JPH10243545A - 負荷駆動装置 - Google Patents

負荷駆動装置

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JPH10243545A
JPH10243545A JP9044074A JP4407497A JPH10243545A JP H10243545 A JPH10243545 A JP H10243545A JP 9044074 A JP9044074 A JP 9044074A JP 4407497 A JP4407497 A JP 4407497A JP H10243545 A JPH10243545 A JP H10243545A
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Michihiko Tanaka
充彦 田中
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Abstract

(57)【要約】 【課題】負荷を制御するスイッチングトランジスタのフ
ェイルセーフのためDCリレーを使用した負荷駆動回路
において、負荷のオープン・ショートを負荷制御トラン
ジスタの端子電位で検知する際の誤判定を防止する。 【解決手段】負荷のオープン・ショートを前記スイッチ
ングトランジスタの端子電位で検知する負荷駆動装置に
おいて、前記DCリレーがONし第1の所定の時間(t
1)を経過した後に、前記スイッチングトランジスタが
ONするように制御し、前記の負荷のオープン・ショー
ト検知を開始するようにした。また、第2の所定時間
(t2)を経過した後に、判定処理を行うようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、リレー回路を使用
した負荷の駆動回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の負荷のスイッチングトランジスタ
のフェイルセーフのためDCリレーを使用した電源回路
を、図1により説明する。図1は例えば車載用ヒーター
素子9の電子制御に用いられる負荷の駆動回路の一例で
あって、操作信号をうけたマイコン7の信号により起動
されるパワーMOSである負荷のスイッチングトランジ
スタ4がON/OFFしてヒーター素子9に通電し、図
示されていない温度センサーの信号に基づいて温度制御
を行うものである。ここで使用されているパワーMOS
が過電圧で破壊したり、負荷であるヒーター素子9側で
回路のショートが発生し過大な電流が流れる等のアクシ
デントが起こると、パワーMOS内部がショート・モー
ドとなり継続して過電流が流れる現象が起こり、この場
合にはマイコン7の信号によっても回路電流の切断が効
かないので、外部で回路を繋ぐワイヤハーネス等が発熱
し、火災を生ずることがある。このパワーMOSである
負荷のスイッチングトランジスタ4の性質を考慮したフ
ェイルセーフの手段として、DCリレー2を直列に挿入
することが行われる。DCリレー2のフェイルセーフの
動作は、ショート・オープン検知抵抗5で発生した電位
の信号が、ADコンバータ6を介してマイコン7に入力
され、異常と判断されると、マイコン7はDCリレー2
の電流OFFの信号をトランジスタ3に出力して電流を
切断するようにして行われる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このように、これまで
のこの回路の動作においては、ヒーター素子9への通電
開始にあたってはマイコン7がDCリレー2の駆動用ト
ランジスタ3と負荷のスイッチングトランジスタ4に対
し、同時に制御信号を出力していたが、DCリレー2は
制御信号をうけてから電磁メカニカルな動作を行うので
通電までに若干の遅れを伴うため(なおスイッチングト
ランジスタ4は制御信号と同時に通電モードとなってい
る)、制御動作開始とともに(DCリレー2がONする
前に)前記ショート・オープン検知抵抗5の信号をマイ
コン7が取り込んでしまい、通電なしのためにオープン
していると誤判定を下す可能性があった。
【0004】また、DCリレー2とスイッチングトラン
ジスタ4とをONして通電を開始した直後においては、
負荷であるヒーター素子9の抵抗値は常温であるため加
熱中の定常時に比べて低いので、通電開始直後の突入電
流は高めとなり、前記ショート・オープン検知抵抗5の
電位は定常時に準じた異常判定電位より高めに変動する
ので、電流大と検知してショートと誤判定を下す可能性
があった。
【0005】更に、継電器の通例として、回路が通電状
態の下で接点22をON、OFFすると電流スパークに
より接点22が荒れる現象にあることが知られている。
前記のように通電開始時にはスイッチングトランジスタ
