(57)【要約】【課題】半導体リレーを介してバッテリから負荷に電源を供給する回路において、負荷が電圧を発生する場合であっても半導体リレーの故障を精度よく検出できるようにする。【解決手段】バッテリと負荷との間に接続された半導体リレーの故障を検出する半導体リレー故障検出装置であって、半導体リレーと負荷との間に接続された第２半導体リレーと、半導体リレーと第２半導体リレーとの間の電圧を検出する第１電圧モニタと、第２半導体リレーと負荷との間の電圧を検出する第２電圧モニタと、半導体リレーおよび第２半導体リレーのオンオフを制御し、第１電圧モニタおよび第２電圧モニタの検出結果に基づいて、半導体リレーおよび第２半導体リレーの故障を検出する検出部と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリと負荷との間に接続された半導体リレーの故障を検出する半導体リレー故障検出装置であって、
前記半導体リレーと前記負荷との間に接続された第２半導体リレーと、
前記半導体リレーと前記第２半導体リレーとの間の電圧を検出する第１電圧モニタと、
前記第２半導体リレーと前記負荷との間の電圧を検出する第２電圧モニタと、
前記半導体リレーおよび前記第２半導体リレーのオンオフを制御し、前記第１電圧モニタおよび前記第２電圧モニタの検出結果に基づいて、前記半導体リレーおよび前記第２半導体リレーの故障を検出する検出部と、
を備えたことを特徴とする半導体リレー故障検出装置。
【請求項２】
前記検出部は、
前記半導体リレーおよび前記第２半導体リレーをオフ制御しているときに、前記第１電圧モニタが電圧を検出し、前記第２電圧モニタが電圧を検出していない場合に、前記半導体リレーでショート故障が発生していると判定することを特徴とする請求項１に記載の半導体リレー故障検出装置。
【請求項３】
前記検出部は、
前記半導体リレーおよび前記第２半導体リレーをオフ制御しているときに、前記第１電圧モニタおよび前記第２電圧モニタが電圧を検出している場合に、前記半導体リレーおよび前記第２半導体リレーのいずれかでショート故障が発生していると判定することを特徴とする請求項１または２に記載の半導体リレー故障検出装置。
【請求項４】
前記検出部は、
さらに、前記半導体リレーをオン制御に切換えたときに、前記第２電圧モニタの検出電圧が変化しない場合に、前記半導体リレーでショート故障が発生していると判定することを特徴とする請求項３に記載の半導体リレー故障検出装置。
【請求項５】
前記検出部は、
前記半導体リレーおよび前記第２半導体リレーをオフ制御しているときに、前記第１電圧モニタが電圧を検出せず、前記第２電圧モニタが電圧を検出している場合に、前記半導体リレー、前記第２半導体リレーとも正常であると判定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体リレー故障検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体リレーの故障検出技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
図３に示すように、バッテリ４１０からモータ等の負荷４２０に電源供給する場合、負荷４２０のオンオフを制御するために、例えば、メカリレー４３０が用いられる。また、メカリレー４３０に換えて半導体リレーが用いられることもある。
【０００３】
一般に、半導体リレーは、サージ電圧や過電流等により故障する確率がメカリレー４３０よりも高い。このため、負荷４２０のオンオフ制御に半導体リレーを用いた場合には、図４に示すように、半導体リレー４４０の出力側の電圧を電圧モニタ４５０で検出して、半導体リレー４４０を構成する半導体スイッチのショートあるいはオープン故障を検出することが望ましい。
【０００４】
