JP7061200B2 - 車両用電気負荷制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電流遮断に起因するノイズを低減することのできる車両用電気負荷制御装置に関する。

車載機器のノイズ対策技術には種々のものがある。例えば特許文献１では、電子制御ユニットによる制御対象としての方向指示器（ターンシグナルランプ）等が発生するノイズで電子制御ユニットが誤動作することを防止すべく、電子制御ユニットを構成するマイクロコンピュータ、IC及びDRAMに対する動作電圧を切り替える手法を開示している。

特許文献１では具体的には、方向指示器等の点灯動作及び消灯動作をノイズ発生動作として予め定義しておき、当該ノイズ発生動作の時刻の前に電子制御ユニットの動作電圧を低電圧から高電圧へ切り替え、当該ノイズ発生動作の時刻の後に電子制御ユニットの動作電圧を高電圧から低電圧へと切り替えるようにして、ノイズ発生動作の際に電子制御ユニットを高電圧動作の状態とすることで電子制御ユニットがノイズで誤動作することを防ぐようにしている。

特開2010-284020号公報

しかしながら、特許文献１の手法のような従来技術においては、ノイズそのものを低減することはできないという課題があった。

例えばホーン等のように断続通電して制御される車両用電気負荷において、スイッチをオフとすることでその駆動を停止（ホーンの場合、その吹鳴を停止）した瞬間に駆動電流が大きく残っていると、電流遮断に起因するノイズが発生してしまう。しかしながら、従来技術ではこのようなノイズを低減することができなかった。

上記従来技術の課題に鑑み、本発明は、電流遮断に起因するノイズを低減することのできる車両用電気負荷制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、誘導性負荷（３１）を含み断続通電動作する車両用電気負荷（３）と、前記車両用電気負荷（３）への操作入力として、機械的なオン・オフの入力操作を受け付ける第一スイッチ（ＳＷ１）と、前記第一スイッチ（ＳＷ１）と前記車両用電気負荷（３）との間に配置され、前記第一スイッチ（ＳＷ１）のオン・オフ状態に応じて前記車両用電気負荷（３）を駆動する第二スイッチ（ＮＦ，ＴＨＹ，ＰＦ）と、を備える車両用電気負荷制御装置（１０，１０－１，１０－２，１０－３）において、前記第二スイッチ（ＮＦ，ＴＨＹ，ＰＦ）の制御端子（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３）及び駆動端子（Ｓ１，Ｃ２，Ｓ３）にそれぞれ、前記第一スイッチ（ＳＷ１）及び前記車両用電気負荷（３）が接続され、前記第二スイッチ（ＮＦ，ＴＨＹ，ＰＦ）及び前記車両用電気負荷（３）が直列接続されることを第１の特徴とする。

また、本発明は、前記第二スイッチ（ＮＦ，ＴＨＹ，ＰＦ）はサイリスタ（ＴＨＹ）であることを第２の特徴とする。

また、本発明は、前記第二スイッチ（ＮＦ，ＰＦ）の前記駆動端子（Ｓ１，Ｓ３）は、前記第一スイッチ（ＳＷ１）がオフに切り替わることによって、前記第二スイッチ（ＮＦ，ＰＦ）の前記制御端子（Ｇ１，Ｇ３）がオフ状態に切り替わろうとする際の、前記車両用電気負荷（３）を流れる電流による逆起電力（Ｖ３１）が作用するよう配置されたものであり、当該逆起電力（Ｖ３１）が作用している間、当該逆起電力（Ｖ３１）の存在によって、前記第二スイッチ（ＮＦ，ＰＦ）の前記制御端子（Ｇ１，Ｇ３）は、前記駆動端子（Ｓ１，Ｓ３）を基準としてオン状態を維持することを第３の特徴とする。

また、本発明は、前記第二スイッチ（ＮＦ，ＰＦ）がＮ型電界効果トランジスタ（ＮＦ）であることを第４の特徴とする。

また、本発明は、前記車両用電気負荷（３）がホーンであることを第５の特徴とする。

本発明の、誘導性負荷（３１）を含み断続通電動作する車両用電気負荷（３）と、前記車両用電気負荷（３）への操作入力として、機械的なオン・オフの入力操作を受け付ける第一スイッチ（ＳＷ１）と、前記第一スイッチ（ＳＷ１）と前記車両用電気負荷（３）との間に配置され、前記第一スイッチ（ＳＷ１）のオン・オフ状態に応じて前記車両用電気負荷（３）を駆動する第二スイッチ（ＮＦ，ＴＨＹ，ＰＦ）と、を備える車両用電気負荷制御装置（１０，１０－１，１０－２，１０－３）において、前記第二スイッチ（ＮＦ，ＴＨＹ，ＰＦ）の制御端子（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３）及び駆動端子（Ｓ１，Ｃ２，Ｓ３）にそれぞれ、前記第一スイッチ（ＳＷ１）及び前記車両用電気負荷（３）が接続され、前記第二スイッチ（ＮＦ，ＴＨＹ，ＰＦ）及び前記車両用電気負荷（３）が直列接続されることという第１の特徴によれば、
第二スイッチ（ＮＦ，ＴＨＹ，ＰＦ）と車両用電気負荷（３）との回路配置関係によって、当該回路の動作として、第一スイッチ（ＳＷ１）をオフに切り替えた際の、電流の瞬間遮断自体を防止することによって、ノイズを低減することが可能となる。

