JP2009196455A - 車載リレーの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車載リレーの内部構造を大幅に変更することがないうえにバッテリを消耗させることなく、リレー接点の氷結を未然に防止することができる車載リレーの制御装置を提供する。
【解決手段】車両の電源回路１０において、外気温０℃以下のとき、エンジン暖気不足でイグニッションリレー１２が十分に暖まっておらず、結露などの水分がリレー接点１２ａ上で氷結する虞がある場合、イグニッションスイッチＯＦＦ後のセルフシャットオフ時間を延長するコントロールユニット１５ａを設けるようにする。これにより、リレー接点１２ａは、エンジンが十分に暖気されていなくても温度がより高められるので、他の部位の温度が低下した後にリレー接点温度が下がるようになる。したがって、バッテリ１１を消耗させたり、イグニッションリレー１２の内部構造を大幅に変更することなく、結露などの水分がリレー接点１２ａ上で凍りつくのを未然に防止することができるようになる。
【選択図】図２

Description

本発明は、車載リレーの制御装置に関し、特に、イグニッションリレーの氷結防止に関する。

イグニッションスイッチＯＮからイグニッションスイッチＯＦＦ後のセルフシャットオフ時間内は、励磁コイルが励磁されてリレー接点が閉じ、電源からの電力を負荷に供給し、セルフシャットオフ時間が経過すると、励磁コイルが非励磁されてリレー接点が開き、負荷への電力の供給を停止する車載リレーが知られている。

従来、このような車載リレーのなかでも特に大きな電流の流れる車載リレー（例えば、イグニッションリレー）にあっては、放熱目的や通電発熱によるリレー内部の空気膨張などの対策上、気密構造を採ることが非常に困難である。さらに、リレー接点は、細長い矩形状断面の金属製のバスバーを介して負荷（例えば、エンジンコントロールユニット）に接続されることから放熱効果が良い。そのため、エンジンが十分に暖気され、リレー接点温度が十分に上昇している場合は、リレー接点が冷却されるのに時間がかかるうえにリレー接点とは異なる部位（例えば、ケース）の温度が先に下がるので、結露などの水分がリレー接点上で凍りつく可能性は低い。これに対し、エンジンが十分に暖気されておらず、リレー接点温度が十分に上昇していない場合は、結露などの水分が放熱効果の良いリレー接点上で厚く凍りつき、接点不導通、すなわち始動不良を生じやすいという問題があった。

そこで、このような問題を解決するために、例えば、特許文献１には、給電回路のリレー接点の氷結などによる接触不良や異常が発生した場合、リレーコイルへの通電によりリレー温度を上昇させて氷結を解除することが開示されている。
また、特許文献２には、リレー内部に氷結が生じている場合、励磁コイルに電圧印加と停止とを繰り返して凍結発生箇所に振動を発生させて氷結を解除することが開示されている。
また、特許文献３には、励磁コイルと凍結防止用の保持コイルとに電圧印加することによって電磁式ロック装置の可動鉄心の氷結を防止することが開示されている。

特開２００７−２７６５５２号公報 特開２００７−１６５４０６号公報 特開２０００−１００６２０号公報

しかしながら、上記した前者及び中者にあっては、リレー接点の氷結などによる接点不導通の回復を図るものであって、リレー接点の氷結による始動不良を未然に防止することはできないという問題がある。
また、上記した後者にあっては、車載リレーに適用した場合は、リレー接点の氷結を未然に防止することができるものの、通電が継続して行われるためにバッテリの消耗が激しく、バッテリがあがったり、燃費が悪化するという問題がある。さらには、凍結防止用の保持コイルを必要とするため、車載リレーの内部構造を大幅に変更しなければならないという問題がある。

本発明は、こうした事情に鑑みてなされたものであり、車載リレーの内部構造を大幅に変更することがないうえにバッテリを過大に消耗させることなく、リレー接点の氷結を未然に防止することができる車載リレーの制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、イグニッションスイッチＯＮからイグニッションスイッチＯＦＦ後のセルフシャットオフ時間内は、励磁コイルが励磁されてリレー接点が閉じ、電源からの電力を負荷に供給し、前記セルフシャットオフ時間が経過すると、前記励磁コイルが非励磁されて前記リレー接点が開き、前記負荷への電力の供給を停止する車載リレーの制御装置において、
外気温を検出する外気温検出手段と、電源の電圧を検出する電源電圧検出手段と、前記イグニッションスイッチＯＦＦ後のセルフシャットオフの時間内に、前記外気温検出手段が検出した外気温が予め設定された所定値以下、かつ前記電源電圧検出手段が検出した電源電圧が予め設定された所定値以上、かつ前記車載リレーの温度が予め設定された所定値以下であるならば、前記セルフシャットオフ時間を延長する制御手段と、を備えていることを特徴とする。

