JP3775001B2 - 車両用ナビゲーション装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電源を車載バッテリから得るようにした車両用ナビゲーション装置、特には、電源投入用スイッチの操作に連動してオンオフされるスイッチ手段を通じて電源供給される構成の車両用ナビゲーション装置に関する。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】
車両用ナビゲーション装置においては、電源投入用スイッチとして機能するアクセサリスイッチがオフされたときに、その電源を遮断して動作停止させることにより、車載バッテリの消耗を防ぐことが行われている。但し、動作停止時であっても電源の供給が必要となる揮発性メモリ(例えば、最新のナビゲート画面についてのデータや、ナビゲーション動作用のコンピュータ装置の動作制御プログラムを記憶したDRAM)を備えたものでは、電源を完全に遮断することができないという事情がある。
【0003】
そこで、従来では、コンピュータ装置及びその周辺機器に電源を供給するための大容量の主電源回路と、前記揮発性メモリの記憶データをバックアップする小容量のバックアップ用電源回路とをそれぞれ設けると共に、常時においてバックアップ用電源回路により動作されてコンピュータ装置の動作をサポートする補助コンピュータ装置を設け、アクセサリスイッチがオフされたときには、これを検知した補助コンピュータ装置によって、上記主電源回路をスイッチ手段を通じて遮断する動作を行う構成とし、以てバッテリの消耗を極力抑制することが行われている。
【0004】
しかしながら、上記のような構成では、スイッチ手段による主電源回路の遮断機能が、補助コンピュータ装置のプログラム暴走などに起因して消失することがあり、このような状態が継続された場合には、アクセサリスイッチのオフ状態、つまり車載バッテリの充電が行われない状態において、車載バッテリが不用意に過放電するという重大な不具合が発生することになる。
【0005】
本発明は上記のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ナビゲーション動作実行用の主制御手段のための主電源回路を、その主制御手段の動作が不要となったときに確実に遮断できるようになり、以て車載バッテリが不用意に過放電状態になる事態を未然に防止できる車両用ナビゲーション装置を提供することにある。
【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請求項1に記載した手段を採用できる。この手段によれば、車載バッテリから直接的に給電されるバックアップ用電源回路によって、ナビゲーション動作を実行するための主制御手段が有する揮発性記憶手段及びこの主制御手段をサポートするための補助制御手段に電源が供給されるようになり、以て揮発性記憶手段の記憶データがバックアップされると共に、補助記憶手段が動作されるようになる。
【0007】
この状態から、電源投入用スイッチがオンされたときに、オン検出手段から検出信号が出力されるため、補助制御手段が、スイッチ手段をオンさせるための電源オン指令信号を出力するようになる。また、このようにオン検出手段から検出信号が出力された状態では、動作補償回路が、補助制御手段からの電源オン指令信号を有効化するようになるから、その電源オン指令信号によりスイッチ手段がオンされる。この結果、主電源回路に対して、車載バッテリからスイッチ手段を介して給電されるようになり、以て主制御手段及びその周辺機器に電源が供給される。
【0008】
上記のようにスイッチ手段がオンされた状態から、電源投入用スイッチがオフされたときには、オン検出手段が検出信号の出力を停止するようになるため、補助制御手段が、スイッチ手段をオフさせるための電源オフ指令信号を出力するようになり、これに応じてスイッチ手段がオフされて主電源回路が遮断される。そして、これ以降はバックアップ用電源回路から、補助制御手段並びに主制御手段が有する揮発性記憶手段のみに通電されるようになって、その記憶手段の記憶データがバックアップされるようになる。このようなバックアップ状態での負荷電流は非常に小さくなるため、車載バッテリの消耗が抑制されることになる。
【0009】
