(57)【要約】【課題】簡単な構成でリレーコイルの通電電流を低減させることが可能なリレー制御装置、及びリレー制御モジュールを提供する。【解決手段】操作スイッチＳＷ１がオンとされた際に、リレーコイル１３に電流Ｉ１を流して、リレー接点１２をオンとする。その後、リレーコイル１３に流す電流をＩ２（＜Ｉ１）に変更する。その結果、リレーコイル１３に流れる電流を低減でき、発熱量を低減することができる。また、リレー接点がオフとなった場合や、バッテリＶＢの出力電圧が低下した場合には、リレーコイル１３に流す電流を上昇させて、リレー接点１２が確実にオンとなるように制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リレー接点、及びリレーコイルを備えたリレー回路に接続して、前記リレーコイルに流れる電流を制御するリレー制御装置において、
前記リレーコイルを通電させるための入力信号を検出する入力判定手段と、
前記リレーコイルの通電電流を制御する駆動手段と、を備え、
前記駆動手段は、前記入力信号が検出された際に、リレーコイルの通電電流が第１の電流値となるように制御し、前記第１の電流値となる電流を通電させてリレー接点がオンとなった後に、前記第１の電流値よりも小さい第２の電流値となるように前記通電電流を制御することを特徴とするリレー制御装置。
【請求項２】
前記リレー接点のオン、オフ状態を検出する接点状態監視手段を更に備え、
前記駆動手段は、前記入力信号が検出されている際に、前記リレー接点がオフとなったことが検出された場合には、前記通電電流を第１の電流値とすることを特徴とする請求項１に記載のリレー制御装置。
【請求項３】
前記リレーコイルに供給される電圧を検出する電圧監視手段を更に備え、
前記駆動手段は、前記電圧監視手段により検出される電圧が所定の閾値電圧以下となった場合には、前記通電電流を前記第２の電流値よりも大きい第３の電流値となるように制御することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のリレー制御装置。
【請求項４】
リレー回路を搭載し且つリレー側接続用端子を有するプラグインリレーと、ソケット側接続用端子を有し前記リレー側接続用端子に挿抜可能なリレーソケットと、の間に設置するリレー制御モジュールであって、
前記リレー側接続用端子と嵌合する第１接続部と、前記ソケット側接続用端子と嵌合する第２接続部と、を有し、
内部に、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のリレー制御装置を搭載したことを特徴とするリレー制御モジュール。
【請求項５】
前記第１接続部は、前記リレー回路に設けられるリレー接点の２つの端子、及びリレーコイルの２つの端子と接続される少なくとも４個の接続端子を有し、
前記第２接続部は、前記リレーコイルに接続されるコイル側電源、リレー接点に接続される接点側電源、入力信号が供給される端子、負荷に接続される端子の、少なくとも４個の接続端子を備えることを特徴とする請求項４に記載のリレー制御モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載されるリレーのコイル電流を低減するリレー制御装置、及びリレー制御モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、車両に搭載されるランプ、モータ等の負荷の駆動、停止を切り替えるためのスイッチとして、リレー接点、及びリレーコイルを備えたリレー回路が用いられる。このようなリレー回路では、リレーコイルの通電が開始されるとリレー接点がオンとなり、その後リレーコイルの通電が継続されると、発熱量が大きくなるという問題が発生する。そこで、例えば特開２００２−１７０４６６号公報（特許文献１）には、リレー接点がオンとなった後に、リレーコイルの通電電流を低減して、発熱量を抑制することが開示されている。
【０００３】
即ち、リレー接点をオフからオンに切り替える際には、リレーコイルに接点の切り替えに要する大電流を流す必要があるが、リレー接点がオンとなった後においては、リレー接点のオン状態を維持できる程度の通電電流で良いので、電流値を低減することにより、発熱量を減少させている。
【０００４】
図６は、特許文献１に開示されたリレー制御装置の構成を示す回路図であり、バッテリＶＢと負荷ＲＬとの間にリレー接点１０１Ａ、及びリレーコイル１０１Ｂからなるリレー回路１０１を設け、該リレー回路１０１を制御することにより、負荷ＲＬの駆動、停止を制御する。また、リレーコイル１０１Ｂに電力を供給する配線上には、抵抗１０６とトランジスタ１０４の並列接続回路が接続され、更に、トランジスタ１０２が接続されている。
