【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に、３６Ｖバッテリ等の高電圧電源から低電圧な電気負荷に給電を行う車両の電気回路等に好適な車両用電源回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、車両においては各種電装品（電気負荷）の増加と、これら電装品の効率的な利用のため、複数の電圧系統（例えば、３６Ｖのバッテリ系統と１２Ｖのバッテリ系統）を備えたものが実用化されている。このように、車両の電装電圧が高電圧化すると、機械式スイッチの接点が離間する際に、接点間にアークが発生し、接点の耐久性を低下させる虞がある。
【０００３】
このため、車載電装品をＯＮ−ＯＦＦするスイッチには、例えば、特許文献１に示すような、半導体素子併用遮断器を採用することが考えられる。すなわち、この技術では、機械式遮断器と半導体素子遮断器（ＧＴＯサイリスタ）を併用した半導体素子併用遮断器において、機械式遮断器と直列に、電圧定格が低く、低損失な自己消弧型半導体素子（パワートランジスタスイッチ）を設け、これら３つの遮断器による遮断タイミングを制御装置で精度よくコントロールすることで、電路の開路時に、自己消弧型半導体素子で過電流を半導体素子遮断器に高速転流するとともに、機械式遮断器が無電流遮断で高速開路されて、過電流値を小さな値に抑制することができる。
【０００４】
また、例えば、１２Ｖのバッテリ系統から３６Ｖのバッテリ系統への移行に際しては、電気負荷の変更に伴うコストの高騰を抑制するため、電気負荷の高電圧化（例えば、定格電圧が１４Ｖの電気負荷から４２Ｖの電気負荷への移行）は、当該高電圧化によってより多くのメリットを享受可能なものから段階的に行われることが望ましい。
【０００５】
このため、このような移行期間においては、定格電圧が低電圧な電気負荷（例えば、定格電圧が１４Ｖの電気負荷）を高電圧バッテリ（例えば、３６Ｖバッテリ）で駆動するため、一般に、車両にはＤＣ−ＤＣコンバータが別途搭載される。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−２３４８９４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の特許文献１に開示された技術では、半導体素子遮断器と機械式遮断器とが並列に設けられているため、機械式遮断器のＯＦＦ時においても、半導体素子遮断器から僅かではあるが電流のリークがあり得る。従って、車両全体のスイッチを上述の半導体スイッチで置き換えると、リークも大きなものとなり、バッテリを電源とする車両にとって好ましくないという問題がある。また、上述の特許文献１に開示された技術では、制御装置で機械式遮断器と半導体素子遮断器と自己消弧型半導体素子の制御タイミングを精密にコントロールする必要があるため、スイッチ回路が複雑なものとなり、コストが高くなるという問題もある。
【０００８】
また、上述のように、高電圧バッテリで低電圧な電気負荷を駆動するためにＤＣ−ＤＣコンバータ等を設けることは、電源回路の構成を複雑化するばかりでなく、車両の艤装性等を低下させる結果となり、好ましくない。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、スイッチＯＦＦ時における電流のリークが無く信頼性が高く、また、簡単な回路構成で、アークによる機械式スイッチ接点の耐久性低下を防止することのできる車両用電源回路を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明による車両用電源回路は、電源と電気負荷とを結線する電路上に介装されて上記電路を機械的に開閉する機械式スイッチと、上記機械式スイッチよりも上記電気負荷側の上記電路上に上記機械式スイッチと直列に接続されて介装され上記電路を電気的に開閉する半導体スイッチと、上記機械式スイッチを介して上記電源に接続され、上記機械式スイッチの開閉状態に応じて上記半導体スイッチの開閉制御を行う半導体スイッチ制御手段とを備え、上記半導体スイッチ制御手段は、上記機械式スイッチの閉路時に、上記半導体スイッチを周期的に閉路させることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２記載の発明による車両用電源回路は、請求項１記載の発明において、上記半導体スイッチ制御手段は、上記機械式スイッチの閉路時に駆動する発振器を備え、この発振器で発生するパルス信号に基づいて上記半導体スイッチを周期的に閉路させることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項３記載の発明による車両用電源回路は、請求項１または請求項２記載野発明において、上記電路上に、上記電源から上記電気負荷への供給電圧を平滑化するフィルタを介装したことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係わり、図１は車両用電源回路の回路図である。
