JP4226400B2 - リレー駆動回路 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、バッテリからシステムへの電力供給をオン・オフするリレーの作動を制御するリレー駆動回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般にリレーは作動電圧以上の電圧が印加されるとオフ状態からオン状態になり、一旦オンした後は印加電圧が作動電圧よりも低い保持電圧以上であればオン状態を保持し、印加電圧が保持電圧未満の復帰電圧まで低下するとオフする特性を有している。従って、リレーをオン状態に保持する保持電圧を作動電圧のままにすると、保持状態において必要以上の電圧が印加されることで無駄な電力が消費されたり、リレーコイルが発熱して周辺機器に悪影響を及ぼす問題がある。
【0003】
下記特許文献1〜3には、リレーが一旦オンすると、その印加電圧を作動電圧から保持電圧まで低下させることで、上記問題の解決を図るものが記載されている。
【0004】
【特許文献1】
特開平10−255627号公報
【0005】
【特許文献2】
特開平10−144196号公報
【0006】
【特許文献3】
特開平10−144197号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、バッテリの電力でシステムを作動させる場合に、バッテリの放電状態や劣化状態により電圧が低下するとバッテリとシステム間に配置したリレーがオンしなくなり、システムが作動不能になる可能性がある。
【0008】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、バッテリの電圧に応じてリレーコイルに印加する電圧を変化させ、リレーの確実なオンとシステムの発熱低減とを可能にすることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1に記載された発明によれば、バッテリからシステムへの電力供給をオン・オフするリレーの作動を制御するリレー駆動回路において、リレーのオン・オフ状態を検出するオン・オフ状態検出手段と、リレーのオン・オフ指令を出力するリレー駆動指令出力手段と、バッテリからリレーコイルに印加する励磁電圧の昇圧・降圧指令を出力する励磁電圧昇降指令出力手段と、励磁電圧昇降指令出力手段が出力した励磁電圧の昇圧・降圧指令に基づいて、バッテリからリレーコイルに印加する励磁電圧の昇圧・降圧を制御する励磁電圧昇降手段とを備え、励磁電圧昇降指令出力手段は、リレー駆動指令出力手段がリレーのオン指令を出力しているにも関わらず、オン・オフ状態検出手段がリレーのオフ状態を検出している場合には、前記励磁電圧の昇圧指令を出力することを特徴とするリレー駆動回路が提案される。
【0010】
上記構成によれば、リレー駆動指令出力手段がリレーのオン指令を出力しているにも関わらず、オン・オフ状態検出手段がリレーのオフ状態を検出している場合には、バッテリ電圧が低下してリレーをオンできないと判断し、励磁電圧昇降指令出力手段が出力した励磁電圧の昇圧指令に基づいて励磁電圧昇降手段が、バッテリからリレーコイルに印加する励磁電圧を昇圧するので、バッテリ電圧の低下時にもリレーを確実にオンすることができる。
【0011】
また請求項2に記載された発明によれば、請求項1の構成に加えて、励磁電圧昇降指令出力手段は、リレーがオンしてから所定時間が経過した後に励磁電圧の降圧指令を出力することを特徴とするリレー駆動回路が提案される。
【0012】
上記構成によれば、リレーがオンしてから所定時間が経過した後に励磁電圧昇降指令出力手段が励磁電圧の降圧指令を出力するので、励磁電圧昇降手段が励磁電圧を降圧する場合に、リレーが確実にオンする時間を確保してから励磁電圧を降圧することができ、従って、リレーが確実にオンする前に励磁電圧が低下してリレーの確実な作動が妨げられるようなことがない。
【0013】