上記目的を達成するため請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明の構成に加えて、前記車載リレーの温度は、イグニッションスイッチＯＮからイグニッションスイッチＯＦＦまでの経過時間を用いて推定するか、前記車載リレーに設けた温度検出手段を用いて検出することを特徴とする。

請求項１，２に記載の発明によれば、イグニッションスイッチＯＦＦ後のセルフシャットオフの時間内に、外気温が予め設定された所定値以下、かつ電源電圧が予め設定された所定値以上、かつイグニッションスイッチＯＮ後の経過時間または車載リレー温度が予め設定された所定値以下であるならば、セルフシャットオフ時間を延長してリレー接点をより長く暖めるようにした。すなわち、外気温が低く、電源に余裕がありながらリレー接点が十分に暖まっておらず、結露などの水分がリレー接点上で凍りつく虞のある場合は、リレー接点をより長く暖めることによって、リレー接点温度よりも他の部位（例えばケース）の温度が先に下がるようにした。

これにより、リレー接点温度は他の部位の温度が低下した後に下がることとなるので、電源に負荷をかけることなく、しかも車載リレーの内部構造を大幅に変更することなく、結露などの水分がリレー接点上で凍りつくのを未然に防止することができるようになる。また、例え、結露などの水分がリレー接点上で凍りついたとしても、リレー接点温度よりも他の部位の温度が先に下がることから、水分が厚く凍りつくようなことはなく、接点不良が発生する虞はない。

本発明の車載リレーの制御装置によれば、結露などの水分が車載リレーのリレー接点上で凍りつく虞があるならば、セルフシャットオフ時間を延長してリレー接点をより長く暖めるようにした。これにより、リレー接点温度は他の部位の温度が低下した後に下がるので、結露などの水分がリレー接点上で凍りつくのが未然に防止される。しかも、バッテリは過剰に消耗しないうえに車載リレーの内部構造を大幅に変更することもない。

本発明の実施の形態に係る車載リレーの制御装置について図１を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の車載リレーの制御装置を具備した車両の電源回路の一実施形態を示したブロック図である。

図１に示されるように、車両の電源回路１０は、電源としてのバッテリ１１、車載リレーとしてのイグニッションリレー１２、負荷１３、イグニッションスイッチ１４、制御装置１５を備えて構成されている。

バッテリ（＋電極）１１は、イグニッションリレー１２のリレー接点１２ａを介して負荷１３に接続されていると共に、イグニッションリレー１２のリレー接点１２ａと負荷１３とは、図示しないバスバーを介して接続されている。バスバーは、旧来の電源供給ラインに替わって使用される金属製の細長い棒状部材であり、細長い矩形状断面であるために放熱効果が良い。また、イグニッションリレー１２の励磁コイル１２ｂは、制御装置１５を介してイグニッションスイッチ１４に接続されている。

イグニッションリレー１２は、イグニッションスイッチＯＮからイグニッションスイッチＯＦＦ後のセルフシャットオフ時間内は、励磁コイル１２ｂが励磁されてリレー接点１２ａが閉じ、バッテリ１１からの電力を負荷１３（例えば、エアフロセンサ、Ａ／Ｆセンサ、データリンクコネクタ）に供給する。そして、セルフシャットオフ時間が経過すると、励磁コイル１２ｂが非励磁されてリレー接点１２ａが開き、負荷１３への電力の供給を停止するようになっている。
なお、セルフシャットオフ時間は、後述するコントロールユニット１５ａ或いは図示しないセルフシャットリレーやタイマによって設定される。

制御装置１５は、制御手段としてのコントロールユニット１５ａ、外気温を検出する外気温検出手段としての外気温センサ１５ｂ、バッテリ１１の電源電圧を検出する電源電圧検出手段としてのバッテリセンサ１５ｃ、を備えて構成されている。

