制御装置
【課題】電源ユニットの出力ラインにおける地絡などの故障に対し、電源の保護及び故障の検知を行う。
【解決手段】サブ電源供給ラインＬＳに、サブ電源１０１側をソースとして第１ＭＯＳＦＥＴ１０２を直列に接続し、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２のドレインにドレインを接続させて第２ＭＯＳＦＥＴ１０３を直列に接続する。制御ユニット２００内のサブ電源供給ラインＬＳにも、サブ電源１０１側をソースとして第３ＭＯＳＦＥＴ２０２を直列に接続し、第３ＭＯＳＦＥＴ２０２のドレインにドレインを接続させて第４ＭＯＳＦＥＴ２０３を直列に接続し、第１〜第４ＭＯＳＦＥＴを制御することで、サブ電源１０１の電力を負荷２０１に対して供給する。各ＭＯＳＦＥＴのドレイン電圧、及び、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３と第３ＭＯＳＦＥＴ２０２との間の電圧をモニタし、ＭＯＳＦＥＴの故障及びサブ電源供給ラインＬＳの故障を診断する。
【解決手段】サブ電源供給ラインＬＳに、サブ電源１０１側をソースとして第１ＭＯＳＦＥＴ１０２を直列に接続し、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２のドレインにドレインを接続させて第２ＭＯＳＦＥＴ１０３を直列に接続する。制御ユニット２００内のサブ電源供給ラインＬＳにも、サブ電源１０１側をソースとして第３ＭＯＳＦＥＴ２０２を直列に接続し、第３ＭＯＳＦＥＴ２０２のドレインにドレインを接続させて第４ＭＯＳＦＥＴ２０３を直列に接続し、第１〜第４ＭＯＳＦＥＴを制御することで、サブ電源１０１の電力を負荷２０１に対して供給する。各ＭＯＳＦＥＴのドレイン電圧、及び、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３と第３ＭＯＳＦＥＴ２０２との間の電圧をモニタし、ＭＯＳＦＥＴの故障及びサブ電源供給ラインＬＳの故障を診断する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負荷に電源を供給する電源ユニット、及び、該電源ユニットを含む制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、メインバッテリ（メイン電源）の電力を、遮断機（リレー）を設けたメイン電源供給ラインを介してインバータ＆モータ負荷に供給すると共に、サブバッテリ（サブ電源）の電力を、４つの半導体スイッチ（ＭＯＳＦＥＴ）を直列に設けたサブ電源供給ラインを介して前記インバータ＆モータ負荷に供給する二重系電源装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２５４１８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、前記特許文献１のように、４つの半導体スイッチ（ＭＯＳＦＥＴ）を制御ユニット内に備える場合、サブ電源の出力を制御ユニット側に出力するラインに地絡などの故障が発生した場合に、サブ電源の保護及び故障の検知を十分に行えないという問題があった。
【０００５】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、電源を含む電源ユニットの出力ラインにおける地絡などの故障に対し、電源の保護及び故障の検知を行える電源ユニット及び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】
そのため、本願発明では、電源ユニットが、電源と、前記電源と負荷とを接続する電源供給ラインと、前記電源側をソースとして前記電源供給ラインに直列に接続した電源側半導体スイッチと、前記電源側半導体スイッチのドレインにドレインを接続して前記電源供給ラインに直列に接続した負荷側半導体スイッチと、前記電源側半導体スイッチ及び前記負荷側半導体スイッチのオン・オフを制御すると共に、前記電源側半導体スイッチと前記負荷側半導体スイッチとの間のドレイン電圧、及び、前記負荷側半導体スイッチのソース電圧をモニタし、故障診断を行う制御手段と、を含むようにした。
【発明の効果】
【０００７】
上記発明によると、電源ユニットの出力ラインにおける地絡などの故障に対し、電源の保護及び故障の検知を行える。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態における制御装置の全体構成図である。
【図２】本発明の一実施形態におけるメイン電源からサブ電源への切り替え動作を示すタイミングチャートである。
【図３】本発明の一実施形態における診断のためのＭＯＳＦＥＴのオン・オフ制御パターンを示すタイミングチャートである。
【図４】本発明の一実施形態における診断内容と診断時点との相関を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態における診断ロジックを示す図である。
【図６】本発明の一実施形態の変形例を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態の変形例を示す図である。
【図８】電源ユニットと制御ユニットとを含む制御装置の参考例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、サブ電源１０１を備えた電源ユニット１００と、該電源ユニット１００からの電力をインバータ２０１に供給する制御ユニット２００とを含む制御装置３００の全体構成図である。
制御ユニット２００に、電源ユニット１００に内蔵したサブ電源１０１に接続するサブ電源供給ラインＬＳを接続すると共に、電源ユニット１００（サブ電源１０１）とは別体のメイン電源４００に接続するメイン電源供給ラインＬＭを接続し、制御ユニット２００は、インバータ２０１に対して、サブ電源１０１又はメイン電源４００からの電力を選択的に供給する。
【００１０】
メイン電源４００はバッテリ（蓄電池）であり、このメイン電源４００を充電する発電機４０１を設けてある。一方、サブ電源１０１は、キャパシタ（コンデンサ）で構成されるが、サブ電源１０１も、発電機を備えたバッテリとすることができる。
前記インバータ２０１（負荷）は、三相モータなどの電動モータ３０１を駆動するモータインバータであり、インバータ２０１は、ドライバ２１２を介して制御される。電動モータ３０１は、例えば、車両の電動ブレーキ装置において、ブレーキパッドをディスクに押圧して制動力を発生させる電動モータ（特開２００８−２３８９８７号公報参照）や、車両においてエンジンに接続された変速機構に作動油圧を供給するためのオイルポンプを駆動する電動モータ（特開２００９−２９３６４９号公報）や、自動変速機に搭載されるシフトバイワイヤ装置においてスプールを駆動する電動モータ（特開２０１０−１５６４５１号公報参照）などである。
【００１１】
但し、インバータ２０１と電動モータ３０１との組み合わせを、車両の電動ブレーキ装置や変速機構におけるインバータ及びモータに限定するものではなく、また、電源供給を行う負荷を、インバータ２０１と電動モータ３０１との組み合わせに限定するものではなく、例えば、船舶，ロボット，工作機械，ビデオカメラ等に用いる負荷であってもよく、また、負荷は、電力エネルギーを消費するものであれば良く、モータなどの電動アクチュエータの他、ヒータや光源などであってもよい。
更に、制御ユニット２００を電動モータ３０１の収容する筐体に対して一体的に取り付けることができ、また、制御ユニット２００の外部にインバータ２０１又はインバータ２０１及びドライバ２１２を配置することができる。
【００１２】
電源ユニット１００内のサブ電源供給ラインＬＳに、サブ電源１０１側をソースとして第１ＭＯＳＦＥＴ（電源側ＭＯＳＦＥＴ、ＳＷ１）１０２を直列に接続してあり、更に、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２のドレインにドレインを接続して第２ＭＯＳＦＥＴ（負荷側ＭＯＳＦＥＴ、ＳＷ２）１０３を直列に接続してある。
即ち、サブ電源１０１からインバータ２０１に向けて、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２のソース、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２のドレイン、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３のドレイン、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３のソースの順で接続してある。
【００１３】
半導体スイッチである第１ＭＯＳＦＥＴ１０２及び第２ＭＯＳＦＥＴ１０３は、ゲートにマイナス電圧がかかるとオン状態になってソース・ドレイン間に電流が流れるＰチャンネルＭＯＳＦＥＴであり、それぞれ寄生ダイオード１０２ａ，１０３ａを備えている。
第１ＭＯＳＦＥＴ１０２の寄生ダイオード１０２ａは、インバータ２０１からサブ電源１０１に向かう電流を流し、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３の寄生ダイオード１０３ａは、サブ電源１０１からインバータ２０１に向かう電流を流す。
【００１４】
電源ユニット１００は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭなどを含むマイコン（マイクロコンピュータ）１０４を備え、マイコン１０４は、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２及び第２ＭＯＳＦＥＴ１０３のオン・オフ（ゲートの印加電圧）を制御する。
また、マイコン１０４は、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２と第２ＭＯＳＦＥＴ１０３との間のサブ電源供給ラインＬＳにおける電圧、換言すれば、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２及び第２ＭＯＳＦＥＴ１０３のドレイン電圧をＡ／Ｄ変換して読み込み、更に、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３のソース電圧（第２ＭＯＳＦＥＴ１０３と後述する第３ＭＯＳＦＥＴ２０２との間のサブ電源供給ラインＬＳにおける電圧）をＡ／Ｄ変換して読み込み、これら電圧値をモニタして、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２・第２ＭＯＳＦＥＴ１０３の短絡・オープン故障の有無、及び、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３（電源ユニット１００）と第３ＭＯＳＦＥＴ２０２（制御ユニット２００）との間におけるサブ電源供給ラインＬＳの地絡故障の有無の診断を含む故障診断を行う。
【００１５】
マイコン１０４は、Ａ／Ｄ変換による電圧モニタ、及び、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２及び第２ＭＯＳＦＥＴ１０３のオン・オフ制御を、Ｉ／Ｆ（インターフェース）１０５ａ〜１０５ｄを介して行う。
また、メイン電源４００の電力を、メイン電源供給ラインＬＭからレギュレータ１０６を介し、マイコン１０４の動作電源として供給する。
【００１６】
制御ユニット２００に、メイン電源４００と発電機４０１とを並列に接続したメイン電源供給ラインＬＭ、及び、サブ電源１０１，第１ＭＯＳＦＥＴ１０２，第２ＭＯＳＦＥＴ１０３を直列に接続したサブ電源供給ラインＬＳを、コネクタＣＬＭ，ＣＬＳを介して着脱可能に接続し、制御ユニット２００内で、メイン電源供給ラインＬＭ及びサブ電源供給ラインＬＳは、相互に並列にインバータ２０１に接続する。
コネクタＣＬＳとインバータ２０１との間のサブ電源供給ラインＬＳに、コネクタＣＬＳ（サブ電源１０１）側をソースとして第３ＭＯＳＦＥＴ（ＳＷ３）２０２を直列に接続し、更に、第３ＭＯＳＦＥＴ２０２のドレインにドレインを接続して第４ＭＯＳＦＥＴ（ＳＷ４）２０３を直列に接続してある。
即ち、コネクタＣＬＳからインバータ２０１に向けて、第３ＭＯＳＦＥＴ２０２のソース、第３ＭＯＳＦＥＴ２０２のドレイン、第４ＭＯＳＦＥＴ２０３のドレイン、第４ＭＯＳＦＥＴ２０３のソースの順で接続してある。
【００１７】
半導体スイッチである第３ＭＯＳＦＥＴ２０２及び第４ＭＯＳＦＥＴ２０３は、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２及び第２ＭＯＳＦＥＴ１０３と同様に、ゲートにマイナス電圧がかかるとオン状態になって、ソース・ドレイン間に電流が流れるＰチャンネルＭＯＳＦＥＴであり、それぞれ寄生ダイオード２０２ａ，２０３ａを備える。
第３ＭＯＳＦＥＴ２０２の寄生ダイオード２０２ａは、インバータ２０１からサブ電源１０１に向かう電流を流し、第４ＭＯＳＦＥＴ２０３の寄生ダイオード２０３ａは、サブ電源１０１からインバータ２０１に向かう電流を流す。
【００１８】
コネクタＣＬＭとインバータ２０１との間のメイン電源供給ラインＬＭに、リレー（遮断機）２０４を直列に接続し、このリレー２０４の接点２０４ａを駆動する巻線（電磁コイル）２０４ｂを、サブ電源供給ラインＬＳから分岐して制御ユニット２００内のマイコン（マイクロコンピュータ）２０５に至る回路に介装してある。そして、マイコン２０５は、巻線（電磁コイル）２０４ｂへの通電・通電停止、即ち、リレー２０４のオン・オフを制御する。
マイコン２０５は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭなどを含み、ドライバ２１２を介してインバータ２０１を制御する一方、リレー２０４のオン・オフ（巻線２０４ｂへの通電・通電停止）を制御すると共に、第３ＭＯＳＦＥＴ２０２及び第４ＭＯＳＦＥＴ２０３のオン・オフ（ゲートの印加電圧）を制御する。
【００１９】
第４ＭＯＳＦＥＴ２０３と、巻線（電磁コイル）２０４ｂを備えた回路の接続点Ｊ１との間のサブ電源供給ラインＬＳから、マイコン２０５に対して動作電源を供給するためのマイコン電源ラインＬＣＰＵを分岐延設し、このマイコン電源ラインＬＣＰＵには、レギュレータ２０６を介装してある。
また、コネクタＣＬＭとリレー２０４との間のメイン電源供給ラインＬＭと、第４ＭＯＳＦＥＴ２０３と巻線（電磁コイル）２０４ｂを備えた回路の接続点Ｊ１との間のサブ電源供給ラインＬＳとを接続するマイコン用メイン電源ラインＬＭＣを設けてある。
【００２０】
マイコン用メイン電源ラインＬＭＣには、スイッチＳＷ２１１及びダイオード２０７を直列に接続してあり、更に、ダイオード２０７とサブ電源供給ラインＬＳとの間に、コンデンサ２０８を並列に接続してある。
