JP4778963B2 - 制御機器に電圧供給する装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車両（モータビークル）内に取り付けられている制御機器に電圧供給する装置に関し、その制御機器は、主に情報処理に用いられるロジックユニットと、主にアクチュエータのコントロールに用いられるパワーユニットとを含んでいる。

現代の自動車両は多数の制御機器を有し、これらの制御機器は、場合により自動車両の停止時にもエネルギーを消費する。特に１つの又は複数の制御機器に機能不良のある場合、自動車両の車両バッテリーはこのエネルギー消費により多大に負荷され、長時間の間、深放電されてしまう。データバスを介した制御機器の互いのネットワーク化のため、この際、唯一の制御機器の故障が別の制御機器のエネルギー消費の増加を導くことにもなる。

自動車両のバッテリーの深放電の最大の原因には以下の場合がある：
・ 故障に起因して１つの制御機器がデータバスから使用中止とされない。全ての別の制御機器は同様にアクティブに留まり、この際、停止状態に比べて増加されたエネルギー消費を伴う。それにより車両バッテリーは数アンペア（例えば５Ａ）の持続電流をもって負荷されてしまう。
・ 故障に起因して１つの制御機器が、データバスに接続されている全ての別の制御機器に対し、呼出信号（ウェイクアップシグナル）を反復して送信する。それによりそれらの制御機器は反復してアクティブ状態に移行し、この際、停止状態に比べて増加されたエネルギー消費を伴う。このような故障によっても車両バッテリーから電流が取り出されてしまい、この電流は時間平均でアンペア範囲内（例えば１Ａ）に位置し得る。
・ 故障に起因して１つの制御機器のプロセッサが、別の制御機器に影響を及ぼすことなく、増加された計算能力をもたらす。このような場合に引き起こされる車両バッテリーからの追加的な電流の取り出しは、数百ミリアンペアの範囲内（例えば２００ｍＡ）に位置し得る。

従来技術として、個々の消費装置又は全ての消費装置又は消費装置のグループをそれらの電圧供給部から分離することで深放電を回避するという様々な装置が知られている。典型的にその分離は、１つの又は複数の制御機器の供給ライン内に設けられているスイッチングユニット（例えば単安定リレー又は二安定リレー）を開くことにより行われる。その分離は、時間制御式、又は事象制御式、又は例えば特許文献１から知られているように利用者の要求によって行われる。

自動車両内で今日使用されている複数の制御機器の構造では、主に情報処理に用いられるロジック部分と、主にアクチュエータのコントロールに用いられるパワー部分とが区別される。従来技術に従い、これらの両方の部分は共通の供給ラインにより電圧供給される。スイッチングユニットが閉じられていて制御機器の稼動時には、そのような供給ラインを介し、この供給ラインにより給電される全ての制御機器の有効電流の合計分が流れる。従ってスイッチングユニットは、このスイッチングユニットが、各々の供給ラインを介して流れる有効電流の合計分の最大値をもって負荷可能であるように設計されなくてはならない。この際、現代の自動車両の所定の機能性（例えばアクティブステアリング）が既に個々の制御機器のために４０Ａに至るまでの有効電流を前提とすることが顧慮されなくてはならない。スイッチングユニットの対応的な設計は確かに技術的に可能であるが、高い製造コストと結び付いている。従って従来技術の明らかな短所は、スイッチングユニットを開くことによる、高い有効電流需要を伴う制御機器による電圧源からの電流の取り出しを防止する意図でのスイッチオフが、極めて高いコストをもってのみ実現可能であるということにある。

ドイツ特許発明第１９９２２３３１号明細書

本発明の課題は、故障のある制御機器により引き起こされる電圧源からの電流の取り出しが効果的に防止される、低コストであり僅かな構成上の手間で達成可能な装置を創作することである。

前記の課題の解決策は、主に情報処理に用いられる部分（ロジックユニット）の電圧供給部のためと、主にアクチュエータのコントロールに用いられる部分（パワーユニット）の電圧供給部のためとに、別々の供給ラインが設けられ、ロジックユニットの供給ラインだけにスイッチングユニット（開閉ユニット）が備えられることで成される。

本発明の長所は、ロジックユニットの供給ライン内に設けられているスイッチングユニットが、遥かに少ない電流強さによる負荷のために設計され得て、従ってより低コストで実現され得るということにある。

本発明は、制御機器内で発生し且つ車両バッテリーの深放電にとって重要な多くの故障の原因が、故障のある情報処理部内にあるという事実を利用している。冒頭で説明した故障事例はこの事情を裏付けている。従って、故障のある制御機器による電流の取り出しを効果的に防止するためには、そのロジックユニットを電圧供給部から分離することで十分である。それによりこの制御機器は、パワーユニットが確かに電圧供給されるが電流を取り出さないという状態に移される。

ロジックユニットとパワーユニットへの回路技術的な分割は、今日使用されている制御機器の多くにおいていずれにせよ既に実行されている又は僅かな構造上の手間で達成され得る。この際、配線は、パワーユニットも電圧供給されている場合にだけパワーユニットによる電流の取り出しが行われ得るように成され得る。共通の供給ラインに代わる別々の供給ラインの実施のための構成コストと製造コストと材料コストは、特に多数の制御機器が取り付けられている自動車両において、スイッチングユニットの変更された負荷により達成可能な節約に比べ、無視することができる。

