(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ車両用負荷として設けられた制御回路及びこの制御回路からの指令により動作される負荷回路と、オン状態で前記車両用負荷に対する通電路を形成する半導体スイッチング素子を備えた車両用電源回路のための保護装置において、
前記半導体スイッチング素子での電圧降下量を検出する検出手段と、
この検出手段により検出される電圧降下量が予め設定された規定値以上となったときに前記半導体スイッチング素子を強制的にオフさせると共に、前記制御回路から前記負荷回路の動作指令が出力された状態時に前記規定値を増大させる保護手段とを備えたことを特徴とする車両用電源回路の保護装置。
【請求項２】
オン状態で車両用負荷に対する通電路を形成する半導体スイッチング素子を備えた車両用電源回路のための保護装置において、
前記半導体スイッチング素子での電圧降下量を検出する検出手段と、
この検出手段により検出される電圧降下量が予め設定された規定値以上となったときに前記半導体スイッチング素子を強制的にオフさせる制御を行った後に一定時間だけ待機し、その待機後に当該半導体スイッチング素子を再オンさせ、この再オン後に前記検出手段により検出された電圧降下量が予め設定された規定値以上となったときに半導体スイッチング素子を強制的にオフさせると共にそのオフ状態を保持する保護手段とを備えたことを特徴とする車両用電源回路の保護装置。
【請求項３】
車載バッテリの出力をスイッチングすることにより一定レベルの電圧を発生して車両用負荷に供給するスイッチング電源回路と、このスイッチング電源回路と前記車載バッテリとの間に介在された電源投入用の半導体スイッチング素子とを備えた車両用電源回路のための保護装置において、
前記半導体スイッチング素子での電圧降下量を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出される電圧降下量が規定値以上となったときに前記半導体スイッチング素子を強制的にオフさせる保護手段と、
前記車載バッテリの出力電圧を検出する電源電圧検出手段とを備え、
前記保護手段は、前記電源電圧検出手段による検出電圧のレベルに応じて前記規定値を増減するように構成されていることを特徴とする車両用電源回路の保護装置。
【請求項４】
前記検出手段は、前記半導体スイッチング素子の電源側の電位を検出する第１の電位検出手段及び当該半導体スイッチング素子の負荷側の電位を検出する第２の電位検出手段を備えて成り、各電位検出手段の検出出力の差を前記半導体スイッチング素子の電圧降下量を示す信号として出力することを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の車両用電源回路の保護装置。
【請求項５】
前記保護手段は、前記半導体スイッチング素子を強制的にオフさせる制御を行った後に一定時間だけ待機し、その待機後に当該半導体スイッチング素子を再オンさせ、この再オン後に前記検出手段により検出された電圧降下量が予め設定された規定値以上となったときに半導体スイッチング素子を強制的にオフさせると共にそのオフ状態を保持することを特徴とする請求項１または３に記載の車両用電源回路の保護装置。
【請求項６】
請求項２記載の車両用電源回路の保護装置において、
前記車両用負荷として、制御回路及びこの制御回路からの指令により動作される負荷回路とを備え、
前記保護手段は、前記制御回路から前記負荷回路の動作指令が出力された状態時に前記規定値を増大させる構成とされていることを特徴とする車両用電源回路の保護装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用負荷への電源投入用に半導体スイッチング素子を使用した車両用電源回路の保護装置に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
近年の車両用電源回路においては、車両用負荷の電源を入切するためにパワーＭＯＳＦＥＴのような半導体スイッチング素子を利用することが一般化しつつある。ところが、このような車両用電源回路にあっては、車両用負荷に故障が発生して大きな負荷電流が流れたり、或いは当該車両用負荷に対する電源供給用リード線が不用意にボディアースされた状態となって過大な短絡電流が流れた場合などに、半導体スイッチング素子に許容値を越える電流が流れて当該半導体スイッチング素子が異常発熱し、場合によっては半導体スイッチング素子が熱破壊する可能性があるため、何らかの対策を施すことが望ましい。特に、車両用負荷がオプション部品（所謂「用品」）と呼ばれる後付け部品であった場合には、例えばユーザー自ら部品取り付けを行ったときに、前記電源供給用リード線の取り回しが不適正な状態になる可能性が高い関係上、そのリード線がドアなどに挟みこまれてボディアース状態となる恐れが多々あり、このため、何らかの対策を施すことが極めて有益となる。
