JP2017154604A - Power supply device and method for controlling power supply device - Google Patents
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Abstract
Description
本明細書では、電源装置に関する技術を開示する。 In this specification, the technique regarding a power supply device is disclosed.
従来、自動車等の車両には、主電源としてのバッテリとは別に補助電源を備えるものが知られており、この補助電源により、例えば、アイドリングストップ後のエンジンを始動させたり、主電源の異常時における負荷への電力の供給等が可能となっている。この種の補助電源は、例えば大容量の電気二重層キャパシタ等が用いられているため、満充電に近い状態を継続すると、キャパシタの劣化の進行が早まるという性質を有する。
特許文献1の蓄電装置は、主電源と、キャパシタからなる蓄電部と、蓄電部を充電する充電回路と、蓄電部の電荷を放電する放電回路と、主電源及び蓄電部から電力の供給を受けて充電回路及び放電回路を制御する制御回路とを備えている。車両の駆動時には制御回路は、充電回路を制御して蓄電部を充電させる。一方、イグニッションスイッチがオフされると、制御回路が放電回路を制御することにより、蓄電部の電荷を放電させてキャパシタの劣化の進行を抑制する。
Conventionally, vehicles such as automobiles have been known to have an auxiliary power source in addition to a battery as a main power source. With this auxiliary power source, for example, an engine after idling stop is started, or when the main power source is abnormal It is possible to supply electric power to the load at. Since this type of auxiliary power supply uses, for example, a large-capacity electric double layer capacitor or the like, it has the property that if the state close to full charge is continued, the deterioration of the capacitor is accelerated.
The power storage device of
ところで、特許文献1の構成では、制御回路は、主電源及び蓄電部の双方に接続されているため、イグニッションスイッチがオフされて蓄電部の電荷を放電させている状況においても、主電源の電圧が蓄電部よりも高ければ、主電源から制御回路に電力が供給されるため、主電源の電力消費が大きくなるという問題がある。
By the way, in the configuration of
本明細書に記載された技術は、上記のような事情に基づいて完成されたものであって、イグニッションスイッチがオフされているときの電源の電力消費を抑制することを目的とする。 The technique described in the present specification has been completed based on the above-described circumstances, and aims to suppress power consumption of a power source when an ignition switch is turned off.
本明細書に記載された電源装置は、キャパシタと、前記キャパシタを充電する充電回路と、電源及び前記キャパシタから電力供給可能に接続され、前記充電回路を制御可能な制御回路と、前記電源と前記制御回路との間の経路に配され、前記電源から前記制御回路に電力が供給されるオン状態と前記電源から前記制御回路に電力が供給されないオフ状態とを切り替え可能な給電スイッチと、を備え、前記制御回路は、イグニッションスイッチがオフのときには、前記給電スイッチが前記オフ状態となるように制御する。 The power supply device described in the present specification includes a capacitor, a charging circuit that charges the capacitor, a power source and a control circuit that is connected to be able to supply power from the capacitor and can control the charging circuit, the power source, and the power source. A power supply switch that is arranged on a path between the power supply and the power supply switch and can be switched between an on state in which power is supplied from the power source to the control circuit and an off state in which power is not supplied from the power source to the control circuit. The control circuit controls the power supply switch to be in the off state when the ignition switch is off.
本明細書に記載された電源装置の制御方法は、キャパシタと、前記キャパシタを充電する充電回路と、電源及び前記キャパシタから電力供給可能に接続され、前記充電回路を制御可能な制御回路と、前記電源と前記制御回路との間の経路に配され、前記電源から前記制御回路に電力が供給されるオン状態と前記電源から前記制御回路に電力が供給されないオフ状態とを切り替え可能な給電スイッチと、を備える電源装置の制御方法であって、前記制御回路は、イグニッションスイッチがオフされたことを示す信号を受けると、前記給電スイッチが前記オフ状態となるように制御する。 The control method of the power supply device described in this specification includes a capacitor, a charging circuit that charges the capacitor, a power supply and a control circuit that is connected to be able to supply power from the capacitor, and that can control the charging circuit, A power supply switch arranged on a path between a power supply and the control circuit, and capable of switching between an on state in which power is supplied from the power supply to the control circuit and an off state in which power is not supplied from the power supply to the control circuit; When the control circuit receives a signal indicating that the ignition switch is turned off, the control circuit controls the power supply switch to be in the off state.
