JP7394567B2 - スイッチ装置 - Google Patents

Description

本明細書中に開示されている発明は、スイッチ装置に関する。

本願出願人は、以前より、車載ＩＰＤ［intelligent power device］などのスイッチ装置に関して、数多くの新技術を提案している（例えば特許文献１を参照）。

国際公開第２０１７／１８７７８５号

図７は、スイッチ装置の一従来例を示す図である。本従来例のスイッチ装置１００は、バッテリ２００と負荷３００との間に接続されたスイッチ素子（ＮＭＯＳＦＥＴなど）をオン／オフすることにより、バッテリ２００から負荷３００への電力供給経路を導通／遮断するハイサイドスイッチＩＣである。

なお、スイッチ装置１００は、種々の異常保護回路（負荷３００のオープン／ショート保護回路、温度保護回路、ないしは、減電圧誤動作防止回路など）を備えており、異常時にはスイッチ素子を強制的にオフすることが一般的である。

図８は、従来のスイッチ装置１００を複数個（２個）用いたシステムの一例を示す図である。例えば、本従来例のシステムを自動二輪車とし、ヘッドライトのロービームを負荷３００（１）とし、ハイビーム（または他のランプ）を負荷３００（２）とする。

この場合、ロービーム点灯時には、バッテリ２００と負荷３００（１）との間に接続されたスイッチ装置１００（１）がオンされて、バッテリ２００と負荷３００（２）との間に接続されたスイッチ装置１００（２）がオフされる。逆に、ハイビーム点灯時には、スイッチ装置１００（１）がオフされて、スイッチ装置１００（２）がオンされる。

ここで、例えば、ロービームを点灯して夜間走行を行っているときに、スイッチ装置１００（１）で異常が検出された場合、単にスイッチ装置１００（１）を強制オフすると、ロービームが消灯して運転者の前方視界が損なわれるので、極めて危険である。

そのため、スイッチ装置１００（１）が故障等により強制的にオフされたときには、スイッチ装置１００（２）をオンさせて、ハイビームを代替的に点灯させるなどのフェイルセーフ機能が必要となる。

なお、このようなフェイルセーフ機能を実現するためには、例えば、スイッチ装置１００（１）及び１００（２）それぞれの異常検出状態をマイコンなどで監視し、一方の異常時には他方をイネーブルとすることが考えられる。しかしながら、コストに制約のある安価なシステム（自動二輪車など）では、マイコンレスの対応が必要となる。

本明細書中に開示されている発明は、本願の発明者らにより見出された上記の課題に鑑み、マイコンレスでフェイルセーフ機能を実現することのできるスイッチ装置を提供することを目的とする。

本明細書中に開示されているスイッチ装置は、負荷接続端子に接続されるスイッチ素子と、入力信号に応じて前記スイッチ素子をオン／オフする制御部と、異常状態を検出してフラグ検出信号を生成する検出部と、を有し、前記制御部は、他のスイッチ装置と前記フラグ検出信号を共有しており、前記入力信号がスイッチオフ時の論理レベルであっても、前記フラグ検出信号が異常時の論理レベルであるときには、前記スイッチ素子をオンする構成（第１の構成）とされている。

なお、第１の構成から成るスイッチ装置において、前記制御部は、前記入力信号がスイッチオン時の論理レベルであっても、前記フラグ検出信号が前記異常時の論理レベルであるときには、前記スイッチ素子をオフする構成（第２の構成）にするとよい。

また、第１または第２の構成から成るスイッチ装置において、前記制御部は、さらに、フェイルセーフ機能信号の入力を受け付けており、前記フェイルセーフ機能信号がディセーブル時の論理レベルであるときには、前記入力信号が前記スイッチオフ時の論理レベルであって、かつ、前記フラグ検出信号が前記異常時の論理レベルであっても、前記スイッチ素子をオンしない構成（第３の構成）にするとよい。

また、第１～第３いずれかの構成から成るスイッチ装置において、前記異常状態は、前記負荷接続端子のオープン異常またはショート異常、若しくは、前記スイッチ素子の温度異常である構成（第４の構成）にするとよい。

また、本明細書中に開示されているシステムは、上記第１～第４いずれかの構成から成る複数のスイッチ装置と、前記複数のスイッチ装置にそれぞれ接続される複数の負荷と、を有する構成（第５の構成）とされている。

なお、上記第５の構成から成るシステムにおいて、前記複数のスイッチ装置は、それぞれ、複数のパッケージである構成（第６の構成）にするとよい。

また、上記第５の構成から成るシステムにおいて、前記複数のスイッチ装置は、それぞれ、複数のチップであり、単一のパッケージに封止されている構成（第７の構成）にしてもよい。

また、上記第５～第７いずれかの構成から成るシステムにおいて、前記複数のスイッチ装置は、それぞれ、電源と前記複数の負荷との間に接続されるハイサイドスイッチＩＣである構成（第８の構成）にするとよい。

