JP4048633B2

JP4048633B2 - Power supply structure for vehicle control device

Info

Publication number: JP4048633B2
Application number: JP03751599A
Authority: JP
Inventors: 雅裕塚本
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1999-02-16
Filing date: 1999-02-16
Publication date: 2008-02-20
Anticipated expiration: 2019-02-16
Also published as: JP2000236626A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両の走行に係わる車両制御装置の電源構造に関し、特に、異なる電圧の複数の電源を備える車両に好適の電源構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、車両の制御性向上などの目的で、従来メカニカルな構造で運転者の操作通りに動作していたアクチュエータを電動化する動きがある。
【０００３】
例えば直噴エンジンにおいては、車両の走行状態によって吸入空気量を調節する必要がある。このため、従来アクセルペダルとアクセルワイヤを介して連結していたスロットルバルブを電動アクチュエータで駆動させる構成が必要となる。この場合、アクセルペダルセンサによって検出した運転者のペダル操作量や車両の運転状態などに応じて電動アクチュエータを制御させる構成などが報告されている。
【０００４】
このような走行系の制御を行うシステムに故障が発生した場合、車両が走行できなくなるという問題がある。
この問題に対して電源系の故障の場合には、例えば特開平５−５８２３１号公報において報告されているように、走行系システム用とそれ以外のシステム用の電源ラインを分離しておき、走行系システム用電源ラインに異常が生じた場合には、それ以外のシステムへの電力供給を止めて走行系システムへの電力を優先して確保するというものがある。
【０００５】
また、近年、欧米を中心として車両に従来の１２Ｖ系より高い電圧として、例えば３６Ｖなどの電源も備えておき、大電力を必要とする電気負荷に対してはこの高電圧を供給しようという動きがある。例えばブレーキやステアリングなどの走行系制御システムは大きな動力を必要とするため、これらの電動化にはこの高電圧化は好適である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平５−５８２３１号公報に記載のものでは、走行系システムへの電源故障を検出するコントローラやリレー等を必要とするため、コスト上昇の要因となっていた。また、電源の供給源であるバッテリや発電機が故障してしまった場合には、リレーを切り替えても電源は供給されなくなる。さらに、リレーによる切換えは判断時間による遅れとともに、瞬間的に電源が供給されない瞬断状態を招くため、大型コンデンサなどを搭載しない場合には、ＣＰＵの暴走などによる誤動作を招く恐れもある。
【０００７】
また、従来ように１２Ｖ系のみの電源が備えられた車両において、電源故障時のバックアップを実現するためには、バッテリを複数個設けたり、１本で足りる電源線を２本用意して２重化することをしていた。単に、電源線を並列に２本用意した場合には、どちらにどれだけの電流が流れるか分からないので、一方に集中した場合を想定して双方とも常時大電流に耐える太い線を用いる必要があり無駄が多くなるといった問題があった。
【０００８】
さらに、これを避けるために断線時等に切り替える場合、大電流が流れるのは故障してから修理されるまでの時間なので、正常時にそれぞれで流れる電流で線径を決定しても構わないが、電源電圧がほぼ同じであるため、この切り替えのために電圧検知装置とリレー等の切換装置が必要になり、コストが高く、また判断の時間遅れなども生じるといった問題があった。
【０００９】
また、通常の電源ラインには負荷状態等によりサージと呼ばれるパルス状の高電圧が発生していることがある。特に、ＣＰＵやセンサなど弱電部品を備える１２Ｖ系の車両制御装置では、このような高電圧によって素子が故障することを防止するため、例えば６０Ｖ程度の耐圧を有するものなどが広く使われており、コストの上昇を招くといった問題があった。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的としては、複数の電源のうち１つが故障した場合でも、車両の走行を保証することができる車両制御装置の電源構造を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、上記課題を解決するため、高電圧オルタネータと高電圧バッテリを備えた３６Ｖ系の高電圧電源と、該高電圧電源から電圧変換するＤＣＤＣコンバータと低電圧バッテリを備えた１２Ｖ系の低電圧電源とから電力の供給を受ける車両制御装置の電源構造であって、それぞれの電源を入力する接続部間に、この電源の低電圧側から高電圧側に向かってのみ電流を流すことができる第１の整流素子を設けたことを要旨とする。
【００１２】
請求項２記載の発明は、上記課題を解決するため、前記高電圧電源から電力の供給を受けている第１負荷への電力供給が途絶えた場合には、第１負荷が第１の整流素子を介して前記低電圧電源から電力供給を受けることを要旨とする。
【００１３】
請求項３記載の発明は、上記課題を解決するため、前記第１の整流素子の高電圧側接続部と、この高電圧を供給する前記高電圧電源とを、この電源側から第１の整流素子の高電圧側接続部に向かってのみ電流を流すことができる第２の整流素子を介して接続したことを要旨とする。
【００１４】
請求項４記載の発明は、上記課題を解決するため、高電圧を入力してこの高電圧より低い電圧を出力する電圧変換回路を、前記高電圧側から低電圧側に向かって備えたことを要旨とする。
【００１５】
請求項５記載の発明は、上記課題を解決するため、前記電圧変換回路は、前記高電圧側に接続するコレクタと前記低電圧側に接続するエミッタとを有するトランジスタと、このトランジスタのベース電流を決定する制御回路とから構成されるシリーズレギュレータであり、このシリーズレギュレータの出力電圧が前記低電圧電源の電圧変動範囲の下限電圧、またはそれ以下になるようにベース電流が決定されることを要旨とする。
【００１６】
請求項６記載の発明は、上記課題を解決するため、前記電圧変換回路の低電圧側接続部と、この低電圧を供給する電源とを、この電源側から電圧変換回路に向かってのみ電流を流すことができる第３の整流素子を介して接続したことを要旨とする。
【００１７】
請求項７記載の発明は、上記課題を解決するため、前記電圧変換回路の高電圧側接続部は、前記第２の整流素子と高電圧電源との接続部に接続したことを要旨とする。
【００１８】
請求項８記載の発明は、上記課題を解決するため、前記第１の整流素子の低電圧側接続部は、前記第３の整流素子と低電圧電源との接続部に接続したことを要旨とする。
【００１９】
【発明の効果】
