JP2019201391A - スイッチ装置、制限方法及びコンピュータプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】双方向の通電が許容される場合における消費電力が小さい構成を実現することができ、かつ、適切に電流の方向を制限することができるスイッチ装置、制限方法及びコンピュータプログラムを提供する。【解決手段】マイコン２１が並列回路２０を介して流れる回路電流の方向を所定方向に制限すると判定した場合、ｎ個の半導体スイッチＦ１，Ｆ２，・・・，Ｆｎ中のｋ個の半導体スイッチを、ｋ個の駆動回路がオフに切替える。ｎは２以上の整数であり、ｋはｎ未満の自然数である。更に、反転器２２及びコンパレータ２３は、ｎ個の半導体スイッチＦ１，Ｆ２，・・・，Ｆｎの中でｋ個の半導体スイッチを除く他の半導体スイッチを、並列回路２０の両端の電圧に応じてオン又はオフに切替える。【選択図】図１

Description

本発明は、スイッチ装置、制限方法及びコンピュータプログラムに関する。

車両には、通電を制御するために多数の半導体スイッチが搭載されている。半導体スイッチを介した通電を制御するスイッチ装置が特許文献１に開示されている。このスイッチ装置では、半導体スイッチについて、一端の電圧が他端の電圧よりも高い場合に半導体スイッチをオフに切替える。更に、半導体スイッチについて、一端の電圧が他端の電圧よりも低い場合に半導体スイッチをオンに切替える。これにより、半導体スイッチを介して流れる電流の方向を、半導体スイッチにおいて、他端から一端に流れる電流の方向に制限する。

特表２００２−５１１６９２号公報

電流が流れた場合に消費される電力が小さいスイッチ装置として、複数の半導体スイッチが並列に接続された並列回路を有し、特許文献１と同様に、複数の半導体スイッチをオン又はオフに切替えるスイッチ装置が考えられる。このスイッチ装置では、半導体スイッチの数が多い程、並列回路の抵抗値は小さい。並列回路の抵抗値が小さい程、並列回路を電流が流れた場合に消費される電力は小さい。

しかしながら、並列回路を介して流れる電流が変動した場合における並列回路の両端間の電圧の変動幅は、並列回路の抵抗値が小さい程、小さい。このため、半導体スイッチの数が多い程、並列回路について、一端の電圧が他端の電圧よりも高いか否かの判定が難しい。従って、並列回路を介して流れる電流の方向を、並列回路において、他端から一端に流れる電流の方向に適切に制限するためには、半導体スイッチの数は少ないことが好ましい。

スイッチ装置の１つの用途として、特定の場合には電流の方向を制限し、他の場合には双方向の通電を許容する用途が考えられる。この用途で用いられるスイッチ装置において半導体スイッチの数が少ない場合、並列回路の抵抗値が大きい。従って、このスイッチ装置には、双方向の通電が許容された場合における消費電力が大きいという問題がある。

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、双方向の通電が許容される場合における消費電力が小さい構成を実現することができ、かつ、適切に電流の方向を制限することができるスイッチ装置、制限方法及びコンピュータプログラムを提供することにある。

本発明の一態様に係るスイッチ装置は、ｎ（ｎ：２以上の整数）個の半導体スイッチが並列に接続されているスイッチ装置であって、前記ｎ個の半導体スイッチを含む並列回路を介して流れる回路電流の方向を所定方向に制限するか否かを判定する制限判定部と、前記制限判定部によって、前記回路電流の方向を前記所定方向に制限すると判定された場合、前記ｎ個の半導体スイッチ中のｋ（ｋ：ｎ未満の自然数）個の半導体スイッチをオフに切替えるオフ部と、前記制限判定部によって、前記回路電流の方向を前記所定方向に制限すると判定された場合、前記ｎ個の半導体スイッチの中で前記ｋ個の半導体スイッチを除く他の半導体スイッチを、前記並列回路の両端の電圧に応じてオン又はオフに切替える切替え部とを備える。

本発明の一態様に係る制御方法は、並列に接続されたｎ（ｎ：２以上の整数）個の半導体スイッチを含む並列回路を介して流れる回路電流の方向を所定方向に制限するか否かを判定するステップと、前記回路電流の方向を前記所定方向に制限すると判定した場合に前記ｎ個の半導体スイッチ中のｋ（ｋ：ｎ未満の自然数）個の半導体スイッチをオフに切替えるステップと、前記回路電流の方向を前記所定方向に制限すると判定した場合に前記ｎ個の半導体スイッチの中で前記ｋ個の半導体スイッチを除く他の半導体スイッチを、前記並列回路の両端の電圧に応じてオン又はオフに切替えるステップとを含む。

本発明の一態様に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、並列に接続されたｎ（ｎ：２以上の整数）個の半導体スイッチを含む並列回路を介して流れる回路電流の方向を所定方向に制限するか否かを判定するステップと、前記回路電流の方向を前記所定方向に制限すると判定した場合に前記ｎ個の半導体スイッチ中のｋ（ｋ：ｎ未満の自然数）個の半導体スイッチのオフへの切替えを指示するステップと、前記回路電流の方向を前記所定方向に制限すると判定した場合、前記ｎ個の半導体スイッチの中で前記ｋ個の半導体スイッチを除く他の半導体スイッチを、前記並列回路の両端の電圧に応じてオン又はオフに切替える切替え回路に切替えの実行を指示するステップとを実行させる。

本発明の一態様に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、並列に接続されたｎ（ｎ：２以上の整数）個の半導体スイッチを含む並列回路を介して流れる回路電流の方向を所定方向に制限するか否かを判定するステップと、前記回路電流の方向を前記所定方向に制限すると判定した場合に前記ｎ個の半導体スイッチ中のｋ（ｋ：ｎ未満の自然数）個の半導体スイッチのオフへの切替えを指示するステップと、前記回路電流の方向を前記所定方向に制限すると判定した場合に、前記ｎ個の半導体スイッチの中で前記ｋ個の半導体スイッチを除く他の半導体スイッチのオン又はオフへの切替えを、前記並列回路の両端の電圧に応じて指示するステップとを実行させる。

なお、本発明を、このような特徴的な処理部を備えるスイッチ装置として実現することができるだけでなく、かかる特徴的な処理をステップとする制限方法として実現したり、かかるステップをコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムとして実現したりすることができる。また、本発明を、スイッチ装置の一部又は全部を実現する半導体集積回路として実現したり、スイッチ装置を含む電源システムとして実現したりすることができる。

上記の態様によれば、双方向の通電が許容される場合における消費電力が小さい構成を実現することができ、かつ、適切に電流の方向を制限することができる。

実施形態１における電源システムの要部構成を示すブロック図である。 回路電流の方向の制限の説明図である。 マイコンの要部構成を示すブロック図である。 故障情報の説明図である。 パターン情報の一例の説明図である。 診断処理の手順を示すフローチャートである。 診断処理の手順を示すフローチャートである。 制限処理の手順を示すフローチャートである。 パターン情報の第２の例の説明図である。 パターン情報の第３の例の説明図である。 実施形態２における電源システムの要部構成を示すブロック図である。 マイコンの要部構成を示すブロック図である。 制限処理の手順を示すフローチャートである。 制限処理の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］
最初に本発明の実施態様を列挙して説明する。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）本発明の一態様に係るスイッチ装置は、ｎ（ｎ：２以上の整数）個の半導体スイッチが並列に接続されているスイッチ装置であって、前記ｎ個の半導体スイッチを含む並列回路を介して流れる回路電流の方向を所定方向に制限するか否かを判定する制限判定部と、前記制限判定部によって、前記回路電流の方向を前記所定方向に制限すると判定された場合、前記ｎ個の半導体スイッチ中のｋ（ｋ：ｎ未満の自然数）個の半導体スイッチをオフに切替えるオフ部と、前記制限判定部によって、前記回路電流の方向を前記所定方向に制限すると判定された場合、前記ｎ個の半導体スイッチの中で前記ｋ個の半導体スイッチを除く他の半導体スイッチを、前記並列回路の両端の電圧に応じてオン又はオフに切替える切替え部とを備える。

（２）本発明の一態様に係るスイッチ装置では、前記切替え部は、前記並列回路の一端の電圧が、前記並列回路の他端の電圧以上となった場合に前記他の半導体スイッチをオフに切替え、前記並列回路の一端の電圧が、前記並列回路の他端の電圧未満となった場合に前記他の半導体スイッチをオンに切替える。

（３）本発明の一態様に係るスイッチ装置は、前記ｎ個の半導体スイッチ中の少なくとも１つについて、オフに固定されているか否かを判定する固定判定部を備え、前記オフ部がオフに切替える前記ｋ個の半導体スイッチに、前記固定判定部によってオフに固定されていると判定された半導体スイッチが含まれる。

