(57)【要約】【課題】上流側開閉と下流側開閉素子を有する電気負荷の給電制御装置において、少ない検出信号によって多様な負荷配線の異常状態を検出する。【解決手段】電気負荷１０４に直列接続された上流開閉素子１５０に給電指令信号ＤＲ０を与え、下流開閉素子１４０に通電指令信号ＤＲ１を与える制御回路部１２０Ａを備え、上流及び下流位置に設けられた過電流検出回路に応動する合成過電流判定記憶回路１３７によって上流・下流開閉素子を開路するとともに、電気負荷１０４に対する電圧監視回路（１１１〜１１５）が発生する一つの可変分圧電圧Ｖｘの値を監視して、負線天絡・正線地絡・負荷短絡などの配線異常を識別記憶する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部電源からの給電により負荷電流が供給される電気負荷の上流側で前記電気負荷に直列接続された上流側開閉素子と、前記電気負荷の下流側で前記電気負荷に直列接続された下流側開閉素子と、マイクロプロセッサを主体として構成され前記上流側開閉素子と前記下流側開閉素子の導通状態を制御する制御回路部とを備え、前記上流側開閉素子と前記下流側開閉素子のうちの一方の開閉素子が異常短絡したとき、他方の開閉素子によって前記給電の停止を行うようにした給電制御装置であって、
前記上流側開閉素子に流れる前記負荷電流が所定値を超過したことによる上流過電流を検出して上流過電流検出信号を発生する上流過電流判定記憶回路と、前記下流側開閉素子に流れる前記負荷電流が所定値を超過したことによる下流過電流を検出して下流過電流検出信号を発生する下流過電流判定記憶回路とを備えるか、若しくは、
前記上流側開閉素子に流れる前記上流過電流又は前記下流側開閉素子に流れる前記下流過電流のうちの何れかが流れたときに合成過電流検出信号を発生する合成過電流判定記憶回路を備えるとともに、
前記上流側開閉素子の開閉状態と、前記下流側開閉素子の開閉状態に応動して可変分圧電圧を生成する電圧監視回路を備え、
前記電圧監視回路は、
前記外部電源の電源電圧を分圧する第三抵抗及び第四抵抗と、前記第三抵抗と前記第四抵抗との接続部分に一端が接続された第一抵抗又は第五抵抗のうちの少なくとも一方と、前記第一抵抗又は前記第五抵抗のうちの少なくとも一方の他端を前記電気負荷を経由して前記電源電圧の正線又は負線に接続する第二抵抗とを備え、
前記第一抵抗の前記他端は、前記電気負荷の前記上流側又は前記下流側のうちの一方に接続され、
前記第五抵抗の前記他端は、前記電気負荷の前記上流側又は前記下流側のうちの他方に接続され、
前記可変分圧電圧は、前記第四抵抗の両端に生成され、
前記制御回路部は、
前記電源電圧に比例した電圧である電源電圧検出信号の値と前記可変分圧電圧に比例した電圧である負荷電圧検出信号の値とを監視し、前記電源電圧検出信号の値と前記負荷電圧検出信号の値との電圧比率を算出するとともに、前記上流過電流検出信号及び前記下流過電流検出信号、若しくは前記合成過電流検出信号を監視し、
前記制御回路部は、更に、
前記上流側開閉素子及び前記下流側開閉素子のうちの一方に対する給電指令信号と他方に対する通電指令信号を発生するとともに、前記電気負荷に対する負荷配線の異常状態を前記電気負荷の運転中に判定する異常判定手段と、前記異常判定手段が異常状態の判定を行ったときに前記給電指令信号と前記通電指令信号の発生を停止するとともに複数種類の異常発生情報を識別記憶する異常処理手段とを備え、
前記異常判定手段は、
前記給電指令信号と前記通電指令信号との発生状態に対応した前記電圧比率の値と、前記上流過電流検出信号及び前記下流過電流検出信号、若しくは前記合成過電流検出信号の発生状態との組合せによって前記負荷配線の異常状態を判定し、
前記負荷配線の異常状態は、
前記電気負荷の上流正側配線が前記外部電源の正極配線と混触する正線天絡異常、又は前記電気負荷の前記上流正側配線が前記外部電源の負極配線と混触する正線地絡異常の疑いが存在する状態か、又は、
前記電気負荷の下流負側配線が前記外部電源の前記正極配線と混触する負線天絡異常、又は前記電気負荷の前記下流負側配線が前記外部電源の前記負極配線と混触する負線地絡異常の疑いが存在する状態か、又は、
前記電気負荷が短絡又は断線する負荷短絡異常、又は負荷断線異常の疑いが存在する状態か、
のうちの少なくとも一つの状態を含んでいる、
ことを特徴とする電気負荷の給電制御装置。
【請求項２】
前記上流側開閉素子又は前記下流側開閉素子は、前記給電指令信号によってオン時間とオン・オフ周期との比率である給電デューティが制御される給電開閉素子となるものであるのに対し、当該上流側開閉素子又は下流側開閉素子と対になる他方の前記下流側開閉素子又は前記上流側開閉素子は、前記通電指令信号によって連続通電又は連続遮断される通電開閉素子となるものであり、
前記通電開閉素子には遮断電圧制限回路を構成する第一の定電圧ダイオードが接続されているとともに、前記電気負荷と前記通電開閉素子との直列回路に対して転流開閉素子となる下流側転流開閉素子、又は上流側転流開閉素子が並列接続され、
前記下流側転流開閉素子又は前記上流側転流開閉素子は、前記給電開閉素子が閉路されているときには開路され、前記給電開閉素子が開路されているときには閉路される、
ことを特徴とする請求項１に記載の電気負荷の給電制御装置。
【請求項３】
前記上流側開閉素子はＰチャネル型の電界効果型トランジスタであり、前記下流側開閉素子は、Ｎチャネル型の電界効果型トランジスタであり、
前記転流開閉素子は、前記上流側開閉素子又は前記下流側開閉素子となる給電開閉素子とは逆型式であるＮチャネル型又はＰチャネル型の電界効果型トランジスタであり、
前記給電開閉素子と前記転流開閉素子とは、同時閉路を禁止するための遅延閉路を行う転流制御回路を介して開閉制御が行われ、
前記転流制御回路は、
前記制御回路部が発生する前記給電指令信号が発生すると、先ず前記転流開閉素子を開路しその後所定の開路応答時間をおいて前記給電開閉素子を閉路するとともに、前記給電指令信号が解除されると、先ず前記給電開閉素子を開路しその後所定の開路応答時間をおいて前記転流開閉素子を閉路し、
前記転流開閉素子は、ドレイン端子とソース端子との間に設けられている寄生ダイオードの通電方向と同方向に導通駆動され、
前記制御回路部は、前記異常処理手段によって前記給電指令信号と前記通電指令信号の発生を停止したときには、出力禁止信号を発生して、少なくとも前記転流開閉素子を強制開路する、
ことを特徴とする請求項２に記載の電気負荷の給電制御装置。
【請求項４】
前記上流側開閉素子はＰチャネル型の電界効果型トランジスタであり、前記下流側開閉素子は、Ｎチャネル型の電界効果型トランジスタであり、
前記転流開閉素子は、前記上流側開閉素子又は前記下流側開閉素子となる給電開閉素子とは同型式であるＰチャネル型又はＮチャネル型の電界効果型トランジスタであり、
前記給電開閉素子と前記転流開閉素子とは、同時閉路を禁止するためのインターロック回路を含む転流制御回路を介して開閉制御が行われ、
前記転流制御回路は、
前記給電開閉素子が閉路しているときに、前記転流開閉素子のゲート端子とソース端子間を短絡して前記転流開閉素子を不導通状態にする遮断トランジスタと、充電ダイオードを介して充電されるコンデンサと、前記給電開閉素子が開路しているときに、前記遮断トランジスタを開路するとともに、前記コンデンサの充電電圧を前記転流開閉素子のゲート端子とソース端子間に印加する駆動抵抗を備え、前記給電開閉素子が開路しているときには、前記転流開閉素子はソース端子とドレイン端子との間に設けられている寄生ダイオードの通電方向と同方向に導通駆動されている、
ことを特徴とする請求項２に記載の電気負荷の給電制御装置。
【請求項５】
前記通電開閉素子となる前記下流側開閉素子を構成するＮチャネル型の電界効果型トランジスタ、又は前記通電開閉素子となる前記上流側開閉素子を構成するＰチャネル型の電界効果型トランジスタは、
前記通電指令信号が与えられたときに、ゲート端子とソース端子間、又はソース端子とゲート端子間に印加される駆動電圧によって閉路駆動されるとともに、ドレイン端子とゲート端子間には前記第一の定電圧ダイオードが接続されていて、前記通電指令信号が解除されたときには、前記電気負荷のインダクタンス成分による誘導サージ電圧によって、前記第一の定電圧ダイオードにサージ電流が流入して、前記電界効果型トランジスタが導通駆動されるように構成され、これにより前記誘導サージ電圧の値を、前記第一の定電圧ダイオードの動作電圧に対応した所定電圧に抑制し、
前記第一の定電圧ダイオードには、前記サージ電流の流入方向に導通するダイオードが直列接続され、前記第一の定電圧ダイオードと前記ダイオードとの直列接続点と前記ソース端子との間には、反転補助抵抗が接続されている、
ことを特徴とする請求項２に記載の電気負荷の給電制御装置。
【請求項６】
前記給電開閉素子となる前記上流側開閉素子を構成するＰチャネル型の電界効果型トランジスタ、又は前記給電開閉素子となる前記下流側開閉素子を構成するＮチャネル型の電界効果型トランジスタは、
前記給電指令信号が与えられたときに、ソース端子とゲート端子間、又はゲート端子とソース端子間に印加される駆動電圧によって閉路駆動されるとともに、ドレイン端子とゲート端子間には第二の定電圧ダイオードが接続されていて、前記給電指令信号が解除されたときに、前記転流開閉素子が断線していると、前記電気負荷のインダクタンス成分による誘導サージ電圧によって、前記第二の定電圧ダイオードに第二のサージ電流が流入して、前記電界効果型トランジスタが導通駆動されるように構成され、これにより前記誘導サージ電圧の値を前記通電開閉素子との間で分担して、前記給電開閉素子となる前記上流側開閉素子、又は前記給電開閉素子となる前記下流側開閉素子によって分担する誘導サージ電圧の値を、前記第二の定電圧ダイオードの動作電圧に対応した所定電圧に抑制し、
前記第二の定電圧ダイオードの動作電圧は、前記外部電源の最大電圧より大きな値であって、しかも、前記第一の定電圧ダイオードの動作電圧より小さな値に設定されていて、この第二の定電圧ダイオードに前記第二のサージ電流が流入したことは、過電圧判定記憶回路によって検出記憶され、前記過電圧判定記憶回路は、過電圧検出信号を発生して前記制御回路部に入力する、
ことを特徴とする請求項５に記載の電気負荷の給電制御装置。
【請求項７】
前記制御回路部は、定電圧電源によって生成された安定化電圧である制御電圧によって動作するとともに、多チャンネルＡＤ変換器を包含し、
前記多チャンネルＡＤ変換器に入力される前記電源電圧検出信号Ｖｂｍは、前記電源電圧を第二分圧抵抗によって分圧した電圧であって、前記上流側の分圧抵抗の抵抗値をＲ２１４ａ、前記下流側の分圧抵抗の抵抗値をＲ２１４ｂ、分圧率Ｇ０を［Ｇ０＝Ｒ２１４ｂ／（Ｒ２１４ａ＋Ｒ２１４ｂ）］としたとき、［Ｖｂｍ＝Ｇ０×Ｖｂ］で示されるとともに、前記電圧監視回路を構成する前記第三抵抗は、前記第四抵抗の上流側に接続されており、前記第四抵抗は、上流抵抗と下流抵抗によって構成された第一分圧抵抗となり、
前記多チャンネルＡＤ変換器に入力される前記負荷電圧検出信号Ｖｘｍは、前記可変分圧電圧Ｖｘを前記第四抵抗である第一分圧抵抗によって分圧した電圧であってその分圧率は前記分圧率Ｇ０と等しくなる関係に設定されていて、［Ｖｘｍ＝Ｇ０×Ｖｘ］の関係となっており、
前記分圧率Ｇ０は、前記外部電源の電源電圧Ｖｂの最大値Ｖｂｍａｘと、前記制御電圧Ｖccとの比率以下の［Ｇ０≦Ｖｃｃ／Ｖｂｍａｘ］となっている、
ことを特徴とする請求項１に記載の電気負荷の給電制御装置。
【請求項８】
前記第一抵抗は、前記下流側開閉素子が閉路したときに前記第四抵抗に対して並列接続され、前記下流側開閉素子が開路したときには、前記電気負荷を介して前記第二抵抗と直列接続され、
前記直列接続された直列回路は、前記第三抵抗に対して並列接続され、
前記第二抵抗は、前記上流側開閉素子と並列接続されている、
ことを特徴とする請求項７に記載の電気負荷の給電制御装置。
【請求項９】
前記電圧監視回路は、前記第三抵抗と第四抵抗との接続部分と、前記電気負荷の上流端子との間に接続された前記第五抵抗を更に備え、前記第五抵抗は、前記上流側開閉素子が閉路されたときに、前記第三抵抗と並列接続される、
ことを特徴とする請求項８に記載の電気負荷の給電制御装置。
【請求項１０】
前記異常判定手段は、第一の異常判定手段と第二の異常判定手段により構成され、
前記第一の異常判定手段は、
少なくとも前記上流側開閉素子と前記下流側開閉素子のうちの一方に対して前記給電指令信号が与えられ、他方に対して前記通電指令信号が与えられて、前記上流側開閉素子及び前記下流側開閉素子がともに閉路駆動されている第一期間における閉路異常判定手段、又は第一期比率演算手段を備えるとともに、前記給電指令信号が与えられる前記上流側開閉素子又は前記下流側開閉素子である給電開閉素子が、前記電気負荷を断続駆動する第二期間において、前記電気負荷に対して並列接続される下流側転流開閉素子又は上流側転流開閉素子である転流開閉素子を有する場合には、更に断続異常判定手段が付加されており、前記第一期間では、少なくとも前記閉路異常判定手段による異常判定が完了するまでは前記給電指令信号と前記通電指令信号は閉路指令を継続し、ここで前記上流過電流検出信号又は前記下流過電流検出信号が検出されるか、若しくは前記合成過電流検出信号が検出されると、前記給電指令信号と前記通電指令信号はともに開路指令となって直ちに第三期間に移行し、前記第一期間において、前記上流過電流検出信号又は前記下流過電流検出信号、若しくは前記合成過電流検出信号が検出されなかった場合には、前記第一期比率演算手段によって前記第一期間における前記電圧比率を算出して記憶し、
前記第二の異常判定手段は、
前記給電指令信号と前記通電指令信号がともに停止されて、前記上流側開閉素子及び前記下流側開閉素子がともに開路指示されている前記第三期間における第三期比率演算手段と、開路異常判定手段とにより構成されており、前記第三期間では、少なくとも前記開路異常判定手段による異常判定が完了するまでは、前記給電指令信号と前記通電指令信号は開路指令を継続し、ここでは前記第三期比率演算手段によって前記第三期間における前記電圧比率を算出して記憶するとともに、前記閉路異常判定手段は、前記上流過電流検出信号又は前記下流過電流検出信号が検出されるか、若しくは前記合成過電流検出信号が検出される過電流異常の発生要因を、前記第三期比率演算手段によって算出された前記電圧比率の値によって判別するとともに、前記開路異常判定手段は、前記上流側開閉素子又は前記下流側開閉素子又は前記転流開閉素子の短絡異常を含む前記過電流異常の場合以外の異常の発生要因を、前記第一期比率演算手段による前記電圧比率の値と、前記第三期比率演算手段による前記電圧比率の値とを組合わせて細分化して判定する、
ことを特徴とする請求項１から８のうちの何れか一項に記載の電気負荷の給電制御装置。
【請求項１１】
前記合成過電流判定記憶回路は、前記負荷電流が過大であるときに、前記合成過電流検出信号を発生して前記制御回路部に割込み入力するとともに、ゲート素子を介して前記給電指令信号と前記通電指令信号を遮断し、
前記制御回路部は、前記合成過電流検出信号を認知して前記給電指令信号と通電指令信号の発生を停止するか、若しくは、
前記合成過電流判定記憶回路は、前記ゲート素子による前記給電指令信号と通電指令信号の遮断を行わず、
前記制御回路部は、前記合成過電流検出信号を認知して、前記上流側開閉素子又は前記下流側開閉素子に流れていた前記負荷電流の値を、前記上流過電流検出信号又は前記下流過電流検出信号として検出記憶してから、前記給電指令信号と前記通電指令信号の発生を停止し、
前記制御回路部は、更に、前記第三期間における前記電圧比率を参照して、過電流異常発生要因が少なくとも負荷配線の正線地絡又は負線天絡又は負荷短絡の何れかであることを識別記憶し、前記上流過電流検出信号及び前記下流過電流検出信号が入力されている場合には、前記給電開閉素子の短絡異常の有無と、前記転流開閉素子を有するときはその短絡異常の有無を識別記憶する、
ことを特徴とする請求項１０に記載の電気負荷の給電制御装置。
【請求項１２】
前記上流過電流判定記憶回路と前記下流過電流判定記憶回路とは、
前記負荷電流が過大であるときに、それぞれが前記上流過電流検出信号と前記下流過電流検出信号とを発生して前記制御回路部に割込み入力するとともに、ゲート素子を介して前記給電指令信号と前記通電指令信号を遮断して、少なくとも前記給電開閉素子と前記下流側開閉素子又は前記上流側開閉素子である通電開閉素子を強制開路し、
前記制御回路部は、
前記上流過電流検出信号と前記下流過電流検出信号を認知して前記給電指令信号と前記通電指令信号を停止するとともに、前記上流過電流検出信号と前記下流過電流検出信号の両方、又は何れか一方のうちの何れが発生していたかを識別し、
前記制御回路部は、更に前記第三期間における前記電圧比率を参照して、過電流異常発生要因が少なくとも前記負荷配線の前記正線地絡異常又は前記負線天絡異常又は前記負荷短絡異常のいちの何れかであることと、前記給電開閉素子の短絡異常の有無とを識別記憶するとともに、前記転流開閉素子を有するときはその短絡異常の有無とを識別記憶する、ことを特徴とする請求項１０に記載の電気負荷の給電制御装置。
【請求項１３】
前記制御回路部には、前記上流側開閉素子に流れる前記負荷電流に相当する上流電流検出信号と、前記下流側開閉素子に流れる前記負荷電流に相当する下流電流検出信号とが入力され、
前記制御回路部は、更に、前記第一期間における前記閉路異常判定手段と、前記第三期間における前記開路異常判定手段において、前記上流電流検出信号の値と前記下流電流検出信号の値とを参照して、これ等の両方の検出信号の値が等しいか、或いはどちらの値が大きいかを算出し、前記第一期間と前記第三期間とおける前記電圧比率の値とを組合わせて、異常発生要因が前記負荷配線の前記正線地絡異常又は前記負線天絡異常又は前記負荷短絡異常の何れかであることと、前記給電開閉素子と前記下流側開閉素子又は前記上流側開閉素子である通電開閉素子と前記転流開閉素子とを有するときは、その短絡異常又は断線異常の有無と、前記負荷配線の前記断線異常の有無を識別記憶する、
ことを特徴とする請求項１１又は１２に記載の電気負荷の給電制御装置。
【請求項１４】
前記第一期間で過電流異常が発生せずに前記第二期間に移行すると、前記電気負荷に対して並列接続される前記転流開閉素子を有する場合に対する前記断続異常判定手段が動作して、前記制御回路部は、前記給電指令信号が停止し、前記通電指令信号が発生している状態において、前記上流過電流判定記憶回路、又は前記下流過電流判定記憶回路、又は前記合成過電流判定記憶回路の作動状態を監視し、前記上流過電流検出信号、又は前記下流過電流検出信号、若しくは前記合成過電流検出信号を認知すると、前記給電指令信号及び前記通電指令信号を解除して、直ちに前記第三期間へ移行する、
ことを特徴とする請求項１０に記載の電気負荷の給電制御装置。
【請求項１５】
前記制御回路部は、前記第二の異常判定手段の一部として、前記第三期間に続く第四期間において作動する第四期異常判定手段を備え、
前記第四期異常判定手段は、前記下流側開閉素子を開路した状態で前記上流側開閉素子を閉路駆動し、前記電圧監視回路に対して前記第一期比率演算手段と前記第三期比率演算手段では得られなかった選択接続状態を与えて、前記電圧比率の値を変化させ、前記上流側開閉素子の断線異常の有無を判定する、
ことを特徴とする請求項１０に記載の電気負荷の給電制御装置。
【請求項１６】
前記第二の異常判定手段は、第一の上下短絡異常判定手段、又は第二の上下短絡異常判定手段を備え、
前記第一の上下短絡異常判定手段は、給電指令と通電指令がともに停止している前記第三期間において、前記電気負荷の前記上流側又は前記下流側で測定された前記負荷電流の有無を検出し、この検出した負荷電流の値が所定の閾値電流を超過する過大電流でなかったときに上下短絡異常が発生したと判定し、
前記第二の上下短絡異常判定手段は、給電指令と通電指令がともに停止している前記第三期間において、前記上流側開閉素子の短絡異常であるか前記負荷配線の正線天絡異常である上流異常と、前記下流側開閉素子の短絡異常であるか前記負荷配線の負線地絡異常である下流異常とが、同時に発生したことを電圧監視回路によって検出することによって上下短絡異常が発生したと判定し、
前記電圧監視回路は、前記上流側開閉素子と、前記下流側開閉素子が同時に閉路されていることを識別判定するための前記第一抵抗及び前記第五抵抗を備えて、細分化された電圧比率を得ることができる電圧監視回路として適用され、
前記異常処理手段は、前記上下短絡異常が検出されると、前記負荷電流を遮断するための電源リレーを外部に有する場合には、前記電源リレーを消勢するための指令信号を送信し、少なくとも異常情報の保存又は異常報知を行う、
ことを特徴とする請求項１０に記載の電気負荷の給電制御装置。
【請求項１７】
前記制御回路部は、
前記給電開閉素子と前記転流開閉素子とがともに短絡異常となる内部の二重異常であるか、又は前記負荷配線の前記正線地絡異常と前記上流側開閉素子の前記短絡異常、又は前記負荷配線の前記負線天絡異常と前記下流側開閉素子の短絡異常、又は前記転流開閉素子となる前記下流側開閉素子の短絡異常と前記負荷配線の正線天絡異常、又は前記転流開閉素子となる前記上流側開閉素子の短絡異常と前記負荷配線の負線地絡異常とによる内外混合の二重異常が発生したとき、これを検出する二重異常判定手段を備え、
前記二重異常判定手段は、前記給電指令信号と通電指令信号がともに不作動である前記第三期間において、前記上流過電流検出信号又は前記下流過電流検出信号、若しくは前記合成過電流検出信号が入力されたことによって二重異常が発生したと判定し、
前記異常処理手段は、前記二重異常が検出されると、前記負荷電流を遮断するための電源リレーを外部有する場合においては、前記電源リレーを消勢するための指令信号を送信し、少なくとも異常情報の保存又は異常報知を行う、
ことを特徴とする請求項１０又は１６に記載の電気負荷の給電制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電気負荷に対する給電回路に複数の開閉素子を設け、複数の開閉素子の内のどの開閉素子が短絡しても別の開閉素子によって負荷電流を遮断することができるようにした電気負荷の給電制御装置、特には、少ない異常監視信号によって負荷配線の多様な異常状態を識別記憶することができるように改良された電気負荷の給電制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば車載電気負荷において、車載バッテリである直流電源と多数の車載電気負荷のそれぞれとの間に複数の給電開閉素子を接続し、いずれかの給電開閉素子が短絡異常となった場合に、共通の電源リレー又は共通の電源供給遮断素子によって全体の給電を停止したり、個々の電気負荷に直列接続された複数の電源供給遮断素子によって個別に給電停止することが行われている。例えば、下記の特許文献１の図１によれば、電源供給遮断素子１５とドライバ素子１４ａとを直列接続し、ドライバ素子１４ａが短絡異常となっても、電源供給遮断素子１５によってコイル負荷１３に対する給電を停止することができるようにするとともに、電圧検出回路１４ｂによってコイル負荷１３のオープン故障と短絡故障、ドライバ素子１４ａのオ−プン故障と短絡故障とを識別して検出するようになっている。また、下記の特許文献２によれば電気負荷であるインジェクタ１３の上流側にスイッチ素子３３、３４を接続し、下流側にスイッチ素子３６を接続して、各スイッチ素子の電流や電圧を診断部４２で監視し、診断結果を制御部３９にシリアル送信するものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−０４７１４８号公報
【特許文献２】特開２００４−１２４８９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
（１）従来技術の課題
前述の特許文献１に開示された装置によれば、コイル負荷１３の正側配線とバッテリ１２の正極配線とが混触するいわゆる「正線天絡異常」が発生すると、コイル負荷１３に対する給電を遮断することができなくなる問題点がある。また、電圧検出回路１４ｂは一つのコイル負荷１３に対して、特許文献１に於ける図３で示された４種類の電圧比較回路を必要とし、ＣＰＵ１７の入力点数が多くなる問題点がある。前述の特許文献２によれば、電気負荷の上流側と下流側に開閉素子を直列接続し、正線天絡異常が発生すれば下流側開閉素子で負荷電流を遮断し、電気負荷の負側配線がグランド回路と混触するいわゆる「負線地絡異常」が発生すれば、上流側開閉素子で負荷電流の遮断を行うことができるが、更なる配線異常としてコイル負荷１３の負側配線とバッテリ１２の正極配線とが混触するいわゆる「負線天絡異常」、コイル負荷１３の正側配線がグランド回路と混触するいわゆる「正線地絡異常」などの新たな異常発生の要因が発生する問題点がある。従って、これ等の多様な異常発生を検出するための監視信号の点数も多くなり、制御手段となるマイクロプロセッサの制御負担が増加する問題点があるとともに、過電流発生時に速やかに上流側及び下流側の開閉素子を開路することができなくなる問題点がある。
【０００５】
（２）発明の目的
この発明は、電気負荷の上流側と下流側に開閉素子を直列接続し、電気負荷の正側配線
とバッテリの正極配線とが混触する正線天絡異常が発生すれば下流側開閉素子で負荷電流を遮断し、電気負荷の負側配線がグランド回路と混触する負線地絡異常が発生すれば上流側開閉素子で負荷電流の遮断を行うようにしたものにおいて、過電流異常が発生したときには速やかに上流及び下流側開閉素子を開路するとともに、少ない異常監視信号によって負荷配線の多様な異常状態を識別記憶することができるようにした電気負荷の給電制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明による電気負荷の給電制御装置は、
外部電源からの給電により負荷電流が供給される電気負荷の上流側で前記電気負荷に直列接続された上流側開閉素子と、前記電気負荷の下流側で前記電気負荷に直列接続された下流側開閉素子と、マイクロプロセッサを主体として構成され前記上流側開閉素子と前記下流側開閉素子の導通状態を制御する制御回路部とを備え、前記上流側開閉素子と前記下流側開閉素子のうちの一方の開閉素子が異常短絡したとき、他方の開閉素子によって前記給電の停止を行うようにした給電制御装置であって、
前記上流側開閉素子に流れる前記負荷電流が所定値を超過したことによる上流過電流を検出して上流過電流検出信号を発生する上流過電流判定記憶回路と、前記下流側開閉素子に流れる前記負荷電流が所定値を超過したことによる下流過電流を検出して下流過電流検出信号を発生する下流過電流判定記憶回路とを備えるか、若しくは、
前記上流側開閉素子に流れる前記上流過電流又は前記下流側開閉素子に流れる前記下流過電流のうちの何れかが流れたときに合成過電流検出信号を発生する合成過電流判定記憶回路を備えるとともに、
前記上流側開閉素子の開閉状態と、前記下流側開閉素子の開閉状態に応動して可変分圧電圧を生成する電圧監視回路を備え、
前記電圧監視回路は、
前記外部電源の電源電圧を分圧する第三抵抗及び第四抵抗と、前記第三抵抗と前記第四抵抗との接続部分に一端が接続された第一抵抗又は第五抵抗のうちの少なくとも一方と、前記第一抵抗又は前記第五抵抗のうちの少なくとも一方の他端を前記電気負荷を経由して前記電源電圧の正線又は負線に接続する第二抵抗とを備え、
前記第一抵抗の前記他端は、前記電気負荷の前記上流側又は前記下流側のうちの一方に接続され、
前記第五抵抗の前記他端は、前記電気負荷の前記上流側又は前記下流側のうちの他方に接続され、
前記可変分圧電圧は、前記第四抵抗の両端に生成され、
前記制御回路部は、
前記電源電圧に比例した電圧である電源電圧検出信号の値と前記可変分圧電圧に比例した電圧である負荷電圧検出信号の値とを監視し、前記電源電圧検出信号の値と前記負荷電圧検出信号の値との電圧比率を算出するとともに、前記上流過電流検出信号及び前記下流過電流検出信号、若しくは前記合成過電流検出信号を監視し、
前記制御回路部は、更に、
前記上流側開閉素子及び前記下流側開閉素子のうちの一方に対する給電指令信号と他方に対する通電指令信号を発生するとともに、前記電気負荷に対する負荷配線の異常状態を前記電気負荷の運転中に判定する異常判定手段と、前記異常判定手段が異常状態の判定を行ったときに前記給電指令信号と前記通電指令信号の発生を停止するとともに複数種類の異常発生情報を識別記憶する異常処理手段とを備え、
前記異常判定手段は、
前記給電指令信号と前記通電指令信号との発生状態に対応した前記電圧比率の値と、前記上流過電流検出信号及び前記下流過電流検出信号、若しくは前記合成過電流検出信号の発生状態との組合せによって前記負荷配線の異常状態を判定し、
前記負荷配線の異常状態は、  前記電気負荷の上流正側配線が前記外部電源の正極配線
と混触する正線天絡異常、又は前記電気負荷の前記上流正側配線が前記外部電源の負極配線と混触する正線地絡異常の疑いが存在する状態か、又は、
前記電気負荷の下流負側配線が前記外部電源の前記正極配線と混触する負線天絡異常、又は前記電気負荷の前記下流負側配線が前記外部電源の前記負極配線と混触する負線地絡異常の疑いが存在する状態か、又は、
前記電気負荷が短絡又は断線する負荷短絡異常、又は負荷断線異常の疑いが存在する状態か、
のうちの少なくとも一つの状態を含んでいる、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
以上のとおり、この発明による電気負荷の給電制御装置は、電気負荷に直列接続された上流開閉素子と下流開閉素子の一方に給電指令信号を与え、他方に通電指令信号を与える制御回路部を備え、上流及び下流位置に設けられた上流及び下流過電流判定記憶回路又は合成過電流判定記憶回路が発生する上流及び下流過電流検出信号、又は合成過電流検出信号と，電気負荷に対する電圧監視回路が発生する可変分圧電圧の値を電源電圧の値で割った値に相当する電圧比率の値とを組合わせて、負荷配線の異常常態を識別判定するようになっている。
従って、以上のとおり、この発明による電気負荷の給電制御装置によれば、給電制御装置の運転中に負荷配線の異常常態を識別判定し、異常検出結果に応動して上流及び下流開閉素子の一方及び他方に対する給電指令信号と通電指令信号を停止して、電気負荷や負荷配線及び上流側開閉素子、若しくは下流側開閉素子の焼損を防止するとともに、外部電源からの無駄な放電の発生を停止することができる効果がある。また、電圧比率の値は電源電圧の変動に影響されることなく、安価な構成で正確に多段階の判定信号を生成し、安価なハードウエア構成によって多様な負荷配線異常を識別判定し、保守点検を容易に行うことができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１による電気負荷の給電制御装置の全体回路図である。
【図２】この発明の実施の形態１による電気負荷の給電制御装置の動作説明用のタイムチャートである。
【図３】この発明の実施の形態１による電気負荷の給電制御装置における電圧監視回路の詳細を示す回路図である。
【図４】この発明の実施の形態１による電気負荷の給電制御装置における電圧監視回路の電圧比率Ｇの計算例を示す説明図である。
【図５】この発明の実施の形態１による電気負荷の給電制御装置における多様な異常発生に対応した識別判定の一覧表を示す説明図である。
【図６】この発明の実施の形態１による電気負荷の給電制御装置に於ける電圧監視回路の異常判定動作を説明するフローチャートである。
【図７】図６における過電流監視サブルーチンの動作を説明するフローチャートである。
【図８】図６における電圧監視サブルーチンの動作を説明するフローチャートである。
【図９】この発明の実施の形態２による電気負荷の給電制御装置の全体回路図である。
【図１０】この発明の実施の形態２による電気負荷の給電制御装置の一部分の詳細を示す回路図である。
【図１１】この発明の実施の形態２による電気負荷の給電制御装置の動作を説明するタイムチャートである。
【図１２】この発明の実施の形態２による電気負荷の給電制御装置における多様な異常発生に対応した識別判定の一覧表を示す説明図である。
【図１３】この発明の実施の形態２による電気負荷の給電制御装置の過電流監視サブルーチンの動作を説明するフローチャートである。
【図１４】この発明の実施の形態２による電気負荷の給電制御装置の電圧監視サブルーチンの動作説を明用するフローチャートである。
【図１５】この発明の実施の形態３による電気負荷の給電制御装置の全体回路図である。
【図１６】この発明の実施の形態３による電気負荷の給電制御装置の一部分の詳細を示す回路図である。
【図１７】この発明の実施の形態３による電気負荷の給電制御装置の電圧監視回路の詳細を示す回路図である。
【図１８】この発明の実施の形態３による電気負荷の給電制御装置の多様な異常発生に対応した識別判定の一覧表を示す説明図である。
【図１９】この発明の実施の形態３による電気負荷の給電制御装置の過電流監視サブルーチンの動作を説明するフローチャートである。
