以下、本発明の実施形態を図面に基づい� ��説明する。図1は、本実施の形態に係るリレ ー制御装置1の構成を示す説明図である。リ� �ー制御装置1は、リレースイッチ2と、第1MOSFE T7(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)(� ��下、「第1スイッチ素子7」とも称する)と、� ��生電流回路8と、制御部12と、電流検出部13� �、PWM生成部14と、第1駆動部15と、第2駆動部16 と、を備える。リレー制御装置1は、車両に� �載される。

 リレースイッチ2は、接点3と、コイル4と� ��備える。接点3は、電源5と負荷6とを接続す� ��。接点3がオンオフされることで、リレース イッチ2がオンオフされる。コイル4は、一方� ��端子が電源5に接続され、他方の端子が第1� �イッチ素子7に接続される。コイル4に電流が 流れることで接点3がオンされる。

 電源5は車両のバッテリーであり、負荷6� �、車両に搭載される車載機器、たとえばモ� �タやランプ等である。

 第1スイッチ素子7は、コイル4に直列に接� ��される。具体的には、ドレインがコイル4の 他方の端子に接続され、ソースが接地され、 ゲートが第1駆動部15に接続される。

 回生電流回路8は、第2MOSFET9(以下、「第2� �イッチ素子9」とも称する)と、ダイオード11� ��を備え、コイル4に並列に接続される。第2� �イッチ素子9は、ドレインが電源5及びコイル 4の一方の端子に接続され、ソースがダイオ� �ド11のカソードに接続され、ゲートが第2駆� �部16に接続される。第2スイッチ素子9のボデ� ��ーダイオード10は、アノードが電源5及びコ� ��ル4の一方の端子に接続され、カソードがダ イオード11のカソードに接続される。ダイオ� ��ド11のアノードは、コイル4の他方の端子及� ��第1スイッチ素子7のドレインに接続される� �ボディーダイオード10の順方向とダイオード 11の順方向とは互いに逆になっている。した� ��って、電源5が逆接されても、各スイッチ素 子に貫通電流(短絡電流)は流れないので、各� ��イッチ素子が保護される。この点、特許文� ��1記載のリレー制御装置において、トランジ スタをMOSFETに変えた場合、電源が逆接される と、抵抗及びコイルに並列に接続されたダイ オードや、MOSFETのボディーダイオードを介し て、MOSFETに短絡電流が流れ、MOSFETが破損して しまう可能性がある。したがって、リレー制 御装置1は、従来よりも、各スイッチ素子を� �実に保護することができる。

 制御部12は、外部からの指示(たとえば、� ��両の乗員による入力操作)に応じて、リレー スイッチ2をオンするためのリレーオン信号� �または、リレースイッチ2をオフするための� ��レーオフ信号を生成し、PWM生成部14及び第2� ��動部16に出力する。

 電流検出部13は、第2スイッチ素子9に流れ る電流、具体的には回生電流の値を検出する 。この回生電流は、第1スイッチ素子7のオフ� ��にコイル4に流れる電流である。電流検出部 13は、検出した値に関する検出信号をPWM生成� ��14に出力する。

 PWM生成部14は、制御部12からリレーオン信 号が与えられた際に、第1スイッチ素子7をオ� ��するためのPWMオン信号、及び第1スイッチ素 子7をオフするためのPWMオフ信号を交互に生� �し、第1駆動部15に出力する。PWM生成部14は、 制御部12からリレーオフ信号が与えられた際� ��、PWMオン信号及びPWMオフ信号の出力を停止� ��る。PWM生成部14は、電流検出部13から与えら れた検出信号に基づいて、PWM制御のデューテ ィー比を調整する。PWM制御のデューティー比 は、PWMオン信号を出力する時間とPWMオフ信号 を出力する時間との比である。

 第1駆動部15は、PWM生成部14からPWMオン信� �が与えられた際に第1スイッチ素子7をオンし 、PWM生成部14からPWMオフ信号が与えられた際� ��第1スイッチ素子7をオフする。これにより� �第1駆動部15は、第1スイッチ素子7をPWM制御す る。リレースイッチ2は、第1スイッチ素子7が PWM制御されることでオンされ、第1スイッチ� �子7へのPWM制御が停止されることで、オフさ� ��る。

 第2駆動部16は、制御部12からリレーオン� �号が与えられた際に第2スイッチ素子9をオン し、制御部12からリレーオフ信号が与えられ� ��際に第2スイッチ素子9をオフする。

 次に、リレースイッチ2をオンする時のリ レー制御装置1の動作を図2~図3に基づいて説� �する。図2は、リレースイッチ2をオンする際 のタイミングチャートである。具体的には、 図2の(a)は、制御部12から出力される信号の種 類を示し、(b)は、第1スイッチ素子のオンオ� �状態を示し、(c)は、コイル4に流れる電流を� ��す。図3は、回生電流が流れる様子を示す説 明図である。

