JP7259812B2 - 回路制御装置 - Google Patents

Description

本開示は、回路制御装置に関する。

従来から、車両に設けられた負荷に対して電流を供給する回路を制御する回路制御装置が実用化されている。回路制御装置は、例えば、リレー回路を用いて電源から負荷への給電を制御する。ここで、回路が複雑化するのを抑制する技術が求められている。

そこで、例えば、特許文献１には、負荷駆動回路のうちの少なくとも一部の部品点数を削減できる負荷駆動装置が開示されている。この負荷駆動装置は、一方の負荷を作動させるために用いる部品を、他方の負荷を作動させるために用いる部品と共通化するため、回路が複雑化するのを抑制することができる。

特開２０１９－１９２４３０号公報

しかしながら、特許文献１の装置は、ソレノイドへの通電を切り換える制御部が複数のソレノイドの下流側に配置されているため、複数のソレノイドの抵抗値に応じた大きな電流が制御部に流れて、制御部に不具合が生じるおそれがある。

本開示は、制御部に不具合が生じるのを抑制する回路制御装置を提供することを目的とする。

本開示に係る回路制御装置は、車両の電源が一方の接点に接続されたメインリレースイッチと、メインリレースイッチに対して並列に接続されたメインリレーコイルとを有し、メインリレーコイルの通電によりメインリレースイッチの接続状態が切り換えられるメインリレー回路と、電源と負荷との間にメインリレー回路に対して並列に接続されたサブリレースイッチと、メインリレースイッチの他方の接点に接続されたサブリレーコイルとを有し、サブリレーコイルの通電によりサブリレースイッチの接続状態が切り換えられるサブリレー回路と、メインリレーコイルの下流側に接続されてメインリレーコイルへの通電を制御することにより、メインリレースイッチおよびサブリレースイッチを切り換えて、負荷に対する電源からの給電を制御する制御部とを備え、サブリレー回路は、複数の負荷がそれぞれ対応して接続された複数のサブリレー回路からなり、複数のサブリレー回路は、それぞれ、電源と対応する負荷との間にメインリレー回路に対して並列に接続されたサブリレースイッチと、メインリレースイッチの他方の接点に接続されたサブリレーコイルとを有し、サブリレーコイルの通電によりサブリレースイッチの接続状態が切り換えられ、複数のサブリレー回路のサブリレーコイルは、メインリレースイッチの他方の接点に互いに並列に接続されるものである。

本開示によれば、制御部に不具合が生じるのを抑制することが可能となる。

本開示の一実施の形態に係る回路制御装置を備えた車両の構成を示す図である。 少ない負荷に対して配置される回路制御装置の構成の一例を示す図である。 従来の回路制御装置の構成の一例を示す図である。

以下、本開示に係る実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１に、本開示の実施の形態に係る回路制御装置を備えた車両の構成を示す。車両は、電源１と、複数の負荷２ａ～２ｆと、回路制御装置３とを有する。車両は、例えば、電気モータを駆動して走行する電気自動車およびハイブリッド自動車などの電動駆動自動車から構成することができる。また、車両としては、例えば、トラックなどの商用車が挙げられる。

電源１は、車両に設けられた複数の負荷２ａ～２ｆに電力を供給するもので、回路制御装置３を介して複数の負荷２ａ～２ｆに接続されている。
負荷２ａ～２ｆは、電源１から供給される電力により駆動する電子機器であり、回路制御装置３と接地点との間に互いに並列に接続されている。負荷２ａ～２ｆとしては、例えば、車両においてほぼ同時に起動される電子機器、すなわち互いに関連して作動する電子機器が挙げられる。

