JP2009022002A

JP2009022002A - 等位相間隔の閉ループリレードライバ

Info

Publication number: JP2009022002A
Application number: JP2008178619A
Authority: JP
Inventors: Sam Yonghong Guo; ヨンホングオサム; Richard Cuplin; キュプリンリッチ
Original assignee: Yazaki North America Inc
Current assignee: Yazaki North America Inc
Priority date: 2007-07-10
Filing date: 2008-07-09
Publication date: 2009-01-29
Also published as: EP2015332A2; EP2015332A3; CN201242979Y; US20090015066A1

Abstract

【課題】一つのシステムに複数のリレーが存在する場合のリレーへの電流を制御するための方法、システムを提供する。
【解決手段】出力分配システムは、少なくとも２つのリレーと等位相間隔にパルス信号を発信する等位相間隔パルス発生器と、パルス信号に基づき、少なくとも２つのリレーへの電流を制御する、少なくとも２つのリレーのそれぞれに１つずつ接続され、パルス信号に基づき、少なくとも２つのリレーに送り込む電流を制御する少なくとも２つのドライバを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、機械式リレーへの電流を制御するための方法及びシステムに関する。

機械式リレーにおけるコイルは、熱を発する。リレーが作動される時、リレーは、電機子を引くために、大量の電流を必要とする。一度電機子が引き込まれると、電機子をその位置に保つためには、少量の電流でよい。

パルス幅変調（ＰＷＭ）リレードライバシステムは、著しくコイル電力消費量及びそれに関連する熱消散を減らすことができる。しかしながら、ＰＷＭドライバ回路において、電力供給量（ドライバ電流）は、断続的である。車体制御モジュールにおいて、一つのシステムに複数のリレーが存在することがある。断続的な電流が合計されると、大きな断続的な電流となる。断続的な電流を埋め合わせるために、ドライバ電流を平滑化するフィルターを設置することが可能である。一般的には、インダクタとキャパシタを含む二段階の帯域通過フィルターが必要となる。インダクタが高価であることから、二段階の帯域通過フィルターのコストは、増大する。

本発明は、前述の問題点を解決する出力分配システムを提供することを目的とする。

出力分配システムは、一般に少なくとも２つのリレーを含む。等位相間隔パルス発生器は、等位相間隔にパルス信号を発生する。少なくとも２つのリレーのそれぞれ１つずつに接続させる、少なくとも２つのドライバは、パルス信号に基づき、少なくとも２つのリレーに送り込む電流を制御する。

更なる適用分野につき、以下説明する。記載及び具体的な事例は、説明のためのものであり、本発明の主旨を限定するものではない。

以下の記載は、単に１つの事例に過ぎず、本発明の主旨、それらの用途及び使用方法を限定するものではない。図面において、対応する符号は、対応する部分、及び特徴、或いは同等物を示す。

図１は、出力分配システム１２を含むことができる車両１０を示す。出力分配システム１２は、車両バッテリー１４から車両１０に係る種々の電気システム１６に、電力を供給できる。出力分配システム１２は、少なくともリレー２０ａ及び２０ｂを作動する電流を制御できる、１つ又は複数のリレードライバシステム１８を含んでよい。本発明の様々な側面によれば、リレードライバシステム１８は、リレー２０ａ及び２０ｂへの全供給電流を制御できる。

図２及び本発明の様々な側面によれば、上述の通り、リレードライバシステム１８は、少なくとも２つのリレー２０ａ及び２０ｂを作動するための電流を制御できる。本発明に鑑み、リレードライバシステムと本発明の方法は、複数のリレーを作動するために、電流を制御できる。図２は、８本のリレー２０ａ乃至２０ｈを作動するための電流を制御できるリレードライバシステムを示す。説明を簡単にするために、残りの開示は、８本のリレー２０ａ乃至２０ｈを制御できるリレードライバシステム１８について、述べる。