この構成例では、半導体リレー４４０をオフ制御しているのにもかかわらず、電圧モニタ４５０が電圧を検出するときには、半導体リレー４４０がショート故障であると判定することができる。また、半導体リレー４４０をオン制御しているのにもかかわらず、電圧モニタ４５０が電圧を検出しないときには、半導体リレー４４０がオープン故障であると判定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１０１８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、負荷４２０の種類によっては、オフ制御中であっても電源供給側に電圧を発生することがある。例えば、半導体リレー４４０を車載システムに適用したときに、負荷４２０がラジエターファンであった場合、オフ制御中であっても走行中に受ける風等によって回転し、発電状態となることがある。また、負荷４２０が容量性の場合も、オフ制御中であっても電源供給側に電圧を発生することがある。
【０００７】
このような場合、オフ制御により半導体リレー４４０がオフになっているのにもかかわらず、電圧モニタ４５０が電圧を検出し、半導体リレー４４０がショート故障であると誤検出してしまうおそれがある。
【０００８】
そこで、本発明は、半導体リレーを介してバッテリから負荷に電源を供給する回路において、負荷が電圧を発生する場合であっても半導体リレーの故障を精度よく検出できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の半導体リレー故障検出装置は、バッテリと負荷との間に接続された半導体リレーの故障を検出する半導体リレー故障検出装置であって、前記半導体リレーと前記負荷との間に接続された第２半導体リレーと、前記半導体リレーと前記第２半導体リレーとの間の電圧を検出する第１電圧モニタと、前記第２半導体リレーと前記負荷との間の電圧を検出する第２電圧モニタと、前記半導体リレーおよび前記第２半導体リレーのオンオフを制御し、前記第１電圧モニタおよび前記第２電圧モニタの検出結果に基づいて、前記半導体リレーおよび前記第２半導体リレーの故障を検出する検出部と、を備えたことを特徴とする。
ここで、前記検出部は、前記半導体リレーおよび前記第２半導体リレーをオフ制御しているときに、前記第１電圧モニタが電圧を検出し、前記第２電圧モニタが電圧を検出していない場合に、前記半導体リレーでショート故障が発生していると判定することができる。
また、前記検出部は、前記半導体リレーおよび前記第２半導体リレーをオフ制御しているときに、前記第１電圧モニタおよび前記第２電圧モニタが電圧を検出している場合に、前記半導体リレーおよび前記第２半導体リレーのいずれかでショート故障が発生していると判定することができる。
このとき、前記検出部は、さらに、前記半導体リレーをオン制御に切換えたときに、前記第２電圧モニタの検出電圧が変化しない場合に、前記半導体リレーでショート故障が発生していると判定することができる。
また、前記検出部は、前記半導体リレーおよび前記第２半導体リレーをオフ制御しているときに、前記第１電圧モニタが電圧を検出せず、前記第２電圧モニタが電圧を検出している場合に、前記半導体リレー、前記第２半導体リレーとも正常であると判定することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、半導体リレーを介してバッテリから負荷に電源を供給する回路において、負荷が電圧を発生する場合であっても半導体リレーの故障を精度よく検出できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態に係る半導体リレー故障検出装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本実施形態に係る半導体リレー故障検出装置の動作を説明するフローチャートである。
【図３】メカリレーを介してバッテリから負荷に電源を供給する例を示す図である。
【図４】半導体リレーを介してバッテリから負荷に電源を供給する例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る半導体リレー故障検出装置１００の構成を示すブロック図である。本図に示すように、半導体リレー故障検出装置１００は、バッテリ２１０と負荷２３０との間に接続された半導体リレー２２０の故障を検出する装置である。
