JP2022025193A - 車載制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車載バッテリの異常電圧低下に対する限界能力の向上を実現できる車載制御装置を提供する。【解決手段】車載バッテリ（１０）から入力電圧が供給され、少なくとも車両制御を行うマイクロプロセッサ（２０）を搭載した車載制御装置（１００Ａ）において、入力電圧の低下を検知したとき、入力電圧が印加される部位と制御電源電圧が印加される部位との間を入力電圧安定化回路（２９）により遮断して電流の流出を防止するとともに、その遮断遅延が発生しても、入力電圧安定化回路（２９）のコイル（２６）が有する電流変化抑制機能により電流の流出を防止するように構成した。【選択図】図１

Description

本願は、車載制御装置に関するものである。

車両のエンジン始動時には、始動用電動機に大量の電流が流れるので、車載バッテリの電圧が瞬時に低下することがあり、車載バッテリに接続されているＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ）などの車載電装機器に十分な電力が供給されず、車載電装機器のリセットによるエンジン再始動の遅れ、車載電装機器の制御の遅れ、などが発生する。

特に、アイドリングストップ機能を有する車両では、エンジン停止とエンジン再始動とが頻繁に繰り返され、その度にバッテリ電圧が瞬時に低下する。このため、アイドリングストップ機能を有する車両では、ＤＣ／ＤＣコンバータ、キャパシタ、予備電池などにより構成される電源補助装置を用いて、エンジン再始動時の電圧低下に対する車載電装機器などのリセット動作の防止を図っている。

一般に、エンジン始動時における車載制御装置に対する外部機器類への突入電流発生時には、車載バッテリの電圧が瞬時に低下するので、逆流阻止ダイオードを用いて、平滑コンデンサの電荷が逆流して制御機器群に引き抜かれることを防止するようにしている。たとえば、特許文献１に開示された従来の車両用電源制御装置では、ダイオードを設け、電源入力直後における電流の逆流を防止するようにしている。また、特許文献２に開示された従来の電源システムの制御方法では、高負荷時に電圧の昇圧が必要とされるような場合に、モータジェネレータに流すべき電流が意図せずモータジェネレータに流れることを防止するために、ダイオードが用いられている。

特開２００１－３２８５１８号公報 特開２０１４－０７９０８１号公報

特許文献１、および特許文献２に開示された従来の装置においては、電源の入力直後に逆流阻止用のダイオードに電流が流れて電圧降下が生じ、後段の機器に対する電圧供給効率が悪化してしまう。したがって、突入電流に起因して電圧が瞬時に急低下したときには、逆流阻止用のダイオードを設けるのみでは、平滑コンデンサにおける電荷が逆流するのは防止できても、車載バッテリの異常電圧低下に対する対策としては改善の余地があった。

本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、車載バッテリの異常電圧低下に対する限界能力の向上を実現できる車載制御装置を提供することを目的とする。

本願に開示される車載制御装置は、
車載バッテリから入力電圧が供給され、前記入力電圧に基づいて入力電圧安定化回路を介して制御電源電圧を生成し、前記制御電源電圧に基づいて安定化電圧を生成し、少なくとも車両の制御を行なうマイクロプロセッサに、前記安定化電圧を供給するように構成された車載制御装置であって、
前記入力電圧の低下を検知する電圧検知回路を備え、
前記入力電圧安定化回路は、接続開閉回路と、前記接続開閉回路に直列に接続されたコイルと、前記制御電源電圧を平滑化する平滑コンデンサと、を備え、
前記接続開閉回路は、前記入力電圧が印加される部位と前記制御電源電圧が印加される部位との間を電気的に遮断する遮断動作と、前記入力電圧が印加される部位と前記制御電源電圧が印加される部位との間を電気的に接続する接続動作とを行ない得るように構成され、
前記電圧検知回路は、前記入力電圧が予め定められた低下電圧閾値より小さいことを検知したとき、前記遮断動作を行なわせる開閉指令信号を前記接続開閉回路に与えるように構成され、
前記入力電圧が前記低下電圧閾値より低下したとき、前記接続開閉回路の前記遮断動作により電流が外部に流出するのを防止するとともに、前記コイルの電流変化抑制機能により、前記遮断動作の遅延による前記電流の流出を防止するように構成されている、
ことを特徴とする。

本願に開示される車載制御装置によれば、車載バッテリの異常電圧低下に対する限界能力の向上を実現できる車載制御装置が得られる。

実施の形態１から実施の形態３による車載制御装置の全体を示すブロック図である。 実施の形態１による車載制御装置における、電圧検知回路の構成を示す回路構成図である。 実施の形態２による車載制御装置における、電圧検知回路の構成を示す回路構成図である。 図３に示す電圧検知回路における、入力電圧と、接続開閉回路の動作と、の関係を示す説明図である。 実施の形態３による車載制御装置における、電圧検知回路の構成を示す回路構成図である。 図５に示す電圧検知回路における、入力電圧および入力電圧分圧電圧と、接続開閉回路の動作と、の関係を示す説明図である。

