JP2016037064A - 車載電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、車載電源装置に係り、主電源の故障発生後に電源電圧低下に起因してバックアップ対象の装置が作動停止しても、そのバックアップ対象の装置を再起動させることにある。
【解決手段】車載電源装置は、バックアップ対象外の第１電気負荷が接続される主電源と、バックアップ対象の第２電気負荷が接続される副電源と、主電源と副電源とを接続する電力ライン上に設けられるリレーと、を備える。第２電気負荷は、通常時は主電源の電力を用いて生成した起動信号が供給されることにより起動される。車載電源装置は、車両起動に伴ってリレーをオンさせるリレーオン手段と、主電源に故障が発生した場合に、リレーをオフさせるリレーオフ手段と、主電源に故障が発生した場合に、副電源の電力を用いて生成した起動信号を第２電気負荷に対して供給することにより第２電気負荷を起動させる起動制御手段と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、車載電源装置に係り、特に、バックアップ対象外の第１電気負荷が接続される主電源と、バックアップ対象の第２電気負荷が接続される副電源と、主電源と副電源とを接続する電力ライン上に設けられるリレーと、を備える車載電源装置に関する。

従来、車両に搭載された、主電源と副電源とを備え、主電源の故障判定時に副電源からバックアップ対象の電気負荷に給電することが可能な車載電源装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３−９５２３８号公報

ところで、主電源と副電源とを備える車載電源装置として、主電源と副電源とがリレーを介して接続されると共に、主電源にバックアップ対象外の電気負荷が接続され、かつ、副電源にバックアップ対象の電気負荷が接続されるものがある。かかる装置において、上記した特許文献１記載の技術の如く主電源の故障判定時に副電源からバックアップ対象の電気負荷に適切に給電するうえでは、主電源の故障発生後直ちにリレーを遮断（オフ）して、電力ライン上の副電源側と主電源及びバックアップ対象外の電気負荷側との間を切り離すことが必要である。主電源の故障発生後直ちにリレーがオフされると、電力ライン上の副電源側と主電源及びバックアップ対象外の電気負荷側との間が切り離されるので、副電源から、主電源やバックアップ対象外の電気負荷への給電がなされることなくバックアップ対象の電気負荷への給電のみが行われることとなる。

しかし、主電源の故障発生に対してリレーのオフが遅れると、一時的に副電源からリレーを介してバックアップ対象外の電気負荷への給電がなされる。一般的に、副電源は、主電源に比して小容量の電源構成を有する。このため、副電源からバックアップ対象外の電気負荷への給電が行われている間、電源電圧が大きく低下する。かかる電源電圧の低下が生じると、バックアップ対象の電気負荷にとって作動に必要な電圧が得られなくなる可能性が高くなるので、そのバックアップ対象の電気負荷が作動停止し易くなる。

車両において各システムを起動させる起動信号は、通常、スイッチ操作に連動するイグニション信号を用いるが、このイグニション信号は、主電源の電力を用いて生成される。このため、上記の如く、主電源の故障発生後、電源電圧の低下に起因してバックアップ対象の電気負荷が作動停止すると、起動信号をその主電源の電力を用いて生成することが困難になるので、バックアップ対象の電気負荷を再起動することができない不都合が生じ得る。

本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、主電源の故障発生後に電源電圧低下に起因してバックアップ対象の電気負荷が作動停止しても、そのバックアップ対象の電気負荷を再起動させることが可能な車載電源装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、バックアップ対象外の第１電気負荷が接続される主電源と、バックアップ対象の第２電気負荷が接続される副電源と、前記主電源と前記副電源とを接続する電力ライン上に設けられるリレーと、を備え、前記第２電気負荷が、通常時は前記主電源の電力を用いて生成した起動信号が供給されることにより起動される車載電源装置であって、車両起動に伴って前記リレーをオンさせるリレーオン手段と、前記主電源に故障が発生した場合に、前記リレーをオフさせるリレーオフ手段と、前記主電源に故障が発生した場合に、前記副電源の電力を用いて生成した起動信号を前記第２電気負荷に対して供給することにより前記第２電気負荷を起動させる起動制御手段と、を備える車載電源装置である。