【０００５】
そして、ＣＰＵ１０５の制御によりトランジスタ１０２がオンとされると、バッテリＶＢ→リレーコイル１０１Ｂ→トランジスタ１０４→トランジスタ１０２→グランドの順に電流が流れ、リレーコイル１０１Ｂが通電するのでリレー接点１０１Ａがオンとなる。これにより、負荷ＲＬが駆動する。その後、リレー接点１０１Ａがオンとされると、トランジスタ１０４がオフとなるので、リレーコイル１０１Ｂは抵抗１０６を介して通電することになり、リレーコイル１０１Ｂに流れる電流が制限され、発熱量を低減させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１７０４６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した特許文献１に開示された従来例は、リレーコイル１０１Ｂに流れる電流を低減するために、抵抗１０６，トランジスタ１０４等の部品を別途搭載する必要がある。また、昨今においては制御回路がモジュール化しており、上記部品を搭載する際は、リレーボックス内の回路基板を交換する必要があり、回路変更に多くの手間がかかるばかりでなく、装置が大型化するという問題があった。
【０００８】
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、簡単な構成でリレーコイルの通電電流を低減させることが可能なリレー制御装置、及びリレー制御モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本願請求項１に記載の発明は、リレー接点（１２）、及びリレーコイル（１３）を備えたリレー回路（１１）に接続して、前記リレーコイルに流れる電流を制御するリレー制御装置（５１）において、前記リレーコイルを通電させるための入力信号を検出する入力判定手段（例えば、入力判定回路２１）と、前記リレーコイルの通電電流を制御する駆動手段（例えば、駆動回路２４）と、を備え、前記駆動手段は、前記入力信号が検出された際に、リレーコイルの通電電流が第１の電流値（Ｉ１）となるように制御し、前記第１の電流値となる電流を通電させてリレー接点がオンとなった後に、前記第１の電流値よりも小さい第２の電流値（Ｉ２）となるように前記通電電流を制御することを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、前記リレー接点のオン、オフ状態を検出する接点状態監視手段（例えば、接点状態監視回路２５）を更に備え、前記駆動手段は、前記入力信号が検出されている際に、前記リレー接点がオフとなったことが検出された場合には、前記通電電流を第１の電流値とすることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、前記リレーコイルに供給される電圧を検出する電圧監視手段（例えば、電源電圧監視回路２２）を更に備え、前記駆動手段は、前記電圧監視手段により検出される電圧が所定の閾値電圧以下となった場合には、前記通電電流を前記第２の電流値よりも大きい第３の電流値（Ｉ３）となるように制御することを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、リレー回路を搭載し且つリレー側接続用端子を有するプラグインリレー（３２）と、ソケット側接続用端子を有し前記リレー側接続用端子に挿抜可能なリレーソケット（３３）と、の間に設置するリレー制御モジュール（３１）であって、前記リレー側接続用端子と嵌合する第１接続部（ｑ１）と、前記ソケット側接続用端子と嵌合する第２接続部（ｑ２）と、を有し、内部に、請求項１〜３のいずれか１項に記載のリレー制御装置を搭載したことを特徴とする。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、前記第１接続部は、前記リレー回路に設けられるリレー接点の２つの端子、及びリレーコイルの２つの端子と接続される少なくとも４個の接続端子を有し、前記第２接続部は、前記リレーコイルに接続されるコイル側電源、リレー接点に接続される接点側電源、入力信号が供給される端子、負荷に接続される端子の、少なくとも４個の接続端子を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本願請求項１の発明では、リレーコイルを通電するための入力信号が入力された場合には、リレーコイルの通電電流が第１の電流値となるように制御し、その後リレー接点がオンとなった場合には、リレーコイルの通電電流が第１の電流値よりも小さい第２の電流値となるように制御する。従って、リレーコイルでの消費電力を低減し、且つ発熱量を低減することが可能となる。また、従来のようにトランジスタを用いた制御では無いので装置構成を簡素化することが可能となる。
