JP6674938B2 - 電源スイッチ制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、電源スイッチ制御装置に関する。
従来、電源スイッチ制御装置として、例えば、特許文献１には、電源の供給を制御する機械式リレーの溶着を検知する電源制御装置が開示されている。近年、機械式リレーに代わってスイッチング素子を備えた半導体リレーが用いられることがある。この半導体リレーは、スイッチング素子がオン又はオフされることにより電源の供給を制御する。
特開２０００−１３４７０７号公報
ところで、上述の半導体リレーは、例えば、高電圧電源に接続され複数のスイッチング素子を備えている場合、故障したスイッチング素子を特定することが難しく、この点で更なる改善の余地がある。
そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電源のスイッチング素子の故障を適正に検出することができる電源スイッチ制御装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る電源スイッチ制御装置は、直流電源と負荷部とが接続された電源回路において前記直流電源の正極と前記負荷部との間に設けられ、前記直流電源から前記負荷部に流れる電源電流及び前記負荷部から前記直流電源に流れる回生電流を通電又は遮断する上流側双方向遮断回路と、前記直流電源の負極と前記負荷部との間に設けられ、前記電源電流及び前記回生電流を通電又は遮断する下流側双方向遮断回路と、前記上流側双方向遮断回路及び前記下流側双方向遮断回路を制御する制御部と、前記電源回路に流れる前記電源電流を検出する電流センサと、前記電源回路において前記負荷部に印加される負荷電圧を検出する電圧監視回路と、を備え、前記上流側双方向遮断回路は、前記電源電流を通電又は遮断する第１スイッチング素子と、前記第１スイッチング素子に直列に接続され前記回生電流を通電又は遮断する第２スイッチング素子と、前記電源電流が流れる方向に対して通電方向が逆向きに設けられ前記第１スイッチング素子に並列に接続される第１ダイオードと、前記回生電流が流れる方向に対して通電方向が逆向きに設けられ前記第２スイッチング素子に並列に接続される第２ダイオードと、前記第１ダイオードに並列に接続され当該第１ダイオードの順電圧を検出する第１検出部と、前記第２ダイオードに並列に接続され当該第２ダイオードの順電圧を検出する第２検出部と、を有し、前記下流側双方向遮断回路は、前記電源電流を通電又は遮断する第３スイッチング素子と、前記第３スイッチング素子に直列に接続され前記回生電流を通電又は遮断する第４スイッチング素子と、前記電源電流が流れる方向に対して通電方向が逆向きに設けられ前記第３スイッチング素子に並列に接続される第３ダイオードと、前記回生電流が流れる方向に対して通電方向が逆向きに設けられ前記第４スイッチング素子に並列に接続される第４ダイオードと、前記第３ダイオードに並列に接続され当該第３ダイオードの順電圧を検出する第３検出部と、前記第４ダイオードに並列に接続され当該第４ダイオードの順電圧を検出する第４検出部と、を有し、前記制御部は、前記第１〜第４スイッチング素子が全てオフである前記電源回路のオフ状態から当該電源回路の起動を準備する起動準備期間、前記起動準備期間の終了後に前記直流電源から前記負荷部に流れる突入電流を回避するプリチャージ期間、前記プリチャージ期間の終了後に前記電源回路を通常動作させるシステム動作期間、及び、通常動作している前記電源回路を停止させるシステム停止期間の４つの期間において、前記プリチャージ期間及び前記システム動作期間の場合、前記第１検出部、前記第２検出部、前記第３検出部、及び、前記第４検出部の少なくとも１つの検出結果に基づいて前記電源回路の故障を判定し、前記起動準備期間の場合、前記第１検出部、前記第２検出部、前記第３検出部、及び、前記第４検出部の検出結果、前記電流センサにより検出された前記電源電流、前記電圧監視回路により検出された前記負荷電圧のうち、前記電流センサにより検出された前記電源電流及び前記電圧監視回路により検出された前記負荷電圧のみに基づいて前記電源回路の故障を判定し、前記システム停止期間の場合、前記第１検出部、前記第２検出部、前記第３検出部、及び、前記第４検出部の検出結果、前記電流センサにより検出された前記電源電流、前記電圧監視回路により検出された前記負荷電圧のうち、前記電圧監視回路により検出された前記負荷電圧のみに基づいて前記電源回路の故障を判定することを特徴とする。
上記電源スイッチ制御装置では、前記制御部は、前記プリチャージ期間及び前記システム動作期間の際に、前記第１スイッチング素子、前記第２スイッチング素子、前記第３スイッチング素子、及び、前記第４スイッチング素子をオンにし、前記電源電流を前記電源回路に流す場合において、前記第２検出部が前記第２ダイオードの順電圧を検出したとき、前記第２スイッチング素子がオフに固着されオンしないオフ固着故障であると判定し、前記第４検出部が前記第４ダイオードの順電圧を検出したとき、前記第４スイッチング素子がオフに固着されオンしないオフ固着故障であると判定することが好ましい。
上記電源スイッチ制御装置では、前記制御部は、前記プリチャージ期間及び前記システム動作期間の際に、前記第１スイッチング素子及び前記第３スイッチング素子をオンにし、前記第２スイッチング素子及び前記第４スイッチング素子をオフにし、前記電源電流を前記電源回路に流す場合において、前記第２検出部が前記第２ダイオードの順電圧を検出しないとき、前記第２スイッチング素子がオンに固着されオフしないオン固着故障であると判定し、前記第４検出部が前記第４ダイオードの順電圧を検出しないとき、前記第４スイッチング素子がオンに固着されオフしないオン固着故障であると判定することが好ましい。
上記電源スイッチ制御装置では、前記制御部は、前記システム動作期間の際に、前記第１スイッチング素子、前記第２スイッチング素子、前記第３スイッチング素子、及び、前記第４スイッチング素子をオンにし、前記回生電流を前記電源回路に流す場合において、前記第１検出部が前記第１ダイオードの順電圧を検出したとき、前記第１スイッチング素子がオフに固着されオンしないオフ固着故障であると判定し、前記第３検出部が前記第３ダイオードの順電圧を検出したとき、前記第３スイッチング素子がオフに固着されオンしないオフ固着故障であると判定することが好ましい。
上記電源スイッチ制御装置では、前記制御部は、前記システム動作期間の際に、前記第２スイッチング素子及び前記第４スイッチング素子をオンにし、前記第１スイッチング素子及び前記第３スイッチング素子をオフにし、前記回生電流を前記電源回路に流す場合において、前記第１検出部が前記第１ダイオードの順電圧を検出しないとき、前記第１スイッチング素子がオンに固着されオフしないオン固着故障であると判定し、前記第３検出部が前記第３ダイオードの順電圧を検出しないとき、前記第３スイッチング素子がオンに固着されオフしないオン固着故障であると判定することが好ましい。
上記電源スイッチ制御装置では、前記制御部は、前記プリチャージ期間の際に、前記第１スイッチング素子、前記第２スイッチング素子、前記第３スイッチング素子、及び、前記第４スイッチング素子をオンにし、前記電源電流を前記電源回路に流す場合において、前記電流センサにより前記電源電流を検出しない場合、前記第１スイッチング素子又は前記第３スイッチング素子の少なくとも一方がオフに固着されオンしないオフ固着故障であると判定することが好ましい。