【図２０】この発明の実施の形態３による電気負荷の給電制御装置の電圧監視サブルーチンの動作を説明するフローチャートである。
【図２１】この発明の実施の形態４による電気負荷の給電制御装置の全体回路図である。
【図２２】この発明の実施の形態４による電気負荷の給電制御装置の多様な異常発生に対応した識別判定の一覧表を示す説明図である。
【図２３】この発明の実施の形態４による電気負荷の給電制御装置の過電流監視サブルーチンの動作を説明するフローチャートである。
【図２４】この発明の実施の形態４による電気負荷の給電制御装置の電圧監視サブルーチンの動作を説明するフローチャートである。
【図２５】この発明の実施の形態４による電気負荷の給電制御装置の電圧監視回路の変形例の詳細を示す回路図である。
【図２６】図２５に示す電圧監視回路の電圧比率Ｈの計算例を示す説明図である。
【図２７】図２５に示す電圧監視回路の多様な異常発生に対応した識別判定の一覧表を示す説明図である。
【図２８】図２５に示す電圧監視回路の過電流監視サブルーチンの動作を説明するフローチャートである。
【図２９】図２５に示す電圧監視回路の電圧監視サブルーチンの動作を説明するフローチャートである。
【図３０】この発明の各実施の形態に共通する二重異常の一覧表を示す説明図である。
【図３１】この発明の実施の形態１及び実施の形態２による電気負荷の給電制御装置における電圧監視回路の変形例の詳細を示す回路図である。
【図３２】この発明の実施の形態３及び実施の形態４による電気負荷の給電制御装置における電圧監視回路の変形例の詳細を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
（１）構成の詳細な説明
以下、この発明の実施の形態１による電気負荷の給電制御装置について、その構成を詳細に説明する。図１は、この発明の実施の形態１による電気負荷の給電制御装置の全体回路図である。図１において、給電制御装置１００Ａは、例えば車載バッテリである外部電源１０１から給電され、入力センサ群１０３の動作状態に応動して、電気負荷１０４を含む電気負荷群１０５を駆動制御する制御回路部１２０Ａを主体として構成されている。この実施の形態１においては、給電制御装置１００Ａは、電源スイッチ１０２ａを介して電源電圧Ｖｂが供給される負荷制御回路部と、電源スイッチ１０２ｂを介して給電されて、所定の安定化電圧である制御電圧Ｖｃｃを発生するとともに、外部電源１０１から直接給電されて所定の安定化電圧であるバックアップ電圧Ｖｕｐを発生する定電圧電源１１０とを備えている。制御電圧Ｖｃｃによって動作する制御回路部１２０Ａは、マイクロプロセッサＣＰＵと協働するプログラムメモリＰＭＥＭ、揮発性のＲＡＭメモリＲＭＥＭ、不揮発性のデータメモリＤＭＥＭ、多チャンネルＡＤ変換器ＡＤＣを包含し、ＲＡＭメモリＲＭＥＭの記憶内容は電源スイッチ１０２ｂが開路されても、バックアップ電圧Ｖｕｐによって停電保持されるようになっている。
【００１０】
電気負荷１０４の上流位置に直列接続されている上流側給電開閉素子１５０は、Ｐチャネル型の電界効果型トランジスタであり、これを上流側開閉素子１５０又は給電開閉素子１５０と呼ぶことがある。上流側の意味は、電気負荷１０４よりも外部電源１０１の正極配線に近い側に位置していることを表現し、給電開閉素子の意味は制御回路部１２０Ａが発生する給電指令信号ＤＲ０によって断続制御され、電気負荷１０４に対する平均給電電圧を制御することができる開閉素子であることを表現している。これに対し、後述する実施の形態３の図１５では、下流側給電開閉素子３５０が使用されていて、上流側又は下流側の給電開閉素子１５０、３５０を総称して給電開閉素子Ｘと呼ぶことがある。
【００１１】
電気負荷１０４の下流位置に直列接続されている下流側通電開閉素子１４０は、Ｎチャネル型の電界効果型トランジスタであり、これを下流側開閉素子１４０又は通電開閉素子１４０と呼ぶことがある。下流側の意味は、電気負荷１０４よりも外部電源１０１の負極配線に近い側に位置していることを表現し、通電開閉素子の意味は制御回路部１２０Ａが発生する通電指令信号ＤＲ１によって開閉制御され、電気負荷１０４に対する給電を停止するときには開路し、給電開閉素子が閉路しているときと断続制御を行っている期間では常時閉路している開閉素子であることを表現している。これに対し、後述する実施の形態３の図１５では、上流側通電開閉素子３４０が使用されていて、下流側又は上流側の通電開閉素子１４０、３４０を総称して通電開閉素子Ｙと呼ぶことがある。
【００１２】
上流側給電開閉素子１５０の下流位置にあって、電気負荷１０４と下流側通電開閉素子１４０との直列回路に対して並列接続された下流側転流開閉素子１６０Ａは、上流側給電開閉素子１５０とは逆構造のＮチャネル型の電界効果型トランジスタが使用されている。但し、後述の図９における下流側転流開閉素子１６０Ｂは、上流側給電開閉素子１５０と同一構造のＰチャネル型の電界効果型トランジスタが使用されている。また、後述の図１５における上流側転流開閉素子３６０Ｃは、下流側給電開閉素子３５０と同一構造のＮチャネル型の電界効果型トランジスタが使用されているのに対し、後述の図２１における上流側転流開閉素子３６０Ｄは、下流側給電開閉素子３５０とは逆構造のＰチャネル型の電界効果型トランジスタが使用されている。これ等の下流側又は上流側の転流開閉素子は、転流開閉素子Ｚと総称することがある。
【００１３】
上流側給電開閉素子１５０の更に上流位置には、上流電流検出抵抗１３１が設けられ、その両端電圧は差動増幅回路である上流電流検出回路１３３によって増幅されて、上流電流検出信号ＡＮ１として制御回路部１２０Ａの多チャンネルＡＤ変換器ＡＤＣに入力されるとともに、合成過電流判定記憶回路１３７に入力されている。下流側通電開閉素子１４０と下流側転流開閉素子１６０Ａとの並列接続点の下流位置には、下流電流検出抵抗１３２が設けられ、その両端電圧は差動増幅回路である下流電流検出回路１３４によって増幅されて、下流電流検出信号ＡＮ２として制御回路部１２０Ａの多チャンネルＡＤ変換器ＡＤＣに入力されるとともに、合成過電流判定記憶回路１３７に入力されている。
【００１４】
合成過電流判定記憶回路１３７は、基準電圧発生回路１３８が発生する比較基準電圧Ｖｒｅｆの値と、上流電流検出信号ＡＮ１の値、又は下流電流検出信号ＡＮ２の値とを個別に比較して、いずれかの電流検出信号の値が所定の閾値電流を超過していると、合成過電流検出信号ＯＣＭを発生して制御回路部ｉ１２０Ａに入力する。なお、上流電流検出抵抗１３１と上流電流検出回路１３３は、上流給電開閉素子１５０に内蔵することも可能であるとともに、下流転流開閉素子１６０Ａと下流通電開閉素子１４０とは、それぞれの下流位置に下流電流検出抵抗１３２と下流電流検出回路１３４を内蔵し、各下流電流検出信号ＡＮ２の値を個別に制御回路部１２０Ａや合成過電流判定記憶回路１３７に入力するようにしてもよい。
【００１５】
下流側通電開閉素子１４０は、ゲート素子１３６Ａの出力論理レベルが「Ｈ」のときに、駆動抵抗１４８を介してゲート端子Ｇとソース端子Ｓとの間にゲート電圧が印加されて、上流のドレイン端子Ｄから下流のソース端子Ｓに負荷電流が流れ、ソース端子Ｓとドレイン端子Ｄとの間には寄生ダイオード１４１が接続されている。ゲート素子１３６Ａの出力論理レベルを「Ｌ」にすると、下流側通電開閉素子１４０のドレイン端子Ｄとソース端子Ｓ間の導通は遮断されるが、電気負荷１０４がインダクタンス成分を有する電磁コイルなどの誘導性負荷である場合には、下流側通電開閉素子１４０の開路に伴ってサージ電圧が発生し、ドレイン端子Ｄとゲート端子Ｇとの間に直列接続されたダイオード１４９と第一の定電圧ダイオード１４３を介して駆動抵抗１４８にサージ電流が流入する。
【００１６】
その結果、下流側通電開閉素子１４０が再閉路するとサージ電圧が低下して、再び下流側通電開閉素子１４０が開路するので、下流側通電開閉素子１４０のドレイン端子Ｄとソース端子Ｓ間の電圧は、第一の定電圧ダイオード１４３の動作電圧に対応した所定の一定電圧となるよう負帰還制御が行われ、やがて、電気負荷１０４に流れていた電流が急速に減衰してゼロになる。なお、ダイオード１４９と第一の定電圧ダイオード１４３との接続点と、ソース端子Ｓとの間に反転補助抵抗２４９を接続しておくと、この反転補助抵抗２４９は、誘導サージ電圧発生開始から直列ダイオード１４９に順方向の微小電流を流し、サージ電圧が第一の定電圧ダイオード１４３の動作電圧に達したときに発生する直列ダイオード１４９の反転動作遅れと、これに伴うオーバーシュートの発生を防ぐことにより、下流側通電開閉素子１４０のドレイン／ソース間の耐圧超過を防止する特徴がある。
【００１７】
上流側給電開閉素子１５０は、ゲート回路１５２の出力論理レベルが「Ｌ」のときに、駆動抵抗１５８とゲート抵抗１５７によって分圧されたゲート電圧を発生して、ソース端子Ｓとゲート端子Ｇとの間に印加し、上流のソース端子Ｓから下流のドレイン端子Ｄに負荷電流が流れ、ドレイン端子Ｄとソース端子Ｓとの間には寄生ダイオード１５１が接続されている。ゲート回路１５２の出力論理レベルを「Ｈ」にすると、上流側給電開閉素子１５０のソース端子Ｓとドレイン端子Ｄ間の導通は遮断される。しかし、電気負荷１０４がインダクタンス成分を有する電磁コイルなどの誘導性負荷であって、後述する下流側転流開閉素子１６０Ａが断線異常となっている場合には、上流側給電開閉素子１５０又は下流側通電開閉素子１４０の開路に伴ってサージ電圧が発生し、上流側給電開閉素子１５０のゲート端子Ｇとドレイン端子Ｄとの間に直列接続されたダイオード１５９と第二の定電圧ダイオード１５３を介してゲート抵抗１５７にサージ電流が流入する。
【００１８】
その結果、上流側給電開閉素子１５０が再閉路すると上流側給電開閉素子１５０のソース端子Ｓとドレイン端子Ｄ間のサージ電圧が低下して、再び上流側給電開閉素子１５０が開路するので、上流側給電開閉素子１５０のソース端子Ｓとドレイン端子Ｄ間の電圧は、第二の定電圧ダイオード１５３の動作電圧に対応した所定の一定電圧となるよう負帰還制御が行われ、やがて、電気負荷１０４に流れていた電流が減衰してゼロになる。過電圧判定記憶回路１３９は、下流側転流開閉素子１６０Ａが断線異常であった場合に、ゲート抵抗１５７に発生するサージ電圧を検出してこれを記憶し、過電圧検出信号ＯＶＭを制御回路部１２０Ａに入力するようになっている。制御回路部１２０Ａはこの異常発生を記憶し
て給電指令信号ＤＲ０と通電指令信号ＤＲ１の発生を停止してから、過電圧判定記憶回路１３９をリセットするようになっている。
【００１９】
下流側転流開閉素子１６０Ａは、上流側給電開閉素子１５０と下流側通電開閉素子１４０とが閉路して、電気負荷１０４に流れていた負荷電流が、上流側給電開閉素子１５０を開路したことによって下流側転流開閉素子１６０Ａと下流側通電開閉素子１４０を通じて転流するためのものであり、下流側転流開閉素子１６０Ａは、ゲート回路１６２の出力論理レベルが「Ｈ」のときに、ゲート端子Ｇとソース端子Ｓとの間にゲート電圧が印加されて、上流となるソース端子Ｓから下流となるドレイン端子Ｄに転流負荷電流が流れ、下流側転流開閉素子１６０Ａが閉路するまではソース端子Ｓからドレイン端子Ｄとの間に接続されている寄生ダイオード１６１Ａに転流電流が流れるようになっている。
【００２０】
転流制御回路１７０Ａは、制御回路部1２０Ａが給電指令信号ＤＲ０を発生（論理レベル「Ｈ」）したときに、波形１７２で示した転流指令信号ＦＷをまず論理レベル「Ｌ」として下流側転流開閉素子１６０Ａを先に開路し、続いて波形１７１で示した給電駆動信号ＤＲを論理レベル「Ｈ」として上流側給電開閉素子１５０を閉路するとともに、制御回路部１２０Ａが給電指令信号DR０を停止（論理レベル「Ｌ」）したときには、まずは給電駆動信号ＤＲを論理レベル「Ｌ」として上流側給電開閉素子１５０を開路するとともに、続いて、転流指令信号ＦＷを論理レベル「Ｈ」として下流側転流開閉素子１６０Ａを閉路することによって、下流側転流開閉素子１６０Ａと上流側給電開閉素子１５０とが同時に閉路しないようなタイミングで転流指令信号ＦＷと給電駆動信号ＤＲとを発生するようになっている。
【００２１】
論理和素子であるゲート素子１３５Ａは、制御回路部１２０Ａが出力禁止信号ＩＮＨを発生（論理レベル「Ｈ」）したとき、又は合成過電流判定記憶回路１３７が合成過電流検出信号ＯＣＭを発生（論理レベル「Ｈ」）したときに、ゲート回路１５２とゲート回路１６２に作用して、上流側給電開閉素子１５０と下流側転流開閉素子１６０Ａとを共に開路させるようになっている。また、ゲート素子１３６Ａは制御回路部１２０Ａが通電指令信号ＤＲ１を発生（論理レベル「Ｈ」）したときに、下流側通電開閉素子１４０を閉路駆動するが、合成過電流判定記憶回路１３７が合成過電流検出信号OCMを発生（論理レベル「Ｈ」）したときに、ゲート素子１３６Ａの出力論理レベルを「Ｌ」にして下流側通電開閉素子１４０を開路するようになっている。一方、合成過電流検出信号ＯＣＭを受信した制御回路部１２０Ａは、給電指令信号ＤＲ０と通電指令信号ＤＲ１を停止してから合成過電流判定記憶回路１３７をリセットするようになっている。
【００２２】
なお、合成過電流判定記憶回路１３７が合成過電流検出信号ＯＣＭを発生したときに、点線で示した信号回路によってゲート素子１３５Ａ、１３６Ａを介して全ての開閉素子を強制開路させるハードウエア遮断方式に替わって、点線で示した信号回路を廃止して、合成過電流検出信号ＯＣＭを受信した制御回路部１２０Ａが、このときの上流電流検出信号ＡＮ１と下流電流検出信号ＡＮ２の値を読取記憶してから給電指令信号ＤＲ０と通電指令信号ＤＲ１を停止するとともに、合成過電流判定記憶回路１３７をリセットするソフトウエア遮断方式にすることも可能である。但し、ソフトウエア遮断方式の場合には、過電流異常が発生してから各開閉素子が開路するまでの遅延時間によって各開閉素子が過電流破損しないように、負荷配線の線径を細くして過電流を抑制するとともに、各開閉素子の過電流耐力を高めておく必要がある。
【００２３】
図３で後述する電圧監視回路１８０を構成する第三抵抗１１３と第四抵抗１１４ａ、１１４ｂには、互いに直列接続されて電源電圧Ｖｂが印加され、下流側の第四抵抗１１４ａ、１１４ｂによって構成された第一の分圧回路による分圧電圧は、入力抵抗１１６を介して負荷電圧検出信号Ｖｘｍとして制御回路部１２０Ａ内の多チャンネルＡＤ変換器ＡＤＣに入力されるようになっている。但し、下流側通電開閉素子１４０が開路したときに、電気負荷１０４が発生する高圧サージ電圧が制御回路部１２０Ａに加わらないようにするために、負荷電圧検出信号Ｖｘｍの入力端子はクランプダイオード１１７ａによって定電圧電源１１０の制御電圧Ｖｃｃの出力回路に接続されている。一方、第二の分圧回路を構成する分圧抵抗２１４ａ、２１４ｂには電源電圧Ｖｂが印加され、その分圧電圧は電源電圧検出信号Ｖｂｍとして制御回路部１２０Ａ内の多チャンネルＡＤ変換器ＡＤＣに入力されている。
【００２４】
なお、第一の分圧回路による分圧率［Ｇ０＝抵抗１１４ａ／（抵抗１１４ａ＋抵抗１１４ｂ）］の値と、第二の分圧回路による分圧率［Ｇ０＝抵抗２１４ａ／（抵抗２１４ａ＋抵抗２１４ｂ）］の値とは、相等しくなるように各分圧抵抗が選定されている。従って、第三抵抗１１３と第四抵抗１１４ａ、１１４ｂとによる分圧電圧である可変分圧電圧Ｖｘと、負荷電圧検出信号Ｖｘｍとの関係は、［Ｖｘｍ＝Ｇ０×Ｖｘ］となり、電源電圧Ｖｂと電源電圧検出信号Ｖｂｍとの関係は、［Ｖｂｍ＝Ｇ０×Ｖｂ］となっているので、電圧比率［Ｇ＝Ｖｘ／Ｖｂ＝Ｖｘｍ／Ｖｂｍ］の関係が成立している。第一抵抗１１１の一端は、第三抵抗１１３と第四抵抗１１４ａ、１１４ｂの接続点に接続され、他端は電気負荷１０４と下流側通電開閉素子１４０との接続点に接続されている。また、第二抵抗１１２は上流側給電開閉素子１５０と上流電流検出抵抗１３１との直列回路に対して並列接続されている。
【００２５】
従って、上流側給電開閉素子１５０と下流側通電開閉素子１４０とが開路しているときには、第一抵抗１１１と電気負荷１０４と第二抵抗１１２との直列回路は第三抵抗１１３に並列接続されていることになる。なお、電気負荷１０４の抵抗値は、第一抵抗１１１から第四抵抗１１４ａ、１１４ｂに至る各抵抗に比べて圧倒的に小さな値となっているので、これを無視してもよいが、電気負荷１０４が断線したときには第三抵抗１１３に対する並列回路は遮断されることになる。電気負荷１０４の非断線状態において、上流側給電開閉素子１５０のみが閉路すると第二抵抗１１２が短絡され、第三抵抗１１３には低抵抗の電気負荷１０４を介して第一抵抗１１１のみが並列接続されることになる。次に、下流側通電開閉素子１４０のみが閉路した場合には、第一抵抗１１１は第四抵抗１１４ａ、１１４ｂに対して並列接続され、この状態は上流側給電開閉素子１５０が閉路しても変化しないことになる。
【００２６】
従って、第三抵抗１１３と第四抵抗１１４ａ、１１４ｂとの接続点における可変分圧電圧Ｖｘを監視することによって上流側給電開閉素子１５０と下流側通電開閉素子１４０とが制御回路部１２０Ａの指令とおりに開閉しているのかどうか、あるいは開閉素子の断線や短絡、電気負荷１０４の断線の有無などを識別判定することができるように構成されている。なお、後述する図２５で示された電圧監視回路１９０を使用した場合には、第三抵抗１１３と第四抵抗１１４ａ、１１４ｂとの接続点と、電気負荷１０４の上流端子との間に接続された第五抵抗１１５を更に備え、この第五抵抗１１５は、上流側給電開閉素子１５０が閉路されたときに、第三抵抗１１３と並列接続されるようになっている。これにより、後述する基本型の電圧検出回路１８０によれば４段階の電圧比率Ｇが検出され、後述する細分化された電圧検出回路１９０によれば５段階の電圧比率Ｈが得られるようになっている。
【００２７】
（２）作用・動作の詳細な説明
次に、図１のとおり構成されたこの発明の実施の形態１による電気負荷の給電制御装置について、その作用・動作を詳細に説明する。先ず図１において、電源スイッチ１０２ａ、１０２ｂが閉路されて制御回路部１２０Ａが動作を開始すると、マイクロプロセッサＣＰＵは入力センサ群１０３の動作状態と、プログラムメモリＰＭＥＭの内容に応動して電気負荷群１０５を駆動制御し、電気負荷群１０５の中の複数の電気負荷の一つである電気負荷１０４に対して給電指令信号ＤＲ０と通電指令信号ＤＲ１を発生する。その指令タイミングと各部の動作は図２の動作説明用のタイムチャートに示すとおりである。
【００２８】
図２は、この発明の実施の形態１による電気負荷の給電制御装置の動作説明用のタイムチャートである。図２の（Ａ）は給電指令信号ＤＲ０の時間的変化を示し、入力センサ群１０３の動作状態に応動して決定される時刻ｔ１において、論理レベル「Ｈ」となって給電開閉素子Ｘを閉路駆動（図の波形では谷から山へ変化）し、時刻ｔ２において断続動作が開始し、やがて時刻ｔ３において、論理レベル「Ｌ」となって給電開閉素子Ｘを消勢開路するとともに、再び入力センサ群１０３の動作状態に応動して決定される所定の開路期間をおいて同様の動作が繰り返され、時刻ｔｎにおいてｎ回目の閉路駆動が開始することを示している。図２の（Ｂ）は、転流開閉素子Ｚの開閉状態の時間的変化を示しており、転流開閉素子Ｚは給電開閉素子Ｘが閉路から開路に変化してから所定の遅延時間をおいて閉路して、図の波形では谷から山に変化している。また、転流開閉素子Ｚは、給電指令信号ＤＲ０が論理レベル「Ｈ」に変化すると直ちに開路され、所定の遅延時間をおいて給電開閉素子Ｘが閉路するようになっている。
【００２９】
図２の（Ｃ）は、通電指令信号ＤＲ１の時間的変化を示し、時刻ｔ1において論理レベル「Ｈ」となって通電開閉素子Ｙを閉路駆動し、時刻ｔ３において論理レベル「Ｌ」となって通電開閉素子Ｙを消勢開路するとともに、所定の開路期間をおいて同様の動作が繰り返され、時刻ｔｎにおいてｎ回目の閉路駆動が開始することを示している。従って、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間では、電気負荷１０４には電源電圧Ｖｂが連続的に印加されて速やかに負荷電流が上昇し、目標電流に到達するか、又は目標電流を超過したと推定される時刻ｔ２以降においては、電源電圧Ｖｂに反比例し給電デューティ（給電時間／断続周期）で給電開閉素子Ｘを断続駆動して所定の平均保持電圧を維持するようになっている。図２の（Ｄ）は、給電開閉素子Ｘと転流回路素子Ｚに対する出力禁止信号ＩＮＨの時間的変化を示し、通電開閉素子Ｙの閉路期間である時刻ｔ１から時刻ｔ３において論理レベル「Ｌ」となって禁止状態が解除され、通電開閉素子Ｙが開路されている期間では論理レベル「Ｈ」となって禁止状態となっていることを示している。
【００３０】
図２の（Ｅ）は異常判定の状況を示しており、時刻ｔ１、時刻ｔ２、時刻ｔ３の直後における第一期間Ｔ１、第二期間Ｔ２、第三期間Ｔ３において、制御回路部１２０Ａが異常判定を行うとともに、過電流異常が発生していなかった場合の第一期間Ｔ１と第三期間Ｔ３において、電源電圧検出信号Ｖｂｍと負荷電圧検出信号Ｖｘｍの値を読込んで、電圧比率Ｖｘｍ／Ｖｂｍを算出するタイミングを示している。但し、後述の実施の形態４の場合には、第三期間Ｔ３に続く第四期間Ｔ４においても、上流側開閉素子を閉路し、下流側開閉素子を開路した状態で電源電圧検出信号Ｖｂｍと負荷電圧検出信号Ｖｘｍの値を読込んで、電圧比率Ｖｘｍ／Ｖｂｍを算出するようになっている。図２の（Ｆ）はリセットパルスＰＬＳの時間的変化を示し、時刻ｔ１においてリセットパルスＰＬＳを発生して、合成過電流判定記憶回路１３７と、過電圧判定記憶回路１３９の記憶内容をリセットしておくタイミングを示している。図２の（Ｇ）は、合成過電流検出信号ＯＣＭの発生タイミングの一例を示しており、例えば時刻ｔ１の直後、又は時刻ｔ２の直後において発生する。合成過電流検出信号ＯＣＭが発生すると、図２の（Ｅ）の第一期間Ｔ１をおいて図２の（Ｄ）の出力禁止信号ＩＮＨが発生するか、図２の（Ｅ）の第一期間Ｔ２をおいて図２の（Ｄ）の出力禁止信号ＩＮＨが発生している。図２の（Ｈ）は、過電圧検出信号ＶＣＭの発生タイミングの一例を示しており、例えば時刻ｔ２の直後において発生する。
【００３１】
次に、図１における電圧監視回路１８０の詳細について説明する。図３は、この発明の実施の形態１による電気負荷の給電制御装置における電圧監視回路の詳細を示す回路図である。図３において、接点Ｘは上流側給電開閉素子１５０を接点回路になぞらえた模式図であり、接点Ｙは下流側通電開閉素子１４０を接点回路になぞらえた模式図であり、接点Ｚは下流側転流開閉素子１６０Ａを接点回路になぞらえた模式図であるが、後述する図９で示す実施の形態２の場合には接点Ｚは下流側転流開閉素子１６０Ｂを接点回路になぞらえた模式図となっている。また、図１において前述した第一抵抗１１１の抵抗値はＲ１、第二抵抗１１２の抵抗値はＲ２、第三抵抗１１３の抵抗値はＲ３、第四抵抗１１４ａ、１１４ｂの直列合成抵抗値はＲ４で示され、電気負荷１０４の抵抗値Ｒ０は、［Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４＞＞Ｒ０≒０］の関係となっている。更に、符号ＯＣ１は上流電流検出抵抗１３１の模式図、符号ＯＣ２は下流電流検出抵抗１３２の模式図であって、各電流検出抵抗の抵抗値は電気負荷１０４の抵抗値Ｒ０に比べて無視できるレベルの微小抵抗値となっている。
【００３２】
符号Ｅ１は電気負荷１０４の負側配線が外部電源１０１の正極配線と混触する負線天絡の経路を示し、符号Ｅ２は電気負荷１０４の正側配線が外部電源１０１の負極配線と混触する正線地絡の経路を示し、符号Ｅ３は電気負荷１０４の正側配線が外部電源１０１の正極配線と混触する正線天絡の経路を示し、符号Ｅ４は電気負荷１０４の正側配線と負側配線が短絡するか、又は電気負荷の内部短絡を総称する負荷短絡の経路を示し、符号Ｅ５は電気負荷１０４の負側配線が外部電源１０１の負極配線と混触する負線地絡の経路を示し、符号Ｅ６は電気負荷１０４の正側配線又は負側配線又は電気負荷１０４の内部断線を総称する負荷断線の一例部位を示している。ここで、上流電流検出抵抗１３１と下流電流検出抵抗１３２の役割について概要を説明しておくと、例えば上流異常として、上流接点Ｘが短絡異常である場合と正線天絡Ｅ３が発生した場合とでは、ともに第二抵抗１１２が短絡されるだけであるから、可変分圧電圧Ｖｘには変化がなくて、このままでは識別できないことになる。
【００３３】
しかし、上流接点Ｘの短絡異常である場合には、上流電流検出抵抗１３１による負荷電流の測定が可能であって、その値は下流電流検出抵抗１３２による負荷電流の測定値と一致することになるのに対し、正線天絡Ｅ３の場合には、上流電流検出抵抗１３１による負荷電流の測定が行えず、その値は下流電流検出抵抗１３２による負荷電流の測定値未満の値となることによって識別が可能となる。また、下流異常として、下流接点Ｙの短絡異常と負線地絡Ｅ５との関係も同様であり、上流側と下流側の負荷電流の測定値の大小関係によって識別することができる。また、負荷短絡Ｅ４の場合には、上流側と下流側の負荷電流の測定値がともに過大となることによって判定される。
【００３４】
次に、図３における電圧比率Ｇの計算例である図４について説明する。図４は、この発明の実施の形態１による電気負荷の給電制御装置における電圧監視回路の電圧比率Ｇの計算例を示す説明図である。図４において、第一抵抗１１１の抵抗値［Ｒ１＝４．７ｋΩ］、第二抵抗１１２の抵抗値Ｒ［Ｒ２＝４７ｋΩ］、第三抵抗１１３の抵抗値［Ｒ３＝１２０ｋΩ］、第四抵抗１１４ａ、１１４ｂの直列合成抵抗［Ｒ４＝４７ｋΩ］とした場合、電圧比率［Ｇ＝Ｖｘ／Ｖｂ］の値は次のとおり算出される。図４の（Ａ）は、上流接点と下流接点とがともに閉路している第一レベルの場合であって、負荷断線の有無にかかわらず電圧比率［Ｇ１＝０．０３４］となる。図４の（Ｂ）は、上流接点は開路又は閉路のどちらでもよいが、下流接点は開路し、しかも負荷断線となっている第二レベルの場合であって、電圧比率［Ｇ２＝０．２８］となる。図４の（Ｃ）は、上流接点と下流接点とがともに開路し、負荷断線していない第三レベルの場合であって、電圧比率［Ｇ３＝０．５７］となる。図４の（Ｄ）は、上流接点が閉路し、下流接点が開路し、負荷断線していない第四レベルの場合であって、電圧比率［Ｇ４＝０．９１］となる。
【００３５】
次に、図１に示すこの発明の実施の形態１による電気負荷の給電制御装置の、多様な異常発生に対応した識別判定の一覧表について説明する。図５は、この発明の実施の形態１による電気負荷の給電制御装置における多様な異常発生に対応した識別判定の一覧表を示す説明図である。図５において、上段４行の左半分は、給電開閉素子Ｘと転流開閉素子Ｚと通電開閉素子Ｙに対する指令状態を示し、図２の第一期間Ｔ１では、給電開閉素子Ｘは閉路指令、転流開閉素子Ｚは開路指令、通電開閉素子Ｙは閉路指令となっていることを示している。また、図２の第二期間Ｔ２では給電開閉素子Ｘは開路指令、転流開閉素子Ｚは閉路指令、通電開閉素子Ｙは閉路指令となっていることを示している。また、図２の第三期間Ｔ３では給電開閉素子Ｘと転流開閉素子Ｚと通電開閉素子Ｙとは、全て開路指令となっていることを示している。
【００３６】
上段４行右半分の備考欄で記載されているＬＡＮ１とＬＡＮ２は、過電流異常が発生したときの上流電流の記憶値と下流電流の記憶値であって、［ＬＡＮ１＞ＬＡＮ２＝０］であれば上流電流検出抵抗１３１側のみに過電流が流れ、下流電流検出抵抗１３２側には過電流が流れていないことを意味し、この状態を以下の表中ではＯＣ１と記載している。また、［ＬＡＮ２＞ＬＡＮ１＝０］であれば下流電流検出抵抗１３２側のみに過電流が流れ、上流電流検出抵抗１３１側には過電流が流れていないことを意味し、この状態を以下の表中ではＯＣ２と記載している。更に、［ＬＡＮ１＝ＬＡＮ２＞０］であれば、上流電流検出抵抗１３１及び下流電流検出抵抗１３２の両方に過電流が流れていることを意味し、この状態を以下の表中ではＯＣ１２と記載している。
【００３７】
なお、制御回路部１２０Ａに電流検出機能をもたせるかどうかは、どこまで異常判定区分を細分化するかの意向によって変化するものであり、図５の右半分の中の左側は電流検出機能を持たない場合の異常判定を示し、図５の右半分の中の右側は電流検出機能を持たせた場合の異常判定を示している。図５の中段部では、過電流異常の発生要因となる正線地絡／下流Ｚ短絡、負線天絡、負荷短絡、正線天絡／上流Ｘ短絡、二重故障の５大区分、又は正線地絡と下流Ｚ短絡、正線天絡と上流Ｘ短絡を分離した詳細７区分について、どのようにして合成過電流検出信号ＯＣＭと電圧比率Ｇの値を組合わせて異常発生内容の識別判定を行うのかを示している。
【００３８】
図５の下段部では、過電流異常が発生しなかった場合の正常/異常判定区分となる、正常／上流Ｘ断線、負線地絡／下流Ｙ短絡、負荷断線、下流Ｙ断線、下流Ｚ断線の５大区分、又は正常と上流Ｘ断線、負線地絡と下流Ｙ短絡を分離した詳細７区分について、どのようにして電圧比率Ｇの値だけで異常発生内容の識別判定を行うのかを示している。図５で一覧図示された異常発生内容の識別判定に関する具体的な方法は、図６〜８のフローチャートによって詳細に説明するが、いずれの場合も複数種類の異常が同時に発生する多重異常については論及していない。
【００３９】
しかし、上流及び下流開閉素子が開路指令である第三期間Ｔ３において過電流異常が発生する二重異常や、過電流ではないが所定の負荷電流が流れ続ける上下短絡異常については図３０によって後述する。また、過電流が流れる二重異常や、所定電流が流れる上下短絡異常には該当しないその他の多重異常が発生した場合には、その発生要因は特定できないが、ここで取り上げられた様々な異常発生要因のどれかで代表されて異常検出が行われるようになっている。例えば、図３において、負荷断線異常Ｅ６が発生していない状態で、下流側開閉素子１４０Ｙの短絡異常と、負線地絡異常Ｅ５とは並列的関係にあるため電圧監視回路１８０に与える影響は同一であり、これを識別するためには下流電流検出信号ＡＮ２の有無を判定する必要がある。
【００４０】
しかし、仮に下流電流検出信号ＡＮ２がゼロであることから負線地絡異常Ｅ５であると判別したとしても、下流側開閉素子１４０Ｙの短絡異常と、負線地絡異常Ｅ５とが同時に発生しているかもしれないことになる。負線地絡異常Ｅ５が発生している疑いがあるという表現は、負線地絡異常Ｅ５であるか、又は下流側開閉素子１４０Ｙの短絡異常であるか、又は下流側開閉素子１４０Ｙの短絡異常と負線地絡異常Ｅ５とが同時に発生しているのかもしれないという可能性を含んでいることを意味している。同様に、上流側開閉素子１５０Ｘの短絡異常と正線天絡異常Ｅ３との関係や、転流開閉素子１６０Ａの短絡異常と正線地絡異常Ｅ２との関係は並列的関係にあるので、確定できない疑いが残されている。
【００４１】
次に、図１に示すこの発明の実施の形態１による電気負荷の給電制御装置の異常判定動作について説明する。図６は、この発明の実施の形態１による電気負荷の給電制御装置に於ける電圧監視回路の異常判定動作を説明するフローチャート、図７は、図６における過電流監視サブルーチンの動作を説明するフローチャート、図８は、図６における電圧監視サブルーチンの動作を説明するフローチャートである。なお、図６については、全ての実施の形態において適用される基本フローとなっている。図６において、ステップ６００は制御回路部内のマイクロプロセッサＣＰＵが、異常判定動作を開始するステップ、ステップ６１０は動作終了ステップであるが、ステップ６００からステップ６１０間の制御フローは、例えば１０［ｍｓｅｃ］以下の周期で繰り返して実行されるようになっている。動作開始ステップ６００に続くステップ６０１は、後述のステップ６０９において、複数回の異常判定の結果として多数決判定によって異常発生が確定記憶されたかどうかを判定し、確定記憶されておればＹＥＳの判定を行ってステップ６１１ａへ移行し、確定記憶されていなければＮＯの判定を行ってステップ６０２ａへ移行する判定ステップである。
【００４２】
ステップ６０２ａは、現在時刻が第一期間Ｔ１、第二期間Ｔ２、第三期間Ｔ３、第四期間Ｔ４のどれかに該当しているかどうかを判定し、該当期間外であれなＮＯの判定を行って動作終了ステップ６１０へ移行し、該当時刻であればＹＥＳの判定を行ってステップ６０２ｂへ移行する判定ステップである。ステップ６０２ｂは、第一期間Ｔ１の開始時期においてリセットパルスＲＳＴを発生して、合成過電流判定記憶回路１３７（実施の形態２、３では上流・下流過電流判定記憶回路）と、過電圧判定記憶回路１３９の記憶内容をリセットしてステップ６０３へ移行するステップである。ステップ６０３は、異常判定時期が第一期間Ｔ１から第四期間Ｔ４の中のどの期間であるかを判定し、第三期間Ｔ３又は第四期間Ｔ４であればＹＥＳの判定を行ってステップ６０４ｂへ移行し、第一期間Ｔ１又は第二期間Ｔ２であればステップブロック６０４ａへ移行する判定ステップであり、第四期間Ｔ４は実施の形態４においてのみ適用されるようになっている。ステップブロック６０４ａは、第一の異常判定手段となるものであり、過電流異常の発生の有無を判定し、過電流異常が発生していなければ第一期間における電圧比率Ｇの算出を行ってからステップ６０２ａへ復帰するサブルーチンプログラムとなっており、その詳細は実施の形態１では図７、実施の形態２では図１３、実施の形態３では図１９、実施の形態４では図２３と図２８で示されている。