【００１５】
請求項２の発明では、接点監視手段によりリレー接点がオフとなったことが検出された際に、リレーコイルの通電電流を第１の電流値とするので、振動等に起因してリレー接点がオフとなった場合でも、即時にリレー接点をオンの状態に復帰させることが可能となる。
【００１６】
請求項３の発明では、電圧監視手段によりリレーコイルに供給される電圧を監視し、この電圧が所定の電圧以下となった場合に、リレーコイルに通電する電流を第２の電流値よりも大きい第３の電流値とするので、バッテリ電圧が低下した場合でも確実にリレー接点のオン状態を保持することが可能となる。
【００１７】
請求項４の発明では、プラグインリレーのリレー側接続用端子と嵌合する第１接続部（ｑ１）、及びリレーソケットのソケット側接続用端子と嵌合する第２接続部（ｑ２）を備え、各接続部を用いてプラグインリレー、及びリレーソケットに連結することができるので、既存のプラグインリレーとリレーソケットとの間に挿入することにより、簡単な操作でリレー制御装置を組み込むことできる。このため、既存設備に対して大がかりな回路変更を行うことなく、リレー制御装置を搭載することが可能となる。
【００１８】
請求項５の発明では、プラグインリレーに設けられるリレー接点の２つの端子、及びリレーコイルの２つの端子と接続するための、少なくとも４個の接続端子を備え、更に、リレーソケットに設けられるリレー接点との接続用の２つの端子、及びリレーコイルとの接続用の２つの端子の、少なくとも４個の接続端子を備えており、これらの各接続端子を用いて、リレー制御モジュールをプラグインリレー、及びリレーソケットに連結するので、リレー接点、及びリレーコイルを確実に接続することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係るリレー制御装置、及びその周辺に接続される機器の構成を示す説明図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るリレー制御モジュールを連結する様子を示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るリレー制御モジュールと、プラグインリレー、及びリレーソケットとの連結の様子を示す説明図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るリレー制御装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図５】本発明の一実施形態に係るリレー制御装置の処理手順を示すフローチャートである。
【図６】従来におけるリレー制御装置の構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るリレー制御装置５１、及び該制御装置に接続される各種機器の構成を示す回路図である。図示のように、本実施形態に係るリレー制御装置５１は、端子Ｔ１〜Ｔ４からなる第１の端子群と、端子Ｔ１１〜Ｔ１４からなる第２の端子群を備えている。端子Ｔ１，Ｔ２はそれぞれヒューズＦｕ１，Ｆｕ２を介してバッテリＶＢに接続されている。また、端子Ｔ３は、操作スイッチＳＷ１に接続され、端子Ｔ４は、ランプやモータ等の負荷ＲＬに接続されている。
【００２１】
更に、端子Ｔ１１，Ｔ１４は、リレー回路１１に設けられるリレー接点１２の両端に接続され、端子Ｔ１２，Ｔ１３は、リレー回路１１に設けられるリレーコイル１３の両端に接続されている。また、端子Ｔ１と端子Ｔ１１はリレー制御装置５１内にて直接接続され、端子Ｔ４と端子Ｔ１４についても同様にリレー制御装置５１内にて直接接続されている。
【００２２】
また、リレー制御装置５１は、操作スイッチＳＷ１のオン、オフ状態を検出する入力判定回路（入力判定手段）２１と、バッテリＶＢの出力電圧を検出する電源電圧監視回路２２と、リレーコイル１３に流れる電流を検出する電流検出回路２３と、リレー接点１２のオン、オフ状態を監視する接点状態監視回路２５、及びリレー回路１１の動作を制御する駆動回路（駆動手段）２４を備えている。
【００２３】
そして、本実施形態に係るリレー制御装置５１は、図２，図３に示すリレー制御モジュール内に設けられている。以下、図２，図３を参照して、リレー制御モジュールについて説明する。図２に示すように、リレー制御モジュール３１は、リレーソケット３３、及びプラグインリレー３２に対して着脱が可能とされている。即ち、リレー制御モジュール３１は、４個のメス型連結部ｑ１（第１接続部）、及び４個のオス型連結部ｑ２（第２接続部）を備えており、メス型連結部ｑ１は、プラグインリレー３２に設けられた４個の接続凸部ｑ３（リレー側接続用端子）と連結可能とされている。また、オス型連結部ｑ２はリレーソケット３３に設けられた４個の接続凹部と連結可能とされている。
