(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高電圧で駆動する高電圧系負荷と、前記高電圧よりも低い低電圧で駆動する低電圧系負荷と、前記高電圧系負荷にバッテリ出力を供給する高電圧系バッテリと、前記低電圧系負荷にバッテリ出力を供給する低電圧系バッテリとを備える車両に用いられる半導体リレーシステムであって、
前記高電圧系バッテリと前記高電圧系負荷との間に介設され、第１ゲート信号に応答して、前記高電圧系バッテリからのバッテリ出力を前記高電圧系負荷に供給する高電圧系半導体リレー素子と、
前記低電圧系バッテリと前記低電圧系負荷との間に介設され、第２ゲート信号に応答して、前記低電圧系バッテリからのバッテリ出力を前記低電圧系負荷に供給する低電圧系半導体リレー素子と、
前記高電圧系バッテリからのバッテリ出力を電圧変換して、前記第１ゲート信号及び前記第２ゲート信号をそれぞれ生成するゲート信号生成手段と、
負荷駆動指令信号に応答して前記第１ゲート信号及び前記第２ゲート信号をそれぞれ、前記高電圧系半導体リレー素子及び前記低電圧系半導体リレー素子に供給するゲート信号供給制御手段と、
を有することを特徴とする車載半導体リレーシステム。
【請求項２】
高電圧系バッテリと高電圧で駆動する高電圧系負荷との間に介設され、第１ゲート信号に応答して、前記高電圧系バッテリからのバッテリ出力を前記高電圧系負荷に供給する高電圧系半導体リレー素子と、低電圧系バッテリと低電圧で駆動する低電圧系負荷との間に介設され、第２ゲート信号に応答して、前記低電圧系バッテリからのバッテリ出力を前記低電圧系負荷に供給する低電圧系半導体リレー素子と、負荷駆動指令信号に応答して前記第１ゲート信号及び前記第２ゲート信号をそれぞれ、前記高電圧系半導体リレー素子及び前記低電圧系半導体リレー素子に供給するゲート信号供給制御手段とがユニット化された半導体リレーユニットと、
この半導体リレーユニットとは別体であり、前記高電圧系バッテリのバッテリ出力を昇圧及び降圧して、前記第１ゲート信号及び前記第２ゲート信号をそれぞれ生成する昇圧降圧回路と、
を有することを特徴とする車載半導体リレーシステム。
【請求項３】
請求項２記載の車載半導体リレーシステムにおいて、
前記半導体リレーユニットは車内の異なる場所に複数個配設され、
それぞれのユニットは、設置場所がお互いに近傍である前記高電圧系負荷及び前記低電圧系負荷をそれぞれ制御する前記高電圧系半導体リレー素子及び前記低電圧系半導体リレー素子を含む
ことを特徴とする車載半導体リレーシステム。
【請求項４】
請求項１〜３いずれか記載の車載半導体リレーシステムにおいて、
前記高電圧系半導体リレー素子及び前記低電圧系半導体リレー素子は共に、ＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴである
ことを特徴とする車載半導体リレーシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に搭載される負荷を駆動制御する半導体リレーシステムに関し、特に、半導体リレーとしてＭＯＳ−ＦＥＴを用いた車載半導体リレーシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
車載される負荷には、大きく分けてウインドウディフォッガ等の高電圧系負荷や、各種ランプ類等の低電圧系負荷が存在する。そして、これらの負荷の駆動電源として高電圧系バッテリ及び低電圧系バッテリが車載されている。更に、各負荷をオンオフ制御するために、各バッテリと負荷との間に半導体リレーが介設されることが多い。ところが、この半導体リレーを開閉制御するための制御電圧は、上記高電圧系バッテリ及び低電圧系バッテリそれぞれの出力電圧を変換して、各半導体リレーに供給するようにしているので、そのための複数の変換回路が必要となり、これ関連する装置の複雑化及び重量化、並びにコスト高を招いていた。以下にこの問題を図４及び図５を用いて説明する。
【０００３】
図４は、従来の車載半導体リレーシステムの一例を示すブロック図である。図５は、図４に示した半導体リレーユニットの一例を示すブロック図である。
