JP2007153090A - 電源管理システム - Google Patents

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Abstract

【課題】電気負荷が待機指令を受けているにも関わらず、電気負荷が起動状態にある場合に、電力供給を中断するシステムを提供することである。
【解決手段】バッテリーと電気負荷の間に介在させた回路切断手段と、制御手段と、電気負荷の負荷動作監視を行う負荷動作監視手段と、負荷の待機制御状態を監視する待機制御監視手段と、第一の監視間隔(T1)をおいて制御手段と負荷動作監視手段を定期的に起動させる間欠起動タイマーとを設け、制御手段は、一度目の負荷動作監視(P1)において負荷動作監視手段が電気負荷の起動状態を検知する場合に、第二の監視間隔(T2)をおいて、二度目の負荷動作監視(P2)を実行し、二度目の負荷動作監視において負荷動作監視手段が電気負荷の起動状態を検知する場合にこれを待機異常として検知する待機異常監視動作を行い、電気負荷への電力供給を中断させるものであることを特徴とする電源管理システム。
【選択図】図1

Description

本発明は、電源管理システムに関し、詳しくは、電気負荷の異常動作時の電気負荷の電源遮断方法に関するものである。
従来より、自動車ではバッテリーに充電した電力を利用して各種電気負荷(ECU:Electronic Control Unit やアクチュエータなど)を作動させているので、バッテリーの電力消費を極力抑えることが重要となっている。
電気負荷が起動状態の場合は負荷電流が大きく、電気負荷が待機状態の場合は負荷電流(即ち待機電流)が小さいため、電気負荷の消費電力は起動状態と待機状態とでは大きく変化する。そこで、イグニッションキーがオフとなった状態や待機状態などにおいて、一部の電気負荷を待機状態とするように所望の制御信号を与えたり、この電気負荷に対する供給電力を引き下げたり、また電力の供給を中断することで、電力消費量を抑えることが考えられている。
例えば特開平9−261860号公報(特許文献1)では、イグニッションスイッチと暗電流負荷スイッチのオン/オフ状態を監視し、両方が共にオフ状態のときに、回路開閉手段を開放とし、電源から電気負荷を遮断している。
ところが、電気負荷を待機状態にするように制御信号を与えても、この電気負荷が待機状態にならない場合や、一度待機状態になっても再び起動状態になってしまう場合があり、消費電力が大きくなる。
また、特許文献1のものではイグニッションスイッチと暗電流負荷スイッチの監視装置は常に動作していなければならず、監視装置自体には暗電流が流れており、監視装置への電力供給は常に必要となる。さらに、回路開閉手段で電源を遮断しており、車内LAN通信で電気負荷を待機状態とはしていないので、サージ電流等が発生し、電気負荷や回路にかかる負担が大きい。
特開平9−261860号公報
本発明は前記問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、電気負荷が待機指令を受けているにも関わらず、誤動作等の理由により電気負荷が起動状態にある異常動作時に、電力供給を中断するシステムを提供することである。
自動車に搭載されるバッテリーと電気負荷の間に介在させて前記電気負荷への電力供給を停止させる回路切断手段と、前記回路切断手段を用いて前記電気負荷への電力供給を中断させる制御手段と、前記電気負荷に流れる電流を測定して前記電気負荷の負荷動作監視を行う負荷動作監視手段と、前記電気負荷を休止させている待機制御状態を監視する待機制御監視手段と、第一の監視間隔(T1)をおいて前記制御手段と前記負荷動作監視手段を定期的に起動させることにより前記電気負荷の待機制御状態の監視を行わせる間欠起動タイマーとを設け、前記制御手段は、一度目の負荷動作監視(P1)において前記負荷動作監視手段が前記電気負荷の起動状態を検知する場合に、第二の監視間隔(T2)をおいて、二度目の負荷動作監視(P2)を実行し、この二度目の負荷動作監視(P2)において前記負荷動作監視手段が前記電気負荷の起動状態を検知する場合にこれを待機異常として検知する待機異常監視動作を行い、前記待機異常の検知時には、前記電気負荷への電力供給を中断させるものであることを特徴とする電源管理システムを提供している。
