JP6365497B2 - 電流制御装置、電流制御方法及びコンピュータプログラム - Google Patents

Description

本発明は、電流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って、該電流経路を流れる電流を制御する電流制御装置及び電流制御方法と、該電流を制御するためのコンピュータプログラムとに関する。

現在、車両には、バッテリから電流が供給されるヒータ又はワイパー等の多数の電気機器（負荷）が搭載されている。バッテリから負荷に流れる電流は電流制御装置によって制御されている（例えば、特許文献１を参照）。

特許文献１に記載の電流制御装置は、バッテリから負荷に流れる電流の電流経路に設けられたスイッチを有し、このスイッチをオン又はオフに切替えることによって、バッテリから負荷に流れる電流を制御する。

特開２０１３−１４３９０５号公報

特許文献１に記載されているような従来の電流制御装置は、通常、スイッチの一端に接続されているコネクタを有し、このコネクタは、負荷の一端に接続されているコネクタと接続する。２つのコネクタが接続されている状態でスイッチをオンとした場合、バッテリから負荷に電流が供給される。

バッテリから負荷に電流が供給されている間に前述した２つのコネクタの接続が外れた場合、２つのコネクタ間の電位差が大きくなる。そして、２つのコネクタ間の距離が短い場合、アーク放電が発生する虞がある。アーク放電が発生し続けた場合、２つのコネクタが焼損する。

アーク放電によるコネクタの焼損を防止するため、スイッチの一端に接続されるコネクタ、又は、負荷の一端に接続されるコネクタとして、特殊コンタクト材、マグネット若しくはコンデンサを用いて構成されるコネクタ、又は、接続不良を検出する機能を有するコネクタ等を使用することが可能である。このようなコネクタの使用により、アーク放電が発生する確率の低減、又は、アーク放電が行われる期間の短縮が行われ、アーク放電によるコネクタの焼損が防止される。
しかしながら、アーク放電によるコネクタの焼損を防止するコネクタは、接続機能以外の機能を有しているため、通常、高価であり、かつ、大型である。

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、アーク放電によるコネクタの焼損を安価に防止することができる小型の電流制御装置、電流制御方法及びコンピュータプログラムを提供することにある。

本発明に係る電流制御装置は、バッテリから負荷への電流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って、該電流経路を流れる電流を制御する車両用の電流制御装置において、該電流経路上の電圧値を検出する電圧検出部と、該電流経路を流れる電流値を検出する電流検出部と、前記電圧検出部が検出した検出電圧値、及び、前記電流検出部が検出した検出電流値に基づいて、前記電圧検出部及び電流検出部が検出を行った時点よりも後の前記電流経路上の抵抗値を推定する推定部と、前記検出電圧値に係る電圧値を、前記検出電流値に係る電流値で除算することによって抵抗値を算出する抵抗算出部と、前記推定部が推定した抵抗値、並びに、前記時点よりも後に再び検出された前記検出電圧値及び検出電流値夫々に係る電圧値及び電流値を用いて前記抵抗算出部が算出した抵抗値に基づいて前記スイッチをオフにするか否かを判定する判定部とを備えることを特徴とする。

本発明に係る電流制御装置は、前記推定部は経時的に推定を行い、該推定部は、前記検出電圧値及び検出電流値と、過去に推定した抵抗値とに基づいて前記推定を行うことを特徴とする。

本発明に係る電流制御装置は、前記判定部は、前記抵抗算出部が算出した抵抗値を、前記推定部が推定した抵抗値で除算することによって算出された比が所定値以上である場合に前記スイッチをオフにすると判定することを特徴とする。

本発明に係る電流制御装置は、前記判定部は、前記抵抗算出部が算出した抵抗値から、前記推定部が推定した抵抗値を引くことによって算出された差が所定値以上である場合に前記スイッチをオフにすると判定することを特徴とする。

本発明に係る電流制御装置は、前記検出電圧値に係る電圧値を経時的に算出する電圧算出部を備え、該電圧算出部は、過去に算出した電圧値と、前記検出電圧値とに基づいて、該検出電圧値に係る電圧値を算出することを特徴とする。

本発明に係る電流制御装置は、前記検出電流値に係る電流値を経時的に算出する電流算出部を備え、該電流算出部は、過去に算出した電流値と、前記検出電流値とに基づいて、該検出電流値に係る電流値を算出することを特徴とする。

本発明に係る電流制御方法は、バッテリから負荷への電流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って、該電流経路を流れる電流を制御する電流制御方法において、該電流経路上の電圧値を検出し、該電流経路を流れる電流値を検出し、検出した検出電圧値及び検出電流値に基づいて、検出が行われた時点よりも後の前記電流経路上の抵抗値を推定し、前記検出電圧値に係る電圧値を、前記検出電流値に係る電流値で除算することによって抵抗値を算出し、推定した抵抗値、並びに、前記時点よりも後に再び検出された前記検出電圧値及び検出電流値夫々に係る電圧値及び電流値を用いて算出した抵抗値に基づいて前記スイッチをオフにするか否かを判定することを特徴とする。

本発明に係るコンピュータプログラムは、バッテリから負荷への電流経路上で検出された検出電圧値、及び、検出された該電流経路を流れる検出電流値に基づいて、検出が行われた時点よりも後の前記電流経路上の抵抗値を推定し、前記検出電圧値に係る電圧値を、前記検出電流値に係る電流値で除算することによって抵抗値を算出し、推定した抵抗値、並びに、前記時点よりも後に再び検出された前記検出電圧値及び検出電流値夫々に係る電圧値及び電流値を用いて算出した抵抗値に基づいて、前記電流経路に設けられたスイッチをオフにするか否かを判定する処理をコンピュータに実行させることを特徴とする。