また、本発明の、前記第二スイッチ（ＮＦ，ＴＨＹ，ＰＦ）はサイリスタ（ＴＨＹ）であることという第２の特徴によれば、
サイリスタの素子特性としてゲートがオフ状態となっても主電流が保持電流以下となるまではオン状態を維持することにより、第一スイッチ（ＳＷ１）をオフに切り替えた際の、電流の瞬間遮断自体を防止することによって、ノイズを低減することが可能となる。

また、本発明の、前記第二スイッチ（ＮＦ，ＰＦ）の前記駆動端子（Ｓ１，Ｓ３）は、前記第一スイッチ（ＳＷ１）がオフに切り替わることによって、前記第二スイッチ（ＮＦ，ＰＦ）の前記制御端子（Ｇ１，Ｇ３）がオフ状態に切り替わろうとする際の、前記車両用電気負荷（３）を流れる電流による逆起電力（Ｖ３１）が作用するよう配置されたものであり、当該逆起電力（Ｖ３１）が作用している間、当該逆起電力（Ｖ３１）の存在によって、前記第二スイッチ（ＮＦ，ＰＦ）の前記制御端子（Ｇ１，Ｇ３）は、前記駆動端子（Ｓ１，Ｓ３）を基準としてオン状態を維持することという第３の特徴によれば、
当該オン状態を維持することによって、第一スイッチ（ＳＷ１）をオフに切り替えた際の、電流の瞬間遮断自体を防止することによって、ノイズを低減することが可能となる。

また、本発明の、前記第二スイッチ（ＮＦ，ＰＦ）がＮ型電界効果トランジスタ（ＮＦ）であることという第４の特徴によれば、
第一スイッチ（ＳＷ１）をオフに切り替えた際の逆起電力（Ｖ３１）が、Ｎ型電界効果トランジスタ（ＮＦ）ソース端子に作用することでＮ型電界効果トランジスタ（ＮＦ）のオン状態が維持されることにより、第一スイッチ（ＳＷ１）をオフに切り替えた際の、電流の瞬間遮断自体を防止することによって、ノイズを低減することが可能となる。

また、本発明の、前記車両用電気負荷（３）がホーンであることという第５の特徴によれば、
ホーンに対する操作として、第一スイッチ（ＳＷ１）をオフに切り替えた際の、電流の瞬間遮断自体を防止することによって、ノイズを低減することが可能となる。

本発明の車両用電気負荷制御装置を適用可能な自動二輪車における配線関係の一例を示す模式図である。 第一実施形態に係る車両用電気負荷制御装置の回路構成図である。 第一実施形態に係る車両用電気負荷制御装置の動作を説明するための模式的なグラフである。 第二実施形態に係る車両用電気負荷制御装置の回路構成図である。 第二実施形態に係る車両用電気負荷制御装置の動作例の模式的なグラフである。 第三実施形態に係る車両用電気負荷制御装置の回路構成図である。

図１は、本発明の車両用電気負荷制御装置を適用可能な自動二輪車における配線関係の一例を示す模式図である。自動二輪車20はその部分的な構成として、車両用電気負荷の一例であるホーン3と、乗員がオン・オフの操作をすることでホーン3の吹鳴をオン・オフさせるボタン等として構成された第一スイッチSW1と、ＣＰＵ（中央演算装置）及びメモリ（不図示）等の一般的なコンピュータ構成や昇圧回路等を含んで構成されており自動二輪車20の種々の制御を行うＥＣＵ（エンジン制御ユニット）１と、車速等の自動二輪車20の状態に関する種々の表示を行うメーター5と、を備える。

メーター5は自身における表示制御を担うＣＰＵ及びメモリ（不図示）等を含んで構成されており、当該メーター5用のＣＰＵは配線L5を通じてＥＣＵ1と相互にシリアル通信する。配線L5は複数で構成されていてもよい。また、第一スイッチSW1及びホーン3は配線L1を通じて接続されることで、第一スイッチSW1に対するオン・オフ操作によってホーン3の吹鳴の制御が可能なように構成されている。また、ホーン3及びＥＣＵ1は配線L3を通じて接続されることで、ＥＣＵ1がホーン3の状態（通電状態など）を監視可能に構成されている。

ここで、図１に模式的に示すように、配線Ｌ１，Ｌ３と配線Ｌ５とはその少なくとも一部分が相互に近接して配設されていることから、第一スイッチＳＷ１の操作によるホーン３の吹鳴制御に伴ってホーン電流の流れる配線Ｌ３にノイズが現れると、近接する配線Ｌ５等にも当該ノイズの影響が現れてしまう。本発明の車両用電気負荷制御装置によれば、ホーン３の吹鳴制御に伴って現れるノイズのうち、特にホーン３がオンからオフに切り替わる際の配線Ｌ３における現れるノイズを低減することができ、従って並行する配線L5等に対するノイズの影響も低減することができる。こうして、ホーン3の吹鳴制御がオンからオフに切り替わった際にも、配線L5等における通信をノイズの影響を受けることなく正常に継続することが可能となる。

