JP5323550B2 - Vehicle power supply device - Google Patents
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Description
本発明は、各種サージ対策、および電源逆接に対応した車両用電源供給装置に関する。 The present invention relates to a vehicular power supply device that supports various surge countermeasures and reverse power connection.
従来、自動車等の車両には、オルタネータやバッテリ（電源）から各種の電気部品やＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）等の電子部品（負荷）に電源が供給されている。そして、これら負荷が、ロードダンプ等で発生するサージ電圧により破損しないように適切な対策がとられている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a vehicle such as an automobile is supplied with power from an alternator and a battery (power source) to various electrical components and electronic components (loads) such as an ECU (Electric Control Unit). Appropriate measures are taken so that these loads are not damaged by a surge voltage generated by a load dump or the like.
また、車両のメンテナンスにおいては、例えばバッテリの交換時に作業者が誤ってバッテリの電源側端子と接地側端子を逆に接続することがある。このような電源の逆接から電気部品やＥＣＵ等を保護する必要があり、電源側端子と接地側端子とを誤って逆に接続した場合でも、負荷や電線等の配線体、そして半導体スイッチ等が破損しないように、適切な対策がとられている。 In vehicle maintenance, for example, an operator may mistakenly connect the power supply side terminal and the ground side terminal of the battery in reverse when replacing the battery. It is necessary to protect electrical components, ECUs, etc. from such reverse connection of the power supply. Even when the power supply side terminal and the ground side terminal are mistakenly connected reversely, wiring bodies such as loads and wires, and semiconductor switches, etc. Appropriate measures are taken to prevent damage.
ロードダンプ等で発生するサージ電圧による破損の具体的な対策としては、ツエナーダイオード（サージ吸収ダイオード）等のサージ・アブソーバを負荷の両端に並列になるように挿入することで実現できる。これにより、負荷の両端に加わるサージ電圧をクランプすることができ、各種サージによる高電圧が印加されることを防止している。しかしながら、サージ・アブソーバを負荷の両端に並列になるように挿入する構成では、電源の逆接時には、サージ・アブソーバを介してショートサーキット（短絡回路）が構成され、デッドショート時のような大電流が流れて、電線等の配線体が破損してしまうという課題がある。 Specific measures against damage caused by a surge voltage generated in a load dump or the like can be realized by inserting a surge absorber such as a Zener diode (surge absorbing diode) in parallel at both ends of the load. Thereby, the surge voltage applied to both ends of the load can be clamped, and high voltage due to various surges is prevented from being applied. However, in a configuration in which a surge absorber is inserted in parallel at both ends of the load, a short circuit (short circuit) is formed via the surge absorber when the power supply is reversely connected, and a large current as in a dead short circuit is generated. There is a problem that the wiring body such as an electric wire is damaged.
これら各種サージによる高電圧の発生による破損、及び電源の逆接による破損の両者を解決する具体的な対策としては、例えばヒューズを使った保護方式と、ダイオードを使った保護方式がある。 Specific measures for solving both the damage caused by the generation of a high voltage due to various surges and the damage caused by reverse connection of the power source include a protection method using a fuse and a protection method using a diode.
