JP6613908B2 - 給電制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、バッテリから負荷への給電を制御する給電制御装置に関する。

車両には、バッテリから負荷への給電を制御する給電制御装置が搭載されている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１に記載の給電制御装置では、バッテリの正極と負荷の一端との間にスイッチが接続されており、バッテリの負極と負荷の他端とは接地されている。特許文献１に記載の給電制御装置は、スイッチをオン又はオフに切替えるスイッチ制御部を備える。スイッチ制御部は、スイッチをオン又はオフに切替えることによって、バッテリから負荷への給電を制御する。

バッテリの正極には、スイッチ制御部が更に接続されており、バッテリからスイッチ制御部に給電される。このとき、電流はバッテリの正極からスイッチ制御部を介して出力端子に流れる。出力端子は接地されており、出力端子から流れた電流は、接地されているバッテリの負極に戻る。

特許文献１に記載の給電制御装置は、アノードが出力端子に接続され、カソードが負荷の一端に接続されているダイオードを更に備える。このため、例えば、出力端子を接地させるために用いられていた電線が断線して出力端子が開放された場合において、スイッチがオフであるとき、電流がバッテリの正極からスイッチ制御部、ダイオード及び負荷の順に流れ、バッテリの負極に戻り、バッテリからスイッチ制御部への給電が継続される。

出力端子が開放された後、スイッチ制御部は、スイッチをオフに維持した状態で他の制御を行う。例えば、スイッチ制御部は、バッテリから他の負荷への給電経路に設けられたスイッチをオン又はオフに切替えることにより、他の負荷への給電を制御する。

特許第４４７３２９４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の給電制御装置では、スイッチ制御部に出力端子が開放されたか否かを示す信号が入力されることがないので、スイッチ制御部は適切なタイミングでスイッチをオフに維持することができないという問題がある。出力端子が開放されているにも関わらず、スイッチ制御部がスイッチをオフからオンに切替えた場合、バッテリはスイッチ制御部に給電することができず、スイッチ制御部は動作を停止する。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、適切なタイミングでスイッチがオフに維持される給電制御装置を提供することにある。

本発明に係る給電制御装置は、バッテリの一端から第１負荷及び第２負荷夫々の一端への複数の給電経路夫々に設けられた第１スイッチ及び第２スイッチをオン又はオフに切替え、前記バッテリから給電されるスイッチ制御部と、前記バッテリから該スイッチ制御部を介して流れた電流が出力される出力端子とを備える給電制御装置において、アノードが前記出力端子に接続され、カソードが前記第２負荷の一端に接続されているダイオードと、前記第２スイッチがオンである場合に前記出力端子の開放を検出せず、前記第２スイッチがオフである場合に動作し、前記出力端子の開放を検出する開放検出回路と、前記バッテリの一端、及び、前記出力端子間の電圧を検出する電圧検出回路とを備え、前記スイッチ制御部は、該電圧検出回路が検出した電圧が閾値未満である場合に前記第２スイッチをオフに切替え、前記開放検出回路が前記開放を検出した場合に前記第２スイッチをオフに維持することを特徴とする。

本発明にあっては、第２スイッチがオフである状態で出力端子が開放された場合、電流が、バッテリの一端から、スイッチ制御部、ダイオード及び第２負荷の順に流れてバッテリの他端に戻り、スイッチ制御部に電力が供給される。スイッチ制御部は、開放検出回路が出力端子の開放を検出した適切なタイミングで第２スイッチをオフに維持する。その後、スイッチ制御部は、第２スイッチをオフに維持した状態で第１スイッチをオン又はオフに切替え、バッテリから第１負荷への給電を制御する。

第２スイッチがオンである場合、開放検出回路は出力端子の開放を検出することはない。第２スイッチがオンである状態で出力端子が開放された場合、バッテリからスイッチ制御部への給電が停止するため、出力端子の電位が上昇し、バッテリの一端と出力端子との間の電圧が低下する。スイッチ制御部は、バッテリの一端と出力端子との間の電圧が閾値未満である場合、第２スイッチをオフに切替える。出力端子が開放されていた場合において、スイッチ制御部が第２スイッチをオフに切替えたとき、電流がバッテリの一端からスイッチ制御部、ダイオード及び第２負荷の順に流れてバッテリの他端に戻る。これにより、バッテリからスイッチ制御部への給電が再開される。このとき、第２スイッチがオフに切替えられているので、開放検出回路は出力端子の開放を検出し、スイッチ制御部は第２スイッチをオフに維持する。

本発明に係る給電制御装置は、前記開放検出回路は、一端に所定電圧が印加されている抵抗と、該抵抗の他端、及び、前記ダイオードのアノード間に接続され、前記ダイオード介して電流が流れた場合にオフからオンに切替わる第３スイッチとを有し、前記抵抗の他端から電圧が前記スイッチ制御部に出力されることを特徴とする。

本発明にあっては、出力端子が開放されていないか、又は、第２スイッチがオンであるため、ダイオードを介して電流が流れていない場合、第３スイッチはオフであり、所定電圧が抵抗の他端からスイッチ制御部に出力される。第２スイッチがオフである状態で出力端子が開放されている場合、ダイオードを介して電流が流れ、第３スイッチがオンとなり、所定電圧よりも低い電圧が抵抗の他端からスイッチ制御部に出力される。スイッチ制御部は、この電圧が入力された場合、第２スイッチをオフに維持する。

本発明に係る給電制御装置は、前記スイッチ制御部は、前記電圧検出回路が検出した電圧が閾値未満である状態が所定時間以上続いた場合に前記第２スイッチをオフに切替えることを特徴とする。

