WO2018116906A1 - 給電制御装置 - Google Patents

Abstract

給電制御装置が有するマイコン（２３）では、半導体スイッチを介して流れるスイッチ電流値が電流閾値未満であると制御部（３０）が判定した場合、出力回路（４２）は、ＰＷＭ信号を出力する。スイッチ電流値が電流閾値以上であると制御部（３０）が判定した場合、出力回路（４２）は、出力部（４０）が出力したスイッチ信号を出力する。スイッチ信号は、半導体スイッチのオン又はオフを指示する。駆動回路は、出力回路４２が出力したタイマ信号又はスイッチ信号に基づいて、半導体スイッチをオン又はオフに切替える。

Description

給電制御装置

　本発明は給電制御装置に関する。
　本出願は、２０１６年１２月２０日出願の日本出願第２０１６－２４７１６１号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。

　特許文献１には、電源及び負荷間に接続されている半導体スイッチをオン又はオフに切替えることによって、電源から負荷への給電を制御する給電制御装置が開示されている。この給電制御装置では、半導体スイッチがオンである場合、半導体スイッチを介して、電流が電源から負荷へ流れ、負荷に給電される。また、半導体スイッチがオフである場合、負荷への給電が停止する。

　特許文献１に記載の給電制御装置では、半導体スイッチがオンである場合において、半導体スイッチを介して流れる電流値（以下、スイッチ電流値という）が電流閾値以上であるか否かを判定する。スイッチ電流値が電流閾値以上であると判定した場合、半導体スイッチをオフに切替える。半導体スイッチをオフに切替えてから所定時間が経過した場合、半導体スイッチをオンに切替え、再び、スイッチ電流値が電流閾値以上であるか否かを判定する。

　スイッチ電流値が電流閾値以上であると判定され続けた場合、半導体スイッチはオフに保持される。これにより、電流値が電流閾値以上である電流が半導体スイッチを長時間流れ続けることはない。

特開２０１１－７２１３６号公報

　本発明の一態様に係る給電制御装置は、半導体スイッチと、前記半導体スイッチのオフ又はオンを指示するスイッチ信号を出力するスイッチ信号出力部と、前記半導体スイッチを介して流れるスイッチ電流値が電流閾値以上であるか否かを判定する判定部と、該判定部によって前記スイッチ電流値が前記電流閾値未満であると判定された場合に、ＰＷＭ信号を出力し、前記判定部によって前記スイッチ電流値が前記電流閾値以上であると判定された場合に、前記スイッチ信号出力部が出力したスイッチ信号を出力する信号出力器と、該信号出力器が出力したＰＷＭ信号又はスイッチ信号に基づいて、前記半導体スイッチをオン又はオフに切替える切替え部とを備える。

実施形態１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。 制御回路の動作及びタイマ信号の説明図である。 出力回路の動作の説明図である。 デューティ変更処理の手順を示すフローチャートである。 スイッチ保護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説明図である。 給電制御装置の動作の他の説明図である。 実施形態２におけるマイコンの要部構成を示すブロック図である。 出力回路の動作の説明図である。 スイッチ保護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説明図である。 給電制御装置の動作の他の説明図である。

［本開示が解決しようとする課題］
　特許文献１に記載されているような従来の給電制御装置として、ハイレベル電圧値及びローレベル電圧値によって構成されるＰＷＭ(Pulse Width Modulation)信号を出力する出力部を備える給電制御装置が考えられる。この給電制御装置では、出力部が出力したＰＷＭ信号に基づいて、半導体スイッチのオン及びオフへの切替えを交互に繰り返すことによって、負荷に給電する。

　例えば、ＰＷＭ信号が示す電圧値がローレベル電圧値からハイレベル電圧値に切替わった場合、半導体スイッチをオフからオンに切替え、ＰＷＭ信号が示す電圧値がハイレベル電圧値からローレベル電圧値に切替わった場合、半導体スイッチをオンからオフに切替える。

　ＣＰＵ(Central Processing Unit)を有する制御部が出力部にＰＷＭ信号のデューティの変更を指示し、出力部は、制御部の指示に従って、ＰＷＭ信号のデューティを変更する。ＰＷＭ信号のデューティを変更することによって、１周期において、半導体スイッチがオンである時間が変更されるので、負荷に供給される電力が変更される。デューティは、１周期において、ＰＷＭ信号がハイレベル電圧値を示している時間を、１周期で除算することによって算出される値である。デューティがゼロである場合、半導体スイッチはオフに保持され、デューティが１である場合、半導体スイッチはオンに保持される。

　ＰＷＭ信号に基づいて、半導体スイッチのオン及びオフへの切替えを交互に繰り返す給電制御装置では、スイッチ電流値が電流閾値以上であると判定した場合、例えば、制御部は出力部にＰＷＭ信号のデューティをゼロに変更させることによって、半導体スイッチをオフに保持する。制御部は、出力部にデューティのゼロへの変更を指示してから所定時間が経過した場合、出力部にデューティを、ゼロを超える値に変更させ、負荷への給電を再開する。

　このように構成された給電制御装置では、デューティがゼロに変更されるタイミングは、制御部がデューティの変更を指示した後において最初に到来するＰＷＭ信号の周期の開始時点以降のタイミングである。このため、半導体スイッチのオフの保持が開始されるタイミングが、制御部がデューティの変更を指示したタイミングと異なる可能性が高い。

　更に、デューティがゼロを超える値に変更されるタイミングは、前述した所定時間が経過した後において最初に到来するＰＷＭ信号の周期の開始時点以降のタイミングである。このため、半導体スイッチのオフの保持が解除されるタイミングが、デューティの変更が指示されてから所定時間が経過したタイミングと異なる可能性が高い。
　以上のことから、半導体スイッチがオフに保持されている時間と所定時間とにずれが発生する可能性が高い。

　半導体スイッチのオフの保持が繰り返された場合において、例えば、半導体スイッチがオフに保持される各時間が所定時間よりも短いとき、半導体スイッチの温度が上昇し、半導体スイッチが故障する虞がある。

　また、半導体スイッチがオフに保持されている時間が所定時間よりも長い場合、負荷への電力供給が停止されている時間が長いので、負荷が冷却されている時間が長い。
　車両に搭載される負荷には、温度が低い程、抵抗値が低い負荷がある。このような負荷への給電を制御している場合においては、負荷への給電を開始した直後に、電流値が大きい突入電流が負荷に流れる。電流が負荷に流れることによって負荷の温度が上昇する。負荷の温度が上昇するにつれて、負荷に流れる電流値、即ち、スイッチ電流値は低下する。その後、負荷の温度が一定温度未満とならない限り、突入電流が流れることはない。負荷への給電を開始した後において、スイッチ電流値に係る最初の判定は、負荷の温度が高い状態で行われる。

　しかし、スイッチ電流値が電流閾値以上であると判定した場合において、半導体スイッチをオフにしている時間が長いとき、負荷の温度が一定温度未満となる可能性がある。この場合においては、半導体スイッチをオンに切替えたとき、正常な電流が流れているにも関わらず、半導体スイッチを誤ってオフに切替える虞がある。

　そこで、半導体スイッチを介して流れる電流値が電流閾値以上であると判定した場合に、ＰＷＭ信号の周期の開始時点の位置に無関係に半導体スイッチをオン又はオフに切替えることができる給電制御装置を提供することを目的とする。

［本開示の効果］
　本開示によれば、半導体スイッチを介して流れる電流値が電流閾値以上であると判定した場合に、ＰＷＭ信号の周期の開始時点の位置に無関係に半導体スイッチをオン又はオフに切替えることができる。

［本発明の実施形態の説明］
　最初に本発明の実施態様を列挙して説明する。以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。

（１）本発明の一態様に係る給電制御装置は、半導体スイッチと、前記半導体スイッチのオフ又はオンを指示するスイッチ信号を出力するスイッチ信号出力部と、前記半導体スイッチを介して流れるスイッチ電流値が電流閾値以上であるか否かを判定する判定部と、該判定部によって前記スイッチ電流値が前記電流閾値未満であると判定された場合に、ＰＷＭ信号を出力し、前記判定部によって前記スイッチ電流値が前記電流閾値以上であると判定された場合に、前記スイッチ信号出力部が出力したスイッチ信号を出力する信号出力器と、該信号出力器が出力したＰＷＭ信号又はスイッチ信号に基づいて、前記半導体スイッチをオン又はオフに切替える切替え部とを備える。

