JP2021142979A - 給電制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外乱ノイズによって一時的にスイッチの電流入力端の電圧値が電圧閾値未満となっても、スイッチがオフに切替わることはない給電制御装置を提供する。【解決手段】給電制御装置では、スイッチ２０をオン又はオフに切替えることによって、スイッチ２０を介した給電を制御する。第１コンパレータ４２は、電流が入力されるスイッチ２０の電流入力端の電圧値と、電圧閾値とを比較する。電流入力端の電圧値が電圧閾値未満である場合、駆動回路４０はスイッチ２０をオフに切替える。スイッチ２０の電流入力端に第１キャパシタＣ１の一端が接続されている。第１キャパシタＣ１の他端に第１抵抗Ｒ１の一端が接続されている。第１キャパシタＣ１及び第１抵抗Ｒ１間の接続ノードに第１電圧源４８の負極が接続されている。電圧閾値は電圧源の正極の電圧値である。【選択図】図３

Description

本発明は給電制御装置に関する。

車両には、直流電源から負荷に流れる電流経路に設けられたスイッチをオン又はオフに切替えることによって、負荷への給電を制御する給電制御装置（例えば、特許文献１を参照）が搭載されている。特許文献１に記載の給電制御装置は、ＩＰＤ(Intelligent Power Device)を備え、ＩＰＤ内にスイッチが設けられている。ＩＰＤには、オン又はオフへの切替えを指示する制御信号が入力される。ＩＰＤ内では、制御信号の指示に従って、スイッチをオン又はオフに切替える。

ＩＰＤはＧＮＤ端子を有する。スイッチは、電流が入力される電流入力端と、電流が出力される電流出力端とを有する。ＩＰＤ内では、ＧＮＤ端子の電位を基準としたスイッチの電流入力端の電圧値が電圧閾値未満である場合に、制御信号の指示に無関係にスイッチをオフに切替える。

特開２０１７−１９３６３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の給電制御装置では、外乱ノイズによって、スイッチの電流入力端の電圧値が一時的に電圧閾値未満となった場合に、誤ってスイッチをオフに切替える可能性がある。

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、外乱ノイズによって一時的にスイッチの電流入力端の電圧値が電圧閾値未満となっても、スイッチがオフに切替わることはない給電制御装置を提供することにある。

本発明の一態様に係る給電制御装置は、スイッチをオン又はオフに切替えることによって、前記スイッチを介した給電を制御する給電制御装置であって、電流が入力される前記スイッチの電流入力端の電圧値、及び、電圧閾値を比較する比較部と、前記比較部によって、前記電流入力端の電圧値が前記電圧閾値未満であることが所定期間以上、連続して示された場合に前記スイッチをオフに切替える切替え部と、前記スイッチの前記電流入力端に一端が接続されるキャパシタと、前記キャパシタの他端に一端が接続される抵抗と、前記キャパシタ及び抵抗間の接続ノードに負極が接続される直流の電圧源とを備え、前記電圧閾値は、前記電圧源の正極の電圧値である。

上記の態様によれば、外乱ノイズによって一時的にスイッチの電流入力端の電圧値が電圧閾値未満となっても、スイッチがオフに切替わることはない。

本実施形態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。 給電制御装置の要部構成を示すブロック図である。 駆動機の要部構成を示すブロック図である。 スタータの動作に応じた機器電位電圧値の変動を説明するためのタイミングチャートである。 スタータの動作に応じた入力電圧値の変動を説明するためのタイミングチャートである。 機器電位が接地電位と一致している場合における駆動機の動作を示すタイミングチャートである。 負荷の両端が短絡した場合における機器電位電圧値の変動を説明するためのタイミングチャートである。 負荷の両端が短絡した場合における駆動機の動作を示すタイミングチャートである。

［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給電制御装置は、直流電源から流れる電流の第１電流経路に設けられたスイッチと、電流が入力される前記スイッチの電流入力端の電圧値、及び、電圧閾値を比較する比較部と、前記比較部によって、前記電流入力端の電圧値が前記電圧閾値未満であることが示された場合に前記スイッチをオフに切替える切替え部とを備え、前記直流電源は、第２電流経路を介して、車両のエンジンを始動させるスタータに電力を供給し、前記電圧閾値は、前記直流電源が前記スタータに電力を供給している場合における前記電流入力端の電圧値未満である。

上記の一態様にあっては、電圧閾値は、直流電源がスタータに電力を供給している場合におけるスイッチの電流入力端の電圧値未満である。このため、スタータが作動した場合に、スイッチの電流入力端の電圧値が電圧閾値未満となることはない。従って、スタータの作動により、スイッチを誤ってオフに切替えることはない。また、スイッチを介して大きな電流が流れてスイッチの電流入力端の電圧値が電圧閾値未満となった場合、スイッチはオフに切替わり、スイッチを介した通電が遮断される。
以上のように、スイッチの電流入力端の電圧値に応じて適切にスイッチがオフに切替わる。

（２）本発明の一態様に係る給電制御装置は、前記スイッチの前記電流入力端に一端が接続されるキャパシタと、前記キャパシタの他端に一端が接続される抵抗と、前記キャパシタ及び抵抗間の接続ノードに負極が接続される直流の電圧源とを備え、前記電圧閾値は、前記電圧源の正極の電圧値であり、前記切替え部は、前記比較部によって、前記電流入力端の電圧値が前記電圧閾値未満であることが所定期間以上、連続して示された場合に前記スイッチをオフに切替える。

上記の一態様にあっては、スイッチの電流入力端の電圧値が電圧閾値未満である状態が所定期間続いた場合にスイッチをオフに切替える。このため、外乱ノイズによって一時的にスイッチの電流入力端の電圧値が電圧閾値未満となっても、スイッチがオフに切替わることはない。

例えば、電流を出力するスイッチの電流出力端に負荷の一端が接続され、負荷及び抵抗の他端が接地される。また、装置の構成は、スイッチの電流入力端の電圧値が一定電圧値未満となった場合に、切替え部への給電が停止される構成であると仮定する。一定電圧値は、電圧閾値未満である。電流が直流電源からキャパシタ及び抵抗の順に流れ、キャパシタは予め充電されている。

負荷の両端が短絡した場合、キャパシタは、スイッチを介して放電し、接続ノードの電位は、接地電位未満である電位に低下する。キャパシタが蓄えている電力が低下するともに、抵抗を流れる電流の電流値が低下し、接続ノードの電位は、接地電位に戻る。このため、スイッチの電流入力端の電圧値は緩やかに低下する。結果、負荷の両端が短絡した場合において、スイッチの電流入力端の電圧値が連続して電圧閾値未満である期間が所定期間に到達する前に、切替え部への給電が停止することはない。切替え部は、スイッチを確実にオフに切替える。

（３）本発明の一態様に係る給電制御装置は、前記切替え部に給電する電源回路を備え、前記電源回路は、前記スイッチの前記電流入力端の電圧値が所定電圧値未満である場合に、前記切替え部への給電を停止し、前記所定電圧値は、前記電圧閾値未満である。

上記の一態様にあっては、スイッチの電流入力端の電圧値が所定電圧値未満となった場合、電源回路は切替え部への給電を停止し、切替え部は動作を停止する。前述したように、スイッチの電流入力端の電圧値は緩やかに低下する。このため、負荷の両端が短絡した場合において、電源回路が切替え部への給電を停止する前に、切替え部はスイッチを確実にオフに切替える。