上記電源スイッチ制御装置では、前記制御部は、前記起動準備期間の際に、前記第１スイッチング素子をオンにし、前記第２スイッチング素子、前記第３スイッチング素子、及び、前記第４スイッチング素子をオフにし、前記電源電流を前記電源回路に流す場合において、前記電流センサにより前記電源電流を検出した場合、前記第３スイッチング素子がオンに固着されオフしないオン固着故障であると判定し、前記起動準備期間の際に、前記第３スイッチング素子をオンにし、前記第１スイッチング素子、前記第２スイッチング素子、及び、前記第４スイッチング素子をオフにし、前記電源電流を前記電源回路に流す場合において、前記電流センサにより前記電源電流を検出した場合、前記第１スイッチング素子がオンに固着されオフしないオン固着故障であると判定することが好ましい。
上記電源スイッチ制御装置では、前記制御部は、前記システム停止期間の際に、前記第１スイッチング素子をオフにし、前記第２スイッチング素子、前記第３スイッチング素子、及び、前記第４スイッチング素子をオンにし、前記電源電流を前記電源回路に流す場合において、前記電圧監視回路により前記負荷電圧の減少を検出しない場合、前記第１スイッチング素子がオンに固着されオフしないオン固着故障であると判定し、前記システム停止期間の際に、前記第３スイッチング素子をオフにし、前記第１スイッチング素子、前記第２スイッチング素子、及び、前記第４スイッチング素子をオンにし、前記電源電流を前記電源回路に流す場合において、前記電圧監視回路により前記負荷電圧の減少を検出しない場合、前記第３スイッチング素子がオンに固着されオフしないオン固着故障であると判定することが好ましい。
本発明に係る電源スイッチ制御装置は、第１〜第４スイッチング素子の故障を個別に判定することができ、電源の各スイッチング素子の故障を適正に検出することができる。
図１は、実施形態に係る電源スイッチ制御装置の構成例を示す回路図である。 図２は、実施形態に係る電源スイッチ制御装置の動作例を示すシーケンスチャートである。 図３は、実施形態に係る電源スイッチ制御装置の動作例を示すフローチャートである。 図４は、実施形態に係る電源スイッチ制御装置の動作例を示すシーケンスチャートである。 図５は、実施形態に係る電源スイッチ制御装置の動作例を示すフローチャートである。 図６は、実施形態に係る電源スイッチ制御装置の動作例を示すシーケンスチャートである。 図７は、実施形態に係る電源スイッチ制御装置の動作例を示すフローチャートである。 図８は、実施形態に係る電源スイッチ制御装置の動作例を示すシーケンスチャートである。 図９は、実施形態に係る電源スイッチ制御装置の動作例を示すフローチャートである。
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
〔実施形態〕
実施形態に係る電源スイッチ制御装置１について説明する。電気自動車やハイブリッド電気自動車等の車両には、例えば、高電圧バッテリ２から高電圧負荷部３に電源電力を供給して高電圧負荷部３を駆動させる機能と、高電圧負荷部３から高電圧バッテリ２に回生電力を供給して高電圧バッテリ２を充電する機能とを備えた高電圧システム１００が設けられる場合がある。この高電圧システム１００は、直流電源としての高電圧バッテリ２と、負荷部としての高電圧負荷部３と、電源スイッチ制御装置１とを備える。高電圧システム１００は、高電圧バッテリ２と高電圧負荷部３とが電源スイッチ制御装置１を介して電気的に接続された電源回路１０１を構成する。
高電圧バッテリ２は、充放電可能な高電圧の二次電池であって、例えば、複数のバッテリが接続されて構成されたリチウムイオン組電池やニッケル水素組電池等で構成される。高電圧バッテリ２は、例えば、数百Ｖの端子電圧を有する。高電圧バッテリ２は、電源スイッチ制御装置１を介して高電圧負荷部３に接続され、高電圧負荷部３に電力を供給する。また、高電圧バッテリ２は、高電圧負荷部３から供給される回生電力を充電する。
高電圧負荷部３は、高電圧の負荷部であり、例えば、直流を交流に変換し電力を駆動モータに供給するインバータ等である。高電圧負荷部３は、電源スイッチ制御装置１を介して高電圧バッテリ２に接続され、高電圧バッテリ２から供給される直流電力を交流電力に変換して駆動モータに供給する。また、高電圧負荷部３は、駆動モータから供給される交流の回生電力を直流電力に変換して高電圧バッテリ２に供給する。
電源スイッチ制御装置１は、保安を目的として高電圧バッテリ２と高電圧負荷部３との間で双方向に流れる電流を通電又は遮断する半導体リレー装置である。電源スイッチ制御装置１は、図１に示すように、電流センサ１０と、電圧監視回路２０と、上流側双方向遮断回路３０と、下流側双方向遮断回路４０と、制御部５０とを備える。
電流センサ１０は、電源回路１０１に流れる電流を検出するセンサである。電流センサ１０は、例えば、高電圧バッテリ２の正極と高電圧負荷部３との間に直列に設けられる。電流センサ１０は、制御部５０に接続され、電源回路１０１に流れる電流である負荷電流Ｉを検出し、検出した検出結果である負荷電流Ｉを制御部５０に出力する。
電圧監視回路２０は、電源回路１０１の負荷電圧Ｖを検出する回路である。電圧監視回路２０は、高電圧負荷部３に並列に接続され、当該高電圧負荷部３に印加される負荷電圧Ｖを検出する。電圧監視回路２０は、制御部５０に接続され、検出した検出結果である負荷電圧Ｖを制御部５０に出力する。
上流側双方向遮断回路３０は、電源回路１０１に双方向に流れる電流を通電又は遮断する回路である。上流側双方向遮断回路３０は、電源回路１０１において高電圧バッテリ２の正極と高電圧負荷部３との間に設けられる。上流側双方向遮断回路３０は、高電圧バッテリ２から高電圧負荷部３に流れる電源電流、及び、高電圧負荷部３から高電圧バッテリ２に流れる回生電流を通電又は遮断する。上流側双方向遮断回路３０は、第１スイッチング素子としてのＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ-ｅｆｆｅｃｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；電界効果トランジスタ）ａ１と、第２スイッチング素子としてのＦＥＴａ２と、ドライブ回路ｂ１と、ドライブ回路ｂ２と、第１検出部としての検出回路ｃ１と、第２検出部としての検出回路ｃ２とを有する。ＦＥＴａ１、ａ２は、例えば、Ｎチャネル型のＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ-Ｏｘｉｄｅ-Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）ＦＥＴである。
ＦＥＴａ１は、電源電流を通電又は遮断するスイッチである。ＦＥＴａ１は、ドレイン端子が電流センサ１０を介して高電圧バッテリ２に接続され、ソース端子がＦＥＴａ２を介して高電圧負荷部３に接続される。ＦＥＴａ１は、ドレイン端子とソース端子との間に第１ダイオードとしてのボディダイオード（寄生ダイオード）ｄ１が形成される。ボディダイオードｄ１は、電源電流が流れる方向に対して通電方向が逆向きに設けられ、ＦＥＴａ１に並列に接続される。具体的には、ボディダイオードｄ１は、カソード端子が高電圧バッテリ２側に設けられアノード端子が高電圧負荷部３側に設けられた状態でＦＥＴａ１に並列に接続される。言い換えれば、ボディダイオードｄ１は、カソード端子がＦＥＴａ１のドレイン端子に接続され、アノード端子がＦＥＴａ１のソース端子に接続される。ＦＥＴａ１は、ゲート端子が後述するドライブ回路ｂ１に接続され、当該ドライブ回路ｂ１により駆動される。ＦＥＴａ１は、ドライブ回路ｂ１により駆動されることによりオン又はオフし、電源回路１０１の上流側で高電圧バッテリ２から高電圧負荷部３に流れる電源電流を通電又は遮断する。なお、ＦＥＴａ１は、回生電流に対しては遮断機能を有さずに通電する。ＦＥＴａ１は、例えば、回生電流が流れる場合にオフしているとき、回生電流がボディダイオードｄ１を流れる。また、ＦＥＴａ１は、回生電流が流れる場合にオンしているとき、回生電流がボディダイオードｄ１を流れずにドレイン−ソース間を流れる。