これにより、メイン電源４００の電力を、スイッチＳＷ２１１及びダイオード２０７を介してマイコン２０５に供給すると共に、メイン電源４００の電力をコンデンサ２０８に蓄積し、メイン電源４００からの電力供給が途絶えても、コンデンサ２０８に蓄積した電力でマイコン２０５の動作を継続できるようにしてある。更に、サブ電源１０１の電力を、サブ電源供給ラインＬＳを介してマイコン２０５に供給することが可能となっている。
【００２１】
インバータ２０１が、例えば車両に設けたモータ及びインバータである場合、スイッチＳＷ２１１は、車両の運転者が操作するメインスイッチであり、このスイッチＳＷ２１１がオンすることで、マイコン２０５にメイン電源４００の電力を供給し、マイコン２０５が起動する。
ダイオード２０７は、コンデンサ２０８に蓄積した電力がメイン電源供給ラインＬＭに流れ込むことを防ぐ。
【００２２】
また、ダイオード２０７とコンデンサ２０８の接続点Ｊ２との間と、コネクタＣＬＳと第３ＭＯＳＦＥＴ２０２との間のサブ電源供給ラインＬＳとを接続するバイアス電圧印加ラインＬＢを設けてあり、このバイアス電圧印加ラインＬＢには、抵抗２０９を介装してある。
バイアス電圧印加ラインＬＢに設けた抵抗２０９によって、メイン電源４００の電圧よりも低いバイアス電圧を、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３と第３ＭＯＳＦＥＴ２０２との間のサブ電源供給ラインＬＳに印加する。
【００２３】
マイコン２０５は、第３ＭＯＳＦＥＴ２０２と第４ＭＯＳＦＥＴ２０３との間のサブ電源供給ラインＬＳにおける電圧、換言すれば、第３ＭＯＳＦＥＴ２０２及び第４ＭＯＳＦＥＴ２０３のドレイン電圧をＡ／Ｄ変換して読み込み、更に、コネクタＣＬＳと第３ＭＯＳＦＥＴ２０２との間のサブ電源供給ラインＬＳの電圧（第３ＭＯＳＦＥＴ２０２のソース電圧）をＡ／Ｄ変換して読み込み、これら電圧値をモニタして、第３ＭＯＳＦＥＴ２０２・第４ＭＯＳＦＥＴ２０３の短絡・オープン故障の有無の診断を含む故障診断を行う。
また、マイコン２０５は、マイコン用メイン電源ラインＬＭＣの分岐点Ｊ３と、リレー２０４との間のメイン電源供給ラインＬＭの電圧、即ち、メイン電源４００の電圧をＡ／Ｄ変換して読み込み、インバータ２０１の電源を、メイン電源４００とサブ電源１０１とのいずれを用いるかを判断する。
【００２４】
マイコン２０５は、Ａ／Ｄ変換による電圧モニタ、第３ＭＯＳＦＥＴ２０２及び第４ＭＯＳＦＥＴ２０３のオン・オフ制御、及び、リレー２０４のオン・オフ制御を、Ｉ／Ｆ（インターフェース）２１０ａ〜２１０ｆを介して行う。
更に、制御ユニット２００のマイコン２０５と、電源ユニット１００のマイコン１０４とを接続する通信ラインＣＬを設けてあり、マイコン２０５及びマイコン１０４は、通信ラインＣＬを介して相互に通信できるようになっている。
【００２５】
マイコン２０５は、メイン電源４００の電圧低下時（メイン電源供給ラインＬＭの故障時）に、リレー２０４をオフ（開成）して、メイン電源４００とインバータ２０１との接続を断つ一方、第３ＭＯＳＦＥＴ２０２及び第４ＭＯＳＦＥＴ２０３をオン状態に制御し、かつ、マイコン１０４に第１ＭＯＳＦＥＴ１０２及び第２ＭＯＳＦＥＴ１０３のオン指令を出力することで、第１ＭＯＳＦＥＴ〜第４ＭＯＳＦＥＴ１０２，１０３，２０２，２０３が全てオン状態になるようにして、サブ電源１０１の電力をインバータ２０１に供給し、インバータ２０１に対する電力供給が途絶えないようにする。
【００２６】
ここで、例えば、サブ電源供給ラインＬＳに、半導体スイッチであるＭＯＳＦＥＴを１個だけ設けた場合、このＭＯＳＦＥＴをオフ制御しても、寄生ダイオードを介して、サブ電源１０１の電力の流れ出し、又は、メイン電源４００の電力のサブ電源１０１への流れ込みが発生してしまう。
しかし、本実施形態のように、一対のＭＯＳＦＥＴを、相互のドレインを接続させるように、サブ電源供給ラインＬＳに直列に接続すると、相互の寄生ダイオードの向き（電流の順方向）が逆になり、一方の寄生ダイオードにおける電流の流れを、他方の寄生ダイオードがブロックし、ＭＯＳＦＥＴが寄生ダイオードを備えていても、寄生ダイオードを介したサブ電源１０１の電力の流れ出し、又は、メイン電源４００の電力のサブ電源１０１への流れ込みを抑制して、サブ電源１０１を保護できる。
【００２７】
具体的には、電源ユニット１００からの流れ出し電流は、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３及び第４ＭＯＳＦＥＴ２０３の寄生ダイオードを流れることになるが、電源ユニット１００単体でも、第１第１ＭＯＳＦＥＴ１０２の寄生ダイオードがサブ電源１０１の電力の流れ出しをブロックし、更に、制御ユニット２００と電源ユニット１００とを接続した状態では、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２及び第３ＭＯＳＦＥＴ２０２の寄生ダイオードがサブ電源１０１の電力の流れ出しをブロックするから、たとえ第１ＭＯＳＦＥＴ１０２及び第３ＭＯＳＦＥＴ２０２とのいずれか一方が短絡故障しても、サブ電源１０１からの電力の流れ出しを抑制できる。
また、インバータ２０１を介したメイン電源４００の電力のサブ電源１０１への流れ込み電力は、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２及び第３ＭＯＳＦＥＴ２０２の寄生ダイオードを流れることになるが、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３及び第４ＭＯＳＦＥＴ２０３の寄生ダイオードによってブロックされるため、たとえ第２ＭＯＳＦＥＴ１０３と４ＭＯＳＦＥＴ２０３とのいずれか一方が短絡故障しても、インバータ２０１を介したメイン電源４００の電力のサブ電源１０１への流れ込みを抑制できる。
【００２８】
更に、一対のＭＯＳＦＥＴを、電源ユニット１００側と、制御ユニット２００側との双方に設ければ、電源ユニット１００単体でサブ電源１０１を保護でき、更に、電源ユニット１００を制御ユニット２００に組み合わせたときに、４個のＭＯＳＦＥＴのいずれか１個に例えば短絡故障が発生しても、サブ電源１０１とメイン電源４００との間で、電力の流れ出し・流れ込みが発生することを抑制できる。
【００２９】
図２は、リレー２０４よりもインバータ２０１側のメイン電源供給ラインＬＭ（以下、メイン電源出力ラインＭＳＯＵＴという）にショート（地絡）故障が発生した場合のＭＯＳＦＥＴのオン・オフ制御を示すタイムチャートである。
マイコン２０５は、内蔵のＡ／Ｄ変換器によってメイン電源供給ラインＬＭの電圧ＶＭをモニタし、時点ｔ１において、メイン電源供給ラインＬＭの電圧ＶＭが設定電圧Ｖｔｈよりも低いと判断すると、電圧ＶＭが設定電圧Ｖｔｈよりも低い状態の継続時間の計測を開始する。
【００３０】
そして、時点ｔ２において、継続時間が設定時間Ｔｔｈ（Ｔｔｈ＝ｔ２−ｔ１）に達したことを検出すると、メイン電源出力ラインＭＳＯＵＴに地絡などの故障が発生したものと推定できるので、リレー２０４をオフ（開成）すると共に、電源ユニット１００のマイコン１０４に対して、メイン電源出力ラインＭＳＯＵＴの地絡故障に伴うサブ電源１０１の供給指令を出力する。
設定電圧Ｖｔｈを、マイコン２０５の最低動作電圧を下回らない範囲に設定し、更に、設定時間Ｔｔｈだけメイン電源供給ラインＬＭの電圧ＶＭの低下を放置し、リレー２０４をオン状態に保持させても、コンデンサ２０８に蓄えておいた電力で、マイコン２０５が動作を継続できるように設定してある。
【００３１】
マイコン２０５は、リレー２０４をオフ制御してから、リレー２０４が実際にオフ（開成）状態になるまでの動作遅れ時間Ｔｄ１が経過し、実際にリレー２０４がオフ状態になったものと推定できるようになってから（時点ｔ３以降で）、第３ＭＯＳＦＥＴ２０２、第４ＭＯＳＦＥＴ２０３をオン制御し、また、電源ユニット１００のマイコン１０４に対して、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２及び第２ＭＯＳＦＥＴ１０３のオン指令を出力する。
上記の遅延時間Ｔｄ１を設けることで、実際にリレー２０４がオフ状態になる前に、サブ電源１０１の電力をインバータ２０１に供給することを抑制し、これによって、メイン電源供給ラインＬＭ（メイン電源出力ラインＭＳＯＵＴ）における地絡部分にサブ電源１０１の電力が流れ、サブ電源１０１の電力を無駄に消費することが抑制する。
【００３２】
ここで、メイン電源供給ラインＬＭの電圧が正常であって、メイン電源４００の電力をインバータ２０１に供給している状態から、第３ＭＯＳＦＥＴ２０２をオン状態に保持させれば、電源ユニット１００側でサブ電源１０１の電力供給が可能になった時点（第１ＭＯＳＦＥＴ１０２及び第２ＭＯＳＦＥＴ１０３が実際にオンになった時点）で、オン状態に保持した第３ＭＯＳＦＥＴ２０２のソース・ドレイン間、及び、第４ＭＯＳＦＥＴ２０３の寄生ダイオード２０３ａを介して、サブ電源１０１の電力をインバータ２０１に供給させることが可能である。
【００３３】
即ち、第３ＭＯＳＦＥＴ２０２をオン状態に保持しておけば、電源ユニット１００側でサブ電源１０１の電力供給が可能になった時点で、第４ＭＯＳＦＥＴ２０３が未だオン状態に切り替わっていなかったとしても、直ちにサブ電源１０１の電力をインバータ２０１に供給させることができ、メイン電源４００からサブ電源１０１への切り替え応答を早めることができ、以って、インバータ２０１に供給する電圧の低下をより小さく抑制できる。
一方、メイン電源供給ラインＬＭの電圧ＶＭが正常であれば、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２及び第２ＭＯＳＦＥＴ１０３を、共にオフ状態（ソース・ドレイン間に電流が流れない状態）に保持し、電源ユニット１００と制御ユニット２００との間のサブ電源供給ラインＬＳが地絡したとしても、寄生ダイオード１０３ａを介してサブ電源１０１の電力が地絡箇所に流れてしまうことを、寄生ダイオード１０２ａでブロックできるようにする。
【００３４】
次に、電源ユニット１００及び制御ユニット２００で行われる電圧モニタに基づく故障診断、具体的には、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２〜第４ＭＯＳＦＥＴ２０３の短絡・オープン故障の有無、及び、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３（電源ユニット１００）と第３ＭＯＳＦＥＴ２０２（制御ユニット２００）との間におけるサブ電源供給ラインＬＳの地絡故障の有無の診断を、詳細を説明する。
尚、故障診断は、例えば、制御ユニット２００のマイコン２０５に電源投入し、マイコン２０５が起動したときに実行し、更に、メイン電源供給ラインＬＭの電圧が正常である状態で定期的（一定時間毎）に実行させることができる。
また、故障診断のためのＭＯＳＦＥＴ１０２，１０３，２０２，２０３のオン・オフ制御では、マイコン２０５がＭＯＳＦＥＴ２０２，２０３のオン・オフを制御し、ＭＯＳＦＥＴ１０２，１０３については、マイコン２０５からの指令を受けたマイコン１０４がオン・オフ制御する。
【００３５】
故障診断のためのＭＯＳＦＥＴ１０２，１０３，２０２，２０３のオン・オフ制御においては、例えば図３に示すように、予め定めたパターンでＭＯＳＦＥＴ１０２，１０３，２０２，２０３のオン・オフ制御状態を既定の時間毎に切り替え、ＭＯＳＦＥＴ１０２，１０３，２０２，２０３のいずれをオンさせているかによって、診断対象部分と、電圧モニタ箇所とを順次切り替えて診断させることができる。
尚、図４は、図３に示したパターンでＭＯＳＦＥＴ１０２，１０３，２０２，２０３をオン・オフ制御したときに、各タイミングでの診断内容を示し、また、図５は、診断のためのＭＯＳＦＥＴのオン・オフ制御パターン、診断対象、診断結果、診断タイミングの相関を示し、以下では、これら図３〜図５を参照しつつ、故障診断の詳細を説明する。
【００３６】
「電源ユニット１００及び制御ユニットによる第２ＭＯＳＦＥＴ１０３と第３ＭＯＳＦＥＴ２０２との間の地絡診断」
ＭＯＳＦＥＴ１０２，１０３，２０２，２０３が全てオフの状態であれば、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３と第３ＭＯＳＦＥＴ２０２との間のサブ電源供給ラインＬＳには、バイアス電圧が発生する。
そこで、ＭＯＳＦＥＴ１０２，１０３，２０２，２０３が全てオフに制御している状態（図３の時点ｔ１及び／又は時点ｔ９）において、電源ユニット１００のマイコン１０４及び制御ユニット２００のマイコン２０５は、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３と第３ＭＯＳＦＥＴ２０２との間のサブ電源供給ラインＬＳの電圧をそれぞれにモニタし、電圧が発生していない場合には地絡の発生を診断し、バイアス電圧に相当する電圧（バイアス電圧の電圧を含む既定範囲内の電圧）が発生していれば、地絡故障はないものと診断する。
【００３７】
上記の地絡発生状態であっても、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２及び第４ＭＯＳＦＥＴ２０３によって地絡箇所へのメイン電源４００及びサブ電源１０１の電力の流れ込みは阻止できるものの、サブ電源１０１の電力をインバータ２０１に供給できない状態であるので、電源ユニット１００及び制御ユニット２００は、ＭＯＳＦＥＴ１０２，１０３，２０２，２０３のオン制御を禁止し、サブ電源１０１の供給不能状態になっていることをランプ等の警告手段を用いて運転者等に警告する。
また、上記の地絡発生状態であって、サブ電源１０１の電力をインバータ２０１に供給できない場合には、メイン電源４００の電力を優先度の低い他の負荷に供給することを禁止して、メイン電源４００の電圧低下を未然に抑制したり、発電機４０１における発電量を増大させたりして、インバータ２０１の電力確保を図ることができる。
ここで、例えば、マイコン１０４とマイコン２０５との少なくとも一方で、地絡故障の発生を診断したときに、診断結果を他方に送信し、地絡故障の診断結果を受けたマイコンは、たとえ自らの診断で地絡故障を診断していない状態であっても、ＭＯＳＦＥＴのオン制御を禁止することが好ましい。
【００３８】
「電源ユニット１００による第１ＭＯＳＦＥＴ１０２の故障診断」
ＭＯＳＦＥＴ１０２，１０３，２０２，２０３は、サブ電源１０１からレギュレータ２０６に向かって、ソース、ドレイン、ドレイン、ソース、ソース、ドレイン、ドレイン、ソースの順に接続してある。
このため、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２のソースには、サブ電源１０１の電圧が常時印加され、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２のオフ動作が正常であれば、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２のドレイン側（第１ＭＯＳＦＥＴ１０２と第２ＭＯＳＦＥＴ１０３との間）に電圧は発生しない。
