JP7091826B2 - 電源供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載された直流電源から電子制御装置に設けられた半導体集積回路に対して電源を供給する電源供給装置に関する。

車両に搭載される電子制御装置には、同じく車両に搭載されたバッテリなどの直流電源から電源供給を受ける半導体集積回路が設けられている。なお、以下では、電子制御装置のことをＥＣＵとも呼ぶ。このような半導体集積回路では、バッテリの電圧変動などのノイズを吸収するため、その電源端子とグランドの間に接続された平滑用のコンデンサが設けられることが一般的である。

このような構成において、平滑用のコンデンサがショート、つまり短絡故障した場合、過大な短絡電流が流れるおそれがある。従来、上記コンデンサのように電源とグランドの間に設けられる部品の短絡故障への対策が種々考えられている。例えば特許文献１には、車載のバッテリに接続された負荷がショートしたことを検出すると、その負荷を切り離して電流経路を遮断する技術が開示されている。

特開２００５－３０７８５１号公報

上記した従来技術では、半導体集積回路が設けられるＥＣＵの外部に設けられた負荷の短絡故障を検出し、負荷に対して直列に接続されたリレーの接点を開放することにより電流経路を遮断するようになっている。したがって、上記した従来技術では、ＥＣＵの外部に設けられた負荷の短絡故障への対策を行うことはできるものの、ＥＣＵの内部に設けられた半導体集積回路に接続される部品、つまり上述した平滑用のコンデンサの短絡故障への対策を行うことはできない。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電子制御装置に設けられた半導体集積回路に接続されるコンデンサの短絡故障への対策を行うことができる電源供給装置を提供することにある。

請求項１に記載の電源供給装置は、車両に搭載された直流電源（２）から車両に搭載された電子制御装置に設けられた半導体集積回路（３、３２、４３）に対して電源を供給する。ここで、半導体集積回路は、直流電源に接続される第１電源端子（Ｐ１）と、直流電源に接続される第２電源端子（Ｐ２）と、第１電源端子を介して与えられる電源の供給を受けて動作する第１電源部（４）と、第２電源端子を介して与えられる電源の供給を受けて動作する第２電源部（６）と、を備える。また、半導体集積回路は、車両のイグニッションスイッチがオンされると第１電源部および第２電源部の双方が動作する通常の動作状態である第１動作状態に切り替えられるとともに、イグニッションスイッチがオフされると第２電源部だけが動作する第１動作状態よりも消費電流が低減された動作状態である第２動作状態に切り替えられる構成である。

一方、電源供給装置は、直流電源から第１電源端子へと至る電源供給経路を開閉する開閉部（１５）と、第１電源端子とグランドとの間に接続されたコンデンサ（Ｃ１）と、イグニッションスイッチのオンオフを判定する判定部（１６）と、半導体集積回路の内部に設けられ開閉部の動作を制御する動作制御部（１７）と、を備える。上記構成において、動作制御部は、第２電源部から電源供給を受けて動作するようになっており、判定部によりイグニッションスイッチがオンであると判定されるときに電源供給経路が閉じるとともに判定部によりイグニッションスイッチがオフであると判定されるときに電源供給経路が開くように開閉部の動作を制御する。

上記構成において、車両のイグニッションスイッチがオンされると第１動作状態となるが、このときにコンデンサが短絡故障していると、直流電源から閉じられた状態の開閉部および短絡状態のコンデンサを介して過大な短絡電流が流れてしまう。この場合、動作制御部によって電源供給経路が閉じるように開閉部の動作が制御されているため、上述した過大な短絡電流、つまり過電流が流れ続けることになる。

このような過電流への対策として、例えば、第２電源端子の電圧を検出し、その検出された電圧がグランド電位に近い電圧値であるときに、動作制御部により電源供給経路が開くように開閉部の動作を制御することで、上記過電流が流れる電流経路を遮断することが考えられる。しかし、このような対策では、上記電流経路が遮断される前に流れた過電流により電子制御装置または半導体集積回路が故障してしまう可能性がある。

そこで、上記構成の開閉部は、電源供給経路に直列に介在するスイッチング素子（１８）と、そのスイッチング素子に流れる電流が所定の過電流制限値以下となるように制限する過電流制限部（１９）と、を備えている。このような構成によれば、第１動作状態のときにコンデンサが短絡故障していたとしても、上記した電流経路に流れる電流が過電流制限値以下となるように制限される、つまり過電流が流れる電流経路が瞬時に遮断されることになる。そのため、上記構成によれば、過電流によって電子制御装置または半導体集積回路が故障することを防止できる。したがって、上記構成によれば、電子制御装置に設けられた半導体集積回路に接続されるコンデンサの短絡故障への対策を行うことができるという優れた効果が得られる。

請求項２に記載の電源供給装置が備える判定部は、イグニッションスイッチのオンオフに応じてレベルが変化する第１判定信号を出力する第１判定部（２０）と、イグニッションスイッチのオンオフに応じてレベルが変化する第２判定信号を出力する第２判定部（２１）と、を備える。第１判定部は、イグニッションスイッチに連動してオンオフされる第１スイッチを有し、第１スイッチがオンされると第１判定信号のレベルを直流電源の電圧レベルに対応した第１レベルにするとともに、第１スイッチがオフされると第１判定信号のレベルを第１レベルより低い第２レベルにする。第２判定部は、イグニッションスイッチに連動してオンオフされる第２スイッチを有し、第２スイッチがオンされると第２判定信号のレベルを第１レベルにするとともに、第２スイッチがオフされると第２判定信号のレベルを第１レベルより低い第２レベルにする。

