(57)【要約】【課題】蓄電部が逆接続された場合にスイッチ部をオフ動作させて回路を保護する機能を備えた車載用電源装置のスイッチ部について、異常を検出することができ、且つ異常検出に必要となる構成をより簡素化する。【解決手段】異常検出装置２は、切替制御部４Ａと、ダイオード部３２Ｂのアノード側の導電路の電位と第２導電路４２の電位との電位差に応じた検出値を生成する第１電圧値検出部６０Ａと、車載用蓄電部９２の端子が正規の接続状態である場合に切替信号が出力されたときにスイッチ部３２Ａをオフ状態に切り替える強制切替動作を行い、切替信号の停止中は強制切替動作を行わない切替回路部３３とを有する。判定部４Ｂは、切替信号の出力中に第１電圧値検出部６０Ａで生成された検出値と、停止中に第１電圧値検出部６０Ａで生成された検出値とに基づいてスイッチ部３２Ａが異常であるか否かを判定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電路と、車載用蓄電部の一方側の端子との間での電流経路となる第２導電路と、に接続され、前記第１導電路及び前記第２導電路のうちの一方の導電路に印加された電圧を昇圧又は降圧して他方の導電路に印加する電圧変換動作を少なくとも行う電圧変換部と、
前記車載用蓄電部の他方側の端子に電気的に接続される基準導電路と前記電圧変換部との間での電流経路となる第３導電路と、
前記第３導電路に設けられるとともに前記第３導電路における前記基準導電路側から前記電圧変換部側への電流を遮断するオフ状態と遮断を解除するオン状態とに切り替わるスイッチ部と、前記スイッチ部に対し並列に設けられるとともに前記電圧変換部側にアノードが接続され前記基準導電路側にカソードが接続されたダイオード部と、を備え、前記車載用蓄電部の端子が正規の接続状態であることを条件として前記スイッチ部がオン状態になり、少なくとも前記車載用蓄電部の端子が逆接続状態である場合に前記スイッチ部がオフ状態となる逆接続保護回路部と、
を有する車載用電源装置の異常検出装置であって、
前記スイッチ部を切り替えるための切替信号の出力と停止を制御する切替制御部と、
前記ダイオード部のアノード側の導電路の電位と前記第２導電路の電位との電位差に応じた検出値を生成する第１電圧値検出部と、
前記車載用蓄電部の端子が正規の接続状態である場合において前記切替制御部から切替信号が出力されたときに前記スイッチ部をオフ状態に切り替える強制切替動作を行い、前記切替制御部からの前記切替信号が停止しているときに前記強制切替動作を行わない切替回路部と、
前記切替制御部から前記切替信号が出力されているときに前記第１電圧値検出部で生成された検出値と、前記切替制御部から前記切替信号が出力されていないときに前記第１電圧値検出部で生成された検出値とに基づいて前記スイッチ部が異常であるか否かを判定する判定部と、
を有する車載用電源装置の異常検出装置。
【請求項２】
前記ダイオード部のカソード側の導電路の電位と前記第２導電路の電位との電位差に応じた値である第２検出値を生成する第２電圧値検出部を有する請求項１に記載の車載用電源装置の異常検出装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２のいずれか一項に記載の車載用電源装置の異常検出装置と、前記電圧変換部と、前記第３導電路と、前記逆接続保護回路部と、を含む車載用電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載用電源装置の異常検出装置及び車載用電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、バッテリが逆接続された場合に回路を保護する技術が開示されている。特許文献１で開示される過電圧保護回路において、メイントランジスタおよび逆流防止トランジスタは、入力端子と出力端子の間に直列に設けられる。入力ダイオードは、逆流防止トランジスタとメイントランジスタの接続点と基準電圧端子との間に、アノードが基準電圧端子側となる向きで設けられる。制御部は、直流電圧に応じてメイントランジスタのゲート電圧を制御する。逆流防止トランジスタは、そのボディダイオードのアノードが入力端子側となる向きで配置される。入力端子が高電位、基準電圧端子が低電位となる正常状態において逆流防止トランジスタがオンするようにバイアスする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１００５１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、蓄電部が逆接続された場合にオフ動作するようなスイッチ部を設けることで逆接続時に回路を保護する構成では、蓄電部の逆接続がなされた時点でスイッチ部が正常に動作することが必須である。例えば、スイッチ部が短絡故障によってオン動作している場合、蓄電部の逆接続がなされてもスイッチ部がオフ動作せず、正常な保護動作がなされないことになる。このような事態を防ぐためには、スイッチ部が正常に動作するか否かを確認する異常検出動作を所望の時期に実行できることが望ましい。但し、このような異常検出動作を行うために複雑且つ大規模な監視回路を追加してしまうと、設置スペースや端子数などの面で不利になる虞がある。
