JP2018085804A - Power controller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電源制御装置に関するものである。 The present invention relates to a power supply control device.
従来から、車両には、バッテリと車両用負荷との間にコンタクタと呼ばれる開閉器が設置されている。このコンタクタは、励磁コイルを備えており、励磁コイルに通電されることによって発生する磁力の作用で可動片を変位させることで、オン/オフ状態が切り替えられる。 Conventionally, a switch called a contactor is installed in a vehicle between a battery and a vehicle load. This contactor includes an exciting coil, and the on / off state is switched by displacing the movable piece by the action of magnetic force generated by energizing the exciting coil.
このようなコンタクタは、励磁コイルに通電する必要があることから、一般的にはオン状態を維持するために電力を消費する。特許文献1では、コンタクタをPWM制御し、オン状態を保持する期間における給電を離散的に行うことでコンタクタでの消費電力を抑える構成が開示されている。 Since such a contactor needs to energize an exciting coil, generally it consumes electric power in order to maintain an ON state. Patent Document 1 discloses a configuration in which power consumption in a contactor is suppressed by performing PWM control of the contactor and discretely performing power supply in a period in which the contactor is kept on.
ところで、コンタクタをPWM制御する場合には、コンタクタのオフ指令が入力された後、PWM制御信号の一周期のオン期間(以下、オンデューティ比と称する)を経時的に一定量ずつ段階的に減少させ、オン期間が一定期間まで減少したときに完全にオフ状態とすることで、コンタクタを静穏開放させることができる。 By the way, in the case of PWM control of the contactor, after the contactor OFF command is input, the ON period of one cycle of the PWM control signal (hereinafter referred to as ON duty ratio) is decreased step by step by a certain amount over time. When the ON period is reduced to a certain period, the contactor can be quietly released by completely turning it OFF.
ただし、コンタクタの励磁コイルに給電する電源の電圧は、電源の充電状態等によって変化する。このため、常にコンタクタをオフ状態とするオンデューティ比を一定とすると、電源電圧が最も高いことを想定してオフ状態とするオンデューティ比を設定する必要がある。しかしながら、このような場合には、電源電圧が低く、既に静穏開放が可能な状態であるにも関わらず、励磁コイルの通電を続ける期間が発生する場合があり、励磁コイルにおいて無駄に電力を消費してしまう可能性がある。 However, the voltage of the power source that supplies power to the exciting coil of the contactor varies depending on the state of charge of the power source. For this reason, if the on-duty ratio for always turning off the contactor is constant, it is necessary to set the on-duty ratio for turning off the power supply voltage assuming that the power supply voltage is the highest. However, in such a case, there may occur a period in which the excitation coil continues to be energized even though the power supply voltage is low and the quiet release is already possible, and power is wasted in the excitation coil. There is a possibility that.
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、コンタクタをPWM制御する電源制御装置であって、コンタクタを静穏開放しつつコンタクタ開放時の消費電力を削減することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and is a power supply control device that performs PWM control of a contactor, and an object thereof is to reduce power consumption when the contactor is opened while quietly opening the contactor.
本発明は、上記課題を解決するための手段として、開閉器電源から駆動電流が励磁コイルへ通電されることにより開閉する開閉器を制御する電源制御装置であって、上記駆動電流を上記励磁コイルに通電させることで上記開閉器を駆動する駆動回路と、上記開閉器電源の電圧を検出する電圧検出部と、上記駆動回路をPWM制御すると共に、上記開閉器を閉状態から開状態に切り替えるときに、一周期におけるオン期間が経時的に一定量ずつ減少する開放制御信号を生成する制御部とを備え、上記制御部が、上記電圧検出部の検出結果に基づいて、上記開閉器電源の電圧が低いほど、上記開放制御信号の上記駆動回路への入力期間を短くするという構成を採用する。 As a means for solving the above problems, the present invention provides a power supply control device for controlling a switch that opens and closes when a drive current is supplied from a switch power supply to the excitation coil, and the drive current is supplied to the excitation coil. A drive circuit that drives the switch by energizing the switch, a voltage detector that detects the voltage of the switch power supply, and PWM control of the drive circuit, and when the switch is switched from a closed state to an open state A control unit that generates an open control signal in which an ON period in one cycle decreases by a certain amount with time, and the control unit determines the voltage of the switch power source based on the detection result of the voltage detection unit. The lower the input signal, the shorter the input period of the open control signal to the drive circuit.
