JP2023136401A

JP2023136401A - 電源制御装置

Info

Publication number: JP2023136401A
Application number: JP2022042057A
Authority: JP
Inventors: 昌憲栗本; Yoshinori Kurimoto
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2022-03-17
Filing date: 2022-03-17
Publication date: 2023-09-29

Abstract

【課題】電源に異常が発生した場合に、速やかに異常を検出するとともに電子部品の機能の継続を実現する電源制御装置を提供する。【解決手段】電源制御装置は、一方の電源回路（１１１）が、他方の電源回路（１１２）により生成された電圧の異常を検出したときは、一方の電源回路（１１１）に電力を供給するバッテリ（２０１）から他方の電源回路（１１２）に電力を供給して、他方の電源回路（１１２）が属するドメイン（１０２）に配置された電子部品に対する電源供給パスを確立し、他方の電源回路（１１２）が、一方の電源回路（１１１）により生成された電圧の異常を検出したときは、他方の電源回路（１１２）に電力を供給するバッテリ（２０２）から一方の電源回路（１１１）に電力を供給して、一方の電源回路（１１１）が属するドメイン（１０１）に配置された電子部品に対する電源供給パスを確立するように構成されている。【選択図】図１

Description

本願は、電源制御装置に関するものである。

近年、ＩＣＴ（ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）端末としての機能を備えたコネクテッドカー（ＣｏｎｎｅｃｔｅｄＣａｒ）の普及が加速されつつあるが、コネクテッドカーにおいては、車両に搭載されている電子機器と、車両外の電子機器と、の間でさまざまな情報を送受信することになり、その情報量および情報の処理量は膨大となる。

そのため、コネクテッドカーに搭載されるＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）には、マイクロコンピュータ（Ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ：以下、マイコンと称する）、ＳｏＣ（ＳｙｓｔｅｍｏｎＣｈｉｐ）の他にも、さまざまな集積回路を含む電子部品が搭載されており、これらの電子部品に電力を供給する電源には、高い信頼性が要求される。

従来、電源の信頼性の向上を図るようにした様々な技術が開示されている。例えば、電源部から電源の供給を受けて動作し所定の処理を行なう処理部と、前記電源部から電源の供給を受けて動作し電源部を監視する監視部と、前記電源部と前記処理部との間に接続されたスイッチとを有し、前記監視部が前記電源の異常を検出した場合に、前記スイッチをオフにするようにした技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示された従来の技術によれば、電源の異常時に電源が遮断されるので、処理部は機能を継続することができなくなる。

また、特許文献２には、制御対象に電源を供給する二つのバッテリと、前記２つのバッテリに対応して設けられ、対応するバッテリの異常又は劣化を常時検出する二つの監視部と、を設け、これらの監視部のうちの少なとも一方がバッテリの異常又は劣化を検出したとき、前記制御対象を緊急退避動作させるようにした技術が開示されている。特許文献２に開示された従来の技術の場合、電源系統は二重化されているが、一方の電源の異常が検出された場合、制御対象を緊急避難させるものであり、制御対象は継続して通常動作を行なうことができない。

前述のような従来の技術の課題を解消するものとして、たとえば、特許文献３には、メインバッテリと、サブバッテリと、メイン電力供給路と、第１のサブ電力供給路と、第２のサブ電力供給路とを備え、メイン電力供給路および第１のサブ電力供給路が異常の場合でも、第２のサブ電力供給路を介して高優先負荷部に電力を供給することができるようにした技術が開示されている。

国際公開２０２０／０６６６４８号特開２０２０－１９６４４０号公報特開２０２１－８３２１４号公報

前述の特許文献３に開示された従来の技術によれば、一部の電力供給路が故障しても別の電力供給路により高優先負荷部に電力を供給することができるが、電力供給路等の構成が複雑であり、速やかに電力供給路の異常を検出してその異常に対処することが困難である。

本願は、前述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、電子部品に電力を供給する電源に異常が発生した場合に、速やかにその電源の異常を検出するとともに、前記電子部品の機能の継続を実現する電源制御装置を提供することを目的とする。

本願に開示される電源制御装置は、
電子制御装置に搭載された複数の電子部品に電力を供給する電源制御装置であって、
前記複数の電子部品は、前記電子制御装置の複数のドメインに分割して配置され、
前記複数のドメインにそれぞれ対応して設けられた複数のバッテリと、
前記複数のドメインにそれぞれ対応して設けられ、前記バッテリから電力の供給を受けて、対応する前記ドメインに搭載された前記電子部品に供給する電源電圧を生成する複数の電源回路と、
を備え、
前記複数の電源回路のうちの一方の電源回路から生成される電圧を、前記複数の電源回路のうちの他方の電源回路により監視するとともに、前記他方の電源回路から生成される電圧を前記一方の電源回路により監視し、
前記一方の電源回路が前記他方の電源回路により生成された電圧の異常を検出したときは、前記一方の電源回路に電力を供給するバッテリから前記他方の電源回路に電力を供給して、前記他方の電源回路が属する前記ドメインに配置された前記電子部品に対する電源供給パスを確立するように構成され、
前記他方の電源回路が前記一方の電源回路により生成された電圧の異常を検出したときは、前記他方の電源回路に電力を供給するバッテリから前記一方の電源回路に電力を供給して、前記一方の電源回路が属する前記ドメインに配置された前記電子部品に対する電源供給パスを確立するように構成されている、
ことを特徴とする。