尚、実施例の昇圧回路15および降圧回路16は本発明の励磁電圧昇降手段に対応し、実施例のマイクロコンピュータ18は本発明の励磁電圧昇降指令出力手段に対応に対応し、実施例の駆動インターフェース20は本発明のリレー駆動指令出力手段に対応し、実施例の差電圧検出手段21は本発明のオン・オフ状態検出手段に対応し、実施例の電圧切替手段22は本発明の励磁電圧昇降指令出力手段に対応し、実施例の電圧計24は本発明のオン・オフ状態検出手段に対応する。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【0015】
図1〜図3は本発明の第1実施例を示すもので、図1は電動パワーステアリングシステムの制御系のブロック図、図2はバッテリ電圧と昇圧・降圧回路の作動との関係を示す図、図3は作用を説明するタイムチャートである。
【0016】
図1は、車載の12Vのバッテリ11を電源とする電動パワーステアリングシステムにおいて、ドライバーのステアリング操作をアシストする電気モータ12の駆動を制御する制御系を示すものである。電気モータ12をPWM制御するためのHブリッジ回路13とバッテリ11との間には常開型のリレー14が配置される。Hブリッジ回路13およびリレー14を制御する電子制御ユニットUは、バッテリ11の電圧を昇圧あるいは降圧する昇圧回路15および降圧回路16と、昇圧回路15および降圧回路16で昇圧あるいは降圧した電圧を所定範囲の電圧(例えば、5V〜3.3V)に調圧するレギュレータ17と、レギュレータ17から電源の供給を受けて作動するマイクロコンピュータ18と、マイクロコンピュータ18に接続されてHブリッジ回路13の作動を制御する駆動インターフェース19と、マイクロコンピュータ18に接続されてリレー14の作動を制御する駆動インターフェース20とを備える。
【0017】
リレー14のバッテリ11側の電圧とHブリッジ回路13側の電圧との差電圧を検出する差電圧検出手段21には電圧切替手段22が接続されており、電圧切替手段22により昇圧回路15および降圧回路16の作動が制御される。バッテリ11と電子制御ユニットUとの間にはイグニッションスイッチ23が配置されており、イグニッションスイッチ23をオンすると電子制御ユニットUが作動を開始する。リレー14とHブリッジ回路13との間に電圧計24が配置されており、マイクロコンピュータ18は電圧計24からの信号に基づいて電圧切替手段22の作動を制御する。
【0018】
ところで、リレー14をオンするには、バッテリ11からリレーコイル14aに例えば12V以上の作動電圧を印加する必要があり、リレー14が一旦オンすると、そのオン状態を保持するためにリレーコイル14aに例えば7Vの保持電圧を印加する必要がある。一方、バッテリ11の定格電圧は12Vであるが、その電圧は放電状態や劣化状態により変動するため、電圧が低下した状態ではリレー14をオンできなくなる可能性がある。またリレー14が一旦オンすると、そのオン状態を保持するためにリレーコイル14aに印加する保持電圧は7Vで済むため、リレー14のオン中に例えば12Vの電圧を継続的に印加すると、電力の浪費につながるだけでなく、リレーコイル14aの発熱量が増加して周辺機器に悪影響を及ぼす可能性がある。更に、リレー14がオンした後にリレーコイル14aに印加される電圧が保持電圧である7V未満になると、リレー14はオン状態を保持できなくなる。
【0019】
また前述したように、マイクロコンピュータ18は5V〜3.3Vで作動するため、バッテリ11の12Vの電圧をレギュレータ17で5V〜3.3Vに降圧すると、同様に電力の浪費やレギュレータ17の発熱量の増加という問題が発生する。
【0020】
かかる問題を解決するために、電子制御ユニットUでは以下のような制御が行われる。即ち、イグニッションスイッチ23をオンするとバッテリ11が電子制御ユニットUに接続されてマイクロコンピュータ18が作動し、マイクロコンピュータ18は駆動インターフェース20を介してリレー14にオン指令信号を出力する。このときバッテリ11の電圧がリレー14の作動電圧である12V以上であれば、リレー14がオンして差電圧検出手段21の両端子間の差電圧が0Vになることでリレー14にオンしたことが確認される。
