JP2019106624A - 給電制御装置及び給電制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スイッチに関する故障を適切に検知することができる給電制御装置及び給電制御方法を提供する。
【解決手段】給電制御装置１０はスイッチ２０を介した給電を制御する。マイコン２１の出力部３３は、スイッチ２０のオン及びオフを交互に示すスイッチ信号を出力する。検知回路２４は、スイッチ信号がオンを示しているにも関わらず、コンパレータ２５がスイッチ２０のオンを検出していない期間の積算値が期間閾値以上となった場合にスイッチ２０に関する故障を通知する。
【選択図】図１

Description

本発明は給電制御装置及び給電制御方法に関する。

車両には、バッテリから負荷への給電を制御する給電制御装置（例えば、特許文献１）が搭載されている。特許文献１に記載の給電制御装置では、バッテリから負荷に流れる電流経路に設けられたスイッチのオン又はオフを指示するスイッチ信号に従って、スイッチをオン又はオフに切替える。これにより、負荷への給電が制御される。

スイッチがオンである場合、スイッチの両端間の電圧値は略ゼロＶであり、スイッチがオフである場合、スイッチの両端間の電圧値は高い。特許文献１に記載の給電制御装置では、スイッチ信号がオンを指示しているにも関わらず、スイッチの両端間の電圧値が一定電圧値以上である期間が所定期間以上となった場合、スイッチが適切にオンに切替わっていないとして、スイッチに関する故障が検知される。スイッチの両端間の電圧値が一定電圧値以上である期間は、スイッチ信号がオフを指示した場合、ゼロに初期化される。

特開２０１７−１０３６８３号公報

負荷に電力を供給する構成として、スイッチのオン及びオフへの切替えを交互に繰り返す構成、即ち、スイッチのオン及びオフへの切替えについてＰＷＭ(Pulse Width Modulation)制御を行う構成がある。この構成では、負荷に電力を供給する場合、スイッチ信号はオン及びオフを交互に指示する。例えば、バッテリの出力電圧値に基づいて、スイッチ信号のデューティを調整することによって、バッテリの出力電圧値の変動に無関係に、平均電圧値が一定である電圧を負荷に印加することができる。

特許文献１に記載の給電制御装置において、負荷に電力を供給する構成を、スイッチのオン及びオフへの切替えを交互に繰り返す構成に変更したと仮定する。この構成では、スイッチ信号が連続してオンを指示している期間が前述した所定期間未満である場合、スイッチの両端間の電圧値が一定電圧値以上である期間が所定期間以上となることはない。結果、スイッチ信号に従ってスイッチがオンに適切に切替わっていない場合であっても、スイッチに関する故障が検知されることはない。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、スイッチに関する故障を適切に検知することができる給電制御装置及び給電制御方法を提供することにある。

本発明の一態様に係る給電制御装置は、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、該スイッチのオン及びオフを交互に指示するスイッチ信号を出力する出力部と、前記スイッチのオンを検出するオン検出部と前記出力部が出力しているスイッチ信号がオンを指示しているにも関わらず、前記オン検出部が前記スイッチのオンを検出していない期間の積算期間が期間閾値以上となった場合に前記スイッチに関する故障を通知する通知部とを備える。

本発明の一態様に係る給電制御方法は、スイッチを介した給電を制御する給電制御方法であって、該スイッチのオン及びオフを交互に指示するスイッチ信号を出力するステップと、前記スイッチのオンを検出するステップと、出力されているスイッチ信号がオンを示すにも関わらず、前記スイッチのオンが検出されていない期間の積算期間が期間閾値以上である場合に前記スイッチに関する故障を通知するステップとを含む。

上記の態様によれば、スイッチの故障を適切に検知することができる。

実施形態１における電源システムの要部構成を示すブロック図である。 検知回路の回路図である。 第２ＡＮＤ回路の動作の一例を示すタイミングチャートである。 ＯＲ回路の動作の一例を示すタイミングチャートである。 通知部の動作の一例を示すタイミングチャートである。 第２ＡＮＤ回路の動作の他例を示すタイミングチャートである。 ＯＲ回路の動作の他例を示すタイミングチャートである。 通知部の動作の他例を示すタイミングチャートである。 実施形態２における電源システムの要部構成を示すブロック図である。

［本発明の実施形態の説明］
最初に本発明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）本発明の一態様に係る給電制御装置は、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、該スイッチのオン及びオフを交互に指示するスイッチ信号を出力する出力部と、前記スイッチのオンを検出するオン検出部と前記出力部が出力しているスイッチ信号がオンを指示しているにも関わらず、前記オン検出部が前記スイッチのオンを検出していない期間の積算期間が期間閾値以上となった場合に前記スイッチに関する故障を通知する通知部とを備える。

（２）本発明の一態様に係る給電制御装置は、前記オン検出部が前記スイッチのオンを検出した場合に前記積算期間を初期化する初期化部を備える。

（３）本発明の一態様に係る給電制御装置では、前記スイッチは、半導体スイッチであり、該スイッチは、制御端の電圧値が電圧閾値を超えている場合にオンであり、前記オン検出部は、前記制御端の電圧値が電圧閾値を超えている場合にオンを検出する。

（４）本発明の一態様に係る給電制御装置では、前記オン検出部は、電流が出力される前記スイッチの出力端の電圧値が第２の電圧閾値を超える場合にオンを検出する。

（５）本発明の一態様に係る給電制御装置では、前記通知部が前記故障を通知した場合、前記出力部が出力しているスイッチ信号に無関係に前記スイッチをオフに切替える切替え部を備える。

（６）本発明の一態様に係る給電制御装置では、前記出力部が出力しているスイッチ信号のデューティを、電流が入力される前記スイッチの入力端の電圧値に応じて調整する調整部を備える。

（７）本発明の一態様に係る給電制御方法は、スイッチを介した給電を制御する給電制御方法であって、該スイッチのオン及びオフを交互に指示するスイッチ信号を出力するステップと、前記スイッチのオンを検出するステップと、出力されているスイッチ信号がオンを示すにも関わらず、前記スイッチのオンが検出されていない期間の積算期間が期間閾値以上である場合に前記スイッチに関する故障を通知するステップとを含む。

上記の一態様に係る給電制御装置及び給電方法にあっては、スイッチ信号がオンを指示しているにも関わらず、スイッチのオンが検出されていない期間の積算期間に基づいて、スイッチに関する故障を検知する。このため、スイッチ信号が連続してオンを指示する期間が期間閾値未満である場合であっても、スイッチがオンに切替わらないとき、スイッチに関する故障を適切に検知し、通知を行う。スイッチに関する故障は、スイッチ自身の故障、又は、切替え部の故障等である。

上記の一態様に係る給電制御装置にあっては、通常、スイッチ信号がオンを指示してからスイッチがオンに切替わるまでに期間が必要である。本態様では、スイッチのオンが検出された場合、積算期間が初期化されるので、スイッチ信号がオンを指示してからスイッチがオンに切替わるまでの期間の積算によって、誤ってスイッチに関する故障が通知されることが防止される。

上記の一態様に係る給電制御装置にあっては、スイッチ信号がオンを指示しているにも関わらず、スイッチの制御端の電圧値が電圧閾値未満である期間の積算期間が期間閾値以上となった場合、スイッチに関する故障を通知する。

上記の一態様に係る給電制御装置にあっては、スイッチ信号がオンを指示しているにも関わらず、スイッチの出力端の電圧値が第２の電圧閾値未満である期間の積算期間が期間閾値以上となった場合、スイッチに関する故障を通知する。

上記の一態様に係る給電制御装置にあっては、スイッチに関する故障が通知された場合、スイッチ信号に無関係にスイッチをオフに切替える。

上記の一態様に係る給電制御装置にあっては、スイッチの入力端の電圧値に応じてデューティを調整するので、例えば、スイッチを介して出力する電圧の電圧値の平均値を、スイッチの入力端の電圧値に無関係に一定値に調整することが可能となる。

