JP2012150053A - Failure detection device for power circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バッテリ電圧をスイッチングレギュレータで所定レベル低下させ、この低下電圧を平滑化するためのコンデンサの故障を検出する電源回路の故障検出装置に関する。 The present invention relates to a failure detection apparatus for a power supply circuit that detects a failure of a capacitor for reducing a battery voltage by a switching regulator to a predetermined level and smoothing the reduced voltage.
従来、車両には、特許文献１に記載のように、各種アクチュエータを駆動させる制御ユニットとして、圧力や車速検出等を行うセンサや、制御演算を行うマイコン（マイクロコンピュータ）並びにトランジスタ・ＩＣ等を有する駆動回路等が設けられている。これら駆動回路、マイコン及びセンサ等の電力供給対象は各々使用電圧が異なるので、バッテリ電源の電圧を複数のレギュレータで所定電圧に降下させて電力供給対象に供給するようになっている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a vehicle has a sensor for detecting pressure and vehicle speed, a microcomputer (microcomputer) for performing a control calculation, a transistor, an IC, and the like as a control unit for driving various actuators as described in
そのレギュレータは、スイッチング素子と、このスイッチング素子によるオン／オフ電圧を平滑化し、電圧変動による誤検知等を無くすためのダイオード、コイル及びコンデンサを組み合わせた平滑化回路を備えて構成されている。しかし、コンデンサが劣化や破損等で故障すると、コンデンサ以降に接続された電力供給対象の作動が不安定となる。 The regulator is configured to include a switching element and a smoothing circuit that combines a diode, a coil, and a capacitor for smoothing an on / off voltage by the switching element and eliminating erroneous detection due to voltage fluctuation. However, if the capacitor breaks down due to deterioration or damage, the operation of the power supply target connected after the capacitor becomes unstable.
このため、例えば図１０に示すように、スイッチングレギュレータ１３の出力電圧Ｖ２を平滑化した電圧Ｖ３を、マイコン１５でモニタリングしてコンデンサＣの故障を検出する電源回路の故障検出装置がある。
For this reason, for example, as shown in FIG. 10, there is a power supply circuit failure detection device that detects a failure of the capacitor C by monitoring a voltage V3 obtained by smoothing the output voltage V2 of the
この故障検出装置は、直流電源であるバッテリ１１と、イグニッションスイッチ１２と、ＥＣＵ（電子制御ユニット）２０とを備えて構成されている。ＥＣＵ２０は、バッテリ１１にイグニッションスイッチ１２を介して一端が接続されたスイッチング素子Ｔ１を有するスイッチングレギュレータ１３と、スイッチング素子Ｔ１の他端から出力されるオン／オフ電圧Ｖ２を平滑化して電圧Ｖ３とするように組み合わされたダイオードＤ、コイルＬ及びコンデンサＣを備える。更に、コンデンサＣの接地端との対向端に抵抗器Ｒ１を介して一端が接続されたスイッチング素子Ｔ２を有するリニアレギュレータ１４と、スイッチング素子Ｔ２の他端から電圧Ｖ３が所定レベル降下された動作電圧Ｖｃｃが供給されるマイコン１５とを備える。
The failure detection apparatus includes a
マイコン１５には、コンデンサＣから出力される平滑化後の電圧Ｖ３が、分圧用の抵抗器Ｒ２，Ｒ３を介して電圧Ｖ３ａとして供給されると共に、イグニッションスイッチ１２からの電源電圧Ｖ１が分圧用の抵抗器Ｒ４，Ｒ５を介して電圧Ｖ１ａとして供給されるようになっている。マイコン１５は電圧Ｖ３ａが電源電圧Ｖ１ａに対して所定値以上離れた場合にコンデンサＣの故障と判定する。即ち、コンデンサＣが故障すると、電圧Ｖ３にはスイッチングレギュレータ１３による高周波のノイズが重畳され、電圧Ｖ３がコンデンサＣの正常時に比べてノイズ分だけ高圧又は低圧となる。よって電圧Ｖ３ａが電源電圧Ｖ１ａに対して所定値以上離れた場合に、電圧Ｖ３にスイッチングレギュレータ１３によるノイズが重畳されていること、ひいてはコンデンサＣが故障していることを判定することができる。
The
なお、ＥＣＵ２０には、マイコン１５に分圧用の抵抗器Ｒ６，Ｒ７を介して圧力センサや車速センサ等のセンサ１６が接続されている。そのセンサ１６には動作電圧として抵抗器Ｒ１を介してコンデンサＣで平滑化された電圧Ｖ３が供給されている。
Note that a
しかしながら、レギュレータ１３による重畳されるノイズは、高周波であるため、電圧Ｖ３がノイズレベルの高圧又は低圧になっていることをマイコン１５により精度よく検出することはできない。
However, since the noise superimposed by the
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、電源電圧を平滑化するためのコンデンサの故障を精度良く報知することができる電源回路の故障検出装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a failure detection device for a power supply circuit capable of accurately reporting a failure of a capacitor for smoothing a power supply voltage. .
上記目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、電力を出力する電力出力手段と、この電力出力手段の出力電力を伝送する電力供給経路に接続されたコンデンサとを有して構成される電源回路に適用され、前記コンデンサの故障を検出する電源回路の故障検出装置において、前記電力供給経路を経由して供給される電力を消費する電力消費手段と、前記電力出力手段の出力電力を、前記電力消費手段による消費電力に基づいて設定された所定の停止時間だけ停止させる出力停止手段と、前記出力停止手段により前記電力出力手段の出力電力が停止されている停止期間中に、前記電力供給経路の電圧レベルが所定の閾値未満となった場合、前記コンデンサが故障していることを報知する故障報知手段とを備えることを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, the invention according to
請求項２に係る発明は、請求項１において、前記電力消費手段及び前記故障報知手段は、同一の演算装置を含んで構成され、前記故障報知手段は、前記演算装置の動作が不能になった場合に前記コンデンサが故障したことを報知する報知回路を有していることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the power consuming unit and the failure notification unit are configured to include the same arithmetic unit, and the failure notification unit is disabled from operating the arithmetic unit. In this case, a notification circuit for notifying that the capacitor has failed is provided.
