JP2008220058A

JP2008220058A - 電源切替ユニット

Info

Publication number: JP2008220058A
Application number: JP2007054457A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Sano; 勝彦佐野
Original assignee: Advics Co Ltd
Current assignee: Advics Co Ltd
Priority date: 2007-03-05
Filing date: 2007-03-05
Publication date: 2008-09-18

Abstract

【課題】各システムの監視装置の統合化を図ることにより、各システムの小型化・低コスト化を達成し、ひいては車両全体として小型化・低コスト化を達成することができる電源切替ユニットを提供する。
【解決手段】電源切替ユニット６０は、電源５１と複数のシステム１０〜３０との各間にそれぞれ介装され電源５１と各システム１０〜３０との間の電気的な接続を連通および遮断に切り替え可能な複数の切替装置６１ａ，６１ｂ，６１ｃと、各制御装置１１〜３１と互いに通信可能に接続され、すべての制御装置１１〜３１の状態を一括して監視するとともに、切替装置６１ａ，６１ｂ，６１ｃを切り替えて電源５１と各システム１０〜３０との間の電気的な接続を連通したり遮断したりする、各システム１０〜３０に対する共通の監視装置６２と、を備え、かつ、各システム１０〜３０に対する共通のユニットとして各システムとは別体に構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、システムを制御する制御装置が異常となった場合に該制御装置への電源供給を遮断可能な電源切替ユニットに関するものである。

従来、システムを制御する制御装置が異常となった場合の電源切替に関しては、特許文献１に示されているもの（複数のマイクロコンピュータの暴走監視回路）が知られている。特許文献１の図１に示されているように、電子制御回路においては、２つのマイクロコンピュータ（本願発明の制御装置に相当する）１２、１２'に互いに相手方のマイクロコンピュータの異常動作を監視する相互監視回路（本願発明の監視装置に相当する）２１、２１'を設けて相互通信回路２２を介して相互監視し、いずれか一方のマイクロコンピュータが異常時には他方の監視回路で検出してＡＮＤ論理素子２３の出力によりフェイルセーフリレー４を遮断するようになっている。すなわち、１つのシステム内において、一方の監視回路が他方のマイクロコンピュータの異常を検知した場合、フェイルセーフリレー４を遮断して負荷である電磁弁３への電力供給を遮断するようになっている。
特許第２９０６７８９号公報

上述したように、特許文献１に開示された技術では、一つのマイクロコンピュータに対して一つの監視装置を設けている。例えば車両においては、機能ごとにシステム化が進んでおり、エンジン制御システム、ブレーキ制御システム、電動パワーステアリング制御システムなどの複数のシステムが存在し、この場合、上述のようにシステムごとに監視装置を設けると、システム数が多くなった場合に、その分監視回路の数が多くなり、車両全体として、大型化、高コスト化の問題が生じる。

本発明は、上述した問題を解消するためになされたもので、各システムの監視装置の統合化を図ることにより、各システムの小型化・低コスト化を達成し、ひいては車両全体として小型化・低コスト化を達成することができる電源切替ユニットを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の構成上の特徴は、電源と、該電源からの所定電圧の供給を受けて作動状態となり制御対象を制御することができる制御装置をそれぞれ有している複数のシステムとの各間にそれぞれ介装され、電源と各システムとの間の電気的な接続を連通および遮断に切り替え可能な複数の切替装置と、各制御装置と互いに通信可能に接続され、すべての制御装置の状態を一括して監視するとともに、制御装置のいずれかの状態が正常である場合に該制御装置を含むシステムに対応する切替装置を切り替えて電源との電気的な接続を連通し、制御装置のいずれかの状態が正常でない場合に該制御装置を含むシステムに対応する切替装置を切り替えて電源との電気的な接続を遮断する、各システムに対する共通の監視装置と、を備え、かつ、各システムに対する共通のユニットとしてこれらシステムとは別体に構成されていることである。

請求項２に係る発明の構成上の特徴は、請求項１において、監視装置は各システム間を相互接続するネットワークに接続され、制御装置の状態に関する情報はネットワークを通して監視装置に通信されていることである。

請求項３に係る発明の構成上の特徴は、請求項１において、電源切替ユニットは、電源からの主電源ラインを各システムへの各分岐電源ラインに分岐する分岐部材、または各システムからの警告情報を受けて警告を発する警告装置に配設されていることである。