本発明に係る電流制御装置、電流制御方法及びコンピュータプログラムにあっては、バッテリから負荷への電流経路上の電圧値と、電流経路を流れる電流値とが検出される。検出された検出電圧値及び検出電流値に基づいて、検出が行われた時点よりも後の電流経路上の抵抗値を推定する。また、検出電流値に係る電圧値を、検出電流値に係る電流値で除算することによって抵抗値を算出する。推定した抵抗値と、検出が行われた時点よりも後に再び検出された検出電圧値及び検出電流値夫々に係る電圧値及び電流値を用いて算出した抵抗値とに基づいて電流経路に設けられたスイッチをオフにするか否かを判定する。

例えば、スイッチの一端に接続されているコネクタと、負荷の一端に接続されているコネクタとが接続することによって、バッテリから負荷への電流経路に電流が流れている場合において、２つのコネクタが外れてアーク放電が発生したとき、電流経路上の抵抗値は大きく上昇する。このため、２つのコネクタが外れた後に算出した抵抗値は、２つのコネクタが外れる前に推定した抵抗値よりも非常に大きい。算出した抵抗値が、推定した抵抗値よりも非常に大きい場合にスイッチをオフにすると判定する。これにより、スイッチがオフに切替えられるので、アーク放電が長期間連続して行われることはなく、コネクタの焼損が防止される。

更に、スイッチの一端に接続されているコネクタ、及び、負荷の一端に接続されているコネクタは接続機能以外の機能を有する必要がないため、アーク放電によるコネクタの焼損が安価に防止される。また、本発明に係る電流制御装置にあっては、接続機能以外の機能を有するコネクタを用いる必要がないため、装置が小型である。

本発明に係る電流制御装置にあっては、電流経路上の抵抗値を経時的に推定する。検出電圧値及び検出電流値だけではなく、過去に推定した抵抗値に基づいて電流経路上の抵抗値を推定する。このため、正確な抵抗値が推定される。

本発明に係る電流制御装置にあっては、算出した抵抗値を、推定した抵抗値で除算することによって算出された比が所定値以上である場合に、算出した抵抗値が、推定した抵抗値よりも非常に大きいとして、電流経路に設けられたスイッチをオフにすると判定する。

本発明に係る電流制御装置にあっては、算出した抵抗値から、推定した抵抗値を引くことによって算出された差が第１所定値以上である場合に、算出した抵抗値が、推定した抵抗値よりも非常に大きいとして、電流経路に設けられたスイッチをオフにすると判定する。

本発明に係る電流制御装置にあっては、検出電圧値に係る電圧値を経時的に算出する。検出電圧値だけではなく、過去に算出した電圧値に基づいて、検出電圧値に係る電圧値を算出する。このため、外乱ノイズによって検出電圧値が瞬間的に大きく上昇した場合であっても、外乱ノイズの影響が抑制された検出電圧値に係る電圧値が算出される。

本発明に係る電流制御装置にあっては、検出電流値に係る電流値を経時的に算出する。検出電流値だけではなく、過去に算出した電流値に基づいて、検出電流値に係る電流値を算出する。このため、外乱ノイズによって検出電流値が瞬間的に大きく上昇した場合であっても、外乱ノイズの影響が抑制された検出電流値に係る電流値が算出される。

本発明に係る電流制御装置よれば、アーク放電によるコネクタの焼損を安価に防止することができ、装置が小型である。
本発明に係る電流制御方法及びコンピュータプログラムによれば、アーク放電によるコネクタの焼損を安価に防止することができる。

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。 制御部が実行する初期値設定処理の手順を示すフローチャートである。 制御部が実行する負荷側焼損防止処理の手順を示すフローチャートである。 制御部が実行する負荷側焼損防止処理の手順を示すフローチャートである。 電流制御装置の動作の説明図である。

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、車両に好適に搭載されており、電流制御装置１０、バッテリ１１及び負荷１２を備える。電流制御装置１０は、コネクタ２０ａ，２０ｂ，２０ｃを有する。電源システム１は、電流制御装置１０のコネクタ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ夫々に着脱可能に接続されるコネクタ１０ａ，１０ｂ，１０ｃを更に備える。

コネクタ１０ａはバッテリ１１の正極に接続されている。コネクタ１０ｂは負荷１２の一端に接続されている。バッテリ１１の負極と、負荷１２の他端とは接地されている。コネクタ１０ｃには通信線Ｌ１が接続されている。

コネクタ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ夫々がコネクタ２０ａ，２０ｂ，２０ｃに接続されている場合において、電流制御装置１０は、バッテリ１１から負荷１２に流れる電流を制御する。

具体的には、電流制御装置１０には、通信線Ｌ１を介して、負荷１２の駆動を指示する駆動信号と、負荷１２の駆動の停止を指示する停止信号とが入力される。電流制御装置１０は、駆動信号が入力された場合、バッテリ１１から負荷１２に電流を供給させ、負荷１２を駆動する。電流制御装置１０は、停止信号が入力された場合、バッテリ１１から負荷１２に流れる電流を遮断し、負荷１２の駆動を停止する。

電流制御装置１０は、コネクタ１０ａ，２０ａ間でアーク放電が長期間発生することを防ぐため、負荷１２を駆動している間、コネクタ１０ａ，２０ａの接続が外れたか否かを検知する。電流制御装置１０は、コネクタ１０ａ，２０ａの接続が外れたと判定した場合、バッテリ１１から負荷１２に流れる電流を遮断する。

同様に、電流制御装置１０は、コネクタ１０ｂ，２０ｂ間でアーク放電が長期間発生することを防ぐため、負荷１２を駆動している間、コネクタ１０ｂ，２０ｂの接続が外れたか否かを検知する。電流制御装置１０は、コネクタ１０ｂ，２０ｂの接続が外れたと判定した場合、バッテリ１１から負荷１２に流れる電流を遮断する。

