WO2020003984A1 - 給電制御装置 - Google Patents

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WO2020003984A1
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voltage
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真之介 中口
雅幸 加藤
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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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    • H—ELECTRICITY
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    • H02H3/08—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current
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    • H01H85/00—Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
    • H01H85/02—Details
    • H01H85/04—Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges
    • H01H85/05—Component parts thereof

Definitions

  • the present disclosure relates to a power supply control device.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2018-120097 filed on June 25, 2018, and incorporates all the contents described in the Japanese application.
  • Patent Document 1 discloses a power supply control device for a vehicle that controls power supply from a battery to a load.
  • power supply from the battery to the load is controlled by turning on or off a switch provided in a power supply path from the battery to the load.
  • the switching device that switches the switch on or off is connected to the positive electrode of the battery and grounded.
  • the current flows in the order of the battery and the switch. Thus, power is supplied from the battery to the switching device.
  • a power supply control device is a power supply control device that controls power supply via the switch by switching a switch on or off, and a switching device that switches the switch on or off, A first current path for an output current output from the switching device when power is supplied to the switching device; and a blowout when a current flowing through the switching device becomes equal to or greater than a first threshold.
  • 1 fusing portion, and a second fusing portion that is arranged in a second current path of the output current different from the first current path and that is blown when a current flowing through the second current path becomes equal to or more than a second threshold value.
  • the second fusing section has a diode.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a main part of the switching device. It is explanatory drawing of energization when a 1st lead wire is opened. It is explanatory drawing of energization when a 2nd lead wire is opened. It is explanatory drawing of the effect
  • an object of the present invention is to provide a power supply control device that is less likely to stop power supply to the switching device.
  • a power supply control device is a power supply control device that controls power supply via the switch by switching the switch on or off, and performs switching that switches the switch on or off. And a switch disposed in a first current path of an output current output from the switch when power is supplied to the switch, and blown when a current flowing through the switch becomes equal to or greater than a first threshold.
  • the second fusing section has a diode.
  • the first current path for example, a conductive wire having an inductor component is arranged.
  • the conductor when the current flowing through the first current path increases, the conductor generates a surge voltage. Since the output current output from the switching device flows through the first current path and the second current path, a return path is formed in which the current flows from one end of the conductor to the first fusing portion, the diode, and the other end of the conductor in this order. Therefore, the surge voltage is suppressed to a small value or less. Further, since the first fusing section and the second fusing section are respectively disposed in the first current path and the second current path, no overcurrent flows through the switching device.
  • the diode when the current flowing through the second fusing portion is equal to or more than the second threshold, the diode is blown. Since the diode has a fusing function, the number of components constituting the device is small, and the device can be downsized.
  • a voltage between both ends of the first fusing portion is such that a current flows through the diode in a forward direction. Is less than the voltage across the diode.
  • the output current flows through the first current path, and the output current is Is small at the output terminal.
  • the output current flows through the second current path.
  • a first conductor and a second conductor are disposed in the first current path and the second current path, respectively, and an inductance component of the first conductor is the second conductor. Exceeds the inductor component of the conductor.
  • FIG. 1 is a circuit diagram of a power supply system 1 according to the present embodiment.
  • the power supply system 1 is preferably mounted on a vehicle, and includes a battery 10, a power supply control device 11, a load 12, a conductor 13, a first conductor W1, and a second conductor W2.
  • Each of the first conductor W1 and the second conductor W2 has an inductance component.
  • An equivalent circuit of the first conductor W1 is represented by a first inductor L1.
  • An equivalent circuit of the second conductor W2 is represented by a second inductor L2.
  • the inductance of the first inductor L1 is an inductance component of the first conductor W1.
  • the inductance of the second inductor L2 is an inductance component of the second conductor W2.
  • the conductor 13 is, for example, a vehicle body. The connection to the conductor 13 corresponds to ground.
  • the power supply control device 11 includes a main switch 20, a switch 21, a fuse 22, and a diode 23.
  • the main switch 20 is an N-channel type FET (Field Effect Transistor).
  • the positive electrode of the battery 10 is connected to the drain of the main switch 20.
  • the source of the main switch 20 is connected to one end of the load 12.
  • the negative electrode of the battery 10 and the other end of the load 12 are connected to the conductor 13.
  • a switching device 21 is separately connected to a drain and a gate of the main switch 20.
  • the switching device 21 is further connected to one end of the fuse 22.
  • the other end of the fuse 22 is connected to one end of the first inductor L1 of the first conductor W1.
  • the other end of the first inductor L1 is connected to the conductor 13.
  • One end of the fuse 22 is further connected to the anode of the diode 23.
  • the cathode of the diode 23 is connected to one end of the second inductor L2 of the second conductor W2.
  • the other end of the second inductor L2 is connected to the conductor 13.
  • the main switch 20 when the voltage of the gate with respect to the potential of the source is equal to or higher than the ON voltage, current can flow through the drain and the source. At this time, the main switch 20 is on. When the gate voltage of the main switch 20 with respect to the source potential is lower than the off-state voltage, no current flows through the drain and the source. At this time, the main switch 20 is off. The ON voltage exceeds the OFF voltage.
  • the battery 10 supplies power to the switch 21.
  • the current is input to the switch 21 from the positive electrode of the battery 10.
  • the current input to the switch 21 is output from the output terminal of the switch 21 to which one end of the fuse 22 and the anode of the diode 23 are connected.
  • the output current output from the output terminal of the switch 21 flows in the order of the fuse 22, the first conductor W ⁇ b> 1, the conductor 13 and the battery 10, or a diode. 23, the second conductor W2, the conductor 13, and the battery 10 in this order.
  • the current path of the output current flowing through the fuse 22 and the first conductor W1 corresponds to the first current path.
  • the current path of the output current flowing through the diode 23 and the second conductor W2 corresponds to a second current path. Therefore, the fuse 22 and the first conductive wire W1 are arranged in the first current path.
