JP3308820B2

JP3308820B2 - 車両用電源制御装置

Info

Publication number: JP3308820B2
Application number: JP19597496A
Authority: JP
Inventors: 満紺井; 伸一坂本; 龍也吉田; 博之斎藤; 清堀部
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Car Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
Priority date: 1996-07-25
Filing date: 1996-07-25
Publication date: 2002-07-29
Anticipated expiration: 2016-07-25
Also published as: JPH1042481A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は自動車の電力供給装
置及び、集約配線装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の自動車の電力供給装置は、自動車
に搭載した電源といくつもの電気負荷の１つ１つとの間
は溶断ヒューズを介して長い電源線で接続されている。
電源線がショートした時はこのヒューズを溶断して、電
源から電気負荷を切り離している。

【０００３】従来の自動車の電気負荷の制御において
は、各電気負荷の制御の為のコントローラを統合して、
通信機能と演算機能を有する少ないコントローラで複数
の電気負荷の制御信号を演算し、通信線で接続された端
末装置に制御信号を送信し、端末装置に接続されたいく
つかの電気負荷を制御するいわゆる集約配線システムが
知られている（例えば、米国特許第4,771,382 号，5,11
3,410 号，4,855,896 号，5,438,506号等参照)。

【０００４】しかし、電源線は、あいかわらず電源から
各電気負荷乃至は電気負荷の駆動回路へ直接配線されて
おり、電気負荷の数だけあるいはそれ以上の電源線が必
要で、自動車の床や天上及びボディ内部は、電線で満た
されていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、基本的に
は、自動車の新しい電力供給装置を提供することを主目
的とし、具体的には自動車の電力供給装置の電源線を減
少させることを一つの目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、電装品が集中する箇所の近傍に、各電装品を集中制
御する制御装置、もしくは集中的に電源供給を行う電源
端末を配置し、電装品制御装置へのワイヤーハーネスを
必要最低限のものに限定して省線化する。

【０００７】電源供給を機械的に行っているイグニッシ
ョンキー（エンジンキー）スイッチの機能を多重通信を
使用して分散配置し、電気負荷に対し最適に配置された
電源供給装置のＯＮ−ＯＦＦを通信データを使用して実
施することにより、イグニッションキーに関係する電源
線を省線化できる。また、電装品を駆動する駆動素子を
インテリジェント化（電装品の短絡事故でも故障しない
機能）する事により、リレーやヒューズを廃止できる。
つまり、制御装置内で、保護機能を内蔵する半導体スイ
ッチング素子を使用することで、リレー，ヒューズの機
能を取り込み、メンテナンスフリー化する事により、現
在あるリレー，ヒューズを廃止する。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面を
用いて説明する。

【０００９】図１は、システム全体を示す、システム構
成図である。このシステムは、大きく分けて負荷装置に
電源供給を行う電源供給系統と、車両のエンジンを始動
する為に使用するスタータモータ系の２つの電源系があ
る。バッテリ１から供給される電力は、メイン電源ケー
ブル２を経由して、スタータリレー３と、電源遮断器５
に供給される。スタータリレー３は、大電流の流れるス
タータモータ４の電流をＯＮ−ＯＦＦするのに使用され
るリレーである。このリレー３がＯＮすると、スタータ
モータ４に電流が流れエンジンを始動する力となる。

【００１０】電源遮断器５に供給された電力は、遮断素
子を経由して、それぞれ電源ケーブル６，７，８に分配
され、各電源ケーブルに接続される電源端末１４，１
５，１６に接続される。本実施例では、この電源ケーブ
ルを電源遮断器５を中心にスター状に放出して各電源端
末に接続されているが、バス状やツリー状に接続しても
良い。

【００１１】各電源端末に接続される装置類１８，１
９，２０，２１，２２は、前記電源端末より電力の供給
を受けて動作する負荷装置であり、これは、モータやラ
ンプであり、また、車両に配置される何らかの制御装置
であったりする。通常これらの負荷装置は、イグニッシ
ョンキースイッチの操作位置や、他のスイッチ（例えば
ヘッドランプの点灯スイッチ）により直接駆動されてい
る。