【０００３】
このための対策例としては、電源回路に定電流回路を組み込むことにより負荷電流の上限を抑制することが考えられる。しかしながら、このような対策は、負荷電流の定格値が数十ｍＡ〜１Ａ程度である場合には、仮に短絡電流が流れた場合であっても半導体スイッチング素子における電力消費が比較的小さいレベルに抑制されるため、異常発熱防止のために簡易放熱設計を施すだけで済むが、負荷電流の定格値が数Ａオーダーであったときには、定電流回路が組み込まれていた場合でも半導体スイッチング素子での異常発熱防止のための放熱設計を十分に行わねばならず、コストの高騰や装置全体の大型化を来たすという問題が出てくる。
【０００４】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、電源投入用の半導体スイッチング素子の異常発熱を未然に防止でき、これにより半導体スイッチング素子のための放熱設計を簡易化できてコストの高騰や装置全体の大型化も防止できるようになる車両用電源回路の保護装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に記載した手段を採用できる。この手段によれば、半導体スイッチング素子での電圧降下量が検出手段により検出されるようになるが、その電圧降下量は負荷電流が増えるのに応じて増大することになる。そして、検出手段が検出する電圧降下量が負荷電流の増加に応じて予め設定された規定値以上に増大したときには、保護手段が半導体スイッチング素子を強制的にオフさせるようになる。従って、負荷電流の増大に応じて半導体スイッチング素子が異常発熱する事態を未然に防止できるようになる。また、このように半導体スイッチング素子が異常発熱する恐れがなくなるから、その放熱設計を簡易化若しくは省略しても支障がなくなり、放熱設計のためにコストが高騰したり装置全体が大型化する事態も防止できるようになる。この場合、車両用負荷として制御回路及びこの制御回路からの指令により動作される負荷回路が設けられているから、制御回路による動作指令の有無に応じて負荷電流が大小変動することになるが、保護手段は、負荷回路の動作指令が出力された状態時（定常時より負荷電流が増大した状態時）に前記規定値を増大させるようになる。この結果、車両用負荷の動作状態に合った負荷電流監視を行うことができ、保護動作の信頼性が向上することになる。
【０００６】
前記目的を達成するために請求項２に記載した手段を採用できる。この手段においても、半導体スイッチング素子での電圧降下量が検出手段により検出されるようになり、その電圧降下量は負荷電流が増えるのに応じて増大する。また、検出手段が検出する電圧降下量が負荷電流の増加に応じて規定値以上に増大したときには、保護手段が半導体スイッチング素子を強制的にオフさせるようになる。また、保護手段は、このように半導体スイッチング素子を強制的にオフさせる制御を行った後に一定時間だけ待機し、その待機後に当該半導体スイッチング素子を再オンさせ、この再オン後に前記検出手段により検出された電圧降下量が予め設定された規定値以上となったときに半導体スイッチング素子を強制的にオフさせた状態を保持する構成となっている。このため、半導体スイッチング素子を強制的にオフさせる制御が一時的な原因（例えばノイズの重畳）により誤って行われた場合でも、一定時間後に半導体スイッチング素子を再オンさせる制御が行われる。この結果、保護手段の誤動作により半導体スイッチング素子が強制的にオフされたままになる可能性が低くなり、当該保護手段の動作信頼性が向上するようになる。
【０００７】