本構成によれば、電源及びキャパシタから電力供給可能に接続された制御回路は、イグニッションスイッチがオフのときには、給電スイッチをオフ状態に制御するため、電源から制御回路に電力が供給されず、キャパシタから制御回路に電力が供給される。これにより、イグニッションスイッチがオフであるために、本来、放電させる必要があるキャパシタの電荷を制御回路の駆動のために利用することができるため、電源の電力を使用せずに制御回路を駆動することが可能になる。よって、イグニッションスイッチがオフされているときの電源の電力消費を抑制することが可能になる。 According to this configuration, since the control circuit connected so as to be able to supply power from the power source and the capacitor controls the power feeding switch to the off state when the ignition switch is off, the power is not supplied from the power source to the control circuit. To supply power to the control circuit. As a result, since the ignition switch is off, the charge of the capacitor that originally needs to be discharged can be used for driving the control circuit, so that the control circuit is driven without using the power of the power supply. It becomes possible. Therefore, it is possible to suppress power consumption of the power supply when the ignition switch is turned off.
本明細書に記載された技術の実施態様としては以下の態様が好ましい。
前記キャパシタの電荷を放電させる放電回路を備え、前記制御回路は、前記イグニッションスイッチがオフのときには、前記放電回路が前記キャパシタの電荷を放電させるように制御し、かつ、前記給電スイッチが前記オフ状態となるように制御する。
このようにすれば、イグニッションスイッチがオフのときには、キャパシタから制御回路へ給電するだけでなく、放電回路によってキャパシタの電荷を放電させることができるため、キャパシタの電荷を抜くスピードを早めることができる。
The following embodiments are preferable as the embodiments of the technology described in this specification.
A discharge circuit for discharging the charge of the capacitor; and the control circuit controls the discharge circuit to discharge the charge of the capacitor when the ignition switch is OFF, and the power supply switch is in the OFF state. Control to be
In this way, when the ignition switch is off, not only the power is supplied from the capacitor to the control circuit, but also the discharge of the capacitor can be discharged by the discharge circuit, so that the speed of extracting the charge of the capacitor can be increased.
前記電源の状態を検知可能な電源状態検知部を備え、前記制御回路は、前記電源状態検知部が検知した前記電源の状態が電力を供給可能な状態にないときには、前記給電スイッチを前記オフ状態としない。
このようにすれば、電源の状態が電力を供給可能な状態にないために、給電スイッチをオフ状態とする必要がないときには、給電スイッチをオフ状態としないため、制御回路の処理を少なくすることができる。
A power supply state detection unit capable of detecting the state of the power supply, and the control circuit turns off the power supply switch when the power supply state detected by the power supply state detection unit is not in a state where power can be supplied. And not.
In this way, since the power supply state is not in a state where power can be supplied, and when it is not necessary to turn off the power supply switch, the power supply switch is not turned off, thereby reducing the processing of the control circuit. Can do.
前記キャパシタの電圧を検出する電圧検出回路を備え、前記制御回路は、前記電圧検出回路が検出した前記キャパシタの電圧が所定値以下となったときには、前記給電スイッチが前記オン状態となるように制御する。
このようにすれば、キャパシタの電荷が減少した後には、電源の電力で制御回路を駆動するため、キャパシタの劣化を抑制しつつ制御回路の動作を継続することができる。
A voltage detection circuit configured to detect a voltage of the capacitor, wherein the control circuit controls the power supply switch to be in the on state when the voltage of the capacitor detected by the voltage detection circuit is equal to or lower than a predetermined value; To do.
According to this configuration, after the charge of the capacitor is reduced, the control circuit is driven by the power of the power source, so that the operation of the control circuit can be continued while suppressing the deterioration of the capacitor.
本明細書に記載された技術によれば、イグニッションスイッチがオフされているときの電源の電力消費を抑制することができる。 According to the technique described in this specification, it is possible to suppress power consumption of the power supply when the ignition switch is turned off.
<実施形態1>
実施形態1について、図1,図2を参照しつつ説明する。
本実施形態の補助電源装置20(「電源装置」の一例)を備える電源システム10は、
例えば電気自動車やハイブリッド自動車等の車両に搭載される。
<
The first embodiment will be described with reference to FIGS.