実施の形態１．
以下、実施の形態１による車載制御装置の構成を詳細に説明する。図１は、実施の形態１から実施の形態３による車載制御装置の全体を示すブロック図である。図１において、車載制御装置１００Ａは、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）としてのマイクロプロセッサ２０と、入力電圧安定化回路２９と、電圧検知回路３０ａとを主体として構成されている。車載制御装置１００Ａの外部には、車載バッテリ１０、電源リレー１１が設けられている。車載バッテリ１０は、たとえばＤＣ１２［Ｖ］系のバッテリで構成され、図示していない電源スイッチに応動する電源リレー１１の出力接点を介して、そのバッテリ電圧が、車載制御装置１００Ａの入力電圧Ｖｂａとして入力電圧端子ＶｂａＬに供給されている。

入力電圧安定化回路２９は、接続開閉回路２８と、接続開閉回路２８に直列に接続されたコイル２６と、制御電源電圧Ｖｂｂを平滑化する平滑コンデンサ２５と、を備えている。接続開閉回路２８は、制御電源電圧Ｖｂｂが印加される部位としての制御電源電圧端子ＶｂｂＬと、入力電圧Ｖｂａが印加される部位としての入力電圧端子ＶｂａＬとの間を電気的に接続する接続動作と、制御電源電圧Ｖｂｂが印加される部位としての制御電源電圧端子ＶｂｂＬと、入力電圧Ｖｂａが印加される部位としての入力電圧端子ＶｂａＬとの間を電気的に遮断する遮断動作と、を行ない得るように構成されている。

なお、制御電源電圧Ｖｂｂが印加される部位は、制御電源電圧端子ＶｂｂＬに限られるものではなく、また、入力電圧Ｖｂａが印加される部位は、入力電圧端子ＶｂａＬに限られるものではない。このことは、後述の実施の形態２、および実施の形態３の場合でも同様である。

接続開閉回路２８に動作遅れが生じた場合、後述するようにその動作遅れをコイル２６の電流抑制機能により補償する。電圧検知回路３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、入力電圧Ｖｂａの異常低下の発生の有無を常時検知するように構成され、後述するように、車載バッテリ１０から車載制御装置１００Ａに入力された入力電圧Ｖｂａが、任意に設定可能な低下電圧閾値Ｖｌｏｗ未満となるとき、接続開閉回路２８に遮断動作を行なわせて、入力電圧端子ＶｂａＬと制御電源電圧端子ＶｂｂＬとの電気的接続を遮断する。

なお、図１では、電圧検知回路を符号３０ａ、３０ｂ、３０ｃで示しているが、３０ａは実施の形態１における電圧検知回路、３０ｂは後述の実施の形態２における電圧検知回路、３０ｃは後述の実施の形態３における電圧検知回路を、それぞれ示すものであり、以下述べる実施の形態１では、電圧検知回路３０ａとして説明する。

入力電圧安定化回路２９は、入力電圧Ｖｂａに基づいて制御電源電圧Ｖｂｂを生成する。入力電圧Ｖｂａは、後述するように、基準電圧回路３２に供給されるとともに、分圧抵抗により分圧されて電圧比較器３１の非反転入力端子に供給される。定電圧回路２１は、制御電源電圧Ｖｂｂに基づいて安定化電圧Ｖｃｃを生成する。制御電源電圧Ｖｂｂは、後述するように、電圧検知回路３０ａの基準電圧回路３２に供給される。さらに、制御電源電圧Ｖｂｂは、電圧比較器３１の電源として用いられる。安定化電圧Ｖｃｃは、マイクロプロセッサ２０の電源端子に供給される。

基準電圧回路３２の出力である低下電圧閾値Ｖｌｏｗは、電圧比較器３１の反転入力端子へ接続されている。電圧比較器３１から出力されるイネーブル信号（Ｅｎａｂｌｅ Ｓｉｇｎａｌ）としての開閉指令信号Ｓは、論理レベル「Ｈ」と論理レベル「Ｌ」とのうちの何れかの論理レベルを備え、入力電圧安定化回路２９の接続開閉回路２８に供給される。

入力電圧安定化回路２９は、前述のように、接続開閉回路２８と、接続開閉回路２８の後段に接続されたＬＣフィルタとを備えている。ＬＣフィルタは、車載制御装置１００Ａから車載バッテリ１０に向けて電流が逆流するのを遅らせる電流変化抑制機能を有するコイル２６と、電荷を保持する制御電源電圧平滑用の平滑コンデンサ２５と、により構成されている。接続開閉回路２８は、論理レベル「Ｈ」の開閉指令信号Ｓが供給されたときに前述の接続動作を行なって、入力電圧端子ＶｂａＬと制御電源電圧端子ＶｂｂＬとを電気的に接続し、論理レベル「Ｌ」の開閉指令信号Ｓが供給されたときに前述の遮断動作を行なって、入力電圧端子ＶｂａＬと制御電源電圧端子ＶｂｂＬとの電気的接続を遮断する。