【００２４】
そして、４個のメス型連結部ｑ１は、図１に示した端子Ｔ１１〜Ｔ１４に対応しており、４個のオス型連結部ｑ２は、図１に示した端子Ｔ１〜Ｔ４に対応している。従って、リレー制御モジュール３１のメス型連結部ｑ１に、プラグインリレー３２の接続凸部ｑ３を差し込んで連結することにより、図１に示す端子Ｔ１１〜Ｔ１４が接続される。一方、リレー制御モジュール３１のオス型連結部ｑ２を、リレーソケット３３の接続凹部ｑ４（ソケット側接続用端子）に差し込んで連結することにより、図１に示す端子Ｔ１〜Ｔ４が接続される。
【００２５】
また、プラグインリレー３２に設けられる接続凸部ｑ３と、リレー制御モジュール３１に設けられるオス型連結部ｑ２は、同一形状を有しており、リレー制御モジュール３１のメス型連結部ｑ１と、リレーソケット３３に設けられる接続凹部ｑ４は同一形状を有している。
【００２６】
図３は、プラグインリレー３２とリレー制御モジュール３１との連結状態を示す説明図であり、図３（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。なお、図３では、リレー制御モジュール３１の内部が見えるように示している。図３（ａ），（ｂ）に示すように、プラグインリレー３２に設けられた４個の接続凸部ｑ３は、リレー制御モジュール３１の上面側に形成された４個のメス型連結部ｑ１内に挿入されて堅固に固定されると共に、電気的に接続される。また、リレー制御モジュール３１内には、制御基板４１が設けられており、該制御基板４１には、図１に示したリレー制御装置５１が搭載されている。
【００２７】
更に、リレー制御モジュール３１の下面側には４個のオス型連結部ｑ２が形成されており、該オス型連結部ｑ２は、図２に示したリレーソケット３３と連結される。なお、オス型連結部ｑ２とリレーソケット３３に形成される接続凹部ｑ４との接続は、上述した接続凸部ｑ３とメス型連結部ｑ１との接続と同様であるので、説明を省略する。
【００２８】
従って、プラグインリレー３２を直接リレーソケット３３に嵌合させて連結することが可能である。換言すれば、プラグインリレー３２をリレーソケット３３に接続する構成のリレー回路において、本実施形態に係るリレー制御モジュール３１を挿入して連結することができる。従って、簡単な操作で図１に示したリレー制御装置５１を、既存のリレー回路に連結することが可能となる。
【００２９】
次に、図１に示したリレー制御装置の動作を、図４に示すタイミングチャート、及び図５に示すフローチャートを参照して説明する。なお、図４において、（ａ）は操作スイッチＳＷ１による入力信号を示し、（ｂ）はバッテリＶＢの電圧を示し、（ｃ）はリレー接点１２の状態を示し、（ｄ）はリレーコイル１３に流れる電流の変化を示している。
【００３０】
初めに、図４に示す時刻ｔ１で操作スイッチＳＷ１をオンとすると、入力判定回路２１は操作スイッチＳＷ１の入力を検出し、駆動回路２４に駆動指令を出力する。そして、駆動回路２４は、初期動作制御として、バッテリＶＢより供給される電圧をＤＣ駆動して、リレーコイル１３に電流Ｉ１（第１の電流値）が流れるように制御する（図５のステップＳ１１）。これにより、該リレーコイル１３が励磁される。即ち、バッテリＶＢの出力電圧をＤＣ駆動させることにより、バッテリＶＢ→端子Ｔ２→リレーコイル１３→端子Ｔ１３→駆動回路２４→入力判定回路２１→端子Ｔ３→操作スイッチＳＷ１→グランド、の経路に電流Ｉ１が流れて、リレーコイル１３が励磁される。
【００３１】
次いで、接点状態監視回路２５にてリレー接点１２のオン・オフ状態が検出され、時刻ｔ２にてリレー接点１２がオンとなった場合には（ステップＳ１２でＹＥＳ）、駆動回路２４は、時刻ｔ２から予め設定した時間Ｑ１が経過した時刻ｔ３にて、リレーコイル１３に流れる電流がＩ１よりも小さいＩ２（第２の電流値）となるように制御する。即ち、電流を低下させて接点保持制御とする（ステップＳ１３，Ｓ１４でＹＥＳ、ステップＳ１５）。なお、電流制御は、例えばＰＷＭ制御を用いることができ、デューティ比を１００％（ＤＣ駆動）とすることで電流Ｉ１を流し、デューティ比を５０％程度とすることにより、電流Ｉ２を流すようにすることが可能である。
【００３２】
従って、リレーコイル１３の発熱量を低減することができる。また、リレー接点１２がオフからオンに切り替わった後においては、リレーコイル１３に流す電流をＩ１からＩ２に低下させても、リレー接点１２のオン状態を保持することが可能である。
【００３３】