［本発明の実施形態の詳細］
本発明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、特許請求の範囲によって示され、特許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。

（実施形態１）
図１は、実施形態１における電源システム１の要部構成を示すブロック図である。電源システム１は、好適に車両に搭載され、給電制御装置１０、バッテリ１１及び負荷１２を備える。給電制御装置１０は、バッテリ１１の正極と、負荷１２の一端とに各別に接続されている。バッテリ１１の負極と、負荷１２の他端とは接地されている。

バッテリ１１は、給電制御装置１０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１１が負荷１２に電力を供給している場合に負荷１２は作動し、バッテリ１１から負荷１２への給電が停止した場合に負荷１２は動作を停止する。

給電制御装置１０には、負荷１２の作動を指示する作動信号と、負荷１２の動作の停止を指示する停止信号とが入力される。給電制御装置１０は、作動信号が入力された場合、バッテリ１１及び負荷１２を電気的に接続する。これにより、バッテリ１１は負荷１２に電力を供給し、負荷１２は作動する。給電制御装置１０は、停止信号が入力された場合、バッテリ１１及び負荷１２の電気的な接続を遮断する。これにより、バッテリ１１から負荷１２への給電が停止し、負荷１２は動作を停止する。このように、給電制御装置１０は、バッテリ１１から負荷１２への給電を制御する。

給電制御装置１０は、スイッチ２０、マイクロコンピュータ（以下、マイコンという）２１、駆動回路２２、第１ＡＮＤ回路２３、検知回路２４、コンパレータ２５、反転器２６、クロック回路２７、リセット回路２８及び直流電源２９を有する。スイッチ２０は、半導体スイッチであり、具体的には、Ｎチャネル型のＦＥＴ(Field Effect Transistor)である。第１ＡＮＤ回路２３は、２つの入力端と１つの出力端とを有する。コンパレータ２５は、プラス端子、マイナス端子及び出力端子を有する。マイコン２１は、入力部３０，３１、Ａ（Analog）／Ｄ(Digital)変換部３２、出力部３３、記憶部３４及び制御部３５を有する。

スイッチ２０のドレインは、バッテリ１１の正極に接続されている。スイッチ２０のソースは、負荷１２の一端に接続されている。スイッチ２０のドレインには、更に、抵抗Ｒ１の一端が接続されている。抵抗Ｒ１の他端は抵抗Ｒ２の一端に接続されている。抵抗Ｒ２の他端は接地されている。抵抗Ｒ１，Ｒ２間の接続ノードはマイコン２１の入力部３０の入力端に接続されている。

スイッチ２０のゲートには、駆動回路２２の出力端が接続されている。駆動回路２２の入力端には、第１ＡＮＤ回路２３の出力端が接続されている。第１ＡＮＤ回路２３の一方の入力端には、マイコン２１の出力部３３の出力端が接続されている。第１ＡＮＤ回路２３の他方の入力端には、検知回路２４が接続されている。

検知回路２４には、更に、マイコン２１の出力部３３の出力端、コンパレータ２５の出力端子、反転器２６の出力端、クロック回路２７及びリセット回路２８の出力端が各別に接続されている。反転器２６の入力端は、コンパレータ２５の出力端子に接続されている。リセット回路２８の入力端は、マイコン２１の出力部３３の出力端に接続されている。コンパレータ２５のマイナス端子はスイッチ２０のゲートに接続されている。コンパレータ２５のプラス端子は、直流電源２９の正極に接続されている。直流電源２９の負極はスイッチ２０のドレインに接続されている。

マイコン２１内では、入力部３０は更にＡ／Ｄ変換部３２に接続されている。また、入力部３１、Ａ／Ｄ変換部３２、出力部３３、記憶部３４及び制御部３５は内部バス３６に各別に接続されている。

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値が高い程、ドレイン及びソース間の抵抗値は小さい。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値が一定のオン閾値以上である場合、ドレイン及びソース間の抵抗値が十分に小さく、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、スイッチ２０はオンである。スイッチ２０がオンである場合、バッテリ１１及び負荷１２は電気的に接続され、バッテリ１１は、スイッチ２０を介して負荷１２に電力を供給する。スイッチ２０において、電流はドレイン及びソースの順に流れる。従って、スイッチ２０のドレインは、電流が入力される入力端であり、スイッチ２０のソースは、電流が出力される出力端である。

スイッチ２０がオンである場合、接地電位を基準としたソースの電圧値は、バッテリ１１の出力電圧値に略一致する。このため、スイッチ２０がオンである場合、接地電位を基準としたゲートの電圧値は、バッテリ１１の出力電圧値を超える電圧値に調整されている。なお、バッテリ１１の出力電圧値は接地電位を基準とした電圧値である。

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値が、オン閾値よりも低い一定のオフ閾値未満である場合、ドレイン及びソース間の抵抗値が十分に大きく、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、スイッチ２０はオフである。スイッチ２０がオフである場合、バッテリ１１及び負荷１２の電気的な接続は遮断され、バッテリ１１から負荷１２への給電は停止している。
スイッチ２０がオフである場合、接地電位を基準としたゲートの電圧値は略ゼロＶであり、バッテリ１１の出力電圧値未満である。

マイコン２１の出力部３３は、制御部３５の指示に従って、ハイレベル電圧及びローレベル電圧を示すスイッチ信号を、第１ＡＮＤ回路２３に出力する。スイッチ信号について、ハイレベル電圧を示すことはスイッチ２０のオンを指示していることに相当し、ローレベル電圧を示すことはスイッチ２０のオフを指示していることに相当する。

検知回路２４は、スイッチ２０が適切にオンに切替わっていない場合、スイッチ２０に関する故障を検知する。検知回路２４は、スイッチ２０の故障を検知していない場合、ハイレベル電圧を第１ＡＮＤ回路２３に出力する。検知回路２４は、スイッチ２０に関する故障を検知した場合、ローレベル電圧を第１ＡＮＤ回路２３に出力する。

第１ＡＮＤ回路２３は、検知回路２４からハイレベル電圧が入力されている場合、出力部３３から入力されたスイッチ信号を駆動回路２２の入力端に出力する。第１ＡＮＤ回路２３は、検知回路２４からローレベル電圧が入力されている場合、出力部３３から入力されているスイッチ信号に無関係にローレベル電圧を駆動回路２２に出力する。

第１ＡＮＤ回路２３から駆動回路２２にスイッチ信号が入力されている場合において、スイッチ信号が示す電圧がローレベル電圧からハイレベル電圧に切替わったとき、駆動回路２２は、接地電位を基準としたスイッチ２０のゲートの電圧値を、バッテリ１１の出力電圧値よりも高い電圧値に上昇させる。これにより、スイッチ２０において、ソースの電位を基準としたゲートの電圧値がオン閾値以上となり、スイッチ２０がオンに切替わる。

駆動回路２２は、例えば、バッテリ１１の出力電圧を昇圧し、昇圧した電圧をスイッチ２０のゲートに印加する。これにより、駆動回路２２は、接地電位を基準としたスイッチ２０のゲートの電圧値をバッテリ１１の出力電圧値を超える電圧値に上昇させる。駆動回路２２は、ゲートの電圧値をバッテリ１１の出力電圧値を超える電圧値に維持することによって、スイッチ２０のオンを維持する。

同様の場合において、スイッチ信号が示す電圧がハイレベル電圧からローレベル電圧に切替わったとき、駆動回路２２は、接地電位を基準としたゲートの電圧値を低下させる。これにより、スイッチ２０において、ソースの電位を基準としたゲートの電圧値がオフ閾値未満となり、スイッチ２０はオフに切替わる。
また、検知回路２４がローレベル電圧を出力したことによって、第１ＡＮＤ回路２３から駆動回路２２にローレベル電圧が入力された場合も、駆動回路２２は、同様にスイッチ２０をオフに切替える。