なお、接続開閉回路２８は、電圧検知回路３０ａからの開閉指令信号Ｓの論理レベルに応動して前述の遮断動作と接続動作を行ない得るものであればよいため、ＭＯＳ－ＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ－Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、トランジスタ、スイッチ、リレーなどのうちの何れかで構成されていてもよい。このことは、後述の実施の形態２、および実施の形態３の場合でも同様である。

定電圧回路２１は、制御電源電圧Ｖｂｂを電圧変換して安定化電圧Ｖｃｃを生成し、安定化電圧端子ＶｃｃＬとマイクロプロセッサ２０の入力端子に印加する。なお、定電圧回路２１は、電圧変換が行えるものであればよいため、シリーズレギュレータ、スイッチング電源などで構成されていてもよい。このことは後述の実施の形態２、および実施の形態３の場合でも同様である。

図２は、実施の形態１による車載制御装置における、電圧検知回路の構成を示す回路構成図である。図２において、電圧検知回路３０ａは、基準電圧としての低下電圧閾値Ｖｌｏｗを生成する基準電圧回路３２と、電圧比較器３１と、入力電圧Ｖｂａを分圧する分圧抵抗３１ａ、３１ｂとから構成されている。電圧比較器３１は、低下電圧閾値Ｖｌｏｗと、突入電流の有無に応動する入力電圧Ｖｂａの現在値に対応する電圧と、を比較動作することが可能なように構成されている。

具体的には、電圧比較器３１の非反転入力端子には、入力電圧Ｖｂａを分圧抵抗３１ａ、３１ｂにより分圧した入力電圧分圧電圧Ｖｊｕｄが供給され、電圧比較器３１の反転入力端子には、基準電圧回路３２により生成された基準電圧としての低下電圧閾値Ｖｌｏｗが供給される。電圧比較器３１の出力端子は、入力電圧安定化回路２９の接続開閉回路２８に接続されており、電圧比較器３１の比較動作により得られる判定信号としての開閉指令信号Ｓは、接続開閉回路２８に供給される。

次に、車載制御装置１００Ａの通常作動時における電圧比較器３１の動作について説明する。電圧比較器３１は、入力電圧分圧電圧Ｖｊｕｄと基準電圧としての低下電圧閾値Ｖｌｏｗとを比較の結果、入力電圧Ｖｂａに比例する入力電圧分圧電圧Ｖｊｕｄが低下電圧閾値Ｖｌｏｗを超過したとき、すなわち、［低下電圧閾値Ｖｌｏｗ＜入力電圧分圧電圧Ｖｊｕｄ］のとき、論理レベルがハイレベル（以下、「Ｈ」レベルと称する）の判定信号を出力する。

このように、車載制御装置１００Ａの通常動作時にあっては、電圧比較器３１による比較結果が［低下電圧閾値Ｖｌｏｗ＜入力電圧分圧電圧Ｖｊｕｄ］のときに、論理レベル「Ｈ」の開閉指令信号Ｓが、電圧比較器３１から入力電圧安定化回路２９の接続開閉回路２８に対して送信される。これにより、接続開閉回路２８は接続動作を継続し、入力電圧端子ＶｂａＬと制御電源電圧端子ＶｂｂＬとの電気的接続を維持し、後段の機器に対して制御電源電圧Ｖｂｂと安定化電圧Ｖｃｃを供給することが可能となる。

ここで、車載制御装置１００Ａに対する突入電流が発生したとすれば、入力電圧Ｖｂａが低下して入力電圧分圧電圧Ｖｊｕｄが低下電圧閾値Ｖｌｏｗと等しくなり、やがて入力電圧分圧電圧Ｖｊｕｄが低下電圧閾値Ｖｌｏｗを下回り、［低下電圧閾値Ｖｌｏｗ＞入力電圧分圧電圧Ｖｊｕｄ］となる。このとき、電圧検知回路３０ａの電圧比較器３１からの判定信号としての開閉指令信号Ｓの論理レベルは、「Ｈ」レベルから「Ｌ」レベルに変化する。その結果、接続開閉回路２８は遮断動作を行ない、入力電圧端子ＶｂａＬと制御電源電圧端子ＶｂｂＬとの電気的接続を遮断する。なお、この動作については、さらに後述する。

ここで、判定信号である開閉指令信号Ｓは、入力電圧Ｖｂａに比例する入力電圧分圧電圧Ｖｊｕｄが低下電圧閾値Ｖｌｏｗを超えているか否かにより論理レベルが前述のように変化することで、車載制御装置１００Ａへの突入電流発生の有無を検出できるようにした論理信号である。さらに、低下電圧閾値Ｖｌｏｗは、任意に設定可能であって、車載制御装置１００Ａを動作させることが可能な駆動制御限界値である。