ＦＥＴａ２は、回生電流を通電又は遮断するスイッチである。ＦＥＴａ２は、ＦＥＴａ１に直列に接続される。ＦＥＴａ２は、例えば、ドレイン端子が高電圧負荷部３に接続され、ソース端子がＦＥＴａ１に接続される。ＦＥＴａ２は、ドレイン端子とソース端子との間に第２ダイオードとしてのボディダイオードｄ２が形成される。ボディダイオードｄ２は、回生電流が流れる方向に対して通電方向が逆向きに設けられ、ＦＥＴａ２に並列に接続される。具体的には、ボディダイオードｄ２は、カソード端子が高電圧負荷部３側に設けられアノード端子が高電圧バッテリ２側に設けられた状態でＦＥＴａ２に並列に接続される。言い換えれば、ボディダイオードｄ２は、カソード端子がＦＥＴａ２のドレイン端子に接続され、アノード端子がＦＥＴａ２のソース端子に接続される。ＦＥＴａ２は、ゲート端子が後述するドライブ回路ｂ２に接続され、当該ドライブ回路ｂ２により駆動される。ＦＥＴａ２は、ドライブ回路ｂ２により駆動されることによりオン又はオフし、電源回路１０１の上流側で高電圧負荷部３から高電圧バッテリ２に流れる回生電流を通電又は遮断する。なお、ＦＥＴａ２は、電源電流に対しては遮断機能を有さずに通電する。ＦＥＴａ２は、例えば、電源電流が流れる場合にオフしているとき、電源電流がボディダイオードｄ２を流れる。また、ＦＥＴａ２は、電源電流が流れる場合にオンしているとき、電源電流がボディダイオードｄ２を流れずにドレイン−ソース間を流れる。
ドライブ回路ｂ１は、ＦＥＴａ１を駆動する回路である。ドライブ回路ｂ１は、ＦＥＴａ１のゲート端子に接続され、後述する制御部５０からのＯＮ（オン）／ＯＦＦ（オフ）指令に基づいてＦＥＴａ１を駆動する。ドライブ回路ｂ１は、制御部５０からＯＮ指令が出力された場合、ＦＥＴａ１に駆動信号Ｓｇ（ＯＮ）を出力してＦＥＴａ１をオンにする。例えば、ドライブ回路ｂ１は、ＦＥＴａ１のゲート端子にＯＮ電圧を印加してＦＥＴａ１をオンにする。また、ドライブ回路ｂ１は、制御部５０からＯＦＦ指令が出力された場合、ＦＥＴａ１に駆動信号Ｓｇ（ＯＦＦ）を出力してＦＥＴａ１をオフにする。例えば、ドライブ回路ｂ１は、ＦＥＴａ１のゲート端子にＯＦＦ電圧を印加してＦＥＴａ１をオフにする。ドライブ回路ｂ１は、ＦＥＴａ１をオンするタイミングで過大な電源電流（突入電流）が電源回路１０１に流れることを防止するために、ゲート端子に印加するＯＮ電圧を調整して負荷電流Ｉを一定の値以下に抑制する。
ドライブ回路ｂ２は、ＦＥＴａ２を駆動する回路である。ドライブ回路ｂ２は、ＦＥＴａ２のゲート端子に接続され、後述する制御部５０からのＯＮ／ＯＦＦ指令に基づいてＦＥＴａ２を駆動する。ドライブ回路ｂ２は、制御部５０からＯＮ指令が出力された場合、ＦＥＴａ２に駆動信号Ｓｇ（ＯＮ）を出力してＦＥＴａ２をオンにする。例えば、ドライブ回路ｂ２は、ＦＥＴａ２のゲート端子にＯＮ電圧を印加してＦＥＴａ２をオンにする。また、ドライブ回路ｂ２は、制御部５０からＯＦＦ指令が出力された場合、ＦＥＴａ２に駆動信号Ｓｇ（ＯＦＦ）を出力してＦＥＴａ２をオフにする。例えば、ドライブ回路ｂ２は、ＦＥＴａ２のゲート端子にＯＦＦ電圧を印加してＦＥＴａ２をオフにする。
検出回路ｃ１は、電圧を検出する回路である。検出回路ｃ１は、ボディダイオードｄ１に並列に接続され、当該ボディダイオードｄ１の電圧降下である順電圧Ｖｆを検出する。検出回路ｃ１は、例えば、ボディダイオードｄ１のアノード端子及びカソード端子に接続され、当該アノード端子とカソード端子との間の電圧降下である順電圧Ｖｆを検出する。検出回路ｃ１は、制御部５０に接続され、検出した検出結果であるボディダイオードｄ１の順電圧Ｖｆを制御部５０に出力する。
検出回路ｃ２は、電圧を検出する回路である。検出回路ｃ２は、ボディダイオードｄ２に並列に接続され、当該ボディダイオードｄ２の電圧降下である順電圧Ｖｆを検出する。検出回路ｃ２は、例えば、ボディダイオードｄ２のアノード端子及びカソード端子に接続され、当該アノード端子とカソード端子との間の電圧降下である順電圧Ｖｆを検出する。検出回路ｃ２は、制御部５０に接続され、検出した検出結果であるボディダイオードｄ２の順電圧Ｖｆを制御部５０に出力する。
下流側双方向遮断回路４０は、電源回路１０１に双方向に流れる電流を通電又は遮断する回路である。下流側双方向遮断回路４０は、電源回路１０１において高電圧バッテリ２の負極と高電圧負荷部３との間に設けられる。下流側双方向遮断回路４０は、高電圧バッテリ２から高電圧負荷部３に流れる電源電流、及び、高電圧負荷部３から高電圧バッテリ２に流れる回生電流を通電又は遮断する。下流側双方向遮断回路４０は、第３スイッチング素子としてのＦＥＴａ３と、第４スイッチング素子としてのＦＥＴａ４と、ドライブ回路ｂ３と、ドライブ回路ｂ４と、第３検出部としての検出回路ｃ３と、第４検出部としての検出回路ｃ４とを有する。ＦＥＴａ３、ａ４は、例えば、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴである。
ＦＥＴａ３は、電源電流を通電又は遮断するスイッチである。ＦＥＴａ３は、ドレイン端子が高電圧負荷部３に接続され、ソース端子がＦＥＴａ４を介して高電圧バッテリ２に接続される。ＦＥＴａ３は、ドレイン端子とソース端子との間に第３ダイオードとしてのボディダイオードｄ３が形成される。ボディダイオードｄ３は、電源電流が流れる方向に対して通電方向が逆向きに設けられ、ＦＥＴａ３に並列に接続される。具体的には、ボディダイオードｄ３は、カソード端子が高電圧負荷部３側に設けられアノード端子が高電圧バッテリ２側に設けられた状態でＦＥＴａ３に並列に接続される。言い換えれば、ボディダイオードｄ３は、カソード端子がＦＥＴａ３のドレイン端子に接続され、アノード端子がＦＥＴａ３のソース端子に接続される。ＦＥＴａ３は、ゲート端子が後述するドライブ回路ｂ３に接続され、当該ドライブ回路ｂ３により駆動される。ＦＥＴａ３は、ドライブ回路ｂ３により駆動されることによりオン又はオフし、電源回路１０１の下流側で高電圧バッテリ２から高電圧負荷部３に流れる電源電流を通電又は遮断する。なお、ＦＥＴａ３は、回生電流に対しては遮断機能を有さずに通電する。ＦＥＴａ３は、例えば、回生電流が流れる場合にオフしているとき、回生電流がボディダイオードｄ３を流れる。また、ＦＥＴａ３は、回生電流が流れる場合にオンしているとき、回生電流がボディダイオードｄ３を流れずにドレイン−ソース間を流れる。
ＦＥＴａ４は、回生電流を通電又は遮断するスイッチである。ＦＥＴａ４は、ＦＥＴａ３に直列に接続される。ＦＥＴａ４は、例えば、ドレイン端子が高電圧バッテリ２に接続され、ソース端子がＦＥＴａ３に接続される。ＦＥＴａ４は、ドレイン端子とソース端子との間に第４ダイオードとしてのボディダイオードｄ４が形成される。ボディダイオードｄ４は、回生電流が流れる方向に対して通電方向が逆向きに設けられ、ＦＥＴａ４に並列に接続される。具体的には、ボディダイオードｄ４は、カソード端子が高電圧バッテリ２側に設けられアノード端子が高電圧負荷部３側に設けられた状態でＦＥＴａ４に並列に接続される。言い換えれば、ボディダイオードｄ４は、カソード端子がＦＥＴａ４のドレイン端子に接続され、アノード端子がＦＥＴａ４のソース端子に接続される。ＦＥＴａ４は、ゲート端子が後述するドライブ回路ｂ４に接続され、当該ドライブ回路ｂ４により駆動される。ＦＥＴａ４は、ドライブ回路ｂ４により駆動されることによりオン又はオフし、電源回路１０１の下流側で高電圧負荷部３から高電圧バッテリ２に流れる回生電流を通電又は遮断する。なお、ＦＥＴａ４は、電源電流に対しては遮断機能を有さずに通電する。ＦＥＴａ４は、例えば、電源電流が流れる場合にオフしているとき、電源電流がボディダイオードｄ４を流れる。また、ＦＥＴａ４は、電源電流が流れる場合にオンしているとき、電源電流がボディダイオードｄ４を流れずにドレイン−ソース間を流れる。