前記構成の電源管理システムでは、電気負荷が待機制御指令を受けているとき、負荷動作監視手段と制御手段は間欠起動タイマーにより第一の監視間隔T1をおいて定期的に起動し、電気負荷が起動状態にあるか否かを監視する構成としている。間欠起動とすることにより、常に負荷動作監視手段と制御手段が起動している場合よりも消費電力を低減することができる。
待機状態にあるべき電気負荷が起動状態となっていることを負荷動作監視手段が検知したときは、電気負荷への電力供給を中断させることにより、バッテリーの消費電力を少なくすることができる。
なお、待機異常監視動作では、一度目の負荷動作監視P1において電気負荷の起動状態を検知した場合にのみ、二度目の負荷動作監視P2を行い、二度目の負荷動作監視P2において電気負荷の起動状態を再び検知した場合を待機異常としている。しかし、負荷動作監視を常に二度行い、二度とも電気負荷の起動状態を検知した場合を待機異常とすることも容易に考えられる。
前記第二の監視間隔(T2)が、待機制御指令を受けていても定期的に起動するよう設計されている電気負荷の起動間隔と異なる間隔であることが好ましい。
イモビライザーなど一部の電気負荷は、待機状態の指令を受けていても一定間隔で起動状態と待機状態を繰り返す動作を行うよう設計されている。
一度目の負荷動作監視P1時に、イモビライザーなど一部の電気負荷の定期的な起動状態を検知してしまう場合がある。一度目の負荷動作監視P1から二度目の負荷動作監視P2までの間隔(第二の監視間隔T2)を一部の電気負荷の動作間隔と異なった間隔とすることで、一部の電気負荷の動作時と、第二の監視間隔T2後の二度目の負荷動作監視P2時とは同期しない。このため、一部の電気負荷の定期的な起動状態は検知せず、待機状態にあるべき電気負荷が起動状態となっている場合のみを検知することができる。
前記制御手段は、前記待機異常監視動作によって前記待機異常を検知した時に車載LAN網を介してその電気負荷を待機させるための制御信号を出力し、その後、再び待機異常監視動作を行い、待機異常の検知時に前記電気負荷への電力供給を中断させるものであることが好ましい。
前記構成によって、回路切断手段を用いて電力供給を中断する前に制御手段から制御信号を出力することで電気負荷を待機させれば、サージ電流等の発生を抑制することができ電気負荷や回路にかかる負担を少なくすることができる。
待機制御監視手段に、イグニッションキーのオフ位置検出手段、イグニッションキーの抜き挿し検知手段、自動車内の乗員を検出する赤外線センサ、座席の乗員を検知する圧力センサ、ドアの施錠検知手段、無線通信機能を有するイグニッションキーの通信検知手段、の少なくとも1つを加えて、電気負荷が待機状態であるべきか否かを検知するものとしてもよい。またこれら全てを用いて電気負荷が待機状態であるべきか否かを検知してもよい。
乗員が自動車を使用しないときは電気負荷を待機状態としてもよい。従って、イグニッションキーのオフ位置により、電気負荷を待機させるか否かの判断を行うことができる。
また、乗員が自動車を使用しないときはイグニッションキーを抜くので、イグニッションキーの抜き挿しの状態から電気負荷を待機させるか否かの判断を行うことができる。乗員が自動車から離れるときには自動車を使用しないため施錠を行うので、自動車の施錠情報を用いて電気負荷の待機の判断を行うことができる。乗員がイグニッションキーを持って自動車を離れるとイモビライザーとイグニッションキーは通信できなくなるため、電気負荷の待機の判断を行うことができる。さらに、赤外線センサおよび圧力センサを用いることで乗員の不在を検出することにより、電気負荷が待機状態にあるべきか否かの判断を行うことができる。
前記第一の監視間隔(T1)は、前記電気負荷の動作間隔の定数倍であることが好ましい。
負荷動作監視手段がイモビライザーなど一部の電気負荷の定期的な起動状態を検知しなかった場合には、第一の監視間隔T1を電気負荷の動作間隔の定数倍とすることで、その後も一部の電気負荷の動作間隔と、第一の監視間隔T1である制御手段等の定期的な起動による電気負荷の監視間隔とが同期せず、電気負荷の定期的な起動状態を検知することを回避できる。