図７はヒューズを使った保護方式を示している。電源供給装置９００は、バッテリなどの電源９０５とＩＧスイッチ、スイッチ９０１およびヒューズ９０２、そして、負荷９０６がそれぞれ接続され、負荷９０６の両端には、ツエナーダイオード９０３が挿入されている。
FIG. 7 shows a protection method using a fuse. The
図７のツエナーダイオード９０３が挿入されたヒューズを使った保護方式では、各種サージにより過電圧が発生した場合でも、ツエナーダイオード９０３で負荷９０６の両端に加わるサージ電圧をクランプしていることにより、負荷９０６が破壊するほどの高電圧が印加されることを防止している。これにより、負荷９０６の破損を防止することができる。また、電源を逆接した場合でも、ツエナーダイオード９０３に流れた逆電流により、ヒューズ９０２を溶断するので、電線等の配線体が燃えるような過大な逆電流が流れるのを防止し、負荷９０６や電線等の配線体の破損を防止することができる。
In the protection method using the fuse in which the Zener
図８はツエナーダイオード９１２が挿入されたダイオードを使った保護方式を示している。電源供給装置９１０は、電源（＋Ｂ）と接地間にダイオード９１１とツエナーダイオード９１２とがそれぞれ向かうように配置され、ダイオード９１１とツエナーダイオード９１２との間から半導体スイッチ９１３を介して負荷９１４に電源を供給している。
FIG. 8 shows a protection method using a diode in which a Zener
図８のダイオードを使った保護方式では、各種サージにより過電圧が発生した場合でも、ツエナーダイオード９１２で負荷９１４の両端に加わるサージ電圧をクランプしていることにより負荷９１４の破損を防止することができる。また、電源を逆接した場合でも、ダイオード９１１により、接地点から電源（＋Ｂ）へ電流が流れることを阻止しているため、半導体スイッチ９１３及び負荷９１４、電線等の配線体の破損を防止することができる。
In the protection method using the diode of FIG. 8, even when an overvoltage occurs due to various surges, the surge voltage applied to both ends of the
また、ダイオードを使った保護方式として、特許文献１には、ダイオードとサージ吸収素子を向かい合うように接続し、ダイオードにより電源の逆接による逆電流が流れるのを防止するとともに、負荷から電源に流れる逆電流は、負荷の抵抗成分により許容できる大きさに制限されている。また、サージ吸収素子により、各種サージで発生する異常な高電圧をクランプすることによって、負荷の損傷を防止する構成が記載されている。
In addition, as a protection method using a diode, in
なお、近年、メンテナンスフリー化による車両設計自由度の向上や、小型・軽量化の観点から、ヒューズ機能の電子化（半導体化）が検討されている。 In recent years, from the viewpoint of improving the degree of freedom in vehicle design by making maintenance-free, and reducing the size and weight, computerization of the fuse function (semiconductor) has been studied.
しかしながら、図７のヒューズを使った保護方式では、電源逆接時においてはヒューズ９０２を溶断することで負荷９０６及び電線等の配線体を保護するため、大容量のツエナーダイオード９０３が必要となる。このためツエナーダイオード９０３には大容量の部品を使用しなければならず、ツエナーダイオード９０３が大きくなり装置の小型化が難しかった。また、大容量のツエナーダイオード９０３を使う必要があるためリーク電流が増加してしまい、しいては車両の暗電流が増加するという問題もあった。さらに言うと、ヒューズ９０２を使用した場合、電源の逆接時にはヒューズが切れるため、メンテナンス性を考慮し、ヒューズが交換可能なように配置しなければならず、ヒューズの搭載位置に制約がある中、車両設計自由度の向上を実現させることが難しいという課題もある。
However, in the protection method using the fuse of FIG. 7, a large-capacity Zener
図８のダイオードを使った保護方式では、定常時において負荷９１４に供給する電流を流す必要があるため、大容量のダイオード９１１が必要となる。このため、ダイオード９１１は、サイズが大きいものを使用しなければならず装置の小型化が難しかった。また、電源（＋Ｂ）と負荷９１４間にダイオード９１１を挿入することにより、ダイオードによる電圧降下分ＶＦ（約０．７Ｖ程度）の電圧降下が発生してしまう。このため負荷９１４への印加電圧が低下してしまうことにより、電源の電圧が低くなった時に負荷が正常動作できなくなってしまう問題もある。
In the protection method using the diode of FIG. 8, since it is necessary to flow a current to be supplied to the
また、特許文献１では、サージ吸収素子によるクランプ電圧に、ダイオードの電圧降下分ＶＦの電圧が加算され、負荷に印加される電圧が高くなってしまう問題があった。負荷に印加される電圧が高くなってしまうと、高耐圧部品の使用が必要となり、装置のサイズアップやコストアップという課題があった。
Moreover, in
そこで、本発明はこれらの問題を解決するためになされたものであり、ヒューズを使用しないため、大容量のツエナーダイオードを使う必要がなくなり、装置の小型化を実現することが可能となる。また、暗電流も低減することができ、消費電流を低く抑えることが可能となる。さらに言うと、ヒューズを使用しないため、メンテナンスフリー化による車両設計自由度の向上に寄与することが可能となる。 Therefore, the present invention has been made to solve these problems. Since no fuse is used, it is not necessary to use a large-capacity Zener diode, and it is possible to reduce the size of the apparatus. In addition, dark current can be reduced, and current consumption can be kept low. Furthermore, since no fuse is used, it is possible to contribute to an improvement in the degree of freedom in vehicle design by making maintenance free.