  • the diode 23 and the second conductor W2 are arranged in the second current path.
  • the switching device 21 operates using the electric power supplied from the battery 10.
  • the switch 21 switches the main switch 20 on or off.
  • the switch 21 boosts the output voltage of the battery 10 with reference to the potential of the output terminal, and outputs the boosted voltage to the gate of the main switch 20.
  • the gate voltage based on the source potential becomes equal to or higher than the on-voltage, and the main switch 20 is turned on.
  • the switch 21 stops boosting and stops outputting a voltage to the gate of the main switch 20.
  • the gate voltage of the main switch 20 based on the source potential becomes lower than the off voltage, and the main switch 20 is turned off.
  • the switch 21 switches the main switch 20 on, the battery 10 supplies power to the load 12 via the main switch 20.
  • the load 12 is an electric device mounted on a vehicle. While power is being supplied from the battery 10 to the load 12, the load 12 operates. When the switch 21 switches off the main switch 20, the power supply from the battery 10 to the load 12 is stopped. When the power supply from the battery 10 to the load 12 stops, the load 12 stops operating.
  • the switching device 21 controls the power supply via the main switch 20 by switching the main switch 20 on or off.
  • the output current continues to be output from the output terminal of the switching device 21.
  • the fuse 22 When the current flowing through the fuse 22 is equal to or greater than the first threshold, the fuse 22 is blown.
  • the fuse 22 functions as a first blowing part.
  • the diode 23 when the current flowing in the order of the anode and the cathode becomes equal to or more than the second threshold, the diode 23 is blown.
  • the diode 23 functions as a second fusing section.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a main configuration of the switching device 21.
  • the switching device 21 includes a regulator 30, a driving unit 31, and a microcomputer (hereinafter, referred to as a microcomputer) 32.
  • the regulator 30 and the drive unit 31 are connected to the drain of the main switch 20.
  • the regulator 30 is further connected to the microcomputer 32.
  • the microcomputer 32 is further connected to the drive unit 31.
  • the drive unit 31 is further connected to the gate of the main switch 20.
  • the regulator 30, the drive unit 31, and the microcomputer 32 are further connected to one end of the fuse 22.
  • the potential of the connection node between the regulator 30, the drive unit 31, and the microcomputer 32 corresponds to the potential of the output terminal of the switch 21.
  • the battery 10 supplies power to the regulator 30.
  • the current flows from the positive electrode of the battery 10 to the regulator 30 and the output terminal of the switching device 21 in this order.
  • the regulator 30 is operating.
  • the regulator 30 stops operating.
  • the regulator 30 sets the output voltage of the battery 10 with reference to the potential of the output terminal of the switching device 21 to the target voltage. And outputs the stepped-down voltage (target voltage) to the microcomputer 32.
  • the target voltage is constant and is set in advance.
  • the regulator 30 outputs the output voltage of the battery 10 to the microcomputer 32 as it is when the output voltage of the battery 10 based on the potential of the output terminal of the switching device 21 is equal to or lower than the target voltage.
  • the regulator 30 When the regulator 30 outputs a voltage to the microcomputer 32, power is supplied to the microcomputer 32.
  • the battery 10 supplies power to the microcomputer 32 via the regulator 30, the current flows from the positive electrode of the battery 10 to the regulator 30, the microcomputer 32, and the output terminal of the switch 21 in this order.
  • the microcomputer 32 When the voltage output from the regulator 30 to the microcomputer 32 is equal to or higher than a certain voltage, the microcomputer 32 operates. If the voltage output from the regulator 30 to the microcomputer 32 is lower than the certain voltage, the microcomputer 32 stops operating.
  • the battery 10 also supplies power to the drive unit 31.
  • the current flows from the positive electrode of the battery 10 to the drive unit 31 and the output terminal of the switch 21 in this order.
  • the current output from the regulator 30, the driving unit 31, and the microcomputer 32 flows through the output terminal of the switch 21.
  • the microcomputer 32 outputs the high-level voltage and the low-level voltage to the drive unit 31.
  • the drive unit 31 boosts the output voltage of the battery 10 with reference to the potential of the output terminal of the switch 21, and outputs the boosted voltage to the main switch 20. Output to the gate.
  • the drive unit 31 outputs the boosted voltage to the gate of the main switch 20
  • the gate voltage of the main switch 20 based on the source potential is equal to or higher than the on-voltage, and the main switch 20 is on. .
  • the drive unit 31 stops boosting and does not output the voltage to the gate of the main switch 20.
  • the driving unit 31 does not output the voltage to the gate of the main switch 20 based on the source potential is lower than the off voltage, and the main switch 20 is off.
  • the drive unit 31 has one or a plurality of sub-switches 40. For each of the one or a plurality of sub-switches 40, switching from ON to OFF and switching from OFF to ON are repeated while the driving unit 31 is operating. When switching is performed by one or a plurality of sub-switches 40, the output current output from the output terminal of the switching device 21 fluctuates.
  • the maximum value of the voltage between both ends of the fuse 22 when the output current flows through the first current path in which the fuse 22 is arranged is the voltage between both ends of the diode 23 when the current flows in the order of anode and cathode in the diode 23. (Hereinafter referred to as a forward voltage). That is, the resistance value of the fuse 22 is sufficiently small. Therefore, basically, the output current output from the output terminal of the switching device 21 flows through the first current path, and the voltage of the output terminal of the switching device 21 based on the potential of the conductor 13 is small. As described later, when the current supply via the first current path is stopped, the output current flows through the second current path in which the diode 23 is arranged.
  • the first inductor L1 of the first conductor W1 When the current flowing through the first current path increases, the first inductor L1 of the first conductor W1 generates a surge voltage. At this time, the first conductor W1 increases the voltage on the fuse 22 side with reference to the potential on one end on the conductor 13 side. As a result, the voltage at the output terminal of the switch 21 with reference to the potential of the conductor 13 increases.
