JP3745966B2

JP3745966B2 - In-vehicle semiconductor relay system

Info

Publication number: JP3745966B2
Application number: JP2001048222A
Authority: JP
Inventors: 宏明伊東; 恵船本
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2001-02-23
Filing date: 2001-02-23
Publication date: 2006-02-15
Anticipated expiration: 2021-02-23
Also published as: JP2002252933A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に搭載される負荷を駆動制御する半導体リレーシステムに関し、特に、半導体リレーとしてＭＯＳ−ＦＥＴを用いた車載半導体リレーシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
車載される負荷には、大きく分けてウインドウディフォッガ等の高電圧系負荷や、各種ランプ類等の低電圧系負荷が存在する。そして、これらの負荷の駆動電源として高電圧系バッテリ及び低電圧系バッテリが車載されている。更に、各負荷をオンオフ制御するために、各バッテリと負荷との間に半導体リレーが介設されることが多い。ところが、この半導体リレーを開閉制御するための制御電圧は、上記高電圧系バッテリ及び低電圧系バッテリそれぞれの出力電圧を変換して、各半導体リレーに供給するようにしているので、そのための複数の変換回路が必要となり、これ関連する装置の複雑化及び重量化、並びにコスト高を招いていた。以下にこの問題を図４及び図５を用いて説明する。
【０００３】
図４は、従来の車載半導体リレーシステムの一例を示すブロック図である。図５は、図４に示した半導体リレーユニットの一例を示すブロック図である。
図４に示すように、従来の車載半導体リレーシステムは、例えば３６Ｖ系負荷Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３、Ｌ１４等の高電圧系負荷と、１２Ｖ系負荷Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ２３、Ｌ２４等の低電圧系負荷と、上記高電圧系負荷にバッテリ電源を供給する３６Ｖ系バッテリＢＴ１等の高電圧系バッテリと、上記低高電圧系負荷にバッテリ電源を供給する１２Ｖ系バッテリＢＴ２等の低電圧系バッテリとを搭載する車両に用いられる。そして、半導体リレーユニット９（９Ａ〜９Ｄ）は３６Ｖ系電線ＰＬ１及び１２Ｖ系電線ＰＬ２を介して、３６Ｖ系バッテリＢＴ１及び１２Ｖ系バッテリＢＴ２にそれぞれ接続されている。
【０００４】
このうち、半導体リレーユニット９Ａは、上記３６Ｖ系負荷Ｌ１１及び１２Ｖ系負荷Ｌ２１とも接続されている。他の半導体リレーユニット９Ｂ〜９Ｄも、同様に３６Ｖ系電線ＰＬ１及び１２Ｖ系電線ＰＬ２を介して、３６Ｖ系バッテリＢＴ１及び１２Ｖ系バッテリＢＴ２に対してそれぞれ接続され、各ユニット９Ｂ〜９Ｄにそれぞれ割り当てられた負荷Ｌ１２、Ｌ２２、負荷Ｌ１３、Ｌ２３及び負荷Ｌ１４、Ｌ２４に接続されている。そして、半導体リレーユニット９Ａ〜９Ｄは、半導体リレー素子としてもＭＯＳ−ＦＥＴ、及びこれらのＦＥＴのゲート信号を生成するための昇圧回路を内蔵している。
【０００５】
このような構成において、図示しない車内フロント部に配設されたスイッチ群が操作され、負荷駆動指令信号が、例えば半導体リレーユニット９Ａに供給されると、半導体リレーユニット９Ａは、ゲート信号を該当する半導体リレー素子に供給することによって、上記負荷駆動指令信号が示す負荷を駆動制御する。この結果、所望の負荷が駆動することになる。他の半導体リレーユニット１Ｂ〜１Ｄも同様である。
【０００６】
図５のブロック図に示すように、従来の半導体リレーユニット９（例えば９Ａ）は、３６Ｖ系半導体リレー９１、１２Ｖ系半導体リレー９２、及びマイクロプロセッサ９３を含んで構成されている。
３６Ｖ系半導体リレー９１としては、例えば、コスト上の観点からＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴ９１ａ、９１ｂ、及び９１ｃが用いられる。これらＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴ９１ａ、９１ｂ、及び９１ｃそれぞれのドレイン側には、３６Ｖ系負荷Ｌ１１ａ、Ｌ１１ｂ、及びＬ１１ｃが接続されている。また、それらのソース側には共に、３６Ｖ系電線ＰＬ１を介して３６Ｖ系バッテリＢＴ１が接続され、それらのゲート側には昇圧回路９４によって所定値に昇圧されたゲート信号が供給されている。３６Ｖ系負荷としては、ディフォッガ等の非常に大きな電力を必要とするものが挙げられる。
【０００７】
１２Ｖ系半導体リレー９２としても、上記と同様の観点からＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴ９２ａ、９２ｂ、及び９２ｃが用いられる。これらＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴ９２ａ、９２ｂ、及び９２ｃそれぞれのドレイン側には、１２Ｖ系負荷Ｌ２１ａ、Ｌ２１ｂ、及びＬ２１ｃが接続されている。また、それらのソース側には共に、１２Ｖ系電線ＰＬ２を介して１２Ｖ系バッテリＢＴ２が接続され、それらのゲート側には昇圧回路９５によって所定値に昇圧されたゲート信号が供給されている。１２Ｖ系負荷としては、テールランプ等の比較的に小さな電力を必要とするものが挙げられる。
【０００８】
マイクロプロセッサ９３は、上述した負荷駆動指令信号が供給されると、この負荷駆動指令信号が示す被制御負荷に対応するＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴ９１ａ〜９１ｃ及び９２ａ〜９２ｃに、それぞれ所定のゲート信号を供給する。これにより、ゲート信号が供給されたＭＯＳ−ＦＥＴ９１ａ〜９１ｃ及び９２ａ〜９２ｃのソース−ドレイン間が導通し、対応する負荷Ｌ１１ａ〜Ｌ１１ｃ及びＬ２１ａ〜Ｌ２１ｃが駆動する。
【０００９】
昇圧回路９４は、３６Ｖ系電線ＰＬ１を介して供給される３６Ｖ系バッテリ電圧を昇圧してＦＥＴ９１ａ〜９１ｃを駆動させるためのゲート信号を生成する。昇圧回路９５は、１２Ｖ系電線ＰＬ２を介して供給される１２Ｖ系バッテリ電圧を昇圧してＦＥＴ９２ａ〜９２ｃを駆動させるためのゲート信号を生成する。
なお、他の半導体リレーユニット９Ｂ〜９Ｄも上記と同様の構成及び動作を有する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴは、ＰチャネルＭＯＳ−ＦＥＴと比較してチップ面積が半分以下でよいため安価である一方、非常に高電圧のゲート信号が必要とされる。すなわち、ＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴによって、負荷の上流側から電源供給を行っている時、ソース電位は電源電位に近くなるため、このＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴをオンにするためには、ゲートには電源電位よりも高い電圧を印加しなければならなくなる。例えば、ゲート−ソース間に１０Ｖ電圧差が発生した時オンするＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴを用いて、１２Ｖの電源を、負荷の上流でスイッチングしたい場合には、このＭＯＳ−ＦＥＴがオンしている時、ソース電圧も１２Ｖ付近まで上昇するため、ゲートには電源電圧（１２Ｖ）にゲート−ソース間電圧（１０Ｖ）が加算された２２Ｖという、電源電圧よりも高い電圧のゲート信号が必要となる。３６Ｖ系に関しても同様、３６Ｖ系の電源電圧よりも高い非常に高圧のゲート信号が必要となる。このため、ＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴを用いると、リレーユニット毎に高圧ゲート信号を生成するための２種類の昇圧回路９４及び９５が必要になる。