以下では順に、図２及び図３を参照して第一実施形態に係る車両用電気負荷制御装置10-1と、図４及び図５を参照して第二実施形態に係る車両用電気負荷制御装置10-2と、図６を参照して第三実施形態に係る車両用電気負荷制御装置10-3と、をそれぞれ説明する。これら各実施形態に係る車両用電気負荷制御装置10-1,10-2,10-3はそれぞれが図１に示した車両用電気負荷制御装置10に対応するものである。

図２は、第一実施形態に係る車両用電気負荷制御装置10-1の回路構成図である。車両用電気負荷制御装置10-1は主要な構成として第一スイッチSW1と、第二スイッチ素子としてのＮ型電界効果トランジスタ（ＮチャネルＦＥＴ）NFと、そのオン・オフが制御される対象としての車両用電気負荷の一例であるホーン3と、を備える。

第一スイッチSW1は機械式等によるスイッチとして構成されるものであり、乗員による当該スイッチに対するマニュアル操作を受け付けてそのオン・オフの状態を切り替えるものである。第一スイッチSW1の一端は電源VS11に接続され、もう一端はＮ型電界効果トランジスタNFのゲート（ゲート端子）G1に接続される。ここで、第一スイッチSW1の当該もう一端とゲートG1との間の点P1には抵抗R1が接続され、抵抗R1の点P1とは逆の側はグランドGNDに接地されている。

Ｎ型電界効果トランジスタNFはホーン3と直列に接続され、ホーン3を駆動する。すなわち、Ｎ型電界効果トランジスタNFはそのドレイン（ドレイン端子）D1がＥＣＵ1を介して電源VS12に接続され、そのソース（ソース端子）S1がホーン3に接続されることにより、第一スイッチSW1がオン状態でありゲートG1がオン状態である際に電源VS12によりホーン3を駆動させる（吹鳴させる）ように構成されている。

ＥＣＵ1はＮ型電界効果トランジスタNFへ電源VS12による電力を供給する。ここで、電源VS12の電圧V[VS12]と電源VS11の電圧V[VS11]とは、その電圧の大小関係がV[VS12]＜V[VS11]となるように設定されている。このように設定されることで、第一スイッチSW1がオン状態となった際には、ゲートG1の電圧（電源VS11による）がソースS1の電圧（電源VS12による）よりも高くなることにより、Ｎ型電界効果トランジスタNFがオンすることができる。また、ＥＣＵ1は電流監視機能を有し、ホーン3の電流（ＥＣＵ1自身が供給しているドレインD1の電流あるいはソースS1の電流）を監視する。さらに、ＥＣＵ1は（第一スイッチSW1とは別途に）、過剰電流に対する保護機構としてＮ型電界効果トランジスタNFをオン・オフ制御する機能を有し、監視しているホーン3の電流が所定値以上となった場合には、第一スイッチSW1がオン状態であっても強制的にゲートG1をオフとすることで、当該所定値以上となった電流を遮断する。

ホーン3はその一端がＮ型電界効果トランジスタNFのソースS1に接続され、もう一端がグランドGNDに接地されることで、前述のようにＮ型電界効果トランジスタNFによって駆動され、吹鳴する。

ホーン3はコイル31、ホーン内部接点32及び吹鳴部33を備えることで、ホーン一般における既存手法の通りに吹鳴する。すなわち、（１）通電されるコイル31は電磁石を構成し、鉄片が配設されたダイヤフラム等（不図示）を含んで構成された吹鳴部33のダイヤフラムを通電された電磁石としてのコイル31が引き寄せた後、その片方の端子が開始位置より一定距離以上変位したダイヤフラムに押されて開くように構成されているホーン内部接点32が開き、電流が切れる。（２）電流が切れた後、ダイヤフラムは弾性力で元の位置に戻っていき、ホーン内部接点32が再度閉じてコイル31が電磁石となる。以上の（１）及び（２）を繰り返すことでダイヤフラムが振動し、ホーン3は吹鳴する。吹鳴部33を構成するダイヤフラム等は、当該振動の際に部材に衝突して衝撃音を発するように構成されていてもよい。

ホーン3がこのような機械接点としてのホーン内部接点32の断続的な閉開によって断続通電されて動作することにより、第二スイッチ素子としてのＮ型電界効果トランジスタＮＦがオン状態の間にホーン３は吹鳴を継続することとなる。なお、図２においてコイル３１と並んで配置されて描かれている電圧Ｖ３１は、コイル３１によって発生する逆起電力Ｖ３１を模式的に表すためのものであり、実際の電源等を表すものではない。このことは、後述する図４及び図６においても同様である。

以上の図２のような回路構成を有する第一実施形態の車両用電気負荷制御装置１０－１においては、第二スイッチ素子としてのＮ型電界効果トランジスタＮＦの出力側に接続されるホーン３内のコイル３１により逆起電力Ｖ３１が発生される。そのためソース電位が低下し、ソース電位に対してゲート電位が高くなる。この電位差により、第一スイッチＳＷ１が切断されてもすぐに電流遮断にはならず、電位差が減るにつれて徐々に電流が遮断されるようになることで、ノイズの発生を抑制して動作することが可能である。