また、本願に開示される電源制御装置は、
電子制御装置に搭載された複数の電子部品に電力を供給する電源制御装置であって、
前記複数の電子部品は、前記電子制御装置の複数のドメインに分割して配置され、
前記複数のドメインにそれぞれ対応して設けられた複数のバッテリと、
前記複数のドメインにそれぞれ対応して設けられ、前記バッテリから電力の供給を受けて、対応する前記ドメインに搭載された前記電子部品に供給する電源電圧を生成する複数の電源回路と、
を備え、
前記複数の電源回路のうちの一方の電源回路に電力を供給する前記バッテリの出力電圧を、前記複数の電源回路のうちの他方の電源回路により監視するとともに、前記他方の電源回路に電力を供給するバッテリの出力電圧を前記一方の電源回路により監視し、
前記一方の電源回路が、前記他方の電源回路に電力を供給する前記バッテリの出力電圧の異常を検出したときは、前記一方の電源回路に電力を供給する前記バッテリから前記他方の電源回路に電力を供給して、前記他方の電源回路が属する前記ドメインに配置された前記電子部品に対する電源供給パスを確立するように構成され、
前記他方の電源回路が、前記一方の電源回路に電力を供給する前記バッテリの出力電圧の異常を検出したときは、前記他方の電源回路に電力を供給する前記バッテリから前記一方の電源回路に電力を供給して、前記一方の電源回路が属する前記ドメインに配置された前記電子部品に対する電源供給パスを確立するように構成されている、
ことを特徴とする。

本願に開示される電源制御装置によれば、電子部品に電力を供給する電源に異常が発生した場合に、速やかにその電源の異常を検出するとともに、前記電子部品の機能の継続を実現する電源制御装置が得られる。

実施の形態１による電源制御装置の機能ブロック図である。実施の形態１による電源制御装置における、電源起動時の動作を示すタイミングチャートである。実施の形態１による電源制御装置における、電源異常時の動作を示すタイミングチャートである。実施の形態２による電源制御装置の機能ブロック図である。実施の形態２による電源制御装置の説明図である。実施の形態２による電源制御装置における、電源起動時の動作を示すタイミングチャートである。実施の形態２による電源制御装置における、電源異常時の動作を示すタイミングチャートである。比較例１による電源制御装置の機能ブロック図である。比較例２による電源制御装置の機能ブロック図である。

実施の形態１．
以下、図面を参照して、実施の形態１による電源制御装置について説明する。図１は、実施の形態１による電源制御装置の機能ブロック図である。図１に示すＥＣＵ１００において、第１のバッテリ２０１をソースとして電源が供給されている回路領域を第１のドメイン１０１、第２のバッテリ２０２をソースとして電源が供給されている回路領域を第２のドメイン１０２とする。ＥＣＵ１００に搭載されている複数の電子部品は、第１のドメイン１０１と第２のドメイン１０２と、に分割して配置されている。第１のドメイン１０１には、電源回路としての第１のＰＭＩＣ（ＰｏｗｅｒＭａｎａｇｅｍｅｎｔＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）１１１と、ＳｏＣ１２と、第１のＲＡＭ〈ＲａｎｄｕｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙｒａｍ〉１３１と、第１のＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）１４１と、第１のＣＡＮ（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）１５１と、第１のＩ／Ｏ（ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ）１６１と、第１のスイッチ（Ｓｗｉｔｃｈ）１７１と、が配置されている。

第２のドメイン１０２には、電源回路としての第２のＰＭＩＣ１１２と、ＭＣＵ（ＭｉｃｒｏＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＵｎｉｔ）１８と、第２のＲＡＭ１３２と、第２のＲＯＭ１４２と、第２のＣＡＮ１５２と、第２のＩ／Ｏ１６２と、第２のスイッチ１７２と、が配置されている。なお、第１のＰＭＩＣ１１１と第２のＰＭＩＣ１１２は、それぞれ、ＳｏＣ１２およびＭＣＵ１８と通信してフレキシブルに電源の制御を行ない得る集積回路からなる電源回路であり、第１のＣＡＮ１５１と第２のＣＡＮ１５２は、それぞれ、シリアル通信プロトコルである。

