Relay drive circuit

本発明は、電源からの電力供給ラインに備えられた電磁継電器（リレー）のＯＮ／ＯＦＦを制御するリレー駆動回路に関するものである。

電磁継電器では、突発的な外乱（例えば衝撃）や定常的な外乱によって接点がＯＦＦされることがある。 例えば、電磁継電器に備えられるコイルからプレート（鉄片）が外乱によって離れてしまうために、電磁継電器がＯＦＦする。

従来では、例えば、特許文献１において、このような外乱によって電磁継電器がＯＦＦされたことを検出したときには、再度、電磁継電器に備えられるコイルへの通電を行うことで電磁継電器のＯＮを復帰させることが提案されている。

ところが、この技術では、電磁継電器がＯＦＦすることを前提としているため、一時的に電磁継電器がＯＦＦされたときに、電磁継電器を通じて行いたい負荷への電力供給が遮断されることになる。

このため、従来では、例えばリレー駆動回路の使用環境に起因して発生する外乱や電磁継電器の劣化などを考慮に入れた定常的な外乱によって電磁継電器がＯＦＦされないように、外乱が発生してもコイルからプレートが離れないよう外乱を考慮したマージンを持った保持電流をコイルに流すことが行われている。

特開２００５−５０７３３号公報

しかしながら、外乱が発生していないときにも外乱を考慮に入れた大きさの保持電流を流し続けることになるため、電磁継電器での消費電力が増大する。 また、電磁継電器やリレー駆動回路での発熱量が多くなり、電磁継電器やリレー駆動回路で本来目的とされる低発熱を実現できなくなる。

本発明は上記点に鑑みて、外乱によって電磁継電器がＯＦＦしてしまうことを抑制し、かつ、消費電力の低減を図ることができるリレー駆動回路を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、プレートを吸引して可動接点が固定接点に接触させられるフル通電用電流値にコイルに対して流す電流（Ｉｒ）を設定するフル駆動制御部（１３）と、可動接点と固定接点が接触している状態から離れないように、コイルに対して流す電流（Ｉｒ）をフル駆動制御部で設定されるフル通電用電流値よりも小さな保持電流に制御する定電流駆動部（１４）と、コイルに流す電流をフル駆動制御部で設定されるフル通電用電流値もしくは定電流駆動部で設定される保持電流に切り替える電流切替部（１５）と、コイルの両端電圧の変化に基づいて、プレートがコアの頭部から離れようとするＯＦＦ傾向を検出するプレートＯＦＦ感知部（１６）とを有し、プレートＯＦＦ感知部がＯＦＦ傾向を検出すると、可動接点が固定接点から離れる前にフル駆動制御部にてコイルに対して流す電流をフル通電用電流値に設定するように構成されていることを第１の特徴としている。

このように、プレートＯＦＦ感知部によってＯＦＦ傾向が検出されたときに、可動接点が固定接点から離れる前に、フル駆動制御部にてコイルに対して流す電流をフル通電用電流値に設定し、フル通電を行うようにしている。 このため、外乱が発生していないときまで外乱を考慮に入れた大きさの保持電流を流し続けなくても、突発的な外乱によって電磁継電器が誤ってＯＦＦされてしまうことを防ぐことが可能となる。 したがって、外乱によって電磁継電器がＯＦＦしてしまうことを抑制し、かつ、消費電力の低減を図ることができるリレー駆動回路とすることが可能となる。

例えば、電磁継電器のローサイド側に電流切替部が配置されることで、該電磁継電器をローサイド駆動している場合には、プレートＯＦＦ感知部は、コイルのローサイド側の電位の変化に基づいてＯＦＦ傾向を検出することができる。 この場合、プレートＯＦＦ感知部に対して、コイルのローサイド側の電位から高周波成分のみを抽出するハイパスフィルタ（１６ａ）を備え、該ハイパスフィルタを通じて抽出された高周波成分の変化が閾値よりも大きい場合に、ＯＦＦ傾向であると検出することができる。

また、電磁継電器のハイサイド側に電流切替部が配置されることで、該電磁継電器をハイサイド駆動している場合には、プレートＯＦＦ感知部は、コイルのハイサイド側の電位の変化に基づいてＯＦＦ傾向を検出することができる。 この場合、コイルのハイサイド側の電位が電源の変動の影響を受け難いため、ハイパスフィルタとして機能するコンデンサを無くすことが可能となる。

また、本発明では、コイルに対して流す保持電流が最適値となるように電流切替部を制御する最適電流設定部（１１、１２）を有し、該最適電流設定部は、定電流駆動部にて設定された保持電流をコイルに対して流している状態において、プレートＯＦＦ感知部にてＯＦＦ傾向が検出されると、ＯＦＦ傾向が検出される前に設定されていた保持電流よりも高い電流値を新たな保持電流として設定することを第２の特徴としている。

プレートＯＦＦ感知部にてＯＦＦ傾向が検出されたときの保持電流は、プレートがコアの頭部から引き離されないために最低限必要とされる電流値（実力値）に相当する。 このため、特別なセンサを備えなくても、プレートＯＦＦ感知部にて実力値を監視することが可能となり、その実力値よりも保持電流を高く設定し直すことで、保持電流として最適な大きさにできる。 このため、定常的な外乱に対しても、電磁継電器が誤ってＯＦＦされてしまうことを防ぎつつ、電磁継電器のＯＮを保持するための保持電流をできるだけ小さな値とすることが可能となり、より消費電力の低減を図ることが可能となる。

例えば、リレースイッチがＯＮされたときには、フル駆動制御部にてコイルに対して流す電流をフル通電用電流値に設定することでプレートを吸引して可動接点を固定接点に接触させたのち、最適電流設定部にてフル駆動制御部で設定されたフル通電用電流値から徐々にコイルに流す電流を低下させ、この低下中にプレートＯＦＦ感知部にてＯＦＦ傾向が検出されたら、該ＯＦＦ傾向が検出されたときの電流値よりも高い電流値を保持電流として設定することができる。