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２において、前記停止期間以前の前記電力供給経路の電圧が低いほど、前記停止時間を短く設定する対電圧停止時間設定手段を更に備えることを特徴とする。
The invention according to claim 3 further includes a counter voltage stop time setting means for setting the stop time shorter as the voltage of the power supply path before the stop period is lower in
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項において、前記コンデンサの経年劣化による静電容量の減少に応じて、前記停止時間を短く設定する対容量停止時間設定手段を更に備えることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the anti-capacitance stop time setting means for setting the stop time short according to a decrease in the capacitance due to aging of the capacitor. It is further provided with the feature.
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項において、前記電力出力手段から前記電力供給経路を介して電力の供給を受ける前記電力消費手段以外の受電装置と前記コンデンサとの接続を遮断又は接続するスイッチと、前記電力出力手段の出力電力が停止されている停止期間中に、前記スイッチにより前記受電装置と前記コンデンサとの接続を遮断する遮断手段とを更に備えることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the power receiving device other than the power consuming unit that receives power from the power output unit via the power supply path, and the capacitor A switch that cuts off or connects the power supply, and a cut-off means that cuts off the connection between the power receiving device and the capacitor during the stop period in which the output power of the power output means is stopped. Features.
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項において、前記停止期間中に、前記電力消費手段を一定の電力消費量に制御する電力消費制御手段を更に備え、前記停止時間は、前記コンデンサの静電容量からの放電のみで前記一定の電力消費量が賄える時間に設定されていることを特徴とする。 A sixth aspect of the present invention further includes a power consumption control means for controlling the power consumption means to a constant power consumption amount during the stop period, according to any one of the first to fifth aspects, wherein the stop The time is set to a time that the constant power consumption can be covered only by discharging from the capacitance of the capacitor.
請求項１に係る発明によれば、出力停止手段が、電力出力手段の出力電力を、電力消費手段がコンデンサの蓄積電荷による電力を消費可能な時間だけ停止させる。ここでコンデンサに、電力消費手段が電力消費可能な時間の電力供給を賄えるだけの静電容量があれば、電力出力手段の出力電力の停止期間中に電力供給経路の電圧レベルが大きく低下することはない。この場合、コンデンサは正常である。一方、コンデンサの静電容量が、劣化や破損などの原因で、電力消費手段が電力消費可能な時間の電力供給を賄えない容量に減少していれば、電力出力手段の出力電力の停止期間中に、電力供給経路の電圧レベルが大きく低下する。よって、電力出力手段の出力電力の停止期間中に電力供給経路の電圧レベルが所定の閾値未満である場合にコンデンサが故障したことを報知することにより、当該報知の精度を高めることができる。 According to the first aspect of the present invention, the output stop unit stops the output power of the power output unit for a period of time during which the power consumption unit can consume the power stored in the capacitor. Here, if the capacitor has sufficient capacitance to cover the power supply during the time that the power consuming means can consume power, the voltage level of the power supply path will be greatly reduced during the stop period of the output power of the power output means. There is no. In this case, the capacitor is normal. On the other hand, if the capacitance of the capacitor is reduced to a capacity that does not cover the power supply during the time that the power consumption means can consume power due to deterioration or damage, the output power suspension period of the power output means During this, the voltage level of the power supply path is greatly reduced. Therefore, by notifying that the capacitor has failed when the voltage level of the power supply path is less than the predetermined threshold during the stop period of the output power of the power output means, it is possible to improve the accuracy of the notification.
請求項２に係る発明によれば、電力消費手段及び故障報知手段が同一の演算装置を含んで構成されており、当該演算装置が動作不能である場合に、報知回路によりコンデンサが故障していることが報知されるため、電源回路の故障検出装置の小型化を図ることが可能である。この場合、演算装置の最低動作電圧が上記所定の閾値に相当する。 According to the second aspect of the present invention, the power consuming means and the failure notifying means are configured to include the same arithmetic device, and when the arithmetic device is inoperable, the capacitor has failed due to the notification circuit. Therefore, it is possible to reduce the size of the failure detection device for the power supply circuit. In this case, the minimum operating voltage of the arithmetic unit corresponds to the predetermined threshold value.
コンデンサの蓄積電荷、ひいては電力出力手段の停止期間中に電力消費手段による電力消費を賄うことができる時間は、電力供給経路の電圧が低いほど小さくなる。よって、請求項３に係る発明のように、出力停止手段の停止期間以前の電力供給経路の電圧に応じた出力停止手段の停止期間を設定することにより、出力停止手段の停止期間以前の電力供給経路の電圧の高低による誤差を排して、コンデンサが故障していることを一層精度良く報知することができる。 The lower the voltage of the power supply path, the shorter the time that the power consumption by the power consuming means can be covered during the stop period of the power output means during the stoppage of the power output means. Therefore, as in the invention according to claim 3, by setting the stop period of the output stop means according to the voltage of the power supply path before the stop period of the output stop means, the power supply before the stop period of the output stop means An error due to the level of the voltage of the path can be eliminated, and the fact that the capacitor has failed can be notified with higher accuracy.
コンデンサの蓄積電荷、ひいては電力出力手段の停止期間中に電力消費手段による電力消費を賄うことができる時間は、当該コンデンサの静電容量が小さいほど小さくなる。また、コンデンサが経年劣化して静電容量が減少しても、まだ正常に電圧の平滑化処理が行える容量があれば、コンデンサが故障したことを報知せず、このコンデンサを無駄なく使用することが好ましい。よって、請求項４に係る発明のように、コンデンサの経年劣化による静電容量の減少に応じて、出力停止手段の停止時間を短く設定することにより、コンデンサの経年劣化による静電容量の減少による誤差を排して、コンデンサが故障していることを一層精度良く報知することができる。 The time during which the accumulated electric charge of the capacitor, and hence the power consumption by the power consuming means during the stop period of the power output means can be covered becomes smaller as the capacitance of the capacitor becomes smaller. Also, even if the capacitor has deteriorated over time and the capacitance has decreased, if there is still a capacity that can smooth the voltage normally, do not notify that the capacitor has failed and use this capacitor without waste. Is preferred. Therefore, as in the invention according to claim 4, by setting the stop time of the output stop means short in accordance with the decrease in the capacitance due to the aging of the capacitor, the decrease in the capacitance due to the aging of the capacitor. The error can be eliminated and the fact that the capacitor has failed can be notified with higher accuracy.
