JP2004148869A - 車両用電力制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】モータ負荷L1と電源との間、或いはモータ負荷L1とグランドとの間に設けられたMOS−FET11と、モータ負荷L1の2端子間に配設され、MOS−FET11のオフ時にオンとなって、モータ負荷の両端を短絡するMOS−FET12と、モータ負荷L1の2端子間に配設され、電源が逆接続された際に、逆電流の発生を防止するMOS−FET13と、入力信号に応じて、各MOS−FET11、12、13のオン、オフを制御するゲート制御回路2と、を具備したことを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に搭載されるトランクオープナ用モータ等の誘導性負荷の駆動を制御する車両用電力制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、車両に搭載されるトランクは、トランクオープナ用モータにより、施錠、解錠が行われる。このような、トランクオープナ用モータ等の誘導性負荷を制御する装置として、従来より、特開平11−308780号公報(以下、特許文献1という)に記載されたものが知られている。
【0003】
図8は、該特許文献1に記載された制御装置を示す説明図であり、該制御装置は、モータ負荷101のオン、オフを切り換えるMOS−FET102と、逆電流防止用のトランジスタ103とを備えている。従って、たとえバッテリ電源104の電極を誤って接続し、プラスとマイナスが反転した場合でも、短絡事故の発生を回避し、負荷及び接続回路の損傷を防止することができる。
【0004】
【特許文献1】
特開平11−308780号公報(図1)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した特許文献1に記載された制御装置では、モータ負荷101停止時に、当該モータ負荷が確実にロックされていない。従って、トランクオープナ用モータの場合には、振動等の外部入力によりモータに回転動力が加えられると、意図せずにトランクのロックが解錠されてしまうという欠点がある。
【0006】
また、PNP型のトランジスタ103のコレクタ、ベース間が順バイアスされているので、常時もれ電流が発生してしまうという問題がある。これを解決するためには、抵抗105を大きな値に設定する必要があり、このような場合には、モータ負荷101のコイルに蓄積されたエネルギーを放出する動作のときに、トランジスタ103に十分なベース電流が流れないので、能動領域動作となる。その結果、動力損失が大きくなるという問題が発生する。
【0007】
また、モータ負荷101のコイルに蓄積されたエネルギーを放出する動作のときに、電流がダイオード106を流れるので、該ダイオード106の順方向電圧分の損失が発生してしまう。
【0008】
この発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、誘導性負荷を確実にロックすることができ、且つ、電力損失を低減させることが可能な車両用電力制御装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本願請求項1に記載の発明は、車両に搭載された誘導性負荷を駆動する車両用電力制御装置において、前記誘導性負荷のオン、オフを切り換える第1の電界効果トランジスタと、前記第1の電界効果トランジスタのオフ時にオンとなって、前記誘導性負荷が有する2つの端子間を短絡する第2の電界効果トランジスタと、電源電圧を逆接続した際に、逆電流の発生を防止する第3の電界効果トランジスタと、を具備したことを特徴とする。
【0010】
請求項2に記載の発明は、車両に搭載された誘導性負荷を駆動する車両用電力制御装置において、誘導性負荷と電源との間、或いは誘導性負荷とグランドとの間に設けられた第1の電界効果トランジスタと、前記誘導性負荷の2端子間に配設され、前記第1の電界効果トランジスタのオフ時にオンとなって、前記誘導性負荷の両端を短絡する第2の電界効果トランジスタと、前記誘導性負荷の2端子間に配設され、前記電源が逆接続された際に、逆電流の発生を防止する第3の電界効果トランジスタと、入力信号に応じて、前記第1の電界効果トランジスタ、第2の電界効果トランジスタ、及び第3の電界効果トランジスタのオン、オフを制御する制御手段と、を具備したことを特徴とする。
【0011】
請求項3に記載の発明は、前記第3の電界効果トランジスタは、電圧逆接続時にオフとなり、且つ、寄生ダイオードを順方向に向けることにより、逆電流の発生を阻止することを特徴とする。