この場合、電源供給装置は、さらに、第１判定部の出力ノードと第１電源端子との間に、出力ノード側をアノードとして接続された逆接防止用のダイオード（Ｄ２）を備える。また、この場合、動作制御部は、第１判定部から出力される第１判定信号のレベルに基づいてイグニッションスイッチのオンオフを判断し、その判断結果に応じて前記開閉部の動作を制御するようになっている。

上記構成において、逆接防止用のダイオードが短絡故障した場合、次のような問題が生じるおそれがある。すなわち、車両のイグニッションスイッチがオンされて第１動作状態に移行すると、閉じられた開閉部および短絡故障している逆接用のダイオードを介して直流電源から第１判定部の出力ノードへと至る給電経路が形成される。そうすると、第１判定部から出力される第１判定信号のレベルは、イグニッションスイッチのオンオフにかかわらず、直流電源の電圧レベルに対応したレベルとなる。

このため、イグニッションスイッチがオフされたとしても、動作制御部は、判定部によりイグニッションスイッチがオンであると判定されていると判断し、電源供給経路を閉じるように開閉部の動作を制御してしまう。つまり、この場合、イグニッションスイッチがオフされても、第２動作状態に移行することができず、イグニッションスイッチがオフのときに消費電流を低減することができなくなってしまう。

そこで、この場合、判定部を、前述した通り、同様の判定を行う第１判定部および第２判定部を備えた２重系の構成とし、電源供給装置は、さらに、第１判定信号および第２判定信号を比較し、それらのレベルが一致しないと判断すると、動作制御部に対して強制オフ信号を出力する強制オフ制御部（１３、３７、４２）を備えている。そして、動作制御部は、強制オフ信号が与えられると、第１判定信号のレベルに基づく判断の結果にかかわらず、電源供給経路が開くように開閉部の動作を強制的に制御する。

上記構成によれば、逆接防止用のダイオードが短絡故障した場合、第１動作状態であるときに、イグニッションスイッチがオフされると、第１判定信号および第２判定信号のレベルが不一致となって強制オフ信号が出力され、動作制御部により電源供給経路が開くように開閉部の動作が強制的に制御される。このように、上記構成によれば、逆接防止用のダイオードが短絡故障している場合でも、第１動作状態であるときにイグニッションスイッチがオフされると、第２動作状態へと移行することができ、イグニッションオフ時における消費電流の低減を図ることができる。

第１実施形態に係る電源供給装置およびその周辺の構成を模式的に示す図 第１実施形態に係る正常時における各部の動作状態および各信号を模式的に示す図 第１実施形態に係る逆接防止用のダイオードの短絡故障時における各部の動作状態および各信号を模式的に示す図 比較例に係る電源供給装置およびその周辺の構成を模式的に示す図 第２実施形態に係る電源供給装置およびその周辺の構成を模式的に示す図 第３実施形態に係る電源供給装置およびその周辺の構成を模式的に示す図

以下、複数の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各実施形態において実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
（第１実施形態）
以下、第１実施形態について図１～図４を参照して説明する。

図１に示す電源供給装置１は、車両に搭載された直流電源であるバッテリ２から半導体集積回路３に対して電源を供給する。この場合、半導体集積回路３は、バッテリ２と同様に車両に搭載された電子制御装置であるＥＣＵに設けられたＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）である。半導体集積回路３は、端子Ｐ１～Ｐ６、電源回路４、制御回路５、スタンバイ電源６、起動回路７、駆動回路８、通信部９などを備えている。

半導体集積回路３は、スリープ機能を有しており、車両のイグニッションスイッチがオンされるとウェイクアップ状態に切り替えられるとともに、イグニッションスイッチがオフされるとスリープ状態に切り替えられる構成となっている。この場合、ウェイクアップ状態が通常の動作状態である第１動作状態に相当するとともに、スリープ状態が第１動作状態よりも消費電流が低減された動作状態である第２動作状態に相当する。なお、以下では、イグニッションスイッチのことをＩＧＳＷとも呼ぶこととする。

電源回路４は、端子Ｐ１を介して与えられる電源の供給を受けて動作するもので、第１電源部に相当する。電源回路４により生成される電源は、各種の制御を実行する制御回路５に供給される。スタンバイ電源６は、端子Ｐ２を介して与えられる電源の供給を受けて動作するもので、第２電源部に相当する。スタンバイ電源６により生成される電源は、起動回路７および駆動回路８などに供給される。つまり、起動回路７および駆動回路８は、スタンバイ電源６から電源供給を受けて動作するようになっている。

上記構成において、電源回路４は、ウェイクアップ状態のときにだけ動作し、スタンバイ電源６は、常時動作する。つまり、半導体集積回路３では、ウェイクアップ状態のときには電源回路４およびスタンバイ電源６の双方が動作するとともに、スリープ状態のときにはスタンバイ電源６だけが動作する。これにより、スリープ状態のときの消費電流が低減される。

起動回路７は、電源回路４および駆動回路８に対し、それらを起動させるための起動信号Ｓａを出力する。電源回路４および駆動回路８は、起動信号Ｓａがハイレベル（例えば５Ｖ）のときには動作を停止し、起動信号Ｓａがロウレベル（例えば０Ｖ）になると起動する。