図４に示すように、従来の車載半導体リレーシステムは、例えば３６Ｖ系負荷Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３、Ｌ１４等の高電圧系負荷と、１２Ｖ系負荷Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ２３、Ｌ２４等の低電圧系負荷と、上記高電圧系負荷にバッテリ電源を供給する３６Ｖ系バッテリＢＴ１等の高電圧系バッテリと、上記低高電圧系負荷にバッテリ電源を供給する１２Ｖ系バッテリＢＴ２等の低電圧系バッテリとを搭載する車両に用いられる。そして、半導体リレーユニット９（９Ａ〜９Ｄ）は３６Ｖ系電線ＰＬ１及び１２Ｖ系電線ＰＬ２を介して、３６Ｖ系バッテリＢＴ１及び１２Ｖ系バッテリＢＴ２にそれぞれ接続されている。
【０００４】
このうち、半導体リレーユニット９Ａは、上記３６Ｖ系負荷Ｌ１１及び１２Ｖ系負荷Ｌ２１とも接続されている。他の半導体リレーユニット９Ｂ〜９Ｄも、同様に３６Ｖ系電線ＰＬ１及び１２Ｖ系電線ＰＬ２を介して、３６Ｖ系バッテリＢＴ１及び１２Ｖ系バッテリＢＴ２に対してそれぞれ接続され、各ユニット９Ｂ〜９Ｄにそれぞれ割り当てられた負荷Ｌ１２、Ｌ２２、負荷Ｌ１３、Ｌ２３及び負荷Ｌ１４、Ｌ２４に接続されている。そして、半導体リレーユニット９Ａ〜９Ｄは、半導体リレー素子としてもＭＯＳ−ＦＥＴ、及びこれらのＦＥＴのゲート信号を生成するための昇圧回路を内蔵している。
【０００５】
このような構成において、図示しない車内フロント部に配設されたスイッチ群が操作され、負荷駆動指令信号が、例えば半導体リレーユニット９Ａに供給されると、半導体リレーユニット９Ａは、ゲート信号を該当する半導体リレー素子に供給することによって、上記負荷駆動指令信号が示す負荷を駆動制御する。この結果、所望の負荷が駆動することになる。他の半導体リレーユニット１Ｂ〜１Ｄも同様である。
【０００６】
図５のブロック図に示すように、従来の半導体リレーユニット９（例えば９Ａ）は、３６Ｖ系半導体リレー９１、１２Ｖ系半導体リレー９２、及びマイクロプロセッサ９３を含んで構成されている。
３６Ｖ系半導体リレー９１としては、例えば、コスト上の観点からＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴ９１ａ、９１ｂ、及び９１ｃが用いられる。これらＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴ９１ａ、９１ｂ、及び９１ｃそれぞれのドレイン側には、３６Ｖ系負荷Ｌ１１ａ、Ｌ１１ｂ、及びＬ１１ｃが接続されている。また、それらのソース側には共に、３６Ｖ系電線ＰＬ１を介して３６Ｖ系バッテリＢＴ１が接続され、それらのゲート側には昇圧回路９４によって所定値に昇圧されたゲート信号が供給されている。３６Ｖ系負荷としては、ディフォッガ等の非常に大きな電力を必要とするものが挙げられる。
【０００７】
１２Ｖ系半導体リレー９２としても、上記と同様の観点からＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴ９２ａ、９２ｂ、及び９２ｃが用いられる。これらＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴ９２ａ、９２ｂ、及び９２ｃそれぞれのドレイン側には、１２Ｖ系負荷Ｌ２１ａ、Ｌ２１ｂ、及びＬ２１ｃが接続されている。また、それらのソース側には共に、１２Ｖ系電線ＰＬ２を介して１２Ｖ系バッテリＢＴ２が接続され、それらのゲート側には昇圧回路９５によって所定値に昇圧されたゲート信号が供給されている。１２Ｖ系負荷としては、テールランプ等の比較的に小さな電力を必要とするものが挙げられる。
【０００８】
マイクロプロセッサ９３は、上述した負荷駆動指令信号が供給されると、この負荷駆動指令信号が示す被制御負荷に対応するＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴ９１ａ〜９１ｃ及び９２ａ〜９２ｃに、それぞれ所定のゲート信号を供給する。これにより、ゲート信号が供給されたＭＯＳ−ＦＥＴ９１ａ〜９１ｃ及び９２ａ〜９２ｃのソース−ドレイン間が導通し、対応する負荷Ｌ１１ａ〜Ｌ１１ｃ及びＬ２１ａ〜Ｌ２１ｃが駆動する。
