JP2018106902A - 負荷駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ポートの数及びワイヤハーネスの本数が増加することを抑制できる負荷駆動装置を提供すること。【解決手段】負荷駆動装置１００は、第１リレー２１０と第２リレー２２０のオンオフを制御するマイコン１０と、マイコン１０からの駆動信号に応じて第１リレー２１０のオンオフ駆動を行う第４スイッチング素子Ｔ４と、マイコン１０からの許可信号に応じて第２リレー２２０のオンオフ駆動を行う第５スイッチング素子Ｔ５と、を備えている。さらに、負荷駆動装置１００は、補機バッテリ４１０から第１リレー２１０を介してモータ３００への電力供給を行うために、駆動信号としてＬｏ出力されている場合、第５スイッチング素子Ｔ５による第２リレー２２０のオン駆動を禁止する第３スイッチング素子Ｔ３を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、複数のリレーを介して負荷に電源を供給する負荷駆動装置に関する。

従来、特許文献１に開示されているように、複数のリレーが同時にオンすることを抑制する同時オン防止回路がある。

同時オン防止回路は、第１半導体リレーに第１ダイオードを介して接続され、制御部から制御される第１トランジスタと、第２半導体リレーに第２ダイオードを介して接続され、制御部から制御される第２トランジスタとが設けられている。なお、第１半導体リレーは、電源との間に第１抵抗が設けられている。一方、第２半導体リレーは、電源との間に第２抵抗が設けられている。また、同時オン防止回路は、第２抵抗と第２半導体リレーの間と、第１ダイオードと第１トランジスタの間に第３ダイオードが接続されており、且つ、第１抵抗と第１半導体リレーの間と、第２ダイオードと第２トランジスタの間に第４ダイオードが接続されている。

これにより、同時オン防止回路は、制御部の暴走等で、両トランジスタが同時にオンされた場合でも、第３ダイオードと第４ダイオードにより、半導体リレー上流を接地することができる。よって、同時オン防止回路は、半導体リレーのオフ状態を保ち、同時オンが防止される。

特開２００６−１９７２７６号公報

しかしながら、同時オン防止回路は、第２半導体リレーの上流に接続された第３ダイオードと、第１半導体リレーの上流に接続された第４ダイオードとを備えている。このため、同時オン防止回路は、第３ダイオード及び第４ダイオードと各半導体リレーの上流とを接続するために、外部接続用のポートが必要になり、且つ、ワイヤハーネスの本数が増えてしまうという問題がある。

本開示は、上記問題点に鑑みなされたものであり、ポートの数及びワイヤハーネスの本数が増加することを抑制できる負荷駆動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に本開示は、
第１電源（４１０）と負荷（３００）との間に第１リレー（２１０）が設けられ、第２電源（４２０）と負荷との間に第２リレー（２２０）が設けられ、第１電源と第２電源いずれからも電力供給が可能な負荷を駆動する負荷駆動装置であって、
第１リレーと第２リレーの開閉を制御する制御部（１０、２０）と、
制御部からの第１リレーの開閉制御信号に応じて第１リレーの開閉駆動を行う第１開閉スイッチ（Ｔ４）と、
制御部からの第２リレーの開閉制御信号に応じて第２リレーの開閉駆動を行う第２開閉スイッチ（Ｔ５）と、
第１電源から第１リレーを介して負荷への電力供給を行うために、制御部から第１リレーの閉状態を指示する開閉制御信号が出力されている場合、第２開閉スイッチによる第２リレーの閉駆動を禁止する禁止スイッチ（Ｔ３）と、を備えていることを特徴とする。

このように、本開示は、第１リレーの閉状態を指示する開閉制御信号が出力されている場合に、第２リレーの閉駆動を禁止する禁止スイッチを備えているため、第１リレーと第２リレーの両方が同時に閉状態となることを抑制できる。また、本開示は、第１リレーと第２リレーの上流に接続されたダイオードなどを備えることなく第１リレーと第２リレーの両方が同時に閉状態となることを抑制できるため、ポートの数、及びワイヤハーネスの本数が増加することを抑制できる。

なお、特許請求の範囲、及びこの項に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。

実施形態における負荷駆動装置の概略構成を示す回路図である。 実施形態における負荷駆動装置の処理動作を示すフローチャートである。 実施形態における負荷駆動装置の処理動作を示すタイムチャートである。 実施形態における負荷駆動装置のオン故障発生時における処理動作を示すタイムチャートである。

以下において、図面を参照しながら、発明を実施するための形態を説明する。本実施形態では、図１に示すように、一例として、モータ３００を駆動する負荷駆動装置１００に適用した例を採用する。また、本実施形態では、一例として、車両のパーキングロック用のモータ（電動機）３００を採用する。よって、負荷駆動装置１００は、車両に搭載可能に構成されている。

なお、後程説明するが、負荷駆動装置１００は、一つのモータ３００と、二つのバッテリ４１０，４２０が接続されている。負荷駆動装置１００とモータ３００と二つのバッテリ４１０，４２０を備えたシステムは、負荷駆動システムとも言える。また、モータ３００は、二つのバッテリ４１０，４２０から電力供給（言い換えると電源供給）が可能に構成されている。よって、負荷駆動システムは、一つのモータ３００に対して、二つのバッテリ４１０，４２０のいずれか一方から電源が供給可能に構成されている。言い換えると、負荷駆動装置１００は、二つのバッテリ４１０，４２０いずれからもモータへの電力供給が可能である。