請求項１記載の本発明によれば、高電圧オルタネータと高電圧バッテリを備えた３６Ｖ系の高電圧電源と、該高電圧電源から電圧変換するＤＣＤＣコンバータと低電圧バッテリを備えた１２Ｖ系の低電圧電源とから電力の供給を受ける車両制御装置に対して、それぞれの電源を入力する接続部間に、この電源の低電圧側から高電圧側に向かってのみ電流を流すことができる第１の整流素子を設けたことで、高電圧電源が供給されなくなった場合、代わりに低電圧電源が供給することができる。この結果、車両制御装置として例えばアクチュエータに保証された最高の性能は発揮できないものの、通常の走行に支障を生じない範囲での動作が可能となり、車両の走行を継続することができる。また、低電圧側のサージを高電圧側に流すことでこのサージをクランプすることができ、低電圧側の部品の耐圧を低く抑え、低コスト化を図ることもできる。
【００２０】
請求項２記載の本発明によれば、前記高電圧電源から電力の供給を受けている第１負荷への電力供給が途絶えた場合には、第１負荷が第１の整流素子を介して前記低電圧電源から電力供給を受けるので、高電圧電源が供給されなくなった場合、代わりに低電圧電源が供給することができる。
【００２１】
請求項３記載の本発明によれば、第１の整流素子の高電圧側接続部と、この高電圧を供給する前記高電圧電源とを、この電源側から第１の整流素子の高電圧側接続部に向かってのみ電流を流すことができる第２の整流素子を介して接続したことで、高電圧電源が接続されている他のシステムにまで低電圧を供給することがなくなり、電源が故障しても停止しては困る自分自身だけに低電圧を供給することができるため、低電圧電源の容量不足を最小限に抑えられる。さらに、高電圧電源が接地してしまう故障に対しても動作を確保することができる。
【００２２】
請求項４記載の本発明によれば、高電圧を入力してこの高電圧より低い電圧を出力する電圧変換回路を、高電圧側から低電圧側に向かって備えたことで、高電圧電源は正常であるが低電圧電源が故障した場合にも対応して動作を確保することができる。
【００２３】
請求項５記載の本発明によれば、電圧変換回路は、高電圧側に接続するコレクタと低電圧側に接続するエミッタとを有するトランジスタと、このトランジスタのベース電流を決定する制御回路とから構成されるシリーズレギュレータであり、このシリーズレギュレータの出力電圧が低電圧電源の電圧変動範囲の下限電圧、またはそれ以下になるようにベース電流が決定されることで、電圧変換回路を安価に構成することができる。また、低電圧側に故障が発生しても、切換えが瞬時に行われるため瞬間的な電圧の低下を招かず、ＣＰＵの誤動作等を防止することができる。さらに、電源が正常な場合にはこの電圧変換回路は作動しないので発熱もなく、効率低下を招くこともない。
【００２４】
請求項６記載の本発明によれば、電圧変換回路の低電圧側接続部と、この低電圧を供給する電源とを、この電源側から電圧変換回路に向かってのみ電流を流すことができる第３の整流素子を介して接続したことで、低電圧電源が接続されている他のシステムにまで変換された電圧を供給することがなくなり、電源が故障しても停止しては困る自分自身だけに変換された電圧を供給することができるので、電圧変換回路の容量を最小限に抑えられる。さらに、低電圧電源が接地してしまう故障に対しても動作を確保することができる。
【００２５】
請求項７記載の本発明によれば、電圧変換回路の高電圧側接続部は、第２の整流素子と高電圧電源との接続部に接続したことで、低電圧電源故障時に電圧変換回路に供給される電流が第２の整流素子を通過しないため、第２の整流素子の容量を小さく設計することができるとともに、動作時の発熱も低く抑えることができる。
【００２６】
請求項８記載の本発明によれば、第１の整流素子の低電圧側接続部は、第３の整流素子と低電圧電源との接続部に接続したことで、高電圧電源故障時に第１の整流素子に流れる電流が第３の整流素子を通過しないため、第３の整流素子の容量を小さく設計することができるとともに、動作時の発熱も低く抑えられ、さらに供給される電圧は、電源電圧からの電圧降下を整流素子１個分に抑えることができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る車両制御装置の電源構造が適応可能な走行系制御システムの具体的な例である電動パワーステアリングシステムを示す図である。
【００２８】
高電圧電源１は、例えば高電圧オルタネータと高電圧バッテリなどで構成される電源であり、ここでは３６Ｖのオルタネータとバッテリを備えていることとする。１２Ｖ系電源３は、例えば高電圧電源から電圧変換する高効率なＤＣＤＣコンバータとバッテリなどによって構成される。
【００２９】
電動パワーステアリングコントローラ５は、内部に制御部７とモータ駆動部９を備えている。制御部７は、運転者が操作したステアリングホィールの舵角信号１１や車速センサ（図示せず）からのセンサ情報１２、さらにモータ駆動部９からモータの状態に関する信号に基づいて、パワーステアリングシステムとして必要なモータ駆動指令値を計算してモータ駆動部９に出力する。この制御部７での動作は一般にマイクロプロセッサによって処理実行されるため、現行の車両の各種コントローラと同様に５Ｖを供給する必要がある。この場合、１２Ｖと３６Ｖの電源を備える車両では、電源は１２Ｖ系から供給するのが望ましい。
【００３０】
一方、モータ駆動部９は、制御部７からのモータ駆動指令値に応じてモータ１３を駆動し、モータ１３は発生したトルクによって、運転者の操舵操作を補助する。現在のほとんどの車両では、操舵操作を補助するために油圧を利用しており、この補助に必要とされる動力は数１００Ｗ〜１ｋＷ程度の大きさとなる。このため、電源は高電圧系から供給する方が望ましく、この例でもモータ駆動部９へ供給する電源は３６Ｖ系としている。
【００３１】
また、モータ１３は、３６Ｖあるいはバッテリ電圧の変動を考慮したより低い電圧（例えば３０Ｖなど）が供給されたときに、停車中の据え切りに必要なトルクや、急操舵を補助するだけのトルクを出力でき、運転者が不満を感じない操作感が全ての操作状況で得られるように設計してある。
【００３２】
第１のダイオード１５ａは、この発明にかかる第１の整流素子であり、この例では最も安価な構成としてダイオードを用いている。この第１のダイオード１５ａは、コントローラ５の中で１２Ｖ系電源から３６Ｖ系電源へ電流が流れる向きに接続されている。また、第２のダイオード１７ａは、この発明に係る第２の整流素子であり、同様にダイオードが用いられ、高電圧電源１からモータ駆動部９へ電流が流れる向きに接続されている。
【００３３】
また、高電圧電源１と１２Ｖ系電源３は、簡略に表記された他の負荷となる電動エアコン２１、電動ブレーキ２３と接続されている。電動エアコン２１は、高電圧電源１と１２Ｖ系電源３がそのまま接続されている。一方、電動ブレーキ２３の内部には上述した第１及び第２のダイオード１５ａ，１７ａと同様の第１及び第２のダイオード１５ｂ，１７ｂとが設けられている。
【００３４】
次に、図１に示す電動パワーステアリングシステムの動作を説明する。
正常に作動している場合は、第１のダイオード１５ａには電流が流れない向きの電圧が常に加わっている。従って、第１のダイオード１５ａが接続されていないことと同様な状態であり、制御部７は１２Ｖ、モータ駆動部９とモータ１３は３６Ｖで駆動され、本来発揮すべき操舵性能が得られている。
【００３５】
ここで、図１に示すＡ部分が断線した場合の故障を想定する。この場合、高電圧電源１からこの切断が発生する前に供給されていた３６Ｖは、第２のダイオード１７ａに供給されなくなる。
【００３６】
ここで、従来のように第１のダイオード１５ａが１２Ｖ系電源３とモータ駆動部９との間に接続されていない場合には、モータは作動しなくなり、操舵アシストがなくなるので、ステアリング操作は非常に重くなってしまう。
【００３７】