ところで、バッテリ電圧Ｖｂは、図示していない充電用発電機により、通常はＤＣ１２［Ｖ］から１４［Ｖ］となるように充電制御されているが、たとえば、エンジン始動時には、始動リレー１３がオンとなり、あるいは制御機器群電源リレー１４がオンとなって、瞬時に始動電動機１２、あるいは制御機器群１５に大電流が流れたとき、始動電動機１２もしくは制御機器群１５に電流が引き抜かれ、車載バッテリ１０から車載制御装置１００Ａに供給されているバッテリ電圧Ｖｂが低下する。

また、たとえば、劣化した車載バッテリ１０による寒冷始動時において、エンジン始動時には、バッテリ電圧が瞬時にＤＣ３．０［Ｖ］前後にまで低下することがあり、低下電圧閾値Ｖｌｏｗ（たとえば４．０［Ｖ］）を確保できなくなる懸念があり、最悪の場合には、ＥＣＵが停止してしまうことが考えられる。瞬時の車載バッテリの電圧低下の要因の一例として、バッテリ電圧Ｖｂを同一電源とする外部機器への突入電流などがあげられる。

そこで、実施の形態１による車載制御装置は、電圧検知回路３０ａにおける電圧比較器３１により、低下電圧閾値Ｖｌｏｗと入力電圧分圧電圧Ｖｊｕｄとを比較することで入力電圧Ｖｂａの状態を検知し、その検知結果に基づく開閉指令信号Ｓにより、接続開閉回路２８に接続動作又は遮断動作を行なわせるように構成されている。

次に、図２により、電圧検知回路３０ａを構成する基準電圧回路３２、電圧比較器３１についてさらに詳細に説明する。図２において、基準電圧回路３２は、入力電圧選択素子３２eと、入力電圧選択素子３２eに並列接続された制御電源電圧選択素子３２ｆと、基準電圧抵抗３２ａと、基準電圧抵抗３２ａに直列に接続された定電圧素子３２ｂと、を備えている。入力電圧選択素子３２eのアノードには、入力電圧Ｖｂａが供給され、制御電源電圧選択素子３２ｆのアノードには、制御電源電圧Ｖｂｂが供給される。したがって、基準電圧抵抗３２ａには、入力電圧Ｖｂａと制御電源電圧Ｖｂｂとのうちの電圧値の高い方から電源が供給される。

基準電圧抵抗３２ａと定電圧素子３２ｂとからなる定電圧回路は、定電圧素子３２ｂのツェナー効果を用いて低下電圧閾値Ｖｌｏｗを生成して電圧比較器３１の反転入力端子に供給する。ここで、基準電圧回路３２により生成される低下電圧閾値Ｖｌｏｗは、たとえば、前述したように４．０［Ｖ］である。

なお、実施の形態１においては、基準電圧抵抗３２ａと定電圧素子３２ｂにより、低下電圧閾値Ｖｌｏｗを生成するようにしているが、これに限られるものではなく、低下電圧閾値Ｖｌｏｗを生成可能であれば、たとえば、抵抗分圧回路、もしくはレギュレータなどのような回路構成としてもよい。このことは、後述の実施の形態２および実施の形態３の場合でも同様である。

外部機器への突入電流が流れた際に発生する入力電圧Ｖｂａの低下時には、制御電源電圧Ｖｂｂが基準電圧回路３２に対する供給電力源として選択されることになり、基準電圧抵抗３２ａを介して定電圧素子３２ｂに電圧が供給される。なお、実施の形態１では、定電圧素子３２ｂの動作電圧を１０［Ｖ］とし、基準電圧抵抗３２ａを介して生成される低下電圧閾値Ｖｌｏｗは、前述のように４．０［Ｖ］となるように設定されている。

電圧比較器３１はコンパレータにより構成されており、非反転入力端子には入力電圧Ｖｂａに比例する入力電圧分圧電圧Ｖｊｕｄが供給され、反転入力端子には低下電圧閾値Ｖｌｏｗが供給される。分圧抵抗３１ａは、入力電圧Ｖｂａに接続され、分圧抵抗３１ｂは接地されている。分圧抵抗３１ａと分圧抵抗３１ｂとの直列接続点は、電圧比較器３１の非反転入力端子に接続されている。

なお、図２では、低下電圧閾値Ｖｌｏｗと比較される電圧として、入力電圧Ｖｂａが分圧抵抗３１ａ、３１ｂにより分圧された入力電圧分圧電圧Ｖｊｕｄを反転入力端子に供給しているが、入力電圧Ｖｂａがそのまま反転入力端子に供給されるようにしてもよい。このことは、後述する実施の形態２、実施の形態３においても同様である。入力電圧Ｖｂａをそのまま電圧比較器３１の反転入力端子に供給する場合の低下電圧閾値Ｖｌｏｗは、入力電圧分圧電圧Ｖｊｕｄを反転入力端子に供給する場合の低下電圧閾値Ｖｌｏｗとは異なることは当然である。