【０００５】
本発明は上述した事情に基づいてなされたものであり、蓄電部が逆接続された場合にスイッチ部をオフ動作させて回路を保護する機能を備えた車載用電源装置のスイッチ部について、異常を検出することができ、且つ異常検出に必要となる構成をより簡素化し得る車載用電源装置の異常検出装置又は車載用電源装置を実現することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１態様である車載用電源装置の異常検出装置は、
第１導電路と、車載用蓄電部の一方側の端子との間での電流経路となる第２導電路と、に接続され、前記第１導電路及び前記第２導電路のうちの一方の導電路に印加された電圧を昇圧又は降圧して他方の導電路に印加する電圧変換動作を少なくとも行う電圧変換部と、
前記車載用蓄電部の他方側の端子に電気的に接続される基準導電路と前記電圧変換部との間での電流経路となる第３導電路と、
前記第３導電路に設けられるとともに前記第３導電路における前記基準導電路側から前記電圧変換部側への電流を遮断するオフ状態と遮断を解除するオン状態とに切り替わるスイッチ部と、前記スイッチ部に対し並列に設けられるとともに前記電圧変換部側にアノードが接続され前記基準導電路側にカソードが接続されたダイオード部と、を備え、前記車載用蓄電部の端子が正規の接続状態であることを条件として前記スイッチ部がオン状態になり、少なくとも前記車載用蓄電部の端子が逆接続状態である場合に前記スイッチ部がオフ状態となる逆接続保護回路部と、
を有する車載用電源装置の異常検出装置であって、
前記スイッチを切り替えるための切替信号の出力と停止を制御する切替制御部と、
前記ダイオード部のアノード側の導電路の電位と前記第２導電路の電位との電位差に応じた検出値を生成する第１電圧値検出部と、
前記車載用蓄電部の端子が正規の接続状態である場合において前記切替制御部から切替信号が出力されたときに前記スイッチ部をオフ状態に切り替える強制切替動作を行い、前記切替制御部からの前記切替信号が停止しているときに前記強制切替動作を行わない切替回路部と、
前記切替制御部から前記切替信号が出力されているときに前記第１電圧値検出部で生成された検出値と、前記切替制御部から前記切替信号が出力されていないときに前記第１電圧値検出部で生成された検出値とに基づいて前記スイッチ部が異常であるか否かを判定する判定部と、
を有する。
【０００７】
本発明の第２態様である車載用電源装置は、前記車載用電源装置の異常検出装置と、前記電圧変換部と、前記第３導電路と、前記逆接続保護回路部と、を含む。
【発明の効果】
【０００８】
第１態様である車載用電源装置の異常検出装置は、車載用蓄電部が逆接続状態のときに回路を保護する機能（逆接続保護回路部）を備えた車載用電源装置において、逆接続保護回路部のスイッチ部が正常に動作しているか否かを判定することができる。具体的には、車載用蓄電部が正規の接続状態のとき、スイッチ部が正常であれば、切替制御部から切替信号が出力されているときに第１電圧値検出部で生成された検出値と、切替制御部から切替信号が出力されていないときに第１電圧値検出部で生成された検出値との差は相対的に大きくなる。逆に、スイッチ部が短絡故障している場合、切替制御部から切替信号が出力されているときに第１電圧値検出部で生成された検出値と、切替制御部から切替信号が出力されていないときに第１電圧値検出部で生成された検出値との差は、スイッチ部が正常であるときよりも小さくなる。よって、上記方法を用いれば、スイッチ部が短絡故障している異常であるか否かをより正確に判定することができる。しかも、複雑且つ大掛かりな異常検出回路を設けることなく、蓄電部の電圧を検出する回路に機能を付加するという簡易な構成でスイッチ部の異常検出を実現できる。
【０００９】
第２態様である車載用電源装置は、第１態様の車載用電源装置の異常検出装置と同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１の異常検出装置を備えた車載用電源装置と車載用蓄電部とを有してなる車載用電源システムを例示する回路図である。
【図２】図１の車載用電源システムにおいて、異常検出装置の一部を具体化して示す回路図である。