以上のように、検知回路２４が第１ＡＮＤ回路２３にハイレベル電圧を出力している場合、即ち、スイッチ２０に関する故障が検知されていない場合においては、駆動回路２２は、マイコン２１の出力部３３が出力するスイッチ信号が示す電圧に従って、スイッチ２０をオン又はオフに切替える。これにより、スイッチ２０を介したバッテリ１１から負荷１２への給電が制御される。スイッチ２０に関する故障は、スイッチ２０自身の故障、又は、駆動回路２２の故障等である。

抵抗Ｒ１，Ｒ２は、バッテリ１１の出力電圧を分圧する。抵抗Ｒ１，Ｒ２は、分圧した電圧の電圧値を、バッテリ１１の出力電圧値を示すアナログの電圧値情報として、マイコン２１の入力部３０に出力する。１未満である正の実数をＫと記載する。抵抗Ｒ１，Ｒ２が分圧した電圧の電圧値、即ち、電圧値情報は、Ｋ・（バッテリ１１の出力電圧値）で表される。実数Ｋは、抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗値で決まる一定値であり、例えば、０．１である。

入力部３０は、アナログの電圧値情報が入力された場合、入力されたアナログの電圧値情報をＡ／Ｄ変換部３２に出力する。Ａ／Ｄ変換部３２は、入力部３０から入力されたアナログの電圧値情報をデジタルの電圧値情報に変換する。制御部３５は、Ａ／Ｄ変換部３２が変換したデジタルの電圧値情報をＡ／Ｄ変換部３２から取得する。制御部３５が取得した電圧値情報が示すバッテリ１１の出力電圧値は、取得時点におけるバッテリ１１の出力電圧値と略一致する。

入力部３１には、作動信号及び停止信号が入力される。入力部３１に作動信号又は停止信号が入力された場合、入力部３１は、入力された信号を制御部３５に通知する。

記憶部３４は不揮発性メモリである。記憶部３４には、コンピュータプログラムＰ１が記憶されている。制御部３５は、一又は複数のＣＰＵ(Central Processing Unit)を有する。制御部３５が有する一又は複数のＣＰＵは、コンピュータプログラムＰ１を実行することによって、バッテリ１１から負荷１２への給電を制御する給電制御処理を実行する。

制御部３５は給電制御処理を周期的に実行する。給電制御処理では、制御部３５は、入力部３１に作動信号が入力されたか否かを判定する。制御部３５は、作動信号が入力されたと判定した場合、出力部３３に指示して、ハイレベル電圧及びローレベル電圧を交互に示すスイッチ信号、即ち、スイッチ２０のオン及びオフを交互に指示するスイッチ信号を第１ＡＮＤ回路２３へ出力させ、給電制御処理を終了する。

検知回路２４がハイレベル電圧を出力している、即ち、スイッチ２０に関する故障が検知されていないと仮定する。この場合において、ハイレベル電圧及びローレベル電圧を交互に示すスイッチ信号を出力部３３が出力したとき、駆動回路２２は、出力部３３が出力したスイッチ信号に従って、スイッチのオン及びオフへの切替えを交互に繰り返し、スイッチ２０のオン及びオフへの切替えについてＰＷＭ制御を実行する。これにより、バッテリ１１から負荷１２への給電が開始され、負荷１２が作動する。

制御部３５は、作動信号が入力されていないと判定した場合、入力部３１に停止信号が入力されたか否かを判定する。制御部３５は、停止信号が入力されたと判定した場合、出力部３３に指示して、ローレベル電圧を示すスイッチ信号を第１ＡＮＤ回路２３へ出力させ、給電制御処理を終了する。

検知回路２４がハイレベル電圧を出力していると仮定する。この場合において、ローレベル電圧を示すスイッチ信号を出力部３３が出力したとき、駆動回路２２は、出力部３３が出力したスイッチ信号に従って、スイッチをオフに切替える。これにより、バッテリ１１から負荷１２への給電が停止し、負荷１２が動作を停止する。
制御部３５は、停止信号が入力されていないと判定した場合、給電制御処理を終了する。

ハイレベル電圧及びローレベル電圧を交互に示すスイッチ信号を出力部３３が第１ＡＮＤ回路２３に出力している場合、スイッチ信号では、ローレベル電圧からハイレベル電圧への切替え、又は、ハイレベル電圧からローレベル電圧への切替えが周期的に行われる。制御部３５が有する一又は複数のＣＰＵは、コンピュータプログラムＰ１を実行することによって、スイッチ信号のデューティを調整するデューティ調整処理を更に実行する。

スイッチ信号のデューティは、１周期において、スイッチ信号がハイレベル電圧を示す期間が占める割合である。デューティは、ゼロを超えており、かつ、１未満である値である。
コンピュータプログラムＰ１は、制御部３５の一又は複数のＣＰＵに給電制御処理及びデューティ調整処理を実行させるために用いられる。

制御部３５は、ハイレベル電圧及びローレベル電圧を交互に示すスイッチ信号を出力部３３が第１ＡＮＤ回路２３に出力している場合において、デューティ調整処理を周期的に実行する。デューティ調整処理では、制御部３５は、Ａ／Ｄ変換部３２から電圧値情報を取得する。次に、制御部３５は、取得した電圧値情報が示すバッテリ１１の出力電圧値、即ち、スイッチ２０のドレインの電圧値に基づいてデューティを決定する。次に、制御部３５は、出力部３３に指示して、スイッチ信号のデューティを、決定したデューティに変更させ、デューティ調整処理を終了する。
以上のように、制御部３５は、出力部３３が出力しているスイッチ信号のデューティをスイッチ２０のドレインの電圧値に応じて調整する。制御部３５は調整部として機能する。

検知回路２４がハイレベル電圧を出力していると仮定する。制御部３５は、スイッチ信号のデューティを、例えば、予め設定されている一定の設定電圧値をバッテリ１１の出力電圧値で除算することによって得られるデューティに調整する。この場合、スイッチ２０を介して負荷１２に出力される電圧の電圧値の平均値を、スイッチ２０のドレインの電圧値、即ち、バッテリ１１の出力電圧値に無関係に設定電圧値に調整することができる。

なお、コンピュータプログラムＰ１は、制御部３５が有する一又は複数のＣＰＵが読み取り可能に、記憶媒体Ｅ１に記憶されていてもよい。この場合、図示しない読み出し装置によって記憶媒体Ｅ１から読み出されたコンピュータプログラムＰ１が記憶部３４に記憶される。記憶媒体Ｅ１は、光ディスク、フレキシブルディスク、磁気ディスク、磁気光ディスク又は半導体メモリ等である。光ディスクは、ＣＤ（Compact Disc）−ＲＯＭ(Read Only Memory)、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）−ＲＯＭ、又は、ＢＤ（Blu-ray(登録商標) Disc）等である。磁気ディスクは、例えばハードディスクである。また、図示しない通信網に接続されている図示しない外部装置からコンピュータプログラムＰ１をダウンロードし、ダウンロードしたコンピュータプログラムＰ１を記憶部３４に記憶してもよい。

以上のように、検知回路２４がスイッチ２０に関する故障を検知していない場合、制御部３５は、入力部３１に入力された信号に基づいて、バッテリ１１から負荷１２への給電を制御する。

コンパレータ２５のプラス端子には、バッテリ１１の出力電圧値に直流電源２９の両端間の電圧値（以下、両端電圧値という）を加算することによって得られる電圧値が入力される。以下では、スイッチ２０のゲートの電圧値をＶｇと記載し、バッテリ１１の出力電圧値をＶｂと記載し、直流電源２９の両端電圧値をＶｃと記載する。ゲートの電圧値Ｖｇとバッテリ１１の出力電圧値Ｖｂとは接地電位を基準とした電圧値である。

Ｖｇ＞Ｖｂ＋Ｖｃを満たす場合、即ち、Ｖｇ−Ｖｂ＞Ｖｃを満たす場合、コンパレータ２５は、出力端から検知回路２４及び反転器２６にローレベル電圧を出力する。Ｖｇ≦Ｖｂ＋Ｖｃを満たす場合、即ち、Ｖｇ−Ｖｂ≦Ｖｃを満たす場合、コンパレータ２５は、出力端から検知回路２４及び反転器２６にハイレベル電圧を出力する。