但し、たとえ昇圧回路９４及び９５を加えてもＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴを使用する方が、ＰチャネルＭＯＳ−ＦＥＴよりもコスト面で有利になるため、これが従来から使用されてきたが、その反面、各半導体リレーユニットが大型化及び重量化したり、複雑化したりする問題が発生していた。これは、スペース制限の厳しい車載ユニットとしては大きな問題であった。
【００１１】
そこで本発明は、上述した現状に鑑み、上記ゲート信号の生成手段に改良を加えることにより、ＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴの持つコスト面の有利さを維持しながらも、小型化、軽量化及び簡素化を促進し、更に低コスト化を計った車載半導体リレーシステムを提供することを課題としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の車載半導体リレーシステムは、図１及び図３に示すように、高電圧で駆動する高電圧系負荷Ｌ１１と、前記高電圧よりも低い低電圧で駆動する低電圧系負荷Ｌ２１と、前記高電圧系負荷Ｌ１１にバッテリ出力を供給する高電圧系バッテリＢＴ１と、前記低電圧系負荷Ｌ２１にバッテリ出力を供給する低電圧系バッテリＢＴ２とを備える車両に用いられる半導体リレーシステムであって、前記高電圧系バッテリＢＴ１と前記高電圧系負荷Ｌ１１との間に介設され、第１ゲート信号に応答して、前記高電圧系バッテリＢＴ１からのバッテリ出力を前記高電圧系負荷Ｌ１１に供給する高電圧系半導体リレー素子１１と、前記低電圧系バッテリＢＴ２と前記低電圧系負荷Ｌ２１との間に介設され、第２ゲート信号に応答して、前記低電圧系バッテリＢＴ２からのバッテリ出力を前記低電圧系負荷Ｌ２１に供給する低電圧系半導体リレー素子１２と、前記高電圧系バッテリＢＴ１からのバッテリ出力を電圧変換して、前記第１ゲート信号及び前記第２ゲート信号をそれぞれ生成するゲート信号生成手段２と、負荷駆動指令信号に応答して前記第１ゲート信号及び前記第２ゲート信号をそれぞれ、前記高電圧系半導体リレー素子１１及び前記低電圧系半導体リレー素子１２に供給するゲート信号供給制御手段１３とを有することを特徴とする。
【００１３】
請求項１記載の発明によれば、本車載半導体リレーシステムは、高電圧で駆動する高電圧系負荷Ｌ１１と、高電圧よりも低い低電圧で駆動する低電圧系負荷Ｌ２１と、高電圧系負荷Ｌ１１にバッテリ出力を供給する高電圧系バッテリＢＴ１と、低電圧系負荷Ｌ２１にバッテリ出力を供給する低電圧系バッテリＢＴ２とを備える車両に用いられる。そして、本車載半導体リレーシステムは、高電圧系半導体リレー素子１１、低電圧系半導体リレー素子１２、ゲート信号生成手段２及びゲート信号供給制御手段１３を有する。そして、上記ゲート信号生成手段２は、高電圧系バッテリＢＴ１からのバッテリ出力を電圧変換して、第１ゲート信号及び第２ゲート信号をそれぞれ生成する。ゲート信号供給制御手段１３は、負荷駆動指令信号に応答して第１ゲート信号及び第２ゲート信号をそれぞれ、高電圧系半導体リレー素子１１及び低電圧系半導体リレー素子１２に供給する。高電圧系半導体リレー素子１１は、高電圧系バッテリＢＴ１と高電圧系負荷Ｌ１１との間に介設され、第１ゲート信号に応答して、高電圧系バッテリＢＴ１からのバッテリ出力を高電圧系負荷Ｌ１１に供給する。低電圧系半導体リレー素子１２は、低電圧系バッテリＢＴ２と低電圧系負荷Ｌ２１との間に介設され、第２ゲート信号に応答して、低電圧系バッテリＢＴ２からのバッテリ出力を低電圧系負荷Ｌ２１に供給する。このように、高電圧系半導体リレー素子１１及び低電圧系半導体リレー素子１２をスイッチング制御するためのゲート信号を、ゲート信号生成手段２によって一括生成するようにしているので、従来のように高圧系及び低圧系の２種類の昇圧回路が不要になる。
【００１４】
上記課題を解決するためになされた請求項２記載の車載半導体リレーシステムは、図１及び図３に示すように、高電圧系バッテリＢＴ１と高電圧で駆動する高電圧系負荷Ｌ１１との間に介設され、第１ゲート信号に応答して、前記高電圧系バッテリＢＴ１からのバッテリ出力を前記高電圧系負荷Ｌ１１に供給する高電圧系半導体リレー素子１１と、低電圧系バッテリＢＴ２と低電圧で駆動する低電圧系負荷Ｌ２１との間に介設され、第２ゲート信号に応答して、前記低電圧系バッテリＢＴ２からのバッテリ出力を前記低電圧系負荷Ｌ２１に供給する低電圧系半導体リレー素子１２と、負荷駆動指令信号に応答して前記第１ゲート信号及び前記第２ゲート信号をそれぞれ、前記高電圧系半導体リレー素子１１及び前記低電圧系半導体リレー素子１２に供給するゲート信号供給制御手段１３とがユニット化された半導体リレーユニット１と、この半導体リレーユニット１とは別体であり、前記高電圧系バッテリＢＴ１のバッテリ出力を昇圧及び降圧して、前記第１ゲート信号及び前記第２ゲート信号をそれぞれ生成する昇圧降圧回路２とを有することを特徴とする。
【００１５】
請求項２記載の発明によれば、本車載半導体リレーシステムは、半導体リレーユニット１及び昇圧降圧回路２から構成される。更に、半導体リレーユニット１は、高電圧系半導体リレー素子１１、低電圧系半導体リレー素子１２及びゲート信号供給制御手段１３がユニット化されて構成される。上記高電圧系半導体リレー素子１１は、高電圧系バッテリＢＴ１と高電圧で駆動する高電圧系負荷Ｌ１１との間に介設され、第１ゲート信号に応答して、高電圧系バッテリＢＴ１からのバッテリ出力を高電圧系負荷Ｌ１１に供給する。低電圧系半導体リレー素子１２は、低電圧系バッテリＢＴ２と低電圧で駆動する低電圧系負荷Ｌ２１との間に介設され、第２ゲート信号に応答して、低電圧系バッテリＢＴ２からのバッテリ出力を低電圧系負荷Ｌ２１に供給する。そして、ゲート信号供給制御手段１３は、負荷駆動指令信号に応答して第１ゲート信号及び第２ゲート信号をそれぞれ、高電圧系半導体リレー素子１１及び低電圧系半導体リレー素子１２に供給する。また、昇圧降圧回路２は、上記半導体リレーユニット１とは別体に形成され、高電圧系バッテリＢＴ１のバッテリ出力を昇圧及び降圧して、上記第１ゲート信号及び第２ゲート信号をそれぞれ生成する。このように、昇圧降圧回路２は、半導体リレーユニット１とは別体に形成されているので、従来のようにユニット内に昇圧回路が不要になる。また、昇圧降圧回路２により、高電圧系半導体リレー素子１１及び低電圧系半導体リレー素子１２をスイッチング制御するためのゲート信号を一括生成するようにしているので、従来のように高圧系及び低圧系の２種類の昇圧回路が不要になる。
【００１６】
上記課題を解決するためになされた請求項３記載の車載半導体リレーシステムは、図１及び図３に示すように、請求項２記載の車載半導体リレーシステムにおいて、前記半導体リレーユニット１は車内の異なる場所に複数個配設され、それぞれのユニットは、設置場所がお互いに近傍である前記高電圧系負荷Ｌ１１及び前記低電圧系負荷Ｌ２１をそれぞれ制御する前記高電圧系半導体リレー素子１１及び前記低電圧系半導体リレー素子１２を含むことを特徴とする。
【００１７】
請求項３記載の発明によれば、半導体リレーユニット１は車内の異なる場所に複数個配設され、それぞれのユニットは、設置場所がお互いに近傍である高電圧系負荷Ｌ１１及び低電圧系負荷Ｌ２１をそれぞれ制御する高電圧系半導体リレー素子１１及び低電圧系半導体リレー素子１２を含むようにしているので、半導体リレーユニット１とこれに接続される負荷とを結ぶワイヤーハーネスがより短くなる。