【0021】
一方、リレー14にオン指令が出力されたにも関わらずに差電圧検出手段21の両端子間の差電圧が0Vにならない場合には、マイクロコンピュータ18はバッテリ電圧の低下によりリレー14がオン不能であると判断し、電圧切替手段22および昇圧回路15を介してバッテリ11からリレー14に供給される電圧を12Vに昇圧することで、リレー14を支障なく作動させることができる。このように、バッテリ電圧が12V未満のときに昇圧回路15を作動させてバッテリ11からリレー14に印加する電圧を12Vに昇圧するので、バッテリ電圧の低下によりリレー14がオン不能になる事態を回避することができる。
【0022】
また昇圧回路15により12Vに昇圧した電圧はレギュレータ17で5V〜3.3Vに調圧されてマイクロコンピュータ18に印加される。尚、図3に示すように、イグニッションスイッチ23をオンしてからマイクロコンピュータ18が実質的に機能するまでイニシャルセット時間が必要なため、イグニッションスイッチ23のオンからリレー14のオンまでにT1のタイムラグがある。
【0023】
以上のようにしてリレー14がオンすると、差電圧検出手段21により検出される電圧が0になることで、リレー14がオンしたことが検出される。するとマイクロコンピュータ18は、電圧計24で検出した電圧がリレー14の保持電圧である7Vを超えている場合に、図3に示すように、所定時間の経過後に電圧切替手段22を介して降圧回路16を作動させ、バッテリ電圧を例えば7Vに降圧してリレー14およびレギュレータ17に印加する。リレー14は一旦オンすると7Vの保持電圧でオン状態を保持することができるため、前記降圧により支障を来すことはない。またレギュレータ17がマイクロコンピュータ18に印加する電圧は7Vよりも低い5V〜3.3Vであるため、前記降圧により支障を来すことはない。
【0024】
図3に示すように、リレー14がオンしてから所定時間T2が経過すると、降圧回路16がバッテリ電圧を7Vに降圧する。これは、リレー14が確実にオンする時間を確保してからバッテリ電圧を降圧するためである。
【0025】
しかして、リレー14のオン後に降圧回路16でバッテリ電圧を7Vに降圧するので、電力消費量を節減するとともに、リレーコイル14aおよびレギュレータ17の発熱量を最小限に抑えて周辺機器への影響を低減することができる。
【0026】
逆に、電圧計24で検出した電圧がリレー14の保持電圧である7V未満に低下しそうになると、マイクロコンピュータ18は電圧切替手段22を介して昇圧回路15を作動させ、バッテリ電圧を例えば7Vに昇圧してリレー14がオフするのを防止する。
【0027】
次に、図4に基づいて本発明の第2実施例を説明する。第2実施例において、第1実施例の構成要素に対応する構成要素に第1実施例と同じ符号を付すことで、重複する説明を省略する。
【0028】
第2実施例は第1実施例の差電圧検出手段21および電圧切替手段22を備えておらず、その機能をマイクロコンピュータ18に受け持たせたものである。従って、昇圧回路15および降圧回路16は直接マイクロコンピュータ18からの指令により作動する。
【0029】
イグニッションスイッチ23をオンするとバッテリ11が電子制御ユニットUに接続されてマイクロコンピュータ18が作動し、マイクロコンピュータ18から駆動インターフェース20を介してリレー14にオン指令が出力される。このときバッテリ11の電圧がリレー14の作動電圧である12V以上であれば、リレー14がオンしてHブリッジ回路13に電流が流れ、その電圧を電圧計24が検出することでリレー14がオンしたことが確認される。
【0030】
一方、リレー14にオン指令が出力されたにも関わらずに電圧計24が電圧を検出しない場合には、マイクロコンピュータ18はバッテリ電圧の低下によりリレー14がオン不能であると判断し、昇圧回路15を介してバッテリ電圧を12Vに昇圧することで、リレー14を支障なく作動させることができる。