本発明にあっては、閾値未満である電圧を所定時間以上検出し続けた場合、即ち、出力端子が開放されている確率が高い場合に第２スイッチをオフに切替え、第２負荷への給電を停止する。これにより、スイッチ制御部は、バッテリ２から第２負荷への給電をより適切に制御する。

本発明に係る給電制御装置は、前記バッテリから供給された電力を蓄える蓄電器を備え、該蓄電器は、前記第２スイッチがオンである状態で前記出力端子が開放された場合に前記スイッチ制御部に給電することを特徴とする。

本発明にあっては、第２スイッチがオンである状態で出力端子が開放された場合、バッテリからスイッチ制御部への給電が停止し、蓄電器からスイッチ制御部への給電が開始される。このため、第２スイッチがオンである状態で出力端子が開放された場合であっても、スイッチ制御部は第１スイッチ及び第２スイッチを継続してオン又はオフに切替えることが可能である。
本発明に係る給電制御装置は、前記開放が検出されていない場合、前記開放検出回路の前記抵抗の他端から、第２の所定電圧以上である電圧が前記スイッチ制御部に出力され、前記開放が検出された場合、前記開放検出回路の前記抵抗の他端から、前記第２の所定電圧未満である電圧が前記スイッチ制御部に出力されることを特徴とする。
本発明にあっては、開放検出回路の抵抗の他端からスイッチ制御部に出力されている電圧は、出力端子の開放が検出された場合、第２の所定電圧未満となる。
本発明に係る給電制御装置は、前記スイッチ制御部は、前記開放検出回路が前記開放を検出した後、前記第２スイッチをオフに維持した状態で前記第１スイッチをオン又はオフに切替えることを特徴とする。
本発明にあっては、開放検出回路が出力端子の開放を検出した後、スイッチ制御部は、第２スイッチをオフに維持した状態で第１スイッチをオン又はオフに切替える。

本発明によれば、適切なタイミングで第２スイッチがオフに維持される。

本実施の形態における電源システムの要部構成を示すブロック図である。 マイコンの要部構成を示すブロック図である。 制御部が実行する給電制御処理の手順を示すフローチャートである。 制御部が実行する制限処理の手順を示すフローチャートである。 給電制御装置の動作の一例を示すタイミングチャートである。 給電制御装置の動作の他例を示すタイミングチャートである。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
図１は、本実施の形態における電源システム１の要部構成を示すブロック図である。電源システム１は、好適に車両に搭載され、バッテリ２、第１負荷３ａ，３ｂ、第２負荷４及び給電制御装置５を備える。
第１負荷３ａ，３ｂ夫々は、運転者が車両を運転するために必要とされる重要な電気機器である。第２負荷４は、運転者が車両を運転するために必ずしも必要とされない電気機器、例えばデフォッガであり、抵抗Ｒ１を有する。抵抗Ｒ１は例えばデフォッガを構成する電熱線の抵抗である。

給電制御装置５は、バッテリ端子５０、第１負荷端子５１ａ，５１ｂ、第２負荷端子５２、ＧＮＤ端子５３及び信号端子５４，５５を有する。バッテリ端子５０には、バッテリ２の正極が接続されている。第１負荷端子５１ａ，５１ｂ夫々には第１負荷３ａ，３ｂの一端が接続されている。第２負荷端子５２には、第２負荷４の抵抗Ｒ１の一端が接続されている。バッテリ２の負極と、第１負荷３ａ，３ｂ夫々の他端と、第２負荷４の抵抗Ｒ１の他端と、ＧＮＤ端子５３とは接地されている。信号端子５４，５５夫々には信号線Ｌ１，Ｌ２が接続されている。

バッテリ２は、給電制御装置５を介して、第１負荷３ａ，３ｂ及び第２負荷４に給電すると共に、給電制御装置５にも給電する。バッテリ２が給電している間、バッテリ２の正極からバッテリ端子５０に電流が入力され、第１負荷端子５１ａ，５１ｂ、第２負荷端子５２及びＧＮＤ端子５３の少なくとも１つから電流が出力される。

給電制御装置５の信号端子５４には、第１負荷３ａ，３ｂ及び第２負荷４の中で作動すべき作動負荷と動作を停止すべき停止負荷とが示された負荷信号が信号線Ｌ１を介して入力される。給電制御装置５は、信号端子５４に入力された負荷信号が示す内容に基づいて、バッテリ２から第１負荷３ａ，３ｂ及び第２負荷４への給電を制御する。また、給電制御装置５は、報知を行うための報知信号を、信号端子５５から信号線Ｌ２を介して出力する。

給電制御装置５は、更に、第１スイッチ６０ａ，６０ｂ、第２スイッチ６１、マイクロコンピュータ（以下、マイコンという）６２、電圧検出回路６３、フィルタ部６４、レギュレータ６５、開放検出回路６６、キャパシタＣ１及びダイオードＤ１，Ｄ２を有する。開放検出回路６６は、第３スイッチ７０及び抵抗Ｒ２，Ｒ３を有する。第１スイッチ６０ａ，６０ｂ及び第２スイッチ６１夫々はＮチャネル型のＦＥＴ(Field Effect Transistor)である。第３スイッチ７０はＮＰＮ型のバイポーラトランジスタである。

バッテリ端子５０は、第１スイッチ６０ａ，６０ｂ及び第２スイッチ６１夫々のドレインに接続されている。第１スイッチ６０ａ，６０ｂ及び第２スイッチ６１夫々のソースは、第１負荷端子５１ａ，５１ｂ及び第２負荷端子５２に接続されている。第１スイッチ６０ａ，６０ｂ及び第２スイッチ６１夫々のゲートはマイコン６２に各別に接続されている。