回路制御装置３は、メインリレー回路４と、整流子５と、３つのサブリレー回路６，７および８と、制御部９とを有する。

メインリレー回路４は、メインリレースイッチ４ａと、メインリレーコイル４ｂと、メインリレー抵抗４ｃとを有する。

メインリレースイッチ４ａは、電源１とサブリレー回路６～８との間に配置されており、一方の接点を構成する可動接点４ａ１と、他方の接点を構成する固定接点４ａ２および４ａ３とを有する。可動接点４ａ１は、電源１が接続される一方、固定接点４ａ３に切り換え可能に固定接点４ａ２に接続されている。固定接点４ａ２は、非導通状態に設けられている。固定接点４ａ３は、サブリレー回路６～８に接続されている。これにより、メインリレースイッチ４ａは、可動接点４ａ１が固定接点４ａ２に接続された場合には、電源１がサブリレー回路６～８に接続されないオフ状態となる。また、メインリレースイッチ４ａは、可動接点４ａ１が固定接点４ａ３に接続された場合には、電源１をサブリレー回路６～８に接続するオン状態となる。

メインリレーコイル４ｂは、メインリレースイッチ４ａに対して並列に接続され、通電によりメインリレースイッチ４ａの接続状態をオフ状態からオン状態に切り換える、すなわち可動接点４ａ１の接続を固定接点４ａ２から固定接点４ａ３に切り換える。
メインリレー抵抗４ｃは、メインリレーコイル４ｂに並列に接続され、メインリレーコイル４ｂへの通電が停止された場合にメインリレーコイル４ｂに持続的に流れる電流を消費する。

整流子５は、メインリレーコイル４ｂに対して並列に接続され、メインリレーコイル４ｂの下流側から上流側に向かって電流を流すように配置されている。整流子５は、例えば、ダイオードから構成することができる。

サブリレー回路６～８は、それぞれ、サブリレースイッチ６ａ，７ａおよび８ａと、サブリレーコイル６ｂ，７ｂおよび８ｂと、サブリレー抵抗６ｃ，７ｃおよび８ｃとを有する。サブリレースイッチ６ａ，７ａおよび８ａが互いに並列に接続されると共に、サブリレーコイル６ｂ，７ｂおよび８ｂが互いに並列に接続されている。

サブリレースイッチ６ａは、電源１と対応する負荷２ａおよび２ｂとの間にメインリレー回路４に対して並列に接続され、一方の接点を構成する可動接点６ａ１と、他方の接点を構成する固定接点６ａ２および６ａ３とを有する。可動接点６ａ１は、電源１が接続される一方、固定接点６ａ３に切り換え可能に固定接点６ａ２に接続されている。固定接点６ａ２は、非導通状態に設けられている。固定接点６ａ３は、対応する負荷２ａおよび２ｂに接続されている。これにより、サブリレースイッチ６ａは、可動接点６ａ１が固定接点６ａ２に接続された場合には、電源１が負荷２ａおよび２ｂに接続されないオフ状態となる。また、サブリレースイッチ６ａは、可動接点６ａ１が固定接点６ａ３に接続された場合には、電源１を負荷２ａおよび２ｂに接続するオン状態となる。

サブリレーコイル６ｂは、メインリレースイッチ４ａの他方の接点を構成する固定接点４ａ３と接地点との間に接続され、通電によりサブリレースイッチ６ａの接続状態をオフ状態からオン状態に切り換える、すなわち可動接点６ａ１の接続を固定接点６ａ２から固定接点６ａ３に切り換える。
サブリレー抵抗６ｃは、サブリレーコイル６ｂに並列に接続され、サブリレーコイル６ｂへの通電が停止された場合にサブリレーコイル６ｂに持続的に流れる電流を消費する。

同様に、サブリレースイッチ７ａは、電源１と対応する負荷２ｃおよび２ｄとの間にメインリレー回路４に対して並列に接続され、一方の接点を構成する可動接点７ａ１と、他方の接点を構成する固定接点７ａ２および７ａ３とを有する。可動接点７ａ１は、電源１が接続される一方、固定接点７ａ３に切り換え可能に固定接点７ａ２に接続されている。固定接点７ａ２は、非導通状態に設けられている。固定接点７ａ３は、対応する負荷２ｃおよび２ｄに接続されている。これにより、サブリレースイッチ７ａは、可動接点７ａ１が固定接点７ａ２に接続された場合には、電源１が負荷２ｃおよび２ｄに接続されないオフ状態となる。また、サブリレースイッチ７ａは、可動接点７ａ１が固定接点７ａ３に接続された場合には、電源１を負荷２ｃおよび２ｄに接続するオン状態となる。

