JP2019047301A - 通電制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体スイッチをオンするための昇圧を行う駆動回路が異常となった場合であっても、負荷に電力を供給する通電制御装置を提供する。【解決手段】通電制御装置は、電源と負荷との間に設けられ、並列に接続されている複数の半導体スイッチを有し、該半導体スイッチのオンオフにより、前記電源と負荷との間の通電を制御する。前記複数の半導体スイッチは、第１半導体スイッチ及び第２半導体スイッチを含む。通電制御装置は、前記第１半導体スイッチに対して、前記電源が出力する電圧値よりも高い電圧を印加してオン動作させる駆動回路と、前記第２半導体スイッチをオン動作させるスイッチ制御部と、前記第２半導体スイッチの電源側の端子に直列に接続され、該端子に印加される電圧を降下させる抵抗とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、通電制御装置に関する。

現在、車両には、電源（バッテリ）から通電される車内灯、ヒータ又はワイパー等の多数の電気機器（負荷）が搭載されている。電源から負荷への通電、すなわち電力の供給は、通電制御装置（電力供給制御装置）によって制御されている（特許文献１を参照）。

特開２０１４−２３９１３２号公報

特許文献１に記載の通電制御装置の半導体スイッチは、電源から負荷に至る電流経路に並列に接続してある。そして、当該通電制御装置は、並列に接続されている半導体スイッチ夫々を駆動するための駆動回路（ドライブ回路）を備えている。

特許文献１に記載の半導体スイッチは、ｎチャネル型ＦＥＴであり、負荷は、半導体スイッチに対してグランド側に接続されている。半導体スイッチのオン抵抗は、一般的に負荷の抵抗に比べると極めて小さいため、電源から出力される電圧の電圧値は、当該負荷の両端における電位差、すなわち当該負荷による電圧降下の値と略同じ値となる。

従って、ｎチャネル型ＦＥＴのソース側の電圧値、すなわちグランドを基準電位とした場合の電位差は、電源から出力される電圧の電圧値と、略等しくなる。ｎチャネル型ＦＥＴである半導体スイッチをオンにするためには、ソース側の電圧値に、当該半導体スイッチの特性によって決定される閾値電圧を加えた電圧をｎチャネル型ＦＥＴのゲート端子に印加する必要がある。駆動回路は、昇圧を行うことによって、ソース側の電圧値に閾値電圧値を加えた電圧、すなわち電源から出力された電圧値よりも高い電圧を生成し、当該昇圧した電圧をｎチャネル型ＦＥＴのゲート端子に印加する回路であり、一般的にブートストラップ回路と称される。

しかしながら、駆動回路を各半導体スイッチに対応して設けるためには、半導体スイッチの個数分の駆動回路が必要となり、回路構成が複雑となる。また、各半導体スイッチに対し単一の駆動回路を設け、当該単一の駆動回路からの出力を並列に分流して、各半導体スイッチに電圧を印加する構成とした場合、当該単一の駆動回路が異常となった際には、昇圧を行うことができず、いずれの半導体スイッチもオンにすることができない。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、昇圧を行う駆動回路が異常となった場合であっても、負荷に電力を供給する通電制御装置を提供する。

本開示の一態様に係る通電制御装置は、電源と負荷との間に設けられ、並列に接続されている複数の半導体スイッチを有し、該半導体スイッチのオンオフにより、前記電源と負荷との間の通電を制御する通電制御装置であって、前記複数の半導体スイッチは、第１半導体スイッチ及び第２半導体スイッチを含み、前記第１半導体スイッチに対して、前記電源が出力する電圧値よりも高い電圧を印加してオン動作させる駆動回路と、前記第２半導体スイッチをオン動作させるスイッチ制御部と、前記第２半導体スイッチの電源側の端子に直列に接続され、該端子に印加される電圧を降下させる抵抗とを備える。

本開示の一態様に係る負荷に電力を供給する電源システムは、電源と、電源と負荷との間に設けられ、並列に接続されている第１半導体スイッチ及び第２半導体スイッチと、前記第１半導体スイッチに対して、前記電源が出力する電圧値よりも高い電圧を印加する駆動回路と、前記第２半導体スイッチをオン動作させる制御部と、前記第２半導体スイッチの電源側の端子に直列に接続され、該端子に印加される電圧を降下させる抵抗とを備える。