【００１４】
図１において、符号１は、電源としてのバッテリを示し、このバッテリ１には、機械式スイッチ３とＰＮＰトランジスタ（以下、半導体スイッチと称す）４を介して、電気負荷２が接続されている。すなわち、バッテリ１と電気負荷２とを結線する電路上には、当該電路を機械的に開閉（ＯＦＦ−ＯＮ）する機械式スイッチ３が介装されているとともに、電路を電気的に開閉（ＯＦＦ−ＯＮ）する半導体スイッチ４が機械式スイッチ３の電気負荷２側に直列接続された状態で介装されている。
【００１５】
ここで、バッテリ１は例えば３６Ｖの高電圧バッテリで構成され、電気負荷２は例えば定格電圧が１４Ｖの低電圧に設定されたランプ等の車載電装品で構成されている。
【００１６】
また、機械式スイッチ３は、ドライバ等の操作に応じて開閉されるもので、例えば、別途車載された低電圧バッテリ（例えば、１２Ｖバッテリ）１０の電源系統に介装された機械式スイッチ１１のドライバ等による開閉（ＯＦＦ−ＯＮ）操作に連動して開閉される。具体的には、機械式スイッチ３はリレーコイル３ａを備えた常開スイッチで構成され、リレーコイル３ａが機械式スイッチ１１を介してバッテリ１０に接続されている。そして、機械式スイッチ３は、機械式スイッチ１１が閉路された際に、リレーコイル３ａの励磁によって閉路するようになっている。
【００１７】
また、半導体スイッチ４は、後述する、半導体スイッチ制御手段としての半導体スイッチ制御回路５によって開閉制御される。
【００１８】
半導体スイッチ制御回路５は、機械式スイッチ３（すなわち、機械式スイッチ１１）の開閉（ＯＦＦ−ＯＮ）状態に応じて半導体スイッチ４を所定にＯＦＦ−ＯＮ制御するもので、本実施の形態において、半導体スイッチ制御回路５は機械式スイッチ３と半導体スイッチ４との中点に接続されている。すなわち、半導体スイッチ制御回路５は、機械式スイッチ３を介してバッテリ１に接続され、機械式スイッチ３の開閉状態に応じて半導体スイッチ４のベース電圧を制御する。
【００１９】
図示のように、半導体スイッチ制御回路５は、ＮＰＮトランジスタ６と、発振器７と、抵抗Ｒ１〜Ｒ３とを有して構成されている。
【００２０】
ＮＰＮトランジスタ６は、そのエミッタが、抵抗Ｒ２，Ｒ１を介して、機械式スイッチ３と半導体スイッチ４との中点に接続されている。すなわち、抵抗Ｒ１，Ｒ２、及び、ＮＰＮトランジスタ６は、半導体スイッチ制御回路５上で直列回路８を構成し、この直列回路８は機械式スイッチ３を介してバッテリ１に接続されている。そして、この直列回路８において、抵抗Ｒ１，Ｒ２の中点には、半導体スイッチ４のベースが接続されている。
【００２１】
また、発振器７は、例えば所定のパルス信号を発生する周知の無安定バイブレータで構成され、機械式スイッチ３と半導体スイッチ４との中点に接続されている。すなわち、発振器７は、機械式スイッチ３を介してバッテリ１に接続され、機械式スイッチ３の閉路時に、例えば、デューティ比１／３で周期的に電圧をハイレベルとするパルス信号を発生する。また、発振器７には、抵抗Ｒ３を介してＮＰＮトランジスタ６のベースが接続されており、発振器７で発生されたパルス信号は、抵抗Ｒ３を介して、ＮＰＮトランジスタ６に印加されるようになっている。すなわち、ＮＰＮトランジスタ６には、発振器７で発生されるパルス信号がベース電圧として印加される。
【００２２】
次に、上述の電源回路の作用について説明する。
（機械式スイッチ３のＯＮ時の作用）
ドライバ等によって機械式スイッチ１１がＯＮ操作され（すなわち、機械式スイッチ３がＯＮ操作され）、バッテリ１から機械式スイッチ３を介して半導体スイッチ制御回路５への給電が行われると、発振器７が駆動する。これにより、発振器７ではデューティ比１／３のパルス信号が発生され、このパルス信号は、抵抗Ｒ３を介して、ＮＰＮトランジスタ６のベースに印加される。そして、このパルス信号によって、ＮＰＮトランジスタ６はデューティ比１／３で周期的にＯＮ−ＯＦＦされる。
【００２３】
これにより、半導体スイッチ４は、デューティ比１／３で周期的にＯＮ−ＯＦＦ動作を繰り返す。すなわち、ＮＰＮトランジスタ６のＯＮ時には、半導体スイッチ４は、抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗比で分圧されたローレベルのベース電圧が印加されてＯＮし、一方、ＮＰＮトランジスタ６のＯＦＦ時には、半導体スイッチ４は、ハイレベルのベース電圧が印加されてＯＦＦする。
【００２４】