【００１３】
半導体リレー２２０は、例えば、ＦＥＴスイッチで構成される。感光性ＭＯＳＦＥＴデバイスとデバイスを作動するＬＥＤとを備えて構成してもよい。半導体リレー２２０は、負荷２３０駆動用のスイッチとして用いられ、寄生ダイオードがバッテリ２１０と逆方向になるように接続されている。
【００１４】
負荷２３０は、オフ制御中であっても電源供給側に電圧を発生することがある性質を有している。このような負荷２３０は、自動車のラジエターファン、容量性の負荷等が該当する。
【００１５】
半導体リレー故障検出装置１００は、第２半導体リレー１１０と、第１電圧モニタ１２０と、第２電圧モニタ１３０と、検出部１４０とを備えている。第２半導体リレー１１０は、半導体リレー２２０と負荷２３０との間に接続され、第１電圧モニタ１２０は、半導体リレー２２０と第２半導体リレー１１０との間の電圧を検出し、第２電圧モニタ１３０は、第２半導体リレー１１０と負荷２３０との間の電圧を検出する。
【００１６】
第２半導体リレー１１０は、例えば、ＦＥＴスイッチで構成される。半導体リレーを用いて、半導体リレー２２０と同じ構成としてもよい。第２半導体リレー１１０は、寄生ダイオードがバッテリ２１０と順方向になるように接続されている。このため、オフ状態のとき、負荷２３０側方向には電流を流せるが、負荷２３０からの逆流電流は抑えることができる。
【００１７】
半導体リレー故障検出装置１００を含んだ回路は、負荷２３０に電力を供給する通常動作モードと、半導体リレー２２０の故障を検出する故障検出モードとして動作を行なうことができる。半導体リレー２２０と第２半導体リレー１１０とは、通常動作モードにおいて、図示しない制御装置により、同期してオンオフが制御される。すなわち、オン制御の場合には負荷２３０にバッテリ２１０からの電力を供給し、オフ制御の場合にはバッテリ２１０からの電力を遮断する。第２半導体リレー１１０は、バッテリ２１０の逆接続等の際に負荷２３０の誤動作を防止する役割も担うことができる。
【００１８】
検出部１４０は、故障検出モードにおいて、半導体リレー２２０および第２半導体リレー１１０のオンオフを制御し、第１電圧モニタ１２０および第２電圧モニタ１３０の検出結果に基づいて、半導体リレー２２０および第２半導体リレー１１０の故障を検出する。通常動作モードにおいて、半導体リレー２２０および第２半導体リレー１１０のオンオフを制御する制御装置に検出部１４０の機能を含めてもよい。
【００１９】
次に、半導体リレー故障検出装置１００の動作について図２のフローチャートを参照して説明する。本動作は、故障検出モードにおいて検出部１４０の制御により行なわれる。ただし、本フローチャートの動作は一例であり、半導体リレー２２０および第２半導体リレー１１０のオンオフ等について異なる手順により半導体リレー２２０の故障検出を行なってもよい。
【００２０】
故障検出モードでは、半導体リレー２２０の故障検出を第１の目的としているが、半導体リレー故障検出装置１００は、第２半導体リレー１１０を含んで構成されているため、一連の動作で第２半導体リレー１１０の故障検出も行なうようにしている。なお、フローチャートにおいては、半導体リレー２２０をＲＬＹ１と表し、第２半導体リレー１１０をＲＬＹ２と表している。
【００２１】
まず、検出部１４０は、半導体リレー２２０（ＲＬＹ１）、第２半導体リレー１１０（ＲＬＹ２）ともオフ制御する（Ｓ１０１）。この状態で、第２電圧モニタ１３０が電圧を検出しているかどうかを判定する（Ｓ１０２）。
【００２２】
第２電圧モニタ１３０が電圧を検出している場合（Ｓ１０２：Ｙｅｓ）には、第１電圧モニタ１２０が電圧を検出しているかどうかを判定する（Ｓ１０３）。そして、第１電圧モニタ１２０が電圧を検出していない場合（Ｓ１０３：Ｎｏ）は、負荷２３０が発生した電圧を第２電圧モニタ１３０が検出したものと考えられるため、半導体リレー２２０（ＲＬＹ１）、第２半導体リレー１１０（ＲＬＹ２）とも正常であると判定する（Ｓ１０４）。
【００２３】
