JP2022093883A - 車載用のバックアップ制御装置及び車載用のバックアップ装置 - Google Patents

車載用のバックアップ制御装置及び車載用のバックアップ装置 Download PDF

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Abstract

Figure 2022093883000001
【課題】電源異常時のバックアップをより迅速に行う。
【解決手段】車載用のバックアップ制御装置１は、スイッチ部（例えば第２スイッチ部１２Ａ，１２Ｂ）、制御部１５、低電圧検出回路２０及びラッチ回路３０を有する。スイッチ部は、蓄電部９３と負荷（例えば第２負荷９２）との間に配置される。制御部１５は、スイッチ部を制御する。低電圧検出回路２０は、電源部９１からの電力が供給される電力路の低電圧状態を検出する。ラッチ回路３０は、低電圧検出回路２０が低電圧状態を検出した場合に、スイッチ部をオン状態に保持するラッチ状態に切り替わる。制御部１５は、低電圧状態となった場合に、ラッチ状態を解除し、スイッチ部をオン状態に制御する。
【選択図】図２

Description

本開示は車載用のバックアップ制御装置及び車載用のバックアップ装置に関するものである。
特許文献１には、主電源の電圧低下時に、蓄電部から負荷に電力供給する蓄電装置が開示されている。この蓄電装置の制御回路は、主電源の正常時に充電回路を制御して、蓄電部を充電させる。そして、この制御回路は、主電源の電圧が低下するとき（例えば、アイドリングストップ終了後のエンジン起動時）に、蓄電部と負荷の間に配置されるスイッチをオンにして、負荷に電力供給する。また、特許文献１には、この蓄電装置を、主電源異常時の電源バックアップシステムにも適用できることが記載されている。
特開２００９－２９６８０８号公報
バックアップ対象の負荷には、迅速にバックアップすることが好ましいものもある。しかし、特許文献１の蓄電装置では、制御回路が、別の処理に支障がない範囲で、主電源の異常の有無を周期的に判定することになるため、主電源に異常が発生してからスイッチをオンにするまでの時間を短縮しようとしても限界がある。
そこで、本開示では、電源異常時のバックアップをより迅速に行うことが可能な技術の提供を目的とする。
本開示の車載用のバックアップ制御装置は、
電源部、蓄電部、負荷を備えた車載用電源システムにおいて、前記電源部からの電力が供給される電力路が低電圧状態となった場合に前記蓄電部から前記負荷に電力を供給するバックアップ動作を行う車載用のバックアップ制御装置であって、
前記蓄電部と前記負荷との間に配置されるスイッチ部と、
前記スイッチ部を制御する制御部と、
前記低電圧状態を検出する低電圧検出回路と、
前記低電圧検出回路が前記低電圧状態を検出した場合に、前記スイッチ部をオン状態に保持するラッチ状態に切り替わるラッチ回路と、
を有し、
前記制御部は、前記低電圧状態となった場合に、前記スイッチ部を前記オン状態に制御する。
本開示の車載用のバックアップ装置は、
本開示の車載用のバックアップ制御装置と、
前記蓄電部と、を備える。
本開示によれば、電源異常時のバックアップをより迅速に行うことができる。
図１は、本開示の第１実施形態の車載用電源システムの構成を概略的に示す回路図である。 図２は、スイッチ制御回路の構成を概略的に示す回路図である。 図３は、制御部が行うバックアップ処理の流れを示すフローチャートである。
［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
〔１〕電源部、蓄電部、負荷を備えた車載用電源システムにおいて、前記電源部からの電力が供給される電力路が低電圧状態となった場合に前記蓄電部から前記負荷に電力を供給するバックアップ動作を行う車載用のバックアップ制御装置であって、前記蓄電部と前記負荷との間に配置されるスイッチ部と、前記スイッチ部を制御する制御部と、前記低電圧状態を検出する低電圧検出回路と、前記低電圧検出回路が前記低電圧状態を検出した場合に、前記スイッチ部をオン状態に保持するラッチ状態に切り替わるラッチ回路と、を有し、前記制御部は、前記低電圧状態となった場合に、前記スイッチ部を前記オン状態に制御する車載用のバックアップ制御装置。
この構成によれば、電力路が低電圧状態となった場合に、即座にラッチ回路をラッチ状態に切り替えてスイッチ部をオン状態とし、負荷に電力を供給することができる。このため、制御部が周期的に行う処理によって、スイッチ部がオン状態に制御されることを待つことなく、即座に負荷に電力を供給することができる。
〔２〕前記制御部は、前記低電圧状態でない場合に、前記ラッチ状態を解除し、前記スイッチ部をオフ状態に制御する〔１〕に記載の車載用のバックアップ制御装置。
この構成によれば、制御部は、ラッチ回路が誤動作によってラッチ状態となった場合や、一時的に低電圧状態となったことによってラッチ状態となった場合に、ラッチ状態を解除してスイッチ部をオフ状態に戻すことができる。