A
For example, it is mounted on a vehicle such as an electric vehicle or a hybrid vehicle.
(電源システム10)
電源システム10は、図1に示すように、主電源としてのバッテリ11(「電源」の一例)と、バッテリ11の状態を検知するバッテリ状態検知部12(「電源状態検知部」の一例)と、イグニッションスイッチ13と、補助電源装置20と、を備えている。
(Power supply system 10)
As shown in FIG. 1, the
バッテリ11は、二次電池であって、例えば鉛蓄電池、ニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池等を用いることができる。バッテリ状態検知部12は、バッテリ11の劣化等(バッテリ11が電力を供給可能な状態であるか否か)を検知するものであり、例えばバッテリ11の電極の電圧に応じた検知信号Seを補助電源装置20に出力する。
The
イグニッションスイッチ13はエンジンに点火する点火装置等を作動するためのスイッチである。バッテリ11から点火装置等への電力の供給経路に配される(なお、図1では点火装置を駆動させる回路等は省略されている)。車両のキーシリンダーは、例えばOFF、ACC(アクセサリー)、ON、STARTが選択可能とされており、キーシリンダーのONでイグニッションスイッチ13がオンとなり、STARTでセルモーターが回ってエンジンが始動する。一方、キーシリンダーをOFF又はACCとすると、イグニッションスイッチ13がオフされてエンジンが停止する。イグニッションスイッチ13のオン又はオフの状態を示す出力信号Sgは、補助電源装置20の制御回路21に出力される。
The
(補助電源装置20)
補助電源装置20は、例えばECU(Electronic Control Unit)やモータ等からなる負荷LDに電力を供給するものであり、制御回路21と、キャパシタ22と、キャパシタ22の電圧を検出する電圧検出回路23と、キャパシタ22を充電する充電回路24と、キャパシタ22の電荷を放電する放電回路25と、複数の端子26A,26Bと、を備えている。制御回路21は、イグニッションスイッチ13からの出力信号Sgが入力されるとともに、バッテリ状態検知部12からの検知信号Seが入力される。
(Auxiliary power supply 20)
The auxiliary
キャパシタ22は、例えば、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ等の比較的容量が大きいキャパシタが用いられており、例えば複数の電気二重層キャパシタが直列に接続されることで、所定の電圧まで電荷を蓄電可能とされる。キャパシタ22は、電圧検出回路23、充電回路24及び放電回路25に電気的に接続されている。
The
充電回路24は、給電端子26Aを介してバッテリ11に接続されており、制御回路21から制御信号Sbを受けると、バッテリ11から供給される電力によってキャパシタ22を充電する。電圧検出回路23は、キャパシタ22の電圧を検知し、検知した電圧に応じた検知信号Sdを制御回路21に出力する。
The
放電回路25は、制御回路21からの制御信号Scに応じてキャパシタ22の電荷を放電させる。キャパシタ22は、車両の走行時には、通常、満充電に近い状態で使用されるが、このような満充電に近い状態で使用すると、キャパシタ22の劣化の進行が早まるため、駐車時等のイグニッションスイッチ13がオフされているときには、放電回路25は所定の電圧(本実施形態では、満充電の1/2の電圧)までキャパシタ22の電荷を放電させる。詳しくは後述するが、本実施形態では、放電回路25によるキャパシタ22の放電に加えて、キャパシタ22から制御回路21への給電によって所定の電圧となるまでキャパシタ22の電荷を抜くようになっている。
The
給電端子26Aから制御回路21に至る導電路である第1給電ラインPL1には、第1ダイオードD1と、給電スイッチ27と、が直列に接続されている。また、第1給電ラインPL1における第1ダイオードD1のカソード側とキャパシタ22との間は、導電路としての第2給電ラインPL2で接続されている。第2給電ラインPL2には、第2ダイオードD2が直列に接続されている。第1ダイオードD1及び第2ダイオードD2は制御回路21に供給される電力の方向を制御回路21に向かう方向に規制する給電方向規制手段である。
A first diode D1 and a
