(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源と、一端が前記直流電源に接続されるとともに、他端との間に前記複数の機器が並列に接続される一本の電源線と、前記直流電源により前記電源線に供給される駆動用直流電圧に重畳して交流電圧を印加する交流電圧印加手段と、前記複数の機器のうち、電源のオンオフ制御を必要とする機器内に設けられ、前記交流電圧印加手段により印加された前記交流電圧によって作動し、前記電源線から前記複数の機器へ電力の供給を制御するスイッチ手段とからなり、前記直流電源を用いて前記複数の機器に電力を供給する電力供給装置において、
前記スイッチ手段が、
前記電源線に接続され、前記電源線から前記交流電圧のみを通過させるフィルタ素子と、
前記フィルタ素子を通過した前記交流電圧をスイッチ用直流電圧に変換する整流回路と、
前記電源線に接続され、前記複数の機器へ供給される電力のオンオフを行うスイッチ、および、前記電源線から前記駆動用直流電圧が印加されているときのみ、前記スイッチを閉じる作動回路からなり、前記複数の機器へ電力の供給を制御するリレー回路と、
前記整流回路により変換されたスイッチ用直流電圧が印加されたときにのみ導通して前記作動回路に前記駆動用直流電圧を印加する第１のスイッチ素子と、
前記リレー回路により前記複数の機器へ供給された駆動用直流電圧を伝達する整流素子と、
前記整流素子により前記駆動用直流電圧が伝達されたときに導通して前記作動回路への前記駆動用直流電圧を保持する第２のスイッチ素子とから構成されることを特徴とする電力供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は多数の機器に電力を供給する装置に関するものであり、特に、自動車内の電子コントロール機器へ電力を供給する場合のような、多数の電子機器等が同一の直流電源から一本の電源線を通して電力の供給を受けるシステムにおける電力供給装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等に実装される電子機器には、常時電力を必要としている電子機器（例えば、時計、リモコンドアーロック装置等）、走行中にのみ電力が必要な電子機器（エレクトリック・オートマチック・トランスミッション（ＥＡＴ）、アンチロック・ブレーキング・システム（ＡＢＳ）、エレクトリック・フューアル・インジェクション（ＥＦＩ）等）、および、エンジンがかかってなくても電流を流したいアクセサリ電子機器（ラジオ、カセット、ナビゲーション等）等がある。従来、これら電子機器に同一バッテリーから電力を供給するにあたっては、電源線を各系統別に分け、それぞれに必要な開閉器を介して供給する方法を採用していた（図３参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような電源線の構成をとると、電源線の本数が多くなり、配線が複雑となって管理工数が増えるばかりでなく、自動車のような限られた空間に各種の機器を配置しなければならないものにおいては、配線スペースが大きくなるため設計の自由度を狭める結果にもなっていた。
また、高度に情報化された自動車においては各電子機器間の情報の授受のため、各機器間を一本のバスラインで接続することが求められるが、電源線においてもバスライン化することができれば、情報およびエネルギーの伝達を一本のラインで行うことも可能となる。
【０００４】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、一本の共通の電源線に全ての電子機器を並列に接続し、常に電力を必要とする機器についてはスイッチを介さず直接に電力を供給するとともに、必要なときのみ電力を供給する機器については、交流電圧の印加によって開閉するスイッチ手段を機器内に設けて、機器自らが電力の授受を制御できる電力供給装置を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するために、本発明に係る電力供給装置は、直流電源（例えば、実施形態におけるバッテリＢ）と、一端がこの直流電源に接続されるとともに、他端との間に複数の機器が並列に接続される一本の電源線と、直流電源により電源線に供給される駆動用直流電圧に重畳して交流電圧を印加する交流電圧印加手段（例えば、実施形態における交流印加装置１２）と、複数の機器のうち、電源のオンオフ制御を必要とする機器内に設けられ、交流電圧印加手段により印加された交流電圧によって作動し、電源線から複数の機器へ電力の供給を制御するスイッチ手段とからなり