【図３】図１で示す車載用電源装置において、スイッチ部が正常である場合の制御信号の変化、スイッチ部の動作、第２電圧検出部の検出電圧の変化、第１電圧検出部の検出電圧の変化を示すタイミングチャートである。
【図４】図１で示す車載用電源装置において、スイッチ部で短絡異常が生じている場合の制御信号の変化、スイッチ部の動作、第２電圧検出部の検出電圧の変化、第１電圧検出部の検出電圧の変化を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
異常検出装置は、ダイオード部のカソード側の導電路の電位と第２導電路の電位との電位差に応じた値である第２検出値を生成する第２電圧値検出部を有していてもよい。
【００１２】
この構成によれば、スイッチ部のオンオフに関係なく基準導電路を基準とした蓄電部の電圧を把握し得る回路を付加することができる。
【００１３】
＜実施例１＞
以下、本発明を具体化した実施例１について説明する。
図１で示す車載用電源システム１００は、一次側の電源として構成される第１電源部としての車載用バッテリ９１（以下、単にバッテリ９１ともいう）と、二次側の電源として構成される第２電源部としての車載用蓄電部９２（以下、単に蓄電部９２ともいう）と、車載用電源装置１とを備え、車両に搭載される電源システムとして構成されている。車載用電源装置１は、例えば、車載用の降圧型ＤＣＤＣコンバータとして構成されており、入力側の導電路（第１導電路４１）に印加された直流電圧を降圧して出力側の導電路（第２導電路４２）に出力する構成をなすものである。
【００１４】
図１で示す車載用電源システム１００には、バッテリ９１（第１電源部）に電気的に接続される第１配線部８１と、蓄電部９２（第２電源部）に電気的に接続される第２配線部８２と、バッテリ９１や蓄電部９２の低電位側の端子（負極側の端子）に電気的に接続される基準導電路９８（電源ＧＮＤ）が設けられている。これら第１配線部８１、第２配線部８２、基準導電路９８に電気的に接続される形で、車載用電源装置１が設けられている。
【００１５】
第１配線部８１は、相対的に高い電圧が印加される一次側の電源ラインとして構成されている。第１配線部８１は、バッテリ９１の高電位側の端子に導通するとともに、バッテリ９１から所定の直流電圧が印加される構成をなす。
【００１６】
バッテリ９１は、例えば、リチウムイオン電池、或いは電気二重層キャパシタ等の蓄電手段によって構成され、第１の所定電圧を発生させるものである。例えば、バッテリ９１の高電位側の端子９１Ａ（正極側の端子）は４８Ｖに保たれ、低電位側の端子９１Ｂはグラウンド電位（０Ｖ）に保たれている。なお、図１の例では、第１配線部８１がバッテリ９１の高電位側の端子９１Ａ（正極側の端子）に電気的に接続され、この第１配線部８１に高電位側の端子９１Ａの電圧又はこれに応じた電圧が印加される状態が、バッテリ９１の正規の接続状態である。
【００１７】
第２配線部８２は、相対的に低い電圧が印加される二次側の電源ラインとして構成されている。第２配線部８２は、例えば、蓄電部９２の高電位側の端子９２Ａに導通するとともに、蓄電部９２からバッテリ９１の出力電圧よりも小さい直流電圧が印加される構成をなす。
【００１８】
蓄電部９２は、例えば、鉛蓄電池等の蓄電手段によって構成され、バッテリ９１で発生する第１の所定電圧よりも低い第２の所定電圧を発生させるものである。例えば、蓄電部９２の高電位側の端子９２Ａ（正極側の端子）は１２Ｖに保たれ、低電位側の端子９２Ｂはグラウンド電位（０Ｖ）に保たれている。
【００１９】
図１の例では、第２配線部８２が蓄電部９２の高電位側の端子９２Ａ（正極側の端子）に電気的に接続され、この第２配線部８２に高電位側の端子９２Ａの電圧又はこれに応じた電圧が印加される状態、且つ、基準導電路９８が蓄電部９２の低電位側の端子９２Ｂ（負極側の端子）に電気的に接続され、蓄電部９２の低電位側の端子９２Ｂ（負極側の端子）の電圧が基準導電路９８の電圧又はこれに応じた電圧となる状態が蓄電部９２の正規の接続状態である。蓄電部９２の正規の接続状態では、第２配線部８２及び第２導電路４２に対し第２の所定電圧（例えば、１２Ｖ）が印加される。一方、第２配線部８２が蓄電部９２の低電位側の端子９２Ｂ（負極側の端子）に電気的に接続され、この第２配線部８２に低電位側の端子９２Ｂの電圧又はこれに応じた電圧が印加される状態、且つ、基準導電路９８が蓄電部９２の高電位側の端子９２Ａ（正極側の端子）に電気的に接続され、蓄電部９２の高電位側の端子（正極側の端子）の電圧が基準導電路９８の電圧又はこれに応じた電圧となる状態が蓄電部９２の逆接続状態である。蓄電部９２の逆接続状態では、第２配線部８２及び第２導電路４２に対し基準導電路９８の電圧（例えば、０Ｖ）よりも低い電圧（例えば、−１２Ｖ）が印加される。
【００２０】