ドライブ回路ｂ３は、ＦＥＴａ３を駆動する回路である。ドライブ回路ｂ３は、ＦＥＴａ３のゲート端子に接続され、後述する制御部５０からのＯＮ／ＯＦＦ指令に基づいてＦＥＴａ３を駆動する。ドライブ回路ｂ３は、制御部５０からＯＮ指令が出力された場合、ＦＥＴａ３に駆動信号Ｓｇ（ＯＮ）を出力してＦＥＴａ３をオンにする。例えば、ドライブ回路ｂ３は、ＦＥＴａ３のゲート端子にＯＮ電圧を印加してＦＥＴａ３をオンにする。また、ドライブ回路ｂ３は、制御部５０からＯＦＦ指令が出力された場合、ＦＥＴａ３に駆動信号Ｓｇ（ＯＦＦ）を出力してＦＥＴａ３をオフにする。例えば、ドライブ回路ｂ３は、ＦＥＴａ３のゲート端子にＯＦＦ電圧を印加してＦＥＴａ３をオフにする。ドライブ回路ｂ３は、ＦＥＴａ３をオンするタイミングで過大な電源電流（突入電流）が電源回路１０１に流れることを防止するために、ゲート端子に印加するＯＮ電圧を調整して負荷電流Ｉを一定の値以下に抑制する。
ドライブ回路ｂ４は、ＦＥＴａ４を駆動する回路である。ドライブ回路ｂ４は、ＦＥＴａ４のゲート端子に接続され、後述する制御部５０からのＯＮ／ＯＦＦ指令に基づいてＦＥＴａ４を駆動する。ドライブ回路ｂ４は、制御部５０からＯＮ指令が出力された場合、ＦＥＴａ４に駆動信号Ｓｇ（ＯＮ）を出力してＦＥＴａ４をオンにする。例えば、ドライブ回路ｂ４は、ＦＥＴａ４のゲート端子にＯＮ電圧を印加してＦＥＴａ４をオンにする。また、ドライブ回路ｂ４は、制御部５０からＯＦＦ指令が出力された場合、ＦＥＴａ４に駆動信号Ｓｇ（ＯＦＦ）を出力してＦＥＴａ４をオフにする。例えば、ドライブ回路ｂ４は、ＦＥＴａ４のゲート端子にＯＦＦ電圧を印加してＦＥＴａ４をオフにする。
検出回路ｃ３は、電圧を検出する回路である。検出回路ｃ３は、ボディダイオードｄ３に並列に接続され、当該ボディダイオードｄ３の電圧降下である順電圧Ｖｆを検出する。検出回路ｃ３は、例えば、ボディダイオードｄ３のアノード端子及びカソード端子に接続され、当該アノード端子とカソード端子との間の電圧降下である順電圧Ｖｆを検出する。検出回路ｃ３は、制御部５０に接続され、検出した検出結果であるボディダイオードｄ３の順電圧Ｖｆを制御部５０に出力する。
検出回路ｃ４は、電圧を検出する回路である。検出回路ｃ４は、ボディダイオードｄ４に並列に接続され、当該ボディダイオードｄ４の電圧降下である順電圧Ｖｆを検出する。検出回路ｃ４は、例えば、ボディダイオードｄ４のアノード端子及びカソード端子に接続され、当該アノード端子とカソード端子との間の電圧降下である順電圧Ｖｆを検出する。検出回路ｃ４は、制御部５０に接続され、検出した検出結果であるボディダイオードｄ４の順電圧Ｖｆを制御部５０に出力する。
制御部５０は、上流側双方向遮断回路３０及び下流側双方向遮断回路４０を制御する回路である。制御部５０は、ＣＰＵ、記憶部を構成するＲＯＭ、ＲＡＭ及びインターフェースを含む周知のマイクロコンピュータを主体とする電子回路を含んで構成される。制御部５０は、上流側双方向遮断回路３０及のドライブ回路ｂ１、ｂ２及び下流側双方向遮断回路４０のドライブ回路ｂ３、ｂ４を制御する。制御部５０は、例えば、電流センサ１０、電圧監視回路２０、及び、検出回路ｃ１〜ｃ４の検出結果に基づいてＦＥＴａ１〜ａ４の故障を判定し、判定結果に基づいてドライブ回路ｂ１〜ｂ４を制御する。制御部５０は、電流センサ１０に接続され、当該電流センサ１０から出力される負荷電流Ｉに基づいて、ＦＥＴａ１、ａ３がオンに固着されオフしないオン固着故障、及び、ＦＥＴａ１、ａ３がオフに固着されオンしないオフ固着故障を判定する。制御部５０は、電圧監視回路２０に接続され、当該電圧監視回路２０から出力される負荷電圧Ｖに基づいて、ＦＥＴａ１、ａ３のオン固着故障、及び、ＦＥＴａ１、ａ３のオフ固着故障を判定する。制御部５０は、検出回路ｃ１に接続され、当該検出回路ｃ１から出力されるボディダイオードｄ１の順電圧Ｖｆに基づいて、ＦＥＴａ１のオン固着故障及びオフ固着故障を判定する。制御部５０は、検出回路ｃ２に接続され、当該検出回路ｃ２から出力されるボディダイオードｄ２の順電圧Ｖｆに基づいて、ＦＥＴａ２のオン固着故障及びオフ固着故障を判定する。制御部５０は、検出回路ｃ３に接続され、当該検出回路ｃ３から出力されるボディダイオードｄ３の順電圧Ｖｆに基づいて、ＦＥＴａ３のオン固着故障及びオフ固着故障を判定する。制御部５０は、検出回路ｃ４に接続され、当該検出回路ｃ４から出力されるボディダイオードｄ４の順電圧Ｖｆに基づいて、ＦＥＴａ４のオン固着故障及びオフ固着故障を判定する。
次に、図２及び図３を参照して、電源スイッチ制御装置１の動作例について説明する。電源スイッチ制御装置１は、高電圧システム１００（電源回路１０１）が起動前でありＦＥＴａ１〜ａ４が全てオフの状態であるオフ状態（時刻ｔ０）と、このオフ状態から高電圧システム１００の起動を準備する起動準備期間（時刻ｔ０〜時刻ｔ５）とを有する。また、電源スイッチ制御装置１は、この起動準備期間が終了後に高電圧システム１００を起動させるときに高電圧バッテリ２から高電圧負荷部３に流れる突入電流を回避するプリチャージ期間（時刻ｔ５〜時刻ｔ１０）と、プリチャージ期間が終了後に高電圧システム１００が通常動作するシステム動作期間（時刻ｔ１０〜時刻ｔ１５）と、通常動作している高電圧システム１００を停止させるシステム停止期間（時刻ｔ２２〜時刻ｔ２６）（図８参照）とを有する。
図２及び図３に示す例では、起動準備期間（時刻ｔ０〜時刻ｔ５）及びプリチャージ期間（時刻ｔ５〜時刻ｔ１０）における電源スイッチ制御装置１の動作例について説明する。この例では、電源スイッチ制御装置１は、高電圧バッテリ２から高電圧負荷部３に電源電力を供給する正方向通電であることを前提とする。電源スイッチ制御装置１は、上述のオフ状態においてＦＥＴａ１〜ａ４が全てオフしている（時刻ｔ０）。電源スイッチ制御装置１は、制御部５０により、上述の起動準備期間においてＦＥＴａ１を一定期間オンにする（ステップＳ１）。制御部５０は、例えば、図２に示す時刻ｔ１から時刻ｔ２の期間においてＦＥＴａ１をオンにしＦＥＴａ２〜ａ４をオフにする。次に、制御部５０は、負荷電圧Ｖ及び負荷電流Ｉに変化がないかを判定する（ステップＳ２）。制御部５０は、負荷電圧Ｖ及び負荷電流Ｉに変化がある場合（ステップＳ２；Ｎｏ）、電源電流が流れているので、本来オフであるはずのＦＥＴａ３がオンに固着されオフしないオン固着故障であると判定する（ステップＳ３）。また、制御部５０は、負荷電圧Ｖ及び負荷電流Ｉに変化がない場合（ステップＳ２；Ｙｅｓ）、ＦＥＴａ１をオフにし、ＦＥＴａ３を一定期間オンにする（ステップＳ４）。制御部５０は、例えば、図２に示す時刻ｔ３から時刻ｔ４の期間においてＦＥＴａ３をオンにしＦＥＴａ１、ａ２、ａ４をオフにする。