また、上記第５～第７いずれかの構成から成るシステムにおいて、前記複数のスイッチ装置は、それぞれ、前記複数の負荷とグラウンドとの間に接続されるローサイドスイッチＩＣである構成（第９の構成）にしてもよい。

また、上記第５～第９いずれかの構成から成るシステムは、自動二輪車であり、前記複数の負荷は、ロービームとハイビームを含む構成（第１０の構成）にするとよい。

本明細書中に開示されている発明によれば、マイコンレスでフェイルセーフ機能を実現することのできるスイッチ装置を提供することが可能となる。

スイッチ装置の第１実施形態を示す図 スイッチ駆動制御の論理値表を示す図 第１実施形態のスイッチ装置を複数用いたシステムの一例を示す図 システム全体におけるスイッチ駆動制御の論理値表を示す図 スイッチ装置の第２実施形態を示す図 自動二輪車の外観を示す図 スイッチ装置の一従来例を示す図 従来のスイッチ装置を複数用いたシステムの一例を示す図

＜第１実施形態＞
図１は、スイッチ装置の第１実施形態を示す図である。第１実施形態のスイッチ装置１は、電源と負荷との間を導通／遮断するためのハイサイドスイッチＩＣであり、スイッチ素子１０と、制御部２０と、検出部３０と、電源部４０と、を有する。また、スイッチ装置１は、装置外部との電気的な接続を確立する手段として、複数本の外部端子（ＶＢＢピン、ＧＮＤピン、ＩＮピン、ＦＬＳピン、ＳＴピン、ＯＵＴピン）を有する。

ＶＢＢピンは、電源端子である。ＧＮＤピンは、接地端子である。ＩＮピンは、入力信号ＩＮの入力端子である。入力信号ＩＮは、スイッチオン時にハイレベルとなり、スイッチオフ時にローレベルとなる。ＦＬＳピンは、フェイルセーフ機能信号ＦＬＳの入力端子である。フェイルセーフ機能信号ＦＬＳは、代替オン機能（詳細は後述）のイネーブル時にハイレベルとなり、ディセーブル時にローレベルとなる。ＳＴピンは、フラグ検出信号ＳＴの入出力端子である。フラグ検出信号ＳＴは、異常時にハイレベルとなり、正常時にローレベルとなる。ＯＵＴピンは、負荷接続端子（出力端子）である。

スイッチ素子１０は、ＶＢＢピンとＯＵＴピンとの間に内部接続されており、ＶＢＢピンに外部接続される不図示の電源（バッテリなど）からＯＵＴピンに外部接続される不図示の負荷（ＬＥＤ［light emitting diode］など）への電力供給経路を導通／遮断するスイッチ素子である。例えば、スイッチ素子１０としてＮＭＯＳＦＥＴが用いられている場合には、スイッチ素子１０のドレインがＶＢＢピンに接続されて、ソースがＯＵＴピンに接続される。なお、スイッチ素子１０は、制御部２０からゲートに入力されるゲート駆動信号Ｇ０に応じてオン／オフされる。より具体的に述べると、スイッチ素子１０は、Ｇ０＝ＨであるときにオンしてＧ０＝Ｌであるときにオフする。

制御部２０は、基本的に、入力信号ＩＮに応じてスイッチ素子１０をオン／オフする。より具体的に述べると、制御部２０は、基本的に、ＩＮ＝Ｈであるときにスイッチ素子１０をオンして、ＩＮ＝Ｌであるときにスイッチ素子１０をオフする。

ただし、制御部２０は、検出部３０ないしはＳＴピンからフラグ検出信号ＳＴの入力を受け付けており、ＩＮ＝Ｈ（スイッチオン時の論理レベル）であっても、ＳＴ＝Ｈ（異常時の論理レベル）であるときには、スイッチ素子１０を強制的にオフする機能（＝異常保護機能）を備えている。

また、制御部２０は、他のスイッチ装置とフラグ検出信号ＳＴを共有しており、ＩＮ＝Ｌ（スイッチオフ時の論理レベル）であっても、ＳＴ＝Ｈ（異常時の論理レベル）であるときには、スイッチ素子１０を代替的にオンする機能（＝代替オン機能）を備えている。

制御部２０は、さらに、フェイルセーフ機能信号ＦＬＳの入力を受け付けており、上記した代替オン機能のイネーブル／ディセーブルを切り替える機能も備えている。より具体的に述べると、制御部２０は、ＦＬＳ＝Ｌ（ディセーブル時の論理レベル）であるときに
は、ＩＮ＝ＬかつＳＴ＝Ｈであっても、スイッチ素子１０をオンしない。