 制御部12は、時刻T1からリレーオン信号を PWM生成部14及び第2駆動部16に出力し続ける。� ��たがって、PWM生成部14は、PWMオン信号及びPW Mオフ信号を交互に第1駆動部15に出力し、第1� ��動部15は、PWM生成部14から与えられた信号に 基づいて、第1スイッチ素子7をPWM制御する。� ��方、第2駆動部16は、第2スイッチ素子9をオ� �する。

 したがって、第1スイッチ素子7のオン時� �は、コイル4の下流がグランドに短絡し、コ� ��ル4に電源5から供給される電流(以下、「オ� ��電流」とも称する)が流れる。オン電流は、 時間の経過とともに大きくなる。一方、第1� �イッチ素子7のオフ時には、コイル4の下流が 開放され、コイル4に回生電流が流れる。回� �電流は、コイル4、ダイオード11、及び第2ス� ��ッチ素子9を流れる。回生電流は、時間の経 過とともに小さくなる。コイル4に流れる電� �は、連続的に変化する。たとえば、第1スイ� ��チ素子7のオン状態が終了する時点でのオン 電流と、第1スイッチ素子7のオフ状態が開始� ��れる時点での回生電流とは、同じ大きさと� ��る。したがって、PWM制御中にコイル4に流れ る電流は、第1スイッチ素子7がオフからオン� ��切り替わる際に最低となる。以下、このと� ��の電流を最低電流とも称する。PWM生成部14� �、この最低電流の値が目標電流値に一致す� �ように、デューティー比を調整する。目標� �流値は、リレースイッチ2をオンさせるため� ��必要な最低値である。具体的には、後述す� ��。

 次に、リレースイッチ2をオフする時のリ レー制御装置1の動作を図4~図5に基づいて説� �する。図4は、リレースイッチ2をオフする際 のタイミングチャートである。図4の(a)は、� �御部12から出力される信号の種類を示し、(b) は、第1スイッチ素子のオンオフ状態を示し� �(c)は、コイル4に流れる電流を示す。図5は、 回生電流が遮断される様子を示す説明図であ る。

 制御部12は、時刻T2から時刻T3までの間、� ��レーオン信号を出力し続け、その後、リレ� ��オフ信号をPWM生成部14及び第2駆動部16に出� �し続ける。したがって、PWM生成部14は、時刻 T3にPWMオン信号及びPWMオフ信号の出力を停止� ��、第1駆動部15は、第1スイッチ素子7へのPWM� �御を停止し、第1スイッチ素子7をオフする。 一方、第2駆動部16は、第2スイッチ素子9をオ� ��する。

 したがって、コイル4のオン電流が遮断さ れる。さらに、第2スイッチ素子9がオフされ� ��ので、コイル4に回生電流は流れない。これ により、リレースイッチ2は、制御部12からリ レーオフ信号が出力された後、直ちにオフさ れる。なお、第1スイッチ素子7には、リレー� ��イッチ2のオフ時に電源5からの電圧と、コ� �ル4からの誘導電圧(回生電流を発生させる電 圧となるもの)とが作用するので、第1スイッ� ��素子7は、これらの電圧に耐えられるものが 使用される。

 次に、目標電流値の設定及びデューティ� ��比の調整について、図6に基づいて説明する 。図6は、PWM制御中のタイミングチャートで� �る。図6の(a)は、第1スイッチ素子のオンオフ 状態を示し、(b)は、PWM制御中にコイル4に流� �る電流を示す。

 第2スイッチ素子9をオンした状態でリレ� �スイッチ2をオンし、その後、第1スイッチ素 子7をオフすると、リレースイッチ2に回生電� ��が流れる。この回生電流により、リレース� ��ッチ2はオンに維持されるが、回生電流は時 間の経過とともに減少するので、あるタイミ ングでリレースイッチ2がオフされる。した� �って、リレースイッチ2がオフされる直前の� ��生電流の値が目標電流値となる。

 そこで、以下のように目標電流値を設定� ��る。すなわち、第2スイッチ素子9をオンし� �状態でリレースイッチ2をオンし、その後、� ��1スイッチ素子7をオフする。その後、電流� �出部13により回生電流を監視する一方、リレ ースイッチ2のオンオフ状態を監視する。リ� �ースイッチ2のオンオフ状態の監視は、たと� ��ば、接点3と負荷6との間の電圧を監視する� �とで、行われる。そして、リレースイッチ2� ��オフとなった直前に電流検出部13が検出し� �電流の値を、目標電流値とする。目標電流� �は、PWM生成部14が記憶する。

 目標電流値は、リレースイッチ2をオンす るために必要な電流の最低値であるので、コ イル4に流れる電流が目標電流値以上となれ� �、リレースイッチ2をオンに維持することが� ��きる。一方、PWM制御中にコイル4に流れる電 流は、第1スイッチ素子7がオフからオンに切� ��替わる際に最低となる。そこで、PWM生成部1 4は、このときの電流、すなわち最低電流の� �が目標電流値に一致するように、デューテ� �ー比を調整する。