本開示の一態様によれば、第２半導体スイッチの電源側の端子と、第１半導体スイッチとの接続節点間には、抵抗が設けられているので、抵抗による電圧降下によって、第２半導体スイッチをオンにするために印加する電圧値を電源の電圧値よりも低くし、スイッチ制御部は、第２半導体スイッチをオン動作させる。従って、第１半導体スイッチがオフの場合、第２半導体スイッチをオンにするために、電源の電圧値よりも高い電圧値に昇圧することを不要とし、昇圧を行う駆動回路が異常となった場合であっても、負荷に電力を供給することができる。

実施形態１に係る電源システムの要部構成を示すブロック図である。 実施形態１に係る制御部の処理手順を示すフローチャートである。 実施形態２に係る電源システムの要部構成を示すブロック図である。 実施形態２に係る制御部の処理手順を示すフローチャートである。 実施形態３に係る電源システムの要部構成を示すブロック図である。 実施形態３に係る制御部の処理手順を示すフローチャートである。

［本発明の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列挙して説明する。また、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。

（１）本開示の一態様に係る通電制御装置は、電源と負荷との間に設けられ、並列に接続されている複数の半導体スイッチを有し、該半導体スイッチのオンオフにより、前記電源と負荷との間の通電を制御する通電制御装置であって、前記複数の半導体スイッチは、第１半導体スイッチ及び第２半導体スイッチを含み、前記第１半導体スイッチに対して、前記電源が出力する電圧値よりも高い電圧を印加してオン動作させる駆動回路と、前記第２半導体スイッチをオン動作させるスイッチ制御部と、前記第２半導体スイッチの電源側の端子に直列に接続され、該端子に印加される電圧を降下させる抵抗とを備える。

本態様にあっては、第２半導体スイッチの電源側の端子と、第１半導体スイッチとの接続節点間には、抵抗が設けられているので、抵抗による電圧降下によって、第２半導体スイッチをオンにするために印加する電圧値を電源の電圧値よりも低くし、スイッチ制御部は、第２半導体スイッチをオン動作させる。従って、第１半導体スイッチがオフの場合、第２半導体スイッチをオンにするために、電源の電圧値よりも高い電圧値に昇圧することを不要とし、昇圧を行う駆動回路が異常となった場合であっても、負荷に電力を供給することができる。

（２）前記第２半導体スイッチの電流容量は、前記第１半導体スイッチの電流容量よりも小さい構成が好ましい。

本態様にあっては、第２半導体スイッチの電源側の端子と、第１半導体スイッチとの接続節点間には、抵抗が設けられているので、当該抵抗によって、第２半導体スイッチに流れる電流は小さくなる。従って、第１半導体スイッチの電流容量よりも小さい電流容量の半導体スイッチを、第２半導体スイッチに使用することで、安価な通電制御装置を提供することができる。

（３）前記第２半導体スイッチのオン抵抗は、前記第１半導体スイッチのオン抵抗よりも大きい構成が好ましい。

本態様にあっては、第２半導体スイッチのオン抵抗は、第１半導体スイッチのオン抵抗よりも大きいので、第２半導体スイッチのオン抵抗と直列に接続してある抵抗との合成抵抗によって、第２半導体スイッチのソース側の電位を更に下げるができる。従って、第１半導体スイッチがオフの場合、第２半導体スイッチをオンにするために、電源の電圧値よりも高い電圧値に昇圧することを不要とすることができる。

（４）前記第１半導体スイッチをオフにし、前記第２半導体スイッチをオンにした状態において、前記抵抗による電圧降下の値は、前記第２半導体スイッチをオンにするための閾値電圧より大きい構成が好ましい。

本態様にあっては、抵抗による電圧降下の値は、第２半導体スイッチをオンにするための閾値電圧より大きくしてあるので、電源の電圧値から、抵抗による電圧降下の値を減算した電圧値に、閾値電圧を加算した電圧値は、電源の電圧値よりも低くなる。従って、第２半導体スイッチをオンにするために電源の電圧値よりも高い電圧値に昇圧することを不要とすることができる。

（５）前記駆動回路の異常を検出する異常検出部と、前記異常検出部によって、前記駆動回路の異常を検出した場合、前記第２半導体スイッチをオンにするスイッチ制御部とを備える構成が好ましい。