この場合、プレートＯＦＦ感知部にてＯＦＦ傾向が検出されたときに、フル駆動制御部にてコイルに対して流す電流を再度フル通電用電流値に設定することでプレートを吸引したのち、最適電流設定部にてフル駆動制御部で設定されたフル通電用電流値から徐々にコイルに流す電流を低下させ、この低下中に再度プレートＯＦＦ感知部にてＯＦＦ傾向が検出されたら、該ＯＦＦ傾向が検出される前の保持電流よりも高い電流値を新たな保持電流として設定するのが好ましい。

フル通電を行った後に、直ぐに保持電流まで低下させた場合、フル通電を行っている最中に実力値が変化していなければ良いが、実力値が変化していると、保持電流まで低下させることによって実力値よりも保持電流が下回る可能性もある。 このため、コイルに流す電流をフル通電用電流値から保持電流まで徐々に低下させるようにすることで、仮に実力値が変化していたとしても、それに対応して再度新たな保持電流を設定し直すことが可能となる。

例えば、最適電流設定部は、カウント値に応じた電位を発生させるＤ／Ａ変換部（１１）と、カウント値を計数するカウンタを備えた最適電流可変制御部（１２）とを有し、最適可変制御部のカウンタのカウント値を変化させることでＤ／Ａ変換部から出力される電位を変化させ、電流切替部がコイルに対して流す電流をフル駆動制御部で設定されたフル通電用電流値から徐々に低下させることができる。

このように、カウンタを用いて、プレートＯＦＦ感知部にてＯＦＦ傾向が検出されたときに毎回フル通電用電流値したのち徐々に電流を低下させるようにすることで、現時点における実力値を毎回設定できる。 このため、前回の保持電流をＥＥＰＲＯＭ等に記憶しなくても済むようにできる。

同様に、最適電流設定部は、カウント値を計数するカウンタを備えた最適電流可変制御部（１２）を有し、電流切替部は、カウント値に応じた重み付けを行うことで、出力する電流値を変化させる重み付け回路を含む定電流Ｄ／Ａ変換部（４０）を有し、最適可変制御部のカウンタのカウント値を変化させることで定電流Ｄ／Ａ変換部から出力される電流値を変化させ、コイルに対して流す電流をフル駆動制御部で設定されたフル通電用電流値から徐々に低下させることもできる。 このようにしても、上記と同様の効果が得られる。

以上のようなリレー駆動回路を電磁継電器と共に配線部材（２６、２７）が備えられたケース（２１）内に収容することで、これらを一体とした電気接続箱を構成することができる。 このように、リレー駆動回路と電磁継電器とを同じ電気接続箱内に収容した構成とすることが可能である。 このような構成とすることで、これらを別体とした場合と比較して、配線の配策がし易く、かつ、ハーネスなどが不要になるという効果が得られる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、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る。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。 なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
図１に、本発明の一実施形態を適用したリレー駆動回路１を示し、この図を参照して本実施形態のリレー駆動回路１の構成について説明する。

図１に示すように、負荷２への電力供給等を行う電源供給ライン３のＯＮ／ＯＦＦを行う電磁継電器４が備えられている。 リレー駆動回路１は、この電磁継電器４に備えられるコイル４ａへの通電を制御するためのものである。 本実施形態では、リレー駆動回路１は、電磁継電器４の一端に接続されている。 具体的には、リレー駆動回路１は、電磁継電器４のローサイド側に配置され、電磁継電器４をローサイド駆動するようになっている。

図２（ａ）、（ｂ）は、電磁継電器４の詳細構造を示した側面図であり、図２（ａ）は、電磁継電器４がＯＦＦした際の様子を示すものであり、また図２（ｂ）は電磁継電器４がＯＮした際の様子を示すものである。

図２（ａ）、（ｂ）に示すように、電磁継電器４はコイル４ａを保持するヨーク部４ｂと、ヨーク部４ｂの頂面に基端を固定してＬ字状に屈曲する板バネ４ｃと、板バネ４ｃの先端面に設けられた可動接点４ｄと、可動接点４ｄに対向してコイル４ａの側端部に設けられた固定接点４ｅと、板バネ４ｃの中間面に設けられた磁性材料で構成されたプレート４ｆと、プレート４ｆに対向したコイル４ａが巻回されたコアの頭部（以下、コア頭部という）４ｇを有した構造となっている。

コイル４ａへの通電が停止されると、図２（ａ）に示すように板バネ４ｃの弾性力によりプレート４ｆがコア頭部４ｇから引き離される。 このため、可動接点４ｄが固定接点４ｅから非接触の状態となり、電磁継電器４がＯＦＦとなる。 一方、コイル４ａへの通電が行われると、図２（ｂ）に示すように板バネ４ｃの弾性力にコイル４ａの磁気吸引力が打ち勝ち、プレート４ｆがコア頭部４ｇ側に引き寄せられて接触し、可動接点４ｄが固定接点４ｅと接触することで電磁継電器４がＯＮとなる。

リレー駆動回路１は、このような電磁継電器４の動作を制御すると共に、外乱によってプレート４ｆがコア頭部４ｇから引き離されそうになっても、電磁継電器４がＯＦＦしてしまうことを抑制するものである。

具体的には、リレー駆動回路１は、図１に示されるように、ＮＯＴ回路１０、Ｄ／Ａ変換部１１、最適電流可変制御部１２、フル駆動制御部１３、定電流駆動部１４、電流切替回路部１５およびプレートＯＦＦ感知部１６を備えた構成とされている。

