(57)【要約】【課題】ヒューズを用いることなく、半導体スイッチ及び電力供給線を保護できる電力供給装置を提供する。【解決手段】電源１の電力を負荷回路２に供給する電力供給装置１００であって、電源１からの電力を負荷回路２に供給する電力供給線に接続されている複数の半導体スイッチ１１а、１２аと、半導体スイッチ１１а、１２аのオン、オフを制御し、半導体スイッチ１１а、１２аの状態及び電力供給線の状態を検知するコントローラ３０とを備え、複数の半導体スイッチ１１а、１２аは電源１と負荷回路との間で直列に接続されている。【選択図】  図１
2019193344.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源の電力を負荷回路に供給する電力供給装置であって、
前記電源からの電力を前記負荷回路に供給する電力供給線に接続されている複数の半導体スイッチと、
前記半導体スイッチのオン、オフを制御し、前記半導体スイッチの状態及び前記電力供給線の状態を検知するコントローラとを備え、
前記複数の半導体スイッチは前記電源と前記負荷回路との間で直列に接続されている電力供給装置。
【請求項２】
請求項１記載の電力供給装置であって、
前記複数の半導体スイッチは、高電位側の第１半導体スイッチと低電位側の第２半導体スイッチを含み、
前記コントローラは、前記第２半導体スイッチの異常を検知した場合には、前記第１半導体スイッチをオンからオフに切り換える電力供給装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の電力供給装置であって、
前記半導体スイッチに流れる電流、前記半導体スイッチの電圧、及び前記半導体スイッチの温度の少なくとも１つを示す状態値と、所定の閾値とを比較し、その比較結果を出力する比較器と、
前記コントローラから出力され、前記半導体スイッチのオン、オフを切り換えるスイッチング信号、及び、前記比較結果を示す信号を入力として論理演算を行い、前記論理演算の演算結果を前記半導体スイッチに出力する論理回路とを備える電力供給装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電力供給装置であって、
前記比較器は、前記状態値が異常を示す場合には前記半導体スイッチをオフにする信号を前記論理回路及び前記コントローラに出力し、前記状態値が正常を示す場合には前記半導体スイッチをオンにする信号を前記論理回路及び前記コントローラに出力し、
前記論理回路は、前記スイッチング信号又は前記比較器から入力される信号の少なくとも何れか一方の信号がオフ状態である場合に、前記半導体スイッチをオフにする信号を前記半導体スイッチに出力し、
前記コントローラは、前記比較器から入力される信号がオフ状態である場合には、前記半導体スイッチをオフにする前記スイッチング信号を前記論理回路に出力する電力供給装置。
【請求項５】
請求項４記載の電力供給装置であって、
前記比較器から入力される信号に対して前記スイッチング信号の出力値が確定するまでの第１時間は、前記状態値の変化に対して前記比較器の出力が確定するまでの第２時間よりも短い電力供給装置。
【請求項６】
請求項３〜５のいずれか一項に記載の電力供給装置において、
前記スイッチング信号が入力される、前記論理回路の入力端子は、プルアップ回路又はプルダウン回路に接続されており、
前記プルアップ回路及び前記プルダウン回路は、前記電源に電気的に接続されている電力供給装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の電力供給装置において、
前記コントローラは、
前記半導体スイッチの高電位側の第１電圧と、前記半導体スイッチの低電位側の第２電圧を検出し、前記半導体スイッチを流れる電流を検出電流として検出し、
前記第１電圧、前記第２電圧及び前記検出電流に基づき前記半導体スイッチのオン抵抗を算出し、
前記オン抵抗に基づき前記半導体スイッチの状態を検知する電力供給装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の電力供給装置において、
前記コントローラは、
前記半導体スイッチの高電位側の第１電圧と、前記半導体スイッチの低電位側の第２電圧を検出し、
前記第１電圧、前記第２電圧及び前記負荷回路に流れる定常電流に基づき前記半導体スイッチのオン抵抗を算出し、
前記オン抵抗に基づき前記半導体スイッチの状態を検知する電力供給装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の電力供給装置において、
前記コントローラと前記半導体スイッチとの間に接続され、前記半導体スイッチのオン、オフを切り換えるスイッチング信号を送る信号線と、
抵抗及びダイオードを有するバイパス回路とを備え、
前記複数の半導体スイッチは、高電位側の第１半導体スイッチと低電位側の第２半導体スイッチを含み、
前記バイパス回路の一端は前記信号線に接続され、前記バイパス回路の他端は前記第２半導体スイッチの低電位側端子と前記負荷回路との間に接続されている電力供給装置。
【請求項１０】
請求項９記載の電力供給装置において、
前記コントローラは、
前記半導体スイッチに流れる電流、前記半導体スイッチの電圧、及び前記半導体スイッチの温度のうち少なくとも１つを検出し、
検出された値に基づき、前記半導体スイッチ及び前記電力供給線の少なくともいずれか一方に異常が生じているか否かを判定し、
前記異常が生じている場合には、前記半導体スイッチをオフにするオフ信号を前記スイッチング信号として前記信号線に出力し、
前記オフ信号を出力した後、前記信号線への前記オフ信号の出力を継続する電力供給装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の電力供給装置において、
前記半導体スイッチに印加される電圧を定格範囲内に保持する電圧保持回路を備え、
前記複数の半導体スイッチは、前記電源から動作電圧を得ており、
前記電圧保持回路は、抵抗成分を有し、前記複数の半導体スイッチと前記負荷回路との間で、前記電力供給線に接続されている電力供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源の電力を負荷に供給する電力供給装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電源供給装置において、電源から負荷に電力供給をオン／オフするための半導体スイッチと、１以上の半導体スイッチを制御するとともに半導体スイッチとそれぞれが接続されている各電力供給ラインを監視・保護するＣＰＵで構成された制御部の動作を監視する監視部とを備えたものが知られている。
【０００３】
この電源供給装置において、各電力供給ラインは、上流側に位置する電源から下流側に位置する複数の負荷に対して、電源の電力がそれぞれ供給されるように構成されており、半導体スイッチが、各電力供給ラインにそれぞれ接続されている（例えば特許文献１参照）。また、従来より、半導体スイッチ及び下流側の電力供給ラインを保護するためには、ヒューズが設けられており、当該ヒューズは、電源と各半導体スイッチとの間で、上流側の電力供給ラインに接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１５８３２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の電力供給装置において、電力供給ラインに接続される部品点数の増加により、フューズの数が多くなり、装置サイズが大きくなる、という問題があった。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、ヒューズを用いることなく、半導体スイッチ及び電力供給線を保護できる電力供給装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
［１］本発明に係る電力供給装置は、電源の電力を負荷回路に供給する電力供給装置であって、前記電源からの電力を前記負荷回路に供給する電力供給線に接続されている複数の半導体スイッチと、前記半導体スイッチのオン、オフを制御し、前記半導体スイッチの状態及び前記電力供給線の状態を検知するコントローラとを備え、前記複数の半導体スイッチは前記電源と前記負荷回路との間で直列に接続されている。
［２］上記発明において、前記複数の半導体スイッチは、高電位側の第１半導体スイッチと低電位側の第２半導体スイッチを含み、前記コントローラは、前記第２半導体スイッチの異常を検知した場合には、前記第１半導体スイッチをオンからオフに切り換えてもよい。
［３］上記発明において、前記半導体スイッチに流れる電流、前記半導体スイッチの電圧、及び前記半導体スイッチの温度の少なくとも１つを示す状態値と、所定の閾値とを比較し、その比較結果を出力する比較器と、前記コントローラから出力され、前記半導体スイッチのオン、オフを切り換えるスイッチング信号、及び、前記比較結果を示す信号を入力として論理演算を行い、前記論理演算の演算結果を前記半導体スイッチに出力する論理回路とを備えてもよい。
［４］上記発明において、前記比較器は、前記状態値が異常を示す場合には前記半導体スイッチをオフにする信号を前記論理回路及び前記コントローラに出力し、前記状態値が正常を示す場合には前記半導体スイッチをオンにする信号を前記論理回路及び前記コントローラに出力し、前記論理回路は、前記スイッチング信号又は前記比較器から入力される信号の少なくとも何れか一方の信号がオフ状態である場合に、前記半導体スイッチをオフにする信号を前記半導体スイッチに出力し、前記コントローラは、前記比較器から入力される信号がオフ状態である場合には、前記半導体スイッチをオフにする前記スイッチング信号を前記論理回路に出力してもよい。
［５］上記発明において、前記比較器から入力される信号に対して前記スイッチング信号の出力値が確定するまでの第１時間は、前記状態値の変化に対して前記比較器の出力が確定するまでの第２時間よりも短くてもよい。