【００１８】
上記課題を解決するためになされた請求項４記載の車載半導体リレーシステムは、図１及び図３に示すように、請求項１〜３いずれか記載の車載半導体リレーシステムにおいて、前記高電圧系半導体リレー素子１１及び前記低電圧系半導体リレー素子１２は共に、ＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴであることを特徴とする。
【００１９】
請求項４記載の発明によれば、また更に低コスト化が計られた車載半導体リレーシステムが得られるようになる。すなわち、ＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴは、ＰチャネルＭＯＳ−ＦＥＴと比較してチップ面積が半分以下でよいため、リレー部分が非常に安価になる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の車載半導体リレーシステムの一実施形態の概要を示すブロック図である。
図１に示すように、本車載半導体リレーシステムは、例えば３６Ｖ系負荷Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３、Ｌ１４等の高電圧系負荷と、１２Ｖ系負荷Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ２３、Ｌ２４等の低電圧系負荷と、上記高電圧系負荷にバッテリ電源を供給する３６Ｖ系バッテリＢＴ１等の高電圧系バッテリと、上記低高電圧系負荷にバッテリ電源を供給する１２Ｖ系バッテリＢＴ２等の低電圧系バッテリとを搭載する車両に用いられる。
【００２１】
そして、本車載半導体リレーシステムは、半導体リレーユニット１（１Ａ〜１Ｄ）及び昇圧降圧回路２を含んで構成される。このうち、半導体リレーユニット１Ａは、３６Ｖ系電線ＰＬ１及び１２Ｖ系電線ＰＬ２を介して、３６Ｖ系バッテリＢＴ１及び１２Ｖ系バッテリＢＴ２にそれぞれ接続されている。また、半導体リレーユニット１Ａは、上記３６Ｖ系負荷Ｌ１１及び１２Ｖ系負荷Ｌ２１とも接続されている。更に、半導体リレーユニット１Ａは、３６Ｖ系ゲート信号線ＧＬ１及び１２Ｖ系ゲート信号線ＧＬ２を介して、昇圧降圧回路２とも接続されている。
【００２２】
他の半導体リレーユニット１Ｂ〜１Ｄも、同様に３６Ｖ系電線ＰＬ１及び１２Ｖ系電線ＰＬ２を介して、３６Ｖ系バッテリＢＴ１及び１２Ｖ系バッテリＢＴ２に対してそれぞれ接続され、各ユニット１Ｂ〜１Ｄにそれぞれ割り当てられた負荷Ｌ１２、Ｌ２２、負荷Ｌ１３、Ｌ２３及び負荷Ｌ１４、Ｌ２４に接続されている。また同様に、３６Ｖ系ゲート信号線ＧＬ１及び１２Ｖ系ゲート信号線ＧＬ２を介して、半導体リレーユニット１Ｂ〜１Ｄは昇圧降圧回路２とも接続されている。
なお、上記昇圧降圧回路２及び半導体リレーユニット１の構成は、図２及び図３を用いて、追加説明する。
【００２３】
上記複数の半導体リレーユニット１Ａ〜１Ｄはそれぞれ、設置場所がお互いに近傍である負荷が割り当てられて車内の異なる所望の場所に配設される。例えば、設置場所がお互いに近傍である３６Ｖ系負荷Ｌ１１としてリアディフォッガ及び１２Ｖ系負荷Ｌ２１としてテールランプが半導体リレーユニット１Ａに割り当てられる。これにより、半導体リレーユニット１とこれに接続される負荷とを結ぶワイヤーハーネスがより短くなる。
【００２４】
このような構成において、半導体リレーユニット１Ａを例にして動作を簡単に説明する。まず、図示しない車内フロント部に配設されたスイッチ群が操作され、負荷駆動指令信号が半導体リレーユニット１Ａに供給されると、半導体リレーユニット１Ａはゲート信号線ＧＬ１及びＧＬ２を介して昇圧降圧回路２から供給されるゲート信号を、この半導体リレーユニット１Ａに含まれる該当する半導体リレー素子に供給することによって、上記負荷駆動指令信号が示す負荷を駆動制御する。この結果、所望の負荷が駆動又は駆動停止することになる。他の半導体リレーユニット１Ｂ〜１Ｄも同様である。上述の動作において、３６Ｖ系半導体リレー１１及び１２Ｖ系半導体リレー１２をスイッチング制御するためのゲート信号を、昇圧降圧回路２によって一括生成するようにしているので、従来のように高圧系及び低圧系の２種類の昇圧回路が不要になる。
【００２５】
なお、図１において、３６Ｖ系バッテリＢＴ１及び１２Ｖ系バッテリＢＴ２はそれぞれ、請求項の高電圧系バッテリ及び低電圧系バッテリに相当する。また、３６Ｖ系負荷Ｌ１１〜Ｌ１４及び１２Ｖ系負荷Ｌ２１〜Ｌ２４はそれぞれ、請求項の高電圧系負荷及び低電圧系負荷に相当する。更に、昇圧降圧回路２は請求項のゲート信号生成手段に相当する。
【００２６】
次に図２を用いて、上記昇圧降圧回路２について説明を追加する。図２は、図１に示した昇圧降圧回路２の一実施形態を示すブロック図である。
本昇圧降圧回路２は、ＤＣ／ＡＣコンバータ２１、変圧回路２２及びＡＣ／ＤＣコンバータ２３、２４を含んで構成されている。
【００２７】
ＤＣ／ＡＣコンバータ２１は、バッテリ電源入力端子２００が接続された３６Ｖ系電線ＰＬ１を介して、３６Ｖ系バッテリＢＴ１に接続されている。このＤＣ／ＡＣコンバータ２１は、トランジスタやサイリスタを含む公知のインバータ回路が用いられる。そして、３６Ｖ系バッテリＢＴ１からの直流の３６Ｖ系バッテリ出力を交流に変換して変圧回路２２に供給する。
変圧回路２２は、公知のトランス回路から構成されるもので、ＤＣ／ＡＣコンバータ２１からの交流信号を昇圧及び降圧して、それぞれＡＣ／ＤＣコンバータ２３及び２４に供給する。
【００２８】
ＡＣ／ＤＣコンバータ２３は、昇圧された交流信号を直流に変換して、３６Ｖ系ゲート信号出力端子２０１を介して、３６Ｖ系ゲート信号線ＧＬ１に出力する。この信号線ＧＬ１には、請求項の第１ゲート信号に相当する３６Ｖ系ＭＯＳ−ＦＥＴのゲート信号が出力される。また、ＡＣ／ＤＣコンバータ２４は、降圧された交流信号を直流に変換して、１２Ｖ系ゲート信号出力端子２０２を介して１２Ｖ系ゲート信号線ＧＬ２に出力する。この信号線ＧＬ２には、請求項の第２ゲート信号に相当する１２Ｖ系ＭＯＳ−ＦＥＴのゲート信号が出力される。これらＡＣ／ＤＣコンバータ２３、２４は、例えば公知の整流回路が用いられる。
【００２９】
更に図３を用いて、上記昇圧降圧回路２について説明を追加する。図３は、図１に示した半導体リレーユニットの一実施形態を示すブロック図である。ここでは、図３に示した半導体リレーユニット１Ａ〜１Ｄのうち、代表して半導体リレーユニット１Ａを用いて説明する。
【００３０】
図３に示すように、半導体リレーユニット１Ａは、３６Ｖ系半導体リレー１１、１２Ｖ系半導体リレー１２、及びマイクロプロセッサ１３を含んで構成されている。
３６Ｖ系半導体リレー１１としては、例えば、ＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴ１１ａ、１１ｂ、及び１１ｃが用いられる。ＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴを用いることにより、ＰチャネルＭＯＳ−ＦＥＴ等をここに用いるよりも安価にリレー素子が構成できるようになる。すなわち、ＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴは、ＰチャネルＭＯＳ−ＦＥＴと比較してチップ面積が半分以下でよいため、リレー部分が非常に安価になる。
【００３１】
これらＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴ１１ａ、１１ｂ、及び１１ｃそれぞれのドレイン側には、３６Ｖ系負荷Ｌ１１ａ、Ｌ１１ｂ、及びＬ１１ｃが接続されている。また、それらのソース側には共に、３６Ｖ系電線ＰＬ１を介して３６Ｖ系バッテリＢＴ１が接続され、それらのゲート側には３６Ｖ系ゲート信号線ＧＬ１を介して変圧回路２２の３６Ｖ系ゲート信号出力端子２０１が接続されている。３６Ｖ系負荷としては、ディフォッガ等の非常に大きな電力を必要とするものが挙げられる。ここでは３種類の３６Ｖ系負荷Ｌ１１ａ、Ｌ１１ｂ、及びＬ１１ｃを記載しているが、もちろんこれらは適宜変更可能である。接続される負荷の数に応じて、対応するＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴの数も増減する。