従って、電源ユニット１００のマイコン１０４は、少なくともＭＯＳＦＥＴ１０２，１０３が共にオフの状態で（図３の時点ｔ１及び／又は時点ｔ４において）、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２と第２ＭＯＳＦＥＴ１０３との間の電圧をモニタし、電圧が発生していない場合、即ち、サブ電源１０１の電圧よりも低い電圧閾値（＞０）を下回るＬｏｗ状態であれば、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２のオフ動作が正常であると判定する。
【００３９】
一方、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２と第２ＭＯＳＦＥＴ１０３との間に、サブ電源１０１の電圧に相当する電圧（サブ電圧１０１の電圧を含む既定範囲内の電圧）が発生している場合、即ち、サブ電源１０１の電圧よりも低い電圧閾値（＞０）を上回るＨｉｇｈ状態であれば、電源ユニット１００のマイコン１０４は、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２の短絡故障（ソース・ドレイン間にゲート電圧とは無関係に電流が流れる故障）を判定する（図４の時点ｔ１及び時点ｔ４、図５の「ＳＷ１ＯＦＦ診断」を参照）。
尚、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２が短絡（ショート）故障していても、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３及び第４ＭＯＳＦＥＴ２０３によって、メイン電源４００の電力のサブ電源１０１側への流れ込みを阻止でき、また、第３ＭＯＳＦＥＴ２０２をオフ制御することで、サブ電源１０１のメイン電源４００側への流れ出しを阻止できる。
【００４０】
また、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２が正常にオン動作するか否かの診断は、少なくとも第２ＭＯＳＦＥＴ１０３がオフである状態（図３の時間ｔ２及び／又は時間ｔ５）で行い、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２をオンさせたときの第１ＭＯＳＦＥＴ１０２のドレインの電圧をモニタすることで確認できる。
第１ＭＯＳＦＥＴ１０２をオンした時に、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２のドレイン側（第１ＭＯＳＦＥＴ１０２と第２ＭＯＳＦＥＴ１０３との間）にサブ電源１０１の電圧相当の電圧（サブ電圧１０１の電圧を含む既定範囲内の電圧）が発生すれば、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２は正常にオン動作したことになり、逆に、オンさせたときに電圧が発生しなければ、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２のオープン故障（オン制御してもソース・ドレイン間に電流が流れない故障）を判定する。
【００４１】
即ち、電源ユニット１００のマイコン１０４は、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２のオン制御状態で、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２のドレイン側の電圧が、サブ電源１０１の電圧よりも低い電圧閾値（＞０）を上回るＨｉｇｈ状態であれば、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２が正常にオン動作していると診断し、前記電圧閾値を下回るＬｏｗ状態であれば、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２のオープン故障を判定する（図４の時点ｔ２及び時点ｔ５、図５の「ＳＷ１ＯＮ診断」を参照）。
そして、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２のオープン故障状態では、サブ電源１０１の電力をインバータ２０１に供給できないので、電源ユニット１００のマイコン１０４は、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２及び第２ＭＯＳＦＥＴ１０３をオフ状態に保持すると共に、制御ユニット２００に対してＭＯＳＦＥＴ２０２，２０３のオフ保持を要求する信号を出力し、全てのＭＯＳＦＥＴがオフ状態に保持されるようにし、更に、サブ電源１０１の電力供給が不能であることを警告する。
【００４２】
「電源ユニット１００による第２ＭＯＳＦＥＴ１０３の故障診断」
第１ＭＯＳＦＥＴ１０２，第３ＭＯＳＦＥＴ２０２及び第４ＭＯＳＦＥＴ２０３がオフの状態において、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３のソースにはバイアス電圧が発生する。
従って、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３のオフ動作が正常に機能していれば、この第２ＭＯＳＦＥＴ１０３のドレイン側に電圧は発生しない。
そこで、電源ユニット１００のマイコン１０４は、少なくとも第１ＭＯＳＦＥＴ１０２及び第２ＭＯＳＦＥＴ１０３が共ににオフである状態（図３の時間ｔ１及び／又は時間ｔ４）において、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３のドレイン電圧をモニタし、電圧が発生していない場合、即ち、バイアス電圧よりも低い電圧閾値（＞０）を下回るＬｏｗ状態であれば、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３のオフ動作が正常であると判定する。
【００４３】
一方、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３のオフ制御状態で、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３のドレイン電圧がバイアス電圧相当（バイアス電圧を含む既定範囲内の電圧）である場合、即ち、バイアス電圧よりも低い電圧閾値（＞０）を上回るＨｉｇｈ状態であれば、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３はオフ制御状態で実際にはオンしていることになり、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３の短絡故障を判定する（図４の時点ｔ１及び時点ｔ４、図５の「ＳＷ２ＯＦＦ診断」を参照）。
尚、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３が短絡（ショート）故障していても、第４ＭＯＳＦＥＴ２０３によって、メイン電源４００の電力のサブ電源１０１側への流れ込みを阻止でき、また、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２及び第３ＭＯＳＦＥＴ２０２をオフ制御することで、サブ電源１０１のメイン電源４００側への流れ出しを阻止できる。
【００４４】
次に、少なくとも第１ＭＯＳＦＥＴ１０２及び第４ＭＯＳＦＥＴ２０３がオフの状態において、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３をオンすると（図３の時間ｔ３及び／又は時間ｔ６）、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３のドレイン（第１ＭＯＳＦＥＴ１０２と第１ＭＯＳＦＥＴ１０２との間）には、バイアス電圧が発生することになるから、モニタ電圧がバイアス電圧相当になっている場合、即ち、バイアス電圧よりも低い電圧閾値（＞０）を上回るＨｉｇｈ状態である場合、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３は正常にオン動作していると判定できる。
一方、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３をオン制御しても、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３のドレイン（第１ＭＯＳＦＥＴ１０２と第１ＭＯＳＦＥＴ１０２との間）に電圧が発生しなかった場合、バイアス電圧よりも低い電圧閾値（＞０）を下回るＬｏｗ状態であれば、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３は、オン制御してもソース・ドレイン間に電流が流れないオープン故障状態であると判定する（図４の時点ｔ３及び時点ｔ６、図５の「ＳＷ２ＯＮ診断」を参照）。
【００４５】
尚、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３のオープン故障状態において、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３の寄生ダイオード１０３ａは、サブ電源１０１からインバータ２０１に向かう電流を流すが、寄生ダイオード１０３ａに負荷電流を継続して流すと、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３が過熱するなどの不具合が発生する可能性があるので、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３のオープン故障状態においても、第１〜第４ＭＯＳＦＥＴをオフ状態に保持し、サブ電源１０１の電力のインバータ２０１への供給を禁止することが好ましい。
【００４６】
「制御ユニット２００による第３ＭＯＳＦＥＴ２０２の故障診断」
第１ＭＯＳＦＥＴ１０２，第２ＭＯＳＦＥＴ１０３及び第４ＭＯＳＦＥＴ２０３がオフの状態において、第３ＭＯＳＦＥＴ２０２のソースにはバイアス電圧が発生する。
従って、第３ＭＯＳＦＥＴ２０２のオフ動作が正常に機能していれば、この第３ＭＯＳＦＥＴ２０２のドレイン側に電圧は発生しない。そこで、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２〜第４ＭＯＳＦＥＴ２０３がオフの状態（図３の時間ｔ１及び／又は時間ｔ９）において、マイコン２０５は、第３ＭＯＳＦＥＴ２０２のドレイン電圧（第３ＭＯＳＦＥＴ２０２と第４ＭＯＳＦＥＴ２０３との間の電圧）をモニタし、電圧が発生していない場合、即ち、バイアス電圧よりも低い電圧閾値（＞０）を下回るＬｏｗ状態であれば、第３ＭＯＳＦＥＴ２０２はオフ制御状態で実際にオフしていて、オフ動作が正常であると判断できる。
【００４７】
一方、第３ＭＯＳＦＥＴ２０２のオフ制御状態で、第３ＭＯＳＦＥＴ２０２のドレイン電圧がバイアス電圧相当である場合、即ち、バイアス電圧よりも低い電圧閾値（＞０）を上回るＨｉｇｈ状態であれば、第３ＭＯＳＦＥＴ２０２はオフ制御状態で実際にはオンしていることになり、第３ＭＯＳＦＥＴ２０２の短絡故障を判定する（図４の時点ｔ１及び時点ｔ９、図５の「ＳＷ３ＯＦＦ診断」を参照）。
第３ＭＯＳＦＥＴ２０２が短絡故障している場合、サブ電源１０１からメイン電源４００に向けての電力の流れ出しは、第１ＭＯＳＦＥＴ２０２でブロックすることができ、サブ電源１０１とメイン電源４００とを切り替えてインバータ２０１に電源供給することが可能である。
【００４８】
次に、少なくとも第１ＭＯＳＦＥＴ１０２及び第４ＭＯＳＦＥＴ２０３がオフである状態で、第３ＭＯＳＦＥＴ２０２をオンすると（図３の時間ｔ３及び／又は時間ｔ７）、第３ＭＯＳＦＥＴ２０２のドレイン（第３ＭＯＳＦＥＴ２０２と第４ＭＯＳＦＥＴ２０３との間）には、バイアス電圧が発生することになるから、モニタ電圧がバイアス電圧相当になっている場合、即ち、バイアス電圧よりも低い電圧閾値（＞０）を上回るＨｉｇｈ状態であれば、第３ＭＯＳＦＥＴ２０２は正常にオン動作していると判定できる。
一方、第３ＭＯＳＦＥＴ２０２をオン制御しても、第３ＭＯＳＦＥＴ２０２のドレイン（第３ＭＯＳＦＥＴ２０２と第４ＭＯＳＦＥＴ２０３との間）に電圧が発生しなかった場合、バイアス電圧よりも低い電圧閾値（＞０）を下回るＬｏｗ状態であれば、第３ＭＯＳＦＥＴ２０２は、オン制御してもソース・ドレイン間に電流が流れないオープン故障状態であると判定する（図４の時点ｔ３及び時点ｔ７、図５の「ＳＷ３ＯＮ診断」を参照）。
【００４９】
第３ＭＯＳＦＥＴ２０２がオープン故障している場合、第１〜第４ＭＯＳＦＥＴをオン制御しても、サブ電源１０１の電力をインバータ２０１に供給できないので、マイコン２０５は第３，第４ＭＯＳＦＥＴのオン制御を禁止すると共に、マイコン１０４に対して第１，第２ＭＯＳＦＥＴのオン制御の禁止を要求する信号を出力することで、第１〜第４ＭＯＳＦＥＴのオン制御を禁止し、更に、サブ電源１０１の電力をインバータ２０１に供給できない故障の発生を警告する。
【００５０】
「制御ユニット２００による第４ＭＯＳＦＥＴ２０３の故障診断」
第４ＭＯＳＦＥＴ２０３のソースには、リレー２０４を経由してメイン電源４００の電圧が常時印加される。従って、第４ＭＯＳＦＥＴ２０３のオフ動作が正常であれば、第４ＭＯＳＦＥＴ２０３のドレイン側（第３ＭＯＳＦＥＴ２０２と第４ＭＯＳＦＥＴ２０３との間）に電圧は発生しない。
そこで、第１〜第４ＭＯＳＦＥＴ１０２，１０３，２０２，２０３のオフ状態（図３の時間ｔ１及び／又は時間ｔ９）で、第４ＭＯＳＦＥＴ２０３のドレイン側に電圧が発生していない場合、即ち、メイン電源４００の電圧よりも低い電圧閾値（＞０）を下回るＬｏｗ状態であれば、マイコン２０５は、第４ＭＯＳＦＥＴ２０３は正常にオフ動作しているものと判定する。
【００５１】
一方、第４ＭＯＳＦＥＴ２０３のドレイン側にメイン電源４００の電圧相当の電圧（メイン電源４００の電圧を含む既定範囲内の電圧）が発生している場合、即ち、メイン電源４００の電圧よりも低い電圧閾値（＞０）を上回るＨｉｇｈ状態であれば、第４ＭＯＳＦＥＴ２０３をオフ制御しているにも関わらず、第４ＭＯＳＦＥＴ２０３のソース・ドレイン間に電流が流れていることになり、マイコン２０５は、第４ＭＯＳＦＥＴ２０３の短絡故障を判定する（図４の時点ｔ１及び時点ｔ９、図５の「ＳＷ４ＯＦＦ診断」を参照）。
第４ＭＯＳＦＥＴ２０３が短絡故障している場合、メイン電源４００からサブ電源１０１への電力の流れ込みは、第２ＭＯＳＦＥＴ２０２でブロックすることができ、サブ電源１０１とメイン電源４００とを切り替えてインバータ２０１に電源供給することが可能である。
【００５２】
また、第４ＭＯＳＦＥＴ２０３のオン動作が正常であるか否かは、少なくとも第３ＭＯＳＦＥＴ２０２がオフである状態で、第４ＭＯＳＦＥＴ２０３をオンさせ（図３の時間ｔ２及び／又は時間ｔ８）、第４ＭＯＳＦＥＴ２０３のドレイン電圧をモニタすることで確認できる。
