JP3189311B2 - 自動車搭載電子機器の電源装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、自動車に搭載される
エンジン、トランスミッション、サスペンション、その
他を制御する、それぞれマイクロコンピュータを含む複
数の電子機器に対して電源を与える自動車搭載電子機器
の電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車において、その運転制御、走行制
御等が、マイクロコンピュータを用いて構成される各種
電子機器によって行われることは広く知られている。こ
の様な自動車に搭載される各種電子機器は、それぞれ制
御機能に対応して独立的に構成されているもので、これ
ら電子機器においては、それぞれ独立して構成される電
源回路を備えている。

【０００３】この電源回路には、自動車に搭載されるバ
ッテリからの電源電圧が、イグニッションスイッチを介
して供給されており、このバッテリの電圧をマイクロコ
ンピュータやその他の周辺回路で使用されるようにする
ために、例えば５Ｖ程度の安定した電圧に降圧する回路
を備えている。

【０００４】この様な自動車搭載の電子機器の電源回路
の電力の供給能力は、近年の運転制御、走行制御等の複
雑化、高性能化に伴って、大電力を供給できるようにす
ることが要求されている。

【０００５】したがって、自動車搭載用電子機器の電源
回路の回路規模が大きくなると共に、個々の電源回路で
消費される電力が大きくなって発熱量が上昇し、その放
熱機構についても、個々の電子機器毎に対応して構成し
ているのが現状である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上記のよう
な点に鑑みなされたもので、個々の電子機器において複
雑な電源回路を設定することなく、特に複数の電子機器
の電子回路部で消費される電力を軽減できるようにして
発熱量を少なくすることができ、各電子機器における放
熱対策を簡素化可能とされるようにした自動車搭載電子
機器の電源装置を提供しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係る自動車搭
載電子機器の電源装置にあっては、自動車に搭載された
バッテリ電源からの出力電圧が、イグニッションスイッ
チを介して供給されるチョッパ回路を有する主電源回路
と、バックアップ電源回路とを有する電源部を備え、こ
の電源部から自動車に搭載された複数の電子機器に並列
的に電源を供給するもので、これら複数の電子機器には
それぞれ簡易電源回路を設定し、この簡易電源回路で
は、前記電源部で発生された各電子機器で要求される第
１の電圧より高く設定された第２の電圧を第１の電圧に
変換させるようにする。

【０００８】

【作用】この様に構成される自動車搭載機器の電源装置
にあっては、電源部において全体の電子機器に供給され
る主電源、並びに各電子機器に設定されるマイクロコン
ピュータ等に供給されるバックアップ電源が設定され、
これらの電源が各電子機器に並列的に供給される。した
がって、各電子機器においては、バッテリ電源が直接的
に供給される電源回路を設定する必要がなく、各電子機
器における電源構成を充分に簡素化できるものであり、
当然各電子機器における放熱対策も簡素化できる。

【０００９】特に、電源部において各電子機器で必要と
される電圧よりやや高い電圧を設定し、各電子機器でそ
れぞれ設定される簡易電源回路で、それぞれ要求される
電圧にまで降下させている。したがって、自動車搭載機
器において電源に多く存在するノイズ電圧を、各電子機
器において確実に除去させることが容易となり、自動車
に搭載される電子機器の信頼性も効果的に向上される。

【００１０】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の一実施例を
説明する。図１は電源装置の回路構成を示しているもの
で、まず電源部11を備え、この電源部11のチョッパ回路
12には、イグニッションスイッチ13を介して、この自動
車に搭載されるバッテリ電源14の出力電圧が供給され
る。

【００１１】チョッパ回路12は、電源ラインに直列に設
定されるトランジスタ121 を有し、このトランジスタ12
1 はデューティ制御される矩形波信号を発生する矩形波
発振器122 からの出力信号によってオン・オフ制御され
る。