詳述すると、コントロールユニット１５ａは、図示しないマイクロプロセッサと各種入出力ポートとを備え、中央演算部が、ＲＯＭによりファームウェア化されているアプリケーションプログラムを実行することにより、各センサ１５ｂ，１５ｃとイグニッションスイッチ１２のＯＮ／ＯＦＦにかかる各種情報データとに基づいて、セルフシャットオフ時間経過後も励磁コイル１２ｂを励磁し続けて（リレー接点１２ａを閉じ続けて）リレー接点１２ａをより長く暖めることによって、結露などの水分がリレー接点１２ａ上で氷結するのを未然に防止するようになっている。そして、そのため、コントロールユニット１５ａは、ＯＮ／ＯＦＦ検出部１５ａ１、カウント部１５ａ２、タイマ部１５ａ３、判断部１５ａ４を備えている。

ＯＮ／ＯＦＦ検出部１５ａ１は、イグニッションスイッチ１４のＯＮ／ＯＦＦ状態を検出して、その検出値を情報データとして出力する検出部である。

カウント部１５ａ２は、ＯＮ／ＯＦＦ検出部１５ａ１からの情報データに基づいてイグニッションスイッチ１４がＯＮされていた時間、つまり、イグニッションスイッチＯＮからイグニッションスイッチＯＦＦまでの経過時間を計測し、その情報データを判断部１５ａ４に送出する。また、このカウント部１５ａ２は、イグニションスイッチがＯＮからＯＦＦに切り替わったことを情報データとしてタイマ部１５ａ３に送出する。

タイマ部１５ａ３は、イグニションスイッチがＯＮからＯＦＦに切り替わったという情報データがカウント部１５ａ２から出力されると、イグニションスイッチＯＦＦであっても、予め設定された所定時間（セルフシャットオフ時間）だけイグニッションリレー１２の励磁コイル１２ｂを励磁させておくための情報データを判断部１５ａ４に出力する。そのため、コントロールユニット１５ａは、バッテリ１１から励磁コイル駆動用の電力が直接供給されるようになっており、イグニッションスイッチＯＦＦ後であっても、イグニッションリレー１２の励磁コイル１２ｂを励磁させることが可能となっている。
さらに、このタイマ部１５ａ３は、詳しくは後述するが、判断部１５ａ４からの情報信号に基づいてセルフシャットオフ時間を予め設定された所定時間だけ延長させることが可能となっている。

判断部１５ａ４は、カウント部１５ａ２とタイマ部１５ａ３とからの情報データに基づいて、イグニッションスイッチＯＮからイグニッションスイッチＯＦＦ後のセルフシャットオフ時間内は、励磁コイル１２ｂを励磁してリレー接点１２ａを閉じるようにリレー制御する。また、この判断部１５ａ４は、タイマ部１５ａ３からの情報データに基づいて、セルフシャットオフ時間経過後は、励磁コイル１２ｂを非励磁してリレー接点１２ａを開くようにリレー制御する。

さらに、この判断部１５ａ４には、外気温センサ１５ｂが検出した検出値と、バッテリセンサ１５ｃが検出した検出値とが入力されるようになっており、カウント部１５ａ２とタイマ部１５ａ３とからの情報データと共に、セルフシャットオフ時間を延長するか否かの氷結モード判定に供されるようになっている。

すなわち、判断部１５ａ４は、イグニッションスイッチＯＦＦ後のセルフシャットオフ時間中に、外気温センサ１５ｂが検出した検出値（外気温）が予め設定された所定値（氷結が発生する温度、０℃）以下、かつバッテリセンサ１５ｃが検出した検出値（バッテリ電圧）が予め設定された所定値以上、かつカウント部１５ａ２からの情報信号に基づいたイグニッションスイッチＯＮ後の経過時間が予め設定された所定値以下（例えば、１０分以下）であるか否かを判断するようになっている。つまり、ここでは、イグニッションスイッチＯＮ後の経過時間を用いてリレー温度（リレー接点温度、以下同様）を推定し、イグニッションリレー１２が十分に暖まっているか否かを判断するようになっている。

