JP2021118626A

JP2021118626A - 電源出力回路

Info

Publication number: JP2021118626A
Application number: JP2020011179A
Authority: JP
Inventors: 大樹奥山; Daiki Okuyama
Original assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Current assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Priority date: 2020-01-27
Filing date: 2020-01-27
Publication date: 2021-08-10

Abstract

【課題】発熱により壊れてしまうことを防止した電源出力回路を提供する。【解決手段】電源出力回路Ａにおいて、バッテリ電源Ｂからの電力を入力する電源入力端子１と、電源入力端子１から供給される電力に基づいて外部の負荷へ出力する外部出力端子２と、外部出力端子２の出力／停止を切り替える切替信号出力部３１、３２と、外部出力端子２の電位を検出する検出信号入力部３３とを備えた制御回路３と、電源入力端子１と外部出力端子２との間に設けられ、前記電位を制御回路３が検出できるように調整するプルアップ抵抗体５と、を備える。制御回路３は、外部出力端子２から電力が出力されることを促す信号を切替信号出力部３１、３２から発してから所定時間の間、検出信号入力部３３に基づいて前記電位の所定変化がない場合に、外部出力端子２から間欠的に電力が出力されるように切替信号出力部３１、３２から信号出力する。【選択図】図１

Description

本発明は、電源出力回路に関し、例えば、船舶や車両などの移動体に搭載され、電子機器への電源用の電力を用意する電源出力回路として好適である。

従来、車載バッテリからの電力を車両用計器等の表示装置を介して、他の電子機器に電源供給を行う構成、即ち、表示装置内に電源出力回路を設けた構成があり、例えば、特許文献１に開示されている。

また、車両だけでなくトラックや農業用機、建設用機、船舶等の移動体に、電源出力回路を搭載する場合、オプションや後付けの電子機器を搭載するケースが多く、多様な負荷に対応することが求められている。

特開２０１６−１７２４５８号公報

しかしながら、電源出力回路が、移動体の駆動源となるエンジン始動のためのセルモーターやオルタネータ等の発電機への電力供給を行うなど、大きな電力出力を伴う場合には、電源出力回路内の電子部品、例えば、抵抗体が発熱してしまうため、耐熱を鑑みた電源出力が必要となる。

そこで本開示の目的は、上述課題に着目し、移動体の始動時の電力供給によって発熱により壊れてしまうことを防止した電源出力回路を提供することにある。

本発明の電源出力回路は、
バッテリ電源からの電力を入力する電源入力端子と、
前記電源入力端子から供給される電力に基づいて外部の負荷へ出力する外部出力端子と、
前記外部出力端子の出力／停止を切り替える切替信号出力部と、前記外部出力端子の電位を検出する検出信号入力部とを備えた制御部と、
前記電源入力端子と前記外部出力端子との間に設けられ、前記電位を前記制御部が検出できるように調整する抵抗体と、
を備え、
前記制御部は、前記外部出力端子から電力が出力されることを促す信号を前記切替信号出力部から発してから所定時間の間、前記検出信号入力部に基づいて前記電位の所定変化がない場合に、前記外部出力端子から間欠的に電力が出力されるように前記切替信号出力部から信号出力する
ことを特徴とする。

また、前記抵抗体は、複数のバッテリ電源に対応するように複数系統設けられる
ことを特徴とする。

また、前記外部出力端子と前記検出信号入力部との間に保護回路を設ける
ことを特徴とする。

本開示によれば、移動体の始動時の電力供給によって発熱により壊れてしまうことを防止した電源出力回路となる。

実施形態における電源出力回路の構成を示すブロック図。制御回路の処理手順を示すフロー図。

以下、本発明の電源出力回路の実施形態について、車両や船舶など発電機を備えた移動体に搭載されるコントローラに適用されるものを例にあげて、図面に基づいて説明する。

図１に示すように、コントローラＡは、電源入力端子１と、外部出力端子２と、制御回路（制御部）３と、切替回路４と、プルアップ抵抗体（抵抗体）５と、回路基板に実装して備えている。

電源入力端子１は、バッテリ電源Ｂと接続し、バッテリ電源からの電力を入力するための端子で、コントローラＡ内の回路基板に実装される外部コネクタからなる。この場合、定格電圧が１２Ｖまたは２４Ｖの何れか一方が接続可能にして設けられる。