  • the negative electrode of battery 10 is connected to conductor 13. Therefore, when the voltage at the output terminal of the switch 21 with respect to the potential of the conductor 13 increases, the maximum voltage that the battery 10 can apply to the microcomputer 32 is obtained by subtracting the surge voltage from the output voltage of the battery 10. To the calculated voltage.
  • the output voltage of the battery 10 varies according to the magnitude of the current output from the battery 10.
  • the maximum voltage that the battery 10 can apply to the microcomputer 32 is as described above. It becomes less than the fixed voltage. In this case, the microcomputer 32 stops operating.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram of energization when the first conductive wire W1 is opened.
  • the connection between the first conductor W1 and the conductor 13 is disconnected, as shown in FIG. 3, one end of the first conductor W1 on the conductor 13 side is opened.
  • the energization via the first current path is stopped.
  • the output current output from the output terminal of the switch 21 flows through the second current path in which the diode 23 is arranged. For this reason, the power supply from the battery 10 to the switch 21, that is, the regulator 30, the drive unit 31, and the microcomputer 32 is continued.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of energization when the second conductive wire W2 is opened.
  • the connection between the second conductor W2 and the conductor 13 is disconnected, as shown in FIG. 4, one end of the second conductor W2 on the conductor 13 side is opened.
  • the energization via the second current path stops. In this case, the current output from the output terminal of the switching device 21 continues to flow through the first current path in which the fuse 22 is arranged. Therefore, power supply from the battery 10 to the switching device 21 is continued.
  • the output current flows through the second current path.
  • the output current continues to flow through the first current path. For this reason, the possibility that power supply to the switching device 21 is stopped is low.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of the operation of the diode 23.
  • the output current output from the output terminal of the switch 21 fluctuates.
  • the first inductor L1 of the first conductor W1 generates a surge voltage
  • the first conductor W1 increases the voltage at one end on the fuse 22 side with reference to the potential at one end on the conductor 13 side. .
  • the voltage at the output terminal of the switch 21 based on the potential of the conductor 13 increases.
  • the surge voltage increases as the inductance of the first inductor L1 increases.
  • the inductance of the first inductor L1 depends on the shape of the first conductive wire W1 in a state where it is arranged in the vehicle.
  • the inductance of the first inductor L1 varies depending on whether the first conductor W1 is bent. Further, when the first conductive wire W1 is bent, the inductance of the first inductor L1 varies according to the curvature of the bent portion.
  • the shape of the first conductive wire W1 arranged in the vehicle changes, so that the inductance of the first inductor L1 also changes.
  • a current path flows from one end of the first conductor W1 to the fuse 22, the diode 23, the second conductor W2, the conductor 13, and the other end of the first conductor W1 in this order ( Hereinafter, this is referred to as a reflux path).
  • the voltage at the output terminal of the switch 21 based on the potential of the conductor 13 is equal to or higher than the forward voltage of the diode 23, the current flows through the return path.
  • the voltage at the output terminal of the switch 21 based on the potential of the conductor 13 is maintained at the forward voltage of the diode 23, for example, 0.7V.
  • the diode 23 changes the voltage at the output terminal of the switch 21 based on the potential of the conductor 13 by the forward voltage of the diode 23. Keep below. As a result, the surge voltage is suppressed below the forward voltage of the diode 23.
  • the inductance of the first inductor L1 exceeds the inductance of the second inductor L2. That is, the inductance component of the first conductor W1 exceeds the inductance component of the second conductor W2.
  • the voltage at the output terminal of the switch 21 based on the potential of the conductor 13 becomes equal to or higher than the forward voltage of the diode 23, that is, there is a high possibility that the current flows through the return path. Therefore, in the power supply system 1 in which the inductance component of the first conductor W1 exceeds the inductance component of the second conductor W2, the effect of suppressing the surge voltage is large.
  • the inductance of the first inductor L1 is larger as the first conductor W1 is thinner, and is larger as the first conductor W1 is longer.
  • the inductance of the second inductor L2 is larger as the second conductor W2 is thinner, and is larger as the second conductor W2 is longer.
  • Fig. 6 is an explanatory diagram of overcurrent protection.
  • FIG. 7 is another explanatory diagram of the overcurrent protection.
  • the output current output from the output terminal of the switch 21 flows through the second current path in which the diode 23 is arranged.
  • the fuse 22 is blown as shown in FIG. 7, or when one end of the first conductive wire W1 on the conductor 13 side is opened as shown in FIG. Stops.
  • the fuse 22 is disposed in the first current path, a current exceeding the first threshold does not flow through the first current path. Further, since the diode 23 is disposed in the second current path, a current exceeding the second threshold does not flow through the second current path. Therefore, the current flowing through the switching device 21 does not exceed the higher one of the first threshold value and the second threshold value. As a result, the switching device 21 is protected from overcurrent.
  • the first threshold value and the second threshold value may be the same or different from each other.
  • a configuration using a fusing element that is blown when the current flowing through the switching device 21 becomes a predetermined value or more instead of the fuse 22 and the diode 23 is considered.
  • one end of the fusing element is connected to the output end of the switching device 21, and one end of the first conductive wire W1 and one end of the second conductive wire W2 are connected to the other end of the fusing element.
  • the fusing element is blown. As a result, no overcurrent flows through the switching device 21.
  • the diode 23 has a fusing function. Therefore, in addition to the diode 23, it is not necessary to arrange a fusing element, for example, a fuse, that is blown when the current flowing through the second current path becomes equal to or more than a predetermined value. Therefore, the number of components constituting the power supply control device 11 is small, and the size of the power supply control device 11 can be reduced.
  • a fusing element for example, a fuse
  • the inductance of the first inductor L1 may be equal to or less than the inductance of the second inductor L2.
  • a series circuit of a diode having no fusing function and a fusing element is used as a second fusing unit that is blown when a current flowing through the second unit becomes equal to or more than a second threshold value. Is also good.
