JP7172795B2 - 電源制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載される電気機器等の所定負荷に対して給電を行う電源装置の制御装置に関する。

電源装置の中には、次のように構成されたものがある。電源装置は、第１電池と第２電池と第１スイッチと第２スイッチとを有する。第１電池は、始動装置に給電する。第１スイッチは、第１電池と所定負荷との電気的な接続及び切離しを行う。第２スイッチは、第２電池と所定負荷との電気的な接続及び切離しを行う。そして、このような構成の電源装置を示す文献としては、次の特許文献１がある。

特開２０１１－２３４４７９号公報

上記の電源装置は、回路上、両スイッチのうちの少なくとも一方がＯＦＦになることにより、始動装置から第２電池が電気的に切り離される。他方、両スイッチがＯＮになると、第２電池が両スイッチを通じて始動装置に電気的に接続される。

そのため、第２スイッチにＯＮ固着故障が発生し且つ第１スイッチもＯＮになる状況下では、第２電池が両スイッチを通じて始動装置に電気的に接続される。その状態で、消費電力の大きい始動装置が作動すると、第２電池から両スイッチを通じて始動装置に大電流が流れる可能性がある。このとき、第２スイッチは、ＯＮ固着故障により電気抵抗が高くなっている可能性があるので、上記の大電流と第２スイッチの電気抵抗とにより、第２スイッチが焼損してしまうおそれがある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、第２スイッチにＯＮ固着故障が発生した場合にも、第２スイッチが焼損しないようにすることを、主たる目的とする。

第１発明の電源制御装置は、電源装置を制御する。前記電源装置は、第１電池と第２電池と第１スイッチと第２スイッチとを有する。前記第１電池は、所定量以上の電流を大電流とした場合、作動時には前記大電流が流れ得る大電流負荷に給電する。前記第１スイッチは、前記第１電池と所定負荷との電気的な接続及び切離しを行う。前記第２スイッチは、前記第２電池と前記所定負荷との電気的な接続及び切離しを行う。

前記電源装置は配線上、前記第１スイッチと前記第２スイッチとの両スイッチがＯＮになると、前記第２電池が前記両スイッチを通じて前記大電流負荷に電気的に接続される。他方、前記両スイッチのうちの少なくとも一方がＯＦＦになることにより、前記大電流負荷から前記第２電池が電気的に切り離される。

前記電源装置は、制御部と故障検出部と情報検出部とを有する。前記制御部は、前記両スイッチを制御する。前記故障検出部は、前記第２スイッチの、ＯＮの状態で固着されるＯＮ固着故障を検出する。前記情報検出部は、前記大電流負荷により行うべき動作が完了している状態になっていることを示す動作完了情報を検出する。

前記制御部は、前記第２スイッチのＯＮ固着故障が検出され且つ前記第１スイッチがＯＮである場合には、前記動作完了情報が検出されないことを条件に、前記第１スイッチをＯＦＦにしてから前記動作完了情報が検出されると前記第１スイッチをＯＮに戻すまでの一連の処理である所定フェイルセーフ処理を行う。他方、前記制御部は、前記第２スイッチのＯＮ固着故障が検出されない場合には、前記所定フェイルセーフ処理を行わない。

第１発明によれば、第２スイッチのＯＮ固着故障が検出され且つ第１スイッチがＯＮである場合に、第１スイッチをＯＦＦにすることにより、第２電池から両スイッチを通じて大電流負荷に大電流が流れるのを回避できる。そのため、上記の大電流と、ＯＮ固着故障した第２スイッチの電気抵抗とにより、第２スイッチが焼損してしまうのを回避できる。

他方、このような場合に常に第１スイッチをＯＦＦにするようにすれば、第１電池から所定負荷に給電できなくなるといった弊害が生じる。その点、本発明では、上記の場合には、作動完了情報が検出されないことを条件に第１スイッチをＯＦＦにし、動作完了情報が検出されると前記第１スイッチをＯＮに戻す。それにより、第２電池から大電流負荷に大電流が流れるおそれもないのに第１スイッチをＯＦＦにする期間を、なるべく減らして、第１電池から所定負荷へ給電できない期間を、なるべく短くすることができる。

さらに、第２スイッチのＯＮ固着故障が検出されない場合には、上記の所定フェイルセーフ処理を行わない。これによっても、必要もないのに第１スイッチをＯＦＦにして、第１電池から所定負荷へ給電できなくするのを回避できる。

第２発明は、第１発明の電源制御装置において、さらに次の構成を有している。前記制御部は、前記第２スイッチのＯＮ固着故障が検出されることを条件に、前記第１スイッチをＯＮにする第１フェイルセーフ処理を行い、前記第１フェイルセーフ処理を行っている状態において前記動作完了情報が検出されないことを条件に、前記所定フェイルセーフ処理を行う。

第２スイッチがＯＮ固着故障した際には、第２電池から、そのＯＮ固着故障した第２スイッチを通じて所定負荷へ行う給電に懸念が生じる。その点、第２発明によれば、第２スイッチにＯＮ固着故障が検出されることを条件に、第１スイッチをＯＮにする第１フェイルセーフ処理を行うことにより、第１電池から所定負荷への給電を確保できる。

しかし、この第１フェイルセーフ処理を行ったままの状態だと、大電流負荷の作動時に、第２電池から大電流負荷に大電流が流れ得る。そのため、第２発明では、この第１フェイルセーフ処理を行った状態において、動作完了情報が検出されないことを条件に、敢えて、第１フェイルセーフ処理とは真逆の、第１スイッチをＯＦＦにする所定フェイルセーフ処理を行う。これにより、なるべく第１電池から所定負荷への給電を確保しつつも、第２スイッチが焼損してしまうのを回避できる。

