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WO2022250008A1 - 車載用制御装置 - Google Patents

車載用制御装置 Download PDF

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WO2022250008A1
WO2022250008A1 PCT/JP2022/021085 JP2022021085W WO2022250008A1 WO 2022250008 A1 WO2022250008 A1 WO 2022250008A1 JP 2022021085 W JP2022021085 W JP 2022021085W WO 2022250008 A1 WO2022250008 A1 WO 2022250008A1
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WO
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current value
characteristic
cutoff
relay
degree
Prior art date
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PCT/JP2022/021085
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English (en)
French (fr)
Inventor
純司 土屋
貴史 川上
成治 高橋
Original Assignee
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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Filing date
Publication date
Application filed by 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 filed Critical 株式会社オートネットワーク技術研究所
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
    • B60R16/02—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—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
    • 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
    • H02H3/093—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 with timing means
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for DC mains or DC distribution networks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries

Definitions

  • the present disclosure relates to an in-vehicle control device.
  • Patent Document 1 discloses a load circuit that supplies power to a load.
  • This load circuit includes a battery and a relay (semiconductor switch) provided between the battery and the load, and the load is switched between driving and stopping by turning the relay on and off.
  • the load circuit further includes a fuse that breaks the power path when an overcurrent flows through the load.
  • the fuse is selected based on the maximum value of the current that you want to pass through the path, it may not be able to cut off properly when the current value is low, causing the relay to emit smoke. Therefore, it is conceivable that the power path can be appropriately cut off by the relay when the current value is low by adopting a configuration in which the relay cuts off based on a predetermined cutoff characteristic.
  • this configuration is adopted, both the fuse and the relay must be made large in order to allow a larger current to flow.
  • the present disclosure provides a technology that allows a larger current to flow while suppressing the size of the relay.
  • the in-vehicle control device of the present disclosure includes: An in-vehicle controller for use in an in-vehicle system, comprising: a power supply unit; a power path to which power is supplied from the power supply unit; a relay provided in the power path; and a control unit that switches the breaking unit to a breaking state based on a first breaking characteristic, the relay is turned off based on a second breaking characteristic, and the first breaking characteristic and the second breaking characteristic are , is a characteristic that defines a correspondence relationship between a current value and a time until interruption, and the second interruption characteristic is that as the current value increases, the time decreases at a first decreasing degree, and the first interruption The characteristic is that as the current value increases in a first current value range, the time decreases at a second degree of decrease, and in a second current value range larger than the upper limit of the first current value range, the current value increases.
  • the time decreases at a third degree of decrease as the time increases, the second degree of decrease and the third degree of decrease are greater than the first degree of decrease, and the third degree of decrease is equal to the third degree of decrease.
  • the first cutoff characteristic for the current value smaller than a threshold set between the lower limit value of the first current value range and the upper limit value of the second current value range.
  • the time is set longer than the second cutoff characteristic, and the time is set shorter for the first cutoff characteristic than the second cutoff characteristic for the current value larger than the threshold ing.
  • FIG. 1 is a circuit diagram schematically showing the configuration of the vehicle-mounted system of the first embodiment.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram conceptually showing the first cutoff characteristic and the second cutoff characteristic.
  • In-vehicle control used in an in-vehicle system including a power supply unit, a power path to which power is supplied from the power supply unit, a relay provided on the power path, and a cutoff unit provided on the power path
  • the device includes a control unit that switches the breaking unit to a broken state based on a first breaking characteristic, the relay is turned off based on a second breaking characteristic, and the first breaking characteristic and the second breaking characteristic are turned off.
  • the breaking characteristic is a characteristic that defines the correspondence between the current value and the time until breaking, and the second breaking characteristic is that as the current value increases, the time decreases at a first decreasing degree
  • the first cutoff characteristic as the current value increases in the first current value range, the time decreases with a second degree of decrease, and in the second current value range larger than the upper limit of the first current value range, the The time decreases at a third degree of decrease as the current value increases, the second degree of decrease and the third degree of decrease are greater than the first degree of decrease, and the third degree of decrease is , for the current value smaller than the second degree of decrease and smaller than a threshold value set between the lower limit value of the first current value range and the upper limit value of the second current value range, the The time is set longer for the first cutoff characteristic than the second cutoff characteristic, and the time for the first cutoff characteristic is shorter than the second cutoff characteristic for the current value greater than the threshold value.
  • In-vehicle control device is set.
  • the interruption by the relay when the value of the current flowing through the power path is smaller than the threshold, the interruption by the relay is prioritized, and when the value of the current flowing through the power path is greater than the threshold, the interruption by the breaking unit is prioritized. be.
  • the degree of decrease in the time of the first cutoff characteristic is smaller in the second current value range than in the first current value range. Therefore, the maximum value of the current flowing through the power path can be increased without changing the second cutoff characteristic that cuts off the relay. Therefore, it is possible to allow a larger current to flow while suppressing an increase in the size of the relay.
  • the time of the first cutoff characteristic is reduced by the second degree of decrease in the range of current values that give priority to cutoff by the relay, and the first cutoff is performed in the range of current values that give priority to cutoff by the cutoff unit.
  • the characteristic time can be reduced by a third degree of reduction. Therefore, in the current value range in which priority is given to the interruption by the relay, it is possible to prevent the interruption by the interruption unit from being erroneously performed first. Further, in the current value range in which the interruption by the interruption unit is prioritized, the maximum value of the current value of the first interruption characteristic can be further extended.
  • the control unit immediately switches the breaking unit to the breaking state when the value of the current flowing through the power path exceeds a second threshold that is larger than the threshold.