本発明によれば、主電源の故障発生後に電源電圧低下に起因してバックアップ対象の電気負荷が作動停止しても、そのバックアップ対象の電気負荷を再起動させることができる。

本発明の一実施例である車載電源装置の構成図である。 本実施例の車載電源装置においてリレーオン時に実行される制御ルーチンの一例のフローチャートである。

以下、図面を用いて、本発明に係る車載電源装置の具体的な実施の形態について説明する。

図１は、本発明の一実施例である車載電源装置１０の構成図を示す。本実施例の車載電源装置１０は、２つの電源から電力供給対象の電気負荷へ電力を供給する二電源システムであって、車両に搭載される車載システムである。

車載電源装置１０は、主電源１２を備えている。主電源１２は、充放電可能な通常用いられる車載バッテリであって、例えば鉛畜電池などである。主電源１２（具体的には、その正端子）には、車両に搭載される各種の電気負荷１４が接続されている。電気負荷１４は、主に主電源１２からの電力供給により作動することが可能な車載電気機器である。尚、電気負荷１４としては、少なくとも、エンジンを始動するエンジンスタータが含まれる。主電源１２は、電気負荷１４が作動可能な所定の直流電圧（例えば、１２ボルト程度）を出力することが可能である。

車載電源装置１０は、また、副電源１６を備えている。副電源１６は、充放電可能な、主電源１２に対して補助的に用いられる電源であって、例えばキャパシタなどである。副電源１６は、主電源１２に比して小容量の電源構成を有する。副電源１６（具体的にはその正端子）と主電源１２（具体的にはその正端子）とは、電力ライン１８を介して接続されている。電力ライン１８上には、リレー２０が設けられている。すなわち、主電源１２と副電源１６とは、電力ライン１８上でリレー２０を介して接続されている。リレー２０は、主電源１２と副電源１６とを導通／遮断する継電器である。

リレー２０は、車両起動に伴って（具体的には、エンジンスタータを用いたエンジンの始動が完了した際）にオンされると共に、そのオン後、主に車両の電源オフ（或いはイグニションスイッチオフ）時又は後述の電気負荷２２の作動終了時にオフされる。リレー２０のオフ時は、主電源１２と副電源１６とが遮断されるので、副電源１６から主電源１２及び電気負荷１４へ電力を供給することはできない。一方、リレー２０のオン時は、主電源１２と副電源１６とが導通されるので、副電源１６から主電源１２及び電気負荷１４（エンジンスタータを除く。）へ電力を供給することが可能である。

副電源１６（具体的には、その正端子）には、上記した電気負荷１４とは別の、車両に搭載される電気負荷２２が接続されている。電気負荷２２は、主電源１２及び副電源１６からの電力供給により作動することが可能な車載電気機器であって、主電源１２の故障時にも副電源１６からの電力供給により作動することが必要なバックアップ対象の電気負荷である。電気負荷２２は、例えば、マイクロコンピュータを主体に構成される電子制御ユニット（ＥＣＵ）である。以下適宜、電気負荷２２をＥＣＵ２２と称す。副電源１６は、電気負荷１４，２２が作動可能な所定の直流電圧（例えば、１２ボルト程度）を出力することが可能である。

副電源１６は、マイクロコンピュータを主体に構成される電子制御ユニット（以下、副電源側ＥＣＵと称す。）２４と共に、副電源ユニット２６を構成する。すなわち、副電源ユニット２６は、副電源１６と、副電源側ＥＣＵ２４と、からなる。副電源側ＥＣＵ２４には、リレー２０が接続されている。副電源側ＥＣＵ２４は、リレー２０のオン／オフを制御する制御装置であって、副電源１６を主電源１２と導通させるか否かを切り替える機能を有する。

副電源側ＥＣＵ２４には、また、主電源１２の正端子又は主電源１２とリレー２０とを繋ぐ電力ライン１８が接続されている。副電源側ＥＣＵ２４は、主電源１２に生ずる電圧を検出すると共に、その検出電圧が所定値以下まで低下したか否かを判別することで主電源１２の故障を検知する。副電源側ＥＣＵ２４は、主電源１２の故障を検知した場合、リレー２０をオフさせて副電源１６と主電源１２とを遮断させる。

