JP2020188598A - 電源装置および電子制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】別系統の電源ライン間を接続するスイッチの故障診断を行える電源装置、および当該電源装置を備える電子制御装置を提供する。【解決手段】電源ユニットＰＷＵ１は、電源ラインＰＬ１を介して負荷ＬＤ１に電源を供給し、電源ユニットＰＷＵ２は、電源ラインＰＬ２を介して負荷ＬＤ２に電源を供給する。スイッチＳＷは、電源ラインＰＬ１と電源ラインＰＬ２とを接続する。診断回路ＳＤＧＣは、電源ユニットＰＷＵ１からの出力電圧Ｖｄと、電源ユニットＰＷＵ２からの、出力電圧Ｖｄとは値が異なる出力電圧Ｖｓとの間の、予め設定された差電圧（｜Ｖｄ−Ｖｓ｜）を用いてスイッチＳＷの故障診断を行う。【選択図】図１

Description

本発明は、電源装置および電子制御装置に関し、例えば、冗長化された電源装置の診断方式に関する。

特許文献１には、電源と負荷との間に接続される半導体スイッチを対象に、当該半導体スイッチのオン時およびオフ時の各両端電圧をモニタすることで故障診断を行う電源ユニットが示される。特許文献２には、重要負荷とメインバッテリとの間をメインリレーで接続し、重要負荷とサブバッテリとの間をサブリレーで接続した車載電源用のスイッチ装置が示される。メインリレーは、メインバッテリの電源線が地絡した場合に非導通となり、サブリレーは、サブバッテリの電源線が地絡した場合に非導通となる。

特開２０１２−７００５５号公報 特開２０１７−１４０９２０号公報

例えば、車載用を代表とする高い安全性が要求されるシステムでは、電源の冗長化が必要とされる場合がある。電源の冗長化方式として、例えば、負荷に電源ラインを介して電源供給を行うメイン電源に加えて、当該電源ラインに、別の電源ラインからスイッチを介して電源供給を行うバックアップ電源を設けることが考えられる。この方式は、スイッチが正常があることが前提となるため、スイッチのレイテント故障（潜在故障）を診断する必要がある。しかし、例えば、特許文献１のような故障診断方式では、このような電源ライン間を接続するスイッチに対する故障診断は困難となり得る。

本発明は、このようなことに鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、別系統の電源ライン間を接続するスイッチの故障診断を行える電源装置、および当該電源装置を備える電子制御装置を提供することにある。

本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される実施の形態のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。

一実施の形態による電源装置は、第１および第２の電源ユニットと、スイッチと、診断回路とを有する。第１の電源ユニットは、第１の電源ラインを介して第１の負荷に電源を供給し、第２の電源ユニットは、第２の電源ラインを介して第２の負荷に電源を供給する。スイッチは、第１の電源ラインと第２の電源ラインとを接続する。診断回路は、第１の電源ユニットからの第１の出力電圧と、第２の電源ユニットからの、第１の出力電圧とは値が異なる第２の出力電圧との間の、予め設定された差電圧を用いてスイッチの故障診断を行う。

本願において開示される発明のうち、代表的な実施の形態によって得られる効果を簡単に説明すると、別系統の電源ライン間を接続するスイッチの故障診断が実現可能になる。

本発明の実施の形態１による電源装置の主要部の構成例を示す概略図である。 （ａ）および（ｂ）は、図１の電源装置の動作例を示す波形図である。 図１において、故障検出制御回路による差電圧の設定方法の一例を示す説明図である。 本発明の実施の形態２による電子制御装置の主要部の構成例を示す概略図である。 図４における診断回路の概略動作例を示す波形図である。 図４における診断回路の各種故障検出時の概略動作例を示す説明図である。 図４において、マイコンの起動時に診断回路によって行われる故障診断の動作例を示す波形図である。 図４において、マイコンの通常動作時に診断回路によって行われる故障診断の動作例を示す波形図である。 マイコンの通常動作時の図８とは異なる動作例を示す波形図である。 マイコンの通常動作時の図８とは更に異なる動作例を示す波形図である。 図４における診断回路の詳細な構成例を示す回路ブロック図である。 図１１における故障判定回路の詳細な構成例を示す回路ブロック図である。 本発明の実施の形態３による電源装置の主要部の構成例を示す概略図である。 （ａ）および（ｂ）は、図１３の電源装置の動作例を示す波形図である。 （ａ）は、本発明の第１の比較例となる電源装置の主要部の構成例を示す概略図であり、（ｂ）および（ｃ）は、（ａ）の動作例を示す波形図である。 （ａ）は、本発明の第２の比較例となる電源装置の主要部の構成例を示す概略図であり、（ｂ）および（ｃ）は、（ａ）の動作例を示す波形図である。

以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらは互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。

さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

（実施の形態１）
《電源装置（比較例）の概略および問題点》
まず、実施の形態１の電源装置の説明に先立ち、比較例となる電源装置について説明する。図１５（ａ）は、本発明の第１の比較例となる電源装置の主要部の構成例を示す概略図であり、図１５（ｂ）および図１５（ｃ）は、図１５（ａ）の動作例を示す波形図である。図１５（ａ）に示す電源装置は、電源ユニットＰＷＵと、スイッチＳＷ’と、故障検出回路ＦＤＥＴ’と、スイッチドライバＤＶとを有する。電源ユニットＰＷＵは、スイッチＳＷ’を介して負荷ＬＤに電源を供給する。スイッチドライバＤＶは、スイッチＳＷ’のオン・オフを制御する。

故障検出回路ＦＤＥＴ’は、スイッチＳＷ’のオン時とオフ時の両端電圧（Ｖｄ，Ｖｓ）に基づいて、スイッチＳＷ’の故障を診断する。具体的には、故障検出回路ＦＤＥＴ’は、図１５（ｂ）に示されるように、スイッチＳＷ’がオンであるにも関わらず、その両端電圧間の電圧差検出値Ｖｄｓ（＝｜Ｖｄ−Ｖｓ｜）がしきい値電圧Ｖｔｈ＿ｏよりも大きい場合に断線故障有りと診断する。また、故障検出回路ＦＤＥＴ’は、図１５（ｃ）に示されるように、スイッチＳＷ’がオフであるにも関わらず、その両端電圧間の電圧差検出値Ｖｄｓがしきい値電圧Ｖｔｈ＿ｃよりも小さい場合にショート故障有りと診断する。

図１６（ａ）は、本発明の第２の比較例となる電源装置の主要部の構成例を示す概略図であり、図１６（ｂ）および図１６（ｃ）は、図１６（ａ）の動作例を示す波形図である。図１６（ａ）に示す電源装置は、２個の電源ユニットＰＷＵ１，ＰＷＵ２と、スイッチＳＷと、図１５（ａ）の場合と同様のスイッチドライバＤＶおよび故障検出回路ＦＤＥＴ’とを有する。電源ユニットＰＷＵ１は、電源ラインＰＬ１を介して負荷ＬＤ１に電源を供給し、電源ユニットＰＷＵ２は、電源ラインＰＬ２を介して負荷ＬＤ２に電源を供給する。

例えば、負荷ＬＤ１の動作に高い安全性が要求される場合、負荷ＬＤ１に対する電源を二重化することが望まれる。ただし、単純に負荷ＬＤ１に対する電源を二重化すると、コストの増大等が生じ得る。そこで、図１６（ａ）に示されるように、電源ラインＰＬ１と電源ラインＰＬ２とを接続するスイッチＳＷを設ける冗長化方式が考えられる。これにより、電源ユニットＰＷＵ２を、負荷ＬＤ２用の電源としてだけでなく、電源ユニットＰＷＵ１のバックアップ用電源としても使用できる。すなわち、電源ユニットＰＷＵ１に故障が生じた場合であっても、電源ユニットＰＷＵ２からスイッチＳＷを介して負荷ＬＤ１に電源を供給することが可能になる。

