JP2006060949A - 電源バックアップユニットおよびこれを用いた電子制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は電源バックアップユニットおよびこれを用いた電子制御装置に関するものであり、その信頼性の向上を目的とするものである。
【解決手段】電子制御部２に駆動電力を供給する主電源の出力が規定電圧以下となった時に電子制御部２に対して補助的に電力を供給する補助電源３と、電子制御部２にカソードが接続されアノードが第２のスイッチを介して補助電源３に接続されたダイオード４とを備え、補助電源３とダイオード４のアノードを昇圧回路８を介して接続するとともに、このダイオード４に電圧検出回路１１を並列に接続する構造としたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、電源バックアップユニットおよびこれを用いた電子制御装置に関するものである。

一般に車載用の電子制御ブレーキシステムなどの高い安全性を要求される電源回路は、電力を供給する主電源となるバッテリーに異常が発生し、その出力が規定電圧以下となった場合においても、補助的に電力の供給が行えるよう補助電源が接続された構成となっている。

通常、このような電源バックアップユニットは、図３に示すごとく、主電源１から電子制御部２に至る経路に対して並列に補助電源３が接続されるもので、主電源１からの出力電圧の低下により補助電源３の電位が主電源１側の電位より高くなり、これによりダイオード４が導通状態となり、補助電源３に蓄えられた電力が電子制御部２に供給されるものである。

従来、このような電源バックアップユニットにおいては、いかなる時にも補助電源３からの給電を確実に行えるようにするため、補助電源３から電子制御部２に至る経路に配置されたダイオード４に対して別途ダイオード５を並列に接続した構造となっていた。

なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
実開平５−７４１４７号公報（実願平４−９９１８号のＣＤ−ＲＯＭ）

しかしながら、複数のダイオード４，５を並列に接続することは、確かに冗長性を高めることはできるのであるが、全てのダイオード４，５が同時に故障する可能性を完全に否定できるものではなく、より一層の信頼性の確保が課題となっていた。

そこで、本発明はこのような問題を解決し電源バックアップユニットおよびこれを用いた電子制御装置の信頼性をより一層高めることを目的とする。

この目的を達成するために本発明は、特に、電子制御部と補助電源間に配置されたダイオードのアノード側に昇圧回路を接続するとともに、このダイオードに電圧検出回路を並列に接続する構造としたのである。

この構成により、主電源の正常作動時にダイオードの異常を情報として検出できるので、電源バックアップユニットの異常時の使用を抑制することができ、結果として電源バックアップユニットおよびこれを用いた電子制御装置の信頼性を高めることができるのである。

以下、本発明の一実施の形態について図を用いて説明する。なお上述した背景技術と同様の構成については同じ符号を付して説明するものとする。

図１は車載用の電子制御ブレーキシステムなどの高い信頼性が要求される電子制御装置を示したシステムブロック図であり、主な構成は主電源１から電子制御部２に至る経路に対して並列に電源バックアップユニット６が接続されたもので、主電源１からの出力電圧の低下により電源バックアップユニット６を構成する補助電源３の電位が主電源１の電位より高くなるとダイオード４が導通状態となり、補助電源３に蓄えられた電力が電源バックアップユニット６から電子制御部２に供給されるものである。第１のスイッチ７は電子制御部２から主電源１への電力の逆流を防止するために設けられたダイオードである。

そして、この電子制御装置の電源バックアップユニット６においては、補助電源３を起点とした昇圧回路８が設けられており、この昇圧回路８によって昇圧された電力は第３のスイッチ９および抵抗１０を介してダイオード４のアノード側に接続されている。また、このダイオード４に対しては電圧検出回路１１が並列に接続され、さらにこの接続点より補助電源３側に第２のスイッチ１２が接続された構成となっている。

この構成は、第３のスイッチ９、第２のスイッチ１２のオン・オフを制御回路１３によって制御することでダイオード４の故障診断を行うものであり、ダイオード４が導通状態のままで非導通状態に戻らない、いわゆるオン故障の場合には昇圧回路８から電圧を印加してもダイオード４が導通状態であるため電圧検出回路１１の両側部分に電圧差は生じず、また、ダイオード４が非導通状態のままで導通状態に戻らない、いわゆるオフ故障の場合には昇圧回路８から電圧を印加することでダイオード４が非導通状態であるため電圧検出回路１１の両端部分に電圧差が発生することになり、この電圧検出回路１１に生じた電圧をモニタすることによりダイオード４の故障診断が行われるのである。