しかしながら、本発明は、これに限定されず、モータ３００とは異なる負荷を駆動するものであっても採用できる。なお、車両は、例えば、走行駆動源としてエンジンとモータジェネレータとを有し、さらに、モータジェネレータを駆動するための電力を蓄える電池を備えた、いわゆるハイブリッド車両を採用できる。なお、車両は、ハイブリッド車両に限定するものではない。

まず、図１を参照しつつ、負荷駆動装置１００の構成に関して説明する。負荷駆動装置１００は、マイコン１０、電源制御部２０、補機バッテリ電圧モニタ部３１、予備バッテリ電圧モニタ部３２、入出力回路４０、ドライバ５０に加えて、複数の回路素子を備えている。負荷駆動装置１００は、複数の回路素子として、コンデンサＣ１、第１ダイオードＤ１〜第４ダイオードＤ４、第１スイッチング素子Ｔ１〜第５スイッチング素子Ｔ５、第１抵抗Ｒ１〜第５抵抗Ｒ５を備えている。マイコン１０と電源制御部２０は、特許請求の範囲における制御部に相当する。なお、複数の回路素子のうち第２抵抗Ｒ２〜第５抵抗Ｒ５、第１スイッチング素子Ｔ１〜第５スイッチング素子Ｔ５は、回路部ＥＣ１に相当する。

なお、本実施形態では、一例として、通信インターフェイスであるＣＡＮインターフェイス６０を備えた負荷駆動装置１００を採用している。しかしながら、負荷駆動装置１００は、ＣＡＮインターフェイス６０を備えていなくてもよい。図１においては、ＣＡＮインターフェイスをＣＡＮＩ／Ｆと記載している。ＣＡＮは、Controller Area Networkの略称である。ＣＡＮは、登録商標である。

また、負荷駆動装置１００は、外部装置との電気的な接続を行うための端子（ポート）が設けられている。具体的には、負荷駆動装置１００は、第１電源端子Ｐ１１、第２電源端子Ｐ１２、ＩＧ端子Ｐ１３、第１通信端子Ｐ１４、第２通信端子Ｐ１５、グランド端子Ｐ１６、第１リレー端子Ｐ１７、第２リレー端子Ｐ１８、ロック端子Ｐ１９、シフト端子Ｐ２０などが設けられている。なお、以下においては、電気的な接続を単に接続とも記載する。

負荷駆動装置１００は、上記端子などに、第１リレー２１０、第２リレー２２０、モータ３００、補機バッテリ４１０、予備バッテリ装置４２０、他ノード６００などが接続されている。また、負荷駆動装置１００は、ＩＧ端子Ｐ１３にイグニッションスイッチのオン及びオフに伴う電圧が印加される構成となっている。負荷駆動装置１００は、ＩＧ端子Ｐ１３にイグニッションスイッチのオンに伴う電圧が印加されると電源制御部２０に起動信号が入力され、ＩＧ端子Ｐ１３がイグニッションスイッチのオフに伴う電圧になると電源制御部２０への起動信号の入力が停止する。

なお、ＩＧは、イグニッションの略称である。また、図３、図４におけるＩＧＳＷは、イグニッションスイッチの略称である。起動信号は、電源が供給されておらず停止状態のマイコン１０及び電源制御部２０を起動する信号である。また、起動信号は、ＩＧＳＷによるものに限定されない。

第１リレー２１０と第２リレー２２０は、負荷駆動装置１００によって駆動される。つまり、負荷駆動装置１００は、第１リレー２１０と第２リレー２２０を個別にオン及びオフする。第１リレー２１０は、ワイヤハーネスなどを介して第１リレー端子Ｐ１７に接続されている。また、第１リレー２１０は、補機バッテリ４１０とモータ３００との間に直列に接続されており、補機バッテリ４１０からモータ３００への電源の供給、及び供給の停止を行うためのスイッチである。なお、オンは閉状態に相当する。オフは開状態に相当する。よって、オンオフは開閉に相当する。

一方、第２リレー２２０は、ワイヤハーネスなどを介して第２リレー端子Ｐ１８に接続されている。また、第２リレー２２０は、予備バッテリ装置４２０とモータ３００との間に直列に接続されており、予備バッテリ装置４２０からモータ３００への電源の供給、及び供給の停止を行うためのスイッチである。

モータ３００は、負荷に相当するものであり、パーキングロック機構のアクチュエータである。つまり、モータ３００は、パーキングロック機構をロック状態とロック解除状態とに切り替える電動機である。モータ３００は、例えば、三相交流電力によって動作する電動機を採用できる。モータ３００は、補機バッテリ４１０と予備バッテリ装置４２０のいずれかから電源が供給され、負荷駆動装置１００のＵ相端子、Ｖ相端子、Ｗ相端子と接続されている。

補機バッテリ４１０は、第１電源に相当し、負荷駆動装置１００や、車両の他の補機に電源供給（例えば１２Ｖを供給）するためのバッテリである。また、補機バッテリ４１０は、上記のようにモータ３００に電源を供給可能に構成されている。補機バッテリ４１０は、＋端子（プラス端子）が第１電源端子Ｐ１１に接続され、−端子（マイナス端子）がグランド端子Ｐ１６に接続されている。補機バッテリ４１０は、常時、負荷駆動装置１００に電源を供給可能に構成されている。なお、補機バッテリ４１０は、負荷駆動装置１００に対するメインのバッテリと言える。