図２において示されるように、リレードライバシステム１８は、インタフェース２２、等位相間隔パルス発生器２４、ドライバ２６ａ乃至２６ｈのような構成部分を、リレー２０ａ乃至２０ｈのそれぞれに、１つ又は複数を、及び／又はそれらの複合物を、含んでよい。インタフェース２２は、車両１０（図１参照）の他のシステムとの通信が可能である。インタフェース２２は、リレー２０ａ乃至２０ｈの作動を要求する入力信号（２８として参照）を受信し、処理できる。インタフェース２２は、入力信号２８ａ乃至２８ｈを適切なドライバ２６ａ乃至２６ｈに、送信できる。等位相間隔パルス発生器２４は、それぞれのドライバ２６ａ乃至２６ｈに、パルス信号３０ａ乃至３０ｈを送信できる。本発明の様々な側面によれば、等位相間隔パルス発生器２４は、等位相間隔にパルス信号３０ａ乃至３０ｈを発信できる。例えば、８本のドライバ２６ａ乃至２６ｈ、及び３６０度の電気角と仮定すれば、パルス信号３０ａ乃至３０ｈは、４５度おきに発信される。本発明に鑑み、パルス信号３０ａ乃至３０ｈの位相間隔は、ドライバ２６ａ乃至２６ｈの数、及びリレー２０ａ乃至２０ｈの数により、変化する。

ドライバ２６ａ乃至２６ｈは、対応するパルス信号３０ａ乃至３０ｈ、及び関連する入力信号２８ａ乃至２８ｈを受信できる。パルス信号３０ａ乃至３０ｈ、及び入力信号２８ａ乃至２８ｈに基づき、ドライバ２６ａ乃至２６ｈは、車両バッテリー１４からリレー２０ａ乃至２０ｈまでの電流を調整できる。本発明の様々な側面によれば、ドライバ２６ａ乃至２６ｈは、それぞれのリレーへの電流を断続的にするように、電流を調整できる。しかしながら、それぞれのリレーへの電流の供給は、例えば４５度の位相間隔により、前回のリレーに遅れ、これにより、図３に示されるように、リレードライバシステム１８によって供給される全電流は、分配される。さらに、一度に供給される電流の全供給量は、著しく減少する。

図４及び本発明の様々な側面によれば、上述の通り、等位相間隔パルス発生器２４は、等位相間隔にパルス信号３０ａ乃至３０ｈを発信できる。図４に示すように、等位相間隔パルス発生器２４は、周波数分割器３２、シフトレジスタ３４、２つ又はそれ以上のエッジ抽出器３６ａ乃至３６ｈのような構成部分を、それぞれのドライバ２６ａ乃至２６ｈ（図２参照）のそれぞれに一つずつ、及び／又は、その組み合わせを、含むことができる。周波数分割器３２は、等位相間隔に入力信号３８を発信できる。１つの事例として、周波数分割器３２は、周波数分割器として作動させるために設置される多目的カウンタとして備えてもよい。本発明に鑑み、位相間隔は、分割比に基づき決定される。

周波数分割器３２の出力信号３８は、シフトレジスタ３４により受信できる。出力信号３８に基づき、シフトレジスタ３４は、それぞれのエッジ抽出器３６ａ乃至３６ｈへのドライブ信号を発信できる。シフトレジスタ３４により発信されるドライブ信号４０ａ乃至４０ｈは、等位相間隔である。エッジ抽出器３６ａ乃至３６ｈは、シフトレジスタ３４により発信されるドライブ信号４０ａ乃至４０ｈの立ち上がりエッジを抽出することにより、パルス信号３０ａ乃至３０ｈを発信する。

図５は、図４に示す、８チャンネルの等位相間隔パルス発生器２４の事例を示す電気回路図である。図５に示すように、周波数分割器３２は、カウンタＵ２とインバータＵ５Ａを含んでよい。８クロック毎に、１つの出力信号をキャリー端子に発生させてもよい。キャリー信号は、別の８クロックカウントのためにカウンタをリセットするため、Ｕ３Ｃを経由し、Ｌｏａｄ入力へ戻ることができる。キャリー信号は、また、シフトレジスタ３４（ＤＳ１）の入力にも送信される。この信号は、それからＱ０からＱ７までクロック毎に送り出される。この結果、Ｑ０からＱ７における信号は、等時間間隔及び等位相間隔になる。時間間隔は、クロック周期でよい。位相間隔は、３６０°／８＝４５°である。それぞれのエッジ抽出器３６ａ乃至３６ｈは、抵抗Ｒ１、インバータＵ３Ａ、論理ゲートＵ１Ａを含んでよい。それぞれのエッジ抽出器３６ａ乃至３６ｈは、Ｑ０からＱ７における信号を受信できる。立ち上がりエッジにおいて、エッジ抽出器３６ａ乃至３６ｈは、メインスイッチ５４のトリガ目的のために、短パルスを出力できる（図６参照）。