次に、制御部５０は、負荷電圧Ｖ及び負荷電流Ｉに変化がないかを判定する（ステップＳ５）。制御部５０は、負荷電圧Ｖ及び負荷電流Ｉに変化がある場合（ステップＳ５；Ｎｏ）、電源電流が流れているので、本来オフであるはずのＦＥＴａ１がオンに固着されオフしないオン固着故障であると判定する（ステップＳ６）。また、制御部５０は、負荷電圧Ｖ及び負荷電流Ｉに変化がない場合（ステップＳ５；Ｙｅｓ）、時刻ｔ５でＦＥＴａ１〜ａ４をオンにする（ステップＳ７）。なお、高電圧システム１００は、起動準備期間が時刻ｔ５で終了し、時刻ｔ５以降からプリチャージ期間が開始される。制御部５０は、プリチャージ期間において、負荷電圧Ｖ及び負荷電流Ｉが増加しているかを判定する（ステップＳ８）。制御部５０は、プリチャージ期間において、負荷電圧Ｖ及び負荷電流Ｉが増加していない場合（ステップＳ８；Ｎｏ）、電源電流が流れないので、ＦＥＴａ１又はＦＥＴａ３の少なくとも一方がオフに固着されオンしないオフ固着故障であると判定する（ステップＳ９）。制御部５０は、プリチャージ期間において、負荷電圧Ｖ及び負荷電流Ｉが増加している場合（ステップＳ８；Ｙｅｓ）、ＦＥＴａ２のボディダイオードｄ２の順電圧ＶｆがＬｏレベル（ローレベル）であるかを判定する（ステップＳ１０）。制御部５０は、ＦＥＴａ２のボディダイオードｄ２の順電圧ＶｆがＨｉレベル（ハイレベル）である場合（ステップＳ１０；Ｎｏ）、本来オンであるはずのＦＥＴａ２がオフに固着されオンされないオフ固着故障であると判定する（ステップＳ１１）。ここで、ＦＥＴａ２は、オンの場合、電源電流がボディダイオードｄ２を流れずにドレイン−ソース間を流れるので、ボディダイオードｄ２の順電圧ＶｆがＬｏレベルになる。一方、ＦＥＴａ２は、オフの場合、電源電流がドレイン−ソース間を流れずにボディダイオードｄ２を流れるので、ボディダイオードｄ２の順電圧ＶｆがＨｉレベルになる。制御部５０は、ＦＥＴａ２のボディダイオードｄ２の順電圧ＶｆがＬｏレベルである場合（ステップＳ１０；Ｙｅｓ）、ＦＥＴａ４のボディダイオードｄ４の順電圧ＶｆがＬｏレベルであるかを判定する（ステップＳ１２）。制御部５０は、ＦＥＴａ４のボディダイオードｄ４の順電圧ＶｆがＨｉレベルである場合（ステップＳ１２；Ｎｏ）、本来オンであるはずのＦＥＴａ４がオフに固着されオンされないオフ固着故障であると判定する（ステップＳ１３）。制御部５０は、ＦＥＴａ４のボディダイオードｄ４の順電圧ＶｆがＬｏレベルである場合（ステップＳ１２；Ｙｅｓ）、ＦＥＴａ２を一定期間オフにする（ステップＳ１４）。制御部５０は、例えば、図２に示す時刻ｔ６から時刻ｔ７の期間においてＦＥＴａ２をオフにしＦＥＴａ１、ａ３、ａ４をオンにする。
次に、制御部５０は、ＦＥＴａ２のボディダイオードｄ２の順電圧ＶｆがＨｉレベルであるかを判定する（ステップＳ１５）。制御部５０は、ＦＥＴａ２のボディダイオードｄ２の順電圧ＶｆがＬｏレベルである場合（ステップＳ１５；Ｎｏ）、本来オフであるはずのＦＥＴａ２がオンに固着されオフされないオン固着故障であると判定する（ステップＳ１６）。制御部５０は、ＦＥＴａ２のボディダイオードｄ２の順電圧ＶｆがＨｉレベルである場合（ステップＳ１５；Ｙｅｓ）、ＦＥＴａ４を一定期間オフにする（ステップＳ１７）。制御部５０は、例えば、図２に示す時刻ｔ８から時刻ｔ９の期間においてＦＥＴａ４をオフにしＦＥＴａ１、ａ２、ａ３をオンにする。次に、制御部５０は、ＦＥＴａ４のボディダイオードｄ４の順電圧ＶｆがＨｉレベルであるかを判定する（ステップＳ１８）。制御部５０は、ＦＥＴａ４のボディダイオードｄ４の順電圧ＶｆがＬｏレベルである場合（ステップＳ１８；Ｎｏ）、本来オフであるはずのＦＥＴａ４がオンに固着されオフされないオン固着故障であると判定する（ステップＳ１９）。制御部５０は、ＦＥＴａ４のボディダイオードｄ４の順電圧ＶｆがＨｉレベルである場合（ステップＳ１８；Ｙｅｓ）、ＦＥＴａ１〜ａ４が正常であると判定しＦＥＴａ１〜ａ４の故障判定処理を終了する。なお、制御部５０は、ＦＥＴａ１〜ａ４においてオン固着故障又はオフ固着故障であると判定した場合、高電圧システム１００の緊急停止処理を行い（ステップＳ２０）、故障判定処理を終了する。制御部５０は、例えば、ＦＥＴａ１〜ａ４を全てオフにして電源回路１０１を遮断すると共に、高電圧負荷部３のコンデンサに蓄積された電荷を適切に放電させる。また、制御部５０は、故障箇所のＦＥＴａ１〜ａ４とその状態（オン固着故障、オフ固着故障）を図示しない上位のＥＣＵ（電子制御ユニット；Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）に出力する。
次に、図４及び図５を参照して、電源スイッチ制御装置１の動作例について説明する。図４及び図５に示す例では、システム動作期間（時刻ｔ１０〜時刻ｔ１５）における電源スイッチ制御装置１の動作例について説明する。この例では、電源スイッチ制御装置１は、高電圧バッテリ２から高電圧負荷部３に電源電力を供給する正方向通電であることを前提とする。電源スイッチ制御装置１は、システム動作期間の時刻ｔ１０においてＦＥＴａ１〜ａ４が全てオンしている。電源スイッチ制御装置１は、制御部５０により、システム動作期間において負荷電流Ｉが電流閾値Ｉｔｈ１を超えたかを判定する（ステップＵ１）。ここで、電流閾値Ｉｔｈ１は、ＦＥＴａ２、ａ４のボディダイオードｄ２、ｄ４の順電圧Ｖｆを検出することが可能な電流値とする。制御部５０は、システム動作期間において負荷電流Ｉが電流閾値Ｉｔｈ１を超えていない場合（ステップＵ１；Ｎｏ）、故障判定不可と判定し故障判定処理を終了する。制御部５０は、システム動作期間において負荷電流Ｉが電流閾値Ｉｔｈ１を超えていると判定した場合（ステップＵ１；Ｙｅｓ）、ＦＥＴａ２のボディダイオードｄ２の順電圧ＶｆがＬｏレベルであるかを判定する（ステップＵ２）。制御部５０は、ＦＥＴａ２のボディダイオードｄ２の順電圧ＶｆがＨｉレベルである場合（ステップＵ２；Ｎｏ）、本来オンであるはずのＦＥＴａ２がオフに固着されオンされないオフ固着故障であると判定する（ステップＵ３）。制御部５０は、ＦＥＴａ２のボディダイオードｄ２の順電圧ＶｆがＬｏレベルである場合（ステップＵ２；Ｙｅｓ）、ＦＥＴａ４のボディダイオードｄ４の順電圧ＶｆがＬｏレベルであるかを判定する（ステップＵ４）。制御部５０は、ＦＥＴａ４のボディダイオードｄ４の順電圧ＶｆがＨｉレベルである場合（ステップＵ４；Ｎｏ）、本来オンであるはずのＦＥＴａ４がオフに固着されオンされないオフ固着故障であると判定する（ステップＵ５）。制御部５０は、ＦＥＴａ４のボディダイオードｄ４の順電圧ＶｆがＬｏレベルである場合（ステップＵ４；Ｙｅｓ）、ＦＥＴａ２を一定期間オフにする（ステップＵ６）。制御部５０は、例えば、図４に示す時刻ｔ１１から時刻ｔ１２の期間においてＦＥＴａ２をオフにしＦＥＴａ１、ａ３、ａ４をオンにする。
次に、制御部５０は、ＦＥＴａ２のボディダイオードｄ２の順電圧ＶｆがＨｉレベルであるかを判定する（ステップＵ７）。制御部５０は、ＦＥＴａ２のボディダイオードｄ２の順電圧ＶｆがＬｏレベルである場合（ステップＵ７；Ｎｏ）、本来オフであるはずのＦＥＴａ２がオンに固着されオフされないオン固着故障であると判定する（ステップＵ８）。制御部５０は、ＦＥＴａ２のボディダイオードｄ２の順電圧ＶｆがＨｉレベルである場合（ステップＵ７；Ｙｅｓ）、ＦＥＴａ４を一定期間オフにする（ステップＵ９）。制御部５０は、例えば、図４に示す時刻ｔ１３から時刻ｔ１４の期間においてＦＥＴａ４をオフにしＦＥＴａ１、ａ２、ａ３をオンにする。次に、制御部５０は、ＦＥＴａ４のボディダイオードｄ４の順電圧ＶｆがＨｉレベルであるかを判定する（ステップＵ１０）。制御部５０は、ＦＥＴａ４のボディダイオードｄ４の順電圧ＶｆがＬｏレベルである場合（ステップＵ１０；Ｎｏ）、本来オフであるはずのＦＥＴａ４がオンに固着されオフされないオン固着故障であると判定する（ステップＵ１１）。制御部５０は、ＦＥＴａ４のボディダイオードｄ４の順電圧ＶｆがＨｉレベルである場合（ステップＵ１０；Ｙｅｓ）、ＦＥＴａ２、ａ４が正常であると判定しＦＥＴａ２、ａ４の故障判定処理を終了する。なお、制御部５０は、ＦＥＴａ２、ａ４においてオン固着故障又はオフ固着故障であると判定した場合、高電圧システム１００の緊急停止処理を行い（ステップＵ１２）、故障判定処理を終了する。制御部５０は、例えば、ＦＥＴａ１〜ａ４を全てオフにして電源回路１０１を遮断すると共に、高電圧負荷部３のコンデンサに蓄積された電荷を適切に放電させる。また、制御部５０は、故障箇所のＦＥＴａ２、ａ４とその状態（オン固着故障、オフ固着故障）を上位のＥＣＵに出力する。
