JP7348223B2

JP7348223B2 - 負荷制御装置

Info

Publication number: JP7348223B2
Application number: JP2021050051A
Authority: JP
Inventors: 行朗神谷
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2021-03-24
Filing date: 2021-03-24
Publication date: 2023-09-20
Anticipated expiration: 2041-03-24
Also published as: EP4063880A1; EP4063880B1; US20220311239A1; US11777306B2; JP2022148388A; CN115133498A

Description

本発明は、負荷制御装置に関し、特に半導体スイッチを用いて負荷の通電を制御する負荷制御装置に関する。

例えば車両上でバッテリーなどの電源から様々な電装品などの負荷に対して電源電力を供給する場合に、半導体スイッチを用いて電源から負荷への電力供給のオンオフを制御することがある。

上記のような負荷制御装置においては、半導体スイッチが、その内部である程度の抵抗値を持ったまま導通状態（オン）になりそのまま状態が切り替わらない状況になるハーフオン故障を発生する可能性が懸念される。ハーフオン故障が発生すると、負荷に流れ続ける大きな電流の影響で、故障した半導体スイッチ内部の抵抗から大きな発熱が生じる可能性が考えられる。

一方、特許文献１の給電制御装置は、半導体スイッチの両端に電源が接続されている場合であっても、ハーフオン故障を検出するための技術を示している。具体的には、２つの電源の間に並列に接続された複数の半導体スイッチを備え、複数の半導体スイッチを介して、２つの電源に接続された負荷への給電を制御する給電制御装置を示している。また、複数の半導体スイッチのうちの少なくとも１つから発せられた熱に起因して上昇する温度を検出する温度検出部と、温度検出部が閾値温度以上の温度を検出した場合、複数の半導体スイッチをオフからオンに切り替える制御を実行する切替制御部とを備えている。

特開２０１８－１３３８９１号公報

特許文献１に示されているように、半導体スイッチの外側に温度検出部を配置した場合には、ハーフオン故障が発生すると、故障した半導体スイッチによる発熱の影響を検知できるので、ハーフオン故障の検出が可能である。

しかしながら、半導体スイッチの外側で温度を検知しているので、半導体スイッチの内部でハーフオン故障が発生してからそれを実際に検知するまでの時間の遅延が、熱伝搬の遅延のために大きくなると予想される。

また、一般的に半導体においては、素子内部の抵抗分布にばらつきがあることに起因してホットスポットが発生する。すなわち、素子内部で一部分だけに集中的に電流が流れる場合があり、そのホットスポットに発熱が集中する。したがって、ホットスポットにおける温度上昇は急峻であり、ハーフオン故障発生の場合に熱伝搬の遅延により故障検出が遅延すると、ホットスポットでの過熱が生じる前に故障した回路を遮断できない可能性が高い。

また、例えば半導体スイッチを含む負荷制御装置を制御する上位ＥＣＵ（電子制御ユニット）が停止状態であったり間欠動作状態である場合には、半導体スイッチを所定時間に亘ってオフに制御するので、加熱などの故障を検知するまでの時間が長くなることが予想される。この時に半導体スイッチがハーフオン故障すると、本来は安全であるはずのオフ制御状態であるにもかかわらず、大きな電流が流れ続けることになり、過熱の問題が生じるシーンが予想される。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、半導体スイッチにハーフオン故障が発生した場合でも、過熱を防止することが容易な負荷制御装置を提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明に係る負荷制御装置は、下記（１）～（４）を特徴としている。
（１）所定の電源と所定の負荷との間に接続され前記負荷の通電のオンオフを切り替え可能な通電回路部と、
前記通電回路部の下流側に接続された故障検知部と、
前記通電回路部の上流側に接続され、前記故障検知部が故障を検知したときに前記通電回路部への電源電流供給を遮断する電流遮断部と、
前記通電回路部にオンオフ制御信号を与える制御部と、
を備えると共に、
前記通電回路部は、それぞれが前記負荷の通電のオンオフを制御可能な電流容量を有する第１の半導体スイッチ、及び第２の半導体スイッチにより構成される並列スイッチ回路を有し、
前記制御部は、前記第１の半導体スイッチ、及び前記第２の半導体スイッチに対して共通のオンオフ制御信号を与え、
前記所定の電源は、車両に搭載されたバッテリーであり、前記所定の負荷は、前記車両に搭載された電装品であり、
前記制御部は、前記故障検知部が前記第１の半導体スイッチ及び前記第２の半導体スイッチの何れかの故障を検知した場合に、前記電流遮断部で電流を遮断した後で、前記車両に搭載された上位ＥＣＵから前記車両の緊急時に出力される緊急通電指示を受信した場合には、前記電流遮断部の遮断を一時的に解除する一時解除モードを有する、
負荷制御装置。