第１のバッテリ２０１の第１の電源ドメインＤ１は、黒色の太線矢印で示し、第２のバッテリ２０２の第２の電源ドメインＤ２は、グレー色の太線矢印で示している。第１のＰＭＩＣ１１１は、第１の電源としての第１のバッテリ２０１から供給される電圧を、第１のドメイン１０１に搭載された電子部品としてのＳｏＣ１２、第１のＲＡＭ１３１、第１のＲＯＭ１４１、第１のＣＡＮ１５１、第１のＩ／Ｏ１６１がそれぞれ必要とする電圧に変換し、変換したこれらの電圧を第１の電源ドメインＤ１に基づいてそれぞれの電子部品に供給する。

第２のＰＭＩＣ１１２は、第２の電源としての第２のバッテリ２０２から供給される電圧を、第２のドメイン１０２に搭載された電子部品としてのＭＣＵ１８、第２のＲＡＭ１３２、第２のＲＯＭ１４２、第２のＣＡＮ１５２、第２のＩ／Ｏ１６２がそれぞれ必要とする電圧に変換し、変換したこれらの電圧を第２の電源ドメインＤ２に基づいてそれぞれの電子部品に供給する。

ＳｏＣ１２は、第１の制御信号線Ｓ１１を介して、第１のＰＭＩＣ１１１から制御信号が与えられる。ＳｏＣ１２とＭＣＵ1８とは、通信線Ｓ２を介して双方向通信を行なう。また、ＳｏＣ１２は、第１のＲＡＭ１３１と、第１のＲＯＭ１４１と、第１のＩ／Ｏ１６１と、第１のＣＡＮ１５１と、の間で、矢印で示す信号線を介して双方向通信を行なう。第１のI/Ｏ１６１と、第１のＣＡＮ１５１は、ＥＣＵ１００の第１のドメイン１０１の入出力端子と矢印で示す信号線とを介して、ＥＣＵ１００の外部の装置（図示せず）との間で、それぞれ双方向通信を行なう。

ＭＣＵ１８は、第２の制御信号線Ｓ１２を介して、第２のＰＭＩＣ１１２から制御信号が与えられる。また、ＭＣＵ１８は、第２のＲＡＭ１３２と、第２のＲＯＭ１４２と、第２のＩ／Ｏ１６２と、第２のＣＡＮ１５２と、の間で、矢印で示す信号線を介して双方向通信を行なう。第２のI/Ｏ１６２と、第２のＣＡＮ１５２は、ＥＣＵ１００の第２のドメイン１０２の入出力端子と矢印で示す信号線とを介して、ＥＣＵ１００の外部の装置（図示せず）との間で、それぞれ双方向通信を行なう。

第１のＰＭＩＣ１１１は、第２のＰＭＩＣ１１２により生成された第２の電源電圧Ｖｍ２を監視し、第２のＰＭＩＣ１１２は、第１のＰＭＩＣ１１１により生成された第１の電源電圧Ｖｍ１を監視する。第１のＰＭＩＣ１１１は、第２の電源電圧Ｖｍ２があらかじめ定められた基準値範囲内にあれば、第１のスイッチ１７１への第１の制御信号Ｓｃ１をローレベル「Ｌ」（以下、単に、「Ｌ」レベルと称する）にして第１のスイッチ１７１をオフにすることで、第１のバッテリ２０１からの第２のＰＭＩＣ１１２への、第１の電源ドメインＤ１による電源供給パスを遮断する。

同様に、第２のＰＭＩＣ１１２は、第１の電源電圧Ｖｍ１が基準値内にあれば、第２のスイッチ１７２への第２の制御信号Ｓｃ２を「Ｌ」レベルにして第２のスイッチ１７２をオフにすることで、第２のバッテリ２０２からの第１のＰＭＩＣ１１１への、第２の電源ドメインＤ２による電源供給パスを遮断する。なお、第１のスイッチ１７１は、第１のＰＭＩＣ１１１により調整された電圧により制御され、第２のスイッチ１７２は、第２のＰＭＩＣ１１２により調整された電圧により制御されるため、第１のスイッチ１７１と第２のスイッチ１７２は、ＥＣＵ１００に搭載可能な安価な電子部品により実現可能である。

第１のＰＭＩＣ１１１が第２の電源電圧Ｖｍ２の異常を検知すると、第１の制御信号Ｓｃ１をハイレベル「Ｈ」にし、第１のスイッチ１７１をオンにすることで、第１のバッテリ２０１から第２のＰＭＩＣ１１２への電源供給パスを接続するとともに、第２のＰＭＩＣ１１２による第２の電源電圧Ｖｍ２に異常のあったことを、第１の制御信号線Ｓ１１を介してＳｏＣ１２に伝える。

同様に、第２のＰＭＩＣ１１２が第１の電源電圧Ｖｍ１の異常を検知すると、第２の制御信号Ｓｃ２をハイレベル「Ｈ」にし、第２のスイッチ１７２をオンにすることで、第２のバッテリ２０２から第１のＰＭＩＣ１１１への電源供給パスを接続するとともに、第１のＰＭＩＣ１１１による第１の電源電圧Ｖｍ１に異常のあったことを、第２の制御信号線Ｓ１２を介してＭＣＵ１８に伝える。上記通知を受けたＳｏＣ１２又はＭＣＵ１８は、当該状況をＥＣＵ１００の外部へ伝え、フェールオペレーションへ移行する。