上述したように、本発明によれば、負荷動作監視手段と制御手段は間欠起動タイマーにより第一の監視間隔T1をおいて定期的に起動する間欠起動とする構成としているので、常に負荷動作監視手段と制御手段が起動している場合よりも消費電力を低減することができる。
また、本発明によれば、待機状態にあるべき電気負荷が起動状態となっていることを負荷動作監視手段が検知したときは、電気負荷への電力供給を中断させる構成となっているため、バッテリーの電力消費を少なくすることができる。
さらに、回路切断手段を用いて電力供給を中断する前に制御手段から制御信号を出力して電気負荷を待機させる構成となっているため、サージ電流等の発生を抑制することができ電気負荷や回路にかかる負担を少なくすることができる。
待機制御監視手段にイグニッションキーのオフ位置検出手段、イグニッションキーの抜き挿し検知手段、自動車内の乗員を検出する赤外線センサ、座席の乗員を検知する圧力センサ、ドアの施錠検知手段、無線通信機能を有するイグニッションキーの通信検知手段の少なくとも1つを加える構成とすることで、乗員が自動車から離れているかを検出し、電気負荷が待機状態であるべきか否かの判断を行うことができる。
第一の監視間隔T1は電気負荷の動作間隔の定数倍とすることで、電気負荷の動作間隔と、第一の監視間隔T1である負荷動作監視手段等の電気負荷の起動状態の監視間隔とが同期せず、電気負荷の定期的な起動状態を検知することを回避できる。
また、本発明によれば、第二の監視間隔T2を一部の電気負荷の定期的な動作間隔と異なった間隔とする構成としているので、一度目の負荷動作監視P1時に電気負荷の定期的な動作を検知したとしても、第二の監視間隔T2後の二度目の負荷動作監視P2時と一部の電気負荷の動作時とは同期しない。このため、待機制御指令を受けていても一定間隔で起動状態と待機状態を繰り返す電気負荷の定期的な起動状態の検知を回避し、待機状態にあるべき電気負荷が起動状態となっている場合のみを検知することができる。
図1はこの発明の第一実施形態である電源管理システム10を示す。
電源管理システム10には、電源管理システムユニット12にワイヤーW1を介してバッテリー11を接続し、ワイヤーW2を介して電気負荷41、42を接続している。また、車載LAN網W3によっても電気負荷41、42を接続している。
前記電源管理ユニット12は、信号線13をアクセサリ電源に接続することにより、アクセサリ電源をイグニッションキーがオフ位置にあるかを検知する手段として用いている。同様に、信号線14をイグニッションキーのシリンダに接続することによりイグニッションキーを抜き挿し検知手段として用い、信号線15をカーテシライトの電源線に接続することによりカーテシライトの電源線をドア開動作後の所定時間後に閉動作を検知する手段として用いている。さらに、信号線16〜18をそれぞれ自動車内の乗員を検出する赤外線センサSa、座席の乗員を検知する圧力センサSb、無線通信機能を有するイグニッションキーの通信検知手段を構成するイモビライザーScにそれぞれ接続している。なお、前記赤外線センサSaは焦電センサを用い、圧力センサSbはシートの下に設けられたエアバック制御用ECUで用いられている荷重センサと兼用することができる。また、信号線19を施錠用の電気負荷(例えばソレノイド)への出力に接続することにより、ドアの施錠検知手段として用いている。
電源管理システムユニット12は、電気負荷への電力供給を停止させる回路切断手段を構成するラッチリレー21と、電気負荷に流れる電流の大きさを測定してその起動状態を監視する負荷動作監視手段22と、待機制御監視手段23と、制御手段24と、間欠起動タイマー25と、車載LAN網W3に信号を送信できるように構成された車載LAN通信手段31と、電流センサ32と、インターフェース33を設けている。