（２）前記故障検知部は、前記通電回路部に入力される前記オンオフ制御信号の状態と、前記通電回路部の下流側の所定部位で検出される下流電圧とに基づいて故障を検知する、
上記（１）に記載の負荷制御装置。

（３）前記故障検知部は、前記通電回路部に入力される前記オンオフ制御信号がオフの状態で、前記下流電圧が定常状態における所定の高電位、又は前記高電位に近い中間電位であれば故障であることを検知する、
上記（２）に記載の負荷制御装置。

（４）前記第１の半導体スイッチ、及び前記第２の半導体スイッチは、定常状態でほぼ同じインピーダンス特性を有する、
上記（１）乃至（３）のいずれかに記載の負荷制御装置。

上記（１）の構成の負荷制御装置によれば、並列スイッチ回路に含まれる第１の半導体スイッチ、及び第２の半導体スイッチが共通のオンオフ制御信号に従い同じ動作をするので、いずれか一方がハーフオン故障した場合に、オン抵抗が小さい他方の正常な半導体スイッチ側に電流が集中することになり、ハーフオン故障した半導体スイッチの発熱による温度上昇を抑制できる。また、共通のオンオフ制御信号がオフの場合はハーフオン故障した半導体スイッチに電流が集中し発熱が予想されるが、故障検知部が故障を検知して電流遮断部が通電回路部への電源電流供給を遮断するので発熱を回避できる。
更に、上記（１）の構成の負荷制御装置によれば、車両の緊急時に一時解除モードを利用することにより、半導体スイッチのハーフオン故障が発生している場合でも、一時的に負荷を利用することができる。その場合でも、故障していない正常な半導体スイッチを有効に利用すればハーフオン故障している半導体スイッチにおける過熱を抑制することができる。

上記（２）の構成の負荷制御装置によれば、ハーフオン故障した半導体スイッチに流れる電流により温度上昇する前に、その故障を検知することが可能である。すなわち、オフに制御しているにもかかわらずハーフオン故障により半導体スイッチに電流が流れると、その影響が直ちに下流側の電圧に反映されるので、熱伝搬遅延の影響を受けることなく瞬時に故障検出することが可能である。

上記（３）の構成の負荷制御装置によれば、半導体スイッチにおけるハーフオン故障を容易に検出できる。すなわち、一方の半導体スイッチがハーフオン故障している時には、オンオフ制御信号がオフの状態における下流側の電圧は、故障した半導体スイッチにおける不確定なオン抵抗と、負荷の抵抗との分圧比に応じて定まるので、検出された下流側の電圧を適切な閾値と比較することでハーフオン故障を検知できる。

上記（４）の構成の負荷制御装置によれば、２つの半導体スイッチの定常時のインピーダンス特性が同等であるので、一方の半導体スイッチがハーフオン故障の状態になって抵抗値が大きくなると、確実に他方の正常な半導体スイッチ側に電流が集中することになり、ハーフオン故障した半導体スイッチからの発熱を抑制できる。

