JP2012070047A - Load driving device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電源と負荷を接続する配線に複数のリレー回路を並列に配置し、各リレー回路を連動して作動させることにより、負荷の駆動、停止を制御する負荷駆動装置に係り、特に、一つのリレー回路にて異常が発生した場合に、このリレー回路を含む全てのリレー回路を即時に遮断して回路を保護する技術に関する。 The present invention relates to a load driving device that controls driving and stopping of a load by arranging a plurality of relay circuits in parallel on a wiring connecting a power source and a load and operating each relay circuit in conjunction with each other. The present invention relates to a technique for protecting a circuit by immediately shutting off all the relay circuits including the relay circuit when an abnormality occurs in one relay circuit.
車両に搭載されるランプ、モータ等の負荷は、バッテリと負荷との間にMOSFET(以下、「FET」と略す)を設け、該FETのオン、オフを切り替えることにより、負荷の駆動、停止を制御している。また、例えば、リヤデフォッガのように、駆動時に大電流が流れる負荷については、一つの半導体スイッチでは負荷の定常電流に耐えることができない場合がある。そこで従来より、電源と負荷との間に、互いに並列に接続された2個のリレー回路を設け、各リレー回路に設けられる半導体スイッチを連動して作動させることにより、負荷電流を2個の半導体スイッチに分散させている。 Loads such as lamps and motors mounted on the vehicle are provided with a MOSFET (hereinafter abbreviated as “FET”) between the battery and the load, and the FET is turned on and off to drive and stop the load. I have control. Further, for example, for a load in which a large current flows during driving, such as a rear defogger, a single semiconductor switch may not be able to withstand the steady current of the load. Therefore, conventionally, two relay circuits connected in parallel to each other are provided between a power source and a load, and a semiconductor switch provided in each relay circuit is operated in conjunction with each other, whereby a load current is supplied to two semiconductors. Distributed to switches.
このような駆動回路においては、一つのリレー回路に過電流や過熱等の異常が発生した場合には、異常の発生源となるリレー回路の半導体スイッチを遮断すると共に、他のリレー回路の半導体スイッチを遮断する必要がある。このため、例えば特許文献1に記載されているように、一方のリレー回路が遮断されたことをマイコンが検出した場合に、他方のリレー回路を遮断する技術が提案されている。 In such a drive circuit, when an abnormality such as overcurrent or overheating occurs in one relay circuit, the semiconductor switch of the relay circuit that is the source of the abnormality is shut off and the semiconductor switch of another relay circuit It is necessary to shut off. For this reason, as described in, for example, Patent Document 1, when a microcomputer detects that one of the relay circuits is cut off, a technique for cutting off the other relay circuit has been proposed.
図3は、マイコンを用いて複数のリレー回路のうちの一つで異常が発生した場合に、他の全てのリレー回路の半導体スイッチを遮断する機能を備える負荷駆動装置の構成を示すブロック図である。図3に示すように、各リレー回路101,102はそれぞれFET(T1),(T1a)を備えており、これらが互いに並列に接続されて、負荷RLに流れる電流を分散する。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a load driving device having a function of shutting off semiconductor switches of all other relay circuits when an abnormality occurs in one of a plurality of relay circuits using a microcomputer. is there. As shown in FIG. 3, each of the
また、各リレー回路101,102は、それぞれ入力端子111,115を備え、且つ、ダイアグ端子112,116を備えており、入力端子111,115はマイコン103の出力端子121に接続され、ダイアグ端子112,116はマイコン103の入力端子122に接続されている。
Each of the
そして、マイコン103より、負荷RLの駆動指令信号が出力されると、この駆動指令信号は、出力端子121,及び各入力端子111,115を介して各リレー回路101,102に送信され、各FET(T1),(T1a)のオン、オフを制御する。また、例えば、リレー回路101で過電流や過熱等の異常が発生した場合には、ダイアグ端子112よりダイアグ信号(異常検出信号)が出力され、このダイアグ信号は入力端子122を介してマイコン103に入力される。
When the
マイコン103は、ダイアグ信号の入力を検出すると、駆動指令信号の出力を停止して各リレー回路101,102のFET(T1),(T1a)を遮断し、負荷回路を過電流或いは過熱から保護する。
When the
しかしながら、従来における負荷駆動回路においては、一つのリレー回路にて異常が発生した場合に、このリレー回路より出力されるダイアグ信号をマイコン103で検出し、マイコン103の制御により駆動指令信号を停止するようにしているので、構成が大規模化し、複雑化するという問題が発生していた。