このように、制御部２０は、３つの論理信号（入力信号ＩＮ、フェイルセーフ機能信号ＦＬＳ、フラグ検出信号ＳＴ）に応じてスイッチ素子１０をオン／オフする。なお、制御部２０によるスイッチ駆動制御については、後ほど詳細に説明する。

検出部３０は、スイッチ装置１の異常状態を検出してフラグ検出信号ＳＴを生成する。スイッチ装置１の異常状態としては、ＯＵＴピンのオープン異常またはショート異常、若しくは、スイッチ素子１０の温度異常を挙げることができる。なお、フラグ検出信号ＳＴは、制御部２０に入力されるとともに、ＳＴピンを介して他のスイッチ装置（特にその制御部）と共有されている。

電源部４０は、ＶＢＢピンに入力される外部電源電圧Ｖ１から内部電源電圧Ｖ２を生成し、スイッチ装置１０の各部（例えば制御部２０など）に出力する。

図２は、制御部２０におけるスイッチ駆動制御の論理値表を示す図であり、紙面左側から順に、入力信号ＩＮ、フェイルセーフ機能信号ＦＬＳ、フラグ検出信号ＳＴ、及び、ゲート駆動信号Ｇ０が列記されている。

１行目で示したように、ＩＮ＝Ｌ、ＦＬＳ＝Ｌ、ＳＴ＝Ｌであるときには、Ｇ０＝Ｌとなり、スイッチ素子１０がオフする。このように、入力信号ＩＮがローレベル（＝スイッチオフ時の論理レベル）であるときには、基本的にスイッチ素子１０がオフされる。

２行目で示したように、ＩＮ＝Ｌ、ＦＬＳ＝Ｌ、ＳＴ＝Ｈであるときには、Ｇ０＝Ｌとなり、スイッチ素子１０がオフする。このように、フェイルセーフ機能信号ＦＬＳがハイレベル（＝イネーブル時の論理レベル）に立ち上げられていなければ、フラグ検出信号ＳＴがハイレベル（＝異常時の論理レベル)であっても、入力信号ＩＮがローレベルである
ときにスイッチ素子１０がオンされることはない。

３行目で示したように、ＩＮ＝Ｌ、ＦＬＳ＝Ｈ、ＳＴ＝Ｌであるときには、Ｇ０＝Ｌとなり、スイッチ素子１０がオフする。このように、フェイルセーフ機能信号ＦＬＳがハイレベルに立ち上げられていても、フラグ検出信号ＳＴがハイレベルでなければ、入力信号ＩＮがローレベルであるときにスイッチ素子１０がオンされることはない。

４行目で示したように、ＩＮ＝Ｌ、ＦＬＳ＝Ｈ、ＳＴ＝Ｈであるときには、Ｇ０＝Ｈとなり、スイッチ素子１０がオンする。このように、フェイルセーフ機能信号ＦＬＳがハイレベルに立ち上げられており、かつ、フラグ検出信号ＳＴがハイレベルであるときには、入力信号ＩＮがローレベルであってもスイッチ素子１０がオンされる。従って、フラグ検出信号ＳＴを共有する他のスイッチ装置で異常が検出されたとき（ＳＴ＝Ｈ）には、マイコンレスでスイッチ素子１０を代替的にオンすることができる（先述の代替オン機能）。

５行目で示したように、ＩＮ＝Ｈ、ＦＬＳ＝Ｌ、ＳＴ＝Ｌであるときには、Ｇ０＝Ｈとなり、スイッチ素子１０がオンする。このように、入力信号ＩＮがハイレベル（＝スイッチオン時の論理レベル）であるときには、フラグ検出信号ＳＴがハイレベルでない限り、スイッチ素子１０がオンされる。

６行目で示したように、ＩＮ＝Ｈ、ＦＬＳ＝Ｌ、ＳＴ＝Ｈであるときには、Ｇ０＝Ｌとなり、スイッチ素子１０がオフする。このように、入力信号ＩＮがハイレベルであってもフラグ検出信号ＳＴがハイレベルであるときには、スイッチ素子１０がオフされる。従って、スイッチ装置１、若しくは、フラグ検出信号ＳＴを共有する他のスイッチ装置で異常
が検出されたとき（ＳＴ＝Ｈ）には、スイッチ素子１０を強制的にオフすることができる（先述の異常保護機能）。

７行目で示したように、ＩＮ＝Ｈ、ＦＬＳ＝Ｈ、ＳＴ＝Ｌであるときには、Ｇ０＝Ｈとなり、スイッチ素子１０がオンする。５行目と同様、入力信号ＩＮがハイレベルであるときには、フラグ検出信号ＳＴがハイレベルでない限り、スイッチ素子１０がオンされる。

８行目で示したように、ＩＮ＝Ｈ、ＦＬＳ＝Ｈ、ＳＴ＝Ｈであるときには、Ｇ０＝Ｌとなり、スイッチ素子１０がオフする。６行目と同様、入力信号ＩＮがハイレベルであってもフラグ検出信号ＳＴがハイレベルであるときには、スイッチ素子１０がオフされる。