〔３〕前記低電圧検出回路は、前記低電圧状態となった場合に低電圧信号が入力される構成となっており、前記低電圧検出回路に対し、前記低電圧信号をチェック信号として与える故障チェック回路を有し、前記制御部は、前記低電圧検出回路に対し前記チェック信号を与える動作を、前記故障チェック回路に行わせた上で、前記ラッチ回路が前記ラッチ状態となるか否かを判定する故障チェック処理を行う〔１〕又は〔２〕に記載の車載用のバックアップ制御装置。
この構成によれば、低電圧検出回路及びラッチ回路が正常に動作するか否かをチェックすることができる。
〔４〕前記蓄電部に対する充電動作を行う充電部を有し、前記制御部は、車両が始動した場合に、前記蓄電部の充電電圧が目標電圧となるまで、前記充電部に前記充電動作を行わせる充電制御を実行し、前記車両が始動してから前記充電制御が開始される前に又は前記充電制御と並行して前記故障チェック処理を行う〔３〕に記載の車載用のバックアップ制御装置。
この構成によれば、車両の始動後、迅速に故障チェック処理を行うことができる。
＜第１実施形態＞
〔車載用電源システムの構成〕
図１に示す車載用電源システム１００は、電源部９０、第１負荷９１、第２負荷９２、蓄電部９３及び車載用のバックアップ制御装置１（以下、制御装置１ともいう）を備える。図１に示す車載用のバックアップ装置２は、制御装置１及び蓄電部９３を備える。電源部９０は、電力路８０を介して第１負荷９１及び第２負荷９２に電気的に接続されている。電源部９０からの電力は、電力路８０を介して第１負荷９１及び第２負荷９２に供給される。制御装置１は、電力路８０が低電圧状態となった場合に蓄電部９３から第１負荷９１及び第２負荷９２に電力を供給するバックアップ動作を行う。低電圧状態とは、例えば電力路８０の電圧が閾値以下となる状態のことである。
電源部９０は、主電源として機能する。電源部９０は、直流電圧を生じる直流電源であり、例えば鉛バッテリである。電源部９０の高電位側の端子は、電力路８０及び第１導電路８１に電気的に接続され、電源部９０の低電位側の端子は例えばグラウンドに電気的に接続されている。電源部９０は、第１導電路８１に対して所定の出力電圧を印加する構成をなしている。
第１負荷９１は、第２負荷９２よりもバックアップの緊急性が低い電気部品であり、例えばモータなどの車載用アクチュエータなどである。第１負荷９１は、１つであってもよいし、複数であってもよい。第１負荷９１には、本実施形態では、電力路８０が低電圧状態でない状態において、電源部９０からの電力供給を受ける構成となっているが、受けない構成としてもよい。
第２負荷９２は、「負荷」に相当し、第１負荷９１よりもバックアップの緊急性が高い電気部品であり、例えば電動パーキングブレーキシステムにおけるＥＣＵやアクチュエータ、シフトバイワイヤ制御システムにおけるＥＣＵやアクチュエータなどである。第２負荷９２は、１つであってもよいし、複数であってもよい。第２負荷９２は、本実施形態では、電力路８０が低電圧状態でない状態において、電源部９０からの電力供給を受ける構成となっているが、受けない構成としてもよい。
蓄電部９３は、補助電源として機能する。蓄電部９３は、直流電圧を出力する直流電源であり、例えば電気二重層キャパシタである。蓄電部９３は、第５導電路８５を介して充放電部１４に電気的に接続されており、充放電部１４を介して充電及び放電がなされる。蓄電部９３の出力電圧は、車両が停止されている状態において、待機電圧以下に保持され、車両が始動するときに待機電圧よりも大きい目標電圧以上となるまで充電され、車両が停止するときに待機電圧以下となるまで放電される。
制御装置１は、第１導電路８１、第２導電路８２、第３導電路８３、第４導電路８４、第５導電路８５、第１スイッチ部１１、第２スイッチ部１２Ａ，１２Ｂ、第３スイッチ部１３Ａ，１３Ｂ、充放電部１４、制御部１５、スイッチ制御回路１６、ＯＲ回路１７及び電圧検出部１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ，１８Ｄを有する。
第１導電路８１は、電源部９０の高電位側の端子に電気的に接続されており、且つ、電力路８０に電気的に接続されている。第１導電路８１の電圧は、電力路８０の電圧が反映される。例えば、第１導電路８１の電圧は、電力路８０が低電圧状態でなければ上記閾値よりも大きくなり、電力路８０が低電圧状態であれば上記閾値以下となる。第２導電路８２は、第１導電路８１よりも第１負荷９１及び第２負荷９２側に配置され、途中で第１負荷９１及び第２負荷９２の各々に対応した経路に分岐している。第３導電路８３は、第１負荷９１に電気的に接続されており、且つ、電力路８０に電気的に接続されている。第４導電路８４は、第２負荷９２に電気的に接続されている。第５導電路８５は、充放電部１４及び蓄電部９３に電気的に接続されている。
第１スイッチ部１１、第２スイッチ部１２Ａ，１２Ｂ、第３スイッチ部１３Ａ，１３Ｂは、例えばスイッチング素子として構成されており、より具体的には、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor）として構成されている。第１スイッチ部１１、第２スイッチ部１２Ａ，１２Ｂ、第３スイッチ部１３Ａ，１３Ｂは、制御部１５からオン信号を受けることでオン状態に制御され、オフ信号を受けることでオフ状態に制御される。