（４）本発明の一態様に係るスイッチ装置では、前記制限判定部は、前記回路電流の方向を前記所定方向に制限すると繰り返し判定し、前記制限判定部が前記回路電流の方向を制限すると判定した場合、前記オフ部がオフに切替えるｋ個の半導体スイッチ中の少なくとも１つを、前回にオフに切替えたｋ個の半導体スイッチとは異なる半導体スイッチに変更する変更部を備える。

（５）本発明の一態様に係る制限方法は、並列に接続されたｎ（ｎ：２以上の整数）個の半導体スイッチを含む並列回路を介して流れる回路電流の方向を所定方向に制限するか否かを判定するステップと、前記回路電流の方向を前記所定方向に制限すると判定した場合に前記ｎ個の半導体スイッチ中のｋ（ｋ：ｎ未満の自然数）個の半導体スイッチをオフに切替えるステップと、前記回路電流の方向を前記所定方向に制限すると判定した場合に前記ｎ個の半導体スイッチの中で前記ｋ個の半導体スイッチを除く他の半導体スイッチを、前記並列回路の両端の電圧に応じてオン又はオフに切替えるステップとを含む。

（６）本発明の一態様に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、並列に接続されたｎ（ｎ：２以上の整数）個の半導体スイッチを含む並列回路を介して流れる回路電流の方向を所定方向に制限するか否かを判定するステップと、前記回路電流の方向を前記所定方向に制限すると判定した場合に前記ｎ個の半導体スイッチ中のｋ（ｋ：ｎ未満の自然数）個の半導体スイッチのオフへの切替えを指示するステップと、前記回路電流の方向を前記所定方向に制限すると判定した場合、前記ｎ個の半導体スイッチの中で前記ｋ個の半導体スイッチを除く他の半導体スイッチを、前記並列回路の両端の電圧に応じてオン又はオフに切替える切替え回路に切替えの実行を指示するステップとを実行させる。

（７）本発明の一態様に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、並列に接続されたｎ（ｎ：２以上の整数）個の半導体スイッチを含む並列回路を介して流れる回路電流の方向を所定方向に制限するか否かを判定するステップと、前記回路電流の方向を前記所定方向に制限すると判定した場合に前記ｎ個の半導体スイッチ中のｋ（ｋ：ｎ未満の自然数）個の半導体スイッチのオフへの切替えを指示するステップと、前記回路電流の方向を前記所定方向に制限すると判定した場合に、前記ｎ個の半導体スイッチの中で前記ｋ個の半導体スイッチを除く他の半導体スイッチのオン又はオフへの切替えを、前記並列回路の両端の電圧に応じて指示するステップとを実行させる。

上記の一態様に係るスイッチ装置、制御方法及びコンピュータプログラムにあっては、回路電流の方向を制限するために使用にする半導体スイッチの数は、（ｎ−ｋ）個であり、少ない。従って、回路電流の方向を制限している場合、並列回路の抵抗値は大きく、回路電流の方向が適切に制限される。

また、回路電流の方向を制限しないと判定した場合、即ち、双方向の通電が許容される場合、例えば、ｎ個の半導体スイッチの全てをオンに切替える。この場合、並列回路の抵抗値が小さいので、消費電力が小さい。

上記の一態様に係るスイッチ装置にあっては、並列回路の一端の電圧が並列回路の他端の電圧以上となった場合、（ｎ−ｋ）個の半導体スイッチをオフに切替えるので、並列回路において、電流が一端から他端に流れることはない。並列回路の一端の電圧が並列回路の他端の電圧未満となった場合、（ｎ−ｋ）個の半導体スイッチをオンに切替えるので、並列回路において、他端から一端への通電は許容される。

上記の一態様に係るスイッチ装置にあっては、回路電流の方向を制限するために使用にする（ｎ−ｋ）個の半導体スイッチに、オフに固定された半導体スイッチは含まれない。このため、ｎ個の半導体スイッチ中の１つが故障してオフに固定された場合であっても、回路電流の方向を制限するために使用にする正常な半導体スイッチの数が減ることはない。

上記の一態様に係るスイッチ装置にあっては、ｎ個の半導体スイッチの中で使用する（ｎ−ｋ）個の半導体スイッチの少なくとも１つは、回路電流の方向を所定方向に制限すると判定した場合に変更される。このため、ｎ個の半導体スイッチ夫々について、切替えの頻度を略一致させることが可能である。切替えの頻度が略一致している場合、ｎ個の半導体スイッチについて故障が発生する確率は低い。

［本発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態に係る電源システムの具体例を、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）
図１は、実施形態１における電源システム１の要部構成を示すブロック図である。電源システム１は、好適に車両に搭載されており、スイッチ装置１０、第１蓄電器１１、第１負荷１２、第２蓄電器１３、第２負荷１４、スタータ１５、蓄電器スイッチ１６及び駆動回路１７を備える。スイッチ装置１０は、並列回路２０、マイクロコンピュータ（以下、マイコンという）２１、反転器２２、コンパレータ２３、電源スイッチ２４、第１検出回路２５、第２検出回路２６、ｎ個のＡＮＤ回路Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎ及びｎ個の駆動回路Ｄ１，Ｄ２，・・・，Ｄｎを有する。ｎは２以上の整数である。

反転器２２は、１つの入力端と、１つの出力端とを有する。コンパレータ２３は、プラス端、マイナス端、出力端、電源入力端及び接地端を有する。ｎ個のＡＮＤ回路Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎ夫々は、２つの入力端と、１つの出力端とを有する。

並列回路２０には、ｎ個の半導体スイッチＦ１，Ｆ２，・・・，Ｆｎが含まれている。ｎ個の半導体スイッチＦ１，Ｆ２，・・・，Ｆｎ夫々は、Ｎチャネル型のＦＥＴ(Field Effect Transistor)である。並列回路２０では、ｎ個の半導体スイッチＦ１，Ｆ２，・・・，Ｆｎが並列に接続されている。具体的には、半導体スイッチＦ１のドレインに、（ｎ−１）個の半導体スイッチＦ２，Ｆ３，・・・，Ｆｎのドレインが接続されている。半導体スイッチＦ１のソースに、（ｎ−１）個の半導体スイッチＦ２，Ｆ３，・・・，Ｆｎのソースが接続されている。

ここで、「並列」は、厳密な並列だけではなく、実質的な並列を含む。従って、例えば、半導体スイッチＦ２に抵抗又はインダクタが直列に接続された直列回路の一端及び他端夫々が半導体スイッチＦ１のドレイン及びソースに接続されている状態も、半導体スイッチＦ２に半導体スイッチＦ１が並列に接続された状態である。

並列回路２０の一端、即ち、半導体スイッチＦ１のドレインは、第１蓄電器１１の正極と、第１負荷１２の一端とに接続されている。第１蓄電器１１の負極と、第１負荷１２の他端とは接地されている。並列回路２０の他端、即ち、半導体スイッチＦ１のソースは、第２負荷１４、スタータ１５及び蓄電器スイッチ１６夫々の一端に接続されている。蓄電器スイッチ１６の他端は、第２蓄電器１３の正極に接続されている。第２蓄電器１３の負極と、第２負荷１４及びスタータ１５夫々の他端とは接地されている。駆動回路１７はマイコン２１に接続されている。

半導体スイッチＦ１，Ｆ２，・・・，Ｆｎ夫々のゲートは、駆動回路Ｄ１，Ｄ２，・・・，Ｄｎに接続されている。駆動回路Ｄ１，Ｄ２，・・・，Ｄｎ夫々は、更に、ＡＮＤ回路Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎの出力端に接続されている。ｎ個のＡＮＤ回路Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎの一方の入力端は、マイコン２１に各別に接続されている。ｎ個のＡＮＤ回路Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎの他方の入力端は、反転器２２の出力端に接続されている。

反転器２２の入力端は、コンパレータ２３の出力端に接続されている。コンパレータ２３のプラス端及びマイナス端夫々は、並列回路２０の一端及び他端に接続されている。コンパレータ２３の電源入力端は、電源スイッチ２４の一端に接続されている。電源スイッチ２４の他端には、所定電圧Ｖｃｃが印加されている。コンパレータ２３の接地端は接地されている。第１検出回路２５及び第２検出回路２６夫々は、並列回路２０の一端及び他端に接続されている。第１検出回路２５及び第２検出回路２６は、更に、マイコン２１に各別に接続されている。

半導体スイッチＦｉについて、ソースの電位を基準としたゲートの電圧が一定のオン閾値以上である場合、ドレイン及びソース間の抵抗値が小さく、ドレイン及びソースを介して電流が流れることが可能である。このとき、半導体スイッチＦｉはオンである。ｉは、ｎ以下の自然数である。

半導体スイッチＦｉについて、ソースの電位を基準としたゲートの電圧が一定のオフ閾値未満である場合、ドレイン及びソース間の抵抗値が十分に大きく、ドレイン及びソースを介して電流が流れることはない。このとき、半導体スイッチＦｉはオフである。オフ閾値は、オン閾値未満である。