なお、上記３６Ｖ系半導体リレー１１は請求項の高電圧系リレー素子に相当する。
【００３２】
１２Ｖ系半導体リレー１２としても、上記と同様の理由で、ＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴ１２ａ、１２ｂ、及び１２ｃが用いられる。これらＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴ１２ａ、１２ｂ、及び１２ｃそれぞれのドレイン側には、１２Ｖ系負荷Ｌ２１ａ、Ｌ２１ｂ、及びＬ２１ｃが接続されている。また、それらのソース側には共に、１２Ｖ系電線ＰＬ２を介して１２Ｖ系バッテリＢＴ２が接続され、それらのゲート側には１２Ｖ系ゲート信号線ＧＬ２を介して変圧回路２２の１２Ｖ系ゲート信号出力端子２０２が接続されている。１２Ｖ系負荷としては、テールランプ等の比較的に小さな電力を必要とするものが挙げられる。ここでは３種類の１２Ｖ系負荷Ｌ１２ａ、Ｌ１２ｂ、及びＬ１２ｃを記載しているが、もちろんこれらは適宜変更可能である。接続される負荷の数に応じて、対応するＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴの数も増減する。
なお、上記１２Ｖ系半導体リレー１２は請求項の低電圧系リレー素子に相当する。
【００３３】
マイクロプロセッサ１３は、基本的に、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを含んで構成される。ＲＯＭにはプログラムや固定データ等が格納されている。ＣＰＵはＲＯＭに予め格納された制御プログラムにしたがって動作する。ＲＡＭはＣＰＵの処理の過程で発生する各種のデータを格納する各種格納エリア等を有して構成されている。このマイクロプロセッサ１３の本発明に関わる処理動作としては、図示しない車内フロント部に配設されたスイッチ群が操作され、負荷駆動指令信号が供給されると、マイクロプロセッサ１３は、この負荷駆動指令信号が示す被制御負荷に対応するＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴ１１ａ〜１１ｃ及び１２ａ〜１２ｃに、それぞれ３６Ｖ系ゲート信号及び１２Ｖ系ゲート信号を供給するように制御する。これにより、ゲート信号が供給されたＭＯＳ−ＦＥＴ１１ａ〜１１ｃ及び１２ａ〜１２ｃのソース−ドレイン間が導通し、対応する負荷Ｌ１１ａ〜１１ｃ及びＬ１２ａ〜１２ｃが駆動する。このようなマイクロプロセッサ１３の機能は、請求項のゲート信号供給制御手段に相当する。
なお、他の半導体リレーユニット１Ｂ〜１Ｄの基本構成及び動作も上記半導体リレーユニット１Ａと同様である。上記３６Ｖ系半導体リレー１１及び１２Ｖ系半導体リレー１２はそれぞれ、請求項の高電圧系半導体リレー素子及び低電圧系半導体リレー素子に相当する。
【００３４】
以上のように本実施形態によれば、昇圧降圧回路２により、３６Ｖ系半導体リレー１１及び１２Ｖ系半導体リレー１２をスイッチング制御するためのゲート信号を一括生成するようにしているので、従来のように高圧系及び低圧系の２種類の昇圧回路が不要になる。また、昇圧降圧回路２は、半導体リレーユニット１とは別体に形成されているので、従来のようにユニット内に昇圧回路が不要になる。このため、リレーユニットが非常に簡素化、軽量化及び簡素化され、製造や取り付けが簡単になる。これらの結果、本実施形態によれば、小型化、軽量化及び簡素化を促進され、低コスト化が計られた車載半導体リレーシステムが得られる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、高電圧系半導体リレー素子１１及び低電圧系半導体リレー素子１２をスイッチング制御するためのゲート信号を、ゲート信号生成手段２によって一括生成するようにしているので、従来のように高圧系及び低圧系の２種類の昇圧回路が不要になる。この結果、請求項１記載の発明によれば、小型化、軽量化及び簡素化を促進され、低コスト化が計られた車載半導体リレーシステムが得られる。
【００３６】
請求項２記載の発明によれば、昇圧降圧回路２により、高電圧系半導体リレー素子１１及び低電圧系半導体リレー素子１２をスイッチング制御するためのゲート信号を一括生成するようにしているので、従来のように高圧系及び低圧系の２種類の昇圧回路が不要になる。また、昇圧降圧回路２は、半導体リレーユニット１とは別体に形成されているので、従来のようにユニット内に昇圧回路が不要になる。このため、リレーユニットが非常に簡素化、軽量化及び簡素化され、製造や取り付けが簡単になる。これらの結果、請求項２記載の発明によれば、小型化、軽量化及び簡素化を促進され、低コスト化が計られた車載半導体リレーシステムが得られる。
【００３７】
請求項３記載の発明によれば、半導体リレーユニット１は車内の異なる場所に複数個配設され、それぞれのユニットは、設置場所がお互いに近傍である高電圧系負荷Ｌ１１及び低電圧系負荷Ｌ２１をそれぞれ制御する高電圧系半導体リレー素子１１及び低電圧系半導体リレー素子１２を含むようにしているので、半導体リレーユニット１とこれに接続される負荷とを結ぶワイヤーハーネスがより短くなる。したがって、請求項３記載の発明によれば、更に低コスト化が計られた車載半導体リレーシステムが得られるようになる。
【００３８】
請求項４記載の発明によれば、また更に低コスト化が計られた車載半導体リレーシステムが得られるようになる。すなわち、ＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴは、ＰチャネルＭＯＳ−ＦＥＴと比較してチップ面積が半分以下でよいため、リレー部分が非常に安価になる。ＭＯＳ−ＦＥＴのゲート信号を生成するゲート信号供給制御手段１３又は昇圧降圧回路２も１個だけでよいので、この部分でのコスト高を招くこともない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の車載半導体リレーシステムの一実施形態の概要を示すブロック図である。
【図２】図１に示した昇圧降圧回路２の一実施形態を示すブロック図である。
【図３】図１に示した半導体リレーユニットの一実施形態を示すブロック図である。
【図４】従来の車載半導体リレーシステムの一例を示すブロック図である。
【図５】図４に示した半導体リレーユニットの一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１、１Ａ〜１Ｄ半導体リレーユニット
２昇圧降圧回路（ゲート信号生成手段）
１１３６Ｖ系半導体リレー（高電圧系半導体リレー素子）
１２１２Ｖ系半導体リレー（低電圧系半導体リレー素子）
１３マイクロプロセッサ（ゲート信号供給制御手段）
Ｌ１１〜Ｌ１４３６Ｖ系負荷（高電圧系負荷）
Ｌ２１〜Ｌ２４１２Ｖ系負荷（低電圧系負荷）
ＢＴ１３６Ｖ系バッテリ（高電圧系バッテリ）
ＢＴ２１２Ｖ系バッテリ（低電圧系バッテリ）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor relay system that drives and controls a load mounted on a vehicle, and more particularly to an in-vehicle semiconductor relay system that uses a MOS-FET as a semiconductor relay.