本発明の負荷制御装置によれば、半導体スイッチにハーフオン故障が発生した場合でも、過熱を防止することが容易である。すなわち、並列スイッチ回路に含まれる第１の半導体スイッチ、及び第２の半導体スイッチが共通のオンオフ制御信号に従い同じ動作をするので、いずれか一方がハーフオン故障した場合に、オン抵抗が小さい他方の正常な半導体スイッチ側に電流が集中することになり、ハーフオン故障した半導体スイッチの発熱による温度上昇を抑制できる。また、共通のオンオフ制御信号がオフの場合はハーフオン故障した半導体スイッチに電流が集中し発熱が予想されるが、故障検知部が故障を検知して電流遮断部が通電回路部への電源電流供給を遮断するので発熱を回避できる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

図１は、本発明の第１実施形態に係る負荷制御装置の構成例を示すブロック図である。図２は、本発明の第２実施形態に係る負荷制御装置の構成例を示すブロック図である。図３は、制御部の動作例を示すフローチャートである。図４は、一時解除モードの動作例を示すフローチャートである。

本発明に関する具体的な実施形態について、各図を参照しながら以下に説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る負荷制御装置１０の構成例を示すブロック図である。

図１に示す負荷制御装置１０は、電源部２１から出力される電源電力を負荷２２に供給する際の通電のオンオフ制御を行うために用いられる。実際には、電源部２１は車載バッテリーなどの電源に相当し、負荷２２は車両に搭載されている様々な電装品、例えばランプ、ヒータ、電気モータ、ＥＣＵなどに相当する。

図１に示した例では、負荷制御装置１０の出力側に接続された負荷２２の電流容量が２０［Ａ］の場合を想定している。

負荷制御装置１０の電源入力側は、電源ライン３１を介して電源部２１と接続されている。また、負荷制御装置１０の出力側は、電源ライン３２を介して負荷２２の一端と接続され、負荷２２の他端はグランド３３と接続されている。また、負荷制御装置１０は、負荷２２のオンオフを制御するための制御指示信号ＳＧ０を出力する上位ＥＣＵ２３と接続されている。

負荷制御装置１０は、通電回路部１１及び制御部１２を備えている。制御部１２は、上位ＥＣＵ２３からの制御指示信号ＳＧ０に従って二値信号であるオンオフ制御信号ＳＧ１を生成し、このオンオフ制御信号ＳＧ１を通電回路部１１に印加する。

通電回路部１１は、オンオフ制御信号ＳＧ１に従い、電源ライン３１と電源ライン３２との間の導通の有無を切り替えるスイッチの機能を有している。また、図１の例では、負荷２２が２０［Ａ］の電流容量であるので、通電回路部１１もそれに合わせて２０［Ａ］の電流を流すことができるように設計仕様を定めてある。

図１に示すように、通電回路部１１は、２つの半導体スイッチデバイス１３、１４の並列回路として構成されている。つまり、通電回路部１１は、電源ライン３１からの電流を半導体スイッチデバイス１３の経路を介して電源ライン３２に流すこともでき、電源ライン３１からの電流を半導体スイッチデバイス１４の経路を介して電源ライン３２に流すこともできるようになっている。

半導体スイッチデバイス１３は、２０［Ａ］の電流容量を有している。また、半導体スイッチデバイス１４も同様に２０［Ａ］の電流容量を有している。つまり、２つの半導体スイッチデバイス１３、１４のそれぞれは、単独で負荷２２の電流容量に対応できる仕様になっている。

また、２つの半導体スイッチデバイス１３、１４としては、１組のペアとして使用できるように、オン抵抗などの特性がほぼ等しいものが採用されている。各半導体スイッチデバイス１３、１４の具体例としては、例えばＦＥＴ（Field effect transistor）、スマートＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor ）、ＩＰＤ（Intelligent Power Device）などを採用することが想定される。また、接続する負荷２２の電流容量の大きさや負荷の種類、動作環境などに合わせて、設計時に適切な種類のデバイスを適宜選択して採用することが想定される。

