JP2017024550A - Power supply device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蓄電器に蓄えられた電力を供給する給電装置に関する。 The present invention relates to a power supply device that supplies electric power stored in a capacitor.
負荷に電力を供給する給電装置として、蓄電器を備え、蓄電器に蓄えられた電力を負荷に供給する給電装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 As a power supply device that supplies power to a load, a power supply device that includes a capacitor and supplies the power stored in the capacitor to the load has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
図5は従来の給電装置80の回路図である。給電装置80、バッテリ81及び負荷82は車両に搭載されている。給電装置80は、バッテリ81の正極及び負荷82の一端に各別に接続されており、バッテリ81の負極及び負荷82の他端は接地されている。給電装置80は、バッテリ81に蓄えられている電力、又は、内部に蓄えられている電力を負荷82に供給する。
FIG. 5 is a circuit diagram of a conventional
給電装置80は、蓄電器90、変圧回路91、スイッチ92,93及び抵抗R8,R9を備える。蓄電器90の一端は変圧回路91に接続されており、蓄電器90の他端は接地されている。変圧回路91は、更に、スイッチ92の一端に接続されている。スイッチ92の他端は負荷82の一端に接続されている。変圧回路91及びスイッチ92間の接続ノードには、抵抗R8の一端が接続されている。抵抗R8の他端は抵抗R9の一端に接続されている。抵抗R9の他端は接地されている。抵抗R8,R9間の接続ノードは変圧回路91に接続されている。スイッチ93の一端はバッテリ81の正極に接続されており、スイッチ93の他端は負荷82の一端に接続されている。
The
給電装置80では、通常、スイッチ92,93夫々はオフ及びオンであり、変圧回路91は動作を停止している。このため、バッテリ81から電力がスイッチ93を介して負荷82に供給されている。
In the
車両が衝突した場合、スイッチ92,93夫々はオン及びオフに切替えられ、変圧回路91が作動する。この場合、変圧回路91は、蓄電器90の端子電圧を変圧し、変圧した電圧を、スイッチ92を介して負荷82に出力する。これにより、負荷82には電力が供給される。
When the vehicle collides, the
抵抗R8,R9は、変圧回路91の出力電圧に係る電圧を検出する検出回路として機能する。抵抗R8,R9は、変圧回路91の出力電圧を分圧し、分圧した電圧を変圧回路91に出力する。変圧回路91は、抵抗R8,R9によって分圧された電圧に基づいて、出力電圧を予め設定されている目標電圧に調整する。変圧回路91は、出力電圧を負荷82に出力する。これにより、負荷82には電力が供給される。
The resistors R8 and R9 function as a detection circuit that detects a voltage related to the output voltage of the
以上のように構成された従来の給電装置80では、車両が衝突してバッテリ81が喪失した場合であっても、蓄電器90から電力を負荷82に供給することができる。
In the conventional
従来の給電装置80では、スイッチ92は、車両が衝突するまでオンに切替わることはなく、長期間オフに維持される。半導体スイッチは、例えば、リレー接点と比較して、長期間、オフに維持されている場合であっても、オフに固着することはなく、オフからオンに正常に切替わる。このため、半導体スイッチを用いてスイッチ92を構成することが好ましい。
In the conventional
しかしながら、半導体スイッチ、例えば、FET(Field Effect Transistor)には寄生ダイオードが形成されている。半導体スイッチを用いてスイッチ92を構成した場合、寄生ダイオードに関して、カソードは変圧回路91に接続され、アノードは負荷82の一端に接続される。従って、この寄生ダイオードでは負荷82側から変圧回路91に向けて電流が流れる。スイッチ92として半導体スイッチを用いている場合において、スイッチ92がオフであって変圧回路91が動作を停止しているときに、バッテリ81からスイッチ92の寄生ダイオードを介して抵抗R8,R9に電流が流れ、バッテリ81に蓄えられている電力が無駄に消費される。
However, a parasitic diode is formed in a semiconductor switch, for example, an FET (Field Effect Transistor). When the
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、半導体スイッチを用いて構成される低消費電力の給電装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a low-power-consumption power feeding device configured using a semiconductor switch.
本発明に係る給電装置は、蓄電器が蓄えた電力を、第1半導体スイッチを介して供給する給電装置において、前記蓄電器の端子電圧を変圧し、変圧した電圧を、前記第1半導体スイッチへ出力する変圧回路と、前記第1半導体スイッチ及び変圧回路間の接続ノードに一端が接続される第2半導体スイッチと、該第2半導体スイッチに直列に接続され、前記変圧回路の出力電圧に係る電圧を検出する検出回路とを備え、前記変圧回路は該検出回路が検出した電圧に応じて前記出力電圧を調整することを特徴とする。 The power supply device according to the present invention is a power supply device that supplies electric power stored in a capacitor via a first semiconductor switch, transforms a terminal voltage of the capacitor, and outputs the transformed voltage to the first semiconductor switch. A transformer circuit, a second semiconductor switch having one end connected to a connection node between the first semiconductor switch and the transformer circuit, and connected in series to the second semiconductor switch to detect a voltage related to the output voltage of the transformer circuit And the transformer circuit adjusts the output voltage according to the voltage detected by the detection circuit.
