WO2018150840A1 - 給電制御装置 - Google Patents

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semiconductor
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佳佑 若園
克馬 塚本
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株式会社オートネットワーク技術研究所
住友電装株式会社
住友電気工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a power supply control device.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2017-25087 filed on Feb. 14, 2017, and incorporates all the description content described in the above Japanese application.
  • the vehicle is equipped with a power supply control device that controls power supply from the battery to the load by switching on or off a switch provided in a power supply path from the battery to the load (see, for example, Patent Document 1). ).
  • the power supply control device described in Patent Document 1 is provided in a power supply path from a battery to a load, and includes a switch unit in which two MOSFETs (Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor) are connected in parallel.
  • the power supply control device described in Patent Document 1 is configured to control power supply to a load by switching these MOSFETs on or off.
  • Patent Document 1 a half-on failure is detected by the voltage between the drain and source of the FET.
  • the voltage is half-on by the voltage between the drain and source of the FET. There is a problem that a failure cannot be detected.
  • An object of the present invention is to provide a power supply control device capable of detecting a half-on failure even when a power source is connected to both ends of a semiconductor switch.
  • a power supply control device includes a plurality of semiconductor switches connected in parallel between two power supplies, and controls power supply to a load connected to the two power supplies via the plurality of semiconductor switches.
  • a temperature detection unit that detects a temperature rising due to heat generated from at least one of the plurality of semiconductor switches, and the temperature detection unit detects a temperature that is equal to or higher than a threshold temperature.
  • a switching control unit that executes control to switch the plurality of semiconductor switches from off to on when detected.
  • FIG. 1 is a circuit diagram illustrating a power supply system according to a first embodiment. It is a block diagram explaining the internal structure of a control circuit.
  • 3 is a flowchart illustrating a procedure of processing executed by the control circuit according to the first embodiment.
  • 6 is a circuit diagram illustrating a power supply system according to Embodiment 2.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a procedure of processing executed by a control circuit according to Embodiment 2.
  • Embodiments of the present invention will be listed and described. Moreover, you may combine arbitrarily at least one part of embodiment described below.
  • a power supply control device includes a plurality of semiconductor switches connected in parallel between two power supplies, and supplies power to a load connected to the two power supplies via the plurality of semiconductor switches.
  • a temperature detection unit that detects a temperature rising due to heat generated from at least one of the plurality of semiconductor switches, and the temperature detection unit is equal to or higher than a threshold temperature
  • a switching control unit that executes control to switch the plurality of semiconductor switches from off to on when the temperature is detected.
  • the power supply control device further includes a relay contact connected in parallel to the plurality of semiconductor switches, and when the relay contact is turned off, the temperature detection unit is at a temperature equal to or higher than the threshold temperature. When the switch is detected, the switching control unit executes control to switch the relay contact from off to on.
  • control is performed to switch the relay contact from off to on, so that a current can flow through the relay contact, and the current concentrates on the semi-on failure semiconductor switch. Is avoided. As a result, burning of the semiconductor switch due to an excessive temperature rise can be prevented.
  • the semiconductor switch is an FET
  • one of the two power supplies is connected to a drain of each semiconductor switch
  • the other is connected to a source of each semiconductor switch.
  • a backflow detection unit that detects a current flowing from the power source to the drain of each semiconductor switch, and the switching control unit is configured to turn on the current when at least one of the plurality of semiconductor switches is turned on. Is detected, control for switching off the at least one semiconductor switch is executed.
  • FIG. 1 is a circuit diagram illustrating a power supply system according to the first embodiment.
  • the power supply system according to Embodiment 1 is mounted on a vehicle, for example, and includes a power supply control device 10, a main battery 21, a sub battery 22, and loads 31 and 32.
  • the main battery 21 has a positive electrode connected to the load 31 and the power supply control device 10, and supplies power to the load 31 and also supplies power to the load 32 via the power supply control device 10. Note that the negative electrode of the main battery 21 is grounded.
  • the loads 31 and 32 are electric devices such as a starter motor, a vehicle lamp, a wiper, and an air conditioner. The loads 31 and 32 are configured to operate when power is supplied from the main battery 21 (or sub battery 22), and to stop operating when power supply from the main battery 21 (or sub battery 22) is stopped. Yes. Signals instructing the operation of the loads 31 and 32 and the operation stop are input to the power supply control device 10 from, for example, a body ECU (Electronic Control Unit) not shown in the drawing.
  • the power supply control device 10 performs power supply control on the main battery 21 and the sub battery 22 based on a signal input from a body ECU or the like.
  • the power supply control device 10 includes semiconductor switches 11A and 11B, a drive circuit 12, a control circuit 13, a temperature element 14, an overheat detection circuit 15, and a backflow detection circuit 16.
  • the semiconductor switches 11A and 11B are, for example, N-channel FETs, and are connected in parallel between the main battery 21 and the sub battery 22.
  • the sources of the semiconductor switches 11A and 11B are each connected to the positive electrode of the main battery 21, and the drains of the semiconductor switches 11A and 11B are connected to the positive electrode of the sub-battery 22, respectively.
