JP3613927B2

JP3613927B2 - ECU power supply system for vehicle

Info

Publication number: JP3613927B2
Application number: JP10627797A
Authority: JP
Inventors: 紀雄三摩; 彰高岡; 進秋山; 政治河合
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 1997-04-23
Filing date: 1997-04-23
Publication date: 2005-01-26
Anticipated expiration: 2017-04-23
Also published as: JPH10304596A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に搭載した複数の電子制御装置（以下、ＥＣＵという）にバッテリからの給電に基づき電力を供給する電源システムに係り、特に、通信ネットワーク化された複数のＥＣＵにバッテリからの給電に基づき電力を供給する車両のＥＣＵ用電源システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両に搭載の複数のＥＣＵに電力を供給するにあたっては、バッテリ（通常１２Ｖ）の出力電力をＤＣ−ＤＣコンバータにより各ＥＣＵ用定電圧電源（通常５Ｖ）を作り、これら各定電圧電源から各ＥＣＵに電力を供給するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、車両に搭載されるＥＣＵの数が増大する傾向にあり、これらＥＣＵ用定電圧電源のコストも増大している。さらに、ＥＣＵの増大に伴いＥＣＵのネットワーク化が進行する傾向にある。
従って、ＥＣＵ用の定電圧電源も各ＥＣＵ毎に個々に作るのではなく、各ＥＣＵに対し通信ラインと一緒にバス形式で電力を供給するようになっている。即ち、各ＥＣＵ間の結線は、負荷用電源線（１２Ｖ）と、ＥＣＵ用電源線（５Ｖ）と、アース（ＧＮＤ）と、通信線で構成されるようになっている。
【０００４】
具体的には、ＤＣ−ＤＣコンバータにより５Ｖの定電圧電源を集中的に単一のものとして作り、この定電圧電源の定電圧を通信線により各ＥＣＵに供給するようになっている。
しかし、上述のように定電圧電源が単一である場合、ＤＣ−ＤＣコンバータに故障が生じると、全ＥＣＵへの電力供給が不能となり各ＥＣＵの全ての機能が停止してしまうという不具合が発生する。
【０００５】
そこで、本発明は、以上のようなことに対処するため、車両用ＥＣＵ用電源システムにおいて、複数のＥＣＵのネットワーク化に着目し、このネットワークの通信機能を有効に活用して、主電源装置の故障時には、この主電源装置に代えて副電源装置から自動的に必要最小限のＥＣＵに給電するようにすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題の解決にあたり、請求項１及び２に記載の発明によれば、主電源装置がバッテリから給電されて定電圧を作り複数のＥＣＵに供給し、また、バックアップ用副電源装置がバッテリから給電されて上記定電圧を作り複数のＥＣＵに供給するようになっている。
【０００７】
そして、故障判定手段が主電源装置の故障なしと判定したときには、供給切り換え手段が副電源装置による定電圧の供給を遮断して主電源装置による定電圧の供給を維持する。一方、故障判定手段が主電源装置の故障ありと判定したときには、供給切り換え手段が主電源装置による定電圧の供給を遮断して副電源装置による定電圧の供給を許容するように切り換える。
【０００８】
また、指令手段は、故障判定手段による故障ありとの判定時には車両の状態に応じネットワーク通信系を介し複数のＥＣＵのうち少なくとも一つに副電源装置からの定電圧の供給を拒否するように指令する。
これにより、複数のＥＣＵを通信制御するネットワーク通信系を活用して、主電源装置の故障時には車両の状態に応じ、乗員の安全を確保するに要する最小限のＥＣＵにのみ副電源装置から定電圧を自動的に供給させることができる。
【０００９】
この場合、副電源装置からの定電圧の供給先が最小限のＥＣＵに限定されているので、副電源装置を単一としても、この副電源装置の小型化を確保し得る。従って、車両用ＥＣＵ電源システムの小型化、低コスト化及び簡素化が可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図１に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る車両用ＥＣＵ電源システムＳの一例を示している。
ＥＣＵ電源システムＳは、インパネ系ＥＣＵ１、ドア系ＥＣＵ２、ライト系ＥＣＵ３及び走行系ＥＣＵ４と共に当該車両に搭載されている。
【００１１】
インパネ系ＥＣＵ１は当該車両のインストルパネルの光源を制御する。ドア系ＥＣＵ２は当該車両のドアを制御する。ライト系ＥＣＵ３は当該車両の前照灯等を制御する。また、走行系ＥＣＵ４は、当該車両の燃料噴射制御装置やアンチロックブレーキ装置やオートマチックトランスミッション等の走行系装置を制御する。
【００１２】
ここで、インパネ系ＥＣＵ１、ドア系ＥＣＵ２、ライト系ＥＣＵ３及び走行系ＥＣＵ４の各制御は、インパネ系ＥＣＵ１、ドア系ＥＣＵ２、ライト系ＥＣＵ３及び走行系ＥＣＵ４の各通信ユニットＴ１、Ｔ２、Ｔ３及びＴ４とＥＣＵ電源システムとの通信のもとに行われる。
当該車両の搭載のバッテリ１０は、イグニッションスイッチＩＧ及びインパネ系ＥＣＵ１を介し、ドア系ＥＣＵ２、ライト系ＥＣＵ３、走行系ＥＣＵ４、当該車両のスタータ回路、点火回路及びカーラジオ等の電気的負荷に電力を供給する。
【００１３】
シフトジションスイッチＳＷは、上記オートマチックトランスミッションがパーキングレンジＰ、リアレンジＲ、ニュートラルレンジＮ、ドライブレンジＤ、高速レンジ２或いは低速レンジＬに切り換えられたとき、当該切り換えレンジを検出する。
ＥＣＵ電源システムＳは、主電源装置としてのＤＣ−ＤＣコンバータ２０及びバックアップ用補助電源としてのレギュレータ３０を備えている。
【００１４】
ＤＣ−ＤＣコンバータ２０は、その入力端子２１にて、半導体スイッチ素子４０を介しバッテリ１０の正側端子＋Ｂに接続されており、このＤＣ−ＤＣコンバータ２０は、半導体スイッチ素子４０のオンのもと、バッテリ１０から正の直流電圧（１２Ｖ）を受けて定電圧（５Ｖ）を発生する。
レギュレータ３０は、その入力端子３１にて、バッテリ１０の正側端子＋Ｂに接続されており、このレギュレータ３０は、半導体スイッチ素子５０のオンのもと、バッテリ１０から正の直流電圧を受けて定電圧（５Ｖ）を発生する。