本発明にあっては、変圧回路は、蓄電器の端子電圧を変圧し、変圧した電圧を第1半導体スイッチへ出力し、変圧回路の出力電圧は、第1半導体スイッチから例えば負荷に出力される。これにより、蓄電器が蓄えた電力が負荷に供給される。また、第1半導体スイッチ及び変圧回路間の接続ノードに第2半導体スイッチの一端が接続されている。変圧回路の出力電圧に係る電圧を検出する検出回路が第2半導体スイッチに直列に接続されている。第1半導体スイッチ及び第2半導体スイッチがオンである場合、変圧回路は出力電圧を第1半導体スイッチへ出力する。更に、変圧回路は、検出回路が検出した電圧に応じて出力電圧を、例えば、予め設定された目標電圧に調整する。 In the present invention, the transformer circuit transforms the terminal voltage of the capacitor, outputs the transformed voltage to the first semiconductor switch, and the output voltage of the transformer circuit is output from the first semiconductor switch to, for example, a load. Thereby, the electric power stored in the capacitor is supplied to the load. One end of the second semiconductor switch is connected to a connection node between the first semiconductor switch and the transformer circuit. A detection circuit for detecting a voltage related to the output voltage of the transformer circuit is connected in series to the second semiconductor switch. When the first semiconductor switch and the second semiconductor switch are on, the transformer circuit outputs an output voltage to the first semiconductor switch. Furthermore, the transformer circuit adjusts the output voltage to, for example, a preset target voltage according to the voltage detected by the detection circuit.
第1半導体スイッチ及び第2半導体スイッチ夫々の寄生ダイオードのカソードが互いに接続されるように、第1半導体スイッチ及び第2半導体スイッチを配置する。この場合、第1半導体スイッチ及び第2半導体スイッチがオフであるときに、第1半導体スイッチの電圧出力側の一端から、第1半導体スイッチ及び第2半導体スイッチ夫々の寄生ダイオードを介して検出回路に電流が流れることはなく、消費電力が低い。 The first semiconductor switch and the second semiconductor switch are arranged so that the cathodes of the parasitic diodes of the first semiconductor switch and the second semiconductor switch are connected to each other. In this case, when the first semiconductor switch and the second semiconductor switch are off, the detection circuit is connected from one end on the voltage output side of the first semiconductor switch via the parasitic diode of each of the first semiconductor switch and the second semiconductor switch. No current flows and power consumption is low.
本発明に係る給電装置は、バッテリと、前記第1半導体スイッチにおける電圧出力側の一端との間に介装されるスイッチと、前記第1半導体スイッチ、第2半導体スイッチ及びスイッチをオフ、オフ及びオンにするか、又は、オン、オン及びオフにする制御部とを備えることを特徴とする。 A power supply device according to the present invention includes: a switch interposed between a battery and one end on a voltage output side of the first semiconductor switch; the first semiconductor switch, the second semiconductor switch, and the switch; And a control unit that turns on or turns on, on, and off.
本発明にあっては、バッテリは、スイッチを介して第1半導体スイッチにおける電圧出力側の一端に接続されている。制御部が第1半導体スイッチ、第2半導体スイッチ及びスイッチをオフ、オフ及びオンにした場合、バッテリから例えば負荷に電力が供給される。この場合において、第1半導体スイッチ及び第2半導体スイッチ夫々の寄生ダイオードのカソードが互いに接続されているとき、バッテリから検出回路に電流が流れず、電力は無駄に消費されない。制御部が第1半導体スイッチ、第2半導体スイッチ及びスイッチをオン、オン及びオフにした場合において、変圧回路が作動しているとき、蓄電器から負荷に電力が供給される。 In the present invention, the battery is connected to one end on the voltage output side of the first semiconductor switch via the switch. When the control unit turns off, off, and on the first semiconductor switch, the second semiconductor switch, and the switch, power is supplied from the battery to, for example, a load. In this case, when the cathodes of the parasitic diodes of the first semiconductor switch and the second semiconductor switch are connected to each other, no current flows from the battery to the detection circuit, and power is not wasted. When the control unit turns on, on and off the first semiconductor switch, the second semiconductor switch, and the switch, power is supplied from the capacitor to the load when the transformer circuit is operating.
本発明に係る給電装置は、前記変圧回路は、前記第2半導体スイッチを介して前記制御部に電力を供給することを特徴とする。 The power supply device according to the present invention is characterized in that the transformer circuit supplies power to the control unit via the second semiconductor switch.
本発明にあっては、第2半導体スイッチがオンである場合、変圧回路は、第2半導体スイッチを介して、出力電圧を出力し、制御部に電力を供給する。検出回路が検出した電圧に応じて調整された出力電圧が変圧回路から第2半導体スイッチを介して出力されているため、制御部に安定した電力を供給することが可能である。 In the present invention, when the second semiconductor switch is on, the transformer circuit outputs an output voltage via the second semiconductor switch and supplies power to the control unit. Since the output voltage adjusted according to the voltage detected by the detection circuit is output from the transformer circuit via the second semiconductor switch, it is possible to supply stable power to the control unit.