第１実施形態の電源制御装置を示す回路図 ＯＮ固着故障が発生した状態を示す回路図 仮に第２フェイルセーフ処理を行わなかった場合の比較例を示す回路図 第２フェイルセーフ処理を行った状態を示す回路図 フェイルセーフ処理を示すフローチャート フェイルセーフ処理による各値の推移を示すグラフ 第２実施形態の電源制御装置を示す回路図 第３実施形態の電源制御装置を示す回路図 ＯＮ固着故障が発生した状態の第２スイッチを示す回路図

次に本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。ただし、本発明は、実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して実施できる。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態の電源制御装置６０及びその周辺を示す回路図である。車両には、エンジンの他、発電機９６、始動装置９５、第１負荷９１、第２負荷９２、電源装置５０、電源制御装置６０等が設けられている。電源装置５０は、第１電池１１及び第２電池１２と、第１スイッチ２１及び第２スイッチ２２と、メカリレー３１とを備える。電源制御装置６０は、故障検出部６１と情報検出部６２と制御部６３とを有する。

始動装置９５は、エンジンを始動する装置である。始動装置９５が、本発明でいう「大電流負荷」に該当する。始動装置９５は、その作動時には、所定量以上の電流である大電流が流れ得る。発電機９６は、発電を行い、第１電池１１及び第２電池１２を充電する。第１負荷９１及び第２負荷９２は、車両に搭載されている各種電気機器や各種電子制御装置（ＥＣＵ）等である。第１負荷９１及び第２負荷９２は、始動装置９５とは別の回転電機（ＩＳＧ）等を含んでいてもよい。

次に電源装置５０について詳述する。第１電池１１は、本実施形態では鉛電池である。第１電池１１は、第１スイッチ２１、第２スイッチ２２及びメカリレー３１の開閉に関係なく、常に発電機９６と始動装置９５と第１負荷９１とに電気的に接続される。また、第１電池１１は、第１スイッチ２１及びメカリレー３１の少なくともいずれか一方がＯＮになると、第２負荷９２に電気的に接続され、第１スイッチ２１及びメカリレー３１の両方がＯＦＦになると、第２負荷９２から電気的に切り離される。

第２電池１２は、本実施形態ではリチウム電池であり、直列接続された複数の電池セルからなる。第２電池１２は、第２スイッチ２２がＯＮになると第２負荷９２に電気的に接続され、第２スイッチ２２がＯＦＦになると第２負荷９２から電気的に切り離される。また、第２電池１２は、第２スイッチ２２がＯＮの状態において、第１スイッチ２１又はメカリレー３１がＯＮになると、発電機９６と始動装置９５と第１負荷９１とに電気的に接続される。他方、第２電池１２は、第２スイッチ２２がＯＦＦになるか、又は第１スイッチ２１及びメカリレー３１の両方がＯＦＦになると、発電機９６と始動装置９５と第１負荷９１とから電気的に切り離される。

第１スイッチ２１及び第２スイッチ２２の各スイッチ２１，２２は、制御部６３からＯＮ指令を受信しない限りはＯＦＦになるノーマリＯＦＦのスイッチであり、制御部６３からＯＮ指令を受信するとＯＮになる。

詳しくは、第２スイッチ２２は、その構成要素に２つの半導体スイッチ２２ｓを有する。各半導体スイッチ２２ｓは、いずれもＭＯＳＦＥＴであり、寄生ダイオードが互いに逆向きになるように直列に接続されている。そのため、これら両方の半導体スイッチ２２ｓをＯＦＦにすれば、第２スイッチ２２に電流が流れることを完全に遮断できる。各半導体スイッチ２２ｓは、いずれも制御部６３からＯＮ指令を受信しない限りはＯＦＦとなるノーマリＯＦＦのスイッチあり、制御部６３からＯＮ指令を受信するとＯＮになる。よって、上記のとおり、第２スイッチ２２は、その全体としてノーマリＯＦＦのスイッチである。

また、第１スイッチ２１も、図示は省略しているが、第２スイッチ２２と同様に、構成要素に２つの半導体スイッチを有する。第１スイッチ２１についての説明は、上記の第２スイッチ２２についての説明と同様である。

メカリレー３１は、制御部６３からＯＦＦ指令を受信しない限りはＯＮになるノーマリＯＮのスイッチであり、制御部６３からＯＦＦ指令を受信するとＯＦＦになる。第１スイッチ２１は、エンジン停止中にはＯＮになることにより、第１電池１１から第２負荷９２への暗電流の給電を確保する。

次に電源制御装置６０について詳述する。制御部６３は、第１スイッチ２１と第２スイッチ２２とメカリレー３１とを制御する。詳しくは、制御部６３は、ノーマリＯＦＦの第１スイッチ２１にＯＮ指令を送信することにより第１スイッチ２１をＯＮにする。また、制御部６３は、ノーマリＯＦＦの第２スイッチ２２にＯＮ指令を送信することにより第２スイッチ２２をＯＮにする。また、制御部６３は、ノーマリＯＮのメカリレー３１にＯＦＦ指令を送信することによりメカリレー３１をＯＦＦにする。

故障検出部６１は、第２スイッチ２２の、ＯＮの状態で固着されるＯＮ固着故障を検出する。詳しくは、故障検出部６１は、第２スイッチ２２がＯＦＦに制御されるべき期間に、第２スイッチ２２のソース電圧を検出する。