一方、第１電圧モニタ１２０が電圧を検出している場合（Ｓ１０３：Ｙｅｓ）は、バッテリ２１０あるいは負荷２３０が発生した電圧を第１電圧モニタ１２０および第２電圧モニタ１３０が検出したものと考えられる。このため、半導体リレー２２０（ＲＬＹ１）、第２半導体リレー１１０（ＲＬＹ２）のいずれかがショート故障していることになる（Ｓ１０５）。
【００２４】
そこで、検出部１４０は、第２半導体リレー１１０（ＲＬＹ２）をオフのまま、半導体リレー２２０（ＲＬＹ１）をオン制御する（Ｓ１０６）。この切換え制御で、第１電圧モニタ１２０の検出電圧が変化したかどうかを判定する（Ｓ１０７）。具体的には、検出電圧が上昇したかを判定する。なお、第１電圧モニタ１２０が電圧の有無のみを検出し、電圧値を検出していない場合には、この判定は省くようにする。
【００２５】
第１電圧モニタ１２０の検出電圧が変化しない場合（Ｓ１０７：Ｎｏ）は、半導体リレー２２０（ＲＬＹ１）がショート故障していると判定する（Ｓ１０８）。この場合、第１電圧モニタ１２０はバッテリ電圧を検出し、第２電圧モニタ１３０は負荷２３０が発生した電圧を検出していたことになる。
【００２６】
一方、第１電圧モニタ１２０の検出電圧が変化した場合（Ｓ１０７：Ｙｅｓ）は、第２半導体リレー１１０（ＲＬＹ２）がショート故障していると判定する（Ｓ１０９）。この場合、第１電圧モニタ１２０および第２電圧モニタ１３０は負荷２３０が発生した電圧を検出しており、切換え制御により、さらにバッテリ電圧が印加されて第１電圧モニタ１２０の検出電圧が変化したことになる。
【００２７】
半導体リレー２２０（ＲＬＹ１）、第２半導体リレー１１０（ＲＬＹ２）ともオフ制御の状態で、第２電圧モニタ１３０が電圧を検出していない場合（Ｓ１０２：Ｎｏ）は、負荷２３０が電圧を発生していない状態であり、検出部１４０は、第１電圧モニタ１２０が電圧を検出しているかどうかを判定する（Ｓ１１０）。
【００２８】
第１電圧モニタ１２０が電圧を検出している場合（Ｓ１１０：Ｙｅｓ）は、バッテリ電圧を検出してものとして、半導体リレー２２０（ＲＬＹ１）がショート故障していると判定する（Ｓ１１１）。
【００２９】
第１電圧モニタ１２０が電圧を検出していない場合（Ｓ１１０：Ｎｏ）は、検出部１４０は、半導体リレー２２０（ＲＬＹ１）、第２半導体リレー１１０（ＲＬＹ２）ともオン制御する（Ｓ１１２）。この状態で、第２電圧モニタ１３０が電圧を検出しているかどうかを判定する（Ｓ１１３）。
【００３０】
第２電圧モニタ１３０が電圧を検出している場合（Ｓ１１３：Ｙｅｓ）は、バッテリ電圧を第２電圧モニタ１３０が検出したものと考えられるため、半導体リレー２２０（ＲＬＹ１）、第２半導体リレー１１０（ＲＬＹ２）とも正常であると判定する（Ｓ１０４）。
【００３１】
第２電圧モニタ１３０が電圧を検出していない場合（Ｓ１１３：Ｎｏ）は、第１電圧モニタ１２０が電圧を検出しているかどうかを判定する（Ｓ１１４）。そして、第１電圧モニタ１２０が電圧を検出している場合（Ｓ１１４：Ｙｅｓ）は、第２半導体リレー１１０（ＲＬＹ２）がオープン故障であると判定する（Ｓ１１５）。
【００３２】
第１電圧モニタ１２０が電圧を検出していない場合（Ｓ１１４：Ｎｏ）は、半導体リレー２２０（ＲＬＹ１）がオープン故障であると判定する（Ｓ１１６）。
【００３３】
以上説明したように、本実施形態の半導体リレー故障検出装置１００によれば、半導体リレー２２０を介してバッテリ２１０から負荷２３０に電源を供給する回路において、負荷２３０が電圧を発生する場合であっても半導体リレー２２０の故障を精度よく検出できる。
【符号の説明】
【００３４】
１００  半導体リレー故障検出装置
１１０  第２半導体リレー
１２０  第１電圧モニタ
１３０  第２電圧モニタ
１４０  検出部
２１０  バッテリ
２２０  半導体リレー
２３０  負荷
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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