次に、突入電流発生時の電圧比較器３１の動作について説明する。基準電圧回路３２により生成された低下電圧閾値Ｖｌｏｗと、入力電圧Ｖｂａに比例する入力電圧分圧電圧Ｖｊｕｄと、を電圧比較器３１により比較した結果、車載制御装置１００Ａの通常作動時である［低下電圧閾値Ｖｌｏｗ＜入力電圧分圧電圧Ｖｊｕｄ］から、［低下電圧閾値Ｖｌｏｗ＞入力電圧分圧電圧Ｖｊｕｄ］に変化したことを示す場合、すなわち、電圧比較器３１の出力である開閉指令信号Ｓが、論理レベルが「Ｈ」から「Ｌ」に切り替わることで突入電流の発生が検出され、入力電圧安定化回路２９の接続開閉回路２８が遮断動作を行ない、入力電圧端子ＶｂａＬと制御電源電圧端子ＶｂｂＬとの電気的接続が遮断される。

つぎに、図１に戻り、外部機器への突入電流発生に際して、入力電圧安定化回路２９では、コイル２６が平滑コンデンサ２５からの電荷の逆流を防止している間、入力電圧Ｖｂａは低下し続け、電圧検知回路３０ａにより、入力電圧Ｖｂａに比例する入力電圧分圧電圧Ｖｊｕｄが低下電圧閾値Ｖｌｏｗ未満となったことが検知されたときに、電圧比較器３１から接続開閉回路２８に供給される開閉指令信号Ｓの論理レベルが「Ｈ」から「Ｌ」に直ちに切り替わり、入力電圧端子ＶｂａＬと制御電源電圧端子ＶｂｂＬとの電気的接続が遮断されるので、車載制御装置１００Ａの内部の電圧低下の影響を最小限に抑えることができる。

しかしながら、入力電圧安定化回路２９において、接続開閉回路２８の接続動作と遮断動作とに、それぞれ時間遅れが発生する場合、あるいは接続開閉回路２８そのものに動作遅れが発生する場合があるので、実施の形態１では、このような遅れを補完するために、コイル２６が有する電流変化抑制機能により、平滑コンデンサ２５から車載バッテリ１０に向けた電荷の逆流を阻止するようにしている。

つまり、入力電圧安定化回路２９において、平滑コンデンサ２５の電荷が制御機器群１５などの外部機器に引き抜かれるのを予め定められた期間だけ遅らせ、電力を入力電圧安定化回路２９内に十分に留めることができるので、電圧が瞬時に低下するような場合であっても、平滑コンデンサ２５の電荷を用いて、定電圧回路２１により生成された安定化電圧Ｖｃｃをマイクロプロセッサ２０に供給することが可能となる。

以上のように、実施の形態１によれば、制御装置、補助電源を必要としないため簡素な回路構成であって、特に電源の瞬断による機能停止を防止し、安定性に優れた車載制御装置を提供できる。具体的には、電流の経路を遮断することで逆流を防止し、たとえ接続開閉回路の遮断動作に遅れが発生し、あるいは接続開閉回路そのものに動作遅れが発生しても、コイルによって、平滑コンデンサの電荷が車載バッテリに向けて逆流するのを遅らせ、接続開閉回路による遮断動作の遅れ、又は接続開閉回路そのものの動作遅れを補償することができるので、突入電流発生時には、それに応動し、車載制御装置１００Ａ内において瞬時に電圧が低下するのを抑制することができる。

さらに、電源入力直後における電流の逆流を防止するダイオードを設けていないので、電源入力直後に電力が入力される車載制御装置１００Ａの電圧降下を防ぐことができ、瞬時の電圧低下に対する限界能力を向上させた車載制御装置１００Ａを得ることができる。

実施の形態２．
次に、実施の形態２による車載制御装置について説明する。図３は、実施の形態２による車載制御装置における、電圧検知回路の構成を示す回路構成図である。図３において、入力電圧Ｖｂａが分圧抵抗３１ａ、３１ｂにより分圧された入力電圧分圧電圧Ｖｊｕｄが、電圧検知回路３０ｂの電圧比較器３１の非反転入力端子に供給されており、これについては実施の形態１と同様である。

前述の実施の形態１の車載制御装置１００Ａについて、入力電圧Ｖｂａ又は入力電圧分圧電圧Ｖｊｕｄが、任意に設定可能な低下電圧閾値Ｖｌｏｗ未満となるとき、電圧検知回路３０ａが、接続開閉回路２８に遮断動作を行なわせるように構成されていたが、実施の形態２においては、電圧検知回路３０ｂの電圧比較器３１における電圧比較動作に、ヒステリシスを備えるようにしたことを特徴としている。実施の形態２による車載制御装置のその他の構成は、実施の形態１の車載制御装置と同様である