しかしながら、第１のダイオード１５ａが１２Ｖ系電源３とモータ駆動部９との間に、１２Ｖ系電源３からモータ駆動部９へと電流を流すように接続されているため、Ａ部分が断線して供給電圧が３６Ｖから１２Ｖ以下に下回った瞬間から１２Ｖ系電源３が第１のダイオード１５ａを介してモータ駆動部９に供給される。
【００３８】
この結果、モータ１３は１２Ｖ電源により作動を継続することができ、電動パワーステアリングを作動することができる。この場合、上述したような据え切り時の必要トルク、あるいは急操舵時の必要出力は得られなくなるが、これらは特殊条件下でしか必要としない性能であり、通常走行する上では支障がない性能を確保することができる。従って、車両が走行不能となることを防止することができ、例えば故障修理のために整備工場まで車両を自走することもできる。
【００３９】
また、第１の実施の形態では、構成上で高電圧電源１と１２Ｖ系電源３の２種類の電源と、両電源からそれぞれ電源線が制御部７とモータ駆動部９に引かれているため、従来のように新たに冗長のバッテリや電源線を設けて２重化する必要がない。
【００４０】
さらに、それぞれの電源が正常時にはその電源線間に明確な電圧の差が発生しているため、電源故障時の切換えは上述した第１のダイオード１５ａを用いて瞬時に行うことができる。従って、３６Ｖ系電源が故障した時に、１２Ｖ系電源をバックアップとして供給することで、切換遅延や瞬断などがなく、安価なバックアップ機能を提供することができる。
【００４１】
さらにまた、第１の実施の形態では、第１のダイオード１５ａが制御部７の入力端子とモータ駆動部９の入力端子との間に接続されているので、１２Ｖ系電源４３に高電圧のサージが発生した場合でも、その電圧が第１のダイオード１５ａを介して３６Ｖ系電圧に吸収されてこの３６Ｖを上回ることがないため、従来よりも低耐圧のＣＰＵやセンサなどの素子を用いることができ、部品コストを低減させることもできる。
【００４２】
また、以上の説明では、電動パワーステアリングシステムにおいて、高電圧電源１からモータ制御部９に接続されるＡ部分が断線した場合について説明したが、図１に示すように、実際にはＢ部分が断線する場合も考えられる。この時、電動ブレーキ２３は電動パワーステアリングと同様に動作を継続することが望まれるユニットであり、電動エアコン２１は走行のために必ずしも必要ではなく電源容量を消費する点ではむしろ作動しない方が望ましい。
【００４３】
そこで、第１の実施の形態では、第１のダイオード１５ａに加えて、第２のダイオード１７ａが高電圧電源１とモータ駆動部９の入力端子の間に取り付けてある。高電圧電源１に接続されるＢ部分が断線した場合には、第１のダイオード１５ａと第２のダイオード１７ａが共に取り付けられた電動パワーステアリングユニットと、第１のダイオード１５ｂと第２のダイオード１７ｂが共に取り付けられた電動ブレーキユニット２３だけに第２のダイオード１７ａ、１７ｂを介して１２Ｖ系電源３が供給される。
【００４４】
この結果、電動パワーステアリングユニットと電動ブレーキユニットは上述したように最大性能は制限されるものの、通常走行には支障のない範囲の動作を継続することができる。同時に、電動エアコン２１には１２Ｖ系電源３から電力が供給されないので、１２Ｖ系電源３への負荷負担を軽減することができる。すなわち、車両の走行に必要な最低限のユニットにのみ上述した第１及び第２のダイオードを共に取り付けることで、このユニットのみにバックアップ用の電源を供給することができる。
【００４５】
さらに、電源線の故障としては上述したような断線に加えて、図１に示すＣ部分の破線のように、車両のボディに接地される可能性も考えられる。この場合も、第２のダイオード１７ａ，１７ｂが介在していることで、１２Ｖ系電源３からＣ部分を介して接地部位へのリーク電流が流れることを防止することができる。このように構成することで、一般に、電源線の故障要因として大半を占める断線と接地のいずれの故障に対しても、安定してバックアップ電源として作動する１２Ｖ系電源を供給することができる。
【００４６】
（第２の実施の形態）
図２は、本発明の第２の実施の形態に係る車両制御装置の電源構造が適応可能な走行系制御システムの具体的な例である電動パワーステアリングシステムを示す図である。
【００４７】
図２に示す例では、図１に示す第１の実施の形態に対して、シリーズレギュレータ３１ａ，３１ｂと第３のダイオード３３ａ，３３ｂを追加している。
シリーズレギュレータ３３ａは、入力された電圧を下げて定電圧を出力する電圧変換機能を有し、例えば１２Ｖ電源からマイクロプロセッサ用の５Ｖを作るなど一般的に使われている。パワートランジスタ３７ａのエミッタは、１２Ｖ系電源に第３のダイオード３３ａを介して接続され、基準電圧発生部１２で作られるベース電流によって制御される。
【００４８】
基準電圧発生部３５ａは、例えば図３に示すように、抵抗Ｒ１，Ｒ２とツェナーダイオードＺＤ１から構成される。基準電圧発生部３５ａは、制御したいパワートランジスタ３７ａのエミッタ電圧にパワートランジスタ３７ａのベース・エミッタ間電圧降下として、例えば０．６Ｖ程度を加えた電圧にツェナーダイオードＺＤ１のクランプ電圧を設定することで、パワートランジスタ３７ａのエミッタ電圧の変動に応じてベース電流が増減し、結果としてエミッタ電圧を一定に保つ作用が生じる。
【００４９】
また、基準電圧発生部３５ａは、ツェナーダイオードＺＤ１の設定電圧よりもエミッタ電圧の方が高くなった場合には、パワートランジスタ３７ａのベース電流が流れなくなるため、パワートランジスタ３７ａは作動せず、エミッタ電圧はそのままの電圧になる。
【００５０】
図３に示すシリーズレギュレータ３１ａは、比較的簡単な構成であり、低コストになるが、パワートランジスタ３７ａのコレクタ・エミッタ間による電圧低下分を熱エネルギーとして消費しているため低効率になるので、例えば上述したように１２Ｖを入力して５Ｖを出力するなど、電圧差が小さな変換に用いるのが普通である。
【００５１】
ここでは、１２Ｖ系電源３が故障した時に、３６Ｖ系の高電圧電源１から１２Ｖ系への電圧変換機能として設けている。このとき、このシリーズレギュレータ３１ａによって出力される電圧は、通常１２Ｖ系の電源の電圧変動範囲（バッテリ状態により１０〜１６Ｖ程度）の下限値（１０Ｖ）か、またはこれを若干下回る値に設定してある。すなわち、図３に示すツェナーダイオードＺＤ１のクランプ電圧を１０．６Ｖに設定し、シリーズレギュレータ３１ａが作動した時に出力される電圧を１０Ｖに設定したものとする。さらに、パワーステアリングコントローラ５は、このシリーズレギュレータ３１ａから出力される電圧で動作を保証されるように設計してあるものとする。
【００５２】
このような構成により、第１の実施の形態では不可能だった１２Ｖ系電源の故障時にも、このシステムが作動可能となり、かつ、このシリーズレギュレータ３１ａからの電源供給は１２Ｖ系電源電圧の低下と同時に行われるため、電源系の切り換えに伴う瞬間的な電圧の低下などを生じることがない。この結果、特別な大型コンデンサを制御部７に入力端子などに付加する必要がなく、安定したＣＰＵの動作を確保することができる。また、第１の実施の形態では、３６Ｖ系電源の故障時にはパワーステアリングシステムの最高性能を制限されたが、第２の実施の形態では、通常と同じ性能を発揮することができる。
【００５３】
また、シリーズレギュレータ３１ａを上述したような設定電圧で作動させることで、１２Ｖ系電源３が正常に動作する場合には、上述した通りシリーズレギュレータ３１ａは作動せず、パワートランジスタ３７ａのコレクタ・エミッタ間には電流が流れない。このため、１２Ｖ系電源３の正常動作時には効率の悪化も発熱もないことになる。
