JP2008192481A - リレー制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リレーコイルの発熱を抑制しつつリレーの確実な始動を行うことができるリレー制御装置を提供する。
【解決手段】制御部１２が、リレーコイルＣｏに対する通電開始から所定時間経過するまで連続的に第１トランジスタＳＷ１をオンする。これにより、リレーコイルＣｏは車載バッテリＢから連続的に通電される。制御部１２が、少なくとも所定時間経過後に第２トランジスタＳＷ２を間欠的にオンさせる。これにより、リレーコイルＣｏは車載バッテリＢから間欠的に通電される。
【選択図】図１

Description

本発明は、リレー制御装置に係り、特に、通電するとリレー接点をオン又はオフさせるリレーコイルを有するリレー制御装置に関するものである。

リレーは、リレーコイルが通電されるとリレー接点がオン又はオフする。一般的に車両のＥＣＵ等に搭載されたリレーコイルは、車載バッテリから連続的に通電されている。このため、特にリレーがいくつも搭載され高温下で使用されるユニットにおいてリレーコイルの発熱が非常に問題となる。そこで、リレーコイルに対する通電を間欠的に行うＰＷＭ制御を行うことにより、リレーコイル自体の発熱を抑制するリレー制御装置が提案されている（特許文献１）。

しかしながら、上述したようにＰＷＭ制御でリレーコイルの通電を行うと、通電開始からリレー接点がオフからオン又はオンからオフに切り替わるまでの時間がかかり、リレーの確実な始動を行うことができないという問題があった。

また、上述した従来のリレー制御装置は、ＰＷＭ制御を行っているため、リレーが多数搭載されるユニットにおいてはリレー個々にＰＷＭ出力可能な構成が必要となる。このため、ＰＭＷ出力ポートやＰＷＭ出力機能を持ったＩＣがリレー個数分必要となり、コスト的に問題となっていた。

さらに、上述した従来のリレー制御装置は、ＰＷＭ制御行っているため、ノイズの発生源となってしまうという問題があった。
特開２００４−１７８９６７号公報 特開２００５−２６１０３９号公報

そこで、本発明は、上記のような問題点に着目し、リレーコイルの発熱を抑制しつつリレーの確実な始動を行うことができるリレー制御装置を提供することを課題とする。

本発明者らは、上述した通電開始からリレー接点がオフからオン又はオンからオフに切り替わるまでの時間がかかる原因を鋭意探求したところ、リレーコイルの通電開始に応じてリレー接点にはオンオフを繰り返すチャタリングが発生することが分かった。そして、ＰＷＭ制御のような小電流でリレーコイルを通電すると、リレー接点に働く力が弱まり、上記チャタリングの発生時間が長引いてしまう、ということを見い出し、本発明を完成するに至った。

即ち、請求項１記載の発明は、通電するとリレー接点をオン又はオフさせるリレーコイルと、前記リレーコイルに対する通電開始から所定時間経過するまで大電流で通電し、その後、小電流で通電するように切り替える電流制御手段と、を有するリレー制御装置であって、前記所定時間が、前記通電開始時に前記リレー接点で発生するチャタリングの発生時間よりも長い時間に設定されていることを特徴とするリレー制御装置に存する。

請求項１記載の発明によれば、電流制御手段が、リレーコイルに対する通電開始から所定時間経過するまで大電流で通電し、その後、小電流で通電するように切り替える。従って、通電開始から所定時間経過まではリレーコイルは大電流で通電されるためリレー接点のチャタリング発生時間を短縮することができる。その後、発熱量の小さい小電流でリレーコイルを通電することができる。

請求項２記載の発明は、前記電流制御手段が、互いに並列接続されると共に電源−グランド間に前記リレーコイルと直列接続されて設けられた第１スイッチ手段及び第２スイッチ手段と、前記リレーコイルに対する通電開始から前記所定時間経過するまで連続的に前記第１スイッチ手段をオンさせる第１スイッチ制御手段と、少なくとも前記所定時間経過後に前記第２スイッチ手段を間欠的にオンさせる第２スイッチ制御手段と、を有することを特徴とする請求項１に記載のリレー制御装置に存する。

請求項２記載の発明によれば、第１スイッチ制御手段が、リレーコイルに対する通電開始から所定時間経過するまで連続的に第１スイッチ手段をオンすると、リレーコイルは電源から連続的に通電される。第２スイッチ制御手段が、少なくとも所定時間経過後に第２スイッチ手段を間欠的にオンさせると、リレーコイルは電源から間欠的に通電される。従って、通電開始から所定時間経過まではリレーコイルは平均通電量の大きい大電流で通電されるためリレーコイルのチャタリング発生時間を短縮することができる。その後、発熱量の小さい、即ち平均通電量の小さい小電流でリレーコイルを通電することができる。