また、電源投入用スイッチがオフされた状態にあるにも拘らず、補助制御手段が誤動作して電源オン指令信号が継続的に出力される状況となった場合には、オン検出手段からの検出信号が出力停止された状態にあるため、動作補償回路が上記補助制御手段からの電源オン指令信号を無効化するようになる。このため、電源オン指令信号が誤出力された場合には、車載バッテリから大容量の主電源回路に対して給電されることがなくなり、結果的に、上述したバックアップ状態において車載バッテリが不用意に過放電する事態を確実に防止できるようになる。
【0010】
請求項3記載の手段によれば、補助制御手段に対してバックアップ用電源回路を通じて初めて給電されたときには、その補助制御手段が、主制御手段の初期化動作を実行するために電源オン指令信号を所定時間だけ出力するようになる。この時点では、電源投入用スイッチがオフされた状態にあって、オン検出手段が検出信号の出力を停止しているため、本来的には、動作補償回路が上記電源オン指令信号を無効化している。但し、動作補償回路は、オン検出手段からの検出信号が出力停止された状態で補助制御手段から電源オン指令信号が出力されたときには、当該電源オン指令信号の無効化動作を前記主制御手段の初期化動作に必要な時間以上遅延させるタイマ回路を備えている。従って、上記のように電源オン指令信号が出力されたときには、動作補償回路による無効化動作が所定時間だけ遅延されてスイッチ手段がオンされるため、主制御手段に対し主電源回路から電源が供給されるようになり、その間に当該主制御手段の初期化動作を確実に行うことができる。
【0011】
この場合、補助制御手段が誤動作して電源オン指令信号が出力されたままの状態となった場合であっても、タイマ回路に設定されたタイマ時間が経過した時点で、動作補償回路が電源オン指令信号を無効化するようになり、これに応じてスイッチ手段がオフされるようになる。従って、この場合においても、車載バッテリが不用意に過放電する事態を確実に防止できるようになる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説明する。
図1には、車両用ナビゲーション装置の電気的構成が示されている。この図1において、制御ユニット1は、車載バッテリ2のプラス側端子に接続される電源端子+Bを通じて給電されるもので、具体的には図示しないが、この制御ユニット1に対して、例えばLCDより成るモニタ及びGPS受信機(必要に応じて自律航法ユニット)などが接続されるようになっている。また、制御ユニット1には、アクセサリ端子+ACCが設けられており、この端子+ACCは、車載バッテリ2のプラス側端子に対しアクセサリスイッチ3(本発明でいう電源投入用スイッチに相当)を介して接続される構成となっている。
【0013】
上記制御ユニット1の構成は以下の通りである。即ち、比較的大容量の安定化電源回路を含んで構成された主電源回路4は、電源端子+Bに対し電源スイッチ回路5(本発明でいうスイッチ手段に相当)を介して接続されている。また、比較的小容量の安定化電源回路を含んで構成されたバックアップ用電源回路6は、電源端子+Bに対し直接的に接続されている。
【0014】
アクセサリ端子+ACCに接続されたACCスイッチ信号検出回路7(本発明でいうオン検出手段に相当)は、例えば定電圧回路より成るもので、アクセサリスイッチ3がオンされた状態でハイレベル信号より成る検出信号Sdを出力する構成となっている。
【0015】
周辺機器としてのCDプレーヤ8は、図示しないCD−ROMから地図データなどを読み込むためのもので、前記主電源回路4から給電される構成となっている。尚、CDプレーヤ8に代えてDVDプレーヤなどを利用することも可能である。
【0016】
ナビゲーション制御コンピュータ(本発明でいう主制御手段に相当、以下、単に制御コンピュータと称する)9は、図示しないGPS受信機からの位置信号並びにCDプレーヤ8が読み込んだ地図データなどを利用した演算処理により、車両の走行位置や走行ルートなどを算出するというナビゲーション動作を制御するためのもので、その演算処理に基づいて作成したナビゲート画面を図示しないモニタに表示させる構成となっている。
【0017】