【００５４】
さらに、１２Ｖ系電源３が故障してその電圧が例えば１０Ｖ以下に下がる過程では、パワートランジスタ３７ａのベース電流がその瞬間から流れ始めるので、パワートランジスタ３７ａのエミッタ電圧が１０Ｖになるように制御される。しかも、パワートランジスタ３７ａが作動するのは故障してから修理されるまでの期間なので、パワートランジスタ３７ａの放熱設計も常時作動のように厳密に行う必要はなく、従って低コストに実現することができる。
【００５５】
さらにまた、１２Ｖ系電源３から制御部７の入力端子に電流が流れるように第３のダイオード３３ａを接続することで、１２Ｖ系電源が故障した場合に、高電圧電源１から第２のダイオード１７ａ、パワートランジスタ３７ａのコレクタ，エミッタ、第３のダイオード３３ａを介して、外部に設けられた電動エアコン２１や電動ブレーキ２３などのシステムに電力を供給してしまうことも防止でき、必要最低限の容量のシリーズレギュレータ３１ａを設ければよく、また１２Ｖ系電源の断線・接地いずれの故障にも対処可能である。
【００５６】
（第３の実施の形態）
図４は、本発明の第３の実施の形態に係る車両制御装置の電源構造が適応可能な電源回路部分のみを示す図である。
【００５７】
図４に示す電源回路部分の構成部品は、第２の実施の形態と同様の部品を用いているが、相互の接続位置が異なる。すなわち、シリーズレギュレータ３１ａの高電圧側の接続点（コレクタ側）を第２のダイオード１７ａの上流側に移動させ、同時に、第１のダイオード１５ａの１２Ｖ側の接続点を、第３のダイオード３３ａの上流側に移動させてある。
【００５８】
このように構成することで、電源故障時の機能は第２の実施の形態と同様であるが、高電圧電源１側に異常が発生して例えば断線したような場合、１２Ｖ系電源３から第１のダイオード１５ａを介して供給される電流が、第２の実施の形態のようには第３のダイオード３３ａを流れなくなる。また、１２Ｖ系電源３に異常が生じた場合に、高電圧電源１からシリーズレギュレータ３１ａを構成するパワートランジスタ３７ａのコレクタ・エミッタ間に供給される電流が第２のダイオード１７ａを流れなくなる。このため、いずれの場合も電源に断線などの異常が生じた場合に生じる電流増加分を考えることなく第２及び第３のダイオードの容量を決定することができるので、各ダイオードの容量が大きくなることを避けることができる。
【００５９】
また、電源に断線などの異常が生じた場合に、片側の電源線に流れる電流が増加したときでも、それぞれのダイオードに流れる電流は変化しないため、ダイオードでの発熱は正常時と同じとなる。特に、大容量負荷を作動するための高電圧電源１が故障した場合は、１２Ｖ系電源３から供給される電流が大幅に増える可能性があり、第３のダイオード３３ａの電流容量を増加させない点で非常に有効である。
【００６０】
さらに、同様に高電圧電源１が故障した場合、第２の実施の形態では、１２Ｖ系電源３から第３のダイオード３３ａ、第１のダイオード１５ａを経由して電流が高電圧系のモータ駆動部９に供給されるため、第３及び第１のダイオードによる２個分の電圧降下を介在して供給されていた。しかしながら、第３の実施の形態では、第１のダイオード１５ａのみを経由させるため、ダイオード１個分の電圧降下で済むため、より正常時に近い比較的高い電圧を供給することができる。
【００６１】
なお、以上の実施の形態では、各整流素子として全てダイオードを用いたが、トランジスタなどのように逆方向に電流を流さない整流機能のある素子であれば何れでも適用可能であり、トランジスタでは電流が流れた場合の電圧降下をより低く抑えることも可能である。
【００６２】
また、第１乃至第３の実施の形態では、高電圧電源１と１２Ｖ系電源３の２電源を備えた場合について説明したが、３種類以上の電源を供給されているシステムについても同様に構成することができる。
【００６３】
次に、図５及び図６に示す４電源システムを参照して、第２及び第３の実施の形態を適用した例について説明する。
【００６４】
ここで、図５、図６に示すように、４電源システムでは電源電圧の低い方から高い方へ順次に、
Ｖ１＜Ｖ２＜Ｖ３＜Ｖ４
となる４種類の電源を入力し、電源正常時のそれぞれの出力を、
Ｏ１＜Ｏ２＜Ｏ３＜Ｏ４
となるように電源回路部分を構成する。
【００６５】
すなわち、図５に示す電源回路部分は、第２の実施の形態において説明した図３に示すシリーズレギュレータ３１ａを３段階分だけ重ね、第２及び第３のダイオードを入力系に配置し、さらに、第１のダイオードを出力系に配置した構成になっている。このように構成することで、例えば、電源系の１つに断線が発生したような場合でも、正常な電源系から電源を供給することができるので、正常時の電源に近い電源供給を確保することができ、正常時の性能を損なわないようにして、電源故障時のシステムの動作を保証させることができる。
【００６６】
また、図６に示す電源回路部分は、第３の実施の形態において説明した図４に示す回路構成を３段階分だけ重ねて配置した構成になっている。このように構成することで、例えば、電源系の１つに断線が発生したような場合でも、近接する正常な電源系から電源を供給することができるので、正常時の電源に近い電源供給を確保することができ、正常時の性能を損なわないようにして、電源故障時のシステムの動作を保証させることができる。
【００６７】
なお、以上の実施の形態では、走行系制御システムとして電動パワーステアリングに適応する場合について説明したが、第１の実施の形態で述べた電動ブレーキ、その他の例として電動スロットル、電動後輪操舵システムなど、複数の電源を供給される制御システムや、そのシステムに用いられるモータなどのアクチュエータが正常動作時の電源電圧より低い電圧を供給された場合には、その低い電圧による機能を果たすように設計してあれば、全て適応可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る車両制御装置の電源構造が適応可能な走行系制御システムの具体的な例である電動パワーステアリングシステムを示す図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る車両制御装置の電源構造が適応可能な走行系制御システムの具体的な例である電動パワーステアリングシステムを示す図である。
【図３】シリーズレギュレータの内部回路を示す図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係る車両制御装置の電源構造が適応可能な電源回路部分のみを示す図である。
【図５】第２の実施の形態を４電源システムに適用した例を示す図である。
【図６】第３の実施の形態を４電源システムに適用した例を示す図である。
【符号の説明】
１高電圧電源
３１２Ｖ系電源
５電動パワーステアリングコントローラ
７制御部
９モータ駆動部
１３モータ
１５ａ第１のダイオード
１７ａ第２のダイオード
３３ａ第３のダイオード[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a power supply structure of a vehicle control apparatus related to running of a vehicle, and more particularly to a power supply structure suitable for a vehicle including a plurality of power supplies having different voltages.
