(57)【要約】【課題】リレーをオンさせた時に流れる突入電流がリレーの接点に流入するのを抑制しつつ、低コスト化・省スペース化・軽量化を図るリレー保護回路及びリレー駆動方法を提供すること。【解決手段】リレー１４の接点とスイッチング素子１６とを並列に接続し、リレー１４を駆動する前の所定期間、電源１２からの電流をスイッチング手段であるスイッチング素子１６に流す。その後、リレー１４をオンさせ、スイッチング素子１６をオフすことによって、電源１２投入直後に瞬間的に生じる突入電流からリレー１４の接点を保護する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リレーをオンさせた時に流れる突入電流からリレーの接点を保護するためのリレー保護回路であって、
前記リレーの接点に並列に接続されたスイッチング素子と、
前記リレーの接点及び前記スイッチング素子の駆動を制御する制御手段と
を備え、
前記リレーをオンさせるにあたり、前記制御手段は、前記リレーがオフされた状態で前記スイッチング素子を所定期間オンさせた後、前記リレーをオン、前記スイッチング素子をオフさせることを特徴とした、リレー保護回路。
【請求項２】
リレーをオンさせた時に流れる突入電流からリレーの接点を保護しつつ前記リレーを駆動するリレー駆動方法であって、
（ａ）前記リレーの接点に並列に接続されたスイッチング手段を、前記リレーがオフされた状態で所定期間オンさせるステップと、
（ｂ）前記ステップ（ａ）の後に実行され、前記リレーをオン、前記スイッチング手段をオフさせるステップと
を備えることを特徴とした、リレー駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リレーをオンさせた時に流れる突入電流からリレーの接点を保護する為のリレー保護回路及びリレーの駆動方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車等に搭載される種々の負荷を駆動するためのパワーデバイスについて、様々な提案が行われており、特に突入電流に対する保護機能は重要な課題となっている。
【０００３】
突入電流とは、始動電流とも言われるもので、図４に示す如く、電源投入時に瞬間的に流れる大きな電流であり、図４の例では定常電流５Ａに対し突入電流３５Ａと、定常電流の７倍の電流が流れている。このため、従来は負荷を駆動するためのパワーデバイスを選択する際に、突入電流を考慮して大型のパワーデバイスを設けていた。
【０００４】
しかしながら、近年の車載負荷の増加や省エネルギの観点から、パワーデバイスの低コスト化・省スペース化・軽量化が望まれている。
【０００５】
そこで、図５に示す如く、負荷リレーである開閉器Ｘ１に対してパワーサーミスタ４を直列に接続することで電流制限素子とし、突入電流が生じる期間の電流供給量を制限する技術が提案されている（特許文献１）。
【０００６】
また、図６に示す如く、負荷用リレー３に対して抵抗４を直列に接続することで電流制限素子とし、突入電流が生じる期間の電流供給量を制限する技術が提案されている（特許文献２）。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−２２４５３号公報
【特許文献２】特開平９−２８４９９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１及び特許文献２に提案されているような技術では、電流値が制限されるとはいえ、依然として突入電流は開閉器Ｘ１または負荷用リレー３に流れてしまう。また、定常状態に於いて電流制限素子を短絡するための制御リレーである開閉器Ｘ２（図５参照）または制御用リレー５（図６参照）を更に設けることが必要となり、低コスト化・省スペース化・軽量化等の点で不利となる。
【０００９】
そこで、本発明は、リレーをオンさせた時に流れる突入電流がリレーの接点に流入するのを回避又は抑制しつつ、低コスト化・省スペース化・軽量化を図るリレー保護回路及びリレー駆動方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、第１の発明は、リレーをオンさせた時に流れる突入電流からリレーの接点を保護するためのリレー保護回路であって、前記リレーの接点に並列に接続されたスイッチング素子と、前記リレーの接点及び前記スイッチング素子の駆動を制御する制御手段とを備え、前記リレーをオンさせるにあたり、前記制御手段は、前記リレーがオフされた状態で前記スイッチング素子を所定期間オンさせた後、前記リレーをオン、前記スイッチング素子をオフさせるものである。