そして、このように半導体スイッチ４がデューティ比１／３で周期的にＯＮすることにより、電気負荷２には、実質上１２Ｖの電源電圧が供給される。
【００２５】
（機械式スイッチ３のＯＦＦ操作時の作用）
ここでは、機械式スイッチ３の接点間にアークが発生した場合の作用について説明する。なお、接点間にアークが発生していない場合には、機械式スイッチ３のみの作用によって、バッテリ１から電気負荷２への通電が的確に遮断されることは勿論である。
【００２６】
ドライバ等によって機械式スイッチ１１がＯＦＦ操作されると（すなわち、機械式スイッチ３がＯＦＦ操作されると）、発振器７の作用によって半導体スイッチ４がＯＦＦされるタイミングで、機械式スイッチ３の接点間に発生したアークは速やかに消弧され、機械式スイッチ３が完全に開路する。
【００２７】
すなわち、機械式スイッチ３のＯＦＦ操作後に、半導体スイッチ４のベース電圧がハイレベルとなって半導体スイッチ４がＯＦＦされると、バッテリ１から電気負荷２への給電が遮断されて機械式スイッチ３の接点間のアークが高速で消弧される。
【００２８】
このような実施の形態によれば、半導体スイッチ制御回路５の制御によって、半導体スイッチ４をデューティ制御することにより、機械式スイッチ３のＯＦＦ操作時に高速でアークを消弧することができ、アークの発生による機械式スイッチ３の接点の耐久性低下を確実に防止することができる。
【００２９】
また、半導体スイッチ制御回路５で半導体スイッチ４をデューティ制御する際のデューティ比を適切に設定することにより、これら半導体スイッチ４及び半導体スイッチ制御回路５にＤＣ−ＤＣコンバータとしての機能を付与することができる。すなわち、例えば、デューティ比１／３で半導体スイッチ４をＯＮ−ＯＦＦ制御することにより、特別なＤＣ−ＤＣコンバータ等を車載することなく、定格電圧が１４Ｖの電気負荷を３６Ｖバッテリ１で駆動することができる。
【００３０】
また、半導体スイッチ制御回路５を機械式スイッチ３よりも電気負荷側に接続することにより、機械式スイッチ３を開路した際の電流のリークを確実に防止することができる。
【００３１】
また、過電流の高速転流等を行う必要がないため、複雑な制御が必要なく、半導体スイッチ制御回路５を簡単な回路構成で実現することができる。
【００３２】
次に、図２は本発明の第２の実施の形態に係わり、図２は車両用電源回路の回路図である。なお、本実施の形態においては、３６バッテリ１から電気負荷２へと供給する電圧を平滑化するフィルタ２５を電源回路上に設けた点、及び、半導体スイッチ制御回路２０の発振器２２に１２Ｖバッテリ１０から給電を行う点が、上述の第１の実施の形態と主として異なる。その他同様の構成については同符号を付して説明を省略する。
【００３３】
図２に示すように、本実施の形態において、３６Ｖバッテリ１から電気負荷２への給電を行う電路上には、電気負荷２への供給電圧を平滑化するためのフィルタ２５が介装されている。このフィルタ２５は、例えば、コイル２６とコンデンサ２７とを有して構成され、コイル２６がＰＮＰトランジスタ４と電気負荷２との電路上に介装されているとともに、コンデンサ２７が電気負荷２の端子間に介装されている。
【００３４】
また、半導体スイッチ制御回路２０は、ＮＰＮトランジスタ２１と、発振器２２と、抵抗Ｒ５〜Ｒ７とを有して構成されている。
【００３５】
ＮＰＮトランジスタ２１は、そのエミッタが、抵抗Ｒ６，Ｒ５を介して、機械式スイッチ３と半導体スイッチ４との中点に接続されている。すなわち、抵抗Ｒ５，Ｒ６、及び、ＮＰＮトランジスタ２１は、半導体スイッチ制御回路２０上で直列回路２３を構成し、この直列回路８は機械式スイッチ３を介してバッテリ１に接続されている。そして、この直列回路２３において、抵抗Ｒ５，Ｒ６の中点には、半導体スイッチ４のベースが接続されている。
【００３６】
また、発振器２２は、例えば所定のパルス信号を発生する周知の無安定バイブレータで構成され、機械式スイッチ１１とリレーコイル３ａとの中点に接続されている。すなわち、発振器２２は、機械式スイッチ１１を介してバッテリ１０に接続され、機械式スイッチ１１の閉路時に、略デューティ比１／３で周期的に電圧をハイレベルとするパルス信号を発生する。また、発振器２２には、抵抗Ｒ７を介してＮＰＮトランジスタ２１のベースが接続されており、発振器２２で発生されたパルス信号は、抵抗Ｒ７を介して、ＮＰＮトランジスタ２１に印加されるようになっている。すなわち、ＮＰＮトランジスタ２１には、発振器２２で発生されるパルス信号がベース電圧として印加される。
【００３７】
ここで、図示のように、発振器２２には電気負荷２に印加される電圧値がフィードバック信号として入力されるようになっており、発振器２２は、この入力信号に基づいて、パルス信号のデューティ比を可変制御するようになっている。
【００３８】
次に、上述の電源回路の作用について説明する。