そして、これら３つの条件が全て成立したならば、タイマ部１５ａ３にて設定されたセルフシャットオフ時間を延長する情報信号をタイマ部１５ａ３に送出する。一方、３つの条件のうち１つでも成立しないのであれば、セルフシャットオフ時間を延長しないように設定されている。

セルフシャットオフ時間を延長するか否かを判断する際に、バッテリ電圧をチェックするのは、エンジン停止後、イグニッションリレー１２を所定時間ＯＮし続けても、次のエンジン始動時に悪影響を与えるか否かを判断するためである。

イグニッションスイッチＯＮ後の経過時間が予め設定された所定値以下としたのは、イグニッションリレーＯＮ時間が短いと、リレー接点１２ａが暖まっておらず、外気温が０℃以下の場合、結露などの水分がリレー接点１２ａ上で凍りつき、接点不導通となる虞があるからである。
なお、イグニッションスイッチＯＮ後の経過時間の替わりに、イグニッションリレー１２またはその近傍に取り付けた温度検出手段としての温度センサを用いてリレー温度を検出し、イグニッションリレー１２が暖まっているか否かを判断するようにしてもよい。但し、この場合、温度センサを追加しなくてはならないので、イグニッションスイッチＯＮ後の経過時間を用いてリレー温度を推定する場合よりも製造コストが上昇する。

なお、コントロールユニット１５ａには、バッテリ１１から駆動電源が直接供給されるようになっており、イグニッションスイッチＯＦＦ後であっても、イグニッションリレー１２、外気温センサ１５ｂ、バッテリセンサ１５ｃに駆動電力を供給可能としている。

次に、コントロールユニット１５ａにて行われるリレー制御について図２を用いて説明する。図２は、同例のコントロールユニット１５ａにて行われるリレー制御の制御手順を示すフローチャートである。

コントロールユニット１５ａは、イグニッションスイッチＯＮと同時にリレー制御を開始し、イグニッションリレー１２の励磁コイル１２ｂが励磁するようにリレー制御する。イグニッションリレー１２は、励磁コイル１２ｂが励磁されてリレー接点１２ａを閉じることによって、バッテリ１１からの電力を負荷１３に供給する。

ステップ１０では、イグニッションスイッチ１４がＯＦＦされたか否かが判断される。ここで、イグニッションスイッチ１４がＯＦＦではなくＯＮの場合は、ステップ１０にリターンされる。一方、イグニッションスイッチ１４がＯＦＦされたと判断すると、ステップ１１に移行する。

ステップ１１では、イグニッションスイッチＯＦＦ直前に読み込んだカウント部１５ａ２からの情報データと、イグニッションスイッチＯＦＦ後のセルフシャットオフ時間中に各種センサ１５ｂ，１５ｃから出力された検出値とに基づいて、イグニッションスイッチＯＦＦ後のセルフシャットオフ時間中に、外気温センサ１５ｂが検出した外気温が０℃以下、かつバッテリセンサ１５ｃが検出したバッテリ電圧が予め設定された所定値以上、かつカウント部１５ａ２からの情報信号に基づいたイグニッションスイッチＯＮ後の経過時間が１０分以下であるか否かを判断する。

ここで、上述した３つの条件のうち１つでも成立しない場合は、ステップ１２に移行し、通常のセルフシャットオフ時間（すなわち、セルフシャットオフ時間は延長しない）とし、セルフシャットオフ時間経過後は、励磁コイル１２ｂを非励磁してリレー接点１２ａを開くようにリレー制御する。

これに対し、上述した３つの条件が全て成立した場合は、ステップ１３に移行して、結露などの水分がリレー接点１２ａ上で氷結する虞がある氷結モードであると判断し、次のステップ１４において、セルフシャットオフ時間の延長を決定する。そして、延長したセルフシャットオフ時間が経過した後、励磁コイル１２ｂを非励磁してリレー接点１２ａを開くようにリレー制御する。

次に作用を説明する。
一般に、外気が低いとき、バスバーの断面積が大きいほどリレーＯＦＦ時におけるバスバーの温度低下が早く生じ、また、その温度は、リレー端子を介してリレー接点１２ａに伝わる。そのため、リレー内部では、リレー接点１２ａ及びそれに連なる金属部の温度低下が一番早く生じ、結露などの水分がリレー接点１２ａで氷結する虞が高まってしまう。