[0002]
[Prior art]
In-vehicle loads are roughly classified into high voltage loads such as window defoggers and low voltage loads such as various lamps. A high-voltage battery and a low-voltage battery are mounted on the vehicle as drive power sources for these loads. Furthermore, in order to control each load on and off, a semiconductor relay is often interposed between each battery and the load. However, the control voltage for controlling the opening and closing of the semiconductor relay converts the output voltage of each of the high voltage battery and the low voltage battery and supplies the converted voltage to each semiconductor relay. A conversion circuit is required, which increases the complexity and weight of the related apparatus and increases the cost. This problem will be described below with reference to FIGS.
[0003]
FIG. 4 is a block diagram showing an example of a conventional in-vehicle semiconductor relay system. FIG. 5 is a block diagram showing an example of the semiconductor relay unit shown in FIG.
As shown in FIG. 4, the conventional in-vehicle semiconductor relay system includes a high voltage system load such as 36V system loads L11, L12, L13, and L14 and a low voltage system load such as 12V system loads L21, L22, L23, and L24. And a high voltage battery such as a 36V battery BT1 that supplies battery power to the high voltage load and a low voltage battery such as a 12V battery BT2 that supplies battery power to the low high voltage load. Used for vehicles. The semiconductor relay unit 9 (9A to 9D) is connected to the 36V battery BT1 and the 12V battery BT2 via the 36V electric wire PL1 and the 12V electric wire PL2, respectively.
[0004]
Among these, the semiconductor relay unit 9A is also connected to the 36V system load L11 and the 12V system load L21. Similarly, the other semiconductor relay units 9B to 9D are connected to the 36V battery BT1 and the 12V battery BT2 via the 36V electric wire PL1 and the 12V electric wire PL2, respectively, and are assigned to the units 9B to 9D, respectively. Connected to the loads L12 and L22, loads L13 and L23, and loads L14 and L24. The semiconductor relay units 9A to 9D also incorporate MOS-FETs as semiconductor relay elements and a booster circuit for generating gate signals of these FETs.
[0005]
In such a configuration, when a switch group disposed on the front portion in the vehicle (not shown) is operated and a load drive command signal is supplied to, for example, the semiconductor relay unit 9A, the semiconductor relay unit 9A corresponds to the gate signal. By supplying the semiconductor relay element, the load indicated by the load drive command signal is controlled. As a result, a desired load is driven. The same applies to the other semiconductor relay units 1B to 1D.
[0006]
As shown in the block diagram of FIG. 5, the conventional semiconductor relay unit 9 (for example, 9A) includes a 36V semiconductor relay 91, a 12V semiconductor relay 92, and a microprocessor 93.
As the 36V semiconductor relay 91, for example, N-channel MOS-FETs 91a, 91b, and 91c are used from the viewpoint of cost. 36V type | system | group loads L11a, L11b, and L11c are connected to the drain side of each of these N channel MOS-FETs 91a, 91b, and 91c. Both of these sources are connected to a 36V battery BT1 via a 36V electric wire PL1, and a gate signal boosted to a predetermined value by a booster circuit 94 is supplied to their gates. Examples of the 36V system load include those that require very large electric power, such as a diffogger.
[0007]
As the 12V semiconductor relay 92, N-channel MOS-FETs 92a, 92b, and 92c are used from the same viewpoint as described above. 12V system loads L21a, L21b, and L21c are connected to the drain sides of these N-channel MOS-FETs 92a, 92b, and 92c, respectively. In addition, a 12V battery BT2 is connected to the source side via a 12V system electric wire PL2, and a gate signal boosted to a predetermined value by a booster circuit 95 is supplied to the gate side thereof. Examples of the 12V system load include a tail lamp and the like that require relatively small electric power.
[0008]
When the load driving command signal described above is supplied, the microprocessor 93 supplies predetermined gate signals to the N-channel MOS-FETs 91a to 91c and 92a to 92c corresponding to the controlled load indicated by the load driving command signal. To do. As a result, the source-drain of the MOS-FETs 91a to 91c and 92a to 92c to which the gate signals are supplied is conducted, and the corresponding loads L11a to L11c and L21a to L21c are driven.
[0009]
The booster circuit 94 generates a gate signal for driving the FETs 91a to 91c by boosting the 36V battery voltage supplied via the 36V electric wire PL1. The booster circuit 95 generates a gate signal for driving the FETs 92a to 92c by boosting the 12V battery voltage supplied via the 12V electric wire PL2.
The other semiconductor relay units 9B to 9D have the same configuration and operation as described above.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the N-channel MOS-FET is inexpensive because it requires less than half the chip area compared to the P-channel MOS-FET, but requires a very high voltage gate signal. That is, when power is supplied from the upstream side of the load by the N channel MOS-FET, the source potential is close to the power source potential. A voltage higher than the potential must be applied. For example, when using an N-channel MOS-FET that is turned on when a voltage difference of 10 V occurs between the gate and the source, and wants to switch a 12 V power source upstream of the load, the MOS-FET is turned on. Since the source voltage also rises to around 12V, a gate signal having a voltage higher than the power supply voltage of 22V obtained by adding the gate-source voltage (10V) to the power supply voltage (12V) is required for the gate. Similarly for the 36V system, a very high voltage gate signal higher than the power supply voltage of the 36V system is required. For this reason, when an N-channel MOS-FET is used, two types of booster circuits 94 and 95 for generating a high-voltage gate signal are required for each relay unit.