  • the power path can be cut off immediately when an unacceptably large current flows even for a short period of time.
  • the power path is cut off by physically cutting the power path, so the power path can be cut off more reliably.
  • the amount of data for the first cutoff characteristics and the second cutoff characteristics can be reduced compared to the configuration defined by the table method.
  • An in-vehicle system 100 shown in FIG. 1 is a system installed in a vehicle.
  • the in-vehicle system 100 includes a power supply unit 90 , a load 91 , an electric power line 80 that supplies power to the load 91 based on the power supply unit 90 , and an in-vehicle control device 1 .
  • the power supply unit 90 is, for example, a battery, more specifically a lead battery, a lithium ion battery, or the like.
  • the load 91 is an electronic device provided in the vehicle.
  • the power supply section 90 and the load 91 are electrically connected to the power line 80 respectively. Power from the power supply unit 90 is supplied to the power path 80 and supplied to the load 91 via the power path 80 .
  • the in-vehicle control device 1 includes a relay 10 , a cutoff section 11 , a current detection section 12 , a second control section 13 and a control section 14 .
  • the relay 10 is provided on the power line 80 .
  • Relay 10 is, for example, a mechanical relay.
  • the operation of the relay 10 is controlled by the second control section 13 .
  • the relay 10 allows power supply from the power supply unit 90 side to the load 91 side by being in the ON state, and cuts off the power supply from the power supply unit 90 side to the load 91 side by being in the OFF state.
  • the breaker 11 is provided in the power line 80 .
  • the cutoff unit 11 is provided in series with the relay 10 and arranged closer to the power supply unit 90 than the relay 10 .
  • the cutoff unit 11 can switch from a permitting state in which power supply from the power supply unit 90 side to the load 91 side is permitted to a cutoff state in which power supply from the power supply unit 90 side to the load 91 side is cut off.
  • the blocking unit 11 can return from the blocking state to the allowing state.
  • the operation of the cutoff section 11 is controlled by the control section 14 .
  • the cutoff unit 11 is a semiconductor switching element in this embodiment.
  • the current detection unit 12 detects the value of the current flowing through the power path 80 . More specifically, current detection unit 12 detects the current flowing through the path between relay 10 and cutoff unit 11 in power path 80 .
  • the current detection unit 12 has, for example, a shunt resistor provided in the power path 80 and a differential amplifier that amplifies and outputs the voltage across the shunt resistor. A value detected by the current detection unit 12 is input to each of the second control unit 13 and the control unit 14 .
  • the second control unit 13 and the control unit 14 are each configured as an ECU and have a CPU, ROM, RAM, and the like.
  • a second control unit 13 controls the operation of the relay 10 .
  • the control unit 14 switches the blocking unit 11 to the blocking state based on the first blocking characteristic BC1.
  • the cut-off unit 11 cuts off when an overcurrent flows through the power line 80, and is normally in a permissible state.
  • the second control unit 13 turns on the relay 10 when a predetermined driving start condition is satisfied. Accordingly, power based on the power supply unit 90 is supplied to the load 91 .
  • the drive start condition may be, for example, that the driver performs a predetermined drive start operation, or may be another condition.
  • the second control unit 13 turns off the relay 10 when a predetermined driving stop condition is satisfied.
  • the drive stop condition may be, for example, that a predetermined drive end operation is performed by the driver, or may be another condition.
  • the second control unit 13 switches the relay 10 to the off state based on the second cutoff characteristic BC2 even if the driving stop condition is not satisfied. That is, the relay 10 is cut off based on the second cutoff characteristic BC2.
  • the first cutoff characteristic BC1 and the second cutoff characteristic BC2 are characteristics that define the correspondence relationship between the current value and the time until cutoff. More specifically, the first cut-off characteristic BC1 and the second cut-off characteristic BC2 are characteristics that define the correspondence relationship between the current value and the cut-off time when the current value continues to be exceeded.
  • the first cutoff characteristic BC1 and the second cutoff characteristic BC2 are defined in a range where the current value is greater than 0A. As shown in FIG. 2, the first cutoff characteristic BC1 and the second cutoff characteristic BC2 decrease in corresponding time as the current value increases. In the first cut-off characteristic BC1, as the current value increases, the corresponding time decreases at a first decreasing degree.
  • the second cutoff characteristic BC2 in the first current value range R1, as the current value increases, the corresponding time decreases at the second degree of decrease, and the second current value larger than the upper limit value of the first current value range R1 In the range R2, as the current value increases, the corresponding time decreases at the third decreasing degree.
  • the first cutoff characteristic BC1 is defined in at least part of the first current value range R1 and at least part of the second current value range R2.
  • the second degree of decrease and the third degree of decrease are greater than the first degree of decrease.
  • the third degree of decrease is smaller than the second degree of decrease.
  • the first degree of decrease, the second degree of decrease, and the third degree of decrease are all constant.
  • a threshold Ith is set between the lower limit of the first current value range R1 and the upper limit of the second current value range R2.
  • the threshold value Ith is set between the upper limit value of the first current value range R1 and the lower limit value of the second current value range R2.
  • the first current value range R1 and the second current value range R2 are continuous with the threshold value Ith interposed therebetween.
  • the lower limit value of the first current value range R1 is a value greater than zero.
  • the first cutoff characteristic BC1 is set for a current value smaller than the threshold value Ith for a longer time than the second cutoff characteristic BC2. That is, when the current value flowing through power path 80 is smaller than threshold value Ith, relay 10 is cut off before cutoff unit 11 . Further, the second cutoff characteristic BC2 is set such that the relay 10 does not smoke when the current value is smaller than the threshold value Ith. Therefore, in a state in which the value of current flowing through power path 80 is smaller than threshold value Ith, relay 10 is cut off before relay 10 emits smoke.
