(57)【要約】【課題】本発明は、直流電力の供給路の逆流防止を行う素子や回路の機能または振る舞いを設定する逆流防止支援装置に関し、構成が大幅に複雑化することなく、無用な電力損失や電圧低下を回避できることを目的とする。【解決手段】直流電力の極性の正否を判別する極性判別手段と、前記極性判別手段によって判別された極性が正しいときに、前記直流電力の極性に応じて、前記直流電力の供給路の逆流防止を行うべき素子または回路の迂回路を形成する制御手段とを備える。【選択図】図１
2015122863.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電力の極性の正否を判別する極性判別手段と、
前記極性判別手段によって判別された極性が正しいときに、前記直流電力の極性に応じて、前記直流電力の供給路の逆流防止を行うべき素子または回路の迂回路を形成する制御手段と
を備えたことを特徴とする逆流防止支援装置。
【請求項２】
直流電力の極性の正否を判別する極性判別手段と、
前記極性判別手段によって判別された極性が正しいときに、前記直流電力の極性に応じて、前記直流電力の供給路の逆流防止を行うべき素子または回路を無効化する制御手段と
を備えたことを特徴とする逆流防止支援装置。
【請求項３】
直流電力の電圧の正否を判別する極性判別手段と、
前記極性判別手段によって判別された電圧が正しいときに、前記電圧に応じて、前記直流電力の供給路の逆流防止を行うべき素子または回路の迂回路を形成する制御手段と
を備えたことを特徴とする逆流防止支援装置。
【請求項４】
直流電力の電圧の正否を判別する極性判別手段と、
前記極性判別手段によって判別された電圧が正しいときに、前記電圧に応じて、前記直流電力の供給路の逆流防止を行うべき素子または回路を無効化する制御手段と
を備えたことを特徴とする逆流防止支援装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載の逆流防止支援装置において、
前記素子または回路は、
前記供給路の往路と復路との双方に個別に介装された
ことを特徴とする逆流防止支援装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電力の供給路の逆流防止を行う素子や回路の機能または振る舞いを設定する逆流防止支援装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載される無線機のように、バッテリとの接続に極性の誤りが生じ得る装置には、その誤りに起因する障害や火災の発生を回避するために、逆流防止回路が備えられる。
【０００３】
図２は、逆流防止回路を備えた無線機の構成例を示す図である。
図において、バッテリ２０のケースおよび無線機３０の筐体は、共に車両の車体等に接地される。そのバッテリ２０の陽極および陰極は、それぞれケーブル４１Ｐ、４１Ｎを介して無線機３０の電源端子３１Ｐ、３１Ｎに接続される。また、バッテリ２０の陰極は、そのバッテリ２０のケースを介して上記車体に接地される。
【０００４】
無線機３０では、電源端子３１Ｐはダイオード３２Ｐのアノードに接続され、そのダイオード３２Ｐのカソードは電源回路３３の陽極入力端子に接続される。電源回路３３の出力は、無線機３０の各部（図示されない。）に接続される。電源回路３３の陰極入力端子は、上記車体に接地され、かつダイオード３２Ｎのアノードに接続される。ダイオード３２Ｎのカソードは上記電源端子３１Ｎに接続される。
【０００５】
このような構成の無線機３０では、電源回路３３は、ケーブル（４１Ｐ、４１Ｎ）、電源端子（３１Ｐ、３１Ｎ）およびダイオード（３２Ｐ、３２Ｎ）を介してバッテリ２０から供給される直流電力に電圧変換を施すことにより、無線機３０の各部に所定の電圧で電力を供給する。
【０００６】
なお、このようにしてバッテリ２０から供給される直流電力の電流が流れる経路は、図２に点線の矢印で示されるように、以下に列記する往路と、第一の復路および第二の復路とから構成される。
【０００７】
(1) 往路
バッテリ２０の陽極→ケーブル４１Ｐ→電源端子３１Ｐ→ダイオード３２Ｐ→電源回路３３の陽極入力端子
【０００８】
(2) 第一の復路
電源回路３３の陰極入力端子→ダイオード３２Ｎ→電源端子３１Ｎ→ケーブル４１Ｎ→バッテリ２０の陰極