電力出力手段の出力電力の停止期間中に電力消費手段以外の受電装置への給電が行われているとコンデンサが故障していない場合であっても、電力供給経路の電圧が所定の閾値以下に低下し、コンデンサが故障していることが報知されてしまうことが考えられる。よって、請求項５に係る発明のように、電力出力手段の停止期間中に、電力消費手段以外の受電装置とコンデンサとの接続を遮断することにより、当該受電装置における電力消費による誤差を排してコンデンサが故障していることをより一層精度良く報知することができる。 If power is supplied to a power receiving device other than the power consuming means during the period when the output power of the power output means is stopped, the voltage of the power supply path is below a predetermined threshold even if the capacitor is not broken down. It is possible that it will be reported that the capacitor has failed. Therefore, as in the invention according to claim 5, during the suspension period of the power output means, by disconnecting the connection between the power receiving apparatus other than the power consuming means and the capacitor, errors due to power consumption in the power receiving apparatus are eliminated. Thus, it is possible to more accurately notify that the capacitor has failed.
電力消費手段における電力消費態様によっては、電力出力手段の停止期間中に当該電力消費手段による電力消費をコンデンサの蓄積電荷で賄うことができる時間は変化し得る。よって、請求項６に係る発明のように、電力出力手段の出力電力の停止期間中に電力消費手段の消費電力を一定に制御し、その一定の電力消費量を賄えるように停止時間を設定することにより、電力消費手段における電力消費態様による誤差を排して、コンデンサが故障していることをより一層精度良く報知することができる。 Depending on the power consumption mode of the power consuming means, the time during which the power consumption by the power consuming means can be covered by the accumulated charge of the capacitor during the stop period of the power output means can vary. Therefore, as in the invention according to claim 6, during the stop period of the output power of the power output means, the power consumption of the power consumption means is controlled to be constant, and the stop time is set so as to cover the constant power consumption. This eliminates an error due to the power consumption mode in the power consuming means, and can notify that the capacitor has failed more accurately.
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
（第１実施形態）
第１実施形態の電源回路の故障検出装置は、図１に示すように、直流電源であるバッテリ１１と、イグニッションスイッチ１２と、ＥＣＵ３０とを備えて構成されている。ＥＣＵ３０は、バッテリ１１にイグニッションスイッチ１２を介して一端が接続されたスイッチング素子Ｔ１を有するスイッチングレギュレータ１３と、スイッチング素子Ｔ１の他端から出力されるオン／オフ電圧Ｖ２を平滑化して電圧Ｖ３とするように組み合わされたダイオードＤ、コイルＬ及びコンデンサＣを備える。更に、コンデンサＣの接地端との対向端に抵抗器Ｒ１を介して一端が接続されたスイッチング素子Ｔ２を有するリニアレギュレータ１４と、スイッチング素子Ｔ２の他端から電圧Ｖ３が所定レベル降下された動作電圧Ｖｃｃが入力されるマイコン１５と、このマイコン１５に接続された故障報知部１７及びランプ１８を備えて構成されている。
(First embodiment)
As shown in FIG. 1, the power supply circuit failure detection apparatus according to the first embodiment includes a
但し、故障報知部１７は、例えば図２に示すように、２つのトランジスタ１７ａ，１７ｂを組み合わせて構成されている。即ち、トランジスタ１７ａのコレクタ端がバッテリ１１の正極に接続され、エミッタ端がランプ１８を介してバッテリ１１の負極に接続され、ベース端がトランジスタ１７ｂのコレクタ端に接続されると共に、抵抗器Ｒ２１を介した動作電圧によりプルアップされている。更にトランジスタ１７ｂのエミッタ端は接地され、ベース端はマイコン１５の故障報知信号ＥＦが供給されるように接続されている。
However, the
マイコン１５は、スイッチングレギュレータ１３を所定時間オフとする停止信号ＳＰをスイッチング素子Ｔ１の制御端子へ出力するように当該制御端子に接続されている。但し、マイコン１５とスイッチング素子Ｔ１の制御端子との接続線と、イグニッションスイッチ１２とスイッチング素子Ｔ１との接続線との間に抵抗器Ｒ１１を接続し、マイコン１５から出力される停止信号ＳＰのハイインピーダンス又は「Ｌ」レベルがスイッチング素子Ｔ１の制御端子へ供給されるようにしてある。また、停止信号ＳＰはマイコン１５にインストールされたソフトウエアによって出力される。
The
図３（ａ）に示すように、時刻ｔ０〜ｔ１間に停止信号ＳＰがハイインピーダンスの場合は、スイッチング素子Ｔ１の制御端子に抵抗器Ｒ１１を経由して電源電圧レベル（「Ｈ」レベル）が供給されるので、スイッチング素子Ｔ１がオンとなって電源電圧Ｖ１が所定レベル降下し、この降下電圧Ｖ２がコンデンサＣを含む平滑化回路（平滑化手段）で平滑化されて（ｂ）に示す電圧Ｖ３となる。この電圧Ｖ３は、リニアレギュレータ１４で動作電圧Ｖｃｃに降下されてマイコン１５へ供給される。