  • a shorter time than the second cutoff characteristic BC2 is set for a current value greater than the threshold value Ith. That is, when the current value flowing through power path 80 is greater than threshold value Ith, cutoff unit 11 is cut off before relay 10 .
  • the threshold value Ith is set to a value smaller than a current value at which it becomes difficult for the relay 10 to cut off, for example. In this case, even if the value of the current flowing through the power path 80 is greater than the threshold value Ith, the breaking unit 11 can break the power faster than the relay 10 and more reliably than the relay 10 .
  • the first cutoff characteristic BC1 and the second cutoff characteristic BC2 are determined by a linear function with the current value and time as variables.
  • the relationship between the current value and time in the first current value range R1 of the first cutoff characteristic BC1 is represented by the following formula (1).
  • the relationship between the current value and time in the second current value range R2 of the first cutoff characteristic BC1 is expressed by the following equation (2).
  • the relationship between the current value and time in the second cutoff characteristic BC2 is represented by the following formula (3).
  • Y1 A1 ⁇ X1+B1 Expression (1)
  • Y2 A2 ⁇ X2+B2 Expression (2)
  • Y3 A3 ⁇ X3+B3 Expression (3)
  • X1, X2, and X3 are current values and are values greater than zero.
  • Y1, Y2, and Y3 are times and values greater than zero.
  • A1, A2, and A3 are slopes and are values less than zero.
  • B1, B2 and B3 are constants and values greater than zero.
  • A1 and A2 are smaller values than A3.
  • A2 is a larger value than A1.
  • the threshold Ith is the intersection of equations (1), (2), and (3).
  • the control unit 14 decomposes the current value determined by the first cutoff characteristic BC1 into a plurality of current values with a predetermined resolution. Then, the control unit 14 determines whether or not the value of the current flowing through the power path 80 exceeds each of the plurality of decomposed current values, and activates the timer corresponding to the exceeded current value when it exceeds. Then, when the operating time of the timer reaches the time corresponding to the current value without falling below the current value, the control unit 14 switches the breaking unit 11 to the breaking state.
  • control unit 14 resets the timer when the value of the current flowing through the power path 80 falls below the current value before the operating time of the timer reaches the time corresponding to the current value.
  • the control unit 14 activates the timer for each of the multiple exceeded current values, and performs similar processing.
  • the process of blocking the relay 10 based on the second blocking characteristic BC2 is performed in the same manner as the process of blocking the blocking section 11 based on the first blocking characteristic BC1.
  • the second threshold Ith2 is the same value as the upper limit of the second current value range R2.
  • the second threshold value Ith2 is set, for example, within a range of current values in which the relay 10 does not explode.
  • the time corresponding to the current value exceeding the second threshold value Ith2 is "0" or "substantially 0 (for example, 10 of the time corresponding to the upper limit value of the second current value range R2 in the first cutoff characteristic BC1. 1 minute or less)" is set. According to this configuration, explosion of the relay 10 can be suppressed.
  • the in-vehicle control device 1 of the first embodiment when the value of the current flowing through the power path 80 is smaller than the threshold value Ith, priority is given to cutoff by the relay 10, and the value of the current flowing through the power path 80 falls below the threshold value Ith In a state larger than , the blocking by the blocking unit 11 is prioritized.
  • the degree of decrease in the time of the first cutoff characteristic BC1 is smaller in the second current value range R2 than in the first current value range R1. Therefore, the maximum value of the current flowing through the power path 80 can be increased without changing the second cutoff characteristic BC2 that cuts off the relay 10 . Therefore, it is possible to allow a larger current to flow while suppressing an increase in the size of the relay 10 .
  • the threshold Ith is a value between the upper limit of the first current value range R1 and the lower limit of the second current value range R2.
  • the time of the first cutoff characteristic BC1 is reduced by the second degree of decrease in the current value range that prioritizes cutoff by the relay 10, and the current value range that prioritizes cutoff by the cutoff unit 11:
  • the time of the first blocking characteristic BC1 can be reduced by a third degree of reduction. Therefore, in the current value range in which priority is given to the interruption by the relay 10, it is possible to prevent the interruption by the interruption unit 11 from being erroneously performed first.
  • the maximum value of the current value of the first interruption characteristic BC1 can be further extended.
  • the control section 14 immediately switches the cutoff section 11 to the cutoff state. According to this configuration, the power path 80 can be cut off immediately when an unacceptable large current flows even for a short time.
  • the relay 10 is a mechanical relay
  • the breaker 11 is a semiconductor switching element. According to this configuration, it is possible to suppress the cost increase of the relay 10, and more accurately realize the configuration in which the degree of decrease in the time of the first breaking characteristic BC1 changes according to the range of the current value by the breaking unit 11. can do.
  • the first current value range R1 it is assumed to be restored after the interruption. , so that the interruption by the relay 10 has higher priority than the interruption by the interruption unit 11 . Therefore, the demand for returning the breaking unit 11 to the allowable state is relaxed, and as a result, the cost increase of the breaking unit 11 can be suppressed.
  • first cutoff characteristic BC1 and the second cutoff characteristic BC2 are determined by a linear function with the current value and time as variables. According to this configuration, the amount of data of the first cutoff characteristic BC1 and the second cutoff characteristic BC2 can be reduced compared to the configuration defined by the table method.
  • the in-vehicle control device is configured to include the relay, the cutoff section, the current detection section, and the second control section, but may be configured not to include some or all of these.
  • control unit may control the relay. In this case, there is no need to provide the second control section in the in-vehicle system.