本発明によれば、半導体スイッチを用いて構成される低消費電力の給電装置を実現することができる。 According to the present invention, it is possible to realize a low-power-consumption power feeding device configured using a semiconductor switch.
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
図1は本実施の形態における電源システム1の要部構成を示すブロック図である。電源システム1は、車両に好適に搭載され、バッテリ10、イグニッションスイッチ11、給電装置12、ロックリレー13、アンロックリレー14、モータ15、制御装置16及びダイオードD1,D2を備える。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings illustrating embodiments thereof.
FIG. 1 is a block diagram showing a main configuration of a power supply system 1 according to the present embodiment. The power supply system 1 is suitably mounted on a vehicle, and includes a
ロックリレー13はリレー接点20及びコイルL1を有する。リレー接点20は、切替えスイッチであり、COM(Common)端子20a、NC(Normally Close)端子20b及びNO(Normally Open)端子20cを有する。
同様に、アンロックリレー14はリレー接点30及びコイルL2を有する。リレー接点30も、切替えスイッチであり、COM端子30a、NC端子30b及びNO端子30cを有する。
The
Similarly, the
バッテリ10の正極はイグニッションスイッチ11の一端に接続されている。バッテリ10の正極、及び、イグニッションスイッチ11の他端は給電装置12に各別に接続されている。ロックリレー13のリレー接点20におけるNO端子20cは、アンロックリレー14のリレー接点30におけるNO端子30cに接続されている。給電装置12は、更に、NO端子20c,30c間の接続ノードに接続されている。リレー接点20のNC端子20bと、リレー接点30のNC端子30bとは接地されている。リレー接点20のCOM端子20aと、リレー接点30のCOM端子30aとはモータ15に各別に接続されている。
The positive electrode of the
NO端子20c,30c間の接続ノードには、ロックリレー13のコイルL1の一端と、アンロックリレー14のコイルL2の一端とが接続されている。コイルL1の他端はダイオードD1のアノードに接続されている。コイルL2の他端は、給電装置12と、ダイオードD2のアノードとに接続されている。ダイオードD1,D2夫々のカソードは制御装置16に接続されている。制御装置16は接地もされている。
One end of the coil L1 of the
バッテリ10は、車両の図示しないエンジンと連動して発電する図示しない発電機が発生させた直流の電力を蓄える。バッテリ10は、イグニッションスイッチ11が設けられていない給電経路を介して、電力を給電装置12に出力する。バッテリ10は、更に、イグニッションスイッチ11がオンである場合、イグニッションスイッチ11を介して電力を給電装置12に出力する。
イグニッションスイッチ11は、エンジンが作動している場合にオンであり、エンジンが動作を停止している場合にオフである。
The
The
給電装置12は、イグニッションスイッチ11がオンである場合、イグニッションスイッチ11を介して、バッテリ10から出力された電力を蓄える。給電装置12には、車両が衝突したか否かを示す衝突信号が入力される。
衝突信号は、例えば、エアバッグを制御するECU(Electronic Control Unit)から出力される。車両が衝突したか否かは、例えば、車両の加速度を検出する加速度センサの検出結果に基づいて判定される。
When the
The collision signal is output from, for example, an ECU (Electronic Control Unit) that controls the airbag. Whether or not the vehicle has collided is determined based on, for example, a detection result of an acceleration sensor that detects the acceleration of the vehicle.
給電装置12は、入力された衝突信号が車両の衝突を示していない場合、NO端子20c,30cに向けて、バッテリ10から入力された電力をそのまま出力し、アンロックリレー14におけるコイルL2の他端に接続されている給電装置12の一端を開放する。
給電装置12は、入力された衝突信号が車両の衝突を示す場合、NO端子20c,30cに向けて、蓄えた電力を出力し、アンロックリレー14におけるコイルL2の他端から電流を引込む。
When the input collision signal does not indicate a vehicle collision, the
When the input collision signal indicates a vehicle collision, the
ロックリレー13において、コイルL1に電流が流れていない場合、リレー接点20のCOM端子20aに接続されている導体は、NC端子20bに接触しており、COM端子20aはNC端子20bに接続されている。コイルL1に電流が流れた場合、コイルL1周辺に磁界が発生し、コイルL1はCOM端子20aに接続されている導体を引付け、該導体はNO端子20cに接触する。これにより、リレー接点20のCOM端子20aはNO端子20cに接続される。コイルL1への電流供給が停止した場合、磁界の発生が停止し、COM端子20aに接続されている導体はNC端子20bに接触する。これにより、COM端子20aは再びNC端子20bに接続する。
In the
アンロックリレー14はロックリレー13と同様に作用する。ロックリレー13の作用の説明において、コイルL1、リレー接点20、COM端子20a、NC端子20b及びNO端子20c夫々を、コイルL2、リレー接点30、COM端子30a、NC端子30b及びNO端子30cに置き換えることによって、アンロックリレー14を説明することができる。