本態様にあっては、前記駆動回路の異常によって電源の電圧を昇圧できず、前記第１半導体スイッチをオンにすることができない場合であっても、前記第２半導体スイッチは、電源の電圧値以下の電圧値でオンにすることができるため、第２半導体スイッチをオンにするために電源の電圧値よりも高い電圧値に昇圧することを不要とすることができる。従って、前記第１半導体スイッチをオンにすることができない場合であっても、第２半導体スイッチを介して、電源の電力を負荷に供給することができる。

（６）本開示の一態様に係る負荷に電力を供給する電源システムは、電源と、電源と負荷との間に設けられ、並列に接続されている第１半導体スイッチ及び第２半導体スイッチと、前記第１半導体スイッチに対して、前記電源が出力する電圧値よりも高い電圧を印加する駆動回路と、前記第２半導体スイッチをオン動作させる制御部と、前記第２半導体スイッチの電源側の端子に直列に接続され、該端子に印加される電圧を降下させる抵抗とを備える。

本態様にあっては、第２半導体スイッチの電源側の端子と、第１半導体スイッチとの接続節点間には、抵抗が設けられているので、抵抗による電圧降下によって、第２半導体スイッチをオンにするために印加する電圧値を電源の電圧値よりも低くし、スイッチ制御部は、第２半導体スイッチをオン動作させる。従って、第１半導体スイッチがオフの場合、第２半導体スイッチをオンにするために、電源の電圧値よりも高い電圧値に昇圧することを不要とし、昇圧を行う駆動回路が異常となった場合であっても、負荷に電力を供給することができる。

［本発明の実施形態の詳細］
本開示の実施態様に係る通電制御装置の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

（実施形態１）
以下、実施の形態について図面に基づいて説明する。図１は、実施形態１に係る電源システムＳの要部構成を示すブロック図である。電源システムＳは、第１電源２０、負荷３０及び通電制御装置１を備え、例えば車両（図示せず）に搭載され、負荷３０となる車載装置に対し、第１電源２０からの電力を供給する。通電制御装置１は、第１電源２０と負荷３０との間に設けられてあり、第１電源２０から負荷３０への電力の給断を制御する。

第１電源２０は、鉛バッテリ又はリチウムイオンバッテリ等の二次電池であり、例えば、出力する電圧値が１２Ｖの定電圧電源として機能する。
負荷３０は、例えば、ＬＥＤ等の発光素子を用いた車内灯又はＤＣモータを用いたドアロック機構等の車載装置である。

通電制御装置１は、第１半導体スイッチ１０ａと第２半導体スイッチ１０ｂとが並列に接続された複数の半導体スイッチ１０、第１半導体スイッチ１０ａをオンにするための駆動回路２、及び複数の半導体スイッチ１０をオン又はオフにするための制御信号を出力する制御部５を備える。

第１半導体スイッチ１０ａは、ｎチャネル型ＦＥＴ（Field effect transistor）である。３つの第１半導体スイッチ１０ａが、並列に接続してある。第１半導体スイッチ１０ａは、ｎチャネル型ＦＥＴに限定されず、ｎｐｎチャネル型バイポーラトランジスタ、ｎチャネル型ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）であってもよい。第１半導体スイッチ１０ａの並列数は、３つに限定されず、第１半導体スイッチ１０ａに流れる電流値と、第１半導体スイッチ１０ａのオン抵抗又は最大ドレイン電流等の電気的特性によって適宜決定される。

第２半導体スイッチ１０ｂは、ｎチャネル型ＦＥＴである。１つの第２半導体スイッチ１０ｂが、３つの第１半導体スイッチ１０ａと同様に、並列に接続してある。従って、複数の半導体スイッチ１０は、４並列となるように接続してある。第２半導体スイッチ１０ｂは、ｎチャネル型ＦＥＴに限定されず、ｎｐｎチャネル型バイポーラトランジスタ、ｎチャネル型ＩＧＢＴであってもよい。第２半導体スイッチ１０ｂの個数は、１つに限定されず、第２半導体スイッチ１０ｂに流れる電流値と、第２半導体スイッチ１０ｂのオン抵抗又は最大ドレイン電流等の電気的特性によって適宜決定され、個数に応じた並列数によって、第２半導体スイッチ１０ｂは、第１半導体スイッチ１０ａと同様に並列に接続される。

後述する抵抗４が、第２半導体スイッチ１０ｂの電源側に直列に接続してあるため、第２半導体スイッチ１０ｂの電流容量は、第１半導体スイッチ１０ａの電流容量よりも小さくしてある。従って、安価な半導体スイッチを第２半導体スイッチ１０ｂとして用いることができる。また、第２半導体スイッチ１０ｂのオン抵抗は、第１半導体スイッチ１０ａのオン抵抗よりも高い抵抗値としてある。