【００１５】
両半導体スイッチ素子４０、５０は、共に、Ｐチャンネル型ＭＯＳＦＥＴにより構成されており、これら各半導体スイッチ素子４０、５０は、それぞれ、後述する故障判定装置６０により制御されてオンオフする。
ここで、半導体スイッチ素子５０はそのオンによりレギュレータ３０からの定電圧を５Ｖ線７０に供給する。
【００１６】
ダイオード８０ａは、その順方向導通により、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０からの定電圧を５Ｖ線７０に供給する。
故障判定装置６０は、分圧器６０ａを備えており、この分圧器６０ａは、両直列抵抗６１ａ、６１ｂによりＤＣ−ＤＣコンバータ２０の出力定電圧（５Ｖ）を分圧し分圧電圧ＶＤを発生する。なお、抵抗６１ｂは抵抗６１ａを介し接地されている。
【００１７】
ウインドウコンパレータ６０ｂは、両コンパレータ６２ａ、６２ｂを備えており、これら両コンパレータ６２ａ、６２ｂは、分圧器６０ａの分圧電圧ＶＤを両基準電圧発生器６３ａ、６３ｂの各基準電圧ＶＨ、ＶＬと比較する。
そして、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の出力定電圧（５Ｖ）に基づき分圧器６０ａから発生する分圧電圧ＶＤが両基準電圧ＶＨ、ＶＬの間の値をとるとき、両コンパレータ６２ａ、６２ｂはＮＡＮＤゲート６４からローレベルにてゲート出力を発生させる。また、分圧電圧ＶＤが両基準電圧ＶＨ、ＶＬの間の値をとらないとき、両コンパレータ６２ａ、６２ｂはＮＡＮＤゲート６４からのゲート出力をハイレベルにする。なお、基準電圧ＶＨは基準電圧ＶＬ（例えば、４．５Ｖ）よりも高く、例えば、５．５Ｖと設定されている。
【００１８】
遅延回路６５は、コンデンサ６５ａと、抵抗６５ｂとの直列回路により構成されており、抵抗６５ｂはその一端にてバッテリ１０の正側端子＋Ｂに接続されている。また、抵抗６５ｂはその他端にてコンデンサ６５ａを介し接地されている。そして、遅延回路６５のおいては、バッテリ１０と抵抗６５ｂとの直結時を起点としてコンデンサ６５ａが抵抗６５ｂを通しバッテリ１０により充電されて遅延電圧を発生する。この遅延電圧は、抵抗６５ｂの抵抗値とコンデンサ６５ａの静電容量から定まる時定数でもって上昇する。この時定数は、バッテリ１０からＤＣ−ＤＣコンバータ２０への給電直後ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の出力定電圧が立ち上がる時間よりも長く設定されている。
【００１９】
ＡＮＤゲート６６は、コンデンサ６５ａの遅延電圧及びＮＡＮＤゲート６４のゲート出力を受ける。但し、このＡＮＤゲート６６の閾値は、バッテリ１０と抵抗６５ａとの直結後遅延回路６５の時定数の経過前におけるコンデンサ６５ａの遅延電圧よりも高く設定されている。このため、バッテリ１０と抵抗６５ａとの直結後遅延回路６５の時定数の経過前は、コンデンサ６５ａの遅延電圧は、ローレベルの電圧としてＡＮＤゲート６６に入力される。
【００２０】
従って、ＡＮＤゲート６６のゲート出力は、バッテリ１０と抵抗６５ａとの直結後遅延回路６５の時定数の経過前では、ローレベルとなる。そして、当該時定数の経過後、ＡＮＤゲート６６のゲート出力がハイレベルに立ち上がる。
このことは、半導体スイッチ素子４０は、ＡＮＤゲート６６のゲート出力の立ち上がり前にはオン状態にあり、当該ゲート出力の立ち上がりに基づきオフすることを意味する。
【００２１】
インバータ６７は、ＡＮＤゲート６６のゲート出力を抵抗６７ａを介し半導体スイッチ素子５０のゲートに付与する。ここで、ＡＮＤゲート６６のゲート出力がローレベルにあれば、このゲート出力はインバータ６７により反転されて半導体スイッチ素子５０に付与されてこの半導体スイッチ素子５０をオフする。一方、ＡＮＤゲート６６のゲート出力がハイレベルにあれば、このゲート出力はインバータ６７により反転されて半導体スイッチ素子５０に付与されてこの半導体スイッチ素子５０をオンする。なお、抵抗６７ａは、抵抗６７ｂを介し接地されている。
【００２２】
主ＣＰＵ８０は、通信ユニット９０と一体となっており、この主ＣＰＵ８０は、ＡＮＤゲート６６のゲート出力に基づき通信ユニット９０及び通信線９１を介し所定の情報を各通信ユニットＴ１乃至Ｔ４に送信する。なお、主ＣＰＵ８０はその内蔵電源により作動するようになっている。
ブザー１００は、主ＣＰＵ８０により制御されて鳴動する。
【００２３】
このように構成した本実施形態において、バッテリ１０が、当該車両への搭載時に、正側端子＋Ｂにて、イグニッションスイッチＩＧの切り換え接点、シフトポジションスイッチＳＷの切り換え接点並びにＥＣＵ電源システムＳの半導体スイッチ素子４０のソース端子、遅延回路６５の抵抗６５ｂに直結される。
上述のように、バッテリ１０が抵抗６５ａに直結されると、遅延回路６５のコンデンサ６５ａの遅延電圧は、その時定数の経過までの間、ＡＮＤゲート６６への入力としてはローレベルにある。このため、ＡＮＤゲート６６のゲート出力はローレベルにある。これに伴いインバータ６７の出力はハイレベルにある。
【００２４】
従って、半導体スイッチ素子４０がＡＮＤゲート６６からのローレベルのゲート出力に基づきオンし、一方、半導体スイッチ素子５０は、インバータ６７からのハイレベルの出力に基づきオフする。
しかして、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０は、半導体スイッチ素子４０を介しバッテリ１０から給電されて作動し始める。そして、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の出力電圧が定電圧５Ｖになるまでは、分圧器６０ａの分圧電圧ＶＤが両基準電圧発生器６３ａ、６３ｂの各基準電圧ＶＨ、ＶＬの間にないため、ウインドウコンパレータ６０ｂがＮＡＮＤゲート６４のゲート出力をハイレベルに維持する。
【００２５】
このとき、遅延回路６５の時定数が、上述のごとく、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の出力電圧の立ち上がり時間に比べ、長く設定されているため、遅延回路６５からの遅延電圧はＡＮＤゲート６６の閾値よりも低い。従って、半導体スイッチ素子４０のオン及び半導体スイッチ素子５０のオフの各状態はそのまま維持される。
【００２６】
その後、遅延回路６５の時定数が経過すれば、遅延回路６５の遅延電圧がＡＮＤゲート６６の閾値を超えるが、それよりも前に、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の出力電圧が５Ｖに立ち上がり、ウインドウコンパレータ６０ｂがＮＡＮＤゲート６４のゲート出力をローレベルにする。このため、半導体スイッチ素子４０のオン及び半導体スイッチ素子５０のオフが維持される。
