JP7000172B2 - 電源管理装置および電源管理方法 - Google Patents

Description

本発明は、電源管理装置および電源管理方法に関する。

従来、電源と負荷とを切離可能に接続するリレーの駆動制御を行う制御装置を備えた電源管理装置がある。電源管理装置には、電源や制御装置が異常であった場合に、リレーを遮断する技術がある（特許文献１参照）。

特開２０１４－１８０３８号公報

しかしながら、従来の技術では、電源や制御装置の異常発生時に、リレーを確実に遮断する点で改善の余地があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、異常発生時に、リレーを確実に遮断できる電源管理装置および電源管理方法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、本発明に係る電源管理装置は、制御部と、監視部とを備える。前記制御部は、電源と負荷との間に設けられるリレーの駆動を制御する。前記監視部は、前記制御部の動作異常が検出された場合に、前記制御部をリセットすることで前記制御部に前記リレーを遮断させる。前記制御部は、前記制御部内部で生じる異常の有無を診断し、当該異常を検出した場合に、前記監視部へ通知するＣＰＵ自己診断部を備える。前記監視部は、前記ＣＰＵ自己診断部による前記異常の通知を受け付けた場合に、前記制御部に代えて前記リレーを遮断する。

本発明によれば、異常発生時に、リレーを確実に遮断できる。

図１は、実施形態に係る給電システムの構成の一例を示す図である。 図２は、実施形態に係る制御部および監視部が出力する駆動信号とリレーの状態との対応関係を示す図である。 図３は、実施形態に係る電源管理装置の構成を示すブロック図である。 図４は、実施形態に係る電源管理装置の動作タイミングを示すタイミングチャートである。 図５は、実施形態に係る電源管理装置が実行する全体処理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管理装置が実行する起動処理を示すフローチャートである。 図７は、実施形態に係る異常検出部が実行する異常検出処理を示すフローチャートである。 図８は、実施形態に係る監視部が実行するウォッチドッグパルスによる異常検出時の遮断処理を示すフローチャートである。 図９は、実施形態に係る監視部が実行する異常検出部による制御部の異常検出時の遮断処理を示すフローチャートである。 図１０は、実施形態に係る電源管理装置が実行する終了処理を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本願の開示する電源管理装置および電源管理方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態により本発明が限定されるものではない。

まず、図１を用いて、実施形態に係る電源管理装置を備えた給電システムについて説明する。図１は、実施形態に係る給電システムの構成の一例を示す図である。以下では、実施形態に係る電源管理装置１を車両に搭載される給電システムに適用した場合を例に挙げて説明する。ここでは、車両がモータおよびエンジンを駆動源とするハイブリッド車である場合について説明する。なお、実施形態に係る電源管理装置１は、車両に搭載される給電システム以外の任意の給電システムに適用することができる。

図１に示すように、実施形態に係る給電システムは、電源管理装置１と、電源２と、負荷３と、リレー４１，４２と、Ｐｒｅリレー４３と、抵抗４４と、コンデンサ４５と、電力変換部５とを備える。

電源２は、例えば、充放電可能な複数のリチウムイオンバッテリが直列に接続されたバッテリである。負荷３は、例えば、車両を走行させる３相交流モータである。電力変換部５は、電源２が放電する場合に、電源２から入力される直流電流を交流電流に変換して負荷３へ出力するインバータである。

コンデンサ４５は、電源２に流れる電流を平滑化するために電力変換部５に対して並列に接続される。より詳細には、コンデンサ４５は、電力変換部５がデューティ駆動されるときに発生する電流のリップル成分を平滑化することで、電源２のリップル電流を抑えるために設けられる。なお、電力変換部５は、電源２を充電する場合には、負荷３から入力される交流電流を直流電流に変換して電源２へ出力する。

リレー４１は、電源２の高電圧側の端子と電力変換部５との間を切離可能に接続する。リレー４２は、電源２の低電圧側の端子と電力変換部５との間を切離可能に接続する。以下、２つのリレー４１，４２を区別するために、リレー４１をＰリレー４１と記載し、リレー４２をＮリレー４２と記載する。また、Ｐリレー４１、Ｎリレー４２およびＰｒｅリレー４３を特に区別しない場合、リレー４０と記載する。

かかるＰリレー４１およびＮリレー４２は、電源管理装置１によってＯＮ／ＯＦＦの駆動制御が行われる。そして、Ｐリレー４１およびＮリレー４２は、ＯＮになることで、電力変換部５を介して電源２と負荷３とを接続する。また、Ｐリレー４１およびＮリレー４２は、ＯＦＦになることで、電源２と負荷３との接続を切断する。

Ｐｒｅリレー４３は、抵抗４４と直列に接続される。そして、直列に接続されるＰｒｅリレー４３および抵抗４４は、Ｐリレー４１に対して並列に接続される。かかるＰｒｅリレー４３は、電源管理装置１によってＯＮ／ＯＦＦの駆動制御が行われ、給電システムの起動時に電源２からコンデンサ４５へ突入電流が流れることを防止する。