ここで、図３を参照して、当該ノイズ発生の抑制が可能であることを説明する。図３は、図２の第一実施形態に係る車両用電気負荷制御装置10-1の動作を説明するための模式的なグラフである。図３のグラフは、横軸方向に共通の時間を取ることで、縦軸方向に(1)～(4)と分けてそれぞれの電圧・電流の時間変化を示すものである。図３にて具体的にそれぞれ、(1)はＮ型電界効果トランジスタNFのドレインD1の電圧V[D1]のグラフであり、(2)はゲートG1の電圧V[G1]のグラフであり、(3)はソースS1の電圧V[S1]のグラフであり、(4)はソースS1の電流I[S1]（すなわちホーン電流I[S1]）のグラフである。各電圧・電流の基準位置（0V又は0Aとなる位置）は図中に破線として示す通りである。

図３では、時刻t1より前の時間は第一スイッチSW1がオンでホーン3が吹鳴しており、時刻t1において第一スイッチSW1がオフとされた際の各電圧・電流の挙動がグラフとして示されている。すなわち、時刻t1より前の時間では(1)のドレインD1の電圧V[D1]は高電圧を保ち、(2)のゲートG1の電圧V[G1]はオン時の高電圧（電源VS11による電圧）を保ち、(4)のホーン電流I[S1]はホーン3の吹鳴時の電流としてホーン内部接点32の断続的な閉開による断続通電の挙動を示し、(3)のソースS1の電圧V[S1]は(4)のホーン電流I[S1]の挙動に伴って高電圧側でわずかに変動する挙動を示している。

そして、図３にて時刻t1で第一スイッチSW1がオフとされた以降の挙動は次の通りとなる。まず、(1)のドレインD1の電圧V[D1]は高電圧を保ったまま変わらず、(2)のゲートG1の電圧V[G1]は第一スイッチSW1がオフとなることで高電圧からグランドGNDの電圧0Vへと急峻に変化する。

すなわち、図３にてオフ時の時刻t1で(4)のホーン電流I[S1]はゼロではなく一定の大きさを有した状態（ホーン内部接点32が閉じている状態に対応）にある。ここで、前述の通り、コイル31による逆起電力V31が発生される。当該発生される逆起電力は、時刻t1以降の(3)のソースS1の電圧V[S1]として現れ、グランドよりもさらに低いマイナス電位に引き込まれる。

こうして、オフとなった時刻t1以降において、ソースS1の電圧V[S1]がマイナス電位からグランドGNDの0Vに戻ってくるまでの間の過渡的変化に合わせて、Ｎ型電界効果トランジスタNFは徐々にオフ状態へと変化していくこととなり、ノイズの発生が抑制されることとなる。当該徐々にオフ状態へと変化してノイズ発生が抑制される挙動は、図３の(3),(4)に時刻t1から時刻t2（オフ状態に到達した時刻t2）までの間の挙動として示される通りであり、(3)のソースS1の電圧V[S1]において逆起電力による作用が残っている間に、(4)のホーン電流I[S1]は放電で緩やかにゼロへと向かうこととなる。

なお、逆起電力が大きければ大きいほど、その素子特性によってＮ型電界効果トランジスタNFを急峻にオフ状態へと変化させることができなくなり、従ってより緩やかにオフ状態へと変化することとなる。このことにより、ノイズ発生を抑制することが可能であるほか、Ｎ型電界効果トランジスタNFに高耐圧が要求されないことから、低耐圧のものを用いてコストを抑制することも可能となる。

なお、図３の例は第一スイッチSW1がマニュアル操作でオフとされた時刻t1においてホーン電流I[S1]がゼロではなく一定の大きさを有する場合（ホーン内部接点32が閉状態である場合）を説明している。図３の例とは異なり、オフ時刻t1でホーン内部接点32が開状態でありホーン電流I[S1]がゼロであった場合（このようなタイミングt1で第一スイッチSW1がオフとされた場合）、そもそも電流がゼロであるため、ノイズもほとんど発生しないこととなる。こうして、乗員によるマニュアル操作によってどのようなタイミングt1で第一スイッチSW1をオフとした場合であっても、すなわち、オフ時刻t1のホーン電流I[S1]がゼロか否かによらず常に、ノイズを抑制することが可能となる。

なお、図２の第一実施形態の車両用電気負荷制御装置10-1の対比例として、仮に図２のＮ型電界効果トランジスタNF（第一スイッチSW1がゲートG1に接続されたもの）とホーン3との配置関係を逆転させた回路構成を採用したとする場合、すなわち、Ｎ型電界効果トランジスタNFのドレインD1がホーン3につながれた回路構成を採用したとする場合、図３のようなノイズ抑制の効果は得られず、大きなノイズが発生することとなる。この対比例の場合、ゲートG1の電圧オフ時のソースS1の電圧は同じくグランドGNDにあり（ゲートG1のオン・オフによらずソースS1は常にグランドGNDにあり）、図２の回路構成における逆起電力V31発生の効果をＮ型電界効果トランジスタNFにおいて得ることができないためその瞬間遮断が発生し、オフ時の電流の大きさに応じて大きなノイズが発生することとなる。