As shown in FIG. 3A, when the stop signal SP is high impedance between time t0 and time t1, the power supply voltage level (“H” level) is supplied to the control terminal of the switching element T1 via the resistor R11. Since the switching element T1 is turned on, the power supply voltage V1 drops by a predetermined level, and this drop voltage V2 is smoothed by a smoothing circuit (smoothing means) including the capacitor C, and the voltage shown in (b). V3. This voltage V3 is dropped to the operating voltage Vcc by the
一方、停止信号ＳＰが時刻ｔ１で「Ｌ」になると、スイッチング素子Ｔ１がオフとなる。これによって、スイッチングレギュレータ１３の出力電圧Ｖ２が０Ｖとなるので、コンデンサＣにチャージされた電荷が電圧Ｖ３として出力され、これがリニアレギュレータ１４で動作電圧Ｖｃｃに降下されてマイコン１５へ供給される。
On the other hand, when the stop signal SP becomes “L” at time t1, the switching element T1 is turned off. As a result, the output voltage V2 of the switching
この供給時には、コンデンサＣの電荷の減少に伴い図３（ｂ）に線Ｌ１で示すように電圧Ｖ３が低下して行くが、この電圧低下がマイコン１５の最低動作電圧Ｖｍｉｎを下回らないように停止信号ＳＰの「Ｌ」の時間が予め設定されている。つまり、停止信号ＳＰの「Ｌ」によるスイッチングレギュレータ１３の停止時間ｔｓｐは、コンデンサＣにチャージされた電荷でマイコン１５がダウン直前までの動作可能な時間に設定してある。
At the time of supply, the voltage V3 decreases as shown by the line L1 in FIG. 3B as the charge of the capacitor C decreases. However, this voltage decrease stops so as not to fall below the minimum operating voltage Vmin of the
この設定によりコンデンサＣ以降の電圧Ｖ３が最低動作電圧Ｖｍｉｎ未満とならない直前の時刻ｔ４で、（ａ）に示す停止信号ＳＰがハイインピーダンスとなり、これによってスイッチング素子Ｔ１がオンとなって電源電圧Ｖ１の供給が再開され、所定時間後の（ｂ）に示す時刻ｔ６で電圧Ｖ３が所定値に戻る。 By this setting, at time t4 immediately before the voltage V3 after the capacitor C does not become less than the minimum operating voltage Vmin, the stop signal SP shown in (a) becomes high impedance, thereby turning on the switching element T1 and turning on the power supply voltage V1. Supply is resumed, and the voltage V3 returns to a predetermined value at time t6 shown in (b) after a predetermined time.
一方、コンデンサＣが劣化や破損等の原因で電荷を蓄積可能な静電容量が減少している場合、（ａ）の時刻ｔ１で停止信号ＳＰが「Ｌ」になると、コンデンサＣによる電圧Ｖ３が（ｂ）に線Ｌ２で示すように、線Ｌ１時よりも早く低下して行く。この低下により停止信号ＳＰがまだ「Ｌ」であるにも係わらず、電圧Ｖ３が時刻ｔ２で最低動作電圧Ｖｍｉｎを下回ると、マイコン１５にリセットが掛かる。このリセットによりマイコン１５が動作しなくなるとマイコン１５から故障報知部１７への故障報知信号ＥＦが、図３（ｃ）に示すように「Ｈ」から「Ｌ」となり、これによってバッテリ１１からの電源電圧Ｖ１がランプ１８に供給されて所定時間の時刻ｔ３まで点灯する。
On the other hand, when the capacitance that can store the charge is reduced due to deterioration or breakage of the capacitor C, when the stop signal SP becomes “L” at time t1 in FIG. As shown by the line L2 in (b), it decreases faster than the time of the line L1. Although the stop signal SP is still “L” due to this decrease, the
つまり、図２に示すように、故障報知信号ＥＦが「Ｈ」の場合はトランジスタ１７ｂがオンとなってトランジスタ１７ａがオフとなるのでランプ１８に電源電圧Ｖ１に応じた電流は流れないが、故障報知信号ＥＦが「Ｌ」になるとトランジスタ１７ｂがオフとなってトランジスタ１７ａがオンとなるので電流がランプ１８に流れて点灯する。
That is, as shown in FIG. 2, when the failure notification signal EF is “H”, the
そして、時刻ｔ２においてマイコン１５にリセットが掛かってダウンすると、図３（ｄ）に示すように、停止信号ＳＰはハイインピーダンスとなるので、スイッチングレギュレータ１３が起動する。これによって（ｂ）に線Ｌ２で示すように、電圧Ｖ３が動作電圧Ｖｃｃ以上に回復し、マイコン１５に動作電圧Ｖｃｃが供給されるのでマイコン１５が再起動する。
When the
このような構成の電源回路の故障検出装置によるコンデンサＣの故障検出動作を説明する。但し、バッテリ１１の電源電圧Ｖ１は２４Ｖ、スイッチングレギュレータ１３で降下後に平滑化される電圧Ｖ２，Ｖ３は１２Ｖ、リニアレギュレータ１４で降下される動作電圧Ｖｃｃは５Ｖであるとする。
The failure detection operation of the capacitor C by the failure detection device for the power supply circuit having such a configuration will be described. However, it is assumed that the power supply voltage V1 of the
まず、イグニッションスイッチ１２がオンにされると、バッテリ１１の２４Ｖの電源電圧Ｖ１がイグニッションスイッチ１２で１２Ｖに降下され、この降下電圧Ｖ２がダイオードＤを含む平滑化回路で図３（ｂ）の時刻ｔ０〜ｔ１間に示す１２Ｖの電圧Ｖ３として平滑化される。この平滑化電圧Ｖ３は、リニアレギュレータ１４で５Ｖまで降下され、この５Ｖの動作電圧Ｖｃｃでマイコン１５が作動する。
First, when the