外部出力端子２は、発電機Ｃのチャージ入力用の端子に接続され、電源入力端子１と同様にコネクタからなる。外部出力端子２は、バッテリ電源Ｂからの電力に基づいて発電機が起動するための電力を出力でき、発電機Ｃが稼働した後は、発電機Ｃの出力と同電位になる。

制御回路３は、駆動電力を生成するレギュレータ回路（図示しない）からの電力に基づいて駆動し、所定プログラムや各種データの格納、演算時の記憶領域などに用いる図示しないＲＯＭやＲＡＭ等のデータ格納部と、前記所定プログラムにしたがって演算処理するＣＰＵと、入出力インターフェース等を設けたマイクロコンピュータを適用できる。制御回路３は、移動体の起動スイッチの操作信号や、移動体の出力度合い、エネルギー残量など、外部機器が発する各種情報を入力し、これらに基づく制御処理を行う。また、制御回路３は、切替回路４に接続され、外部出力端子２からの出力／停止を切替えるための切替信号を出力する切替信号出力部（出力ポート）３１，３２と、外部出力端子２の電位を検出する検出信号入力部（入力ポート）３３とを備える。制御回路３は、この場合、切替信号出力部３１，３２が複数用意され、移動体に搭載されるバッテリ電源Ｂの定格電圧に基づいて、一方のみ、または両方同じ信号を出力するようにプログラムされる。

切替回路４は、トランジスタ等のスイッチ手段を適用でき、制御回路３の切替信号出力部３１，３２からの切替信号（ＨＩＧＨ信号／ＬＯＷ信号）に基づいて、電源入力端子１に接続する配線と、外部出力端子２側に接続する配線とが接続状態／断線状態を切り替えるように駆動する。この場合、切替回路４は、切替信号出力部３１，３２や複数のプルアップ抵抗体に対応した複数の切替回路４１，４２が用意される。

プルアップ抵抗体５は、抵抗素子を直列に接続して構成され、１２Ｖバッテリ電源接続用の１２Ｖプルアップ抵抗体５１と、２４Ｖバッテリ電源接続用の２４Ｖプルアップ抵抗体５２とが設けられ、対応する切替回路４１，４２に接続されている。プルアップ抵抗体５は、制御回路３の検出信号入力部３３によって検出可能な電圧に調整する。

また、制御回路３は、切替信号の出力によって、この場合、１２Ｖバッテリ電源接続時に、１２Ｖプルアップ抵抗体５１及び切替回路４１の経路のみ通電し、２４Ｖバッテリ電源接続時に、１２Ｖプルアップ抵抗体５１及び切替回路４１の経路と２４Ｖプルアップ抵抗体５２及び切替回路４２の経路の両方を通電して、電源入力端子１から外部出力端子２へ電力が供給されるようにする。プルアップ抵抗体５は、これら切替時の経路に基づく抵抗値設定がなされる。

また、外部出力端子２と制御回路３の検出信号入力部３３との間の配線には、保護回路６，７が設けられる。保護回路６は、該配線の電圧が５Ｖ以上になってしまう場合、制御回路３の電圧保護として、ダイオードを介して内部５Ｖに流れるようにしている。また、保護回路７は、内部５Ｖプルアップやダイオードを設けるもので、外部出力端子２の外部側（発電機Ｃ側）が断線した場合に、検出信号入力部３３に５Ｖ電圧が印加されるため、制御回路３が断線状態を検出できる。

次に、図２を用いて、移動体が起動時の制御回路３の手順について説明する。

制御回路３は、別途外部からの信号入力に基づいて、利用者からの起動操作があったか否かを判定する（ステップＳ１）。この起動信号の判定により起動開始した際に、制御回路３は、切替回路４へ切替信号を出力し、外部出力端子２から発電機Ｃ側への出力（外部出力）を開始させる（ステップＳ２）。