【００２７】
従って、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の定電圧はダイオード８０及び５Ｖ線７０を通し各ＥＣＵ１乃至ＥＣＵ４に供給される。
一方、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０が何らかの原因で故障し、その定電圧がバッテリ１０の正側端子＋Ｂの電圧又は接地方向（ＧＮＤ方向）に変化すると、ウインドウコンパレータ６０ｂがＮＡＮＤゲート６４のゲート出力をハイレベルにする。
【００２８】
このため、半導体スイッチ素子４０がオフし、一方、半導体スイッチ素子５０がオンする。従って、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の電圧供給が半導体スイッチ素子４０により停止され、一方、レギュレータ３０が半導体スイッチ素子５０及び５Ｖ線７０を通して各ＥＣＵ１乃至ＥＣＵ４に供給する。
このことは、５Ｖ線７０に対する電圧供給源が、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の故障に伴い、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０からレギュレータ３０に自動的に切り替わることを意味する。
【００２９】
なお、本実施形態では、レギュレータ３０はホットスタンバイであるため、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０からレギュレータ３０への切り替わりの過渡期において一時的な電圧降下も発生しない。
また、上述のようなＤＣ−ＤＣコンバータ２０の故障に伴いＡＮＤゲート６６のゲート出力がハイレベルに変化すると、この変化が故障情報として主ＣＰＵ８０に入力される。
【００３０】
すると、主ＣＰＵ８０は、上記故障情報をもとに、通信ユニット９０及びＴ１乃至Ｔ４のネットワークとしての通信機能を利用して現在の車両状況を判断する。
具体的には、オートマチックトランスミッションがパーキングレンジＰ又はニュートラルレンジ以外の走行レンジにあり当該車両が０ｋｍ／ｈよりも高い車速で走行しておれば、当該走行レンジに対するシフトポジションスイッチＳＷの切り換え状態に基づき、主ＣＰＵ８０は、走行系ＥＣＵ４及びライト系ＥＣＵ３にはレギュレータ３０の出力電圧を受けるように通信ユニット９０、Ｔ３、Ｔ４を介し指令し、インパネ系ＥＣＵ１及びドア系ＥＣＵ２にはレギュレータ３０の出力電圧を受けないように通信ユニット９０、Ｔ１、Ｔ２を介し指令する。
【００３１】
このため、走行系ＥＣＵ４及びライト系ＥＣＵ３は、その動作を、レギュレータ３０の出力電圧を受けて維持し、一方、インパネ系ＥＣＵ１及びドア系ＥＣＵ２は、レギュレータ３０の出力電圧を拒否して動作を停止する。
このように、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の故障時において当該車両が走行中である場合には、この走行に要する走行系ＥＣＵ４及びライト系ＥＣＵ３への給電をレギュレータ３０で確保する。
【００３２】
換言すれば、複数のＥＣＵのネットワーク化に着目し、このネットワークの通信機能を有効に活用することで、遅延回路６５及び両半導体スイッチ素子４０、５０の採用のもと、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の故障時には、このＤＣ−ＤＣコンバータ２０に代えてレギュレータ３０から自動的に必要最小限のＥＣＵに給電する。
【００３３】
これにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０のバックアップ用電源の小型化、低コスト化及び簡素化を図りつつ、当該車両の走行に要する必要最小限のＥＣＵへの給電を確保できる。
また、主ＣＰＵ８０は、ブザー１００を鳴動させて運転者にＤＣ−ＤＣコンバータ２０の異常を知らせ、当該車両の停止を促す。なお、主ＣＰＵ８０は、周囲の走行車両に対し、運転者の操作とは無関係に上記通信機能を利用してヘッドライト及びハザードを点灯し危険を促す。
【００３４】
また、当該車両が停止しオートマチックトランスミッションがパーキングレンジＰ又はニュートラルレンジＮにある場合には、乗員の安全を確保するために、イグニッションスイッチＩＧの状態とはかかわりなく、主ＣＰＵ８０は、通信ユニット９０及び通信ユニットＴ１を通し、インパネ系ＥＣＵ１に対し、一定時間（例えば５秒）の経過後に、イグニッションスイッチＩＧから走行系ＥＣＵ４及びライト系ＥＣＵ３への給電を停止するように指令する。これにより、当該車両のエンジンが停止し、当該車両の各種のライトが消灯する。
【００３５】
また、このとき、ドア系ＥＣＵ２のみが主ＣＰＵ８０からの指令により作動し続ける。これにより、当該車両からの降車が可能となる。また、主ＣＰＵ８０は、ブザー１００の鳴動により、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の異常を運転者に知らせる。
図２は上記実施形態の変形例を示している。
【００３６】
この変形例では、上記実施形態にて述べた５Ｖ線７０に代えて、両５Ｖ線７０Ａ、７０Ｂ及び両アナログスイッチ１１０、１２０が採用されている。
５Ｖ線７０Ａは、半導体スイッチ素子５０のドレン端子と両ＥＣＵ２、３との間に接続されている。また、５Ｖ線７０Ｂは、半導体スイッチ素子５０のドレン端子とＥＣＵ４との間に接続されている。アナログスイッチ１１０は、そのオンにより、半導体スイッチ素子５０から両ＥＣＵ２、３への給電を許容する。アナログスイッチ１２０は、そのオンにより、半導体スイッチ素子５０からＥＣＵ４への給電を許容する。
【００３７】
上記実施形態にて述べた主ＣＰＵ８０は、ＡＮＤゲート６６からの上記故障情報を受けて、オン状態にある両アナログスイッチ１１０、１２０の一方をオフする。この場合、当該車両が走行中であれば、アナログスイッチ１２０のみがオフされる。また、当該車両が停止しておれば、アナログスイッチ１１０のみがオフされる。
【００３８】
これによっても、走行中或いは停止中の当該車両に必要なＥＣＵのみへのレギュレータ３０からの給電が確保され得る。
その結果、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０のバックアップ電源の小型化、低コスト化及び簡素化を図りつつ、上記実施形態と同様の作用効果を達成できる。