  • a fusing element such as a resistance element or a conductive wire that is blown when a current flowing through the fuse becomes equal to or more than the first threshold may be used instead of the fuse 22.
  • the main switch 20 is not limited to an N-channel type FET, but may be a P-channel type FET, a bipolar transistor, a relay contact, or the like.
  • the possibility of stopping the power supply to the switching device 21 is low, the surge voltage is suppressed to be equal to or less than the forward voltage of the diode 23, and no overcurrent flows through the switching device 21.

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Abstract

給電制御装置（１１）では、切替え機（２１）がメインスイッチ（２０）をオン又はオフに切替えることによって、メインスイッチ（２０）を介した給電を制御する。バッテリ（１０）が切替え機（２１）に電力を供給している場合に、切替え機（２１）から出力される出力電流の第１電流経路にヒューズ（２２）が配置されている。第１電流経路とは異なる出力電流の第２電流経路にダイオード（２３）が配置されている。ヒューズ（２２）を介して流れる電流が第１閾値以上となった場合にヒューズ（２２）は溶断される。ダイオード（２３）を介して流れる電流が第２閾値以上となった場合にダイオード（２３）は溶断される。

Description

給電制御装置
　本開示は給電制御装置に関する。
　本出願は、２０１８年６月２５日出願の日本出願第２０１８－１２００９７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。
　特許文献１には、バッテリから負荷への給電を制御する車両用の給電制御装置が開示されている。この給電制御装置では、バッテリから負荷に給電される給電経路に設けられたスイッチをオン又はオフに切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。
　スイッチをオン又はオフに切替える切替え機は、バッテリの正極に接続されるとともに接地されている。電流はバッテリ及び切替え機の順に流れる。これにより、バッテリから切替え機に電力が供給される。
特開２０１７－１３１０２１号公報
　本開示の一態様に係る給電制御装置は、スイッチをオン又はオフに切替えることによって、前記スイッチを介した給電を制御する給電制御装置であって、前記スイッチをオン又はオフに切替える切替え機と、前記切替え機に電力が供給されている場合に前記切替え機から出力される出力電流の第１電流経路に配置され、自身を介して流れる電流が第１閾値以上となった場合に溶断される第１溶断部と、前記第１電流経路とは異なる前記出力電流の第２電流経路に配置され、自身を介して流れる電流が第２閾値以上となった場合に溶断される第２溶断部とを備え、前記第２溶断部はダイオードを有する。
本実施形態における電源システムの回路図である。 切替え機の要部構成を示すブロック図である。 第１導線が開放された場合における通電の説明図である。 第２導線が開放された場合における通電の説明図である。 ダイオードの作用の説明図である。 過電流保護の説明図である。 過電流保護の他の説明図である。
［本開示が解決しようとする課題］
　特許文献１に記載されているような従来の給電制御装置では、切替え機は、導体、例えば車両のボディに接続することによって、接地される。バッテリから負荷に電力が供給されている状態で切替え機及び導体との接続が外れた場合、バッテリから切替え機への給電が停止し、切替え機は動作を停止する。これにより、スイッチはオフに切替わり、負荷の動作が突然に停止する可能性がある。
　そこで、切替え機への給電が停止する可能性が低い給電制御装置を提供することを目的とする。
［本開示の効果］
　本開示によれば、切替え機への給電が停止する可能性が低い。
［本開示の実施形態の説明］
　最初に本開示の実施態様を列挙して説明する。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。
（１）本開示の一態様に係る給電制御装置は、スイッチをオン又はオフに切替えることによって、前記スイッチを介した給電を制御する給電制御装置であって、前記スイッチをオン又はオフに切替える切替え機と、前記切替え機に電力が供給されている場合に前記切替え機から出力される出力電流の第１電流経路に配置され、自身を介して流れる電流が第１閾値以上となった場合に溶断される第１溶断部と、前記第１電流経路とは異なる前記出力電流の第２電流経路に配置され、自身を介して流れる電流が第２閾値以上となった場合に溶断される第２溶断部とを備え、前記第２溶断部はダイオードを有する。
　上記の一態様にあっては、第１電流経路を介した通電が停止した場合、出力電流は第２電流経路を流れる。第２電流経路を介した通電が停止した場合、出力電流は第１電流経路を流れる。このため、切替え機への給電が停止する可能性が低い。
　第１電流経路には、例えば、インダクタ成分を有する導線が配置される。この場合においては、第１電流経路を介して流れる電流が上昇したとき、導線はサージ電圧を発生させる。切替え機から出力される出力電流が第１電流経路及び第２電流経路を流れるので、電流が導線の一端から第１溶断部、ダイオード及び導線の他端の順に流れる還流経路が形成される。このため、サージ電圧は小さな値以下に抑制される。また、第１溶断部及び第２溶断部夫々が第１電流経路及び第２電流経路に配置されているため、切替え機に過電流が流れることはない。