そのソース電圧は、第２スイッチ２２を構成する２つの半導体スイッチ２２ｓどうしの間にある被検出部分６１ａの電位とグランド電位との差である。第２スイッチ２２がＯＮ固着故障していない状態において、第２スイッチ２２がＯＦＦに制御されている状態では、被検出部分６１ａの電位は約ゼロになる。

他方、例えば、第２スイッチ２２の第２電池１２側（図において下側）の半導体スイッチ２２ｓがＯＮ固着故障すれば、被検出部分６１ａの電位が第２電池１２のプラス端子の電位になることにより、ソース電圧が上がる。また例えば、第１スイッチ２１及びメカリレー３１の少なくてもいずれか一方がＯＮの状態において、第２スイッチ２２の第１電池１１側（図において上側）の半導体スイッチ２２ｓがＯＮ固着故障すれば、被検出部分６１ａの電位が第１電池１１のプラス端子の電位になることにより、ソース電圧が上がる。

よって、第２スイッチ２２は、いずれの半導体スイッチ２２ｓがＯＮ固着故障してもソース電圧が上がる。そのソース電圧を，故障検出部６１が検出して、その情報を制御部６３に送信する。

制御部６３は、故障検出部６１から受信した情報に基づいて、第２スイッチ２２がＯＮ固着故障か否かを判定する。詳しくは、第２スイッチ２２が制御部６３からＯＦＦ指令を受信しているＯＦＦ指令受信時において、故障検出部６１により検出されたソース電圧が所定の判定値以上である期間が、所定の判定時間以上であれば、第２スイッチ２２がＯＮ固着故障であると判定する。他方、それ以外の場合は、第２スイッチ２２がＯＮ固着故障ではないと判定する。

制御部６３は、第２スイッチ２２がＯＮ固着故障であると判定した場合、フェイルセーフ処理Ａを行う。そのフェイルセーフ処理Ａは、まず、第１フェイルセーフ処理Ａ１を行い、さらに必要に応じて第２フェイルセーフ処理Ａ２を行うものである。他方、制御部６３は、第２スイッチ２２がＯＮ固着故障であると判定しない場合、第１フェイルセーフ処理Ａ１及び第２フェイルセーフ処理Ａ２のいずれも行わない。

第１フェイルセーフ処理Ａ１は、第２スイッチ２２のＯＮ固着故障が検出されたことを条件に、第１スイッチ２１に対してＯＮ信号の送信を開始して、第１スイッチ２１をＯＮに固定する処理である。これにより、第１電池１１から第２負荷９２への給電を確保する。その理由を以下に説明する。

第２スイッチ２２は、ＯＮ固着故障により電気抵抗が上がってしまっている可能性がある。その電気抵抗によるドロップ電圧により、第２電池１２から第２負荷９２へ充分な電圧を給電できないおそれがあるからである。また、第２電池１２から、電気抵抗が上がった状態の第２スイッチ２２を通じて第２負荷９２へ電流が流れることにより、第２スイッチ２２の状態が悪化したり、第２スイッチ２２の電気抵抗で電力が無駄に消費されたりするおそれがある。それらを回避するためである。

第１フェイルセーフ処理Ａ１では、第１スイッチ２１をＯＮに固定するのに伴い、メカリレー３１をＯＦＦに固定する。さらに、このとき、制御部６３は、既にＯＮ固着されている第２スイッチ２２に対しても、ＯＮ指令の送信を開始して、第２スイッチ２２をＯＮに固定する。その理由を以下に説明する。

本実施形態のように、第２スイッチ２２がその構成要素に２つの半導体スイッチ２２ｓを有する場合、２つの半導体スイッチ２２ｓのうちの一方のみがＯＮ固着故障する場合が大半を占める。２つ同時に故障する確率は極めて低いからである。そして、２つの半導体スイッチ２２ｓのいずれが故障した場合でも、上記のとおり、被検出部分６１ａの電位が上がる。その電位が故障検出部６１により検出されると、制御部６３は、第２スイッチ２２がＯＮ固着故障したと判定する。そのため、制御部６３は、どちらの半導体スイッチ２２ｓがＯＮ固着故障したかまでは、判定することができない。

そして、寄生ダイオードが逆向きである２つの半導体スイッチ２２ｓの一方の半導体スイッチ２２ｓのみがＯＮ固着故障した場合において、第２スイッチ２２をＯＦＦに制御しようとした場合には、次の状態に陥る。すなわち、ＯＮ固着故障した半導体スイッチ２２ｓがＯＮのまま、他方の半導体スイッチ２２ｓのみがＯＦＦになる。その場合、第２スイッチ２２は、ＯＦＦになった半導体スイッチ２２ｓの寄生ダイオードの反対方向には通電不能になるが、その寄生ダイオードの方向には通電可能になる。そのため、充電及び放電のうちの一方はできるが他方はできないといった状態になる。

よって、本実施形態では、上記のとおり、第１フェイルセーフ処理Ａ１と同時に、第２スイッチ２２にもＯＮ指令を送信して、第２スイッチ２２を構成する両方の半導体スイッチ２２ｓをＯＮに固定する。以上の第１フェイルセーフ処理Ａ１により、第１スイッチ２１と第２スイッチ２２との両スイッチ２１，２２がＯＮに固定される。

情報検出部６２は、次に示す、動作完了情報と電圧情報と作動予測情報とを検出して、制御部６３に送信する。

動作完了情報は、始動装置９５が既に作動してエンジンがかかっていることを示す情報である。作動完了情報は、例えば、エンジン回転数（アイドリング時の回転数以上にまで上昇）や、始動装置９５の回転数や、始動装置９５の出力（電流）から、エンジンが始動したと判定することにより、取得できる。