即ち、第４ＭＯＳＦＥＴ２０３のオン時に、第４ＭＯＳＦＥＴ２０３のドレイン（第３ＭＯＳＦＥＴ２０２と第４ＭＯＳＦＥＴ２０３との間）にメイン電源４００の電圧相当の電圧が発生した場合、即ち、メイン電源４００の電圧よりも低い電圧閾値（＞０）を上回るＨｉｇｈ状態であれば、第４ＭＯＳＦＥＴ２０３は正常にオン動作していると判定できる。
【００５３】
一方、第４ＭＯＳＦＥＴ２０３をオン制御しても、第４ＭＯＳＦＥＴ２０３のドレイン（第３ＭＯＳＦＥＴ２０２と第４ＭＯＳＦＥＴ２０３との間）に電圧が発生しない場合、即ち、メイン電源４００の電圧よりも低い電圧閾値（＞０）を下回るＬｏｗ状態であれば、マイコン２０５は、第４ＭＯＳＦＥＴ２０３はオン制御してもソース・ドレイン間に電流が流れないオープン故障状態であると判定する。
尚、第４ＭＯＳＦＥＴ１０３のオープン故障状態において、第４ＭＯＳＦＥＴ２０３の寄生ダイオード２０３ａは、サブ電源１０１からインバータ２０１に向かう電流を流すが、寄生ダイオード２０３ａに負荷電流を継続して流すと、第４ＭＯＳＦＥＴ２０３が過熱するなどの不具合が発生する可能性があるので、第４ＭＯＳＦＥＴ２０３のオープン故障状態においても、第１〜第４ＭＯＳＦＥＴをオフ状態に保持し、サブ電源１０１の電力のインバータ２０１への供給を禁止することが好ましい。
【００５４】
以上のようにして、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２〜第４ＭＯＳＦＥＴ２０３の短絡・オープン故障の有無と共に、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３（電源ユニット１００）と第３ＭＯＳＦＥＴ２０２（制御ユニット２００）との間におけるサブ電源供給ラインＬＳの地絡故障の有無を診断する。
従って、実際にはサブ電源１０１の電力をインバータ２０１に供給することができない状態であるのに、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２〜第４ＭＯＳＦＥＴ２０３をオン制御してしまうことを抑制でき、また、サブ電源１０１及びメイン電源４００を保護することができる。
【００５５】
上記実施形態では、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３と第３ＭＯＳＦＥＴ２０２との間のサブ電源供給ラインＬＳにバイアス電圧を印加するための手段（抵抗２０９）を、制御ユニット２００側に備えるようにしたが、図６又は図７に示すように、電源ユニット１００側に、バイアス電圧を印加するための手段（抵抗２０９）を設けることができる。
図６に示す実施形態では、メイン電源供給ラインＬＭと、コネクタＣＬＳと第２ＭＯＳＦＥＴ１０３との間のサブ電源供給ラインＬＳとを、抵抗２０９を介して接続し、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３と第３ＭＯＳＦＥＴ２０２との間のサブ電源供給ラインＬＳにバイアス電圧を印加する。
【００５６】
また、図７に示す実施形態では、メイン電源供給ラインＬＭと、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３と第３ＭＯＳＦＥＴ２０２との間のサブ電源供給ラインＬＳとを、抵抗２０９を介して接続し、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３と第３ＭＯＳＦＥＴ２０２との間のサブ電源供給ラインＬＳにバイアス電圧を印加する。
尚、上記実施形態では、半導体スイッチとして、本実施形態ではＭＯＳＦＥＴを用いたが、ＪＦＥＴやＭＥＳＦＥＴなどの他のＦＥＴを半導体スイッチとして用いてもよい。
【００５７】
図８は、サブ電源１０１を備えた電源ユニット１００と、該電源ユニット１００からの電力をインバータ２０１に供給する制御ユニット２００とを含む制御装置３００の参考例を示し、上記実施形態と同一要素には、同一符号を付してある。
図８に示した制御装置では、電源ユニット１００内に、リレー（遮断機）２０４とメイン電源４００とを直列に接続するメイン電源供給ラインＬＭと並列なサブ電源供給ラインＬＳを設けてあり、更に、メイン電源供給ラインＬＭと直列に接続される、第３ＭＯＳＦＥＴ１５３と第４ＭＯＳＦＥＴ１５４との直列回路を電源ユニット１００内に設けてある。ここで、第３ＭＯＳＦＥＴ１５３のドレインにドレインを接続して第４ＭＯＳＦＥＴ１５４を直列に接続してある。
【００５８】
また、サブ電源供給ラインＬＳと直列に接続される、第１ＭＯＳＦＥＴ１５１とダイオード１５２との直列回路を電源ユニット１００内に設けてある。ここで、第１ＭＯＳＦＥＴ１５１は、サブ電源１０１側をソースとしてサブ電源供給ラインＬＳに直列接続され、ダイオード１５２は、サブ電源１０１から制御ユニット２００（インバータ２０１）に向けて電流を流すように設定してある。
上記図８の構成では、電源ユニット１００に内蔵する第３ＭＯＳＦＥＴ１５３と第４ＭＯＳＦＥＴ１５４は、メイン電源４００の電力をインバータ２０１に供給するラインに介装されるから、容量として大きなものを用いる必要があり、ＭＯＳＦＥＴからの放熱用として設けるヒートシンクも大型のものを用いる必要があるため、電源ユニット１００が大型化してしまうという問題がある。
【００５９】
これに対し、図１，図６，図７に示した本実施形態の制御装置３００では、メイン電源４００の電力を、インバータ２０１に供給するラインに介装される第３ＭＯＳＦＥＴ２０２と第４ＭＯＳＦＥＴ２０３は制御ユニット２００に内蔵され、電源ユニット１００には、メイン電源４００からの電力供給をスイッチングする半導体スイッチを備えないので、電源ユニット１００を小型化・低価格化でき、電源ユニット１００の汎用性を高めることができる。
【００６０】
ここで、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術的思想について、以下に効果と共に記載する。
（イ）
電源と、
前記電源と負荷とを接続するための電源供給ラインと、
前記電源供給ラインに直列接続され、オンするとソース・ドレイン間に電流を流し、オフすると寄生ダイオードにより前記電源に向かう電流を流す第１半導体スイッチと、
前記第１半導体スイッチの負荷側の前記電源供給ラインに直列接続され、オンするとソース‐ドレイン間に電流を流し、オフすると寄生ダイオードにより前記電源からの放電電流を流す第２半導体スイッチと、
前記第１半導体スイッチ及び第２半導体スイッチをオン・オフ制御すると共に、前記第１半導体スイッチと第２半導体スイッチとの間の電圧、及び、第２半導体スイッチの負荷側の電圧をモニタして、前記第１半導体スイッチ及び第２半導体スイッチの故障、及び、前記第２半導体スイッチの負荷側の電源供給ラインの故障を診断する制御手段と、
を含む電源ユニット。
【００６１】
上記構成によると、電源の電力を外部の負荷に供給するための電源供給ラインに、寄生ダイオードの向きが相互に反転している２つの半導体スイッチ（例えば、ＭＯＳＦＥＴ）を介装してあるので、寄生ダイオードを備えた半導体スイッチを用いつつ、寄生ダイオードを介した電力の流れ出し・流れ込みを阻止することができる。更に、前記第１半導体スイッチ及び第２半導体スイッチの故障、及び、前記第２半導体スイッチの負荷側の電源供給ラインの故障を診断することで、電源の電力を負荷に供給できる状態で、第１半導体スイッチ及び第２半導体スイッチのオン制御を許可し、電源の保護を図ることができる。
【００６２】
（ロ）請求項（イ）記載の電源ユニットと、前記電源ユニットに外部接続する制御ユニットとを含む制御装置であって、
前記制御ユニットは、
前記電源ユニットの電源供給ラインに連結され、前記負荷に接続するサブ電源供給ラインと、
前記サブ電源供給ラインに直列接続され、オンするとソース・ドレイン間に電流を流し、オフすると寄生ダイオードにより前記電源ユニット側に向かう電流を流す第３半導体スイッチと、
前記第３半導体スイッチの負荷側の前記サブ電源供給ラインに直列接続され、オンするとソース・ドレイン間に電流を流し、オフすると寄生ダイオードにより前記電源ユニット側からの放電電流を流す第４半導体スイッチと、
前記電源ユニットの電源とは個別に設けたメイン電源と前記負荷とを接続する電源供給ラインであって、前記サブ電源供給ラインと並列に設けたメイン電源供給ラインと、
前記メイン電源供給ラインに設けたリレーと、
前記リレー，前記第３半導体スイッチ及び第４半導体スイッチをオン・オフ制御すると共に、前記第３半導体スイッチと第４半導体スイッチとの間の電圧、及び、第３半導体スイッチの電源ユニット側の電圧をモニタして、前記第３半導体スイッチ及び第４半導体スイッチの故障、及び、前記第３半導体スイッチの電源ユニット側のサブ電源供給ラインの故障を診断するメイン制御手段と、
を含み、
前記第１半導体スイッチ〜第４半導体スイッチＴ及び前記リレーを制御することで、前記電源ユニットの電源と前記メイン電源とのいずれか一方を、前記負荷に接続する制御装置。
【００６３】
上記構成によると、制御ユニット内のサブ電源供給ラインに、寄生ダイオードの向きが相互に反転している２つの半導体スイッチ（例えば、ＭＯＳＦＥＴ）を介装してあるので、電源ユニット側の２つの半導体スイッチと協働して、寄生ダイオードを介したサブ電源からの電力の流れ出し・サブ電源への電力の流れ込みを阻止することができ、更に、第３半導体スイッチと第４半導体スイッチとの間における電圧が、第３半導体スイッチ及び第４半導体スイッチのオン・オフ制御状態に見合う電圧になっているか否かに基づき、第３半導体スイッチ及び第４半導体スイッチの故障診断を行い、また、第３半導体スイッチの電源ユニット側の電圧から、電源ユニットと接続するサブ電源供給ラインの故障を診断する。
【００６４】
（ハ）請求項（ロ）記載の制御装置において、前記第２半導体スイッチと第３半導体スイッチとの間にバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加手段を、前記電源ユニットと制御ユニットとのいずれか一方に備えた制御装置。
【００６５】
上記構成によると、メイン電源の電力を負荷に供給している状態で、第２半導体スイッチと第３半導体スイッチとの間にバイアス電圧を印加するので、第２半導体スイッチと第３半導体スイッチとの間のラインの故障、更に、第２半導体スイッチ及び第３半導体スイッチの故障を、バイアス電圧をモニタしたか否かに基づいて診断できる。
【符号の説明】
【００６６】
１００…電源ユニット、１０１…サブ電源、１０２…第１ＭＯＳＦＥＴ（電源側半導体スイッチ）、１０３…第２ＭＯＳＦＥＴ（負荷側半導体スイッチ）、１０４…マイコン（制御手段、サブ制御手段）、２００…制御ユニット、２０１…インバータ（負荷）、２０２…第３ＭＯＳＦＥＴ（第３半導体スイッチ）、２０３…第４ＭＯＳＦＥＴ（第４半導体スイッチ）、２０４…リレー、２０５…マイコン（メイン制御手段）２０９…抵抗（バイアス電圧印加手段）、３０１…電動モータ、４００…メイン電源
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負荷に電源を供給する電源ユニット、及び、該電源ユニットを含む制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、メインバッテリ（メイン電源）の電力を、遮断機（リレー）を設けたメイン電源供給ラインを介してインバータ＆モータ負荷に供給すると共に、サブバッテリ（サブ電源）の電力を、４つの半導体スイッチ（ＭＯＳＦＥＴ）を直列に設けたサブ電源供給ラインを介して前記インバータ＆モータ負荷に供給する二重系電源装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２５４１８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、前記特許文献１のように、４つの半導体スイッチ（ＭＯＳＦＥＴ）を制御ユニット内に備える場合、サブ電源の出力を制御ユニット側に出力するラインに地絡などの故障が発生した場合に、サブ電源の保護及び故障の検知を十分に行えないという問題があった。
【０００５】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、電源を含む電源ユニットの出力ラインにおける地絡などの故障に対し、電源の保護及び故障の検知を行える電源ユニット及び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】
そのため、本願発明では、電源ユニットが、電源と、前記電源と負荷とを接続する電源供給ラインと、前記電源側をソースとして前記電源供給ラインに直列に接続した電源側半導体スイッチと、前記電源側半導体スイッチのドレインにドレインを接続して前記電源供給ラインに直列に接続した負荷側半導体スイッチと、前記電源側半導体スイッチ及び前記負荷側半導体スイッチのオン・オフを制御すると共に、前記電源側半導体スイッチと前記負荷側半導体スイッチとの間のドレイン電圧、及び、前記負荷側半導体スイッチのソース電圧をモニタし、故障診断を行う制御手段と、を含むようにした。
【発明の効果】
【０００７】
上記発明によると、電源ユニットの出力ラインにおける地絡などの故障に対し、電源の保護及び故障の検知を行える。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態における制御装置の全体構成図である。
【図２】本発明の一実施形態におけるメイン電源からサブ電源への切り替え動作を示すタイミングチャートである。
【図３】本発明の一実施形態における診断のためのＭＯＳＦＥＴのオン・オフ制御パターンを示すタイミングチャートである。
【図４】本発明の一実施形態における診断内容と診断時点との相関を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態における診断ロジックを示す図である。
【図６】本発明の一実施形態の変形例を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態の変形例を示す図である。
【図８】電源ユニットと制御ユニットとを含む制御装置の参考例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、サブ電源１０１を備えた電源ユニット１００と、該電源ユニット１００からの電力をインバータ２０１に供給する制御ユニット２００とを含む制御装置３００の全体構成図である。
制御ユニット２００に、電源ユニット１００に内蔵したサブ電源１０１に接続するサブ電源供給ラインＬＳを接続すると共に、電源ユニット１００（サブ電源１０１）とは別体のメイン電源４００に接続するメイン電源供給ラインＬＭを接続し、制御ユニット２００は、インバータ２０１に対して、サブ電源１０１又はメイン電源４００からの電力を選択的に供給する。