（機械式スイッチ３のＯＮ時の作用）
ドライバ等によって機械式スイッチ１１がＯＮ操作されると、１２Ｖバッテリ１０から発振器２２への給電が行われ、発振器２２が駆動する。同時に、１２Ｖバッテリ１０からリレーコイル３ａへの給電が行われ、機械式スイッチ３がＯＮ動作されることにより、３６Ｖバッテリ１から半導体スイッチ制御回路２０への給電が行われる。
【００３９】
これにより、上述の第１の実施の形態と略同様に、３６Ｖバッテリ１から電気負荷への給電が行われる。その際、電気負荷２への供給電圧は、フィルタ２５によって平滑化されるとともに、発振器２２のフィードバック制御によって確実に適正値（例えば、１２Ｖ）に保持される。
【００４０】
（機械式スイッチ３のＯＦＦ操作時の作用）
ドライバ等によって機械式スイッチ１１がＯＦＦ操作されると、バッテリ１０から発振器２２への給電が遮断され、半導体スイッチ４が即座にＯＦＦされる。これにより、バッテリ１から電気負荷２への給電が遮断されるので、機械式スイッチ３はアークを発生させることなくＯＦＦされる。すなわち、機械式スイッチ１１がＯＦＦ操作された際に、半導体スイッチ４は僅かではあるが機械式スイッチ３よりも早くＯＦＦされて３６Ｖバッテリ１から電気負荷２への通電を遮断することにより、機械式スイッチ３の接点間でのアークの発生が確実に防止される。
【００４１】
このような実施の形態によれば、上述の第１の実施の形態で得られる効果と略同様の効果に加え、機械式スイッチ１１のＯＦＦ操作時には発振器２２への給電が即座に遮断されることにより、機械式スイッチ３でのアークの発生自体を確実に防止できるという効果を奏する。
【００４２】
また、電気負荷２への供給電圧をフィルタ２５によって平滑化させることにより、電気負荷２の動作性を良好なものとすることができる。この場合、電気負荷２がモータ等である場合に、特に、良好な動作性を確保することができる。
【００４３】
さらに、電気負荷２への供給電圧を発振器２２でフィードバック制御することにより、電気負荷２の動作性を良好なものとすることができる。
【００４４】
なお、上述の各実施の形態では、半導体スイッチ４としてＰＮＰトランジスタを用いているが、ＮＰＮトランジスタや他の半導体スイッチを用いてもよい。例えば、半導体スイッチ４としてＮＰＮトランジスタを用いた場合、半導体スイッチ制御回路５（２０）によるベース電圧の制御は、上述の半導体スイッチ４の例とは異なる。すなわち、半導体スイッチ制御回路５（２０）は、機械式スイッチ３のＯＦＦ時にベース電圧をローレベルにする一方、機械式スイッチ３のＯＮ時に設定遅延時間を経てベース電圧をハイレベルにする。
【００４５】
また、上述の各実施の形態では、発振器７（２２）の制御によって、３６Ｖバッテリ１からの電源電圧を１２Ｖに調圧する場合の例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、電気負荷２がランプ等である場合に、発振器７（２２）のデューティ比を適宜変更することにより調光制御等を実現することも可能である。
【００４６】
また、上述の各実施の形態で示した各バッテリや電気負荷の電圧は、上述のものに限定されないことは勿論である。
【００４７】
また、上述の第１の実施の形態においては、１２Ｖバッテリ１０の電源系を省略してもよいことは勿論である。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、スイッチＯＦＦ時における電流のリークが無く信頼性が高く、また、簡単な回路構成で、アークによる機械式スイッチ接点の耐久性低下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の実施の形態に係わり、車両用電源回路の回路図
【図２】本発明の第２の実施の形態に係わり、車両用電源回路の回路図
【符号の説明】
１ … バッテリ（電源）
２ … 電気負荷
３ … 機械式スイッチ
４ … 半導体スイッチ（ＰＮＰトランジスタ）
５ … 半導体スイッチ制御回路（半導体スイッチ制御手段）
７ … 発振器
２０ … 半導体スイッチ制御回路（半導体スイッチ制御手段）
２２ … 発振器
２５ … フィルタ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention particularly relates to a vehicle power supply circuit suitable for an electric circuit of a vehicle that supplies power to a low voltage electric load from a high voltage power supply such as a 36V battery.