ＮＯＴ回路１０は、ユーザがリレースイッチ５を押下すると、最適電流可変制御部１２やフル駆動制御部１３および定電流駆動部１４がＧＮＤに接続されるため、そのＧＮＤの電位（Ｌｏｗ）をＨｉに反転させるものである。

Ｄ／Ａ変換部１１および最適電流可変制御部１２は、本発明における最適電流設定部に相当するものである。

Ｄ／Ａ変換部１１は、電流切替回路部１５に備えられる後述するオペアンプ１５ａの基準電圧を出力するものであり、例えば、０〜５Ｖの範囲内で可変とされる基準電圧を出力する。 このＤ／Ａ変換部１１の出力する基準電圧の大きさに応じて、電磁継電器４が既にＯＮの状態になっているときにその状態を保持するために必要とされる保持電流の大きさが変化するようになっており、本実施形態の場合には、基準電圧が大きくなるほど、保持電流が大きくなるような設定とされている。

最適電流可変制御部１２は、電磁継電器４に備えられるコイル４ａに対して流す電流Ｉｒが最適制御値となるようにするために、Ｄ／Ａ変換部１１が出力する基準電圧の設定を行うものである。 例えば、最適電流可変制御部１２は、内部に図示しないカウンタを備えており、カウンタのカウント値を示す制御信号をＤ／Ａ変換部１１に出力する。 このカウンタのカウント値がＤ／Ａ変換部１１の出力する基準電圧に対応したものとなっているため、最適電流可変制御部１２から制御信号が出力されると、Ｄ／Ａ変換部１１から、その制御信号が表したカウント値と対応する電位が基準電位として出力される。

また、最適電流可変制御部１２は、プレートＯＦＦ感知部１６にてプレート４ｆがコア頭部４ｇから引き離される傾向（以下、ＯＦＦ傾向という）にあることが検知されたときに、それを示す信号が入力されると、そのときのカウンタのカウント値を記憶しておき、その後は、Ｄ／Ａ変換部１１に対して、例えば記憶しておいたカウント値を２つ繰り上げた値を示す制御信号を出力することで、Ｄ／Ａ変換部１１が出力する基準電圧をＯＦＦ傾向が検知される前よりも高くし、保持電流が高くなるようにする。

これらＤ／Ａ変換部１１および最適可変制御部は、例えば１つのマイクロコンピュータによって構成される。

フル駆動制御部１３は、電磁継電器４がＯＦＦの状態からＯＮの状態にさせたい場合に、電流切替回路部１５に対して、予め決められた一定時間、電磁継電器４のコイル４ａに流す電流Ｉｒを最大値（フル通電用電流値）にさせる指令を行うものである。 具体的には、ユーザーが電磁継電器４をＯＦＦからＯＮに切替えるためにリレースイッチ５を操作すると、ＮＯＴ回路１０を介してＨｉの電位がフル駆動制御部１３に入力されるため、フル駆動制御部１３はＮＯＴ回路１０に接続された端子の電位がＨｉに切り替わったことを認識すると、電流切替回路部１５に対して一定時間Ｈｉの電位を出力するようになっている。

また、フル駆動制御部１３は、外乱が発生した場合に、電磁継電器４がＯＮの状態からＯＦＦの状態に切り替わってしまう可能性がある場合に、一時的に電流切替回路部１５に対して、電磁継電器４のコイル４ａに流す電流Ｉｒを最大値にさせる指令を行う。 具体的には、プレートＯＦＦ感知部１６においてＯＦＦ傾向が検出されたときに、後述するようにプレートＯＦＦ感知部１６の出力電位がＬｏｗに切り替わるため、フル駆動制御部１３はプレートＯＦＦ感知部１６に接続された端子の電位がＬｏｗに切り替わったことを認識すると、電流切替回路部１５に対して一定時間Ｈｉの電位を出力するようになっている。

定電流駆動部１４は、電磁継電器４が既にＯＮの状態になっているときにその状態を保持するような場合に、電流切替回路部１５に対して、電磁継電器４のコイル４ａに流す電流Ｉｒを最大値よりも小さな電流値として設定される保持電流とするものである。 すなわち、電磁継電器４が既にＯＮの状態になっているときにその状態を保持するような場合には、比較的必要とされる電流値が小さくて済むため、電流Ｉｒを保持電流にする。 具体的には、ユーザーが電磁継電器４をＯＦＦからＯＮに切替えるためにリレースイッチ５を操作すると、ＮＯＴ回路１０を介してＨｉの電位が定電流駆動部１４に入力されるため、定電流駆動部１４は、ＮＯＴ回路１０に接続された端子の電位がＨｉに切り替わったことを認識すると、電流切替回路部１５に対して常時Ｈｉの電位を出力するようになっている。

電流切替回路部１５は、電流切替部に相当し、コイル４ａに流す電流Ｉｒを最大値にするのか、それとも保持電流にするのかの切り替えを行うものである。 この電流切替回路部１５が電磁継電器４のローサイド側に配置されている。 具体的には、電流切替回路部１５は、オペアンプ１５ａ、抵抗１５ｂおよび第１〜第３トランジスタ１５ｃ〜１５ｅを備えた構成とされている。

オペアンプ１５ａは、非反転入力端子にＤ／Ａ変換部１１の出力電圧、つまり基準電圧が入力されると共に、反転入力端子に第１トランジスタ１５ｃのエミッタ端子の電位が入力され、出力端子から第１トランジスタ１５ｃのベース電流を出力するように構成されている。

