JP2015005360A - スイッチ電流制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】システム停止時の電力消費を抑制すると共に、酸化被膜の除去に必要な大電流を効率よく供給するスイッチ電流制御装置を提供する。【解決手段】設定切替保持回路４は、まず、スイッチ状態検出回路３にて、スイッチＳＷの導通が検出されるまで待機する（Ｓ１１０）。スイッチＳＷの導通が検出されると（Ｓ１１０−ＹＥＳ）、電流設定を小電流設定に切り替える（Ｓ１２０）。その後、制御部５から停止指令が出力されるまで待機し（Ｓ１３０）、停止指令が出力されると（Ｓ１３０−ＹＥＳ）、電流設定を大電流設定に切り替える（Ｓ１４０）。これにより、ＥＣＵ１は、ＥＣＵ１（システム）起動時の初回のみスイッチＳＷに除去電流（大電流）を供給し、スイッチＳＷの導通が確認されると、以後システムが停止するまでの間、スイッチＳＷに通常駆動電流（小電流）を供給する。【選択図】図２

Description

本発明は、機械的な接点を有するスイッチに流れるスイッチング電流を制御する技術に関する。

機械的な接点を有するスイッチは、その接点の表面に時間の経過と共に絶縁効果のある酸化被膜が形成される。このため、長期間放置された後に操作が行われた時には、接点が接触しているにも関わらず通電しない場合がある。

このようなスイッチを実装したシステムにおいて、上述のような事態を防止するために、システムが起動されることなく放置された時間を計時し、その計時値が所定の閾値を超えている場合、スイッチが操作された時に、酸化被膜の除去（貫通）に必要な大電流（通常の駆動時より大きな電流）を一定時間だけ流す装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−２６９９２号公報

しかしながら、上記従来装置では、システムが放置されている時間を計時するための構成が必要であるという問題や、システムが起動していないにも関わらず計時動作によって電力が消費されるため、車両等、バッテリを電源とするシステムへの適用は不利であるという問題があった。

本発明は、上記問題点を解決するために、システム停止時の電力消費を抑制すると共に、酸化被膜の除去に必要な大電流を効率よく供給するスイッチ電流制御装置を提供することを目的とする。

本発明のスイッチ電流供給装置は、起動停止が繰り返されるシステムにおいて機械的な接点を有するスイッチ（ＳＷ）に供給する電流を制御するものであり、電流供給手段（２）と、導通検出手段（３）と、設定切替保持手段（４）とを備える。

電流供給手段は、スイッチの閉成時に、スイッチの接点に生じる酸化被膜の除去に必要な大きさの除去電流、または除去電流より小さい通常駆動電流のいずれかを供給する。設定切替保持手段は、電流供給手段を、除去電流を供給する大電流設定、または通常駆動電流を供給する小電流設定のいずれかに設定し、その設定をシステムの起動停止に関わらず保持すると共に、設定保持手段の設定が大電流設定の時に、導通検出手段によりスイッチの導通が検出されると、設定保持手段の設定を小電流設定に切り替え、かつ、システムが停止する際に、設定保持手段の設定を大電流設定に切り替える。

このような構成された本発明のスイッチ電流供給装置は、システムが起動時の初回のみ、スイッチに除去電流を供給しスイッチの導通が検出されると、以後、システムが停止するまでの間、スイッチに通常駆動電流を供給する。

このため、スイッチの導通し酸化被膜が除去されているにも関わらず、除去電流が供給され続けてしまうことがなく、無駄な電力消費を抑制することができる。また、スイッチの導通が確認されるまで除去電流を供給し続けるため、システムが停止のまま長期間放置された場合でも、酸化被膜を確実に除去することができ、装置の信頼性を向上させることができる。

また、システムが停止する際に、除去電流を供給する設定に切り替えてから停止し、その設定は、システムの停止中も保持されるため、次回の起動時には、特別な制御を行うことなく直ちに除去電流を供給することができる。

しかも、従来装置とは異なり、システムの停止期間中に計時動作等を行う必要がないため、停止期間中の消費電力を抑制することができる。
なお、この欄および特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

スイッチ電流制御装置の構成を示すブロック図である。 設定切替保持回路の動作を示すフローチャートである。 スイッチ電流制御装置の各部の動作を示すタイミング図である。