（４）本発明の一態様に係る給電制御装置は、前記接続ノードに一端が接続される第２の抵抗と、前記スイッチを介して流れる電流の電流値が上昇した場合に電流値が上昇する電流を前記第２の抵抗の他端に出力する電流出力回路と、前記接続ノードに負極が接続される直流の第２の電圧源と、前記第２の抵抗の他端の電圧値、及び、前記第２の電圧源の正極の電圧値を比較する第２の比較部とを備え、前記切替え部は、前記第２の比較部によって、前記第２の抵抗の他端の電圧値が、前記第２の電圧源の正極の電圧値を超えていることが示された場合、前記スイッチをオフに切替える。

上記の一態様にあっては、例えば、抵抗の他端が接地されている場合において、キャパシタが放電したとき、前述したように、接続ノードの電位は、接地電位よりも低くなる。しかしながら、第２の抵抗の一端と、第２の電圧源の負極とは、接続ノードに接続されているので、接地電位を基準とした接続ノードの電圧値に無関係に、第２の抵抗の他端の電圧値、及び、第２の電圧源の正極の電圧値は適切に比較される。

［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。

図１は、本実施形態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は車両１００に搭載されている。車両１００には、更に、車両１００の走行に必要な動力を発生させるエンジンＥ１が搭載されている。電源システム１は、バッテリ１０、スタータ１１、給電制御装置１２及び負荷１３を備える。バッテリ１０は直流電源である。バッテリ１０の正極は、スタータ１１及び給電制御装置１２の一端に接続されている。給電制御装置１２の他端は、負荷１３の一端に接続されている。バッテリ１０の負極と、スタータ１１及び負荷１３の他端とは接地されている。

バッテリ１０は、スタータ１１に電力を供給するとともに、給電制御装置１２を介して負荷１３に電力を供給する。このとき、電流は、バッテリ１０の正極からスタータ１１に流れる。この電流経路は第２電流経路に相当し、バッテリ１０は第２電流経路を介してスタータ１１に電力を供給する。

スタータ１１は、エンジンＥ１を始動させるモータであり、バッテリ１０に蓄えられている電力を用いて作動する。バッテリ１０では、図示しない内部抵抗を介して電圧を出力する。内部抵抗を介して電流が流れた場合、内部抵抗で電圧降下が発生する。電圧降下の幅は、内部抵抗を介して流れる電流の電流値が大きい程、大きい。電圧降下の幅が大きい程、バッテリ１０の出力電圧値は低い。スタータ１１が作動している間、バッテリ１０からスタータ１１に流れる電流の電流値は大きい。このため、スタータ１１が作動している間、バッテリ１０の出力電圧値は低い。

負荷１３は電気機器である。負荷１３に電力が供給された場合、負荷１３は作動する。負荷１３への給電が停止した場合、負荷１３は動作を停止する。バッテリ１０から負荷１３に流れる電流の電流値は小さい。このため、負荷１３が作動した場合であっても、バッテリ１０の出力電圧値は殆ど低下しない。

給電制御装置１２には、負荷１３の作動を指示する作動信号と、負荷１３の動作の停止を指示する停止信号とが入力される。給電制御装置１２は、作動信号が入力された場合、バッテリ１０の正極と、負荷１３の一端とを電気的に接続する。これにより、バッテリ１０は、負荷１３に電力を供給し、負荷１３は作動する。給電制御装置１２は、停止信号が入力された場合、バッテリ１０及び負荷１３間の電気的な接続を遮断する。これにより、バッテリ１０から負荷１３への給電が停止し、負荷１３は動作を停止する。

図２は、給電制御装置１２の要部構成を示すブロック図である。給電制御装置１２は、スイッチ２０、駆動機２１、マイクロコンピュータ（以下、マイコンという）２２、第１キャパシタＣ１、第２キャパシタＣ２、シャント抵抗Ｒｓ、第１抵抗Ｒ１、第２抵抗Ｒ２及び第３抵抗Ｒ３を有する。

スイッチ２０は、Ｎチャネル型のＦＥＴである。スイッチ２０が製造された場合に、寄生容量Ｃｄ，Ｃｓが形成される。寄生容量Ｃｄは、スイッチ２０のドレイン及びゲート間に接続されている。寄生容量Ｃｓは、スイッチ２０のソース及びゲート間に接続されている。
マイコン２２は、出力部３０、入力部３１，３２、Ａ／Ｄ変換部３３、記憶部３４及び制御部３５を有する。

スイッチ２０のドレインは、バッテリ１０の正極に接続されている。スイッチ２０のソースは、シャント抵抗Ｒｓの一端に接続されている。シャント抵抗Ｒｓの他端は、負荷１３の一端に接続されている。スイッチ２０のソース、スイッチ２０のゲート、並びに、シャント抵抗Ｒｓの一端及び他端は駆動機２１に接続されている。スイッチ２０のドレインには、更に、第１キャパシタＣ１の一端が接続されている。第１キャパシタＣ１の他端には、第１抵抗Ｒ１の一端が接続されている。第１抵抗Ｒ１の他端は接地されている。

第１キャパシタＣ１及び第１抵抗Ｒ１間の接続ノードには、駆動機２１と、第２抵抗Ｒ２の一端とが接続されている。第２抵抗Ｒ２の他端は、駆動機２１と、第３抵抗Ｒ３の一端に接続されている。駆動機２１は、更に、マイコン２２の出力部３０に接続されている。第３抵抗Ｒ３の他端は、マイコン２２の入力部３１と、第２キャパシタＣ２の一端とに接続されている。第２キャパシタＣ２の他端は接地されている。

マイコン２２内では、入力部３１は、更に、Ａ／Ｄ変換部３３に接続されている。出力部３０、入力部３２、Ａ／Ｄ変換部３３、記憶部３４及び制御部３５は、内部バス３６に接続されている。
以下では、第１キャパシタＣ１の他端、及び、第１抵抗Ｒ１の一端間の接続ノードの電位を機器電位と記載する。接地電位を基準としたこの接続ノードの電圧値を機器電位電圧値と記載する。図２では、機器電位電圧値をＶｎで示している。

スイッチ２０では、ソースの電位を基準としたゲートの電圧値が高い程、ドレイン及びゲート間の抵抗値は小さい。スイッチ２０について、ソースの電位を基準としたゲートの電圧値が一定のオン電圧値以上である場合、ドレイン及びソース間の抵抗が十分に小さく、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、スイッチ２０はオンである。スイッチ２０について、ソースの電位を基準としたゲートの電圧値が一定のオフ電圧値未満である場合、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、スイッチ２０はオフである。オン電圧値は、オフ電圧値よりも高い。

スイッチ２０がオンに切替わった場合、バッテリ１０の正極と負荷１３の一端とが電気的に接続され、バッテリ１０は負荷１３に電力を供給する。このとき、電流は、バッテリ１０の正極から、スイッチ２０、シャント抵抗Ｒｓ及び負荷１３の順に流れる。この電流経路は第１電流経路に相当し、第１電流経路にスイッチ２０が設けられている。スイッチ２０では、ドレインに電流が入力され、ソースから電流が出力される。スイッチ２０のドレインは電流入力端に相当する。スイッチ２０のソースは電流出力端に相当する。

スイッチ２０がオフに切替わった場合、バッテリ１０の正極、及び、負荷１３の一端間の電気的な接続が遮断され、バッテリ１０から負荷１３への給電が停止する。

マイコン２２の出力部３０は、駆動機２１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３０は、制御部３５の指示に従って、駆動機２１に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。