この際、マイコン１５から出力される故障報知信号ＥＦは図３（ｃ）に示す「Ｈ」となっており、これによって図４のステップＳ１に示すように、故障報知用のランプ１８が消灯状態となっている。
At this time, the failure notification signal EF output from the
また、ステップＳ２に示すように、マイコン１５にはスイッチングレギュレータ１３の停止時間ｔｓｐ｛図３（ａ）参照｝が設定されている。この設定は、スイッチングレギュレータ１３が停止した際に、コンデンサＣにチャージされた電荷でマイコン１５がダウンせずに動作可能な時間（例えば５ｍｓ）に設定してある。
Further, as shown in step S2, the
従って、マイコン１５が作動状態となると、ステップＳ３において、停止信号ＳＰがオンとされる。即ち、図３（ａ）の時刻ｔ１において、停止信号ＳＰが「Ｈ」とされる。これによって、スイッチング素子Ｔ１がオフ、即ちスイッチングレギュレータ１３がオフとなる。この際、スイッチングレギュレータ１３の出力電圧Ｖ２が０Ｖとなり、これによってコンデンサＣのチャージ電荷が電圧Ｖ３として出力され、これがリニアレギュレータ１４で動作電圧Ｖｃｃに降下されてマイコン１５へ供給される。コンデンサＣが正常時には、この供給時に、コンデンサＣが電荷の減少に伴い図３（ｂ）の線Ｌ１のように電圧Ｖ３が低下して行く。
Therefore, when the
この際、マイコン１５では、図４のステップＳ４において、上記ステップＳ２で設定された停止時間ｔｓｐの５ｍｓが経過したか否かが判定される。この結果、５ｍｓが経過すると、ステップＳ５において、停止信号ＳＰがオフとされる。即ち、図３（ａ）の時刻ｔ４において、停止信号ＳＰがハイインピーダンスとされる。これによってスイッチング素子Ｔ１がオンとなってスイッチングレギュレータ１３が作動し、図３（ｂ）の時刻ｔ４以降に示すように電圧Ｖ３が上昇する。この電圧Ｖ３は所定時間後の時刻ｔ６で所定値に戻る。
At this time, the
ここで、コンデンサＣが劣化や故障等の原因で静電容量が減少している場合を想定する。つまり、コンデンサＣの静電容量が、スイッチングレギュレータ１３の停止時間ｔｓｐの５ｍｓ以上、マイコン１５を動作可能な電荷をチャージできなくなっている場合である。
Here, it is assumed that the capacitance of the capacitor C is reduced due to deterioration or failure. That is, this is a case where the capacitance of the capacitor C cannot be charged with an electric charge that can operate the
この場合、上記ステップＳ４で停止時間ｔｓｐが経過したことを判定する前に、コンデンサＣの電荷による電圧Ｖ３は、図３（ｂ）の線Ｌ２のように、線Ｌ１時よりも早く低下するので、停止信号ＳＰがまだ「Ｌ」であるにも係わらず、電圧Ｖ３が時刻ｔ２で動作電圧Ｖｃｃを下回る。これによってマイコン１５にリセットが掛かるので、マイコン１５は時刻ｔ２よりも微少時間Δ１経過後に一旦ダウンする。これによって故障報知信号ＥＦが、図３（ｃ）に示すように「Ｈ」から「Ｌ」となり、ランプ１８が点灯する。この点灯によってコンデンサＣが故障であることが認識可能となる。
In this case, before determining that the stop time tsp has elapsed in step S4, the voltage V3 due to the charge of the capacitor C decreases earlier than the time of the line L1, as shown by the line L2 in FIG. Although the stop signal SP is still “L”, the voltage V3 falls below the operating voltage Vcc at time t2. As a result, the
また、時刻ｔ２＋Δ１でのマイコン１５のダウン時に、図３（ｄ）に示すように、停止信号ＳＰはハイインピーダンスに解除、即ちオフとなるので、スイッチングレギュレータ１３が起動し、図３（ｂ）の時刻ｔ３を過ぎると線Ｌ２のように電圧Ｖ３が動作電圧Ｖｃｃ以上に回復し、時刻ｔ３より微少時間Δ２経過後にマイコン１５が再起動する。ここでランプ１８が消灯し、その後、電圧Ｖ３は時刻ｔ５において所定値となる。以降、時刻ｔ１〜ｔ５までの動作が繰り返されるようにしてもよい。この繰り返しの場合、ランプ１８が点滅状態となる。
Further, when the
なお、ランプ１８が一度点灯した際に、故障報知部１７においてランプ１８に電流が流れるようにリレー等を利用した保持回路を備えてランプ１８を点灯状態に保持するようにしてもよい。
In addition, when the
このように第１実施形態においては、図１に示すように、電力を出力する電力出力手段が、バッテリ１１、イグニッションスイッチ１２及びスイッチングレギュレータ１３で構成され、そのスイッチングレギュレータ１３の出力側である電力供給経路に接続されたコンデンサＣを有して電源回路が構成されている。
As described above, in the first embodiment, as shown in FIG. 1, the power output means for outputting power includes the
その電源回路の故障検出装置は、コンデンサＣの故障を検出するものであり、電力供給経路を経由して供給される電力を消費する電力消費手段としてのマイコン１５を備える。更に、スイッチングレギュレータ１３の出力電力をマイコン１５による消費電力に基づいて設定された所定の停止時間ｔｓｐだけ停止させる出力停止手段を備えるが、この出力停止手段は、マイコン１５からの停止信号ＳＰが、スイッチングレギュレータ１３を構成するスイッチング素子Ｔ１の制御端子に供給される構成となっている。更に、停止信号ＳＰによりスイッチングレギュレータ１３の出力電力が停止されている停止期間中に、電力供給経路の電圧レベルが所定の閾値未満となった場合、コンデンサＣが故障と報知する故障報知手段として、故障報知部１７及びランプ１８を備えて構成されている。なお、故障報知手段におけるランプ１８に代え、ブザー等の鳴動手段を用いて故障を知らせる構成としてもよい。
The failure detection device for the power supply circuit detects a failure of the capacitor C and includes a
この構成によれば次のような効果が得られる。マイコン１５からの停止信号ＳＰによりスイッチングレギュレータ１３の出力電力を、所定の停止時間ｔｓｐだけ停止させる。ここでコンデンサＣに、マイコン１５が所定の停止時間ｔｓｐだけ電力消費可能な電力供給を賄えるだけの静電容量があれば、スイッチングレギュレータ１３の出力電力の停止期間中にコンデンサＣからマイコン１５へ蓄積電荷による電力が供給されるので、マイコン１５の電力消費の動作がダウンすることはない。この場合、コンデンサＣは正常である。
According to this configuration, the following effects can be obtained. In response to a stop signal SP from the