電流制御装置１０は、負荷１２を駆動している間に、バッテリ１１から負荷１２に流れる電流を遮断した場合、コネクタ１０ａ，２０ａの接続、又は、コネクタ１０ｂ，２０ｂの接続が外れたことを報知する報知信号を、通信線Ｌ１を介して出力する。これにより、図示しないランプの点灯、又は、図示しないメッセージの表示等が行われ、使用者に、コネクタ１０ａ，２０ａの接続、又は、コネクタ１０ｂ，２０ｂの接続が外れたことが報知される。

負荷１２は、例えばＰＴＣ(Positive Temperature Coefficient)ヒータであり、抵抗成分を有する。負荷１２の抵抗値は、例えば、負荷１２の温度に応じて変化する。

電流制御装置１０は、コネクタ２０ａ，２０ｂ，２０ｃの他に、Ｎチャネル型のＦＥＴ(Field Effective Transistor)２１、駆動回路２２、電圧検出部２３、電流センサ２４、タイマ２５、記憶部２６及び制御部２７を有する。ＦＥＴ２１のドレインはコネクタ２０ａに接続され、ＦＥＴ２１のソースはコネクタ２０ｂに接続されている。ＦＥＴ２１のゲートは駆動回路２２に接続されている。駆動回路２２は更に制御部２７に接続されている。制御部２７は、更に、コネクタ２０ｃ、電圧検出部２３、電流センサ２４、タイマ２５及び記憶部２６に各別に接続されている。電圧検出部２３は、制御部２７の他に、ＦＥＴ２１のドレインに接続されている。

ＦＥＴ２１はスイッチとして機能する。ＦＥＴ２１のゲートには、駆動回路２２からハイレベル電圧又はローレベル電圧が出力される。ハイレベル電圧の電圧値はローレベル電圧の電圧値よりも高い。ＦＥＴ２１のゲートにハイレベル電圧が出力されている場合、ＦＥＴ２１のドレイン及びソース間に電流が流れることが可能であり、ＦＥＴ２１はオンである。ＦＥＴ２１のゲートにローレベル電圧が出力されている場合、ＦＥＴ２１のドレイン及びソース間に電流は流れず、ＦＥＴ２１はオフである。

ＦＥＴ２１がオンに切替えられた場合、バッテリ１１から、コネクタ２０ａ、ＦＥＴ２１及びコネクタ２０ｂを介して負荷１２に電流が流れる。このように、電流制御装置１０には、バッテリ１１から負荷１２への電流経路が設けられており、電流経路にＦＥＴ２１が設けられている。電流経路を電流が流れた場合、負荷１２に電流が供給され、負荷１２は作動する。
ＦＥＴ２１がオフに切替えられた場合、電流経路に流れる電流が遮断され、負荷１２は動作を停止する。

駆動回路２２は、ＦＥＴ２１のゲートにハイレベル電圧を出力することによって、ＦＥＴ２１をオンに切替え、負荷１２を駆動する。また、駆動回路２２は、ＦＥＴ２１のゲートにローレベル電圧を出力することによって、ＦＥＴ２１をオフに切替え、負荷１２の駆動を停止する。駆動回路２２は、制御部２７の指示に従って、ハイレベル電圧又はローレベル電圧をＦＥＴ２１のゲートに出力し、負荷１２の駆動、又は、負荷１２の駆動の停止を行う。制御部２７は、駆動回路２２にＦＥＴ２１をオン又はオフに切替えさせることによって、電流経路に流れる電流を制御する。

電圧検出部２３は、電流経路上の電圧値、具体的には、ＦＥＴ２１のドレインの電圧値を検出する。電圧検出部２３は、自身が検出した検出電圧値を示す電圧情報を制御部２７に出力する。制御部２７は、電圧検出部２３から電圧情報を取得する。制御部２７が取得した電圧情報が示す検出電圧値は、制御部２７が該電圧情報を取得した時点に電圧検出部２３が検出した検出電圧値と略一致する。

電流センサ２４は、電流検出部として機能し、電流経路を流れる電流値を検出する。電流センサ２４は、自身が検出した検出電流値を示す電流情報を制御部２７に出力する。制御部２７は、電流センサ２４から電流情報を取得する。制御部２７が取得した電流情報が示す検出電流値は、制御部２７が該電流情報を取得した時点に電流センサ２４が検出した検出電流値と略一致する。

タイマ２５は、制御部２７の指示に従って、計時を開始する。タイマ２５が計時した計時時間は、制御部２７によってタイマ２５から読み込まれる。タイマ２５は、制御部２７の指示に従って、計時を終了する。
記憶部２６は不揮発性メモリである。記憶部２６には制御プログラムＡ１が記憶されている。

制御部２７は、図示しないＣＰＵ(Central Processing Unit)を有し、記憶部２６に記憶されている制御プログラムＡ１を実行することによって、駆動制御処理、バッテリ側焼損防止処理及び負荷側焼損防止処理を実行する。駆動制御処理では、負荷１２の駆動を制御する。バッテリ側焼損防止処理では、コネクタ１０ａ，２０ａ間でアーク放電が長期間発生してコネクタ１０ａ，２０ａが焼損することを防止する。負荷側焼損防止処理では、コネクタ１０ｂ，２０ｂ間でアーク放電が長期間発生してコネクタ１０ｂ，２０ｂが焼損することを防止する。

制御部２７は駆動制御処理を周期的に実行する。まず、制御部２７は、コネクタ１０ｃ，２０ｃを介して制御部２７に駆動信号が入力された否かを判定する。制御部２７は、駆動信号が入力されたと判定した場合、駆動回路２２に指示して、ＦＥＴ２１をオンに切替えさせる。これにより、電流経路に電流が流れ、バッテリ１１から負荷１２に電流が供給される。負荷１２に電流が供給されることによって、負荷１２は作動する。制御部２７は、ＦＥＴ２１をオンに切替えさせた後、駆動制御処理を終了する。

