JP6092638B2 - 車両用電源制御装置 - Google Patents
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Description
本発明は、車両の電源と負荷との間に介設された半導体スイッチング素子のオンオフを制御して、負荷に対する電源からの電力供給を制御する車両用電源制御装置に関する。
車両においては従来から、過電流の発生時等に負荷を電源から切り離すヒューズ機能が設けられている。そして、近年では、ヒューズ機能を搭載する車両のジャンクションボックス（Ｊ／Ｂ）やリレーボックス（Ｒ／Ｂ）に対する小型化の要求が強い。それに伴い、車両では、ヒューズ機能を機械的なヒューズから半導体スイッチング素子に置き換える傾向が強まっている。
ヒューズ機能を半導体スイッチング素子で実現する技術としては、例えば、負荷に対する電力供給をオンオフする半導体スイッチング素子を、その半導体スイッチング素子が接続された車両のＥＣＵ（電子制御装置）において制御するものが、従来から提案されている。
この提案では、ＥＣＵ内のマイクロコンピュータ（マイコン）が、他のＥＣＵからそのＥＣＵに接続されたスイッチのオンオフ操作に応じたスイッチ信号を受け取る。そして、受け取ったスイッチ信号に基づき、スイッチのオンオフ操作に応じて負荷に対する電力供給を、半導体スイッチング素子によりオンオフする。
これと共に、マイコンは、ＥＣＵ内のセンス回路を用いて検出した負荷電流（負荷を流れる電流）から、負荷への電力供給を制限すべきヒューズ異常状態であるかどうか判断する。そして、ヒューズ異常状態であると判断した場合にマイコンが、他のＥＣＵから受け取るスイッチ信号に優先して半導体スイッチング素子のオンオフを制御し、負荷への電力供給を制限する。
なお、ＥＣＵは、他のＥＣＵから受け取るスイッチ信号により半導体スイッチング素子をオンオフさせるためのアナログ回路を、別途有している。このアナログ回路の機能は、マイコンが出力信号を定期的に出力する正常機能中には無効化される。
このため、例えばマイコンが暴走等により半導体スイッチング素子のオンオフを制御できなくなった場合は、マイコンからの出力信号の停止に伴い有効化されるアナログ回路により、スイッチ信号の内容にしたがって半導体スイッチング素子をオンオフさせることができる（以上、例えば、特許文献１）。
このように、上述した提案では、マイコンに異常が生じてヒューズ異常状態かどうか判断できなくなっても、スイッチの操作に応じて半導体スイッチング素子をオンオフさせて負荷に対する電力供給を行うことができる。したがって、負荷に供給する電力が車両のバッテリからのものである場合は、ヒューズ異常状態が発生してもスイッチの操作次第で負荷に電力が供給され続けてしまい、バッテリ上がりを招く可能性がある。
また、上述した提案では、マイコンに異常が生じていてもスイッチの操作に同期して負荷に電力が供給される。このため、負荷に対する電力供給のオンオフがスイッチの操作に同期しないことによって、スイッチの操作者（専ら車両の運転者）に車両の異常（マイコンの異常発生）を認識させることができない。したがって、車両の異常を認識させることが困難になる可能性がある。
したがって、スイッチの操作内容に応じた負荷に対する電力供給をオンオフする半導体スイッチング素子を、負荷電流に基づき負荷への電力供給を遮断すべきヒューズ異常状態が発生したと判断したときに、負荷への電力供給を制限するヒューズ機能を実現するよう動作させる際には、バッテリ上がりの防止と車両の異常発生の認識容易性とを担保することが肝要である。
本発明は前記事情に鑑みなされたもので、本発明の目的は、半導体スイッチング素子を用いたヒューズ機能の実現に際して、バッテリ上がりの防止と車両の異常発生の認識容易性とを担保することができる車両用電源制御装置を提供することにある。
前記目的を達成するために、請求項１に記載した本発明の車両用電源制御装置は、
車両の負荷に対応したスイッチの操作に伴い入力されるスイッチ信号に基づいて制御手段が半導体スイッチング素子をオンオフさせて、前記車両の電源から前記負荷に対する電力供給をオンオフさせ、前記負荷に流れる電流に、該負荷への電力供給を制限すべきヒューズ異常状態が発生しているときに、前記スイッチ信号とは無関係に前記制御手段が前記半導体スイッチング素子をオンオフさせて、前記負荷に対する電力供給を制限する車両用電源制御装置において、
