JP2000090797A

JP2000090797A - リレーの制御装置

Info

Publication number: JP2000090797A
Application number: JP10261063A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Matsuki; 務松木; Yasushi Kojima; 靖小島; Hiroshi Demura; 洋志出村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1998-09-16
Filing date: 1998-09-16
Publication date: 2000-03-31

Abstract

(57)【要約】【課題】リレーの瞬断を防止する。【解決手段】補機バッテリ３２の電圧低下を電圧計３
６により検出した場合には、制御部３８がＰＷＭ部３４
に制御信号を送り、出力のデューティー比を増大させ
る。これによって、補機バッテリ３２の電圧低下時にお
けるリレーコイル３０への通電量の低下を防止でき、シ
ステムメインリレー１２の瞬断発生を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、メインバッテリか
ら負荷への電力供給をオンオフするリレーの制御装置、
特にリレーの瞬断に基づく溶着を防止するものに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電気自動車やハイブリッド自動車では、
駆動源としてのモータと、このモータへ電力を供給する
ためのメインバッテリを有している。そして、このメイ
ンバッテリとモータを結ぶ電力配線には、リレーが設け
られ、電力の供給をオンオフできるようになっている。

【０００３】すなわち、ドライバーが車両に乗り込み、
運転開始のためのキー操作を行った場合にはリレーをオ
ンし、運転終了のキー操作を行った場合にはリレーをオ
フしている。また、このリレーのオンオフは、リレーコ
イルへの通電のオンオフによって行われ、このリレーコ
イルへの電力は補機バッテリから供給されるようになっ
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ここで、この補機バッ
テリは、車両に搭載されるパワーステアリング装置や、
エアーコンディショナーや、ライト類などの各種補機に
も電力を供給している。このため、補機の使用状態によ
っては、補機バッテリの電圧が変動する。特に、電力消
費量の大きな補機のスイッチがオンされた直後には、そ
こに比較的大きな電流が流れ、補機バッテリの電圧が瞬
間的にかなり低くなる場合も考えられる。このような場
合、リレーコイルへの供給電流が減少し、リレーが瞬断
するおそれがある。そして、リレーの瞬断後における接
点再接続時に、接点が溶着を起こす可能性があり、これ
によってリレーがオフできなくなってしまう。

【０００５】本発明は上記課題に鑑みなされたものであ
り、リレーの瞬断の発生を効果的に防止できるリレーの
制御装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、メインバッテ
リから負荷への電力供給をオンオフするリレーの制御装
置であって、前記リレーを駆動するリレーコイルに電力
を供給する補機バッテリと、この補機バッテリの電圧を
検出する電圧検出手段と、補機バッテリから前記リレー
コイルに供給する電力をＰＷＭ制御するＰＷＭ制御手段
と、前記電圧検出手段において補機バッテリの電圧にお
ける所定の電圧低下を検出したときに前記ＰＷＭ制御手
段からの出力のデューティ比を増加させるリレー電力制
御手段と、を有することを特徴とする。

【０００７】このように、補機バッテリの電圧低下時に
リレーコイルへ供給するＰＷＭ信号のデューティー比を
増加する。これによって、リレーコイルにおける通電量
を確保することができる。従って、リレーの瞬断を防止
することができ、その溶着を防止することができる。

【０００８】また、本発明は、メインバッテリから負荷
への電力供給をオンオフするリレーの制御装置であっ
て、前記リレーを駆動するリレーコイルに電力を供給す
る補機バッテリと、この補機バッテリの電圧を検出する
電圧検出手段と、補機バッテリから前記リレーコイルに
供給する電力をオンオフするスイッチ手段と、前記電圧
検出手段において補機バッテリの電圧における所定の電
圧低下を検出したときに前記スイッチ手段により、前記
リレーコイルへの供給電力を遮断するリレー電力制御手
段と、を有することを特徴とする。