この制御コンピュータ9は、CPU9a、DRAM9b(本発明でいう揮発性記憶手段に相当)及び図示しないプログラムメモリ用ROM(例えばフラッシュPROM)などを備えており、CPU9a及びROMなどのための電源端子P1と、DRAM9b専用の電源端子P2とを備えた構成となっている。そして、上記電源端子P1には、主電源回路4から給電され、また、上記電源端子P2には、主電源回路4及びバックアップ用電源回路6の何れか一方から切替スイッチ回路10を介して給電される構成となっている。この場合、特に、バックアップ用電源回路6からは電源端子P2に至る給電路には、電流制限回路11が介在された構成となっている。
【0018】
この場合、上記DRAM9bは、例えば最新のナビゲート画面についてのデータなどを記憶できる構成となっており、電源端子P2を通じて給電された状態でリフレッシュ動作を継続的に実行可能な構成となっている。尚、DRAM9bに代えてSRAMや疑似SRAMを用いることもできる。また、DRAM9bに対し、制御コンピュータ9のための動作制御プログラムを記憶する構成も可能であり、このような構成を採用した場合にはプログラムメモリ用ROMを不要にできる(但し、初期状態において、CD−ROMから読み込んだ動作制御プログラムをDRAM9bに書き込むためのプログラムブート動作が必要になる)。さらに、上記電流制御回路11は、DRAM9bに故障が発生した場合において、バックアップ用電源回路6を通じて比較的大きな負荷電流が流れ続ける事態を防止するために設けられている。
【0019】
上記制御コンピュータ9とバスラインを介して接続されてこれをサポートするように設けられた電源制御回路12(本発明でいう補助制御手段に相当)は、予め設定されたプログラムにより動作するマイクロコンピュータにより構成されたもので、バックアップ用電源回路6から給電されるようになっている。
【0020】
この電源制御回路12は、自身に設定されたプログラムに基づいて電源オン指令信号Son及び電源オフ指令信号Soff を選択的に出力する構成となっており、それらの信号Son及びSoff は、安全回路13(本発明でいう動作補償回路に相当)に与えられるようになっている。尚、上記電源オン指令信号Sonはハイレベル信号、電源オフ指令信号Soff はローレベル信号である。また、電源制御回路12は、上記のような電源オン指令信号Son及び電源オフ指令信号Soff の出力に連動して切替スイッチ回路10の切替制御を後述のように行う構成となっている。
【0021】
上記安全回路13は、電源オン指令信号Son及び電源オフ指令信号Soff の他に、ACCスイッチ信号検出回路7からの検出信号Sdを受けるようになっており、それらの信号Son、Soff 及びSdの入力状態に応じて前記電源スイッチ回路5のオンオフ制御を行う構成となっている。
【0022】
図2には、電源スイッチ回路5及び安全回路13の具体的な構成例が示されており、以下これについて説明する。
電源スイッチ回路5は、電源端子+Bと主電源回路4との間に通電路に介在されたpチャネルのパワーMOSFET14及び抵抗15、16により構成されており、そのパワーMOSFET14は、ソース・ゲート間に順方向電圧が印加された状態でオンするようになっている。
【0023】
安全回路13は、コレクタ・エミッタ間が直列接続された2個のnpn型トランジスタ17及び18を備えており、一方のトランジスタ17のコレクタが、前記パワーMOSFET14のゲートに対し抵抗16を介して接続され、他方のトランジスタ18のエミッタがグランド端子に接続されている。このような接続の結果、パワーMOSFET14は、トランジスタ17及び18が双方ともオンした状態でのみオンされることになる。
【0024】
この場合、トランジスタ17にあっては、そのベースが前記電源制御回路12の出力端子(電源オン指令信号Son及び電源オフ指令信号Soff の出力端子)に抵抗19を介して接続されており、また、そのベース・エミッタ間には抵抗20が接続されている。
【0025】
また、トランジスタ18にあっては、そのベースが、タイマ回路21を構成する抵抗21aを介してダイオードOR回路22の出力端子22aに接続されており、そのベース・エミッタ間には抵抗23が接続されている。上記タイマ回路21は、ダイオードOR回路22の出力端子22aとグランド端子との間に接続されたコンデンサ21bを備えており、このコンデンサ21bの放電時定数に応じたタイマ動作を行う構成となっている。
【0026】
さらに、ダイオードOR回路22の一方の入力端子は、電源制御回路12の前記出力端子にCMOSゲートより成るインバータ24を介して接続され、他方の入力端子は、ACCスイッチ信号検出回路7の出力端子に接続されている。