前述の第２の電源電圧Ｖｍ２の異常を確実にＥＣＵ１００の外部に通知するために、第１のスイッチ１７１への第１の制御信号Ｓｃ１は、ＲＳフリップフロップ回路等のＲＳラッチの出力で構成され、一旦、ＲＳラッチの出力としての第１の制御信号Ｓｃ１が「Ｈ」になれば、モニタ対象電圧としての第２の電源電圧Ｖｍ２が、異常値から再びあらかじめ定められた基準値範囲内に戻ったとしても、第１の制御信号Ｓｃ１は「Ｌ」レベルに変化しないように構成されている。

同様に、前述の第１の電源電圧Ｖｍ１の異常を確実にＥＣＵ１００の外部に通知するために、第２のスイッチ１７２への第２の制御信号Ｓｃ２は、ＲＳフリップフロップ回路等のＲＳラッチの出力で構成され、一旦、ＲＳラッチの出力としての第２の制御信号Ｓｃ２が「Ｈ」になれば、モニタ対象電圧としての第１の電源電圧Ｖｍ１が、異常値から再びあらかじめ定められた基準値範囲内に戻ったとしても、第２の制御信号Ｓｃ２は「Ｌ」レベルに変化しないように構成されている。

つぎに、タイミングチャートを用いて実施の形態１による電源制御装置の動作を説明する。図２は、実施の形態１による電源制御装置における、電源起動時の動作を示すタイミングチャート、図３は、実施の形態１による電源制御装置における、電源異常時の動作を示すタイミングチャートである。図２および図３において、（Ａ）は第１のバッテリ２０１の出力電圧Ｂａｔｔ１［Ｖ］、（Ｂ）は第１の電源電圧Ｖｍ１［Ｖ］、（Ｃ）は第１の制御信号Ｓｃ１、（Ｄ）は第２のバッテリ２０２の出力電圧Ｂａｔｔ２［Ｖ］、（Ｅ）は第２の電源電圧Ｖｍ２［Ｖ］、（Ｆ）は第２の制御信号Ｓｃ２、をそれぞれ示し、横軸は時間を示している。

図１、図２において、時刻ｔ０にて始動スイッチ（図示せず）がオンになると、ＥＣＵ１００に搭載されている第１のＰＭＩＣ１１１、第２のＰＭＩＣ１１２が、それぞれ対応する第１のバッテリ２０１、第２のバッテリ２０２に接続され、（Ｂ）と（Ｅ）に示すように、第１の電源電圧Ｖｍ１と第２の電源電圧Ｖｍ２は緩やかに上昇する。第１の制御信号Ｓｃ１および第２の制御信号Ｓｃ２は、電源が正常に起動するまで不定値となる。

時刻ｔ１において、（Ｂ）に示す第１の電源電圧Ｖｍ１が、下限基準値Ｖｍ１Ｌに達するので、（Ｆ）に示すように、第１の電源電圧Ｖｍ１の電圧監視を司る第２のＰＭＩＣ１１２からの第２の制御信号Ｓｃ２が「Ｌ」レベルになる。ただし、時刻ｔ１で直ちに第２の制御信号Ｓｃ２が「Ｌ」レベルになるのではなく、第１の電源電圧Ｖｍ１が下限基準値Ｖｍ１Ｌの近傍で変動することも考慮し、時間フィルタあるいはシュミット機構が設けられている。時刻ｔ１で第２の制御信号Ｓｃ２が「Ｌ」レベルとなるので、第２のスイッチ１７２はオフとなる。

同様に、時刻ｔ２において、〈Ｅ〉に示す第２の電源電圧Ｖｍ２が下限基準値Ｖｍ２Ｌに達するので、（Ｃ）に示すように、第２の電源電圧Ｖｍ２の電圧監視を司る第１のＰＭＩＣ１１１からの第１の制御信号Ｓｃ１は「Ｌ」レベルになる。ただし、時刻ｔ２で直ちに第２の制御信号Ｓｃ２が「Ｌ」レベルになるのではなく、第２の電源電圧Ｖｍ２が下限基準値Ｖｍ２Ｌの近傍で変動することも考慮し、時間フィルタあるいはシュミット機構が設けられている。時刻ｔ２で第１の制御信号Ｓｃ１が「Ｌ」レベルとなるので、第１のスイッチ１７１はオフとなる。