前記目的を達成するために請求項３に記載した手段を採用できる。この手段においても、半導体スイッチング素子での電圧降下量が検出手段により検出されるようになり、その電圧降下量は負荷電流が増えるのに応じて増大する。また、検出手段が検出する電圧降下量が負荷電流の増加に応じて規定値以上に増大したときには、保護手段が半導体スイッチング素子を強制的にオフさせる。ところで、この手段のように、車載バッテリの出力をスイッチングすることにより一定レベルの電圧を発生して車両用負荷に供給するスイッチング電源回路が設けられていた場合には、そのスイッチング電源回路が負荷側の消費電力を一定にするように働くため、車載バッテリの出力電圧の変動に応じて負荷電流が増減するという事情がある。このため、車載バッテリの出力電圧が変動したときには、検出手段が検出する電圧降下量も通常時の値から変動し、このような変動に起因して保護手段が誤動作したり、過電流からの保護機能が損なわれる可能性が高くなる。
この場合、請求項３記載の手段においては、車載バッテリの出力電圧を検出する電源電圧検出手段を備えており、前記保護手段は、その電源電圧検出手段による検出電圧のレベルに応じて前記規定値を増減するように構成されている。このため、車載バッテリの出力電圧が変動して検出手段が検出する電圧降下量が変動したときでも、保護手段が誤動作したり、保護機能が損なわれたりする可能性が低くなる。従って、負荷電流の増大に応じて半導体スイッチング素子が異常発熱する事態を確実に防止できるようになる。また、このように半導体スイッチング素子が異常発熱する恐れがなくなるから、その放熱設計を簡易化若しくは省略しても支障がなくなり、放熱設計のためにコストが高騰したり装置全体が大型化する事態も防止できるようになる。
【０００８】
請求項４記載の手段によれば、半導体スイッチング素子の電圧降下量を検出するための前記検出手段は、半導体スイッチング素子の電源側の電位及び負荷側の電位をそれぞれ検出する第１の電位検出手段及び第２の電位検出手段を備え、各電位検出手段の検出出力の差を前記半導体スイッチング素子の電圧降下量を示す信号として出力する構成となっている。このため、その検出精度を高めることができて、前記保護手段による動作信頼性を向上させ得るようになる。
【０００９】
請求項５記載の手段によれば、前記保護手段は、半導体スイッチング素子を強制的にオフさせる制御を行った後に一定時間だけ待機し、その待機後に当該半導体スイッチング素子を再オンさせ、この再オン後に前記検出手段により検出された電圧降下量が予め設定された規定値以上となったときに半導体スイッチング素子を強制的にオフさせた状態を保持する構成となっている。このため、半導体スイッチング素子を強制的にオフさせる制御が一時的な原因（例えばノイズの重畳）により誤って行われた場合でも、一定時間後に半導体スイッチング素子を再オンさせる制御が行われる。この結果、保護手段の誤動作により半導体スイッチング素子が強制的にオフされたままになる可能性が低くなり、当該保護手段の動作信頼性が一段と向上するようになる。
また、請求項６記載の手段によれば、制御回路及びこの制御回路からの指令により動作される負荷回路が設けられていた場合、つまり制御回路による動作指令の有無に応じて負荷電流が大小変動する構成となっていた場合には、保護手段が、負荷回路の動作指令が出力された状態時（定常時より負荷電流が増大した状態時）に前記規定値を増大させるようになる。この結果、車両用負荷の動作状態にあった負荷電流監視を行うことができ、保護動作の信頼性が向上する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、本発明を車両用コンピュータ装置に組み込まれる電源装置に適用した第１実施例について図１及び図２を参照しながら説明する。
全体の回路構成を示す図１において、車両用コンピュータ装置１は、その電源端子＋Ｂが車載バッテリ２のプラス側端子に接続されていると共に、グランド端子ＧＮＤがボディアースされており、さらに信号入力端子ＡＣＣが車両用キースイッチ３のＡＣＣ接点３ａを介して電源端子＋Ｂに接続されている。尚、上記車両用キースイッチ３は、ＯＦＦ位置、ＡＣＣ位置、ＯＮ位置及びＳＴＡＲＴ位置を備えた周知構成のもので、上記ＡＣＣ接点３ａは、車両用キースイッチ３がＡＣＣ位置及びＯＮ位置へ操作された各状態でオン状態を保持するようになっている。また、車載バッテリ２のマイナス側端子はボディアースされている。
【００１１】
上記車両用コンピュータ装置１内において、その電源端子＋Ｂは、周知の逆接続対策用ダイオード４を順方向に介して電源ライン５に接続されている。この電源ライン５とグランド端子ＧＮＤとの間には平滑用コンデンサ６が接続されており、また、上記電源ライン５は、Ｐチャネル型のパワーＭＯＳＦＥＴ７（本発明でいう半導体スイッチング素子に相当）を介してスイッチング電源回路であるＤＣ−ＤＣコンバータ８の入力端子８ａに接続されている。