電源管理装置１は、上述したように、Ｐリレー４１、Ｎリレー４２、およびＰｒｅリレー４３の駆動制御を行う装置である。かかる電源管理装置１は、電池状態検知部６と、制御部７と、ＡＮＤ回路８１，８２，８３と、リレー駆動部９１，９２，９３と、監視部１０とを備える。

電池状態検知部６は、電源２が備える複数のリチウムイオン電池のそれぞれから充電状態を取得して制御部７へ出力する処理部である。制御部７は、Ｐリレー４１、Ｎリレー４２、およびＰｒｅリレー４３の駆動制御を行う。

制御部７の駆動制御には、制御部７の異常が検出されていない場合に行われる定常処理と、制御部７の異常が検出された場合に行われる遮断処理とがある。

定常処理では、制御部７は、車両のイグニッションスイッチの状態や電池状態検知部６により検知される電源２の状態に基づいてリレー４０をＯＮまたはＯＦＦに切り替える。遮断処理では、制御部７は、後述する監視部１０から出力されるリセット信号を受信して、制御部７のリセットに伴いリレー４０を遮断（ＯＦＦに切り替え）する。

具体的には、定常処理では、制御部７は、例えば、車両のイグニッションスイッチがＯＮされた場合に、Ｐリレー４１およびＮリレー４２をＯＦＦからＯＮにする。また、制御部７は、車両のイグニッションスイッチがＯＦＦされた場合、あるいは電源２が異常となった場合に、Ｐリレー４１およびＮリレー４２をＯＮからＯＦＦにする。

例えば、制御部７は、経路Ｌ１を介してＡＮＤ回路８１，８２，８３へＨｉｇｈレベル（以下、単に「Ｈｉｇｈ」と記載する）の駆動信号を出力することによって、Ｐリレー４１、Ｎリレー４２およびＰｒｅリレー４３をＯＦＦからＯＮにする。

また、制御部７は、経路Ｌ１を介してＡＮＤ回路８１，８２，８３へＬｏｗレベル（以下、単に、「Ｌｏｗ」と記載する）の駆動信号を出力することによって、Ｐリレー４１、Ｎリレー４２およびＰｒｅリレー４３をＯＮからＯＦＦにする。

また、制御部７は、給電システムが起動される場合、Ｐリレー４１をＯＦＦからＯＮにする前に、Ｐｒｅリレー４３およびＮリレー４２をＯＦＦからＯＮにしてコンデンサ４５をＰｒｅチャージすることによって、コンデンサ４５への突入電流の入力を防止する。

そして、制御部７は、コンデンサ４５のＰｒｅチャージが完了した場合に、Ｐｒｅリレー４３をＯＮからＯＦＦにし、Ｐリレー４１をＯＦＦからＯＮにする。

かかる制御部７は、動作状態が正常である場合に、経路Ｌ２を介してウォッチドッグパルスを継続的に監視部１０へ出力する。なお、ウォッチドッグパルスは、制御部７の動作状態が異常になった場合には、監視部１０へ出力されなくなる。

監視部１０は、制御部７から入力されるウォッチドッグパルスに基づいて、制御部７の動作状態を監視する処理部である。具体的には、監視部１０は、制御部７からウォッチドッグパルスが入力されている期間には、制御部７の動作状態が正常（すなわち、動作異常が検出されない）であると判定し、一方、所定時間継続してウォッチドッグパルスの入力がない場合には、制御部７の動作状態が異常である（すなわち、動作異常が検出される）と判定する。

そして、監視部１０は、制御部７の動作異常が検出された場合に、制御部７をリセットして、制御部７にＰリレー４１、Ｎリレー４２およびＰｒｅリレー４３を遮断させる。

具体的には、監視部１０は、制御部７をリセット（再起動）するリセット信号を経路Ｌ３を介して制御部７へ出力する。これにより、制御部７は、一度リセット処理を行い、制御部７の再起動時に初期状態として予め設定されているＬｏｗの駆動信号を経路Ｌ１を介してＡＮＤ回路８１，８２，８３へ出力する。これにより、リレー４０は遮断される。ＡＮＤ回路８１，８２，８３は、制御部７から入力される駆動信号と、監視部１０から入力される後述の駆動信号との論理積を、リレー駆動部９１，９２，９３へ出力する論理回路である。

ここで、仮に、例えば、制御部７のリセット処理を行う回路の故障等の異常が発生した場合、制御部７は、監視部１０からリセット信号を受け付けてもリセット処理が行われずリレー４０を遮断できなくなってしまう。このため、制御部７の異常時において、リレー４０を確実に遮断する技術が望まれている。