  • the gates of the semiconductor switches 11A and 11B are connected to the drive circuit 12, respectively.
  • the power supply control device 10 includes two semiconductor switches 11A and 11B. However, the power supply control device 10 may include three or more semiconductor switches.
  • the drive circuit 12 switches the semiconductor switches 11A and 11B on and off substantially simultaneously by adjusting the voltage values of the gates of the semiconductor switches 11A and 11B.
  • a control signal for instructing switching of the semiconductor switches 11A and 11B to ON or OFF is input from the control circuit 13 to the drive circuit 12.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating the internal configuration of the control circuit 13.
  • the control circuit 13 includes, for example, a control unit 131, a storage unit 132, and an input / output unit 133, and outputs a control signal for switching the semiconductor switches 11A and 11B to ON or OFF to the drive circuit 12.
  • the control unit 131 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and the like.
  • the CPU provided in the control unit 131 executes the control program stored in advance in the ROM, thereby controlling the operation of each hardware unit provided in the control circuit 13 and realizing the switching control of the semiconductor switches 11A and 11B.
  • the control unit 131 outputs a control signal for switching the semiconductor switches 11A and 11B to ON or OFF to the drive circuit 12 through the input / output unit 133, thereby controlling the switching of the semiconductor switches 11A and 11B. Realize.
  • the control unit 131 writes the information to that effect in, for example, the RAM, thereby managing the on / off control state of the semiconductor switches 11A and 11B.
  • the input / output unit 133 includes an interface for connecting various circuits.
  • the drive circuit 12, the overheat detection circuit 15, and the backflow detection circuit 16 are connected to the input / output unit 133.
  • the input / output unit 133 acquires the detection results output from the overheat detection circuit 15 and the backflow detection circuit 16 and outputs the acquired detection results to the control unit 131.
  • the input / output unit 133 acquires a control signal for switching the semiconductor switches 11 ⁇ / b> A and 11 ⁇ / b> B on or off from the control unit 131
  • the input / output unit 133 outputs the acquired control signal to the drive circuit 12.
  • the input / output unit 133 may include a communication interface that communicates with a device such as a body ECU in accordance with a communication protocol such as CAN (Controller Area Network).
  • the control unit 131 may acquire a signal from a body ECU or the like that instructs the start and stop of the operations of the loads 31 and 32 through a communication interface provided in the input / output unit 133.
  • the overheat detection circuit 15 uses the temperature element 14 to detect the temperature rising due to the heat generated from at least one of the semiconductor switches 11A and 11B.
  • the temperature element 14 is a temperature sensor such as a thermistor whose resistance value changes according to the ambient temperature, and is disposed in the vicinity of the two semiconductor switches 11A and 11B.
  • the overheat detection circuit 15 can detect a temperature rise accompanying heat generation when the semiconductor switch 11A (or the semiconductor switch 11B) is half-on-failed, and the temperature element 14 includes, for example, two semiconductor switches 11A. , 11B are mounted on the same substrate as the substrate on which 11B is mounted.
  • the overheat detection circuit 15 has a memory (not shown) for storing a threshold temperature (for example, 80 ° C.) set lower than the heat resistant temperature (for example, 140 ° C. to 175 ° C.) of the semiconductor switches 11A and 11B.
  • a threshold temperature for example, 80 ° C.
  • the heat resistant temperature for example, 140 ° C. to 175 ° C.
  • the overheat detection circuit 15 detects a temperature rise due to heat generation at the time of a half-on failure.
  • the temperature element 14 is connected to the input / output unit 133 of the control circuit 13, and the control circuit
  • the 13 control units 131 may detect a temperature rise due to heat generation at the time of a half-on failure.
  • the temperature threshold value is stored in the storage unit 132.
  • the control unit 131 can detect whether or not a temperature rise above the threshold temperature has occurred by comparing the temperature measured through the temperature element 14 with the temperature threshold value stored in the storage unit 132. it can.
  • the backflow detection circuit 16 is interposed between the positive electrode of the sub-battery 22 and the drains of the semiconductor switches 11A and 11B, and a current that flows from the sub-battery 22 to the load 31 via the power supply control device 10. To detect.
  • the backflow detection circuit 16 detects a current (backflow) in a direction from the positive electrode of the sub-battery 22 toward the drains of the semiconductor switches 11A and 11B, it outputs a detection result to that effect to the control circuit 13.
  • FIG. 3 is a flowchart for explaining a procedure of processing executed by the control circuit 13 according to the first embodiment.
  • the control unit 131 of the control circuit 13 executes the following processing at regular timing.
  • the control unit 131 determines whether or not the control state of the two semiconductor switches 11A and 11B included in the power supply control device 10 is off (step S101). Since the control unit 131 manages the on / off control state of the semiconductor switches 11A and 11B, whether or not the control state of the semiconductor switches 11A and 11B is off by referring to the managed information. Can be judged.
  • control unit 131 When it is determined that the control state of the semiconductor switches 11A and 11B is not OFF (S101: NO), the control unit 131 is based on the detection result from the backflow detection circuit 16 input through the input / output unit 133. It is determined whether or not a current (reverse flow) in the direction toward the drains of the semiconductor switches 11A and 11B has been detected (step S102). If it is determined that no backflow has been detected (S102: NO), the control unit 131 ends the process according to this flowchart without executing the following process.