バッテリ端子５０は、更に、電圧検出回路６３と、ダイオードＤ１のアノードとに接続されている。電圧検出回路６３は、更に、ＧＮＤ端子５３と、フィルタ部６４とに各別に接続されている。フィルタ部６４は更にマイコン６２に接続されている。ダイオードＤ１のカソードは、レギュレータ６５と、キャパシタＣ１の一端とに接続されている。レギュレータ６５は、更に、ＧＮＤ端子５３とマイコン６２とに接続されている。マイコン６２と、キャパシタＣ１の他端とはＧＮＤ端子５３に接続されている。

開放検出回路６６において、抵抗Ｒ２の一端には所定電圧Ｖｃｃが印加されている。所定電圧Ｖｃｃは、一定であり、ＧＮＤ端子５３の電位を基準とした電圧である。抵抗Ｒ２の他端は、マイコン６２と第３スイッチ７０のコレクタとに接続されている。第３スイッチ７０のベースは、ＧＮＤ端子５３と、抵抗Ｒ３の一端とに接続されている。第３スイッチ７０のエミッタは、抵抗Ｒ３の他端と、ダイオードＤ２のアノードとに接続されている。ダイオードＤ２のカソードは第２負荷端子５２に接続されている。マイコン６２は、更に、信号端子５４，５５に各別に接続されている。

以上のように、ダイオードＤ２のアノードは、開放検出回路６６の抵抗Ｒ３を介してＧＮＤ端子５３に接続され、ダイオードＤ２のカソードは、第２負荷端子５２を介して、第２負荷４の抵抗Ｒ１の一端に接続されている。また、第３スイッチ７０は、抵抗Ｒ２の他端、及び、ダイオードＤ２のアノード間に接続されている。

マイコン６２は、ＧＮＤ端子５３の電位を基準として、第１スイッチ６０ａ，６０ｂ及び第２スイッチ６１夫々のゲートの電圧を調整する。第１スイッチ６０ａ，６０ｂ及び第２スイッチ６１夫々について、マイコン６２がゲートの電圧を一定電圧以上に調整した場合、ドレイン及びソース間に電流が流れることが可能となる。このとき、第１スイッチ６０ａ，６０ｂ及び第２スイッチ６１夫々はオンである。

また、第１スイッチ６０ａ，６０ｂ及び第２スイッチ６１夫々について、マイコン６２がゲートの電圧を一定電圧未満に調整した場合、ドレイン及びソース間に電流が流れることはない。このとき、第１スイッチ６０ａ，６０ｂ及び第２スイッチ６１夫々はオフである。
マイコン６２は、第１スイッチ６０ａ，６０ｂ及び第２スイッチ６１夫々のゲートの電圧を調整することによって、第１スイッチ６０ａ，６０ｂ及び第２スイッチ６１を各別にオン又はオフに切替える。マイコン６２はスイッチ制御部として機能する。

マイコン６２が第１スイッチ６０ａをオンに切替えた場合、バッテリ２から第１負荷３ａに給電され、第１負荷３ａは作動する。マイコン６２が第１スイッチ６０ａをオフに切替えた場合、バッテリ２から第１負荷３ａへの給電が停止され、第１負荷３ａは動作を停止する。マイコン６２は、第１スイッチ６０ｂ及び第２スイッチ６１夫々をオン又はオフに切替えることによって、第１負荷３ａと同様に、第１負荷３ｂ及び第２負荷４の給電を制御する。第１負荷３ｂ及び第２負荷４夫々は、第１負荷３ａと同様に、給電された場合に作動し、給電が停止された場合に動作を停止する。

マイコン６２が第１スイッチ６０ａ，６０ｂ及び第２スイッチ６１をオンに切替えた場合、バッテリ２から第１スイッチ６０ａ，６０ｂ及び第２スイッチ６１夫々を介して第１負荷３ａ，３ｂ及び第２負荷４に給電される。このように、給電制御装置５では、バッテリ２の正極から第１負荷３ａ，３ｂ及び第２負荷４夫々の一端への３つの給電経路夫々に第１スイッチ６０ａ，６０ｂ及び第２スイッチ６１が設けられている。

電圧検出回路６３は、バッテリ２の正極に接続されているバッテリ端子５０とＧＮＤ端子５３との間の電圧を検出する。電圧検出回路６３は、検出した検出電圧が、予め設定されている閾値以上である場合にハイレベル電圧をフィルタ部６４に出力し、検出電圧が閾値未満である場合にローレベル電圧をフィルタ部６４に出力する。

フィルタ部６４は、電圧検出回路６３から入力されている電圧がハイレベル電圧であるか、又は、電圧検出回路６３からローレベル電圧が入力されている時間が所定時間未満である場合、ハイレベル電圧をマイコン６２に出力する。フィルタ部６４は、電圧検出回路６３からローレベル電圧が入力されている時間が所定時間以上である場合、ローレベル電圧をマイコン６２に出力する。

フィルタ部６４は、例えば、予め設定されている設定期間が経過する都度、電圧検出回路６３から入力されている電圧がローレベル電圧であるか否かを判定する。この構成では、フィルタ部６４は、所定回数、連続して、電圧検出回路６３から入力されている電圧がローレベル電圧であると判定した場合、ローレベル電圧をマイコン６２に出力する。所定回数は２回以上である。フィルタ部６４は、電圧検出回路６３から入力されている電圧がハイレベル電圧であると判定した場合、又は、電圧検出回路６３から入力されている電圧がローレベル電圧であると連続して判定した回数が所定回数未満である場合、ハイレベル電圧をマイコンに出力する。