【００１２】イグニッションキースイッチ９は、エンジ
ンキー１０により操作されるスイッチである。通常の場
合、このスイッチの操作位置により、電源供給の経路の
選択や通電，遮断を制御している。そして、このスイッ
チから出力される信号（電源線）が車両内の各電気負荷
を駆動する電源としてヒューズを通して縦横無尽に張り
巡らされている。

【００１３】本発明は、この縦横無尽に張り巡らされる
電源線を極力省線化する事を第１の目的としている。

【００１４】図２は、電源遮断器５の内部構成図であ
る。本実施例では、ここに、熱で溶断する通常の機械式
ヒューズを使用している。ここでは、各電源ケーブル
６，７，８にそれぞれ６ａ，７ａ，８ａのヒューズを挿
入し、電源端末までの電源ケーブルの短絡事故，電源端
末の２重故障時の保護を目的としている。

【００１５】図３は、エンジンキー１０を挿入するイグ
ニッションスイッチ９のキー挿入口を示すもので、図の
中央部にある長方形の穴にエンジンキー１０を差し込む
様になっている。このイグニッションスイッチは、エン
ジンキーを差し込むと作動範囲内の４つの位置に回転す
る事ができ、それぞれ左端から「ＯＦＦ」,「ＡＣＣ」，
「ＲＵＮ」，「ＳＴＡＲＴ」の位置がある。

【００１６】「ＯＦＦ」位置では、バッテリ１から直接
電源供給を受ける電気負荷以外の電源を遮断する位置で
あり、「ＡＣＣ」位置は、車両に接続されるラジオなど
のアクセサリ負荷に電源を供給する位置であり、「ＲＵ
Ｎ」位置は、車両を運転するのに必要な電気負荷に電源
を供給する位置で、「ＳＴＡＲＴ」位置は、エンジンを
始動させる為にスタータモータ４を回転させる、スター
タリレー３をＯＮする位置である。本実施例では、本発
明である電源制御装置に何らかの異常が発生して、全く
機能しなくなっても、スタータモータ４を回せる構成に
しているので、例えば、踏切内で突然異常が発生して
も、車両を移動させる事が出来るようにしている。

【００１７】図４は、イグニッションスイッチ９の内部
構成図である、イグニッションスイッチに接続されてい
る各信号線１１，１２，１３は、それぞれ、内部で車体
アースに接続されるスイッチＡ，Ｂ，Ｃに接続されてい
る。信号線１１は、スタータリレー３に接続され、スイ
ッチＡがＯＮされると、スタータモータ４に電源を供給
される。また、信号線１１，１２，１３は、電源端末１
５と１６に接続されてイグニッションスイッチの位置情
報を知るための信号線として使用される。

【００１８】図５は、前記したイグニッションスイッチ
９のスイッチ位置と、内蔵されているスイッチＡ，Ｂ，
Ｃのおのおのの関係を示す真理値表である。例えば、イ
グニションスイッチが「ＲＵＮ」位置にあるときは、ス
イッチＡがＯＦＦ，スイッチＢがＯＮ，スイッチＣがＯ
Ｎである事を示している。

【００１９】図６は、電源端末１４の内部構成図であ
る。

【００２０】電源回路３０は、電源端末の内部回路に電
源を供給する安定化電源で、電源ケーブル６から電源供
給を受けている。この安定化電圧は、供給線３４を使用
して通信ＩＣ３３とマイコン３２に使用される。データ
バス３５は、他の電源端末との通信に使用されるデータ
を通信ＩＣ３３を介して行うためのものである。

【００２１】電力線３１は、ＦＥＴ３６，３９に接続さ
れ、電気負荷を駆動する電源として使用される。ＦＥＴ
は電界効果トランジスタの略称で、負荷駆動素子の一種
であり、本発明では、内部に温度検出機能を持つものを
採用している。