【００１２】この矩形波発振器122 は、詳細は図示して
いないがこの電源部11からの出力電圧に対応して制御さ
れるもので、この出力電圧が所定の電圧値とされるよう
に、矩形波発振器122 からの出力矩形波信号のデューテ
ィを制御する。

【００１３】この様にオン・オフのデューティを制御さ
れたトランジスタ121 からの出力電流は、チョークコイ
ル123 、ダイオード124 、およびコンデンサ125 によっ
て構成された電源平滑回路に供給され、バッテリ電源14
からの電圧を降下し、平滑化した出力をシリーズ電源回
路15に供給する。

【００１４】このシリーズ電源15は、トランジスタ151
を制御する制御回路152 およびトランジスタ153 を制御
する制御回路154 によって構成され、チョッパ回路12か
らの出力がトランジスタ151 および153 に並列的に供給
されるようになっている。そして、トランジスタ151 か
らの出力が出力端子16に供給され、主電源として出力さ
れる。

【００１５】電源部11は、さらにバックアップ電源回路
17を備えているもので、この電源回路17にはバッテリ電
源14からの出力電圧が、イグニッションスイッチ13を介
することなく直接的に供給されている。

【００１６】すなわち、イグニッションスイッチ13が投
入されていない状態においても、バックアップ電源回路
17からバックアップ電源が出力されるもので、このバッ
クアップ電源は出力端子18から出力される。また、前記
シリーズ電源15のトランジスタ153 からの出力も、バッ
クアップ電源として出力端子18に結合されている。

【００１７】この場合、このバックアップ電源回路15に
おいては、自動車に搭載される各種電子機器を構成する
マイクロコンピュータで要求される電圧よりもやや高い
バックアップ電圧を出力するように設定されている。

【００１８】この様に構成される電源部11に対して、こ
の自動車にはそれぞれ適宜マイクロコンピュータを含み
構成される複数の電子機器191 、192 、…が設定される
もので、これらの電子機器191 、192 、…それぞれに対
して、電源部11の出力端子16からの主電源、出力端子18
からのバックアップ電源が並列的に供給される。

【００１９】ここで、第１の電子機器191 はエンジン制
御装置201を制御するエンジン制御用電子回路を構成
し、第２の電子機器192 はトランスミッション制御装置
202 を制御する電子回路、第３の電子機器193 はサスペ
ンション制御装置203 を制御する電子回路、第４の電子
機器194 はアンチスキッド制御装置204 を制御する電子
回路によってそれぞれ構成される。

【００２０】図２は例えばエンジン制御を実行する特に
第１の電子機器191に対応する部分を詳細にして示した
もので、他の電子機器192 、…においてもほぼ同様に構
成される。

【００２１】電源部11の出力端子18からのバックアップ
電源は、電子機器191 の簡易電源回路21に入力される。
この簡易電源回路21は、バックアップ電源の供給れさる
トランジスタ211 を備える。

【００２２】この簡易電源回路21は、電源部11で発生さ
れたバックアップ電源電圧を、この電子機器191 を構成
するようになるマイクロコンピュータ22の作動電源電圧
範囲（通常４．５〜５．５Ｖ）に降下させる作用をする
もので、コンパレータ212 からの出力で制御されるトラ
ンジスタ213 によって、バックアップ電源の供給される
トランジスタ211 を制御し、このトランジスタ211 から
の出力電圧を降下制御する。

【００２３】コンパレータ21では、トランジスタ211 か
らの出力電圧を抵抗214 および215で分圧して検知し、
この検知電圧を基準電源216 で設定される基準電圧と比
較するもので、この簡易電源回路21からの出力電圧が、
マイクロコンピュータ22で要求される電圧に設定される
ようにする。そして、この簡易電源回路21からの出力電
圧が、マイクロコンピュータ22の電源入力Ｖ_DDに供給さ
れるようにする。

【００２４】電源部11の主電源の出力端子16からの主電
源は、電子機器191 内に設定される例えば出力バッファ
23等の、マイクロコンピュータ22の周辺回路部に電源と
して供給する。