【００１０】
メイン電源４００はバッテリ（蓄電池）であり、このメイン電源４００を充電する発電機４０１を設けてある。一方、サブ電源１０１は、キャパシタ（コンデンサ）で構成されるが、サブ電源１０１も、発電機を備えたバッテリとすることができる。
前記インバータ２０１（負荷）は、三相モータなどの電動モータ３０１を駆動するモータインバータであり、インバータ２０１は、ドライバ２１２を介して制御される。電動モータ３０１は、例えば、車両の電動ブレーキ装置において、ブレーキパッドをディスクに押圧して制動力を発生させる電動モータ（特開２００８−２３８９８７号公報参照）や、車両においてエンジンに接続された変速機構に作動油圧を供給するためのオイルポンプを駆動する電動モータ（特開２００９−２９３６４９号公報）や、自動変速機に搭載されるシフトバイワイヤ装置においてスプールを駆動する電動モータ（特開２０１０−１５６４５１号公報参照）などである。
【００１１】
但し、インバータ２０１と電動モータ３０１との組み合わせを、車両の電動ブレーキ装置や変速機構におけるインバータ及びモータに限定するものではなく、また、電源供給を行う負荷を、インバータ２０１と電動モータ３０１との組み合わせに限定するものではなく、例えば、船舶，ロボット，工作機械，ビデオカメラ等に用いる負荷であってもよく、また、負荷は、電力エネルギーを消費するものであれば良く、モータなどの電動アクチュエータの他、ヒータや光源などであってもよい。
更に、制御ユニット２００を電動モータ３０１の収容する筐体に対して一体的に取り付けることができ、また、制御ユニット２００の外部にインバータ２０１又はインバータ２０１及びドライバ２１２を配置することができる。
【００１２】
電源ユニット１００内のサブ電源供給ラインＬＳに、サブ電源１０１側をソースとして第１ＭＯＳＦＥＴ（電源側ＭＯＳＦＥＴ、ＳＷ１）１０２を直列に接続してあり、更に、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２のドレインにドレインを接続して第２ＭＯＳＦＥＴ（負荷側ＭＯＳＦＥＴ、ＳＷ２）１０３を直列に接続してある。
即ち、サブ電源１０１からインバータ２０１に向けて、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２のソース、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２のドレイン、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３のドレイン、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３のソースの順で接続してある。
【００１３】
半導体スイッチである第１ＭＯＳＦＥＴ１０２及び第２ＭＯＳＦＥＴ１０３は、ゲートにマイナス電圧がかかるとオン状態になってソース・ドレイン間に電流が流れるＰチャンネルＭＯＳＦＥＴであり、それぞれ寄生ダイオード１０２ａ，１０３ａを備えている。
第１ＭＯＳＦＥＴ１０２の寄生ダイオード１０２ａは、インバータ２０１からサブ電源１０１に向かう電流を流し、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３の寄生ダイオード１０３ａは、サブ電源１０１からインバータ２０１に向かう電流を流す。
【００１４】
電源ユニット１００は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭなどを含むマイコン（マイクロコンピュータ）１０４を備え、マイコン１０４は、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２及び第２ＭＯＳＦＥＴ１０３のオン・オフ（ゲートの印加電圧）を制御する。
また、マイコン１０４は、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２と第２ＭＯＳＦＥＴ１０３との間のサブ電源供給ラインＬＳにおける電圧、換言すれば、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２及び第２ＭＯＳＦＥＴ１０３のドレイン電圧をＡ／Ｄ変換して読み込み、更に、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３のソース電圧（第２ＭＯＳＦＥＴ１０３と後述する第３ＭＯＳＦＥＴ２０２との間のサブ電源供給ラインＬＳにおける電圧）をＡ／Ｄ変換して読み込み、これら電圧値をモニタして、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２・第２ＭＯＳＦＥＴ１０３の短絡・オープン故障の有無、及び、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３（電源ユニット１００）と第３ＭＯＳＦＥＴ２０２（制御ユニット２００）との間におけるサブ電源供給ラインＬＳの地絡故障の有無の診断を含む故障診断を行う。
【００１５】
マイコン１０４は、Ａ／Ｄ変換による電圧モニタ、及び、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２及び第２ＭＯＳＦＥＴ１０３のオン・オフ制御を、Ｉ／Ｆ（インターフェース）１０５ａ〜１０５ｄを介して行う。
また、メイン電源４００の電力を、メイン電源供給ラインＬＭからレギュレータ１０６を介し、マイコン１０４の動作電源として供給する。
【００１６】
制御ユニット２００に、メイン電源４００と発電機４０１とを並列に接続したメイン電源供給ラインＬＭ、及び、サブ電源１０１，第１ＭＯＳＦＥＴ１０２，第２ＭＯＳＦＥＴ１０３を直列に接続したサブ電源供給ラインＬＳを、コネクタＣＬＭ，ＣＬＳを介して着脱可能に接続し、制御ユニット２００内で、メイン電源供給ラインＬＭ及びサブ電源供給ラインＬＳは、相互に並列にインバータ２０１に接続する。
コネクタＣＬＳとインバータ２０１との間のサブ電源供給ラインＬＳに、コネクタＣＬＳ（サブ電源１０１）側をソースとして第３ＭＯＳＦＥＴ（ＳＷ３）２０２を直列に接続し、更に、第３ＭＯＳＦＥＴ２０２のドレインにドレインを接続して第４ＭＯＳＦＥＴ（ＳＷ４）２０３を直列に接続してある。
即ち、コネクタＣＬＳからインバータ２０１に向けて、第３ＭＯＳＦＥＴ２０２のソース、第３ＭＯＳＦＥＴ２０２のドレイン、第４ＭＯＳＦＥＴ２０３のドレイン、第４ＭＯＳＦＥＴ２０３のソースの順で接続してある。
【００１７】
半導体スイッチである第３ＭＯＳＦＥＴ２０２及び第４ＭＯＳＦＥＴ２０３は、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２及び第２ＭＯＳＦＥＴ１０３と同様に、ゲートにマイナス電圧がかかるとオン状態になって、ソース・ドレイン間に電流が流れるＰチャンネルＭＯＳＦＥＴであり、それぞれ寄生ダイオード２０２ａ，２０３ａを備える。
第３ＭＯＳＦＥＴ２０２の寄生ダイオード２０２ａは、インバータ２０１からサブ電源１０１に向かう電流を流し、第４ＭＯＳＦＥＴ２０３の寄生ダイオード２０３ａは、サブ電源１０１からインバータ２０１に向かう電流を流す。
【００１８】
コネクタＣＬＭとインバータ２０１との間のメイン電源供給ラインＬＭに、リレー（遮断機）２０４を直列に接続し、このリレー２０４の接点２０４ａを駆動する巻線（電磁コイル）２０４ｂを、サブ電源供給ラインＬＳから分岐して制御ユニット２００内のマイコン（マイクロコンピュータ）２０５に至る回路に介装してある。そして、マイコン２０５は、巻線（電磁コイル）２０４ｂへの通電・通電停止、即ち、リレー２０４のオン・オフを制御する。
マイコン２０５は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭなどを含み、ドライバ２１２を介してインバータ２０１を制御する一方、リレー２０４のオン・オフ（巻線２０４ｂへの通電・通電停止）を制御すると共に、第３ＭＯＳＦＥＴ２０２及び第４ＭＯＳＦＥＴ２０３のオン・オフ（ゲートの印加電圧）を制御する。
【００１９】
第４ＭＯＳＦＥＴ２０３と、巻線（電磁コイル）２０４ｂを備えた回路の接続点Ｊ１との間のサブ電源供給ラインＬＳから、マイコン２０５に対して動作電源を供給するためのマイコン電源ラインＬＣＰＵを分岐延設し、このマイコン電源ラインＬＣＰＵには、レギュレータ２０６を介装してある。
また、コネクタＣＬＭとリレー２０４との間のメイン電源供給ラインＬＭと、第４ＭＯＳＦＥＴ２０３と巻線（電磁コイル）２０４ｂを備えた回路の接続点Ｊ１との間のサブ電源供給ラインＬＳとを接続するマイコン用メイン電源ラインＬＭＣを設けてある。
【００２０】
マイコン用メイン電源ラインＬＭＣには、スイッチＳＷ２１１及びダイオード２０７を直列に接続してあり、更に、ダイオード２０７とサブ電源供給ラインＬＳとの間に、コンデンサ２０８を並列に接続してある。
これにより、メイン電源４００の電力を、スイッチＳＷ２１１及びダイオード２０７を介してマイコン２０５に供給すると共に、メイン電源４００の電力をコンデンサ２０８に蓄積し、メイン電源４００からの電力供給が途絶えても、コンデンサ２０８に蓄積した電力でマイコン２０５の動作を継続できるようにしてある。更に、サブ電源１０１の電力を、サブ電源供給ラインＬＳを介してマイコン２０５に供給することが可能となっている。
【００２１】
インバータ２０１が、例えば車両に設けたモータ及びインバータである場合、スイッチＳＷ２１１は、車両の運転者が操作するメインスイッチであり、このスイッチＳＷ２１１がオンすることで、マイコン２０５にメイン電源４００の電力を供給し、マイコン２０５が起動する。
ダイオード２０７は、コンデンサ２０８に蓄積した電力がメイン電源供給ラインＬＭに流れ込むことを防ぐ。
【００２２】
また、ダイオード２０７とコンデンサ２０８の接続点Ｊ２との間と、コネクタＣＬＳと第３ＭＯＳＦＥＴ２０２との間のサブ電源供給ラインＬＳとを接続するバイアス電圧印加ラインＬＢを設けてあり、このバイアス電圧印加ラインＬＢには、抵抗２０９を介装してある。
バイアス電圧印加ラインＬＢに設けた抵抗２０９によって、メイン電源４００の電圧よりも低いバイアス電圧を、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３と第３ＭＯＳＦＥＴ２０２との間のサブ電源供給ラインＬＳに印加する。
【００２３】
マイコン２０５は、第３ＭＯＳＦＥＴ２０２と第４ＭＯＳＦＥＴ２０３との間のサブ電源供給ラインＬＳにおける電圧、換言すれば、第３ＭＯＳＦＥＴ２０２及び第４ＭＯＳＦＥＴ２０３のドレイン電圧をＡ／Ｄ変換して読み込み、更に、コネクタＣＬＳと第３ＭＯＳＦＥＴ２０２との間のサブ電源供給ラインＬＳの電圧（第３ＭＯＳＦＥＴ２０２のソース電圧）をＡ／Ｄ変換して読み込み、これら電圧値をモニタして、第３ＭＯＳＦＥＴ２０２・第４ＭＯＳＦＥＴ２０３の短絡・オープン故障の有無の診断を含む故障診断を行う。
また、マイコン２０５は、マイコン用メイン電源ラインＬＭＣの分岐点Ｊ３と、リレー２０４との間のメイン電源供給ラインＬＭの電圧、即ち、メイン電源４００の電圧をＡ／Ｄ変換して読み込み、インバータ２０１の電源を、メイン電源４００とサブ電源１０１とのいずれを用いるかを判断する。
【００２４】
マイコン２０５は、Ａ／Ｄ変換による電圧モニタ、第３ＭＯＳＦＥＴ２０２及び第４ＭＯＳＦＥＴ２０３のオン・オフ制御、及び、リレー２０４のオン・オフ制御を、Ｉ／Ｆ（インターフェース）２１０ａ〜２１０ｆを介して行う。
更に、制御ユニット２００のマイコン２０５と、電源ユニット１００のマイコン１０４とを接続する通信ラインＣＬを設けてあり、マイコン２０５及びマイコン１０４は、通信ラインＣＬを介して相互に通信できるようになっている。
【００２５】
マイコン２０５は、メイン電源４００の電圧低下時（メイン電源供給ラインＬＭの故障時）に、リレー２０４をオフ（開成）して、メイン電源４００とインバータ２０１との接続を断つ一方、第３ＭＯＳＦＥＴ２０２及び第４ＭＯＳＦＥＴ２０３をオン状態に制御し、かつ、マイコン１０４に第１ＭＯＳＦＥＴ１０２及び第２ＭＯＳＦＥＴ１０３のオン指令を出力することで、第１ＭＯＳＦＥＴ〜第４ＭＯＳＦＥＴ１０２，１０３，２０２，２０３が全てオン状態になるようにして、サブ電源１０１の電力をインバータ２０１に供給し、インバータ２０１に対する電力供給が途絶えないようにする。
【００２６】
ここで、例えば、サブ電源供給ラインＬＳに、半導体スイッチであるＭＯＳＦＥＴを１個だけ設けた場合、このＭＯＳＦＥＴをオフ制御しても、寄生ダイオードを介して、サブ電源１０１の電力の流れ出し、又は、メイン電源４００の電力のサブ電源１０１への流れ込みが発生してしまう。
しかし、本実施形態のように、一対のＭＯＳＦＥＴを、相互のドレインを接続させるように、サブ電源供給ラインＬＳに直列に接続すると、相互の寄生ダイオードの向き（電流の順方向）が逆になり、一方の寄生ダイオードにおける電流の流れを、他方の寄生ダイオードがブロックし、ＭＯＳＦＥＴが寄生ダイオードを備えていても、寄生ダイオードを介したサブ電源１０１の電力の流れ出し、又は、メイン電源４００の電力のサブ電源１０１への流れ込みを抑制して、サブ電源１０１を保護できる。
【００２７】
具体的には、電源ユニット１００からの流れ出し電流は、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３及び第４ＭＯＳＦＥＴ２０３の寄生ダイオードを流れることになるが、電源ユニット１００単体でも、第１第１ＭＯＳＦＥＴ１０２の寄生ダイオードがサブ電源１０１の電力の流れ出しをブロックし、更に、制御ユニット２００と電源ユニット１００とを接続した状態では、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２及び第３ＭＯＳＦＥＴ２０２の寄生ダイオードがサブ電源１０１の電力の流れ出しをブロックするから、たとえ第１ＭＯＳＦＥＴ１０２及び第３ＭＯＳＦＥＴ２０２とのいずれか一方が短絡故障しても、サブ電源１０１からの電力の流れ出しを抑制できる。
また、インバータ２０１を介したメイン電源４００の電力のサブ電源１０１への流れ込み電力は、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２及び第３ＭＯＳＦＥＴ２０２の寄生ダイオードを流れることになるが、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３及び第４ＭＯＳＦＥＴ２０３の寄生ダイオードによってブロックされるため、たとえ第２ＭＯＳＦＥＴ１０３と４ＭＯＳＦＥＴ２０３とのいずれか一方が短絡故障しても、インバータ２０１を介したメイン電源４００の電力のサブ電源１０１への流れ込みを抑制できる。
【００２８】