図４は、第二実施形態に係る車両用電気負荷制御装置10-2の回路構成図である。図２の第一実施形態に係る車両用電気負荷制御装置10-1と図４の第二実施形態に係る車両用電気負荷制御装置10-2との概略的な対応関係として、第一実施形態における第二スイッチ素子としてのＮ型電界効果トランジスタNFを、第二実施形態においては第二スイッチ素子としてのサイリスタTHYで置き換えた、という対応関係がある。

図４にて、車両用電気負荷制御装置10-2は主要な構成として第一スイッチSW1と、第二スイッチ素子としてのサイリスタTHYと、そのオン・オフが制御される対象としての車両用電気負荷の一例であるホーン3と、を備える。図４にて、第一スイッチSW1やホーン3などのように、図２と同じ符号を付した構成要素は、それ自体での個別の部品としての構成は図２で説明したのと同様であるため、個別の部品としての構成に関する重複する説明は省略する。これは、後述する図６で示す第三実施形態に係る車両用電気負荷制御装置10-3に関しても同様である。

第一スイッチSW1の一端はＥＣＵ1に接続され、もう一端はサイリスタTHYのゲート（ゲート端子）G2に接続される。乗員によるマニュアル操作で第一スイッチSW1がオンとされると、ＥＣＵ1から当該オン状態のスイッチSW1を経由してサイリスタTHYのゲートG2へと電圧及び電流が印加され、その後、乗員によるマニュアル操作で第一スイッチSW1がオンからオフへと切り替えられると、当該ゲートG2へと印加されていた電圧及び電流が遮断される。ここで、第一スイッチSW1とゲートG2との間には抵抗R22が配置され、抵抗R22と第一スイッチSW1との間の点P2には抵抗R21が接続され、抵抗R21の点P2と逆の一端はグランドGNDに接地されている。

サイリスタTHYはホーン3と直列に接続され、ホーン3を駆動する。すなわち、サイリスタTHYはそのアノード（アノード端子）A2がＥＣＵ1を介して電源VS12に接続され、そのカソード（カソード端子）C2がホーン3に接続されることにより、サイリスタTHYがオン状態にある際に電源VS12によりホーン3を駆動させる（吹鳴させる）ように構成されている。

ＥＣＵ1は、電源VS12の電圧をサイリスタTHYへと供給する。また、ＥＣＵ1は電流監視機能を有し、ホーン3の電流（ＥＣＵ1自身が供給しているアノードA2への電流あるいはカソードC2における電流）を監視する。さらに、ＥＣＵ1は過剰電流に対する保護機構として電流遮断機能を有し、当該監視しているそれぞれの電流が所定値以上となった場合には、当該電流（ゲートG2への電流又はアノードA2への電流）を遮断する。

ホーン3はその一端がサイリスタTHYのカソードC2に接続され、もう一端がグランドGNDに接地されることで、前述のようにサイリスタTHYによって駆動され、吹鳴する。

以上の図４のような回路構成を有する第二実施形態の車両用電気負荷制御装置10-2は、サイリスタTHYの素子特性及び断続的な開閉動作をするホーン3が直列に接続されているという回路構成によって、乗員によるマニュアル操作で第一スイッチSW1をオンからオフとすることでホーン3の吹鳴を停止させる場合であっても、ノイズの発生を抑制して動作することが可能である。

すなわち、第一スイッチSW1がオンからオフへと切り替えられることでサイリスタTHYのゲートG2へと印加されていた電流及び電圧が遮断された瞬間を時刻t101とすると、サイリスタTHYはその素子特性によって、当該時刻t101でただちにターンオフする（オン状態からオフ状態に切り替わる）のではなく、時刻t101以降に電流が止まること（主電流が保持電流以下となること）によって初めてターンオフする。従って、サイリスタTHYに直列に接続されているホーン3のホーン内部接点32がゲートG2を遮断した時刻t101において閉状態であったものとし、ホーン電流が残っている場合であっても、その後の時刻t11（t11＞t101）にホーン内部接点32が開状態となってホーン電流が止まるまでの、時刻t101から時刻t11までの間は、サイリスタTHYはオン状態を維持し、ホーン電流が止まった時刻t11において初めてターンオフすることとなる。

すなわち、ゲートG2を遮断した時刻t101においてホーン内部接点32が閉状態でホーン電流が残っていたとしても、サイリスタTHYがただちにターンオフすることはなく、その後にホーン内部接点32が開状態となることでホーン電流が止まった時刻t11においてサイリスタTHYが初めて自然にターンオフする。そして、時刻t11以降は（再度、第一スイッチSW1がオンされない限りは）ホーン電流は止まったまま、その電流値がゼロとなる。