【0012】
請求項4に記載の発明は、前記誘導性負荷は、車両に搭載されるトランクオープナ用モータであることを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図1は、本発明の第1の実施形態に係る車両用電力制御装置の概略構成を示す回路図、図2は、詳細な回路図である。
【0014】
図1に示すように、該車両用電力制御装置1は、バッテリの電源(12ボルト)とグランドとの間に配置された、トランクオープナ用モータ等のモータ負荷(誘導性負荷)L1、及びオン、オフ動作用のMOS−FET11(第1の電界効果トランジスタ)を有している。
【0015】
また、モータ負荷L1の2つの端子間には、MOS−FET12(第2の電界効果トランジスタ)と、MOS−FET13(第3の電界効果トランジスタ)との直列接続回路が接続されている。
【0016】
MOS−FET11は、Nチャネル型であり、寄生ダイオードD11を具備し、MOS−FET12は、Pチャネル型であり、寄生ダイオードD12を具備し、MOS−FET13は、Pチャネル型であり、寄生ダイオードD13を具備している。
【0017】
各MOS−FET11〜13のゲートは、各ゲートに駆動信号を出力するゲート制御回路(制御手段)2と接続されており、更に、該ゲート制御回路2は、コントローラ3と接続されている。
【0018】
図2に示すように、ゲート制御回路2は、電源とグランドとの間に配置される抵抗R2とトランジスタQ1との直列接続回路を有し、該トランジスタQ1のベースは、抵抗R1を介してコントローラ3に接続されている。
【0019】
また、トランジスタQ1と抵抗R2との接続点p1は、ダイオードD1を介してMOS−FET12のゲートに接続され、該ゲートと電源との間には、ゲート保護用のツェナーダイオードZD2が設けられている。また、ダイオードD1に対して並列的に抵抗R3が設けられている。
【0020】
更に、接続点p1は、ダイオードD2を介してMOS−FET11のゲートに接続され、該ゲートとグランドとの間には、ゲート保護用のツェナーダイオードZD1が設けられている。また、ダイオードD2に対して並列的に抵抗R4が設けられている。
【0021】
また、MOS−FET13のゲートは、抵抗R5を介してグランドに接続され、且つ、該ゲートとMOS−FET13のソース(MOS−FET11のドレイン)との間には、ゲート保護用のツェナーダイオードZD3が設けられている。
【0022】
なお、各MOS−FET11〜13のゲート耐圧が十分にある場合には、各ツェナーダイオードZD1〜ZD3を設けなくても良い。
【0023】
次に、上述の如く構成された第1の実施形態に係る車両用電力制御装置1の動作について説明する。
【0024】
図2において、モータ負荷L1を駆動させるためのスイッチ(図示省略)をオンとすると、コントローラ2より、モータ負荷L1駆動用の信号が出力される。
【0025】
駆動用信号がLレベルのときには、トランジスタQ1がオフとなり、接続点p1が所定レベルの電圧値となる。よって、MOS−FET11のゲート電圧VG1が所定のレベルに達し、且つ、ソース電圧は略0ボルトであるので、ゲート・ソース間電圧Vgs1が所定のレベルに達し、該MOS−FET11はオンとなる。
【0026】
また、MOS−FET12のゲート電圧VG2が所定のレベルに達し、且つ、ソース電圧は12ボルトであるので、ゲート・ソース間電圧Vgs2は所定レベルに到達せず、該MOS−FET12はオフとなる。従って、電源、モータ負荷L1、MOS−FET11、グランドのルートで負荷電流ILが流れ、モータ負荷L1は駆動する。
【0027】
次いで、駆動用信号がHレベルとなると、トランジスタQ1がオンとなり、接続点p1がグランドレベルとなるので、MOS−FET11のゲート電圧VG1は、略0ボルトとなる。よって、該MOS−FET11のゲート・ソース間電圧Vgs1もやはり略0ボルトとなり、MOS−FET11はオフとなる。
【0028】
このとき、MOS−FET12のゲート電圧VG2は略0ボルトで、ソース電圧は12ボルトであるので、ゲート・ソース間電圧Vgs2は、略−12ボルトとなり、MOS−FET12はオンとなる。また、MOS−FET13のゲート電圧VG3は、常時0ボルトであるので、ソース電圧(即ち、電圧VOUT)が12ボルトのときには、オンとなり、0ボルトのときには、オフとなる。つまり、MOS−FET13は、MOS−FET12と連動してオン、オフ動作することになる。
【0029】