本発明によれば、駆動回路をPWM制御することにより開閉器をPWM制御し、開閉器を閉状態から開状態に切り替えるときに、一周期におけるオン期間が経時的に一定量ずつ減少する制御信号を生成する。このため、開閉器(コンタクタ)を静穏開放させることができる。また、本発明によれば、開閉器電源の電圧が低いほど、一周期におけるオン期間が経時的に一定量ずつ減少する制御信号の駆動回路への入力期間が短くなる。このため、開閉器を静穏開放可能となった後における励磁コイルへの給電を抑制することができ、コンタクタ開放時の消費電力を削減することができる。したがって、本発明によれば、コンタクタをPWM制御する電源制御装置であって、コンタクタを静穏開放しつつコンタクタ開放時の消費電力を削減することが可能となる。 According to the present invention, when the switch is PWM-controlled by PWM control of the drive circuit, and the switch is switched from the closed state to the open state, the on-period in one cycle decreases by a certain amount over time. Is generated. For this reason, a switch (contactor) can be opened calmly. Further, according to the present invention, the lower the voltage of the switch power supply, the shorter the input period to the drive circuit for the control signal in which the ON period in one cycle decreases by a certain amount with time. For this reason, the power supply to the exciting coil after the switch can be quietly opened can be suppressed, and the power consumption when the contactor is opened can be reduced. Therefore, according to this invention, it is a power supply control apparatus which carries out PWM control of a contactor, Comprising: It becomes possible to reduce the power consumption at the time of a contactor open | release, opening a contactor quietly.
以下、図面を参照して、本発明に係る電源制御装置の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。 Hereinafter, an embodiment of a power supply control device according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the scale of each member is appropriately changed in order to make each member a recognizable size.
図1(a)は、本実施形態の電源制御装置1の概略構成を示す回路図である。本実施形態の電源制御装置1は、車両に搭載されるバッテリとモータ等の車両用負荷との間に設置されるコンタクタ(開閉器)を制御するものであり、図1に示すように、駆動回路2と、電圧監視部3(電圧検出部)と、制御部4とを備えている。 FIG. 1A is a circuit diagram showing a schematic configuration of the power supply control device 1 of the present embodiment. The power supply control device 1 of this embodiment controls a contactor (switch) installed between a battery mounted on a vehicle and a vehicle load such as a motor. As shown in FIG. A circuit 2, a voltage monitoring unit 3 (voltage detection unit), and a control unit 4 are provided.
駆動回路2は、コンタクタの励磁コイルLの通電状態を変更することよって励磁コイルLを含むコンタクタの駆動を行う回路である。この駆動回路2は、制御部4から入力される制御信号に基づいて励磁コイルLに通電される駆動電流を生成する。このような駆動回路2は、図1(a)に示すように、第1抵抗器2a、第2抵抗器2b及び駆動トランジスタ2cを備えている。
The drive circuit 2 is a circuit that drives the contactor including the exciting coil L by changing the energization state of the exciting coil L of the contactor. The drive circuit 2 generates a drive current that is passed through the exciting coil L based on a control signal input from the control unit 4. As shown in FIG. 1A, such a drive circuit 2 includes a
この駆動回路2は、高電位側出力端子から所定の正電圧(プラス電圧)を出力し、低電位側出力端子がGND(接地電位)に接続された専用電源Vcc(開閉器電源)から電力供給を受けて作動する。また、この駆動回路2の駆動対象である励磁コイルLは一端が専用電源Vcc(高電位側出力端子)に接続されている。 The drive circuit 2 outputs a predetermined positive voltage (plus voltage) from the high potential side output terminal, and supplies power from a dedicated power source Vcc (switch power source) whose low potential side output terminal is connected to GND (ground potential). Act upon. Further, one end of the exciting coil L to be driven by the driving circuit 2 is connected to a dedicated power source Vcc (high potential side output terminal).