【０００９】このように、補機バッテリの電圧低下時に
リレーコイルにおける通電を遮断する。これによってリ
レーを完全にオフすることができ、リレーの瞬断を防止
することができ、その溶着を防止することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態（以下
実施形態という）について、図面に基づいて説明する。

【００１１】「第１実施形態」図１は、第１実施形態の
全体システムを示す図である。メインバッテリ１０は、
多数の電池セルからなる組電池であり、約３００Ｖの出
力電圧を有する。このメインバッテリ１０の正極には、
システムメインリレー（ＳＭＲ）１２を介し、負荷１４
の一端が接続されている。また、メインバッテリ１０の
負極には、負側リレー１６を介し、負荷１４の他端が接
続されている。従って、システムメインリレー１２及び
負側リレー１６の両方をオンすることで、負荷１４に電
力が供給される。

【００１２】負荷１４は、インバータ及びモータからな
り、インバータをスイッチングすることで、所定の電力
がモータに供給されてモータが駆動され、車両が走行す
る。

【００１３】また、電圧計１８が負荷１４の両端に接続
されており、負荷１４に印加される電圧Ｖｂを計測して
いる。この電圧計１８により計測する電圧Ｖｂは、シス
テムメインリレー１２および負側リレー１６がオンされ
ていれば、メインバッテリ１０の出力電圧に等しい。

【００１４】さらに、システムメインリレー１２には、
補助リレー２０および抵抗２２の直列接続したものが、
並列接続されている。システムメインリレー１２をオフ
した状態で、補助リレー２０をオンした場合、負荷１４
への電流は抵抗２２を介して流れる。そこで、リレーオ
ン時の電流量を抑制することができる。

【００１５】ユーザが車両の運転開始するためのキー操
作を行った場合には、まず負側リレー１６をオンし、次
に補助リレー２０をオンする。これによって、抵抗２２
によって制限された電流が負荷に供給される。その後シ
ステムメインリレー１２をオンすることによって、メイ
ンバッテリ１０と負荷１６が直接接続される。このよう
に、補助リレー２０をメインリレー１２に先立ってオン
することによりリレーオン時の大きな突入電流の発生を
防止することができる。また、システムメインリレー１
２をオンした後に、補助リレー２０はオフしておく。

【００１６】そして、システムメインリレー１２は、こ
のオンオフのためのリレーコイル３０を有している。こ
のリレーコイル３０の一端は、補機バッテリ３２の正極
に接続され、負極はリレー電力制御手段としてのＰＷＭ
部３４を介し補機バッテリ３２の負極に接続されてい
る。ＰＷＭ部３４は、補機バッテリ３２からの電流をパ
ルス幅変調したＰＷＭ信号としてリレーコイル３０に供
給するものであり、このＰＷＭ部３４によってリレーコ
イル３０に流れる電流量が制御される。

【００１７】補機バッテリ３２の両端には、電圧計３６
が接続されており、これによって補機バッテリ３２の電
圧を計測する。電圧計３６には、制御部３８が接続され
ており、この制御部３８がＰＷＭ部３４に制御信号を供
給する。そして、この制御信号によって、ＰＷＭ部３４
は出力するパルスのデューティー比を制御し、リレーコ
イル３０への電流量を制御する。

【００１８】次に、このシステムにおける動作を図２に
基づいて説明する。まず、電圧計３６の出力により補機
バッテリ３２の電圧が所定値αを超えているかを否かを
判定する（Ｓ１１）。この所定値αは、リレーコイル３
０を確実に保持できる最低の電圧値であり、例えば補機
バッテリ３２の通常時電圧の７０％程度の電圧値とす
る。

【００１９】そして、この判定において、ＹＥＳであれ
ば、ＰＷＭのデューティー比はそのままの値に保ち、リ
レーコイル３０への電流量はそのまま通常の値に維持す
る（Ｓ１２）。例えば、通常時のＰＷＭのデューティー
比は、２０％程度である。