[0002]
[Prior art]
In recent years, vehicles equipped with a plurality of voltage systems (for example, a 36V battery system and a 12V battery system) have been put into practical use in order to increase the number of various electrical components (electric loads) and to efficiently use these electrical components. It has become. As described above, when the electrical voltage of the vehicle is increased, when the contacts of the mechanical switch are separated, an arc is generated between the contacts, which may reduce the durability of the contacts.
[0003]
For this reason, it is possible to employ | adopt a semiconductor element combined circuit breaker as shown, for example in patent document 1 for the switch which turns on-vehicle electrical equipment ON-OFF. That is, in this technology, a self-extinguishing semiconductor with a low voltage rating and low loss in series with a mechanical circuit breaker in a semiconductor circuit breaker combined with a mechanical circuit breaker and a semiconductor circuit breaker (GTO thyristor). By providing an element (power transistor switch) and accurately controlling the interruption timing of these three circuit breakers with a control device, the overcurrent is transferred to the semiconductor element circuit breaker at high speed by a self-extinguishing semiconductor element when the circuit is opened. In addition, the mechanical circuit breaker is opened at high speed with no current interruption, and the overcurrent value can be suppressed to a small value.
[0004]
In addition, for example, when shifting from a 12V battery system to a 36V battery system, in order to suppress an increase in cost associated with the change of the electric load, the electric load is increased (for example, from an electric load having a rated voltage of 14V). It is desirable that the shift to the electric load of 42V is performed step by step from the one that can enjoy more merit by the high voltage.
[0005]
For this reason, during such a transition period, an electric load having a low rated voltage (for example, an electric load having a rated voltage of 14V) is driven by a high voltage battery (for example, a 36V battery). A DC-DC converter is mounted separately.
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-234894
[Problems to be solved by the invention]
However, in the technique disclosed in Patent Document 1 described above, the semiconductor element circuit breaker and the mechanical circuit breaker are provided in parallel. There may be current leakage. Therefore, if the switch of the entire vehicle is replaced with the above-described semiconductor switch, there is a problem that leakage is large, which is not preferable for a vehicle using a battery as a power source. Further, in the technique disclosed in the above-mentioned Patent Document 1, since it is necessary to precisely control the control timing of the mechanical circuit breaker, the semiconductor element circuit breaker, and the self-extinguishing type semiconductor element by the control device, the switch circuit is complicated. There is also a problem that the cost becomes high.
[0008]
In addition, as described above, providing a DC-DC converter or the like to drive a low-voltage electric load with a high-voltage battery not only complicates the configuration of the power supply circuit, but also reduces vehicle outfitting etc. As a result.
[0009]
The present invention has been made in view of the above circumstances, has high reliability without leakage of current when the switch is OFF, and prevents the deterioration of the durability of the mechanical switch contact due to the arc with a simple circuit configuration. An object of the present invention is to provide a vehicular power supply circuit.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, a vehicle power supply circuit according to the invention described in claim 1 is provided with a mechanical switch that is interposed on an electric circuit connecting a power source and an electric load and mechanically opens and closes the electric circuit; A semiconductor switch that is connected in series with the mechanical switch on the electrical path on the electrical load side of the electrical switch and electrically opens and closes the electrical circuit, and is connected to the power source via the mechanical switch. Semiconductor switch control means for controlling opening / closing of the semiconductor switch according to the open / closed state of the mechanical switch, and the semiconductor switch control means periodically closes the semiconductor switch when the mechanical switch is closed. It is characterized by making it.