電圧情報は、第１電池１１の電圧Ｖ１と第２電池１２の電圧Ｖ２とに関する情報である。詳しくは、第１電池１１の電圧Ｖ１は、始動装置９５の作動により第１電池１１から始動装置９５に大電流が流れて、その大電流と第１電池１１の内部抵抗とにより第１電池１１の端子間電圧が降下したとする状態において、なると予想される当該端子間電圧である。他方、第２電池１２の電圧Ｖ２は、現在の、すなわち始動装置９５が作動する前の第２電池１２の端子間電圧である。

第１電池１１の電圧Ｖ１の予測は、例えば、第１電池１１の内部抵抗と、始動装置９５の作動時に使用されると予想される電流から、第１電池１１のドロップ電圧を予測することにより、行うことができる。例えば、第１電池１１の内部抵抗が５ｍΩであり、始動装置９５の作動時に使用されると予想される電流が５００Ａであるの場合、第１電池１１のドロップ電圧は、０．００５Ω×５００Ａ＝２．５Ｖとなる。

作動予測情報は、始動装置９５が作動する兆候があることを示す情報である。この作動予測情報は、例えば、ブレーキが押下されたことや、プッシュスタートボタンが押下されたこと等を検出することにより、取得することができる。

第２フェイルセーフ処理Ａ２は、第１スイッチ２１をＯＮにする第１フェイルセーフ処理Ａ１が行われている状態において、次の第１～第３の要件が全て満たされることを条件に、実行される。第１の要件は、動作完了情報が検出されないことである。第２条件は、電圧情報において、第１電池１１の電圧Ｖ１よりも第２電池１２の電圧Ｖ２の方が高いことである。第３要件は、作動予測情報が検出されることである。第２フェイルセーフ処理Ａ２は、第１スイッチ２１をＯＦＦにしてから、動作完了情報が検出されると第１スイッチ２１をＯＮに戻すまでの一連の処理である。その第２フェイルセーフ処理Ａ２により、第１スイッチ２１がＯＦＦの状態で始動装置９５が作動することになる。

図２は、第２スイッチ２２がＯＮ固着故障して、そのＯＮ固着故障が故障検出部６１により検出された状態を示す回路図である。この場合、制御部６３は、上記の第１フェイルセーフ処理Ａ１を実行する。これにより、両スイッチ２１，２２がＯＮになる。そのため、第２電池１２が始動装置９５に電気的に接続される。

図３は、図２に示す状態から、仮に第２フェイルセーフ処理Ａ２を行わなかった場合の比較例を示す回路図である。この場合、第２電池１２が始動装置９５に電気的に接続されたまま、始動装置９５が作動することになる。ただし、この場合においても、第１電池１１の電圧Ｖ１の方が第２電池１２の電圧Ｖ２よりも高い場合は、図に示す矢印とは違い、主に第１電池１１から始動装置９５に電流が流れ、第２電池１２から始動装置９５にはさほど電流は流れない。しかし、第１電池１１が消耗している状態等、第１電池１１の電圧Ｖ１よりも第２電池１２の電圧Ｖ２の方が高い場合には、図に矢印で示すように、主に第２電池１２から始動装置９５に電流が流れる。そのため、両スイッチ２１，２２を通じて始動装置９５に大電流が流れる。そのため、ＯＮ固着故障により電気抵抗が高くなっているおそれがある第２スイッチ２２が、焼損してしまうおそれがある。

図４は、図２に示す状態から、上記第１～第３の要件が全て満たされると、第２フェイルセーフ処理Ａ２を行う本実施形態の場合を示す回路図である。本実施形態の場合、第２フェイルセーフ処理Ａ２が行われることにより、第１スイッチ２１をＯＦＦにした状態で始動装置９５が作動することになる。そのため、図４に矢印で示すように、第１電池１１から始動装置９５に電流が流れ、第２電池１２から始動装置９５に電流が流れることはない。そのため、第２スイッチ２２が大電流で焼損してしまうのを回避できる。

図５は、以上に示したフェイルセーフ処理Ａを示すフローチャートである。まず、制御部６３は、第２スイッチ２２をＯＦＦに制御している状況下（Ｓ１０１）において、第２スイッチ２２のソース電圧が判定値Ｖｊ以上である時間Ｔｘが所定の判定時間Ｔｊ以上、継続したか否かを判定する（Ｓ１０２）。判定時間Ｔｊ以上継続していないと判定した場合（Ｓ１０２：ＮＯ）、第２スイッチ２２は正常であるとして、フェイルセーフ処理Ａを終了する。他方、判定時間Ｔｊ以上継続していると判定した場合（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、第２スイッチ２２のＯＮ固着故障が生じたと判定して（Ｓ１０３）、第１フェイルセーフ処理Ａ１を行う（Ｓ１１０）。すなわち、第１スイッチ２１をＯＮに固定して、第１電池１１から第２負荷９２への給電を確保する。また、これに伴い、メカリレー３１をＯＦＦに固定し、既にＯＮ固着故障している第２スイッチ２２もＯＮに固定する。

次に、制御部６３は、始動装置９５の動作完了情報があるか否かを判定する（Ｓ１１１）。動作完了情報がある場合（Ｓ１１１：ＹＥＳ）、既にエンジンがかかっており、始動装置９５を作動することはないとして、第１スイッチ２１をＯＮに固定したまま、フェイルセーフ処理Ａを終了する。

他方、始動装置９５の動作完了情報がない場合（Ｓ１１１：ＮＯ）、始動装置９５が作動し得るとして、始動装置９５の作動予想情報があるか否かを判定する（Ｓ１１２）。作動予想情報がない場合（Ｓ１１２：ＮＯ）、Ｓ１１２の判定を所定周期で繰り返す。他方、作動予想がある場合（Ｓ１１２：ＹＥＳ）、第１電池１１の電圧Ｖ１よりも第２電池１２の電圧Ｖ２の方が高いか否かを判定する（Ｓ１１３）。