レギュレータ６５には、バッテリ２又はキャパシタＣ１から給電される。更に、レギュレータ６５は、バッテリ２又はキャパシタＣ１から入力された電圧から所定電圧を生成し、生成した所定電圧をマイコン６２に出力する。これにより、マイコン６２に給電される。レギュレータ６５がマイコン６２に出力する所定電圧は、一定であり、ＧＮＤ端子５３の電位を基準とした電圧である。
なお、抵抗Ｒ２の一端に印加されている所定電圧Ｖｃｃは、レギュレータ６５によって生成されてもよい。

ＧＮＤ端子５３が開放されていない場合、即ち、ＧＮＤ端子５３が接地されている場合、電流は、バッテリ２の正極から、バッテリ端子５０、ダイオードＤ１、レギュレータ６５、マイコン６２及びＧＮＤ端子５３の順に流れ、ＧＮＤ端子５３から出力される。ＧＮＤ端子５３から出力された電流はバッテリ２の負極に戻る。このように電流が流れることによって、バッテリ２からマイコン６２に給電される。ＧＮＤ端子５３は出力端子として機能する。

ＧＮＤ端子５３が接地されている場合、電流は、更に、バッテリ２の正極から、バッテリ端子５０、ダイオードＤ１、キャパシタＣ１及びＧＮＤ端子５３の順に流れ、バッテリ２の負極に戻る。これにより、キャパシタＣ１は、バッテリ２から供給された電力を蓄える。キャパシタＣ１は蓄電器として機能する。

例えば、ＧＮＤ端子５３を接地させるために用いられる電線の断線によってＧＮＤ端子５３が開放されており、かつ、第２スイッチ６１がオフである場合においても、ＧＮＤ端子５３が接地している場合と同様に、電流がバッテリ２の正極からマイコン６２及びキャパシタＣ１に流れる。従って、ＧＮＤ端子５３が開放されており、かつ、第２スイッチ６１がオフである場合においても、レギュレータ６５を介して、バッテリ２からマイコン６２に給電され、キャパシタＣ１は、バッテリ２から供給された電力を蓄える。

ＧＮＤ端子５３が開放されており、かつ、第２スイッチ６１がオフである場合において、マイコン６２、及び、キャパシタＣ１の他端夫々から出力された電流は、開放検出回路６６の抵抗Ｒ３、ダイオードＤ２、第２負荷端子５２、及び、第２負荷４の抵抗Ｒ１の順に流れる。
第２負荷４は、バッテリ２から第２負荷４に所定電力以上の電力が供給された場合に作動する。ＧＮＤ端子５３が開放されており、かつ、第２スイッチ６１がオフである場合、バッテリ２から第２負荷４に供給される電力は所定電力未満であり、第２負荷４が作動することはない。

ＧＮＤ端子５３が開放されており、かつ、第２スイッチ６１がオンである場合、バッテリ２からマイコン６２への給電経路と、バッテリ２からキャパシタＣ１への給電経路とが存在せず、バッテリ２からマイコン６２及びキャパシタＣ１への給電は停止する。このとき、キャパシタＣ１は、放電し、レギュレータ６５に給電する。レギュレータ６５は、前述したように、キャパシタＣ１から入力された電圧から所定電圧を生成し、生成した所定電圧をマイコン６２に出力する。

このように、キャパシタＣ１は、第２スイッチ６１がオンである状態でＧＮＤ端子５３が開放された場合、レギュレータ６５を介してマイコン６２に給電する。キャパシタＣ１がマイコン６２に給電している間、電流は、キャパシタＣ１の一端からレギュレータ６５及びマイコン６２の順に流れ、キャパシタＣ１の他端に戻る。

開放検出回路６６の第３スイッチ７０について、エミッタの電位を基準としたベースの電圧が一定電圧以上である場合、コレクタ及びエミッタ間に電流が流れることが可能である。このとき、第３スイッチ７０はオンである。また、第３スイッチ７０について、エミッタの電位を基準としたベースの電圧が一定電圧未満である場合、コレクタ及びエミッタ間に電流が流れることはない。このとき、第３スイッチ７０はオフである。ここで、一定電圧は、正の電圧である。

ＧＮＤ端子５３が接地されている場合、又は、第２スイッチ６１がオンである場合、開放検出回路６６の抵抗Ｒ３及びダイオードＤ２に電流が流れることはない。従って、第３スイッチ７０のエミッタ及びベース間の電圧は略ゼロＶであり、第３スイッチ７０はオフである。第３スイッチ７０がオフである場合、所定電圧Ｖｃｃが抵抗Ｒ２の他端からマイコン６２に出力される。

第２スイッチ６１がオフである状態でＧＮＤ端子５３が開放されている場合、前述したように、マイコン６２、及び、キャパシタＣ１の他端夫々から出力した電流が開放検出回路６６の抵抗Ｒ３とダイオードＤ２とを流れる。このとき、抵抗Ｒ３で電圧降下が生じ、第３スイッチ７０において、エミッタの電位を基準としたベースの電圧は一定電圧以上となる。これにより、第３スイッチ７０はオフからオンに切替わる。第３スイッチ７０がオンである場合、電流が抵抗Ｒ２、第３スイッチ７０及びダイオードＤ２の順に流れ、所定電圧Ｖｃｃよりも低い電圧が抵抗Ｒ２の他端からマイコン６２に出力される。