【０００９】
昇圧回路９４は、３６Ｖ系電線ＰＬ１を介して供給される３６Ｖ系バッテリ電圧を昇圧してＦＥＴ９１ａ〜９１ｃを駆動させるためのゲート信号を生成する。昇圧回路９５は、１２Ｖ系電線ＰＬ２を介して供給される１２Ｖ系バッテリ電圧を昇圧してＦＥＴ９２ａ〜９２ｃを駆動させるためのゲート信号を生成する。
なお、他の半導体リレーユニット９Ｂ〜９Ｄも上記と同様の構成及び動作を有する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴは、ＰチャネルＭＯＳ−ＦＥＴと比較してチップ面積が半分以下でよいため安価である一方、非常に高電圧のゲート信号が必要とされる。すなわち、ＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴによって、負荷の上流側から電源供給を行っている時、ソース電位は電源電位に近くなるため、このＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴをオンにするためには、ゲートには電源電位よりも高い電圧を印加しなければならなくなる。例えば、ゲート−ソース間に１０Ｖ電圧差が発生した時オンするＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴを用いて、１２Ｖの電源を、負荷の上流でスイッチングしたい場合には、このＭＯＳ−ＦＥＴがオンしている時、ソース電圧も１２Ｖ付近まで上昇するため、ゲートには電源電圧（１２Ｖ）にゲート−ソース間電圧（１０Ｖ）が加算された２２Ｖという、電源電圧よりも高い電圧のゲート信号が必要となる。３６Ｖ系に関しても同様、３６Ｖ系の電源電圧よりも高い非常に高圧のゲート信号が必要となる。このため、ＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴを用いると、リレーユニット毎に高圧ゲート信号を生成するための２種類の昇圧回路９４及び９５が必要になる。
但し、たとえ昇圧回路９４及び９５を加えてもＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴを使用する方が、ＰチャネルＭＯＳ−ＦＥＴよりもコスト面で有利になるため、これが従来から使用されてきたが、その反面、各半導体リレーユニットが大型化及び重量化したり、複雑化したりする問題が発生していた。これは、スペース制限の厳しい車載ユニットとしては大きな問題であった。
【００１１】
そこで本発明は、上述した現状に鑑み、上記ゲート信号の生成手段に改良を加えることにより、ＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴの持つコスト面の有利さを維持しながらも、小型化、軽量化及び簡素化を促進し、更に低コスト化を計った車載半導体リレーシステムを提供することを課題としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の車載半導体リレーシステムは、図１及び図３に示すように、高電圧で駆動する高電圧系負荷Ｌ１１と、前記高電圧よりも低い低電圧で駆動する低電圧系負荷Ｌ２１と、前記高電圧系負荷Ｌ１１にバッテリ出力を供給する高電圧系バッテリＢＴ１と、前記低電圧系負荷Ｌ２１にバッテリ出力を供給する低電圧系バッテリＢＴ２とを備える車両に用いられる半導体リレーシステムであって、前記高電圧系バッテリＢＴ１と前記高電圧系負荷Ｌ１１との間に介設され、第１ゲート信号に応答して、前記高電圧系バッテリＢＴ１からのバッテリ出力を前記高電圧系負荷Ｌ１１に供給する高電圧系半導体リレー素子１１と、前記低電圧系バッテリＢＴ２と前記低電圧系負荷Ｌ２１との間に介設され、第２ゲート信号に応答して、前記低電圧系バッテリＢＴ２からのバッテリ出力を前記低電圧系負荷Ｌ２１に供給する低電圧系半導体リレー素子１２と、前記高電圧系バッテリＢＴ１からのバッテリ出力を電圧変換して、前記第１ゲート信号及び前記第２ゲート信号をそれぞれ生成するゲート信号生成手段２と、負荷駆動指令信号に応答して前記第１ゲート信号及び前記第２ゲート信号をそれぞれ、前記高電圧系半導体リレー素子１１及び前記低電圧系半導体リレー素子１２に供給するゲート信号供給制御手段１３とを有することを特徴とする。