、直流電源を用いて複数の機器に電力を供給する電力供給装置において、スイッチ手段が、電源線に接続され、この電源線から交流電圧のみを通過させるフィルタ素子（例えば、実施形態におけるカップリングコンデンサＣ１）と、このフィルタ素子を通過した交流電圧をスイッチ用直流電圧に変換する整流回路（例えば、実施形態におけるダイオードブリッジ回路２０ｂ）と、電源線に接続され、複数の機器へ供給される電力のオンオフを行うスイッチ、および、電源線から駆動用直流電圧が印加されているときのみ、スイッチを閉じる作動回路（例えば、実施形態におけるソレノイドＬ１）からなり、複数の機器へ電力の供給を制御するリレー回路（例えば、実施形態におけるリレー２０ａ）と、整流回路により変換されたスイッチ用直流電圧が印加されたときにのみ導通して作動回路に駆動用直流電圧を印加する第１のスイッチ素子（例えば、実施形態におけるトランジスタＴ１）と、リレー回路により複数の機器へ供給された駆動用直流電圧を伝達する整流素子（例えば、実施形態におけるダイオードＤ５）と、この整流素子により駆動用直流電圧が伝達されたときに導通して作動回路への駆動用直流電流を保持する第２のスイッチ素子（例えば、実施形態におけるトランジスタＴ２）とから構成される。
【０００６】
このような構成の電力供給装置では、直流電源線に交流電圧が印加されると、その交流電圧によって機器内に設けられたスイッチ手段が作動して電源線から各機器に電力を供給する。交流電圧の印加が消滅した後はスイッチが開き電力の供給を停止する。従って、電源線上には一切の機械的接点を設けることなく、各機器への電力の供給を制御できる。
【０００７】
また、本発明に係る電力供給装置は、複数の機器へ供給される駆動用直流電圧を伝達する整流素子と、この整流素子により駆動用直流電圧が伝達されたときに導通して作動回路への電力供給を保持する第２のスイッチ素子により、交流電圧印加手段により交流電圧の印加が消滅した後もリレー回路のスイッチが閉じた状態を保持するように構成される。このような電力供給装置において電源線に交流電圧が印加されると、その交流電圧によって機器内に設けられたスイッチ手段が作動して電源線から各機器に電力を供給するとともに、機器内に設けられた第２のスイッチ素子が作動してリレー回路のスイッチが閉じたまま維持する。従って、交流電圧の印加が消滅した後も各機器に電力を供給し続けることができ、交流電圧の印加をトリガとして利用することができる。このため、各機器にリップルのない安定した直流電圧が供給される。なお、スイッチ手段の遮断は各機器内のコントロールユニットによる切断指令に基づいて行われる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る電力供給装置の好ましい実施例について図面を参照しながら説明する。図１は本発明による電源線の配線例１０である。一極が基準電位（グランド）に接続されたバッテリＢの他極から一本の電源線１１が延びている。複数の電子機器はこの電源線１１に対して並列に配置されて接続され、機械的接点（開閉器等）を介さずそれぞれがバッテリＢより電力の供給を受けることができるように構成されている。
【０００９】
複数の電子機器に並列して交流印加装置１２が電源線１１にスイッチ１２ａを介して接続されている。交流印加装置１２による交流電圧は、スイッチ１２ａが閉じられたとき、バッテリＢの直流電位に重畳するように振幅の中心を直流電圧側に変位した電位であることが望ましい。また、その振幅は整流したときに後述するトランジスタのバイアス電圧が得られる程度の小振幅の電圧でよい。
【００１０】
ところで、電源線１１に接続される複数の電子機器には、常時電力を必要として接続されている時計やリモコンドアーロック装置のようなグループと、走行中にのみ電力が必要な電子機器グループ（ＥＡＴ，ＡＢＳ，ＥＦＩ等）と、さらにエンジンがかかっていなくても必要に応じて動作させたいアクセサリ電子機器グループ（ラジオ、カセット、ナビゲーション等）等とがある。常時電流を必要とする電子機器類には必要ないが、必要なときのみ電力を供給を受け動作させたい機器類に対しては、省エネルギの見地からも電力の供給のオンオフ制御が必要になる。そこで、本発明にかかる電力供給装置は、このような必要なときのみ電力の供給が受けられるように、交流印加装置１２によってオンオフ制御されるスイッチ回路を電子機器内に設けて構成されている。
【００１１】
図２に、例えばナビゲーションなどの電子機器２０内に設けられ、交流印加装置１２によって印加された交流電圧を整流し、整流して得られた直流電圧によって開閉器（リレー）２０ａの接点Ｓ１を閉じるスイッチ回路の実施例を示す。