また、定常時の電源供給においてダイオードに電流を流す必要がないため、大容量のダイオードを使う必要がなくなり、装置の小型化を実現することが可能となる。また、サージ発生時に負荷に印加される電圧が高くなる問題も解決することが可能となる。 In addition, since it is not necessary to supply a current to the diode in power supply in a steady state, it is not necessary to use a large-capacity diode, and the apparatus can be downsized. In addition, it is possible to solve the problem that the voltage applied to the load increases when a surge occurs.
この発明の車両用電源供給装置の態様は、負荷へ電源の供給または停止を行なう半導体スイッチと、一端が前記半導体スイッチと前記負荷との間に接続されて、電圧をクランプする電圧クランプ素子と、前記電圧クランプ素子と直列に接続されて、過電流により電流を遮断する過電流保護素子と、前記半導体スイッチに接続されて、外部からの信号に基づいて前記半導体スイッチを制御駆動し、かつ、接地端子および前記信号が入力される制御信号入力端子を有する制御部と、一端が前記電圧クランプ素子と前記過電流保護素子との間に接続し、他の一端が前記制御信号入力端子と前記外部との間に接続し、かつ、前記他の一端から前記一端への電流の流れを阻止するように接続する整流素子と、を備え、前記接地端子は、記過電流保護素子の前記電圧クランプ素子に接続された端とは異なる端で、前記過電流保護素子と接続することを特徴とする。 An aspect of the vehicle power supply device of the present invention includes: a semiconductor switch that supplies or stops power to a load; a voltage clamp element that is connected at one end between the semiconductor switch and the load and clamps a voltage; An overcurrent protection element that is connected in series with the voltage clamp element, interrupts current due to overcurrent, and is connected to the semiconductor switch to control and drive the semiconductor switch based on an external signal, and to ground A control unit having a terminal and a control signal input terminal to which the signal is input, one end connected between the voltage clamp element and the overcurrent protection element, and the other end connected to the control signal input terminal and the outside And a rectifying element that is connected so as to prevent a current flow from the other end to the one end, and the ground terminal is an overcurrent protection element. Wherein an end different from the voltage clamping element connected to end, characterized in that connected to said overcurrent protection devices.
この発明の車両用電源供給装置の他の態様は、前記負荷は接地されており、前記制御部は前記信号を入力する指示情報入力手段と前記制御信号入力端子で接続し、前記指示情報入力手段は接地されており、前記過電流保護素子は前記電圧クランプ素子に接続された端とは異なる端で接地点と接続することを特徴とする。 In another aspect of the vehicle power supply apparatus of the present invention, the load is grounded, and the control unit is connected to instruction information input means for inputting the signal through the control signal input terminal, and the instruction information input means Is grounded, and the overcurrent protection element is connected to a ground point at an end different from the end connected to the voltage clamp element .
この発明の車両用電源供給装置の他の態様は、前記制御情報入力手段は、前記負荷への前記電源の供給もしくは停止させるための制御情報の信号を前記制御部に入力するスイッチ、または、デッドショートの発生を検出して、前記負荷への電源供給を停止させるための制御情報の信号を前記制御部に入力する検出器であることを特徴とする。 In another aspect of the vehicle power supply device of the present invention, the control information input means is a switch for inputting a control information signal for supplying or stopping the power supply to the load to the control unit, or a dead signal. It is a detector that detects occurrence of a short circuit and inputs a control information signal for stopping power supply to the load to the control unit .
この発明の車両用電源供給装置の他の態様は、前記半導体スイッチ、前記電圧クランプ素子、前記過電流保護素子、前記制御部、前記整流素子、および前記制御情報入力手段がジャンクションボックス内に収容されたことを特徴とする。 In another aspect of the vehicle power supply device of the present invention, the semiconductor switch, the voltage clamp element, the overcurrent protection element, the control unit, the rectifier element, and the control information input means are accommodated in a junction box. characterized in that was.
この発明の車両用電源供給装置の他の態様は、前記過電流保護素子は、ＰＴＣ素子であることを特徴とする。 In another aspect of the vehicle power supply apparatus of the present invention, the overcurrent protection element is a PTC element.