給電スイッチ27は、制御回路21からの制御信号Saにより、接点が閉じてバッテリ11から制御回路21に電力が供給されるオン状態と、接点が開放されてバッテリ11から制御回路21に電力が供給されないオフ状態と、が切り替えられる。本実施形態では、イグニッションスイッチ13がオフのとき(キーシリンダーOFF又はACC時)には、制御回路21からの制御信号Saにより、給電スイッチ27はオフ状態とされる。
The
ここで、図3に示す比較例としての補助電源装置2を有する電源システム1では、給電スイッチ27がないため、バッテリ11から制御回路21への給電を遮断できず、イグニッションスイッチ13がオフであってもバッテリ11の電圧がキャパシタ22の電圧よりも高ければ、バッテリ11から制御回路21に電力供給がされてしまう。一方、本実施形態によれば、図1に示すように、第1給電ラインPL1に給電スイッチ27が設けられているため、イグニッションスイッチ13がオフのときに、給電スイッチ27をオフ状態に制御することで、バッテリ11から制御回路21に電力が供給されず、キャパシタ22から制御回路21に電力が供給される。なお、給電スイッチ27がオン状態のときには、バッテリ11(及びキャパシタ22)から制御回路21に電力供給可能となる。
Here, in the
次に補助電源装置20の動作について説明する。図2は、制御回路21の処理を示すフローチャートである。
車両の走行時には、イグニッションスイッチ13はオンであるため(S1で「YES」)、制御回路21は、イグニッションスイッチ13からの出力信号Sgに応じて給電スイッチ27をオン状態に制御する(S2)。これにより、バッテリ11から第1給電ラインPL1を介して制御回路21に給電される。また、制御回路21は、充電回路24に制御信号Sbを出力し、充電回路24を駆動する(S3)。これにより、バッテリ11の電力でキャパシタ22が充電される。
Next, the operation of the auxiliary
Since the
その後、イグニッションスイッチ13がオフされたか否かを判断する(S4)。
車両の駐車等により、キーシリンダーがOFFされてイグニッションスイッチ13がオフされると(S4で「YES」)、バッテリ状態検知部12からの検知信号Seに応じてバッテリ11が電力供給可能な状態にあるか判断する(S5)。バッテリ11が電力供給可能な状態になければ、給電スイッチ27がオン状態のまま処理を終了する(S5で「NO」)。一方、バッテリ11が電力供給可能な状態であれば(S5で「YES」)、制御回路21は、制御信号Saを出力して給電スイッチ27をオフ状態とし(S6)、第1給電ラインPL1の通電を遮断する。また、制御回路21は、充電回路24を停止させ、放電回路25を駆動させる(S7)。これにより、第1給電ラインPL1の通電が遮断されるため、第2給電ラインPL2を介してキャパシタ22から制御回路21に電力が供給される。
Thereafter, it is determined whether or not the
When the key cylinder is turned off and the
その後、イグニッションスイッチ13がオフされたか否かを判断し(S8)、イグニッションスイッチ13がオンされると(S8で「YES」)、給電スイッチ27がオン状態とされるとともに、充電回路24は、バッテリ11の電力でキャパシタ22を充電する(S2,S3)。一方、イグニッションスイッチ13がオンされなければ、(S8で「NO」)、キャパシタ22の電圧が所定値(満充電電圧の1/2)まで低下したか否かが判断される(S9)。キャパシタ電圧が所定値まで低下していれば(S9で「YES」)、制御回路21は、給電スイッチ27をオン状態とするとともに(S10)、充電回路24及び放電回路25を停止する(S11)。これにより、第1給電ラインPL1を介してバッテリ11から制御回路21に電力が供給される。
その後、イグニッションスイッチ13がオンされると再度上記処理を行うことができる。
Thereafter, it is determined whether or not the
Thereafter, when the
本実施形態によれば、以下の作用、効果を奏する。
補助電源装置20(電源装置)は、キャパシタ22と、キャパシタ22を充電する充電回路24と、バッテリ11(電源)及びキャパシタ22から電力供給可能に接続され、充電回路24を制御可能な制御回路21と、バッテリ11と制御回路21との間の経路に配され、バッテリ11から制御回路21に電力が供給されるオン状態とバッテリ11から制御回路21に電力が供給されないオフ状態とを切り替え可能な給電スイッチ27と、を備え、制御回路21は、イグニッションスイッチ13がオフのときには、給電スイッチ27がオフ状態となるように制御する。
According to this embodiment, the following operations and effects are achieved.