そして、これによりモータ負荷L1への電圧供給が停止される。また、MOS−FET12,13は共にオンとなっているので、モータ負荷L1に蓄積された電流エネルギーは、MOS−FET13、及びMOS−FET12を経由して放出される。
【0030】
このとき、モータ負荷L1の両端は、MOS−FET12,13により短絡状態とされるので、モータ負荷L1のオフ時には、当該モータ負荷L1はロックされた状態となる。従って、振動等により、意図せずにトランクオープナが解錠されるというトラブルの発生を防止することができる。
【0031】
また、操作者が誤って、電源のプラス極とマイナス極とを反対に接続した場合には、MOS−FET11が有する寄生ダイオードD11、及びモータ負荷L1を経由して、電流が流れる。この際、電圧VOUT(MOS−FET13のソース電圧)は、寄生ダイオードD11により0.7ボルト電圧が下降するので、略11.3ボルトとなる。
【0032】
一方、MOS−FET13のゲートには、12ボルトの電圧が印加されるので、MOS−FET13のゲート・ソース間電圧Vgs3は、略0.7ボルトとなり、MOS−FET13はオフ状態となる。このため、MOS−FET11、MOS−FET13、MOS−FET12のルートで貫通電流が流れることはなく、回路は保護される。
【0033】
次に、上記の動作を、図3に示すタイミングチャートを参照しながら説明する。同図(a)は、コントローラ3による出力信号を示し、(b)は、VOUTの変化を示し、(c)は、負荷電流ILの変化を示し、(d)は、MOS−FET11に流れる電流を示し、(e)は、MOS−FET12に流れる電流を示している。
【0034】
そして、同図に示す期間▲1▼では、コントローラ3の出力がHレベルであり、MOS−FET11はオフ、MOS−FET12,13は共にオンであるので、モータ負荷L1の両端は、MOS−FET13,12により短絡され、ブレーキ動作が行われる。
【0035】
期間▲2▼では、駆動信号によりコントローラ3の出力信号がLレベルとなり、MOS−FET12はオフとなり、MOS−FET11はオンとなる。これにより、負荷電流ILが流れる。このとき、電圧VOUTは略0ボルトまで低下するので、MOS−FET13はオフとなる。
【0036】
期間▲3▼では、コントローラ3の出力信号がHレベルとなるので、MOS−FET11はオフとなり、MOS−FET12はオンとなる。これにより、電圧VOUTは略12ボルトまで上昇し、MOS−FET13はオンとなる。モータ負荷L1に蓄積された電流エネルギーは、MOS−FET13,12を経由して放出される。このとき、MOS−FET13,12共にオン状態であるので、MOS−FET13,12による損失はそれぞれのオン抵抗分のみとなり、損失を著しく低減することができる。そして、期間▲4▼以降は、上記の動作を繰り返す。
【0037】
このようにして、本実施形態に係る車両用電力制御装置1では、モータ負荷L1停止時には、MOS−FET12,13が共にオンとなり、モータ負荷L1の両端が短絡されるので、モータ負荷L1を確実にブレーキ動作させることができる。
【0038】
また、モータ負荷に蓄積された電流エネルギーを、MOS−FET13,12を介して放出するので、損失を低減することができる。更に、バッテリ電源の電極を逆接続した場合でも、各MOS−FET11,13,12を経由して流れる貫通電流を阻止することができるので、回路の損傷を防止することができる。
【0039】
更に、MOS−FET12,13は、互いにドレインが接続されているので、1パッケージに集積化することができ、更には、1個の半導体チップに集積化することが可能である。その結果、装置の小型化を図ることができる。
【0040】
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。図4は、第2の実施形態に係る車両用電力制御装置の概略構成を示す回路図、図5は、詳細な回路図である。
【0041】
図4に示すように、該車両用電力制御装置21は、バッテリの電源とグランドとの間に配置された、オン、オフ動作用のMOS−FET11(第1の電界効果トランジスタ)、及びトランクオープナ用モータ等のモータ負荷(誘導性負荷)L1を有している。
【0042】
また、モータ負荷L1の2つの端子間には、MOS−FET12(第2の電界効果トランジスタ)と、MOS−FET13(第3の電界効果トランジスタ)との直列接続回路が配置されている。
【0043】