請求項１、２および請求項３に記載の発明によれば、ヒューズを使った保護方式や、ダイオードを使った保護方式ではなく、各種サージ発生時及び電源逆接時においても負荷、電線等の配線体を保護することができ、さらに装置の小型化や低消費電力化を実現することができる。 According to the first, second, and third aspects of the invention, it is not a protection method using a fuse or a protection method using a diode. The body can be protected, and further downsizing and low power consumption of the device can be realized.
請求項４に記載の発明によれば、各種サージ発生時及び電源逆接時においても半導体スイッチや負荷を保護することができ、さらに、半導体スイッチを制御する制御部が接地点から浮いてしまう問題を回避することができ、制御部の誤動作による半導体スイッチの誤作動を防止することが可能となる。 According to the fourth aspect of the present invention, it is possible to protect the semiconductor switch and the load even when various surges are generated and when the power supply is reversely connected, and further, the control unit that controls the semiconductor switch floats from the grounding point. It is possible to avoid the malfunction of the semiconductor switch due to the malfunction of the control unit.
図面を参照して本発明の好ましい実施の形態における車両用電源供給装置の構成について詳細に説明する。なお、同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。 A configuration of a vehicle power supply device according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, about each structural part which has the same function, the same code | symbol is attached | subjected and shown for simplification of illustration and description.
本発明の第一の実施形態に係る車両用電源供給装置を図１を用いて以下に説明する。図１は、車両用電源供給装置１００の概略構成図である。
A vehicle power supply device according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a vehicle
図１に示すように、バッテリなどの電源（＋Ｂ）から半導体スイッチ４などが収容されているジャンクションボックス１（以下Ｊ／Ｂとよぶ）を介して、負荷２０に電源が供給されている。Ｊ／Ｂ１には接続コネクタ１ａ〜１ｄが設けられ、接続コネクタ１ａ〜１ｄと各電子部品等が接続されている。なお、半導体スイッチ４はＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等を用いることが可能である。
As shown in FIG. 1, power is supplied to a
負荷２０は、ランプなどの抵抗成分を有する素子である。電源逆接時に、負荷２０側から電源（＋Ｂ）側に流れる逆電流は、負荷２０の抵抗成分により電流制限されることとなる。また、負荷２０が配置される場所は、Ｊ／Ｂ１とは離れた場所に配置されることとなり、接地点３０と接地点３１は別の場所になる。
The
Ｊ／Ｂ１は、主に負荷２０へ電源の供給を行なう半導体スイッチ４と半導体スイッチ４を制御駆動する制御部５で構成されている。
制御部５は、電源入力端子５ａ、半導体スイッチ制御端子５ｂ、接地端子５ｃ、制御信号入力端子５ｄの少なくとも４つの端子を有している。電源入力端子５ａは電源（＋Ｂ）に接続され、電源入力端子５ａ介して制御部５に電源を供給している。また、電源（＋Ｂ）と電源入力端子５ａ間には、整流素子７が挿入され、電源入力端子５ａから電源（＋Ｂ）に電流が流れないようになっている。半導体スイッチ制御端子５ｂは半導体スイッチ４に接続され、外部からの信号に基づいて半導体スイッチ４を制御駆動している。接地端子５ｃは接地点に接続され、制御信号入力端子５ｄは信号入力線１０を介して信号入力端６に接続され、半導体スイッチ４の制御情報（外部からの信号）が入力されることとなる。
J /
The