4がONした後にDCリレー2が制御信号に遅れてON
することが起こり、また、同様に電流遮断時にスイッチ
ングトランジスタ4がOFFした後にDCリレー2が制
御信号に遅れてOFFすることが起こるので、DCリレ
ー2の接点22は荒れを生じる環境となっている。
【0006】本発明は、このような問題を解決し、負荷
のオープン・ショートの誤判定を防止し、DCリレーの
接点荒れをなくすことを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は電源とアースとの間に、リレー回路と負荷
とスイッチングトランジスタとが直列に接続され、前記
リレー回路および前記スイッチングトランジスタに対
し、該リレー回路を通電状態にする第1の駆動信号、お
よび該スイッチングトランジスタを通電状態にする第2
の駆動信号をそれぞれ出力する負荷制御手段と、前記負
荷に流れる電流を検出して負荷の異常を判定する異常判
定手段とを備えた負荷駆動装置において、前記負荷制御
手段は前記第1の駆動信号を出力してから第1の所定時
間経過後、前記第2の駆動信号を出力するものであるこ
とを特徴とする。
【0008】また、前記異常判定手段は、前記負荷制御
手段により第2の駆動信号が出力されてから前記負荷の
異常を判定するものであることを特徴とする。更に、前
記異常判定手段は、前記負荷制御手段により第2の駆動
信号が出力されてから第2の所定時間が経過した後、前
記負荷の異常を判定するものであることを特徴とする。
【0009】また、前記負荷制御手段は、前記リレー回
路および前記スイッチングトランジスタに対し、該リレ
ー回路を遮断状態にする第1の遮断信号、および該スイ
ッチングトランジスタを遮断状態にする第2の遮断信号
をそれぞれ出力するものであって、前記第2の遮断信号
を出力してから第3の所定時間を経過した後、前記第1
の遮断信号を出力するものであることを特徴とする。
【0010】また、前記第1の所定時間は前記第1の駆
動信号が出力されてから前記リレー回路における接点が
閉状態になるまでの時間に相当するものであって、前記
第2の所定時間は前記負荷が通電されてから該負荷の温
度が安定するまでの時間に相当するものであって、前記
第3の所定時間は前記スイッチングトランジスタに対す
る通電遮断の時定数遅れ時間に相当するものであること
を特徴とする。
【0011】
【実施例】本発明の実施例について、図面を用いて説明
する。図1は、本発明に係わる負荷駆動回路の一例を示
す図であって、車載のヒーター素子への通電を制御する
回路の構成を示している。なお、本例ではマイクロコン
ピュータの動作に特徴を有し、ハード構成としては従来
技術と同じであるので、再び図1を用いて説明すること
とする。
【0012】1は、操作スイッチであって、ヒーター素
子への通電、遮断を制御するための運転者の操作による
操作スイッチ、または乗客を検知しての自動入力スイッ
チ等の操作信号を入力する。2は、DCリレーであっ
て、電源部8に接続する負荷(後述のヒーター素子9)
と+Bで示した電力ラインに直列に接続され、内蔵され
た電磁コイルに対する通電制御によりリレーを入切し
て、負荷への通電を制御する。3は、DCリレー2の駆
動用トランジスタであって、そのコレクター端子は前記
DCリレーの電磁コイルの接地側に直列に接続され、エ
ミッター端子を接地され、後述のマイコン7の信号をベ
ース端子にうけて、前記DCリレー2の電磁コイルの電
流の通電を制御する。4は、スイッチングトランジスタ
であって、MOSトランジスタが用いられ、前述した電
源部8に接続する負荷(後述のヒーター素子9)の接地
側に直列に接続挿入され、後述のマイコン7の信号をベ
ース端子にうけて負荷への通電を入切し制御する。5
は、電流検知抵抗であって、一端が前記スイッチングト
ランジスタ4の接地側に直列に接続され、他端が接地さ
れる低抵抗値の抵抗器であり、そのスイッチングトラン
ジスタ4との間の電位が電流値に比例するように構成さ
れていて、負荷のオープン・ショートを検知する信号を
発生する。6は、ADコンバータであって、前記の電流
検知抵抗5により生じた信号をアナログ値よりディジタ
ル値に変換して、後述のマイコン7に信号を送るよう構
成されている。7は、マイクロコンピュータ(マイコ
ン)であって、操作スイッチ1の信号をうけて、DCリ
レー2およびスイッチングトランジスタ4へ制御信号を
送出し、それぞれの回路の接続、遮断を制御する。ま
た、マイコン7は、ADコンバータ6を経由した電流検
知抵抗5によるオープン・ショートを検知する信号をも
とに異常を判定して、異常と判断すると負荷への通電を
遮断する信号を送出する。なお、マイコン7は、これら
の動作に加えて、図示されていない温度計(ヒーター素
子の近傍に設置)の信号をうけて、スイッチトランジス
タ4をデューティ比制御等の制御によって温度制御を行