図６、図２及び本発明の様々な側面によれば、ドライバ２６ａ乃至２６ｈは、パルス信号３０ａ乃至３０ｈに基づき、リレー２０ａ乃至２０ｈへの電流を制御できる。本発明の１つの側面によれば、ドライバ２６ａ乃至２６ｈは、初期の引き込み期間（すなわちリレーの電機子が作動している期間）に、リレー２０ａ乃至２０ｈに完全な電池電圧を供給するために、電流を制御できる。本発明の別の側面によれば、引き込み期間の後（すなわち電機子の位置が維持されている期間）、リレー２０ａ乃至２０ｈの電機子の位置が、余分な電力の利用、及び／又は余分な熱の発生なく、維持できるように、電流は調整される。

図６の事例に示すドライバ２６ａは、引き込みパルス回路４２、フリーウィール回路４４、高速ターンオフ回路４６、検知抵抗４８、コンパレータ５０、論理回路５２、主電源５４、及び／又は、それらの組み合わせを含んでよい。説明を簡単にするために、ドライバ２６ａ乃至２６ｈは、図６に示すドライバ２６ａによって説明する。

上述の通り、ドライバ２６ａは、入力信号２８ａ及びパルス信号３０ａを受信できる。入力信号２８ａ及びパルス信号３０ａに基づき、ドライバ２６ａは、熱の消散を最小限に止め、リレー２０ａの電機子を制御できる。本発明の様々な側面によれば、電流は、車両バッテリー１４から、ドライバ２６ａの中の種々の経路を経由してリレー２０ａへと流れる。

具体的には、リレーの動作が開始する時、引き込みパルス回路４２は、リレー２０ａの電機子が引き込まれる間、引き込みパルスを生成できる。その後、論理回路５２，検知抵抗４８、コンパレータ５０、及び／又はそれらの組み合わせが、メインスイッチ５４の状態をオン又はオフに制御できる。メインスイッチ５４がオンの状態である時、電流は、車両バッテリー１４からリレー２０ａへと流れる。メインスイッチ５４がオフの状態になる時、電流は、フリーウィール回路４４、高速ターンオフ回路４６、及び／又はそれらの組み合わせにより、放電する。

図７は、図６に示すドライバ２６ａの様々な側面の事例を示す電気回路図である。引き込みパルス回路４２は、インバータＵ５Ｂ、第１の抵抗Ｒ１０、第２の抵抗Ｒ１１、キャパシタＣ２、ＡＮＤゲートＵ６Ｂ、及び引き込みトランジスタＱ４を含んでよい。フリーウィール回路４４は、第１の抵抗Ｒ１、第２の抵抗Ｒ２、第３の抵抗、第１のトランジスタＱ２、第２のトランジスタＱ１、ダイオードＤ１、ツェナーダイオードＺ１を含んでよい。高速ターンオフ回路４６は、ツェナーダイオードＺ２を含んでよい。検知抵抗４８は、検知抵抗Ｒｓｅｎｓｅを含んでよい。コンパレータ５０は、第１の抵抗Ｒ７、コンパレータ抵抗Ｒｃｏｍｐａｒｅ、第３の抵抗Ｒ８、プログラム可能なＩＤＡＣ及びミラードＩｒｅｆを含んでよい。論理回路５２は、第１のＮＯＲゲートＵ７Ａ、第２のＮＯＲゲートＵ７Ｂ及びＡＮＤゲートＵ６Ａを含んでよい。メインスイッチ５４は、抵抗Ｒ４及びメインスイッチＱ３を含んでよい。