第１電池１１の電圧Ｖ１よりも第２電池１２の電圧Ｖ２の方が低い場合（Ｓ１１３：ＮＯ）、たとえ始動装置９５が作動しても、第２電池１２から始動装置９５に大電流が流れることはない。また逆に、第１電池１１の電圧Ｖ１よりも第２電池１２の電圧Ｖ２の方が低い状態で、第１スイッチ２１をＯＦＦにしてしまうと、第２負荷９２への電源失陥につながるおそれがある。そのため、第１スイッチ２１をＯＮに固定する第１フェイルセーフ処理Ａ１を維持したまま、フェイルセーフ処理Ａを終了する。

ここで、第１電池１１の電圧Ｖ１は、上記のとおり始動装置９５の始動時になると予想される電圧である。他方、第２電池１２の電圧Ｖ２は、上記のとおり現在の電圧である。このように、単に現在の第１電池１１の電圧Ｖ１と現在の第２電池１２の電圧Ｖ２とを比較するのではなく、始動装置９５の作動時における電圧低下後の第１電池１１の電圧Ｖ１を予測し、それと現在の第２電池１２の電圧Ｖ２とを比較することにより、第２電池１２からの電流の持出をより確実に防止できる。これにより、第２スイッチ２２に電流が流れるリスクをより低減できる。

他方、Ｓ１１３で、第１電池１１の電圧Ｖ１よりも第２電池１２の電圧Ｖ２の方が高いと判定した場合（Ｓ１１３：ＹＥＳ）、このままでは、第２電池１２から始動装置９５に大電流が持ち出されるおそれがあるとして、第２フェイルセーフ処理Ａ２を行う（Ｓ１２０～１２２）。具体的には、まず、第１スイッチ２１をＯＦＦにする（Ｓ１２０）。

次に、始動装置９５の動作完了情報があるか否かを判定する（Ｓ１２１）。動作完了情報がない場合（Ｓ１２１：ＮＯ）、Ｓ１２１の判定を所定周期で繰り返す。他方、動作完了情報がある場合（Ｓ１２１：ＹＥＳ）、始動装置９５の作動が終了したとして、第１スイッチ２１をＯＮに戻して（Ｓ１２２）、フェイルセーフ処理Ａを終了する。

図６（ａ）～（ｋ）は、以上に示したフェイルセーフ処理Ａによる各値の推移を示すグラフである。なお、各図に示す破線の太線は、第１フェイルセーフ処理Ａ１のみを行い、第２フェイルセーフ処理Ａ２を行わなかった場合の比較例の各値の推移を示すグラフである。実線の太線のみが示され、破線の太線が示されていないグラフについては、実線の太線と破線の太線とが重なっている。

図６（ａ）は、第２スイッチ２２に対する指令を示すグラフである。図６（ｂ）は、第２スイッチ２２のソース電圧を示すグラフである。図６（ｃ）は、第１スイッチ２１のＯＮ、ＯＦＦの状態を示すグラフである。図６（ｄ）は、第２スイッチ２２のＯＮ、ＯＦＦの状態を示すグラフである。図６（ｅ）は、メカリレー３１のＯＮ、ＯＦＦの状態を示すグラフである。図６（ｆ）は、第１電池１１の電圧Ｖ１と、第２電池１２の電圧Ｖ２とを示すグラフである。

図６（ｇ）は、始動装置９５に流れる電流の推移を示すグラフである。図６（ｈ）は、第２負荷９２に流れる電流の推移を示すグラフである。図６（ｉ）は、第１スイッチ２１に流れる電流の推移を示すグラフである。図６（ｊ）は、第２スイッチ２２に流れる電流の推移を示すグラフである。図６（ｋ）は、メカリレー３１に流れる電流の推移を示すグラフである。

第２スイッチ２２に対する指令がＯＦＦの状態において、第１時点ｔ１でＯＮ固着故障が発生すると、図６（ｊ）に示すように、第１時点ｔ１から、第２スイッチ２２に電流が流れるようになる。その分だけ、図６（ｋ）に示すように、第１時点ｔ１から、メカリレー３１に流れる電流が減る。そして、図６（ｂ）に示すように、第２スイッチ２２に流れるソース電圧が判定値Ｖｊ以上の状態が、判定時間Ｔｊ以上継続すると、第２時点ｔ２において、第２スイッチ２２がＯＮ固着故障していると判定される（Ｓ１０３：ＹＥＳ）。

それにより、図６（ｃ）（ｉ）に示すように、第２時点ｔ２から第１スイッチ２１をＯＮに固定する第１フェイルセーフ処理Ａ１が行われる（Ｓ１１０）。これに伴い、図６（ｊ）に示すように、第２時点ｔ２から、第２スイッチ２２はＯＮに固定され、図６（ｅ）（ｋ）に示すように、第２時点ｔ２から、メカリレー３１はＯＦＦに固定される。

その後の第３時点ｔ３で、始動装置９５の作動予測情報があると（Ｓ１１２：ＹＥＳ）、図６（ｆ）に示すように、第１電池１１の電圧Ｖ１よりも第２電池１２の電圧Ｖ２の方が高いこと（Ｓ１１３：ＹＥＳ）を条件に、第３時点ｔ３から第２フェイルセーフ処理Ａ２（Ｓ１２０～Ｓ１２２）が行われる。