予備バッテリ装置４２０は、第２電源に相当し、負荷駆動装置１００とモータ３００に電源を供給可能（例えば１２Ｖを供給可能）に構成されたバッテリである。予備バッテリ装置４２０は、補機バッテリ４１０と異なり、負荷駆動装置１００とモータ３００以外の補機に電源を供給可能に構成されていない。なお、予備バッテリ装置４２０は、負荷駆動装置１００とモータ３００に専用に設けられていると言える。つまり、予備バッテリ装置４２０は、負荷駆動装置１００とモータ３００を含む負荷駆動システムに専用に設けられたバッテリと言える。ただし、予備バッテリ装置４２０は、負荷駆動システム専用とは限らない場合もある。

また、予備バッテリ装置４２０は、補機バッテリ４１０と異なり、常時、負荷駆動装置１００に電源を供給するものではない。予備バッテリ装置４２０は、補機バッテリ４１０による電源供給が正常になされない場合に、補機バッテリ４１０にかわって負荷駆動装置１００及びモータ３００へ電源を供給するためのものであり、補機バッテリ４１０の予備として設けられている。このため、負荷駆動装置１００は、自身への電源が失われることを抑制された構成となっている。また、負荷駆動装置１００は、モータ３００への電源供給が必要でありながら、電源供給ができない状況を抑制できる構成となっている。以下においては、電源供給を正常に行える状態を正常状態、電源供給を正常に行えない状態を異常状態とも称する。また、異常状態は、機能喪失とも言える。

この予備バッテリ装置４２０は、＋端子が第２電源端子Ｐ１２に接続され、−端子がグランド端子Ｐ１６に接続されている。また、予備バッテリ装置４２０は、第１通信端子Ｐ１４と第２通信端子Ｐ１５に接続されている。さらに、予備バッテリ装置４２０は、スイッチ５００を介して、補機バッテリ４１０の＋端子と第１電源端子Ｐ１１との配線に接続されており、補機バッテリ４１０から充電可能に構成されている。

予備バッテリ装置４２０は、補機バッテリ４１０と異なり、電池部に加えて、処理部や記憶部などを備えている。よって、予備バッテリ装置４２０は、予備バッテリＡＳＳＹと言うこともできる。このため、予備バッテリ装置４２０は、補機バッテリ４１０の電圧をモニタ可能に構成されている。また、予備バッテリ装置４２０は、第１通信端子Ｐ１４と第２通信端子Ｐ１５を介して、負荷駆動装置１００と双方向通信が可能に構成されている。

予備バッテリ装置４２０は、例えば、予備バッテリ装置４２０が充電中であるか否か、予備バッテリ装置４２０の電圧、負荷駆動装置１００に対して電源を供給可能か否か、電源制御部２０への起動信号などを負荷駆動装置１００に対して送信する。なお、負荷駆動装置１００と予備バッテリ装置４２０との通信は、バッテリ通信とも言える。

さらに、予備バッテリ装置４２０は、スイッチ５００のオンとオフを制御可能に構成されている。このスイッチ５００は、通常、オフとなっている。予備バッテリ装置４２０は、自身の充電が必要なときであり、且つ、補機バッテリ４１０が充電可能な状態のときに、スイッチ５００をオフからオンに切り替える。なお、スイッチ５００は、予備バッテリ装置４２０に内蔵されていてもよい。

このように、予備バッテリ装置４２０は、通信機能、電圧モニタ機能、スイッチ制御機能などを備えていると言える。なお、補機バッテリ４１０は、予備バッテリ装置４２０と同様に、処理部や記憶部を備え、負荷駆動装置１００との通信を行うように構成されていてもよい。

他ノード６００は、例えば、車室内に設けられたディスプレイや音声出力装置などの報知装置を採用できる。他ノード６００は、負荷駆動装置１００の通信端子に接続されている。

マイコン１０は、電源制御部２０、補機バッテリ電圧モニタ部３１、予備バッテリ電圧モニタ部３２、入出力回路４０、ドライバ５０、ＣＡＮインターフェイス６０と接続されている。また、マイコン１０は、第１スイッチング素子Ｔ１、第２スイッチング素子Ｔ２、ロック端子Ｐ１９、シフト端子Ｐ２０と接続されている。マイコン１０は、電源制御部２０によって生成された電源（例えば５Ｖ）が供給される。なお、電源制御部２０によって生成された電源は、負荷駆動装置１００内で用いられる電源であり内部電源とも称する。

マイコン１０は、演算処理装置と、プログラムやデータを記憶する記憶媒体などを備えている。記憶媒体は、演算処理装置によって読み取り可能なプログラムを非一時的に格納している。また、記憶媒体は、演算処理装置によって読み取り及び書き込み可能なデータを格納している。この記憶媒体は、半導体メモリまたは磁気ディスクなどによって提供されうる。マイコン１０は、演算処理装置がデータを参照しつつ、プログラムを実行するなどして、後程説明する処理を行う。マイコン１０は、例えば、第１リレー２１０と第２リレー２２０のオンオフを制御する。

なお、マイコン１０は、アナログ‐デジタル変換回路（以下、ＡＤ回路）を備えている。また、マイコン１０は、時間を計測するためにタイマの値を取得可能に構成されている。

マイコン１０は、電源が供給されていない状態で、ＩＧ端子Ｐ１３にＩＧＳＷのオンを示す電圧が印加されると、電源制御部２０から内部電源が供給されて起動する。マイコン１０は、起動すると、マイコン１０への内部電源の供給を保持する信号を電源制御部２０に対して送信する。これによって、マイコン１０は、マイコン１０への内部電源の供給を保持できる。なお、この信号は、５Ｖ要求信号や保持信号と言える。