第１スイッチ部１１は、蓄電部９３と第１負荷９１との間に配置されており、第２導電路８２と第３導電路８３との間に配置されている。第１スイッチ部１１は、寄生ダイオード１１Ａを有している。寄生ダイオード１１Ａのアノードは、第３導電路８３に電気的に接続され、寄生ダイオード１１Ａのカソードは、第２導電路８２に電気的に接続されている。第１スイッチ部１１がオン状態になると、第２導電路８２側から第３導電路８３側への電力供給が許容される。第１スイッチ部１１がオフ状態になると、第２導電路８２側から第３導電路８３側への電力供給が禁止される。
第２スイッチ部１２Ａ，１２Ｂは、「スイッチ部」に相当し、蓄電部９３と第２負荷９２との間に配置されており、第２導電路８２と第４導電路８４との間に配置されている。第２スイッチ部１２Ａ，１２Ｂは、寄生ダイオード１２Ｃ，１２Ｄを有している。第２スイッチ部１２Ａ，１２Ｂは、互いに直列に接続され、且つ互いに逆向きに接続されている。第２スイッチ部１２Ａ，１２Ｂがオン状態になると、第２導電路８２側から第４導電路８４側への電力供給が許容される。第２スイッチ部１２Ａ，１２Ｂがオフ状態になると、第２導電路８２側から第４導電路８４側への電力供給が禁止される。
第３スイッチ部１３Ａ，１３Ｂは、電源部９０と蓄電部９３との間に配置されており、第１導電路８１と第２導電路８２との間に配置されている。第３スイッチ部１３Ａ，１３Ｂは、寄生ダイオード１３Ｃ，１３Ｄを有している。第３スイッチ部１３Ａ，１３Ｂは、互いに直列に接続され、且つ互いに逆向きに接続されている。第３スイッチ部１３Ａ，１３Ｂがオン状態になると、第１導電路８１側から第２導電路８２側への電力供給が許容される。第３スイッチ部１３Ａ，１３Ｂがオフ状態になると、第１導電路８１側から第２導電路８２側への電力供給が禁止される。
充放電部１４は、「充電部」に相当し、例えばＤＣＤＣコンバータ等の電圧変換回路として構成されている。充放電部１４は、第２導電路８２と第５導電路８５との間に配置されている。充放電部１４は、蓄電部９３に対する充電動作及び放電動作を行う。充放電部１４は、充電動作として、蓄電部９３の充電を許容する動作を行う。より具体的には、充放電部１４は、充電動作として、第２導電路８２に印加された電圧を昇圧又は降圧して第５導電路８５に印加する動作を行う。充放電部１４は、放電動作として、蓄電部９３の放電を許容する動作を行う。より具体的には、充放電部１４は、放電動作として、第５導電路８５に印加された電圧を昇圧又は降圧して第２導電路８２に印加する動作を行う。充放電部１４は、第３スイッチ部１３Ａ，１３Ｂのオン状態において充電動作を行うことで、蓄電部９３を充電させる。充放電部１４は、第１スイッチ部１１及び第２スイッチ部１２Ａ，１２Ｂのオン状態において放電動作を行うことで、蓄電部９３を放電させ、第１負荷９１及び第２負荷９２に電力供給し得る。
電圧検出部１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ，１８Ｄは、例えば電圧検出回路として構成されている。電圧検出部１８Ａは、第１導電路８１の電圧を検出する。電圧検出部１８Ｂは、第２導電路８２の電圧を検出する。電圧検出部１８Ｃは、第４導電路８４の電圧を検出する。電圧検出部１８Ｂ，１８Ｃによって、第２スイッチ部１２Ａ，１２Ｂの両側の電圧が検出される。電圧検出部１８Ｄは、第５導電路８５の電圧、つまり蓄電部９３の充電電圧を検出する。
制御部１５は、例えばマイクロコンピュータを主体として構成されており、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算装置、ＲＯＭ（Read Only Memory）又はＲＡＭ（Random Access Memory）などのメモリ、Ａ／Ｄ変換器等を有している。
制御部１５は、電圧検出部１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ，１８Ｄに電気的に接続されている。制御部１５は、電圧検出部１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ，１８Ｄからの信号に基づいて、第１導電路８１に印加された電圧、第２スイッチ部１２Ａ，１２Ｂの両側の電圧、及び蓄電部９３の充電電圧を取得し得る。制御部１５は、第１導電路８１の電圧が閾値よりも大きい場合に電力路８０が低電圧状態とないと判定し、第１導電路８１の電圧が閾値以下である場合に電力路８０が低電圧状態であると判定する。
制御部１５は、第２負荷９２に電気的に接続されており、第２負荷９２から出力された信号を受信し得る。本実施形態では、制御部１５は、電力路８０が低電圧状態でない場合には第２負荷９２に電力供給しない構成となっているが、第２負荷９２からの要求に応じて、低電圧状態でないときにも第２負荷９２に電力供給する。