起動回路７は、端子Ｐ３に与えられる信号のレベルに基づいてＩＧＳＷのオンオフを判断し、その判断の結果に基づいて電源回路４および駆動回路８を起動させる。具体的には、起動回路７は、端子Ｐ３にロウレベルの信号が与えられるとＩＧＳＷがオフであると判断し、起動信号Ｓａをハイレベルにして電源回路４および駆動回路８の動作を停止させる。また、起動回路７は、端子Ｐ３にハイレベルの信号が与えられるとＩＧＳＷがオンであると判断し、起動信号Ｓａをロウレベルに変化させて電源回路４および駆動回路８を起動させる。

駆動回路８は、電源供給装置１が備える開閉部１５を駆動するための駆動信号を出力する。駆動回路８は、ＯＲ回路１０、電流源１１、トランジスタＱ１、Ｑ２を備えている。ＯＲ回路１０には、起動信号Ｓａおよび端子Ｐ４を介して与えられる信号が入力されている。トランジスタＱ１は、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴであり、そのゲートには、ＯＲ回路１０の出力信号が与えられている。

トランジスタＱ１のソースは回路の基準電位（０Ｖ）が与えられるグランドに接続され、そのドレインは電流源１１を介して電源電圧（例えば５Ｖ）が供給される電源線１２に接続されている。トランジスタＱ２は、ＮＰＮ形のバイポーラトランジスタであり、そのベースはトランジスタＱ１のドレインに接続されている。トランジスタＱ２のエミッタはグランドに接続されている。トランジスタＱ２のコレクタは、駆動信号の出力ノードに相当するもので、端子Ｐ５に接続されている。

通信部９は、端子Ｐ６を介してＥＣＵに設けられたマイクロコンピュータ１３が備える通信部１４との間でシリアル通信を行う。なお、以下では、マイクロコンピュータのことをマイコンと省略する。マイコン１３は、半導体集積回路３の外部に設けられた制御装置に相当する。本実施形態では、半導体集積回路３およびマイコン１３は、シリアル通信を行い、そのシリアル通信を介して種々のデータのやり取りを行うようになっている。

電源供給装置１は、開閉部１５、抵抗Ｒ１、ダイオードＤ１～Ｄ４、判定部１６、コンデンサＣ１、動作制御部１７などを備えている。開閉部１５は、バッテリ２から端子Ｐ１へと至る電源供給経路を開閉する。この場合、開閉部１５は、過電流制限機能を有するインテリジェントパワーデバイス、つまりＩＰＤとして構成されており、上記電源供給経路に直列に介在するスイッチング素子１８および過電流制限部１９を備えている。

スイッチング素子１８は、例えばＰチャネル型のパワーＭＯＳＦＥＴであり、そのソースはダイオードＤ１のカソードに接続され、そのドレインは半導体集積回路３の端子Ｐ１に接続されている。過電流制限部１９は、スイッチング素子１８に流れる電流が所定の過電流制限値以下となるように制限する。過電流制限部１９は、例えばスイッチング素子１８のソース・ドレイン間電圧に基づいてスイッチング素子１８に流れる電流を検出し、その検出結果に基づいて上記電流の制限を行うようになっている。

スイッチング素子１８のゲートには、半導体集積回路３の端子Ｐ５から出力される駆動信号が与えられている。スイッチング素子１８のソースとゲートの間、つまり端子Ｐ２および端子Ｐ５の間には、抵抗Ｒ１が接続されている。抵抗Ｒ１は、スイッチング素子１８がオフされる期間に、そのゲート・ソース間電圧をしきい値電圧未満のオフレベルに維持するために設けられている。

ダイオードＤ１は、逆接防止用であり、そのカソードは半導体集積回路３の端子Ｐ２に接続され、そのアノードはバッテリ２の高電位側端子に接続されている。この場合、半導体集積回路３の端子Ｐ１は、開閉部１５およびダイオードＤ１を逆方向に介してバッテリ２に接続されるものであり、第１電源端子に相当する。また、半導体集積回路３の端子Ｐ２は、ダイオードＤ１を逆方向に介してバッテリ２に接続されるものであり、第２電源端子に相当する。

判定部１６は、ＩＧＳＷのオンオフを判定するもので、第１判定部２０および第２判定部２１を備えている。第１判定部２０は、ＩＧＳＷのオンオフに応じてレベルが変化する第１判定信号Ｓｂを出力するもので、抵抗Ｒ２、Ｒ３およびスイッチＳ１を備えている。抵抗Ｒ２の一方の端子はバッテリ２の高電位側端子に接続され、その他方の端子はスイッチＳ１を介してノードＮ１に接続されている。抵抗Ｒ３の一方の端子はノードＮ１に接続され、その他方の端子はグランドに接続されている。スイッチＳ１は、ＩＧＳＷに連動してオンオフされるもので、第１スイッチに相当する。また、ノードＮ１は、第１判定信号Ｓｂを出力する出力ノードに相当する。

上記構成により、第１判定部２０は、スイッチＳ１がオンされると、第１判定信号Ｓｂのレベルを、バッテリ２の電圧レベルを抵抗Ｒ２、Ｒ３により分圧した電圧レベル、つまりバッテリ２の電圧レベルに対応した電圧レベルである第１レベルにする。また、第１判定部２０は、スイッチＳ１がオフされると、第１判定信号Ｓｂのレベルを第１レベルより低いグランドの電圧レベル（０Ｖ）である第２レベルにする。この場合、第１レベルは、起動回路７がハイレベルと判断するレベルに相当し、第２レベルは、起動回路７がロウレベルと判断するレベルに相当する。