The auxiliary power supply device 20 (power supply device) is connected to the
本実施形態によれば、バッテリ11及びキャパシタ22から電力供給可能に接続された制御回路21は、イグニッションスイッチ13がオフのときには、給電スイッチ27をオフ状態に制御することで、バッテリ11から制御回路21へ電力が供給されず、キャパシタ22から制御回路21へ電力が供給される。これにより、イグニッションスイッチ13がオフであるために、本来、放電させる必要があるキャパシタ22の電荷が制御回路21を駆動させるために利用されるため、バッテリ11の電力を使用せずに制御回路21を駆動させることができる。よって、イグニッションスイッチ13がオフされているときのバッテリ11の電力消費を抑制することが可能になる。
According to the present embodiment, the
また、キャパシタ22の電荷を放電させる放電回路25を備え、制御回路21は、イグニッションスイッチ13がオフのときには、放電回路25がキャパシタ22の電荷を放電させるように制御し、かつ、給電スイッチ27がオフ状態となるように制御する。
このようにすれば、イグニッションスイッチ13がオフのときにはキャパシタ22から制御回路21へ給電するだけでなく、放電回路25によってキャパシタ22の電荷を放電させることができるため、キャパシタ22の電荷を抜くスピードを早めることができる。
The
In this way, when the
また、バッテリ11の状態を検知可能なバッテリ状態検知部12(電源状態検知部)を備え、制御回路21は、バッテリ状態検知部12が検知したバッテリ11の状態が電力を供給可能な状態にないときには、給電スイッチ27をオフ状態としない。
このようにすれば、バッテリ11の状態が電力を供給可能な状態にないために、給電スイッチ27をオフ状態とする必要がないときには、給電スイッチ27をオフ状態としないため、制御回路21の処理を少なくすることができる。
Moreover, the battery state detection part 12 (power supply state detection part) which can detect the state of the
In this way, when the
また、キャパシタ22の電圧を検出する電圧検出回路23を備え、制御回路21は、電圧検出回路23が検出したキャパシタ22の電圧が所定値以下となったときには、給電スイッチ27がオン状態となるように制御する。
このようにすれば、キャパシタ22の電荷が減少した後には、バッテリ11の電力で制御回路21を駆動するため、キャパシタ22の劣化を抑制しつつ制御回路21の動作を継続することができる。
In addition, a
In this way, since the
<実施形態2>
実施形態2について説明する。
実施形態2では、アイドリングストップ機能を有する車両について、アイドリングストップ時において、イグニッションスイッチ13がオフされなければ、給電スイッチ27はオン状態を継続するものである。他の構成は、実施形態1と同一であるため説明を省略する。
<
In the second embodiment, for a vehicle having an idling stop function, when the
車両の回路には、例えば、イグニッションスイッチ13とは別に、車両の走行の停止を検知するとともに、アイドリング状態を停止可能なアイドリングストップスイッチが設けられている。制御回路21は、車両の走行の停止を検知すると、(キーシリンダーをOFF又はACCとしない限り)イグニッションスイッチ13のオン状態を維持しつつ、アイドリングストップスイッチをオフし、エンジンの駆動を停止する。
実施形態2によれば、アイドリングストップ時には、給電スイッチ27はオン状態を継続することで、キャパシタ22の容量が維持され、再始動時にキャパシタ22の(満充電に近い)電力を使用することができる。
In the circuit of the vehicle, for example, an idling stop switch capable of detecting the stop of the traveling of the vehicle and stopping the idling state is provided separately from the
According to the second embodiment, at the time of idling stop, the
<他の実施形態>
本明細書に記載された技術は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本明細書に記載された技術の技術的範囲に含まれる。
(1)上記実施形態では、イグニッションスイッチ13がオフされた後のキャパシタ22の電荷は、制御回路21に供給されるだけでなく、放電回路25によって放電させる構成としたが、これに限られない。例えば、補助電源装置に放電回路25を設けず、キャパシタ22の電荷を全て制御回路21や他の負荷に供給し、放電回路25で放電させないようにしてもよい。
<Other embodiments>
The technology described in the present specification is not limited to the embodiments described with reference to the above description and the drawings. For example, the following embodiments are also included in the technical scope of the technology described in the present specification.