［６］上記発明において、前記スイッチング信号が入力される、前記論理回路の入力端子は、プルアップ回路又はプルダウン回路に接続されており、前記プルアップ回路及び前記プルダウン回路は、前記電源に電気的に接続されていてもよい。
［７］上記発明において、前記コントローラは、前記半導体スイッチの高電位側の第１電圧と、前記半導体スイッチの低電位側の第２電圧を検出し、前記半導体スイッチを流れる電流を検出電流として検出し、前記第１電圧、前記第２電圧及び前記検出電流に基づき前記半導体スイッチのオン抵抗を算出し、前記オン抵抗に基づき前記半導体スイッチの状態を検知してもよい。
［８］上記発明において、前記コントローラは、前記半導体スイッチの高電位側の第１電圧と、前記半導体スイッチの低電位側の第２電圧を検出し、前記第１電圧、前記第２電圧及び前記負荷回路に流れる定常電流に基づき前記半導体スイッチのオン抵抗を算出し、前記オン抵抗に基づき前記半導体スイッチの状態を検知してもよい。
［９］上記発明において、電力供給装置は、前記コントローラと前記半導体スイッチとの間に接続され、前記半導体スイッチのオン、オフを切り換えるスイッチング信号を送る信号線と、抵抗及びダイオードを有するバイパス回路とを備え、
前記複数の半導体スイッチは、高電位側の第１半導体スイッチと低電位側の第２半導体スイッチを含み、前記バイパス回路の一端は前記信号線に接続され、前記バイパス回路の他端は前記第２半導体スイッチの低電位側端子と前記負荷回路との間に接続されてもよい。
［１０］上記発明において、前記コントローラは、前記半導体スイッチに流れる電流、前記半導体スイッチの電圧、及び前記半導体スイッチの温度のうち少なくとも１つを検出し、検出された値に基づき、前記半導体スイッチ及び前記電力供給線の少なくともいずれか一方に異常が生じているか否かを判定し、前記異常が生じている場合には、前記半導体スイッチをオフにするオフ信号を前記スイッチング信号として前記信号線に出力し、前記オフ信号を出力した後、前記信号線への前記オフ信号の出力を継続してもよい。
［１１］上記発明において、電力供給装置は、前記半導体スイッチに印加される電圧を定格範囲内に保持する電圧保持回路を備え、前記複数の半導体スイッチは、前記電源から動作電圧を得ており、前記電圧保持回路は、抵抗成分を有し、前記複数の半導体スイッチと前記負荷回路との間で、前記電力供給線に接続されていてもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ヒューズを用いることなく、半導体スイッチ及び電力供給線を保護できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の実施形態における電力供給システムを示すブロック図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態において、半導体スイッチ１１а、１２аのオン、オフ状態を示すグラフである。
【図３】図３は、本発明の実施形態において、コントローラの制御フローを示すフローチャートである。
【図４】図４は、本発明の第２実施形態における電力供給システムの構成の一部を示すブロック図である。
【図５】図５は、本発明の第２実施形態の変形例における電力供給システムの構成の一部を示すブロック図である。
【図６】図６は、本発明の第３実施形態における電力供給システムの構成を示すブロック図である。
【図７】図７は、本発明の第４実施形態における電力供給システムの構成を示すブロック図である。
【図８】図８は、本発明の第４実施形態の変形例における電力供給システムの構成を示すブロック図である。
【図９】図９は、本発明の第５実施形態における電力供給システムの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１は本実施形態における電力供給システムを示すブロック図である。
【００１２】
本実施形態における電力供給システムは、バッテリなどの電源から出力される電力を、負荷回路に供給するシステムである。電力供給システムは、例えば電気自動車等の車両に搭載されており、車両に設けられたバッテリの電力を、ランプ、パワーウィンド、ナビゲーションシステム、又は、エアーコンデョナ等の負荷回路に供給する。この電力供給システムは、図１に示すように、電源１、負荷回路２、ハーネス３、電力線４、上位コントローラ５、及び電力供給装置１００を備えている。
【００１３】
電源１は、例えば、車両に搭載される直流電源である、このような電源１としては、鉛電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の２次電池（バッテリ）や、電気二重層キャパシタ等を用いることができる。
【００１４】
電源１は、ハーネス３及び電力線４を介して負荷回路２に対して電力を供給している。負荷回路２は、等価的に電気抵抗成分と電気容量成分とを含んで構成されている。本実施形態の負荷回路２は、インダクティブ成分ＬとしてインダクタンスＬを有し、抵抗成分として抵抗Ｒを有し、容量成分としてキャパシタＣを有している。また負荷回路２は、ハーネス３を介して電力供給装置１００に接続されている。電源１と電力供給装置１００との間は、電力線４で接続されている。すなわち、ハーネス３及び電力線４が、電源１からの電力を負荷回路２に供給するための電力供給線に相当する。なお、以下の説明では、ハーネス３及び電力線４により、電源１から負荷回路２に接続される配線を、電力供給線とも称している。負荷回路２は、スイッチングデバイス１２より下流側に接続された回路である。半導体スイッチ１２よりも上流側には、半導体スイッチ１１を介して電源１が接続されている。
【００１５】
抵抗Ｒは、ランプ等の灯火系、ワイパ、ウォッシャ、又はその他ＥＣＵ等の車載機器である。この抵抗Ｒは、一端がハーネス３及びスイッチングデバイス１１、１２を介して電源１に接続されており、他端が接地されている。キャパシタＣは、たとえば、電源１から供給される直流電流を平滑化する平滑キャパシタ、又は、ノイズ吸収用キャパシタである。このキャパシタＣは、一端がハーネス３及びスイッチングデバイス１１、１２を介して電源１に接続されており、他端が接地されている。電源１に対して、抵抗ＲとキャパシタＣは、並列に接続されている。なお、負荷回路２と電源１との間には、ハーネス３，電力線４やスイッチングデバイス１１、１２以外の構成要素が介在していてもよい。また、本実施形態では、抵抗ＲやキャパシタＣの他端は、いずれも接地されているが、特に上述に限定されない。等価的に示した回路モデルにおいて、インタラクティブ成分、抵抗成分と容量成分とが存在していれば、各成分の接続先は特に限定されない。
【００１６】
電力線４は、電源１と、電力供給装置１００に含まれる半導体スイッチ１１との間に接続されている。ハーネス３は、負荷回路２と、電力供給装置１００に含まれる半導体スイッチ１２との間に接続されている。電力線４及びハーネス３の形状（主に配線径）は、電源供給システムにおいて許容される許容電流値に応じて設計されている。ここで、電力線４及びハーネス３の配線径について説明する。本実施形態とは異なり、負荷回路２を保護するためには、ヒューズを電力線４に接続することが考えられる。ヒューズは、大電流の導通により配線が切れることで、電流を遮断する。そのため、ヒューズと電気的に接続されている電力線４及びハーネス３は、少なくとも、ヒューズ配線が切れるまでの電流を導通させる必要があるため、電力線４及びハーネス３には、配線径の大きな配線を用いる必要がある。一方、本実施形態では、後述するように、ヒューズが電力線に接続されていないため、従来と比較して、配線径の小さい電力線４及びハーネス３を用いることができる。
【００１７】
上位コントローラ５は、車両全体を制御するコントローラである。上位コントローラ５は、ＣＡＮなどの通信網により、電力供給装置１００に設けられたコントローラ３０とつながっている。
【００１８】
電力供給装置１００は、電源１と負荷回路２との間の電気的な導通と遮断とを切り替えるスイッチング機能（ドライブ機能）と、スイッチングデバイス１１、１２の状態を診断する自己診断機能と、負荷回路２を保護する負荷保護機能を有している。
【００１９】
電力供給装置１００は、図１に示すように、スイッチングデバイス１１、１２、電源レギュレータ２０、及びコントローラ３０を備えている。スイッチングデバイス１１、１２、電源レギュレータ２０、及びコントローラ３０は弱電用の配線により接続されており、電源レギュレータ２０の出力電流が、コントローラ３０を介して、スイッチングデバイス１１、１２に流れるように、配線網又は配線パターンが形成されている。コントローラ３０は、スイッチングデバイス１１、１２に含まれる各センサ１１ｂ、１２ｂと、信号線又は配線パターンで接続されている。
【００２０】
電力線４には、スイッチングデバイス１１、１２が接続されている。スイッチングデバイス１１は、半導体スイッチ１１аとセンサ１１ｂとを単一のチップでモジュール化したデバイスである。スイッチングデバイス１２は、スイッチングデバイス１１と同様に、半導体スイッチ１２аとセンサ１２ｂを１つのチップに集積化したデバイスである。
【００２１】
半導体スイッチ１１а、１２аには、たとえば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）やＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等の半導体素子を用いることができる。本実施形態では、ｎチャネルのＭＯＳＦＥＴを用いているが、ｐチャネルのＭＯＳＦＥＴでもよい。
【００２２】
半導体スイッチ１１а、１２аは、ドレイン電極と、ソース電極と、ゲート電極とを有している。半導体スイッチ１１аのドレイン電極は、電力線４を介して電源１と接続されている。半導体スイッチ１１аのソース電極は、センサ１１ｂを介して、半導体スイッチ１２ａのドレイン電極に接続されている。半導体スイッチ１２аのソース電極は、センサ１２ｂを介して負荷回路２に接続されている。半導体スイッチ１１а、１２ａのゲート電極は、配線を介してコントローラ３０の駆動部３１に接続されている。この半導体スイッチ１１а、１２а、１３аは、駆動部３１からゲート電極に出力されるスイッチング信号（駆動電圧）によりオンとオフの切り替えが可能となっている。