なお、５行目及び６行目（ＦＬＳ＝Ｌ）と、７行目及び８行目（ＦＬＳ＝Ｈ）とを対比すれば明らかなように、上記した異常保護機能の実施に際して、フェイルセーフ機能信号ＦＬＳは不問である。

以下では、ハッチング付きで強調された４行目の代替オン機能について、スイッチ装置１を複数用いたシステムの具体例を挙げながら、その導入意義を詳細に説明する。

＜システム＞
図３は、第１実施形態のスイッチ装置１を複数用いたシステム（例えば自動二輪車）の一例を示す図である。本構成例のシステムＳは、スイッチ装置１（１）及び１（２）と、バッテリ２と、負荷３（１）及び３（２）と、レギュレータ４と、プルアップ抵抗５と、を有する。

スイッチ装置１（１）及び１（２）は、それぞれ、先出のスイッチ装置１（図１）に相当する半導体集積回路装置（ハイサイドスイッチＩＣ）であり、別個独立した複数のパッケージに封止されている。

スイッチ装置１（１）のＶＢＢピンは、バッテリ２に接続されている。スイッチ装置１（１）のＧＮＤピンは、接地端に接続されている。スイッチ装置１（１）のＩＮピン及びＦＬＳピンは、レギュレータ４の出力端に接続されている。スイッチ装置１（１）のＳＴピンは、スイッチ装置１（２）のＳＴピンに接続されている。スイッチ装置１（１）のＯＵＴピンは、負荷３（１）に接続されている。

スイッチ装置１（２）のＶＢＢピンは、バッテリ２に接続されている。スイッチ装置１（２）のＧＮＤピン及びＩＮピンは、接地端に接続されている。スイッチ装置１（２）のＦＬＳピンは、レギュレータ４の出力端に接続されている。スイッチ装置１（２）のＳＴピンは、スイッチ装置１（１）のＳＴピンに接続されている。スイッチ装置１（２）のＯＵＴピンは、負荷３（２）に接続されている。

以下では、スイッチ装置１（１）及び１（２）それぞれのＩＮピンに入力される入力信号ＩＮを互いに区別するために、それぞれを入力信号ＩＮ１及びＩＮ２と称する。

例えば、本図のように接続されたシステムＳでは、ＩＮ１＝Ｈ（＝Ｖｒｅｇ）、ＩＮ２＝Ｌ（＝ＧＮＤ）となっている。この場合には、基本的に、バッテリ２と負荷３（１）との間に接続されたスイッチ装置１（１）がオンして、バッテリ２と負荷３（２）との間に接続されたスイッチ装置１（２）がオフする。

逆に、スイッチ装置１（１）をオフして、スイッチ装置１（２）をオンしたければ、スイッチ装置１（１）のＩＮピンを接地端に接続して、スイッチ装置１（２）のＩＮピンを
レギュレータ４の出力端に接続することにより、ＩＮ１＝Ｌ（＝ＧＮＤ）、ＩＮ２＝Ｈ（＝Ｖｒｅｇ）とすればよい。

また、システムＳでは、ＦＬＳ＝Ｈ（Ｖｒｅｇ）となっている。従って、先述の代替オン機能がイネーブルとされている。

また、以下では、スイッチ装置１（１）及び１（２）それぞれのＶＢＢピンとＯＵＴピンとの間に集積化されているスイッチ素子１０を互いに区別するために、それぞれをスイッチ素子１０（１）及び１０（２）と称する。

さらに、スイッチ素子１０（１）及び１０（２）それぞれのゲートに入力されるゲート信号Ｇ０を互いに区別するために、それぞれをゲート信号Ｇ１及びＧ２と称する。

バッテリ２は、システムＳの各部にバッテリ電圧Ｖｂａｔを供給する。

負荷３（１）は、スイッチ装置１（１）のＯＵＴピンに接続されており、スイッチ素子１０（１）がオンしているときにバッテリ電圧Ｖｂａｔの供給を受けて動作する。

負荷３（２）は、スイッチ装置１（２）のＯＵＴピンに接続されており、スイッチ素子１０（２）がオンしているときにバッテリ電圧Ｖｂａｔの供給を受けて動作する。

以下では、ＬＥＤヘッドランプモジュールに含まれるロービームＬＥＤを負荷３（１）とし、ハイビームＬＥＤを負荷３（２）とし、それぞれの電力供給経路にスイッチ装置１（１）及び１（２）が導入されているものとする。

レギュレータ４は、バッテリ電圧Ｖｂａｔから定電圧Ｖｒｅｇを生成する。レギュレータ４としては、ＬＤＯ［low drop out］レギュレータなどを好適に用いることができる。