  • the relay was a mechanical relay, but it may be a semiconductor relay.
  • the breaker was a semiconductor switching element, but it may not be a semiconductor switching element as long as it can be switched to an off state by control.
  • the blocking section may be a mechanical switch.
  • the blocking unit was configured to be able to return to the allowable state after switching to the blocking state, but may be configured not to be able to return.
  • a configuration that cannot return to the allowable state may be, for example, a circuit breaker that physically cuts off the path when a control signal is given. More specifically, a pyrotechnic circuit breaker (e.g., PYROFUSE (registered trademark)) that causes an explosion when a drive current is input, and physically cuts the path by moving the displacement part due to the explosion. )).
  • the blocking unit may be a switch, but may be configured so as not to be controlled to return to the allowable state.
  • the breaking unit is immediately switched to the breaking state
  • the current value exceeding the second threshold in the first breaking characteristic corresponds to
  • the configuration is such that the time is 0 or approximately 0, another configuration may be used.
  • the control unit stores a second threshold separately from the first cutoff characteristic, and when the value of the current flowing through the power path exceeds the second threshold, the time determined by the first cutoff characteristic elapses. Even if not, the blocking unit may be switched to the blocking state.
  • the first cutoff characteristic and the second cutoff characteristic are defined by a linear function with the current value and time as variables, but are defined by a table showing the correspondence between the current value and time. It may be a configuration.

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Abstract

車載用制御装置（１）は、制御部（１４）を備える。制御部（１４）は、遮断部（１１）を第１遮断特性（ＢＣ１）に基づいて遮断状態に切り替える。リレー（１０）は、第２遮断特性（ＢＣ２）に基づいてオフ状態とされる。第２遮断特性（ＢＣ２）は、電流値が大きくなるにつれて第１の減少度合いで時間が減少する。第１遮断特性（ＢＣ１）は、第１電流値範囲（Ｒ１）において電流値が大きくなるにつれて第２の減少度合いで時間が減少し、第２電流値範囲（Ｒ２）において電流値が大きくなるにつれて第３の減少度合いで時間が減少する。閾値（Ｉｔｈ）よりも小さい電流値に対して、第１遮断特性（ＢＣ１）の方が第２遮断特性（ＢＣ２）よりも長い時間が設定され、閾値（Ｉｔｈ）よりも大きい電流値に対して、第１遮断特性（ＢＣ１）の方が第２遮断特性（ＢＣ２）よりも短い時間が設定されている。

Description

車載用制御装置
　本開示は、車載用制御装置に関する。
　特許文献１の背景技術には、負荷に電力を供給する負荷回路が開示されている。この負荷回路は、バッテリと、バッテリと負荷との間に設けられたリレー（半導体スイッチ）とを備えており、リレーがオンオフ動作することで、負荷の駆動、停止が切り替えられる。この負荷回路は、更に、負荷に過電流が流れた際に電力路を遮断するフューズを備える。
特開２０１５－３５９５１号公報