（２）本開示の一態様に係る給電制御装置では、前記第２溶断部を介して流れる電流が前記第２閾値以上となった場合、前記ダイオードが溶断される。
　上記の一態様にあっては、第２溶断部を介して流れる電流が第２閾値以上となった場合、ダイオードが溶断される。ダイオードが溶断機能を有するので、装置を構成する部品の数が少なく、装置の小型化を実現することが可能である。
（３）本開示の一態様に係る給電制御装置では、前記出力電流が前記第１電流経路を流れた場合における前記第１溶断部の両端間の電圧は、前記ダイオードに電流が順方向に流れた場合における前記ダイオードの両端間の電圧未満である。
　上記の一態様にあっては、第１溶断部の両端間の電圧がダイオードの両端間の電圧未満であるため、基本的に、出力電流は第１電流経路を流れ、切替え機において、出力電流が出力される出力端の電圧は小さい。第１電流経路を介した通電が停止した場合に出力電流は第２電流経路を流れる。
（４）本開示の一態様に係る給電制御装置では、前記第１電流経路及び第２電流経路夫々に第１導線及び第２導線が配置され、前記第１導線のインダクタンス成分は、前記第２導線のインダクタ成分を超えている。
　上記の一態様にあっては、第１導線のインダクタンス成分が第２導線のインダクタンス成分よりも大きいので、前述した還流経路を介して電流が流れる可能性が高い。このため、サージ電圧を抑制する効果は大きい。
［本開示の実施形態の詳細］
　本開示の実施形態に係る電源システムの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
　図１は、本実施形態における電源システム１の回路図である。電源システム１は、好適に車両に搭載されており、バッテリ１０、給電制御装置１１、負荷１２、導体１３、第１導線Ｗ１及び第２導線Ｗ２を備える。第１導線Ｗ１及び第２導線Ｗ２夫々はインダクタンス成分を有する。第１導線Ｗ１の等価回路は第１インダクタＬ１で表される。第２導線Ｗ２の等価回路は第２インダクタＬ２で表される。第１インダクタＬ１のインダクタンスは、第１導線Ｗ１が有するインダクタンス成分である。第２インダクタＬ２のインダクタンスは、第２導線Ｗ２のインダクタンス成分である。導体１３は、例えば車両のボディである。導体１３への接続は接地に相当する。
　給電制御装置１１は、メインスイッチ２０、切替え機２１、ヒューズ２２及びダイオード２３を有する。メインスイッチ２０は、Ｎチャネル型のＦＥＴ(Field Effect Transistor)である。
　バッテリ１０の正極は、メインスイッチ２０のドレインに接続されている。メインスイッチ２０のソースは、負荷１２の一端に接続されている。バッテリ１０の負極と、負荷１２の他端とは、導体１３に接続されている。メインスイッチ２０のドレイン及びゲートには、切替え機２１が各別に接続されている。切替え機２１は、更に、ヒューズ２２の一端に接続されている。
　ヒューズ２２の他端は、第１導線Ｗ１の第１インダクタＬ１の一端が接続されている。第１インダクタＬ１の他端は導体１３に接続されている。ヒューズ２２の一端には、更に、ダイオード２３のアノードに接続されている。ダイオード２３のカソードは、第２導線Ｗ２の第２インダクタＬ２の一端に接続されている。第２インダクタＬ２の他端は導体１３に接続されている。
　メインスイッチ２０について、ソースの電位を基準としたゲートの電圧がオン電圧以上である場合、ドレイン及びソースを介して電流が流れることが可能である。このとき、メインスイッチ２０はオンである。メインスイッチ２０について、ソースの電位を基準としたゲートの電圧がオフ電圧未満である場合、ドレイン及びソースを介して電流が流れることはない。このとき、メインスイッチ２０はオフである。オン電圧はオフ電圧を超えている。
　バッテリ１０は切替え機２１に電力を供給する。バッテリ１０が切替え機２１に電力を供給している場合、電流は、バッテリ１０の正極から切替え機２１に入力される。切替え機２１に入力された電流は、ヒューズ２２の一端及びダイオード２３のアノードが接続される切替え機２１の出力端から出力される。バッテリ１０が切替え機２１に電力を供給している場合に切替え機２１の出力端から出力される出力電流は、ヒューズ２２、第１導線Ｗ１、導体１３及びバッテリ１０の順に流れるか、又は、ダイオード２３、第２導線Ｗ２、導体１３及びバッテリ１０の順に流れる。
　ヒューズ２２及び第１導線Ｗ１を流れる出力電流の電流経路は、第１電流経路に相当する。ダイオード２３及び第２導線Ｗ２を流れる出力電流の電流経路は、第２電流経路に相当する。従って、第１電流経路には、ヒューズ２２及び第１導線Ｗ１が配置されている。第２電流経路には、ダイオード２３及び第２導線Ｗ２が配置されている。
　切替え機２１は、バッテリ１０から供給された電力を用いて、作動する。切替え機２１はメインスイッチ２０をオン又はオフに切替える。
　切替え機２１は、メインスイッチ２０をオンに切替える場合、出力端の電位を基準としたバッテリ１０の出力電圧を昇圧し、昇圧した電圧をメインスイッチ２０のゲートに出力する。これにより、メインスイッチ２０では、ソースの電位を基準としたゲートの電圧がオン電圧以上となり、メインスイッチ２０はオンに切替わる。切替え機２１は、メインスイッチ２０をオフに切替える場合、昇圧を停止し、メインスイッチ２０のゲートへの電圧の出力を停止する。これにより、メインスイッチ２０では、ソースの電位を基準としたメインスイッチ２０のゲートの電圧はオフ電圧未満となり、メインスイッチ２０はオフに切替わる。
　切替え機２１がメインスイッチ２０をオンに切替えた場合、バッテリ１０は、メインスイッチ２０を介して負荷１２に電力を供給する。負荷１２は、車両に搭載された電気機器である。バッテリ１０から負荷１２に電力が供給されている間、負荷１２は作動する。切替え機２１がメインスイッチ２０をオフに切替えた場合、バッテリ１０から負荷１２への給電が停止する。バッテリ１０から負荷１２への給電が停止した場合、負荷１２は動作を停止する。