However, in the conventional load drive circuit, when an abnormality occurs in one relay circuit, the diagnosis signal output from the relay circuit is detected by the
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、簡単な装置構成で、複数の系列のリレー回路のうちの一つのリレー回路にて異常検出信号が発生した際、即時に全てのリレー回路を停止させて負荷回路を保護することが可能な負荷駆動装置を提供することにある。 The present invention has been made in order to solve the above-described conventional problems, and the object of the present invention is to provide a simple apparatus configuration and to detect an abnormality in one relay circuit among a plurality of relay circuits. An object of the present invention is to provide a load driving device capable of protecting a load circuit by immediately stopping all relay circuits when a detection signal is generated.
上記目的を達成するため、本願請求項1に記載の発明は、半導体スイッチ及び該半導体スイッチのオン、オフを制御する制御回路を備えたリレー回路(11,11a)を複数個並列に接続したリレー回路群を有し、電源と負荷を接続する電路に前記リレー回路群を配置し、前記各半導体スイッチを連動して作動させて、前記負荷の駆動、停止を制御する負荷駆動装置において、前記各リレー回路は、第1レベル(例えば、Hレベル)及び第2レベル(例えば、Lレベル)で変化する制御信号が入力される入力端子と、前記入力端子と接続される異常検知用端子と、前記制御信号が前記第1レベルである場合に、前記半導体スイッチに駆動信号を出力する駆動制御手段と、リレー回路に異常が発生した場合に、前記異常検知端子(例えば、ダイアグ端子)を第2レベルとする異常時制御手段と、を備え、前記各リレー回路の、前記入力端子どうしは互いに接続され、且つ前記異常検知用端子どうしは互いに接続され、少なくとも一つの前記リレー回路にて、前記半導体スイッチに前記駆動信号が出力されているときに、前記異常検知端子が前記第2レベルとされた場合には、前記入力端子を前記第2レベルとして、全てのリレー回路の駆動信号を遮断することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 of the present application is a relay in which a plurality of relay circuits (11, 11a) including a semiconductor switch and a control circuit for controlling on / off of the semiconductor switch are connected in parallel. In the load driving device which has a circuit group, arranges the relay circuit group in an electric circuit connecting a power source and a load, operates the semiconductor switches in conjunction with each other, and controls driving and stopping of the load. The relay circuit includes an input terminal to which a control signal changing at a first level (for example, H level) and a second level (for example, L level) is input, an abnormality detection terminal connected to the input terminal, When the control signal is at the first level, the abnormality detection terminal (for example, the die) when the abnormality occurs in the drive control means for outputting the drive signal to the semiconductor switch and the relay circuit. At the time of at least one of the relays, wherein the input terminals of the relay circuits are connected to each other, and the abnormality detection terminals are connected to each other. In the circuit, when the drive signal is output to the semiconductor switch and the abnormality detection terminal is set to the second level, the input terminal is set to the second level and all the relay circuits are connected. The drive signal is cut off.
請求項2に記載の発明は、前記各リレー回路は更に、前記半導体スイッチに流れる電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段での検出電流が予め設定した閾値電流に達したことを検出する電流判定手段と、を有し、前記異常時制御手段は、前記検出電流が前記閾値電流を超えた場合に、前記異常検知端子を第2レベルとすることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, each of the relay circuits further detects a current detection means for detecting a current flowing through the semiconductor switch, and detects that a detection current at the current detection means has reached a preset threshold current. Current abnormality determining means, and the abnormality control means sets the abnormality detection terminal to the second level when the detected current exceeds the threshold current.