[0011]
According to a second aspect of the present invention, there is provided the vehicle power supply circuit according to the first aspect, wherein the semiconductor switch control means includes an oscillator that is driven when the mechanical switch is closed, and a pulse signal generated by the oscillator. The semiconductor switch is periodically closed based on the above.
[0012]
According to a third aspect of the present invention, there is provided the vehicle power supply circuit according to the first or second aspect, wherein a filter for smoothing a supply voltage from the power source to the electric load is provided on the electric circuit. It is characterized by that.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 relates to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a circuit diagram of a vehicle power supply circuit.
[0014]
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a battery as a power source, and an electric load 2 is connected to the battery 1 via a mechanical switch 3 and a PNP transistor (hereinafter referred to as a semiconductor switch) 4. That is, a mechanical switch 3 that mechanically opens and closes (OFF-ON) the electric circuit is interposed on the electric circuit that connects the battery 1 and the electric load 2, and the electric circuit is electrically opened and closed (OFF). -ON) The semiconductor switch 4 to be turned on is interposed in a state of being connected in series to the electric load 2 side of the mechanical switch 3.
[0015]
Here, the battery 1 is composed of, for example, a high voltage battery of 36V, and the electric load 2 is composed of in-vehicle electrical equipment such as a lamp whose rated voltage is set to a low voltage of 14V.
[0016]
The mechanical switch 3 is opened / closed in response to an operation of a driver or the like. For example, the mechanical switch 11 is installed in a power supply system of a low-voltage battery (for example, a 12V battery) 10 separately mounted on the vehicle. It is opened and closed in conjunction with an open / close (OFF-ON) operation by a driver or the like. Specifically, the mechanical switch 3 is constituted by a normally open switch provided with a relay coil 3 a, and the relay coil 3 a is connected to the battery 10 via the mechanical switch 11. The mechanical switch 3 is closed by excitation of the relay coil 3a when the mechanical switch 11 is closed.
[0017]
The semiconductor switch 4 is controlled to be opened and closed by a semiconductor switch control circuit 5 as semiconductor switch control means, which will be described later.
[0018]
The semiconductor switch control circuit 5 performs predetermined OFF-ON control of the semiconductor switch 4 in accordance with the open / closed (OFF-ON) state of the mechanical switch 3 (that is, the mechanical switch 11). The semiconductor switch control circuit 5 is connected to the midpoint between the mechanical switch 3 and the semiconductor switch 4. That is, the semiconductor switch control circuit 5 is connected to the battery 1 via the mechanical switch 3 and controls the base voltage of the semiconductor switch 4 in accordance with the open / close state of the mechanical switch 3.
[0019]
As illustrated, the semiconductor switch control circuit 5 includes an NPN transistor 6, an oscillator 7, and resistors R1 to R3.
[0020]
The emitter of the NPN transistor 6 is connected to the midpoint between the mechanical switch 3 and the semiconductor switch 4 via resistors R2 and R1. That is, the resistors R 1 and R 2 and the NPN transistor 6 constitute a series circuit 8 on the semiconductor switch control circuit 5, and the series circuit 8 is connected to the battery 1 via the mechanical switch 3. In the series circuit 8, the base of the semiconductor switch 4 is connected to the middle point of the resistors R1 and R2.
[0021]
The oscillator 7 is formed of a known astable vibrator that generates a predetermined pulse signal, for example, and is connected to a midpoint between the mechanical switch 3 and the semiconductor switch 4. That is, the oscillator 7 is connected to the battery 1 via the mechanical switch 3, and generates a pulse signal that periodically sets the voltage to a high level at a duty ratio of 1/3 when the mechanical switch 3 is closed. The base of the NPN transistor 6 is connected to the oscillator 7 via the resistor R3, and the pulse signal generated by the oscillator 7 is applied to the NPN transistor 6 via the resistor R3. Yes. That is, a pulse signal generated by the oscillator 7 is applied to the NPN transistor 6 as a base voltage.
[0022]
Next, the operation of the above power supply circuit will be described.
(Operation when the mechanical switch 3 is ON)
When the mechanical switch 11 is turned on by a driver or the like (that is, the mechanical switch 3 is turned on) and power is supplied from the battery 1 to the semiconductor switch control circuit 5 via the mechanical switch 3, the oscillator 7 is turned on. To drive. As a result, a pulse signal having a duty ratio of 1/3 is generated in the oscillator 7, and this pulse signal is applied to the base of the NPN transistor 6 via the resistor R3. By this pulse signal, the NPN transistor 6 is periodically turned on and off at a duty ratio of 1/3.