なお、本発明の実施にあたり、各ＥＣＵ１乃至４に対する給電遮断において、各ＥＣＵが一本の電源ラインでＤＣ−ＤＣコンバータ２０やレギュレータ３０にシリーズにつながる場合は、主ＣＰＵ８０が上記通信機能を利用して、不要なＥＣＵをスリープさせるようにこれに対応する通信ユニットにスリープ指令を送信するようにしてもよい。この場合、自分宛のスリープ指令を受信したＥＣＵは低消費電流モード（≒ＯＡ）に遷移する。
【００３９】
また、本発明の実施にあたり、上記実施形態にて述べた半導体スイッチ素子４０、８０としては、ＭＯＳＦＥＴに限ることなく、バイポーラトランジスタ、サイリスタ等の各種の半導体スイッチング素子やアナログスイッチ等の各種のスイッチング素子を採用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すブロック図である。
【図２】上記実施形態の変形例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０…バッテリ、２０…ＤＣ−ＤＣコンバータ、３０…レギュレータ、
４０、５０…半導体スイッチ素子、６０…故障判定装置、６０ａ…分圧器、
６０ｂ…ウインドウコンパレータ、６３ａ、６３ｂ…基準電圧発生器、
６４…ＮＡＮＤゲート、６６…ＡＮＤゲート、６７…インバータ、
８０…主ＣＰＵ、９０、Ｔ１乃至Ｔ４…通信ユニット、９１…通信線、
ＳＷ…シフトポジションスイッチ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a power supply system that supplies power to a plurality of electronic control devices (hereinafter referred to as ECUs) mounted on a vehicle based on power supply from a battery, and in particular, power supply from a battery to a plurality of ECUs that are networked. The present invention relates to a power supply system for an ECU of a vehicle that supplies electric power based on the above.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, when supplying electric power to a plurality of ECUs mounted on a vehicle, a constant voltage power source for each ECU (usually 5V) is created from the output power of a battery (usually 12V) by a DC-DC converter. Electric power is supplied to each ECU.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in recent years, the number of ECUs mounted on vehicles tends to increase, and the cost of these constant voltage power supplies for ECUs also increases. Furthermore, ECU networking tends to progress as ECUs increase.
Therefore, a constant voltage power supply for ECU is not individually made for each ECU, but power is supplied to each ECU in a bus form together with a communication line. That is, the connection between the ECUs is composed of a load power line (12V), an ECU power line (5V), a ground (GND), and a communication line.
[0004]
Specifically, a constant voltage power source of 5V is intensively made into a single unit by a DC-DC converter, and the constant voltage of the constant voltage power source is supplied to each ECU through a communication line.
However, when there is a single constant voltage power source as described above, if a failure occurs in the DC-DC converter, power supply to all ECUs becomes impossible and all the functions of each ECU stop. To do.
[0005]
Therefore, in order to deal with the above-described problems, the present invention pays attention to networking of a plurality of ECUs in a vehicular ECU power supply system, and effectively utilizes the communication function of the network to In the event of a failure, an object is to automatically supply power to the minimum necessary ECU from the sub power supply instead of the main power supply.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In solving the above-described problems, according to the first and second aspects of the invention, the main power supply device is supplied with power from the battery to generate a constant voltage and supplies it to a plurality of ECUs, and the backup sub-power supply device is supplied with power from the battery. Thus, the constant voltage is generated and supplied to a plurality of ECUs.