　上記の一態様にあっては、スイッチ電流値が電流閾値未満であると判定した場合、信号出力器はＰＷＭ信号を出力し、半導体スイッチは、このＰＷＭ信号に基づいてオン又はオフに切替わる。スイッチ電流値が電流閾値以上であると判定した場合、信号出力器はスイッチ信号を出力し、半導体スイッチは、このスイッチ信号に基づいてオン又はオフに切替わる。
　このため、スイッチ電流値が電流閾値以上であると判定した場合、スイッチ信号の指示を切替えることによって、ＰＷＭ信号の周期の開始時点の位置に無関係に半導体スイッチをオン又はオフに切替えることが可能である。

（２）本発明の一態様に係る給電制御装置は、前記信号出力器は、前記判定部によって、前記スイッチ電流値が前記電流閾値以上であると判定された場合、前記半導体スイッチのオフを指示するスイッチ信号を出力し、前記判定部によって、前記スイッチ電流値が前記電流閾値以上であると判定されてから所定時間が経過した場合に前記半導体スイッチのオンを指示するスイッチ信号を出力し、前記判定部は、前記信号出力器が前記半導体スイッチのオンを指示するスイッチ信号を出力した後、前記スイッチ電流値が前記電流閾値以上であるか否かを再び判定する。

　上記の一態様にあっては、スイッチ電流値が電流閾値以上であると判定してから所定時間が経過するまで、半導体スイッチをオフに保持する。その後、半導体スイッチをオンに切替え、再び、スイッチ電流値に係る判定を行う。
　ここで、スイッチ電流値が電流閾値未満であると判定した場合、スイッチ電流値が適切な値であるとして、信号出力器が出力する信号がスイッチ信号からＰＷＭ信号に切替わる。スイッチ電流値が電流閾値以上であると判定した場合、スイッチ電流値が依然として不適切であるとして、再び、半導体スイッチのオフを所定時間保持する。

（３）本発明の一態様に係る給電制御装置は、前記切替え部は、前記判定部によって、前記スイッチ電流値が前記電流閾値以上であると所定回数以上連続して判定された場合に前記半導体スイッチをオフに固定する。

　上記の一態様にあっては、スイッチ電流値が電流閾値以上であると所定回数以上連続して判定した場合、スイッチ電流値が適切な値に戻ることはないとして、半導体スイッチをオフに固定する。

（４）本発明の一態様に係る給電制御装置は、前記切替え部は、前記スイッチ電流値が所定電流値以上となった場合、前記信号出力器が出力している信号に無関係に前記半導体スイッチをオフに切替え、前記電流閾値は前記所定電流値未満である。

　上記の一態様にあっては、スイッチ電流値が、電流閾値よりも超えている所定電流値、例えば、半導体スイッチが即時に故障する可能性がある電流値以上である場合、信号出力器が出力している信号に無関係に半導体スイッチをオフに切替え、半導体スイッチを保護する。

［本発明の実施形態の詳細］
　本発明の実施形態に係る給電制御装置の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

（実施形態１）
　図１は、実施形態１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、車両に好適に搭載されており、給電制御装置１０、バッテリ１１及び負荷１２を備える。給電制御装置１０は、バッテリ１１の正極と、負荷１２の一端とに各別に接続されている。バッテリ１１の負極と、負荷１２の他端とは接地されている。

　給電制御装置１０は、バッテリ１１及び負荷１２の接続と、この接続の遮断とを行う。バッテリ１１及び負荷１２が接続された場合、バッテリ１１から負荷１２に給電される。バッテリ１１及び負荷１２の接続が遮断された場合、バッテリ１１から負荷１２への給電が停止する。

　給電制御装置１０には、負荷１２の作動を指示する作動信号と、負荷１２の動作の停止を指示する停止信号とが入力される。給電制御装置１０は、作動信号が入力された場合、バッテリ１１及び負荷１２の接続と、この接続の遮断とを交互に繰り返す。これにより、負荷１２に給電され、負荷１２は作動する。給電制御装置１０は、停止信号が入力された場合、バッテリ１１及び負荷１２の接続を遮断し続ける。これにより、負荷１２への給電が停止し、負荷１２は動作を停止する。

　給電制御装置１０は、半導体スイッチ２０、電流出力回路２１、駆動回路２２、マイクロコンピュータ（以下、マイコンという）２３及び抵抗Ｒ１を有する。半導体スイッチ２０はＮチャネル型のＦＥＴ(Field Effect Transistor)である。

　半導体スイッチ２０のドレインはバッテリ１１の正極に接続されており、半導体スイッチ２０のソースは電流出力回路２１に接続されている。電流出力回路２１は、更に、負荷１２及び抵抗Ｒ１夫々の一端に接続されている。抵抗Ｒ１の他端は接地されている。抵抗Ｒ１の一端は、更に、駆動回路２２及びマイコン２３に接続されている。駆動回路２２は、更に、半導体スイッチ２０のゲートと、マイコン２３とに接続されている。マイコン２３は、更に、半導体スイッチ２０のドレインに接続されている。

　半導体スイッチ２０において、ソースの電位を基準としたゲートの電圧値が一定電圧値以上である場合、ドレイン及びソースを介して電流が流れることが可能である。このとき、半導体スイッチ２０はオンである。
　また、半導体スイッチ２０において、ソースの電位を基準としたゲートの電圧値が一定電圧値未満である場合、電流がドレイン及びソースを介して流れることない。このとき、半導体スイッチ２０はオフである。

　半導体スイッチ２０がオンに切替わった場合、バッテリ１１及び負荷１２が接続され、電流がバッテリ１１の正極から、半導体スイッチ２０及び電流出力回路２１を介して電流が流れ、バッテリ１１から負荷１２へ給電される。半導体スイッチ２０がオフに切替わった場合、バッテリ１１及び負荷１２の接続が遮断され、電流が負荷１２に流れることはなく、負荷１２への給電が停止する。

　電流出力回路２１は、電流値が、半導体スイッチ２０を介して流れる電流値（以下、スイッチ電流値という）の所定数分の１である電流を抵抗Ｒ１に出力する。電流出力回路２１は、例えば、カレントミラー回路によって構成される。スイッチ電流値、所定数、及び、抵抗Ｒ１の抵抗値夫々をＩｓ、Ｎ及びｒ１と記載した場合、抵抗Ｒ１の両端間の電圧値（以下、両端電圧値）Ｖｄは下記式で表される。「・」は積を表す。
　Ｖｄ＝（ｒ１・Ｉｓ）／Ｎ
　抵抗値ｒ１及び所定数Ｎは定数であるため、両端電圧値Ｖｄは、スイッチ電流値Ｉｓに比例する。

　駆動回路２２には、抵抗Ｒ１の両端電圧値が入力される。マイコン２３は、駆動回路２２に、ハイレベル電圧値及びローレベル電圧値によって構成される制御信号を出力している。
　駆動回路２２は、両端電圧値が基準電圧値Ｖｒ未満である場合において、制御信号が示す電圧値がローレベル電圧値からハイレベル電圧値が切替わったとき、接地電位を基準とした半導体スイッチ２０のゲートの電圧値を上昇させる。これにより、半導体スイッチ２０では、ソースの電位を基準としたゲートの電圧が上昇し、半導体スイッチ２０がオフからオンに切替わる。基準電圧値Ｖｒは、一定であり、予め設定されている。

　駆動回路２２は、両端電圧値が基準電圧値Ｖｒ未満である場合において、制御信号が示す電圧値がハイレベル電圧値からローレベル電圧値に切替わったとき、接地電位を基準とした半導体スイッチ２０のゲートの電圧値を低下させる。これにより、半導体スイッチ２０では、ソースの電位を基準としたゲートの電圧が低下し、半導体スイッチ２０がオンからオフに切替わる。

　駆動回路２２は、両端電圧値が基準電圧値Ｖｒ以上となった場合、制御信号が示す電圧値に無関係に、接地電位を基準とした半導体スイッチ２０のゲートの電圧値を低下させ、半導体スイッチ２０をオフに切替える。その後、駆動回路２２は、両端電圧値に無関係に半導体スイッチ２０をオフに固定する。

　両端電圧値が基準電圧値である場合におけるスイッチ電流値を基準電流値と記載する。基準電流値は（Ｎ・Ｖｒ）／ｒ１で表される。両端電圧値が基準電圧値以上であることは、スイッチ電流値が基準電流値以上であることに相当し、両端電圧値が基準電圧未満であることは、スイッチ電流値が基準電流値未満であることに相当する。所定数Ｎ、基準電圧値Ｖｒ及び抵抗値ｒ１夫々は一定であるため、基準電流値も一定である。

　マイコン２３には、作動信号又は停止信号が入力される。更に、マイコン２３には、バッテリ１１の両端間の電圧値（以下、バッテリ電圧値という）が入力される。マイコン２３は、入力された信号と、バッテリ電圧値とに基づいて、制御信号に係る調整を行う。