【００４３】
ステップ６０４ｂは、第三期間Ｔ３期間において過電流異常が発生して、合成過電流検出信号ＯＣＭ（実施の形態２、３では上流、下流過電流検出信号ＯＣ１、ＯＣ２）が発生したかどうかを判定し、異常発生であればＹＥＳの判定を行ってステップ６１１ｂへ移行し、過電流異常が発生していなければＮＯの判定を行ってステップブロック６０４ｃへ移行する二重異常判定手段となる判定ステップである。ステップブロック６０４ｃは、第二の異常判定手段となるものであり、第三期間Ｔ３及び第四期間Ｔ４に於ける電圧比率Ｇを算出するとともに、ステップブロック６０４ａにおいて第一期間Ｔ１における電圧比率Ｇが算出されていた場合には、その値も参照しながら異常発生要因を総合的に判定してステップ６０５ａへ移行するサブルーチンプログラムとなっており、その詳細は実施の形態１では図８、実施の形態２では図１４、実施の形態３では図２０、実施の形態４では図２４と図２９で示されている。ステップ６０５ａは、ステップブロック６０４ａとステップブロック６０４ｃの中で何らかの異常が発生していたかどうかを判定し、異常発生しておればＹＥＳの判定を行ってステップ６０６ａへ移行し、異常発生していなければＮＯの判定を行ってステップ６０５ｂへ移行する判定ステップである。ステップ６０５ｂは、後述のステップ６０６ｂによって計数される異常判定回数が「１」以上で所定回数ｎ未満であれば計数動作中としてＹＥＳの判定を行ってステップ６０６ａへ移行し、異常判定回数が「０」であればＮＯの判定を行って動作終了ステップ６１０へ移行する判定ステップである。
【００４４】
従って、ステップブロック６０４ａとステップブロック６０４ｃの中で何の異常も検知できない正常状態が持続しているときには、動作開始ステップ６００からステップ６０１、ステップ６０２ａ、ステップ６０２ｂ、ステップ６０３、ステップブロック６０４ａ、ステップ６０２ａ、ステップ６０２ｂ、ステップ６０３、ステップブロック６０４ａ、ステップ６０２ａ、ステップ６０２ｂ、ステップ６０３、ステップ６０４ｂ、ステップブロック６０４ｃ、ステップ６０５ａ、ステップ６０５ｂを経て動作終了ステップ６１０へ移行し、再び動作開始ステップ６００へ移行して同じ制御動作を繰り返すことになる。ステップ６０６ａは、今回の第三期間Ｔ３の判定が終了したかどうか（第四期間Ｔ４を有する場合には第三期間Ｔ３に続く第四期間Ｔ４の判定を終了したかどうか）によって、終了であればＹＥＳの判定を行ってステップ６０６ｂへ移行し、終了していなければ動作終了ステップ６１０へ移行する判定ステップである。ステップ６０６ｂは、判定回数を計数するカウンタに「１」を加算してからステップ６０７ａへ移行するステップである。
【００４５】
ステップ６０７ａは、ステップ６０６ｂで計数された判定回数が「１」であるときにＹＥＳの判定を行ってステップ６０８ａへ移行し、判定回数が「２」以上であるときにはＮＯの判定を行ってステップ６０７ｂへ移行する判定ステップである。ステップ６０８ａは、後述の図７のステップ７０９で記憶された判定結果と図８のステップ８３８で記憶された判定結果をまとめて、初回の総合判定結果として記憶するとともに、ステップ７０９とステップ８３８による記憶内容を消去してから動作終了ステップ６１０へ移行するステップである。ステップ６０７ｂは、ステップ６０６ｂで計数された判定回数が「２」であるときにＹＥＳの判定を行ってステップ６０８ｂへ移行し、判定回数が「３」以上であるときにはＮＯの判定を行って次の回数判定ステップへ移行する判定ステップである。ステップ６０８ｂは、初回のステップ６０８ａと同様に、２回目の総合判定結果を記憶し、ステップ７０９とステップ８３８による記憶内容を消去してから動作終了ステップ６１０へ移行するステップである。ステップ６０８ｎは、初回のステップ６０８ａと同様に、ｎ回目の総合判定結果を記憶し、ステップ７０９とステップ８３８による記憶内容を消去してからステップ６０９へ移行するステップである。
【００４６】
ステップ６０９は、ステップ６０８ａからステップ６０８ｎによって記憶された異常判定内容の多数決判定を行って、もしも異常発生回数が正常回数を超過しておればその異常発生内容を確定記憶し、正常回数が多ければ正常結果を記憶し、ステップ６０６ｂで計数されていた判定回数をリセットしてから動作終了ステップ６１０へ移行するステップである。なお、ステップ６０８ａによる判定記憶内容は必ず何らかの異常判定結果を記憶していることになるが、ステップ６０８ｂからステップ６０８ｎにおいては、ステップ６０５ａの判定結果がＮＯであった場合を含んでいるので、ノイズ誤動作などにより偶然に発生した異常であれば、多数決判定によって無視されるようになっている。
【００４７】
第一の異常判定手段となるステップブロック６０４ａと、第二の異常判定手段となるステップブロック６０４ｃの異常判定結果に基づいて、ステップ６０９によって異常発生が確定したときに、ステップ６０１を介して実行されるステップ６１１ａは、給電指令信号ＤＲ０や通電指令信号ＤＲ１を停止するとともに、出力禁止信号ＩＮＨを発生する出力停止処理、或いは異常報知、或いは異常発生情報を記憶する異常処理手段となるステップである。二重異常判定手段となるステップ６０４ｂがＹＥＳの判定を行ったときに実行されるステップ６１１ｂは、上流及び下流の開閉素子に対して開路指令を与えているにも関わらず、依然として過電流異常が発生している状態に対応した二重異常処理手段となるものであり、給電制御装置１００Ａの負荷回路が、例えば電源リレーの出力接点である電源スイッチ１０２ａを介して給電されている場合であれば、この電源リレーの付勢を停止指令信号を送信するとともに、二重異常発生情報を記憶しておくステップである。
【００４８】
図６のステップブロック６０４ａの詳細を示す図７において、ステップ７００は図６のステップ６０３がＮＯの判定を行ったときに動作開始するサブルーチンプログラムの開始ステップである。ステップ７０１ａは、異常判定時期が第一期間Ｔ１であるか第二期間Ｔ２であるかを判定し、第一期間Ｔ１であればステップ７０１ｂへ移行し、第二期間Ｔ２であればステップ７０１ｃへ移行する判定ステップである。ステップ７０１ｂは、合成過電流検出信号ＯＣＭが発生したかどうかを判定し、発生すればＹＥＳの判定を行ってステップ７０３ａへ移行し、発生していなければＮＯの判定を行ってステップ７０２へ移行する判定ステップである。ステップ７０２は、電源電圧検出信号Ｖｂｍと負荷電圧検出信号Ｖｘｍの値を読出して、第一期間Ｔ１に於ける電圧比率［Ｇ＝Ｖｘｍ／Ｖｂｍ］を算出記憶してステップ７０３ｃへ移行する第一期比率演算手段となるステップである。ステップ７０３ｃは、第一期間Ｔ１の終了直前において、正常動作している上流電流検出信号ＡＮ１の値と、下流電流検出信号ＡＮ２の値を読み出して、大小関係を比較記憶してからステップ７０９へ移行するステップである。
【００４９】
ステップ７０３ａは、図１の点線回路を削除したソフトウエア遮断方式の場合に有効となるものであり、合成過電流検出信号ＯＣＭが発生した時点における上流電流検出信号ＡＮ１の値と、下流電流検出信号ＡＮ２の値を上流電流検出記憶信号ＬＡＮ１と、下流電流検出記憶信号ＬＡＮ２として記憶して、その大小関係を比較してステップ７０４ａへ移行するステップである。ステップ７０４ａは、給電指令信号ＤＲ０と通電指令信号ＤＲ１を停止し、出力禁止信号ＩＮＨを発生して、上流、下流、転流の全ての開閉素子を強制開路してステップ８３１へ移行するステップである。ステップ８３１は、電源電圧検出信号Ｖｂｍと負荷電圧検出信号Ｖｘｍの値を読出して、電圧比率［Ｇ＝Ｖｘｍ／Ｖｂｍ］を算出記憶してステップ７１６へ移行するステップであるが、ここではステップ７０４ａによって既に第三期間Ｔ３に飛越し移行しているので、実態としては第三期比率演算手段に相当するものとなっている。
【００５０】
ステップ７１６は、ステップ８３１で算出された電圧比率Ｇが第一レベルＧ１であったかどうかを判定し、第一レベルＧ１であればＹＥＳの判定を行ってステップ７１７ａへ移行し、第三レベルＧ３又は第四レベルＧ４であればＮＯの判定を行ってステップ７１８ａへ移行する判定ステップである。ステップ７１７ａは、ステップ７０３ａにおいて上流電流検出記憶信号ＬＡＮ１と、下流電流検出記憶信号ＬＡＮ２の大小判定を行っている場合に適用され、［ＬＡＮ１＞ＬＡＮ２］であればＹＥＳの判定を行ってステップ７１７ｂへ移行し、［ＬＡＮ１＝ＬＡＮ２＞０］であればＮＯの判定を行ってステップ７１７ｃへ移行する判定ステップである。ステップ７１７ｂでは正線地絡異常が記憶され、ステップ７１７ｃでは下流側転流開閉素子１６０Ａの短絡異常が記憶されてステップ７０９へ移行するが、ステップ７０３ａにおいて上流電流検出記憶信号ＬＡＮ１と、下流電流検出記憶信号ＬＡＮ２の大小判定を行っていない場合には、ステップ７１６の判定がＹＥＳであれば、正線地絡異常又は下流側転流開閉素子１６０Ａの短絡異常のいずれかであるとして記憶されるようになっている。
【００５１】
ステップ７１８ａは、ステップ８３１で算出された電圧比率Ｇが第三レベルＧ３であったか、第四レベルＧ４であったかどうかを判定し、第四レベルＧ４であればＹＥＳの判定を行ってステップ７１８ｂへ移行し、第三レベルＧ３であればＮＯの判定を行ってステップ７１８ｃへ移行する判定ステップである。ステップ７１８ｂでは負線天絡異常が記憶され、ステップ７１８ｃでは負荷短絡異常が記憶されてステップ７０９へ移行する。なお、ステップ８３１からステップ７１８ｃに至る一連のステップブロック７１９は閉路異常判定手段となるものであり、給電指令信号ＤＲ０と通電指令信号ＤＲ１がともに閉路駆動である第一期間Ｔ１において、過電流異常が発生した場合において、給電指令信号ＤＲ０と通電指令信号ＤＲ１を停止して、第三期間Ｔ３へ飛越し移行した状態において、過電流異常の発生要因を判定するようになっている。
【００５２】
ステップ７０１ｃは、第二期間Ｔ２において合成過電流検出信号ＯＣＭが発生したかどうかを判定し、発生すればＹＥＳの判定を行ってステップ７０３ｂへ移行し、発生していなければＮＯの判定を行ってステップ７０９へ移行する判定ステップである。ステップ７０３ｂは、図１の点線回路を削除したソフトウエア遮断方式の場合に有効となるものであり、合成過電流検出信号ＯＣＭが発生した時点における上流電流検出信号ＡＮ１の値と、下流電流検出信号ＡＮ２の値を上流電流検出記憶信号ＬＡＮ１と、下流電流検出記憶信号ＬＡＮ２として記憶して、その大小関係を比較してステップ７０４ｂへ移行するステップである。ステップ７０４ｂは、給電指令信号ＤＲ０と通電指令信号ＤＲ１を停止し、出力禁止信号ＩＮＨを発生して、上流、下流、転流の全ての開閉素子を強制開路してステップ７２５へ移行するステップである。
【００５３】
ステップ７２５は、過電圧判定記憶回路１３９が過電圧検出信号ＯＶＭを発生したかどうかを監視して、過電圧発生であればＹＥＳの判定を行ってステップ７２６へ移行し、過電圧が発生していなければＮＯの判定を行ってステップ７２７ａへ移行する判定ステップである。ステップ７２６では、下流側転流開閉素子１６０Ａの断線異常が発生したことを記憶してステップ７０９へ移行する。ステップ７２７ａは、ステップ７０３ｂにおいて上流電流検出記憶信号ＬＡＮ１と、下流電流検出記憶信号ＬＡＮ２の大小判定を行っている場合に適用され、［ＬＡＮ１＜ＬＡＮ２］であればＹＥＳの判定を行ってステップ７２７ｂへ移行し、［ＬＡＮ１＝ＬＡＮ２＞０］であればＮＯの判定を行ってステップ７２７ｃへ移行する判定ステップである。
【００５４】
ステップ７２７ｂでは正線天絡異常が記憶され、ステップ７２７ｃでは上流側給電開閉素子１５０の短絡異常が記憶されてステップ７０９へ移行するが、ステップ７０３ｂにおいて上流電流検出記憶信号ＬＡＮ１と、下流電流検出記憶信号ＬＡＮ２の大小判定を行っていない場合には、ステップ７２５の判定がＮＯであれば、正線天絡異常又は上流側給電開閉素子１５０の短絡異常として記憶されるようになっている。なお、ステップ７２５からステップ７２７ｃに至る一連のステップブロック７２９は閉路異常判定手段となるものであり、給電指令信号ＤＲ０は開路指令、通電指令信号ＤＲ１は閉路指令で、転流開閉素子Ｚには閉路指令が与えられている第一期間Ｔ２において、過電流異常が発生した場合において、給電指令信号ＤＲ０と通電指令信号ＤＲ１を停止して、第三期間Ｔ３へ移行してから、過電流異常の発生要因を判定するようになっている。ステップ７０９は、ステップ７１７ｂ、ステップ７１７ｃ、ステップ７１８ｂ、ステップ７１８ｃ、ステップ７２７ｂ、ステップ７２７ｃ、ステップ７２６で記憶された異常要因別の判定結果をまとめて、サブルーチン終了ステップ７１０へ移行するステップであり、サブルーチン終了ステップ７１０に続いて、図６のステップ６０２ａへ移行するようになっている。
【００５５】
図６のステップブロック６０４ｃの詳細を示す図８において、ステップ８００は図６のステップ６０４ｂがＮＯの判定を行ったときに動作開始するサブルーチンプログラムの開始ステップである。続くステップ８３１は、電源電圧検出信号Ｖｂｍと負荷電圧検出信号Ｖｘｍの値を読出して、第三期間Ｔ３に於ける電圧比率［Ｇ＝Ｖｘｍ／Ｖｂｍ］を算出記憶してから、ステップ８３２ａへ移行する第三期比率演算手段となるステップであるが、前述のステップブロック７１９の中で既に電圧比率Ｇが算出されている場合には、その結果を読出しし、第一期間Ｔ１において過電流異常が発生しないで、第二期間Ｔ２を経由して第三期間Ｔ３に至った場合には、ここで初めて第三期間Ｔ３に於ける電圧比率が算出されることになる。ステップ８３２ａは、ステップ８３１で算出された電圧比率Ｇが第一レベルＧ1であったかどうかを判定し、第一レベルＧ1であればＹＥＳの判定を行ってステップ８３２ｂへ移行し、第一レベルＧ１でなければＮＯの判定を行ってステップ８３３ａへ移行する判定ステップである。ステップ８３２ｂは、図７のステップ７０３ｃにおいて上流電流検出記憶信号ＡＮ１と、下流電流検出記憶信号ＡＮ２の大小判定を行っている場合に適用され、［ＡＮ１＞ＡＮ２＝０］であればＹＥＳの判定を行ってステップ８３２ｃへ移行し、［ＡＮ１＝ＡＮ２＞０］であればＮＯの判定を行ってステップ８３２ｄへ移行する判定ステップである。
【００５６】
ステップ８３２ｃでは負線地絡異常を記憶し、ステップ８３２ｄでは下流側通電開閉素子１４０の短絡異常を記憶してからステップ８３８へ移行する。なお、図７のステップ７０３ｃにおいて上流電流検出記憶信号ＡＮ１と、下流電流検出記憶信号ＡＮ２の大小判定を行っていない場合には、ステップ８３２ａがＹＥＳの判定を行ったことによって、負線地絡異常又は下流側通電開閉素子１４０の短絡異常を記憶してステップ８３８へ移行することになる。ステップ８３３ａは、ステップ８３１で算出された電圧比率Ｇが第二レベルＧ２であったかどうかを判定し、第二レベルＧ２であればＹＥＳの判定を行ってステップ８３３ｂへ移行し、第二レベルＧ２でなければＮＯの判定を行ってステップ８３４へ移行する判定ステップである。ステップ８３３ｂでは負荷断線異常の判定結果を記憶してステップ８３８へ移行する。ステップ８３４は、ステップ８３１で算出された電圧比率Ｇが第三レベルＧ３であったかどうかを判定し、第三レベルＧ３であればＹＥＳの判定を行ってステップ８３５ａへ移行し、第三レベルＧ３でなければＮＯの判定を行ってステップ８３８へ移行する判定ステップである。
【００５７】
ステップ８３５ａは、過電圧判定記憶回路１３９が過電圧検出信号ＯＶＭを発生したかどうかを判定し、発生していればＹＥＳの判定を行ってステップ８３５ｂへ移行し、発生していなければＮＯの判定を行ってステップ８３６ａへ移行する判定ステップである。ステップ８３５ｂでは、下流側転流開閉素子１６０Ａに断線異常が発生したことを記憶してステップ８３８へ移行する。ステップ８３６ａは、図７のステップ７０２で算出された第一期間Ｔ１における電圧比率Ｇが第一レベルＧ１であったか第一レベルＧ４であったかどうかを判定し、第一レベルＧ１であればステップ８３７ａへ移行し、第四レベルＧ４であればステップ８３６ｂへ移行する判定ステップである。ステップ８３６ｂでは下流側通電開閉素子１４０の断線異常の発生を記憶してステップ８３８へ移行する。
【００５８】
ステップ８３７ａは、図７のステップ７０３ｃにおいて上流電流検出記憶信号ＡＮ１と、下流電流検出記憶信号ＡＮ２の大小判定を行っている場合に適用され、［ＡＮ１＝ＡＮ２＞０］であればＹＥＳの判定を行ってステップ８３７ｃへ移行し、［ＡＮ１＝ＡＮ２＝０］であればＮＯの判定を行ってステップ８３７ｂへ移行する判定ステップである。ステップ８３７ｂでは上流側給電開閉素子１５０の断線異常の発生を記憶し、ステップ８３７ｃでは全ての異常が検出されなかったことを記憶してステップ８３８へ移行する。なお、図７のステップ７０３ｃにおいて上流電流検出記憶信号ＡＮ１と、下流電流検出記憶信号ＡＮ２の大小判定を行っていない場合には、正常状態の判定を行うことができないことになるので、この実施の形態１においては、少なくとも上流電流検出記憶信号ＡＮ１と、下流電流検出記憶信号ＡＮ２の一方を監視して、第一期間Ｔ１において正常負荷電流が流れていたことを確認する必要がある。
【００５９】
制御回路部１２０Ａに負荷電流検出信号が入力されていると、負荷電流の正確な制御を行うために有効利用することができる。但し、後述の第四期間Ｔ４において、上流側開閉素子を閉路し、下流側開閉素子を開路した状態で電圧比率Ｇを測定するか、又は第四期間Ｔ４による測定を行わなくても、後述の電圧監視回路１９０を使用した場合には電流検出信号がなくても正常判定を行うことができるようになっている。ステップ８３８は、ステップ８３２ｃ、ステップ８３２ｄ、ステップ８３３ｂ、ステップ８３５ｂ、ステップ８３６ｂ、ステップ８３７ｂ、ステップ８３７ｃで記憶された異常要因別の判定結果をまとめて記憶してから、サブルーチン終了ステップ８１０へ移行するステップであり、サブルーチン終了ステップ８１０に続いて、図６のステップ６０５ａへ移行するようになっている。
【００６０】
なお、図５の一覧表から明らかなとおり、過電流異常が発生した後の第三期間Ｔ３では、電圧比率Ｇとして第二レベルＧ２は発生することがなく、過電流異常が発生しなかったときの第三期間Ｔ３では、電圧比率Ｇとして第四レベルＧ４は発生していない。また、不完全短絡異常の発生や不完全断線異常の発生を想定すると、電圧比率ＧとしてレベルＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４に合致しないレベルのものが算出されることがある。従って、図７と図８の判定フローの中では、本来は発生しないはずの第二レベルＧ２又は第四レベルＧ４が発生していたり、いずれのレベルの判定も行われていなかった場合にはその他の異常として判定区分を追加しておくのが望ましい。
【００６１】
（３）実施の形態１の要点と特徴
以上の説明から明らかなとおり、本願の請求項１に記載の発明に関連し、この発明の実施の形態１による電気負荷の給電制御装置１００Ａは、外部電源１０１から負荷電流が供給される電気負荷１０４の上流位置と下流位置に、上流側開閉素子１５０と下流側開閉素子１４０を直列接続して、その導通状態をマイクロプロセッサを主体とする制御回路部１２０Ａによって制御し、上流側又は下流側の一方の開閉素子が異常短絡しても、他方の開閉素子によって給電停止が行えるようにした給電制御装置１００Ａであって、前記上流側開閉素子１５０に対する上流過電流、又は前記下流側開閉素子１４０に対する下流過電流のいずれかが発生したときに、合成過電流検出信号ＯＣＭを発生する合成過電流判定記憶回路１３７を備えるとともに、前記外部電源１０１の電源電圧Ｖｂを分圧する第三抵抗１１３及び第四抵抗１１４ａ、１１４ｂと、当該第三抵抗と第四抵抗との接続部分に一端が接続された第一抵抗１１１と、前記第一抵抗１１１の他端を、前記電気負荷１０４を経由して前記電源電圧Ｖｂの正線に接続する第二抵抗１１２とで構成され、前記第一抵抗１１１の他端は前記電気負荷１０４の下流側に接続されている電圧監視回路１８０を備え、前記電圧監視回路１８０は、前記上流側開閉素子１５０の開閉状態と、前記下流側開閉素子１４０の開閉状態に応動して前記第四抵抗１１４ａ、１１４ｂの両端に可変分圧電圧Ｖｘを生成する。
【００６２】
前記制御回路部1２０Ａは、前記電源電圧Ｖｂに比例した電圧である電源電圧検出信号Ｖｂｍの値と、前記可変分圧電圧Ｖｘに比例した電圧である負荷電圧検出信号Ｖｘｍを測定監視して電圧比率Ｇ、Ｈの値は、［Ｇ、Ｈ＝Ｖｘｍ／Ｖｂｍ］を算出するとともに、前記合成過電流検出信号ＯＣＭを読取監視し、前記制御回路部1２０Ａは更に、前記上流側開閉素子１５０及び前記下流側開閉素子１４０の一方に対する給電指令信号ＤＲ０と、他方に対する通電指令信号ＤＲ１を発生するとともに、この給電指令信号ＤＲ０と通電指令信号ＤＲ１との発生状態に対応した前記電圧比率Ｇの値と、前記合成過電流検出信号ＯＣＭの発生状態との組合せによって、前記電気負荷１０４に対する負荷配線の異常状態を運転中に検出する異常判定手段６０４ａ、６０４ｃと、この異常判定手段が異常判定を行ったときに、前記給電指令信号ＤＲ０と前記通電指令信号ＤＲ１の発生を停止するとともに、複数種類の異常発生情報を識別記憶する異常処理手段６１１aを備え、前記負荷配線の異常状態は、前記電気負荷１０４の上流正側配線が前記外部電源１０１の正極配線又は負極配線と混触する正線天絡異常又は正線地絡異常の疑いがあるか、又は前記電気負荷１０４の下流負側配線が前記外部電源１０１の正極配線又は負極配線と混触する負線天絡異常又は負線地絡異常の疑いがあるか、又は前記電気負荷１０４が短絡又は断線する負荷短絡異常又は負荷断線異常の疑いがあるかの複数の異常状態を含んでいる。
【００６３】
次に、本願の請求項２に記載の発明に関連し、前記上流側開閉素子１５０は、前記給電指令信号ＤＲ０によってオン時間とオン・オフ周期との比率である給電デューティが制御される給電開閉素子Ｘとなるものであるのに対し、当該上流側開閉素子１５０と対になる他方の前記下流側開閉素子１４０は、前記通電指令信号ＤＲ１によって連続通電又は連続遮断される通電開閉素子Ｙとなるものであり、前記通電開閉素子Ｙには遮断電圧制限回路を構成する第一の定電圧ダイオード１４３が接続されているとともに、前記電気負荷１０４と前記通電開閉素子Ｙとの直列回路に対して転流開閉素子Ｚとなる下流側転流開閉素子１６０Ａが並列接続され、前記転流開閉素子Ｚは、前記給電開閉素子Ｘが閉路されているときには開路され、前記給電開閉素子Ｘが開路されているときには閉路されるようになっている。
【００６４】
以上のとおり、本願の請求項２に記載の発明に関連し、上流又は下流開閉素子の一方は給電デューティが制御される給電開閉素子Ｘとなり、他方の開閉素子は連続通電又は連続遮断される通電開閉素子Ｙとなり、電気負荷が誘導性負荷である場合には、通電開閉素子Ｙには遮断電圧制限回路が設けられるとともに、転流開閉素子Ｚが電気負荷と通電開閉素子Ｙとの直列回路に対して並列接続されている。従って、集合電源リレーなどの外部遮断機能に依存することなく、正線天絡異常又は上流側開閉素子の短絡異常が発生したときには、下流側開閉素子によって負荷電流の自己遮断が可能であり、負線地絡異常又は下流側開閉素子の短絡異常が発生したときには、上流側開閉素子によって負荷電流の自己遮断が可能であるとともに、正常運転時には一方の開閉素子によって給電状態の制御を行い、他方の開閉素子によって電気負荷に含まれるインダクタンス成分による電流遮断の応答遅れを抑制するよう機能分担することができる特徴がある。また、転流開閉素子は転流ダイオードに比べて転流回路の電圧降下を抑制して、転流回路で発生する消費電力と回路素子の発熱を抑制することができる特徴がある。
【００６５】
更に、本願の請求項３に記載の発明に関連し、一対となる前記上流側開閉素子１５０と前記下流側開閉素子１４０とは、Ｐチャネル型とＮチャネル型の電界効果型トランジスタであるとともに、前記転流開閉素子１６０Ａは、前記上流側開閉素子となる給電開閉素子１５０とは逆型式であるＮチャネル型の電界効果型トランジスタであって、前記給電開閉素子１５０と前記転流開閉素子１６０Ａとは、同時閉路を禁止するための遅延閉路を行う転流制御回路１７０Ａを介して開閉制御が行われ、前記転流制御回路１７０Ａは、前記制御回路部1２０Ａが発生する前記給電指令信号ＤＲ０に応動し、この給電指令信号ＤＲ０が発生するとまず前記転流開閉素子１６０Ａを開路し、所定の開路応答時間をおいて前記給電開閉素子１５０を閉路駆動するとともに、前記給電指令信号ＤＲ０が解除されると、まず前記給電開閉素子１５０を開路して、所定の開路応答時間をおいて前記転流開閉素子１６０Ａを閉路駆動し、前記転流開閉素子１６０Ａはドレイン端子Ｄとソース端子Ｓとの間に生成されている寄生ダイオード１６１Ａの通電方向と同方向に導通駆動され、前記制御回路部1２０Ａは、前記異常処理手段６１１ａによって前記給電指令信号ＤＲ０と前記通電指令信号ＤＲ１の発生を停止したときには、出力禁止信号ＩＮＨを発生して、少なくとも前記転流開閉素子１６０Ｄを強制開路するようになっている。
【００６６】
以上のとおり、本願の請求項３に記載の発明に関連し、給電開閉素子Ｘと転流開閉素子Ｚとは転流制御回路によって同時閉路しないように制御され、給電開閉素子Ｘが開路しているときには転流開閉素子Ｚが閉路するようになっている。しかし、給電開閉素子Ｘが開路しているときであっても、制御回路部が出力禁止信号を発生すると転流開閉素子Ｚを強制開路することができるように構成されている。従って、給電開閉素子Ｘが上流側開閉素子であるこの実施例の場合には、転流開閉素子Ｚが閉路し、給電開閉素子Ｘが開路している期間において電気負荷の正線天絡異常が発生したときには、出力禁止信号によって電源短絡状態を解除することができる特徴がある。また、転流ダイオードとして一般のダイオードや寄生ダイオードを使用した場合に比べて、転流期間における転流開閉素子の電圧降下が大幅に減少して、転流開閉素子の発熱による温度上昇を大幅に低減し、給電制御装置を小型安価にすることができる特徴がある。
【００６７】
また、本願の請求項５に記載の発明に関連し、前記下流側通電開閉素子１４０となるＮチャネル型電界効果型トランジスタは、前記通電指令信号ＤＲ１が与えられたときに、ゲート端子Ｇとソース端子Ｓ間に印加される駆動電圧によって閉路駆動されるとともに、ドレイン端子Ｄとゲート端子Ｇ間には第一の定電圧ダイオード１４３が接続されていて、前記通電指令信号ＤＲ１が解除されたときには、前記電気負荷１０４のインダクタンス成分による誘導サージ電圧によって、前記第一の定電圧ダイオード１４３にサージ電流が流入して、前記電界効果型トランジスタが導通駆動されるように構成され、これにより前記誘導サージ電圧の値を、前記第一の定電圧ダイオード１４３の動作電圧に対応した所定電圧に抑制するものにおいて、前記第一の定電圧ダイオード１４３には、前記サージ電流の流入方向に導通するダイオード１４９が直列接続され、前記第一の定電圧ダイオード１４３と前記ダイオード１４９との直列接続点と、前記ソース端子Ｓとの間には反転補助抵抗２４９が接続されている。
【００６８】
以上のとおり、本願の請求項５に記載の発明に関連し、電界効果型トランジスタである通電開閉素子を開路したときに、電気負荷が発生する誘導サージ電圧を抑制するためにドレイン端子とゲート端子間に第一の定電圧ダイオードを接続し、この第一の定電圧ダイオードと直列接続されたダイオードにはバイアス抵抗が接続されている。これは、後述する実施の形態２から４についても同様である。従って、電気負荷に蓄積された電磁エネルギーを通電開閉素子によって吸収し、第一の定電圧ダイオードの消費電力を抑制して、小型低消費電力の定電圧ダイオードを使用することができる特徴がある。また、反転補助抵抗は誘導サージ電圧発生開始から直列ダイオードに順方向の微小電流を流し、サージ電圧が第一の定電圧ダイオードの動作電圧に達したときに発生する直列ダイオードの反転動作遅れと、これに伴うオーバーシュートの発生を防ぐことにより、通電開閉素子のドレイン／ソース間の耐圧超過を防止する特徴がある。
【００６９】
更に、本願の請求項６に記載の発明に関連し、前記上流側給電開閉素子１５０となるＰチャネル型電界効果型トランジスタは、前記給電指令信号ＤＲ０が与えられたときに、ソース端子Ｓとゲート端子Ｇ間に印加される駆動電圧によって閉路駆動されるとともに、ドレイン端子Ｄとゲート端子Ｇ間には第二の定電圧ダイオード１５３が接続されていて、前記給電指令信号ＤＲ０が解除されたときに、若しも、前記転流開閉素子１６０Ａが断線していると、前記電気負荷１０４のインダクタンス成分による誘導サージ電圧によって、前記第二の定電圧ダイオード１５３に第二のサージ電流が流入して、前記電界効果型トランジスタが導通駆動されるように構成され、これにより前記誘導サージ電圧の値を前記通電開閉素子１４０との間で分担して、前記上流側給電開閉素子１５０によって分担する誘導サージ電圧の値を、前記第二の定電圧ダイオード１５３の動作電圧に対応した所定電圧に抑制し、前記第二の定電圧ダイオード１５３の動作電圧は、前記外部電源１０１の最大電圧Ｖｂｍａｘより大きな値であって、しかも、前記第一の定電圧ダイオード１４３の動作電圧より小さな値に設定されていて、この第二の定電圧ダイオード１５３に前記第二のサージ電流が流入したことは、過電圧判定記憶回路１３９によって検出記憶され、前記過電圧判定記憶回路１３９は、過電圧検出信号ＯＶＭを発生して前記制御回路部１２０Ａに入力するようになっている。
【００７０】
以上のとおり、この発明の請求項６に関連し、給電開閉素子Ｘの両端電圧は過電圧判定記憶回路によって検出記憶されて、過電圧検出信号ＯＶＭとして制御回路部に入力されるようになっている。これは、後述の実施の形態２から４についても同様である。従って、転流開閉素子Ｚに断線異常が発生したときに、給電開閉素子Ｘの開閉動作を停止して、電気負荷が発生する遮断サージ電圧によって給電開閉素子Ｘが破損するのを防止することができる特徴がある。また、過電圧検出信号OVMに応動して、給電開閉素子と通電開閉素子を開路すれば、電気負荷に蓄積されていた電磁エネルギーは、給電開閉素子と通電開閉素子によって吸収され、給電開閉素子による消費エネルギー分担を抑制することができる特徴がある。
【００７１】
また、本願の請求項７に記載の発明に関連し、前記制御回路部１２０Ａは、定電圧電源1１０によって生成された安定化電圧である制御電圧Ｖｃｃによって動作するとともに、多チャンネルＡＤ変換器ＡＤＣを包含し、前記多チャンネルＡＤ変換器ＡＤＣに入力される前記電源電圧検出信号Ｖｂｍは、前記電源電圧Ｖｂを第二分圧抵抗２１４ａ、２１４ｂによって分圧した電圧であって、上流側の分圧抵抗２１４ａの抵抗値をＲ２１４ａ、下流側の分圧抵抗２１４ｂの抵抗値をＲ２１４ｂ、分圧率［Ｇ０＝Ｒ２１４ａ／（Ｒ２１４ａ＋Ｒ２１４ｂ）］としたときには、［Ｖｂｍ＝Ｇ０×Ｖｂ］で示されるとともに、前記電圧監視回路１８０を構成する前記第三抵抗１１３は、前記第四抵抗１１４ａ、１１４ｂの上流側に接続されていて、前記第四抵抗は上流抵抗１１４ａと下流抵抗１１４ｂによって構成された第一分圧抵抗１１４ａ、１１４ｂとなっており、前記多チャンネルＡＤ変換器ＡＤＣに入力される前記負荷電圧検出信号Ｖｘｍは、前記可変分圧電圧Ｖｘを前記第四抵抗である第一分圧抵抗１１４ａ、１１４ｂによって分圧した電圧であって、この分圧率は前記分圧率Ｇ０と等しくなる関係に設定されていて、［Ｖｘｍ＝Ｇ０×Ｖｘ］の関係となっており、前記分圧率Ｇ０は、前記外部電源１０１の電源電圧Ｖｂの最大値Ｖｂｍａｘと、前記制御電圧Ｖｃｃとの比率以下の［Ｇ０≦Ｖｃｃ／Ｖｂｍａｘ］となっている。
【００７２】
以上のとおり、本願の請求項７に記載の発明に関連し、制御回路部に入力される電源電圧検出信号Ｖｂｍは、電源電圧Ｖｂを分圧率Ｇ０の第二分圧抵抗によって分圧したものであり、負荷電圧検出信号Ｖｘｍは、可変分圧電圧Ｖｘを分圧率Ｇ０の第一分圧抵抗によって分圧したものとなっている。これは、後述の実施の形態２から４についても同様である。従って、制御回路部によって演算算出される電圧比率Ｇ、Ｈの値は、［Ｇ、Ｈ＝Ｖｘｍ／Ｖｂｍ＝（Ｇ０×Ｖｘ）／（Ｇ０×Ｖｂ）＝Ｖｘ／Ｖｂ］となり、制御回路部は［Ｖｘｍ／Ｖｂｍ］の値を演算することによって、必要とされる電圧比率［Ｖｘ／Ｖｂ］の値を等価的に算出することができ、電源電圧Ｖbの変動があっても、電気負荷に対する給電状態に応じた電圧比率Ｇ、Ｈを算出することができる特徴がある。なお、第一分圧抵抗１１４ａ、１１４ｂによる分圧電圧は入力抵抗１１６を介して制御回路部1２０Ａ；１２０Ｂ；３２０Ｃ；３２０Ｄに対する負荷電圧検出信号Ｖｘｍとして入力され、この入力信号はクランプダイオード１１７ａを介して定電圧電源１１０の出力回路に接続されるか、定電圧ダイオード１１７ｂを介してグランド回路に接続されている。これにより、通電開閉素子Ｙが開路したときに発生する高電圧が第一抵抗１１１を介して電圧監視回路１８０、１９０、２００に流入し、制御回路部に対して過大電圧が入力されるのを制限することができる。
【００７３】
更に、本願の請求項８に記載の発明に関連し、前記第一抵抗１１１は、前記下流側開閉素子１４０が閉路したときに前記第四抵抗１１４ａ、１１４ｂに対して並列接続され、前記下流側開閉素子１４０が開路したときには、前記電気負荷１０４を介して前記第二抵抗１１２と直列接続されて、この直列回路は前記第三抵抗１１３に対して並列接続され、前記第二抵抗１１２は前記上流側開閉素子１５０と並列接続されている。