そこで、実施形態に係る電源管理装置１において、制御部７は、ウォッチドッグパルスとは別に、制御部７内部を自己診断し、自己診断により異常を検出した場合には経路Ｌ４を介して監視部１０へ通知する。そして、監視部１０は、自己診断による異常の通知を受け付けた場合には、監視部１０が経路Ｌ５を介してＬｏｗの駆動振動を出力してリレー４０を自己で遮断する。つまり、監視部１０は、制御部７のリセットによるリレー４０の遮断経路とは別の遮断経路を有する。これにより、制御部７が異常の場合に、監視部１０によってリレー４０を確実に遮断できる。

具体的には、監視部１０は、制御部７から自己診断による異常の通知を受け付けた場合に、経路Ｌ５を介してＡＮＤ回路８１，８２，８３へＬｏｗの駆動信号を出力してリレー４０を遮断する。

つまり、監視部１０は、制御部７をリセットしてリレー４０を遮断する第１遮断経路Ｒ１（図３参照）とは別に、制御部７の自己診断によって検出された異常時に、監視部１０自らがリレー４０を自己遮断する第２遮断経路Ｒ２（図３参照）を備える。このように、監視部１０は、第１遮断経路および第２遮断経路の独立した２つの遮断経路を有することで、制御部７の異常時に確実にリレー４０を遮断できる。

このように、リレー４０を遮断する経路を冗長化することで、例えば、制御部７の異常等によって第１遮断経路でリレー４０を遮断できない場合であっても、第２遮断経路によってリレー４０を遮断できる。従って、実施形態に係る電源管理装置１によれば、異常発生時に、リレー４０を確実に遮断できる。

次に、図２を用いて、制御部７および監視部１０が出力する駆動信号とリレー４０の状態との対応関係について説明する。図２は、実施形態に係る制御部７および監視部１０が出力する駆動信号とリレー４０の状態との対応関係を示す図である。なお、図２におけるリレー４０は、Ｐリレー４１、Ｎリレー４２およびＰｒｅリレー４３のことである。

図２に示すように、監視部１０がＨｉｇｈの駆動信号を出力している場合、制御部７がＬｏｗの駆動信号を出力するとリレー４０はＯＦＦになり、Ｈｉｇｈの駆動信号を出力するとリレー４０はＯＮになる。つまり、リレー４０は、制御部７の駆動信号にしたがってＯＮまたはＯＦＦになる。このような状況としては、例えば、上述した定常処理時や、リセット処理時が挙げられる。

すなわち、監視部１０は、ウォッチドッグパルスに基づく制御部７の動作異常が検出された場合に、リセット信号を出力することにより制御部７がリセットされてリレー４０はＯＦＦになる。

また、監視部１０がＬｏｗの駆動信号を出力している場合、制御部７の駆動信号がＬｏｗであってもＨｉｇｈであっても、リレー４０はＯＦＦになる。つまり、リレー４０は、制御部７が出力する駆動信号に依存することなくＯＦＦになる。このような状況としては、例えば、上述した制御部７の自己診断によって検出された異常の通知があった場合が挙げられる。

すなわち、監視部１０は、ウォッチドッグパルスによる異常を検出した場合は制御部７のリセットを行い（ＡＮＤ回路８１，８２，８３にＬｏｗの駆動信号を出力しない）、一方、制御部７から自己診断による異常の通知を受け付けたときはＡＮＤ回路８１，８２，８３にＬｏｗの駆動信号を出力する。

次に、図３を用いて、実施形態に係る電源管理装置１の構成について説明する。図３は、実施形態に係る電源管理装置１の構成を示すブロック図である。図３に示すように、実施形態に係る電源管理装置１は、制御部７と、監視部１０とを備える。また、図３では、上記した第１遮断経路Ｒ１および第２遮断経路Ｒ２を破線で囲んでいる。

制御部７は、駆動部７１と、ＣＰＵ自己診断部７２とを備える。ＣＰＵ自己診断部７２は、ＷＤ出力部７２ａと、異常検出部７２ｂと、出力部７２ｃと、診断部７２ｄとを備える。監視部１０は、ＷＤ検出部１０１と、リセット遮断部１０２とを備える。

ここで、電源管理装置１は、たとえば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、入出力ポートなどを有するコンピュータや各種の回路を含む。

コンピュータのＣＰＵは、たとえば、ＲＯＭに記憶されたプログラムを読み出して実行することによって、制御部７および監視部１０として機能する。

また、制御部７および監視部１０の少なくともいずれか一つまたは全部をＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアで構成することもできる。

また、電源管理装置１の図示しない記憶部は、たとえば、ＲＡＭやＨＤＤに対応する。ＲＡＭやＨＤＤは、各種プログラムの情報等を記憶することができる。なお、電源管理装置１は、制御部７および監視部１０のいずれか一方または全部に図示しない記憶部を有してもよい。また、電源管理装置１は、有線や無線のネットワークで接続された他のコンピュータや可搬型記録媒体を介して上記したプログラムや各種情報を取得することとしてもよい。