詳しくは、まず、図６（ｃ）に実線の太線で示すように、第３時点ｔ３で、第１スイッチ２１がＯＦＦになる。そのため、第３時点ｔ３の後に、図６（ｇ）に示すように、始動装置９５が作動しても、第２電池１２から始動装置９５に大電流が持ち出されることはない。そのため、図６（ｉ）（ｊ）に実線の太線で示すように、両スイッチ２１，２２に大電流が流れることはない。その後の第４時点ｔ４で、始動装置９５の動作完了情報が検出されると（Ｓ１２１：ＹＥＳ）、第１スイッチ２１がＯＮに戻される。

他方、比較例の場合は、第３時点ｔ３の後も、図６（ｃ）に破線の太線で示すように、第２フェイルセーフ処理Ａ２が行われず、第１スイッチ２１がＯＮに維持される。そのため、第３時点ｔ３の後に、図６（ｇ）に示すように、始動装置９５が作動すると、第２電池１２から始動装置９５に大電流が持ち出されて、図６（ｉ）（ｊ）に破線で示すように、両スイッチ２１，２２に大電流が流れる。

本実施形態によれば、次の効果が得られる。第２スイッチ２２がＯＮ固着故障であると判定した際には、第１スイッチ２１をＯＮに固定する第１フェイルセーフ処理Ａ１を行う。それにより、第１電池１１から第２負荷９２への給電を確保できる。

しかし、このように第１スイッチ２１をＯＮに固定したままでは、始動装置９５の作動時に、第２電池１２から両スイッチ２１，２２を通じて始動装置９５に大電流が流れて、第２スイッチ２２が焼損してしまうおそれがある。

その点、本実施形態では、第１フェイルセーフ処理Ａ１を行っている状態において、第１～第３の要件すべてを満たすことを条件に、第１スイッチ２１をＯＦＦにしてからＯＮに戻す第２フェイルセーフ処理Ａ２を行う。それにより、第１スイッチ２１がＯＦＦの状態で始動装置９５が作動するようにできる。そのため、第２電池１２から両スイッチ２１，２２を通じて始動装置９５に大電流が流れるのを回避できる。

しかも、このように、第２フェイルセーフ処理Ａ２を行う期間を、第１～第３の要件すべてを満たす期間に限定することで、必要もないのに第１スイッチ２１をＯＦＦにする期間をなるべく減らして、第１電池１１から第２負荷９２へ給電できなくなる期間を、なるべく短くすることができる。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。なお、以下の実施形態では、それ以前の実施形態のものと同一の又は対応する部材等は、同一の符号を付して説明する。本実施形態は、第１実施形態をベースに、これと異なる点を中心に説明する。

図７は、第２実施形態の電源制御装置６０及びその周辺を示す回路図である。電源装置５０は、第１実施形態でいう発電機９６は有しておらず、代わりにそれとは別の発電機９９を有する。さらに、電源装置５０は、第１実施形態の構成に加えて、第３スイッチ２３と第４スイッチ２４と第２メカリレー３３とを有する。第３スイッチ２３は、第１電池１１と発電機９９との電気的な接続及び切離しを行う。第４スイッチ２４は、第２電池１２と発電機９９との電気的な接続及び切離しを行う。

なお、図７では、図１と比べて、第１スイッチ２１、第２スイッチ２２、メカリレー３１、及び第２負荷９２の位置が異なるが、それらと他の部材との電気的な接続関係は、図１の場合と同様である。

第４スイッチ２４は、第２スイッチ２２の場合と同様に、２つの半導体スイッチ２４ｓを有する。第３スイッチ２３も、第１スイッチ２１の場合と同様に、２つの半導体スイッチ２２ｓを備える。第２メカリレー３３は、ノーマリＯＮのリレーであり、第３スイッチ２３と並列に設けられている。

制御部６３は、第１スイッチ２１、第２スイッチ２２、メカリレー３１に加え、第３スイッチ２３、第４スイッチ２４、第２メカリレー３３を制御する。

故障検出部６１は、第２スイッチ２２のソース電圧に加え、第４スイッチ２４のソース電圧も検出する。そして、制御部６３は、第２スイッチ２２のソース電圧から第２スイッチ２２のＯＮ固着故障を検出するのに加え、第４スイッチ２４のソース電圧から第４スイッチ２４のＮ固着故障を検出する。

第３スイッチ２３及び第４スイッチ２４についての説明は、第１実施形態における第１スイッチ及び第２スイッチ２２についての説明において、「第１スイッチ２１」を「第３スイッチ２３」に読み替え、「第２スイッチ２２」を「第４スイッチ２４」に読み替えると共に、「第２負荷９２」を「発電機９９」に読み替えて略同様である。第４スイッチ２４がＯＮ固着故障した際に、第３スイッチ２３をＯＮにする第１フェイルセーフ処理Ａ１を行う理由は、発電機９９からの給電先として、ＯＮ固着故障した第４スイッチ２４を通じての第２電池１２以外に、第１電池１１を確保するためである。

本実施形態によれば、第１実施形態と同様に、第２スイッチ２２の焼損を防止することができる。さらに、それと同様のメカニズムで、第４スイッチ２４の焼損を防止することができる。

［第３実施形態］
次に第３実施形態について説明する。本実施形態については、第１実施形態をベースにこれと異なる点を中心に説明する。

図８は、第３実施形態の電源制御装置６０を示す回路図である。第２スイッチ２２は、直列に接続された２つずつの半導体スイッチ２２ｓが２並列に接続された計４つの半導体スイッチ２２ｓを有している。直列に接続された各２つの半導体スイッチ２２ｓは、寄生ダイオードの向きを互いに反対に向けて接続されている。