複数の半導体スイッチ１０のドレイン端子は第１電源２０に接続し、ソース端子は負荷３０に接続してある。従って、第１半導体スイッチ１０ａ及び第２半導体スイッチ１０ｂの第１電源２０側の接続節点となる第１電源側接続節点６は、ドレイン端子の側に位置する。第１半導体スイッチ１０ａ及び第２半導体スイッチ１０ｂの負荷３０側の接続節点となる負荷側接続節点７は、ソース端子側に位置する。

駆動回路２は、制御部５と第１半導体スイッチ１０ａ夫々のゲート端子との間に設けてある。駆動回路２と各ゲート端子は、ゲート端子の個数に応じて並列に分岐させた電線によって、接続してある。従って、単一の駆動回路２によって、３つの第１半導体スイッチ１０ａを同時にオンすることができ、簡素な回路構成とすることができる。駆動回路２は、制御部５から出力された制御信号に基づいて、第１半導体スイッチ１０ａをオンにするための電圧を第１半導体スイッチ１０ａ夫々のゲート端子に印加する。

駆動回路２は、昇圧機能を有する。第１半導体スイッチ１０ａをオンにするための電圧値は、第１半導体スイッチ１０ａのソース端子の電圧値よりも、第１半導体スイッチ１０ａの特性で決定される閾値電圧の分だけ、高い電圧が必要とされる。負荷３０が、第１半導体スイッチ１０ａと基準電位となるグランドとの間に設けられているので、ソース端子の電圧値は、ドレイン端子の電圧値、すなわち第１電源２０の出力電圧値と略同じとなる。従って、駆動回路２は、第１電源２０の出力電圧値よりも閾値電圧の分だけ、高い電圧となるように昇圧し、昇圧した電圧を第１半導体スイッチ１０ａのゲート端子に印加する。

制御部５は、ＣＰＵ（central processing unit）を有し、図示しないＲＯＭ(Read Only Memory)に記憶してある制御プログラムを実行することによって、制御処理を行う。制御部５は、例えば、車両全体をコントロールする図示しないボディＥＣＵ（Electronic Control Unit）からの指示に基づき、複数の半導体スイッチ１０をオン又はオフに制御し、電源と負荷３０との間の通電を制御する。制御部５は、スイッチ制御部及び異常検出部に相当する。

負荷３０に電力を供給する場合、制御部５は、第１半導体スイッチ１０ａ及び第２半導体スイッチ１０ｂを含む複数の半導体スイッチ１０を同時的にオンにする。第１半導体スイッチ１０ａをオンにする場合、制御部５は、制御信号を駆動回路２に出力する。第２半導体スイッチ１０ｂをオンにする場合、制御部５は、制御信号を第２半導体スイッチ１０ｂに出力する。複数の半導体スイッチ１０は、並列に接続してあるので、複数の半導体スイッチ１０各々のオン抵抗からなる合成抵抗の抵抗値を小さくすることができる。また、並列数に応じで、電流を分流することができるので、複数の半導体スイッチ１０夫々に流れる電流値を小さくすることができる。又は、制御部５は、負荷３０に電力を供給する場合、第１半導体スイッチ１０ａをオンにし、第２半導体スイッチ１０ｂをオフにしてもよい。第２半導体スイッチ１０ｂには、後述する抵抗４が直列に接続されているので、第１半導体スイッチ１０ａのみをオンにすることで、抵抗４による熱損失を抑制することができる。

駆動電圧検出部３は、駆動回路２から第１半導体スイッチ１０ａのゲート端子に印加する電圧の電圧値を検出し、制御部５に出力する。制御部５は、駆動電圧検出部３が検出した電圧値を取得し、取得した電圧値が第１半導体スイッチ１０ａをオンにするための電圧値に昇圧されているか否かを判定することよって、駆動回路２の異常を検出する。なお、第１半導体スイッチ１０ａに流れる電流値、第１半導体スイッチ１０ａのドレイン端子とソース端子との間の電位差、又はソース端子の電圧（ソース端子と基準電位となるグランドとの電位差）を検出する検出部を設けてもよい。検出部は検出結果を制御部５に出力し、制御部５は、当該電流値等の検出した値に基づいて駆動回路２の異常を検出してもよい。制御部５から、第１半導体スイッチ１０ａをオンにするために駆動回路２に制御信号を出力しているにもかかわらず、第１半導体スイッチ１０ａに流れる電流値が所定値よりも小さい場合、駆動回路２による昇圧が十分ではない。