【００１２】
上記ＤＣ−ＤＣコンバータ８は、その出力端子８ｂから一定レベルの電圧を発生してコンピュータ回路９（車両用負荷に相当）に供給するためのもので、次のような構成となっている（但し、ここでは基本構成のみを示している）。即ち、ＤＣ−ＤＣコンバータ８にあっては、入力端子８ａ及び出力端子８ｂ間に、メインスイッチとなるＰチャネル型のパワーＭＯＳＦＥＴ１０、チョークコイル１１を直列に接続しており、また、出力端子８ｂとグランド端子ＧＮＤとの間に、抵抗１２ａ及び１２ｂの直列回路より成る出力電圧設定回路１２と、出力平滑コンデンサ１３とを接続している。さらに、パワーＭＯＳＦＥＴ１０のドレインとグランド端子との間にフリーホイールダイオード１４を接続している。
【００１３】
そして、ＤＣ−ＤＣコンバータ８において、入力端子８ａ及びグランド端子ＧＮＤ間から給電されるように接続されたスイッチング制御回路１５は、出力電圧設定回路１２による分圧電圧（抵抗１２ａ及び１２ｂの共通接続点の電圧）が入力されるようになっており、その分圧電圧（ＤＣ−ＤＣコンバータ８の出力電圧に相当）と基準電圧との比較に基づいてパワーＭＯＳＦＥＴ１０のゲート制御を行うためのＰＷＭ信号を発生する構成となっている。この場合、具体的には図示しないが、上記スイッチング制御回路１５は、出力電圧設定回路１２による分圧電圧と基準電圧との誤差を増幅する誤差増幅器、一定振幅で連続発振する三角波発振器、この三角波発振器の出力電圧と上記増幅器の出力電圧とを比較するＰＷＭコンパレータ、このＰＷＭコンパレータから出力されるＰＷＭ信号に基づいてパワーＭＯＳＦＥＴ１０をオンオフさせる駆動回路などを備えた周知構成のものであり、このような構成によりパワーＭＯＳＦＥＴ１０のオンオフデューティ比をフィードバック制御することにより、出力端子８ｂから一定レベルの電圧を発生するようになっている。
【００１４】
尚、上記コンピュータ回路９は、例えば車載情報処理装置（カーナビゲーション装置など）の中核を構成するために設けられるものであり、その消費電流は、電源電圧（つまりＤＣ−ＤＣコンバータ８の出力電圧）が５Ｖの状態で２〜３Ａ程度となっている。
【００１５】
一方、前記パワーＭＯＳＦＥＴ７のソース側（電源ライン５）とグランド端子ＧＮＤとの間には、抵抗１６ａ及び１６ｂの直列回路より成る第１の分圧回路１６（第１の電位検出手段に相当）が接続され、そのＭＯＳＦＥＴ７のドレイン側（ＤＣ−ＤＣコンバータ８の入力端子８ａ）とグランド端子ＧＮＤとの間には、抵抗１７ａ及び１７ｂの直列回路より成る第２の分圧回路１７（第２の電位検出手段に相当）が接続されている。これら第１の分圧回路１６及び第２の分圧回路１７は、本発明でいう検出手段１８を構成するものであり、第１の分圧回路１６からはパワーＭＯＳＦＥＴ７のソース側電位に対応した分圧電圧Ｖｓが出力され、第２の分圧回路１７からはパワーＭＯＳＦＥＴ７のドレイン側電位に対応した分圧電圧Ｖｄが出力されるものであり、それら分圧電圧Ｖｓ及びＶｄは電源投入制御マイコン１９（保護手段に相当）の信号入力ポートＡＤ0 及びＡＤ1 にそれぞれ入力されるようになっている。
【００１６】
また、車両用コンピュータ装置１の信号入力端子ＡＣＣとグランド端子ＧＮＤとの間には、抵抗２０ａ及び２０ｂの直列回路より成る第３の分圧回路２０が接続されており、この分圧回路２０による分圧電圧Ｖacc は電源投入制御マイコン１９の信号入力ポートＰ１に入力されるようになっている。
【００１７】
この電源投入制御マイコン１９は、その電源が電源ライン５から安定化電源回路（例えば３端子レギュレータ）２１を通じて供給される構成となっている。また、電源投入制御マイコン１９が有する信号出力ポートＰ０は、抵抗２２を介してｎｐｎ型トランジスタ２３のベースに接続されている。このトランジスタ２３は、そのコレクタが抵抗２４を介して前記パワーＭＯＳＦＥＴ７のゲートに接続されていると共に、エミッタがグランド端子ＧＮＤに接続されている。また、トランジスタ２３のベース・エミッタ間にはベースバイアス用の抵抗２５が接続され、パワーＭＯＳＦＥＴ７のゲート・ソース間にはゲート電圧発生用の抵抗２６が接続されている。
【００１８】
上記電源投入制御マイコン１９は、ＡＣＣ接点３ａのオンオフに連動してパワーＭＯＳＦＥＴをオンオフする制御（コンピュータ回路９の電源を入切する制御）を行う機能、並びに当該パワーＭＯＳＦＥＴ７のオン状態時における過電流異常を検出する機能を備えたものである。図２のフローチャートには、この電源投入制御マイコン１９の動作内容の要部が示されており、以下これについて関連した作用と共に説明する。