このような冗長化方式は、スイッチＳＷが正常であることが前提となるため、スイッチＳＷの故障（詳細にはレイテント故障（潜在故障））を診断する必要がある。しかし、図１６（ａ）に示されるように、図１５（ａ）に示した故障検出回路ＦＤＥＴ’をそのまま適用すると、電源ユニットＰＷＵ１からの出力電圧Ｖｄと、電源ユニットＰＷＵ２からの出力電圧Ｖｓとが同等レベルの場合、スイッチＳＷの故障診断は困難となる。

具体的には、電源ユニットＰＷＵ１，ＰＷＵ２からの同等レベルの出力電圧Ｖｄ，Ｖｓに伴い、スイッチＳＷの両端電圧間の電圧差検出値Ｖｄｓ（＝｜Ｖｄ−Ｖｓ｜）は、スイッチＳＷのオン・オフに関わらず略ゼロとなる。その結果、故障検出回路ＦＤＥＴ’は、図１６（ｂ）に示されるように、図１５（ｂ）における断線故障有りの状態を検出できないため、断線故障有りにも関わらず正常と誤診断する。また、故障検出回路ＦＤＥＴ’は、図１６（ｃ）に示されるように、図１５（ｃ）における正常の状態を検出できないため、正常であるにも関わらずショート故障有りと誤診断する。

《電源装置（実施の形態１）の構成》
図１は、本発明の実施の形態１による電源装置の主要部の構成例を示す概略図である。図１に示す電源装置は、図１６（ａ）の場合と同様の電源ユニットＰＷＵ１，ＰＷＵ２、スイッチＳＷおよびスイッチドライバＤＶに加えて、診断回路ＳＤＧＣを有する。電源ユニットＰＷＵ１は、電源ラインＰＬ１を介して負荷ＬＤ１に電源を供給し、電源ユニットＰＷＵ２は、電源ラインＰＬ２を介して負荷ＬＤ２に電源を供給する。スイッチＳＷは、電源ラインＰＬ１と電源ラインＰＬ２とを接続する。スイッチＳＷは、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）等によって構成される。負荷ＬＤ１，ＬＤ２は、例えば、マイクロコントローラ（マイコン）や、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等を代表とする各種ハードウェアである。

診断回路ＳＤＧＣは、電源ユニットＰＷＵ１からの出力電圧Ｖｄと、電源ユニットＰＷＵ２からの、出力電圧Ｖｄとは値が異なる出力電圧Ｖｓとの間の、予め設定された差電圧（明細書ではΔＶＤＳと呼ぶ）を用いてスイッチＳＷの故障診断を行う。具体的には、診断回路ＳＤＧＣは、故障検出制御回路ＦＣＴＬａと、故障検出回路ＦＤＥＴａとを有し、例えば、専用回路、ＦＰＧＡ等といったハードウェアや、またはＣＰＵによるプログラム処理や、あるいはハードウェアとソフトウェアの組み合わせによって実現される。

故障検出制御回路ＦＣＴＬａは、スイッチＳＷの故障診断を開始する際に、電源ユニットＰＷＵ１または電源ユニットＰＷＵ２の少なくとも一方へ、電圧設定信号ＶＳＥＴ１，ＶＳＥＴ２を介して出力電圧の変更命令を発行することで、差電圧ΔＶＤＳを設定する。また、故障検出制御回路ＦＣＴＬａは、スイッチＳＷの故障診断を終了する際に、電圧設定信号ＶＳＥＴ１，ＶＳＥＴ２を介して差電圧ΔＶＤＳの設定を解除する命令を発行する。さらに、故障検出制御回路ＦＣＴＬａは、この故障診断の開始から終了までの期間で故障検出イネーブル信号ＴＥＮをアサートする。

故障検出回路ＦＤＥＴａは、故障検出イネーブル信号ＴＥＮのアサート期間で、スイッチ制御信号ＳｓｗおよびスイッチドライバＤＶを介して、スイッチＳＷのオンとオフの切替を少なくとも１回以上行う。そして、故障検出回路ＦＤＥＴａは、スイッチＳＷをオンに制御した際のスイッチＳＷの両端電圧（出力電圧Ｖｄ，Ｖｓ）とスイッチＳＷをオフに制御した際の両端電圧（Ｖｄ，Ｖｓ）とを検出することでスイッチＳＷの故障診断を行う。

《電源装置（実施の形態１）の動作》
図２（ａ）および図２（ｂ）は、図１の電源装置の動作例を示す波形図である。図２（ａ）および図２（ｂ）の故障検出期間Ｔｄｅｔに示されるように、スイッチＳＷの故障診断は、差電圧ΔＶＤＳが設定された状態で行われる。この例では、故障検出制御回路ＦＣＴＬａは、電源ユニットＰＷＵ１に対して、電圧設定信号ＶＳＥＴ１を用いて電源ユニットＰＷＵ２の出力電圧Ｖｓよりも差電圧ΔＶＤＳだけ高い出力電圧Ｖｄを出力するよう指示する。また、故障検出制御回路ＦＣＴＬａは、スイッチＳＷの故障診断（故障検出期間Ｔｄｅｔ）を終了する際に、電圧設定信号ＶＳＥＴ１を用いて差電圧ΔＶＤＳの設定を解除する指示を発行する。

故障検出期間Ｔｄｅｔにおいて、故障検出回路ＦＤＥＴａは、スイッチ制御信号ＳｓｗおよびスイッチドライバＤＶを介して、スイッチＳＷのオンとオフの切替を少なくとも１回以上行う。この例では、便宜上、オンとオフの切替が複数回行われる場合が示される。また、この例では、スイッチドライバＤＶは、スイッチ制御信号Ｓｓｗに応じてスイッチ制御電圧Ｖｇを‘Ｈ’レベルに駆動することでスイッチＳＷをオンに制御し、‘Ｌ’レベルに駆動することでスイッチＳＷをオフに制御する。

スイッチＳＷが正常状態の場合（断線故障もショート故障も無い場合）、スイッチＳＷの両端電圧間の電圧差検出値Ｖｄｓ（＝｜Ｖｄ−Ｖｓ｜）は、図２（ａ）および図２（ｂ）の正常状態１０ａ，１１ａに示されるように、スイッチＳＷのオン期間Ｔｏｎでは略ゼロとなり、スイッチＳＷのオフ期間Ｔｏｆｆでは略差電圧ΔＶＤＳとなる。一方、断線故障有りの場合、スイッチＳＷをオンに制御できなくなるため、図２（ａ）の断線有り１０ｂ，１０ｃに示されるように、スイッチＳＷの両端電圧間の電圧差検出値Ｖｄｓは、スイッチＳＷのオン期間Ｔｏｎであるにも関わらず略ゼロにならない。また、ショート故障有りの場合、スイッチＳＷをオフに制御できなくなるため、図２（ｂ）のショート有り１１ｂ，１１ｃに示されるように、スイッチＳＷの両端電圧間の電圧差検出値Ｖｄｓは、スイッチＳＷのオフ期間Ｔｏｆｆであるにも関わらず略差電圧ΔＶＤＳにならない。