駆動部７１は、上記した定常処理においては、電池状態検知部６（図１参照）の検知結果に基づいてリレー４０の駆動を制御する。具体的には、駆動部７１は、例えば、車両のイグニッションスイッチがＯＮされた場合に、経路Ｌ１を介してＨｉｇｈの駆動信号をＡＮＤ回路８１，８２，８３へ出力することで、Ｐリレー４１、Ｎリレー４２およびＰｒｅリレー４３をＯＦＦからＯＮにする。

また、駆動部７１は、車両のイグニッションスイッチがＯＦＦされた場合、あるいは電源２が異常となった場合に、経路Ｌ１を介してＬｏｗの駆動信号をＡＮＤ回路８１，８２，８３へ出力することで、Ｐリレー４１、Ｎリレー４２およびＰｒｅリレー４３をＯＮからＯＦＦにする。

また、駆動部７１は、後述するリセット遮断部１０２が出力するリセット信号によって制御部７がリセットされた場合、初期状態になるとともに、初期状態として予め設定されたＬｏｗの駆動信号を経路Ｌ１を介してＡＮＤ回路８１，８２，８３へ出力し、リレー４０をＯＮからＯＦＦにする。

また、駆動部７１は、制御部７の指示により、後述する異常検出部７２ｂによって模擬的に異常が検出されたことを示す模擬信号を生成し、出力部７２ｃを介して監視部１０へ出力する。例えば、駆動部７１は、終了信号が入力されて電源管理装置１の終了処理が実行される際に、模擬信号を出力する。終了信号は、例えば、車両のイグニッションスイッチがＯＦＦされた場合に、図示を省略したＥＣＵから入力される信号である。これにより、後述のＣＰＵ自己診断部７２は、模擬信号に基づく監視部１０のリレー４０の自己遮断が正常に行われるか否かを判定し、かかる判定の結果に基づいて第２遮断経路Ｒ２における異常検出部７２ｂ以降の経路（後述のリセット遮断部１０２）が正常か異常かを診断する。つまり、駆動部７１は、終了処理において、異常検出部７２ｂ以降の経路の診断を兼ねてリレー４０を遮断させる。

具体的には、ＣＰＵ自己診断部７２は、電力変換部５の両端の電圧Ｖｄｃ（図１参照）が低下した場合に、リレー４０が正常に遮断されたとして、第２遮断経路Ｒ２における異常検出部７２ｂ以降の経路が正常であると診断する。一方、ＣＰＵ自己診断部７２は、電圧Ｖｄｃが低下しなかった場合に、リレー４０が正常に遮断されていない、つまり、第２遮断経路Ｒ２における異常検出部７２ｂ以降の経路が異常であると診断する。

そして、ＣＰＵ自己診断部７２は、第２遮断経路Ｒ２における異常検出部７２ｂ以降の経路が異常であるとする診断結果を含む異常情報を図示しない記憶部に記憶するとともに、給電システムを停止させる。このように、ＣＰＵ自己診断部７２は、模擬信号を生成して、第２遮断経路Ｒ２が確実に機能することを確認することで、給電システムの安全性を向上させることができる。

ＷＤ出力部７２ａは、経路Ｌ２を介してウォッチドッグパルスを一定間隔で監視部１０へ出力する。

異常検出部７２ｂは、制御部７内部で発生した異常を検出し、集約する回路、いわゆるＦＣＣＵ（Fauit Collection and Control Unit）として機能する。異常検出部７２ｂは、制御部７内部の異常を検出した場合、出力部７２ｃを介して監視部１０へ通知する。

なお、異常検出部７２ｂは、監視部１０に対して、一定間隔で異常の有無を通知してもよく、あるいは、異常が検出されたタイミングで通知してもよい。

出力部７２ｃは、異常検出部７２ｂによって異常が検出されたこと示す検出信号を経路Ｌ４を介して監視部１０へ出力する。具体的には、出力部７２ｃは、異常検出部７２ｂから異常が検出された旨を受け付けると、例えば、検出信号として「１」を出力し、一方で、異常が検出されていない旨を受け付けると、検出信号として「０」を出力する。また、出力部７２ｃは、駆動部７１から異常検出部７２ｂによって模擬的に異常が検出されたことを示す模擬信号が入力されるときも「１」を出力する。

診断部７２ｄは、異常検出部７２ｂの動作を診断する。具体的には、診断部７２ｄは、異常検出部７２ｂによって異常が正常に検出されるか否かを診断する。

より具体的には、診断部７２ｄは、異常を示すテストパターンを生成して異常検出部７２ｂへ出力し、かかるテストパターンに対する異常検出部７２ｂの応答を解析することで、異常検出部７２ｂによって異常が正常に検出されるか否かを診断する。