制御部２７は、駆動信号が入力されなかったと判定した場合、コネクタ１０ｃ，２０ｃを介して制御部２７に停止信号が入力されたか否かを判定する。制御部２７は、停止信号が入力されたと判定した場合、駆動回路２２に指示して、ＦＥＴ２１をオフに切替えさせる。これにより、電流経路に電流が流れず、バッテリ１１から負荷１２に電流が供給されることはない。負荷１２への電流供給が停止することによって、負荷１２は動作を停止する。制御部２７は、停止信号が入力されなかったと判定した場合、又は、駆動回路２２に指示してＦＥＴ２１をオフに切替えさせた後、駆動制御処理を終了する。

制御部２７は、ＦＥＴ２１がオンである場合において、バッテリ側焼損防止処理を周期的に実行する。コネクタ１０ａ，２０ａが正常に接続されている場合、電圧検出部２３が検出する検出電圧値は、バッテリ１１の出力電圧値に略一致し、閾値電圧値以上である。コネクタ１０ａ，２０ａの接続が外れてアーク放電が発生した場合、コネクタ１０ａ，２０ａ間で大きな電圧降下が生じる。コネクタ１０ａ，２０ａの接続が外れた場合において、アーク放電が発生していないとき、電圧検出部２３が検出した検出電圧値はゼロＶである。コネクタ１０ａ，２０ａの接続が外れた場合、アーク放電が発生しているか否かに無関係に、電圧検出部２３が検出する検出電圧値は閾値電圧値未満となる。閾値電圧値は、一定であり、記憶部２６に予め記憶されている。

バッテリ側焼損防止処理では、制御部２７は、電圧検出部２３から電圧情報を取得し、取得した電圧情報が示す電圧値が閾値電圧未満であるか否かを判定する。制御部２７は、電圧値が閾値電圧値以上であると判定した場合、ＦＥＴ２１がオンである状態でバッテリ側焼損防止処理を終了する。制御部２７は、電圧値が閾値電圧値未満であると判定した場合、駆動回路２２に指示して、ＦＥＴ２１をオフに切替えさせ、バッテリ側焼損防止処理を終了する。バッテリ側焼損防止処理では、コネクタ１０ａ，２０ａの接続が外れてアーク放電が発生した場合、ＦＥＴ２１がオフに切替えられるので、コネクタ１０ａ，２０ａ間でアーク放電が長期間連続した発生することはなく、コネクタ１０ａ，２０ａの焼損が防止される。

また、バッテリ側焼損防止処理において、制御部２７は、駆動回路２２に指示してＦＥＴ２１をオフに切替えさせた場合、コネクタ１０ａ，２０ａの接続が外れたことを報知する報知信号を、通信線Ｌ１を介して出力する。これにより、コネクタ１０ａ，２０ａの接続が外れたことが使用者に報知される。

制御部２７は、電圧値Ｖ０，Ｖ１、電流値Ｉ０，Ｉ１、抵抗値Ｒ１，Ｒ２、変数値Ｋ１，Ｐ１，Ｐ２を用いて、負荷側焼損防止処理を周期的に実行する。これらの値は逐次更新される。変数値Ｐ１及び抵抗値Ｒ１の初期値は、記憶部２６に予め記憶されている。この初期値は、ＦＥＴ２１がオフからオンに切替えられてから最初に実行される負荷側焼損防止処理で用いられる。また、制御部２７は、ＦＥＴ２１がオフからオンに切替えられてから最初に負荷側焼損防止処理を実行する前に、制御プログラムＡ１を実行することによって、電圧値Ｖ０及び電流値Ｉ０の初期値を設定する初期値設定処理を実行する。

図２は制御部２７が実行する初期値設定処理の手順を示すフローチャートである。まず、制御部２７は、電圧検出部２３が検出した検出電圧値を示す電圧情報を電圧検出部２３から取得する（ステップＳ１）。次に、制御部２７は、電圧値Ｖ０を、ステップＳ１で取得した電圧情報が示す検出電圧値に設定し（ステップＳ２）、電流値Ｉ０をゼロに設定する（ステップＳ３）。制御部２７は、ステップＳ３を実行した後、初期値設定処理を終了する。その後、制御部２７は、ＦＥＴ２１が再びオフからオンに切替えられた場合に、初期値設定処理を実行する。

図３及び図４は制御部２７が実行する負荷側焼損防止処理の手順を示すフローチャートである。制御部２７は、ＦＥＴ２１がオンである場合において、初期値設定処理を実行した後に負荷側焼損防止処理を周期的に実行する。負荷側焼損防止処理では、制御部２７は、まず、電圧検出部２３から電圧情報を取得する（ステップＳ１１）。

制御部２７は、ステップＳ１１で取得した電圧情報が示す検出電圧値Ｖｄと、記憶部２６に記憶されている電圧値Ｖ０とを下記の（１）式に代入することによって、電圧値Ｖ１を算出する（ステップＳ１２）。
Ｖ１＝（１−α）×Ｖ０＋α×Ｖｄ・・・（１）
ここで、αは、定数であり、ゼロを超えており、かつ、１未満である。

（１）式に示すように、電圧値Ｖ１は検出電圧値Ｖｄに係る電圧値である。前述したように、制御部２７は負荷側焼損防止処理を周期的に実行するので、制御部２７は電圧値Ｖ１を経時的に算出する。ＦＥＴ２１がオフからオンに切替えられてから実行される第１回目の負荷側焼損防止処理では、電圧値Ｖ０は初期値設定処理で設定された初期値である。第２回目以降の負荷側焼損防止処理では、電圧値Ｖ０は、後述するように、前回の負荷側焼損防止処理のステップＳ１２で算出された電圧値Ｖ１である。ステップＳ１２では、制御部２７は、過去にステップＳ１２で算出した電圧値Ｖ１である電圧値Ｖ０と検出電圧値Ｖｄとに基づいて、電圧値Ｖ１を算出する。