スイッチ２０のゲートの電圧値Ｖｇが、バッテリ１１の出力電圧値Ｖｂと両端電圧値Ｖｃとの合計電圧値Ｖｐを超えている場合、スイッチ２０はオンである。スイッチ２０のゲートの電圧値Ｖｇが合計電圧値Ｖｐ以下場合、スイッチ２０はオンではない。
スイッチ２０のゲートは制御端として機能し、合計電圧値Ｖｐが電圧閾値に相当する。

コンパレータ２５は、Ｖｇ＞Ｖｐ（＝Ｖｂ＋Ｖｃ）を満たす場合、オンを検出したとして、出力端からローレベル電圧を出力し、Ｖｇ≦Ｖｐを満たす場合、オンを検出していないとして、出力端からハイレベル電圧を出力する。コンパレータ２５はオン検出部として機能する。

反転器２６は、コンパレータ２５がハイレベル電圧を出力している場合、出力端からローレベル電圧を検知回路２４に出力し、コンパレータ２５がローレベル電圧を出力している場合、出力端からハイレベル電圧を検知回路２４に出力する。

クロック回路２７は、ハイレベル電圧及びローレベル電圧を示すクロック信号を検知回路２４に出力する。クロック信号は、ローレベル電圧からハイレベル電圧への切替えが周期的に行われる信号である。

マイコン２１の出力部３３は、第１ＡＮＤ回路２３の他に、検知回路２４及びリセット回路２８にスイッチ信号を出力する。
リセット回路２８は、出力部３３から入力されたスイッチ信号に基づいて、ハイレベル電圧及びローレベル電圧を示すリセット信号を検知回路２４に出力する。リセット信号は、スイッチ信号がローレベル電圧を示している期間が一定期間を超えている状態でスイッチ信号が示す電圧がローレベル電圧からハイレベル電圧に切替わった場合に、ローレベル電圧からハイレベル電圧に切替わる信号である。リセット信号が示す電圧は、ローレベル電圧からハイレベル電圧に切替わった後、即時にローレベル電圧に戻る。

検知回路２４は、コンパレータ２５及び反転器２６が出力した電圧と、スイッチ信号、クロック信号及びリセット信号とに基づいて、スイッチ２０に関する故障を検知する。前述したように、検知回路２４は、スイッチ２０に関する故障を検知した場合、ローレベル電圧を第１ＡＮＤ回路２３に出力し、スイッチ２０に関する故障を検知していない場合、ハイレベル電圧を第１ＡＮＤ回路２３に出力する。検知回路２４は、ローレベル電圧を出力した後、コンパレータ２５及び反転器２６が出力した電圧と、スイッチ信号、クロック信号及びリセット信号とに無関係に、ローレベル電圧を出力し続ける。

図２は検知回路２４の回路図である。検知回路２４は、第２ＡＮＤ回路４０、ＯＲ回路４１、通知部４２及びｎ（ｎ：２以上の整数）個のＤフリップフロップＡ１，Ａ２，・・・，Ａｎを有する。第２ＡＮＤ回路４０は、３つの入力端と１つの出力端とを有する。ＯＲ回路４１は、２つの入力端と１つの出力端とを有する。ＤフリップフロップＡ１，Ａ２，・・・，Ａｎ夫々は、Ｄ端子、クロック端子、Ｒ端子、Ｑ端子及びＱバー端子を有する。

第２ＡＮＤ回路４０について、１つ目の入力端にはマイコン２１の出力部３３の出力端が接続され、２つ目の入力端にはコンパレータ２５の出力端が接続され、３つ目の入力端にはクロック回路２７の出力端が接続されている。第２ＡＮＤ回路４０の出力端は、ＤフリップフロップＡ１のクロック端子に接続されている。

ｎ個のＤフリップフロップＡ１，Ａ２，・・・，Ａｎは直列に接続されている。具体的には、ｋ（ｋ：ｎ未満の自然数）番目のＤフリップフロップＡｋのＱバー端子は、（ｋ＋１）番目のＤフリップフロップＡｋ＋１のクロック端子に接続されている。ｎ番目のＤフリップフロップＡｎのＱバー端子は通知部４２に接続されている。ｎ個のＤフリップフロップＡ１，Ａ２，・・・，Ａｎ夫々では、Ｑバー端子は、更に、図２に示すように、Ｄ端子に接続されている。

ＯＲ回路４１の一方の入力端には、反転器２６の出力端が接続されている。ＯＲ回路４１の他方の入力端には、リセット回路２８の出力端が接続されている。ＯＲ回路４１の出力端は、ｎ個のＤフリップフロップＡ１，Ａ２，・・・，Ａｎのリセット端子と、通知部４２とに接続されている。通知部４２は、更に、第１ＡＮＤ回路２３の他方の入力端に接続されている。ｎ個のＤフリップフロップＡ１，Ａ２，・・・，ＡｎのＱ端子は開放されている。

マイコン２１の出力部３３から第２ＡＮＤ回路４０にスイッチ信号が入力される。コンパレータ２５が出力した電圧が第２ＡＮＤ回路４０に入力される。クロック回路２７から第２ＡＮＤ回路４０にクロック信号が入力される。第２ＡＮＤ回路４０は、ハイレベル電圧又はローレベル電圧をＤフリップフロップＡ１のクロック端子に出力する。

第２ＡＮＤ回路４０は、スイッチ信号が示す電圧、及び、コンパレータ２５が出力する電圧の両方がハイレベル電圧である場合、クロック回路２７から入力されたクロック信号を、出力端からＤフリップフロップＡ１のクロック端子に出力する。第２ＡＮＤ回路４０は、スイッチ信号が示す電圧、及び、コンパレータ２５が出力電圧の少なくとも一方がローレベル電圧である場合、クロック信号が示す電圧に無関係にローレベル電圧をＤフリップフロップＡ１のクロック端子に出力する。

ｎ個のＤフリップフロップＡ１，Ａ２，・・・，Ａｎ夫々では、Ｑバー端子からハイレベル電圧又はローレベル電圧が出力される。ｎ個のＤフリップフロップＡ１，Ａ２，・・・，Ａｎに関して、１つのＤフリップフロップのＱバー端子から出力された電圧は、同一のフリップフロップのＤ端子に入力される。

このため、ｎ個のＤフリップフロップＡ１，Ａ２，・・・，Ａｎ夫々は以下のように作用する。Ｑバー端子からハイレベル電圧が出力されている場合において、クロック端子に入力されている電圧がローレベル電圧からハイレベル電圧に切替わったとき、Ｑバー端子から出力されている電圧はローレベル電圧に切替わる。Ｑバー端子からローレベル電圧が出力されている場合において、クロック端子に入力されている電圧がローレベル電圧からハイレベル電圧に切替わったとき、Ｑバー端子から出力されている電圧はハイレベル電圧に切替わる。ｎ番目のＤフリップフロップＡｎのＱバー端子から通知部４２にハイレベル電圧又はローレベル電圧が出力される。

ＯＲ回路４１には、反転器２６が出力した電圧と、リセット回路２８が出力したリセット信号とが入力される。ＯＲ回路４１は、反転器２６が出力した電圧、及び、リセット信号が示す電圧の少なくとも一方がハイレベル電圧である場合、出力端から、ｎ個のＤフリップフロップＡ１，Ａ２，・・・，Ａｎのリセット端子と通知部４２とにハイレベル電圧を出力する。ＯＲ回路４１は、反転器２６が出力した電圧、及び、リセット信号が示す電圧の両方がローレベル電圧である場合、出力端から、ｎ個のＤフリップフロップＡ１，Ａ２，・・・，Ａｎのリセット端子と通知部４２とにローレベル電圧を出力する。

ＯＲ回路４１が出力している電圧がローレベル電圧からハイレベル電圧に切替わった場合、ｎ個のＤフリップフロップＡ１，Ａ２，・・・，Ａｎの全てのＱバー端子から出力されている電圧がハイレベル電圧に統一される。