　以上のように、給電制御装置１１では、切替え機２１がメインスイッチ２０をオン又はオフに切替えることによって、メインスイッチ２０を介した給電を制御する。バッテリ１０が切替え機２１に電力を供給している場合、切替え機２１の出力端から出力電流が出力し続ける。
　ヒューズ２２に流れる電流が第１閾値以上となった場合、ヒューズ２２は溶断される。ヒューズ２２は第１溶断部として機能する。
　ダイオード２３において、アノード及びカソードの順に流れる電流が第２閾値以上となった場合、ダイオード２３は溶断される。ダイオード２３は第２溶断部として機能する。
　図２は切替え機２１の要部構成を示すブロック図である。切替え機２１は、レギュレータ３０、駆動部３１及びマイクロコンピュータ（以下、マイコンという）３２を有する。レギュレータ３０及び駆動部３１は、メインスイッチ２０のドレインに接続されている。レギュレータ３０は、更に、マイコン３２に接続されている。マイコン３２は、更に、駆動部３１に接続されている。駆動部３１は、更に、メインスイッチ２０のゲートに接続されている。レギュレータ３０、駆動部３１及びマイコン３２は、更に、ヒューズ２２の一端に接続されている。レギュレータ３０、駆動部３１及びマイコン３２間の接続ノードの電位は、切替え機２１の出力端の電位に相当する。
　バッテリ１０はレギュレータ３０に電力を供給する。バッテリ１０がレギュレータ３０に電力を供給している場合、電流は、バッテリ１０の正極からレギュレータ３０及び切替え機２１の出力端の順に流れる。バッテリ１０からレギュレータ３０に電力が供給されている場合、レギュレータ３０は作動している。バッテリ１０からレギュレータ３０への給電が停止した場合、レギュレータ３０は動作を停止する。
　レギュレータ３０は、切替え機２１の出力端の電位を基準としたバッテリ１０の出力電圧が目標電圧を超えている場合、切替え機２１の出力端の電位を基準としたバッテリ１０の出力電圧を目標電圧に降圧し、降圧した電圧（目標電圧）をマイコン３２に出力する。目標電圧は、一定であり、予め設定されている。レギュレータ３０は、切替え機２１の出力端の電位を基準としたバッテリ１０の出力電圧が目標電圧以下である場合、バッテリ１０の出力電圧をそのままマイコン３２に出力する。
　レギュレータ３０がマイコン３２に電圧を出力している場合、マイコン３２に電力が供給される。バッテリ１０がレギュレータ３０を介してマイコン３２に電力を供給している場合、電流は、バッテリ１０の正極からレギュレータ３０、マイコン３２及び切替え機２１の出力端の順に流れる。レギュレータ３０からマイコン３２に出力されている電圧が一定電圧以上である場合、マイコン３２は作動する。レギュレータ３０からマイコン３２に出力されている電圧が一定電圧未満である場合、マイコン３２は動作を停止する。
　バッテリ１０は駆動部３１にも電力を供給する。バッテリ１０が駆動部３１に電力を供給している場合、電流は、バッテリ１０の正極から駆動部３１及び切替え機２１の出力端の順に流れる。レギュレータ３０、駆動部３１及びマイコン３２から出力された電流は、切替え機２１の出力端を介して流れる。
　マイコン３２は、ハイレベル電圧及びローレベル電圧を駆動部３１に出力する。マイコン３２が駆動部３１にハイレベル電圧を出力している場合、駆動部３１は、切替え機２１の出力端の電位を基準としたバッテリ１０の出力電圧を昇圧し、昇圧した電圧をメインスイッチ２０のゲートに出力する。駆動部３１が、昇圧した電圧をメインスイッチ２０のゲートに出力している場合、メインスイッチ２０では、ソースの電位を基準としたゲートの電圧はオン電圧以上であり、メインスイッチ２０はオンである。
　マイコン３２が駆動部３１にローレベル電圧を出力している場合、駆動部３１は、昇圧を停止し、電圧をメインスイッチ２０のゲートに出力することはない。駆動部３１が電圧をメインスイッチ２０のゲートに出力していない場合、メインスイッチ２０では、ソースの電位を基準としたゲートの電圧がオフ電圧未満であり、メインスイッチ２０はオフである。
　マイコン３２が、駆動部３１に出力している電圧をローレベル電圧からハイレベル電圧に切替えた場合、駆動部３１はメインスイッチ２０をオフからオンに切替える。マイコン３２が、駆動部３１に出力している電圧をハイレベル電圧からローレベル電圧に切替えた場合、駆動部３１はメインスイッチ２０をオンからオフに切替える。
　駆動部３１は、一又は複数のサブスイッチ４０を有する。一又は複数のサブスイッチ４０夫々について、駆動部３１が動作している間、オンからオフへの切替えと、オフからオンへの切替えとが繰り返し行われる。一又は複数のサブスイッチ４０において切替えが行われた場合、切替え機２１の出力端から出力される出力電流は変動する。
　ヒューズ２２が配置された第１電流経路を出力電流が流れた場合におけるヒューズ２２の両端間の電圧の最大値は、ダイオード２３において、アノード及びカソードの順に電流が流れた場合におけるダイオード２３の両端間の電圧（以下、順方向電圧という）の最小値未満である。即ち、ヒューズ２２の抵抗値は十分に小さい。このため、基本的に、切替え機２１の出力端から出力された出力電流は第１電流経路を流れ、導体１３の電位を基準とした切替え機２１の出力端の電圧は小さい。後述するように、第１電流経路を介した通電が停止した場合に出力電流は、ダイオード２３が配置された第２電流経路を流れる。
　第１電流経路を流れる電流が上昇した場合、第１導線Ｗ１の第１インダクタＬ１は、サージ電圧を発生させる。このとき、第１導線Ｗ１は、導体１３側の一端の電位を基準としたヒューズ２２側の電圧を上昇させる。これにより、導体１３の電位を基準とした切替え機２１の出力端の電圧が上昇する。バッテリ１０の負極が導体１３に接続されている。従って、導体１３の電位を基準とした切替え機２１の出力端の電圧が上昇した場合、バッテリ１０がマイコン３２に印加することが可能な最大の電圧が、バッテリ１０の出力電圧からサージ電圧を減算することによって算出される電圧に低下する。
