JP2005096598A - 車載用電源分配装置 - Google Patents

Abstract

【課題】イグニション信号ＩＧがオンしたときの消費電力を低減する。
【解決手段】大電流用リレーと小電流用リレーとを並列に接続し、イグニション信号ＩＧがオンのときに大電流用リレーと小電流用リレーの両方をオンにする場合に、特に小電流用リレーに直列にダイオードを接続する。これにより、イグニション信号がオンして大電流用リレーと小電流用リレーとが共にオンしている場合に、ダイオードの順方向電圧により小電流用リレー側への通電が行われなくなる。したがって、ダイオードに代えて抵抗を接続していた従来に比べて、イグニション信号がオンしたときの消費電力を低減することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、バッテリの電源の負荷への供給を制御する車載用電源分配装置に関する。

自動車等の車両にはエンジン電子制御ユニット、メータ電子制御ユニット、Ａ／Ｔ電子制御ユニット、メモリ付きユニット等の複数の負荷が搭載されており、複数の負荷を車両の走行中に動作させるためにバッテリから複数の負荷に電源を供給する必要がある。このため、車載用電源分配装置が、バッテリからの電源を複数の負荷に供給制御している。

図３は、従来の車載用電源分配装置の一例の回路構成図である。図３に示された従来の車載用電源分配装置では、大電流用リレー１が、バッテリ２と負荷３ａ，３ｂとの間に設けられ、電磁コイル４及び接片５を有し、接片５の閉状態を保持するための期間中電磁コイル４に励磁電流が流れる。

ラッチリレー６は、大電流用リレー１と並列に接続され、電磁コイル７及び接片８を有し、接片８の閉状態と開状態との切換時にのみ電磁コイル７に励磁電流が流れ、接片８は一旦切り換えられた閉状態または開状態を保持する。

コントローラ９は、イグニッションがオンのときには、スイッチング素子１０を制御することにより接片５を閉成させ且つ接片８を閉成させ、イグニション信号ＩＧがオフのときには接片５を開成させるとともに接片８を閉成させる。

特開２０００−５０５１３号公報

上記の特許文献１では、イグニション信号ＩＧがオンとなったとき、大電流用リレー１とラッチリレー６は共に閉状態となるが、ラッチリレー６は大電流用リレー１に比べて電流通電容量が小さいため、イグニション信号ＩＧがオンしたときにラッチリレー６に流れる電流を制限すべく、このラッチリレー６の接片８に直列に抵抗１１が設けられている。

しかしながら、ラッチリレー６の接片８に直列に抵抗１１が設けられている構成では、その抵抗１１により電力が消費される。このため、イグニション信号ＩＧがオンしたときの一層の消費電力の低減が望まれていた。

そこで、本発明の課題は、イグニション信号ＩＧがオンしたときの消費電力を低減することを最も主要な特徴とする。

上記課題を解決すべく、請求項１に記載の発明は、自動車に搭載される負荷に対してバッテリの電源供給を行う車載用電源分配装置であって、前記バッテリと前記負荷との間に設けられ、第１の電磁コイル及び第１の接片を有し、前記第１の接片の閉状態を保持するための期間中前記第１の電磁コイルに励磁電流が流れる大電流用リレーと、前記大電流用リレーと並列に接続されて、前記負荷に対して暗電流を供給する小電流用リレーと、イグニッションがオン時には前記第１の接片及び前記第２の接片を閉成させ、前記イグニッションがオフ時には前記第１の接片を開成させるとともに前記第２の接片を閉成させる制御手段と、前記バッテリから前記小電流用リレーを通じて前記負荷に暗電流を供給する経路において、前記小電流用リレーに直列に順方向接続されたダイオードとを備えるものである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車載用電源分配装置であって、前記小電流用リレーが、第２の電磁コイル及び第２の接片を有し、前記第２の接片の閉状態と開状態との切換時にのみ前記第２の電磁コイルに励磁電流が流れ、前記第２の接片が切り換えられた閉状態または開状態を保持するラッチリレーである。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の車載用電源分配装置であって、前記小電流用リレーが、前記制御手段による制御により開閉する半導体リレーである。

この発明の車載用電源分配装置は、大電流用リレーと小電流用リレー（請求項２のラッチリレーまたは請求項３の半導体リレー）とを並列に接続し、特に小電流用リレーに直列にダイオードを順方向接続しているので、イグニション信号がオンして大電流用リレーと小電流用リレーとが共にオンしている場合に、ダイオードの順方向電圧により小電流用リレー側への通電が行われなくなる。したがって、ダイオードに代えて抵抗を接続していた従来に比べて、イグニション信号がオンしたときの消費電力を低減することができる。