　上述した技術では、経路に流したい電流の最大値を基準にフューズを選定すると、電流値が低い状態においては適切に遮断できず、リレーの発煙等が生じるおそれがある。そこで、リレーを所定の遮断特性に基づいて遮断させる構成をとることで、電流値が低い状態においては、リレーによって電力路を適切に遮断することが考えられる。しかし、この構成を採用した場合、より大きな電流が流れることを許容しようとすると、フューズとリレーの両方を大型化させる必要がある。
　本開示は、リレーの大型化を抑制しつつ、より大きな電流が流れることを許容しうる技術を提供する。
　本開示の車載用制御装置は、
　電源部と、前記電源部に基づく電力が供給される電力路と、前記電力路に設けられるリレーと、前記電力路に設けられる遮断部と、を備える車載システムに用いられる車載用制御装置であって、前記遮断部を第１遮断特性に基づいて遮断状態に切り替える制御部を備え、前記リレーは、第２遮断特性に基づいてオフ状態とされ、前記第１遮断特性及び前記第２遮断特性は、電流値と遮断するまでの時間との対応関係を定めた特性であり、前記第２遮断特性は、前記電流値が大きくなるにつれて第１の減少度合いで前記時間が減少し、前記第１遮断特性は、第１電流値範囲において前記電流値が大きくなるにつれて第２の減少度合いで前記時間が減少し、前記第１電流値範囲の上限値よりも大きい第２電流値範囲において前記電流値が大きくなるにつれて第３の減少度合いで前記時間が減少し、前記第２の減少度合い及び前記第３の減少度合いは、前記第１の減少度合いよりも大きく、前記第３の減少度合いは、前記第２の減少度合いよりも小さく、前記第１電流値範囲の下限値と前記第２電流値範囲の上限値との間に設定される閾値よりも小さい前記電流値に対して、前記第１遮断特性の方が前記第２遮断特性よりも長い前記時間が設定され、前記閾値よりも大きい前記電流値に対して、前記第１遮断特性の方が前記第２遮断特性よりも短い前記時間が設定されている。
　本開示によれば、リレーの大型化を抑制しつつ、より大きな電流が流れることを許容しうる。
図１は、第１実施形態の車載システムの構成を概略的に示す回路図である。 図２は、第１遮断特性及び第２遮断特性を概念的に示す説明図である。
［本開示の実施形態の説明］
　以下では、本開示の実施形態が列記されて例示される。
　〔１〕電源部と、前記電源部に基づく電力が供給される電力路と、前記電力路に設けられるリレーと、前記電力路に設けられる遮断部と、を備える車載システムに用いられる車載用制御装置であって、前記遮断部を第１遮断特性に基づいて遮断状態に切り替える制御部を備え、前記リレーは、第２遮断特性に基づいてオフ状態とされ、前記第１遮断特性及び前記第２遮断特性は、電流値と遮断するまでの時間との対応関係を定めた特性であり、前記第２遮断特性は、前記電流値が大きくなるにつれて第１の減少度合いで前記時間が減少し、前記第１遮断特性は、第１電流値範囲において前記電流値が大きくなるにつれて第２の減少度合いで前記時間が減少し、前記第１電流値範囲の上限値よりも大きい第２電流値範囲において前記電流値が大きくなるにつれて第３の減少度合いで前記時間が減少し、前記第２の減少度合い及び前記第３の減少度合いは、前記第１の減少度合いよりも大きく、前記第３の減少度合いは、前記第２の減少度合いよりも小さく、前記第１電流値範囲の下限値と前記第２電流値範囲の上限値との間に設定される閾値よりも小さい前記電流値に対して、前記第１遮断特性の方が前記第２遮断特性よりも長い前記時間が設定され、前記閾値よりも大きい前記電流値に対して、前記第１遮断特性の方が前記第２遮断特性よりも短い前記時間が設定されている車載用制御装置。
　この構成によれば、電力路を流れる電流の値が閾値よりも小さい状態では、リレーによる遮断が優先され、電力路を流れる電流の値が閾値よりも大きい状態では、遮断部による遮断が優先される。しかも、電力路を流れる電流の値が閾値よりも大きい状態では、第２電流値範囲において第１遮断特性の時間の減少度合いが第１電流値範囲よりも小さくなっている。このため、リレーを遮断させる第２遮断特性を変えることなく、電力路に流れる電流の最大値を大きくすることができる。したがって、リレーの大型化を抑制しつつ、より大きな電流が流れることを許容しうる。
　〔２〕前記閾値は、前記第１電流値範囲の上限値と前記第２電流値範囲の下限値との間の値である〔１〕に記載の車載用制御装置。
　この構成によれば、リレーによる遮断を優先させる電流値の範囲では、第１遮断特性の時間を第２の減少度合いで減少させ、遮断部による遮断を優先させる電流値の範囲では、第１遮断特性の時間を第３の減少度合いで減少させることができる。このため、リレーによる遮断を優先させる電流値の範囲においては、遮断部による遮断が誤って先になされることを抑制することができる。そして、遮断部による遮断を優先させる電流値の範囲においては、第１遮断特性の電流値の最大値をより大きく引き延ばすことができる。
　〔３〕前記制御部は、前記電力路を流れる電流の値が、前記閾値よりも大きい第２閾値を超えた場合、前記遮断部を即座に前記遮断状態に切り替える〔１〕又は〔２〕に記載の車載用制御装置。
　この構成によれば、短時間であっても許容すべきでない大電流が流れた場合に、即座に電力路を遮断することができる。
　〔４〕前記リレーは、メカニカルリレーであり、前記遮断部は、半導体スイッチング素子である〔１〕から〔３〕のいずれか１つに記載の車載用制御装置。
　この構成によれば、リレーのコスト上昇を抑制することができ、且つ、第１遮断特性の時間の減少度合いが電流値の範囲に応じて変化する構成を遮断部によってより正確に実現することができる。
　〔５〕前記遮断部は、パイロヒューズである〔１〕から〔３〕のいずれか１つに記載の車載用制御装置。
　この構成によれば、電力路を物理的に切断することで電力路を遮断するため、より確実に電力路を遮断することができる。
　〔６〕前記第１遮断特性及び前記第２遮断特性は、前記電流値及び前記時間を変数とした一次関数によって定められる〔１〕から〔５〕のいずれか１つに記載の車載用制御装置。
　この構成によれば、テーブル方式によって規定する構成と比較して、第１遮断特性及び第２遮断特性のデータ量を小さく抑えることができる。