請求項3に記載の発明は、前記第1レベルはHレベル及びLレベルのうちの一方であり、前記第2レベルはHレベル及びLレベルのうちの他方であることを特徴とする。 The invention according to claim 3 is characterized in that the first level is one of an H level and an L level, and the second level is the other of an H level and an L level.
本発明に係る過電流検出装置では、複数のリレー回路のうちの少なくとも一つのリレー回路にて異常が発生した場合には、この異常発生源となるリレー回路の異常検出端子、及びその他全てのリレー回路の異常検出端子が第2レベル(例えば、Lレベル)とされる。更に、各異常検出端子は、各リレー回路の入力端子に接続されるので、該入力端子が第2レベルとされ、各リレー回路に設けられる半導体スイッチが遮断される。従って、マイコン等の装置を用いること無く簡単な構成で負荷回路全体を過電流や過熱から保護することができる。 In the overcurrent detection device according to the present invention, when an abnormality occurs in at least one of the plurality of relay circuits, the abnormality detection terminal of the relay circuit serving as the abnormality generation source and all other relays The abnormality detection terminal of the circuit is set to the second level (for example, L level). Further, since each abnormality detection terminal is connected to the input terminal of each relay circuit, the input terminal is set to the second level, and the semiconductor switch provided in each relay circuit is shut off. Therefore, the entire load circuit can be protected from overcurrent and overheating with a simple configuration without using a device such as a microcomputer.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る過電流検出装置の構成を示すブロックである。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an overcurrent detection device according to an embodiment of the present invention.
図1に示すように、この負荷駆動装置は、電源VBと負荷RLとの間に、互いに並列に接続されたリレー回路11,11aが設けられ、各リレー回路11,11aに設けられたFET(T1),(T1a)を連動してオン、オフ動作させることにより、負荷RLの駆動、停止を制御する。即ち、電源VB(出力電圧も同一の符号VBで示す)は、各リレー回路11,11aの電源端子TB3,TB3aにそれぞれ接続され、更に、各出力端子TB4,TB4aは負荷RLの一端に接続され、該負荷RLの他端はグランドに接地されている。また、各リレー回路11,11aの入力端子TB1,TB1aには、FET(T1),(T1a)のオン、オフを制御するための図示しないスイッチ回路に接続され、該スイッチ回路より制御信号が供給される。更に、各入力端子TB1,TB1aは、各リレー回路11,11aのダイアグ端子(異常検知用端子)TB2,TB2aに接続されている。
As shown in FIG. 1, in this load driving device,
図1に示すリレー回路11は、N型MOSFET(T1)(半導体スイッチ、以下、「FET」と略す)と、該FET(T1)に流れる電流を検出する電流センサ(電流検出手段)17との直列接続回路を備え、FET(T1)のドレインは電源端子TB3に接続され、電流センサ17の一端は出力端子TB4に接続されている。
The relay circuit 11 shown in FIG. 1 includes an N-type MOSFET (T1) (semiconductor switch, hereinafter abbreviated as “FET”) and a current sensor (current detection means) 17 that detects a current flowing through the FET (T1). A series connection circuit is provided, the drain of the FET (T1) is connected to the power supply terminal TB3, and one end of the
更に、入力端子TB1に接続される入力判定回路14と、FET(T1)のゲートに駆動信号を出力する駆動回路(駆動制御手段)12と、駆動回路12に駆動電圧を供給するチャージポンプ13と、電流センサ17による検出電流Idが予め設定した閾値電流Ithを超えているか否かを判定する電流判定回路(電流判定手段)15と、検出電流Idが閾値電流Ithを超えている場合にダイアグ信号(異常検出信号)を出力するダイアグ制御回路(異常時制御手段)16と、該ダイアグ制御回路16よりダイアグ信号が出力された際にオンとなって、ダイアグ端子TB2をLレベルとするN型MOSFET(T2)(以下、FET(T2)と略す)と、否定回路NOT1と、アンド回路AND1と、を備えている。