【００１３】
請求項１記載の発明によれば、本車載半導体リレーシステムは、高電圧で駆動する高電圧系負荷Ｌ１１と、高電圧よりも低い低電圧で駆動する低電圧系負荷Ｌ２１と、高電圧系負荷Ｌ１１にバッテリ出力を供給する高電圧系バッテリＢＴ１と、低電圧系負荷Ｌ２１にバッテリ出力を供給する低電圧系バッテリＢＴ２とを備える車両に用いられる。そして、本車載半導体リレーシステムは、高電圧系半導体リレー素子１１、低電圧系半導体リレー素子１２、ゲート信号生成手段２及びゲート信号供給制御手段１３を有する。そして、上記ゲート信号生成手段２は、高電圧系バッテリＢＴ１からのバッテリ出力を電圧変換して、第１ゲート信号及び第２ゲート信号をそれぞれ生成する。ゲート信号供給制御手段１３は、負荷駆動指令信号に応答して第１ゲート信号及び第２ゲート信号をそれぞれ、高電圧系半導体リレー素子１１及び低電圧系半導体リレー素子１２に供給する。高電圧系半導体リレー素子１１は、高電圧系バッテリＢＴ１と高電圧系負荷Ｌ１１との間に介設され、第１ゲート信号に応答して、高電圧系バッテリＢＴ１からのバッテリ出力を高電圧系負荷Ｌ１１に供給する。低電圧系半導体リレー素子１２は、低電圧系バッテリＢＴ２と低電圧系負荷Ｌ２１との間に介設され、第２ゲート信号に応答して、低電圧系バッテリＢＴ２からのバッテリ出力を低電圧系負荷Ｌ２１に供給する。このように、高電圧系半導体リレー素子１１及び低電圧系半導体リレー素子１２をスイッチング制御するためのゲート信号を、ゲート信号生成手段２によって一括生成するようにしているので、従来のように高圧系及び低圧系の２種類の昇圧回路が不要になる。
【００１４】
上記課題を解決するためになされた請求項２記載の車載半導体リレーシステムは、図１及び図３に示すように、高電圧系バッテリＢＴ１と高電圧で駆動する高電圧系負荷Ｌ１１との間に介設され、第１ゲート信号に応答して、前記高電圧系バッテリＢＴ１からのバッテリ出力を前記高電圧系負荷Ｌ１１に供給する高電圧系半導体リレー素子１１と、低電圧系バッテリＢＴ２と低電圧で駆動する低電圧系負荷Ｌ２１との間に介設され、第２ゲート信号に応答して、前記低電圧系バッテリＢＴ２からのバッテリ出力を前記低電圧系負荷Ｌ２１に供給する低電圧系半導体リレー素子１２と、負荷駆動指令信号に応答して前記第１ゲート信号及び前記第２ゲート信号をそれぞれ、前記高電圧系半導体リレー素子１１及び前記低電圧系半導体リレー素子１２に供給するゲート信号供給制御手段１３とがユニット化された半導体リレーユニット１と、この半導体リレーユニット１とは別体であり、前記高電圧系バッテリＢＴ１のバッテリ出力を昇圧及び降圧して、前記第１ゲート信号及び前記第２ゲート信号をそれぞれ生成する昇圧降圧回路２とを有することを特徴とする。
【００１５】
請求項２記載の発明によれば、本車載半導体リレーシステムは、半導体リレーユニット１及び昇圧降圧回路２から構成される。更に、半導体リレーユニット１は、高電圧系半導体リレー素子１１、低電圧系半導体リレー素子１２及びゲート信号供給制御手段１３がユニット化されて構成される。上記高電圧系半導体リレー素子１１は、高電圧系バッテリＢＴ１と高電圧で駆動する高電圧系負荷Ｌ１１との間に介設され、第１ゲート信号に応答して、高電圧系バッテリＢＴ１からのバッテリ出力を高電圧系負荷Ｌ１１に供給する。低電圧系半導体リレー素子１２は、低電圧系バッテリＢＴ２と低電圧で駆動する低電圧系負荷Ｌ２１との間に介設され、第２ゲート信号に応答して、低電圧系バッテリＢＴ２からのバッテリ出力を低電圧系負荷Ｌ２１に供給する。そして、ゲート信号供給制御手段１３は、負荷駆動指令信号に応答して第１ゲート信号及び第２ゲート信号をそれぞれ、高電圧系半導体リレー素子１１及び低電圧系半導体リレー素子１２に供給する。また、昇圧降圧回路２は、上記半導体リレーユニット１とは別体に形成され、高電圧系バッテリＢＴ１のバッテリ出力を昇圧及び降圧して、上記第１ゲート信号及び第２ゲート信号をそれぞれ生成する。このように、昇圧降圧回路２は、半導体リレーユニット１とは別体に形成されているので、従来のようにユニット内に昇圧回路が不要になる。また、昇圧降圧回路２により、高電圧系半導体リレー素子１１及び低電圧系半導体リレー素子１２をスイッチング制御するためのゲート信号を一括生成するようにしているので、従来のように高圧系及び低圧系の２種類の昇圧回路が不要になる。