実施の形態２による車載制御装置では、電圧検知回路３０ｂの電圧比較器３１において、入力電圧Ｖｂａを分圧抵抗３１ａ、３１ｂにより分圧した入力電圧分圧電圧Ｖｊｕｄと、低下電圧閾値Ｖｌｏｗと、の比較を行うが、安定化電圧Ｖｃｃをヒステリシスの定電圧として用いるために、安定化電圧Ｖｃｃが基準電圧抵抗３２ａに接続されている。基準電圧抵抗３２ａと、接地された抵抗３２ｄと、の直列接続点における電圧は、低下電圧閾値Ｖｌｏｗとして電圧比較器３１の反転入力端子に供給される。電圧比較器３１の出力端子は、ヒステリシス抵抗３２ｃを介して反転入力端子に接続される。実施の形態２では、電圧検知回路３０ｂにおける電圧比較器３１の動作にヒステリシスを付与する構成の一例として、ヒステリシスを付与するためのヒステリシス抵抗３２ｃ、抵抗３２ｄが設けられている。

なお、電圧比較器３１の比較動作にヒステリシス特性を持たせることができればよいため、ヒステリシス特性を有するヒステリシス回路、もしくはシュミットトリガ回路、シュミットトリガＩＣなどを用いてもよい。

電圧比較器３１の比較動作にヒステリシスが設けられていない場合には、ノイズなどにより入力電圧Ｖｂａが変動した場合に、入力電圧Ｖｂａを分圧した入力電圧分圧電圧Ｖｊｕｄが変動し、低下電圧閾値Ｖｌｏｗの近傍で入力電圧分圧電圧Ｖｊｕｄの閾値超過が断続的に発生し、電圧比較器３１の出力の論理レベルが断続的に発生し、入力電圧安定化回路２９の動作が不安定になることが考えられる。そこで、実施の形態２では、突入電流に起因する瞬時の入力電圧Ｖｂａの低下の際、電圧比較器３１の反転入力端子に供給される低下電圧閾値Ｖｌｏｗにヒステリシス幅を持たせるようにしたものであり、判定信号としての開閉指令信号Ｓを安定させることができる。

図４は、図３に示す電圧検知回路における、入力電圧と接続開閉回路の動作との関係を示す説明図であって、縦軸は接続開閉回路２８の接続動作としての「オン」と、遮断動作としての「オフ」を示し、横軸は入力電圧分圧電圧Ｖｊｕｄを示している。図４において、電圧比較器３１の非反転入力端子に入力される入力電圧分圧電圧Ｖｊｕｄが、電圧比較器３１の反転入力端子に入力されている低下電圧閾値Ｖｌｏｗ未満（Ｖｊｕｄ＜Ｖｌｏｗ）の状態Ｘになれば、電圧比較器３１の出力である開閉指令信号Ｓの論理レベルは「Ｌ」となり、接続開閉回路２８は遮断動作としての「オフ」となり、入力電圧端子ＶｂａＬと制御電源電圧端子ＶｂｂＬとの電気的接続、従って入力電圧端子ＶｂａＬと定電圧回路２１との電気的接続、は遮断される。

つぎに、入力電圧分圧電圧Ｖｊｕｄが、低下電圧閾値Ｖｌｏｗ未満（Ｖｊｕｄ＜Ｖｌｏｗ）の状態Ｘから、低下電圧閾値Ｖｌｏｗを超過（Ｖｊｕｄ＞Ｖｌｏｗ）した状態Ｙとなっても、入力電圧分圧電圧Ｖｊｕｄが低下電圧解除閾値Ｖｈｉに達するまでは、電圧比較器３１の出力の論理レベルは「Ｌ」のままとなり、接続開閉回路２８の遮断動作としての「オフ」は継続され、入力電圧端子ＶｂａＬは定電圧回路２１から電気的に遮断されたままとなる。

入力電圧分圧電圧Ｖｊｕｄが、低下電圧閾値Ｖｌｏｗを超過（Ｖｊｕｄ＞Ｖｌｏｗ）した状態Ｙにおいて、低下電圧解除閾値Ｖｈｉに達すれば、電圧比較器３１の出力である開閉指令信号Ｓの論理レベルは「Ｌ」から「Ｈ」に変化し、接続開閉回路２８は遮断動作としての「オフ」から接続動作としての「オン」に変化し、入力電圧端子ＶｂａＬは定電圧回路２１に電気的に接続される。その後、入力電圧分圧電圧Ｖｊｕｄが、低下電圧解除閾値Ｖｈｉを下回る状態Ｚとなっても、電圧比較器３１の出力としての開閉指令信号Ｓの論理レベルは「Ｈ」のままとなり、入力電圧端子ＶｂａＬは定電圧回路２１に接続された状態が維持される。

その後、入力電圧分圧電圧Ｖｊｕｄが、低下電圧閾値Ｖｌｏｗ未満（Ｖｊｕｄ＜Ｖｌｏｗ）の状態Ｘになれば、電圧比較器３１の出力である開閉指令信号Ｓの論理レベルは「Ｈ」から「Ｌ」に変化し、接続開閉回路２８は遮断動作としての「オフ」となり、入力電圧端子ＶｂａＬは定電圧回路２１から電気的に遮断される。