駆動機２１は、機器電位を基準としたスイッチ２０のソースの電圧値が電圧条件を満たし、かつ、シャント抵抗Ｒｓを流れる電流の電流値が電流条件を満たす場合、出力部３０が出力している電圧に応じて、スイッチ２０をオン又はオフに切替える。
以下、機器電位を基準としたスイッチ２０のドレインの電圧値を入力電圧値と記載し、スイッチ２０及びシャント抵抗Ｒｓを介して流れる電流の電流値をスイッチ電流値と記載する。

電圧条件は、入力電圧値が第１電圧閾値以上であるか、又は、入力電圧値が連続して第１電圧閾値未満である期間が一定の第１基準期間未満であることである。
電流条件は、スイッチ電流値が電流閾値以下であるか、又は、スイッチ電流値が連続して電流閾値を超えている期間が一定の第２基準期間未満であることである。

入力電圧値及びスイッチ電流値夫々が電圧条件及び電流条件を満たしている場合において、出力部３０が駆動機２１に出力している電圧をローレベル電圧からハイレベル電圧に切替えたとき、駆動機２１は、スイッチ２０をオンに切替える。具体的には、駆動機２１は、スイッチ２０のゲート、及び、第１抵抗Ｒ１の一端間の電気的な接続を遮断し、機器電位を基準としたスイッチ２０のドレインの電圧を、予め設定されている目標電圧に昇圧する。駆動機２１は、昇圧した電圧をスイッチ２０のゲートに出力する。これにより、寄生容量Ｃｓ，Ｃｄが充電され、スイッチ２０において、ソースの電位を基準としたゲートの電圧がオン電圧以上となる。結果、スイッチ２０がオンに切替わる。

同様の場合において、出力部３０が駆動機２１に出力している電圧をハイレベル電圧からローレベル電圧に切替えたとき、駆動機２１は、スイッチ２０をオフに切替える。具体的には、駆動機２１は、昇圧を停止し、スイッチ２０のゲート、及び、第１抵抗Ｒ１の一端を電気的に接続する。これにより、寄生容量Ｃｄ，Ｃｓは放電する。このとき、電流が寄生容量Ｃｄ，Ｃｓ夫々のゲート側の一端から駆動機２１及び第１抵抗Ｒ１の順に流れる。寄生容量Ｃｄ，Ｃｓの放電により、スイッチ２０において、ソースの電位を基準としたゲートの電圧がオフ電圧未満となる。結果、スイッチ２０がオフに切替わる。

駆動機２１は、入力電圧値が電圧条件を満たさなくなった場合、即ち、入力電圧値が連続して第１電圧閾値未満である期間が第１基準期間以上となった場合、スイッチ２０を、前述したようにオフに切替える。その後、駆動機２１は、出力部３０が出力している電圧、入力電圧値及びスイッチ電流値に無関係にスイッチ２０をオフに維持する。
駆動機２１は、スイッチ電流値が電流条件を満たさなくなった場合、即ち、スイッチ電流値が連続して電流閾値を超えている期間が第２基準期間以上となった場合、スイッチ２０を、前述したようにオフに切替える。その後、駆動機２１は、出力部３０が出力している電圧、スイッチ電流値及び入力電圧値に無関係にスイッチ２０をオフに維持する。

駆動機２１は電流を第２抵抗Ｒ２の他端に出力する。駆動機２１が出力した電流は、第２抵抗Ｒ２及び第１抵抗Ｒ１の順に流れる。駆動機２１が出力する電流の電流値は、スイッチ電流値を所定数、例えば、１０００で除算すること算出される値に略一致する。第２キャパシタＣ２には、接地電位を基準とした第２抵抗Ｒ２の他端の電圧が第３抵抗Ｒ３を介して印加され、第２キャパシタＣ２は、印加された電圧を平滑する。第２キャパシタＣ２が平滑した電圧のアナログの電圧値が入力部３１に入力される。

第２抵抗Ｒ２の抵抗値は、第１抵抗Ｒ１の抵抗値よりも十分に大きく、例えば、第１抵抗Ｒ１の抵抗値の１００倍以上である。このため、接地電位を基準とした第２抵抗Ｒ２の他端の電圧値は、第２抵抗Ｒ２の両端間の電圧値と略一致し、第２キャパシタＣ２に印加される電圧は、第２抵抗Ｒ２の両端間の電圧値と略一致する。

入力部３１は、入力されたアナログの電圧値をＡ／Ｄ変換部３３に出力する。Ａ／Ｄ変換部３３は、入力部３１から入力されたアナログの電圧値をデジタルの電圧値に変換する。Ａ／Ｄ変換部３３が変換したデジタルの電圧値は、制御部３５によって、Ａ／Ｄ変換部３３から取得される。
入力部３２には、作動信号及び停止信号が入力される。入力部３２は、作動信号又は停止信号が入力された場合、入力された信号を制御部３５に通知する。

記憶部３４は不揮発性メモリである。記憶部３４には、コンピュータプログラムＰ１が記憶されている。制御部３５は、一又は複数の図示しないＣＰＵ(Central Processing Unit)を有する。制御部３５が有する一又は複数のＣＰＵは、コンピュータプログラムＰ１を実行することによって、負荷１３への給電を制御する給電制御処理を実行する。コンピュータプログラムＰ１は、制御部３５が有する一又は複数のＣＰＵに給電制御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Ｐ１は、制御部３５が有する一又は複数のＣＰＵが読み取り可能に、記憶媒体Ａ１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Ａ１から読み出されたコンピュータプログラムＰ１が記憶部３４に記憶される。記憶媒体Ａ１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Ｐ１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Ｐ１を記憶部３４に記憶してもよい。

制御部３５は、給電制御処理を周期的に実行する。給電制御処理では、まず、制御部３５は、入力部３２に作動信号が入力されたか否かを判定する。制御部３５は、作動信号が入力されたと判定した場合、出力部３０に指示して、駆動機２１に出力している電圧をハイレベル電圧に切替えさせる。この場合において、入力電圧値及びスイッチ電流値夫々が電圧条件及び電流条件を満たしているとき、駆動機２１はスイッチ２０をオンに切替え、バッテリ１０が負荷１３に電力を供給し、負荷１３は作動する。

制御部３５は、作動信号が入力されていないと判定した場合、入力部３２に停止信号が入力されたか否かを判定する。制御部３５は、停止信号が入力されたと判定した場合、出力部３０に指示して、駆動機２１に出力している電圧をローレベル電圧に切替えさせる。これにより、駆動機２１は、スイッチ２０をオフに切替え、負荷１３への給電が停止し、負荷１３は動作を停止する。

制御部３５は、出力部３０に指示して、駆動機２１に出力している電圧をハイレベル電圧若しくはローレベル電圧に切替えさせた後、又は、停止信号が入力されていないと判定した場合、Ａ／Ｄ変換部３３から電圧値を取得する。制御部３５は、取得した電圧値に基づいて、バッテリ１０の正極と、負荷１３の一端とを接続する電線の電線温度を算出する。

次に、制御部３５は、算出した電線温度が一定の温度閾値以上であるか否かを判定する。制御部３５は、算出した電線温度が温度閾値以上であると判定した場合、入力部３２に入力されている信号に無関係に、出力部３０に指示して、駆動機２１に出力している電圧をローレベル電圧に切替えさせる。これにより、駆動機２１は、スイッチ２０をオフに切替え、負荷１３への給電が停止する。その後、制御部３５は、給電制御処理を終了する。