　図２はマイコン２３の要部構成を示すブロック図である。マイコン２３は、制御部３０、記憶部３１、タイマ３２、入力部３３，３４，３５、Ａ(Analog)／Ｄ(Digital)変換部３６，３７、出力部３８，３９，４０、制御回路４１、出力回路４２及びＡＮＤ回路４３を有する。ＡＮＤ回路４３は、２つの入力端と、１つの出力端とを有する。

　制御部３０、記憶部３１、タイマ３２、入力部３３、Ａ／Ｄ変換部３６，３７、出力部３８，３９，４０及び制御回路４１は、バス４８に各別に接続されている。Ａ／Ｄ変換部３６は、バス４８の他に入力部３４に接続されている。入力部３４は、更に半導体スイッチ２０のドレインに接続されている。Ａ／Ｄ変換部３７は、バス４８の他に入力部３５に接続されている。入力部３５は、更に、抵抗Ｒ１の一端に接続されている。

　出力部３９，４０及び制御回路４１は、バス４８の他に、出力回路４２に各別に接続されている。出力部３８は、バス４８の他に、ＡＮＤ回路４３の一方の入力端に接続されている。出力回路４２は更にＡＮＤ回路４３の他方の入力端に接続されている。

　タイマ３２は、制御部３０の指示に従って、計時の開始及び終了を行う。タイマ３２が計時している計時時間は制御部３０によって読み出される。
　入力部３３には、作動信号及び停止信号が入力される。入力部３３は、作動信号又は停止信号が入力された場合、入力された信号を制御部３０に通知する。

　入力部３４には、アナログのバッテリ電圧値が入力される。入力部３４は、アナログのバッテリ電圧値が入力された場合、入力されたアナログのバッテリ電圧値をＡ／Ｄ変換部３６に出力する。Ａ／Ｄ変換部３６は、入力部３４から入力されたアナログのバッテリ電圧値をデジタルのバッテリ電圧値に変換する。制御部３０は、デジタルのバッテリ電圧値をＡ／Ｄ変換部３６から取得する。制御部３０がＡ／Ｄ変換部３６から取得するバッテリ電圧値は、取得時点におけるバッテリ電圧値と略一致する。

　同様に、入力部３５には、抵抗Ｒ１のアナログの両端電圧値が入力される。入力部３５は、アナログの両端電圧値が入力された場合、入力されたアナログの両端電圧値をＡ／Ｄ変換部３７に出力する。Ａ／Ｄ変換部３７は、入力部３５から入力されたアナログの両端電圧値をデジタルの両端電圧値に変換する。制御部３０は、デジタルの両端電圧値をＡ／Ｄ変換部３７から取得する。制御部３０がＡ／Ｄ変換部３７から取得する両端電圧値は、取得時点における両端電圧値と略一致する。

　出力部３８はハイレベル電圧値又はローレベル電圧値をＡＮＤ回路４３の一方の入力端に出力している。出力部３８は、出力している電圧値を、制御部３０の指示に従って、ハイレベル電圧値又はローレベル電圧値に切替える。出力回路４２は、ハイレベル電圧値及びローレベル電圧値によって構成される信号をＡＮＤ回路４３の他方の入力端に出力している。

　ＡＮＤ回路４３は、出力部３８がハイレベル電圧値を出力している場合、出力回路４２が出力している信号を制御信号として駆動回路２２に出力する。この場合において、スイッチ電流値が基準電流値未満であるとき、駆動回路２２は、出力回路４２が出力している信号が示す電圧値に基づいて半導体スイッチ２０をオン又はオフに切替える。

　ＡＮＤ回路４３は、出力部３８がローレベル電圧値を出力している場合、出力回路４２が出力している信号に無関係に、ローレベル電圧値を示す制御信号を駆動回路２２に出力する。この場合、駆動回路２２は半導体スイッチ２０をオフに保持する。

　制御回路４１は、マスタ信号及びスレイブ信号夫々を出力回路４２に出力する。マスタ信号及びスレイブ信号夫々は、ハイレベル電圧及びローレベル電圧によって構成される。制御回路４１には、マスタカウンタ値及びスレイブカウンタ値が記憶されている。マスタカウンタ値及びスレイブカウンタ値夫々は、一定時間が経過する都度、１だけデクリメントされる。マスタカウンタ値及びスレイブカウンタ値に係る一定時間は同一である。マスタ信号はマスタカウンタ値に基づき、スレイブ信号はスレイブカウンタ値に基づく。出力回路４２は、制御回路４１が出力したマスタ信号及びスレイブ信号に基づいてタイマ信号を生成する。

　図３は制御回路４１の動作及びタイマ信号の説明図である。図３には、マスタカウンタ値及びスレイブカウンタ値夫々の推移と、マスタ信号、スレイブ信号及びタイマ信号夫々が示す電圧値の推移とが示されている。図３では、ハイレベル電圧値を「Ｈ」で示し、ローレベル電圧値を「Ｌ」で示している。横軸には、時間が示されている。

　マスタカウンタ値は、一定時間が経過する都度、１ずつ低下する。マスタカウンタ値がゼロとなった場合、マスタカウンタ値は、一定時間が経過した後、第１整数値に変更される。第１整数値はゼロを超える整数値である。その後、マスタカウンタ値は、再び、一定時間が経過する都度、１ずつ低下する。図３の例では、第１整数値は５である。

　スレイブカウンタ値も、マスタカウンタ値と同様に、一定時間が経過する都度、１ずつ低下する。スレイブカウンタ値がゼロとなった場合、マスタカウンタ値がゼロから第１整数値に変更されるまで、スレイブカウンタ値はゼロに維持される。マスタカウンタ値がゼロから第１整数値に変更された場合、スレイブカウンタ値はゼロから第２整数値に変更され、再び、一定時間が経過する都度、１ずつ低下する。第２整数値は、ゼロ以上であり、かつ、第１整数値以下である整数値である。

　マスタ信号が示す電圧値は、マスタカウンタ値がゼロから第１整数値に変更される都度、ローレベル電圧値からハイレベル電圧値に切替わる。マスタ信号が示す電圧値は、ハイレベル電圧値に切替わった直後にローレベル電圧値に戻る。マスタカウンタ値は、第１整数値と前述した一定時間との積で表される時間が経過する都度、ゼロから第１整数値に変更され、第１整数値は固定されている。このため、マスタ信号が示す電圧値は、周期的にローレベル電圧値からハイレベル電圧値に切替わる。

　スレイブ信号が示す電圧値は、スレイブカウンタ値がゼロとなる都度、ローレベル電圧値からハイレベル電圧値に切替わる。スレイブ信号が示す電圧値は、ハイレベル電圧値に切替わった直後にローレベル電圧値に戻る。スレイブカウンタ値は、第２整数値と前述した一定時間との積で表される時間が経過する都度、ゼロから第２整数値に変更される。第２整数値は、ゼロ以上であり、かつ、第１整数値以下である範囲内で変更される。このため、第２整数値が変更された場合、スレイブ信号では、ローレベル電圧値からハイレベル電圧値に切替わる時間間隔が変更される。

　タイマ信号が示す電圧値は、マスタ信号が示す電圧値がローレベル電圧値からハイレベル電圧値に切替わった場合、ローレベル電圧値からハイレベル電圧値に切替わり、スレイブ信号が示す電圧値がローレベル電圧値からハイレベル電圧値に切替わった場合、ハイレベル電圧値からローレベル電圧値に切替わる。前述したように、マスタ信号が示す電圧値は、周期的にローレベル電圧値からハイレベル電圧値に切替わる。このため、タイマ信号が示す電圧値も、周期的にローレベル電圧値からハイレベル電圧値に切替わる。そして、タイマ信号がハイレベル電圧値を示している時間は、第２整数値と、前述した一定時間との積で表され、第２整数値が大きい程、長い。タイマ信号のデューティは、１周期において、タイマ信号がハイレベル電圧値を示す時間を１周期で除算することによって算出される値である。タイマ信号のデューティは、第２整数値が大きい程、大きい。タイマ信号はＰＷＭ信号である。

　制御部３０は、制御回路４１に指示して、第２整数値を変更させる。これにより、タイマ信号のデューティが変更される。タイマ信号のデューティは、（第２整数値）／（（第１整数値）＋１）によって算出される。図３の例では、第２整数値が２である場合、デューティは０．３３（＝２／（５＋１））であり、第２整数値が４である場合、デューティは０．６６（＝４／（５＋１））である。制御部３０が制御回路４１にタイマ信号のデューティの変更を指示した場合、タイマ信号では、デューティの変更が指示されてから最初に到来する周期の開始時点以降において、デューティが変更される。制御回路４１は、マスタカウンタ値がゼロから第１整数値に変更された場合、その旨を制御部３０に通知する。