[0002]
[Prior art]
In recent years, for the purpose of improving the controllability of vehicles, there has been a movement to electrify an actuator that has been operated according to a driver's operation in a conventional mechanical structure.
[0003]
For example, in a direct injection engine, it is necessary to adjust the amount of intake air according to the running state of the vehicle. For this reason, the structure which drives the throttle valve conventionally connected via the accelerator pedal and the accelerator wire with an electric actuator is needed. In this case, a configuration in which the electric actuator is controlled in accordance with the pedal operation amount of the driver detected by the accelerator pedal sensor or the driving state of the vehicle has been reported.
[0004]
When a failure occurs in such a system that controls the traveling system, there is a problem that the vehicle cannot travel.
In the case of a failure of the power supply system with respect to this problem, for example, as reported in Japanese Patent Laid-Open No. 5-58231, the power supply line for the traveling system and the other system are separated, and the traveling When an abnormality occurs in the power supply line for the system system, there is a method in which power supply to other systems is stopped to preferentially secure power to the traveling system.
[0005]
In recent years, mainly in Europe and the United States, vehicles have been equipped with a power supply such as 36V as a higher voltage than the conventional 12V system, and there has been a movement to supply this high voltage to electrical loads that require large amounts of power. is there. For example, a traveling system control system such as a brake or a steering requires a large amount of power, so this high voltage is suitable for the electrification of these.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-58231 requires a controller, a relay, and the like for detecting a power supply failure to the traveling system, which causes an increase in cost. Further, when a battery or a generator as a power supply source breaks down, power is not supplied even if the relay is switched. Furthermore, switching by the relay causes a delay due to the determination time and causes an instantaneous interruption state in which power is not supplied instantaneously. Therefore, when a large capacitor or the like is not mounted, there is a possibility of causing a malfunction due to a CPU runaway.
[0007]
In addition, in a vehicle equipped with a power supply of only 12V system as in the prior art, in order to realize backup in the event of a power failure, a plurality of batteries are provided, or two power lines that are sufficient by one are prepared and doubled. I was trying to make it. If you simply prepare two power supply lines in parallel, you do not know how much current flows in either, so it is necessary to use a thick line that always withstands a large current, assuming that it is concentrated on one side. There was a problem that there was a lot of waste.
[0008]
Furthermore, when switching to the time of disconnection or the like to avoid this, it is the time from the failure to the repair that a large current flows, so the wire diameter may be determined by the current that flows at normal times, Since the power supply voltages are almost the same, a switching device such as a voltage detection device and a relay is required for this switching, which causes a problem that the cost is high and a judgment time delay occurs.
[0009]
Also, a pulse-like high voltage called a surge may be generated in a normal power supply line due to a load state or the like. In particular, in a 12V system vehicle control device equipped with weak electric parts such as a CPU and a sensor, a device having a withstand voltage of, for example, about 60V is widely used in order to prevent the device from being damaged by such a high voltage. There was a problem that caused an increase in cost.
[0010]
The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a power supply structure for a vehicle control device that can guarantee the traveling of a vehicle even when one of a plurality of power supplies fails. is there.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 A 36V high voltage power supply having a high voltage alternator and a high voltage battery, a DCDC converter for converting voltage from the high voltage power supply, and a 12V low voltage power supply having a low voltage battery, Structure of vehicle control device receiving power supply from Because The gist of the invention is that a first rectifying element capable of flowing a current only from a low voltage side to a high voltage side of the power supply is provided between connection portions for inputting the respective power supplies.
[0012]
In order to solve the above problems, the invention according to claim 2 The high voltage When power supply to the first load receiving power from the power supply is interrupted, the first load is First Through the rectifier Low voltage The main point is to receive power supply from a power source.
[0013]
In order to solve the above problem, the invention according to claim 3 supplies the high voltage side connection portion of the first rectifying element and the high voltage. The high voltage The gist is that the power source is connected via the second rectifying element capable of flowing a current only from the power source side toward the high voltage side connecting portion of the first rectifying element.
[0014]
In order to solve the above problem, the invention according to claim 4 is provided with a voltage conversion circuit that inputs a high voltage and outputs a voltage lower than the high voltage from the high voltage side toward the low voltage side. The gist.
[0015]
According to a fifth aspect of the present invention, in order to solve the above problem, the voltage conversion circuit includes a transistor having a collector connected to the high voltage side and an emitter connected to the low voltage side, and a base current of the transistor. And a control circuit that determines the base current is determined so that the output voltage of the series regulator is equal to or lower than the lower limit voltage of the voltage fluctuation range of the low-voltage power supply. To do.
[0016]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 6 is configured such that a low-voltage side connection portion of the voltage conversion circuit and a power supply for supplying the low voltage are supplied with current only from the power supply side toward the voltage conversion circuit. The gist is that they are connected via a third rectifying element that can flow.
[0017]
In order to solve the above-mentioned problem, the high voltage side connection part of the voltage conversion circuit is connected to the connection part between the second rectifying element and the high voltage power source.
[0018]
In order to solve the above-mentioned problem, the low-voltage side connection part of the first rectifying element is connected to the connection part between the third rectifying element and a low-voltage power source. To do.
[0019]
【The invention's effect】
According to the present invention as defined in claim 1, A 36V high voltage power supply having a high voltage alternator and a high voltage battery, a DCDC converter for converting voltage from the high voltage power supply, and a 12V low voltage power supply having a low voltage battery, A first rectifying element capable of flowing a current only from a low voltage side to a high voltage side of the power supply between the connection portions for inputting the respective power supplies to the vehicle control device that receives power supply from By providing Piezoelectric If the source is no longer supplied, a low voltage power supply can be supplied instead. As a result, although the maximum performance guaranteed by the actuator, for example, cannot be exhibited as a vehicle control device, the vehicle can be operated in a range that does not interfere with normal travel, and the vehicle can continue to travel. Moreover, this surge can be clamped by flowing a surge on the low voltage side to the high voltage side, the withstand voltage of the low voltage side components can be kept low, and the cost can be reduced.
[0020]
According to the present invention as set forth in claim 2, The high voltage When power supply to the first load receiving power from the power supply is interrupted, the first load is First Through the rectifier Low voltage Because it receives power supply from the power supply, High voltage If power is lost, instead low voltage Power can be supplied.
