＳ１５でＹＥＳ）、各電線５１，５２を介して単位時間当たりに負荷３に供給された実供給電力値を示す電力データを電力データ算出部１１６ａ，１１６ｂにより算出する（ステップＳ１７）。

そして、算出した電力データ（負荷３の実供給電力値）の示す各電線５１，５２を介して単位時間当たりに負荷３に供給された実供給電力値が設計値よりも大きいか否かを確認する（ステップＳ１９）。設計値よりも大きくない場合は（ステップＳ１９でＮＯ）、実供給電力値が設計値と等しいものとして、ステップＳ２５に進む。

また、設計値よりも大きい場合は（ステップＳ１９でＹＥＳ）、該当する電線５１，５２の負荷３に対する単位時間当たりの実供給電力値を設計値と一致させるための、対応するＩＰＤ１３１，１３２の半導体スイッチング素子ａに出力する駆動信号ＤＲ１，ＤＲ２のデューティー比の補正値を、対応するＤＵＴＹ比補正値算出部１１７ａ，１１７ｂにおいて算出する（ステップＳ２１）。

そして、実供給電力値が設計値よりも大きい電線５１，５２に設けたＩＰＤ１３１，１３２の半導体スイッチング素子ａの、ＤＣ駆動又はＰＷＭ駆動におけるデューティー比を、対応するＤＵＴＹ比補正値算出部１１７ａ，１１７ｂが算出した補正値で補正し、補正後のデューティー比でＰＷＭ＿ＤＵＴＹ比制御部１１３ａ，１１３ｂが対応するＩＰＤ１３１，１３２の半導体スイッチング素子ａをＤＣ駆動又はＰＷＭ駆動させた後（ステップＳ２３）、一連の動作を終了する。

ステップＳ２５では、電線５１，５２を介して負荷３に、これまでと同じく設計値と等しい電力が単位時間当たりに供給されるように、電線５１，５２のＩＰＤ１３１，１３２をこれまでと同じデューティー比で駆動させる。ここでは電線５１，５２のＩＰＤ１３１，１３２がこれまでＤＣ駆動されていたものとして、各ＰＷＭ＿ＤＵＴＹ比制御部１１３ａ，１１３ｂからＩＰＤ１３１，１３２の半導体スイッチング素子ａに、半導体スイッチング素子ａをＤＣ駆動するための駆動信号ＤＲ１，Ｒ２を出力する。その後、一連の動作を終了する。

上述した動作を行う本実施形態の電源制御装置１では、電源Ｂに並列接続した電線５１，５２にそれぞれ設けたＩＰＤ１３１，１３２の半導体スイッチング素子ａのオフにより、電源Ｂから各電線５１，５２を介して負荷３に供給する電力を遮断するのに当たり、各電線５１，５２上の半導体スイッチング素子ａをそれぞれ流れる通過電流をＩＰＤ１３１，１３２の電流測定部ｂで測定する。そして、電源電圧入力端子ＢＡＴＴに入力される電圧値ＶＢと測定電流とから、各電線５１，５２により負荷３に供給される電力を電力データ算出部１１６ａ，１１６ｂで算出する。

また、各電線５１，５２が負荷３に供給する電力を一致させるための、電線５１，５２上のＩＰＤ１３１，１３２の半導体スイッチング素子ａの駆動をＰＷＭ制御する際のデューティー比の補正値を、ＤＵＴＹ比補正値算出部１１７ａ，１１７ｂで算出する。そして、算出した補正値で補正したデューティー比で、ＰＷＭ＿ＤＵＴＹ比制御部１１３ａ，１１３ｂが対応するＩＰＤ１３１，１３２の半導体スイッチング素子ａの駆動をＰＷＭ制御する。