【００１１】
また、第２の発明は、リレーをオンさせた時に流れる突入電流からリレーの接点を保護しつつ前記リレーを駆動するリレー駆動方法であって、（ａ）前記リレーの接点に並列に接続されたスイッチング手段を、前記リレーがオフされた状態で所定期間オンさせるステップと、（ｂ）前記ステップ（ａ）の後に実行され、前記リレーをオン、前記スイッチング手段をオフさせるステップとを備えるものである。
【発明の効果】
【００１２】
第１の発明に係るリレー保護回路に因れば、リレーをオンさせるにあたり、制御手段は、リレーがオフされた状態で、リレーの接点と並列に接続されたスイッチング素子を所定期間オンさせた後、リレーをオン、スイッチング素子をオフさせるので、リレーを選択する際に、突入電流の大きさを考慮することなく定常状態での負荷電流のみを考慮した小さなリレーを選択することが可能となる。
【００１３】
また、第２の発明に係るリレー駆動方法に因れば、リレーの接点に並列に接続されたスイッチング手段を、リレーがオフされた状態で所定期間オンさせるステップ（ａ）と、前記ステップ（ａ）後に実行されるリレーのオン、スイッチング素子のオフを行うステップ（ｂ）とを備えるので、突入電流がリレーに流入するのを抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態に係るリレー保護回路について説明する。尚、本実施形態では、車両に搭載されたライト等の車載負荷を、リレー保護回路を有する車載ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ：電子制御ユニット）が駆動する場合を例に説明するが、当該リレーが駆動する負荷は車載負荷に限定されるものではなく、リレー保護回路も車載ＥＣＵ内に限定されるものではないことは勿論である。
【００１５】
＜構成＞
本発明の実施形態に係るリレー保護回路は、例えば、図１に示す如く、何れも車両に搭載された、ライト等の車載負荷１０及び電源１２と、何れも車載ＥＣＵ内に設けられた、リレー１４、トランジスタ１１、スイッチング素子１６、及び制御手段１８とを備えて構成されている。
【００１６】
電源１２は、例えば、車両に搭載されたバッテリ等が適用されて、車載負荷１０に電力を供給するものである。
【００１７】
リレー１４は、後述する制御手段１８からの小電力の電気信号により車載負荷１０のオン・オフ制御を行うものである。尚、リレー１４は、機械的な接点を持つリレーの他に、サイリスタ等の半導体素子を有するソリッドステートリレー等であっても良い。
【００１８】
スイッチング素子１６は、例えば、ＩＧＢＴ等のトランジスタが適用されて、コレクタ１６Ｃがリレー１４の接点に、ゲートが制御手段１８に、エミッタが共通接地に、各々接続されている。
【００１９】
尚、スイッチング素子１６は、必ずしもＩＧＢＴである必要はなく、パワーＭＯＳＦＥＴであっても良い。
【００２０】
このスイッチング素子１６に対して、後述する制御手段１８からゲート１６Ｇへ制御電圧を印加することにより、スイッチング素子１６がオンし、その結果、車載負荷１０と共通接地との間が導通する。
【００２１】
制御手段１８は、例えば、ＲＯＭおよびＲＡＭ等に接続された一般的なコンピュータのＣＰＵ（マイクプロセッサ）内において所定のソフトウェアプログラムによって動作する機能部品である。
【００２２】
具体的には、制御手段１８は、外部からの入力に基づいて、リレー１４がオフされた状態でスイッチング素子１６を所定期間オンさせた後、リレー１４をオン、スイッチング素子１６をオフさせるものである。
【００２３】
ここで、所定期間とは、突入電流が生じてから定常電流に収束するまでの期間であって、車載負荷１０の種類や容量によって多少異なるが、概ね数ｍｓ程度の時間である。
【００２４】
この制御手段１８は、リレー１４への通電を促すトランジスタ１１のベース１１Ｂ、コレクタ１１Ｃを介してリレー１４の接点に接続され、更に、スイッチング素子１６のゲート１６Ｇにも接続されている。
【００２５】
したがって、トランジスタ１１をオンすることによってリレー１４をオンさせることができ、逆にトランジスタ１１をオフすることによってリレー１４をオフさせることができる。
【００２６】
そして、例えば、車両の乗員等によって車載負荷１０を駆動するよう操作スイッチ（図示省略）がオフからオンに切り換えられると、制御手段１８は、操作スイッチ（図示省略）の操作に基づいて、以下のような動作を行う。
【００２７】