(1) In the above embodiment, the charge of the
10: 電源システム
11: バッテリ
12: バッテリ状態検知部(電源状態検知部)
13: イグニッションスイッチ
20: 補助電源装置
21: 制御回路
22: キャパシタ
23: 電圧検出回路
24: 充電回路
25: 放電回路
27: 給電スイッチ
D1: 第1ダイオード
D2: 第2ダイオード
10: Power supply system 11: Battery 12: Battery state detection unit (power supply state detection unit)
13: Ignition switch 20: Auxiliary power supply device 21: Control circuit 22: Capacitor 23: Voltage detection circuit 24: Charging circuit 25: Discharging circuit 27: Feed switch D1: First diode D2: Second diode
Claims (5)
前記キャパシタを充電する充電回路と、
電源及び前記キャパシタから電力供給可能に接続され、前記充電回路を制御可能な制御回路と、
前記電源と前記制御回路との間の経路に配され、前記電源から前記制御回路に電力が供給されるオン状態と前記電源から前記制御回路に電力が供給されないオフ状態とを切り替え可能な給電スイッチと、を備え、
前記制御回路は、イグニッションスイッチがオフのときには、前記給電スイッチが前記オフ状態となるように制御する、電源装置。 A capacitor;
A charging circuit for charging the capacitor;
A control circuit that is connected so as to be able to supply power from a power source and the capacitor, and that can control the charging circuit;
A power supply switch arranged on a path between the power supply and the control circuit and capable of switching between an on state in which power is supplied from the power supply to the control circuit and an off state in which power is not supplied from the power supply to the control circuit And comprising
The control circuit is a power supply device that controls the power supply switch to be in the off state when the ignition switch is off.
前記制御回路は、前記イグニッションスイッチがオフのときには、前記放電回路が前記キャパシタの電荷を放電させるように制御し、かつ、前記給電スイッチが前記オフ状態となるように制御する請求項1に記載の電源装置。 A discharge circuit for discharging the charge of the capacitor;
2. The control circuit according to claim 1, wherein when the ignition switch is off, the control circuit controls the discharge circuit to discharge the electric charge of the capacitor and controls the power supply switch to be in the off state. Power supply.
前記制御回路は、前記電源状態検知部が検知した前記電源の状態が電力を供給可能な状態にないときには、前記給電スイッチを前記オフ状態としない請求項1又は請求項2に記載の電源装置。 A power supply state detection unit capable of detecting the state of the power supply;
3. The power supply device according to claim 1, wherein the control circuit does not set the power supply switch to the off state when the power supply state detected by the power supply state detection unit is not in a state where power can be supplied.
前記制御回路は、前記電圧検出回路が検出した前記キャパシタの電圧が所定値以下となったときには、前記給電スイッチが前記オン状態となるように制御する請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の電源装置。 A voltage detection circuit for detecting the voltage of the capacitor;
4. The control circuit according to claim 1, wherein when the voltage of the capacitor detected by the voltage detection circuit becomes equal to or lower than a predetermined value, the control circuit controls the power supply switch to be in the ON state. 5. The power supply device described in 1.
前記キャパシタを充電する充電回路と、
電源及び前記キャパシタから電力供給可能に接続され、前記充電回路を制御可能な制御回路と、
前記電源と前記制御回路との間の経路に配され、前記電源から前記制御回路に電力が供給されるオン状態と前記電源から前記制御回路に電力が供給されないオフ状態とを切り替え可能な給電スイッチと、を備える電源装置の制御方法であって、
前記制御回路は、イグニッションスイッチがオフされたことを示す信号を受けると、前記給電スイッチが前記オフ状態となるように制御する、電源装置の制御方法。 A capacitor;
A charging circuit for charging the capacitor;
A control circuit that is connected so as to be able to supply power from a power source and the capacitor, and that can control the charging circuit;
A power supply switch arranged on a path between the power supply and the control circuit and capable of switching between an on state in which power is supplied from the power supply to the control circuit and an off state in which power is not supplied from the power supply to the control circuit A method of controlling a power supply device comprising:
When the control circuit receives a signal indicating that the ignition switch is turned off, the control circuit controls the power supply switch to be in the off state.
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