【００７４】
以上のとおり、本願の請求項８に記載の発明に関連し、電圧監視回路内の第一抵抗は下流側開閉素子が閉路すると第四抵抗に並列接続され、上流側開閉素子と並列接続される第二抵抗は、電気負荷を介して第一抵抗と直列接続されていて、この直列回路は下流側開閉素子が開路すると第三抵抗に対して並列接続されるようになっている。これは、実施の形態２から４についても同様である。従って、第二抵抗は電気負荷の断線状態では第三抵抗に対して並列接続されることがなく、可変分圧電圧Ｖｘを監視することによって電気負荷の断線状態を検出することができる特徴がある。
【００７５】
次に、本願の請求項１０に記載の発明に関連し、前記異常判定手段は、第一の異常判定手段６０４ａと第二の異常判定手段６０４ｃによって構成され、前記第一の異常判定手段６０４ａは、少なくとも前記上流側開閉素子１５０と前記下流側開閉素子１４０の一方に対して前記給電指令信号ＤＲ０が与えられ、他方に対して前記通電指令信号ＤＲ１が与えられて、上流側及び下流側がともに閉路駆動されている第一期間Ｔ１における閉路異常判定手段７１９、又は第一期比率演算手段７０２を備えるとともに、前記給電指令信号ＤＲ０が与えられる給電開閉素子Ｘが、前記電気負荷１０４を断続駆動する第二期間Ｔ２において、前記電気負荷１０４に対して並列接続される転流開閉素子１６０Ａを有するものである場合には、更に断続異常判定手段７２９が付加されており、前記第一期間Ｔ１では、少なくとも前記閉路異常判定手段７１９による異常判定が完了するまでは前記給電指令信号ＤＲ０と通電指令信号ＤＲ１は閉路指令を継続し、ここで前記合成過電流検出信号ＯＣＭが検出されると、前記給電指令信号ＤＲ０と通電指令信号ＤＲ１はともに開路指令となって直ちに第三期間Ｔ３に移行し、前記第一期間Ｔ１において、前記合成過電流検出信号ＯＣＭが検出されなかった場合には、前記第一期比率演算手段７０２によって前記第一期間Ｔ１に於ける前記電圧比率Ｇを算出して記憶する。
【００７６】
前記第二の異常判定手段６０４ｃは、前記給電指令信号ＤＲ０と前記通電指令信号ＤＲ１がともに停止されて、上流側及び下流側がともに開路指示されている前記第三期間Ｔ３に於ける第三期比率演算手段８３１と、開路異常判定手段８３９とによって構成されており、前記第三期間Ｔ３では、少なくとも前記開路異常判定手段８３９による異常判定が完了するまでは、前記給電指令信号ＤＲ０と通電指令信号ＤＲ１は開路指令を継続し、ここでは前記第三期比率演算手段８３１によって前記第三期間Ｔ３における前記電圧比率Ｇを算出して記憶するとともに、前記閉路異常判定手段７１９は、前記合成過電流検出信号ＯＣＭが検出される過電流異常の発生要因を、前記第三期比率演算手段８３１によって算出された前記電圧比率Ｇ値によって判別するとともに、前記開路異常判定手段８３９は、前記上流側開閉素子１５０又は前記下流側開閉素子１４０又は前記下流側転流開閉素子１６０Ａの短絡異常を含む前記過電流異常以外の異常の発生要因を、前記第一期比率演算手段７０２による前記電圧比率Ｇの値と、前記第三期比率演算手段８３１による前記電圧比率Ｇの値とを組合わせて細分化判定するようになっている。
【００７７】
以上のとおり、本願の請求項１０に記載の発明に関連し、給電開閉素子と通電開閉素子がともに閉路駆動される第一期間において過電流異常が発生すると、直ちに給電開閉素子と通電開閉素子をともに開路した第三期間に移行して、第三期比率演算手段によって電圧比率を算出し、過電流異常ではないその他の異常については、第一期及び第三期比率演算手段によって第一期間及び第三期間の電圧比率を算出するようになっている。従って、過電流異常の発生要因は、第三期比率演算手段による電圧比率によって細分化判定されるとともに、過電流異常以外の異常発生要因は、第一期比率演算手段による電圧比率と、第三期比率演算手段による電圧比率とを組合わせて細分化判定することができる特徴がある。
【００７８】
また、本願の請求項１１に記載の発明に関連し、前記合成過電流判定記憶回路１３７は、前記負荷電流が過大であるときに、前記合成過電流検出信号OCMを発生して前記制御回路部１２０Ａに割込み入力するとともに、ゲート素子１３５Ａ、１３６Ａを介して前記給電指令信号ＤＲ０と通電指令信号ＤＲ１を遮断し、前記制御回路部１２０Ａは、前記合成過電流検出信号ＯＣＭを認知して前記給電指令信号ＤＲ０と通電指令信号ＤＲ１の発生を停止するか、若しくは、前記合成過電流判定記憶回路１３７は、前記ゲート素子１３５Ａ、１３６Ａによる前記給電指令信号ＤＲ０と通電指令信号ＤＲ１の遮断を行わず、前記制御回路部１２０Ａは、前記合成過電流検出信号ＯＣＭを認知して、前記上流側開閉素子１５０又は下流側開閉素子１４０に流れていた前記負荷電流の値を、上流過電流検出信号ＬＡＮ１又は下流過電流検出信号ＬＡＮ２として検出記憶してから、前記給電指令信号ＤＲ０と通電指令信号ＤＲ１の発生を停止し、前記制御回路部１２０Ａは、前記第三期間Ｔ３に於ける前記電圧比率Ｇを参照して、過電流異常発生要因が少なくとも負荷配線の正線地絡又は負線天絡又は負荷短絡のいずれかであることを識別記憶し、前記上流過電流検出信号ＬＡＮ１及び下流過電流検出信号ＬＡＮ２が入力されている場合には、前記給電開閉素子１５０の短絡異常の有無と、前記転流開閉素子１６０Ａを有するものはその短絡異常の有無が更に識別記憶されるようになっている。
【００７９】
以上のとおり、本願の請求項１１に記載の発明に関連し、給電開閉素子と通電開閉素子をともに閉路駆動した第一期間、又は給電開閉素子は開路されるが、通電開閉素子と転流開閉素子とが閉路駆動されている第二期間において、上流側開閉素子又は下流側開閉素子の少なくとも一方に過大電流が流れると、合成過電流検出信号ＯＣＭが発生して給電指令信号ＤＲ０と通電指令信号ＤＲ１が遮断又は発生停止されて第三期間に移行し、制御回路部は、第三期間Ｔ３に於ける電圧比率Ｇを参照して、過電流異常発生要因を識別記憶するようになっている。従って、過電流検出に伴って負荷電流が遮断されても、制御回路部がこれを認知して、合成過電流判定記憶回路をリセットしない限りは合成過電流検出信号ＯＣＭは持続するとともに、少ない割込み入力信号によって確実に過電流遮断を行って、最低限度の異常発生要因を識別記憶することができる特徴がある。また、過電流検出信号を記憶するようにした場合には、上流過電流検出信号ＬＡＮ１と下流過電流検出信号ＬＡＮ２が等しいか、又はどちらが大きいかによって過電流発生要因を更に細分化して記憶することができるとともに、電流検出信号は第三期間における開路異常判定手段においても有効活用することができる特徴がある。なお、制御回路部内のＲＡＭメモリは常時給電される別系統の電源でバックアップするとともに、過電流検出信号を記憶するようにした場合には、負荷電源系統と給電制御装置内の制御回路部に対する電源系統を分離して、負荷回路における電源短絡が一時的に発生しても、給電制御装置に対する異常電圧低下を防止するようにしておくことが望ましい。
【００８０】
更に、本願の請求項１３に記載の発明に関連し、前記制御回路部１２０Ａには、前記上流側開閉素子１５０に流れる前記負荷電流である上流電流検出信号ＡＮ１と、前記下流側開閉素子１４０に流れる前記負荷電流である下流電流検出信号ＡＮ２とが入力され、前記制御回路部１２０Ａはまた、前記第一期間Ｔ１に於ける前記閉路異常判定手段７１９と、前記第三期間Ｔ３における前記開路異常判定手段８３９において、前記上流電流検出信号ＡＮ１の値と前記下流電流検出信号ＡＮ２の値とを参照して、両方の検出信号の値が等しいか、或いはどちらの値が大きいかを算出し、前記第一期間Ｔ１と前記第三期間Ｔ３とおける前記電圧比率Ｇの値とを組合わせて、異常発生要因が前記負荷配線の正線地絡又は負線天絡又は負荷短絡のいずれかであることと、前記給電開閉素子Ｘと前記通電開閉素子Ｙと前記転流開閉素子Ｚを有するものはその短絡異常又は断線異常の有無と、前記負荷配線の断線異常の有無を識別記憶するようになっている。
【００８１】
以上のとおり、本願の請求項１３に記載の発明に関連し、制御回路部には上流電流検出信号ＡＮ１と下流電流検出信号ＡＮ２とが入力され、第一期間Ｔ１および第三期間Ｔ３において算出された電圧比率Ｇと組合わせて、異常発生の要因を識別記憶するようになっている。従って、電流検出信号の有無によって正側配線の天絡異常と上流側開閉素子の短絡異常や、負側配線の地絡異常と下流側開閉素子の短絡異常の区分が行えて、異常発生の要因を詳細に識別判定することができる特徴がある。なお、上流又は下流の少なくとも一方の電流検出信号が入力されていると、制御回路部は負荷電流を監視して負帰還制御を行ったり、電源電圧と負荷電流の値から現状温度における負荷抵抗を算出し、目標とする負荷電流が得られるように平均駆動電圧を制御することも可能である。
【００８２】
更に、本願の請求項１４に記載の発明に関連し、前記第一期間Ｔ１で過電流異常が発生せず、やがて前記第二期間Ｔ２に移行すると、前記電気負荷１０４に対して並列接続される転流開閉素子１６０Ａを有するものに対する前記断続異常判定手段７２９が動作して、前記制御回路部１２０Ａは、前記給電指令ＤＲ０が停止し、前記通電指令ＤＲ１が発生している状態において、前記合成過電流判定記憶回路１３７の作動状態を監視し、前記合成過電流検出信号ＯＣＭを認知すると、前記給電指令ＤＲ０及び前記通電指令ＤＲ１を解除して、直ちに前記第三期間Ｔ３へ移行するようになっている。
【００８３】
以上のとおり、本願の請求項１４に記載の発明に関連し、制御回路部には給電開閉素子が断続動作を行う第二期間においても過電流異常の発生を監視し、過電流異常の発生に伴って給電指令ＤＲ０及び前記通電指令ＤＲ１を解除して、直ちに記第三期間Ｔ３へ移行するようになっている。従って、第一期間において過電流異常が検知されず、第二期間において検知されたばあいは、転流開閉素子の短絡異常であるか、給電開閉素子の短絡異常であることが特定され、第三期間における電圧比率Ｇを参照すれば、更なる判別を行うことができる特徴がある。
【００８４】
更に、本願の請求項１７に記載の発明に関連し、前記制御回路部１２０Ａは、前記給電開閉素子Ｘと前記転流開閉素子Ｚとがともに短絡異常となる内部の二重異常であるか、又は前記負荷配線の正線地絡と前記上流側開閉素子１５０の短絡異常、又は前記負荷配線の負線天絡と前記下流側開閉素子１４０の短絡異常、又は前記下流側転流開閉素子１６０Ａの短絡異常と前記負荷配線の正線天絡とによるによる内外混合の二重異常が発生したとき、これを検出する二重異常判定手段６０４ｂを備え、前記二重異常判定手段６０４ｂは、前記給電指令ＤＲ０と通電指令ＤＲ１がともに不作動である前記第三期間Ｔ３において、前記合成過電流検出信号ＯＣＭが入力されたことによって二重異常が発生したと判定し、前記異常処理手段６１１ａは、前記二重異常が検出されると、前記負荷電流を遮断するための電源リレーを外部に有するものにおいては、この電源リレーを消勢するための指令信号を送信し、少なくとも異常情報の保存又は異常報知を行うようになっている。
【００８５】
以上のとおり、本願の請求項１７に記載の発明に関連し、制御回路部は二重異常判定手段を備え、少なくとも給電制御装置が関与する二重異常によって過大電流が流れたままとなる状態を検出するようになっている。従って、この給電制御装置の上位に電源遮断機能を有する場合には、二重異常が発生すると直ちにこれを通報して電源遮断を行うことができ、これによって、電気負荷の過熱・焼損或いは外部電源の異常放電の発生を防止することができる特徴がある。また、電源遮断機能がなく、単にヒューズを設けただけの場合には、負荷電源系統と給電制御装置内の制御回路部に対する電源系統を分離して、異なるヒューズから給電するようにしておくことによって、要因別の異常発生記憶情報に基づいて、保守点検の作業能率を向上することができる特徴がある。
【００８６】
実施の形態２．
（１）構成の詳細な説明
図９は、この発明の実施の形態２による電気負荷の給電制御装置の全体回路図である。以下、図９に基づいてこの発明の実施の形態２による電気負荷の給電制御装置について、図１に示した実施の形態１の電気負荷の給電制御装置との相違点を中心にして、その構成を詳細に説明する。なお、各図において、同一符号は同一又は相当部分を示している。図１に示した実施の形態１の場合との主たる相違点の第一は、図１ではＮチャネル型の電界効果型トランジスタであった下流側転流開閉素子１６０Ａに替わって、Ｐチャネル型の電界効果型トランジスタである下流側転流開閉素子１６０Ｂが使用されていることである。主たる相違点の第二は、図１の場合の合成過電流判定記憶回路１３７に替わって、上流過電流判定記憶回路１３７ａと下流過電流判定記憶回路１３７ｂが使用されていることである。
【００８７】
図９において、給電制御装置１００Ｂは、電源スイッチ１０２ａを介して外部電源１０１から電源電圧Ｖｂが給電され、入力センサ群１０３の動作状態に応動して、電気負荷１０４を含む電気負荷群１０５を駆動制御する制御回路部１２０Ｂを主体として構成されている。この実施の形態２においては、給電制御装置１００Ｂは電源スイッチ１０２ａを介して電源電圧Ｖｂが供給される負荷制御回路部と、同じ電源スイッチ１０２ａを介して給電されて、所定の安定化電圧である制御電圧Ｖｃｃを発生するとともに、外部電源１０１から直接給電されて所定の安定化電圧である図示しないバックアップ電圧Ｖｕｐを発生する定電圧電源１１０とを備えている。制御電圧Ｖｃｃによって動作する制御回路部１２０Ｂは、マイクロプロセッサＣＰＵと、協働するプログラムメモリＰＭＥＭ、揮発性のＲＡＭメモリＲＭＥＭ、不揮発性のデータメモリＤＭＥＭ、多チャンネルＡＤ変換器ＡＤＣを包含し、ＲＡＭメモリＲＭＥＭの記憶内容は電源スイッチ１０２ａが開路されても、図示しないバックアップ電圧Ｖｕｐによって停電保持されるようになっている。
【００８８】
上流側給電開閉素子１５０の下流位置にあって、電気負荷１０４と下流側通電開閉素子１４０との直列回路に対して並列接続された下流側転流開閉素子１６０Ｂは、上流側給電開閉素子１５０と同一形式のＰチャネル型の電界効果型トランジスタが使用されている。転流制御回路１７０Ｂは、上流側給電開閉素子１５０と、下流側転流開閉素子１６０Ｂの導通切換え制御を行うものであって、その詳細は図１０において後述する。上流側給電開閉素子１５０の更に上流位置には、上流電流検出抵抗１３１が設けられ、その両端電圧は差動増幅回路である上流電流検出回路１３３によって増幅されて、上流電流検出信号ＡＮ１として制御回路部１２０Ｂの多チャンネルＡＤ変換器ＡＤＣに入力されるとともに、上流過電流判定記憶回路１３７ａに入力されている。下流側通電開閉素子１４０と下流側転流開閉素子１６０Ｂとの並列接続点の下流位置には、下流電流検出抵抗１３２が設けられ、その両端電圧は差動増幅回路である下流電流検出回路１３４によって増幅されて、下流電流検出信号ＡＮ２として制御回路部１２０Ｂの多チャンネルＡＤ変換器ＡＤＣに入力されるとともに、下流過電流判定記憶回路１３７ｂに入力されている。
【００８９】
上流過電流判定記憶回路１３７ａと下流過電流判定記憶回路１３７ｂは、図示しない基準電圧発生回路が発生する比較基準電圧の値と、上流電流検出信号ＡＮ１の値、又は下流電流検出信号ＡＮ２の値とを個別に比較して、電流検出信号の値が所定の閾値電流を超過していると、上流過電流検出信号ＯＣ１又は下流過電流検出信号ＯＣ２を発生して制御回路部１２０Ｂに入力する。なお、上流電流検出抵抗１３１と上流電流検出回路１３３は、上流給電開閉素子１５０に内蔵することも可能であるとともに、下流転流開閉素子１６０Ｂと下流通電開閉素子１４０とは、それぞれの下流位置に下流電流検出抵抗１３２と下流電流検出回路１３４を内蔵し、各下流電流検出信号ＡＮ２の値を個別に制御回路部１２０Ｂや個別の過電流判定記憶回路に入力するようにしてもよい。ゲート回路１４２は上流過電流検出信号ＯＣ１と下流過電流検出信号ＯＣ２との論理和出力に対する反転論理出力ＯＣＭＮを発生する論理和否定出力回路によって構成されている。なお、制御回路部１２０Ｂは上流過電流検出信号ＯＣ１と下流過電流検出信号ＯＣ２による過電流異常発生を記憶して、給電指令信号ＤＲ０と通電指令信号ＤＲ１の発生を停止してから、リセットパルスＲＳＴを発生して、上流過電流判定記憶回路１３７ａと下流過電流判定記憶回路１３７ｂをリセットするようになっている。
【００９０】
ゲート回路１３６Ｂは制御回路部１２０Ｂが発生する通電指令信号ＤＲ１と、反転論理出力ＯＣＭＮとの論理積出力が論理レベル「Ｈ」になったときに駆動抵抗１４８を介して下流側通電開閉素子１４０を導通駆動するようになっている。ゲート素子１３５Ｂは制御回路部１２０Ｂが発生する給電指令信号ＤＲ０と、反転論理出力ＯＣＭＮとの論理積出力が論理レベル「Ｈ」になったときに給電駆動信号ＤＲを発生して、図１０で示す転流制御回路１７０Ｂを介して上流側給電開閉素子１５０を導通駆動し、併せて下流側転流開閉素子１６０Ｂを開路するようになっている。過電圧判定記憶回路１３９や電圧監視回路１８０は実施の形態１の場合と同様に構成されているが、第一の分圧抵抗１１４ａ、１１４ｂから入力抵抗１１６を介して制御回路部１２０Ｂ内の多チャンネルＡＤ変換器ＡＤＣに入力される負荷電圧監視信号Ｖｘｍは、図１のクランプダイオード１１７ａに代わって、定電圧ダイオード１１７ｂによって電圧制限されている。また、過電圧判定記憶回路１３９は、上流側給電開閉素子１５０のソース端子Ｓと、転流制御回路１７０Ｂとの間に接続されたゲート抵抗１５７の両端ＡＢ間に発生する異常電圧を検出して記憶し、制御回路部1２０Ｂはこの過電圧異常発生を記憶して給電指令信号ＤＲ０と通電指令信号ＤＲ１の発生を停止してから、リセットパルスＲＳＴを発生して過電圧判定記憶回路１３９をリセットするようになっている。
【００９１】
図１０は、この発明の実施の形態２による電気負荷の給電制御装置の一部分の詳細を示す回路図である。図１０において、上流側給電開閉素子１５０は電気負荷１０４の上流側に直列接続されたＰチャネル形の電界効果形トランジスタであって、給電駆動信号ＤＲによる信号電圧はベース抵抗１５４を介して駆動トランジスタ１５６を導通駆動し、その結果、駆動抵抗１５８とゲート抵抗１５７とによる分圧電圧が上流側給電開閉素子１５０のソース端子Ｓとゲート端子Ｇ間に印加されて上流側給電開閉素子１５０のソース端子Ｓとドレイン端子Ｄ間が順方向に導通し、電気負荷１０４に給電するようになっている。なお、上流側給電開閉素子１５０のゲート端子Ｇとドレイン端子Ｄとの間に接続された、ダイオード１５９と第二の定電圧ダイオード１５３との直列回路は、上流側給電開閉素子１５０のソース端子Ｓとゲート端子Ｇ間に過大電圧が印加されるのを防止するためのものである。また、駆動トランジスタ１５６のベース端子とエミッタ端子間には開路安定抵抗１５５が接続され、給電駆動信号ＤＲの論理レベルが「Ｌ」であるときに、駆動トランジスタ１５６を確実に開路し、その結果、上流側給電開閉素子１５０のソース端子Ｓとドレイン端子Ｄ間の導通が遮断され、電気負荷１０４に流れていた負荷電流は下流側転流開閉素子１６０Ｂに転流するようになっている。
【００９２】
下流側転流開閉素子１６０Ｂは電気負荷１０４と下流側通電開閉素子１４０との直列回路に対して並列接続されたＰチャネル形の電界効果形トランジスタであって、この下流側転流開閉素子１６０Ｂは上流側給電開閉素子１５０が開路したときに寄生ダイオード１６１Ｂを通じて負荷電流が転流できる構成となっているが、実際には下流側転流開閉素子１６０Ｂがドレイン端子Ｄからソース端子Ｓの方向に逆導通し、逆導通による電圧降下が小さいため寄生ダイオード１６１Ｂには転流電流が持続しないようになっている。下流側転流開閉素子１６０Ｂに対するゲート駆動回路を構成する充電ダイオード１６３は、上流側給電開閉素子１５０が閉路している期間において電源電圧Ｖｂによってコンデンサ１６４を充電するとともに、下流側転流開閉素子１６０Ｂのソース端子Ｓとゲート端子Ｇとの間に接続された遮断トランジスタ１６６は、遮断ダイオード１６７とベース抵抗１６８を介して導通駆動されて、その結果として下流側転流開閉素子１６０Ｂが順方向（寄生ダイオード１６１Ｂの導通方向とは反対の方向）に導通しないようになっている。なお、開路安定抵抗１６９はＰＮＰ形の接合形トランジスタである遮断トランジスタ１６６のベース端子とエミッタ端子間に接続されている。また、遮断ダイオード１６７は上流側給電開閉素子１５０が開路しているときに、遮断トランジスタ１６６のエミッタ/ベース端子間に逆電圧が加わらないようにするためのものである。
【００９３】
上流側給電開閉素子１５０が開路すると、遮断トランジスタ１６６のエミッタ電位が外部電源１０１の負端子電位以下に低下することによって遮断トランジスタ１６６が不導通になるとともに、コンデンサ１６４の充電電圧が駆動抵抗１６５を介して子下流側転流開閉素子１６０Ｂのソース端子Ｓとゲート端子Ｇとの間に印加されるので、下流側転流開閉素子１６０Ｂはドレイン端子Ｄからソース端子Ｓの方向に逆導通するようになっている。なお、上流側給電開閉素子１５０の開路状態が持続すると、コンデンサ１６４の充電電荷は消滅することになるが、コンデンサ１６４は電気負荷１０４の負荷電流が転流して、減衰消滅するまでの期間において下流側転流開閉素子１６０Ｂに対するゲート電圧を維持すればよいので、小容量のコンデンサを使用することができる回路構成となっている。従って、上流側給電開閉素子１５０が閉路すると、遮断トランジスタ１６６が導通して下流側転流開閉素子１６０Ｂは開路し、上流側給電開閉素子１５０が開路すると、遮断トランジスタ１６６が不導通となってコンデンサ１６４によって下流側転流開閉素子１６０Ｂが閉路するようになっているので、下流側転流開閉素子１６０Ｂが閉路している期間において、正線天絡異常が発生した場合には、遮断トランジスタ１６６が導通して下流側転流開閉素子１６０Ｂを開路されて、電源短絡状態が持続しないようになっている。
【００９４】
（２）作用・動作の詳細な説明
次に、この発明の実施の形態２による電気負荷の給電制御装置について、図１の実施の形態１の場合との相違点を中心にしてその作用・動作を詳細に説明する。先ず、図９、図１０において、電源スイッチ１０２ａが閉路されて制御回路部1２０Ｂが動作を開始すると、マイクロプロセッサＣＰＵは入力センサ群１０３の動作状態と、プログラムメモリＰＭＥＭの内容に応動して電気負荷群１０５を駆動制御し、電気負荷群１０５の中の複数の電気負荷の一つである電気負荷１０４に対して給電指令信号ＤＲ０と通電指令信号ＤＲ１を発生する。その指令タイミングと各部の動作は図１１の動作説明用のタイムチャートに示すとおりである。
【００９５】
即ち、図１１は、この発明の実施の形態２による電気負荷の給電制御装置の動作を説明するタイムチャートである。図１１の（Ａ）は、給電指令信号ＤＲ０の時間的変化を示し、入力センサ群１０３の動作状態に応動して決定される時刻ｔ１において、論理レベル「Ｈ」となって給電開閉素子Ｘを閉路駆動（図の波形では谷から山へ変化）し、時刻ｔ２において断続動作が開始し、やがて時刻ｔ３において、論理レベル「Ｌ」となって給電開閉素子Ｘを開路するとともに、再び入力センサ群１０３の動作状態に応動して決定される所定の開路期間をおいて同様の動作が繰り返され、時刻ｔｎにおいてｎ回目の閉路駆動が開始することを示している。図１１の（Ｂ）は、転流開閉素子Ｚの開閉状態を示しており、転流開閉素子Ｚは給電開閉素子Ｘが開路したことによって閉路して、図の波形では谷から山に変化している。また、転流開閉素子Ｚは、給電指令信号ＤＲ０が論理レベル「Ｌ」に変化すると直ちに開路され、これによって給電開閉素子Ｘが閉路するようになっている。
【００９６】
図１１の（Ｃ）は、通電指令信号ＤＲ１が時刻ｔ１において論理レベル「Ｈ」となって通電開閉素子Ｙを閉路駆動し、時刻ｔ３において論理レベル「Ｌ」となって通電開閉素子Ｙを消勢開路するとともに、所定の開路期間をおいて同様の動作が繰り返され、時刻ｔｎにおいてｎ回目の閉路駆動が開始することを示している。従って、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間では、電気負荷１０４には電源電圧Ｖｂが連続的に印加されて速やかに負荷電流が上昇し、目標電流に到達するか、又は目標電流を超過したと推定される時刻ｔ２以降においては、電源電圧Ｖｂに反比例し給電デューティ（給電時間/断続周期）で給電開閉素子Ｘを断続駆動して所定の平均保持電圧を維持するようになっている。図１１の（Ｄ）は、時刻ｔ１、時刻ｔ２、時刻ｔ３の直後における第一期間Ｔ１、第二期間Ｔ２、第三期間Ｔ３において、制御回路部１２０Ｂが異常判定を行うとともに、過電流異常が発生していなかった場合の第一期間Ｔ１と第三期間Ｔ３において、電源電圧検出信号Ｖｂｍと負荷電圧検出信号Ｖｘｍの値を読込んで、電圧比率Ｖｘｍ／Ｖｂｍを算出するタイミングを示している。但し、後述の実施の形態４の場合には、第三期間Ｔ３に続く第四期間Ｔ４においても、上流側開閉素子を開路し、下流側開閉素子を閉路した状態で電源電圧検出信号Ｖｂｍと負荷電圧検出信号Ｖｘｍの値を読込んで、電圧比率Ｖｘｍ／Ｖｂｍを算出するようになっている。
【００９７】
図１１の（Ｅ）は、時刻ｔ１においてリセットパルスＰＬＳを発生して、上流、下流過電流判定記憶回路１３７ａ、１３７ｂと、過電圧判定記憶回路１３９の記憶内容をリセットしておくタイミングを示している。図１１の（Ｆ）は、上流過電流検出信号ＯＣ１の発生タイミングの一例を示しており、例えば時刻ｔ１の直後において発生する。図１１の（Ｇ）は、下流過電流検出信号ＯＣ２の発生タイミングの一例を示しており、例えば時刻１の直後において発生する。図１１の（Ｈ）は、過電圧検出信号ＶＣＭの発生タイミングの一例を示しており、例えば時刻ｔ２の直後において発生する。
【００９８】
次に、図９、図１０に示したこの発明の実施の形態２による電気負荷の給電制御装置の、多様な異常発生に対応した識別判定について説明する。図１２は、この発明の実施の形態２による電気負荷の給電制御装置における多様な異常発生に対応した識別判定の一覧表を示す説明図である。以下、図１２に基づいて、前述の図５の場合との相違点を中心にして詳細に説明する。なお、図３で示された電圧監視回路１８０の詳細回路図と、図４で示された電圧比率Ｇの計算例については、この実施の形態２においてもそのまま適用できるものとなっている。図５と図１２との間の第一の相違点は、図５の場合には、合成過電流検出信号ＯＣＭが発生したときに、上流又は下流のどちら側で過電流が発生したのかを識別するために、上流過電流検出信号ＬＡＮ１と下流過電流検出信号ＬＡＮ２を用いていたが、図１２の場合には、上流過電流検出信号ＯＣ１と下流過電流検出信号ＯＣ２とが分離されて制御回路部１２０Ｂに入力されているので、発生した過電流を読み込み記憶する必要がなく、過電流が発生すると直ちにゲート素子１３５Ｂ、１３６Ｂを介して、給電指令信号ＤＲ０及び通電指令信号ＤＲ１をハードウエアによって強制遮断することができるようになっている。従って、図５と図１２との対応は、上流過電流検出信号ＬＡＮ１又は下流過電流検出信号ＬＡＮ２の発生を、上流過電流検出信号ＯＣ１又は下流過電流検出信号ＯＣ２と読み替えればよい。
【００９９】
図５と図１２との間の第二の相違点は、図５の場合には、第二期間Ｔ２において正線天絡又はこれと並列関係にある上流給電開閉素子Ｘの短絡の有無を判定しているのに対し、図１２の場合はこれを第一期間Ｔ１において判定していることである。その理由は、実施の形態１の場合には下流側転流開閉素子１６０Ａが正常閉路している第二期間Ｔ２において、本来は開路していなければならない上流開閉素子が短絡異常となるか、又は正線天絡が発生したことによって過電流異常が発生したことを検出し、下流側転流開閉素子１６０Ａを強制開路すれば過電流異常は解除できる状態である。これに対し、実施の形態２の場合は、上流開閉素子が異常短絡しているか、或いは正線天絡しているときには、下流側転流開閉素子１６０Ｂは自動的に開路状態になって、過電流異常は発生しないためである。ここで、もしも下流側転流開閉素子１６０Ｂの短絡異常が発生しておれば、過電流異常が発生するが、これは上流開閉素子の異常短絡又は正線短絡と下流側転流開閉素子の短絡異常との二重異常の発生モードとなっており、このような短絡異常は実施の形態１又は実施の形態２のいずれの場合も、どの開閉素子によっても解除することができないことになる。
【０１００】
次に、図６のステップブロック６０４ａの詳細を示す図１３と、ステップブロック６０４ｃの詳細を示す図１４について、図７と図８の場合との相違点を中心にして説明する。即ち、図１３は、この発明の実施の形態２による電気負荷の給電制御装置の過電流監視サブルーチンの動作を説明するフローチャート、図１４は、この発明の実施の形態２による電気負荷の給電制御装置の電圧監視サブルーチンの動作説を明用するフローチャートである。なお、図７、図８と、図１３、図１４において同一符号は同一又は相当部分を示しており、ここでの説明は同一又は相当部分の説明は省略する。また、図７におけるステップ７０３ａ、７０３ｂ、ステップ７２７ａ、７２７ｂ、７２７ｃは、図１３では削除されているとともに、図１４では図８に比べてステップ１４３４ａ、１４３４ｂ、１４３４ｃが追加されている。図１３において、ステップ１３００は図６のステップ６０３がＮＯの判定を行ったときに動作開始するサブルーチンプログラムの開始ステップである。図７の閉路異常判定手段７１９に対応して、図１３で記載された閉路異常判定手段１３１９では、ステップ７１７ａに替わってステップ１３１７ａが適用されている。これは、上流過電流検出信号ＬＡＮ１又は下流過電流検出信号ＬＡＮ２に替わって、上流過電流検出信号ＯＣ１又は下流過電流検出信号ＯＣ２が適用されているためである。
【０１０１】
図７の断続異常判定手段７２９に対応して、図１３で記載された断続異常判定手段１３２９では、図７に於けるステップ７２７ａ、７２７ｂ、７２７ｃが除外されていて、これに替わるものが後述の図１４に於けるステップ１４３４ａ、１４３４ｂ、１４３４ｃとなっている。サブルーチンの動作終了ステップ１３１０に続いては、図６のステップ６０２ａへ復帰する。図１４において、ステップ１４００は図６のステップ６０４ｂがＮＯの判定を行ったときに、動作開始するサブルーチンプログラムの開始ステップである。図８の開路異常判定手段８３９に対応して、図１４で記載された開路異常判定手段１４３９において、ステップ１４３４ａは、図１３のステップ７０３ｃにおいて上流電流検出記憶信号ＡＮ１と、下流電流検出記憶信号ＡＮ２の大小判定を行っている場合に適用され、第一期間Ｔ１に於ける［ＡＮ２＞ＡＮ１＝０］であればＹＥＳの判定を行ってステップ１４３４ｂへ移行し、［ＡＮ１＝ＡＮ２＞０］であればＮＯの判定を行ってステップ１４３４ｃへ移行する判定ステップである。
【０１０２】
ステップ１４３４ｂでは正線天絡異常を記憶し、ステップ１４３４ｃでは上流側給電開閉素子１５０の短絡異常を記憶してからステップ８３８へ移行する。なお、図１３のステップ７０３ｃにおいて上流電流検出記憶信号ＡＮ１と、下流電流検出記憶信号ＡＮ２の大小判定を行っていない場合には、ステップ８３４がＧ４の判定を行ったことによって、正線天絡異常又は上流側給電開閉素子１５０の短絡異常を記憶してステップ８３８へ移行することになる。サブルーチンの動作終了ステップ１４１０に続いては、図６のステップ６０５ａへ復帰する。
【０１０３】
（３）実施の形態２の要点と特徴
以上のとおり、請求項１に記載の発明に関連し、この発明の実施の形態２による電気負荷の給電制御装置１００Ｂは、外部電源１０１から負荷電流が供給される電気負荷１０４の上流位置と下流位置に、上流側開閉素子１５０と下流側開閉素子１４０を直列接続して、その導通状態をマイクロプロセッサを主体とする制御回路部1２０Ｂによって制御し、上流側又は下流側の一方の開閉素子が異常短絡しても、他方の開閉素子によって給電停止が行えるようにした給電制御装置１００Ｂであって、前記上流側開閉素子１５０に流れる前記負荷電流が所定値を超過したことによって上流過電流検出信号ＯＣ１を発生する上流過電流判定記憶回路１３７ａと、前記下流側開閉素子１４０に流れる前記負荷電流が所定値を超過したことによって下流過電流検出信号ＯＣ２を発生する下流過電流判定記憶回路１３７ｂを備えるとともに、前記外部電源１０１の電源電圧Ｖｂを分圧する第三抵抗１１３及び第四抵抗１１４ａ、１１４ｂと、当該第三抵抗と第四抵抗との接続部分に一端が接続された第一抵抗１１１と、前記第一抵抗１１１の他端を、前記電気負荷１０４を経由して前記電源電圧Ｖｂの正線に接続する第二抵抗１１２とで構成され、前記第一抵抗１１１の他端は前記電気負荷１０４の下流側に接続されている電圧監視回路１８０を備え、前記電圧監視回路１８０は、前記上流側開閉素子１５０の開閉状態と、前記下流側開閉素子１４０の開閉状態に応動して前記第四抵抗１１４ａ、１１４ｂの両端に可変分圧電圧Ｖｘを生成する。
【０１０４】