The
モータ15は、車両に搭載されている負荷であり、車両のドアをロック又はアンロックする直流モータである。モータ15において、ロックリレー13側からアンロックリレー14側に電流が流れた場合、モータ15はドアをロックする。モータ15において、アンロックリレー14側からロックリレー13側に電流が流れた場合、モータ15はドアをアンロックする。
The
制御装置16にも衝突信号が入力される。制御装置16は、入力された衝突信号が車両の衝突を示していない場合、モータ15にドアのロック及びアンロックを行わせる。
A collision signal is also input to the
衝突信号が車両の衝突を示していない場合、前述したように、給電装置12は、NO端子20c,30cに向けてバッテリ10から入力された電力をそのまま出力している。
制御装置16は、衝突信号が車両の衝突を示していない場合において、ドアをロックするとき、ダイオードD1のカソードを接地させ、ダイオードD2のカソードを開放させる。これにより、電流が、給電装置12から、コイルL1、ダイオードD1及び制御装置16の順に流れ、リレー接点20のCOM端子20aはNO端子20cに接続される。コイルL2には電流が流れないため、リレー接点30のCOM端子30aはNC端子30bに接続されている。この場合、電流が、給電装置12から、NO端子20c、COM端子20a、モータ15、COM端子30a及びNC端子30bの順に流れ、モータ15はドアをロックする。
When the collision signal does not indicate a vehicle collision, as described above, the
When the collision signal does not indicate a vehicle collision, the
制御装置16は、衝突信号が車両の衝突を示していない場合において、ドアをアンロックするとき、ダイオードD1のカソードを開放させ、ダイオードD2のカソードを接地させる。これにより、電流が、給電装置12から、コイルL2、ダイオードD2及び制御装置16の順に流れ、リレー接点30のCOM端子30aはNO端子30cに接続される。コイルL1には電流が流れないため、リレー接点20のCOM端子20aはNC端子20bに接続されている。この場合、電流が、給電装置12から、NO端子30c、COM端子30a、モータ15、COM端子20a及びNC端子20bの順に流れ、モータ15はドアをアンロックする。
When the collision signal does not indicate a vehicle collision, the
制御装置16は、衝突信号が車両の衝突を示していない場合において、ドアのロック及びアンロックのいずれも行わないとき、ダイオードD1,D2夫々のカソードを開放させる。この場合、リレー接点20のCOM端子20aはNC端子20bに接続され、リレー接点30のCOM端子30aはNC端子30bに接続されているため、モータ15の両端は接地されており、モータ15は動作を停止する。
The
制御装置16は、衝突信号が車両の衝突を示した場合、ダイオードD1のカソードを開放させる。衝突信号が車両の衝突を示した場合、前述したように、給電装置12は、蓄えている電力をNO端子20c,30cに向けて出力し、コイルL2から電流を自装置に引込む。これにより、電流が、給電装置12からコイルL2に流れて給電装置12に戻り、リレー接点30のCOM端子30aはNO端子30cに接続される。コイルL1には電流が流れないため、リレー接点20のCOM端子20aはNC端子20bに接続されている。この場合、電流が、給電装置12から、NO端子30c、COM端子30a、モータ15、COM端子20a及びNC端子20bの順に流れ、モータ15はドアをアンロックする。
When the collision signal indicates a vehicle collision, the
図2は給電装置12の回路図である。給電装置12は、Pチャネル型のFET40,41,42,43、Nチャネル型のFET44、充電回路45、蓄電器46、変圧回路47、検出回路48、レギュレータ49、マイクロコンピュータ(以下ではマイコンという)50、駆動回路51,52,53,54及びダイオードD3,D4,・・・,D12を有する。検出回路48は2つの抵抗R1,R2を有する。
FIG. 2 is a circuit diagram of the
ダイオードD3,D4,D5,D6,D7夫々は、FET40,41,42,43,44の寄生ダイオードである。ダイオードD3,D4,D5,D6夫々のカソードは、FET40,41,42,43,44のソースに接続されている。ダイオードD3,D4,D5,D6夫々のアノードは、FET40,41,42,43,44のドレインに接続されている。ダイオードD7のカソードはFET44のドレインに接続され、ダイオードD7のアノードはFET44のソースに接続されている。
The diodes D3, D4, D5, D6, and D7 are parasitic diodes of the
バッテリ10の正極はFET40のドレインに接続されている。FET40のソースはFET41のソースに接続されている。FET41のドレインは、FET42のドレインに接続されると共に、ロックリレー13及びアンロックリレー14夫々が有するNO端子20c,30cに接続されている。このように、FET40,41はバッテリ10の正極と、FET42のドレインとの間に介装されている。
The positive electrode of the
イグニッションスイッチ11の他端にはダイオードD8のアノードが接続されている。ダイオードD8のカソードは充電回路45の入力端に接続されている。充電回路45の出力端は、蓄電器46の一端に接続されている。蓄電器46の他端は接地されている。
The other end of the
充電回路45の出力端は、更に、変圧回路47に接続されている。FET42のソースはFET43のソースに接続されており、FET42,43夫々のソース間の接続ノードに変圧回路47が接続されている。検出回路48はFET43に直列に接続されている。具体的には、FET43のドレインは、検出回路48の抵抗R1の一端に接続されている。抵抗R1の他端には抵抗R2の一端が接続され、抵抗R2の他端は接地されている。抵抗R1,R2間の接続ノードは変圧回路47に接続されている。FET42のドレインは、ロックリレー13及びアンロックリレー14夫々が有するNO端子20c,30cに接続されている。