マイコン１０は、駆動信号端子Ｐ１に第１スイッチング素子Ｔ１のベース端子が接続されており、許可信号端子Ｐ２に第２スイッチング素子Ｔ２のベース端子が接続されている。本実施形態では、第１スイッチング素子Ｔ１と第２スイッチング素子Ｔ２として、ＰＮＰトランジスタを採用している。

マイコン１０は、駆動信号端子Ｐ１から駆動信号としてＬｏとＨｉを個別に出力可能に構成されている。また、マイコン１０は、許可信号端子Ｐ２から許可信号としてＬｏとＨｉを個別に出力可能に構成されている。なお、本実施形態では、後程説明する、第３スイッチング素子Ｔ３としてＮＰＮトランジスタ、第４スイッチング素子Ｔ４と第５スイッチング素子Ｔ５としてＭＯＳＦＥＴを採用している。しかしながら、各スイッチング素子Ｔ１〜Ｔ５は、これに限定されない。

なお、駆動信号は、第１リレー２１０の開閉を指示する開閉制御信号に相当し、駆動信号としてのＬｏが第１リレー２１０のオンを指示する信号であり、駆動信号としてのＨｉが第１リレー２１０のオフを指示する信号である。許可信号は、第２リレー２２０の開閉を指示する開閉制御信号に相当し、許可信号としてのＬｏが第２リレー２２０のオンを指示する信号であり、許可信号としてのＨｉが第２リレー２２０のオフを指示する信号である。

また、第４スイッチング素子Ｔ４は、第１開閉スイッチに相当する。第５スイッチング素子Ｔ５は、第２開閉スイッチに相当する。第３スイッチング素子Ｔ３は、禁止スイッチに相当する。

さらに、マイコン１０は、ロック端子Ｐ１９からパーキングロック機構のロック状態を指示する信号（以下、ロック指示信号）が入力される。このロック指示信号は、例えば、ユーザによってパーキングスイッチなどが操作されることで出力される。

また、マイコン１０は、シフト端子Ｐ２０からシフト切替を指示する信号が入力される。シフト切替を指示する信号は、Ｒレンジへのシフト切替を指示するＲレンジ信号や、Ｄレンジへのシフト切替を指示するＤレンジ信号などである。Ｒレンジ信号やＤレンジ信号は、例えば、ユーザによってシフタなどが操作されることで出力される。Ｒレンジ信号やＤレンジ信号は、パーキングロック機構のロック状態を解除するロック解除信号としても機能する。つまり、ロック解除信号は、ロック解除状態を指示する信号に相当する。

マイコン１０は、ロック指示信号が入力されると、モータ３００を駆動してパーキングロック機構をロック状態とすることで、車両が走行できない状態とする。また、マイコン１０は、パーキングロック機構がロック状態である場合に、ロック解除信号が入力されると、モータ３００を駆動してパーキングロック機構のロック状態を解除することで、車両が走行できる状態とする。このため、負荷駆動装置１００は、シフトバイワイヤ制御装置とも言える。さらに、負荷駆動システムは、シフトバイワイヤシステムとも言える。

なお、本実施形態では、ロック解除信号の一例として、Ｒレンジ信号やＤレンジ信号を採用している。しかしながら、ロック解除信号はこれに限定されない。

電源制御部２０は、第１ダイオードＤ１を介して第１電源端子Ｐ１１に接続され、且つ、第２ダイオードＤ２を介して第２電源端子Ｐ１２に接続されている。よって、電源制御部２０は、補機バッテリ４１０及び予備バッテリ装置４２０と接続可能に構成されている。電源制御部２０は、第１ダイオードＤ１を介して補機バッテリ４１０から電源が供給可能であり、第２ダイオードＤ２を介して予備バッテリ装置４２０から電源が供給可能に構成されている。電源制御部２０は、補機バッテリ４１０や予備バッテリ装置４２０から供給された電源から内部電源を生成する。

これにより、マイコン１０は、補機バッテリ４１０が異常状態となった場合であっても、第２ダイオードＤ２を介した予備バッテリ装置４２０からの電源供給により、自身の電源を失うことなく動作可能となる。また、負荷駆動装置１００は、補機バッテリ４１０が異常状態となった場合であっても、第２ダイオードＤ２を介した予備バッテリ装置４２０からの電源供給により、内部電源を得ることができると言える。

第１ダイオードＤ１は、アノードが第１電源端子Ｐ１１に接続されており、カソードが電源制御部２０に接続されている。第２ダイオードＤ２は、アノードが第２電源端子Ｐ１２に接続されており、カソードが電源制御部２０に接続されている。なお、両ダイオードＤ１，Ｄ２のカソードと電源制御部２０とを繋いでいる配線には、コンデンサＣ１の一端が接続されている。コンデンサＣ１の他端は、グランドに接続されている。

また、電源制御部２０は、第１抵抗Ｒ１介してグランドに接続されている。電源制御部２０は、第１抵抗Ｒ１との間の配線に、第３ダイオードＤ３を介してＩＧ端子Ｐ１３に接続され、且つ、第４ダイオードＤ４を介して第１通信端子Ｐ１４に接続されている。第３ダイオードＤ３は、アノードがＩＧ端子Ｐ１３に接続されており、カソードが電源制御部２０に接続されている。第４ダイオードＤ４は、アノードが第１通信端子Ｐ１４に接続されており、カソードが電源制御部２０に接続されている。よって、電源制御部２０は、第３ダイオードＤ３を介して起動信号が入力されるとともに、第４ダイオードＤ４を介して起動信号が入力される構成となっている。