基準導電路９８は、バッテリ９１の低電位側の端子９１Ｂや蓄電部９２の低電位側の端子９２Ｂが電気的に接続される電源グラウンド（以下、電源ＧＮＤとも称する）として構成され、公知のグラウンドとして機能する。この基準導電路９８（電源ＧＮＤ）は、例えば車両のボディなどによって構成され、一定の基準電位（例えば０Ｖのグラウンド電位）に保たれる。この基準導電路９８には、後述する逆接続保護素子３２のドレインが電気的に接続され、このドレインが基準導電路９８の電位に保たれている。
【００２１】
図１のように、車載用電源装置１（以下、電源装置１ともいう）は、第１導電路４１、第２導電路４２、第３導電路４３、異常検出装置２、電圧変換部３、逆接続保護回路部３０を含んでなる。電源装置１は、これら第１導電路４１、第２導電路４２、第３導電路４３、異常検出装置２、電圧変換部３、逆接続保護回路部３０などが図示しない基板に形成又は実装されており、一体的な回路構成体となっている。
【００２２】
図１のように、第１導電路４１は、上述した基板に形成された導電路であり、上述した配線部８１に電気的に接続されるとともに配線部８１に印加された電圧が入力電圧として印加される。この第１導電路４１は、バッテリ９１（第１電源部）の高電位側の端子に電気的に接続された導電路となっている。
【００２３】
第２導電路４２も、上述した基板に形成された導電路であり、上述した配線部８２に電気的に接続され、電圧変換部３からの出力電圧が印加される導電路となっている。この第２導電路４２は、蓄電部９２（第２電源部）の高電位側の端子（一方側の端子）に電気的に接続された導電路となっている。
【００２４】
第３導電路４３も、上述した基板に形成された導電路であり、蓄電部９２の低電位側の端子９２Ｂ（他方側の端子）に電気的に接続される基準導電路９８と電圧変換部３との間での電流経路となる部分である。第３導電路４３は、電圧変換部３と後述する逆接続保護素子３２との間の導電路４３Ａと、逆接続保護素子３２と端子５３との間の導電路４３Ｂとを備えている。導電路４３Ａは、一端がスイッチング素子６のソースに接続され、他端が逆接続保護素子３２のソースに接続されている。導電路４３Ａは、基板グラウンド５５と同電位に保たれる部分である。導電路４３Ｂは、一端が逆接続保護素子３２のドレインに接続され、他端が端子５３に接続されている。導電路４３Ｂは、基準導電路９８（電源グラウンド）と同電位に保たれる部分である。
【００２５】
基板グラウンド５５は、電源装置１の一部をなす基板（電圧変換部３などが実装される基板）に設けられた導電路であり、逆接続保護素子３２の状態によって基準電位が変わるようになっている。逆接続保護素子３２がオン状態のときには、基板グラウンド５５の電位（基準電位）は、基準導電路９８（電源グラウンド）の電位とほぼ同じになる。逆接続保護素子３２がオフ状態のときには、基板グラウンド５５の電位（基準電位）は、逆接続保護素子３２がオン状態のときよりも高く、基準導電路９８（電源グラウンド）の電位よりもダイオード部３２Ｂでの電圧降下分だけ高くなる。
【００２６】
図１で示す電圧変換部３は、第１導電路４１と第２導電路４２とに接続され、第１導電路４１及び第２導電路４２のうちの一方の導電路に印加された電圧を昇圧又は降圧して他方の導電路に印加する電圧変換動作を少なくとも行う部分である。以下では、第１導電路４１に印加された電圧を降圧して第２導電路に印加する降圧動作を少なくとも行い得る降圧コンバータの例を挙げて説明する。電圧変換部３は、第１導電路４１と第２導電路４２との間に設けられ、ＭＯＳＦＥＴとして構成されるハイサイド側のスイッチング素子７と、同じくＭＯＳＦＥＴとして構成されるローサイド側のスイッチング素子６とを備えている。更に、入力側コンデンサ８と、出力側コンデンサ１０と、コイル１２とを備える。
【００２７】
電圧変換部３において、ハイサイド側のスイッチング素子７のドレインには第１導電路４１が接続されている。スイッチング素子７のドレインは、バッテリ９１の高電位側端子からの直流電圧が印加され得る。スイッチング素子７のソースには、ローサイド側のスイッチング素子６のドレイン及びコイル１２の一端が接続されている。スイッチング素子７のゲートには、制御部４（具体的には駆動回路４Ｄ）からの駆動信号及び非駆動信号が入力され、制御部４からの信号に応じてスイッチング素子７がオン状態とオフ状態とに切り替わる。ローサイド側のスイッチング素子６のソースには、入力側コンデンサ８及び出力側コンデンサ１０のそれぞれの他方側の電極が接続されている。スイッチング素子６のソースと、入力側コンデンサ８及び出力側コンデンサ１０の他方側の各電極とが互いに導通し、これらは、第３導電路４３を介して逆接続保護素子３２のソースに電気的に接続されている。ローサイド側のスイッチング素子６のゲートにも、制御部４からの駆動信号及び非駆動信号が入力されるようになっており、制御部４からの信号に応じてスイッチング素子６がオン状態とオフ状態とに切り替わる。電圧変換部３において、コイル１２の他端は、出力側の電源ラインとなる第２導電路４２に接続されており、このコイル１２の他端は、出力側コンデンサ１０の一方の電極にも導通する。