第２判定部２１は、ＩＧＳＷのオンオフに応じてレベルが変化する第２判定信号Ｓｃを出力するもので、抵抗Ｒ４、Ｒ５およびスイッチＳ２を備えている。抵抗Ｒ４の一方の端子はバッテリ２の高電位側端子に接続され、その他方の端子はスイッチＳ２を介してノードＮ２に接続されている。抵抗Ｒ５の一方の端子はノードＮ２に接続され、その他方の端子はグランドに接続されている。スイッチＳ２は、ＩＧＳＷに連動してオンオフされるもので、第２スイッチに相当する。また、ノードＮ２は、第２判定信号Ｓｃを出力する出力ノードに相当する。

上記構成により、第２判定部２１は、スイッチＳ２がオンされると、第２判定信号Ｓｃのレベルを、抵抗Ｒ４、Ｒ５により分圧した電圧レベル、つまりバッテリ２の電圧レベルに対応した電圧レベルである第１レベルにする。また、第２判定部２１は、スイッチＳ２がオフされると、第２判定信号Ｓｃのレベルを第１レベルより低いグランドの電圧レベルである第２レベルにする。

コンデンサＣ１は、平滑用であり、半導体集積回路３の端子Ｐ１とグランドの間に接続されている。ダイオードＤ２は、そのアノードがノードＮ１に接続され、そのカソードが端子Ｐ１に接続されている。つまり、ダイオードＤ２は、第１判定部２０の出力ノードであるノードＮ１と半導体集積回路３の端子Ｐ１との間に、ノードＮ１側をアノードとして接続されたものであり、逆接防止用のダイオードに相当する。

ダイオードＤ３は、ノードＮ１と半導体集積回路３の端子Ｐ３との間に、ノードＮ１側をアノードとして接続されている。また、ダイオードＤ４は、マイコン１３の端子Ｐ７と半導体集積回路３の端子Ｐ３との間に、端子Ｐ７側をアノードとして接続されている。この場合、ダイオードＤ３、Ｄ４によりＯＲ回路が構成されている。

マイコン１３は、前述した通信部１４に加え、比較器２２を備えている。通信部１４は、端子Ｐ８を介して半導体集積回路３が備える通信部９との間でシリアル通信を行う。比較器２２は、コンパレータなどを備えた構成であり、端子Ｐ９を介して入力される第１判定信号Ｓｂと端子Ｐ１０を介して入力される第２判定信号Ｓｃとを比較する。

比較器２２は、上記比較の結果、第１判定信号Ｓｂおよび第２判定信号Ｓｃのレベルが一致したときにはロウレベルの信号を出力し、それらのレベルが一致しないときにはハイレベルの信号を出力する。比較器２２から出力される信号Ｓｄは、マイコン１３の端子Ｐ１１および半導体集積回路３の端子Ｐ４を介して電源回路４および駆動回路８に与えられる。

このように、マイコン１３は、第１判定信号Ｓｂおよび第２判定信号Ｓｃを比較し、それらのレベルが一致しないと判断すると、駆動回路８に対して強制オフ信号を出力する強制オフ制御部に相当する。なお、この場合、ハイレベルの信号Ｓｄが、強制オフ信号に相当する。また、マイコン１３は、第２判定信号Ｓｃに基づいて、ＩＧＳＷがオンされたと判断すると端子Ｐ７からハイレベルの信号Ｓｅを出力し、ＩＧＳＷがオフされたと判断すると端子Ｐ７からロウレベルの信号Ｓｅを出力する。

本実施形態では、動作制御部１７は、半導体集積回路３の内部に設けられた起動回路７および駆動回路８により構成されている。動作制御部１７は、判定部１６によりＩＧＳＷがオンであると判定されるときに電源供給経路が閉じるとともに、判定部１６によりＩＧＳＷがオフであると判定されるときに電源供給経路が開くように開閉部１５の動作を制御する。

この場合、動作制御部１７は、第１判定部２０から出力される第１判定信号Ｓｂのレベルおよびマイコン１３の端子Ｐ７から出力される信号に基づいてＩＧＳＷのオンオフを判断し、その判断結果に応じて開閉部１５の動作を制御するようになっている。すなわち、第１判定信号Ｓｂおよび信号Ｓｅがロウレベルであるとき、起動回路７は、ＩＧＳＷがオフであると判断して起動信号Ｓａをハイレベルにする。これにより、駆動回路８から出力される駆動信号がハイレベルとなり、開閉部１５のスイッチング素子１８がオフされ、電源供給経路が開かれる、つまりバッテリ２から端子Ｐ１への電源供給が断たれる。

一方、第１判定信号Ｓｂまたは信号Ｓｅがハイレベルであるとき、起動回路７は、ＩＧＳＷがオンであると判断して起動信号Ｓａをロウレベルにする。これにより、駆動回路８から出力される駆動信号がロウレベルとなり、開閉部１５のスイッチング素子１８がオンされ、電源供給経路が閉じられる、つまりバッテリ２から端子Ｐ１へと電源が供給される。

ただし、動作制御部１７は、マイコン１３から強制オフ信号が与えられると、第１判定信号Ｓｂおよび信号Ｓｅのレベルに基づく判断の結果にかかわらず、電源供給経路が開くように開閉部１５の動作を強制的に制御する。すなわち、マイコン１３から強制オフ信号であるハイレベルの信号Ｓｄが与えられると、駆動回路８から出力される駆動信号は、起動信号Ｓａのレベルに関係なく、ハイレベルとなる。これにより、開閉部１５のスイッチング素子１８がオフされ、電源供給経路が開かれる、つまりバッテリ２から端子Ｐ１への電源供給が断たれる。