【0031】
リレー14がオンすると、マイクロコンピュータ18は所定時間T2の経過後に降圧回路16を作動させ、バッテリ電圧をリレー14の保持電圧である7Vに降圧あるいは昇圧してリレー14およびレギュレータ17に印加する。これにより、リレー14の消費電力を節減するとともに、リレーコイル14aおよびレギュレータ17の発熱量を最小限に抑えて周辺機器への影響を低減することができ、またバッテリ電圧の低下によりリレーがオフするのを未然に防止することができる。
【0032】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【0033】
例えば、実施例では電動パワーステアリングシステムの制御系について説明したが。本発明は他の任意のシステムに対して適用することができる。
【0034】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、リレー駆動指令出力手段がリレーのオン指令を出力しているにも関わらず、オン・オフ状態検出手段がリレーのオフ状態を検出している場合には、バッテリ電圧が低下してリレーをオンできないと判断し、励磁電圧昇降指令出力手段が出力した励磁電圧の昇圧指令に基づいて励磁電圧昇降手段が、バッテリからリレーコイルに印加する励磁電圧を昇圧するので、バッテリ電圧の低下時にもリレーを確実にオンすることができる。
【0035】
また特に請求項2の発明によれば、リレーがオンしてから所定時間が経過した後に励磁電圧昇降指令出力手段が励磁電圧の降圧指令を出力するので、励磁電圧昇降手段が励磁電圧を降圧する場合に、リレーが確実にオンする時間を確保してから励磁電圧を降圧することができ、従って、リレーが確実にオンする前に励磁電圧が低下してリレーの確実な作動が妨げられるようなことがない。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第1実施例に係る電動パワーステアリングシステムの制御系のブロック図
【図2】 バッテリ電圧と昇圧・降圧回路の作動との関係を示す図
【図3】 作用を説明するタイムチャート
【図4】 第2実施例に係る電動パワーステアリングシステムの制御系のブロック図
【符号の説明】
11 バッテリ
14 リレー
14a リレーコイル
15 昇圧回路(励磁電圧昇降手段)
16 降圧回路(励磁電圧昇降手段)
18 マイクロコンピュータ(励磁電圧昇降指令出力手段)
20 駆動インターフェース(リレー駆動指令出力手段)
21 差電圧検出手段(オン・オフ状態検出手段)
22 電圧切替手段(励磁電圧昇降指令出力手段)
24 電圧計(オン・オフ状態検出手段)
Claims (2)
- バッテリ(11)からシステムへの電力供給をオン・オフするリレー(14)の作動を制御するリレー駆動回路において、
リレー(14)のオン・オフ状態を検出するオン・オフ状態検出手段(21,24)と、
リレー(14)のオン・オフ指令を出力するリレー駆動指令出力手段(20)と、
バッテリ(11)からリレーコイル(14a)に印加する励磁電圧の昇圧・降圧指令を出力する励磁電圧昇降指令出力手段(18,22)と、
励磁電圧昇降指令出力手段(18,22)が出力した励磁電圧の昇圧・降圧指令に基づいて、バッテリ(11)からリレーコイル(14a)に印加する励磁電圧の昇圧・降圧を制御する励磁電圧昇降手段(15,16)とを備え、
励磁電圧昇降指令出力手段(18,22)は、リレー駆動指令出力手段(20)がリレー(14)のオン指令を出力しているにも関わらず、オン・オフ状態検出手段(21,24)がリレー(14)のオフ状態を検出している場合には、前記励磁電圧の昇圧指令を出力することを特徴とするリレー駆動回路。 - 励磁電圧昇降指令出力手段(18,22)は、リレー(14)がオンしてから所定時間(T2)が経過した後に励磁電圧の降圧指令を出力することを特徴とする、請求項1に記載のリレー駆動回路。
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