  • control unit 131 When it is determined that the backflow is detected (S102: YES), the control unit 131 outputs a control signal for turning off all the semiconductor switches 11A and 11B to the drive circuit 12, and all the semiconductor switches 11A and 11B through the drive circuit 12. Turn off (step S103).
  • step S101 When it is determined in step S101 that the control state of the semiconductor switches 11A and 11B is OFF (S101: YES), or when all of the semiconductor switches 11A and 11B are controlled to be OFF in step S103, the control unit 131 Based on the detection result from the overheat detection circuit 15 input through 133, it is determined whether or not a temperature equal to or higher than the threshold temperature has been detected by the overheat detection circuit 15 (step S104). When the temperature equal to or higher than the threshold temperature is not detected by the overheat detection circuit 15 (S104: NO), the control unit 131 ends the process according to this flowchart.
  • the control unit 131 may cause at least one of the semiconductor switches 11A and 11B to have a half-on failure.
  • 11B is output to the drive circuit 12 to switch from OFF to ON, and control to turn on the semiconductor switches 11A, 11B is executed (step S105).
  • the semiconductor switch 11A (or the semiconductor switch 11B) in which the half-on failure has not occurred can be turned on, so that the current concentrates on the semiconductor switch 11B (or the semiconductor switch 11A) in which the half-on failure has occurred. Is avoided and excessive temperature rise is prevented.
  • the power source in the present embodiment, the main battery 21 and the sub battery 22 is connected to both the drain side and the source side of the semiconductor switches 11A and 11B.
  • the semiconductor switches 11A and 11B are turned on. If one semiconductor switch 11A (or semiconductor switch 11B) does not have a half-on failure, the semiconductor switch 11A (or semiconductor switch 11B) is detected. ), A concentration of the current on the semiconductor switch 11B (or the semiconductor switch 11A) having a half-on failure can be avoided, and burning due to an excessive temperature rise can be prevented.
  • FIG. 4 is a circuit diagram illustrating the power supply system according to the second embodiment.
  • the power supply system according to Embodiment 2 is mounted on a vehicle, for example, and includes a power supply control device 10, a main battery 21, a sub battery 22, and loads 31 and 32.
  • the power supply control apparatus 10 further includes a relay contact 11C in addition to the semiconductor switches 11A and 11B, the drive circuit 12, the control circuit 13, the temperature element 14, the overheat detection circuit 15, and the backflow detection circuit 16 described above.
  • the relay contact 11C is connected in parallel to the two semiconductor switches 11A and 11B, and has a NO terminal, a COM terminal, and a relay piece.
  • the NO terminal of the relay contact 11C is connected to the drains of the semiconductor switches 11A and 11B
  • the COM terminal is connected to the sources of the semiconductor switches 11A and 11B.
  • the relay contact 11C is provided with a relay coil having one end connected to the control circuit 13. When one end of the relay coil is opened, no current flows through the relay coil, and the relay piece is separated from the NO terminal. At this time, no current flows between the NO terminal and the COM terminal, and the relay contact 11C is turned off. On the other hand, when one end of the relay coil is grounded, a current flows from the control circuit 13 to the relay coil, and a magnetic field is generated around the relay coil. Thereby, the relay piece is attracted to the NO terminal, and the relay piece and the NO terminal come into contact with each other. At this time, the relay contact 11C is turned on, and a current flows between the NO terminal and the COM terminal of the relay contact 11C.
  • FIG. 5 is a flowchart for explaining a procedure of processing executed by the control circuit 13 according to the second embodiment.
  • the control unit 131 of the control circuit 13 executes the following processing at regular timing.
  • the control unit 131 determines whether or not the control state of the two semiconductor switches 11A and 11B included in the power supply control device 10 is off (step S201). Since the control unit 131 manages the on / off control state of the semiconductor switches 11A and 11B, whether or not the control state of the semiconductor switches 11A and 11B is off by referring to the managed information. Can be judged.
  • control unit 131 When it is determined that the control state of the semiconductor switches 11A and 11B is not OFF (S201: NO), the control unit 131 is based on the detection result from the backflow detection circuit 16 input through the input / output unit 133. It is determined whether or not a current (reverse flow) in the direction toward the drains of the semiconductor switches 11A and 11B has been detected (step S202). If it is determined that no backflow has been detected (S202: NO), the control unit 131 ends the process according to this flowchart without executing the following process.
  • control unit 131 When it is determined that the backflow is detected (S202: YES), the control unit 131 outputs a control signal for turning off all of the semiconductor switches 11A and 11B to the drive circuit 12, and all of the semiconductor switches 11A and 11B through the drive circuit 12. Turn off (step S203).
  • step S201 When it is determined in step S201 that the control state of the semiconductor switches 11A and 11B is off (S201: YES), or when all of the semiconductor switches 11A and 11B are controlled to be off in step S203, the control unit 131 includes an input / output unit. Based on the detection result from the overheat detection circuit 15 input through 133, it is determined whether or not a temperature equal to or higher than the threshold temperature has been detected by the overheat detection circuit 15 (step S204). When the temperature equal to or higher than the threshold temperature is not detected by the overheat detection circuit 15 (S204: NO), the control unit 131 ends the process according to this flowchart.