通知部４２は、ＯＲ回路４１が出力している電圧がローレベル電圧である状態でＤフリップフロップＡｎのＱバー端子から出力されている電圧がローレベル電圧からハイレベル電圧に切替わるまで、ハイレベル電圧を第１ＡＮＤ回路２３に出力している。

通知部４２は、ＯＲ回路４１が出力している電圧がローレベル電圧である状態でＤフリップフロップＡｎのＱバー端子から出力されている電圧がローレベル電圧からハイレベル電圧に切替わった場合、第１ＡＮＤ回路２３に出力している電圧をローレベル電圧に切替える。これにより、駆動回路２２は、スイッチ信号に無関係にスイッチ２０をオフに切替える。通知部４２は、第１ＡＮＤ回路２３に出力している電圧をローレベル電圧に切替えた後、ＤフリップフロップＡｎのＱバー端子から出力されている電圧、及び、ＯＲ回路４１が出力している電圧に無関係に、第１ＡＮＤ回路２３に出力している電圧をローレベル電圧に維持する。

以下では、スイッチ２０のオンへの切替えが正常に行われている場合における検知回路２４の動作を説明する。
図３は、第２ＡＮＤ回路４０の動作の一例を示すタイミングチャートである。図３には、クロック信号及びスイッチ信号が示す電圧の推移と、コンパレータ２５及び第２ＡＮＤ回路４０が出力する電圧の推移とが示されている。これらの推移について、横軸は時間を示す。また、図３、及び、後述する図４〜図８では、ハイレベル電圧を「Ｈ」と記載し、ローレベル電圧を「Ｌ」と記載する。

クロック信号は、前述したように、電圧が周期的にローレベル電圧からハイレベル電圧に切替わる信号である。スイッチ信号がローレベル電圧に固定されて負荷１２への給電が停止している場合、スイッチ２０のゲートの電圧値Ｖｇは、略ゼロＶであり、バッテリ１１の出力電圧値Ｖｂと直流電源２９の両端電圧値Ｖｃとの合計電圧値Ｖｐ以下である。このため、コンパレータ２５はハイレベル電圧を出力している。また、スイッチ信号がローレベル電圧に固定されているので、第２ＡＮＤ回路４０はローレベル電圧を出力している。

マイコン２１では、入力部３１に作動信号が入力された場合、ハイレベル電圧及びローレベル電圧を交互に示すスイッチ信号が出力部３３から出力される。スイッチ信号が示す電圧がローレベル電圧からハイレベル電圧に切替わった場合、前述したように、スイッチ２０のゲートの電圧値Ｖｇを上昇させる。スイッチ信号が示す電圧がローレベル電圧からハイレベル電圧に切替わってから、ゲートの電圧値Ｖｇが合計電圧値Ｖｐを超えるまで、コンパレータ２５はハイレベル電圧を出力し続ける。

ゲートの電圧値Ｖｇが合計電圧値Ｖｐを超える場合、コンパレータ２５は、スイッチ２０のオンを検出し、第２ＡＮＤ回路４０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る。スイッチ信号が示す電圧がローレベル電圧に切替わった場合、駆動回路２２はスイッチ２０のゲートの電圧値Ｖｇを低下させる。これにより、ゲートの電圧値Ｖｇは、合計電圧値Ｖｐ以下となり、コンパレータ２５は、第２ＡＮＤ回路４０に出力している電圧をハイレベル電圧に切替える。

第２ＡＮＤ回路４０は、スイッチ信号がハイレベル電圧を示しているにも関わらず、コンパレータ２５がハイレベル電圧を出力している期間については、クロック信号をＤフリップフロップＡ１のクロック端子に出力する。第２ＡＮＤ回路４０は、他の期間についてはローレベル電圧をＤフリップフロップＡ１のクロック端子に出力する。
コンパレータ２５がハイレベル電圧を出力している期間はスイッチ２０のオンを検出していない期間に相当する。

図４は、ＯＲ回路４１の動作の一例を示すタイミングチャートである。図４には、リセット信号が示す電圧の推移と、反転器２６及びＯＲ回路４１が出力する電圧の推移とが示されている。これらの推移において、横軸は時間を示す。

スイッチ信号がローレベル電圧に固定されて負荷１２への給電が停止している場合、スイッチ信号がローレベル電圧を示している期間は、リセット回路２８の説明で述べた一定期間よりも長い。このため、マイコン２１の入力部３１に作動信号が入力されてスイッチ信号が示す電圧がローレベル電圧からハイレベル電圧に切替わった場合、リセット信号が示す電圧は、ローレベル電圧からハイレベル電圧に切替わり、即時に、ローレベル電圧に戻る。

ハイレベル電圧及びローレベル電圧を交互に示すスイッチ信号を出力部３３が出力している場合、前述したように、スイッチ信号が示す電圧が周期的に切替わる。前述した一定期間はこの周期よりも長い。このため、作動信号が入力されてから、スイッチ信号が示す電圧がローレベル電圧からハイレベル電圧に切替わった後においては、スイッチ信号が示す電圧が周期的に切替わっている限り、リセット信号は、ローレベル電圧に固定され、ハイレベル電圧に切替わることはない。

前述したように、反転器２６は、コンパレータ２５がハイレベル電圧を出力している場合にローレベル電圧を出力し、コンパレータ２５がローレベル電圧を出力している場合にハイレベル電圧を出力する。従って、反転器２６は、スイッチ２０のゲートの電圧値Ｖｇが合計電圧値Ｖｐ以下である場合、即ち、スイッチ２０のオンが検出されていない場合、ローレベル電圧を出力する。反転器２６は、ゲートの電圧値Ｖｇが合計電圧値Ｖｐを超えた場合、即ち、スイッチ２０のオンが検出された場合、ＯＲ回路４１に出力している電圧をハイレベル電圧に切替える。反転器２６は、ゲートの電圧値Ｖｇが合計電圧値Ｖｐ以下となった場合、即ち、スイッチ２０のオンが検出されなくなった場合、ＯＲ回路４１に出力している電圧をローレベル電圧に切替える。

ＯＲ回路４１は、リセット信号が示す電圧がハイレベル電圧に切替わった場合、即ち、作動信号が入力された場合、出力している電圧をハイレベル電圧に切替える。更に、ＯＲ回路４１は、リセット信号が示す電圧がローレベル電圧に切替わった場合、出力している電圧をローレベル電圧に切替える。

また、ＯＲ回路４１は、反転器２６が出力している電圧がハイレベル電圧に切替わった場合、即ち、スイッチ２０のオンが検出された場合、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る。更に、ＯＲ回路４１は、反転器２６が出力している電圧がローレベル電圧に切替わった場合、即ち、スイッチ２０のオンが検出されなくなった場合、出力している電圧をローレベル電圧に切替える。

図５は、通知部４２の動作の一例を示すタイミングチャートである。図５には、Ｄフリップフロップの数、即ち、ｎが２である例が示されている。図５には、第２ＡＮＤ回路４０、ＯＲ回路４１、ＤフリップフロップＡ１，Ａ２及び通知部４２が出力している電圧の推移が示されている。これらの推移において、横軸は時間を示す。
第２ＡＮＤ回路４０が出力している電圧の推移は図３に示す推移と同一である。ＯＲ回路４１が出力している電圧の推移は図４に示す推移と同一である。

作動信号が入力された場合、ＯＲ回路４１が出力している電圧は前述したようにハイレベル電圧に切替わり、ｎ（＝２）個のＤフリップフロップＡ１，Ａ２，・・・，ＡｎのＱ端子から出力されている電圧がハイレベル電圧に統一される。
その後、ＤフリップフロップＡ１が出力している電圧は、第２ＡＮＤ回路４０が出力している電圧がハイレベル電圧に切替わる都度、ローレベル電圧又はハイレベル電圧に切替わる。従って、ＯＲ回路４１が出力している電圧がハイレベル電圧に切替わってから、次のハイレベル電圧の切替えが到来するまでに、第２ＡＮＤ回路４０が出力している電圧がハイレベル電圧に切替わった回数が２の１乗、即ち、２となった場合、ＤフリップフロップＡ１が出力している電圧はハイレベル電圧に切替わる。