前記制御回路部１２０Ｂは、前記電源電圧Ｖｂに比例した電圧である電源電圧検出信号Ｖｂｍの値と、前記可変分圧電圧Ｖｘに比例した電圧である負荷電圧検出信号Ｖｘｍを測定監視して電圧比率Ｇ、Ｈ＝Ｖｘｍ／Ｖｂｍを算出するとともに、前記上流及び下流過電流検出信号ＯＣ１、ＯＣ２を読取監視し、前記制御回路部1２０Ｂは更に、前記上流側開閉素子１５０及び前記下流側開閉素子１４０の一方に対する給電指令信号ＤＲ０と、他方に対する通電指令信号ＤＲ１を発生するとともに、この給電指令信号ＤＲ０と通電指令信号ＤＲ１との発生状態に対応した前記電圧比率Ｇの値と、前記上流及び下流過電流検出信号ＯＣ１、ＯＣ２の発生状態との組合せによって、前記電気負荷１０４に対する負荷配線の異常状態を運転中に検出する異常判定手段６０４ａ、６０４ｃと、この異常判定手段が
異常判定を行ったときに、前記給電指令信号ＤＲ０と前記通電指令信号ＤＲ１の発生を停止するとともに、複数種類の異常発生情報を識別記憶する異常処理手段６１１ａを備え、前記負荷配線の異常状態は、前記電気負荷１０４の上流正側配線が前記外部電源１０１の正極配線又は負極配線と混触する正線天絡異常又は正線地絡異常の疑いがあるか、又は前記電気負荷１０４の下流負側配線が前記外部電源１０１の正極配線又は負極配線と混触する負線天絡異常又は負線地絡異常の疑いがあるか、又は前記電気負荷１０４が短絡又は断線する負荷短絡異常又は負荷断線異常の疑いがあるかの複数の異常状態を含んでいる。
【０１０５】
請求項２に記載の発明に関連し、前記上流側開閉素子１５０は、前記給電指令信号ＤＲ０によってオン時間とオン・オフ周期との比率である給電デューティが制御される給電開閉素子Ｘとなるものであるのに対し、当該上流側開閉素子１５０と対になる他方の前記下流側開閉素子１４０は、前記通電指令信号ＤＲ１によって連続通電又は連続遮断される通電開閉素子Ｙとなるものであり、前記通電開閉素子Ｙには遮断電圧制限回路を構成する第一の定電圧ダイオード１４３が接続されているとともに、前記電気負荷１０４と前記通電開閉素子Ｙとの直列回路に対して転流開閉素子Ｚとなる下流側転流開閉素子１６０Ｂが並列接続され、前記転流開閉素子Ｚは、前記給電開閉素子Ｘが閉路されているときには開路され、前記給電開閉素子Ｘが開路されているときには閉路されるようになっている。
【０１０６】
以上のとおり、請求項２に記載の発明に関連し、上流又は下流開閉素子の一方は給電デューティが制御される給電開閉素子Ｘとなり、他方の開閉素子は連続通電又は連続遮断される通電開閉素子Ｙとなり、電気負荷が誘導性負荷である場合には通電開閉素子Ｙには遮断電圧制限回路が設けられるとともに転流開閉素子Ｚが電気負荷と通電開閉素子Ｙとの直列回路に対して並列接続されている。従って、実施の形態１の場合と同様に、集合電源リレーなどの外部遮断機能に依存することなく、正線天絡異常又は上流側開閉素子の短絡異常が発生したときには、下流側開閉素子によって負荷電流の自己遮断が可能であり、負線地絡異常又は下流側開閉素子の短絡異常が発生したときには、上流側開閉素子によって負荷電流の自己遮断が可能であるとともに、正常運転時には一方の開閉素子によって給電状態の制御を行い、他方の開閉素子によって電気負荷に含まれるインダクタンス成分による電流遮断の応答遅れを抑制するよう機能分担することができる特徴がある。また、転流開閉素子は転流ダイオードに比べて転流回路の電圧降下を抑制して、転流回路で発生する消費電力と回路素子の発熱を抑制することができる特徴がある。
【０１０７】
請求項４一対となる前記上流側開閉素子１５０と前記下流側開閉素子１４０とは、Ｐチャネル型とＮチャネル型の電界効果型トランジスタであるとともに、前記転流開閉素子１６０Ｂは、前記上流側開閉素子となる給電開閉素子１５０とは同型式であるＰチャネル型の電界効果型トランジスタであって、前記給電開閉素子１５０と前記転流開閉素子１６０Ｂとは、同時閉路を禁止するためのインターロック回路を含む転流制御回路１７０Ｂを介して開閉制御が行われ、前記転流制御回路１７０Ｂは、前記給電開閉素子１５０が閉路しているときに、前記転流開閉素子１６０Ｂのゲート端子Ｇとソース端子Ｓ間を短絡して当該転流開閉素子を不導通状態にする遮断トランジスタ１６６と、充電ダイオード１６３を介して充電されるコンデンサ１６４と、前記給電開閉素子１５０が開路しているときに、前記遮断トランジスタ１６６を開路するとともに、前記コンデンサ１６４の充電電圧を前記転流開閉素子１６０Ｂのゲート端子Ｇとソース端子Ｓ間に印加する駆動抵抗１６５を備え、前記給電開閉素子１５０が開路しているときには、前記転流開閉素子１６０Ｂはソース端子Sとドレイン端子Ｄとの間に生成されている寄生ダイオード１６１Ｂの通電方向と同方向に導通駆動されている。
【０１０８】
以上のとおり、請求項４に記載の発明に関連し、給電開閉素子Ｘと転流開閉素子Ｚとは転流制御回路によって制御され、給電開閉素子が閉路しているときには転流開閉素子を開路してコンデンサを充電し、給電開閉素子が開路しているときにはコンデンサの充電電荷によって転流開閉素子は閉路する関係に接続されており、しかも転流開閉素子の閉路導通方向は転流開閉素子内部の寄生ダイオードの通電方向と同一方向となる極性に接続されている。従って、給電開閉素子Ｘが上流側開閉素子であるこの実施例の場合には、転流開閉素子Ｚが閉路し、給電開閉素子Ｘが開路している期間において電気負荷の正線天絡異常が発生したときには、インターロック回路となる遮断トランジスタによって転流回路素子は開路され、転流開閉素子は内部の寄生ダイオードの導通方向と逆方向に導通することがないので、給電開閉素子の短絡又はこれに替わる外部配線の短絡と、転流開閉素子の導通とが同時に発生して電源短絡状態が発生するのが防止される特徴がある。
【０１０９】
また、転流期間において転流開閉素子を閉路駆動するための電源は、給電開閉素子が開路しているときに充電されるコンデンサが使用され、このコンデンサは誘導性負荷の電流が減衰する短期間において、電界効果形トランジスタにゲート電圧を印加するだけの軽負荷で使用されるので、小容量のコンデンサを用いて小型安価に転流制御回路を構成することができる特徴がある。また、転流ダイオードとして一般のダイオードや寄生ダイオードを使用した場合に比べて、転流期間における転流開閉素子の電圧降下が大幅に減少して、転流開閉素子の発熱による温度上昇を大幅に低減し、給電制御装置を小型安価にすることができる特徴がある。
【０１１０】
請求項１０に記載の発明に関連し、前記異常判定手段は、第一の異常判定手段６０４ａと第二の異常判定手段６０４ｃによって構成され、前記第一の異常判定手段６０４ａは、少なくとも前記上流側開閉素子１５０と前記下流側開閉素子１４０の一方に対して前記給電指令信号ＤＲ０が与えられ、他方に対して前記通電指令信号ＤＲ１が与えられて、上流側及び下流側がともに閉路駆動されている第一期間Ｔ１に於ける閉路異常判定手段１３１９、又は第一期比率演算手段７０２を備えるとともに、前記給電指令信号ＤＲ０が与えられる給電開閉素子Ｘが、前記電気負荷１０４を断続駆動する第二期間Ｔ２において、前記電気負荷１０４に対して並列接続される転流開閉素子１６０Ｂを有するものである場合には、更に断続異常判定手段１３２９が付加されており、前記第一期間Ｔ１では、少なくとも前記閉路異常判定手段１３１９による異常判定が完了するまでは前記給電指令信号ＤＲ０と通電指令信号ＤＲ１は閉路指令を継続し、ここで前記上流又は下流過電流検出信号ＯＣ１、ＯＣ２が検出されると、前記給電指令信号ＤＲ０と通電指令信号ＤＲ１はともに開路指令となって直ちに第三期間Ｔ３に移行し、前記第一期間Ｔ１において、前記上流又は下流過電流検出信号ＯＣ１、ＯＣ２が検出されなかった場合には、前記第一期比率演算手段７０２によって前記第一期間Ｔ1における前記電圧比率Ｇを算出して記憶する。
【０１１１】
前記第二の異常判定手段６０４ｃは、前記給電指令信号ＤＲ０と前記通電指令信号ＤＲ１がともに停止されて、上流側及び下流側がともに開路指示されている前記第三期間Ｔ３に於ける第三期比率演算手段８３１と、開路異常判定手段１４３９とによって構成されており、前記第三期間Ｔ３では、少なくとも前記開路異常判定手段１４３９による異常判定が完了するまでは、前記給電指令信号ＤＲ０と通電指令信号ＤＲ１は開路指令を継続し、ここでは前記第三期比率演算手段８３１によって前記第三期間Ｔ３に於ける前記電圧比率Ｇを算出して記憶するとともに、前記閉路異常判定手段１３１９は、前記上流又は下流過電流検出信号ＯＣ１・ＯＣ２が検出される過電流異常の発生要因を、前記第三期比率演算手段８３１によって算出された前記電圧比率Ｇの値によって判別するとともに、前記開路異常判定手段１４３９は、前記上流側開閉素子１５０又は前記下流側開閉素子１４０又は前記下流側転流開閉素子１６０Ｂの短絡異常を含む前記過電流異常以外の異常の発生要因を、前記第一期比率演算手段７０２による前記電圧比率Ｇの値と、前記第三期比率演算手段８３１による前記電圧比率Ｇの値とを組合わせて細分化判定するようになっている。
【０１１２】
以上のとおり、請求項１０に記載の発明に関連し、給電開閉素子と通電開閉素子がともに閉路駆動される第一期間において過電流異常が発生すると、直ちに給電開閉素子と通電開閉素子をともに開路した第三期間に移行して、第三期比率演算手段によって電圧比率を算出し、過電流異常ではないその他の異常については、第一期及び第三期比率演算手段によって第一期間及び第三期間の電圧比率を算出するようになっている。従って、実施の形態１と同様に、過電流異常の発生要因は、第三期比率演算手段による電圧比率によって細分化判定されるとともに、過電流異常以外の異常発生要因は、第一期比率演算手段による電圧比率と、第三期比率演算手段による電圧比率とを組合わせて細分化判定することができる特徴がある。
【０１１３】
請求項１２に記載の発明に関連し、前記上流過電流判定記憶回路１３７ａと前記下流過電流判定記憶回路１３７ｂとは、前記負荷電流が過大であるときに、それぞれが前記上流過電流検出信号ＯＣ１と前記下流過電流検出信号ＯＣ２とを発生して前記制御回路部1２０Ｂに割込み入力するとともに、ゲート素子１３５Ｂ、１３６Ｂを介して前記給電指令信号ＤＲ０と通電指令信号ＤＲ１を遮断して、少なくとも前記給電開閉素子１５０と前記通電開閉素子１４０を強制開路し、前記制御回路部１２０Ｂは、前記上流過電流検出信号ＯＣ１と前記下流過電流検出信号ＯＣ２を認知して前記給電指令信号ＤＲ０と通電指令信号ＤＲ１を停止するとともに、前記上流過電流検出信号ＯＣ１と前記下流過電流検出信号ＯＣ２の両方、又はどちらか一方のうちのどちらが発生していたかを識別し、前記制御回路部１２０Ｂはまた、前記第三期間Ｔ３に於ける前記電圧比率Ｇを参照して、過電流異常発生要因が少なくとも負荷配線の正線地絡又は負線天絡又は負荷短絡のいずれかであることと、前記給電開閉素子Ｘの短絡異常の有無と、前記転流開閉素子Ｚを有するものはその短絡異常の有無とを識別記憶するようになっている。
【０１１４】
以上のとおり、請求項１２に記載の発明に関連し、給電開閉素子と通電開閉素子をともに閉路駆動した第一期間、又は給電開閉素子は開路されるが、通電開閉素子と転流開閉素子とが閉路駆動されている第二期間において、上流側開閉素子又は下流側開閉素子の少なくとも一方に過大電流が流れると、上流過電流検出信号ＯＣ１又は下流過電流検出信号ＯＣ２が発生して、給電指令信号ＤＲ０と通電指令信号ＤＲ１が遮断及び停止されて第三期間に移行し、制御回路部は、第三期間Ｔ３における電圧比率Ｇを参照して、過電流異常発生要因を識別記憶するようになっている。従って、過電流検出に伴って負荷電流が遮断されても、制御回路部がこれを認知して、過電流判定記憶回路をリセットしない限りは上流過電流検出信号ＯＣ１と下流過電流検出信号ＯＣ２は持続するとともに、複数割込み入力信号によって確実に過電流遮断を行って、詳細な異常発生要因を識別記憶することができる特徴がある。また、過電流異常の発生に伴って、直ちに上流側開閉素子と下流側開閉素子が遮断されるので、開閉素子の発熱が抑制されるとともに、短時間の電源短絡状態が発生しても、定電圧電源の出力回路に設けられた電源コンデンサによって制御回路部の制御動作を継続することができ、電源コンデンサの充電回路に逆放電防止ダイオードを接続しておくことにより、定電圧電源を負荷駆動電源とを同じ系統の電源にしておくような設計も可能となる特徴がある。
【０１１５】
請求項１３に記載の発明に関連し、前記制御回路部１２０Ｂには、前記上流側開閉素子１５０に流れる前記負荷電流である上流電流検出信号ＡＮ１と、前記下流側開閉素子１４０に流れる前記負荷電流である下流電流検出信号ＡＮ２とが入力され、前記制御回路部１２０Ｂはまた、前記第一期間Ｔ１に於ける前記閉路異常判定手段１３１９と、前記第三期間Ｔ３に於ける前記開路異常判定手段１４３９において、前記上流電流検出信号ＡＮ１の値と前記下流電流検出信号ＡＮ２の値とを参照して、両方の検出信号の値が等しいか、或いはどちらの値が大きいかを算出し、前記第一期間Ｔ１と前記第三期間Ｔ３とおける前記電圧比率Ｇの値とを組合わせて、異常発生要因が前記負荷配線の正線地絡又は負線天絡又は負荷短絡のいずれかであることと、前記給電開閉素子Ｘと前記通電開閉素子Ｙと前記転流開閉素子Ｚを有するものはその短絡異常又は断線異常の有無と、前記負荷配線の断線異常の有無を識別記憶するようになっている。
【０１１６】
以上のとおり、請求項１３に記載の発明に関連し、制御回路部には上流電流検出信号ＡＮ１と下流電流検出信号ＡＮ２とが入力され、第一期間Ｔ１および第三期間Ｔ３において算出された電圧比率Ｇと組合わせて、異常発生の要因を識別記憶するようになっている。従って、実施の形態１と同様に、電流検出信号の有無によって正側配線の天絡異常と上流側開閉素子の短絡異常や、負側配線の地絡異常と下流側開閉素子の短絡異常の区分が行えて、異常発生の要因を詳細に識別判定することができる特徴がある。なお、上流又は下流の少なくとも一方の電流検出信号が入力されていると、制御回路部は負荷電流を監視して負帰還制御を行ったり、電源電圧と負荷電流の値から現状温度における負荷抵抗を算出し、目標とする負荷電流が得られるように平均駆動電圧を制御することも可能である。
【０１１７】
請求項１７に記載の発明に関連し、前記制御回路部１２０Ｂは、前記給電開閉素子Ｘと前記転流開閉素子Ｚとがともに短絡異常となる内部の二重異常であるか、又は前記負荷配線の正線地絡と前記上流側開閉素子１５０の短絡異常、又は前記負荷配線の負線天絡と前記下流側開閉素子１４０の短絡異常、又は前記下流側転流開閉素子１６０Ｂの短絡異常と前記負荷配線の正線天絡とによる内外混合の二重異常が発生したとき、これを検出する二重異常判定手段６０４ｂを備え、前記二重異常判定手段６０４ｂは、前記給電指令ＤＲ０と通電指令ＤＲ１がともに不作動である前記第三期間Ｔ３において、前記上流過電流検出信号OC1又は前記下流過電流検出信号ＯＣ２が入力されたことによって二重異常が発生したと判定し、前記異常処理手段６１１ａは、前記二重異常が検出されると、前記負荷電流を遮断するための電源リレーを外部に有するものにおいては、この電源リレーを消勢するための指令信号を送信し、少なくとも異常情報の保存又は異常報知を行うようになっている。
【０１１８】
以上のとおり、請求項１７に記載の発明の関連し、制御回路部は二重異常判定手段を備え、少なくとも給電制御装置が関与する二重異常によって過大電流が流れたままとなる状態を検出するようになっている。従って、実施の形態１と同様に、この給電制御装置の上位に電源遮断機能を有する場合には、二重異常が発生すると直ちにこれを通報して電源遮断を行うことができ、これによって、電気負荷の過熱・焼損或いは外部電源の異常放電の発生を防止することができる特徴がある。また、電源遮断機能がなく、単にヒューズを設けただけの場合には、負荷電源系統と給電制御装置内の制御回路部に対する電源系統を分離して、異なるヒューズから給電するようにしておくことによって、要因別の異常発生記憶情報に基づいて、保守点検の作業能率を向上することができる特徴がある。
【０１１９】
実施の形態３．
（１）構成の詳細な説明
図１５は、この発明の実施の形態３による電気負荷の給電制御装置の全体回路図である。以下、この発明の実施の形態３による電気負荷の給電制御装置について、図１のものとの相違点を中心にして図１５に基づいてその構成を詳細に説明する。なお、各図において、同一符号は同一又は相当部分を示している。また、図１のものとの主たる相違点の第一は、下流側通電開閉素子１４０に替わって上流側通電開閉素子３４０が使用され、上流側給電開閉素子１５０に替わって下流側給電開閉素子３５０が使用され、下流側転流開閉素子１６０Ａに替わって上流側転流開閉素子３６０Ｃが使われていることであって、そのため各開閉素子の形式はＰチャネル型はＮチャネル型に変更され、Ｎチャネル型はＰチャネル型に変更されている。主たる相違点の第二は、転流開閉素子は図１に於ける時間差切換え方式から、図９におけるインターロック方式のものとなっている。主たる相違点の第三は、図１に於ける合成過電流判定記憶回路１３７に替わって、図９における上流過電流判定記憶回路１３７ａ、下流過電流判定記憶回路１３７ｂに相当した、上流過電流判定記憶回路３３７ａ、下流過電流判定記憶回路３３７ｂが使用されていることである。
【０１２０】
図１５において、給電制御装置１００Ｃは、電源スイッチ１０２ａを介して外部電源１０１から電源電圧Ｖｂが給電され、入力センサ群１０３の動作状態に応動して、電気負荷１０４を含む電気負荷群１０５を駆動制御する制御回路部３２０Ｃを主体として構成されている。この実施の形態３においては、給電制御装置１００Ｃは電源スイッチ１０２ａを介して電源電圧Ｖｂが供給される負荷制御回路部と、同じ電源スイッチ１０２ａを介して給電されて、所定の安定化電圧である制御電圧Ｖｃｃを発生するとともに、外部電源１０１から直接給電されて所定の安定化電圧である図示しないバックアップ電圧Ｖｕｐを発生する定電圧電源１１０とを備えている。制御電圧Ｖｃｃによって動作する制御回路部３２０Ｃは、マイクロプロセッサＣＰＵと、協働するプログラムメモリＰＭＥＭ、揮発性のＲＡＭメモリＲＭＥＭ、不揮発性のデータメモリＤＭＥＭ、多チャンネルＡＤ変換器ＡＤＣを包含し、ＲＡＭメモリＲＭＥＭの記憶内容は電源スイッチ１０２ａが開路されても、図示しないバックアップ電圧Ｖｕｐによって停電保持されるようになっている。
【０１２１】
電気負荷１０４の下流位置に直列接続されている下流側給電開閉素子３５０は、Ｎチャネル型の電界効果型トランジスタであり、これを下流側開閉素子３５０又は給電開閉素子３５０と呼ぶことがある。下流側の意味は、電気負荷１０４よりも外部電源１０１の負極配線に近い側に位置していることを表現し、給電開閉素子の意味は制御回路部３２０Ｃが発生する給電指令信号ＤＲ０によって断続制御され、電気負荷１０４に対する平均給電電圧を制御することができる開閉素子であることを表現している。これに対し、実施の形態２の図９では、上流側給電開閉素子１５０が使用されていて、上流側又は下流側の給電開閉素子１５０、３５０を総称して給電開閉素子Ｘと呼ぶことがある。
【０１２２】
電気負荷１０４の上流位置に直列接続されている上流側通電開閉素子３４０は、Ｐチャネル型の電界効果型トランジスタであり、これを上流側開閉素子３４０又は通電開閉素子３４０と呼ぶことがある。上流側の意味は、電気負荷１０４よりも外部電源１０１の正極配線に近い側に位置していることを表現し、通電開閉素子の意味は制御回路部３２０Ｃが発生する通電指令信号ＤＲ１によって開閉制御され、電気負荷１０４に対する給電を停止するときには開路し、給電開閉素子が閉路しているときと断続制御を行っている期間では常時閉路している開閉素子であることを表現している。これに対し、実施の形態２の図９では下流側通電開閉素子１４０が使用されていて、下流側又は上流側の通電開閉素子１４０、３４０を総称して通電開閉素子Ｙと呼ぶことがある。
【０１２３】
下流側給電開閉素子３５０の上流位置にあって、電気負荷１０４と上流側通電開閉素子３４０との直列回路に対して並列接続された上流側転流開閉素子３６０Ｃは、下流側給電開閉素子３５０とは同一形式のＮチャネル型の電界効果型トランジスタが使用されている。前述した図９における下流側転流開閉素子１６０Ｂは、上流側給電開閉素子１５０と同一構造ではあるが、Ｐチャネル型の電界効果型トランジスタが使用されている。これ等の下流側又は上流側の転流開閉素子は、転流開閉素子Ｚと総称することがある。
【０１２４】
上流側通電開閉素子３４０と上流側転流開閉素子３６０Ｃとの並列接続点の更に上流位置には、上流電流検出抵抗３３１が設けられ、その両端電圧は差動増幅回路である上流電流検出回路３３３によって増幅されて、上流電流検出信号ＡＮ１として制御回路部３２０Ｃの多チャンネルＡＤ変換器ＡＤＣに入力されるとともに、上流過電流判定記憶回路３３７ａに入力されている。下流側給電開閉素子３５０下流位置には、下流電流検出抵抗３３２が設けられ、その両端電圧は差動増幅回路である下流電流検出回路３３４によって増幅されて、下流電流検出信号ＡＮ２として制御回路部３２０Ｃの多チャンネルＡＤ変換器ＡＤＣに入力されるとともに、下流過電流判定記憶回路３３７ｂに入力されている。
【０１２５】
上流過電流判定記憶回路３３７ａ及び下流過電流判定記憶回路３３７ｂは、図示しない基準電圧発生回路が発生する比較基準電圧の値と、上流電流検出信号ＡＮ１の値、又は下流電流検出信号ＡＮ２の値とを個別に比較して、いずれかの電流検出信号の値が所定の閾値電流を超過していると、上流過電流検出信号ＯＣ１又は下流過電流検出信号ＯＣ２を発生して制御回路部３２０Ｃに入力する。制御回路部３２０Ｃはこの過電流異常発生を記憶して給電指令信号ＤＲ０と通電指令信号ＤＲ１の発生を停止してから、リセットパルスＲＳＴを発生して上流・下流の過電流判定記憶回路３３７ａ、３３７ｂをリセットするようになっている。なお、下流電流検出抵抗３３２と下流電流検出回路３３４は、下流給電開閉素子３５０に内蔵することも可能であるとともに、上流転流開閉素子３６０Ｃと上流通電開閉素子３４０とは、それぞれの上流位置に上流電流検出抵抗３３１と上流電流検出回路３３３を内蔵し、各上流電流検出信号ＡＮ１の値を個別に制御回路部３２０Ｃや上過電流判定記憶回路３３７ａに入力するようにしてもよい。また、ゲート回路１４２は上流過電流検出信号ＯＣ１と下流過電流検出信号ＯＣ２との論理和出力に対する反転論理出力ＯＣＭＮを発生する論理和否定出力回路によって構成されている。
【０１２６】
上流側通電開閉素子３４０はソース端子とゲート端子間に接続されたゲート抵抗３４７と、ゲート端子Ｇとグランド回路ＧＮＤとの間に接続された駆動抵抗３４８と駆動トランジスタ３４６との直列回路を備え、ゲート素子３３６Ｃの出力論理レベルが「Ｈ」になると、駆動トランジスタ３４６が導通することによってゲート端子Ｇとソース端子Ｓとの間にゲート電圧が印加されて、上流のソース端子Ｓから下流のドレイン端子Ｄに負荷電流が流れるようになっており、ドレイン端子Ｄとソース端子Ｓとの間には寄生ダイオード３４１が接続されている。駆動トランジスタ３４６はゲート素子３３６Ｃの出力論理レベルが「Ｈ」になると、ベース抵抗３４４を介して導通駆動され、ゲート素子３３６Ｃの出力論理レベルが「Ｌ」になるとベース端子とエミッタ端子間に接続された開路安定抵抗３４５によって確実に不導通となるようになっている。
【０１２７】
ゲート素子３３６Ｃの出力論理レベルを「Ｌ」にすると、上流側通電開閉素子３４０のソース端子Ｓとドレイン端子Ｄ間の導通は遮断されるが、電気負荷１０４がインダクタンス成分を有する電磁コイルなどの誘導性負荷である場合には、上流側通電開閉素子３４０の開路に伴ってサージ電圧が発生し、ゲート端子Ｇとドレイン端子Ｄとの間に直列接続されたダイオード３４９と第一の定電圧ダイオード３４３を介してゲート抵抗３４７にサージ電流が流入する。その結果、上流側通電開閉素子３４０が再閉路するとサージ電圧が低下して、再び上流側通電開閉素子３４０が開路するので、上流側通電開閉素子３４０のソース端子Ｓとドレイン端子Ｄ間の電圧は、第一の定電圧ダイオード３４３の動作電圧に対応した所定の一定電圧となるよう負帰還制御が行われ、やがて、電気負荷１０４に流れていた電流が急速に減衰してゼロになる。なお、直列ダイオード３４９と第一の定電圧ダイオード３４３との接続点と、ソース端子Ｓとの間に反転補助抵抗２４９を接続しておくと、なお、ダイオード３４９と第一の定電圧ダイオード３４３との接続点と、ソース端子Ｓとの間に反転補助抵抗２４９を接続しておくと、この反転補助抵抗２４９は、誘導サージ電圧発生開始から直列ダイオード３４９に順方向の微小電流を流し、サージ電圧が第一の定電圧ダイオード３４３の動作電圧に達したときに発生する直列ダイオード３４９の反転動作遅れと、これに伴うオーバーシュートの発生を防ぐことにより、上流側通電開閉素子３４０のドレイン/ソース間の耐圧超過を防止する特徴がある。
【０１２８】
下流側給電開閉素子３５０の上流位置にあって、電気負荷１０４と上流側通電開閉素子３４０との直列回路に対して並列接続された上流側転流開閉素子３６０Ｃは、下流側給電開閉素子３５０と同一形式のＮチャネル型の電界効果型トランジスタが使用されている。転流制御回路３７０Ｃは、下流側給電開閉素子３５０と、上流側転流開閉素子３６０Ｃの導通切換え制御を行うものであって、その詳細は図１６において後述する。ゲート素子３３５Ｃは制御回路部３２０Ｃが発生する給電指令信号ＤＲ０と、反転論理出力ＯＣＭＮとの論理積出力が論理レベル「Ｈ」になったときに給電駆動信号ＤＲを発生して、図１６で示す転流制御回路３７０Ｃを介して下流側給電開閉素子３５０を導通駆動し、合わせて上流側転流開閉素子３６０Ｃを開路するようになっている。ゲート素子３３６Ｃは制御回路部３２０Ｃが発生する通電指令信号ＤＲ１と、反転論理出力ＯＣＭＮとの論理積出力が論理レベル「Ｈ」になったときに、駆動トランジスタ３４６を介して上流側通電開閉素子３４０を導通駆動するようになっている。
【０１２９】
電圧監視回路１８０は実施の形態１の場合と同様に構成されているが、第一の分圧抵抗１１４ａ、１１４ｂから入力抵抗１１６を介して制御回路部３２０Ｃ内の多チャンネルＡＤ変換器ＡＤＣに入力される負荷電圧監視信号Ｖｘｍは、図１のクランプダイオード１１７ａに代わって、定電圧ダイオード１１７ｂによって電圧制限されている。また、過電圧判定記憶回路３３９は、下流側給電開閉素子３５０のゲート端子Ｇと、転流制御回路３７０Ｃとの間に接続された駆動抵抗３５８の両端ＡＢ間に発生する異常電圧を検出記憶し、過電圧検出信号ＯＶＭを発生して制御回路部３２０Ｃに入力するようになっている。制御回路部３２０Ｃはこの異常発生を記憶して給電指令信号ＤＲ０と通電指令信号ＤＲ１の発生を停止してから、リセットパルスＲＳＴを発生して過電圧判定記憶回路１３９をリセットするようになっている。
【０１３０】
図１６は、この発明の実施の形態３による電気負荷の給電制御装置の一部分の詳細を示す回路図である。図１６において、下流側給電開閉素子３５０は電気負荷１０４の下流側に直列接続されたＮチャネル形の電界効果形トランジスタであって、開閉指令信号ＤＲによる信号電圧は駆動抵抗３５８を介してゲート端子Ｇとソース端子Ｓ間に供給され、開閉指令信号ＤＲの論理レベルが「Ｈ」になると下流側給電開閉素子３５０のドレイン端子Ｄとソース端子Ｓ間が順方向に導通して、直流電源１０１から電源スイッチ１０２ａを介して電気負荷１０４に給電されるようになっている。また、開閉指令信号ＤＲの論理レベルが「Ｌ」になると下流側給電開閉素子３５０のドレイン端子Ｄとソース端子Ｓ間の導通が遮断され、電気負荷１０４に流れていた負荷電流は後述の上流側転流開閉素子３６０Ｃに転流するようになっている。
【０１３１】
上流側転流開閉素子３６０Ｃは、電気負荷１０４と上流側通電開閉素子３４０との直列回路に対して並列接続されたＮチャネル形の電界効果形トランジスタであって、この上流側転流開閉素子３６０Ｃは下流側給電開閉素子３５０が開路したときに寄生ダイオード３６１Ｃを通じて負荷電流が転流できる構成となっているが、実際には上流側転流開閉素子３６０Ｃがソース端子Ｓからドレイン端子Ｄの方向に逆導通し、逆導通による電圧降下が小さいため寄生ダイオード３６１Ｃには転流電流が持続しないようになっている。上流側転流開閉素子３６０Ｃに対するゲート駆動回路を構成する充電ダイオード３６３は、下流側給電開閉素子３５０が閉路している期間においてコンデンサ３６４を充電するとともに、上流側転流開閉素子３６０Ｃのゲート端子Ｇとソース端子Ｓとの間に接続された遮断トランジスタ３６６は、遮断ダイオード３６７とベース抵抗３６８を介して導通駆動されて、その結果として上流側転流開閉素子３６０Ｃが順方向（寄生ダイオード３６１Ｃの導通方向とは反対の方向）に導通しないようになっている。
【０１３２】
なお、開路安定抵抗３６９は、ＮＰＮ形の接合形トランジスタである遮断トランジスタ３６６のベース端子とエミッタ端子間に接続されている。また、遮断ダイオード３６７は下流側給電開閉素子３５０が開路しているときに、遮断トランジスタ３６６のエミッタ/ベース端子間に逆電圧が加わらないようにするためのものである。下流側給電開閉素子３５０が開路すると、遮断トランジスタ３６６のエミッタ電位が電源電圧Ｖｂ以上に上昇することによって遮断トランジスタ３６６が不導通になるとともに、コンデンサ３６４の充電電圧が駆動抵抗３６５を介して上流側転流開閉素子３６０Ｃのゲート端子Ｇとソース端子Ｓの間に印加されるので、上流側転流開閉素子３６０Ｃはソース端子Ｓからドレイン端子Ｄの方向に逆導通するようになっている。その結果、電気負荷１０４がインダクタンス成分を有する電磁コイルなどの誘導性負荷であっても、電気負荷１０４に流れていた負荷電流は、上流側通電開閉素子３４０が閉路しておれば、この上流側通電開閉素子３４０と上流側転流開閉素子３６０Ｃを通る転流回路に転流して、漸次減衰し、下流側給電開閉素子３５０に誘導サージ電圧が発生しないようになっている。
【０１３３】
なお、下流側給電開閉素子３５０の開路状態が持続すると、コンデンサ３６４の充電電荷は消滅することになるが、コンデンサ３６４は電気負荷１０４の負荷電流が転流して、減衰消滅するまでの期間において上流側転流開閉素子３６０Ｃに対するゲート電圧を維持すればよいので、小容量のコンデンサを使用することができる回路構成となっている。しかし、下流側給電開閉素子３５０が開路したときに、上流側転流開閉素子３６０Ｃが断線異常となっている場合には、下流側給電開閉素子３５０又は上流側通電開閉素子３４０の開路に伴ってサージ電圧が発生し、下流側給電開閉素子３５０のドレイン端子Ｄとゲート端子Ｇとの間に直列接続されたダイオード３５９と第二の定電圧ダイオード３５３を介して駆動抵抗３５８にサージ電流が流入する。
【０１３４】
その結果、下流側給電開閉素子３５０が再閉路すると下流側給電開閉素子３５０のドレイン端子Ｄとソース端子Ｓ間のサージ電圧が低下して、再び下流側給電開閉素子３５０が開路するので、下流側給電開閉素子３５０のドレイン端子Ｄとソース端子Ｓ間の電圧は、第二の定電圧ダイオード３５３の動作電圧に対応した所定の一定電圧となるよう負帰還制御が行われ、やがて、電気負荷１０４に流れていた電流が減衰してゼロになる。過電圧判定記憶回路３３９は、上流側転流開閉素子３６０Ｃが断線異常であった場合に、下流側給電開閉素子３５０の駆動抵抗３５８に発生するサージ電圧を検出してこれを記憶し、過電圧検出信号ＯＶＭを制御回路部３２０Ｃに入力するようになっている。制御回路部３２０Ｃはこの異常発生を記憶して給電指令信号ＤＲ０と通電指令信号ＤＲ１の発生を停止してから、リセットパルスＲＳＴを発生して過電圧判定記憶回路３３９をリセットするようになっている。
【０１３５】
（２）作用・動作の詳細な説明
次に、図１５、図１６のとおり構成されたこの発明の実施の形態３による電気負荷の給電制御装置について、図１、図９のものとの相違点を中心にしてその作用、動作を詳細に説明する。先ず、図１５、図１６において、電源スイッチ１０２ａが閉路されて制御回路部３２０Ｃが動作を開始すると、マイクロプロセッサＣＰＵは入力センサ群１０３の動作状態と、プログラムメモリＰＭＥＭの内容に応動して電気負荷群１０５を駆動制御し、電気負荷群１０５の中の複数の電気負荷の一つである電気負荷１０４に対して給電指令信号ＤＲ０と通電指令信号ＤＲ１を発生する。その指令タイミングと各部の動作は、前述した図１１の動作説明用のタイムチャートに示すとおりであって、ここでは説明を省略する。
【０１３６】
図１７は、この発明の実施の形態３による電気負荷の給電制御装置の電圧監視回路の詳細を示す回路図である。図１７において、接点Ｘは下流側給電開閉素子３５０を接点回路になぞらえた模式図であり、接点Ｙは上流側通電開閉素子３４０を接点回路になぞらえた模式図であり、接点Ｚは上流側転流開閉素子３６０Ｃを接点回路になぞらえた模式図であるが、後述の図２１で示す実施の形態４の場合には接点Ｚは上流側転流開閉素子３６０Ｄを接点回路になぞらえた模式図となっている。また、符号ＯＣ１は上流電流検出抵抗３３１の模式図、符号ＯＣ２は下流電流検出抵抗３３２の模式図であって、各電流検出抵抗の抵抗値は電気負荷１０４の抵抗値Ｒ０に比べて無視できるレベルの微小抵抗値となっている。更に、電圧監視回路１８０を構成する抵抗値Ｒ１の第一抵抗１１１、抵抗値Ｒ２の第二抵抗１１２、抵抗値Ｒ３の第三抵抗１１３、抵抗値Ｒ４の第四抵抗１１４ａ・１１４ｂについては図３において前述したとおりであり、電気負荷１０４の抵抗値Ｒ０は［Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４＞＞Ｒ０≒０］の関係となっている。
【０１３７】