【００２８】
制御部４は、制御回路５と駆動回路４Ｄとを備え、電圧変換部３を制御する機能を有する。制御回路５は、例えば、マイクロコンピュータとして構成され、様々な演算処理を行うＣＰＵ、プログラム等の情報を記憶するＲＯＭ、一時的に発生した情報を記憶するＲＡＭ、入力されたアナログ電圧をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器などを備える。制御回路５において、切替制御部４Ａ、判定部４Ｂ、演算部４Ｃとして機能する各部分は、マイクロコンピュータにおけるソフトウェア処理によって実現されてもよく、ハードウェア回路によって実現されてもよい。
【００２９】
制御回路５は、電圧変換部３に降圧動作を行わせる場合に、電圧検出回路６０によって第２導電路４２の電圧Ｖoutを検出しながら、第２導電路４２に印加される電圧を設定された目標値に近づけるようにフィードバック演算を行い、ＰＷＭ信号を発生させる。具体的には、制御回路５において、演算部４Ｃとして機能する部分が、電圧検出回路６０によって検出される第２導電路４２の電圧Ｖout及び電流検出回路３４によって検出される第２導電路４２の電流Ｉoutを監視しながら短い時間間隔でフィードバック演算を繰り返す。そして、演算部４Ｃは、電圧検出回路６０によって検出される第２導電路４２の電圧が目標値よりも小さければ目標値に近づけるようにフィードバック演算によってデューティを増大させ、目標値よりも大きければ目標値に近づけるようにフィードバック演算によってデューティを減少させるようにデューティを調整する。
【００３０】
駆動回路４Ｄは、制御回路５から与えられたＰＷＭ信号に基づいて、スイッチング素子７及びスイッチング素子６のそれぞれを各制御周期で交互にオンするためのオン信号を、スイッチング素子７及びスイッチング素子６のゲートに印加する。スイッチング素子７のゲートに印加されるオン信号は、スイッチング素子６のゲートに与えられるオン信号に対して位相が略反転しており且つ所謂デッドタイムが確保されたオン信号が与えられる。
【００３１】
このように構成される電圧変換部３は、同期整流方式の降圧型コンバータとして機能し、ハイサイド側のスイッチング素子７のオン動作とオフ動作との切り替えを、デッドタイムを設けつつローサイド側のスイッチング素子６の動作と同期させて行うことで、第１導電路４１に印加された直流電圧を降圧し、第２導電路４２に出力する。なお、第２導電路４２の出力電圧は、スイッチング素子７のゲートに与えるＰＷＭ信号のデューティ比に応じて定まる。
【００３２】
次に、逆接続保護に関する構成について説明する。
図１の車載用電源装置１は、逆接続保護回路部３０を備えており、蓄電部９２が逆接続された場合に第３導電路４３の導通が遮断される構成とし、逆接続時の二次側への電流の流れ込みを防いでいる。この逆接続保護回路部３０は、電圧変換部３と基準導電路９８との間の導電路（第３導電路４３）に配置される逆接続保護用のスイッチング素子である逆接続保護素子３２と、抵抗部３１とを備える。逆接続保護素子３２は、例えばＭＯＳＦＥＴとして構成されており、逆接続保護回路部３０は、後述するスイッチ素子３３Ａのオフ動作時に逆接続保護素子３２のゲート電位を第２導電路４２の電位と同程度に保つ構成をなしている。逆接続保護素子３２において、ダイオード部３２Ｂを除く部分がスイッチ部３２Ａとして構成されている。スイッチ部３２Ａは、第３導電路４３に設けられ、オフ状態のときには、第３導電路４３における基準導電路９８側から電圧変換部３側への電流を遮断し、オン状態のときにはその遮断を解除する。ダイオード部３２Ｂは、逆接続保護素子３２のボディダイオードとして構成され、スイッチ部３２Ａに対し並列に設けられるとともに電圧変換部３側にアノードが接続され基準導電路９８側にカソードが接続されている。スイッチ部３２Ａがオフ状態のときに第３導電路４３を介して電圧変換部３側から基準導電路９８側に電流が流れる場合、ダイオード部３２Ｂのアノードは、第３導電路４３の一方側の導電路４３Ａの電位となり、カソードは、第３導電路４３の他方側の導電路４３Ｂの電位となる。
【００３３】