制御部１５は、第１スイッチ部１１、第２スイッチ部１２Ａ，１２Ｂ、第３スイッチ部１３Ａ，１３Ｂの各々のゲートに電気的に接続されている。制御部１５は、第１スイッチ部１１、第２スイッチ部１２Ａ，１２Ｂ、第３スイッチ部１３Ａ，１３Ｂのゲートにオン信号を与えることでオン状態に制御し、オフ信号を与えることでオフ状態に制御する。本実施形態では、ハイレベル信号がオン信号であり、ローレベル信号がオフ信号である。制御部１５は、第１出力路８６を介して、第１スイッチ部１１のゲート、及びＯＲ回路１７の第１入力端子１７Ａに電気的に接続されている。ＯＲ回路１７の出力端子１７Ｃは、第２スイッチ部１２Ａ，１２Ｂのゲートに電気的に接続されている。制御部１５は、第１出力路８６にオン信号又はオフ信号を印加することで、第１スイッチ部１１及び第２スイッチ部１２Ａ，１２Ｂにオン信号又はオフ信号を与える。
制御部１５は、充放電部１４に電気的に接続されている。制御部１５は、蓄電部９３を充電する充電制御及び放電させる放電制御を行う。充電制御は、第３スイッチ部１３Ａ，１３Ｂをオン状態に制御しつつ、充放電部１４に充電動作を行わせることで、蓄電部９３を充電する制御である。放電制御は、第１スイッチ部１１及び第２スイッチ部１２Ａ，１２Ｂをオン状態に制御しつつ、充放電部１４に放電動作を行わせることで、蓄電部９３を第１負荷９１及び第２負荷９２に向けて放電させる制御である。制御部１５は、図示しない車両の始動スイッチがオン状態となった場合に、充電制御を開始し、蓄電部９３の出力電圧が目標電圧以上になると充電制御を終了する。制御部１５は、充電制御が終了した後、第３スイッチ部１３Ａ，１３Ｂをオフ状態とし、充放電部１４に放電動作を行わせる。このとき、第１スイッチ部１１及び第２スイッチ部１２Ａ，１２Ｂはオフ状態のまま維持する。これにより、第２導電路８２には、蓄電部９３の出力電圧に基づく電圧が印加された状態となる。制御部１５は、この状態から第１スイッチ部１１及び第２スイッチ部１２Ａ，１２Ｂをオン状態に切り替えることで、第１負荷９１及び第２負荷９２に即座に電力供給させることができる。また、後述するラッチ回路３０によって第２スイッチ部１２Ａ，１２Ｂがオン状態に切り替えられた場合にも、即座に第２負荷９２に電力供給される。
〔スイッチ制御回路の構成〕
スイッチ制御回路１６は、制御部１５とは別の回路であり、第２スイッチ部１２Ａ，１２Ｂを制御する。スイッチ制御回路１６は、図２に示すように、低電圧検出回路２０、ラッチ回路３０、ラッチ解除回路４０及び故障チェック回路５０を有している。
低電圧検出回路２０は、電力路８０の低電圧状態を検出する回路である。低電圧検出回路２０は、第１導電路８１の電圧が閾値よりも大きい場合に、電力路８０が低電圧状態でないと判定する。低電圧検出回路２０は、第１導電路８１の電圧が閾値以下となった場合に電力路８０が低電圧状態であると判定し、低電圧状態を検出する。低電圧検出回路２０は、導電路６２を介してラッチ回路３０に電気的に接続されており、電力路８０の低電圧状態を検出すると、低電圧検出信号をラッチ回路３０に与える。
ラッチ回路３０は、低電圧検出回路２０が電力路８０の低電圧状態を検出した場合に、第２スイッチ部１２Ａ，１２Ｂをオン状態に保持するラッチ状態に切り替わる回路である。ラッチ回路３０は、導電路６３を介してＯＲ回路１７の第２入力端子１７Ｂに電気的に接続されている。ラッチ回路３０は、低電圧検出信号が与えられると、導電路６３を介してオン信号をＯＲ回路１７の第２入力端子１７Ｂに与え、第２スイッチ部１２Ａ，１２Ｂをオン状態に保持するラッチ状態に切り替わる。
ラッチ解除回路４０は、ラッチ回路３０のラッチ状態を解除する回路である。ラッチ解除回路４０は、導電路６４を介して、制御部１５に電気的に接続されており、導電路６５を介してラッチ回路３０に電気的に接続されている。ラッチ解除回路４０は、制御部１５から解除指示信号が与えられると、ラッチ回路３０のラッチ状態を解除する。
故障チェック回路５０は、低電圧検出回路２０及びラッチ回路３０の故障を検出するための回路である。故障チェック回路５０は、第２出力路８７を介して、制御部１５に電気的に接続されており、導電路６６を介して、低電圧検出回路２０に電気的に接続されている。故障チェック回路５０は、制御部１５からチェック指示信号が与えられると、低電圧検出回路２０に対し、低電圧信号をチェック信号として与える。低電圧検出回路２０は、チェック信号が与えられると、低電圧検出信号をラッチ回路３０に与える。ラッチ回路３０は、低電圧検出信号が与えられると、ＯＲ回路１７の第２入力端子１７Ｂに与える。これにより、ＯＲ回路１７から第２スイッチ部１２Ａ，１２Ｂにオン信号が与えられ、第２スイッチ部１２Ａ，１２Ｂがオン状態となる。
制御部１５は、故障チェック回路５０に対しチェック指示信号を与え、第２スイッチ部１２Ａ，１２Ｂがオン状態となっていれば、低電圧検出回路２０及びラッチ回路３０が故障していないと判定する。逆に、制御部１５は、第２スイッチ部１２Ａ，１２Ｂがオフ状態のままであれば、低電圧検出回路２０又はラッチ回路３０が故障していると判定する。制御部１５は、例えば第２スイッチ部１２Ａ，１２Ｂの両側の電圧値の差が所定値未満であれば第２スイッチ部１２Ａ，１２Ｂがオン状態になっていると判定し、所定値以上であれば第２スイッチ部１２Ａ，１２Ｂがオフ状態になっていると判定する。
