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技術 スイッチ電流制御装置

出願人 株式会社デンソー
発明者 加島英樹岸上友久
出願日 2013年6月19日 (7年5ヶ月経過) 出願番号 2013-128728
公開日 2015年1月8日 (5年10ヶ月経過) 公開番号 2015-005360
状態 特許登録済
技術分野 開閉回路装置
主要キーワード スイッチ状態検出回路 除去電流 起動停止処理 導通検出 設定切替 無線操作 機械的接点 スタティックRAM
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2015年1月8日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (4)

課題

システム停止時の電力消費を抑制すると共に、酸化被膜の除去に必要な大電流を効率よく供給するスイッチ電流制御装置を提供する。

解決手段

設定切替保持回路4は、まず、スイッチ状態検出回路3にて、スイッチSWの導通が検出されるまで待機する(S110)。スイッチSWの導通が検出されると(S110−YES)、電流設定を小電流設定に切り替える(S120)。その後、制御部5から停止指令が出力されるまで待機し(S130)、停止指令が出力されると(S130−YES)、電流設定を大電流設定に切り替える(S140)。これにより、ECU1は、ECU1(システム起動時の初回のみスイッチSWに除去電流(大電流)を供給し、スイッチSWの導通が確認されると、以後システムが停止するまでの間、スイッチSWに通常駆動電流(小電流)を供給する。

概要

背景

機械的な接点を有するスイッチは、その接点の表面に時間の経過と共に絶縁効果のある酸化被膜が形成される。このため、長期間放置された後に操作が行われた時には、接点が接触しているにも関わらず通電しない場合がある。

このようなスイッチを実装したシステムにおいて、上述のような事態を防止するために、システムが起動されることなく放置された時間を計時し、その計時値が所定の閾値を超えている場合、スイッチが操作された時に、酸化被膜の除去(貫通)に必要な大電流(通常の駆動時より大きな電流)を一定時間だけ流す装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。

概要

システム停止時の電力消費を抑制すると共に、酸化被膜の除去に必要な大電流を効率よく供給するスイッチ電流制御装置を提供する。設定切替保持回路4は、まず、スイッチ状態検出回路3にて、スイッチSWの導通が検出されるまで待機する(S110)。スイッチSWの導通が検出されると(S110−YES)、電流設定を小電流設定に切り替える(S120)。その後、制御部5から停止指令が出力されるまで待機し(S130)、停止指令が出力されると(S130−YES)、電流設定を大電流設定に切り替える(S140)。これにより、ECU1は、ECU1(システム)起動時の初回のみスイッチSWに除去電流(大電流)を供給し、スイッチSWの導通が確認されると、以後システムが停止するまでの間、スイッチSWに通常駆動電流(小電流)を供給する。

目的

本発明は、上記問題点を解決するために、システム停止時の電力消費を抑制すると共に、酸化被膜の除去に必要な大電流を効率よく供給するスイッチ電流制御装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

起動停止が繰り返されるシステムにおいて機械的な接点を有するスイッチ(SW)に供給する電流を制御するスイッチ電流制御装置であって、前記スイッチの閉成時に、前記スイッチの接点に生じる酸化被膜の除去に必要な大きさの除去電流、または前記除去電流より小さい通常駆動電流のいずれかを供給する電流供給手段(2)と、前記スイッチの導通を検出する導通検出手段(3)と、前記電流供給手段を、前記除去電流を供給する大電流設定、または前記通常駆動電流を供給する小電流設定のいずれかに設定し、該設定を前記システムの起動停止に関わらず保持すると共に、前記設定保持手段の設定が大電流設定の時に、前記導通検出手段により前記スイッチの導通が検出されると、前記設定保持手段の設定を前記小電流設定に切り替え、かつ、前記システムが停止する際に、前記設定保持手段の設定を大電流設定に切り替える設定切替保持手段(4)と、を備えることを特徴とするスイッチ電流制御装置。

請求項2

前記システムは、前記スイッチを閉成する操作によって起動し、予め設定された停止条件成立すると停止することを特徴とする請求項1に記載のスイッチ電流制御装置。

請求項3

前記システムは、通信ネットワークに接続された端末装置であり、前記通信ネットワークを介して受信する指令に従って起動,停止することを特徴とする請求項1に記載のスイッチ電流制御装置。

請求項4

前記システムは、車両に搭載されていることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のスイッチ電流制御装置。

技術分野

0001

本発明は、機械的な接点を有するスイッチに流れるスイッチング電流を制御する技術に関する。

背景技術

0002

機械的な接点を有するスイッチは、その接点の表面に時間の経過と共に絶縁効果のある酸化被膜が形成される。このため、長期間放置された後に操作が行われた時には、接点が接触しているにも関わらず通電しない場合がある。

0003

このようなスイッチを実装したシステムにおいて、上述のような事態を防止するために、システムが起動されることなく放置された時間を計時し、その計時値が所定の閾値を超えている場合、スイッチが操作された時に、酸化被膜の除去(貫通)に必要な大電流(通常の駆動時より大きな電流)を一定時間だけ流す装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。