【０００９】
(3) 第二の復路
電源回路３３の陰極入力端子→車体→バッテリ２０のケース→バッテリ２０の陰極端子
【００１０】
また、ケーブル４１Ｐ、４１Ｎの接続の誤りにより、無線機３０に対する直流電力の供給が逆極性で行われた場合には、ダイオード３２Ｐ、３２Ｎによって上記電流の流れが阻止される。
【００１１】
したがって、このような逆防止回路によれば、電源回路３３に対して直流電力が正規の極性と反対の極性で行われることに起因する何らかの故障や障害の発生が回避される。
【００１２】
なお、上述した逆流防止回路は、構成の簡略化を目的として、例えば、図２に破線で示すように、ダイオード３２Ｎが備えられることなく構成される場合がある。
(1) 「ＩＣ作動電圧保持回路１は所定のシステムに組み込まれている。このシステムは負荷２と、負荷の駆動を制御するＩＣ３と、負荷の駆動に依存して電源電圧が変動する電源４とを含む。ＩＣ作動電圧保持回路１は電源４とＩＣ３の間に介在して所定の作動電圧を保持し該ＩＣ３に供給する。ＩＣ作動電圧保持回路１は逆流防止用のダイオード５と、ダイオード５を介して電源４に接続し電荷を蓄積して作動電圧を出力するコンデンサ６と、ダイオード５の両端に接続されたスイッチング素子７とから構成されている。電源電圧が作動電圧より低下する時は、事前にスイッチング素子７を導通させダイオード５の両端を短絡して作動電圧からダイオード５の電圧降下分を除去する」ことによって、「ＩＣ作動電圧保持回路の出力からダイオードの電圧降下分を除去する」点に特徴がある…特許文献１
【００１３】
(2) 「機器または設備の共通接地端に発生する電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段の検出電圧を基準電圧と比較し、該比較結果に応じて制御電圧を出力する制御電圧発生手段と、前記共通接地端が対地アースより高電位となる順方向の電圧降下に対しては前記制御電圧発生手段から出力される制御電圧に基づき前記共通接地端と前記対地アース間を接続するようにスイッチング制御され、前記順方向の電圧降下とは逆方向の電圧降下に対しては前記共通接地端と前記対地アース間を遮断するようにスイッチング制御されるスイッチング手段とを具備することを特徴とするアース接地を通じた」ことによって、「地面から機器または設備の共通接地端への電流の逆流を阻止し、逆流電流による機器または設備の破損や故障等を防止する」点に特徴がある電流の逆流防止装置…特許文献２
【００１４】
(3) 「共通の車載電気負荷にメインバッテリーとバックアップバッテリーとが並列に接続される車両の給電回路であって、前記バックアップバッテリーのバッテリー端子と前記車載電気負荷との間に、当該バックアップバッテリーのバッテリー端子から当該車載電気負荷に至るまでの電圧降下を前記メインバッテリーのバッテリー端子から前記車載電気負荷に至るまでの電圧降下よりも大きくさせる電圧降下用回路素子を介在させた」ことによって、「メインバッテリーとは別に装備されるバックアップバッテリーの通常時における放電を抑止してその残存容量を確保する」点に特徴がある車両の給電回路…特許文献３
【００１５】
(4) 「ベース同士が接続されかつエミッタが共通の電源線または共通のアース線に接続された一対のトランジスタからなるカレントミラー回路を含んで構成されこのカレントミラー回路から出力される出力電流を負荷回路に供給する電流供給回路であって、
前記一対のトランジスタのうち入力電流が流れる一のトランジスタのコレクタにベースが接続され、前記一対のトランジスタのうちの他のトランジスタのコレクタにエミッタが接続され、前記負荷回路にコレクタが接続されて当該負荷回路に前記出力電流を供給する出力トランジスタと、前記入力電流が流れる方向を順方向にして前記一のトランジスタのコレクタと前記出力トランジスタのベースとの間に介在するとともに前記出力トランジスタのベース−エミッタ間電圧ＶBE以上の電圧に順方向降下電圧が設定されるＶBE電圧降下ダイオードと、前記出力トランジスタのベースと前記ＶBE電圧降下ダイオードとの間に、前記出力トランジスタのエミッタ−ベース間のＰＮ接合と同方向のＰＮ接合方向で介在する逆流防止ダイオードと、前記ＶBE電圧降下ダイオードと同方向に前記ＶBE電圧降下ダイオードと直列に接続されるとともに前記逆流防止ダイオードの順方向降下電圧ＶＦ以上に順方向降下電圧が設定されるＶＦ電圧降下ダイオードとを備える」ことによって、「通常とは逆方向に負荷回路側から電流が流れ込んだ場合でも回路内のトランジスタを保護し得る」点に特徴がある電流供給回路…特許文献４