 なお、特許文献1記載のリレー制御装置は 、本実施の形態の目標電流値に基づく制御を 行っていないので、リレーのコイルに流れる 電流は、リレー制御装置1よりも大きくなる� �したがって、リレー制御装置1は、従来のリ� ��ー制御装置よりも、コイル4の発熱及び消費 電力を低減することができる。さらに、特許 文献1記載のリレー制御装置は、抵抗を用い� �、コイルに流れる電流を検出するので、抵� �からの発熱がある。したがって、リレー制� �装置全体としての発熱低減効果が少なくな� �。しかし、リレー制御装置1は、電流の検出� ��抵抗を用いていないので、このような問題� ��生じない。したがって、リレー制御装置1は 、装置全体の発熱を従来よりも低減すること ができる。

 次に、異常判定について、図7及び図8に� �づいて説明する。図7は、正常にPWM制御が行� ��れる場合のタイミングチャートであり、図8 は、PWM制御中に異常が発生した場合のタイミ ングチャートである。具体的には、図7の(a)� �図8の(a)は、第1スイッチ素子のオンオフ状態 を示し、図7の(b)、図8の(b)は、コイル4に流れ る回生電流を示す。

 コイル4に流れる電流は連続的に変化する ので、回生電流を検出し、その回生電流に基 づいて、オン電流を推定することができる。 たとえば、図7のように回生電流が変化する� �合、オン電流は波線で示すように変化する� �推定することができる。また、時刻T4で何ら かの異常が発生し、オン電流が非常に大きく なると、時刻T5で第1スイッチ素子7がオンか� �オフになった際に、回生電流の値も非常に� �きくなるので、オン電流が異常であると推� �することができる。

 そこで、PWM生成部14は、第1スイッチ素子7 がオンからオフに切り替わった際に電流検出 部13から与えられた検出信号に基づいて、回� ��電流の値と所定の異常判定値とを比較する� ��この結果、PWM生成部14は、回生電流の値が� �常判定値以上となる場合には、オン電流が� �常であると判定し、PWMオン信号及びPWMオフ� �号の出力を停止する。これにより、第1駆動� ��15は、第1スイッチ素子7へのPWM制御を停止し 、第1スイッチ素子7をオフする。さらに、PWM� ��成部14は、異常発生信号を制御部12を介して 第2駆動部16に出力し、第2駆動部16は、異常発 生信号を受信した際に、第2スイッチ素子9を� ��フする。これにより、リレースイッチ2が直 ちにオフされる。一方、PWM生成部14は、回生� ��流の値が異常判定値未満となる場合には、� ��ン電流が正常であると判定し、PWMオン信号� ��びPWMオフ信号の出力を継続する。たとえば� ��PWM生成部14は、回生電流が図7に示す変化を� ��す場合、オン電流が正常であると判定し、P WMオン信号及びPWMオフ信号の出力を継続する� ��一方、時刻T4でオン電流に異常が発生した� �合、時刻T5に電流検出部13から与えられた検� ��信号に基づいて、オン電流が異常であると� ��定し、PWMオン信号及びPWMオフ信号の出力を� ��止する。さらに、PWM生成部14は、異常発生� �号を第2駆動部16に出力する。これにより、� �レースイッチ2が直ちにオフされる。

 以上により、リレー制御装置1は、第1ス� �ッチ素子7へのPWM制御が停止される時に、第2 スイッチ素子9をオフするので、第1スイッチ� ��子7へのPWM制御を停止した後に、直ちにリレ ースイッチ2をオフすることができる。した� �って、リレー制御装置1は、第1スイッチ素子 7がオフされてからリレースイッチ2がオフさ� ��るまでの時間を従来よりも短くすることが� ��きる。

 さらに、リレー制御装置1は、ボディーダ イオード10の順方向とダイオード11の順方向� �が逆になっているので、各スイッチ素子を� �護することができる。

 さらに、リレー制御装置1は、最低電流の 値が目標電流値に一致するようにデューティ ー比を調整するので、従来よりもコイル4の� �熱及び消費電力を低減することができる。� �の結果、電源5の消費電力が減少するので、� ��源5の充電に必要な燃料が減少し、環境への 負荷が減少する。

 さらに、リレー制御装置1は、回生電流の 値が異常判定値を超えた際に、PWM制御を停止 するので、この点においても、各スイッチ素 子を保護することができる。

 さらに、リレー制御装置1は、逆接対策と 回生電流の検出を1つの素子、すなわち第2ス� ��ッチ素子9を用いて行うことができるので、 これらを別々の素子を用いて行う場合よりも 、リレー制御装置1の製造コストを低減する� �とができる。

 なお、本実施の形態は、本発明の趣旨を� ��脱しない範囲で変更可能である。例えば、� ��1スイッチ素子7は、リレースイッチ2の上流� ��(電源5に近い側)に設けられてもよく、ダイ� ��ード11は、第2スイッチ素子9の上流側に設け られても良い。リレー制御装置1は車両に搭� �されるものでなくてもよい。