【００１６】
上記課題を解決するためになされた請求項３記載の車載半導体リレーシステムは、図１及び図３に示すように、請求項２記載の車載半導体リレーシステムにおいて、前記半導体リレーユニット１は車内の異なる場所に複数個配設され、それぞれのユニットは、設置場所がお互いに近傍である前記高電圧系負荷Ｌ１１及び前記低電圧系負荷Ｌ２１をそれぞれ制御する前記高電圧系半導体リレー素子１１及び前記低電圧系半導体リレー素子１２を含むことを特徴とする。
【００１７】
請求項３記載の発明によれば、半導体リレーユニット１は車内の異なる場所に複数個配設され、それぞれのユニットは、設置場所がお互いに近傍である高電圧系負荷Ｌ１１及び低電圧系負荷Ｌ２１をそれぞれ制御する高電圧系半導体リレー素子１１及び低電圧系半導体リレー素子１２を含むようにしているので、半導体リレーユニット１とこれに接続される負荷とを結ぶワイヤーハーネスがより短くなる。
【００１８】
上記課題を解決するためになされた請求項４記載の車載半導体リレーシステムは、図１及び図３に示すように、請求項１〜３いずれか記載の車載半導体リレーシステムにおいて、前記高電圧系半導体リレー素子１１及び前記低電圧系半導体リレー素子１２は共に、ＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴであることを特徴とする。
【００１９】
請求項４記載の発明によれば、また更に低コスト化が計られた車載半導体リレーシステムが得られるようになる。すなわち、ＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴは、ＰチャネルＭＯＳ−ＦＥＴと比較してチップ面積が半分以下でよいため、リレー部分が非常に安価になる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の車載半導体リレーシステムの一実施形態の概要を示すブロック図である。
図１に示すように、本車載半導体リレーシステムは、例えば３６Ｖ系負荷Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３、Ｌ１４等の高電圧系負荷と、１２Ｖ系負荷Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ２３、Ｌ２４等の低電圧系負荷と、上記高電圧系負荷にバッテリ電源を供給する３６Ｖ系バッテリＢＴ１等の高電圧系バッテリと、上記低高電圧系負荷にバッテリ電源を供給する１２Ｖ系バッテリＢＴ２等の低電圧系バッテリとを搭載する車両に用いられる。
【００２１】
そして、本車載半導体リレーシステムは、半導体リレーユニット１（１Ａ〜１Ｄ）及び昇圧降圧回路２を含んで構成される。このうち、半導体リレーユニット１Ａは、３６Ｖ系電線ＰＬ１及び１２Ｖ系電線ＰＬ２を介して、３６Ｖ系バッテリＢＴ１及び１２Ｖ系バッテリＢＴ２にそれぞれ接続されている。また、半導体リレーユニット１Ａは、上記３６Ｖ系負荷Ｌ１１及び１２Ｖ系負荷Ｌ２１とも接続されている。更に、半導体リレーユニット１Ａは、３６Ｖ系ゲート信号線ＧＬ１及び１２Ｖ系ゲート信号線ＧＬ２を介して、昇圧降圧回路２とも接続されている。
【００２２】
他の半導体リレーユニット１Ｂ〜１Ｄも、同様に３６Ｖ系電線ＰＬ１及び１２Ｖ系電線ＰＬ２を介して、３６Ｖ系バッテリＢＴ１及び１２Ｖ系バッテリＢＴ２に対してそれぞれ接続され、各ユニット１Ｂ〜１Ｄにそれぞれ割り当てられた負荷Ｌ１２、Ｌ２２、負荷Ｌ１３、Ｌ２３及び負荷Ｌ１４、Ｌ２４に接続されている。また同様に、３６Ｖ系ゲート信号線ＧＬ１及び１２Ｖ系ゲート信号線ＧＬ２を介して、半導体リレーユニット１Ｂ〜１Ｄは昇圧降圧回路２とも接続されている。
なお、上記昇圧降圧回路２及び半導体リレーユニット１の構成は、図２及び図３を用いて、追加説明する。
【００２３】