請求項３記載の発明は、前記第２スイッチ手段が、複数のリレーコイルに対応して複数設けられ、そして、前記第２スイッチ制御手段が、前記第２スイッチ手段に供給して前記第２スイッチ手段を間欠的にオンさせるパルス信号を出力するパルス信号出力手段と、前記第２スイッチ手段を間欠的にオンさせるタイミング信号を出力するタイミング信号出力手段と、前記パルス信号出力手段から出力した前記パルス信号を前記複数の第２スイッチ手段に対して分配する分配手段と、前記タイミング信号が出力されたとき前記分配されたパルス信号を前記第２スイッチ手段に供給する複数のパルス信号供給手段と、を有することを特徴とする請求項２に記載のリレー制御装置に存する。

請求項３記載の発明によれば、第２スイッチ制御手段において、パルス信号出力手段がパルス信号を出力し、タイミング信号出力手段がタイミング信号を出力し、分配手段がパルス信号出力手段から出力したパルス信号を複数の第２スイッチ手段に対して分配し、複数のパルス信号供給手段がタイミング信号が出力されたとき分配されたパルス信号を第２スイッチ手段に供給する。従って、パルス信号を分配することにより、リレーコイル毎にパルス信号出力手段を設ける必要がない。

請求項４記載の発明は、前記電流制御手段が、互いに並列接続されると共に電源−グランド間に前記リレーコイルと直列接続されて設けられた第１スイッチ手段及び第２スイッチ手段と、前記第２スイッチ手段に直列接続された抵抗と、前記リレーコイルに対する通電開始から前記所定時間経過するまで前記第１スイッチ手段をオンさせる第１スイッチ制御手段と、少なくとも前記所定時間経過後に前記第２スイッチ手段をオンさせる第２スイッチ制御手段と、を有することを特徴とする請求項１に記載のリレー制御装置に存する。

請求項４記載の発明によれば、第１スイッチ制御手段が、リレーコイルに対する通電開始から所定時間経過するまで第１スイッチ手段をオンすると、リレーコイルが電源から通電される。第２スイッチ制御手段が、少なくとも所定時間経過後に第２スイッチ手段をオンさせると、リレーコイルは抵抗が挿入された分、抑制された電流で通電される。従って、ＰＷＭ制御を行うことなく、通電開始から所定時間経過まで大電流で通電した後に小電流で通電するように切り替えることができる。

請求項５記載の発明は、前記電流制御手段が、第１電源−グランド間に前記リレーコイルと直列接続されて設けられた第１スイッチ手段と、前記第１電源よりも供給電力の低い第２電源−グランド間に前記リレーコイルと直列接続されて設けられた第２スイッチ手段と、前記リレーコイルに対する通電開始から前記所定時間経過するまで前記第１スイッチ手段をオンさせる第１スイッチ制御手段と、少なくとも前記所定時間経過後に前記第２スイッチ手段をオンさせる第２スイッチ制御手段と、を有することを特徴とする請求項１に記載のリレー制御装置に存する。

請求項５記載の発明によれば、第１スイッチ制御手段が、リレーコイルに対する通電開始から所定時間経過するまで第１スイッチ手段をオンすると、リレーコイルが供給電力の高い第１電源から通電される。第２スイッチ制御手段が、少なくとも所定時間経過後に第２スイッチ手段をオンすると、リレーコイルが供給電力の低い第２電源から通電される。従って、ＰＷＭ制御を行うことなく、通電開始から所定時間経過まで大電流で通電した後に小電流で通電するように切り替えることができる。

以上説明したように請求項１記載の発明によれば、通電開始から所定時間経過まではリレーコイルは大電流で通電されるためリレー接点のチャタリング発生時間を短縮することができる。その後、発熱量の小さい小電流でリレーコイルを通電することができるので、リレーコイルの発熱を抑制しつつリレーの確実な始動を行うことができる。また、消費電力と発熱量を抑えることができるので環境への負荷を小さくできる。

請求項２記載の発明によれば、通電開始から所定時間経過まではリレーコイルは平均通電量の大きい大電流で通電されるためリレーコイルのチャタリング発生時間を短縮することができる。その後、発熱量の小さい、即ち平均通電量の小さい小電流でリレーコイルを通電することができるので、リレーコイルの発熱を抑制しつつリレーの確実な始動を行うことができる。