このため、外乱ノイズによって検出電圧値Ｖｄが瞬間的に大きく上昇した場合であっても、ステップＳ１２では、外乱ノイズの影響が抑制された電圧値Ｖ１が算出される。言い換えると、制御部２７がステップＳ１２を実行することによって、検出電圧値Ｖｄに重畳した高周波ノイズが除去され、ローパスフィルタと同等の効果が得られる。制御部２７は電圧算出部として機能する。

なお、ステップＳ１２で用いる過去の電圧値は、前回の負荷側焼損防止処理のステップＳ１２で算出された電圧値Ｖ１に限定されず、例えば、前々回の負荷側焼損防止処理のステップＳ１２で算出された電圧値Ｖ１であってもよい。更に、ステップＳ１２で用いる過去の電流値の数は１に限定されず、２以上であってもよい。ステップＳ１２で用いる過去の電流値として、例えば、前回及前々回の負荷側焼損防止処理のステップＳ１２で算出された２つの電圧値Ｖ１を用いてもよい。

制御部２７は、ステップＳ１２を実行した後、電流センサ２４から電流情報を取得し（ステップＳ１３）、取得した電流情報が示す検出電流値Ｉｄと、記憶部２６に記憶されている電流値Ｉ０とを下記の（２）式に代入することによって、電流値Ｉ１を算出する（ステップＳ１４）。
Ｉ１＝（１−β）×Ｉ０＋β×Ｉｄ・・・（２）
ここで、βは、ゼロを超えており、かつ、１未満である定数である。

（２）式に示すように、電流値Ｉ１は検出電流値Ｉｄに係る電流値である。前述したように、制御部２７は負荷側焼損防止処理を周期的に実行するので、制御部２７は電流値Ｉ１を経時的に算出する。ＦＥＴ２１がオフからオンに切替えられてから実行される第１回目の負荷側焼損防止処理では、電流値Ｉ０は、初期値設定処理で設定された値、即ち、ゼロである。第２回目以降の負荷側焼損防止処理では、電流値Ｉ０は、後述するように、前回の負荷側焼損防止処理のステップＳ１４で算出された電流値Ｉ１である。ステップＳ１４では、制御部２７は、過去にステップＳ１４で算出した電流値Ｉ１である電流値Ｉ０と検出電流値Ｉｄとに基づいて、電流値Ｉ１を算出する。

このため、外乱ノイズによって検出電流値Ｉｄが瞬間的に大きく上昇した場合であっても、ステップＳ１４では、外乱ノイズの影響が抑制された電流値Ｉ１が算出される。言い換えると、制御部２７がステップＳ１４を実行することによって、検出電流値Ｉｄに重畳した高周波ノイズが除去され、ローパスフィルタと同等の効果が得られる。制御部２７は電流算出部としても機能する。

なお、ステップＳ１４で用いる過去の電流値は、前回の負荷側焼損防止処理のステップＳ１４で算出された電流値Ｉ１に限定されず、例えば、前々回の負荷側焼損防止処理のステップＳ１４で算出された電流値Ｉ１であってもよい。更に、ステップＳ１４で用いる過去の電流値の数は１に限定されず、２以上であってもよい。ステップＳ１４で用いる過去の電流値として、例えば、前回及前々回の負荷側焼損防止処理のステップＳ１２で算出された２つの電流値Ｉ１を用いてよい。

次に、制御部２７は、ステップＳ１２で算出した電圧値Ｖ１を、ステップＳ１４で算出した電流値Ｉ１で除算することによって、抵抗値Ｒｃを算出する（ステップＳ１５）。制御部２７は抵抗算出部としても機能する。

次に、制御部２７は、記憶部２６に記憶されている抵抗値Ｒ２と、ステップＳ１５で算出した抵抗値Ｒｃとに基づいてＦＥＴ２１をオフにするか否かを判定する（ステップＳ１６）。ここで、抵抗値Ｒ２は、前回の負荷側焼損防止処理で算出され、今回の負荷側焼損防止処理のステップＳ１５で算出される抵抗値Ｒｃの推定値である。抵抗値Ｒｃは、当然のことながら、前回の負荷側焼損防止処理で抵抗値Ｒ２を算出するために電圧検出部２３及び電流センサ２４が検出を行った時点よりも後に、再び検出された検出電圧値Ｖｄ及び検出電流値Ｉｄ夫々に係る電圧値Ｖ１及び電流値Ｉ１を用いて算出される。

ステップＳ１６では、制御部２７は、コネクタ１０ｂ，２０ｂの接続が外れている確率が高い場合、コネクタ１０ｂ，２０ｂ間でアーク放電が長期間に連続して発生することを防止するため、ＦＥＴ２１をオフにすると判定する。制御部２７は、コネクタ１０ｂ，２０ｂの接続が外れている確率が低い場合、ＦＥＴ２１をオフにしないと判定する。

コネクタ１０ｂ，２０ｂの接続が外れた場合、アーク放電が発生しているか否かに無関係に、コネクタ１０ｂ，２０ｂ間の抵抗値が大きく上昇する。これにより、電流経路を流れる電流値が大きく低下し、ステップＳ１４で算出される電流値Ｉ１も大きく低下する。結果、抵抗値Ｒｃが大きく上昇する。抵抗値Ｒ２はコネクタ１０ｂ，２０ｂが接続されていることを前提とした推定値である。このため、前回の負荷側焼損防止処理で抵抗値Ｒ２を算出してから、今回の負荷側焼損防止処理を開始するまでにコネクタ１０ｂ，２０ｂの接続が外れた場合、ステップＳ１５で算出した抵抗値Ｒｃは記憶部２６に記憶されている抵抗値Ｒ２よりも非常に大きい。

従って、ステップＳ１５で算出した抵抗値Ｒｃが記憶部２６に記憶されている抵抗値Ｒ２よりも非常に大きい場合、コネクタ１０ｂ，２０ｂの接続が外れている確率が高い。また、ステップＳ１５で算出した抵抗値Ｒｃが記憶部２６に記憶されている抵抗値Ｒ２に略一致している場合、コネクタ１０ｂ，２０ｂの接続が外れている確率が低い。
ステップＳ１６では、抵抗値Ｒｃが抵抗値Ｒ２よりも非常に大きい場合に、ＦＥＴ２１をオフにすると判定し、抵抗値Ｒｃが抵抗値Ｒ２と略一致している場合に、ＦＥＴ２１をオフにしないと判定する。