第２半導体スイッチ１０ｂと第１電源側接続節点６との間には、抵抗４が直列に接続してある。第１半導体スイッチ１０ａをオフにし、第２半導体スイッチ１０ｂをオンにした状態において、抵抗４による電圧降下の値が第２半導体スイッチ１０ｂをオンにするための閾値電圧よりも大きくなるように、抵抗４の抵抗値は、設定してある。又は、抵抗４と第２半導体スイッチ１０ｂのオン抵抗との合成抵抗による電圧降下の値が第２半導体スイッチ１０ｂをオンにするための閾値電圧よりも大きくなるように、抵抗４及び第２半導体スイッチ１０ｂの夫々の抵抗値が、設定してあってもよい。

例えば、抵抗４の抵抗値を４９Ω、第２半導体スイッチ１０ｂのオン抵抗の抵抗値を０．５Ωとする。負荷３０は、例えば、ＬＥＤ等の発光素子４２によって構成された回路であって、電圧降下は、２Ｖとする。この場合、第１電源２０から１２Ｖの電圧を出力することによって、抵抗４によって、略９．９Ｖの電圧降下がされる。そして、第２半導体スイッチ１０ｂの閾値電圧は、例えば２Ｖとして、当該電圧降下の値は、第２半導体スイッチ１０ｂの閾値電圧よりも大きくしてある。第２半導体スイッチ１０ｂのソース側の電圧となる２Ｖに、閾値電圧の２Ｖを加算した４Ｖ程度の電圧を、第２半導体スイッチ１０ｂのゲート端子に印加することによって、第２半導体スイッチ１０ｂをオンにすることができる。制御部５は、第１電源２０と電気的に接続してあるので、第１電源２０から出力された電圧よりも低い電圧を出力することができる。第１電源２０から出力される電圧よりも低い電圧値の電圧によって、第２半導体スイッチ１０ｂをオンにすることができ、第１電源２０から出力される電圧よりも高い電圧に昇圧することを不要とすることができる。従って、第１半導体スイッチ１０ａをオフにした状態において、昇圧機能を有する駆動回路２を使用することなく第２半導体スイッチ１０ｂをオンにし、第１電源２０と負荷３０との間を通電させ、第１電源２０から負荷３０に電力を供給することができる。

また、第１半導体スイッチ１０ａをオフにし、第２半導体スイッチ１０ｂをオンにした場合、抵抗４によって、負荷３０側に流れる電流値は、小さくなる。従って、負荷３０側において、短絡等の故障が疑われる場合、第１半導体スイッチ１０ａをオフにし、第２半導体スイッチ１０ｂをオンにすることによって電流値の小さい電流（小電流）を負荷３０側に流し、大電流が流れるのを防ぎつつ、短絡箇所の特定又は通電検査等の故障診断を行うことができる。

図２は、実施形態１に係る制御部５の処理手順を示すフローチャートである。通電制御装置１の制御部５は、制御信号を駆動回路２に出力している場合、以下に示す処理手順を常時的に実行する。

制御部５は、駆動回路２から第１半導体スイッチ１０ａのゲート端子に出力した電圧の電圧値を取得する（Ｓ１１）。制御部５は、取得した電圧値が、所定の電圧値、すなわち第１半導体スイッチ１０ａをオンにするための電圧値よりも、低いか否かの判定を行うことによって（Ｓ１２）、駆動回路２の異常を検出する。取得した電圧値が、所定の電圧値以上である場合（Ｓ１２：ＮＯ）、制御部５は、駆動回路２の異常を検出せず、制御部５は、Ｓ１１の処理に戻る。

取得した電圧値が、所定の電圧値よりも低い場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、制御部５は、駆動回路２の異常を検出する。取得した電圧値が、所定の電圧値よりも低い場合、駆動回路２による昇圧が十分にされていないことを意味する。従って、制御部５から第１半導体スイッチ１０ａをオンにするための制御信号が、駆動回路２に出力されているにもかかわらず、取得した電圧値が、所定の電圧値よりも低い場合、駆動回路２が異常となっている。制御部５は、第１半導体スイッチ１０ａをオンにするための駆動回路２への制御信号の出力を停止する（Ｓ１３）。駆動回路２への制御信号の出力を停止することによって、第１半導体スイッチ１０ａは、オフになる。