添付の図面をもとに本発明を更に説明する。

原理スケッチである図１には、自動車両（モータビークル）内の１つの制御機器のロジックユニットとパワーユニットを分けて電圧供給するための本発明に従う配線構成が概要的に示されている。制御機器１は、主に情報処理に用いられるロジックユニット２と、主にアクチュエータ４のコントロールに用いられるパワーユニット３とを含んでいる。

ロジックユニット２は、供給ライン１１を介し、電圧源５、好ましくは車両バッテリーに接続される。供給ライン１１内には両方のライン部分１１ａ及び１１ｂの間にスイッチングユニット（開閉ユニット）７が設けられていて、このスイッチングユニット７は、ロジックユニットを電圧供給部から分離するのに適している。全体の見易さのために、原理スケッチである図１内には電位ラインとアースラインの代わりに各々１つだけのラインが描かれている。スイッチングユニット７は、本発明に従い、ロジックユニット２の電圧供給部のアースライン内にも電位ライン内にも設けられ得る。

ロジックユニット２内では典型的に先ず変換ユニット８が供給電圧を情報処理ユニット９の作動電圧に変換し、ライン１３を介してその作動電圧を情報処理ユニット９に印加する。情報処理ユニット９からはライン１４を介して電圧信号がパワーユニット３に渡される。ライン１１を介した電圧源５からのロジックユニットの電流の取り出しは、実質的に変換ユニット８と情報処理ユニットの電流消費に対応する。閉じられたスイッチングユニット７を介して流れる電流は対応的に小さな電流強さを有する。

パワーユニット３は、供給ライン１２を介し、電圧源６と接続されている。電圧源６は、この際、電圧源５と同じものであり得る。パワーユニット３は典型的にパワー増幅器１０を含んでいる。対応する電圧信号がパワー増幅器１０のライン１４に印加すると、アクチュエータ４がライン１５を介して通電される。電流の取り出しは、この際、実質的にライン１２を介して電圧源６から行われる。

スイッチングユニット７を開くことにより供給ライン１１が分離されるとロジックユニット２はもはや電圧供給されない。この状態において情報処理ユニット９のライン１４には、定義電圧信号、典型的には持続的に０Ｖが印加する。パワー増幅器１０は、この定義電圧信号の印加時には供給ライン１２を介したアクチュエータ４の電流の取り出しが不可能であるように実施されている。

従って、本発明の思想による上述の比較可能な各実施形態により、スイッチングユニット７が開いている場合にはロジックユニット２によってもパワーユニット３によっても電圧源から電流が取り出されないことが達成される。この際、スイッチングユニット７はロジックユニット２の最大有効電流のためだけに設計されればよく、このことは、従来技術に対し、コストの面で多大な長所をもたらす。

スイッチングユニット７の機器技術的な実施形のためには、本発明の周辺環境の従来技術に従って普及されている機械スイッチ又は電子スイッチの全ての実施形態が考慮され得る。本発明の有利な実施形態に従い、スイッチングユニット７としては二安定リレーが使用される。二安定リレーは、現在のスイッチング位置を維持するための保持電流が必要でない、つまり自己保持式であるという長所を有する。

全体の見易さのために、説明した本発明の実施形態では、唯一の制御機器の唯一の機器部分、ここではロジックユニットが、スイッチングユニットにより遮断可能な供給ラインを介して電圧供給される。しかし本発明の思想は、任意に多くの制御機器において、残りの制御機器により電圧供給可能な任意に多くの別個の部分ユニットが、共通のスイッチングユニット７を介してそれらの電圧供給部から分離可能であるという場合も含んでいる。

自動車両内の制御機器のロジックユニットとパワーユニットの本発明に従って分けられた電圧供給の原理スケッチを示す図である。

符号の説明

１ 制御機器
２ ロジックユニット
３ パワーユニット
４ アクチュエータ
５ 電圧源
６ 電圧源
７ スイッチングユニット
８ 変換ユニット
９ 情報処理ユニット
１０ パワー増幅器
１１ 供給ライン
１２ 供給ライン
１３ ライン
１４ ライン
１５ ライン

Claims (2)

1. 自動車両内に取り付けられている制御機器に電圧供給する装置であって、その制御機器が、情報処理に用いられるロジックユニット（２）と、アクチュエータ駆動用のパワーユニット（３）とを含んでいる、前記装置において、
   ロジックユニット（２）が、情報処理ユニット（９）、第１の電圧源（５）からの電圧を情報処理ユニット（９）の動作電圧へ変換するための変換ユニット（８）、及び、情報処理ユニット（９）に動作電圧を供給するために変換ユニット（８）と情報処理ユニット（９）の間で接続されたライン（１３）、を有していること、
   電圧信号が、ライン（１４）を介して、情報処理ユニット（９）から、パワー増幅器（１０）を有するパワーユニット（３）へ供給されること、
   ロジックユニット（２）が、供給ライン（１１、１１ａ、１１ｂ）及びスイッチングユニット（７）を介して、第１の電圧源（５）と接続されていること、
   パワーユニット（３）が、スイッチング可能でない供給ライン（１２）を介して第２の電圧源（６）と接続されていること、
   供給ライン（１１）がスイッチングユニット（７）を開くことにより分離され、ロジックユニット（２）に電圧が供給されない場合に、出力ライン（１４）を介してパワー増幅器（１０）へ定義電圧信号が印加されること、及び
   パワー増幅器（１０）が、定義電圧信号の印加時には供給ライン（１２）を介した電流の取り出しを遮断すること
   を特徴とする装置。
2. ロジックユニットの供給ラインが、自己保持式のリレーによりスイッチング可能であることを特徴とする、請求項１に記載の装置。

Images