抵抗１５ｂは、一定定数の抵抗値を有したもので、電磁継電器４のコイル４ａに流れる電流Ｉｒを絞るために備えられている。

第１トランジスタ１５ｃは、コレクタ端子が電磁継電器４におけるコイル４ａの一端に接続され、コイル４ａに流れる電流Ｉｒの制御に用いられる。

第２、第３トランジスタ１５ｄ、１５ｅは、それぞれ、定電流駆動部１４もしくはフル駆動制御部１３によって駆動される。 定電流駆動部１４からＨｉの電位が出力されると第２トランジスタがＯＮになり、フル駆動制御部１３からＨｉの電位が出力されると第３トランジスタ１５ｅがＯＮになる。 このため、第２トランジスタ１５ｄがＯＮ、第３トランジスタ１５ｅがＯＦＦのときには、抵抗を通じて電流Ｉｒが流れることになるため、コイル４ａに対して最大値よりも小さくされた保持電流が流れる。 また、第２トランジスタ１５ｄがＯＮ（又はＯＦＦ）、第３トランジスタ１５ｅがＯＮのときには、抵抗を通じないで電流Ｉｒが流れることになるため、コイル４ａに対して流される電流Ｉｒが最大値となる。

そして、このような構成において、Ｄ／Ａ変換部１１から出力される基準電圧が変化させられるようになっているため、第１トランジスタ１５ｃのエミッタ電位が基準電圧に近づくように、第１トランジスタ１５ｃのベース電流が制御される。 これにより、第１トランジスタ１５ｃのコレクタ電流、つまり電磁継電器４のコイル４ａに流れる電流Ｉｒが最適値となるように調整される。

プレートＯＦＦ感知部１６は、電磁継電器４のコイル４ａの一端の電位、ここではローサイド側の電位を検知電位として、この検知電位に基づいてＯＦＦ傾向を検出し、ＯＦＦ傾向があったときに、プレート４ｆがコア頭部４ｇから離れようとする前に、最適電流可変制御部１２やフル駆動制御部１３に対してそれを伝えるものである。 具体的には、プレートＯＦＦ感知部１６は、図３に示すような回路構成とされている。

図３に示されるように、コンデンサ１６ａ、コンパレータ１６ｂ、閾値電位設定用の分圧抵抗１６ｃ、１６ｄ、および、中間電位形成用の分圧抵抗１６ｅ、１６ｆが備えられている。

コンデンサ１６ａは、検知電位がプレートＯＦＦ感知部１６に入力されたときに、その電位のうちの直流成分を除去して交流成分（高周波成分）のみを抽出する役割と、検知電位の変化速度が一定の速さよりも遅ければプレートＯＦＦ感知部１６が反応せず、それ以上の速さになるとプレートＯＦＦ感知部１６が反応するハイパスフィルタとしての役割を果たしている。

分圧抵抗１６ｃ、１６ｄおよび分圧抵抗１６ｅ、１６ｆは、定電圧源から印加される電圧ＶＤＤを分圧するものであり、これらの分圧抵抗１６ｃ、１６ｄおよび分圧抵抗１６ｅ、１６ｆによって分圧された電位がコンパレータ１６ｂの反転入力端子もしくは非反転入力端子にそれぞれ入力されている。 このうち、反転入力端子に入力される分圧抵抗１６ｅ、１６ｆにより分圧された中間電位点の電位が、コンデンサ１６ａを介して入力される交流成分に対して加算される中間電位であり、非反転入力端子に入力される分圧抵抗１６ｃ、１６ｄにより分圧された電位が閾値電位である。

コンパレータ１６ｂは、コンデンサ１６ａを介して入力される交流成分、つまりコイル４ａの一端の電位変動に対して中間電位点の電位を加算した電位（以下、変動電位という）と、分圧抵抗１６ｃ、１６ｄによって設定された閾値電位と、いずれが大きいかを大小比較し、その比較結果に応じた出力を発生させる。 具体的には、変動電位が閾値電位よりも高ければＯＦＦ傾向にあることを示すＬｏｗの電位、低ければＯＦＦ傾向が無いことを示すＨｉの電位が出力される。

このように、プレートＯＦＦ感知部１６は、コイル４ａの一端の電位を検知電位として用い、この検知電位の交流成分を含む変動電位を閾値電位と比較することで、ＯＦＦ傾向にあるか否かを検出する。

すなわち、コイル４ａの両端間の電圧は、プレート４ｆがコア頭部４ｇから引き離されようとすると、コイル４ａのインダクタンスが変動し、プレート４ｆがコア頭部４ｇから引き離されないために最低限必要とされる電流Ｉｒの値（以下、Ｉｒ実力値という）が大きく変動する。 このため、コイル４ａの両端間の電圧に相当するコイル４ａのローサイド側の電位を検知電位として用いることでコイル４ａに流れる電流Ｉｒの実力値を監視し、その検知電位の変動からＯＦＦ傾向を検知している。

次に、上記のように構成される本実施形態のリレー駆動回路１の具体的な作動について、図４に示すタイミングチャートを参照して説明する。

ユーザがリレースイッチ５を押下する前には、最適電流可変制御部１２やフル駆動制御部１３および定電流駆動部１４に対してＬｏｗの電位が入力されている。 このため、第２、第３トランジスタ１５ｄ、１５ｅが共にＯＦＦされ、電磁継電器４のコイル４ａには電流Ｉｒが流れない状態となる。 したがって、電磁継電器４のプレート４ｆはコア頭部４ｇから離れた状態となり、可動接点４ｄと固定接点４ｅが非接触となって電磁継電器４がＯＦＦとなる。 これにより、負荷２への電力供給を行うための電力供給ラインがＯＦＦになるため、負荷２への電力供給が行われない状態となる。