そこで、故障検出回路ＦＤＥＴａは、図２（ａ）に示されるように、スイッチＳＷのオン期間Ｔｏｎを断線故障検出期間ＴｄｅｔＯとして、スイッチＳＷをオンに制御した際の両端電圧間の電圧差検出値Ｖｄｓが予め定めたしきい値電圧よりも大きい場合に断線故障有りと診断する。この例では、２種類のしきい値電圧Ｖｔｈ＿ｏ１，Ｖｔｈ＿ｏ２（０＜Ｖｔｈ＿ｏ１＜Ｖｔｈ＿ｏ２＜ΔＶＤＳ）が設けられる。故障検出回路ＦＤＥＴａは、両端電圧間の電圧差検出値Ｖｄｓがしきい値電圧Ｖｔｈ＿ｏ２よりも大きい場合には完全断線有り１０ｂと診断し、しきい値電圧Ｖｔｈ＿ｏ１よりも大きく、しきい値電圧Ｖｔｈ＿ｏ２以下の場合にはハーフ断線有り１０ｃと診断する。

また、故障検出回路ＦＤＥＴａは、図２（ｂ）に示されるように、スイッチＳＷのオフ期間Ｔｏｆｆをショート故障検出期間ＴｄｅｔＳとして、スイッチＳＷをオフに制御した際の両端電圧間の電圧差検出値Ｖｄｓが予め定めたしきい値電圧よりも小さい場合にショート故障有りと診断する。この例では、２種類のしきい値電圧Ｖｔｈ＿ｃ１，Ｖｔｈ＿ｃ２（０＜Ｖｔｈ＿ｃ１＜Ｖｔｈ＿ｃ２＜ΔＶＤＳ）が設けられる。故障検出回路ＦＤＥＴａは、両端電圧間の電圧差検出値Ｖｄｓがしきい値電圧Ｖｔｈ＿ｃ１よりも小さい場合には完全ショート有り１１ｂと診断し、しきい値電圧Ｖｔｈ＿ｃ２よりも小さく、しきい値電圧Ｖｔｈ＿ｃ１以上の場合にはハーフショート有り１１ｃと診断する。

《差電圧の設定方法》
図３は、図１において、故障検出制御回路による差電圧の設定方法の一例を示す説明図である。ここでは、負荷ＬＤ１，ＬＤ２の電源電圧仕様として、上限電圧ＶｌｍｔＨから下限電圧ＶｌｍｔＬの範囲が許容されている場合を想定する。例えば、上限電圧ＶｌｍｔＨは、０．８５Ｖ等のティピカル電圧Ｖｔｙｐを基準として＋５％の電圧であり、下限電圧ＶｌｍｔＬは、ティピカル電圧Ｖｔｙｐを基準として−５％の電圧である。また、電源ユニットＰＷＵ１，ＰＷＵ２では、定常的に±２％（±１％の定常リップルと±１％の定常誤差）の出力電圧変動が生じる場合を想定する。

このような前提のもとで差電圧ΔＶＤＳを設定する方法として、図３の“ｃａｓｅ１”には、２個の電源ユニットＰＷＵ１，ＰＷＵ２の一方（この例ではＰＷＵ１）を制御する方法が示され、“ｃａｓｅ２”には、２個の電源ユニットＰＷＵ１，ＰＷＵ２の両方を制御する方法が示される。“ｃａｓｅ１”では、差電圧ΔＶＤＳを設定する際に、電源ユニットＰＷＵ２の出力電圧Ｖｓはティピカル電圧Ｖｔｙｐをそのまま維持し、電源ユニットＰＷＵ１の出力電圧Ｖｄはティピカル電圧Ｖｔｙｐ±３％（この例では＋３％）に設定される。

この場合、３％分の差電圧ΔＶＤＳが設定される。仮に、電源ユニットＰＷＵ１の出力電圧Ｖｄにおいて定常的に＋２％の出力電圧変動が生じた場合であっても、負荷ＬＤ１の電源電圧（Ｖｄ）は、上限電圧ＶｌｍｔＨを超えない。しかし、例えば、負荷ＬＤ１において負荷急変（負荷電流の急変）が生じると、それに応じて電源ユニットＰＷＵ１の出力電圧Ｖｄも変動するため、負荷ＬＤ１の電源電圧は、一時的に上限電圧ＶｌｍｔＨを超え得る。このため、差電圧ΔＶＤＳを縮小するか、または、定常リップル、定常誤差および負荷急変に伴う出力電圧変動が小さい高性能な電源ユニットＰＷＵ１を用いる必要性が生じる。

一方、“ｃａｓｅ２”では、差電圧ΔＶＤＳを設定する際に、電源ユニットＰＷＵ１，ＰＷＵ２の出力電圧Ｖｄ，Ｖｓの一方（この例ではＶｄ）がティピカル電圧Ｖｔｙｐ＋１．５％に設定され、他方（Ｖｓ）がティピカル電圧Ｖｔｙｐ−１．５％に設定される。これにより、“ｃａｓｅ１”の場合と同じく、３％分の差電圧ΔＶＤＳが設定される。“ｃａｓｅ２”では、“ｃａｓｅ１”の場合と異なり、例えば、出力電圧Ｖｄにおいて定常的に＋２％の出力変動が生じた場合であっても、上限電圧ＶｌｍｔＨに対して更に１．５％分のマージンを確保することができる。

その結果、“ｃａｓｅ１”と比較して、差電圧ΔＶＤＳを拡大できるか、または、電源ユニットＰＷＵ１，ＰＷＵ２に対して求められる性能を緩和することができる。以上のように、故障検出制御回路ＦＣＴＬａは、故障診断を開始する際に、２個の電源ユニットＰＷＵ１，ＰＷＵ２の少なくとも一方へ出力電圧の変更命令を発行すればよく、望ましくは、２個の電源ユニットの両方へ出力電圧の変更命令（電圧設定信号ＶＳＥＴ１，ＶＳＥＴ２）を発行すればよい。

《実施の形態１の主要な効果》
以上、実施の形態１の電源装置では、予め設定された差電圧ΔＶＤＳを用いることで、別系統の電源ラインＰＬ１，ＰＬ２間を接続するスイッチＳＷの故障診断が実現可能になる。これにより、例えば、バックアップ電源（ＰＷＵ２）と所定の負荷（ＬＤ１）とを接続し、メイン電源（ＰＷＵ１）の故障時にオンとなるスイッチＳＷの故障を検出することができ、電源装置および負荷を含むシステムの安全性を高めることが可能になる。

なお、ここでは、故障診断を行う際に差電圧ΔＶＤＳを設定し、故障診断を終了する際に差電圧ΔＶＤＳの設定を解除する方式を示したが、場合によっては、故障診断の実行有無に関わらず、常時、差電圧ΔＶＤＳを設定するような方式であってもよい。すなわち、例えば、負荷ＬＤ１および負荷ＬＤ２は、それぞれ、図３の“ｃａｓｅ２”に示される出力電圧Ｖｄおよび出力電圧Ｖｓで通常動作を行ってもよい。

（実施の形態２）
《電子制御装置の構成》
図４は、本発明の実施の形態２による電子制御装置の主要部の構成例を示す概略図である。図４に示す電子制御装置ＥＣＵは、例えば、車載用のＥＣＵ（Electronic Control Unit）であり、配線基板等によって構成される。当該配線基板には、２個の電源ユニットＰＷＵ１，ＰＷＵ２と、２個のマイコンＭＣＵ１，ＭＣＵ２と、スイッチドライバＤＶと、スイッチＳＷとが搭載される。２個のマイコンＭＣＵ１，ＭＣＵ２は、それぞれ、図１の負荷ＬＤ１，ＬＤ２に対応する。例えば、マイコンＭＣＵ１は、車両の走行制御用であり、マイコンＭＣＵ２は、車両の周辺機器の制御用である。この場合、マイコンＭＣＵ１には、マイコンＭＣＵ２よりも高い安全性が要求される。