【００２０】一方、Ｓ１１の判定において、ＮＯであれ
ば制御部３８は、ＰＷＭ部３４への制御信号により、Ｐ
ＷＭ部３４の出力のデューティー比を上昇させる。例え
ば、デューティー比を９０％とする。これによって、補
機バッテリ３２の電圧が５０％以下になってもリレーコ
イル３０に流れる電流量を十分大きなものに維持して、
システムメインリレー１２の瞬断の発生を防止すること
ができる。

【００２１】図３に、ＰＷＭ部３４への入力電圧、ＰＷ
Ｍ信号、リレーコイル電流、接点オンオフについてのタ
イミングチャートを示す。まず、ユーザの運転開始のキ
ー操作により、図示を省略したスイッチがオンされ、補
機バッテリ３２からの電力がＰＷＭ部３４に供給される
ようになる。所期の入力電圧の８０％（感動電圧）にま
で、入力電圧が上昇したときには、ＰＷＭ部３４は、Ｐ
ＷＭ信号の出力を開始する。当初は、システムメインリ
レー１２をオンするために、デューティー比１００％と
し、その後徐々にデューティー比を下げる。これは、シ
ステムメインリレー１２が一旦オンされれば、これをオ
ン状態に維持するためには、それ程電力を必要としない
からである。すなわち、リレーコイル３０には、当初比
較的大きな投入電流が流れ、その後は比較的小さな保持
電流が流れる。ＰＷＭ信号のパルスの周波数は２０ｋＨ
ｚ程度である。また、システムメインリレー１２の開放
電圧は、最大電圧の５０％程度である。

【００２２】そして、図において斜線で示すように、補
機バッテリ３２の電圧値が７０％以下になった場合に
は、デューティー比を９０％程度に上昇する。これによ
って、リレーコイル３０に流れる電流量を上昇して、シ
ステムメインリレー１２をオン状態に維持することがで
きる。

【００２３】なお、図においては、システムメインリレ
ー１２についてのみ、リレーコイル３０およびその駆動
回路を示したが、負側リレー１６および補助リレー２０
についてもこれをオンオフするためのリレーコイルおよ
びこの駆動回路が存在する。そして、これらについても
同様のＰＷＭのデューティー比変更手段を設けてもよ
い。しかし、瞬断による溶着が最も発生しやすく、問題
が大きいのは、システムメインリレー１２であり、少な
くとも、システムメインリレー１２について、上述のデ
ューティーの変更手段を設けることが好適である。

【００２４】また、Ｓ１１の判定にヒステリシスを設け
たり、変更したデューティー比を一定時間維持したりす
ることで、制御が頻繁に変更されるのを防止することも
好適である。

【００２５】「第２実施形態」図４は、第２実施形態の
システムの構成を示す図である。このシステムでは、補
機バッテリ３２と、リレーコイル３０の間にリレー電力
制御手段としてのスイッチ４０を有しており、またこの
スイッチ４０を電圧計３６の出力に応じて制御する制御
部４２を有している。従って、このスイッチ４０をオン
オフすることで、リレーコイル３０の通電をオンオフす
ることができる。そして、制御部４２は、電圧計３６お
よび１８の検出結果に基づいてスイッチ４０を制御す
る。

【００２６】図３に、制御部４２の動作のフローチャー
トを示す。まず、初期設定として、励磁を強制的にオフ
しているか否かを示すＦｌａｇについて、強制的にオフ
している状態を示すため、Ｆｌａｇを０にセットする
（Ｓ２１）。次に、Ｆｌａｇが１かを判定する（Ｓ２
２）。最初のループでは、このＳ２２の判定は必ずＮＯ
となる。Ｓ２２の判定がＮＯであれば、次に電圧計３６
で計測した補機バッテリ３２の電圧Ｖｃが所定値αより
大きいかを判定する（Ｓ２３）。この判定でＹＥＳであ
れば、リレーコイル３０において十分な電流が得られる
ため、スイッチ４０をオンのままとして、励磁オンを維
持する（Ｓ２４）一方、Ｓ２３においてＮＯであった場合、リレーコイル
３０の電流量が十分でないため、そのままにするとシス
テムメインリレー１２において、瞬断が生じるおそれが
ある。そこで、本実施形態では、スイッチ４０をオフ
し、リレーコイル３０への電流供給をオフ（励磁オフ）
する（Ｓ２５）。そして、電圧計１８の検出値によりＶ
ｂが０であるかを判定する（Ｓ２６）。これは、システ
ムメインリレー１２が完全にオフされたことを確認する
ためであり、この判定でＹＥＳであれば、Ｆｌａｇを０
にセットし（Ｓ２７）Ｓ２２に戻る。従って、Ｖｂが０
になった後は、Ｓ２３のＶｃがαより大きいかの判定に
戻る。なお、Ｓ２２においてＹＥＳ（Ｆｌａｇ＝１）場
合には、強制的な励磁オフの処理を行っており、そのま
まＳ２５に進む。