ユーザがリレースイッチ５を押下すると、ＮＯＴ回路１０を通じて最適電流可変制御部１２やフル駆動制御部１３および定電流駆動部１４にＨｉの電位が入力される。 これにより、まずはフル駆動制御部１３および定電流駆動部１４の出力電位が共にＨｉになり、第２、第３トランジスタ１５ｄ、１５ｅが共にＯＮになる。 また、これと同時に、最適電流可変制御部１２からＤ／Ａ変換部１１の基準電位が最大値のときに対応するカウント値を示す制御信号が出力される。 このため、Ｄ／Ａ変換部１１の基準電位が最大値（例えば５Ｖ）に設定される。 これらに基づき、図４の期間Ｔ１に示されるように、第３トランジスタ１５ｅを通じてコイル４ａに供給される電流Ｉｒが流れるフル通電状態となり、電流Ｉｒが最大値となる。

したがって、板バネ４ｃの弾性力にコイル４ａの磁気吸引力が打ち勝ち、プレート４ｆがコア頭部４ｇ側に引き寄せられて接触し、可動接点４ｄが固定接点４ｅと接触することで電磁継電器４がＯＮとなる。 これにより、負荷２への電力供給を行うための電力供給ラインがＯＮになり、負荷２への電力供給が行われる状態となる。

続いて、一定時間が経過すると電磁継電器４がＯＮしたと想定されるため、図４の期間Ｔ２では、フル駆動制御部１３の出力電位は、一定時間経過後にＨｉからＬｏｗに切替えられ、定電流駆動部１４の出力電位は、その後もＨｉに維持される。 これと同時に、最適電流可変制御部１２から出力される制御信号が、Ｄ／Ａ変換部１１の基準電位が最大値のときに対応するカウント値から徐々にカウントダウンされた値を示すものとされる。 これにより、Ｄ／Ａ変換部１１の出力する基準電位が徐々に低下していき、コイル４ａに供給される電流Ｉｒも徐々に低下していくことになる。 このときの電流Ｉｒの変化は、外乱による変化と比べて十分に遅いものであるため、コイル４ａのローサイド側の電位が変動してもプレートＯＦＦ感知部１６ではＯＦＦ傾向が検出されない。

電流Ｉｒが徐々に低下していくと、Ｉｒ実力値に近づいていく。 電流ＩｒがＩｒ実力値になるとプレートＯＦＦ感知部１６でＯＦＦ傾向が検出され、プレートＯＦＦ感知部１６の出力がＬｏｗに切り替わり、これがフル駆動制御部１３および最適電流可変制御部１２に入力される。

これにより、フル駆動制御部１３は、ＯＦＦ傾向にあることを検出して、一定期間フル通電状態にすべく第３トランジスタ１５ｅをＯＮさせる。 また、最適電流可変制御部１２は、そのときのカウンタのカウント値を記憶すると共に、カウント値に対して例えば２つ繰り上げた値を示す制御信号を出力する。

したがって、一定期間中はフル駆動制御部１３によって電流Ｉｒが最大値とされたフル通電状態とされ、その後は、最適電流可変制御部１２の制御信号に基づいてＤ／Ａ変換部１１が出力する基準電圧がＯＦＦ傾向が検知される前よりも高くされることで、保持電流が一定のマージンを持つように高く設定し直される。 このようにして、フル通電状態から保持電流への切り替えが行われる。

これにより、電磁継電器４のＯＮ状態が保持されると共に、その保持を行うためにコイル４ａに流す保持電流を最大値よりも低く、かつ、Ｉｒ実力値よりも少し高い値としているため、消費電力の増大を防ぐことが可能となる。

次に、保持電流が設定された後、期間Ｔ３において突発的な外乱が発生したとすると、コイル４ａのインダクタンスの変化によって電流Ｉｒが急激に変動するため、それがプレートＯＦＦ感知部１６によって検出され、プレートＯＦＦ感知部１６の出力がＬｏｗに切り替わり、これがフル駆動制御部１３および最適電流可変制御部１２に入力される。

これにより、フル駆動制御部１３は、ＯＦＦ傾向であることを検出して、一定期間フル通電状態にすべく第３トランジスタ１５ｅをＯＮさせる。 また、最適電流可変制御部１２は、そのときのカウンタのカウント値を記憶すると共に、カウント値に対して例えば２つ繰り上げた値を示す制御信号を出力する。

したがって、上記と同様に、一定期間中はフル駆動制御部１３によって電流Ｉｒが最大値とされたフル通電状態とされ、その後は、最適電流可変制御部１２の制御信号に基づいてＤ／Ａ変換部１１が出力する基準電圧がＯＦＦ傾向が検知される前よりも高くされることで、保持電流が一定のマージンを持つように高く設定し直される。 このようにして、突発的な外乱が発生しても、瞬間的にコイル４ａに流す電流Ｉｒをフル通電とすることで、電磁継電器４がＯＦＦになってしまうことを防止できる。

参考として、図５に、このときの様子を示したタイミングチャートを示す。 この図に示されるように、突発的な外乱（突入電流）が発生すると、それによってコイル４ａのインダクタンスが変化するため、コイル４ａの両端電圧が変化する。 その瞬間、プレートＯＦＦ感知部１６の出力がＬｏｗに低下し、フル通電に移行する。

その後、図４の期間Ｔ４において、例えば温度変化等の定常外乱によってＩｒ実力値が変動し、そのとき設定されている保持電流よりもＩｒ実力値が大きくなると、再びＯＦＦ傾向としてプレートＯＦＦ感知部１６で感知される。

Ｉｒ実力値が変動して保持電流を超えると、突発的な外乱が発生したときと同様、プレートＯＦＦ感知部１６でＯＦＦ傾向が検出され、プレートＯＦＦ感知部１６の出力がＬｏｗに切り替わり、これがフル駆動制御部１３および最適電流可変制御部１２に入力される。

これにより、フル駆動制御部１３は、ＯＦＦ傾向にあることを検出して、一定期間フル通電状態にすべく第３トランジスタ１５ｅをＯＮさせる。 また、最適電流可変制御部１２は、そのときのカウンタのカウント値を記憶すると共に、カウント値に対して例えば２つ繰り上げた値を示す制御信号を出力する。