半導体スイッチ４の制御情報（外部からの信号）は、ハンドル周辺に設けられるコンビスイッチによる電源ＯＮ／ＯＦＦの指示情報や、断線等によりデッドショートが発生した際の電源ＯＦＦの指示情報などが考えられる。なお、デッドショートが発生した際の指示情報は図示しない検出器などで検出することとなる。図示しない検出器は、Ｊ／Ｂ１内に配置されていても良いし、Ｊ／Ｂ１の外部に配置されていても良い。
The control information (signal from the outside) of the
コンビスイッチによる指示情報が入力されたり、デッドショートが発生したことを検出すると、負荷２０への電源供給を停止させるための制御情報が、信号入力端６に入力される。そして、信号入力線１０および制御信号入力端子５ｄを介して制御部５に入力される。制御部５は、半導体スイッチ４を動作させるため、半導体スイッチ制御端子５ｂから半導体スイッチ４に向けて制御信号を出力する。
When instruction information from the combination switch is input or it is detected that a dead short has occurred, control information for stopping the power supply to the
また、一般的に半導体スイッチ４により負荷へ電源供給させる場合、制御信号入力端子５ｄにＬＯＷ信号（例えば、接地電位等）を入力することになる。このＬＯＷ信号の電気的条件は制御部５の入力条件によって変わることとなる。そして、制御信号入力端子５ｄにＬＯＷ信号が入力された後、半導体スイッチ制御端子５ｂからは、電源（＋Ｂ）よりも大きな電圧が出力され、半導体スイッチ４を導通状態（ＯＮ状態）に制御し、負荷へ電源供給させることとなる。
In general, when power is supplied to the load by the
そして、電源（＋Ｂ）と接地点３２間には、負荷２０の両端をある電圧でクランプする電圧クランプ素子２と過電流保護素子３が直列に配置されている。電圧クランプ素子２はツエナーダイオードなどが適用でき、過電流保護素子３は、温度の上昇に伴って抵抗値が増加するＰＴＣ（Positive Temperature coefficient）素子などが適用できる。なお、図１では、電源（＋Ｂ）側に電圧クランプ素子２を配置し、接地点３２側に過電流保素子３を配置しているが、電源（＋Ｂ）側に過電流保護素子３を配置し、接地点３２側に電圧クランプ素子２を配置することも可能である。
Between the power source (+ B) and the
このように電源（＋Ｂ）と接地点３２間に、電圧クランプ素子２と過電流保護素子３を直列に配置することで、各種サージが発生した場合でも、電圧クランプ素子２で負荷２０の両端の電圧をクランプすることにより、負荷２０へ過大な電圧が加わることを防止することが可能となる。また、電源を逆接した場合でも、過電流保護素子３が、電圧クランプ素子２に瞬間的に電流が流れることにより発熱し抵抗が増加するので、接地点３２から電源（＋Ｂ）側に流れる電流を抑制することが可能となる。また、接地点３０から電源（＋Ｂ）側に流れる電流は、負荷の抵抗成分により電流制限されるため、デッドショート時に発生する大きな逆電流を抑制することが可能となる。このように、電源を逆接した場合でも、電線等の配線体の保護を実現することができる。なお、接地点３１から電源（＋Ｂ）側に流れる逆電流は、整流素子７により遮断することが可能となる。
Thus, by arranging the
また、接地点３０から電源（＋Ｂ）側に電流制限された逆電流が流れた場合、半導体スイッチ４は、信号入力端６からの制御情報（外部からの信号）に関わらす導通状態（ＯＮ状態）となる。これは、一般的に、半導体スイッチ４はＮチャンネル型ＦＥＴで構成されており、Ｎチャンネル型ＦＥＴの動作は、半導体スイッチ制御端子５ｂの電圧と、接続コネクタ１ｂの電圧との関係で決まるためである。そして、電源逆接時には、半導体スイッチ制御端子５ｂの電圧の方が、接続コネクタ１ｂの電圧よりも、負荷２０の電圧降下分大きくなるためである。電流半導体スイッチ４が導通状態となった時でも逆電流の電流が制限されているため、電流半導体スイッチ４の発熱が抑えられ、壊れることはない。
In addition, when a reverse current whose current is limited flows from the
上述したように、本発明は、ヒューズを用いない保護方式であるため、ヒューズを用いた場合に問題となる装置の大型化、消費電力の増加を抑制することが可能となる。さらに言うと、ヒューズがなくなるので、メンテナンスフリー化が可能となり、交換作業を考慮した車両設計をする必要がなくなるため、ハーネスの配策作業の簡易化、ハーネス重量の削減を実現することができる。また、ダイオードを用いた場合に問題となるダイオードに定常時の電流を流すことに起因する装置の大型化も抑制でき、さらに過電流保護素子３にＰＴＣ素子を使うことによって、クランプ電圧が高くなるという問題も解決することができる。