[0007]
When the failure determination unit determines that there is no failure in the main power supply device, the supply switching unit cuts off the constant voltage supply from the sub power supply device and maintains the constant voltage supply from the main power supply device. On the other hand, when the failure determination means determines that there is a failure in the main power supply device, the supply switching means switches over the supply of the constant voltage by the sub power supply device by cutting off the supply of the constant voltage by the main power supply device.
[0008]
Further, the command means instructs at least one of the plurality of ECUs to reject the supply of the constant voltage from the sub power supply device via the network communication system according to the state of the vehicle when the failure determination means determines that there is a failure. To do.
As a result, by utilizing a network communication system for communication control of a plurality of ECUs, a constant voltage is supplied from the sub power supply only to the minimum ECU required to ensure the safety of passengers according to the state of the vehicle when the main power supply fails. Can be supplied automatically.
[0009]
In this case, since the supply destination of the constant voltage from the sub power supply device is limited to the minimum ECU, the sub power supply device can be reduced in size even if the sub power supply device is single. Accordingly, the vehicle ECU power supply system can be reduced in size, cost, and simplification.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 1 shows an example of a vehicle ECU power supply system S according to the present invention.
The ECU power supply system S is mounted on the vehicle together with the instrument panel ECU 1, the door system ECU 2, the light system ECU 3, and the travel system ECU 4.
[0011]
The instrument panel ECU 1 controls the light source of the instrument panel of the vehicle. The door system ECU 2 controls the door of the vehicle. The light system ECU 3 controls the headlamps of the vehicle. The traveling system ECU 4 controls traveling system devices such as a fuel injection control device, an antilock brake device, and an automatic transmission of the vehicle.
[0012]
Here, each control of the instrument panel ECU 1, the door system ECU 2, the light system ECU 3 and the traveling system ECU 4 is performed by the communication units T1, T2, T3 and T4 of the instrument panel ECU 1, the door system ECU 2, the light system ECU 3 and the traveling system ECU 4. This is performed under communication with the ECU power supply system.