低電圧検出回路２０、ラッチ回路３０、ラッチ解除回路４０及び故障チェック回路５０の詳細な構成について説明する。
低電圧検出回路２０は、コンパレータ２１及び抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を有している。コンパレータ２１の反転入力端子２２は、定電圧源Ｖｃｃに電気的に接続されている。抵抗Ｒ１の一端は、第１導電路８１に電気的に接続されており、抵抗Ｒ１の他端は、抵抗Ｒ２の一端に電気的に接続されている。抵抗Ｒ２の他端はグラウンドに電気的に接続されている。抵抗Ｒ１の他端と抵抗Ｒ２の一端との接続部２５は、導電路６１を介してコンパレータ２１の非反転入力端子２３に電気的に接続されている。コンパレータ２１の出力端子２４は、導電路６２に電気的に接続されている。抵抗Ｒ３の一端は、定電圧源Ｖｃｃに電気的に接続されており、抵抗Ｒ３の他端は、導電路６２に電気的に接続されている。
ラッチ回路３０は、ダイオード３１、ＰＮＰトランジスタ３２、ＮＰＮトランジスタ３３及び抵抗Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７を有している。ＰＮＰトランジスタ３２のエミッタ及び抵抗Ｒ５の一端は、定電圧源Ｖｃｃに電気的に接続されている。ＰＮＰトランジスタ３２のベースは、抵抗Ｒ４の一端及び抵抗Ｒ５の他端に電気的に接続されている。ＰＮＰトランジスタ３２のコレクタは、抵抗Ｒ６の一端及び導電路６３に電気的に接続されている。
抵抗Ｒ６の他端は、ＮＰＮトランジスタ３３のベース及び抵抗Ｒ７の一端に電気的に接続されている。抵抗Ｒ７の他端及びＮＰＮトランジスタ３３のエミッタは、グラウンドに電気的に接続されている。ＮＰＮトランジスタ３３のコレクタは、抵抗Ｒ４の他端とダイオード３１のアノードとの接続部３４に電気的に接続されている。ダイオード３１のカソードは、導電路６２に電気的に接続されている。
ラッチ解除回路４０は、ＮＰＮトランジスタ４１及び抵抗Ｒ８，Ｒ９を有している。抵抗Ｒ８の一端は、導電路６４に電気的に接続されている。抵抗Ｒ８の他端は、ＮＰＮトランジスタ４１のベース及び抵抗Ｒ９の一端に電気的に接続されている。抵抗Ｒ９の他端及びＮＰＮトランジスタ４１のエミッタは、グラウンドに電気的に接続されている。ＮＰＮトランジスタ４１のコレクタは、ラッチ回路３０におけるＰＮＰトランジスタ３２のコレクタ、抵抗Ｒ６の一端及び導電路６３の接続部３５に電気的に接続されている。なお、導電路６４は、第１出力路８６に電気的に接続されている。このため、制御部１５から第１出力路８６に印加されるオン信号又はオフ信号は、導電路６４を介してラッチ解除回路４０における抵抗Ｒ８の一端に与えられる。
故障チェック回路５０は、ＮＰＮトランジスタ５１及び抵抗Ｒ１０，Ｒ１１を有している。抵抗Ｒ１０の一端は、第２出力路８７に電気的に接続されている。抵抗Ｒ１０の他端は、ＮＰＮトランジスタ５１のベース及び抵抗Ｒ１１の一端に電気的に接続されている。抵抗Ｒ１１の他端及びＮＰＮトランジスタ５１のエミッタは、グラウンドに電気的に接続されている。ＮＰＮトランジスタ５１のコレクタは、導電路６６を介して導電路６１に電気的に接続されている。
次に、スイッチ制御回路１６の動作について説明する。低電圧検出回路２０におけるコンパレータ２１は、第１導電路８１の電圧が閾値よりも大きい場合、出力端子２４からハイレベル信号を出力する。このとき、ラッチ回路３０におけるダイオード３１のアノード側の電圧は、カソード側の電圧よりも低いため、ラッチ回路３０側から低電圧検出回路２０側に電流が流れない。その後、電力路８０の断線等によって、第１導電路８１の電圧が閾値以下となった場合、コンパレータ２１は、出力端子２４からローレベル信号を出力する。これにより、ダイオード３１のアノード側の電圧は、カソード側の電圧よりも高くなり、ラッチ回路３０側から低電圧検出回路２０側に電流が流れる。その結果、ＰＮＰトランジスタ３２がオフ状態からオン状態に切り替わり、導電路６３を介してＯＲ回路１７の第２入力端子１７Ｂにオン信号が与えられる。そして、第２スイッチ部１２Ａ，１２Ｂのゲートにオン信号が与えられ、第２スイッチ部１２Ａ，１２Ｂがオン状態となる。
また、ＰＮＰトランジスタ３２がオン状態に切り替わることで、ＮＰＮトランジスタ３３のベースからエミッタに電流が流れ、ＮＰＮトランジスタ３３がオン状態に切り替わる。これにより、ＰＮＰトランジスタ３２のエミッタからベースに電流が流れ続け、ＰＮＰトランジスタ３２がオン状態に保持されるため、ラッチ回路３０が第２スイッチ部１２Ａ，１２Ｂをオン状態に保持するラッチ状態となる。
ラッチ回路３０がラッチ状態となった後、ラッチ解除回路４０における抵抗Ｒ８の一端に、制御部１５からのオン信号が与えられると、ＮＰＮトランジスタ４１のベースからエミッタに電流が流れ、ＮＰＮトランジスタ４１がオン状態に切り替わる。その結果、接続部３５の電圧が低下し、ＮＰＮトランジスタ３３がオフ状態となり、ＰＮＰトランジスタ３２がオフ状態となる。よって、ラッチ回路３０のラッチ状態が解除される。なお、後述するが、第２スイッチ部１２Ａ，１２Ｂは、制御部１５からのオン信号によってオン状態に保持される。