制御部３５は、電線温度が温度閾値以上であると判定して給電制御処理を終了した場合、例えば、給電制御処理を終了してから、停止信号及び作動信号がこの順序で入力部３２に入力されるまで、給電制御処理を実行せず、スイッチ２０をオフに維持する。
制御部３５は、算出した電線温度が温度閾値未満であると判定した場合、給電制御処理を終了する。この場合においては、次の周期が到来したとき、制御部３５は、再び、給電制御処理を実行する。

以上のように、マイコン２２は、入力部３２に入力された信号と、算出した電線温度とに基づいて、駆動機２１に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、負荷１３への給電を制御する。

駆動機２１は、前述したように、入力電圧値及びスイッチ電流値夫々が電圧条件及び電流条件を満たす場合、マイコン２２の出力部３０が出力している電圧に応じてスイッチ２０をオン又はオフに切替える。入力電圧値が電圧条件を満たさなくなったか、又は、スイッチ電流値が電流条件を満たさなくなった場合、出力部３０が出力している電圧に無関係に、スイッチ２０をオフに切替える。以下では、駆動機２１について詳細に説明する。

図３は、駆動機２１の要部構成を示すブロック図である。駆動機２１は、駆動回路４０、ＡＮＤ回路４１、第１コンパレータ４２、第２コンパレータ４３、ラッチ回路４４、第１フィルタ回路４５、第２フィルタ回路４６、電源回路４７、直流の第１電圧源４８、直流の第２電圧源４９及び電流出力回路５０を有する。ＡＮＤ回路４１は、２つの入力端と、１つの出力端を有する。第１コンパレータ４２及び第２コンパレータ４３夫々は、プラス端、マイナス端及び出力端を有する。

スイッチ２０のゲートには、駆動回路４０が接続されている。駆動回路４０には、更に、ＡＮＤ回路４１の出力端が接続されている。ＡＮＤ回路４１の一方の入力端には、マイコン２２の出力部３０が接続されている。ＡＮＤ回路４１の他方の入力端には、ラッチ回路４４が接続されている。ラッチ回路４４には、更に、第１フィルタ回路４５及び第２フィルタ回路４６が各別に接続されている。第１フィルタ回路４５には、更に、第１コンパレータ４２の出力端が接続されている。第１コンパレータ４２のプラス端は、スイッチ２０のドレインに接続されている。

スイッチ２０のドレインは、更に、駆動回路４０及び電源回路４７に接続されている。駆動回路４０及び電源回路４７は、更に、第１キャパシタＣ１及び第１抵抗Ｒ１間の接続ノードに接続されている。第１コンパレータ４２のマイナス端は、第１電圧源４８の正極に接続されている。第１電圧源４８の負極は、第１キャパシタＣ１及び第１抵抗Ｒ１間の接続ノードに接続されている。

第２フィルタ回路４６は、更に、第２コンパレータ４３の出力端に接続されている。第２コンパレータ４３のプラス端は、第２電圧源４９の正極に接続されている。第２電圧源４９の負極は、第１キャパシタＣ１及び第１抵抗Ｒ１間の接続ノードに接続されている。第２コンパレータ４３のマイナス端は、電流出力回路５０に接続されている。第２コンパレータ４３及び電流出力回路５０間の接続ノードは、第２抵抗Ｒ２の他端に接続されている。電流出力回路５０は、更に、シャント抵抗Ｒｓの一端及び他端に各別に接続されている。

マイコン２２の出力部３０は、ＡＮＤ回路４１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している。ラッチ回路４４は、ＡＮＤ回路４１の他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している。ラッチ回路４４がハイレベル電圧を出力している場合、ＡＮＤ回路４１は、出力部３０が出力している電圧を、そのまま出力端から駆動回路４０に出力する。ラッチ回路４４がローレベル電圧を出力している場合、ＡＮＤ回路４１は、出力部３０が出力している電圧に無関係にローレベル電圧を出力端から駆動回路４０に出力する。

ＡＮＤ回路４１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４０は、スイッチ２０のゲート、及び、第１抵抗Ｒ１の一端間の電気的な接続を遮断し、機器電位を基準としたスイッチ２０のソースの電圧を目標電圧に昇圧する。駆動回路４０は、昇圧した電圧をスイッチ２０のゲートに出力する。これにより、寄生容量Ｃｓ，Ｃｄが充電され、スイッチ２０において、ソースの電位を基準としたゲートの電圧がオン電圧以上となる。結果、スイッチ２０がオンに切替わる。

ＡＮＤ回路４１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４０は、昇圧を停止し、スイッチ２０のゲートと、第１抵抗Ｒ１の一端とを電気的に接続する。これにより、寄生容量Ｃｄ，Ｃｓは放電する。このとき、電流が寄生容量Ｃｄ，Ｃｓ夫々のゲート側の一端から駆動回路４０及び第１抵抗Ｒ１の順に流れる。寄生容量Ｃｄ，Ｃｓの放電により、スイッチ２０において、ソースの電位を基準としたゲートの電圧がオフ電圧未満となる。結果、スイッチ２０がオフに切替わる。

ラッチ回路４４は、入力電圧値及びスイッチ電流値夫々が電圧条件及び電流条件を満たす場合、ハイレベル電圧を出力する。ラッチ回路４４がハイレベル電圧を出力している場合、駆動回路４０は、マイコン２２の出力部３０が出力している電圧に応じて、スイッチ２０をオン又はオフに切替える。ラッチ回路４４は、入力電圧値が電圧条件を満たさなくなったか、又は、スイッチ電流値が電流条件を満たさなくなった場合、ローレベル電圧を出力する。このとき、マイコン２２の出力部３０が出力している電圧に無関係にＡＮＤ回路４１はローレベル電圧を出力し、駆動回路４０はスイッチ２０をオフに切替える。

第１コンパレータ４２は、入力電圧値と、機器電位を基準とした第１電圧源４８の正極の電圧値とを比較する。第１コンパレータ４２は、入力電圧値が、機器電位を基準とした第１電圧源４８の正極の電圧値以上である場合、出力端から第１フィルタ回路４５にハイレベル電圧を出力する。前述したように、入力電圧値は、機器電位を基準としたスイッチ２０のドレインの電圧値である。機器電位を基準した第１電圧源４８の正極の電圧値、即ち、第１電圧源４８の両端間の電圧値は、第１電圧閾値である。第１コンパレータ４２は比較部として機能する。
第１コンパレータ４２は、入力電圧値が第１電圧閾値未満である場合、出力端から第１フィルタ回路４５にローレベル電圧を出力する。

第１フィルタ回路４５は、第１コンパレータ４２がハイレベル電圧を出力している場合、又は、第１コンパレータ４２がローレベル電圧を連続して出力している期間が第１基準期間未満である場合、ハイレベル電圧をラッチ回路４４に出力する。第１フィルタ回路４５は、第１コンパレータ４２がローレベル電圧を連続して出力している期間が第１基準期間以上となった場合、ラッチ回路４４に出力している電圧をローレベル電圧に切替える。その後、第１コンパレータ４２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、第１フィルタ回路４５は、ラッチ回路４４に出力している電圧をローレベル電圧からハイレベル電圧に切替える。第１基準期間は例えば数百μｓである。

以上のように、入力電圧値が電圧条件を満たす場合、第１フィルタ回路４５はハイレベル電圧を出力し、入力電圧値が電圧条件を満たさなくなった場合、第１フィルタ回路４５はローレベル電圧を出力する。