このため、補正後のデューティー比でＩＰＤ１３１，１３２の半導体スイッチング素子ａをＰＷＭ制御することで、半導体スイッチング素子ａのオン抵抗や内部回路の回路抵抗にＩＰＤ１３１，１３２の個体間でばらつきがあったり、電線５１，５２の路線長や線種、配策レイアウトの不統一で電線５１，５２の配線抵抗にばらつきがあっても、各電線５１，５２を介して負荷３に供給される電力を一致させることができる。

なお、上述した実施形態では、負荷３に電源Ｂの電力を供給する並列回路５が、ＩＰＤ１３１，１３２をそれぞれ介設した２つの電線５１，５２で構成されている場合について説明した。しかし、ＩＰＤをそれぞれ介設した３つ以上の電線によって並列回路を構成した場合にも、本発明は適用可能である。

また、各電線の実供給電力値が異なる場合に、上述した実施形態では、各電線の実供給電力値を設計値に一致させるものとした。しかし、例えば、各電線の実供給電力値のうち低い方の電力値や高い方の電力値に他方の電線の実供給電力値を一致させたり、電線が３つ以上ある場合に、中間の電力値に他の電線の実供給電力値を一致させても良い。

さらに、上述した実施形態ではＩＰＤ１３１，１３２を用いたが、パワー半導体スイッチ等、ＩＰＤ１３１，１３２以外の半導体スイッチング素子を用いて負荷３に対する電力供給を制御する場合にも、本発明は適用可能である。

また、上述した実施形態では、並列回路５の各電線５１，５２により共通の負荷３に電源Ｂの電力を供給する場合について説明したが、本発明は、電源に並列接続した複数の電線により個別の負荷にそれぞれ電力を供給する場合にも適用可能である。

本発明は、車両の電源に並列接続した複数の電線にそれぞれ設けた半導体スイッチング素子のオフにより、電源から各電線を介して負荷に供給する電力を遮断する際に用いて極めて有用である。

１ 電源制御装置（車両用電源制御装置）
３ 負荷
５ 並列回路
１１ 制御部
５１，５２ 電線
１１１ 電源電圧検出部
１１２ 入力判定制御部
１１３ａ，１１３ｂ ＰＷＭ＿ＤＵＴＹ比制御部（デューティー比決定部、ＰＷＭ制御部）
１１４ａ，１１４ｂ 電流検出部
１１５ａ，１１５ｂ ＤＵＴＹ比検出部
１１６ａ，１１６ｂ 電力データ算出部（電線電力算出部）
１１７ａ，１１７ｂ ＤＵＴＹ比補正値算出部（デューティー比決定部）
１３１，１３２ インテリジェントパワーデバイス（ＩＰＤ）
ａ 半導体スイッチング素子
ｂ 電流測定部
Ｂ 電源
ＢＡＴＴ 電源電圧入力端子
ＤＲ１，ＤＲ２ 駆動信号
Ｉ１，Ｉ２ 電流検出信号
ＩＮ 入力端子
ＯＵＴ１，ＯＵＴ２ 出力端子
Ｓ スイッチ信号
Ｓ１ ＳＷ入力信号
ＳＩ１，ＳＩ２ 検出電流入力端子
ＳＷ 入力スイッチ

Claims (1)

1. 車両の電源に並列接続した複数の電線にそれぞれ設けた半導体スイッチング素子のオフにより、前記電源から前記各電線を介して負荷に供給する電力を遮断する車両用電源制御装置において、
   前記各半導体スイッチング素子をそれぞれ流れる通過電流を測定する電流測定部と、
   前記電流測定部の測定電流と前記電源の電圧とから前記各電線により前記負荷に供給される電力をそれぞれ算出する電線電力算出部と、
   前記各電線毎に算出した前記負荷への供給電力を一致させるための前記各半導体スイッチング素子のＰＷＭ制御のデューティー比をそれぞれ決定するデューティー比決定部と、
   前記各半導体スイッチング素子を該各半導体スイッチング素子に対応して前記デューティー比決定部が決定したデューティー比でそれぞれＰＷＭ制御するＰＷＭ制御部と、
   を備えることを特徴とする車両用電源制御装置。

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