ＥＣＵ２２と副電源側ＥＣＵ２４とは、互いに通信線３０を介して接続されている。ＥＣＵ２２と副電源側ＥＣＵ２４とはそれぞれ、自己の状態を表す信号などを通信線３０を介して送信して、互いに連携して動作するように構成されている。

ＥＣＵ２２には、ＩＧ生成回路３２が接続されている。ＩＧ生成回路３２は、車両運転者により操作されるイグニションスイッチ又はパワースイッチのオン操作が行われた場合に、主電源１２の正端子に生ずる電圧すなわち主電源１２とリレー２０とを繋ぐ電力ライン１８上の電圧を用いてＨｉのイグニション（ＩＧ）信号を生成する回路である。ＩＧ生成回路３２の生成するＩＧ信号は、ＥＣＵ２２に供給される。ＥＣＵ２２は、通常は、ＩＧ生成回路３２からのＩＧ信号がＬｏ信号からＨｉ信号へ切り替わった際に、起動トリガ信号が入力されたと判定して、起動される。

また、副電源側ＥＣＵ２４は、主電源１２の故障を検知した場合、副電源１６の正端子に生ずる電圧を用いてその検知状態を示す信号を生成して、その信号を通信線３０を介してＥＣＵ２２へ供給する。尚、この副電源側ＥＣＵ２４からＥＣＵ２２への信号供給は、信号状態がＨｉ信号に所定時間（尚、この所定時間は、ＥＣＵ２２の起動に必要な十分な時間に定められていればよい。）だけ固定されるものであればよい。ＥＣＵ２２は、また、通信線３０を介した副電源側ＥＣＵ２４からの信号状態が主電源１２の故障検知状態を示す信号である場合に、起動トリガ信号が入力されたと判定して、起動される。

次に、本実施例の車載電源装置１０の動作について説明する。

本実施例の車載電源装置１０において、リレー２０は、車両が起動される前はオフされている。車両運転者のスイッチ操作によりイグニションオンが要求されると、ＩＧ生成回路３２がＨｉのＩＧ信号を生成してＥＣＵ２２へ供給する。ＥＣＵ２２は、ＩＧ生成回路３２からのＩＧ信号がＬｏ信号からＨｉ信号へ切り替わった際に起動される。ＥＣＵ２２は、かかる起動後は、リレー２０がオフであっても、副電源１６からの電力供給により作動することができる。

また、車両が起動されると、具体的には、車両運転者のスイッチ操作によりエンジンの始動が要求されると、電気負荷１４の一つであるエンジンスタータが、主電源１２からの電力供給により作動することでエンジンを始動させる。エンジンの始動が完了してエンジンが運転し始めると、エンジンスタータの作動が停止される。

副電源ユニット２６の副電源側ＥＣＵ２４は、エンジンの始動が完了してエンジンスタータの作動が停止されると、その後、リレー２０をオンさせる。リレー２０がオンされると、以後、主電源１２と副電源１６とが導通されるので、副電源１６からリレー２０を介して主電源１２及び電気負荷１４（エンジンスタータを除く。）へ電力を供給することが可能になると共に、主電源１２からリレー２０を介してＥＣＵ２２へ電力を供給することが可能になる。また、エンジンの始動完了後にリレー２０がオンされれば、副電源１６からリレー２０を介してエンジンスタータへ電力が供給されるのを避けることができるので、エンジンスタータの作動に伴う副電源１６のバッテリ上がりを防止することが可能になる。

図２は、本実施例の車載電源装置１０においてリレー２０のオン時に実行される制御ルーチンの一例のフローチャートを示す。

本実施例の車載電源装置１０において、副電源側ＥＣＵ２４は、上記の如くリレー２０をオンさせた以後、主電源１２に生ずる電圧をモニタする（ステップ１００）と共に、その検出電圧が所定値以下まで低下したか否かに基づいて主電源１２の故障の有無を判定する（ステップ１０２）。尚、主電源１２の故障の有無の判定は、その主電源１２に生ずる電圧を用いて行うことに限らず、他の手法、例えば、その主電源１２からの充放電電流を用いて、或いは、その充放電電流と主電源１２に生ずる電圧との双方を用いて行うこととしてもよい。