次に、上記構成の作用について、図２および図３も参照して説明する。なお、図２および図３に示すタイミングチャートでは、各信号についてのハイレベルを「Ｈ」として表し、各信号についてのロウレベルを「Ｌ」として表している。

［１］起動時の動作
上記構成における起動時の動作について、図２を参照して説明する。時刻ｔ１において、バッテリ２の電圧が立ち上がると、スタンバイ電源６に対する電源供給が開始され、これを受けてスタンバイ電源６が起動する。これにより、スタンバイ電源６から駆動回路８への電源供給が開始され、これを受けて駆動回路８からハイレベルの駆動信号が出力される。このような一連の動作により、起動時、スイッチング素子１８は、オフ状態（ＯＦＦ）に維持される。

［２］正常時にＩＧＳＷがオンされたときの動作
上記構成において、コンデンサＣ１およびダイオードＤ２のいずれにも故障が生じていない正常時にＩＧＳＷがオンされたときの動作について、図２を参照して説明する。時刻ｔ２において、ＩＧＳＷがオンされると、スイッチＳ１、Ｓ２がオンされて第１判定信号Ｓｂおよび第２判定信号Ｓｃがハイレベルに転じる。第１判定信号Ｓｂがハイレベルになることにより、起動回路７から出力される起動信号Ｓａがロウレベルに転じ、電源回路４が起動する。

また、このとき、第１判定信号Ｓｂおよび第２判定信号Ｓｃのレベルが一致しているため、マイコン１３の比較器２２から出力される信号Ｓｄはロウレベルとなっている。このように、起動信号Ｓａおよび信号Ｓｄの双方がロウレベルになることから、駆動回路８からロウレベルの駆動信号が出力されてスイッチング素子１８がオン状態（ＯＮ）に転じ、バッテリ２から半導体集積回路３の端子Ｐ１へと電源供給が行われる。ＩＧＳＷがオンされた際、このような一連の動作が行われることにより、半導体集積回路３は、電源回路４およびスタンバイ電源６の双方が動作するウェイクアップ状態へと移行する。

［３］正常時にＩＧＳＷがオフされたときの動作
上記構成において、正常時にＩＧＳＷがオフされたときの動作について、図２を参照して説明する。時刻ｔ３において、ＩＧＳＷがオフされると、スイッチＳ１、Ｓ２がオフされて第１判定信号Ｓｂおよび第２判定信号Ｓｃがロウレベルに転じる。第１判定信号Ｓｂがロウレベルになることにより、起動回路７から出力される起動信号Ｓａがハイレベルに転じ、電源回路４が動作を停止する。

また、このとき、第１判定信号Ｓｂおよび第２判定信号Ｓｃのレベルが一致するため、マイコン１３の比較器２２から出力される信号Ｓｄはロウレベルとなっている。しかし、起動信号Ｓａがハイレベルであることから、駆動回路８からハイレベルの駆動信号が出力されてスイッチング素子１８がオフ状態に転じ、バッテリ２から半導体集積回路３の端子Ｐ１への電源供給は断たれる。ＩＧＳＷがオフされた際、このような一連の動作が行われることにより、半導体集積回路３は、スタンバイ電源６だけが動作するスリープ状態へと移行する。

［４］コンデンサＣ１の短絡故障発生時にＩＧＳＷがオンされたときの動作
上記構成において、コンデンサＣ１に短絡故障が生じている状態でＩＧＳＷがオンされたときの動作は、次のようなものとなる。なお、この場合、ＩＧＳＷがオンされてから、スイッチング素子１８がオンされるまでの動作は、正常時における動作と同様である。

ただし、この場合、スイッチング素子１８がオンされると、「バッテリ２→ダイオードＤ１→オン状態のスイッチング素子１８→短絡故障しているコンデンサＣ１→グランド」という通電経路が形成される。この通電経路は、電源とグランドを短絡する経路であり、過大な短絡電流が流れるおそれがある。しかし、上記構成では、開閉部１５の過電流制限部１９の機能により、スイッチング素子１８に流れる電流が過電流制限値以下となるように制限されるため、上記過大な短絡電流が流れ続けることが阻止される。

［５］ダイオードＤ２の短絡故障発生時にＩＧＳＷがオフされたときの動作
上記構成において、ダイオードＤ２に短絡故障が生じている状態でＩＧＳＷがオフされたときの動作について、図３を参照して説明する。なお、この場合、起動時およびＩＧＳＷがオンされたときの動作は、正常時における動作と同様である。

ただし、この場合、時刻ｔ３において、ＩＧＳＷがオフされてスイッチＳ１、Ｓ２がオフとなった際、第２判定信号Ｓｃはロウレベルに転じるが、第１判定信号Ｓｂはハイレベルのままとなる。なぜなら、この場合、ノードＮ１には、短絡故障したダイオードＤ２およびオン状態のスイッチング素子１８を介してダイオードＤ１のカソードの電圧、つまりバッテリ２の電圧に相当する電圧が印加されている。

そのため、たとえスイッチＳ１がオンされたとしても、ノードＮ１の電圧、つまり第１判定信号Ｓｂのレベルは、ロウレベルとはならず、ハイレベルのまま維持されることになる。このように、第１判定信号Ｓｂがハイレベルに維持されているため、起動回路７から出力される起動信号Ｓａは、ロウレベルのままとなる。