前述のように、時刻ｔ１で第２のスイッチ１７２がオフになることで、第１のＰＭＩＣ１１１への第２のバッテリ２０２の第２の電源ドメインＤ２が遮断され、また、時刻ｔ２で第１のスイッチ１７１がオフになることで、第２のＰＭＩＣ１１２への第１のバッテリ２０１の第１の電源ドメインＤ１が遮断される。したがって、（Ｂ）に示す第１の電源電圧Ｖｍ１と、（Ｅ）に示す第２の電源電圧Ｖｍ２と、がそれぞれ正常であって、第１の電源電圧Ｖｍ１が上限基準値Ｖｍ１Ｈと下限基準値Ｖｍ１Ｌとの間の基準値範囲に入っており、第２の電源電圧Ｖｍ２が上限基準値Ｖｍ２Ｈと下限基準値Ｖｍ２Ｌとの間の基準値範囲に入っていれば、この状態で各電子部品への電源の供給は安定することになる。

つぎに、第１のバッテリ２０１が異常、たとえば低電圧、になった場合の動作について説明する。図１、図３において、時刻ｔ３で第１のバッテリ２０１に異常が生じ、その出力電圧が（Ａ）に示すように下降し始めると、この事象に影響されて第１のＰＭＩＣ１１１からの第１の電源電圧Ｖｍ１も（Ｂ）に示すように下降し始める。

時刻ｔ４では、（Ｂ）に示すように、第１の電源電圧Ｖｍ１が基準値範囲の下限基準値Ｖｍ１Ｌ未満まで下降し、第１の電源電圧Ｖｍ１の電圧監視を司る第２のＰＭＩＣ１１２からの第２の制御信号Ｓｃ２が「Ｈ」レベルになる。この場合も、時刻ｔ４で第２の制御信号Ｓｃ２が直ちに「Ｈ」レベルになるのではなく、第１の電源電圧Ｖｍ１が下限基準値Ｖｍ１Ｌの近傍で変動することも考慮し、時間フィルタあるいはシュミット機構が設けられている。また、このとき、第１のバッテリ２０１の異常をＭＣＵ１８へ通知し、フェールオペレーション動作に移行することになる。

時刻ｔ４にて第２の制御信号Ｓｃ２が「Ｈ」レベルになると、第２のスイッチ１７２がオンとなり、第２のバッテリ２０２が第２の電源ドメインＤ２により第１のＰＭＩＣ１１１に接続され、第２のバッテリ２０２から第１のＰＭＩＣ１１１への電源供給パスが確立される。この瞬間、第２のバッテリ２０２は直ちに高負荷になるため、（Ｄ）に示すように一時的に電圧が低下するが、この事象は第２のＰＭＩＣ１１２のレギュレート出力電圧としての第２の電源電圧Ｖｍ２には影響しない。

つぎに、時刻ｔ５では、第１の電源電圧Ｖｍ１は再び下限基準値Ｖｍ１Ｌに達して基準値範囲に入るが、これは第１の電源ドメインＤ１に対する救済電源としての第２のバッテリ２０２からの給電による効果であり、ＭＣＵ１８から明示的な制御を受けたわけではないので、第２の制御信号Ｓｃ２は「Ｌ」レベルに戻らず「Ｈ」レベルのままとなる。

以上述べたように、実施の形態１による電源制御装置によれば、電源系を分離し、相互監視させることで、異常のあった電源系からの悪影響を受けることなく、電源異常を速やかに検知できるとともに、一方の電源系の異常時には他方の電源系のバッテリを救済バッテリとして扱えるように制御することで、機能継続(フェールオペレーション)が可能となる。

実施の形態２．
次に、実施の形態２による電源制御装置について説明する。図４は、実施の形態２による電源制御装置の機能ブロック図である。なお、実施の形態１と同一又は相当する部分については、同一符号を付して説明する。実施の形態２では、第１のＰＭＩＣ１１１は、第２のＰＭＩＣ１１２により生成される第２の電源電圧Ｖｍ２を監視するのではなく、直接、第２のバッテリ２０２の出力電圧を監視し、同様に、第２のＰＭＩＣ１１２は、第１のＰＭＩＣ１１１により生成された第１の電源電圧Ｖｍ１を監視するのではなく、直接、第１のバッテリ２０１の出力電圧を監視するように構成されている。

第１のＰＭＩＣ１１１は、第２のバッテリ２０２の出力電圧が基準値範囲内にあれば、第１のスイッチ１７１への第１の制御信号Ｓｃ１を「Ｌ」レベルにして第１のスイッチ１７１をオフにすることで、第２のバッテリ２０２から第１のＰＭＩＣ１１１への電源供給パスを遮断する。同様に、第２のＰＭＩＣ１１２は、第１のバッテリ２０１の出力電圧が基準値範囲内にあれば、第２のスイッチ１７２への第２の制御信号Ｓｃ２を「Ｌ」レベルにして第２のスイッチ１７２をオフにすることで、第１のバッテリ２０１から第２のＰＭＩＣ１１２への電源供給パスを遮断する。