副電源側ＥＣＵ２４は、上記ステップ１０２の処理の結果、主電源１２の故障が生じていないと判定した場合は、次に、車両の電源（或いはイグニションスイッチ）がオフされたこと及びＥＣＵ２２の作動が終了したことの何れかが成立するか否かを判別する（ステップ１０４）。その結果、車両電源がオフされずかつＥＣＵ２２の作動が終了していないと判別した場合は、以後、何ら処理を進めることなく今回のルーチンを終了する。一方、車両電源がオフされ又はＥＣＵ２２の作動が終了したと判別した場合は、次に、リレー２０をオフさせ（ステップ１０６）、その後に今回のルーチンを終了する。

また、副電源側ＥＣＵ２４は、上記ステップ１０２の処理の結果、主電源１２の故障が生じていると判定した場合、リレー２０をオフさせる（ステップ１１０）と共に、その検知状態を示す信号を通信線３０を介してＥＣＵ２２へ供給する（ステップ１１２）。リレー２０がオフされると、以後、主電源１２と副電源１６とが遮断される。また、ＥＣＵ２２は、通信線３０を介した副電源側ＥＣＵ２４からの信号状態が主電源１２の故障検知状態を示す信号である場合に起動される。ＥＣＵ２２は、かかる起動後は、リレー２０のオフ時にも、副電源１６からの電力供給により作動することができる。尚、副電源側ＥＣＵ２４は、主電源１２の故障の検知状態を示す信号のＥＣＵ２２への供給を所定時間だけ継続させればよく、その後は、ＥＣＵ２２との間で通常の信号送受を行うものとすればよい。

このように、本実施例の車載電源装置１０においては、主電源１２の故障が検知された場合、リレー２０のオフにより主電源１２と副電源１６とが遮断される。このため、主電源１２の故障時は、電力ライン１８上で副電源１６と主電源１２及び電気負荷１４との間が切り離されるので、副電源１６からの電力供給が、バックアップ対象外の主電源１２や電気負荷１４へ行われることなく、バックアップ対象のＥＣＵ２２のみへ行われる。従って、主電源１２の故障時において、副電源１６からバックアップ対象のＥＣＵ２２への電力供給を適切に確保することができる。

ここで、主電源１２の故障に対してリレー２０のオフが遅れると、その遅れ分の時間だけ一時的に、副電源１６からリレー２０を介してバックアップ対象外の電気負荷１４などへの電力供給が行われることとなる。副電源１６の容量は、主電源１２の容量に比して小さい。このため、上記の如く一時的に副電源１６からリレー２０を介してバックアップ対象外の電気負荷１４などへの電力供給が行われると、その間、電力ライン１８上の電源電圧が大きく低下する。かかる電源電圧の低下が生じると、バックアップ対象のＥＣＵ２２が作動停止し易くなる。

これに対して、本実施例の車載電源装置１０においては、主電源１２の故障が検知された場合、副電源側ＥＣＵ２４が副電源１６の電力を用いてその主電源１２の故障検知状態を示す信号を生成して、その検知状態を示す信号が通信線３０を介してＥＣＵ２２へ供給されることで、その信号に従ってＥＣＵ２２が起動される。このため、主電源１２の故障の発生後、仮にその故障による電源電圧低下に起因してバックアップ対象のＥＣＵ２２が作動停止したとしても、その後、副電源側ＥＣＵ２４からの信号を起動トリガ信号として、ＥＣＵ２２を再起動させることができる。従って、本実施例の車載電源装置１０によれば、主電源１２の故障の発生後にバックアップ対象のＥＣＵ２２が作動停止したとしても、そのＥＣＵ２２の作動を再起動により確保することができる。

更に、本実施例においては、主電源１２の故障に起因したバックアップ対象のＥＣＵ２２の作動停止後にそのＥＣＵ２２を再起動させるのに必要な副電源側ＥＣＵ２４からそのＥＣＵ２２へ供給される起動トリガ信号が、副電源側ＥＣＵ２４とＥＣＵ２２とを接続する通信線３０を用いて供給される。この通信線３０は、通常は副電源側ＥＣＵ２４とＥＣＵ２２との間で自己の状態を表す信号などを送受信させるために用いられるものであって、上記の起動トリガ信号を送受信させるための信号線としても兼用される。従って、本実施例によれば、ＥＣＵ２２を再起動させるのに必要な起動トリガ信号を副電源側ＥＣＵ２４からそのＥＣＵ２２へ供給するための専用の信号線を設けることは不要であるので、車両における配線数を削減してコストの低減を図ることができる。