制御部５は、第２半導体スイッチ１０ｂをオンにするための制御信号を出力する（Ｓ１４）。制御部５から第２半導体スイッチ１０ｂに出力した制御信号は、第２半導体スイッチ１０ｂをオンにするために第２半導体スイッチ１０ｂのゲート端子に印加する電圧である。第２半導体スイッチ１０ｂのゲート端子に印加する電圧の電圧値は、第２半導体スイッチ１０ｂのソース端子側の電圧値に第２半導体スイッチ１０ｂの閾値電圧を加算した電圧値である。第２半導体スイッチ１０ｂの第１電源２０側に直列に接続された抵抗４の電圧降下の値は、第２半導体スイッチ１０ｂの閾値電圧よりも大きいため、第１電源２０から出力された電圧よりも低い電圧によって、第２半導体スイッチ１０ｂをオンにすることができる。

従って、第１半導体スイッチ１０ａをオンにするための駆動回路２が異常となり、第１半導体スイッチ１０ａがオンにできない場合であっても、第２半導体スイッチ１０ｂをオンにすることができ、第１電源２０から負荷３０へ電力を供給することができる。

（実施形態２）
図３は、実施形態２に係る電源システムＳの要部構成を示すブロック図である。実施形態２は、負荷３０として点灯回路４０を備え、制御部５が、点灯回路４０を点灯又は消灯するための制御信号を出力すること以外は、実施形態１の通電制御装置１と同様の構成を有する。その他の構成及び作用効果は、実施形態１と同様であるため、対応する箇所には同様の符号を付して詳細な説明を省略する。

点灯回路４０は、ＬＥＤ等の発光素子４２及び、発光素子４２を点灯又は消灯するために並列に接続した第３半導体スイッチ４３及び第４半導体スイッチ４４とを備え、例えば車内灯等の照明装置として用いられる。

第３半導体スイッチ４３及び第４半導体スイッチ４４は、ｎチャネル型ＦＥＴである。ただし、第３半導体スイッチ４３及び第４半導体スイッチ４４は、ｎチャネル型ＦＥＴに限定されず、ｎチャネル型バイポーラトランジスタ、ｎチャネル型ＩＧＤＰ又はｐチャネル型の半導体スイッチであってもよい。第３半導体スイッチ４３のオン抵抗は、例えば０．００２Ωとし、第４半導体スイッチ４４のオン抵抗は、例えば０．５Ωとしてある。

第３半導体スイッチ４３と第４半導体スイッチ４４とのグランド（基準電位）側の接続節点と、グランドとの間には、発光素子４２が設けてある。発光素子４２は、例えば、２０ｍＡの電流を通電することによって２Ｖの電圧降下が発生し、発光素子４２を１０個並列（図示せず）に接続してある。従って、１０個のＬＥＤに流れる電流値の総和は、０．２Ａとなる。

第３半導体スイッチ４３と第４半導体スイッチ４４との通電装置側の接続節点と、第３半導体スイッチ４３との間には、点灯回路内抵抗４１が、第３半導体スイッチ４３と直列に接続してある。点灯回路内抵抗４１の抵抗値を５０Ωとすることで、第１電源２０から出力された１２Ｖの電圧によって、０．２Ａの電流がＬＥＤに流れるようにしてある。

制御部５は、駆動回路２の異常を検出せず、第１半導体スイッチ１０ａを介して、第１電源２０と点灯回路４０とを通電する場合、点灯回路４０の第３半導体スイッチ４３をオンにし、第４半導体スイッチ４４をオフにするようにしてある。

制御部５は、駆動回路２の異常を検出し、第１半導体スイッチ１０ａをオンにできない場合、第２半導体スイッチ１０ｂをオンにし、第２半導体スイッチ１０ｂを介して第１電源２０と点灯回路４０とを通電する。そして、制御部５は、点灯回路４０の第３半導体スイッチ４３をオフにし、第４半導体スイッチ４４をオンにするようにしてある。