However, even if the booster circuits 94 and 95 are added, the use of the N-channel MOS-FET is advantageous in terms of cost compared to the P-channel MOS-FET. There has been a problem that each semiconductor relay unit is increased in size, weight, and complexity. This was a big problem for an in-vehicle unit with severe space restrictions.
[0011]
Therefore, in view of the above-described situation, the present invention improves the gate signal generation means, thereby reducing the size, weight and simplification while maintaining the cost advantage of the N-channel MOS-FET. It is an object to provide an in-vehicle semiconductor relay system that promotes the cost reduction and further reduces the cost.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The in-vehicle semiconductor relay system according to claim 1, which has been made to solve the above problems, includes a high voltage system load L 11 that is driven at a high voltage and a low voltage lower than the high voltage, as shown in FIGS. 1 and 3. A low voltage system load L21 driven by the vehicle, a high voltage system battery BT1 that supplies battery output to the high voltage system load L11, and a low voltage system battery BT2 that supplies battery output to the low voltage system load L21. The semiconductor relay system used in the present invention is interposed between the high voltage battery BT1 and the high voltage load L11, and outputs a battery output from the high voltage battery BT1 in response to a first gate signal. Is provided between the low voltage system battery BT2 and the low voltage system load L21. In response to the gate signal, the low voltage semiconductor relay element 12 that supplies the battery output from the low voltage system battery BT2 to the low voltage system load L21 and the battery output from the high voltage system battery BT1 are voltage-converted. Gate signal generating means 2 for generating the first gate signal and the second gate signal, respectively, and the first gate signal and the second gate signal in response to a load drive command signal, respectively, And a gate signal supply control means 13 for supplying the semiconductor relay element 11 and the low-voltage semiconductor relay element 12.
[0013]
According to the first aspect of the present invention, the in-vehicle semiconductor relay system includes a high voltage system load L11 driven at a high voltage, a low voltage system load L21 driven at a low voltage lower than the high voltage, and a high voltage system load. It is used in a vehicle including a high voltage system battery BT1 that supplies battery output to L11 and a low voltage system battery BT2 that supplies battery output to a low voltage system load L21. The in-vehicle semiconductor relay system includes a high voltage semiconductor relay element 11, a low voltage semiconductor relay element 12, a gate signal generation unit 2, and a gate signal supply control unit 13. The gate signal generating means 2 converts the battery output from the high voltage battery BT1 to generate a first gate signal and a second gate signal. The gate signal supply control means 13 supplies the first gate signal and the second gate signal to the high voltage semiconductor relay element 11 and the low voltage semiconductor relay element 12, respectively, in response to the load drive command signal. The high voltage system relay element 11 is interposed between the high voltage system battery BT1 and the high voltage system load L11, and in response to the first gate signal, the high voltage system battery BT1 outputs the battery output from the high voltage system battery BT1. Supply to load L11. The low voltage system relay element 12 is interposed between the low voltage system battery BT2 and the low voltage system load L21 and responds to the second gate signal to output the battery output from the low voltage system battery BT2 to the low voltage system. Supply to load L21. As described above, since the gate signal for controlling the switching of the high voltage semiconductor relay element 11 and the low voltage semiconductor relay element 12 is collectively generated by the gate signal generating means 2, the high voltage system relay circuit is conventionally used. In addition, two types of booster circuits of a low voltage system are not required.
[0014]
The vehicle-mounted semiconductor relay system according to claim 2, which has been made to solve the above-described problem, includes a high-voltage system battery BT 1 and a high-voltage system load L 11 driven at a high voltage, as shown in FIGS. 1 and 3. A high voltage semiconductor relay element 11 for supplying a battery output from the high voltage system battery BT1 to the high voltage system load L11 in response to a first gate signal, a low voltage system battery BT2, and a low voltage And a low voltage semiconductor relay for supplying the battery output from the low voltage battery BT2 to the low voltage load L21 in response to a second gate signal. In response to the element 12 and the load drive command signal, the first gate signal and the second gate signal are respectively sent to the high voltage semiconductor relay element 11 and the low voltage semiconductor relay element. The semiconductor relay unit 1 in which the gate signal supply control means 13 to be supplied to the unit 2 is unitized, and the semiconductor relay unit 1 is a separate body, and boosts and steps down the battery output of the high-voltage battery BT1, And a step-up / step-down circuit 2 for generating the first gate signal and the second gate signal, respectively.
[0015]
According to the second aspect of the present invention, the in-vehicle semiconductor relay system includes the semiconductor relay unit 1 and the step-up / step-down circuit 2. Further, the semiconductor relay unit 1 is configured by unitizing a high voltage semiconductor relay element 11, a low voltage semiconductor relay element 12, and a gate signal supply control means 13. The high-voltage semiconductor relay element 11 is interposed between the high-voltage battery BT1 and a high-voltage load L11 that is driven at a high voltage, and responds to the first gate signal from the high-voltage battery BT1. The battery output is supplied to the high voltage system load L11. The low-voltage semiconductor relay element 12 is interposed between the low-voltage battery BT2 and the low-voltage load L21 that is driven at a low voltage, and in response to the second gate signal, the battery from the low-voltage battery BT2 The output is supplied to the low voltage system load L21. Then, the gate signal supply control means 13 supplies the first gate signal and the second gate signal to the high voltage semiconductor relay element 11 and the low voltage semiconductor relay element 12, respectively, in response to the load drive command signal. The step-up / step-down circuit 2 is formed separately from the semiconductor relay unit 1 and steps up and down the battery output of the high-voltage battery BT1 to generate the first gate signal and the second gate signal, respectively. . As described above, since the step-up / step-down circuit 2 is formed separately from the semiconductor relay unit 1, no step-up circuit is required in the unit as in the prior art. In addition, since the step-up / down circuit 2 collectively generates gate signals for switching control of the high-voltage semiconductor relay element 11 and the low-voltage semiconductor relay element 12, the high-voltage system and the low-voltage system as in the prior art. These two types of booster circuits are not required.
[0016]
The in-vehicle semiconductor relay system according to claim 3, which has been made to solve the above-mentioned problems, is different from the in-vehicle semiconductor relay system according to claim 2, wherein the semiconductor relay unit 1 is different in the vehicle as shown in FIGS. 1 and 3. A plurality of units are arranged at each location, and each unit has the high voltage semiconductor relay element 11 and the low voltage that respectively control the high voltage system load L11 and the low voltage system load L21 whose installation locations are close to each other. System-based semiconductor relay element 12 is included.
[0017]
According to the third aspect of the present invention, a plurality of semiconductor relay units 1 are arranged at different locations in the vehicle, and each unit has a high voltage system load L11 and a low voltage system load L21 whose installation locations are close to each other. Since the high-voltage semiconductor relay element 11 and the low-voltage semiconductor relay element 12 that respectively control the above are included, the wire harness connecting the semiconductor relay unit 1 and the load connected thereto is further shortened.
[0018]
The in-vehicle semiconductor relay system according to claim 4, which has been made to solve the above-described problem, is the high-voltage semiconductor according to claim 1, as shown in FIGS. 1 and 3. Both the relay element 11 and the low-voltage semiconductor relay element 12 are N-channel MOS-FETs.