また、図１に示すように、２つの半導体スイッチデバイス１３、１４のそれぞれの制御入力には、共通のオンオフ制御信号ＳＧ１が同時に印加されるようになっている。したがって、並列に接続されている２つの半導体スイッチデバイス１３、１４は、通常の状態では互いに同じように動作する。つまり、半導体スイッチデバイス１３がオン（導通状態）の時には半導体スイッチデバイス１４もオンになり、半導体スイッチデバイス１３がオフ（非導通状態）の時には半導体スイッチデバイス１４もオフになる。

なお、図１の例では、通電回路部１１は２つの半導体スイッチデバイス１３、１４の並列回路として構成されているが、３個以上の同じ半導体スイッチデバイスを並列に接続した回路として通電回路部１１が構成されていてもよい。

＜負荷制御装置１０の動作＞
制御部１２は、上位ＥＣＵ２３が出力する制御指示信号ＳＧ０に従ってオンオフ制御信号ＳＧ１を生成する。このオンオフ制御信号ＳＧ１が同時に２つの半導体スイッチデバイス１３、１４に印加される。

通常の状態では、オンオフ制御信号ＳＧ１がオン（例えば高電位）になると２つの半導体スイッチデバイス１３、１４が同時にオン（導通状態）になり、オンオフ制御信号ＳＧ１がオフ（例えば低電位）になると２つの半導体スイッチデバイス１３、１４がオフ（非導通状態）に切り替わる。

一方、半導体スイッチデバイス１３、１４の導通時の抵抗値（オン抵抗：Ｒｏｎ）は、例えば５［ｍΩ］程度が一般的である。したがって、負荷２２に流れる電流ｉ３が２０［Ａ］の状況で、例えば半導体スイッチデバイス１３又は１４のいずれかに２０［Ａ］の電流ｉ１又はｉ２が流れる場合を想定すると、１個の半導体スイッチデバイスで消費される電力Ｐ１は次式で算出される。
Ｐ１＝０．００５×２０２＝２［Ｗ］

この電力Ｐ１に起因する発熱により、１個の半導体スイッチデバイスにおける一定時間内の温度上昇ΔＴｊ［ｄｅｇ］は５０［℃］程度になる。したがって、ヒートシンクの利用により温度上昇を抑制すれば、特に問題は生じない。

なお、図１の通電回路部１１は、２つの半導体スイッチデバイス１３、１４の並列回路で構成されているので、実際の温度上昇ΔＴｊ［ｄｅｇ］は１４［℃］程度に抑制される。すなわち、電源ライン３１の電流（ｉ３と同じ２０［Ａ］）が２系統に分流されて電流ｉ１、ｉ２になるので、電流ｉ１、及びｉ２はいずれも１０［Ａ］程度になり、単一の半導体スイッチデバイスだけの場合と比べて発熱量が１／４程度になる。

一方、ハーフオン故障が発生した場合は、半導体スイッチデバイスの抵抗が、７０［ｍΩ］程度のまま変化しなくなる状況が想定される。その故障の場合、例えば半導体スイッチデバイス１３又は１４のいずれかに２０［Ａ］の電流ｉ１又はｉ２が流れる場合を想定すると、１個の半導体スイッチデバイスで消費される電力Ｐ２は次式で算出される。
Ｐ２＝０．０７０×２０２＝２８［Ｗ］

この電力Ｐ２に起因する発熱により、１個の半導体スイッチデバイスにおける一定時間内の温度上昇ΔＴｊ［ｄｅｇ］は６００［℃］程度になる。したがって、ヒートシンクを利用する場合でも、デバイス内のホットスポットで急峻な温度上昇が発生する可能性が考えられる。