  • the control unit 131 may cause at least one of the semiconductor switches 11A and 11B to have a half-on failure.
  • 11B is output to the drive circuit 12
  • the control to turn on the semiconductor switches 11A, 11B is executed through the drive circuit 12, and the current is passed through the relay coil provided at the relay contact 11C.
  • the relay contact 11C is turned on (step S205).
  • the power source in this embodiment, the main battery 21 and the sub battery 22
  • the semiconductor switches 11A and 11B are connected to both the drain side and the source side of the semiconductor switches 11A and 11B.
  • the semiconductor switches 11A and 11B and the relay contact 11C are turned on, so that a current is passed through the semiconductor switch 11A (or the semiconductor switch 11B) and the relay contact 11C in which the half-on failure has not occurred.
  • the current from being concentrated on the semiconductor switch 11B (or the semiconductor switch 11A) in which a half-on failure has occurred, and to prevent burning due to an excessive temperature rise.

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Abstract

給電制御装置を提供する。　２つの電源の間に並列に接続された複数の半導体スイッチを備え、複数の半導体スイッチを介して、２つの電源に接続された負荷への給電を制御する給電制御装置であって、複数の半導体スイッチのうちの少なくとも１つから発せられた熱に起因して上昇する温度を検出する温度検出部と、温度検出部が閾値温度以上の温度を検出した場合、複数の半導体スイッチをオフからオンに切り替える制御を実行する切替制御部とを備える。

Description

給電制御装置
　本発明は、給電制御装置に関する。
　本出願は、２０１７年２月１４日出願の日本出願第２０１７－２５０８７号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
　車両には、バッテリから負荷への給電経路に設けられたスイッチをオン又はオフに切り替えることによって、バッテリから負荷への給電を制御する給電制御装置が搭載されている（例えば、特許文献１を参照）。
　特許文献１に記載の給電制御装置は、バッテリから負荷への給電経路に設けられており、２つのＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor）が並列に接続されたスイッチ部を備える。特許文献１に記載の給電制御装置では、これらのＭＯＳＦＥＴをオン又はオフに切り替えることにより、負荷への給電を制御する構成としている。
特開２０１３－２３６２９７号公報
　並列に接続された各ＦＥＴの両端にそれぞれ電源及び負荷が接続された電源リレー回路において、ＦＥＴの寄生ダイオードのアノード側がショートした場合、アノード側の電源電圧を維持するために、ＦＥＴをオフにして電流を止めることが望まれる。しかしながら、１つのＦＥＴが半オン故障（ハーフオン故障）した状態において、ＦＥＴの寄生ダイオードのアノード側がショートした場合、ＦＥＴをオフにすると、半オン故障したＦＥＴに電流が集中するため、このＦＥＴが過度に発熱する虞がある。
　特許文献１では、ＦＥＴのドレイン・ソース間の電圧により、半オン故障を検出する構成としているが、ＦＥＴの両端に電源が接続された電源リレー回路では、ＦＥＴのドレイン・ソース間電圧により半オン故障を検出することはできないという問題点を有している。
　本発明の目的は、半導体スイッチの両端に電源が接続されている場合であっても、半オン故障を検出することができる給電制御装置を提供することにある。