逆接続保護回路部３０は、蓄電部９２の端子が正規の接続状態であることを条件としてスイッチ部３２Ａがオン状態になり、少なくとも蓄電部９２の端子が逆接続状態である場合にスイッチ部３２Ａがオフ状態となる。具体的には、蓄電部９２（低圧側の電源部）の端子が図１のように正規の接続状態（高電位側の端子９２Ａが第２導電路４２に電気的に接続され、低電位側の端子９２Ｂが基準導電路９８に電気的に接続された接続状態）であることを条件として逆接続保護素子３２がオン状態になる。この場合、逆接続保護素子３２のゲート電位が蓄電部９２の正極電位（例えば１２Ｖ）と略同電位になり、ゲート電位がソース電位よりも高い状態で維持されるため、逆接続保護素子３２はオン状態で維持される。そして、ローサイド側のスイッチング素子６のソース、入力側コンデンサ８、出力側コンデンサ１０は、いずれも基準導電路９８と導通した状態で維持される。
【００３４】
一方、蓄電部９２（低圧側の電源部）の端子が正負を逆にした逆接続状態（低電位側の端子９２Ｂが第２導電路４２に電気的に接続され、高電位側の端子９２Ａが基準導電路９８に電気的に接続された接続状態）である場合、逆接続保護素子３２のゲート電位が蓄電部９２の負極の電位（例えば−１２Ｖ）と略同電位になり、ゲート電位がソース電位よりも低い状態で維持される。このため、逆接続保護素子３２はオフ状態で維持される。逆接続保護素子３２がオフ状態であるときには、スイッチング素子６のソース、入力側コンデンサ８、出力側コンデンサ１０は、いずれも基準導電路９８と導通しない状態となる。更に、図１の構成では、蓄電部９２と第２導電路４２との間がオープン状態になった場合でも、逆接続保護素子３２はオフ状態で維持されることになる。
【００３５】
以上のように、逆接続保護回路部３０では、蓄電部９２（低圧側の電源部）が逆接続状態となった場合に自動的に逆接続保護素子３２をオフ状態にして第３導電路４３の通電（基準導電路９８側から電圧変換部３側への電流の供給）を遮断することができる。これにより、基準導電路９８側から逆接続された電源側に電流が流れ込むことを防ぐことができる。
【００３６】
次に、異常検出装置２について詳述する。
図１で示す異常検出装置２は、主に、制御部４、電圧検出回路６０、切替回路部３３などを備える。
【００３７】
本構成では、制御部４における制御回路５の一部が切替制御部４Ａとして機能し、スイッチ部３２Ａを切り替えるための切替信号の出力と停止を制御し得る。切替信号は、所定電圧の電圧信号（ハイレベル信号）であり、停止信号は、グラウンド電位（０Ｖ）程度の電圧信号（ローレベル信号）である。
【００３８】
切替回路部３３は、図１のように構成され、蓄電部９２の端子が正規の接続状態である場合において切替制御部４Ａから切替信号が出力されたときにスイッチ部３２Ａをオフ状態に切り替える強制切替動作を行い、切替制御部４Ａからの切替信号が停止しているときに強制切替動作を行わないように動作する。具体的には、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタとして構成されるスイッチ素子３３Ａを備え、スイッチ素子３３Ａのゲートが切替制御部４Ａからの信号線に接続され、エミッタが基板グラウンド５５に接続され、コレクタが逆接続保護素子３２のゲートに接続されている。この構成では、図１のように蓄電部９２が正規の接続状態であるときに切替制御部４Ａから停止信号（ローレベル信号）が出力されている場合、スイッチ素子３３Ａがオフ状態となり、逆接続保護素子３２のゲートが第２導電路４２と略同電位になることで、逆接続保護素子３２がオン動作する。一方、蓄電部９２が正規の接続状態であるときに切替制御部４Ａから切替信号（ハイレベル信号）が出力されている場合、スイッチ素子３３Ａがオン状態となり、逆接続保護素子３２のゲートがグラウンドと略同電位になることで、逆接続保護素子３２がオフ動作する。つまり、蓄電部９２が正規の接続状態であっても、切替信号の出力時には逆接続保護素子３２のスイッチ部３２Ａを強制的にオフ操作させることができる。
【００３９】
電圧検出回路６０は、蓄電部９２の出力電圧（具体的には、蓄電部９２の出力電圧を反映した第２導電路４２の電圧）を検出する回路である。図２のように、電圧検出回路６０は、第１電圧値検出部６０Ａと第２電圧値検出部６０Ｂとを備える。
【００４０】
第１電圧値検出部６０Ａは、ダイオード部３２Ｂのアノード側の導電路４３Ａの電位（基板グラウンド５５の電位）と第２導電路４２の電位との電位差に応じた検出値を生成する。つまり、導電路４３Ａの電位を基準とした蓄電部９２の出力電圧を検出する。具体的には、第２導電路４２と基板グラウンド５５との間において抵抗部Ｒ４、Ｒ５を直列に接続した分圧回路が構成されており、抵抗部Ｒ４、Ｒ５の接続部の電圧Ｖref（抵抗部Ｒ４、Ｒ５の各抵抗の比率で分圧された電圧）を検出値として制御回路５に与える。抵抗部Ｒ４、Ｒ５については、予め想定した温度範囲及び予め想定した蓄電部９２の電圧範囲において、ダイオードによる電圧降下分ΔＶ（正規の接続状態のときに切替信号が出力されているときの検出値と出力されていないときの検出値との変化量）が閾値Ｖｔｈよりも大きくなるように適切な値に設定する。
【００４１】