っているが本発明の対象機能でないので省略する。8
は、電源部であって、前述のようにDCリレー制御の回
路を構成しており、出力端子よりワイヤハーネス等を介
して、電源部8の外に設けられた負荷(後述のヒーター
素子9)に接続されている。9は、負荷であるヒーター
素子であって、例えば座席等に取付けられて、所定の温
度を生じるように制御される。
【0013】次に、マイコン7の行うDCリレー制御に
おけるオープン・ショート検知の誤判定防止の処理、お
よびDCリレー2の接点22がスパークにより荒れるこ
とを防止する処理について説明する。図2は、マイコン
7の行う負荷駆動制御を示すフローチャートである。
(a)は負荷通電開始時のフローを示す図であって、負
荷通電開始時のオープン・ショート検知の誤判定防止の
処理を示している。
【0014】ステップa1では、操作スイッチ1の負荷
通電開始信号をうけたマイコン7が通電開始のための信
号処理を開始し、マイコン7の図示されていないタイマ
が操作スイッチ1の負荷通電開始信号をうけてを計測を
開始して、ステップa2に移る。ステップa2では、マ
イコン7が通電のための信号をトランジスタ3に送出
し、トランジスタ3が通電状態となり、DCリレー2の
電磁コイル21が通電されて、DCリレー2の接点22
をON(電源側と負荷側とを接続)するよう動作して、
ステップa3に移る。ステップa3では、前記タイマの
値Tが、DCリレー2の接点22の接触動作の電磁メカ
ニカルな遅れに対処するに十分な第1の所定の時間t1
を超えたかを所定の周期で判定し、超えたと判定すると
ステップa4に移る。ステップa4では、マイコン7は
スイッチングトランジスタ4に対し信号を送出しONさ
せて負荷への通電を開始させ、ステップa5に移る。な
お、このようにしてDCリレー2の接点22の接触動作
が完了してから、スイッチングトランジスタ4がONし
て負荷への通電が開始されることで、DCリレー2の接
点22の接触動作が不完全な時点においてオープン・シ
ョート検知を行い誤判定を侵す危険を避けると共に、電
気的エネルギーが接点22に集中するのを防ぎ、DCリ
レー2の接点22がスパークにより荒れることを防止す
る。
【0015】ステップa5では、前記タイマの値Tが、
負荷の温度が安定し突入電流が安定域に回復する遅れに
対処するに十分な第2の所定の時間t2を超えたかを所
定の周期で判定し、超えたと判定すると、誤りなく判定
できる状態に到達したと判断して、ステップa6に移
る。ステップa6では、判定処理を有効と扱い、通電開
始時のモードを終了し、ステップa7に移る。ステップ
a7では、通常運転のモードに移る。このように、時間
t2を設けることにより、負荷に通電し、負荷の抵抗値
(温度に対応)が安定してから判定処理を行うので、負
荷抵抗の変動による誤ショート判定を防止することもで
きる。なお、ステップa6の処理は、ADコンバータ6
からの出力が0である場合は通電ラインがオープン、出
力が所定値より高い場合は負荷の電源側と接地側とがシ
ョートしていると判定するものである。
【0016】次に、(b)は負荷の通電切断時のフロー
を示す図であって、負荷通電遮断時にDCリレー2の接
点22がスパークにより荒れることを防止する処理を示
している。ステップb1では、操作スイッチ1の負荷通
電遮断信号をうけたマイコン7が通電遮断のための信号
処理を開始し、ステップb2に移る。ステップb2で
は、マイコン7はオープン・ショート検知の判定処理を
無効に切り替え、ステップb3に移る。ステップb3で
は、マイコン7はスイッチングトランジスタ4に対する
通電信号を遮断して負荷への通電を遮断させ、また、マ
イコン7の図示されていないタイマで通電信号の遮断を
うけてを計測を開始し、ステップb4に移る。ステップ
b4では、前記タイマの値Tが、スイッチングトランジ
スタ4に対する通電遮断の時定数的遅れに対処するに十
分な第3の所定の時間t3を超えたかを判定し、超えた
と判定するとステップb5に移る。ステップb5では、
マイコン7はトランジスタ3に対し通電信号を遮断して
DCリレー2の接点22を開放させ、ステップb6に移
る。なお、このようにしてスイッチングトランジスタ4
の遮断により負荷への通電遮断が完了されるまで時間差
をおいてから、DCリレー2の接点22の遮断動作を行
うので、DCリレー2の接点22がスパークにより荒れ
ることが防止される。ステップb6では、待機モードと
なり、制御動作を終る。
【0017】以上のような制御フローによれば、制御の
タイミングは図3に示したようになり、次のようにして
ショート・オープン判定の誤判定を避けられると共に、
DCリレー2の接点22がスパークにより荒れることが
防止される。即ち、負荷通電開始時には、(a)トラン
ジスタ3がON(DCリレー2の電磁コイル電流がO