【００１６】
(5) 「極性を有する負荷に電圧を印加して前記負荷に駆動電流を供給する直流電源の正極接続用の正極接続端子と、前記直流電源の負極接続用の負極接続端子と、前記正極接続端子から前記負荷を介して前記負極接続端子へと流れる前記駆動電流は通過させ、前記駆動電流とは逆方向に流れようとする逆電流を阻止する向きに、前記負荷と前記負極接続端子又は前記正極接続端子との間に接続された逆流防止ダイオードと、前記逆流防止ダイオードと並列に接続され、前記負荷に前記駆動電流が流れたときに、前記逆流防止ダイオードの順方向電圧降下よりも電圧降下が小さくなるようなオン抵抗を有する半導体素子と、前記直流電源の前記正極、前記負極が、それぞれ、前記負極接続端子、前記正極接続端子に接続された逆接続状態になったときに前記半導体素子を非導通状態とし、前記正極、前記負極が、それぞれ、前記正極接続端子、前記負極接続端子に接続された正接続状態になったときに前記半導体素子を導通状態とする半導体素子駆動部とを備える」ことによって、「電圧降下を低減する」点に特徴がある電源回路の逆流防止回路…特許文献５
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開平７−６４６５４号公報
【特許文献２】特開平９−２８５００４号公報
【特許文献３】特開２００４−２８２８４４号公報
【特許文献４】特開２００９−１１８２３９号公報
【特許文献５】特開２０１１−１３０６２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
ところで、上述した従来例では、ダイオード３２Ｎの電圧降下（順方向における抵抗値）は、電源回路３３の出力に接続される負荷に応じて変化する。
【００１９】
したがって、既述の電流が第一の復路と第二の復路とに配分される比率は両者の抵抗値に応じて異なり、例えば、その電流の大半が第二の復路を介して流れる可能性もある。
【００２０】
しかし、このような状態では、第二の復路の内、電源回路３３の陰極入力端子（ダイオード３２Ｎのアノード）から車体に至る区間の最大許容電流が低い場合には、その区間で生じる電圧降下や熱によって、電源回路３３が必ずしも安定には動作せず、あるいは無用な電力損失が生じたり、火災が発生する危険性もある。
【００２１】
また、接地先である車体では、高周波領域におけるインピーダンスが必ずしも十分には低くないために、イグニションノイズなどのように先頭電力が大きい外乱が重畳される可能性がある。このため、電源回路３３の性能やその安定性に、好ましくない影響が生じる可能性があった。
【００２２】
本発明は、従来例に比べて構成が大幅に複雑化することなく、無用な電力損失や電圧低下を回避できる逆流防止支援装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
請求項１に記載の発明では、極性判別手段は、直流電力の極性の正否を判別する。制御手段は、前記極性判別手段によって判別された極性が正しいときに、前記直流電力の極性に応じて、前記直流電力の供給路の逆流防止を行う素子または回路の迂回路を形成する。
【００２４】
すなわち、直流電力の供給路の逆流防止を行うべき素子または回路には、その直流電力の極性が正しいときには、迂回路によって電流が流れ込まない。
【００２５】
請求項２に記載の発明では、極性判別手段は、直流電力の極性の正否を判別する。制御手段は、前記極性判別手段によって判別された極性が正しいときに、前記直流電力の極性に応じて、前記直流電力の供給路の逆流防止を行うべき素子または回路を無効化する。
【００２６】
すなわち、直流電力の供給路の逆流防止を行う素子または回路は、その直流電力の極性が正しいときには、無効化される。
【００２７】
請求項３に記載の発明では、極性判別手段は、直流電力の電圧の正否を判別する。制御手段は、前記極性判別手段によって判別された電圧が正しいときに、前記電圧に応じて、前記直流電力の供給路の逆流防止を行うべき素子または回路の迂回路を形成する。