ＡＮＤ回路Ａｉは、駆動回路Ｄｉにハイレベル電圧又はローレベル電圧を出力している。ＡＮＤ回路Ａｉが駆動回路Ｄｉに出力している電圧がローレベル電圧からハイレベル電圧に切替わった場合、駆動回路Ｄｉは、接地電位を基準とした半導体スイッチＦｉのゲートの電圧を上昇させる。これにより、半導体スイッチＦｉでは、ソースの電位を基準としたゲートの電圧がオン閾値以上となり、半導体スイッチＦｉはオンに切替わる。

ＡＮＤ回路Ａｉが駆動回路Ｄｉに出力している電圧がハイレベル電圧からローレベル電圧に切替わった場合、駆動回路Ｄｉは、接地電位を基準とした半導体スイッチＦｉのゲートの電圧を低下させる。これにより、半導体スイッチＦｉでは、ソースの電位を基準としたゲートの電圧がオフ閾値未満となり、半導体スイッチＦｉはオフに切替わる。

ｎ個の半導体スイッチＦ１，Ｆ２，・・・，Ｆｎ中の少なくとも１つがオンである場合、並列回路２０の両端は互いに電気的に接続されている。ｎ個の半導体スイッチＦ１，Ｆ２，・・・，Ｆｎの全てがオフである場合、並列回路２０の両端間の電気的な接続は遮断されている。

スイッチ装置１０のマイコン２１は、駆動回路１７にハイレベル電圧又はローレベル電圧を出力している。マイコン２１が駆動回路１７に出力している電圧がローレベル電圧からハイレベル電圧に切替わった場合、駆動回路１７は、蓄電器スイッチ１６をオンに切替える。マイコン２１が駆動回路１７に出力している電圧がハイレベル電圧からローレベル電圧に切替わった場合、駆動回路１７は、蓄電器スイッチ１６をオフに切替える。

蓄電器スイッチ１６がオンである場合において、並列回路２０の両端が互いに電気的に接続されていると仮定する。この場合において、第１蓄電器１１の出力電圧が第２蓄電器１３の出力電圧を超えているとき、第１蓄電器１１は、第２蓄電器１３を充電するとともに、第１負荷１２及び第２負荷１４に電力を供給する。スタータ１５は、並列回路２０の両端間の電気的な接続が遮断されている場合に作動する。このため、並列回路２０の両端が互いに電気的に接続されている場合、スタータ１５に電力が供給されることはない。

同様の場合において、第１蓄電器１１の出力電圧が第２蓄電器１３の出力電圧と一致しているとき、第１蓄電器１１及び第２蓄電器１３が第１負荷１２及び第２負荷１４に電力を供給する。同様の場合において、第１蓄電器１１の出力電圧が第２蓄電器１３の出力電圧未満であるとき、第２蓄電器１３は、第１蓄電器１１を充電するとともに、第１負荷１２及び第２負荷１４に電力を供給する。

蓄電器スイッチ１６がオンである場合において、並列回路２０の両端間の電気的な接続が遮断されていると仮定する。この場合において、第１蓄電器１１は第１負荷１２に電力を供給し、第２蓄電器１３は第２負荷１４及びスタータ１５に電力を供給する。

蓄電器スイッチ１６がオフである場合において、並列回路２０の両端が互いに電気的に接続されているとき、第１蓄電器１１は、第１負荷１２及び第２負荷１４に電力を供給する。蓄電器スイッチ１６がオフである場合にスタータ１５は作動することはない。このため、第１蓄電器１１はスタータ１５に電力を供給することはない。

蓄電器スイッチ１６がオフである場合において、並列回路２０の両端間の電気的な接続が遮断されているとき、第１蓄電器１１は第１負荷１２に電力を供給する。この場合、第２負荷１４及びスタータ１５に電力が供給されることはない。

第１負荷１２及び第２負荷１４夫々は、車両に搭載される電気機器であり、第１蓄電器１１又は第２蓄電器１３から供給された電力を用いて作動する。スタータ１５は、車両の図示しないエンジンを始動させるためのモータであり、第２蓄電器１３から供給された電力を用いて作動する。

第１蓄電器１１及び第２蓄電器１３夫々では、図示しない内部抵抗を介して電流が外側に出力される。スタータ１５が作動した場合、大きな電流が第２蓄電器１３からスタータ１５に流れる。このとき、第２蓄電器１３の内部抵抗で生じる電圧降下の幅は大きい。このため、スタータ１５が作動している場合、第２蓄電器１３の出力電圧は低い。

第１負荷１２が作動した場合に第１負荷１２を流れる電流は小さい。同様に、第２負荷１４が作動した場合に第２負荷１４を流れる電流は小さい。このため、第１負荷１２又は第２負荷１４が作動した場合であっても、第１蓄電器１１又は第２蓄電器１３の出力電圧は殆ど低下することはない。

マイコン２１は、ｎ個のＡＮＤ回路Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎの一方の入力端にハイレベル電圧又はローレベル電圧を出力する。

以下では、接地電位を基準とした並列回路２０の一端の電圧を第１電圧と記載し、接地電位を基準とした並列回路２０の他端の電圧を第２電圧と記載する。第１電圧及び第２電圧夫々をＶ１及びＶ２で表す。

電源スイッチ２４がオンである場合、所定電圧Ｖｃｃがコンパレータ２３に印加され、コンパレータ２３は作動する。コンパレータ２３は、第１電圧Ｖ１が第２電圧Ｖ２以上である場合、ハイレベル電圧を反転器２２に出力する。コンパレータ２３は、第１電圧Ｖ１が第２電圧Ｖ２未満である場合、ローレベル電圧を反転器２２に出力する。電源スイッチ２４がオフである場合、コンパレータ２３は動作を停止している。コンパレータ２３が動作を停止している場合、コンパレータ２３からローレベル電圧が反転器２２に出力される。

反転器２２は、コンパレータ２３がハイレベル電圧を出力している場合、ｎ個のＡＮＤ回路Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎにローレベル電圧を出力する。反転器２２は、コンパレータ２３がローレベル電圧を出力している場合、ｎ個のＡＮＤ回路Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎにハイレベル電圧を出力する。

ＡＮＤ回路Ａｉは、マイコン２１及び反転器２２の両方がハイレベル電圧を出力している場合、ハイレベル電圧を出力する。前述したように、ｉは、ｎ以下の自然数である。ＡＮＤ回路Ａｉは、マイコン２１及び反転器２２の少なくとも１つがローレベル電圧を出力している場合、ローレベル電圧を出力する。

前述したように、ＡＮＤ回路Ａｉが出力している電圧がローレベル電圧からハイレベル電圧に切替わった場合、駆動回路Ｄｉは半導体スイッチＦｉをオンに切替える。ＡＮＤ回路Ａｉが出力している電圧がハイレベル電圧からローレベル電圧に切替わった場合、駆動回路Ｄｉは半導体スイッチＦｉをオフに切替える。
ＡＮＤ回路Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎ夫々は、駆動回路Ｄ１，Ｄ２，・・・，Ｄｎに対応し、半導体スイッチＦ１，Ｆ２，・・・，Ｆｎに対応する。

第１検出回路２５は第１電圧Ｖ１を検出し、検出した電圧を示すアナログの第１電圧情報をマイコン２１に出力する。アナログの第１電圧情報は、例えば、第１電圧Ｖ１を分圧することによって得られる電圧である。
同様に、第２検出回路２６は第２電圧Ｖ２を検出し、検出した電圧を示すアナログの第２電圧情報をマイコン２１に出力する。アナログの第２電圧情報は、例えば、第２電圧Ｖ２を分圧することによって得られる電圧である。

通常、蓄電器スイッチ１６及び電源スイッチ２４夫々がオン及びオフであり、マイコン２１は、ｎ個のＡＮＤ回路Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎにハイレベル電圧を出力している。前述したように、マイコン２１が駆動回路１７に出力している電圧がハイレベル電圧に切替わった場合に駆動回路１７は蓄電器スイッチ１６をオンに切替える。電源スイッチ２４がオフである場合、反転器２２は、ｎ個のＡＮＤ回路Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎにハイレベル電圧を出力している。

通常、この状態で、マイコン２１はｎ個のＡＮＤ回路Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎにハイレベル電圧を出力している。この場合、ｎ個のＡＮＤ回路Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎはハイレベル電圧をｎ個の駆動回路Ｄ１，Ｄ２，・・・，Ｄｎに出力し、ｎ個の半導体スイッチＦ１，Ｆ２，・・・，Ｆｎはオンである。

反転器２２がハイレベル電圧を出力している場合、ｎ個のＡＮＤ回路Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎ夫々は、マイコン２１から入力された電圧と同じ電圧をｎ個の駆動回路Ｄ１，Ｄ２，・・・，Ｄｎに出力する。従って、反転器２２がハイレベル電圧を出力している場合、ｎ個の駆動回路Ｄ１，Ｄ２，・・・，Ｄｎ夫々は、マイコン２１が出力した電圧に従って、ｎ個の半導体スイッチＦ１，Ｆ２，・・・，Ｆｎをオン又はオフに切替える。