しかし、図１に示す負荷制御装置１０の通電回路部１１においては、２つの半導体スイッチデバイス１３、１４が並列回路として接続されているので、上記のような急激な温度上昇は発生しない。

例えば、一方の半導体スイッチデバイス１３にハーフオン故障が発生してその抵抗値Ｒ１が７０［ｍΩ］になり、他方の正常な半導体スイッチデバイス１４のオン抵抗Ｒｏｎが５．５［ｍΩ］の場合を想定すると次のようになる。
半導体スイッチデバイス１３の温度上昇ΔＴｊ１：３［℃］
半導体スイッチデバイス１４の温度上昇ΔＴｊ２：４８［℃］

つまり、ハーフオン故障した半導体スイッチデバイス１３、及び正常な半導体スイッチデバイス１４のいずれにおいても温度上昇ΔＴｊ１、ΔＴｊ２が限定的であり、過熱を回避できる。

＜第２実施形態＞
図２は、本発明の第２実施形態に係る負荷制御装置１０Ａの構成例を示すブロック図である。
図２に示した負荷制御装置１０Ａは、第１実施形態に係る負荷制御装置１０と同様に、電源部２１から出力される電源電力を負荷２２に供給する際の通電のオンオフ制御を行うために用いられる。また、負荷制御装置１０Ａは、その出力側に接続される負荷２２の電流容量が２０［Ａ］の場合を想定して設計されている。

図２に示す負荷制御装置１０Ａは、負荷制御装置１０と同様に通電回路部１１及び制御部１２Ａを有している。また、負荷制御装置１０Ａは、更に下流電圧検知部１５及び電流遮断部１６を備えている。

第１実施形態と同様に、負荷制御装置１０Ａの電源入力側は、電源ライン３１を介して電源部２１と接続されている。また、負荷制御装置１０Ａの出力側は、電源ライン３２を介して負荷２２と接続されている。また、負荷制御装置１０Ａは、負荷２２のオンオフを制御するための制御指示信号ＳＧ０を出力する上位ＥＣＵ２３と接続されている。

負荷制御装置１０Ａにおける通電回路部１１の構成は、第１実施形態と同一である。一方、制御部１２Ａは、追加された下流電圧検知部１５及び電流遮断部１６を制御するための機能を備えている。

下流電圧検知部１５は、通電回路部１１の異常検出のために利用される下流電圧Ｖ１を電源ライン３２上で検出し、検出した下流電圧Ｖ１の情報を検知信号ＳＧ２として制御部１２Ａに送信する。

電流遮断部１６は、１個の半導体スイッチデバイスにより構成されている。この電流遮断部１６は、通電回路部１１内の各半導体スイッチデバイス１３、１４と同様に、負荷２２の電流容量に合わせて、２０［Ａ］の電流を許容する能力を有している。電流遮断部１６の半導体スイッチデバイスは、電源ライン３１、３１Ａの間に接続されており、制御入力に印加される遮断制御信号ＳＧ３に従ってオンオフ動作する。

すなわち、電流遮断部１６は定常時は電源ライン３１、３１Ａの間を導通状態にするが、遮断制御信号ＳＧ３がアクティブ（オン）になると、非導通状態に切り替えて電流の通過を遮断する。電流遮断部１６は、通電回路部１１の上流側に接続されているので、電流遮断部１６が電流を遮断すると、その下流側の電流ｉ１、ｉ２、及びｉ３は０になる。

＜負荷制御装置１０Ａの動作＞
図３は、制御部１２Ａの動作例を示すフローチャートである。
負荷制御装置１０Ａの通電回路部１１における基本的な動作は第１実施形態と同様であるが、制御部１２Ａ及び電流遮断部１６の制御に伴って電流ｉ１及びｉ２が変化する。