【００２８】
すなわち、直流電力の供給路の逆流防止を行う素子または回路には、その直流電力の電圧が正しいときには、迂回路によって電流が流れ込まない。
【００２９】
請求項４に記載の発明では、極性判別手段は、直流電力の電圧の正否を判別する。制御手段は、前記極性判別手段によって判別された電圧が正しいときに、前記電圧に応じて、前記直流電力の供給路の逆流防止を行うべき素子または回路を無効化する。
を備えたことを特徴とする逆流防止支援装置。
【００３０】
すなわち、直流電力の供給路の逆流防止を行う素子または回路は、その直流電力の電圧が正しいときには、無効化される。
【００３１】
請求項５に記載の発明では、請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載の逆流防止支援装置において、前記素子または回路は、前記供給路の往路と復路との双方に個別に介装される。
【００３２】
すなわち、逆流防止を行う素子または回路で生じる電力損失、電圧降下、発熱の何れも、これらの素子または回路が直流電力の往路と復路とに個別に介装されることによって、分散が図られるが、その直流電力の極性や電圧が正常であるときには低く抑えられる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明では、逆流防止に供される素子または回路は、直流電力の極性もしくは電圧が正しくないときには逆流防止の機能を果たすが、反対に正しいときには、無用な電力損失、電圧降下、発熱等の原因とならない。
本発明では、逆流防止に供される素子または回路は、直流電力の極性もしくは電圧が正しくないときには逆流防止の機能を果たすが、反対に正しいときには、電力損失、電圧降下、発熱等の原因とならず、またはこれらの程度が低く抑えられる。
本発明では、本発明が適用された装置の実装性、熱設計、寸法、重量等にかかわる制約が低く抑えられる。
したがって、本発明が適用された装置は、逆流防止の信頼性が向上し、ランニングコストが総合的に低く抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態を示す図である。
【図２】逆流防止回路を備えた無線機の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態を示す図である。
図において、図２に示すものと機能および構成が同じものについては、同じ符号を付与し、ここではその説明を省略する。
【００３６】
本実施形態と図２に示す従来例との構成の相違点は、無線機３０に代えて無線機１０が備えられた点にある。
無線機１０の構成は、以下の点で図２に示す無線機３０の構成と異なる。
【００３７】
(1) ダイオード３２Ｎのアノードとカソードとは、それぞれ電源回路３３の陰極入力端子と、電源端子３１Ｎとに接続されない。
(2) リレー１１が備えられ、そのリレー１１の一次側が上記陽極入力端子と陰極入力端子とに接続される。
【００３８】
(3) リレー１１が二次側に有する２つの二極双投のスイッチ１１Ｓ-1、１１Ｓ-2の内、スイッチ１１Ｓ-1の共通接点に電源端子３１Ｎが接続され、スイッチ１１Ｓ-2の共通接点に電源回路３３の陰極入力端子が接続される。
【００３９】
(4) スイッチ１１Ｓ-1、１１Ｓ-2のブレーク接点に、ダイオード３２Ｎのカソードおよびアノードがそれぞれ接続される。
(5) スイッチ１１Ｓ-1、１１Ｓ-2のメーク接点が直結される。
【００４０】
以下、図１を参照して本実施形態の動作を説明する。
リレー１１は、電源回路３３の陽極入力端子と陰極入力端子にバッテリ２０側から印加されている電圧の極性が正常であるか否か判別し、その結果が不正常（電圧が印加されていない場合を含む。）である場合には、駆動されない。
【００４１】
このような状態では、電源回路３３の陰極入力端子は、スイッチ１１S-2の共通接点・ブレーク接点、ダイオード３２Nおよびスイッチ１１Ｓ-1のブレーク接点・共通接点を介して、従来例と同様に電源端子３１Nに接続される。
【００４２】
したがって、電源回路３３の陽極入力と陰極入力端子との間に、電圧が印加されず、あるいは電圧が正規の極性で印加されていない状態では、従来例と同様の逆流防止回路が形成される。