【００２５】この様に構成される電源装置において、イ
グニッションスイッチ13を介してバッテリ電源14より供
給される電源電圧は、チョッパ電源回路12において、電
力効率良く、例えば６〜７Ｖ程度にまで降圧される。こ
の降圧された電源は、シリーズ電源回路15のトランジス
タ151 によって、４．５〜５．５Ｖの安定した電圧に設
定し、出力端子16から主電源として出力される。

【００２６】シリーズ電源回路15の他方のトランジスタ
153 においては、制御回路154 によって、電子機器を構
成するマイクロコンピュータ22で要求される電源電圧範
囲よりもやや高い電圧を発生し、バックアップ出力端子
18に供給される。

【００２７】電源部11から、マイクロコンピュータ22が
必要とする電源電圧範囲よりも高い電圧を出力させる理
由は、バックアップ電圧の出力端子18が、車両に設定さ
れるワイヤハーネスによって各電子機器191 、192 、…
にそれぞれ接続されるようになる構成であることから、
このワイヤハーネス上に、図３で示すような電気的ノイ
ズが重畳してくることに対応する。

【００２８】すなわち、各電子機器191 、192 、…に入
力されるバックアップ電源電圧に電気的ノイズが重畳さ
れていても、簡易電源回路21によりこれを降圧すること
によって、マイクロコンピュータ22の電源端子には安定
した電源電圧が供給設定される。

【００２９】簡易電源回路21では、抵抗214 および215
による分圧回路によって、マイクロコンピュータ22に供
給される電源電圧を検出し、この分圧回路で得られた検
出電圧が、コンパレータ212 によって設定された基準電
源216 の基準電圧と比較される。

【００３０】この検出電圧が基準電圧より高い状態でコ
ンパレータ212 の出力が論理“０”とされ、このコンパ
レータ212 からの出力でトランジスタ213 が制御され
る。このトランジスタ213 によりトランジスタ211 を制
御することによって、簡易電源回路21からの出力電圧
が、マイクロコンピュータ22で要求される目標値になる
ようにフィードバック制御される。

【００３１】尚、実施例では電源部11のバックアップ電
源回路17で目標値よりやや高いバックアップ電圧を発生
するように説明したが、主電源回路においても電子機器
で要求される電圧よりもやや高い電圧を設定し、電子機
器部分で主電源に対する簡易電源回路を設定するように
してもよい。

【００３２】ここで、この様に構成される電源装置にお
いて、電源の供給される複数の電子機器191 、192 、…
の中の１つの機器で、電源が接地に短絡する等の障害が
発生して過電流状態となったとすると、他の電子機器に
対する供給電圧が同時にダウンするようになる。この場
合、個々の電子機器に対してそれぞれ過電流防止手段を
設けることが考えられるが、電源ラインが接地に短絡さ
れたような場合には効果がない。

【００３３】図４はこの様な点を考慮した実施例を示す
もので、図１で示した電源部11からの主電源あるいはバ
ックアップ電源を、過電流検出部301、302 、…それぞ
れを介して、各電子機器191 、192 、…供給するように
構成する。そして、電子機器191 、192 、…において電
源が接地に短絡されるような障害が発生し、過電流が流
れるようになったときに、その電子機器に対応する過電
流検出部において、短絡によって生じた過電流が検知さ
れ、保護されるようにする。

【００３４】過電流検出部301 、302 、…はそれぞれ同
一の回路によって構成されるものであるため、図では第
１番目の電子機器191 に対する過電流検出部301 のみを
詳細に示している。

【００３５】過電流検出部301 は、主電源またはバック
アップ電源からの過電流を検出するための抵抗Ｒ1 、お
よび保護動作を行うスイッチ用のトランジスタＴr1を含
み構成され、抵抗Ｒ1 の出力側は抵抗Ｒ2を介してオペ
アンプＯＰ1 の非反転入力端子に接続する。