しかし、このとき、第１判定信号Ｓｂおよび第２判定信号Ｓｃのレベルが不一致となるため、マイコン１３の比較器２２から出力される信号Ｓｄがハイレベルに転じる。これにより、電源回路４の動作が停止されるとともに、駆動回路８からハイレベルの駆動信号が出力されてスイッチング素子１８がオフ状態に転じ、バッテリ２から半導体集積回路３の端子Ｐ１への電源供給は断たれる。このような一連の動作により、半導体集積回路３は、ダイオードＤ２に短絡故障が生じている状態でも、ＩＧＳＷがオフされることで、スタンバイ電源６だけが動作するスリープ状態へと移行する。

以上説明した本実施形態の構成では、ＥＣＵに設けられた半導体集積回路３に接続されるコンデンサＣ１およびダイオードＤ２の短絡故障への対策が施されている。以下、このような対策が施された本実施形態により得られる効果について、同対策が施されていない構成（以下、比較例と呼ぶ）と対比して説明する。

図４に示すように、比較例の電源供給装置１０１は、電源供給装置１に対し、開閉部１５、抵抗Ｒ１および動作制御部１７が削除されている点、判定部１６に代えて判定部１０２を備えている点などが異なる。この場合、ダイオードＤ１のおよびダイオードＤ２の各カソードが直接接続されている。

判定部１０２は、判定部１６に対し、第２判定部２１が削除されている点などが異なる。比較例の半導体集積回路１０３は、半導体集積回路３に対し、駆動回路８が削除されている点などが異なる。また、比較例のマイコン１０５は、マイコン１３に対し、比較器２２が削除されている点などが異なる。

比較例の構成において、半導体集積回路１０３は、ＩＧＳＷがオンされるとウェイクアップ状態となるが、このときにコンデンサＣ１が短絡故障していると、バッテリ２からダイオードＤ１および短絡状態のコンデンサＣ１を介して過大な短絡電流が流れてしまう。この場合、上記短絡電流が流れる通電経路を遮断することができないため、上述した過大な短絡電流、つまり過電流が流れ続けることになる。

このような過電流への対策として、本実施形態の構成において、例えば、端子Ｐ２の電圧を検出し、その検出された電圧がグランドの電位（０Ｖ）に近い電圧値であるときに、動作制御部１７により電源供給経路が開くようにスイッチング素子１８の動作を制御することで、上記過電流が流れる電流経路を遮断することが考えられる。しかし、このような対策では、上記電流経路が遮断される前に流れた過電流によりＥＣＵまたは半導体集積回路３が故障してしまう可能性がある。

そこで、本実施形態の電源供給装置１が備える開閉部１５は、過電流制限機能を有するＩＰＤとして構成されており、スイッチング素子１８に流れる電流を過電流制限値以下となるように制限する過電流制限部１９を備えている。このような構成によれば、コンデンサＣ１が短絡故障している状態でウェイクアップ状態に移行した場合またはウェイクアップ状態のときにコンデンサＣ１が短絡故障した場合でも、上記した電流経路に流れる電流が過電流制限値以下となるように制限される、つまり過電流が流れる電流経路が瞬時に遮断されることになる。

このように、本実施形態の構成によれば、過電流によってＥＣＵまたは半導体集積回路３が故障することを防止できる。したがって、本実施形態によれば、ＥＣＵに設けられた半導体集積回路３に接続されるコンデンサＣ１の短絡故障への対策を行うことができるという優れた効果が得られる。

また、比較例の構成では、逆接防止用のダイオードＤ２が短絡故障した場合、ウェイクアップ状態からスリープ状態への移行ができなくなる問題が生じるおそれがある。つまり、比較例の構成では、ダイオードＤ２が短絡故障すると、バッテリ２からダイオードＤ１および短絡故障したダイオードＤ２を介してノードＮ１へと至る給電経路が形成される。そうすると、第１判定部２０から出力される第１判定信号Ｓｂのレベルは、ＩＧＳＷのオンオフにかかわらず、バッテリ２の電圧レベルに対応した第１レベルとなる。

このため、ＩＧＳＷがオフされたとしても、半導体集積回路１０３は、第１判定信号Ｓｂのレベルが第２レベルに変化しないことから、スリープ状態に移行することができず、ＩＧＳＷがオフのときに消費電流を低減することができなくなってしまう。なお、このような問題は、比較例の構成に対し、本実施形態と同様の開閉部１５および動作制御部１７を追加した構成でも同様に発生する。

すなわち、上記構成では、ＩＧＳＷがオンされてウェイクアップ状態に移行すると、ダイオードＤ１、オンされたスイッチング素子１８および短絡故障しているダイオードＤ２を介してバッテリ２からノードＮ１へと至る給電経路が形成される。そのため、上記構成では、比較例と同様、第１判定部２０から出力される第１判定信号Ｓｂのレベルは、ＩＧＳＷのオンオフにかかわらず、第１レベルとなる。

このため、上記構成では、ＩＧＳＷがオフされたとしても、動作制御部１７は、判定部１６によりＩＧＳＷがオンであると判定されていると判断し、電源供給経路を閉じるように開閉部１５の動作を制御してしまう。つまり、この場合も、ＩＧＳＷがオフされても、スリープ状態に移行することができず、ＩＧＳＷがオフのときに消費電流を低減することができなくなる。

そこで、本実施形態の構成では、判定部１６を同様の判定を行う第１判定部２０および第２判定部２１を備えた構成、つまり２重系の構成とし、さらに、第１判定信号Ｓｂおよび第２判定信号Ｓｃを比較し、それらのレベルが一致しないと判断すると、動作制御部１７に対して強制オフ信号であるハイレベルの信号Ｓｄを出力するマイコン１３が設けられている。そして、動作制御部１７は、ハイレベルの信号Ｓｄが与えられると、第１判定信号Ｓｂのレベルに基づく判断の結果にかかわらず、電源供給経路が開くように開閉部１５の動作を強制的に制御する。