こうして、第二実施形態の車両用電気負荷制御装置10-2においては、サイリスタTHYの素子特性及びホーン内部接点32を有するホーン3の直列接続構成により、ゲートG2を遮断した時刻t101において電流の強制遮断が発生することはない。すなわち、第二実施形態の車両用電気負荷制御装置10-2においては電流の強制遮断に起因する逆起電力によるノイズが原理上発生し得ず、従って、第一スイッチSW1をオフとした際のノイズを抑制することが可能である。

なお、ゲートG2を遮断した時刻t101でホーン内部接点32が開状態であり、ホーン電流がゼロであった場合は、時刻t101でただちにサイリスタTHYはターンオフするが、ホーン電流がゼロであるためにやはりノイズは発生しない。すなわち、既に説明した第一実施形態の場合と同様に第二実施形態においても、ゲートG2を遮断する時刻t101がどのようなタイミングであっても、ノイズは抑制されることとなる。

図５は、第二実施形態の車両用電気負荷制御装置10-2が以上説明したようにノイズを抑制して動作することを模式的なグラフとして示すものであり、横軸方向を共通の時刻として、縦軸方向に(1)～(3)と分けてそれぞれの電圧・電流の時間変化を示すものである。図５にて具体的にそれぞれ、(1)にサイリスタTHYのゲートG2の電圧V[G2]のグラフであり、(2)はカソードC2の電圧V[C2]のグラフであり、(3)はホーン電流としてのカソードC2の電流I[C2]のグラフである。さらに、図５にて(4)は、(3)における時刻t11の付近の様子を拡大したグラフを示すものである。各電圧・電流の基準位置（0V又は0Aとなる位置）は図中に破線として示す通りである。

図５では(1)～(3)に、時刻t10で第一スイッチSW1がオンされることでゲートG2に電圧が印加されることで、サイリスタTHYがターンオンしてホーン3が吹鳴を開始し、以上説明した通りの(4)に拡大して示される時刻t101で第一スイッチSW1がオフとされた以降さらに、ホーン電流が止まった時刻t11においてサイリスタTHYがターンオフし、ホーン3の吹鳴も停止する挙動が示されている。当該示される挙動において、時刻t11手前の時刻t101における第一スイッチSW1のオフ操作によるノイズが抑制される様子を見て取ることができる。

図６は、第三実施形態に係る車両用電気負荷制御装置10-3の回路構成図である。車両用電気負荷制御装置10-3は主要な構成として第一スイッチSW1と、第二スイッチ素子としてのＰ型電界効果トランジスタ（ＮチャネルＦＥＴ）PFと、そのオン・オフが制御される対象としての車両用電気負荷の一例であるホーン3と、を備える。

図２の第一実施形態に係る車両用電気負荷制御装置10-1と図６の第三実施形態に係る車両用電気負荷制御装置10-3との対応関係として、第一実施形態における第二スイッチ素子としてのＮ型電界効果トランジスタNFを、第三実施形態においては第二スイッチ素子としてのＰ型電界効果トランジスタPFで置き換え、且つ、第一実施形態では第二スイッチ素子としてのＮ型電界効果トランジスタNFがホーン3よりも高圧側にあった関係を第三実施形態では逆転させて、第二スイッチ素子としてのＰ型電界効果トランジスタPFがホーン3よりも低圧側に配置されている、という対応関係がある。

第一スイッチSW1の一端はＥＣＵ1内のグランドGNDに接続され、もう一端（点P3の側）はＰ型電界効果トランジスタPFのゲート（ゲート端子）G3に接続されると共に、点P3及び抵抗R3を介して電源VS12へと接続される。

Ｐ型電界効果トランジスタPFはホーン3と直列に接続され、ホーン3を駆動する。すなわち、Ｐ型電界効果トランジスタPFはそのソース（ソース端子）S3がホーン3及びＥＣＵ1を介して電源VS12に接続され、そのドレイン（ドレイン端子）D3がグランドGNDに接続されることにより、第一スイッチSW1がオン状態でありゲートG3がGND電位のときに電源VS12によりホーン3を駆動させる（吹鳴させる）ように構成されている。

ＥＣＵ1は、電源VS12の電圧をホーン3及びＰ型電界効果トランジスタPFへと供給する。また、ＥＣＵ1は電流監視機能を有し、ホーン3の電流（ＥＣＵ1自身が供給しているドレインD3の電流あるいはソースS3の電流）を監視する。さらに、ＥＣＵ1は（第一スイッチSW1とは別途に）、過剰電流に対する保護機構としてＰ型電界効果トランジスタPFをオン・オフ制御する機能を有し、監視しているホーン3の電流が所定値以上となった場合には、第一スイッチSW1がオン状態であっても強制的にゲートG3をオフとする（高電位とする）ことで、当該所定値以上となった電流を遮断する。

ホーン3はその一端がＰ型電界効果トランジスタPFのソースS3に接続され、もう一端がＥＣＵ1を介して電源VS12に接続されることで、前述のようにＰ型電界効果トランジスタPFによって駆動され、吹鳴する。

以上の図６のような回路構成を有する第三実施形態の車両用電気負荷制御装置10-3は、Ｐ型電界効果トランジスタPFがホーン3のホーン内部接点32よりも低圧側（グランドGND寄りの側）に配置されているというその構成により、乗員によるマニュアル操作で第一スイッチSW1をオンからオフとする。