蓄電器スイッチ１６及び電源スイッチ２４夫々がオン及びオフであり、かつ、マイコン２１がｎ個のＡＮＤ回路Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎにハイレベル電圧を出力している状態で診断信号及び事前信号がマイコン２１に入力される。診断信号は、ｎ個のＡＮＤ回路Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎ夫々について、開放故障の診断の開始を指示する信号である。開放故障は、オフに固定される故障である。事前信号は、スタータ１５の作動を事前に通知する信号である。事前信号は、スタータ１５が作動する前にマイコン２１に入力される。

マイコン２１は診断信号が入力されたか否かを周期的に判定する。マイコン２１は、診断信号が入力されたと判定した場合、駆動回路１７及びｎ個のＡＮＤ回路Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎに出力している電圧をローレベル電圧に切替える。これにより、駆動回路１７は、蓄電器スイッチ１６をオフに切替え、ｎ個の駆動回路Ｄ１，Ｄ２，・・・，Ｄｎ夫々は、ｎ個の半導体スイッチＦ１，Ｆ２，・・・，Ｆｎをオフに切替える。

次に、マイコン２１は、ｎ個のＡＮＤ回路Ａ１，Ａ２，・・・，Ａに出力している電圧を切替えることによって、半導体スイッチＦ１のみがオンである状況、及び、半導体スイッチＦ２のみがオンである状況等を順次作り出す。

ｎ個の半導体スイッチＦ１，Ｆ２，・・・，Ｆｎ夫々について、マイコン２１は、第１検出回路２５及び第２検出回路２６が検出した第１電圧Ｖ１及び第２電圧Ｖ２に基づいて開放故障が発生しているか否かを判定する。マイコン２１は、開放故障の診断が終了した場合、駆動回路１７及びｎ個のＡＮＤ回路Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎに出力している電圧をハイレベル電圧に切替える。これにより、蓄電器スイッチ１６及びｎ個の半導体スイッチＦ１，Ｆ２，・・・，Ｆｎはオンに切替わる。

マイコン２１は、事前信号が入力された場合、ｎ個のＡＮＤ回路Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎ中のｋ個のＡＮＤ回路に出力している電圧をローレベル電圧に切替える。これにより、ｋ個のＡＮＤ回路に対応するｋ個の半導体スイッチはオフに切替わる。ｋは、ｎ未満の自然数である。

マイコン２１は、ｎ個のＡＮＤ回路Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎの中でｋ個のＡＮＤ回路を除く他のＡＮＤ回路、即ち、（ｎ−ｋ）個のＡＮＤ回路に出力している電圧をハイレベル電圧に維持する。この状態で、マイコン２１は、電源スイッチ２４をオンに切替える。これにより、コンパレータ２３は作動する。

コンパレータ２３が作動した場合、並列回路２０を介して流れる電流（以下、回路電流という）の方向が、並列回路２０の第２蓄電器１３側の一端から、並列回路２０の第１蓄電器１１側の一端に向かう方向に制限される。以下では、並列回路２０において第２蓄電器１３側の一端から第１蓄電器１１側の一端に向かう方向を許可方向と記載する。

図２は回路電流の方向の制限の説明図である。図２には、コンパレータ２３及び反転器２２の出力電圧の推移が示されている。図２において、「Ｈ」はハイレベル電圧を示し、「Ｌ」はローレベル電圧を示す。各推移の横軸は時間を表す。電源スイッチ２４がオフである場合、前述したように、コンパレータ２３はローレベル電圧を出力し、反転器２２はハイレベル電圧を出力している。前述したように、電源スイッチ２４がオフである場合、マイコン２１はｎ個のＡＮＤ回路Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎにハイレベル電圧を出力しているので、ｎ個の半導体スイッチＦ１，Ｆ２，・・・，Ｆｎはオンである。

前述したように、マイコン２１は、事前信号が入力された場合、ｎ個のＡＮＤ回路Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎ中のｋ個のＡＮＤ回路に出力している電圧をローレベル電圧に切替え、残りのＡＮＤ回路、即ち、（ｎ−ｋ）個のＡＮＤ回路に出力している電圧をハイレベル電圧に維持する。この状態で、マイコン２１は、電源スイッチ２４をオンに切替える。ｋ個のＡＮＤ回路は、反転器２２の出力電圧に無関係にローレベル電圧を出力するので、ｋ個のＡＮＤ回路に対応するｋ個の半導体スイッチはオフに維持されている。

マイコン２１からハイレベル電圧が入力されている（ｎ−ｋ）個のＡＮＤ回路夫々は、反転器２２から入力された電圧と同じ電圧を、自身に接続されている駆動回路に出力する。従って、マイコン２１からハイレベル電圧が入力されている（ｎ−ｋ）個のＡＮＤ回路に対応する（ｎ−ｋ）個の半導体スイッチは、反転器２２が出力している電圧に応じてオン又はオフに切替わる。

以下では、電源スイッチ２４はオンであると仮定する。第１電圧Ｖ１が第２電圧Ｖ２以上となった場合、コンパレータ２３は反転器２２に出力している電圧をハイレベル電圧に切替え、反転器２２は、ｎ個のＡＮＤ回路Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎに出力しているローレベル電圧に切替える。これにより、（ｎ−ｋ）個の半導体スイッチはオフに切替わり、ｎ個の半導体スイッチＦ１，Ｆ２，・・・，Ｆｎがオフに維持される。結果、回路電流が、許可方向とは異なる方向、即ち、並列回路において、第１蓄電器１１側の一端から第２蓄電器１３側の一端に向かう方向に流れることが防止される。

第１電圧Ｖ１が第２電圧Ｖ２未満となった場合、コンパレータ２３は、反転器２２に出力している電圧をローレベル電圧に切替え、反転器２２はｎ個のＡＮＤ回路Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎに出力している電圧をハイレベル電圧に切替える。このとき、マイコン２１からハイレベル電圧が入力されている（ｎ−ｋ）個のＡＮＤ回路夫々は、自身に接続されている駆動回路に出力している電圧をハイレベル電圧に切替える。これにより、（ｎ−ｋ）個のＡＮＤ回路に対応する（ｎ−ｋ）個の半導体スイッチはオンに切替わる。結果、回路電流が許可方向に流れることが許可される。

前述したように、事前信号は、スタータ１５の作動を事前に通知する信号である。従って、回路電流の方向が許可方向に制限されている状態でスタータ１５が作動する。このとき、第１蓄電器１１がスタータ１５に電力を供給することはない。このため、第１蓄電器１１の出力電圧が低下することはない。結果、スタータ１５の作動によって、第１負荷１２に印加されている電圧が低下することはない。これにより、第１負荷１２は、スタータ１５が作動している間も適切に動作する。

マイコン２１は、電源スイッチ２４をオンに切替えてから、即ち、回路電流の方向を許可方向に制限してから、一定の基準時間が経過した場合、電源スイッチ２４をオフに切替え、ｎ個のＡＮＤ回路Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎに出力している電圧をハイレベル電圧に切替える。これにより、ｎ個の半導体スイッチＦ１，Ｆ２，・・・，Ｆｎは再びオンに維持される。基準時間は、スタータ１５が作動してから動作を終了するまでに必要な時間よりも十分に長い時間である。

図３は、マイコン２１の要部構成を示すブロック図である。マイコン２１は、入力部３０，３１，３２、出力部３３、Ａ／Ｄ変換部３４，３５、スイッチ切替え部３６、タイマ３７、記憶部３８、制御部３９及びｎ個の出力部Ｂ１，Ｂ２，・・・，Ｂｎを有する。ｎ個の出力部Ｂ１，Ｂ２，・・・，Ｂｎ夫々は、ＡＮＤ回路Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎの一方の入力端に接続されている。入力部３０，３１夫々は第１検出回路２５及び第２検出回路２６に接続されている。入力部３０，３１夫々は、更に、Ａ／Ｄ変換部３４，３５に接続されている。

入力部３２、出力部３３、Ａ／Ｄ変換部３４，３５、スイッチ切替え部３６、タイマ３７、記憶部３８、制御部３９及びｎ個の出力部Ｂ１，Ｂ２，・・・，Ｂｎは内部バス４０に接続されている。

入力部３０には、第１検出回路２５からアナログの第１電圧情報が入力される。入力部３０は、第１電圧情報が入力された場合、入力された第１電圧情報をＡ／Ｄ変換部３４に出力する。Ａ／Ｄ変換部３４は、入力されたアナログの第１電圧情報をデジタルの第１電圧情報に変換する。制御部３９は、Ａ／Ｄ変換部３４が変換したデジタルの第１電圧情報をＡ／Ｄ変換部３４から取得する。

同様に、入力部３１には、第２検出回路２６からアナログの第２電圧情報が入力される。入力部３１は、第２電圧情報が入力された場合、入力された第２電圧情報をＡ／Ｄ変換部３５に出力する。Ａ／Ｄ変換部３５は、入力されたアナログの第２電圧情報をデジタルの第２電圧情報に変換する。制御部３９は、Ａ／Ｄ変換部３５が変換したデジタルの第２電圧情報をＡ／Ｄ変換部３５から取得する。