そこで、外気温０℃以下のとき、エンジン暖気不足でイグニッションリレー１２が十分に暖まっておらず、結露などの水分がリレー接点１２ａで氷結する虞があるか否かをコントロールユニット１５ａが判断し、氷結する虞がある場合は、セルフシャットオフ時間を延長することによって、イグニッションリレー１２の励磁コイル１２ｂを励磁し続けるようにする。これにより、リレー接点１２ａは、エンジンが十分に暖気されていなくても、通電状態が維持されるために、接点温度がより高められることとなる。その結果、延長されたセルフシャットオフ時間の経過後においては、リレー接点１２ａとは異なる部位の温度のほうがリレー接点温度よりも先に下がることとなり、結露などの水分がリレー接点１２ａ上で凍りつくのが未然に防止されるようになる。また、例え、リレー接点１２ａに結露が生じ、氷結が生じたとしても、従来のように厚く氷結することはないので、接点不良が起きることはない。

そのうえ、リレー接点温度が他の部位の温度が低下した後に下がるようにリレー接点１２ａを暖めるので、バッテリ１１に過大な負荷がかかるようなことはない。しかも、イグニッションリレー１２の内部構造を大幅に変更することもない。

以上述べたように本発明によれば、イグニッションスイッチＯＦＦ後のセルフシャットオフの時間内に、結露などの水分がイグニッションリレー１２のリレー接点１２ａ上で凍りつく虞がある場合には、セルフシャットオフ時間を延長してリレー接点１２ａをより長く暖めるようにした。これにより、リレー接点温度は他の部位の温度が低下した後に下がることとなるので、バッテリ１１を消耗させずに、しかもイグニッションリレー１２の内部構造を大幅に変更することなく、結露などの水分がリレー接点１２ａ上で凍りつくのを未然に防止することが可能となる。また、例え、結露などの水分がリレー接点１２ａ上で凍りついたとしても、リレー接点温度よりも他の部位の温度が先に下がるので、水分が厚く凍りつくようなことはなく、接点不良が発生する虞はない。

なお、車載リレーは、イグニッションリレーのみに限定されるものではなく、他の車載リレーにも適用してもよい。
また、車両の電源回路に、例えばセルフシャットリレーやタイマによって既にセルフシャットオフ機能が既に備えられている場合、タイマ部１５ａ３は、セルフシャットオフ時間を延長するためのタイマ部として機能させるのが望ましい。

本発明の車載リレーの制御装置を具備した車両の電源回路の一実施形態を示したブロック図である。 同例のコントロールユニットにて行われるリレー制御の制御手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１０…車両の電源回路
１１…バッテリ（電源）
１２…イグニッションリレー（車載リレー）
１２ａ…リレー接点
１２ｂ…励磁コイル
１３…負荷
１４…イグニッションスイッチ
１５…制御装置
１５ａ…コントロールユニット（制御手段）
１５ｂ…外気温センサ（外気温検出手段）
１５ｃ…バッテリセンサ（電源電圧検出手段）

Claims (2)

1. イグニッションスイッチＯＮからイグニッションスイッチＯＦＦ後のセルフシャットオフ時間内は、励磁コイルが励磁されてリレー接点が閉じ、電源からの電力を負荷に供給し、前記セルフシャットオフ時間が経過すると、前記励磁コイルが非励磁されて前記リレー接点が開き、前記負荷への電力の供給を停止する車載リレーの制御装置において、
   外気温を検出する外気温検出手段と、
   前記電源の電圧を検出する電源電圧検出手段と、
   前記イグニッションスイッチＯＦＦ後のセルフシャットオフの時間内に、前記外気温検出手段が検出した外気温が予め設定された所定値以下、かつ前記電源電圧検出手段が検出した電源電圧が予め設定された所定値以上、かつ前記車載リレーの温度が予め設定された所定値以下であるならば、前記セルフシャットオフ時間を延長する制御手段と、
   を備えていることを特徴とする車載リレーの制御装置。
2. 前記車載リレーの温度は、イグニッションスイッチＯＮからイグニッションスイッチＯＦＦまでの経過時間を用いて推定するか、前記車載リレーに設けた温度検出手段を用いて検出することを特徴とする請求項１に記載の車載リレーの制御装置。

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