以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
＜全体構成＞
本発明のスイッチ電流制御装置を、車載ネットワークを構成する電子制御ユニット（ＥＣＵ）に適用した例について説明する。ここでは、スイッチ電流制御装置の制御対象となる機械的な接点を有したスイッチＳＷとして、ドアロックの施錠／解錠用のスイッチ、パワーウィンド操作用のスイッチ等がある。これらのスイッチＳＷの接点は、手動で開閉操作されてもよいし、キースイッチからの無線操作で動作するリレー等によって電磁的に開閉操作されるものであってもよい。

図１に示すように、ＥＣＵ１は、電流供給回路２と、スイッチ状態検出回路３と、設定切替保持回路４と、制御部５とを備えている。なお、制御部５以外の各回路２，３，４がスイッチ電流制御装置を構成する。

制御部５は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭを備えた周知のマイクロコンピュータを中心に構成され、スイッチＳＷの操作状態を検出して、その操作状態に応じた処理を含む、ＥＣＵ１に割り当てられた本来の処理を実行する通常処理、車載ローカルエリアネットワーク（車載ＬＡＮ）を介して、他のＥＣＵとの通信を実行する通信処理、ＥＣＵ１の起動停止を制御する起動停止処理を少なくとも実行する。

起動停止処理は、予め設定された停止（スリープ）条件が成立すると、設定切替保持回路４に対して停止指令を出力した後、ウェイクアップに必要な一部の機能を除いて機能を停止すると共に、予め設定された起動（ウェイクアップ）条件が成立すると、設定切替保持回路４に対して起動指令を出力すると共に、ＥＣＵ１の全ての機能が使用可能となるように起動する。なお、ＥＣＵのウェイクアップ、スリープは、周知の技術であるため、ここではこれ以上の説明は省略する。

電流供給回路２は、スイッチＳＷの閉成（オン操作）時に、スイッチＳＷの接点に電流を供給する回路である。また、電流供給回路２は、設定切替保持回路４の設定に従って、スイッチＳＷの接点に生じる酸化被膜の除去に必要な大きさの除去電流を供給する大電流設定、および除去電流より小さい通常駆動電流を供給する小電流設定のいずれかに切り替えることができるように構成されている。

具体的には、電流供給回路２は、例えば、一端が電源、他端がスイッチに接続された電流制限抵抗と、その電流制限抵抗と並列に設けられたバイパス経路を導通，遮断するトランジスタとによって構成することができる。つまり、トランジスタをオン状態にしてバイパス経路を導通させた場合には、除去電流をスイッチＳＷに供給する大電流設定となり、トランジスタをオフ状態にしてバイパス経路を遮断した場合には通常駆動電流をスイッチＳＷに供給する小電流設定となる。

スイッチ状態検出回路３は、スイッチＳＷの設定の両端電圧を監視することによって、スイッチＳＷが導通したか否かを検出する周知のものである。
設定切替保持回路４は、スイッチ状態検出回路３での検出結果、および制御部５からの起動指令／停止指令に従って、電流設定を大電流設定または小電流設定のいずれかに設定する。なお、この電流設定は、例えば、スタティックＲＡＭ等に記憶され、ＥＣＵ１の起動停止に関わらず保持することができるように構成されている。

ここで、設定切替保持回路４の動作を、図２に示すフローチャートに沿って説明する。但し、設定切替保持回路４は、ロジック回路等のハードウェアによって実現されるものである。

設定切替保持回路４は、まず、スイッチ状態検出回路３にて、スイッチＳＷの導通が検出されるまで待機する（Ｓ１１０）。スイッチＳＷの導通が検出されると（Ｓ１１０−ＹＥＳ）、電流設定を小電流設定に切り替える（Ｓ１２０）。その後、制御部５から停止指令が出力されるまで待機し（Ｓ１３０）、停止指令が出力されると（Ｓ１３０−ＹＥＳ）、電流設定を大電流設定に切り替える（Ｓ１４０）。

＜動作＞
ＥＣＵ１の動作を、図３に示すタイミング図を参照して説明する。
但し、図３（ａ）は、スイッチＳＷがドアロックを解錠するものであり、スイッチＳＷが操作されることによってＥＣＵ１が起動（ウェイクアップ）状態に遷移し、車載ＬＡＮを介した他のＥＣＵ（マスタノード）からの指令によって、停止（スリープ）状態に遷移する場合について示したものである。

また、図３（ｂ）は、スイッチＳＷがパワーウィンドの開閉を制御するものであり、車載ＬＡＮを介した他のＥＣＵ（マスタノード）からの指令によって、起動状態および停止状態に遷移する場合について示したものである。