出力部３３は、駆動回路１７にハイレベル電圧又はローレベル電圧を出力している。出力部Ｂ１，Ｂ２，・・・，Ｂｎ夫々は、ＡＮＤ回路Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎにハイレベル電圧又はローレベル電圧を出力している。出力部３３，Ｂ１，Ｂ２，・・・，Ｂｎ夫々は、制御部３９の指示に従って、出力している電圧をハイレベル電圧又はローレベル電圧に切替える。

入力部３２には、診断信号及び事前信号が入力される。入力部３２は、診断信号又は事前信号が入力された場合、入力された信号を制御部３９に通知する。
タイマ３７は、制御部３９の指示に従って、計時の開始及び終了を行う。制御部３９は、タイマ３７が計時している計時時間をタイマ３７から読み出す。

記憶部３８は、不揮発性メモリである。記憶部３８には、ｎ個の半導体スイッチＦ１，Ｆ２，・・・，Ｆｎ夫々について、故障が発生しているか否かを示す故障情報が記憶されている。

図４は故障情報の説明図である。故障情報では、図４に示すように、ｎ個の半導体スイッチＦ１，Ｆ２，・・・，Ｆｎ夫々に対応付けて、開放故障が発生しているか否かが示されている。図４において、正常は、開放故障が発生していないことを示し、故障は、開放故障が発生していることを示す。制御部３９は、ｎ個の半導体スイッチＦ１，Ｆ２，・・・，Ｆｎ夫々の状態を、正常又は故障に変更する。

記憶部３８には、更に、ｎ個の半導体スイッチＦ１，Ｆ２，・・・，Ｆｎの中で回路電流の方向を制限するために使用する（ｎ−ｋ）個の半導体スイッチのｊ個のパターンＧ１，Ｇ２，・・・，Ｇｊを示すパターン情報が記憶されている。ｊは２以上の整数である。パターンＧ１，Ｇ２，・・・，Ｇｊは予め設定されている。使用する半導体スイッチは、反転器２２、即ち、コンパレータ２３の出力電圧に応じてオン又はオフに切替わる半導体スイッチである。

図５はパターン情報の一例の説明図である。図５には、整数ｎ，ｊ夫々が４である例が示されている。パターンＧ１では、半導体スイッチＦ１，Ｆ２が回路電流の方向の制限に使用され、半導体スイッチＦ３，Ｆ４がオフに維持される。パターンＧ２では、半導体スイッチＦ２，Ｆ３が回路電流の方向の制限に使用され、半導体スイッチＦ１，Ｆ４がオフに維持される。パターンＧ３では、半導体スイッチＦ３，Ｆ４が回路電流の方向の制限に使用され、半導体スイッチＦ１，Ｆ２がオフに維持される。パターンＧ４では、半導体スイッチＦ１，Ｆ４が回路電流の方向の制限に使用され、半導体スイッチＦ２，Ｆ３がオフに維持される。

記憶部３８には、変数ｍ，ｕが記憶されている。変数ｍ，ｕ夫々の値は、制御部３９によって変更される。

記憶部３８には、更に、コンピュータプログラムＰが記憶されている。制御部３９は、一又は複数のＣＰＵ(Central Processing Unit)を有する。制御部３９が有する一又は複数のＣＰＵは、コンピュータプログラムＰを実行することによって、診断処理及び制限処理を実行する。診断処理は、ｎ個の半導体スイッチＦ１，Ｆ２，・・・，Ｆｎ夫々について、開放故障に関する診断を行う処理である。制限処理は、回路電流の方向を許可方向に制限する処理である。コンピュータプログラムＰは、制御部３９が有する一又は複数のＣＰＵに診断処理及び制限処理を実行させるために用いられる。

なお、コンピュータプログラムＰは、制御部３９が有する一又は複数のＣＰＵが読み取り可能に、記憶媒体Ｅに記憶されていてもよい。この場合、図示しない読み出し装置によって記憶媒体Ｅから読み出されたコンピュータプログラムＰが記憶部３８に記憶される。記憶媒体Ｅは、光ディスク、フレキシブルディスク、磁気ディスク、磁気光ディスク又は半導体メモリ等である。光ディスクは、ＣＤ（Compact Disc）−ＲＯＭ(Read Only Memory)、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）−ＲＯＭ、又は、ＢＤ（Blu-ray(登録商標) Disc）等である。磁気ディスクは、例えばハードディスクである。また、図示しない通信網に接続されている図示しない外部装置からコンピュータプログラムＰをダウンロードし、ダウンロードしたコンピュータプログラムＰを記憶部３８に記憶してもよい。

通常、出力部Ｂ１，Ｂ２，・・・，Ｂｎ夫々は、ＡＮＤ回路Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎにハイレベル電圧を出力し、出力部３３は、ハイレベル電圧を駆動回路１７に出力している。更に、スイッチ切替え部３６は、電源スイッチ２４をオフに維持している。この場合、前述したように、蓄電器スイッチ１６と、ｎ個の半導体スイッチＦ１，Ｆ２，・・・，Ｆｎとはオンである。

図６及び図７は診断処理の手順を示すフローチャートである。制御部３９は、診断処理を周期的に実行する。診断処理では、制御部３９は、まず、入力部３２に診断信号が入力されたか否かを判定する（ステップＳ１）。出力部３３，Ｂ１，Ｂ２，・・・，Ｂｎがハイレベル電圧を出力し、かつ、スイッチ切替え部３６が電源スイッチ２４をオフに維持している状態で、診断信号は入力部３２に入力される。

制御部３９は、診断信号が入力されていないと判定した場合（Ｓ１：ＮＯ）、診断処理を終了する。
制御部３９は、診断信号が入力されたと判定した場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、出力部Ｂ１，Ｂ２，・・・，Ｂｎにローレベル電圧への切替えを指示する（ステップＳ２）。これにより、出力部Ｂ１，Ｂ２，・・・，Ｂｎ夫々は、ＡＮＤ回路Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎに出力している電圧をローレベル電圧に切替え、ｎ個の半導体スイッチＦ１，Ｆ２，・・・，Ｆｎはオフに切替わる。

次に、制御部３９は、出力部３３にローレベル電圧への切替えを指示する（ステップＳ３）。これにより、出力部３３は、駆動回路１７に出力している電圧をローレベル電圧に切替え、駆動回路１７は蓄電器スイッチ１６をオフに切替える。次に、制御部３９は、変数ｍの値を１に設定する（ステップＳ４）。

次に、制御部３９は、出力部Ｂｍにハイレベル電圧への切替えを指示する（ステップＳ５）。これにより、出力部Ｂｍは、ＡＮＤ回路Ａｍに出力している電圧をハイレベル電圧に切替え、駆動回路Ｄｍは半導体スイッチＦｍをオンに切替える。半導体スイッチＦｍにおいて開放故障が発生していない場合においては、ステップＳ５が実行された時点では、ｎ個の半導体スイッチＦ１，Ｆ２，・・・，Ｆｎの中で半導体スイッチＦｍのみがオンに切替わっている。

制御部３９は、ステップＳ５を実行した後、第１電圧情報をＡ／Ｄ変換部３４が取得し（ステップＳ６）、第２電圧情報をＡ／Ｄ変換部３５から取得する（ステップＳ７）。次に、制御部３９は、ステップＳ６，Ｓ７で取得した第１電圧情報及び第２電圧情報が示す第１電圧Ｖ１及び第２電圧Ｖ２の電圧差が基準値以上であるか否かを判定する（ステップＳ８）。基準値は、第１蓄電器１１の出力電圧の下限値以下であり、かつ、ゼロＶを超える一定の電圧値であり、予め設定されている。電圧差は絶対値である。

半導体スイッチＦｍがオンに切替わっている場合、第１電圧Ｖ１及び第２電圧Ｖ２の電圧差は、略ゼロＶであり、基準値未満である。
第２負荷１４に電力が供給されていない場合、第２負荷１４の両端間の電圧は略ゼロＶである。従って、半導体スイッチＦｍで開放故障が発生している場合、ｎ個の半導体スイッチＦ１，Ｆ２，・・・，Ｆｎがオフであるため、第１電圧Ｖ１は第１蓄電器１１の出力電圧に略一致し、第２電圧Ｖ２は略ゼロＶである。このため、半導体スイッチＦｍで開放故障が発生している場合、第１電圧Ｖ１及び第２電圧Ｖ２の電圧差は、第１蓄電器１１の出力電圧に略一致し、基準値以上である。ステップＳ８を実行することは、半導体スイッチＦｍについて開放故障が発生しているか否かを判定することに相当する。制御部３９は固定判定部として機能する。