【００２２】温度検出機能は、ＦＥＴの内部チップ温度
が１５０℃（本実施例の場合）を越えると、自動的に遮
断動作を行い、素子自体の破壊を保護する機能である。
本発明では、こういった自己保護機能を持つスイッチン
グ素子を積極的に採用して、ヒューズ機能を代用させて
いる。こうする事により、車両に多量に使用されている
ヒューズを削減する事ができるメリットがある。

【００２３】ＦＥＴ３６，３９はマイコン３７により、
信号線３７，４０によりＯＮ−OFFの制御が行われてお
り、ＦＥＴ３６がＯＮした場合、負荷電源線３８を通し
て電力線３１の電力が負荷装置１８に供給される。同様
に、ＦＥＴ３９がＯＮした場合、負荷電源線４１を通し
て電力線３１の電力が負荷装置１９に供給される。

【００２４】図７は、電源端末１６の内部ブロック構成
図である。図６の電源端末との相違は、イグニッション
スイッチ９の３つの信号１１，１２，１３を取り込んで
いる所であり、他の部分の機能は同一のものであるの
で、割愛する。

【００２５】マイコン５１は、取り込んだイグニッショ
ンスイッチ９の情報を基に、イグニッションスイッチの
エンジンキーの位置を判断し、その情報を通信ＩＣ５２
を介してシステムに接続されるすべての電源端末にその
データを知らせる。こうして知らされたイグニッション
スイッチの情報を基に、各電源端末は、自分に接続され
る電気負荷に電源供給する事により、今まで、イグニッ
ションスイッチに一極集中していた電源供給の切り換
え、通電，遮断の機能を効率良く分散できる様になるの
で、イグニッションスイッチに接続されていた大電流に
耐えられる太い電源線を小電流線に変更できる。また、
各電源端末で使用される電源を供給するためのスイッチ
ング素子を自己保護機能のある素子を使用する事によ
り、ヒューズを削減する事が出来る。さらに、縦横無尽
に張り巡らされていた電源線を前記した２つの機能によ
り、簡略化できるので、車両全体として総電源線の本数
を削減できるメリットがある。

【００２６】なお、電源端末が電力を供給するのは、な
にかの制御ユニットであったり、モータやランプであっ
ても差し支えない。電源端末のある電気負荷の集中する
部分には、いろいろなスイッチがあるので、例えば、運
転席パワーウィンドーの開放スイッチのＯＮを取り込ん
で、運転席ドアに内蔵した電源端末から、パワーウィン
ドーを開放する様にモータを作動しても良い訳である。

【００２７】ここで、電気負荷に電源を供給しているス
イッチング素子について説明する。図８は、電源端末１
４の一部を抜き出したものである。ＦＥＴ３６は、マイ
コン３２からの駆動信号３７により電力線３１の電力を
負荷装置１８に供給する部分を示している。この駆動の
関係と、負荷装置１８が出力信号線３８の所で短絡した
場合の動作を図９を用いて説明する。

【００２８】図９は、駆動信号３７，負荷の状態、その
時の出力状態を示すタイミングチャートである。通常、
負荷の駆動信号と出力信号の関係は、相関がとれてお
り、駆動信号が「ＨＩ」になれば出力信号も「ＨＩ」に
なり、負荷装置１８に電力が供給される。この状態で、
出力信号が車体アース等に短絡すると、出力電流が大き
くなり、ＦＥＴのチップ温度が上昇する。前記した通
り、本実施例では、温度検出機能がついているＦＥＴを
使用しているので、チップ温度が高くなり、１５０℃を
越えると自動的に出力信号を遮断する。図９で、温度検
出遅延時間とあるのは、自動遮断するまでのタイムラグ
である。実際の時間は、数ミリ秒程度であるので、今ま
でのヒューズに比べると十分に早い時間で遮断してくれ
る。したがって、現在パワーウィンドーモータ等に内蔵
されているアマーチャコイルの焼損防止用バイメタル式
温度遮断器をモータから削除できるので、車両全体とし
てさらにコストダウンする事も可能になる。