マイコン６２には、第３スイッチ７０がオンである場合に抵抗Ｒ２の他端からマイコン６２に入力される電圧を超えており、かつ、所定電圧Ｖｃｃ以下である基準電圧を示す情報が記憶されている。抵抗Ｒ２の他端から入力される電圧が基準電圧以上であることはＧＮＤ端子５３が接地していることを示し、抵抗Ｒ２の他端から入力される電圧が基準電圧未満であることはＧＮＤ端子５３が開放されていることを示す。基準電圧は、一定であり、予め設定されている電圧である。

以上のように、開放検出回路６６は、第２スイッチ６１がオフである場合に動作する。開放検出回路６６は、第２スイッチ６１がオフである状態でＧＮＤ端子５３が開放された場合に、ＧＮＤ端子５３の開放を検出し、基準電圧未満である電圧をマイコン６２に出力する。開放検出回路６６は、第２スイッチ６１がオンである場合、動作することはなく、ＧＮＤ端子５３が開放されているか否かに無関係に所定電圧Ｖｃｃをマイコン６２に出力する。また、開放検出回路６６は、第２スイッチ６１がオフである状態でＧＮＤ端子５３が接地されている場合も、所定電圧Ｖｃｃをマイコン６２に出力する。

マイコン６２は、信号端子５４から入力される負荷信号が示す内容と、フィルタ部６４及び開放検出回路６６夫々から入力される電圧とに基づいて、第１スイッチ６０ａ，６０ｂ及び第２スイッチ６１をオン又はオフに切替え、第１負荷３ａ，３ｂ及び第２負荷４への給電を制御する。

図２はマイコン６２の要部構成を示すブロック図である。マイコン６２は、切替え部８０ａ，８０ｂ，８１、入力部８２，８３，８４、出力部８５、記憶部８６及び制御部８７を有する。これらは、バス８８に接続されており、レギュレータ６５から供給された電力を用いて作動する。切替え部８０ａ，８０ｂ，８１夫々は、更に、第１スイッチ６０ａ，６０ｂ及び第２スイッチ６１のゲートに接続されている。入力部８２は、更に、フィルタ部６４に接続されている。入力部８４及び出力部８５夫々は、更に、信号端子５４，５５に接続されている。

切替え部８０ａ，８０ｂ，８１夫々は、第１スイッチ６０ａ，６０ｂ及び第２スイッチ６１のゲートの電圧を調整することによって、第１スイッチ６０ａ，６０ｂ及び第２スイッチ６１をオン又はオフに切替える。切替え部８０ａ，８０ｂ，８１夫々は、制御部８７の指示に従って、第１スイッチ６０ａ，６０ｂ及び第２スイッチ６１をオン又はオフに切替える。

入力部８２には、フィルタ部６４からハイレベル電圧又はローレベル電圧が入力されている。入力部８２は、フィルタ部６４から入力されている電圧を制御部８７に通知する。
入力部８３には、開放検出回路６６の抵抗Ｒ２の他端から電圧が入力されている。入力部８３は、開放検出回路６６から入力されている電圧を制御部８７に通知する。

入力部８４には、信号端子５４から負荷信号が入力される。入力部８４は、信号端子５４から入力された負荷信号の内容を制御部８７に通知する。
出力部８５は、制御部８７の指示に従って、ＧＮＤ端子５３の開放を示す報知信号を、信号端子５５を介して、外部に出力する。

記憶部８６は不揮発性メモリである。記憶部８６には、前述した基準電圧を示す情報と、制御プログラムとが記憶されている。
制御部８７は、図示しないＣＰＵ(Central Processing Unit)を有し、記憶部８６に記憶されている制御プログラムを実行することによって、第１負荷３ａ，３ｂ及び第２負荷４への給電を制御する給電制御処理、第２スイッチ６１をオフに切替えるオフ処理、及び、給電可能な負荷を制限する制限処理を実行する。

記憶部８６にはフラグが記憶されている。フラグの値がゼロであることは、給電可能な負荷が第１負荷３ａ，３ｂ及び第２負荷４であることを意味する。フラグの値が１であることは、給電可能な負荷が第１負荷３ａ，３ｂであり、第２負荷４への給電が禁止されていることを意味する。記憶部８６に記憶されているフラグの値は制御部８７によって設定される。

図３は、制御部８７が実行する給電制御処理の手順を示すフローチャートである。制御部８７は、信号端子５４を介して、負荷信号が入力部８４に入力された場合に給電制御処理を実行する。まず、制御部８７は、記憶部８６に記憶されているフラグの値がゼロであるか否かを判定する（ステップＳ１）。制御部８７は、フラグの値がゼロであると判定した場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、入力部８４に入力された負荷信号の内容に基づいて、切替え部８０ａ，８０ｂ，８１夫々に第１スイッチ６０ａ，６０ｂ及び第２スイッチ６１をオン又はオフに切替えさせる（ステップＳ２）。

第１負荷３ａ，３ｂ及び第２負荷４夫々は第１スイッチ６０ａ，６０ｂ及び第２スイッチ６１に対応する。ステップＳ２では、制御部８７は、第１スイッチ６０ａ，６０ｂ及び第２スイッチ６１の中で、負荷信号が示す作動負荷に対応するスイッチをオンに切替えさせる。更に、制御部８７は、第１スイッチ６０ａ，６０ｂ及び第２スイッチ６１の中で、負荷信号が示す停止負荷に対応するスイッチをオフに切替えさせる。