故障チェック回路５０による故障チェックは以下のように行われる。故障チェック回路５０は、抵抗Ｒ１０の一端に、制御部１５からのオン信号が与えられると、ＮＰＮトランジスタ５１のベースからエミッタに電流が流れ、ＮＰＮトランジスタ５１がオン状態となる。その結果、低電圧検出回路２０におけるコンパレータ２１の非反転入力端子２３に入力される電圧が、閾値以下となる。そして、コンパレータ２１の出力端子２４からローレベル信号が出力され、ラッチ回路３０がラッチ状態となり、第２スイッチ部１２Ａ、１２Ｂがオン状態となる。制御部１５は、第２スイッチ部１２Ａ，１２Ｂの両側の電圧に基づいて、第２スイッチ部１２Ａ、１２Ｂがオン状態となったか否かを判定し、低電圧検出回路２０及びラッチ回路３０の故障の有無を判定する。
〔車載用のバックアップ制御装置の動作〕
図３には、制御部１５が行うバックアップ処理の一例が示されている。制御部１５は、バックアップ処理の開始条件が成立した場合にバックアップ処理を開始する。バックアップ処理の開始条件は、例えば図示しない始動スイッチ（例えばイグニッションスイッチ）がオン状態になったことである。制御部１５は、例えば、始動スイッチがオン状態になったことを示す始動信号が外部のＥＣＵ（Electronic Control Unit）から与えられることで、始動スイッチがオン状態になったことを把握することができる。
制御部１５は、バックアップ処理を開始すると、故障チェック処理を行う（ステップＳ１０）。また、図３では省略しているが、制御部１５は、始動スイッチがオン状態となった場合に、充電制御を開始し、蓄電部９３の出力電圧が目標電圧以上になると、充電制御を終了する。制御部１５は、故障チェック処理を、充電制御の開始前に、又は充電制御と並行して行うことが好ましい。また、図３では省略しているが、制御部１５は、充電制御の終了後、充放電部１４に放電動作を開始させる。これにより、第２導電路８２には、蓄電部９３からの出力電圧に基づく電圧が印加される。
制御部１５は、故障チェック処理において、第２出力路８７を介して故障チェック回路５０にチェック指示信号としてオン信号を与える。そして、制御部１５は、第２スイッチ部１２Ａ，１２Ｂがオン状態となっているか否かを判定する。その結果、制御部１５は、オン状態となっている場合には、低電圧検出回路２０及びラッチ回路３０が故障していないと判定し、オフ状態となっている場合には、低電圧検出回路２０又はラッチ回路３０が故障していると判定する。制御部１５は、故障していると判定した場合、故障時処理を行う。故障時処理は、例えば故障したことを図示しない報知部によって報知する処理、故障したことを外部の装置に知らせる処理などである。
制御部１５は、故障チェック処理を終了した後、周期的に行う周期処理の開始条件が成立したか否かを判定する（ステップＳ１１）。周期処理の開始条件は、例えば始動スイッチがオン状態となってから最初の周期処理であること、前回の周期処理が開始されてから所定時間が経過したこと、前回の周期処理が終了してから所定時間が経過したことなどである。
制御部１５は、周期処理の開始条件が成立していないと判定した場合（ステップＳ１１にてＮｏ）、ステップＳ１１の処理に戻る。つまり、制御部１５は、周期処理の開始条件が成立するまで待機状態となる。制御部１５は、周期処理の開始条件が成立したと判定すると（ステップＳ１１にてＹｅｓ）、ラッチ回路３０がラッチ状態であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。制御部１５は、ラッチ回路３０がラッチ状態であると判定した場合（ステップＳ１２にてＹｅｓ）、電力路８０が低電圧状態であると判断し、ラッチ状態を解除し、第１スイッチ部１１及び第２スイッチ部１２Ａ，１２Ｂにオン信号を与える。本実施形態では、制御部１５は、第１出力路８６にオン信号を印加することで、第１スイッチ部１１及び第２スイッチ部１２Ａ，１２Ｂにオン信号を与え、ラッチ解除回路４０にもオン信号を与える。これにより、ラッチ回路３０のラッチ状態が解除され、第１スイッチ部１１及び第２スイッチ部１２Ａ，１２Ｂがオン状態となる。
制御部１５は、ステップＳ１３の後、又はラッチ回路３０がラッチ状態でない場合（ステップＳ１２にてＮｏ）、自身が第１スイッチ部１１及び第２スイッチ部１２Ａ，１２Ｂをオン状態に制御しているか否かを判定する（ステップＳ１４）。つまり、制御部１５は、自身が第１出力路８６からオン信号を出力しているか否かを判定する。制御部１５は、第１スイッチ部１１及び第２スイッチ部１２Ａ，１２Ｂをオン状態に制御していると判定した場合（ステップＳ１４にてＹｅｓ）、電力路８０が低電圧状態であるか否かを判定する（ステップＳ１５）。制御部１５は、電圧検出部１８Ａからの信号に基づく第１導電路８１の電圧が閾値よりも大きい場合に、電力路８０が低電圧状態でないと判定する。これに対し、制御部１５は、電圧検出部１８Ａからの信号に基づく第１導電路８１の電圧が閾値以下である場合に、電力路８０が低電圧状態であると判定する。制御部１５は、電力路８０が低電圧状態でないと判定した場合（ステップＳ１５にてＮｏ）、第１出力路８６からオフ信号を出力して、第１スイッチ部１１及び第２スイッチ部１２Ａ，１２Ｂをオフ状態に制御する（ステップＳ１６）。このため、電力路８０の低電圧状態が一時的であった場合には、電力路８０の低電圧状態が解消されたときに、バックアップ電力の供給を停止させることができる。