ＤフリップフロップＡ２が出力している電圧は、ＤフリップフロップＡ１が出力している電圧がハイレベル電圧に切替わる都度、ローレベル電圧又はハイレベル電圧に切替わる。従って、ＯＲ回路４１が出力している電圧がハイレベル電圧に切替わってから、次のハイレベル電圧の切替えが到来するまでに、第２ＡＮＤ回路４０が出力している電圧がハイレベル電圧に切替わった回数が２の２乗、即ち、４となった場合、ＤフリップフロップＡ２が出力している電圧はハイレベル電圧に切替わる。

同様に、ｍ番目のＤフリップフロップＡｍ（ｍ：３以上ｎ以下の自然数）が出力している電圧は、（ｍ−１）番目のＤフリップフロップＡｍ−１が出力している電圧がハイレベル電圧に切替わる都度、ローレベル電圧又はハイレベル電圧に切替わる。従って、ＯＲ回路４１が出力している電圧がハイレベル電圧に切替わってから、次のハイレベル電圧の切替えが到来するまでに、第２ＡＮＤ回路４０が出力している電圧がハイレベル電圧に切替わった回数が２のｍ乗となった場合、ＤフリップフロップＡｍが出力している電圧はハイレベル電圧に切替わる。

従って、ＯＲ回路４１が出力している電圧がハイレベル電圧に切替わってから、次のハイレベル電圧の切替えが到来するまでに、第２ＡＮＤ回路４０が出力している電圧がハイレベル電圧に切替わった回数が２のｎ乗となった場合、ＤフリップフロップＡｎが出力している電圧はハイレベル電圧に切替わる。
以上のように、ｎ個のＤフリップフロップＡ１，Ａ２，・・・Ａｎは、第２ＡＮＤ回路４０が出力している電圧がローレベル電圧からハイレベル電圧に切替わった回数をカウントしている。

前述したように、第２ＡＮＤ回路４０は、スイッチ信号がハイレベル電圧を示しているにも関わらず、コンパレータ２５がハイレベル電圧を出力している期間については、クロック信号を出力し、他の期間についてはローレベル電圧を出力する。従って、第２ＡＮＤ回路４０が出力している電圧がハイレベル電圧に切替わった回数は、クロック信号の１周期が経過した回数に相当する。従って、第２ＡＮＤ回路４０が出力している電圧がハイレベル電圧に切替わった回数をカウントすることは、スイッチ信号がハイレベル電圧を示しているにも関わらず、コンパレータ２５がハイレベル電圧を出力している期間を積算していることに相当する。積算された積算期間が（（２のｎ乗）−１）・（クロック信号の１周期）に到達した場合、ＤフリップフロップＡｎが出力している電圧がハイレベル電圧に切替わる。なお、「・」は積を表す。

スイッチ２０のオンへの切替えが正常に行われている場合、ＯＲ回路４１が出力している電圧がハイレベル電圧に切替わってから、第２ＡＮＤ回路４０が出力している電圧がハイレベル電圧に切替わった回数が、図５に示すように、２のｎ乗（＝４）となる前に、スイッチ２０のオンが検出される。

これにより、ＯＲ回路４１が出力している電圧がハイレベル電圧に切替わり、ｎ（＝２）個のＤフリップフロップＡ１，Ａ２，・・・，ＡｎのＱ端子から出力されている電圧がハイレベル電圧に統一される。結果、第２ＡＮＤ回路４０が出力している電圧がハイレベル電圧に切替わった回数、即ち、スイッチ信号がハイレベル電圧を示しているにも関わらず、コンパレータ２５がハイレベル電圧を出力している期間の積算期間が初期化される。
以上のように、ＯＲ回路４１は、コンパレータ２５がスイッチ２０のオンを検出した場合、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、積算期間をゼロに初期化する。ＯＲ回路４１は初期化部として機能する。

従って、スイッチ２０のオンへの切替えが正常に行われている場合、通知部４２が第１ＡＮＤ回路２３に出力している電圧はハイレベル電圧に維持され、スイッチ２０に関する故障が通知されることはない。
スイッチ２０のオンへの切替えが正常に行われている場合、駆動回路２２は、スイッチ信号に従って、スイッチ２０のオン又はオフに切替える。

なお、図５に示すように、ＯＲ回路４１が出力している電圧がハイレベル電圧に切替わった場合、ＤフリップフロップＡｎ（即ち、Ａ２）が通知部４２に出力している電圧がハイレベル電圧に切替わる可能性がある。この場合においては、ＯＲ回路４１及びＤフリップフロップＡｎが出力している電圧が略同時にハイレベル電圧に切替わるため、通知部４２は、第１ＡＮＤ回路２３に出力している電圧をローレベル電圧に切替えず、ハイレベル電圧に維持する。このため、ＯＲ回路４１が出力している電圧がハイレベル電圧に切替わった場合において、通知部４２がスイッチ２０に関する故障を誤って通知することはない。

次に、スイッチ２０に関する故障が発生してスイッチ２０のオンへの切替えが不可能となった場合における検知回路２４の動作を説明する。
図６は、第２ＡＮＤ回路４０の動作の他例を示すタイミングチャートである。図６は図３に対応する。図６には、クロック信号及びスイッチ信号が示す電圧の推移と、コンパレータ２５及び第２ＡＮＤ回路４０が出力する電圧の推移とが示されている。これらの推移について、横軸は時間を示す。

スイッチ２０に関する故障が発生して、スイッチ２０のゲートの電圧値Ｖｇを合計電圧値Ｖｐよりも高い電圧値に上昇させることが不可能となったと仮定する。この場合、スイッチ信号がハイレベル電圧を継続して示しているときであっても、コンパレータ２５は、スイッチ２０のオンを検出せず、ハイレベル電圧を出力し続ける。このため、スイッチ２０に関する故障が発生した後においては、第２ＡＮＤ回路４０は、スイッチ信号がハイレベル電圧を示している場合、クロック信号を出力し、スイッチ信号がローレベル電圧を示している場合、ローレベル電圧を出力する。

図７は、ＯＲ回路４１の動作の他例を示すタイミングチャートである。図７は図４に対応する。図７には、リセット信号が示す電圧の推移と、反転器２６及びＯＲ回路４１が出力する電圧の推移とが示されている。これらの推移において、横軸は時間を示す。
図７に示すように、スイッチ２０に関する故障が発生した後においては、コンパレータ２５がオンを検出しないため、反転器２６はローレベル電圧を出力し続ける。結果、ＯＲ回路４１も反転器２６とともにローレベル電圧を出力し続ける。

図８は、通知部４２の動作の他例を示すタイミングチャートである。図８は図５に対応する。図８には、図５と同様に、Ｄフリップフロップの数、即ち、ｎが２である例が示されている。図８には、第２ＡＮＤ回路４０、ＯＲ回路４１、ＤフリップフロップＡ１，Ａ２及び通知部４２が出力している電圧の推移が示されている。これらの推移において、横軸は時間を示す。
第２ＡＮＤ回路４０が出力している電圧の推移は図６に示す推移と同一である。ＯＲ回路４１が出力している電圧の推移は図７に示す推移と同一である。

図８に示すように、スイッチ２０の故障が発生した後においては、作動信号が入力されない限り、ＯＲ回路４１が出力している電圧はローレベル電圧からハイレベル電圧に切替わることはない。このため、ｎ（＝２）個のＤフリップフロップＡ１，Ａ２，・・・，Ａｎがカウントしている回数、即ち、スイッチ信号がハイレベル電圧を示しているにも関わらず、コンパレータ２５がハイレベル電圧を出力している期間の積算期間は初期化されることはない。