[0021]
According to the third aspect of the present invention, the high voltage side connection portion of the first rectifying element and the high voltage are supplied. The high voltage The high voltage power source is connected by connecting the power source via the second rectifying element that can flow current only from the power source side toward the high voltage side connecting portion of the first rectifying element. No low voltage is supplied to other systems, and even if the power supply fails, it can be supplied only to itself that does not need to stop, minimizing the capacity shortage of the low voltage power supply It is done. Further, the operation can be ensured even for a failure in which the high voltage power supply is grounded.
[0022]
According to the present invention described in claim 4, the high voltage power supply includes a voltage conversion circuit that inputs a high voltage and outputs a voltage lower than the high voltage from the high voltage side toward the low voltage side. Although normal, the operation can be ensured in response to a failure of the low-voltage power supply.
[0023]
According to the present invention, the voltage conversion circuit includes a transistor having a collector connected to the high voltage side and an emitter connected to the low voltage side, and a control circuit for determining the base current of the transistor. The base current is determined so that the output voltage of this series regulator is equal to or lower than the lower limit voltage of the voltage fluctuation range of the low-voltage power supply. Can do. Further, even if a failure occurs on the low voltage side, switching is performed instantaneously, so that an instantaneous voltage drop is not caused, and a malfunction of the CPU can be prevented. Further, when the power supply is normal, the voltage conversion circuit does not operate, so there is no heat generation and no efficiency reduction is caused.
[0024]
According to the sixth aspect of the present invention, the current can flow only from the power supply side to the voltage conversion circuit through the low voltage side connection portion of the voltage conversion circuit and the power supply that supplies the low voltage. By connecting via the rectifier of No. 3, it will not supply the converted voltage to other systems to which the low-voltage power supply is connected. Since the voltage converted into the voltage can be supplied, the capacity of the voltage conversion circuit can be minimized. Furthermore, the operation can be ensured even for a failure in which the low voltage power supply is grounded.
[0025]
According to the seventh aspect of the present invention, the high voltage side connection portion of the voltage conversion circuit is connected to the connection portion between the second rectifying element and the high voltage power supply, so that the voltage conversion circuit can be used when the low voltage power supply fails. Since the supplied current does not pass through the second rectifying element, the capacity of the second rectifying element can be designed to be small, and heat generation during operation can be suppressed to a low level.
[0026]
According to the eighth aspect of the present invention, the low voltage side connection portion of the first rectifier element is connected to the connection portion between the third rectifier element and the low voltage power supply, so that the first rectifier element is connected to the first rectifier element when the high voltage power supply fails. Since the current flowing through the rectifier element does not pass through the third rectifier element, the capacity of the third rectifier element can be designed to be small, the heat generation during operation is kept low, and the supplied voltage is The voltage drop from the voltage can be suppressed to one rectifier element.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing an electric power steering system which is a specific example of a traveling system control system to which the power supply structure of the vehicle control device according to the first embodiment of the present invention can be applied.
[0028]
The high-voltage power source 1 is a power source composed of, for example, a high-voltage alternator and a high-voltage battery. Here, the high-voltage power source 1 includes a 36V alternator and a battery. The 12V system power supply 3 is composed of, for example, a high-efficiency DCDC converter that converts voltage from a high-voltage power supply and a battery.
[0029]
The electric power steering controller 5 includes a control unit 7 and a motor drive unit 9 inside. The control unit 7 is a power steering system based on a steering wheel steering angle signal 11 operated by the driver, sensor information 12 from a vehicle speed sensor (not shown), and a signal from the motor driving unit 9 regarding the motor state. A necessary motor drive command value is calculated and output to the motor drive unit 9. Since the operation of the control unit 7 is generally executed by a microprocessor, it is necessary to supply 5 V as in the case of various controllers of current vehicles. In this case, in a vehicle equipped with 12V and 36V power supplies, it is desirable to supply power from the 12V system.
[0030]
On the other hand, the motor drive unit 9 drives the motor 13 in accordance with the motor drive command value from the control unit 7, and the motor 13 assists the driver's steering operation with the generated torque. In most current vehicles, hydraulic pressure is used to assist the steering operation, and the power required for this assistance is about several hundred W to 1 kW. For this reason, it is desirable to supply power from a high voltage system. In this example as well, the power supplied to the motor drive unit 9 is a 36V system.
[0031]
In addition, when the motor 13 is supplied with 36 V or a lower voltage (for example, 30 V) that takes into account the fluctuation of the battery voltage, the motor 13 provides torque necessary for stationary stoppage or torque that assists sudden steering. It is designed so that it can be output and an operational feeling that the driver does not feel dissatisfied can be obtained in all operating situations.
[0032]
The first diode 15a is the first rectifying element according to the present invention, and in this example, a diode is used as the cheapest configuration. The first diode 15a is connected in the controller 5 in a direction in which a current flows from the 12V power supply to the 36V power supply. The second diode 17a is a second rectifying element according to the present invention. Similarly, a diode is used and is connected in a direction in which a current flows from the high voltage power supply 1 to the motor drive unit 9.
[0033]
Further, the high voltage power supply 1 and the 12V system power supply 3 are connected to an electric air conditioner 21 and an electric brake 23 which are other loads simply described. The electric air conditioner 21 is connected to the high voltage power source 1 and the 12V system power source 3 as they are. On the other hand, in the electric brake 23, first and second diodes 15b and 17b similar to the first and second diodes 15a and 17a described above are provided.
[0034]
Next, the operation of the electric power steering system shown in FIG. 1 will be described.
When operating normally, the first diode 15a is always applied with a voltage in a direction in which no current flows. Accordingly, the state is the same as when the first diode 15a is not connected, the control unit 7 is driven at 12V, the motor driving unit 9 and the motor 13 are driven at 36V, and the steering performance that should be originally exhibited is obtained. .
[0035]
Here, a failure is assumed when the portion A shown in FIG. 1 is disconnected. In this case, 36V supplied before the disconnection from the high voltage power supply 1 is not supplied to the second diode 17a.
[0036]
Here, when the first diode 15a is not connected between the 12V system power source 3 and the motor drive unit 9 as in the prior art, the motor does not operate and the steering assist is eliminated, so that the steering operation is very difficult. It will be heavy.
[0037]
However, since the first diode 15a is connected between the 12V system power supply 3 and the motor drive unit 9 so that a current flows from the 12V system power supply 3 to the motor drive unit 9, the A portion is disconnected. From the moment when the supply voltage falls below 36V to 12V or less, the 12V power supply 3 is supplied to the motor drive unit 9 via the first diode 15a.
[0038]
As a result, the motor 13 can be continuously operated by the 12V power source, and the electric power steering can be operated. In this case, the required torque at the time of stationary or the required output at the time of sudden steering cannot be obtained, but these are performances that are necessary only under special conditions, and there are no problems in normal driving. Can be secured. Therefore, it is possible to prevent the vehicle from being unable to travel, and for example, the vehicle can be self-propelled to a maintenance shop for repairing a failure.
[0039]
Further, in the first embodiment, the high voltage power supply 1 and the 12V system power supply 3 and the power supply lines are drawn from the two power supplies to the control unit 7 and the motor drive unit 9 in the configuration. Thus, there is no need to provide a redundant battery or power supply line as in the prior art and to duplicate the battery.