例えば、負荷信号が作動負荷として第１負荷３ａ及び第２負荷４を示し、停止負荷として第１負荷３ｂを示す場合、制御部８７は、切替え部８０ａ，８０ｂ，８１に指示して、第１スイッチ６０ａ，６０ｂ及び第２スイッチ６１夫々をオン、オフ及びオンに切替えさせる。これにより、バッテリ２から第１負荷３ａ及び第２負荷４に給電されて第１負荷３ａ及び第２負荷４が作動し、バッテリ２から第１負荷３ｂへの給電が停止されて第１負荷３ｂは動作を停止する。

制御部８７は、フラグの値がゼロではない、即ち、１であると判定した場合（Ｓ１：ＮＯ）、入力部８４に入力された負荷信号の内容に基づいて、切替え部８０ａ，８０ｂ夫々に第１スイッチ６０ａ，６０ｂをオン又はオフに切替えさせる（ステップＳ３）。ステップＳ３において、入力部８４に入力された負荷信号が、作動負荷として、たとえ第２負荷４を示している場合であっても、制御部８７は、切替え部８１に第２スイッチ６１をオンに切替えさせることはない。

制限処理において、制御部８７は、第２スイッチ６１がオフである状態でフラグの値を１に設定する。このため、フラグの値が１である場合、第２スイッチ６１はオフに維持されている。
制御部８７は、ステップＳ２，Ｓ３のいずれか一方を実行した後、給電制御処理を終了する。

制御部８７は、フィルタ部６４から入力部８２にローレベル電圧が入力された場合、即ち、電圧検出回路６３が検出した電圧が閾値未満である状態が所定時間以上続いた場合、オフ処理を実行する。オフ処理では、制御部８７は、切替え部８１に指示して第２スイッチ６１をオフに切替えさせる。制御部８７は、第２スイッチ６１をオフに切替えた後、オフ処理を終了する。制御部８７がオフ処理を実行することにより、開放検出回路６６は動作することが可能となる。

図４は、制御部８７が実行する制限処理の手順を示すフローチャートである。制御部８７は、開放検出回路６６がＧＮＤ端子５３の開放を検出した場合、即ち、開放検出回路６６から入力部８３に入力されている電圧が基準電圧未満である場合に制限処理を実行する。開放検出回路６６が動作していることは、第２スイッチ６１がオフであることを意味するので、制限処理は第２スイッチ６１がオフである状態で実行される。

制限処理では、制御部８７は、記憶部８６に記憶されているフラグの値を１に設定する（ステップＳ１１）。これにより、給電制御処理で第２スイッチ６１がオンに切替わることはなく、第２スイッチ６１はオフに維持される。制御部８７は、ステップＳ１１を実行した後、出力部８５に指示して、報知信号を出力させる（ステップＳ１２）。報知信号は図示しない報知装置に入力される。報知装置は、報知信号が入力された場合、メッセージの表示、又は、ランプの点灯等を行い、ＧＮＤ端子５３の開放を報知する。制御部８７は、ステップＳ１２を実行した後、制限処理を終了する。

図５は、給電制御装置５の動作の一例を示すタイミングチャートである。図５には、第２スイッチ６１のオンオフ状態の推移と、電圧検出回路６３が検出している検出電圧の推移と、フィルタ部６４がマイコン６２に出力している電圧の推移と、開放検出回路６６がマイコン６２に出力している電圧の推移とが示されている。各推移の横軸は時間である。図５では、ハイレベル電圧を「Ｈ」で示し、ローレベル電圧を「Ｌ」で示している。また、図５において、Ｖｔｈ及びＶｒ夫々は、前述した閾値及び基準電圧である。

ＧＮＤ端子５３が接地されている場合、検出電圧、即ち、バッテリ端子５０及びＧＮＤ端子５３間の電圧は、バッテリ２の出力電圧に略一致しており、閾値Ｖｔｈ以上である。このため、ＧＮＤ端子５３が接地されている場合、電圧検出回路６３はフィルタ部６４にハイレベル電圧を出力し、フィルタ部６４はマイコン６２の入力部８２にハイレベル電圧を出力する。

前述したように、ＧＮＤ端子５３が接地されている場合、又は、第２スイッチ６１がオンである場合、開放検出回路６６はマイコン６２の入力部８３に所定電圧Ｖｃｃを出力する。前述したように、所定電圧Ｖｃｃは基準電圧Ｖｒ以上である。

第２スイッチ６１がオンである状態でＧＮＤ端子５３が開放された場合、前述したように、バッテリ２からマイコン６２及びキャパシタＣ１への給電が停止され、キャパシタＣ１は、レギュレータ６５及びマイコン６２に給電すべく、放電する。キャパシタＣ１からレギュレータ６５及びマイコン６２への給電により、レギュレータ６５及びマイコン６２は継続的に作動する。従って、第２スイッチ６１がオンである状態でＧＮＤ端子５３が開放された場合であっても、マイコン６２は第１スイッチ６０ａ，６０ｂ及び第２スイッチ６１を継続してオン又はオフに切替えることができる。

キャパシタＣ１の放電に伴って、ＧＮＤ端子５３の電位が上昇し、キャパシタＣ１の両端間の電圧が低下する。これにより、バッテリ端子５０及びＧＮＤ端子５３間の電圧、即ち、電圧検出回路６３の検出電圧も低下する。前述したように、ＧＮＤ端子５３が開放されている場合であっても、第２スイッチ６１がオンであるとき、開放検出回路６６は所定電圧Ｖｃｃをマイコン６２の入力部８３に出力している。