更に、一対のＭＯＳＦＥＴを、電源ユニット１００側と、制御ユニット２００側との双方に設ければ、電源ユニット１００単体でサブ電源１０１を保護でき、更に、電源ユニット１００を制御ユニット２００に組み合わせたときに、４個のＭＯＳＦＥＴのいずれか１個に例えば短絡故障が発生しても、サブ電源１０１とメイン電源４００との間で、電力の流れ出し・流れ込みが発生することを抑制できる。
【００２９】
図２は、リレー２０４よりもインバータ２０１側のメイン電源供給ラインＬＭ（以下、メイン電源出力ラインＭＳＯＵＴという）にショート（地絡）故障が発生した場合のＭＯＳＦＥＴのオン・オフ制御を示すタイムチャートである。
マイコン２０５は、内蔵のＡ／Ｄ変換器によってメイン電源供給ラインＬＭの電圧ＶＭをモニタし、時点ｔ１において、メイン電源供給ラインＬＭの電圧ＶＭが設定電圧Ｖｔｈよりも低いと判断すると、電圧ＶＭが設定電圧Ｖｔｈよりも低い状態の継続時間の計測を開始する。
【００３０】
そして、時点ｔ２において、継続時間が設定時間Ｔｔｈ（Ｔｔｈ＝ｔ２−ｔ１）に達したことを検出すると、メイン電源出力ラインＭＳＯＵＴに地絡などの故障が発生したものと推定できるので、リレー２０４をオフ（開成）すると共に、電源ユニット１００のマイコン１０４に対して、メイン電源出力ラインＭＳＯＵＴの地絡故障に伴うサブ電源１０１の供給指令を出力する。
設定電圧Ｖｔｈを、マイコン２０５の最低動作電圧を下回らない範囲に設定し、更に、設定時間Ｔｔｈだけメイン電源供給ラインＬＭの電圧ＶＭの低下を放置し、リレー２０４をオン状態に保持させても、コンデンサ２０８に蓄えておいた電力で、マイコン２０５が動作を継続できるように設定してある。
【００３１】
マイコン２０５は、リレー２０４をオフ制御してから、リレー２０４が実際にオフ（開成）状態になるまでの動作遅れ時間Ｔｄ１が経過し、実際にリレー２０４がオフ状態になったものと推定できるようになってから（時点ｔ３以降で）、第３ＭＯＳＦＥＴ２０２、第４ＭＯＳＦＥＴ２０３をオン制御し、また、電源ユニット１００のマイコン１０４に対して、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２及び第２ＭＯＳＦＥＴ１０３のオン指令を出力する。
上記の遅延時間Ｔｄ１を設けることで、実際にリレー２０４がオフ状態になる前に、サブ電源１０１の電力をインバータ２０１に供給することを抑制し、これによって、メイン電源供給ラインＬＭ（メイン電源出力ラインＭＳＯＵＴ）における地絡部分にサブ電源１０１の電力が流れ、サブ電源１０１の電力を無駄に消費することが抑制する。
【００３２】
ここで、メイン電源供給ラインＬＭの電圧が正常であって、メイン電源４００の電力をインバータ２０１に供給している状態から、第３ＭＯＳＦＥＴ２０２をオン状態に保持させれば、電源ユニット１００側でサブ電源１０１の電力供給が可能になった時点（第１ＭＯＳＦＥＴ１０２及び第２ＭＯＳＦＥＴ１０３が実際にオンになった時点）で、オン状態に保持した第３ＭＯＳＦＥＴ２０２のソース・ドレイン間、及び、第４ＭＯＳＦＥＴ２０３の寄生ダイオード２０３ａを介して、サブ電源１０１の電力をインバータ２０１に供給させることが可能である。
【００３３】
即ち、第３ＭＯＳＦＥＴ２０２をオン状態に保持しておけば、電源ユニット１００側でサブ電源１０１の電力供給が可能になった時点で、第４ＭＯＳＦＥＴ２０３が未だオン状態に切り替わっていなかったとしても、直ちにサブ電源１０１の電力をインバータ２０１に供給させることができ、メイン電源４００からサブ電源１０１への切り替え応答を早めることができ、以って、インバータ２０１に供給する電圧の低下をより小さく抑制できる。
一方、メイン電源供給ラインＬＭの電圧ＶＭが正常であれば、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２及び第２ＭＯＳＦＥＴ１０３を、共にオフ状態（ソース・ドレイン間に電流が流れない状態）に保持し、電源ユニット１００と制御ユニット２００との間のサブ電源供給ラインＬＳが地絡したとしても、寄生ダイオード１０３ａを介してサブ電源１０１の電力が地絡箇所に流れてしまうことを、寄生ダイオード１０２ａでブロックできるようにする。
【００３４】
次に、電源ユニット１００及び制御ユニット２００で行われる電圧モニタに基づく故障診断、具体的には、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２〜第４ＭＯＳＦＥＴ２０３の短絡・オープン故障の有無、及び、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３（電源ユニット１００）と第３ＭＯＳＦＥＴ２０２（制御ユニット２００）との間におけるサブ電源供給ラインＬＳの地絡故障の有無の診断を、詳細を説明する。
尚、故障診断は、例えば、制御ユニット２００のマイコン２０５に電源投入し、マイコン２０５が起動したときに実行し、更に、メイン電源供給ラインＬＭの電圧が正常である状態で定期的（一定時間毎）に実行させることができる。
また、故障診断のためのＭＯＳＦＥＴ１０２，１０３，２０２，２０３のオン・オフ制御では、マイコン２０５がＭＯＳＦＥＴ２０２，２０３のオン・オフを制御し、ＭＯＳＦＥＴ１０２，１０３については、マイコン２０５からの指令を受けたマイコン１０４がオン・オフ制御する。
【００３５】
故障診断のためのＭＯＳＦＥＴ１０２，１０３，２０２，２０３のオン・オフ制御においては、例えば図３に示すように、予め定めたパターンでＭＯＳＦＥＴ１０２，１０３，２０２，２０３のオン・オフ制御状態を既定の時間毎に切り替え、ＭＯＳＦＥＴ１０２，１０３，２０２，２０３のいずれをオンさせているかによって、診断対象部分と、電圧モニタ箇所とを順次切り替えて診断させることができる。
尚、図４は、図３に示したパターンでＭＯＳＦＥＴ１０２，１０３，２０２，２０３をオン・オフ制御したときに、各タイミングでの診断内容を示し、また、図５は、診断のためのＭＯＳＦＥＴのオン・オフ制御パターン、診断対象、診断結果、診断タイミングの相関を示し、以下では、これら図３〜図５を参照しつつ、故障診断の詳細を説明する。
【００３６】
「電源ユニット１００及び制御ユニットによる第２ＭＯＳＦＥＴ１０３と第３ＭＯＳＦＥＴ２０２との間の地絡診断」
ＭＯＳＦＥＴ１０２，１０３，２０２，２０３が全てオフの状態であれば、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３と第３ＭＯＳＦＥＴ２０２との間のサブ電源供給ラインＬＳには、バイアス電圧が発生する。
そこで、ＭＯＳＦＥＴ１０２，１０３，２０２，２０３が全てオフに制御している状態（図３の時点ｔ１及び／又は時点ｔ９）において、電源ユニット１００のマイコン１０４及び制御ユニット２００のマイコン２０５は、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３と第３ＭＯＳＦＥＴ２０２との間のサブ電源供給ラインＬＳの電圧をそれぞれにモニタし、電圧が発生していない場合には地絡の発生を診断し、バイアス電圧に相当する電圧（バイアス電圧の電圧を含む既定範囲内の電圧）が発生していれば、地絡故障はないものと診断する。
【００３７】
上記の地絡発生状態であっても、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２及び第４ＭＯＳＦＥＴ２０３によって地絡箇所へのメイン電源４００及びサブ電源１０１の電力の流れ込みは阻止できるものの、サブ電源１０１の電力をインバータ２０１に供給できない状態であるので、電源ユニット１００及び制御ユニット２００は、ＭＯＳＦＥＴ１０２，１０３，２０２，２０３のオン制御を禁止し、サブ電源１０１の供給不能状態になっていることをランプ等の警告手段を用いて運転者等に警告する。
また、上記の地絡発生状態であって、サブ電源１０１の電力をインバータ２０１に供給できない場合には、メイン電源４００の電力を優先度の低い他の負荷に供給することを禁止して、メイン電源４００の電圧低下を未然に抑制したり、発電機４０１における発電量を増大させたりして、インバータ２０１の電力確保を図ることができる。
ここで、例えば、マイコン１０４とマイコン２０５との少なくとも一方で、地絡故障の発生を診断したときに、診断結果を他方に送信し、地絡故障の診断結果を受けたマイコンは、たとえ自らの診断で地絡故障を診断していない状態であっても、ＭＯＳＦＥＴのオン制御を禁止することが好ましい。
【００３８】
「電源ユニット１００による第１ＭＯＳＦＥＴ１０２の故障診断」
ＭＯＳＦＥＴ１０２，１０３，２０２，２０３は、サブ電源１０１からレギュレータ２０６に向かって、ソース、ドレイン、ドレイン、ソース、ソース、ドレイン、ドレイン、ソースの順に接続してある。
このため、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２のソースには、サブ電源１０１の電圧が常時印加され、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２のオフ動作が正常であれば、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２のドレイン側（第１ＭＯＳＦＥＴ１０２と第２ＭＯＳＦＥＴ１０３との間）に電圧は発生しない。
従って、電源ユニット１００のマイコン１０４は、少なくともＭＯＳＦＥＴ１０２，１０３が共にオフの状態で（図３の時点ｔ１及び／又は時点ｔ４において）、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２と第２ＭＯＳＦＥＴ１０３との間の電圧をモニタし、電圧が発生していない場合、即ち、サブ電源１０１の電圧よりも低い電圧閾値（＞０）を下回るＬｏｗ状態であれば、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２のオフ動作が正常であると判定する。
【００３９】
一方、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２と第２ＭＯＳＦＥＴ１０３との間に、サブ電源１０１の電圧に相当する電圧（サブ電圧１０１の電圧を含む既定範囲内の電圧）が発生している場合、即ち、サブ電源１０１の電圧よりも低い電圧閾値（＞０）を上回るＨｉｇｈ状態であれば、電源ユニット１００のマイコン１０４は、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２の短絡故障（ソース・ドレイン間にゲート電圧とは無関係に電流が流れる故障）を判定する（図４の時点ｔ１及び時点ｔ４、図５の「ＳＷ１ＯＦＦ診断」を参照）。
尚、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２が短絡（ショート）故障していても、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３及び第４ＭＯＳＦＥＴ２０３によって、メイン電源４００の電力のサブ電源１０１側への流れ込みを阻止でき、また、第３ＭＯＳＦＥＴ２０２をオフ制御することで、サブ電源１０１のメイン電源４００側への流れ出しを阻止できる。
【００４０】
また、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２が正常にオン動作するか否かの診断は、少なくとも第２ＭＯＳＦＥＴ１０３がオフである状態（図３の時間ｔ２及び／又は時間ｔ５）で行い、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２をオンさせたときの第１ＭＯＳＦＥＴ１０２のドレインの電圧をモニタすることで確認できる。
第１ＭＯＳＦＥＴ１０２をオンした時に、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２のドレイン側（第１ＭＯＳＦＥＴ１０２と第２ＭＯＳＦＥＴ１０３との間）にサブ電源１０１の電圧相当の電圧（サブ電圧１０１の電圧を含む既定範囲内の電圧）が発生すれば、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２は正常にオン動作したことになり、逆に、オンさせたときに電圧が発生しなければ、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２のオープン故障（オン制御してもソース・ドレイン間に電流が流れない故障）を判定する。
【００４１】
即ち、電源ユニット１００のマイコン１０４は、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２のオン制御状態で、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２のドレイン側の電圧が、サブ電源１０１の電圧よりも低い電圧閾値（＞０）を上回るＨｉｇｈ状態であれば、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２が正常にオン動作していると診断し、前記電圧閾値を下回るＬｏｗ状態であれば、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２のオープン故障を判定する（図４の時点ｔ２及び時点ｔ５、図５の「ＳＷ１ＯＮ診断」を参照）。
そして、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２のオープン故障状態では、サブ電源１０１の電力をインバータ２０１に供給できないので、電源ユニット１００のマイコン１０４は、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２及び第２ＭＯＳＦＥＴ１０３をオフ状態に保持すると共に、制御ユニット２００に対してＭＯＳＦＥＴ２０２，２０３のオフ保持を要求する信号を出力し、全てのＭＯＳＦＥＴがオフ状態に保持されるようにし、更に、サブ電源１０１の電力供給が不能であることを警告する。
【００４２】
「電源ユニット１００による第２ＭＯＳＦＥＴ１０３の故障診断」
第１ＭＯＳＦＥＴ１０２，第３ＭＯＳＦＥＴ２０２及び第４ＭＯＳＦＥＴ２０３がオフの状態において、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３のソースにはバイアス電圧が発生する。
従って、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３のオフ動作が正常に機能していれば、この第２ＭＯＳＦＥＴ１０３のドレイン側に電圧は発生しない。
そこで、電源ユニット１００のマイコン１０４は、少なくとも第１ＭＯＳＦＥＴ１０２及び第２ＭＯＳＦＥＴ１０３が共ににオフである状態（図３の時間ｔ１及び／又は時間ｔ４）において、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３のドレイン電圧をモニタし、電圧が発生していない場合、即ち、バイアス電圧よりも低い電圧閾値（＞０）を下回るＬｏｗ状態であれば、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３のオフ動作が正常であると判定する。