【００２３】
ゲート電極に、ハイレベルの駆動電圧が入力されると、半導体スイッチ１１аは、ドレイン電極とソース電極との間が導通するオン状態となる。これにより、電源１と負荷回路２との間が導通し、電源１の電力が負荷回路２に供給される。一方、ゲート電極に、ローレベルの駆動電圧が入力されると、半導体スイッチ１１аは、ドレイン電極とソース電極との間が遮断するオフ状態となる。これにより、電源１と負荷回路２との間が遮断し、電源１から負荷回路２への電力供給が停止する。
【００２４】
センサ１１ｂは、半導体スイッチ１１аの状態を検出するセンサである。センサ１１ｂには、例えば電流センサが用いられる。センサ１１ｂは、半導体スイッチ１１аのソース電極に接続されており、半導体スイッチ１１аのドレイン−ソース間に流れる電流を検出し、信号線を介して検出値をコントローラ３０に出力する。半導体スイッチ１２ａのソース電極には、半導体スイッチ１２аの状態を検出するセンサ１１ｂが接続されている。なお、センサ１１ｂ、１２ｂには、電流センサの代わりに温度センサを用いてもよく、半導体スイッチ１１а、１２аの各温度を検出することで、半導体スイッチ１１а、１２а、１３аの状態を検出してもよい。
【００２５】
半導体スイッチ１１ａ及び半導体スイッチ１２ａは、電源１と負荷回路２との間で直列に接続されている。直列接続された複数の半導体スイッチ１１ａ、１２ａのうち、半導体スイッチ１１ａが、高電位側（上流側）で電源１から負荷回路２までの電気的な導通及び遮断を切り替え、半導体スイッチ１２ａが低電位側（下流側）で電源１から負荷回路２までの電気的な導通及び遮断を切り替える。半導体スイッチ１１ａが、従来のヒューズの保護機能を有している。そして、半導体スイッチ１２ａの異常発生時には、半導体スイッチ１１ａをオンからオフに切り替えることで、負荷回路２が保護される。また、半導体スイッチ１１ａの異常発生時には、半導体スイッチ１２ａをオンからオフに切り替えることで、負荷回路２が保護される。
【００２６】
なお、スイッチングデバイス１１の接続部分に、スイッチングデバイス１１の代わりに、機械的に遮断するヒューズを接続することも考えられる。このようなヒューズは、大電流の導通等により溶断されると、復帰することが容易ではない。本実施形態における電力供給装置は、半導体スイッチ１１а、１２аを用いているため、電源１と負荷回路２との間を遮断した後に、電源１と負荷回路２を導通させることができる。
【００２７】
なお、スイッチングデバイス１１は、半導体スイッチ１１а及びセンサ１１ｂの他に、制御回路（図示しない）を含みつつ、ＩＰＤ（Intelligent Power Device）等のＩＣにより構成されてもよい。ＩＰＤに含まれる制御回路は、センサの１１ｂの検出結果から、半導体スイッチ１１аの異常を検知した場合には、半導体スイッチ１１аをオフする機能を有している。すなわち、ＩＰＤで構成されるスイッチングデバイス１１は、自己診断機能を有している。
【００２８】
電源レギュレータ２０は、電源１の出力電圧をコントローラ３０の動作電圧に変換する回路である。電源レギュレータ２０は電力線４に接続されている。
【００２９】
コントローラ３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器予備入出力インタフェース等を含んで構成されるマイクロコンピュータから構成されている。またコントローラ３０は、マイクロコンピュータを１チップで集積化されている。
【００３０】
コントローラ３０は、駆動部３１、制御部３２、及びメモリ３３を有している。駆動部３１は、半導体スイッチ１１а、１２аの各ゲート端子に対してゲート電圧を印加する駆動回路を有している。駆動部３１は、昇圧回路を用いて、電源レギュレータ２０から出力される電圧を昇圧させて、ゲート電圧を生成する。
【００３１】
駆動部３１には、制御部３２から駆動要求信号が入力される。駆動要求信号が駆動部３１に入力されると、駆動部３１は、半導体スイッチ１１а、１２аのオン、オフを切り替えるため信号（以下、スイッチング信号と称す）を半導体スイッチ１１а、１２аのゲート電極に出力することで、半導体スイッチ１１а、１２аの駆動電圧を設定する。駆動部３１は、半導体スイッチ１１а及び半導体スイッチ１２аをそれぞれ独立して、オン、オフを切り換えることができる。
【００３２】
制御部３２は、上位コントローラ５からの外部要求信号に応じて、半導体スイッチ１１а、１２аのオン状態とオフ状態を切り替えるための駆動要求信号を、駆動部３１に出力する。また、制御部３２は、センサ１１ｂ、１２ｂを用いて、半導体スイッチ１１а、１２а、１３аの自己診断制御を実行する。例えば、制御部３２は、半導体スイッチ１１а及び半導体スイッチ１２аをオンにするための駆動要求信号を出力している状態で、センサ１１ｂの検出電流がゼロ又はゼロに近い値である場合には、半導体スイッチ１１аのオープン故障が発生している可能性がある。制御部３２は、センサ１１ｂ、１２ｂの検出値から、半導体スイッチ１１а、１２аが駆動要求信号で示される指令どおりに動作しているか否かを判定する。そして、半導体スイッチ１１а、１２аが指令どおりに動作していない場合には、制御部３２は、半導体スイッチ１１а、１２аに異常が生じていると判定する。
【００３３】
なお、制御部３２による自己診断方法は、上記の診断方法に限らず他の診断方法でもよい。制御部３２は、半導体スイッチ１１а、１２аの短絡等の異常を診断してもよい。具体的な一例として、制御部３２は、センサ１１ｂ、１２ｂの検出電流から、半導体スイッチ１１а、１２аがターンオンしてからの電流特性を測定する。ターンオンさせるための駆動電圧が半導体スイッチ１１аのゲート電極に印加されたにもかかわらず、半導体スイッチ１１аのドレインソース間の電圧が上昇しない場合には、半導体スイッチ１１аの内部で短絡が発生している可能性がある。制御部３２は、半導体スイッチ１１аのターンオン動作後に、電圧が上昇しない場合には、半導体スイッチ１１аの内部短絡等により、半導体スイッチ１１аに異常が生じていると判定する。
【００３４】
また制御部３２は、半導体スイッチ１１а、１２аの過熱による異常を診断してもよい。温度センサがセンサ１１ｂ、１２ｂに使用される場合には、制御部３２はセンサ１１ｂ、１２ｂ、１３ｂの検出温度に基づき、半導体スイッチ１１а、１２аが過熱された状態であるか否かを診断する。特に、スイッチングデバイス１１、１２が隣接してレイアウトされている場合に、半導体スイッチ１１аが過熱された状態となると、半導体スイッチ１１аの熱が、隣の半導体スイッチ１２аに伝わり、半導体スイッチ１２аの温度が高くなる可能性がある。制御部３２が、半導体スイッチ１１а、１２аの温度を管理し、過熱による半導体スイッチ１１а、１２а、１３аの異常を診断することで、半導体スイッチ１１а、１２аを保護することができる。
【００３５】
制御部３２は、半導体スイッチ１１а、１２аに異常が生じていると判定した場合には、駆動部３１に対して、半導体スイッチ１１а、１２аをオフにするための駆動要求信号（オフ信号）を出力する。制御部３２は、半導体スイッチ１１а、１２аのうち、異常ありと判定した半導体スイッチをオフにするように、オフ信号を出力する。駆動部３１は、当該オフ信号を受信し、半導体スイッチ１１аのゲート電圧を低くして、半導体スイッチ１１а、１２аをオンからオフに切り換える。制御部３２は、自己診断の結果を上位コントローラ５に出力する。
【００３６】
また、制御部３２は、過電流が負荷回路２に流れないようにするために、センサ１１ｂ、１２ｂの検出値に応じて、負荷回路２の保護動作を実行する。具体的には、制御部３２は、メモリ３３に保存されている保護電流閾値と、センサ１１ｂ、１２ｂの検出電流の値とを比較する。そして、検出電流の値が保護電流閾値より高い場合には、制御部３２は半導体スイッチ１１а、１２аをオンからオフに切り換える。これにより、半導体スイッチ１１а、１２а及び負荷回路２が保護される。
【００３７】
次に、制御部３２による半導体スイッチ１１а、１２аの切り替えのタイミングと、制御部３２による自己診断機能（半導体スイッチ１１а、１２аの故障検知）について説明する。図２は、半導体スイッチ１１а、１２аのオン、オフ状態を示すグラフである。初期状態では、半導体スイッチ１１а、１２аはオフになっている。
【００３８】
制御部３２は、上位コントローラ５から、電源１から負荷回路２への電力供給を開始する電力供給開始信号を受信した場合には、制御部３２は、半導体スイッチ１２аのオフ状態を維持しつつ、半導体スイッチ１１аをオフからオンに切り替える（図２の時刻ｔ１）。
【００３９】
次に、制御部３２は、半導体スイッチ１２аを定常的にオンにする前に、半導体スイッチ１２аの故障診断を行う。制御部３２は、半導体スイッチ１２аをオン状態に切り換えて、センサ１２ｂから電流検出値を取得する。制御部３２は、センサ１２ｂの電流検出値と所定の電流閾値（Ｉｔｈ＿Ｌ２）とを比較する。電流閾値（Ｉｔｈ＿Ｌ２）は、半導体スイッチ１２аのオープン故障を検知するための電流閾値であり予め設定されている。半導体スイッチ１２аの電流検出値が電流閾値（Ｉｔｈ＿Ｌ２）より低い場合には、制御部３２は、半導体スイッチ１２аのオープン故障が発生していると判定する。一方、センサ１２ｂの電流検出値が電流閾値（Ｉｔｈ＿Ｌ２）以上である場合には、制御部３２は、半導体スイッチ１２аは正常であると判定する。すなわち、半導体スイッチ１２аへの制御要求がオンであるにも関わらず、センサ１２ｂの電流検出値がゼロ又はゼロに近い値である場合には、制御部３２は、半導体スイッチ１２аのオープン故障が発生していると判定する。なお、半導体スイッチ１２аの故障診断を実行する場合に、半導体スイッチ１２аのオン期間は、制御部３２が半導体スイッチ１２аの故障診断を実行できる時間が確保できる程度に設定されればよい。
【００４０】