第２ＡＮＤ回路４０が出力している電圧がハイレベル電圧に切替わった回数が２のｎ乗（図８の例では、４）に到達した場合、即ち、前述した積算期間が（（２のｎ乗）−１）・（クロック信号の周期）以上となった場合、ＤフリップフロップＡｎ（図８の例では、Ａ２）は、通知部４２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る。このとき、ＯＲ回路４１が出力している電圧はローレベル電圧であるので、通知部４２は、第１ＡＮＤ回路２３に出力している電圧をローレベル電圧に切替え、スイッチ２０に関する故障を通知する。（（２のｎ乗）−１）・（クロック信号の周期）は期間閾値に相当する。
なお、（（２のｎ乗）−１）・（クロック信号の周期）は、スイッチ２０のオンへの切替えが正常に行われている場合において、スイッチ信号が示す電圧がローレベル電圧からハイレベル電圧に切替わってから、スイッチ２０がオンに切替わるまでの期間よりも長い。

通知部４２が第１ＡＮＤ回路２３に出力している電圧をローレベル電圧に切替えた場合、即ち、通知部４２がスイッチ２０に関する故障を通知した場合、前述したように、駆動回路２２は、スイッチ信号が示す電圧に無関係にスイッチ２０をオフに切替える。また、前述したように、通知部４２は、第１ＡＮＤ回路２３に出力している電圧をローレベル電圧に切替えた後、ＤフリップフロップＡｎのＱバー端子から出力されている電圧、及び、ＯＲ回路４１が出力している電圧に無関係に、第１ＡＮＤ回路２３に出力している電圧をローレベル電圧に維持する。このため、スイッチ２０はオフに維持される。駆動回路２２は切替え部として機能する。

スイッチ２０のオンが検出されない状態の１つとして、ゲートの電圧値Ｖｇが駆動回路２２によって上昇しているにも関わらず、ゲートの電圧値Ｖｇが合計電圧値Ｖｐに到達していない状態がある。この状態では、スイッチ２０のドレイン及びソース間の抵抗値が十分に大きくないため、スイッチ２０を介して電流が流れる。また、スイッチ２０のドレイン及びソース間の抵抗値が十分に小さくないため、スイッチ２０で大きな電力が消費され、スイッチ２０の温度が高い温度に上昇する。駆動回路２２は、スイッチ信号が示す電圧に無関係にスイッチ２０をオフに切替えることによって、スイッチ２０で行われている大きな電力の消費を停止させる。

以上のように検知回路２４では、積算期間に基づいて、スイッチ２０に関する故障を検知する。このため、スイッチ信号が連続してオンを示す期間が（（２のｎ乗）−１）・（クロック信号の１周期）未満である場合であっても、スイッチ２０がオンに切替わらないとき、スイッチ２０に関する故障が適切に検知され、通知が行われる。
また、スイッチ２０のオンが検出された場合、積算期間が初期化されるので、スイッチ信号がオンを示してからスイッチ２０がオンに切替わるまでの期間の積算によって、誤ってスイッチ２０に関する故障が通知されることが防止される。

なお、スイッチ信号のデューティの調整方法は、スイッチ２０を介して出力される電圧の電圧値の平均値が一定値となるようにデューティを調整する方法に限定されない。例えば、スイッチ２０を介して出力される電流の電流値の平均値、又は、負荷１２で消費される電力の平均値等が一定値となるように、スイッチ信号のデューティを調整してもよい。

（実施形態２）
図９は、実施形態２における電源システム１の要部構成を示すブロック図である。
以下では、実施形態２について、実施形態１と異なる点を説明する。後述する構成を除く他の構成については、実施形態１と共通しているため、実施形態１と共通する構成部には実施形態１と同一の参照符号を付してその説明を省略する。

実施形態２における電源システム１は、実施形態１における電源システム１が備える構成部を同様に備える。更に、実施形態２における給電制御装置１０は、実施形態１における給電制御装置１０が有する構成部を同様に有する。実施形態２を実施形態１と比較した場合、コンパレータ２５及び直流電源２９の接続が異なる。

実施形態２では、コンパレータ２５のマイナス端子は、スイッチ２０のソースに接続され、コンパレータ２５のプラス端子は、直流電源２９の負極に接続されている。直流電源２９の正極はスイッチ２０のドレインに接続されている。コンパレータ２５の出力端子は、実施形態１と同様に、検知回路２４と、反転器２６の入力端とに接続されている。

バッテリ１１の出力電圧値Ｖｂから直流電源２９の両端電圧値Ｖｃを減算することによって得られる差分電圧値をＶｄと記載する。
スイッチ２０がオンである場合、スイッチ２０のドレイン及びソース間の抵抗値が十分に小さいため、スイッチ２０のソースの電圧値Ｖｓは、差分電圧値Ｖｄ（＝Ｖｂ−Ｖｃ）を超えている。スイッチ２０がオンではない場合、スイッチ２０のドレイン及びソース間の抵抗値が大きいため、スイッチ２０のソースの電圧値Ｖｓは、差分電圧値Ｖｄ以下である。

Ｖｓ＞Ｖｄ（＝Ｖｂ−Ｖｃ）を満たす場合、即ち、（Ｖｂ−Ｖｓ）＜Ｖｃを満たす場合、コンパレータ２５は、オンを検出し、出力端からローレベル電圧を出力する。Ｖｓ≦Ｖｄを満たす場合、即ち、（Ｖｂ−Ｖｓ）≧Ｖｃを満たす場合、コンパレータ２５は、オンを検出せず、出力端からハイレベル電圧を出力する。差分電圧値Ｖｄは第２の電圧閾値に相当する。

検知回路２４がハイレベル電圧を第１ＡＮＤ回路２３に出力している状態で、出力部３３が出力しているスイッチ信号が示す電圧がローレベル電圧からハイレベル電圧に切替わった場合、駆動回路２２は、スイッチ２０のゲートの電圧値Ｖｇを上昇させる。これに伴って、スイッチ２０のソースの電圧値Ｖｓも上昇する。従って、実施形態１と同様に、スイッチ信号が示す電圧がローレベル電圧からハイレベル電圧に切替わってから、コンパレータ２５が出力している電圧がハイレベル電圧からローレベル電圧に切替わるまでに期間が必要である。

従って、検知回路２４は実施形態１と同様に作用する。結果、スイッチ信号がオンを指示しているにも関わらず、スイッチ２０のソースの電圧値Ｖｓが差分電圧値Ｖｄ未満である期間の積算期間が（（２のｎ乗）−１）・（クロック信号の１周期）以上となった場合、スイッチ２０に関する故障が通知される。

なお、実施形態１，２において、スイッチ２０のオンを検出する構成は、スイッチ２０のゲートの電圧値Ｖｇ、又は、スイッチ２０のソースの電圧値Ｖｓに基づいてスイッチ２０のオンを検出する構成に限定されない。例えば、スイッチ２０のドレイン及びソース間の電圧値に基づいて、スイッチ２０のオンを検出してもよい。この場合においては、スイッチ２０のドレイン及びソース間の電圧値が小さいとき、スイッチ２０のオンを検出し、スイッチ２０のドレイン及びソース間の電圧値が大きいとき、スイッチ２０のオンを検出しない。

また、実施形態１，２において、スイッチ２０のゲートの電圧値Ｖｇ、スイッチ２０のソースの電圧値Ｖｓ、並びに、スイッチ２０のドレイン及びソース間の電圧値中の２つ又は３つに基づいて、スイッチ２０のオンを検出してもよい。例えば、ゲートの電圧値Ｖｇが合計電圧値Ｖｐを超えており、かつ、ソースの電圧値Ｖｓが差分電圧値Ｖｄを超えている場合にスイッチ２０のオンを検出してもよい。この場合、ゲートの電圧値Ｖｇが合計電圧値Ｖｐ以下であるか、又は、ソースの電圧値Ｖｓが差分電圧値Ｖｄ以下であるとき、スイッチ２０のオンは検出されない。