次に、図６及び図７を参照して、電源スイッチ制御装置１の動作例について説明する。図６及び図７に示す例では、システム動作期間（時刻ｔ１６〜時刻ｔ２１）における電源スイッチ制御装置１の動作例について説明する。この例では、電源スイッチ制御装置１は、高電圧負荷部３から高電圧バッテリ２に回生電力を供給する負方向通電であることを前提とする。電源スイッチ制御装置１は、システム動作期間の時刻ｔ１６においてＦＥＴａ１〜ａ４が全てオンしている。電源スイッチ制御装置１は、制御部５０により、システム動作期間において負荷電流Ｉが電流閾値Ｉｔｈ２より小さいかを判定する（ステップＰ１）。ここで、電流閾値Ｉｔｈ２は、ＦＥＴａ１、ａ３のボディダイオードｄ１、ｄ３の順電圧Ｖｆを検出することが可能な電流値とする。制御部５０は、システム動作期間において負荷電流Ｉが電流閾値Ｉｔｈ２より小さくない場合（ステップＰ１；Ｎｏ）、故障判定不可と判定し故障判定処理を終了する。制御部５０は、システム動作期間において負荷電流Ｉが電流閾値Ｉｔｈ２より小さいと判定した場合（ステップＰ１；Ｙｅｓ）、ＦＥＴａ１のボディダイオードｄ１の順電圧ＶｆがＬｏレベルであるかを判定する（ステップＰ２）。制御部５０は、ＦＥＴａ１のボディダイオードｄ１の順電圧ＶｆがＨｉレベルである場合（ステップＰ２；Ｎｏ）、本来オンであるはずのＦＥＴａ１がオフに固着されオンされないオフ固着故障であると判定する（ステップＰ３）。制御部５０は、ＦＥＴａ１のボディダイオードｄ１の順電圧ＶｆがＬｏレベルである場合（ステップＰ２；Ｙｅｓ）、ＦＥＴａ３のボディダイオードｄ３の順電圧ＶｆがＬｏレベルであるかを判定する（ステップＰ４）。制御部５０は、ＦＥＴａ３のボディダイオードｄ３の順電圧ＶｆがＨｉレベルである場合（ステップＰ４；Ｎｏ）、本来オンであるはずのＦＥＴａ３がオフに固着されオンされないオフ固着故障であると判定する（ステップＰ５）。制御部５０は、ＦＥＴａ３のボディダイオードｄ３の順電圧ＶｆがＬｏレベルである場合（ステップＰ４；Ｙｅｓ）、ＦＥＴａ１を一定期間オフにする（ステップＰ６）。制御部５０は、例えば、図６に示す時刻ｔ１７から時刻ｔ１８の期間においてＦＥＴａ１をオフにしＦＥＴａ２、ａ３、ａ４をオンにする。
次に、制御部５０は、ＦＥＴａ１のボディダイオードｄ１の順電圧ＶｆがＨｉレベルであるかを判定する（ステップＰ７）。制御部５０は、ＦＥＴａ１のボディダイオードｄ１の順電圧ＶｆがＬｏレベルである場合（ステップＰ７；Ｎｏ）、本来オフであるはずのＦＥＴａ１がオンに固着されオフされないオン固着故障であると判定する（ステップＰ８）。制御部５０は、ＦＥＴａ１のボディダイオードｄ１の順電圧ＶｆがＨｉレベルである場合（ステップＰ７；Ｙｅｓ）、ＦＥＴａ３を一定期間オフにする（ステップＰ９）。制御部５０は、例えば、図６に示す時刻ｔ１９から時刻ｔ２０の期間においてＦＥＴａ３をオフにしＦＥＴａ１、ａ２、ａ４をオンにする。次に、制御部５０は、ＦＥＴａ３のボディダイオードｄ３の順電圧ＶｆがＨｉレベルであるかを判定する（ステップＰ１０）。制御部５０は、ＦＥＴａ３のボディダイオードｄ３の順電圧ＶｆがＬｏレベルである場合（ステップＰ１０；Ｎｏ）、本来オフであるはずのＦＥＴａ３がオンに固着されオフされないオン固着故障であると判定する（ステップＰ１１）。制御部５０は、ＦＥＴａ３のボディダイオードｄ３の順電圧ＶｆがＨｉレベルである場合（ステップＰ１０；Ｙｅｓ）、ＦＥＴａ１、ａ３が正常であると判定しＦＥＴａ１、ａ３の故障判定処理を終了する。なお、制御部５０は、ＦＥＴａ１、ａ３においてオン固着故障又はオフ固着故障であると判定した場合、高電圧システム１００の緊急停止処理を行い（ステップＰ１２）、故障判定処理を終了する。制御部５０は、例えば、ＦＥＴａ１〜ａ４を全てオフにして電源回路１０１を遮断すると共に、高電圧負荷部３のコンデンサに蓄積された電荷を適切に放電させる。また、制御部５０は、故障箇所のＦＥＴａ１、ａ３とその状態（オン固着故障、オフ固着故障）を上位のＥＣＵに出力する。
次に、図８及び図９を参照して、電源スイッチ制御装置１の動作例について説明する。図８及び図９に示す例では、システム停止期間（時刻ｔ２２〜時刻ｔ２６）における電源スイッチ制御装置１の動作例について説明する。この例では、電源スイッチ制御装置１は、高電圧バッテリ２から高電圧負荷部３に電源電力を供給する正方向通電であることを前提とする。電源スイッチ制御装置１は、高電圧システム１００が停止される前のシステム動作期間においてＦＥＴａ１〜ａ４が全てオンしている。電源スイッチ制御装置１は、制御部５０により、システム停止期間においてＦＥＴａ１を一定期間オフにする（ステップＱ１）。制御部５０は、例えば、図８に示す時刻ｔ２２から時刻ｔ２３の期間においてＦＥＴａ１をオフにしＦＥＴａ２〜ａ４をオンにする。次に、制御部５０は、時刻ｔ２２から時刻ｔ２３の期間において負荷電圧Ｖが減少しているかを判定する（ステップＱ２）。制御部５０は、負荷電圧Ｖが減少していない場合（ステップＱ２；Ｎｏ）、本来オフであるはずのＦＥＴａ１がオンに固着されオフされないオン固着故障であると判定する（ステップＱ３）。制御部５０は、負荷電圧Ｖが減少している場合（ステップＱ２；Ｙｅｓ）、ＦＥＴａ３を一定期間オフにする（ステップＱ４）。制御部５０は、例えば、図８に示す時刻ｔ２４から時刻ｔ２５の期間においてＦＥＴａ３をオフにしＦＥＴａ１、ａ２、ａ４をオンにする。
次に、制御部５０は、時刻ｔ２４から時刻ｔ２５の期間において負荷電圧Ｖが減少しているかを判定する（ステップＱ５）。制御部５０は、負荷電圧Ｖが減少していない場合（ステップＱ５；Ｎｏ）、本来オフであるはずのＦＥＴａ３がオンに固着されオフされないオン固着故障であると判定する（ステップＱ６）。制御部５０は、負荷電圧Ｖが減少している場合（ステップＱ５；Ｙｅｓ）、ＦＥＴａ１、ａ２、ａ４をオフし（ステップＱ７）、ＦＥＴａ１、ａ３の故障判定処理を終了する。なお、制御部５０は、ＦＥＴａ１、ａ３においてオン固着故障であると判定した場合、高電圧システム１００の緊急停止処理を行い（ステップＱ８）、故障判定処理を終了する。制御部５０は、例えば、ＦＥＴａ１〜ａ４を全てオフにして電源回路１０１を遮断すると共に、高電圧負荷部３のコンデンサに蓄積された電荷を適切に放電させる。また、制御部５０は、故障箇所のＦＥＴａ１、ａ３とその状態（オン固着故障）を上位のＥＣＵに出力する。
以上のように、実施形態に係る電源スイッチ制御装置１は、上流側双方向遮断回路３０と、下流側双方向遮断回路４０と、制御部５０とを備える。上流側双方向遮断回路３０は、高電圧バッテリ２と高電圧負荷部３とが接続された電源回路１０１において高電圧バッテリ２の正極と高電圧負荷部３との間に設けられ、高電圧バッテリ２から高電圧負荷部３に流れる電源電流及び高電圧負荷部３から高電圧バッテリ２に流れる回生電流を通電又は遮断する。下流側双方向遮断回路４０と、高電圧バッテリ２の負極と高電圧負荷部３との間に設けられ、電源電流及び回生電流を通電又は遮断する。制御部５０は、上流側双方向遮断回路３０及び下流側双方向遮断回路４０を制御する。上流側双方向遮断回路３０は、ＦＥＴａ１と、ＦＥＴａ２と、ボディダイオードｄ１と、ボディダイオードｄ２と、検出回路ｃ１と、検出回路ｃ２とを有する。ＦＥＴａ１は、電源電流を通電又は遮断する。ＦＥＴａ２は、ＦＥＴａ１に直列に接続され回生電流を通電又は遮断する。ボディダイオードｄ１は、電源電流が流れる方向に対して通電方向が逆向きに設けられＦＥＴａ１に並列に接続される。ボディダイオードｄ２は、回生電流が流れる方向に対して通電方向が逆向きに設けられＦＥＴａ２に並列に接続される。検出回路ｃ１は、ボディダイオードｄ１に並列に接続され当該ボディダイオードｄ１の順電圧Ｖｆを検出する。検出回路ｃ２は、ボディダイオードｄ２に並列に接続され当該ボディダイオードｄ２の順電圧Ｖｆを検出する。下流側双方向遮断回路４０は、ＦＥＴａ３と、ＦＥＴａ４と、ボディダイオードｄ３と、ボディダイオードｄ４と、検出回路ｃ３と、検出回路ｃ４とを有する。ＦＥＴａ３は、電源電流を通電又は遮断する。ＦＥＴａ４は、ＦＥＴａ３に直列に接続され回生電流を通電又は遮断する。ボディダイオードｄ３は、電源電流が流れる方向に対して通電方向が逆向きに設けられＦＥＴａ３に並列に接続される。ボディダイオードｄ４は、回生電流が流れる方向に対して通電方向が逆向きに設けられＦＥＴａ４に並列に接続される。検出回路ｃ３は、ボディダイオードｄ３に並列に接続され当該ボディダイオードｄ３の順電圧Ｖｆを検出する。検出回路ｃ４は、ボディダイオードｄ４に並列に接続され当該ボディダイオードｄ４の順電圧Ｖｆを検出する。制御部５０は、検出回路ｃ１、検出回路ｃ２、検出回路ｃ３、及び、検出回路ｃ４の検出結果に基づいて、電源回路１０１の故障を判定する。