上記構成によれば、逆接防止用のダイオードＤ２が短絡故障している場合、ウェイクアップ状態であるときにＩＧＳＷがオフされると、第１判定信号Ｓｂおよび第２判定信号Ｓｃのレベルが不一致となってハイレベルの信号Ｓｄが出力され、動作制御部１７により電源供給経路が開くように開閉部１５の動作が強制的に制御される。このように、上記構成によれば、逆接防止用のダイオードＤ２が短絡故障している場合でも、ウェイクアップ状態であるときにＩＧＳＷがオフされると、スリープ状態へと移行することができ、ＩＧＳＷのオフ時における消費電流の低減を図ることができる。

（第２実施形態）
以下、第２実施形態について図５を参照して説明する。
図５に示すように、本実施形態の電源供給装置３１は、第１実施形態の電源供給装置１に対し、強制オフ制御部の構成が異なる。すなわち、本実施形態の半導体集積回路３２は、第１実施形態の半導体集積回路３に対し、コンパレータ３３、電圧源３４および端子Ｐ３１、Ｐ３２が追加されている点などが異なる。また、本実施形態のマイコン３５は、第１実施形態のマイコン１３に対し、比較器２２に代えて比較器３６を備えている点などが異なる。

コンパレータ３３の非反転入力端子には、端子Ｐ３１を介して入力される第１判定信号Ｓｂが与えられる。また、コンパレータ３３の反転入力端子には、電圧源３４により生成される基準電圧信号が与えられる。このような構成によれば、コンパレータ３３の出力信号は、第１判定信号Ｓｂと同様に変化する２値の信号となる。なお、以下では、コンパレータ３３の出力信号のことを、第１判定信号Ｓｂ’と称することとする。

第１判定信号Ｓｂ’は、半導体集積回路３２の端子Ｐ３２およびマイコン３５の端子Ｐ１０を介して比較器３６に与えられる。比較器３６は、第１判定信号Ｓｂ’および第２判定信号Ｓｃを比較する。なお、この場合、正常時にＩＧＳＷがオンされた際の第１判定信号Ｓｂ’および第２判定信号Ｓｃの各信号レベルが同程度になるように、抵抗Ｒ２～Ｒ５の各抵抗値、コンパレータ３３の電源電圧、基準電圧信号の電圧値などが設定されている。

比較器３６は、第１実施形態の比較器２２と同様の信号Ｓｄを出力する。すなわち、比較器３６は、第１判定信号Ｓｂ’および第２判定信号Ｓｃのレベルが一致したときにはロウレベルの信号Ｓｄを出力し、それらのレベルが一致しないときにはハイレベルの信号Ｓｄを出力する。このように、本実施形態では、マイコン３５と、半導体集積回路３２の内部に設けられたコンパレータ３３および電圧源３４とにより、駆動回路８に対して強制オフ信号を出力する強制オフ制御部３７が構成されている。

以上説明した本実施形態の構成によっても、逆接防止用のダイオードＤ２が短絡故障すると、第１判定信号Ｓｂ’および第２判定信号Ｓｃのレベルが不一致となり、強制オフ制御部３７から強制オフ信号に相当するハイレベルの信号Ｓｄが出力される。したがって、本実施形態によっても、第１実施形態と同様、ダイオードＤ２が短絡故障している場合であっても、ＩＧＳＷがオフされることでスリープ状態へと移行することができ、ＩＧＳＷのオフ時における消費電流の低減を図ることができる。このように、本実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果が得られる。

（第３実施形態）
以下、第３実施形態について図６を参照して説明する。
図６に示すように、本実施形態の電源供給装置４１は、第１実施形態の電源供給装置１に対し、強制オフ制御部の構成が異なる。すなわち、本実施形態の強制オフ制御部に相当するマイコン４２は、半導体集積回路４３との間で行うシリアル通信を用いて、強制オフ信号を動作制御部１７に対して出力するようになっている。

具体的には、マイコン４２の比較器２２から出力される信号Ｓｄは、通信部１４に与えられる。通信部１４は、信号Ｓｄが示す内容（信号レベルの変化）を、シリアル通信を介して送信するデータの一部として半導体集積回路４３の通信部９へと送信する。半導体集積回路４３の通信部９は、マイコン４２からシリアル通信を介して送信されたデータに基づいて、信号Ｓｄが示す内容を取得し、信号Ｓｄと同様に変化する信号Ｓｄ’を電源回路４および駆動回路８へと出力する。

以上説明した本実施形態の構成によっても、逆接防止用のダイオードＤ２が短絡故障すると、強制オフ信号に相当するハイレベルの信号Ｓｄが、マイコン４２から半導体集積回路４３へと出力され、その信号Ｓｄと同様に変化する信号Ｓｄ’が動作制御部１７に与えられる。したがって、本実施形態によっても、第１実施形態と同様、ダイオードＤ２が短絡故障している場合であっても、ＩＧＳＷがオフされることでスリープ状態へと移行することができ、ＩＧＳＷのオフ時における消費電流の低減を図ることができる。このように、本実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果が得られる。