　図２に示す出力部３９は、ハイレベル電圧値及びローレベル電圧値によって構成される許可信号を出力回路４２に出力している。制御部３０は、出力部３９に指示して、許可信号が示す電圧値をハイレベル電圧値又はローレベル電圧値に切替えさせる。
　出力部４０は、ハイレベル電圧値及びローレベル電圧値によって構成されるスイッチ信号を出力回路４２に出力している。制御部３０は、出力部４０に指示して、スイッチ信号が示す電圧値をハイレベル電圧値又はローレベル電圧値に変更させる。

　図４は、出力回路４２の動作の説明図である。図４には、タイマ信号、スイッチ信号及び許可信号夫々が示す電圧値の推移と、出力回路４２がＡＮＤ回路４３に出力する電圧値の推移とが示されている。図４でも、ハイレベル電圧値を「Ｈ」で示し、ローレベル電圧値を「Ｌ」で示している。横軸には、時間が示されている。

　出力回路４２は、許可信号がハイレベル電圧値を示す場合、制御回路４１から入力されたマスタ信号及びスレイブ信号に基づいて、タイマ信号を生成し、生成したタイマ信号をＡＮＤ回路４３に出力する。出力回路４２は、許可信号がローレベル電圧値を示す場合、出力部４０から入力されたスイッチ信号をＡＮＤ回路４３に出力する。
　なお、図４において、許可信号がローレベル電圧値を示す期間におけるタイマ信号の電圧値は、許可信号がハイレベル電圧値を示していると仮定した場合に生成されるタイマ信号の電圧値である。実際には、前述したように、許可信号がローレベル電圧値を示す場合、出力回路４２は、タイマ信号を生成することはない。

　許可信号は、出力回路４２がタイマ信号をＡＮＤ回路４３に出力することを許可するか否かを示す。許可信号がハイレベル電圧値を示すことは、タイマ信号の出力が許可されていることに相当し、許可信号がローレベル電圧値を示すことは、タイマ信号の出力が許可されていないことに相当する。

　出力部３８がハイレベル電圧値を出力している場合、ＡＮＤ回路４３は、出力回路４２から入力されたタイマ信号又はスイッチ信号を制御信号として駆動回路２２に出力する。
　抵抗Ｒ１の両端電圧値が基準電圧値未満である場合において、ＡＮＤ回路４３がタイマ信号を制御信号として出力しているとき、駆動回路２２はタイマ信号が示す電圧値に基づいて半導体スイッチ２０をオン又はオフに切替える。従って、駆動回路２２は、タイマ信号が示す電圧値がローレベル電圧値からハイレベル電圧値に切替わった場合、半導体スイッチ２０をオフからオンに切替え、タイマ信号が示す電圧値がハイレベル電圧値からローレベル電圧値に切替わった場合、半導体スイッチ２０をオンからオフに切替える。

　抵抗Ｒ１の両端電圧値が基準電圧値未満である場合において、ＡＮＤ回路４３がスイッチ信号を制御信号として出力しているとき、駆動回路２２はスイッチ信号が示す電圧値に基づいて半導体スイッチ２０をオン又はオフに切替える。従って、駆動回路２２は、スイッチ信号が示す電圧値がローレベル電圧値からハイレベル電圧値に切替わった場合、半導体スイッチ２０をオフからオンに切替え、スイッチ信号が示す電圧値がハイレベル電圧値からローレベル電圧値に切替わった場合、半導体スイッチ２０をオンからオフに切替える。

　従って、スイッチ信号は、半導体スイッチ２０のオン又はオフを指示する信号である。スイッチ信号がハイレベル電圧値を示すことは、半導体スイッチ２０のオンを指示することに相当し、スイッチ信号がローレベル電圧値を示すことは、半導体スイッチ２０のオフを指示することに相当する。出力部４０はスイッチ信号出力部として機能する。

　記憶部３１は例えば不揮発性メモリである。記憶部３１には、コンピュータープログラムＰ１が記憶されている。制御部３０は図示しないＣＰＵを有する。制御部３０のＣＰＵは、コンピュータープログラムＰ１を実行することによって、給電開始処理、給電終了処理、デューティ変更処理及びスイッチ保護処理を実行する。給電開始処理は、負荷１２への給電を開始する処理である。給電終了処理は、負荷１２への給電を終了する処理である。デューティ変更処理は、タイマ信号のデューティを変更する処理である。スイッチ保護処理は、半導体スイッチ２０を保護する処理である。

　制御部３０は、入力部３３に作動信号が入力された場合に給電開始処理を実行する。給電開始処理では、制御部３０は、出力部３８にハイレベル電圧値を出力させ、出力部３９に指示して許可信号が示す電圧値をハイレベル電圧値に切替える。これにより、出力回路４２がタイマ信号を出力し、ＡＮＤ回路４３はタイマ信号を制御信号として駆動回路２２に出力する。これにより、タイマ信号が示す電圧値に基づいて、半導体スイッチ２０のオン及びオフへの切替えが交互に繰り返される。結果、負荷１２への給電が開始され、負荷１２は作動する。

　制御部３０は、負荷１２への給電を開始する場合、制御回路４１に指示して、タイマ信号のデューティをゼロから徐々に上昇させる。これにより、半導体スイッチ２０がオンである時間が徐々に上昇する。このため、たとえ、負荷１２が、温度が低い程、抵抗値が小さい負荷であっても、スイッチ電流値が後述する電流閾値以上となることはない。制御部３０は、例えば、タイマ信号のデューティが所定値となった場合に給電開始処理を終了する。

　制御部３０は、入力部３３に停止信号が入力された場合、給電終了処理を実行する。給電終了処理では、制御部３０は、出力部３８にローレベル電圧値を出力させる。これにより、ＡＮＤ回路４３は、ローレベル電圧値を示す制御信号を出力し続け、駆動回路２２は半導体スイッチ２０をオフに保持する。結果、負荷１２への給電が停止し、負荷１２は動作を停止する。制御部３０は、出力部３８にローレベル電圧値を出力させた後、給電終了処理を終了する。

　図５はデューティ変更処理の手順を示すフローチャートである。制御部３０は、給電開始処理を実行してから、給電終了処理を実行するまでの間にデューティ変更処理を周期的に実行する。デューティ変更処理では、制御部３０は、まず、Ａ／Ｄ変換部３６からバッテリ電圧値を取得し（ステップＳ１）、取得したバッテリ電圧値に基づいてデューティを算出する（ステップＳ２）。次に、制御部３０は、制御回路４１に指示して、タイマ信号のデューティをステップＳ２で算出したデューティに変更する（ステップＳ３）。具体的には、制御部３０は、制御回路４１に指示して、第２整数値を、ステップＳ２で算出したデューティに対応する整数値に変更させる。

　例えば、負荷１２が白熱電球である場合、制御部３０は、ステップＳ２において、バッテリ電圧値Ｖｂと予め設定されている設定電圧値Ｖｓとで表される下記式を用いて、デューティＤを算出する。設定電圧値Ｖｓは、バッテリ電圧値Ｖｂ未満である一定の電圧値である。
　Ｄ＝（Ｖｓ／Ｖｂ）² 
　この式でデューティＤが算出される場合においては、バッテリ電圧値Ｖｂが変動したときであっても、白熱電球で消費される電力が一定電力に維持される。白熱電球が発する光の強度は、白熱電球で消費される電力に依存する。従って、白熱電球で消費される電力で一定電力に維持された場合、白熱電球が発する光の強度も一定強度に維持される。

　例えば、負荷１２が発光ダイオードである場合、制御部３０は、ステップＳ２において、バッテリ電圧値Ｖｂと、設定電圧値Ｖｓと、発光ダイオードの順方向電圧値Ｖｅとによって表される下記式を用いて、デューティＤを算出する。順方向電圧値Ｖｅは、発光ダイオードの順方向に電流が流れた場合に発光ダイオードで生じる電圧降下の幅である。
　Ｄ＝（Ｖｓ－Ｖｅ）／（Ｖｂ－Ｖｅ）
　この式でデューティＤが算出される場合においては、バッテリ電圧値Ｖｂが変動したときであっても、発光ダイオードを流れる電流値が一定電流値に維持される。発光ダイオードが発する光の強度は、発光ダイオードを流れる電流値に依存する。従って、発光ダイオードを流れる電流値が一定電流値に維持された場合、発光ダイオードが発する光の強度も一定強度に維持される。
　制御部３０は、ステップＳ３を実行した後、デューティ変更処理を終了する。