電源ユニットＰＷＵ１は、電源回路ＰＳ１と、電源監視回路ＶＭＮ１と、監視用電源回路ＰＳｍ１とを備える。電源回路ＰＳ１は、外部バッテリからのバッテリ電圧ＶＢ（代表的には１２Ｖ）を受けて出力電圧Ｖｄを生成し、電源ラインＰＬ１を介してマイコンＭＣＵ１に電源（出力電圧Ｖｄ）を供給する。電源監視回路ＶＭＮ１は、出力電圧Ｖｄを監視し、電圧低下等の異常を検出した場合には、故障検出信号ＦＴ１をアサートすることでマイコンＭＣＵ１，ＭＣＵ２へ通知する。監視用電源回路ＰＳｍ１は、バッテリ電圧ＶＢを受けて電源監視回路ＶＭＮ１の電源を生成する。

同様に、電源ユニットＰＷＵ２は、電源回路ＰＳ２と、電源監視回路ＶＭＮ２と、監視用電源回路ＰＳｍ２とを備える。電源回路ＰＳ２は、バッテリ電圧ＶＢを受けて出力電圧Ｖｓを生成し、電源ラインＰＬ２を介してマイコンＭＣＵ２に電源（出力電圧Ｖｓ）を供給する。電源監視回路ＶＭＮ２は、出力電圧Ｖｓを監視し、電圧低下等の異常を検出した場合には、故障検出信号ＦＴ２をアサートすることでマイコンＭＣＵ２へ通知する。監視用電源回路ＰＳｍ２は、バッテリ電圧ＶＢを受けて電源監視回路ＶＭＮ２の電源を生成する。

ここで、診断回路ＳＤＧＣは、図１の場合と同様に故障検出回路ＦＤＥＴａ１および故障検出制御回路ＦＣＴＬａ１を有し、図４の例では、マイコンＭＣＵ２に搭載される。診断回路ＳＤＧＣをマイコンＭＣＵ２に搭載することで、例えば、配線基板上の専用部品として搭載するような場合と比較してコストの低減等が図れる。また、詳細は後述するが、図４の例では、マイコンＭＣＵ１は、マイコンＭＣＵ２の診断回路ＳＤＧＣへ負荷急変通知信号Ｓｌｃ１および状態通知信号Ｓｓｔ１を出力可能となっている。同様に、マイコンＭＣＵ２も、内部の診断回路ＳＤＧＣへ負荷急変通知信号Ｓｌｃ２および状態通知信号Ｓｓｔ２を出力可能となっている。

《診断回路の概略動作》
図５は、図４における診断回路の概略動作例を示す波形図である。ここでは、説明を簡素化するため、電源ユニットＰＷＵ１からの出力電圧Ｖｄによって差電圧ΔＶＤＳを設定する場合を想定する。図５において、診断回路ＳＤＧＣは、電源ユニットＰＷＵ１からの故障検出信号ＦＴ１のネゲート期間（ここでは‘Ｌ’レベル期間）でスイッチＳＷの故障診断を行う。具体的には、故障検出制御回路ＦＣＴＬａ１は、故障診断の開始時および終了時に、それぞれ、故障検出イネーブル信号ＴＥＮをアサートおよびネゲートする。

また、故障検出制御回路ＦＣＴＬａ１は、故障診断の開始時に電圧設定信号ＶＳＥＴ１を用いて差電圧ΔＶＤＳの設定を指示する。そして、期間ｔｄ後に差電圧ΔＶＤＳの設定が実際に完了した段階で、故障検出回路ＦＤＥＴａ１は、スイッチ制御信号Ｓｓｗを用いてスイッチＳＷのオンとオフの切替を行う。故障検出イネーブル信号ＴＥＮのアサート期間（ここでは‘Ｈ’レベル期間）は、故障検出期間Ｔｄｅｔである。故障検出期間Ｔｄｅｔにおいて、スイッチＳＷのオン期間は、図２（ａ）で述べた断線故障検出期間ＴｄｅｔＯであり、スイッチＳＷのオフ期間は、図２（ｂ）で述べたショート故障検出期間ＴｄｅｔＳである。例えば、故障検出期間Ｔｄｅｔ内でスイッチＳＷのオンとオフの切替を１回行う場合、故障検出期間Ｔｄｅｔは、ｍｓレベル等であってよい。

一方、故障検出回路ＦＤＥＴａ１は、前述した故障診断の結果に基づきスイッチＳＷに故障（レイテント故障）が無く、かつ、故障検出信号ＦＴ１がアサートされた場合（すなわち電源ユニットＰＷＵ１の故障が検出された場合）、スイッチ制御信号Ｓｓｗを用いてスイッチＳＷをオンに制御する。その結果、高い安全性が要求されるマイコンＭＣＵ１に対して電源ユニットＰＷＵ２からスイッチＳＷを介して電源を供給することが可能になる。また、このような電源救済に伴うスイッチＳＷのオン期間では、当該オン期間を維持する必要があるため、故障検出イネーブル信号ＴＥＮは、ネゲートレベルに保たれる。

図６は、図４における診断回路の各種故障検出時の概略動作例を示す説明図である。図６において、まず、スイッチＳＷの完全ショート故障（図２（ｂ）の完全ショート有り１１ｂ）が検出された場合、診断回路ＳＤＧＣは、故障検出イネーブル信号ＴＥＮをネゲートレベルに保つことでスイッチＳＷの故障診断を停止すると共にスイッチ制御信号Ｓｓｗのオフレベルを維持する。さらに、診断回路ＳＤＧＣは、電源ユニットＰＷＵ２とマイコンＭＣＵ２の動作の停止を指示する。

その結果、電源ユニットＰＷＵ１によってマイコンＭＣＵ１が動作している一方で、電源ユニットＰＷＵ２とマイコンＭＣＵ２は動作を停止している状態が構築される。スイッチＳＷが完全ショートしている状態で、仮に動作中の電源ユニットＰＷＵ２またはマイコンＭＣＵ２に何らかの異変が生じた場合、スイッチＳＷを介して電源ユニットＰＷＵ１またはマイコンＭＣＵ１の動作に影響が生じ得る。そこで、ここでは、電源ユニットＰＷＵ２とマイコンＭＣＵ２の動作を停止する制御が行われる。

次に、スイッチＳＷの完全断線故障（図２（ａ）の完全断線有り１０ｂ）が検出された場合、診断回路ＳＤＧＣは、完全ショート故障の場合と同様に、スイッチＳＷの故障診断を停止すると共にスイッチ制御信号Ｓｓｗのオフレベルを維持する。ただし、この際には、前述した完全ショート故障の場合と異なり、電源ユニットＰＷＵ１およびマイコンＭＣＵ１の動作と、電源ユニットＰＷＵ２およびマイコンＭＣＵ２の動作は、そのまま維持される。その結果、電源ユニットＰＷＵ１によってマイコンＭＣＵ１が動作し、これとは独立に、電源ユニットＰＷＵ２によってマイコンＭＣＵ２が動作している状態が構築される。