【００１９】
即ち、図２のフローチャートは、信号入力ポートＰ１の入力が第３の分圧回路１８の分圧電圧Ｖacc のレベルに立ち上がったとき、つまり、車両用キースイッチ３のＡＣＣ接点３ａがオンされたときに開始されるものであり、まず、内部メモリに記憶されている余裕回数値を「１」にセットする（ステップＡ１）。次いで、信号出力ポートＰ０からハイレベル信号を出力することによりトランジスタ２３をオンさせる（ステップＡ２）。すると、このようなトランジスタ２３のオンに応じてパワーＭＯＳＦＥＴ７がオンされるようになり、これによりＤＣ−ＤＣコンバータ８が動作開始されてコンピュータ回路９の電源が投入されるようになる。
【００２０】
この後には、信号入力ポートＡＤ0 に与えられている分圧電圧Ｖｓ（パワーＭＯＳＦＥＴ７のソース側電位に対応）をサンプリングしてＡＤ変換するステップＡ３、信号入力ポートＡＤ1 に与えられている分圧電圧Ｖｄ（パワー、ＭＯＳＦＥＴ７のドレイン側電位に対応）をサンプリングしてＡＤ変換するステップＡ４を順次実行し、それら分圧電圧Ｖｓ及びＶｄの各ＡＤ変換値ΔＶｓ及びΔＶｄの差（ΔＶｓ−ΔＶｄ）が予め設定された規定値以上あるか否かを判断する（ステップＡ５）。
【００２１】
この場合、上記規定値は、パワーＭＯＳＦＥＴ７に流れる負荷電流が予め定められた上限値Ｉmax （例えば、通常の使用状態で流れる負荷電流の２００％電流値）以上となった状態での各ＡＤ変換値ΔＶｓ及びΔＶｄの差に対応した値に設定される。従って、ステップＡ５においては、パワーＭＯＳＦＥＴ７ｂに負荷電流上限値Ｉmax 以上の電流が流れる状態で「ＹＥＳ」と判断され、これ以外の状態で「ＮＯ」と判断されることになる。尚、この実施例では、第１の分圧回路１６及び第２の分圧回路１７の各分圧比が等しい状態に設定されているものとするが、それら分圧比が互いに異なる場合には、電源投入制御マイコン１９において各分圧電圧Ｖｓ及びＶｄをＡＤ変換するとき或いはＡＤ変換値ΔＶｓ及びΔＶｄの差を取るときに、上記分圧電圧の差を吸収する処理或いは演算を行えば良いものである。
【００２２】
そして、ステップＡ５において「ＮＯ」と判断したときには、信号入力端子Ｐ１に対する入力信号レベルがローレベル（グランド電位レベル）か否かを判断し（ステップＡ６）、ここで「ＮＯ」と判断した場合、つまり、車両用キースイッチ３のＡＣＣ接点３ａがオンされた状態が継続されている場合には、ステップＡ３以降の制御を再実行する。これに対して、ステップＡ６において「ＹＥＳ」と判断した場合、つまり、車両用キースイッチ３のＡＣＣ接点３ａがオフされた場合には、信号出力ポートＰ０からローレベル信号を出力することによりトランジスタ２３をオフさせ（ステップＡ７）、そのまま制御動作を「停止」する。この場合、上記のようなトランジスタ２３のオフによりパワーＭＯＳＦＥＴ７がオフされるようになり、これに応じてＤＣ−ＤＣコンバータ８が動作停止されてコンピュータ回路９の電源が遮断されるという通常遮断動作が行われる。
【００２３】
一方、前記ステップＡ５で「ＹＥＳ」と判断した場合（パワーＭＯＳＦＥＴ７ｂに負荷電流上限値Ｉmax 以上の電流が流れた場合）には、信号出力ポートＰ０からローレベル信号を出力することによりトランジスタ２３をオフさせる（ステップＡ８）。すると、このようなトランジスタ２３のオフによりパワーＭＯＳＦＥＴ７がオフされてＤＣ−ＤＣコンバータ８が動作停止されるようになり、以てコンピュータ回路９の電源が遮断される。
【００２４】
このようにコンピュータ回路９の電源を遮断した後には、前記余裕回数値が「２」であるか否かを判断する（ステップＡ９）。ここで、前記ステップＡ８（コンピュータ回路９の電源を遮断するためのステップ）が１回だけ実行された状態でステップＡ９へ移行したときには、余裕回数値は「１」になっているためステップＡ９で「ＮＯ」と判断されることになるが、このように「ＮＯ」と判断した場合には、当該余裕回数値を「１」だけインクリメントした後に一定時間だけ待機し（ステップＡ１０、Ａ１１）、この後にステップＡ２へ戻る。
【００２５】