　図６は、スイッチ保護処理の手順を示すフローチャートである。制御部３０は、制御回路４１が、給電開始処理が終了してから給電終了処理を開始するまでの間でマスタカウンタ値がゼロから第１整数値に変更された旨を通知した場合において、許可信号がハイレベル電圧値を示しているときにスイッチ保護処理を実行する。マスタカウンタ値は、周期的にゼロから第１整数値に変更されるので、許可信号がハイレベル電圧値である場合においては、スイッチ保護処理は周期的に実行される。スイッチ保護処理が開始された時点では、許可信号はハイレベル電圧値を示しているので、出力回路４２はタイマ信号をＡＮＤ回路４３に出力している。

　スイッチ保護処理において、制御部３０は、Ａ／Ｄ変換部３７から、抵抗Ｒ１の両端電圧値を取得し（ステップＳ１１）、出力部４０に指示して、スイッチ信号が示す電圧値をローレベル電圧値に切替える（ステップＳ１２）。次に、制御部３０は、ステップＳ１１で取得した両端電圧値が電圧閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。電圧閾値は、予め設定されている一定の電圧値であり、基準電圧値未満である。

　両端電圧値が電圧閾値である場合におけるスイッチ電流値を電流閾値と記載する。電流閾値は（Ｎ・Ｖｔｈ）／ｒ１で表される。ここで、Ｖｔｈは電圧閾値である。Ｎ及びｒ１夫々は、前述したように、所定数、及び、抵抗Ｒ１の抵抗値である。両端電圧値が電圧閾値未満であることは、スイッチ電流値が電流閾値未満であることに相当し、両端電圧値が電圧閾値以上であることはスイッチ電流値が電流閾値以上であることに相当する。ステップＳ１３を実行することは、スイッチ電流値が電流閾値以上であるか否かを判定することに相当する。制御部３０は判定部として機能する。
　また、電圧閾値は基準電圧値未満である。このため、電流閾値は基準電流値未満である。所定数Ｎ、電圧閾値Ｖｔｈ及び抵抗値ｒ１夫々は一定であるため、電流閾値も一定である。

　制御部３０は、両端電圧値が電圧閾値以上である、即ち、スイッチ電流値が電流閾値以上であると判定した場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、出力部３９に指示して、許可信号が示す電圧値をローレベル電圧値に切替えさせる（ステップＳ１４）。これにより、出力回路４２は、出力部４０が出力したスイッチ信号をＡＮＤ回路４３に出力し、ＡＮＤ回路４３は制御信号としてスイッチ信号を駆動回路２２に出力する。駆動回路２２は、出力回路４２が出力したスイッチ信号が示す電圧値に基づいて半導体スイッチ２０をオン又はオフに切替える。

　ステップＳ１４が実行された時点では、スイッチ信号はローレベル電圧値を示している。このため、出力回路４２は、制御部３０がステップＳ１３でスイッチ電流値が電流閾値以上であると判定した場合、ローレベル電圧値を示すスイッチ信号、即ち、半導体スイッチ２０のオフを指示するスイッチ信号をＡＮＤ回路４３に出力する。出力部３８は、ハイレベル電圧値を出力しているため、ＡＮＤ回路４３は半導体スイッチ２０のオフを指示するスイッチ信号を駆動回路２２に出力し、駆動回路２２は半導体スイッチ２０をオフに切替える。

　制御部３０は、ステップＳ１４を実行した後、電圧異常回数を１だけインクリメントする（ステップＳ１５）。電圧異常回数は、ステップＳ１３で両端電圧値が電圧閾値以上であると制御部３０が連続して判定した回数であり、記憶部３１に記憶されている。

　次に、制御部３０は、電圧異常回数が基準回数以上であるか否かを判定する（ステップＳ１６）。基準回数は、２以上の整数値であり、予め設定されている。制御部３０は、電圧異常回数が基準回数未満であると判定した場合（Ｓ１６：ＮＯ）、タイマ３２に計時を開始させ（ステップＳ１７）、タイマ３２が計時している計時時間が基準時間以上であるか否かを判定する（ステップＳ１８）。基準時間は、一定であり、予め設定されている。制御部３０は、計時時間が基準時間未満であると判定した場合（Ｓ１８：ＮＯ）、ステップＳ１８を再び実行し、計時時間が基準時間以上となるまで待機する。

　制御部３０は、計時時間が基準時間以上であると判定した場合（Ｓ１８：ＹＥＳ）、タイマ３２に計時を終了させ（ステップＳ１９）、出力部４０に指示して、スイッチ信号が示す電圧値をハイレベル電圧値に切替えさせる（ステップＳ２０）。これにより、駆動回路２２は半導体スイッチ２０をオンに切替える。
　以上のように、出力回路４２は、制御部３０が、ステップＳ１３でスイッチ電流値が電流閾値以上であると判定してから基準時間が経過した場合に、半導体スイッチ２０のオンを指示するスイッチ信号を出力する。

　制御部３０は、ステップＳ２０を実行した後、スイッチ信号がハイレベル電圧値を示す状態、即ち、駆動回路２２が半導体スイッチ２０をオンにしている状態でステップＳ１１を再び実行する。その後、制御部３０は、ステップＳ１２，Ｓ１３を順次実行する。従って、制御部３０は、出力回路４２が半導体スイッチ２０のオンを指示するスイッチ信号を出力した後、ステップＳ１３でスイッチ電流値が電流閾値以上であるか否かを再び判定する。

　制御部３０は、抵抗Ｒ１の両端電圧値が電圧閾値未満である、即ち、スイッチ電流値が電流閾値未満であると判定した場合（Ｓ１３：ＮＯ）、出力部３９に指示して、許可信号が示す電圧値をハイレベル電圧値に切替える（ステップＳ２１）。これにより、出力回路４２は、制御回路４１が出力したタイマ信号をＡＮＤ回路４３に出力し、ＡＮＤ回路４３は、制御信号としてタイマ信号を駆動回路２２に出力する。駆動回路２２は、出力回路４２が出力したタイマ信号が示す電圧値に基づいて半導体スイッチ２０をオン又はオフに切替える。出力回路４２は信号出力器として機能し、駆動回路２２は切替え部として機能する。

　制御部３０は、ステップＳ２１を実行した後、電圧異常回数をゼロに設定し（ステップＳ２２）、スイッチ保護処理を終了する。ステップＳ２２を実行してスイッチ保護処理を終了した場合において、マスタカウンタ値がゼロから第１整数値に変更された旨が通知されたとき、制御部３０は再びスイッチ保護処理を実行する。

　制御部３０は、電圧異常回数が基準回数以上であると判定した場合（Ｓ１６：ＹＥＳ）、スイッチ保護処理を終了する。この場合、許可信号及びスイッチ信号がローレベル電圧値を示している状態、即ち、駆動回路２２が半導体スイッチ２０をオフにしている状態でスイッチ保護処理を終了する。ステップＳ１６で電圧異常回数が基準回数以上であると判定してスイッチ保護処理を終了した場合においては、マスタカウンタ値がゼロから第１整数値に変更された旨が通知されても、制御部３０はスイッチ保護処理を実行することはない。このため、半導体スイッチ２０のオフが固定される。

　図７は給電制御装置１０の動作の説明図である。図７には、タイマ信号、スイッチ信号、許可信号及び制御信号夫々が示す電圧値の推移が示されている。図７でも、ハイレベル電圧値を「Ｈ」で示し、ローレベル電圧値を「Ｌ」で示している。横軸には、時間が示されている。
　なお、図７では、図４と同様に、許可信号がローレベル電圧値を示す期間におけるタイマ信号の電圧値は、許可信号がハイレベル電圧値を示していると仮定した場合に生成されるタイマ信号の電圧値である。

　以下では、スイッチ電流値は基準電流値未満であり、かつ、出力部３８はハイレベル電圧値を出力していると仮定する。前述したように、入力部３３に作動信号が入力されてから、入力部３３に停止信号が入力されるまで、出力部３８はハイレベル電圧値を出力している。

　許可信号がハイレベル電圧値を示している場合、出力回路４２は、マスタ信号及びスレイブ信号に基づいて生成したタイマ信号をＡＮＤ回路４３に出力し、ＡＮＤ回路４３はタイマ信号を制御信号として駆動回路２２に出力する。このため、駆動回路２２はタイマ信号が示す電圧値に基づいて、半導体スイッチ２０のオン及びオフへの切替えを交互に繰り返す。