続いて、スイッチＳＷのハーフ故障（図２（ａ）のハーフ断線有り１０ｃまたは図２（ｂ）のハーフショート有り１１ｃ）が検出された場合、診断回路ＳＤＧＣは、スイッチＳＷの正常時の場合と同様に、故障検出イネーブル信号ＴＥＮを適宜アサートすることでスイッチＳＷの故障診断を継続する。この際に、電源ユニットＰＷＵ１およびマイコンＭＣＵ１の動作と、電源ユニットＰＷＵ２およびマイコンＭＣＵ２の動作も、そのまま維持される。その結果、スイッチＳＷの正常時の場合と同様の動作状態が構築される。

次に、電源回路ＰＳ１の故障が検出された場合（故障検出信号ＦＴ１のアサート時）、診断回路ＳＤＧＣは、スイッチＳＷの故障診断を停止すると共にスイッチ制御信号Ｓｓｗをオンレベルに保つ。その結果、電源回路ＰＳ１が故障に伴い停止した状態で、電源ユニットＰＷＵ２によってマイコンＭＣＵ２が動作していると共に、スイッチＳＷを介してマイコンＭＣＵ１も動作している状態が構築される。

続いて、電源回路ＰＳ２の故障が検出された場合（故障検出信号ＦＴ２のアサート時）、診断回路ＳＤＧＣは、スイッチＳＷの故障診断を停止すると共にスイッチ制御信号Ｓｓｗをオフレベルに保つ。その結果、電源ユニットＰＷＵ１によってマイコンＭＣＵ１が動作している状態で、これとは完全に分離された形で、電源回路ＰＳ２が故障によって停止し、これに伴いマイコンＭＣＵ２の動作も停止している状態が構築される。

以上のような制御によって、各種単一故障が生じた場合であってもマイコンＭＣＵ１の動作を優先的に維持することが可能になり、車両の安全性を高めることが可能になる。例えば、車両の走行中にマイコンＭＣＵ１への電源供給が突然停止するといった事態を未然に防止することが可能になる。なお、スイッチＳＷの完全ショート故障、完全断線故障、またはハーフ故障といったレイテント故障が検出された場合であっても、当該故障のみの状態では、マイコンＭＣＵ１の動作を維持できる。ただし、例えば、当該故障に加えて、電源回路ＰＳ１の故障が生じたような場合には問題が起こり得る。したがって、実用上、診断回路ＳＤＧＣは、例えば、スイッチＳＷのレイテント故障を検出した場合、早期の修理が必要な旨をユーザに通知する。

《診断回路の詳細動作》
図７は、図４において、マイコンの起動時に診断回路によって行われる故障診断の動作例を示す波形図である。図８は、図４において、マイコンの通常動作時に診断回路によって行われる故障診断の動作例を示す波形図である。図９は、マイコンの通常動作時の図８とは異なる動作例を示す波形図であり、図１０は、マイコンの通常動作時の図８とは更に異なる動作例を示す波形図である。ここでは、説明を簡素化するため、電源ユニットＰＷＵ１からの出力電圧Ｖｄによって差電圧ΔＶＤＳを設定する場合を想定する。

図７において、電源ユニットＰＷＵ１，ＰＷＵ２に対するパワーオン信号がアサートされると、各電源ユニットＰＷＵ１，ＰＷＵ２の各出力電圧Ｖｄ，Ｖｓは、規定の初期値に向けて上昇する。出力電圧Ｖｄ，Ｖｓが初期値に到達すると、例えば、パワーオンリセット回路等によってマイコンＭＣＵ２のリセット状態が解除されたのち、ブート期間Ｔｂの中でマイコンＭＣＵ２のブートプログラムが実行される。診断回路ＳＤＧＣは、例えば、このブートプログラムを用いて実装可能である。

故障検出制御回路ＦＣＴＬａ１は、ブート期間Ｔｂの中で故障検出イネーブル信号ＴＥＮをアサートすると共に、電源ユニットＰＷＵ１へ、電圧設定信号ＶＳＥＴ１を介して差電圧ΔＶＤＳを設定するための出力電圧Ｖｄを指示する。故障検出イネーブル信号ＴＥＮのアサート期間（故障検出期間Ｔｄｅｔ）において、出力電圧Ｖｄが目標値に到達すると、故障検出回路ＦＤＥＴａ１は、スイッチ制御信号Ｓｓｗを用いてスイッチＳＷのオンとオフの切替を１回行う。この際のスイッチＳＷのオン期間は、断線故障検出期間ＴｄｅｔＯであり、スイッチＳＷのオフ期間は、ショート故障検出期間ＴｄｅｔＳである。

故障検出制御回路ＦＣＴＬａ１は、このようにしてスイッチＳＷの故障診断を行ったのち、故障検出イネーブル信号ＴＥＮをネゲートすると共に、電源ユニットＰＷＵ１へ、電圧設定信号ＶＳＥＴ１を用いて差電圧ΔＶＤＳの設定の解除を指示する。その後、マイコンＭＣＵ２（マイコンＭＣＵ１も同様）は、ブート期間Ｔｂから通常動作期間Ｔａへ遷移する。ただし、診断回路ＳＤＧＣによってスイッチＳＷの故障が検出された場合には、通常動作期間Ｔａへの遷移が行われないように制御される。

このような起動時診断によって、例えば、マイコンが通常動作を行う前（ひいては車両を実際に走行させる前）の時点でスイッチＳＷのレイテント故障を検出できるため、車両の安全性を高めることができる。なお、ここでは、マイコンＭＣＵ１，ＭＣＵ２がほぼ同時に起動する例を示したが、例えば、先にマイコンＭＣＵ２を起動し、マイコンＭＣＵ２によってスイッチＳＷの正常状態が確認された段階で、マイコンＭＣＵ１を起動する（リセット状態を解除する）ような方式を用いてもよい。

図８において、マイコンＭＣＵ１，ＭＣＵ２の通常動作時（図７の通常動作期間Ｔｎ）では、故障検出制御回路ＦＣＴＬａ１は、例えば、予め定めた診断周期Ｔｃｙｃ毎に故障検出イネーブル信号ＴＥＮを所定の期間アサートすることで、スイッチＳＷの故障診断を定期的に行う。一方、マイコンＭＣＵ１，ＭＣＵ２の通常動作時では、処理内容の変化や、または、マイコン内の各内部回路におけるアクティブ・スタンバイへの遷移等に伴い、マイコン電流の急変（所謂、負荷急変）が生じる。この場合、負荷急変に応じて、出力電圧Ｖｄ，Ｖｓ（この例ではＶｄ）の電圧変動１５が生じ得る。故障検出期間Ｔｄｅｔ内に電圧変動１５が生じた場合、診断回路ＳＤＧＣで誤診断が生じる恐れがある。

そこで、図８に示されるように、故障検出回路ＦＤＥＴａ１は、故障検出期間Ｔｄｅｔ内で、スイッチ制御信号Ｓｓｗを用いてスイッチＳＷのオンとオフの切替を連続して複数回（Ｎ回）行う。そして、故障検出回路ＦＤＥＴａ１は、スイッチＳＷのＮ回のオン（すなわち断線故障検出期間ＴｄｅｔＯ）に伴うＮ回分の両端電圧（Ｖｄ，Ｖｓ）と、スイッチＳＷのＮ回のオフ（すなわちショート故障検出期間ＴｄｅｔＳ）に伴うＮ回分の両端電圧とを検出することで故障診断を行う。

具体的には、故障検出回路ＦＤＥＴａ１は、例えば、断線故障検出期間ＴｄｅｔＯでのＮ回分の診断結果に対する多数決判定等によって断線故障有無の最終的な診断結果を定め、ショート故障検出期間ＴｄｅｔＳでのＮ回分の診断結果に対する多数決判定等によってショート故障有無の最終的な診断結果を定める。これによって、負荷急変に伴う電圧変動１５が生じる場合であっても、正しい診断結果を得ることが可能になる。