本発明に鑑み、図７に示すドライバ２６ａは、下記の方法により作動できる。入力信号２８ａが高いとき、引き込みパルス回路４２は、引き込みトランジスタＱ４をオンの状態に変えることにより、例えば２０ミリ秒のパルスを生成できる。大きな引き込み電流は、Ｖｂａｔｔより、リレー２０ａのコイルを経由し、更に引き込みトランジスタＱ４を経由し、ＧＮＤへと流れる。同時に、フリーウィール回路４４のトランジスタＱ２及びＱ１は、オンの状態に変化でき、入力信号２８ａが低くなるまで、オンの状態を維持できる。リレー２０ａの電機子が引き込まれた後、トランジスタＱ４は、オフの状態に変化し、コイル電流は、リレーの電機子の位置を維持するための小さな数値に調整できる。

電流調整は、閉回路の制御である。例えば、コイル電流が低い場合、メインスイッチＱ３は、等位相間隔パルス信号によって、ＮＯＲゲートＵ７ＡとＡＮＤゲートＵ６Ａを経由し、オンの状態に変化できる。リレー２０ａのコイル電流は、増加できる。コイル電流が、コンパレータ抵抗Ｒｃｏｍｐａｒｅとプログラム可能なＩＤＡＣにより設定される閾値を超えて増加する時、メインスイッチＱ３は、コンパレータＵ８Ａにより、ＮＯＲゲートＵ７Ｂ及びＡＮＤゲートＵ６Ａを経由し、オフの状態に変化できる。メインスイッチＱ３がオフの状態に変化した後、リレー２０ａのコイル電流は、ダイオードＤ１とトランジスタＱ１を経由して、減少される。この電流は、フリーウィール回路に参照される。次の等位相間隔パルス信号３０ａが生成される時、メインスイッチＱ３は再びオンの状態に変化し、一連の手順が繰り返される。

入力信号２８ａが低くなる時、トランジスタＱ２、Ｑ１及びメインスイッチＱ３は、オフの状態に変化する。リレー２０ａのコイル電流は、高い電圧のツェナーダイオードＺ２を経由して放電する。コイル電流は、急速に低減し、リレー接点は急速に分離する。

具体的な特徴が、明細書に記載され、図面に示されている中で、当業者は、請求項に規定されるように、本発明の範囲から逸脱することなく、種々の変更を行うことができ、本明細書に記載されている要素は、均等物に取って置き換え可能であることを理解できる。更に、本発明の様々な側面における、形体、要素及び／又は機能の組み合わせや適合は、特別に検討されたものであり、当業者であれば、本発明により、本発明の一側面である形体、要素、及び／又は機能は、そうでない旨が記載されていない限り、他の側面に組み入れることが可能であることを、理解できるだろう。又、その本質的な範囲から逸脱することなく、具体的な状況、構造又は材料を本発明に適合するために、種々の変更が可能である。従って、図面によって例示され、明細書により説明されている具体的な側面は、本発明を説明するための最善の形態を示しているに過ぎず、本発明の範囲は、上述した明細書と添付の請求項において、様々な側面と諸例が含まれているとしても、それらが具体的な側面として、本発明を限定しているものではない。

図面は、説明のためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。
本発明の様々な側面に基づく、出力分配システムを含む車両を示すブロック図である。本発明の様々な側面に基づく、出力分配システムのリレードライバシステムを示すブロック図である。本発明の様々な側面に基づく、典型的な電力量と、リレードライバシステムにより発せられる典型的な全電力量を示すグラフである。本発明の様々な側面に基づく、リレードライバシステムの等位相間隔パルス発生器を示すブロック図である。本発明の様々な側面に基づく、リレードライバシステムの典型的な等位相間隔パルス発生器を示す電気回路図である。本発明の様々な側面に基づく、リレードライバシステムの典型的なドライバを示すブロック図である。本発明の様々な側面に基づく、リレードライバシステムの典型的なドライバを示す電気回路図である。