プルアップ抵抗５は、レギュレータ４の出力端（＝定電圧Ｖｒｅｇの印加端）と、スイッチ装置１（１）及び１（２）それぞれのＳＴピンとの間に接続されている。

図４は、システムＳ全体におけるスイッチ駆動制御の論理値表を示す図であり、紙面左側から順に、入力信号ＩＮ１及びＩＮ２、フェイルセーフ機能信号ＦＬＳ、フラグ検出信号ＳＴ、及び、ゲート駆動信号Ｇ１及びＧ２が列記されている。なお、先出の図３（ＩＮ１＝Ｈ、ＩＮ２＝Ｌ、ＦＬＳ＝Ｈ）は、本図の１１行目または１２行目に相当する。

１行目で示したように、ＩＮ１＝Ｌ、ＩＮ２＝Ｌ、ＦＬＳ＝Ｌ、ＳＴ＝Ｌであるときには、Ｇ１＝Ｌ、Ｇ２＝Ｌとなり、スイッチ素子１０（１）及び１０（２）がオフする。

２行目で示したように、ＩＮ１＝Ｌ、ＩＮ２＝Ｌ、ＦＬＳ＝Ｌ、ＳＴ＝Ｈであるときには、Ｇ１＝Ｌ、Ｇ２＝Ｌとなり、スイッチ素子１０（１）及び１０（２）がオフする。

３行目で示したように、ＩＮ１＝Ｌ、ＩＮ２＝Ｌ、ＦＬＳ＝Ｈ、ＳＴ＝Ｌであるときには、Ｇ１＝Ｌ、Ｇ２＝Ｌとなり、スイッチ素子１０（１）及び１０（２）がオフする。

４行目で示したように、ＩＮ１＝Ｌ、ＩＮ２＝Ｌ、ＦＬＳ＝Ｈ、ＳＴ＝Ｈであるときには、Ｇ１＝Ｈ、Ｇ２＝Ｈとなり、スイッチ素子１０（１）及び１０（２）がオンする。

５行目で示したように、ＩＮ１＝Ｌ、ＩＮ２＝Ｈ、ＦＬＳ＝Ｌ、ＳＴ＝Ｌであるときには、Ｇ１＝Ｌ、Ｇ２＝Ｈとなり、スイッチ素子１０（１）がオフして、スイッチ素子１０
（２）がオンする。

６行目で示したように、ＩＮ１＝Ｌ、ＩＮ２＝Ｈ、ＦＬＳ＝Ｌ、ＳＴ＝Ｈであるときには、Ｇ１＝Ｌ、Ｇ２＝Ｌとなり、スイッチ素子１０（１）及び１０（２）がオフする。

７行目で示したように、ＩＮ１＝Ｌ、ＩＮ２＝Ｈ、ＦＬＳ＝Ｈ、ＳＴ＝Ｌであるときには、Ｇ１＝Ｌ、Ｇ２＝Ｈとなり、スイッチ素子１０（１）がオフして、スイッチ素子１０（２）がオンする。

８行目で示したように、ＩＮ１＝Ｌ、ＩＮ２＝Ｈ、ＦＬＳ＝Ｈ、ＳＴ＝Ｈであるときには、Ｇ１＝Ｈ、Ｇ２＝Ｌとなり、スイッチ素子１０（１）がオンして、スイッチ素子１０（２）がオフする。

９行目で示したように、ＩＮ１＝Ｈ、ＩＮ２＝Ｌ、ＦＬＳ＝Ｌ、ＳＴ＝Ｌであるときには、Ｇ１＝Ｈ、Ｇ２＝Ｌとなり、スイッチ素子１０（１）がオンして、スイッチ素子１０（２）がオフする。

１０行目で示したように、ＩＮ１＝Ｈ、ＩＮ２＝Ｌ、ＦＬＳ＝Ｌ、ＳＴ＝Ｈであるときには、Ｇ１＝Ｌ、Ｇ２＝Ｌとなり、スイッチ素子１０（１）及び１０（２）がオフする。

１１行目で示したように、ＩＮ１＝Ｈ、ＩＮ２＝Ｌ、ＦＬＳ＝Ｈ、ＳＴ＝Ｌであるときには、Ｇ１＝Ｈ、Ｇ２＝Ｌとなり、スイッチ素子１０（１）がオンして、スイッチ素子１０（２）がオフする。

１２行目で示したように、ＩＮ１＝Ｈ、ＩＮ２＝Ｌ、ＦＬＳ＝Ｈ、ＳＴ＝Ｈであるときには、Ｇ１＝Ｌ、Ｇ２＝Ｈとなり、スイッチ素子１０（１）がオフして、スイッチ素子１０（２）がオンする。