【００３６】このオペアンプＯＰ1 の反転側入力端子に
は、抵抗Ｒ3 で設定される電圧が供給されるもので、こ
の抵抗Ｒ3 は主電源またはバックアップ電源が接続さ
れ、定電流回路Ｉを介して接地される。すなわち、オペ
アンプＯＰ1 の反転入力端子には、定電流回路Ｉで設定
される定電流に対応した基準電圧が設定される。

【００３７】オペアンプＯＰ1 からの出力はトランジス
タＴr2のベースに供給され、このトランジスタＴr2はオ
ペアンプＯＰ1 の出力がハイレベルの状態でオンされ
る。トランジスタＴr2はスイッチ用トランジスタＴr1の
ベースを接地するもので、トランジスタＴr2がオンされ
た状態でトランジスタＴr1が導通制御されるようにして
いる。また、抵抗Ｒ2 はダイオードＤ1 を介してトラン
ジスタＴr2のベースに接続され、またインバーＩn を介
して図示しない報知装置に接続されるている。

【００３８】すなわち、抵抗Ｒ1 を介して電子機器191
に供給される電流量が適正値にある状態では、抵抗Ｒ1
を流れる電流はその適正値に制限され、抵抗Ｒ2 を介し
てオペアンプＯＰ1 に印加される電圧は、抵抗Ｒ3 およ
び定電流回路Ｉで設定される定電圧よりも大きくなり、
オペアンプＯＰ1 の出力はハイレベルに設定される。し
たがって、この状態ではトランジスタＴr2がオンされ、
スイッチ用トランジスタＴr1も導通状態に設定される。
すなわち、電子機器191 に対して正常に動作電源が供給
される。

【００３９】これに対して、電子機器191 において接地
事故等が生じて抵抗Ｒ1 に大きな電流が流れると、抵抗
Ｒ1 の電圧降下が大きくなり、オペアンプＯＰ1 の非反
転側入力電圧が基準電圧よりも低下して、オペアンプＯ
Ｐ1 出力がローレベルとされる。したがって、トランジ
スタＴr2がオフされ、トランジスタＴr1も非導通状態と
されて電子機器191 に対する供給電源がカットされる。

【００４０】電子機器191 に過電流状態が発生した場合
には、その検知信号は報知装置あるいは記憶装置に送ら
れ、運転者若しくは修理担当者に知らせるようにするこ
とができる。

【００４１】また、この様な電子機器191 に対する保護
動作が行われ、電子機器191 に対する供給電流が停止さ
れると同時に、ダイオードＤ1 および抵抗Ｒ4 に電流が
流れて抵抗Ｒ2 に生ずる電圧がさらに大きくなって、電
子機器191 への供給電流量が電流供給カット開始時より
も小さく、例えば第２の所定電流量となるまで供給電流
のカット状態が継続される。

【００４２】電子機器191 において、この電子機器191
に対する供給電流量が前記所定の第２の電流量以下の状
態まで低下すると、再びトランジスタＴr2およびＴr1が
オン制御され、電子機器191 に対する電流供給が再開さ
れる。

【００４３】この様に各電子機器191 、192 、…のそれ
ぞれ電源ラインに対して過電流検出部301 、302 、…を
設けるようにしたので、ある特定の電子機器に故障ある
いは電源ラインのワイヤーのボディ噛み込み等によって
過電流状態が生じても、その電子機器のみの電流供給を
停止することができる。したがって、他の電子機器に影
響を与えること無く、その動作が保証され継続されるよ
うになる。

【００４４】図５はさらに他の実施例を示すもので、図
４で示した抵抗Ｒ4 を削除すると共に、入力で電源ライ
ンをコンデンサＣ、抵抗Ｒ5 、Ｒ6 を直列に介して接地
し、抵抗Ｒ5 とＲ6 の接続点をトランジスタＴr3のベー
スに接続する。そして、このトランジスタＴr3のエミッ
タを接地し、コレクタをオペアンプＯＰ1 の反転側端子
に接続するようにしている。