一方、コンデンサＣの静電容量が、劣化などの原因で、マイコン１５が電力消費可能な時間の電力供給を賄えない容量に減少していれば、スイッチングレギュレータ１３の出力電力の停止期間中に、電力供給経路の電圧レベルが所定の閾値未満となる。この場合、故障報知部１７がランプ１８を点灯することによってコンデンサＣが故障と報知される。この報知によってコンデンサＣの故障を認識することが出来る。この故障の検出は、例えば車両の電源オン時や、車両走行距離に応じて定期的に行うようにする。
On the other hand, if the capacitance of the capacitor C is reduced to a capacity that cannot supply power for the time that the
上記の所定の閾値は、マイコン１５の電力消費の動作が行える電圧レベル（動作電圧Ｖｃｃ）としてもよい。この場合、スイッチングレギュレータ１３の出力電力の停止中に、電力供給経路の電圧がマイコン１５の電力消費の動作が行える動作電圧Ｖｃｃ未満となった場合に、コンデンサＣが故障と報知される。つまり、スイッチングレギュレータ１３の出力電力の停止中に、コンデンサＣの蓄積電荷による電圧で、マイコン１５の電力消費の動作が行えなくなった場合（マイコン１５がダウンした場合）にコンデンサＣの故障と検出される。
The predetermined threshold may be a voltage level (operating voltage Vcc) at which the
この他、第１実施形態の変形例として、図５のＥＣＵ３１に示すように、コンデンサＣから出力される電圧Ｖ３を、分圧用の抵抗器Ｒ２，Ｒ３を介してモニタ電圧Ｖ３ａとしてマイコン１５に入力し、マイコン１５が停止信号ＳＰによるスイッチングレギュレータ１３の停止期間以前にて、そのモニタ電圧Ｖ３ａが低いほど停止時間ｔｓｐを短く設定するように構成してもよい。なお、その設定はマイコン１５の図示せぬ対電圧停止時間設定手段が行う。
In addition, as a modification of the first embodiment, as shown in the
ここで、コンデンサＣの蓄積電荷、ひいてはスイッチングレギュレータ１３の停止期間中にマイコン１５による電力消費を賄うことができる時間は、スイッチングレギュレータ１３の出力側である電力供給経路の電圧Ｖ３が低いほど小さくなる。
Here, the accumulated charge of the capacitor C, and thus the time during which the power consumption by the
そのため、上記のように対電圧停止時間設定手段によって、停止信号ＳＰによる停止期間以前の電力供給経路の電圧Ｖ３に応じたモニタ電圧Ｖ３ａに応じて停止時間ｔｓｐを設定することにより、その停止信号ＳＰによる停止期間以前の電力供給経路の電圧Ｖ３の高低による誤差を排して、コンデンサＣが故障していることを一層精度良く報知することができる。 Therefore, the stop signal SP is set by setting the stop time tsp according to the monitor voltage V3a corresponding to the voltage V3 of the power supply path before the stop period by the stop signal SP by the counter voltage stop time setting means as described above. The error due to the level of the voltage V3 of the power supply path before the stop period can be eliminated, and the fact that the capacitor C has failed can be notified with higher accuracy.
更にこの他、マイコン１５に図示せぬ対容量停止時間設定手段を備え、この対容量停止時間設定手段が、コンデンサＣの経年劣化による静電容量の減少に応じて、停止時間ｔｓｐを短く設定するようにしてもよい。対容量停止時間設定手段としては、例えば、現在の年月日から電源回路（又はコンデンサＣ）の製造年月日を減算し、この減算結果に応じて停止時間ｔｓｐを設定するものや、イグニッションスイッチ１２のオン中の累積稼働時間を計時し、当該累積稼働時間に応じて停止時間ｔｓｐを短く設定するものが考えられる。つまり、上記減算結果の時間や累積稼動時間が大きい程にコンデンサＣが劣化して静電容量が減少しているので、その減少した静電容量に応じて停止時間ｔｓｐを短く設定する。
In addition to this, the
この構成によって、コンデンサＣが経年劣化して静電容量が減少しても、まだ正常に電圧の平滑化処理が行える容量があれば、このコンデンサＣを無駄なく使用することが出来る。つまり、対容量停止時間設定手段で、コンデンサＣの減少した静電容量からの放電のみでマイコン１５の動作が可能な時間に、停止時間ｔｓｐを設定すれば、停止信号ＳＰによるスイッチングレギュレータ１３の停止期間中に、コンデンサＣの電荷による電力供給でマイコン１５の動作を賄うことができる。
With this configuration, even if the capacitor C is deteriorated with age and the capacitance is reduced, the capacitor C can be used without waste as long as there is a capacity that can normally smooth the voltage. That is, if the stop time tsp is set to a time during which the
（第２実施形態）
第２実施形態の電源回路の故障検出装置が、第１実施形態の故障検出装置と異なる点は、図６に示すように、コンデンサＣと抵抗器Ｒ１との間にスイッチ４３を介して受電装置４５が接続されると共に、リニアレギュレータ１４の動作電圧Ｖｃｃを出力する端子にスイッチ４４を介して受電装置４６が接続されており、各スイッチ４３，４４がマイコン１５から出力される遮断信号ＣＯに応じてオン／オフ制御されるようになっている。
(Second Embodiment)
The failure detection device for the power supply circuit according to the second embodiment is different from the failure detection device according to the first embodiment, as shown in FIG. 6, through a switch 43 between a capacitor C and a resistor R1. 45 is connected, and a
なお、マイコン１５から各スイッチ４３，４４へ遮断信号ＣＯを出力する構成によって遮断手段が構成されている。また、各スイッチ４３，４４は図６ではＥＣＵ４１に設けられているものとするが、ＥＣＵ４１の外部に設けられていても良い。