請求項３記載の発明によれば、パルス信号を分配することにより、リレーコイル毎にパルス信号出力手段を設ける必要がないので、コストダウンを図ることができる。

請求項４及び５記載の発明によれば、ＰＷＭ制御を行うことなく、通電開始から所定時間経過まで大電流で通電した後に小電流で通電するように切り替えることができるので、ノイズの発生源となることなく、リレーコイルの発熱を抑制しつつリレーの確実な始動を行うことができる。

第１実施形態
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、第１実施形態における本発明のリレー制御装置を組み込んだスイッチング装置を示す回路図である。図２は、図１に示すリレー制御装置を構成するＰＷＭ信号分配器の構成を示すブロック図である。図３は、図１に示すリレー制御装置を構成するＰＷＭ信号分配器の構成を示す回路図である。

同図に示すように、スイッチング装置には、複数の負荷１０に対応した複数のリレーＲＬＹが設けられている。リレーＲＬＹはそれぞれ、リレー接点Ｐと、通電するとリレー接点ＰをオンさせるリレーコイルＣｏとから構成されている。リレー接点Ｐは、車載バッテリＢと負荷１０との間に設けられている。

これにより、リレー接点Ｐがオンすると、車載バッテリＢから負荷１０に電源が供給される。一方、リレー接点Ｐがオフすると、車載バッテリＢから負荷１０に対する電源供給が遮断される。上記リレーコイルＣｏは、車載バッテリＢ−グランド間にリレー接点Ｐと並列に接続されている。

スイッチング装置は、第１トランジスタＳＷ１（＝第１スイッチ手段）及び第２トランジスタＳＷ２（第２スイッチ手段）と、ＰＷＭ信号分配器１１と、ＣＰＵなどの制御部１２とを備えている。

第１、第２トランジスタＳＷ１、ＳＷ２は、互いに並列に接続されている。第１、第２トランジスタＳＷ１、ＳＷ２は、車載バッテリＢとグランド間にリレーコイルＣｏと直列接続されて設けられている。第１トランジスタＳＷ１のベースは、それぞれ制御部１２に接続されている。第２トランジスタＳＷ２のベースは、それぞれＰＷＭ信号分配器１１を介して制御部１２に接続されている。

上記ＰＷＭ信号分配器１１は、図２に示すように、ＰＷＭ信号増幅器１１Ａと、分配手段としての分配器１１Ｂと、パルス信号供給手段としての複数のＡＮＤ回路１１Ｃと、を有している。ＰＷＭ信号増幅器１１Ａは、制御部１２から出力されるＰＷＭ信号（パルス信号）を増幅する。ＰＷＭ信号は、パルス状の信号であり、第２トランジスタＳＷ２のベースに供給して第２トランジスタＳＷ２を間欠的にオンさせる信号である。

分配器１１Ｂは、ＰＷＭ信号を複数の第２トランジスタＳＷ２に対して分配する。ＡＮＤ回路１１Ｃは、分配器１１Ｂと第２トランジスタＳＷ２のベースとの間にそれぞれ設けられている。ＡＮＤ回路１１Ｃは、制御部１２からタイミング信号が供給されたとき分配されたＰＷＭ信号を第２トランジスタＳＷ２のベースに供給する回路である。タイミング信号は、第２トランジスタＳＷ２を間欠的にオンさせる期間、即ちＰＷＭ制御する期間を指示する信号である。

上記ＰＷＭ信号増幅器１１Ａは、図３に示すように、ＰＮＰ型のトランジスタＴｒ１と、ＮＰＮ型のトランジスタＴｒ２とから構成されている。トランジスタＴｒ１は、エミッタが車載バッテリＢに接続され、コレクタが出力端子となる。トランジスタＴｒ２は、コレクタがトランジスタＴｒ１のベースに接続され、エミッタがグランドに接続されている。トランジスタＴｒ２のベースには、制御部１２からのＰＷＭ信号が供給される。

以上の構成によれば、ＰＷＭ信号がＨレベルになる毎に、トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２がオンする。これにより、出力端子であるトランジスタＴｒ１のコレクタからは、パルス状のバッテリ電圧Ｖ_B（＝車載バッテリＢの供給電圧）が増幅されたＰＷＭ信号として出力される。

増幅されたＰＷＭ信号は、図２に示すように、分配器１１Ｂで各ＡＮＤ回路１１Ｃに分配される。ＡＮＤ回路１１Ｃは各々、図３に示すように、ＰＮＰ型のトランジスタＴｒ３と、ＮＰＮ型のトランジスタＴｒ４とから構成されている。トランジスタＴｒ３は、エミッタに増幅されたＰＷＭ信号が供給され、コレクタが第２トランジスタＳＷ２のベースに接続される。トランジスタＴｒ４は、コレクタがトランジスタＴｒ３のベースに接続され、エミッタがグランドに接続されている。トランジスタＴｒ３のベースには、制御部１２からのタイミング信号が供給される。