[0019]
According to the fourth aspect of the present invention, an in-vehicle semiconductor relay system in which the cost is further reduced can be obtained. That is, the N-channel MOS-FET has a chip area that is less than half that of the P-channel MOS-FET, so that the relay portion is very inexpensive.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing an outline of an embodiment of an in-vehicle semiconductor relay system of the present invention.
As shown in FIG. 1, this in-vehicle semiconductor relay system includes, for example, a high voltage system load such as 36V system loads L11, L12, L13, and L14 and a low voltage system load such as 12V system loads L21, L22, L23, and L24. A high voltage battery such as a 36V battery BT1 that supplies battery power to the high voltage load and a low voltage battery such as a 12V battery BT2 that supplies battery power to the low high voltage load are mounted. Used for vehicles.
[0021]
The in-vehicle semiconductor relay system includes a semiconductor relay unit 1 (1A to 1D) and a step-up / step-down circuit 2. Among these, the semiconductor relay unit 1A is connected to the 36V battery BT1 and the 12V battery BT2 via the 36V electric wire PL1 and the 12V electric wire PL2, respectively. The semiconductor relay unit 1A is also connected to the 36V system load L11 and the 12V system load L21. Further, the semiconductor relay unit 1A is also connected to the step-up / step-down circuit 2 through the 36V system gate signal line GL1 and the 12V system gate signal line GL2.
[0022]
Similarly, the other semiconductor relay units 1B to 1D are connected to the 36V battery BT1 and the 12V battery BT2 via the 36V electric wire PL1 and the 12V electric wire PL2, respectively, and assigned to the units 1B to 1D, respectively. Connected to the loads L12 and L22, loads L13 and L23, and loads L14 and L24. Similarly, the semiconductor relay units 1B to 1D are also connected to the step-up / step-down circuit 2 through the 36V system gate signal line GL1 and the 12V system gate signal line GL2.
The configurations of the step-up / step-down circuit 2 and the semiconductor relay unit 1 will be additionally described with reference to FIGS. 2 and 3.
[0023]
The plurality of semiconductor relay units 1 </ b> A to 1 </ b> D are respectively disposed at different desired locations in the vehicle by being assigned loads whose installation locations are close to each other. For example, the rear defogger is assigned to the semiconductor relay unit 1A as the 36V system load L11 and the tail lamp as the 12V system load L21 whose installation locations are close to each other. Thereby, the wire harness which connects the semiconductor relay unit 1 and the load connected to this becomes shorter.
[0024]
In such a configuration, the operation will be briefly described by taking the semiconductor relay unit 1A as an example. First, when a switch group disposed on a front portion (not shown) is operated and a load drive command signal is supplied to the semiconductor relay unit 1A, the semiconductor relay unit 1A is connected to the step-up / step-down circuit via the gate signal lines GL1 and GL2. By supplying the gate signal supplied from 2 to the corresponding semiconductor relay element included in the semiconductor relay unit 1A, the load indicated by the load drive command signal is driven and controlled. As a result, a desired load is driven or stopped. The same applies to the other semiconductor relay units 1B to 1D. In the above operation, the gate signals for switching control of the 36V semiconductor relay 11 and the 12V semiconductor relay 12 are collectively generated by the step-up / step-down circuit 2, so that the high-voltage system and the low-voltage system are conventionally used. Two types of booster circuits are not required.
[0025]
In FIG. 1, 36V battery BT1 and 12V battery BT2 correspond to the high voltage battery and the low voltage battery, respectively, in the claims. The 36V system loads L11 to L14 and the 12V system loads L21 to L24 correspond to the high voltage system load and the low voltage system load, respectively, in the claims. Further, the step-up / step-down circuit 2 corresponds to the gate signal generating means in the claims.
[0026]
Next, a description of the step-up / step-down circuit 2 will be added using FIG. FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of the step-up / step-down circuit 2 shown in FIG.
The step-up / step-down circuit 2 includes a DC / AC converter 21, a transformer circuit 22, and AC / DC converters 23 and 24.
[0027]
The DC / AC converter 21 is connected to the 36V system battery BT1 via the 36V system electric wire PL1 to which the battery power input terminal 200 is connected. The DC / AC converter 21 uses a known inverter circuit including a transistor and a thyristor. The direct current 36V battery output from the 36V battery BT1 is converted into alternating current and supplied to the transformer circuit 22.
The transformer circuit 22 is composed of a known transformer circuit, and boosts and steps down an AC signal from the DC / AC converter 21 and supplies the AC signal to the AC / DC converters 23 and 24, respectively.
[0028]
The AC / DC converter 23 converts the boosted alternating current signal into a direct current, and outputs the direct current to the 36V system gate signal line GL1 via the 36V system gate signal output terminal 201. The signal line GL1 outputs a gate signal of a 36V type MOS-FET corresponding to the first gate signal in the claims. The AC / DC converter 24 converts the stepped-down alternating current signal into direct current and outputs it to the 12V system gate signal line GL2 via the 12V system gate signal output terminal 202. The signal line GL2 outputs a gate signal of a 12V MOS-FET corresponding to the second gate signal in the claims. These AC / DC converters 23 and 24 are, for example, known rectifier circuits.
[0029]
Further, a description of the step-up / step-down circuit 2 will be added with reference to FIG. FIG. 3 is a block diagram showing an embodiment of the semiconductor relay unit shown in FIG. Here, among the semiconductor relay units 1A to 1D shown in FIG. 3, the semiconductor relay unit 1A will be representatively described.
[0030]
As shown in FIG. 3, the semiconductor relay unit 1 </ b> A includes a 36V semiconductor relay 11, a 12V semiconductor relay 12, and a microprocessor 13.
For example, N-channel MOS-FETs 11a, 11b, and 11c are used as the 36V semiconductor relay 11. By using an N-channel MOS-FET, a relay element can be configured at a lower cost than using a P-channel MOS-FET or the like here. That is, the N-channel MOS-FET has a chip area that is less than half that of the P-channel MOS-FET, so that the relay portion is very inexpensive.
[0031]
36V type | system | group load L11a, L11b, and L11c is connected to the drain side of each of these N channel MOS-FET11a, 11b, and 11c. In addition, a 36V battery BT1 is connected to the source side via a 36V electric wire PL1, and a 36V gate signal output terminal of the transformer circuit 22 is connected to the gate side via a 36V gate signal line GL1. 201 is connected. Examples of the 36V system load include those that require very large electric power, such as a diffogger. Here, three types of 36V system loads L11a, L11b, and L11c are described, but these can of course be changed as appropriate. The number of corresponding N-channel MOS-FETs is increased or decreased according to the number of connected loads.
The 36V semiconductor relay 11 corresponds to the high voltage relay element of the claims.
[0032]
As the 12V semiconductor relay 12, N-channel MOS-FETs 12a, 12b, and 12c are used for the same reason as described above. 12V system loads L21a, L21b, and L21c are connected to the drain sides of these N-channel MOS-FETs 12a, 12b, and 12c, respectively. In addition, a 12V system battery BT2 is connected to the source side via a 12V system electric wire PL2, and a 12V system gate signal output terminal of the transformer circuit 22 is connected to a gate side thereof via a 12V system gate signal line GL2. 202 is connected. Examples of the 12V system load include a tail lamp and the like that require relatively small electric power. Here, three types of 12V system loads L12a, L12b, and L12c are described, but these can of course be changed as appropriate. The number of corresponding N-channel MOS-FETs is increased or decreased according to the number of connected loads.