Note that the shutoff means is configured by the construction in which the shutoff signal CO is output from the
マイコン１５はスイッチングレギュレータ１３を停止しない通常動作時に遮断信号ＣＯをオフの「Ｌ」としており、この際に各スイッチ４３，４４がオンとなって受電装置４５，４６に通電が行われ、遮断信号ＣＯがオンの「Ｈ」の場合に各スイッチ４３，４４がオフとなって受電装置４５，４６への通電が遮断される。この遮断は、停止信号ＳＰでスイッチングレギュレータ１３を停止させる停止時間ｔｓｐの間に行う。
The
このように停止時間ｔｓｐ中に受電装置４５，４６を遮断する理由を説明する。通常動作時には、スイッチングレギュレータ１３又はコンデンサＣからの出力電圧Ｖ３がスイッチ４３を介して受電装置４５へ供給されると共に、リニアレギュレータ１４からの動作電圧Ｖｃｃがスイッチ４４を介して受電装置４６に供給されている。この場合、各受電装置４５，４６の消費電力は異なるので、仮に各スイッチ４３，４４がオンの状態で停止信号ＳＰによりスイッチングレギュレータ１３を停止させると、コンデンサＣから出力される電荷量の消費時間が、各受電装置４５，４６の異なる消費電力に応じて異なってしまう。
The reason why the
この場合、停止時間ｔｓｐを前述したように一定時間に定めておくが、受電装置４５，４６による消費電力が大きい場合、停止時間ｔｓｐ内にコンデンサＣの電荷による電圧Ｖ３が動作電圧Ｖｃｃよりも低くなりマイコン１５がダウンしてしまう。
In this case, the stop time tsp is set to a fixed time as described above. However, when the power consumption by the
そこで、停止時間ｔｓｐ中に遮断信号ＣＯで各スイッチ４３，４４をオフとして各受電装置４５，４６への通電を遮断すれば、コンデンサＣの電荷のみによる給電がマイコン１５のみへ行われるので、消費電力が一定となる。従って、その一定消費電力時に停止時間ｔｓｐを設定し、停止信号ＳＰによりスイッチングレギュレータ１３を停止中に、遮断信号ＣＯで各スイッチ４３，４４をオフとすれば、停止時間ｔｓｐ内にコンデンサＣの電荷によるマイコン１５への給電が動作電圧Ｖｃｃよりも下回ることが無くなるので、コンデンサＣの劣化等による静電容量の減少を適正に検出することができる。
Therefore, if the switches 43 and 44 are turned off by the cut-off signal CO during the stop time tsp to cut off the energization of the
（第３実施形態）
第３実施形態の電源回路の故障検出装置が、第１実施形態の故障検出装置と異なる点は、図７に示すように、コンデンサＣと抵抗器Ｒ１との間にマイコン１５以外の電力消費装置（電力消費手段）４７が接続されると共に、リニアレギュレータ１４の動作電圧Ｖｃｃを出力する端子にマイコン１５以外の電力消費装置（電力消費手段）４８が接続されており、各電力消費装置４７，４８が、マイコン１５から出力される電力消費制御信号ＰＬに応じて一定の消費電力量に制御されるようになっている。
(Third embodiment)
The power circuit failure detection device of the third embodiment differs from the failure detection device of the first embodiment in that a power consuming device other than the
なお、ＥＣＵ５１において、マイコン１５から各電力消費装置４７，４８へ電力消費制御信号ＰＬを出力する構成によって電力消費制御手段が構成されている。
In the ECU 51, the power consumption control means is constituted by a configuration in which the power consumption control signal PL is output from the
スイッチングレギュレータ１３の停止期間中に、各電力消費装置４７，４８へ通電が行われている場合、各電力消費装置４７，４８の消費電力は異なるので、仮にスイッチングレギュレータ１３を停止させると、コンデンサＣから出力される電荷量の消費時間が、各電力消費装置４７，４８の異なる消費電力に応じて異なってしまう。この場合、スイッチングレギュレータ１３の停止時間ｔｓｐ内にコンデンサＣの電荷による電圧Ｖ３が動作電圧Ｖｃｃよりも低くなりマイコン１５がダウンすることが生じる。
If the
そこで、停止時間ｔｓｐ中に電力消費制御信号ＰＬで各電力消費装置４７，４８の消費電力を一定に制御し、この場合に、各電力消費装置４７，４８及びマイコン１５による電力消費手段で消費される電力を賄える様に停止時間ｔｓｐを設定する。この設定によって、停止時間ｔｓｐ内に電力消費手段への給電電圧が、電力消費手段を正常に動作させるための所定値よりも下回ることが無くなるので、コンデンサＣの劣化等による静電容量の減少を適正に検出することができる。
Therefore, during the stop time tsp, the power consumption control signal PL controls the power consumption of each of the
（他の実施形態１）
上記の他の実施形態１の電源回路の故障検出装置の構成図を図８に示す。この図８に示すＥＣＵ３０−１は車両のブレーキ系統の制御を司り、ＥＣＵ３０−２はエンジン系統の制御を司る。各ＥＣＵ３０−１，３０−２は、第１実施形態の故障検出装置のＥＣＵ３０と基本的に同構成であるが、マイコン１５−２が、マイコン１５−１によるコンデンサＣ１の故障検出信号ＦＤによってコンデンサＣ１の故障のログを記憶する。この逆に、マイコン１５−１が、マイコン１５−２によるコンデンサＣ２の故障検出信号ＦＤによってコンデンサＣ２の故障のログを記憶するようになっている。但し、各マイコン１５−１，１５−２の互いの故障検出期間は異なる。
(Other embodiment 1)
FIG. 8 shows a configuration diagram of the power supply circuit failure detection apparatus according to the
また、各マイコン１５−１，１５−２は、相手側のコンデンサ故障の検出時に音声や表示などの故障報知手段で、その故障を知らせる。つまり、相手側のコンデンサ故障の故障報知手段は、マイコン１５−１又は１５−２を含んで構成されている。 The microcomputers 15-1 and 15-2 notify the failure by means of failure notification means such as voice or display when a capacitor failure on the other side is detected. In other words, the failure notification means for the other-side capacitor failure includes the microcomputer 15-1 or 15-2.