A battery 10 mounted on the vehicle supplies power to an electrical load such as a door system ECU 2, a light system ECU 3, a traveling system ECU 4, a starter circuit of the vehicle, an ignition circuit, and a car radio via an ignition switch IG and an instrument panel ECU 1. Supply.
[0013]
The shift switch SW detects the switching range when the automatic transmission is switched to the parking range P, rear range R, neutral range N, drive range D, high speed range 2 or low speed range L.
The ECU power supply system S includes a DC-DC converter 20 as a main power supply device and a regulator 30 as a backup auxiliary power supply.
[0014]
The DC-DC converter 20 is connected at its input terminal 21 to the positive terminal + B of the battery 10 via the semiconductor switch element 40. The DC-DC converter 20 is turned on when the semiconductor switch element 40 is turned on. In response to the positive DC voltage (12V) from the battery 10, a constant voltage (5V) is generated.
The regulator 30 is connected at its input terminal 31 to the positive terminal + B of the battery 10, and the regulator 30 receives a positive DC voltage from the battery 10 while the semiconductor switch element 50 is on and is fixed. A voltage (5V) is generated.
[0015]
Both of the semiconductor switch elements 40 and 50 are configured by P-channel MOSFETs, and these semiconductor switch elements 40 and 50 are each turned on and off by being controlled by a failure determination device 60 described later.
Here, the semiconductor switch element 50 supplies the constant voltage from the regulator 30 to the 5V line 70 when it is turned on.
[0016]
The diode 80a supplies the constant voltage from the DC-DC converter 20 to the 5V line 70 by its forward conduction.
The failure determination device 60 includes a voltage divider 60a. The voltage divider 60a divides the constant output voltage (5V) of the DC-DC converter 20 by both series resistors 61a and 61b to generate a divided voltage VD. The resistor 61b is grounded via the resistor 61a.
[0017]
The window comparator 60b includes both comparators 62a and 62b, and both the comparators 62a and 62b compare the divided voltage VD of the voltage divider 60a with the reference voltages VH and VL of the reference voltage generators 63a and 63b. .
When the divided voltage VD generated from the voltage divider 60a based on the output constant voltage (5V) of the DC-DC converter 20 takes a value between both reference voltages VH and VL, both the comparators 62a and 62b are connected to the NAND gate 64. To generate a gate output at low level. When the divided voltage VD does not take a value between the reference voltages VH and VL, the comparators 62a and 62b set the gate output from the NAND gate 64 to the high level. The reference voltage VH is higher than the reference voltage VL (for example, 4.5V), and is set to 5.5V, for example.
[0018]
The delay circuit 65 is configured by a series circuit of a capacitor 65a and a resistor 65b, and the resistor 65b is connected to the positive terminal + B of the battery 10 at one end thereof. The resistor 65b is grounded through the capacitor 65a at the other end. In the delay circuit 65, the capacitor 65a is charged by the battery 10 through the resistor 65b starting from the time when the battery 10 and the resistor 65b are directly connected to generate a delay voltage. This delay voltage rises with a time constant determined from the resistance value of the resistor 65b and the capacitance of the capacitor 65a. This time constant is set longer than the time when the output constant voltage of the DC-DC converter 20 rises immediately after the battery 10 supplies power to the DC-DC converter 20.
[0019]
AND gate 66 receives the delay voltage of capacitor 65 a and the gate output of NAND gate 64. However, the threshold value of the AND gate 66 is set higher than the delay voltage of the capacitor 65a before the elapse of the time constant of the delay circuit 65 after the direct connection between the battery 10 and the resistor 65a. For this reason, the delay voltage of the capacitor 65a is input to the AND gate 66 as a low level voltage before the time constant of the delay circuit 65 after the direct connection of the battery 10 and the resistor 65a has elapsed.
[0020]
Therefore, the gate output of the AND gate 66 is at a low level after the direct connection between the battery 10 and the resistor 65a and before the time constant of the delay circuit 65 elapses. Then, after the time constant has elapsed, the gate output of the AND gate 66 rises to a high level.
This means that the semiconductor switch element 40 is in the on state before the rise of the gate output of the AND gate 66 and is turned off based on the rise of the gate output.
[0021]
The inverter 67 gives the gate output of the AND gate 66 to the gate of the semiconductor switch element 50 through the resistor 67a. If the gate output of the AND gate 66 is at a low level, the gate output is inverted by the inverter 67 and applied to the semiconductor switch element 50 to turn off the semiconductor switch element 50. On the other hand, if the gate output of the AND gate 66 is at a high level, the gate output is inverted by the inverter 67 and applied to the semiconductor switch element 50 to turn on the semiconductor switch element 50. The resistor 67a is grounded through the resistor 67b.
[0022]
The main CPU 80 is integrated with the communication unit 90, and the main CPU 80 transmits predetermined information to each of the communication units T1 to T4 via the communication unit 90 and the communication line 91 based on the gate output of the AND gate 66. The main CPU 80 is operated by its built-in power supply.