また、電源制御部２０は、ＩＧＳＷがオンされたことで起動信号が入力された場合、マイコン１０などに対して内部電源を供給可能に構成されている。さらに、電源制御部２０は、ＩＧＳＷのオンに伴う起動信号が入力された場合だけではなく、予備バッテリ装置４２０からの起動信号が入力された場合にも、マイコン１０などに対して内部電源を供給可能に構成されている。このため、負荷駆動装置１００は、内部電源を失陥してしまった場合であっても、予備バッテリ装置４２０からの起動信号によって、再起動が可能な構成となっている。

補機バッテリ電圧モニタ部３１（以下、第１モニタ部３１）は、補機バッテリ４１０の電圧をモニタし、モニタ結果をマイコン１０に出力する。第１モニタ部３１は、第１電源端子Ｐ１１と第１ダイオードＤ１のアノードとの間の配線と、マイコン１０のＡＤ回路とに接続されている。予備バッテリ電圧モニタ部３２（以下、第２モニタ部３２）は、予備バッテリ装置４２０の電圧をモニタし、モニタ結果をマイコン１０に出力する。第２モニタ部３２は、第２電源端子Ｐ１２と第２ダイオードＤ２のアノードとの間の配線と、マイコン１０のＡＤ回路とに接続されている。

マイコン１０は、第１モニタ部３１からのモニタ結果によって補機バッテリ４１０の電圧をモニタできるとともに、第２モニタ部３２からのモニタ結果によって予備バッテリ装置４２０の電圧をモニタできる。例えば、マイコン１０は、第１モニタ部３１からのモニタ結果（電圧）が閾値に達した場合、すなわち、第１モニタ部３１からの電圧が閾値を下回った場合に異常状態であると判定する。また、マイコン１０は、第１モニタ部３１からの出力に基づいて、補機バッテリ４１０による電力供給の機能が喪失したか否かを判定すると言える。第１モニタ部３１は、モニタ回路に相当する。

なお、ここでの閾値は、例えば０．１Ｖなど、補機バッテリ４１０が外れた場合や、補機バッテリ４１０と負荷駆動装置１００とを繋いでいるコネクタが外れた場合に、とりうる電圧値を採用する。マイコン１０は、予備バッテリ装置４２０に関しても同様に、異常状態であることを判定できる。

また、マイコン１０は、ＡＤ回路で電圧のモニタを行うため、各バッテリ４１０，４２０の機能喪失の兆候をつかむことができ、異常状態であることを即座に判断できる。つまり、マイコン１０は、モニタ結果をデジタル値で取得する場合よりも、各バッテリ４１０，４２０の異常状態であることを早く判断できる。また、マイコン１０は、各バッテリ４１０，４２０が正常状態であるか否かを即座に判断できるとも言える。さらに、マイコン１０は、アナログ値で判断することにより、ノイズなどによるデジタル値の変動に対して、各バッテリ４１０，４２０が正常状態であるか否かの判断の信頼性を向上できる。

入出力回路４０は、第１通信端子Ｐ１４と第２通信端子Ｐ１５とマイコン１０に接続されている。入出力回路４０は、予備バッテリ装置４２０とマイコン１０との通信インターフェイスである。マイコン１０と予備バッテリ装置４２０は、入出力回路４０を介して双方向通信することができる。マイコン１０は、例えば、電源供給の要求を予備バッテリ装置４２０へ送信する。マイコン１０は、予備バッテリ装置４２０と通信できるため、予備バッテリ装置４２０が充電中であるか否か、電圧のモニタなどできる。

ドライバ５０は、マイコン１０から出力された信号から、モータ３００を駆動する駆動信号を生成するものである。そして、ドライバ５０は、負荷駆動装置１００のＵ相端子、Ｖ相端子、Ｗ相端子のそれぞれから、モータ３００に対してＵ相駆動信号、Ｖ相駆動信号、Ｗ相駆動信号を出力する。つまり、マイコン１０は、ドライバ５０を介してモータ３００を駆動すると言える。

ＣＡＮインターフェイス６０は、マイコン１０がＣＡＮプロトコルに従って、他のノード６００と通信を行うための通信インターフェイスである。なお、本実施形態では、通信インターフェイスの一例として、ＣＡＮインターフェイス６０を採用している。しかしながら、負荷駆動装置１００は、これに限定されず、他ノード６００と通信可能な構成であれば採用できる。

ここで、回路部ＥＣ１に関して説明する。つまり、マイコン１０と第１リレー端子Ｐ１７間の回路構成、及びマイコン１０と第２リレー端子Ｐ１８間の回路構成に関して説明する。本実施形態では、一例として以下に説明する回路構成を採用している。しかしながら、回路構成は、下記の構成に限定されない。

第１スイッチング素子Ｔ１は、ベース端子が駆動信号端子Ｐ１に接続されており、エミッタ端子が電源制御部２０に接続されている。また、第１スイッチング素子Ｔ１は、コレクタ端子が第３抵抗Ｒ３を介してグランドに接続されており、且つ、第２抵抗Ｒ２を介して第４スイッチング素子Ｔ４のゲートに接続されている。

第２スイッチング素子Ｔ２は、ベース端子が許可信号端子Ｐ２に接続されており、エミッタ端子が電源制御部２０に接続されている。また、第２スイッチング素子Ｔ２は、コレクタ端子が第５抵抗Ｒ５を介してグランドに接続されており、且つ、第４抵抗Ｒ４を介して第５スイッチング素子Ｔ５のゲートに接続されている。

第４スイッチング素子Ｔ４は、ドレイン端子が第１リレー端子Ｐ１７に接続されており、ソース端子がグランドに接続されている。第４スイッチング素子Ｔ４は、マイコン１０からの第１リレー２１０のオンオフを指示する開閉制御信号に応じて第１リレー２１０のオンオフ駆動を行う。