先行技術

0004

特開2007−26992号公報

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、上記従来装置では、システムが放置されている時間を計時するための構成が必要であるという問題や、システムが起動していないにも関わらず計時動作によって電力消費されるため、車両等、バッテリ電源とするシステムへの適用は不利であるという問題があった。

0006

本発明は、上記問題点を解決するために、システム停止時の電力消費を抑制すると共に、酸化被膜の除去に必要な大電流を効率よく供給するスイッチ電流制御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

0007

本発明のスイッチ電流供給装置は、起動停止が繰り返されるシステムにおいて機械的な接点を有するスイッチ(SW)に供給する電流を制御するものであり、電流供給手段(2)と、導通検出手段(3)と、設定切替保持手段(4)とを備える。

0008

電流供給手段は、スイッチの閉成時に、スイッチの接点に生じる酸化被膜の除去に必要な大きさの除去電流、または除去電流より小さい通常駆動電流のいずれかを供給する。設定切替保持手段は、電流供給手段を、除去電流を供給する大電流設定、または通常駆動電流を供給する小電流設定のいずれかに設定し、その設定をシステムの起動停止に関わらず保持すると共に、設定保持手段の設定が大電流設定の時に、導通検出手段によりスイッチの導通が検出されると、設定保持手段の設定を小電流設定に切り替え、かつ、システムが停止する際に、設定保持手段の設定を大電流設定に切り替える。

0009

このような構成された本発明のスイッチ電流供給装置は、システムが起動時の初回のみ、スイッチに除去電流を供給しスイッチの導通が検出されると、以後、システムが停止するまでの間、スイッチに通常駆動電流を供給する。

0010

このため、スイッチの導通し酸化被膜が除去されているにも関わらず、除去電流が供給され続けてしまうことがなく、無駄な電力消費を抑制することができる。また、スイッチの導通が確認されるまで除去電流を供給し続けるため、システムが停止のまま長期間放置された場合でも、酸化被膜を確実に除去することができ、装置の信頼性を向上させることができる。

0011

また、システムが停止する際に、除去電流を供給する設定に切り替えてから停止し、その設定は、システムの停止中も保持されるため、次回の起動時には、特別な制御を行うことなく直ちに除去電流を供給することができる。

0012

しかも、従来装置とは異なり、システムの停止期間中に計時動作等を行う必要がないため、停止期間中の消費電力を抑制することができる。
なお、この欄および特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

図面の簡単な説明

0013

スイッチ電流制御装置の構成を示すブロック図である。
設定切替保持回路の動作を示すフローチャートである。
スイッチ電流制御装置の各部の動作を示すタイミング図である。

実施例

0014

以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
<全体構成>
本発明のスイッチ電流制御装置を、車載ネットワークを構成する電子制御ユニット(ECU)に適用した例について説明する。ここでは、スイッチ電流制御装置の制御対象となる機械的な接点を有したスイッチSWとして、ドアロック施錠解錠用のスイッチ、パワーウィンド操作用のスイッチ等がある。これらのスイッチSWの接点は、手動開閉操作されてもよいし、キースイッチからの無線操作で動作するリレー等によって電磁的に開閉操作されるものであってもよい。

0015

図1に示すように、ECU1は、電流供給回路2と、スイッチ状態検出回路3と、設定切替保持回路4と、制御部5とを備えている。なお、制御部5以外の各回路2,3,4がスイッチ電流制御装置を構成する。

0016

制御部5は、CPU,ROM,RAMを備えた周知のマイクロコンピュータを中心に構成され、スイッチSWの操作状態を検出して、その操作状態に応じた処理を含む、ECU1に割り当てられた本来の処理を実行する通常処理車載ローカルエリアネットワーク(車載LAN)を介して、他のECUとの通信を実行する通信処理、ECU1の起動停止を制御する起動停止処理を少なくとも実行する。

0017

起動停止処理は、予め設定された停止(スリープ)条件が成立すると、設定切替保持回路4に対して停止指令を出力した後、ウェイクアップに必要な一部の機能を除いて機能を停止すると共に、予め設定された起動(ウェイクアップ)条件が成立すると、設定切替保持回路4に対して起動指令を出力すると共に、ECU1の全ての機能が使用可能となるように起動する。なお、ECUのウェイクアップ、スリープは、周知の技術であるため、ここではこれ以上の説明は省略する。

0018

電流供給回路2は、スイッチSWの閉成(オン操作)時に、スイッチSWの接点に電流を供給する回路である。また、電流供給回路2は、設定切替保持回路4の設定に従って、スイッチSWの接点に生じる酸化被膜の除去に必要な大きさの除去電流を供給する大電流設定、および除去電流より小さい通常駆動電流を供給する小電流設定のいずれかに切り替えることができるように構成されている。