図３（ａ）に示すように、ドアロックを解錠するスイッチＳＷを閉成（オン）する操作が行われると、電流供給回路２からスイッチＳＷに電流が供給される。この時の設定切替保持部４の電流設定は大電流設定であるため、スイッチＳＷには、接点に酸化被膜が形成されていたとしても、これを充分に除去することが可能なる除去電流が供給される。その後、スイッチ状態検出回路３によってスイッチＳＷの導通が検出されると、設定切替保持回路４の電流設定が小電流設定に切り替わる。これにより、スイッチＳＷが開成（オフ）されるまでの間、電流供給回路２からは通常駆動電流が供給される。以後、システムが停止するまでの間、スイッチＳＷが操作された時には、最初から通常駆動電流が供給される。

ＥＣＵ１の停止（スリープ）条件が成立し、制御部５から停止指令が出力されると、設定切替保持回路４の電流設定が大電流設定に切り替わり、その設定は、ＥＣＵ１の停止中も保持される。このため、ＥＣＵ１の停止後に再びスイッチＳＷを閉成する操作が行われた時には、スイッチＳＷの導通が確認されるまでの間は、スイッチＳＷに除去電流が供給されることになる。

図３（ｂ）に示すように、パワーウィンドの開閉を制御するスイッチＳＷは、車載ＬＡＮを介してＥＣＵ１が起動した状態の時に有効に作動する以外は、上述したドアロックを解錠するスイッチＳＷの場合と同様である。

＜効果＞
以上説明したように、ＥＣＵ１では、ＥＣＵ１（システム）起動時の初回のみスイッチＳＷに除去電流を供給し、スイッチＳＷの導通が確認されると、以後システムが停止するまでの間、スイッチＳＷに通常駆動電流を供給するように構成されている。

このため、酸化被膜が除去されているにも関わらず、除去電流が供給され続けることがなく、無駄な電力消費を抑制することができる。しかも、スイッチＳＷの導通が確認されるまで除去電流を供給し続けるため、システムが停止のまま長期間放置された場合でも、酸化被膜を確実に除去することができ、装置の信頼性を向上させることができる。

また、ＥＣＵ１が停止（スリープ）する際に、除去電流を供給する大電流設定に切り替えてから停止し、その設定がシステムの停止中も保持されるため、次回の起動時には、特別な制御を行うことなく直ちに大電流設定で動作し、除去電流を供給することができる。

しかも、従来装置とは異なり、システムの停止期間中に計時動作等を行う必要がないため、停止期間中の消費電力を抑制することができる。
＜他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。例えば、一つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分散させたり、複数の構成要素が有する機能を一つの構成要素に統合したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、同様の機能を有する公知の構成に置き換えてもよい。

上記実施形態では、車両に搭載されるＥＣＵに本発明を適用した例について説明したが機械的接点を有したスイッチを備え、かつ起動停止が繰り返され、しかも、システムの停止が長期間に及ぶ可能性があるシステムであれば、どのようなシステムに適用してもよい。

１…電子制御ユニット（ＥＣＵ） ２…電流供給回路 ３…スイッチ状態検出回路 ４…設定切替保持回路 ４…設定切替保持部 ５…制御部

Claims (4)

1. 起動停止が繰り返されるシステムにおいて機械的な接点を有するスイッチ（ＳＷ）に供給する電流を制御するスイッチ電流制御装置であって、
   前記スイッチの閉成時に、前記スイッチの接点に生じる酸化被膜の除去に必要な大きさの除去電流、または前記除去電流より小さい通常駆動電流のいずれかを供給する電流供給手段（２）と、
   前記スイッチの導通を検出する導通検出手段（３）と、
   前記電流供給手段を、前記除去電流を供給する大電流設定、または前記通常駆動電流を供給する小電流設定のいずれかに設定し、該設定を前記システムの起動停止に関わらず保持すると共に、前記設定保持手段の設定が大電流設定の時に、前記導通検出手段により前記スイッチの導通が検出されると、前記設定保持手段の設定を前記小電流設定に切り替え、かつ、前記システムが停止する際に、前記設定保持手段の設定を大電流設定に切り替える設定切替保持手段（４）と、
   を備えることを特徴とするスイッチ電流制御装置。
2. 前記システムは、前記スイッチを閉成する操作によって起動し、予め設定された停止条件が成立すると停止することを特徴とする請求項１に記載のスイッチ電流制御装置。
3. 前記システムは、通信ネットワークに接続された端末装置であり、前記通信ネットワークを介して受信する指令に従って起動，停止することを特徴とする請求項１に記載のスイッチ電流制御装置。
4. 前記システムは、車両に搭載されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のスイッチ電流制御装置。

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