【００２７】一方、Ｓ２６ににおいてＮＯであれば、シ
ステムメインリレー１２は完全にオフされていない。そ
こで、Ｆｌａｇを１にセットし（Ｓ２８）、Ｓ２２に戻
る。この場合、Ｓ２２において、ＹＥＳとなり、Ｓ２６
においてＶｂ＝０になるまで、Ｓ２５の励磁オフを繰り
返す。

【００２８】このように、本実施形態の処理では、補機
バッテリ３２の電圧が所定値α以下になった場合には、
システムメインリレー１２のリレーコイル３０への通電
を遮断し、負荷１４へ印加される電圧Ｖｂが０になるの
を確認する。これによって、システムメインリレー１２
は、一旦完全にオフされ、瞬断の発生が防止される。

【００２９】なお、本実施形態におけるＰＷＭ部３４
は、補機バッテリ３２の電圧低下時に、デューティー比
を変更することはないが、上述の第１実施形態と同様に
リレーコイル３０への通電を制御することに変わりはな
い。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
補機バッテリの電圧低下時において、リレーコイルへ通
電量を増加するかまたはリレーコイルへの通電を遮断す
ることで、リレーにおける瞬断が生じないようにでき
る。従って、リレーにおける溶着を効果的に防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態のシステム構成を示す図であ
る。

【図２】同実施形態のシステムの動作を示すフローチ
ャートである。

【図３】同実施形態のシステムにおける動作を示すタ
イミングチャートである。

【図４】第２実施形態のシステムの構成を示す図であ
る。

【図５】同実施形態のシステムの動作を示すフローチ
ャートである。

【符号の説明】

１０メインバッテリ、１２システムメインリレー、
１４負荷、１６負側リレー、１８，３６電圧計、
２０補助リレー、２２抵抗、３０リレーコイル、
３２補機バッテリ、３４ＰＷＭ部、３８，４２制
御部、４０スイッチ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】メインバッテリから負荷への電力供給を
オンオフするリレーの制御装置であって、前記リレーを駆動するリレーコイルに電力を供給する補
機バッテリと、この補機バッテリの電圧を検出する電圧検出手段と、補機バッテリから前記リレーコイルに供給する電力をＰ
ＷＭ制御するＰＷＭ制御手段と、前記電圧検出手段において補機バッテリの電圧における
所定の電圧低下を検出したときに前記ＰＷＭ制御手段か
らの出力のデューティ比を増加させるリレー電力制御手
段と、を有することを特徴とするリレーの制御装置。
【請求項２】メインバッテリから負荷への電力供給を
オンオフするリレーの制御装置であって、前記リレーを駆動するリレーコイルに電力を供給する補
機バッテリと、この補機バッテリの電圧を検出する電圧検出手段と、補機バッテリから前記リレーコイルに供給する電力をオ
ンオフするスイッチ手段と、前記電圧検出手段において補機バッテリの電圧における
所定の電圧低下を検出したときに前記スイッチ手段によ
り、前記リレーコイルへの供給電力を遮断するリレー電
力制御手段と、を有することを特徴とするリレーの制御装置。