検出電圧が閾値Ｖｔｈ未満となった場合、電圧検出回路６３はフィルタ部６４に出力している電圧をハイレベル電圧からローレベル電圧に切替える。そして、電圧検出回路６３がフィルタ部６４にローレベル電圧を出力している状態が所定時間続いた場合、フィルタ部６４はマイコン６２の入力部８２に出力している電圧をハイレベル電圧からローレベル電圧に切替える。このとき、制御部８７はオフ処理を実行し、オフ処理で制御部８７は切替え部８１に第２スイッチ６１をオフに切替えさせる。

第２スイッチ６１がオフに切替わった場合、ＧＮＤ端子５３が開放されているので、前述したように、バッテリ２からマイコン６２及びキャパシタＣ１への給電が再開される。このとき、マイコン６２及びキャパシタＣ１から出力した電流は、抵抗Ｒ３、ダイオードＤ２、第２負荷端子５２及び第２負荷４の抵抗Ｒ１の順に流れる。抵抗Ｒ３における電圧降下により、第３スイッチ７０はオンとなり、開放検出回路６６は、マイコン６２の入力部８３に出力している電圧を、所定電圧Ｖｃｃから、基準電圧Ｖｒ未満である電圧に切替える。

以上のように、開放検出回路６６がＧＮＤ端子５３の開放を検出してマイコン６２の入力部８３に、基準電圧Ｖｒ未満の電圧が入力された場合、制御部８７は制限処理を実行する。制限処理では、フラグの値が１に設定され、出力部８５から報知信号が出力される。フラグの値が１に設定されるので、この設定が行われた後において給電制御処理で第２スイッチ６１がオンに切替えられることはなく、第２スイッチ６１はオフに維持される。また、出力部８５が報知信号を出力することによって、ＧＮＤ端子５３の開放が報知される。

前述したように、バッテリ２からマイコン６２及びキャパシタＣ１への給電を再開された場合、電圧検出回路６３の検出電圧は閾値Ｖｔｈ以上の電圧に戻る。ただし、電流が抵抗Ｒ３、ダイオードＤ２及び抵抗Ｒ１を流れた後にバッテリ２の負極に戻るため、検出電圧は、バッテリ２の出力電圧よりも、抵抗Ｒ３、ダイオードＤ２及び抵抗Ｒ１で降下した電圧分だけ低い。

検出電圧が閾値Ｖｔｈ以上の電圧に戻った場合、電圧検出回路６３がフィルタ部６４に出力している電圧がローレベル電圧からハイレベル電圧に戻るので、フィルタ部６４がマイコン６２の入力部８２に出力している電圧もローレベル電圧からハイレベル電圧に戻る。

なお、ＧＮＤ端子５３が接地している状態でオフ処理が実行された場合、例えば、バッテリ２の出力電圧が低下したためにオフ処理が実行された場合、開放検出回路６６はＧＮＤ端子５３の開放を検出することはなく、制限処理が実行されることはない。このため、オフ処理が実行された後であっても、給電制御処理において、第２スイッチ６１は、切替え部８１によってオンに切替えられる。

図６は、給電制御装置５の動作の他例を示すタイミングチャートである。図６には、第２スイッチ６１のオンオフ状態の推移と、電圧検出回路６３が検出している検出電圧の推移と、開放検出回路６６がマイコン６２に出力している電圧の推移とが示されている。各推移の横軸は時間である。

ＧＮＤ端子５３が接地されている場合、前述したように、電圧検出回路６３の検出電圧は閾値Ｖｔｈ以上であり、開放検出回路６６はマイコン６２の入力部８３に所定電圧Ｖｃｃを出力している。

第２スイッチ６１がオフである状態でＧＮＤ端子５３が開放された場合、バッテリ２からマイコン６２及びキャパシタＣ１への給電経路が変更され、電流が、開放検出回路６６の抵抗Ｒ３、ダイオードＤ２、第２負荷端子５２、及び、第２負荷４の抵抗Ｒ１の順に流れる。抵抗Ｒ３における電圧降下により、第３スイッチ７０はオフからオンに切替わり、開放検出回路６６がマイコン６２の入力部８３に出力している電圧が、所定電圧Ｖｃｃから基準電圧Ｖｒ未満である電圧に切替わる。

以上のように、開放検出回路６６がＧＮＤ端子５３の開放を検出してマイコン６２の入力部８３に、基準電圧Ｖｒ未満の電圧が入力された場合、制御部８７は制限処理を実行する。制限処理では、フラグの値が１に設定され、出力部８５から報知信号が出力される。フラグの値が１に設定されるので、この設定が行われた後において給電制御処理で第２スイッチ６１がオフに切替えられることはなく、第２スイッチ６１はオフに維持される。また、出力部８５が報知信号を出力することによって、ＧＮＤ端子５３の開放が報知される。

バッテリ２からマイコン６２及びキャパシタＣ１への給電経路が変更された後においても、電圧検出回路６３の検出電圧は閾値Ｖｔｈ以上に維持される。ただし、電流が抵抗Ｒ３、ダイオードＤ２及び抵抗Ｒ１を流れた後にバッテリ２の負極に戻るため、検出電圧は、バッテリ２の出力電圧よりも、抵抗Ｒ３、ダイオードＤ２及び抵抗Ｒ１で降下した電圧分だけ低い。

以上のように構成された給電制御装置５においては、マイコン６２は、開放検出回路６６がＧＮＤ端子５３の開放を検出した適切なタイミングで、フラグの値を１に設定し、第２スイッチ６１をオフに維持する。その後、マイコン６２は、給電制御処理において、第２スイッチ６１を維持した状態で第１スイッチ６０ａ，６０ｂをオン又はオフに切替え、バッテリ２から第１負荷３ａ，３ｂへの給電を制御する。