[0023]
Thereby, the semiconductor switch 4 repeats ON-OFF operation periodically with a duty ratio of 1/3. That is, when the NPN transistor 6 is turned on, the semiconductor switch 4 is turned on by applying a low level base voltage divided by the resistance ratio of the resistors R1 and R2, while when the NPN transistor 6 is turned off, the semiconductor switch 4 is turned on. Is turned off when a high-level base voltage is applied.
[0024]
Then, the semiconductor switch 4 is periodically turned on at a duty ratio of 1/3 in this manner, so that a power supply voltage of substantially 12V is supplied to the electric load 2.
[0025]
(Operation when the mechanical switch 3 is turned off)
Here, an operation when an arc is generated between the contacts of the mechanical switch 3 will be described. Of course, when no arc is generated between the contacts, the current from the battery 1 to the electric load 2 is properly cut off by the action of the mechanical switch 3 alone.
[0026]
When the mechanical switch 11 is turned off by a driver or the like (that is, when the mechanical switch 3 is turned off), the contact between the mechanical switches 3 is contacted at the timing when the semiconductor switch 4 is turned off by the action of the oscillator 7. The arc generated in is immediately extinguished and the mechanical switch 3 is completely opened.
[0027]
That is, when the base voltage of the semiconductor switch 4 becomes high level and the semiconductor switch 4 is turned off after the mechanical switch 3 is turned off, the power supply from the battery 1 to the electric load 2 is cut off and the mechanical switch 3 is turned off. The arc between the contacts is extinguished at high speed.
[0028]
According to such an embodiment, by controlling the semiconductor switch 4 by controlling the semiconductor switch control circuit 5, the arc can be extinguished at a high speed when the mechanical switch 3 is turned off. It is possible to reliably prevent a decrease in durability of the contact of the mechanical switch 3 due to the occurrence.
[0029]
Also, by appropriately setting the duty ratio when the semiconductor switch 4 is duty-controlled by the semiconductor switch control circuit 5, it is possible to give the semiconductor switch 4 and the semiconductor switch control circuit 5 a function as a DC-DC converter. it can. That is, for example, by performing ON / OFF control of the semiconductor switch 4 with a duty ratio of 1/3, an electric load having a rated voltage of 14V is driven by the 36V battery 1 without mounting a special DC-DC converter or the like. Can do.
[0030]
Further, by connecting the semiconductor switch control circuit 5 to the electrical load side with respect to the mechanical switch 3, it is possible to reliably prevent leakage of current when the mechanical switch 3 is opened.
[0031]
Further, since it is not necessary to perform high-speed commutation of overcurrent, complicated control is not necessary, and the semiconductor switch control circuit 5 can be realized with a simple circuit configuration.
[0032]
Next, FIG. 2 relates to a second embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a circuit diagram of a vehicle power supply circuit. In the present embodiment, the filter 25 for smoothing the voltage supplied from the 36 battery 1 to the electric load 2 is provided on the power supply circuit, and the oscillator 22 of the semiconductor switch control circuit 20 is connected to the 12V battery 10. The point that power is fed from is mainly different from the above-described first embodiment. Other similar configurations are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
[0033]
As shown in FIG. 2, in the present embodiment, a filter 25 for smoothing the supply voltage to the electric load 2 is interposed on the electric path for supplying power from the 36V battery 1 to the electric load 2. Yes. The filter 25 includes, for example, a coil 26 and a capacitor 27, the coil 26 is interposed on the electric path between the PNP transistor 4 and the electric load 2, and the capacitor 27 is a terminal of the electric load 2. Intervened in between.
[0034]
The semiconductor switch control circuit 20 includes an NPN transistor 21, an oscillator 22, and resistors R5 to R7.
[0035]
The emitter of the NPN transistor 21 is connected to the midpoint between the mechanical switch 3 and the semiconductor switch 4 via resistors R6 and R5. That is, the resistors R5 and R6 and the NPN transistor 21 constitute a series circuit 23 on the semiconductor switch control circuit 20, and the series circuit 8 is connected to the battery 1 via the mechanical switch 3. In the series circuit 23, the base of the semiconductor switch 4 is connected to the middle point of the resistors R5 and R6.