制御部１５は、ステップＳ１６の後、ステップＳ１４にてＮｏの場合、又はステップＳ１５にてＹｅｓの場合、ステップＳ１１の処理に戻る。そして、制御部１５は、周期処理を繰り返し行う。
次に、本構成の効果を例示する。
本開示の車載用のバックアップ制御装置１は、車載用電源システム１００において、電源部９０からの電力が供給される電力路８０が低電圧状態となった場合に蓄電部９３から第１負荷９１及び第２負荷９２に電力を供給するバックアップ動作を行う。制御装置１は、第１スイッチ部１１、第２スイッチ部１２Ａ，１２Ｂ、制御部１５、低電圧検出回路２０及びラッチ回路３０を有する。第１スイッチ部１１は、蓄電部９３と第１負荷９１との間に配置される。第２スイッチ部１２Ａ，１２Ｂは、蓄電部９３と第２負荷９２との間に配置される。制御部１５は、第１スイッチ部１１及び第２スイッチ部１２Ａ，１２Ｂを制御する。低電圧検出回路２０は、電源部９０からの電力が供給される電力路８０の低電圧状態を検出する。ラッチ回路３０は、低電圧検出回路２０が低電圧状態を検出した場合に、第２スイッチ部１２Ａ，１２Ｂをオン状態に保持するラッチ状態に切り替わる。制御部１５は、低電圧状態となった場合に、ラッチ状態を解除し、第１スイッチ部１１及び第２スイッチ部１２Ａ，１２Ｂをオン状態に制御する。
この構成によれば、電力路８０が低電圧状態となった場合に、即座にラッチ回路３０をラッチ状態に切り替えて第２スイッチ部１２Ａ，１２Ｂをオン状態とし、第２負荷９２に電力を供給することができる。このため、制御部１５が行う周期処理によって、第１スイッチ部１１及び第２スイッチ部１２Ａ，１２Ｂがオン状態に制御されることを待つことなく、即座に第２負荷９２に電力を供給することができる。しかも、制御部１５は、低電圧状態となった場合に、ラッチ回路３０のラッチ状態を解除し、第１スイッチ部１１及び第２スイッチ部１２Ａ，１２Ｂをオン状態に制御する。これにより、第２スイッチ部１２Ａ，１２Ｂをオン状態に制御する主体を、ラッチ回路３０から制御部１５に移行させ、第１スイッチ部１１及び第２スイッチ部１２Ａ，１２Ｂをオン状態に保持する制御を制御部１５に一括して行わせることができる。
また、制御部１５は、低電圧状態でない場合に、ラッチ状態を解除し、第２スイッチ部１２Ａ，１２Ｂをオフ状態に制御する。この構成によれば、制御部１５は、ラッチ回路３０が誤動作によってラッチ状態となった場合や、一時的に低電圧状態となったことによってラッチ状態となった場合に、ラッチ状態を解除して第２スイッチ部１２Ａ，１２Ｂをオフ状態に戻すことができる。
更に、低電圧検出回路２０は、低電圧状態となった場合に低電圧信号が入力される構成となっている。制御装置１は、低電圧検出回路２０に対し、低電圧信号をチェック信号として与える故障チェック回路５０を有する。制御部１５は、低電圧検出回路２０に対しチェック信号を与える動作を、故障チェック回路５０に行わせた上で、ラッチ回路３０がラッチ状態となるか否かを判定する故障チェック処理を行う。
この構成によれば、低電圧検出回路２０及びラッチ回路３０が正常に動作するか否かをチェックすることができる。
更に、制御装置１は、蓄電部９３に対する充電動作を行う充放電部１４を有する。制御部１５は、車両が始動した場合に、蓄電部９３の充電電圧が目標電圧となるまで、充放電部１４に充電動作を行わせる充電制御を実行する。制御部１５は、車両が始動してから充電制御が開始される前に又は充電制御と並行して故障チェック処理を行う。
この構成によれば、車両の始動後、迅速に故障チェック処理を行うことができる。
＜他の実施形態＞
本開示は、上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述又は後述の実施形態の特徴は、矛盾しない範囲であらゆる組み合わせが可能である。また、上述又は後述の実施形態のいずれの特徴も、必須のものとして明示されていなければ省略することもできる。更に、上述した実施形態は、次のように変更されてもよい。
上記第１実施形態では、電源部を鉛バッテリとしたが、鉛バッテリでなくてもよい。例えば、リチウムイオンバッテリ、オルタネータ、コンバータなどであってもよい。
上記第１実施形態では、蓄電部を電気二重層キャパシタとしたが、電気二重層キャパシタに限らない。例えば、リチウムイオンキャパシタ、鉛バッテリ、リチウムイオンバッテリなどであってもよい。
上記第１実施形態では、充放電部をＤＣＤＣコンバータとしたが、ＦＥＴ等のスイッチング素子としてよい。また、車載用のバックアップ制御装置は、充放電部を備えていない構成としてもよい。