第三実施形態の車両用電気負荷制御装置10-3において第一スイッチSW1をオフとした際にノイズが抑制される具体的な動作は、第一実施形態の車両用電気負荷制御装置10-1に関して説明したのと対応するものであるため、重複したその詳細な説明は省略するが、その要点は、第一スイッチSW1をオフとした瞬間にホーン電流がゼロでなく存在している場合に逆起電力V31による高電位がソースS3に現れることで、ゲートG3が電源VS12の電圧近くまで上昇しても、ソースS3電位が電源VS12の電圧より高くなることで、結果的にゲートG3がオン状態を保つことにより、Ｐ型電界効果トランジスタPFが瞬間遮断されることなく徐々に放電を完了する、というものである。

以下、本発明の説明上の補足を述べる。

（１）スイッチSW1は、機械式スイッチ等として構成されることにより乗員によるマニュアル操作を受け付けて、スイッチSW1の一端が直接にゲートG1,G2,G3へと接続されることにより、ゲートG1,G2,G3のオン・オフを切り替えるものとして説明した。これに対する別の実施形態として次も可能である。スイッチSW1は、機械式スイッチ等として構成されることにより乗員によるマニュアル操作（オン・オフの入力状態）を受け付け、その一端が直接にゲートG1,G2,G3へと接続されるのではなくＥＣＵ1に接続されることにより、当該オン・オフの入力状態をＥＣＵ1において受信したうえで、ＥＣＵ1からさらに当該受信したオン・オフの入力状態に応じた電気的な制御が行われることによって、ゲートG1,G2,G3のオン・オフを切り替えるように構成されていてもよい。

すなわち、スイッチSW1の一端とゲートG1,G2,G3との接続は、直接に接続されたものであってもよいし、ＥＣＵ1を間に介して間接に接続されたものであってもよい。

（２）第一実施形態の車両用電気負荷制御装置10-1及び第二実施形態の車両用電気負荷制御装置10-2においては、ホーン3が吹鳴していない際には、内部接点32が閉じているので、その下側端子（グランドGNDに接続される）と共に上側端子もグランドGNDとなる。これにより、電蝕防止が可能となる。

ここで、ホーン3の一端（下側端子）が接続されるグランドGNDは、自動二輪車20のフレームにおいて設けるようにすることで、片側フレーム締結の構造を採用してよい。また、水分が付着した場合であっても電蝕防止が可能となることから、ホーン3の接点に防水構造を設けることを省略することも可能であり、ホーン3の端子（接点）を水分が付着しうる外部に露出するように配置して、メンテナンス性等を向上させることも可能である。

（３）本発明はホーン3に限らず、同様の特性を有する任意の車両用電気負荷に対して適用可能である。すなわち、第一スイッチSW1に対するオン・オフ操作のもとで第二スイッチ素子（各実施形態におけるＮ型電界効果トランジスタNF、サイリスタTHY、Ｐ型電界効果トランジスタPF）によって直流で駆動され、機械接点その他で構成されることによって断続的な閉開によって断続通電されて動作し、コイル31のような誘導性負荷を有するような任意の車両用電気負荷について、本発明によるノイズ低減の手法を適用可能である。

（４）図１を用いた説明における、ノイズ影響が低減される対象としてのＥＣＵ1とメーター5のＣＰＵとの間の通信線としての配線L5は例示に過ぎず、ホーン3まわりの配線L3のノイズ影響を受けうるような任意の箇所において、本発明によるノイズ低減の効果を得ることができる。また、図１を参照して自動二輪車20に本発明の車両用電気負荷制御装置10が搭載され適用される場合を説明したが、二輪車に限らず四輪や三輪などの任意の車両に本発明の車両用電気負荷制御装置10を同様に適用可能である。

10…車両用電気負荷制御装置、SW1…第一スイッチ、NF…Ｎ型電界効果トランジスタ、THY…サイリスタ、PF…Ｐ型電界効果トランジスタ、3…ホーン（車両用電気負荷）、VS11,VS12…電源、GND…グランド、1…ＥＣＵ

Claims (7)