　一態様に係る給電制御装置は、２つの電源の間に並列に接続された複数の半導体スイッチを備え、該複数の半導体スイッチを介して、前記２つの電源に接続された負荷への給電を制御する給電制御装置であって、前記複数の半導体スイッチのうちの少なくとも１つから発せられた熱に起因して上昇する温度を検出する温度検出部と、該温度検出部が閾値温度以上の温度を検出した場合、前記複数の半導体スイッチをオフからオンに切り替える制御を実行する切替制御部とを備える。
　上記によれば、半導体スイッチの両端に電源が接続されている場合であっても、半オン故障を検出することができる。
実施の形態１に係る電源システムを説明する回路図である。 制御回路の内部構成を説明するブロック図である。 実施の形態１に係る制御回路が実行する処理の手順を説明するフローチャートである。 実施の形態２に係る電源システムを説明する回路図である。 実施の形態２に係る制御回路が実行する処理の手順を説明するフローチャートである。
　本発明の実施態様を列記して説明する。また、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
　本願の一態様に係る給電制御装置は、２つの電源の間に並列に接続された複数の半導体スイッチを備え、該複数の半導体スイッチを介して、前記２つの電源に接続された負荷への給電を制御する給電制御装置であって、前記複数の半導体スイッチのうちの少なくとも１つから発せられた熱に起因して上昇する温度を検出する温度検出部と、該温度検出部が閾値温度以上の温度を検出した場合、前記複数の半導体スイッチをオフからオンに切り替える制御を実行する切替制御部とを備える。
　上記一態様にあっては、半導体スイッチのドレイン側及びソース側の双方に電源が接続されている場合であっても、半導体スイッチのドレイン・ソース間電圧を検知することなく、半オン故障を検出することが可能となる。また、半オン故障を検出した場合、全ての半導体スイッチをオフからオンに切り替える制御を実行するので、半オン故障が生じていない半導体スイッチが存在すれば、当該半導体スイッチに電流を流すことができ、半オン故障した半導体スイッチに電流が集中することが回避される。この結果、過度な温度上昇による半導体スイッチの焼損を防ぐことができる。
　本願の一態様に係る給電制御装置は、前記複数の半導体スイッチに並列に接続されたリレー接点を更に備え、該リレー接点をオフにしている場合に、前記温度検出部が前記閾値温度以上の温度を検出した場合、前記切替制御部は、前記リレー接点をオフからオンに切り替える制御を実行する。
　上記一態様にあっては、半オン故障を検出した場合、リレー接点をオフからオンに切り替える制御を実行するので、リレー接点を通じて電流を流すことができ、半オン故障した半導体スイッチに電流が集中することが回避される。この結果、過度な温度上昇による半導体スイッチの焼損を防ぐことができる。
　本願の一態様に係る給電制御装置は、前記半導体スイッチはＦＥＴであり、前記２つの電源の一方は各半導体スイッチのドレインに接続され、他方は各半導体スイッチのソースに接続されており、前記一方の電源から各半導体スイッチのドレインに流れる電流を検出する逆流検出部を備え、前記切替制御部は、前記複数の半導体スイッチの少なくとも１つをオンにしている場合に、前記逆流検出部が前記電流を検出した場合、前記少なくとも１つの半導体スイッチをオフに切り替える制御を実行する。
　上記一態様にあっては、半導体スイッチのドレインからソースに向かう逆向きの電流を検出した場合、全ての半導体スイッチをオンからオフに切り替えることができる。
　以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
（実施の形態１）
　図１は実施の形態１に係る電源システムを説明する回路図である。実施の形態１に係る電源システムは、例えば車両に搭載されており、給電制御装置１０、メインバッテリ２１、サブバッテリ２２、及び負荷３１，３２を備える。
　メインバッテリ２１は、正極が負荷３１及び給電制御装置１０に接続されており、負荷３１への給電を行うと共に、給電制御装置１０を介して負荷３２への給電を行う。なお、メインバッテリ２１の負極は接地されている。負荷３１，３２は、スタータモータ、車灯、ワイパー、空気調和機などの電気機器である。負荷３１，３２は、メインバッテリ２１（又はサブバッテリ２２）から給電された場合に動作し、メインバッテリ２１（又はサブバッテリ２２）からの給電が停止した場合に動作を停止するように構成されている。給電制御装置１０には、負荷３１，３２の動作及び動作停止を指示する信号が例えば図に示していないボディＥＣＵ（Electronic Control Unit）等から入力される。給電制御装置１０は、ボディＥＣＵ等から入力された信号に基づき、メインバッテリ２１及びサブバッテリ２２に対する給電制御を実行する。
　給電制御装置１０は、半導体スイッチ１１Ａ，１１Ｂ、駆動回路１２、制御回路１３、温度素子１４、過熱検出回路１５、及び逆流検出回路１６を備える。
　半導体スイッチ１１Ａ，１１Ｂは、例えばＮチャンネル型のＦＥＴであり、メインバッテリ２１及びサブバッテリ２２の間に並列に接続されている。半導体スイッチ１１Ａ，１１Ｂのソースは、それぞれメインバッテリ２１の正極に接続されており、半導体スイッチ１１Ａ，１１Ｂのドレインは、それぞれサブバッテリ２２の正極に接続されている。また、半導体スイッチ１１Ａ，１１Ｂのゲートは、それぞれ駆動回路１２に接続されている。