この回路では、一本の電源線１１が電線１１ａによって電子機器２０と接続され、さらにリレー２０ａの接点Ｓ１を介して電子機器２０の部品基板（論理回路を含む）２１の端子Ｖｐに接続されている。このＶｐは部品基板２１の電源端子であり、リレー２０ａの接点が閉じられることによって電子機器２０の論理回路等に電源線１１から電力が供給される。
【００１２】
また、電源線１１は電線１１ａによってリレー２０ａのソレノイドＬ１に接続され、ソレノイドＬ１の他端はトランジスタＴ１のコレクタ端子に接続されている。さらに、トランジスタＴ１のエミッタはダイオードＤ２を介してグランドに接続されていることから、トランジスタＴ１が導通した場合にはリレー２０ａのソレノイドＬ１、トランジスタＴ１およびダイオードＤ２によって閉回路が構成され電流が流れる。これにより、ソレノイドＬ１が励磁されてスイッチＳ１を閉じ、部品基板２１に電源線１１から電力が供給されるように構成されている。
【００１３】
トランジスタは電流制御素子であり、そのベース電流を制御することによってトランジスタをオンオフ制御することができる。そのため、トランジスタＴ１のベース端子に電圧をかければベース電流を流すことができ、リレー２０ａの接点Ｓ１の開閉を制御できる。このベースに電圧をかける方法について説明する。
電線１１ａによって機器２０の内部に引き込まれた電源線１１はカップリングコンデンサＣ１を介してダイオードブリッジ回路２０ｂに接続される。カップリングコンデンサＣ１は電源線１１に乗った交流電圧のみを通過させ、直流分をカットするために設けられたもので、交流印加装置１２によって印加された交流電圧のみがこのコンデンサＣ１を通過してダイオードブリッジ回路２０ｂに伝達される。
【００１４】
ダイオードブリッジ回路２０ｂはダイオード４個（Ｄ１〜Ｄ４）によって図示のようにＺ型に構成され、カップリングコンデンサＣ１を通過した交流電圧を直流電圧に変換する全波整流回路である。ダイオードブリッジ回路２０ｂを４端子回路として捉えたときの出力端子Ｐ１、Ｐ２の間には平滑コンデンサＣ２が接続され、整流された直流電圧の平滑化を図っている。すなわち、カップリングコンデンサＣ１を通過した交流電圧の正の変化分に対してはダイオードＤ１→コンデンサＣ２→ダイオードＤ２の回路でコンデンサＣ２を充電し、負の変化分に対してはダイオードＤ３→コンデンサＣ２→ダイオードＤ４の回路でコンデンサＣ２を充電する。何れにしろコンデンサＣ２は出力端子Ｐ１側を正に、出力端子Ｐ２側を負にして充電され、端子Ｐ１、Ｐ２間に直流電位を生じさせる。
【００１５】
このようにして得られた直流電位は抵抗Ｒ１およびＲ２によって抵抗分割され、分割点ａにトランジスタＴ１のベースにかける適切な直流電位を生じさせる。この分割点ａとトランジスタＴ１のベース端子が接続されてトランジスタＴ１を導通させるためのベース電流の供給源としている。ところで、以上説明した回路では、交流印加装置１２のスイッチ１２ａが開かれたときには、電源線１１に交流電圧がなくなり、充電されたコンデンサＣ２の電荷は抵抗Ｒ１、Ｒ２を介して放電される。その結果、トランジスタＴ１のベース電位はグランドレベルに落ち、トランジスタＴ１は遮断される。このことは、交流印加装置１２のスイッチ１２ａが閉じられている間だけ、電力を供給し、開かれたときに電力の供給を停止する装置として構成されることとなり、電子機器２０に供給される電圧は常にリップルを含んだ直流電圧となる。
【００１６】
この点を改良し安定した直流電圧を供給するため、本実施例では、交流印加装置１２のスイッチ１２ａをトリガとして、スイッチ１２ａを切った後も電力の供給が可能なホールド回路を有して構成されている。このホールド回路はトランジスタＴ２とダイオードＤ５によって構成され、トランジスタＴ２はトランジスタＴ１のコレクタとエミッタ間に、コレクタ同士、エミッタ同士を接続して設けられ、ダイオードＤ５はトランジスタ２のベースと電子機器２０の部品基板２１の電源端子Ｖｐの間にアノードをトランジスタＴ２のベース側に、カソードを電源端子Ｖｐ側にして接続されている。このダイオードＤ５はリレー２０ａの接点Ｓ１が閉じ電源端子Ｖｐが電源線１１と接続されて高電位になったときに、電源端子Ｖｐ側からの電流の流れ込みを防止するとともに、この高電位をトランジスタＴ２のベースに伝達する役割を果たしている。
【００１７】