　＜第１実施形態＞
　図１で示す車載システム１００は、車両に搭載されるシステムである。車載システム１００は、電源部９０と、負荷９１と、電源部９０に基づく電力を負荷９１に供給する電力路８０と、車載用制御装置１と、を備える。
　電源部９０は、例えばバッテリであり、より具体的には鉛バッテリやリチウムイオンバッテリなどである。負荷９１は、車両に設けられた電子機器である。電源部９０及び負荷９１は、それぞれ電力路８０に電気的に接続されている。電源部９０に基づく電力は、電力路８０に供給され、電力路８０を介して負荷９１に供給される。
　車載用制御装置１は、リレー１０と、遮断部１１と、電流検出部１２と、第２制御部１３と、制御部１４と、を備える。
　リレー１０は、電力路８０に設けられている。リレー１０は、例えばメカニカルリレーである。リレー１０の動作は、第２制御部１３によって制御される。リレー１０は、オン状態となることで、電源部９０側から負荷９１側への電力供給を許容し、オフ状態となることで、電源部９０側から負荷９１側への電力供給を遮断する。
　遮断部１１は、電力路８０に設けられている。遮断部１１は、リレー１０に対して直列に設けられ、リレー１０よりも電源部９０側に配置されている。遮断部１１は、電源部９０側から負荷９１側への電力供給を許容する許容状態から電源部９０側から負荷９１側への電力供給を遮断する遮断状態に切り替わりうる。また、遮断部１１は、遮断状態から許容状態に復帰しうる。遮断部１１の動作は、制御部１４によって制御される。遮断部１１は、本実施形態では、半導体スイッチング素子である。
　電流検出部１２は、電力路８０を流れる電流の値を検出する。より具体的には、電流検出部１２は、電力路８０のうちリレー１０と遮断部１１との間の経路を流れる電流を検出する。電流検出部１２は、例えば電力路８０に設けられるシャント抵抗と、シャント抵抗の両端電圧を増幅して出力する差動増幅器と、を有する。電流検出部１２の検出値は、第２制御部１３及び制御部１４のそれぞれに入力される。
　第２制御部１３及び制御部１４は、それぞれＥＣＵとして構成され、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有する。第２制御部１３は、リレー１０の動作を制御する。制御部１４は、第１遮断特性ＢＣ１に基づいて遮断部１１を遮断状態に切り替える。遮断部１１は、電力路８０に過電流が流れた場合に遮断されるものであり、通常は許容状態とされる。第２制御部１３は、予め定められた駆動開始条件が成立した場合にリレー１０をオン状態とする。これにより、電源部９０に基づく電力が負荷９１に供給される。駆動開始条件は、例えば運転者によって予め定められた駆動開始操作が行われたことであってもよいし、別の条件であってもよい。第２制御部１３は、予め定められた駆動停止条件が成立した場合にリレー１０をオフ状態とする。これにより、負荷９１への電力供給が遮断される。駆動停止条件は、例えば運転者によって予め定められた駆動終了操作が行われたことであってもよいし、別の条件であってもよい。第２制御部１３は、リレー１０をオン状態とした後、駆動停止条件が成立していない場合であっても、第２遮断特性ＢＣ２に基づいてリレー１０をオフ状態に切り替える。つまり、リレー１０は、第２遮断特性ＢＣ２に基づいて遮断される。
　第１遮断特性ＢＣ１及び第２遮断特性ＢＣ２は、電流値と遮断するまでの時間との対応関係を定めた特性である。より具体的には、第１遮断特性ＢＣ１及び第２遮断特性ＢＣ２は、電流値とその電流値を超えた状態が継続した場合に遮断する時間との対応関係を定めた特性である。第１遮断特性ＢＣ１及び第２遮断特性ＢＣ２は、電流値が０Ａよりも大きい範囲で規定されている。第１遮断特性ＢＣ１及び第２遮断特性ＢＣ２は、図２に示すように、電流値が大きくなるにつれて、対応する時間が減少する。第１遮断特性ＢＣ１は、電流値が大きくなるにつれて対応する時間が第１の減少度合いで減少する。第２遮断特性ＢＣ２は、第１電流値範囲Ｒ１では、電流値が大きくなるにつれて対応する時間が第２の減少度合いで減少し、第１電流値範囲Ｒ１の上限値よりも大きい第２電流値範囲Ｒ２では、電流値が大きくなるにつれて対応する時間が第３の減少度合いで減少する。第１遮断特性ＢＣ１は、第１電流値範囲Ｒ１の少なくとも一部及び第２電流値範囲Ｒ２の少なくとも一部において規定されている。第２の減少度合い及び第３の減少度合いは、第１の減少度合いよりも大きい。第３の減少度合いは、第２の減少度合いよりも小さい。第１の減少度合い、第２の減少度合い、及び第３の減少度合いはいずれも一定である。
　第１電流値範囲Ｒ１の下限値と第２電流値範囲Ｒ２の上限値との間には、閾値Ｉｔｈが設定されている。本実施形態では、閾値Ｉｔｈは、第１電流値範囲Ｒ１の上限値と第２電流値範囲Ｒ２の下限値との間に設定されている。第１電流値範囲Ｒ１と第２電流値範囲Ｒ２は、閾値Ｉｔｈを間に挟んで連続している。第１電流値範囲Ｒ１の下限値は、０よりも大きい値である。
　第１遮断特性ＢＣ１は、閾値Ｉｔｈよりも小さい電流値に対して、第２遮断特性ＢＣ２よりも長い時間が設定されている。つまり、電力路８０を流れる電流値が閾値Ｉｔｈよりも小さい場合には、遮断部１１よりもリレー１０が先に遮断される。また、第２遮断特性ＢＣ２は、閾値Ｉｔｈよりも小さい電流値に対して、リレー１０の発煙が生じないように時間が設定されている。このため、電力路８０を流れる電流値が閾値Ｉｔｈよりも小さい状態では、リレー１０が発煙する前にリレー１０が遮断されるようになっている。
　第１遮断特性ＢＣ１は、閾値Ｉｔｈよりも大きい電流値に対して、第２遮断特性ＢＣ２よりも短い時間が設定されている。つまり、電力路８０を流れる電流値が閾値Ｉｔｈよりも大きい場合には、遮断部１１がリレー１０よりも先に遮断される。閾値Ｉｔｈは、例えば、リレー１０による遮断が困難になる電流値よりも小さい値が設定される。この場合、電力路８０を流れる電流値が閾値Ｉｔｈよりも大きい状態となっても、遮断部１１によってリレー１０の遮断よりも速く且つリレー１０よりも確実に遮断することができる。