【００２９】以後、本発明の動作をフローチャートを用
いて説明する。

【００３０】まず図１０を用いて、イグニッションスイ
ッチ９の信号を取り込む部分を説明をする。この処理
は、電源端末１６のマイコン５１が一定時間毎に定期的
に繰り返し実行される定時間割り込み処理の中で行われ
ている。定時間で処理を行うのは、スイッチのチャタリ
ングを取り除くフィルタ処理がやりやすいからである。
まず、ステップ１０１でアクセサリスイッチ（図４のス
イッチＣ）がＯＮになっているかどうか判断され、ＯＮ
であればステップ１０２でアクセサリスイッチがＯＮで
ある旨を示す「ＩＧＮ（ＡＣＣ）」フラグが“１”にセ
ットされる。また、否であればステップ１０３で、フラ
グが“０”にクリアされる。

【００３１】続いてステップ２０４でイグニッションＲ
ＵＮスイッチ（図４のスイッチＢ）がＯＮになっている
かどうか判断される。これも同様にスイッチがＯＮであ
ればステップ１０５でフラグ「ＩＧＮ（ＯＮ）」が
“１”にセットされ、否であればステップ１０６で
“０”にクリアされる。最後に、ステップ１０７でイグ
ニッションＳＴＡＲＴスイッチ（図４のスイッチＡ）が
ＯＮになっているかどうか判断される。これも同様にス
イッチがＯＮであればステップ１０８でフラグ「ＩＧＮ
（ＯＮ）」が“１”にセットされ、否であればステップ
１０９“０”にクリアされて、処理を終了する。

【００３２】ところで、車両にとってエンジンキーで、
イグニッションスイッチを操作することは、重要な事で
ある。取り込みを間違えたりする事は、本発明にとっ
て、電源供給の制御を間違える事につながるので、この
イグニッションスイッチの信号取り込みを２重化してあ
る。図１で、イグニッションスイッチの信号が電源端末
１５と１６に取り込まれているのは、こうした理由と、
もう１つ、例えば、電源ケーブル８が短絡事故を起こし
て電源遮断器５のヒューズ８ａが溶断してもイグニッシ
ョンスイッチの状態を見失わない様にする為である。

【００３３】したがって、図１０と同一の処理フローが
電源端末１５内のマイコンにおいても実施されている。
それが、図１１の電源端末１５のマイコンが実施してい
るイグニッションスイッチの信号を取り込む処理であ
る。基本的に、図１０と全く同一処理であるので、説明
を割愛する。

【００３４】次に、各電源端末のマイコンが通信ＩＣを
介してデータを送信する処理について説明する。

【００３５】図１２は、マイコンが行っているデータ送
信処理３００のフローチャートである。ステップ３０１
で、まず前回送信したデータと、前記した定時間割り込
み処理で取り込んだデータの比較が行われる。ステップ
３０２で、データが一致していた（スイッチの入力に変
化が無い）場合、そのまま処理を終了してデータ送信は
行われない。スイッチの入力に変化があった場合、ステ
ップ３０３で、今回取り込んだデータを送信データとし
て通信ＩＣ８１にセットし、ステップ３０４で、通信Ｉ
Ｃに対し送信指令を行う。続いて、ステップ３０５で取
り込んだデータ（送信したデータ）を前回送信したデー
タとして格納し、処理を終了する。

【００３６】次に、受信する処理を説明する。基本的に
通信ＩＣは、データを受信すると、データを受信した旨
を知らせる機能があるため、本実施例では、この信号で
割り込み処理を実行して通信ＩＣが受信したデータを吸
い上げる処理を行っている。この処理が図１３に示す、
データ受信処理４００である。