Claims

少なくとも２つのリレーと、等位相間隔でパルス信号を発信させる等位相間隔パルス発生器と、前記パルス信号に基づき、前記少なくとも２つのリレーへの電流を制御する前記少なくとも２つのリレーのそれぞれに１つずつ接続される、少なくとも２つのドライバと、を備える出力分配システム。
前記等位相間隔パルス発生器は、等位相間隔に出力信号を発信する周波数分割器を含む、請求項１に記載のシステム。
前記等位相間隔発生器は、少なくとも２つのドライブ信号を発信するシフトレジスタを含む、請求項２に記載のシステム。
前記等位相間隔パルス発生器は、前記少なくとも２つのドライブ信号の立ち上がりエッジを抽出することによりパルス信号を発信する、前記少なくとも２つのリレーのそれぞれ１つずつ接続される、少なくとも２つのエッジ抽出器を含む、請求項３に記載のシステム。
前記少なくとも２つのドライバの少なくとも１つは、入力信号が第１の状態を示す時、最初の引き込みパルスを発生する引き込みパルス発生器を含む、請求項１に記載のシステム。
前記少なくとも２つのドライバの少なくとも１つは、前記電流の電圧が、所定の閾値を超える時に、前記電流を調整するフリーウィール回路を含む、請求項１に記載のシステム。
前記少なくとも２つのドライバのうち、前記少なくとも１つは、更に、前記電流の前記電圧を感知する検知抵抗と、前記電圧と前記所定の閾値との比較を行うコンパレータと、前記パルス信号と、前記電圧と前記所定の閾値との比較に基づき、前記フリーウィール回路への前記電流を制御する論理回路とを、含む請求項６に記載のシステム。
前記少なくとも２つのドライバのうち、少なくとも１つは、入力信号が第２の状態を示す時、前記リレーから放電する高速ターンオフ回路を含む、請求項１に記載のシステム。
出力分配システムの少なくとも２つのリレーへの電流を制御する方法であって、同じ位相間隔に基づく、少なくとも２つの等位相間隔パルス信号を発信する工程と、前記少なくとも２つの等位相間隔パルス信号の第１の等位相間隔パルス信号に基づき、第１のリレーへの電流を制御する工程と、前記少なくとも２つの等位相間隔パルス信号の第２の等位相間隔パルス信号に基づき、第２のリレーへの電流を制御する工程と、を含む方法。
入力信号が第１の状態を示す時、瞬時に引き込みパルス信号を発信する工程を更に含む、請求項９に記載の方法。
入力信号が第２の状態へと移行する時、電流を放電させる工程を更に含む、請求項１０に記載の方法。
前記第１のリレーと前記第２のリレーの少なくとも１つに、リレーコイル電流を監視する工程と、前記リレーコイル電流と、所定の閾値とを比較する工程を含み、前記リレーコイル電流が前記所定の閾値を超える時、コイル熱を減らすために、前記第１のリレー及び前記第２のリレーの前記少なくとも１つへの前記電流を調整する工程を更に含む、請求項９に記載の方法。
車両バッテリーと、等間隔で生成されるパルス信号に基づき、少なくとも２つのリレーへの電流を調整する出力分配システムと、を備え、前記少なくとも２つのリレーへの全電流が分配される、車両。
前記出力分配システムは、同じ位相間隔に基づき、少なくとも２つの等位相間隔パルス信号を生成する工程と、前記少なくとも２つの等位相間隔パルス信号の第１の等位相間隔パルス信号に基づき、第１のリレーへの電流を制御する工程と、前記少なくとも２つの等位相間隔パルス信号の第２の等位相間隔パルス信号に基づき、第２のリレーへの電流を制御する工程と、により、前記少なくとも２つのリレーへの電流を調整する、請求項１３に記載の車両。
前記出力分配システムは、入力信号が第１の状態を示す時、瞬時に引き込みパルス信号を発信することにより、前記少なくとも２つのリレーへの電流を調整する、請求項１３に記載の車両。
前記出力分配システムは、入力信号が第２の状態へ変わる時、電流を放電することにより、前記少なくとも２つのリレーへの前記電流を調整する、請求項１４に記載の車両。
前記出力分配システムは、リレーコイル電流を監視する工程と、前記リレーコイル電流と、所定の閾値とを比較する工程を含み、前記リレーコイル電流が前記所定の閾値を超える時、コイル熱を減らすために、前記第１のリレー及び前記第２のリレーの前記少なくとも１つへの前記電流を調整する工程と、により、前記少なくとも２つのリレーへの電流を調整する、請求項１４に記載の車両。