制御部３９は、電圧差が基準値以上であると判定した場合（Ｓ８：ＹＥＳ）、半導体スイッチＦｍで開放故障が発生しているとして、故障情報（図４参照）において、半導体スイッチＦｍの状態を故障に変更する（ステップＳ９）。制御部３９は、電圧差が基準値未満である場合（Ｓ８：ＮＯ）、又はステップＳ９を実行した後、出力部Ｂｍにローレベル電圧への切替えを指示する（ステップＳ１０）。これにより、出力部Ｂｍは、ＡＮＤ回路Ａｍに出力している電圧をローレベル電圧に切替え、駆動回路Ｄｍは半導体スイッチＦｍをオフに切替える。ステップＳ１０が実行された時点では、ｎ個の半導体スイッチＦ１，Ｆ２，・・・，Ｆｍはオフである。

制御部３９は、ステップＳ１０を実行した後、変数ｍの値を１だけインクリメントする（ステップＳ１１）。次に、制御部３９は、変数ｍの値が（ｎ＋１）であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。変数ｍの値が（ｎ＋１）ではないと判定した場合（Ｓ１２：ＮＯ）、ステップＳ５を再び実行し、他の半導体スイッチについて開放故障が発生しているか否かを判定する。

制御部３９は、変数ｍの値が（ｎ＋１）であると判定した場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、出力部３３にハイレベル電圧への切替えを指示する（ステップＳ１３）。これにより、出力部３３は駆動回路１７に出力している電圧をハイレベル電圧に切替え、蓄電器スイッチ１６はオンに切替わる。次に、制御部３９は、出力部Ｂ１，Ｂ２，・・・，Ｂｎにハイレベル電圧への切替えを指示する（ステップＳ１４）。これにより、出力部Ｂ１，Ｂ２，・・・，Ｂｎは、ＡＮＤ回路Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎに出力している電圧をハイレベル電圧に切替える。これにより、駆動回路Ｄ１，Ｄ２，・・・，Ｄｎは半導体スイッチＦ１，Ｆ２，・・・，Ｆｎをオンに切替える。制御部３９は、ステップＳ１４を実行した後、診断処理を終了する。

以上のように、診断処理では、制御部３９は、ｎ個の半導体スイッチＦ１，Ｆ２，・・・，Ｆｎ夫々について、開放故障が発生しているか否かを判定する。制御部３９は、開放故障が発生していると判定した場合、開放故障が発生している半導体スイッチの状態を故障に変更する。

図８は制限処理の手順を示すフローチャートである。制御部３９は、制限処理を周期的に実行する。以下では、ｎ個の半導体スイッチＦ１，Ｆ２，・・・，Ｆｎの中で開放故障が発生している半導体スイッチを故障スイッチと記載する。

制限処理では、制御部３９は、まず、回路電流の方向を許可方向に制限するか否かを判定する（ステップＳ２１）。ステップＳ２１では、制御部３９は、事前信号が入力部３２に入力した場合、回路電流の方向を許可方向に制限すると判定する。制御部３９は、事前信号が入力部３２に入力していない場合、回路電流の方向を許可方向に制限しないと判定する。制御部３９は制限判定部としても機能する。

出力部３３，Ｂ１，Ｂ２，・・・，Ｂｎがハイレベル電圧を出力し、かつ、スイッチ切替え部３６が電源スイッチ２４をオフに維持している状態で、事前信号は入力部３２に入力される。
制御部３９は、方向を許可方向に制限しないと判定した場合（Ｓ２１：ＮＯ）、制限処理を終了する。

制御部３９は、方向を許可方向に制限すると判定した場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）、変数ｕの値を１だけインクリメントする（ステップＳ２２）。なお、制御部３９は、変数ｕの値が整数ｊである状態でステップＳ２２を実行した場合、ステップＳ２２では、変数ｕの値を１に変更する。なお、整数ｊは、前述したように、回路電流の方向を制限するために使用する半導体スイッチのパターンの数である。図５の例では、整数ｊは４である。この例では、変数ｕの値が４である状態でステップＳ２２を実行した場合、ステップＳ２２では、制御部３９は変数ｕの値を１に変更する。

次に、制御部３９は、パターンＧｕについて、故障スイッチを使用するか否かを故障情報（図４参照）及びパターン情報（図５参照）に基づいて判定する（ステップＳ２３）。例えば、変数ｕの値が２であり、故障情報によって、半導体スイッチＦ１が故障スイッチであることが示されていると仮定する。図５の例では、パターンＧｕ、即ち、パターンＧ２では、半導体スイッチＦ１は使用されない。この場合、ステップＳ２３では、制御部３９は、故障スイッチを使用しないと判定する。

例えば、変数ｕの値が２であり、故障情報によって、半導体スイッチＦ２が故障スイッチであることが示されていると仮定する。図５の例のパターンＧ２では、半導体スイッチＦ２が使用される。この場合、ステップＳ２３では、制御部３９は、故障スイッチを使用すると判定する。

制御部３９は、パターンＧｕについて故障スイッチを使用すると判定した場合（Ｓ２３：ＹＥＳ）、ステップＳ２２を実行し、パターンＧｕが、故障スイッチを使用しないパターンとなるまで、変数ｕの値を１だけインクリメントし続ける。

制御部３９は、パターンＧｕについて故障スイッチを使用しないと判定した場合（Ｓ２３：ＮＯ）、ｎ個の出力部Ｂ１，Ｂ２，・・・，Ｂｎの中で、パターンＧｕでオフに維持するｋ個の半導体スイッチに対応するｋ個の出力部にローレベル電圧への切替えを指示する（ステップＳ２４）。これにより、ｋ個の出力部夫々は、自身に接続されているＡＮＤ回路に出力している電圧をローレベル電圧に切替える。これにより、ｋ個の出力部に対応するｋ個の駆動回路夫々は、自身に接続されている半導体スイッチはオフに切替え、この半導体スイッチをオフに維持する。駆動回路Ｄ１，Ｄ２，・・・，Ｄｎ夫々はオフ部として機能する。
なお、ｋ個の出力部にローレベル電圧への切替えを指示することは、ｋ個の出力部に対応するｋ個の半導体スイッチのオフへの切替えを指示することに相当する。

図５の例において、パターンＧ１が採用されている場合、ステップＳ２４では、制御部３９は、出力部Ｂ３，Ｂ４にローレベル電圧への切替えを指示する。これにより、半導体スイッチＦ３，Ｆ４は、オフに切替わり、オフに維持される。
なお、パターンＧｕで使用する（ｎ−ｋ）個の半導体スイッチに対応する（ｎ−ｋ）個の出力部はハイレベル電圧を出力し続けている。

次に、制御部３９は、スイッチ切替え部３６に、電源スイッチ２４のオンへの切替えを指示する（ステップＳ２５）。これにより、スイッチ切替え部３６は、電源スイッチ２４をオンに切替え、コンパレータ２３が作動する。パターンＧｕで使用する（ｎ−ｋ）個の半導体スイッチは、反転器２２の出力電圧に応じてオン又はオフに切替わり、回路電流の方向が許可方向に制限される。

反転器２２及びコンパレータ２３は、前述したように、ｎ個の半導体スイッチＦ１，Ｆ２，・・・，Ｆｎの中でｋ個の半導体スイッチを除く他の半導体スイッチである（ｎ−ｋ）個の半導体スイッチを、並列回路２０の両端の電圧に応じてオン又はオフに切替え、回路電流の方向を許可方向に制限する。反転器２２及びコンパレータ２３は切替え部及び切替え回路として機能する。
また、電源スイッチ２４がオンに切替わった場合、（ｎ−ｋ）個の半導体スイッチの切替えが実行されるので、電源スイッチ２４のオンへの切替えを指示することは、反転器２２及びコンパレータ２３に（ｎ−ｋ）個の半導体スイッチの切替えの実行を指示することに相当する。

制御部３９は、ステップＳ２５を実行した後、タイマ３７に計時の開始を指示する（ステップＳ２６）。これにより、タイマ３７は計時を開始する。次に、制御部３９は、計時時間が基準時間以上であるか否かを判定する（ステップＳ２７）。基準時間は、一定であり、予め設定されている。制御部３９は、計時時間が基準時間未満であると判定した場合（Ｓ２７：ＮＯ）、ステップＳ２７を再び実行し、計時時間が基準時間以上となるまで待機する。制御部３９が待機している間に、スタータ１５は、作動し、エンジンを始動させ、動作を停止する。

制御部３９は、計時時間が基準時間以上であると判定した場合（Ｓ２７：ＹＥＳ）、タイマ３７に計時の終了を指示する（ステップＳ２８）。これにより、タイマ３７は計時を終了する。次に、制御部３９は、スイッチ切替え部３６に電源スイッチ２４のオフへの切替えを指示する（ステップＳ２９）。これにより、スイッチ切替え部３６は電源スイッチ２４をオフに切替える。これにより、コンパレータ２３は、第１電圧Ｖ１及び第２電圧Ｖ２に無関係にローレベル電圧を出力し、反転器２２はハイレベル電圧を出力する。これにより、半導体スイッチＦ１，Ｆ２，・・・，Ｆｎ夫々は、出力部Ｂ１，Ｂ２，・・・，Ｂｎの出力電圧に応じてオン又はオフに切替わる。