符号Ｆ１は電気負荷１０４の負側配線が外部電源１０１の正極配線と混触する負線天絡の経路を示し、符号Ｆ２は電気負荷１０４の正側配線が外部電源１０１の負極配線と混触する正線地絡の経路を示し、符号Ｆ３は電気負荷１０４の負側配線が外部電源１０１の負極配線と混触する負線地絡の経路を示し、符号Ｆ４は電気負荷１０４の正側配線と負側配線が短絡するか、又は電気負荷の内部短絡を総称する負荷短絡の経路を示し、符号Ｆ５は電気負荷１０４の正側配線が外部電源１０１の正極配線と混触する正線天絡の経路を示し、符号Ｆ６は電気負荷１０４の正側配線又は負側配線又は電気負荷１０４の内部断線を総称する負荷断線の一例部位を示している。ここで、上流電流検出抵抗３３１と下流電流検出抵抗３３２の役割について概要を説明しておくと、例えば上流異常として、上流接点が短絡異常である場合と正線天絡異常Ｆ５が発生した場合とでは、ともに第二抵抗１１２が短絡されるだけであるから、可変分圧電圧Ｖｘには変化がなくて、このままでは識別できないことになる。
【０１３８】
しかし、上流接点の短絡異常である場合には、上流電流検出抵抗１３１による負荷電流の測定が可能であって、その値は下流電流検出抵抗１３２による負荷電流の測定値と一致することになるのに対し、正線天絡Ｆ５の場合には、上流電流検出抵抗１３１による負荷電流の測定が行えず、その値は下流電流検出抵抗１３２による負荷電流の測定値未満の値となることによって識別が可能となる。また、下流異常として、下流接点の短絡異常と負線地絡Ｆ３との関係も同様であり、上流側と下流側の負荷電流の測定値の大小関係によって識別することができる。また、負荷短絡Ｆ４の場合には、上流側と下流側の負荷電流の測定値がともに過大となることなって上流過電流検出信号OC１と下流過電流検出信号OC２がともに発生することによって判定される。
【０１３９】
次に、図１５、図１６のものの多様な異常発生に対応した識別判定の一覧表である図１８について、図５の場合との相違点を中心にして詳細に説明する。即ち、図１８は、この発明の実施の形態３による電気負荷の給電制御装置の多様な異常発生に対応した識別判定を示す一覧表である。なお、図１７で示された電圧監視回路１８０の電圧比率Ｇの計算例は、前述した図４で説明したとおりである。図５と図１８との間の第一の相違点は、図５の場合には、合成過電流検出信号ＯＣＭが発生したときに、上流又は下流のどちら側で過電流が発生したのかを識別するために、上流過電流検出信号ＬＡＮ１と下流過電流検出信号ＬＡＮ２を用いていたが、図１８の場合には、上流過電流検出信号ＯＣ１と下流過電流検出信号OC２とが分離されて制御回路部３２０Cに入力されているので発生した過電流を読み込み記憶する必要がなく、過電流が発生すると直ちにゲート素子３３５Ｃ・３３６Ｃを介して、給電指令信号ＤＲ０及び通電指令信号ＤＲ１をハードウエアによって強制遮断することができるようになっている。従って、図５と図１８との対応は、上流過電流検出信号ＬＡＮ１又は下流過電流検出信号ＬＡＮ２の発生を、上流過電流検出信号ＯＣ１又は下流過電流検出信号ＯＣ２と読み替えればよい。
【０１４０】
図５と図１８との間の第二の相違点は、図５の場合には、上流側給電開閉素子１５０と下流側通電開閉素子１４０と下流側転流開閉素子１６０Ａが使用されているのに対し、図１８の場合には、下流側給電開閉素子３５０と上流側通電開閉素子３４０と上流側転流開閉素子３６０Ｃが使用されているので、電圧検出回路１８０によって得られる可変分圧電圧Ｖｘの値が、上下相反する値となることである。従って、たとえば図５におけるＸ短絡は上流素子短絡、Ｙ短絡は下流素子短絡、図１８におけるＸ短絡は下流素子短絡、Ｙ短絡は上流素子短絡と読み替えれば、電圧検出回路に与える影響は同じものとなる。図５と図１８との間の第三の相違点は、図５の場合には、第二期間Ｔ２において正線天絡又はこれと並列関係にある上流給電開閉素子Ｘの短絡の有無を判定しているのに対し、図１８の場合はこれを第一期間Ｔ１において、負線地絡又はこれと並列関係にある下流側給電開閉素子３５０の短絡の有無として判定していることである。
【０１４１】
その理由は、実施の形態１の場合には下流側転流開閉素子１６０Ａが正常閉路している第二期間Ｔ２において、本来は開路していなければならない上流開閉素子が短絡異常となるか、又は正線天絡が発生したことによって過電流異常が発生したことを検出し、下流側転流開閉素子１６０Ａを強制開路すれば過電流異常は解除できる状態である。これに対し、実施の形態３の場合は、下流開閉素子が異常短絡しているか、或いは負線地絡しているときには、上流側転流開閉素子３６０Ｃは自動的に開路状態になって、過電流異常は発生しないためである。ここで、もしも上流側転流開閉素子３６０Ｃの短絡異常が発生しておれば、過電流異常が発生するが、これは下流開閉素子の異常短絡又は負線地絡と上流側転流開閉素子の短絡異常との二重異常の発生モードとなっており、このような短絡異常は実施の形態１又は実施の形態３のいずれの場合も、どの開閉素子によっても解除することができないことになる。
【０１４２】
図５と図１８との間の第四の相違点は、図１８の場合には、上下短絡異常の欄が最下段に追加されているのに対し、図５ではこれが省略されていることである。但し、図５や図１２の場合でも、図１８と同様に上下短絡異常の欄を追加することができる。なお、上下短絡異常は、給電指令信号ＤＲ０と通電指令信号ＤＲ１がともに解除されて、上流開閉素子と下流開閉素子がともに開路指令状態であるときに、過電流異常ではないが上流電流検出信号ＡＮ１又は下流電流検出信号ＡＮ２のどちらか一方又は両方が所定の負荷電流を検出していることによって、上下短絡異常が発生したと判定するものであり、上流開閉素子の短絡異常又は正線天絡異常による上流異常と、下流開閉素子の短絡異常又は負線地絡異常による下流異常とが同時に発生し、給電制御装置１００Ｃがこれに関与している場合に判定可能となるものである。即ち、正線天絡異常と負線地絡異常が同時に発生した場合でも、電気負荷１０４には所定の負荷電流が流れるが、この状態では上流電流検出信号ＡＮ１又は下流電流検出信号ＡＮ２のいずれも電流検出が行えないので、上下短絡異常を検出することはできないことになる。
【０１４３】
図１９は、この発明の実施の形態３による電気負荷の給電制御装置の過電流監視サブルーチンの動作を説明するフローチャートであって、図６のステップブロック６０４ａの詳細を示す。図２０は、この発明の実施の形態３による電気負荷の給電制御装置の電圧監視サブルーチンの動作を説明するフローチャートであって、図６のステップブロック６０４ｃの詳細を示す。以下、図７と図８の場合との相違点を中心にして説明する。なお、図７、図８と図１９、図２０において同一符号は同一又は相当部分を示しており、ここでの説明は省略する。また、図７におけるステップ７０３ａ、７０３ｂ、ステップ７２７ａ、７２７ｂ、７２７ｃは、図１３では削除されているとともに、図２０では図８に比べてステップ２０３２ｂ、２０３２ｃ、２０３２ｄが追加されている。図１９において、ステップ１９００は図６のステップ６０３がＮＯの判定を行ったときに動作開始するサブルーチンプログラムの開始ステップである。図７の閉路異常判定手段７１９に対応して、図１９で記載された閉路異常判定手段１９１９では、ステップ７１７ａに替わってステップ１９１８ａが適用され、判定ルートも変更されている。これは、上流過電流検出信号ＬＡＮ１又は下流過電流検出信号ＬＡＮ２に替わって、上流過電流検出信号ＯＣ１又は下流過電流検出信号ＯＣ２が適用されていることに加え、図７では正線地絡と下流側Ｚ短絡は並列関係であるのに対し、図１９では負線天絡と上流側Ｚ短絡が並列関係となっているためである。
【０１４４】
図７の断続異常判定手段７２９に対応して、図１９で記載された断続異常判定手段１９２９では、図７におけるステップ７２７ａ、７２７ｂ、７２７ｃが除外されていて、これに替わるものが後述の図２０におけるステップ２０３２ｂ、２０３２ｃ、２０３２ｄとなっている。サブルーチンの動作終了ステップ１９１０に続いては、図６のステップ６０２ａへ復帰する。図２０において、ステップ２０００は図６のステップ６０４ｂがＮＯの判定を行ったときに、動作開始するサブルーチンプログラムの開始ステップである。図８の開路異常判定手段８３９に対応して、図２０で記載された開路異常判定手段２０３９において、ステップ８３２ａがＹＥＳの判定を行ったときに実行されるステップ２０３０ａは、第三期間Ｔ３において上流電流検出信号ＡＮ１又は下流電流検出信号ＡＮ２の少なくとも一方が所定の負荷電流を検出しているかどうかを判定し、これが短絡過電流ではなかったときにＹＥＳの判定を行ってステップ２０３０ｂへ移行し、負荷電流が流れていなかったときはＮＯの判定を行ってステップ２０３２ｂへ移行する判定ステップである。
【０１４５】
ステップ２０３０ｂでは上下短絡異常が発生していることを記憶してステップ８３８へ移行する。ステップ２０３２ｂは、図１９のステップ７０３ｃにおいて上流電流検出記憶信号ＡＮ１と、下流電流検出記憶信号ＡＮ２の大小判定を行っている場合に適用され、第一期間Ｔ１における［ＡＮ１＞ＡＮ２＝０］であればＹＥＳの判定を行ってステップ２０３２ｃへ移行し、［ＡＮ１＝ＡＮ２＞０］であればＮＯの判定を行ってステップ２０３２ｄへ移行する判定ステップである。ステップ２０３２ｃでは負線地絡異常を記憶し、ステップ２０３２ｄでは下流側給電開閉素子３５０の短絡異常を記憶してからステップ８３８へ移行する。
【０１４６】
なお、図１９のステップ７０３ｃにおいて上流電流検出記憶信号ＡＮ１と、下流電流検出記憶信号ＡＮ２の大小判定を行っていない場合には、ステップ８３２ａがＧ１の判定を行ったことによって、負線地絡異常又は下流側給電開閉素子３５０の短絡異常を記憶してステップ８３８へ移行することになる。また、図８のステップ８３２ｂ、８３２ｃ、８３２ｄにおいて判定されていた負線地絡と下流側Ｙ短絡による下流側異常は、図２０ではステップ２０３４ａ、２０３４ｂ、２０３４ｃにおいて、正線天絡と上流側Ｙ短絡による上流側異常に置き換わっている。その他、図２０のステップ２０３６ｂは下流側Ｘ断線であるが、これに対応する図８のステップ８３６ｂは下流側Ｙ断線であっていずれも下流側断線で共通している。同様に、図２０のステップ２０３７ｂは上流側Ｙ断線であるが、これに対応する図８のステップ８３７ｂは上流側Ｘ断線であっていずれも上流側断線で共通している。サブルーチンの動作終了ステップ２０１０に続いては、図６のステップ６０５ａへ復帰する。
【０１４７】
（３）実施の形態３の要点と特徴
本願の請求項１に記載の発明に関連し、外部電源１０１から負荷電流が供給される電気負荷１０４の上流位置と下流位置に、上流側開閉素子３４０と下流側開閉素子３５０を直列接続して、その導通状態をマイクロプロセッサを主体とする制御回路部３２０Ｃによって制御し、上流側又は下流側の一方の開閉素子が異常短絡しても、他方の開閉素子によって給電停止が行えるようにした給電制御装置１００Ｃであって、前記上流側開閉素子３４０に流れる前記負荷電流が所定値を超過したことによって上流過電流検出信号OC１を発生する上流過電流判定記憶回路３３７ａと、前記下流側開閉素子３５０に流れる前記負荷電流が所定値を超過したことによって下流過電流検出信号ＯＣ２を発生する下流過電流判定記憶回路３３７ｂを備えるとともに、前記外部電源１０１の電源電圧Ｖｂを分圧する第三抵抗１１３及び第四抵抗１１４ａ、１１４ｂと、当該第三抵抗と第四抵抗との接続部分に一端が接続された第一抵抗１１１と、前記第一抵抗１１１の他端を、前記電気負荷１０４を経由して前記電源電圧Ｖｂの正線に接続する第二抵抗１１２とで構成され、前記第一抵抗１１１の他端は前記電気負荷１０４の下流側に接続されている電圧監視回路１８０を備え、前記電圧監視回路１８０は、前記上流側開閉素子３４０の開閉状態と、前記下流側開閉素子３５０の開閉状態に応動して前記第四抵抗１１４ａ、１１４ｂの両端に可変分圧電圧Ｖｘを生成する。
【０１４８】
前記制御回路部３２０Ｃは、前記電源電圧Ｖｂに比例した電圧である電源電圧検出信号Ｖｂｍの値と、前記可変分圧電圧Ｖｘに比例した電圧である負荷電圧検出信号Ｖｘｍを測定監視して電圧比率［Ｇ＝Ｖｘｍ／Ｖｂｍ］を算出するとともに、前記上流及び下流過電流検出信号ＯＣ１、ＯＣ２を読取監視し、前記制御回路部３２０Ｃは更に、前記上流側開閉素子３４０及び前記下流側開閉素子３５０の一方に対する給電指令信号ＤＲ０と、他方に対する通電指令信号ＤＲ１を発生するとともに、この給電指令信号ＤＲ０と通電指令信号ＤＲ１との発生状態に対応した前記電圧比率Ｇの値と、前記上流及び下流過電流検出信号ＯＣ１、ＯＣ２の発生状態との組合せによって、前記電気負荷１０４に対する負荷配線の異常状態を運転中に検出する異常判定手段６０４ａ、６０４ｃと、この異常判定手段が異常判定を行ったときに、前記給電指令信号ＤＲ０と前記通電指令信号ＤＲ１の発生を停止するとともに、複数種類の異常発生情報を識別記憶する異常処理手段６１１ａを備え、前記負荷配線の異常状態は、前記電気負荷１０４の上流正側配線が前記外部電源１０１の正極配線又は負極配線と混触する正線天絡異常又は正線地絡異常の疑いがあるか、又は前記電気負荷１０４の下流負側配線が前記外部電源１０１の正極配線又は負極配線と混触する負線天絡異常又は負線地絡異常の疑いがあるか、又は前記電気負荷１０４が短絡又は断線する負荷短絡異常又は負荷断線異常の疑いがあるかの複数の異常状態を含んでいる。
【０１４９】
請求項２に記載の発明に関連し、前記下流側開閉素子３５０は、前記給電指令信号DR０によってオン時間とオン、オフ周期との比率である給電デューティが制御される給電開閉素子Ｘとなるものであるのに対し、当該下流側開閉素子３５０と対になる他方の前記上流側開閉素子３４０は、前記通電指令信号ＤＲ１によって連続通電又は連続遮断される通電開閉素子Ｙとなるものであり、前記通電開閉素子Ｙには遮断電圧制限回路を構成する第一の定電圧ダイオード３４３が接続されているとともに、前記電気負荷１０４と前記通電開閉素子Ｙとの直列回路に対して転流開閉素子Ｚとなる上流側転流開閉素子３６０Ｃが並列接続され、前記転流開閉素子Ｚは、前記給電開閉素子Ｘが閉路されているときには開路され、前記給電開閉素子Ｘが開路されているときには閉路されるようになっている。
【０１５０】
以上のとおり、請求項２に記載の発明の関連し、上流又は下流開閉素子の一方は給電デューティが制御される給電開閉素子Ｘとなり、他方の開閉素子は連続通電又は連続遮断される通電開閉素子Ｙとなり、電気負荷が誘導性負荷である場合には通電開閉素子Ｙには遮断電圧制限回路が設けられるとともに転流開閉素子Ｚが電気負荷と通電開閉素子Ｙとの直列回路に対して並列接続されている。従って、実施の形態１、２と同様に、集合電源リレーなどの外部遮断機能に依存することなく、正線天絡異常又は上流側開閉素子の短絡異常が発生したときには、下流側開閉素子によって負荷電流の自己遮断が可能であり、負線地絡異常又は下流側開閉素子の短絡異常が発生したときには、上流側開閉素子によって負荷電流の自己遮断が可能であるとともに、正常運転時には一方の開閉素子によって給電状態の制御を行い、他方の開閉素子によって電気負荷に含まれるインダクタンス成分による電流遮断の応答遅れを抑制するよう機能分担することができる特徴がある。また、転流開閉素子は転流ダイオードに比べて転流回路の電圧降下を抑制して、転流回路で発生する消費電力と回路素子の発熱を抑制することができる特徴がある。
【０１５１】
請求項４に記載の発明に関連し、一対となる前記上流側開閉素子３４０と前記下流側開閉素子３５０とは、Ｐチャネル型とＮチャネル型の電界効果型トランジスタであるとともに、前記転流開閉素子３６０Ｃは、前記下流側開閉素子となる給電開閉素子３５０とは同型式であるＮチャネル型の電界効果型トランジスタであって、前記給電開閉素子３５０と前記転流開閉素子３６０Ｃとは、同時閉路を禁止するためのインターロック回路を含む転流制御回路３７０Ｃを介して開閉制御が行われ、前記転流制御回路３７０Ｃは、前記給電開閉素子３５０が閉路しているときに、前記転流開閉素子３６０Ｃのゲート端子Ｇとソース端子Ｓ間を短絡して当該転流開閉素子を不導通状態にする遮断トランジスタ３６６と、充電ダイオード３６３を介して充電されるコンデンサ３６４と、前記給電開閉素子３５０が開路しているときに、前記遮断トランジスタ３６６を開路するとともに、前記コンデンサ３６４の充電電圧を前記転流開閉素子３６０Cのゲート端子Ｇとソース端子Ｓ間に印加する駆動抵抗３６５を備え、前記給電開閉素子３５０が開路しているときには、前記転流開閉素子３６０Ｃはソース端子Ｓとドレイン端子Ｄとの間に生成されている寄生ダイオード３６１Ｃの通電方向と同方向に導通駆動されている。
【０１５２】
以上のとおり、請求項４に記載の発明の関連し、給電開閉素子Ｘと転流開閉素子Ｚとは転流制御回路によって制御され、給電開閉素子が閉路しているときには転流開閉素子を開路してコンデンサを充電し、給電開閉素子が開路しているときにはコンデンサの充電電荷によって転流開閉素子は閉路する関係に接続されており、しかも転流開閉素子の閉路導通方向は転流開閉素子内部の寄生ダイオードの通電方向と同一方向となる極性に接続されている。従って、給電開閉素子Ｘが下流側開閉素子であるこの実施例の場合には、転流開閉素子Ｚが閉路し、給電開閉素子Ｘが開路している期間において電気負荷の負線地絡異常が発生したときには、インターロック回路となる遮断トランジスタによって転流回路素子は開路され、転流開閉素子は内部の寄生ダイオードの導通方向と逆方向に導通することがないので、給電開閉素子の短絡又はこれに替わる外部配線の短絡と、転流開閉素子の導通とが同時に発生して電源短絡状態が発生するのが防止される特徴がある。
【０１５３】
また、転流期間において転流開閉素子を閉路駆動するための電源は、給電開閉素子が開路しているときに充電されるコンデンサが使用され、このコンデンサは誘導性負荷の電流が減衰する短期間において、電界効果形トランジスタにゲート電圧を印加するだけの軽負荷で使用されるので、小容量のコンデンサを用いて小型安価に転流制御回路を構成することができる特徴がある。また、転流ダイオードとして一般のダイオードや寄生ダイオードを使用した場合に比べて、転流期間における転流開閉素子の電圧降下が大幅に減少して、転流開閉素子の発熱による温度上昇を大幅に低減し、給電制御装置を小型安価にすることができる特徴がある。
【０１５４】
請求項１０に記載の発明に関連し、前記異常判定手段は、第一の異常判定手段６０４ａと第二の異常判定手段６０４ｃによって構成され、前記第一の異常判定手段６０４ａは、少なくとも前記上流側開閉素子３４０と前記下流側開閉素子３５０の一方に対して前記給電指令信号ＤＲ０が与えられ、他方に対して前記通電指令信号ＤＲ１が与えられて、上流側及び下流側がともに閉路駆動されている第一期間Ｔ１における閉路異常判定手段１９１９、又は第一期比率演算手段７０２を備えるとともに、前記給電指令信号ＤＲ０が与えられる給電開閉素子Ｘが、前記電気負荷１０４を断続駆動する第二期間Ｔ２において、前記電気負荷１０４に対して並列接続される転流開閉素子３６０Ｃを有するものである場合には、更に断続異常判定手段１９２９が付加されており、前記第一期間Ｔ１では、少なくとも前記閉路異常判定手段１９１９による異常判定が完了するまでは前記給電指令信号ＤＲ０と通電指令信号ＤＲ１は閉路指令を継続し、ここで前記上流又は下流過電流検出信号ＯＣ１、ＯＣ２が検出されると、前記給電指令信号ＤＲ０と通電指令信号ＤＲ１はともに開路指令となって直ちに第三期間Ｔ３に移行し、前記第一期間Ｔ１において、前記上流又は下流過電流検出信号ＯＣ１、ＯＣ２が検出されなかった場合には、前記第一期比率演算手段７０２によって前記第一期間Ｔ１における前記電圧比率Ｇを算出して記憶する。
【０１５５】
前記第二の異常判定手段６０４ｃは、前記給電指令信号ＤＲ０と前記通電指令信号ＤＲ１がともに停止されて、上流側及び下流側がともに開路指示されている前記第三期間Ｔ３における第三期比率演算手段８３１と、開路異常判定手段２０３９とによって構成されており、前記第三期間Ｔ３では、少なくとも前記開路異常判定手段２０３９による異常判定が完了するまでは、前記給電指令信号ＤＲ０と通電指令信号ＤＲ１は開路指令を継続し、ここでは前記第三期比率演算手段８３１によって前記第三期間Ｔ３における前記電圧比率Ｇを算出して記憶するとともに、前記閉路異常判定手段１９１９は、前記上流又は下流過電流検出信号ＯＣ１、ＯＣ２が検出される過電流異常の発生要因を、前記第三期比率演算手段８３１によって算出された前記電圧比率Ｇの値によって判別するとともに、前記開路異常判定手段２０３９は、前記上流側開閉素子３４０又は前記下流側開閉素子３５０又は前記上流側転流開閉素子３６０Ｃの短絡異常を含む前記過電流異常以外の異常の発生要因を、前記第一期比率演算手段７０２による前記電圧比率Ｇの値と、前記第三期比率演算手段８３１による前記電圧比率Ｇの値とを組合わせて細分化判定するようになっている。
【０１５６】
以上のとおり、この発明の請求項１０に関連し、給電開閉素子と通電開閉素子がともに閉路駆動される第一期間において過電流異常が発生すると、直ちに給電開閉素子と通電開閉素子をともに開路した第三期間に移行して、第三期比率演算手段によって電圧比率を算出し、過電流異常ではないその他の異常については、第一期及び第三期比率演算手段によって第一期間及び第三期間の電圧比率を算出するようになっている。従って、実施の形態１・２と同様に、過電流異常の発生要因は、第三期比率演算手段による電圧比率によって細分化判定されるとともに、過電流異常以外の異常発生要因は、第一期比率演算手段による電圧比率と、第三期比率演算手段による電圧比率とを組合わせて細分化判定することができる特徴がある。
【０１５７】
請求項１２に記載の発明に関連し、前記上流過電流判定記憶回路３３７ａと前記下流過電流判定記憶回路３３７ｂとは、前記負荷電流が過大であるときに、それぞれが前記上流過電流検出信号ＯＣ１と前記下流過電流検出信号ＯＣ２とを発生して前記制御回路部３２０Ｃに割込み入力するとともに、ゲート素子３３５Ｃ、３３６Ｃを介して前記給電指令信号ＤＲ０と通電指令信号ＤＲ１を遮断して、少なくとも前記給電開閉素子３５０と前期通電開閉素子３４０を強制開路し、前記制御回路部３２０Ｃは、前記上流過電流検出信号ＯＣ１と前記下流過電流検出信号ＯＣ２を認知して前記給電指令信号ＤＲ０と通電指令信号ＤＲ１を停止するとともに、前記上流過電流検出信号ＯＣ１と前記下流過電流検出信号ＯＣ２の両方、又はどちらか一方のうちのどちらが発生していたかを識別し、前記制御回路部３２０Ｃはまた、前記第三期間Ｔ３における前記電圧比率Ｇを参照して、過電流異常発生要因が少なくとも負荷配線の正線地絡又は負線天絡又は負荷短絡のいずれかであることと、前記給電開閉素子Ｘの短絡異常の有無と、前記転流開閉素子Ｚを有するものはその短絡異常の有無とを識別記憶するようになっている。
【０１５８】
以上のとおり、請求項１２に記載の発明に関連し、給電開閉素子と通電開閉素子をともに閉路駆動した第一期間、又は給電開閉素子は開路されるが、通電開閉素子と転流開閉素子とが閉路駆動されている第二期間において、上流側開閉素子又は下流側開閉素子の少なくとも一方に過大電流が流れると、上流過電流検出信号ＯＣ１又は下流過電流検出信号ＯＣ２が発生して、給電指令信号ＤＲ０と通電指令信号ＤＲ１が遮断及び停止されて第三期間に移行し、制御回路部は、第三期間Ｔ３における電圧比率Ｇ、Ｈを参照して、過電流異常発生要因を識別記憶するようになっている。従って、実施の形態２と同様に、過電流検出に伴って負荷電流が遮断されても、制御回路部がこれを認知して、過電流判定記憶回路をリセットしない限りは上流過電流検出信号ＯＣ１と下流過電流検出信号ＯＣ２は持続するとともに、複数割込み入力信号によって確実に過電流遮断を行って、詳細な異常発生要因を識別記憶することができる特徴がある。また、過電流異常の発生に伴って、直ちに上流側開閉素子と下流側開閉素子が遮断されるので、開閉素子の発熱が抑制されるとともに、短時間の電源短絡状態が発生しても、定電圧電源の出力回路に設けられた電源コンデンサによって制御回路部の制御動作を継続することができ、電源コンデンサの充電回路に逆放電防止ダイオードを接続しておくことにより、定電圧電源を負荷駆動電源とを同じ系統の電源にしておくような設計も可能となる特徴がある。
【０１５９】
請求項１３に記載の発明に関連し、前記制御回路部３２０Ｃには、前記上流側開閉素子３４０に流れる前記負荷電流である上流電流検出信号ＡＮ１と、前記下流側開閉素子３５０に流れる前記負荷電流である下流電流検出信号ＡＮ２とが入力され、前記制御回路部３２０Ｃはまた、前記第一期間Ｔ１における前記閉路異常判定手段１９１９と、前記第三期間Ｔ３における前記開路異常判定手段２０３９において、前記上流電流検出信号ＡＮ１の値と前記下流電流検出信号ＡＮ２の値とを参照して、両方の検出信号の値が等しいか、或いはどちらの値が大きいかを算出し、前記第一期間Ｔ１と前記第三期間Ｔ３とおける前記電圧比率Ｇの値とを組合わせて、異常発生要因が前記負荷配線の正線地絡又は負線天絡又は負荷短絡のいずれかであることと、前記給電開閉素子Ｘと前記通電開閉素子Ｙと前記転流開閉素子Ｚを有するものはその短絡異常又は断線異常の有無と、前記負荷配線の断線異常の有無を識別記憶するようになっている。
【０１６０】
以上のとおり、請求項１３に記載の発明の関連し、制御回路部には上流電流検出信号ＡＮ１と下流電流検出信号ＡＮ２とが入力され、第一期間Ｔ１および第三期間Ｔ３において算出された電圧比率Ｇと組合わせて、異常発生の要因を識別記憶するようになっている。従って、実施の形態１、２と同様に、電流検出信号の有無によって正側配線の天絡異常と上流側開閉素子の短絡異常や、負側配線の地絡異常と下流側開閉素子の短絡異常の区分が行えて、異常発生の要因を詳細に識別判定することができる特徴がある。なお、上流又は下流の少なくとも一方の電流検出信号が入力されていると、制御回路部は負荷電流を監視して負帰還制御を行ったり、電源電圧と負荷電流の値から現状温度における負荷抵抗を算出し、目標とする負荷電流が得られるように平均駆動電圧を制御することも可能である。
【０１６１】
請求項１６に記載の発明に関連し、前記第二の異常判定手段６０４ｃは、第一の上下短絡異常判定手段２０３０ｂを備え、前記第一の上下短絡異常判定手段２０３０ｂは、給電指令ＤＲ０と通電指令ＤＲ１がともに停止している前記第三期間Ｔ３において、前記電気負荷１０４の上流側又は下流側で測定された負荷電流の有無を検出し、これが所定の閾値電流を超過する過大電流ではなかったときに上下短絡異常が発生したと判定し、前記異常処理手段６１１aは、前記上下短絡異常が検出されると、前記負荷電流を遮断するための電源リレーを外部に有するものにおいては、この電源リレーを消勢するための指令信号を送信し、少なくとも異常情報の保存又は異常報知を行うようになっている。
【０１６２】
以上のとおり、請求項１６に記載の発明の関連し、制御回路部は上下短絡異常判定手段を備え、電気負荷の上流及び下流において短絡異常が発生して、所定値以下の負荷電流が流れたままの異常状態が発生すると、異常報知、異常情報の保存、外部電源リレーの遮断指令を発生することができるようになっている。従って、給電指令と通電指令をともに停止している状態で、負荷電流が無為に流れたままとなって、電気負荷の過熱、焼損或いは外部電源の異常放電の発生を防止することができる特徴がある。なお、上下短絡異常の発生を負荷電流の監視によって検出する場合には、負荷配線の正線天絡異常と負線地絡異常が同時に発生したことを検出することはできないが、少なくとも給電制御装置が関与して、上流側開閉素子又は下流側開閉素子の短絡異常が上下短絡異常発生の一因となっている場合には給電制御装置によって検出することができるものである。
【０１６３】
請求項１７に記載の発明に関連し、前記制御回路部３２０Ｃは、前記給電開閉素子Ｘと前記転流開閉素子Ｚとがともに短絡異常となる内部の二重異常であるか、又は前記負荷配線の正線地絡と前記上流側開閉素子３４０の短絡異常、又は前記負荷配線の負線天絡と前記下流側開閉素子３５０の短絡異常、又は前記上流側転流開閉素子３６０Ｃの短絡異常と前記負荷配線の負線地絡とによるによる内外混合の二重異常が発生したとき、これを検出する二重異常判定手段６０４ｂを備え、前記二重異常判定手段６０４ｂは、前記給電指令ＤＲ０と通電指令ＤＲ１がともに不作動である前記第三期間Ｔ３において、前記上流過電流検出信号ＯＣ１又は前記下流過電流検出信号ＯＣ２が入力されたことによって二重異常が発生したと判定し、前記異常処理手段６１１ａは、前記二重異常が検出されると、前記負荷電流を遮断するための電源リレーを外部に有するものにおいては、この電源リレーを消勢するための指令信号を送信し、少なくとも異常情報の保存又は異常報知を行うようになっている。
【０１６４】
以上のとおり、請求項１７に記載の発明の関連し、制御回路部は二重異常判定手段を備え、少なくとも給電制御装置が関与する二重異常によって過大電流が流れたままとなる状態を検出するようになっている。従って、実施の形態１、２と同様に、この給電制御装置の上位に電源遮断機能を有する場合には、二重異常が発生すると直ちにこれを通報して電源遮断を行うことができ、これによって、電気負荷の過熱・焼損或いは外部電源の異常放電の発生を防止することができる特徴がある。また、電源遮断機能がなく、単にヒューズを設けただけの場合には、負荷電源系統と給電制御装置内の制御回路部に対する電源系統を分離して、異なるヒューズから給電するようにしておくことによって、要因別の異常発生記憶情報に基づいて、保守点検の作業能率を向上することができる特徴がある。
【０１６５】
実施の形態４．
（１）構成の詳細な説明
図２１は、この発明の実施の形態４による電気負荷の給電制御装置の全体回路図である。以下、この発明の実施の形態４による電気負荷の給電制御装置について、図２１に基づいて説明する。なお、図１のものとの相違点を中心にしてその構成を詳細に説明する。また、各図において、同一符号は同一部分を示している。図１のものとの主たる相違点は、下流側通電開閉素子１４０に替わって上流側通電開閉素子３４０が使用され、上流側給電開閉素子１５０に替わって下流側給電開閉素子３５０が使用され、下流側転流開閉素子１６０Ａに替わって上流側転流開閉素子３６０Ｄが使われていることであって、そのため各開閉素子の形式はＰチャネル型はＮチャネル型に変更され、Ｎチャネル型はＰチャネル型に変更されていることである。
【０１６６】
なお、図１５のものとの主たる相違点の第一は、図１５における転流制御回路がインターロック方式から図１における時間差切換え方式に戻されていることである。また、図１５のものとの主たる相違点の第二は、図１５における上流過電流判定記憶回路３３７ａと下流過電流判定記憶回路３３７ｂが、図１における合成過電流判定記憶回路１３７に相当した合成過電流判定記憶回路３３７に戻されていることである。また、実施の形態４と実施の形態１から３との共通した相違点として、実施の形態４では上流、下流の電流検出信号ＡＮ１、ＡＮ２が制御回路部３２０Ｄに入力されていない場合を想定して、妥協できる範囲での代替手段を提示したものとなっている。従って、一部の異常発生要因については細分化されていないものが残されているが、少なくとも、予め想定した異常発生要因となる異常が発生していないことが判定され、これによって正常状態であることが特定できるようになっている。
【０１６７】
図２１において、給電制御装置１００Ｄは、電源スイッチ１０２ａを介して外部電源１０１から電源電圧Ｖｂが給電され、入力センサ群１０３の動作状態に応動して、電気負荷１０４を含む電気負荷群１０５を駆動制御する制御回路部３２０Ｄを主体として構成されている。この実施の形態４においては、給電制御装置１００Ｄは電源スイッチ１０２ａを介して電源電圧Ｖｂが供給される負荷制御回路部と、同じ電源スイッチ１０２ａを介して給電されて、所定の安定化電圧である制御電圧Ｖｃｃを発生するとともに、外部電源１０１から直接給電されて所定の安定化電圧である図示しないバックアップ電圧Ｖｕｐを発生する定電圧電源１１０とを備えている。制御電圧Ｖｃｃによって動作する制御回路部３２０Ｄは、マイクロプロセッサＣＰＵと、協働するプログラムメモリＰＭＥＭ、揮発性のＲＡＭメモリＲＭＥＭ、不揮発性のデータメモリＤＭＥＭ、多チャンネルＡＤ変換器ＡＤＣを包含し、ＲＡＭメモリＲＭＥＭの記憶内容は電源スイッチ１０２ａが開路されても、図示しないバックアップ電圧Ｖｕｐによって停電保持されるようになっている。
【０１６８】
電気負荷１０４の下流位置に直列接続されている下流側給電開閉素子３５０は、Ｎチャネル型の電界効果型トランジスタであり、これを下流側開閉素子３５０又は給電開閉素子３５０と呼ぶことがある。電気負荷１０４の上流位置に直列接続されている上流側通電開閉素子３４０は、Ｐチャネル型の電界効果型トランジスタであり、これを上流側開閉素子３４０又は通電開閉素子３４０と呼ぶことがある。下流側給電開閉素子３５０の上流位置にあって、電気負荷１０４と上流側通電開閉素子３４０との直列回路に対して並列接続された上流側転流開閉素子３６０Dは、下流側給電開閉素子３５０とは逆形式のＰチャネル型の電界効果型トランジスタが使用されている。
【０１６９】