N)した後t1 秒たってから、(b)スイッチングトラ
ンジスタ4がONし、(c)負荷電流がONされる。従
って、DCリレー2の接点22が接続した状態となって
から負荷電流が流れることになり、接点22が接続時に
スパークして荒れることが避けられると共に、接点22
が接続する前にショート・オープン判定を開始すること
による誤判定も避けられる。また、(d)ショート・オ
ープン判定は、負荷電流がONの後t2 秒たってからO
N(=実行)となる。従って、負荷に通電開始した直後
の突入電流大の現象が収まり電流が安定してから、判定
が開始されることになり、誤判定が避けられる。
【0018】次に、負荷通電遮断時には、(d)ショー
ト・オープン判定がOFF(=停止)され、直ちに
(b)スイッチングトランジスタ4をOFFして(c)
負荷電流がOFFされた後、t3 秒たった後に、(a)
トランジスタ3がOFF(DCリレー2の電磁コイル電
流がOFF)される。従って、負荷電流がない状態でD
Cリレー2の接点22が遮断されるので、接点22を通
電下で切り離したためにスパークを生じて荒れを引き起
こすことが避けられる。特に、このような通電過渡期で
は抵抗値が不安定な負荷に対しては実施例が非常に有効
である。
【0019】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
ればリレー回路を具備した負荷駆動装置において、負荷
の異常検知の誤判定を防止することができ、また、リレ
ー回路の接点の荒れを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】負荷駆動回路の一例を示す図である。
【図2】負荷駆動制御のフローを示す図である。
【図3】制御のタイミングを示す図である。
【符号の説明】
1 ・・・操作スイッチ 2 ・・・DCリレー 3 ・・・トランジスタ 4、・・・スイッチングトランジスタ 5 ・・・電流検知抵抗 6 ・・・ADコンバータ 7 ・・・マイクロコンピュータ 8 ・・・電源部 9 ・・・ヒーター素子

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電源とアースとの間に、リレー回路と負
    荷とスイッチングトランジスタとが直列に接続され、 前記リレー回路および前記スイッチングトランジスタに
    対し、該リレー回路を通電状態にする第1の駆動信号、
    および該スイッチングトランジスタを通電状態にする第
    2の駆動信号をそれぞれ出力する負荷制御手段と、 前記負荷に流れる電流を検出して負荷の異常を判定する
    異常判定手段とを備えた負荷駆動装置において、 前記負荷制御手段は前記第1の駆動信号を出力してから
    第1の所定時間経過後、前記第2の駆動信号を出力する
    ものであることを特徴とする負荷駆動装置。
  2. 【請求項2】 前記異常判定手段は、前記負荷制御手段
    により第2の駆動信号が出力されてから前記負荷の異常
    を判定するものであることを特徴とする請求項1記載の
    負荷駆動装置。
  3. 【請求項3】 前記異常判定手段は、前記負荷制御手段
    により第2の駆動信号が出力されてから第2の所定時間
    が経過した後、前記負荷の異常を判定するものであるこ
    とを特徴とする請求項2記載の負荷駆動装置。
  4. 【請求項4】 前記負荷制御手段は、前記リレー回路お
    よび前記スイッチングトランジスタに対し、該リレー回
    路を遮断状態にする第1の遮断信号、および該スイッチ
    ングトランジスタを遮断状態にする第2の遮断信号をそ
    れぞれ出力するものであって、 前記第2の遮断信号を出力してから第3の所定時間を経
    過した後、前記第1の遮断信号を出力するものであるこ
    とを特徴とする請求項1記載の負荷駆動装置。
  5. 【請求項5】 前記第1の所定時間は前記第1の駆動信
    号が出力されてから前記リレー回路における接点が閉状
    態になるまでの時間に相当するものであって、前記第2
    の所定時間は前記負荷が通電されてから該負荷の温度が
    安定するまでの時間に相当するものであって、前記第3
    の所定時間は前記スイッチングトランジスタに対する通
    電遮断の時定数遅れ時間に相当するものであることを特
    徴とする請求項1乃至請求項4記載の負荷駆動装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013173415A (ja) * 2012-02-24 2013-09-05 Nippon Seiki Co Ltd 負荷駆動装置
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