0019

具体的には、電流供給回路2は、例えば、一端が電源、他端がスイッチに接続された電流制限抵抗と、その電流制限抵抗と並列に設けられたバイパス経路を導通,遮断するトランジスタとによって構成することができる。つまり、トランジスタをオン状態にしてバイパス経路を導通させた場合には、除去電流をスイッチSWに供給する大電流設定となり、トランジスタをオフ状態にしてバイパス経路を遮断した場合には通常駆動電流をスイッチSWに供給する小電流設定となる。

0020

スイッチ状態検出回路3は、スイッチSWの設定の両端電圧監視することによって、スイッチSWが導通したか否かを検出する周知のものである。
設定切替保持回路4は、スイッチ状態検出回路3での検出結果、および制御部5からの起動指令/停止指令に従って、電流設定を大電流設定または小電流設定のいずれかに設定する。なお、この電流設定は、例えば、スタティックRAM等に記憶され、ECU1の起動停止に関わらず保持することができるように構成されている。

0021

ここで、設定切替保持回路4の動作を、図2に示すフローチャートに沿って説明する。但し、設定切替保持回路4は、ロジック回路等のハードウェアによって実現されるものである。

0022

設定切替保持回路4は、まず、スイッチ状態検出回路3にて、スイッチSWの導通が検出されるまで待機する(S110)。スイッチSWの導通が検出されると(S110−YES)、電流設定を小電流設定に切り替える(S120)。その後、制御部5から停止指令が出力されるまで待機し(S130)、停止指令が出力されると(S130−YES)、電流設定を大電流設定に切り替える(S140)。

0023

<動作>
ECU1の動作を、図3に示すタイミング図を参照して説明する。
但し、図3(a)は、スイッチSWがドアロックを解錠するものであり、スイッチSWが操作されることによってECU1が起動(ウェイクアップ)状態に遷移し、車載LANを介した他のECU(マスタノード)からの指令によって、停止(スリープ)状態に遷移する場合について示したものである。

0024

また、図3(b)は、スイッチSWがパワーウィンドの開閉を制御するものであり、車載LANを介した他のECU(マスタノード)からの指令によって、起動状態および停止状態に遷移する場合について示したものである。

0025

図3(a)に示すように、ドアロックを解錠するスイッチSWを閉成(オン)する操作が行われると、電流供給回路2からスイッチSWに電流が供給される。この時の設定切替保持部4の電流設定は大電流設定であるため、スイッチSWには、接点に酸化被膜が形成されていたとしても、これを充分に除去することが可能なる除去電流が供給される。その後、スイッチ状態検出回路3によってスイッチSWの導通が検出されると、設定切替保持回路4の電流設定が小電流設定に切り替わる。これにより、スイッチSWが開成オフ)されるまでの間、電流供給回路2からは通常駆動電流が供給される。以後、システムが停止するまでの間、スイッチSWが操作された時には、最初から通常駆動電流が供給される。

0026

ECU1の停止(スリープ)条件が成立し、制御部5から停止指令が出力されると、設定切替保持回路4の電流設定が大電流設定に切り替わり、その設定は、ECU1の停止中も保持される。このため、ECU1の停止後に再びスイッチSWを閉成する操作が行われた時には、スイッチSWの導通が確認されるまでの間は、スイッチSWに除去電流が供給されることになる。

0027

図3(b)に示すように、パワーウィンドの開閉を制御するスイッチSWは、車載LANを介してECU1が起動した状態の時に有効に作動する以外は、上述したドアロックを解錠するスイッチSWの場合と同様である。

0028

<効果>
以上説明したように、ECU1では、ECU1(システム)起動時の初回のみスイッチSWに除去電流を供給し、スイッチSWの導通が確認されると、以後システムが停止するまでの間、スイッチSWに通常駆動電流を供給するように構成されている。

0029

このため、酸化被膜が除去されているにも関わらず、除去電流が供給され続けることがなく、無駄な電力消費を抑制することができる。しかも、スイッチSWの導通が確認されるまで除去電流を供給し続けるため、システムが停止のまま長期間放置された場合でも、酸化被膜を確実に除去することができ、装置の信頼性を向上させることができる。

0030

また、ECU1が停止(スリープ)する際に、除去電流を供給する大電流設定に切り替えてから停止し、その設定がシステムの停止中も保持されるため、次回の起動時には、特別な制御を行うことなく直ちに大電流設定で動作し、除去電流を供給することができる。

0031

しかも、従来装置とは異なり、システムの停止期間中に計時動作等を行う必要がないため、停止期間中の消費電力を抑制することができる。
<他の実施形態>
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。例えば、一つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分散させたり、複数の構成要素が有する機能を一つの構成要素に統合したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、同様の機能を有する公知の構成に置き換えてもよい。

0032

上記実施形態では、車両に搭載されるECUに本発明を適用した例について説明したが機械的接点を有したスイッチを備え、かつ起動停止が繰り返され、しかも、システムの停止が長期間に及ぶ可能性があるシステムであれば、どのようなシステムに適用してもよい。

0033

1…電子制御ユニット(ECU) 2…電流供給回路3…スイッチ状態検出回路4…設定切替保持回路4…設定切替保持部 5…制御部

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