第２電圧値検出部６０Ｂは、差動検出回路として構成され、ダイオード部３２Ｂのカソード側の導電路４３Ｂの電位（基準導電路９８の電位）と第２導電路４２の電位との電位差に応じた値である第２検出値を生成する。つまり、基準導電路９８の電位を基準とした蓄電部９２の出力電圧を検出する。具体的には、第２導電路４２と基準導電路９８との間において抵抗部Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を直列に接続した分圧回路が構成されており、抵抗部Ｒ１、Ｒ２の接続部の電圧Ｖ＋（抵抗部Ｒ１と抵抗部Ｒ２，Ｒ３の各抵抗の比率で分圧された電圧）と、抵抗部Ｒ２、Ｒ３の接続部の電圧Ｖ−（抵抗部Ｒ１、Ｒ２と抵抗部Ｒ３の各抵抗の比率で分圧された電圧）とを、それぞれ検出値として制御回路５に与える。抵抗部Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３については、予め想定した温度範囲及び予め想定した蓄電部９２の電圧範囲において電圧Ｖ−が閾値Ｖｔｈ以上になるように適切な値に設定する。また、これらの値は、予め想定した温度範囲及び予め想定した蓄電部９２の電圧範囲においてモニタ電圧の変化が極めて小さい適切な値に設定する。
【００４２】
図１の例では、制御回路５の一部が判定部４Ｂとして機能する。判定部４Ｂは、切替制御部４Ａから切替信号が出力されているときに第１電圧値検出部６０Ａで生成された検出値と、切替制御部４Ａから切替信号が出力されていないときに第１電圧値検出部６０Ａで生成された検出値と、第２電圧値検出部６０Ｂで生成された第２検出値とに基づいて、スイッチ部３２Ａが異常であるか否かを判定する。
【００４３】
スイッチ部３２Ａの異常検出動作を行うタイミングは特に限定されず、例えば、車両の始動直後（イグニッションスイッチなどの始動スイッチがオフ状態からオン状態に切り替わった直後など）であってもよく、車両の停止直後（イグニッションスイッチなどの始動スイッチがオン状態からオフ状態に切り替わった直後など）であってもよい。或いは、その他のタイミングであってもよい。
【００４４】
図３のように、制御回路５において切替制御部４Ａは、所定のタイミングｔａで制御信号（出力信号）を停止信号から切替信号に切り替える。すると、これに応じて、スイッチ素子３３Ａがオン動作することになる。このように切替信号が出力されている時期に、判定部４Ｂは、差動モニタ（第２電圧値検出部６０Ｂからの検出値Ｖ＋、Ｖ−の電位差の把握）と、シングルモニタ（第１電圧値検出部６０Ａからの検出値Ｖrefの把握）とを行う。
【００４５】
スイッチ部３２Ａが正常状態である場合、図３のように、切替制御部４Ａから切替信号が出力されているときに第１電圧値検出部６０Ａで生成された検出値によって把握される蓄電部９２の電圧Ｖｂと、切替制御部４Ａから切替信号が出力されていないときに第１電圧値検出部６０Ａで生成された検出値によって把握される蓄電部９２の電圧Ｖｃとの差ΔＶは、ダイオード部３２Ｂによる電圧降下分の差が生じることになる。よって、判定部４Ｂは、ΔＶが閾値Ｖｔｈよりも大きければスイッチ部が正常であると判定する。
【００４６】
一方、スイッチ部３２Ａが異常状態である場合、図４のように、切替制御部４Ａから切替信号が出力されているときに第１電圧値検出部６０Ａで生成された検出値によって把握される蓄電部９２の電圧Ｖｂと、切替制御部４Ａから切替信号が出力されていないときに第１電圧値検出部６０Ａで生成された検出値によって把握される蓄電部９２の電圧Ｖｃとの差ΔＶは、ダイオードによる電圧降下分の差が生じず、極めて小さくなる。よって、判定部４Ｂは、ΔＶが閾値Ｖｔｈよりも小さければスイッチ部が異常（オン故障）であると判定する。具体的には、図４のように、複数のタイミングｔａで繰り返し切替信号を出力し、複数回（例えば、３回）の切替信号のいずれの時期でも、ΔＶが閾値Ｖｔｈよりも小さければスイッチ部が異常（オン故障）であると判定する。
【００４７】
ここで、本構成の効果を例示する。
図１、図２等で示す車載用電源装置１の異常検出装置２は、車載用蓄電部９２が逆接続状態のときに回路を保護する機能（逆接続保護回路部３０）を備えた車載用電源装置１において、逆接続保護回路部３０のスイッチ部３２Ａが正常に動作しているか否かを判定することができる。具体的には、車載用蓄電部９２が正規の接続状態のとき、スイッチ部３２Ａが正常であれば、切替制御部４Ａから切替信号が出力されているときに第１電圧値検出部６０Ａで生成された検出値と、切替制御部４Ａから切替信号が出力されていないときに第１電圧値検出部６０Ａで生成された検出値との差は相対的に大きくなる。逆に、スイッチ部３２Ａが短絡故障している場合、切替制御部４Ａから切替信号が出力されているときに第１電圧値検出部６０Ａで生成された検出値と、切替制御部４Ａから切替信号が出力されていないときに第１電圧値検出部６０Ａで生成された検出値との差は、スイッチ部３２Ａが正常であるときよりも小さくなる。よって、上記方法を用いれば、スイッチ部３２Ａが短絡故障している異常であるか否かをより正確に判定することができる。しかも、複雑且つ大掛かりな異常検出回路を設けることなく、蓄電部９２の電圧を検出する回路に機能を付加するという簡易な構成でスイッチ部３２Ａの異常検出を実現できる。