【００４３】
また、上記陽極入力と陰極入力端子との間に正規の極性で電圧が印加されている状態では、リレー１１は、電源回路３３に供給される直流電力によって駆動される。
【００４４】
このような状態では、電源回路３３の陰極入力端子は、スイッチ１１S-2の共通接点・メーク接点およびスイッチ１１Ｓ-1のメーク接点・共通接点を介して、電源端子３１Nに接続される。
【００４５】
すなわち、正規の極性で電圧が印加されている状態では、電源回路３３の陰極入力端子と電源端子３１Ｎとの間には、ダイオード３２Nを迂回する迂回路がスイッチ１１Ｓ-2、１１Ｓ-1を介して形成される。
【００４６】
したがって、本実施形態によれば、従来例に比べて構成が大幅に複雑化することなく、ダイオード３２Nによる無用な損失、電圧降下および発熱が回避される。
【００４７】
さらに、本実施形態によれば、電源回路３３の負荷が広範に変動する場合であっても、その電源回路３３の陰極入力端子からバッテリ２０の陰極に至る経路の抵抗値は、ダイオード３２Nの順方向における抵抗値より大幅に小さく抑えられる。
【００４８】
すなわち、電源回路３３は、前段における電圧の変動が従来例より小さく抑えられるため、稼働条件が安定化され、好適な電圧変換を継続することができる。
【００４９】
なお、本実施形態では、例えば、電源端子３１Ｐ、３１Nに印加される電圧やその極性の正否に応じて、ダイオード３２Ｐの迂回路を形成するリレーが上記リレー１１に代えて備えられてもよい。
【００５０】
また、本発明は、電源端子３１Ｐがダイオード３２Ｐを介することなく電源回路３３の陽極入力に接続される場合であっても、同様の作用効果を奏する。
【００５１】
さらに、本実施形態では、ダイオード３２Ｐが備えられない場合には、リレー１１は、その一次側に直列に接続されたダイオードとの連係の下で、極性や電圧の正否を行ってもよい。
【００５２】
また、本実施形態では、上記迂回路は、ダイオード３２Ｎに代わる素子が能動的に飽和領域に設定され、あるいは短絡されることによって設定されてもよい。
【００５３】
さらに、本実施形態では、迂回路の抵抗値は、ダイオード３２Ｎの順方向の抵抗値より小さいならば、如何なる値であってもよい。
【００５４】
また、本実施形態では、スイッチ１１Ｓ-1、１１Ｓ-2の接点の切り替えは、電源回路３３の陽極入力と陰極入力とに印加されている電圧の極性に限定されず、その電圧が規定の基準を満たすか否かの判別に基づいて行われてもよい。
【００５５】
さらに、このような判別のために電位が観測されるべき部位は、その判別の精度、信頼度、応答性を満たすならば、如何なる部位であってもよい。
【００５６】
また、本実施形態では、リレー１１は、フォトカプラその他の素子や回路で代替されてもよい。
【００５７】
さらに、本実施形態では、筐体に対する接地は、バッテリ２０の内部だけではなく、例えば、電源回路３３、あるいは図示されない負荷の内部でとられてもよい。
【００５８】
また、本発明は、バッテリ２０の端子電圧（起電力）、容量、充放電特性、電源回路３３の性能・構成の以下にかかわらず、適用可能である。
【００５９】
さらに、本発明は、無線機１０に限定されず、バッテリとの接続に誤りが生じ、そのために電源回路または負荷に供給される電力（印加される電圧）が不正常となり得るならば、如何なる装置やシステムにも同様に適用可能である。
【００６０】
また、このような装置やシステムの駆動電力は、プラス接地とマイナス接地の何れの下で供給されてもよい。
【００６１】
さらに、本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の範囲において多様な実施形態の構成が可能であり、構成要素の全てまたは一部に如何なる改良が施されてもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１０，３０  無線機
１１  リレー
１１Ｓ  スイッチ
２０  バッテリ
３１Ｐ，３１N  電源端子
３２P，３２N  ダイオード
３３  電源回路
４１P，４１N  ケーブル
【図１】
2015122863.tif 000003
【図２】
2015122863.tif 000004