このように、実施の形態２によれば、電圧比較器３１の比較動作にヒステリシスが設けられているので、ノイズなどにより入力電圧Ｖｂａが変動した場合でも、電圧比較器３１の出力を安定させることができる。したがって、突入電流に起因する瞬時の入力電圧Ｖｂａの低下の際、電圧比較器３１の反転入力端子に供給される低下電圧閾値Ｖｌｏｗの近傍での入力電圧分圧電圧Ｖｊｕｄの電圧変動による電圧検知回路３０ｂの出力のばたつきを抑制することができる効果がある。

実施の形態３、
次に、実施の形態３による車載制御装置について説明する。図５は、実施の形態３による車載制御装置における、電圧検知回路の構成を示す回路構成図である。図５に示す電圧検知回路３０ｃにおいて、分圧抵抗３１ａ、３１ｂにより入力電圧Ｖｂａが分圧された入力電圧分圧電圧Ｖｊｕｄが、電圧比較器３１の非反転入力端子へ供給される。

基準電圧回路３２は、入力電圧選択素子３２eと、制御電源電圧選択素子３２ｆと、基準電圧抵抗３２ａと、基準電圧抵抗３２ａに直列に接続された定電圧素子３２ｂと、を備えている。入力電圧選択素子３２eのアノードには、入力電圧Ｖｂａが供給され、制御電源電圧選択素子３２ｆのアノードには、制御電源電圧Ｖｂｂが供給されている。したがって、基準電圧抵抗３２ａには、入力電圧Ｖｂａと制御電源電圧Ｖｂｂとのうちの電圧値の高い方から電源が供給される。

基準電圧抵抗３２ａと定電圧素子３２ｂとからなる定電圧回路は、定電圧素子３２ｂのツェナー効果を用いて低下電圧閾値Ｖｌｏｗを生成して電圧比較器３１の反転入力端子に供給するように構成されている。ここで、基準電圧回路３２により生成される低下電圧閾値Ｖｌｏｗは、たとえば、前述したように４．０［Ｖ］である。

実施の形態３による電圧検知回路３０ｃでは、ハイパスフィルタコンデンサ３４ａとハイパスフィルタ抵抗３４ｂとの直列回路からなるハイパスフィルタが、分圧抵抗３１ａに対して並列に接続されている。このハイパスフィルタは、前述の突入電流が発生した場合に、分圧抵抗３１ａ、３１ｂにより入力電圧Ｖｂａが分圧された入力電圧分圧電圧Ｖｊｕｄから、あらかじめ定められた高周波成分のみを通過させ、ノイズなどの低周波数成分を遮断して、ハイパスフィルタコンデンサ３４ａに電荷が注入されるよう構成されている。ハイパスフィルタコンデンサ３４ａとハイパスフィルタ抵抗３４ｂとの直列回路からなるハイパスフィルタは、入力電圧Ｖｂａの変動を増幅する変動成分増幅回路を構成している。

図６は、図５に示す電圧検知回路における、入力電圧と接続開閉回路の動作との関係を示す説明図であって、（ａ）は、縦軸が入力電圧Ｖｂａを示し、横軸が時間を示している。（ｂ）は、縦軸が入力電圧分圧電圧Ｖｊｕｄを示し、横軸が時間を示している。図５および図６において、時刻ｔ１で入力電圧Ｖｂａが瞬時に低下した際、低周波成分などのノイズを除去した電流がハイパスフィルタコンデンサ３４ａに注入され、マイナス電荷がハイパスフィルタ抵抗３４ｂを介して電圧比較器３１の非反転入力端子に供給される。

図７の（ｂ）に示すように、時刻ｔ１で瞬時に入力電圧Ｖｂａが低下すると、入力電圧Ｖｂａの低下が増幅されて入力電圧分圧電圧Ｖｊｕｄが瞬時に低下電圧閾値Ｖｌｏｗより小さい値に大きく低下するので、実施の形態１による電圧検知回路３０ａの場合よりも実施の形態３による電圧検知回路３０ｃの方が、突入電流発生の判断を迅速に行なうことが可能であって、実施の形態１の場合よりも早い段階で、入力電圧Ｖｂａの低下を検知し、接続開閉回路２８に遮断動作を行なわせることができる。

つぎに、時刻ｔ２で入力電圧Ｖｂａが復帰すると、その変化を入力電圧分圧電圧Ｖｊｕｄが増幅して低下電圧閾値Ｖｌｏｗを瞬時に超えて上昇する。したがって、実施の形態１による電圧検知回路３０ａの場合よりも実施の形態３による電圧検知回路３０ｃの方が、入力電圧Ｖｂａの復帰の判断を迅速に行なうことが可能であって、実施の形態１の場合よりも早い段階で、入力電圧Ｖｂａの復帰を検知し、接続開閉回路２８に接続動作を行なわせることができる。