Furthermore, an
電流センサ17は、例えば、シャント抵抗であり、FET(T1)のオフ動作中においてもこれに影響されることなく、FET(T1)に流れる電流(電源端子TB3から出力端子TB4に流れる電流)を測定するタイプのセンサである。
The
入力判定回路14は、入力端子TB1に供給される制御信号がHレベルの場合には、FET(T1)を駆動させるものと判断して、Hレベルの信号をアンド回路AND1の一方の入力端子に出力し、更に、チャージポンプ13に出力指令信号を送信する。
When the control signal supplied to the input terminal TB1 is at the H level, the
なお、リレー回路11aについてもリレー回路11と同一の構成であるので、構成の説明を省略する。この際、リレー回路11aについては各構成要素にサフィックス「a」を付することにする。
Since the
次に、上述のように構成された本実施形態に係る負荷駆動装置の作用を、図2に示すタイミングチャートを参照して説明する。図2に示す時刻t0にて、図示しないスイッチ回路より出力される制御信号がLレベル(第2レベル)からHレベル(第1レベル)に切り替えられると、入力端子TB1にHレベルの制御信号が供給される。これにより、入力判定回路14は、チャージポンプ13に出力指令信号を送信し、且つ、アンド回路AND1の一方の入力端子にHレベルの信号を出力する。
Next, the operation of the load driving device according to the present embodiment configured as described above will be described with reference to the timing chart shown in FIG. When a control signal output from a switch circuit (not shown) is switched from L level (second level) to H level (first level) at time t0 shown in FIG. 2, an H level control signal is input to the input terminal TB1. Supplied. Thereby, the
また、この時点で電流判定回路15の出力信号はLレベルであり、否定回路NOT1の出力信号はHレベルとなり、これがアンド回路AND1の他方の入力端子に供給されるので、アンド回路AND1の出力信号はHレベルとなり、該Hレベルの信号は駆動回路12に出力される。
At this time, the output signal of the
これにより、駆動回路12は、チャージポンプ13より出力される電圧信号をFET(T1)のゲートに出力するので、該FET(T1)はオンとなる。従って、該FET(T1)には電流Idが流れる。即ち、電源VB→電源端子TB3→FET(T1)→電流センサ17→出力端子TB4→負荷RL→グランドの経路に電流Idが流れる。また、リレー回路11aについても同様に、電流Idaが流れ、電流IdとIdaを合計した電流が負荷RLに流れる。換言すれば、負荷RLに流れる電流は電流IdとIdaに分散されて、それぞれリレー回路11,11aに流れる。そして、この負荷電流により、負荷RLが駆動する。
As a result, the
また、各リレー回路11,11aのFET(T1),(T1a)に流れる電流Id,Idaが均等にならず、例えばFET(T1)に多くの電流が集中し、時刻t1にてFET(T1)に流れる電流Idが閾値電流Ithを上回った場合には、電流判定回路15にて過電流の発生が検出され、電流判定回路15はHレベルの信号を出力する。このHレベルの信号は、ダイアグ制御回路16に出力され、且つ否定回路NOT1に出力される。
In addition, the currents Id and Ida flowing through the FETs (T1) and (T1a) of the
従って、否定回路NOT1の出力信号はLレベルとなり、アンド回路AND1の出力信号がLレベルに転じるので、駆動回路12は駆動信号の出力を停止する。従って、FET(T1)はオフとなり、リレー回路11は遮断される。
Accordingly, the output signal of the NOT circuit NOT1 becomes L level, and the output signal of the AND circuit AND1 changes to L level, so that the
更に、ダイアグ制御回路16は、Hレベルの信号が供給されたことにより、FET(T2)のゲートにHレベルのダイアグ信号を出力し、該FET(T2)をオンとする。これにより、ダイアグ端子TB2はグランドに接地され、Lレベルとなる。その結果、時刻t1において、このダイアグ端子TB2に接続された各端子TB1,TB1a,TB2aは全てLレベルとなる。即ち、リレー回路11aの入力端子TB1aに供給される制御信号がHレベルからLレベルへと転じるので、リレー回路11aのFET(T1a)は遮断される。
Further, the
また、上記の例では、リレー回路11にて過電流が発生した場合の動作について説明したが、リレー回路11aにおいて過電流が発生した場合においても同様の動作となる。即ち、リレー回路11aに過電流が発生した場合には、リレー回路11aのダイアグ端子TB2aがLレベルとなるので、このダイアグ端子TB2aに接続された各端子TB1,TB1a,TB2は全てLレベルとなって、リレー回路11のFET(T1)を遮断することができる。