The output terminal of the charging
ダイオードD9のアノードは、アンロックリレー14のコイルL2の他端に接続されている。ダイオードD9のカソードはFET44のドレインに接続されている。FET44のソースは接地されている。
The anode of the diode D9 is connected to the other end of the coil L2 of the
ダイオードD10,D11,D12夫々のアノードは、イグニッションスイッチ11の他端、蓄電器46の一端、及び、FET43のドレインに接続されている。ダイオードD10のカソードは、ダイオードD11,D12夫々のカソードに接続されている。ダイオードD10,D11,D12夫々のカソード間の接続ノードは、変圧回路47と、レギュレータ49の入力端とに接続されている。レギュレータ49の出力端はマイコン50に接続されている。マイコン50は、更に、変圧回路47に接続されると共に、4つの駆動回路51,52,53,54に各別に接続されている。マイコン50は更に接地されている。
The anodes of the diodes D10, D11, and D12 are connected to the other end of the
駆動回路51はFET40,41夫々のゲートに接続されている。駆動回路52,53,54夫々はFET42,43,44のゲートに接続されている。
The
FET40,41,42,43,44夫々は半導体スイッチとして機能する。
FET40,41,42,43夫々について、ソースの電位を基準としたゲートの電圧が一定電圧未満である場合、ドレイン及びソース間に電流が流れることが可能となる。このとき、FET40,41,42,43夫々はオンである。FET40,41,42,43夫々について、ソースの電位を基準としたゲートの電圧が一定電圧以上である場合、ドレイン及びソース間に電流が流れることはない。このとき、FET40,41,42,43夫々はオフである。FET40,41,42,43夫々に関して、前述した一定電圧は負の電圧である。
Each of the
For each of the
FET44について、ソースの電位を基準としたゲートの電圧が一定電圧以上である場合、ドレイン及びソース間に電流が流れることが可能となる。このとき、FET44はオンである。FET44について、ソースの電位を基準としたゲートの電圧が一定電圧未満である場合、ドレイン及びソース間に電流が流れることはない。このとき、FET44はオフである。FET44に関して、前述した一定電圧は正の電圧である。
In the
FET40,41夫々のゲートの電圧は駆動回路51によって調整される。FET42,43,44夫々のゲートの電圧は駆動回路52,53,54によって調整される。
駆動回路51は、マイコン50の指示に従って、FET40,41をオン又はオフにする。駆動回路52,53,54夫々は、マイコン50の指示に従って、FET42,43,44をオン又はオフにする。
The gate voltages of the
The
充電回路45は蓄電器46の端子電圧を監視している。充電回路45は、蓄電器46の端子電圧が予め設定されている基準電圧未満である場合、バッテリ10からイグニッションスイッチ11及びダイオードD8を介して入力された電力を蓄電器46に供給し、蓄電器46を充電する。充電回路45は、蓄電器46の端子電圧が基準電圧以上である場合、入力された電力の蓄電器46への供給を停止する。
蓄電器46は、例えば、直列に接続された複数の図示しないコンデンサによって構成される。この場合、複数のコンデンサによって構成される直列回路の一端は充電回路45の出力端に接続され、該直列回路の他端は接地される。また、蓄電器46は、コンデンサではなく、電池、例えばリチウムイオン電池によって構成されてもよい。
The charging
The
変圧回路47には、マイコン50から作動指示及び停止指示が入力される。変圧回路47は、マイコン50から作動指示が入力された場合、作動する。変圧回路47は、FET42,43がオンである状態で作動する。変圧回路47は、蓄電器46の端子電圧を変圧し、変圧した電圧を、FET42へ出力する。変圧回路47のこの出力電圧は、FET42からロックリレー13及びアンロックリレー14夫々が有するNO端子20c,30cに向けて出力される。これにより、給電装置12は、蓄電器46に蓄えている電力をNO端子20c,30cに向けて出力する。
The
検出回路48の抵抗R1,R2は、変圧回路47の出力電圧を分圧し、分圧した電圧を変圧回路47に出力する。ここで、分圧した電圧は、変圧回路47の出力電圧の所定数分の1である。このように、検出回路48は、変圧回路47の出力電圧に係る電圧を検出する。変圧回路47は、検出回路48が検出した電圧に応じて、出力電圧を、予め設定されている目標電圧に調整する。
変圧回路47は、マイコン50から停止指示が入力された場合、動作を停止する。
The resistors R 1 and R 2 of the
The
図3は変圧回路47の回路図である。変圧回路47は、Nチャネル型のFET60、制御回路61、コンデンサC1,C2、ダイオードD13及びコイルL3を有する。コンデンサC1及びコイルL3夫々の一端は、蓄電器46の一端に接続されている。コンデンサC1の他端は接地されている。コイルL3の他端は、FET60のドレインと、ダイオードD13のアノードとに接続されている。FET60のソースは接地されている。ダイオードD13のカソードは、コンデンサC2の一端に接続されると共に、FET42,43夫々のソースに接続されている。コンデンサC2の他端は接地されている。
FIG. 3 is a circuit diagram of the
FET60のゲートには制御回路61が接続されている。制御回路61は、更に、検出回路48の抵抗R1,R2間の接続ノードと、マイコン50と、ダイオードD11,D12,D13のカソードとに接続されている。制御回路61は、更に接地されている。
A
FET60も半導体スイッチとして機能する。FET60について、ソースの電位を基準としたゲートの電圧が一定電圧以上である場合、ドレイン及びソース間に電流が流れることが可能となる。このとき、FET60はオンである。FET60について、ソースの電位を基準としたゲートの電圧が一定電圧未満である場合、ドレイン及びソース間に電流が流れることはない。このとき、FET60はオフである。FET60に関して、前述した一定電圧は正の電圧である。FET60のゲートに印加されている電圧は制御回路61によって制御され、FET60は制御回路61によってオン又はオフされる。