【0027】
このように構成された電源スイッチ回路5及び安全回路13は、次のように動作する。
即ち、制御ユニット1が車両に取り付けられた状態(電源端子+Bが車載バッテリ2に接続され、且つアクセサリ端子+ACCがアクセサリスイッチ3を介して車載バッテリ2に接続された状態)において、アクセサリスイッチ3がオンされた場合には、ACCスイッチ信号検出回路7からの検出信号Sd(ハイレベル信号)がダイオードOR回路22を介してタイマ回路21に与えられるようになる。このため、その検出信号Sdによりコンデンサ21bが充電されると共に、トランジスタ18がオン状態に保持されるようになる。
【0028】
この状態で、電源制御回路12から電源オフ指令信号Soff (ローレベル信号)が出力されていた場合には、その信号Soff によりトランジスタ17がオフされるため、パワーMOSFET14もオフ状態に保持される。これに対して、電源制御回路12から電源オン指令信号Son(ハイレベル信号)が出力された場合には、その信号Sonによりトランジスタ17がオンされるため、パワーMOSFET14のソース・ゲート間に順方向電圧が印加されて当該FET14がオンされる。尚、斯様なパワーMOSFET14のオン状態が電源スイッチ回路5のオンに相当するものである。
【0029】
一方、制御ユニット1が車両に取り付けられた状態において、アクセサリスイッチ3がオフされている場合には、タイマ回路21内のコンデンサ21bが前記検出信号Sdによって充電されることはないが、電源制御回路12から電源オフ指令信号Soff (ローレベル信号)が出力されている状態では、インバータ24により反転されたハイレベル信号により上記コンデンサ21bに充電されることになる。この状態で、電源制御回路12から電源オフ指令信号Soff に代わって電源オン指令信号Sonが出力されたときには、インバータ24の出力がローレベルに反転するため、コンデンサ21bの充電電荷が抵抗21a及び23を通じて放電開始されるようになる。
【0030】
このため、アクセサリスイッチ3がオフされている状態において、電源制御回路12から電源オン指令信号Sonが出力されたときには、トランジスタ18がコンデンサ21bの充電電荷により所定時間だけオン状態にされると共に、トランジスタ17が上記電源オン指令信号Sonによりオンされるものであり、これによりパワーMOSFET14がオンされる。この場合、トランジスタ18のオン状態継続時間は、タイマ回路21に設定されたタイマ時間により決まるものであり、本実施例では、前記制御コンピュータ9の初期化に必要な時間(1〜数秒程度)より十分に長い時間に設定している。尚、タイマ回路21は、オン状態にあったアクセサリスイッチ3がオフされたときにおいても、トランジスタ18を上記タイマ時間だけオン状態に保持することになる。
【0031】
つまり、安全回路13は、ACCスイッチ信号検出回路7からの検出信号Sdが出力された状態では、電源オン指令信号Sonを有効化するが、検出信号Sdが出力停止された状態では、電源オン指令信号Sonを無効化するものである。但し、検出信号Sdが出力停止された状態であっても、電源オフ指令信号Soff に代わって電源オン指令信号Sonが出力されたときには、当該電源オン指令信号Sonの無効化動作を、タイマ回路21に設定されたタイマ時間だけ遅延させるものである。
【0032】
さて、以下においては、上記のように構成された制御ユニット1による制御内容及びこれに関連した作用について説明する。
初期状態では、電源スイッチ回路5はオフ状態にあり、また、ACCスイッチ信号検出回路7は検出信号Sd(ハイレベル信号)を出力停止した状態にある。この状態から、制御ユニット1が車両に取り付けられて車載バッテリ2に接続されると、その制御ユニット1に対し電源端子+Bを通じて給電されるようになり、これに応じてバックアップ用電源回路6の出力電圧が立ち上がるようになる。このため、電源制御回路12の電源が当該バックアップ用電源回路6から供給されるようになる。
【0033】
電源制御回路12は、車両への取り付け後に初めて電源供給されたときには、制御コンピュータ9の初期化動作を実行する。即ち、車両への取り付け直後において、電源制御回路12は、電源オフ指令信号Soff (ローレベル信号)を所定時間(安全回路13内のコンデンサ21bを十分に充電できる時間)だけ出力した後に、電源オン指令信号Son(ハイレベル信号)を安全回路13に与えると共に、切替スイッチ回路10を主電源回路4側に切り替える。