第１のＰＭＩＣ１１１の電気的特性上、第２のバッテリ２０２の出力電圧を第１のＰＭＩＣ１１１に直接印加できない場合には、たとえば、第２のバッテリ２０２の出力電圧を分圧することで第１のＰＭＩＣ１１１の電気的特性に合致させる。同様に、第２のＰＭＩＣ１１２の電気的特性上、第１のバッテリ２０１の出力電圧を第２のＰＭＩＣ１１２に直接印加できない場合には、たとえば、第１のバッテリ２０１の出力電圧を分圧することで第２のＰＭＩＣ１１２の電気的特性に合致させる。

図５は、実施の形態２による電源制御装置の説明図であって、第２のＰＭＩＣ１１２の電気的特性上、第１のバッテリ２０１の出力電圧を第２のＰＭＩＣ１１２に直接印加できない場合に、第１のバッテリ２０１の出力電圧を分圧することで第２のＰＭＩＣ１１２の電気的特性に合致させる場合を示している。ずなわち、図５において、第２のＰＭＩＣ１１２には、第１の分圧抵抗Ｒ１１と、第２の分圧抵抗Ｒ１２と、により分圧された第１のバッテリ２０１の第１の分圧電圧ＶＢａｔｔ１が印加される。

たとえば、第１のバッテリ２０１の出力電圧が１２［Ｖ］であるとして、その第１のバッテリ２０１の出力電圧を、３［Ｖ］規格の第２のＰＭＩＣ１１２で監視するためには、［Ｒ１１：Ｒ１２＝３：１］とすればよく、この分圧した第１の分圧電圧ＶＢａｔｔ１を第２のＰＭＩＣ１１２に印加する。

また、第１のＰＭＩＣ１１１の電気的特性上、第２のバッテリ２０２の出力電圧を第１のＰＭＩＣ１１１に直接印加できない場合にも、上記と同様の構成とし、第２のバッテリ２０２の出力電圧を分圧した第２の分圧電圧ＶＢａｔｔ２を第１のＰＭＩＣ１１１に印加するようにすればよい。なお、実施の形態２のその他の構成は、実施の形態１の図１と同様である。

つぎに、タイミングチャートを用いて実施の形態２による電源制御装置の動作を説明する。図６は、実施の形態２による電源制御装置における、電源起動時の動作を示すタイミングチャート、図７は、実施の形態２による電源制御装置における、電源異常時の動作を示すタイミングチャートであって、前述の図５で説明した第１のバッテリ２０１の出力電圧と第２のバッテリ２０２の出力電圧を、それぞれ分圧して第１のＰＭＩＣ１１１と第２のＰＭＩＣ１１２に印加する場合を示している。

図６および図７において、（Ａ）は第１のバッテリ２０１の出力電圧Ｂａｔｔ１［Ｖ］、（Ｂ）は第１のバッテリ２０１の出力電圧を分圧した第１の分圧電圧ＶＢａｔｔ１［Ｖ］、（Ｃ）は第１の制御信号Ｓｃ１、（Ｄ）は第２のバッテリ２０２の出力電圧Ｂａｔｔ２［Ｖ］、（Ｅ）は第２のバッテリ２０２の出力電圧を分圧した第２の分圧電圧ＶＢａｔｔ２［Ｖ］、（Ｆ）は第２の制御信号Ｓｃ２、をそれぞれ示し、横軸は時間を示している。

図４、図６において、時刻ｔ０にて始動スイッチ（図示せず）がオンになると、ＥＣＵ１００に搭載されている第１のＰＭＩＣ１１１および第２のＰＭＩＣ１１２が、それぞれ対応する第１のバッテリ２０１、第２のバッテリ２０２に接続され、（Ｂ）、（Ｅ）に示すように、第１のバッテリ２０１の出力電圧を分圧した第１の分圧電圧ＶＢａｔｔ１と、第２のバッテリ２０２の出力電圧を分圧した第２の分圧電圧ＶＢａｔｔ２は緩やかに上昇する。第１の制御信号Ｓｃ１、第２の制御信号Ｓｃ２は、電源が正常に起動するまで不定値となる。

時刻ｔ１において、（Ｂ）に示す第１の分圧電圧ＶＢａｔｔ１が、下限基準値ＶＢａｔｔ１Ｌに達するので、（Ｆ）に示すように、第１の分圧電圧ＶＢａｔｔ１の電圧監視を司る第２のＰＭＩＣ１１２からの第２の制御信号Ｓｃ２が「Ｌ」レベルになる。ただし、時刻ｔ１で直ちに第２の制御信号Ｓｃ２が「Ｌ」レベルになるのではなく、第１の分圧電圧ＶＢａｔｔ１が下限基準値ＶＢａｔｔ１Ｌの近傍で変動することも考慮し、時間フィルタあるいはシュミット機構が設けられている。時刻ｔ１で第２の制御信号Ｓｃ２が「Ｌ」レベルとなるので、第２のスイッチ１７２はオフとなる。