一方、第５スイッチング素子Ｔ５は、ドレイン端子が第２リレー端子Ｐ１８に接続されており、ソース端子がグランドに接続されている。第５スイッチング素子Ｔ５は、マイコン１０からの第２リレー２２０のオンオフを指示する開閉制御信号に応じて第２リレー２２０のオンオフ駆動を行う。

さらに、第２抵抗Ｒ２と第４スイッチング素子Ｔ４のゲートとの間、及び、第４抵抗Ｒ４と第５スイッチング素子Ｔ５のゲートとの間には、第３スイッチング素子Ｔ３が接続されている。第３スイッチング素子Ｔ３は、ベース端子が第２抵抗Ｒ２と第４スイッチング素子Ｔ４のゲートとの間に接続されており、コレクタ端子が第４抵抗Ｒ４と第５スイッチング素子Ｔ５のゲートとの間に接続されている。なお、第３スイッチング素子Ｔ３は、エミッタ端子がグランドに接続されている。

第３スイッチング素子Ｔ３は、補機バッテリ４１０から第１リレー２１０を介してモータ３００への電源供給を行うために、マイコン１０から駆動信号としてＬｏが出力されている場合、第５スイッチング素子Ｔ５による第２リレー２２０のオン駆動を禁止する。具体的には、第３スイッチング素子Ｔ３は、マイコン１０から駆動信号としてＬｏが出力されると、第５スイッチング素子Ｔ５のゲート端子の電位を接地して、第５スイッチング素子Ｔ５による第２リレー２２０のオン駆動を禁止する。このように、負荷駆動装置１００は、トランジスタである第３スイッチング素子Ｔ３で、ＭＯＳＦＥＴである第５スイッチング素子Ｔ５のゲート電位を接地することで、第５スイッチング素子Ｔ５の動作を停止できる構成となっている。

ここで、図２、図３を参照しつつ、負荷駆動装置１００の動作に関して説明する。

マイコン１０は、内部電源の供給が開始されると図３のフローチャートに示す処理を開始する。

ステップＳ１０では、電源保持を行う。マイコン１０は、図３のタイミングｔ１１に示すように電源制御部２０から内部電源が供給されると、タイミングｔ１２に示すように電源制御部２０に対して５Ｖ要求信号を出力して、自身への内部電源の供給を保持する。つまり、負荷駆動装置１００は、ＩＧＳＷがオフからオンに切り替わることにより、電源制御部２０が内部電源を生成してマイコン１０へ供給することで動作可能となる。また、ＩＧＳＷのオン後、予備バッテリ装置４２０は、負荷駆動装置１００へ電源供給を行う。

ステップＳ２０では、第１リレーをオンするとともに、第２リレーをオフする。マイコン１０は、図３のタイミングｔ１３に示すように、駆動信号をＬｏ出力することで、第１リレー２１０をオフからオンに切り替える。このとき、マイコン１０は、許可信号をＨｉ出力することで、第２リレー２２０をオフのままとする。つまり、マイコン１０は、第１リレー２１０をオンにしつつ、第２リレー２２０をオンせずにオフとする。負荷駆動装置１００は、補機バッテリ４１０が正常状態の場合、つまり、通常時、第１リレー２１０を介してモータ３００へ電源供給を行う。なお、負荷駆動装置１００は、第１リレー２１０を介してモータ３００へ電源供給を行っている場合、ロック指示信号が入力されると、マイコン１０がモータ３００を駆動してパーキングロック機構をロック状態とする。

ステップＳ３０では、補機バッテリが正常であるか否かを判定する。マイコン１０は、第１モニタ部３１のモニタ結果に基づいて、補機バッテリ４１０が正常状態であるか否かを判定する。そして、マイコン１０は、補機バッテリ４１０が正常状態であると判定した場合はステップＳ３０を繰り返し実行し、補機バッテリ４１０が正常状態でないと判定した場合はステップＳ４０へ進む。

例えば、図３のタイミングチャートでは、タイミングｔ１４で補機バッテリ４１０に失陥が生じた例を採用している。この場合、マイコン１０は、タイミングｔ１３からタイミングｔ１５に達するまでの間、補機バッテリ４１０が正常状態であると判定する。そして、マイコン１０は、第１モニタ部３１からの電圧が閾値を下回ったタイミングｔ１５で、補機バッテリ４１０が正常状態でないと判定する。

ステップＳ４０では、第１リレーをオフするとともに、第２リレーをオンする。マイコン１０は、図３のタイミングｔ１５に示すように、駆動信号をＨｉ出力することで、第１リレー２１０をオンからオフに切り替える。つまり、マイコン１０は、補機バッテリ４１０による電力供給の機能が喪失した場合、駆動信号をＨｉ出力することで第１リレー２１０を開状態とするとともに第３スイッチング素子Ｔ３による禁止を解除する。

そして、マイコン１０は、図３のタイミングｔ１６に示すように、許可信号をＬｏ出力することで、第２リレー２２０をオフからオンに切り替える。つまり、マイコン１０は、補機バッテリ４１０にかえて予備バッテリ装置４２０から第２リレー２２０を介してモータ３００への電力供給を行うために、許可信号をＬｏ出力する。このように、負荷駆動装置１００は、補機バッテリ４１０による電力供給の機能が喪失した場合であっても、予備バッテリ装置４２０から電力供給を行わせるため、モータ３００が駆動可能な状態を継続できる。