上記複数の半導体リレーユニット１Ａ〜１Ｄはそれぞれ、設置場所がお互いに近傍である負荷が割り当てられて車内の異なる所望の場所に配設される。例えば、設置場所がお互いに近傍である３６Ｖ系負荷Ｌ１１としてリアディフォッガ及び１２Ｖ系負荷Ｌ２１としてテールランプが半導体リレーユニット１Ａに割り当てられる。これにより、半導体リレーユニット１とこれに接続される負荷とを結ぶワイヤーハーネスがより短くなる。
【００２４】
このような構成において、半導体リレーユニット１Ａを例にして動作を簡単に説明する。まず、図示しない車内フロント部に配設されたスイッチ群が操作され、負荷駆動指令信号が半導体リレーユニット１Ａに供給されると、半導体リレーユニット１Ａはゲート信号線ＧＬ１及びＧＬ２を介して昇圧降圧回路２から供給されるゲート信号を、この半導体リレーユニット１Ａに含まれる該当する半導体リレー素子に供給することによって、上記負荷駆動指令信号が示す負荷を駆動制御する。この結果、所望の負荷が駆動又は駆動停止することになる。他の半導体リレーユニット１Ｂ〜１Ｄも同様である。上述の動作において、３６Ｖ系半導体リレー１１及び１２Ｖ系半導体リレー１２をスイッチング制御するためのゲート信号を、昇圧降圧回路２によって一括生成するようにしているので、従来のように高圧系及び低圧系の２種類の昇圧回路が不要になる。
【００２５】
なお、図１において、３６Ｖ系バッテリＢＴ１及び１２Ｖ系バッテリＢＴ２はそれぞれ、請求項の高電圧系バッテリ及び低電圧系バッテリに相当する。また、３６Ｖ系負荷Ｌ１１〜Ｌ１４及び１２Ｖ系負荷Ｌ２１〜Ｌ２４はそれぞれ、請求項の高電圧系負荷及び低電圧系負荷に相当する。更に、昇圧降圧回路２は請求項のゲート信号生成手段に相当する。
【００２６】
次に図２を用いて、上記昇圧降圧回路２について説明を追加する。図２は、図１に示した昇圧降圧回路２の一実施形態を示すブロック図である。
本昇圧降圧回路２は、ＤＣ／ＡＣコンバータ２１、変圧回路２２及びＡＣ／ＤＣコンバータ２３、２４を含んで構成されている。
【００２７】
ＤＣ／ＡＣコンバータ２１は、バッテリ電源入力端子２００が接続された３６Ｖ系電線ＰＬ１を介して、３６Ｖ系バッテリＢＴ１に接続されている。このＤＣ／ＡＣコンバータ２１は、トランジスタやサイリスタを含む公知のインバータ回路が用いられる。そして、３６Ｖ系バッテリＢＴ１からの直流の３６Ｖ系バッテリ出力を交流に変換して変圧回路２２に供給する。
変圧回路２２は、公知のトランス回路から構成されるもので、ＤＣ／ＡＣコンバータ２１からの交流信号を昇圧及び降圧して、それぞれＡＣ／ＤＣコンバータ２３及び２４に供給する。
【００２８】
ＡＣ／ＤＣコンバータ２３は、昇圧された交流信号を直流に変換して、３６Ｖ系ゲート信号出力端子２０１を介して、３６Ｖ系ゲート信号線ＧＬ１に出力する。この信号線ＧＬ１には、請求項の第１ゲート信号に相当する３６Ｖ系ＭＯＳ−ＦＥＴのゲート信号が出力される。また、ＡＣ／ＤＣコンバータ２４は、降圧された交流信号を直流に変換して、１２Ｖ系ゲート信号出力端子２０２を介して１２Ｖ系ゲート信号線ＧＬ２に出力する。この信号線ＧＬ２には、請求項の第２ゲート信号に相当する１２Ｖ系ＭＯＳ−ＦＥＴのゲート信号が出力される。これらＡＣ／ＤＣコンバータ２３、２４は、例えば公知の整流回路が用いられる。
【００２９】
更に図３を用いて、上記昇圧降圧回路２について説明を追加する。図３は、図１に示した半導体リレーユニットの一実施形態を示すブロック図である。ここでは、図３に示した半導体リレーユニット１Ａ〜１Ｄのうち、代表して半導体リレーユニット１Ａを用いて説明する。
【００３０】
図３に示すように、半導体リレーユニット１Ａは、３６Ｖ系半導体リレー１１、１２Ｖ系半導体リレー１２、及びマイクロプロセッサ１３を含んで構成されている。
３６Ｖ系半導体リレー１１としては、例えば、ＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴ１１ａ、１１ｂ、及び１１ｃが用いられる。ＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴを用いることにより、ＰチャネルＭＯＳ−ＦＥＴ等をここに用いるよりも安価にリレー素子が構成できるようになる。すなわち、ＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴは、ＰチャネルＭＯＳ−ＦＥＴと比較してチップ面積が半分以下でよいため、リレー部分が非常に安価になる。