｛第１実施形態｝
図１は本発明の第１実施形態に係る車載用電源分配装置を示す図である。図１の如く、この車載用電源分配装置は、バッテリ２１の電源を複数の負荷２３ａ，２３ｂに供給するもので、大電流用リレー２５と、この大電流用リレー２５に並列に接続されたラッチリレー２７と、コントローラ（制御手段）２９と、スイッチング素子（バイポーラトランジスタ）３１と、ラッチリレー２７とバッテリ２１との間に介装されたダイオード３２とを備える。

大電流用リレー２５は、一端がバッテリ２１に接続され他端がスイッチング素子３１のコレクタに接続された電磁コイル３３と、一端がバッテリ２１に接続され他端が負荷２３ａ，２３ｂに接続された接片３５とを備え、電磁コイル３３に通電させている間は接片３５が閉成（オン）するようになっている。

ラッチリレー２７は、負荷２３ａ，２３ｂに対して暗電流を供給するための小電流用リレーとして使用され、２巻線コイル３７及び接片３９を備え、接片３９をオンからオフへ、あるいはオフからオンへ切り換えるときのみ２巻線コイル３７に通電するようになっていて、切換後はオン状態またはオフ状態を保持する。

接片３９の一端はダイオード３２に接続され、その他端は負荷２３ａ，２３ｂに接続されている。

２巻線コイル３７の一方の巻線コイルには、コントローラ２９から接片３９をオンさせるためのセット信号が入力され、他方の巻線コイルにはコントローラ２９から接片３９をオフさせるためのリセット信号が入力されるようになっている。

コントローラ２９は、走行時等において、ハイレベルのイグニション信号ＩＧの入力を契機としてスイッチング素子３１を直ちにオンさせるとともに、停車時等において、ローレベルのイグニション信号ＩＧの入力を契機としてスイッチング素子３１を直ちにオフさせる。また、コントローラ２９は、ローレベルのイグニション信号ＩＧ入力時からタイマにより一定時間を管理し、一定時間経過時にラッチリレー２７の接片３９をオフさせるためのリセット信号を２巻線コイル３７の他方の巻線コイルに出力する。

スイッチング素子３１のコレクタは大電流用リレー２５の電磁コイル３３の他端に接続され、そのエミッタは接地され、ベースはコントローラ２９に接続されている。そして、コントローラ２９からベース入力が与えられると閉成（オン）し、大電流用リレー２５の電磁コイル３３に通電される。

ダイオード３２は、カソードがラッチリレー２７の接片３９の一端に接続され、アノードがバッテリ２１に接続されている（即ち、接片３９に対して直列に順方向接続されている）。このダイオード３２の順方向電圧は、０．４〜０．７Ｖ程度である。

上記構成の車載用電源分配装置において、イグニション（ＩＧ）がオフのとき、即ち、停車時等において、エンジンがオフで振動衝撃を考慮しなくてもよく、且つ暗電流供給時には、ラッチリレー２７のみをオンして、消費電流を抑制する。

まず、イグニション（ＩＧ）がオフの状態では、ローレベルのイグニション信号ＩＧがコントローラ２９に入力される。そうすると、コントローラ２９は、スイッチング素子３１をオフさせる。このため、バッテリ２１から電磁コイル３３に電流が流れず、接片３５がオフし、大電流用リレー２５から負荷２３ａ，２３ｂへの電源供給が遮断される。

また、ローレベルのイグニション信号ＩＧがコントローラ２９に入力されている状態では、コントローラ２９は、ローレベルのイグニション信号ＩＧ入力時からタイマにより一定時間を管理する。この一定時間は、例えば、数日から１ケ月である。

この一定時間においては、接片３９は、オン状態が継続している。このため、バッテリ２１から電源がダイオード３２及び接片３９を通じて複数の負荷２３ａ，２３ｂに供給され、これにより負荷２３ａ，２３ｂに暗電流が供給される。この暗電流は、負荷２３ａ，２３ｂのメイン機能がオフとなっていることから、走行時等のイグニション（ＩＧ）オン時に供給される大電流に比べて電流値が小さくなるもので、これにより消費電流を抑制することができる。

さらに、一定時間経過時には、コントローラ２９は、リセット信号を２巻線コイル３７の他方の巻線コイルに出力するため、接片３９がオフする。このため、ラッチリレー２７を通じた複数の負荷２３ａ，２３ｂへの暗電流の供給が遮断され、消費電流が零となる。