【0034】
すると、安全回路13においては、電源オン指令信号Sonの出力時点からタイマ回路21に設定されたタイマ時間だけ当該電源オン指令信号Sonを有効化するようになり、これにより電源スイッチ回路5をオンさせる。これに応じて、主電源回路4から給電された制御コンピュータ9は、所定の初期化動作を行うと共に、初期化動作が終了したときには、その旨を示す信号を電源制御回路12に知らせるようになる。尚、上記初期化動作の所要時間は、タイマ回路21のタイマ動作時間より短い1〜数秒以内である。
【0035】
また、制御コンピュータ9から初期化動作が終了した旨の信号を受けた電源制御回路12は、電源オフ指令信号Soff (ローレベル信号)を安全回路13に与えることにより電源スイッチ回路5をオフさせると共に、切替スイッチ回路10をバックアップ用電源回路6側に切り替える。これ以降は、バックアップ用電源回路6から、電源制御回路12並びに制御コンピュータ9内のDRAM9bのみに通電されるようになって、DRAM9bの記憶データがバックアップされるようになる。このバックアップ状態での負荷電流は数mA以下と小さくなるため、車載バッテリ2の消耗が抑制されることになる。
【0036】
この場合、電源制御回路12がプログラム暴走するなどして、電源オン指令信号Sonが出力されたままの状態となった場合であっても、安全回路13内のタイマ回路21に設定されたタイマ時間が経過した時点で電源スイッチ回路5がオフされるため、上記のようなバックアップ状態で主電源回路4に給電されたままの状態に陥ることはない。
【0037】
尚、電源制御回路12は、制御コンピュータ9から初期化動作が終了した旨の信号を受けたときには、初期化が終了していることを示す初期化終了フラグをセットすると共に、前述したような電源スイッチ回路5のオフ制御並びに切替スイッチ回路10の切り替え制御を実行した後に自身をスリープモードへ移行させる構成となっている。
【0038】
上記のような制御コンピュータ9の初期化が済んだ状態から、アクセサリスイッチ3がオンされたときには、ACCスイッチ信号検出回路7から検出信号Sdが出力されることになり、その信号Sdにより電源制御回路12がウェークアップされる。この場合、電源制御回路12は、電源オン指令信号Sonを安全回路13に与えることにより、電源スイッチ回路5をオンさせると共に、切替スイッチ回路10を主電源回路4側に切り替えるが、この場合には、前記初期化終了フラグがセットされているため、制御コンピュータ9の初期化動作を実行することはない。これにより、主電源回路4から給電された制御コンピュータ9がナビゲーション動作を開始するようになる。
【0039】
この後に、アクセサリスイッチ3がオフされたときには、ACCスイッチ信号検出回路7から検出信号Sdが出力停止されることになる。すると、電源制御回路12は、電源オフ指令信号Soff を安全回路13に与えることにより電源スイッチ回路5をオフさせると共に、切替スイッチ回路10をバックアップ用電源回路6側に切り替えるようになり、これ以降は、バックアップ用電源回路6から、電源制御回路12並びに制御コンピュータ9内のDRAM9bのみに通電されるようになって、DRAM9bの記憶データがバックアップされるようになる。尚、電源制御回路12は、この場合にも自身をスリープモードへ移行させる。また、検出信号Sdが出力停止された後においても、安全回路13内のタイマ回路21に設定されたタイマ時間が経過するまでの期間は電源スイッチ回路5をオン状態に保持することができるから、その間に制御コンピュータ9のシャットダウンのための手続きを行うことができる。
【0040】
このようにアクセサリスイッチ3がオフされた状態では、電源制御回路12がプログラム暴走するなどして、電源オン指令信号Sonが誤出力されたとしても、安全回路13内のタイマ回路21に設定された時間が経過した時点で、その電源オン指令信号Sonが無効化されて電源スイッチ回路5がオフされるため、上記のようなバックアップ状態で主電源回路4に給電されたままの状態に陥ることはない。
【0041】