まず、突入電流をリレー１４の接点に流さないために、リレー１４をオフの状態にしたまま（つまり、トランジスタ１１をオフにしたまま）スイッチング素子１６のゲート１６Ｇに所定期間電圧を印加する。これにより、スイッチング素子１６がオンされる。
【００２８】
この時点で車載負荷１０の駆動が始まる。
【００２９】
この所定期間内に、スイッチング素子１６には、電源１２から車載負荷１０を通じて突入電流が流入する。ここで、スイッチング素子１６の電気容量は、スイッチング素子１６の発熱ロス、即ち電流値とその電流が流れる時間の積を考慮して選択される必要があるが、突入電流が生じる時間は極めて短時間（概ね数ｍｓ程度）なので、比較的小さなもので十分である。
【００３０】
該所定期間経過後、制御手段１８は、トランジスタ１１をオンすることによりリレー１４をオンさせ、その後スイッチング素子１６をオフさせる。
【００３１】
その後、車載負荷１０の駆動を継続する間は、リレー１４のオンにより、車載負荷１０に電源１２からの電力が供給される。
【００３２】
＜動作＞
以下、上記構成のリレー保護回路を用いたリレー駆動方法について、図２を参照しながら説明する。
【００３３】
まず、車両の乗員等によって車載負荷１０を駆動するよう操作スイッチがオンからオフに切り換えられる（ステップＳＴ０１）。
【００３４】
すると、制御手段１８は、ステップＳＴ０１の切換操作に基づいて、スイッチング素子１６のゲート１６Ｇに所定期間電圧を印加し、スイッチング素子１６をオンにする（ステップＳＴ０２）。
【００３５】
すると、スイッチング素子１６には、例えば、図３に示す如く、電源１２から定常電流よりも大きな突入電流が瞬間的に流れる。このとき、リレー１４はオフされているため、突入電流はリレー１４の接点には流れない。
【００３６】
該所定期間経過後、制御手段１８は、トランジスタ１１をオンすることによりリレー１４をオンさせる（ステップＳＴ０３）。その後、制御手段１８は、スイッチング素子１６をオフさせる（ステップＳＴ０４）。
【００３７】
車載負荷１０の駆動を継続する間、制御手段１８はリレー１４をオンする（ステップＳＴ０５）。
【００３８】
上述のリレー保護回路に因れば、リレー１４をオンさせるにあたり、制御手段１８は、リレー１４がオフされた状態で、リレー１４の接点と並列に接続されたスイッチング素子１６を所定期間オンさせた後、リレー１４をオン、スイッチング素子１６をオフさせるので、突入電流が生じる期間にはリレー１４の接点には電流が流れない。そのため、リレー１４を選択する際に、突入電流を考慮することなく定常状態での負荷電流のみを考慮した小さなリレー１４を選択することが可能となる。
【００３９】
したがって、車載負荷の駆動回路を低コスト化・省スペース化・軽量化することが可能となる。
【００４０】
また、上述のリレー駆動方法に因れば、リレー１４の接点に並列に接続されたスイッチング素子１６を、リレー１４がオフされた状態で所定期間オンさせるステップ（図２に示したステップＳＴ０２）と、このステップの後に実行され、リレー１４をオン、スイッチング素子１６をオフさせるステップ（図２に示したステップＳＴ０３，ＳＴ０４）とを備えるので、突入電流がリレー１４の接点に流入するのを回避又は抑制することが可能となる。
【００４１】
尚、上述のリレー駆動方法は、必ずしも上述のリレー保護回路によって駆動する必要はなく、他の回路構成であっても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施形態に係るリレー保護回路の回路構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係るリレー駆動方法を説明するフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態に係るリレー駆動方法による電流の流れを説明する図である。
【図４】突入電流を説明する図である。
【図５】従来の突入電流防止回路を説明する図である。
【図６】従来の突入電流防止回路を説明する図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０  車載負荷
１１  トランジスタ
１２  電源
１４  リレー
１６  スイッチング素子
１８  制御手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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