また、閾値Ｖｔｈ未満である電圧を、電圧検出回路６３が所定時間以上検出し続けた場合、即ち、ＧＮＤ端子５３が開放されている確率が高い場合、フィルタ部６４がマイコン６２の入力部８２にローレベル電圧を出力し、マイコン６２は第２スイッチ６１をオフに切替え、バッテリ２から第２負荷４への給電を停止する。これにより、マイコン６２は、バッテリ２から第２負荷４への給電をより適切に制御する。

また、電圧検出回路６３は、ハイレベル電圧又はローレベル電圧をフィルタ部６４ではなく、マイコン６２の入力部８２に出力してもよい。この場合、電圧検出回路６３が出力している電圧がハイレベル電圧からローレベル電圧に切替わった直後、即ち、検出電圧が閾値Ｖｔｈ未満になった直後に、マイコン６２の制御部８７はオフ処理を実行し、切替え部８１は第２スイッチ６１をオフに切替える。

開放検出回路６６は、第３スイッチ７０及び抵抗Ｒ２，Ｒ３によって構成される回路に限定されず、ＧＮＤ端子５３の開放を検出することが可能な構成であればよい。開放検出回路６６が第２スイッチ６１のオンオフ状態に無関係に動作するように構成されている場合、給電制御装置５は、電圧検出回路６３及びフィルタ部６４を有していなくてもよい。この場合、マイコン６２の制御部８７は、制限処理において、フラグの値を１に設定すると共に、切替え部８１に指示して第２スイッチ６１をオフに切替える。

第１スイッチ６０ａ，６０ｂ及び第２スイッチ６１夫々は、Ｎチャネル型のＦＥＴに限定されず、Ｐチャネル型のＦＥＴ、又は、バイポーラトランジスタ等であってもよい。また、第１スイッチの数、即ち、第１負荷の数は、２に限定されず、１又は３以上であってもよい。この場合であっても、給電制御装置５は、第１スイッチの数が２である場合と同様の効果を奏する。

また、キャパシタＣ１は、バッテリ２が供給した電力を蓄える機能と、ＧＮＤ端子５３が開放された場合にレギュレータ６５及びマイコン６２に給電する機能とを有しておればよい。このため、キャパシタＣ１の代わりに電池を用いてもよい。更に、第２負荷４は、抵抗を有する負荷に限定されず、例えば、インダクタを有する負荷であってもよい。

開示された本実施の形態は全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

２ バッテリ
３ａ，３ｂ 第１負荷
４ 第２負荷
５３ ＧＮＤ端子（出力端子）
６０ａ，６０ｂ 第１スイッチ
６１ 第２スイッチ
６２ マイコン（スイッチ制御部）
６３ 電圧検出回路
６６ 開放検出回路
７０ 第３スイッチ
Ｃ１ キャパシタ（蓄電器）
Ｄ２ ダイオード
Ｒ２ 抵抗

Claims (6)

1. バッテリの一端から第１負荷及び第２負荷夫々の一端への複数の給電経路夫々に設けられた第１スイッチ及び第２スイッチをオン又はオフに切替え、前記バッテリから給電されるスイッチ制御部と、前記バッテリから該スイッチ制御部を介して流れた電流が出力される出力端子とを備える給電制御装置において、
   アノードが前記出力端子に接続され、カソードが前記第２負荷の一端に接続されているダイオードと、
   前記第２スイッチがオンである場合に前記出力端子の開放を検出せず、前記第２スイッチがオフである場合に動作し、前記出力端子の開放を検出する開放検出回路と、
   前記バッテリの一端、及び、前記出力端子間の電圧を検出する電圧検出回路と
   を備え、
   前記スイッチ制御部は、
   該電圧検出回路が検出した電圧が閾値未満である場合に前記第２スイッチをオフに切替え、
   前記開放検出回路が前記開放を検出した場合に前記第２スイッチをオフに維持すること
   を特徴とする給電制御装置。
2. 前記開放検出回路は、
   一端に所定電圧が印加されている抵抗と、
   該抵抗の他端、及び、前記ダイオードのアノード間に接続され、前記ダイオードを介して電流が流れた場合にオフからオンに切替わる第３スイッチと
   を有し、
   前記抵抗の他端から電圧が前記スイッチ制御部に出力されること
   を特徴とする請求項１に記載の給電制御装置。
3. 前記スイッチ制御部は、前記電圧検出回路が検出した電圧が閾値未満である状態が所定時間以上続いた場合に前記第２スイッチをオフに切替えること
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の給電制御装置。
4. 前記バッテリから供給された電力を蓄える蓄電器を備え、
   該蓄電器は、前記第２スイッチがオンである状態で前記出力端子が開放された場合に前記スイッチ制御部に給電すること
   を特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の給電制御装置。
5. 前記開放が検出されていない場合、前記開放検出回路の前記抵抗の他端から、第２の所定電圧以上である電圧が前記スイッチ制御部に出力され、
   前記開放が検出された場合、前記開放検出回路の前記抵抗の他端から、前記第２の所定電圧未満である電圧が前記スイッチ制御部に出力されること
   を特徴とする請求項２に記載の給電制御装置。
6. 前記スイッチ制御部は、前記開放検出回路が前記開放を検出した後、前記第２スイッチをオフに維持した状態で前記第１スイッチをオン又はオフに切替えること
   を特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１つに記載の給電制御装置。

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