サブリレーコイル７ｂは、メインリレースイッチ４ａの他方の接点を構成する固定接点４ａ３と接地点との間に接続され、通電によりサブリレースイッチ７ａの接続状態をオフ状態からオン状態に切り換える、すなわち可動接点７ａ１の接続を固定接点７ａ２から固定接点７ａ３に切り換える。
サブリレー抵抗７ｃは、サブリレーコイル７ｂに並列に接続され、サブリレーコイル７ｂへの通電が停止された場合にサブリレーコイル７ｂに持続的に流れる電流を消費する。

同様に、サブリレースイッチ８ａは、電源１と対応する負荷２ｅおよび２ｆとの間にメインリレー回路４に対して並列に接続され、一方の接点を構成する可動接点８ａ１と、他方の接点を構成する固定接点８ａ２および８ａ３とを有する。可動接点８ａ１は、電源１が接続される一方、固定接点８ａ３に切り換え可能に固定接点８ａ２に接続されている。固定接点８ａ２は、非導通状態に設けられている。固定接点８ａ３は、対応する負荷２ｅおよび２ｆに接続されている。これにより、サブリレースイッチ８ａは、可動接点８ａ１が固定接点８ａ２に接続された場合には、電源１が負荷２ｅおよび２ｆに接続されないオフ状態となる。また、サブリレースイッチ８ａは、可動接点８ａ１が固定接点８ａ３に接続された場合には、電源１を負荷２ｅおよび２ｆに接続するオン状態となる。

サブリレーコイル８ｂは、メインリレースイッチ４ａの他方の接点を構成する固定接点４ａ３と接地点との間に接続され、通電によりサブリレースイッチ８ａの接続状態をオフ状態からオン状態に切り換える、すなわち可動接点８ａ１の接続を固定接点８ａ２から固定接点８ａ３に切り換える。
サブリレー抵抗８ｃは、サブリレーコイル８ｂに並列に接続され、サブリレーコイル８ｂへの通電が停止された場合にサブリレーコイル８ｂに持続的に流れる電流を消費する。

制御部９は、メインリレーコイル４ｂと接地点との間に接続、すなわちメインリレーコイル４ｂの下流側に接続され、メインリレーコイル４ｂへの通電を制御する。制御部９は、例えば、トランジスタなどの電気的な制御スイッチでメインリレーコイル４ｂへの通電を切り換えるように構成することができる。制御部９が、メインリレーコイル４ｂへの通電を制御することにより、メインリレースイッチ４ａ、サブリレースイッチ６ａ，７ａおよび８ａが切り換えられて、負荷２ａ～２ｆに対する電源１からの給電が制御される。制御部９は、例えば、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）から構成することができる。

次に、本実施の形態の動作について説明する。

まず、図１に示す制御部９に対して、負荷２ａ～２ｆの起動を指示する起動信号が入力される。この制御信号は、例えば、車両を運転する運転者が、図示しない操作部を操作することにより生成することができる。制御部９は、起動信号が入力されると、メインリレーコイル４ｂに電流を流すように、図示しない制御スイッチをオン状態とする。

これにより、メインリレーコイル４ｂに通電され、メインリレースイッチ４ａが、可動接点４ａ１の接続を固定接点４ａ２から固定接点４ａ３に切り換えてオン状態とする。そして、オン状態とされたメインリレースイッチ４ａを介して、電源１からサブリレーコイル６ｂ，７ｂおよび８ｂに電流が供給される。このサブリレーコイル６ｂ，７ｂおよび８ｂの通電により、サブリレースイッチ６ａ，７ａおよび８ａが、可動接点６ａ１，７ａ１および８ａ１の接続を固定接点６ａ２，７ａ２および８ａ２から固定接点６ａ３，７ａ３および８ａ３にそれぞれ切り換えてオン状態となる。