したがって、上記と同様に、一定期間中はフル駆動制御部１３によって電流Ｉｒが最大値とされたフル通電状態とされ、その後は、最適電流可変制御部１２の制御信号に基づいてＤ／Ａ変換部１１が出力する基準電圧がＯＦＦ傾向が検知される前よりも高くされることで、保持電流が一定のマージンを持つように高く設定し直される。 このようにして、Ｉｒ実力値が定常外乱によって変化した場合の保持電流の設定が行われる。

以上説明したように、本実施形態のリレー駆動回路１によれば、突発的な外乱が発生した場合に、瞬間的にコイル４ａに流す電流Ｉｒを最大値とするフル通電とし、外乱が終わったときには再び保持電流に戻すようにしている。 このため、外乱が発生していないときまで外乱を考慮に入れた大きさの保持電流を流し続けなくても、突発的な外乱によって電磁継電器４が誤ってＯＦＦされてしまうことを防ぐことが可能となる。

したがって、外乱によって電磁継電器４がＯＦＦしてしまうことを抑制し、かつ、消費電力の低減を図ることができるリレー駆動回路１とすることが可能となる。

また、本実施形態のリレー駆動回路１では、プレートＯＦＦ感知部１６がコイル４ａのローサイド側の電位をモニタすることでＩｒ実力値を監視することが可能となり、Ｉｒ実力値に応じて最適電流可変制御部１２にて電流Ｉｒが保持電流として最適な大きさとなるようにしている。 このため、定常的な外乱に対しても、電磁継電器４が誤ってＯＦＦされてしまうことを防ぐことが可能としつつ、電磁継電器４のＯＮを保持するための保持電流をできるだけ小さな値とすることが可能となり、より消費電力の低減を図ることが可能となる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。 本実施形態では、第１実施形態と同様の構成のリレー駆動回路１において、プレートＯＦＦ感知部１６がＯＦＦ傾向を検出してフル通電を行った後の動作を第１実施形態に対して変えている。 したがって、ここでは第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

本実施形態では、フル通電を行った後に、直ぐにコイル４ａに流す電流Ｉｒを保持電流、具体的にはＯＦＦ傾向が検出される前に設定されていた保持電流に対して最適電流可変制御部１２のカウンタのカウント値を２つ繰り上げたものに相当する保持電流まで低下させるのではなく、最大値から徐々に保持電流を低下させる。

電流Ｉｒを最大値とするフル通電を行った後に、直ぐに保持電流まで低下させた場合、フル通電を行っている最中にＩｒ実力値が変化していなければ良いが、Ｉｒ実力値が変化していると、保持電流まで低下させることによってＩｒ実力値よりも電流Ｉｒが下回る可能性もある。 このため、電流Ｉｒを最大値から保持電流まで徐々に低下させるようにすることで、仮にＩｒ実力値が変化していたとしても、それに対応して再度新たな保持電流を設定し直すことが可能となる。

図６は、その様子を示したタイミングチャートであり、図６（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、電流Ｉｒを最大値から保持電流まで低下させるまでの間にＩｒ実力値が変化しなかった場合と変化した場合を示したものである。 この図に示されるように、Ｉｒ実力値が変化していなければ、最適電流可変制御部１２のカウンタのカウント値を２つ繰り上げたものに相当する保持電流まで低下すると、その保持電流が電流Ｉｒとして流し続けられる。 一方、Ｉｒ実力値が変化して保持電流を超えてしまっている場合には、保持電流が再度設定し直され、Ｉｒ実力値の変化によって電磁継電器４が誤ってＯＦＦされてしまうことを防止することが可能となる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。 本実施形態は、上記第１、第２実施形態で示したリレー駆動回路１を電磁継電器４と共に電気接続箱に収容する際の搭載形態を示したものである。 したがって、リレー駆動回路１などの回路構成に関しては第１、第２実施形態と同様であるため、ここではリレー駆動回路１および電磁継電器４を電気接続箱に収容したときの構造についてのみ説明する。

図７、図８は、リレー駆動回路１および電磁継電器４を電気接続箱２０に収容した時の様子を示したものであり、図７は、電気接続箱２０内の上面模式図、図８は、図７のＡ−Ａ'断面図である。

これらの図に示されるように、電気接続箱２０のケース２１は、アッパーカバー２１ａ、ロアカバー２１ｂおよびインナーカバー２１ｃによって構成されている。 アッパーカバー２１ａおよびロアカバー２１ｂは、ケース２１の外形を構成するものであり、共に、一面が開口した断面略コの字形状を為している。 アッパーカバー２１ａの開口面側の外枠がロアカバー２１ｂの開口面側の外枠に嵌め込めるようになっており、アッパーカバー２１ａおよびロアカバー２１ｂの開口する一面が対向するように配置してアッパーカバー２１ａの外枠をロアカバー２１ｂの外枠内に嵌め込むことで、これらが一体とされケース２１の外形が形作られている。

ロアカバー２１ｂのうち、アッパーカバー２１ａが嵌め込まれる面とは逆の面には、部分的に外部接続用コネクタ部２２が設けられ、複数のコネクタ端子２３が備えられている。

アッパーカバー２１ａおよびロアカバー２１ｂの内側には、インナーカバー２１ｃが配置されている。 インナーカバー２１ｃは、ロアカバー２１ｂよりも１回り小さく、一面が開口する断面略コの字形状を為している。 そして、インナーカバー２１ｃを開口面側からロアカバー２１ｂ内に収容し、ボルト２４にてロアカバー２１ｂに締結することで、インナーカバー２１ｃがロアカバー２１ｂに固定されている。