制御部３２は、半導体スイッチ１２аのオープン故障が発生していないことを判定した後、半導体スイッチ１２аをオンからオフに切り換えて、センサ１２ｂから電流検出値を取得する。制御部３２は、センサ１２ｂの電流検出値と所定の電流閾値（Ｉｔｈ＿Ｈ２）とを比較する。電流閾値（Ｉｔｈ＿Ｈ１）は、半導体スイッチ１２аのショート故障を検知するための電流閾値であり予め設定されている。半導体スイッチ１２аの電流検出値が電流閾値（Ｉｔｈ＿Ｈ１）より高い場合には、制御部３２は、半導体スイッチ１２аのショート故障が発生していると判定する。一方、センサ１２ｂの電流検出値が電流閾値（Ｉｔｈ＿Ｈ１）以下である場合には、制御部３２は、半導体スイッチ１２аは正常であると判定する。すなわち、半導体スイッチ１２аへの制御要求がオフであるにも関わらず、センサ１２ｂの電流検出値が高い値である場合には、制御部３２は、半導体スイッチ１２аのショート故障が発生していると判定する。
【００４１】
本実施形態では、電源１と負荷回路２との間で、半導体スイッチ１１а、１２ｂを直列に接続されている。そして、センサ１２ｂを用いて半導体スイッチ１２аの電流の導通状態を検知し、半導体スイッチ１２аの故障診断を行うためには、電源１から半導体スイッチ１２аのドレイン端子まで、電力を供給する必要がある。そのため、半導体スイッチ１１аがターンオンするタイミング（時刻ｔ１）と半導体スイッチ１２аがターンオンするタイミング（時刻ｔ２）との間に、半導体スイッチ１２аの故障診断が実行される。これにより、半導体スイッチ１２аの故障診断を正確に実行できる。
【００４２】
制御部３２は、半導体スイッチ１２аが正常であることを判定した後、半導体スイッチ１２аをオフ状態からオン状態に切り換え（図２の時刻ｔ２）、半導体スイッチ１２аを定常的にオン状態にする。時刻ｔ２の時点より、電源１の電力が負荷回路２に定常的に供給される。
【００４３】
電源１の電力が負荷回路２に定常的に供給されている状態で、制御部３２は、半導体スイッチ１１аの故障診断を実行する。図２に示すグラフでは、制御部３２は、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間で、半導体スイッチ１１аの故障診断を実行する。なお、半導体スイッチ１１аの故障診断は、時刻ｔ２の直後の時間帯など、負荷回路２への電力供給に影響を及ぼさない時間帯に実行されればよい。
【００４４】
制御部３２は、半導体スイッチ１２аをオフからオンに切り換えた後に、センサ１１аから電流検出値を取得する。制御部３２は、センサ１１ｂの電流検出値と所定の電流閾値（Ｉｔｈ＿Ｌ１）とを比較する。電流閾値（Ｉｔｈ＿Ｌ１）は、半導体スイッチ１１аのオープン故障を検知するための電流閾値であり予め設定されている。センサ１１ｂの電流検出値が電流閾値（Ｉｔｈ＿Ｌ１）より低い場合には、制御部３２は、センサ１１аのオープン故障が発生していると判定する。一方、センサ１２ｂの検出電流が電流閾値（Ｉｔｈ＿Ｌ２）以上である場合には、制御部３２は、センサ１２аは正常であると判定する。すなわち、半導体スイッチ１１аへの制御要求がオンであるにも関わらず、センサ１１ｂの電流検出値がゼロ又はゼロに近い値である場合には、制御部３２は、半導体スイッチ１１аのオープン故障が発生していると判定する。
【００４５】
次に、制御部３２は、半導体スイッチ１１аのオープン故障が発生していないことを判定した後に、制御部３２аは、半導体スイッチ１１аをオンからオフに切り換え、センサ１２ｂから電流検出値を取得する。制御部３２は、センサ１２ｂの電流検出値と所定の電流閾値（Ｉｔｈ＿Ｈ１）とを比較する。電流閾値（Ｉｔｈ＿Ｈ１）は、半導体スイッチ１２аのショート故障を検知するための電流閾値であり予め設定されている。センサ１２ｂの電流検出値が電流閾値（Ｉｔｈ＿Ｈ１）より高い場合には、制御部３２は、センサ１２аのショート故障が発生していると判定する。一方、センサ１２ｂの電流検出値が電流閾値（Ｉｔｈ＿Ｈ１）以下である場合には、制御部３２は、半導体スイッチ１１аは正常であると判定する。すなわち、半導体スイッチ１２аへの制御要求がオフであるにも関わらず、センサ１２ｂの電流検出値が高い値である場合には、制御部３２は、半導体スイッチ１１аのショート故障が発生していると判定する。なお、半導体スイッチ１１аの故障診断を実行する場合に、半導体スイッチ１１аのオフ期間は、制御部３２が半導体スイッチ１１аの故障診断を実行できる時間が確保できる程度に設定されればよい。そして、制御部３２は、半導体スイッチ１１аが正常であることを検知した場合には、半導体スイッチ１１аをオンに戻す。
【００４６】
制御部３２は、上位コントローラ５から、電源１から負荷回路２への電力供給を終了する電力供給終了信号を受信した場合には、制御部３２は、半導体スイッチ１１аのオン状態を維持しつつ、半導体スイッチ１２аをオンからオフに切り替える（図２の時刻ｔ３）。
【００４７】
次に、制御部３２は、半導体スイッチ１１аを定常的にオフにする前に、半導体スイッチ１２аの故障診断を行う。制御部３２は、半導体スイッチ１２аがターンオフするタイミング（時刻ｔ３）と半導体スイッチ１１аがターンオフするタイミング（時刻ｔ４）との間に、半導体スイッチ１２аの故障診断を行う。時刻ｔ３と時刻ｔ４と間に実行される半導体スイッチ１２аの故障診断方法は、時刻ｔ１と時刻ｔ２と間に実行される半導体スイッチ１２аの故障診断方法と同様であるため、診断方法の詳細な説明を省略する。
【００４８】
そして、制御部３２は、半導体スイッチ１２аが正常であることを検知した後に、半導体スイッチ１１аをオン状態からオフ状態に切り換え（図２の時刻ｔ４）、半導体スイッチ１１аを定常的にオフ状態にする。
【００４９】
次に、制御部３２による自己診断制御の制御フローを、図３を用いて説明する。図３は、制御部３２による自己診断制御の制御フローを示すフローチャートである。
【００５０】
ステップＳ１にて、制御部３２は、上位コントローラ５から電力供給開始信号を受信したか否かを判定する。電力供給開始信号を受信した場合には、ステップＳ２にて、制御部３２は、半導体スイッチ１１аをターンオンするための駆動要求信号を駆動部３１に送信する。ステップＳ３にて、制御部３２は、半導体スイッチ１１аをオンにした状態で、半導体スイッチ１２аのオン、オフを切り換えるための駆動要求信号を駆動部３１に送信し、半導体スイッチ１２аのオン、オフの各状態における半導体スイッチ１２аの電流検出値を、センサ１２ｂから取得し、半導体スイッチ１２аの駆動要求に対するセンサ１２ｂの電流検出値に基づき半導体スイッチ１２аの故障診断を実行する。
【００５１】
ステップＳ４にて、制御部３２は、半導体スイッチ１２аの故障が発生したか否かを判定する。半導体スイッチ１２аの故障を検知した場合には、制御部３２は、ステップＳ１３の制御フローを実行する。半導体スイッチ１２が正常であることを検知した場合には、制御部３２は、ステップＳ５の制御フローを実行する。
【００５２】
ステップＳ５にて、制御部３２は、半導体スイッチ１２аをターンオンするための駆動要求信号を駆動部３１に送信する。ステップＳ６にて、制御部３２は、半導体スイッチ１２аをオンにした状態で、半導体スイッチ１１аのオン、オフを切り換えるための駆動要求信号を駆動部３１に送信し、半導体スイッチ１１аのオン、オフの各状態における半導体スイッチ１１аの電流検出値を、センサ１１ｂから取得する。制御部３２は、半導体スイッチ１１аの駆動要求に対するセンサ１１ｂの電流検出値に基づき半導体スイッチ１１аの故障診断を実行する。
【００５３】
ステップＳ７にて、制御部３２は、半導体スイッチ１１аの故障が発生したか否かを判定する。半導体スイッチ１１аの故障を検知した場合には、制御部３２は、ステップＳ１３の制御フローを実行する。半導体スイッチ１１が正常であることを検知した場合には、制御部３２は、ステップＳ８の制御フローを実行する。
【００５４】
ステップＳ８にて、制御部３２は、上位コントローラ５から電力供給終了信号を受信したか否かを判定する。電力供給終了信号を受信していない場合には、制御部３２は、ステップＳ３以降の制御フローを実行する。
【００５５】
電力供給終了信号を受信した場合には、ステップＳ９にて、制御部３２は、半導体スイッチ１１аをターンオフするための駆動要求信号を駆動部３１に送信する。ステップＳ１０にて、制御部３２は、半導体スイッチ１１аをオンにした状態で、半導体スイッチ１２аの故障診断を実行する。ステップＳ１０の制御処理は、ステップＳ３の制御処理と同様である。
【００５６】
ステップＳ１１にて、制御部３２は、半導体スイッチ１２аの故障が発生したか否かを判定する。半導体スイッチ１２аの故障を検知した場合には、制御部３２は、ステップＳ１３の制御フローを実行する。半導体スイッチ１２が正常であることを検知した場合には、ステップＳ１２にて、制御部３２は、半導体スイッチ１１аをターンオフするための駆動要求信号を駆動部３１に送信し、半導体スイッチ１２аをターンオフさせて、制御フローを終了する。
【００５７】
半導体スイッチ１１аの故障又は半導体スイッチ１２аの故障を検知した場合には、ステップＳ１３にて、制御部３２はフェール制御を実行する。フェール制御は、半導体スイッチ１１а、１２аの故障原因及び故障発生時に負荷に対して要求される動作によって異なる。例えば、負荷回路２がランプなど、故障発生時に負荷出力を維持したい負荷であって、半導体スイッチ１１а、１２аのショート故障を検知した場合には、制御部３２は、正常な半導体スイッチ１１а、１２аをオン状態にする。これにより、半導体スイッチ１１а、１２аのショート故障が発生した場合に、負荷に対して電力供給を継続できる。また、負荷回路２がエアーコンデショナーなど、故障発生時に負荷出力を停止したい負荷であって、半導体スイッチ１１а、１２аのショート故障を検知した場合には、制御部３２は、正常な半導体スイッチ１１а、１２аをオフ状態にする。これにより、半導体スイッチ１１а、１２аのショート故障が発生した場合に、負荷に対する電力供給を停止して、回路保護を図ることができる。
【００５８】
図１に示すように、本実施形態では、複数の半導体スイッチ１１а、１２аが、電力供給線に接続されており、複数の半導体スイッチ１１а、１２аは電源１と負荷回路２との間で直列に接続されている。これにより、電力供給装置に含まれる配線系の上流に、ヒューズを接続しなくてもよいため、装置の大型化を防止できる。