【００３７】ステップ４０１で、受信したデータがどこ
から送信されたデータかを判断すべく、送信局のアドレ
スを入手する。続いて、ステップ４０２で受信したデー
タを入手し、ステップ４０３で、ステップ４０１のアド
レスを基に受信したデータを格納すべきＲＡＭのアドレ
スをデコードして、ステップ４０４でＲＡＭにデータを
格納して処理を終了する。この様に送信局毎に専用にデ
ータを格納するエリアをＲＡＭに確保する事により、他
の処理においても必要なデータがＲＡＭを参照する事に
より、すぐに入手できる様になる。

【００３８】図１４は、前記した２つのイグニッション
スイッチ取り込み処理（図１０と図１１）の異常判定フ
ローである。ステップ５０１で、図１０のスイッチ信号
取込処理１で取り込んだ情報と図１１のスイッチ信号取
込処理２で取り込んだ情報の比較が行われ、両者が一致
していた場合、ステップ５０５でアラームの停止が実施
され終了する。ここでのアラームは、運転手に車両に異
常がある事を知らせる事ができれば、何でも良いので、
省略する。

【００３９】ステップ５０１で、両者が不一致した場
合、ステップ５０２で、今まで出力していた電源供給の
状況と両者のイグニッションスイッチの出力状況とで比
較が行われる。そして、ステップ５０３で、一致しない
スイッチ信号取込処理の方の入力状況が無視され、ステ
ップ５０４で異常発生アラームの出力が行われる。

【００４０】このように、今まで出力していた電源供給
の状況から異常を判断する事により、間違いの無い電源
供給指示をする事ができるので、イグニッションスイッ
チの取り込みによる誤動作を防止できる。

【００４１】続いて、これらの情報を基に、電源端末が
電源供給を行う処理を図１５の電源端末１４の電源供給
処理６００で説明する。

【００４２】まず、ステップ６０１で、イグニッション
スイッチが「ＳＴＡＲＴ」位置にあるかどうかフラグ
「ＩＧＮ（ＳＴ）」でチェックされる。このフラグは、
このフラグは、図１０もしくは図１１でセットしたデー
タである。

【００４３】スタータ位置にある場合、つまりエンジン
を始動しようとしている場合であるが、この場合、ステ
ップ６０３で、ＦＥＴ３６がＯＦＦされる。これは、エ
ンジン始動の為に不要な電力消費を抑えるために行って
いる処理である。

【００４４】ステップ６０１で、イグニッションスイッ
チが「ＳＴＡＲＴ」位置に無い場合、ステップ６０２
で、イグニッションスイッチのアクセサリ電源スイッチ
がＯＮになっているかどうかフラグ「ＩＧＮ（ＡＣ
Ｃ）」でチェックされる。フラグ「ＩＧＮ(ＡＣＣ)」が
“１”であればステップ６０４で、ＦＥＴ３６をＯＮす
べく駆動信号３７を「ハイ」にする。また、フラグ「Ｉ
ＧＮ(ＡＣＣ)」が“０”であればステップ６０３で駆動
信号３７を「ロー」にする。したがって、ＦＥＴ３６は、
イグニッションスイッチがアクセサリ位置にあるとき電
源が供給される負荷装置１８に電源供給を行うスイッチ
ング素子であることがわかる。

【００４５】次に、ステップ６０５で、イグニッション
スイッチがＯＮになっているかどうかフラグ「ＩＧＮ
（ＯＮ）」により判断される。このフラグも前記した
「ＩＧＮ（ＡＣＣ）」と同様、図１０もしくは図１１で
セットしたデータである。フラグ「ＩＧＮ（ＯＮ）」が
“１”であるならば、ステップ６０７でＦＥＴ３９をＯ
Ｎするべく駆動信号４０を「ハイ」にする。また“０”
であればステップ６０６で駆動信号４０を「ロー」にし
て処理を終了する。このことから、ＦＥＴ３９は、イグ
ニッションスイッチがＯＮ位置にあるとき電源が供給さ
れる負荷装置１９に電源供給を行うスイッチング素子で
あることがわかる。