インナーカバー２１ｃには、インシュレータ２５ａ、２５ｂに挟まれるように配置されたバスバー基板層２６が配置され、さらにバスバー基板層２６と平行にプリント基板層２７も配置されている。 これらバスバー基板層２６およびプリント基板層２７が、配線部材に相当するものである。

バスバー基板層２６からは、インシュレータ２５ａから突き出すように複数のバスバー端子２６ａが延設されており、各バスバー端子２６ａが中継端子２８に接続されている。 そして、インナーカバー２１ｃのうち各中継端子２８の配置箇所に対応して備えられた複数の孔を通じて、複数のプラグインリレー２９や２つのリレーが内蔵された２連リレー３０の各端子２９ａ、３０ａが中継端子２８に接続されている。 ２連リレー３０の上面には、２連リレーの用いられる用途等に応じて、例えば３０Ａ以下で用いるヒューズ３０ｂもしくは３０Ａ以上で用いるヒュージブルリンク３０ｃが備えられ、これらによって各２連リレー３０の保護が図られている。

また、プリント基板層２７には、複数個のプリント基板用リレー３１が備えられ、さらにＩＣチップ３２が実装されている。

このように構成される電気接続箱２０のうち、ＩＣチップ３２が上記第１、第２実施形態におけるリレー駆動回路１が構成したものであり、プラグインリレー２９や２連リレー３０もしくはプリント基板用リレー３１が上記第１、第２実施形態における電磁継電器４に相当するものである。

このように、リレー駆動回路１と電磁継電器４とを同じ電気接続箱２０内に収容した構成とすることが可能である。 このような構成とすることで、これらを別体とした場合と比較して、配線の配策がし易く、かつ、ハーネスなどが不要になるという効果が得られる。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。 本実施形態では、第１実施形態とほぼ同様の構成のリレー駆動回路１を電磁継電器４のハイサイド側に設置することで、電磁継電器４をハイサイド駆動するものである。 したがって、ここでは第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図９は、本実施形態のリレー駆動回路１の回路模式図である。 この図に示すように、電流切替回路部１５は、オペアンプ１５ａ、抵抗１５ｂ、第１〜第３トランジスタ１５ｃ〜１５ｅに加えて、カレントミラー回路を構成する第４、第５トランジスタ１５ｆ、１５ｇも備えている。 このように構成されるリレー駆動回路１の基本動作は、第１実施形態と同様である。 具体的には、オペアンプ１５ａに対して、非反転入力端子にＤ／Ａ変換部１１の出力電圧、つまり基準電圧が入力されると共に、反転入力端子に第１トランジスタ１５ｃのエミッタ端子の電位が入力されると、出力端子から第１トランジスタ１５ｃのベース電流が出力され、第１トランジスタ１５ｃがそのベース電流に応じたコレクタ電流を流す。 これにより、第４トランジスタ１５ｆにも電流が流れ、カレントミラー接続された第５トランジスタ１５ｇにもカレントミラー比に応じた電流が流れる。 この電流がＤ／Ａ変換部１１にて最適電流可変制御部１２のカウンタのカウント値に応じて変化する。 このため、フル駆動制御部１３にて駆動される第３トランジスタ１５ｅを通じて流れる電流と第５トランジスタ１５ｇを通じて流れる電流が電磁継電器４のコイル４ａに流れ、電磁継電器４が駆動される。

このような構成のリレー駆動回路１では、プレートＯＦＦ感知部１６は、コイル４ａのハイサイド側の電位に基づいてＯＦＦ傾向を検出することが可能となる。 このため、プレートＯＦＦ感知部１６は、図１０のような回路構成にできる。

すなわち、図１０に示すように、プレートＯＦＦ感知部１６には、コンパレータ１６ｂおよび閾値電位設定用の分圧抵抗１６ｃ、１６ｄのみが備えられ、第１実施形態で備えられていたコンデンサ１６ａなどが無くされている。

このような構成では、コイル４ａのハイサイド側の電位がＧＮＤを基準として計測されるため、コイル４ａの両端電圧に相当する電位を容易に計測することが可能となる。 また、リレー駆動回路１が電磁継電器４のローサイド側に配置される場合、電磁継電器４に直接バッテリ電圧が印加されることになるため、コイル４ａのローサイド側の電位がバッテリ電圧の変動の影響を受けやすく、ハイパスフィルタとして機能するコンデンサ１６ａが必要になっていた。 これに対して、本実施形態のような構造の場合、コイル４ａのハイサイド側の電位がバッテリ電位（電源）の変動の影響を受け難いため、ハイパスフィルタとして機能するコンデンサ１６ａを無くすことが可能となる。

（第５実施形態）
本発明の第５実施形態について説明する。 本実施形態では、第４実施形態のようにリレー駆動回路１により電磁継電器４をハイサイド駆動する構造において、第１実施形態などで示したＤ／Ａ変換部１１および電流切替回路部１５の構成を変更したものである。 したがって、ここでは第１又は第４実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図１１は、本実施形態のリレー駆動回路１を示した回路模式図である。 この図に示されるように、定電流Ｄ／Ａ変換部（重み付け回路）４０が備えられている。 定電流Ｄ／Ａ変換部４０には、最適電流可変制御部１２から複数ビットのデータ線４１が接続されており、最適電流可変制御部１２から直接定電流Ｄ／Ａ変換部４０から出力させたい電流値に応じたデータが入力されるように構成されている。 定電流Ｄ／Ａ変換部４０は、２ ⁿに重み付けされた定電流回路が２ ⁰ 〜２ ⁿまで並べられた構成とされており、定電流駆動部１３にて駆動されるトランジスタ１５ｈのコレクタ電流を定電流源として、入力されたデータに基づいて重み付けされた各定電流回路をＯＮ・ＯＦＦさせることで、データに応じた定電流を発生させる。 この定電流Ｄ／Ａ変換部４０が発生させた定電流がフル駆動制御部１４にて駆動されるトランジスタ１５ｉのコレクタ電流に加算され、電磁継電器４のコイル４ａに供給される。