【００４８】
異常検出装置２は、ダイオード部３２Ｂのカソード側の導電路の電位と第２導電路４２の電位との電位差に応じた値である第２検出値を生成する第２電圧値検出部６０Ｂを有する。
【００４９】
この構成によれば、スイッチ部３２Ａのオンオフに関係なく基準導電路９８を基準とした蓄電部９２の電圧を把握し得る回路を付加することができる。更に、第２電圧値検出部６０Ｂを差動検出とし、抵抗値を適正に調整することで、蓄電部の電圧や温度の変化が生じても検出値を安定させることができるようになる。
【００５０】
＜他の実施例＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施例に限定されるものではなく、例えば次のような実施例も本発明の技術的範囲に含まれる。
【００５１】
上述した実施例では、車載用電源装置として降圧型のＤＣＤＣコンバータを例示したが、電圧変換部３を、第１導電路に印加された電圧を昇圧して第２導電路に印加する昇圧方式の電圧変換部に変更し、昇圧型のＤＣＤＣコンバータとして機能させてもよい。或いは、電圧変換部３は、第１導電路に印加された電圧を昇圧又は降圧して第２導電路に印加し得る昇降圧方式の電圧変換部として構成された昇降圧ＤＣＤＣコンバータであってもよい。或いは、第１導電路に印加された電圧を昇圧又は降圧して第２導電路に印加する機能と、第２導電路に印加された電圧を昇圧又は降圧して第１導電路に印加する機能とを備えた双方向型のＤＣＤＣコンバータとして機能させてもよい。
【００５２】
上述した実施例又は上述した実施例を変更したいずれの例でも、電圧変換部を１つのみ設けた単相式のＤＣＤＣコンバータとして構成されていてもよく、複数の電圧変換部を並列接続した多相式のＤＣＤＣコンバータとして構成されていてもよい。
【００５３】
上述した実施例又は上述した実施例を変更したいずれの例でも、同期整流方式のＤＣＤＣコンバータとして構成されていてもよく、ハイサイド側又はローサイド側の一方の素子をダイオードに置き換えたダイオード方式のＤＣＤＣコンバータとして構成されていてもよい。
【００５４】
上述した実施例又は上述した実施例を変更したいずれの例でも、ローサイド側の素子と基準導電路９８との間の導電路にスイッチ部を介在させこのスイッチ部と並列にダイオード部を設ける形で逆接続保護素子を構成することができる。
【００５５】
上述した実施例におけるバッテリ９１や蓄電部９２の具体例はあくまで一例であり、上述した実施例又は上述した実施例を変更したいずれの例でも、蓄電部の種類や発生電圧は上述した例に限定されず、様々に変更することができる。
【００５６】
図１、図２の例では、第１導電路や第２導電路に電気的に接続される発電機や負荷などは省略して示したが、上述した実施例又は上述した実施例を変更したいずれの例でも、様々な装置や電子部品を第１導電路や第２導電路に接続することができる。
【００５７】
上述した実施例では、スイッチ部３２Ａ（ＭＯＳＦＥＴにおいてスイッチング機能を有する部分）とダイオード部３２Ｂ（ボディダイオード）とを備えたＭＯＳＦＥＴとして逆接続保護素子３２を構成したが、ダイオード部３２Ｂ（ボディダイオード）を一般的なダイオードに置き換え、スイッチ部３２ＡをＩＧＢＴやその他のリレーに置き換えてもよい。この場合も、蓄電部９２が正規の接続状態であるときにスイッチ部３２Ａがオン動作し、蓄電部９２が逆接続状態であるときにスイッチ部３２Ａがオフ動作するように周辺回路を構成すればよい。この場合、周辺回路は、切替制御部４Ａから切替信号が出力されているときにスイッチ部３２Ａがオフ動作し、切替制御部４Ａから切替信号が出力されていない場合にスイッチ部３２Ａがオン動作するように構成すればよい。
【符号の説明】
【００５８】
１…車載用電源装置
２…車載用の異常検出装置
３…電圧変換部
４Ａ…切替制御部
４Ｂ…判定部
３０…逆接続保護回路部
３２Ａ…スイッチ部
３２Ｂ…ダイオード部
３３…切替回路部
４１…第１導電路
４２…第２導電路
４３…第３導電路
６０Ａ…第１電圧検出部
６０Ｂ…第２電圧検出部
９２…車載用蓄電部
９８…基準導電路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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