以上の構成によれば、Ｈレベルのタイミング信号が出力されている間は、トランジスタＴｒ３、Ｔｒ４がオンする。このオンに応じてトランジスタＴｒ３のコレクタからは、増幅されたＰＷＭ信号が出力される。そして、ＰＷＭ信号が第２トランジスタＳＷ２のベースに供給されて、第２トランジスタＳＷ２が間欠的にオンする。これに対して、タイミング信号が出力されていない間は、トランジスタＴｒ３、Ｔｒ４がオフしているため、トランジスタＴｒ３のコレクタからは、ＰＷＭ信号の出力が停止する。

上述した構成のスイッチング装置の動作を、図４に示すタイムチャートを参照して以下説明する。図４において（Ａ）は制御部１２から出力されるＰＷＭ信号、（Ｂ）は第１トランジスタＳＷ１のオンオフ状態、（Ｃ）は制御部１２から出力されるタイミング信号、（Ｄ）は第２トランジスタＳＷ２のオンオフ状態、（Ｅ）はリレーＲＬＹのオンオフ状態のタイムチャートである。

まず、制御部１２は、パルス信号出力手段として働き、図４（Ａ）に示すようなＰＷＭ信号を出力する。ＰＷＭ信号は、ＰＷＭ信号分配器１１内のＰＷＭ信号増幅器１１Ａで増幅した後、分配器１１Ｂにより各ＡＮＤ回路１１Ｃに供給される。ＡＮＤ回路１１Ｃは、制御部１２からタイミング信号が出力されていない間はＰＷＭ信号を第２トランジスタＳＷ２のベースに供給することはなく、第２トランジスタＳＷ２はオフ状態となる。

次に、制御部１２は、第１スイッチ制御手段として働き、オフからオンに駆動したいリレーＲＬＹに対応した第１トランジスタＳＷ１を連続的にオンさせる（図４（Ｂ）参照）。第１トランジスタＳＷ１がオンするとリレーコイルＣｏは、車載バッテリＢからの電源供給を受けて連続的に通電される。リレーコイルＣｏが通電されると、リレー接点Ｐは、オンオフを繰り返すチャタリングが発生した後、オフからオンに完全に切り替わる（図４（Ｅ）参照）。

次に、制御部１２は、第１トランジスタＳＷ１をオンしてから一定時間Ｔ２経過後に、オフからオンに駆動したいリレーＲＬＹに対応したＡＮＤ回路１１Ｃにタイミング信号を出力する（図４（Ｃ）参照）。ＡＮＤ回路１１Ｃは、上記タイミング信号の出力に応じて第２トランジスタＳＷ２のベースにＰＷＭ信号を供給する。これにより、第２トランジスタＳＷ２は、間欠的にオンオフする。上記タイミング信号を出力した時点では、第１トランジスタＳＷ１のオンが継続されているため、リレーコイルＣｏは連続的な通電が行われている。

その後、制御部１２は、第１トランジスタＳＷ１をオンしてから所定時間Ｔ１が経過すると、第１トランジスタＳＷ１をオフさせる。なお、所定時間Ｔ１は、チャタリングの発生時間よりも長い時間、かつ第２トランジスタＳＷ２のオンオフが安定する時間よりも長い時間に設定されている。

第１トランジスタＳＷ１がオフすると共に第２トランジスタＳＷ２が間欠的にオンする状態になると、リレーコイルＣｏは間欠的に通電される。このようにリレーコイルＣｏを間欠的に通電することにより、連続的に通電する場合に比べてＰＷＭ信号のデューティ比分、通電量を抑制することができる。なお、制御部１２は、リレーコイルＣｏを間欠的に通電させてもリレー接点Ｐがオフにならないような周波数、デューティのＰＷＭ信号を出力している。

その後、制御部１２は、タイミング信号の供給を停止する。このタイミング信号の供給停止に応じてＡＮＤ回路１１Ｃは、第２トランジスタＳＷ２のベースへのＰＷＭ信号の供給を停止する。これに応じて第２トランジスタＳＷ２がオフ状態となり、リレーコイルＣｏへの通電が停止され、リレー接点Ｐがオフする。

以上から明らかなように、第１トランジスタＳＷ１、ＳＷ２、ＰＷＭ信号分配器１１、及び、制御部１２が、請求項中の電流制御手段を構成している。また、ＰＷＭ信号分配器１１、及び、制御部１２が、請求項中の第２スイッチ制御手段を構成している。