ステップＳ１６で制御部２７がＦＥＴ２１をオフにするか否かを判定する構成として、以下の２つの構成が挙げられる。
１つ目の構成では、制御部２７は、ステップＳ１５で算出した抵抗値Ｒｃを、記憶部２６に記憶されている抵抗値Ｒ２で除算することによって算出された比が基準値以上である場合に、抵抗値Ｒｃが抵抗値Ｒ２よりも非常に大きいとして、ＦＥＴ２１をオフにすると判定する。また、制御部２７は、抵抗値Ｒｃを抵抗値Ｒ２で除算することによって算出された比が基準値未満である場合に、抵抗値Ｒｃが抵抗値Ｒ２に略一致しているとして、ＦＥＴ２１をオフにしないと判定する。1つ目の構成では、基準値は１を超えている。

２つ目の構成では、制御部２７は、ステップＳ１５で算出した抵抗値Ｒｃから、記憶部２６に記憶されている抵抗値Ｒ２を引くことによって算出された差が基準値以上である場合に、抵抗値Ｒｃが抵抗値Ｒ２よりも非常に大きいとして、ＦＥＴ２１をオフにすると判定する。また、制御部２７は、抵抗値Ｒｃから抵抗値Ｒ２を引くことによって算出された差が基準値未満である場合に、抵抗値Ｒｃが抵抗値Ｒ２に略一致しているとして、ＦＥＴ２１をオフにしないと判定する。

ステップＳ１６の構成が１つ目の構成、及び、２つ目の構成のいずれであってもよい。ステップＳ１６の構成が１つ目の構成、及び、２つ目の構成のいずれであっても、基準値は、一定であり、記憶部２６に予め記憶されている。制御部２７は判定部としても機能する。

制御部２７は、ＦＥＴ２１をオフにしないと判定した場合（Ｓ１６：ＮＯ）、ステップＳ１４で算出した電流値Ｉ１と、記憶部２６に記憶されている変数値Ｐ１とを下記の（３）式に代入することによって、変数値Ｋ１を算出する（ステップＳ１７）。
Ｋ１＝Ｉ１×Ｐ１／（Ｉ１² ×Ｐ１＋Ｅ）・・・（３）
ここで、Ｅは定数である。

変数値Ｐ１は前回の負荷側焼損防止処理で算出された変数値Ｐ２である。ＦＥＴ２１がオフからオンに切替えられてから、制御部２７が実行する第１回目の負荷側焼損防止処理のステップＳ１７では、記憶部２６に記憶されている変数値Ｐ１の初期値が用いられる。

なお、ＦＥＴ２１がオフからオンに切替えられてから実行される第１回目の負荷側焼損防止処理では、制御部２７は、ステップＳ１４を実行した後、ステップＳ１５，Ｓ１６を実行することなく、ステップＳ１７を実行する。これは、第１回目の負荷側焼損防止処理では、ステップＳ１６で用いるべき抵抗値Ｒ２が存在しないためである。

制御部２７は、ステップＳ１７を実行した後、現在、記憶部２６に記憶されている抵抗値Ｒ２を抵抗値Ｒ１として記憶する（ステップＳ１８）。これにより、記憶部２６に記憶されている抵抗値Ｒ１が更新される。
次に、制御部２７は、ステップＳ１２で算出した電圧値Ｖ１、ステップＳ１４で算出した電流値Ｉ１、ステップＳ１７で算出したＫ１、及び、記憶部２６に記憶されている抵抗値Ｒ１を下記の（４）式に代入することによって、新たな抵抗値Ｒ２を算出する（ステップＳ１９）。
Ｒ２＝Ｒ１＋Ｋ１×（Ｖ１−Ｉ１×Ｒ１）・・・（４）

ステップＳ１９で算出される抵抗値Ｒ２は、次回の負荷側焼損防止処理のステップＳ１５で算出される抵抗値Ｒｃの推定値である。言い換えると、ステップＳ１９で算出される抵抗値Ｒ２は、今回の負荷側焼損防止処理で電圧検出部２３及び電流センサ２４が検出を行った時点よりも後の電流経路上の抵抗値の推定値である。

前述したように、制御部２７は負荷側焼損防止処理を周期的に実行するので、制御部２７は抵抗値Ｒ２を経時的に推定する。電圧値Ｖ１は、（１）式に検出電圧値Ｖｄを代入することによって算出される。電流値Ｉ１は、（２）式に検出電流値Ｉｄを代入することによって算出される。抵抗値Ｒ１は、前回の負荷側焼損防止処理のステップＳ１９で算出された抵抗値Ｒ２である。

従って、ステップＳ１９では、制御部２７は、検出電圧値Ｖｄと、検出電流値Ｉｄと、過去に推定した抵抗値Ｒ２である抵抗値Ｒ１とに基づいて、新たな抵抗値Ｒ２を推定する。制御部２７は推定部として機能する。検出電圧値Ｖｄ及び検出電流値Ｉｄだけではなく、過去に推定した抵抗値Ｒ２に基づいて、新たな抵抗値Ｒ２が推定されるので、推定される新たな抵抗値Ｒ２は正確である。
記憶部２６に記憶されている抵抗値Ｒ２は、制御部２７がステップＳ１９で算出した新たな抵抗値Ｒ２に書き換えられる。新たな抵抗値Ｒ２は、次回の負荷側焼損防止処理のステップＳ１６で用いられる。