The buzzer 100 sounds under the control of the main CPU 80.
[0023]
In the present embodiment configured as described above, when the battery 10 is mounted on the vehicle, the switching contact of the ignition switch IG, the switching contact of the shift position switch SW, and the semiconductor switch of the ECU power supply system S at the positive terminal + B. It is directly connected to the source terminal of the element 40 and the resistor 65 b of the delay circuit 65.
As described above, when the battery 10 is directly connected to the resistor 65a, the delay voltage of the capacitor 65a of the delay circuit 65 is at the low level as the input to the AND gate 66 until the time constant elapses. For this reason, the gate output of the AND gate 66 is at a low level. Accordingly, the output of the inverter 67 is at a high level.
[0024]
Accordingly, the semiconductor switch element 40 is turned on based on the low level gate output from the AND gate 66, while the semiconductor switch element 50 is turned off based on the high level output from the inverter 67.
Accordingly, the DC-DC converter 20 starts to operate by being supplied with power from the battery 10 via the semiconductor switch element 40. Since the divided voltage VD of the voltage divider 60a is not between the reference voltages VH and VL of the reference voltage generators 63a and 63b until the output voltage of the DC-DC converter 20 reaches a constant voltage of 5V, the window The comparator 60b maintains the gate output of the NAND gate 64 at a high level.
[0025]
At this time, the time constant of the delay circuit 65 is set to be longer than the rise time of the output voltage of the DC-DC converter 20 as described above, so that the delay voltage from the delay circuit 65 is larger than the threshold value of the AND gate 66. Is also low. Accordingly, the semiconductor switch element 40 is kept on and the semiconductor switch element 50 is kept off.
[0026]
After that, if the time constant of the delay circuit 65 elapses, the delay voltage of the delay circuit 65 exceeds the threshold value of the AND gate 66, but before that, the output voltage of the DC-DC converter 20 rises to 5V, and the window comparator 60b sets the gate output of the NAND gate 64 to a low level. For this reason, the semiconductor switch element 40 is kept on and the semiconductor switch element 50 is kept off.
[0027]
Accordingly, the constant voltage of the DC-DC converter 20 is supplied to the ECUs 1 to 4 through the diode 80 and the 5V line 70.
On the other hand, when the DC-DC converter 20 fails for some reason and the constant voltage changes in the voltage of the positive terminal + B of the battery 10 or in the ground direction (GND direction), the window comparator 60b increases the gate output of the NAND gate 64. To level.
[0028]
For this reason, the semiconductor switch element 40 is turned off, while the semiconductor switch element 50 is turned on. Accordingly, the voltage supply of the DC-DC converter 20 is stopped by the semiconductor switch element 40, while the regulator 30 supplies the ECU 1 to the ECU 4 through the semiconductor switch element 50 and the 5V line 70.
This means that the voltage supply source for the 5V line 70 is automatically switched from the DC-DC converter 20 to the regulator 30 when the DC-DC converter 20 fails.
[0029]
In the present embodiment, since the regulator 30 is in hot standby, a temporary voltage drop does not occur in the transition period of switching from the DC-DC converter 20 to the regulator 30.
When the gate output of the AND gate 66 changes to high level due to the failure of the DC-DC converter 20 as described above, this change is input to the main CPU 80 as failure information.
[0030]
Then, the main CPU 80 determines the current vehicle situation using the communication function as the network of the communication unit 90 and T1 to T4 based on the failure information.
Specifically, if the automatic transmission is in a travel range other than the parking range P or the neutral range and the vehicle is traveling at a vehicle speed higher than 0 km / h, based on the switching state of the shift position switch SW with respect to the travel range. The main CPU 80 instructs the travel system ECU 4 and the light system ECU 3 to receive the output voltage of the regulator 30 via the communication units 90, T3, T4, and outputs the output voltage of the regulator 30 to the instrument panel system ECU 1 and the door system ECU 2. The communication unit 90, T1, and T2 are instructed not to receive it.
[0031]
For this reason, the traveling system ECU 4 and the light system ECU 3 maintain their operations in response to the output voltage of the regulator 30, while the instrument panel ECU 1 and the door system ECU 2 stop operating by rejecting the output voltage of the regulator 30. To do.
As described above, when the vehicle is traveling when the DC-DC converter 20 is out of order, the regulator 30 ensures power supply to the traveling system ECU 4 and the light system ECU 3 required for the traveling.
[0032]
In other words, paying attention to networking of a plurality of ECUs and effectively utilizing the communication function of this network, the adoption of the delay circuit 65 and the two semiconductor switch elements 40 and 50 allows the DC-DC converter 20 to When a failure occurs, power is automatically supplied to the minimum necessary ECU from the regulator 30 instead of the DC-DC converter 20.
[0033]
As a result, it is possible to secure the power supply to the minimum necessary ECU required for traveling of the vehicle while reducing the size, cost and simplification of the backup power source of the DC-DC converter 20.