図３に示した制御部１２Ａの動作について以下に説明する。
制御部１２Ａ、は現在のオンオフ制御信号ＳＧ１のオンオフ状態を表す情報をＳ１１で取得し、そのオンオフ状態を識別する（Ｓ１２）。オンオフ制御信号ＳＧ１がオフであれば、制御部１２Ａは下流電圧検知部１５が検知した下流電圧Ｖ１の情報をＳ１３で取得する。

制御部１２Ａは、下流電圧Ｖ１を事前に定めた閾値電圧と比較する（Ｓ１４）ことにより、異常発生の有無を識別する。すなわち、通電回路部１１が正常であればオンオフ制御信号ＳＧ１がオフの時の下流電圧Ｖ１が０［Ｖ］に近い低電位になるが、半導体スイッチデバイス１３、１４のいずれかに故障が発生すると下流電圧Ｖ１が電源電圧に近いハイサイドの電位、又はそれよりも少し低い中間的な電位になる。

例えば、半導体スイッチデバイス１３又は１４が完全なオン状態で故障すると、故障した半導体スイッチデバイスの抵抗値（例えば５［ｍΩ］程度）に応じた通電回路部１１の電圧降下が２０［Ａ］の電流に対して０．１［Ｖ］なので、電源ライン３１Ａの電圧とほぼ同じ下流電圧Ｖ１が検出される。

また、半導体スイッチデバイス１３又は１４がハーフオン故障すると、故障した半導体スイッチデバイスの抵抗値（例えば７０［ｍΩ］程度）に応じた通電回路部１１の電圧降下が２０［Ａ］の電流に対して例えば１．４［Ｖ］になるので、電源ライン３１Ａの電圧よりも１［Ｖ］程度低い中間電位として下流電圧Ｖ１が検出される。

いずれにしても通電回路部１１の故障が発生すると、制御部１２ＡはＳ１４からＳ１５の処理に進むので、制御部１２Ａは、通電回路部１１内の半導体スイッチデバイス１３又は１４の故障を検出する。そして、制御部１２ＡはＳ１５で遮断制御信号ＳＧ３をアクティブに切り替える。これにより、電流遮断部１６が電源ライン３１Ａの電流を遮断する。

また、制御部１２Ａは、通電回路部１１内で故障が発生したことを上位ＥＣＵ２３に通知する（Ｓ１６）。

このように、本実施形態に係る負荷制御装置１０Ａは、図３に示した動作を実施するので、電流遮断部１６の電流遮断により異常な温度上昇が回避される。また、通電回路部１１内の半導体スイッチデバイス１３、１４の故障に対して下流電圧Ｖ１に異常な変化が直ちに現れるので、制御部１２Ａは瞬時に故障を検出し電流を遮断できる。つまり、時間遅れが生じないので過熱を確実に防止できる。

なお、図３のＳ１４では半導体スイッチの故障の有無だけを検知しているが、下流電圧Ｖ１を複数の閾値と比較すれば、ハーフオン故障とそれ以外の故障とを区別することも可能である。また、図２の負荷制御装置１０Ａは下流電圧Ｖ１に基づいて故障を検出しているが、半導体スイッチデバイス１３、１４における温度上昇速度が比較的緩やかであることが予想されるような状況であれば、従来と同様に半導体スイッチデバイスの外側の温度変化に基づいて故障の発生や異常な加熱を検知しても良い。

図４は、制御部１２Ａにおける一時解除モードの動作例を示すフローチャートである。
図２に示した負荷制御装置１０Ａにおいては、通電回路部１１内で半導体スイッチデバイス１３、１４のいずれかが故障した場合に、図３の動作により電流遮断部１６が電流を遮断するので、過熱を確実に防止できる。一方、故障時に電流遮断部１６が電流を遮断すると負荷２２が全く使えない状況になってしまう。しかし、例えば緊急時に車両から乗員が脱出する必要があるような場合は、ドアロックを解除したり、パワーウインドウで窓を開いたり、警報や信号を出力することが安全対策として重要になる。つまり、緊急動作のために必要な負荷２２に対しては通電を可能にする必要がある。