The
制御回路61には、マイコン50から作動指示及び停止指示が入力される。制御回路61は、マイコン50から作動指示が入力された場合、FET60のオン及びオフを交互に行う。これにより、変圧回路47では、蓄電器46の端子電圧の変圧、具体的には昇圧が行われる。
An operation instruction and a stop instruction are input from the
制御回路61がFET60をオンにした場合、蓄電器46の一端から、電流がコイルL3及びFET60の順に流れ、コイルL3に流れる電流の量が上昇する。制御回路61がFET60をオンからオフに切替えた場合、蓄電器46の一端から、電流がコイルL3及びダイオードD1の順に流れ、コイルL3に流れる電流の量が低下する。このとき、コイルL3は、蓄電器46の端子電圧よりも高い電圧を、ダイオードD13を介してコンデンサC2の両端間に印加する。ここで、コンデンサC2の両端間に印加される電圧は、低下する電流の傾きが大きい程高い。
When the
コンデンサC2は、ダイオードD13を介して印加された電圧を平滑し、平滑した電圧をFET42,43に向けて出力する。制御回路61は、FET60について、オンからオフへの切替え、又は、オフからオンへの切替えを周期的に行い、1周期におけるオン期間の割合、所謂、デューティを調整する。デューティが大きい程、変圧回路47から出力される電圧は高い。
制御回路61は、マイコン50から停止指示が入力された場合、FET60をオフに維持し、蓄電器46の端子電圧の変圧を停止させる。
The capacitor C2 smoothes the voltage applied via the diode D13, and outputs the smoothed voltage toward the
When a stop instruction is input from the
制御回路61には、検出回路48が検出した電圧、具体的には、抵抗R1,R2によって分圧された電圧が入力される。制御回路61は、検出回路48から入力された電圧に基づいて、FET60のオン及びオフに係るデューティを調整することによって、変圧回路47の出力電圧を目標電圧に調整する。
なお、コンデンサC1は、容量が小さい雑音除去用のコンデンサである。
A voltage detected by the
The capacitor C1 is a noise removing capacitor having a small capacity.
制御回路61夫々には、ダイオードD10,D11,D12の1つを介して電力が供給される。
レギュレータ49には、イグニッションスイッチ11の他端における電圧、蓄電器46の端子電圧、及び、FET43のドレインにおける電圧の中で最も高い電圧が入力される。レギュレータ49は、入力された電圧を、マイコン50を作動させるためにマイコン50に出力すべき一定の作動電圧、例えば5Vに降圧し、該作動電圧をマイコン50に出力する。これにより、マイコン50に電力が供給される。
Electric power is supplied to each of the
The
イグニッションスイッチ11の他端における電圧が、蓄電器46の端子電圧、及び、FET43のドレインにおける電圧のいずれよりも高い場合、マイコン50及び制御回路61夫々には、バッテリ10から電力が供給される。
FET43のドレインにおける電圧が、イグニッションスイッチ11の他端における電圧、及び、蓄電器46の端子電圧のいずれよりも高い場合、マイコン50及び制御回路61夫々には、変圧回路47から電力が供給される。
When the voltage at the other end of the
When the voltage at the drain of the
蓄電器46の端子電圧が、イグニッションスイッチ11の他端における電圧、及び、FET43のドレインにおける電圧のいずれよりも高い場合、マイコン50及び制御回路61夫々には、蓄電器46から電力が供給される。
When the terminal voltage of the
バッテリ10の正極がイグニッションスイッチ11の一端に正常に接続されている場合において、イグニッションスイッチ11及びFET42,43がオンであって変圧回路47が作動しているとき、バッテリ10の端子電圧は、蓄電器46の端子電圧、及び、変圧回路47の出力電圧のいずれよりも高い。変圧回路47では昇圧が行われているため、バッテリ10の端子電圧の次に、変圧回路47の出力電圧が高い。蓄電器46の端子電圧が最も低い。
When the positive electrode of the
マイコン50は、ダイオードD10,D11,D12の1つを介して電力が供給されている場合に作動し、供給されている電力が一定電力未満となった場合に動作を停止する。マイコン50は、図示しないCPUと、制御プログラムが記憶されている図示しないメモリとを有する。CPUが制御プログラムを実行することによって、マイコン50はモータ15への給電を制御する給電制御処理を実行する。
The
給電制御処理では、マイコン50は、駆動回路51に指示して、FET40,41をオン又はオフにする。更に、マイコン50は、駆動回路52,53,54夫々に指示して、FET42,43,44をオン又はオフにする。マイコン50には衝突信号が入力される。マイコン50は、衝突信号の内容に基づいて、FET40,41,42,43,44をオン又はオフにする。マイコン50は制御部として機能する。
In the power supply control process, the
図4はマイコン50が実行する給電制御処理の手順を示すフローチャートである。エンジンが作動してイグニッションスイッチ11がオンとなった場合、バッテリ10からイグニッションスイッチ11、ダイオードD10及びレギュレータ49を介して、マイコン50に電力が供給される。この電力供給によって、マイコン50は作動し、給電制御処理を周期的に実行する。
FIG. 4 is a flowchart showing a procedure of power supply control processing executed by the