【００５９】
ところで、従来回路では、電源１の電力を複数の負荷回路２に分配する回路において、電源１と負荷回路２との間にヒューズを接続して、ヒューズにより負荷回路２を保護している。このような回路において、装置の小型化を図るために配線系にヒューズを接続しないことも考えられる。しかしながら、ヒューズを設けない場合には、過電流が流れた場合に、配線系及び負荷を保護できないという問題が生じる。本実施形態では、複数の半導体スイッチ１１а、１２аが、電源１と負荷回路２との間で直列に接続されているため、例えば過電流が電力線４及びハーネス３に流れた場合には、半導体スイッチ１１а又は半導体スイッチ１２аをターンオフさせることで、配線系及び負荷回路２を保護することができる。
【００６０】
本実施形態では、半導体スイッチ１２аの異常を検知した場合には、半導体スイッチ１１１аをオン状態からオフ状態に切り換える。これにより、配線系及び負荷回路２の保護を図ることができる。
【００６１】
なお、本実施形態では、直列に接続される半導体スイッチ１１а、１２аの数は、２つに限らず、３つ以上であってもよい。また、負荷回路２は１つに限らず、複数でもよい。電源１の電力を複数の負荷回路２に供給する場合には、電力線４を分岐配線で構成すればよい。分岐配線は、単一の配線と、単一の配線の端部を分岐点として、各負荷回路２に電力を供給するように分岐された複数の配線を有している。そして、分岐配線の分岐点よりも上流（電源１に近い側）に位置する単一配線には、１つの半導体スイッチ１１аが接続されている。また、分岐点よりも下流（各負荷回路２に近い側）に位置する複数配線には、半導体スイッチ１２аがそれぞれ接続されている。このとき、分岐点で分岐された配線数と、半導体スイッチ１２аの数、及び負荷回路２の数が対応している。例えば、負荷回路２の数が５つの場合には、分岐点で分岐された配線数は５本であり、半導体スイッチ１２аは５個となる。すなわち、上流側に位置する半導体スイッチ１１аは、電源から複数の負荷回路２全体への電力供給線における電気的な導通及び遮断を切り替えるスイッチとして機能し、半導体スイッチ１２аは、電源１から各負荷回路２への個別の電力供給線における電気的な導通及び遮断を切り替えるためのスイッチとして機能する。
【００６２】
なお、本実施形態における半導体スイッチ１２аの故障診断は、図２に示す時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間の時間、及び、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの間の時間のうち、いずれか一方の時間に実行されればよい。
【００６３】
本実施形態において、制御部３２が、上位コントローラ５から電力供給開始信号を受信した場合に、制御部３２は、半導体スイッチ１１а、１２аをオンに切り換えるときの遅延時間を適宜、設定してもよい。遅延時間は、半導体スイッチ１１аをターンオンするタイミング（図２の時刻ｔ１）から半導体スイッチ１２аをターンオンするタイミング（図２の時刻ｔ２）までの時間であり、半導体スイッチ１１аのオンにするタイミングに対して、半導体スイッチ１２аをオンにするタイミングを遅らせる時間に相当する。また、制御部３２が、上位コントローラ５から電力供給終了信号を受信した場合に、制御部３２は、半導体スイッチ１１а、１２аをオフに切り換えるときの遅延時間を適宜、設定してもよい。遅延時間は、半導体スイッチ１１аをターンオフするタイミング（図２の時刻ｔ３）から半導体スイッチ１２аをターンオフするタイミング（図２の時刻ｔ４）までの時間であり、半導体スイッチ１１аのオフにするタイミングに対して、半導体スイッチ１２аをオフにするタイミングを遅らせる時間に相当する。
【００６４】
本実施形態における「ハーネス３」及び「電力線４」が本発明における「電力供給線」の一例に相当する。
【００６５】
なお、本実施形態では、半導体スイッチ１１а及び半導体スイッチ１２аは、同一のスイッチに限らず、異なるスイッチ（トランジスタ）で構成されてもよい。半導体スイッチ１１а、１２аはディスクリート部品で構成されてもよい。
【００６６】
＜第２実施形態＞
図４は本発明の第２実施形態に係る電力供給システムの構成の一部を示すブロック図である。なお、上述の実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略して、上述の実施形態においてした説明を援用する。図４では、電源１等の構成の一部の図示が省略されている。
【００６７】
電力供給装置１００は、スイッチングデバイス１１、１２、電源レギュレータ２０、及びコントローラ３０に加えて、論理回路４１と比較器４２を備えている。論理回路４１は、ＡＮＤ回路である。論理回路４１への入力信号は、駆動部３１から出力されるスイッチング信号（図４に示すＳＷ信号）と、比較器４２から出力される信号である。論理回路４１の出力信号は、半導体スイッチ１１аの駆動電圧を出力するための信号であり、半導体スイッチ１１аのゲート電極に出力される。
【００６８】
比較器４２は、センサの電流検出値と所定の電流閾値（Ｉｔｈ）とを比較し、その比較結果を制御部３２及び論理回路４１に出力する。スイッチング信号、論理回路４１の出力信号、比較器４２の出力信号は、ハイレベル（Ｈレベル）とローレベル（Ｌレベル）の２レベルで表される信号である。ハイレベルは半導体スイッチ１１аのオン状態を示し、ローレベルは半導体スイッチ１１аのオン状態を示す。
【００６９】
論理回路４１は、スイッチング信号及び比較器４２の出力信号を入力として論理演算を行い、論理演算の論理結果を半導体スイッチ１１аに出力する。具体的には、スイッチング信号及び比較器４２の出力信号のうち、少なくともいずれか一方の信号がローレベルである場合には、論理回路４１は、ローレベルの信号を半導体スイッチ１１аに出力する。スイッチング信号及び比較器４２の出力信号が、両方ともハイレベルである場合には、論理回路４１は、ハイレベルの信号を半導体スイッチ１１аに出力する。ハイレベルの信号が入力されると半導体スイッチ１１аはオン状態になり、ローレベルの信号が入力されると半導体スイッチ１１аはオフ状態になる。
【００７０】
比較器４２は、センサ１１ｂの電流検出値と電流閾値（Ｉｔｈ）とを比較し、その比較結果を出力信号として、制御部３２及び論理回路４１に出力する。具体的には、センサ１１ｂの電流検出値が電流閾値（Ｉｔｈ）より高い場合には、比較器４２はローレベルの信号を出力する。センサ１１ｂの電流検出値が電流閾値（Ｉｔｈ）以下である場合には、比較器４２はハイレベルの信号を出力する。すなわち、比較器４２は、過電流を検知する機能を有している。
【００７１】
制御部３２は、上位コントローラ５からの外部要求信号に応じて、半導体スイッチ１１а、１２аのオン状態とオフ状態を切り替えるための駆動要求信号を、駆動部３１に出力する。また、制御部３２は、比較器４２の出力信号がローレベルの場合には、半導体スイッチ１１аをオフ状態に切り換えるための駆動要求信号を駆動部３１に出力する。駆動部３１は、駆動要求信号に応じたスイッチング信号を、半導体スイッチ１１а及び半導体スイッチ１２аに出力する。
【００７２】
次に、図４に示す回路の動作について説明する。半導体スイッチ１１аが正常な状態で、スイッチング信号のレベルがハイレベルのときの回路動作を説明する。ハイレベルのスイッチング信号が論理回路４１に入力されると、論理回路４１はハイレベルの信号を出力し、半導体スイッチ１１аはオン状態となる。図４に図示されていない、半導体スイッチ１２аもオン状態になるため、半導体スイッチ１１аには電流が流れる。負荷回路２、ハーネス３等に異常が生じていない場合には、正常電流が半導体スイッチ１１аに流れ、センサ１１ｂの電流検出値は正常な値となる。正常時の電流検出値は電流閾値（Ｉｔｈ）以下となるため、比較器４２は、ハイレベルの信号を論理回路４１及び制御部３２にそれぞれ出力する。
【００７３】
過電流が流れたときの回路動作を説明する。半導体スイッチ１１а、１２аがオン状態であり、過電流が流れた場合には、センサ１１аの電流検出値は電流閾値（Ｉｔｈ）より高くなる。比較器４２は、ローレベルの信号を論理回路４１及び制御部３２にそれぞれ出力する。論理回路４１は、ハイレベルのスイッチング信号とローレベルの信号との論理積を演算し、ローレベルの信号を半導体スイッチ１１аに出力する。
【００７４】
過電流が流れ、半導体スイッチ１１аがオフ状態に切り替わった後の回路動作を説明する。半導体スイッチ１１аがオフ状態になっているため、センサ１１ｂの電流検出値はゼロになる。センサ１１ｂの電流検出値は電流閾値（Ｉｔｈ）以下となるため、比較器４２はハイレベルの信号を論理回路４１及び制御部３２にそれぞれ出力する。このとき、スイッチング信号がハイレベルになっている場合には、論理回路４１は、ハイレベルのスイッチング信号と、比較器４２のハイレベルの出力信号との論理積を演算することになり、ハイレベルの信号を半導体スイッチ１１аに出力する。そして、半導体スイッチ１１аがオフからオンに切り替わってしまう。このような回路構成では、過電流が再び半導体スイッチ１１аに流れることになり、結果として、過電流の導通及び遮断を繰り返すことになってしまう。
【００７５】
本実施形態では、過電流の導通及び遮断を繰り返すことを防ぐために、ローレベルの信号が比較器４２から制御部３２に出力された場合には、制御部３２は、半導体スイッチ１１аをオフにするための要求駆動信号を駆動部３１へ出力する。そして、駆動部３１は、ローレベルのスイッチング信号を論理回路４１に出力する。過電流が流れて、半導体スイッチ１１аがターンオフした後に、ローレベルのスイッチング信号が論理回路４１に入力される。これにより、過電流が流れ、半導体スイッチ１１аがオフ状態に切り替わった後に、比較器４２の出力信号のレベルがハイレベルになった場合でも、論理回路４１の出力信号はローレベルで維持される。その結果として、半導体スイッチ１１аはオフ状態を維持するため、過電流の導通及び遮断を繰り返すことを防止できる。比較器４２により半導体スイッチ１１аをオフ状態に切り換えて、過電流を遮断した状態を維持できる。