図９は、第２スイッチ２２を示す回路図である。本実施形態では、図９（ａ）に示すように、第２スイッチ２２のいずれかの列（図では左側）にＯＮ固着故障が検出されると、第２スイッチ２２を構成する４つすべての半導体スイッチ２２ｓにＯＮ指令を出して、図９（ｂ）に示すように、４つ全ての半導体スイッチ２２ｓをＯＮに固定する。これにより、ＯＮ固着故障が検出されていない列（図では右側）からも電流が流れるようになる。

本実施形態によれば、次の効果が得られる。もし仮に図９（ａ）に示すように、ＯＮ固着故障した側の列のみから電流が流れる場合には、ＯＮ固着故障した半導体スイッチ２２ｓの電気抵抗により、第２スイッチ２２全体の電気抵抗が大きくなるおそれがある。その点、本実施形態では、片側の列にＯＮ固着故障が検出された場合には、ＯＮ固着故障が検出されていない他方の列もＯＮに固定する。その他方の列から主に電流が流れることにより、第２スイッチ２２全体の電気抵抗が大きくなるのを抑えることができる。

［他の実施形態］
以上の実施形態は、例えば次のように変更して実施することができる。始動装置９５とは別に、アイドリングストップ等の際のエンジンの再始動を行うＩＳＧを設け、当該ＩＳＧを、第１負荷９１の１つとしてもよい。そして、電源制御装置６０は、始動装置９５の作動に対して行うのと同様に、ＩＳＧの作動に対しても第２フェイルセーフ処理Ａ２を行うようにしてよい。この場合には、ＩＳＧも本発明でいう「大電流負荷」に該当する。

リアガラス等の曇り止めを行う電熱線やエアコン等を第１負荷９１の１つとしてもよい。そして、電源制御装置６０は、始動装置９５の作動に対して行うのと同様に、電熱線やエアコン等の作動に対しても第２フェイルセーフ処理Ａ２を行うようにしてよい。この場合には、電熱線やエアコン等も本発明でいう「大電流負荷」に該当する。

車両を、障害者用の車両にして、障害者又は車いすを持ち上げるリフトを、第１負荷９１の１つとして設けてもよい。そして、電源制御装置６０は、始動装置９５の作動に対して行うのと同様に、リフトの作動に対しても第２フェイルセーフ処理Ａ２を行うようにしてよい。この場合には、リフトも本発明でいう「大電流負荷」に該当する。

また、第１実施形態及び第３実施形態において、第１スイッチ２１を、第３実施形態の第２スイッチ２２と同様に４つの半導体スイッチ２２ｓを有するスイッチにしてもよい。また、第２実施形態において、第１～第４の各スイッチ２１～２４を、第３実施形態の第２スイッチ２２と同様に４つの半導体スイッチ２２ｓを有するスイッチにしてもよい。

各実施形態において、作動予測情報が検出されているか否かを判定するステップ（Ｓ１１２）をなくしてもよい。また、各実施形態において、動作完了情報が検出されているか否かを判定するステップ（Ｓ１１１，Ｓ１２１）、及び第１電池１１の電圧Ｖ１と第２電池１２の電圧Ｖ２とを比較するステップ（Ｓ１１３）のうちのいずれか一方をなくしてもよい。それらの場合は、３つの要件のうち残った要件を満たすことを条件に、第２フェイルセーフ処理Ａ２を行うことになる。

各実施形態において、Ｓ１１３で第２電池１２の電圧Ｖ２と比較する第１電池１１の電圧Ｖ１を、第１電池１１の現在の電圧Ｖ１にしてもよい。各実施形態において、Ｓ１１３で第１電池１１の電圧Ｖ１と比較する第２電池１２の電圧Ｖ２を、始動装置９５が作動した場合において、なると推定される第２電池１２の電圧Ｖ２にしてもよい。

各実施形態において、第１フェイルセーフ処理Ａ１を行わないようにして、第１フェイルセーフ処理Ａ１を行わなくても第１スイッチ２１がＯＮになるときにのみ、第２フェイルセーフ処理Ａ２を行うようにしてもよい。ＯＮ固着故障が検出された場合のみならず、ＯＮ固着故障は検出されていないが第２スイッチ２２がＯＮである場合においても、第２フェイルセーフ処理Ａ２を行うようにしてもよい。

１１…第１電池、１２…第２電池、２１…第１スイッチ、２２…第２スイッチ、５０…電源装置、６０…電源制御装置、６１…故障検出部、６２…情報検出部、６３…制御部、９２…第２負荷、９５…始動装置、Ａ１…第１フェイルセーフ処理、Ａ２…所定フェイルセーフ処理、Ｖ１…第１電池の電圧、Ｖ２…第２電池の電圧。

Claims (8)