　なお、本実施の形態では、給電制御装置１０が２つの半導体スイッチ１１Ａ，１１Ｂを備えた構成としたが、３つ以上の半導体スイッチを備えた構成であってもよい。
　駆動回路１２は、半導体スイッチ１１Ａ，１１Ｂのゲートの電圧値を調整することによって、半導体スイッチ１１Ａ，１１Ｂを略同時にオン又はオフに切り替える。駆動回路１２には、半導体スイッチ１１Ａ，１１Ｂのオン又はオフへの切り替えを指示する制御信号が制御回路１３より入力される。
　図２は制御回路１３の内部構成を説明するブロック図である。制御回路１３は、例えば、制御部１３１、記憶部１３２、入出力部１３３を備えており、半導体スイッチ１１Ａ，１１Ｂをオン又はオフに切り替える制御信号を駆動回路１２へ出力する。
　制御部１３１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などを備える。制御部１３１が備えるＣＰＵは、ＲＯＭに予め記憶されている制御プログラムを実行することにより、制御回路１３が備えるハードウェア各部の動作を制御し、半導体スイッチ１１Ａ，１１Ｂの切替制御を実現する。具体的には、制御部１３１は、半導体スイッチ１１Ａ，１１Ｂをオン又はオフに切り替えるための制御信号を、入出力部１３３を通じて駆動回路１２へ出力することにより、半導体スイッチ１１Ａ，１１Ｂの切替制御を実現する。また、制御部１３１は、上記制御信号を出力する都度、その旨の情報を例えばＲＡＭに書き込むことにより、半導体スイッチ１１Ａ，１１Ｂのオン又はオフの制御状態を管理する。
　入出力部１３３は、各種回路を接続するインタフェースを備える。本実施の形態では、駆動回路１２、過熱検出回路１５、及び逆流検出回路１６が入出力部１３３に接続されている。入出力部１３３は、過熱検出回路１５及び逆流検出回路１６から出力される検出結果を取得し、取得した検出結果を制御部１３１へ出力する。また、入出力部１３３は、半導体スイッチ１１Ａ，１１Ｂをオン又はオフに切り替える制御信号を制御部１３１から取得した場合、取得した制御信号を駆動回路１２へ出力する。
　また、入出力部１３３は、ＣＡＮ（Controller Area Network）などの通信プロトコルに従って、ボディＥＣＵなどの機器と通信を行う通信インタフェースを備えていてもよい。この場合、制御部１３１は、負荷３１，３２の動作開始及び動作停止を指示するボディＥＣＵ等からの信号を、入出力部１３３が備える通信インタフェースを通じて取得してもよい。
　過熱検出回路１５は、温度素子１４を用いることにより、半導体スイッチ１１Ａ，１１Ｂの少なくとも一方から発せられた熱に起因して上昇する温度を検出する。温度素子１４は、周囲の温度に応じて抵抗値が変化するサーミスタなどの温度センサであり、２つの半導体スイッチ１１Ａ，１１Ｂの近傍に配置される。本実施の形態では、半導体スイッチ１１Ａ（又は半導体スイッチ１１Ｂ）の半オン故障時の発熱に伴う温度上昇を過熱検出回路１５にて検出できれば十分であり、温度素子１４は、例えば２つの半導体スイッチ１１Ａ，１１Ｂが実装されている基板と同一の基板上に実装される。
　過熱検出回路１５は、半導体スイッチ１１Ａ，１１Ｂの耐熱温度（例えば１４０℃～１７５℃）よりも低く設定された閾値温度（例えば８０℃）を記憶するメモリ（不図示）を有しており、温度素子１４が示す周囲温度が閾値温度以上である場合、その旨の検出結果を制御回路１３へ出力する。
　なお、本実施の形態では、半オン故障時の発熱に伴う温度上昇を過熱検出回路１５にて検出する構成としたが、温度素子１４を制御回路１３の入出力部１３３に接続し、制御回路１３の制御部１３１にて、半オン故障時の発熱に伴う温度上昇を検出してもよい。この場合、温度閾値は記憶部１３２に記憶される。制御部１３１は、温度素子を１４を通じて計測される温度を、記憶部１３２に記憶されている温度閾値と比較することにより、閾値温度以上の温度上昇が発生しているか否かを検出することができる。
　逆流検出回路１６は、サブバッテリ２２の正極と半導体スイッチ１１Ａ，１１Ｂのドレインとの間に介装されており、サブバッテリ２２から給電制御装置１０を介して負荷３１へ流れ込もうとする電流を検出する。逆流検出回路１６は、サブバッテリ２２の正極から半導体スイッチ１１Ａ，１１Ｂのドレインに向かう方向の電流（逆流）を検出した場合、その旨の検出結果を制御回路１３へ出力する。
　以下、給電制御装置１０の動作について説明する。
　図３は実施の形態１に係る制御回路１３が実行する処理の手順を説明するフローチャートである。制御回路１３の制御部１３１は、例えば車両のＩＧスイッチがオンである場合に、以下の処理を定期的なタイミングで実行する。制御部１３１は、給電制御装置１０が備える２つの半導体スイッチ１１Ａ，１１Ｂの制御状態がオフであるか否かを判断する（ステップＳ１０１）。制御部１３１は、半導体スイッチ１１Ａ，１１Ｂのオン又はオフの制御状態を管理しているので、管理している情報を参照することにより、半導体スイッチ１１Ａ，１１Ｂの制御状態がオフであるか否かを判断することができる。