As described above, since the present invention is a protection method that does not use a fuse, it is possible to suppress an increase in the size of a device and an increase in power consumption that are problematic when a fuse is used. Furthermore, since there is no fuse, maintenance-free operation is possible, and it is not necessary to design the vehicle in consideration of replacement work. Therefore, simplification of harness routing work and reduction of harness weight can be realized. In addition, when the diode is used, it is possible to suppress an increase in the size of the device due to the current flowing through the diode in a steady state, and the clamp voltage increases by using a PTC element for the
なお、電圧クランプ素子２と過電流保護素子３とが接地されている接地点３２と、Ｊ／Ｂ１が接地されている接地点３１は別々の場所になっているが、Ｊ／Ｂ１内に電圧クランプ素子２と過電流保護素子３を搭載し、接地点３１、３２を共通にすることも可能である。このようにすることで、Ｊ／Ｂ１等の電子部品の配置位置や接地点の確保などの車両設計が容易となり、ハーネスの配索作業の簡易化および、ハーネスの削減等が可能となる。
Note that the
次に、本発明の第二の実施形態に係る車両用電源供給装置を図２を用いて以下に説明する。図２は、車両用電源供給装置２００の概略構成図である。
Next, a vehicle power supply device according to a second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the vehicle
図２には、主にインダクティブサージの保護を目的としているものであり、図１と異なる点は、電圧クランプ素子２と過電流保護素子３が、半導体スイッチ４とＬ負荷２１とを接続している配線と接地点３０に接続され、Ｌ負荷２１と並列になるように配置されている点である。通常、モータなどのＬ負荷２１には、インダクティブサージ用にＬ負荷２１と並列に電圧クランプ素子２が配置されているが、さらに、電圧クランプ素子２に過電流保護素子３を電圧クランプ素子２と直列になるように配置したものである。なお、図２では、半導体スイッチ４側に電圧クランプ素子２を配置し、接地点３０側に過電流保素子３を配置しているが、半導体スイッチ４側に過電流保護素子３を配置し、接地点３０側に電圧クランプ素子２を配置することも可能である。
2 is mainly for the purpose of protecting the inductive surge. The difference from FIG. 1 is that the
このように電圧クランプ素子２と過電流保護素子３を、半導体スイッチ４とＬ負荷２１とを接続している配線と、接地点３０に接続することで、電圧クランプ素子２でＬ負荷２１の両端の電圧をクランプし、Ｌ負荷２１へのインダクティブサージによる過大な電圧が印加することを防止することが可能となる。また、電源を逆接した場合でも、過電流保護素子３が、瞬間的に電流が流れることにより発熱し抵抗が増加するので、接地点３０から電源（＋Ｂ）側に流れる電流を抑制することが可能となり、電圧クランプ素子２と過電流保護素子３を接続する電線等の配線体の保護を実現することができる。また、図１同様、接地点３０からＬ負荷２１を介して電源（＋Ｂ）側に流れる電流は、Ｌ負荷２１により電流制限されるため、デッドショート時に発生する大きな逆電流を抑制することが可能となり、半導体スイッチ４及び電線等の配線体を保護することが可能となる。
Thus, by connecting the
次に、本発明の第三の実施形態に係る車両用電源供給装置を図３を用いて以下に説明する。図３は、車両用電源供給装置３００の概略構成図である。
Next, a vehicle power supply device according to a third embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the vehicle
図３は図１のように電源（＋Ｂ）と接地点３１間に、電圧クランプ素子２と過電流保護素子３を直列となるように配置し、さらに図２のインダクティブサージ保護のため、電圧クランプ素子２と過電流保護素子３をＬ負荷２１と並列になるように、半導体スイッチ４とＬ負荷２１とを接続している配線と接地点３０に接続したものである。なお、図１、図２同様、電圧クランプ素子２と過電流保素子３の配置を逆にすることも可能である。
In FIG. 3, the