そして、オン状態とされたサブリレースイッチ６ａ，７ａおよび８ａを介して、電源１から負荷２ａ～２ｆに給電されることにより、負荷２ａ～２ｆをほぼ同時に起動させることができる。

ここで、メインリレー回路４およびサブリレー回路６～８の許容電流値を１２Ａ、制御部９の許容電流値を１Ａとする。

このとき、例えば、ガソリンおよびディーゼルなどで駆動する車両では、一般的に、電力で駆動される負荷の数が少ないため、図２に示すように、電源１と負荷２ａおよび２ｂとの間に１つのリレー回路２１を配置するだけで、許容電流値を超えることなく、電源１から負荷２ａおよび２ｂへの給電を制御することができる。

ここで、リレー回路２１は、リレースイッチ２２と、リレーコイル２３と、リレー抵抗２４とを有する。リレースイッチ２２は、電源１が接続された可動接点と、非導通状態に設けられた一方の固定接点と、負荷２ａおよび２ｂに接続された他方の固定接点とを有する。また、リレーコイル２３は、リレースイッチ２２に対して並列に接続され、通電により可動接点の接続を一方の固定接点から他方の固定接点に切り換えてリレースイッチ２２をオン状態とする。

また、制御部２５が、リレーコイル２３の下流側に接続され、リレーコイル２３への通電を制御する。
また、整流子２６が、リレーコイル２３に対して並列に接続され、リレーコイル２３の下流側から上流側に向かって電流を流すように配置されている。

このような構成により、負荷２ａおよび２ｂの定格電流値がそれぞれ５Ａとすると、リレースイッチ２２にはリレー回路２１の許容電流値以下の１０Ａの電流が流れることになる。また、１つのリレーコイル２３の抵抗値に応じて流れる電流値が１Ａとすると、制御部２５には許容電流値以下の１Ａの電流が流れることになる。このように、負荷２ａおよび２ｂの数が少ない場合には、制御部２５は、許容電流値を超えることなく、電源１から負荷２ａおよび２ｂへの給電を制御することができる。

しかしながら、例えば、電気自動車およびハイブリッド自動車などの電動駆動自動車では、電源１に多くの負荷２ａ～２ｆが接続される場合がある。この場合に、例えば、１つのリレー回路２１のリレースイッチ２２に６つの負荷２ａ～２ｆを接続すると、リレースイッチ２２を流れる電流が３０Ａとなり、リレー回路２１の許容電流値を大きく超えてリレー回路２１に不具合が生じるおそれがある。

このとき、例えば図３に示すように、負荷２ａ～２ｆに対応して３つのリレー回路２１ａ～２１ｃを配置することで、リレー回路２１ａ～２１ｃに流れる電流を許容電流値１２Ａ以下に抑えることが考えられる。

具体的には、電源１に対してリレー回路２１ａ～２１ｃを並列に接続する。そして、リレー回路２１ａのリレースイッチ２２ａに負荷２ａおよび２ｂを対応して接続すると共に、リレー回路２１ｂのリレースイッチ２２ｂに負荷２ｃおよび２ｄを対応して接続し、さらにリレー回路２１ｃのリレースイッチ２２ｃに負荷２ｅおよび２ｆを対応して接続する。これにより、リレー回路２１ａ～２１ｃには、それぞれ、２つの負荷に応じた１０Ａの電流が流れることになり、その電流値を許容電流値１２Ａ以下に抑えることができる。

しかしながら、負荷２ａ～２ｆへの給電を制御する制御部２５が、３つのリレーコイル２３ａ～２３ｃの下流側に接続される。このため、制御部２５には、３つのリレーコイル２３ａ～２３ｃの抵抗値に応じた３Ａの電流が流れることになり、その電流が制御部２５の許容電流値１Ａを超えるため、制御部２５に不具合が生じるおそれがある。
このとき、制御部２５に流れる電流を許容電流値以下に抑制するために、制御部２５に接続ポートを設けて電流を分散させると、制御部２５の構成が複雑化するおそれがある。また、許容電流値が３Ａ以上の制御部２５を配置した場合も、制御部２５の構成が複雑化すると共にコストが増加するおそれがある。