また、マイコン１０は、第１リレー２１０と第２リレー２２０とが同時にオンすることを避けるために、第１リレー２１０がオフになるのを待ってから、第２リレー２２０をオンにする。駆動信号がＬｏからＨｉに切り替わってから第１リレー２１０がオフに切り替わる時間（以下、オフ時間）は予めわかっている。このため、マイコン１０は、取得したタイマの値などを用いて、駆動信号をＨｉ出力してからの時間を計測する。そして、マイコン１０は、計測した時間がオフ時間を超えたことを確認して、第２リレー２２０をオフからオンにする。これによって、負荷駆動装置１００は、第１リレー２１０と第２リレー２２０とが同時にオンすることを抑制できる。

このように、負荷駆動装置１００は、補機バッテリ４１０が異常状態となっても、補機バッテリ４１０及び第１リレー２１０のかわりに、予備バッテリ装置４２０から第２リレー２２０を介してモータ３００へ電源供給を行うことができる。このため、負荷駆動装置１００は、第２リレー２２０を介してモータ３００へ電源供給を行っている場合、ロック指示信号が入力されると、マイコン１０がモータ３００を駆動してパーキングロック機構をロック状態とする。このように、負荷駆動装置１００は、補機バッテリ４１０が異常状態となった場合であっても、パーキングロック機構をロック状態とすることができる。つまり、負荷駆動装置１００は、補機バッテリ４１０が異常状態となった場合であっても、車両を停車させることができる。よって、第２リレー２２０は、予備のリレーと言える。

ステップＳ５０では、ユーザに通知する。マイコン１０は、補機バッテリ４１０が異常状態であることをユーザに通知する。このとき、マイコン１０は、例えばＣＡＮＩ／Ｆ６０を介して、他ノード６００のディスプレイを用いて通知を行う。しかしながら、本発明は、ステップＳ５０を行わなくてもよいし、ステップＳ５０として他の処理を行ってもよい。

次に、図４を参照しつつ、同時オン発生時における負荷駆動装置１００の動作に関して説明する。負荷駆動装置１００は、図４のタイミングｔ１７に示すように、第１リレー２１０のオン後、第１リレー２１０のかわりに第２リレー２２０をオンさせるために、駆動信号をＨｉ出力しようとした場合に、駆動信号がＬｏ固着することが起こりうる。この場合、負荷駆動装置１００は、図４のタイミングｔ１８に示すように許可信号をＬｏ出力して第２スイッチング素子Ｔ２がオンとなる。つまり、負荷駆動装置１００は、図４のタイミングｔ１８〜ｔ１９に示すように、駆動信号と許可信号の両方が同時にＬｏ出力となる。

ところが、負荷駆動装置１００は、駆動信号と許可信号の両方がＬｏ出力となった後も、駆動信号によって第３スイッチング素子Ｔ３をオンさせることができる。このため、負荷駆動装置１００は、第３スイッチング素子Ｔ３をオンさせることで、第５スイッチング素子Ｔ５のゲート電圧レベルをグランドレベルとすることができる。従って、負荷駆動装置１００は、第２リレー２２０のオフを継続させることができる。

この場合、負荷駆動装置１００は、本来であれば第２リレー２２０がオンすべきタイミングで、第２リレー２２０のオフが継続しており、且つ、第１リレー２１０がオン継続していることを検知して、ユーザへ異常通知してもよい。ユーザへの異常通知としては、車両の再起動、すなわちＩＧＳＷを一旦オフした後に再度ＩＧＳＷをオンさせることを促す内容を含んでいると好ましい。負荷駆動装置１００は、リセット再起動され、正常復帰する可能性がある。

なお、負荷駆動装置１００は、ドライバ５０と接続されるポートに、各リレー２１０，２２０がオン及びオフした際に、電圧が供給される。負荷駆動装置１００は、この電圧がドライバ５０と接続されるポートに供給されているかどうかで、各リレー２１０，２２０のオン及びオフを検知できる。上記例の場合、負荷駆動装置１００は、第１リレー２１０がオフするはずが、オフできずに電圧が連続的に供給されてしまうため、第１リレー２１０のオン継続を検知できる。

なお、負荷駆動装置１００は、補機バッテリ４１０が異常状態となった場合だけでなく、動作確認のために第２リレー２２０をオンさせることがある。また、駆動信号のＬｏ固着は、第１スイッチング素子Ｔ１のオン故障とも言える。

このように、負荷駆動装置１００は、第１リレー２１０のオンを指示する開閉制御信号が出力されている場合に、第２リレー２２０のオンを禁止する第３スイッチング素子Ｔ３を備えている。このため、負荷駆動装置１００は、第１リレー２１０と第２リレー２２０の両方が同時にオンとなることを抑制できる。また、負荷駆動装置１００は、第１リレー２１０と第２リレー２２０の上流に接続されたダイオードなどを備えることなく両リレー２１０，２２０が同時にオンとなることを抑制できるため、ポートの数及びワイヤハーネスの本数が増加することを抑制できる。負荷駆動装置１００は、ワイヤハーネスの本数が増加することを抑制できるため、ワイヤハーネスの増加に伴う車両重量の増加を抑制できる、さらに、コストアップを抑制できる。

また、負荷駆動装置１００は、両リレー２１０，２２０が同時にオンした場合、補機バッテリ４１０と予備バッテリ装置４２０間が短絡することが考えられる。しかしながら、負荷駆動装置１００は、両リレー２１０，２２０が同時にオンすることを抑制できるため、補機バッテリ４１０と予備バッテリ装置４２０間が短絡することを抑制できる。