前記制御手段に異常が発生しているときに、前記負荷に対応しない他のスイッチの操作に伴い入力される他のスイッチ信号に基づき、前記半導体スイッチング素子を前記他のスイッチのオンオフに同期してオンオフさせて、前記負荷に対する電力供給をオンオフさせるバックアップ用制御回路を備える、
ことを特徴とする。
車両の負荷に対応したスイッチの操作に伴い入力されるスイッチ信号に基づいて制御手段が半導体スイッチング素子をオンオフさせて、前記車両の電源から前記負荷に対する電力供給をオンオフさせ、前記負荷に流れる電流に、該負荷への電力供給を制限すべきヒューズ異常状態が発生しているときに、前記スイッチ信号とは無関係に前記制御手段が前記半導体スイッチング素子をオンオフさせて、前記負荷に対する電力供給を制限する車両用電源制御装置において、
前記制御手段に異常が発生しているときに、前記負荷に対応しない他のスイッチの操作に伴い入力される他のスイッチ信号に基づき、前記半導体スイッチング素子を前記他のスイッチのオンオフに同期してオンオフさせて、前記負荷に対する電力供給をオンオフさせるバックアップ用制御回路を備える、
ことを特徴とする。
請求項１に記載した本発明の車両用電源制御装置によれば、制御手段が半導体スイッチング素子をオンオフさせることができない異常発生時には、バックアップ用制御回路が、負荷に対応しない他のスイッチのオンオフ操作に応じた他のスイッチ信号に基づいて半導体スイッチング素子をオンオフさせ、負荷に対する電力供給をオンオフさせる。
したがって、制御手段の異常発生中には、負荷に対応するスイッチを操作しても負荷に対して電力を供給することができない。これにより、仮にヒューズ異常状態が発生していても負荷に電力が供給され続けてバッテリが上がってしまうのを抑制することができ、かつ、ヒューズ異常状態を判定できない車両の異常発生を、スイッチの操作者に容易に認識させることができる。
このため、半導体スイッチング素子を用いたヒューズ機能の実現に際して、バッテリ上がりの防止と車両の異常発生の認識容易性とを担保することができる。
また、請求項２に記載した本発明の車両用電源制御装置は、請求項１に記載した本発明の車両用電源制御装置において、前記他のスイッチは前記車両のイグニッションスイッチであり、前記バックアップ用制御回路は、前記イグニッションスイッチの操作に伴い入力されるイグニッションスイッチ信号に基づき、前記半導体スイッチング素子を前記イグニッションスイッチのオンオフに同期してオンオフさせることを特徴とする。
請求項２に記載した本発明の車両用電源制御装置によれば、請求項１に記載した本発明の車両用電源制御装置において、車両のイグニッションスイッチは、車両の電装品に対する電力供給可能な状態と、暗電流以外は電装品に対する電力供給を不可とする状態とを切り替える際に操作される。そして、イグニッションスイッチは、負荷に対応するスイッチよりも回路上の電源側に存在し、負荷に対して電力を供給する際には、必ずイグニッションスイッチが事前にオン操作される。
即ち、イグニッションスイッチは負荷に対する電力供給を直接オンオフさせるスイッチではないが、負荷に電力を供給する際には必ずオン操作されることから、負荷に対応するスイッチ以外の他のスイッチとしては、比較的、負荷に対する関連性を有するスイッチである。
このイグニッションスイッチを、制御手段の異常発生時に負荷に対する電力供給をオンオフさせるために操作する他のスイッチとすることで、制御手段の異常発生を認識した操作者に、負荷に対する電力供給をオンオフするために操作すべきスイッチを容易に想起させることができる。
本発明によれば、半導体スイッチング素子を用いたヒューズ機能の実現に際して、バッテリ上がりの防止と車両の異常発生の認識容易性とを担保することができる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態に係る電源制御装置の原理的な構成を示す回路図である。