電流出力回路５０は、電流を第２抵抗Ｒ２の他端に出力する。電流出力回路５０が出力した電流は、第２抵抗Ｒ２及び第１抵抗Ｒ１の順に流れる。スイッチ電流値、及び、前述した所定数夫々をＩｓ及びＮで表す。電流出力回路５０が出力する電流の電流値はＩｓ／Ｎで表される。この電流値は、スイッチ電流値が上昇した場合に上昇する。所定数Ｎは、前述したように、例えば、１０００である。第２抵抗Ｒ２の抵抗値をｒ２で表す。このとき、機器電位を基準とした第２抵抗Ｒ２の他端の電圧値は、（ｒ２・Ｉｓ）／Ｎで表される。ここで、「・」は積を示す。

第２コンパレータ４３は、機器電位を基準とした第２抵抗Ｒ２の他端の電圧値、即ち、（ｒ２・Ｉｓ）／Ｎと、機器電位を基準とした第２電圧源４９の正極の電圧値、即ち、第２電圧源４９の両端間の電圧値と比較する。第２電圧源４９の両端間の電圧値を第２電圧閾値Ｖｒ２と記載する。第２電圧閾値Ｖｒ２は一定値である。スイッチ電流値ＩｓがＶｒ２≧（ｒ２・Ｉｓ）／Ｎ、即ち、Ｉｓ≦（Ｖｒ２・Ｎ）／ｒ２を満たす場合、第２コンパレータ４３は、出力端からハイレベル電圧を第２フィルタ回路４６に出力する。第２コンパレータ４３は第２の比較部として機能する。

スイッチ電流値ＩｓがＶｒ２＜（ｒ２・Ｉｓ）／Ｎ、即ち、Ｉｓ＞（Ｖｒ２・Ｎ）／ｒ２を満たす場合、第２コンパレータ４３は、出力端からローレベル電圧を第２フィルタ回路４６に出力する。前述した電流閾値は（Ｖｒ２・Ｎ）／ｒ２で表される。

給電制御装置１２では、前述したように、第２抵抗Ｒ２の一端と、第２電圧源４９の負極とは、第１キャパシタＣ１及び第１抵抗Ｒ１間の接続ノードに接続されている。このため、第２コンパレータ４３は、機器電位電圧値に無関係に、機器電位を基準とした第２抵抗Ｒ２の他端の電圧値と、機器電位を基準とした第２電圧源４９の正極の電圧値とを適切に比較する。

第２フィルタ回路４６は、第２コンパレータ４３がハイレベル電圧を出力している場合、又は、第２コンパレータ４３がローレベル電圧を連続して出力している期間が第２基準期間未満である場合、ハイレベル電圧をラッチ回路４４に出力する。第２フィルタ回路４６は、第２コンパレータ４３がローレベル電圧を連続して出力している期間が第２基準期間以上となった場合、ラッチ回路４４に出力している電圧をローレベル電圧に切替える。その後、第２コンパレータ４３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、第２フィルタ回路４６は、ラッチ回路４４に出力している電圧をローレベル電圧からハイレベル電圧に切替える。第２基準期間は数百μｓである。

以上のように、スイッチ電流値が電流条件を満たす場合、第２フィルタ回路４６はハイレベル電圧を出力し、スイッチ電流値が電流条件を満たさなくなった場合、第２フィルタ回路４６はローレベル電圧を出力する。

第１フィルタ回路４５及び第２フィルタ回路４６の両方がハイレベル電圧をラッチ回路４４に出力している場合、即ち、入力電圧値及びスイッチ電流値夫々が電圧条件及び電流条件を満たす場合、ラッチ回路４４は、ハイレベル電圧をＡＮＤ回路４１に出力する。この場合、前述したように、ＡＮＤ回路４１は、マイコン２２の出力部３０が出力している電圧を、そのまま駆動回路４０に出力し、駆動回路４０は、出力部３０が出力している電圧に応じてスイッチ２０をオン又はオフに切替える。

第１フィルタ回路４５及び第２フィルタ回路４６の少なくとも一方がローレベル電圧を出力した場合、即ち、入力電圧値が電圧条件を満たさなくなったか、又は、スイッチ電流値が電流条件を満たさなくなった場合、ラッチ回路４４は、ＡＮＤ回路４１に出力している電圧をローレベル電圧に切替える。この場合、前述したように、ＡＮＤ回路４１は、出力部３０が出力している電圧に無関係にローレベル電圧を出力し、駆動回路４０はスイッチ２０をオフに切替える。駆動回路４０は切替え部として機能する。
ラッチ回路４４は、ＡＮＤ回路４１に出力している電圧をローレベル電圧に切替えた後においては、第１フィルタ回路４５及び第２フィルタ回路４６が出力している電圧に無関係に、ＡＮＤ回路４１にローレベル電圧を出力し続ける。

第１フィルタ回路４５は、外乱ノイズによって、一時的に入力電圧値が第１電圧閾値未満となって第１コンパレータ４２がローレベル電圧を出力した場合であっても、ハイレベル電圧を出力し続ける。また、第２フィルタ回路４６は、外乱ノイズによって、一時的にスイッチ電流値が電流閾値を超えて第２コンパレータ４３がローレベル電圧を出力した場合であっても、ハイレベル電圧を出力し続ける。このため、一時的な入力電圧値の低下、又は、一時的なスイッチ電流値の上昇によって、駆動回路４０がスイッチ２０をオフに切替えることはない。

なお、電流出力回路５０が第２抵抗Ｒ２の他端に出力する電流の電流値はバッテリ１０の出力電圧値によって制限される。このため、接地電位を基準とした第２抵抗Ｒ２の他端の電圧値は、バッテリ１０の出力電圧未満であり、バッテリ１０の出力電圧値以上となることはない。従って、バッテリ１０の出力電圧値が低い場合においては、第２抵抗Ｒ２の両端間の電圧値が示すスイッチ電流値が実際のスイッチ電流値よりも小さい可能性がある。結果、スイッチ電流値が電流閾値を超えているにも関わらず、第２コンパレータ４３が第２フィルタ回路４６にハイレベル電圧を出力する可能性がある。

例えば、負荷の両端の短絡により、バッテリ１０の出力電圧が低下してから、第２基準時間が経過する前に、バッテリ１０の出力電圧が十分に低下した場合、第２コンパレータ４３は、第２基準時間、連続してローレベル電圧を出力することができない。このため、第２フィルタ回路４６がハイレベル電圧を出力することはなく、スイッチ２０を過電流から保護する機能が停止する。

バッテリ１０は電源回路４７に電力を供給する。電源回路４７は、駆動回路４０、ＡＮＤ回路４１、第１コンパレータ４２、第２コンパレータ４３、ラッチ回路４４、第１フィルタ回路４５、第２フィルタ回路４６及び電流出力回路５０に接続されている。図面が煩雑になるため、図３において、これらの接続線の記載を省略している。

電源回路４７は入力電圧値を監視している。電源回路４７は、入力電圧値が、予め設定されている遮断電圧値以上である場合、駆動回路４０、ＡＮＤ回路４１、第１コンパレータ４２、第２コンパレータ４３、ラッチ回路４４、第１フィルタ回路４５、第２フィルタ回路４６及び電流出力回路５０に電力を供給する。これらの構成部は、電源回路４７から供給された電力を用いて作動する。