同様に、時刻ｔ２において、〈Ｅ〉に示す第２の分圧電圧ＶＢａｔｔ２が下限基準値ＶＢａｔｔ２Ｌに達するので、（Ｃ）に示すように、第２の分圧電圧ＶＢａｔｔ２の電圧監視を司る第１のＰＭＩＣ１１１からの第１の制御信号Ｓｃ１は「Ｌ」レベルになる。ただし、時刻ｔ２で直ちに第２の制御信号Ｓｃ２が「Ｌ」レベルになるのではなく、第２の分圧電圧ＶＢａｔｔ２が下限基準値ＶＢａｔｔ２Ｌの近傍で変動することも考慮し、時間フィルタあるいはシュミット機構が設けられている。時刻ｔ２で第１の制御信号Ｓｃ１が「Ｌ」レベルとなるので、第１のスイッチ１７１はオフとなる。

前述のように、時刻ｔ１で第２のスイッチ１７２がオフになることで、第１のＰＭＩＣ１１１への第２のバッテリ２０２の第２の電源ドメインＤ２が遮断され、また、時刻ｔ２で第１のスイッチ１７１がオフになることで、第２のＰＭＩＣ１１２への第１のバッテリ２０１の第１の電源ドメインＤ１が遮断される。したがって、（Ｂ）に示す第１の分圧電圧ＶＢａｔｔ１と、（Ｅ）に示す第２の分圧電圧ＶＢａｔｔ２と、がそれぞれ正常であって、第１の分圧電圧ＶＢａｔｔ１が上限基準値ＶＢａｔｔ１Ｈと下限基準値ＶＢａｔｔ１Ｌとの間に入っており、第２の分圧電圧ＶＢａｔｔ２が上限基準値ＶＢａｔｔ２Ｈと下限基準値ＶＢａｔｔ２Ｌの基準値範囲に入っていれば、この状態で各電子部品への電源の供給は安定することになる。

つぎに、第１のバッテリ２０１が異常、たとえば低電圧、になった場合の動作について説明する。図４、図７において、時刻ｔ３で第１のバッテリ２０１に異常が生じ、その出力電圧が（Ａ）に示すように下降し始めると、第１の分圧電圧ＶＢａｔｔ１も（Ｂ）に示すように時刻ｔ１から下降し始める。

時刻ｔ４では、（Ｂ）に示すように、第１の分圧電圧ＶＢａｔｔ１が基準値範囲の下限基準値ＶＢａｔｔ１Ｌ未満まで下降し、第１の分圧電圧ＶＢａｔｔ１の電圧監視を司る第２のＰＭＩＣ１１２からの第２の制御信号Ｓｃ２が「Ｈ」レベルになる。この場合も、時刻ｔ４で第２の制御信号Ｓｃ２が直ちに「Ｈ」レベルになるのではなく、第１の分圧電圧ＶＢａｔｔ１が下限基準値ＶＢａｔｔ１Ｌの近傍で変動することも考慮し、時間フィルタあるいはシュミット機構が設けられている。また、このとき、第１のバッテリ２０１の異常をＭＣＵ１８へ通知し、さらにＥＣＵ１００の外部へ伝達することでフェールオペレーション動作に移行する。

つぎに、時刻ｔ４１では、（Ｂ）に示すように、第１の分圧電圧ＶＢａｔｔ１は再び下限基準値ＶＢａｔｔ１Ｌに達して基準値範囲に入るが、これは第１の電源ドメインＤ１に対する救済電源としての第２のバッテリ２０２からの給電による効果であり、ＭＣＵ１８から明示的な制御を受けたわけではないので、第２の制御信号Ｓｃ２は「Ｌ」レベルに戻らず「Ｈ」レベルのままとなる。第１のバッテリ２０１の出力電圧は、時刻ｔ５において正常に復帰し、その第１の分圧電圧ＶＢａｔｔ１は、時刻ｔ５以降、安定する。

以上述べたように、実施の形態２による電源制御装置によれば、実施の形態１による電源制御装置と同様の効果を得ることができる。

本願による電源制御装置の特徴をより明確とするために、以下に比較例について説明する。以下に述べる比較例を参照することで、本願による電源制御装置の特徴が一層明確となる。

比較例１．
図８は、比較例１による電源制御装置の機能ブロック図であって、前述の実施の形態１及び実施の形態２による電源制御装置と同一又は相当する部分には、それらと同一符号を付してある。図８において、ＥＣＵ１００は、１系統のバッテリ２０１から、電源回路としての第１のＰＭＩＣ１１１と第２のＰＭＩＣ１１２を介して、基板１０３に配置された各電子部品へ給電する構成になっている。

この比較例１による電源制御装置の場合、バッテリ２０１あるいは電源回路としての第１のＰＭＩＣ１１１と第２のＰＭＩＣ１１２に異常が発生した場合、全ての電子部品が作動できない状況に陥り、ＡＤＡＳ（ＡｄｖａｎｃｅｄＤｒｉｖｅｒＡｓｓｉｓｔａｎｃｅＳｙｓｔｅｍｓ：先進運転支援システム）、あるいは自動運転のアプリケーションを想定した場合、重大な事態を誘発しかねない可能性がある。