請求項４に係る発明の構成上の特徴は、請求項１乃至請求項３の何れか一項において、切替装置は、電源からシステムに供給されている電流が所定電流値より大きい場合に、その旨を検知して電源とシステムとの各間の電気的な接続を遮断する過電流遮断機能をさらに備えたことである。

請求項５に係る発明の構成上の特徴は、請求項１乃至請求項４の何れか一項において、各システムの制御装置から該システムの状態に関する情報を受信し、該情報からシステムと該システムの状態とを関連付けた関連付けデータを作成して記憶し、その関連付けデータを使用して各システムの故障診断を実行する故障診断手段をさらに備えたことである。

上記のように構成した請求項１に係る電源切替ユニットによれば、従来、システム毎に存在した監視装置が一つの監視装置に統合され、その一つの監視装置が、すべてのシステムを統括して監視し、電源と各システムとの間の切替装置を切り替えて電源と各システムとの間の電気的な接続を連通および遮断に切り替えることができる。したがって、システムが追加されるときにはこれに対応する切替装置が増加するものの、各システムから監視装置を取り除くことにより各システムの小型化・低コスト化を達成することができるので、各システムを含む装置全体として小型化・低コスト化を達成することができる。また、電源切替ユニットは、各システムに対する共通のユニットとしてこれらシステムとは別体に構成されているので、水、埃などから監視装置を単独かつ確実に保護することにより信頼性をより高く維持することができる。

上記のように構成した請求項２に係る発明においては、請求項１に係る発明において、監視装置は各システム間を相互接続するネットワークに接続され、制御装置の状態に関する情報はネットワークを通して監視装置に通信されているので、監視装置とシステムとの間をそれぞれ独立したケーブルで接続した場合と比べて、使用するケーブルを低減することができ、装置内の省スペース化、および装置全体としての軽量化を図ることができる。

上記のように構成した請求項３に係る発明においては、請求項１に係る発明において、電源切替ユニットは、電源からの主電源ラインを各システムへの各分岐電源ラインに分岐する分岐部材（例えば車両のヒューズボックス）に配設されているので、電源ライン上に効率よく配設することにより、電源用ケーブルを余分に使用することなく、装置内の省スペース化、および装置全体としての軽量化を図ることができる。また、電源切替ユニットは、各システムからの警告情報を受けて警告を発する警告装置に配設されている。警告装置は各システムと情報通信可能に接続されることから、この通信経路を利用して監視装置による各制御装置の監視を行うことができる。したがって、こうした通信経路の共用により、装置内の省スペース化、および装置全体としての軽量化を図ることができる。

上記のように構成した請求項４に係る発明においては、請求項１乃至請求項３の何れか一項に係る発明において、切替装置は、電源からシステムに供給されている電流が所定電流値より大きい場合に、その旨を検知して電源とシステムとの各間の電気的な接続を遮断する過電流遮断機能をさらに備えているので、各システムを過電流から確実に保護することができる。

上記のように構成した請求項５に係る発明においては、請求項１乃至請求項４の何れか一項に係る発明において、各システムの制御装置から該システムの状態に関する情報を受信し、該情報からシステムと該システムの状態とを関連付けた関連付けデータを作成して記憶し、その関連付けデータを使用して各システムの故障診断を実行する故障診断手段をさらに備えているので、上述した作用・効果に加えて、複数のシステムに関連して発生する故障の診断をより適切かつ的確に行うことができる。

以下、本発明に係る電源切替ユニットを適用した車両の一実施形態について図面を参照して説明する。図１は車両を示す概要図であり、図２はブロック回路図である。

車両Ｍは、図１に示すように、複数のシステム、例えばブレーキ制御システム１０、エンジン制御システム２０、電動パワーステアリング制御システム３０、コンビネーションメータシステム４０などを備えている。

ブレーキ制御システム１０は、各種センサからのセンサ信号により車両速度、車両加速度、ブレーキペダルの操作状態、マスタシリンダの圧力、ホイールシリンダの圧力などを検知し、制御装置１１によってＡＢＳ制御、横滑り防止制御などの制御を集中的にコントロールし、車両を最適な状態で制動させるシステムである。制御対象はブレーキアクチュエータであり、例えばポンプを駆動させるモータ（図示省略）、や各車輪Ｗｆｌ，Ｗｆｒ，Ｗｒｌ，Ｗｒｒへ付与する液圧を個別に制御するための複数の電磁弁（図示省略）である。