MOS−FET11は、Pチャネル型であり、寄生ダイオードD11を具備し、MOS−FET12は、Nチャネル型であり、寄生ダイオードD12を具備し、MOS−FET13は、Nチャネル型であり、寄生ダイオードD13を具備している。
【0044】
そして、本実施形態においては、上述した第1の実施形態とは反対に、コントローラ3よりHレベルの信号が出力された際には、MOS−FET11がオンとなり、MOS−FET12,13がオフとなる。他方、コントローラ3よりLレベルの信号が出力された際には、MOS−FET11がオフとなり、MOS−FET12,13がオンとなる。
【0045】
そして、詳しい説明を省略するが、第1の実施形態と同様の動作により、モータ負荷L1停止時には、該モータ負荷L1をロックすることができ、且つ、電力損失を低減することができる。また、電源の電極を逆接続した場合でも、回路を保護することができる。
【0046】
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。図6は、第3の実施形態に係る車両用電力制御装置の概略構成を示す回路図、図7は、詳細な回路図である。
【0047】
図6に示すように、該車両用電力制御装置31は、バッテリの電源とグランドとの間に配置された、オン、オフ動作用のMOS−FET11(第1の電界効果トランジスタ)、及びトランクオープナ用モータ等のモータ負荷(誘導性負荷)L1を有している。
【0048】
この実施形態は、前述した第2の実施形態と略同一であるが、MOS−FET11をNチャネル型とした点が相違している。以下、図7に示すゲート制御回路2について、詳細に説明する。
【0049】
該ゲート制御回路2は、抵抗R2とトランジスタQ1との直列接続回路を有しており、該直列接続回路は、電源とグランドとの間に設けられている。抵抗R2とトランジスタQ1との接続点p2は、3系統に分岐されており、1つ目の分岐線は、抵抗R10を介してトランジスタQ2のベースに接続されている。2つ目の分岐線は、抵抗R8を介してトランジスタQ3のベースに接続されている。そして、3つ目の分岐線は、ダイオードD2と抵抗R4との並列接続回路を介してMOS−FET12のゲートに接続されている。
【0050】
トランジスタQ2のエミッタは、ダイオードD1及び抵抗R7を介して電源(12ボルト)に接続され、且つ、コンデンサC1を介してMOS−FET11のソース(電圧VOUT)に接続されている。コンデンサC1は、MOS−FET11,12に十分な電圧を供給するために設置されている。
【0051】
更に、トランジスタQ2のコレクタは、抵抗R9,R6を介してMOS−FET11のゲートに接続されている。抵抗R9と抵抗R6との接続点は、トランジスタQ3のコレクタに接続されている。また、該トランジスタQ3のエミッタはグランドに接続されている。MOS−FET13のゲートは、抵抗R5を介して電源と接続されている。
【0052】
また、各MOS−FET11,12,13のゲート・ソース間には、それぞれ、ツェナーダイオードZD1,ZD2,ZD3が設けられている。
【0053】
次に、第3の実施形態に係る車両用電力制御装置31の動作について説明する。コントローラ3の出力信号がLレベルのときには、トランジスタQ1はオフとなり、接続点p2の電圧は所定の電圧レベルとなるので、トランジスタQ2はオフとなる。よって、MOS−FET11はオフ状態となり、モータ負荷L1には、負荷電流ILは流れない。
【0054】
また、MOS−FET12のゲート・ソース間には、所定レベルの電圧が印加されるので、オン状態となり、また、MOS−FET13も同様にオンとなる。従って、モータ負荷L1の両端が短絡されるので、該モータ負荷L1をロック状態とすることができる。
【0055】
そして、コントローラ3の出力信号がHレベルとなると、トランジスタQ1がオンとなり、接続点p2の電圧が略0ボルトとなるので、MOS−FET11は、オンとなる。他方、MOS−FET12,13は、共にオフとなる。従って、電源、MOS−FET11、モータ負荷L1、グランドのルートで負荷電流ILが流れ、モータ負荷L1を駆動させることができる。
【0056】
また、電源の電極を逆接続した場合には、MOS−FET13がオフとなるので、MOS−FET12,13,11を経由した貫通電流の発生を防止することができ、回路を保護することができる。
【0057】
このようにして、第3の実施形態に係る車両用電力制御装置31についても、前述した第1、第2の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0058】