図９において、マイコンＭＣＵ１またはマイコンＭＣＵ２は、自身の負荷急変が生じる前に、負荷急変を表す負荷急変通知信号Ｓｌｃ（Ｓｌｃ１またはＳｌｃ２）を出力する。例えば、マイコンＭＣＵ１，ＭＣＵ２は、自身の各内部回路をスタンバイからアクティブに遷移させる時点よりもΔｔだけ前の時点からアクティブへの遷移が完了する時点までの期間で負荷急変通知信号Ｓｌｃをアサートする。

故障検出制御回路ＦＣＴＬａ１は、図８の場合と同様に、診断周期Ｔｃｙｃに基づき定期的に故障検出期間Ｔｄｅｔを設ける。一方、故障検出回路ＦＤＥＴａ１は、各故障検出期間Ｔｄｅｔ内でスイッチＳＷのオンとオフの切替を１回行うことでスイッチＳＷの故障診断を行う。この際に、故障検出回路ＦＤＥＴａ１は、負荷急変通知信号Ｓｌｃを受信した場合、負荷急変の期間（負荷急変通知信号Ｓｌｃのアサート期間）で得られる故障診断の結果を無効にする。これによって、負荷急変に伴う電圧変動が生じる場合に、図８の場合のようにスイッチＳＷの切替を連続して複数回行わずとも、正しい診断結果を得ることが可能になる。

図１０において、マイコンＭＣＵ１またはマイコンＭＣＵ２は、例えば、自身がスタンバイ状態であること示す状態通知信号Ｓｓｔ（Ｓｓｔ１またはＳｓｔ２）を出力する。故障検出制御回路ＦＣＴＬａ１は、状態通知信号Ｓｓｔを受けた場合、状態通知信号Ｓｓｔから得られるスタンバイ期間Ｔｓで故障検出イネーブル信号ＴＥＮをアサートする。故障検出回路ＦＤＥＴａ１は、故障検出イネーブル信号ＴＥＮのアサート期間となる故障検出期間Ｔｄｅｔ内でスイッチＳＷのオンとオフの切替を１回行うことでスイッチＳＷの故障診断を行う。

これにより、スイッチＳＷの故障検出期間Ｔｄｅｔにおいて負荷急変自体が生じなくなるため、正しい診断結果を得ることが可能になる。なお、図示は省略されているが、例えば、スタンバイ期間Ｔｓが長い場合、故障検出制御回路ＦＣＴＬａ１は、図８および図９の場合と同様に、当該スタンバイ期間Ｔｓ内に故障検出期間Ｔｄｅｔを定期的に設ければよい。

《診断回路の詳細》
図１１は、図４における診断回路の詳細な構成例を示す回路ブロック図である。図１２は、図１１における故障判定回路の詳細な構成例を示す回路ブロック図である。図１１および図１２に示す各回路は、図４に示したように診断回路ＳＤＧＣをマイコンに搭載する場合、ＣＰＵによるプログラム処理を主体として、アナログディジタル変換器を用いた出力電圧Ｖｄ，Ｖｓの測定や、タイマを用いたタイミング生成等を適宜行うことで実現される。ただし、当該各回路は、勿論、マイコンではなく、専用のハードウェア回路で実現されてもよい。

図１１において、故障検出制御回路ＦＣＴＬａ１は、故障検出タイミング生成回路ＴＥＮＧと、差電圧設定回路ＤＶＳＴとを有する。故障検出タイミング生成回路ＴＥＮＧは、故障検出信号ＦＴ１がネゲートレベル（電源回路ＰＳ１に故障無し）の場合に、図８等に示したように、所定の診断周期Ｔｃｙｃで定期的に故障検出イネーブル信号ＴＥＮをアサートする。また、故障検出タイミング生成回路ＴＥＮＧは、図１０に示した方式を適用する場合には、状態通知信号Ｓｓｔ１，Ｓｓｔ２を受けて、故障検出イネーブル信号ＴＥＮをアサートする。差電圧設定回路ＤＶＳＴは、故障検出イネーブル信号ＴＥＮがアサートされた場合に、電圧設定信号ＶＳＥＴ１，ＶＳＥＴ２を用いて電源ユニットＰＷＵ１，ＰＷＵ２に差電圧ΔＶＤＳの設定を指示する。

故障検出回路ＦＤＥＴａ１は、タイミング調整回路ＴＭＡと、スイッチ間欠制御回路ＳＩＭＣと、両端電圧検出回路ＤＶＤＴと、故障判定回路ＦＪＧと、制御論理回路ＬＧＣとを有する。タイミング調整回路ＴＭＡは、故障検出イネーブル信号ＴＥＮのアサートを受けて、図５に示した期間ｔｄ後にスイッチ切替イネーブル信号ＴＥＮＳをアサートする。具体的には、タイミング調整回路ＴＭＡは、例えば、期間ｔｄを遅延回路（タイマ）によって固定的に定める。また、場合によっては、タイミング調整回路ＴＭＡは、電源ユニットＰＷＵ１，ＰＷＵ２直近の出力電圧Ｖｄ，Ｖｓが所定の値に到達したか否かを検出する方式であってもよい。

スイッチ間欠制御回路ＳＩＭＣは、スイッチ切替イネーブル信号ＴＥＮＳのアサート期間で、スイッチＳＷのオンとオフの切替（すなわち故障診断）を行うためのスイッチオンオフ信号ＳＳｓｗ（図５のスイッチ制御信号Ｓｓｗに相当）をタイマ等を用いて生成する。両端電圧検出回路ＢＶＤＴは、スイッチＳＷの両端電圧（Ｖｄ，Ｖｓ）間の電圧差を検出（および場合によっては所定のゲインで増幅）することで、両端電圧間の電圧差検出値Ｖｄｓ（＝｜Ｖｄ−Ｖｓ｜）を出力する。

故障判定回路ＦＪＧは、スイッチオンオフ信号ＳＳｓｗのオン期間（図５の断線故障検出期間ＴｄｅｔＯに相当）とオフ期間（図５のショート故障検出期間ＴｄｅｔＳに相当）で、両端電圧検出回路ＢＶＤＴからの電圧差検出値Ｖｄｓに基づきスイッチＳＷの故障診断を行う。そして、故障判定回路ＦＪＧは、故障診断結果となる故障検出信号ＦＴｏ１，ＦＴｏ２，ＦＴｓ１，ＦＴｓ２を、例えば、図４のマイコンＭＣＵ１等へ出力する。故障検出信号ＦＴｏ１，ＦＴｏ２は、図２（ａ）の完全断線有り１０ｂおよびハーフ断線有り１０ｃにそれぞれ対応する。故障検出信号ＦＴｓ１，ＦＴｓ２は、図２（ｂ）の完全ショート有り１１ｂおよびハーフショート有り１１ｃにそれぞれ対応する。

制御論理回路ＬＧＣは、スイッチオンオフ信号ＳＳｓｗと、電源ユニットＰＷＵ１の故障有無を表す故障検出信号ＦＴ１と、スイッチＳＷの完全断線および完全ショートを表す故障検出信号ＦＴｏ１，ＦＴｓ１とを受けて、スイッチ制御信号Ｓｓｗを生成する。具体的には、図６で述べたように、制御論理回路ＬＧＣは、各故障検出信号（ＦＴ１，ＦＴｏ１，ＦＴｓ１）が全て故障無しを表す場合（すなわち、正常時またはスイッチＳＷのハーフ故障時）には、スイッチオンオフ信号ＳＳｓｗをそのままスイッチ制御信号Ｓｓｗとして出力する。一方、制御論理回路ＬＧＣは、故障検出信号ＦＴ１がアサートされた場合には、オンレベルのスイッチ制御信号Ｓｓｗを出力し、故障検出信号ＦＴｏ１，ＦＴｓ１がアサートされた場合には、オフレベルのスイッチ制御信号Ｓｓｗを出力する。