【００７６】
ここで、比較器４２の出力信号に対するスイッチング信号の出力値（信号レベル）が確定するまでの時間（以下、第１時間と称す）、及び、センサ１１ｂの電流検出値の変化に対して比較器４２の出力が確定するまでの時間（第２時間と称す）について説明する。上記のとおり、本実施形態では、過電流の導通及び遮断が繰り返されることを防ぐために、比較器４２から論理回路４１への出力信号がローレベルからハイレベルに切り替わるタイミングよりも前に、駆動部３１は、制御部３２からの駆動要求信号に応じて、ローレベルのスイッチング信号を論理回路４１に出力する。このような制御を実現するために、本実施形態では、第１時間が第２時間よりも短い。
【００７７】
制御部３２はマイコンで構成されており、第１時間は、マイコンによる制御出力の確定時間に応じて決まる。制御出力確定時間は、マイコンへの入力に対して、マイコン出力が確定するまでの時間である。また、第２時間は、比較器４２の出力信号の時定数に応じて決まる。そして、第１時間が第２時間より短くなるように、比較器４２の出力信号の時定数及びマイコン制御出力確定時間が設定されている。
【００７８】
本実施形態では、センサ１１ｂの電流検出値と電流閾値（Ｉｔｈ）とを比較し、その比較結果を出力する比較器４２と、スイッチング信号及び比較器４２の出力信号を入力として論理演算を行い、論理演算の結果を半導体スイッチ１１аに出力する論理回路４１とを備えている。これにより、過電流の導通時に、短時間で半導体スイッチ１１а、１２аをターンオフさせて、半導体スイッチ１１а、１２а及び負荷回路２の保護を図ることができる。
【００７９】
また本実施形態では、比較器４２は、電流検出値が異常を示す場合にローレベルの信号を論理回路４１及び制御部３２に出力し、電流検出値が正常を示す場合にハイレベルの信号を論理回路４１及び制御部３２に出力する。論理回路４１は、スイッチング信号又は比較器４２の出力信号の何れか一方の信号がローレベルである場合に、ローレベルの信号を半導体スイッチ１１аに出力する。このように本実施形態は、比較器４２を用いて過電流を検知し、比較器４２による異常検知の結果を、論理回路４１にフィードバックをするような回路構成を有している。
【００８０】
論理回路４１及び比較器４２を含むフィードバック回路は、センサ１１ｂから出力されるアナログ値に対して、二進法の真理値を用いた論理演算を行うため、動作速度が速い。例えば、制御部３２が一般的なマイコンで構成された場合に、制御部３２の処理時間は数十μ秒となり、さらに処理時間を短くするためには、高価なマイコンが必要となる。一方、論理回路４１及び比較器４２を含むフィードバック回路は、シンプルな回路で構成されているため、フィードバック回路の処理時間は、制御部３２の処理時間より短い。このため、本実施形態では、過電流の導通時に、短時間で半導体スイッチ１１а、１２аをターンオフさせることができ、半導体スイッチ１１а、１２а及び負荷回路２の保護を図ることができる。また、半導体スイッチ１１аはオフ状態を維持するため、過電流の導通及び遮断を繰り返すことを防止できる。
【００８１】
また本実施形態では、第１時間が第２時間よりも短い。このため、半導体スイッチ１１аはオフ状態を維持するため、過電流の導通及び遮断を繰り返すことを防止できる。
【００８２】
なお、本実施形態では、比較器４２に入力される半導体スイッチ１１аの状態値は、センサ１１ｂの電流検出値としたが、比較器４２の入力は、半導体スイッチ１１の電圧又は半導体スイッチ１１の温度でもよい。センサ１１ｂに電圧センサを用いた場合には、電圧センサの電圧検出値が比較器４２に入力される。また、半導体スイッチ１１аの温度を検出する温度センサを用いた場合には、温度センサの温度検出値が比較器４２に入力される。論理回路４１及び比較器４２の回路構成及び判定ロジックは同様である。
【００８３】
なお、図４に示される論理回路４１及び比較器４２は、コントローラ３０とスイッチングデバイス１２との間に接続されてもよい。また、図４に示される論理回路４１及び比較器４２は、コントローラ３０とスイッチングデバイス１１との間、及び、コントローラ３０とスイッチングデバイス１２との間に接続されてもよい。
【００８４】
なお本実施形態では、電力供給装置１００は、論理回路４１、比較器４２等に加えて、プルアップ回路４３を有してもよい。図５は、本発明の変形例に係る電力供給装置の構成の一部を示すブロック図である。
【００８５】
プルアップ回路４３は、スイッチング信号が入力される論理回路４１の入力端子に接続されている。プルアップ回路４３は、抵抗４３аとスイッチ４３ｂを有している。プルアップ回路４３の高電位側の端部は電源１に電気的に接続されており、プルアップ回路４３の基準電位（Ｖｃｃ）は、電源１の電圧から得られる。プルアップ回路４３の低電位側の端部は接地されている。スイッチ４３ｂのオン、オフは、制御部３２により制御される。制御部３２が、半導体スイッチ１１аをオンにする駆動要求信号を駆動部３１に出力する場合には、制御部３２はスイッチ４３ｂをオン状態にする。また、制御部３２が、半導体スイッチ１１аをオフにする駆動要求信号を駆動部３１に出力する場合には、制御部３２はスイッチ４３ｂをオフ状態にする。
【００８６】
例えば、電源１から負荷回路２に電力を供給している状態で、何らかの原因によりコントローラ３０の動作が停止した場合には、ハイレベルのスイッチング信号が駆動部３１から比較器４２に出力されなくなる。このとき、プルアップ回路４３は、スイッチ４３ｂのオン状態を保持することで、ハイレベルの電位がプルアップ回路４３から論理回路４１の入力端子に入力される。そのため、コントローラ３０の動作が停止した場合でも、半導体スイッチ１１аのオン状態を維持できる。また、プルアップ回路４３が半導体スイッチ１１аのオンを維持する状態で、過電流がハーネス３及び電力線４に流れた場合には、比較器４２による過電流検知機能により、過電流が検知され、半導体スイッチ１１аはオフ状態に切り替わる。これにより、半導体スイッチ１１а、１２а及び負荷回路２を保護できる。
【００８７】
なお、変形例に係る電力変換装置は、プルアップ回路４３の代わりにプルダウン回路を接続してもよい。プルダウン回路の接続位置は、図５に示すプルアップ回路４３の接続位置と同様である。
【００８８】
なお、本実施形態では、過電流が導通した場合には、比較器４２による過電流検知機能により、ローレベルの信号が比較器４２から論理回路４１及び制御部３２に出力され、半導体スイッチ１１аはオフ状態に切り替わる。そして、過電流の導通及び遮断を繰り返すことを防ぐために、制御部３２は、半導体スイッチ１１аをオフにするための要求駆動信号を駆動部３１へ出力し、半導体スイッチ１１аのオフ状態を維持させている。本実施形態の変形例では、このような回路動作とは異なり、過電流導通時に、半導体スイッチ１１а、１２аのオン、オフ動作の繰り返しを利用して、異常を外部に通知できるように構成されてもよい。具体的には、例えば、図４に示す電力供給装置において、比較器４２の出力信号を論理回路４１のみに出力し、制御部３２に出力しないように構成する。そして、制御部３２は、例えばセンサ１１аの電流検出値の変化から、半導体スイッチ１１аのオン、オフ動作の繰り返しを検知する。コントローラ３０は、半導体スイッチ１１аのオン、オフの繰り返しに対応させて、例えばランプ等を点滅させて、外部に異常を通知する。このとき、ランプの点滅速度は、人により点滅を認識できる程度のスピードが好ましく、例えば３０Ｈｚ以下、より好ましくは５〜１０Ｈｚ程度にすればよい。半導体スイッチ１１аのオン、オフ動作を繰り返す際の動作速度も、ランプの点滅速度に合わせるとよい。これにより、人が、半導体スイッチ１１а、１２а及び負荷回路２の異常を認識できる。
【００８９】
なお、半導体スイッチ１１аのオン、オフ動作が繰り返されて、過電流が半導体スイッチ１１а、１２аに繰り返し流れた場合には、大きな負荷が、半導体スイッチ１１а、１２аに加わるおそれがある。そのため、半導体スイッチ１１а、１２のオン、オフ動作の繰り返しを利用して、異常を外部に通知する場合には、例えば、一定期間、半導体スイッチ１１а、１２のオン、オフ動作を繰り返し行い、一定時間を経過した後は、半導体スイッチ１１а、１２аを強制的にオフにする。これにより、半導体スイッチ１１а、１２аの保護を図ることができる。
【００９０】
＜第３実施形態＞
図６は本発明の第３実施形態に係る電力供給システムを示すブロック図である。なお、上述の実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略して、上述の実施形態においてした説明を援用する。
【００９１】
電力供給装置１００は、スイッチングデバイス１１、１２、電源レギュレータ２０、及びコントローラ３０に加えて、電圧センサ５１、５２を備えている。電圧センサ５１は、スイッチングデバイス１２の上流側の電圧を検出する。電圧センサ５２は、スイッチングデバイス１２の下流側の電圧を検出する。スイッチングデバイス１２の上流側の電圧は、半導体スイッチ１２аのドレイン電圧に相当し、スイッチングデバイス１２の下流側の電圧は、半導体スイッチ１２аのソース電圧に相当する。電圧センサ５１は、スイッチングデバイス１１とスイッチングデバイス１２との間に接続されている。電圧センサ５２はスイッチングデバイス１２と負荷回路２との間に接続されている。電圧センサ５１、５２は、電圧検出値を制御部３２に出力する。
【００９２】
コントローラ３０は、電圧センサ５１を用いて半導体スイッチ１２аの高電位側の電圧を検出し、電圧センサ５２を用いて半導体スイッチ１２аの低電位側の電圧を検出し、センサ１２ｂを用いて半導体スイッチ１２аに流れる電流を検出する。コントローラ３０は、検出された高電位側の電圧、検出された低電位側の電圧、検出された電流に基づき、半導体スイッチ１２аのオン抵抗を算出し、算出されたオン抵抗に基づき、半導体スイッチ１２аの状態を検知する。
【００９３】