負荷駆動装置１００は、補機バッテリ４１０と予備バッテリ装置４２０間が短絡した状態で、補機バッテリ４１０がグランドショートした場合、両リレー２１０，２２０を介して予備バッテリ装置４２０からも電流が流れてしまうことがある。この場合、負荷駆動装置１００は、モータ３００へ供給する電源を失ってしまう可能性がある。しかしながら、負荷駆動装置１００は、両リレー２１０，２２０が同時にオンすることを抑制できるため、モータ３００へ供給する電源を失うことを抑制できる。

さらに、負荷駆動装置１００は、特許文献１のように、ダイオードを増やす必要がないため、ダイオードのために配線を増やす必要がなく、電圧ドロップを抑制できる。このため、負荷駆動装置１００は、電圧ドロップによって駆動可能な電圧範囲が狭くなることを防ぐことができる。つまり、負荷駆動装置１００は、ダイオードを用いることにより駆動可能な電圧範囲が狭くなるという特許文献１の課題を解決することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明した。しかしながら、本発明は、上記実施形態に何ら制限されることはなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変形が可能である。

１０…マイコン、２０…電源制御部、３１…補機バッテリ電圧モニタ部、３２…予備バッテリ電圧モニタ部、４０…入出力回路、５０…ドライバ、６０…ＣＡＮインターフェイス、Ｃ１…コンデンサ、Ｄ１…第１ダイオード、Ｄ２…第２ダイオード、Ｄ３…第３ダイオード、Ｄ４…第４ダイオード、Ｔ１…第１スイッチング素子、Ｔ２…第２スイッチング素子、Ｔ３…第３スイッチング素子、Ｔ４…第４スイッチング素子、Ｔ５…第５スイッチング素子、Ｒ１…第１抵抗、Ｒ２…第２抵抗、Ｒ３…第３抵抗、Ｒ４…第４抵抗、Ｒ５…第５抵抗、ＥＣ１…回路部、１００…負荷駆動装置、２１０…第１リレー、２２０…第２リレー、３００…モータ、４１０…補機バッテリ、４２０…予備バッテリ、５００…スイッチ、６００…他ノード

Claims (9)

1. 第１電源（４１０）と負荷（３００）との間に第１リレー（２１０）が設けられ、第２電源（４２０）と前記負荷との間に第２リレー（２２０）が設けられ、前記第１電源と前記第２電源いずれからも電力供給が可能な前記負荷を駆動する負荷駆動装置であって、
   前記第１リレーと前記第２リレーの開閉を制御する制御部（１０、２０）と、
   前記制御部からの前記第１リレーの開閉を指示する開閉制御信号に応じて前記第１リレーの開閉駆動を行う第１開閉スイッチ（Ｔ４）と、
   前記制御部からの前記第２リレーの開閉を指示する開閉制御信号に応じて前記第２リレーの開閉駆動を行う第２開閉スイッチ（Ｔ５）と、
   前記第１電源から前記第１リレーを介して前記負荷への電力供給を行うために、前記制御部から前記第１リレーの閉状態を指示する前記開閉制御信号が出力されている場合、前記第２開閉スイッチによる前記第２リレーの閉駆動を禁止する禁止スイッチ（Ｔ３）と、を備えている負荷駆動装置。
2. 前記制御部は、前記第１電源と前記第２電源いずれからも電力供給が可能に構成されている請求項１に記載の負荷駆動装置。
3. 前記制御部は、前記第１電源による電力供給の機能が喪失した場合、前記第１リレーの開状態を指示する前記開閉制御信号を出力することで前記第１リレーを開状態とするとともに前記禁止スイッチによる禁止を解除し、前記第１電源にかえて前記第２電源から前記第２リレーを介して前記負荷への電力供給を行うために、前記第２リレーの閉状態を指示する前記開閉制御信号を出力する請求項１又は２に記載の負荷駆動装置。
4. 前記第１電源の電圧をモニタするモニタ回路（３１）を備えており、
   前記制御部は、前記モニタ回路からの出力に基づいて、前記第１電源による電力供給の機能が喪失したか否かを判定する請求項３に記載の負荷駆動装置。
5. 前記制御部は、前記モニタ回路からの出力をＡＤ変換するＡＤ回路を備えている請求項４に記載の負荷駆動装置。
6. 前記制御部は、前記第２電源との通信を行う請求項１乃至５のいずれか一項に記載の負荷駆動装置。
7. 前記第２電源は、電源が供給されておらず停止状態の前記制御部を起動する起動信号を出力可能であり、
   前記制御部は、停止状態時に、前記第２電源との通信によって前記起動信号が入力されると起動する請求項６に記載の負荷駆動装置。
8. 前記第２開閉スイッチは、ゲート端子に信号が入力されることで駆動するＭＯＳＦＥＴであり、
   前記禁止スイッチは、前記制御部から前記第１リレーの閉状態を指示する前記開閉制御信号が出力されると、前記ゲート端子の電位を接地して、前記ＭＯＳＦＥＴによる前記第２リレーの閉駆動を禁止するトランジスタである請求項１乃至４のいずれか一項に記載の負荷駆動装置。
9. 前記負荷は、車両におけるパーキングロック機構をロック状態とロック解除状態とに切り替える電動機であり、
   前記制御部は、前記第１リレーと前記第２リレーのいずれか一方を閉状態として、前記電動機に電力供給を行っているときに、前記ロック状態と前記ロック解除状態を指示する指示信号を前記電動機に対して出力する請求項１乃至８のいずれか一項に記載の負荷駆動装置。

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