1. 所定量以上の電流を大電流とした場合、作動時には前記大電流が流れ得る大電流負荷（９５）に給電する第１電池（１１）と、第２電池（１２）と、前記第１電池と所定負荷（９２）との電気的な接続及び切離しを行う第１スイッチ（２１）と、前記第２電池と前記所定負荷との電気的な接続及び切離しを行う第２スイッチ（２２）とを有し、
   前記第１スイッチ及び前記第２スイッチの両スイッチがＯＮになると、前記第２電池が前記両スイッチを通じて前記大電流負荷に電気的に接続され、前記両スイッチのうちの少なくとも一方がＯＦＦになることにより、前記大電流負荷から前記第２電池が電気的に切り離されるように配線されている電源装置（５０）を、
   制御する電源制御装置（６０）において、
   前記両スイッチを制御する制御部（６３）と、前記第２スイッチの、ＯＮの状態で固着されるＯＮ固着故障を検出する故障検出部（６１）と、前記大電流負荷により行うべき動作が完了している状態になっていることを示す動作完了情報を検出する情報検出部（６２）とを有し、
   前記制御部は、前記第２スイッチのＯＮ固着故障が検出され且つ前記第１スイッチがＯＮである場合には、前記動作完了情報が検出されないことを条件に、前記第１スイッチをＯＦＦにしてから前記動作完了情報が検出されると前記第１スイッチをＯＮに戻すまでの一連の処理である所定フェイルセーフ処理（Ａ２）を行い、前記第２スイッチのＯＮ固着故障が検出されない場合には、前記所定フェイルセーフ処理を行わない、電源制御装置。
2. 前記制御部は、前記第２スイッチのＯＮ固着故障が検出されたことを条件に、前記第１スイッチをＯＮにする第１フェイルセーフ処理（Ａ１）を行い、前記第１フェイルセーフ処理を行っている状態において前記動作完了情報が検出されないことを条件に、前記所定フェイルセーフ処理を行う、請求項１に記載の電源制御装置。
3. 所定量以上の電流を大電流とした場合、作動時には前記大電流が流れ得る大電流負荷（９５）に給電する第１電池（１１）と、第２電池（１２）と、前記第１電池と所定負荷（９２）との電気的な接続及び切離しを行う第１スイッチ（２１）と、前記第２電池と前記所定負荷との電気的な接続及び切離しを行う第２スイッチ（２２）とを有し、
   前記第１スイッチ及び前記第２スイッチの両スイッチがＯＮになると、前記第２電池が前記両スイッチを通じて前記大電流負荷に電気的に接続され、前記両スイッチのうちの少なくとも一方がＯＦＦになることにより、前記大電流負荷から前記第２電池が電気的に切り離されるように配線されている電源装置（１０）を、
   制御する電源制御装置（６０）において、
   前記両スイッチを制御する制御部（６３）と、前記第２スイッチの、ＯＮの状態で固着されるＯＮ固着故障を検出する故障検出部（６１）と、前記大電流負荷により行うべき動作が完了している状態になっていることを示す動作完了情報を検出する情報検出部（６２）とを有し、
   前記制御部は、前記第２スイッチのＯＮ固着故障が検出されたことを条件に、前記第１スイッチをＯＮにする第１フェイルセーフ処理（Ａ１）を行い、前記第１フェイルセーフ処理を行っている状態において前記動作完了情報が検出されないことを条件に、前記第１スイッチをＯＦＦにしてから前記動作完了情報が検出されると前記第１スイッチをＯＮに戻すまでの一連の処理である所定フェイルセーフ処理（Ａ２）を行う、電源制御装置。
4. 前記情報検出部（６２）は、さらに、前記第１電池の電圧（Ｖ１）と前記第２電池の電圧（Ｖ２）とに関する情報である電圧情報を検出するものであり、
   前記制御部は、さらに、前記電圧情報において、前記第１電池の電圧よりも前記第２電池の電圧の方が高いことを条件に、前記所定フェイルセーフ処理を行う、請求項１～３のいずれか１項に記載の電源制御装置。
5. 前記第１電池の電圧は、前記大電流負荷の作動により前記第１電池から前記大電流負荷に前記大電流が流れて、前記大電流と前記第１電池の内部抵抗とにより前記第１電池の端子間電圧が降下した際になると予想される前記端子間電圧である、請求項４に記載の電源制御装置。
6. 情報検出部（６２）は、前記大電流負荷が作動する兆候があることを示す作動予測情報を検出するものであり、
   前記制御部は、さらに、前記作動予測情報が検出されていることを条件に、前記所定フェイルセーフ処理を行う、請求項１～５のいずれか１項に記載の電源制御装置。
7. 前記第２スイッチは、その構成要素に複数の半導体スイッチ（２２ｓ）を有し、
   前記制御部は、前記第２スイッチのＯＮ固着故障が検出されていることを条件に、全ての前記半導体スイッチがＯＮである状態にする、
   請求項１～６のいずれか１項に記載の電源制御装置。
8. 前記電源装置は、前記第１電池と発電機（９９）との電気的な接続及び切離しを行う第３スイッチ（２３）と、前記第２電池と前記発電機との電気的な接続及び切離しを行う第４スイッチ（２４）とを有し、
   前記電源装置は、前記第３スイッチと前記第４スイッチとの双方のスイッチがＯＮになると、前記第２電池が前記双方のスイッチを通じて前記大電流負荷に電気的に接続され、前記双方のスイッチのうちの少なくとも一方がＯＦＦになることにより、前記大電流負荷から前記第２電池が電気的に切り離されるように配線されており、
   前記制御部は、さらに前記双方のスイッチを制御するものであり、
   前記故障検出部は、さらに、前記第４スイッチの、ＯＮの状態で固着されるＯＮ固着故障を検出するものであり、
   前記情報検出部は、前記大電流負荷により行うべき動作が完了している状態になっていることを示す動作完了情報、及び前記第１電池の電圧（Ｖ１）と前記第２電池の電圧（Ｖ２）とに関する情報である電圧情報、の少なくともいずれか一方を検出するものであり、
   前記制御部は、前記第４スイッチのＯＮ固着故障が検出され且つ前記第３スイッチがＯＮである場合には、前記動作完了情報が検出されないこと、及び前記電圧情報において、前記第１電池の電圧よりも前記第２電池の電圧の方が高いこと、の少なくともいずれか一方を条件に、前記第３スイッチをＯＦＦにする、
   請求項１～７のいずれか１項に記載の電源制御装置。

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