すなわち、従来であれば図３に示されるように主電源１の故障時における補助電源３からの給電を保証するためダイオード４に別途ダイオード５を並列接続することでその信頼性を高めていたのであるが、本発明のように主電源１が正常な動作状態において、補助電源３からの電力を供給するダイオード４の故障判断を行う形とすることで、電源バックアップユニット６の異常を使用者に示すことができ、その時点で電子制御装置の駆動中止の判断を促せるようになり、結果として使用者の安全を確保できることから、電源バックアップユニット６、ひいてはこの電源バックアップユニット６を用いた電子制御装置の信頼性を高めることができるのである。

なお、ダイオード４と補助電源３との間に設けられた第２のスイッチ１２はダイオード４に対する補助電源３からの電圧の印加を強制的に中断させるために設けられたものである。

また、電子制御装置内に昇圧回路８を配置したことにより、装置内に主電源１の電圧より高い電圧を発生させることができるので、ダイオード４と補助電源３との間に設けられた第２のスイッチ１２にＮチャネルＦＥＴを用いることができ、ＰチャネルＦＥＴを用いる場合より導通抵抗を１０分の１程度に低減できる。従ってこの第２のスイッチ１２により補助電源３の電力消費を抑制することができるので、主電源１の故障時に給電される補助電源３に蓄えられた電力を効率よく使用することができるのである。

なお、ＦＥＴはそれ自体に破線で囲む寄生ダイオード成分１４を有するため、昇圧された電力が寄生ダイオード成分１４によって補助電源３側に帰還することを防ぐため、第２のスイッチ１２は図２に示されるように２つのＦＥＴの向きを反転した状態で接続することで解決できるものである。

また、上述した一実施の形態における昇圧回路８は補助電源３を起点とした接続形態として説明したが、主電源１を起点とした接続形態においても同様の効果を奏するものである。

さらに、補助電源３は充放電が可能なバッテリーで構成すれば良く、例えば電気二重層コンデンサを多数組み合わせたキャパシタユニットを用いることで実現できるものであり、また、第３のスイッチ９、第２のスイッチ１２に接続される制御回路１３や電圧検出回路１１はマイコンなどの制御装置を用いて集中制御することができるものである。

本発明にかかる電源バックアップユニットおよびこれを用いた電子制御装置は、信頼性を向上できるという効果を有し、特に高信頼性が要望される車載用途において有用である。

本発明の一実施の形態における電子制御装置を示すシステムブロック図 同電子制御装置の第２のスイッチの形態を示す回路図 従来の電子制御装置を示すシステムブロック図

符号の説明

１ 主電源
２ 電子制御部
３ 補助電源
４ ダイオード
６ 電源バックアップユニット
７ 第１のスイッチ
８ 昇圧回路
９ 第３のスイッチ
１０ 抵抗
１１ 電圧検出回路
１２ 第２のスイッチ
１３ 制御回路
１４ 寄生ダイオード成分

Claims (6)

1. 電子制御部に駆動電力を供給する主電源の出力が規定電圧以下となった時に前記電子制御部に対して補助的に電力を供給する補助電源と、前記電子制御部にカソードが接続されアノードが第２のスイッチを介して前記補助電源に接続されたダイオードとを備え、前記補助電源と前記ダイオードのアノードを昇圧回路を介して接続するとともに、前記ダイオードに電圧検出回路を並列に接続したことを特徴とする電源バックアップユニット。
2. ダイオードと第２のスイッチの間に昇圧回路を第３のスイッチを介して接続したことを特徴とする請求項１に記載の電源バックアップユニット。
3. 第２のスイッチは２つのＮチャネルＦＥＴの向きを反転して接続することで構成したことを特徴とする請求項２に記載の電源バックアップユニット。
4. 電子制御部と、この電子制御部に第１のスイッチを介して駆動電力を供給する主電源と、前記主電源の遮断時に前記電子制御部に対して補助的に電力を供給する電源バックアップユニットからなる電子制御装置であって、前記電源バックアップユニットは補助電源と、前記電子制御部にカソードが接続されアノードが第２のスイッチを介して前記補助電源に接続されたダイオードとを備え、前記補助電源と前記ダイオードのアノードを昇圧回路を介して接続するとともに、前記ダイオードに電圧検出回路を並列に接続したことを特徴とする電子制御装置。
5. ダイオードと第２のスイッチの間に昇圧回路を第３のスイッチを介して接続したことを特徴とする請求項４に記載の電子制御装置。
6. 第２のスイッチは２つのＮチャネルＦＥＴの向きを反転して接続することで構成したことを特徴とする請求項５に記載の電子制御装置。

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