In the above example, the operation when an overcurrent occurs in the relay circuit 11 has been described. However, the same operation is performed when an overcurrent occurs in the
その後、図2に示す時刻t2にて入力信号がLレベルとされる。この際、入力判定回路14はLレベルにラッチされて、時刻t3にて再度入力信号をHレベルとした場合でも、リレー回路11,11aの入力端子TB1,TB1aをLレベルに保持する。そして、図示しないリセット信号が入力された場合に(時刻t4)、ラッチが解除されて再度リレー回路11,11aの作動が可能となる。
Thereafter, the input signal is set to the L level at time t2 shown in FIG. At this time, the
このようにして本実施形態に係る負荷駆動装置では、入力端子TB1,TB1aにHレベルの信号が供給された場合にFET(T1),(T1a)が駆動するようにし、且つ、一方のリレー回路(例えば、11)に異常が発生した場合には、ダイアグ端子TB2をLレベルとする。この際、各リレー回路11,11aの入力端子TB1,TB1a、及びダイアグ端子TB2,TB2aは全て接続されているので、これらの端子TB1,TB1a,TB2,TB2aは全てLレベルとなる。従って、各リレー回路11,11aのうち少なくとも一方で過電流や過熱等の異常が検出された場合には、即時に双方のリレー回路11,11aのFET(T1),(T1a)を遮断することができる。
As described above, in the load driving device according to the present embodiment, the FETs (T1) and (T1a) are driven when an H level signal is supplied to the input terminals TB1 and TB1a, and one of the relay circuits is provided. When an abnormality occurs (for example, 11), the diagnosis terminal TB2 is set to L level. At this time, since the input terminals TB1 and TB1a and the diagnostic terminals TB2 and TB2a of the
従って、従来のように、マイコンを用いた制御を実行することなく、簡単な構成で異常検出時に全てのリレー回路11,11aをオフ状態とすることができ、回路規模を小型化することができる。
Therefore, unlike the prior art, all
以上、本発明の負荷駆動装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。 The load driving device of the present invention has been described based on the illustrated embodiment. However, the present invention is not limited to this, and the configuration of each part is replaced with an arbitrary configuration having the same function. Can do.
例えば、本実施形態では、2系統のリレー回路11,11aを設ける例について説明したが、3系統以上のリレー回路を設ける場合についても適用することができる。また、本実施形態では、車両に搭載されるリヤデフォッガ等を負荷とする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、車両以外の負荷回路についても適用することができる。
For example, in the present embodiment, an example in which two systems of
更に、本実施形態では、FET(T1),(T1a)のオン時に各入力端子TB1,TB1aをHレベルとし、異常が発生した場合にダイアグ端子TB2,TB2aをLレベルとする例について説明したが、HレベルとLレベルを反対とすることも可能である。即ち、FET(T1),(T1a)のオン時に各入力端子TB1,TB1aをLレベルとし、異常が発生した場合にダイアグ端子TB2,TB2aをHレベルとすることも可能である。 Furthermore, in the present embodiment, an example has been described in which the input terminals TB1 and TB1a are set to the H level when the FETs (T1) and (T1a) are turned on, and the diagnosis terminals TB2 and TB2a are set to the L level when an abnormality occurs. It is also possible to reverse the H level and the L level. That is, the input terminals TB1 and TB1a can be set to L level when the FETs (T1) and (T1a) are turned on, and the diagnosis terminals TB2 and TB2a can be set to H level when an abnormality occurs.