（他の実施形態２）
上記の他の実施形態２の電源回路の故障検出装置の構成図を図９に示す。この図９に示す構成は、第１実施形態の故障検出装置と基本的に同構成であるが、ＥＣＵ３０−３のコンデンサＣ１の故障を、ＥＣＵ３０−３とは別回路の故障検出装置６１が検出する構成となっている。即ち、故障検出装置６１は、ＥＣＵ３０−３のスイッチングレギュレータ１３の出力側のコンデンサＣ１の電圧Ｖ３を、分圧用の抵抗器Ｒ２，Ｒ３を介してモニタ電圧Ｖ３ａとしてマイコン１５−２に入力し、このマイコン１５−２が停止信号ＳＰによるＥＣＵ３０−３のスイッチングレギュレータ１３−１の停止期間中に、コンデンサＣ１の故障を検出する。この検出された故障のログが、マイコン１５−２に記憶される。
(Other embodiment 2)
FIG. 9 shows a configuration diagram of the power supply circuit failure detection apparatus according to the second embodiment. The configuration shown in FIG. 9 is basically the same as that of the failure detection device of the first embodiment, but the
なお、故障検出装置６１のマイコン１５−２は、ＥＣＵ３０−３とは別経路で電源が供給されるようになっている。これは、電源電圧Ｖ１が分岐されてスイッチングレギュレータ１３−２に供給され、更にダイオードＤ、コイルＬ及びコンデンサＣ２による平滑化回路、リニアレギュレータ１４を介して動作電圧Ｖｃｃに落とされてマイコン１５−２に供給されるようになっている。これによってマイコン１５−１がダウンしてもマイコン１５−２は作動可能となっている。また、マイコン１５−２は、コンデンサＣ１の故障検出時に音声や表示などの故障報知手段で、その故障を知らせる。つまり、コンデンサ故障の故障報知手段は、マイコン１５−２を含んで構成されている。
Note that the microcomputer 15-2 of the
１１…バッテリ、１２…イグニッションスイッチ、１３，１３−１，１３−２…スイッチングレギュレータ、１４…リニアレギュレータ、１５，１５−１，１５−２…マイコン、１６，１６−１，１６−２…センサ、１７…故障報知部、１８…ランプ、３０，３０−１，３０−２，３１，４１，５１…ＥＣＵ、４３，４４…スイッチ、４５，４６…受電装置、４７，４８…電力消費装置、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ１１…抵抗器、Ｄ…ダイオード、Ｌ…コイル、Ｃ，Ｃ１，Ｃ２…コンデンサ。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記電力供給経路を経由して供給される電力を消費する電力消費手段と、
前記電力出力手段の出力電力を、前記電力消費手段による消費電力に基づいて設定された所定の停止時間だけ停止させる出力停止手段と、
前記出力停止手段により前記電力出力手段の出力電力が停止されている停止期間中に、前記電力供給経路の電圧レベルが所定の閾値未満となった場合、前記コンデンサが故障していることを報知する故障報知手段と
を備えることを特徴とする電源回路の故障検出装置。 A power supply circuit that is applied to a power supply circuit configured to include power output means for outputting power and a capacitor connected to a power supply path for transmitting output power of the power output means, and detects a failure of the capacitor In the failure detection device of
Power consumption means for consuming power supplied via the power supply path;
Output stop means for stopping the output power of the power output means for a predetermined stop time set based on the power consumption by the power consumption means;
When the voltage level of the power supply path becomes less than a predetermined threshold during the stop period in which the output power of the power output means is stopped by the output stop means, the fact that the capacitor has failed is notified. A failure detection device for a power supply circuit comprising: failure notification means.
前記電力出力手段の出力電力が停止されている停止期間中に、前記スイッチにより前記受電装置と前記コンデンサとの接続を遮断する遮断手段と
を更に備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電源回路の故障検出装置。 A switch that cuts off or connects a connection between the capacitor and the power receiving device other than the power consuming unit that receives power from the power output unit via the power supply path;
5. The apparatus according to claim 1, further comprising: a cutoff unit that cuts off the connection between the power receiving device and the capacitor by the switch during a stop period in which the output power of the power output unit is stopped. The failure detection apparatus for a power supply circuit according to claim 1.
前記停止時間は、前記コンデンサの静電容量からの放電のみで前記一定の電力消費量が賄える時間に設定されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の電源回路の故障検出装置。 A power consumption control means for controlling the power consumption means to a constant power consumption amount during the stop period;
The power supply circuit according to any one of claims 1 to 5, wherein the stop time is set to a time during which the constant power consumption can be covered only by discharging from the capacitance of the capacitor. Failure detection device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011010009A JP2012150053A (en) | 2011-01-20 | 2011-01-20 | Failure detection device for power circuit |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105490568A (en) * | 2014-10-01 | 2016-04-13 | 株式会社日立功率半导体 | Synchronous rectifier and alternator using the same |
-
2011
- 2011-01-20 JP JP2011010009A patent/JP2012150053A/en active Pending
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| CN105490568A (en) * | 2014-10-01 | 2016-04-13 | 株式会社日立功率半导体 | Synchronous rectifier and alternator using the same |
| CN105490568B (en) * | 2014-10-01 | 2018-04-27 | 株式会社日立功率半导体 | Synchronous rectificating device and the alternating current generator using the device |
| US10069436B2 (en) | 2014-10-01 | 2018-09-04 | Hitachi Power Semiconductor Device, Ltd. | Synchronous rectifier and alternator using the same |
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