上流側通電開閉素子３４０と上流側転流開閉素子３６０Ｄとの並列接続点の更に上流位置には、上流電流検出抵抗３３１が設けられ、その両端電圧は差動増幅回路である上流電流検出回路３３３によって増幅されて、合成過電流判定記憶回路３３７に入力されている。下流側給電開閉素子３５０の下流位置には、下流電流検出抵抗３３２が設けられ、その両端電圧は差動増幅回路である下流電流検出回路３３４によって増幅されて、合成過電流判定記憶回路３３７に入力されている。合成過電流判定記憶回路３３７は、基準電圧発生回路３３８が発生する比較基準電圧Ｖrefの値と、上流電流検出信号ＡＮ１の値、又は下流電流検出信号ＡＮ２の値とを個別に比較して、いずれかの電流検出信号の値が所定の閾値電流を超過していると、合成過電流検出信号ＯＣＭ発生して制御回路部３２０Ｄに入力する。制御回路部３２０Ｄはこの過電流異常発生を記憶して給電指令信号ＤＲ０と通電指令信号ＤＲ１の発生を停止してから、リセットパルスＲＳＴを発生して合成過電流判定記憶回路３３７をリセットするようになっている。
【０１７０】
ゲート素子３３６Ｄの出力論理レベルが「Ｈ」になったときに、駆動トランジスタ３４６と駆動抵抗３４８を介して導通駆動される上流側通電開閉素子３４０は、図１５で前述したとおりに構成されている。なお、ゲート素子３３６Ｄは、制御回路部３２０Ｄが通電指令信号ＤＲ１を発生し（論理レベル「Ｈ」）、合成過電流判定記憶回路３３７が合成過電流検出信号ＯＣＭを発生していない（論理レベル「Ｌ」）のときに、出力論理レベル「Ｈ」となる。転流制御回路３７０Ｄは、制御回路部３２０Ｄが給電指令信号ＤＲ０を発生（論理レベル「Ｈ」）したときに、波形３７２で示した転流指令信号ＦＷをまず論理レベル「Ｌ」として上流側転流開閉素子３６０Ｄを先に開路し、続いて波形３７１で示した給電駆動信号ＤＲを論理レベル「Ｈ」として下流側給電開閉素子３５０を閉路するとともに、制御回路部３２０Ｄが給電指令信号ＤＲ０を停止（論理レベル「Ｌ」）したときには、まずは給電駆動信号ＤＲを論理レベル「Ｌ」として下流側給電開閉素子３５０を開路するとともに、続いて、転流指令信号ＦＷを論理レベル「Ｈ」として上流側転流開閉素子３６０Ｄを閉路することによって、上流側転流開閉素子３６０Ｄと下流側給電開閉素子３５０とが同時に閉路しないようなタイミングで転流指令信号ＦＷと給電駆動信号ＤＲとを発生するようになっている。
【０１７１】
なお、ゲート素子３３５Ｄは合成過電流検出信号ＯＣＭと制御器回路部３２０Ｄが発生する出力禁止信号ＩＮＨの論理和出力によって、給電開閉素子３５０と転流開閉素子３６０Ｄを開路したいときに論理レベル「Ｈ」となる全体開路指令信号ＳＴＰを発生する。ゲート回路３５２は給電駆動信号ＤＲの論理レベルが「Ｈ」で、全体開路指令信号ＳＴＰの論理レベルは「Ｌ」となっているときに、出力論理レベルが「Ｈ」となって、駆動抵抗３５８を介して下流側給電開閉素子３５０を導通駆動するものである。ゲート回路３６２は転流指令信号ＦＷの論理レベルが「Ｈ」で、全体開路指令信号ＳＴＰの論理レベルは「Ｌ」となっているときに、出力論理レベルが「Ｌ」となって、上流側転流開閉素子３６０Ｄを導通駆動するものである。
【０１７２】
下流側給電開閉素子３５０のドレイン端子ＤとゲートＧとの間には、ダイオード３５９と第二の定電圧ダイオード３５３との直列回路が接続され、下流側給電開閉素子３５０が開路したときに、上流側転流開閉素子３６０Ｄが断線していると、電気負荷１０４が発生する誘導サージ電圧によって駆動抵抗３５８にサージ電流が流入して、下流側給電開閉素子３５０が再閉路する。このときに、駆動抵抗３５８に発生する両端電圧ＡＢは過電圧判定記憶回路３３９に入力され、過電圧判定記憶回路３３９は過電圧検出信号ＯＶＭを発生して制御回路部３２０Ｄに入力するようになっている。制御回路部３２０Ｄはこの異常発生を記憶して給電指令信号ＤＲ０と通電指令信号ＤＲ１の発生を停止してから、リセットパルスＲＳＴを発生して過電圧判定記憶回路３３９をリセットするようになっている。
【０１７３】
電圧監視回路１８０は実施の形態１の場合と同様に構成されているが、第一の分圧抵抗１１４ａ、１１４ｂから入力抵抗１１６を介して制御回路部１２０Ｂ内の多チャンネルＡＤ変換器ＡＤＣに入力される負荷電圧監視信号Ｖｘｍは、図１のクランプダイオード１１７ａに代わって、定電圧ダイオード１１７ｂによって電圧制限されている。
【０１７４】
（２）作用・動作の詳細な説明
次に、図２１のとおり構成されたこの発明の実施の形態４による電気負荷の給電制御装置について、図１と図１５のものとの相違点を中心にしてその作用・動作を詳細に説明する。先ず、図２１において、電源スイッチ１０２ａが閉路されて制御回路部３２０Ｄが動作を開始すると、マイクロプロセッサＣＰＵは入力センサ群１０３の動作状態と、プログラムメモリＰＭＥＭの内容に応動して電気負荷群１０５を駆動制御し、電気負荷群１０５の中の複数の電気負荷の一つである電気負荷１０４に対して給電指令信号ＤＲ０と通電指令信号ＤＲ１を発生する。その指令タイミングと各部の動作は、前述した図２の動作説明用のタイムチャートに示すとおりであって、ここでは説明を省略する。また、この実施の形態４における電圧監視回路の詳細回路図は、前述した図１７に示すとおりであり、ここではその説明は省略する。
【０１７５】
次に、図２１のものの多様な異常発生に対応した識別判定の一覧表を示す説明図である図２２について、図５の場合との相違点を中心にして詳細に説明する。なお、図１７で示された電圧監視回路１８０の電圧比率Ｇの計算例は、前述した図４で説明したとおりである。図５と図２２との間の第一の相違点は、図５の場合には、合成過電流検出信号OCMが発生したときに、上流又は下流のどちら側で過電流が発生したのかを識別するために、上流過電流検出信号ＬＡＮ１と下流過電流検出信号ＬＡＮ２を用いていたが、図２２の場合には、上流、下流の過電流検出信号ＡＮ１、ＡＮ２は制御回路部３２０Ｄには入力されていない。
【０１７６】
図５と図２２との間の第二の相違点は、図５の場合には、上流側給電開閉素子１５０と下流側通電開閉素子１４０と下流側転流開閉素子１６０Ａが使用されているのに対し、図２２の場合には、下流側給電開閉素子３５０と上流側通電開閉素子３４０と上流側転流開閉素子３６０Ｄが使用されているので、電圧検出回路１８０によって得られる可変分圧電圧Ｖｘの値が、上下相反する値となることである。従って、たとえば図５におけるＸ短絡は上流素子短絡、Ｙ短絡は下流素子短絡、図２２におけるＸ短絡は下流素子短絡、Ｙ短絡は上流素子短絡と読み替えれば、電圧検出回路に与える影響は同じものとなる。図５と図２２との間の第三の相違点は、図２２の場合には、第三期間Ｔ３に続いて第四期間Ｔ４が設けられていて、この第四期間では下流側開閉素子を開路した状態で、上流側開閉素子のみを試験的に閉路してみる臨時期間となっている。
【０１７７】
また、第二期間Ｔ２における過電流異常の判定項目として、図５の場合には下流側転流開閉素子Ｚの上流位置に接続される上流側給電開閉素子Ｘの短絡又は正線天絡に注目しているのに対し、図２２の場合には、上流側転流開閉素子Ｚの下流位置に接続される下流側給電開閉素子Ｘの短絡又は負線地絡に注目している。その結果、図５の第三期間Ｔ３では正線天絡と上流Ｘ短絡の判定は行われず、負線地絡と下流Ｙ短絡の判定が行われているのに対し、図２２では第三期間Ｔ３では負線地絡と下流Ｘ短絡の判定は行われず、正線天絡と上流Ｙ短絡の判定が行われるようになっている。
【０１７８】
次に、図６のステップブロック６０４ａの詳細を示す図２３と、ステップブロック６０４ｃの詳細を示す図２４について、図７と図８の場合との相違点を中心にして説明する。即ち、図２３は、この発明の実施の形態４による電気負荷の給電制御装置の過電流監視サブルーチンの動作を説明するフローチャート、図２４は、この発明の実施の形態４による電気負荷の給電制御装置の電圧監視サブルーチンの動作を説明するフローチャートである。なお、図７、図８と図２３、図２４において同一符号は同一又は相当部分を示しており、ここでの説明は省略する。図２３において、ステップ２３００は図６のステップ６０３がＮＯの判定を行ったときに動作開始するサブルーチンプログラムの開始ステップである。ステップ７０１ｂの判定がＮＯであって、第一期間Ｔ１に過電流異常が発生しなかったときに実行されるステップ２３３０と、ステップ７０１ｃの判定がＮＯであって、第二期間Ｔ２に過電流異常が発生しなかったときに実行されるステップ２３３１は、図２４で後述する第四期間Ｔ４への移行を許可するためのフラグをセットしてからステップ７０９へ移行するステップである。
【０１７９】
図７の閉路異常判定手段７１９に対応して、図２３で記載された閉路異常判定手段２３１９では、ステップ７１７ａに相当する判定ステップが削除されていて、判定ルートも変更されている。これは、上流過電流検出信号ＬＡＮ１又は下流過電流検出信号ＬＡＮ２や、上流過電流検出信号ＯＣ１又は下流過電流検出信号ＯＣ２が適用されていないことに加え、図７では正線地絡と下流側Ｚ短絡は並列関係であるのに対し、図２３では負線天絡と上流側Ｚ短絡が並列関係となっているためである。その結果、図２３では負線天絡と上流Ｚ短絡とは区分して判定することができない状態となっている。図７の断続異常判定手段７２９に対応して、図２３で記載された断続異常判定手段２３２９では、図７におけるステップ７２７ａが削除され、正線天絡又は上流Ｘ短絡の個別検出に替わって、ステップ２３２７において負線地絡又は下流Ｘ短絡の合併検出が行われている。なお、サブルーチンの動作終了ステップ２３１０に続いては、図６のステップ６０２ａへ復帰する。
【０１８０】
図２４において、ステップ２４００は図６のステップ６０４ｂがＮＯの判定を行ったときに、動作開始するサブルーチンプログラムの開始ステップである。続くステップ２４０１は、判定時期が第三期間Ｔ３であるか第四期間Ｔ４であるかを判定し、第三期間Ｔ３であればステップ８３１へ移行し、第四期間Ｔ４であればステップ２４０２へ移行する。ステップ８３１では第三期間Ｔ３における電圧比率Ｇを算出記憶してからサブルーチンの動作終了ステップ２４１０へ移行し、サブルーチンの動作終了ステップ２０１０に続いては、図６のステップ６０５ａへ復帰する。ステップ２４０２は、図２３のステップ２３３０とステップ２３３１で臨時許可フラグがセットされているかどうかを判定し、両方がセットされておればＹＥＳの判定を行ってステップ２４２１へ移行し、両方がセットされていなければステップ２４２４へ移行する判定ステップである。ステップ２４２１では、下流側給電開閉素子３５０と上流側転流開閉素子３６０Ｄを開路し、上流側通電開閉素子３４０を閉路してからステップ２４２２へ移行する。
【０１８１】
ステップ２４２２では、第四期間Ｔ４における電圧比率Ｇを算出記憶してからステップ２４２３へ移行する。ステップ２４２３では、ステップ２４２１で閉路した上流側通電開閉素子３４０を開路してからステップ２４２４へ移行する。ステップ２４２４では、図２３のステップ２３３０とステップ２３３１でセットされていた臨時許可フラグをリセットしてからステップ８３３ａへ移行する。図８の開路異常判定手段８３９に対応して、図２４で記載された開路異常判定手段２４３９において、図８のステップ８３２ａから８３２ｄにおいて判定されていた負線地絡と下流側Ｙ短絡による下流側異常は、図２４ではステップ２４３２ａ、２４３２ｂにおいて、正線天絡と上流側Ｙ短絡の合併判定による上流側異常に置き換わっている。その他、図２４のステップ２４３６ｂは下流側Ｘ断線であるが、これに対応する図８のステップ８３６ｂは下流側Ｙ断線であっていずれも下流側断線で共通している。また、図８で上流Ｘ断線又は正常の区別を行う電流判定ステップ８３７ａは、図２４では第四期間Ｔ４の有無に関するステップ２４３７ａになっており、判定対象
は上流Ｙ断線又は正常となっている。
【０１８２】
ステップ２４３７ａは、ステップ２４０２がＹＥＳの判定を行って、ステップ２４２２によって第四期間Ｔ４における電圧比率Ｇが算出記憶されているときにＹＥＳの判定を行ってステップ２４３８ａへ移行し、ステップ２４０２がＮＯの判定であって、第四期間Ｔ４における電圧比率Ｇが算出記憶されていないきにはＮＯの判定を行ってステップ２４３３７ｂへ移行する判定ステップである。ステップ２４３７ｂでは、上流側通電開閉素子３４０の断線であるか全体正常であるかが判別されない状態であることを記憶してステップ８３８へ移行する。ステップ２４３８ａは、ステップ２４２２で算出記憶された電圧比率Ｇの判定結果が第三レベルＧ３であったか第四レベルＧ４であったかどうかを判定し、Ｇ４であればＹＥＳの判定を行ってステップ２４３８ｃへ移行し、Ｇ３であればＮＯの判定を行ってステップ２４３８ｂへ移行する判定ステップである。ステップ２４３８ｂでは、上流側通電開閉素子３４０の断線異常し、ステップ２４３８ｃでは予め想定されていた全ての異常判別を行った結果として全体正常であったことを記憶してからステップ８３８へ移行する。なお、ステップ２４３８ａ、ステップ２４３８ｂ、ステップ２４３８ｃによって構成されたステップブロック２４４９は、第四期異常判定手段となるものである。
【０１８３】
（３）変形形態の構成の説明
図２５は、この発明の実施の形態４による電気負荷の給電制御装置の電圧監視回路の変形例の詳細を示す回路図であって、図２１のとおり構成されたこの発明の実施の形態４による電気負荷の給電制御装置の変形例による電圧監視回路１９０の詳細回路図である。図２６は、図２５に示す電圧監視回路の電圧比率Ｈの計算例を示す説明図である。以下、図２５、図２６に基づいて、図１７で示された電圧監視回路１８０との相違点を中心に説明する。図２５において、接点Ｘは下流側給電開閉素子３５０を接点回路になぞらえた模式図であり、接点Ｙは上流側通電開閉素子３４０を接点回路になぞらえた模式図であり、接点Ｚは上流側転流開閉素子３６０Ｄを接点回路になぞらえた模式図である。また、符号ＯＣ１は上流電流検出抵抗３３１の模式図、符号ＯＣ２は下流電流検出抵抗３３２の模式図であって、各電流検出抵抗の抵抗値は電気負荷１０４の抵抗値Ｒ０に比べて無視できるレベルの微小抵抗値となっている。更に、電圧監視回路１９０を構成する抵抗値Ｒ１の第一抵抗１１１、抵抗値Ｒ２の第二抵抗１１２、抵抗値Ｒ３の第三抵抗１１３、抵抗値Ｒ４の第四抵抗１１４ａ、１１４ｂについては図３において前述したとおりであり、電気負荷１０４の抵抗値Ｒ０は［Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４＞＞Ｒ０≒０］の関係となっている。
【０１８４】
電圧監視回路１９０に付加された第五抵抗１１５は、一端が第三抵抗１１３と第四抵抗１１４ａ、１１４ｂとの接続点に接続され、他端は電気負荷１０４の上流端子に接続されている。従って、負荷配線と電気負荷１０４の正常状態において、下流接点Ｘが閉路している状態で上流接点Ｙが閉路しているかどうかの識別が可能となっている。即ち、図４の電圧レベルＧの計算例で示すとおり、下流閉路と上流閉路は第一レベルＧ１となるが、下流閉路と上流開路に対しては判定レベルが存在していない。しかし、後述の図２６で示すとおり、電圧監視回路１９０によれば第一レベルＨ１と第二レベルＨ２によって判別されるようになっている。符号Ｆ１から符号Ｆ６までの負荷配線の異常モードについては図１７の場合と同様である。
【０１８５】
次に、図２５のものに対する電圧比率Ｈの計算例である図２６について説明する。図２５において、第一抵抗１１１の抵抗値Ｒ１と、第二抵抗１１２の抵抗値Ｒ２と、第四抵抗１１４ａ、１１４ｂの直列合成抵抗Ｒ４と、第五抵抗１１５の抵抗値Ｒとは全て１００［ｋΩ］とし、第三抵抗１１３の抵抗値Ｒ３を２２０［ｋΩ］した場合、電圧比率［Ｈ＝Ｖｘ／Ｖｂ］の値は次のとおり算出される。図２６の（Ａ）は、上流接点を開路し、下流接点を閉路している第一レベルの場合であって、電圧比率［Ｈ１＝０.１３］となる。図２６の（Ｂ）は、上流接点と下流接点とがともに閉路していて、負荷は断線又は正常である第二レベルの場合であって、電圧比率［Ｈ２＝０.４２］となる。図２６の（Ｃ）は、上流接点と下流接点はともに開路し、しかも負荷断線となっている第三レベルの場合であって、電圧比率［Ｈ３＝０.４９］となる。図２６の（Ｄ）は、上流接点と下流接点とがともに開路している第四レベルの場合であって、電圧比率［Ｈ４＝０.５３］となる。図２６の（Ｅ）は、上流接点が閉路し、下流接点が開路している第五レベルの場合であって、電圧比率［Ｈ５＝０.７１］となる。
【０１８６】
（４）変形形態の作用・動作の詳細な説明
次に、図２１、図２５のとおり構成されたこの発明の実施の形態４に基づく変形形態の電気負荷の給電制御装置について、図１と図１５のものとの相違点を中心にしてその作用、動作を詳細に説明する。先ず、図２１において、電源スイッチ１０２ａが閉路されて制御回路部３２０Ｄが動作を開始すると、マイクロプロセッサＣＰＵは入力センサ群１０３の動作状態と、プログラムメモリＰＭＥＭの内容に応動して電気負荷群１０５を駆動制御し、電気負荷群１０５の中の複数の電気負荷の一つである電気負荷１０４に対して給電指令信号ＤＲ０と通電指令信号ＤＲ１を発生する。その指令タイミングと各部の動作は、前述した図２の動作説明用のタイムチャートに示すとおりであって、ここでは説明を省略する。また、この実施の形態４における電圧監視回路の詳細回路図は、前述した図２５に示すとおりであり、ここではその説明は省略する。
【０１８７】
次に、図２１と図２５を組み合わせた変形形態において、多様な異常発生に対応した識別判定の一覧表である図２７について、図５の場合との相違点を中心にして詳細に説明する。即ち、図２７は、図２５に示す電圧監視回路の多様な異常発生に対応した識別判定の一覧表を示す説明図である。図２７において、図５と図２７との間の第一の相違点は、図５の場合は電圧監視回路１８０による電圧比率Ｇが用いられているのに対し、図２７では電圧監視回路１９０による電圧比率Ｈが用いられていることである。図５と図２７との間の第二の相違点は、図５の場合には、合成過電流検出信号ＯＣＭが発生したときに、上流又は下流のどちら側で過電流が発生したのかを識別するために、上流過電流検出信号ＬＡＮ１と下流過電流検出信号ＬＡＮ２を用いていたが、図２７の場合には、上流、下流の過電流検出信号ＡＮ１、ＡＮ２は制御回路部３２０Ｄには入力されていない。
【０１８８】
図５と図２７との間の第三の相違点は、図５の場合には、上流側給電開閉素子１５０と下流側通電開閉素子１４０と下流側転流開閉素子１６０Ａが使用されているのに対し、図２７の場合には、下流側給電開閉素子３５０と上流側通電開閉素子３４０と上流側転流開閉素子３６０Ｄが使用されているので、電圧検出回路１９０によって得られる可変分圧電圧Ｖｘの値が、上下相反する値となることである。従って、たとえば図５におけるＸ短絡は上流素子短絡、Ｙ短絡は下流素子短絡、図２７におけるＸ短絡は下流素子短絡、Ｙ短絡は上流素子短絡と読み替えれば、電圧検出回路に与える影響は同じものとなる。図５と図２７との間の第四の相違点は、図２７の場合には、上下短絡異常の欄が最下段に追加されているのに対し、図５ではこれが省略されていることである。
【０１８９】
なお、図２２と図２７との間の相違点は、図２２の場合には、第三期間Ｔ３に続いて第四期間Ｔ４が設けられていて、これにより上流側開閉素子の開路状態を検出するものであるのに対し、図２７の場合には第四期間Ｔ４を用いないで、その代わりに５段階の判定レベルを持つ電圧監視回路１９０が適用されていることである。また、第二期間Ｔ２における過電流異常の判定項目として、図５の場合には下流側転流開閉素子Ｚの上流位置に接続される上流側給電開閉素子Ｘの短絡又は正線天絡に注目しているのに対し、図２７の場合には、上流側転流開閉素子Ｚの下流位置に接続される下流側給電開閉素子Ｘの短絡又は負線地絡に注目している。その結果、図５の第三期間Ｔ３では正線天絡と上流Ｘ短絡の判定は行われず、負線地絡と下流Ｙ短絡の判定が行われているのに対し、図２７では第三期間Ｔ３では負線地絡と下流Ｘ短絡の判定は行われず、正線天絡と上流Ｙ短絡の判定が行われるようになっている。
【０１９０】
図２８は、図２５に示す電圧監視回路の過電流監視サブルーチンの動作を説明するフローチャートであって、図６のステップブロック６０４ａの詳細を示す。図２９は、図２５に示す電圧監視回路の電圧監視サブルーチンの動作を説明するフローチャートであって、図６のステップブロック６０４cの詳細を示す。以下、図７と図８の場合との相違点を中心にして説明する。なお、図７、図８と図２８、図２９において同一符号は同一又は相当部分を示しており、ここでの説明は省略する。図２８において、ステップ２８００は図６のステップ６０３がＮＯの判定を行ったときに動作開始するサブルーチンプログラムの開始ステップである。図７の閉路異常判定手段７１９に対応して、図２８で記載された閉路異常判定手段２８１９では、ステップ８３１によって第三期間Ｔ３における電圧比率Ｈの算出記憶が行われ、続くステップ２８１６によって電圧比率Ｈが第五レベルＨ５であればステップ２８１７へ移行し、第一レベルＨ１又は第四レベルＨ４であれば判定ステップ２８１８ａを経てステップ２８１８ｂ又はステップ２８１８ｃへ移行する。ステップ２８１７では負線天絡異常又は上流側転流開閉素子３６０Ｄの短絡異常のいずれかの異常が発生したことを記憶してステップ７０９へ移行する。
【０１９１】
なお、ステップ２８１７では、ステップ７０１ｂで判定された過電流異常の発生が、電気負荷１０４の上流側であるか下流側であるかが不明であるため、異常内容を判別記憶することができないことを示している。ステップ２８１８ｂでは正線地絡異常が発生したことを記憶し、ステップ２８１８ｃでは負荷短絡異常が発生していることを記憶してステップ７０９へ移行する。図７の断続異常判定手段７２９に対応して、図２８で記載された断続異常判定手段２８２９では、図７におけるステップ７２７ａが削除され、正線天絡又は上流Ｘ短絡の個別検出に替わって、ステップ２８２７において負線地絡又は下流Ｘ短絡の合併検出が行われている。なお、サブルーチンの動作終了ステップ２８１０に続いては、図６のステップ６０２ａへ復帰する。
【０１９２】
図２９において、ステップ２９００は図６のステップ６０４ｂがＮＯの判定を行ったときに、動作開始するサブルーチンプログラムの開始ステップである。図８の開路異常判定手段８３９に対応して、図２９で記載された開路異常判定手段２９３９において、図８のステップ８３２ａからステップ８３２ｄにおいて判定されていた負線地絡と下流側Ｙ短絡による下流側異常は、図２９ではステップ２９３８ａにおいて第三期間Ｔ３における電圧比率ＨがＨ５であるかどうかを判定し、ステップ２９３８ｂにおいて、正線天絡と上流側Ｙ短絡の合併判定による上流側異常に置き換わっている。また、図２９ではステップ２９３２ａにおいて、第三期間Ｔ３における電圧比率ＨがＨ２であるかどうかを判定し、ステップ２９３２ｂにおいて上下短絡異常の発生を記憶するステップが追加されている。なお、上下短絡異常は、給電指令信号ＤＲ０と通電指令信号ＤＲ１がともに解除されて、上流開閉素子と下流開閉素子がともに開路指令状態であるときに、過電流異常ではないが電気負荷１０４の上流部と下流部に短絡異常が発生している状態を意味している。
【０１９３】
また、図８のステップ８３３ａ、８３３ｂに対応して、図２９ではステップ２９３３ａにおいて第三期間Ｔ３における電圧比率ＨがＨ３であるかどうかを判定し、Ｈ３であればステップ２９３３ｂで負荷断線異常の発生を記憶するようになっている。図８において第三期間Ｔ３の電圧比率がＧ３であるときのステップ８３４からステップ８３７ｃまでのステップは、図２９では第三期間Ｔ３の電圧比率がＨ４であるときのステップ２９３４からステップ２９３７ｃに置き換えられている。その中で、図２９のステップ２９３５ａは過電圧検出信号ＯＶＭが発生しているときに、ステップ２９３５ｂにおいて上流側転流開閉素子の断線異常に発生を記憶するが、これに対応する図８のステップ８３５ａ、ステップ８３５ｂは下流側転流開閉素子の断線異常の発生を記憶している。また、図２９のステップ２９３６ａは第一期間Ｔ１における電圧比率がＨ５であるときに、ステップ２９３６ｂにおいて下流側Ｘ断線を記憶するが、これに対応する図８のステップ８３６ａ、ステップ８３６ｂは下流側Ｙ断線であっていずれも下流側断線で共通している。また、図８で上流Ｘ断線又は正常の区別を行う電流判定ステップ８３７ａは、図２９では第一期間Ｔ１における電圧比率ＨがＨ１であるかＨ２であるかを判定するステップ２９３７ａになっており、判定対象はステップ２９３７ｂ、ステップ２９３７ｃによる上流Ｙ断線又は正常となっている。
【０１９４】
図３０は、この発明の各実施の形態に共通する二重異常の一覧表を示す説明図であって、図３０の(Ａ)は、図５、図１２、図１８で前述し、図２２と図２７の異常判定の一覧表でも記載した二重異常の内容を一覧表示したものである。二重異常は、全ての開閉素子に開路指令が与えられている第三期間Ｔ３において、合成過電流検出信号ＯＣＭ又は上流、下流の過電流検出信号ＯＣ１、ＯＣ２が発生したことによって検出されるものであって、給電制御装置自身ではこの過電流異常状態を解除することができない異常状態である。このうち、実施の形態１のように、上流、下流の電流検出記憶信号ＬＡＮ１、ＡＮ２の両方を有するか、実施の形態２、３のように上流・下流過電流検出信号ＯＣ１、ＯＣ２の両方を有するものでは、上流側と下流側の両方で過電流異常が発生するモード１と、上流側のみで過電流異常が検出されるモード３、モード４と、下流側のみで過電流異常が検出されるモード２、モード５とに分けて異常判定を行うことができる。
【０１９５】
しかし、実施の形態４のように、単に合成過電流検出信号ＯＣＭだけを用いるものでは、モード１からモード５を識別判定することはできず、単に二重異常が発生したことだけが検出されるようになっている。なお、モード１は給電制御装置の内部だけで発生する二重異常であるのに対し、モード２からモード５は給電制御装置内部と負荷配線側で発生した二重異常である。また、給電制御装置が関与せず、負荷配線側のみで発生した二重異常は、給電制御装置によって検出することはできない。図３０(Ｂ)は、図１８と図２７の異常判定一覧表で記載した上下短絡異常の内容を一覧表示したものである。上下短絡異常は、全ての開閉素子に開路指令が与えられている第三期間Ｔ３において、合成過電流検出信号ＯＣＭ又は上流・下流過電流検出信号ＯＣ１、ＯＣ２による過電流検出は発生していないが、電気負荷には所定の負荷電流が流れているか、電気負荷の上流側及び下流側が閉路状態となっていることによって検出されるものであって、この場合も、給電制御装置自身ではこの過電流異常状態を解除することができない異常状態となっている。
【０１９６】
この上下短絡異常の検出は、上流側と下流側の負荷電流の検出を行うか、電圧監視回路１８０に替わって電圧監視回路１９０を適用することによって、全ての実施の形態において適用可能となるものであって、モード６で示された内部異常、モード７で示された内外異常の発生を識別することができる。但し、モード８の場合は、電圧監視回路１９０を用いた場合に適用可能であるが、この場合には負荷断線状態であっても上下短絡異常と判定されることになる。
【０１９７】
（５）その他の実施の形態の説明
図３１は、この発明の実施の形態１及び実施の形態２による電気負荷の給電制御装置における電圧監視回路の変形例の詳細を示す回路図、図３２は、この発明の実施の形態３及び実施の形態４による電気負荷の給電制御装置における電圧監視回路の変形例の詳細を示す回路図である。以下の説明で葉、図３と図１７で示された電圧監視回路１８０、或いは図２５で示された電圧監視回路１９０に代わって使用することができる電圧監視回路２００の詳細回路図である図３１と図３２について、図２５のものとの相違点を中心にして詳細に説明する。なお、図３１は給電開閉素子Ｘを上流側に接続した場合の接続例であるのに対し、図３２は給電開閉素子Ｘを下流側に接続した場合の接続例となっている。また、電圧監視回路１９０は電圧監視回路１８０に第五抵抗１１５を付加したものであり、電圧監視回路２００においても第五抵抗１１５が付加されている。比較対象となる電圧監視回路１９０は、図２５で前述したとおり、上流側の第三抵抗１１３には、上流側開閉素子が閉路したときに第五抵抗１１５が並列接続され、下流側の第四抵抗１１４ａ、１１４ｂには、下流側開閉素子が閉路したときに第一抵抗１１１が並列接続され、第二抵抗１１２は上流側開閉素子と並列接続されていて、負荷電圧検出信号Ｖｘｍは第四抵抗１１４ａ、１１４ｂのうちの下流側抵抗１１４ｂの両端に発生する電圧となっている。
【０１９８】
これに対し、図３１と図３２においては、第三抵抗１１３と第四抵抗１１４ａ、１１４ｂとは、上下に反転して接続されており、下流側の第三抵抗１１３には、下流側開閉素子が閉路したときに第五抵抗１１５が並列接続され、上流側の第四抵抗１１４ａ、１１４ｂには、上流側開閉素子が閉路したときに第一抵抗１１１が並列接続され、第二抵抗１１２は下流側開閉素子と並列接続されていて、負荷電圧検出信号Ｖｘｍは第四抵抗１１４ａ、１１４ｂのうちの上流側抵抗１１４ｂの両端に発生する電圧となっている。但し、制御回路部の多チャンネルＡＤ変換器ＡＤＣに入力される電圧は、電源電圧Ｖｂから負荷電圧検出信号Ｖｘｍを減じた差分電圧ＮＶｘｍとなっているので、マイクロプロセッサは、電源電圧Ｖｂから差分電圧ＮＶｘｍを減じてＶｘｍを算出すれば電圧比率［Ｈ＝Ｖｘｍ／Ｖｂｍ］を得ることができ、電圧監視回路１９０の場合と同じで電圧比率Ｈ１からＨ５を算出することができることになる。但し、差分電圧ＮＶｘｍを測定するためには、分圧率がＧ０に設定された第三の分圧抵抗３１４ａ、３１４ｂを用いて、減圧電圧Ｖｘｘを測定し、［ＮＶｘｍ＝Ｖｘｘ／Ｇ０］として算出する必要がある。
【０１９９】
ここで、図３１、図３２における第二抵抗１１２の役割を説明しておくと、全ての開閉素子Ｘ、Ｙ、Ｚが開路しているときに、電気負荷１０４が断線していなければ第一抵抗１１１と第五抵抗１１５は並列接続され、第二抵抗１１２によって電源の負線にプルダウン接続されることになる。しかし、電気負荷１０４が断線していると第一抵抗１１１の他端が解放されるので、可変分圧電圧Ｖｘは異なった値となって断線検出が行えるようになっている。同様に、第二抵抗１１２の接続位置を点線で示した位置に変更して第二抵抗１１２ａとした場合であれば、電気負荷１０４が断線していなければ第一抵抗１１１と第五抵抗１１５は並列接続され、第二抵抗１１２ａによって電源の正線にプルアップ接続されるが、電気負荷１０４が断線していると第一抵抗１１１の他端が解放されるので、可変分圧電圧Ｖｘは異なった値となって断線検出が行えることになる。従って、第一抵抗１１１を基準とした場合には、第一抵抗１１１と電気負荷１０４と第二抵抗１１２は直列接続されて電源の正線又は負線に接続しておくようにすればよい。
【０２００】
以上の説明では、第一抵抗１１１と第五抵抗１１５の一端は、第三抵抗１１３と第四抵抗１１４ａ、１１４ｂとの接続点に接続したが、第三抵抗１１３と第四抵抗１１４ａ、１１４ｂとの間に第六抵抗を直列接続し、当該第六抵抗の上流又は下流側の第一抵抗１１１の一端を接続し、当該第六抵抗の下流又は上流側の第五抵抗１１５の一端を接続するようにしてもよい。このように、第一抵抗１１１と第五抵抗１１５の一端が接続される第三抵抗１１３と第四抵抗１１４ａ、１１４ｂとの接続点は、第六抵抗によって複数接続点に分割し得るものであって、共通の接続点である必要はない。
【０２０１】
以上の説明では、上流側開閉素子としてＰチャネル型の電界効果型トランジスタを使用することを述べたが、これに代わって、ゲート電圧を生成する昇圧回路を併用すればＮチャネル型の電界効果型トランジスタが利用できることは業界において周知である。また、給電開閉素子Ｘは第二期間Ｔ２においてデューティ制御を行う事例で説明したが、第二期間Ｔ２は入力センサの動作状態に応動して任意に開閉制御される期間とし、少なくとも第一期間Ｔ１では給電指令と通電指令がともに発生し、第二期間Ｔ２では給電指令は開閉動作するが通電指令は継続して発生し、第三期間Ｔ３では両方が解除される期間であればよい。また、給電開閉素子と通電開閉素子のどちらを電気負荷の上流側又は下流側に接続するかも、実施の形態１、２と実施の形態３、４で説明したとおり任意である。
【０２０２】
また、前述した任意の構成において、過電流検出信号は上流側か下流側に分割して検出するのか、又は合併して検出するのかのいずれかを選択することができる。また、電流検出信号を制御回路部に入力するのかしないのかも、電圧検出回路の構成又は第四期間Ｔ４による状態検出を行うのかどうかによって、任意に組合わせて適用すればよいものである。また、全ての異常発生モードを完全に弁別して判定しなければならないというわけではなく、少なくとも給電制御装置が関与する過電流異常の発生に対し、これが二重異常でなければ給電制御装置によって負荷電流の遮断が行えて、しかも、負荷配線の正線天絡異常又は正線地絡異常の疑いがあるか、又は負線天絡異常又は負線地絡異常の疑いがあるか、又は負荷短絡異常又は負荷断線異常の疑いがあるかの複数の異常発生状態を識別して検出することにねらいがある。
【０２０３】
（６）実施の形態４の要点と特徴