制御部３９は、ステップＳ２９を実行した後、ローレベル電圧を出力しているｋ個の出力部にハイレベル電圧への切替えを指示する（ステップＳ３０）。これにより、ｋ個の出力部夫々は、自身に接続されているＡＮＤ回路に出力している電圧をハイレベル電圧に切替える。これにより、ｎ個の出力部Ｂ１，Ｂ２，・・・，Ｂｎはハイレベル電圧を出力し、ｎ個の半導体スイッチＦ１，Ｆ２，・・・，Ｆｎはオンに維持される。
制御部３９は、ステップＳ３０を実行した後、制限処理を終了する。

以上のように、制御部３９は、制限処理を周期的に実行する。制御部３９は、事前信号が入力部３２に入力される都度、回路電流の方向を許可方向に制限すると判定する。制御部３９は、回路電流の方向を許可方向に制限すると判定する都度、変数ｕの値を変更する。これにより、回路電流の方向の制限に使用する（ｎ−ｋ）個の半導体スイッチの少なくとも１つは、前回の制限で使用した（ｎ−ｋ）個の半導体スイッチと異なる。言い換えると、回路電流の方向の制限でオフに維持するｋ個の半導体スイッチの少なくとも１つは、前回の制限でオフに維持したｋ個の半導体スイッチと異なる。制御部３９は変更部としても機能する。

このため、ｎ個の半導体スイッチＦ１，Ｆ２，・・・，Ｆｎ夫々について、切替えの頻度を略一致させることができる。切替えの頻度が略一致している場合、ｎ個の半導体スイッチＦ１，Ｆ２，・・・，Ｆｎについて、故障が発生する確率が低い。

なお、ｎ個の半導体スイッチＦ１，Ｆ２，・・・，Ｆｎについて、ｊ個のパターンＧ１，Ｇ２，・・・，Ｇｊの全てが採用された場合における使用回数が同じであることが好ましい。例えば、図５の例では、パターンＧ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４の全てが採用された場合、半導体スイッチＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４夫々の使用回数は２である。この場合、ｎ個の半導体スイッチＦ１，Ｆ２，・・・，Ｆｎについて、故障が発生する確率が更に低い。

また、故障スイッチ、即ち、制御部３９によって開放故障が発生していると判定した半導体スイッチは、回路電流の方向の制限でオフに切替えられるｋ個の半導体スイッチに含まれ、回路電流の方向の制限で使用される（ｎ−ｋ）個の半導体スイッチに含まれない。このため、回路電流の方向を制限するために使用する正常な半導体スイッチの数が減ることはない。

更に、回路電流の方向を制限するために使用にする半導体スイッチの数は、（ｎ−ｋ）個であり、少ない。従って、回路電流の方向を制限している場合、並列回路の抵抗値は大きく、回路電流の方向が適切に制限される。また、制御部３９が回路電流の方向を制限しないと判定した場合、即ち、双方向の通電が許容される場合、ｎ個の半導体スイッチＦ１，Ｆ２，・・・，Ｆｎの全てをオンに切替える。この場合、並列回路の抵抗値が小さいので、消費電力が小さい。

なお、制限処理では、図５を用いて説明したパターン情報の他に種々のパターン情報を用いることができる。
図９は、パターン情報の第２の例の説明図である。図９には、整数ｎ，ｊ夫々が４である例が示されている。パターンＧ１では、回路電流の方向の制限に半導体スイッチＦ１のみが使用される。パターンＧ２では、回路電流の方向の制限に半導体スイッチＦ２のみが使用される。パターンＧ３では、回路電流の方向の制限に半導体スイッチＦ３のみが使用される。パターンＧ４では、回路電流の方向の制限に半導体スイッチＦ４のみが使用される。以上のように、回路電流の方向の制限で使用される半導体スイッチの数である（ｎ−ｋ）は１であってもよい。

図１０は、パターン情報の第３の例の説明図である。図１０では、整数ｎが４であり、整数ｊが３である例が示されている。パターンＧ１では、回路電流の方向の制限に半導体スイッチＦ１のみが使用される。パターンＧ２では、回路電流の方向の制限に半導体スイッチＦ２，Ｆ３が使用され、半導体スイッチＦ１，Ｆ４がオフに維持される。パターンＧ３では、回路電流の方向の制限に半導体スイッチＦ４のみが使用される。以上のように、ｊ個のパターンＧ１，Ｇ２，・・・，Ｇｊで使用される半導体スイッチの数は同じでなくてもよい。

（実施形態２）
実施形態１においては、反転器２２及びコンパレータ２３が回路電流の方向を制限する。しかしながら、回路電流の方向を制限する主体は、反転器２２及びコンパレータ２３に限定されない。
以下では、実施形態２について、実施形態１と異なる点を説明する。後述する構成を除く他の構成については、実施形態１と共通しているため、実施形態１と共通する構成部には実施形態１と同一の参照符号を付してその説明を省略する。

図１１は、実施形態２における電源システム１に要部構成を示すブロック図である。実施形態２を実施形態１と比較した場合、スイッチ装置１０の構成が異なる。実施形態２におけるスイッチ装置１０は、実施形態１におけるスイッチ装置１０の構成部の中で、反転器２２、コンパレータ２３及び電源スイッチ２４を除く他の構成部を有する。ＡＮＤ回路Ａ１の他方の入力端は、（ｎ−１）個のＡＮＤ回路Ａ２，Ａ３，・・・，Ａｎの他方の入力端と、マイコン２１とに接続されている。

図１２は、マイコン２１の要部構成を示すブロック図である。実施形態２におけるマイコン２１は、実施形態１におけるマイコン２１の構成部の中で、スイッチ切替え部３６を除く他の構成部を有する。実施形態２におけるマイコン２１は、更に、出力部５０を有する。出力部５０は、ＡＮＤ回路Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎの他方の入力端と、内部バス４０とに接続されている。実施形態２では、通常、出力部５０はハイレベル電圧を出力している。

出力部５０は、ＡＮＤ回路Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎにハイレベル電圧又はローレベル電圧を出力している。出力部５０は、制御部３９の指示に従って、ＡＮＤ回路Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎに出力している電圧を切替える。

出力部５０がハイレベル電圧を出力している場合におけるＡＮＤ回路Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎの動作は、実施形態１において、反転器２２がハイレベル電圧を出力している場合におけるＡＮＤ回路Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎの動作と同様である。出力部５０がローレベル電圧を出力している場合におけるＡＮＤ回路Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎの動作は、実施形態１において、反転器２２がローレベル電圧を出力している場合におけるＡＮＤ回路Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎの動作と同様である。

通常、出力部３３，５０，Ｂ１，Ｂ２，・・・，Ｂｎはハイレベル電圧を出力し、蓄電器スイッチ１６と、ｎ個の半導体スイッチＦ１，Ｆ２，・・・，Ｆｎとはオンである。この状態で、診断信号及び事前信号がマイコン２１の入力部３２に入力される。

図１３及び図１４は、制限処理の手順を示すフローチャートである。制御部３９は、実施形態１と同様に、周期的に実行する。実施形態２における制限処理のステップＳ４１〜Ｓ４４，Ｓ４５，Ｓ５１，Ｓ５２，Ｓ５３夫々は、実施形態１における制限処理のステップＳ２１〜Ｓ２４，Ｓ２６，Ｓ２７，Ｓ２８，Ｓ３０と同様である。このため、ステップＳ４１〜Ｓ４４，Ｓ４５，Ｓ５１，Ｓ５２，Ｓ５３の詳細な説明を省略する。

実施形態２における制限処理では、制御部３９は、ステップＳ４４を実行した後、ステップＳ４５を実行する。制御部３９がステップＳ４４を実行した時点では、実施形態１と同様に、パターンＧｕに従って、ｋ個の半導体スイッチがオフに維持され、ｎ個の出力部Ｂ１，Ｂ２，・・・，Ｂｎの中で（ｎ−ｋ）個の半導体スイッチに対応する（ｎ−ｋ）個の出力部は、（ｎ−ｋ）個のＡＮＤ回路にハイレベル電圧を出力している。

このため、（ｎ−ｋ）個のＡＮＤ回路は、出力部５０が出力した電圧と同じ電圧を（ｎ−ｋ）個の駆動回路に出力する。従って、出力部５０の出力電圧に応じて（ｎ−ｋ）個の半導体スイッチはオン又はオフに切替わる。

制御部３９は、ステップＳ４５を実行した後、Ａ／Ｄ変換部３４から第１電圧情報を取得し（ステップＳ４６）、Ａ／Ｄ変換部３５から第２電圧情報を取得する（ステップＳ４７）。次に、制御部３９は、ステップＳ４６で取得した第１電圧情報が示す第１電圧Ｖ１が、ステップＳ４７で取得した第２電圧情報が示す第２電圧Ｖ２以上であるか否かを判定する（ステップＳ４８）。制御部３９は、第１電圧Ｖ１が第２電圧Ｖ２以上であると判定した場合（Ｓ４８：ＹＥＳ）、出力部５０にローレベル電圧への切替えを指示する（ステップＳ４９）。