このように、実施の形態３では、ハイパスフィルタにより周波数成分のフィルタリングを行い、効率的かつ迅速に入力電圧Ｖｂａの入力電圧分圧電圧を電圧比較器３１の非反転入力端子に供給するように構成されている。

なお、低下電圧閾値Ｖｌｏｗと比較される電圧は、実施形態１と同様に、前述のように分圧抵抗３１ａ、３１ｂにより分圧された入力電圧分圧電圧Ｖｊｕｄでもよいし、入力電圧Ｖｂａがそのまま供給されてもよい。

実施の形態３による車載制御装置１００Ａによれば、電圧検知回路３０ｃにハイパスフィルタを設けているので、接続開閉回路２８をより迅速にオフにすることができる。

本願は、例示的な実施の形態１及び実施の形態２を記載しているが、これらの実施の形態に記載された特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。たとえば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

１００Ａ 車載制御装置、１０ 車載バッテリ、１１ 電源リレー、１２ 始動電動機、１３ 始動リレー、１４ 制御機器群電源リレー、１５ 制御機器群、２０ マイクロプロセッサ、２１ 定電圧回路、２５ 平滑コンデンサ、２６ コイル、２８ 接続開閉回路、２９ 入力電圧安定化回路、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ 電圧検知回路、３１ 電圧比較器、３１ａ、３１ｂ 分圧抵抗、３２ 基準電圧回路、３２ａ 基準電圧抵抗、３２ｂ 定電圧素子、３２ｃ ヒステリシス抵抗、３２ｄ 抵抗、３２ｅ 入力電圧選択素子、３２ｆ 制御電源電圧選択素子、３４ａ ハイパスフィルタコンデンサ、３４ｂ ハイパスフィルタ抵抗、ＶｂａＬ 入力電圧端子、ＶｂｂＬ 制御電源電圧端子、ＶｃｃＬ 安定化電圧端子、Ｖｂ バッテリ電圧、Ｖｂａ 入力電圧、Ｖｂｂ 制御電源電圧、Ｖｃｃ 安定化電圧、Ｖｌｏｗ 低下電圧閾値、Ｖｈｉ 低下電圧解除閾値、Ｖｊｕｄ 入力電圧分圧電圧

Claims (4)

1. 車載バッテリから入力電圧が供給され、前記入力電圧に基づいて入力電圧安定化回路を介して制御電源電圧を生成し、前記制御電源電圧に基づいて安定化電圧を生成し、少なくとも車両の制御を行なうマイクロプロセッサに、前記安定化電圧を供給するように構成された車載制御装置であって、
   前記入力電圧の低下を検知する電圧検知回路を備え、
   前記入力電圧安定化回路は、接続開閉回路と、前記接続開閉回路に直列に接続されたコイルと、前記制御電源電圧を平滑化する平滑コンデンサと、を備え、
   前記接続開閉回路は、前記入力電圧が印加される部位と前記制御電源電圧が印加される部位との間を電気的に遮断する遮断動作と、前記入力電圧が印加される部位と前記制御電源電圧が印加される部位との間を電気的に接続する接続動作とを行ない得るように構成され、
   前記電圧検知回路は、前記入力電圧が予め定められた低下電圧閾値より小さいことを検知したとき、前記遮断動作を行なわせる開閉指令信号を前記接続開閉回路に与えるように構成され、
   前記入力電圧が前記低下電圧閾値より低下したとき、前記接続開閉回路の前記遮断動作により電流が外部に流出するのを防止するとともに、前記コイルの電流変化抑制機能により、前記遮断動作の遅延による前記電流の流出を防止するように構成されている、
   ことを特徴とする車載制御装置。
2. 前記電圧検知回路は、電圧比較器と、基準電圧回路と、を備え、
   前記基準電圧回路は、前記低下電圧閾値を生成するように構成され、
   前記電圧比較器は、前記入力電圧又は前記入力電圧に比例する電圧と、前記低下電圧閾値と、の比較に基づいて、前記入力電圧又は前記入力電圧に比例する電圧が前記低下電圧閾値より小さいことを検知したとき、前記遮断動作を行なわせる開閉指令信号を前記接続開閉回路に与えるように構成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の車載制御装置。
3. 前記電圧検知回路は、電圧比較器を備え、
   前記低下電圧閾値は、ヒステリシス幅を有し、
   前記電圧比較器は、前記入力電圧又は前記入力電圧に比例する電圧と、前記ヒステリシス幅を有する低下電圧閾値と、の比較に基づいて、前記入力電圧又は前記入力電圧に比例する電圧が前記低下電圧閾値より小さいことを検知したとき、前記遮断動作を行なわせる開閉指令信号を前記接続開閉回路に与えるように構成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の車載制御装置。
4. 前記電圧比較器は、一方の入力端子に前記入力電圧又は前記入力電圧に比例する電圧が入力され、他方の入力端子に前記低下電圧閾値が入力され、
   前記電圧比較器の前記一方の入力端子には、前記入力電圧の変動を増幅する変動成分増幅回路が接続されている、
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載の車載制御装置。

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