故障判定回路ＦＪＧは、図１２に示されるように、完全断線判定回路ＯＪ１と、ハーフ断線判定回路ＯＪ２と、完全ショート判定回路ＳＪ１と、ハーフショート判定回路ＳＪ２と、出力回路ＦＯＣとを有する。完全断線判定回路ＯＪ１およびハーフ断線判定回路ＯＪ２は、スイッチオンオフ信号ＳＳｓｗのオン期間で有効化され、完全ショート判定回路ＳＪ１およびハーフショート判定回路ＳＪ２は、スイッチオンオフ信号ＳＳｓｗのオフ期間で有効化される。

図２（ａ）でも示したように、完全断線判定回路ＯＪ１は、両端電圧検出回路ＢＶＤＴからの電圧差検出値Ｖｄｓがしきい値電圧Ｖｔｈ＿ｏ２よりも高い場合に検出信号を出力し、ハーフ断線判定回路ＯＪ２は、電圧差検出値Ｖｄｓがしきい値電圧Ｖｔｈ＿ｏ１よりも高い場合に検出信号を出力する。また、図２（ｂ）でも示したように、完全ショート判定回路ＳＪ１は、両端電圧検出回路ＢＶＤＴからの電圧差検出値Ｖｄｓがしきい値電圧Ｖｔｈ＿ｃ１よりも低い場合に検出信号を出力し、ハーフショート判定回路ＳＪ２は、電圧差検出値Ｖｄｓがしきい値電圧Ｖｔｈ＿ｃ２よりも低い場合に検出信号を出力する。

出力回路ＦＯＣは、完全断線判定回路ＯＪ１とハーフ断線判定回路ＯＪ２の両方から検出信号を受けた場合には完全断線を表す故障検出信号ＦＴｏ１を出力し、ハーフ断線判定回路ＯＪ２のみから検出信号を受けた場合にはハーフ断線を表す故障検出信号ＦＴｏ２を出力する。同様に、出力回路ＦＯＣは、完全ショート判定回路ＳＪ１とハーフショート判定回路ＳＪ２の両方から検出信号を受けた場合には完全ショートを表す故障検出信号ＦＴｓ１を出力し、ハーフショート判定回路ＳＪ２のみから検出信号を受けた場合にはハーフショートを表す故障検出信号ＦＴｓ２を出力する。また、出力回路ＦＯＣは、図８に示した方式を適用する場合には、例えば、多数決判定回路等を備える。さらに、出力回路ＦＯＣは、図９に示した方式を適用する場合には、例えば、負荷急変通知信号Ｓｌｃ１，Ｓｌｃ２に応じて各判定回路からの検出信号を無効化する。

《実施の形態２の主要な効果》
以上、実施の形態２の電子制御装置を用いることで、実施の形態１で述べた各種効果に加えて、負荷急変が生じた場合でも正しい診断結果を得ることができ、故障（レイテンシ故障）の診断精度を高めることが可能になる。また、図６で述べたように、スイッチＳＷの故障診断結果に応じて適切な制御を行うことで、主マイコン（ＭＣＵ１）の動作に対する安全性を高めることができ、特に、車両に適用することで車両の安全性を高めることが可能になる。

（実施の形態３）
《電源装置（実施の形態３）の構成および動作》
図１３は、本発明の実施の形態３による電源装置の主要部の構成例を示す概略図である。図１３に示す電源装置は、図１の構成例と比較して、電流センサＩＳＥＮが追加され、さらに、診断回路ＳＤＧＣ内の故障検出回路ＦＤＥＴｂの構成および動作が異なっている。電流センサＩＳＥＮは、例えば、スイッチＳＷに直列接続された低抵抗値の抵抗素子等によって構成され、スイッチＳＷに流れるスイッチ電流Ｉｄｓを検出する。故障検出回路ＦＤＥＴｂは、図１の場合のようなスイッチＳＷの両端電圧ではなく、スイッチＳＷをオンに制御した際のスイッチ電流Ｉｄｓとオフに制御した際のスイッチ電流Ｉｄｓとを検出することで故障診断を行う。

図１４（ａ）および図１４（ｂ）は、図１３の電源装置の動作例を示す波形図である。図１４（ａ）および図１４（ｂ）の故障検出期間Ｔｄｅｔに示されるように、スイッチＳＷの故障診断は、図２（ａ）および図２（ｂ）の場合と同様に差電圧ΔＶＤＳが設定された状態で行われる。故障検出期間Ｔｄｅｔにおいて、故障検出回路ＦＤＥＴｂは、図２（ａ）および図２（ｂ）の場合と同様に、スイッチ制御信号ＳｓｗおよびスイッチドライバＤＶを介して、スイッチＳＷのオンとオフの切替を少なくとも１回以上行う。

スイッチＳＷが正常状態の場合（断線故障もショート故障も無い場合）、スイッチ電流（｜Ｉｄｓ｜）は、図１４（ａ）および図１４（ｂ）の正常状態１０ａ，１１ａに示されるように、スイッチＳＷのオン期間Ｔｏｎでは差電圧ΔＶＤＳおよびスイッチＳＷのオン抵抗等に基づく所定値となり、スイッチＳＷのオフ期間Ｔｏｆｆではゼロとなる。一方、断線故障有りの場合、スイッチＳＷをオンに制御できなくなるため、図１４（ａ）の断線有り１０ｂ，１０ｃに示されるように、スイッチ電流（｜Ｉｄｓ｜）は、スイッチＳＷのオン期間Ｔｏｎであるにも関わらず流れなくなる。また、ショート故障有りの場合、スイッチＳＷをオフに制御できなくなるため、図１４（ｂ）のショート有り１１ｂ，１１ｃに示されるように、スイッチ電流（｜Ｉｄｓ｜）は、スイッチＳＷのオフ期間Ｔｏｆｆであるにも関わらず流れてしまう。

そこで、故障検出回路ＦＤＥＴｂは、図１４（ａ）に示されるように、スイッチＳＷのオン期間Ｔｏｎを断線故障検出期間ＴｄｅｔＯとして、スイッチＳＷをオンに制御した際のスイッチ電流（｜Ｉｄｓ｜）が予め定めたしきい値電流よりも小さい場合に断線故障有りと診断する。この例では、２種類のしきい値電流Ｉｔｈ＿ｏ１，Ｉｔｈ＿ｏ２（０＜Ｉｔｈ＿ｏ１＜Ｉｔｈ＿ｏ２＜所定値）が設けられる。故障検出回路ＦＤＥＴｂは、スイッチ電流（｜Ｉｄｓ｜）がしきい値電流Ｉｔｈ＿ｏ１よりも小さい場合には完全断線有り１０ｂと診断し、しきい値電流Ｉｔｈ＿ｏ１よりも大きく、しきい値電流Ｉｔｈ＿ｏ２以下の場合にはハーフ断線有り１０ｃと診断する。