[0040]
Further, when each power supply is normal, a clear voltage difference is generated between the power supply lines. Therefore, switching at the time of power supply failure can be instantaneously performed using the first diode 15a. Accordingly, when the 36V system power supply fails, the 12V system power supply is supplied as a backup, so that an inexpensive backup function can be provided without any switching delay or instantaneous interruption.
[0041]
Furthermore, in the first embodiment, since the first diode 15a is connected between the input terminal of the control unit 7 and the input terminal of the motor drive unit 9, a high voltage surge is applied to the 12V system power supply 43. Even when the voltage occurs, the voltage is absorbed by the 36V system voltage via the first diode 15a and does not exceed 36V. Therefore, it is possible to use an element such as a CPU or a sensor having a lower withstand voltage than before. In addition, the part cost can be reduced.
[0042]
In the above description, in the electric power steering system, the case where the portion A connected from the high voltage power source 1 to the motor control unit 9 is disconnected has been described. However, as shown in FIG. A case of disconnection is also conceivable. At this time, the electric brake 23 is a unit that is desired to continue the operation in the same manner as the electric power steering, and the electric air conditioner 21 is not necessarily required for traveling and is preferably not operated in terms of consuming power capacity. .
[0043]
Therefore, in the first embodiment, in addition to the first diode 15 a, the second diode 17 a is attached between the high voltage power supply 1 and the input terminal of the motor drive unit 9. When the portion B connected to the high voltage power supply 1 is disconnected, the electric power steering unit to which the first diode 15a and the second diode 17a are attached together, the first diode 15b and the second diode 17b 12V system power supply 3 is supplied to only the electric brake unit 23 to which both are attached via the second diodes 17a and 17b.
[0044]
As a result, although the maximum performance of the electric power steering unit and the electric brake unit is limited as described above, it is possible to continue the operation in a range that does not hinder normal traveling. At the same time, since the electric air conditioner 21 is not supplied with power from the 12V system power supply 3, the load on the 12V system power supply 3 can be reduced. That is, by attaching both the first and second diodes described above only to the minimum unit necessary for running the vehicle, it is possible to supply backup power only to this unit.
[0045]
Further, as a failure of the power supply line, in addition to the disconnection as described above, there is a possibility that the power supply line is grounded to the vehicle body as indicated by a broken line in part C shown in FIG. Also in this case, since the second diodes 17a and 17b are interposed, it is possible to prevent a leak current from flowing from the 12V system power supply 3 to the ground portion via the C portion. With this configuration, it is possible to supply a 12V system power source that stably operates as a backup power source for any of the disconnection failures and grounding that occupy most of the failure factors of the power supply line.
[0046]
(Second Embodiment)
FIG. 2 is a diagram showing an electric power steering system which is a specific example of a traveling system control system to which the power supply structure of the vehicle control device according to the second embodiment of the present invention can be applied.
[0047]
In the example shown in FIG. 2, series regulators 31a and 31b and third diodes 33a and 33b are added to the first embodiment shown in FIG.
The series regulator 33a has a voltage conversion function for lowering the input voltage and outputting a constant voltage, and is generally used, for example, for producing 5V for a microprocessor from a 12V power supply. The emitter of the power transistor 37a is connected to the 12V system power supply via the third diode 33a, and is controlled by the base current generated by the reference voltage generator 12.
[0048]
For example, as shown in FIG. 3, the reference voltage generator 35a includes resistors R1 and R2 and a Zener diode ZD1. The reference voltage generator 35a sets the clamp voltage of the Zener diode ZD1 to a voltage obtained by adding, for example, about 0.6 V as the base-emitter voltage drop of the power transistor 37a to the emitter voltage of the power transistor 37a to be controlled, The base current increases / decreases in accordance with the variation of the emitter voltage of the power transistor 37a, and as a result, the emitter voltage is kept constant.
[0049]
In addition, when the emitter voltage becomes higher than the set voltage of the Zener diode ZD1, the reference voltage generator 35a stops the base current of the power transistor 37a, so that the power transistor 37a does not operate and the emitter voltage Becomes the voltage as it is.
[0050]
The series regulator 31a shown in FIG. 3 has a relatively simple configuration and is low in cost. However, since the voltage drop due to the collector-emitter of the power transistor 37a is consumed as heat energy, the efficiency becomes low. For example, as described above, it is usually used for conversion with a small voltage difference, for example, 12V is input and 5V is output.
[0051]
Here, when the 12V system power supply 3 fails, it is provided as a voltage conversion function from the 36V system high voltage power supply 1 to the 12V system. At this time, the voltage output by the series regulator 31a is usually set to a lower limit value (10V) of the voltage fluctuation range of the 12V system power supply (about 10 to 16V depending on the battery state) or a value slightly lower than this. is there. That is, it is assumed that the clamp voltage of the Zener diode ZD1 shown in FIG. 3 is set to 10.6V, and the voltage output when the series regulator 31a is activated is set to 10V. Further, it is assumed that the power steering controller 5 is designed so that the operation is guaranteed by the voltage output from the series regulator 31a.
[0052]
With this configuration, the system can be operated even when a 12V system power supply failure, which was impossible in the first embodiment, is performed, and the power supply from the series regulator 31a reduces the 12V system power supply voltage. Since they are performed at the same time, there is no instantaneous voltage drop associated with the switching of the power supply system. As a result, it is not necessary to add a special large capacitor to the input terminal or the like to the control unit 7, and stable CPU operation can be ensured. Further, in the first embodiment, the maximum performance of the power steering system is limited when the 36V system power supply fails, but in the second embodiment, the same performance as usual can be exhibited.
[0053]
Further, by operating the series regulator 31a at the set voltage as described above, when the 12V power supply 3 operates normally, the series regulator 31a does not operate as described above, and the collector-emitter of the power transistor 37a is not operated. There is no current flowing through. For this reason, there is no deterioration in efficiency or heat generation during normal operation of the 12V power supply 3.
[0054]
Further, in the process in which the 12V system power supply 3 fails and its voltage drops to, for example, 10V or less, the base current of the power transistor 37a starts to flow from that moment, so that the emitter voltage of the power transistor 37a is controlled to 10V. . In addition, since the power transistor 37a is activated until it is repaired, it is not necessary to design the heat transistor 37a for heat dissipation exactly as in the normal operation, and therefore can be realized at low cost. .
[0055]
Furthermore, by connecting the third diode 33a so that a current flows from the 12V system power supply 3 to the input terminal of the control unit 7, the 12V system power supply fails when the 12V system power supply fails. In addition, it is possible to prevent electric power from being supplied to a system such as the electric air conditioner 21 and the electric brake 23 provided outside via the collector and emitter of the power transistor 37a and the third diode 33a, and the minimum necessary capacity. The series regulator 31a may be provided, and it is possible to cope with both disconnection and grounding failures of the 12V system power supply.
[0056]
(Third embodiment)
FIG. 4 is a diagram showing only a power supply circuit portion to which the power supply structure of the vehicle control device according to the third embodiment of the present invention can be applied.