従って、ステップＡ８の実行に応じた電源遮断動作がＡＣＣ接点３ａのオン後に初めて行われたものであった場合には、ステップＡ２の実行に応じて電源が再投入されるものである。そして、このような電源再投入後に、ステップＡ５において再度「ＹＥＳ」と判断されるとき、つまり、パワーＭＯＳＦＥＴ７ｂに負荷電流上限値Ｉmax 以上の電流が流れる状態が解消していないときには、ステップＡ８の実行に応じてコンピュータ回路９の電源が遮断された後にステップＡ９で「ＹＥＳ」と判断されるようになり、この場合には、そのまま制御動作を「停止」することにより、コンピュータ回路９の電源を遮断したままに保持するという異常遮断動作が行われる。
【００２６】
以上要するに、上記した本実施例の構成によれば以下に述べるような効果を奏するものである。
即ち、車両用コンピュータ装置１の電源投入に用いられるパワーＭＯＳＦＥＴ７としては、そのドレイン電流の最大定格が１〜２Ａの場合、オン抵抗が０．１〜０．５Ω程度（例えば、ＶGS＝１０Ｖでの値）のものが用いられるのが一般的である。例えば、パワーＭＯＳＦＥＴ７のオン抵抗を０．２Ωとした場合、負荷電流が２Ａであった場合には、当該ＭＯＳＦＥＴ７のソース・ドレイン間の電位差は０．４Ｖ、消費電力は０．８Ｗとなるから、放熱構造なしで使用可能となる。ところが、例えばコンピュータ回路９の故障などにより負荷電流が例えば２倍の４Ａになった場合には、パワーＭＯＳＦＥＴ７のソース・ドレイン間の電位差が０．８Ｖとなって消費電力が３．２Ｗに増大するため、放熱構造が必要となってくる。また、コンピュータ装置９やＤＣ−ＤＣコンバータ８などにおいて負荷電流がさらに増大する故障が発生した場合、或いはパワーＭＯＳＦＥＴ７の後段に設けられた電源供給用リード線が車両ドアに挟みこまれてボディアース状態になるなどして、負荷電流が極端に大きくなる場合に対処するためには、パワーＭＯＳＦＥＴ７での異常発熱防止並びに熱破損の防止のための放熱設計を十分に行わねばならない。
【００２７】
これに対して、本実施例の構成によれば、パワーＭＯＳＦＥＴ７での電圧降下量、つまり負荷電流が増えるのに応じて増大する性質がある変量を検出手段１８により検出すると共に、その検出電圧降下量が予め設定された規定値以上に増大したときには、電源投入制御マイコン１９がパワーＭＯＳＦＥＴ７を強制的にオフさせて電源を遮断するようになる。従って、負荷電流の増大に応じてパワーＭＯＳＦＥＴ７が異常発熱する事態を未然に防止できるようになる。また、このようにパワーＭＯＳＦＥＴ７が異常発熱する恐れがなくなるから、その放熱設計を簡易化若しくは省略しても支障がなくなり、結果的に、放熱設計のためにコストが高騰したり装置全体が大型化する事態も防止できるようになる。
【００２８】
しかも、パワーＭＯＳＦＥＴ７の電圧降下量を検出するための前記検出手段１８は、当該ＭＯＳＦＥＴ７の電源側の電位及び負荷側の電位をそれぞれ検出する第１の分圧回路１６及び第２の分圧回路１７を備え、各分圧回路１６及び１７からそれぞれ出力される分圧電圧Ｖｓ及びＶｄの差を上記電圧降下量を示す信号として出力する構成となっているから、その検出精度を高めることができて、前記電源投入制御マイコン１９の動作信頼性を向上させ得るようになる。
【００２９】
さらに、本実施例においては、電源投入制御マイコン１９は、パワーＭＯＳＦＥＴ７を強制的にオフさせる制御を行った後に一定時間だけ待機し、その待機後に当該ＭＯＳＦＥＴ７を再オンさせ、この再オン後に前記検出手段１８により検出された電圧降下量が予め設定された規定値以上となったときにパワーＭＯＳＦＥＴ７を強制的にオフさせた状態を保持する構成となっている。このため、そのパワーＭＯＳＦＥＴ７を強制的にオフさせる制御が一時的な原因（例えばノイズの重畳）により誤って行われた場合でも、一定時間後にパワーＭＯＳＦＥＴ７を再オンさせる制御が行われるから、電源投入制御マイコン１９の誤動作によりパワーＭＯＳＦＥＴ７が強制的にオフされたままになる可能性が低くなり、当該電源投入制御マイコン１９の動作信頼性が一段と向上するようになる。
【００３０】
（第２の実施の形態）
図３には本発明の第２実施例が示されており、以下これについて前記第１実施例と異なる部分を説明する。
この例は、車両用負荷としてカーナビゲーション装置を対象としたものである。図３において、車両用コンピュータ装置１内のコンピュータ回路９がカーナビゲーション装置の制御回路として機能し、その端末として例えばＤＶＤユニット２７（負荷回路に相当）が設けられている。このＤＶＤユニット２７は、ＤＣ−ＤＣコンバータ８の出力端子８ｂ及びグランド端子ＧＮＤにスイッチ回路２８を介して接続されている。コンピュータ回路９は、ＤＶＤユニット２７を駆動する必要があるとき、つまり、ＤＶＤユニット２７に装着されたＤＶＤ−ＲＯＭから地図データなどの格納データを読み込むときに、スイッチ回路２８に動作指令を与えてこれをオンさせ、以てＤＶＤユニット２７に給電する。尚、コンピュータ回路９は、ＤＶＤユニット２７からのデータ読み込みが終了したときに、スイッチ回路２８に動作停止指令を与えてこれをオフさせる。