【００４３】
一方、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３のオフ制御状態で、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３のドレイン電圧がバイアス電圧相当（バイアス電圧を含む既定範囲内の電圧）である場合、即ち、バイアス電圧よりも低い電圧閾値（＞０）を上回るＨｉｇｈ状態であれば、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３はオフ制御状態で実際にはオンしていることになり、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３の短絡故障を判定する（図４の時点ｔ１及び時点ｔ４、図５の「ＳＷ２ＯＦＦ診断」を参照）。
尚、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３が短絡（ショート）故障していても、第４ＭＯＳＦＥＴ２０３によって、メイン電源４００の電力のサブ電源１０１側への流れ込みを阻止でき、また、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２及び第３ＭＯＳＦＥＴ２０２をオフ制御することで、サブ電源１０１のメイン電源４００側への流れ出しを阻止できる。
【００４４】
次に、少なくとも第１ＭＯＳＦＥＴ１０２及び第４ＭＯＳＦＥＴ２０３がオフの状態において、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３をオンすると（図３の時間ｔ３及び／又は時間ｔ６）、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３のドレイン（第１ＭＯＳＦＥＴ１０２と第１ＭＯＳＦＥＴ１０２との間）には、バイアス電圧が発生することになるから、モニタ電圧がバイアス電圧相当になっている場合、即ち、バイアス電圧よりも低い電圧閾値（＞０）を上回るＨｉｇｈ状態である場合、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３は正常にオン動作していると判定できる。
一方、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３をオン制御しても、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３のドレイン（第１ＭＯＳＦＥＴ１０２と第１ＭＯＳＦＥＴ１０２との間）に電圧が発生しなかった場合、バイアス電圧よりも低い電圧閾値（＞０）を下回るＬｏｗ状態であれば、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３は、オン制御してもソース・ドレイン間に電流が流れないオープン故障状態であると判定する（図４の時点ｔ３及び時点ｔ６、図５の「ＳＷ２ＯＮ診断」を参照）。
【００４５】
尚、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３のオープン故障状態において、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３の寄生ダイオード１０３ａは、サブ電源１０１からインバータ２０１に向かう電流を流すが、寄生ダイオード１０３ａに負荷電流を継続して流すと、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３が過熱するなどの不具合が発生する可能性があるので、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３のオープン故障状態においても、第１〜第４ＭＯＳＦＥＴをオフ状態に保持し、サブ電源１０１の電力のインバータ２０１への供給を禁止することが好ましい。
【００４６】
「制御ユニット２００による第３ＭＯＳＦＥＴ２０２の故障診断」
第１ＭＯＳＦＥＴ１０２，第２ＭＯＳＦＥＴ１０３及び第４ＭＯＳＦＥＴ２０３がオフの状態において、第３ＭＯＳＦＥＴ２０２のソースにはバイアス電圧が発生する。
従って、第３ＭＯＳＦＥＴ２０２のオフ動作が正常に機能していれば、この第３ＭＯＳＦＥＴ２０２のドレイン側に電圧は発生しない。そこで、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２〜第４ＭＯＳＦＥＴ２０３がオフの状態（図３の時間ｔ１及び／又は時間ｔ９）において、マイコン２０５は、第３ＭＯＳＦＥＴ２０２のドレイン電圧（第３ＭＯＳＦＥＴ２０２と第４ＭＯＳＦＥＴ２０３との間の電圧）をモニタし、電圧が発生していない場合、即ち、バイアス電圧よりも低い電圧閾値（＞０）を下回るＬｏｗ状態であれば、第３ＭＯＳＦＥＴ２０２はオフ制御状態で実際にオフしていて、オフ動作が正常であると判断できる。
【００４７】
一方、第３ＭＯＳＦＥＴ２０２のオフ制御状態で、第３ＭＯＳＦＥＴ２０２のドレイン電圧がバイアス電圧相当である場合、即ち、バイアス電圧よりも低い電圧閾値（＞０）を上回るＨｉｇｈ状態であれば、第３ＭＯＳＦＥＴ２０２はオフ制御状態で実際にはオンしていることになり、第３ＭＯＳＦＥＴ２０２の短絡故障を判定する（図４の時点ｔ１及び時点ｔ９、図５の「ＳＷ３ＯＦＦ診断」を参照）。
第３ＭＯＳＦＥＴ２０２が短絡故障している場合、サブ電源１０１からメイン電源４００に向けての電力の流れ出しは、第１ＭＯＳＦＥＴ２０２でブロックすることができ、サブ電源１０１とメイン電源４００とを切り替えてインバータ２０１に電源供給することが可能である。
【００４８】
次に、少なくとも第１ＭＯＳＦＥＴ１０２及び第４ＭＯＳＦＥＴ２０３がオフである状態で、第３ＭＯＳＦＥＴ２０２をオンすると（図３の時間ｔ３及び／又は時間ｔ７）、第３ＭＯＳＦＥＴ２０２のドレイン（第３ＭＯＳＦＥＴ２０２と第４ＭＯＳＦＥＴ２０３との間）には、バイアス電圧が発生することになるから、モニタ電圧がバイアス電圧相当になっている場合、即ち、バイアス電圧よりも低い電圧閾値（＞０）を上回るＨｉｇｈ状態であれば、第３ＭＯＳＦＥＴ２０２は正常にオン動作していると判定できる。
一方、第３ＭＯＳＦＥＴ２０２をオン制御しても、第３ＭＯＳＦＥＴ２０２のドレイン（第３ＭＯＳＦＥＴ２０２と第４ＭＯＳＦＥＴ２０３との間）に電圧が発生しなかった場合、バイアス電圧よりも低い電圧閾値（＞０）を下回るＬｏｗ状態であれば、第３ＭＯＳＦＥＴ２０２は、オン制御してもソース・ドレイン間に電流が流れないオープン故障状態であると判定する（図４の時点ｔ３及び時点ｔ７、図５の「ＳＷ３ＯＮ診断」を参照）。
【００４９】
第３ＭＯＳＦＥＴ２０２がオープン故障している場合、第１〜第４ＭＯＳＦＥＴをオン制御しても、サブ電源１０１の電力をインバータ２０１に供給できないので、マイコン２０５は第３，第４ＭＯＳＦＥＴのオン制御を禁止すると共に、マイコン１０４に対して第１，第２ＭＯＳＦＥＴのオン制御の禁止を要求する信号を出力することで、第１〜第４ＭＯＳＦＥＴのオン制御を禁止し、更に、サブ電源１０１の電力をインバータ２０１に供給できない故障の発生を警告する。
【００５０】
「制御ユニット２００による第４ＭＯＳＦＥＴ２０３の故障診断」
第４ＭＯＳＦＥＴ２０３のソースには、リレー２０４を経由してメイン電源４００の電圧が常時印加される。従って、第４ＭＯＳＦＥＴ２０３のオフ動作が正常であれば、第４ＭＯＳＦＥＴ２０３のドレイン側（第３ＭＯＳＦＥＴ２０２と第４ＭＯＳＦＥＴ２０３との間）に電圧は発生しない。
そこで、第１〜第４ＭＯＳＦＥＴ１０２，１０３，２０２，２０３のオフ状態（図３の時間ｔ１及び／又は時間ｔ９）で、第４ＭＯＳＦＥＴ２０３のドレイン側に電圧が発生していない場合、即ち、メイン電源４００の電圧よりも低い電圧閾値（＞０）を下回るＬｏｗ状態であれば、マイコン２０５は、第４ＭＯＳＦＥＴ２０３は正常にオフ動作しているものと判定する。
【００５１】
一方、第４ＭＯＳＦＥＴ２０３のドレイン側にメイン電源４００の電圧相当の電圧（メイン電源４００の電圧を含む既定範囲内の電圧）が発生している場合、即ち、メイン電源４００の電圧よりも低い電圧閾値（＞０）を上回るＨｉｇｈ状態であれば、第４ＭＯＳＦＥＴ２０３をオフ制御しているにも関わらず、第４ＭＯＳＦＥＴ２０３のソース・ドレイン間に電流が流れていることになり、マイコン２０５は、第４ＭＯＳＦＥＴ２０３の短絡故障を判定する（図４の時点ｔ１及び時点ｔ９、図５の「ＳＷ４ＯＦＦ診断」を参照）。
第４ＭＯＳＦＥＴ２０３が短絡故障している場合、メイン電源４００からサブ電源１０１への電力の流れ込みは、第２ＭＯＳＦＥＴ２０２でブロックすることができ、サブ電源１０１とメイン電源４００とを切り替えてインバータ２０１に電源供給することが可能である。
【００５２】
また、第４ＭＯＳＦＥＴ２０３のオン動作が正常であるか否かは、少なくとも第３ＭＯＳＦＥＴ２０２がオフである状態で、第４ＭＯＳＦＥＴ２０３をオンさせ（図３の時間ｔ２及び／又は時間ｔ８）、第４ＭＯＳＦＥＴ２０３のドレイン電圧をモニタすることで確認できる。
即ち、第４ＭＯＳＦＥＴ２０３のオン時に、第４ＭＯＳＦＥＴ２０３のドレイン（第３ＭＯＳＦＥＴ２０２と第４ＭＯＳＦＥＴ２０３との間）にメイン電源４００の電圧相当の電圧が発生した場合、即ち、メイン電源４００の電圧よりも低い電圧閾値（＞０）を上回るＨｉｇｈ状態であれば、第４ＭＯＳＦＥＴ２０３は正常にオン動作していると判定できる。
【００５３】
一方、第４ＭＯＳＦＥＴ２０３をオン制御しても、第４ＭＯＳＦＥＴ２０３のドレイン（第３ＭＯＳＦＥＴ２０２と第４ＭＯＳＦＥＴ２０３との間）に電圧が発生しない場合、即ち、メイン電源４００の電圧よりも低い電圧閾値（＞０）を下回るＬｏｗ状態であれば、マイコン２０５は、第４ＭＯＳＦＥＴ２０３はオン制御してもソース・ドレイン間に電流が流れないオープン故障状態であると判定する。
尚、第４ＭＯＳＦＥＴ１０３のオープン故障状態において、第４ＭＯＳＦＥＴ２０３の寄生ダイオード２０３ａは、サブ電源１０１からインバータ２０１に向かう電流を流すが、寄生ダイオード２０３ａに負荷電流を継続して流すと、第４ＭＯＳＦＥＴ２０３が過熱するなどの不具合が発生する可能性があるので、第４ＭＯＳＦＥＴ２０３のオープン故障状態においても、第１〜第４ＭＯＳＦＥＴをオフ状態に保持し、サブ電源１０１の電力のインバータ２０１への供給を禁止することが好ましい。
【００５４】
以上のようにして、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２〜第４ＭＯＳＦＥＴ２０３の短絡・オープン故障の有無と共に、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３（電源ユニット１００）と第３ＭＯＳＦＥＴ２０２（制御ユニット２００）との間におけるサブ電源供給ラインＬＳの地絡故障の有無を診断する。
従って、実際にはサブ電源１０１の電力をインバータ２０１に供給することができない状態であるのに、第１ＭＯＳＦＥＴ１０２〜第４ＭＯＳＦＥＴ２０３をオン制御してしまうことを抑制でき、また、サブ電源１０１及びメイン電源４００を保護することができる。
【００５５】
上記実施形態では、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３と第３ＭＯＳＦＥＴ２０２との間のサブ電源供給ラインＬＳにバイアス電圧を印加するための手段（抵抗２０９）を、制御ユニット２００側に備えるようにしたが、図６又は図７に示すように、電源ユニット１００側に、バイアス電圧を印加するための手段（抵抗２０９）を設けることができる。
図６に示す実施形態では、メイン電源供給ラインＬＭと、コネクタＣＬＳと第２ＭＯＳＦＥＴ１０３との間のサブ電源供給ラインＬＳとを、抵抗２０９を介して接続し、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３と第３ＭＯＳＦＥＴ２０２との間のサブ電源供給ラインＬＳにバイアス電圧を印加する。
【００５６】
また、図７に示す実施形態では、メイン電源供給ラインＬＭと、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３と第３ＭＯＳＦＥＴ２０２との間のサブ電源供給ラインＬＳとを、抵抗２０９を介して接続し、第２ＭＯＳＦＥＴ１０３と第３ＭＯＳＦＥＴ２０２との間のサブ電源供給ラインＬＳにバイアス電圧を印加する。
尚、上記実施形態では、半導体スイッチとして、本実施形態ではＭＯＳＦＥＴを用いたが、ＪＦＥＴやＭＥＳＦＥＴなどの他のＦＥＴを半導体スイッチとして用いてもよい。
【００５７】
図８は、サブ電源１０１を備えた電源ユニット１００と、該電源ユニット１００からの電力をインバータ２０１に供給する制御ユニット２００とを含む制御装置３００の参考例を示し、上記実施形態と同一要素には、同一符号を付してある。
図８に示した制御装置では、電源ユニット１００内に、リレー（遮断機）２０４とメイン電源４００とを直列に接続するメイン電源供給ラインＬＭと並列なサブ電源供給ラインＬＳを設けてあり、更に、メイン電源供給ラインＬＭと直列に接続される、第３ＭＯＳＦＥＴ１５３と第４ＭＯＳＦＥＴ１５４との直列回路を電源ユニット１００内に設けてある。ここで、第３ＭＯＳＦＥＴ１５３のドレインにドレインを接続して第４ＭＯＳＦＥＴ１５４を直列に接続してある。
【００５８】
また、サブ電源供給ラインＬＳと直列に接続される、第１ＭＯＳＦＥＴ１５１とダイオード１５２との直列回路を電源ユニット１００内に設けてある。ここで、第１ＭＯＳＦＥＴ１５１は、サブ電源１０１側をソースとしてサブ電源供給ラインＬＳに直列接続され、ダイオード１５２は、サブ電源１０１から制御ユニット２００（インバータ２０１）に向けて電流を流すように設定してある。
上記図８の構成では、電源ユニット１００に内蔵する第３ＭＯＳＦＥＴ１５３と第４ＭＯＳＦＥＴ１５４は、メイン電源４００の電力をインバータ２０１に供給するラインに介装されるから、容量として大きなものを用いる必要があり、ＭＯＳＦＥＴからの放熱用として設けるヒートシンクも大型のものを用いる必要があるため、電源ユニット１００が大型化してしまうという問題がある。
【００５９】
これに対し、図１，図６，図７に示した本実施形態の制御装置３００では、メイン電源４００の電力を、インバータ２０１に供給するラインに介装される第３ＭＯＳＦＥＴ２０２と第４ＭＯＳＦＥＴ２０３は制御ユニット２００に内蔵され、電源ユニット１００には、メイン電源４００からの電力供給をスイッチングする半導体スイッチを備えないので、電源ユニット１００を小型化・低価格化でき、電源ユニット１００の汎用性を高めることができる。
【００６０】
ここで、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術的思想について、以下に効果と共に記載する。