　前述したように、マスタカウンタ値がゼロから第１整数値に変更された場合、タイマ信号が示す電圧値がローレベル電圧値からハイレベル電圧値に切替わる。このとき、制御回路４１は、マスタカウンタ値がゼロから第１整数値に変更された旨を制御部３０に通知し、スイッチ保護処理が開始される。スイッチ保護処理では、制御部３０は、Ａ／Ｄ変換部３７から抵抗Ｒ１の両端電圧値を取得し、両端電圧値が電圧閾値以上であるか否かを判定する。スイッチ保護処理が開始されてから両端電圧値が取得するまでの時間は、タイマ信号で調整することが可能な最小のオン時間よりも短い。許可信号がハイレベル電圧値を示している場合、スイッチ信号はローレベル電圧値を示している。

　制御部３０は、抵抗Ｒ１の両端電圧値が電圧閾値未満であると判定した場合、スイッチ信号及び許可信号夫々が示す電圧値をローレベル電圧値及びハイレベル電圧値に維持した状態でスイッチ保護処理を終了する。その後、タイマ信号が示す電圧値がローレベル電圧値からハイレベル電圧値に切替わった場合、制御部３０は、再び、スイッチ保護処理を開始し、両端電圧値を取得し、両端電圧値が電圧閾値以上であるか否かを判定する。

　制御部３０は、抵抗Ｒ１の両端電圧値が電圧閾値以上であると判定した場合、許可信号が示す電圧値をローレベル電圧値に切替える。これにより、出力回路４２はスイッチ信号をＡＮＤ回路４３に出力し、ＡＮＤ回路４３はスイッチ信号を制御信号として出力する。このとき、スイッチ信号はローレベル電圧値を示しているので、両端電圧値が電圧閾値以上であると制御部３０が判定した場合、即時に、制御信号が示す電圧値がローレベル電圧値に切替わり、駆動回路２２は半導体スイッチ２０をオフに切替える。

　制御部３０は、両端電圧値が電圧閾値以上であると判定してから、基準時間が経過した場合、出力部４０に指示して、スイッチ信号が示す電圧値をローレベル電圧値からハイレベル電圧値に切替えさせる。これにより、駆動回路２２は半導体スイッチ２０をオンに切替える。その後、制御部３０は、Ａ／Ｄ変換部３７から抵抗Ｒ１の両端電圧値を取得し、出力部４０に指示して、スイッチ信号が示す電圧値をハイレベル電圧値からローレベル電圧値に戻させる。制御部３０は、再び、抵抗Ｒ１の両端電圧値が電圧閾値以上であるか否かを判定する。

　制御部３０は、抵抗Ｒ１の両端電圧値が電圧閾値以上である、即ち、スイッチ電流値が電流閾値以上であると判定した場合、スイッチ電流値が依然として不適切であるとして、駆動回路２２は、半導体スイッチ２０のオフを基準時間保持する。制御部３０は、両端電圧値が電圧閾値以上であると判定してから基準時間が経過した場合、再び、出力部４０に、スイッチ信号が示す電圧値をハイレベル電圧値に切替えさせ、両端電圧値を取得し、出力部４０に、スイッチ信号が示す電圧値をローレベル電圧値に切替えさせ、両端電圧値が電圧閾値以上であるか否かを判定する。両端電圧値が電圧閾値以上であると制御部３０が連続して判定した回数、即ち、電圧異常回数が基準回数以上である場合、スイッチ電流値が適切な値に戻ることはないとして、スイッチ信号及び許可信号が示す電圧値をローレベル電圧値に保持している状態でスイッチ保護処理を終了する。その後、制御部３０は、スイッチ保護処理を再開せず、駆動回路２２は半導体スイッチ２０をオフに固定する。

　図８は給電制御装置１０の動作の他の説明図である。図８には、図７と同様に、タイマ信号、スイッチ信号、許可信号及び制御信号夫々が示す電圧値の推移が示されている。図８でも、ハイレベル電圧値を「Ｈ」で示し、ローレベル電圧値を「Ｌ」で示している。横軸には、時間が示されている。
　なお、図８でも、図４と同様に、許可信号がローレベル電圧値を示す期間におけるタイマ信号の電圧値は、許可信号がハイレベル電圧値を示していると仮定した場合に生成されるタイマ信号の電圧値である。
　以下では、図７の説明と同様に、スイッチ電流値は基準電流値未満であり、かつ、出力部３８はハイレベル電圧値を出力していると仮定する。

　図７の説明と同様に、抵抗Ｒ１の両端電圧値が電圧閾値以上であると制御部３０が判定してから基準時間が経過するまで、スイッチ信号はローレベル電圧値を示しており、半導体スイッチ２０はオフである。基準時間が経過した場合、スイッチ信号が示す電圧値をローレベル電圧値からハイレベル電圧値に切替えられ、制御部３０は抵抗Ｒ１の両端電圧値を取得し、再び、スイッチ信号が示す電圧値をハイレベル電圧値からローレベル電圧値に切替える。そして、制御部３０は、両端電圧値が電圧閾値以上であるか否かを再び判定する。

　ここで、制御部３０は、両端電圧値が電圧閾値未満である、即ち、スイッチ電流値が電流閾値未満であると判定した場合、スイッチ電流値が適切であるとして、出力部３９に指示して、許可信号が示す電圧値をローレベル電圧値からハイレベル電圧値に切替えさせる。これにより、出力回路４２がＡＮＤ回路４３に出力している信号がスイッチ信号からタイマ信号に切替わり、ＡＮＤ回路４３は、マスタ信号及びスレイブ信号に基づいて生成したタイマ信号を制御信号として駆動回路２２に出力する。駆動回路２２は、タイマ信号が示す電圧値に基づいて、半導体スイッチ２０のオン及びオフへの切替えを交互に繰り返す。

　その後、許可信号がハイレベル電圧値を示しているので、タイマ信号が示す電圧値がローレベル電圧値からハイレベル電圧値に切替わった場合、スイッチ保護処理が開始される。
　なお、制御部３０は、両端電圧値が電圧閾値未満であると判定した場合、電圧異常回数をゼロに戻す。

　以上のように構成された給電制御装置１０では、制御部３０によって、スイッチ電流値が電流閾値以上であると判定された場合、出力回路４２はスイッチ信号を出力し、駆動回路２２は、半導体スイッチ２０をスイッチ信号が示す電圧値に基づいてオン又はオフに切替える。このため、制御部３０は、スイッチ電流値が電流閾値以上であると判定した場合、出力部４０にスイッチ信号の指示を切替えさせることによって、タイマ信号の周期の開始時点の位置に無関係に半導体スイッチ２０をオン又はオフに切替えることができる。

　また、駆動回路２２は、抵抗Ｒ１の両端電圧値が基準電圧値以上である場合、即ち、スイッチ電流値が基準電流値以上である場合、制御信号、即ち、出力回路４２が出力している信号に無関係に半導体スイッチ２０をオフに切替える。基準電流値は、例えば、半導体スイッチ２０が即時に故障する可能性がある電流値である。スイッチ電流値が基準電流値以上となったときに即時に半導体スイッチ２０はオフに切替えるので、半導体スイッチ２０は保護される。

（実施形態２）
　図９は、実施形態２におけるマイコン２３の要部構成を示すブロック図である。
　以下では、実施形態２について、実施形態１と異なる点を説明する。後述する構成を除く他の構成については、実施形態１と共通しているため、実施形態１と共通する構成部には実施形態１と同一の参照符号を付してその説明を省略する。

　実施形態２におけるマイコン２３は、実施形態１におけるマイコン２３が有する構成部の中で、出力部４０を除く他の構成部を有する。
　実施形態２では、出力部３８がスイッチ信号を出力する。制御部３０は、出力部３８に指示して、スイッチ信号が示す電圧値をハイレベル電圧値又はローレベル電圧値に切替えさせる。実施形態２では、出力部３８がスイッチ信号出力部として機能する。

　図１０は出力回路４２の動作の説明図である。図１０には、図４と同様に、タイマ信号及び許可信号夫々が示す電圧値の推移と、出力回路４２がＡＮＤ回路４３に出力する電圧値の推移とが示されている。図１０でも、ハイレベル電圧値を「Ｈ」で示し、ローレベル電圧値を「Ｌ」で示している。横軸には、時間が示されている。
　なお、図１０でも、図４と同様に、許可信号がローレベル電圧値を示す期間におけるタイマ信号の電圧値は、許可信号がハイレベル電圧値を示していると仮定した場合に生成されるタイマ信号の電圧値である。

　出力回路４２は、許可信号がハイレベル電圧値を示す場合、実施形態１と同様に、マスタ信号及びスレイブ信号に基づいて生成したタイマ信号をＡＮＤ回路４３に出力する。出力回路４２は、許可信号がローレベル電圧値を示す場合、タイマ信号を生成せず、ハイレベル電圧値をＡＮＤ回路４３に出力する。