給電制御処理では、まず、マイコン50は、入力されている衝突信号が車両の衝突を示しているか否かを判定する(ステップS1)。マイコン50は、衝突信号が車両の衝突を示していないと判定した場合(S1:NO)、駆動回路51に指示して、FET40,41をオンにし(ステップS2)、駆動回路52,53,54に指示して、FET42,43,44をオフする(ステップS3)。その後、マイコン50は、制御回路61に停止指示を出力することによって、変圧回路47に動作を停止させる(ステップS4)。マイコン50は、ステップS4を実行した後、給電制御処理を終了する。マイコン50は、次の周期が到来した場合、再び給電制御処理を実行する。
In the power supply control process, first, the
以上のように、衝突信号が車両の衝突を示していない間、FET40,41がオンであり、FET42,43,44がオフであり、変圧回路47は動作を停止している。この状態で、制御装置16がダイオードD1,D2のいずれかのカソードを接地させた場合、バッテリ10に蓄えられている電力がFET40,41を介してモータ15に供給され、モータ15がドアのロック又はアンロックを行う。このとき、ダイオードD5のカソードはダイオードD6のカソードに接続されているため、バッテリ10からFET40,41を介して検出回路48に電流が流れることはない。このため、検出回路48でバッテリ10に蓄えられている電力が無駄に消費されず、給電装置12の消費電力は低い。
As described above, while the collision signal does not indicate a vehicle collision, the
衝突信号が車両の衝突を示すことなく、エンジンが停止してイグニッションスイッチ11がオフとなった場合、マイコン50には蓄電器46に蓄えられている電力が供給され、マイコン50は給電制御処理を継続する。蓄電器46が蓄えている電力が一定電力未満となった場合、マイコン50は動作を停止する。このとき、FET40,41,42,43,44夫々のゲートの電位は接地電位となる。FET40のドレインにバッテリ10の正極が接続されている。このため、FET40,41夫々について、ゲートの電位が接地電位である場合、ソースの電位を基準としたゲートの電圧が一定電圧未満に維持される。結果、FET40,41はオンに維持される。
When the engine stops and the
マイコン50が動作を停止した時点では、蓄電器46の端子電圧は十分に低く、FET42,43夫々におけるソースの電位は接地電位に略一致する。このため、FET42,43夫々について、ソースの電位を基準としたゲートの電圧は、略ゼロボルトであり、負の一定電圧以上に維持される。従って、少なくとも、マイコン50が動作を停止してからイグニッションスイッチ11がオンになるまでの間、FET42,43はオフに維持される。ダイオードD5のカソードはダイオードD6のカソードに接続されているため、マイコン50が動作を停止してからイグニッションスイッチ11がオンになるまでの間に、バッテリ10に蓄えられている電力がFET40,41を介してマイコン50に供給されることはなく、消費電力が更に低い。
When the
FET44について、ゲートの電位が接地電位である場合、ソースの電位を基準としたゲートの電圧は略ゼロであり、正の一定電圧未満である。このため、マイコン50が動作を停止している場合、FET44はオフである。
For the
マイコン50は、入力された衝突信号が車両の衝突を示していると判定した場合(S1:YES)、駆動回路51に指示して、FET40,41をオフにし(ステップS5)、駆動回路52,53,54に指示して、FET42,43,44をオンする(ステップS6)。その後、マイコン50は、制御回路61に作動指示を出力することによって、変圧回路47を作動させる(ステップS7)。マイコン50は、ステップS7を実行した後、給電制御処理を終了し、再び給電制御処理を実行することなない。
When the
前述したように、衝突信号が車両の衝突を示した場合、制御装置16はダイオードD1のカソードを開放させる。マイコン50がステップS5〜S7を実行した場合、変圧回路47は、蓄電器46の端子電圧を変圧し、変圧した電圧を、FET42へ出力する。変圧回路47のこの出力電圧は、FET42からロックリレー13及びアンロックリレー14夫々が有するNO端子20c,30cに向けて出力される。
As described above, when the collision signal indicates a vehicle collision, the
そして、FET44がオンであるため、電流が変圧回路47からFET42、コイルL2、ダイオードD9、FET44の順に流れ、リレー接点30のCOM端子30aはNO端子30cに接続される。これにより、給電装置12は、蓄電器46に蓄えられた電力を、FET42を介してモータ15に供給する。このとき、電流が変圧回路47からFET42、NO端子30c、COM端子30a、モータ15、COM端子20a及びNC端子20bの順に流れるので、モータ15はドアをアンロックする。
Since the
変圧回路47は、検出回路48から出力された出力電圧に係る電圧に基づいて、出力電圧を目標電圧に調整している。変圧回路47は、出力電圧を、FET43及びダイオードD12を介して、レギュレータ49に出力する。レギュレータ49は、前述したように、変圧回路47から入力された電圧を作動電圧に降圧し、作動電圧をマイコン50に出力する。これにより、マイコン50に電力が供給される。
The
以上のように、変圧回路47は、FET43を介してマイコン50に電力を供給する。変圧回路47の出力電圧は目標電圧に調整されているため、確実にマイコン50を作動させるための作動電圧を超えている。このため、マイコン50に安定した電力を供給することができる。
蓄電器46が蓄えている電力が一定電力未満となった場合、マイコン50は動作を停止する。
As described above, the
When the electric power stored in the
FET40,41がオンであってFET42,43がオフである場合に、バッテリ10からFET40,41を介して検出回路48に電流が流れることを防止する構成として、変圧回路47を、FET43のソースではなく、FET43のドレインに接続する構成が考えられる。このような構成を有する給電装置では、大きさが同じ電流がFET42,43を流れるので、FET43はFET42と同様の容量を有する必要があり、FET43のサイズはFET42のサイズと略同じである。従って、FET43として、大型で高価なFETを用いなければならない。結果、FET43のドレインが変圧回路47に接続される前記給電装置には、サイズが大型であり、製造費用が嵩むという問題がある。