換言すれば、制御部７にとって、診断部７２ｄは、制御部７を自己診断する、いわゆるＢＩＳＴ（Built-In Self Test）として機能する。このように、制御部７は、診断部７２ｄによって異常の検出を行うことで、第２遮断経路Ｒ２が確実に機能することを担保できる。

なお、診断部７２ｄは、例えば、車両のイグニッションスイッチがＯＮされたことを示す起動信号が入力されて起動処理を行う期間において、上記した診断を行うが、詳細については図４で後述する。

ＷＤ検出部１０１は、ＷＤ出力部７２ａから出力されるウォッチドッグパルスを検出し、検出結果をリセット遮断部１０２へ出力する。具体的には、ＷＤ検出部１０１は、入力されるウォッチドッグパルスのパルス間隔を測定し、測定したパルス間隔を一定時間毎にリセット遮断部１０２へ通知する。より具体的には、ＷＤ検出部１０１は、パルス間隔として、ウォッチドッグパルスがＬｏｗからＨｉｇｈ、またはＨｉｇｈからＬｏｗに変化してからの経過時間を計測する。

リセット遮断部１０２は、制御部７の異常が検出された場合、第１遮断経路Ｒ１または第２遮断経路Ｒ２のいずれかによってリレー４０を遮断する。具体的には、リセット遮断部１０２は、ＷＤ検出部１０１から入力されるウォッチドッグのパルスの間隔が所定の閾値以上空いた場合に、制御部７の異常を検出し、経路Ｌ３を介して制御部７へリセット信号を出力し、制御部７をリセットする。すなわち、第１遮断経路Ｒ１によって、制御部７にリレー４０を遮断させる。

また、リセット遮断部１０２は、制御部７の出力部７２ｃから異常を示す検出信号を受け付けた場合、リセットによりリレー４０を遮断できない可能性があるとして、経路Ｌ５を介してＡＮＤ回路８１，８２，８３へＬｏｗの駆動信号を出力する。すなわち、第２遮断経路Ｒ２によってリレー４０を遮断する。

また、リセット遮断部１０２は、第２遮断経路Ｒ２でリレー４０を遮断する場合、Ｐリレー４１、Ｎリレー４２およびＰｒｅリレー４３を遮断する。つまり、リセット遮断部１０２は、第２遮断経路Ｒ２によって複数のリレー４０すべてを遮断する。

具体的には、リセット遮断部１０２は、３つのＡＮＤ回路８１，８２，８３すべてにＬｏｗの駆動信号を出力することで、すべてのリレー４０を遮断する。このようにすべてのリレー４０を遮断することで、給電システムを確実に停止させることができる。

なお、リセット遮断部１０２は、必ずしもすべてのリレー４０を遮断する必要はなく、Ｐリレー４１またはＮリレー４２のうち、少なくともいずれか一方を遮断してもよい。これにより、リセット遮断部１０２の処理負荷を抑えることができる。

次に、図４を用いて、電源管理装置１が行う動作の一例について説明する。図４は、実施形態に係る電源管理装置１の動作タイミングを示すタイミングチャートである。図４には、上から順に、電源管理装置１が実行する処理、Ｐリレー４１の駆動状態、Ｎリレー４２の駆動状態、Ｐｒｅリレー４３の駆動状態、診断部７２ｄによる異常検出部７２ｂの診断処理、異常検出部７２ｂによる異常検出処理、リセット遮断部１０２が出力するＰリレー４１の駆動信号、Ｎリレー４２の駆動信号、Ｐｒｅリレー４３の駆動信号、駆動部７１が出力するＰリレー４１の駆動信号、Ｎリレー４２の駆動信号およびＰｒｅリレー４３の駆動信号を示している。なお、横軸は、時刻である。

図４に示すように、電源管理装置１は、時刻ｔ１から時刻ｔ５までの間、起動処理を実行し、時刻ｔ５から時刻ｔ６までの間、定常処理を実行し、時刻ｔ６から時刻ｔ７までの間、終了処理を実行する。

まず、起動処理の間に行われる動作について説明する。かかる起動処理は、時刻ｔ１で起動信号が入力されると、開始される。起動信号は、例えば、車両のイグニッションスイッチがＯＮされた場合に、図示を省略したＥＣＵから電源管理装置１へ入力される信号である。

リセット遮断部１０２は、時刻ｔ１で起動処理が開始されると、Ｐリレー４１、Ｎリレー４２およびＰｒｅリレー４３のＨｉｇｈの駆動信号を出力する。また、診断部７２ｄは、時刻ｔ１で起動処理が開始されると、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間において、異常検出部７２ｂの診断処理を実施する。また、異常検出部７２ｂは、時刻ｔ１から時刻ｔ７まで制御部７の異常を常時実施する。

例えば、診断部７２ｄは、異常検出部７２ｂが制御部７の異常を正常に検出できないとする診断を行った場合、制御部７を強制終了させる。これにより、制御部７の異常時に、リレー４０が遮断できない状況を回避できるため、給電システムの安全性を高めることができる。