第1抵抗器2aは、一端が駆動回路2の出力端に接続され、他端が第2抵抗器2bの一端、駆動トランジスタ2cのゲート端子に接続されている。第2抵抗器2bは、一端が第1抵抗器2aの他端及び駆動トランジスタ2cのゲート端子に接続され、他端がGND(接地電位)に接続されている。
One end of the
駆動トランジスタ2cは、図示するようにNチャネルMOS型電界効果トランジスタであり、ゲート端子(制御端子)が第1抵抗器2aの他端、第2抵抗器2bの一端に接続され、ドレイン端子(入力端子)が励磁コイルLの他端に接続され、ソース端子(出力端子)がGND(接地電位)に接続されている。
The driving
このような駆動トランジスタ2cは、第1抵抗器2aを介してゲート端子に入力される第1の制御信号に基づいてオフ状態(開状態)あるいはオン状態(閉状態)となることによって駆動電流の通電/非通電を切替える。すなわち、この駆動トランジスタ2cは、制御信号がL(ロー)電位のときにオフ状態(開状態)となり、制御信号がH(ハイ)電位のときにオン状態(閉状態)となり、この結果として制御信号がH(ハイ)電位のときに駆動電流を励磁コイルLに通電させ、制御信号がL(ロー)電位のときには駆動電流の励磁コイルLへの通電を停止させる。
Such a driving
電圧監視部3は、専用電源Vccに接続されており、専用電源Vccの出力端子の電圧を監視すると共に、専用電源Vccの出力端子の電圧値を示す信号を制御部4に入力する。つまり、電圧監視部3は、専用電源Vccの電圧を検出し、その検出結果を制御部4に入力する。制御部4は、外部から入力される指令信号に基づいて、駆動トランジスタ2cをPWM制御するための制御信号を生成する。
The voltage monitoring unit 3 is connected to the dedicated power source Vcc, monitors the voltage at the output terminal of the dedicated power source Vcc, and inputs a signal indicating the voltage value at the output terminal of the dedicated power source Vcc to the control unit 4. That is, the voltage monitoring unit 3 detects the voltage of the dedicated power supply Vcc and inputs the detection result to the control unit 4. The control unit 4 generates a control signal for PWM control of the
また、本実施形態において制御部4は、コンタクタをオン状態からオフ状態にする指令信号が入力されると、一周期におけるオン期間が経時的に一定量ずつ段階的に減少する制御信号(以下、開放制御信号と称する)を生成する。つまり、制御部4は、コンタクタをオン状態からオフ状態にする指令信号が入力されると、徐々にオンデューティ比が短くなる開放制御信号を生成する。 Further, in the present embodiment, when a command signal for turning the contactor from the on state to the off state is input, the control unit 4 controls the control signal (hereinafter, referred to as “step signal”) in which the on period in one cycle gradually decreases by a certain amount over time. (Referred to as an open control signal). That is, when the command signal for turning the contactor from the on state to the off state is input, the control unit 4 generates an opening control signal that gradually decreases the on-duty ratio.