具体的には、制御部３２は、電圧センサ５１から電圧検出値（Ｖ１）を取得し、電圧センサ５２から電圧検出値（Ｖ２）を取得し、センサ１２ｂから電流検出値（Ｉ）を取得する。制御部３２は、電圧センサ５１の電圧検出値（Ｖ１）と電圧センサ５２の電圧検出値（Ｖ２）との差分を演算することで、半導体スイッチ１２аの高電位側電位と低電位側電位の電位差を演算する。そして、制御部３２は、演算された電位差を電流検出値（Ｉ）で除算することで、半導体スイッチ１２аのオン抵抗（Ｒоｎ）を算出する。制御部３２による、オン抵抗（Ｒоｎ）の演算式は、下記式（１）で表される。
【数１】
2019193344.tif 000003
【００９４】
メモリ３３には、オン抵抗の許容範囲を示す値が予め記憶されている。オン抵抗の許容範囲は、半導体スイッチ１１а、１２аに使用されるトランジスタの性質等により決まる。制御部３２は、演算されたオン抵抗（Ｒоｎ）と、オン抵抗の許容範囲とを比較する。演算されたオン抵抗（Ｒоｎ）が許容範囲内である場合には、制御部３２は、半導体スイッチ１２аが正常であると判定する。演算されたオン抵抗（Ｒоｎ）が許容範囲外である場合には、制御部３２は、半導体スイッチ１２аの異常が発生している判定する。半導体スイッチ１２аの異常を検知した場合には、コントローラ３０は、半導体スイッチ１１аをオンからオフに切り替え、半導体スイッチ１２аの異常を通知する。
【００９５】
本実施形態では、半導体スイッチ１２аの高電位側の電圧、半導体スイッチ１２аの低電位側の電圧、及び半導体スイッチ１２аに流れる電流をそれぞれ検出し、検出された電圧及び検出された電流に基づき、半導体スイッチ１２аのオン抵抗を算出し、算出されたオン抵抗に基づき半導体スイッチ１２аの状態を検知する。
【００９６】
ここで、スイッチングデバイス１１、１２の特性について説明する。例えば、スイッチングデバイス１１、１２は、ＭＯＳＦＥＴ等の半導体素子を用いたデバイスのため、経年劣化、静電気、サージ電圧等により、ＦＥＴのゲート酸化膜に過剰な負荷が加わった場合には、半導体スイッチ１１а、１２аの動作不良が発生する可能性がある。スイッチングデバイス１１、１２は、センサ１１ｂ、１２ｂにより、半導体スイッチ１１а、１２аのソース電極に流れる電流を検出している。そのため、センサ１１ｂ、１２ｂの電流検出値を用いて、半導体スイッチ１１а、１２аの状態を検知することも考えられる。しかしながら、半導体スイッチ１１а、１２аの素子構造のうち、ドレインソース間の電流に影響を及ぼさないような部分に異常が生じた場合には、センサ１１ｂ、１２ｂの電流検出値は正常値を示すため、半導体スイッチ１１、１２аの異常を検知することができない。
【００９７】
また、経年劣化や静電気による影響は、素子自体の異常に限らず、例えばスイッチングデバイス１１、１２の内部配線又は一部のセルの溶融等を引き起こすおそれがある。そして、このような異常が生じた場合には、ゲート−ソース間の電圧低下、又は、ドレイン−ソース間のリーク電流増加が生じる。しかしながら、電圧低下が小さい場合、又は、リーク電流が瞬時的に増加した場合には、センサ１１ｂ、１２ｂの電流検出値を用いて、異常を検知できないおそれがある。そして、半導体スイッチ１１а、１２аゲート電圧が低下すると、半導体スイッチ１１а、１２аのドレイン−ソース間の抵抗（オン抵抗：Ｒоｎ）が高くなり、半導体スイッチ１１а、１２аの温度が上昇する。
【００９８】
本実施形態では、電圧センサ５１、５２の電圧検出値及びセンサ１１ｂの電流検出値に基づき、半導体スイッチ１２аのオン抵抗を算出し、算出されたオン抵抗に基づき半導体スイッチ１１аの異常を検知する。このため、センサ１２ｂの電流検出値に表れないような、半導体スイッチ１２аの異常を検知できる。その結果として、半導体スイッチ１２аを保護できる。
【００９９】
なお、本実施形態では、半導体スイッチ１１аのオン抵抗を算出し、算出されたオン抵抗に基づき半導体スイッチ１１аの異常を検知してもよい。オン抵抗を算出するためには、半導体スイッチ１１аの上流側に電圧センサを別途接続し、別途接続された電圧センサと電圧センサ５１を用いて、半導体スイッチ１１аの高電位側の電圧及び低電位側の電圧を検出する。そして、半導体スイッチ１１аの高電位側の電圧と低電位側の電圧との電位差を算出し、算出された電位差をセンサ１１ｂの電流検出値で除算することで、半導体スイッチ１１аのオン抵抗を算出する。
【０１００】
なお、本実施形態では、半導体スイッチ１１а、１２ａのオン抵抗を算出するために、センサ１１а、１２ｂの電流検出値の代わりに、負荷回路２の定常電流値を用いて、半導体スイッチ１１а、１２аのオン抵抗を算出してもよい。スイッチングデバイス１１、１２、電力供給線及び負荷回路２が正常状態である場合には、負荷回路２に印加される電圧は、負荷回路２に含まれる抵抗値により決まる。そして、電力供給装置１００に接続される負荷回路２が予め決まっている場合には、負荷回路２の定常電流値も決まる。すなわち、本実施形態では、半導体スイッチ１１а、１２аの高電位側の電圧、及び、半導体スイッチ１１а、１２аの低電位側の電圧をそれぞれ検出し、検出された電圧及び負荷回路２の定常電流値に基づき、半導体スイッチ１１а、１２аのオン抵抗を算出し、算出されたオン抵抗に基づき半導体スイッチ１１а、１２аの状態を検知する。このため、センサ１１ｂ、１２ｂの電流検出値に表れないような、半導体スイッチ１１а、１２аの異常を検知できる。その結果として、半導体スイッチ１１а、１２аを保護できる。
【０１０１】
＜第４実施形態＞
図７は本発明の第４実施形態に係る電力供給システムを示すブロック図である。なお、上述の実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略して、上述の実施形態においてした説明を援用する。
【０１０２】
電力供給装置１００は、スイッチングデバイス１１、１２、電源レギュレータ２０、及びコントローラ３０に加えて、バイパス回路６１、６２を備えている。バイパス回路６１、６２は、電力供給装置１００の出力側で短絡が発生した場合に、ハイレベルのスイッチング信号が半導体スイッチ１１а、１２のゲート電極に入力されないように、ハイレベルのスイッチング信号を回避させるための回路である。バイパス回路６１は抵抗６１а及びダイオード６１ｂの直列回路で構成されている。バイパス回路６２は抵抗６２а及びダイオード６２ｂの直列回路で構成されている。バイパス回路６１の一端は、信号線６３に接続されている。バイパス回路６１の他端はハーネス３に接続されている。バイパス回路６２の一端は、信号線６４に接続されている。バイパス回路６２の他端はハーネス３に接続されている。信号線６３は、駆動部３１と半導体スイッチ１１аのゲート電極との間を接続しており、スイッチング信号を半導体スイッチ１１аのゲート電極に流す。信号線６４は、駆動部３１と半導体スイッチ１２аのゲート電極との間を接続しており、スイッチング信号を半導体スイッチ１２аのゲート電極に流す。ダイオード６１ｂの導通方向（順方向電流が流れる向き）が、信号線６３からハーネス３に電流を流す方向になるように、バイパス回路６１は接続されている。また、ダイオード６２ｂの導通方向（順方向電流が流れる向き）が、信号線６４からハーネス３に電流を流す方向になるように、バイパス回路６１は接続されている。
【０１０３】
次に、図７に示す回路の動作について説明する。半導体スイッチ１１а、１２、負荷回路２、ハーネス３、及び、電力線４が正常な状態のときの回路動作について説明する。駆動部３１は、ハイレベルのスイッチング信号を半導体スイッチ１１а及び半導体スイッチ１２аにそれぞれ出力する。電力供給装置１００の出力側には、抵抗成分Ｒを含む負荷回路２が接続されている。
【０１０４】
ここで、半導体スイッチ１１аのドレイン電圧をＶｄ１、半導体スイッチ１１аのオン抵抗をＲｏｎ１、半導体スイッチ１２аのドレイン電圧をＶｄ２、半導体スイッチ１１аのオン抵抗をＲｏｎ２とする。また電力線４の配線抵抗をＲｐとし、電力供給装置１００の出力側の抵抗をＲｑとする。抵抗Ｒｑは、ハーネス３の配線抵抗及び負荷回路２に含まれる抵抗Ｒの合成抵抗に相当する。スイッチングデバイス１１、１２には、動作電圧の定格値が予め決まっており、動作電圧の定格値は、半導体スイッチ１１а、１２аのドレイン電圧で表される。そして、半導体スイッチ１１а、１２аのドレイン電圧が動作電圧の定格よりも低くなると、スイッチングデバイス１１、１２は正常に動作しないおそれがある。
【０１０５】
半導体スイッチ１１аのドレイン電圧（Ｖｄ１）及び半導体スイッチ１２аのドレイン電圧（Ｖｄ２）は、電源１の電圧と、４つの抵抗（Ｒｐ、Ｒｏｎ１、Ｒｏｎ２、Ｒｑ）で構成される抵抗分圧回路によって決まる。半導体スイッチ１１а、１２аのドレイン電極よりも下流側には、抵抗（Ｒｑ）が接続されている。
【０１０６】
抵抗（Ｒｑ）が適切な抵抗値をもつ場合には、スイッチングデバイス１２の出力電圧は０Ｖより高くなり、ダイオード６１ｂ、６２ｂのカソードの電位は、アノードの電位より高くなる。そのため、ハイレベルのスイッチング信号は、バイパス回路６１、６２に伝送されず、半導体スイッチ１１а及び半導体スイッチ１２аのゲート電極に入力される。
【０１０７】
次に、半導体スイッチ１１а、１２а、及び電力線４が正常な状態で、電力供給装置１００の出力側で短絡が発生した場合の回路動作について説明する。電力供給装置の出力側の短絡は、ハーネス３の短絡、又は、負荷回路２の内部短絡等である。
【０１０８】
電力供給装置１００の出力側で短絡が発生した場合には、抵抗（Ｒｑ）がゼロ又はゼロに近い値になる。抵抗（Ｒｑ）分の抵抗がなくなり、半導体スイッチ１１а、１２аのドレイン電圧（Ｖｄ１、Ｖｄ２）は、３つの（Ｒｐ、Ｒｏｎ１、Ｒｏｎ２）で構成される抵抗分圧回路によって決まるため、ドレイン電圧（Ｖｄ１、Ｖｄ２）は低くなる。そして、半導体スイッチ１１а、１２аのドレイン電圧が定格未満になると、スイッチングデバイス１１、１２が正常に動作しないおそれがある。このとき、バイパス回路６１、６２が接続されていない場合には、ハイレベルのスイッチング信号が半導体スイッチ１１а、１２аのゲート電極に出力され、半導体スイッチ１１а、１２аはオン状態を維持する。そのため、電力供給装置の出力側の短絡により異常が発生した場合でも、半導体スイッチ１１а、１２をターンオフさせることができない。