また、整流子２６ａ～２６ｃが、リレー回路２１ａ～２１ｃにそれぞれ対応して配置されるため、その数が増加して回路構成を複雑化するおそれがある。さらに、整流子２６ａ～２６ｃは、ハーネスなどを介して接続されるため、コストが増加するおそれもある。

そこで、図１に示すように、メインリレー回路４を配置し、メインリレーコイル４ｂの下流側に制御部９を接続した。これにより、制御部９には、１つのメインリレーコイル４ｂの抵抗値に応じた１Ａの電流が流れることになり、その電流が制御部９の許容電流値１Ａ以下に抑えられるため、制御部９の不具合を抑制することができる。

また、メインリレースイッチ４ａの固定接点４ａ３に３つのサブリレーコイル６ｂ，７ｂおよび８ｂを接続することにより、上記のように、メインリレースイッチ４ａがオン状態に切り換えられるのに伴って、サブリレースイッチ６ａ，７ａおよび８ａもオン状態に切り換えられる。このとき、メインリレースイッチ４ａには３つのサブリレーコイル６ｂ，７ｂおよび８ｂの抵抗値に応じた３Ａが流れるため、その電流をメインリレー回路４の許容電流値１２Ａ以下に抑えることができ、メインリレー回路４の不具合を抑制することができる。

また、サブリレースイッチ６ａ，７ａおよび８ａがオン状態に切り換えられることにより、負荷２ａ～２ｆがほぼ同時に起動される。このとき、サブリレースイッチ６ａ，７ａおよび８ａには、それぞれ、対応する２つの負荷のみが接続されているため、サブリレースイッチ６ａ，７ａおよび８ａに流れる電流を許容電流値１２Ａ以下の１０Ａに抑えることができ、サブリレー回路６～８の不具合を抑制することができる。

このようにして、負荷２ａ～２ｆは、制御部９の制御に応じて起動されると、例えば運転者による車両の操作に応じて作動される。そして、負荷２ａ～２ｆの作動停止を指示する停止信号が制御部９に入力されると、制御部９は、メインリレーコイル４ｂへの通電を停止するように、図示しない制御スイッチをオフ状態とする。これにより、メインリレースイッチ４ａが、可動接点４ａ１の接続を固定接点４ａ３から固定接点４ａ２に切り換えてオフ状態となる。
このとき、メインリレー回路４にサージ電流が生じるおそれがあるが、メインリレーコイル４ｂと並行に、メインリレーコイル４ｂの下流側から上流側に向かって電流を流すように整流子５が配置されているため、サージ電流が制御部９に流れることを抑制することができる。

そして、メインリレースイッチ４ａがオフ状態とされることによりサブリレーコイル６ｂ，７ｂおよび８ｂへの通電が停止され、サブリレースイッチ６ａ，７ａおよび８ａもオフ状態に切り換えられる。これにより、電源１から負荷２ａ～２ｆへの給電を一度に停止することができる。
このとき、制御部９は、メインリレー回路４のみに接続されて、サブリレー回路６～８には接続されていないため、サブリレー回路６～８に整流子を配置することなく、サブリレー回路６～８で生じたサージ電流が制御部９に流れることを抑制することができる。

本実施の形態によれば、制御部９がメインリレーコイル４ｂの下流側に接続され、サブリレーコイル６ｂ，７ｂおよび８ｂがメインリレースイッチ４ａの下流側に接続されると共にサブリレースイッチ６ａ，７ａおよび８ａの下流側に対応する負荷が接続されている。これにより、サブリレー回路６～８に流れる電流を許容電流値１２Ａ以下に抑制しつつ、制御部９に流れる電流を許容電流値１Ａ以下に抑えることができ、制御部９に不具合が生じるのを抑制することができる。

なお、上記の実施の形態では、３つのサブリレー回路６～８が配置されたが、負荷の数に応じてサブリレー回路を配置することができ、これに限られるものではない。例えば、車両に２つの負荷２ａおよび２ｂが配置される場合には、１つのサブリレー回路６を配置してもよい。