上述したスイッチング装置によれば、制御部１２が、リレーコイルＣｏに対する通電開始から所定時間Ｔ１経過するまで連続的に第１トランジスタＳＷ１をオンすると、リレーコイルＣｏは車載バッテリＢから連続的に通電される。制御部１２が、所定時間Ｔ１経過後に第２トランジスタＳＷ２を間欠的にオンさせると、リレーコイルＣｏは車載バッテリＢから間欠的に通電される。従って、通電開始から所定時間Ｔ１経過まではリレーコイルＣｏは平均通電量の大きい大電流で通電されるためリレーコイルＣｏのチャタリング発生時間を短縮することができる。その後、発熱量の小さい、即ち平均通電量の小さい小電流でリレーコイルＣｏを通電することができるので、リレーコイルＣｏの発熱を抑制しつつリレーＲＬＹの確実な始動を行うことができる。また、上記スイッチング装置によれば、消費電力と発熱量を抑えることができるので環境への負荷を小さくできる。

また、上述したスイッチング装置によれば、制御部１２が、ＰＷＭ信号及びタイミング信号を出力し、分配器１１Ｂが、制御部１２から出力したＰＷＭ信号を複数のＡＮＤ回路１１Ｃに分配し、複数のＡＮＤ回路１１Ｃが、タイミング信号が出力されたとき分配されたＰＷＭ信号を第２トランジスタＳＷ２に供給する。従って、ＰＷＭ信号を分配することにより、リレーコイルＣｏ毎にＰＷＭ出力ポートやＰＷＭ出力機能を持ったＩＣを設ける必要がなく、コストダウンを図ることができる。

なお、上述した第１実施形態では、制御部１２は予めデューティの定まったＰＷＭ信号を出力していたが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、負荷１０がインダクタの場合、図５に示すように、回生ダイオードＤが必要となる。この回生ダイオードＤの働きにより、図６に示すように、ＰＷＭ信号がＬの間でもリレーコイルＣｏには電流ＩＬが流れる。なお、図５中、引用符号１３は、ＰＷＭ信号発生器であり、制御部１２はＰＷＭ信号発生器１３が発生するＰＷＭ信号のデューティを制御できるようになっている。

そこで、リレーコイルＣｏに流れる電流ＩＬを電流検出器１４でモニタして、制御部１２によりリレーコイルＣｏに流れる電流ＩＬに応じたデューティのＰＷＭ信号を出力させることも考えられる。ＰＷＭ信号がＬ期間中の電流ＩＬがＰＷＭ動作中のリレーコイルＣｏに流れる最小電流ＩＬminとなるため、この電流ＩＬがリレーＲＬＹの最低保持電流となるようにデューティを制御すれば、リレーＲＬＹ駆動中のリレーコイルＣｏの消費電力を最も小さくすることができる。なお、最低保持電流とは、リレー接点Ｐのチャタリングが終了した後、リレー接点Ｐがオン状態を保持するのに必要な電流の最小値である。

また、上述した第１実施形態では、リレーＲＬＹが複数設けられていたが、本発明はこれに限ったものではなく、リレーＲＬＹは一つであってもよい。

また、上述した第１実施形態では、制御部１２から出力された１つのＰＷＭ信号を複数の第２トランジスタＳＷ２に分配していたが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、制御部１２が、第２トランジスタＳＷ２の数に応じた複数のＰＷＭ信号を出力するようにしてもよい。

また、上述した第１実施形態では、ＰＷＭ信号分配器１１には、ＰＷＭ信号増幅器１１Ａを設けていたが、本発明はこれに限ったものではない。制御部１２から出力されるＰＷＭ信号で第２トランジスタＳＷ２をオンオフできれば、ＰＷＭ信号増幅器１１Ａを設ける必要はない。

また、上述した第１実施形態では、第１トランジスタＳＷ１のオンから一定時間Ｔ２経過後に、第２トランジスタＳＷ２を間欠的にオンさせるＰＷＭ制御を開始していたが、本発明はこれに限ったものではない。第２トランジスタＳＷ２のＰＷＭ制御は、少なくとも所定時間Ｔ１経過後に行われていればよい。従って、例えば第１トランジスタＳＷ１のオンから所定時間Ｔ１経過後に開始してもよいし、第１トランジスタＳＷ１のオンと同時に開始してもよい。

また、上述した第１実施形態では、図３に示すように、ＡＮＤ回路１１ＣをＰＮＰ型のトランジスタＴｒ３とＮＰＮ型のトランジスタＴｒ４とから構成していたが、本発明はこれに限ったものではない。ＡＮＤ回路１１Ｃは、タイミング信号が供給されたときのみＰＷＭ信号を出力する回路であれば、他の構成であってもよい。