第２半導体スイッチ１０ｂを介して第１電源２０と点灯回路４０とを通電する場合、第２半導体スイッチ１０ｂに直列に接続してある抵抗４、第２半導体スイッチ１０ｂのオン抵抗及び第４半導体スイッチ４４のオン抵抗による合成抵抗によって、発光素子４２に流れる電流値が決定される。例えば、第２半導体スイッチ１０ｂに直列に接続してある抵抗４の抵抗値を４９Ω、第２半導体スイッチ１０ｂ及び第４半導体スイッチ４４の夫々のオン抵抗の抵抗値を０．５Ωとすることで、合成抵抗の抵抗値を５０Ωとし、発光素子４２に流れる電流値を０．２Ａとすることができる。また、第２半導体スイッチ１０ｂに直列に接続してある抵抗４による電圧降下によって、第２半導体スイッチ１０ｂをオンにするための電圧は、第１電源２０が出力した電圧よりも低い電圧値とすることができ、第１電源２０が出力した電圧の昇圧を不要とすることができる。

図４は、実施形態２に係る制御部５の処理手順を示すフローチャートである。通電制御装置１の制御部５は、制御信号を駆動回路２に出力している場合、以下に示す処理手順を常時的に実行する。Ｓ２１からＳ２３までの処理は、実施形態１のＳ１１からＳ１３と同じ処理であるため、説明を省略する。

制御部５は、点灯回路４０の第３半導体スイッチ４３の制御信号の出力を停止する（Ｓ２４）。制御部５は、実施形態１と同様に、通電制御装置１の第２半導体スイッチ１０ｂをオンにする（Ｓ２５）。制御部５は、点灯回路４０の第４半導体スイッチ４４へ制御信号を出力し、第４半導体スイッチ４４をオンにする（Ｓ２６）。

ＬＥＤ等の発光素子４２は、熱暴走を抑制するために、例えば２０ｍＡの定電流を順方向電流として流すものとしてあり、点灯回路４０の点灯回路内抵抗４１と、通電制御装置１の抵抗４との抵抗値とを略同じ抵抗値とすることで、適切な順方向電流を決定することができる。そして、第１半導体スイッチ１０ａ及び第２半導体スイッチ１０ｂの制御と連動して、点灯回路４０の第３半導体スイッチ４３及び第４半導体スイッチ４４の制御を行うことによって、第１半導体スイッチ１０ａをオンにするための駆動回路２が異常となった場合であっても、第１電源２０から点灯回路４０に電力を供給し、点灯回路４０の点灯を行うことができる。

（実施形態３）
図５は、実施形態３に係る電源システムＳの要部構成を示すブロック図である。実施形態２は、通電制御装置１が負荷側接続節点７の電圧を検出する電圧検出部８を備えること以外は、実施形態１の通電制御装置１と同様の構成を有する。電源システムＳは、負荷３０側に、負荷３０と並列に接続された第２電源５０及びスタータ６０を備える。また、電源システムＳの第１電源２０側には、第１電源２０と並列に第１電源側負荷７０が接続してある。その他の構成及び作用効果は、実施形態１と同様であるため、対応する箇所には同様の符号を付して詳細な説明を省略する。

第２電源５０は、負荷３０側に、負荷３０と並列に接続してあり、第１電源２０と同様に鉛バッテリ又はリチウムイオンバッテリー等の二次電池であり、例えば、出力する電圧値が１２Ｖの定電圧電源として機能する。第２電源５０が出力する電圧の電圧値は、第１電源２０が出力する電圧の電圧値と略同じにしてある。

スタータ６０は、負荷３０側に、負荷３０及び第２電源５０と並列に接続してあり、第２電源５０から共有される電力によって、車両のエンジンを始動させる。スタータ６０は、エンジンを始動させる際、大量の電流を必要とするので、第２電源５０の電圧変動が生じる。そこで、第２電源５０側の電圧変動の影響が、第１電源２０及び第１電源側負荷７０に及ばないように、制御部５は、複数の半導体スイッチ１０をオフにして、第１電源２０と第２電源５０との間の接続を遮断するようにしてある。制御部５は、第２電源５０の電圧が回復した後、複数の半導体スイッチ１０をオンにして、第１電源２０と第２電源５０との間を接続する。

電圧検出部８は、負荷側接続節点７の電圧を検出し、検出した電圧の電圧値を、制御部５に出力する。制御部５は、取得した電圧値に基づき、負荷側接続節点７の電圧、すなわち第２電源５０が出力する電圧の電圧値が、所定の電圧値以下であるか判定し、所定の電圧値以下の場合、第２半導体スイッチ１０ｂをオンにする。