以上、本発明の車両用電力制御装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。
【0059】
例えば、上記した実施形態では、誘導性負荷として、トランクオープナ用モータを例に挙げたが、本発明はこれに限定されるものではなく、その他の誘導性負荷についても適用することができる。
【0060】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、第1の電界効果トランジスタをオフとし、誘導性負荷への電圧供給を停止する際には、該誘導性負荷の2つの端子間が短絡されるので、確実にロック状態を維持することができる。
【0061】
また、誘導性負荷への電圧供給を停止した際には、誘導性負荷に蓄積された電流エネルギーは第3の電界効果トランジスタ、及び第2の電界効果トランジスタを介して放出されるので、電力損失を低減することができる。
【0062】
更に、第3の電界効果トランジスタは、逆方向の電圧が印加された際には、オフとなるので、誤って電源の極性を反対に接続した場合であっても、逆電流が流れることを阻止することができ、回路を確実に保護することができる。
【0063】
また、誘導性負荷として、トランクオープナ用モータを用いる場合には、振動等によりトランクが解錠されるというトラブルの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る車両用電力制御装置の概略構成を示す回路図である。
【図2】本発明の第1の実施形態に係る車両用電力制御装置の詳細な構成を示す回路図である。
【図3】第1の実施形態に係る車両用電力制御装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図4】本発明の第2の実施形態に係る車両用電力制御装置の概略構成を示す回路図である。
【図5】本発明の第2の実施形態に係る車両用電力制御装置の詳細な構成を示す回路図である。
【図6】本発明の第3の実施形態に係る車両用電力制御装置の概略構成を示す回路図である。
【図7】本発明の第3の実施形態に係る車両用電力制御装置の詳細な構成を示す回路図である。
【図8】従来例を示す回路図である。
【符号の説明】
1,21,31 車両用電力制御装置
2 ゲート制御回路(制御手段)
3 コントローラ
MOS−FET11(第1の電界効果トランジスタ)
MOS−FET12(第2の電界効果トランジスタ)
MOS−FET13(第3の電界効果トランジスタ)
L1 モータ負荷(誘導性負荷)
Claims (4)
- 車両に搭載された誘導性負荷を駆動する車両用電力制御装置において、
前記誘導性負荷のオン、オフを切り換える第1の電界効果トランジスタと、
前記第1の電界効果トランジスタのオフ時にオンとなって、前記誘導性負荷が有する2つの端子間を短絡する第2の電界効果トランジスタと、
電源電圧を逆接続した際に、逆電流の発生を防止する第3の電界効果トランジスタと、
を具備したことを特徴とする車両用電力制御装置。 - 車両に搭載された誘導性負荷を駆動する車両用電力制御装置において、
誘導性負荷と電源との間、或いは誘導性負荷とグランドとの間に設けられた第1の電界効果トランジスタと、
前記誘導性負荷の2端子間に配設され、前記第1の電界効果トランジスタのオフ時にオンとなって、前記誘導性負荷の両端を短絡する第2の電界効果トランジスタと、
前記誘導性負荷の2端子間に配設され、前記電源が逆接続された際に、逆電流の発生を防止する第3の電界効果トランジスタと、
入力信号に応じて、前記第1の電界効果トランジスタ、第2の電界効果トランジスタ、及び第3の電界効果トランジスタのオン、オフを制御する制御手段と、
を具備したことを特徴とする車両用電力制御装置。 - 前記第3の電界効果トランジスタは、電圧逆接続時にオフとなり、且つ、寄生ダイオードを順方向に向けることにより、逆電流の発生を阻止することを特徴とする請求項1または請求項2のいずれかに記載の車両用電力制御装置。
- 前記誘導性負荷は、車両に搭載されるトランクオープナ用モータであることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の車両用電力制御装置。
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JP2017188773A (ja) * | 2016-04-05 | 2017-10-12 | 株式会社オートネットワーク技術研究所 | 給電制御装置 |
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