（イ）
電源と、
前記電源と負荷とを接続するための電源供給ラインと、
前記電源供給ラインに直列接続され、オンするとソース・ドレイン間に電流を流し、オフすると寄生ダイオードにより前記電源に向かう電流を流す第１半導体スイッチと、
前記第１半導体スイッチの負荷側の前記電源供給ラインに直列接続され、オンするとソース‐ドレイン間に電流を流し、オフすると寄生ダイオードにより前記電源からの放電電流を流す第２半導体スイッチと、
前記第１半導体スイッチ及び第２半導体スイッチをオン・オフ制御すると共に、前記第１半導体スイッチと第２半導体スイッチとの間の電圧、及び、第２半導体スイッチの負荷側の電圧をモニタして、前記第１半導体スイッチ及び第２半導体スイッチの故障、及び、前記第２半導体スイッチの負荷側の電源供給ラインの故障を診断する制御手段と、
を含む電源ユニット。
【００６１】
上記構成によると、電源の電力を外部の負荷に供給するための電源供給ラインに、寄生ダイオードの向きが相互に反転している２つの半導体スイッチ（例えば、ＭＯＳＦＥＴ）を介装してあるので、寄生ダイオードを備えた半導体スイッチを用いつつ、寄生ダイオードを介した電力の流れ出し・流れ込みを阻止することができる。更に、前記第１半導体スイッチ及び第２半導体スイッチの故障、及び、前記第２半導体スイッチの負荷側の電源供給ラインの故障を診断することで、電源の電力を負荷に供給できる状態で、第１半導体スイッチ及び第２半導体スイッチのオン制御を許可し、電源の保護を図ることができる。
【００６２】
（ロ）請求項（イ）記載の電源ユニットと、前記電源ユニットに外部接続する制御ユニットとを含む制御装置であって、
前記制御ユニットは、
前記電源ユニットの電源供給ラインに連結され、前記負荷に接続するサブ電源供給ラインと、
前記サブ電源供給ラインに直列接続され、オンするとソース・ドレイン間に電流を流し、オフすると寄生ダイオードにより前記電源ユニット側に向かう電流を流す第３半導体スイッチと、
前記第３半導体スイッチの負荷側の前記サブ電源供給ラインに直列接続され、オンするとソース・ドレイン間に電流を流し、オフすると寄生ダイオードにより前記電源ユニット側からの放電電流を流す第４半導体スイッチと、
前記電源ユニットの電源とは個別に設けたメイン電源と前記負荷とを接続する電源供給ラインであって、前記サブ電源供給ラインと並列に設けたメイン電源供給ラインと、
前記メイン電源供給ラインに設けたリレーと、
前記リレー，前記第３半導体スイッチ及び第４半導体スイッチをオン・オフ制御すると共に、前記第３半導体スイッチと第４半導体スイッチとの間の電圧、及び、第３半導体スイッチの電源ユニット側の電圧をモニタして、前記第３半導体スイッチ及び第４半導体スイッチの故障、及び、前記第３半導体スイッチの電源ユニット側のサブ電源供給ラインの故障を診断するメイン制御手段と、
を含み、
前記第１半導体スイッチ〜第４半導体スイッチＴ及び前記リレーを制御することで、前記電源ユニットの電源と前記メイン電源とのいずれか一方を、前記負荷に接続する制御装置。
【００６３】
上記構成によると、制御ユニット内のサブ電源供給ラインに、寄生ダイオードの向きが相互に反転している２つの半導体スイッチ（例えば、ＭＯＳＦＥＴ）を介装してあるので、電源ユニット側の２つの半導体スイッチと協働して、寄生ダイオードを介したサブ電源からの電力の流れ出し・サブ電源への電力の流れ込みを阻止することができ、更に、第３半導体スイッチと第４半導体スイッチとの間における電圧が、第３半導体スイッチ及び第４半導体スイッチのオン・オフ制御状態に見合う電圧になっているか否かに基づき、第３半導体スイッチ及び第４半導体スイッチの故障診断を行い、また、第３半導体スイッチの電源ユニット側の電圧から、電源ユニットと接続するサブ電源供給ラインの故障を診断する。
【００６４】
（ハ）請求項（ロ）記載の制御装置において、前記第２半導体スイッチと第３半導体スイッチとの間にバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加手段を、前記電源ユニットと制御ユニットとのいずれか一方に備えた制御装置。
【００６５】
上記構成によると、メイン電源の電力を負荷に供給している状態で、第２半導体スイッチと第３半導体スイッチとの間にバイアス電圧を印加するので、第２半導体スイッチと第３半導体スイッチとの間のラインの故障、更に、第２半導体スイッチ及び第３半導体スイッチの故障を、バイアス電圧をモニタしたか否かに基づいて診断できる。
【符号の説明】
【００６６】
１００…電源ユニット、１０１…サブ電源、１０２…第１ＭＯＳＦＥＴ（電源側半導体スイッチ）、１０３…第２ＭＯＳＦＥＴ（負荷側半導体スイッチ）、１０４…マイコン（制御手段、サブ制御手段）、２００…制御ユニット、２０１…インバータ（負荷）、２０２…第３ＭＯＳＦＥＴ（第３半導体スイッチ）、２０３…第４ＭＯＳＦＥＴ（第４半導体スイッチ）、２０４…リレー、２０５…マイコン（メイン制御手段）２０９…抵抗（バイアス電圧印加手段）、３０１…電動モータ、４００…メイン電源
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源と、
前記電源と負荷とを接続する電源供給ラインと、
前記電源側をソースとして前記電源供給ラインに直列に接続した電源側半導体スイッチと、
前記電源側半導体スイッチのドレインにドレインを接続して前記電源供給ラインに直列に接続した負荷側半導体スイッチと、
前記電源側半導体スイッチ及び前記負荷側半導体スイッチのオン・オフを制御すると共に、前記電源側半導体スイッチと前記負荷側半導体スイッチとの間のドレイン電圧、及び、前記負荷側半導体スイッチのソース電圧をモニタし、故障診断を行う制御手段と、
を含む電源ユニット。
【請求項２】
前記負荷側半導体スイッチのソース側にバイアス電圧を印加し、前記制御手段が、前記負荷側半導体スイッチのソース電圧に基づき、前記負荷側半導体スイッチのソース側の電源供給ラインにおける故障を診断し、かつ、前記電源側半導体スイッチと前記負荷側半導体スイッチとのいずれか一方をオンさせたときの前記ドレイン電圧に基づいて、前記電源側半導体スイッチ及び／又は前記負荷側半導体スイッチの故障を診断する請求項１記載の電源ユニット。
【請求項３】
電源ユニットと、前記電源ユニットに外部接続した制御ユニットとを含む制御装置であって、
前記電源ユニットは、
サブ電源と、
前記サブ電源と負荷とを接続するサブ電源供給ラインと、
前記サブ電源側をソースとして前記サブ電源供給ラインに直列に接続した第１半導体スイッチと、
前記第１半導体スイッチのドレインにドレインを接続して前記サブ電源供給ラインに直列に接続した第２半導体スイッチと、
前記第１半導体スイッチ及び前記第２半導体スイッチのオン・オフを制御すると共に、前記第１半導体スイッチと前記第２半導体スイッチとの間のドレイン電圧、及び、前記第２半導体スイッチのソース電圧をモニタし、故障診断を行うサブ制御手段と、
を含み、
前記制御ユニットは、
前記電源ユニットのサブ電源供給ラインに接続し、前記サブ電源と負荷とを接続するサブ電源供給ラインと、
前記サブ電源側をソースとして前記サブ電源供給ラインに直列に接続した第３半導体スイッチと、
前記第３半導体スイッチのドレインにドレインを接続して前記サブ電源供給ラインに直列に接続した第４半導体スイッチと、
前記サブ電源とは個別のメイン電源と前記負荷とを接続する電源供給ラインであって、前記サブ電源供給ラインと並列に設けたメイン電源供給ラインと、
前記メイン電源供給ラインに設けたリレーと、
前記リレー，前記第３半導体スイッチ及び前記第４半導体スイッチのオン・オフを制御すると共に、前記第３半導体スイッチと前記第４半導体スイッチとの間のドレイン電圧、及び、第３半導体スイッチのソース電圧をモニタし、故障診断を行うメイン制御手段と、
を含む制御装置。
【請求項４】
前記第２半導体スイッチと前記第３半導体スイッチとの間のサブ電源供給ラインにバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加手段を、前記電源ユニットと前記制御ユニットとのいずれか一方に備えた請求項３記載の制御装置。
【請求項５】
前記電源ユニットのサブ制御手段が、前記第２半導体スイッチのソース電圧に基づき、前記第２半導体スイッチと前記第３半導体スイッチとの間のサブ電源供給ラインにおける故障を診断し、かつ、前記第１半導体スイッチと前記第２半導体スイッチとのいずれか一方をオンさせたときの前記ドレイン電圧に基づいて、前記第１半導体スイッチ及び／又は前記第２半導体スイッチの故障を診断する請求項４記載の制御装置。
【請求項６】
前記制御ユニットのメイン制御手段が、前記第３半導体スイッチのソース電圧に基づき、前記第２半導体スイッチと前記第３半導体スイッチとの間のサブ電源供給ラインにおける故障を診断し、かつ、前記第３半導体スイッチと前記第４半導体スイッチとのいずれか一方をオンさせたときの前記ドレイン電圧に基づいて、前記第３半導体スイッチ及び／又は前記第４半導体スイッチの故障を診断する請求項４又は５記載の制御装置。
【請求項７】
前記制御ユニットのメイン制御手段が、前記メイン電源を前記負荷に接続しているときに、前記第３半導体スイッチをオン状態に保持する請求項３〜６のいずれか１つに記載の制御装置。
【請求項８】
前記電源ユニットのサブ制御手段及び前記制御ユニットのメイン制御手段が、電圧レベルをＡ／Ｄ変換器を介してモニタする請求項３〜７のいずれか１つに記載の制御装置。
【請求項１】
電源と、
前記電源と負荷とを接続する電源供給ラインと、
前記電源側をソースとして前記電源供給ラインに直列に接続した電源側半導体スイッチと、
前記電源側半導体スイッチのドレインにドレインを接続して前記電源供給ラインに直列に接続した負荷側半導体スイッチと、
前記電源側半導体スイッチ及び前記負荷側半導体スイッチのオン・オフを制御すると共に、前記電源側半導体スイッチと前記負荷側半導体スイッチとの間のドレイン電圧、及び、前記負荷側半導体スイッチのソース電圧をモニタし、故障診断を行う制御手段と、
を含む電源ユニット。
【請求項２】
前記負荷側半導体スイッチのソース側にバイアス電圧を印加し、前記制御手段が、前記負荷側半導体スイッチのソース電圧に基づき、前記負荷側半導体スイッチのソース側の電源供給ラインにおける故障を診断し、かつ、前記電源側半導体スイッチと前記負荷側半導体スイッチとのいずれか一方をオンさせたときの前記ドレイン電圧に基づいて、前記電源側半導体スイッチ及び／又は前記負荷側半導体スイッチの故障を診断する請求項１記載の電源ユニット。
【請求項３】
電源ユニットと、前記電源ユニットに外部接続した制御ユニットとを含む制御装置であって、
前記電源ユニットは、
サブ電源と、
前記サブ電源と負荷とを接続するサブ電源供給ラインと、
前記サブ電源側をソースとして前記サブ電源供給ラインに直列に接続した第１半導体スイッチと、
前記第１半導体スイッチのドレインにドレインを接続して前記サブ電源供給ラインに直列に接続した第２半導体スイッチと、
前記第１半導体スイッチ及び前記第２半導体スイッチのオン・オフを制御すると共に、前記第１半導体スイッチと前記第２半導体スイッチとの間のドレイン電圧、及び、前記第２半導体スイッチのソース電圧をモニタし、故障診断を行うサブ制御手段と、
を含み、
前記制御ユニットは、
前記電源ユニットのサブ電源供給ラインに接続し、前記サブ電源と負荷とを接続するサブ電源供給ラインと、
前記サブ電源側をソースとして前記サブ電源供給ラインに直列に接続した第３半導体スイッチと、
前記第３半導体スイッチのドレインにドレインを接続して前記サブ電源供給ラインに直列に接続した第４半導体スイッチと、
前記サブ電源とは個別のメイン電源と前記負荷とを接続する電源供給ラインであって、前記サブ電源供給ラインと並列に設けたメイン電源供給ラインと、
前記メイン電源供給ラインに設けたリレーと、
前記リレー，前記第３半導体スイッチ及び前記第４半導体スイッチのオン・オフを制御すると共に、前記第３半導体スイッチと前記第４半導体スイッチとの間のドレイン電圧、及び、第３半導体スイッチのソース電圧をモニタし、故障診断を行うメイン制御手段と、
を含む制御装置。
【請求項４】
前記第２半導体スイッチと前記第３半導体スイッチとの間のサブ電源供給ラインにバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加手段を、前記電源ユニットと前記制御ユニットとのいずれか一方に備えた請求項３記載の制御装置。
【請求項５】
前記電源ユニットのサブ制御手段が、前記第２半導体スイッチのソース電圧に基づき、前記第２半導体スイッチと前記第３半導体スイッチとの間のサブ電源供給ラインにおける故障を診断し、かつ、前記第１半導体スイッチと前記第２半導体スイッチとのいずれか一方をオンさせたときの前記ドレイン電圧に基づいて、前記第１半導体スイッチ及び／又は前記第２半導体スイッチの故障を診断する請求項４記載の制御装置。
【請求項６】
前記制御ユニットのメイン制御手段が、前記第３半導体スイッチのソース電圧に基づき、前記第２半導体スイッチと前記第３半導体スイッチとの間のサブ電源供給ラインにおける故障を診断し、かつ、前記第３半導体スイッチと前記第４半導体スイッチとのいずれか一方をオンさせたときの前記ドレイン電圧に基づいて、前記第３半導体スイッチ及び／又は前記第４半導体スイッチの故障を診断する請求項４又は５記載の制御装置。
【請求項７】
前記制御ユニットのメイン制御手段が、前記メイン電源を前記負荷に接続しているときに、前記第３半導体スイッチをオン状態に保持する請求項３〜６のいずれか１つに記載の制御装置。
【請求項８】
前記電源ユニットのサブ制御手段及び前記制御ユニットのメイン制御手段が、電圧レベルをＡ／Ｄ変換器を介してモニタする請求項３〜７のいずれか１つに記載の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−１０２４７８（Ｐ２０１３−１０２４７８Ａ）
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２８２１８６（Ｐ２０１２−２８２１８６）
【出願日】平成２４年１２月２６日（２０１２．１２．２６）
【分割の表示】特願２０１０−２１０７５５（Ｐ２０１０−２１０７５５）の分割
【原出願日】平成２２年９月２１日（２０１０．９．２１）
【出願人】（５０９１８６５７９）日立オートモティブシステムズ株式会社 (2,205)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１２月２６日（２０１２．１２．２６）
【分割の表示】特願２０１０−２１０７５５（Ｐ２０１０−２１０７５５）の分割
【原出願日】平成２２年９月２１日（２０１０．９．２１）
【出願人】（５０９１８６５７９）日立オートモティブシステムズ株式会社 (2,205)
【Ｆターム（参考）】
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