これにより、出力部５０は、ｎ個のＡＮＤ回路Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎに出力している電圧をローレベル電圧に切替え、（ｎ−ｋ）個の半導体スイッチはオフに切替わり、ｎ個の半導体スイッチＦ１，Ｆ２，・・・，Ｆｎがオフに維持される。結果、回路電流が、許可方向とは異なる方向に流れることが防止される。

制御部３９は、第１電圧Ｖ１が第２電圧Ｖ２未満であると判定した場合（Ｓ４８：ＮＯ）、出力部５０にハイレベル電圧への切替えを指示する（ステップＳ５０）。これにより、出力部５０は、ｎ個のＡＮＤ回路Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎに出力している電圧をハイレベル電圧に切替える。このとき、（ｎ−ｋ）個の出力部からハイレベル電圧が入力されている（ｎ−ｋ）個のＡＮＤ回路夫々は、自身に接続されている駆動回路に出力している電圧をハイレベル電圧に切替える。これにより、（ｎ−ｋ）個のＡＮＤ回路に対応する（ｎ−ｋ）個の半導体スイッチはオンに切替わる。結果、回路電流が許可方向に流れることが許可される。

制御部３９は、ステップＳ４９，Ｓ５０の一方を実行した後、ステップＳ５１を実行する。制御部３９は、タイマ３７が計時している計時時間が基準時間未満であると判定した場合（Ｓ５１：ＮＯ）、ステップＳ４６を実行する。計時時間が基準時間以上となるまで、出力部５０は、第１電圧Ｖ１及び第２電圧Ｖ２に基づいて、（ｎ−ｋ）個の半導体スイッチをオン又はオフに切替える。制御部３９は、ステップＳ５２を実行した後、ステップＳ５３を実行する。

以上のように、制御部３９は、回路電流の方向を制限すると判定した場合、出力部５０にハイレベル電圧又はローレベル電圧への切替えを指示することによって回路電流の方向を許可方向に制限する。出力部５０にハイレベル電圧への切替えを指示することは、ｎ個の半導体スイッチＦ１，Ｆ２，・・・，Ｆｎの中でｋ個の半導体スイッチを除く他の半導体スイッチである（ｎ−ｋ）個の半導体スイッチのオンへの切替えを指示することに相当する。出力部５０にローレベル電圧への切替えを指示することは、（ｎ−ｋ）個の半導体スイッチのオフへの切替えを指示することに相当する。実施形態２では、制御部３９が切替え部としても機能する。

このように、反転器２２及びコンパレータ２３ではなく、マイコン２１の制御部３９が回路電流の方向を制限してもよい。
実施形態２におけるスイッチ装置１０は、実施形態１におけるスイッチ装置１０が奏する効果を同様に奏する。

なお、実施形態１，２において、回路電流の方向の制限に用いるパラメータは、第１電圧Ｖ１及び第２電圧Ｖ２に限定されない。例えば、並列回路２０を介して流れる電流の方向を検出し、検出した電流の方向に基づいて、回路電流の方向を制限してもよい。また、半導体スイッチＦ１，Ｆ２，・・・，Ｆｎ夫々は、Ｎチャネル型のＦＥＴに限定されず、例えば、Ｐチャネル型のＦＥＴであってもよい。

開示された実施形態１，２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、上述した意味ではなく、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。

１ 電源システム
１０ スイッチ装置
１１ 第１蓄電器
１２ 第１負荷
１３ 第２蓄電器
１４ 第２負荷
１５ スタータ
１６ 蓄電器スイッチ
１７ 駆動回路
２０ 並列回路
２１ マイコン
２２ 反転器（切替え部の一部、切替え回路の一部）
２３ コンパレータ（切替え部の一部、切替え回路の一部）
２４ 電源スイッチ
２５ 第１検出回路
２６ 第２検出回路
３０，３１，３２ 入力部
３３，５０，Ｂ１，Ｂ２，・・・，Ｂｎ 出力部
３４，３５ Ａ／Ｄ変換部
３６ スイッチ切替え部
３７ タイマ
３８ 記憶部
３９ 制御部（制限判定部、切替え部、固定判定部、変更部）
４０ 内部バス
Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎ ＡＮＤ回路
Ｄ１，Ｄ２，・・・，Ｄｎ 駆動回路（オフ部）
Ｅ 記憶媒体
Ｆ１，Ｆ２，・・・，Ｆｎ 半導体スイッチ
Ｇ１，Ｇ２，・・・，Ｇｎ パターン
Ｐ コンピュータプログラム
Ｖ１ 第１電圧
Ｖ２ 第２電圧
Ｖｃｃ 所定電圧

Claims (7)

1. ｎ（ｎ：２以上の整数）個の半導体スイッチが並列に接続されているスイッチ装置であって、
   前記ｎ個の半導体スイッチを含む並列回路を介して流れる回路電流の方向を所定方向に制限するか否かを判定する制限判定部と、
   前記制限判定部によって、前記回路電流の方向を前記所定方向に制限すると判定された場合、前記ｎ個の半導体スイッチ中のｋ（ｋ：ｎ未満の自然数）個の半導体スイッチをオフに切替えるオフ部と、
   前記制限判定部によって、前記回路電流の方向を前記所定方向に制限すると判定された場合、前記ｎ個の半導体スイッチの中で前記ｋ個の半導体スイッチを除く他の半導体スイッチを、前記並列回路の両端の電圧に応じてオン又はオフに切替える切替え部と
   を備えるスイッチ装置。
2. 前記切替え部は、
   前記並列回路の一端の電圧が、前記並列回路の他端の電圧以上となった場合に前記他の半導体スイッチをオフに切替え、
   前記並列回路の一端の電圧が、前記並列回路の他端の電圧未満となった場合に前記他の半導体スイッチをオンに切替える
   請求項１に記載のスイッチ装置。
3. 前記ｎ個の半導体スイッチ中の少なくとも１つについて、オフに固定されているか否かを判定する固定判定部を備え、
   前記オフ部がオフに切替える前記ｋ個の半導体スイッチに、前記固定判定部によってオフに固定されていると判定された半導体スイッチが含まれる
   請求項１又は請求項２に記載のスイッチ装置。
4. 前記制限判定部は、前記回路電流の方向を前記所定方向に制限すると繰り返し判定し、
   前記制限判定部が前記回路電流の方向を制限すると判定した場合、前記オフ部がオフに切替えるｋ個の半導体スイッチ中の少なくとも１つを、前回にオフに切替えたｋ個の半導体スイッチとは異なる半導体スイッチに変更する変更部を備える
   請求項１から請求項３のいずれか１つに記載のスイッチ装置。
5. 並列に接続されたｎ（ｎ：２以上の整数）個の半導体スイッチを含む並列回路を介して流れる回路電流の方向を所定方向に制限するか否かを判定するステップと、
   前記回路電流の方向を前記所定方向に制限すると判定した場合に前記ｎ個の半導体スイッチ中のｋ（ｋ：ｎ未満の自然数）個の半導体スイッチをオフに切替えるステップと、
   前記回路電流の方向を前記所定方向に制限すると判定した場合に前記ｎ個の半導体スイッチの中で前記ｋ個の半導体スイッチを除く他の半導体スイッチを、前記並列回路の両端の電圧に応じてオン又はオフに切替えるステップと
   を含む制限方法。
6. コンピュータに、
   並列に接続されたｎ（ｎ：２以上の整数）個の半導体スイッチを含む並列回路を介して流れる回路電流の方向を所定方向に制限するか否かを判定するステップと、
   前記回路電流の方向を前記所定方向に制限すると判定した場合に前記ｎ個の半導体スイッチ中のｋ（ｋ：ｎ未満の自然数）個の半導体スイッチのオフへの切替えを指示するステップと、
   前記回路電流の方向を前記所定方向に制限すると判定した場合、前記ｎ個の半導体スイッチの中で前記ｋ個の半導体スイッチを除く他の半導体スイッチを、前記並列回路の両端の電圧に応じてオン又はオフに切替える切替え回路に切替えの実行を指示するステップと
   を実行させるためのコンピュータプログラム。
7. コンピュータに、
   並列に接続されたｎ（ｎ：２以上の整数）個の半導体スイッチを含む並列回路を介して流れる回路電流の方向を所定方向に制限するか否かを判定するステップと、
   前記回路電流の方向を前記所定方向に制限すると判定した場合に前記ｎ個の半導体スイッチ中のｋ（ｋ：ｎ未満の自然数）個の半導体スイッチのオフへの切替えを指示するステップと、
   前記回路電流の方向を前記所定方向に制限すると判定した場合に、前記ｎ個の半導体スイッチの中で前記ｋ個の半導体スイッチを除く他の半導体スイッチのオン又はオフへの切替えを、前記並列回路の両端の電圧に応じて指示するステップと
   を実行させるためのコンピュータプログラム。

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