本実施形態の電源制御装置１（請求項中の車両用電源制御装置に相当）は、不図示の車両に搭載されたコンビネーションスイッチ３（請求項中の負荷に対応するスイッチに相当）のオンオフ操作に応じて入力されるスイッチ信号ＳＷ１に基づいて、半導体リレー１３（請求項中の半導体スイッチング素子に相当）をオンオフさせて、車両のバッテリＢから例えばヘッドライト等の負荷５に対する電力ＶＢの供給をオンオフさせるものである。
また、電源制御装置１は、負荷５を流れる電流（負荷電流）から、負荷５への電力供給を制限すべきヒューズ異常状態であると判断した場合に、スイッチ信号ＳＷ１とは無関係に半導体リレー１３をオンオフさせて、バッテリＢから負荷５に対する電力ＶＢの供給を制限するものである。
そのために、電源制御装置１は、マイクロコンピュータ（以下、「マイコン」と略記する。）１１（請求項中の制御回路に相当）、上述した半導体リレー１３、電流センサ回路１５、ウォッチドッグ回路１７、及び、バックアップ用制御回路１９を有している。
マイコン１１は、電源制御装置１の入力ポートＩＮに入力されるコンビネーションスイッチ３からのスイッチ信号ＳＷ１を、Ｉ／Ｆ回路１１ａを介して受け取る。そして、マイコン１１は、正常に動作している限り、スイッチ信号ＳＷ１と同期してオンオフする半導体リレー駆動信号ＲＤを出力する。
半導体リレー１３は、電源制御装置１のバッテリポートＢＡＴＴに入力されたバッテリＢからの電力を、バックアップ用制御回路１９から入力される駆動信号ＤＲのオンにより内部のリレー接点（図示せず）がオンしている間、電源制御装置１の出力ポートＯＵＴを介して負荷５に供給する。
電流センサ回路１５は、半導体リレー１３を介してバッテリＢから供給される電力により負荷５を流れる電流を検出する。検出した電流はマイコン１１に出力される。マイコン１１では、正常に動作している限り、入力された負荷５の電流を監視し、デッドショートや一定の積算時間以上のレアショート等のヒューズ異常状態が発生したかどうかを判断する。そして、ヒューズ異常状態が発生したと判断している間、マイコン１１は、半導体リレー駆動信号ＲＤをオフして、半導体リレー１３による負荷５への電力供給をオフさせる。
ウォッチドッグ（ＷＤ）回路１７は、マイコン１１が正常動作中に一定間隔で出力するウォッチドッグ（ＷＤ）パルスＷＤＰの入力が途絶えている間、マイコン１１に出力しているリセット信号ＲＥＳＥＴを、マイコン１１にリセット動作させるために通常のオフからオンに切り替える。入力が途絶えたウォッチドッグパルスＷＤＰがマイコン１１のリセット動作により再び入力されると、ウォッチドッグ（ＷＤ）回路１７は、リセット信号ＲＥＳＥＴをオンからオフに戻す。
バックアップ用制御回路１９は、アクティブロー（ローレベルがオン）のリセット信号ＲＥＳＥＴを反転させる反転回路１９ａと、電源制御装置１のイグニッションポートＩＧに入力されるイグニッションスイッチ７からのイグニッション（ＩＧ）信号ＳＷＩＧと反転回路１９ａの出力とが入力されるＡＮＤ回路１９ｂと、上述したＯＲ回路１９ｃとを有している。ＯＲ回路１９ｃには、マイコン１１からの半導体リレー駆動信号ＲＤと共にＡＮＤ回路１９ｂの出力が入力される。
したがって、バックアップ用制御回路１９のＯＲ回路１９ｃが出力する駆動信号ＤＲは、リセット信号ＲＥＳＥＴのオフ中（マイコン１１の正常動作中）には、マイコン１１からの半導体リレー駆動信号ＲＤに同期してオンオフする。即ち、ヒューズ異常状態でなければ、図２のタイミングチャートに示すように、駆動信号ＤＲはコンビネーションスイッチ３のオンオフ操作に同期してオンオフする。また、ヒューズ異常状態であれば、駆動信号ＤＲは常時オフとなる。
一方、リセット信号ＲＥＳＥＴのオン中（マイコン１１の動作異常発生中）には、図３のタイミングチャートに示すように、駆動信号ＤＲは、イグニッションスイッチ７からのイグニッション（ＩＧ）信号ＳＷＩＧに同期してオンオフする。
したがって、マイコン１１に動作異常が発生して、電流センサ回路１５が検出した負荷５の電流からヒューズ異常状態を判定できなくなったときには、負荷５への電力供給を、負荷５に対応するコンビネーションスイッチ３の操作ではオンオフできなくし、イグニッションスイッチ７の操作でオンオフできるようにすることができる。