このような構成とすることで、半導体スイッチ４と負荷２０、Ｌ負荷２１を各種サージが発生した場合でも、電圧クランプ素子２で電圧をクランプすることにより、負荷２０、Ｌ負荷２１への過大な電圧が加わることを防止するとともに、電源を逆接した場合でも、過電流保護素子３が、瞬間的に電流が流れることにより発熱し抵抗が増加するので、接地点３０、３１から電源（＋Ｂ）側に流れる電流を抑制することが可能となり、半導体スイッチ４及び電線等の配線体を保護することが可能となる。
With such a configuration, even when various surges occur in the
なお、図３では、複数の半導体スイッチ４を一つの制御部５で制御駆動しているが、複数の半導体スイッチ４にそれぞれ制御部５を用意し、別々に制御駆動させることも可能である。また、Ｊ／Ｂ１の中に全ての電圧クランプ素子２と過電流保護素子３を搭載することで、接地点を一つのみとすることも可能である。
In FIG. 3, a plurality of
次に、本発明の第四の実施形態に係る車両用電源供給装置を図４〜図６を用いて以下に説明する。
図４は、車両用電源供給装置４００の概略構成図である。また、図５が車両用電源供給装置４００のＪ／Ｂ１に接続されていた接地点３１が外れた時の概略構成図であり、図６が車両用電源供給装置４００のＪ／Ｂ１に接続されていた接地点３１が外れ、スイッチ２２を導通状態（ＯＮ状態）とした時の概略構成図である。
Next, a vehicle power supply device according to a fourth embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of the vehicle
図４は、図２の電源供給装置２００に接地線１１とバイパス線１２および、バイパス線１２に挿入される整流素子７とが主に追加されており、信号入力線１０にある信号入力端６はスイッチ２２を介して接地点４０に接続されている。なお、電圧クランプ素子２と過電流保護素子３をＪ／Ｂ１に搭載し、過電流保護素子３を接地点３１と接続させるようにしている。
In FIG. 4, the
スイッチ２２を導通状態（ＯＮ状態）／非導通状態（ＯＦＦ状態）とすることにより、半導体スイッチ４の動作を指示することとなる。スイッチ２２を導通状態にすると制御信号入力端子５ｄにＬＯＷ信号が入力されることとなり、半導体スイッチ４によりＬ負荷２１に電源が供給されることとなる。また、スイッチ２２を非導通状態にすると半導体スイッチ４によるＬ負荷２１への電源が停止されることとなる。このスイッチ２２は前述したコンビスイッチ、もしくはデッドショート等を検出する検出器などからの指示情報などで制御されることとなる。なお、制御部５の入力条件が、Ｈｉｇｈ信号が信号入力端６に入力された時、負荷へ電源供給されるように電気的条件が設定されている場合には、接地点４０から制御部５のいずれかにおいて、信号を反転させる反転器を挿入することによって、対応可能となる。
By setting the
接地線１１は、制御部５の接地端子５ｃと過電流保護素子３と接地点３１との間の配線に接続されている。バイパス線１２は、電圧クランプ素子２と過電流保護素子３とを接続する配線（接続点８）と、信号入力線１０に接続されている。そしてバイパス線１２には、整流素子７が、信号入力線１０から接続点８への電流の流れを阻止するように挿入されている。
The
図４の構成とすることにより、各種サージ発生時や、電源逆接時においても半導体スイッチ４や負荷２１及び電線等の配線体の破損を防止することができ、さらに、接地点３１がＪ／Ｂ１から外れ、半導体スイッチ４を制御駆動する制御部５が接地点３１から浮いてしまった場合においても、制御部５の誤動作による半導体スイッチ４の誤作動を防止することが可能となる。
With the configuration of FIG. 4, it is possible to prevent damage to the
制御部５が接地点３１から浮いてしまった場合でも、制御部５の誤動作による半導体スイッチ４の誤作動を防止する方法について、図５、６を用いて以下に詳述する。
A method for preventing malfunction of the
通常、Ｊ／Ｂ１は接続コネクタ１ｄを介して接地点３１と接続されている。この接続コネクタ１ｄは振動等により外れることがあり、Ｊ／Ｂ１は電気的に浮いている状態となってしまう場合がある。この場合、制御部５の制御状態が非常に不安定なものとなってしまうことが問題となっていた。そこで、Ｊ／Ｂ１には接地点３１のほかに、予備用として図示しない別の接地点を設けることによって、接地点３１がはずれてしまった場合においても、別の接地点により接地状態を確保するようにしていた。
Usually, J / B1 is connected to the
しかしながら、この場合においては、予備の接地点を別に設けなければならず、取り付け場所の確保、接続するためのハーネスの増加や、製造時の手間という課題があった。 However, in this case, a spare grounding point must be provided separately, and there are problems of securing a mounting location, increasing the number of harnesses for connection, and labor during manufacturing.