ラッチリレー21の一方はバッテリー11に接続し、他方はワイヤーW2を介して電気負荷41、42に接続している。ラッチリレー21はインターフェース33に接続し、制御手段24からラッチリレー21を動作させる信号Sをインターフェース33を介して受けることにより、ワイヤーW2を介する電力の供給をオンオフできる構成としている。本実施形態のラッチリレー21は自己保持型とし、これによってリレーの切り替え時以外の電力消費を抑えている。
待機制御監視手段23はイグニッションキーのオフ位置の情報などにより、電気負荷が待機状態にあるべきか否かを監視する。各信号線13〜19を介して接続する各検知手段を用いて、乗員の降車状態をより確実に検知することができるが、本発明はこの全てを用いる構成に限定されるものではない。
制御手段24は、一度目の負荷動作監視P1において負荷動作監視手段22が電気負荷の起動状態を検知するときに、第二の監視間隔T2をおいて、二度目の負荷動作監視P2を行う待機異常監視動作を行うものであり、二度目の負荷動作監視P2において負荷動作監視手段22が電気負荷の起動状態を検知する待機異常の検知時には、前記電気負荷への電力供給を中断させるものである。
間欠起動タイマー25は電気負荷が待機状態であるべきと待機制御監視手段23が判断する場合(待機制御状態を検知する場合)に、第一の監視間隔T1をおいて負荷動作監視手段22と制御手段24を定期的に起動させるものである。
車載LAN通信手段31は車載LAN網W3によって電気負荷41,42に接続されている。待機制御監視手段23は制御手段24に接続している。前記各手段22〜25,31は、それぞれの機能を有する回路によって構成されていてもよいが、待機制御監視手段23、制御手段24、車載LAN網通信手段31、間欠起動タイマー25などはソフトウェアにおいても実現可能である。つまり、演算手段(CPU)によって実行可能なプログラムによって形成されていてもよい。
電流センサ32はワイヤーW2に介在してこれを流れる電流を測定するものであり、例えばカレントプローブなどを用いることができる。また、この電流センサ32はインターフェース33を介して制御手段24に接続される。負荷動作監視手段22は電流センサ32により測定される電流の大きさにより電気負荷の起動状態を監視する。
図2に電源管理システムユニット12の動作のタイミングチャートを示す。
電気負荷が待機状態の指令を受け待機状態となったとき、負荷動作監視手段22と制御手段24は、ドアロック後予め設定された時間(監視設定時間)までの間は常に電気負荷の監視を行う。しかし、設定された時間の経過以降は間欠起動タイマー25によって第一の監視間隔T1で定期的に起動し、電気負荷が起動状態にあるか負荷動作監視を行う。
間欠起動とすることにより、常に負荷動作監視手段22と制御手段24が起動している場合よりも消費電力を低減することができる。
イモビライザーなど一部の電気負荷は、待機状態の指令を受けていても一定間隔で起動状態と待機状態を繰り返す動作を行うよう設計されており、第一の監視間隔T1はこれらの電気負荷の動作間隔の定数倍として定められる。
電気負荷の動作間隔の定数倍とすれば、電気負荷の動作間隔と、第一の監視間隔T1である制御手段等の定期的な起動による電気負荷の監視間隔とが同期せず、電気負荷の定期的な起動状態を検知することを回避できる。
負荷動作監視手段22と制御手段24の定期的な起動による電気負荷の監視動作を図3のフローチャートに示す。また、電気負荷が起動状態であった場合のタイミングチャートを図4に示す。
ステップS1はイグニッションキーがオフかを判断している。イグニッションキーがオンの場合にはフローチャートは終了し、イグニッションキーがオフの場合にはステップS2に進む。
ステップS2はイグニッションキーが抜かれているかを判断する。イグニッションキーが抜かれている場合はステップS3に進む。
ステップS3は乗員検知情報により乗員の存在を判断している。乗員検知情報は自動車内の乗員を検出する赤外線センサSaや座席に設けた圧力センサSbにより得ることができる。赤外線センサSaは焦電センサを用い、圧力センサSbはシートの下に設けられたエアバック制御用ECUで用いられている荷重センサと兼用することができる。乗員が不在であるときはステップS4に進む。
ステップS4ではドアの施錠状態を判断する。ドアが施錠されていれば、ステップS5に進む。