電源回路４７は、入力電圧値が遮断電圧値未満である場合、駆動機２１の動作が不安定になる可能性があるとして、駆動回路４０、ＡＮＤ回路４１、第１コンパレータ４２、第２コンパレータ４３、ラッチ回路４４、第１フィルタ回路４５、第２フィルタ回路４６及び電流出力回路５０への給電を停止する。これにより、これらの構成部は、動作を停止する。
第１電圧閾値及び遮断電圧値は機器電位を基準とした電圧値であり、遮断電圧値は第１電圧閾値未満である。

以下では、駆動機２１の動作を説明する。
図４は、スタータ１１の動作に応じた機器電位電圧値の変動を説明するためのタイミングチャートである。機器電位電圧値は、前述したように、接地電位を基準とした接続ノードの電圧値である。この接続ノードは、第１キャパシタＣ１及び第１抵抗Ｒ１間の接続ノードである。第１キャパシタＣ１の一端又は他端から流れる電流の電流値を充放電電流値と記載する。図４には、充放電電流値及び機器電位電圧値の推移が示されている。これらの推移について、横軸は時間を示す。第１キャパシタＣ１が放電している場合、充放電電流値は正である。第１キャパシタＣ１が充電されている場合、充放電電流値は負である。

負荷１３の両端が短絡しておらず、かつ、スタータ１１が作動していない場合、電流がバッテリ１０の正極から第１キャパシタＣ１及び第１抵抗Ｒ１の順に流れ、バッテリ１０は第１キャパシタＣ１を充電する。第１キャパシタＣ１は、第１キャパシタＣ１の両端間の電圧値がバッテリ１０の出力電圧値と一致するまで充電される。第１キャパシタＣ１の両端間の電圧値がバッテリ１０の出力電圧値と一致している場合、第１キャパシタＣ１及び第１抵抗Ｒ１を介して電流は流れず、充放電電流値はゼロＡである。通常、充放電電流値はゼロＡである。このとき、機器電位は接地電位と一致しており、機器電位電圧値はゼロＶである。

スタータ１１が作動した場合、前述したように、バッテリ１０の出力電圧値が低下し、電流は、第１キャパシタＣ１の一端からバッテリ１０に流れ、第１キャパシタＣ１は放電する。従って、スタータ１１が作動した時点では充放電電流値は上昇する。第１キャパシタＣ１の放電により、第１キャパシタＣ１の両端間の電圧値は低下する。第１キャパシタＣ１の両端間の電圧値が低下するとともに、充放電電流値も低下する。第１キャパシタＣ１の両端間の電圧値がバッテリ１０の出力電圧と一致した場合、充放電電流値はゼロＡとなる。充放電電流値が正の電流値である間、即ち、第１キャパシタＣ１が放電している間、電流が第１抵抗Ｒ１及び第１キャパシタＣ１の順に流れるので、機器電位電圧値は負であり、機器電位は接地電位よりも低い。

機器電位電圧値の絶対値は、第１抵抗Ｒ１の両端間の電圧値、即ち、第１抵抗Ｒ１の抵抗値と、充放電電流値の絶対値との積で表される。第１抵抗Ｒ１の抵抗値は一定であるため、機器電位電圧値の絶対値は、充放電電流値の絶対値に比例する。スタータ１１が作動した時点で、充放電電流値の絶対値は上昇するとともに、機器電位電圧値は低下する。その後、充放電電流値の絶対値が低下するとともに、機器電位電圧値は上昇する。充放電電流値がゼロＡとなった場合、機器電位電圧値はゼロＶとなり、機器電位は接地電位と一致する。

スタータ１１が動作を停止した場合、前述したように、バッテリ１０の出力電圧値が上昇し、電流は、バッテリ１０の正極から第１キャパシタＣ１に流れ、バッテリ１０は第１キャパシタＣ１を充電する。スタータ１１が作動した時点では、充放電電流値は負の値となり、充放電電流値の絶対値は上昇する。第１キャパシタＣ１の充電により、第１キャパシタＣ１の両端間の電圧値は上昇する。第１キャパシタＣ１の両端間の電圧値が上昇するとともに、充放電電流値の絶対値も低下する。第１キャパシタＣ１の両端間の電圧値がバッテリ１０の出力電圧と一致した場合、充放電電流値はゼロＡとなる。充放電電流値が負の電流値である間、即ち、バッテリ１０が第１キャパシタＣ１を充電している間、電流が第１キャパシタＣ１及び第１抵抗Ｒ１の順に流れるので、機器電位電圧値は正であり、機器電位は接地電位よりも高い。

前述したように、機器電位電圧値の絶対値は、充放電電流値に比例する。スタータ１１が動作を停止した時点で、充放電電流値の絶対値は上昇するとともに、機器電位電圧値は上昇する。その後、充放電電流値の絶対値が低下するとともに、機器電位電圧値は低下する。充放電電流値がゼロＡとなった場合、機器電位電圧値はゼロＶとなり、機器電位は接地電位と一致する。

図５は、スタータ１１の動作に応じた入力電圧値の変動を説明するためのタイミングチャートである。図５には、入力電圧値及び機器電位電圧値の推移が示されている。これらの推移について、横軸は時間を示す。機器電位電圧値は、前述したように、スタータ１１が作動した直後に一時的に低下し、その後、ゼロＶに戻る。更に、機器電位電圧値は、スタータ１１が動作を停止した直後に一時的に上昇し、その後、ゼロＶに戻る。

スタータ１１が作動した場合、接地電位を基準としたバッテリ１０の出力電圧値は低下し、入力電圧値が低下する。スタータ１１が作動している間、入力電圧値は、スタータ１１が作動する直前の入力電圧値よりも低い。また、スタータ１１が動作を停止した場合、接地電位を基準としたバッテリ１０の出力電圧値が上昇し、入力電圧値が上昇する。

前述したように、入力電圧値は機器電位を基準とした電圧値である。スタータ１１が作動した場合、機器電位電圧値は一時的に負の電圧値となる。このため、機器電位電圧値が負の電圧値である間、スタータ１１が作動する直前の入力電圧値を基準とした低下幅は小さい。
また、スタータ１１が動作を停止した場合、機器電位電圧値は一時的に正の電圧値となる。このため、機器電位電圧値が正の電圧値である間、入力電圧値は、スタータ１１が作動する直前の入力電圧値よりも低い。

なお、スタータ１１が作動した直後において機器電位電圧値が負の電圧値である期間と、スタータ１１が動作を停止した直後において機器電位電圧値が正の電圧値である期間とは、数マイクロ秒である。一方で、スタータ１１が作動している期間は数秒である。このため、機器電位電圧値が負の電圧値である期間、及び、機器電位電圧値が正の電圧値である期間夫々は、スタータ１１が作動している期間よりも、非常に短い。

第１電圧閾値Ｖｒ１は、前述したように、第１電圧源４８の両端間の電圧値であり、機器電位を基準とした電圧値である。第１電圧閾値Ｖｒ１は、スタータ１１が作動している間の入力電圧値の最小値未満である。このため、スタータ１１が作動した場合に、入力電圧値が第１電圧閾値Ｖｒ１未満となることはない。従って、スタータ１１の作動により、駆動回路４０が誤ってスイッチ２０をオフに切替えることはない。
前述したように、遮断電圧値Ｖｃは第１電圧閾値Ｖｒ１未満である。

次に、負荷１３の両端が短絡した場合における駆動機２１の動作を説明する。まず、第１キャパシタＣ１及び第１抵抗Ｒ１が設けられておらず、かつ、機器電位が接地電位と一致している給電制御装置１２における駆動機２１の動作を説明する。駆動回路４０、電源回路４７、第１電圧源４８の負極、第２電圧源４９の負極、及び、第２抵抗Ｒ２の一端を接地することによって、機器電位が接地電位と一致する。