【００４６】以上のように、バッテリ電源からの電源線
の途中に電源を遮断する電源遮断器を配置し、その電源
遮断器からさらに電源線を配線する。さらにその電源線
の途中に電源端末を設置し、そこから電気負荷に対して
電力を供給する。また、電源の分配，電気負荷に対する
電源供給の制御を多重通信によって行う事により、イグ
ニッションスイッチ周辺に集中していた電力線を細線化
でき、電源供給を行うスイッチング素子に自己保護機能
のある素子を使用する事によってヒューズ機能をスイッ
チング素子に持たせる事ができるので、ヒューズを削減
できるので、制御信号用の電線だけでなく、電源供給用
の電線も減少させ得るシステムを構築する事が出来る。

【００４７】

【発明の効果】本発明は、主に自動車の電装品負荷の制
御に関するもので、自動車のワイヤーハーネスの削減が
実現できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すシステム構成図であ
る。

【図２】本発明の一実施例に使用される電源遮断器の構
成図である。

【図３】本発明の一実施例に使用されるイグニッション
スイッチの説明図である。

【図４】本発明の一実施例に使用されるイグニッション
スイッチの説明図である。

【図５】本発明の一実施例に使用されるイグニッション
スイッチの説明図である。

【図６】本発明の一実施例を示す内部ブロック図であ
る。

【図７】本発明の一実施例を示す内部ブロック図であ
る。

【図８】本発明の一実施例を示す内部ブロック図であ
る。

【図９】本発明の一実施例を示すタイミングチャートで
ある。

【図１０】本発明の動作原理を示すフローチャートであ
る。

【図１１】本発明の動作原理を示すフローチャートであ
る。

【図１２】本発明の動作原理を示すフローチャートであ
る。

【図１３】本発明の動作原理を示すフローチャートであ
る。

【図１４】本発明の動作原理を示すフローチャートであ
る。

【図１５】本発明の動作原理を示すフローチャートであ
る。

【符号の説明】

１…バッテリ、２…メイン電源ケーブル、３…スタータ
リレー、４…スタータモータ、５…電源遮断器、６，
７，８…電源ケーブル、９…イグニッションスイッチ、
１０…エンジンキー、１４，１５，１６…電源端末、１
７…通信線、１８，１９，２０，２１，２２…負荷装
置。

フロントページの続き (72)発明者吉田龍也茨城県ひたちなか市大字高場2520番地株式会社日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者斎藤博之茨城県ひたちなか市大字高場2520番地株式会社日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者堀部清東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地株式会社日立製作所内 (56)参考文献特開平８−186880（ＪＰ，Ａ) 特開平７−95659（ＪＰ，Ａ) 特開平３−67743（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02J 7/00 - 13/00 311 H04Q 9/00 - 9/16 B60L 1/00 B60R 16/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】自動車のイグニッションスイッチの機能で
ある電源供給，遮断，分配の機能を多重通信を用いて分
散し、各通信ノードにおいて前記イグニッションスイッ
チの機能である電源供給，遮断，分配の機能を実施する
集約配線装置において、エンジンの始動を行うスタータ
モータの機能は集約せず、イグニッションスイッチから
直接制御する様にしたことを特徴とする車両用電源制御
装置。
【請求項２】前記各通信ノードにおいて前記イグニッシ
ョンスイッチの機能である電源供給，遮断，分配の機能
を実施するにあたり、前記通信ノードに設置した保護機
能を内蔵する半導体スイッチング素子を制御して負荷を
制御する請求項１記載の車両用電源制御装置。
【請求項３】前記イグニッションスイッチからの電源供
給，遮断，分配の情報を複数の通信ノードで取り込み、
一方の通信ノードが異常をきたしてもバックアップでき
る様にした請求項１記載の車両用電源制御装置。