請求項１に記載の発明に関連し、外部電源１０１から負荷電流が供給される電気負荷１０４の上流位置と下流位置に、上流側開閉素子３４０と下流側開閉素子３５０を直列接続して、その導通状態をマイクロプロセッサを主体とする制御回路部３２０Ｄによって制御し、上流側又は下流側の一方の開閉素子が異常短絡しても、他方の開閉素子によって給電停止が行えるようにした給電制御装置１００Ｄであって、前記上流側開閉素子３４０に対する上流過電流、又は前記下流側開閉素子に対する下流過電流のいずれかが発生したときに、合成過電流検出信号ＯＣＭを発生する合成過電流判定記憶回路３３７を備えるとともに、前記外部電源１０１の電源電圧Ｖｂを分圧する第三抵抗１１３及び第四抵抗１１４ａ、１１４ｂと、当該第三抵抗と第四抵抗との接続部分に一端が接続された第一抵抗１１１又は第五抵抗１１５の少なくとも一方と、前記第一抵抗１１１又は第五抵抗１１５の少なくとも一方の他端を、前記電気負荷１０４を経由して前記電源電圧Ｖｂの正線又は負線に接続する第二抵抗１１２とで構成され、前記第一抵抗１１１の他端は前記電気負荷１０４の上流側又は下流側の一方に接続され、前記第五抵抗１１５の他端は前記電気負荷１０４の上流側又は下流側の他方に接続されている電圧監視回路１８０、１９０、２００を備え、前記電圧監視回路１８０、１９０、２００は、前記上流側開閉素子３４０の開閉状態と、前記下流側開閉素子３５０の開閉状態に応動して前記第四抵抗１１４ａ、１１４ｂの両端に可変分圧電圧Ｖｘを生成する。
【０２０４】
前記制御回路部３２０Ｄは、前記電源電圧Ｖｂに比例した電圧である電源電圧検出信号Ｖｂｍの値と、前記可変分圧電圧Ｖｘに比例した電圧である負荷電圧検出信号Ｖｘｍを測定監視して電圧比率［Ｇ、Ｈ＝Ｖｘｍ／Ｖｂｍ］を算出するとともに、前記合成過電流検出信号ＯＣＭを読取監視し、前記制御回路部３２０Ｄは更に、前記上流側開閉素子３４０及び前記下流側開閉素子３５０の一方に対する給電指令信号ＤＲ０と、他方に対する通電指令信号ＤＲ１を発生するとともに、この給電指令信号ＤＲ０と通電指令信号ＤＲ１との発生状態に対応した前記電圧比率Ｇ、Ｈの値と、前記合成過電流検出信号ＯＣＭの発生状態との組合せによって、前記電気負荷１０４に対する負荷配線の異常状態を運転中に検出する異常判定手段６０４ａ、６０４ｃと、この異常判定手段が異常判定を行ったときに、前記給電指令信号ＤＲ０と前記通電指令信号ＤＲ１の発生を停止するとともに、複数種類の異常発生情報を識別記憶する異常処理手段６１１ａを備え、前記負荷配線の異常状態は、前記電気負荷１０４の上流正側配線が前記外部電源１０１の正極配線又は負極配線と混触する正線天絡異常又は正線地絡異常の疑いがあるか、又は前記電気負荷１０４の下流負側配線が前記外部電源１０１の正極配線又は負極配線と混触する負線天絡異常又は負線地絡異常の疑いがあるか、又は前記電気負荷１０４が短絡又は断線する負荷短絡異常又は負荷断線異常の疑いがあるかの複数の異常状態を含んでいる。
【０２０５】
請求項２に記載の発明に関連し、前記下流側開閉素子３５０は、前記給電指令信号ＤＲ０によってオン時間とオン・オフ周期との比率である給電デューティが制御される給電開閉素子Ｘとなるものであるのに対し、当該下流側開閉素子３５０と対になる他方の前記上流側開閉素子３４０は、前記通電指令信号DR１によって連続通電又は連続遮断される通電開閉素子Ｙとなるものであり、前記通電開閉素子Ｙには遮断電圧制限回路を構成する第一の定電圧ダイオード３４３が接続されているとともに、前記電気負荷１０４と前記通電開閉素子Ｙとの直列回路に対して転流開閉素子Ｚとなる上流側転流開閉素子３６０Ｄが並列接続され、前記転流開閉素子Ｚは、前記給電開閉素子Ｘが閉路されているときには開路され、前記給電開閉素子Ｘが開路されているときには閉路されるようになっている。
【０２０６】
以上のとおり、請求項２に記載の発明の関連し、上流又は下流開閉素子の一方は給電デューティが制御される給電開閉素子Ｘとなり、他方の開閉素子は連続通電又は連続遮断される通電開閉素子Ｙとなり、電気負荷が誘導性負荷である場合には通電開閉素子Ｙには遮断電圧制限回路が設けられるとともに転流開閉素子Ｚが電気負荷と通電開閉素子Ｙとの直列回路に対して並列接続されている。従って、実施の形態１から３と同様に、集合電源リレーなどの外部遮断機能に依存することなく、正線天絡異常又は上流側開閉素子の短絡異常が発生したときには、下流側開閉素子によって負荷電流の自己遮断が可能であり、負線地絡異常又は下流側開閉素子の短絡異常が発生したときには、上流側開閉素子によって負荷電流の自己遮断が可能であるとともに、正常運転時には一方の開閉素子によって給電状態の制御を行い、他方の開閉素子によって電気負荷に含まれるインダクタンス成分による電流遮断の応答遅れを抑制するよう機能分担することができる特徴がある。また、転流開閉素子は転流ダイオードに比べて転流回路の電圧降下を抑制して、転流回路で発生する消費電力と回路素子の発熱を抑制することができる特徴がある。
【０２０７】
請求項３に記載の発明に関連し、一対となる前記上流側開閉素子３４０と前記下流側開閉素子３５０とは、Ｐチャネル型とＮチャネル型の電界効果型トランジスタであるとともに、前記転流開閉素子３６０Ｄは、前記下流側開閉素子となる給電開閉素子３５０とは逆型式であるＰチャネル型の電界効果型トランジスタであって、前記給電開閉素子３５０と前記転流開閉素子３６０Ｄとは、同時閉路を禁止するための遅延閉路を行う転流制御回路３７０Ｄを介して開閉制御が行われ、前記転流制御回路３７０Ｄは、前記制御回路部３２０Ｄが発生する前記給電指令信号ＤＲ０に応動し、この給電指令信号ＤＲ０が発生するとまず前記転流開閉素子３６０Ｄを開路し、所定の開路応答時間をおいて前記給電開閉素子３５０を閉路駆動するとともに、前記給電指令信号ＤＲ０が解除されると、まず前記給電開閉素子３５０を開路して、所定の開路応答時間をおいて前記転流開閉素子３６０Ｄを閉路駆動し、前記転流開閉素子３６０Ｄはドレイン端子Dとソース端子Ｓとの間に生成されている寄生ダイオード３６１Ｄの通電方向と同方向に導通駆動され、前記制御回路部３２０Ｄは、前記異常処理手段６１１ａによって前記給電指令信号ＤＲ０と前記通電指令信号ＤＲ１の発生を停止したときには、出力禁止信号ＩＮＨを発生して、少なくとも前記転流開閉素子３６０Ｄを強制開路するようになっている。
【０２０８】
以上のとおり、請求項３に記載の発明の関連し、給電開閉素子Ｘと転流開閉素子Ｚとは転流制御回路によって同時閉路しないように制御され、給電開閉素子Ｘが開路しているときには転流開閉素子Ｚが閉路するようになっている。しかし、給電開閉素子Ｘが開路しているときであっても、制御回路部が出力禁止信号を発生すると転流開閉素子Ｚを強制開路することができるように構成されている。従って、給電開閉素子Ｘが下流側開閉素子であるこの実施例の場合には、転流開閉素子Ｚが閉路し、給電開閉素子Ｘが開路している期間において電気負荷の負線地絡異常が発生したときには、出力禁止信号によって電源短絡状態を解除することができる特徴がある。また、転流ダイオードとして一般のダイオードや寄生ダイオードを使用した場合に比べて、転流期間における転流開閉素子の電圧降下が大幅に減少して、転流開閉素子の発熱による温度上昇を大幅に低減し、給電制御装置を小型安価にすることができる特徴がある。
【０２０９】
請求項７に記載の発明に関連し、前記制御回路部３２０Ｄは、定電圧電源１１０によって生成された安定化電圧である制御電圧Ｖccによって動作するとともに、多チャンネルＡＤ変換器ＡＤＣを包含し、前記多チャンネルＡＤ変換器ＡＤＣに入力される前記電源電圧検出信号Ｖｂｍは、前記電源電圧Ｖｂを第二分圧抵抗２１４ａ、２１４ｂによって分圧した電圧であって、上流側の分圧抵抗２１４ａの抵抗値をＲ２１４ａ、下流側の分圧抵抗２１４ｂの抵抗値をＲ２１４ｂ、分圧率［Ｇ０＝Ｒ２１４ａ／（Ｒ２１４ａ＋Ｒ２１４ｂ）］としたときには、［Ｖｂｍ＝Ｇ０×Ｖｂ］で示されるとともに、前記電圧監視回路１８０、１９０を構成する前記第三抵抗１１３は、前記第四抵抗１１４ａ、１１４ｂの上流側に接続されていて、前記第四抵抗は上流抵抗１１４ａと下流抵抗１１４ｂによって構成された第一分圧抵抗１１４ａ、１１４ｂとなっており、前記多チャンネルＡＤ変換器ＡＤＣに入力される前記負荷電圧検出信号Ｖｘｍは、前記可変分圧電圧Ｖｘを前記第四抵抗である第一分圧抵抗１１４ａ、１１４ｂによって分圧した電圧であって、この分圧率は前記分圧率Ｇ０と等しくなる関係に設定されていて、［Ｖｘｍ＝Ｇ０×Ｖｘ］の関係となっており、前記分圧率Ｇ０は、前記外部電源１０１の電源電圧Ｖｂの最大値Ｖｂｍａｘと、前記制御電圧Ｖｃｃとの比率以下の［Ｇ０≦Ｖｃｃ／Ｖｂｍａｘ］となっている。
【０２１０】
以上のとおり、請求項７に記載の発明の関連し、制御回路部に入力される電源電圧検出信号Ｖｂｍは、電源電圧Ｖｂを分圧率Ｇ０の第二分圧抵抗によって分圧したものであり、負荷電圧検出信号Ｖｘｍは、可変分圧電圧Ｖｘを分圧率Ｇ０の第一分圧抵抗によって分圧したものとなっている。従って、実施の形態１から３と同様に、制御回路部によって演算算出される電圧比率Ｇ、Ｈの値は、［Ｇ、Ｈ＝Ｖｘｍ／Ｖｂｍ＝（Ｇ０×Ｖｘ）／（Ｇ０×Ｖｂ）＝Ｖｘ／Ｖｂ］となり、制御回路部は（Ｖｘｍ／Ｖｂｍ）の値を演算することによって、必要とされる電圧比率（Ｖｘ／Ｖｂ）の値を等価的に算出することができ、電源電圧Ｖｂの変動があっても、電気負荷に対する給電状態に応じた電圧比率Ｇ、Ｈを算出することができる特徴がある。なお、第一分圧抵抗１１４ａ，１１４ｂによる分圧電圧は入力抵抗１１６を介して制御回路部３２０Dに対する負荷電圧検出信号Ｖxmとして入力され、この入力信号はクランプダイオード１１７ａを介して定電圧電源１１０の出力回路に接続されるか、定電圧ダイオード１１７ｂを介してグランド回路に接続されている。これにより、通電開閉素子Ｙが開路したときに発生する高電圧が第一抵抗１１１を介して電圧監視回路１８０、１９０、２００に流入し、制御回路部に対して過大電圧が入力されるのを制限することができる。
【０２１１】
請求項８に記載の発明に関連し、前記第一抵抗１１１は、前記下流側開閉素子３５０が閉路したときに前記第四抵抗１１４ａ、１１４ｂに対して並列接続され、前記下流側開閉素子３５０が開路したときには、前記電気負荷１０４を介して前記第二抵抗１１２と直列接続されて、この直列回路は前記第三抵抗１１３に対して並列接続され、前記第二抵抗１１２は前記上流側開閉素子３４０と並列接続されている。
【０２１２】
以上のとおり、請求項８に記載の発明の関連し、電圧監視回路内の第一抵抗は下流側開閉素子が閉路すると第四抵抗に並列接続され、上流側開閉素子と並列接続される第二抵抗は、電気負荷を介して第一抵抗と直列接続されていて、この直列回路は下流側開閉素子が開路すると第三抵抗に対して並列接続されるようになっている。従って、実施の形態１から３と同様に、第二抵抗は電気負荷の断線状態では第三抵抗に対して並列接続されることがなく、可変分圧電圧Ｖｘを監視することによって電気負荷の断線状態を検出することができる特徴がある。
【０２１３】
請求項９に記載の発明に関連し、細分化された電圧比率Ｈを得るための詳細型の電圧監視回路１９０は、基本となる前記電圧監視回路１８０における前記第三抵抗１１３と第四抵抗１１４ａ、１１４ｂとの接続部分と、前記電気負荷１０４の上流端子との間に接続された前記第五抵抗１１５を更に備え、前記第五抵抗１１５は、前記上流側開閉素子３４０が閉路されたときに、前記第三抵抗１１３と並列接続されるようになっている。
【０２１４】
以上のとおり、請求項９に記載の発明の関連し、電圧監視回路には第五抵抗が付加されて、上流側開閉素子が閉路されたときに第三抵抗に並列接続されるようになっている。従って、下流側開閉素子が閉路しているときであっても可変分圧電圧Ｖｘに変動を与え、上流側開閉素子が正しく閉路されているかどうかを判定することができる特徴がある。なお、第五抵抗を有する電圧監視回路を使用すると、下流側開閉素子を開路した状態で上流側開閉素子を閉路する臨時状態を生成して、通常は存在しない開閉状態を意図的に発生させてみるなどの複雑な制御を行わなくても、異常発生要因を詳細に識別することができる特徴がある。
【０２１５】
請求項１０に記載の発明に関連し、前記異常判定手段は、第一の異常判定手段６０４ａと第二の異常判定手段６０４ｃによって構成され、前記第一の異常判定手段６０４ａは、少なくとも前記上流側開閉素子３４０と前記下流側開閉素子３５０の一方に対して前記給電指令信号ＤＲ０が与えられ、他方に対して前記通電指令信号DR１が与えられて、上流側及び下流側がともに閉路駆動されている第一期間Ｔ１における閉路異常判定手段２３１９、２８１９、又は第一期比率演算手段７０２を備えるとともに、前記給電指令信号ＤＲ０が与えられる給電開閉素子Ｘが、前記電気負荷１０４を断続駆動する第二期間Ｔ２において、前記電気負荷１０４に対して並列接続される転流開閉素子３６０Ｄを有するものである場合には、更に断続異常判定手段２３２９、２８２９が付加されており、前記第一期間Ｔ１では、少なくとも前記閉路異常判定手段２３１９、２８１９による異常判定が完了するまでは前記給電指令信号ＤＲ０と通電指令信号ＤＲ１は閉路指令を継続し、ここで前記合成過電流検出信号ＯＣＭが検出されると、前記給電指令信号ＤＲ０と通電指令信号ＤＲ１はともに開路指令となって直ちに第三期間Ｔ３に移行し、前記第一期間Ｔ１において、前記合成過電流検出信号ＯＣＭが検出されなかった場合には、前記第一期比率演算手段７０２によって前記第一期間Ｔ１における前記電圧比率Ｇ、Ｈを算出して記憶する。
【０２１６】
前記第二の異常判定手段６０４ｃは、前記給電指令信号ＤＲ０と前記通電指令信号ＤＲ１がともに停止されて、上流側及び下流側がともに開路指示されている前記第三期間Ｔ３における第三期比率演算手段８３１と、開路異常判定手段２４３９、２９３９とによって構成されており、前記第三期間Ｔ３では、少なくとも前記開路異常判定手段２４３９、２９３９による異常判定が完了するまでは、前記給電指令信号ＤＲ０と通電指令信号DR１は開路指令を継続し、ここでは前記第三期比率演算手段８３１によって前記第三期間Ｔ３における前記電圧比率Ｇ、Ｈを算出して記憶するとともに、前記閉路異常判定手段２３１９、２８１９は、前記合成過電流検出信号ＯＣＭが検出される過電流異常の発生要因を、前記第三期比率演算手段８３１によって算出された前記電圧比率Ｇ、Ｈの値によって判別するとともに、前記開路異常判定手段２４３９、２８３９は、前記上流側開閉素子３４０又は前記下流側開閉素子３５０又は前記上流側転流開閉素子３６０Dの短絡異常を含む前記過電流異常以外の異常の発生要因を、前記第一期比率演算手段７０２による前記電圧比率Ｇ、Ｈの値と、前記第三期比率演算手段８３１による前記電圧比率Ｇ、Ｈの値とを組合わせて細分化判定するようになっている。
【０２１７】
以上のとおり、請求項１０に記載の発明の関連し、給電開閉素子と通電開閉素子がともに閉路駆動される第一期間において過電流異常が発生すると、直ちに給電開閉素子と通電開閉素子をともに開路した第三期間に移行して、第三期比率演算手段によって電圧比率を算出し、過電流異常ではないその他の異常については、第一期及び第三期比率演算手段によって第一期間及び第三期間の電圧比率を算出するようになっている。従って、実施の形態１から３と同様に、過電流異常の発生要因は、第三期比率演算手段による電圧比率によって細分化判定されるとともに、過電流異常以外の異常発生要因は、第一期比率演算手段による電圧比率と、第三期比率演算手段による電圧比率とを組合わせて細分化判定するこ
とができる特徴がある。
【０２１８】
請求項１１に記載の発明に関連し、前記合成過電流判定記憶回路３３７は、前記負荷電流が過大であるときに、前記合成過電流検出信号ＯＣＭを発生して前記制御回路部３２０Ｄに割込み入力するとともに、ゲート素子３３５Ｄ、３３６Ｄを介して前記給電指令信号ＤＲ０と通電指令信号ＤＲ１を遮断し、前記制御回路部３２０Ｄは、前記合成過電流検出信号ＯＣＭを認知して前記給電指令信号ＤＲ０と通電指令信号ＤＲ１の発生を停止し、前記制御回路部３６０Ｄは、前記第三期間Ｔ３における前記電圧比率Ｇ、Ｈを参照して、過電流異常発生要因が少なくとも負荷配線の正線地絡又は負線天絡又は負荷短絡のいずれかであることを識別記憶するようになっている。
【０２１９】
以上のとおり、請求項１１に記載の発明の関連し、給電開閉素子と通電開閉素子をともに閉路駆動した第一期間、又は給電開閉素子は開路されるが、通電開閉素子と転流開閉素子とが閉路駆動されている第二期間において、上流側開閉素子又は下流側開閉素子の少なくとも一方に過大電流が流れると、合成過電流検出信号ＯＣＭが発生して給電指令信号ＤＲ０と通電指令信号ＤＲ１が遮断又は発生停止されて第三期間に移行し、制御回路部は、第三期間Ｔ３における電圧比率Ｇ、Ｈを参照して、過電流異常発生要因を識別記憶するようになっている。従って、実施の形態１と同様に、過電流検出に伴って負荷電流が遮断されても、制御回路部がこれを認知して、合成過電流判定記憶回路をリセットしない限りは合成過電流検出信号ＯＣＭは持続するとともに、少ない割込み入力信号によって確実に過電流遮断を行って、最低限度の異常発生要因を識別記憶することができる特徴がある。
【０２２０】
請求項１４に記載の発明に関連し、前記第一期間Ｔ１で過電流異常が発生せず、やがて前記第二期間Ｔ２に移行すると、前記電気負荷１０４に対して並列接続される転流開閉素子３６０Ｄを有するものに対する前記断続異常判定手段２３２９、２８２９が動作して、前記制御回路部３２０Ｄは、前記給電指令ＤＲ０が停止し、前記通電指令ＤＲ１が発生している状態において、前記合成過電流判定記憶回路３３７の作動状態を監視し、前記合成過電流検出信号ＯＣＭを認知すると、前記給電指令ＤＲ０及び前記通電指令ＤＲ１を解除して、直ちに前記第三期間Ｔ３へ移行するようになっている。
【０２２１】
以上のとおり、請求項１４に記載の発明の関連し、制御回路部には給電開閉素子が断続動作を行う第二期間においても過電流異常の発生を監視し、過電流異常の発生に伴って給電指令ＤＲ０及び前記通電指令ＤＲ１を解除して、直ちに記第三期間Ｔ３へするようになっている。従って、実施の形態１と同様に、第一期間において過電流異常が検知されず、第二期間において検知されたばあいは、転流開閉素子の短絡異常であるか、給電開閉素子の短絡異常であることが特定され、第三期間における電圧比率Ｇ、Ｈを参照すれば、更なる判別を行うことができる特徴がある。
【０２２２】
請求項１５に記載の発明に関連し、前記制御回路部３２０Ｄは、前記第二の異常処理手段６０４ｃの一部として、前記第三期間Ｔ３に続く第四期間Ｔ４において作動する第四期異常判定手段２４４９を備え、前記第四期異常判定手段２４４９は、前記下流側開閉素子３５０を開路した状態で前記上流側開閉素子３４０を閉路駆動し、前記電圧監視回路１８０に対して前記第一期比率演算手段７０２と前記第三期比率演算手段８３１では得られなかった選択接続状態を与えて、前記電圧比率Ｇの値を変化させ、上流側開閉素子３４０の断線異常の有無を判定するようになっている。
【０２２３】
以上のとおり、請求項１５に記載の発明の関連し、制御回路部は第四期異常判定手段を備え、下流側開閉素子の開路状態で上流側開閉素子を閉路して、電圧監視回路の選択接続状態を変化させ、第一期間と第三期間では識別できなかった上流側開閉素子の断線異常の有無を識別判定するようになっている。従って、電圧監視回路を複雑にしないで異常発生要因を詳細に識別判定することができ、低精度で少ない抵抗回路網によって安価な電圧監視回路を得ることができる特徴がある。
【０２２４】
請求項１６に記載の発明に関連し、前記第二の異常判定手段６０４ｃは、第二の上下短絡異常判定手段２９２３ｂを備え、前記第二の上下短絡異常判定手段２９２３ｂは、給電指令ＤＲ０と通電指令ＤＲ１がともに停止している前記第三期間Ｔ３において、前記上流側開閉素子の短絡異常であるか前記負荷配線の正線天絡異常である上流異常と、前記下流側開閉素子の短絡異常であるか前記負荷配線の負線地絡異常である下流異常とが、同時に発生したことを電圧監視回路１９０によって検出することによって上下短絡異常が発生したと判定し、前記電圧監視回路１９０は、前記上流側開閉素子と、前記下流側開閉素子が同時に閉路されていることを識別判定するための前記第一抵抗１１１及び前記第五抵抗１１５を備えて、細分化された電圧比率Ｈを得ることができる電圧監視回路が適用され、前記異常処理手段６１１ａは、前記上下短絡異常が検出されると、前記負荷電流を遮断するための電源リレーを外部に有するものにおいては、この電源リレーを消勢するための指令信号を送信し、少なくとも異常情報の保存又は異常報知を行うようになっている。
【０２２５】
以上のとおり、請求項１６に記載の発明に関連し、制御回路部は上下短絡異常判定手段を備え、電気負荷の上流及び下流において短絡異常が発生して、所定値以下の負荷電流が流れたままの異常状態が発生すると、異常報知、異常情報の保存、外部電源リレーの遮断指令を発生することができるようになっている。従って、実施の形態３と同様に、給電指令と通電指令をともに停止している状態で、負荷電流が無為に流れたままとなって、電気負荷の過熱・焼損或いは外部電源の異常放電の発生を防止することができる特徴がある。なお、上下短絡異常の発生を負荷電流の監視によって検出する場合には、負荷配線の正線天絡異常と負線地絡異常が同時に発生したことを検出することはできないが、少なくとも給電制御装置が関与して、上流側開閉素子又は下流側開閉素子の短絡異常が上下短絡異常発生の一因となっている場合には給電制御装置によって検出することができるものである。これに対し、上下短絡異常の発生を電圧監視回路によって検出する場合には、負荷配線の正線天絡異常と負線地絡異常が同時に発生したことを含め、自他の要因の区別なく上下短絡異常の発生を検出することができる特徴がある。
【０２２６】
請求項１７に記載の発明に関連し、前記制御回路部３２０Ｄは、前記給電開閉素子Ｘと前記転流開閉素子Ｚとがともに短絡異常となる内部の二重異常であるか、又は前記負荷配線の正線地絡と前記上流側開閉素子３４０の短絡異常、又は前記負荷配線の負線天絡と前記下流側開閉素子３５０の短絡異常、又は前記上流側転流開閉素子３６０Ｄの短絡異常と前記負荷配線の負線地絡とによるによる内外混合の二重異常が発生したとき、これを検出する二重異常判定手段６０４bを備え、前記二重異常判定手段６０４ｂは、前記給電指令ＤＲ０と通電指令ＤＲ１がともに不作動である前記第三期間Ｔ３において、前記合成過電流検出信号ＯＣＭが入力されたことによって二重異常が発生したと判定し、前記異常処理手段６１１ａは、前記二重異常が検出されると、前記負荷電流を遮断するための電源リレーを外部に有するものにおいては、この電源リレーを消勢するための指令信号を送信し、少なくとも異常情報の保存又は異常報知を行うようになっている。
【０２２７】
以上のとおり、請求項１７に記載の発明の関連し、制御回路部は二重異常判定手段を備え、少なくとも給電制御装置が関与する二重異常によって過大電流が流れたままとなる状態を検出するようになっている。従って、実施の形態１から３と同様に、この給電制御装置の上位に電源遮断機能を有する場合には、二重異常が発生すると直ちにこれを通報して電源遮断を行うことができ、これによって、電気負荷の過熱・焼損或いは外部電源の異常放電の発生を防止することができる特徴がある。また、電源遮断機能がなく、単にヒューズを設けただけの場合には、負荷電源系統と給電制御装置内の制御回路部に対する電源系統を分離して、異なるヒューズから給電するようにしておくことによって、要因別の異常発生記憶情報に基づいて、保守点検の作業能率を向上することができる特徴がある。
【符号の説明】
【０２２８】
１００Ａ〜１００Ｄ  給電制御装置、１０１  外部電源、１０４  電気負荷、１１０  定電圧電源、１１１  第一抵抗、１１２  第二抵抗、１１３  第三抵抗、１１４ａ、１１４ｂ  第四抵抗（第一分圧抵抗）、２１４ａ、２１４ｂ  第二分圧抵抗、１１５  第五抵抗、１２０Ａ、１２０Ｂ  制御回路部、３２０Ｃ，３２０Ｄ  制御回路部、１３５Ａ，１３５Ｂ  ゲート素子、３３５Ｃ，３３５Ｄ  ゲート素子、３３６Ｃ，３３６Ｄ  ゲート素子、１３６Ａ，１３６Ｂ  ゲート素子、１３７，３３７  合成過電流判定記憶回路、１３７ａ，３７a  上流過電流判定記憶回路、１３７ｂ，３３７ｂ  下流過電流判定記憶回路、１３９，３３９  過電圧判定記憶回路、１４０  下流側開閉素子（通電開閉素子Ｙ）、１５０  上流側開閉素子（給電開閉素子Ｘ）、１４３，３４３  第一の定電圧ダイオード、１５３，３５３  第二の定電圧ダイオード、１４９，３４９  ダイオード、２４９  反転補助抵抗、１６０Ａ，１６０Ｂ  下流側転流開閉素子（転流開閉素子Ｚ）、１６１Ａ，１６１Ｂ  寄生ダイオード、１６３，３６３  充電ダイオード、１６４，３６４  コンデンサ、１６５，３６５  駆動抵抗、１６６，３６６  遮断トランジスタ、１７０Ａ，１７０Ｂ  転流制御回路、１８０，１９０，２００  電圧監視回路、３４０  上流側開閉素子（通電開閉素子Ｙ）、３５０  下流側開閉素子（給電開閉素子Ｘ）、３４８，３５８  駆動抵抗、３６０Ｃ，３６０Ｄ  上流側転流開閉素子（転流開閉素子Ｚ）、３６１Ｃ，３６１Ｄ  寄生ダイオード、３７０Ｃ，３７０Ｄ  転流制御回路、５１４  第五抵抗、６０４ａ，６０４ｃ  第一、第二の異常判定手段、６０４ｂ  二重異常判定手段、６１１ａ  異常処理手段、７０２  第一期比率演算手段、８３１  第三期比率演算手段、７１９，１３１９，１９１９，２３１９，２８１９  閉路異常判定手段、７２９，１３２９，１９２９，２３２９，２８２９  断続異常判定手段、８３９，１４３９，２０３９，２４３９，２９３９  開路異常判定手段、２４４９  第四期異常判定手段、２０３０ｂ，２９３２ｂ  上下短絡異常判定手段、  ＡＤＣ  多チャンネルＡＤ変換器、ＡＮ１  上流電流検出信号、ＡＮ２  下流電流検出信号、ＤＲ０  給電指令信号、ＤＲ１  通電指令信号、Ｇ、Ｈ  電圧比率、Ｇ０  分圧率、ＩＮＨ  出力禁止信号、ＬＡＮ１  上流過電流検出記憶信号、 ＬＡＮ２  下流過電流検出記憶信号、ＯＣ１  上流過電流検出信号、ＯＣ２  下流過電流検出信号、ＯＣＭ  合成過電流検出信号、ＯＶＭ  過電圧検出信号、Ｔ１〜Ｔ４  第一〜第四期間、Ｖｂ  電源電圧、Ｖｂｍ  電源電圧検出信号、Ｖｂｍａｘ  電源電圧の最大値、Ｖｃｃ  制御電圧、Ｖｘ  可変分圧電圧、Ｖｘｍ  負荷電圧検出信号。 
【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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２３】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図５】
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【図６】
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【図１２】
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【図１８】
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【図２２】
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【図２４】
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【図２７】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年6月11日(2015.6.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１２】
前記上流過電流判定記憶回路と前記下流過電流判定記憶回路とは、
前記負荷電流が過大であるときに、それぞれが前記上流過電流検出信号と前記下流過電流検出信号とを発生して前記制御回路部に割込み入力するとともに、ゲート素子を介して前記給電指令信号と前記通電指令信号を遮断して、少なくとも前記給電開閉素子と前記下流側開閉素子又は前記上流側開閉素子である通電開閉素子を強制開路し、
前記制御回路部は、
前記上流過電流検出信号と前記下流過電流検出信号を認知して前記給電指令信号と前記通電指令信号を停止するとともに、前記上流過電流検出信号と前記下流過電流検出信号の両方、又は何れか一方のうちの何れが発生していたかを識別し、
前記制御回路部は、更に前記第三期間における前記電圧比率を参照して、過電流異常発生要因が少なくとも前記負荷配線の前記正線地絡異常又は前記負線天絡異常又は前記負荷短絡異常のうちの何れかであることと、前記給電開閉素子の短絡異常の有無とを識別記憶するとともに、前記転流開閉素子を有するときはその短絡異常の有無とを識別記憶する、
ことを特徴とする請求項１０に記載の電気負荷の給電制御装置。 
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１７】
前記制御回路部は、
前記給電開閉素子と前記転流開閉素子とがともに短絡異常となる内部の二重異常であるか、又は前記負荷配線の前記正線地絡異常と前記上流側開閉素子の前記短絡異常、又は前記負荷配線の前記負線天絡異常と前記下流側開閉素子の短絡異常、又は前記転流開閉素子となる前記下流側開閉素子の短絡異常と前記負荷配線の正線天絡異常、又は前記転流開閉素子となる前記上流側開閉素子の短絡異常と前記負荷配線の負線地絡異常とによる内外混合の二重異常が発生したとき、これを検出する二重異常判定手段を備え、
前記二重異常判定手段は、前記給電指令信号と通電指令信号がともに不作動である前記第三期間において、前記上流過電流検出信号又は前記下流過電流検出信号、若しくは前記合成過電流検出信号が入力されたことによって二重異常が発生したと判定し、
前記異常処理手段は、前記二重異常が検出されると、前記負荷電流を遮断するための電源リレーを外部に有する場合においては、前記電源リレーを消勢するための指令信号を送信し、少なくとも異常情報の保存又は異常報知を行う、
ことを特徴とする請求項１０又は１６に記載の電気負荷の給電制御装置。 
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７１】
また、本願の請求項７に記載の発明に関連し、前記制御回路部１２０Ａは、定電圧電源1１０によって生成された安定化電圧である制御電圧Ｖｃｃによって動作するとともに、多チャンネルＡＤ変換器ＡＤＣを包含し、前記多チャンネルＡＤ変換器ＡＤＣに入力される前記電源電圧検出信号Ｖｂｍは、前記電源電圧Ｖｂを第二分圧抵抗２１４ａ、２１４ｂによって分圧した電圧であって、上流側の分圧抵抗２１４ａの抵抗値をＲ２１４ａ、下流側の分圧抵抗２１４ｂの抵抗値をＲ２１４ｂ、分圧率［Ｇ０＝Ｒ２１４ｂ／（Ｒ２１４ａ＋Ｒ２１４ｂ）］としたときには、［Ｖｂｍ＝Ｇ０×Ｖｂ］で示されるとともに、前記電圧監視回路１８０を構成する前記第三抵抗１１３は、前記第四抵抗１１４ａ、１１４ｂの上流側に接続されていて、前記第四抵抗は上流抵抗１１４ａと下流抵抗１１４ｂによって構成された第一分圧抵抗１１４ａ、１１４ｂとなっており、前記多チャンネルＡＤ変換器ＡＤＣに入力される前記負荷電圧検出信号Ｖｘｍは、前記可変分圧電圧Ｖｘを前記第四抵抗である第一分圧抵抗１１４ａ、１１４ｂによって分圧した電圧であって、この分圧率は前記分圧率Ｇ０と等しくなる関係に設定されていて、［Ｖｘｍ＝Ｇ０×Ｖｘ］の関係となっており、前記分圧率Ｇ０は、前記外部電源１０１の電源電圧Ｖｂの最大値Ｖｂｍａｘと、前記制御電圧Ｖｃｃとの比率以下の［Ｇ０≦Ｖｃｃ／Ｖｂｍａｘ］となっている。 
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２０９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２０９】
請求項７に記載の発明に関連し、前記制御回路部３２０Ｄは、定電圧電源１１０によって生成された安定化電圧である制御電圧Ｖccによって動作するとともに、多チャンネルＡＤ変換器ＡＤＣを包含し、前記多チャンネルＡＤ変換器ＡＤＣに入力される前記電源電圧検出信号Ｖｂｍは、前記電源電圧Ｖｂを第二分圧抵抗２１４ａ、２１４ｂによって分圧した電圧であって、上流側の分圧抵抗２１４ａの抵抗値をＲ２１４ａ、下流側の分圧抵抗２１４ｂの抵抗値をＲ２１４ｂ、分圧率［Ｇ０＝Ｒ２１４ｂ／（Ｒ２１４ａ＋Ｒ２１４ｂ）］としたときには、［Ｖｂｍ＝Ｇ０×Ｖｂ］で示されるとともに、前記電圧監視回路１８０、１９０を構成する前記第三抵抗１１３は、前記第四抵抗１１４ａ、１１４ｂの上流側に接続されていて、前記第四抵抗は上流抵抗１１４ａと下流抵抗１１４ｂによって構成された第一分圧抵抗１１４ａ、１１４ｂとなっており、前記多チャンネルＡＤ変換器ＡＤＣに入力される前記負荷電圧検出信号Ｖｘｍは、前記可変分圧電圧Ｖｘを前記第四抵抗である第一分圧抵抗１１４ａ、１１４ｂによって分圧した電圧であって、この分圧率は前記分圧率Ｇ０と等しくなる関係に設定されていて、［Ｖｘｍ＝Ｇ０×Ｖｘ］の関係となっており、前記分圧率Ｇ０は、前記外部電源１０１の電源電圧Ｖｂの最大値Ｖｂｍａｘと、前記制御電圧Ｖｃｃとの比率以下の［Ｇ０≦Ｖｃｃ／Ｖｂｍａｘ］となっている。