ステップS5は、イグニッションキーとイモビライザーの通信状態を判断する。イグニッションキーとイモビライザーの通信ができないときは、制御手段24は電気負荷を待機状態にしてもよいと判断し、ステップS6へ進む。
ステップS6では、暗電流と閾値との大きさを判断している。電気負荷に流れる電流(暗電流1)を電流センサ32により測定し(一度目の負荷動作監視P1)、予め設定した閾値よりも大きいときは負荷動作監視手段22は電気負荷が起動状態であると判断し、ステップS7に進む。
ステップS7は、定期的に動作する電気負荷の動作間隔と異なる第二の監視間隔T2だけ時間を経過させるステップである。
ステップS8は、ステップS6と同じく、暗電流と閾値との大きさを判断している。暗電流2を電流センサ32により測定し(二度目の負荷動作監視P2)、予め設定した閾値よりも大きいときは負荷動作監視手段22は電気負荷が起動状態であると判断し、ステップS9に進む。
ステップS9では、制御手段24は車載LAN網通信手段31を介して電気負荷に待機指令を送っている。
ステップS10では、暗電流と閾値との大きさを判断している。暗電流3を電流センサ32により測定し(一度目の負荷動作監視P1’)、予め設定した閾値よりも大きいときは、負荷動作監視手段22はステップS9で待機指令が送られたにも関わらず電気負荷は待機状態になっていないものと判断してステップS11に進む。
ステップS11は、定期的に動作する電気負荷の動作間隔と異なる第二の監視間隔T2だけ時間を経過させるステップである。
ステップS12は、暗電流と閾値との大きさを判断している。暗電流2を電流センサ32により測定し(二度目の負荷動作監視P2’)、予め設定した閾値よりも大きいときは、負荷動作監視手段22はステップS9で待機指令が送られたにも関わらず電気負荷は待機状態になっていないものと判断してステップS13に進む。
ステップ13では、制御手段24はラッチリレー21により電気負荷への電力供給を中断する。
なお、ステップS6〜S8、S10〜S12は請求項1、請求項2の待機異常監視動作を表す。
負荷動作監視手段22がイモビライザーなど一部の電気負荷の定期的な起動状態を検知した場合には、負荷動作監視手段22と制御手段24の次の起動までの間隔(第一の監視間隔T1)のカウントは、図3のフローチャートの終了時から開始する。
負荷動作監視手段22がイモビライザーなど一部の電気負荷の定期的な起動状態を検知した場合、電気負荷の動作間隔と、第一の監視間隔T1である負荷動作監視手段22と制御手段24の定期的な起動による電気負荷の監視間隔とが同期している。このため、次に負荷動作監視手段22と制御手段24が起動したときも、電気負荷の定期的な起動状態を検知してしまう。
そこで、第一の監視間隔T1のカウントを図3のフローチャートの終了時から開始すれば、電気負荷の定期間隔と、負荷動作監視手段22と制御手段24の定期的な起動による電気負荷の監視間隔とは同期せず、次の負荷動作監視手段22と制御手段24の起動時に電気負荷の定期的な起動状態を検知しない。
本実施例では待機制御監視手段23は常に起動しているが、待機制御監視手段23も負荷動作監視手段22と制御手段24と同時に間欠起動とすることもできる。待機制御監視手段23が間欠起動することで、電力消費を低減することができる。
本実施例では、電気負荷に待機指令が出ているか否かを待機制御監視手段23に入力される信号により判断しているが、各電気負荷に待機指令を出すための電気負荷を車内LAN網に接続することもできる。このとき、待機指令を出す電気負荷からの信号を車載LAN通信手段31を介して待機制御監視手段23に入力することにより、電気負荷が待機状態であるべきかを判断することもできる。
上記実施形態では、待機制御監視手段23に入力される信号は、イグニッションキーのオフ位置検出手段、イグニッションキーの抜き挿し検知手段、自動車内の乗員を検出する赤外線センサ、座席の乗員を検知する圧力センサ、ドアの施錠検知手段、無線通信機能を有するイグニッションキーの通信検知手段、であるが、これらの全てが入力されていなくてもよい。少なくとも、イグニッションキーのオフ位置検出手段が入力されていれば、その信号から電気負荷が待機状態の指令を受けていると判断してもよい。