また、本実施形態では、半導体スイッチとしてMOSFETを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、IGBT等の他の半導体スイッチを用いることも可能である。 In this embodiment, the MOSFET is described as an example of the semiconductor switch. However, the present invention is not limited to this, and other semiconductor switches such as IGBTs can be used.
本発明は、複数の半導体スイッチを並列に接続して負荷を駆動する場合に利用することができる。 The present invention can be used when a load is driven by connecting a plurality of semiconductor switches in parallel.
11,11a リレー回路
12 駆動回路
13 チャージポンプ
14 入力判定回路
15 電流判定回路
16 ダイアグ制御回路
17 電流センサ
VB 電源
TB1,TB1a 入力端子
TB2,TB2a ダイアグ端子
TB3,TB3a 電源端子
TB4,TB4a 出力端子
RL 負荷
T1,T1a MOSFET(半導体スイッチ)
T2 MOSFET
11,
T2 MOSFET
Claims (3)
前記各リレー回路は、
第1レベル(例えば、Hレベル)及び第2レベル(例えば、Lレベル)で変化する制御信号が入力される入力端子と、
前記入力端子と接続される異常検知用端子と、
前記制御信号が前記第1レベルである場合に、前記半導体スイッチに駆動信号を出力する駆動制御手段と、
リレー回路に異常が発生した場合に、前記異常検知端子(例えば、ダイアグ端子)を第2レベルとする異常時制御手段と、を備え、
前記各リレー回路の、前記入力端子どうしは互いに接続され、且つ前記異常検知用端子どうしは互いに接続され、
少なくとも一つの前記リレー回路にて、前記半導体スイッチに前記駆動信号が出力されているときに、前記異常検知端子が前記第2レベルとされた場合には、前記入力端子を前記第2レベルとして、全てのリレー回路の駆動信号を遮断することを特徴とする負荷駆動装置。 A relay circuit group including a plurality of relay circuits (11, 11a) including a semiconductor switch and a control circuit for controlling on / off of the semiconductor switch connected in parallel. In a load driving device that arranges a group and operates the semiconductor switches in conjunction with each other to control driving and stopping of the load,
Each of the relay circuits is
An input terminal to which a control signal changing at a first level (for example, H level) and a second level (for example, L level) is input;
An abnormality detection terminal connected to the input terminal;
Drive control means for outputting a drive signal to the semiconductor switch when the control signal is at the first level;
An abnormality control means for setting the abnormality detection terminal (for example, a diagnostic terminal) to a second level when an abnormality occurs in the relay circuit;
In each of the relay circuits, the input terminals are connected to each other, and the abnormality detection terminals are connected to each other,
In the at least one relay circuit, when the drive signal is output to the semiconductor switch and the abnormality detection terminal is set to the second level, the input terminal is set to the second level, A load driving device characterized in that the driving signals of all relay circuits are cut off.
前記半導体スイッチに流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段での検出電流が予め設定した閾値電流に達したことを検出する電流判定手段と、を有し、
前記異常時制御手段は、前記検出電流が前記閾値電流を超えた場合に、前記異常検知端子を第2レベルとすることを特徴とする請求項1に記載の負荷駆動装置。 Each of the relay circuits further includes
Current detection means for detecting a current flowing through the semiconductor switch;
Current detection means for detecting that the detection current in the current detection means has reached a preset threshold current, and
2. The load driving device according to claim 1, wherein the abnormality control unit sets the abnormality detection terminal to a second level when the detected current exceeds the threshold current. 3.
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