　バッテリ１０の出力電圧は、バッテリ１０から出力されている電流の大きさに応じて変動する。バッテリ１０の出力電圧が低い場合において、導体１３の電位を基準とした切替え機２１の出力端の電圧が大きく上昇したとき、バッテリ１０がマイコン３２に印加することが可能な最大の電圧が、前述した一定電圧未満となる。この場合、マイコン３２は動作を停止する。
　マイコン３２が動作を停止した場合、駆動部３１が動作を停止し、メインスイッチ２０がオフに切替わる。これにより、バッテリ１０から負荷１２への給電が停止し、負荷１２が突然に動作を停止する。マイコン３２が不意に動作を停止することを防止するためには、導体１３の電位を基準とした切替え機２１の出力端の電圧の上昇、即ち、サージ電圧を抑制する必要がある。
　第１電流経路を流れる電流が低下した場合も、第１導線Ｗ１の第１インダクタＬ１は、サージ電圧を発生させる。このとき、第１導線Ｗ１は、導体１３側の一端の電位を基準としたヒューズ２２側の電圧を低下させる。これにより、導体１３の電位を基準とした切替え機２１の出力端の電圧が低下する。導体１３の電位を基準とした切替え機２１の出力端の電圧が低下した場合、バッテリ１０がマイコン３２に印加することが可能な最大の電圧が、バッテリ１０の出力電圧にサージ電圧を加算することによって算出される電圧に上昇する。このため、第１電流経路を流れる電流が低下した場合において、マイコン３２が動作を停止することはない。
　以下では、ヒューズ２２が配置される第１電流経路と、ダイオード２３が配置される第２電流経路とを設けることによって得られる効果を述べる。
　図３は、第１導線Ｗ１が開放された場合における通電の説明図である。例えば、第１導線Ｗ１と導体１３との接続が外れた場合、図３に示すように、第１導線Ｗ１の導体１３側の一端が開放される。第１導線Ｗ１の導体１３側の一端が開放された場合、第１電流経路を介した通電が停止する。この場合、切替え機２１の出力端から出力した出力電流は、ダイオード２３が配置された第２電流経路を流れる。このため、バッテリ１０から切替え機２１、即ち、レギュレータ３０、駆動部３１及びマイコン３２への給電は継続される。
　第１導線Ｗ１の導体１３側の一端の開放以外の原因によって第１電流経路を介した通電が停止した場合も、切替え機２１の出力端から出力した出力電流は第２電流経路を流れる。結果、バッテリ１０から切替え機２１への給電は継続される。
　図４は、第２導線Ｗ２が開放された場合における通電の説明図である。例えば、第２導線Ｗ２と導体１３との接続が外れた場合、図４に示すように、第２導線Ｗ２の導体１３側の一端が開放される。第２導線Ｗ２の導体１３側の一端が開放された場合、第２電流経路を介した通電が停止する。この場合、切替え機２１の出力端から出力した電流は、ヒューズ２２が配置された第１電流経路を流れ続ける。このため、バッテリ１０から切替え機２１への給電は継続される。
　第２導線Ｗ２の導体１３側の一端の開放以外の原因によって第２電流経路を介した通電が停止した場合も、切替え機２１の出力端から出力した出力電流は第１電流経路を流れ続ける。結果、バッテリ１０から切替え機２１への給電は継続される。
　以上のように、第１電流経路を介した通電が停止した場合、出力電流は第２電流経路を流れる。第２電流経路を介した通電が停止した場合、出力電流は第１電流経路を流れ続ける。このため、切替え機２１への給電が停止する可能性は低い。
　図５はダイオード２３の作用の説明図である。前述したように、駆動部３１が有する一又は複数のサブスイッチ４０において切替えが行われた場合、切替え機２１の出力端から出力される出力電流は変動する。出力電流が上昇した場合、第１導線Ｗ１の第１インダクタＬ１はサージ電圧を発生させ、第１導線Ｗ１は、導体１３側の一端の電位を基準としたヒューズ２２側の一端の電圧を上昇させる。結果、導体１３の電位を基準とした切替え機２１の出力端の電圧が上昇する。
　サージ電圧は、第１インダクタＬ１のインダクタンスが大きい程、高い。第１インダクタＬ１のインダクタンスは、車両内で配置されている状態の第１導線Ｗ１の形状に依存する。第１インダクタＬ１のインダクタンスは、第１導線Ｗ１が曲げられているか否かに応じて変動する。また、第１導線Ｗ１が曲げられている場合においては、第１インダクタＬ１のインダクタンスは、曲げられている部分の曲率に応じて変動する。車両が走行している場合、車両内で配置されている状態の第１導線Ｗ１の形状が変動するので、第１インダクタＬ１のインダクタンスも変動する。
　電源システム１では、図５に示すように、電流が、第１導線Ｗ１の一端から、ヒューズ２２、ダイオード２３、第２導線Ｗ２、導体１３及び第１導線Ｗ１の他端の順に流れる電流経路（以下、還流経路という）が形成されている。導体１３の電位を基準とした切替え機２１の出力端の電圧がダイオード２３の順方向電圧以上となった場合、電流が還流経路を流れる。これにより、導体１３の電位を基準とした切替え機２１の出力端の電圧はダイオード２３の順方向電圧、例えば、０．７Ｖに維持される。
　従って、第１導線Ｗ１の第１インダクタＬ１がサージ電圧を発生した場合であっても、ダイオード２３は、導体１３の電位を基準とした切替え機２１の出力端の電圧をダイオード２３の順方向電圧以下に維持する。結果、サージ電圧はダイオード２３の順方向電圧以下に抑制される。
　電源システム１では、第１インダクタＬ１のインダクタンスは、第２インダクタＬ２のインダクタンスを超えている。即ち、第１導線Ｗ１のインダクタンス成分は、第２導線Ｗ２のインダクタンス成分を超えている。この場合、導体１３の電位を基準とした切替え機２１の出力端の電圧がダイオード２３の順方向電圧以上となる可能性、即ち、電流が還流経路を流れる可能性が高い。このため、第１導線Ｗ１のインダクタンス成分は、第２導線Ｗ２のインダクタンス成分を超えている電源システム１では、サージ電圧を抑制する効果は大きい。
　第１インダクタＬ１のインダクタンスは、第１導線Ｗ１が細い程、大きく、第１導線Ｗ１が長い程、大きい。同様に、第２インダクタＬ２のインダクタンスは、第２導線Ｗ２が細い程、大きく、第２導線Ｗ２が長い程、大きい。