[0036]
The oscillator 22 is formed of a known astable vibrator that generates a predetermined pulse signal, for example, and is connected to a midpoint between the mechanical switch 11 and the relay coil 3a. That is, the oscillator 22 is connected to the battery 10 via the mechanical switch 11 and generates a pulse signal that periodically sets the voltage to a high level with a substantially duty ratio of 1/3 when the mechanical switch 11 is closed. The base of the NPN transistor 21 is connected to the oscillator 22 via the resistor R7, and the pulse signal generated by the oscillator 22 is applied to the NPN transistor 21 via the resistor R7. Yes. That is, a pulse signal generated by the oscillator 22 is applied to the NPN transistor 21 as a base voltage.
[0037]
Here, as shown in the figure, the voltage value applied to the electric load 2 is input to the oscillator 22 as a feedback signal, and the oscillator 22 performs the duty ratio of the pulse signal based on this input signal. Is variably controlled.
[0038]
Next, the operation of the above power supply circuit will be described.
(Operation when the mechanical switch 3 is ON)
When the mechanical switch 11 is turned on by a driver or the like, power is supplied from the 12V battery 10 to the oscillator 22 and the oscillator 22 is driven. At the same time, power is supplied from the 12V battery 10 to the relay coil 3a, and the mechanical switch 3 is turned on, whereby power is supplied from the 36V battery 1 to the semiconductor switch control circuit 20.
[0039]
Thus, power is supplied from the 36V battery 1 to the electric load in substantially the same manner as in the first embodiment described above. At that time, the supply voltage to the electric load 2 is smoothed by the filter 25 and is reliably held at an appropriate value (for example, 12 V) by the feedback control of the oscillator 22.
[0040]
(Operation when the mechanical switch 3 is turned off)
When the mechanical switch 11 is turned off by a driver or the like, the power supply from the battery 10 to the oscillator 22 is cut off, and the semiconductor switch 4 is immediately turned off. As a result, power supply from the battery 1 to the electric load 2 is interrupted, so that the mechanical switch 3 is turned off without generating an arc. That is, when the mechanical switch 11 is turned OFF, the semiconductor switch 4 is turned OFF earlier than the mechanical switch 3 to cut off the energization from the 36V battery 1 to the electric load 2. Generation of an arc between the contacts of the switch 3 is reliably prevented.
[0041]
According to such an embodiment, in addition to the effect substantially similar to the effect obtained in the first embodiment, the power supply to the oscillator 22 is immediately cut off when the mechanical switch 11 is turned off. As a result, it is possible to reliably prevent the occurrence of the arc itself in the mechanical switch 3.
[0042]
Further, by smoothing the supply voltage to the electric load 2 by the filter 25, the operability of the electric load 2 can be improved. In this case, particularly when the electric load 2 is a motor or the like, good operability can be ensured.
[0043]
Furthermore, the operability of the electrical load 2 can be improved by feedback control of the voltage supplied to the electrical load 2 by the oscillator 22.
[0044]
In each of the embodiments described above, a PNP transistor is used as the semiconductor switch 4, but an NPN transistor or another semiconductor switch may be used. For example, when an NPN transistor is used as the semiconductor switch 4, the base voltage control by the semiconductor switch control circuit 5 (20) is different from the example of the semiconductor switch 4 described above. That is, the semiconductor switch control circuit 5 (20) sets the base voltage to a low level when the mechanical switch 3 is OFF, and sets the base voltage to a high level after a set delay time when the mechanical switch 3 is ON.
[0045]
In each of the above-described embodiments, the example in which the power supply voltage from the 36V battery 1 is regulated to 12V by the control of the oscillator 7 (22) has been described, but the present invention is not limited to this. For example, when the electric load 2 is a lamp or the like, it is possible to realize dimming control or the like by appropriately changing the duty ratio of the oscillator 7 (22).
[0046]
Of course, the voltages of the batteries and electric loads shown in the above-described embodiments are not limited to those described above.
[0047]
In the first embodiment described above, it is needless to say that the power supply system of the 12V battery 10 may be omitted.
[0048]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, there is no leakage of current when the switch is turned off, the reliability is high, and the durability of the mechanical switch contact due to the arc can be prevented with a simple circuit configuration.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram of a vehicle power supply circuit according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a circuit diagram of a vehicle power supply circuit according to the second embodiment of the present invention. ]
1 ... Battery (Power)
2 ... Electric load 3 ... Mechanical switch 4 ... Semiconductor switch (PNP transistor)
5 ... Semiconductor switch control circuit (semiconductor switch control means)
7: Oscillator 20: Semiconductor switch control circuit (semiconductor switch control means)
22 ... Oscillator 25 ... Filter