【００３１】
また、コンピュータ回路９は、スイッチ回路２８に動作指令を与えた時点から動作停止指令を与えた時点まで負荷オン信号Ｓon（論理値「Ｈ」の信号）を発生する構成となっており、その負荷オン信号Ｓonは、電源投入制御マイコン１９の信号入力ポートＰ２に入力されるようになっている。
電源投入制御マイコン１９は、信号入力ポートＰ２に負荷オン信号Ｓonが入力されている期間は、前記規定値（図２中のステップＡ５において、パワーＭＯＳＦＥＴ７での電圧降下量を示す（ΔＶｓ−ΔＶｄ）との比較に供されるデータ）を増大させる制御を行う。
【００３２】
このような構成とした本実施例によれば、カーナビゲーション装置用のＤＶＤユニット２７が動作停止された状態と、コンピュータ回路９からの動作指令によりＤＶＤユニット２７が動作された状態とで負荷電流が大小変動することになる。この場合、電源投入制御マイコン１９は、コンピュータ回路９から負荷オン信号Ｓonが出力されている期間（ＤＶＤユニット２７の動作期間）は、負荷電流の大小判定に供される規定値を増大させる構成となっている。このため、車両用負荷であるカーナビゲーション装置の動作状態に適合した負荷電流監視を行うことができ、保護動作の信頼性が向上するようになる。また、このような機能は、コンピュータ回路９及び電源投入制御マイコン１９のプログラムを一部変更するだけで実現できるから、ハードウェア構成の複雑化を招くこともなくなる。
尚、負荷電流が３段階以上に変化する場合、つまりＤＶＤユニット２７以外にもコンピュータ回路９により制御される負荷回路がある場合には、負荷回路の動作状態に応じて規定値をさらに多段階に増大させる構成としても良い。
【００３３】
（第３の実施の形態）
図４及び図５には、本発明の第３実施例が示されており、以下これについて前記第１及び第２実施例と異なる部分のみ説明する。
この第３実施例における全体の回路構成は図３（第２実施例）と同様であるが、この図３中の第１の分圧回路１６が、請求項３記載の発明でいう電源電圧検出手段に相当する（第１の分圧回路１６による分圧電圧Ｖｓにより車載バッテリ２の出力電圧を知ることができる）。
【００３４】
図４のフローチャートには、電源投入制御マイコン１９の動作内容の要部が示されている。この図４において、電源投入制御マイコン１９は、信号入力ポートＡＤ0 に与えられている分圧電圧ＶｓをＡＤ変換するステップＡ３の実行後に規定値変更処理ルーチンＡ０を実行した後に、ステップＡ４以降の制御を実行する。
【００３５】
この規定値変更処理ルーチンＡ０では、その後のステップＡ５において（ΔＶｓ−ΔＶｄ）との比較に供される規定値を、信号入力ポートＡＤ0 及びＰ２に対する入力信号の状態に応じて図５に示すように増減させる制御を行う。即ち、図５は、横軸に分圧電圧Ｖｓにより示される車載バッテリ２の出力電圧を示し、縦軸に（ΔＶｓ−ΔＶｄ）≧規定値となる状態（パワーＭＯＳＦＥＴ７がオフされてコンピュータ回路９の電源が遮断される状態）での負荷電流を示している。この図５において、規定値は次に一例を述べるように増減される。
【００３６】
▲１▼  信号入力ポートＰ２が論理値「Ｈ」の期間（負荷オン信号Ｓonの入力によりコンピュータ回路９及びＤＶＤユニット２７の双方に給電されている期間）……
この期間には、車載バッテリ２の出力電圧が１３Ｖ未満の状態時に、（ΔＶｓ−ΔＶｄ）≧規定値の関係となった状態での負荷電流が２．７Ａとなるように設定される。また、車載バッテリ２の出力電圧が１３Ｖ以上の状態時に、（ΔＶｓ−ΔＶｄ）≧規定値の関係となった状態での負荷電流が２．０Ａとなるように設定される。
【００３７】
▲２▼  信号入力ポートＰ２が論理値「Ｌ」の期間（負荷オン信号Ｓonの入力停止に応じてＤＶＤユニット２７に対する給電が停止されている期間）……
この期間には、車載バッテリ２の出力電圧が１３Ｖ未満の状態時に、（ΔＶｓ−ΔＶｄ）≧規定値の関係となった状態での負荷電流が２．０Ａとなるように設定される。また、車載バッテリ２の出力電圧が１３Ｖ以上の状態時に、（ΔＶｓ−ΔＶｄ）≧規定値の関係となった状態での負荷電流が１．４Ａとなるように設定される。
【００３８】