尚、上記の実施例においては、電気負荷１４が特許請求の範囲に記載した「第１電気負荷」に、ＥＣＵ２２が特許請求の範囲に記載した「第２電気負荷」に、ＩＧ生成回路３２が生成したＨｉのＩＧ信号が特許請求の範囲に記載した「主電源の電力を用いて生成した起動信号」に、副電源側ＥＣＵ２４が生成した主電源１２の故障検知状態を示す信号が特許請求の範囲に記載した「副電源の電力を用いて生成した起動信号」に、それぞれ相当している。

また、副電源側ＥＣＵ２４が車両起動に伴ってリレー２０をオンさせることが特許請求の範囲に記載した「リレーオン手段」に、副電源側ＥＣＵ２４が図２に示すルーチン中ステップ１１０の処理によりリレー２０をオフさせることが特許請求の範囲に記載した「リレーオフ手段」に、副電源側ＥＣＵ２４が主電源１２の故障を検知した場合に副電源１６の電力を用いて生成した信号をＥＣＵ２２に対して供給してそのＥＣＵ２２を起動させることが特許請求の範囲に記載した「起動制御手段」に、それぞれ相当している。

ところで、上記の実施例においては、副電源側ＥＣＵ２４とＥＣＵ２２とを接続する通信線３０を、ＥＣＵ２２を再起動させるのに必要な副電源側ＥＣＵ２４からそのＥＣＵ２２へ供給される起動トリガ信号を送受信させるための信号線としても兼用することとしている。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、その通信線３０とは別に、ＥＣＵ２２を再起動させるのに必要な副電源側ＥＣＵ２４からそのＥＣＵ２２へ供給される起動トリガ信号を送受信させるための専用の信号線を設けることとしてもよい。

また、上記の実施例においては、バックアップ対象のＥＣＵ２２の電源端子を、電力ライン１８上のリレー２０と副電源１６との間に接続させることとしている。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、バックアップ対象のＥＣＵ２２の電源端子を、電力ライン１８上のリレー２０と副電源１６との間に接続させるだけでなく、電力ライン１８上のリレー２０と主電源１２との間にも接続させることとしてもよい。かかる変形例においては、ＥＣＵ２２と副電源１６側とを繋ぐ経路と、ＥＣＵ２２と主電源１２側とを繋ぐ経路と、にそれぞれ、電源１２，１６側からＥＣＵ２２側への電流の流れのみを許容するダイオードを設け、ＥＣＵ２２内で両経路を接続させることとすればよい。かかる変形例によれば、バックアップ対象のＥＣＵ２２へ副電源１６からだけでなく、主電源１２からも直接に電力を供給することが可能となる。

１０ 車載電源装置
１２ 主電源
１４ 電気負荷
１６ 副電源
１８ 電力ライン
２０ リレー
２２ 電気負荷（ＥＣＵ）
２４ 副電源側ＥＣＵ
２６ 副電源ユニット
３０ 通信線
３２ ＩＧ生成回路

Claims (1)

1. バックアップ対象外の第１電気負荷が接続される主電源と、バックアップ対象の第２電気負荷が接続される副電源と、前記主電源と前記副電源とを接続する電力ライン上に設けられるリレーと、を備え、前記第２電気負荷が、通常時は前記主電源の電力を用いて生成した起動信号が供給されることにより起動される車載電源装置であって、
   車両起動に伴って前記リレーをオンさせるリレーオン手段と、
   前記主電源に故障が発生した場合に、前記リレーをオフさせるリレーオフ手段と、
   前記主電源に故障が発生した場合に、前記副電源の電力を用いて生成した起動信号を前記第２電気負荷に対して供給することにより前記第２電気負荷を起動させる起動制御手段と、
   を備えることを特徴とする車載電源装置。

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