診断部７２ｄによる診断処理の結果、異常検出部７２ｂが正常であると診断された場合、駆動部７１は、時刻ｔ２において、Ｎリレー４２の駆動信号をＬｏｗからＨｉｇｈにする。これにより、Ｎリレー４２がＯＦＦからＯＮになる。

つづいて、駆動部７１は、時刻ｔ３でＰｒｅリレー４３の駆動信号をＬｏｗからＨｉｇｈにする。これにより、Ｐｒｅリレー４３は、ＯＦＦからＯＮになり、抵抗４４（図１参照）によって電源２から流れる電流を抑えながらコンデンサ４５がＰｒｅチャージされるため、電源２からコンデンサ４５へ突入電流が流入することを防止できる。

つづいて、駆動部７１は、時刻ｔ４でＰリレー４１の駆動信号をＬｏｗからＨｉｇｈへ切り替える。これにより、Ｐリレー４１がＯＦＦからＯＮになる。その結果、電源２から電力変換部５へ電力が供給される。

つづいて、駆動部７１は、時刻ｔ５でＰｒｅリレー４３の駆動信号をＨｉｇｈからＬｏｗへ切り替えて起動処理を終了する。これにより、Ｐｒｅリレー４３がＯＮからＯＦＦになる。

起動処理終了後、すなわち時刻ｔ５以降において、制御部７は、定常処理を行う。なお、図４では、制御部７が時刻ｔ５から時刻ｔ６まで、定常処理を行うこととする。

そして、制御部７は、時刻ｔ６で終了信号が入力されると、終了処理を開始する。終了信号は、例えば、車両のイグニッションスイッチがＯＦＦされた場合に、図示を省略したＥＣＵから入力される信号である。

駆動部７１は、終了信号が入力されると、制御部７の異常を示す模擬信号によりリセット遮断部１０２の診断を兼ねてリレー４０を遮断させる。具体的には、駆動部７１は、時刻ｔ６において模擬信号をリセット遮断部１０２へ出力する。リセット遮断部１０２は、時刻ｔ６において、模擬信号が入力されると、Ｐリレー４１、Ｎリレー４２およびＰｒｅリレー４３の駆動信号をＨｉｇｈからＬｏｗに切り替える。これにより、時刻ｔ６において、Ｐリレー４１、Ｎリレー４２およびＰｒｅリレー４３がＯＮからＯＦＦになる。そして、駆動部７１は、時刻ｔ７において、Ｐリレー４１およびＮリレー４２の駆動信号および模擬信号をＨｉｇｈからＬｏｗに切り替え、終了処理を終了する。

次に、図５を用いて、電源管理装置１が実行する全体処理について説明する。図５は、実施形態に係る電源管理装置１が実行する全体処理を示すフローチャートである。

図５に示すように、電源管理装置１では、まず、制御部７は、起動信号の入力があるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。かかる起動信号は、例えば、車両のイグニッションスイッチがＯＮされた場合に、図示を省略したＥＣＵから制御部７へ入力される信号である。

制御部７は、起動信号が入力されると、起動処理を開始する（ステップＳ１０１）。かかる起動処理の流れについては、図６を参照して用いて後述する。

つづいて、制御部７は、起動処理の終了後、定常処理を実行する（ステップＳ１０２）。例えば、制御部７は、ＷＤ出力部７２ａから定期的にウォッチドッグパルスを出力する処理、異常検出部７２ｂにより制御部７の異常を検出し制御部７の異常が検出された場合にリレー４０を遮断する処理、電源２が異常になった場合に、Ｐリレー４１およびＮリレー４２をＯＮからＯＦＦにする処理等を行う。

また、制御部７は、定常処理の期間において、制御部７の異常が検出された場合に、リレー４０を遮断する遮断処理があったか否かを判定する（ステップＳ１０３）。なお、遮断処理の流れについては、図７～図９を用いて後述する。

制御部７は、遮断処理がなかった場合（ステップＳ１０３，Ｎｏ）、終了信号の入力があるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。かかる終了信号は、例えば、車両のイグニッションスイッチがＯＦＦされた場合に、図示を省略したＥＣＵから制御部７へ入力される信号である。一方、制御部７は、遮断処理があった場合（ステップＳ１０３，Ｙｅｓ）、処理を終了する。すなわち、動作を強制的に停止する。

制御部７は、終了信号の入力なしと判定した場合（ステップＳ１０４，Ｎｏ）、処理をステップＳ１０２へ移し、終了信号の入力があるまで定常処理を継続して実行する。また、制御部７は、終了信号の入力ありと判定した場合(ステップＳ１０４，Ｙｅｓ)、終了処理を実行して（ステップＳ１０５）、処理を終了する。