The 12V semiconductor relay 12 corresponds to the low voltage relay element of the claims.
[0033]
The microprocessor 13 basically includes a CPU, a ROM, and a RAM (not shown). The ROM stores programs, fixed data, and the like. The CPU operates according to a control program stored in advance in the ROM. The RAM has various storage areas for storing various data generated in the process of the CPU. As a processing operation related to the present invention of the microprocessor 13, when a load group command signal is supplied by operating a switch group disposed in the front part of the vehicle interior (not shown), the microprocessor 13 Are controlled to supply a 36V system gate signal and a 12V system gate signal to the N-channel MOS-FETs 11a to 11c and 12a to 12c corresponding to the controlled load shown in FIG. As a result, the source and drain of the MOS-FETs 11a to 11c and 12a to 12c to which the gate signals are supplied are conducted, and the corresponding loads L11a to 11c and L12a to 12c are driven. Such a function of the microprocessor 13 corresponds to the gate signal supply control means in the claims.
The basic configurations and operations of the other semiconductor relay units 1B to 1D are the same as those of the semiconductor relay unit 1A. The 36V semiconductor relay 11 and the 12V semiconductor relay 12 correspond to the high voltage semiconductor relay element and the low voltage semiconductor relay element of the claims, respectively.
[0034]
As described above, according to the present embodiment, the step-up / step-down circuit 2 collectively generates the gate signals for switching control of the 36V semiconductor relay 11 and the 12V semiconductor relay 12, so that the conventional method is used. Two types of booster circuits, a high pressure system and a low pressure system, are not required. Further, since the step-up / step-down circuit 2 is formed separately from the semiconductor relay unit 1, a step-up circuit is not required in the unit as in the prior art. This greatly simplifies, reduces the weight and simplifies the relay unit and simplifies manufacture and installation. As a result, according to the present embodiment, it is possible to obtain a vehicle-mounted semiconductor relay system that is promoted to be reduced in size, weight, and simplification, and reduced in cost.
[0035]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, the gate signal for controlling the switching of the high voltage semiconductor relay element 11 and the low voltage semiconductor relay element 12 is collectively generated by the gate signal generating means 2. As a result, two types of booster circuits, a high voltage system and a low voltage system, are not required as in the prior art. As a result, according to the first aspect of the present invention, an in-vehicle semiconductor relay system can be obtained in which miniaturization, weight reduction and simplification are promoted and cost reduction is achieved.
[0036]
According to the second aspect of the present invention, since the step-up / step-down circuit 2 collectively generates gate signals for switching control of the high-voltage semiconductor relay element 11 and the low-voltage semiconductor relay element 12, Thus, the two types of booster circuits of the high pressure system and the low pressure system are not required. Further, since the step-up / step-down circuit 2 is formed separately from the semiconductor relay unit 1, a step-up circuit is not required in the unit as in the prior art. This greatly simplifies, reduces the weight and simplifies the relay unit and simplifies manufacture and installation. As a result, according to the second aspect of the present invention, an in-vehicle semiconductor relay system can be obtained in which miniaturization, weight reduction and simplification are promoted and cost reduction is achieved.
[0037]
According to the third aspect of the present invention, a plurality of semiconductor relay units 1 are arranged at different locations in the vehicle, and each unit has a high voltage system load L11 and a low voltage system load L21 whose installation locations are close to each other. Since the high-voltage semiconductor relay element 11 and the low-voltage semiconductor relay element 12 that respectively control the above are included, the wire harness connecting the semiconductor relay unit 1 and the load connected thereto is further shortened. Therefore, according to the third aspect of the present invention, an in-vehicle semiconductor relay system in which further cost reduction is achieved can be obtained.
[0038]
According to the fourth aspect of the present invention, an in-vehicle semiconductor relay system in which the cost is further reduced can be obtained. That is, the N-channel MOS-FET has a chip area that is less than half that of the P-channel MOS-FET, so that the relay portion is very inexpensive. Since only one gate signal supply control means 13 for generating the gate signal of the MOS-FET or the step-up / step-down circuit 2 is required, the cost in this portion is not increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an outline of an embodiment of an in-vehicle semiconductor relay system of the present invention.
2 is a block diagram showing an embodiment of a step-up / step-down circuit 2 shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a block diagram showing an embodiment of the semiconductor relay unit shown in FIG. 1;
FIG. 4 is a block diagram showing an example of a conventional in-vehicle semiconductor relay system.
5 is a block diagram showing an example of a semiconductor relay unit shown in FIG. 4. FIG.
[Explanation of symbols]
1, 1A-1D Semiconductor relay unit
2 Step-up / down circuit (gate signal generation means)
11 36V semiconductor relay (high voltage semiconductor relay element)
12 12V semiconductor relay (low voltage semiconductor relay element)
13 Microprocessor (Gate signal supply control means)
L11-L14 36V system load (high voltage system load)
L21-L24 12V system load (low voltage system load)
BT1 36V battery (high voltage battery)
BT2 12V battery (low voltage battery)

Claims

A high voltage system load driven by a high voltage; a low voltage system load driven by a low voltage lower than the high voltage; a high voltage system battery that supplies a battery output to the high voltage system load; and the low voltage system load A semiconductor relay system used in a vehicle comprising a low-voltage battery for supplying battery output to
A high-voltage semiconductor interposed between the high-voltage system battery and the high-voltage system load and supplying battery output from the high-voltage system battery to the high-voltage system load in response to a first gate signal A relay element;
A low-voltage semiconductor interposed between the low-voltage battery and the low-voltage load and supplying battery output from the low-voltage battery to the low-voltage load in response to a second gate signal A relay element;
Gate signal generation means for converting the battery output from the high voltage battery to generate the first gate signal and the second gate signal, respectively.
Gate signal supply control means for supplying the first gate signal and the second gate signal to the high voltage semiconductor relay element and the low voltage semiconductor relay element, respectively, in response to a load drive command signal;
An in-vehicle semiconductor relay system comprising:

A high voltage system is interposed between the high voltage system battery and a high voltage system load driven at a high voltage, and is configured to supply a battery output from the high voltage system battery to the high voltage system load in response to the first gate signal. A voltage-system semiconductor relay element, a low-voltage system battery, and a low-voltage system load driven at a low voltage are interposed, and in response to a second gate signal, the battery output from the low-voltage system battery is reduced. A low-voltage semiconductor relay element that supplies a voltage-system load; and the high-voltage semiconductor relay element and the low-voltage semiconductor relay that respectively supply the first gate signal and the second gate signal in response to a load drive command signal A semiconductor relay unit in which the gate signal supply control means for supplying the element is unitized;
A step-down step-down circuit that is separate from the semiconductor relay unit, and steps up and steps down the battery output of the high-voltage battery to generate the first gate signal and the second gate signal;
An in-vehicle semiconductor relay system comprising:

The in-vehicle semiconductor relay system according to claim 2,
A plurality of the semiconductor relay units are arranged at different locations in the vehicle,
Each unit includes the high voltage semiconductor relay element and the low voltage semiconductor relay element that respectively control the high voltage system load and the low voltage system load whose installation locations are close to each other. In-vehicle semiconductor relay system.

In the vehicle-mounted semiconductor relay system in any one of Claims 1-3,
Both the high voltage semiconductor relay element and the low voltage semiconductor relay element are N-channel MOS-FETs.