1. 一端が接地（ＧＮＤ）されており、誘導性負荷（３１）を含み断続通電動作する車両用電気負荷（３）と、
   前記車両用電気負荷（３）への操作入力として、機械的なオン・オフの入力操作を受け付ける第一スイッチ（ＳＷ１）と、
   前記第一スイッチ（ＳＷ１）と前記車両用電気負荷（３）との間に配置され、前記第一スイッチ（ＳＷ１）がオン状態又はオフ状態を維持することに応じてそれぞれオン状態又はオフ状態を維持し、前記車両用電気負荷（３）を駆動する第二スイッチ（ＮＦ，ＴＨＹ，ＰＦ）と、を備える車両用電気負荷制御装置（１０，１０－１，１０－２，１０－３）において、
   前記第二スイッチ（ＮＦ，ＴＨＹ，ＰＦ）の制御端子（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３）及び駆動端子（Ｓ１，Ｃ２，Ｓ３）にそれぞれ、前記第一スイッチ（ＳＷ１）及び前記車両用電気負荷（３）が接続され、
   前記第二スイッチ（ＮＦ，ＴＨＹ，ＰＦ）及び前記車両用電気負荷（３）が直列接続され、
   一端が接地（ＧＮＤ）されることで前記直列接続される前記第二スイッチ（ＮＦ，ＴＨＹ，ＰＦ）及び前記車両用電気負荷（３）に対して並列に配置されており、且つ、もう一端（Ｐ１，Ｐ２）が前記第一スイッチ（ＳＷ１）と前記第二スイッチ（ＮＦ，ＴＨＹ，ＰＦ）の制御端子（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３）との間の点（Ｐ１，Ｐ２）であって当該制御端子（Ｇ１）と同電位となる点（Ｐ１）に接続される抵抗（Ｒ１，Ｒ２１）をさらに備えることを特徴とする車両用電気負荷制御装置。
2. 一端が接地（ＧＮＤ）されており、誘導性負荷（３１）を含み断続通電動作する車両用電気負荷（３）と、
   前記車両用電気負荷（３）への操作入力として、機械的なオン・オフの入力操作を受け付ける第一スイッチ（ＳＷ１）と、
   前記第一スイッチ（ＳＷ１）と前記車両用電気負荷（３）との間に配置され、前記第一スイッチ（ＳＷ１）がオン状態又はオフ状態を維持することに応じてそれぞれオン状態又はオフ状態を維持し、前記車両用電気負荷（３）を駆動する第二スイッチ（ＮＦ，ＴＨＹ，ＰＦ）と、を備える車両用電気負荷制御装置（１０，１０－１，１０－２，１０－３）において、
   前記第二スイッチ（ＮＦ，ＴＨＹ，ＰＦ）の制御端子（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３）及び駆動端子（Ｓ１，Ｃ２，Ｓ３）にそれぞれ、前記第一スイッチ（ＳＷ１）及び前記車両用電気負荷（３）が接続され、
   前記第二スイッチ（ＮＦ，ＴＨＹ，ＰＦ）及び前記車両用電気負荷（３）が直列接続され、
   一端が接地（ＧＮＤ）されることで前記直列接続される前記第二スイッチ（ＮＦ，ＴＨＹ，ＰＦ）及び前記車両用電気負荷（３）に対して並列に配置されており、且つ、もう一端（Ｐ１，Ｐ２）が前記第一スイッチ（ＳＷ１）と前記第二スイッチ（ＮＦ，ＴＨＹ，ＰＦ）の制御端子（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３）との間（Ｐ１，Ｐ２）に接続される抵抗（Ｒ１，Ｒ２１）をさらに備え、
   前記第二スイッチ（ＮＦ，ＴＨＹ，ＰＦ）はサイリスタ（ＴＨＹ）であり、
   前記もう一端（Ｐ２）と前記第二スイッチ（ＴＨＹ）の制御端子（Ｇ２）との間に接続される抵抗（Ｒ２２）をさらに備えることを特徴とする車両用電気負荷制御装置。
3. 前記第二スイッチ（ＮＦ，ＰＦ）の前記駆動端子（Ｓ１，Ｓ３）は、
   前記第一スイッチ（ＳＷ１）がオフに切り替わることによって、前記第二スイッチ（ＮＦ，ＰＦ）の前記制御端子（Ｇ１，Ｇ３）がオフ状態に切り替わろうとする際の、前記車両用電気負荷（３）を流れる電流による逆起電力（Ｖ３１）が作用するよう配置されたものであり、
   当該逆起電力（Ｖ３１）が作用している間、当該逆起電力（Ｖ３１）の存在によって、前記第二スイッチ（ＮＦ，ＰＦ）の前記制御端子（Ｇ１，Ｇ３）は、前記駆動端子（Ｓ１，Ｓ３）を基準としてオン状態を維持することを特徴とする請求項１に記載の車両用電気負荷制御装置。
4. 前記第二スイッチ（ＮＦ，ＰＦ）がＮ型電界効果トランジスタ（ＮＦ）であることを特徴とする請求項１または３に記載の車両用電気負荷制御装置。
5. 前記車両用電気負荷（３）がホーンであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の車両用電気負荷制御装置。
6. 前記第二スイッチ（ＮＦ，ＴＨＹ，ＰＦ）がサイリスタ（ＴＨＹ）であることにより、前記第一スイッチ（ＳＷ１）がオン状態からオフ状態に切り替わることで前記第二スイッチ（ＳＷ２）がオン状態からオフ状態に切り替わる際には、前記サイリスタ（ＴＨＹ）における主電流が保持電流以下となるまではオン状態が維持されることを特徴とする請求項１に記載の車両用電気負荷制御装置。
7. 前記第二スイッチ（ＮＦ，ＴＨＹ）がＮ型電界効果トランジスタ（ＮＦ）又はサイリスタ（ＴＨＹ）であり、
   前記車両用電気負荷（３）がホーンであり、当該ホーンの内部接点（３２）は非吹鳴時には閉じるものであり、当該内部接点の片方の端子は車両のフレームに設けられるグランドに接続されることを特徴とする請求項１に記載の車両用電気負荷制御装置。

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