図５は、図４の電源供給装置４００において、接地点３１がＪ／Ｂ１から外れてしまっている状態を示している。また、半導体スイッチ４を制御するスイッチ２２は非導通状態となっており、Ｌ負荷２１への電源の供給は停止している。
FIG. 5 shows a state in which the
通常、接地点が外れてしまうと制御部５の接地端子５ｃは電気的に浮いてしまう状態となり、半導体スイッチ４が誤作動する恐れがあるが、図５では、接地端子５ｃは過電流保護素子３、電圧クランプ素子２およびＬ負荷２１を介して接地点３０に接続されることになるため、接地端子５ｃが接地端子に接続されている状態に近くなる。このため、制御部５が電気的に浮くことはなくなる。なお、本実施例では、負荷がＬ負荷２１の時について説明しているが、負荷２０でも同様に制御部５が電気的に浮くことはなくなる
Normally, when the ground point is removed, the
次に、図６は、図５と同様、接地点３１がＪ／Ｂ１から外れてしまっている状態を示している。そして、半導体スイッチ４を制御するスイッチ２２は導通状態となっており、Ｌ負荷２１への電源の供給が行なわれている。
Next, FIG. 6 shows a state where the
この場合、接地端子５ｃは過電流保護素子３、接続点８を経由し、整流素子７そしてスイッチ２２を介して接地点４０に接続されることになるため、接地端子５ｃが接地端子に接続されている状態に近くなる。このため、制御部５が電気的に浮くことはなくなる。
In this case, since the
このように図４の構成とすることで、各種サージ発生時、および電源逆接時においても半導体スイッチや負荷を保護することができ、さらには、新たなハーネルを介した別の接地点を増やすことがなく、負荷への電源の供給状態に関わらず、制御部５が電気的に浮いてしまう問題を回避することができ、制御部５の誤動作による半導体スイッチ４の誤作動を防止することが可能となる。なお、図４〜図６では図示していないが、信号入力線１０をプルアップ処理しておくことで、接地点３１の状態に関わらすスイッチ２２による制御部５の制御が可能となる。
With the configuration shown in FIG. 4, the semiconductor switch and the load can be protected even when various surges occur and when the power supply is reversely connected, and further, another grounding point through a new harnel is increased. Therefore, it is possible to avoid the problem that the
１００、２００、３００、４００ 車両用電源供給装置
１ ジャンクションボックス（Ｊ／Ｂ）
２ 電圧クランプ素子
３ 過電流保護素子
４ 半導体スイッチ
５ 制御部
６ 信号入力端
７ 整流素子
８ 接続点
１０ 信号入力線
１１ 接地線
１２ バイパス線
２０ 負荷
２１ Ｌ負荷
２２ スイッチ
３０、３１、３２、４０ 接地点
９００、９１０ 電源供給装置
９０１ スイッチ
９０２ ヒューズ
９０３、９１２ ツエナーダイオード
９０５ 電源
９０６、９１４ 負荷
９１１ ダイオード
９１３ 半導体スイッチ
100, 200, 300, 400 Vehicle
2
Claims (5)
一端が前記半導体スイッチと前記負荷との間に接続されて、電圧をクランプする電圧クランプ素子と、
前記電圧クランプ素子と直列に接続されて、過電流により電流を遮断する過電流保護素子と、
前記半導体スイッチに接続されて、外部からの信号に基づいて前記半導体スイッチを制御駆動し、かつ、接地端子および前記信号が入力される制御信号入力端子を有する制御部と、
一端が前記電圧クランプ素子と前記過電流保護素子との間に接続し、他の一端が前記制御信号入力端子と前記外部との間に接続し、かつ、前記他の一端から前記一端への電流の流れを阻止するように接続する整流素子と、
を備え、
前記接地端子は、記過電流保護素子の前記電圧クランプ素子に接続された端とは異なる端で、前記過電流保護素子と接続することを特徴とする車両用電源供給装置。 A semiconductor switch for supplying or stopping power supply to the load;
A voltage clamping element, one end of which is connected between the semiconductor switch and the load, and clamps a voltage;
An overcurrent protection element connected in series with the voltage clamp element to cut off a current due to an overcurrent;
A control unit connected to the semiconductor switch to control and drive the semiconductor switch based on an external signal; and a control terminal having a ground terminal and a control signal input terminal to which the signal is input;
One end is connected between the voltage clamp element and the overcurrent protection element, the other end is connected between the control signal input terminal and the outside, and the current from the other end to the one end A rectifying element connected to prevent the flow of
With
The ground power terminal is connected to the overcurrent protection element at an end different from an end connected to the voltage clamp element of the overcurrent protection element .
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