【００３１】
これらＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴ１１ａ、１１ｂ、及び１１ｃそれぞれのドレイン側には、３６Ｖ系負荷Ｌ１１ａ、Ｌ１１ｂ、及びＬ１１ｃが接続されている。また、それらのソース側には共に、３６Ｖ系電線ＰＬ１を介して３６Ｖ系バッテリＢＴ１が接続され、それらのゲート側には３６Ｖ系ゲート信号線ＧＬ１を介して変圧回路２２の３６Ｖ系ゲート信号出力端子２０１が接続されている。３６Ｖ系負荷としては、ディフォッガ等の非常に大きな電力を必要とするものが挙げられる。ここでは３種類の３６Ｖ系負荷Ｌ１１ａ、Ｌ１１ｂ、及びＬ１１ｃを記載しているが、もちろんこれらは適宜変更可能である。接続される負荷の数に応じて、対応するＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴの数も増減する。
なお、上記３６Ｖ系半導体リレー１１は請求項の高電圧系リレー素子に相当する。
【００３２】
１２Ｖ系半導体リレー１２としても、上記と同様の理由で、ＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴ１２ａ、１２ｂ、及び１２ｃが用いられる。これらＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴ１２ａ、１２ｂ、及び１２ｃそれぞれのドレイン側には、１２Ｖ系負荷Ｌ２１ａ、Ｌ２１ｂ、及びＬ２１ｃが接続されている。また、それらのソース側には共に、１２Ｖ系電線ＰＬ２を介して１２Ｖ系バッテリＢＴ２が接続され、それらのゲート側には１２Ｖ系ゲート信号線ＧＬ２を介して変圧回路２２の１２Ｖ系ゲート信号出力端子２０２が接続されている。１２Ｖ系負荷としては、テールランプ等の比較的に小さな電力を必要とするものが挙げられる。ここでは３種類の１２Ｖ系負荷Ｌ１２ａ、Ｌ１２ｂ、及びＬ１２ｃを記載しているが、もちろんこれらは適宜変更可能である。接続される負荷の数に応じて、対応するＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴの数も増減する。
なお、上記１２Ｖ系半導体リレー１２は請求項の低電圧系リレー素子に相当する。
【００３３】
マイクロプロセッサ１３は、基本的に、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを含んで構成される。ＲＯＭにはプログラムや固定データ等が格納されている。ＣＰＵはＲＯＭに予め格納された制御プログラムにしたがって動作する。ＲＡＭはＣＰＵの処理の過程で発生する各種のデータを格納する各種格納エリア等を有して構成されている。このマイクロプロセッサ１３の本発明に関わる処理動作としては、図示しない車内フロント部に配設されたスイッチ群が操作され、負荷駆動指令信号が供給されると、マイクロプロセッサ１３は、この負荷駆動指令信号が示す被制御負荷に対応するＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴ１１ａ〜１１ｃ及び１２ａ〜１２ｃに、それぞれ３６Ｖ系ゲート信号及び１２Ｖ系ゲート信号を供給するように制御する。これにより、ゲート信号が供給されたＭＯＳ−ＦＥＴ１１ａ〜１１ｃ及び１２ａ〜１２ｃのソース−ドレイン間が導通し、対応する負荷Ｌ１１ａ〜１１ｃ及びＬ１２ａ〜１２ｃが駆動する。このようなマイクロプロセッサ１３の機能は、請求項のゲート信号供給制御手段に相当する。
なお、他の半導体リレーユニット１Ｂ〜１Ｄの基本構成及び動作も上記半導体リレーユニット１Ａと同様である。上記３６Ｖ系半導体リレー１１及び１２Ｖ系半導体リレー１２はそれぞれ、請求項の高電圧系半導体リレー素子及び低電圧系半導体リレー素子に相当する。
【００３４】