【０１０９】
一方、本実施形態では、図７に示すように、バイパス回路６１、６２が接続されている。そして、電力供給装置１００の出力側で短絡が発生した場合には、スイッチングデバイス１２の出力電圧はほぼゼロになり、ダイオード６１а、６２аのカソード電位がアノード電位より低くなる。ハイレベルのスイッチング信号は駆動部３１からバイパス回路６１、６２に流れ、グランド（ＧＮＤ）に流れる。すなわち、ハイレベルのスイッチング信号は、駆動部３１から半導体スイッチ１１а、１２аのゲート電極に流れない。そのため、半導体スイッチ１１а、１２аはオフ状態に切り替わる。これにより、過電流が半導体スイッチ１１а、１２а等に流れることを抑制できる。
【０１１０】
本実施形態では、バイパス回路６１，６２を備えており、バイパス回路６１、６２の一端は信号線６３，６４に接続され、バイパス回路６１、６２の他端は、スイッチングデバイス１２の低電位側の端子と負荷回路２との間に接続されている。これにより、電力供給装置１００の出力側で短絡が発生した場合に、半導体スイッチ１１а、１２аを強制的にターンオフさせることができる。すなわち、本実施形態では、図７に示すような回路構成をとることで、ソフトウェア制御を用いなくても、半導体スイッチ１１а、１２аを高速にターンオフさせることができるため、半導体スイッチ１１а、１２а等を適切に保護できる。また、短絡が解除された場合には、バイパス回路６１、６２には電流が導通しないため、正常な状態に戻すことができる。
【０１１１】
なお、抵抗（Ｒｑ）の抵抗値は、電力供給装置１００の出力側で短絡が発生した場合に、ハイレベルのスイッチング信号がバイパス回路６１、６２に流れるような値に設定されるとよい。例えば、抵抗値の高い電線がハーネス３に使用された場合には、負荷回路２の内部で短絡が発生し、抵抗Ｒが実質的にゼロになったとしても、ハーネス３の抵抗により、電力供給装置１００の出力側の抵抗が高くなってしまう。そのため、本実施形態では、例えば、抵抗の低い電線をハーネス３に使用して、短絡発生時の抵抗（Ｒｑ）がゼロになるよう、電力供給装置１００の出力側の抵抗値が設定されている。
【０１１２】
なお、本実施形態では、バイパス回路６１、６２は図７に示すような回路構成に限らず、バイパス回路６１の一例として、図８に示すような回路構成でもよい。図８は、本発明の変形例に係る電力供給装置の構成を示すブロック図である。なお、図８では信号線の図示が省略されている。
【０１１３】
バイパス回路６１は、抵抗６１а、及びダイオード６１ｂ、６１ｃを有している。ダイオード６１ｂ及びダイオード６１ｃは、電流の導通方向が互いに逆向きの状態で、直列に接続されている。ダイオード６１ｂのアノード側の端子は信号線６３に接続されており、ダイオード６１ｃのアノード側の端子は信号線６４に接続されている。ダイオード６１ｂのカソード側と、ダイオード６２ｂのカソード側との接続点は、抵抗６１аを介してハーネス３に接続されている。
【０１１４】
なお、本実施形態では、電力供給装置１００の出力側で短絡が発生し、バイパス回路６１、６２により、ハイレベルのスイッチング信号が半導体スイッチ１１а、１２аに流れない状態とした後に、制御部３２の制御に基づき、ローレベルのスイッチング信号が半導体スイッチ１１а、１２に出力してもよい。制御部３２は、センサ１１ｂ、１２ｂの電流検出値に基づき、過電流を検出している。そのため、電力供給装置１００の出力側で短絡が発生した場合には、制御部３２は過電流を検知することができる。そして、制御部３２は、半導体スイッチ１１а、１２аをオフにするための駆動要求信号を駆動部３１に出力する。このとき、ハイレベルのスイッチング信号がバイパス回路６１、６２に流れるタイミングは、コントローラ３０の自己診断機能により過電流を検知するタイミングより早いため、半導体スイッチ１１а、１２аはオフ状態になっている。駆動部３１は、駆動要求信号に応じて、ローレベルのスイッチング信号を信号線６３、６４に出力し、さらにローレベルのスイッチング信号の出力後、信号線６３、６４へのローレベルのスイッチング信号の出力を継続する。この状態で、電力供給装置１００の出力側で短絡が何らかの原因で解消した場合には、ローレベルのスイッチング信号が半導体スイッチ１１а、１２аのゲート電極に入力されているため、半導体スイッチ１１а、１２аが再び、ターンオンすることはない。これにより、短絡の一時的な解消により、半導体スイッチ１１а、１２аのオン、オフが繰り返されることを防止できる。
【０１１５】
＜第５実施形態＞
図９は本発明の第５実施形態に係る電力供給装置を示すブロック図である。なお、上述の実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略して、上述の実施形態においてした説明を援用する。
【０１１６】
電力供給装置１００は、スイッチングデバイス１１、１２、電源レギュレータ２０、及びコントローラ３０に加えて、電圧保持回路７０を備えている。電圧保持回路７０は、半導体スイッチ１１а、１２аに印加される電圧を定格範囲内に保持するための回路であって、抵抗などの抵抗成分を有している。電力供給装置１００は、電源レギュレータ２０を介して電源１からスイッチングデバイス１１、１２の動作電圧を得ている。スイッチングデバイス１１、１２の動作電圧は、半導体スイッチ１１а、１２аのドレイン電圧で決まる。電源１は、電力供給線（ハーネス３及び電力線４）を介して負荷回路２に接続されている。そして、半導体スイッチ１１а、１２ｂのドレイン電圧は、電力供給線に接続された抵抗分圧回路によって決まる。抵抗分圧回路は、電力線４の配線抵抗、半導体スイッチ１１а、１２аのオン抵抗、電圧保持回路７０の抵抗、ハーネス３の配線抵抗、及び負荷回路２の内部抵抗で構成されている。
【０１１７】
例えば、ハーネス３に短絡が発生し、電力供給装置１００の出力が地絡した状態になると、抵抗分割回路を構成する抵抗の数が減少し、半導体スイッチ１１аのドレイン電圧及び半導体スイッチ１２аのドレイン電圧がそれぞれ低下する。半導体スイッチ１１а、１２аのドレイン電圧が動作電圧の定格よりも低くなると、スイッチングデバイス１１、１２が正常に動作しないおそれがある。またハーネス３の短絡により、過電流がスイッチングデバイス１１、１２に流れる可能性もある。
【０１１８】
本実施形態では、半導体スイッチ１１а、１２аと負荷回路２との間に、電圧保持回路７０が接続されている。電圧保持回路７０に含まれる抵抗成分の抵抗をＲｒとした場合に、抵抗（Ｒｒ）は下記式（２）を満たすように、設定されている。
【数２】
2019193344.tif 000004
【０１１９】
ただし、Ｒｐは電力線４の配線抵抗であり、Ｒｏｎ１は半導体スイッチ１１аのオン抵抗であり、Ｒｏｎ２は半導体スイッチ１１аのオン抵抗であり、Ｖ０は電源１の電圧である。Ｖｄ２＿ｌｉｍは、半導体スイッチ１２аが正常に動作するためのドレイン電圧の下限値である。
【０１２０】
電圧保持回路７０の抵抗（Ｒｒ）が上記式（２）を満たすように設定されている場合には、電力供給装置１００の出力側で短絡が発生したときに、半導体スイッチ１２аのドレイン電圧は、半導体スイッチ１２аの動作電圧の下限値（Ｖｄ２＿ｌｉｍ）以上になるため、半導体スイッチ１２аに印加される電圧を定格電圧の範囲内に保ち、スイッチングデバイス１２を正常に動作できる。
【０１２１】
本実施形態では、半導体スイッチ１１а、１２аに印加される電圧を定格範囲内に保持する電圧保持回路７０を備え、電圧保持回路７０は、半導体スイッチ１１а、１２аと負荷回路２との間に接続されている。これにより、半導体スイッチ１１а、１２аに印加される電圧を高めることができる。また電力供給装置１００の出力側で短絡が発生した場合に、半導体スイッチ１１а、１２аに印加される電圧を定格範囲内で保持することができるため、短絡による過電流が半導体スイッチ１１а、１２аに流れることを防止できる。
【０１２２】
なお、電圧保持回路７０の抵抗（Ｒｒ）は下記式（３）を満たすように設定されてもよい。
【数３】
2019193344.tif 000005
【０１２３】
ただし、Ｖｄ１＿ｌｉｍは、半導体スイッチ１１аが正常に動作するためのドレイン電圧の下限値である。
【０１２４】
電圧保持回路７０の抵抗（Ｒｒ）が上記式（３）を満たすように設定されている場合には、電力供給装置１００の出力側で短絡が発生したときに、半導体スイッチ１１аのドレイン電圧は、半導体スイッチ１１аの動作電圧の下限値（Ｖｄ１＿ｌｉｍ）以上になるため、半導体スイッチ１１аに印加される電圧を定格電圧の範囲内に保ち、スイッチングデバイス１１を正常に動作できる。なお、電圧保持回路７０の抵抗（Ｒｒ）は式（２）及び式（３）を満たすように設定されてもよい。
【０１２５】
なお、電圧保持回路７０は、スイッチングデバイス１２と一体になるように構成されてもよい。
【０１２６】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【符号の説明】
【０１２７】
１…電源
２…負荷回路
３…ハーネス
４…電力線
５…上位コントローラ
１１、１２…スイッチングデバイス
１１ａ、１２а…半導体スイッチ
１１ｂ、１２ｂ…電流センサ
２０…電源レギュレータ
３０…コントローラ
３１…駆動部
３２…制御部
３３…メモリ
４１…論理回路
４２…比較器
４３…プルアップ回路
４３а…抵抗
４３ｂ…スイッチ
５１、５２…電圧センサ
６１、６２…バイパス回路
６１а、６２а…抵抗
６１ｂ、６１ｃ、６２ｂ…ダイオード
６３、６４…信号線
７０…電圧保持回路
１００…電力供給装置
Ｃ…キャパシタ
Ｒ…抵抗
【図１】
2019193344.tif 000006
【図２】
2019193344.tif 000007
【図３】
2019193344.tif 000008
【図４】
2019193344.tif 000009
【図５】
2019193344.tif 000010
【図６】
2019193344.tif 000011
【図７】
2019193344.tif 000012
【図８】
2019193344.tif 000013
【図９】
2019193344.tif 000014