[0057]
The components of the power supply circuit portion shown in FIG. 4 are the same as those in the second embodiment, but their connection positions are different. That is, the high voltage side connection point (collector side) of the series regulator 31a is moved to the upstream side of the second diode 17a, and at the same time, the connection point on the 12V side of the first diode 15a is connected to the third diode 33a. It has been moved upstream.
[0058]
With this configuration, the power failure function is the same as that of the second embodiment. However, when an abnormality occurs on the high voltage power supply 1 side, for example, the circuit is disconnected, The current supplied through the first diode 15a does not flow through the third diode 33a as in the second embodiment. Further, when an abnormality occurs in the 12V system power supply 3, the current supplied between the collector and emitter of the power transistor 37a constituting the series regulator 31a from the high voltage power supply 1 does not flow through the second diode 17a. For this reason, in both cases, the capacitance of the second and third diodes can be determined without considering the increase in current that occurs when an abnormality such as disconnection occurs in the power supply, and the capacitance of each diode increases. You can avoid that.
[0059]
In addition, when an abnormality such as disconnection occurs in the power supply, even when the current flowing through the power supply line on one side increases, the current flowing through each diode does not change, so that the heat generation in the diode is the same as in normal operation. In particular, when the high-voltage power supply 1 for operating a large-capacity load fails, the current supplied from the 12V system power supply 3 may increase significantly, and the current capacity of the third diode 33a is not increased. It is very effective.
[0060]
Further, when the high voltage power supply 1 fails in the same manner, in the second embodiment, the motor drive unit having a high voltage system current from the 12V system power supply 3 via the third diode 33a and the first diode 15a. 9 is supplied via a voltage drop corresponding to two by the third and first diodes. However, in the third embodiment, since only the first diode 15a is routed, a voltage drop for one diode is sufficient, so that a relatively high voltage close to normal can be supplied.
[0061]
In the above embodiment, all diodes are used as the rectifying elements. However, any element having a rectifying function that does not flow current in the reverse direction, such as a transistor, can be applied. It is also possible to suppress the voltage drop when the current flows.
[0062]
Further, in the first to third embodiments, the case where two power sources, ie, the high voltage power source 1 and the 12V system power source 3 are provided has been described. can do.
[0063]
Next, an example in which the second and third embodiments are applied will be described with reference to the four power supply system shown in FIGS. 5 and 6.
[0064]
Here, as shown in FIG. 5 and FIG. 6, in the four power supply system, the power supply voltage is sequentially increased from the lowest to the highest.
V1 <V2 <V3 <V4
4 types of power supply are input, and each output when the power supply is normal,
O1 <O2 <O3 <O4
The power supply circuit portion is configured so that
[0065]
That is, in the power supply circuit portion shown in FIG. 5, the series regulator 31a shown in FIG. 3 described in the second embodiment is overlapped by three stages, the second and third diodes are arranged in the input system, and The first diode is arranged in the output system. By configuring in this way, for example, even when a disconnection occurs in one of the power supply systems, power can be supplied from the normal power supply system, so that power supply close to that of the normal power supply is ensured. It is possible to guarantee the operation of the system at the time of power failure without impairing the normal performance.
[0066]
Further, the power supply circuit portion shown in FIG. 6 has a configuration in which the circuit configuration shown in FIG. 4 described in the third embodiment is overlapped by three stages. With this configuration, for example, even when a disconnection occurs in one of the power supply systems, it is possible to supply power from a normal power supply system that is close to the power supply system. It can be ensured, and the operation of the system at the time of power failure can be guaranteed without impairing the performance at the normal time.
[0067]
In the above embodiment, the case where the traveling system control system is applied to the electric power steering has been described. However, the electric brake described in the first embodiment, and other examples include the electric throttle and the electric rear wheel steering system. Designed to perform the function of the low voltage when a control system supplied with multiple power supplies, or an actuator such as a motor used in the system is supplied with a voltage lower than the power supply voltage during normal operation. If so, all are adaptable.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an electric power steering system which is a specific example of a traveling system control system to which a power supply structure of a vehicle control device according to a first embodiment of the present invention can be applied.
FIG. 2 is a diagram showing an electric power steering system which is a specific example of a traveling system control system to which a power supply structure of a vehicle control device according to a second embodiment of the present invention can be applied.
FIG. 3 is a diagram showing an internal circuit of a series regulator.
FIG. 4 is a diagram showing only a power supply circuit portion to which a power supply structure of a vehicle control device according to a third embodiment of the present invention can be applied.
FIG. 5 is a diagram showing an example in which the second embodiment is applied to a four-power supply system.
FIG. 6 is a diagram illustrating an example in which the third embodiment is applied to a four-power supply system.
[Explanation of symbols]
1 High voltage power supply
3 12V power supply
5 Electric power steering controller
7 Control unit
9 Motor drive
13 Motor
15a first diode
17a second diode
33a Third diode

Claims

Vehicle control receiving power supply from a 36V system high voltage power source having a high voltage alternator and a high voltage battery, a DCDC converter for converting voltage from the high voltage power source, and a 12V system low voltage power source having a low voltage battery A power structure of the device ,
A power supply structure for a vehicle control device, characterized in that a first rectifying element capable of flowing a current only from a low voltage side to a high voltage side of the power supply is provided between connecting portions for inputting each power supply. .

When power supply to the first load receiving power from the high voltage power supply is interrupted, the first load receives power supply from the low voltage power supply via the first rectifying element. The power supply structure of the vehicle control device according to claim 1.

A current is allowed to flow only from the power supply side toward the high voltage side connection portion of the first rectifying element through the high voltage side connection portion of the first rectifying element and the high voltage power source supplying the high voltage. The power supply structure for a vehicle control device according to claim 2, wherein the power supply structure is connected via a second rectifying element capable of performing the following.

A voltage conversion circuit to input high voltage to output a voltage lower than the high voltage, according to claim 1 or claim 3, wherein the vehicle control apparatus characterized by comprising from the high-voltage side toward the low-voltage side Power supply structure.

The voltage conversion circuit includes:
A transistor having a collector connected to the high voltage side and an emitter connected to the low voltage side;
It is a series regulator composed of a control circuit that determines the base current of this transistor,
5. The power supply structure for a vehicle control device according to claim 4, wherein the base current is determined so that the output voltage of the series regulator is equal to or lower than the lower limit voltage of the voltage fluctuation range of the low-voltage power supply.

The low voltage side connection part of the voltage conversion circuit and the power supply for supplying the low voltage are connected via a third rectifier that can flow current only from the power supply side toward the voltage conversion circuit. 6. A power supply structure for a vehicle control device according to claim 4 or 5, wherein:

The high voltage side connection part of the voltage conversion circuit is:
The power supply structure for a vehicle control device according to any one of claims 4 to 6, wherein the power supply structure is connected to a connection portion between the second rectifying element and a high-voltage power supply.

The low voltage side connection part of the first rectifying element is:
The power supply structure for a vehicle control device according to any one of claims 4 to 7, wherein the power supply structure is connected to a connection portion between the third rectifying element and a low-voltage power supply.