　半導体スイッチ１１Ａ，１１Ｂの制御状態がオフでないと判断した場合（Ｓ１０１：ＮＯ）、制御部１３１は、入出力部１３３を通じて入力される逆流検出回路１６からの検出結果に基づき、サブバッテリ２２の正極から半導体スイッチ１１Ａ，１１Ｂのドレインに向かう方向の電流（逆流）を検出したか否かを判断する（ステップＳ１０２）。逆流を検出していないと判断した場合（Ｓ１０２：ＮＯ）、制御部１３１は、以下の処理を実行することなく、本フローチャートによる処理を終了する。
　逆流を検出したと判断した場合（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、制御部１３１は、半導体スイッチ１１Ａ，１１Ｂを全てオフにする制御信号を駆動回路１２へ出力し、駆動回路１２を通じて半導体スイッチ１１Ａ，１１Ｂを全てオフにする（ステップＳ１０３）。
　ステップＳ１０１で半導体スイッチ１１Ａ，１１Ｂの制御状態がオフであると判断した場合（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、又はステップＳ１０３で半導体スイッチ１１Ａ，１１Ｂを全てオフに制御した場合、制御部１３１は、入出力部１３３を通じて入力される過熱検出回路１５からの検出結果に基づき、閾値温度以上の温度が過熱検出回路１５によって検出されたか否かを判断する（ステップＳ１０４）。閾値温度以上の温度が過熱検出回路１５によって検出されていない場合（Ｓ１０４：ＮＯ）、制御部１３１は、本フローチャートによる処理を終了する。
　閾値温度以上の温度が過熱検出回路１５により検出されたと判断した場合（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、制御部１３１は、半導体スイッチ１１Ａ，１１Ｂの少なくとも一方が半オン故障した可能性があるため、半導体スイッチ１１Ａ，１１Ｂをオフからオンに切り替える制御信号を駆動回路１２へ出力し、半導体スイッチ１１Ａ，１１Ｂをオンにする制御を実行する（ステップＳ１０５）。この制御により、半オン故障が生じていない半導体スイッチ１１Ａ（又は半導体スイッチ１１Ｂ）をオンにすることができるので、半オン故障が生じた半導体スイッチ１１Ｂ（又は半導体スイッチ１１Ａ）に電流が集中することが回避され、過度な温度上昇が防止される。
　以上のように、実施の形態１では、半導体スイッチ１１Ａ，１１Ｂのドレイン側及びソース側の双方に電源（本実施の形態では、メインバッテリ２１及びサブバッテリ２２）が接続されている場合であっても、半導体スイッチ１１Ａ，１１Ｂのドレイン・ソース間電圧を検知することなく、半オン故障を検出することが可能となる。また、半オン故障を検出した場合、半導体スイッチ１１Ａ，１１Ｂをオン制御するので、一方の半導体スイッチ１１Ａ（又は半導体スイッチ１１Ｂ）が半オン故障していなければ、当該半導体スイッチ１１Ａ（又は半導体スイッチ１１Ｂ）に電流を流すことができ、半オン故障した半導体スイッチ１１Ｂ（又は半導体スイッチ１１Ａ）に電流が集中することが回避され、過度な温度上昇による焼損を防ぐことができる。
（実施の形態２）
　実施の形態２では、半導体スイッチ１１Ａ，１１Ｂに対して並列に接続されたリレー接点１１Ｃを更に備える構成について説明する。
　図４は実施の形態２に係る電源システムを説明する回路図である。実施の形態２に係る電源システムは、例えば車両に搭載されており、給電制御装置１０、メインバッテリ２１、サブバッテリ２２、及び負荷３１，３２を備える。給電制御装置１０は、上述した半導体スイッチ１１Ａ，１１Ｂ、駆動回路１２、制御回路１３、温度素子１４、過熱検出回路１５、及び逆流検出回路１６に加え、リレー接点１１Ｃを更に備える。
　リレー接点１１Ｃは、２つの半導体スイッチ１１Ａ，１１Ｂに並列に接続されており、ＮＯ端子、ＣＯＭ端子、及びリレー切片を有する。図４に示した例では、リレー接点１１ＣのＮＯ端子は、半導体スイッチ１１Ａ，１１Ｂのドレインに接続されており、ＣＯＭ端子は、半導体スイッチ１１Ａ，１１Ｂのソースに接続されている。
　リレー接点１１Ｃには、一端が制御回路１３に接続されたリレーコイルが設けられている。リレーコイルの一端が開放されている場合、リレーコイルには電流が流れず、リレー切片はＮＯ端子から離れた状態となる。このとき、ＮＯ端子及びＣＯＭ端子間には電流が流れることはなく、リレー接点１１Ｃはオフとなる。一方、リレーコイルの一端が接地された場合、制御回路１３からリレーコイルに電流が流れ、リレーコイルの周辺に磁場が発生する。これにより、リレー切片はＮＯ端子に引付けられ、リレー切片及びＮＯ端子は接触する。このとき、リレー接点１１Ｃはオンとなり、リレー接点１１ＣのＮＯ端子及びＣＯＭ端子間に電流が流れる。
　図５は実施の形態２に係る制御回路１３が実行する処理の手順を説明するフローチャートである。制御回路１３の制御部１３１は、例えば車両のＩＧスイッチがオンである場合に、以下の処理を定期なタイミングで実行する。制御部１３１は、給電制御装置１０が備える２つの半導体スイッチ１１Ａ，１１Ｂの制御状態がオフであるか否かを判断する（ステップＳ２０１）。制御部１３１は、半導体スイッチ１１Ａ，１１Ｂのオン又はオフの制御状態を管理しているので、管理している情報を参照することにより、半導体スイッチ１１Ａ，１１Ｂの制御状態がオフであるか否かを判断することができる。