次に、図６を用いて、電源管理装置１が実行する起動処理について説明する。図６は、実施形態に係る電源管理装置１が実行する起動処理を示すフローチャートである。

図６に示すように、制御部７は、起動処理の開始時において、まず、診断部７２ｄによる異常検出部７２ｂの診断処理を開始する（ステップＳ２０１）。具体的には、診断部７２ｄは、異常を示すテストパターンを生成して異常検出部７２ｂへ出力し、かかるテストパターンに対する異常検出部７２ｂの応答を解析することで、異常検出部７２ｂによって異常が正常に検出されるか否かを診断する。

そして、診断部７２ｄは、上記の診断処理により異常検出部７２ｂが異常であるか否かを判定する（ステップＳ２０２）。制御部７は、診断部７２ｄによって異常検出部７２ｂが正常であると判定された場合（ステップＳ２０２，Ｎｏ）、第２遮断経路Ｒ２の異常が記憶されているか否かを判定する（ステップＳ２０３）。この第２遮断経路Ｒ２の異常の記憶については図１０で後述する。

制御部７は、第２遮断経路Ｒ２の異常が記憶されてない場合（ステップＳ２０３，Ｎｏ）、Ｎリレー４２をＯＮにして（ステップＳ２０４）、さらに、Ｐｒｅリレー４３をＯＮにする（ステップＳ２０５）ことで、コンデンサ４５をＰｒｅチャージする。

つづいて、制御部７は、Ｐリレー４１をＯＮにして（ステップＳ２０６）、電力変換部５へ電力の供給を行う。つづいて、制御部７は、Ｐｒｅリレー４３をＯＦＦにして（ステップＳ２０７）、起動処理を終了する。

一方、制御部７は、診断部７２ｄによって異常検出部７２ｂが異常であると判定された場合（ステップＳ２０２，Ｙｅｓ）、制御部７の停止処理を行い（ステップＳ２０８）、処理を終了する。かかる場合、定常処理には移行しない。

また、制御部７は、第２遮断経路Ｒ２の異常が記憶されていると判定した場合（ステップＳ２０３，Ｙｅｓ）、制御部７の停止処理を行い（ステップＳ２０８）、処理を終了する。かかる場合、定常処理には移行しない。

次に、図７～図９を用いて、電源管理装置１が実行する遮断処理について説明する。図７は、実施形態に係る異常検出部７２ｂが実行する異常検出処理を示すフローチャートである。図８は、実施形態に係る監視部１０が実行するウォッチドッグパルスによる異常検出時の遮断処理を示すフローチャートである。図９は、実施形態に係る監視部１０が実行する異常検出部７２ｂによる制御部７の異常検出時の遮断処理を示すフローチャートである。

図７に示すように、ＣＰＵ自己診断部７２は、まず、異常検出部７２ｂによる制御部７の異常の検出処理を行う（ステップＳ３０１）。なお、異常検出部７２ｂによる異常の検出処理は、起動処理、定常処理および終了処理が実行されている間において行われる。つづいて、異常検出部７２ｂは、上記ステップＳ３０１の検出処理により、制御部７が異常であるか否かを判定する（ステップＳ３０２）。

異常検出部７２ｂは、制御部７が異常であった場合（ステップＳ３０２，Ｙｅｓ）、出力部７２ｃより異常検出信号をリセット遮断部１０２へ出力し（ステップＳ３０３）、処理を終了する。これにより、リセット遮断部１０２が第２遮断経路Ｒ２を用いてリレー４０を遮断する。

次に、図８に示すように、リセット遮断部１０２は、ＷＤ検出部１０１が検出したウォッチドッグパルス（ＷＤＰ）に基づく制御部７の動作異常を検出したか否かを判定する（ステップＳ４０１）。リセット遮断部１０２は、制御部７の動作異常を検出しない場合（ステップＳ４０１，Ｎｏ）、動作異常が検出されるまでステップＳ３０１の判定処理を繰り返す。

一方、リセット遮断部１０２は、制御部７の動作異常が検出された場合（ステップＳ４０１，Ｙｅｓ）、制御部７へリセット信号を出力し（ステップＳ４０２）、処理を終了する。これにより、制御部７は、リセットに伴って駆動信号の出力ポートが初期状態に戻されるとともに、初期状態として予め設定されたＬｏｗの駆動信号を出力し、リレー４０を遮断する。

次に、図９に示すように、リセット遮断部１０２は、制御部７が異常であるか否かを判定する（ステップＳ５０１）。具体的には、リセット遮断部１０２は、異常検出部７２ｂが制御部７の異常を検出したか否かの検出信号（異常検出信号）を受け付けることで判定する。

リセット遮断部１０２は、制御部７が異常でなかった場合（ステップＳ５０１，Ｎｏ）、制御部７の異常が検出されるまで、ステップＳ５０１の処理を繰り返し実行する。

また、リセット遮断部１０２は、制御部７が異常であった場合（ステップＳ５０１，Ｙｅｓ）、駆動信号をＨｉｇｈからＬｏｗに切り替えることで、リレー４０を自己遮断して（ステップＳ５０２）、処理を終了する。