　ＡＮＤ回路４３の一方の入力端には、出力部３８からスイッチ信号が入力される。ＡＮＤ回路４３の他方の入力端には、出力回路４２からタイマ信号又はハイレベル電圧値が入力される。

　スイッチ信号がハイレベル電圧値を示す場合、ＡＮＤ回路４３は、出力回路４２が出力したタイマ信号又はハイレベル電圧値を駆動回路２２に出力する。ここで、出力回路４２がタイマ信号を出力している場合、駆動回路２２は、ＡＮＤ回路４３が出力したタイマ信号が示す電圧値に基づいて半導体スイッチ２０をオン又はオフに切替える。スイッチ信号がローレベル電圧値を示す場合、ＡＮＤ回路４３は、出力回路４２が出力している電圧値に無関係に、ローレベル電圧値を駆動回路２２に出力し、駆動回路２２は半導体スイッチ２０をオフにしている。
　出力回路４２がハイレベル電圧値を出力している場合、ＡＮＤ回路４３は、スイッチ信号を駆動回路２２に出力し、駆動回路２２は、ＡＮＤ回路４３が出力したスイッチ信号が示す電圧値に基づいて半導体スイッチ２０をオン又はオフに切替える。

　給電開始処理では、制御部３０は、出力部３８に指示してスイッチ信号が示す電圧値をハイレベル電圧値に切替えさせ、出力部３９に指示して許可信号が示す電圧値をハイレベル電圧値に切替える。これにより、駆動回路２２は、タイマ信号が示す電圧値に基づいて、半導体スイッチ２０のオン及びオフへの切替えを交互に繰り返す。結果、負荷１２への給電が開始され、負荷１２は作動する。
　制御部３０は、負荷１２への給電を開始する場合、実施形態１と同様に、制御回路４１に指示して、タイマ信号のデューティをゼロから徐々に上昇させる。制御部３０は、例えば、タイマ信号のデューティが所定値となった場合に給電開始処理を終了する。

　給電終了処理では、制御部３０は、出力部３８に指示してスイッチ信号が示す電圧値をローレベル電圧値に切替える。これにより、ＡＮＤ回路４３は、ローレベル電圧値を出力し続け、駆動回路２２は半導体スイッチ２０をオフに保持する。制御部３０は、出力部３８に指示してスイッチ信号が示す電圧値をローレベル電圧値に切替えた後、給電終了処理を終了する。

　図１１はスイッチ保護処理の手順を示すフローチャートである。制御部３０は、実施形態１と同様のタイミングでスイッチ保護処理を実行する。スイッチ保護処理が開始された時点では、許可信号及びスイッチ信号はハイレベル電圧値を示し、ＡＮＤ回路４３は、マスタ信号及びスレイブ信号に基づいて生成されたタイマ信号を駆動回路２２に出力している。駆動回路２２は、タイマ信号が示す電圧値に基づいて半導体スイッチ２０のオン及びオフへの切替えを交互に繰り返している。

　実施形態２におけるスイッチ保護処理のステップＳ３１，Ｓ３２，Ｓ３４～Ｓ４１夫々は、実施形態１におけるスイッチ保護処理のステップＳ１１，Ｓ１３，Ｓ１５～Ｓ２２と同様である。このため、ステップＳ３１，Ｓ３２，Ｓ３４～Ｓ４１の詳細な説明を省略する。

　スイッチ保護処理では、制御部３０は、ステップＳ３１を実行した後、ステップＳ３２を実行する。制御部３０は、抵抗Ｒ１の両端電圧値が電圧閾値以上である、即ち、スイッチ電流値が電流閾値以上であると判定した場合（Ｓ３２：ＹＥＳ）、出力部３９，３８夫々に指示して、許可信号及びスイッチ信号が示す電圧値をローレベル電圧値に切替えさせる（ステップＳ３３）。許可信号がローレベル電圧値を示すため、出力回路４２はハイレベル電圧値をＡＮＤ回路４３に出力する。結果、ＡＮＤ回路４３は、スイッチ信号を制御信号として駆動回路２２に出力する。ここで、スイッチ信号がローレベル電圧値であるため、駆動回路２２は半導体スイッチ２０をオフに切替える。

　制御部３０は、ステップＳ３３を実行した後、ステップＳ３４を実行する。ステップＳ３９では、制御部３０は、出力部３８に指示して、スイッチ信号が示す電圧値をハイレベル電圧値に切替えさせる。ステップＳ３９を実行した時点では出力回路４２はハイレベル電圧値をＡＮＤ回路４３に出力している。このため、ステップＳ３９が実行された場合、駆動回路２２は半導体スイッチ２０をオンに切替える。その後、制御部３０は、ステップＳ３１，Ｓ３２を順次実行する。

　制御部３０は、ステップＳ３２を実行した時点では、スイッチ信号はハイレベル電圧値を示している。このため、ステップＳ４０では、スイッチ信号がハイレベル電圧値を示している状態で、許可信号が示す電圧値をハイレベル電圧値に切替える。これにより、出力回路４２は、マスタ信号及びスレイブ信号に基づいて生成したタイマ信号をＡＮＤ回路４３に出力し、ＡＮＤ回路４３は、タイマ信号を制御信号として駆動回路２２に出力する。

　図１２は給電制御装置１０の動作の説明図である。図１２には、図７と同様に、タイマ信号、スイッチ信号、許可信号及び制御信号夫々が示す電圧値の推移が示されている。図１２でも、ハイレベル電圧値を「Ｈ」で示し、ローレベル電圧値を「Ｌ」で示している。横軸には、時間が示されている。
　なお、図１２でも、図４と同様に、許可信号がローレベル電圧値を示す期間におけるタイマ信号の電圧値は、許可信号がハイレベル電圧値を示していると仮定した場合に生成されるタイマ信号の電圧値である。
　以下では、スイッチ電流値は基準電流値未満であると仮定する。前述したように、入力部３３に作動信号が入力された場合、許可信号及びスイッチ信号が示す電圧値はハイレベル電圧値に切替えられる。

　許可信号及びスイッチ信号がハイレベル電圧値を示している場合、出力回路４２は、マスタ信号及びスレイブ信号に基づいて生成したタイマ信号をＡＮＤ回路４３に出力し、ＡＮＤ回路４３はタイマ信号を制御信号として駆動回路２２に出力する。このため、駆動回路２２はタイマ信号が示す電圧値に基づいて、半導体スイッチ２０のオン及びオフへの切替えを交互に繰り返す。

　許可信号がハイレベル電圧値を示している状態でタイマ信号が示す電圧値がローレベル電圧値からハイレベル電圧値に切替わった場合、実施形態１と同様に、制御部３０はスイッチ保護処理を開始する。スイッチ保護処理では、制御部３０は、Ａ／Ｄ変換部３７から抵抗Ｒ１の両端電圧値を取得し、両端電圧値が電圧閾値以上であるか否かを判定する。スイッチ保護処理が開始されてから両端電圧値を取得するまでの時間は、タイマ信号で調整することが可能な最小のオン時間よりも短い。

　制御部３０は、抵抗Ｒ１の両端電圧値が電圧閾値未満であると判定した場合、スイッチ信号及び許可信号夫々が示す電圧値をハイレベル電圧値に維持した状態でスイッチ保護処理を終了する。その後、タイマ信号が示す電圧値がローレベル電圧値からハイレベル電圧値に切替わった場合、制御部３０は、再び、スイッチ保護処理を開始し、両端電圧値を取得し、両端電圧値が電圧閾値以上であるか否かを判定する。

　制御部３０は、抵抗Ｒ１の両端電圧値が電圧閾値以上であると判定した場合、出力部３８，３９に指示して、許可信号及びスイッチ信号が示す電圧値をローレベル電圧値に切替えさせる。これにより、出力回路４２はハイレベル電圧値をＡＮＤ回路４３に出力し、ＡＮＤ回路４３はスイッチ信号を制御信号として出力する。このとき、スイッチ信号はローレベル電圧値を示しているので、駆動回路２２は半導体スイッチ２０をオフに切替える。

　制御部３０は、両端電圧値が電圧閾値以上であると判定してから、基準時間が経過した場合、出力部３８に指示して、スイッチ信号が示す電圧値をローレベル電圧値からハイレベル電圧値に切替えさせる。これにより、駆動回路２２は半導体スイッチ２０をオンに切替える。その後、制御部３０は、Ａ／Ｄ変換部３７から抵抗Ｒ１の両端電圧値を取得し、再び、抵抗Ｒ１の両端電圧値が電圧閾値以上であるか否かを判定する。