また、本実施形態において制御部4は、電圧監視部3から入力される専用電源Vccの電圧に基づいて、開放制御信号の入力を停止するオンデューティ比(以下、停止オンデューティ比と称する)を求め、開放制御信号のオンデューティ比が停止オンデューティ比となったときに開放制御信号の駆動トランジスタ2cへの入力を停止し、連続的にL(ロー)電位の制御信号を生成して駆動トランジスタ2cに入力する。つまり、本実施形態において制御部4は、専用電源Vccの電圧が高いほど上記入力期間を相対的に長くし、専用電源Vccの電圧が低いほど上記入力期間を相対的に短くする。
In the present embodiment, the control unit 4 sets an on-duty ratio (hereinafter referred to as a stop on-duty ratio) for stopping the input of the open control signal based on the voltage of the dedicated power supply Vcc input from the voltage monitoring unit 3. Then, when the on-duty ratio of the open control signal becomes the stop on-duty ratio, the input of the open control signal to the
例えば、制御部4は、入力期間を求める場合には、下式を用いて、停止オンデューティ比を求める。なお、下式において、コンタクタの開放電圧とは、コンタクタにおいて励磁コイルLの磁力が弱まり、可動片が一対の接点に接触した状態から離間する励磁コイルLへの印加電圧を示している。
[停止オンデューティ比]=[コンタクタ開放電圧]/[専用電源電圧]×100%
For example, when obtaining the input period, the control unit 4 obtains the stop on-duty ratio using the following equation. In the following formula, the contactor open-circuit voltage indicates an applied voltage to the excitation coil L that is separated from a state in which the magnetic force of the excitation coil L is weakened in the contactor and the movable piece is in contact with the pair of contacts.
[Stop duty ratio] = [Contactor open voltage] / [Dedicated power supply voltage] x 100%
例えば、コンタクタ開放電圧が5(V)であり、専用電源電圧が14(V)である場合には、停止オンデューティ比は約35%となる。このため、制御部4は、一定量ずつ段階的に減少する開放制御信号のオンデューティ比が35%となった時点で開放制御信号の駆動トランジスタ2cへの入力を停止する。
For example, when the contactor open-circuit voltage is 5 (V) and the dedicated power supply voltage is 14 (V), the stop on-duty ratio is about 35%. For this reason, the control unit 4 stops the input of the open control signal to the
また、例えば、コンタクタ開放電圧が5(V)であり、専用電源電圧が24(V)である場合には、停止オンデューティ比は約20%となる。このため、制御部4は、一定量ずつ段階的に減少する開放制御信号のオンデューティ比が20%となった時点で開放制御信号の駆動トランジスタ2cへの入力を停止する。
Further, for example, when the contactor open voltage is 5 (V) and the dedicated power supply voltage is 24 (V), the stop on-duty ratio is about 20%. For this reason, the control unit 4 stops the input of the opening control signal to the
また、例えば、コンタクタ開放電圧が5(V)であり、専用電源電圧が7(V)である場合には、停止オンデューティ比は約71%となる。このため、制御部4は、一定量ずつ段階的に減少する開放制御信号のオンデューティ比が71%となった時点で開放制御信号の駆動トランジスタ2cへの入力を停止する。
Further, for example, when the contactor open voltage is 5 (V) and the dedicated power supply voltage is 7 (V), the stop on-duty ratio is about 71%. For this reason, the control unit 4 stops the input of the open control signal to the
停止オンデューティ比の値が小さいほど、開放制御信号の入力期間は長くなる。つまり、本実施形態においては、専用電源電圧が高いほど開放制御信号の入力期間が長くなり、専用電源電圧が低いほど開放制御信号の入力期間が短くなる。つまり、図1(a)のタイミングチャートで示すように、専用電源電圧が高い場合には仮想線で示すように、オンデューティ比が小さくなってからコンタクタがオフ状態となるが、専用電源電圧が低い場合には実線で示すように、オンデューティ比が同一となるまで小さくなるのを待たずにコンタクタをオフ状態にできる。 The smaller the value of the stop on-duty ratio, the longer the input period of the release control signal. In other words, in the present embodiment, the higher the dedicated power supply voltage, the longer the input period of the open control signal, and the lower the dedicated power supply voltage, the shorter the input period of the open control signal. That is, as shown in the timing chart of FIG. 1A, when the dedicated power supply voltage is high, the contactor is turned off after the on-duty ratio becomes small as shown by the phantom line. When it is low, as shown by a solid line, the contactor can be turned off without waiting until the on-duty ratio becomes the same.