また、故障検出回路ＦＤＥＴｂは、図１４（ｂ）に示されるように、スイッチＳＷのオフ期間Ｔｏｆｆをショート故障検出期間ＴｄｅｔＳとして、スイッチＳＷをオフに制御した際のスイッチ電流（｜Ｉｄｓ｜）が予め定めたしきい値電流よりも大きい場合にショート故障有りと診断する。この例では、２種類のしきい値電流Ｉｔｈ＿ｃ１，Ｉｔｈ＿ｃ２（０＜Ｉｔｈ＿ｃ１＜Ｉｔｈ＿ｃ２＜所定値）が設けられる。故障検出回路ＦＤＥＴｂは、スイッチ電流（｜Ｉｄｓ｜）がしきい値電流Ｉｔｈ＿ｃ２よりも大きい場合には完全ショート有り１１ｂと診断し、しきい値電流Ｉｔｈ＿ｃ１よりも大きく、しきい値電流Ｉｔｈ＿ｃ２以下の場合にはハーフショート有り１１ｃと診断する。

《実施の形態３の主要な効果》
以上、実施の形態３の電源装置を用いることで、電流センサＩＳＥＮが必要となるものの、実施の形態１で述べた各種効果と同様の効果が得られる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、前述した実施の形態は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

例えば、実施の形態の電源装置は、車載用に限らず、例えば、持続的な動作が要求されるサーバ用の電源装置等を代表に、様々なシステムに適用可能である。また、ここでは、２個の電源ユニットを用いたが、電源ライン間が適宜スイッチで接続される３個以上の電源ユニットを用いる場合にも同様に適用可能である。

ＥＣＵ 電子制御装置
ＦＣＴＬ 故障検出制御回路
ＦＤＥＴ 故障検出回路
ＦＴ 故障検出信号
ＩＳＥＮ 電流センサ
Ｉｔｈ しきい値電流
ＬＤ 負荷
ＰＬ 電源ライン
ＰＷＵ 電源ユニット
ＳＤＧＣ 診断回路
ＳＩＭＣ スイッチ間欠制御回路
ＳＷ スイッチ
Ｓｌｃ 負荷急変通知信号
Ｓｓｗ スイッチ制御信号
ＴＥＮ 故障検出イネーブル信号
Ｖｄ，Ｖｓ 出力電圧
Ｖｄｓ 電圧差検出値
Ｖｔｈ しきい値電圧
ΔＶＤＳ 差電圧

Claims (15)

1. 第１の電源ラインを介して第１の負荷に電源を供給する第１の電源ユニットと、
   第２の電源ラインを介して第２の負荷に電源を供給する第２の電源ユニットと、
   前記第１の電源ラインと前記第２の電源ラインとを接続するスイッチと、
   前記第１の電源ユニットからの第１の出力電圧と、前記第２の電源ユニットからの、前記第１の出力電圧とは値が異なる第２の出力電圧との間の、予め設定された差電圧を用いて前記スイッチの故障診断を行う診断回路と、
   を有する、
   電源装置。
2. 請求項１記載の電源装置において、
   前記診断回路は、前記スイッチをオンに制御した際の前記スイッチの両端電圧と前記スイッチをオフに制御した際の前記両端電圧とを検出することで前記故障診断を行う、
   電源装置。
3. 請求項２記載の電源装置において、
   前記診断回路は、前記スイッチをオンに制御した際の前記両端電圧間の電圧差検出値が予め定めた第１のしきい値電圧よりも大きい場合か、または、前記スイッチをオフに制御した際の前記電圧差検出値が予め定めた第２のしきい値電圧よりも小さい場合に故障有りと診断する、
   電源装置。
4. 請求項１記載の電源装置において、
   前記診断回路は、前記故障診断を開始する際に、前記第１の電源ユニットまたは前記第２の電源ユニットの少なくとも一方へ出力電圧の変更命令を発行することで前記差電圧を設定し、前記故障診断を終了する際に、前記差電圧の設定を解除する命令を発行する故障検出制御回路を有する、
   電源装置。
5. 請求項４記載の電源装置において、
   前記故障検出制御回路は、前記故障診断を開始する際に、前記第１の電源ユニットおよび前記第２の電源ユニットの両方へ前記出力電圧の変更命令を発行する、
   電源装置。
6. 請求項２記載の電源装置において、
   前記診断回路は、前記第１の負荷または前記第２の負荷の通常動作時に、前記スイッチのオンとオフの切替を行うスイッチ間欠制御回路を有する、
   電源装置。
7. 請求項６記載の電源装置において、
   前記スイッチ間欠制御回路は、前記スイッチのオンとオフの切替を連続して複数回行い、
   前記診断回路は、前記スイッチの前記複数回のオンに伴う前記複数回分の前記両端電圧と、前記スイッチの前記複数回のオフに伴う前記複数回分の前記両端電圧とを検出することで前記故障診断を行う、
   電源装置。
8. 請求項２記載の電源装置において、
   前記診断回路は、前記第１の負荷または前記第２の負荷から負荷急変を表す信号を受信した場合、前記負荷急変の期間で得られる前記故障診断の結果を無効にする、
   電源装置。
9. 請求項１記載の電源装置において、
   前記診断回路は、前記故障診断の結果に基づき前記スイッチに故障が無く、かつ、前記第１の電源ユニットの故障が検出された場合に前記スイッチをオンに制御する、
   電源装置。
10. 請求項１記載の電源装置において、
    前記診断回路は、前記スイッチをオンに制御した際に前記スイッチに流れるスイッチ電流と前記スイッチをオフに制御した際の前記スイッチ電流とを検出することで前記故障診断を行う、
    電源装置。
11. 請求項１０記載の電源装置において、
    前記診断回路は、前記スイッチをオンに制御した際の前記スイッチ電流が予め定めた第１のしきい値電流よりも小さい場合か、または、前記スイッチをオフに制御した際の前記スイッチ電流が予め定めた第２のしきい値電流よりも大きい場合に故障有りと診断する、
    電源装置。
12. 第１の負荷および第２の負荷と、
    第１の電源ラインおよび第２の電源ラインと、
    前記第１の電源ラインを介して前記第１の負荷に電源を供給する第１の電源ユニットと、
    前記第２の電源ラインを介して前記第２の負荷に電源を供給する第２の電源ユニットと、
    前記第１の電源ラインと前記第２の電源ラインとを接続するスイッチと、
    前記第１の電源ユニットからの第１の出力電圧と、前記第２の電源ユニットからの、前記第１の出力電圧とは値が異なる第２の出力電圧との間の、予め設定された差電圧を用いて前記スイッチの故障診断を行う診断回路と、
    を有する、
    電子制御装置。
13. 請求項１２記載の電子制御装置において、
    前記診断回路は、前記スイッチをオンに制御した際の前記スイッチの両端電圧と前記スイッチをオフに制御した際の前記両端電圧とを検出するか、または、前記スイッチをオンに制御した際に前記スイッチに流れるスイッチ電流と前記スイッチをオフに制御した際の前記スイッチ電流とを検出することで前記故障診断を行う、
    電子制御装置。
14. 請求項１２記載の電子制御装置において、
    前記診断回路は、前記故障診断を開始する際に、前記第１の電源ユニットまたは前記第２の電源ユニットの少なくとも一方へ出力電圧の変更命令を発行することで前記差電圧を設定し、前記故障診断を終了する際に、前記差電圧の設定を解除する命令を発行する故障検出制御回路を有する、
    電子制御装置。
15. 請求項１２記載の電子制御装置において、
    前記診断回路は、前記第２の負荷に搭載され、前記故障診断の結果に基づき前記スイッチに故障が無く、かつ、前記第１の電源ユニットの故障が検出された場合に前記スイッチをオンに制御する、
    電子制御装置。

Images