１３行目で示したように、ＩＮ１＝Ｈ、ＩＮ２＝Ｈ、ＦＬＳ＝Ｌ、ＳＴ＝Ｌであるときには、Ｇ１＝Ｈ、Ｇ２＝Ｈとなり、スイッチ素子１０（１）及び１０（２）がオンする。

１４行目で示したように、ＩＮ１＝Ｈ、ＩＮ２＝Ｈ、ＦＬＳ＝Ｌ、ＳＴ＝Ｈであるときには、Ｇ１＝Ｌ、Ｇ２＝Ｌとなり、スイッチ素子１０（１）及び１０（２）がオフする。

１５行目で示したように、ＩＮ１＝Ｈ、ＩＮ２＝Ｈ、ＦＬＳ＝Ｈ、ＳＴ＝Ｌであるときには、Ｇ１＝Ｈ、Ｇ２＝Ｈとなり、スイッチ素子１０（１）及び１０（２）がオンする。

１６行目で示したように、ＩＮ１＝Ｈ、ＩＮ２＝Ｈ、ＦＬＳ＝Ｈ、ＳＴ＝Ｈであるときには、Ｇ１＝Ｌ、Ｇ２＝Ｌとなり、スイッチ素子１０（１）及び１０（２）がオフする。

以下では、ハッチング付きで強調された４行目、８行目、及び、１２行目を中心に参照しながら、先述した代替オン機能の導入意義を説明する。

まず、９行目～１２行目（ＩＮ１＝Ｈ、ＩＮ２＝Ｌ）に着目する。この場合、本来であれば、スイッチ素子１０（１）がオンされてスイッチ素子１０（２）がオフされた状態、すなわち、ロービームＬＥＤが点灯された状態となる（９行目または１１行目を参照）。

ただし、スイッチ装置１（１）の異常保護機能（ＳＴ＝Ｈ）が働くと、スイッチ素子１０（１）が強制的にオフされる。従って、スイッチ装置１（２）の代替オン機能がディセーブル（ＦＬＳ＝Ｌ）である場合には、スイッチ素子１０（１）及び１０（２）がいずれ
もオフとなるので、ＬＥＤヘッドランプモジュールが完全消灯する（１０行目を参照）。

一方、スイッチ装置１（２）に代替オン機能がイネーブル（ＦＬＳ＝Ｈ）である場合には、入力信号ＩＮ２がローレベルであっても、フラグ検出信号ＳＴのハイレベル遷移を受けて、スイッチ素子１０（２）が代替的にオンされる（１２行目を参照）。すなわち、スイッチ装置１（１）の異常検出によりロービームＬＥＤが消灯されたときには、スイッチ装置１（２）を用いてハイビームＬＥＤが代替的に点灯される。

次に、５行目～８行目（ＩＮ１＝Ｌ、ＩＮ２＝Ｈ）に着目する。この場合、本来であれば、スイッチ素子１０（１）がオフされてスイッチ素子１０（２）がオンされた状態、すなわち、ハイビームＬＥＤが点灯された状態となる（５行目または７行目を参照）。

ただし、スイッチ装置１（２）の異常保護機能（ＳＴ＝Ｈ）が働くと、スイッチ素子１０（２）が強制的にオフされる。従って、スイッチ装置１（１）の代替オン機能がディセーブル（ＦＬＳ＝Ｌ）である場合には、スイッチ素子１０（１）及び１０（２）がいずれもオフとなるので、ＬＥＤヘッドランプモジュールが完全消灯する（６行目を参照）。

一方、スイッチ装置１（１）の代替オン機能がイネーブル（ＦＬＳ＝Ｈ）である場合には、入力信号ＩＮ１がローレベルであっても、フラグ検出信号ＳＴのハイレベル遷移を受けて、スイッチ素子１０（１）が代替的にオンされる（８行目を参照）。すなわち、スイッチ装置１（２）の異常検出によりハイビームＬＥＤが消灯されたときには、スイッチ装置１（１）を用いてロービームＬＥＤが代替的に点灯される。

次に、１行目～４行目（ＩＮ１＝Ｌ、ＩＮ２＝Ｌ）に着目する。この場合、本来であれば、スイッチ素子１０（１）及び１０（２）がいずれもオフされた状態、すなわち、ＬＥＤヘッドランプモジュールが完全消灯された状態となる（１行目または３行目を参照）。

ただし、スイッチ装置１（１）及び１（２）それぞれの代替オン機能がイネーブル（ＦＬＳ＝Ｈ）である場合、何らかの原因でフラグ検出信号ＳＴがハイレベルに立ち上がったときにスイッチ素子１０（１）及び１０（２）がいずれもオンされる（４行目を参照）。すなわち、スイッチ装置１（１）または１（２）の異常検出により、ロービームＬＥＤとハイビームＬＥＤが同時に点灯されることになる。このような同時点灯は、通常起こり得ない挙動なので、例えば、異常報知動作として有用である。