　第１遮断特性ＢＣ１及び第２遮断特性ＢＣ２は、電流値及び時間を変数とした一次関数によって定められている。例えば、第１遮断特性ＢＣ１の第１電流値範囲Ｒ１における電流値と時間との関係は、下記式（１）によってあらわされる。第１遮断特性ＢＣ１の第２電流値範囲Ｒ２における電流値と時間との関係は、下記式（２）によってあらわされる。第２遮断特性ＢＣ２における電流値と時間との関係は、下記式（３）によってあらわされる。
　　　Ｙ１＝Ａ１・Ｘ１＋Ｂ１・・・式（１）
　　　Ｙ２＝Ａ２・Ｘ２＋Ｂ２・・・式（２）
　　　Ｙ３＝Ａ３・Ｘ３＋Ｂ３・・・式（３）
　Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３は電流値であり、０よりも大きい値である。Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３は時間であり、０よりも大きい値である。Ａ１、Ａ２、Ａ３は傾きであり、０よりも小さい値である。Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３は定数であり、０よりも大きい値である。
　Ａ１及びＡ２は、Ａ３よりも小さい値である。Ａ２は、Ａ１よりも大きい値である。閾値Ｉｔｈは、式（１）、式（２）、及び式（３）の交点である。
　次の説明は、第１遮断特性ＢＣ１に基づいて遮断部１１を遮断する具体例に関する。制御部１４は、第１遮断特性ＢＣ１によって定められる電流値を所定の分解能で複数の電流値に分解する。そして、制御部１４は、電力路８０を流れる電流の値が、分解した複数の電流値のそれぞれを超えるか否かを判定し、超えた場合に超えた電流値に対応するタイマを作動させる。そして、制御部１４は、その電流値を下回ることなくタイマの作動時間がその電流値に対応する時間に到達した場合に、遮断部１１を遮断状態に切り替える。これに対し、制御部１４は、タイマの作動時間がその電流値に対応する時間に到達する前に、電力路８０を流れる電流の値がその電流値を下回った場合に、タイマをリセットする。制御部１４は、電力路８０を流れる電流の値が、分解した複数の電流値を超えた場合には、超えた複数の電流値のそれぞれについてタイマを作動させ、同様の処理を行う。第２遮断特性ＢＣ２に基づいてリレー１０を遮断する処理は、第１遮断特性ＢＣ１に基づいて遮断部１１を遮断する処理と同様に行われる。
　制御部１４は、電力路８０を流れる電流の値が、閾値Ｉｔｈよりも大きい第２閾値Ｉｔｈ２を超えた場合、遮断部１１を即座に遮断状態に切り替える。第２閾値Ｉｔｈ２は、第２電流値範囲Ｒ２の上限値と同じ値である。第２閾値Ｉｔｈ２は、例えばリレー１０の爆発が生じない電流値の範囲に設定される。第１遮断特性ＢＣ１は、第２閾値Ｉｔｈ２を超える電流値に対応する時間として「０」または「略０（例えば第１遮断特性ＢＣ１における第２電流値範囲Ｒ２の上限値に対応する時間の１０分の１以下の時間）」が設定されている。この構成によれば、リレー１０の爆発を抑制することができる。
　次の説明は、第１実施形態の効果に関する。
　第１実施形態の車載用制御装置１によれば、電力路８０を流れる電流の値が閾値Ｉｔｈよりも小さい状態では、リレー１０による遮断が優先され、電力路８０を流れる電流の値が閾値Ｉｔｈよりも大きい状態では、遮断部１１による遮断が優先される。しかも、電力路８０を流れる電流の値が閾値Ｉｔｈよりも大きい状態では、第２電流値範囲Ｒ２において第１遮断特性ＢＣ１の時間の減少度合いが第１電流値範囲Ｒ１よりも小さくなっている。このため、リレー１０を遮断させる第２遮断特性ＢＣ２を変えることなく、電力路８０に流れる電流の最大値を大きくすることができる。したがって、リレー１０の大型化を抑制しつつ、より大きな電流が流れることを許容しうる。
　更に、閾値Ｉｔｈは、第１電流値範囲Ｒ１の上限値と第２電流値範囲Ｒ２の下限値との間の値である。この構成によれば、リレー１０による遮断を優先させる電流値の範囲では、第１遮断特性ＢＣ１の時間を第２の減少度合いで減少させ、遮断部１１による遮断を優先させる電流値の範囲では、第１遮断特性ＢＣ１の時間を第３の減少度合いで減少させることができる。このため、リレー１０による遮断を優先させる電流値の範囲においては、遮断部１１による遮断が誤って先になされることを抑制することができる。そして、遮断部１１による遮断を優先させる電流値の範囲においては、第１遮断特性ＢＣ１の電流値の最大値をより大きく引き延ばすことができる。
　更に、制御部１４は、電力路８０を流れる電流の値が、閾値Ｉｔｈよりも大きい第２閾値Ｉｔｈ２を超えた場合、遮断部１１を即座に遮断状態に切り替える。この構成によれば、短時間であっても許容すべきでない大電流が流れた場合に、即座に電力路８０を遮断することができる。
　更に、リレー１０は、メカニカルリレーであり、遮断部１１は、半導体スイッチング素子である。この構成によれば、リレー１０のコスト上昇を抑制することができ、且つ、第１遮断特性ＢＣ１の時間の減少度合いが電流値の範囲に応じて変化する構成を遮断部１１によってより正確に実現することができる。特に第１電流値範囲Ｒ１においては、遮断後に復帰させることも想定されるが、第１電流値範囲Ｒ１においては、電流値が小さくなるほど第１遮断特性ＢＣ１が第２遮断特性ＢＣ２から大きく離れるようになっており、遮断部１１による遮断よりもリレー１０による遮断がより確実に優先されるようになっている。このため、遮断部１１の許容状態への復帰に関する要求が緩和され、その結果、遮断部１１のコスト上昇を抑制することができる。極端に言えば、遮断部１１を許容状態へ復帰させない構成とすることもでき、この場合には、遮断部１１を許容状態へ復帰させるためのプログラムなどが一切不要となる。
　更に、第１遮断特性ＢＣ１及び第２遮断特性ＢＣ２は、電流値及び時間を変数とした一次関数によって定められる。この構成によれば、テーブル方式によって規定する構成と比較して、第１遮断特性ＢＣ１及び第２遮断特性ＢＣ２のデータ量を小さく抑えることができる。