この構成により、電源スイッチ制御装置１は、検出回路ｃ１の検出結果に基づいてＦＥＴａ１の故障を判定することができ、検出回路ｃ２の検出結果に基づいてＦＥＴａ２の故障を判定することができる。また、電源スイッチ制御装置１は、検出回路ｃ３の検出結果に基づいてＦＥＴａ３の故障を判定することができ、検出回路ｃ４の検出結果に基づいてＦＥＴａ４の故障を判定することができる。このように、電源スイッチ制御装置１は、検出回路ｃ１〜ｃ４の検出結果に基づいて、ＦＥＴａ１〜ａ４の故障を個別に判定することができる。この判定により、電源スイッチ制御装置１は、ＦＥＴａ１〜ａ４のどれが故障しているかを特定することができる。この特定により、電源スイッチ制御装置１は、ＦＥＴａ１〜ａ４の故障を適正に検出することができる。また、電源スイッチ制御装置１は、故障箇所を特定することができるので、故障からの復帰を早期且つ確実に行うことができる。
上記電源スイッチ制御装置１において、制御部５０は、ＦＥＴａ１〜ａ４が全てオフである電源回路１０１のオフ状態から当該電源回路１０１の起動を準備する起動準備期間、及び、起動準備期間が終了後に高電圧バッテリ２から高電圧負荷部３に流れる突入電流を回避するプリチャージ期間を有する。制御部５０は、さらに、プリチャージ期間が終了後に電源回路１０１が通常動作するシステム動作期間、及び、通常動作している電源回路１０１を停止させるシステム停止期間を有する。制御部５０は、これらの４つの期間のうち、少なくとも１つの期間で電源回路１０１の故障を判定する。この構成により、電源スイッチ制御装置１は、高電圧システム１００の動作に影響を与えることなく、短時間でＦＥＴａ１〜ａ４の故障を判定することができる。
上記電源スイッチ制御装置１において、制御部５０は、ＦＥＴａ１、ＦＥＴａ２、ＦＥＴａ３、及び、ＦＥＴａ４をオンにし、電源電流を電源回路１０１に流す。制御部５０は、この電源電流を電源回路１０１に流す場合に、検出回路ｃ２がボディダイオードｄ２の順電圧Ｖｆを検出したとき、ＦＥＴａ２がオフに固着されオンしないオフ固着故障であると判定する。また、制御部５０は、検出回路ｃ４がボディダイオードｄ４の順電圧Ｖｆを検出したとき、ＦＥＴａ４がオフに固着されオンしないオフ固着故障であると判定する。この構成により、電源スイッチ制御装置１は、電源電流を供給時にＦＥＴａ２、ａ４がオフに固着されオンしないオフ固着故障のような故障の種類を判定することができる。
上記電源スイッチ制御装置１において、制御部５０は、ＦＥＴａ１及びＦＥＴａ３をオンにし、ＦＥＴａ２及びＦＥＴａ４をオフにし、電源電流を電源回路１０１に流す。制御部５０は、この電源電流を電源回路１０１に流す場合に、検出回路ｃ２がボディダイオードｄ２の順電圧Ｖｆを検出しないとき、ＦＥＴａ２がオンに固着されオフしないオン固着故障であると判定する。また、制御部５０は、検出回路ｃ４がボディダイオードｄ４の順電圧Ｖｆを検出しないとき、ＦＥＴａ４がオンに固着されオフしないオン固着故障であると判定する。電源スイッチ制御装置１は、電源電流を供給時にＦＥＴａ２、ａ４がオンに固着されオフしないオン固着故障のような故障の種類を判定することができる。
上記電源スイッチ制御装置１において、制御部５０は、ＦＥＴａ１、ＦＥＴａ２、ＦＥＴａ３、及び、ＦＥＴａ４をオンにし、回生電流を電源回路１０１に流す。制御部５０は、この回生電流を電源回路１０１に流す場合に、検出回路ｃ１がボディダイオードｄ１の順電圧Ｖｆを検出したとき、ＦＥＴａ１がオフに固着されオンしないオフ固着故障であると判定する。また、制御部５０は、検出回路ｃ３がボディダイオードｄ３の順電圧Ｖｆを検出したとき、ＦＥＴａ３がオフに固着されオンしないオフ固着故障であると判定する。この構成により、電源スイッチ制御装置１は、回生電流を供給時にＦＥＴａ１、ａ３がオフに固着されオンしないオフ固着故障のような故障の種類を判定することができる。
上記電源スイッチ制御装置１において、制御部５０は、ＦＥＴａ２及びＦＥＴａ４をオンにし、ＦＥＴａ１及びＦＥＴａ３をオフにし、回生電流を電源回路１０１に流す。制御部５０は、この回生電流を電源回路１０１に流す場合に、検出回路ｃ１がボディダイオードｄ１の順電圧Ｖｆを検出しないとき、ＦＥＴａ１がオンに固着されオフしないオン固着故障であると判定する。また、制御部５０は、検出回路ｃ３がボディダイオードｄ３の順電圧Ｖｆを検出しないとき、ＦＥＴａ３がオンに固着されオフしないオン固着故障であると判定する。電源スイッチ制御装置１は、回生電流を供給時にＦＥＴａ１、ａ３がオンに固着されオフしないオン固着故障のような故障の種類を判定することができる。
〔変形例〕
次に、実施形態の変形例について説明する。ＦＥＴａ１〜ａ４は、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴである例について説明したが、これに限定されず、他のスイッチング素子であってもよい。例えば、スイッチング素子は、Ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴ、バイポーラトランジスタ、ＩＧＢＴ等でもよい。バイポーラトランジスタ、ＩＧＢＴの場合、ダイオードが寄生しないので、別途ダイオードを並列に接続する必要がある。
また、電源スイッチ制御装置１は、車両に搭載される高電圧システム１００に適用される例について説明したが、車両以外の乗り物や建築物、機械等に搭載される高電圧システム１００に搭載してもよい。
また、電源スイッチ制御装置１は、高電圧システム１００に適用する例について説明したが、低電圧システムに適用してもよい。
１ 電源スイッチ制御装置
２ 高電圧バッテリ（直流電源）
３ 高電圧負荷部（負荷部）
１０１ 電源回路
３０ 上流側双方向遮断回路
４０ 下流側双方向遮断回路
５０ 制御部
ａ１ ＦＥＴ（第１スイッチング素子）
ａ２ ＦＥＴ（第２スイッチング素子）
ａ３ ＦＥＴ（第３スイッチング素子）
ａ４ ＦＥＴ（第４スイッチング素子）
ｄ１ ボディダイオード（第１ダイオード）
ｄ２ ボディダイオード（第２ダイオード）
ｄ３ ボディダイオード（第３ダイオード）
ｄ４ ボディダイオード（第４ダイオード）
Ｖｆ 順電圧
ｃ１ 検出回路（第１検出部）
ｃ２ 検出回路（第２検出部）
ｃ３ 検出回路（第３検出部）
ｃ４ 検出回路（第４検出部）

Claims (8)

  1. 直流電源と負荷部とが接続された電源回路において前記直流電源の正極と前記負荷部との間に設けられ、前記直流電源から前記負荷部に流れる電源電流及び前記負荷部から前記直流電源に流れる回生電流を通電又は遮断する上流側双方向遮断回路と、
    前記直流電源の負極と前記負荷部との間に設けられ、前記電源電流及び前記回生電流を通電又は遮断する下流側双方向遮断回路と、
    前記上流側双方向遮断回路及び前記下流側双方向遮断回路を制御する制御部と、
    前記電源回路に流れる前記電源電流を検出する電流センサと、
    前記電源回路において前記負荷部に印加される負荷電圧を検出する電圧監視回路と、を備え、
    前記上流側双方向遮断回路は、
    前記電源電流を通電又は遮断する第１スイッチング素子と、