図４に示した動作は、故障発生に起因して電流遮断部１６が電流を遮断した時であっても、故障に伴う発熱を防止しつつ、負荷２２を一時的に使用可能にするための制御を表している。図４の動作について以下に説明する。

制御部１２Ａは、遮断制御信号ＳＧ３をアクティブにして電流遮断部１６で電流を遮断している状態か否かをＳ２１で識別する。そして、電流を遮断している状態であれば、上位ＥＣＵ２３からの緊急通電指示を受信したか否かを識別する（Ｓ２２）。

緊急通電指示を受信した場合には、制御部１２Ａは、次のＳ２３でオンオフ制御信号ＳＧ１をオンに切り替えた後、更に次のＳ２４で一時的に遮断制御信号ＳＧ３を解除して、電流遮断部１６の通電を許可する。許可する時間の長さは、例えば事前に決めた所定時間とする。

制御部１２Ａがオンオフ制御信号ＳＧ１をオンに切り替えると、２つの半導体スイッチデバイス１３、１４の両方に電流ｉ１、ｉ２が流れる状態になるので、半導体スイッチデバイス１３、１４のいずれかがハーフオン故障している場合でも、故障箇所に流れる電流が小さくなる。したがって、故障した半導体スイッチデバイス１３又は１４に一時的に電流を流すだけでは過熱が生じることはなく、安全な状態で負荷２２を動作させることが可能になる。

なお、図２に示した負荷制御装置１０Ａの主要な構成要素である通電回路部１１、制御部１２Ａ、下流電圧検知部１５、及び電流遮断部１６については、全てを１つの回路基板上にＥＣＵとして組み込んでもよいし、複数の独立したＥＣＵ上に分割して配置してもよい。例えば、通電回路部１１、制御部１２Ａ、及び下流電圧検知部１５を１つのＥＣＵとして構成し、電流遮断部１６を別のＥＣＵ上に配置してもよい。

以上に説明したように、本実施形態に係る負荷制御装置１０、１０Ａによれば、並列に接続した複数の半導体スイッチデバイス１３、１４を通電回路部１１に設けてあるので、複数の半導体スイッチデバイス１３、１４のいずれかにハーフオン故障が発生した場合に、故障した半導体スイッチデバイスに大きな電流が流れるのを避けることができる。したがって、過熱の予防が可能になる。

また、負荷制御装置１０Ａの場合は、下流側で故障を検知すると上流側の電流遮断部１６が電流を遮断するので、オンオフ制御信号ＳＧ１がオフの状態の時に故障した半導体スイッチデバイスに異常な電流が流れるのを避けることができる。また、負荷制御装置１０Ａの制御部１２Ａは下流電圧Ｖ１に基づいて故障を検知するので、故障を瞬時に検出可能であり、過熱の予防に効果的である。

ここで、上述した本発明の実施形態に係る負荷制御装置の特徴をそれぞれ以下［１］～［５］に簡潔に纏めて列記する。
［１］所定の電源（電源部２１）と所定の負荷（２２）との間に接続され前記負荷の通電のオンオフを切り替え可能な通電回路部（１１）と、
前記通電回路部の下流側に接続された故障検知部（下流電圧検知部１５、制御部１２Ａ、Ｓ１２～Ｓ１４）と、
前記通電回路部の上流側に接続され、前記故障検知部が故障を検知したときに前記通電回路部への電源電流供給を遮断する電流遮断部（１６）と、
前記通電回路部にオンオフ制御信号を与える制御部（１２Ａ）と、
を備えると共に、
前記通電回路部は、それぞれが前記負荷の通電のオンオフを制御可能な電流容量を有する第１の半導体スイッチ（半導体スイッチデバイス１３又は１４）、及び第２の半導体スイッチ（半導体スイッチデバイス１４又は１３）により構成される並列スイッチ回路を有し、
前記制御部は、前記第１の半導体スイッチ、及び前記第２の半導体スイッチに対して共通のオンオフ制御信号（ＳＧ１）を与える、
負荷制御装置（１０Ａ）。