以上のように本実施形態によれば、昇圧降圧回路２により、３６Ｖ系半導体リレー１１及び１２Ｖ系半導体リレー１２をスイッチング制御するためのゲート信号を一括生成するようにしているので、従来のように高圧系及び低圧系の２種類の昇圧回路が不要になる。また、昇圧降圧回路２は、半導体リレーユニット１とは別体に形成されているので、従来のようにユニット内に昇圧回路が不要になる。このため、リレーユニットが非常に簡素化、軽量化及び簡素化され、製造や取り付けが簡単になる。これらの結果、本実施形態によれば、小型化、軽量化及び簡素化を促進され、低コスト化が計られた車載半導体リレーシステムが得られる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、高電圧系半導体リレー素子１１及び低電圧系半導体リレー素子１２をスイッチング制御するためのゲート信号を、ゲート信号生成手段２によって一括生成するようにしているので、従来のように高圧系及び低圧系の２種類の昇圧回路が不要になる。この結果、請求項１記載の発明によれば、小型化、軽量化及び簡素化を促進され、低コスト化が計られた車載半導体リレーシステムが得られる。
【００３６】
請求項２記載の発明によれば、昇圧降圧回路２により、高電圧系半導体リレー素子１１及び低電圧系半導体リレー素子１２をスイッチング制御するためのゲート信号を一括生成するようにしているので、従来のように高圧系及び低圧系の２種類の昇圧回路が不要になる。また、昇圧降圧回路２は、半導体リレーユニット１とは別体に形成されているので、従来のようにユニット内に昇圧回路が不要になる。このため、リレーユニットが非常に簡素化、軽量化及び簡素化され、製造や取り付けが簡単になる。これらの結果、請求項２記載の発明によれば、小型化、軽量化及び簡素化を促進され、低コスト化が計られた車載半導体リレーシステムが得られる。
【００３７】
請求項３記載の発明によれば、半導体リレーユニット１は車内の異なる場所に複数個配設され、それぞれのユニットは、設置場所がお互いに近傍である高電圧系負荷Ｌ１１及び低電圧系負荷Ｌ２１をそれぞれ制御する高電圧系半導体リレー素子１１及び低電圧系半導体リレー素子１２を含むようにしているので、半導体リレーユニット１とこれに接続される負荷とを結ぶワイヤーハーネスがより短くなる。したがって、請求項３記載の発明によれば、更に低コスト化が計られた車載半導体リレーシステムが得られるようになる。
【００３８】
請求項４記載の発明によれば、また更に低コスト化が計られた車載半導体リレーシステムが得られるようになる。すなわち、ＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴは、ＰチャネルＭＯＳ−ＦＥＴと比較してチップ面積が半分以下でよいため、リレー部分が非常に安価になる。ＭＯＳ−ＦＥＴのゲート信号を生成するゲート信号供給制御手段１３又は昇圧降圧回路２も１個だけでよいので、この部分でのコスト高を招くこともない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の車載半導体リレーシステムの一実施形態の概要を示すブロック図である。
【図２】図１に示した昇圧降圧回路２の一実施形態を示すブロック図である。
【図３】図１に示した半導体リレーユニットの一実施形態を示すブロック図である。
【図４】従来の車載半導体リレーシステムの一例を示すブロック図である。
【図５】図４に示した半導体リレーユニットの一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１、１Ａ〜１Ｄ  半導体リレーユニット
２  昇圧降圧回路（ゲート信号生成手段）
１１  ３６Ｖ系半導体リレー（高電圧系半導体リレー素子）
１２  １２Ｖ系半導体リレー（低電圧系半導体リレー素子）
１３  マイクロプロセッサ（ゲート信号供給制御手段）
Ｌ１１〜Ｌ１４  ３６Ｖ系負荷（高電圧系負荷）
Ｌ２１〜Ｌ２４  １２Ｖ系負荷（低電圧系負荷）
ＢＴ１  ３６Ｖ系バッテリ（高電圧系バッテリ）
ＢＴ２  １２Ｖ系バッテリ（低電圧系バッテリ）
【図１】
0003745966.tif 000002
【図２】
0003745966.tif 000003
【図３】
0003745966.tif 000004
【図４】
0003745966.tif 000005
【図５】
0003745966.tif 000006