また、本実施形態では、最適電流可変制御部１２は、電磁継電器４に備えられるコイル４ａに対して流す電流Ｉｒが最適制御値となるようにするために、定電流Ｄ／Ａ変換部４０が出力する電流値を設定し、その電流値に制御するためのデータを出力する。 例えば、最適電流可変制御部１２は、内部に図示しないカウンタを備えており、データ線４１を通じて、カウンタのカウント値を示すデータを定電流Ｄ／Ａ変換部４０に出力する。 このカウンタのカウント値を示すデータが定電流Ｄ／Ａ変換部４０の出力する電流値に対応したものとなっているため、最適電流可変制御部１２からデータが出力されると、定電流Ｄ／Ａ変換部４０から、そのデータが表したカウント値と対応する電流が流される。

このように、第１実施形態などで示したＤ／Ａ変換部１１と電流切替回路部１５の一部を組み合わせた定電流Ｄ／Ａ変換部４０としても構わない。 また、このような定電流Ｄ／Ａ変換部４０を用いた場合、最適電流可変制御部１２からカウント値に応じたデータを出力すると、それがそのまま定電流Ｄ／Ａ変換部４０に変換されることになる。 このため、第１実施形態などにおいて、Ｄ／Ａ変換部１１と電流切替回路部１５に分けていた場合のように、Ｄ／Ａ変換部１１で一旦ロジック的にオペアンプ１５ａに出力する電圧に変換したのち、さらにそれをオペアンプ１５ａおよび第１トランジスタ１５ｃにて電流に変換する必要がなくなる。 このため、回路構成の簡略化も図ることが可能となる。

なお、本実施形態の場合、定電流Ｄ／Ａ変換部４０およびトランジスタ１５ｈ、１５ｉにて第１実施形態などにおける電流切替回路部１５を構成すると共に、Ｄ／Ａ変換部１１の役割も果たさせている。 このため、定電流Ｄ／Ａ変換部４０およびトランジスタ１５ｈ、１５ｉが本実施形態の電流切替部に相当し、最適電流可変制御部１２が最適電流設定部に相当する。

（他の実施形態）
上記第１〜第３実施形態では、プレートＯＦＦ感知部１６に入力される検知電位として、コイル４ａのローサイド側の電位を用いているが、ＯＦＦ傾向がコイル４ａの両端間の電圧の変化を検出するようにしても構わない。 ただし、上記のように、コイル４ａのローサイド側の電位を検知電位として用いれば、コイル４ａのインダクタンスの変化に基づくＩｒ実力値の変化を１つの部位の電位をモニタするだけで検出することが可能となるという効果がある。

また、上記第１〜第４実施形態では、Ｄ／Ａ変換部１１および最適電流可変制御部１２を１つのマイコンで構成し、最適電流可変制御部１２のカウンタのカウント値に基づいてＤ／Ａ変換部１１の出力する基準電位を決めるようにしている。 しかしながら、これも単なる一例であり、Ｄ／Ａ変換部１１で出力する基準電位を示すカウント値を記憶できるものであれば、logic回路などによっても実現することが可能である。

また、上記第４、第５実施形態に関しても、第３実施形態の電気接続箱に電磁継電器４と共にリレー駆動回路１を収容することができる。

さらに、上記第５実施形態に関しても、電磁継電器４よりもリレー駆動回路１がローサイド側に配置されるようにし、電磁継電器４をリレー駆動回路１にてローサイド駆動する形態としても良い。

本発明の第１実施形態におけるリレー駆動回路の回路構成を示す図である。

電磁継電器４の詳細構造を示した側面図であり、（ａ）は、電磁継電器４がＯＦＦした際の様子を示した図であり、（ｂ）は電磁継電器４がＯＮした際の様子を示した図である。

図１に示すリレー駆動回路１のプレートＯＦＦ感知部１６の回路構成を示した図である。

リレー駆動回路１の具体的な作動を示したタイミングチャートである。

突発的な外乱が発生したときのタイミングチャートである。

（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、電流Ｉｒを最大値から保持電流まで低下させるまでの間にＩｒ実力値が変化しなかった場合と変化した場合を示したタイミングチャートである。

電気接続箱２０内の上面模式図である。

図７のＡ−Ａ'断面図である。

本発明の第４実施形態におけるリレー駆動回路１の回路模式図である。

図９に示すリレー駆動回路１のプレートＯＦＦ感知部１６の回路構成を示した図である。

本発明の第５実施形態におけるリレー駆動回路１の回路模式図である。

符号の説明

１…リレー駆動回路、２…負荷、３…電源供給ライン、４…電磁継電器、４ａ…コイル、４ｂ…ヨーク部、４ｃ…板バネ、４ｄ…可動接点、４ｅ…固定接点、４ｆ…プレート、４ｇ…コア頭部、５…リレースイッチ、１０…ＮＯＴ回路、１１…Ｄ／Ａ変換部、１２…最適電流可変制御部、１３…フル駆動制御部、１４…定電流駆動部、１５…電流切替回路部、１５ａ…オペアンプ、１５ｂ…抵抗、１５ｃ〜１５ｇ…第１〜第５トランジスタ、１６…プレートＯＦＦ感知部、１６ａ…コンデンサ、１６ｂ…コンパレータ、１６ｃ〜１６ｅ…分圧抵抗、２０…電気接続箱、２１…ケース、２１ａ…アッパーカバー、２１ｂ…ロアカバー、２１ｃ…インナーカバー、２６…バスバー基板層、２７…プリント基板層、２８…中継端子、２９…プラグインリレー、３０…２連リレー、３１…プリント基板用リレー、３２…ＩＣチップ。