図６は、実施形態３に係る制御部５の処理手順を示すフローチャートである。通電制御装置１の制御部５は、制御信号を駆動回路２に出力している場合、以下に示す処理手順を常時的に実行する。Ｓ３１からＳ３３までの処理は、実施形態１のＳ１１からＳ１３と同じ処理であるため、説明を省略する。

制御部５は、負荷側接続節点７の電圧、すなわち第２電源５０が出力する電圧の電圧値を取得する（Ｓ３４）。制御部５は、取得した電圧値が所定の電圧値以下であるかの判定を行う（Ｓ３５）。所定の電圧値は、例えば第２電源５０の特性である放電終止電圧である。放電終止電圧とは、第２電源５０が蓄積している蓄電容量が減少しているため、第２電源５０がこれ以上の放電ができない状態における電圧値である。従って、第２電源５０の電圧が、放電終止電圧まで低下すると、第２電源５０から負荷３０への電力の供給ができない。

取得した電圧値が、所定の電圧値以下でない場合（Ｓ３５：ＮＯ）、制御部５は、Ｓ３４の処理に戻る。取得した電圧値が、所定の電圧値以下の場合（Ｓ３５：ＹＥＳ）、制御部５は、第２半導体スイッチ１０ｂをオンにする（Ｓ３６）。

このように構成された電源システムＳにおいて、駆動回路２が異常となり第１半導体スイッチ１０ａがオンにできない場合、負荷３０への電力は、第２電源５０から供給することができる。そして、第２電源５０が蓄積している蓄電容量が減少し、第２電源５０から電力の供給が十分でなくなった場合、第１電源２０から負荷３０に電力を供給することができる。

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

Ｓ 電源システム
１ 通電制御装置
１０ 半導体スイッチ
１０ａ 第１半導体スイッチ
１０ｂ 第２半導体スイッチ
２ 駆動回路
３ 駆動電圧検出部
４ 抵抗
５ 制御部（スイッチ制御部、異常検出部）
６ 第１電源側接続節点（電源側の接続節点）
７ 負荷側接続節点
８ 電圧検出部
２０ 第１電源（電源）
３０ 負荷
４０ 点灯回路(負荷)
４１ 点灯回路内抵抗
４２ 発光素子
４３ 第３半導体スイッチ
４４ 第４半導体スイッチ
５０ 第２電源
６０ スタータ
７０ 第１電源側負荷

Claims (6)

1. 電源と負荷との間に設けられ、並列に接続されている複数の半導体スイッチを有し、該半導体スイッチのオンオフにより、前記電源と負荷との間の通電を制御する通電制御装置であって、
   前記複数の半導体スイッチは、第１半導体スイッチ及び第２半導体スイッチを含み、
   前記第１半導体スイッチに対して、前記電源が出力する電圧値よりも高い電圧を印加してオン動作させる駆動回路と、
   前記第２半導体スイッチをオン動作させるスイッチ制御部と、
   前記第２半導体スイッチの電源側の端子に直列に接続され、該端子に印加される電圧を降下させる抵抗と
   を備える通電制御装置。
2. 前記第２半導体スイッチの電流容量は、前記第１半導体スイッチの電流容量よりも小さい
   請求項１に記載の通電制御装置。
3. 前記第２半導体スイッチのオン抵抗は、前記第１半導体スイッチのオン抵抗よりも大きい
   請求項１又は請求項２に記載の通電制御装置。
4. 前記第１半導体スイッチをオフにし、前記第２半導体スイッチをオンにした状態において、
   前記抵抗による電圧降下の値は、前記第２半導体スイッチをオンにするための閾値電圧より大きい
   請求項１から請求項３のいずれか一つに記載の通電制御装置。
5. 前記駆動回路の異常を検出する異常検出部を備え、
   前記スイッチ制御部は、前記異常検出部が前記駆動回路の異常を検出した場合、前記第２半導体スイッチをオンにする
   請求項１から請求項４のいずれか一つに記載の通電制御装置。
6. 負荷に電力を供給する電源システムであって、
   電源と、
   電源と負荷との間に設けられ、並列に接続されている第１半導体スイッチ及び第２半導体スイッチと、
   前記第１半導体スイッチに対して、前記電源が出力する電圧値よりも高い電圧を印加する駆動回路と、
   前記第２半導体スイッチをオン動作させる制御部と、
   前記第２半導体スイッチの電源側の端子に直列に接続され、該端子に印加される電圧を降下させる抵抗と
   を備える電源システム。
   

Images