比較例２．
比較例１の電源制御装置の課題を改善したものとして、たとえば比較例２に示す電源制御装置が提案されている。図９は、比較例２による電源制御装置の機能ブロック図であって、前述の実施の形態１及び実施の形態２による電源制御装置と同一又は相当する部分には、それらと同一符号を付してある。図９に示すように、第１のバッテリ２０１と第２のバッテリ２０２を設けて電源系統を冗長)化し、一方のバッテリに異常があっても他方のバッテリが電源としての機能を補うことにより、各電子部品の機能継続が可能となるように構成されている。

しかし、この比較例２の構成によれば、異常のあったバッテリを即座に検知することができず、当該バッテリを使用し続けることになる。さらに、その状況で他方のバッテリにも異常が発生したとき、やはり全ての電子部品が作動できなくなる可能性がある。したがって、バッテリに異常が発生した際、速やかに当該事象を検知し通知する手段と、車両を適切な場所へ停止させるまで等の一定期間、機能継続できるような仕組みが必要である。

本願は、例示的な実施の形態を記載しているが、各実施の形態に記載された様々な特徴、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。例えば、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。

１００ＥＣＵ、１０１第１のドメイン、１０２第２のドメイン、１０３基板、
１１１第１のＰＭＩＣ、１１２第２のＰＭＩＣ、１２ＳｏＣ、
１３１第１のＲＡＭ、１３２第２のＲＡＭ、１４１第１のＲＯＭ、
１４２第２のＲＯＭ、１５１第１のＣＡＮ、１５２第２のＣＡＮ、
１６１第１のＩ／Ｏ、１６２第２のＩ／Ｏ、１７１第１のスイッチ、
１７２第２のスイッチ、１８ＭＣＵ、２０１第１のバッテリ、
２０２第２のバッテリ、Ｄ１第１の電源ドメイン、Ｄ２第２の電源ドメイン

Claims

電子制御装置に搭載された複数の電子部品に電力を供給する電源制御装置であって、
前記複数の電子部品は、前記電子制御装置の複数のドメインに分割して配置され、
前記複数のドメインにそれぞれ対応して設けられた複数のバッテリと、
前記複数のドメインにそれぞれ対応して設けられ、前記バッテリから電力の供給を受けて、対応する前記ドメインに搭載された前記電子部品に供給する電源電圧を生成する複数の電源回路と、
を備え、
前記複数の電源回路のうちの一方の電源回路から生成される電圧を、前記複数の電源回路のうちの他方の電源回路により監視するとともに、前記他方の電源回路から生成される電圧を前記一方の電源回路により監視し、
前記一方の電源回路が前記他方の電源回路により生成された電圧の異常を検出したときは、前記一方の電源回路に電力を供給するバッテリから前記他方の電源回路に電力を供給して、前記他方の電源回路が属する前記ドメインに配置された前記電子部品に対する電源供給パスを確立するように構成され、
前記他方の電源回路が前記一方の電源回路により生成された電圧の異常を検出したときは、前記他方の電源回路に電力を供給するバッテリから前記一方の電源回路に電力を供給して、前記一方の電源回路が属する前記ドメインに配置された前記電子部品に対する電源供給パスを確立するように構成されている、
ことを特徴とする電源制御装置。
電子制御装置に搭載された複数の電子部品に電力を供給する電源制御装置であって、
前記複数の電子部品は、前記電子制御装置の複数のドメインに分割して配置され、
前記複数のドメインにそれぞれ対応して設けられた複数のバッテリと、
前記複数のドメインにそれぞれ対応して設けられ、前記バッテリから電力の供給を受けて、対応する前記ドメインに搭載された前記電子部品に供給する電源電圧を生成する複数の電源回路と、
を備え、
前記複数の電源回路のうちの一方の電源回路に電力を供給する前記バッテリの出力電圧を、前記複数の電源回路のうちの他方の電源回路により監視するとともに、前記他方の電源回路に電力を供給するバッテリの出力電圧を前記一方の電源回路により監視し、
前記一方の電源回路が、前記他方の電源回路に電力を供給する前記バッテリの出力電圧の異常を検出したときは、前記一方の電源回路に電力を供給する前記バッテリから前記他方の電源回路に電力を供給して、前記他方の電源回路が属する前記ドメインに配置された前記電子部品に対する電源供給パスを確立するように構成され、
前記他方の電源回路が、前記一方の電源回路に電力を供給する前記バッテリの出力電圧の異常を検出したときは、前記他方の電源回路に電力を供給する前記バッテリから前記一方の電源回路に電力を供給して、前記一方の電源回路が属する前記ドメインに配置された前記電子部品に対する電源供給パスを確立するように構成されている、
ことを特徴とする電源制御装置。
前記バッテリの出力電圧の異常の検出は、前記バッテリの出力電圧を分圧した分圧電圧に基づいて行なうように構成されている、
ことを特徴とする請求項２に記載の電源制御装置。