第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態を図面に基づいて説明する。図７は、第２実施形態におけるリレー制御装置を組み込んだスイッチング制御装置を示す回路図である。なお、図７において、図１に示すスイッチング装置と同等の部分には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。同図に示すように、スイッチング装置には、複数の負荷１０に対応した複数のリレーＲＬＹが設けられている。

スイッチング装置は、第１トランジスタＳＷ１（＝第１スイッチ手段）及び第２トランジスタＳＷ２（第２スイッチ手段）と、抵抗Ｒと、ＣＰＵなどの制御部１２とを備えている。

第１、第２トランジスタＳＷ１、ＳＷ２は、互いに並列に接続されている。第１、第２トランジスタＳＷ１、ＳＷ２は、車載バッテリＢとグランド間にリレーコイルＣｏと直列接続されて設けられている。第１、第２トランジスタＳＷ１、ＳＷ２のベースは、制御部１２に接続されている。抵抗Ｒは、第２トランジスタＳＷ２に直列接続されている。

上述した構成のスイッチング装置の動作を、図８に示すタイムチャートを参照して以下説明する。図８において（Ａ）は第１トランジスタＳＷ１のオンオフ状態、（Ｂ）は第２トランジスタＳＷ２のオンオフ状態、（Ｃ）はリレーＲＬＹのオンオフ状態のタイムチャートである。

まず、制御部１２は、リレーコイルＣｏの通電開始に応じて第１トランジスタＳＷ１をオンさせる。第１トランジスタＳＷ１がオンするとリレーコイルＣｏは、車載バッテリＢからの電源供給を受けて通電される。このとき、リレーコイルＣｏには、コイル抵抗に応じた大きさの電流が流れる。リレーコイルＣｏが通電されると、リレー接点Ｐは、オンオフを繰り返すチャタリングが発生した後、オフからオンに完全に切り替わる。

次に、制御部１２は、第１トランジスタＳＷ１をオンしてから一定時間Ｔ２経過後に、第２トランジスタＳＷ２をオンさせる。この時点では、第１トランジスタＳＷ１もオンしているため、第１トランジスタＳＷ１のみをオンしているときと同様に、リレーコイルＣｏにはコイル抵抗に応じた大きさの電流が流れる。

その後、制御部１２は、第１トランジスタＳＷ１をオンしてから所定時間Ｔ１（＞一定時間Ｔ２）が経過すると、第１トランジスタＳＷ１をオフさせる。なお、所定時間Ｔ１は、リレーＲＬＹのチャタリングが終了する時間、また第２トランジスタＳＷ２のオンが安定する時間よりも長い時間に設定されている。

第１トランジスタＳＷ１がオフすると共に第２トランジスタＳＷ２がオンする状態になると、リレーコイルＣｏには、コイル抵抗と抵抗Ｒとを加算した抵抗値に応じた大きさの電流が流れる。抵抗Ｒの挿入によって合成抵抗が高くなるため、リレーコイルＣｏに流れる電流が抑制される。このため、リレーコイルＣｏの消費電力が減少し発熱が低減する。抵抗Ｒ部分でも消費電力が発生してしまうため発熱してしまうが、リレーコイルＣｏと位置を離すことにより熱集中によるピーク温度の低減を図ることができる。

なお、抵抗Ｒの抵抗値は、リレーＲＬＹが確実に動作するようにリレーコイルＣｏに対する印加電圧が最低動作電圧以下にならない値を選定する。その後、制御部１２は、第２トランジスタＳＷ２をオフさせると、リレーコイルＣｏの通電が停止して、リレー接点Ｐがオンからオフに切り替わる。

以上の動作から明らかなように第２実施形態において、第１トランジスタＳＷ１、第２トランジスタＳＷ２、及び、制御部１２が、電流制御手段として働く。また、制御部１２が、第１スイッチ制御手段、第２スイッチ制御手段として働く。

上述したスイッチング制御装置によれば、制御部１２が、リレーコイルＣｏに対する通電開始に応じて所定時間Ｔ１だけ第１トランジスタＳＷ１をオンすると、リレーコイルＣｏが通電される。制御部１２が、所定時間Ｔ１経過後に第２トランジスタＳＷ２をオンさせると、リレーコイルＣｏは抵抗Ｒによって抑制された電流で通電される。従って、ＰＷＭ制御を行うことなく、リレーコイルＣｏに通電開始から所定時間Ｔ１経過まで大電流で通電した後に小電流で通電するように切り替えることができる。このため、ノイズの発生源となることなく、リレーコイルＣｏの発熱を抑制しつつリレーＲＬＹの確実な始動を行うことができる。