【００４５】この様な構成の電源装置において、電子機
器191 に過電流が流れる状態で、この電子機器191 に対
する電流供給を停止するまでの動作は、図４の実施例と
同様である。

【００４６】しかし、過電流状態でオペアンプＯＰ1 の
出力が一旦ローレベルとなると、オペアンプＯＰ1 非反
転側端子が、このオペアンプＯＰ1 の出力側の電圧とダ
イオードＤ1 の順方向電圧とを足した電圧に保持され
る。したがって、電流供給がカットされて、供給電流が
零の状態となっても電流供給が再開されない。

【００４７】また、コンデンサＣ、トランジスタＴＲ3
、抵抗Ｒ5 、Ｒ6 は、電流の立上がり時における誤動
作を防止する機能を有するもので、電源の立上りの初期
において、コンデンサＣおよび抵抗Ｒ5 を介してトラン
ジスタＴ3 にベース電流が供給され、このトランジスタ
Ｔr3をオンする。

【００４８】したがって、この電源の立上り時に所定時
間オペアンプＯＰ1 の反転側端子をローレベルに保持す
るようになり、電源の立上り時に誤って過電流状態を判
定することがない。

【００４９】すなわち、この実施例にあっては、電子機
器191 が過電流状態と判定すると、主電源あるいはバッ
クアップ電源をオフするようになるまで、電流の供給が
再開されないものであり、より動作の安全性が高められ
るようになる。

【００５０】

【発明の効果】以上のようにこの発明に係る自動車搭載
電子機器の電源装置によれば、自動車に搭載される複数
の電子機器それぞれにおいて複雑な構成の電源回路を設
定する必要がなく、また電源回路部で消費される電力が
少なくてすむようになり、各電子機器部で消費される熱
量も充分に軽減できる。そして、安定した電源電圧が各
電子機器を構成するマイクロコンピュータやその周辺回
路部に供給することができ、電源装置の簡易化と共に、
自動車搭載機器の信頼性か著しく向上される。

【図面の簡単な説明】

【図１】はこの発明の一実施例に係る自動車搭載機器の
電源装置を説明する回路構成図。

【図２】この実施例で駆動される１つの電子機器部を取
出して示す回路構成図。

【図３】バックアップ電源電圧の状態を説明する図であ
る。

【図４】この発明の他の実施例を説明する回路構成図。

【図５】この発明のさらに他の実施例を説明する回路構
成図。

【符号の説明】

11…電源部、12…チョッパ電源回路、13…イグニッシ
ョンスイッチ、14…バッテリ電源、15…シリーズ電源回
路、17…バックアップ電源回路、191 、192 、…電子機
器、21…簡易電源回路、22…マイクロコンピュータ、30
1 、302 、…過電流検出部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭61−92143（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−63721（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−15108（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−81650（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−72640（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−83989（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02J 7/00 302 B60R 16/02 670

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自動車に搭載されるバッテリからの出力
   電圧が、イグニッションスイッチを介して供給され、少
   なくともバッテリからの出力電圧を降下するチョッパ電
   源回路を備えた主電源回路、および前記バッテリ電源か
   らの出力電圧が直接的に供給され、常時バックアップ電
   源を発生するバックアップ電源回路を備えた電源部と、 前記自動車に搭載され、それぞれ個々の機能を発揮する
   複数の電子機器にそれぞれ設定され、前記電源部で発生
   された出力電圧が並列的に供給される簡易電源回路とを
   具備し、 前記電源部の主電源回路およびバックアップ電源回路の
   少なくとも一方では、前記複数の電子機器で要求される
   第１の電圧より高い第２の電圧を出力し、前記複数の電
   子機器それぞれの簡易電源回路で、第２の電圧を第１の
   電圧に変換するようにしたことを特徴とする自動車搭載
   電子機器の電源装置。