また、接点状態監視回路２５によりリレー接点１２の状態が監視されており（ステップＳ１４）、リレー接点１２がオンとされている際の時刻ｔ４において、何らかの原因でリレー接点１２がオフとなったことが検出された場合には（ステップＳ１４でＮＯ）、該接点状態監視回路２５によりリレー接点１２がオフとなったことを示す検出信号を駆動回路２４に出力する。駆動回路２４はこの検出信号の入力に基づいて、リレーコイル１３に流れる電流がＩ１となるように制御する。即ち、バッテリＶＢの電圧をＤＣ駆動することにより、接点復帰制御を行う（ステップＳ１６）。その結果、図４（ｄ）に示す時刻ｔ４にて、リレーコイル１３に流れる電流はＩ１となる。
【００３４】
その後、時刻ｔ５でリレー接点１２が再度オンとなり、この時刻ｔ５から時間Ｑ１が経過した時刻ｔ６にて、再度接点保持制御として、リレーコイル１３に流す電流をＩ２とする。
【００３５】
また、電源電圧監視回路２２はバッテリＶＢの出力電圧を監視しており（ステップＳ１３）、リレー接点１２がオンとされている際の時刻ｔ７にて、バッテリＶＢの電圧が低下し、閾値電圧Ｖthを下回ったことが検出された場合には（ステップＳ１３でＮＯ）、この検出信号を駆動回路２４に出力する。駆動回路２４は、この検出信号の入力に基づいて、バッテリＶＢの出力電圧をＤＣ駆動し（ステップＳ１７）、リレーコイル１３に流れる電流をＩ２よりも大きいＩ３（第３の電流値）となるように制御する。即ち、図４に示す時刻ｔ７にて、低電圧時の制御が行われるので、リレーコイル１３に流れる電流はＩ３とされる。この場合には、バッテリＶＢの出力電圧が低下しているので、バッテリＶＢの出力電圧をＤＣ駆動した場合に、リレーコイル１３に流れる電流はＩ１よりも小さい電流となる。
【００３６】
このようにして、本実施形態に係るリレー制御装置５１では、操作スイッチＳＷ１がオンとされた際には、リレーコイル１３に電流Ｉ１を流してリレー接点１２をオンとし、その後、リレーコイル１３に流す電流をＩ２（＜Ｉ１）に変更する。従って、リレーコイル１３で消費される電力を低減することができ、発熱量を低減することができる。また、従来のようにトランジスタ等の回路を別途設ける必要がないので、構成を簡素化することが可能である。
【００３７】
また、接点状態監視回路２５によりリレー接点１２がオフとなったことが検出された場合には、リレーコイル１３に流す電流を再度Ｉ１に変更することにより、リレー接点１２をオンとするので、振動等に起因してリレー接点１２がオフとなった場合であっても、即時にこれをオンとすることができる。
【００３８】
更に、電源電圧監視回路２２により、バッテリＶＢの出力電圧を監視し、この出力電圧が閾値電圧Ｖthを下回った場合には、リレーコイル１３に流す電流をＩ３とすることにより、バッテリ電圧が低下した場合であっても、確実にリレー接点１２のオン状態を保持することが可能となる。
【００３９】
また、本実施形態に係るリレー制御モジュール３１では、メス型連結部ｑ１、及びオス型連結部ｑ２を備えており、これらを用いて容易に既存のプラグインリレー３２、及びリレーソケット３３と接続することができるので、図１に示したリレー制御装置５１を簡単な操作で既存のリレー回路に装着することが可能となる。
【００４０】
以上、本発明のリレー制御装置及びリレー制御モジュールを図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。
【００４１】
例えば、上述した実施形態では、ＰＷＭ制御を用いて接点保持制御時の電流Ｉ１と、接点復帰制御時の電流Ｉ２、及び低電圧制御時の電流Ｉ３を生成する例について説明したが、ＰＷＭ制御以外の手法を用いて電流を制御する構成としても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、リレーコイルの発熱を低減することに利用することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１１  リレー回路
１２  リレー接点
１３  リレーコイル
２１  入力判定回路
２２  電源電圧監視回路
２３  電流検出回路
２４  駆動回路
２５  接点状態監視回路
３１  リレー制御モジュール
３２  プラグインリレー
３３  リレーソケット
４１  制御基板
５１  リレー制御装置
ｑ１  メス型連結部
ｑ２  オス型連結部
ｑ３  接続凸部
ｑ４  接続凹部
ＶＢ  バッテリ
ＳＷ１  操作スイッチ
ＲＬ  負荷
【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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