最後に、１３行目～１５行目（ＩＮ１＝Ｈ、ＩＮ２＝Ｈ）について、補足的に述べる。基本的にはあり得ないが、仮にこのような入力論理状態が成立した場合には、スイッチ素子１０（１）及び１０（２）がいずれもオンされた状態、すなわち、ロービームＬＥＤとハイビームＬＥＤが同時点灯された状態となる（１３行目または１５行目を参照）。

ただし、スイッチ装置１（１）または１（２）の異常保護機能（ＳＴ＝Ｈ）が働くと、スイッチ素子１０（１）及び１０（２）がいずれもオフされる（１４行目または１６行目を参照）。すなわち、スイッチ装置１（１）または１（２）いずれかの異常検出により、ＬＥＤヘッドランプモジュールが完全消灯された状態となる。

このような異常保護機能は、ＬＥＤドライバＩＣなどに導入されているプロテクトバス機能（＝共通のプロテクトバスに接続された複数のＩＣのうち、いずれかのＩＣで異常が生じたときに、システム全体の安全確保を優先すべく、全てのＩＣを強制的にオフする機能）に近いものであると言える。

一方、これまでに説明してきた代替オン機能（ハッチング付きで強調された４行目、８
行目、及び、１２行目を参照）は、フラグ検出信号ＳＴを共有する複数のスイッチ装置１（１）及び１（２）のうち、一方が異常保護動作で強制的にオフしたときに他方が代替的にオンする機能であり、既存のプロテクトバス機能とは本質的に異なる。

なお、フェイルセーフ機能信号ＦＬＳをローレベルとすれば、上記した代替オン機能をディセーブルとすることもできる。従って、スイッチ装置１（１）及び１（２）が適用されるシステムＳに応じて、スイッチ装置１（１）及び１（２）を従前通りに各個独立して動作させることも任意である。

＜第２実施形態＞
図５は、スイッチ装置の第２実施形態を示す図である。第２実施形態のスイッチ装置１（１）及び１（２）は、それぞれ、複数の半導体チップであり、単一のパッケージＰＫＧに封止されている。このような構成とすることにより、第１実施形態（図１、図３）と比べて、システムＳの部品点数（パッケージ数）を削減することができるので、システムＳの小型化や低廉化を実現することが可能となる。

なお、スイッチ装置１（１）及び１（２）を単一の半導体チップに集積化した構成（１チップ２チャンネル構成）を採用することも可能である。しかしながら、スイッチ素子１０（１）及び１０（２）の温度異常時における保護を鑑みると、本実施形態（図５）、若しくは、先出の第１実施形態（図１、図３）を採用する方が望ましい。

例えば、１チップ２チャンネル構成において、スイッチ素子１０（１）が発熱すると、単一の半導体チップ上に形成されているスイッチ素子１０（２）の温度も上昇する。そのため、スイッチ素子１０（１）の温度保護が掛かったときには、スイッチ素子１０（２）もかなりの高温となっていることが想定されるので、その代替オンにはリスクを伴う。

これに対して、第１実施形態（図１、図３）や第２実施形態（図５）であれば、スイッチ素子１０（１）及び１０（２）が別パッケージまたは別チップに形成されているので、基本的に相互間の熱伝播を考慮する必要はない。従って、一方の温度保護が掛かったときに他方を代替オンしても支障はない。

＜車両（自動二輪車）＞
図６は、自動二輪車の外観を示す図である。本図の自動二輪車Ｘは、いわゆる中型二輪（＝日本の道路交通法において、排気量５０ｃｃ超４００ｃｃ以下の車両区分に属する普通自動二輪車に相当）と呼ばれる車両の一種であり、ＬＥＤランプモジュールＸ１～Ｘ３（より具体的には、ＬＥＤヘッドランプモジュールＸ１、ＬＥＤリアランプモジュールＸ２、及び、ＬＥＤウィンカーランプモジュールＸ３）と、それらの電源となるバッテリＸ４と、を有する。ただし、本図におけるＬＥＤランプモジュールＸ１～Ｘ３、及び、バッテリＸ４の搭載位置については、図示の便宜上、実際と異なる場合がある。

なお、自動二輪車Ｘは、これまでに説明してきたシステムＳ（図３または図５を参照）の一例である。例えば、先の図３に倣い、ＬＥＤヘッドランプモジュールＸ１に含まれるロービームＬＥＤを負荷３（１）とし、ハイビームＬＥＤを負荷３（２）とし、それぞれの電力供給経路にスイッチ装置１（１）及び１（２）を導入した場合を考える。

この場合、スイッチ装置１（１）の異常検出によりロービームＬＥＤが消灯されたときには、スイッチ装置１（２）を用いてハイビームＬＥＤが代替的に点灯される。逆に、スイッチ装置１（２）の異常検出によりハイビームＬＥＤが消灯されたときには、スイッチ装置１（１）を用いてロービームＬＥＤが代替的に点灯される。