また、上記の実施の形態では、制御部９は、電気的な制御スイッチによりメインリレーコイル４ｂへの通電を制御したが、メインリレーコイル４ｂへの通電を制御できればよく、これに限られるものではない。例えば、制御部９は、メインリレーコイル４ｂへの通電を機械的に切り換える制御スイッチを配置し、その制御スイッチを切り換えることにより、メインリレーコイル４ｂへの通電を制御することができる。

また、上記の実施の形態では、メインリレー回路４は、サブリレー回路６～８と同じ許容電流値１２Ａを有するように構成されたが、サブリレー回路６より低い許容電流値を有するように構成することもできる。すなわち、メインリレー回路４は、サブリレー回路６～８より低く且つサブリレーコイル６ｂ，７ｂおよび８ｂの抵抗値に応じて流れる電流３Ａ以上の許容電流値を有するように構成することができる。

その他、上記の実施の形態は、何れも本発明の実施をするにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。例えば、上記の実施の形態で説明した各部の形状や個数などについての開示はあくまで例示であり、適宜変更して実施することができる。

本開示に係る回路制御装置は、負荷に対する電源からの給電を制御する装置に利用できる。

１ 電源
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ 負荷
３ 回路制御装置
４ メインリレー回路
４ａ メインリレースイッチ
４ａ１ 可動接点
４ａ２，４ａ３ 固定接点
４ｂ メインリレーコイル
４ｃ メインリレー抵抗
５，２６，２６ａ，２６ｂ，２６ｃ 整流子
６，７，８ サブリレー回路
６ａ，７ａ，８ａ サブリレースイッチ
６ａ１，７ａ１，８ａ１ 可動接点
６ａ２，７ａ２，８ａ２，６ａ３，７ａ３，８ａ３ 固定接点
６ｂ，７ｂ，８ｂ サブリレーコイル
６ｃ，７ｃ，８ｃ サブリレー抵抗
２１，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ リレー回路
２２，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ リレースイッチ
２３，２３ａ，２３ｂ，２３ｃ リレーコイル
２４，２４ａ，２４ｂ，２４ｃ リレー抵抗
９，２５ 制御部

Claims (3)

1. 車両の電源が一方の接点に接続されたメインリレースイッチと、前記メインリレースイッチに対して並列に接続されたメインリレーコイルとを有し、前記メインリレーコイルの通電により前記メインリレースイッチの接続状態が切り換えられるメインリレー回路と、
   前記電源と負荷との間に前記メインリレー回路に対して並列に接続されたサブリレースイッチと、前記メインリレースイッチの他方の接点に接続されたサブリレーコイルとを有し、前記サブリレーコイルの通電により前記サブリレースイッチの接続状態が切り換えられるサブリレー回路と、
   前記メインリレーコイルの下流側に接続されて前記メインリレーコイルへの通電を制御することにより、前記メインリレースイッチおよび前記サブリレースイッチを切り換えて、前記負荷に対する前記電源からの給電を制御する制御部とを備え、
   前記サブリレー回路は、複数の負荷がそれぞれ対応して接続された複数のサブリレー回路からなり、
   前記複数のサブリレー回路は、それぞれ、前記電源と対応する負荷との間に前記メインリレー回路に対して並列に接続されたサブリレースイッチと、前記メインリレースイッチの他方の接点に接続されたサブリレーコイルとを有し、前記サブリレーコイルの通電により前記サブリレースイッチの接続状態が切り換えられ、
   前記複数のサブリレー回路の前記サブリレーコイルは、前記メインリレースイッチの他方の接点に互いに並列に接続される回路制御装置。
2. 前記複数のサブリレー回路の前記サブリレーコイルは、前記メインリレー回路の許容電流値に応じた抵抗値を有する請求項１に記載の回路制御装置。
3. 前記メインリレーコイルに対して並列に接続され、前記メインリレーコイルの下流側から上流側に向かって電流を流すように配置された整流子をさらに有する請求項１または２に記載の回路制御装置。

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