次に、制御部２７は、ステップＳ１４で算出した電流値Ｉ１、ステップＳ１７で算出した変数値Ｋ１、及び、記憶部２６に記憶されている変数値Ｐ１を下記の（５）式に代入することによって、変数値Ｐ２を算出する（ステップＳ２０）。
Ｐ２＝（１−Ｋ１×Ｉ１）×Ｐ１・・・（５）
（３）式、（４）式及び（５）式は、カルマンフィルタの式から導出される。

次に、制御部２７は、ステップＳ１２で算出した電圧値Ｖ１を電圧値Ｖ０として記憶部２６に記憶し（ステップＳ２１）、ステップＳ１４で算出した電流値Ｉ１を電流値Ｉ０として記憶部２６に記憶し（ステップＳ２２）、ステップＳ２０で算出した変数値Ｐ２を変数値Ｐ１として記憶部２６に記憶する（ステップＳ２３）。制御部２７は、ステップＳ２１，Ｓ２２，Ｓ２３を実行することによって、記憶部２６に記憶されている電圧値Ｖ０、電流値Ｉ０及び変数値Ｐ１が更新される。更新された電圧値Ｖ０、電流値Ｉ０及び変数値Ｐ１は、次回の負荷側焼損防止処理で用いられる。
制御部２７は、ステップＳ２３を実行した後、今回の負荷側焼損防止処理を終了する。

制御部２７は、ＦＥＴ２１をオフにすると判定した場合（Ｓ１６：ＹＥＳ）、駆動回路２２に指示して、ＦＥＴ２１をオンからオフに切替えさせる（ステップＳ２３）。これにより、電流経路を流れる電流が遮断されるため、コネクタ１０ｂ，２０ｂ間で電圧降下が生じることはない。コネクタ１０ｂ，２０ｂ間で電圧降下が生じない場合、コネクタ１０ｂ，２０ｂ間でアーク放電が発生することはない。

従って、コネクタ１０ｂ，２０ｂの接続が外れてコネクタ１０ｂ，２０ｂ間でアーク放電が発生している場合において、制御部２７がステップＳ２３を実行したとき、アーク放電の発生が停止する。このため、アーク放電が長期間連続して行われることはなく、コネクタ１０ｂ，２０ｂの焼損が防止される。また、コネクタ１０ｂ，２０ｂ夫々は接続機能以外の機能を有する必要がないため、アーク放電によるコネクタ１０ｂ，２０ｂの焼損を安価に防止することができ、電流制御装置１０は小型である。
ステップＳ２４以降の処理では、制御部２７は、誤って駆動回路２２にＦＥＴ２１をオフに切替えさせていないことを確認する処理を実行する。

制御部２７は、ステップＳ２３を実行した後、タイマ２５に指示して計時を開始させ（ステップＳ２４）、タイマ２５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Ｓ２５）。基準時間は、一定であり、記憶部２６に予め記憶されている。制御部２７は、計時時間が基準時間未満である場合（Ｓ２５：ＮＯ）、再び、ステップＳ２５を実行し、計時時間が基準時間以上となるまで待機する。

制御部２７は、計時時間が基準時間以上であると判定した場合（Ｓ２５：ＹＥＳ）、タイマ２５に指示して計時を終了させ（ステップＳ２６）、駆動回路２２に指示して、ＦＥＴ２１をオンに切替えさせる（ステップＳ２７）。制御部２７は、ステップＳ２７を実行した後、ステップＳ１３と同様に、電流センサ２４から電流情報を取得し（ステップＳ２８）、取得した電流情報が示す電流値が基準電流値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２９）。

基準電流値は、一定であり、記憶部２６に予め記憶されている。基準電流値は、コネクタ１０ａ，２０ａが正常に接続され、かつ、コネクタ１０ｂ，２０ｂが正常に接続されている場合において、ＦＥＴ２１がオンであるときに電流経路に流れる電流値よりも小さい。また、基準電流値は、コネクタ１０ｂ，２０ｂの接続が外れている場合において、ＦＥＴ２１がオンであるときに電流経路に流れる電流値よりも大きい。

従って、ステップＳ２８で取得した電流情報が示す電流値が基準電流値以上であることは、ステップＳ２３で誤ってＦＥＴ２１がオフにされたことを示す。また、ステップＳ２８で取得した電流情報が示す電流値が基準電流値未満であることは、ステップＳ２３で適正にＦＥＴ２１をオフにしたことを示す。

制御部２７は、電流値が基準電流値以上であると判定した場合（Ｓ２９：ＹＥＳ）、ＦＥＴ２１をオンに切替えた状態で負荷側焼損防止処理を終了する。
制御部２７は、電流値が基準電流値未満であると判定した場合（Ｓ２９：ＮＯ）、駆動回路２２に指示して、ＦＥＴ２１を再びオフに切替えさせ（ステップＳ３０）、コネクタ１０ｂ，２０ｂの接続が外れたことを報知する報知信号を、通信線Ｌ１を介して出力する。これにより、コネクタ１０ｂ，２０ｂの接続が外れたことが使用者に報知される。制御部２７は、ステップＳ３１を実行した後、負荷側焼損防止処理を終了する。

図５は電流制御装置１０の動作の説明図である。電流制御装置１０では、ＦＥＴ２１がオフからオンに切替った後に実行されるＮ回目（Ｎ：２以上の整数）の負荷側焼損防止処理において、（Ｎ＋１）回目の負荷側焼損防止処理において算出される抵抗値Ｒｃである抵抗値Ｒ２を推定する。このとき、制御部２７は、検出電圧値Ｖｄに係る電圧値Ｖ１と、検出電流値Ｉｄに係る電流値Ｉｄと、（Ｎ−１）回目の負荷側焼損防止処理で推定した電流経路上の抵抗値Ｒ２である抵抗値Ｒ１とに基づいて推定を行う。