なお、上述した第２実施形態では、第１トランジスタＳＷ１のオンから一定時間Ｔ２経過後に、第２トランジスタＳＷ２をオンさせていたが、本発明はこれに限ったものではない。第２トランジスタＳＷ２は、少なくとも所定時間Ｔ１経過後にオンしていればよい。従って、例えば第１トランジスタＳＷ１のオンから所定時間Ｔ１経過後に第２トランジスタＳＷ２をオンしてもよいし、第１トランジスタＳＷ１のオンと第２トランジスタＳＷ２をオンしてもよい。

第３実施形態
次に、本発明の第３実施形態を図面に基づいて説明する。図９は、第３実施形態におけるリレー制御装置を組み込んだスイッチング制御装置を示す回路図である。なお、図９において、図１に示すスイッチング装置と同等の部分には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。同図に示すように、スイッチング装置には、複数の負荷１０に対応した複数のリレーＲＬＹが設けられている。

スイッチング装置は、第１トランジスタＳＷ１（＝第１スイッチ手段）及び第２トランジスタＳＷ２（第２スイッチ手段）と、電源１６（＝第２電源）と、ＣＰＵなどの制御部１２とを備えている。電源１６は、車載バッテリＢのバッテリ電圧Ｖ_Bよりも低いリレー電圧Ｖ_RLYを供給する。リレー電圧Ｖ_RLYは、リレーＲＬＹの最低保持電圧と等しくなるように設定されている。なお、最低保持電圧とは、リレー接点Ｐのチャタリングが終了した後、リレー接点Ｐがオン状態を保持するのに必要な電圧の最小値である。

第１トランジスタＳＷ１は、車載バッテリＢ−グランド間にリレーコイルＣｏと直列接続されて設けられている。第２トランジスタＳＷ２は、電源１６−グランド間にリレーコイルＣｏと直列接続されて設けられている。

上述した構成のスイッチング装置の動作を以下説明する。制御部１２は、リレーコイルＣｏの通電開始に応じて第１トランジスタＳＷ１をオンさせる。第１トランジスタＳＷ１がオンするとリレーコイルＣｏは、車載バッテリＢからの電源供給を受けて通電される。このとき、リレーコイルＣｏには、バッテリ電圧Ｖ_Bに応じた大きさの電流が流れる。リレーコイルＣｏが通電されると、リレー接点Ｐは、オンオフを繰り返すチャタリングが発生した後、オフからオンに完全に切り替わる。

次に、制御部１２は、第１トランジスタＳＷ１をオンしてから所定時間Ｔ１経過すると、第１トランジスタＳＷ１をオフさせると共に第２トランジスタＳＷ２をオンさせる。なお、所定時間Ｔ１は、リレー接点Ｐのチャタリング発生時間よりも長い時間に設定されている。

第１トランジスタＳＷ１がオフすると共に第２トランジスタＳＷ２をオンするとリレーコイルＣｏには、リレー電圧Ｖ_RLYに応じた大きさの電流が流れる。このようにリレーコイルＣｏの両端に印加する電圧をバッテリ電圧Ｖ_Bよりも低いリレー電圧Ｖ_RLYに切り替えることにより、リレーコイルＣｏに流れる電流が抑制される。その後、制御部１２は、第２トランジスタＳＷ２をオフさせると、リレーコイルＣｏの通電が停止して、リレー接点Ｐがオンからオフに切り替わる。

上述した電源１６として、バッテリ電圧Ｖ_Bを降圧させるスイッチング電源を用いた場合、消費電力のロスが小さく、発熱の低減に対して非常に効果的となる。

上述した第３実施形態によれば、制御部１２が、リレーコイルＣｏに対する通電開始に応じて所定時間Ｔ１だけ第１トランジスタＳＷ１をオンすると、リレーコイルＣｏが供給電圧の高い車載バッテリＢから通電される。制御部１２が、所定時間Ｔ１経過後に第２トランジスタＳＷ２をオンすると、リレーコイルＣｏが供給電圧の低い電源１６から通電される。従って、ＰＷＭ制御を行うことなく、通電開始から所定時間Ｔ１経過まで大電流で通電した後に小電流で通電するように切り替えることができ、ノイズの発生源となることなく、リレーコイルＣｏの発熱を抑制しつつリレーＲＬＹの確実な始動を行うことができる。

なお、上述した第３実施形態では、第１電源、第２電源として電圧源を用いていたが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、電流源を用いても良い。

なお、上述した第１〜第３実施形態では、リレーＲＬＹは、リレーコイルＣｏが通電するとリレー接点Ｐがオンするものを用いていたが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、リレーコイルＣｏが通電するとリレー接点Ｐがオフするものを用いても良い。