    前記第１スイッチング素子に直列に接続され前記回生電流を通電又は遮断する第２スイッチング素子と、
    前記電源電流が流れる方向に対して通電方向が逆向きに設けられ前記第１スイッチング素子に並列に接続される第１ダイオードと、
    前記回生電流が流れる方向に対して通電方向が逆向きに設けられ前記第２スイッチング素子に並列に接続される第２ダイオードと、
    前記第１ダイオードに並列に接続され当該第１ダイオードの順電圧を検出する第１検出部と、
    前記第２ダイオードに並列に接続され当該第２ダイオードの順電圧を検出する第２検出部と、を有し、
    前記下流側双方向遮断回路は、
    前記電源電流を通電又は遮断する第３スイッチング素子と、
    前記第３スイッチング素子に直列に接続され前記回生電流を通電又は遮断する第４スイッチング素子と、
    前記電源電流が流れる方向に対して通電方向が逆向きに設けられ前記第３スイッチング素子に並列に接続される第３ダイオードと、
    前記回生電流が流れる方向に対して通電方向が逆向きに設けられ前記第４スイッチング素子に並列に接続される第４ダイオードと、
    前記第３ダイオードに並列に接続され当該第３ダイオードの順電圧を検出する第３検出部と、
    前記第４ダイオードに並列に接続され当該第４ダイオードの順電圧を検出する第４検出部と、を有し、
    前記制御部は、前記第１〜第４スイッチング素子が全てオフである前記電源回路のオフ状態から当該電源回路の起動を準備する起動準備期間、前記起動準備期間の終了後に前記直流電源から前記負荷部に流れる突入電流を回避するプリチャージ期間、前記プリチャージ期間の終了後に前記電源回路を通常動作させるシステム動作期間、及び、通常動作している前記電源回路を停止させるシステム停止期間の４つの期間において、前記プリチャージ期間及び前記システム動作期間の場合、前記第１検出部、前記第２検出部、前記第３検出部、及び、前記第４検出部の少なくとも１つの検出結果に基づいて前記電源回路の故障を判定し、前記起動準備期間の場合、前記第１検出部、前記第２検出部、前記第３検出部、及び、前記第４検出部の検出結果、前記電流センサにより検出された前記電源電流、前記電圧監視回路により検出された前記負荷電圧のうち、前記電流センサにより検出された前記電源電流及び前記電圧監視回路により検出された前記負荷電圧のみに基づいて前記電源回路の故障を判定し、前記システム停止期間の場合、前記第１検出部、前記第２検出部、前記第３検出部、及び、前記第４検出部の検出結果、前記電流センサにより検出された前記電源電流、前記電圧監視回路により検出された前記負荷電圧のうち、前記電圧監視回路により検出された前記負荷電圧のみに基づいて前記電源回路の故障を判定することを特徴とする電源スイッチ制御装置。
  2. 前記制御部は、前記プリチャージ期間及び前記システム動作期間の際に、前記第１スイッチング素子、前記第２スイッチング素子、前記第３スイッチング素子、及び、前記第４スイッチング素子をオンにし、前記電源電流を前記電源回路に流す場合において、
    前記第２検出部が前記第２ダイオードの順電圧を検出したとき、前記第２スイッチング素子がオフに固着されオンしないオフ固着故障であると判定し、
    前記第４検出部が前記第４ダイオードの順電圧を検出したとき、前記第４スイッチング素子がオフに固着されオンしないオフ固着故障であると判定する請求項１に記載の電源スイッチ制御装置。
  3. 前記制御部は、前記プリチャージ期間及び前記システム動作期間の際に、前記第１スイッチング素子及び前記第３スイッチング素子をオンにし、前記第２スイッチング素子及び前記第４スイッチング素子をオフにし、前記電源電流を前記電源回路に流す場合において、
    前記第２検出部が前記第２ダイオードの順電圧を検出しないとき、前記第２スイッチング素子がオンに固着されオフしないオン固着故障であると判定し、
    前記第４検出部が前記第４ダイオードの順電圧を検出しないとき、前記第４スイッチング素子がオンに固着されオフしないオン固着故障であると判定する請求項１又は２に記載の電源スイッチ制御装置。
  4. 前記制御部は、前記システム動作期間の際に、前記第１スイッチング素子、前記第２スイッチング素子、前記第３スイッチング素子、及び、前記第４スイッチング素子をオンにし、前記回生電流を前記電源回路に流す場合において、
    前記第１検出部が前記第１ダイオードの順電圧を検出したとき、前記第１スイッチング素子がオフに固着されオンしないオフ固着故障であると判定し、
    前記第３検出部が前記第３ダイオードの順電圧を検出したとき、前記第３スイッチング素子がオフに固着されオンしないオフ固着故障であると判定する請求項１〜３のいずれか１項に記載の電源スイッチ制御装置。
  5. 前記制御部は、前記システム動作期間の際に、前記第２スイッチング素子及び前記第４スイッチング素子をオンにし、前記第１スイッチング素子及び前記第３スイッチング素子をオフにし、前記回生電流を前記電源回路に流す場合において、
    前記第１検出部が前記第１ダイオードの順電圧を検出しないとき、前記第１スイッチング素子がオンに固着されオフしないオン固着故障であると判定し、
    前記第３検出部が前記第３ダイオードの順電圧を検出しないとき、前記第３スイッチング素子がオンに固着されオフしないオン固着故障であると判定する請求項１〜４のいずれか１項に記載の電源スイッチ制御装置。
  6. 前記制御部は、前記プリチャージ期間の際に、前記第１スイッチング素子、前記第２スイッチング素子、前記第３スイッチング素子、及び、前記第４スイッチング素子をオンにし、前記電源電流を前記電源回路に流す場合において、前記電流センサにより前記電源電流を検出しない場合、前記第１スイッチング素子又は前記第３スイッチング素子の少なくとも一方がオフに固着されオンしないオフ固着故障であると判定する請求項１〜５のいずれか１項に記載の電源スイッチ制御装置。
  7. 前記制御部は、前記起動準備期間の際に、前記第１スイッチング素子をオンにし、前記第２スイッチング素子、前記第３スイッチング素子、及び、前記第４スイッチング素子をオフにし、前記電源電流を前記電源回路に流す場合において、前記電流センサにより前記電源電流を検出した場合、前記第３スイッチング素子がオンに固着されオフしないオン固着故障であると判定し、
    前記起動準備期間の際に、前記第３スイッチング素子をオンにし、前記第１スイッチング素子、前記第２スイッチング素子、及び、前記第４スイッチング素子をオフにし、前記電源電流を前記電源回路に流す場合において、前記電流センサにより前記電源電流を検出した場合、前記第１スイッチング素子がオンに固着されオフしないオン固着故障であると判定する請求項１〜６のいずれか１項に記載の電源スイッチ制御装置。
  8. 前記制御部は、前記システム停止期間の際に、前記第１スイッチング素子をオフにし、前記第２スイッチング素子、前記第３スイッチング素子、及び、前記第４スイッチング素子をオンにし、前記電源電流を前記電源回路に流す場合において、前記電圧監視回路により前記負荷電圧の減少を検出しない場合、前記第１スイッチング素子がオンに固着されオフしないオン固着故障であると判定し、
    前記システム停止期間の際に、前記第３スイッチング素子をオフにし、前記第１スイッチング素子、前記第２スイッチング素子、及び、前記第４スイッチング素子をオンにし、前記電源電流を前記電源回路に流す場合において、前記電圧監視回路により前記負荷電圧の減少を検出しない場合、前記第３スイッチング素子がオンに固着されオフしないオン固着故障であると判定する請求項１〜７のいずれか１項に記載の電源スイッチ制御装置。
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