ここで、ＤＣ−ＤＣコンバータ８は、負荷側に供給する電力（実際には負荷での消費電力に対して一定の損失を加えた電力）を一定にするように働く。このため、例えば、車載バッテリ２の出力電圧が１３Ｖのときに１Ａの負荷電流が流れる状態であった場合、バッテリ出力電圧が８Ｖ（コンピュータ回路９の最低動作電圧）のときに負荷電流は約１．７Ａ、１６Ｖ（コンピュータ回路９の最高動作電圧）のときには負荷電流は０．８Ａとなり、両者間で２倍以上の電流変化が出てくる。従って、車載バッテリ２の出力電圧が上述のように変動したときには、負荷電流の増減に応じてパワーＭＯＳＦＥＴ７での電圧降下量を示す（ΔＶｓ−ΔＶｄ）も大きく変動することになる。このような事情下において、規定値を固定した場合には、車載バッテリ２の出力電圧の変動に伴い、電源投入制御マイコン１９による電源遮断動作が誤って行われる状態（バッテリ出力電圧の低下により規定値のマージンが少なくなった状態）や、感度不足となって保護装置としての本来の機能を損なってしまう状態（バッテリ出力電圧の上昇により規定値のマージンが過大となった状態）を招く恐れがある。
【００３９】
これに対して本実施例では、電源投入制御マイコン１９が、車載バッテリ２の出力電圧のレベルに応じて規定値を図５に示すように増減するように構成されているから、車載バッテリ２の出力電圧が変動して、パワーＭＯＳＦＥＴ７での電圧降下量（ΔＶｓ−ΔＶｄ）が変動したときでも、電源投入制御マイコン１９による電源遮断機能が誤動作したり、保護装置としての本来の機能が損なわれたりする可能性が低くなる。従って、負荷電流の増大に応じてパワーＭＯＳＦＥＴ７が異常発熱する事態を確実に防止できるようになり、前記第１実施例と同様の効果を奏する。
【００４０】
尚、本実施例では、前記第２実施例と同様に、コンピュータ回路９からの負荷オン信号Ｓonの有無に応じて規定値を増減する構成としたが、このような構成は必要に応じて採用すれば良いものである。
また、本実施例では、車載バッテリ２の出力電圧がしきい値電圧である１３Ｖ以上か或いは未満かに応じて規定値を２段階に切り換える構成としたが、２段階以上のしきい値電圧を設定することにより、規定値を３段階以上に切り換える構成としても良いものである。さらに、車載バッテリ２の出力電圧を変数とした関数計算により、規定値を無段階に切り換える構成としても良いものである。
【００４１】
（その他の実施の形態）
尚、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、次のような変形または拡張が可能である。
上記各実施例では、車両用コンピュータ装置１内に設けられた車両用負荷（コンピュータ回路９）を通断電するためのパワーＭＯＳＦＥＴ７に流れる異常負荷電流を監視する構成としたが、外部に接続された車両用負荷の通電路を形成するための半導体スイッチング素子に流れる異常負荷電流を監視する構成としても良い。パワーＭＯＳＦＥＴ７での電圧降下量を検出するために、第１の分圧回路１６及び第２の分圧回路１７からの各分圧電圧Ｖｓ及びＶｄをＡＤ変換した後に、各ＡＤ変換値ΔＶｓ及びΔＶｄの差を取る構成としたが、各分圧電圧Ｖｓ及びＶｄの差をＡＤ変換することにより上記電圧降下量を検出する構成としても良い。半導体スイッチング素子としては、上記実施例で述べたパワーＭＯＳＦＥＴに限らず、バイポーラ型のパワートランジスタやＩＧＢＴなどを利用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す全体の回路構成図
【図２】電源投入制御マイコンの動作内容を示すフローチャート
【図３】本発明の第２実施例を示す図１相当図
【図４】本発明の第３実施例を示す図２相当図
【図５】電源投入制御マイコンによる制御内容を説明するための特性図
【符号の説明】
１は車両用コンピュータ装置、２は車載バッテリ、７はパワーＭＯＳＦＥＴ（半導体スイッチング素子）、８はＤＣ−ＤＣコンバータ（スイッチング電源回路）、９はコンピュータ回路（車両用負荷、制御回路）、１６は第１の分圧回路（第１の電位検出手段、電源電圧検出手段）、１７は第２の分圧回路（第２の電位検出手段）、１８は検出手段、１９は電源投入制御マイコン（保護手段）、２７はＤＶＤユニット（負荷回路）を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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