図６は、機器電位が接地電位と一致している場合における駆動機２１の動作を示すタイミングチャートである。図６には、入力電圧値の推移と、第１コンパレータ４２、第１フィルタ回路４５及びラッチ回路４４の出力電圧の推移と、スイッチ２０のオン及びオフの推移とが示されている。これらの推移について、横軸は時間を示す。図６に示す時間のスケールは図４及び図５に示す時間のスケールよりも小さい。図６に示す時間のスケールはマイクロ秒オーダーのスケールであり、図４及び図５に示す時間のスケールは秒オーダーのスケールである。図６では、ハイレベル電圧を「Ｈ」で示し、ローレベル電圧を「Ｌ」で示している。

マイコン２２の出力部３０はハイレベル電圧を出力していると仮定する。入力電圧値及びスイッチ電流値夫々が電圧条件及び電流条件を満たしている場合、駆動回路４０はスイッチ２０をオンに維持している。負荷１３の両端が短絡していない場合、入力電圧値は第１電圧閾値Ｖｒ１以上であり、第１コンパレータ４２、第１フィルタ回路４５及びラッチ回路４４はハイレベル電圧を出力している。

負荷１３の両端が短絡した場合、バッテリ１０の正極からスイッチ２０を介して大きな電流が流れる。これにより、バッテリ１０の出力電圧値が低下し、入力電圧値が低下する。ここで、バッテリ１０の出力電圧値が急速に低下すると仮定する。負荷１３の両端が短絡した場合、スイッチ電流値は電流閾値を超える。しかしながら、バッテリ１０の出力電圧値が急速に低下し、前述したように、電流出力回路５０が出力する電流の電流値はバッテリ１０の出力電圧値によって制限される。このため、スイッチ電流値が電流閾値を超えているにも関わらず、第２コンパレータ４３は、第２基準時間、連続してハイレベル電圧を出力し続けることができない。

結果、第２フィルタ回路４６はハイレベル電圧を出力し続ける。この場合、第２コンパレータ４３、第２フィルタ回路４６及び電流出力回路５０は適切に動作しないので、スイッチ２０を過電流が保護するためには、入力電圧値に基づいて、スイッチ２０をオフに切替える必要がある。

入力電圧値が第１電圧閾値Ｖｒ１未満となった場合、第１コンパレータ４２は、第１フィルタ回路４５に出力している電圧をローレベル電圧に切替える。その後、第１コンパレータ４２は、ローレベル電圧を出力し続ける。しかし、入力電圧値は急速に低下しているので、第１コンパレータ４２が第１フィルタ回路４５にローレベル電圧を出力している期間が第１基準期間以上となる前に、入力電圧値は遮断電圧値未満となる。

入力電圧値が遮断電圧値未満となった場合、電源回路４７は、駆動機２１の動作が不安定になる可能性があるとして、給電を停止する。これにより、駆動回路４０、ＡＮＤ回路４１、第１コンパレータ４２、第２コンパレータ４３、ラッチ回路４４、第１フィルタ回路４５、第２フィルタ回路４６及び電流出力回路５０は動作を停止する。

駆動回路４０が動作を停止した場合、駆動回路４０は、入力電圧値の昇圧を停止する。しかしながら、駆動回路４０は、スイッチ２０のゲート、及び、第１抵抗Ｒ１の一端を接続せず、スイッチ２０のゲート、及び、第１抵抗Ｒ１の一端間の遮断を維持する。このため、寄生容量Ｃｓ，Ｃｄは放電せず、スイッチ２０において、ソースの電位を基準としたゲートの電圧はオン電圧値以上に維持され、スイッチ２０はオンに維持される。結果、スイッチ２０を過電流から保護することができない。第１電圧閾値Ｖｒ１及び遮断電圧値Ｖｃとの差が小さい程、第１コンパレータ４２がローレベル電圧を出力している期間が短いため、スイッチ２０を過電流から保護することが難しい。

機器電位が接地電位と異なっている給電制御装置１２では、バッテリ１０の出力電圧値が急速に低下した場合であっても、駆動機２１は、スイッチ２０を過電流から保護する。以下では、給電制御装置１２における駆動機２１の動作を説明する。

図７は、負荷１３の両端が短絡した場合における機器電位電圧値の変動を説明するためのタイミングチャートである。図７には、充放電電流値及び機器電位電圧値の推移が示されている。これらの推移では、横軸は時間を示す。図４と同様に、第１キャパシタＣ１が放電している場合、充放電電流値は正である。第１キャパシタＣ１が充電されている場合、充放電電流値は負である。時間のスケールは、図６と同じであり、マイクロ秒オーダーのスケールである。

第１キャパシタＣ１の両端間の電圧値がバッテリ１０の出力電圧値と一致している場合、スイッチ２０がオンであるか否かに無関係に、充放電電流値はゼロＡであり、機器電位電圧値はゼロＶであり、機器電位は接地電位と一致している。スイッチ２０がオンである状態で負荷１３の両端間が短絡した場合、電流は、第１キャパシタＣ１のバッテリ１０側の一端から、スイッチ２０及びシャント抵抗Ｒｓの順に流れ、第１キャパシタＣ１は、放電する。従って、負荷１３の両端間が短絡した時点で充放電電流値は上昇する。

第１キャパシタＣ１の放電により、第１キャパシタＣ１の両端間の電圧値は低下する。第１キャパシタＣ１の両端間の電圧値が低下するとともに、充放電電流値も低下する。第１キャパシタＣ１の両端間の電圧値がゼロＶとなった場合、充放電電流値はゼロＡとなる。充放電電流値が正の電流値である間、即ち、第１キャパシタＣ１が放電している間、電流が第１抵抗Ｒ１及び第１キャパシタＣ１の順に流れるので、機器電位電圧値は負であり、機器電位は接地電位よりも低い。

機器電位電圧値の絶対値は、前述したように、第１抵抗Ｒ１の抵抗値と、充放電電流値との積で表される。第１抵抗Ｒ１の抵抗値は一定であるため、機器電位電圧値の絶対値は、充放電電流値に比例する。

負荷１３の両端間が短絡した時点で、充放電電流値は上昇するとともに、機器電位電圧値は低下する。その後、充放電電流値が低下するとともに、機器電位電圧値は上昇する。充放電電流値がゼロＡとなった場合、機器電位電圧値はゼロＶとなり、機器電位は接地電位と一致する。

図８は、負荷１３の両端が短絡した場合における駆動機２１の動作を示すタイミングチャートである。図８は図６に対応する。図８では、図６と同様に、入力電圧値の推移と、第１コンパレータ４２、第１フィルタ回路４５及びラッチ回路４４の出力電圧の推移と、スイッチ２０のオン及びオフの推移とが示されている。これらの推移について、横軸は時間を示す。時間のスケールは、図６と同じであり、マイクロ秒オーダーのスケールである。図８でも、ハイレベル電圧を「Ｈ」で示し、ローレベル電圧を「Ｌ」で示している。

マイコン２２の出力部３０はハイレベル電圧を出力していると仮定する。入力電圧値及びスイッチ電流値夫々が電圧条件及び電流条件を満たしている場合、駆動回路４０はスイッチ２０をオンに維持している。負荷１３の両端が短絡していない場合、入力電圧値は第１電圧閾値Ｖｒ１以上であり、第１コンパレータ４２、第１フィルタ回路４５及びラッチ回路４４はハイレベル電圧を出力している。