［２］前記故障検知部は、前記通電回路部に入力される前記オンオフ制御信号の状態と、前記通電回路部の下流側の所定部位で検出される下流電圧とに基づいて故障を検知する（Ｓ１２～Ｓ１４）、
上記［１］に記載の負荷制御装置。

［３］前記故障検知部は、前記通電回路部に入力される前記オンオフ制御信号がオフの状態で、前記下流電圧が定常状態における所定の高電位、又は前記高電位に近い中間電位であれば故障であることを検知する（Ｓ１２～Ｓ１４）、
上記［２］に記載の負荷制御装置。

［４］前記第１の半導体スイッチ、及び前記第２の半導体スイッチは、定常状態でほぼ同じインピーダンス特性を有する、
上記［１］乃至［３］のいずれかに記載の負荷制御装置。

［５］前記制御部（１２Ａ）は、前記故障検知部が特定の故障を検知した場合に、前記電流遮断部で電流を遮断した後で、所定の条件を満たす場合には前記電流遮断部の遮断を一時的に解除する一時解除モード（Ｓ２１～Ｓ２４）を有する、
上記［１］乃至［４］のいずれかに記載の負荷制御装置。

１０，１０Ａ負荷制御装置
１１通電回路部
１２，１２Ａ制御部
１３，１４半導体スイッチデバイス
１５下流電圧検知部
１６電流遮断部
２１電源部
２２負荷
２３上位ＥＣＵ
３１，３１Ａ，３２電源ライン
３３グランド
ｉ１，ｉ２，ｉ３電流
ＳＧ０制御指示信号
ＳＧ１オンオフ制御信号
ＳＧ２検知信号
ＳＧ３遮断制御信号
Ｖ１下流電圧

Claims

所定の電源と所定の負荷との間に接続され前記負荷の通電のオンオフを切り替え可能な通電回路部と、
前記通電回路部の下流側に接続された故障検知部と、
前記通電回路部の上流側に接続され、前記故障検知部が故障を検知したときに前記通電回路部への電源電流供給を遮断する電流遮断部と、
前記通電回路部にオンオフ制御信号を与える制御部と、
を備えると共に、
前記通電回路部は、それぞれが前記負荷の通電のオンオフを制御可能な電流容量を有する第１の半導体スイッチ、及び第２の半導体スイッチにより構成される並列スイッチ回路を有し、
前記制御部は、前記第１の半導体スイッチ、及び前記第２の半導体スイッチに対して共通のオンオフ制御信号を与え、
前記所定の電源は、車両に搭載されたバッテリーであり、前記所定の負荷は、前記車両に搭載された電装品であり、
前記制御部は、前記故障検知部が前記第１の半導体スイッチ及び前記第２の半導体スイッチの何れかの故障を検知した場合に、前記電流遮断部で電流を遮断した後で、前記車両に搭載された上位ＥＣＵから前記車両の緊急時に出力される緊急通電指示を受信した場合には、前記電流遮断部の遮断を一時的に解除する一時解除モードを有する、
負荷制御装置。
前記故障検知部は、前記通電回路部に入力される前記オンオフ制御信号の状態と、前記通電回路部の下流側の所定部位で検出される下流電圧とに基づいて故障を検知する、
請求項１に記載の負荷制御装置。
前記故障検知部は、前記通電回路部に入力される前記オンオフ制御信号がオフの状態で、前記下流電圧が定常状態における所定の高電位、又は前記高電位に近い中間電位であれば故障であることを検知する、
請求項２に記載の負荷制御装置。
前記第１の半導体スイッチ、及び前記第２の半導体スイッチは、定常状態でほぼ同じインピーダンス特性を有する、
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の負荷制御装置。