次に、大電流が必要であり、振動衝撃等の環境の悪い状態の時、例えば、車両走行時には、大電流用リレー２５及びラッチリレー２７をオンさせる。

即ち、まず車両を走行するためにイグニション（ＩＧ）をオンさせると、ハイレベルのイグニション信号ＩＧがコントローラ２９に入力される。このときコントローラ２９は、スイッチング素子３１をオンさせる。そうすると、バッテリ２１から電磁コイル３３を介してスイッチング素子３１に電流が流れる。このため、接片３５がオンし、バッテリ２１の電源が複数の負荷２３ａ，２３ｂに供給されて大電流が流れる。

また、コントローラ２９は、イグニション信号ＩＧが入力された時点で、セット信号を２巻線コイル３７の一方の巻線コイルに出力する。そうすると、接片３９がオン状態に切り替わり、かかる状態が保持される。

ここで上述のように、ラッチリレー２７の接片３９にはダイオード３２が直列に接続されており、またラッチリレー２７と大電流用リレー２５とが並列に接続されている。そして、ダイオード３２の順方向電圧が上述のように０．４〜０．７Ｖ程度であり、大電流用リレー２５の両端に発生する電圧はこれより低くなってほぼゼロ値に近くなる。このため、ハイレベルのイグニション信号ＩＧがコントローラ２９に入力されている状態では、順方向電圧として０．４〜０．７Ｖ程度が必要なダイオード３２の両端電圧がほぼ短絡された状態となり、ラッチリレー２７とダイオード３２とが直列に接続された経路４１には電流は流れない。このため、このダイオード３２の代わりに抵抗が使用されていた従来例に比べて、イグニッション（ＩＧ）がオン状態での電力消費を削減することができる。

このように、大電流用リレー２５とラッチリレー２７とを並列に接続し、大電流用リレー２５の特徴とラッチリレー２７の特徴とを生かした回路構成とし、特に、ラッチリレー２７の接片３９に直列にダイオード３２を接続しているので、このダイオード３２に代えて抵抗を接続していた従来に比べて、イグニション信号ＩＧがオンしたときの消費電力を低減することができる。

｛第２実施形態｝
図２は本発明の第２実施形態に係る車載用電源分配装置を示す図である。尚、図２では図１に示した第１実施形態と同様の機能を有する要素については同一符号を付している。

図２の如く、この実施の形態の車載用電源分配装置では、負荷２３ａ，２３ｂに対して暗電流を供給するための小電流用リレーとして、第１実施形態で説明したラッチリレー２７に代えて、半導体リレーであるＭＯＳＦＥＴ４３を使用している。このＭＯＳＦＥＴ４３は例えばＰチャネルのエンハンスト型のパワーＭＯＳＦＥＴが使用される。このＭＯＳＦＥＴ４３のドレインはダイオード３２に接続され、そのソースはバッテリ２１に接続されている。またＭＯＳＦＥＴ４３のゲートはコントローラ２９に接続されている。

またダイオード３２は、第１実施形態と異なり、ＭＯＳＦＥＴ４３のロー側、即ち、ＭＯＳＦＥＴ４３と負荷２３ａ，２３ｂとの間に介装されており、ダイオード３２のアノードがＭＯＳＦＥＴ４３のドレインに接続され、カソードが負荷２３ａ，２３ｂに接続されている。

その他の構成は第１実施形態と同様のため、説明を省略する。

上記構成の車載用電源分配装置の動作を説明する。イグニション（ＩＧ）がオフのとき、即ち、停車時等において、エンジンがオフで振動衝撃を考慮しなくてもよく、且つ暗電流供給時には、ＭＯＳＦＥＴ４３のみをオンして、消費電流を抑制する。

まず、イグニション（ＩＧ）がオフの状態（ローレベルのイグニション信号ＩＧがコントローラ２９に入力される状態）では、コントローラ２９は、スイッチング素子３１をオフさせる。このため、バッテリ２１から電磁コイル３３に電流が流れず、接片３５がオフし、大電流用リレー２５から負荷２３ａ，２３ｂへの電源供給が遮断される。

ただし、コントローラ２９は、ローレベルのイグニション信号ＩＧ入力時からタイマにより一定時間を管理する。この一定時間は、例えば、数日から１ケ月である。

この一定時間においては、ＭＯＳＦＥＴ４３は、オン状態が継続している。このため、バッテリ２１から電源がＭＯＳＦＥＴ４３及びダイオード３２を通じて複数の負荷２３ａ，２３ｂに供給され、暗電流が供給される。