負荷１３の両端が短絡した場合、バッテリ１０の正極からスイッチ２０を介して大きな電流が流れる。これにより、バッテリ１０の出力電圧値が低下し、入力電圧値が低下する。給電制御装置１２では、負荷１３の両端が短絡した場合、図７に示すように、第１キャパシタＣ１が放電し、機器電位電圧値が負の電圧値となる。その後、時間の経過とともに、機器電位電圧値は、緩やかに上昇し、ゼロＶに戻る。このため、負荷１３の両端が短絡してから、入力電圧値は緩やかに低下する。

入力電圧値が第１電圧閾値Ｖｒ１未満となった場合、第１コンパレータ４２は、第１フィルタ回路４５に出力している電圧をローレベル電圧に切替える。その後、第１コンパレータ４２は、ローレベル電圧を出力し続ける。また、入力電圧値は緩やかに低下しているため、入力電圧値は遮断電圧値未満となる前に、第１コンパレータ４２が第１フィルタ回路４５にローレベル電圧を出力している期間は、確実に第１基準期間以上となる。

第１コンパレータ４２が第１フィルタ回路４５にローレベル電圧を出力している期間は、第１基準期間以上となった場合、第１フィルタ回路４５はラッチ回路４４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、ラッチ回路４４は、ＡＮＤ回路４１に出力している電圧をローレベル電圧に切替え、ＡＮＤ回路４１は、マイコン２２の出力部３０が出力している電圧に無関係に、駆動回路４０に出力している電圧をローレベル電圧に切替える。駆動回路４０は、スイッチ２０のゲートと第１抵抗Ｒ１の一端と電気的に接続する。これにより、寄生容量Ｃｄ，Ｃｓは放電し、スイッチ２０において、ソースの電位を基準としたゲートの電圧値がオフ電圧値未満となり、スイッチ２０はオフに切替わる。

スイッチ２０がオフに切替わった場合、バッテリ１０から出力されている電流の電流値が低下するため、バッテリ１０内の内部抵抗で生じる電圧降下の幅が低下し、バッテリ１０の出力電圧値は第１電圧閾値Ｖｒ１以上となる。これにより、第１コンパレータ４２は、第１フィルタ回路４５に出力している電圧をハイレベル電圧に切替え、第１フィルタ回路４５はラッチ回路４４に出力している電圧をハイレベル電圧に切替える。

ラッチ回路４４は、前述したように、ＡＮＤ回路４１に出力している電圧をローレベル電圧に切替えた後、第１フィルタ回路４５及び第２フィルタ回路４６が出力している電圧に無関係に、ＡＮＤ回路４１に出力している電圧をローレベル電圧に維持する。このため、駆動回路４０はスイッチ２０をオフに維持する。

給電制御装置１２では、前述したように、第１電圧閾値Ｖｒ１は、スタータ１１が作動している間の入力電圧値の最小値未満であるため、スタータ１１の作動により、駆動回路４０が誤ってスイッチ２０をオフに切替えることはない。更に、例えば、負荷１３の短絡によって、スイッチ２０を介して大きな電流が流れて入力電圧値が第１電圧閾値未満となった場合、スイッチ２０はオフに切替わり、スイッチ２０を介した通電が遮断される。スイッチ２０は過電流から保護される。このように、給電制御装置１２では、駆動回路４０は、入力電圧値に応じて適切にスイッチ２０をオフに切替える。

また、負荷１３の両端が短絡した場合において、入力電圧値が連続して電圧閾値未満である期間が第１基準期間に到達する前に電源回路４７が駆動回路４０への給電を停止することはない。駆動回路４０は、電源回路４７が駆動回路４０への給電を停止する前に、スイッチ２０を確実にオフに切替える。

なお、スイッチ２０は、Ｎチャネル型のＦＥＴに限定されず、Ｐチャネル型のＦＥＴ又はバイポーラトランジスタ等であってもよい。スイッチ２０がＰチャネル型のＦＥＴである場合、スイッチ２０のソースがバッテリ１０の正極に接続され、スイッチ２０のドレインがシャント抵抗Ｒｓの一端に接続される。

この場合、スイッチ２０のソースが電流入力端であり、機器電位を基準としたスイッチ２０のソースの電圧値が入力電圧値である。駆動回路４０は、寄生容量Ｃｓ，Ｃｄを充電することによって、スイッチ２０をオフに切替え、寄生容量Ｃｓ，Ｃｄに放電させることによって、スイッチ２０をオンに切替える。スイッチ２０がオンである状態で駆動回路４０への給電が停止した場合、寄生容量Ｃｓ，Ｃｄが充電されないので、スイッチ２０はオンを維持する。

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 バッテリ（直流電源）
１１ スタータ
１２ 給電制御装置
１３ 負荷
２０ スイッチ
２１ 駆動機
２２ マイコン
３０ 出力部
３１，３２ 入力部
３３ Ａ／Ｄ変換部
３４ 記憶部
３５ 制御部
３６ 内部バス
４０ 駆動回路（切替え部）
４１ ＡＮＤ回路
４２ 第１コンパレータ（比較部）
４３ 第２コンパレータ（第２の比較部）
４４ ラッチ回路
４５ 第１フィルタ回路
４６ 第２フィルタ回路
４７ 電源回路
４８ 第１電圧源
４９ 第２電圧源
５０ 電流出力回路
１００ 車両
Ａ１ 記憶媒体
Ｃ１ 第１キャパシタ
Ｃ２ 第２キャパシタ
Ｃｄ，Ｃｓ 寄生容量
Ｅ１ エンジン
Ｐ１ コンピュータプログラム
Ｒ１ 第１抵抗
Ｒ２ 第２抵抗
Ｒ３ 第３抵抗

Claims (3)

1. スイッチをオン又はオフに切替えることによって、前記スイッチを介した給電を制御する給電制御装置であって、
   電流が入力される前記スイッチの電流入力端の電圧値、及び、電圧閾値を比較する比較部と、
   前記比較部によって、前記電流入力端の電圧値が前記電圧閾値未満であることが所定期間以上、連続して示された場合に前記スイッチをオフに切替える切替え部と、
   前記スイッチの前記電流入力端に一端が接続されるキャパシタと、
   前記キャパシタの他端に一端が接続される抵抗と、
   前記キャパシタ及び抵抗間の接続ノードに負極が接続される直流の電圧源と
   を備え、
   前記電圧閾値は、前記電圧源の正極の電圧値である
   給電制御装置。
2. 前記切替え部に給電する電源回路を備え、
   前記電源回路は、前記スイッチの前記電流入力端の電圧値が所定電圧値未満である場合に、前記切替え部への給電を停止し、
   前記所定電圧値は、前記電圧閾値未満である
   請求項１に記載の給電制御装置。
3. 前記接続ノードに一端が接続される第２の抵抗と、
   前記スイッチを介して流れる電流の電流値が上昇した場合に電流値が上昇する電流を前記第２の抵抗の他端に出力する電流出力回路と、
   前記接続ノードに負極が接続される直流の第２の電圧源と、
   前記第２の抵抗の他端の電圧値、及び、前記第２の電圧源の正極の電圧値を比較する第２の比較部と
   を備え、
   前記切替え部は、前記第２の比較部によって、前記第２の抵抗の他端の電圧値が、前記第２の電圧源の正極の電圧値を超えていることが示された場合、前記スイッチをオフに切替える
   請求項１又は請求項２に記載の給電制御装置。

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