本実施形態の電源制御装置1によれば、駆動回路2をPWM制御することによりコンタクタをPWM制御し、コンタクタを閉状態から開状態に切り替えるときに、一周期におけるオン期間が経時的に一定量ずつ減少する制御信号(開放制御信号)を生成する。このため、コンタクタを静穏開放させることができる。また、本実施形態の電源制御装置1によれば、専用電源Vccの電圧が低いほど、開放制御信号の駆動回路2への入力期間が短くなる。このため、コンタクタを静穏開放可能となった後における励磁コイルLへの給電を抑制することができ、コンタクタ開放時の消費電力を削減することができる。したがって、本実施形態の電源制御装置1によれば、コンタクタを静穏開放しつつコンタクタ開放時の消費電力を削減することが可能となる。 According to the power supply control device 1 of the present embodiment, when the contactor is PWM-controlled by PWM control of the drive circuit 2, and the contactor is switched from the closed state to the open state, the ON period in one cycle is a constant amount over time. A control signal (open control signal) that decreases gradually is generated. For this reason, a contactor can be opened calmly. Further, according to the power supply control device 1 of the present embodiment, the lower the voltage of the dedicated power supply Vcc, the shorter the input period of the open control signal to the drive circuit 2. For this reason, power supply to the exciting coil L after the contactor can be quietly opened can be suppressed, and power consumption when the contactor is opened can be reduced. Therefore, according to the power supply control device 1 of the present embodiment, it is possible to reduce the power consumption when the contactor is opened while quietly opening the contactor.
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な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ないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to the said embodiment. Various shapes, combinations, and the like of the constituent members shown in the above-described embodiments are examples, and various modifications can be made based on design requirements and the like without departing from the spirit of the present invention.
1 電源制御装置、2 駆動回路、2a 第1抵抗器、2b 第2抵抗器、2c 駆動トランジスタ、3 電圧監視部(電圧検出部)、4 制御部、L 励磁コイル、Vcc 専用電源(開閉器電源) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power supply control device, 2 Drive circuit, 2a 1st resistor, 2b 2nd resistor, 2c Drive transistor, 3 Voltage monitoring part (voltage detection part), 4 Control part, L Excitation coil, Vcc Dedicated power supply (Switch power supply )
Claims (1)
前記駆動電流を前記励磁コイルに通電させることで前記開閉器を駆動する駆動回路と、
前記開閉器電源の電圧を検出する電圧検出部と、
前記駆動回路をPWM制御すると共に、前記開閉器を閉状態から開状態に切り替えるときに、一周期におけるオン期間が経時的に一定量ずつ減少する開放制御信号を生成する制御部と
を備え、
前記制御部は、前記電圧検出部の検出結果に基づいて、前記開閉器電源の電圧が低いほど、前記開放制御信号の前記駆動回路への入力期間を短くする
ことを特徴とする電源制御装置。 A power supply control device that controls a switch that opens and closes when a drive current is applied to an exciting coil from a switch power supply,
A drive circuit for driving the switch by energizing the excitation coil with the drive current;
A voltage detector for detecting the voltage of the switch power supply;
A PWM control of the drive circuit, and when the switch is switched from a closed state to an open state, a control unit that generates an open control signal in which an ON period in one cycle decreases by a certain amount with time, and
The control unit shortens the input period of the open control signal to the drive circuit as the voltage of the switch power supply is lower based on the detection result of the voltage detection unit.
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Applications Claiming Priority (1)
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JP2016226194A Pending JP2018085804A (en) | 2016-11-21 | 2016-11-21 | Power controller |
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- 2016-11-21 JP JP2016226194A patent/JP2018085804A/en active Pending
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