　半導体スイッチ１１Ａ，１１Ｂの制御状態がオフでないと判断した場合（Ｓ２０１：ＮＯ）、制御部１３１は、入出力部１３３を通じて入力される逆流検出回路１６からの検出結果に基づき、サブバッテリ２２の正極から半導体スイッチ１１Ａ，１１Ｂのドレインに向かう方向の電流（逆流）を検出したか否かを判断する（ステップＳ２０２）。逆流を検出していないと判断した場合（Ｓ２０２：ＮＯ）、制御部１３１は、以下の処理を実行することなく、本フローチャートによる処理を終了する。
　逆流を検出したと判断した場合（Ｓ２０２：ＹＥＳ）、制御部１３１は、半導体スイッチ１１Ａ，１１Ｂを全てオフにする制御信号を駆動回路１２へ出力し、駆動回路１２を通じて半導体スイッチ１１Ａ，１１Ｂを全てオフにする（ステップＳ２０３）。
　ステップＳ２０１で半導体スイッチ１１Ａ，１１Ｂの制御状態がオフであると判断した場合（Ｓ２０１：ＹＥＳ）、又はステップＳ２０３で半導体スイッチ１１Ａ，１１Ｂを全てオフに制御した場合、制御部１３１は、入出力部１３３を通じて入力される過熱検出回路１５からの検出結果に基づき、閾値温度以上の温度が過熱検出回路１５によって検出されたか否かを判断する（ステップＳ２０４）。閾値温度以上の温度が過熱検出回路１５によって検出されていない場合（Ｓ２０４：ＮＯ）、制御部１３１は、本フローチャートによる処理を終了する。
　閾値温度以上の温度が過熱検出回路１５により検出されたと判断した場合（Ｓ２０４：ＹＥＳ）、制御部１３１は、半導体スイッチ１１Ａ，１１Ｂの少なくとも一方が半オン故障した可能性があるため、半導体スイッチ１１Ａ，１１Ｂをオンにする制御信号を駆動回路１２へ出力し、駆動回路１２を通じて半導体スイッチ１１Ａ，１１Ｂをオンにする制御を実行すると共に、リレー接点１１Ｃに設けられたリレーコイルに電流を流すことにより、リレー接点１１Ｃをオンに制御する（ステップＳ２０５）。これらの制御により、半オン故障が生じていない半導体スイッチ１１Ａ（又は半導体スイッチ１１Ｂ）、及びリレー接点１１Ｃをオンにすることができるので、半オン故障が生じた半導体スイッチ１１Ｂ（又は半導体スイッチ１１Ａ）に電流が集中することが回避され、過度な温度上昇が防止される。
　以上のように、実施の形態２では、半導体スイッチ１１Ａ，１１Ｂのドレイン側及びソース側の双方に電源（本実施の形態では、メインバッテリ２１及びサブバッテリ２２）が接続されている場合であっても、半導体スイッチ１１Ａ，１１Ｂのドレイン・ソース間電圧を検知することなく、半オン故障を検出することが可能となる。また、半オン故障を検出した場合、半導体スイッチ１１Ａ，１１Ｂ及びリレー接点１１Ｃをオン制御するので、半オン故障が生じていない半導体スイッチ１１Ａ（又は半導体スイッチ１１Ｂ）及びリレー接点１１Ｃに電流を流すことができ、半オン故障した半導体スイッチ１１Ｂ（又は半導体スイッチ１１Ａ）に電流が集中することが回避され、過度な温度上昇による焼損を防ぐことができる。
　今回開示された実施の形態は、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る。本発明の範囲は、上述した意味ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
　１０　給電制御装置
　１１Ａ，１１Ｂ　半導体スイッチ
　１１Ｃ　リレー接点
　１２　駆動回路
　１３　制御回路
　１４　温度素子
　１５　過熱検出回路
　１６　逆流検出回路
　２１　メインバッテリ
　２２　サブバッテリ
　３１，３２　負荷
　１３１　制御部（切替制御部）
　１３２　記憶部
　１３３　入出力部

Claims (3)

  1. 　２つの電源の間に並列に接続された複数の半導体スイッチを備え、該複数の半導体スイッチを介して、前記２つの電源に接続された負荷への給電を制御する給電制御装置であって、
    　前記複数の半導体スイッチのうちの少なくとも１つから発せられた熱に起因して上昇する温度を検出する温度検出部と、
    　該温度検出部が閾値温度以上の温度を検出した場合、前記複数の半導体スイッチをオフからオンに切り替える制御を実行する切替制御部と
    　を備える給電制御装置。
  2. 　前記複数の半導体スイッチに並列に接続されたリレー接点を更に備え、
    　該リレー接点をオフにしている場合に、前記温度検出部が前記閾値温度以上の温度を検出した場合、前記切替制御部は、前記リレー接点をオフからオンに切り替える制御を実行する
    　請求項１に記載の給電制御装置。
  3. 　前記半導体スイッチはＦＥＴであり、
    　前記２つの電源の一方は各半導体スイッチのドレインに接続され、他方は各半導体スイッチのソースに接続されており、
    　前記一方の電源から各半導体スイッチのドレインに流れる電流を検出する逆流検出部を備え、
    　前記切替制御部は、前記複数の半導体スイッチの少なくとも１つをオンにしている場合に、前記逆流検出部が前記電流を検出した場合、前記少なくとも１つの半導体スイッチをオフに切り替える制御を実行する
    　請求項１又は請求項２に記載の給電制御装置。
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