一方、トランジスタＴ２のベース端子はダイオードＤ５のアノードの他、部品基板２１の端子Ｐ３に接続されている。このＰ３は例えば論理回路の出力に設けられた３値インバータ構造を有するＣＭＯＳ−ＩＣの出力端子に接続されている。このＣＭＯＳ−ＩＣはコントロール端子（図示せず）がレベル”１”にある時は、通常のＩＣ同様に論理値を出力するがコントロール端子がレベル”０”にある時は出力インピーダンスを高インピーダンスにして、他の回路との接続をオープンな状態にする役割を果たしている。そして、端子Ｐ３は通常は高インピーダンス状態にあるため、電源端子Ｖｐが高電位になったときには、端子Ｐ３の接続に拘わらずトランジスタＴ２のベースを高電位にすることができる。
【００１８】
以下に、図２に示す本実施例に係る回路の動作を説明する。
交流電圧が印加されない初期の状態においてはリレー２０ａの接点Ｓ１は開かれており、電子機器２０内へ電力の供給はされていない。交流印加装置１２のスイッチ１２ａが閉じられ、交流電圧が電源線１１に印加されると、その交流分だけがカップリングコンデンサＣ１を通過し、ダイオードブリッジ回路２０ｂで整流されて直流電位に変換される。その結果、コンデンサＣ２には端子Ｐ１側を正として電荷が蓄積され、抵抗Ｒ１とＲ２に電流を流す。抵抗Ｒ１とＲ２によって分割された電位はトランジスタＴ１のベースに加えられてベース電流を流し、トランジスタＴ１を導通状態にする。
【００１９】
この結果、リレー２０ａのソレノイドＬ１に電流が流れ、励磁されてリレー２０ａの接点Ｓ１を閉じ、電子機器２０内の部品基板２１に電力を供給する。リレー２０ａの接点Ｓ１が閉じると電源端子Ｖｐが高電位になり、この電位はダイオードＤ５を通してトランジスタＴ２のベース電位に伝えられ、トランジスタＴ２が導通状態になる。このため、トランジスタＴ２、ダイオードＤ５、およびリレー２０ａによって自己ホールド回路が形成され、交流印加装置１２のスイッチ１２ａが開かれて、交流電圧の印加がなくなった後もリレー２０ａのソレノイドＬ１にはトランジスタＴ２を介して電流が流れ続ける。すなわち、電源がオン状態に維持される。
【００２０】
電源をオフするときは、電子機器２０に設けられた手動スイッチにより若しくは車両の状態等を感知して自ら電力の供給を解除する信号を電子機器２０内のコントロールユニット（ＣＰＵ）を介して出力することにより行う。これは前述のＣＭＯＳ−ＩＣのコントロール端子をレベル”１”にして解除信号として低電位の信号を端子Ｐ３に出力することによって達成できる。すなわち、端子Ｐ３は低レベルに落ち、トランジスタＴ２が遮断するため、リレー２０ａのソレノイドＬ１には電流が流れなくなり、その接点Ｓ１を開く。
以上のようにして、本発明に係る電力供給装置は電源線１１上に機械的接点を一切設けることなく、各電子機器に対する電力の供給を制御できる。
【００２１】
なお、本発明はこの実施例に限られるものではなく、交流電圧によって作動するスイッチ回路であればよい。、また、本実施例において、交流電圧の整流は全波整流に限らず半波整流であっても可能であり、また、リレーを半導体スイッチによって形成し、整流によって得た直流電圧によってデジタル制御することも可能である。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る電力供給装置によれば、従来のような電力の使用態様によって分けられた各電子機器別に電源線を用意しなくてよく、一本の電源線にて全ての電子機器を接続できるので配線の簡素化を図ることができ、コストの削減および管理の手間も省くことができる。
また、電子機器の電源をオンするスイッチは、従来では電源部と電子機器の間に設置しなければならなかったが、本発明によれば交流電圧を印加する装置がスイッチの役目を果たすのでその設置場所が限定されることはなく、レイアウトにおける設計の自由度を高めることができる。さらに、このような構成にすれば、電源線を用いた情報の伝達も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電源線の配線を示す図である。
【図２】本発明に係る電力供給装置の回路例を示す図である。
【図３】従来の電源線の配線を示す図である。
【符号の説明】
１０                本発明に係る電源線の配線図
１１                電源線
１２        交流印加装置
２０                電子機器
２０ａ            リレー
２０ｂ            ダイオードブリッジ回路
２１                電子機器内の部品基板
Ｂ                    バッテリ
【図１】
0003600349.tif 000002
【図３】
0003600349.tif 000003
【図２】
0003600349.tif 000004