従って、例えば、自動二輪車Ｘの夜間走行中にＬＥＤヘッドランプモジュールＸ１が突然消灯するような事態を避けることができる。また、自動二輪車Ｘの運転者は、ＬＥＤヘッドランプモジュールＸ１の点灯状態（ハイビーム／ロービーム）が無操作で切り替わったことを受けて、故障の発生を認識し、速やかに修理等の対応を行うことができる。

このように、スイッチ装置１（１）及び１（２）の相互連携によるフェイルセーフ機能により、マイコンレスで自動二輪車Ｘの安全性を高めることが可能となる。

＜その他の変形例＞
なお、スイッチ装置は、自動二輪車以外のシステムにも広く適用することができる。また、スイッチ装置は、電源と負荷との間に接続されるハイサイドスイッチＩＣに限らず、負荷とグラウンドとの間に接続されるローサイドスイッチＩＣであってもよい。また、負荷は、ＬＥＤなどの発光素子に限定されるものではない。

このように、本明細書中に開示されている種々の技術的特徴は、上記実施形態のほか、その技術的創作の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。すなわち、上記実施形態は、全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り、本発明の技術的範囲は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。

本明細書中に開示されている発明は、例えば、高い安全性が求められる車載ＩＰＤに利用することが可能である。

１、１（１）、１（２） スイッチ装置
２ バッテリ
３（１）、３（２） 負荷
４ レギュレータ
５ プルアップ抵抗
１０、１０（１）、１０（２） スイッチ素子（ＮＭＯＳＦＥＴ）
２０ 制御部
３０ 検出部
４０ 電源部
ＰＫＧ パッケージ
Ｓ システム
Ｘ 自動二輪車（車両）
Ｘ１ ＬＥＤヘッドランプモジュール
Ｘ２ ＬＥＤリアランプモジュール
Ｘ３ ＬＥＤウィンカーランプモジュール

Claims (8)

1. ロービームと、
   ハイビームと、
   第１負荷として接続される前記ロービームの点消灯を制御する第１スイッチ装置と、
   第２負荷として接続される前記ハイビームの点消灯を制御する第２スイッチ装置と、
   を有するシステムであって、
   前記第１スイッチ装置及び前記第２スイッチ装置は、それぞれ、
   負荷接続端子に接続されるスイッチ素子と、
   入力信号に応じて前記スイッチ素子をオン／オフする制御部と、
   前記負荷接続端子のオープン異常若しくはショート異常、又は、前記スイッチ素子の温度異常を検出してフラグ検出信号を生成する検出部と、
   を有し、
   前記フラグ検出信号は、単一の信号線を介して前記第１スイッチ装置及び前記第２スイッチ装置それぞれで共有されており、
   前記第１スイッチ装置及び前記第２スイッチ装置は、いずれも、前記入力信号がスイッチオフ時の論理レベルであっても、前記フラグ検出信号が異常時の論理レベルであるときには、前記スイッチ素子をオンする、システム。
2. 前記第１スイッチ装置及び前記第２スイッチ装置は、いずれも、前記入力信号がスイッチオン時の論理レベルであっても、前記フラグ検出信号が前記異常時の論理レベルであるときには、前記スイッチ素子をオフする、請求項１に記載のシステム。
3. 前記第１スイッチ装置及び前記第２スイッチ装置は、いずれも、さらに、フェイルセーフ機能信号の入力を受け付けており、前記フェイルセーフ機能信号がディセーブル時の論理レベルであるときには、前記入力信号が前記スイッチオフ時の論理レベルであって、かつ、前記フラグ検出信号が前記異常時の論理レベルであっても、前記スイッチ素子をオンしない、請求項１又は２に記載のシステム。
4. 前記第１スイッチ装置及び前記第２スイッチ装置は、それぞれ、個別のパッケージである、請求項１～３のいずれか一項に記載のシステム。
5. 前記第１スイッチ装置及び前記第２スイッチ装置は、それぞれ、個別のチップであり、単一のパッケージに封止されている、請求項１～３のいずれか一項に記載のシステム。
6. 前記第１スイッチ装置は、電源と前記ロービームとの間に接続される第１ハイサイドスイッチＩＣであり、前記第２スイッチ装置は、前記電源と前記ハイビームとの間に接続される第２ハイサイドスイッチＩＣである、請求項１～５のいずれか一項に記載のシステム。
7. 前記第１スイッチ装置は、前記ロービームとグラウンドとの間に接続される第１ローサイドスイッチＩＣであり、前記第２スイッチ装置は、前記ハイビームと前記グラウンドとの間に接続される第２ローサイドスイッチＩＣである、請求項１～５のいずれか一項に記載のシステム。
8. 前記システムは、自動二輪車である、請求項１～７のいずれか一項に記載のシステム。

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