さらに、この場合、強制オフ信号は、シリアル通信を介してマイコン４２から半導体集積回路４３へと伝達されるようになっている。そのため、マイコン４２および半導体集積回路４３には、第１実施形態の構成における端子Ｐ４、Ｐ１１に相当する強制オフ信号を送受信するための専用の端子を設ける必要がない。したがって、本実施形態によれば、このような専用の端子が省かれる分だけ、マイコン４２および半導体集積回路４３の回路規模を小さくすることができる。

（その他の実施形態）
なお、本発明は上記し且つ図面に記載した各実施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任意に変形、組み合わせ、あるいは拡張することができる。
上記各実施形態で示した数値などは例示であり、それに限定されるものではない。

上記各実施形態では、強制オフ制御部には、マイコン１３、３５、４２に設けられた構成（比較器２２、３６など）が含まれるようになっていたが、それらの構成と同様の機能を有する構成を半導体集積回路に設けるようにしてもよい。つまり、強制オフ制御部は、半導体集積回路に設けられた構成だけで構成してもよい。

上記各実施形態では、コンデンサＣ１の短絡故障への対策と、ダイオードＤ２の短絡故障への対策との双方が実施された構成となっていたが、これらの対策のうち少なくとも一方だけが実施された構成であってもよい。

本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

２…バッテリ、３、３２、４３…半導体集積回路、４…電源回路、６…スタンバイ電源、１３、４２…マイコン、１５…開閉部、１６…判定部、１７…動作制御部、１８…スイッチング素子、１９…過電流制限部、２０…第１判定部、２１…第２判定部、３７…強制オフ制御部、Ｃ１…コンデンサ、Ｄ２…ダイオード。

Claims (3)

1. 車両に搭載された直流電源（２）から前記車両に搭載された電子制御装置に設けられた半導体集積回路（３、３２、４３）に対して電源を供給する電源供給装置であって、
   前記半導体集積回路は、前記直流電源に接続される第１電源端子（Ｐ１）と、前記直流電源に接続される第２電源端子（Ｐ２）と、前記第１電源端子を介して与えられる電源の供給を受けて動作する第１電源部（４）と、前記第２電源端子を介して与えられる電源の供給を受けて動作する第２電源部（６）と、を備え、前記車両のイグニッションスイッチがオンされると前記第１電源部および前記第２電源部の双方が動作する通常の動作状態である第１動作状態に切り替えられるとともに、前記イグニッションスイッチがオフされると前記第２電源部だけが動作する前記第１動作状態よりも消費電流が低減された動作状態である第２動作状態に切り替えられる構成であり、
   前記電源供給装置は、
   前記直流電源から前記第１電源端子へと至る電源供給経路を開閉する開閉部（１５）と、
   前記第１電源端子とグランドとの間に接続されたコンデンサ（Ｃ１）と、
   前記イグニッションスイッチのオンオフを判定する判定部（１６）と、
   前記半導体集積回路の内部に設けられ、前記開閉部の動作を制御する動作制御部（１７）と、
   を備え、
   前記動作制御部は、前記第２電源部から電源供給を受けて動作するようになっており、前記判定部により前記イグニッションスイッチがオンであると判定されるときに前記電源供給経路が閉じるとともに前記判定部により前記イグニッションスイッチがオフであると判定されるときに前記電源供給経路が開くように前記開閉部の動作を制御し、
   前記開閉部は、前記電源供給経路に直列に介在するスイッチング素子（１８）と、そのスイッチング素子に流れる電流が所定の過電流制限値以下となるように制限する過電流制限部（１９）と、を備える電源供給装置。
2. 前記判定部は、
   前記イグニッションスイッチのオンオフに応じてレベルが変化する第１判定信号を出力する第１判定部（２０）と、
   前記イグニッションスイッチのオンオフに応じてレベルが変化する第２判定信号を出力する第２判定部（２１）と、
   を備え、
   前記第１判定部は、前記イグニッションスイッチに連動してオンオフされる第１スイッチを有し、前記第１スイッチがオンされると前記第１判定信号のレベルを前記直流電源の電圧レベルに対応した第１レベルにするとともに、前記第１スイッチがオフされると前記第１判定信号のレベルを前記第１レベルより低い第２レベルにし、
   前記第２判定部は、前記イグニッションスイッチに連動してオンオフされる第２スイッチを有し、前記第２スイッチがオンされると前記第２判定信号のレベルを第１レベルにするとともに、前記第２スイッチがオフされると前記第２判定信号のレベルを前記第１レベルより低い第２レベルにし、
   前記電源供給装置は、さらに、
   前記第１判定部の出力ノードと前記第１電源端子との間に、前記出力ノード側をアノードとして接続された逆接防止用のダイオード（Ｄ２）と、
   前記第１判定信号および前記第２判定信号を比較し、それらのレベルが一致しないと判断すると、前記動作制御部に対して強制オフ信号を出力する強制オフ制御部（１３、３７、４２）と、
   を備え、
   前記動作制御部は、
   前記第１判定部から出力される前記第１判定信号のレベルに基づいて前記イグニッションスイッチのオンオフを判断し、その判断結果に応じて前記開閉部の動作を制御するようになっており、
   前記強制オフ信号が与えられると、前記第１判定信号のレベルに基づく判断の結果にかかわらず、前記電源供給経路が開くように前記開閉部の動作を強制的に制御する請求項１に記載の電源供給装置。
3. 前記強制オフ制御部（４２）は、前記半導体集積回路の外部に設けられた制御装置に設けられ、
   前記制御装置および前記半導体集積回路は、シリアル通信を行うようになっており、
   前記強制オフ制御部は、前記シリアル通信を用いて前記強制オフ信号を前記動作制御部に対して出力する請求項２に記載の電源供給装置。

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