次に、図１０を用いて、実施形態に係る電源管理装置１が実行する終了処理について説明する。図１０は、実施形態に係る電源管理装置１が実行する終了処理を示すフローチャートである。

図１０に示すように、制御部７は、まず、駆動部７１から模擬的な異常を示す模擬信号をリセット遮断部１０２へ出力する（ステップＳ６０１）。つづいて、制御部７は、模擬信号に基づいて第２遮断経路Ｒ２でリレー４０が遮断されたか否かを判定する（ステップＳ６０２）。

制御部７は、リレー４０が遮断された場合（ステップＳ６０２，Ｙｅｓ）、第２遮断経路Ｒ２が正常と判定する（ステップＳ６０３）。つづいて、制御部７は、駆動部７１よりＬｏｗの駆動信号を出力し（ステップＳ６０４）、処理を終了する。このＬｏｗの駆動信号により、リレー４０が遮断される。

一方、制御部７は、リレー４０が遮断されない場合（ステップＳ６０２，Ｎｏ）、第２遮断経路Ｒ２が異常と判定し、第２遮断経路Ｒ２の異常を記憶し（ステップＳ６０５）、処理をステップＳ６０４へ移行する。

上述してきたように、実施形態に係る電源管理装置１は、制御部７と、監視部１０とを備える。制御部７は、電源２と負荷３との間に設けられるリレー４０の駆動を制御する。監視部１０は、制御部７の動作異常が検出された場合に、制御部７をリセットすることで制御部７にリレー４０を遮断させる。また、制御部７は、制御部７内部で生じる異常の有無を診断し、異常を検出した場合に、監視部１０へ通知するＣＰＵ自己診断部７２を備える。監視部１０は、ＣＰＵ自己診断部７２による異常の通知を受け付けた場合に、制御部７に代えてリレー４０を遮断する。これにより、制御部７の異常時において、リレー４０を確実に遮断できる。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１ 電源管理装置
２ 電源
３ 負荷
５ 電力変換部
６ 電池状態検知部
７ 制御部
１０ 監視部
４０ リレー
４１ Ｐリレー
４２ Ｎリレー
４３ Ｐｒｅリレー
７１ 駆動部
７２ ＣＰＵ自己診断部
７２ａ ＷＤ出力部
７２ｂ 異常検出部
７２ｃ 出力部
７２ｄ 診断部
９１，９２，９３ リレー駆動部
１０１ ＷＤ検出部
１０２ リセット遮断部

Claims (4)

1. 電源と負荷との間に設けられるリレーの駆動を制御する制御部と、
   前記制御部の動作異常が検出された場合に、前記制御部をリセットすることで前記制御部に前記リレーを遮断させる監視部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記制御部内部で生じる異常の有無を診断し、当該異常を検出した場合に、前記監視部へ通知するＣＰＵ自己診断部を備え、
   前記監視部は、
   前記ＣＰＵ自己診断部による前記異常の通知を受け付けた場合に、前記制御部に代えて前記リレーを遮断し、
   前記ＣＰＵ自己診断部は、
   前記異常を検出する異常検出部と、
   前記異常検出部の異常の有無を診断する診断部とをさらに備え、
   前記診断部は、
   前記異常検出部の異常を検出した場合に、前記制御部を停止させること
   を特徴とする電源管理装置。
2. 前記ＣＰＵ自己診断部は、
   前記異常検出部によって模擬的に前記異常が検出されたことを示す模擬信号を前記制御部から受け付けて前記監視部へ出力することで、前記監視部が前記リレーを遮断するか否かを診断すること
   を特徴とする請求項１に記載の電源管理装置。
3. 前記リレーは、複数設けられ、
   前記監視部は、
   前記ＣＰＵ自己診断部から前記異常の通知を受け付けた場合に、複数の前記リレー全てを同時に遮断すること
   を特徴とする請求項１または２に記載の電源管理装置。
4. 制御部が電源と負荷との間に設けられるリレーの駆動を制御する制御工程と、
   前記制御部の動作異常が検出された場合に、前記制御部をリセットすることで前記制御部に前記リレーを遮断させる監視工程と、を含み、
   前記制御工程は、
   前記制御部内部で生じる異常の有無を診断し、当該異常を検出した場合に、前記監視工程へ通知するＣＰＵ自己診断工程を含み、
   前記監視工程は、
   前記ＣＰＵ自己診断工程による前記異常の通知を受け付けた場合に、前記制御部に代えて前記リレーを遮断し、
   前記ＣＰＵ自己診断工程は、
   前記異常を検出する異常検出工程と、
   前記異常検出工程の異常の有無を診断する診断工程とをさらに含み、
   前記診断工程は、
   前記異常検出工程の異常を検出した場合に、前記制御部を停止させること
   を特徴とする電源管理方法。

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