低電圧状態でないときにラッチ状態を解除して第２スイッチ部をオフ状態に制御する方法として、上記第１実施形態では、制御部がラッチ状態を解除した後に低電圧状態であるか否かを判定し、低電圧状態でない場合に第２スイッチ部をオフ状態に制御する構成とした。これに対し、制御部が低電圧状態であると判定した後に、ラッチ状態を解除し、第２スイッチ部をオフ状態に制御する構成としてもよい。
上記第１実施形態では、制御部が第１スイッチ部及び第２スイッチ部をオン状態に制御する際、ラッチ状態を解除する構成としたが、ラッチ状態を解除しなくてもよい。つまり、ラッチ回路のラッチ状態を保持したまま、制御部が第１スイッチ部及び第２スイッチ部をオン状態に制御する構成としてもよい。
上記第１実施形態では、制御部がマイクロコンピュータを主体として構成されているが、マイクロコンピュータ以外の複数のハードウェア回路によって実現されてもよい。
なお、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、今回開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示された範囲内又は特許請求の範囲と均等の範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
１…車載用のバックアップ制御装置
２…車載用のバックアップ装置
１１…第１スイッチ部
１１Ａ，１２Ｃ，１２Ｃ，１３Ｃ，１３Ｄ…寄生ダイオード
１２Ａ，１２Ｂ…第２スイッチ部（スイッチ部）
１３Ａ、１３Ｂ…第３スイッチ部
１４…充放電部（充電部）
１５…制御部
１６…スイッチ制御回路
１７…ＯＲ回路
１７Ａ…第１入力端子
１７Ｂ…第２入力端子
１７Ｃ…ＯＲ回路の出力端子
１８Ａ…電圧検出部
１８Ｂ…電圧検出部
１８Ｃ…電圧検出部
１８Ｄ…電圧検出部
２０…低電圧検出回路
２１…コンパレータ
２２…反転入力端子
２３…非反転入力端子
２４…コンパレータの出力端子
２５，３４，３５…接続部
３０…ラッチ回路
３１…ダイオード
３２…ＰＮＰトランジスタ
３３…ＮＰＮトランジスタ
４０…ラッチ解除回路
４１…ＮＰＮトランジスタ
５０…故障チェック回路
５１…ＮＰＮトランジスタ
６１，６２，６３，６４，６５，６６…導電路
８０…電力路
８１…第１導電路
８２…第２導電路
８３…第３導電路
８４…第４導電路
８５…第５導電路
８６…第１出力路
８７…第２出力路
９０…電源部
９１…第１負荷
９２…第２負荷（負荷）
９３…蓄電部
１００…車載用電源システム
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８，Ｒ９，Ｒ１０，Ｒ１１…抵抗
Ｖｃｃ…定電圧源

Claims (5)

  1. 電源部、蓄電部、負荷を備えた車載用電源システムにおいて、前記電源部からの電力が供給される電力路が低電圧状態となった場合に前記蓄電部から前記負荷に電力を供給するバックアップ動作を行う車載用のバックアップ制御装置であって、
    前記蓄電部と前記負荷との間に配置されるスイッチ部と、
    前記スイッチ部を制御する制御部と、
    前記低電圧状態を検出する低電圧検出回路と、
    前記低電圧検出回路が前記低電圧状態を検出した場合に、前記スイッチ部をオン状態に保持するラッチ状態に切り替わるラッチ回路と、
    を有し、
    前記制御部は、前記低電圧状態となった場合に、前記スイッチ部を前記オン状態に制御する
    車載用のバックアップ制御装置。
  2. 前記制御部は、前記低電圧状態でない場合に、前記ラッチ状態を解除し、前記スイッチ部をオフ状態に制御する
    請求項１に記載の車載用のバックアップ制御装置。
  3. 前記低電圧検出回路は、前記低電圧状態となった場合に低電圧信号が入力される構成となっており、
    前記低電圧検出回路に対し、前記低電圧信号をチェック信号として与える故障チェック回路を有し、
    前記制御部は、前記低電圧検出回路に対し前記チェック信号を与える動作を、前記故障チェック回路に行わせた上で、前記ラッチ回路が前記ラッチ状態となるか否かを判定する故障チェック処理を行う
    請求項１又は請求項２に記載の車載用のバックアップ制御装置。
  4. 前記蓄電部に対する充電動作を行う充電部を有し、
    前記制御部は、車両が始動した場合に、前記蓄電部の充電電圧が目標電圧となるまで、前記充電部に前記充電動作を行わせる充電制御を実行し、前記車両が始動してから前記充電制御が開始される前に又は前記充電制御と並行して前記故障チェック処理を行う
    請求項３に記載の車載用のバックアップ制御装置。
  5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の車載用のバックアップ制御装置と、
    前記蓄電部と、
    を備える車載用のバックアップ装置。
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