　＜他の実施形態＞
　本開示は、上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述又は後述の実施形態の特徴は、矛盾しない範囲であらゆる組み合わせが可能である。また、上述又は後述の実施形態のいずれの特徴も、必須のものとして明示されていなければ省略することもできる。更に、上述した実施形態は、次のように変更されてもよい。
　上記実施形態では、車載用制御装置がリレー、遮断部、電流検出部、及び第２制御部を備える構成としたが、これらの一部又は全部を備えない構成であってもよい。
　上記実施形態では、第２制御部がリレーを制御する構成であったが、制御部がリレーを制御する構成としてもよい。この場合、車載システムに第２制御部を設ける必要は無い。
　上記実施形態では、リレーがメカニカルリレーであったが、半導体リレーであってもよい。
　上記実施形態では、遮断部が半導体スイッチング素子であったが、制御によってオフ状態に切り替えることができる構成であれば、半導体スイッチング素子でなくてもよい。例えば遮断部は、メカニカルスイッチであってもよい。
　上記実施形態では、遮断部は、遮断状態に切り替わった後、許容状態に戻ることができる構成であったが、戻ることができない構成であってもよい。許容状態に戻ることができない構成としては、例えば、制御信号が与えられることで経路を物理的に切断する遮断器であってもよい。より具体的には、駆動電流が入力された場合に爆発を生じさせ、この爆発によって変位部を移動させることで経路を物理的に切断する火工遮断器（例えばパイロヒューズ（ＰＹＲＯＦＵＳＥ（登録商標）））であってもよい。あるいは、遮断部は、スイッチであるが、許容状態に復帰する制御がなされない構成であってもよい。
　上記実施形態では、「電力路を流れる電流の値が第２閾値を超えた場合、遮断部を即座に遮断状態に切り替える」構成として、第１遮断特性における第２閾値を超える電流値に対応する時間を０又は略０とする構成としたが、別の構成であってもよい。例えば、制御部は、第１遮断特性とは別に第２閾値を記憶しておき、電力路を流れる電流の値が第２閾値を超えた場合に、第１遮断特性によって定められた時間が経過していなくとも遮断部を遮断状態に切り替えるようにしてもよい。
　上記実施形態では、第１遮断特性及び前記第２遮断特性は、電流値及び時間を変数とした一次関数によって定められる構成であったが、電流値と時間との対応関係を示すテーブルによって定められる構成であってもよい。
　なお、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、今回開示された実施の形態に限定されるものではなく、請求の範囲によって示された範囲内又は請求の範囲と均等の範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
１…車載用制御装置
１０…リレー
１１…遮断部
１２…電流検出部
１３…第２制御部
１４…制御部
８０…電力路
９０…電源部
９１…負荷
１００…車載システム
ＢＣ１…第１遮断特性
ＢＣ２…第２遮断特性
Ｉｔｈ…閾値
Ｉｔｈ２…第２閾値
Ｒ１…第１電流値範囲
Ｒ２…第２電流値範囲

Claims (7)

  1. 　電源部と、前記電源部に基づく電力が供給される電力路と、前記電力路に設けられるリレーと、前記電力路に設けられる遮断部と、を備える車載システムに用いられる車載用制御装置であって、
    　前記遮断部を第１遮断特性に基づいて遮断状態に切り替える制御部を備え、
    　前記リレーは、第２遮断特性に基づいてオフ状態とされ、
    　前記第１遮断特性及び前記第２遮断特性は、電流値と遮断するまでの時間との対応関係を定めた特性であり、
    　前記第２遮断特性は、前記電流値が大きくなるにつれて第１の減少度合いで前記時間が減少し、
    　前記第１遮断特性は、第１電流値範囲において前記電流値が大きくなるにつれて第２の減少度合いで前記時間が減少し、前記第１電流値範囲の上限値よりも大きい第２電流値範囲において前記電流値が大きくなるにつれて第３の減少度合いで前記時間が減少し、
    　前記第２の減少度合い及び前記第３の減少度合いは、前記第１の減少度合いよりも大きく、
    　前記第３の減少度合いは、前記第２の減少度合いよりも小さく、
    　前記第１電流値範囲の下限値と前記第２電流値範囲の上限値との間に設定される閾値よりも小さい前記電流値に対して、前記第１遮断特性の方が前記第２遮断特性よりも長い前記時間が設定され、前記閾値よりも大きい前記電流値に対して、前記第１遮断特性の方が前記第２遮断特性よりも短い前記時間が設定されている
    車載用制御装置。
  2. 　前記閾値は、前記第１電流値範囲の上限値と前記第２電流値範囲の下限値との間の値である
    請求項１に記載の車載用制御装置。
  3. 　前記制御部は、前記電力路を流れる電流の値が、前記閾値よりも大きい第２閾値を超えた場合、前記遮断部を即座に前記遮断状態に切り替える
    請求項１又は請求項２に記載の車載用制御装置。
  4. 　前記リレーは、メカニカルリレーであり、
    　前記遮断部は、半導体スイッチング素子である
    請求項３に記載の車載用制御装置。
  5. 　前記遮断部は、パイロヒューズである
    請求項３に記載の車載用制御装置。
  6. 　前記第１遮断特性及び前記第２遮断特性は、前記電流値及び前記時間を変数とした一次関数によって定められる
    請求項５に記載の車載用制御装置。
  7. 　前記第１遮断特性及び前記第２遮断特性は、前記電流値及び前記時間を変数とした一次関数によって定められる
    請求項１又は請求項２に記載の車載用制御装置。
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