これにより、マイコン１１の動作異常時にコンビネーションスイッチ３がオン操作されていると負荷５に電力が供給され続けてしまうのを防ぎ、バッテリ上がりの抑制を図ることができる。また、マイコン１１の動作異常時にはコンビネーションスイッチ３の操作で負荷５に対する電力供給をオンオフできなくなるので、マイコン１１に動作異常が発生したことをコンビネーションスイッチ３の操作者に容易に認識させることができる。
このため、半導体リレー１３を用いたヒューズ機能の実現に際して、バッテリ上がりの防止と車両（マイコン１１）の異常発生の認識容易性とを担保することができる。
なお、マイコン１１の動作異常時に負荷５に対する電力供給をオンオフさせるために操作するスイッチは、本実施形態のイグニッションスイッチ７に限らず、コンビネーションスイッチ３以外のスイッチであれば任意である。
そして、イグニッションスイッチ７は、負荷５に対する電力供給をコンビネーションスイッチ３の操作によりオンオフできる状態とするために、事前にオン操作するスイッチであり、負荷５との関連性を有するスイッチである。このため、マイコン１１の動作異常時にコンビネーションスイッチ３に代わって操作するスイッチとして操作者が想起しやすいというメリットがある。
また、上述した実施形態では、請求項中の半導体スイッチング素子を半導体リレー１３としたが、パワー半導体スイッチ等、半導体リレー１３以外の半導体スイッチング素子を用いてもよいのは勿論のことである。
本発明は、車両の電源と負荷との間に介設された半導体スイッチング素子のオンオフを制御して、負荷に対する電源からの電力供給を制御する際に用いて極めて有用である。
１ 電源制御装置（車両用電源制御装置）
３ コンビネーションスイッチ
５ 負荷
７ イグニッションスイッチ
１１ マイクロコンピュータ（制御手段）
１１ａ Ｉ／Ｆ回路
１３ 半導体リレー（半導体スイッチング素子）
１５ 電流センサ回路
１７ ウォッチドッグ回路
１９ バックアップ用制御回路
１９ａ 反転回路
１９ｂ ＡＮＤ回路
１９ｃ ＯＲ回路
Ｂ バッテリ（電源）
ＢＡＴＴ バッテリポート
ＤＲ 駆動信号
ＩＧ イグニッションポート
ＩＮ 入力ポート
ＯＵＴ 出力ポート
ＲＤ 半導体リレー駆動信号
ＲＥＳＥＴ リセット信号
ＳＷ１ スイッチ信号
ＳＷＩＧ イグニッションスイッチ信号
ＶＢ 電力
ＷＤＰ ウォッチドッグパルス
３ コンビネーションスイッチ
５ 負荷
７ イグニッションスイッチ
１１ マイクロコンピュータ（制御手段）
１１ａ Ｉ／Ｆ回路
１３ 半導体リレー（半導体スイッチング素子）
１５ 電流センサ回路
１７ ウォッチドッグ回路
１９ バックアップ用制御回路
１９ａ 反転回路
１９ｂ ＡＮＤ回路
１９ｃ ＯＲ回路
Ｂ バッテリ（電源）
ＢＡＴＴ バッテリポート
ＤＲ 駆動信号
ＩＧ イグニッションポート
ＩＮ 入力ポート
ＯＵＴ 出力ポート
ＲＤ 半導体リレー駆動信号
ＲＥＳＥＴ リセット信号
ＳＷ１ スイッチ信号
ＳＷＩＧ イグニッションスイッチ信号
ＶＢ 電力
ＷＤＰ ウォッチドッグパルス
Claims (2)
- 車両の負荷に対応したスイッチの操作に伴い入力されるスイッチ信号に基づいて制御手段が半導体スイッチング素子をオンオフさせて、前記車両の電源から前記負荷に対する電力供給をオンオフさせ、前記負荷に流れる電流に、該負荷への電力供給を制限すべきヒューズ異常状態が発生しているときに、前記スイッチ信号とは無関係に前記制御手段が前記半導体スイッチング素子をオンオフさせて、前記負荷に対する電力供給を制限する車両用電源制御装置において、
前記制御手段に異常が発生しているときに、前記負荷に対応しない他のスイッチの操作に伴い入力される他のスイッチ信号に基づき、前記半導体スイッチング素子を前記他のスイッチのオンオフに同期してオンオフさせて、前記負荷に対する電力供給をオンオフさせるバックアップ用制御回路を備える、
ことを特徴とする車両用電源制御装置。 - 前記他のスイッチは前記車両のイグニッションスイッチであり、前記バックアップ用制御回路は、前記イグニッションスイッチの操作に伴い入力されるイグニッションスイッチ信号に基づき、前記半導体スイッチング素子を前記イグニッションスイッチのオンオフに同期してオンオフさせることを特徴とする請求項１記載の車両用電源制御装置。
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