ブレーキ制御システム１０は、各電磁弁のコイル１２への通電・非通電を制御するために各電磁弁のコイル１２に対応して設けられているスイッチング素子１３を備えている。スイッチング素子１３は、例えばトランジスタ、ＦＥＴで構成されている。スイッチング素子１３は、制御装置１１からの通電指令によってコイル１２への通電を許容し、非通電指令によってコイル１２への通電を遮断する。これにより、電磁弁は通電・非通電に対応した状態（開状態または閉状態）に作動される。なお、ブレーキ制御システム１０は、電圧遮断装置であるツェナダイオード１４を有している。このとき、降伏電圧は例えば２７〜３０Ｖである。他のシステムも同様にツェナダイオードを有している。

エンジン制御システム２０は、各種センサからのセンサ信号によりエンジンの運転状態を検知し，制御装置２１によって燃料噴射制御、点火時期制御やアイドル回転数制御など複数の制御を集中的にコントロールし、エンジンを最適な状態で運転させるシステムである。制御対象は、インジェクタ、イグナイタなどである。

電動パワーステアリング制御システム３０は、各種センサからのセンサ信号により車両の速度、操舵角（車両の操舵輪の切れ角）、ステアリング操作角度などを検知し，制御装置３１によって操舵トルクアシスト制御をコントロールし、制御対象である電動パワーステアリング装置を最適な状態で作動させるシステムである。

コンビネーションメータシステム４０は、各種センサからのセンサ信号により検知した車両の速度、エンジンの回転数を表示したり、上記した各システム１０，２０，３０からの警告情報（警告信号）を受けて警告を発したり（警告ランプを点灯させたり警告ブザーを鳴動させたりする）するシステムである。

車両Ｍは、図１に示すように、バッテリ５１、ヒューズボックス５２、主電源ライン５３、分岐電源ライン５４ａ，５４ｂ，５４ｃを備えている。

バッテリ５１は、上述した各システム１０，２０，３０，４０に電源電圧を供給する電源であり、図示しないエンジンの駆動に伴って駆動されるオルタネータによって発電された電圧が蓄圧されるようになっている。なお、オルタネータからの電圧が各システム１０，２０，３０，４０に供給される場合もある。

ヒューズボックス５２は、バッテリ５１からの主電源ライン５３を各分岐電源ライン５４ａ，５４ｂ，５４ｃに分岐する分岐部材である。ヒューズボックス５２では、一端がバッテリ５１に接続されている主電源ライン（例えば主電源ハーネス）５３の他端が接続されており、主電源ライン５３の他端部が各分岐電源ライン（例えば分岐電源ハーネス）５４ａ，５４ｂ，５４ｃに分岐されている。ヒューズボックス５２は、バッテリ５１と各システム１０〜４０の間に介装される各システム１０〜４０に対応したヒューズ５２ａ１，５２ａ２，５２ａ３が収納されている。ヒューズ５２ａ１，５２ａ２，５２ａ３は各システム１０〜４０に接続されている各分岐電源ライン５４ａ，５４ｂ，５４ｃにそれぞれ設けられている。

このように、バッテリ５１は、主電源ライン５３、ヒューズボックス５２、および各分岐電源ライン５４ａ，５４ｂ，５４ｃを介して各システム１０，２０，３０にそれぞれ電気的に接続されている。

車両Ｍは、図１および図２に示すように、電源切替ユニット６０をさらに備えている。電源切替ユニット６０は、複数の切替装置６１ａ，６１ｂ，６１ｃと、各システム１０〜４０に対する共通の監視装置６２と、を備え、かつ、各システム１０〜４０に対する共通のユニットとしてこれらシステム１０〜４０とは別体に構成されている。

各切替装置６１ａ，６１ｂ，６１ｃは、電源であるバッテリ５１と、該バッテリ５１からの所定電圧の供給を受けて作動状態となり制御対象を制御することができる制御装置１１，２１，３１をそれぞれ有している複数のシステム１０，２０，３０との各間にそれぞれ介装され、バッテリ５１と各システム１０，２０，３０との間の電気的な接続を連通および遮断に切り替え可能なものである。