次に、制御回路３は、外部出力が開始されてから所定時間（例えば、２秒間）の間に検出信号入力部３３の電位に基づいて、発電機Ｃが稼働したのか否か、または断線等の異常状態であるのかを判定する稼働状態判定処理を行う（ステップＳ３）。
制御回路３は、この稼働状態判定処理により、発電機Ｃが稼働状態であると判定した場合に、切替回路４を駆動して、電源入力端子１と外部出力端子２との間を断線状態にして外部出力を停止する（ステップＳ４）。

また、稼働状態判定処理により、発電機Ｃが稼働していない場合に、制御回路３は、所定時間（例えば２秒）毎に通電／断線を切り替えるように促す切替信号を切替回路４に出力し、外部出力端子２から発電機Ｃへの電力供給を間欠的に行う（ステップＳ５）。この間欠通電の制御により、プルアップ抵抗体５は、長時間連続して通電しないため、プルアップ抵抗体５の耐熱温度を超えてしまう発熱を防止しながら、発電機Ｃへの必要な電力供給を行うことができる。

また、稼働状態判定処理により、発電機Ｃが異常状態であると判定した場合に、制御回路３は、ステップＳ４と同様に、電源入力端子１と外部出力端子２との間を断線状態に切り替えてから、異常状態を知らせるための出力を別途行う（ステップＳ６）。制御回路３は、例えば、異常時処理として、図示しない表示デバイスを用いて、警報出力したり、外部機器へ信号出力することもできる。

以上の制御回路３の処理を繰り返すことによって起動時の外部出力のための駆動を最適に処理できる。

斯かるコントローラＡは、バッテリ電源Ｂからの電力を入力する電源入力端子１と、電源入力端子１から供給される電力に基づいて外部の負荷へ出力する外部出力端子２と、外部出力端子２の出力／停止を切り替える切替信号出力部３１，３２と、外部出力端子２の電位を検出する検出信号入力部３３とを備えた制御回路３と、電源入力端子１と外部出力端子２との間に設けられ、前記電位を制御回路３が検出できるように調整するプルアップ抵抗体５と、を備え、制御回路３は、外部出力端子２から電力が出力されることを促す信号を切替信号出力部３１，３２から発してから所定時間の間、検出信号入力部３３に基づいて前記電位の所定変化がない場合に、外部出力端子２から間欠的に電力が出力されるように切替信号出力部３１，３２から信号出力する。

従って、移動体の始動時の電力供給によってプルアップ抵抗体５が発熱により壊れてしまうことを防止した電源出力回路となる。

また、プルアップ抵抗体５は、複数のバッテリ電源Ｂに対応するように複数系統設けられることで汎用性の高い電源出力回路となる。

また、外部出力端子２と検出信号入力部３３との間に保護回路６，７を設けることによって、発電機Ｃ側の異常状態に対応した駆動ができる。

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して解釈されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用可能である。

また、本発明は、例えば、自動車やオートバイ、トラック等の車両、あるいは船舶、農業機械、建設機械を備えた移動体に搭載されるコントローラとして好適である。

１電源入力端子
２外部出力端子
３制御回路（制御部）
３１，３２切替信号出力部
３３検出信号入力部
４切替回路
５プルアップ抵抗体（抵抗体）
Ａコントローラ（電源出力回路）
Ｂバッテリ電源
Ｃ発電機

Claims

バッテリ電源からの電力を入力する電源入力端子と、
前記電源入力端子から供給される電力に基づいて外部の負荷へ出力する外部出力端子と、
前記外部出力端子の出力／停止を切り替える切替信号出力部と、前記外部出力端子の電位を検出する検出信号入力部とを備えた制御部と、
前記電源入力端子と前記外部出力端子との間に設けられ、前記電位を前記制御部が検出できるように調整する抵抗体と、
を備え、
前記制御部は、前記外部出力端子から電力が出力されることを促す信号を前記切替信号出力部から発してから所定時間の間、前記検出信号入力部に基づいて前記電位の所定変化がない場合に、前記外部出力端子から間欠的に電力が出力されるように前記切替信号出力部から信号出力する
ことを特徴とする電源出力回路。
前記抵抗体は、複数のバッテリ電源に対応するように複数系統設けられる
ことを特徴とする請求項１に記載の電源出力回路。
前記外部出力端子と前記検出信号入力部との間に保護回路を設ける
ことを特徴とする請求項１に記載の電源出力回路。