　制御部３０は、抵抗Ｒ１の両端電圧値が電圧閾値以上である、即ち、スイッチ電流値が電流閾値以上であると判定した場合、スイッチ電流値が依然として不適切であるとして、出力部３８にスイッチ信号をローレベル電圧値に切替えさせる。駆動回路２２は、再び、半導体スイッチ２０のオフを基準時間保持する。制御部３０は、両端電圧値が電圧閾値以上であると判定してから基準時間が経過した場合、再び、出力部３８に、スイッチ信号が示す電圧値をハイレベル電圧値に切替えさせ、両端電圧値を取得し、両端電圧値が電圧閾値以上であるか否かを判定する。両端電圧値が電圧閾値以上であると制御部３０が連続して判定した回数、即ち、電圧異常回数が基準回数以上である場合、スイッチ電流値が適切な値に戻ることはないとして、スイッチ信号及び許可信号が示す電圧値をローレベル電圧値に保持している状態でスイッチ保護処理を終了する。その後、制御部３０は、スイッチ保護処理を再開せず、駆動回路２２は半導体スイッチ２０をオフに固定する。

　図１３は給電制御装置１０の動作の他の説明図である。図１３には、図１２と同様に、タイマ信号、スイッチ信号、許可信号及び制御信号夫々が示す電圧値の推移が示されている。図１３でも、ハイレベル電圧値を「Ｈ」で示し、ローレベル電圧値を「Ｌ」で示している。横軸には、時間が示されている。
　なお、図１３でも、図４と同様に、許可信号がローレベル電圧値を示す期間におけるタイマ信号の電圧値は、許可信号がハイレベル電圧値を示していると仮定した場合に生成されるタイマ信号の電圧値である。
　以下では、図１２の説明と同様に、スイッチ電流値は基準電流値未満であると仮定する。

　図１２の説明と同様に、抵抗Ｒ１の両端電圧値が電圧閾値以上であると制御部３０が判定してから基準時間が経過するまで、許可信号及びスイッチ信号はローレベル電圧値を示しており、半導体スイッチ２０はオフである。基準時間が経過した場合、スイッチ信号が示す電圧値をローレベル電圧値からハイレベル電圧値に切替えられ、制御部３０は抵抗Ｒ１の両端電圧値を取得し、両端電圧値が電圧閾値以上であるか否かを再び判定する。

　ここで、制御部３０は、両端電圧値が電圧閾値未満である、即ち、スイッチ電流値が電流閾値未満であると判定した場合、スイッチ電流値が適切であるとして、スイッチ信号が示す電圧値をハイレベル電圧値に維持している状態で、出力部３９に指示して、許可信号が示す電圧値をローレベル電圧値からハイレベル電圧値に切替えさせる。これにより、出力回路４２がＡＮＤ回路４３に出力している信号がスイッチ信号からタイマ信号に切替わり、ＡＮＤ回路４３は、マスタ信号及びスレイブ信号に基づいて生成したタイマ信号を制御信号として駆動回路２２に出力する。駆動回路２２は、タイマ信号が示す電圧値に基づいて、半導体スイッチ２０のオン及びオフへの切替えを交互に繰り返す。
　その後、許可信号がハイレベル電圧値を示しているので、タイマ信号が示す電圧値がローレベル電圧値からハイレベル電圧値に切替わった場合、スイッチ保護処理が開始される。

　実施形態２における電源システム１及び給電制御装置１０は実施形態１と同様の効果を奏する。実施形態２における給電制御装置１０では、前述したように、ＡＮＤ回路４３は、スイッチ電流値が電流閾値未満であると制御部３０によって判定された場合、制御回路４１が出力したタイマ信号を駆動回路２２に出力し、スイッチ電流値が電流閾値以上であると制御部３０によって判定された場合、出力部３８が出力したスイッチ信号を駆動回路２２に出力する。また、ＡＮＤ回路４３は、スイッチ電流値が電流閾値以上であると制御部３０によって判定された場合、半導体スイッチ２０のオフを指示するスイッチ信号を駆動回路２２に出力し、スイッチ電流値が電流閾値以上であると制御部３０によって判定されてから基準時間が経過した場合、半導体スイッチ２０のオンを指示するスイッチ信号を出力する。従って、ＡＮＤ回路４３は信号出力器として機能する。

　なお、実施形態１，２において、タイマ信号では、ローレベル電圧値からハイレベル電圧値への切替えが周期的に行われ、ハイレベル電圧値からローレベル電圧値への切替えタイミングを調整することによって、タイマ信号のデューティが変更される。しかしながら、タイマ信号では、ハイレベル電圧値からローレベル電圧値への切替えが周期的に行われ、ローレベル電圧値からハイレベル電圧値への切替えタイミングを調整することによって、タイマ信号のデューティが変更されてもよい。

　この場合、抵抗Ｒ１の両端電圧値の取得は、タイマ信号が示す電圧値がハイレベル電圧値からローレベル電圧値に切替わる直前に行われる。両端電圧値の取得時点から、タイマ信号が示す電圧値がハイレベル電圧値からローレベル電圧値に切替わるまでの時間は、タイマ信号で調整することが可能な最小のオン時間よりも短い。

　また、マスタカウンタ値及びスレイブカウンタ値夫々は、一定時間が経過する都度、１だけインクリメントされてもよい。この場合、マスタカウンタ値は、第１整数値となって一定時間が経過したとき、第１整数値からゼロに変更され、スレイブカウンタ値は、第２整数値となって一定時間が経過したとき、第２整数値からゼロに変更される。スレイブカウンタ値は、ゼロに変更されてから、マスタカウンタ値がゼロに変更されるまでゼロに維持される。スレイブカウンタ値は、マスタカウンタ値がゼロに変更された場合、１に変更される。その後、スレイブカウンタ値は、一定時間が経過する都度、１だけインクリメントされる。マスタ信号が示す電圧値は、マスタカウンタ値が第１整数値からゼロに変更された場合にローレベル電圧値からハイレベル電圧値に切替わる。スレイブ信号が示す電圧値は、スレイブカウンタ値が第２整数値からゼロに変更された場合にローレベル電圧値からハイレベル電圧値に切替わる。マスタ信号及びスレイブ信号が示す電圧値は、ハイレベル電圧値に切替わった直後にローレベル電圧値に戻る。

　半導体スイッチ２０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。

　開示された実施形態１，２はすべ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、上述した意味ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

　１　電源システム
　１０　給電制御装置
　１１　バッテリ
　１２　負荷
　２０　半導体スイッチ
　２１　電流出力回路
　２２　駆動回路（切替え部）
　２３　マイコン
　３０　制御部（判定部）
　３１　記憶部
　３２　タイマ
　３３，３４，３５　入力部
　３６，３７　Ａ／Ｄ変換部
　３８，４０　出力部（スイッチ信号出力部）
　３９　出力部
　４２　出力回路（信号出力器）
　４３　ＡＮＤ回路（信号出力器）
　４８　バス
　Ｒ１　抵抗

Claims (4)

1. 　半導体スイッチと、
   　前記半導体スイッチのオフ又はオンを指示するスイッチ信号を出力するスイッチ信号出力部と、
   　前記半導体スイッチを介して流れるスイッチ電流値が電流閾値以上であるか否かを判定する判定部と、
   　該判定部によって前記スイッチ電流値が前記電流閾値未満であると判定された場合に、ＰＷＭ信号を出力し、前記判定部によって前記スイッチ電流値が前記電流閾値以上であると判定された場合に、前記スイッチ信号出力部が出力したスイッチ信号を出力する信号出力器と、
   　該信号出力器が出力したＰＷＭ信号又はスイッチ信号に基づいて、前記半導体スイッチをオン又はオフに切替える切替え部と
   　を備える給電制御装置。
2. 　前記信号出力器は、
   　前記判定部によって、前記スイッチ電流値が前記電流閾値以上であると判定された場合、前記半導体スイッチのオフを指示するスイッチ信号を出力し、
   　前記判定部によって、前記スイッチ電流値が前記電流閾値以上であると判定されてから所定時間が経過した場合に前記半導体スイッチのオンを指示するスイッチ信号を出力し、
   　前記判定部は、前記信号出力器が前記半導体スイッチのオンを指示するスイッチ信号を出力した後、前記スイッチ電流値が前記電流閾値以上であるか否かを再び判定する
   　請求項１に記載の給電制御装置。
3. 　前記切替え部は、前記判定部によって、前記スイッチ電流値が前記電流閾値以上であると所定回数以上連続して判定された場合に前記半導体スイッチをオフに固定する
   　請求項２に記載の給電制御装置。
4. 　前記切替え部は、前記スイッチ電流値が所定電流値以上となった場合、前記信号出力器が出力している信号に無関係に前記半導体スイッチをオフに切替え、
   　前記電流閾値は前記所定電流値未満である
   　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。

Images