各切替装置６１ａ，６１ｂ，６１ｃは、バッテリ５１からシステム１０，２０，３０に供給されている電流が所定電流値より大きい場合に、その旨を検知してバッテリ５１とシステム１０，２０，３０との各間の電気的な接続を遮断する過電流遮断機能をさらに備えている。

切替装置６１ａについて図３を参照して詳述する。切替装置６１ａは、バッテリ５１からの電源電圧を入力する電圧入力用ポート７１、各システムへ電源電圧を出力する電圧出力用ポート７２、監視装置６２からのオン・オフ信号（連通・遮断信号）を入力する信号用ポート７３を有している。

切替装置６１ａは、電流検出部７４、スイッチング素子（例えばＦＥＴ）７５、電圧比較部７６、基準電圧形成部７７、論理積（ＡＮＤ）部７８を備えている。電流検出部７４およびスイッチング素子７５は、電圧入力用ポート７１と電圧出力用ポート７２との間に直列に配設されている。電流検出部７４は、システム１０に供給されている電流を検出するものであり、抵抗７４ａの両端の電圧をオペアンプ７４ｂで増幅して電圧比較部７６の２つの入力部の一方に出力する。

電圧比較部７６は、基準電圧形成部７７で形成されている基準電圧が入力部の他方に入力しており、電流検出部７４からの電圧と基準電圧を比較し、電流検出部７４からの電圧が基準電圧より小さい場合には、ハイ信号を論理積部７８に出力し、電流検出部７４からの電圧が基準電圧以上である場合には、ロー信号を論理積部７８に出力する。なお、基準電圧は、過電流と判定する所定電流値に相当する値に設定されている。また、電圧比較部７６からの出力は信号出力ポート７９から外部に出力できるようになっている。

論理積部７８の２つの入力部には電圧比較部７６からの信号と、信号用ポートを介して監視装置６２からのオン・オフ信号が入力されている。オン・オフ信号は、オン信号はハイ信号であり、オフ信号はロー信号である。論理積部７８の出力部からの信号（ロー信号またはハイ信号）は、スイッチング素子７５のゲートに出力されている。

スイッチング素子７５のドレインは抵抗７４ａを介して電圧入力用ポート７１に接続され、ソースは電圧出力用ポート７２に接続されている。ゲートにロー信号が入力されると、スイッチング素子７５はオフされてバッテリ５１からの電源電圧が遮断され、ゲートにハイ信号が入力されると、スイッチング素子７５はオンされてバッテリ５１からの電源電圧が供給される。

監視装置６２は、各制御装置１１，２１，３１と互いに通信可能に接続され、すべての制御装置１１，２１，３１の状態を一括して監視するものである。すなわち、監視装置６２は各システム１０，２０，３０間を相互接続するネットワーク５５（例えばＣＡＮ）に接続され、制御装置１１，２１，３１の状態に関する情報はネットワーク５５を通して監視装置６２に通信されている。監視装置６２は、マイクロコンピュータを内蔵するものであってもよく、マイクロコンピュータを内蔵しなくても最低限の監視機能（制御装置１１，２１，３１と相互監視できる機能）を有するものでもよい。

監視装置６２は、制御装置１１，２１，３１のいずれかの状態が正常である場合に該制御装置１１，２１，３１を含むシステム１０，２０，３０に対応する切替装置６１を切り替えてバッテリ５１との電気的な接続を連通し、また、制御装置１１，２１，３１のいずれかの状態が正常でない場合に該制御装置１１，２１，３１を含むシステム１０，２０，３０に対応する切替装置６１を切り替えてバッテリ５１との電気的な接続を遮断する。

上述した説明から明らかなように、本実施形態によれば、従来、システム毎に存在した監視装置が一つの監視装置６２に統合され、その一つの監視装置６２が、すべてのシステム１０〜３０を統括して監視し、バッテリ５１と各システム１０〜３０との間の各切替装置６１ａ〜６１ｃを切り替えてバッテリ５１と各システム１０〜３０との間の電気的な接続を連通および遮断に切り替えることができる。したがって、システムが追加されるときにはこれに対応する切替装置が増加するものの、各システム１０〜３０から監視装置を取り除くことにより各システム１０〜３０の小型化・低コスト化を達成することができるので、各システム１０〜３０を含む装置全体（車両全体）として小型化・低コスト化を達成することができる。また、電源切替ユニット６０は、各システム１０〜３０に対する共通のユニットとしてこれらシステム１０〜３０とは別体に構成されているので、水、埃などから監視装置を単独かつ確実に保護することにより信頼性をより高く維持することができる。