また、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

第１実施形態におけるリレー制御装置を組み込んだスイッチング装置を示す回路図である。 図１に示すリレー制御装置を構成するＰＷＭ信号分配器の構成を示すブロック図である。 図１に示すリレー制御装置を構成するＰＷＭ信号分配器の構成を示す回路図である。 （Ａ）は制御部から出力されるＰＷＭ信号、（Ｂ）は第１トランジスタのオンオフ状態、（Ｃ）は制御部から出力されるタイミング信号、（Ｄ）は第２トランジスタのオンオフ状態、（Ｅ）はリレーのオンオフ状態を示すタイムチャートである。 他の実施形態におけるスイッチング装置の構成を示す回路図である。 （Ａ）はＰＷＭ信号、（Ｂ）はリレーコイルに流れる電流のタイムチャートである。 第２実施形態におけるリレー制御装置を組み込んだスイッチング装置を示す回路図である。 （Ａ）は第１トランジスタのオンオフ状態、（Ｂ）は第２トランジスタのオンオフ状態、（Ｃ）はリレーのオンオフ状態を示すタイムチャートである。 第３実施形態におけるリレー制御装置を組み込んだスイッチング装置を示す回路図である。

符号の説明

１１ ＰＷＭ信号分配器（電流制御手段、第２スイッチ制御手段）
１１Ｂ 分配器（分配手段）
１１Ｃ ＡＮＤ回路（パルス信号供給手段）
１２ 制御部（パルス信号出力手段、電流制御手段、第１スイッチ制御手段、第２スイッチ制御手段）
１６ 電源（第２電源）
Ｂ 車載バッテリ（電源、第１電源）
ＲＬＹ リレー
Ｐ リレー接点
Ｃｏ リレーコイル
ＳＷ１ 第１トランジスタ（第１スイッチ手段、電流制御手段）
ＳＷ２ 第２トランジスタ（第２スイッチ手段、電流制御手段）
Ｔ１ 所定時間

Claims (5)

1. 通電するとリレー接点をオン又はオフさせるリレーコイルと、前記リレーコイルに対する通電開始から所定時間経過するまで大電流で通電し、その後、小電流で通電するように切り替える電流制御手段と、を有するリレー制御装置であって、
   前記所定時間が、前記通電開始時に前記リレー接点で発生するチャタリングの発生時間よりも長い時間に設定されている
   ことを特徴とするリレー制御装置。
2. 前記電流制御手段が、
   互いに並列接続されると共に電源−グランド間に前記リレーコイルと直列接続されて設けられた第１スイッチ手段及び第２スイッチ手段と、
   前記リレーコイルに対する通電開始から前記所定時間経過するまで連続的に前記第１スイッチ手段をオンさせる第１スイッチ制御手段と、
   少なくとも前記所定時間経過後に前記第２スイッチ手段を間欠的にオンさせる第２スイッチ制御手段と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載のリレー制御装置。
3. 前記第２スイッチ手段が、複数のリレーコイルに対応して複数設けられ、そして、
   前記第２スイッチ制御手段が、（ａ）前記第２スイッチ手段に供給して前記第２スイッチ手段を間欠的にオンさせるパルス信号を出力するパルス信号出力手段と、（ｂ）前記第２スイッチ手段を間欠的にオンさせるタイミング信号を出力するタイミング信号出力手段と、（ｃ）前記パルス信号出力手段から出力した前記パルス信号を前記複数の第２スイッチ手段に対して分配する分配手段と、（ｄ）前記タイミング信号が出力されたとき前記分配されたパルス信号を前記第２スイッチ手段に供給する複数のパルス信号供給手段と、
   を有することを特徴とする請求項２に記載のリレー制御装置。
4. 前記電流制御手段が、
   互いに並列接続されると共に電源−グランド間に前記リレーコイルと直列接続されて設けられた第１スイッチ手段及び第２スイッチ手段と、
   前記第２スイッチ手段に直列接続された抵抗と、
   前記リレーコイルに対する通電開始から前記所定時間経過するまで前記第１スイッチ手段をオンさせる第１スイッチ制御手段と、
   少なくとも前記所定時間経過後に前記第２スイッチ手段をオンさせる第２スイッチ制御手段と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載のリレー制御装置。
5. 前記電流制御手段が、
   第１電源−グランド間に前記リレーコイルと直列接続されて設けられた第１スイッチ手段と、
   前記第１電源よりも供給電力の低い第２電源−グランド間に前記リレーコイルと直列接続されて設けられた第２スイッチ手段と、
   前記リレーコイルに対する通電開始から前記所定時間経過するまで前記第１スイッチ手段をオンさせる第１スイッチ制御手段と、
   少なくとも前記所定時間経過後に前記第２スイッチ手段をオンさせる第２スイッチ制御手段と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載のリレー制御装置。

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