Further, the main CPU 80 sounds the buzzer 100 to notify the driver of the abnormality of the DC-DC converter 20 and prompts the vehicle to stop. Note that the main CPU 80 uses the communication function to light up the headlights and hazards to the surrounding traveling vehicles regardless of the driver's operation, thereby prompting danger.
[0034]
When the vehicle is stopped and the automatic transmission is in the parking range P or the neutral range N, the main CPU 80 includes the communication unit 90 and the communication unit 90 in order to ensure the safety of the occupant regardless of the state of the ignition switch IG. Through the communication unit T1, the control panel ECU 1 is instructed to stop the power supply from the ignition switch IG to the travel system ECU 4 and the light system ECU 3 after a predetermined time (for example, 5 seconds) has elapsed. Thereby, the engine of the vehicle is stopped, and various lights of the vehicle are turned off.
[0035]
At this time, only the door system ECU 2 continues to operate in response to a command from the main CPU 80. This makes it possible to get off the vehicle. Further, the main CPU 80 informs the driver of the abnormality of the DC-DC converter 20 by the sound of the buzzer 100.
FIG. 2 shows a modification of the above embodiment.
[0036]
In this modification, both 5V lines 70A and 70B and both analog switches 110 and 120 are employed instead of the 5V line 70 described in the above embodiment.
The 5V line 70 </ b> A is connected between the drain terminal of the semiconductor switch element 50 and both the ECUs 2 and 3. The 5V line 70 </ b> B is connected between the drain terminal of the semiconductor switch element 50 and the ECU 4. The analog switch 110 allows power supply from the semiconductor switch element 50 to both the ECUs 2 and 3 when turned on. The analog switch 120 allows power supply from the semiconductor switch element 50 to the ECU 4 when turned on.
[0037]
The main CPU 80 described in the embodiment receives the failure information from the AND gate 66 and turns off one of the analog switches 110 and 120 that are in the on state. In this case, if the vehicle is running, only the analog switch 120 is turned off. If the vehicle is stopped, only the analog switch 110 is turned off.
[0038]
This also ensures power supply from the regulator 30 to only the ECU required for the vehicle that is running or stopped.
As a result, it is possible to achieve the same effects as those of the above embodiment while reducing the size, cost and simplification of the backup power supply of the DC-DC converter 20.
In carrying out the present invention, when the ECUs 1 to 4 are connected to the DC-DC converter 20 or the regulator 30 through a single power line in the power cut-off, the main CPU 80 uses the communication function. Thus, a sleep command may be transmitted to the corresponding communication unit so that unnecessary ECUs are caused to sleep. In this case, the ECU that has received the sleep command addressed to itself transitions to the low current consumption mode (≈OA).
[0039]
In implementing the present invention, the semiconductor switch elements 40 and 80 described in the above embodiment are not limited to MOSFETs, but various semiconductor switching elements such as bipolar transistors and thyristors, and various switching elements such as analog switches. May be adopted.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a modification of the embodiment.
[Explanation of symbols]
10 ... battery, 20 ... DC-DC converter, 30 ... regulator,
40, 50 ... Semiconductor switch element, 60 ... Failure determination device, 60a ... Voltage divider,
60b ... Window comparator, 63a, 63b ... Reference voltage generator,
64 ... NAND gate, 66 ... AND gate, 67 ... Inverter,
80 ... main CPU, 90, T1 to T4 ... communication unit, 91 ... communication line,
SW: Shift position switch.

Claims

A main power supply device (20) that is supplied with power from a battery of a vehicle equipped with a plurality of ECUs (ECU1 to ECU4) and generates a constant voltage and supplies the constant voltage to the plurality of ECUs;
A backup sub-power supply device (30) that is powered from the battery to produce the constant voltage and supply the plurality of ECUs;
Failure determination means (60a, 60b, 63a, 63b, 64) for determining the presence or absence of a failure of the main power supply device;
When it is determined that there is no failure by the failure determination means, the supply of the constant voltage by the sub power supply device is cut off and the supply of the constant voltage by the main power supply device is maintained, and when the failure determination means determines that there is a failure A supply switching means (40, 50, 66, 67) for switching the supply of the constant voltage by the main power supply device to allow the supply of the constant voltage by the sub power supply device;
A network communication system (90, 91, T1 to T4) for controlling communication of the plurality of ECUs;
A command for instructing at least one of the plurality of ECUs to reject the supply of the constant voltage from the sub power supply device via the network communication system according to the state of the vehicle when the failure determination means determines that there is a failure. A vehicle ECU power supply system comprising means (80).

The supply switching means;
A main switching element (40) for allowing power supply from the battery to the main power supply device by turning on and shutting off by turning off;
A sub-switching element (50) that allows supply of constant voltage from the sub-power supply device to the plurality of ECUs by turning on and shuts off by turning off;
When the failure determination means determines that there is no failure, the sub switching element is kept off by turning on the main switching element, and when the failure determination means determines that there is a failure, the main switching element is turned off. The vehicle ECU power supply system according to claim 1, further comprising switching element control means (66, 67) for turning on the auxiliary switching element.