また、監視装置６２は各システム１０〜３０間を相互接続するネットワーク５５に接続され、制御装置１１〜３１の状態はネットワーク５５を通して通信されているので、監視装置６２とシステム１０〜３０との間をそれぞれ独立したケーブルで接続した場合と比べて、使用するケーブルを低減することができ、装置内の省スペース化、および装置全体としての軽量化を図ることができる。

また、電源切替ユニット６０は、バッテリ５１からの主電源ライン５３を各システム１０〜３０への各分岐電源ライン５４ａ，５４ｂ，５４ｃに分岐する分岐部材（ヒューズボックス５２）に配設されているので、電源ライン上に効率よく配設することにより、電源用ケーブルを余分に使用することなく、装置内の省スペース化、および装置全体としての軽量化を図ることができる。

また、切替装置６１ａ，６１ｂ，６１ｃは、バッテリ５１からシステム１０〜３０に供給されている電流が所定電流値より大きい場合に、その旨を検知してバッテリ５１からシステム１０〜３０との各間の電気的な接続を遮断する過電流遮断機能をさらに備えているので、各システム１０〜３０を過電流から確実に保護することができる。この場合、ヒューズ５２ａ〜５２ｃを削除するようにしてもよい。これにより、図５に示すように、ヒューズボックス５２を削除することができ、低コスト化を図ることができる。

なお、上述した実施形態において、監視装置６２は各システム１０〜３０間を相互接続するネットワーク５５に接続されているが、図４に示すように、監視装置６２とシステム１０〜３０との間をそれぞれ独立したケーブル８１ａ，８１ｂ，８１ｃで接続するようにしてもよい。

また、上述した実施形態において、各システム１０〜３０はツェナダイオードを有しているが、図６に示すように、システムのツェナダイオードを削除して電源切替ユニット６０に１つツェナダイオード６３を設けるようにしてもよい。

また、上述した実施形態において、各システム１０〜３０に対して切替装置６１ａ，６１ｂ，６１ｃを１つずつ設けるようにしたが、複数のシステムをグループ化してそのグループに対して切替装置を１つ設けるようにしてもよい。例えば、図７に示すように、ブレーキ制御システム１０とエンジン制御システム２０を１つのグループとし、そのグループに対して切替装置６１ａを１つ設けている。この場合、切替装置６１ａがオンされているときは、ブレーキ制御システム１０とエンジン制御システム２０へ電源電圧が供給され、オフされているときは、電源電圧の供給が遮断される。なお、グループ化の条件としては、統合制御可能なシステムであるか、関連して制御されているかなどである。これにより、ブレーキ制御システム１０が正常に動作しない場合には、エンジン制御システム２０による制御も停止することができる。また、部品点数を削減しまたコスト低下を図ることができる。

また、上述した実施形態においては、電源切替ユニット６０は、各システム１０〜３０の制御装置１１〜３１から該システム１０〜３０の状態に関する情報を取得し、該情報からシステム１０〜３０と該システム１０〜３０の状態とを関連付けた関連付けデータを作成して記憶し、その関連付けデータを使用して各システム１０〜３０の故障診断を実行する故障診断手段をさらに備えるようにしてもよい。これによれば、複数のシステムに関連して発生する故障の診断をより適切かつ的確に行うことができる。

また、上述した実施形態において、電源切替ユニット６０はヒューズボックス５２に配設されているが、これに代えて、バッテリ５１からの主電源ライン５３を各システムへの各分岐電源ライン５４ａ，５４ｂ，５４ｃに分岐する他の分岐部材（例えばバッテリ５１に付設される電源マネジメントシステム）に配設されるようにしてもよい。また、各システムからの警告情報を受けて警告を発する警告装置であるコンビネーションメータシステム４０に配設されるようにしてもよい。これによれば、警告装置は各システムと情報通信可能に接続されることから、この通信経路を利用して監視装置による各制御装置の監視を行うことができる。したがって、こうした通信経路の共用により、装置内の省スペース化、および装置全体としての軽量化を図ることができる。
なお、電源切替ユニット６０は、これらに限られるものでなく、単独で車両に実装されるようにしてもよい。