さらに、一定時間経過時には、コントローラ２９はＭＯＳＦＥＴ４３をオフに切り換える。このため、ＭＯＳＦＥＴ４３を通じた複数の負荷２３ａ，２３ｂへの暗電流の供給が遮断され、消費電流が零となる。

次に、大電流が必要であり、振動衝撃等の環境の悪い状態の時、例えば、車両走行時には、大電流用リレー２５及びＭＯＳＦＥＴ４３をオンさせる。

即ち、まず車両を走行するためにイグニション（ＩＧ）をオンさせると、ハイレベルのイグニション信号ＩＧがコントローラ２９に入力される。このときコントローラ２９は、スイッチング素子３１をオンさせる。そうすると、バッテリ２１から電磁コイル３３を介してスイッチング素子３１に電流が流れる。このため、接片３５がオンし、バッテリ２１の電源が複数の負荷２３ａ，２３ｂに供給されて大電流が流れる。

また、コントローラ２９は、イグニション信号ＩＧが入力された時点で、ＭＯＳＦＥＴ４３をオン状態とする。

ここで上述のように、ＭＯＳＦＥＴ４３にはダイオード３２が直列に接続されており、またＭＯＳＦＥＴ４３と大電流用リレー２５とが並列に接続されている。そして、ダイオード３２の順方向電圧が上述のように０．４〜０．７Ｖ程度であり、大電流用リレー２５の両端に発生する電圧はこれより低くなる。このため、ハイレベルのイグニション信号ＩＧがコントローラ２９に入力されている状態では、順方向電圧として０．４〜０．７Ｖ程度が必要なダイオード３２の両端電圧がほぼ短絡された状態となり、よってＭＯＳＦＥＴ４３とダイオード３２とが直列に接続された経路４５には電流は流れない。このため、イグニッション（ＩＧ）がオン状態での電力消費を削減することができる。

このように、大電流用リレー２５とＭＯＳＦＥＴ４３とを並列に接続し、大電流用リレー２５の特徴とＭＯＳＦＥＴ４３の特徴とを生かした回路構成とし、特に、ＭＯＳＦＥＴ４３に直列にダイオード３２を接続しているので、このダイオード３２に代えて抵抗を接続する場合に比べて、イグニション信号ＩＧがオンしたときの消費電力を低減することができる。

本発明の第１実施形態に係る車載用電源分配装置を示す回路図である。 本発明の第２実施形態に係る車載用電源分配装置を示す回路図である。 従来の車載用電源分配装置を示す回路図である。

符号の説明

２１ バッテリ
２３ａ，２３ｂ 負荷
２５ 大電流用リレー
２７ ラッチリレー
２９ コントローラ
３１ スイッチング素子
３２ ダイオード
３３ 電磁コイル
３５ 接片
３７ ２巻線コイル
３９ 接片
４１ 経路
４３ ＭＯＳＦＥＴ
４５ 経路
ＩＧ イグニション信号

Claims (3)

1. 自動車に搭載される負荷に対してバッテリの電源供給を行う車載用電源分配装置であって、
   前記バッテリと前記負荷との間に設けられ、第１の電磁コイル及び第１の接片を有し、前記第１の接片の閉状態を保持するための期間中前記第１の電磁コイルに励磁電流が流れる大電流用リレーと、
   前記大電流用リレーと並列に接続されて、前記負荷に対して暗電流を供給する小電流用リレーと、
   イグニッションがオン時には前記第１の接片及び前記第２の接片を閉成させ、前記イグニッションがオフ時には前記第１の接片を開成させるとともに前記第２の接片を閉成させる制御手段と、
   前記バッテリから前記小電流用リレーを通じて前記負荷に暗電流を供給する経路において、前記小電流用リレーに直列に順方向接続されたダイオードと
   を備える車載用電源分配装置。
2. 請求項１に記載の車載用電源分配装置であって、
   前記小電流用リレーが、第２の電磁コイル及び第２の接片を有し、前記第２の接片の閉状態と開状態との切換時にのみ前記第２の電磁コイルに励磁電流が流れ、前記第２の接片が切り換えられた閉状態または開状態を保持するラッチリレーである、車載用電源分配装置。
3. 請求項１に記載の車載用電源分配装置であって、
   前記小電流用リレーが、前記制御手段による制御により開閉する半導体リレーである、車載用電源分配装置。

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