As a configuration for preventing current from flowing from the
一方、給電装置12においては、検出回路48の抵抗R1,R2夫々の抵抗値は大きい。このため、FET42,43がオンであって変圧回路47が作動している場合に、FET43に流れる電流の量は、FET42に流れる電流の量よりも小さい。このため、FET43として、容量が小さい小型で安価なFETを用いることができる。このようなFET43を有する給電装置12は小型であり、安価に製造される。給電装置12が小型であることは、空間が限定的である車両に搭載される装置として好ましい。
On the other hand, in the
なお、FET42,43はPチャネル型のFETに限定されず、Nチャネル型のFETであってもよい。この場合、FET42,43のドレイン及びソースの接続先が、FET42,43がPチャネル型のFETである場合における接続先と逆である。このとき、ダイオードD5,D6夫々のカソードはFET42,43のドレインに接続され、ダイオードD5,D6夫々のアノードはFET42,43のソースに接続される。
The
また、給電装置12において、FET40のソースがFET41のソースに接続される構成ではなく、FET40のドレインがFET41のドレインに接続される構成であってもよい。
更に、FET60は、スイッチとして機能すればよいため、Pチャネル型のFETに限定されず、Nチャネル型のFETであってもよい。また、FET60の代わりに例えばバイポーラトランジスタを用いてもよい。
Further, in the
Furthermore, since the
また、変圧回路47の構成は、蓄電器46の端子電圧を変圧する構成であればよいため、蓄電器46の端子電圧を昇圧する構成に限定されず、例えば、蓄電器46の端子電圧を降圧する構成であってもよい。
In addition, the configuration of the
開示された実施の形態は全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。 The disclosed embodiment is to be considered in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is defined not by the above-mentioned meaning but by the scope of claims for patent, and is intended to include all modifications within the scope and meaning equivalent to the scope of claims for patent.
10 バッテリ
12 給電装置
40,41 FET(スイッチ)
42 FET(第1半導体スイッチ)
43 FET(第2半導体スイッチ)
46 蓄電器
47 変圧回路
48 検出回路
50 マイコン(制御部)
10
42 FET (first semiconductor switch)
43 FET (second semiconductor switch)
46
Claims (3)
前記蓄電器の端子電圧を変圧し、変圧した電圧を、前記第1半導体スイッチへ出力する変圧回路と、
前記第1半導体スイッチ及び変圧回路間の接続ノードに一端が接続される第2半導体スイッチと、
該第2半導体スイッチに直列に接続され、前記変圧回路の出力電圧に係る電圧を検出する検出回路と
を備え、
前記変圧回路は該検出回路が検出した電圧に応じて前記出力電圧を調整すること
を特徴とする給電装置。 In the power supply apparatus that supplies the power stored in the capacitor via the first semiconductor switch,
A transformer circuit that transforms the terminal voltage of the capacitor and outputs the transformed voltage to the first semiconductor switch;
A second semiconductor switch having one end connected to a connection node between the first semiconductor switch and the transformer circuit;
A detection circuit connected in series to the second semiconductor switch and detecting a voltage related to an output voltage of the transformer circuit;
The transformer circuit adjusts the output voltage according to a voltage detected by the detection circuit.
前記第1半導体スイッチ、第2半導体スイッチ及びスイッチをオフ、オフ及びオンにするか、又は、オン、オン及びオフにする制御部と
を備えることを特徴とする請求項1に記載の給電装置。 A switch interposed between the battery and one end on the voltage output side of the first semiconductor switch;
The power supply apparatus according to claim 1, further comprising: a controller that turns off, off, and on or turns on, on, and off the first semiconductor switch, the second semiconductor switch, and the switch.
を特徴とする請求項2に記載の給電装置。 The power supply device according to claim 2, wherein the transformer circuit supplies power to the control unit via the second semiconductor switch.
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