また、上述した実施形態においては、例えば車両の衝突など車両全体に影響を及ぼす事象が発生した場合、電源切替ユニット６０によって全システムを一元管理することができる。この場合、監視装置６２は、車両の衝突情報を入力可能とし、衝突情報を入力した場合に全切替装置６１ａ，６１ｂ，６１ｃ（エアバッグ制御システムの切替装置を除く。）をオフにして全システム（エアバッグ制御システムを除く。）への電源電圧の供給を遮断する。

本発明による電源切替ユニットを適用した車両を示す概要図である。図１に示す車両の回路全体を示す回路概要図である。図２に示す切替装置を示す回路概要図である。図１に示す車両の回路全体の他の実施例を示す回路概要図である。図１に示す車両の回路全体の他の実施例を示す回路概要図である。図１に示す車両の回路全体の他の実施例を示す回路概要図である。図１に示す車両の回路全体の他の実施例を示す回路概要図である。

符号の説明

１０…ブレーキ制御システム、１１，２１，３１…制御装置、２０…エンジン制御システム、３０…電動パワーステアリング制御システム、４０…コンビネーションメータシステム、５１…電源（バッテリ）、５２…ヒューズボックス（分岐部材）、５３…主電源ライン、５４ａ，５４ｂ，５４ｃ…分岐電源ライン、５５…ネットワーク（ＣＡＮ）、６０…電源切替ユニット、６１ａ，６１ｂ，６１ｃ…切替装置、６２…監視装置、７４…電流検出部、７５…スイッチング素子、７６…電圧比較部、７７…基準電圧形成部、７８…論理積部、Ｍ…車両。

Claims

電源（５１）と、該電源からの所定電圧の供給を受けて作動状態となり制御対象を制御することができる制御装置（１１，２１，３１）をそれぞれ有している複数のシステム（１０，２０，３０）との各間にそれぞれ介装され、前記電源と前記各システムとの間の電気的な接続を連通および遮断に切り替え可能な複数の切替装置（６１ａ，６１ｂ，６１ｃ）と、
前記各制御装置と互いに通信可能に接続され、すべての前記制御装置の状態を一括して監視するとともに、前記制御装置のいずれかの状態が正常である場合に該制御装置を含む前記システムに対応する前記切替装置を切り替えて前記電源との電気的な接続を連通し、前記制御装置のいずれかの状態が正常でない場合に該制御装置を含む前記システムに対応する前記切替装置を切り替えて前記電源との電気的な接続を遮断する、前記各システムに対する共通の監視装置（６２）と、を備え、
かつ、前記各システムに対する共通のユニットとしてこれらシステムとは別体に構成されていることを特徴とする電源切替ユニット（６０）。
請求項１において、前記監視装置は前記各システム間を相互接続するネットワーク（５５）に接続され、前記制御装置の状態に関する情報は前記ネットワークを通して前記監視装置に通信されていることを特徴とする電源切替ユニット。
請求項１において、前記電源切替ユニットは、前記電源からの主電源ライン（５３）を前記各システムへの各分岐電源ライン（５４ａ，５４ｂ，５４ｃ）に分岐する分岐部材（５２）、または前記各システムからの警告情報を受けて警告を発する警告装置（４０）に配設されていることを特徴とする電源切替ユニット。
請求項１乃至請求項３の何れか一項において、前記切替装置は、前記電源から前記システムに供給されている電流が所定電流値より大きい場合に、その旨を検知して前記電源と前記システムとの各間の電気的な接続を遮断する過電流遮断機能をさらに備えたことを特徴とする電源切替ユニット。
請求項１乃至請求項４の何れか一項において、前記各システムの制御装置から該システムの状態に関する情報を受信し、該情報から前記システムと該システムの状態とを関連付けた関連付けデータを作成して記憶し、その関連付けデータを使用して前記各システムの故障診断を実行する故障診断手段をさらに備えたことを特徴とする電源切替ユニット。