また、ドアの開閉情報を待機制御監視手段23に入力することもできる。ドアが開けられた後さらに閉められた場合には乗員が降車したと判断することで、乗員が車内にいない状態をより正確に検知できる。乗員が車内にいないと検知したときは、電気負荷が待機状態の指令を受けていると判断してもよい。
なお、本発明では一度目の負荷動作監視P1において電気負荷の起動状態を検知した場合にのみ、二度目の負荷動作監視P2を行い、二度目の負荷動作監視P2において電気負荷の起動状態を再び検知した場合を待機異常としている。しかし、負荷動作監視を常に二度行い、二度とも電気負荷の起動状態を検知した場合を待機異常としてもよい。負荷動作監視ごとに閾値との比較を行なわなくてもよいため、電源管理ユニット12の動作が簡略化できる。
第一実施形態を示す図である。 第一実施形態の動作を示すタイミングチャートである。 第一実施形態の動作を示すフローチャートである。 第一実施形態において電気負荷が起動状態であった場合のタイミングチャートである。
符号の説明
12 電源管理システムユニット
21 半導体リレー
22 負荷動作監視手段
23 待機制御監視手段
24 制御手段
25 間欠起動タイマー
31 車載LAN網通信手段
32 電流センサ

Claims (5)

  1. 自動車に搭載されるバッテリーと電気負荷の間に介在させて前記電気負荷への電力供給を停止させる回路切断手段と、
    前記回路切断手段を用いて前記電気負荷への電力供給を中断させる制御手段と、
    前記電気負荷に流れる電流を測定して前記電気負荷の負荷動作監視を行う負荷動作監視手段と、
    前記電気負荷を休止させている待機制御状態を監視する待機制御監視手段と、
    第一の監視間隔(T1)をおいて前記制御手段と前記負荷動作監視手段を定期的に起動させることにより前記電気負荷の待機制御状態の監視を行わせる間欠起動タイマーとを設け、
    前記制御手段は、一度目の負荷動作監視(P1)において前記負荷動作監視手段が前記電気負荷の起動状態を検知する場合に、第二の監視間隔(T2)をおいて、二度目の負荷動作監視(P2)を実行し、この二度目の負荷動作監視(P2)において前記負荷動作監視手段が前記電気負荷の起動状態を検知する場合にこれを待機異常として検知する待機異常監視動作を行い、
    前記待機異常の検知時には、前記電気負荷への電力供給を中断させるものであることを特徴とする電源管理システム。
  2. 前記第二の監視間隔(T2)が、待機制御指令を受けていても定期的に起動するよう設計されている電気負荷の起動間隔とは異なる間隔である請求項1に記載の電源管理システム。
  3. 前記制御手段は、前記待機異常監視動作によって前記待機異常を検知した時に車載LAN網を介してその電気負荷を待機させるための制御信号を出力し、その後、再び待機異常監視動作を行い、待機異常の検知時に前記電気負荷への電力供給を中断させるものである請求項1または請求項2に記載の電源管理システム。
  4. 前記待機制御監視手段に、イグニッションキーのオフ位置検出手段、イグニッションキーの抜き挿し検知手段、自動車内の乗員を検出する赤外線センサ、座席の乗員を検知する圧力センサ、ドアの施錠検知手段、無線通信機能を有するイグニッションキーの通信検知手段、の少なくとも1つを加えている請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の電源管理システム。
  5. 前記第一の監視間隔(T1)が、前記電気負荷の動作間隔の定数倍である請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の電源管理システム。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112065202A (zh) * 2019-06-10 2020-12-11 株式会社有信 开闭体控制装置

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