更に、クロック回路２７が出力するクロック信号は、ローレベル電圧からハイレベル電圧への切替えが周期的に行われる信号に限定されず、ハイレベル電圧からローレベル電圧への切替えが周期的行われる信号であってもよい。この場合、検知回路２４は、図示しない反転器を更に有し、第２ＡＮＤ回路４０は、反転器に、ハイレベル電圧又はローレベル電圧を出力し、反転器は、ＤフリップフロップＡ１のクロック端子にハイレベル電圧又はローレベル電圧を出力する。反転器は、ハイレベル電圧が入力された場合、ローレベル電圧を出力し、ローレベル電圧が入力された場合、ハイレベル電圧を出力する。

また、積算期間が期間閾値以上となった場合にスイッチ２０に関する故障を通知する構成は、ｎ個のＤフリップフロップＡ１，Ａ２，・・・，Ａｎを用いた構成に限定されず、複数のＴフリップフロップを用いた構成、又は、マイコンを用いた構成等であってもよい。
更に、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又はバイポーラトランジスタ等であってもよい。

開示された実施形態１，２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、特許請求の範囲によって示され、特許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 給電制御装置
１１ バッテリ
１２ 負荷
２０ スイッチ
２１ マイコン
２２ 駆動回路（切替え部）
２３ 第１ＡＮＤ回路
２４ 検知回路
２５ コンパレータ（オン検出部）
２６ 反転器
２７ クロック回路
２８ リセット回路
３０，３１ 入力部
３２ Ａ／Ｄ変換部
３３ 出力部
３４ 記憶部
３５ 制御部（調整部）
３６ 内部バス
４０ 第２ＡＮＤ回路
４１ ＯＲ回路（初期化部）
４２ 通知部
Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎ フリップフロップ
Ｅ１ 記憶媒体
Ｐ１ コンピュータプログラム
Ｒ１，Ｒ２ 抵抗

本発明の一態様に係る給電制御方法は、スイッチを介した給電を制御する給電制御方法であって、該スイッチのオン及びオフを交互に指示するスイッチ信号を出力するステップと、前記スイッチのオンを検出するステップと、出力されているスイッチ信号がオンを指示するにも関わらず、前記スイッチのオンが検出されていない期間の積算期間が期間閾値以上である場合に前記スイッチに関する故障を通知するステップとを含む。

（７）本発明の一態様に係る給電制御方法は、スイッチを介した給電を制御する給電制御方法であって、該スイッチのオン及びオフを交互に指示するスイッチ信号を出力するステップと、前記スイッチのオンを検出するステップと、出力されているスイッチ信号がオンを指示するにも関わらず、前記スイッチのオンが検出されていない期間の積算期間が期間閾値以上である場合に前記スイッチに関する故障を通知するステップとを含む。

上記の一態様に係る給電制御装置及び給電制御方法にあっては、スイッチ信号がオンを指示しているにも関わらず、スイッチのオンが検出されていない期間の積算期間に基づいて、スイッチに関する故障を検知する。このため、スイッチ信号が連続してオンを指示する期間が期間閾値未満である場合であっても、スイッチがオンに切替わらないとき、スイッチに関する故障を適切に検知し、通知を行う。スイッチに関する故障は、スイッチ自身の故障、又は、切替え部の故障等である。

マイコン２１では、入力部３１に作動信号が入力された場合、ハイレベル電圧及びローレベル電圧を交互に示すスイッチ信号が出力部３３から出力される。スイッチ信号が示す電圧がローレベル電圧からハイレベル電圧に切替わった場合、前述したように、駆動回路２２がスイッチ２０のゲートの電圧値Ｖｇを上昇させる。スイッチ信号が示す電圧がローレベル電圧からハイレベル電圧に切替わってから、ゲートの電圧値Ｖｇが合計電圧値Ｖｐを超えるまで、コンパレータ２５はハイレベル電圧を出力し続ける。

作動信号が入力された場合、ＯＲ回路４１が出力している電圧は前述したようにハイレベル電圧に切替わり、ｎ（＝２）個のＤフリップフロップＡ１，Ａ２，・・・，ＡｎのＱバー端子から出力されている電圧がハイレベル電圧に統一される。
その後、ＤフリップフロップＡ１が出力している電圧は、第２ＡＮＤ回路４０が出力している電圧がハイレベル電圧に切替わる都度、ローレベル電圧又はハイレベル電圧に切替わる。従って、ＯＲ回路４１が出力している電圧がハイレベル電圧に切替わってから、次のハイレベル電圧の切替えが到来するまでに、第２ＡＮＤ回路４０が出力している電圧がハイレベル電圧に切替わった回数が２の１乗、即ち、２となった場合、ＤフリップフロップＡ１が出力している電圧はハイレベル電圧に切替わる。

これにより、ＯＲ回路４１が出力している電圧がハイレベル電圧に切替わり、ｎ（＝２）個のＤフリップフロップＡ１，Ａ２，・・・，ＡｎのＱバー端子から出力されている電圧がハイレベル電圧に統一される。結果、第２ＡＮＤ回路４０が出力している電圧がハイレベル電圧に切替わった回数、即ち、スイッチ信号がハイレベル電圧を示しているにも関わらず、コンパレータ２５がハイレベル電圧を出力している期間の積算期間が初期化される。
以上のように、ＯＲ回路４１は、コンパレータ２５がスイッチ２０のオンを検出した場合、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、積算期間をゼロに初期化する。ＯＲ回路４１は初期化部として機能する。

以上のように検知回路２４では、積算期間に基づいて、スイッチ２０に関する故障を検知する。このため、スイッチ信号が連続してオンを指示する期間が（（２のｎ乗）−１）・（クロック信号の１周期）未満である場合であっても、スイッチ２０がオンに切替わらないとき、スイッチ２０に関する故障が適切に検知され、通知が行われる。
また、スイッチ２０のオンが検出された場合、積算期間が初期化されるので、スイッチ信号がオンを指示してからスイッチ２０がオンに切替わるまでの期間の積算に基づいて故障を検知し通知する構成において、誤ってスイッチ２０に関する故障が通知されることが防止される。

Claims (7)

1. 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、
   該スイッチのオン及びオフを交互に指示するスイッチ信号を出力する出力部と、
   前記スイッチのオンを検出するオン検出部と
   前記出力部が出力しているスイッチ信号がオンを指示しているにも関わらず、前記オン検出部が前記スイッチのオンを検出していない期間の積算期間が期間閾値以上となった場合に前記スイッチに関する故障を通知する通知部と
   を備える給電制御装置。
2. 前記オン検出部が前記スイッチのオンを検出した場合に前記積算期間を初期化する初期化部を備える
   請求項１に記載の給電制御装置。
3. 前記スイッチは、半導体スイッチであり、
   該スイッチは、制御端の電圧値が電圧閾値を超えている場合にオンであり、
   前記オン検出部は、前記制御端の電圧値が電圧閾値を超えている場合にオンを検出する
   請求項１又は請求項２に記載の給電制御装置。
4. 前記オン検出部は、電流が出力される前記スイッチの出力端の電圧値が第２の電圧閾値を超える場合にオンを検出する
   請求項１又は請求項２に記載の給電制御装置。
5. 前記通知部が前記故障を通知した場合、前記出力部が出力しているスイッチ信号に無関係に前記スイッチをオフに切替える切替え部を備える
   請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の給電制御装置。
6. 前記出力部が出力しているスイッチ信号のデューティを、電流が入力される前記スイッチの入力端の電圧値に応じて調整する調整部を備える
   請求項１から請求項５のいずれか１つに記載の給電制御装置。
7. スイッチを介した給電を制御する給電制御方法であって、
   該スイッチのオン及びオフを交互に指示するスイッチ信号を出力するステップと、
   前記スイッチのオンを検出するステップと、
   出力されているスイッチ信号がオンを示すにも関わらず、前記スイッチのオンが検出されていない期間の積算期間が期間閾値以上である場合に前記スイッチに関する故障を通知するステップと
   を含む給電制御方法。

Images