（Ｎ＋１）回目の負荷側焼損防止処理においては、制御部２７は、電圧値Ｖ１を電流値Ｉ１で除算することによって抵抗値Ｒｃを算出する。そして、制御部２７は、Ｎ回目の負荷側焼損防止処理において推定した抵抗値Ｒ２が、（Ｎ＋１）回目の算出した抵抗値Ｒｃよりも非常に大きい場合、コネクタ１０ｂ，２０ｂが外れたと判定する。抵抗値Ｒ２が抵抗値Ｒｃよりも非常に大きいか否かは、前述したように、抵抗値Ｒ２を抵抗値Ｒｃで除算することによって算出される比、又は、抵抗値Ｒ２から抵抗値Ｒｃを引くことによって算出される差を用いて判定される。

負荷１２の抵抗値が負荷１２の温度に応じて変化する場合、負荷１２に電流が連続して供給される時間が長い程、負荷１２の温度は上昇し、負荷１２の抵抗値は、時間の経過と共に変化する。
電流制御装置１０では、前述したように、Ｎ回目に推定した抵抗値Ｒ２と、（Ｎ＋１）回目に算出した抵抗値Ｒｃとを比較する。従って、前述したように負荷１２の抵抗値が時間の経過と共に変化する場合であっても、抵抗値Ｒ２が負荷１２の抵抗値の変化に追従するので、コネクタ１０ｂ，２０ｂが正常に接続されているにも関わらず、誤ってＦＥＴ２１をオフにする確率は低い。

なお、検出電圧値Ｖｄに係る電圧値Ｖ１は、検出電圧値Ｖｄそのものであってもよい。同様に、検出電流値Ｉｄに係る電流値Ｉ１は、検出電流値Ｉｄそのものであってもよい。いずれの場合であっても、アーク放電が長期間連続して行われることはなく、コネクタ１０ｂ，２０ｂの焼損が防止される。

また、ＦＥＴ２１は、スイッチと機能すればよいため、Ｎチャネル型のＦＥＴに限定されず、Ｐチャネル型のＦＥＴであってもよい。更に、ＦＥＴ２１の代わりに、ＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transistor)又はバイポーラトランジスタ等を用いてもよい。

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。

１０ 電流制御装置
２１ ＦＥＴ（スイッチ）
２３ 電圧検出部
２４ 電流センサ（電流検出部）
２７ 制御部（推定部、抵抗算出部、判定部、電圧算出部、電流算出部）
Ｖｄ 検出電圧値
Ｖ１ 電圧値
Ｉｄ 検出電流値
Ｉ１ 電流値
Ｒ２，Ｒｃ 抵抗値

Claims (8)

1. バッテリから負荷への電流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って、該電流経路を流れる電流を制御する車両用の電流制御装置において、
   該電流経路上の電圧値を検出する電圧検出部と、
   該電流経路を流れる電流値を検出する電流検出部と、
   前記電圧検出部が検出した検出電圧値、及び、前記電流検出部が検出した検出電流値に基づいて、前記電圧検出部及び電流検出部が検出を行った時点よりも後の前記電流経路上の抵抗値を推定する推定部と、
   前記検出電圧値に係る電圧値を、前記検出電流値に係る電流値で除算することによって抵抗値を算出する抵抗算出部と、
   前記推定部が推定した抵抗値、並びに、前記時点よりも後に再び検出された前記検出電圧値及び検出電流値夫々に係る電圧値及び電流値を用いて前記抵抗算出部が算出した抵抗値に基づいて前記スイッチをオフにするか否かを判定する判定部と
   を備えることを特徴とする電流制御装置。
2. 前記推定部は経時的に推定を行い、
   該推定部は、前記検出電圧値及び検出電流値と、過去に推定した抵抗値とに基づいて前記推定を行うこと
   を特徴とする請求項１に記載の電流制御装置。
3. 前記判定部は、前記抵抗算出部が算出した抵抗値を、前記推定部が推定した抵抗値で除算することによって算出された比が所定値以上である場合に前記スイッチをオフにすると判定すること
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電流制御装置。
4. 前記判定部は、前記抵抗算出部が算出した抵抗値から、前記推定部が推定した抵抗値を引くことによって算出された差が所定値以上である場合に前記スイッチをオフにすると判定すること
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電流制御装置。
5. 前記検出電圧値に係る電圧値を経時的に算出する電圧算出部を備え、
   該電圧算出部は、過去に算出した電圧値と、前記検出電圧値とに基づいて、該検出電圧値に係る電圧値を算出すること
   を特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の電流制御装置。
6. 前記検出電流値に係る電流値を経時的に算出する電流算出部を備え、
   該電流算出部は、過去に算出した電流値と、前記検出電流値とに基づいて、該検出電流値に係る電流値を算出すること
   を特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１つに記載の電流制御装置。
7. バッテリから負荷への電流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って、該電流経路を流れる電流を制御する電流制御方法において、
   該電流経路上の電圧値を検出し、
   該電流経路を流れる電流値を検出し、
   検出した検出電圧値及び検出電流値に基づいて、検出が行われた時点よりも後の前記電流経路上の抵抗値を推定し、
   前記検出電圧値に係る電圧値を、前記検出電流値に係る電流値で除算することによって抵抗値を算出し、
   推定した抵抗値、並びに、前記時点よりも後に再び検出された前記検出電圧値及び検出電流値夫々に係る電圧値及び電流値を用いて算出した抵抗値に基づいて前記スイッチをオフにするか否かを判定すること
   を特徴とする電流制御方法。
8. バッテリから負荷への電流経路上で検出された検出電圧値、及び、検出された該電流経路を流れる検出電流値に基づいて、検出が行われた時点よりも後の前記電流経路上の抵抗値を推定し、
   前記検出電圧値に係る電圧値を、前記検出電流値に係る電流値で除算することによって抵抗値を算出し、
   推定した抵抗値、並びに、前記時点よりも後に再び検出された前記検出電圧値及び検出電流値夫々に係る電圧値及び電流値を用いて算出した抵抗値に基づいて、前記電流経路に設けられたスイッチをオフにするか否かを判定する
   処理をコンピュータに実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。

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