　図６は、過電流保護の説明図である。切替え機２１の出力端から出力した出力電流が、ヒューズ２２が配置された第１電流経路を流れている場合において、ヒューズ２２を流れる電流、即ち、出力電流が第１閾値以上となったとき、ヒューズ２２は溶断される。これにより、第１電流経路を介して、第１閾値を超える電流が流れることはない。
　図７は、過電流保護の他の説明図である。前述したように、第１電流経路を介した通電が停止した場合、切替え機２１の出力端から出力した出力電流は、ダイオード２３が配置された第２電流経路を流れる。例えば、図７に示すように、ヒューズ２２が溶断された場合、又は、図３に示すように、第１導線Ｗ１の導体１３側の一端が開放された場合、第１電流経路を介した通電が停止する。
　出力電流が第２電流経路を流れている場合において、ダイオード２３を流れる電流、即ち、出力電流が第２閾値以上となったとき、ダイオード２３は溶断される。これにより、第２閾値を超える電流が第２電流経路を流れることはない。
　以上のように、第１電流経路にヒューズ２２が配置されているため、第１閾値を超える電流が第１電流経路を流れることはない。また、第２電流経路にダイオード２３が配置されているため、第２閾値を超える電流が第２電流経路を流れることはない。従って、切替え機２１を流れる電流が、第１閾値及び第２閾値中の高い閾値を超えることはない。結果、切替え機２１は過電流から保護される。第１閾値及び第２閾値は、同一であってもよいし、互いに異なっていてもよい。
　切替え機２１を過電流から保護する構成として、ヒューズ２２及びダイオード２３の代わりに、自身を流れる電流が所定値以上となった場合に溶断される溶断素子を用いる構成が考えられる。この構成では、切替え機２１の出力端に溶断素子の一端が接続され、溶断素子の他端に第１導線Ｗ１及び第２導線Ｗ２の一端が接続される。この場合、出力電流が所定値以上となった場合、溶断素子が溶断される。結果、切替え機２１に過電流が流れることはない。
　しかしながら、切替え機２１から出力される出力電流の上昇とは異なる原因、例えば、車両の振動によって、溶断素子が破壊された場合、切替え機２１への給電が停止する。
　電源システム１では、切替え機２１から出力される出力電流の上昇とは異なる原因でヒューズ２２が破壊された場合、出力電流は第２電流経路を流れる。切替え機２１から出力される出力電流の上昇とは異なる原因でダイオード２３が破壊された場合、出力電流は第１電流経路を流れる。このため、切替え機２１から出力される出力電流の上昇とは異なる原因で切替え機２１への給電が停止する可能性も低い。
　給電制御装置１１では、ダイオード２３が溶断機能を有している。このため、ダイオード２３に加えて、第２電流経路に、自身を流れる電流が所定値以上となった場合に溶断される溶断素子、例えば、ヒューズを配置する必要はない。このため、給電制御装置１１を構成する部品の数は少なく、給電制御装置１１の小型化を実現することができる。
　なお、第１インダクタＬ１のインダクタンスは、第２インダクタＬ２のインダクタンス以下であってもよい。また、自身を介して流れる電流が第２閾値以上となった場合に溶断される第２溶断部として、ダイオード２３の代わりに、溶断機能を有しないダイオードと、溶断素子との直列回路を用いてもよい。更に、自身を介して流れる電流が第１閾値以上となった場合に溶断される抵抗素子又は導線等の溶断素子をヒューズ２２の代わりに用いてもよい。また、メインスイッチ２０は、Ｎチャネル型のＦＥＴに限定されず、Ｐチャネル型のＦＥＴ、バイポーラトランジスタ又はリレー接点等であってもよい。
　以上のような場合であっても、切替え機２１への給電が停止する可能性は低く、サージ電圧はダイオード２３の順方向電圧以下に抑制され、切替え機２１に過電流が流れることはない。
　開示された本実施形態はすべ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すべての変更が含まれることが意図される。
　１　電源システム
　１０　バッテリ
　１１　給電制御装置
　１２　負荷
　１３　導体
　２０　メインスイッチ
　２１　切替え機
　２２　ヒューズ（第１溶断部）
　２３　ダイオード（第２溶断部）
　３０　レギュレータ
　３１　駆動部
　３２　マイコン
　４０　サブスイッチ
　Ｌ１　第１インダクタ
　Ｌ２　第２インダクタ
　Ｗ１　第１導線
　Ｗ２　第２導線

Claims (4)

  1. 　スイッチをオン又はオフに切替えることによって、前記スイッチを介した給電を制御する給電制御装置であって、
    　前記スイッチをオン又はオフに切替える切替え機と、
    　前記切替え機に電力が供給されている場合に前記切替え機から出力される出力電流の第１電流経路に配置され、自身を介して流れる電流が第１閾値以上となった場合に溶断される第１溶断部と、
    　前記第１電流経路とは異なる前記出力電流の第２電流経路に配置され、自身を介して流れる電流が第２閾値以上となった場合に溶断される第２溶断部と
    　を備え、
    　前記第２溶断部はダイオードを有する
    　給電制御装置。
  2. 　前記第２溶断部を介して流れる電流が前記第２閾値以上となった場合、前記ダイオードが溶断される
    　請求項１に記載の給電制御装置。
  3. 　前記出力電流が前記第１電流経路を流れた場合における前記第１溶断部の両端間の電圧は、前記ダイオードに電流が順方向に流れた場合における前記ダイオードの両端間の電圧未満である
    　請求項１又は請求項２に記載の給電制御装置。
  4. 　前記第１電流経路及び第２電流経路夫々に第１導線及び第２導線が配置され、
    　前記第１導線のインダクタンス成分は、前記第２導線のインダクタ成分を超えている
    　請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の給電制御装置。
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