要するに上記した本実施例によれば、アクセサリスイッチ3のオフ状態では、電源制御回路12から電源オン指令信号Sonが誤出力されたとしても、その電源オン指令信号Sonが安全回路13により無効化されて電源スイッチ回路5がオンされることがなくなるものである。この結果、アクセサリスイッチ3のオフ状態、つまり車載バッテリ2の充電が行われない状態において、車載バッテリ2から大容量の主電源回路4に対して継続的に給電されることがなくなり、以て車載バッテリ2が不用意に過放電する事態を確実に防止できるものである。
【0042】
また、アクセサリスイッチ3のオフ状態であっても、電源オン指令信号Sonが出力されたときには、当該電源オン指令信号Sonの無効化動作をタイマ回路21に設定されたタイマ時間だけ遅延させる構成となっているから、制御ユニット1を初めて車載バッテリ2に接続したときに必要となる制御コンピュータ9の初期化動作を確実に行うことができるものである。しかも、このような初期化動作を行う際において、電源制御回路12がプログラム暴走するなどして電源オン指令信号Sonが出力されたままの状態となった場合であっても、タイマ回路21に設定されたタイマ時間が経過した時点で、安全回路13が上記電源オン指令信号Sonを無効化するようになるから、この場合においても、車載バッテリ2が不用意に過放電する事態を確実に防止できるようになる。
【0043】
その他、制御コンピユータ9の誤動作などに基づいてユーザーが動作異常を発見した場合には、アクセサリスイッチ3をオフすることで、当該制御コンピユータ9の電源を確実に遮断できるから、その制御コンピユータ9の誤動作に迅速に対処できるようになる。
【0044】
尚、上記実施例において、切替スイッチ回路10は必要に応じて設ければ良く、例えば、DRAM9bに対し常時においてバックアップ用電源回路6から給電する構成とする場合には、切替スイッチ回路10は不要となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す電気的構成図
【図2】要部の具体的構成を示す回路図
【符号の説明】
1は制御ユニット、2は車載バッテリ、3はアクセサリスイッチ(電源投入用スイッチ)、4は主電源回路、5は電源スイッチ回路(スイッチ手段)、6はバックアップ用電源回路、7はACCスイッチ信号検出回路(オン検出手段)、8はCDプレーヤ(周辺機器)、9はナビゲーション制御コンピュータ(主制御手段)、9aはDRAM(揮発性記憶手段)、10は切替スイッチ、12は電源制御回路(補助制御手段)、13は安全回路(動作補償回路)、21はタイマ回路を示す。
Claims (3)
- 車両走行位置の演算処理を含むナビゲーション動作を実行するための主制御手段と、
車載バッテリからスイッチ手段を介して給電されるように構成され、給電状態で前記主制御手段及びその周辺機器に電源を供給する主電源回路と、
電源投入用スイッチのオン状態で検出信号を出力するオン検出手段と、
前記主制御手段の動作をサポートするように設けられ、前記オン検出手段から検出信号が出力された状態で前記スイッチ手段をオンさせるための電源オン指令信号を出力すると共に、当該検出信号が出力停止された状態で上記スイッチ手段をオフさせるための電源オフ指令信号を出力する補助制御手段と、
車載バッテリから直接的に給電されるように構成され、給電状態で前記主制御手段が有する揮発性記憶手段及び補助制御手段に電源を供給するためのバックアップ用電源回路と、
前記オン検出手段から検出信号が出力された状態では、前記補助制御手段からの電源オン指令信号を有効化すると共に、当該検出信号が出力停止された状態では、上記補助制御手段からの電源オン指令信号を無効化する動作補償回路とを備えたことを特徴とする車両用ナビゲーション装置。 - 前記補助制御手段は、予め設定されたプログラムにより動作するマイクロコンピュータにより構成されていることを特徴とする請求項1記載の車両用ナビゲーション装置。
- 前記補助制御手段は、前記バックアップ用電源回路を通じて初めて給電された時点で、前記主制御手段の初期化動作を実行するために前記電源オン指令信号を所定時間だけ出力するように構成され、
前記動作補償回路は、前記オン検出手段からの検出信号が出力停止された状態で前記補助制御手段から電源オン指令信号が出力されたときには、当該電源オン指令信号の無効化動作を前記主制御手段の初期化動作に必要な時間以上遅延させるタイマ回路を備えた構成とされていることを特徴とする請求項1または2記載の車両用ナビゲーション装置。
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